(57)【要約】【課題】薄型化を可能にした光学シート及び薄型化を可能にしたディスプレイ用バックライト・ユニット、表示装置を提供すること。【解決手段】光学シート３８は、光拡散性基材３９と、レンズ部４５と、フィルム６０と、反射層４７とで構成されている。レンズ部４５は、凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群から構成されている。フィルム６０は、光拡散性基材３９が画像表示素子に臨む厚さ方向の面に接合されている。フィルム６０は、光拡散性基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されている。反射層４７は、レンズ部４５による非集光面を含む領域に設けられた光反射部４８と、レンズ４４の焦点面近傍に設けられた光透過部（開口部）４６とで構成されている。【選択図】図６
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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、入射した光を出射する際に方向，範囲，色，輝度分布の少なくとも何れかを制御する光学シートにおいて、
前記光学シートは、シート状または薄板状の透光基材を含んで構成され、
前記透光基材の厚さ方向の一方の面に、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルムが接合されている、
ことを特徴とする光学シート。
【請求項２】
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る光学シートにおいて、
前記光学シートは、
シート状または薄板状の透光基材と、
前記透光基材の上に設けられた反射層と、
前記反射層の上に設けられたフィルムと、
前記フィルムの上に設けられた、凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群からなるレンズ部とを備え、
前記反射層は、前記レンズ部による非集光面を含む領域に設けられた光反射部と、前記光反射部以外の領域に設けられた光透過部とで構成され、
前記フィルムは、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されている、
ことを特徴とする光学シート。
【請求項３】
前記光学シートは、厚みが30インチ以上50インチより下で1.5mm以下であることを特徴とする請求項２記載の光学シート。
【請求項４】
前記光学シートは、厚みが50インチ以上で2mm以下であることを特徴とする請求項２記載の光学シート。
【請求項５】
表示画像を規定する画像表示素子の背面に、
直下型光源と、請求項１乃至４に何れか１項記載の光学シートを少なくとも備え、
前記光学シートは、前記フィルムが前記透光基材よりも前記画像表示素子寄りに位置するように配置されている、
ことを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニット。
【請求項６】
表示画像を規定する画像表示素子の背面に、
エッジライト式光源と導光板からなる面光源と、請求項１乃至４に何れか１項記載の光学シートを少なくとも備え、
前記光学シートは、前記フィルムが前記透光基材よりも前記画像表示素子寄りに位置するように配置されている、
ことを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニット。
【請求項７】
画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子に対して、観察者と反対側に配置した照明光源から照明光を照射し、前記表示素子を通過させて表示光を生成し、観察者側に射出する構成の表示装置において、
照明光が表示素子に入射する直前に光学シートが配置され、
前記光学シートは、
前記照明光源側に位置するシート状または薄板状の透光基材と、
前記照明光源の反対側である前記透光基材の上に設けられた反射層と、
前記反射層の上に設けられたフィルムと、
前記フィルムの上に設けられた、凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群からなるレンズ部とを備え、
前記反射層は、前記レンズ部による非集光面を含む領域に設けられた光反射部と、前記光反射部以外の領域に設けられた光透過部とで構成され、
前記フィルムは、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されている、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子に対して、観察者と反対側に配置した照明光源から照明光を照射し、前記表示素子を通過させて表示光を生成し、観察者側に射出する構成の表示装置において、
照明光が表示素子に入射する直前に光学シートが配置され、
前記光学シートは、
シート状または薄板状の透光基材と、
前記表示素子に臨む前記透光基材の厚さ方向の一方の面に接合されたフィルムと、
前記フィルムの上に設けられ、照明光を前記表示素子に導く凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群が並列形成されてなるレンズ部と、
前記照明光源に臨む前記透光基材の厚さ方向の他方の面に設けられた反射層とを備え、
前記反射層は、前記レンズ部による非集光面を含む領域に設けられた光反射部と、前記光反射部以外の領域に設けられた光透過部とで構成され、
