JP2007256575A - レンズアレイシート、光学シートおよびバックライト - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高輝度、最適視野角、高コントラスト等を実現するために、光源からの出射光の拡散角度の制御および出射光の利用効率に優れるレンズシート、光学シートおよびその光学シートを備えたバックライトを提供することを目的とする。
【解決手段】所定のピッチで凸状に形成された単位レンズが複数個２次元に配列されてなるレンズ面とそのレンズ面と反対側が平坦面であるレンズアレイシートであって、前記平坦面には、前記レンズの非集光面領域に光線を反射する光反射層が形成されてなることを特徴とするレンズアレイシート、光学シートおよびバックライトである。
【選択図】図７

Description

本発明は、液晶表示装置に合わせて視野角の最適化や、液晶パネル側にバックライト光を効率よく出射する輝度向上を図ることがでるレンズアレイシート、光学シートおよびその光学シートを備えたバックライトに関する。

近年、液晶パネルを使用した液晶表示装置が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。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。このような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、導光板を用いない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２０インチ以下の小型液晶表示装置には、低消費電力化が図れ、薄型化の容易な導光体ライトガイド方式が主流となり、それ以外では直下型方式が用いられている。

一般的な導光板ライトガイド方式のバックライトが搭載された液晶表示装置は、例えば上部に透明基板や偏光板に挟まれたカラーフィルタ、液晶層からなる液晶パネルと、その下面側にバックライトが設けられている。

バックライトは、略長方形板状の透明なＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等からなる導光板と、導光板の上面側の光出射面に拡散フィルム（拡散層）と、導光板の下面側には、導光板に導入された光を効率よく液晶パネル方向に均一となるように散乱反射させる散乱反射パターン部（印刷パターンや溝、ドット等）が形成され、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム（反射層）が設けられている。また、導光板に側端部に沿って光源が取り付けられ、光源の光を効率よく導光板中に入射させる光源の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクタが設けられている。

散乱反射パターン部は白色の二酸化チタン（ＴｉＯ₂）粉末を透明な樹脂等に混合した混合物をドット状に印刷形成するか、例えば円錐形状、凸レンズ形状、富士山形状のドットやＶ字状の溝を導光板の成型とともに射出成型か又は熱プレスで形成することができる。この散乱反射パターン部は、導光板内に入射した光に指向性を付与し、光出射面側へと光を導くもので高輝度化のための一手段である。

さらに、光利用効率の向上と高輝度化のために、拡散フィルムと液晶パネルとの間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）を設けることが提案されている。このプリズムフィルムは、導光板の光出射面から出射され、拡散フィルムで拡散された光を、高効率で液晶パネルの有効表示エリアに集光させるものである。
一般的な直下型方式のバックライトが搭載された液晶表示装置は、例えば、上部に透明基板や偏光板に挟まれたカラーフィルタ、液晶層からなる液晶パネルと、その下面側にバッ
クライトが設けられている。

バックライトは、正面に開口部を有する筐体内に、円柱状に延びる複数の光源と、筐体の内側に配置した高反射率の反射層と、出射光を拡散する拡散板とから構成されている。

直下型方式は導光板ライトガイド方式に比べ、複数の光源を用いることにより消費電力が多いものの、導光体が不用であることと、画面が大型化されても面輝度を高く維持することができるため、大型液晶表示装置のバックライトとしては直下型方式が多用されている。

しかしながら、直下型方式では、光源から観察者側（液晶パネル側）に直接向かう光が拡散光として出射されるため、光源からの光の指向性が低下することが認められ、視野角依存性の改善にはつながらないという問題がある。視角依存性とは、例えば、ある角度以上の方向から液晶表示装置を観察したときに本来黒色で表示されるべきものが白っぽく見えたり、階調の反転などによるコントラストの低下、コントラストの反転等で、観察者が画像を正確に見ることができない状態があるということを指す。この視角依存性が生じる理由は、液晶分子の捩じれ、液晶分子の屈折率異方性、偏光板の偏光特性、面光源などに主な原因があるとされている。

さらに、光源としての冷陰極管（ＣＣＦＴ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ
Ｄｉｏｄｅ）などは、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。

