JP2008225207A - 光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置において、光源から光を効率よく取り出すことができ、しかも輝度ムラを抑制することができるようにする。
【解決手段】ディスプレイ装置１００の用いる光学シート２１を、本体シート６の一方のシート面にアレイ状のレンズ面６ｂが配列されたレンズ部６ａと、レンズ部６ａの対向位置で入射光を透過させる光学的開口を形成する遮光パターンとを有する光学シートであって、遮光パターンは、本体シート６の他方のシート面で、入射側開口６ｅを形成する入射側反射面と、入射側開口６ｅからシート厚さ方向においてレンズ部６ａに向かって、光学的開口を拡幅するように配置された側面反射面とを有する光反射層５によって構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置に関する。例えば、液晶表示素子への照明光路制御を行うのに好適な光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置に関する。

従来、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置は、画像信号に応じて各画素のＯＮ／ＯＦＦが制御される液晶表示素子の背面側に、バックライトユニットを配置し、このバックライトユニットからの光を表示光として利用している。このようなＬＣＤは、液晶表示素子の消費電力は小さいが、バックライトユニットでの消費電力が大きくなり、例えば、ラップトップコンピュータや携帯電話などの電池式装置に用いられる場合には、光源の光の利用効率を高めることで装置としての消費電力を低減することが求められている。
そのため、バックライトユニットからの拡散光をある程度集光するため、液晶表示素子とバックライトユニットとの間に、複数のレンズやプリズムなどを有する光学シートが配置されている場合が多い。
例えば、特許文献１には、液晶パネルと、この液晶パネルに背面側から光を照射する光源手段とを備え、この光源手段に、光源からの光を液晶パネルへと導くレンズ層が設けられ、該レンズ層焦点面近傍に開口をもつ遮光部または該レンズ層によって液晶層内部で結像する位置関係にあるレンズ層焦点面より外側に開口をもつ遮光部を有する液晶表示装置が記載されている。
特許文献１には、遮光部を反射層とすることによりさらに光の利用効率を向上できることが示唆されている。
特開２０００−２８４２６８号公報（図１−３）

しかしながら、上記の従来の光学シートには以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、光源手段の導光板に遮光部を対向させて積層しているが、遮光部の厚さが薄い場合には、遮光部が形成する開口におけるレンズ層が、導光板と容易に接触してしまう。この場合、レンズ層と導光板とは空気層に比べて互いの屈折率が近似しているため、空気層がある部分を透過する光に比べて屈折作用の影響が少なくなり、導光板から接触部を通して入射する光は略直進してしまう。このため、レンズ層側に進む光の出射角のバラツキが大きくなり、レンズ層の集光性能が劣化してしまうという問題がある。特に、導光板から大きな入射角で入射した光は、開口に対向するレンズ層に入射せず、周囲のレンズ層に入射して、減衰して光量損失となったり、透過しても輝度ムラを発生させたりする原因ともなるという問題がある。
また、遮光部が光拡散板や光拡散シートに対して積層される場合も同様の問題がある。特に、光拡散板や光拡散シートを粘着剤や接着剤などからなる光透過性の接合層によって接合する場合には、接合層が開口側に押し付けられることで一層容易に空気層が失われてしまうものである。
このため、遮光部の厚さを増すことも考えられるが、従来のように遮光部を印刷や転写法で形成したのでは、十分な厚さを安定して形成することが難しいという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、光源から光を効率よく取り出すことができ、しかも輝度ムラを抑制することができる光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、光透過性の光学シート本体の一方のシート面にアレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、該光学素子部の対向位置で入射光を透過させる光学的開口を形成する遮光パターンとを有する光学シートであって、前記遮光パターンは、前記光学シート本体の他方のシート面で、前記光学的開口の入り口部を形成する入射側反射面と、前記入り口部からシート厚さ方向において前記光学素子部側に向かって、前記光学的開口を拡幅するように配置された側面反射面とを有する光反射部によって構成する。
この発明によれば、光反射部の入射側反射面により光学的開口の入り口部が形成され、光反射部の側面反射面により、入り口部からシート厚さ方向において光学素子部側に向かって拡幅するような光学的開口が形成される。
そのため、光学的開口の入り口部に入射する光のうち、光軸に対する側面反射面の傾斜角より小さい入射角で入射する光は光学的開口内を光学素子部側に直進する。また、光軸に対する側面反射面の傾斜角より大きい入射角で入射する光は、側面反射面によって光軸に対してより浅い角度をなす方向に反射される。したがって、光学素子部側に進む光の進行方向が狭められる。その結果、光学素子部に対する光の入射角範囲が狭められ、光学的開口の入り口部に対向する光学素子以外の光学素子に入射する割合が低減される。
また、光反射部の入射側反射面に入射した光は、入射側に反射された光は再利用可能となる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光学シートにおいて、前記光反射部は、前記光学シート本体の他方のシート面から前記光学素子部側に向かって縮幅する略台形断面状の凹部内に設けられた構成とする。
この発明によれば、光学シート本体に形成された略台形断面状の凹部に光反射部を形成するので、例えば、液状の光反射性材料を凹部内に導入して固化させることで、容易に光反射部を形成することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光学シートにおいて、前記光学素子部および前記光学シート本体が、熱可塑性樹脂によるモノリシックな樹脂成形体からなる構成とする。
この発明によれば、光学シート本体を熱可塑性樹脂によるモノリシックな樹脂成形体で構成するので、製造工程が簡素化される。また、光学シート本体に凹部を形成する場合には、凹部と光学素子部との位置関係を高精度に保つことができるので、光学素子部に対する光反射部の配置精度が良好となる。

