JP4992629B2 - バックライトユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶表示素子等のディスプレイ用バックライトユニットの反射フィルムを用いたバックライトユニットに関するものである。

液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイは、提供される画像等の情報を認識するのに必要な光源（バックライト）を内蔵している。この光源で消費する電力は液晶表示装置全体で消費する電力の相当部分を占めるが、総電力の低減が強く要望される昨今においては、光源の利用効率を向上させることが要求されている。
光源の利用効率の向上には発光変換効率を高めたり、周辺の明るさに応じて調光する手段と併せて発光した光線の利用効率を高める手法がある。

光線の利用効率を高める手段として、光源または導光板と液晶バネルとの間に、輝度向上フィルムであるＢＥＦ（Brightness Enhancement Film：米国３Ｍ社の登録商標）を備えた光学フィルムが広く使用されている。
ＢＥＦは、透明基材上に断面三角形状の単位プリズムを一方向に周期的に配列したフィルムである。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）で形成されている。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）したり“リサイクル（recycle）”する。ディスプレイの使用時（観察時）に、光源から発光する光線についてＢＥＦによって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とができる。
なお、「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である。

ＢＥＦにおいて、プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの配列では、その配列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能である。そこで、水平及び垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の配列方向が互いに略直交するように２枚のＢＥＦシートを重ねて組み合わせて用いる。ＢＥＦの採用により、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液晶表示装置等のディスプレイに採用することは、多数の特許文献に開示されている（たとえば特許文献１乃至３参照）。

また、例えば特許文献４には、プリズムではなく単位レンズの反復的アレイ構造（レンチキュラーレンズともいわれる）を有する光学フィルムが提案されている。この光学フィルムの液晶パネル側の面は、光源から発せられて光学フィルム内を進行した光をディスプレイの液晶パネルへ導くように、複数の単位レンズが反復的に形成されたアレイ構造となっている。
この光学フィルムの他方の面には、レンズの焦点面近傍が開口部となるようにストライプ状にパターン化された反射層が設けられている。単位レンズが半円柱状凸シリンドリカルレンズの場合、各々の単位レンズに１：１で対応して開口部が位置するように、反射層がストライプ状に形成される。このような反射層は、白色顔料、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末を透明な接着剤などの溶液に混合した混合物を、所定のパターンとなるように、レンチキュラーレンズの光源側の面に印刷または転写することにより形成されている。
この光学フィルムを液晶ディスプレイのバックライト・ユニットに組み込むと、光源から拡散フィルムを出射した光のうち、反射層間の開口部を通過した光のみがレンチキュラーレンズの各レンズに入射し、このレンズによって一定方向に集光されて出射される。この光学フィルムから出射した光は、偏光板に入射し、所定の偏光成分の光のみが液晶パネルに導かれる。

一方、開口部を通過しなかった光は、反射層で反射されて拡散フィルム側に戻され、光源の背面に位置する反射板へ導かれる。そして、反射板によって反射されることによって再び拡散フィルムに入射し再度拡散されてレンチキュラーレンズ方向に出射する。そして、いずれは入射角度が絞られた光となった後に開口部を通ってレンズに入射し、レンズによって所定角度内に絞られて光学フィルムから出射されて液晶パネルに導かれる。
このような光学フィルムを用いたバックライト・ユニットでは、反射層間の開口部の大きさ及び位置を調節することによって、光の利用効率を高めながら、レンズから正面方向に出射される光の割合を高めるように制御することができる。

また、バックライトユニットにおける光の利用効率を高める他の手段として、特許文献５に記載されたものも提案されている。このバックライトユニットでは、光源の背面側に配置される反射ユニットに凹面形状の楕円面反射鏡を設け、光源から楕円面反射鏡に出射する光を反射させて光源に隣接する位置に集光させて虚像として疑似光源を形成させている。光源と疑似光源によって冷陰極管の数を見かけ上増やすことで反射光の分布を調整し、輝度向上と影消し効果を期待でき、光利用効率を向上させるとしている。
特公平１−３７８０１号公報 特開平６−１０２５０６号公報 特表平１０−５０６５００号公報 特開２０００−２８４２６８号公報 特開２００５−２４７４６号公報

