(57)【要約】【課題】従来のランダム型利得拡散板は、輝度及び拡散機能の改善に対する弛まぬ開発努力にもかかわらず、ＬＣＤの低消費電力、高輝度、及び高度な拡散特性といった要求を満たすには限界があった。【解決手段】本発明は、複合光学シートに関するもので、レンズピッチが１〜３０μｍであるマイクロレンズが規則的に配列されている光学シートを２枚以上積層することでモアレ現象を防止し、レンズのサイズが異なる輝度向上シートを形成することで輝度を極大化することをその要旨とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを形成する複数のレンズを含む光学シートを有し、
１つのレンズの中心と隣接するレンズの中心との間の距離（レンズピッチ）が１μｍより大きく３０μｍより小さい、
ことを特徴とする複合光学シート。
【請求項２】
２枚以上の光学シートを有し、請求項１に記載の光学シートを１枚以上含む、複合光学シート。
【請求項３】
前記レンズピッチが１μｍより大きく３０μｍより小さい光学シートが上部シートであり、前記上部シートのレンズ径に対する下部シートのレンズ径の比が、２より大きく１０００より小さい、請求項２に記載の複合光学シート。
【請求項４】
前記レンズ径に対するレンズ高さの比が、０．３より大きく０．６より小さい、請求項１に記載の複合光学シート。
【請求項５】
レンズのパターンが占める面積に対する、前記レンズのパターンが形成される前の光学シート表面の面積の比率（充填率）が、７０％より大きく９５％より小さい、請求項３に記載の複合光学シート。
【請求項６】
前記レンズのヘイズが、６５％より大きく９５％より小さい、請求項１に記載の複合光学シート。
【請求項７】
パターンを形成する複数のレンズを含む光学シートを有し、
隣接するレンズ間に離散空間が形成され、前記離散空間には凹状湾曲部が形成されている、
ことを特徴とする複合光学シート。
【請求項８】
前記凹状湾曲部は、前記光学シートの本体及び前記レンズに接する円または楕円である、請求項７に記載の複合光学シート。
【請求項９】
前記円の直径または前記楕円の長径及び短径の長さが、０．１μｍより大きく１０００μｍより小さい、請求項７に記載の複合光学シート。
【請求項１０】
レンズの配列が、マイクロレンズアレイまたはレンチキュラーレンズアレイである、請求項７に記載の複合光学シート。
【請求項１１】
前記レンズの水平断面形状が円形または多角形である、請求項７に記載の複合光学シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＣＤまたはＯＬＥＤで用いられる複合光学シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に使われる液晶は、それ自体では発光しない非発光材料であるが、外部から入射した一定量の光を変調してスクリーン上に画像を表示する光学材料である。従って、ＬＣＤパネルに光を照射するためには、別個の光源、すなわち、バックライトを備えなければならない。液晶モジュールの背面から光を照射する複合体をバックライトユニット（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｕｎｉｔ、ＢＬＵ）またはバックライト装置という。
【０００３】
バックライトユニット（ＢＬＵ）は、一般に、ディスプレイ表面に対する光源の位置によって、液晶パネルの側面にランプが設置されて液晶層に光を供給するエッジ型ＢＬＵと、液晶パネルの下部にランプが設置されて液晶層に光を供給する直下型ＢＬＵの２タイプに分類される。
【０００４】
エッジ型ＢＬＵでは、ランプは液晶パネルの側面部表面に設置され、反射板及び導光板を通して液晶層に光が供給される。従って、エッジ型ＢＬＵは薄く、主にノート型コンピュータ等の中小型液晶パネルに適用される。
【０００５】
直下型ＢＬＵでは、ランプから放射された光は液晶層に直接供給される。従って、直下型ＢＬＵは、大型液晶パネルに適用することができ、高輝度が得られる。それ故、直下型バックライトは、主に液晶テレビ用の液晶パネルの製造に用いられる。
【０００６】
図１を参照して、従来のＬＣＤバックライトユニットの構成を概略的に説明する。
【０００７】
図１に示すように、従来のＬＣＤバックライトユニットは、光源１０と、導光板２０と、２枚の拡散板３０（光源からの光を拡散するための第１拡散板、及び第１拡散板により拡散された光を拡散して光の均一性を向上させる第２拡散板）と、第１及び第２拡散板により拡散された光の輝度を強調するための輝度強調フィルム（ＢＥＦ：Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｆｉｌｍ）４０と、を含む。さらに、従来のＬＣＤバックライトユニットは、反射板５０と、モールドフレーム（図示せず）と、保護シート（図示せず）と、を含む場合がある。
