(57)【要約】      （修正有）【課題】バックライトを構成する光拡散シートの枚数を減らすことができ、バックライトを組み立てる際の取り扱いを簡便にし、面内の輝度を均一化することができる、より光の利用効率が高いバックライト用の光学シートおよびバックライトを提供する。【解決手段】背面側から光源側拡散シート及びレンチキュラーレンズシートからなり、前記レンチキュラーレンズシートは出射面側にレンズを有し、入射面側にはレンチキュラーレンズの集光部近傍以外の領域に反射層を有し、前記反射層以外の領域に開口部を有し、前記光源側拡散シートの出射面近傍の光拡散性は、出射面近傍以外の光拡散性よりも小さいことを特徴とする光学シートである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトに用いられる光学シートであって、
前記光学シートは背面側から光源側拡散シート及びレンチキュラーレンズシートを備え、
前記レンチキュラーレンズシートは出射面側にレンズを有し、
入射面側にはレンチキュラーレンズの集光部近傍以外の領域に反射層を有し、前記反射層以外の領域に開口部を有し、
前記光源側拡散シートの出射面近傍の光拡散性は、出射面近傍以外の光拡散性よりも小さいこと
を特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記光源側拡散シートが２層以上からなり、最も光出射面側の層が透明層であ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】
前記光源側拡散シートが２層以上からなり、最も光出射面側の層の拡散材濃度がその他の層より小さいことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項４】
前記光源側拡散シートが２層以上からなり、最も光出射面側の層が他の層より、基材との屈折率差が小さい拡散剤を含有したことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項５】
前記最も光出射面側の層の厚さが、前記レンチキュラーレンズのピッチの０．５倍以上１０倍以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項６】
拡散シートが、光入射面近傍から光出射面近傍に向い、拡散剤濃度が段階的または連続的に変化してい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７】
前記レンチキュラーレンズシートと光源側拡散シートとが貼り合わされたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学シートを備える前記バックライトにおいて、光源が線状光源、または点状光源が線状に配列された光源であって、前記光源側拡散シートの入射面側には線状光源、または点状光源の配列長手方向と平行なレンズ列が設けられたことを特徴とするバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、看板などに用いられるバックライトおよびそれに備えられる光学シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型の液晶ディスプレイ、照明看板等を背面から照明するバックライトとしては、エッジライト方式と直下方式がある。エッジライト方式は、導光板の端面に配置した光源からの光を、導光板によって端面と直交する主面から正面方向に取り出す方式である。直下方式は、複数の光源を装置の背面に並べ、拡散板に光を入射し、拡散板で光を均一化して入射面と対向する出射面に光を取り出す方式である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
テレビやパソコンのモニタでは、画像表示装置の大型化の要求が高まっており、大型の画像表示装置に使用されるバックライトでは輝度の向上や均一性などの点で有利な直下方式が主流となっている。直下方式のバックライトは、背面側から、反射板、光源、拡散板、レンズシート等を備えている。反射板は光源から背面側に出射した光を正面方向に反射させる機能を有している。拡散板は光を拡散させて光源の像が見えることを低減し、面内の輝度を均一化する機能を有している。レンズシートは拡散した光を適正な指向性に変換する機能を有している（例えば、特許文献２）。
【０００４】
これら視野角を制御するシートは、更に輝度を向上する目的や左右と上下の視野角を別々に制御する目的で、複数用いられる場合がある（特許文献３など）。
【０００５】
このように複数のシートを用いた場合、バックライトを組み立てる際の取り扱いが煩雑になるなどの問題があった。この問題に対し、拡散板と視野角制御シートを貼り合わせた構成が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
光源としては、線状光源である蛍光灯や、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点状光源を平面内に配列したものが用いられている。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１７号公報
【特許文献２】特開昭６２−１４４１０２号公報
【特許文献３】特開平９−１９７１０９号公報