ところで、従来の液晶ディスプレイでは、正面輝度を向上させると同時に、光源である冷陰極管等の像が映像観察時に視認されないようにするいわゆる「影消し」を行う必要がある。特に大型の液晶ディスプレイでは、複数の光源を液晶パネル直下に配列する直下型の構成を採用しているため、光源の像が視認され易い。映像の明るさに関しても大画面に見合った明るさが必要となる。
この冷陰極管等の影消しは、拡散板のヘイズ度（光散乱率）を上げて拡散度を向上させる方法が一般的であるが、拡散板によって単純に拡散度を強くすると、ディスプレイの輝度、とりわけ正面輝度を減じてしまい易く、明るさが低減する弊害が生じる。特許文献１〜３に記載されたディスプレイでは、ＢＥＦに代表されるような輝度向上フィルムの多くが、冷陰極管の像の影消しにはそれほど作用を及ぼさないため、別途、拡散フィルムを追加して設置することが一般的であるが、この場合には輝度の向上効果を低減する不具合が生じる。

また、特許文献４に記載されたディスプレイでは、レンチキュラーレンズの背面に反射層として白色ストライプ層を設けているため、白色の反射拡散効果によってある程度の影消し効果が期待できるものの、正面輝度の低減を招くという点で上述の技術と同様の不具合が生じる。
また、特許文献５に記載されたディスプレイにおける楕円面反射鏡は凹面形状であり、この反射鏡を湾曲させるための空間が必要となるため、ディスプレイユニットの厚さを増してしまい、ディスプレイユニットの薄型化に逆行する欠点がある。

本発明は、このような実情に鑑みて、拡散板や拡散フィルムなどの拡散部材を追加することなく光源の影消しを実現すると共に、光の利用効率を向上できるようにしたバックライト用反射フィルムを備えたバックライトユニットを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係るバックライトユニットは、複数並設してなる棒状の光源と、該光源の背面側に設置されていて前記光源に沿って延びる微細幅の複数の反射面が断面山形に配列されている略リニアフレネル構造の反射フィルムとを備え、前記反射フィルムは、複数の前記断面山形の反射面が光源からの光を反射させて前記光源の虚像を結像する角度にそれぞれ形成され、前記光源の虚像は前記反射フィルムに対して光源と同一側に結像され、前記光源と該光源の虚像は、前記反射フィルムの反射面の配列方向に沿って所定間隔を開けて隣接する位置に配列されていることを特徴とする。
本発明によるバックライトユニットによれば、光源から背面側に出射する光が反射フィルムの略リニアフレネル構造の複数の反射面で反射され、光源と同一側に光源の虚像として結像される。そのため、光源から反射フィルムと反対側に出射する光と光源の虚像を通して出射する反射光とによって液晶表示素子等の対象物を照射できて正面輝度を含む輝度を増大できるため光の利用効率を向上できる。更に光源の虚像によって、見かけ上、光源が増加されたことになるため拡散板等を追加することなく光源の影消しを実現できる。
なお、各略リニアフレネル構造の各反射面の傾斜角（プリズム角）を調整して設定することによって、輝度の調整のみならず光源の虚像の結像位置や大きさを調整でき、面内明るさの均一性（ユニフォーミティ）の調整を行うことが出来る。しかも、略リニアフレネル構造の反射面が微細幅に設定されているために、反射フィルムの厚さを略平板状に保持することができ、反射フィルムを含む装置の薄型化に寄与する。
このような反射フィルムによって光源の虚像を結像することで、光源を見かけ上増やすことができてバックライトの輝度向上と観察時の光源の影消しに寄与する。

また、反射面は略リニアフレネル構造を形成する複数のプリズムの一方の面にそれぞれ形成されていて、複数のプリズムの表面には反射膜が被覆されていることが好ましい。
反射フィルムを複数のプリズムを用いて略リニアフレネル構造に形成することができ、複数のプリズムの表面に反射膜を被覆することで光源から出射する光の反射率を向上できる。

また、反射面は光源からの入射光を全反射させる角度にそれぞれ形成されていてもよい。
反射フィルムの略リニアフレネル構造を構成する各反射面の角度を、光源から入射する光を全反射させる臨界角度以上にそれぞれ設定することで反射効率を理論上１００％と大幅に向上することが可能である。これにより、光源と光源の虚像から反射フィルムとは反対側に出射する光によって輝度を一層高めることができ、光源と反射フィルムを含む光源ユニットの小型化と省電力化などに寄与する。
また、全反射の原理上、反射面が透明であっても１００％の反射が生じるため反射膜等を省略することができる。光源からの光を反射面で全反射させることで屈折光も原理上発生しないので、光量ロスにつながる余計な迷光も原理上発生せず、高効率を得ることが可能である。その結果、高い光利用効率とノイズレスな映像を得ることが可能となる。

