(57)【要約】      （修正有）【課題】光の利用効率を高め輝度を向上させるとともに、近年の高精細表示装置に対応可能な広色域化を実現できる液晶表示装置、及びそれに用いる光学シート、並びにバックライトユニットを提供する。【解決手段】透明基板１上に、凸状に形成されたレンズ２が複数個配列されてなるレンズ面を備える光学シート１００であって、レンズ面とは反対側の透明基板１の平坦面のレンズ２の非集光領域に、光線を反射する光反射層パターン３を備え、かつ、光反射層パターン３の面上に蛍光体層４を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、凸状に形成されたレンズが複数個配列されてなるレンズ面を備える光学シートであって、
前記レンズ面とは反対側の前記透明基板の平坦面の前記レンズの非集光領域に、光線を反射する光反射層パターンを備え、
かつ、前記光反射層パターンの面上に蛍光体層を備える、ことを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記レンズは、所定のピッチで形成された凸状のシリンドリカルレンズが複数個、平行に配列されてなるレンチキュラーレンズである、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】
前記透明基板の前記光反射層パターンを備える面側の前記蛍光体層の面上に、バリアフィルムを備える、ことを特徴とする請求項１、または２に記載の光学シート。
【請求項４】
前記透明基板の前記光反射層パターンを備える面側に、光拡散層を備える、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学シートの前記レンズ面側に、光源として青色ＬＥＤを配置してなる、ことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項６】
液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルの背面側に、請求項５に記載のバックライトユニットを備える、ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子である透過型の液晶表示パネルを背面より照明するためのバックライト照明光路の制御に使用する光学シート、及びその光学シートを搭載したバックライトユニット、並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイでは、提供される情報を認識するのに必要な光源を内蔵しているタイプの普及が著しい。このような液晶表示装置は、液晶表示パネルが透過型であり、液晶表示パネルの背面側に光源を配設し、この光源からの光を面光源に変換して、液晶表示パネルを背面（バック）より照射する面光源装置、いわゆるバックライト方式による液晶表示装置が採用されている。
【０００３】
バックライト方式には、大別してＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の光源を、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の側端部に取り付け、光源からの光を導光板内で多重反射させるエッジライト方式と、導光板を用いずに液晶表示パネルの背面に光源を直接配設した直下型方式とがある。
【０００４】
最近では、ノート型パーソナルコンピュータや携帯情報端末などに用いられる２０インチ以下の小型画面サイズの液晶表示装置では、低消費電力化が図れ、薄型化の容易なエッジライト方式が主流となり、２０インチ以上の中〜大型画面サイズの液晶表示装置では、総光量の大きい直下型方式が主流となっている。
【０００５】
従来の直下型方式によるバックライトの構成では、出射光が液晶表示装置の表示に使われないような方向（概ね上下左右とも±６０度より大きい角度）に光を広く拡散するために、光の利用効率が悪く、また表示画像のコントラストの低下が生じるなどの問題があった。また、２０インチ以上の画面サイズの液晶表示装置においても、より薄型で視野角依存性が低く、高輝度、かつ低消費電力であることが求められており、バックライトにも対処が求められている。
【０００６】
光の利用効率を高める手段としては、光源または導光板と液晶バネルとの間に、輝度向上フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ、米国３Ｍ社の登録商標）を備える方法が広く知られている。
