(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を収束もしくは均一化する光学シートであって、
前記光源からの光が入射する光入射面と、
前記光入射面とは反対側の面に設けられ前記光入射面からの光を射出する光射出面と、
前記光入射面と前記光射出面との間に複数積層され、前記光射出面から射出される前記光の進行方向、射出範囲、波長成分及び輝度分布のうち少なくとも一つを制御する凸型の光学素子を有する光学素子層と
を備え、
複数の前記光学素子層のうち前記光源から最も離れた位置に設けられた光学素子層を除く全ての光学素子層について、
当該光学素子層の形成ピッチ幅をＰとし、当該光学素子層の断面視での頂部付近において幅が０．１Ｐとなる範囲でフィッティングした頂部の曲率半径をＲｔとしたとき、前記頂部のフィッティング曲率半径Ｒｔが、
０．１Ｐ≦Ｒｔ≦０．３６Ｐ
を満足し、かつ、
当該光学素子層の常温でのヤング率Ｅ’（ＭＰａ）が、
２００≦Ｅ’≦８００
を満足する
ことを特徴とする光学シート。
【請求項２】
複数の前記光学素子層がそれぞれ平面視矩形に設けられると共にそれぞれが平面視で重なる位置に配置されており、
前記光学素子層の対向する二組の辺のうち少なくとも一組の辺を支持する支持部材を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記支持部材が前記光学素子層の対向する二組の辺を全て支持する
ことを特徴とする請求項２に記載の光学シート。
【請求項４】
前記支持部材が金属からなる
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光学シート。
【請求項５】
前記支持部材が樹脂からなる
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光学シート。
【請求項６】
前記光学素子層が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は放射線硬化性樹脂からなり、
前記光学素子層が前記支持部材に重合接着されている
ことを特徴とする請求項２から請求項５のうちいずれか一項に記載の光学シート。
【請求項７】
前記光学素子層が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は放射線硬化性樹脂からなり、
前記光学素子層が前記支持部材と同一部材である
ことを特徴とする請求項２から請求項５のうちいずれか一項に記載の光学シート。
【請求項８】
前記光学素子が、プリズム及びレンズのうち少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の光学シート。
【請求項９】
前記光学素子層に光反射層が設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の光学シート。
【請求項１０】
前記光反射層が、前記光学素子層のうち前記光入射面側に設けられている
ことを特徴とする請求項９に記載の光学シート。
【請求項１１】
前記光反射層が、前記光学素子層のうち前記光射出面側に設けられている
ことを特徴とする請求項９に記載の光学シート。
【請求項１２】
前記光反射層が、複数の前記光学素子層の間に設けられている
ことを特徴とする請求項９から請求項１１のうちいずれか一項に記載の光学シート。
【請求項１３】
前記光学素子層が前記光学素子を複数有しており、
前記光反射層が平面視で前記複数の光学素子の間に設けられている
ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光学シート。
【請求項１４】
前記光学素子の内部に光拡散部が設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載の光学シート。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載の光学シートと、
前記光学シートの前記光入射面に光を照射する光源と
を備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１６】
請求項１５に記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットのうち前記光学シートの前記光射出面側に設けられ、前記光射出面から射出される光を用いて表示を行うディスプレイパネルと
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記光源が冷陰極蛍光ランプ、ＬＥＤ、ＥＬ及び半導体レーザのうち少なくとも一つを含んでいる
ことを特徴とする請求項１６に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば照明光路制御に使用される光学シート、この光学シートを用いたバックライトユニット及びディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置には、静止画や動画等の画像情報を表示するための光源（バックライト）を内蔵しているものがある。バックライトには大別して導光板ライトガイド方式（エッジライト方式）と直下型方式とがある。エッジライト方式は、光源ランプの光を導光板内で多重反射させて外部に射出する方式である。直下型方式は、このような導光板を用いずに光源ランプの光を直接射出する方式である。
【０００３】
エッジライト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１９に示す構成が知られている。同図に示すように、偏光板７１、７３に挟まれた液晶パネル７２の図中下面側には平面視で略長方形板状の導光板７９が配置されており、当該導光板７９の図中上面に拡散フィルム７８が設けられている。導光板７９の図中下面には反射フィルム７７が設けられている。導光板７９の側端部には光源ランプ７６が取り付けられており、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のランプリフレクター８１が光源ランプ７６の背面側を覆うように設けられている。これに加えて、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、図２０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７４、７５を配置した構成も知られている。
