(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を収束もしくは均一化する機能を有する光学シートであって、
透明な基材シート、及び前記基材シートの光出射面に形成され前記基材シートの光入射面から入射された前記照明光が前記光出射面から出射される際の出射光の方向、範囲、色、輝度分布の少なくとも何れかを制御する光学素子部を有する光学素子シートと、
前記基材シートの光入射面に対向して設けられた光拡散部材とを備え、
前記光学素子部は前記光出射面に並列して設けられた複数の帯状レンズからなり、
前記複数の帯状レンズは複数種類の異なる樹脂硬化物で構成され、
前記複数の帯状レンズの屈折率差Ｍが０．０１ ≦ Ｍ ≦ ０．０９の範囲に設定され、
前記複数の帯状レンズそれぞれの色度をＹｘｙ表色系で表した場合の色差Δｘ及びΔｙのうち、色差ΔｘがΔｘ ≧ ０．００３の範囲に設定され、色差ΔｙがΔｙ ≧ ０．００３の範囲に設定され、
前記複数の帯状レンズの並列方向において、前記複数種類の異なる樹脂硬化物の混ざり具合で当該異なる樹脂硬化物同士の界面に生じる境界線のうち、互いに隣り合う境界線間の寸法をピッチ幅Ｐとした場合、前記ピッチ幅ＰがＰ ≦ ３００μｍの範囲に設定されている、
ことを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記帯状レンズは、三角形状プリズムもしくは半円柱状凸レンズ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】
前記帯状レンズは、熱可塑性もしくは放射線硬化性の樹脂硬化物からなり、該光学素子が前記基材シートの光出射面に重合接着されるか、もしくは前記基材シートの光出射面に該基材シートと一度に形成され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】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光学シートと、前記光学シートの光入射面側に配置された光源を少なくとも備える、
ことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項５】
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
前記画像表示素子の背面に、請求項４に記載のバックライトユニットを備える、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
画素単位での透過／非透過のレンズシートを有するディスプレイ用の光学シート及び透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子が配置された液晶パネルを背面側から前記光学シートを介して照明するバックライトユニット並びにディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ型液晶パネルやＳＴＮ型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ている。
このような液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側（観察者と対向する面と反対の面）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。
この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットとしては、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内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆる、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ユニットが搭載された液晶表示装置としては、例えば、図８に示すものが一般に知られている。
この液晶表示装置は、表裏両面に偏光板７１，７３を有する液晶パネル７２が上部に位置して設けられ、液晶パネル７２の下面側には、略長方形の板状を呈する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が設置されており、この導光板７９の上面（光射出側）には拡散フィルム（拡散層）７８が設けられている。
さらに、導光板７９の下面（光入射側）には、導光板７９に導入された光を効率よく液晶パネル７２の方向に均一となるように散乱して反射されるための散乱反射パターン部（図示せず）が印刷などによって設けられると共に、この散乱反射パターン部の下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。
【０００４】
また、導光板７９の側端部に光源ランプ７６が設けられており、さらに、光源ランプ７６の光を効率よく導光板７９中に入射させるために、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ー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、導光板７９の光射出面側へと導くようになっている。これは高輝度化を図るための工夫である。
