(57)【要約】【課題】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あたり、積層一体化された構成の光学シートを剥離させずに安定した状態で維持することが可能な上記光学シートを提案する。【解決手段】片面に、半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが並列されてなるレンズ部を有するレンズシートの反レンズ部側の平坦面には、バックライト光源側に面して光反射性の高い表面を有しており、前記表面に入射した光をバックライト光源側に反射する光反射層を備えており、前記光反射層は、前記レンズシート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構成の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、  前記レンズシートの反レンズ部側表面の端部には、光反射層が形成されない構成とする。【選択図】図１０
2007199453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に、半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが並列されてなるレンズ部を有するレンズシートの反レンズ部側の平坦面には、バックライト光源側に面して光反射性の高い表面を有しており、前記表面に入射した光をバックライト光源側に反射する光反射層を備えており、
前記光反射層は、前記レンズシート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構成の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、
前記レンズシートの反レンズ部側表面の端部には、光反射層が形成されない構成であることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記端部は、半円柱状凸シリンドリカルレンズの並列方向での光学シートの対辺を少なくとも含むことを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
前記光反射層は、高反射性材料を転写層とする転写箔を用いて、
前記レンズシートのレンズ部側からの露光により、各単位レンズの集光作用に応じて反レンズ部側の平坦面に規定された非集光部に相当する箇所に、
前記転写層を転写形成してなるものであり、
前記端部は、前記非集光部に相当しない箇所として規定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】
前記レンズシートの反レンズ部側の全面に、前記光反射層を覆って、透光性基材が積層一体されてなる構成の請求項１〜３の何れかに記載の光学シート。
【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１〜４の何れかに記載の光学シートを少なくとも備え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１〜４の何れかに記載の光学シートを少なくとも備え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／遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と、
冷陰極線管あるいはＬＥＤによる光源と、
請求項５または６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。
【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、前記シートを搭載したバックライト・ユニットおよびディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイは、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。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。
【０００３】
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、この問題を解決する光学シートとして広く使用されている。
【０００４】
ＢＥＦは、図１に示すように、部材７０上に、断面三角形状の単位プリズム７２が一方向に周期的に配列されたフィルムである。
このプリズム７２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。
【０００５】
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中に示す方向Ｆ）側である。
【０００６】
プリズム７２の反復的アレイ構造が１方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能であり、水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、２枚のシートを重ねて組み合わせて用いられる。
【０００７】
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。