【０００４】
直下型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、図２１に示す構成が知られている。同図に示すように、液晶パネル７２の下面側に蛍光管等からなる光源５１が設けられており、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ものである。光源５１の背面にはリフレター５２が配置されている。
【０００５】
これらの液晶表示装置において、視野角の制御は拡散フィルムの拡散性のみに委ねられており、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。これに対する解決方法として、図２３に示すように従来より拡散フィルム７０の上に輝度強調フィルム（Brightness Enhancement Film  ＢＥＦ：米国３Ｍ社登録商標、図２２に示す）を配置し、その上に光拡散フィルム７０を配置する方法が採用されている。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。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。
【０００６】
一方、ＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートでは、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などの問題がある。このため、図２４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、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、即ち、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、±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。加えて、近年では低コスト、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。この要請に対して本出願人は、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に例示されるレンズシートを提案している。
【０００７】
上記公報によるレンズシートは、照明光源からの光の入射面側が略平坦であり、非入射面側である出射面側に形成された単位レンズ群からなるレンズ部を有する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のためのレンズシートにおいて、前記レンズシートは、出射面側のレンズ部に対応した開口部を有する光反射層を備えている構成である（図２５参照）。図２５に示すように、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の開口部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から正面方向Ｓに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。
【０００８】
上述のＢＥＦは、一般的にプリズム群９２の並列方向が互いに略直交するように２枚のシート９４を積層し、光拡散板９５や光拡散シート９１と共にディスプレイ装置に組み込み、使用されている（図２６参照）。特許文献４に記載されている裏面に光反射層を有するレンズシート又は光反射層の無いレンズシートにおいても、レンズアレイの並列方向が互いに略直交するように２枚以上のシート９４が積層され、光拡散板９５や光拡散シート９１と共にディスプレイ装置に組み込まれて使用される場合がある（図２７参照）。なお、上記図２６、図２７及び以降の図において、光学素子の形状を分かりやすくするために、全て積層された光学素子シートの光学素子アレイの長手方向が互いに並行となるような形の側面図で示しているが、実際は図２８に示したように光学素子アレイが互いに略直交するように積層されている。  
【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
【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】
【０００９】
ＢＥＦを用いた場合、上述のバックライトユニット、ディスプレイ装置では、２枚のＢＥＦシート９４を積層した状態における輸送、梱包によって筐体が揺れ動き、ＢＥＦシートが互いに動き、図２９に示すようにバックライト側に位置するＢＥＦシート９４のプリズム９２頂部が削れて欠損を起こし、そのためにディスプレイ画面上にて視認できるムラが生じる等の不具合がある。
【００１０】
特許文献４のレンズシートを用いた場合、同様のバックライトユニット、ディスプレイ装置では、同様にレンズシートを積層した状態において、図３０に示すようにレンズシート９４と共に装置内部にセットした拡散板９５等が、使用中の熱によって熱変形を起こし、液晶パネル方向へ凸型かもしくは凹型に大きく反る場合があるが、その際にバックライト側に位置するレンズシート９４のレンズ９２表面に圧力がかかり、形状潰れが起きて、上述と同様に表示画像に異常が生じる不具合がある。
【００１１】
本発明は、上記事情を鑑みて案出されたものであり、高輝度、高表示品位、省電力化を実現させることが可能であると共に鮮明な表示画像を得ることが可能な光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学シートは、光源からの光を収束もしくは均一化する光学シートであって、前記光源からの光が入射する光入射面と、前記光入射面とは反対側の面に設けられ前記光入射面からの光を射出する光射出面と、前記光入射面と前記光射出面との間に複数積層され、前記光射出面から射出される前記光の進行方向、射出範囲、波長成分及び輝度分布のうち少なくとも一つを制御する凸型の光学素子を有する光学素子層とを備え、複数の前記光学素子層のうち前記光源から最も離れた位置に設けられた光学素子層を除く全ての光学素子層について、当該光学素子層の形成ピッチ幅をＰとし、当該光学素子層の断面視での頂部付近において幅が０．１Ｐとなる範囲でフィッティングした頂部の曲率半径をＲｔとしたとき、前記頂部のフィッティング曲率半径Ｒｔが、０．１Ｐ≦Ｒｔ≦０．３６Ｐを満足し、かつ、当該光学素子層の常温でのヤング率Ｅ’（ＭＰａ）が、２００≦Ｅ’≦８００を満足することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、光学素子層を複数積層することにより優れた集光・拡散機能を得ることができるので、高輝度、高表示品位、省電力化を実現させることが可能となる。加えて、積層した光学素子層のうち、光源から最も離れた位置に設けられた光学素子層を除く全ての光学素子層について、光学素子層の断面形状の頂部の曲率半径を規定することで光学素子の欠損を防ぐことができると共に、光学素子層のヤング率を規定することで光学素子層の形状潰れを防ぐことができる。これにより、高輝度、高表示品位、省電力化を実現させることが可能であると共に鮮明な表示画像を得ることが可能となる。
