JP2009204781A - レンズシート、ディスプレイ用光学シート及びそれを用いたバックライト・ユニット、ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度、及び視覚分布における光強度の谷を低減する新規なる形状のレンズシート、及び拡散板と積層一体化され薄型で高強度、高表示品位な光学シート、その光学シートを用いたバックライト・ユニット、ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】入射面と出射面とを備える光透過性の基材２において、前記出射面に一定のピッチで配列された単位プリズム５と、前記入射面に入射光制御要素３とを備えたプリズムシートであり、前記単位プリズム５と前記入射光制御要素３とが物理的にアライメントされてなることを特徴とするレンズシート１。
【選択図】 図１２

Description

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たバックライト・ユニット並びに表示装置に関するものである。

近年、ＴＦＴ型液晶パネルやＳＴＮ型液晶パネルを使用した液晶表示装置は、主としてＯＡ分野のカラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されている。

このような液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側（観察者側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。

この種のバックライト方式に採用されているバックライト・ユニットとしては、大別して冷陰極管（ＣＣＦＬ）等の光源ランプを、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内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆる、エッジライト方式）と、導光板を用いない「直下型方式」とがある。

たとえば導光板ライトガイド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は、上部に偏光板に挟まれた液晶パネルが設けられ、その下面側に、略長方形板状のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やアクリル等の透明な基材からなる導光板が設置されており、該導光板の上面（光射出側）に拡散フィルムが設けられている。

さらに、この導光板の下面に、導光板に導入された光を効率よく上記液晶パネル方向に均一となるように散乱して反射されるための散乱反射パターン部が印刷などによって設けられると共に、散乱反射パターン部下方に反射フィルムが設けられている。

また、上記導光板には、側端部に光源ランプが取り付けられており、さらに、光源ランプの光を効率よく導光板中に入射させるべく、光源ランプ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ーが設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板内に入射した光に指向性を付与し、光射出面側へと導くようになっており、高輝度化を図るための工夫である。

さらに、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、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射出面から射出され、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。

しかしながら、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、その制御は難しく、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。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。

さらに、プリズムフィルムを用いるディスプレイ装置では、プリズムフィルムの枚数が２枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。

一方、直下型方式は、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの表示装置が用いられている。

直下型方式の液晶表示装置は、上部に偏光板に挟まれた液晶パネルが設けられ、その下面側に、蛍光管等からなる光源から射出され、拡散フィルムのような光学シートで拡散された光を、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。光源からの光を効率よく照明光として利用するために、光源の背面には、リフレターが配置されている。

しかしながら、やはり視野角の制御は、拡散フィルムの拡散性のみに委ねられており、その制御は難しく、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。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。

そのため一つの解決方法として、拡散フィルムの上に米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）を配置し、さらにその上に光拡散フィルムを配置する方法が採用されている。ここでＢＥＦとは、透明部材上に断面三角形状の単位プリズムが一方向に周期的に配列されたフィルムである。
このプリズムは光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）である。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。

ディスプレイの使用時（観察時）に、ＢＥＦは、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここでいう「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向側である。
プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能であり、水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、２枚のシートを重ねて組み合わせて用いられる。

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。
特公平１−３７８０１号公報 特開平６−１０２５０６号公報 特表平１０−５０６５００号公報 上記のようなＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートでは、屈折作用によって、光源からの光が、最終的には、制御された角度で光学シートより出射されることによって、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御することができる。

しかしながら、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。このため、図１０（Ｂ）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、±４５°近辺（Ｘ）での光がほぼ０となり、正面より±９０°近辺に小さな光強度ピーク（サイドローブ）が生じる。即ち、Ｘの点では光強度がほぼ０となる谷が生じてしまうという問題がある。

上述のように、この光学シートは、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など様々な機能が求められており、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。しかしながら、光学シートの構成枚数が多いと、ディスプレイの組立て時の作業が煩雑になり、また光学シートの間のゴミの影響を受け、小型化や薄型化の妨げになるなどの問題がある。

