JP2007148297A - バックライト用光学シート、バックライト及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】面光源からの光を正面方向に集光しやすいバックライト用光学シートを提供する。
【解決手段】バックライト用光学シート３０は、バックライトの面光源上に敷設される。光学反射層３２は、透明基板３１上に形成され、所定の間隔で並設された複数の貫通溝３２１を有する。貫通溝３２１の幅は、上面開口部３２３から下面開口部３２２に向かって狭くなる。各シリンドリカルレンズ３３は、対応する貫通溝３２１に充填され、その表面は貫通溝３２１の上面開口部３２３を覆う円筒面である。光源からの光は下面開口部３２２からのみ入射されるため、光が円筒面に達したときの入射角を制御でき、正面に偏向された光を多く出射できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、バックライト用光学シート及びそれを用いたバックライト、表示装置に関し、さらに詳しくは、面光源からの光を正面方向に偏向するバックライト用光学シート及びそれを用いたバックライト、表示装置に関する。

液晶ディスプレイに代表される表示装置の分野では、正面輝度の向上が求められる。そのため、ディスプレイに利用されるバックライト装置には、輝度の角度分布を制御して正面輝度を向上する光学部材が敷設される。特許第３２６２２３０号公報に開示されるように、一般的には、光学部材としてプリズムシートが使用される。

図２４に示すように、プリズムシート１００は互いに並設された複数のプリズムＰＬを有する。面光源からの拡散光Ｒ１００はプリズムＰＬの側面ＢＰ０で屈折し、正面方向に偏向されて出射される。このように、プリズムシート１００は、拡散光を正面方向に偏向することにより、ディスプレイの正面輝度を向上する。

しかしながら、プリズムシート１００は正面輝度を向上するものの、正面斜め方向の輝度も高くしてしまう。図２５は、プリズムＰＬがディスプレイ画面の上下方向に並設されたプリズムシート１００の上下視野角の輝度角度分布を示す。図２５を参照して、プリズムシート１００により上下視野角の±約３０ｄｅｇの範囲の相対輝度は高くなるが、それとともに、正面斜め方向の視野角±８０ｄｅｇ付近で相対輝度がピークとなる、いわゆるサイドローブも形成される。このようなサイドローブを形成する光（以下、サイドローブ光という）は正面輝度の向上に寄与しない。このように、プリズムシート１００は、出射する光を正面方向に集光しきれておらず、また、サイドローブ光を低減することもできないため、正面輝度の向上には限界がある。

また、プリズムＰＬの横断面は三角形であるため、製造時、搬送時、及びバックライト装置への敷設時にプリズムＰＬに疵がつきやすく、特にその頂点が破損しやすい。このような疵は、ディスプレイ上で輝点や暗点となりやすい。このような疵の発生を防止するため、表示装置に組み込む前のプリズムシート１００には、保護フィルムを敷設しなければならない。
特許第３２６２２３０号公報

本発明の目的は、面光源からの光を正面方向に集光しやすいバックライト用光学シートを提供することである。

本発明の他の目的は、サイドローブ光を低減できるバックライト用光学シートを提供することである。

本発明の他の目的は、破損しにくく疵つきにくいバックライト用光学シートを提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明によるバックライト用光学シートは、バックライトの面光源上に敷設される。バックライト用光学シートは、光学反射層と、複数のシリンドリカルレンズとを備える。光学反射層はシート状であり、所定の間隔で並設された複数の貫通溝を有する。貫通溝の幅は、光学反射層の上面から下面に向かって狭くなる。複数のシリンドリカルレンズの各々は、対応する貫通溝に配設される。シリンドリカルレンズは、対応する貫通溝に充填され、光学反射層の上面側のシリンドリカルレンズの表面は円筒面である。

本発明によるバックライト用光学シートでは、光学反射層によりシリンドリカルレンズに入射される光の入射角が制限される。具体的には、面光源からの光は、光学反射層の下面に形成された貫通溝の開口部（以下、スリットという）からのみシリンドリカルレンズに入射され、スリット以外の光学反射層の下面で反射される。スリット幅はシリンドリカルレンズ幅よりも狭いため、スリットを通過してシリンドリカルレンズの円筒面のある入射点に達した光の入射角は、シリンドリカルレンズの焦点から同じ入射点に入射される光の入射角に近似する。そのため、スリットを通過して円筒面に直接入射される光の多くは正面に偏向され、平行光又は光軸とのなす角度が小さい光線として正面に出射される。したがって、面光源からの光を正面に集光できる。