【特許文献４】特開２００６−１０６１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、より明るいバックライトが求められている。本発明はより光の利用効率が高いバックライトを提供する。またバックライトを構成する光拡散シートの枚数を減らし、バックライトを組み立てる際の取り扱いを簡便にする。また面内の輝度を均一化する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、
バックライトに用いられる光学シートであって、前記光学シートは背面側から光源側拡散シート及びレンチキュラーレンズシートからなり、前記レンチキュラーレンズシートは出射面側にレンズを有し、入射面側にはレンチキュラーレンズの集光部近傍以外の領域に反射層を有し、前記反射層以外の領域に開口部を有し、前記光源側拡散シートの出射面近傍の光拡散性は、出射面近傍以外の光拡散性よりも小さいことを特徴とする光学シートである。
【０００９】
また本発明の別の発明は、前記レンチキュラーレンズシートと光源側拡散シートが貼り合わされたことを特徴とする光学シートである。
【００１０】
さらに本発明の別の発明は、前記バックライトの光源が線状光源、または点状光源が線状に配列された光源であって、前記光源側拡散シートの入射面側には線状光源、または点状光源の配列長手方向と平行なレンズ列が設けられたことを特徴とするバックライトである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のバックライトは、レンチキュラーレンズの集光部近傍以外の領域に設けられた反射層で反射した光が、光源側拡散シートで散乱反射されて再びへ向かう過程において、前記反射層以外の領域に設けられた開口部へ入射する確率が高いため、光の利用効率が高い。
【００１２】
またレンチキュラーレンズシートと光源側拡散シートが貼り合わされているので、バックライトを組み立てる際の取り扱いが簡便になる。
また光源側拡散シートのレンズ列により、光源の配列に起因する面内の明るさむらを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明について図を参照しながら説明する。図１は本発明に係るバックライトの一例を示す概略図であり、背面側から反射板、光源、光源側拡散板、レンチキュラーレンズシートが設けられている。光源から出射した光および反射板で反射された光は光源側拡散シートに入光する。前記光は光源側拡散シートにより拡散され、面内の輝度が均一化される。
【００１４】
光源側拡散シートによって拡散された光の一部は、レンチキュラーレンズの集光部近傍以外の領域に設けられた開口部へ入射する。
シート面に対し垂直に近い角度（小さい入射角）で開口部へ入射した光は、そのままレンズ内を直進し、シート面に対し垂直に近い角度（小さい出射角）で出射する。シート面に対し大きい入射角で開口部へ入射した光はレンズ内を直進後、レンズの出射界面で屈折し、シート面に対し垂直に近い角度（小さい出射角）で出射する。従って、レンチキュラーレンズシートの開口部に入射した光は正面方向へ集光されることになる。
【００１５】
一方、光源側拡散シートによって拡散された光の一部は開口部以外の領域に設けられた反射層で反射される。反射層で反射された光は光源側拡散シート側へ進んだ後、光源側拡散シート内で拡散反射され、拡散光となって再びレンチキュラーレンズシートに入射し、正面方向へ集光されて出射する。以下、本発明ではこのように光が反射層で反射され、再びレンチキュラーレンズシートの開口部から出射する現象を光の再利用と称することがある。
【００１６】
以上のように本発明のバックライトは光源からの光を拡散して面内の輝度を均一化し、さらに出射面側に配置されたレンチキュラーレンズシートにより正面方向へ集光できる。さらに本発明の特徴である、光源側拡散シートの出射面近傍における光拡散性について図３を用いて説明する。
【００１７】
図２は従来技術の一例であり、反射層と光源側拡散シートとの界面近傍において、反射層で反射された光の経路の概略図を示したものである。上述の通り、反射層へ入射した光は一旦光源側拡散シートへ向かった後、光源側拡散シート内で出射側へ拡散反射され、拡散光となって再びレンチキュラーレンズシートに入射する。しかし前記反射光の全てが必ずしも開口部へ入射するわけではなく、光の一部は反射層と光源側拡散シート内の間の狭い範囲で繰り返し反射される。ここで、反射層および光源側拡散シート内での反射効率は現実には１００％ではないため、光のロスが生じる。
【００１８】
一方、図３に、本発明の典型的な光源側拡散シートの実施形態１及び反射層で反射された光の経路の概略図を示す。本実施形態１は、光源側拡散シートが入射面側に拡散剤を含有した拡散層を備え、最も出射面側には拡散剤を含有しない透明層を備える。
反射層Ａへ入射した光は一旦光源側拡散シートへ向かった後、透明層を通過し、光源側拡散シート内で出射側へ拡散反射されるため、反射層Ａからレンズ配列方向に離れた位置で反射する可能性が高くなる。従って反射層と光源側拡散シート内の間の狭い範囲で繰り返し反射される成分を減らせることができるため、光の利用効率が高くなるのである。
【００１９】
拡散力が小さい最も光出射面側の層の厚みはレンチキュラーレンズピッチの０．５倍以上１０倍以下が好ましい。これ以下であると本発明の効果が十分に発揮されないことがある。これ以上であっても本発明の効果は顕著には発揮されず、むしろバックライトの薄型化、軽量化の妨げとなる。