ところで、またこのような液晶表示装置では、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い、液晶表示装置に搭載されるバックライト・ユニットも、軽量、低消費電力、高輝度であることが要求されている。
特に、最近、目覚しい発展をみるカラー液晶表示装置においては、液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、バックライト・ユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。

しかしながら、上述したように従来の装置では、高輝度、低消費電力の要請に充分に応えられているとは言いがたく、ユーザからは、低価格、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。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、プリズムレンズが配置されてなるレンズシートの入射面側に入射光制御要素を備えることで、部品点数の削減、及び光学特性を満足するレンズシート及び光学シート、この光学シートを用いたバックライト・ユニット、ディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
すなわち請求項１の発明は、入射面と出射面とを備える光透過性の基材において、前記出射面に一定のピッチで配列された三角プリズムを備えたプリズムシートであり、前記三角プリズムの頂角は７０度以上１１０度以下であり、前記入射面には入射光制御要素が形成されてなり、前記入射光制御要素と前記三角プリズムとが物理的にアライメントされてなることを特徴とするレンズシートである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレンズシートにおいて、前記入射光制御要素が、凹凸形状を有する入射光制御レンズであり、前記入射光制御レンズは、略平坦面を有する凹部と、前記三角プリズム群の谷部又は頂部にアライメントされた凸部とを有し、前記入射光制御レンズのピッチは、前記三角プリズムのピッチの整数倍であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のレンズシートにおいて、前記凸部が三角プリズム形状であり、該頂角が９０度以下であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２に記載のレンズシートにおいて、前記凸部が台形プリズム形状であり、該傾斜側面の開き角度が０度以上９０度以下であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２に記載のレンズシートにおいて、前記入射光制御レンズにおいて、前記凸部の占める割合が４０％以下であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項２に記載のレンズシートにおいて、前記凸部の頂部が丸みを帯びた湾曲部１を有し、該湾曲部１は、前記凸部の高さの５０％以下の範囲であることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項２に記載のレンズシートにおいて、前記凸部の頂部に光反射層が形成してなることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか１項に記載のレンズシートにおいて、前記三角プリズムの頂部が丸みを帯びた湾曲部２を有し、該湾曲部２の幅は、前記三角プリズムのピッチの１５％以下であることを特徴とする。

請求項９の発明は、光源から入射する光を拡散させ出射する拡散板と、請求項１〜８の何れか1項に記載のレンズシートとが、前記入射光制御レンズの頂部を介して粘着材又は接着剤にて積層一体化されてなることを特徴とする光学シートである。

請求項１０の発明は、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に、光源と、請求項１〜８の何れか１項に記載のレンズシート、又は請求項９に記載の光学シートを少なくとも１枚以上備えることを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニットである。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載のディスプレイ用バックライト・ユニットにおいて、前記画像表示素子と、請求項１〜８の何れか1項に記載のレンズシート又は請求項９に記載の光学シートとの間に、透光性の基材の一方の面に樹脂フィラーが配置されてなる拡散フィルムが設置されることを特徴とする。

請求項１２の発明は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項１０又は１１記載のディスプレイ用バックライト・ユニットを備えることを特徴とする表示装置である。

本発明に係るレンズシートは、入射光制御要素により単位プリズムへの入射光を制御することで、図１０に示されるように従来プリズムシートに生じていた視覚分布（Ｂ）における±４５°付近（Ｘ）の光量がほぼ０となる点においても、ディスプレイ用途として十分な光（Ａ）を出射することが可能となる。またこのレンズシートを用いた光学シート、さらにこれら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おいては、従来構成と比較して薄型で、所望の輝度や配光範囲、均一性などを達成する光学シート、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。