スリットから入射される光の中には、光軸に対して広角度をなす光（以下、広角度光という）も入射される。このような広角度光が、入射した貫通溝に対応するシリンドリカルレンズに隣接する他のシリンドリカルレンズの円筒面に入射されれば、サイドローブ光として出射される。しかしながら本発明による光学シートの場合、このような広角度に入射される光は貫通溝の表面で反射されるため、広角度光が隣接するシリンドリカルレンズに入射されない。したがって、サイドローブ光の発生を抑制できる。

さらに、シリンドリカルレンズの表面は曲率を有する円筒面であるため、頂角を有するプリズムレンズのように製造時等に破損しにくい。そのため、保護フィルムが不要となる。

好ましくは、シリンドリカルレンズの屈折率はｎであり、円筒面の曲率半径はｒであり、シリンドリカルレンズの頂点から光学反射層の下面に形成される貫通溝の開口部までのシリンドリカルレンズの高さｈは式（１）を満たす。

ｎｒ／（ｎ−１）×０．８≦ｈ≦ｎｒ／（ｎ−１）×１．３ （１）
この場合、スリットから入射され、円筒面のある入射点に達した光の入射角は、焦点からの光が同じ入射点に達した場合の入射角に近似する。そのため、シリンドリカルレンズに入射される光をよりコリメートでき、正面輝度が向上する。

本発明によるバックライト用光学シートは、バックライトの面光源上に敷設される。バックライト用光学シートは、光学反射層と、複数のマイクロレンズとを備える。光学反射層はシート状であり、複数の貫通孔を有する。貫通孔は、光学反射層の上面から下面に向かって徐々に小さくなる。マイクロレンズは、貫通孔に充填され、光学反射層の上面側のマイクロレンズの表面は球面である。

本発明によるバックライト用光学シートでは、光学反射層によりマイクロレンズに入射される光が制限される。光学反射層の下面に形成される貫通孔の開口部の大きさ（面積）は、マイクロレンズの開口面積よりも小さいため、マイクロレンズに入射された光線のうち、マイクロレンズの球面のある入射点（境界面）に直接入射される光の入射角は、マイクロレンズの焦点から同じ入射点に入射される光の入射角に近似する。そのため、マイクロレンズの球面に直接入射される光の多くは正面に偏向され、平行光又は光軸とのなす角度が小さい光線として正面に出射される。したがって、面光源からの光を正面に集光できる。

また、貫通孔の表面は、入射された広角度光を反射するため、広角度光がサイドローブ光として出射されるのを防止する。

好ましくは、各貫通孔の横断面形状は長方形であり、かつ、各貫通孔の横断面形状の長辺は互いに並行する。

この場合、光学シートは、２軸方向の視野角（たとえば上下視野角と左右視野角）を異なる角度に調整できる。貫通孔の横断面形状が長方形であるため、長辺方向の方が短辺方向よりも出射光を正面に集光しにくくなるためである。したがって、２軸方向の視野角を互いに異なる角度とすることができる。

本発明によるバックライトは、上述の光学シートを備え、本発明による表示装置は、上述の光学シートを備えたバックライトと、バックライト上に敷設された液晶パネルとを備える。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
［全体構成］
図１及び図２を参照して、表示装置１は、バックライト１０と、バックライト１０の正面に敷設される液晶パネル２０とを備える。

バックライト１０は、拡散光を出射する面光源１６と、面光源１６上に敷設された光学シート３０とを備える。

［面光源］
面光源１６は、ハウジング１１と、複数の冷陰極管１２と、光拡散板１３とを備える。ハウジング１１は、正面に開口部１１０を有する筐体であり、内部に複数の冷陰極管１２を収納する。ハウジング１１の内面は、反射フィルム１１１で覆われている。反射フィルム１１１は、冷陰極管１２から出射された光を乱反射させ、開口部１１０に導く。反射フィルム１１１は、たとえば東レ製ルミラー（登録商標）Ｅ６０ＬやＥ６０Ｖであり、拡散反射率が９５％以上であるものが好ましい。

複数の冷陰極管１２は、ハウジング１１の背面手前に上下方向（図１中ｙ方向）に並設される。冷陰極管１２は左右方向（図１中ｘ方向）に伸びたいわゆる線光源であり、たとえば蛍光管である。なお、冷陰極管１２に代えてＬＥＤ（Light Emitting Device）等の複数の点光源をハウジング１１内に収納してもよい。

