(57)【要約】【課題】光源付近と光源間との明暗差から生じる輝度ムラを解消すること。【解決手段】光路変更シート１６は、光射出面１６aと、複数の光路変更要素１６ｂからなる光入射面とを有する。光路変更要素１６ｂは、光入射角＝±５°の入射光を、光路変更要素１６ｂへの入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、光路変更要素１６ｂを通過した後に前記法線に対して±５°の範囲に拡散する光が、入射光の１５％未満であることを特徴とする。また、光入射角が５°より大きい若しくは−５°より小さい入射光を、光路変更要素１６ｂへの入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、光路変更要素１６ｂを通過した後に前記法線に対して±４０°の範囲に拡散する光が、各角度の入射光の少なくとも６０％以上であることを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直下型光源を有する表示装置に用いられる光路変更シートであって、複数の光路変更要素で構成される光入射面と、前記光入射面と略平行である光射出面とを有し、画像表示パネルの法線と光源から射出された光線とが成す角度を光入射角と規定した場合に、光入射角＝±５°の入射光を、前記光路変更要素への入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、前記光路変更要素を通過した後に前記法線に対して±５°の範囲に拡散する光が、入射光の１５％未満であることを特徴とする光路変更シート。
【請求項２】
直下型光源を有する表示装置に用いられる光路変更シートであって、複数の光路変更要素で構成される光入射面と、前記光入射面と略平行である光射出面とを有し、光入射角が５°よりも大きい、若しくは−５°よりも小さい光を前記光路変更要素への入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、前記光路変更要素を通過した後に前記法線に対して±４０°の範囲に拡散する光が、各角度の入射光の少なくとも６０％以上であることを特徴とする光路変更シート。
【請求項３】
直下型光源を有する表示装置に用いられる光路変更シートであって、複数の光路変更要素で構成される光入射面と、前記光入射面と略平行である光射出面とを有し、光入射角＝±５°の入射光を、前記光路変更要素への入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、前記光路変更要素を通過した後に前記法線に対して±５°の範囲に拡散する光が入射光の１５％未満であり、且つ、光入射角が５°よりも大きい、若しくは−５°よりも小さい光を前記光路変更要素への入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、前記光路変更要素を通過した後に前記法線に対して±４０°の範囲に拡散する光が、各角度の入射光の少なくとも６０％以上であることを特徴とする光路変更シート。
【請求項４】
前記光路変更要素の断面が曲線から構成されることを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の光路変更シート。
【請求項５】
前記光路変更要素の断面が直線から構成されることを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の光路変更シート。
【請求項６】
前記光路変更要素の断面が曲線及び直線の組み合わせから構成されることを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の光路変更シート。
【請求項７】
前記複数の光路変更要素の形状が均一であることを特徴とする請求項１乃至６に何れか１項記載の光路変更シート。
【請求項８】
前記複数の光路変更要素は、互いに形状が異なる２種以上の光路変更要素が混在していることを特徴とする請求項１乃至６に何れか１項記載の光路変更シート。
【請求項９】
前記光路変更シートは、透明素材からなることを特徴とする請求項１乃至８に何れか１項記載の光路変更シート。
【請求項１０】
前記光路変更シートは、光拡散要素を含む素材からなることを特徴とする請求項１乃至８に何れか１項記載の光路変更シート。
【請求項１１】
厚さ方向の一方の面を光源が放射する光が入射する光入射面、他方が前記光入射面に入射した光を射出する光射出面とされる光拡散板であって、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光路変更シートが前記光路変更要素を前記光源側に向けて配置され、前記光路変更シートの光出射面に連続して設けられた透明光伝搬層と、前記透明光伝搬層の光射出面に設けられた光拡散伝搬層とからなる多層構造をとることを特徴とする光拡散板。
