(57)【要約】【課題】シート面の両面に傷や変形が生じるのを効果的かつ確実に防止することが可能な光学シートを提供することを目的とする。【解決手段】一方のシート面３１ａに、光源部１０に向かって突出する凸部３２を複数形成するとともに、一方のシート面３１ａに凸部３２の占有面積の割合を４５％以下に設定し、他方のシート面３１ｂに互いに高さの異なる単位レンズ３４が複数配列されてなるレンズアレイを形成し、これら複数の単位レンズのうち、高さが最大となる単位レンズ３４をその頂部が凸曲面状に形成した第１レンズ３５とし、該第１レンズ３５以外の単位レンズ３４を第２レンズ３６とし、第１レンズ３５の高さｈ１と第２レンズ３６の高さｈ２との差Δｈを２０μｍ＜Δｈ≦１００μｍの範囲に設定し、他方のシート面３１ｂにおける第１レンズ３５の占有面積の割合を４％〜４５％に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過するシート状の基材の一方のシート面に沿って対向配置された複数の光源からの光を、その光学特性を変換して他方のシート面から正面方向に出射する光学シートであって
前記一方のシート面に、前記光源に向かって突出する凸部が複数形成され、前記一方のシート面の正面視における前記凸部の占有面積の割合が４５％以下に設定されており、
前記他方のシート面に、互いに高さの異なる少なくとも２種以上の単位レンズが複数配列されてなるレンズアレイが形成され、
複数の前記単位レンズのうち、前記他方のシート面からの高さが最大となる前記単位レンズはその頂部が凸曲面状に形成された第１レンズとされ、該第１レンズ以外の前記単位レンズが第２レンズとされ、
前記第１レンズの高さｈ１と前記第２レンズの高さｈ２との差Δｈが、２０μｍ＜Δｈ≦１００μｍの範囲に設定されるとともに、前記他方のシート面の正面視における前記第１レンズの占有面積の割合が４％〜４５％に設定されていることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
鉛筆硬度が４Ｈ以下の材質から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記単位レンズに光散乱粒子が分散混合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学シート。
【請求項４】
前記レンズアレイが、
前記他方のシート面に沿って一方向に延在する前記第１レンズ及び前記第２レンズが互いに平行となるように複数並設されることで構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学シート。  
【請求項５】
前記レンズアレイが、
前記他方のシート面に沿って一方向に延在する複数の前記第１レンズが配列されてなる第１レンズアレイと、
前記他方のシート面に沿って前記第１レンズと直交する方向に延在する複数の第２レンズが複数配列されてなる第２レンズアレイとから構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学シート。  
【請求項６】
前記第１レンズ及び前記第２レンズがシリンドリカルレンズ形状をなしていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学シート。
【請求項７】
前記第１レンズがシリンドリカルレンズ形状をなすとともに、前記第２レンズがプリズム形状をなしていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学シート。
【請求項８】
前記第１レンズがシリンドリカルレンズ形状をなしており、
前記第２レンズは、そのレンズ形状が、両側に湾曲側面を有するプリズムレンズを前記第２レンズの配列方向に一部重ねて一体化した複合レンズ形状をなしているとともに、単一の前記プリズムレンズのピッチをＰ０とし、前記単位レンズにおける一の前記プリズムレンズと隣接する他の前記プリズムレンズとの前記単位レンズの配列方向にずれた重ならない距離をシフト量Δとしたとき、（１／５）Ｐ０≦Δ≦（２／３）Ｐ０となり、
前記湾曲側面は、そのレンズ形状が、前記第２レンズの高さ方向の位置関数をｚ、前記第２レンズの幅方向位置変数をｒ、補正係数を１／Ｒ、Ａ、Ｂ、Ｃとして、
【数１】
2010164657.tif 000006
によって定義されるとともに、相互に隣り合う前記単位レンズのピッチを１と正規化した際の前記補正係数１／Ｒ、Ａ、Ｂ、Ｃを、
−１０＜１／Ｒ＜１０
−５＜Ａ＜５
−１０＜Ｂ＜１０
−３０＜Ｃ＜３０
の範囲内とした形状をなし、
前記プリズムレンズにおける前記基材と接触する一端部から延びる前記湾曲側面の他端部における接線の前記他方のシート面に対する傾斜角度θが２５°≦θ≦５０°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学シート。
【請求項９】
前記凸部が前記一方の面に沿って延在するシリンドリカルレンズ形状をなしていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光学シート。
【請求項１０】
シリンドリカル形状をなす前記凸部が、前記第１レンズの延在方向と同一方向に延在していることを特徴とする請求項９に記載の光学シート。
【請求項１１】
シリンドリカル形状をなす前記凸部が、前記第１レンズの延在方向と交差する方向に延在していることを特徴とする請求項９に記載の光学シート。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学シートと、前記光源とを備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１３】
前記光学シートと前記光源との間に、光を拡散させる光拡散板が設けられたことを特徴とする請求項１２に記載のバックライトユニット。
【請求項１４】
前記光源が、冷陰極管、ＬＥＤ、半導体レーザーのいずれかであることを特徴とする請求項１３に記載のバックライトユニット。
【請求項１５】
請求項１３から１４のいずれか一項記載のバックライトユニットと、
該バックライトユニットからの光照射によって画像表示を行う画像表示素子とを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素単位での透過／非透過のレンズシートおよびディスプレイ用光学シート、あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子が配置された液晶パネル等の画像表示素子を背面側から照明するバックライトユニット及び上記画像表示素子とバックライトユニットを備えたディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ型液晶パネルやＳＴＮ型液晶パネルを使用したディスプレイ装置は、主として、ＯＡ分野でカラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されている。
【０００３】
このようなディスプレイ装置においては、液晶パネルの背面側に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する、いわゆるバックライト方式が採用されている。
この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットを大別すると、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等の光源ランプを光透過性に優れたアクリル樹脂などからなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆるエッジライト方式）と、導光板を用いない「直下型方式」とがある。
【０００４】
導光板ライトガイド方式のバックライトユニットが搭載されたディスプレイ装置としては、たとえば図１３に示すものが一般に知られている。
このディスプレイ装置は、偏光板１７１、１７３に挟まれた液晶パネル１７２を備え、その背面側に略長方形板状のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やアクリル等の透明な基材からなる導光板１７９が設置されており、該導光板１７９の上面（光出射側）と背面側の偏光板１７３との間に拡散フィルム（拡散層）１７８が設けられている。