光拡散板１３は、開口部１１０に嵌め込まれ、ハウジング１１の背面と並行して配設される。光拡散板１３は、冷陰極管１２からの光及び反射フィルム１１１で反射された光を拡散して正面に出射する。光拡散板１３は、透明な基材と、基材内に分散された複数の粒子とで構成される。基材内に分散される粒子は、可視光領域の波長の光に対する屈折率が基材と異なるため、光拡散板１３に入射した光は拡散透過される。光拡散板１３の基材は、たとえば、ガラスや、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、脂環式ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン酸系樹脂、トリアセチルセルロース系樹脂等の樹脂である。光拡散板１３はまた、光学シート３０の支持体として機能する。

光拡散板１３を開口部１１０に嵌め込むことにより、ハウジング１１の内部は密閉される。そのため、冷陰極管１２からの光が光拡散板１３以外の箇所からハウジング１１外へ漏れるのを防止でき、光の利用効率を向上できる。

［光学シート］
［光学シートの構成］
光学シート３０は、面光源１６上に敷設され、面光源１６からの拡散光を正面方向に偏向し、正面輝度を向上する。

図３及び図４を参照して、光学シート３０は、いわゆるレンチキュラレンズシートであり、透明基板３１と、光学反射層３２と、複数のシリンドリカルレンズ３３とを備える。

透明基板３１は、可視光に対して透明であり、板状又はフィルム状である。透明基板３１は、ガラスやポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、脂環式ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン酸系樹脂、トリアセチルセルロース系樹脂等の樹脂で構成される。

光学反射層３２は、透明基板３１上に敷設される。光学反射層３２は、互いに並設された複数の貫通溝３２１を有する。各貫通溝３２１の幅は光学反射層３２の上面に形成される上面開口部３２３から光学反射層の下面に形成される下面開口部３２２（以下、スリット３２２という）に向かって徐々に狭くなり、スリット３２２で最も狭くなる。光学反射層３２は、スリット３２２によりシリンドリカルレンズ３３に入射される光を制限することにより、シリンドリカルレンズ表面における光の入射角を制御して正面輝度を向上する。

光学反射層３２は、可視光を拡散反射する素材で構成される。たとえば、光学反射層３２は、母材となる樹脂と、樹脂中に分散された複数の無機粒子とで構成される。無機粒子は、樹脂の屈折率と異なる屈折率を有し、たとえば、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等である。また、無機粒子の代わりに、アクリル又はガラス製の中空粒子を樹脂に含有させてもよい。また、アルミニウムや銀等の金属粒子を樹脂に含有させてもよい。母材となる樹脂は、紫外線、熱、電子線等で硬化する樹脂であってもよいし、溶剤に溶解された後、溶剤を乾燥することにより形成される樹脂であってもよい。光学反射層３２は、金属で構成されてもよい。

複数のシリンドリカルレンズ３３の各々は、対応する貫通溝３２１に配設される。シリンドリカルレンズ３３の軸方向は、対応する貫通溝が伸びる方向に並行する。シリンドリカルレンズ３３は、貫通溝３２１に充填され、その表面は貫通溝３２１のうち、光学反射層３２上面に形成される上面開口部３２３を覆う円筒面である。要するに、シリンドリカルレンズ３３の両エッジを結ぶレンズ幅Ｗ０は、スリット３２２の幅Ｗ１よりも広い。なお、図４では、レンズ幅Ｗ０は上面開口部３２３の幅と同じであるが、レンズ幅Ｗ０は上面開口部３２３の幅よりも広く形成されてもよい。

シリンドリカルレンズ３３の表面は曲率を有する円筒面であるため、頂角を有するプリズムレンズのように製造時等に破損しにくい。そのため、保護フィルムが不要となる。

［光学シートの作用］
（１）光の入射角度制御
光学シート３０は、面光源１６からシリンドリカルレンズ３３の円筒面に入射される光の入射角を制御して、より多くの光を正面方向に偏向させることにより正面輝度を向上する。図５を参照して、面光源１６からの光線Ｒ０は、光学反射層３２のうちスリット３２２からのみシリンドリカルレンズ３３に入射され、スリット３２２を除く光学反射層３２の下面で拡散反射される。スリット３２２の幅Ｗ１は、シリンドリカルレンズ３３のレンズ幅Ｗ０よりも狭い。そのため、従来のレンチキュラレンズシートと比較して、スリット３２２から入射され貫通溝３２１の表面で反射されることなくシリンドリカルレンズ３３の円筒面に直接入射される光線（以下、直接入射光線という）の多くが、シリンドリカルレンズ３３の焦点ＦＰの近傍を通過して円筒面に入射される。このような直接入射光がシリンドリカルレンズ３３の円筒面のある入射点（境界面）Ｐ０に達したとき、その直接入射光の入射角は、焦点ＦＰから同じ入射点Ｐ０に達した光の入射角に近似する。そのため、直接入射光Ｒ０は正面に偏向され、平行光又は正面方向となす角度が小さい光線として正面に出射される。したがって、正面輝度が向上する。