また、反射面は、光源からの光を透過する表面に対して反対側の面に配列形成されている。
光源からの光を反射フィルムの表面から内部に透過させ、背面の反射面で全反射させることで、反射フィルムの取り付け時や装着状態で傷や埃等がつきにくい。

本発明によるバックライトユニットによれば、略リニアフレネル構造の各反射面によって光源からの光を反射させて集光させることで光源の虚像を形成することができ、光源と光源の虚像からの光によって輝度を向上させると共に、光源の像を視認できない一層均等な照明光を照射することができ照射対象の明るさの均一性を向上させることができる。
しかも、バックライト用反射フィルムは略リニアフレネル構造で構成されているから、従来の凹面形状の反射鏡を用いたものと比較して、その厚さをより小さくして全体にほぼ一定厚の薄型に形成できる。そのため、この反射フィルムを用いたバックライトユニットの一層の薄型化に寄与する。

以下、本発明の第一の実施形態による反射フィルム及びバックライトユニットについて図１乃至図３に基づいて説明する。図１による反射フィルムを用いた液晶表示装置の要部断面図、図２は光源ランプと反射フィルムの位置関係を示す拡大断面図、図３は図２に示す反射フィルムのＡ部拡大図である。
図１に示す液晶表示装置１は、第一の実施形態による反射フィルム及びバックライトユニットを含む一例を示すものである。この液晶表示装置１は、例えば略長方形板状をなすパネル本体２がその両面側を偏光板３，４で挟まれて構成された液晶表示素子（液晶パネル）５と、この液晶表示素子５の背面側に配置され、液晶表示素子５に対してその背面側から光を照射するバックライトユニット６とを備えている。
なお、本明細書において、背面側とは液晶表示素子５に対して光源の光を照射する方向の後方側を意味する。

バックライトユニット６は直下型方式であり、光学シート８と、光学シート８に光を照射する光源ユニット９とを備えている。
光学シート８は、光源ユニット９から照射された光が入射する光指向性コントロールシートとして例えばレンチキュラーレンズシート１０と、このレンチキュラーレンズシート１０から出射された光が入射する反射型偏光分離シート１１と、レンチキュラーレンズシート１０と反射型偏光分離シート１１との間に充填された低屈折材料層１２とを備えている。
レンチキュラーレンズシート１０は、シート本体１４における出射面側にシリンドリカルレンズが単位レンズとして平行に複数配列されてなるレンズ部１５が設けられるとともに、シート本体１４における入射面側に単位レンズの焦点位置に対応した開口部１６を有する散乱反射層１７が設けられることによって構成されている。
レンズ部１５の一例としては、レンチキュラーレンズ以外に、略半球状をなす複数のマイクロレンズがマトリックス状に配列されてなるマイクロレンズ部や、複数のシリンドリカルレンズが長さ方向を互いに交差させるように同一平面上に配置されてなるクロスレンチレンズ部などが挙げられる。

散乱反射層１７は、例えば白色の酸化チタン（ＴｉＯ_２）微粒子が分散混入された透明樹脂などからなり、上述した単位レンズの焦点位置に対応した開口部１６を有している。
反射型偏光分離シート１１は、レンチキュアーレンズシート１０から出射された光のうち一方の偏光方向の直線偏光を透過するとともに他方の偏光方向の直線偏光を反射するように構成されている。なお、本実施形態では、反射型偏光分離シート１１が、他方の偏光方向の直線偏光を散乱反射するものとなっている。この反射型偏光分離シート１１の一例としては、例えば複屈折性多層膜からなるものや、コレステリック液晶層及び位相差板からなるものなどが挙げられる。

次に光源ユニット９について説明する。
本実施形態によるバックライトユニット６における光源ユニット９は、例えば空気の超微粒子が分散混入された白色のＰＥＴフィルムなどからなる散乱反射層２０が内面に形成された筐体２１の内部に、例えば冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの略棒状をなす光源ランプ２２が複数配列されている。
そして、筐体２１の内面の平面状領域における散乱反射層２０と複数の光源ランプ２２との間には反射フィルム２５が配設されている。図１及び図２に示す例では光源ランプ２２は例えば反射フィルム２５の両側近傍に２本配列されている。

