(57)【要約】【課題】  液晶パネルに対してその背面側から光を照射するバックライトユニットを備えた液晶表示装置において、光の利用効率を効果的に高める。【解決手段】  光学シートは、入射光の一方の偏光方向の光を透過するとともに、他方の偏光方向の光を反射する反射型偏光分離シート６１の出射面側に、複数の単位レンズが配列されてなるレンズ部６０が設けられ、入射面側に、単位レンズの焦点位置に対応した開口部６５を有する散乱反射層６４が設けられている。そして、入射光のうち開口部６５を通過した光の一方の偏光方向の光を偏光分離シートを透過させてレンズ部６０に送るとともに、他方の偏光方向の光を反射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光分離シートと、
前記偏光分離シートの一方の面に設けられた複数の単位レンズよりなるレンズ部と、
前記偏光分離シートの他方の面に設けられた前記単位レンズに対応する開口部を有する散乱反射層と、
を有することを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記偏光分離シートは多重反射を利用する多層構造によるシート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】
前記偏光分離シートはシート中に異方性散乱素子を用いたシート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４】
前記散乱反射層は、前記偏光分離シートの他方の面に凸部状に形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】
前記散乱反射層は、前記凸部の表面に高反射性インキを塗布形成してなることを特徴とする請求項４記載の光学シート。
【請求項６】
前記散乱反射層は、前記凸部の表面に高反射性材料を転写層とする転写箔を用いて転写形成してなることを特徴とする請求項４記載の光学シート。
【請求項７】
前記散乱反射層は、前記偏光分離シートの他方の面に光拡散性シートまたは光拡散板を積層一体化してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の光学シート。
【請求項８】
光源と、
前記光源から照射される光を受けて拡散透過する光拡散層と、
一方の面に複数の単位レンズよりなるレンズ部を設け、他方の面に前記単位レンズに対応した開口部を有する散乱反射層を設けた光学シートとを有し、
前記光学シートの散乱反射層側を、空気層のみを介して前記光拡散層に対向配置した、
ことを特徴とするバックライト・ユニット。
【請求項９】
前記光学シートは、偏光分離シートと、前記偏光分離シートの一方の面に設けられた複数の単位レンズよりなるレンズ部と、前記偏光分離シートの他方の面に設けられた前記単位レンズに対応する開口部を有する散乱反射層とを有することを特徴とする請求項８記載のバックライト・ユニット。
【請求項１０】
前記光学シートの偏光分離シートは多重反射を利用する多層構造によるシートであることを特徴とする請求項８記載のバックライト・ユニット。
【請求項１１】
前記光学シートの偏光分離シートはシート中に異方性散乱素子を用いたシートであることを特徴とする請求項８記載のバックライト・ユニット。
【請求項１２】
前記光学シートの散乱反射層は、前記偏光分離シートの他方の面に凸部状に形成されてなることを特徴とする請求項８記載のバックライト・ユニット。
【請求項１３】
前記光学シートの散乱反射層は、前記凸部の表面に高反射性インキを塗布形成してなることを特徴とする請求項１２記載のバックライト・ユニット。
【請求項１４】
前記光学シートの散乱反射層は、前記凸部の表面に高反射性材料を転写層とする転写箔を用いて転写形成してなることを特徴とする請求項１２記載のバックライト・ユニット。
【請求項１５】
透過型の画像表示素子と、前記画像表示素子を背面側から照射するバックライト・ユニットとを有し、
前記バックライト・ユニットは、光源と、前記光源から照射される光を受けて拡散透過する光拡散層と、一方の面に複数の単位レンズよりなるレンズ部を設け、他方の面に前記単位レンズに対応した開口部を有する散乱反射層を設けた光学シートとを有し、
前記光学シートの散乱反射層側を、空気層のみを介して前記光拡散層に対向配置した、
ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１６】