上記の拡散シートだけでは十分でないとすると、プリズムシートを１枚或いは２枚を直交させて使うと、直下型方式のバックライトは、光源から直接垂直に出射する最も高い強度の光がプリズム面で反射し、光源下面の反射層で反射する光を再利用できるとは言え、光源下面の反射層の反射率が１００％ではないため、再利用できる光量は反射層と拡散板との間で反射を繰り返すごとに弱まり、光源からの全光量が液晶パネル側に届かないため、光量の減少により液晶表示画面が暗くなる問題がある。

また、プリズムシートを使用する場合、どうしても約１０％程度の出射光が液晶画像の表示に利用できない程の深い角度に出射してしまうという欠点もある。

ところで、２０インチ以上の大型液晶表示装置に対しては、視野角依存性が低く、高輝度、高コントラスト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、液晶表示装置に合わせて視野角の最適化や、液晶パネル側にバックライト光を効率よく出射する輝度、コントラストの向上に対処することが要求される。

特に、上述のように従来の直下型方式バックライトは、拡散板による出射光の吸収及び反射の発生による透過光量の減少の問題、さらにはバックライトを通して光源の直接像発生の問題があり、また出射光が液晶表示装置の表示に使われないような方向に光を拡散するため、光の利用効率が悪く、コントラストの低下が生じるとする問題などの課題を有している。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、高輝度、最適視野角、高コントラスト
等を実現するために、光源からの出射光の拡散角度の制御および出射光の利用効率に優れるレンズシート、光学シートおよびその光学シートを備えたバックライトを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、すなわち、
請求項１に係る発明は、
所定のピッチで凸状に形成された単位レンズが複数個２次元に配列されてなるレンズ面とそのレンズ面と反対側が平坦面であるレンズアレイシートであって、
前記平坦面には、前記レンズの非集光面領域に光線を反射する光反射層が形成されてなることを特徴とするレンズアレイシートである。

請求項２に係る発明は、
前記レンズアレイシートが、所定のピッチで形成された凸状のシリンドリカルレンズが複数個平行に配列されてなるレンチキュラーレンズシートであることを特徴とする請求項１記載のレンズアレイシートである。

請求項３に係る発明は、
前記光反射層が、光反射層を有する転写シートから転写されてなることを特徴とする請求項１または２記載のレンズアレイシートである。

請求項４に係る発明は、
前記光反射層が、金属蒸着法もしくは金属インキ印刷法による銀色反射層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズアレイシートである。

請求項５に係る発明は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズアレイシートのレンズ面側に偏光分離フィルムと前記レンズ面と反対側の光反射層側に光拡散板とを備え、さらに、前記偏光分離フィルムと前記レンズアレイシートの間および／または前記レンズアレイシートと前記光拡散板との間に光拡散シートを配置した一体に構成してなることを特徴とする光学シートである。

請求項６に係る発明は、
請求項５記載の光学シートと光源とを備えた液晶表示装置のバックライトであって、
前記光学シートの光拡散板側を前記光源側に配置して一体に構成してなることを特徴とするバックライトである。

本発明によれば、液晶表示装置のバックライトを構成する光学シートに用いた偏光分離フィルムとレンズアレイシートの平坦面にはレンズの非集光面領域に光線を反射する光反射層を設けたことにより、光透過開口部（集光面）以外の領域における光学シート内の光の利用効率および光の反射率が高まるため、光量損失を抑えることができ、それにより光学シートを用いたバックライトを備えた液晶表示装置では、表示画像が明るく（高輝度）、また、液晶表示装置に合わせてレンズ形状、レンズピッチや、基材シート等を構成する樹脂の屈折率、光透過開口部（集光面）の大きさを制御することにより、視野角を最適化設計が可能であり、同じ明るさで最適視野角（低視野角依存性）が得られる効果を奏する、レンズアレイシート、光学シートおよびその光学シートを備えたバックライトを提供することができる。