【０００５】
また、この導光板１７９の背面側には、導光板１７９に導入された光を液晶パネル１７２方向に均一となるように散乱して反射させるための散乱反射パターン部（図示省略）が印刷等されることによって設けられており、該散乱反射パターン部のさらに背面側には、反射フィルム（反射層）１７７が設けられている。
【０００６】
さらに、導光板１７９の一側端部には、光源ランプ１７６が取り付けられており、該光源ランプ１７６の光を効率よく導光板１７９中に入射させるために光源ランプ１７６の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクター１８１が設けられている。なお、上記散乱反射パターン部は、白色の二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤などに混合した混合物を、所定パターンたとえばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであって、導光板１７９内に入射した光に指向性を付与して光出射面側へと導くようになっており、これによって高輝度化が図られている。
【０００７】
また、最近では、光利用効率を向上させて高輝度化を図るために、図１４に示すように、拡散フィルム１７８と液晶パネル１７２との間に、集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）１７４、１７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム１７４、１７５は導光板１７９の光出射面から出射され、拡散フィルム１７８で拡散された光を、高効率で液晶パネル１７２の有効表示エリアに集光させるものである。
【０００８】
しかしながら、図１３に例示したディスプレイ装置では、視野角の制御は拡散フィルム７８の拡散性のみに委ねられているためその制御は難しい。そのため、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性を回避することができないという問題があった。これにより、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
【０００９】
さらに、図１４に例示したプリズムフィルム１７４、１７５を用いるディスプレイ装置では、プリズムフィルム１７４、１７５の枚数が２枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇するという問題があった。
【００１０】
一方、直下型方式のバックライトユニットは、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの表示装置に用いられており、このバックライトユニットを用いた一例として、例えば図１５に示すようなディスプレイ装置が一般的に知られている。
【００１１】
このディスプレイ装置においては、偏光板１７１、１７３に挟まれた液晶パネル１７２が設けられるとともに、その背面側に蛍光管等からなる光源１５１が設けられている。そして、光源１５１から出射された光が、拡散フィルム１８２で拡散させられ、高効率で液晶パネル１７２の有効表示エリアに集光させられるようになっている。また、光源１５１からの光を効率よく照明光として利用するために、光源１５１の背面にはリフレクター１５２が配置されている。
【００１２】
しかしながら、図１５に例示するディスプレイ装置においても、視野角の制御は、拡散フィルム１８２の拡散性のみに委ねられており、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性は回避できない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。さらに、プリズムフィルムを用いるものでは、該プリズムフィルムの枚数が２枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
また、光源１５１間の間隔が広すぎると、画面上に輝度ムラが生じやすく、光源５１の数を減らせず、消費電力の増加及びコストの増加を招く原因となっていた。
【００１３】
ところで、このようなディスプレイ装置では、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い、液晶表示装置に搭載されるバックライトユニットも、軽量、低消費電力、高輝度であることが要求されている。
【００１４】
特に、最近、目覚しい発展をみるカラー液晶表示装置においては、画像表示素子としての液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、バックライトユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。
【００１５】
しかしながら、上述したように従来のディスプレイ装置では、高輝度、低消費電力の要請に充分に応えられているとは言い難く、ユーザからは、低価格、高輝度、高表示品位で、かつ低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトユニットの開発が待ち望まれている。
【００１６】
そこで、上記要望に応えるべく、バックライトの輝度の低下を来たすことなく消費電力を抑制するために、表面にバックライトの輝度の低下を抑制するプリズム形状等の凸形状を多数形成した光学シートをバックライトと表示パネルとの間に配置する技術が存在する。このような技術を用いることにより、プリズム形状等の凸形状によって消費電力を抑えバックライトの輝度を向上させることができる。
【００１７】
上記のような光学シートは製造後に所定の形状にカットされ、組み立て工場への輸送、組み立てを経てディスプレイと一体となり、販売店への輸送後に展示、使用される。これらの全ての過程で光学シートの表面は振動や運搬等の工程で積層する別の光学シートの裏面に接触して擦れ、傷が付く危険にさらされる。特に光学シートは通常合成樹脂であるために、レンズアレイ等のレンズ部品形状は傷つき易い材質が多く、傷を透過する光が乱反射する等して光学性能が著しく低下する原因になる。
【００１８】
これを防ぐためには光学形状を有する面を物理的に硬くしたり滑り易くする処理が有効である。しかしながら、これらの方法は材料を限定する必要があったり、被膜の塗布工程を設ける必要があるために汎用性の高い方法とはいえない。また、レンズシートの表面に保護フィルムを粘着することは汎用性の高い方法であるが、光学シートの使用時に保護フィルムを脱着する工程が増え、保護フィルムは最終的に廃棄されるためコスト高になり廃棄物を生じるために効率の良い方法とは言い難い。
【００１９】
このような光学シートのレンズアレイに傷が付くのを防止する手段として、例えば特許文献１に記載されたような光学シートが提案されている。
この光学シートでは、シート基材にレンズパターン（レンズアレイ）を転写したものを巻き取り用ローラーで巻き取る方法が提案されている。そして、このレンズパターンはシート基材に転写成型した凸形状の先端が接触して変形するのを防止するために、シート基材に形成した多数の凸形状よりも高さの高い接触防止用突部を一部に設けて、巻き取った際に接触防止用突部がシート基材に接触し、他の多数の凸形状がシート基材に接触しないようにしたものである。
この場合、接触防止用突部とこれより高さの低い凸形状との高さの差は５．０μｍ、少なくとも１．０μｍであると規定している。
【００２０】
また、特許文献２に記載された光学シートは、光を出射する一方の面に複数のプリズム要素を配列して構成され、第１のプリズム要素を第２のプリズム要素より高く形成し、第１のプリズム要素は頂部が平坦など鈍い先端形状とされ、第２のプリズム要素は鋭い先端を有している。第１及び第２のプリズム要素の高さの差を約２μｍ〜１０μｍに設定している。第１のプリズム要素は先端が鈍いので運搬や保管、もしくは使用時等に擦過しても損傷を受けにくいとし、第２のプリズム要素は損傷を受け易いがオンアクシス光における利得が最大としている。