前記光学シートは、偏光分離シートと、前記偏光分離シートの一方の面に設けられた複数の単位レンズよりなるレンズ部と、前記偏光分離シートの他方の面に設けられた前記単位レンズに対応する開口部を有する散乱反射層とを有することを特徴とする請求項１５記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記光学シートの偏光分離シートは多重反射を利用する多層構造によるシートであることを特徴とする請求項１５記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記光学シートの偏光分離シートはシート中に異方性散乱素子を用いたシートであることを特徴とする請求項１５記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記光学シートの散乱反射層は、前記偏光分離シートの他方の面に凸部状に形成されてなることを特徴とする請求項１５記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記光学シートの散乱反射層は、前記凸部の表面に高反射性インキを塗布形成してなることを特徴とする請求項１９記載のディスプレイ。
【請求項２１】
前記光学シートの散乱反射層は、前記凸部の表面に高反射性材料を転写層とする転写箔を用いて転写形成してなることを特徴とする請求項１９記載のディスプレイ。
【請求項２２】
前記画像表示素子は液晶表示パネルである請求項１５記載のディスプレイ。
【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ものであり、さらに、この光学シートを搭載したバックライト・ユニット及びディスプレイに関する。
【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】
特に液晶表示装置（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。
このようなバックライト・ユニットは、液晶パネルの背面側に、光源ランプが複数配列されてなる光源手段を備え、液晶パネルに対してその背面側から光源ランプの光を直接的に照射する、いわゆる直下型方式のものと、液晶パネルの背面側に、導光板とこの導光板の側端部に沿って取り付けられた光源ランプとからなる光源手段を備え、液晶パネルに対してその背面側から光源ランプの光を導光板内で多重反射させて間接的に照射する、いわゆる導光板ライトガイド方式（エッジライト方式）のものとに大別される。
【０００４】
ここで、直下型方式のバックライト・ユニットを備えた液晶表示装置としては、例えば図２に示すようなものが知られている。
図２に示す液晶表示装置１は、液晶パネル２と、この液晶パネル２に対してその背面側から光を照射するバックライトユニット３とを備えている。また、バックライトユニット３は、後述する光学シート４と、この光学シート４に光を照射する光源手段５とを備えている。
【０００５】
バックライトユニット３の光源手段５は、散乱反射層５Ｂが内面に形成された筐体５Ａの内部に、略棒状をなす光源ランプ５Ｃが複数配列されてなるものであり、複数の光源ランプ５Ｃの出射側には、これら光源ランプ５Ｃを覆うようにして例えば厚み２ｍｍ程度の拡散板５Ｄが設けられている。
そのため、光源手段５が光学シート４に照射する光は、光源ランプ５Ｃの光が拡散板５Ｄによって拡散させられたムラなく均一化した光となる。なお、拡散板５Ｄによる光の拡散効果が不十分な場合や、光の指向性を多少コントロールしたい場合には、拡散板５Ｄの表面に例えば厚み数１００μｍ程度の拡散シートがさらに設けられることもある。
ここで、光源ランプ５Ｃには、冷陰極管（ＣＣＦＬ）が一般的に用いられるが、例えば、Red（617nm）、Green（533nm）、Blue（451nm）のＬＥＤをその輝度と色のバランスを考慮した順序にライン状に並べた３波長タイプのＬＥＤを用いても構わないし、ＩｎＧａＮ／ＹＡＧ白色（擬似白色）ＬＥＤを用いても構わない。前者の方が色の再現性が高くデザイナーなどカラーを重視する人が用いる用途に適している。一方、ＬＥＤは環境も考慮した水銀レスということで使用されるケースが増大してきている。
【０００６】
バックライトユニット３の光学シート４は、入射する光の指向性をプリズム部によってコントロールしてからこの光を出射するプリズムシート６（図２の場合、光の指向性を液晶表示装置１の上下方向でコントロールするために１枚だけ設けられているが、左右方向でもコントロールするために、９０°向きを変えた角度でもう１枚設けられている場合もある）と、プリズムシート６から出射された光のうち一方の偏光方向の光Ｌ１（液晶パネル２で使用される光、例えばｐ偏光の光）を透過するとともに他方の偏光方向の光Ｌ２（液晶パネル２で使用されない光、例えばｓ偏光の光）を反射する反射型偏光分離シート７とを備えている（例えば特許文献１参照）。
そのため、バックライトユニット３が液晶パネル２に照射する光は、光源手段５の光がプリズムシート５によって指向性をコントロールされてから反射型偏光分離シート７によって分離されたｐ偏光の光Ｌ１となる。
【０００７】
ここで、光学シート４におけるプリズムシート６は、光源手段５から照射された拡散性を有する光の指向性を、液晶パネル２の有効表示領域に向けて方向付けるようにコントロールすることにより、光の利用効率を高める働きをする。