【００１４】
上記の光学シートは、複数の前記光学素子層がそれぞれ平面視矩形に設けられると共にそれぞれが平面視で重なる位置に配置されており、前記光学素子層の対向する二組の辺のうち少なくとも一組の辺を支持する支持部材を更に備えることを特徴とする。  
本発明によれば、光学素子層の対向する二組の辺のうち少なくとも一組の辺が支持部材によって支持されるので、光学素子層のズレを防ぐことができる。
【００１５】
上記の光学シートは、前記支持部材が前記光学素子層の対向する二組の辺を全て支持することを特徴とする。  
本発明によれば、支持部材が前記光学素子層の対向する二組の辺を全て支持することとしたので、光学素子層のズレをより確実に防ぐことができる。
【００１６】
上記の光学シートは、前記支持部材が金属からなることを特徴とする。  
本発明によれば、支持部材が金属からなることとしたので、熱変形に強く光学素子層間のズレを確実に防ぐことができる。
【００１７】
上記の光学シートは、前記支持部材が樹脂からなることを特徴とする。  
本発明によれば、支持部材が樹脂からなることとしたので、支持部材の加工が容易であると共に材料選択の幅が広がることになる。
【００１８】
上記の光学シートは、前記光学素子層が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は放射線硬化性樹脂からなり、前記光学素子層が前記支持部材に重合接着されていることを特徴とする。
本発明によれば、光学素子層が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は放射線硬化性樹脂からなり、光学素子層が支持部材に重合接着されていることとしたので、光学素子層と支持部材との間のズレを確実に防ぐことができる。
【００１９】
上記の光学シートは、前記光学素子層が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は放射線硬化性樹脂からなり、前記光学素子層が前記支持部材と同一部材であることを特徴とする。  
本発明によれば、光学素子層が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は放射線硬化性樹脂からなり、光学素子層が支持部材と同一部材であることとしたので、光学素子層と支持部材との間のズレを回避することができる。
【００２０】
上記の光学シートは、前記光学素子が、プリズム及びレンズのうち少なくとも一方を含むこととすることを特徴とする。  
本発明では、光の進行方向、射出範囲、波長成分及び輝度分布のうちいずれを重点的に制御するかによって光学素子の構成が異なってくる。そこで、本発明において光学素子がプリズム及びレンズのうち少なくとも一方を含むこととしたので、光学素子の設計の幅が広がることになり、用途に応じて効率的な光の制御を行うことが可能な光学素子層を得ることができる。
【００２１】
上記の光学シートは、前記光学素子層に光反射層が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、光学素子層に光反射層が設けられていることとしたので、光学素子層によって散乱されたり光射出面で反射されたりして光源側に戻される光を再利用することができる。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
【００２２】
上記の光学シートは、前記光反射層が、前記光学素子層のうち前記光入射面側に設けられていることを特徴とする。  
本発明によれば、光反射層が光学素子層のうち光入射面側に設けられていることとしたので、光学素子層内の光をより多く再利用することができる。
【００２３】
上記の光学シートは、前記光反射層が、前記光学素子層のうち前記光射出面側に設けられていることを特徴とする。  
本発明によれば、光反射層が光学素子層のうち前記光射出面側に設けられていることとしたので、光射出面で反射される光を確実に再利用することができる。
【００２４】
上記の光学シートは、前記光反射層が、複数の前記光学素子層の間に設けられていることを特徴とする。  
本発明によれば、光反射層が複数の光学素子層の間に設けられていることとしたので、光学素子層ごとに光を再利用することができる。
【００２５】
上記の光学シートは、前記光学素子層が前記光学素子を複数有しており、前記光反射層が平面視で前記複数の光学素子の間に設けられていることを特徴とする。  
本発明によれば、光学素子層が光学素子を複数有しており、光反射層が平面視で複数の光学素子の間に設けられていることとしたので、光学素子間での光の漏れを防ぐことができ、当該光を利用することができる。これにより、光の利用効率を一層向上させることができる。
【００２６】
上記の光学シートは、前記光学素子の内部に光拡散部が設けられていることを特徴とする。  
本発明によれば、光学素子の内部に光拡散部が設けられることとしたので、光学素子内にて光を拡散させ光の強度分布を均一化させることができる。
【００２７】
本発明に係るバックライトユニットは、上記の光学シートと、前記光学シートの前記光入射面に光を照射する光源とを備えることを特徴とする。  
本発明によれば、高輝度、高表示品位、省電力化を実現させることが可能であると共に鮮明な表示画像を得ることが可能な光学シートを備えているので、高品質なバックライトユニットを得ることができる。
【００２８】
本発明に係るディスプレイ装置は、上記のバックライトユニットと、前記バックライトユニットのうち前記光学シートの前記光射出面側に設けられ、前記光射出面から射出される光を用いて表示を行うディスプレイパネルとを備えることを特徴とする。  