【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９に示す液晶表示装置が知られている。
この液晶表示装置は、表裏両面に偏光板７１，７３を有する液晶パネル７２と、液晶パネル７２の下面側に配置された、光源ランプ７６、ランプリフレクター８１及び反射フィルム（反射層）７７を有する導光板７９と、導光板７９の光出射面側に設けられた拡散フィルム７８と、拡散フィルム７８とこれに対向する液晶パネル７２の偏光板７３との間に配置された、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）７４，７５とを備えている。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８に示した液晶表示装置では、視野角の制御は、拡散フィルム７８の拡散性のみに委ねられているため、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部が明るく、周辺部に行くほど暗くなるという特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見たとき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９に示したプリズムフィルム７４，７５を用いてなる液晶表示装置では、プリズムフィルムの枚数が２枚必要であるため、プリズム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という問題があった。
【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などの液晶表示装置に利用される。
直下型方式の液晶表示装置としては、図１０に示す構成のものが一般的に知られている。
この液晶表示装置は、図１０に示すように、表裏両面に偏光板７１，７３を有する液晶パネル７２を備えており、この液晶パネル７２の偏光板７３と対向する光入射面側には拡散フィルム８２が設けられ、さらに、拡散フィルム８２の光入射面側には、蛍光管等からなる複数の光源５１が拡散フィルム８２の光入射面に沿って等間隔に配列されている。また、さらに、複数の光源５１の背面には、各光源５１からの光を効率よく照明光として利用するためのリフレター５２が配置されている。
このような直下型方式の液晶表示装置においては、光源５１から射出され、拡散フィルム８２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ことができる。
【０００８】
しかしながら、図１０に示す液晶表示装置では、視野角の制御は、拡散フィルム８２の拡散性のみに委ねられているため、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行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とき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。
【０００９】
そこで、上記問題を解決する光学シートとして、米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（Brightness Enhancement Film：ＢＥＦ）が、広く使用されている。
このＢＥＦは、図１１に示すように、光拡散フィルム（基材）２１の上面に、断面が三角形状の単位プリズム２２が一方向に一定のピッチで配列されたフィルムである。
単位プリズム２２は光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）である。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（redirect）または“リサイクル（recycle）”する。
【００１０】
ディスプレイの使用時（観察時）に、ＢＥＦは、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向（図１中に示す矢印Ｆの方向）である。
ＢＥＦの採用により、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。
【００１１】
ＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートでは、図１２に示すように、屈折作用ｘによって、光源２３からの光Ｐが、最終的には、制御された角度φでフィルムから出射されることにより、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御することができる。
ＢＥＦに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイ装置に採用する技術が従来から知られている（特許文献１乃至３参照）。
【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