前記フィルムは、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されている、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
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、入射した光を出射する際に方向，範囲，色，輝度分布の少なくとも何れかを制御する光学シートにおいて、
前記光学シートは、
シート状または薄板状の透光基材と、
前記透光基材の厚さ方向の一方の面に平行して延在し、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルムと、
を含んで構成されていることを特徴とする光学シート。
【請求項１０】
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、入射した光を出射する際に方向，範囲，色，輝度分布の少なくとも何れかを制御する光学シートにおいて、
前記光学シートは、
シート状または薄板状の透光基材と、
前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなり前記透光基材の吸水を抑制するフィルムと、
を含んで構成されていることを特徴とする光学シート。
【請求項１１】
画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子に対して、観察者と反対側に配置した照明光源から照明光を照射し、前記表示素子を通過させて表示光を生成し、観察者側に射出する構成の表示装置において、
照明光が表示素子に入射する直前に光学シートが配置され、
前記光学シートは、
シート状または薄板状の透明基材と、
前記透明基材の表示素子側に設けられ、照明光を前記表示素子に導く凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群が並列形成されてなるレンズ部と、
前記透光基材の厚さ方向の他方の面に設けられた反射層とを備え、
前記反射層は、前記レンズ部による非集光面を含む領域に設けられた光反射部と、前記光反射部以外の領域に設けられた光透過部とで構成され、
さらに照明光源側には、表示素子側の表面にフィルムが接合されたシート状または薄板状の透光基材を備えており、
前記フィルムは、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されている、
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、液晶パネルに代表される、画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子を背面側から照射するバックライトシステムを備えた表示装置の改良に関する。
液晶パネルが用いられる前記表示装置としては、
（１）バックライト，エッジライトなどの内蔵光源を有さず、太陽光や室内照明光などの周辺光により表示光を生成するタイプの反射型液晶表示装置。
（２）太陽光や室内照明光などの周辺光だけでなく、液晶パネルの前面側（観察者側）に配置したフロントライトを、装置の内蔵光源として用いるタイプの反射型液晶表示装置。
（３）太陽光や室内照明光などの周辺光によらず、バックライト，エッジライトなどの内蔵光源からの照明光を、主として表示光を生成するために用いるタイプの透過型液晶表示装置。
（４）バックライト，エッジライトなどの内蔵光源からの照明光、および太陽光や室内照明光などの周辺光の双方を、表示光を生成するために用いるタイプの半透過型液晶表示装置。
があり、本発明は、（３），（４）のタイプに適用される。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴやＳＴＮからなる液晶パネルを使用した液晶表示装置は、主としてＯＡ分野の（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つつある。
このような液晶表示装置においては、従来から、液晶パネルの背面側（反観察者側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照射する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。
このようなバックライトシステムとしては、大別して冷陰極管（ＣＣＦＴ）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の側端部に沿って取り付け、光源ランプ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（所謂、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。
【０００３】
導光板ライトガイド方式のバックライトシステムが搭載された液晶表示装置としては、例えば図１に示すような構成のものが一般的に知られている。
これにおいては、上部に偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、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７９が配設されており、該導光板の上面（光射出面）に拡散フィルム（拡散層）７８が設けられている。
さらに、この導光板７９の下面に、導光板７９に導入された光を効率よく上記液晶パネル７２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が印刷などによって設けられる（図示せず）と共に、散乱反射パターン部下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。