【請求項１２】
光源の前に配される光学部材であって、請求項１１に記載の光拡散板の光射出面に、方向・範囲・輝度分布の少なくともいずれかを制御する為に用いられる光学制御層が配されてなることを特徴とする光学部材。
【請求項１３】
請求項１１に記載の光拡散板、若しくは請求項１２に記載の光学部材と、光源と、を少なくとも具備してなることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載のバックライトユニットと、前記光拡散板若しくは前記光学部材を間に挟んで前記光源と向き合った表示パネルとを少なくとも具備してなることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路変更シート、光拡散板、光学部材、バックライトユニット及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、TFT（Thin Film Transistor）型液晶パネルやSTN（Super Twisted Nematic）型液晶パネルを使用した液晶ディスプレイ装置は、主としてOA分野のカラーノートパソコンを中心に商品化されている。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としては、大別して冷陰極管（CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp）等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等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、導光板を用いずにCCFL等の光源ランプからの光で直接照明する「直下型方式」の２種類の方式がある。
【０００３】
エッジライト方式のバックライトユニットが搭載された液晶ディスプレイ装置としては、例えば図１に示すものが一般に知られている。この種の液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板１、３で挟んでなる液晶パネル２が上部に位置して配設され、液晶パネル２の下側面に、略長方形の板状を呈するポリメチルメタクリレート（PMMA）やアクリル等の透明な基材からなる導光板７が配置されており、この導光板７の上面、即ち光射出面に拡散フィルム（拡散層）４が設けられている。更に、導光板７の下面に、導光板７に導入された光を効率よく液晶パネル２に向けて均一になるように散乱して反射される為の散乱反射パターン部（図示せず）が印刷などによって設けられると共に、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム（反射層）８が設けられている。
【０００４】
また、上記導光板７には、その短測部に光源ランプ６が設けられており、更に、光源ランプ６の光を効率よく導光板７に入射させるべく、光源ランプ６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５が設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（チタニア）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し、乾燥・形成したものであり、導光板７内に入射した光に指向性を付与し、光射出面へと導くようになっており、高輝度化を図る為の工夫がなされている。
【０００５】
最近では、光利用効率を向上して更なる高輝度化を図るべく、図２に示すように、拡散フィルム４と液晶パネル２との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）９、１０を設けることが提案されている。このプリズムフィルム９、１０は導光板７の光射出面から射出され、拡散フィルム４で拡散された光を高効率で液晶パネル２の有効表示エリアに集光させるものである。
【０００６】
一方、直下型方式のバックライトは、導光板の利用が困難な大型の液晶テレ部などのディスプレイ装置に用いられている。直下型バックライト方式のディスプレイとしては、図３に示す液晶ディスプレイ装置が一般的に知られている。この液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板１、３で挟んでなる液晶パネル２が上部に位置して配設され、液晶パネル２の下側面にCCFL等からなる光源１２が配置される。更に、光源１２の上面側には拡散板１１のような光学シートが設けられている。また、光源１２の背面には、光源１２から液晶パネル２と反対方向に向かう光を液晶パネル２側に反射させるリフレクタ１３が配置されている。よって、光源１２から射出される光は拡散板１１で拡散され、この拡散光を高効率で液晶パネル２の有効表示エリアに集光させる。