【０００７】
ＢＥＦは、透明基材上に断面視で三角形状の単位プリズムを一方向に周期的に配列したフィルムである。このプリズムは光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）で形成されている。ＢＥＦ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）」に方向転換する。それにより、表示装置の使用時（観察時）に、軸外輝度を低下させ軸上輝度を増大させる。尚、ここでいう「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的には表示装置画面に対する法線方向である。
【０００８】
ＢＥＦに代表されるような、プリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材を表示装置に採用する旨が開示された特許文献は多数ある（例えば、特許文献１〜３）。しかしながら、上記のような輝度制御部材を用いると、表示装置を軸外において目視する時に輝度が急激に低下する。軸外の視聴者に対する輝度の急激な低下は、観察可能な視野角を狭めることになり、いくつかの用途において好ましくないことが知られている。
【０００９】
また、無駄に出射される光を増やさずに光の利用効率を向上させる方法として、プリズムではなく、単位レンズの反復的なレンズアレイ構造を有する光学シートを用いたバックライトユニットを備える液晶表示装置が提案されている（特許文献４）。その一例に係る構成は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面側から光を照射するバックライトユニットとを備え、該バックライトユニットには、光源からの光を液晶表示パネルへと導くレンズアレイ層が設けられ、該レンズアレイ層の焦点面（レンズアレイ面とは反対の面）の近傍には、開口をもつ遮光膜パターンを備えることを特徴としている。
【００１０】
一方で、近年、高精細な画像を表示することができる、約４０００の水平方向の画素数をもつ４Ｋテレビの普及がめざましく、より高精細な８Ｋテレビの開発も進められている。また、高精細テレビや高精細表示装置向けの新しい色域規格であるＢＴ．２０２０が国際電機通信連合（ＩＴＵ）によって制定され、メーカー各社はこの規格に対応できる、より広色域の表示装置の開発を進めている。
【００１１】
しかしながら、従来の液晶表示装置で広色域化を実現するためには、表示装置の色を作り出しているカラーフィルタをより色鮮やかなものに改良する必要があり、それに伴い、液晶表示装置の表面輝度が低下する問題が生じる。表面輝度が低下すると、バックライトをより明るくする必要があるため、液晶表示装置の消費電力が増大するという問題がある。
【００１２】
特許文献１〜４には輝度を向上させ、光の利用効率を高める手法が開示されているものの、広色域化については考慮されておらず、近年の高精細表示装置に対応可能な技術は提示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平８−１３６９２３号公報
【特許文献２】特開平１０−１０４６２２号公報
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献４】特開２０００−２８４２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、消費電力を増大させることなく、光の利用効率を高め輝度を向上させるとともに、近年の高精細表示装置に対応可能な広色域化を実現できる液晶表示装置、及びそれに用いる光学シート、並びにバックライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、透明基板上に、凸状に形成されたレンズが複数個配列されてなるレンズ面を備える光学シートであって、
前記レンズ面とは反対側の前記透明基板の平坦面の前記レンズの非集光領域に、光線を反射する光反射層パターンを備え、