また、本発明によれば、光学シートを構成するレンチキュラーレンズアレイシートのレ
ンズの方向を線状光源の方向と略平行又は所定の角度に配置することで、光源からの出射光を各々のレンズで縮小結像することになり、細い光源像が光学シート上にレンズの本数と同じ数だけ並ぶことになるため、観察者側からは光源の直接像が見えなくなり、面状の光源、すなわち面光源とすることができる。それにより、従来のような厚くて拡散性の強い拡散板を用いる必要もなくなり、光量の損失を抑えることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のレンズアレイシートの一例を示す概略斜視図である。図２は、図１に示す本発明のレンズアレイシートの水平方向の概略縦断面図である。、図３は、本発明のレンズアレイシートの他の例を示す概略斜視図である。図４は、図３に示す本発明のレンズアレイシートのレンズ側から見た概略平面図である。図５は、図３に示す本発明のレンズアレイシートのレンズ側の反対面から見た概略平面図である。図６は、本発明のレンズアレイシートとしてのレンチキュラーレンズアレイシートの製造方法の一例を説明する説明図である。図７〜９は、本発明の光学シートの構成の一実施例を示す概略断面図である。図１０は、本発明のバックライトの構成の一例を示す概略断面図である。図１１は、本発明のバックライトを備えた液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。

本発明のレンズアレイシートは、所定のピッチで凸状に形成された単位レンズが複数個２次元に配列されてなるレンズ面とそのレンズ面と反対側が平坦面であるレンズアレイシートであって、前記平坦面には、前記レンズの非集光面領域に光線を反射する光反射層が形成されてなることを特徴とするレンズアレイシートである。また、所定のピッチで形成された凸状のシリンドリカルレンズが複数個平行に配列されてなるレンチキュラーレンズ面とそのレンズ面と反対側が平坦面であるレンズアレイシートであって、前記平坦面には、前記凸状のシリンドリカルレンズの非集光面領域に長手方向のストライプ状の光線を反射する光反射層が形成されてなることを特徴とするレンズアレイシートである。レンズアレイシートである。

本発明におけるレンズアレイシートとしては、例えば、シリンドリカル状の曲面から構成される単位レンズを面内に一方向に配列したレンチキュラーレンズアレイシート、あるいは円形、矩形、六角形などの底面形状を有しドーム状の曲面から構成される単位レンズが面内に２次元配列されてなるレンズアレイシートなどが挙げられる。

具体的には、例えば、図１で示すように、シリンドリカル状の曲面から構成される単位レンズを面内に一方向に配列したレンチキュラーレンズアレイシートで、平板状の透明基材（１）の片面に単位レンズ（２ａ）を面内に一方向に配列して形成されたレンチキュラーレンズアレイ（２）と、透明基材（１）のレンズ面と反対側の平坦面のレンズの非集光面領域（３）に形成された光反射層（４）と、レンチキュラーレンズアレイ（２）のシリンドリカル状の凸部の頂上部に対応する位置に開口部（５）とで構成されるレンズアレイシート（Ａ）である。この際、単位レンズ（２ａ）に入射する入射光が集光するように、単位レンズ（２ａ）側の反対面の開口部（４）平坦面内ないしその近傍に焦点を有する形状とすることが必要である。なお、図１で示したレンチキュラーレンズアレイシートの水平方向における縦断面概略図を図２に示してある。

透明基材（２）は、少なくとも可視光を透過する材料であれば特に限定されるものではなく、機械的強度、薄型、軽量、加工性などの面からプラスチック材料が好ましい。プラスチック材料としては、例えば、好ましくは屈折率１．４〜１．７程度であるポリメタアクリル酸メチル，ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステルまたははメタアクリル酸エステルの単独もしくは共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン等の樹脂材料が挙げられる。
透明基材の厚さとしては７５〜１２５μｍ程度である。また、透明基材の表面にコロナ放電処理、プラズマ放電処理などを施してもよい。

レンチキュラーレンズの形成方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、配置する単位レンズの形状に対応した凹凸面を有する金型や、ニッケル（Ｎｉ）製スタンパなどの形状を加熱プレスにより転写する方法や、紫外線硬化性樹脂または電子線硬化性樹脂を透明基材に塗布し、レンズ形状の型を形成したロールエンボス版によるエンボス加工を行った後、紫外線又は電子線を照射し樹脂を硬化させレンズを形成する方法や、レジスト材料をフォトリソグラフィ法により所望のピッチでパターン形成し、これを加熱溶融してレンズとする方法などがある。レンズの高さは５〜２００μｍ程度であり、レンズのピッチは用途に応じて適宜選択されるが２０〜１０００μｍ程度である。