【０００７】
「直下型方式」のディスプレイ装置に用いられている拡散板１１は、液晶ディスプレイ装置の構成上、線状光源の光を散乱させ、且つ光源が透けて見えないことが求められる為、光散乱粒子が配合されており、近年の直下型方式の急増に合わせて種々の開発が行なわれてきた。その多くは、高透過、高拡散を目的とし、光散乱粒子の種類や粒径、配合量を線御するものであり、光散乱粒子としては、真球状粒子をしようしたものが報告されている。
【０００８】
しかし、拡散板の光散乱粒子として真球状粒子のみを使用した場合、視野角を広げるような拡散特性となり、ランプイメージは明るい部分が広がった状態で確認され、比較的明るい部分と比較的暗い部分がストライプ状の輝度ムラとして視認できてしまう。この明るい部分と暗い部分の差を確認しにくいように光透過率を落とす為、正面輝度が低下するという問題があった。図３に示した液晶ディスプレイ装置でも、視野角制御は拡散板１１の拡散性にのみ委ねられている為、その制御は難しく、液晶表示画面の中心は明るく、周辺に近いほど暗くなる特性は避けられない。従って、液晶表示画面を横から見たときの輝度低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
【０００９】
そこで、上記の問題を解決する方法の一つとして、図４に示すように、米国３M社の登録商標である輝度強調フィルム（BEF：Brightness Enhancement Film）１４をバックライト用照明光源１５の上方に位置して配置され、更にBEF１４の上方である光射出面側に光拡散フィルム（図示せず）を配置する方法が採用されている。BEF１４は、図４及び図５に示すように、透明基材１４aの上面に、断面が三角形状の単位プリズム１４bが一方向に一定ピッチで配列されたフィルムである。この単位プリズム１４bは、光の波長に比較して大きいピッチである。BEF１４は、“軸外（off-axis）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（on-axis）”に方向転換又はリサイクルする。
【００１０】
ディスプレイ使用時（観察時）に、BEFは、軸外輝度を低下させることで軸上輝度を増大させる。ここでいう「軸上」とは、視聴者の視野角方向に一致する方向であり、一般的には、ディスプレイ画面に対する法線方向である。単位プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみに並列されたものでは、その並列方向でのみ方向転換若しくはリサイクルが可能であり、水平方向及び垂直方向での表示光制御の為には、単位プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、２枚のシートを重ね合わせて用いられている。
【００１１】
このようなBEFを採用することにより、ディスプレイ設計者が電力消費量を低減しながら所望の軸上輝度を達成できるようになった。BEFに代表されるプリズムの反復アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイ装置に採用した技術は、特許文献１乃至５等において従来知られている。
【００１２】
上記のようなBEFを輝度制御部材として用いた光学シートでは、その屈折作用によって、光源からの光が、最終的に、制御された角度でフィルムより射出されることにより、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御することができる。しかしながら、同時に、視聴者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に射出される、想定外の光線が存在する。このため、図５に示すように、BEFを用いた光学シートから射出される光強度分布には、視聴者の視覚方向、即ち視覚方向Fに対する角度が０°（軸上方向に当たる）における光強度が最も高められるものの、正面より±９０°近辺に小さな光強度ピークが生じる。即ち、横方向から無駄に射出される光（サイドローブ）が増えてしまうという問題がある。
【００１３】
また、軸上輝度のみが過度に向上すると、輝度分布曲線のピーク幅が著しく狭くなり、視覚域が極端に限定される為、ピーク幅を適度な幅に広げる為の新たな光拡散フィルムを併用する必要が生じ、部材数の増加を伴うという問題もある。
【００１４】
上述のような光学シートは、光の利用効率の向上だけでなく、光源起因のムラの除去、ランプイメージ消し、ディスプレイの視覚域の確保など種々の機能が求められており、一般には複数枚の光学シートを重ね合わせることによって所望の性能を得ている。しかしながら、光学シートの構成枚数が増加は、ディスプレイ組み立て作業の煩雑化や、シート間への異物の混入といった問題を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第３３７４３１６号