かつ、前記光反射層パターンの面上に蛍光体層を備える、ことを特徴とする光学シートとしたものである。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記レンズは、所定のピッチで形成された凸状のシリンドリカルレンズが複数個、平行に配列されてなるレンチキュラーレンズである、ことを特徴とする請求項１に記載の光学シートとしたものである。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記透明基板の前記光反射層パターンを備える面側の前記蛍光体層の面上に、バリアフィルムを備える、ことを特徴とする請求項１、または２に記載の光学シートとしたものである。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記透明基板の前記光反射層パターンを備える面側に、光拡散層を備える、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シートとしたものである。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学シートの前記レンズ面側に、光源として青色ＬＥＤを配置してなる、ことを特徴とするバックライトユニットとしたものである。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルの背面側に、請求項５に記載のバックライトユニットを備える、ことを特徴とする液晶表示装置としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、消費電力を増大させることなく、光の利用効率を高め輝度を向上させるとともに、近年の高精細表示装置に対応可能な広色域な液晶表示装置を実現できる光学シートが得られ、それを用いたバックライトユニット、及び該バックライトユニットを用いた液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光学シートの基本形態を示す模式断面図である。
【図２】レンチキュラーレンズを備える本発明の光学シートの（ａ）透明基板、レンチキュラーレンズ、反射膜パターンの部分、（ｂ）透明基板、レンチキュラーレンズの部分を示す模式斜視図である。
【図３】バリアフィルムを備える本発明の光学シートの、（ａ）第１形態、（ｂ）第２形態、（ｃ）第３形態を示す模式断面図である。
【図４】図３の本発明の光学シート（第１形態、第２形態）における、蛍光体層とバリアフィルムの層構成の部分を示す模式断面図である。
【図５】光拡散層を備える本発明の光学シートを示す模式断面図である。
【図６】（ａ）本発明のバックライトユニットの基本形態を例示する模式断面図である。（ｂ）（a）のバックライトユニットにおける、光線軌跡を例示する模式断面図である。
【図７】本発明の液晶表示装置の基本形態を例示する模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る光学シート、バックライトユニット、及び液晶表示装置について図面を用いて説明する。同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。各図面において、見易さのため構成要素の厚さや比率は誇張されていることがあり、構成要素の数も減らして図示していることがある。また、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
［光学シートの基本形態］
図１は、本発明の光学シートの基本形態を示す模式断面図である。本発明の光学シート１００は、透明基板１上に凸状のレンズ２が複数個形成され配列されたレンズ面を備えており、前記レンズ面とは反対側の平坦面には前記レンズの非集光領域に光線を反射するための光反射層パターン３を備え、かつ前記光反射層パターン３の面上には蛍光体層４を備えていることを基本形態とする。尚、図１では、光反射層パターン３と蛍光体層４との接
着は接着層５によりなされている。
【００２５】
本発明の光学シートは、図１の基本形態を有することにより、光の利用効率を高め輝度を向上させることができる。その理由については後述する。また、蛍光体層４をレンズ面側ではなく、レンズ面とは反対側の平坦面側に形成するので、レンズ面側に形成する場合よりも接触面積が広くなり、傷、粉等が発生するリスクを回避することができる。
【００２６】
透明基板１の材料としては、少なくとも可視光を透過する材料であれば特に限定されるものではなく、機械的強度、薄型、軽量、加工性などの面からプラスチック材料が好ましい。プラスチック材料としては、例えばポリメタアクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステル、またはメタアクリル酸エステルの単独もしくは共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン等の樹脂材料が挙げられる。