本発明によれば、高品質なバックライトユニットを備えているので、表示特性の高いディスプレイ装置を得ることができる。
【００２９】
上記のディスプレイ装置は、前記光源が冷陰極蛍光ランプ、ＬＥＤ、ＥＬ及び半導体レーザのうち少なくとも一つを含んでいることを特徴とする。  
本発明によれば、光源が冷陰極蛍光ランプ、ＬＥＤ、ＥＬ及び半導体レーザのうち少なくとも一つを含んでいることとしたので、ディスプレイパネルが必要とする光の特性に応じた光を供給することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、高輝度、高表示品位、省電力化を実現させることが可能であると共に鮮明な表示画像を得ることが可能な光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。  
図１は本発明の実施の形態に係る光学シートを備える表示装置を示す側面図である。  
同図に示すように、ディスプレイ装置１は、ディスプレイパネル２及びバックライトユニット３を備えており、バックライトユニット３からの光によってディスプレイパネル２に静止画や動画等の画像が表示されるようになっている。
【００３２】
ディスプレイパネル２として、本実施形態では液晶パネルを用いている。液晶パネルの他にも投射スクリーン装置やプラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等、バックライトユニット３の光を利用して画像を表示する装置であれば他の種類の装置を用いても構わない。
【００３３】
バックライトユニット３は、光源部１１及び光学シート１２を備えており、光源部１１からの光が光学シート１２を介してディスプレイパネル２に照射されるようになっている。
【００３４】
光源部１１は、複数配置された光源１３と、この光源１３に対してディスプレイパネル２とは反対側に配置された光反射板１４とを有している。光源１３としては例えば冷陰極蛍光ランプ、ＬＥＤ、ＥＬ及び半導体レーザなどの発光素子を用いることができる。光反射板１４は光源１３からの光をディスプレイパネル２側へ反射する光学部材である。
【００３５】
光学シート１２は、光拡散板１５、光学素子シート（光学素子層）１６、光拡散シート１７及び支持部材１８を備えており、光源部１１とディスプレイパネル２との間に配置されている。当該光学シート１２は光源部１１側からディスプレイパネル２側へ向けて光拡散板１５、光学素子シート１６及び光拡散シート１７が順に積層された構成になっている。光学シート１２のうち光源部１１側が光入射側、ディスプレイパネル２側が光射出側であり、光拡散板１５の図中下面１５ａが光入射面、光拡散シート１７の図中上面１７ａが光射出面となっている。
【００３６】
光拡散板１５及び光拡散シート１７は光源部１１からの光を拡散させ光の照度分布が均一になるように調整する光学部材であり、平面視で矩形に設けられている。光拡散板１５及び光拡散シート１７は、透明樹脂及び当該透明樹脂の中に分散された透明粒子とを有する構成になっており、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からである。屈折率差は０．５以下となることが好ましい。光拡散板１５や光拡散シート１７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ため、光拡散板１５や光拡散シート１７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く、平均粒径が１．０〜５．０μｍであると更に好ましい。透明粒子としては透明樹脂中に空気を含む微細な空洞を有した構造、すなわち透明樹脂と空気との屈折率差で拡散性能を得る構成であっても構わない。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。
【００３７】
光学素子シート１６は平面視で矩形に設けられた基材シート１６ａ上に複数の光学素子１６ｂが配列された構成になっており、光入射面１５ａと光射出面１７ａとの間に複数枚設けられている。図１では光学素子シート１６を２枚重ねた構成になっているが、例えば光学素子シート１６を３枚以上重ねた構成としても勿論構わない。
【００３８】
基材シート１６ａとしては、当該技術分野で良く知られている例えば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が用いられる。これらのシートの屈折率は例えば１．５０±０．５の範囲内となっている。
【００３９】
光学素子１６ｂとしては、図１７に示すように断面視においてピッチ幅Ｐの１０％の幅となる範囲内でフィッティングさせた頂部の曲率半径Ｒｔが当該ピッチ幅Ｐの１０％以上の値となるレンズやプリズムを用いることが好ましく、本実施形態ではレンズ形状の光学素子が用いられている。具体的な形状としては、一方向にレンズをアレイ状に並列してなるパターンのものや、この他にもマイクロレンズのようなドットパターンのものであっても構わない。図１に示すのはレンズをアレイ状に並列してなるパターンである。同図では便宜上各光学素子シート１６においてレンズパターンの延在方向が同一になるように積層されている様子が示されているが、実際にアレイ状に並列させるパターンを用いる場合にはレンズパターンの延在方向が交差（又は直交）するように光学素子シート１６を積層するようにする。
【００４０】
光源部１１から最も離れた位置に配置された光学素子シート１６を除く全ての光学素子シート１６においては、光学素子１６ｂの素材は硬化物のヤング率Ｅ’が２００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下となるような樹脂が用いられている。このような樹脂の種類としては、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が挙げられる。
【００４１】
但し、これらの樹脂の硬化物のヤング率も、樹脂を硬化させるときの条件によって変化し得る。例えば、ＵＶ硬化性の樹脂であった場合、硬化時のＵＶ照射量が小さいと樹脂の硬化不足によりヤング率が低くなり、逆に大きいとヤング率が高くなる傾向が見られる。したがって、樹脂の硬化物のヤング率が上述した条件に当てはまるように、最適な硬化条件を見つけて樹脂硬化を行う必要がある。これらの樹脂の硬化物の屈折率は、何れも硬化条件に関わらず１．５０±０．５となる。