【特許文献２】特許第３６８４５８７号公報
【特許文献３】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献４】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献５】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献６】特開２００７−８６０９８号公報
【特許文献７】特開２００８−３１０２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
また、最近市場から強く求められている軽量、低消費電力、高輝度、薄型と、それに伴うバックライトユニットの軽量、低消費電力、高輝度、薄型に関連して、光源と光学部材との距離が縮まったり、CCFLのような線光源の本数削減が著しくなったりすることで、従来の光学部材構成では面内の輝度均一化が不十分となったり、部材点数が増加する問題が生じている。
【００１７】
それに対し、特許文献６、７に挙げるような光学部材は、凸部が光源側に向くようにプリズム等を光入射面に配することで入射光を法線方向に立ち上げ、光学シートを積層することなく均一で高い輝度を達成する、としている。
【００１８】
しかしながら、光源間隔の広がりや光源-表示パネル間隔の縮小が著しくなると、上記で挙げた光学部材のように入射光を法線方向に立ち上げるだけでは、光源付近と光源間中央付近との輝度差に由来するムラを解消できなかったり、視野角が極端に狭くなったりする場合がある。
【００１９】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、光源間隔が広く、光源と表示パネルとの間隔が狭い表示装置においても、部材点数を増やすことなく均一で高い輝度を実現する光路変更シート、光拡散板、光学部材、及び前記光拡散板若しくは光学部材を用いたバックライトユニット、並びに表示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】
【００２０】
上記目的を達成する為に、請求項１は、直下型光源を有する表示装置に用いられる光路変更シートであって、複数の光路変更要素で構成される光入射面と、前記光入射面と略平行である光射出面とを有し、画像表示パネルの法線と光源から射出された光線とが成す角度を光入射角と規定した場合に、光入射角＝±５°の入射光を、前記光路変更要素への入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、前記光路変更要素を通過した後に前記法線に対して±５°の範囲に拡散する光が、入射光の１５％未満であることを特徴とする光路変更シートである。
【００２１】
請求項２は、直下型光源を有する表示装置に用いられる光路変更シートであって、複数の光路変更要素で構成される光入射面と、前記光入射面と略平行である光射出面とを有し、光入射角が５°よりも大きい、若しくは−５°よりも小さい光を前記光路変更要素への入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、前記光路変更要素を通過した後に前記法線に対して±４０°の範囲に拡散する光が、各角度の入射光の少なくとも６０％以上であることを特徴とする光路変更シートである。
【００２２】
請求項３は、直下型光源を有する表示装置に用いられる光路変更シートであって、複数の光路変更要素で構成される光入射面と、前記光入射面と略平行である光射出面とを有し、光入射角＝±５°の入射光を、前記光路変更要素への入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、前記光路変更要素を通過した後に前記法線に対して±５°の範囲に拡散する光が入射光の１５％未満であり、且つ、光入射角が５°よりも大きい、若しくは−５°よりも小さい光を前記光路変更要素への入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、前記光路変更要素を通過した後に前記法線に対して±４０°の範囲に拡散する光が、各角度の入射光の少なくとも６０％以上であることを特徴とする光路変更シートである。
【００２３】
請求項４は、前記光路変更要素の断面が曲線から構成されることを特徴とする請求項１乃至３の少なくとも１項に記載の光路変更シートである。
【００２４】
請求項５は、前記光路変更要素の断面が直線から構成されることを特徴とする請求項１乃至３の少なくとも１項に記載の光路変更シートである。
【００２５】
請求項６は、前記光路変更要素の断面が曲線及び直線の組み合わせから構成されることを特徴とする請求項１乃至３の少なくとも１項に記載の光路変更シートである。
【００２６】