【００２７】
凸状のレンズ２が複数個形成され配列されたレンズ面の形状としては、例えばシリンドリカル状の曲面から構成されるシリンドリカルレンズを平行に配列したレンチキュラーレンズアレイ、あるいは円形、矩形、六角形などの底面形状を有しドーム状の曲面から構成される単位レンズが面内に２次元配列されてなるレンズアレイなどが挙げられる。
【００２８】
前記のレンズアレイとしては、特にシリンドリカルレンズが所定のピッチで形成された前記レンチキュラーレンズアレイであることが好ましい。図２は、凸状のレンズとしてレンチキュラーレンズを備える本発明の光学シートの（ａ）透明基板１、レンチキュラーレンズ２Ｌ、反射膜パターン３Ｌの部分、（ｂ）透明基板１、レンチキュラーレンズ２Ｌの部分を、それぞれ異なる方向から示す模式斜視図である。
【００２９】
図２（ａ）のように、透明基板１のレンズ面とは反対側の平坦面には、レンチキュラーレンズ２Ｌの凸部の頂上部に１：１で対応する位置が開口部（光透過部）７Ｌとなるように、ストライプ状にパターン化された光反射層パターン３Ｌが設けられている。すなわち、光反射層パターン３Ｌはレンチキュラーレンズ２Ｌの非集光領域６Ｌにストライプ状に形成されている。換言すれば、レンチキュラーレンズ２Ｌは、入射光が開口部７Ｌ、乃至その近傍に焦点（集光領域）を有する形状に加工されている。図２（ｂ）は、レンチキュラーレンズ２Ｌの形状を、より視覚的に示すためのものである。
【００３０】
光反射層パターン（図１では符号３、図２（ａ）では符号３Ｌ）は、レンズを透過した光に指向性を付与し、開口部（図１では符号７、図２（ａ）では符号７Ｌ）を透過した光のみを蛍光体層４（図１参照）へ導き、光反射層パターンで反射した光は光源側へ戻し再利用することで、光利用効率を高め、高輝度化を図る機能を有する。
【００３１】
本発明の光学シートでは、透明基板１の厚さ、レンズ２の曲率、光反射層パターン（開口部）の幅等を好適に設計することで、集光領域（非集光領域）を好適化し、光の利用効率がもっとも高まるように制御することができる。
【００３２】
レンチキュラーレンズの形成方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、配置する単位レンズの形状に対応した凹凸面を有する金型や、ニッケル（Ｎｉ）製スタンパなどの形状を加熱プレスにより転写する方法や、紫外線硬化性樹脂または電子線硬化性樹脂を透明基板１に塗布し、レンズ形状の型を形成したロールエンボス版によるエンボス加工を行った後、紫外線又は電子線を照射し樹脂を硬化させレンズを形成する方法や、レジスト材料をフォトリソグラフィ法により所望のピッチでパターン形成し、これを加熱溶融してレンズとする方法などがある。
【００３３】
光反射層パターンは、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末などの白色顔料を透明な接着剤などの溶液に混合した混合物を、所定のパターンとなるように、印刷または転写し、乾燥することにより形成できる。
【００３４】
あるいは光反射層パターンは、金属膜パターンまたは金属インキ印刷法による銀色反射層によっても形成することができる。金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）などが挙げられる。金属膜パターンにより銀色反射層を形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、反応性真空蒸着法、反応性スパッタリング法、反応性イオンプレーティング法などにより金属薄膜を成膜しエッチング等によりパターニングするか、あらかじめ開孔を有する蒸着マスク等で覆ってパターン成膜することで得られる。
【００３５】
一方、金属インキ印刷法により銀色反射層を形成する方法としては、例えば有機溶剤を加えて溶解した樹脂バインダーに金属粉末を分散させた金属インキをグラビア印刷法などにより形成することができる。金属インキを調整する場合の金属粉末の粒径は１〜１００μｍの範囲のものが望ましく、樹脂バインダーとしては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ワックスなどを用いることができる。有機溶剤としては、前記樹脂を溶解できるものであれば特に限定されない。
【００３６】