【００４２】
光学素子１６ｂのパターン成形法としては、熱硬化性、熱可塑性もしくは放射線硬化性の樹脂４１を基材シート１６ａの表面上に塗布し、凹凸形状の逆型形状を表面に有するロール状金型４３に樹脂塗布側を圧接させつつ、基材シート１６ａを通して冷却、加熱、もしくは放射線照射４２し、基材シート１６ａ表面上に塗布された樹脂４１を硬化することにより、目的の凹凸形状を持った光学素子１６ｂのパターンを基材シート１６ａの表面上に形成するという方法が挙げられる（図１８参照）。
【００４３】
光学素子１６ｂのパターンを成型する際には、当該光学素子１６ｂのパターンと基材シート１６ａとを押出し成形法や射出成形法等で一度に形成しても良い。上述したヤング率や頂部の曲率半径などの条件は全てバックライトから最も離れた位置に設けた光学素子シートを除く全ての光学素子シートに対応したものであり、最も外側に位置する光学素子シートに関しては光学素子のヤング率や頂部の曲率半径の規定は特に定めなくても良い。
【００４４】
光拡散板１５、光学素子シート１６及び光拡散シート１７はそれぞれ平面視でほぼ同一の寸法になっており、平面視での位置が重なるように配置されている。支持部材１８はこれら光拡散板１５、光学素子シート１６及び光拡散シート１７の対向する二組の辺のうち一組（例えば図中左右方向に位置する辺）を支持している。
【００４５】
支持部材１８を構成する材料としては、例えば金属や樹脂などが挙げられる。光源部１１からの光及び光源部１１やディスプレイパネル２の発熱などによって変形しない材料であることが好ましい。光学素子シート１６が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は放射線硬化性樹脂からなる場合、支持部材１８に光学素子シート１６を重合接着させるようにしても良いし、支持部材１８を光学素子シート１６と同一の材料からなる同一部材として一体成型された構成であっても良い。このほか、支持部材１８としては、粘着剤や接着剤、溶着する方法、固定具を用いる方法、エキシマを照射し常温接合する方法等が挙げられる。
【００４６】
粘着剤や接着剤としては、例えば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の粘着剤や接着剤が挙げられる。いずれの場合も高温のバックライト内で使用されるため、１００℃で貯蔵弾性率Ｇ’が１０ＭＰａ以上であることが望ましい。これより値が低いと、使用中に支持部材１８が剥がれてしまう可能性がある。また粘着剤や接着剤は両面テープ状のものでも良いし、単層のものでもよい。粘着剤や接着剤を塗る方法として、コンマコーター等の各種塗工装置、印刷方式、ディスペンサーやスプレーを用いる方法、または筆等を用いた手作業による塗工であってもよい。
【００４７】
溶着の手法を用いる場合、例えば熱や超音波やレーザーを使用する方法が挙げられる。これらの方法は加工法が容易であり、表示領域外の接合に適している。レーザ照射で溶着を行う場合には、光学シート１２の四隅付近で表示領域外になる箇所や光学シート１２の側面などを、例えば炭酸ガスレーザによって溶解させて溶着させる方法等が一例として挙げられる。
【００４８】
固定具を用いる場合、当該固定具としては、例えば支持部材１８の形状に成形された樹脂や金属、金属の止め具、ホチキス、テープ、ゴム、クリップなどが挙げられる。環境に配慮した材料、例えば生分解プラスチックや、紙、木等のセルロースを含む材質のものでもよい。
【００４９】
支持部材１８として成形された樹脂や金属の止め具はバックライトの筺体と一体化されていても構わない。これらの方法は溶着よりもさらに加工法が容易であり、表示領域外の接合に適している。支持部材１８を用いて光学シート１２を固定する場合、予め光拡散シート１７、光学素子シート１６、光拡散板１５に位置決め用の開口部を設けておき、支持部材１８に開口部に貫通させるピンを設けることによって、光学シート１２を容易に組み立てることができる。このピンは支持部材１８に複数箇所あるとより位置精度が向上する。
【００５０】
支持部材１８として、エキシマを照射によって常温接合する方法を用いる場合、１７８ｎｍのエキシマＵＶを接合する２つの素材の片方、もしくは両方に照射したのち、２つの素材をラミネートする。ラミネート時に熱をかけても良いし、ラミネート後に熱をかけても良い。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、光学素子シート１６を複数積層することにより優れた集光・拡散機能を得ることができるので、高輝度、高表示品位、省電力化を実現させることが可能となる。加えて、積層した光学素子シート１６のうち、光源部１１から最も離れた位置に設けられた光学素子シート１６を除く全ての光学素子シート１６について、光学素子シート１６の断面形状の頂部の曲率半径を規定することで光学素子１６ｂの欠損を防ぐことができると共に、光学素子シート１６のヤング率を規定することで光学素子シート１６の形状潰れを防ぐことができる。これにより、高輝度、高表示品位、省電力化を実現させることが可能であると共に鮮明な表示画像を得ることが可能となる。
【００５２】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば図２に示すように、光学シート１２の構成が、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、光学素子シート１６を２枚、光拡散シート１７を積層し、支持部材１８で固定して組み立てた構成であり、光学素子シート１６の光学素子１６ｂとしてプリズムを用いる構成（以下、このような光学素子シートを「プリズムシート１６」と表記する）であっても構わない。この構成において、プリズムシート１６Ｐはプリズムパターンが直交するように積層されている。
【００５３】
また、図３に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、光学素子１６ｂとしてレンズを用いた光学素子シート（以下、このような光学素子シートを「レンズシート１６」と表記する）１６Ｌ、プリズムシート１６Ｐ、光拡散シート１７を１枚ずつ積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。レンズシート１６Ｌとプリズムシート１６Ｐは各パターンの延在方向が直交するように積層されている。レンズシート１６Ｌとプリズムシート１６Ｐの積層順を逆にした形にしても良い。
