(57)【要約】【課題】せん断にも強い接着力を有することができ、また、レンズシートの入射面の平坦部と粘着剤又は接着剤の間の空気層を均一に保持することができ、さらに、光拡散効果を有する光学シートを提供すること。【解決手段】本発明の光学シート３０は、レンズシート１０と、レンズシート１０に粘着剤（又は接着剤）４により接着されている拡散板５と、を具備している。レンズシート１０は、略平坦な入射面と出射面とを備える透光性の基材２と、基材２の出射面に配列されている少なくとも１種類の単位レンズを有するレンズ部１と、基材２の入射面に突出するように形成されている複数の突起部３と、を有している。レンズシート１０の突起部３と拡散板５の出射面とが粘着剤（又は接着剤）４により接着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズシートと、前記レンズシートに粘着剤又は接着剤により接着されている拡散板と、を具備し、
前記レンズシートは、略平坦な入射面と出射面とを備える透光性の基材と、前記基材の前記出射面に配列されている少なくとも１種類の単位レンズを有するレンズ部と、前記基材の前記入射面に突出するように形成されている複数の突起部と、を有し、
前記レンズシートの突起部と前記拡散板の出射面とが前記粘着剤又は前記接着剤により接着されていることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記突起部は、前記基材の前記入射面から離れるに従い断面積が小さくなる少なくとも２段の階段形状の第１突起部と第２の突起部とを有す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】
前記突起部は、前記基材の前記入射面から離れるに従い断面積が小さくなる２段の階段形状の第１突起部と第２の突起部と有し、前記第１突起部と第２の突起部との間に前記第１突起部は前記基材の前記入射面に対し略平行である略平坦部を有することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１つに記載の光学シート。
【請求項４】
前記突起部は、前記第の２の突起部から前記第１突起部の略平坦部までの面が前記粘着剤又は前記接着剤により前記拡散板の出射面に接着されていることを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
【請求項５】
前記突起部の前記第２の突起部の高さは、前記粘着剤又は前記接着剤の厚さ未満であることを特徴とする請求項４に記載の光学シート。
【請求項６】
前記レンズ部は、少なくとも１種の湾曲側面を有するプリズムレンズがピッチ方向へとシフトされて複合された複合レンズで形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の光学シート。
【請求項７】
前記レンズシート及び前記拡散板は、熱可塑性樹脂の押出し成型や射出成型又は放射線硬化樹脂のＵＶ成型により形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求６のいずれか１つに記載の光学シート。
【請求項８】
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側に配置されている光源と、前記前記画像表示素子と光源との配置されている請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の光学シートと、を具備することを特徴とするバックライトユニット。
【請求項９】
画素単位での透過と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配置されている請求項８に記載のバックライトユニットと、を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項７に記載のバックライトユニットを具備し、前記光源が、ＬＥＤ、半導体レーザー及び冷陰極管ランプのいずれか１つであ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】
本発明は、主にフラットパネルディスプレイに代表される光学表示装置における照明光路制御に使用される光学シート及びこれを用いるバックライトユニット、液晶表示装置及びディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置は、画像信号に応じて各画素のＯＮとＯＦＦが制御される液晶表示素子の背面側に、バックライトユニットを配置し、このバックライトユニットからの光を表示光として利用している。
このような液晶ディスプレイ装置は、液晶表示素子の消費電力は小さいが、バックライトユニットでの消費電力が大きくなり、例えば、ラップトップコンピュータや携帯電話などの電池式装置に用いられる場合には、光源の光の利用効率を高めることで装置としての消費電力を低減することが求められている。
【０００３】
光源の光の利用効率を高める手法として、バックライトユニットからの拡散光を集光する方式がある。これには、米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（ＢＥＦ:Brightness Enhancement Film）が光学シートとして広く使用されている。
このＢＥＦは、図９に示すように、光透過性の基材２０２上に、断面三角形状のプリズム２０１が一方向に一定のピッチで配列された光学シート２００から構成される。このプリズム２０１は光の波長に比較して大きいピッチである。このような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。これにより、基材２０２の平坦面から入射した光がプリズム２０１から射出する際、正面方向に光を集める効果をもち、正面方向のディスプレイの輝度を向上させることが可能になる。
【０００４】