ところで、バックライトには従来冷陰極管が使用されてきたが、長寿命、発色の良さ等の理由から、冷陰極管の代わりに、ＬＥＤ（発光ダイオード）が使用されることが多くなっている。  
【００３７】
蛍光体層（図１の符号４）は、バックライトユニット（後述）の光源からの光の一部の波長を変換する機能を有する層である。図１に示すように、蛍光体層４は蛍光体４−ａ及びバインダー樹脂４−ｂを含む。蛍光体層４の厚さは数十〜数百μｍである。上記バインダー樹脂４−ｂとしては、例えば光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を使用することができる。また、光硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を併用してもよい。蛍光体層４は、複数種類の蛍光体を単一の層に分散させても良いし、１種類の蛍光体を分散させた蛍光体層と別の種類の蛍光体を分散させた蛍光体層を２層以上積層したものであってもよい。２種類の蛍光体には、励起波長が同一のものが選択される。励起波長は、バックライトユニット（後述）の光源が出射する光の波長に基づいて選択される。
【００３８】
従来、ディプレイにおいて非常に大きな重要度を占める白色ＬＥＤ技術では、セリウムをドープしたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）・Ｃｅ下方変換用蛍光体を青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）（波長４５０ｎｍ）チップで励起する２波長白色ＬＥＤが一般的に用いられている。ＬＥＤの青色光と、ＹＡＧ蛍光体から発生した波長範囲の広い黄色光とが混ざることで白色光となる。しかしながら、この白色光は幾分青味がかっていることが多く、しばしば「冷たい」とか「涼しげな」白色とみなされてしまう。
【００３９】
一方、前記の白色ＬＥＤとは別の波長変換材料を用いた３波長白色ＬＥＤに代替することで、液晶ディスプレイの色再現性を高める技術が導入されている。３波長白色ＬＥＤでは、近紫外あるいは青色ＬＥＤが放射する青色光の一部が蛍光体を透過し、残りは緑色蛍光体と赤色蛍光体に吸収され、それぞれ緑色と赤色の光に変換されるものが一例として挙げられる。この３波長白色ＬＥＤは、４４０ｎｍから４７０ｎｍの波長範囲に青色ＬＥＤ由来の発光強度のピーク波長を有し、５２０ｎｍから５６０ｎｍ、及び６００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲に、それぞれ緑色蛍光体、赤色蛍光体に由来する発光強度のピーク波長を有する。
【００４０】
蛍光体層４中のＬＥＤ波長変換用蛍光体としてとしては、量子ドットからなる２種類の蛍光体を分散させたものであることが好ましい。量子ドットとは、発光性の半導体ナノ粒子で、直径の範囲は１〜２０ｎｍである。量子ドットのユニークな光学特性及び電子特性は、生物学および医学診断の分野における蛍光イメージングに加え、フラットパネルディスプレイや多彩な色の照明（電飾）など、数多くの用途に活用されつつある。
【００４１】
量子ドットは幅広い励起スペクトルを示し量子効率が高いため、ドットサイズや半導体材料の種類を変更するだけで、発光の波長を可視域全体にわたって完全に調整することができる。そのため、量子ドットは事実上あらゆる色、特に照明業界で強く望まれている暖かい白色を作り出せる可能性を秘めている。加えて、発光波長が、赤、緑、青に対応する３種類のドットを組み合わせて、演色評価数の異なる白色光を得ることが可能となる。このように、量子ドットによるバックライトを用いた表示装置では、従来の液晶表示装置より厚みや消費電力、コスト、製造プロセスを増やすことなく、色調を向上させ、広色域化を実現することができる。
【００４２】
接着層（図１の符号５）としては、特に限定されるものではないが、アクリル系材料、ウレタン系材料、ポリエステル系材料などの接着剤や粘着剤を用いることができる。具体的には、アクリル樹脂系粘着剤、ウレタン系接着剤、エステル系接着剤のいずれかを用いることができる。接着層５の厚さとしては、特に限定されるものではないが、光学シートの総厚を薄くするために、２０μｍ以下とすることが望ましい。
【００４３】
［バリアフィルムを備える光学シート］
上記技術を実現するためには波長変換材料である蛍光体をバックライト光路に設置する必要があるが、蛍光体は一般的に酸素や水と反応して容易に劣化するため、外気からの保護することが好ましい。これを実現する方法としては、蛍光体を含む層を透明なバリアフィルムで保護する方法が有力である。