請求項７は、前記複数の光路変更要素の形状が均一であることを特徴とする請求項１乃至６の少なくとも１項に記載の光路変更シートである。
【００２７】
請求項８は、前記複数の光路変更要素は、互いに形状が異なる２種以上の光路変更要素が混在していることを特徴とする請求項１乃至６の少なくとも１項に記載の光路変更シートである。
【００２８】
請求項９は、前記光路変更シートは透明素材からなることを特徴とする請求項１乃至８の少なくとも１項に記載の光路変更シートである。
【００２９】
請求項１０は、前記光路変更シートは、光拡散要素を含む素材からなることを特徴とする請求項１乃至８の少なくとも１項に記載の光路変更シートである。
【００３０】
請求項１１は、厚さ方向の一方の面を光源が放射する光が入射する光入射面、他方が前記光入射面に入射した光を射出する光射出面とされる光拡散板であって、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光路変更シートが前記光路変更要素を前記光源側に向けて配置され、前記光路変更シートの光出射面に連続して設けられた透明光伝搬層と、前記透明光伝搬層の光射出面に設けられた光拡散伝搬層とからなる多層構造をとることを特徴とする光拡散板である。
【００３１】
請求項１２は、光源の前に配される光学部材であって、請求項１１に記載の光拡散板の光射出面に、方向・範囲・輝度分布の少なくともいずれかを制御する為に用いられる光学制御層が配されてなることを特徴とする光学部材である。
【００３２】
請求項１３は、請求項１１に記載の光拡散板、若しくは請求項１２に記載の光学部材と、光源と、を少なくとも具備してなることを特徴とするバックライトユニットである。
【００３３】
請求項１４は、請求項１３に記載のバックライトユニットと、前記光拡散板若しくは光学部材を間に挟んで前記直下型光源と向き合った表示パネルとを少なくとも具備してなることを特徴とする表示装置である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、光源間隔が広く、光源と表示パネルとの間隔が狭い表示装置においても、部材点数を増やすことなく均一で高い輝度を実現する光路変更シート、光拡散板、光学部材、及び前記光拡散板若しくは光学部材を用いたバックライトユニット、並びに表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のディスプレイ装置を示す断面模式図。
【図２】従来のディスプレイ装置を示す断面模式図。
【図３】従来のディスプレイ装置を示す断面模式図。
【図４】BEFとバックライトを示す断面模式図。
【図５】BEFの一例を示す斜視模式図。
【図６】本発明に係わる光路変更要素の断面が曲線から構成される光路変更シートの一例を示す断面模式図。
【図７】本発明に係わる光路変更要素の断面が直線から構成される光路変更シートの一例を示す断面模式図。
【図８】本発明に係わる光路変更要素の断面が曲線と直線の組み合わせから構成される光路変更シートの一例を示す断面模式図。
【図９】本発明に係わる２種の形状の光路変更要素からなる光路変更シートの一例を示す断面模式図。
【図１０】本発明に係わる透明素材からなる光路変更要素と光伝搬層と光拡散透過層とからなる光拡散板の一例を示す断面模式図。
【図１１】本発明に係わる光拡散要素を含む素材からなる光路変更要素と光伝搬層と光拡散透過層とからなる光拡散板の一例を示す断面模式図。
【図１２】本発明に係わる光学部材の一例を示す断面模式図。
【図１３】本発明に係わるバックライトユニットを示す断面模式図。
【図１４】本発明に係わる表示装置を示す断面模式図。
【図１５】光の入射角、射出角における角度の定義を説明する為の図。
【図１６】光源から、光射出面の法線方向に射出された光に対する光路変更要素の働きを説明する為の図。
【図１７】光源から、光射出面の法線方向ではない角度で射出された光に対する光路変更要素の働きを説明する為の図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。各図は模式図であり、各部位の縮尺は実際とは一致しない。
【００３７】
図６〜９は本発明に係わる光路変更シートの断面模式図である。
光路変更シート１６は、略平面である光射出面１６aと、光射出面１６aと略平行に向かい合う複数の光路変更要素１６ｂからなる光入射面とを有する。言い換えると、光路変更シート１６は基材を有しており、基材の一方の面が略平面である光射出面１６aとされ、基材の他方の面が複数の光路変更要素１６ｂからなる光入射面とされている。
【００３８】
ここで光路変更要素１６ｂは、光入射角＝±５°の入射光２５を、光路変更要素１６ｂへの入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、光路変更要素１６ｂを通過した後に前記法線に対して±５°の範囲に拡散する光２６が、入射光２５の１５％未満であることを特徴とする。
