(57)【要約】【課題】光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置において、光源からの光を効率よく取り出すことができるようにする。【解決手段】アレイ状に配列された複数の集光レンズ５と、集光レンズ５のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する複数の開口部３０を有する遮光パターンを形成する反射層６とが、それぞれ表裏面の一方側と他方側とに形成された光学シート２１であって、反射層６が、厚さ５μｍ以上、かつ開口部３０に隣接する層側面が開口部３０の外側に傾斜して形成されるとともに、遮光パターンの遮光面積率が５０％以上となるように形成された構成とする。【選択図】図１
2008139541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配列された複数の光学素子と、該光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する複数の光学的な開口を有する遮光パターンを形成する光反射層とが、それぞれ表裏面の一方側と他方側とに形成された光学シートであって、
前記光反射層が、
厚さ５μｍ以上、かつ前記光学的な開口に隣接する層側面が前記光学的な開口の外側に傾斜して形成されるとともに、
前記遮光パターンの遮光面積率が５０％以上となるように形成されたことを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記光反射層は、波長５４０ｎｍの光に対する反射率が８０％以上であることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
前記アレイ状に配列された複数の光学素子は、一方向に延在された凸シリンドリカルレンズが複数並列されてなり、
前記光反射層の前記遮光パターンは、前記光学的な開口が、前記凸シリンドリカルレンズ側から平行光を入射させた場合に光が集光される箇所を含むストライプ状に形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の光学シート。
【請求項４】
前記光反射層は、樹脂バインダーと白色顔料からなり、前記白色顔料の質量比率が５０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学シート。
【請求項５】
前記光反射層は、紫外線硬化型粘着材を用いた転写法によって形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学シート。
【請求項６】
前記光反射層の前記光学素子と反対側に、前記光学的な開口との間が離間されて空気層が形成された状態で前記光反射層と接合された光拡散板を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学シート。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光学シートと、
該光学シートに対して前記光反射層の側から光を入射する光源部とを備えるバックライトユニット。
【請求項８】
請求項７に記載のバックライトユニットと、
該バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う液晶表示部とからなるディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置に関する。例えば、液晶表示素子への照明光路制御を行うのに好適な光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置は、画像信号に応じて各画素のＯＮ／ＯＦＦが制御される液晶表示素子の背面側に、バックライトユニットを配置し、このバックライトユニットからの光を表示光として利用している。このようなＬＣＤは、液晶表示素子の消費電力は小さいが、バックライトユニットでの消費電力が大きくなり、例えば、ラップトップコンピュータや携帯電話などの電池式装置に用いられる場合には、光源の光の利用効率を高めることで装置としての消費電力を低減することが求められている。
そのため、バックライトユニットからの拡散光をある程度集光するため、液晶表示素子とバックライトユニットとの間に、複数のレンズやプリズムなどを有する光学シートが配置されている場合が多い。
例えば、特許文献１には、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または該レンズ層によって液晶層内部で結像する位置関係にあるレンズ層焦点面より外側に開口をもつ遮光部を有する液晶表示装置が記載されている。
特許文献１には、遮光部を反射層とすることによりさらに光の利用効率を向上できることが示唆されている。