以下、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１２は、本発明の実施の形態に係るバックライト・ユニット及びディスプレイ装置の一例を示す側面図である。
まず本発明の実施の形態に係るバックライト・ユニットは、ランプハウス４３内に収納されたシリンダー形状の複数の光源４１と、各光源４１からの光Ｈを、偏光板３１，３３に挟まれた液晶３５に供給する光学シート３９を備えてなる。光学シート３９は光源からの光Ｈを拡散して出射する拡散板２５とレンズシート１とが粘着材又は接着材２８にて積層一体化された構成となっている。なお、図中４５は、複数の光源４１の背面側に配置された光反射板４５である。
また、本発明の実施の形態に係るディスプレイ装置は、前述の光源４１と光学シート１とさらにその上に液晶パネル３２を含んだ装置である。この場合は、ディスプレイ装置は液晶表示装置を示すが、これに限らず、上述の光学シート３９を含んだ、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等画像を光により表示する表示装置であればその種類は問わない。また一方で入射光を制御するレンズシート１として、例えば太陽電池等の集光用として使用することなども可能である。

図１（ａ）は、レンズシート１の構成例を示す斜視図である。このレンズシート１は、透光性の基材２の入射面側に入射光制御レンズ３を、出射面側に単位プリズム５が配置されている。入射光制御レンズ３は略平坦な凹部３０１と突出した凸部３０３とで構成される。図１（ｂ）はレンズシート１を構成する入射光制御レンズ３と単位プリズム５の拡大図であり、隣り合う単位プリズム５の谷間Ｃ１と入射光制御レンズ３の凸部３０３の頂部Ｃ２とが一致している。図１（ｃ）はレンズシート１を裏面から見た図である。入射光制御レンズ３の凸部３０３はレンチキュラー形状であり、その方向は単位プリズム５とほぼ一致している。
図２（ａ）は、レンズシート１の別の構成例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は入射光制御レンズ３と単位プリズム５の拡大図である。この構成においては単位プリズム５の頂部Ｃ３と入射光制御レンズ３の凸部３０３の頂部Ｃ４とが一致している。
本発明のレンズシート１は、上述のように単位プリズム５の谷間又は頂部と、入射光制御レンズ３の凸部３０３の頂部とを一致させることで、単位プリズム５と入射光制御レンズ３との間にモアレ干渉縞が生じることを抑制し、出射分布形状は、歪みの無い対称な特性となる。そして入射光制御レンズ３により単位プリズム５への入射光が制御され、図１０における視覚分布のＸの点（±４５°近辺）への出射光量を増やし、どの角度からディスプレイを見てもディスプレイ用途として十分な光量を得ることが可能となるレンズシート１を提供することが出来る。

また本発明のレンズシート１を構成する単位プリズム５は、図１（ｄ）に示されるように、頂角αが７０度以上１１０以下で設定され、その先端が丸みを帯びていても良い。しかしながら、丸みを帯びる範囲が大きくなると、レンズシートとしての集光特性が著しく低下するため、その湾曲部２の幅Ｓは単位プリズム５のピッチＰの１５％以下であることが望ましく、１０％以下であることがより望ましい。湾曲形状は円でもよく、また楕円、放物面、双曲面、その他非球面形状でも良い。単位プリズム５のピッチＰは３０ｕｍ以上３００ｕｍ以下が望ましく、更には５０ｕｍ以上２００ｕｍ以下であることがより望ましい。
このようにして設計された本発明のレンズシート１を構成する単位プリズム５は図９に示されるように、屈折／全反射により正面方向への集光効果が得られる。

本発明のレンズシート１を構成する入射光制御レンズ５の凸部３０３は、三角プリズム形状であることが望ましい。その頂角βが９０度以下であることが望ましく、更には６０度以下であることがより望ましい。９０度を超えると、図１０における視覚分布のＸの点近辺への出射光量が減ってしまうためである。そして入射光制御レンズ５のピッチＱに対する凸部３０３の幅Ｗの割合は４０％以下であることが望ましい。４０％を超えると、正面方向への出射光量が減ってしまうためである。