【０００４】
また、上記導光板７９には、側端部に沿って光源ランプ７６が取り付けらており、さらに、光源ランプ７６の光を効率よく導光板７９中に入射させるべく、光源ランプ７６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８１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（TiO2）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定のパターン、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７９内に入射した光に指向性を付与し、光射出面側へと光を導くようになっており、高輝度化を図るための一手段である。
【０００５】
さらに、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、図２に示すように、拡散フィルム７８と液晶パネル７２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）７４および７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム７４，７５は、導光板７９の光射出面から射出され、拡散フィルム７８で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。
【０００６】
しかしながら、図１，図２に例示したこれらの方法では、視野範囲のコントロールは、拡散フィルム７８の拡散性のみに委ねられており、そのコントロールは難しく、拡散方向の中心部が明るく周辺部にいくほど暗くなる特性は避けられない。
そのため、液晶画面を横から見た時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、図２に例示したプリズムフィルムを用いる方法では、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。
【０００７】
一方、直下型方式は、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いる。
直下型方式の液晶表示装置としては、図３に例示する構成が一般的に知られている。これにおいては、上部に偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、蛍光管等からなる光源５１の列が配設されており、該光源の上面（光射出面）に拡散フィルム（拡散層）７４が設けられている。
さらに、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、図２の場合と同様に拡散フィルム７４と液晶パネル７２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）を設けることが提案されている。
このプリズムフィルムは、光源５１から射出され、拡散フィルム７４で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２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３に例示する構成でも、視野範囲のコントロールは、拡散フィルム７４の拡散性のみに委ねられており、そのコントロールは難しく、拡散方向の中心部が明るく周辺部にいくほど暗くなる特性は避けられない。
そのため、液晶画面を横から見た時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方法では、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、光源の数を減らせず、消費電力の増加およびコストの増加を招く原因となっていた。
【０００９】
ところで、このような液晶表示装置では、軽量，低消費電力，高輝度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システムも、軽量，低消費電力，高輝度であることが要求されている。
特に、最近、目覚ましい発展をみるカラー液晶表示装置においては、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、バックライトシステム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の課題となっている。
しかしながら、上記したような従来の構成では、液晶表示装置のさらなる薄型化が図られる今日、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システムの開発が待ち望まれている。
【００１０】
上記の状況を鑑みて本出願人は、液晶パネルと、この液晶パネルに背面側から光を照射する光源手段とを備え、この光源手段に、光源からの光を液晶パネルへと導くレンズ層が設けられ、該レンズ層焦点面近傍に開口をもつ遮光部を有することを特徴とする液晶表示装置について提案している。（例えば、特許文献１参照）
【００１１】
上記特許文献１には、図４に示されるように、液晶パネルとバックライトユニットの間に、遮光部１８を有するレンズシート１５を配置してなる構成が開示されている。
上記構成のレンズシート１５を介在させたことによる作用効果は、導光板から射出する光が有する拡散性をレンズ作用により変調（コリメート）して、液晶パネル側に方向を揃えて射出させることが可能となる点にある。