反射フィルム２５は図２及び図３に示すように略シート状であって、例えば支持フィルム２６上に略リニアフレネル構造の反射ミラーをなすリニアフレネル層２７が一体に成形されている。図３において、リニアフレネル層２７は縦断面視で山形または三角形状の微細幅のフレネル部２８が光源ランプ２２の延在方向に延びて平行に複数配列されて構成されている。
各フレネル部２８を構成する２面の反射面２８ａ、２８ｂには光吸収を防ぐと共に反射率を向上させる薄膜の反射膜２９が設置されているが、反射膜２９を設けなくてもよい。各反射面２８ａ、２８ｂはそれぞれ平面に形成されているが、本実施形態では光源ランプ２２の光を反射させて虚像を結像する反射面２８ａが少なくとも平面であればよい。
しかも、リニアフレネル層２７の各フレネル部２８は、その一方の反射面２８ａがリニアフレネル層２７の両側近傍に配設された光源ランプ２２から背面側に出射される光を反射させて、光源ランプ２２から所定間隔離れた位置に光源ランプ２２の虚像である光源ランプ像２２Ａを結像するように集光させる角度にそれぞれ傾斜角を調整されて配列されている。
なお、各反射面２８ａの傾斜角（プリズム角）を調整して設定することによって、輝度の調整のみならず光源ランプ２２の虚像の結像位置や大きさを調整でき、面内明るさの均一性（ユニフォーミティ）の調整を行うことが出来る。

図２に示す反射フィルム２５では、その両側近傍に２つの光源ランプ２２、２２が配設されていて、その内側にそれぞれ虚像の光源ランプ像２２Ａ、２２Ａを形成することになり、見かけ上、光源ランプ２２の数が２倍になっている。好ましくは、これら２組の光源ランプ２２と光源ランプ像２２Ａがほぼ等間隔に且つ反射フィルム２５と略平行な線上に配列されている。
図２に示す例では、リニアフレネル層２７は、中央の二つの反射面２８ａ，２８ａからなるフレネル部２８Ａと両端縁の１つの反射面２８ａを有するフレネル部２８Ｂ、２８Ｂとの間の２つのリニアフレネル層部２７ａ、２７ａがほぼ線対称に形成されていることになる。
ここで、反射フィルム２５は、支持フィルム２６が例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのフィルムとされ、リニアフレネル層２７は一般的な合成樹脂製フィルムであれば特に限定されないが、例えばウレタン（メタ）アクリレート等を用いることができる。不透明体であっても使用可能である。
各フレネル部２８の反射面２８ａ、２８ｂに被覆する反射膜２９として、例えばアルミや銀等を用い、コーティング、メッキ、蒸着、スパッタ等で反射面２８ａ，２８ｂに密着されている。これによって、光吸収を防ぐと同時に反射率を向上させて液晶表示素子５に向かう光源ユニット９からの光量UPを図ることが出来る。

本実施形態による反射フィルム２５を含むバックライトユニット６は上述の構成を備えているから、これらを用いた液晶表示装置１において光源ランプ２２を点灯すると、光源ランプ２２（第一の焦点位置）から背面側に出射する光は反射フィルム２５の表面に形成されたリニアフレネル層２７における各フレネル部２８の反射面２８ａで反射する。そして、各反射面２８ａでの反射光は光源ランプ２２に隣接する位置（第二の焦点位置）に集光して光源ランプ２２の虚像を光源ランプ像２２Ａとして結像する。
そのため、光源ランプ２２から液晶表示素子５方向に出射する光に加えて、虚像である光源ランプ像２２Ａを結像した光とが、それぞれレンチキュラーレンズ１０、低屈折材料層１２及び反射型偏光分離シート１１を透過して液晶表示素子５方向に向かう。液晶表示素子５を透過する映像は正面輝度が増大すると共に光源ランプ２２の像が視認できず、「影消し」が行われる。