上述のように、シリンドリカルレンズ３３に入射した光線の多くを平行光として出射するためには、シリンドリカルレンズ３３の焦点ＦＰが、スリット３２２の近傍に位置するのが好ましい。以下、この点について詳述する。

図６（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ３３の焦点距離Ｆ０が、シリンドリカルレンズ３３の頂点とスリット３２２までのシリンドリカルレンズ３３の高さｈよりも長すぎる場合を仮定する。ここで、各スリット３２２の中央から各シリンドリカルレンズ３３に光線が入射されると仮定する。この場合、光軸との角度θ１が、焦点ＦＰからレンズのエッジに対して張る角度（以下、開口角という）θ０よりも大きい直接入射光Ｒ１がシリンドリカルレンズ３３に入射されるケースが多くなる。この場合、特に円筒面のエッジ付近の入射点Ｐ１に入射される直接入射光Ｒ１の入射角λ１は、焦点ＦＰから入射点Ｐ１に入射される光の入射角λ０よりも小さくなる。そのため、出射される光線Ｒ２がコリメートされず、正面輝度が低下する。

一方、図６（ｂ）に示すように、焦点距離Ｆ０が高さｈよりも短すぎれば、光軸との角度θ１が開口角θ０よりも小さい光線Ｒ１が入射されるケースが多くなる。この場合、特に円筒面のエッジ付近の入射点Ｐ１に入射される光線Ｒ１の入射角λ１は、入射角λ０よりも大きくなるため、光線Ｒ２は、正面よりレンズ中央寄りに傾斜して出射されやすくなり、正面輝度が低下する。

高さｈを、焦点距離Ｆ０に近づけ、シリンドリカルレンズ３３の焦点ＦＰがスリット３２２近傍に位置するようにすれば、シリンドリカルレンズ３３に入射した光の多くが正面に偏向されて出射されるため、正面輝度をより向上できる。
好ましくは、高さｈは、以下の式（１）を満たす。

ｎｒ／（ｎ−１）×０．８≦ｈ≦ｎｒ／（ｎ−１）×１．３ （１）
ここで、ｎはシリンドリカルレンズ３３の屈折率であり、ｒはシリンドリカルレンズ３３の円筒面の曲率半径である。

式（１）中のｎｒ／（ｎ−１）は焦点距離Ｆ０を示す。高さｈが焦点距離Ｆ０の０．８倍未満となれば、図６（ａ）に示すように、コリメートされない光が増えるため、正面輝度がプリズムレンズと同程度になる。そのため、式（１）の下限値は０．８とする。
一方、高さｈが焦点距離Ｆ０の１．３倍を超えれば、光学反射層３２が過剰に高くなる。光学反射層３２が高くなるほど、光学シート３０の製造が困難となる。たとえば、光学反射層３２として無機粒子、中空粒子、金属粒子等を含む紫外線硬化樹脂を使用する場合、光学反射層３２の高さが高くなるほど、紫外線硬化樹脂は硬化しにくくなる。なぜなら、樹脂に含有される無機粒子等の粒子が紫外線を拡散反射するため、紫外線が樹脂の硬化に寄与しにくくなるためである。したがって、光学反射層３２を形成しやすくするためには、高さｈは焦点距離Ｆ０の１．３倍以内とするのが好ましい。なお、高さｈが１．３倍を超えると、図６（ｂ）に示す理由により正面輝度が徐々に低下するものの、プリズムシートよりも高い正面輝度を維持する。

高さｈが式（１）を満たせば、シリンドリカルレンズ３３に入射される光の多くを正面方向に偏向でき、正面輝度をより向上できる。なお、高さｈが式（１）を満たさなくても、本発明の効果をある程度得ることができる。
（２）サイドローブ光の発生防止
光学シート３０は、光学反射層３２によりサイドローブ光の発生を抑制する。図７を参照して、従来のレンチキュラレンズシートにおいて、光軸に対して広角度の光Ｒ３（以下、広角度光という）がシリンドリカルレンズ３４１内に入射されたと仮定する。この場合、広角度光Ｒ３はシリンドリカルレンズ３４１に隣接する他のシリンドリカルレンズ３４２の円筒面に入射され、光軸に対して広角度のサイドローブ光Ｒ４として出射される。このような広角度光Ｒ３がサイドローブ光Ｒ４となりやすい。