加えて、特定箇所に開口を持つ遮光部１８を形成したことにより、液晶パネルの画素に入射する光量を選択的に多くすることが可能となり、バックライトの利用効率が向上することと、前記開口の形状を制御することで表示光の視域も制御することが可能となることが挙げられる。
【００１２】
また、エッジライト式の面光源を構成する導光板を採用しない直下型方式のバックライト・ユニットに上記レンズシートを採用する場合には、光源とレンズシートとの間に光拡散層（光拡散板単独、又は光拡散フィルムの併用）を介在させた構成が採用される。
光拡散層を介在させることにより、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）又はＬＥＤによる光源のシルエット（ランプ・イメージ）が強く視覚され、ホットスポットあるいはホットバーと呼ばれる画面内の一部が局所的に明るく見えてしまう現象が解消され、画面内での表示輝度分布を一様にすることが出来る。
【００１３】
上記レンズシートの反レンズ部側の平面に光拡散層を設けた場合、互いに平坦なレンズシートと光拡散層では、明確な段差のない平坦面同士が接触することにより、境界が明確にならず、両者が屈折率の近い物質である場合には、入射光が、意図する角度で単位レンズに入射せず、単位レンズによる設計通りの光学特性を奏することが難しくなる。
特に、レンズシートと光拡散層とを粘着層又は接着層を介して積層一体化する構成を採用する場合には、予期せぬ入射光成分の発生（又は、光拡散層による機能の低下）を招きやすくなり、設計通りの光学特性を奏することが一層難しくなる。
【００１４】
本出願人は、さらに上記のような事情に鑑みて、図５に示される構成の光学シートを提案している。（特許文献２参照）
尚、以後の本願明細書においては、光学特性の「拡散」と「散乱」、「接着層」と「粘着層」、および本願による「光学シート」と「光学フィルム」は、同義語として混在して用いることとする。
【００１５】
上記光学シートは、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る光学シートにおいて、照明光の入射側から順に、少なくとも、前記照明光を、非入射面側である出射面側に散乱する光散乱層と、接着層又は粘着層と、前記接着剤又は粘着材によって前記光散乱層に接着又は粘着され、前記光散乱層の出射面側に面して光反射性の高い表面を有しており、前記光散乱層によって散乱された光を光散乱層側に反射する光反射層と、平坦である裏面が前記光反射層の他方の面に固定され、表面に複数の単位レンズが配置されてなるレンズシートとを備え、前記光反射層には、前記単位レンズそれぞれに１：１に対応した開口部を有すると共に、前記接着層又は粘着層の厚さは、前記光反射層よりも薄いことを特徴とする。
【００１６】
図５に示す光学シート１０は、光源２０からの光Ｌを、入射面１１から導き入れ、出射面１２側に散乱する光拡散層１３を備えている。
光拡散層１３の出射面１２には、光反射層１４を接着層１８により固定している。この光反射層１４は、例えば白色インキ，金属箔，金属蒸着層からなり、例えば空気層からなる複数の開口部１５が規則的に設けられる。
接着層１８を光反射層１４よりも薄くすることにより、光反射層１４に接触しない部分の接着層１８が開口部１５に入り込んで埋め切ってしまうことが回避され、好適である。
【００１７】
図５に示す光学シート１０を用いたバックライト・ユニットにおける光の挙動を説明する。
光源２０からの光Ｌが、光拡散層１３の入射面１１から入射する。
光拡散層１３に入射した光Ｌは、ここでランダムに散乱される。
このように散乱された光のうち、開口部１５を通過した光γのみが、レンズシート１７へと導かれる。
【００１８】
各開口部１５は、レンズシート１７に設けられた各単位レンズ１６の頂点に対向するようにそれぞれ設けられているので、各単位レンズ１６には、対応する各開口部１５によって絞られた光のみが導かれる。
つまり、各開口部１５が、スリットのような働きをすることによって、散乱角度が絞られた光γのみが各単位レンズ１６に入射することになるので、単位レンズ１６に斜めから入射する光がなくなり、もって、視聴者の視覚方向Ｆに進むことなく横方向に無駄に出射されてしまう光をなくすことができる。
【００１９】
一方、開口部１５を通ることができなかった光βは、光反射層１４で反射され、光拡散層１３側に戻される。
そして、光拡散層１３において同様に散乱された後に、いずれは散乱角度が絞られた光γとなった後に開口部１５を通って単位レンズ１６に入射し、単位レンズ１６によって所定角度φ内に拡散された後に出射される。
【００２０】
このように、光源２０からの光Ｌを散乱させ、散乱角度が絞られた光γのみを単位レンズ１６に入射させることができるとともに、単位レンズ１６に入射できなかった光については、無駄に出射させることなく再利用することができるので、光源２０からの光の利用効率を高めつつ、拡散範囲を制御して出射させることが可能となる。
【特許文献１】特開２０００−２８４２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０８０５３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、液晶ディスプレイが大型化するに従い、バックライトユニットを構成する各種の光学シートは厚くなる傾向にある。
特に価格の高い拡散板などの板基材は40インチ台で2mmt、50インチ以上では3mmt以上のものを選択する必要がある。
この厚みを決定するのは吸湿たわみによるところが大きい。
つまり、湿度の高い条件下で光源を点灯すると熱で光源側のみ乾燥し、吸水量の勾配で板がたわむものであり、吸水量のある材料ではその多少によらず発現する現象で、これを防ぐために光学シートに所定の厚みをもたせている。