また本発明のレンズシート１を構成する入射光制御レンズ５の凸部３０１は、台形形状であることが望ましい。その傾斜側面の開き角βが０度以上９０度以下であることが望ましく、更には６０度以下であることがより望ましい。ここで開き角０度とは即ち直方体形状を表す。開き角が９０度を超えると、図１０における視覚分布のＸの点近辺への出射光量が減ってしまうためである。そして入射光制御レンズ５のピッチＱに対する凸部３０３の幅Ｗの割合は４０％以下であることが望ましい。４０％を超えると、正面方向への出射光量が減ってしまうためである。

本発明のレンズシート１は、透光性基材２上にUVや放射線硬化樹脂を用いて単位プリズム５及び入射光制御レンズが成形されるか、または図１１に示されるように、樹脂材料１９として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＡＳ（アクリルニトリロポリスチレン共重合体）等を用いて、単位プリズム用ロール１１と入射光制御用レンズ用ロール１５とにより、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法で形成することが出来る。または射出成型法、あるいは熱プレス成型法によっても形成することが出来る。

レンズシート１の厚みに関しては光学特性への影響よりはむしろ製造プロセス或は要求されるレンズシート１の物理特性等により決められる。
例えば、紫外線硬化樹脂プロセスにより単位プリズム５及び入射光制御レンズ３を形成した場合、その透光性基材フィルムの基材厚さＴは、５０ｕｍ以下だとシワが出てしまうので、５０μｍ＜Ｔである必要がある。
さらにまた使用するバックライト・ユニットやディスプレイ装置のサイズによりその基材厚みは変化する。例えば、対角３７インチサイズ以上のディスプレイ装置では基材厚さＴは０．０５ｍｍから５ｍｍが望ましい。

本発明のレンズシート１を構成する単位レプリズム５及び入射光制御レンズ３の凸部３０３は蛇行しても良い。蛇行させることで、レンズシート１と表示装置の画素との間に生じるモアレ干渉縞を低減することが出来るためである。その他、単位プリズム５及び入射光制御レンズ３の凸部３０３をランダムに配置することでもレンズシート１と表示装置の画素との間に生じるモアレ干渉縞を抑制することが出来ある。

また用途に合わせて、本発明の単位プリズム５及び入射光制御レンズ３の凸部３０３を左右非対称にすることも出来る。また単位プリズム５の両側面のうち少なくとも一方の側面を曲面にすることも可能である。この場合、レンズシート１から出射される光強度分布は非対称に歪むこととなるが、例えば使用するディスプレイの視覚方向が制限される場合などに有効である。また、入射光制御レンズ３の凸部３０３の配置を、単位プリズム５の谷部又は頂部からずらすことでも同様の効果を得ることが可能である。

上述のように、本発明のレンズシート１は、効率よく正面方向への出射光量を増やす単位プリズム５と、視覚分布におけるＸの点近辺への光量を増やす入射光制御レンズ３を備えるため、正面方向だけでなく斜めから見ても表示品位の良いディスプレイを提供することが可能となる。

本発明のレンズシート１は粘着材又は接着材２８によって拡散板２５と積層一体化しても良い。この場合、入射光制御レンズ３の凸部３０３の頂部を介して、間隙（空気層）２００を保ちながら積層一体化することが可能である。
図８に示されるように、本発明のレンズシート１の入射光制御レンズ３の凸部３０３の開き角は９０度以下のため、拡散板２５から出射される光のうち凸部３０３頂部から入射する光は、凸部３０３の傾斜側面で屈折透過し、凹部３０１からレンズシート１へ入射する（光ａ）か、又は凸部３０３の屈折率と空気層の屈折率との差による全反射しレンズシート１へと入射する（光ｂ）。そのため、凸部３０３の頂部が拡散板２５と積層一体化する前後で光学特性は大きく変化しない。