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記図１１に示す光学シートでは、同時に視聴者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射する、想定外の光線が存在する。このため、図１３に示すように、ＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布は、特性曲線Ｂに示すように、視聴者の視覚方向、すなわち視覚方向Ｆに対する角度が０°（軸上方向にあたる）における光強度が最も高められるものの、正面より±９０°近辺に小さな光強度ピークが生じる。すなわち、横方向から無駄に出射される光（サイドローブ）が増えてしまうという問題がある。
このような光強度ピークを有する輝度分布は望ましくはなく、図１３の特性曲線Ａに示すように、±９０°近辺での光強度ピークのない滑らかな輝度分布の方が望ましい。
【００１３】
また、このような液晶表示装置では、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化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ユニットも、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、バックライトユニットの輝度向上を図ることが、表示装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。
しかしながら、上述したように従来の液晶表示装置では、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がたく、ユーザからは、低コスト、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ユニット及びディスプレイ装置の開発が待ち望まれている。
【００１４】
以上の事情に鑑み、本出願人は、ＢＥＦに代表されるプリズムシートの代替製品として、特許文献４に開示されたレンズシートを提案している。
上記レンズシートを備える液晶表示装置は、図１４に示すように、表裏両面に偏光板７１，７３を有する液晶パネル７２を備える。この液晶パネル７２の下面側には拡散フィルム７４が設けられ、この拡散フィルム７４の下方には、長方形板状の透明な基材からなる導光板７９が配設され、導光板７９の下面には反射フィルム（反射層）７７が設けられている。また、導光板７９の側端部に沿って光源ランプ７６が配設されており、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。さらに、拡散フィルム７４と導光板７９との間には、開口部８４ａを有する光反射層８４を備えるレンズシート８３が配設されている。
【００１５】
上記液晶表示装置において、レンズシート８３の光入射面側に設けられた光反射層８４の開口部８４ａを通ることができなかった光は、光反射層８４で反射され、導光板７９側に戻される。そして、導光板７９との界面あるいは導光板７９内での反射を繰り返した後、いずれは開口部８４ａを通ってレンズシート８３に再度入射し、出射角度を所定角度内に制御された後に液晶パネル７２に向け出射される。
このようなレンズシート８３を用いたバックライトユニットでは、裏面に設けた光反射層８３の開口部８４ａの大きさ及び位置を調節することによって、光の利用効率を高めて、レンズシート８３から液晶パネル７２に向け出射される光の割合を高めると同時にサイドローブも抑えることができる。
【００１６】
ところで、上述した輝度向上用の光学シートであるレンズシートや光拡散部材は、一般的に光拡散板や光拡散シートと共にディスプレイ装置に組み込まれて使用される。
この種のディスプレイ装置は、図１５に示すように、液晶パネル９０、液晶パネル９０の光入射面側に配置された、光路制御機能を有する光学シート９８、及び光学シート９８の光入射面側に配置されたバックライト用の光源９７を備える。
光学シート９８は、透明な基材シート９３の液晶パネル９０と対向する面に設けられた半円柱状凸レンズ群からなるレンズ部９２を有するレンズシート９４と、レンズシート９４の光入射面側に積層状態に配設された光拡散シート９１及び光拡散板９５とから構成されている。また、光源９７は、光拡散板９５の光入射面に沿って等間隔に配列された冷陰極管等からなる複数のランプ９６ａと、複数のランプ９６ａの背面に配置され、各ランプ９６ａからの光を効率よく照明光として利用するためのリフレター９６ｂとから構成されている。
【００１７】
このような輝度向上用の光学シートをディスプレイ装置に組み込む目的の一つは、バックライトからの光を均一に液晶パネル方向へ向けること、そして、目的の二つ目はバックライトとして用いられている冷陰極管の影を消し、液晶パネルの画面上で視認できないようにすることである。しかし、上記二つ目の目的を達成するために、冷陰極管の種類によっては拡散度の強い光拡散板９５や、２枚以上の光拡散シート９１を要する場合があり、コスト高を招く問題がある。
【００１８】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、光源の影消しの性質を輝度向上用の光学シートに持たせて製品の低コストを可能にした光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びに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】