【００３９】
また、光入射角が５°より大きい若しくは−５°より小さい入射光２５を、光路変更要素１６ｂへの入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、光路変更要素１６ｂを通過した後に前記法線に対して±４０°の範囲に拡散する光２６が、各角度の入射光２５の少なくとも６０％以上であることを特徴とする。
【００４０】
入射光２５若しくは射出光２６の角度は図１５に示すように、画像表示パネルの法線と入射光２５若しくは射出光２６との成す角度であり、観察箇所の右側における入射角度若しくは射出角度を正、左側における入射角度若しくは射出角度を負とする。即ち、入射光２５が進んできた方向に光２６が射出される場合は、入射角と射出角の符号が一致する。
なお、本実施の形態では、画像表示パネルと光射出面１６aとが平行しているので、画像表示パネルの法線は光射出面１６aの法線でもある。
【００４１】
上記のように、光入射角が±５°となる光２５が入射する位置、即ち光源の真上付近では、光路変更要素１６ｂ通過後に、画像表示パネルの法線に対して±５°の範囲で拡散される光２６が入射光２５の１５％以上であると、局所的に輝度が高くなり輝度ムラが生じる点で不利となるのに対し、前記法線に対して±５°で拡散される光２６が入射光２５の１５％未満であると、光源直上の輝度を落とし、周囲の輝度を上げることで輝度ムラの解消につながる点で有利である。なお、図１６は、光路変更要素にて拡散された光２８のうち、前記法線に対して±５°の範囲に存在する光量が入射光（入射角＝０°）２７の光量の１５％未満であることを示したイメージ図である。
【００４２】
ここで、光路変更要素１６ｂ通過後に画像表示パネルの法線に対して±５°の範囲で拡散される光２６が０％となることはあり得ず、前記範囲内で拡散している光が最低限の光であっても支障ないため、下限値は設定していない。
【００４３】
また、光入射角が５°より大きい若しくは−５°より小さい光が入射する位置、即ち光源から一定距離以上離れた位置において、光路変更要素１６ｂへ入射する際の屈折や光路変更要素１６ｂ内での全反射によって光を拡散させることで、種々の角度から均一に見える輝度を提供することが可能となるが、光路変更要素１６ｂによる拡散範囲が±４０°の範囲を超える光の割合が全入射光の４０％より多くなると、光路変更シートの略平面である光射出面における界面全反射によって界面から出て行くことができずにロスとなる光量が多くなり過ぎる為、輝度の低下につながる点で不利となる。なお、図１７は、光路変更要素にて拡散された光３０のうち、前記法線に対して±４０°の範囲に存在する光量が、入射角＝約３５°の入射光（５°より大きい若しくは−５°より小さい入射光の一例）２９の光量の６０％以上であることを示したイメージ図である。
【００４４】
ここで、光路変更要素１６ｂでの拡散範囲が画像表示パネルの法線に対して±４０°の範囲内である光が、入射光の少なくとも６０％以上であれば、入射した光を効率良く射出することが可能であり、輝度の向上につながる点で有利である。空気中から、屈折率の異なる光路変更要素１６ｂに進入した光が、前記範囲の角度で光射出面に１００％到達することはあり得ず、一定のロスは生じることと、物理的に可能な範囲で最大限の光が前記範囲内で拡散しても支障はないため、ここでは前記範囲内に拡散する光の、全入射光に対する割合上限は設けていない。
【００４５】
光路変更要素１６ｂの形状は、上記の性能を有していれば、光源間隔や光源からの光路変更要素１６ｂまでの距離など光源の構成に応じて適宜選択可能であり、１６b-１（図６参照）のように断面が曲線のみから構成される形状でも良いし、１６b-２（図７参照）のように断面が直線のみから構成される形状でも良いし、１６b-３（図８参照）のように断面が直線と曲線の組み合わせから構成される形状でも良い。
【００４６】
更に、該形状は均一でもよく、あるいは、左右対称でなくても構わないし、必要であれば形状の異なった２種以上の光路変更要素１６ｂ（図９参照）を組み合わせて用いても良い。
【００４７】
本発明に係わる光路変更シート１６は、透明樹脂からなる基材上にUV樹脂などを用いて光路変更要素１６ｂを成型することで作製しても構わないが、工程数やコストの観点から、押出成形にて一体成形することがより好ましい。
【００４８】
ここで、光路変更シート１６の素材としては、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）、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を用いることができる。
【００４９】
図１０は本発明に係わる光拡散板１７の断面模式図であり、光路変更シート１６と、光路変更シート１６に隣接する光伝搬層１７ｂと、光拡散板１７の光射出面に配された光拡散透過層１７ａからなる。