【００４４】
図３は、バリアフィルムを備える本発明の光学シートの、（ａ）第１形態、（ｂ）第２形態、（ｃ）第３形態を示す模式断面図である。
【００４５】
図３（ａ）の、バリアフィルムを備える本発明の光学シートの第１形態２００は、光反射層パターン３を備える側の面とは反対側の蛍光体層４の面上にバリアフィルム１１を備えている。図３（ｂ）の、第２形態３００は、第１形態２００と同様にバリアフィルム１１を備えるとともに、さらに接着層５と光反射層パターン３側からのガスや水分の透過を防ぐために、蛍光体層４と接着層５との層間にバリアフィルム１２を備えている。
【００４６】
図３（ｃ）の、第３形態４００は、図３（ｂ）の第２形態３００のバリアフィルム１１の上にさらに、保護層１３を備えている。保護層１３は、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の樹脂フィルムで形成され、本発明の光学シートの剛性を高め、蛍光体層の外力に対する機械的な強度を高める機能を有する。
【００４７】
図４は、図３の本発明の光学シート（第１形態、第２形態）における、蛍光体層とバリアフィルムの層構成の部分のみをより詳細に示す模式断面図である。図４（ａ）では第１形態２００のバリアフィルム１１を層別に図示し、図４（ｂ）では第２形態３００のバリアフィルム１１と１２を層別に図示している。
【００４８】
第２形態では、図４（ｂ）から分かるように、バリアフィルム１１と１２は、蛍光体層４を中心として対称的な層構成であり、蛍光体層４に近い方から順に、樹脂フィルム層１１ａ（１２ａ）、無機薄膜層１１ｖ（１２ｖ）、ガスバリア性被覆層１１ｃ（１２ｃ）が積層している。
【００４９】
樹脂フィルム層１１ａ（以下、第１形態の符号で代表する）は透明プラスチックフィルムからなり、寸法安定性、加工適性の点から、特にはポリエチレンテレフタレートフィルムを用いることが好ましい。樹脂フィルム層１１ａの厚さは、特に限定されるものではないが、光学シートのバリア性の維持と、総厚が厚くなることを避けるため、１２〜１００μｍの範囲とすることが望ましい。
【００５０】
無機薄膜層１１ｖとしては、特に限定されるものではないが、例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムあるいはそれらの混合物を用いることが好ましい。バリア性、生産性の観点から、酸化アルミニウム又は酸化珪素を用いることが特に好ましい。
【００５１】
無機薄膜層１１ｖの膜厚は、１０〜５００ｎｍの範囲内とすることが好ましく、５０〜３００ｎｍの範囲内にすることがより好ましい。ここで、膜厚が１０ｎｍ未満であると、膜厚が薄すぎるために均一な膜が得られない場合や、ガスバリア性の機能を十分に果たすことができない場合が生じる。一方、膜厚が５００ｎｍを越える場合は、薄膜にフレキシビリティを保持させることができず、成膜後の折り曲げ、引っ張りなどの外的要因により、薄膜に亀裂を生じるおそれがある。
【００５２】
ガスバリア性被覆層１１ｃは、後工程での二次的な各種損傷を防止すると共に、高いバリア性を付与するために設けられるものである。ガスバリア性被覆層１１ｃは、水酸基含有高分子化合物、金属アルコキシド、金属アルコキシド加水分解物及び金属アルコキシド重合物のうち、少なくとも１種類以上を成分として有していることが望ましい。
【００５３】
水酸基含有高分子化合物としては、具体的には、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン等の水溶性高分子が挙げられるが、特にポリビニルアルコールを用いた場合にバリア性が最も優れる。
【００５４】
金属アルコキシドは、一般式、Ｍ（ＯＲ）ｎ（Ｍ：Ｓｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ等の金属、Ｒ：ＣＨ３，Ｃ２Ｈ５等のアルキル基）で表せる化合物である。具体的にはテトラエトキシシラン［Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４］、トリイソプロポキシアルミニウム［Ａｌ（Ｏ−ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ７）３］などがあげられ、中でもテトラエトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウムが加水分解後、水系の溶媒中において比較的安定であるので好ましい。加水分解物および重合物としては、例えば、テトラエトキシシランの加水分解物や重合物としてケイ酸（Ｓｉ（ＯＨ）４）などが、トリプロポキシアルミニウムの加水分解物や重合物として水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）などが挙げられる。