【特許文献１】特開２０００−２８４２６８号公報（図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来の光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置には以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、遮光部を反射層とし、遮光部での光吸収による光量損失を低減することによって光の利用効率を向上できることが示唆されているものの、光の利用効率が向上しても、レンズ層を通して出射される表示光として用いられる光量が低下すれば光源手段の発光量を増大させなければならず、バックライトユニット、ディスプレイ装置としての消費電力を低減できない場合がある。
例えば、遮光部での反射を利用して光の利用効率を向上するには、遮光部の反射率を向上させ、かつ開口をできるだけ狭くして、再利用可能な光を増やすことが考えられるが、開口を狭くすると、レンズ層を通して表示光として用いられる光の光量が低下したり、出射角度が狭くなり、画面が暗くなったり視野角によって輝度低下したりするという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、光源からの光を効率よく取り出すことができる光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ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】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、アレイ状に配列された複数の光学素子と、該光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する複数の光学的な開口を有する遮光パターンを形成する光反射層とが、それぞれ表裏面の一方側と他方側とに形成された光学シートであって、前記光反射層が、厚さ５μｍ以上、かつ前記光学的な開口に隣接する層側面が前記光学的な開口の外側に傾斜して形成されるとともに、前記遮光パターンの遮光面積率が５０％以上となるように形成された構成とする。
この発明によれば、光学的な開口を透過しない光は、光反射層により入射側に反射されて再利用することが可能となり、光反射層が形成する遮光パターンの遮光面積率を５０％以上、かつ光反射層の厚さを５μｍ以上とすることで、光学素子を透過する光の正面輝度を向上することができる。そして、光反射層の光学的な開口に隣接する層側面を光学的な開口の外側に傾斜して形成することで、視野角による輝度低下量を改善することができる。
光反射層による遮光面積率が５０％より小さいと、光学的な開口が大きくなるため、透過光の輝度が向上するが、光学的な開口に入射する光の入射角範囲が広がるため、対向する光学素子に入射されず表示光として有効に利用できない光が増えてしまう。
また、光反射層の厚さが５μｍより小さいと、光反射層の入射側の面での入射角の規制が緩くなり、光学的な開口に入射する入射角範囲が広がる。そのため、やはり表示光として有効に利用できない光が増えてしまう。
一方、遮光面積率５０％以上、かつ光反射層の層厚５μｍ以上では、光学的開口の大きさが適切となるため、表示画面の正面における正面輝度は良好となるが、光反射層の層厚が大きいため、入射角の小さい光しか透過できなくなるので、視野角の大きい範囲での輝度が低下してしまう。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光学シートにおいて、前記光反射層は、波長５４０ｎｍの光に対する反射率が８０％以上である構成とする。
この発明によれば、波長５４０ｎｍにおける反射率を８０％以上とするので、光反射層での光吸収による光量損失を少なくとも２０％以下に抑えることができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光学シートにおいて、前記アレイ状に配列された複数の光学素子は、一方向に延在された凸シリンドリカルレンズが複数並列されてなり、前記光反射層の前記遮光パターンは、前記光学的な開口が、前記凸シリンドリカルレンズ側から平行光を入射させた場合に光が集光される箇所を含むストライプ状に形成された構成とする。
この発明によれば、各光反射層の間の光学的な開口に種々の角度で入射する光が、各凸シリンドリカルレンズによって集光され、並列した略平行光として出射することができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の光学シートにおいて、前記光反射層は、樹脂バインダーと白色顔料からなり、前記白色顔料の質量比率が５０％以上である構成とする。