【００１９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、照明光を収束もしくは均一化する機能を有する光学シートであって、透明な基材シート、及び前記基材シートの光出射面に形成され前記基材シートの光入射面から入射された前記照明光が前記光出射面から出射される際の出射光の方向、範囲、色、輝度分布の少なくとも何れかを制御する光学素子部を有する光学素子シートと、前記基材シートの光入射面に対向して設けられた光拡散部材とを備え、前記光学素子部は前記光出射面に並列して設けられた複数の帯状レンズからなり、前記複数の帯状レンズは複数種類の異なる樹脂硬化物で構成され、前記複数の帯状レンズの屈折率差Ｍが０．０１ ≦ Ｍ ≦ ０．０９の範囲に設定され、前記複数の帯状レンズそれぞれの色度をＹｘｙ表色系で表した場合の色差Δｘ及びΔｙのうち、色差ΔｘがΔｘ ≧ ０．００３の範囲に設定され、色差ΔｙがΔｙ ≧ ０．００３の範囲に設定され、前記複数の帯状レンズの並列方向において、前記複数種類の異なる樹脂硬化物の混ざり具合で当該異なる樹脂硬化物同士の界面に生じる境界線のうち、互いに隣り合う境界線間の寸法をピッチ幅Ｐとした場合、前記ピッチ幅ＰがＰ ≦ ３００μｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記帯状レンズは、三角形状プリズムもしくは半円柱状凸レンズであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求１または２に記載の光学シートにおいて、前記帯状レンズは、熱可塑性もしくは放射線硬化性の樹脂硬化物からなり、該光学素子が前記基材シートの光出射面に重合接着されるか、もしくは前記基材シートの光出射面に該基材シート一度に形成されることを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明は、バックライトユニットであって、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光学シートと、前記光学シートの光入射面側に配置された光源を少なくとも備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明は、ディスプレイ装置であって、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項４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。
【発明の効果】
【００２３】
本発明にかかる光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置おいては、光学素子シートを構成する光学素子部を基材シートの光出射面に並列して設けられた複数の帯状レンズで形成し、この複数の帯状レンズを複数種類の異なる樹脂硬化物で構成し、この帯状レンズの屈折率差Ｍを０．０１ ≦ Ｍ ≦ ０．０９の範囲に設定し、かつ帯状レンズの色差Δｘ及びΔｙをΔｘ ≧ ０．００３及びΔｙ ≧ ０．００３の範囲にそれぞれ設定し、さらに、複数の帯状レンズの並列方向において、複数種類の異なる樹脂硬化物の混ざり具合で当該異なる樹脂硬化物同士の界面に生じる境界線のうち、互いに隣り合う境界線間の寸法をピッチ幅Ｐとした場合、このピッチ幅ＰをＰ ≦ ３００μｍの範囲に設定する構成にした。
したがって、本発明によれば、光源を構成する冷陰極管等のランプの影消しの性質を光学素子シートに持たせることができ、併せて、光拡散部材の薄型化、光拡散シートの枚数の低減及び製品の低コスト化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施の形態１）
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１は、本発明にかかる光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の一例を示す概略断面図であり、各部位の縮尺は実際とは一致しない。
図１に示す液晶表示装置１０は、液晶パネル（特許請求の範囲に記載した画像表示素子に相当する）２０と、この液晶パネル２０の光入射側に臨ませて配置されたディスプレイ用のバックライトユニット３０を備える。
バックライトユニット３０は、光学シート５０及び光学シート５０の光入射側に配置された直下型の光源６０とを備える。
前記光源６０は、光学シート５０の光入射面に沿って等間隔に配列された冷陰極線管などからなる複数のランプ６０１と、ランプ６０１からの光を効率よく照明光として利用するためのリフレター６０２とを備えている。
【００２５】
光学シート５０は、透明な基材シート５０１、及び基材シート５０１の光出射面に形成され、基材シート５０１の光入射面から入射された照明光が基材シート５０１の光出射面から出射される時の出射光の方向、範囲、色、輝度分布の少なくとも何れかを制御する光学素子部５０２を有する輝度向上用の光学素子シート５０３を備え、さらに、基材シート５０１の光入射面に対向して積層状態に設けられた光拡散シート５０４及び光拡散板５０５（光拡散シート５０４と光拡散板５０５が特許請求の範囲に記載した光拡散部材に相当する）を備えている。