本実施の形態による光学シートでは、図８に示すように、広角度光Ｒ３は貫通溝３２１の表面に入射し、シリンドリカルレンズ３３内に拡散反射される。そのため、広角度光Ｒ３は図８中の点線に示すように、隣接する他のシリンドリカルレンズ３３に入射されない。したがって、サイドローブ光の発生を抑制できる。
（３）光学反射層における反射光の利用
光学反射層３２はさらに、サイドローブ光の発生を抑制するだけでなく、広角度光Ｒ３を平行光として出射することで正面輝度を向上する。上述のとおり、広角度光Ｒ３は貫通溝３２１の表面で拡散反射されるが、拡散反射された光の中には、図８に示すようにシリンドリカルレンズ３３の円筒面に入射する光Ｒ３１もある。以下、このような光Ｒ３１を間接入射光Ｒ３１という。間接入射光Ｒ３１の中には、平行光Ｒ１０として出射されるものも存在する。そのため、光学反射層３２は、広角度光がサイドローブ光として出射されるのを抑制するだけでなく、広角度光Ｒ３を平行光Ｒ１０として出射し、正面輝度の向上に寄与する。

［他の形態］
上述の光学シート３０では、貫通溝３２１の表面を平面としたが、他の形状でもよい。たとえば、図９に示すように、表面が凹曲面であってもよいし、図１０に示すように、凸曲面であってもよい。要するに、貫通溝３２１の幅が、上面開口部３２３からスリット３２２に向かって徐々に狭くなっていればよい。

ただし、図１１に示すように、貫通溝３２１の表面は、シリンドリカルレンズ３３の焦点ＦＰとレンズの両エッジとを結ぶ領域３２５よりも外側に形成されるのが好ましい。領域３２５を通過する直接入射光は、正面に偏向されて出射される。領域３２５内に貫通溝３２１の表面が存在すれば、本来であれば直接入射光として正面に偏向されるべき光が貫通溝３２１の表面で反射されてしまう場合が生じる。このような事態の発生を抑制するため、貫通溝３２１の表面は領域３２５の外側に形成されるのが好ましい。

本実施の形態ではシリンドリカルレンズ３３を表示装置１における上下方向（図１中のｙ方向）に並設したが、左右方向（図１中のｘ方向）に並設してもよい。上下方向に並設すれば、上下視野角を制御でき、左右方向に並設すれば、左右視野角を制御できる。

また、シリンドリカルレンズ３３は直線状でなく、多少蛇行してもよい。たとえば液晶パネルの各画素の配置に対応して、シリンドリカルレンズ３３を蛇行させてもよい。

［第２の実施の形態］
上述の光学シート３０はレンチキュラレンズシートであったが、本発明による光学シートはマイクロレンズアレイであってもよい。以下、マイクロレンズアレイとしての光学シートについて説明する。

図１２及び図１３を参照して、光学シート５０は透明基板５１と、光学反射層５２と、光学反射層上に行列状（アレイ状）に配置される複数のマイクロレンズ５３とを備える。

透明基板５１は、透明基板３１と同じく可視光に対して透明であり、板状又はフィルム状である。

光学反射層５２は、透明基板５１上に敷設される。光学反射層３２は、行列状に配置された複数の貫通孔５２１を有する。貫通孔５２１の横断面は長方形であり、光学反射層５２の上面から下面に向かって徐々に小さくなり、光学反射層５２の下面における開口部（以下、下面開口部という）５２２で最も小さくなる。光学反射層５２の材質は、光学反射層３２と同様である。

複数のマイクロレンズ５３の各々は、対応する貫通孔５２１に配設される。マイクロレンズ５３は、対応する貫通孔５２１に充填され、その表面は、光学反射層５２の上面に形成された貫通孔の開口部（以下、上面開口部という）５２３を覆う球面である。シリンドリカルレンズ３３は、レンズが円筒面であるため、上下方向（図１中のｙ方向）又は左右方向（図１中のｘ方向）のいずれかの方向の光のみを正面に偏向するが、マイクロレンズ５３は、レンズが球面であるため、上下方向だけでなく、左右方向の光も正面に偏向できる。そのため、シリンドリカルレンズ３３と比較して正面輝度をより向上できる。