【０００８】
画質は、エッジ型または直下型ＢＬＵにより生成された光の光学特性によって左右される。それ故、光学シートは、ＢＬＵから放射されて通った光を均一かつ高輝度とする部品である。
【０００９】
特に、ＬＣＤは、他の表示装置に比べて、薄型、軽量、低消費電力、低駆動電圧といった利点を有するため、ＬＣＤは様々な産業分野で広く利用されている。しかしながら、この目的を達成するために、ランプ数は削減され、ＬＥＤ ＢＬＵが採用されている。かかるＢＬＵにおける光学シートは、拡散機能及び輝度向上機能を強く必要とする。現在、輝度特性及び拡散特性を同時に満たす光学シートとして、図２に示すように、ランダムにビーズを分布させ、ＵＶレジンを用いて形成された利得拡散板が用いられている。
【００１０】
しかしながら、従来のランダム型利得拡散板は、輝度及び拡散機能の改善に対する弛まぬ開発努力にもかかわらず、ＬＣＤの低消費電力、高輝度、及び高度な拡散特性といった要求を満たすには限界があった。これは、ビーズのランダムな分布により、ビーズのサイズに基づく光学特性の制御が難しいためである。この欠点は、輝度及び拡散特性のための最重要因子であるレンズの充填率及びレンズのサグ（Ｓａｇ）（レンズ高さ／レンズ径）を制御できないことに起因する。その結果、現在、規則的な形状の利得拡散板が要求されているが、大面積の利得拡散板は商品化が未だ困難である。その理由は、規則的な形状または規則的なパターンのプレートを適用すると、ＬＣＤパネルにおける反復的周期性によってモアレ現象が生じ、モアレはＬＣＤパネルの輝度の低下及び画面の歪みを招き、規則的なパターンのシートの適用には限界があるからである。
【００１１】
そして、蛍光ランプや白熱ランプのような電球が家庭では光源として用いられてきた。光の質はよくなく、電球は一般に使用されている、ユーザの目が疲労する交流周波数で駆動されているため、まぶしい状態が引き起こされる。上記のような欠点を無くすために、光の出口に配置して、電球の輝度を改善し、眼精疲労を抑制し、弱視を防止することができる光学シートが必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来技術の限界及び欠点に基づく１つ以上の問題を主に解決する複合光学シートを対象とする。
【００１３】
本発明により解決すべき技術的課題は上記の課題には限定されず、これまでに言及しなかった他の技術的課題について、当業者は以下の説明から理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、上記の問題及び／または欠点の全体または部分の少なくとも１つ以上を解決すること、及び少なくとも以下に述べる利点を提供することにある。
【００１５】
上記目的の全体または一部を少なくとも達成するため、及び開示の目的に従って、実施化され、広く記載されているように、規則的な形状の光学シートにおけるレンズの光学設計によりモアレパターンを防止し、且つ大きさが異なる光学シートのレンズを形成することにより輝度を極大化することができる複合光学シートが提供される。
【００１６】
本発明の１つの一般的な側面において、パターンを形成する複数のレンズを含む光学シートを有し、１つのレンズの中心と隣接するレンズの中心との間の距離（レンズピッチ）が１μｍより大きく３０μｍより小さい、ことを特徴とする複合光学シートが提供される。
【００１７】
本発明の他の一般的な側面において、２枚以上の光学シートを有し、１枚以上の光学シートが、パターンを形成する複数のレンズを含み、１つのレンズの中心から隣接するレンズの中心までの距離（レンズピッチ）が１μｍより大きく３０μｍより小さい、複合光学シートが提供される。
【００１８】
本発明の実施例において、レンズピッチが１μｍより大きく３０μｍより小さい光学シートが上部シートであり、上部シートのレンズ径に対する下部シートのレンズ径の比が、２より大きく１０００より小さくてもよい。
【００１９】
本発明の実施例において、レンズ径に対するレンズ高さの比は、０．３より大きく０．６より小さくてもよい。
【００２０】
本発明の実施例において、レンズのパターンが占める面積に対する、レンズのパターンが形成される前の光学シート表面の面積の比率（充填率）は、７０％より大きく９５％より小さくてもよい。
【００２１】
本発明のさらに他の一般的な側面において、パターンを形成する複数のレンズを含む光学シートを有し、隣接するレンズとの間に離散空間が形成され、離散空間内に凹状湾曲部分が形成されている、ことを特徴とする複合光学シートが提供される。
【００２２】
本発明の実施例において、凹状湾曲部分は、光学シートの本体及びレンズ表面に接する円または楕円である。
【００２３】
本発明の実施例において、円の直径または楕円の長径及び短径の長さは、０．１μｍより大きく１０００μｍより小さくてもよい。