光学素子部５０２は、基材シート５０１の光出射面に並列して設けられた複数の半円柱状凸レンズ（特許請求の範囲に記載した帯状レンズに相当する）５０２１からなるもので、この半円柱状凸レンズ５０２１は複数種類の互いに異なる熱可塑性もしくは放射線硬化性の樹脂硬化物から構成される。また、この半円柱状凸レンズ５０２１は基材シート５０１の光出射面に重合接着されるか、または基材シート５０１の光出射面に基材シート５０１と一度に形成されるものである。
【００２６】
樹脂硬化物からなる半円柱状凸レンズ５０２１の屈折率差Ｍは、０．０１ ≦ Ｍ ≦ ０．０９の範囲に設定されている。また、半円柱状凸レンズ５０２１それぞれの色度をＹｘｙ表色系で表した場合の色差Δｘ及びΔｙのうち、色差ΔｘはΔｘ ≧ ０．００３の範囲に設定され、色差ΔｙはΔｙ ≧ ０．００３の範囲に設定されている。
さらに、複数の半円柱状凸レンズ５０２１の並列方向において、複数種類の異なる樹脂硬化物の混ざり具合で当該異なる樹脂硬化物同士の界面に生じる境界線Ｌ１のうち、互いに隣り合う境界線Ｌ１間の寸法をピッチ幅Ｐとした場合、このピッチ幅Ｐは、Ｐ ≦ ３００μｍの範囲に設定されている。
本実施の形態では、一例として、複数の半円柱状凸レンズ５０２１に二種類の異なる樹脂硬化物を用いた場合を示した。図１では、梨地模様で示す樹脂硬化物からなる半円柱状凸レンズ５０２１ａと白抜きで示す樹脂硬化物からなる半円柱状凸レンズ５０２１ｂとが複数並列して設けられた場合を示している。また、互いに隣り合う境界線Ｌ１間の寸法であるピッチ幅Ｐはランダムであるが、それぞれの硬化前の樹脂の混ぜ具合によってピッチ幅を制御することができる。詳細は後述する実施例２で述べる。
【００２７】
基材シート５０１の素材としては、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ラート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のプラスチックシートを用いる。これらのシートの屈折率はグレード等にもよるが、参考までに値を示すと屈折率は何れも１．５０±０．５となっている。
光学素子シート５０３における光学素子部５０２の素材としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等の放射線硬化性樹脂、またはアクリルニトリルスチレン共重合体樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂、またはプロプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いる。
【００２８】
光学素子シート５０３のレンズパターンの成形法としては、図３に示したようなロールトゥロール方式が用いられる。
図３に示すロールトゥロール方式の成形機は、ロール状に巻回された基材シート５０１を巻き出す基材巻出し部４５、レンズパターンを成形する金型ロール４３、基材巻出し部４５から巻き出される基材シート５０１を金型ロール４３へ案内する複数のガイドロール４７ａ，４７ｂ、ガイドロール４７ａと４７ｂとの間に延在する基材シート５０１に対向して配置され、基材シート５０１の上面に樹脂及び混合樹脂を塗布する樹脂供給部４１およびドクターナイフ４０、樹脂が塗布された基材シート５０１を金型ロール４３に押し付ける押圧ロール４８、金型ロール４３に近接して配置された冷却、加熱もしくは放射線照射部４２、レンズパターンが成形された後の光学素子シートを巻き取る巻取り部４６とを備える。
【００２９】
次に動作について説明する。
まず、少なくとも二種類の異なった熱硬化性、熱可塑性もしくは放射線硬化性の樹脂４１ａを適度な割合で混合させ、樹脂４１ａと樹脂４１ａの界面に複数の境界線４４を作る。基本的に、種類の異なる樹脂は、完全に混ざり合うことは無いため、何れの樹脂の組み合わせにおいても、異なる樹脂同士の界面に境界線を作ることはできる。
次に、ロールトゥロール方式の成形機にて、樹脂供給部４１により、図３に示すライン進行方向に走行される基材シート５０１の上面に混合樹脂４１ａを塗布する。そして、凹凸形状の逆型形状を表面に有する金型ロール４３に樹脂塗布側を圧接させつつ、基材シート５０１を通して冷却、加熱もしくは放射線照射部４２で冷却、加熱もしくは放射線照射を行い、基材シート５０１の表面上に塗布された樹脂４１ａを硬化する。これにより、目的の凹凸形状を持った光学素子部５０２のレンズパターンを基材シート５０１の表面上に成形する。この場合、異なった樹脂が混ざり合わずに硬化されるため、少なくとも二種類以上の異なる樹脂硬化物、すなわち、図１に示すように、梨地模様で示す樹脂硬化物からなる半円柱状凸レンズ５０２１ａと白抜きで示す樹脂硬化物からなる半円柱状凸レンズ５０２１ｂが複数並列してなる光学素子シート５０３を作成することができる。
また、光学素子部５０２のレンズパターンと基材シート５０１を押出し成形法や射出成形法等で一度に形成する方法も挙げられる。
【００３０】
また、顧客による光学特性の要望次第では、光学素子シート５０３の入射面側に光反射層を設ける場合もある。光反射層の有無は必要とする集光機能とコスト、どちらをとるかによって決まる。
光反射層を設ける場合は白色顔料、金属蒸着層を用い高反射率で光吸収の少ないものを選択することが好ましい。例えば、アクリル系樹脂等の透明樹脂に、二酸化チタン、アルミナ、炭酸カルシウム、亜鉛華、鉛白、リトポン等の白色微粒子を分散させて固化させたものや、または白インキ等を採用しても良い。