【００５４】
また、図４に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、プリズムシート１６Ｐを２枚、光拡散シート１７を積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。ここで、バックライトユニット３側のプリズムシート１６Ｐの向きを逆にし、それぞれの基材シートを接触させた形でそれぞれ光学素子１６ｂのパターンの延在方向が直交するように積層されている。図５に示すようにプリズムシート１６Ｐの代わりにレンズシート１６Ｌを用いても構わない。
【００５５】
また、図６に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、光学素子シート１６Ｌ、プリズムシート１６Ｐ、光拡散シート１７を１枚ずつ積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても良い。同図に示す構成では、光学素子シート１６Ｌに用いられる光学素子１６ｂの構成が断面でアレイの延在方向に見たときに左右非対称となる形状になっており、各光学素子１６ｂの延在方向がそれぞれ直交するように積層されている。この構成において、プリズムシート１６Ｐの代わりにレンズシート１６Ｌを用いても良い。
【００５６】
また、図７に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、光反射層１９が設けられたレンズシート１６Ｌ、光反射層１９が設けられていないレンズシート１６Ｌ、光拡散シート１７を１枚ずつ積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。光反射層１９が設けられたレンズシート１６Ｌ、レンズシート１６Ｌは各光学素子（レンズ）の延在方向が直交するように積層されている。レンズシート１６Ｌの代わりにプリズムシート１６Ｐを用いても良い。
【００５７】
この場合、光反射層１９を光学素子シート１６Ｌ、１６Ｐの入射面側に設けることが好ましい。光反射層１９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１９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。
【００５８】
この光反射層１９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。あらかじめ光学素子１６ｂと反対の面にＵＶ硬化型粘着材を貼合し、光学素子１６ｂ側からＵＶを照射することで、粘着材の光学素子１６ｂ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、光学素子１６ｂ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、容易に光学素子１６ｂと光反射層を１：１に対応させて配置することができる。
【００５９】
また、該光反射層１９は押し出しや射出成形で出射面側に光学素子１６ｂ、基材シート１６ａ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、該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。
【００６０】
また、図８に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、光反射層１９付きのレンズシート１６Ｌ、プリズムシート１６Ｐ、光拡散シート１７を１枚ずつ積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。光反射層１９付きのレンズシート１６Ｌは、光の入射面側の凹部がレンズ形状となったものであり、各光学素子の延在方向が直交するように積層されている。プリズムシート１６Ｐの代わりにレンズシート１６Ｌを用いても良い。
【００６１】
また、図９に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、レンズシート１６Ｌ、プリズムシート１６Ｐ、光拡散シート１７を１枚ずつ積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。レンズシート１６Ｌは、光の入射面側にレンズアレイを設けたものであり、各光学素子の延在方向が直交するように積層されている。プリズムシート１６Ｐの代わりにレンズシートを用いても良い。
【００６２】
また、図１０に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、レンズシート１６Ｌ、光反射層１９付きのレンズシート１６Ｌ、光拡散シート１７を１枚ずつ積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。光反射層１９付きのレンズシート１６Ｌは、レンズの頂部に光反射層１９を設けたものであり、光源側のレンズシート１６Ｌとの間で各光学素子の延在方向が直交するように積層されている。光源側のレンズシート１６Ｌの代わりにプリズムシートを用いても良い。
【００６３】
また、図１１、図１２及び１３に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、レンズシート１６Ｌ、光拡散粒子２０が設けられたレンズシート１６Ｌ、光拡散シート１７を１枚ずつ積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。光拡散粒子２０付きのレンズシート１６Ｌは、レンズシート内部に光拡散粒子２０として透明樹脂の微粒子を設けたものであり、光源側のレンズシート１６Ｌと各光学素子の延在方向が直交するように積層されている。図１１はレンズ１６ｂ内部のみに光拡散粒子２０を設けたシートを用いた図であり、図１２は基材シート１６ａ内部のみに光拡散粒子２０を設けたシートを用いた図であり、図１３はレンズ１６ｂ、基材シート１６ａ両方の内部に光拡散粒子２０を設けたシートを用いた図である。また、光源側のレンズシート１６Ｌの代わりにプリズムシートを用いても良い。透明樹脂の種類としては、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硬化物からなるものとし、レンズ９２の屈折率をＭ、光拡散粒子２０の屈折率をＮとすると、両者の屈折率差は｜Ｍ−Ｎ｜≧０．０１の関係を満たすことが望ましい。両者の屈折率差が０．０１未満であると十分な光拡散性が得られないからである。