この発明によれば、光反射層を、白色顔料を質量比率５０％以上含む樹脂バインダーで形成するので、白色顔料の量を調整することで反射率の調整が容易となる。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の光学シートにおいて、前記光反射層は、紫外線硬化型粘着材を用いた転写法によって形成された構成とする。
この発明によれば、遮光パターンの光学的な開口の光学素子に対して精度よく位置合わせすることができる。また、紫外線硬化型粘着材の転写時の剥離強度を調整することによって、層側面の傾斜量を調整することができる。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の光学シートにおいて、前記光反射層の前記光学素子と反対側に、前記光学的な開口との間が離間されて空気層が形成された状態で前記光反射層と接合された光拡散板を備える構成とする。
この発明によれば、光拡散板と光学的な開口との間が離間されて空気層が形成されるので、光拡散板によって拡散されて光学的な開口に入射する光に対する屈折作用を向上することができるので、表示光の出射角度範囲を低減できる。
【００１１】
請求項７に記載の発明では、において、請求項１〜６のいずれかに記載の光学シートと、該光学シートに対して前記光反射層の側から光を入射する光源部とを備える構成とする。
この発明によれば、請求項１〜６のいずれかに記載の光学シートを用いるので、請求項１〜６のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。
【００１２】
請求項８に記載の発明では、ディスプレイ装置において、請求項７に記載のバックライトユニットと、該バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う液晶表示部とからなる構成とする。
この発明によれば、請求項１〜６のいずれかに記載の光学シートを用いた請求項７のバックライトユニットを用いるので、請求項１〜６のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置によれば、光反射層によって光学素子で有効利用可能な透過光の光量損失を低減しつつ、入射側に戻される光を向上することができるので、光源からの光を効率よく取り出すことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
本発明の実施形態に係る光学シートについて、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置とともに説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る光学シートの模式的な断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）における本発明の実施形態に係る反射層の断面形状を説明する部分拡大図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）におけるＡ視説明図である。なお、各図は模式図のため、寸法比などは誇張されている（以下も同じ）。
【００１５】
本実施形態のディスプレイ装置１００は、図１に示すように、光源部２０、光学シート２１、光拡散シート７（光拡散板）、液晶表示部２２がこの順に積層され、図示上側に向けて、液晶表示部２２から、画像信号によって表示制御された表示光を出射することで、平面視矩形状の表示画面に画像を表示するものである。
光源部２０と光学シート２１とは、バックライトユニット２３を構成している。
以下では、誤解のおそれのない限り、このような配置関係に基づいて、図１の上方向を指す場合に表示画面側、下方向を指す場合に背面側と称する場合がある。
【００１６】
光源部２０は、複数の光源１と、光源１からの光を表示画面側に反射する反射シート２と、光源１から表示画面側に向かう光および反射シート２で反射されて表示画面側に向かう光を拡散透過させる光拡散シート３とからなる。
光拡散シート３は、液晶表示部２２の表示画面の範囲を覆う面積に延在されており、背面側から入射する光を拡散することで、複数の光源１の配置位置などによる光の出射方向、輝度分布の偏りを緩和するものである。
ただし、光源部２０は、光学シート２１に向けて白色光を出射できればこのような構成には限定されず、周知のいかなる構成の光源部を採用してもよい。例えば、側面に配置された光源と、その光源からの光を導光する導光板とを含む光源部などを採用してもよい。
【００１７】
光学シート２１は、光拡散シート３から出射される光の一部を集光して表示画面側に透過させ、他の光を光拡散シート３側に反射して光源部２０に再入射させるものである。
