(57)【要約】【課題】直下型バックライトユニットに適用した際に、パネル液晶パネルに照射される光の輝度分布を均一にし、所望の正面輝度を示し、液晶装置自体の薄型化や製造コスト削減に寄与する光学部材の提供。【解決手段】両面に、空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる柱状部位からなる単位部位（単位レンズ７）が並列されてなる光路調整部を有する光路制御シート１０であり、略全面の輝度分布が均一になるように冷陰極管から照射される光線を拡散する構造。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ用バックライトユニットにおける照明光路制御に使用され、厚さ方向の両面に、空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる複数の単位レンズが互いに平行して延在形成された光路調整部が設けられた光学シートであって、
前記両面のうちの一方の面に形成された単位レンズの延在方向と、他方の面に形成された単位レンズの延在方向とは向きが異なっている、
ことを特徴とした光学シート。
【請求項２】
前記光学シートは、前記ディスプレイ用バックライトユニットの光源からの光を拡散させることで当該光学シートを透過する光の輝度を略全面で均一にする、
ことを特徴とした請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
前記単位レンズの延在方向と直交する方向の断面は、半円状や波状のような曲線で構成されてなることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項４】
前記単位レンズの延在方向と直交する方向の断面は、プリズムの断面のような複数の向きの異なる直線で構成されてなることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項５】
前記単位レンズの延在方向と直交する方向の断面は、曲線と直線の組み合わせで構成されてな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６】
前記単位レンズは、UV硬化樹脂への光照射による成形、熱可塑性樹脂のプレス成形あるいは溶融押出し成形による成形体であることを特徴とする請求項１〜５に何れか１項記載の光学シート。
【請求項７】
前記両面のうちの一方の面に形成された単位レンズの延在方向と、他方の面に形成された単位レンズの延在方向とは、交差角θを有することを特徴とする請求項１〜６に何れか１項記載の光学シート。
【請求項８】
前記両面のうちの一方の面に形成された単位レンズの延在方向と、他方の面に形成された単位レンズの延在方向とは、交差角θを有し、
前記交差角θを、前記両面の単位レンズ同士がなす角度のうち狭い方の角度であると定義した時、この交差角θが０°よりも大きく、９０°以下であることを特徴とする請求項１〜７に何れか１項記載の光学シート。
【請求項９】
前記ディスプレイ用バックライトユニットの光源は冷陰極管で構成され、
前記冷陰極管に向いた前記光学シートの厚さ方向の面に形成された前記単位レンズの延在方向は、前記冷陰極管に対して交差角ψを有することを特徴とする請求項１〜８に何れか１項記載の光学シート。
【請求項１０】
前記ディスプレイ用バックライトユニットの光源は冷陰極管で構成され、
前記冷陰極管に向いた前記光学シートの厚さ方向の面に形成された前記単位レンズの延在方向は、前記冷陰極管に対して交差角ψを有し、
前記交差角ψを前記冷陰極管と前記単位レンズ同士がなす角度のうち狭い方の角度であると定義した時、この交差角ψが０°以上、４５°以下であることを特徴とする請求項１〜９に何れか１項記載の光学シート。
【請求項１１】
前記単位レンズのピッチは同一面内および前記両面において同一でありまたはランダムであることを特徴とする請求項１〜１０に何れか１項記載の光学シート。
【請求項１２】
前記光学シートは、UV硬化樹脂への光照射、熱可塑性樹脂のプレスあるいは溶融押出しによって一体型として成形されていることを特徴とする請求項１〜１１に何れか１項記載の光学シート。
【請求項１３】
UV硬化樹脂への光照射、熱可塑性樹脂のプレスあるいは溶融押出しによって略平坦面の上に前記厚さ方向の両面のうちの一方の面の前記単位レンズが形成された第１光学シートが設けられ、
UV硬化樹脂への光照射、熱可塑性樹脂のプレスあるいは溶融押出しによって略平坦面の上に前記厚さ方向の両面のうちの他方の面の前記単位レンズが形成された第２光学シートが設けられ、
前記光学シートは、前記第１光学シートの前記略平坦面と前記第２光学シートの前記略平坦面とが貼り合わされて構成されていることを特徴とする請求項１〜１２に何れか１項記載の光学シート。
【請求項１４】
全光線透過率が７５%以上であることを特徴とする請求項１〜１３に何れか１項記載の光学シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に液晶表示素子を用いたディスプレイ用直下型バックライトユニットにおける照明光路制御に使用される光学シートの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルを使用した液晶表示装置（LCD）がOA分野のノート型パーソナルコンピュータやパーソナルコンピュータ用ディスプレイ，情報端末機器等の画像表示手段，また大型画面テレビなどの情報家電の画像表示手段，さらには携帯電話や個人用携帯情報端末（PDA：Personal Digital Assistance）の画像表示手段として様々な分野で利用されてきている。