ＢＥＦなどの光学シート１枚では、視野角が狭く、また光源の構造がムラとして観察されてしまうため、液晶ディスプレイ装置を構成する液晶表示素子とバックライトユニット（いずれも図示せず）との間に、図１０に示すような拡散板上に複数のレンズやプリズム１を配列してなる光学シート２００が配置されている場合が多い。一般的には、図１０に示すように、拡散シート４００、光学シート２００と、拡散シート４００及び拡散板３００を組み合わせることで所望の光学特性を実現している。
【０００５】
このような光学シートは、光の利用効率の向上だけでなく、光源のムラの除去、ディスプレイの視域の確保、ディスプレイの剛性の維持など様々な機能が要求されており、一般的には複数枚の光学シートを重ね合わせることによって構成されている。
光学シートの構成枚数が多いと、ディスプレイ装置の組立て時の作業が煩雑になり、光学シート間に侵入したゴミの影響を受けたり、小型化や薄型化の妨げになるなどの問題があった。このような結果から、それぞれの光学シートを一体化することで、少ない枚数の光学シートで、同様の光学、物理特性を発揮させようという試みがなされている。
【０００６】
以上の課題を解決するために特許文献１では、マイクロビーズを分散含有してなる第１の透明樹脂シート部材と表面がマイクロプリズム加工された第２の透明樹脂シート部材との間に微粒子状の粘着剤を散在させて空気層を確保しつつ、微粒子状粘着剤により第１及び第２の透明樹脂シート部材を接合する方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２では第１の透光性シート基材に複数のプリズム列などの光偏向構造層が形成されており、第１の透光性シート基材の裏面に部分的に形成された所定高さの列状のスペーサ層が形成されている。第２の透光性シート基材に透光性樹脂により透光性微粒子を保持されている第２の光偏向構造層が形成されており、第１の透光性シート基材の裏面に部分的に形成された所定高さの列状の突起部が第２の透光性シート基材に当接するように接合する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平８−１８４７０４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３７７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の光学シートには、以下のような課題がある。特許文献１に示す光学シートでは、微粒子状粘着剤によって固定しているため、その固定力（接着力）は弱く十分な強度を持ち得ない。この固定力（接着力）不足を解消するために対して微粒子の粘着材の量を増やし、接着面積が増加すると、外観特性では微粒子の凝集や粘着微粒子の面ばらつきなどによる輝度ムラなどが生る問題がある。また、特許文献１に示す光学シートでは、微粒子状粘着剤の大きさは微粒子の粒径分布や微粒子周辺に付着している粘着剤の膜厚、微粒子状粘着剤の凝集状態に大きく依存するため、空気層を光学シートの面全体で均一に保持することは困難である。
【０００９】
また、特許文献２に示す光学シートでは、特許文献１に記載された粘微粒子状粘着剤による凝集を防止し、均一な空気層、微粒子状粘着剤によりスペーサーとしていたものをレンズ基材裏面に平行な列状突起を、対面にある微粒子を含む未硬化樹脂を塗布した基材に当接するように一体化している。しかしながら、基材全面に微粒子が塗布されており、微粒子を避けつつ空気層を一定間隔に保ちながら、基材とスペーサーを密着させることは困難である。
【００１０】
また、特許文献２に示す光学シートでは、平行な列状突起をレンズ方向と直交させ配置することにより、レンズピッチと画素との干渉縞（モアレ）だけでなく、平行な列状突起と画素とも干渉縞（モアレ）も発生するため、直交に配置するだけではモアレを解消することできない。
【００１１】
また、近年の液晶ディスプレイの薄型化の影響で冷陰極管の輝度ムラが視認されやすくなっており、特許文献１と特許文献２に示す光学シートのように単に複数のシートを一体化しただけでは、冷陰極管の輝度ムラを低下させるための拡散性が不足する傾向にある。
【００１２】
また、ディスプレイの薄型傾向により、光源である冷陰極管と光学シート間の距離が狭まり、光学シートが１００℃に近い高温にさらされるため、高温下での各材料の伸縮による反りや歪み、横ズレ等や、ディスプレイ装置の組立て時に加えられる応力などによる剥がれなどに耐えられる密着力を有する必要がある。
【００１３】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、せん断にも強い接着力を有することができ、また、レンズシートの入射面の平坦部と粘着剤又は接着剤の間の空気層を均一に保持することができ、さらに、光拡散効果を有する光学シート、バックライトユニット、液晶表示装置及び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】
【００１４】
請求項１の発明に係る光学シートは、レンズシートと、前記レンズシートに粘着剤又は接着剤により接着されている拡散板と、を具備し、前記レンズシートは、略平坦な入射面と出射面とを備える透光性の基材と、前記基材の前記出射面に配列されている少なくとも１種類の単位レンズを有するレンズ部と、前記基材の前記入射面に突出するように形成されている複数の突起部と、を有し、前記レンズシートの突起部と前記拡散板の出射面とが前記粘着剤又は前記接着剤により接着されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１の発明によれば、基材の入射面に突出するように形成されている複数の突起部を有し、レンズシートの突起部と拡散板の出射面とが粘着剤又は接着剤により接着されているため、接着表面積を増大するだけでなく、せん断にも強い接着力を有することができ、また、突起部がスペーサーとなることができるからレンズシートの入射面の平坦部と粘着剤又は接着剤の間の空気層を均一に保持することができ、さらに、突起部に光拡散性を持たせることで光拡散効果を付与することができる。