本実施形態では、光透過性の基材シート４の表裏面のうち、一方の面に集光レンズ５が、他方の面に反射層６（光反射層）が、それぞれ形成または接合され、反射層６における集光レンズ５と反対側の層表面に光拡散シート７（光拡散板）が接合されてなる。なお、特に図示しないが、反射層６を基材シート４上に接合する場合には、基材シート４と反射層６との間に、粘着層や接着層などの接合層が存在してもよい。
【００１８】
基材シート４は、光源部２０から出射される光の波長に対し光透過性を有するガラス板やプラスチックフィルムなどを採用することができる。プラスチックフィルムの例としては、当該技術分野で良く知られているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリルシート等を挙げることができる。
【００１９】
反射層６は、本実施形態では、図１、２に示すように、ピッチＰ、幅Ｗのストライプ状の開口部３０（光学的な開口）を有する遮光パターンを形成するために、光反射性を有する材質によって、図１の紙面垂直方向に延在して１つの反射層６を形成し、これを延在方向に直交する方向（図示左右方向）にピッチＰで複数並列したものである。
反射層６の延在方向に直交する断面は、層厚がＨとされ、背面側すなわち光源部２０からの光が入射してくる側に向かって縮幅されている。すなわち、反射層６の開口部３０に隣接する層側面は、開口部３０の外側に傾斜されている。
このような反射層６の断面形状は、図示された等脚台形に限定されるものではなく、例えば、不等脚台形でもよく、縮幅率が変化して傾斜部分が曲線からなるような断面形状、あるいは、例えば加工誤差などよる凹凸が形成され、微視的には傾斜がまちまちであるが平均的には背面側に縮幅する傾斜を有するような断面形状などが含まれる。
【００２０】
以下では、簡単のため、反射層６の縮幅する断面形状を等脚台形として説明する。
すなわち、この等脚台形の形状は、基材シート４側が幅Ｌｂ＝Ｐ−Ｗの下底面６ｂ、下底面６ｂに対向する幅Ｌａ（ただし、Ｌａ＜Ｌｂ）の上底面６ａ、基材シート４上で開口部３０から延びる側面６ｃ、６ｄ（層側面）から構成されている。この場合、側面６ｃ、６ｄの基材シート４の法線に対する傾き角をθとすると、θは次式で表される。
θ＝ｔａｎ−１｛（Ｌｂ−Ｌａ）／（２・Ｈ）｝                      ・・・（１）
【００２１】
ここで、ピッチＰは、本実施形態では、液晶表示部２２の画素領域２２ａ（図２（ｃ）参照）の配列ピッチに一致されている。
また、反射層６は、遮光パターンの遮光面積率、すなわち、表示光を取り出すための有効面積（表示画面面積）に対する、遮光パターンの面積が５０％以上になる設定とされている。本実施形態では、ピッチＰで配列されたストライプ状の下底面６ｂが、遮光パターンを構成するので、遮光面積率が５０％以上となる条件は、Ｌｂ、Ｐが、Ｌｂ／Ｐ≧０．５を満足することである。
【００２２】
反射層６は、適宜の材質で製作することができるが、光源部２０の光の利用効率を向上するために、表示光として用いる可視光の波長範囲の反射率を高反射率とすることが好ましい。例えば、波長５４０ｎｍでの反射率が８０％以上となるようにすることが好ましい。
【００２３】
このような反射層６は、例えば、紫外線（ＵＶ）硬化型粘着材による転写法で形成することができる。
まず、基材シート４の表裏面のうち一方の面に後述する複数の集光レンズ５を形成し、次に、基材シート４の他方の面に、反射層６を接合するためのＵＶ硬化型粘着材を貼合する。そして、集光レンズ５側からＵＶを照射し、ＵＶ硬化型粘着材が硬化させる。これにより、基材シート４の他方の面上に、集光レンズ５の集光位置中心である光軸３１を中心としてＵＶが透過する範囲に形成される硬化領域と、それ以外の未硬化領域とからなるパターンが、集光レンズ５による光線透過領域と光線非透過領域とのパターンに対応して形成される。
その後、反射層６を形成するため転写箔と転写基材とからなる転写箔シートを、ＵＶ硬化型粘着材に貼り付けて、転写基材を剥がすことにより、後未硬化の部分にのみ転写層を転写する。このようにして、反射層６が形成される。硬化領域には、転写層が転写されないため、開口部３０が形成される。
【００２４】
この転写箔シートの転写基材としては、一般に用いられているＰＥＴやポリプロピレン（ＰＰ）等が適しており、剥離強度を調整するために、予めコロナ処理やケミカル処理を行うことが好ましい。例えば、コロナ処理では、処理電圧、処理速度を変えることにより、基材表面の接着性を容易にコントロールすることができる。
転写箔シートの転写層は、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂等から適宜選択された樹脂バインダーに、白色顔料を５０％以上混合し、膜厚を５μｍ以上設けたものを用いることが好ましい。
白色顔料としては、当該技術分野で良く知られている二酸化チタン、硫酸バリウム、及び酸化マグネシウムなどを用いることができる。