【０００３】
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透過型であり、液晶パネルの背面側に光源を配設し、この光源からの光を面発光に変換して液晶パネルを照射する面光源装置、いわゆる、バックライトが採用されている。
【０００４】
バックライトの方式には、大別して冷陰極管（CCFT：Cold Cathode Fluorescent Tube）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沿って取付け、光源からの光を導光板内で多重反射させる導光板ライトガイド方式（エッジライト方式）と、導光板を用いず液晶パネルの背面に光源を配置した直下型方式とがある。
【０００５】
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インチ以下の画面サイズの小型液晶表示装置には、低消費電力化が図れ、薄型化の容易なエッジライト方式の採用が主流となり、２０インチ以上の画面サイズの中〜大型液晶表示装置では直下型方式の採用が主流となっている。
ラップトップコンピュータのような電池式装置において、光源で消費する電力は、電池式装置全体で消費する電力の相当部分を占める。
従って、所定の輝度を提供するのに必要な総電力を低減することで電池寿命が増大するが、これは電池式装置には特に望ましいことである。
【０００６】
２０インチ以上の液晶表示装置に対しては、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、液晶表示装置に搭載されるバックライトもその実現に対処することが要求されている。
【０００７】
複数本の冷陰極管を並列させた直下型方式バックライトでは、光源としての冷陰極管（CCFT）やLED（Light Emitting Diode）などが、出射光を拡散させる拡散板を通して、その発光した光源の形状が直接視認できてしまうため、拡散板は非常に光散乱性の強い樹脂板が用いられている。この拡散板は、強い拡散性を持たせるために通常１mm〜３mm程度の厚さが必要であり、その厚さのために光吸収が少なからずあり、光源からの光量が減少し液晶画面表示が暗くなる問題がある（特許文献１、特許文献２）。
【０００８】
また、更なる輝度分布の均一化や正面輝度向上のために、光拡散シートや輝度向上シートが併用される場合が多々あり、液晶表示装置全体の形状のスリム化が阻まれる、コスト増大につながる、などの問題もある。
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１に示すように、直下型バックライトユニットには、ランプハウス（光反射シート）６内の光源（冷陰極管）５の形状が直接視認されないように、非常に光散乱性の強い樹脂からなる拡散板４が用いられている。この拡散板４は、強い拡散性を持たせるために通常1mm〜3mm程度の厚みが必要とされるため、少なからず光吸収が生じ、液晶画面表示が暗くなる問題がある。
【００１０】
また、往々にして輝度分布を更に均一化するために、光拡散板４と液晶パネルの間に光拡散シート１、３や輝度制御部材２を介在させる必要があり、それら部材の積層による表示装置自体のスリム化阻害、コスト増加ということも問題となっている。
【００１１】
従って、液晶表示装置のバックライトユニットにおける照明光の輝度分布制御部材には、高い光拡散性と高い全光線透過率が求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１に係る発明は、ディスプレイ用バックライトユニットにおける照明光路制御に使用され、厚さ方向の両面に、空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる複数の単位レンズが互いに平行して延在形成された光路調整部が設けられた光学シートであって、前記両面のうちの一方の面に形成された単位レンズの延在方向と、他方の面に形成された単位レンズの延在方向とは向きが異なっていることを特徴とした。
言い換えると、請求項１に係る発明は、ディスプレイ用直下型バックライトユニットにおける照明光の輝度分布制御に使用される光学シートにおいて、両面に、空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる柱状部位からなる単位レンズが並列されてなるレンズ部を有しており、柱状部位（単位レンズ）が並列されてなるストライプの交差角度が各面同士で0°ではない構造であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記光学シートは空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる柱状部位（単位レンズ）による光の屈折によって冷陰極管から放出される光を拡散するため、透明素材からなり、光拡散剤を混在させてなる従来の光拡散板よりも光の減衰が少なく、全光線透過率７５％以上を実現する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による光学シートでは、光源からの光入射面と液晶パネルへの光出射面の空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる柱状部位層の角度（単位レンズの延在方向の向き）が異なる構造であるため、空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる柱状部位（単位レンズ）による光の屈折によって冷陰極管から発せられる光が拡散され、輝度分布が略全面で均一となる。また、透明樹脂からなる光路制御シートであるため、光減衰量が少なく、高い全光線透過率を確保できる。
