(57)【要約】【課題】水平方向・垂直方向ともに広い視野角を有し、モワレを解消することが可能な光学部材、バックライト・ユニット、ディスプレイ装置の提供する。【解決手段】光路制御機能を有する光学シート１０と、光拡散性及び自立性を有するシートとが一体化した構造を有し、且つ光学シートの光出射面に光拡散性及び自立性を有するシートよりも全光線透過率の高い光拡散シート１７とが粘着材、接着材、溶着の何れかの手段で接合されている光学部材。該光学部材を用いたバックライト・ユニット、及びディスプレイ装置。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から入射した光を出射する際に方向、範囲、輝度分布の少なくとも何れかを制御するために用いられる光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、光拡散性及び自立性を有するシートとが一体化してなる構造を有し、且つ前記光学シートの光出射面に前記光拡散性及び自立性を有するシートよりも全光線透過率の高い光拡散シートとが接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材。
【請求項２】
請求項１に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合される光拡散シートとが、該光学シートの１辺で、その端部から３ｍｍ以内の範囲にて接合幅１．５ｍｍ以上で接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材。
【請求項３】
請求項１に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合される光拡散シートとが、該光学シートの２以上の辺で、各々の端部から３ｍｍ以内の範囲にて接合幅１．５ｍｍ以上で接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材。
【請求項４】
請求項１に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合される光拡散シートとが、該光学シートの２以上の頂点近傍で、各々３ｍｍ×３ｍｍの範囲内に納まる直径１．５ｍｍ以上の円状の点若しくは一辺１．５ｍｍ以上の四角い点にて接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合されている光拡散シートとが、粘着剤によって接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合されている光拡散シートとが、接着剤によって接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材。
【請求項７】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合されている光拡散シートとが、溶着によって接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、光拡散性及び自立性を有するシートとが、透明支持体を介して複数の層構造を有する粘着層若しくは接着層によって一体化されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、光拡散性及び自立性を有するシートとが、透明支持体を介さない構造を有する粘着層若しくは接着層によって一体化されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材。
【請求項１０】
直下型光源と、請求項１乃至９の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材を少なくとも備えたことを特徴とするバックライト・ユニット。
【請求項１１】
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、冷陰極線管若しくはＬＥＤによる光源と、請求項１０に記載のバックライト・ユニットを備えた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】
本発明は、主に、液晶表示素子を用いたディスプレイ用直下型バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される光学部材の改良に関する。
【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】
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。
【０００４】
バックライトの方式には、大別して冷陰極管（CCFT：Cold Cathode Fluorescent Tube）等の光源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の側端部に沿って取付け、光源からの光を導光板内で多重反射させる導光板ライトガイド方式（エッジライト方式）と、導光板を用いず液晶パネルの背面に光源を配置した直下型方式とがある。
最近では、ノート型パーソナルコンピュータや携帯情報端末などに用いられる２０ｉｎｃｈ以下の画面サイズの小型液晶表示装置には、低消費電力化が図れ、薄型化の容易なエッジライト方式の採用が主流となり、２０ｉｎｃｈ以上の画面サイズの中〜大型液晶表示装置では直下型方式の採用が主流となっている。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。
【０００５】