なお、上述の説明では、反射フィルム２５として支持フィルム２６にリニアフレネル層２７を一体に積層した二層構成としたが、支持フィルム２６を省略してリニアフレネル層２７だけの一層で構成してもよい。
反射フィルム２５を一層で形成した場合、熱押出し法などの安価かつ大量生産可能な加工方法を用いることができる。また、反射フィルム２５を二層構成とした場合、支持フィルム２６上にレンズ／ミラー構造であるリニアフレネル層２７を押し出し成形等で製造することができる。

上述のように、第一の実施形態による反射フィルム２５を光源ユニット９に採用したバックライトユニット６及び液晶表示装置１によれば、従来、光源ランプ２５から背面側へ出射して筐体２１の散乱反射層２０等の背面板で反射して液晶表示素子５方向に反射光として射出していた光線を、より高い利用効率で液晶表示素子５に射出することができ、液晶表示装置１の輝度向上、特に正面輝度の向上が図れる。しかも、見かけ上、光源ランプ２２の虚像を光源ランプ像２２Ａとして倍増することができるので、拡散板や拡散フィルム等の特別な部材を設置する必要がなく、液晶表示装置１の観察時に光源ランプ２２が認識されない「影消し」を得られる。
なお、リニアフレネル層２７の各反射面２８ａの傾斜角度の調整によって輝度の調整のみならず、虚像である光源ランプ像２２Ａの結像位置や大きさを調整でき、面内明るさの均一性（ユニフォーミティ）の調整を行うことが出来る。その際、充分に細かいピッチのプリズム２８を用い、それらの反射面２８ａ、２８ｂの角度調整により光学特性を調整することで、反射フィルム２５全体の構成、特に厚さはほぼ一定に保つことができる。
更に、反射フィルム２５をリニアフレネル層２７によってシート状に形成したから、凹面反射鏡を用いた従来の反射部材と比較してその厚みが小さい薄型となり、バックライトユニット６や液晶表示装置１等を一層薄型にできる。
更に、同一の層構成でも、プリズム２８のプリズム角を個別に調整することで、柔軟に多数のモデルに対応すること可能となる。

次に本発明の他の実施形態や変形例による反射フィルムについて説明するが、上述の実施形態による反射フィルム２５及びバックライトユニット６と同一または同様な部分、部材には同一に符号を用いて説明を省略する。
第一実施形態による反射フィルム２５では、２つの光源ランプ２２、２２の間にそれぞれ虚像としての光源ランプ像２２Ａ、２２Ａを結像するようにしたが、これに代えて変形例として、図４に示すように、光源ランプ２２と光源ランプ像２２Ａを交互に設置できるように、光源ランプ２２の配置と反射フィルム２５のリニアフレネル層２７におけるプリズム２８の配置を形成するようにしてもよい。

次に本発明の第二の実施形態による反射フィルムについて図５及び図６により説明する。
図５は光源ランプと反射フィルムの位置関係を示す第一実施形態による図と同様な図、図６は図５における光源ランプからの光と反射フィルムの全反射面との関係を示すＢ部拡大図である。
本実施形態による反射フィルム３２は光透過性の透明なリニアプリズム層３３で構成されており、筐体２１の内面に空気層３１を介して図示しない支持部で固定されている。光を透過するリニアプリズム層３３の表面３３ａに対して光源ランプ２２の反対側の面即ち背面が全反射面３３ｂに形成されている。全反射面３３ｂは複数の微細幅で平面状の反射面３４が光源ランプ２２の延在方向と同一方向へ平行に延びて配列されている。

リニアプリズム層３３は例えばＵＶ硬化性の合成樹脂で形成され、その全反射面３３ｂと筐体２１の内面の散乱反射層２０との間は空気層３１とされている。そのため、リニアプリズム層３３内に進入する光は光学的に密な媒質（合成樹脂）から疎な媒質（空気層３１）の界面に向かうから、全反射面３３ｂの各反射面３４への入射角θが臨界角以上になるように各傾斜面３４の傾斜角を設定しておくことで、入射角θの光は全反射面３３ｂの各反射面３４で全反射させることができる（図６参照）。
しかも、光源ランプ２２から射出する光がリニアプリズム層３３内の全反射面３３ｂの各反射面３４で反射して虚像の光源ランプ像２２Ａを結像するよう集光させられるよう各反射面３４の傾斜角をそれぞれ設定しておくものとする。
即ち、各反射面３４は、例えば図６に部分拡大図で示すように、一方の端部領域に形成される複数の反射面３４を端部から内側に順に反射面３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、…とした場合、光源ランプ２２から端部の反射面３４ａに入射する光Ｌ１の入射角θ１が臨界角以上となって全反射するように第一の反射面３４ａの傾斜角を設定しておく。