［光学シートの作用］
光学シート５０も光学シート３０と同様の作用効果を奏する。すなわち、面光源からマイクロレンズ５３の球面に入射される光の入射角を制御して、平行光をより多く出射することにより正面輝度を向上する。また、光学反射層５２により広角度光が隣のマイクロレンズ５３に入射されるのを防止し、サイドローブ光の発生を抑制する。さらに、光学反射層５２により広角度光を拡散反射し、間接入射光をマイクロレンズ５３の球面に入射させることにより、広角度光の一部を平行光として出射できる。光学シート５０においても、マイクロレンズの焦点は下面開口部５２２の近傍に位置するのが好ましい。
光学シート５０はさらに、上下視野角と左右視野角とを異なる角度に調整できる。各貫通孔５２１の横断面形状は長方形であり、各貫通孔５２１の横断面の長辺は互いに並行する。要するに、各貫通孔５２１の横断面形状の長辺方向は、いずれも左右方向（図１中のｘ方向）に並行する。貫通孔５２１の横断面形状が長方形であるため、下面開口部５２２における上下方向（図１中のｙ方向）の幅Ｗ１０は、左右方向の幅Ｗ２０よりも狭い。そのため、左右方向の方が上下方向よりも入射光の入射角を制御できず、左右方向の方が上下方向よりも出射光が正面に集光しにくくなる。したがって、上下視野角を左右視野角よりも狭くすることができる。
各貫通孔５２１の横断面形状を長方形の代わりに楕円形としても同様の効果を得ることができる。また、図１２では、複数の貫通孔５２１を行列状に配置したが、千鳥状又は最密状に配置してもよい。

液晶ディスプレイに代表される表示装置１では、ユーザが上下斜め方向から画面を見る機会よりも、左右斜め方向から画面を見る機会の方が多い。光学シート５０を用いれば、左右視野角を上下視野角よりも広げることができる。貫通孔５２１の横断面形状を適宜設定することにより、表示装置に適した上下視野角及び左右視野角に調整できる。

図３及び図１４に示す形状の本発明例１の光学シート（レンチキュラレンズシート）と、比較例のプリズムシートとを作製し、輝度角度分布を調査した。

［作製方法］
本発明例１の光学シートは次に示す方法により作製した。初めに、軸方向に並設され、周方向に伸びた複数の溝を有する凹ロール版を準備した。凹ロール版の溝の横断面形状は台形であり、底面幅を１０μｍ、上面幅を３０μｍ、溝深さを３０μｍとし、溝と溝との間のピッチを５０μｍとした。

準備した凹ロール版の溝に酸化チタン粒子を４０重量部含有した紫外線硬化樹脂を充填した。透明基板として厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム３１０を準備し、紫外線を照射しながら、凹ロール版の溝に充填した紫外線硬化樹脂をＰＥＴフィルム上に押し当てて転写し、複数の貫通溝を有する光学反射層３２０をＰＥＴフィルム３１０上に形成した。

続いて、貫通溝上にシリンドリカルレンズ３３０を形成した。まず、ダイコータを用いて光学反射層３２０上に厚さ約３０μｍの紫外線硬化樹脂層を形成した。このとき、紫外線硬化樹脂層は各貫通溝内にも充填された。

シリンドリカルレンズ３３０と同じ半円の横断面形状の複数の溝を周方向に有するロール版を紫外線硬化樹脂層に押し当て、紫外線を照射してシリンドリカルレンズ３３０を形成した。このとき、ロール版の溝のピッチを５０μｍとし、横断面の半円の曲率半径を２０μｍとした。また、シリンドリカルレンズ３３０の頂点が対応する貫通溝の開口部の中央に配置されるように、ロール版の位置を調整した。

以上の方法により図１４の光学シートを作製した。図１４中の各寸法の単位はμｍである。

比較例のプリズムシートは次に示す方法により作成した。厚さ１００μｍのＰＥＴシート上に厚さ３０μｍの紫外線硬化樹脂層をダイコータにより形成した。横断面形状が２等辺三角形の溝を有するロール版を用いて図２４に示す形状のプリズムシートを作製した。このとき、プリズムのピッチを５０μｍとし、頂角を９０度とした。

［輝度角度分布調査］
作製された本発明例１の光学シートと、比較例のプリズムシートとを用いて輝度の角度分布を調査した。冷陰極管を収納し、内面に反射フィルムが敷設され、開口部に光拡散板が嵌着されたハウジングに本発明例１の光学シートを敷設した。光学シートのシリンドリカルレンズの並設方向は、上下方向とした。