【００１６】
請求項２の発明に係る光学シートは、請求項１に記載の光学シートにおいて、前記突起部が、前記基材の前記入射面から離れるに従い断面積が小さくなる少なくとも２段の階段形状の第１突起部と第２の突起部とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明によれば、突起部が、基材の入射面から離れるに従い断面積が小さくなる少なくとも２段の階段形状の第１突起部と第２の突起部とを有するため、接着表面積を増大するだけでなく、せん断にも強い接着力を有することができ、また、突起部がスペーサーとなることができるからレンズシートの入射面の平坦部と粘着剤又は接着剤の間の空気層を均一に保持することができ、さらに、突起部に光拡散性を持たせることで光拡散効果を付与することができる。
【００１８】
請求項３の発明に係る光学シートは、請求項１及び請求項２のいずれか１つに記載の光学シートにおいて、前記突起部が、前記基材の前記入射面から離れるに従い断面積が小さくなる２段の階段形状の第１突起部と第２の突起部と有し、前記第１突起部と第２の突起部との間に前記第１突起部が前記基材の前記入射面に対し略平行である略平坦部を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明によれば、第１突起部と第２の突起部との間に前記第１突起部が基材の入射面に対し略平行である略平坦部を有するから、接着表面積を増大するだけでなく、せん断にも強い接着力を有することができ、また、突起部がスペーサーとなることができるからレンズシートの入射面の平坦部と粘着剤又は接着剤の間の空気層を均一に保持することができ、さらに、突起部に光拡散性を持たせることで光拡散効果を付与することができる。
【００２０】
請求項４の発明に係る光学シートは、請求項３に記載の光学シートにおいて、前記突起部が、前記第の２の突起部から前記第１突起部の略平坦部までの面が前記粘着剤又は前記接着剤により前記拡散板の出射面に接着されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明によれば、突起部が、第２の突起部から第１突起部の略平坦部までの面が粘着剤又は接着剤により拡散板の出射面に接着されているため、接着表面積を増大するだけでなく、せん断にも強い接着力を有することができ、また、突起部がスペーサーとなることができるからレンズシートの入射面の平坦部と粘着剤又は接着剤の間の空気層を均一に保持することができ、さらに、突起部に光拡散性を持たせることで光拡散効果を付与することができる。
【００２２】
請求項５の発明に係る光学シートは、請求項４に記載の光学シートにおいて、前記突起部の前記第２の突起部の高さは、前記粘着剤又は前記接着剤の厚さ未満であることを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明によれば、第２の突起部から第１突起部の略平坦部までの面が粘着剤又は接着剤により拡散板の出射面に接着されて、かつ、突起部の前記第２の突起部の高さは前記粘着剤又は前記接着剤の厚さ未満であるため、接着表面積を増大するだけでなく、せん断にも強い接着力を有することができ、また、突起部がスペーサーとなることができるからレンズシートの入射面の平坦部と粘着剤又は接着剤の間の空気層を均一に保持することができ、さらに、突起部に光拡散性を持たせることで光拡散効果を付与することができる。
【００２４】
請求項６の発明に係る光学シートは、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の光学シートにおいて、前記レンズ部が、少なくとも１種の湾曲側面を有するプリズムレンズがピッチ方向へとシフトされて複合された複合レンズで形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項６の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１つと同じ効果を有する。
【００２６】
請求項７の発明に係る光学シートは、請求項１乃至請求６のいずれか１つに記載の光学シートにおいて、前記レンズシート及び前記拡散板が、熱可塑性樹脂の押出し成型や射出成型又は放射線硬化樹脂のＵＶ成型により形成されたことを特徴とする。
【００２７】
請求項７の発明によれば、請求項１乃至請求項６のいずれか１つと同じ効果を有する。
【００２８】
請求項８の発明に係るバックライトユニットは、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側に配置されている光源と、前記前記画像表示素子と光源との配置されている請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の光学シートと、を具備することを特徴とする。
【００２９】
請求項８の発明によれば、請求項１乃至請求項７のいずれか１つと同じ効果を有するバックライトユニットを提供することができる。
【００３０】
請求項９の発明に係る液晶表示装置は、画素単位での透過と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配置されている請求項８に記載のバックライトユニットと、を具備することを特徴とする。
【００３１】
請求項９の発明によれば、請求項１乃至請求項７のいずれか１つと同じ効果を有する液晶表示装置を提供することができる。
【００３２】
請求項１０の発明に係るディスプレイ装置は、請求項８に記載のバックライトユニットを具備し、前記光源が、ＬＥＤ、半導体レーザー及び冷陰極管ランプのいずれか１つであることを特徴とする。
【００３３】