また、光学シートの性能向上を目的として、従来使用されてきたプリズム、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズ、多角錐の他にも、下記特許文献に示すような様々な光学形状の提案があり、今後も新たな形状が増えていくと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００８−２０３７７６号公報
【特許文献２】特表２００８−５１７２５６号公報
【特許文献３】特開２００７−３５７１号公報
【特許文献４】特開２００７−３０４５６５号公報
【特許文献５】特開２００８−１０２４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、特許文献１に記載された光学シートは、ロール状に巻き取られた場合に限定され、ディスプレイを装着したりして使用する際には所定寸法毎に切断する必要がある。そして、切断した光学シートを積層して保管したりテレビ等のディスプレイ装置に装着した場合、レンズ要素である接触防止用突部や他の凸形状の相互間における上述した程度の高低差では、擦過して他の凸形状のレンズ要素の先端に傷がついてしまい、これをディスプレイに装着すれば光学特性を低下させるおそれがある。
また、特許文献２に記載した光学シートでは、第１及び第２のプリズム要素の高さの差が約２μｍ〜１０μｍ程度であるために、同様に、他の光学シートのシート基材や何らかの物体等で表面を擦過することで先端が鋭い第２のレンズ要素に傷がついてしまい、光学性能を低下させるという不具合があった。
また、これら特許文献１、２に記載の光学シートでは、レンズ要素が形成されてない他方の面における傷を防止することはできなかった。
【００２３】
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであって、他の部材と擦過する等してもレンズ頂部等に傷がついたり変形したりするのを抑制して光学性能を劣化させない光学シート、及びこれを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る光学シートは、光を透過するシート状の基材の一方のシート面に沿って対向配置された複数の光源からの光を、その光学特性を変換して他方のシート面から正面方向に出射する光学シートであって前記一方のシート面に、前記光源に向かって突出する凸部が複数形成され、前記一方のシート面の正面視における前記凸部の占有面積の割合が４５％以下に設定されており、前記他方のシート面に、互いに高さの異なる少なくとも２種以上の単位レンズが複数配列されてなるレンズアレイが形成され、複数の前記単位レンズのうち、前記他方のシート面からの高さが最大となる前記単位レンズはその頂部が凸曲面状に形成された第１レンズとされ、該第１レンズ以外の前記単位レンズが第２レンズとされ、前記第１レンズの高さｈ１と前記第２レンズの高さｈ２との差Δｈが、２０μｍ＜Δｈ≦１００μｍの範囲に設定されるとともに、前記他方のシート面の正面視における前記第１レンズの占有面積の割合が４％〜４５％に設定されていることを特徴とする。
【００２５】
このような特徴の光学シートによれば、光源に対向する一方のシート面においては凸部が形成され、他方のシート面においては集光機能を主に担う第２レンズよりも高さの高い第１レンズが形成されていることから、これら両面において他の部材と接触するのは凸部及び第１レンズのみとなる。これによって、光源に対向する一方のシート面及び第２レンズが他の部材との非接触状態を維持することができる。
【００２６】
ここで、凸部については、一方のシート面における占有面積が４５％を超える場合には、光学シートの入射面における光の偏向による拡散が増大し、輝度が低下するという問題が生じる。この点、凸部の占有面積を４５％以下とすることにより、輝度の低下を抑制することが可能となる。
【００２７】
一方単位レンズにおいては、第１レンズと第２レンズの高さの差Δｈが上記範囲内ならば、第１レンズによって第２レンズが確実に保護されて傷を生じにくく、合成樹脂で光学シートを製作する際に金型の最も深い第１レンズ内に気泡が封入されることがなく光学特性の良好な光学シートを得られる。
一方、Δｈが２０μｍ以下であると、保管や輸送時等に積層された光学シートが振動等によって、第２レンズの頂部が他の光学シートに接触する等して傷を生じ易く該傷によって集光特性が劣化する。
また、Δｈが１００μｍを超えると、合成樹脂で射出成型当によって光学シートを製作する際、最も深い第１レンズに充填される合成樹脂に混入した気泡の逃げ場がなくない、第１レンズ内に封じ込められて光学特性が劣化する不具合が発生する。
【００２８】
本発明に係る光学シートは、鉛筆硬度が４Ｈ以下の材質から構成されていることが望ましい。これにより、傷や変形が生じるのをより確実に防止することが可能となる。
【００２９】
本発明に係る光学シートにおいては、前記単位レンズに光散乱粒子が分散混合されていることが好ましい。これによって、光学シートでもって光拡散効果を付与することができるため、輝度ムラが生じるのを防止することが可能となる。
【００３０】
本発明に係る光学シートは、前記レンズアレイが、前記他方のシート面に沿って一方向に延在する前記第１レンズ及び前記第２レンズが互いに平行となるように複数並設されることで構成されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明に係る光学シートは、前記レンズアレイが、前記他方のシート面に沿って一方向に延在する複数の前記第１レンズが配列されてなる第１レンズアレイと、前記他方のシート面に沿って前記第１レンズと直交する方向に延在する複数の第２レンズが複数配列されてなる第２レンズアレイとから構成されているものであってもよい。
【００３２】
本発明に係る光学シートにおいては、前記第１レンズ及び前記第２レンズがシリンドリカルレンズ形状をなしているものであることが好ましい。
【００３３】
本発明に係る光学シートにおいては、前記第１レンズがシリンドリカルレンズ形状をなすとともに、前記第２レンズがプリズム形状をなしているものであってもよい。
【００３４】
本発明に係る光学シートにおいては、前記第１レンズがシリンドリカルレンズ形状をなしており、
前記第２レンズは、そのレンズ形状が、両側に湾曲側面を有するプリズムレンズを前記第２レンズの配列方向に一部重ねて一体化した複合レンズ形状をなしているとともに、単一の前記プリズムレンズのピッチをＰ０とし、前記単位レンズにおける一の前記プリズムレンズと隣接する他の前記プリズムレンズとの前記単位レンズの配列方向にずれた重ならない距離をシフト量Δとしたとき、（１／５）Ｐ０≦Δ≦（２／３）Ｐ０となり、
前記湾曲側面は、そのレンズ形状が、前記第２レンズの高さ方向の位置関数をｚ、前記第２レンズの幅方向位置変数をｒ、補正係数を１／Ｒ、Ａ、Ｂ、Ｃとして、
【数１】
2010164657.tif 000003
によって定義されるとともに、相互に隣り合う前記単位レンズのピッチを１と正規化した際の前記補正係数１／Ｒ、Ａ、Ｂ、Ｃを、
−１０＜１／Ｒ＜１０
−５＜Ａ＜５
−１０＜Ｂ＜１０
−３０＜Ｃ＜３０
の範囲内とした形状をなし、
前記プリズムレンズの前記湾曲側面に対して、該プリズムレンズの頂部における接線を引いた際に、該接線の前記他方のシート面に対する傾斜角度θが、２５°≦θ≦５０°の範囲に設定されていることが好ましい。
【００３５】
一方、本発明に係る光学シートにおいては、前記凸部が前記一方の面に沿って延在するシリンドリカルレンズ形状をなしていることを特徴とする。
【００３６】
本発明に係る光学シートにおいては、シリンドリカル形状をなす前記凸部が、前記第１レンズの延在方向と同一方向に延在していることが好ましい。
【００３７】
本発明に係る光学シートにおいては、シリンドリカル形状をなす前記凸部が、前記第１レンズの延在方向と交差する方向に延在しているものであってもよい。
【００３８】
本発明に係るバックライトユニットは、上記いずれかの光学シートと、前記光源とを備えることを特徴とする。
【００３９】