そのため、表示装置の薄型化を図る上で不利があった。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、薄型化を可能にした光学シート及び薄型化を可能にしたディスプレイ用バックライト・ユニット、表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記目的を達成するため請求項１記載の発明は、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、入射した光を出射する際に方向，範囲，色，輝度分布の少なくとも何れかを制御する光学シートにおいて、前記光学シートは、シート状または薄板状の透光基材を含んで構成され、前記透光基材の厚さ方向の一方の面に、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルムが接合されていることを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、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る光学シートにおいて、前記光学シートは、シート状または薄板状の透光基材と、前記透光基材の上に設けられた反射層と、前記反射層の上に設けられたフィルムと、前記フィルムの上に設けられた、凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群からなるレンズ部とを備え、前記反射層は、前記レンズ部による非集光面を含む領域に設けられた光反射部と、前記光反射部以外の領域に設けられた光透過部とで構成され、前記フィルムは、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されていることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記光学シートは、厚みが30インチ以上50インチより下で1.5mm以下であることを特徴とする請求項２記載の光学シートである。
また、請求項４記載の発明は、前記光学シートは、厚みが50インチ以上で2mm以下であることを特徴とする請求項２記載の光学シートである。
また、請求項５記載の発明は、表示画像を規定する画像表示素子の背面に、直下型光源と、請求項１乃至４に何れか１項記載の光学シートを少なくとも備え、前記光学シートは、前記フィルムが前記透光基材よりも前記画像表示素子寄りに位置するように配置されていることを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニットである。
また、請求項６記載の発明は、表示画像を規定する画像表示素子の背面に、エッジライト式光源と導光板からなる面光源と、請求項１乃至４に何れか１項記載の光学シートを少なくとも備え、前記光学シートは、前記フィルムが前記透光基材よりも前記画像表示素子寄りに位置するように配置されていることを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニットである。
また、請求項７記載の発明は、画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子に対して、観察者と反対側に配置した照明光源から照明光を照射し、前記表示素子を通過させて表示光を生成し、観察者側に射出する構成の表示装置において、照明光が表示素子に入射する直前に光学シートが配置され、前記光学シートは、前記照明光源側に位置するシート状または薄板状の透光基材と、前記照明光源の反対側である前記透光基材の上に設けられた反射層と、前記反射層の上に設けられたフィルムと、前記フィルムの上に設けられた、凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群からなるレンズ部とを備え、前記反射層は、前記レンズ部による非集光面を含む領域に設けられた光反射部と、前記光反射部以外の領域に設けられた光透過部とで構成され、前記フィルムは、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されていることを特徴とする。
また、請求項８記載の発明は、画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子に対して、観察者と反対側に配置した照明光源から照明光を照射し、前記表示素子を通過させて表示光を生成し、観察者側に射出する構成の表示装置において、照明光が表示素子に入射する直前に光学シートが配置され、前記光学シートは、シート状または薄板状の透光基材と、前記表示素子に臨む前記透光基材の厚さ方向の一方の面に接合されたフィルムと、前記フィルムの上に設けられ、照明光を前記表示素子に導く凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群が並列形成されてなるレンズ部と、前記照明光源に臨む前記透光基材の厚さ方向の他方の面に設けられた反射層とを備え、前記反射層は、前記レンズ部による非集光面を含む領域に設けられた光反射部と、前記光反射部以外の領域に設けられた光透過部とで構成され、前記フィルムは、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されていることを特徴とする。