２０ｉｎｃｈ以上の液晶表示装置に対しては、より薄型で、視野角依存性が低く、高輝度、かつ低消費電力であることが求められており、液晶表示装置に搭載されるバックライトもその実現に対処することが要求されている。
【０００６】
複数本の冷陰極管を並列させた直下型方式バックライトでは、光源としての冷陰極管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などが、出射光を拡散させる拡散板を通して、その発光した光源の形状が直接視認できてしまうため、拡散板には非常に光散乱性の強い樹脂板が用いられている。この拡散板は、強い拡散性を持たせるために通常１ｍｍ〜３ｍｍ程度の厚さが必要であり、その厚さのために光吸収が少なからずあり、光源からの光量が減少し液晶画面表示が暗くなる問題がある。
【０００７】
この問題を解決するために、光路制御機能を有する光学シートと、光拡散板とが粘着層若しくは接着層を介して一体化することで、冷陰極管の光源の形状を不明瞭にし、且つ水平方向に広い角度で高い正面輝度を提供する光学部材が発明された。
【０００８】
前記一体型光学部材は、図１に一例を示すように、レンズ基材２上に半円柱状レンズが並列しているレンズシートの反レンズ面に、光反射性を有する高屈折率層４と低屈折率層
５が並列しストライプを形成している光学シート１０と、光拡散板９とが粘着層若しくは接着層を介して一体化されている構造を有する。粘着層若しくは接着層は、符号１１のように透明支持体７を介する複層構造を採っても良いし、図２に示す符号１２（粘着層若しくは接着層）のように透明支持体を介さない構造を採っても良い。
【０００９】
図３は、一体型光学部材の光路を説明する概略図である。図３に示すように、ディスプレイ使用時（観察時）に、一体型光学部材は、光源１３から発せられた光１４を光拡散板９で均一化することで光源の形状を不明瞭にし、半円柱状レンズ１によって正面方向に集光される向きに進んだ光１５のみが低屈折率層５を通って正面輝度に関与する。
【００１０】
半円柱状レンズを通過する際に広がり無駄になる方向に拡散された光１６は、低屈折率層５と並列して設けられた光反射性を有する高屈折率層４によって光源側に戻され、ランプハウス内の反射板によって再び光出射面に向かって進む。
【００１１】
この反射の繰り返しにより、光源から発せられた光は無駄になることなく正面輝度に関与するため、高い正面輝度を実現する。
【００１２】
また、レンズ形状や光反射性を有する高屈折率層４と低屈折率層５の配置バランスを制御することで、水平方向に広い範囲で緩やかな輝度分布変化を維持することが可能であり、より自然な見え方のディスプレイの提供に寄与する。
【００１３】
更に、液晶ディスプレイの輝度向上のために、従来一般的に用いられているような拡散シートや輝度向上シートの多重使用を必要としないため、ディスプレイの組み立て時の作業利便性の向上も可能となる。
【特許文献１】ＷＯ２００６／０８０５３０
【特許文献２】特開２００７−２１３０３５号公報
【特許文献３】特開２００７−２２５８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
近年盛んに開発が行われている大型・薄型ディスプレイに用いる輝度向上部材として、光路制御機能を有する光学シートと光拡散板とが一体化した光学部材は、正面輝度、水平方向の視野角、ハンドリング性に於いて有利性を示す。
【００１５】
しかし、垂直方向の視野角がやや狭い点や、光出射面がピッチ性のレンズシートで構成されているため、液晶パネルセルのピッチによってはモワレが生じる危険性を有する点で問題がある。
【００１６】
また、光拡散性を有する部位が光拡散板のみであるため、冷陰極管の間隔によっては光源の形状を完全には消し切れない可能性がある。
【００１７】
本発明は、上記垂直方向の視野角の拡大、上記モワレが生じる危険性の解消、上記光源の形状を完全には消し切ることのできる光路制御機能を有する光学部材、及びバックライト・ユニット並びにディスプレイ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、光源から入射した光を出射する際に方向、範囲、輝度分布の少なくとも何れ
かを制御するために用いられる光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、光拡散性及び自立性を有するシートとが一体化してなる構造を有し、且つ前記光学シートの光出射面に前記光拡散性及び自立性を有するシートよりも全光線透過率の高い光拡散シートとが接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材である。
【００１９】
また、本発明は、請求項１に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合される光拡散シートとが、該光学シートの１辺で、その端部から３ｍｍ以内の範囲にて接合幅１．５ｍｍ以上で接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材である。
【００２０】
また、本発明は、請求項１に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合される光拡散シートとが、該光学シートの２以上の辺で、各々の端部から３ｍｍ以内の範囲にて接合幅１．５ｍｍ以上で接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材である。
【００２１】
また、本発明は、請求項１に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合される光拡散シートとが、該光学シートの２以上の頂点近傍で、各々３ｍｍ×３ｍｍの範囲内に納まる直径１．５ｍｍ以上の円状の点若しくは一辺１．５ｍｍ以上の四角い点にて接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材である。