【００１５】
また、現在普及しているバックライト用光拡散シートは水平方向に角度がついた向きから観察した際の輝度が正面輝度と比較して低下する傾向にあるが、本発明による光学シートの実施例では水平方向に広い角度で輝度を維持しており、４０°程度で輝度が最大となるため、デュアルヴューカーナビゲーションシステムなどへの使用にも有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図２は、本実施形態による光学シートの説明図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は分解斜視図である。
【００１７】
本実施形態に係る光学シート１０は、ディスプレイ用バックライトユニットにおける照明光路制御に使用され、厚さ方向の両面に、空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる複数の単位レンズ７が互いに平行して延在形成された光路調整部が設けられた光学シートであって、前記両面のうちの一方の面に形成された単位レンズ７の延在方向と、他方の面に形成された単位レンズ７の延在方向とは向きが異なっている。
すなわち、本実施形態に係る光学シート１０は、両面に、空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる柱状部位７からなる単位部位（単位レンズ７）が並列されてなる光路調整部を有してなり、光入射面及び光出射面における光の屈折を利用して冷陰極管から放出される光を拡散することで、略全面において輝度分布の均一性を確保する構成である。
単位レンズ７の延在方向と直交する方向の断面は、半円状や波状のような曲線で構成されていてもよく、あるいは、プリズムの断面のような複数の向きの異なる直線で構成されていてもよく、あるいは、曲線と直線の組み合わせで構成されていてもよい。
また、光学シート１０の両面のうちの一方の面に形成された単位レンズ７の延在方向と、他方の面に形成された単位レンズ７の延在方向とは、交差角θを有し、交差角θを、前記両面の単位レンズ同士がなす角度のうち狭い方の角度であると定義した時、この交差角θが０°よりも大きく、９０°以下である。
【００１８】
本実施形態に係る光学シート１０は、UV硬化樹脂あるいは熱可塑性樹脂を用いて、光照射あるいはプレス成形もしくは溶融押し出し成形により作成する。
【００１９】
両面の光路調整部は、前記の方法で一体型として形成するか、前記の方法で片面が平坦面である光路制御シートを作成し、該片面光路制御シートを略平坦面で粘着あるいは接着することで形成可能である。
【００２０】
このとき、該片面光路制御シート間に拡散層を挿入すると、光拡散シートとしての機能が向上する。
【００２１】
図３は光源である冷陰極管５と本発明による光学シート１０の片面８の単位部位（単位レンズ７）からなるストライプの角度の関係の一例について概略を示す説明図である。
冷陰極管５側のレンズストライプの角度は、冷陰極管５に対して０°〜４５°の間であることが望ましい。
【００２２】
本発明による光学シート１０の両面の単位部位（単位レンズ７）のピッチは同一面内及び異面間で同一あってもランダムであっても適応可能である。
【００２３】
各面の単位部位（単位レンズ７）からなるピッチが細かいほど光拡散性が向上する。
【実施例】
【００２４】
本発明による光学シート１０の性能を示す例として、図５に記載の構成からなる光学シート１０の正面輝度分布を図４に示す。
【００２５】
また、図６に光学シート１０を通した冷陰極管影の視認性を示す。いずれの場合も、比較として、光拡散板と併用する光拡散シートとして普及している高拡散シートの測定結果も併記した。これらの例は本発明に係る光学シート１０の一部であり、本発明に係る光学シート１０はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術に係る輝度制御部材を用いたバックライトユニットを示す説明図。
【図２】本実施形態による光学シートの説明図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は分解斜視図。
【図３】本発明による光学シートと光源の角度関係を示す説明図。
【図４】本発明による光学シートの光学特性を示すグラフ。
【図５】本発明による光学シートの構成例を示す表。
【図６】表１に記載の構成例の特性を示す表。
【符号の説明】
【００２７】
１……偏光分離シートもしくは光拡散シート、２……プリズムシート、３……光拡散シート、４……光拡散板、５……光源ランプ、６……ランプハウス（光反射シート）、７……空気との屈折率差によって光を収束もしくは発散させる柱状部位、８……本発明による光学シートの片面（冷陰極管側）、１０……光学シート。
【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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