このような転写層は、例えば、ワックスや、粘着剤との親和性を高める添加剤などを適宜添加し、安定化を図るようにしてもよい。
【００２５】
このような転写法によれば、ＵＶの照射量によって集光レンズ５の集光位置を中心とする硬化領域の大きさを変化させることで、反射層６の面積比率を制御することが容易となる。そのため、集光レンズ５の光軸３１に対して、正確に位置合わせされた開口部３０を備える反射層６を、遮光面積率５０％以上で形成することができる。
また、転写層の膜強度と、転写基材との剥離強度を調整することにより、転写層の破断方向を調整することができる。転写層の膜強度にもよるが、一般には、転写基材からの転写層の剥離強度が、未硬化のＵＶ硬化型粘着材の粘着力に対して強いほど、転写基材側に転写層が残りやすくなるので、側面の傾き角が大きくなる。
このようにして、転写箔シートから剥離される転写層の側面に、開口部３０の外側に向かって傾斜する傾斜面を形成することができる。すなわち、図２（ｂ）等に示す延在方向に直交する断面が、基材シート４側から背面側に向かうにつれて縮幅する等脚台形状の反射層６を形成することができる。
【００２６】
集光レンズ５は、開口部３０を表示画面側に透過する拡散光を集光するための光学素子である。
本実施形態では、基材シート４上の開口部３０の中心線３２（図２参照）に沿って焦点位置が延びるようにピッチＰで並列配置されたシリンドリカルレンズアレイ、すなわちレンチキュラーレンズである。
集光レンズ５の焦点の光軸方向の位置は、開口部３０の近傍に設定する。特に、反射層６をＵＶ硬化型粘着材による転写法で形成する場合には、基材シート４に貼合される転写箔シートに、所望の開口部３０の範囲に対応するＵＶが集光できるように設定しておく。
集光レンズ５のレンズ形状は、本実施形態では、集光効率を向上するために、楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状としている。ただし必要な集光性能に応じて、周知の適宜のレンズ形状、例えば、他の非球面、楕円面、球面などを採用してもよい。
集光レンズ５の材質としては、当該技術分野で良く知られているアクリル樹脂や適宜のＵＶ硬化性樹脂などを用いることができる。
集光レンズ５は、基材シート４上に成形して形成してもよいし、粘着、接着などにより基材シート４に接合してもよい。
【００２７】
光拡散シート７は、光源部２０から光学シート２１に入射する光を拡散させて、輝度ムラを防止するためのものである。本実施形態に係るでは、図２に示すように、各反射層６の上底面６ａに、例えば接着剤などによって接合されている。
光拡散シート７としては、例えば、透明材料中に光を散乱させる高屈折率材料を分散させたプラスチック板、プラスチックフィルム、あるいは、表面に光拡散層を形成したガラス板などを採用することができる。
このような光拡散シート７が接合されることにより、隣接する反射層６同士の間に、基材シート４と光拡散シート７とで囲まれた空隙に、空気層３３（図２（ａ）参照）が形成されている。
【００２８】
液晶表示部２２は、例えば、配向膜、透明電極が形成された２枚の封止基板の間に液晶を封入するなどして構成され、さらに上下を偏光板で挟むことにより、画素領域２２ａ（図２（ｃ）参照）ごとに液晶シャッタを形成するものである。
【００２９】
次に、ディスプレイ装置１００の作用について、光学シート２１の作用を中心に説明する。
図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る光学シートの作用について説明するための模式的な光路図である。図３（ｂ）、（ｃ）は、その比較例における模式的な光路図である。
【００３０】
光源１から出射された光は、図１に示すように、直接あるいは反射シート２で反射されて、光拡散シート３に入射し、拡散光として光学シート２１に向かって出射され、これにより光学シート２１の背面側が全面的に照明される。
光源部２０から出射された光は、光拡散シート７に入射し、さらに拡散されることで輝度が均一化される。そして、光拡散シート７から表示画面側に出射される光は、開口部３０の範囲では、基材シート４に入射して表示画面側に透過し、反射層６の範囲では、反射層６によって背面側に反射される。例えば、反射層６の反射率を８０％以上と設定することで、反射層６に入射する光のうち８０％以上は、光拡散シート７を経て光源部２０に戻され、照明光として再利用される。
【００３１】
光拡散シート７から開口部３０に向かって出射される光は、種々の方向に広がり角を持って出射されるが、開口部３０によって光束の幅がＷに規制されるとともに、反射層６によって、入射角が規制される。