第一の反射面３４ａで反射した反射光Ｌ１が隣接する第二反射面３４ｂに入射する入射角θ１も臨界角以上となるように第二反射面３４ｂの傾斜角を予め設定しておく。更に第二の反射面３４ｂで反射した反射光Ｌ１が隣接する第三反射面３４ｃに入射する入射角θ１が臨界角以上となるように第二反射面３４ｂの傾斜角を予め設定しておく。
このようにして、光源ランプ２２（第一の焦点位置）からの光Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３…は全反射面３３ｂの各反射角３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、…で光を入射角θ１、θ２、θ３、…で全反射させ、虚像の光源ランプ像２２Ａ（第二の焦点位置）を、光源ランプ２２から所定間隔の位置に結像させる。

上述のように本第二実施形態による反射フィルム３２によれば、上述した第一実施形態と同様の効果を奏する。
更に、光源ランプ２２からリニアプリズム層３３に入射した光を全反射で戻すため、反射膜２９での反射よりも高い反射率（理論上１００％）を得ることができ、光利用効率の向上をもたらす。
また、反射フィルム３２としてのリニアプリズム層３３は、光線の反射原理に全反射を利用することで十分な反射率が得られるので、第一実施形態による反射フィルム２５に設けた反射膜２９は本質的に必要としない。そのため、反射フィルム３２の加工工程を減ずることが可能となり、高い生産性を得られ、反射フィルム３２の成型面は光源ランプ２２と反対側に位置するため、工場での光源ユニット９の組み立て時などにスクラッチなどによる摩擦痕などの損傷を受けにくくなり、工程収率を向上できる。
更に、リニアプリズム層３３を筐体２１の内面側の乱反射層２０に空気層を介して密閉して接合することで、液晶表示装置１の完成後にホコリ等が全反射面３３ｂに付着すること等を防ぐことができ、製品寿命確保の上から望ましい。

次に、第一の実施形態による反射フィルム２５の製造方法について説明する。
反射フィルム２５のシート状の支持フィルム２６は機械的に充分な強度を得られる程度の厚みがあれば良く、筐体２１に貼合/接着などにより裏打ちされる場合には、支持フィルム２６の厚みは、通常５０μｍから２００μｍ程度で充分である。
支持フィルム２６としては、紫外線透過性を有する透明な樹脂フィルムが好ましく、リニアフレネル層２７が形成される面に紫外線硬化性樹脂の易接着処理を施していると一層好ましい。支持フィルム２６の材質としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などが挙げられる。

この反射フィルム２５のリニアフレネル層２７（レンズ層またはレンズフィルム）を構成する材料には、一般的なフィルムであれば特に限定されず、不透明体であっても使用可能である。特に微細な加工を施す場合には、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂などの放射線硬化型樹脂を用いることが望ましい。
放射線硬化型樹脂としては、例えばウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーおよび／またはエポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーに反応希釈剤、光重合開始剤、光増感剤などを添加した組成物を用いることができる。
ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーは特に限定されないが、例えばエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール、ポリテトラメチレングリコールなどと、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシレンイソシアネートなどのポリイソシアネート類とを反応させて得ることができる。
また、エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーについても特に限定されないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型プロピレンオキサイド付加物の末端グリシジルエーテル、フルオレンエポキシ樹脂などのエポキシ樹脂類と、（メタ）アクリル酸とを反応させて得ることができる。