このような特徴のバックライトユニットによれば、光学シートの光源に対向する一方のシート面においては凸部が形成され、他方のシート面においては集光機能を主に担う第２レンズよりも高さの高い第１レンズが形成されていることから、これら両面において他の部材と接触するのは凸部及び第１レンズのみとなり、光源に対向する一方のシート面及び第２レンズの他の部材に対する非接触状態を保持することができる。これによって、光学シートに傷や変形のない品質良好なバックライトユニットを実現することが可能となる。
【００４０】
本発明に係るバックライトユニットにおいては、前記光学シートと前記光源との間に、光を拡散させる光拡散板が設けられていることが好ましい。
【００４１】
また、本発明に係るバックライトユニットにおいては、前記光源が、冷陰極管、ＬＥＤ、半導体レーザーのいずれかであることが好ましい。
【００４２】
本発明に係るディスプレイ装置は、上記いずれかのバックライトユニットと、該バックライトユニットからの光照射によって画像表示を行う画像表示素子とを備えることを特徴とする。
【００４３】
このような特徴のディスプレイ装置によれば、上記のように光学シートに傷や変形のない品質良好なバックライトユニットを搭載していることから、高輝度かつ輝度ムラのない表示品位の良好な画像表示を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る、光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置によれば、他方のシート面においては凸部を形成し、一方のシート面においては、集光機能を主に担う第２レンズよりも高さの高い第１レンズを形成することによって、一方のシート面及び第２レンズの他の部材との非接触状態を確実に保持して、これら一方のシート面及び第２レンズの耐傷擦性を向上させることができる。これにより、光学シートの両面において傷や変形が生じるのを確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】実施形態に係るディスプレイ装置の他の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図３】第１パターンのレンズアレイを備えた光学シートの斜視図である。
【図４】第２パターンのレンズアレイを備えた光学シートの斜視図である。
【図５】第３パターンのレンズアレイを備えた光学シートの斜視図である。
【図６】第４パターンのレンズアレイを備えた光学シートの斜視図である。
【図７】第３パターン及び第４パターンの第２レンズを示す側断面図である。
【図８】第３パターン及び第４パターンの第２レンズを形成する一のプリズムレンズを上下反転して示した図である。
【図９】第１パターンの凸部を備えた光学シートの斜視図である。
【図１０】第２パターンの凸部を備えた光学シートの斜視図である。
【図１１】第３パターンの凸部を備えた光学シートの斜視図である。
【図１２】第４パターンの凸部を備えた光学シートの斜視図である。
【図１３】導光板ライトガイド方式のバックライトユニットが搭載されたディスプレイ装置の縦断面図である。
【図１４】拡散フィルムと液晶パネルとの間にプリズムフィルムを設けたディスプレイ装置の縦断面図である。
【図１５】直下型方式のバックライトユニットを備えたディスプレイ装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【００４７】
図１に示すように、実施形態に係るディスプレイ装置１００は、上方に光を照射するバックライトユニット８０の光の射出側に、液晶パネル（画像表示素子）９０を重ねて設けることで構成される液晶表示装置であり、液晶パネル９０から上側に向けて画像信号によって表示制御された表示光を射出することで画像を表示するものである。
以下では、このような配置に基づいて、図１の上方向を単に正面方向あるいは観察者側、下方向を単に背面側と称する場合がある。
【００４８】
液晶パネル９０は、例えば矩形格子状に形成された複数の画素領域ごとに、画像信号に応じて光の透過状態を制御する液晶セル（表示素子又はパネル）９１の背面側及び観察者側に、光の偏光方向を制御する偏光板９２、９３が積層されることで構成されている。なお、液晶セル９１は、一対のガラス基板と、それらの間に挟持された液晶層とを含んで構成されている。
また、本実施形態においては、液晶パネル９０は、いわゆる透過型表示パネルであるが、半透過型表示パネルであってもよい。あるいは、液晶セル９１を含んだ液晶パネル９０に代えて、他の表示パネル、例えば、光透過性の着色パターンによって静止画像を表示する表示パネルを使用してもよい。
【００４９】
バックライトユニット８０は、液晶パネル９０の表示画面と略同一の面積の発光面を備えた発光装置であって、背面側から順に、光源部１０、光拡散板２０、光学シート３０が積層されることで構成されている。
なお、バックライトユニット８０においては、例えば図２に示すように、光学シート３０の背面側及び正面方向に光を正面方向に向けて集光もしくは拡散させるサブ光学シート７０、７０を備えたものであってもよい。
また、光学シート３０によって十分な光拡散効果を得られる場合、もしくは、光源部１０から拡散光が出射される場合には、光拡散板２０を設けない構成としたディスプレイ装置１００であってもよい。
【００５０】
本実施形態において光源部１０は、紙面奥行き方向に延びるシリンダ形状をなす複数の線状光源が、互いに平行となるように一定のピッチで間隔を空けて配置されるとともに、これら線状光源の背面側及び側面側がランプハウス１２で囲われることで構成された直下型方式が採用されている。
【００５１】
線状光源としての光源１１としては、陰極管（ＣＣＦＬ)や、半導体レーザー、ＥＬ、ライン状に配置されたＬＥＤ等を用いることができる。
また、ランプハウス１２は、観察者側が開口された箱型形状をなしており、白色フィルム、白色シート等の光反射性のフィルム、シートから構成されている。なお。このランプハウス１２は金属板等の支持体上にフィルム、シート等が貼り付けられて構成されたものであってもよい。
【００５２】
なお、線状光源としての光源１１の他、光源１１は光を放射状に射出可能な点光源であってもよい。この場合、光源１１は、バックライトユニット８０における光の出射面に沿った二次元方向にマトリックス状に配置されるとともに、このように配置された光源１１の背面側及び側面側がランプハウス１２で囲われた直下型方式として構成される。
【００５３】
点光源としての光源１１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用することが好ましい。この発光ダイオードを構成する際には、例えば単色に発光する発光素子を組み合わせることで白色に発光する方式が一般的に用いられている。また、携帯電話等のモバイル機器においては、青色に発光する発光素子に黄色の蛍光体を搭載して擬似白色に発光する方式の白色ＬＥＤがある。い
また、この点光源としての光源１１は、上述したものに限らず、例えばモバイル機器に設けられるもののように、一つの単色発光素子に他の少なくとも１種類以上の蛍光体を搭載したものであってもよい。さらに、例えば通常の蛍光ランプ、ハロゲンランプ、半導体レーザー等であってもよい。さらに、点光源は上述のものに限らず、一つの単色ＬＥＤ素子に少なくとも１種類以上の蛍光体で覆ったものであってもよい。
【００５４】
光拡散板２０は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された光散乱粒子とを板状に成型することによって構成されている。
これら透明樹脂の屈折率と光散乱粒子の屈折率が異なるものである必要がある。透明樹脂の屈折率と光散乱粒子の屈折率の差は０．０１以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光散乱性能が得られない。また、その屈折率差は０．５以下でよい。屈折率差が０．５より大きいと光の散乱の度合いが大きくなり、光を液晶パネル９０に向けて十分集光させることができなくなるおそれがある。
この光拡散板２０は、入射した光を散乱させながら透過させる必要がある。このため、光拡散板２０に含まれる光散乱粒子の平均粒径は０．１〜１００μｍであることが望ましい。好ましくは０．５〜３０μｍである。あるいは、光散乱粒子に代えて光拡散板２０の透明樹脂中に空気を含む微細な空洞を分散して設けてもよい。この場合、透明樹脂と空洞中の空気との屈折率差で拡散性能を得ることができる。