例えば、図３（ａ）に示すように、２つの反射層６によって形成される開口部３０の中心３２からＷ／２の位置の点Ｃを通る光の入射角を考える。反射層６、６の側面６ｃ、６ｄは、傾き角θを有するので、一方の反射層６の側面６ｄと上底面６ａとが接する点Ｄを通る光線Ｌ１と、他方の反射層６の側面６ｃと上底面６ａとが接する点Ｅを通る光線Ｌ２との間の角度に規制される。それぞれの入射角は、次式のθ１、θ２で表される。
θ１＝θ                                                          ・・・（２）
θ２＝ｔａｎ−１｛（Ｗ＋Ｈ・ｔａｎθ）／Ｈ｝                      ・・・（３）
このため、開口部３０に入射する光の入射角は、±θ２の範囲に規制される。
【００３２】
これらの範囲で入射した光は、点Ｃで空気層３３から基材シート４に入射し、それぞれの屈折率の違いによる屈折作用を受けて、より浅い出射角で基材シート４を進み、集光レンズ５に入射して、光軸３１よりわずかに傾斜した方向に出射される。このため、集光レンズ５からは、集光レンズ５からは、広がり角が制限された拡散光が出射される。
【００３３】
この拡散光は、次に液晶表示部２２に入射し、画像信号に基づいて不図示の駆動部で制御された各画素領域２２ａの偏光状態に応じて、所定の画素領域２２ａからの光が表示光として透過され、画像表示が行われる。
【００３４】
ここで、本実施形態の反射層６の作用を、本実施形態と異なる反射層を設けた場合を例にとって説明する。
まず、図３（ｂ）に示すように、層厚がＨで、側面７０ａが傾き角０°の２つの反射層７０Ａにより、幅Ｗの開口部７１が形成されている場合を考えると、点Ｃに入射する光線Ｌ３、Ｌ４は、それぞれ点Ｄ’、Ｅ’を通るため、入射角は、式（２）、（３）でθ＝０とおけば、明らかに、θ３＜θ１、θ４＜θ２であるから、入射角の範囲は±θ４となる。すなわち、反射層６に比べて狭い範囲に入射角が規制される。
そのため、開口部７０を透過する光量が減少して、集光レンズ５から出射される光量が低下する。また、集光レンズ５から出射される光の広がり角が狭くなるため、液晶表示部２２から出射される表示光の広がり角も狭くなる。その結果、視野角が大きい範囲での輝度低下が顕著となって視野角が狭くなるとともに、表示画面におけるモアレや輝度ムラが発生し易くなる。
この作用は、反射層７０Ａの層厚が大きいほど顕著になる。
【００３５】
また、図３（ｃ）に示すように、層厚がＨより小さい場合、例えば５μｍよりも小さい２つの反射層７０Ｂにより、幅Ｗの開口部７１形成されている場合を考えると、上記とは逆に、側面７０ｂ、７０ｂが傾いていなくても、例えば、点Ｅ’’、点Ｃや、点Ｄ’’、点Ｆを通る光線Ｌ５、Ｌ６のように、θ２よりも大きな入射角θ５の光も入射する。
この場合、光線Ｌ５、Ｌ６は、開口部７１に対向する集光レンズ５に入射しないほど大きな角度で基材シート４内を進む場合が出てくる。
したがって、開口部７１に入射する光量が増大し、入射角範囲も広がるが、対向する集光レンズ５から出射されない光や、隣接する集光レンズ５から非常に大きな角度で出射される光などとなって、結果として表示光の光量に寄与しないことになる。
【００３６】
また、特に図示しないが、幅Ｗが大きい場合、例えば遮光面積率が５０％よりも小さい場合を考えると、反射層の層厚Ｈが相対的に小さくなったのと同じとなるため、基材シート４に入射する光の入射角が大きくなってしまう。そのため、図３（ｃ）の場合と同様の問題が発生する。
【００３７】
このように、本実施形態の光学シート２１は、層厚が５μｍ以上で側面に開口部３０の外側に傾斜する側面６ｃ、６ｄを有する反射層６によって、遮光面積率５０％以上の遮光パターンを形成するため、開口部３０の大きさが適切となり、入射角の範囲を適正に設定できるため、表示画面の正面における正面輝度が良好となるとともに、視野角による輝度低下量を良好に設定することができる。すなわち、光源部２０からの光を効率よく取り出すことができ、光源部２０の光の利用効率を向上することができる。
【実施例】
【００３８】
次に、本発明の実施形態に係る光学シートの実施例とその評価結果について、比較例とともに説明する。
図４は、本発明の実施例の光学シートの構成を示す模式的な断面図である。
【００３９】
実施例１の光学シート２１０は、上記実施形態の光学シート２１において、反射層６をＵＶ硬化型粘着材８０による転写法で形成した場合の一実施例であり、図１に示す光学シート２１に代えてディスプレイ装置１００に好適に用いることができるものである。
基材シート４として、厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムを用い、基材シート４０の一方の面に、ＵＶ硬化性のアクリル樹脂でピッチＰ＝１５０μｍで、集光レンズ５を成形した。