請求項１０の発明によれば、請求項１乃至請求項７のいずれか１つと同じ効果を有すルディスプレイ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、基材の入射面に突出するように形成されている複数の突起部を有し、レンズシートの突起部と拡散板の出射面とが粘着剤又は接着剤により接着されているため接着表面積を増大するだけでなく、せん断にも強い接着力を有することができ、また、突起部がスペーサーとなることができるからレンズシートの入射面の平坦部と粘着剤又は接着剤の間の空気層を均一に保持することができ、さらに、突起部に光拡散性を持たせることで光拡散効果を付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学シートを示す概略図である。図２は、発明の実施の形態１に係るレンズシートを示す概略図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るレンズ部を示す概略図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る突起部を示す概略図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る突起部の配置を示す概略図である。なお、各図は模式図のため各部品の寸法比などは誇張されている。ここでは、このような配置に基づいて、各図の上方向を単に表示画面側とし、下方向を単に背面側とする。
【００３６】
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る光学シート３０は、レンズシート１０と、レンズシート１０に粘着剤（又は接着剤）４により接着されている拡散板５と、を具備している。レンズシート１０は、基材２、レンズ部１及び複数の突起部３を具備している。基材２は、略平坦な入射面と出射面とを備える透光性のものである。レンズ部１は、基材２の出射面に配列されている少なくとも１種類の単位レンズを有している。複数の突起部３は、基材２の入射面に突出するように形成されている。レンズシート１０の突起部３と拡散板５の出射面とが粘着剤（又は接着剤）４により接着されている。
【００３７】
光学シート１０の突起部３は、基材２の入射面から離れるに従い断面積が小さくなる少なくとも２段の階段形状の第１突起部３ａと第２の突起部３ｂとを有している。第１突起部３ａは，第１突起部３ａと第２の突起部３ｂとの間に基材２の入射面に対し略平行である略平坦部を有している。
【００３８】
光学シート３０は、拡散板５により光源から表示画面側に出射される光を拡散させ、表示光の一部輝度ムラを抑制するとともに、拡散板５により拡散された出射光をレンズシート１０のレンズ部１で屈折及び反射させ、表示画面側に集光させて出射する機能を一枚のシートに集約したものである。レンズシート１０の背面に配置された突起部３は、拡散板５の拡散性能とレンズシート１０の集光機能を単に一体化（固定）するだけでなく、確実に空気層を一定間隔で維持するために配置される。
【００３９】
拡散板５は、光学シート３０の中で光源側に配置されており、レンズシート１０裏面の突起部３と粘着剤４によりレンズシート１０と一体化される。このため、拡散板５は、光学シート３０の支持体として、シート剛性を維持できる１ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有することが好ましい。拡散板５は、形状として平板形状を有していることが好ましいが使用される筐体に合わせて、形状を選択することもできる。光学特性改善のために、拡散板５の背面側の略平坦面にプリズムレンズ形状及びレンチキュラーレンズ形状など各種凹凸パターンを付与することもできる。拡散板５の形成方法としては、熱可塑性樹脂又は紫外線硬化性樹脂を用いて、押出し成型や射出成型など種々の成型方法を使用することができる。この場合に、拡散板５は、パターン形成した金型を使用することで、表面に各種パターン形状を付与しながら形成することができる。
【００４０】
拡散板５は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された微粒子又は気体などで構成されている。拡散板５は、これらの透明樹脂の屈折率と微粒子または気体などの屈折率が異なることにより界面で反射及び散乱され、光源から出射された光の輝度ムラを抑制するとともに、表示光に求められる特性に合わせ材料を選択することにより、輝度分布を制御することができる。拡散板５により反射及び屈折された拡散光がレンズシート１０に入射され、レンズ部１で屈折されることにより、均一で輝度ムラがなく、表示画面側に集光された分布を作成することができる。
【００４１】
拡散板５に使用される材料の透明樹脂としては、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、ＭＳ（アクリルとスチレンの共重合体）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又はポリプロピレン等を使用することができる。また、拡散板５に使用される微粒子として、無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。拡散板５に使用される無機酸化物からなる透明粒子としては、シリカやアルミナ又は酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。
【００４２】
また、拡散板５に使用される樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）及びＥＴＦＥ（エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子又はシリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら微粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。また、拡散板５は、複層の構成にしてもよく、それぞれの層に異なる樹脂や微粒子で構成されてもよい。この場合に、拡散板５は、透明樹脂と微粒子または空気などの屈折率差が０．０２以上であることが好ましく、これ以上の場合、十分な光散乱性能が得られる。拡散板５における微粒子の粒径は、０．１μｍ〜１０μｍであることが望ましい。