光反射層の反射率としては、背面側に光を反射して照明光として再利用することができるように、８３％以上の高反射率であることが好ましく、９０％以上であるとより好ましい。
【００３１】
該光反射層は、ＵＶ硬化型粘着材を使用した転写法で作成することもできる。あらかじめレンズと反対の面にＵＶ硬化型粘着材を貼合し、レンズ側からＵＶを照射することで、粘着材のレンズの集光部分を硬化し、粘着材の硬化部分と未硬化部分が交互に並ぶパターンを形成する。その後、粘着材の表面に光反射層を貼合し、剥離することで、粘着材の未硬化部分のみに光反射層を残すことでき、レンズのパターンに同期した光反射層パターンが出来上がる。この方法であれば、容易にレンズと光反射層を１：１に対応させて配置することができる。
また、該光反射層は押し出しや射出成形で出射面側に光学素子部５０２、基材シート５０１および他の面に凹凸をつけたレンズシートを一体化して成形したのち、この凹凸を利用して光反射性を示すインキをパターン状に塗布する方法で作成することもできる。
【００３２】
光拡散板５０５や光拡散シート５０４は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された透明粒子とを具備して構成されており、これら透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものである必要がある。透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率の差は０．０２以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光散乱性能が得られない。また、その屈折率差は０．５以下で良い。
また、光拡散板５０５や光拡散シート５０４は、この光拡散板に入射した光を散乱させながら透過させる必要がある。このため、光拡散板５０５や光拡散シート５０４に含まれる前記透明粒子の平均粒径は０．５〜１０．０μｍであることが望ましい。好ましくは１．０〜５．０μｍである。または、光拡散板５０５においては、透明樹脂中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしており、透明樹脂と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。
透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体等を使用することができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図２は、本発明にかかる光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の他の例を示す概略断面図であり、各部位の縮尺は実際とは一致しない。
図２に示す液晶表示装置１０は、図１に示す場合と同様な液晶パネル２０、液晶パネル２０の光入射側に臨ませて配置されたディスプレイ用のバックライトユニット３０を備える。
バックライトユニット３０は、図１に示す場合と異なる構成の光学シート５２と、光学シート５２の光入射側に配置された、図１に示す場合と同様な直下型の光源６０を備えている。
図２に示す光学シート５２において、図１と異なるところは、光学素子シート５２３を構成する光学素子部５２２にある。この光学素子部５２２は、図２に示すように、図１に示す場合と同様な材料からなる基材シート５２１の光出射面に並列して設けられた三角柱状を呈する複数のプリズム（特許請求の範囲に記載した帯状レンズに相当する）５２２１からなるもので、この複数のプリズム５２２１は複数種類の互いに異なる熱可塑性もしくは放射線硬化性の樹脂硬化物から構成される。また、このプリズム５２２１は基材シート５２１の光出射面に重合接着されるか、または基材シート５２１の光出射面に基材シート５２１と一度に形成されるものである。
また、基材シート５２１の光入射面側には、図１に示す場合と同様な光拡散シート５２４と光拡散板５２５が積層状態に設けられている。
【００３４】
樹脂硬化物からなるプリズム５２２１の屈折率差Ｍは、０．０１ ≦ Ｍ ≦ ０．０９の範囲に設定されている。また、プリズム５２２１それぞれの色度をＹｘｙ表色系で表した場合の色差Δｘ及びΔｙのうち、色差ΔｘはΔｘ ≧ ０．００３の範囲に設定され、色差ΔｙはΔｙ ≧ ０．００３の範囲に設定されている。
さらに、複数のプリズム５２２１の異なる樹脂硬化物同士が接合し合う境界線Ｌ２のうち、互いに隣り合う境界線Ｌ２間の寸法をピッチ幅Ｐとした場合、このピッチ幅Ｐは、Ｐ ≦ ３００μｍの範囲に設定されている。
図２に示す実施の形態では、一例として、光学素子部５２２に二種類の異なる樹脂硬化物を用いた場合を示した。図２では、梨地模様で示す樹脂硬化物からなるプリズム５２２１ａと白抜きで示す樹脂硬化物からなるプリズム５２２１ｂとが複数並列して設けられた場合を示している。また、また、互いに隣り合う境界線Ｌ２間の寸法であるピッチ幅Ｐはランダムであるが、それぞれの硬化前の樹脂の混ぜ具合によってピッチ幅を制御することができる。
【００３５】
次に本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本実施例１では、図１に示した構成の光学素子シート５０３を作成した。