【００２４】
本発明の実施例において、レンズの配列は、マイクロレンズアレイまたはレンチキュラーレンズアレイであってもよい。
【００２５】
本発明の実施例において、レンズの水平方向の断面形状は、円形または多角形であってもよい。
【００２６】
本発明の実施例において、レンズのヘイズは６５％より大きく９５％より小さくてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
後述するように、本発明によれば、規則的にパターニングされた光学シートのレンズの光学的設計によりモアレ現象を防止し、異なるサイズのレンズを形成することにより輝度を極大化させることができるという効果が得られる。
【００２８】
本発明によれば、各光学シート上のレンズが規則的なパターンとなるように配置され、レンズ間に形成された凹状湾曲部が形成され、輝線を除去し、光の拡散及び分散を増大させ、優れた光均一性を実現し、これにより、薄型ＬＣＤの製造コストを削減することができるという他の効果が得られる。
【００２９】
本発明によれば、光の均一化のために要求される拡散シートの数を削減または無くし、輝線除去のために６５％より大きいヘイズを有するマイクロレンズアレイを採用することによって、バックライトユニットの製造コストを削減することができ、バックライトユニットを薄くすることができるという、さらに他の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術によるバックライトユニットの構造を示す概略図である。
【図２】従来技術によるランダム方式のレンズ配列を示す概略図である。
【図３】本発明に係る複合光学シートの要部を示す概念図である。
【図４】本発明に係る複合光学シートによるモアレ現象除去効果を示すグラフである。
【図５】本発明に係る複合光学シートによる輝度向上効果を示すグラフである。
【図６】本発明に係るレンズ配列が異なる他の実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の構成及び作用について具体的に説明する。公知の機能、形態、構造に関する詳細な説明は、本発明が分かりにくくならないように、簡潔且つ明瞭とするために省略する。
【００３２】
本発明は、１〜３０μｍのレンズピッチを有するレンズを備えた複合光学シートを提供することにより、モアレ現象を除去すると同時に、輝度を極大化させることを要旨とする。
【００３３】
図３は、本発明の一実施例に係る複合光学シートの断面を示す概念図である。複合光学シートは、１〜３０μｍのレンズピッチを有するレンズが配列された光学シートを含む。好ましくは、規則的に配列されたレンズを有する２枚以上の光学シートが積層されている。しかしながら、レンズは不規則に配列されていてもよい。さらに好ましい例として、本実施例では上部シート及び下部シートが積層された構造について説明する。ここに記述しているレンズピッチは、ある１つのレンズの中心と、隣り合うレンズの中心との間の距離Ｐ1である。
【００３４】
本発明の一実施例に係る複合光学シートは、規則的に配列されたレンズを備えた上部シート及び下部シートを有し、各光学シートのレンズピッチは好ましくは１〜３０μｍである。レンズが規則的に配列されている場合、モアレ現象が顕著に発生する。しかしながら、レンズピッチが１〜３０μｍの範囲ではモアレ現象が著しく減少し、一方、他の範囲では減少しない。
【００３５】
上部シート１００はモアレ現象を防止するためのシートであり、上部シートは規則的な形状及び規則的なピッチを有するレンズを備え、各レンズ１１０は、基本的に、１〜３０μｍのレンズピッチを有するように形成することが好ましい。
【００３６】
上部シート１００の下部には、規則的に配列されたレンズを有する下部シート２００が配置され、下部シートの各レンズ２１０は、基本的に、１〜３０μｍのレンズピッチを有するように形成することが好ましい。下部シートは、本発明に係る複合光学シートの輝度特性を極大化する機能を有し、下部シート２００に形成された各レンズのサイズは、上部シート１００の各レンズのサイズの２倍以上とすることが好ましい。即ち、上部シートのレンズ径Ａに対する下部シートのレンズ径Ｂの比（Ｂ／Ａ）を２以上とすることが好ましい。
【００３７】
上部シート及び下部シートに配列されているレンズのサグ（Ｓａｇ）（レンズ高さ／レンズ径）は、０．３より大きく０．６より小さくすることが好ましい。各シートにおけるレンズは、７０％より大きく９５％より小さい充填率を有するように形成することが好ましい。
【００３８】