【００５５】
光拡散板２０を構成する透明樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等を使用することができる。
【００５６】
また、光散乱粒子として、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子を使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としてはアクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体；メラミン−ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら透明粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。そして、上述した透明樹脂中に光散乱粒子を分散混合して押出し成形することにより、板状の光拡散板２０を製造することができる。その厚みは１〜５ｍｍであることが望ましい。厚さが１ｍｍ未満の場合には光拡散板２０が薄く腰がないのでたわむという欠点があり、５ｍｍを越えると、光源部１０からの光の透過率が悪くなるという欠点がある。
【００５７】
光学シート３０は、詳しくは図１に示すように、シート状に形成された光透過性の基材３１の２つのシート面３１ａ、３１ｂのうち、光源部１０側を向く一方のシート面３１ａ上に凸部３２が設けられるとともに、正面方向側（観察者側）を向く他方のシート面３１ｂ上にレンズアレイ３３が設けられることで構成されている。このような光学シート３０においては、凸部３２が設けられた一方のシート面３１ａ側から入射した光が、レンズアレイ３３が設けられた他方のシート面３１ｂ側から、その光学特性が変換させられて出射される。
【００５８】
基材３１は光透過性の透明樹脂から形成されており、この透明樹脂としては例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、メタアクリルスチレン共重合体（ＭＳ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、アクリロニトリルスチレン共重合体（ＡＳ）樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等や、これらを成分とする共重合体若しくはこれらの樹脂の混合物が用いられる。
【００５９】
このような基材３１のシート面３１ａ、３１ｂに設けられるレンズアレイ３３及び凸部３２は、それぞれ数種類のパターンがあり、本実施形態の光学シート３０はこれらをどのように組み合わせたものであってもよい。
【００６０】
レンズアレイ３３は、以下のような４種類のパターンのうちのいずれかを採用することができる。
【００６１】
まず、第１パターンのレンズアレイ３３Ａを説明する。この第１パターンのレンズアレイ３３Ａは、図３に示すように、他方のシート面３１ｂから突出する凸状をなすとともに一方向に延在する単位レンズ３４Ａが複数並設されることにより構成されている。これにより、単位レンズ３４Ａが互いに平行に並設されてレンズアレイ３３Ａがストライプ状をなすことになる。
【００６２】
さらに、このような複数の単位レンズ３４Ａは高さの異なる２種以上のものから構成されており、より具体的には、他方のシート面３１ｂからの高さが最大となる第１レンズ３５Ａと、該第１レンズ３５Ａよりも高さが低く形成された第２レンズ３６Ａとを備えている。
【００６３】
上記第１レンズ３５Ａはその頂部が凸曲面状に形成されたシリンドリカルレンズ形状をなしている。なお、その頂部が凸曲面状に形成されている限り、他のレンズ形状であってもよい。
そして、このような第１レンズ３５Ａは、他方のシート面３１ｂ上にて該第１レンズ３５Ａの延在方向と直交する方向に間隔を空けて互いに平行となるように複数設けられている。また、複数の第１レンズ３５Ａのシート面３１ｂからの高さｈ１は一定とされている。なお、隣り合う第１レンズ３５Ａ同士の間隔は、各箇所において一定であってもよいし、それぞれ異なるものであってもよい。
【００６４】
上記第２レンズ３６Ａは、上記第１レンズ３５Ａの延在方向と同一方向に延在するプリズム形状なしており、シート面３１ｂにおける第１レンズ３５の間の領域を埋めるようにして、該領域全面にわたって複数設けられている。また、この第２レンズ３６Ａのシート面３１ｂからの高さｈ２は、各第２レンズ３６Ａ毎に異なるものであってもよいし、一定であってもよい。
なお、第２レンズ３６Ａは、第１レンズ３５Ａと同様、シリンドリカルレンズ形状をなしているものであってもよい。
【００６５】
次に、第２パターンのレンズアレイ３３Ｂを説明する。この第２パターンのレンズアレイ３３Ｂは、互いに直交する第１レンズアレイ３７Ｂと第２レンズアレイ３８Ｂとから構成されている。
【００６６】
第１レンズアレイ３７Ｂは、他方のシート面３１ｂにおいて一方向に沿って延在する複数の第１レンズ３５Ｂ（単位レンズ３４Ｂ）が、その延在方向に直交する方向に間隔を空けるように配列されることで形成されている。また、この第１レンズ３５Ｂはその頂部が凸曲面状に形成されたシリンドリカルレンズ形状をなしている。なお、その頂部が凸曲面状に形成されている限り、他のレンズ形状であってもよい。
さらに、複数の第１レンズ３５Ｂのシート面３１ｂからの高さｈ１は一定とされており、隣り合う第１レンズ３５Ａ同士の間隔は、各箇所において一定であってもよいし、それぞれ異なるものであってもよい。
【００６７】
第２レンズアレイ３８Ｂは、他方のシート面３１ｂにおいて、上記第１レンズ３５Ｂの延在方向に直交する方向に沿って延在する複数の第２レンズ３６Ｂが、該第２レンズ３６Ｂの延在方向に直交する方向に間隔を空けるように配列されることで形成されている。即ち、第１レンズ３５Ｂの延在方向と、第２レンズ３６Ｂの延在方向とは互いに直交するように形成されている。なお、この第２パターンのレンズアレイ３３Ｂにおいては、第２レンズ３６Ｂはそれぞれプリズム形状をなしている。
また、この第２レンズ３６Ｂは、複数の第１レンズ３５Ｂの谷部において複数のサブレンズ３９Ｂを形成している。
なお、第２レンズ３６Ｂは第１レンズ３５Ｂと同様、シリンドリカルレンズ形状をなしているものであってもよい。
【００６８】
次に、第３パターンのレンズアレイ３３Ｃについて説明する。この第３パターンのレンズアレイ３３Ｃは、図５に示すように、第１パターンのレンズアレイ３３Ａと同様の配列構造をなしており、即ち、それぞれシート面３１ｂ上に一方向に沿って延在し、シート面３１ｂからの高さが最大となる第１レンズ３５Ｃと、該第１レンズ３５Ｃよりも高さが低く形成された第２レンズ３６Ｃとを備えている。
【００６９】
また、第１レンズ３５Ｃは、第１パターンと同様、その頂部が凸曲面状に形成されたシリンドリカルレンズ形状をなしている。なお、その頂部が凸曲面状に形成されている限り、他のレンズ形状であってもよい。
【００７０】
第２レンズ３６Ｃは、詳しくは図７に示すように、両側に湾曲側面４０ａ、４０ａを有するプリズムレンズ４０、４０が一部重なって且つ第２レンズ３６Ｃの配列方向にシフト量Δだけズレて複合化（一体化）された複合プリズムレンズ形状をなしている。２つのプリズムレンズ４０、４０は本実施形態ではそれぞれ左右対称をなす同一形状とするが、必ずしも同一である必要はない。シフト量Δは、プリズムレンズ４０の配列ピッチをＰ０とした場合、（１／５）Ｐ０≦Δ≦（２／３）Ｐ０の範囲に設定される。
ここで、シフト量Δが下限値（１／５）Ｐ０より小さいと集光効果が小さく、上限値（２／３）Ｐ０を越えるとサイドローブが生じ易いため望ましくない。
これにより、第２レンズ３６Ｃの頂部には、該第２レンズ３６Ｃの延在方向と同一の方向に延在するＶ字溝４１が形成される。
【００７１】
ここで第２レンズ３６Ｃの湾曲側面４０ａは次のように定義される。