【００４３】
粘着剤（接着剤）４は、拡散板５とレンズシート１０の間に配置し、これらを接着することにより複数のシートを一体化することができる。一体化する際に使用する粘着４は、拡散板５の出射面の全体に塗工してもよく、レンズシート１０裏面の突起部３の表面部分だけを塗工してもよく、また、セパレーターに塗工した別部材を拡散板５やレンズシート１０に貼り合わせて使用してもよい。一体化する場合、レンズシート１０と拡散板５の間に空気層などの低屈折層が介在していない場合、所望の光学特性が得られないことがあるので、レンズシート１０と拡散板５との間は空気層などの低屈折層で満たされる必要がある。
【００４４】
粘着剤５の材料としては、アクリル系、ウレタン系、ゴム系又はシリコーン系粘着剤などを用いることができる。一方、接着剤５の材料としては、エポキシ系、アクリル系、酢酸ビニル系、セルロース系又はシリコン系などの接着剤を使用することができる。これらの材料は、高温のバックライトユニットの内で使用されるため、高温下でも安定した接着力を有することが望ましい。
【００４５】
粘着剤（接着剤）４の膜厚は、突起部３の第２の突起部３ｂの高さよりも厚いことが望ましい。すなわち、突起部３の第２の突起部３ｂの高さは、粘着剤４の厚さ未満であることが望ましい。この場合には、突起部３の第２の突起部３ｂは、完全に埋没するだけでなく、第１の突起部３ａと第２の突起部３ｂにおける第１の突起部３ａの略平坦部まで粘着剤４が密着することができる。このように突起部３が２段の階段形状の第１の突起部３ａと第２の突起部３ｂを有することにより、突起部３が密着している幅が同等でも、突起部３の２段目の第２の突起部３ｂが粘着剤４に完全に埋没しているので、接着（密着）表面積を増大させることができる。
【００４６】
このことにより、同一の接着力を得るために必要な突起部３の密着幅を減らすことが可能となるので、光学特性の低下を最小限に留めることができる。また、突起部３の第１の突起部３ａと第２の突起部３ｂの間の略平坦部まで粘着剤４が密着することにより、高温下でのレンズシート１０と拡散板５の伸縮による横ズレを緩和することができるのでシート同士のせん断による剥がれなどを防止することができる。
【００４７】
レンズシート１０は、拡散板５の表示画面側に突起部３を背面側に向けて配置されており、粘着剤４により拡散板５と一体化される。そのため突起部３の高さは、粘着剤４を介して、拡散板５と一体化しても、空気層を維持できる高さに設定すること必要である。レンズ部１は、拡散板５から出射された光をレンズ部１で表示画面側の正面方向に屈折することで、正面輝度を向上させることができる。
【００４８】
レンズシート１０のレンズ部１は、拡散板５から出射される出射光を再配向し、レンズ部１の法線方向の表示画面側に集光するために配置される。レンズ部１の集光機能により視野外の光を有効に正面に集めることができるので、同じ光量を得るにしても消費電力を抑えることができる。レンズ部１は、基材２の上に別体として配置することができ、また、レンズ部１は基材２及び突起部３と一体成型することもできる。
【００４９】
レンズ部１は、図３に示すように、少なくとも１種の湾曲側面を有するプリズムレンズがピッチ方向へとシフトされて複合された複合レンズ、プリズムレンズ、ピラミッド状のマイクロプリズム、円弧状のシリンドリカルレンズアレイ、また、半球状のレンズを並べたマイクロレンズアレイなどで形成することができる。また、レンズ部１は、これら複数のレンズを組み合わせたもので形成してもよい。レンズ部１は、フィラーを基材上に分散塗工した形状や集光性があれば２次元や３次元の複雑な形状を有していてもよく、上記構成に限定されない。レンズ部１は、熱可塑性樹脂又は紫外線硬化性樹脂と表面凹凸パターンとなる金型を用いて、押出し成型、射出成型又はＵＶ成型法などで成型することができる。また、レンズ部１は、フィラーを分散した樹脂を基材上に塗工する各種塗工法で形成することができる。
【００５０】
レンズシート１０の基材２は、光源から出射される光の波長に対して光透過性を有する、シート状部材である。基材２の材料としては、光学用部材に使用可能なプラスチック材料を特に制限なく用いることができる。
【００５１】
レンズシート１０の突起部３は、レンズシート１０と拡散板５間を、粘着剤（接着剤）４を介して一体化する際に、固定するためと、空気層維持のためのスペーサー、そして拡散板５から入射する光を屈折、散乱するための拡散体として配置される。
【００５２】
次に、突起部３の機能の詳細を説明する。図３に示すように、光学シート１０の突起部３は、基材２の入射面から離れるに従い断面積が小さくなる少なくとも２段の階段形状の第１突起部３ａと第２の突起部３ｂとを有している。第１突起部３ａは，第１突起部３ａと第２の突起部３ｂとの間に基材２の入射面に対し略平行である略平坦部を有している。
【００５３】
突起部３の第２の突起部３ｂの高さは、粘着剤４の厚さ未満であることが望ましい。この場合には、突起部３の第２の突起部３ｂは、完全に埋没するだけでなく、第１の突起部３ａと第２の突起部３ｂにおける第１の突起部３ａの略平坦部まで粘着剤４が密着することができる。このように突起部３が２段の階段形状の第１の突起部３ａと第２の突起部３ｂを有することにより、突起部３が密着している幅が同等でも、突起部３の２段目の第２の突起部３ｂが粘着剤４に完全に埋没しているので、接着（密着）表面積を増大させることができる。このことにより、平坦面の接触面積率が少なくても同等の密着力を有することが可能であるため、突起部３を通して、拡散板５から拡散光が漏出する割合を低下することができ、輝度向上を達成することができる。