上部シート及び下部シートを有する複合光学シートが採用され、モアレ現象を除去する上部シートの機能、及び輝度を極大化させる下部シートの機能の複合的な機能を達成する。即ち、本発明に係る複合光学シートは、規則的なパターンの積層構造により、モアレ現象を回避し、輝度を極大化させることができる。その結果、複合光学シートは、低消費電力で、環境に優しい、スリム化したバックライトユニットに適用可能である。
【００３９】
図４は、本発明に係る複合光学シートのレンズピッチに基づくモアレ現象を示す。即ち、バックライトユニットに種々のレンズサイズを適用した結果、３０μｍより小さいレンズピッチではモアレが実質的に観測されないことが確認された。
【００４０】
図５は、本発明に係る複合光学シートの使用による輝度向上を示すグラフであって、従来の利得拡散シートに比べて約８％の輝度の増加が見られ、これは、従来のプリズムシートと同等またはそれ以上の結果である。このような輝度の増加は、本発明に係る複合光学シートの積層構造の結果であり、それぞれ互いに異なるレンズサイズを有する規則的にパターニングされた光学シートが積層されている。
【００４１】
本発明に係る複合光学シートにおけるレンズの規則的なパターンは、種々の形態に形作ることができる。図６を参照すると、本発明に係るレンズの規則的なパターンは、同一サイズの各レンズが反復して形成（図３参照）されてもよく（隣接するレンズ間に空間がない）、隣接するレンズ間の空間に凹状湾曲部が形成されてもよい。
【００４２】
図６（ａ）は、本発明により、隣接するレンズ間に形成された離散空間、及び凹状湾曲部に形成された離散空間を示す概略図である。隣接するレンズ間に離散空間が形成される場合、離散空間の底部表面Ｂは平坦となっており、ＬＣＤのバックライトから出射された光が比較的直線状に底部表面を通過し、出射された光が不均一となる（輝線）。本発明に係る複合光学シートは、上記の不均一な光（輝線）を解消することを開示する。即ち、垂直方向の長径「ａ」及び水平方向の短径「ｂ」を有する仮想的な楕円体が、第１レンズとの接点Ｔ1、第２レンズとの接点Ｔ2及び底部との接点Ｔ3に接するようにし、該レンズ、仮想的な楕円体及び底部以外の空間を埋めることで、第１レンズとの接点、第２レンズとの接点及び底部との接点を通る凹状湾曲部が形成される。
【００４３】
図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように、本発明に係る湾曲部は、レンズ間の離散空間に形成された仮想的な楕円体の長径「ａ」及び短径「ｂ」を調節することによって球とすることができ、長径及び短径の長さはそれぞれ０．１μｍ〜１０００μｍの範囲で調節することが好ましい。その理由は、長径及び短径のそれぞれの長さがこの所定の範囲から外れると、レンズに要求される輝度特性を満足することが実質的に難しく、ヘイズも満足させることが難しいからである。即ち、レンズ間の離散空間に形成される仮想的な楕円体は、長径「ａ」及び短径「ｂ」の長さを調節することによって仮想の球を形成することができ、第１レンズとの接点、第２レンズとの接点及び底部との接点を通る凹状湾曲部を形成することができる。隣接するレンズ間に形成された凹状湾曲部は、集光特性を有する凸型とは対照的に、光を拡散させる機能を有する。その結果、光の拡散及び分散、並びに光均一性をさらに向上させることができる。
【００４４】
本発明に係る複合光学シートにおけるレンズの配列は、マイクロレンズアレイまたはレンチキュラーレンズアレイとすることができる。また、各レンズの水平断面形状は円形または多角形とすることができる。このとき、レンズのヘイズは６５〜９５％の範囲内であることが好ましく、これにより、輝線の除去効果を極大化させることができる。
【００４５】
実施例を参照しながら本発明について詳細に説明したが、一般的発明概念は上記実施例には限定されない。当業者は、以下の特許請求の範囲に規定されているように、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、形態及び詳細における種々の変更及びバリエーションが実施可能であることを理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、積層構造を有する複合光学シートを用いることにより、モアレ現象を最小化しながら輝度を極大化させる点において、産業上の利用性を有する。本発明はさらに、直下型バックライトユニットにおいても、光の均一化のために用いられる拡散シートの数を減らすことができ、スリム化の実現とともに、各ユニットの製造コストを削減することができる。
【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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【国際調査報告】
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2013501959.tif 000010