まず、最良の形態で挙げたポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等のＵＶ硬化性樹脂の中から異なる樹脂を二種類選び、混合攪拌機を用いて１：１の割合で混合した。次に、厚さ７５μｍの基材シートのＰＥＴシート表面上に混合樹脂を塗布し、ドクターナイフで薄延し、凹凸形状の逆型形状を表面に有するロール状金型に樹脂塗布側を圧接させつつ基材シートを通してＵＶ照射し、ＰＥＴシート表面上に塗布された樹脂を硬化し、二種類の異なる樹脂硬化物から形成される光学素子が複数並列してなる光学素子シート５０３を作成した。
【００３６】
本実施例１の光学素子シート５０３においては、半円柱状凸レンズ５０２１を形成する樹脂は二種類とした。形状は、全てピッチ幅Ｐを１４０μｍ、高さを７６μｍとし、半円柱状のシリンドリカルレンズ群が一方向に並列してなるレンチキュラーレンズアレイのレンズシートとした。
二種類の樹脂は、まず、ＵＶ照射装置を用いて高圧水銀灯ランプで１０００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶを照射して硬化を行い、７５μｍの平膜をそれぞれ成形した。そして、成形した硬化膜の膜屈折率、色差を測定し、様々な屈折率差Ｍ、色差Δｘ及びΔｙを示す樹脂の組み合わせを考慮して選択した。屈折率測定にはデジタル屈折計ＲＸ−２０００を、色差測定には色彩色差計ＣＲ−３００を用いた。
なお、実際のレンズ成形におけるＵＶ照射強度も、上述と同等に高圧水銀灯ランプで１０００ｍＪ／ｃｍ２とした。
作成した上記レンズシートにおいて、樹脂硬化物の屈折率差と色差に対して外観検査を行った。この場合の外観検査の結果を図５に示した。この図５から明らかように、屈折率差Ｍ ≧ ０．０１、色差Δｘ ≧０．００３かつΔｙ ≧ ０．００３の両条件を満たすときに、外観にて樹脂硬化物の境界線が視認できることがわかった。この条件を満たさないと、外観で境界線が視認できず、バックライトの冷陰極管（ランプ６０１）の影消し効果は期待できない。
【００３７】
（実施例２）
本実施例２では、図１に示した構成の光学素子シート５０３を作成した。
まず、最良の形態で挙げたポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等のＵＶ硬化性樹脂の中から異なる樹脂を二種類選び、混合攪拌機を用いて１：１の割合で混合した。次に、厚さ７５μｍの基材シートのＰＥＴシート表面上に混合樹脂を塗布し、ドクターナイフで薄延し、凹凸形状の逆型形状を表面に有するロール状金型に樹脂塗布側を圧接させつつ基材シートを通してＵＶ照射し、ＰＥＴシート表面上に塗布された樹脂を硬化し、二種類の異なる樹脂硬化物から形成される光学素子が複数並列してなる光学素子シート５０３を作成した。
【００３８】
本実施例２の光学素子シート５０３においては、半円柱状凸レンズ５０２１を形成する樹脂は二種類とした。形状は、全てピッチ幅Ｐを１４０μｍ、高さを７６μｍとし、半円柱状のシリンドリカルレンズ群が一方向に並列してなるレンチキュラーレンズアレイのレンズシートとした。
本実施例２では、実施例１における半円柱状凸レンズ５０２１の屈折率差ＭがＭ ≧ ０．０１で、色差ΔｘがΔｘ ≧０．００３、色差ΔｙがΔｙ ≧ ０．００３の両条件を満たした図５に示すサンプルＮｏ．４のレンズシートを作成した。ここで、二種類の樹脂を攪拌する際に、混合攪拌機の攪拌条件を制御することによって、二種類の樹脂の混ざり具合を変化させ、これに伴い、二種類の樹脂間に生じる境界線Ｌ１間のピッチ幅Ｐを変化させた様々なレンズシートを作成した。境界線Ｌ１間のピッチ幅Ｐの測定はスケールルーペを用い、レンズシートのレンズアレイと垂直の方向へ等間隔に５点測定を行い、平均値を取ることで行った。
作成したレンズシートにおいて、境界線Ｌ１間のピッチ幅Ｐに対する冷陰極管の影消し効果を調査した。
【００３９】
調査方法としては、図４に示したように、ランプ６０１に直径３ｍｍの冷陰極管（ＣＣＦＬ）を用いた液晶ディスプレイ装置において、光の入射側から順に光拡散板５０５、本実施例で作成したレンズシート（光学素子シート）５０３の順に積層して組み込み、液晶パネル２０の上方から外観検査を行った。この時の外観検査結果を図６に示した。図６から明らかなように、境界線間のピッチ幅ＰがＰ ≦ ３００μｍのときに、冷陰極管の影が液晶パネル２０の上方から視認できず、影消し効果があることがわかった。これに対して、ピッチ幅Ｐが３００μｍ以上では冷陰極管の影が生じることが確認された。
【００４０】
（実施例３）
本実施例３では、図１に示した構成の光学素子シート５０５を作成した。
まず、最良の形態で挙げたポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等のＵＶ硬化性樹脂の中から異なる樹脂を二種類選び、混合攪拌機を用いて１：１の割合で混合した。次に、厚さ７５μｍの基材シートのＰＥＴシート表面上に混合樹脂を塗布し、ドクターナイフで薄延し、凹凸形状の逆型形状を表面に有するロール状金型に樹脂塗布側を圧接させつつ基材シートを通してＵＶ照射し、ＰＥＴシート表面上に塗布された樹脂を硬化し、二種類の異なる樹脂硬化物から形成される光学素子が複数並列してなる光学素子シート５０３を作成した。
【００４１】
本実施例３の光学素子シート５０３おいては、光学素子ぶ５０２を形成する樹脂は二種類とした。形状は、全てピッチ幅Ｐは１４０μｍ、高さは７６μｍとし、半円柱状のシリンドリカルレンズ群が一方向に並列してなるレンチキュラーレンズアレイのレンズシートとした。