【００６４】
また、図１４に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、光反射層１９付きのレンズシート１６Ｌ、レンズシート１６Ｌ、光拡散シート１７を１枚ずつ積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。光反射層１９付きのレンズシート１６Ｌは、レンズアレイの隙間に光反射層１９を設けたものであり、ディスプレイパネル２側のレンズシート１６Ｌとの間で各光学素子の延在方向が直交するように積層されている。液晶パネル９０側のレンズシート１６Ｌの代わりにプリズムシートを用いても良い。
【００６５】
また、図１５に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、レンズシート１６Ｌを２枚、光拡散シート１７を積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。ディスプレイパネル２側のレンズシート１６Ｌは、アレイによってレンズの高さが異なる場合のシートを示しており、光源部１１側のレンズシート１６Ｌとの間で各光学素子の延在方向が直交するように積層されている。光源部１１側のレンズシート１６Ｌの代わりにプリズムシートを用いても良い。
【００６６】
また、図１６に示すように、バックライトユニット３側から順に、光拡散板１５、レンズシート１６Ｌ、光反射層１９付きのレンズシート１６Ｌ、光拡散シート１７を１枚ずつ積層し、支持部材１８で固定して組み立てた光学シート１２であっても構わない。光反射層１９付きのレンズシート１６Ｌは、光の入射面に凹凸を付け、凹部に光反射層１９を設けた場合のシートを示しており、光源部１１側のレンズシート１６Ｌとの間で各光学素子の延在方向が直交するように積層されている。光源部１１側のレンズシート１６Ｌの代わりにプリズムシートを用いても良い。
【００６７】
なお、図１〜１６の光学シートは全て、複数枚積層した光学素子シート１６のうち、光源部１１側の光学素子シート１６において、光学素子１６ｂのヤング率Ｅ’、及び頂部の曲率半径Ｒｔを上記実施形態に記載したように規定されている。
【実施例】
【００６８】
本実施例では、図１に示した構成の光学シートを作成した。まず、厚さ７５μｍの基材シートのＰＥＴシート表面上に、光学素子のパターンを形成させるＵＶ硬化性のアクリル系樹脂を塗布し、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、目的の凹凸形状を持った光学素子をシート表面上に形成した。
【００６９】
本実施例における光学素子１６ｂの形状は、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とした。また、レンズ断面においてレンズピッチ幅Ｐの１０％、すなわち１４μｍの範囲内でフィッティングさせた頂部の曲率半径Ｒｔを、０μ〜５０μｍと様々に変化させた形状のレンズシート１６Ｌを作成した。レンズの形状としては、曲率半径Ｒｔが０〜１０μｍのときはプリズム形状であり、曲率半径Ｒｔが１１〜５０μｍのときはレンズ形状となっている。なお、Ｒｔが０μｍとは、頂部が完全に尖ったプリズム形状のことを指している。
【００７０】
また、硬化条件を大きく変えることにより、樹脂の硬化度を様々に変化させ、様々なヤング率を持ったレンズシート１６Ｌを作成した。ヤング率Ｅ’の測定はミクロトームにてレンズが伸びる方向に対して垂直な断面出しを行った後、微小硬度測定器（Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ）を用いて行った。押し込み深さは５００ｎｍで行い、このときの除荷曲線からヤング率を算出した。測定は各サンプル６回ずつ行い、平均値を取った。
【００７１】
バックライト９７側から光拡散板１５、本実施例で作成したレンズシート１６Ｌを２枚、光拡散シート１７の順で積層していき、ディスプレイ装置に組み込み、振動試験を行った。試験方法は、光学シート９８を組み込んだディスプレイ装置を試験機に乗せ、条件を振動数５〜５０Ｈｚ、加速度１．０Ｇとしてｘ方向（レンズシートの短辺と平行する方向）に２０分、ｙ方向（レンズシートの長辺と平行する方向）に２０分、ｚ方向（レンズシートの厚さ方向）に７０分として試験を行った後、表示画像のムラの有無を目視で観察した。
【００７２】
バックライト９７側から光拡散板１５、本実施例で作成したレンズシート１６Ｌを２枚、光拡散シート１７の順で積層していき、ディスプレイ装置に組み込み、点灯試験を行った。試験方法は、光学シート９８を組み込んだディスプレイ装置のバックライトを２００時間点灯させた後、表示画像のムラの有無を目視で観察した。
【００７３】
表１に示した結果より、レンズ９２の頂部の曲率半径Ｒｔが１４μｍ以上であり、かつヤング率Ｅ’が２００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下となるときに、レンズ表面が潰れず、かつ欠損も生じず、鮮明な表示画像を得る上で有利な光学シート、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、本実施例ではレンズの頂部の曲率半径Ｒｔを最大５０μｍまで上げて検証を行ったが、実際には曲率半径Ｒｔは５０μｍ以上となっても潰れや欠損等の悪影響を及ぼすことはないため、本発明における曲率半径Ｒｔの規定は１４μｍ以上、すなわちＲｔ≧０．１Ｐ（レンズピッチ幅Ｐの１０％＝１４μｍ）とした。
【００７４】
【表１】
0005098576.tif 000002
【００７５】
次に、バックライト側から光拡散板、本実施例で作成したレンズシート１６Ｌを２枚、光拡散シート１７の順で積層していき、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。また、レンズシート１６Ｌを１枚のみにして組み込んだ場合の測定も行い、レンズシート１６を２枚以上組み込んだ場合の光学特性向上の確認も行った。
【００７６】
下記に示した結果より、レンズシート１６Ｌを２枚以上積層することによって正面輝度と視野角の大幅な向上の効果が確認できた。なお、輝度測定には曲率半径が０．７ｍｍ、ヤング率が２０００ＭＰａのレンズシート１６Ｌを用いた。今回は、１枚のみのと、２枚積層したときの２パターンの場合で輝度測定を行ったが、必要に応じてレンズシートを３枚以上積層して更なる光学特性の向上を期待することもできる。