図８は第２レンズ３６Ｃを形成する一のプリズムレンズ４０を上下反転して示すものである。図中、プリズムレンズ４０の頂部Ｒ０を境界とする一方のレンズ曲面に着目して基材３１のシート面３１ｂと接触するレンズ一端部をＲ１とする。そして、湾曲側面４０ａがレンズ一端部Ｒ１から始まるとして、レンズ一端部Ｒ１から頂部Ｒ０までの間で、基材３１のシート面３１ｂに対するレンズ曲面の任意の点での接線Ｌの傾斜角度θが２５°〜５０°となる点を湾曲側面４０ａ、４０ｂの他端部Ｒ２とする。この場合、レンズ一端部Ｒ１から他端部Ｒ２までの間では任意の点での接線Ｌの基材３１のシート面３１ｂに対する傾斜角度θは２５°〜５０°を超えた大きさの凸曲面に設定され、レンズ一端部Ｒ１から他端部Ｒ２に向けて漸次接線Ｌの傾斜角度θが小さくなり、レンズ他端部Ｒ２において初めて接線Ｌの傾斜角度θが２５°以上５０°以下の範囲となるものとする。ここで、他端部Ｒ２における傾斜角度θが２５°未満では視野範囲は広くなるが集光効果が低く、逆に５０°を越えると視野範囲が狭く且つサイドローブが生じ易くなる。このレンズ一端部Ｒ１から他端部Ｒ２までの間の外側へ凸形状をなすレンズ曲面を湾曲側面４０ａと定義するものとし、そのレンズ形状は下記式で示す非球面レンズ形状の一般式が適用される。
【００７２】
【数２】
2010164657.tif 000004
【００７３】
ここでｚは単位レンズ３１の高さ方向の位置関数、ｒは単位レンズ３１の幅方向位置関数であり、単位レンズ３１のピッチを１と正規化した場合、上記（１）式における補正係数１／Ｒ，Ａ，Ｂ，Ｃが、−１０＜１／Ｒ＜１０、−５＜Ａ＜５、−１０＜Ｂ＜１０、−３０＜Ｃ＜３０の範囲内に設定されている。
【００７４】
上記式について図８を参照して説明する。
図８において、ｚは、単位レンズ１４の幅方向位置変数であるｒの関数であり、その値は単位レンズ１４の高さ方向を表す。上記式において、ｋ＝０で球面、−１＜ｋ＜０で楕円、ｋ＝−１で放物面、ｋ＜−１で双曲面となり、１／Ｒはｒにかかる係数であり、Ａ、Ｂ、Ｃは補正項係数である。
また上記式における各係数１／Ｒ，Ａ，Ｂ，Ｃが規定範囲（−１０＜１／Ｒ＜１０、−５＜Ａ＜５、−１０＜Ｂ＜１０、−３０＜Ｃ＜３０）から外れた場合、集光効果が得られないか、サイドローブが生じ易い欠点がある。
【００７５】
即ち、第３パターンのレンズアレイ３３Ｃの第２レンズ３６Ｃにおいては、上記式で示す湾曲形状と傾斜角度θとがマッチした範囲でのみ、集光効果と視野範囲とのバランスを最適とすることができる。
【００７６】
次に、第４パターンのレンズアレイ３３Ｄについて説明する。この第３パターンのレンズアレイ３３Ｄは、図６に示すように、第２パターンのレンズアレイ３３Ｂと同様の配列構造をなしており、即ち、第１レンズ３５Ｄの延在方向と第２レンズ３６Ｄの延在方向とが互いに直交するように形成されて、それぞれ第１レンズ３５Ｄによる第１レンズアレイ３７Ｄ、第２レンズ３６Ｄによる第２レンズアレイ３８Ｄが構成されている。また、第２レンズ３６Ｄによって、複数の第１レンズ３５Ｄの谷部に複数のサブレンズ３９Ｄが形成されている。
【００７７】
この第４パターンのレンズアレイ３３Ｄにおいては、第１レンズ３５Ｄは、その頂部が凸曲面状に形成されたシリンドリカルレンズ形状をなしている。なお、その頂部が凸曲面状に形成されている限り、他のレンズ形状であってもよい。
また、第２レンズ３６Ｄは、上記第３パターンの第２レンズ３６Ｃと同様に、図７及び図８に示すプリズムレンズ４０、４０が複合化された略花びら形状をなしている。
【００７８】
上記のような４種類のパターンのレンズアレイ３３（３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ）においては、その第１レンズ３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）の高さｈ１と第２レンズ３６（３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ）の高さｈ２の差Δｈ（ｈ１−ｈ２）の値が、２０μｍ＜Δｈ≦１００μｍの範囲となるように第１レンズ３５Ａ及び第２レンズ３６Ｂの高さがそれぞれ設定されている。
【００７９】
さらに、光学シート３０を正面方向（観察者側）から見た場合における他方のシート面３１ｂの総面積に対する第１レンズ３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）の占有面積の割合が４％〜４５％の範囲となるように、第１レンズ３５及び第２レンズ３６がそれぞれ形成されている。
【００８０】
以上のような４パターンのレンズアレイレンズアレイ３３（３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ）に対して、凸部３２として以下の４パターンのうちのいずれかが採用される。
【００８１】
第１パターンの凸部３２Ａは、図９に示すように、一方のシート面３１ａに沿って、レンズアレイ３３の第１レンズ３５の延在方向と同一方向に延在するシリンドリカルレンズ形状をなしている。即ち、該第１パターンの凸部３２Ａは上記第１レンズ３５と平行に延在しており、その延在方向と直交する方向に互いに間隔を空けて複数が配置されている。なお、隣り合う凸部３２Ａ同士の間隔は、一定であってもよいし、各箇所毎に異なるものであってもよい。
【００８２】
第２パターンの凸部３２Ｂは、図１０に示すように、一方のシート面３１ａに沿って、レンズアレイ３３の第１レンズ３５の延在方向と直交する方向に延在するシリンドリカルレンズ形状をなしている。そして、このような凸部３２Ｂが複数、その延在方向と直交する方向に互いに間隔を空けて配置されている。なお、隣り合う凸部３２Ｂ同士の間隔は、一定であってもよいし、各箇所毎に異なるものであってもよい。
なお、モアレを抑制するため、凸部３２Ｂの延在方向とレンズアレイ３３を構成する単位レンズ３４の延在方向とのなす角が±４５°の範囲内に設定されたものであってもよい。
【００８３】
第３パターンの凸部３２Ｃは、図１１に示すように、一方のシート面３１ａから突出する半楕円球状をなし、その頂部が凸曲面状に形成されている。このような凸部３２Ｃが一方のシート面３１ａに複数分散配置されるが、規則的に配置されてもよいし、ランダムに配置されたものであってもよい。
このように頂部に凸曲面を備えた凸部３２Ｃは、その頂部に角を有している場合に比べて、入射した光が散乱されやすくなるため、輝度均一性を向上させることができるといった長所がある。さらに、凸部３２Ｃが他の部材に接触した場合であっても、角を有する場合に比べ接触圧が分散するため、傷が付きにくい。
【００８４】
第４パターンの凸部３２Ｄは、図１２に示すように一方の面３１ａから突出する円柱状をなしている。このような凸部３２Ｄは、第３パターンの凸部３２Ｄ同様、複数が一方のシート面３１ａに規則的に配置されてもよいし、ランダムに配置されたものであってもよい。
【００８５】
また、凸部３２としては上記の他、図示は省略するが、プリズム状やマイクロレンズ状、多角錐状、円錐状、蛇行レンズであってもよく、また、上記１〜４パターンの凸部３２（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ）も含めこれらが組み合わされたものであってもよい。
【００８６】
上記のような凸部３２の一方のシート面３１ａからの高さは、耐傷擦性、光学密着防止の観点から１０μｍ以上とすることが好ましい。
また、光学シート３０を背面側から見た場合における一方のシート面３１ａの総面積に対する凸部３２（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ）の占有面積の割合が４５％以下に設定されている。該占有面積が４５％を超える場合、凸部３２による光散乱効果が大きくなり過ぎ、輝度が極端に低下してしまうからである。
さらに、この凸部３２の占有面積の割合が４％以上に設定されていることが好ましい。該占有面積が４％未満の場合、光学シート３０の一方のシート面３１ａが他の部材と光学密着を生じてしまい、輝度が著しく低下するからである。
【００８７】