【００５４】
また、突起部３の第２の突起部３ｂを粘着剤４に埋没させることにより、高温下でのレンズシート１０と拡散板５の線膨張係数の違いにより発生する伸縮（反り）にも安定した接着力を有することができるため、レンズシート１０と拡散板５のズレなどのせん断に強い、光学シート３０を提供することができる。また、レンズシート１０と拡散板５を粘着剤４により貼合するときに、突起部３の第１突起部３ａの上部が略平坦部であることにより、貼合圧力を分散して第２の突起部３ｂから第１突起部３ａの略平坦部まで密着することができるため、突起部３の第１突起部３ａを空気層保持のスペーサーとして使用することができるから、均一でムラの少ない光学シート３０を提供することができる。また、突起部３の第１突起部３ａの形状が基材２の入射面から離れるに従い断面積が小さくなり、かつ、空気層との界面を有していることから拡散板５から出射した光が突起部３の第１突起部３ａの空気層との界面で屈折及び散乱することから、拡散機能を突起部３に付与することができるので、直下型の液晶テレビの課題である冷陰極管の輝度ムラも低減することができる。
【００５５】
突起部３の形状としては、図４に示すように、第１突起部３ａ及び第２の突起部３ｂが、ともに、円状や楕円状などの形状をとることができる。また、突起部３の配置としては、図５に示すように、レンズシート１０のレンズピッチとの干渉縞を起こさないように、ランダムに配置することが望ましい。突起部３の幅は、表示画面側から視認しにくく、モアレ等が発生しにくい大きさであればよく、２００μｍ以下であれば好ましく、１５０μｍであればより好ましい。突起部３の高さは、粘着剤４との密着性確保のために第２の突起部３ｂの高さは、粘着剤４の厚さと同程度が好ましく、より低い方がなお好ましい。レンズシート１０の突起部３は。熱可塑性樹脂又は紫外線硬化性樹脂と表面凹凸パターンとなる金型を用いて、押出し成型、射出成型又はＵＶ成型法などで成型することができる。
【００５６】
レンズシート１０の材料としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ−ト樹脂、ポリスチレン樹脂、ＭＳ（アクリルとスチレンの共重合体）樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂あるいはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマー又はアクリレート系等からなる放射線硬化性樹脂などの透明樹脂を使用することができる。また、レンズシート１０の材料としては、用途により、透明樹脂中に微粒子を分散させて使用してもよい。この微粒子としては、無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。
【００５７】
レンズシート１０に使用する無機酸化物からなる透明粒子としては、シリカやアルミナ、酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。また、レンズシート１０に使用する樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子又はシリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら微粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００５８】
本発明の光学シート３０を構成している部材に関して代表的な例を説明してきたが、本発明の光学特性を達成することができれば上記以外の材料、構造又はプロセスなどを使用して作製することも可能である。
【００５９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置を示す概略図である。本発明の実施の形態２においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
図６に示すように、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置１００は、バックライト２０、光学シート３０、拡散シート４０及び液晶表示部５０を具備している。バックライト２０、光学シート３０、拡散シート４０及び液晶表示部５０は、下から順に配置されている。光学シート３０、拡散シート４０及び液晶表示部５０は、これらの順に積層され、液晶表示部５０から図の上側に向けて、画像信号によって表示制御された表示光を出射することで、画像を表示するものである。バックライト２０、光学シート３０及び拡散シート４０は、バックライトユニットを構成している。
【００６１】
バックライト２０は、複数の光源８及び反射シート９を具備している。複数の光源８は、図の奥行き方向に延びる線状の発光部が離間して配置されている。反射シート９は、光源９から背面側に出射された光を表示画面側の光源側に反射させ、再び光学シート３０の裏面に入射させるためのものである。なお、バックライト２０は、光学シート３０の背面側に白色光を出射できればこのような構成には限定されず、ＬＥＤ、ＥＬ又は半導体レーザーなど周知のいかなる構成の光源で構成してもよい。
【００６２】
拡散シート４０は、光学シート３０から表示画面側に出射された集光された光を屈折及び反射させ、表示光に更に所望の輝度分布を付与するためと、レンズピッチと液晶パネルの画素ピッチ間で発生する干渉縞を防止するために配置される。拡散シート４０から適宜の輝度分布を付与された出射光は、液晶表示部５０の背面側からこの液晶表示部５０に入射する。
【００６３】