【００２０】
本発明の光源側拡散シートの実施形態は、上記以外に例えば以下の形態を採用できる。
実施形態２：入射面側に高濃度の拡散剤を含有した拡散層を備え、最も出射面側に低濃度の拡散剤を含有した拡散層を備えたもの（図４参照）。
実施形態３：入射面側に基材との屈折率差が大きい拡散剤を含有した拡散層を備え、最も出射面側に基材との屈折率差が小さい拡散剤を含有した拡散層を備えたもの（図５参照）。
実施形態４：入射面近傍から出射面近傍に向い、拡散剤濃度が段階的または連続的に変化した拡散層を備えたもの（図６参照）。
【００２１】
本発明では図１に示すように光源の背面に反射シートを設けることが好ましい。光源からの光を有効に利用でき、また光の再利用において光源側拡散シート内で出射側へ拡散反射せずに光源側へ到達した光を有効に利用できる。
【００２２】
レンチキュラーレンズの断面形状は、開口部からさまざまな角度で入射した光を正面方向へ出射する形状とする必要があり、例えば屈折率を考慮した楕円形状の一部であることが好ましい。さらに開口部が前記レンズの入射側集光位置近傍、すなわち焦点近傍、より詳細にはレンズの頂点から焦点まで距離の０．５〜１．５倍付近に形成されることが好ましい。このような形状にすることによって、より効果的に正面方向の輝度を向上できる。
【００２３】
また、本発明におけるレンチキュラーレンズシートのレンズピッチは３０μｍ以上３００μｍ以下が好ましい。これ以下であると製造が困難になる。レンズピッチがこれ以上であると、液晶画面の画素ピッチとレンズピッチが干渉して見えるモアレ模様が目立つことがあるので好ましくない。
【００２４】
開口部の幅は、レンズピッチの２０％以上、５０％以下とすることが好ましい。これ以下であると視野角が狭くなりすぎる場合がある。これ以上であると正面方向の輝度を向上する効果が不十分となる場合がある。開口部の幅はシート中央部と端部で異なっても良い。端部の開口部の幅を中央部より大きくすると、端部の視野角が広がるため、正面から画面を見た場合、端部が暗くなることを防ぐことができる。
【００２５】
レンチキュラーレンズには傷付き防止やモアレ防止などのため、正面方向の輝度向上に悪影響を及ぼさない程度の拡散層を設けることができる。また視野角特性をさらに調整するために、微細な表面凹凸を設けることもできる。
【００２６】
本発明のレンチキュラーレンズシートは公知の製造方法によって製造できる。例えば押出し法や、紫外線硬化性樹脂を用いた成形法である。
反射層は酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウムなどの白色顔料を混合した白インク、金属粉末を混合した反射性のインク、金属薄膜層などを採用できる。反射層は光を十分反射するだけの厚みが必要であり、例えば白インクではその厚みは５μｍ以上であることが好ましい。一方、反射層は厚ければ厚いほど反射効率が向上するものではなく、形成の容易さを考慮すると反射層は２０μｍ以下が好ましい。
【００２７】
白色インクの基材としては、熱硬化性樹脂、溶剤型接着剤、紫外線硬化性樹脂などが好ましい。
反射層の形成方法は公知の方法を採用できる。例えばレンチキュラーレンズシートの反レンズ面に光反応性粘着層を形成し、レンズ面側から平行光線を照射して集光部近傍の粘着性を喪失させた後、集光部以外の部分に反射層を転写する方法などである。また、集光部以外の部分を凸状とし、スクリーン印刷やロール印刷を行うことによって凸状部の頂部に反射層を形成することもできる。
【００２８】
本発明における光源側拡散シートの出射面側は貼り合せる形態を考慮すると平坦であることが好ましい。取り扱いによる傷付き防止などのため、出射面側にＲａ＝０．１〜１０μｍ程度の微細な凹凸を設けても良い。
【００２９】
光源側拡散シートの入射面側は平坦であっても良いし、プリズム列、レンズ列や、Ｒａ＝０．１〜１０μｍ程度の微細な凹凸形状が形成されていても良い。背面光源が線状光源、または点状光源が線状に配列された光源である場合、光源側拡散シートの入射面側には線状光源、または点状光源の配列長手方向と平行なレンズ列あるいはプリズム列を設けることが特に好ましい（図７）。面内の輝度が均一化されるためである。
【００３０】
本発明の光源側拡散シートは公知の製造方法によって製造できる。例えば共押出し法が好ましい。また拡散板の表面に透明層をコートする、あるいは透明板の表面に拡散層をコートする方法でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るバックライトの実施例の一例を示す図である。
【図２】従来のバックライト用光学シートの一例を示す図である。
【図３】本発明のバックライト用光学シートの一例を示す図である。
【図４】本発明のバックライト用光学シートの一例を示す図である。
【図５】本発明のバックライト用光学シートの一例を示す図である。
【図６】本発明のバックライト用光学シートの一例を示す図である。
【図７】本発明のバックライト用光学シートの一例を示す図である。
【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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