また、上記のようなレンズアレイ３３及び凸部３２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等を用いて、当該技術分野では良く知られている熱可塑性樹脂を用いたプレス成形又は押し出し成形、キャスト法もしくはインジェクション法により上記第基材３１と一体成形されても良いし、上記基材３１のシート面３１ａ、３１ｂ上に紫外線固化樹脂を配置する紫外線キュアリング成型法、即ち、ＵＶ硬化法によって形成しても良い。このＵＶ硬化法で作成する場合、基材３１上にＵＶ硬化性の樹脂を塗布し、所望の形状の金型を押し当て、ＵＶ照射しレンズアレイ３３又は凸部３２を得ることができる。
【００８８】
また、光学シート３０の厚みは１２μｍ以上１ｍｍ以下とされることが好ましい。厚み１２μｍより下では加工に耐えうる剛性が無く、１ｍｍより上では加工に耐えうる柔軟性がないからである。
【００８９】
さらに、この光学シート３０には、光散乱粒子が分散混合されていてもよい。これにより光学シート３０を通過する光に光散乱効果を付与することができ、光源１１によるランプイメージを除去して輝度ムラを解消することが可能となる。
この光散乱粒子としては主として透明粒子が用いられる。透明粒子としては、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体；メラミン−ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら透明粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。または、板状の部材は主となる材質中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしており、主となる材質と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。
【００９０】
なお、このような透明粒子の屈折率と、光学シート３０を成型する主となる材料の屈折率とは異なるものである必要がある。主となる材料の屈折率と透明粒子の屈折率の差は０．０１以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光散乱性能が得られない。また、その屈折率差は０．５以下で十分である。前記透明粒子の平均粒径は０．５〜３０．０μｍであることが望ましい。
【００９１】
また、上記説明した基材３１、レンズアレイ３３及び凸部３３を成型する材料、即ち光学シート３０を成型する材料は、鉛筆硬度が４Ｈ以下のものを用いるのが適当である。これにより、光学シート３０や傷や変形が生じるのを抑制することが可能となる。
【００９２】
次に、上記光学シート３０を備えたバックライトユニット８０及びディスプレイ装置１００の作用について説明する。
【００９３】
光源部１０の各光源１１からて出射された光は、光拡散板２０に入射して、該光拡散板２０内にて光散乱効果を付与された後、正面方向へと出射される。このように光散乱効果が付与されることによって、ランプイメージが低減されて輝度ムラの発生を防止することができる。
【００９４】
そして、このように光拡散板２０によって拡散された光は、光学シート３０に入射する。その際、該光学シート２０の一方のシート面３１ａに設けられた凸部３２によって、散乱させられる。これにより、輝度均一性を向上させることができる。なお、この輝度均一性の効果は、頂部が凸曲面状に形成された第３パターンの凸部３２Ｃにおいて特に顕著である。
【００９５】
そして、この光は基材３１を通過した後、該基材３１のシート面３１ｂに形成されたレンズアレイ３３によって正面方向に集光される。なお、この集光効果は、第１レンズ３５と第２レンズ３６のうち主に第２レンズ３６によって付与される。これによって、正面輝度を向上させることが可能となる。
【００９６】
なお、レンズアレイ３３が、ストライプ状をなす図３に示す第１パターンのレンズアレイ３３Ａの場合、主として該レンズアレイ３３Ａに直行する方向の光を集光することができ、正面輝度の向上を図ることができる。
【００９７】
また、レンズアレイ３３が、図４に示す第２パターンのレンズアレイ３３Ｂのように互いに直交する２つの第１レンズアレイ３７Ｂ及び第２レンズアレイ３８Ｂから構成されている場合、これらによって、互いに直交する２方向の光を集光することができる。これにより、正面輝度の向上効果をより高く得ることができる。
【００９８】
さらに、レンズアレイ３３が、図５に示す第３レンズパターンのレンズアレイ３３Ｃ及び図６に示す第４パターンのレンズアレイ３３Ｄの場合、第２レンズ３６Ｃ、３６ＤにＶ字溝４１が形成されていることから、該Ｖ字溝４１の側面と空気層界面とで生じる水平方向の光の全反射によって光のリサイクルを起こすため、光の利用効率を向上させて輝度上昇効果を得ることができる。また、第２レンズ３６Ｃ、３６ＤのうちＶ字溝の両側は湾曲側面４０ａとなっているため、サイドローブを最小限に抑えることができ、かつ、視野に対する急激な輝度低下（カットオフ）を緩和する機能を果たす。
【００９９】
そして、このようにレンズアレイ３３によって正面方向に集光された光が、液晶パネル９０を通過することにより、高輝度かつ輝度ムラがない画像表示として観察者に視認される。
【０１００】
ここで、本実施形態の光学シート３０によれば、光源部１０に対向する一方のシート面３１aにおいては凸部が形成され、他方のシート面３１ｂにおいては集光機能を主に担う第２レンズ３６と該第２レンズ３６よりも高さの高い第１レンズ３５が形成されていることから、これら両面において他の部材と接触するのは凸部３２及び第１レンズ３５のみとなり、光源部１０に対向する一方のシート面３１ａ及び第２レンズ３６の他の部材に対する非接触状態を保持することができる。
【０１０１】
ここで、凸部３２については、一方のシート面における占有面積が４５％を超える場合には、光学シートの入射面における光の偏向による拡散が増大し、輝度が低下するという問題が生じる。この点、凸部３２の占有面積を４５％以下とすることにより、輝度の低下を抑制することが可能となる。また、好ましくは該占有面積が４％以上とすることによって、他の部材との光学密着の発生を防ぎ、輝度低下を抑制することが可能となる。
【０１０２】
一方、単位レンズ３４においては、第１レンズ３５と第２レンズ３６の高さの差Δｈが２０μｍ＜Δｈ≦１００μｍの範囲内ならば、第１レンズ３５によって第２レンズ３６が確実に保護されて傷を生じにくく、合成樹脂で光学シート３０を製作する際に金型の最も深い第１レンズ３５内に気泡が封入されることがなく光学特性の良好な光学シート３０を得られる。
一方、Δｈが２０μｍ以下であると、保管や輸送時等に積層された光学シート３０が振動等によって、第２レンズ３６の頂部が他の光学シート３０に接触する等して傷を生じ易く該傷によって集光特性が劣化する。
また、Δｈが１００μｍを超えると、合成樹脂で射出成型当によって光学シート３０を製作する際、最も深い第１レンズ３５に充填される合成樹脂に混入した気泡の逃げ場がなくない、第１レンズ３５内に封じ込められて光学特性が劣化する不具合が発生する。
【０１０３】
このようにして、本実施形態の光学シート３０によれば、一方のシート面３１ａ及び第２レンズ３６の他の部材との非接触状態を確実に保持して、これら他方のシート面３１ａ及び第２レンズ３６の耐傷擦性を向上させることができる。これにより、光学シート３０の両面において傷や変形が生じるのを確実に防止することが可能となる。
【０１０４】
また、本実施形態のバックライトユニット８０によれば、上記光学シート３０を備えていることから、光学シート３０に傷や変形のない品質良好なバックライトユニット８０を実現することが可能となる。
【０１０５】
さらに、本実施形態のディスプレイ装置１００によれば、上記のように光学シート３０に傷や変形のない品質良好なバックライトユニット８０を搭載していることから、高輝度かつ輝度ムラのない表示品位の良好な画像表示を実現することが可能となる。
【０１０６】
以上、本発明の実施形態の光学シート３０、バックライトユニット８０及びディスプレイ装置１００について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【実施例】
【０１０７】
以下、実施例を記載する。
（比較例１〜５と実施例１〜１１による光学シートの製造方法）