拡散シート４０は、光学シート３０で集光した光がレンズシート１０のレンズ部１で拡散板５から出射される出射光を再配向し、拡散シート４０の法線方向の表示画面側に集光するために配置される。拡散シート４０の集光機能により、レンズシート１０で集光した光を表示画面側に更に配向することで、所望の輝度分布を作ることができる。また、拡散シート４０には、液晶パネル７の画素ピッチとレンズシート１０のレンズピッチ間で発生する干渉縞（モアレ）を低減する役割とレンズシート１０の先端部を保護する役割も有する。拡散シート４０は、例えば、半球や楕円球状のレンズを並べたマイクロレンズやフィラーを基材上に分散塗工した形状で構成され、また、これら複数のレンズを組み合わせたもので構成される。
【００６４】
拡散シート４０は、熱可塑性樹脂又は紫外線硬化性樹脂と表面凹凸パターンとなる金型を用いて、押出し成型、射出成型又はＵＶ成型方法などで成型することができる。また、拡散シート４０は、フィラーを分散した樹脂を基材上に塗工する各種の塗工法で形成することができる。
【００６５】
拡散シート４０の材料としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ−ト樹脂、ポリスチレン樹脂、ＭＳ（アクリルとスチレンの共重合体）樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂あるいはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマー又はアクリレート系等からなる放射線硬化性樹脂などの透明樹脂を使用することができる。また、拡散シート４０の材料として、用途により、透明樹脂中に微粒子を分散させて使用してもよい。この微粒子としては。無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。
【００６６】
拡散シート４０に使用される無機酸化物からなる透明粒子としては、シリカやアルミナ、酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。また、拡散シート４０に使用される樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）及びＥＴＦＥ（エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子又はシリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら微粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００６７】
液晶表示部５０は、例えば、液晶パネル７及び２枚の偏光シート６を具備している。液晶パネル７は、配向膜及び透明電極が形成された２枚の封止基板の間に液晶を封入するなどして構成されている。２枚の偏光シート６は、液晶パネル７を上下から挟むように配置されている。液晶表示部５０は、画素単位での透過と遮光に応じて表示画像を規定する複数の画像表示素子を具備している。液晶表示部５０は、短形格子状に形成された複数の画素領域ごとに、画素信号に応じて光の透過状態を制御する液晶シャッタを構成するものである。
【００６８】
次に、液晶表示装置１００の光学的作用について、光学シート３０の作用を中心に説明する。光源８から全方位に出射された光のうち表示画面側に出射された光は拡散板５の背面側から入射し、一方、光源８の背面側に出射された光は反射シート９で反射し、再度表示画面側の拡散板５に入射する。拡散板５に入射した光は、通過するにつれて内部粒子で散乱され、拡散光として表示画面側に進行する。拡散板５から出射された光が突起部３からレンズシート１０に入射した場合、突起部３を通る光は拡散板５から入射した拡散光がレンズシート１０のレンズ部１で屈折され、表示画面側に集光されて出射される。
【００６９】
一方、突起部３間の空気層を通る光は拡散板５から出射された光がレンズシート１０の裏面の平坦面で集光され、集光された光がレンズシート１０のレンズ部１で更に屈折され、同様に表示画面側に集光されて出射される。レンズシート１０から出射された光は、拡散シート４０で更に屈折され、所望の輝度分布が付与されると同時に拡散性が付与され、レンズの光軸に沿ってある程度の広がり角の範囲に進む光として、液晶表示部５０に入射する。
【００７０】
この光は、液晶表示部５０に入射し、画像信号に基づいて不図示の駆動部で制御された各画素領域の偏光状態に応じて、所定の画素領域からの光が表示光として透過され、画像表示が行われる。
【００７１】
次に、本発明の光学シート３０の光学的作用の詳細について図７及び図８を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る光学シートのレンズ部の光学作用を説明するための図である。図８は、本発明の実施の形態に係る光学シートの突起部の光学作用を説明するための図である。
【００７２】
図８に示すように、拡散板５から表示画面側に出射された拡散光が空気層を介さず突起部３を通る場所では、光線Ｌ９のようにレンズシート１０に直接拡散光が入射する。そのうちで、突起部３の端を通る光線Ｌ８は空気層との界面で全反射し、表示画面側に屈折される。一方、拡散板５から表示画面側に拡散出射された光が空気層を通った後に突起部３を通る個所では、光線Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７のように突起部３に入射する時に界面で、屈折される。これらの屈折及び散乱により、拡散板５から出射された光の拡散性を更に高めることができる。
【００７３】
図７に示すように、拡散板５から出射された拡散光Ｌ１はレンズシート１０の基材２に入射する時に、空気と基材２の屈折率差に従ってある角度に集光される。その集光された光が、光線Ｌ２、Ｌ３のようにレンズ部１で屈折されて、表示画面側に集光される。一方、光線Ｌ４のようにレンズ部１で全反射することにより、背面側に戻ってくる光も存在し、再び拡散板５で拡散され、表示画面側に再出射する。
【００７４】