【００５５】
ガスバリア性被覆層１１ｃには、前述の金属アルコキシドを分解させるために、塩化錫等の触媒を添加しても良い。例えば塩化第一錫、塩化第二錫或いはこれらの混合物であってもよく、無水物でも水和物でもよい。
【００５６】
バリアフィルム１１の作製工程としては、まず樹脂フィルム層１１ａの少なくとも片方の面に、無機薄膜層１１ｖを例えば蒸着法等によって形成する。次に、無機薄膜層１１ｖの表面上に、コーティングと、それに続く焼成法等によりガスバリア性被覆層１１ｃを積層する。これにより、樹脂フィルム層１１ａ上に、無機薄膜層１１ｖとガスバリア性被覆層１１ｃが設けられたバリアフィルム１１が得られる。
【００５７】
本発明の光学シート２００（図３（ａ））を構成する際には、バリアフィルム１１を蛍光体層４に対して積層する必要がある。積層する方法は特に限定されないが、例えば、バインダー樹脂４−ｂに蛍光体４−ａを分散させ調整した混合液を、バリアフィルム１１の表面上に塗布した後、ＵＶ硬化あるいは熱硬化することで、蛍光体層４とバリアフィルム１１との積層体が得られる。
【００５８】
尚、上記の説明では、バリアフィルムの層構成は、蛍光体層に近い方から順に、樹脂フィルム層、無機薄膜層、ガスバリア性被覆層としたが、この層順は逆であってもよい。また、バリア性を一層高めるために、バリアフィルム１１、（及び１２）を、接着層を介して複数層形成した構成であってもよい。あるいは、無機酸化物層１１ｖとガスバリア性被覆層１１ｃを交互に複数層積層してもよい。
【００５９】
［光拡散層を備える光学シート］
図５は、光拡散層を備える本発明の光学シートを示す模式断面図である。本発明の光学シートは、透明基板１の光反射層パターン３を備える面側に、光拡散層を備えることができる。図５（ａ）の光学シート５００は、接着層５とバリアフィルム１１の層間に、光拡散層２１を備えている。尚、図５（ａ）の形態以外に、光拡散層は、蛍光体層４の光反射層パターン３の面側とは反対側の面上に設けることもできる。
【００６０】
光拡散層は、拡散剤を光透過性樹脂中に分散させて拡散剤と光透過性樹脂との屈折率差による光の散乱効果を利用した層や、光透過性樹脂の表面を凹凸面とした層を利用できる。拡散剤としては、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、尿素樹脂、ウレタン樹脂、有機シリコーン樹脂、炭酸カルシウム、酸化チタン、シリカ等を主成分とするビーズ或いはフィラー、或いは中空ビーズが用いられる。使用される拡散剤の平均粒子径は１〜５０μｍが取扱いの点から望ましく、種類や粒子径の異なるものを２種以上組み合わせても良い。光透過性樹脂としては、例えばポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアリレート系樹脂等が挙げられる。
【００６１】
光拡散層は、その使用目的に応じて任意の厚さで使用することができるが、一般的には液晶表示装置の薄型化、軽量化を考慮して選択されるべきであり、光拡散層の厚さは、通常、約５〜１０００μｍの範囲、好ましくは約５〜５００μｍの範囲、さらに好ましくは約５〜２００μｍの範囲である。
【００６２】
光拡散層の機能を説明する。図５において、光反射層パターン３の開口部７を出射した光は光拡散層２１に入射する。入射した光は、光拡散層２１によって、より均一な面光源（拡散照明光）に変換され、蛍光体層４に入射する。その後、蛍光体層４で波長変換され、液晶表示パネル（後述）の偏光板に入射し、所定の偏光成分の光のみが液晶パネルに導かれる。
【００６３】
一方、一部の光は、光拡散層２１によって光源方向へ戻された後、光反射層パターン３によって反射され、あるいは開口部７を通過した後、バックライトユニット（後述）の光反射性を有するケースで反射され、再利用されることで光の利用効率を高め、高輝度化に寄与する。
【００６４】
尚、蛍光体によっては光拡散性を有するものがあり、また蛍光体層にフィラーを混入することによって光拡散性を付与することもできる。そのような場合は、表示装置の使用形態によっては、必ずしも光拡散層を必要としない。