その後、集光レンズ５０と反対側の面にＵＶ硬化型粘着材８０を貼合し、集光レンズ５０側からＵＶを照射した。次に、未硬化のＵＶ硬化型粘着材８０に、ウレタン樹脂と酸化チタンからなり、酸化チタンの質量比率が８０％、厚さが１０μｍの反射層６を転写方式により積層した。すなわち、転写基材としてはコロナ処理を施したＰＰ基材を使用して上記の配合、層厚の転写層を積層した転写箔シートを製作し、転写層をＵＶ硬化型粘着材８０の未硬化部分に転写した。
このとき、ＵＶの照射量を調整してＵＶ硬化型粘着材８０の未硬化部分の幅を調整することで、下底面６ｂを幅Ｌｂ＝９６μｍとした。また、転写基材のコロナ処理の度合いを調整して、上底面６ａの幅Ｌａ＝８２．５μｍを得た。表示画面面積に対する下底面６ｂ（反射層の出射側）、上底面６ａ（反射層の入射側）の面積率Ｓｂ、Ｓａは、それぞれＳｂ＝６４％、Ｓａ＝５５％であった。すなわち、反射層６の遮光面積率（Ｓｂ）は６４％であった。
【００４０】
実施例２〜４、比較例１〜３は、反射層６の断面形状を変えた他は、上記実施例１と同様にして製造したものである。
実施例２は、層厚が本発明の技術範囲の下限値となっているもので、Ｈ＝５μｍ、Ｌａ＝９４．５μｍ、Ｌｂ＝１０５μｍ、Ｓａ＝６３％、Ｓｂ＝７０％、θ＝４６．４°とした。
実施例３は、Ｈ＝１５μｍ、Ｌａ＝７５μｍ、Ｌｂ＝８７μｍ、Ｓａ＝５０％、Ｓｂ＝５８％、θ＝２１．８°とした。
実施例４は、遮光面積率が本発明の技術範囲の下限値となっているもので、Ｈ＝１５μｍ、Ｌａ＝６１．５μｍ、Ｌｂ＝７５μｍ、Ｓａ＝４１％、Ｓｂ＝５０％、θ＝２４．２°とした。
【００４１】
比較例１は、層厚が本発明の技術範囲にあり、遮光面積率が本発明の技術範囲の下限値になっているものの、反射層の側面が傾斜していない場合の例であり、Ｈ＝１５μｍ、Ｌａ＝Ｌｂ＝７５μｍ、Ｓａ＝Ｓｂ＝５０％、θ＝０°とした。
比較例２は、層厚および遮光面積率が本発明の技術範囲にあるものの、反射層の側面が傾斜していない場合の例であり、Ｈ＝１５μｍ、Ｌａ＝Ｌｂ＝９６μｍ、Ｓａ＝Ｓｂ＝６４％、θ＝０°とした。
比較例３は、層厚が本発明の技術範囲にあり、反射層の側面も傾斜しているが、遮光面積率が本発明の技術範囲にない場合の例であり、Ｈ＝１５μｍ、Ｌａ＝６０μｍ、Ｌｂ＝６９μｍ、Ｓａ＝４０％、Ｓｂ＝４６％、θ＝３１．０°とした。
【００４２】
これらの実施例１〜４、比較例１〜３の光学シート２１０を図１の光学シート２１のように組み込み、バックライトユニット２３の正面輝度と、視野角による輝度低下（視野角輝度低下）を測定した。この評価結果を、上記した反射層の条件とともに、表１に示す。
【００４３】
【表１】
2008139541.tif 000003
【００４４】
このバックライトユニット２３の正面輝度としては、集光レンズ５の光軸方向での輝度測定を行った。
このバックライトユニット２３の視野角による輝度低下の測定としては、輝度の測定方向を光軸３１からの測定角度方向を１度ずつ変化させ、それぞれの場合の輝度低下量の最大値を測定した。
正面輝度が高く、かつ視野角による輝度低下が少なければ、光源１の光を正面に集めるとともに、見る角度によって輝度が急激に低下することのないバックライトユニットとなる。判定は、正面輝度と、視野角による輝度低下の測定結果を総合的に判断して、よい方から順に、Ａ、Ｂ、Ｃの３ランクで判定した。
また、参考に示した従来構成は、集光レンズ５の代わりに断面が三角形状のプリズムシートを備え、遮光パターンを形成する反射層を全く備えていないものを用いたバックライトユニットを測定したものである。
【００４５】
表１に示すように、実施例１〜４では従来のプリズムシートを用いた構成と比較して、正面輝度は、いずれも従来構成と同等以上、また視野角輝度低下は、より少ない結果となり、総合判定として、いずれも性能良好であるＡランクと判定された。
一方、比較例１は、従来構成と比して、正面輝度が上回るものの、視野角輝度低下は従来構成と同等であり、従来構成と同様なＢランクであった。これに対して、層側面が傾いている点のみが異なる実施例４では、正面輝度は２％低くなるが、視野角輝度低下は、２０ｃｄ／ｍ２と約８％改善されている。
また、比較例２は、比較例１に比べて遮光面積率が大きいため、正面輝度は著しく高いが、視野角輝度低下が従来構成よりも明らかに劣っており、Ｃランクであった。これは、遮光面積率が５０％よりも大きく層厚が５μｍより大きい場合に、層側面の傾きがないと、開口部３０によって、入射角の大きな光が入射できず、集光レンズ５から出射されないためと考えられる。例えば、遮光面積率が同じで、層厚が５μｍ小さくかつ層側面が傾いている実施例１では、正面輝度は４．５％低くなるが、視野角輝度低下は、５０ｃｄ／ｍ２と約１７％改善されている。
また、比較例３は、層厚は５μｍ以上あり、層側面の傾きもあるため、視野角輝度低下は非常に少ないものの、遮光面積率が５０％より小さいため、正面輝度が著しくなり、Ｃランクであった。
【００４６】
なお、上記の説明では、光学素子が、ストライプ上に形成されたレンチキュラーレンズの場合の例で説明したが、光学素子は、必要に応じて適宜形状の単位レンズを２次元的に配列したマイクロレンズアレイを採用することができる。