このように突起部３、レンズ部１及び拡散板５での屈折と散乱を組み合わせることにより、輝度分布などの所望の光学特性を満たすだけでなく、突起部３が第１の突起部３ａと第２の突起部３ｂとを有するようにすることにより、レンズシート１０の背面と拡散板５間を一定に保ち、均一な輝度分布を付与することができる。また、レンズシート１０の背面の突起部３による拡散性の向上により、光源の輝度ムラも低減することができる光学シート３０を提供することができ、かつ、優れた環境特性を有する薄型のディスプレイ装置を提供することができる。
【００７５】
本発明は、上記の説明では光学要素が光制御内に配置された代表例で説明したが、上記例に限定されず、上記光学作用が得られるものであれば、これらの図の例に限定されるものではない。
（実施例）
【００７６】
次に、本発明の実施例について、比較例と比較した結果とともに説明する。
（実施例の光学シート作製方法）
本実施例では両面押出し成型でレンズシート１０と突起部３が同時に押出し成型用ＰＣ（ポリカーボネ−ト）とパターン形成用の金型を用いて両面押出し成型で形成された。レンズ部１は、高さ５０μｍ、頂角９０度の非球面プリズムを４０μｍシフトさせて、２つのレンズで1つのピッチ１４０μｍのレンズを形成するように金型で形成された。レンズシート１０の裏面の突起部３は、高さと幅が表１に示す形状になるように、金型で形成された。総厚２５０μｍのレンズシート１０は、両面押出し成型で形成された。拡散板５は、ＰＣ（ポリカーボネ−ト）、フィラーとパターン形成用の金型で、総厚２ｍｍ、ＨＡＺＥ９８．５％、全光線透過率５５％となるように押出し成型で形成された。レンズシート１０と拡散板５は、それぞれ押出し成型で形成された後に、表１に示すアクリル系粘着剤を用いて拡散板５と突起部３が、２ＭＰａの圧力で貼合された。
【００７７】
（光学シートの特性評価）
表１に示すように、６種類の本発明の光学シート３０が形成され、空気層保持、密着力及び影消し効果の３種類の特性評価が行なわれた。空気層保持は、レンズシート１０と拡散板５を粘着剤４により一体化した場合に、突起部３の間に空気層が維持されているかの評価で、背面に光源を置いて面全体の輝度ムラの確認が行なわれた。密着力は、一体化した光学シート３０を８０℃の環境下で２４時間だけ放置した後の密着状態を目視で評価が行なわれた。影消し効果は、拡散シート（ＢＳ７０２、恵和製）４０と光学シート３０を図６のように液晶表示装置１００に組み込み、表示画面の正面１ｍの場所から、光源８である冷陰極管の輝度ムラが視認できるかどうか目視確認を行った。３種類の特性評価で、○が問題なし、△が一部問題あり、×が問題ありを示している。
表１  本発明の光学シートの特性評価
2009294240.tif 000003
【００７８】
表１に示したように実施例を比較すると、突起部３の高さに対し、粘着剤４が厚い実施例５では空気層保持ができず、一部つぶれが発生しているのが分かる。また、突起部３の第２の突起部３ｂの高さに対し、粘着剤が薄い実施例１、４では突起部３の第２の突起部３ｂでしか密着ができず、剥がれや浮きが発生しているのが分かる。また、レンズ裏面全体に対する突起部３の面積率が５％と小さい実施例６では突起部３の影消し効果が小さくなり、輝度ムラが視認されやすくなっているのが分かる。
【００７９】
本発明の実施の形態によれば、このようにレンズシート１０の裏面に配置した第１の突起部３ａと第２の突起部３ｂとを有する突起部３の形状と粘着厚を最適化することで、レンズシート１０と拡散板５との間の空気層をムラなく一定に保つだけでなく、反りやせん断にも強い密着力を有し、更に拡散効果を高めることができることが可能であるである光学シート３０を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学シートを示す概略図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るレンズシートを示す概略正面図であり、（ｂ）は本発明の実施の形態１に係るレンズシートを示す概略平面図であり、（ｃ）は本発明の実施の形態１に係るレンズシートを示す概略底面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施の形態１に係るレンズ部を示す概略図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態１に係る突起部を示す概略図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１に係る突起部の配置を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る光学シートのレンズ部の光学作用を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る光学シートの突起部の光学作用を説明するための図である。
【図９】従来におけるＢＥＦの構成例を示す概略図である。
【図１０】従来におけるバックライトユニット用の光学シートの構成例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  レンズ部
２  基材
３  突起部
４  粘着剤（接着剤）
５  拡散板
６  偏向シート
７  液晶パネル
８  光源
９  反射シート
１０  レンズシート
２０  バックライト
３０  光学シート
４０  拡散シート
５０  液晶表示部
１００  液晶表示装置
【図１】
2009294240.tif 000004
【図２】
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【図３】
2009294240.tif 000006
【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】
2009294240.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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