すなわち、光拡散板１７は、厚さ方向の一方の面を光源が放射する光が入射する光入射面、他方が前記光入射面に入射した光を射出する光射出面とされている。そして、上述の光路変更シート１６が光路変更要素１６ｂを前記光源側に向けて配置され、透明光伝搬層１７ｂが光路変更シート１６の光出射面１６ａに連続して設けられ、光拡散伝搬層１７ａが透明光伝搬層１７ｂの光射出面に設けられた多層構造となっている。
そして、光路変更要素１６ｂが光拡散板１７の光入射面を構成し、光拡散伝搬層１７ａの光射出面が光拡散板１７の光射出面を構成している。
【００５０】
光路変更シート１６の光射出面１６ａに光伝搬層１７ｂと光拡散透過層１７ａが加わることで、光変更要素１６ｂによってある程度の範囲内で様々な方向に曲げられた入射光が光伝搬層１７ｂ内を進むことで、更に光源から遠い位置にも光が届くようになり、光拡散透過層１７ａを配することで、更に光が広がり、面内でより均一化した光を射出させることが可能となる。
【００５１】
光源からの射出される光の強度によっては、図１１に示すように光路変更要素１６ｂ'を含む光入射面も光拡散透過層１７ａを構成する材料で形成することで、入射光の分散性をより高めることも効果的である。これは、光路変更シート１６にも適用することが可能である。
【００５２】
本発明に係わる光拡散板１７は、各部位を接着剤若しくは粘着材にて貼り合わせて作製しても構わないが、工程数や異物混入の危険性、コストなどの観点から、押出成形にて一体成形することが望ましい。押出成形した場合には、光路変更シート１６と光伝搬層１７ｂと光拡散透過層１７ａとが一体成形される。
ここで、光拡散板１７を構成する光拡散層１７ａ、光伝搬層１７ｂ、光路変更シート１６に用いられる透明樹脂は、同一種でも良いし、異種でも良く、例えば、アクリル樹脂、PS樹脂、MS樹脂、PC樹脂、AS樹脂、COP、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を用いることができる。また、光拡散透過層に分散される微粒子には、例えば、シリコーンや二酸化チタン、硫酸バリウム、或いは、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド又はポリエーテルを用いることができる。
【００５３】
図１２は、本発明に係わる光拡散板１７の光射出面に、略平面から入射した光を他方の面から射出する際に、方向・範囲・輝度分布の少なくともいずれかを制御する為に用いられる光学シート１９を重ねた光学部材１８の断面模式図である。該光学シート１９を用いた方が、正面輝度向上やランプイメージ軽減に効果が見られる場合には、適当な光学シート１９を選択することが可能であって、図１２に示したようなプリズムシートに限らず、シリンドリカルレンズシートやその他の機能を有する光学シートでも良い。
【００５４】
本発明に係わる光学部材１８として、光拡散板１７の光射出面上に光学シート１８を積層して使用する形態を採ることも可能だが、ハンドリング性や資材調達の観点から一体化してあることがより好ましく、その場合には、前述と同様に工程数や異物混入の危険性、コストなどの観点から、貼合にて一体化するよりも押出成形にて一体成形することが望ましい。
【００５５】
また、図１３は本発明に係わる光学部材１８と、直下型光源２０、反射板２１とを少なくとも具備したバックライトユニット２２を、図１４は、本発明に係わるバックライトユニット２２と、表示パネル２３とを少なくとも具備した表示装置２４を示した断面模式図である。
バックライトユニット、及び表示装置に、必要があれば前記以外の部材を追加することは、当然可能である。
【００５６】
本発明の効果を示す為に、押出成形にて種々の光拡散板を作製し、図１４に示す表示装置における輝度ムラの視認性及び明るさの比較を行なった。光源２０には線光源を用い、光源間隔を３５mm〜６０mm、光源２０-光拡散板１７間隔を１５mm〜２５mmの範囲に設定した。
【００５７】
また、光拡散板１７を構成する透明樹脂にはPSを採用し、総厚（光路変更要素先端から光射出面までの長さ）を１．５mmに統一した。
【００５８】
[実施例１]
光路変更要素１６ｂの形状として、図６に示すように、光路変更要素１６ｂの先端と、該光路変更要素１６ｂと隣接する光路変更要素１６ｂとの接点とを結ぶ半直線が、画像表示パネルの法線と成す角度が２０°以下となるような非球面レンズを選択した。
【００５９】
このとき、非球面レンズの高さ、ピッチ、曲率は、光源間隔や光源-光拡散板間隔に応じて、所望の光線進行角度分布が発現する組み合わせを採用した。
【００６０】
[実施例２]
光路変更要素１６ｂの形状として、図７に示すように、頂角４０°以下のプリズムを採用し、光源間隔や光源-光拡散板間隔に応じて、所望の光線進行角度分布が発現する高さ、ピッチを選択した。ただし、プリズムの頂角角度とピッチと高さの自由度は２であり、何れか２項を定めると、残る１項は自動的に決定する。