また、光学シート４における反射型偏光分離シート７も、プリズムシート６から出射された光のうち液晶パネル２で使用されないｓ偏光の光Ｌ２を反射することにより、このｓ偏光の光Ｌ２を再利用するようにして、光の利用効率を高める働きをする。
【特許文献１】特表平９-５０６９８５号公報（第１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、反射型偏光分離シート７で反射したｓ偏光の光Ｌ２は、プリズムシート６を透過して光源手段５まで戻り、この光源手段５の散乱反射層５Ｂで偏光方向が乱れるように散乱反射することにより、再利用される。
しかしながら、光源手段５には、拡散板５Ｄ（及び拡散シート）以外にも種々のフィルムが使用されており、これらを光が透過する際にロスが生じてしまうという問題がある。つまり、図２に示す液晶表示装置１では、光の利用効率を高めるために上記のような光学シート４を用いたのにも関わらず、十分に光の利用効率を高めることができないのが現状であった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、液晶パネルに対してその背面側から光を照射するバックライトユニットを備えた液晶表示装置において、光の利用効率を効果的に高めることを可能にする光学シートと、この光学シートを備えたバックライトユニットと、このバックライトユニットを備えたディスプレイとを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明による光学シートは、偏光分離シートと、前記偏光分離シートの一方の面に設けられた複数の単位レンズよりなるレンズ部と、前記偏光分離シートの他方の面に設けられた前記単位レンズに対応する開口部を有する散乱反射層とを有することを特徴とする。
また本発明のバックライト・ユニットは、前記光源から照射される光を受けて拡散透過する光拡散層と、一方の面に複数の単位レンズよりなるレンズ部を設け、他方の面に前記単位レンズに対応した開口部を有する散乱反射層を設けた光学シートとを有し、前記光学シートの散乱反射層側を、空気層のみを介して前記光拡散層に対向配置したことを特徴とする。
また本発明のディスプレイは、透過型の画像表示素子と、前記画像表示素子を背面側から照射するバックライト・ユニットとを有し、前記バックライト・ユニットは、光源と、前記光源から照射される光を受けて拡散透過する光拡散層と、一方の面に複数の単位レンズよりなるレンズ部を設け、他方の面に前記単位レンズに対応した開口部を有する散乱反射層を設けた光学シートとを有し、前記光学シートの散乱反射層側を、空気層のみを介して前記光拡散層に対向配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学シートによれば、入射光のうち一方の偏光方向の光を偏光分離シートによって透過させてから、残った偏光方向の光の指向性を散乱反射層によってコントロールし、再利用できるようにしたことから、一枚の光学シートにより、種々のフィルムを使用した場合の透過光に生じるロスを減少でき、光の利用効率を効果的に高めることができる。
また、このような光シートを利用したバックライト・ユニットやディスプレイにおいて、光の利用効率を向上でき、光効率の良い光学シートによって光源パワーに対して明るい画面を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態の光学シートは一方の偏光方向の光を透過するとともに他方の偏光方向の光を反射する反射型偏光分離シート上に複数の単位レンズが配列されてなるレンズ部が出射面側に設けられるとともに、単位レンズの焦点位置に対応した開口部を有する散乱反射層が入射面側に設けられており、入射する光のうち開口部を通過した光の一方の偏光方向の光を透過するとともに他方の偏光方向の光を反射する反射型偏光分離部分（偏光分離シート）と、この偏光分離部分から出射された光の指向性をコントロールする部分（拡散反射層）を備えることを特徴としている。
【００１３】
このような光学シートによれば、光指向性コントロール部分と反射型偏光分離部分を備えているため、この光学シートを備えたバックライト・ユニットによって構成したディスプレイにおいて、まず、光源から照射された光が反射型偏光分離部分に入射すると、この入射する光のうち散乱反射層に形成された開口部を通過した光が、一方の偏光方向の光を透過させてから指向性をコントロールする部分に出射される。
したがって、偏光分離層と散乱反射層とを有する光学シートを一枚にすることにより、種々のフィルムを使用した場合の透過光に生じるロスを減少でき、光の利用効率を効果的に高めることができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本実施の形態による光学シートの構成を示す断面図である。