例えば、集光レンズが、液晶表示部２２の画素領域２２ａの配列に対応した２次元格子状のマイクロレンズアレイであってもよい。この場合の反射層の配置の一例について、図５に示す。図５は、本発明の実施形態の変形例に係る光学シートに用いる反射層の一例を示す図２におけるＡ視説明図である。
図５に示す変形例では、上記実施形態の反射層６に代えて、２次元格子状に配列された、断面が略等脚台形状で高さが５μｍ以上の円錐台からなる反射層６０を備える。この場合、開口部３０は、４つの下底面６ｂで囲まれる糸巻き型の範囲となり、各反射層６０の側面６ｃは、開口部３０の外側に傾斜されている。また遮光面積率は幾何学的な関係から明らかに５０％以上である。
このような構成によれば、上記実施形態と同様な断面構成を有するので、上記実施形態と同様な作用効果を奏することができる。
【００４７】
また、上記の説明では、光拡散板を光学シートの反射層に接合した場合で説明した。この場合、光拡散板が動かないため、光拡散板が薄い場合や低剛性の場合でも、確実に空気層を形成できる利点があるが、光拡散板の平面度を保つことができ、空気層を確実に形成できれば、必ずしも接合しなくてもよい。例えば、単に反射層に光拡散板を積層させるだけでもよい。
【００４８】
また、上記の説明では、光学シートに光拡散板を設けた場合の例で説明したが、例えば光拡散シート３の拡散性能などにより光源部２０から良好に拡散された光が入射する場合には、光学シートの光拡散板は削除してもよい。
この場合、反射層の間に空気層を形成する部材は、光拡散板に代えて、例えば、透明なシート、フィルムを用いてもよい。あるいは、光源１の出射平面上に、反射層を配置してもよい。
【００４９】
また、上記の説明では、反射層の間に空気層を設ける場合の例で説明したが、基材シート４での屈折作用が十分得られる場合には、反射層の間に、空気層に代えて、基材シート４よりも低屈折率の他の樹脂層などを設けてもよい。
【００５０】
また、上記の説明では、反射層は、ＵＶ硬化型粘着材を用いた転写法により製作したが、反射層の形成方法は、これに限定されるものではない。例えば、反射層の断面形状を転写する金型を用いて成形によって形成してもよい。
【００５１】
また、上記の説明では、集光レンズ５を基材シート４の一方の面に形成するタイプの場合の例で説明したが、基材シートの一方の面に集光レンズの断面形状が形成され、基材シートの他方の面が平面であるような、シート状の光学素子を用いてもよい。このようなシート状の光学素子は、例えば、押し出し成形などによって形成することができる。
【００５２】
また、上記の説明では、ディスプレイ装置として、特にカラー表示の構成について説明しなかったが、例えば、液晶表示部２２と光学シート２１との間などにカラーフィルタを設けるといった周知の構成を付加すれば、カラー表示を行うディスプレイ装置にも適用できることは言うまでもない。
この場合、隣接する光学素子から大きな出射角で出射されて、隣接する光学素子から液晶表示部に出射される光は、カラーバランスを悪化させるノイズ光となるが、本実施形態では、反射層により開口部に入射する光の入射角を規制することができるので、このようなノイズ光を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光学シートの模式的な断面図、その部分拡大図、およびＡ視説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光学シートおよび比較例の作用について説明するための模式的な光路図である。
【図４】本発明の実施例の光学シートの構成を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例に係る光学シートに用いる反射層の一例を示す図２におけるＡ視説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
４  基材シート（基材）
５  集光レンズ（光学素子）
７  光拡散シート（光拡散板）
６、６０  反射層（光反射層）
６ａ  上底面
６ｂ  下底面
６ｃ、６ｄ  側面（層側面）
２０  光源部
２１、２１  光学シート
２２  液晶表示部
２２ａ  画素領域
２３  バックライトユニット
３０  開口部（光学的な開口）
３３  空気層
８０  ＵＶ硬化型粘着材
１００  ディスプレイ装置
【図１】
2008139541.tif 000004
【図２】
2008139541.tif 000005
【図３】
2008139541.tif 000006
【図４】
2008139541.tif 000007
【図５】
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