また、本実施例３では、実施例１における屈折率差Ｍ ≧ ０．０１、色差Δｘ ≧０．００３かつΔｙ ≧ ０．００３の両条件を満たしたサンプルＮｏ．３〜８の樹脂を用い、かつ境界線のピッチ幅Ｐ ≦ ３００μｍとなるようにレンズシートの作成を行った。そして、それぞれのレンズシートの輝度測定を行った。リファレンスとしてアクリル系樹脂（屈折率は１．５５）一種類を用いて作成した通常のレンズシートの輝度測定も行った。方法としては、レンズシートをディスプレイ装置に組み込み、輝度測定機を用いて正面輝度、及び水平方向の半値角の測定を行った。正面輝度に関しては、参照として３Ｍ社のＢＥＦIIIの輝度測定をし、その値を１としたときの比率にて表記した。この場合の輝度測定結果を図７に示す。
図７から明らかなように、屈折率差Ｍが０．１のサンプルにおいては正面輝度が大きく低下してしまうが、その他の０．０１ ≦ Ｍ ≦ ０．０９を満たすサンプルにおいては何れも通常のシートと比較して光学特性が変化することなく問題無いことがわかった。
【００４２】
実施例１〜３の結果より、二種類の異なる樹脂硬化物から形成されるレンチキュラーレンズが複数並列してなるレンズシートの、樹脂間の屈折率差Ｍ、色差Δｘ及びΔｙ、境界線ピッチ幅Ｐにおいて、Ｐ０．０１ ≦ Ｍ ≦ ０．０９、色差Δｘ ≧０．００３かつΔｙ ≧ ０．００３、Ｐ ≦ ３００μｍの条件を全て満たすとき、光拡散シートの持つ冷陰極管の影消しの性質をレンズシートに付加させることができる。そのため今回の液晶パネル、冷陰極管においては通常のレンズシートでは影消しのために光拡散シートの積層が必要となるが、本発明に係るレンズシートは光拡散シートを積層せずに、かつ光学特性を損なうことなく液晶表示装置に組み込んで使用することができる。また、冷陰極管の種類によっては、本発明に係るレンズシートを用いても拡散シートを必要とする場合もあるが、拡散板を薄型化する等の低コスト化は可能である。従って、本発明によりコストを低減した光学シート、ディスプレイ用バックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することができる。
また、今回はピッチ幅１４０μｍ、高さ７６μｍのレンズ形状のものに限って検証を行ったが、それ以外のピッチ幅や高さを持ったレンズ、またはプリズムにおいても同様の傾向が見られることが期待できる。更に、三種類以上の樹脂を用いた場合においても、上記の条件を満たすことによって同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る光学シートを用いたバックライトユニット及び液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る光学シートを用いたバックライトユニット及び液晶表示装置の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における光学素子シートのロールトゥロール方式成形機を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る液晶パネル上方からの外観検査の様子を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるレンズシートの外観検査結果を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるレンズシートの外観検査結果を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるレンズシートの輝度測定結果を示す説明図である。
【図８】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図９】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図１０】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図１１】従来技術によるＢＥＦの斜視図を示す説明図である。
【図１２】従来技術による液晶表示用光学シートの構成例を示す説明図である。
【図１３】ＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布を示す説明図である。
【図１４】ＢＥＦとは別タイプの従来技術に係る光学シートを示す説明図である。
【図１５】ＢＥＦを積層して構成した光学シートと液晶表示装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０……液晶表示装置、２０……液晶パネル、３０……バックライトユニット、５０……光学シート、５０１……基材シート、５０２……光学素子部、５０３……光学素子シート、５０４……光拡散シート、５０５……光拡散板、５０２１……半円柱状凸レンズ、６０……光源、６０１……ランプ、６０２……リフレター、５２……光学シート、５２２……光学素子部、５２３……光学素子シート、５２２１……プリズム。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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