【００６５】
［バックライトユニット］
図６（ａ）は、本発明のバックライトユニットの基本形態を例示する模式断面図である。ここで光学シートとしては、図１の本発明の光学シートの基本形態１００を図示しているが、図３、図５のバリアフィルム、光拡散層を有する形態であってもよい。
【００６６】
本発明のバックライトユニット６００は、図６（ａ）に示すように、光学シート１００以外に、光学シートの前記レンズ面側に、少なくとも光源３１を配列した光源ユニット３２と、ケース３３を備えている。ケース３３の内面は光反射性を有する絶縁材料で形成されており、強度の面と成形性とからアルミダイキャスト製のケーシングや、その他の金属材料や樹脂材料などから形成してもよく、また、その形状も、強度の向上などを意識して任意に変更することができる。例えば、壁にリブを取り付けたりすることもできる。光源３１としては、波長変換により特性のよい白色ＬＥＤ光を得られやすいことから青色ＬＥＤであることが望ましい。
【００６７】
図６（ｂ）は、本発明のバックライトユニット６００における光線軌跡を例示して説明するための模式断面図である。一般にＬＥＤ等から放射される光は平行光のみではなく、楕円点線部Ａで示すような広がりを持ち、斜め成分の光を含んでいる。ここで、楕円点線部Ｂで示すような、光学シート１００に対して垂直に入射する平行光について考えると、レンズ２によって集光され光反射層パターン３の開口部７を通過し、蛍光体層４に入射する。一方、楕円点線部Ｃで示すような、光学シート１００に対して斜めに入射する光について考えると、光反射層パターン３で反射し光源方向へ戻された後、バックライトユニットの光反射性を有するケースで反射され、再利用される。その結果、光の利用効率を高め、高輝度化に寄与する。
【００６８】
［液晶表示装置］
図７は、本発明の液晶表示装置の基本形態を例示する模式断面図である。本発明の液晶表示装置７００が備える液晶表示パネル５０は、互いに対向したガラス板（４１ａ、４１ｂ）の対向面において、ガラス板４１ａの面にはセグメント側透明電極層４２が形成される。一方、ガラス板４１ｂの面にはカラーフィルタ層４３が形成され、さらにこれに重なるようにコモン側透明電極層４５が形成されている。ガラス板４１ａの対向面の間隔はスペーサ（４６ａ、４６ｂ）により保持され、これにより生じた隙間には表示用液晶４７が介在される。さらにガラス板（４１ａ、４１ｂ）の外面には、偏光板（４８ａ、４８ｂ）が貼付けられている。液晶表示パネル５０の背面側には、本発明の光学シートを備えた本発明のバックライトユニット６００が配置されている。
【００６９】
以上説明したように、本発明の光学シートによれば、レンズ面とは反対側の平坦面の非集光領域に光反射層パターンを備え、かつ光反射層パターンの面上に蛍光体層を備え、さらに好ましくは、バリアフィルムや光拡散層を備えることで、１）反射光を無駄なく再利用することになり、光の利用効率を高め輝度を向上させることができる。２）表面輝度の低下に対してバックライトを明るくする方法のように、消費電力を増大させることなく、近年の高精細表示装置に対応可能な広色域な液晶表示装置を実現できる。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・透明基板
２・・・レンズ
２Ｌ・・・レンチキュラーレンズ    
２ＬＡ・・・レンチキュラーレンズアレイ
３、３Ｌ・・・光反射層パターン
４・・・蛍光体層
４−ａ・・・蛍光体    ４−ｎ・・・バインダー樹脂
５・・・接着層
６、６Ｌ・・・非集光領域
７、７Ｌ・・・開口部
１１、１２・・・バリアフィルム
１１ａ、１２ａ・・・樹脂フィルム層
１１ｖ、１２ｖ・・・無機薄膜層
１１ｃ、１２ｃ・・・ガスバリア性被覆層
１３・・・保護層
２１・・・光拡散層
３１・・・光源
３２・・・光源ユニット
３３・・・ケース（内面：光反射性）
４１ａ、４１ｂ・・・ガラス板
４２・・・セグメント側透明電極
４３・・・カラーフィルタ層
４５・・・コモン側透明電極
４６ａ、４６ｂ・・・スペーサ
４７・・・表示用液晶
４８ａ、４８ｂ・・・偏光板
５０・・・液晶表示パネル
１００、２００、３００、４００、５００・・・光学シート
６００・・・バックライトユニット
７００・・・液晶表示装置
【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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