【００２２】
また、本発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合されている光拡散シートとが、粘着剤によって接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材である。
【００２３】
また、本発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合されている光拡散シートとが、接着剤によって接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材である。
【００２４】
また、本発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、該光学シートの光出射面に接合されている光拡散シートとが、溶着によって接合されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材である。
【００２５】
また、本発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、光拡散性及び自立性を有するシートとが、透明支持体を介して複数の層構造を有する粘着層若しくは接着層によって一体化されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材である。
【００２６】
また、本発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材に於いて、光路制御機能を有する光学シートと、光拡散性及び自立性を有するシートとが、透明支持体を介さない構造を有する粘着層若しくは接着層によって一体化されていることを特徴とする光路制御機能を有する光学部材である。
【００２７】
また、本発明は、直下型光源と、請求項１乃至９の何れか１項に記載の光路制御機能を有する光学部材を少なくとも備えたことを特徴とするバックライト・ユニットである。
【００２８】
また、本発明は、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、冷陰極線管若しくはＬＥＤによる光源と、請求項１０に記載のバックライト・ユニットを備えたことを特徴とするディスプレイ装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、光路制御機能を有する光学シートと、光拡散性及び自立性を有するシートとが一体化してなる構造を有し、且つ光学シートの光出射面に光拡散性及び自立性を有するシートよりも全光線透過率の高い光拡散シートとが接合されている光路制御機能を有する光学部材であるので、一体型光学部材の光学特性、ハンドリング性の利点を保持しつつ、垂直方向の視野角拡大や、光出射面最外面のピッチ性消失によるモワレの解消、光源の形状の解消を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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４は、本実施形態による光学部材の一例の構造を示す断面概略図、図８は本発明に係わるバックライト・ユニットの構造を示す断面概略図、図９は本発明に係わるディスプレイ装置の構造を示す断面概略図であり、各部位の縮尺は実際とは一致しない。
【００３１】
本発明に係わる光出射面に配される光拡散シート１７は、光入射面に配される光拡散性及び自立性を有するシート９よりも全光線透過率が高いことが望ましい。これは、光出射面に配される光拡散シート１７の全光線透過率が光入射面に配される光拡散性シート９よりも全光線透過率よりも低いと、光路制御機能を有する光学シート１０により高められた正面輝度が低下し、表示画面が暗くなってしまう点で不利となるためである。
【００３２】
一方、光入射面に配される光拡散シート９の全光線透過率よりも高いと、前記光学シート１０により高められた正面輝度が有効に働き、明るい表示画面を提供する点で有利となる。また、接合方法は、光学部材の形状を損なわないものであれば、粘着材による接合でも、接着材による接合でも、溶着による接合でも良い。
【００３３】
図５、６、７は、光学部材の光出射面の接合部分を示す、第１例〜第３例の平面図である。図５に第１例を示すように、接合部分は連続的な線１８でも、図６に第２例を示すように、不連続な線１９でも、また、図７に第３例を示すように、点２０でも良く、１以上の線、２以上の点、若しくはその組み合わせの何れかを任意に選択することが可能である。
【００３４】
ただし、接合部分は本発明に係わる光学部材端部から３ｍｍの範囲に収まっており、幅は１．５ｍｍであることが必要である。線状に接合する際には、接合線の開始点と終了点が本発明に係わる光学部材の端部であることが望ましい。接合を行う辺は長辺であっても短辺であっても良い。
【００３５】
これは、線状、点状に係わらず、１．５ｍｍ幅未満であったり、端部が接合されていなかったりする場合、接合強度不足や端部がはためくことにより光出射面に配した光拡散シート１７がハンドリング中に剥がれる恐れがある点で不利となり、端部から３ｍｍよりも遠い位置に接合部があると、非接合部との光学特性差によりディスプレイの表示画面端部の画像品位が低下する点で不利となるためである。
【００３６】
一方、接合部分を端部から３ｍｍの範囲に収め、幅を１．５ｍｍ以上に設定することで、ハンドリングに耐え得る接合強度を得ることが可能となり、画像品位にも影響を及ぼさない点で有利となる。