【００６１】
[実施例３]
光路変更要素１６ｂの形状として、図８に示すように、傾斜をつけた側面と曲率を有する底面とからなる擬台形とし、側面と画像表示パネルの法線とのなす角度を２０°以下とした。底面に付与する曲率は、光入射角＝±５°で入射する光が、光路変更要素１６ｂ通過後に、画像表示パネルの法線に対して±５°の範囲に拡散する際、入射光の１５％未満となる値を選択し、擬台形レンズの高さ、ピッチ、側面傾斜角度、底面幅は、光源間隔や光源-光拡散板間隔に応じて、所望の光線進行角度分布が発現する組み合わせを採用した。
【００６２】
[実施例４]
光路変更要素１６ｂの形状として、図９に示すように、プリズムと、プリズムよりも高い擬台形レンズの組み合わせを選択した。ここでも、各パラメータの値は、光源間隔や光源-光拡散板間隔に応じて、所望の光線進行角度分布が発現する組み合わせを採用した。
【００６３】
[比較例１]
光路変更要素１６ｂの形状として、擬台形レンズであり、画像表示パネルの法線方向以外から入射する光は光路変更要素１６ｂ通過後に所望の光線進行角度分布を示すが、光入射角＝±５°で入射する光が、光路変更要素１６ｂ通過後に、画像表示パネルの法線に対して±５°の範囲に拡散する際、入射光の１５％以上になるものを選択した。
【００６４】
[比較例２]
光路変更要素１６ｂの形状として、擬台形レンズであり、光入射角＝±５°で入射する光は光路変更要素１６ｂ通過後に所望の光線進行角度分布を示すが、光入射角＝±５°以外の角度で入射する光は、光路変更要素１６ｂ通過後に、全入射光の４０％より多くが、前記法線方向に対して±４０°の範囲外に拡散されるものを選択した。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
表１に示したように、光路変更要素１６ｂの形状に係わらず、光入射角＝±５°の入射光を、光路変更要素１６ｂへの入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、光路変更要素１６ｂを通過した後に前記法線に対して±５°の範囲に拡散する光が、入射光の１５％未満であり、光入射角が５°よりも大きい、若しくは−５°よりも小さい光を光路変更要素１６ｂへの入射時の屈折及び内部での全反射により拡散させ、光路変更要素１６ｂを通過した後に前記法線に対して±４０°の範囲に拡散する光が、各角度の入射光の少なくとも６０％以上であることが、輝度が均一で明るい表示画像の提供に有利であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係わる光路変更シート、光拡散板、光学部材、及びこれらを用いたバックライトユニット並びに表示装置を用いることで、光源を含む使用部材点数の削減、薄型化が可能になることでのコスト削減など高い経済性を有しつつ、均一で高い輝度を保持する良質な画像品位も併せて提供することになり、産業上利用に耐え得る。
【符号の説明】
【００６８】
１…偏光板、２…液晶パネル、３…偏光板、４…拡散フィルム、５…リフレクタ、６…光源ランプ、７…導光板、８…反射フィルム、９…プリズムフィルム（延伸方向横）、１０…プリズムフィルム（延伸方向縦）、１１…拡散板、１２…光源ランプ（CCFL等）、１３…リフレクタ、１４…BEF、１４a…透明基材、１４b…プリズムアレイ、１５…光源、１５ａ…光射出面、１６…本発明に係わる光路変更シート、１６a…光路変更シートの光射出面、１６b…透明素材からなる光路変更要素、１６b'…光拡散透過性素材からなる光路変更要素、１７…本発明に係わる光拡散板、１７a…光拡散透過層、１７b…光伝搬層、１８…本発明に係わる光学部材、１９…光学シート、２０…光源、２１…ランプハウス、２２…本発明に係わるバックライトユニット、２３…表示パネル、２４…本発明に係わる表示装置、２５…光路変更要素への入射光、２６…光路変更要素からの射出光、θi…入射角、θo…射出角、２７…光路変更シートの光射出面法線方向に入射する光、２８…光路変更シートの光射出面の法線方向に入射する光の光路変更要素通過後の射出範囲、２９…光路変更シートの光射出面法線方向以外の角度で入射する光、３０…光路変更シートの光射出面法線方向以外の角度で入射する光の光路変更要素通過後の射出範囲。
【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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【図１６】
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【図１７】
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