レンズ成型用型として、表面に略リニアプリズム層２７の各プリズム２８の逆形状が形成された円筒状の型を製造して用いる。ロール型のレンズ成型用型としては、切削加工した金属型やこの金属型から所定の方法により複製した合成樹脂製の型を、ロール表面に被覆または積層したものなどを用いることができる。
リニアフレネル層２７を製造するには、支持フィルム２６の表面に塗布装置などを用いて溶融状態（硬化前）の例えば紫外線硬化型樹脂を塗布したシートを製造する。
ここで、紫外線硬化型樹脂の塗布装置は特に限定されないが、ドクターブレード、ダイコーターなどが望ましい。支持フィルム２６への紫外線硬化型樹脂の塗布厚は、形成するリニアフレネル層２７の各プリズム２８の形状によって異なるが、０．０２〜０．２ｍｍが適切である。紫外線硬化型樹脂の塗布厚は、樹脂の粘度、支持フィルムの送り速度などによって調整することができる。
そして、支持フィルム２６上に紫外線硬化型樹脂を塗布したシートを回転ロールとレンズ成型用型とで挟持し、回転ロールで支持フィルム２６を押圧しレンズ成型用型で紫外線硬化型樹脂の層を押圧する。この状態で、回転ロールとレンズ成型用型とを同期して回転させることで上記シートを繰り出す。紫外線硬化型樹脂の層にレンズ成型用型を押し付けて回転させることで各プリズム２８のレンズ構造を転写する。
その後、紫外線照射装置によって上記シートの紫外線硬化型樹脂の層に紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂の層を硬化させることで支持フィルム２６上にリニアフレネル層２７が一体に積層されてなる反射フィルム２５が形成される。
なお、紫外線硬化型樹脂の層を硬化させた後、支持フィルム２６を剥離させてリニアフレネル層２７のみを形成するようにしてもよい。

このようにして得られた反射フィルム２５を筐体２１内に設置して、その上に光源ランプ２２を配列させて光源ユニット９を構成する。更に、光源ユニット９の上に、光学シート８として例えばレンチキュラーレンズシート１０と、反射型偏光分離シート１１と、レンチキュラーレンズシート１０及び反射型偏光分離シート１１との間に充填された低屈折材料層１２とを組み合わせることでバックライト・ユニット６を構成する。さらに液晶表示素子素子５と組み合わせて液晶表示装置１を製造することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１として、図４に示す反射面２９が光源側に配置された反射フィルム２５について説明する。反射フィルム２５の構成は２層構造とし、UV成型法を用いてレンズフィルムを得る方法を採用した。
まず、反射フィルム２５の支持フィルム２６として厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東洋紡Ａ４３００）を使用する。支持フィルム２６上に紫外線硬化性樹脂を層状に塗布し、紫外線硬化性樹脂にレンズ成型ロールのレンズ構造を転写する。その後、紫外線硬化性樹脂の層に紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させてレンズ層としてリニアフレネル層２７を形成することにより、反射フィルム２５を作製した。

光源ランプ２２として用いる冷陰極管は４０ｍｍ間隔で配置するものとして、リニアフレネル層２７はこれに応じた周期で各プリズム２８を配列したリニアフレネル形状とした。リニアフレネル形状のプリズム２９のピッチは、目視確認が困難な３０μｍとし、最大深さ約４０μｍとした。
リニアフレネル層２７における複数の反射面２８ａの光学形状は平面状とし（略楕円形状でもよい）、第一焦点位置に冷陰極管が配設され、冷陰極管から出射する光がリニアフレネル層２７の各反射面２８ａで反射して結像する第二焦点位置に冷陰極管の虚像を生成する形状とした。
なお、リニアフレネル層２７の前記形状を成形するためのレンズ成型ロールは、円筒形の銅メッキシリンダー上に円筒形状に沿ってリニアフレネル層２７の複数のプリズム２８の転写形状を切削加工して、成型用の版を得た。この版は切削加工の後、表面保護のためにＣｒメッキを施した。表面保護のメッキに関してはＮｉメッキなどでもよく、成型速度、耐擦性など使用実態に合わせて適宜選定すればよい。

支持フィルム２６上に紫外線硬化性樹脂製のリニアフレネル層２７を転写成型し硬化させた反射フィルム２５を適宜の間隔で断裁した後に、リニアフレネル層２７の表面にＡｌ膜を蒸着により施し、反射膜２９を形成した。
この反射フィルム２５を、冷陰極管が設置された筐体２１の散乱反射層２０上に冷陰極管と位置を合わせて設置してラミネートした。冷陰極管は、冷陰極管は必要な間隔の２倍、ここでは４０ｍｍ間隔で配置し、本来必要な数の１／２で構成している。なお、冷陰極管の間隔は図２に示す構成のように必要な間隔の３倍、例えば６０ｍｍ間隔で配置し、その間に２つの冷陰極管の虚像を結像するようにしてもよい。