金型ロールＡにより、第３パターンのレンズシートの第２レンズに対応する柱状の複合プリズムレンズのみを複数配列して製造した光学シートを比較例１とする。比較例１による光学シート及びその金型ロールＡは、複合プリズムレンズのピッチを６６μｍ、プリズムレンズのシフト量Δを１８μｍ、プリズムレンズのピッチＰ０を４８μｍ、基材からの高さを２７．５μｍとしてシリンドリカル光学形状が配列して形成されている。
金型ロールＢにより、複合プリズムレンズの間にシリンドリカルレンズからなる第１レンズを配列して製造した第３パターンのレンズアレイによる光学シートを実施例１とした（図５参照）。実施例１による光学シート及びその金型ロールＢは、上述した金型ロールＡの複合プリズムレンズ（高さ２７．５μｍ、ピッチ６６μｍ）のピッチ１９本毎にレンズピッチ１３２μｍ、高さ４７．６μｍの半楕円形状のシリンドリカルレンズを第１レンズとして１本配列して形成されている。
金型ロールＣにより、第２レンズとしての複合プリズムレンズに直交して半楕円状のシリンドリカルレンズをなす第１レンズを配設して製造した第４パターンのレンズアレイを備えた光学シートを実施例２とする（図６参照）。
実施例２による光学シート及び金型ロールＣは、金型ロールＡの複合プリズムレンズ（高さ２７．５μｍ、ピッチ６６μｍ）に直交してレンズピッチ１３２μｍ、高さ４７．６μｍの半楕円形状のシリンドリカルレンズをピッチ１３２０μｍで配列して形成されている。
【０１０８】
これらの各金型ロールＡ、Ｂ、Ｃを押出し機に近接して第１金型ロールとしてそれぞれ配置した。熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを溶融し、押出し機によって成型し、当該熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートが冷却されて効果する前に上記第１金型ロールによってそれぞれ成型して、レンチキュラーレンズを有する押出シートをそれぞれ得た。各光学シートの厚みは３２０μｍとした。
熱可塑性ポリカーボネートは帝人化成（株）のM1201ZとML1103を適宜配合して使用し、拡散性を有する押出シートとした。厚み３２０μｍにおけるHz（ヘイズ）を１５％に調整した。
全ての押出しシートは中心から７３０ｍｍ×３１０ｍｍの真四角のシートに切り取り、３種類の光学シートを得た。金型ロールＡから得た光学シートは比較例１、金型ロールＢから得た光学シートは実施例１、金型ロールＣから得た光学シートは実施例２とした。
【０１０９】
また、頂角９０°の三角形柱状のプリズムレンズ（第２レンズ）がピッチ５５．２μｍ、高さ２７．５μｍで配列された金型ロールＤを用意した。金型ロールＤのプリズムレンズ２００本の間にレンズピッチ１３２μｍ、高さ４７．６μｍの半楕円形状のシリンドリカルレンズ（第１レンズ）を１、４、２０、３２、４５、６０本それぞれ間隔を空けて配列した金型ロールＥ〜Ｊを用意した。
金型ロールＤのプリズムレンズ２００本の間にレンズピッチ１３２μｍ、高さ３７．６μｍ、４７．６μｍ、５７．６μｍ、６７．６μｍ、７７．６μｍ、１２７．６μｍ、半楕円形状のシリンドリカルレンズ（第１レンズ）を所定間隔でそれぞれ５本それぞれ間隔を空けて配列した金型ロールＤ〜Ｐを用意した。
そして、ＰＥＴシート上にＵＶ硬化性樹脂を塗布し、その上に上記各金型Ｄ〜Ｐをそれぞれ押し当てながらＰＥＴ側からＵＶ（紫外線）を照射し効果させ、ＵＶ硬化シートを順次得た。
全てのＵＶ硬化シートをそれぞれ中心から７３０ｍｍ×３１０ｍｍの真四角に切り取り１１種類の光学シートを得た。これら光学シートについて、金型ロールＤから得た光学シートは比較例２とし、金型ロールＥ〜Ｊから得た光学シートは順に比較例３、実施例３〜６、比較例４とし、金型ロールＫ〜Ｐから得た光学シートは順に比較例５、実施例７〜１１とした。
【０１１０】
（各光学シート素材の鉛筆硬度の測定）
比較例１、実施例１、２に使用した材料で、光学形状を形成しない樹脂シートを押出し、JIS K５ ６００−５−４にしたがって硬度試験を実施した。同様に、比較例２〜５、実施例３〜１１に使用した材料で光学形状を形成しない樹脂シートを作製し、同様に硬度試験を実施した。その結果、比較例１に使用した素材の鉛筆硬度は６Ｂ、比較例２に使用した素材の鉛筆硬度は４Ｈであった。
【０１１１】
（各光学シートの輝度測定）
得られた各光学シートを実施形態のディスプレイ装置に組み込み、液晶パネルに白画面を表示し、トプコン製SR-3Aで液晶パネルの画面に対してその法線方向に５０ｃｍ離れた距離から中心の輝度を測定した。バックライトユニットの構成は、光源及び反射板の他に、光拡散板として帝人化成製光拡散板６ＨＬＷを用い、その上方に比較例１〜５と実施例１〜１１の光学シートを設置して測定した。バックライトユニットにおいて光源部のみを設けた場合の輝度を１として、光拡散板の上方に比較例１〜５と実施例１〜１１の光学シートを設置した場合の輝度をそれぞれ測定して、輝度比を算出した。その結果を下記の表１に示す。
【０１１２】
【表１】
2010164657.tif 000005
【０１１３】
表１において、比較例１と２はいずれもプリズムレンズの高さを２７．５μｍとしており、比較例３〜５と実施例１〜１１における第１レンズの高さｈ１を２７．５μｍとしている。比較例３〜５と実施例１〜１１における各面積率は各光学シートの面積Ｓに対する第１レンズの占有面積Ａｓの比（Ａｓ／Ｓ）である。
【０１１４】
（光学シートの傷つき評価）
得られた比較例１〜５と実施例１〜１１における各光学シートを２０枚重ね、ビニールシートで包み、このビニールシートを段ボール箱内に重ねて収納し、段ボール箱との隙間に発泡スチロール製の緩衝材を充填した。この段ボール箱を振動試験に供して、各光学シートの第１レンズ及び第２レンズへの傷つきの有無を評価した。初期には傷のない光学シートを梱包し、振動試験後に開梱して、傷がついた光学シートの枚数を数えた。
振動試験はJIS Z 0232 の付属書Ａ表１に規定したランダム振動を適用した。振動は光学シートのレンズ部を有する面の法線方向（ｚ方向）のみ、３０分間振動させた。傷の有無の判断は、振動試験後の光学シートをディスプレイ装置に組み込み、白画面を表示して、上下左右±８０°のいずれかの範囲から視認されれば傷ありとした。結果を表１に示す。欠陥が全くなかったものを合格とした。
【０１１５】
表１から、光学シート素材の鉛筆硬度によらず、頂部が角であるレンズ形状は傷がつきやすいことが分かった。また、本発明の実施形態のようなレンズアレイを採用すれば傷つきが改善することがわかった。
【符号の説明】
【０１１６】
１０  光源部
１１  光源
１２  ランプハウス
１３  点光源
２０  光拡散板
３０  光学シート
３１  基材
３１ａ       シート面
３１ｂ       シート面
３２  凸部
３２Ａ       凸部
３２Ｂ       凸部
３２Ｃ       凸部
３２Ｄ       凸部
３３  レンズアレイ
３３Ａ       レンズアレイ
３３Ｂ       レンズアレイ
３３Ｃ       レンズアレイ
３３Ｄ       レンズアレイ
３４  単位レンズ
３４Ａ       単位レンズ
３４Ｂ       単位レンズ
３４Ｃ       単位レンズ
３４Ｄ       単位レンズ
３５  第１レンズ
３５Ａ       第１レンズ
３５Ｂ       第１レンズ
３５Ｃ       第１レンズ
３５Ｄ       第１レンズ
３６  第２レンズ
３６Ａ       第２レンズ
３６Ｂ       第２レンズ
３６Ｃ       第２レンズ
３６Ｄ       第２レンズ
３７  第１レンズアレイ
３７Ｂ       第１レンズアレイ
３７Ｄ       第１レンズアレイ
３８  第２レンズアレイ
３８Ｂ       第２レンズアレイ
３８Ｄ       第２レンズアレイ
３９  サブレンズ
３９Ｂ       サブレンズ
３９Ｄ       サブレンズ
７０  サブ光学シート
８０  バックライトユニット
９０  液晶パネル
９１  液晶セル
９２  偏光板
９３  偏光板
１００       ディスプレイ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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