【００７７】
【表２】
0005098576.tif 000003
【００７８】
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、マイクロレンズにおいても同様の傾向が見られることが期待できる。
【００７９】
また、今回使用した光学シートとディスプレイ装置は一例であり、本発明に係る構成のみに限定されるものではない。  
上述したように、本発明によれば、輝度向上のための光学素子シートを少なくとも２枚以上積層した構成を一部に設けることにより、優れた集光・拡散機能を有し、高輝度、高表示品位、低消費電力を備えた光学シートを提供すると共に、２枚以上積層した光学素子シートのうち、バックライトから最も離れた位置に設けた光学素子シートを除く全ての光学素子シートの表面の欠損と形状の潰れを防止し、鮮明な表示画像を得る上で有利な光学シート、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。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図２】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図３】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図４】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図５】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図６】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図７】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図８】光学素子シートの製造工程を示す側面図。
【図９】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図１０】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図１１】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図１２】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図１３】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図１４】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図１５】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図１６】本発明に係る光学シートと液晶表示装置の一例を示す説明図。
【図１７】光学素子の頂部のフィッティング曲率半径Ｒｔを示す説明図。
【図１８】光学素子シートの製造工程を示す側面図。
【図１９】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図。
【図２０】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図。
【図２１】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図。
【図２２】従来技術によるＢＥＦの斜視図を示す説明図。
【図２３】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。
【図２４】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。
【図２５】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２６】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。
【図２７】ＢＥＦとは別タイプのレンズシート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。
【図２８】光学素子シートを直行させて積層した様子を示す立体説明図。
【図２９】ＢＥＦの表面に欠損が生じる様子を示す図。
【図３０】レンズシートのレンズ表面に潰れが生じる様子を示す図。
【符号の説明】
【００８１】
１…ディスプレイ装置  ２…ディスプレイパネル  ３…バックライトユニット  １１…光源部  １２…光学シート  １３…光源  １４…光反射板  １５…光拡散板  １５ａ…光入射面  １６…光学素子シート  １６ａ…基材シート  １６ｂ…光学素子  １６Ｐ…プリズムシート  １６Ｌ…レンズシート  １７…光拡散シート  １７ａ…光射出面  １８…支持部材  １９…光反射層  ２０…光拡散粒子
【図１】
0005098576.tif 000004
【図２】
0005098576.tif 000005
【図３】
0005098576.tif 000006
【図４】
0005098576.tif 000007
【図５】
0005098576.tif 000008
【図６】
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【図７】
0005098576.tif 000010
【図８】
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【図９】
0005098576.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
0005098576.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0005098576.tif 000018
【図１６】
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【図１７】
0005098576.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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