また本発明の凸部３０３の頂部は丸みを帯びても良い。丸みを帯びることで、拡散板２５と積層一体化する際、凸部３０３と拡散板２５の表面とが線接触となるため、その隙間に粘着材又は接着材２８が入り込み、剥離強度が増すためである。
しかしながら、凸部３０３の形状は視覚分布におけるＸの点の光強度に影響を与えるため、丸み部は、凸部３０３の高さＴの５０％以下の範囲であることが望ましい。５０％以下の範囲であれば、丸み部は粘着材又は接着材２８に埋没されるため、その光学特性に与える影響は小さくなる。
図５（ａ）は凸部３０３が三角プリズム形状である場合の例である。
図５（ｂ）は、図５（ａ）の頂部が丸みを帯びた場合の例である。
図５（ｃ）は凸部３０３が台形プリズム形状である場合の例である。
図５（ｄ）は、図５（ｃ）の頂部が丸みを帯びた場合の例である。
図６（ａ）は凸部３０３が直方形状である場合の例である。
図６（ｂ）は、図６（ｂ）の頂部が丸みを帯びた場合の例である。
図６（ｃ）は凸部３０３が台形プリズム形状であり、凹部３０１との接合部が丸みを帯びた場合の例である。
図６（ｄ）は２つ以上の凸部３０３を組み合わせた場合の例であり、粘着材又は接着材２８に埋没する凸部３０３と、入射光制御を目的とする凸部３０３との機能を分離している。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、凸部３０３の頂部が丸みを帯びた台形プリズム形状の際に、粘着材又は接着材２８に埋没し、凸部の頂部が拡散板２５と接触する場合と、接触しない場合の例である。凸部３０３の頂部が丸みを帯びることで、拡散板２５と接触する場合においても、粘着材又は接着材２８が拡散板２５と凸部３０３との間に充填される。
図７（ｃ）及び図７（ｄ）は、凸部３０３が台形プリズム形状の際に、粘着材又は接着材２８に埋没する場合と、埋没せず粘着材又は接着材２８の表面で接合する場合の例である。凸部３０３が台形形状であるため、頂部と粘着材又は接着材２８とが面で固定されるため、十分な剥離強度が得られる。

本発明のレンズシート１を構成する入射光制御レンズ３のピッチＱは、単位プリズム５のピッチＰの整数倍であることが望ましい。これにより入射光制御レンズ３と単位プリズム５との間にモアレ干渉縞が生じることを抑制することが出来るためである。また、入射光制御レンズ３のピッチＱを調整することで、図１０における視覚分布のＸの点に出射する光量を調整することが可能である。図３（ａ）は入射光制御レンズ３のピッチＱと単位プリズム５のピッチＰとが１倍である場合の例である。例えば、１倍では視覚分布におけるＸの点に出射する光量が増大し、正面方向への光強度が低下してしまう場合には、図３（ｂ）に示されるように、入射光制御レンズ３のピッチＱを単位プリズム５ピッチＰの２倍にすることで調整することが出来る。

また、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、入射光制御レンズ３の凸部３０３に光反射層４０１を形成しても良い。これにより、正面方向の光強度を大きく低下させずにＸの点への強度を増大することが出来るためである。
光反射層４０１としては、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ２）等粉末を透明な接着剤等の溶液に混合して作製されたものや、金属反射膜等が挙げられる。例えば白色である二酸化チタンを用いた反射層においては、印刷法やコーティングによって形成することが可能である。

上述のように本発明のレンズシート１は、拡散板２５とを粘着材又は接着材２８により積層一体化することで、視覚分布におけるＸの点の光量を増大させ、拡散機能と集光機能とを１つに集約した光学シート３９を提供することが出来る。

ここで、拡散板２５は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された透明粒子とを具備して構成されており、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。