生産性の観点からは紫外線硬化性樹脂または電子線硬化性樹脂を透明基材に塗布し、レンズ形状の型を形成したロールエンボス版によるエンボス加工を行った後、紫外線又は電子線を照射し樹脂を硬化させレンズを形成する方法でレンズと透明基材とを一体成形する方法が望ましい。

本発明で使用される紫外線硬化性樹脂または電子線硬化性樹脂としては、例えば、公知の紫外線硬化性樹脂あるいは電子線硬化性樹脂、代表的には分子中に（メタ）アクリロイル基〔（メタ）アクリロイル基とは、アクリロイル基又はメタクリロイル基の意味である。〕、（メタ）アクリロイルオキシ基、エポキシ基、メルカプト基等の重合性官能基を有するプレポリマーおよび／またはモノマーからなる組成物である。例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、シリコーン（メタ）アクリレート等のプレポリマーや、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の多官能モノマー等を主成分とする組成物である。なお、プリズム層やレンズ層を高屈折率とするには、上記多官能モノマー等を主成分として高架橋型とすると良い。電離放射線硬化性樹脂は基本的には無溶剤のものを用いるが、必要に応じ溶剤希釈したものを用いても良い。

なお、電離放射線硬化性樹脂を紫外線で硬化させる場合は、その樹脂中にアセトフェノン類、ベンゾフェノン類等の光重合開始剤、ｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン等の光増感剤を適宜添加する。また、電離放射線硬化性樹脂の硬化は、通常、電子線又は紫外線の照射で行うが、電子線硬化の場合は、コッククロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器から放出される５０〜１０００ｋｅＶ、好ましくは１００〜３００ｋｅＶのエネルギーを有する電子線等を使用し、紫外線硬化の場合には、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等の光源による紫外線等を利用する。

また、本発明におけるレンズアレイシートとして、図３で示すように（レンズアレイシートの一部分を示してある）、平板状の透明基材（１０）の片面に形成された、例えば、円形の底面形状を有しドーム状の曲面から構成される単位レンズ（１１ａ）が面内に２次元配列されてなるレンズアレイ（１１）と、透明基材（１０）のレンズ面と反対側の平坦面のレンズの非集光面領域に形成された光反射層（１２）と、レンズアレイ（１１）の凸部の頂上部に対応する位置に光線の通過する開口部（１３）とで構成されるレンズアレイシート（Ｂ）であってもよい。なお、図３で示したレンズアレイシートの一部分をレンズ側から見た平面図を図４に、また、レンズ側の反対面から見た平面図を図５に示してある。

レンズアレイ（１１）は、透明基材（１０）上にレンズ機能を有する微小な凸部（単位
レンズ（１１ａ）を周期的に配列させたものである。単位レンズ（１１ａ）は、円形の底面形状を有する以外に、矩形、六角形などの底面形状を有し、ドーム状の曲面から構成される単位レンズを、面内に整列配置した２次元配列レンズアレイなどが用いられる。この際、単位レンズ（１１ａ）にする入射光が集光するように、単位レンズ（１１ａ）側の反対面の開口部（１３）の平坦面内ないしその近傍に焦点を有する形状とすることが必要である。

上記のレンズアレイシート（Ｂ）の透明基材（１０）は、レンチキュラーレンズアレイシート（Ａ）と同様の基材を用いることができる。また、レンズアレイの形成方法もレンチキュラーレンズアレイシート（Ａ）と同様の成形方法を用いることができる。

以下、本発明のレンズアレイシートとしてレンチキュラーレンズアレイシート（Ａ）を例示してその製造方法について図６を参照して説明する。

本発明のレンズアレイシートとしてのレンチキュラーレンズアレイシート（Ａ）の製造方法は、まず、レンズアレイ形状を付与することができる形状を有するエンボスロール金型の成型面に紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの透明基材（１）にエンボスロール金型に供給し、透明基材（１）を介して紫外線を照射し、上記の紫外線硬化性樹脂を硬化させると同時に樹脂成型物である単位レンズ（２ａ）を面内に一方向に配列して形成された凸状シリンドリカルレンズアレイ（２）を透明基材（１）に重合接着させるか、または透明基材（１）に紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、上記のエンボスロール金型に供給し、透明基材（１）を介してを活性エネルギー線照射し、前記樹脂を硬化させると同時に樹脂硬化物からなる単位レンズ（２ａ）を面内に一方向に配列して形成された凸状シリンドリカルレンズアレイ（２）を透明基材（１）に重合接着させて成形する［（ａ）参照］。