請求項４に記載の発明では、請求項２または３に記載の光学シートにおいて、前記光反射部は、前記凹部内に光反射性材料が埋め込んで形成された構成とする。
この発明によれば、光反射部が、光反射性材料を凹部に埋め込んで形成されているので、凹部の形状に沿って側面反射面が形成され、凹部を埋める表面によって入射側反射面が形成される。そのため、液状の光反射性材料を凹部に流し込んで固化させることにより、凹部の深さに応じて適宜の層厚の光反射部が容易かつ高精度に形成される。

請求項５に記載の発明では、請求項２〜４のいずれかに記載の光学シートにおいて、前記光反射部は、前記凹部内に、該凹部の凹形状に沿う光反射膜によって形成された構成とする。
この発明によれば、光反射部が凹部の凹形状に沿う光反射膜によって形成されるため、例えば、スパッタリングや蒸着などの薄膜形成手段を用いて、実質的に、厚肉の光反射層を形成したのと同様な立体的な光反射部を形成することができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の光学シートにおいて、前記光学的開口の入り口部に対し光透過性の接合層を介して、平板状の光拡散部材が積層一体化して接合された構成とする。
この発明によれば、光学的開口に空気層を形成することなく光拡散部材を接合することができるので、入射側に光拡散部材を備える光学シートを容易に形成することができる。

請求項７に記載の発明では、前記光反射部は、粘着剤または接着剤を含む光反射性材料によって形成され、該光反射部によって、平板状の光拡散部材が積層一体化して接合された構成とする。
この発明によれば、光反射部によって、平板状の光拡散部材が積層一体化して接合されるので、光学的開口の入り口部に対して接合層を介して接合する場合に比べて、接合層による光量損失を低減することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の光学シートにおいて、前
記光学素子部は、前記光学素子として、一方向に延在された凸シリンドリカルレンズが複数並列されてなり、前記光反射部は、前記凸シリンドリカルレンズに平行に延びるストライプ状に形成されたことを特徴とする構成とする。
この発明によれば、光学的開口を凸シリンドリカルレンズの焦点位置近傍に形成することで、光学的開口を透過した光を対向する凸シリンドリカルレンズによって効率的に集光することができる。