また拡散板２５は、この拡散板２５に入射した光Ｈを散乱させながら透過させる必要がある。このため、拡散板２５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い。好ましくは１．０〜５．０μｍである。または、拡散板２５は透明樹脂中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしており、透明樹脂と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。

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、ポリプロピレン等を使用することができる。

ここで、ポリカーボネート、ポリスチレン、メチルスチレン樹脂及びシクロオレフィンポリマーの線膨張係数は、それぞれ６．７×１０^−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）、７×１０^−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）、７×１０^−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）及び６〜７×１０^−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）である。一方、レンズシート１が、例えばＰＥＴを含む場合、ＰＥＴの線膨張係数は２．７×１０^−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）であり、光散乱層の線膨張係数の方が大きい。従って、光学シート３９が熱を受け、変形する場合には、拡散板２５側に反りが発生する。
しかしながら、本発明の実施の形態では、レンズシート１の線膨張係数が小さいことを考慮し、拡散板２５の線膨張係数を、７．０×１０^−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）以下とすることにより上述の変形を防止することが可能である。
なお、レンズシート１を押出しの方法で材料としてポリカーボネートを用いて作成する場合は、線膨張係数が他の透明樹脂とほぼ同等であるためそりは発生しない。

また、透明粒子としては、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、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等からなる粒子を挙げることができる。また、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−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・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・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、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら透明粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。

そして、これら透明樹脂中に透明粒子を分散して、押出し成型することにより、板状の拡散板２５を製造することができる。その厚みは、１〜５ｍｍであることが望ましい。１ｍｍ未満の場合、拡散板２５は薄くこしがないのでたわむという欠点がある。一方５ｍｍを越えると、光源４１からの光の透過率が悪くなるという欠点がある。

ここまで、本発明のレンズシート１を拡散板２５と積層一体化した光学シート３９について説明したが、本発明のレンズシート１は、拡散板２５と一体化せずとも使用することが出来る。即ち、本発明のレンズシート１は、入射光制御レンズ３により単位プリズム５に入射する光を制御することで、視覚分布におけるＸの点の光強度を増大することが出来る。本発明のレンズシート１と拡散板２５との間や上に、拡散フィルムやプリズムシート、凸レンチキュラーシート、マイクロレンズシート、及び偏光分離反射シート等を適宜組み合わせて使用することが可能である。

本発明のレンズシート１及び光学シート３９は、光源４１と表示装置との間に設置されるが、レンズシート１及び光学シート３９と表示装置との間に拡散フィルム６１を設置することも出来る。
ここで拡散フィルムとは、透光性の基材上の一方の面に、拡散ビーズが塗布されて形成される。このような拡散フィルムを本発明のレンズシート１及び光学シート３９の上にのせることで、拡散ビーズがマイクロレンズと同様の集光機能を発揮し、更なる輝度向上に寄与するためである。また、これによりレンズシート１を構成する単位プリズム５と表示装置の画素との間に生じるモアレ干渉縞を抑制することも可能である。

光学シート３９は、光源が、冷陰極蛍光ランプの場合はもちろん、近年、ディスプレイ用光源として注目を浴びているＬＥＤ、ＥＬ、半導体レーザー等を用いたディスプレイ装置にも用いることができる。

ここで、ディスプレイ装置の光源としてＬＥＤを用いる場合、赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイを使用し、導光板等で赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイからの光を混ぜ合わせ白色光として均一に出射するものや、拡散板等を用いた赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイからの光を混ぜ合わせ白色光として均一に出射することができるもの、または１色以上の蛍光材料を用いた白色ＬＥＤ等にも使用できる。