ハウジングに本発明例１の光学シートを敷設後、輝度角度分布を調査した。視野角は、光学シートの法線方向（正面）を０度軸とし、０度軸から上下方向への傾き角を上下視野角とした。上下視野角の輝度は輝度計により測定した。

同様に、比較例のプリズムシートをハウジングに敷設して輝度の角度分布を調査した。このとき、プリズムの並設方向は上下方向とした。

本発明例１の光学シートの輝度角度分布を図１５に、比較例であるプリズムシートによる輝度角度分布を図２５に示す。図１５及び図２５の横軸は上下視野角（ｄｅｇ）、縦軸はハウジングの光拡散板の輝度を基準（１．０）とした相対輝度（ａ．ｕ．）である。図１５及び図２５を参照して、比較例では視野角±６０〜９０ｄｅｇ付近でサイドローブが発生したが、本発明例１ではサイドローブはほとんど発生しなかった。

また、本発明例１の正面近傍（視野角±３０ｄｅｇ）の相対輝度は１．５を超え、比較例の正面近傍の相対輝度（約１．５）よりも高かった。

図１２及び図１６に示す形状の本発明例２の光学シート（マイクロレンズアレイ）を作製し、輝度角度分布を調査した。

［作製方法］
本発明例２の光学シートは、次に示す方法により作製した。初めに、透明基板として、厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルム５１０を準備した。ピッチ２００μｍ、線幅１２０μｍの矩形メッシュパターンとしたロータリースクリーン版を用い、酸化チタン粒子７５重量部とアクリル樹脂２５重量部とをトルエン中で分散させたインクをＰＥＴフィルム５１０上にスクリーン印刷することにより、複数の貫通孔を有する光学反射層５２０を形成した。

続いて、光学反射層の上面にフッ素系防湿コーティング剤（関東化成工業製ＨＡＮＡＲＬ（登録商標） ＦＺ−６１０Ｃ）５４０を塗布した。コーティング剤５４０を塗布後、ダイコータを用いて光学反射層５２０上に厚さ約１０μｍの紫外線硬化樹脂を塗布した。このとき、紫外線硬化樹脂層は貫通孔にも充填された。

塗布後の紫外線硬化樹脂は、フッ素系防湿コーティング剤５４０が塗布された領域ではじかれ、その表面張力により半径約６０μｍの半球のレンズを形成した。レンズを形成した紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し、マイクロレンズ５３０を形成した。

以上の方法により図１６に示す寸法の光学シートを作製した。図中の寸法単位はμｍである。

面光源であるハウジング上に本発明例２の光学シートを敷設し、上下視野角における輝度の角度分布を調査した。

調査結果を図１７に示す。図２５と比較して、本発明例２ではサイドローブが発生しなかった。また、本発明例２の正面近傍（視野角±３０ｄｅｇ）の相対輝度は約２．０となり、プリズムシートと比較して正面輝度が向上した。

図１８に示す寸法を有し、シリンドリカルレンズの頂点と貫通溝の下面開口部までの高さｈを変化させた、表１に示す種々の光学シート（レンチキュラレンズシート）を作製し、各光学シートの正面輝度を調査した。

表１を参照して、ＥＸ０値は以下の式（２）により求めた。

ＥＸ０＝ｈ／（ｎｒ／（ｎ−１）） （２）
ここで、ｎはシリンドリカルレンズの屈折率であり、ｎ＝１．５４であった。ｒはシリンドリカルレンズの円筒面の曲率半径であり、図１８に示すとおり２０μｍであった。
表１を参照して、試験番号２〜試験番号６の光学シートでは、ＥＸ０値が０．８〜１．３の範囲内であり、いずれも式（１）を満たした。一方、試験番号１の光学シートでは、ＥＸ０値が０．７となり、高さｈが式（１）の下限値未満となった。一方、試験番号７の光学シートでは、ＥＸ０値が１．５となり、高さｈが式（１）の上限を超えた。
各試験番号１〜７の光学シートは実施例１と同じ製法により作製された。