本実施の形態に係る光学シートは、偏光分離シート６１の一方の面（出射面）側にレンズ部６０を有し、偏光分離シート６１の他方の面（入射面）側に散乱反射層６４を有している。
偏光分離シート６１には、シート中に異方性散乱素子を用いた多重反射を利用する多層構造シート（例えば複屈折性多層膜）を用いることができる。
【００１５】
また、散乱反射層６４は、同図下側にあたるバックライト光源（図示せず）側に面して光反射性の高い表面を有しており、この表面に入射した光をバックライト光源側に反射（散乱）させるものである。
散乱反射層６４は、レンズ部６０の単位レンズそれぞれに１：１で対応して開口部を有するストライプ状であると共に、レンズ部６０の反対側の面に、ストライプ状に対応した凸部６４Ａが形成されたものである。
この散乱反射層６４の具体例としては、材料に白インキや金属膜などを用いたものが挙げられる。例えば白色の酸化チタン微粒子が分散混入された透明樹脂などを用いて形成し、凸部の形状（幅、高さ）は搭載される表示装置に求められる視野角などに応じて適宜決定される。なお、散乱反射層の形成方法としては、凸部の表面に高反射性インキを塗布形成したり、凸部の表面に高反射性材料を転写層とする転写箔を用いて転写形成するなど、種々採用できるものである。さらに、この散乱反射層に光拡散性シートや光拡散板を積層一体化して形成してもよい。
【００１６】
また、レンズ部６０の具体例としては、例えば、略半円柱状をなす複数のシリンドリカルレンズが略平行に配列されてなるレンチキュラーレンズ部や、略半球状をなす複数のマイクロレンズがマトリックス状に配列されてなるマイクロレンズ部や、複数のシリンドリカルレンズが略平行に配列された第１のレンズアレイと複数のシリンドリカルレンズが略平行に配列された第２のレンズアレイとがそれらのシリンドリカルレンズの長さ方向を互いに交差させるように同一平面上に配置されてなるクロスレンチレンズ部などが挙げられる。
【００１７】
散乱反射層６４は、上述のような各種のレンズ部６０に応じて、その単位レンズの焦点位置に対応した開口部６５を有している。例えば、レンズ部６０がレンチキュラーレンズ部とされている場合には、散乱反射層６４に形成される開口部６５がストライプ状となり、レンズ部６０が上述のマイクロレンズ部やクロスレンチレンズ部とされている場合には、散乱反射層６４に形成される開口部６５がマトリックス状となる。なお、開口部６５の詳細な形状は、液晶表示装置としての液晶パネルに求められる視野角等に応じて適宜決定される。
【００１８】
図１に示すように、光源手段（図中下側）から照射された光が入射すると、この入射する光のうち散乱反射層６４に形成された開口部６５を通過した光が偏光分離シート６１に入射される。そして、この偏光分離シート６１への入射光のうち、液晶パネルで使用される一方の偏光方向の光Ｌ１（例えばｐ偏光の光）は偏光分離シート６１を透過してレンズ部６０に入射される。
【００１９】
一方、液晶パネルで使用されない他方の偏光方向の光Ｌ２は、偏光分離シート６１で反射され、散乱光となって光源手段側の空間を全体的に照らすことになり、一部は偏光分離シート６１側に再入射することにより、再利用される。
また、偏光分離シート６１の入射面側に設けた散乱反射層６４に反射された光も、散乱光となって光源手段側の空間に散乱し、一部は偏光分離シート６１側に再入射することにより、再利用される。
【００２０】
この結果、一旦は散乱反射層６４や偏光分離シート６１によって反射させられた光を無駄にせず、再びレンズ側に送られる光として再利用することを可能にしたことで、光の利用効率を向上でき、光学シートにおける光の損失を軽減し、表示装置の照度を上げることが可能となる。
なお、本発明の光学シートは、光源からの光を偏光膜やレンズを通して被照射体に照射する各種の光学装置に広く適用することが可能である。また、バックライト・ユニットを構成する場合、光学シートとは分離した形で、光源から照射される光を受けて拡散透過する光拡散層を設け、光学シートと光拡散層とを空気層のみを介して対向配置するような構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態による光学シートを示す概略断面図である。
【図２】従来の液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１……液晶表示装置、２……液晶パネル、３……バックライトユニット、４……光学シート、５……光源手段、７……反射型偏光分離シート、６１……偏光分離部、６４……散乱反射層、６５……開口部。
【図１】
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【図２】
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