【００３７】
本実施形態に係わる光学部材の構成部材である光路制御機能を有する光学シート１０（
以下、光学シートと記す）は、ポリカーボネート（PC）、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（PET）等からなる基材２上に熱可塑性若しくはＵＶ硬化樹脂で成形させたレンズ１が並列してなるレンズシート、若しくは押し出し成形されたレンズシートと、前記レンズシートの反レンズ面に貼合されたＵＶ硬化性接着層と、レンズ面側からＵＶを照射することで前記感材が硬化部分と未硬化部分に分かれることを利用した転写法で形成された光反射性を有する高屈折率層４とからなることを特徴とする。
【００３８】
符号５には低屈折率層が形成されている必要があり、該低屈折率領域が空間（空気）からなることで、最も効率的に正面輝度を向上させることが可能になる。また、レンズ１の形状は半円柱状に限定されるものではない。
【００３９】
本実施形態に係わる光学部材の構成部材である光拡散性及び自立性を有するシート（以下、光入射面の光拡散シートと記す）としては、ＰＣ、シクロオレフィンポリマー、アクリル、ポリスチレン（PS）、若しくはこれらの材料を任意の比率で配合した共重合体を材料とする光拡散板や光微拡散板、透明板が挙げられる。
【００４０】
本実施形態に係る光学部材は、光学シート１０と光入射面の光拡散性シート９とが、粘着層若しくは粘着層１１若しくは１２を介して一体化してなる構造である。
【００４１】
図８は、本発明に係わるバックライト・ユニットの構造を説明するための概略図である。本発明に係わるバックライト・ユニットは、本発明に係わる光学部材と冷陰極管２１とランプハウス２２とを少なくとも備えた構造である。
【００４２】
図９は、本発明に係わるディスプレイ装置の構造を説明するための概略図である。本発明に係わるディスプレイ装置は、本発明に係わるバックライト・ユニットと画素単位での透過／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２３とを少なくとも備えた構造である。
【実施例】
【００４３】
本発明の効果を示すため、バックライト／光学部材／液晶パネルからなるディスプレイ装置を作製し、比較を行った。ここでは光学部材として、複数枚のシートを積層させる従来の方式、図２に示す構成からなる一体型光学部材、図４に示す構成からなる前記一体型光学部材−光拡散シート接合型光学部材を用いた。
【００４４】
本実施例では、前記種々の光学部材を用いた際のディスプレイ画面の視野角（水平、垂直）、正面輝度やコントラストや輝度変化を総合的に見た画像品位、ディスプレイ組み立て時等のハンドリングの簡便さを比較項目とする。
【００４５】
サンプルサイズは３７ｉｎｃｈとし、光拡散板及び光入射面の光拡散シートとしてポリスチレンを用いた。
【００４６】
【表１】
2009231067.tif 000003
表１に示したように、光入射面の光拡散シートよりも全光線透過率の高い光拡散シートを一体型光学部材の光出射面に接合した本発明に係る光学部材からのみ、視野角、光源の形状、モアレの解消含む画像品位、ハンドリング性全ての面で良好な結果が得られた。
【００４７】
ただし、接合幅が１．５ｍｍ未満の場合には作業中に接合した光拡散シートが剥離する場合があるためハンドリング性に難があり、接合部が端部から３ｍｍを超える位置にある場合にはディスプレイの表示画面の縁に輝度の落差が見られたため画像品が劣る結果となった。
【００４８】
従って、一体型光学部材の光出射面に光拡散シートを接合する場合には、接合部分を端部から３ｍｍの範囲に収め、幅を１．５ｍｍ以上に設定する必要がある。
【００４９】
接合する光拡散シートの全光線透過率が、一体型光学部材に用いられる光入射面の光拡散シートの全光線透過率よりも低い場合は、正面輝度の低下によりディスプレイの画面が暗くなるため使用に適さない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来の一体型光学部材の構造を説明するための第１概略図である。
【図２】従来の一体型光学部材の構造を説明するための第２概略図である。
【図３】一体型光学部材の光路を説明するための概略図である。
【図４】本発明に係わる光学部材の構造を説明するための概略図である。
【図５】光学部材の光出射面の接合部分を示す第１例の平面図である。
【図６】光学部材の光出射面の接合部分を示す第２例の平面図である。
【図７】光学部材の光出射面の接合部分を示す第３例の平面図である。
【図８】本発明に係わるバックライト・ユニットの構造を説明するための概略図である。
【図９】本発明に係わるディスプレイ装置の構造を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…（半円柱状）レンズ、２…レンズ基材、３…ＵＶ硬化性接着層、４…光反射性を有する高屈折率層、５…低屈折率層、６…第一粘着層若しくは接着層、７…透明支持体、８…第二粘着層若しくは接着層、９…光拡散板、１０…光学シート、１１…透明支持体を介して複層構造を採る粘着層若しくは接着層、１２…粘着層若しくは接着層、１３…光源、１４…光源から照射され光拡散板内で拡散された光、１５…前面に集光されて射出される光、１６…光入射面に戻される光、１７…光拡散シート、１８…連続的な線状の接合部分、１９…不連続な線状の接合部分、２０…点状の接合部分、２１…冷陰極管、２２…ランプハウス、２３…画像表示素子
【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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