上記の凸状シリンドリカルレンズアレイ（２）と反対側の透明基材（１）の平坦面に、粘着性を有するもので、紫外線の照射によって、その粘着性が消失する特性を持つ紫外線硬化性樹脂層を塗布または粘着性を有する、例えば、フィルム状の紫外線硬化型樹脂をラミネートして粘着性紫外線硬化型樹脂層（２０）を形成する［（ｂ）参照］。

次に、凸状シリンドリカルレンズアレイ（２）を介して紫外線（３０）を照射し、開口部に相当する領域をレンズ作用（集光）によって硬化部（２１）を形成する［（ｃ）参照］。

その後、基材（４１）に光反射層（４２）を形成した転写シート（４０）を光反射層（４２）側で重ね合わせ、加圧して、硬化部（２１）以外の紫外線硬化性樹脂層の未硬化部分（２２）に樹脂の粘着性を利用して、光反射層（４２）を未硬化部分（２２）にのみ付着させる［（ｄ）参照］。

引き続いて、転写シート（４０）を剥離する［（ｅ）参照］ことにより、未硬化部分（２２）にストライプ状の光反射層（４２）［図１の光反射層（４）に相当する］を形成する［（ｆ）参照］。

最後に、光反射層（４２）側から、全面に紫外線（３０）を照射して未硬化部分（２２）を硬化させ［（ｆ）参照］、図１に示す本発明のレンズアレイシートとして、平板状の透明基材（１）の片面に単位レンズ（２ａ）を面内に一方向に配列して形成されたレンチキュラーレンズアレイ（２）と、透明基材（１）のレンズ面と反対側の平坦面のレンズの非集光面領域（３）に形成された光反射層（４）と、レンチキュラーレンズアレイ（２）のシリンドリカル状の凸部の頂上部に対応する位置に開口部（５）とで構成されるレンチ
キュラーレンズアレイシート（Ａ）を製造できる。

本発明において使用される金属蒸着法もしくは金属インキ印刷法による銀色反射層からなる光反射層を有する転写シートは、基材上に、剥離可能とする構成の金属蒸着法もしくは金属インキ印刷法による銀色反射層を形成して得られる。金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）などが挙げられる。金属蒸着法により銀色反射層を形成する方法として、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、反応性真空蒸着法、反応性スパッタリング法、反応性イオンプレーティング法などの通常の金属薄膜の形成方法によって形成される。金属反射層の厚さは、特に制限はないが、通常、５ｎｍ〜２００ｎｍ程度の範囲から適宜選択される。厚さが５ｎｍ未満では金属蒸着層に固有の作用、すなわち、光線選択反射性が発揮されず好ましくない。金属蒸着層の反射性を目的とする場合には通常３０ｎｍ程度以上とするのが好ましい。一方、２００ｎｍを超えても反射率のさらなる向上はみられず好ましくない。また、金属インキ印刷法により銀色反射層を形成する方法として、例えば、有機溶剤を加えて溶解した樹脂バインダーに金属粉末を分散させた金属インキをグラビア印刷法などによっても形成することもできる。金属インキを調整する場合の金属粉末の粒径は１〜１００μｍの範囲のものが望ましく、バインダー樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ワックスなどが用いられる。有機溶剤としては、上記の樹脂を溶解できるものであれば特に限定されな。

なお、光反射層を含む平坦面上に保護層を設けることも可能である。保護層は光透過性を有し、耐摩耗性、耐溶剤性、耐熱性など物性的にも優れるものがよく、レンズアレイシートの耐擦性を向上させ、バックライト製造工程における表面の損傷などの不良発生を減らし収率を上げコストを低くできる。また、この保護層に紫外線吸収作用を持たせることにより、バックライトに使用する際、光源からの紫外線を保護層で吸収することにより、透過する紫外線を減少させ、耐光性が向上させ、液晶表示装置の製品寿命の長期間化が可能となる。さらに、この保護層に蛍光性物質を含有させた紫外線吸収作用を持たせることにより、光源の一つである冷陰極管からの出射光に含まれる紫外線を可視光に変換することが可能となり、光量を有効に利用することができる。