また、請求項９記載の発明は、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、入射した光を出射する際に方向，範囲，色，輝度分布の少なくとも何れかを制御する光学シートにおいて、前記光学シートは、シート状または薄板状の透光基材と、前記透光基材の厚さ方向の一方の面に平行して延在し、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルムとを含んで構成されていることを特徴とする。
また、請求項１０記載の発明は、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、入射した光を出射する際に方向，範囲，色，輝度分布の少なくとも何れかを制御する光学シートにおいて、前記光学シートは、シート状または薄板状の透光基材と、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなり前記透光基材の吸水を抑制するフィルムとを含んで構成されていることを特徴とする。
また、請求項１１記載の発明は、画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子に対して、観察者と反対側に配置した照明光源から照明光を照射し、前記表示素子を通過させて表示光を生成し、観察者側に射出する構成の表示装置において、照明光が表示素子に入射する直前に光学シートが配置され、前記光学シートは、シート状または薄板状の透明基材と、前記透明基材の表示素子側に設けられ、照明光を前記表示素子に導く凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群が並列形成されてなるレンズ部と、前記透光基材の厚さ方向の他方の面に設けられた反射層とを備え、前記反射層は、前記レンズ部による非集光面を含む領域に設けられた光反射部と、前記光反射部以外の領域に設けられた光透過部とで構成され、さらに照明光源側には、表示素子側の表面にフィルムが接合されたシート状または薄板状の透光基材を備えており、前記フィルムは、前記透光基材を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されていることを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光学シートを構成する拡散板などの光拡散性基材の厚さ方向における吸水量の勾配をフィルムにより抑制でき、光拡散性基材の厚みを薄くしつつたわみを抑制できる。さらに、フィルムに集光機能を持たせることにより、図６（Ａ）、図８、図９に示すような光拡散性と集光機能をあわせもつ光学シートを提供することができる。したがって、光学シートの薄型化が可能となり、ディスプレイ用バックライト・ユニット、表示装置の薄型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図６（Ａ）は、直下型方式のバックライトユニット４０を具備する液晶表示装置に本発明を適用した一実施形態を示す説明図である。
液晶パネル４２に臨ませて光学シート３８が設けられている。
光学シート３８は、シート状または薄板状の光拡散性基材（透光基材）３９と、レンズ部４５と、フィルム６０と、反射層４７とで構成されている。
【００２５】
フィルム６０は、液晶パネル４２に臨む光拡散性基材３９の厚さ方向の一方の面に接合されている。
フィルム６０は、透光基材である光拡散性基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されている。
光拡散性基材３９としては、市販されている拡散板や、透明樹脂板や微拡散樹脂板に拡散機能をもつ層を具備したものがある。
フィルム６０としては、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、スチレン、アクリルとスチレンの共重合体（ＭＳ）などが使用可能である。
また、フィルム６０の厚さは、光拡散性基材２６の厚さ方向における吸水量の勾配を抑制できればよく、例えば、50umの厚さであれば十分に目的を達成できる。
また、フィルム６０の光拡散性基材２６への接合は、例えば、市販のアクリル粘着剤などを用いた接着や、接着層を用いないUV照射とプレスによるエキシマ接着で行うことができる。フィルム６０と光拡散性基材２６の間に反射層４７が介在する場合も、接着方法に変わりはない。
レンズ部４５は、フィルム６０が液晶パネル４２に臨む面に設けられ、凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群から構成されている。レンズ部４５は、光学シート３８内を進行した光を液晶パネル４２へ導くものであり、本実施の形態では、シリンドリカルレンズ４４（単位光学要素）が並列して設けられることで構成されている。
上拡散シートもしくは偏光分離シート４９は要求性能によってあってもなくても構わない。
なお、本実施の形態では、光学シート３８は、シート状または薄板状の透光基材３９と、透光基材３９の厚さ方向の一方の面に平行して延在し、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルム６０とを含んで構成されていることになる。
また、光学シート３８は、シート状または薄板状の透光基材３９と、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなり透光基材３９の吸水を抑制するフィルム６０とを含んで構成されていることになる。
【００２６】
反射層４７は、光源（冷陰極管２３）寄りに位置する光拡散性基材３９の面に設けられている。
レンズ部４５は液晶パネル４２に臨み、反射層４７は光源（冷陰極管２３）に臨んでいる。
反射層４７は、レンズ部４５による非集光面を含む領域に設けられた光反射部４８と、光反射部４８以外の領域に設けられた、言い換えるとレンズ４４の焦点面近傍に設けられた光透過部（開口部）４６とで構成され、ストライプ状のパターンとして形成されている。