各試験番号の光学シート３０を用いて実施例１と同様に、上下視野角の輝度の角度分布を調査した。

試験番号１の調査結果を図１９に、試験番号２の調査結果を図２０に、試験番号６の調査結果を図２１に、試験番号７の調査結果を図２２にそれぞれ示す。

また、ＥＸ０値と相対輝度との関係を図２３に示す。ここでいう相対輝度は、拡散板のみの視野角０°における輝度に対する、光学シートを敷設した場合の視野角０°における輝度として算出した値である。
図２３を参照して、ＥＸ０値が０．８以下の場合、相対輝度は１．５以下となり、プリズムシートの相対輝度（約１．５）よりも低くなった。一方、ＥＸ０値が１．３を超えた場合、相対輝度がやや低下したものの、相対輝度は１．５よりも高かった。ただし、ＥＸ０値が１．３を超えると、光学反射層の高さが高くなるため、光学反射層が硬化しにくく、光学シートの製造が困難であった。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明の第１の実施の形態による光学シートを備えた表示装置の斜視図である。 図１中の線分ＩＩ−ＩＩでの断面図である。 図２に示した光学シートの上面図である。 図３中の線分ＩＶ−ＩＶの断面図である。 図３に示した光学シートが光源からの光をコリメートする原理を説明するための模式図である。 図３に示した光学シートのシリンドリカルレンズの高さと出射光の偏向との関係を説明するための図である。 サイドローブ光の発生原因を説明するための模式図である。 図３に示した光学シートがサイドローブ光の発生を抑制する原理を説明するための模試図である。 図３に示した光学シートと異なる形状の他の光学シートの断面図である。 図３及び図９に示した光学シートと異なる形状の他の光学シートの断面図である。 図３に示した光学シートにおける貫通溝の壁面の好ましい形状について説明するための模式図である。 本発明の第２の実施の形態による光学シートの上面図である。 図１２中の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩの断面図である。 本実施例１で使用した光学シートの形状寸法を示す断面図である。 本実施例１で求めた輝度角度分布図である。 本実施例２で使用した光学シートの形状寸法を示す断面図である。 本実施例２で求めた輝度角度分布図である。 本実施例３で使用した光学シートの形状寸法を示す断面図である。 本実施例３中の試験番号１の光学シートで求めた輝度角度分布図である。 本実施例３中の試験番号２の光学シートで求めた輝度角度分布図である。 本実施例３中の試験番号６の光学シートで求めた輝度角度分布図である。 本実施例３中の試験番号７の光学シートで求めた輝度角度分布図である。 本実施例３中の光学シートのシリンドリカルレンズの高さと相対輝度との関係を示す図である。 従来のプリズムシートの横断面図である。 従来のプリズムシートで求めた輝度角度分布図である。

符号の説明

１ 表示装置
１０ バックライト装置
１６ 面光源
２０ 液晶パネル
３０，５０ 光学シート
３１，５１ 透明基板
３２，５２ 光学反射層
３３ シリンドリカルレンズ
５３ マイクロレンズ
３２１ 貫通溝
３２２ スリット
３２３，５２３ 上面開口部
５２１ 貫通孔
５２２ 下面開口部

Claims (6)

1. バックライトの面光源上に敷設されるバックライト用光学シートであって、
   所定の間隔で並設された複数の貫通溝を有するシート状の光学反射層と、
   各々が対応する貫通溝に配設された複数のシリンドリカルレンズとを備え、
   前記貫通溝の幅は、前記光学反射層の上面から下面に向かって狭くなり、
   前記シリンドリカルレンズは前記貫通溝に充填され、前記光学反射層の上面側の表面が円筒面であることを特徴とするバックライト用光学シート。
2. 請求項１に記載のバックライト用光学シートであって、
   前記シリンドリカルレンズの屈折率はｎであり、前記円筒面の曲率半径はｒであり、前記シリンドリカルレンズの頂点から前記光学反射層の下面に形成された貫通溝の開口部までの高さｈは式（１）を満たすことを特徴とするバックライト用光学シート。
   ｎｒ／（ｎ−１）×０．８≦ｈ≦ｎｒ／（ｎ−１）×１．３ （１）
3. バックライトの面光源上に敷設されるバックライト用光学シートであって、
   複数の貫通孔を有するシート状の光学反射層と、
   各々が対応する貫通孔に配設される複数のマイクロレンズとを備え、
   前記貫通孔は、前記光学反射層の上面から下面に向かって徐々に小さくなり、
   前記マイクロレンズは前記貫通孔に充填され、前記光学反射層の上面側の表面が球面であることを特徴とするバックライト用光学シート。
4. 請求項３に記載のバックライト用光学シートであって、
   前記各貫通孔の横断面形状は長方形であり、かつ、各貫通孔の横断面形状の長辺は互いに並行することを特徴とするバックライト用光学シート。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のバックライト用光学シートを備えることを特徴とするバックライト。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のバックライト用光学シートを備えるバックライトと、
   前記バックライト上に敷設される液晶パネルとを備えることを特徴とする表示装置。
   

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