次に、上記で得られるレンチキュラーレンズアレイシート（Ａ）などのレンズアレイシートを用いた本発明の光学シートについて説明する。

図７〜９に本発明の光学シートの実施形態を示してある。本発明の光学シートは、レンズアレイシート（Ａ）のレンズ（２）側に偏光分離フィルム（５０）とレンズ（２）側と反対面の光反射層（４）側に光拡散板（７０）とを備え、さらに、前記偏光分離フィルムと前記レンズアレイシート（Ａ）の間および／または前記レンズアレイシート（Ａ）と前記光拡散板（５０）との間に光拡散シート（６０）を配置した一体に構成してなることを特徴とする光学シートである。

図７に示す本発明の光学シート（Ｃ）は、偏光分離フィルム（５０）とレンズアレイシート（Ａ）のレンズ（２）側との間に光拡散シート（６０）を配置した構成である。

図８に示す本発明の光学シート（Ｄ）は、レンズアレイシート（Ａ）の光反射層（４）側と光拡散板（７０）との間に光拡散シート（６０）を配置した構成である。

また、図９に示す本発明の光学シート（Ｅ）は、偏光分離フィルム（５０）とレンズアレイシート（Ａ）のレンズ（２）側との間と、レンズアレイシート（Ａ）の光反射層（４）側と光拡散板（６０）との間とに各々光拡散シート（５０）を配置した構成である。

上記の光学シートは、各部材を一体的に構成することが好適である。このようにすることによって、装置のコンパクト化や、部品点数の削減、製造の簡略化などを図ることができ、得られる強度も向上されるからである。各部材の接合は、もしも部材自体に所定レベルの形状維持能力がないのであるならば、接着剤や粘着剤、両面テープなどを使用して行うことができる。部材の接合面の一部または全部に対して光学的に透明な、すなわち、光透過率の高い接着剤、粘着剤又は両面テープを塗布もしくは貼付することによって行うことができる。より好ましくは、各部材の屈折率に近い屈折率を具えた接着剤等を使用して接合を行うことができる。

本発明で使用する偏光分離フィルムとは、反射型偏光性を有するフィルムを用いることができる。反射型偏光フィルムは、通常、１つの面内軸（透過軸）に平行な振動方向の光のみを透過し、それ以外の光を反射することが可能な偏光フィルムである。つまり、偏光フィルムに入射した光のうち、上記透過軸と平行な振動方向の光成分のみを透過させて偏光作用を発揮するが、従来の光吸収型偏光板と異なり、偏光フィルムを透過しなかった光は、実質的には偏光フィルムには吸収されない。したがって、一度偏光フィルムに反射された光を光源側に戻し、光源側に設置した光拡散フィルム等の反射要素によって、もう一度反射型偏光フィルムに向けて戻すことができる。この戻された光のうち、上記透過軸と平行な振動方向の光成分のみが透過され、残りはまた反射される。つまり、このような透過−反射作用の繰り返しにより、透過された偏光光の強度を増大させることができる。このような反射型偏光フィルムの具体例として、３Ｍ（株）社製の輝度上昇フィルム：「ＤＢＥＦ（商品名）シリーズ」及び「ＤＲＰＦ−Ｈ（商品名）シリーズ」を挙げることができる。あるいは、このような直線偏光子に代えて、円偏光子を使用してもよい。円偏光子の一例として、日東電工（株）から「Ｎｉｐｏｃｓ」（商品名）として入手可能なコレステリック型の円偏光子を挙げることができる。

さらに詳しく説明すると、偏光フィルムは、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射させるが、反射されたＳ偏光は、照明ユニットの導光板などとそれに隣接して配置された光反射要素との間で多重反射を繰り返す間に、拡散板を通過する度ごとに偏光解消されることによって、その一部分をＰ偏光に変換して効率良く再利用され、偏光フィルムから透過される。また、この多重反射において、導光板に付属の光反射要素として多層反射フィルムを使用することによって、反射による光の減衰を最小限に留めることができるため、偏光フィルムは有効に働くことができる。