以上の手順により得られた光源ユニット９を液晶表示装置１に組み込み、映像を表示させたところ、特に冷陰極管が観察されることもなく表示が可能であった。

（実施例２）
実施例２として、図５及び図６に示す反射面３４を有する全反射面３３ｂが光源ランプ２２と反対側に配置されたリニアフレネル層３３からなる反射フィルム３２について説明する。
反射フィルム３２の支持フィルムとして厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東洋紡Ａ４３００）を使用した。実施例１と同様に、支持フィルム上に紫外線硬化性樹脂を層状に塗布し、紫外線硬化性樹脂にレンズ成型ロールのレンズ構造を転写させて全反射面３３ｂを成形する。その後、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させて全反射面３３ｂ（レンズ層）を形成することにより、反射フィルム３２を作製した。反射フィルム３２は作製後に支持フィルムを剥離する。
或いは支持フィルムを反射フィルム３２の一部として一体化した２層構造で構成してもよい。

なお、冷陰極管の配置を４０ｍｍ間隔として、その間に略２０ｍｍ間隔で冷陰極管の虚像が結像される周期となるように、複数の反射面３４のリニアフレネル形状を全反射面３３ｂとして形成した。リニアフレネル層３３の反射面３４のピッチは、目視確認が困難な３０μｍとし、最大深さ約４０μｍとした。なお、図５に示すように、冷陰極管の配置を６０ｍｍ間隔として、その間に冷陰極管の虚像が略２０ｍｍ間隔で２つ結像されるような周期となるように、複数の反射面３４の全反射面３３ｂを形成してもよい。
反射フィルム３２における全反射面３３ｂの光学形状は、表面３３ａから入射する透過光と反射面３４での反射光とに関して、第一焦点位置に冷陰極管が配設され、第二焦点位置に冷陰極管の虚像を生成する形状とし、各反射面３４は入射光が全反射する全反射角を満たす角度に決定した。
なお、全反射面３３ｂを形成するためのレンズ成型ロールは実施例１で製作したものと同様な構成を有しているものとする。

この反射フィルム３２を、冷陰極管が設置された筐体２１の乱反射層２０上に、冷陰極管と位置を合わせて配置した。固定は全反射面３３ｂを筐体２１側に向けて対向させて反射フィルム３２の端部のみを筐体２１の内面に接合することで行った。冷陰極管は必要な間隔の２倍、ここでは４０ｍｍ間隔で配置しており、本来必要な数の１／２で構成している。

以上の手順により得られた光源ユニット９を液晶表示装置１に組み込み映像を表示させたところ、特に冷陰極管が観察されることもなく表示が可能であった。

本発明の第一の実施形態による液晶表示装置の要部構成図である。 図１に示すバックライトユニットの光源ユニットを示す縦断面図である。 図２におけるＡ部拡大図である。 第一の実施形態の変形例による光源ユニットを示す縦断面図である。 第二の実施形態によるバックライトユニットの光源ユニットを示す縦断面図である。 図５におけるＢ部拡大図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
５ 液晶表示素子
６ バックライトユニット
９ 光源ユニット
２２ 光源ランプ
２２Ａ 光源ランプ像
２５、３２ 反射フィルム
２６ 支持フィルム
２７、３３ リニアフレネル層
２８ プリズム
２８ａ、３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ 反射面
２９ 反射膜
３３ｂ 全反射面

Claims (4)

1. 複数並設してなる棒状の光源と、該光源の背面側に設置されていて前記光源に沿って延びる微細幅の複数の反射面が断面山形に配列されている略リニアフレネル構造の反射フィルムとを備え、
   前記反射フィルムは、複数の前記断面山形の反射面が光源からの光を反射させて前記光源の虚像を結像する角度にそれぞれ形成され、前記光源の虚像は前記反射フィルムに対して光源と同一側に結像され、
   前記光源と該光源の虚像は、前記反射フィルムの反射面の配列方向に沿って所定間隔を開けて隣接する位置に配列されていることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記反射面は、略リニアフレネル構造を形成する複数のプリズムの一方の面にそれぞれ形成されていて、前記複数のプリズムの表面には反射膜が被覆されている請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記反射面は、光源からの入射光を全反射させる角度にそれぞれ形成されている請求項１に記載のバックライトユニット。
4. 前記反射面は、前記光源からの光を透過する表面に対して反対側の面に配列形成されている請求項３に記載のバックライトユニット。

Images