ＢＥＦに代表されるプリズム７２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に採用する旨が開示されている特許文献としては、特許文献１乃至３に例示されるように多数のものが知られている。
【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
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【０００８】
上記のようなＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートでは、図２に示すように、屈折作用ｘによって、光源２０からの光Ｐが、最終的には、制御された角度φで出射されることによって、視聴者の視覚方向Ｆの光の強度を高めるように制御することができる。
しかしながら、同時に反射／屈折作用ｙによる光成分が、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。
【０００９】
したがって、図１，２に示すようなＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布は、図３に示すように、視聴者の視覚方向Ｆ、すなわち視覚方向Ｆに対する角度が０°における光強度が最も高められるものの、図中横軸に示す±９０°近辺の小さな光強度ピークとして示されるように、横方向から無駄に出射される光も増えてしまうという問題がある。
【００１０】
このような欠点を克服するために、図４に示すように、プリズムではなく単位レンズの反復的アレイ構造を有する光学フィルム３８を用いたバックライトユニット４０もある（特許文献４）。
【００１１】
この光学フィルム３８の透明基材３９の液晶パネル４２側の面には、光学フィルム３８内を進行した光を液晶パネル４２へ導くレンズ４４が設けられている。このレンズ４４は、図５の斜視図に示すように、複数の単位レンズが反復的にアレイ構造をなしている。
さらに、他方の面には、該レンズ４４の焦点面近傍に開口部４６をもつストライプ状のパターンからなる反射材４８が設けられている。
【００１２】
この反射材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（単位レンズが半円柱状凸シリンドリカルレンズ群の場合、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となる。）で印刷形成（あるいは、転写形成）したものである。
【００１３】
図６は、図４，５の光学シートをバックライト・ユニットに適用した場合のバックライトの光路制御特性を示す説明図である。
拡散フィルム３２から出射した光のうち、開口部４６を通過した光のみが、レンズ４４に入射し、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、偏光板４９に入射し、所定の偏光成分の光のみが液晶パネル４２に導かれる。
【００１４】
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、拡散板２６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拡散板２６に入射し、拡散板２６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を通ってレンズ４４に入射し、レンズ４４によって、図６に示すように、所定角度φ内に絞られて出射される。
【００１５】
このような光学フィルム３８を用いたバックライトユニット４０では、光学フィルム３８の開口部４６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ながら、レンズ４４から正面方向Ｓに出射される光の割合を高めるように制御することができる。
【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】
【００１６】
光学フィルム３８に形成されるストライプ状のパターンからなる反射材４８としては、上述のように、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末に代表される白色顔料を含んだインキが用いられている。
開口部４６を通ることができなかった光については、反射材４８による反射率を上げることが、光源（バックライト）から発する光を表示光とする上での利用効率の向上につながるため、インキ内に白色顔料の含有率を高くすることが望まれており、充填性を高める目的で、白色顔料の粒径分布や、バインダーよりも体積比で１倍以上４倍以下の白色顔料を混合するなどの各種工夫が施されている。
【００１７】
このように、通常の印刷インキよりも顔料の含有率が高いインキでは、パターン形成後に乾燥したインキ層内では、顔料が固定されづらく、剥落しやすい傾向にある。
【００１８】
図４に示されるように、液晶表示装置内のバックライト・ユニットは各要素の積層構成の形態であり、光学フィルム３８／拡散フィルム３２／拡散板２６が、光源２３の収納されたランプハウス２１上に配置される。
上記光学フィルム３８に拡散フィルム３２を積層一体化した形態として用いる場合も考えられ、バックライト・ユニットおよび液晶表示装置の製造工程での取り扱い上、それらが独立した別部材であるよりも好ましい。
【００１９】