本発明で使用される光拡散シート、光拡散板は、拡散剤を光透過性樹脂中に分散させて拡散剤と光透過性樹脂との屈折率差による光の散乱効果を利用した層や、光透過性樹脂の表面を凹凸面とした層を利用できる。拡散剤としては、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、尿素樹脂、ウレタン樹脂、有機シリコーン樹脂、炭酸カルシウム、酸化チタン、シリカ等を主成分とするビーズ或いはフィラー、或いは中空ビーズが用いられる。使用される拡散剤の平均粒子径は１〜５０μｍが取扱いの点から望ましく、種類や粒子径の異なるものを２種以上組み合わせても良い。光透過性樹脂としては、例えばポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアリレート系樹脂等が用いられる。

さらに、光拡散フィルムは、その使用目的に応じて任意の厚さで使用することができるが、一般的には液晶表示装置の薄型化、軽量化を目的として選択されるべきであり、光拡散フィルムの厚さは、通常、約５〜１０００μｍの範囲、好ましくは約５〜５００μｍの範囲、さらに好ましくは約５〜２００μｍの範囲である。光拡散フィルムの厚さは、最も
好ましくは、約５〜１５０μｍの範囲である。

本発明のバックライト（Ｆ）は、図１０で模式的に示すように、バックライト照明ユニットとして、一例として直下型バックライト照明ユニットの蛍光管の一種である複数個の冷陰極管（８０）からなる光源側に、本発明の光学シートの一例として、偏光分離フィルム（５０）とレンズアレイシート（Ａ）のレンズ（２）側との間に光拡散シート（６０）を配置した構成の光学シート（Ｃ）の光拡散板（７０）側が配置されたバックライトである。ケーシング（９０）の内面は光反射性を有する絶縁材料で形成されており、強度の面と成形性とからアルミダイキャスト製のケーシングや、その他の金属材料や樹脂材料などから形成してもよく、また、その形状も、強度の向上などを意識して任意に変更することができる。例えば、壁にリブを取り付けたりすることもできる。

上記の光学シート（Ｃ）は、光学シートの歪みを抑えつつ光学シートの四隅にのみフィルム固定具（図示せず）を取り付けて、確実に固定される。固定具は、特に限定されるものではなく、樹脂材料や例えばアルミニウムのような金属材料から任意の形状で形成することができる。

次に、本発明のバックライトを具備した液晶表示装置の一例について図１１を参照して簡単に説明する。互いに対向したガラス板（１０１ａ、１０１ｂ）の対向面において、ガラス板（１０１ａ）の面にはセグメント側透明電極層（１０２）が形成される。一方、ガラス板（１０１ｂ）の面には。カラーフィルタ層（１０３）が形成され、さらにこれに重なるようにコモン側透明電極層（１０５）が形成されている。ガラス板（１０１ａ）の対向面の間隔はスペーサ（１０６ａ，１０６ｂ）により保持され、これにより生じた隙間には表示用液晶（１０７）が介在される。さらにガラス板（１０１ａ、１０１ｂ）の外面には、偏光板（１０８ａ，１０８ｂ）が貼付けられている。液晶表示板（Ｇ）は上記のごとく構成され、さらに背面側には、一例として、蛍光管の一種である複数個の冷陰極管（７０）からなる光源と、レンズアレイシート（Ａ）のレンズ（２）側に偏光分離フィルム（５０）とレンズ（２）側と反対面の光反射層（４）側に光拡散板（７０）とを備え、さらに、前記偏光分離フィルム（５０）と前記レンズアレイシート（Ａ）の間に光拡散シート（６０）を配置した一体に構成してなる本発明の光学シートを備えた直下型バックライトが配置されている。

本発明によれば、液晶表示装置のバックライトを構成する光学シートに用いた偏光分離フィルムとレンズアレイシートの平坦面にはレンズの非集光面領域に光線を反射する金属反射層を設けたことにより、光透過開口部（集光面）以外の領域における光学シート内の光の利用効率および光の反射率が高まるため、光量損失を抑えることができ、それにより光学シートを用いたバックライトおよび液晶表示装置では、表示画像が明るく（高輝度）、また、液晶表示装置に合わせてレンズ形状、レンズピッチや、基材シート等を構成する樹脂の屈折率、光透過開口部（集光面）の大きさを制御することにより、視野角を最適化設計が可能であり、同じ明るさで最適視野角（低視野角依存性）が得られる。