またバックライト・ユニットにおいては、ますます薄型化が進んでおり、それに従い光源と光学シートの距離も短くなっているが、本発明の光学シート３９を使用すれば直下型やサイドエッジ型のバックライト・ユニットにおいても、光源ランプ同士の間に暗い箇所生じる等視認性の影響はなく十分に使用することができる。
さらにディスプレイ装置もますます大型化の一途をたどっており、それに伴い光学シート１のサイズも大きくなっていくが、本願発明の光学シート１は薄くて強度が強く、さらに表示品位も優れているためこういった大型ディスプレイ装置にも十分に使用できる。

（実施例１）
２軸延伸易接着ＰＥＴフィルム基材上にＵＶ硬化性樹脂を用いて、ピッチが１００ｕｍ、プリズム頂角が９０度の単位プリズムを形成し、反対側の面にはピッチが２００ｕｍ、凸部形状を台形プリズム形状とし、凸部の幅が４０ｕｍ、台形プリズムの開き角を３０度、高さを６０ｕｍの入射光制御レンズを形成し、レンズシートを作製した。
（実施例２）
２軸延伸易接着ＰＥＴフィルム基材上にＵＶ硬化性樹脂を用いて、ピッチが１００ｕｍ、プリズム頂角が９０度の単位プリズムを形成し、反対側の面にはピッチが１００ｕｍ、凸部形状を台形プリズム形状とし、凸部の幅が５０ｕｍ、台形プリズムの開き角を３０度、高さを６０ｕｍの入射光制御レンズを形成し、レンズシートを作製した。
（実施例３）
ピッチが１００ｕｍ、プリズム頂角が９０度の単位プリズムと、ピッチが２００ｕｍ、凸部形状を台形プリズム形状とし、凸部の幅が４０ｕｍ、台形プリズムの開き角を３０度、高さを６０ｕｍの入射光制御レンズをＰＣ樹脂にて押出成形し、レンズシートを作製した。

実施例１〜３で作製したサンプルをＳＨＡＲＰ製ＡＱＵＯＳ３２インチに実際に搭載して確認した。その際、ＳＨＡＲＰ製ＡＱＵＯＳ３２インチに元々設置されていた拡散板の上に実施例１〜３で作製したサンプルを一体化せずに設置した。
結果、実施例１は輝度が高く、４５度近辺にも十分な光量が出射されていることを確認した。実施例２は、４５度近辺に十分な光量が出射されていることを確認したが、正面方向の輝度が低かった。実施例３は、実施例１よりも更に正面輝度が高くなった。

実施例３のサンプルが特に良い結果が得られたため、実施例３で作製したレンズシートを厚さ２０ｕｍの粘着材にて拡散板と積層一体化し、同様に液晶テレビに搭載して確認した。
結果、一体化する前後で輝度の差は２％程度しか生じない結果が得られた。

上記拡散板と一体化した光学シートの上面に、きもと製拡散フィルム ＧＭ２ をのせて液晶テレビに搭載して確認した。
結果、拡散フィルムをのせる前より輝度が上昇し、且つ斜め方向から見ても輝度の変動が小さい、表示品位の良いディスプレイを得ることが出来た。

（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシート斜視図を示す説明図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシート斜視図を示す説明図である。（ｃ）本発明の実施の形態に係るレンズシート斜視図を示す説明図である。（ｄ）本発明の実施の形態に係るレンズシート断面図を示す説明図である。 （ａ）本発明の別の実施の形態に係るレンズシート斜視図を示す説明図である。（ｂ）本発明の別の実施の形態に係るレンズシート斜視図を示す説明図である。 （ａ）本発明の実施の形態に係る光学シート断面図を示す説明図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係る光学シート断面図を示す説明図である。 （ａ）本発明の実施の形態に係る光学シート断面図を示す説明図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係る光学シート断面図を示す説明図である。 （ａ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ｃ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ｄ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ａ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ｃ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ｄ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ａ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ｃ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 （ｄ）本発明の実施の形態に係る入射光制御レンズの説明図である。 本発明の入射光制御レンズを通過する光線を示す説明図である。 本発明の単位プリズムを通過する光線を示す説明図である。 ＢＥＦと本発明のレンズシートから出射される光強度分布を示す説明図である。 本発明のレンズシートの作製方法の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るバックライトを示す説明図である。 本発明の別の実施の形態に係るバックライトを示す説明図である。