光反射部４８は、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定のパターン、例えばドットパターンにて印刷形成したものである。なお、光反射部４８を含む反射層４７は転写（UV接着や熱圧着）によっても形成することができる。
これによって、光拡散性基材２６から出射した光のうち、開口部４６を透過した光のみが、シリンドリカルレンズ４４に入射し、シリンドリカルレンズ４４によってある一定方向に集光された後に出射される。そして、上拡散シートもしくは偏光分離シート４９を使用する場合は上拡散シートもしくは偏光分離シート４９に入射し、所定の成分の光のみが液晶パネル４２に導かれる。
なお、図６において符号２６、３２は拡散板を示す。
【００２７】
一方、開口部４６を通ることができなかった光は、反射材４８で反射され、光拡散性基材３９側に戻され反射板２７へ導かれる。そして、反射板２７によって反射されることによって再び光拡散性基材３９に入射し、光拡散性基材３９において再び拡散された後に、いずれは入射角度が絞られた光となった後に開口部４６を通ってシリンドリカルレンズ４４に入射し、シリンドリカルレンズ４４によって、所定角度内に絞られて出射される。
なお、図６において符号２１，２７は反射板、符号２３は冷陰極管を示す。
【００２８】
次に、本実施の形態の作用、効果について説明する。
図６（Ｂ）に示すようにフイルム６０を有していない構成では、光源（冷陰極管２３）を点灯すると、光拡散性基材３９は、光源の熱により液晶パネル４２側よりも光源側が乾燥し、光拡散性基材３９の厚さ方向において吸水量の勾配が生じ、この勾配で板がたわむ。
この勾配は、湿度の高い条件下ではより顕著となる。
図６（Ａ）に示す本実施の形態では、光拡散性基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されたフィルム６０が、液晶パネル４２に臨む光拡散性基材２６の面に接合されている。
そのため、光拡散性基材３９の液晶パネル側から外部の水分を吸収することがフィルム６０により防止され、光拡散性基材３９の厚さ方向における吸水量の勾配が抑制され、この勾配によるシートのたわみが抑制される。
結果として、従来のような光拡散性基材の厚みが無くてもたわみが発現しないことから、部材の薄型化が可能になる。
【００２９】
試験結果を図７に示す。
３２インチ、４２インチ、４６インチ、５２インチ、５７インチ、６５インチの液晶表示パネルに対応した大きさで、厚さが１ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．５ｍｍ、１．７５ｍｍ、１．８５ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの光拡散性基材３９を用意した。光拡散性基材３９としてアクリル板とＭＳ板の２種類を用意した。アクリル板の吸水率は0.3%、MS板の吸水率は0.15%だった（吸水率は23℃24ｈ浸漬）。
それら光拡散性基材３９に、レンズ部４５と、フィルム６０、反射層４７とを設けて光学シート３８を構成した。用いたフィルム６０はPETフィルムで、吸水率0.1%、厚さ50umである。反射層４７と光拡散性基材２６の接合には市販のアクリル粘着剤を使用した。サンプルの大きさは32インチから65インチまで用意した。
そして、それら光学シート３８をディスプレイ装置に組み込み、光源を点灯し60℃95%の環境下に24h放置した。
その後、液晶パネルの表示に異常があるかないかを確認した。液晶パネルの表示に異常がなく、かつ最も薄い光拡散性基材３９の厚みを図7に列挙した。
光拡散性基材３９はその厚さ方向における吸水量の勾配が生じると撓み、表示に異常をきたすが、たわみが抑制されていると、表示に異常は生じない。
すなわち、液晶パネルの表示に異常がないものは、光拡散性基材３９のたわみが抑制されているものである。
図７から、フィルム６０を用いると、最大で光拡散性基材３９の厚みを従来の6割程度に薄くすることが可能である。フィルム６０が外部からの吸水を防ぐため、光拡散性基材３９の厚さ方向における吸水量の勾配が緩和され、たわみが生じにくくなっている。
これまで光拡散性基材３９に何らかの光学シートを一体化する際に、その吸水率の差に着目し、光学シート、バックライト、ひいてはパネルの薄型化に思い至った例は見られない。
【００３０】
次に、図８を参照して別実施例について説明する。
なお、前記の実施の形態と同様な箇所、部材に同一の符号を付してその詳細説明は省略する。
光学シート３８は、照明光源２３側に位置するシート状または薄板状の光拡散性基材（透光基材）３９と、照明光源２３の反対側である透光基材３９の上に設けられた反射層４７と、反射層４７の上に設けられたフィルム６０と、フィルム６０の上に設けられた、凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群からなるレンズ部４５とを備えている。
反射層４７は、レンズ部４５による非集光面を含む領域に設けられた光反射部４８と、光反射部４８以外の領域に設けられた、言い換えるとレンズ４４の焦点面近傍に設けられた光透過部（開口部）４６とで構成され、ストライプ状のパターンとして形成されている。
フィルム６０は、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されている。
なお、本実施の形態でも、光学シート３８は、シート状または薄板状の透光基材３９と、透光基材３９の厚さ方向の一方の面に平行して延在し、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルム６０とを含んで構成されていることになる。