また、本発明によれば、光学シートを構成するレンズアレイシートのレンズの方向を線状光源の方向と略平行又は所定の角度に配置することで、光源からの出射光を各々のレンズで縮小結像することになり、細い光源像が光学シート上にレンズの本数と同じ数だけ並ぶことになるため、観察者側からは光源の直接像が見えなくなり、面状の光源、すなわち面光源とすることができる。それにより、従来のような厚くて拡散性の強い拡散板を用いる必要もなくなり、光量の損失を抑えることができる。

本発明のレンズアレイシートの一例を示す概略斜視図である。 図１に示す本発明のレンズアレイシートの水平方向の概略縦断面図である。 本発明のレンズアレイシートの他の例を示す概略斜視図である。 図３に示す本発明のレンズアレイシートのレンズ側から見た概略平面図である。 図３に示す本発明のレンズアレイシートのレンズ側の反対面から見た概略平面図である。 本発明のレンズアレイシートとしてのレンチキュラーレンズアレイシートの製造方法の一例を説明する説明図である。 本発明の光学シートの構成の一実施例を示す概略断面図である。 本発明の光学シートの構成の一実施例を示す概略断面図である。 本発明の光学シートの構成の一実施例を示す概略断面図である。 本発明のバックライトの構成の一例を示す概略断面図である。 本発明のバックライトを備えた液晶表示装置に一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１、１０・・・透明基材
２・・・レンチキュラーレンズアレイ
２ａ、１１ａ・・・単位レンズ
３・・・非集光面領域
４、１２、４２・・・光反射層
５、１３・・・開口部
１１・・・２次元配列レンズアレイ
２０・・・粘着性紫外線硬化型層
２１・・・硬化部（露光部）
２２・・・非硬化部（非露光部）
３０・・・紫外線
４０・・・転写シート
４１・・・基材
５０・・・偏光分離フィルム
６０・・・光拡散シート
７０・・・光拡散板
８０・・・冷陰極管
９０・・・ケーシング
１００・・・液晶表示板
１０１ａ、１０１ｂ・・・ガラス板
１０２・・・セグメント側透明電極層
１０３・・・カラーフィルタ層
１０５・・・コモン側透明電極
１０６ａ、１０６ｂ・・・スペーサー
１０７・・・表示用液晶
１０８ａ、１０８ｂ・・・偏光板
Ａ・・・レンチキュラーレンズアレイシート
Ｂ・・・２次元配列レンズアレイシート
Ｃ、Ｄ、Ｅ・・・光学シート
Ｆ・・・バックライト
Ｇ・・・液晶表示板
ｐ・・・レンズピッチ

Claims (6)

1. 所定のピッチで凸状に形成された単位レンズが複数個２次元に配列されてなるレンズ面とそのレンズ面と反対側が平坦面であるレンズアレイシートであって、
   前記平坦面には、前記レンズの非集光面領域に光線を反射する光反射層が形成されてなることを特徴とするレンズアレイシート。
2. 前記レンズアレイシートが、所定のピッチで形成された凸状のシリンドリカルレンズが複数個平行に配列されてなるレンチキュラーレンズシートであることを特徴とする請求項１記載のレンズアレイシート。
3. 前記光反射層が、光反射層を有する転写シートから転写されてなることを特徴とする請求項１または２記載のレンズアレイシート。
4. 前記光反射層が、金属蒸着法もしくは金属インキ印刷法による銀色反射層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズアレイシート。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズアレイシートのレンズ面側に偏光分離フィルムと前記レンズ面と反対側の光反射層側に光拡散板とを備え、さらに、前記偏光分離フィルムと前記レンズアレイシートの間および／または前記レンズアレイシートと前記光拡散板との間に光拡散シートを配置した一体に構成してなることを特徴とする光学シート。
6. 請求項５記載の光学シートと光源とを備えた液晶表示装置のバックライトであって、
   前記光学シートの光拡散板側を前記光源側に配置して一体に構成してなることを特徴とするバックライト。