符号の説明

Ｈ、Ｋ…光、Ｘ…視覚分布における±４５°近辺、Ｐ…単位プリズムピッチ、Ｑ…入射光制御レンズピッチ、Ｓ…単位プリズムにおける丸み部の幅、Ｔ…入射光制御レンズの凸部高さ、Ｗ…入射光制御レンズの凸部幅、α…単位プリズムの頂角、β…入射光制御レンズの凸部のプリズム角度、Ｌ…視認面（ディスプレイ表示面）１…レンズシート、２…基材、３…入射光制御レンズ、５…単位レンズ、２５…光拡散層、２８…粘着材又は接着材、３１、３３…偏光板、３２…液晶パネル、３５…液晶層、３９…光学シート、４１…光源、４３…ランプハウス、４５…光反射板、６１…光拡散フィルム、１００…光拡散層の非入射面、１０１…光拡散層の光出射面、２００…空隙、３０１…入射光制御レンズの凹部、３０３…入射光制御レンズの凸部、４０１…光反射層

Claims (12)

1. 入射面と出射面とを備える光透過性の基材において、
   前記出射面に一定のピッチで配列された単位プリズムを備えたプリズムシートであり、
   前記単位プリズムの頂角は７０度以上１１０度以下であり、
   前記入射面には入射光制御要素が形成されてなり、
   前記入射光制御要素と前記単位プリズムとが物理的にアライメントされてなることを特徴とするレンズシート。
2. 前記入射光制御要素が、凹凸形状を有する入射光制御レンズであり、
   前記入射光制御レンズは、略平坦面を有する凹部と、前記単位プリズム群の谷部又は頂部にアライメントされた凸部とを有し、
   前記入射光制御レンズのピッチは、前記単位プリズムのピッチの整数倍であることを特徴とする、請求項１に記載のレンズシート。
3. 前記凸部が三角プリズム形状であり、該頂角が９０度以下であることを特徴とする、請求項２に記載のレンズシート。
4. 前記凸部が台形プリズム形状であり、該傾斜側面の開き角度が０度以上９０度以下であることを特徴とする、請求項２に記載のレンズシート。
5. 前記入射光制御レンズにおいて、前記凸部の占める割合が４０％以下であることを特徴とする、請求項２に記載のレンズシート。
6. 前記凸部の頂部は丸みを帯びた湾曲部１を有し、
   該湾曲部１は、前記凸部の高さの５０％以下の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のレンズシート。
7. 前記凸部の頂部に光反射層が形成してなることを特徴とする、請求項２に記載のレンズシート。
8. 前記単位プリズムの頂部が丸みを帯びた湾曲部２を有し、
   該湾曲部２の幅は、前記単位プリズムのピッチの１５％以下であることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載のレンズシート。
9. 光源から入射する光を拡散させ出射する拡散板と、
   請求項１〜８の何れか1項に記載のレンズシートとが、前記入射光制御レンズの頂部を介して粘着材又は接着剤にて積層一体化されてなることを特徴とする光学シート。
10. 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、光源と、請求項１〜８の何れか１項に記載のレンズシート、又は請求項９に記載の光学シートを少なくとも１枚以上備えることを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニット。
11. 前記画像表示素子と、請求項１〜８の何れか1項に記載のレンズシート又は請求項９に記載の光学シートとの間に、
    透光性の基材の一方の面に樹脂フィラーが配置されてなる拡散フィルムが設置されることを特徴とする、請求項１０に記載のディスプレイ用バックライト・ユニット。
12. 画素単位での透過／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、請求項１０又は１１記載のディスプレイ用バックライト・ユニットを備えることを特徴とする表示装置。

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