また、本実施の形態でも、光学シート３８は、シート状または薄板状の透光基材３９と、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなり透光基材３９の吸水を抑制するフィルム６０とを含んで構成されていることになる。
このような実施の形態によっても、前記と同様な効果が奏され、光学シートの薄型化を可能とし、また、ディスプレイ用バックライト・ユニット、表示装置の薄型化が可能となる。
【００３１】
次に、図９を参照して別実施例について説明する。
なお、前記の実施の形態と同様な箇所、部材に同一の符号を付してその詳細説明は省略する。
光学シート３８は、シート状または薄板状の透光基材３９を含んで構成され、透光基材３９の厚さ方向の一方の面に、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルム６０が接合されている。
光学シート３８は、フィルム６０が透光基材３９よりも画像表示素子４２寄りに位置するように配置されて用いられる。
なお、本実施の形態でも、光学シート３８は、シート状または薄板状の透光基材３９と、透光基材３９の厚さ方向の一方の面に平行して延在し、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルム６０とを含んで構成されていることになる。
また、本実施の形態でも、光学シート３８は、シート状または薄板状の透光基材３９と、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなり透光基材３９の吸水を抑制するフィルム６０とを含んで構成されていることになる。
このような実施の形態によっても、前記と同様な効果が奏され、光学シートの薄型化を可能とし、また、ディスプレイ用バックライト・ユニット、表示装置の薄型化が可能となる。
【００３２】
次に、図１０を参照して別実施例について説明する。
なお、前記の実施の形態と同様な箇所、部材に同一の符号を付してその詳細説明は省略する。
光学シート３８は、シート状または薄板状の透光基材３９を含んで構成され、透光基材３９の画像表示素子４２側の面に、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルム６０が接合されている。
透光基材３９およびフィルム６０よりも画像表示素子４２寄りに透明基材１００が配置されており、透明基材１００の画像表示素子４２側の面に凸シリンドリカルレンズ群又は半球状凸レンズ群からなるレンズ部４５とを備えており、透明基材１００の反対側（透光基材３９側）の面には反射層４７を備えている。
反射層４７は、レンズ部４５による非集光面を含む領域に設けられた光反射部４８と、光反射部４８以外の領域に設けられた、言い換えるとレンズ４４の焦点面近傍に設けられた光透過部（開口部）４６とで構成され、ストライプ状のパターンとして形成されている。
フィルム６０は、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料で形成されている。
なお、本実施の形態でも、光学シートは、シート状または薄板状の透光基材３９と、透光基材３９の厚さ方向の一方の面に平行して延在し、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなるフィルム６０とを含んで構成されていることになる。
また、本実施の形態でも、光学シート３８は、シート状または薄板状の透光基材３９と、透光基材３９を構成する材料よりも吸水率の低い材料からなり透光基材３９の吸水を抑制するフィルム６０とを含んで構成されていることになる。
このような実施の形態によっても、前記と同様な効果が奏され、光学シートを構成する透光基材３９の薄型化を可能とし、また、ディスプレイ用バックライト・ユニット、表示装置の薄型化が可能となる。
【００３３】
したがって、本実施の形態によれば、極めて薄いフィルムを貼るといった簡単な構成により光学シートの薄型化を可能とし、また、ディスプレイ用バックライト・ユニット、表示装置の薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のバックライトユニットを備える表示装置の説明図である。
【図２】従来のバックライトユニットを備える表示装置の説明図である。
【図３】従来のバックライトユニットを備える表示装置の説明図である。
【図４】従来のバックライトユニットを備える表示装置の説明図である。
【図５】従来のバックライトユニットを備える表示装置の説明図である。
【図６】（Ａ）は本発明のバックライトユニットを備える表示装置の説明図、（Ｂ）は比較例の説明図である。
【図７】本発明の試験結果を示す図である。
【図８】本発明のバックライトユニットを備える表示装置の説明図である。
【図９】本発明の光学シートの説明図である。
【図１０】本発明のバックライトユニットを備える表示装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
２１，２７反射板、２３……冷陰極管、３２……拡散フィルム、３８……光学シート、３９……光拡散性基材、４０……バックライトユニット、４２……液晶パネル、４４……シリンドリカルレンズ、４５……レンズ部、４７……反射層、４９……偏光板、６０……フィルム。
【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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