また、拡散フィルム３２に限らず、他の光学部材（光学フィルム３８に剛性を付与するため、あるいはストライプ状のパターンからなる反射材４８を保護するための透光性基材）を光学フィルム３８に積層一体化した形態として用いる場合でも、反射材４８が剥落しやすい構造であると、一体化した両部材（光学フィルム３８と拡散フィルム３２）が反射材４８の剥落に応じて、その箇所から剥離してしまう。
【００２０】
本発明は、上記問題の改善を図り、光学フィルム３８と他の光学部材とを、反射材４８を対向させた上での積層一体化を確実にし、両者を剥離させずに安定した状態で維持することが可能な上記光学シートを提案することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明による光学シートは、
片面に、半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが並列されてなるレンズ部を有するレンズシートの反レンズ部側の平坦面には、バックライト光源側に面して光反射性の高い表面を有しており、前記表面に入射した光をバックライト光源側に反射する光反射層を備えており、
前記光反射層は、前記レンズシート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構成の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、
前記レンズシートの反レンズ部側表面の端部には、光反射層が形成されない構成であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による光学シートでは、白色で高輝度の表示光を実現する上で好ましい光反射層（ストライプ・パターン）を備えながらも、他の光学部材との積層一体化が確実であり、表示装置（あるいは、光学シート）の形態として、安定した状態で維持することが可能である。
従って、バックライト光の利用効率を向上することが出来、高輝度の表示光が視覚可能な表示装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を説明する。
レンズシートの反レンズ部側表面への光反射層の形成にあたっては、一般に、印刷（コーティング），転写，フォトリソなどの各種手法が、適宜に選定されるが、レンズシートの単位レンズの並列ピッチが微細である場合には、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とするためのアライメント精度が要求されるため、フォトリソグラフィー法の一方式として、レンズ自身の集光特性を利用して反射層（開口部）の形成箇所を規定する、所謂「セルフアライメント手法」の採用が有効である。
【００２４】
セルフアライメント手法の一例として、反レンズ部側平坦面に、感光によって粘着性が消失する特性を持つフォトポリマ層を全面に形成しておき、レンズ部側からの露光により、各単位レンズの集光作用に応じて規定された集光部（フォトポリマの粘着性が消失する部分）／非集光部（フォトポリマの粘着性が残る部分）のうち、非集光部に相当する箇所にのみ白色転写層を転写形成する（あるいは、粉末状の光反射性材料を付着させる）手法が有効であり、以降は、そのうち、転写シートを用いた前記手法の改良に係る説明を行なう。
【００２５】
＜白色転写シート＞
図７は、ストライプ状の光反射層を形成するために用いられる（感熱）白色転写シートの一例を示す断面図である。
白色転写シート１０は、基材シート１２上に白色転写層１４を配置してなる構成である。
基材シート１２の素材としては、当該技術分野で良く知られているＰＰ（ポリプロピレン），ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），及びＰＥ（ポリエステル）等を用いる。
基材シート１２の厚さは、６〜５０μｍ（好ましくは、１６〜２５μｍ程度）の範囲で選択される。
【００２６】
白色転写層１４としては、重量割合で３０％以下のビニルアセテートを含み、メルトフローレートを毎分あたり１０ｇ以上としたＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）からなるバインダー樹脂と、このバインダー樹脂よりも体積比で１倍以上４倍以下の白色顔料とを混合する。
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等を用いる。
【００２７】
バインダー樹脂と白色顔料とをこのような混合比で混合することによって、厚みが１０×１０-６ｍ以上となるような白色転写層１４を形成できるようになる。バインダー樹脂としては、ＥＶＡに限られるものではなく、別の樹脂を用いる場合も可能であるが、硬くなく、分子量が小さめのものが好ましい。
【００２８】
なお、このように形成された白色転写層１４に、分散剤やワックス等を適宜添加し、安定化を図るようにしても良い。
このような用途で用いられる分散剤やワックスもまた、当該技術分野で良く知られているように、界面活性剤や表面平滑剤を用いる。
【００２９】
ＰＰを基材シート１２とし、重量割合で２８％のビニルアセテートを含み、メルトフローレートを毎分あたり４０ｇとしたＥＶＡからなるバインダー樹脂と、このバインダー樹脂よりも体積比で４倍の二酸化チタンからなる白色顔料とを混合し、厚みが１３×１０-６ｍの白色転写層１４を形成した。
【００３０】
このような白色転写シート１０を用いて白色層を転写形成したところ、波長５４５ｎｍにおける全光線反射率が９１％という極めて高い反射率を実現することができた。
【００３１】
しかも、この白色層には、ピッチが２００×１０-６ｍ（２００ミクロン）、幅が１００×１０-６ｍ（１００ミクロン）といったミクロンオーダでの微細なストライプ状パターンを正確に形成することができた。
【００３２】
白色転写層１４は、光学特性（色相や反射率）の点では非常に有効であるものの、上述の様に、顔料の含有率が高い故に、パターン形成後に乾燥したインキ層内では、顔料が固定されづらく、剥落しやすい傾向にある。
【００３３】
白色転写層１４側で他の光学シート（拡散フィルムなど）と積層一体化した場合、白色転写層１４の剥落に応じて、その部分からの剥離による積層一体の解除を招く。
【００３４】
シート状に限らず、物品同士を積層一体化した場合、両者の剥離は、端部（縁部）での密着低下が大きな原因であり、その部分での接合を強化することが望まれる。
そこで、本実施形態においては、（感熱）白色転写シート１０によりストライプ状の光反射層を形成する際、端部（縁部）での白色転写層１４の剥落を回避するため、端部（縁部）には白色転写層１４が形成されないようにする。
【００３５】
白色転写層１４の形成箇所が、レンズ部による集光部／非集光部（＝フォトポリマの非粘着部／粘着部）によって規定される上記のセルフアライメント手法では、積層一体されるレンズシート自身の端部（縁部）が非集光部である場合、フォトポリマの粘着部となることは避けられず、端部（縁部）に白色転写層１４が形成されることになる。
【００３６】
本実施形態では、レンズシートの端部（縁部）が必ずフォトポリマの非粘着部となる様、露光プロセスを改良する。
＜作製方法１＞
図８では、レンズ部側からの露光により、レンズ部による集光部／非集光部を規定する処理と前後して、反レンズ部側から端部（縁部）のフォトポリマを局所的に露光することにより、端部（縁部）の粘着性を消失させる手法を採用している。
同図では、感光することで粘着性が消失するフォトポリマを「ＵＶ硬化型接着剤等」と表記しており、感光して粘着性が消失した部分（白色転写層が転移しない箇所）を「黒」で表わし、感光せずに粘着性が維持される部分（白色転写層が転移する箇所）を「斜線」で表わしている。（後述の図９でも同じ）
【００３７】
＜作製方法２＞
図９では、レンズ部側からの露光により、レンズ部による集光部／非集光部を規定する際、端部（縁部）のフォトポリマには光が当たるように、レンズ部側の端部（縁部）を平坦にして、レンズ機能を損なわせている。
【００３８】
作製方法１，２により得られる光学シートは、図９に示すように端部（縁部）には白色転写層が形成されておらず、他の光学部材（同図では、ＰＥＴ，ＰＣ，アクリル等と示す）と粘着剤（あるいは、接着剤）を介して積層一体化しても、端部（縁部）からの剥離開始が回避される。
図９（平面図）に示すように、端部（縁部）とは、シリンドリカルレンズ群の並列方向での対辺同士を含む箇所であり、２辺でなく４辺ならば一層接合は確実となる。
【００３９】
以上の説明は、半円柱状凸シリンドリカルレンズ群が一方向に並列形成されてなる構成のレンズシート（レンチキュラーシート）についてであるが、本発明はそれに限定されるものではなく、半円柱状凸シリンドリカルレンズ群が複数方向に並列形成されてなる構成のレンズシートや、略半球状の単位凸レンズ群が２次元配列されてなる構成のレンズシートについても適用可能である。
【００４０】
以上のようにして作製された光学シートは、図６と同様に表示装置内に適用され、実用に供される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来技術に係る光学シートである「ＢＥＦ」を示す説明図。
【図２】ＢＥＦによるバックライトの光路制御特性を示す説明図。
【図３】ＢＥＦによるバックライトの光路制御特性を示すグラフ。
【図４】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。
【図５】図４の光学シートを示す斜視図。
【図６】図４の光学シートによるバックライトの光路制御特性を示す説明図。
【図７】ストライプ状の光反射層を形成するために用いられる（感熱）白色転写シートの一例を示す断面図。
【図８】ストライプ状の光反射層の形成箇所を規定する手法の一例を示す説明図。
【図９】ストライプ状の光反射層の形成箇所を規定する手法の一例を示す説明図。
【図１０】光学シートを積層一体化する状態と、光反射層の形成されていない箇所を示す説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１０  白色転写シート
１２  基材シート
１３  表面薄膜保護層
１４  白色転写層
１５  接着剤層
２０  光源
２６  拡散板
２７  反射板
３８  光学フィルム
４０  バックライトユニット
４２  液晶パネル
４４  レンズ
４６  開口部
４８  ストライプ状のパターンからなる反射材
７０  部材
７２  単位プリズム
１００  転写シート
【図１】
2007199453.tif 000003
【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】
2007199453.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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