請求項９に記載の発明では、バックライトユニットにおいて、請求項１〜８のいずれかに記載の光学シートと、該光学シートの前記光学素子部が形成された一方のシート面と反対側に、光出射面を有する光源部とを備える構成とする。
この発明によれば、請求項１〜８のいずれかに記載の光学シートを用いるので、請求項１〜９のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。

請求項１０に記載の発明では、ディスプレイ装置において、請求項９に記載のバックライトユニットと、該バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う液晶表示部とからなる構成とする。
この発明によれば、請求項１〜８のいずれかに記載の光学シートを用いた請求項９のバックライトユニットを用いるので、請求項１〜８のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。

本発明の光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置によれば、入射側反射面によって、遮光される光が入射側に反射され、側面反射面によって、光学的開口の入り口部に対向する光学素子以外の光学素子に入射する割合が低減されるので、光源から光を効率よく取り出すことができ、しかも輝度ムラを抑制することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る光学シートについて、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置とともに説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な部分断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る光学シートの模式的な断面図である。図３は、図２のＡ視説明図である。なお、各図は模式図のため寸法比などは誇張されている（以下も同じ）。

本実施形態のディスプレイ装置１００は、図１に示すように、光源部２０、光学シート２１、および液晶表示部２２がこの順に積層され、液晶表示部２２から、図示上側に向けて、画像信号によって表示制御された表示光を出射することで、平面視矩形状の画像を表示するものである。図１では、端部の約３画素分の構成を示している。
光源部２０と光学シート２１とは、バックライトユニット２３を構成している。
以下では、このような配置に基づいて、図１の上方向を単に表示画面側、下方向を単に背面側と称する場合がある。すなわち、図２の矢印Ａは、光学シート２１を背面側から見る方向を示す。

光源部２０は、本実施形態では、表示画面側に液晶表示部２２の表示画面の範囲を覆う面積の出射面２ｂ（光出射面）を有し、側面２ａから入射された光を延在方向に導光して出射面２ｂから出射する透明な導光板２と、導光板２の側面２ａに隣接して配置され、側面２ａから白色光を入射させる光源１と、導光板２の背面側に近接して配置され、導光板２から出射面２ｂの反対側に出射される光を導光板２側に反射して再入射させる反射フィルム３とからなる。
ただし、光源部２０は、光学シート２１の背面側に白色光を出射できればこのような構成には限定されず、周知のいかなる構成の光源部を採用してもよい。

光学シート２１は、導光板２の出射面２ｂから出射される光の一部を集光して表示画面側に透過させ、他の光を導光板２側に反射して導光板２に再入射させるものであり、拡散シート４（光拡散部材）、接合層７、光反射層５（光反射部）、および本体シート６（光学シート本体）からなる。
拡散シート４は、光学シート２１から表示画面側に出射される光を拡散させ、表示光の輝度ムラを抑制するとともに、表示光に適宜の視野角を付与するためのものである。例えば、透明材料中に光を散乱させる高屈折率材料を分散させたプラスチックフィルムなどのシート状部材または平板部材を採用することができる。高屈折材料としては、例えば、ＴｉＯ_２（二酸化チタン）などの白色微粒子からなる材料を採用することができる。

接合層７は、拡散シート４を、本体シート６および光反射層５に対して積層一体化するためのもので、光透過性の粘着剤あるいは接着剤からなる。本実施形態では、アクリル酸エステル共重合体を主成分とする粘着剤を採用している。

光反射層５は、本体シート６の背面側の表面において、図１、２に示すように、ピッチＰ、幅Ｗ_１のストライプ状の入射側開口６ｅ（光学的開口の入り口部）を有し、入射側開口６ｅから内部側に延びる光学的開口を備えた遮光パターンを形成するもので、本実施形態では、背面側が幅（Ｐ−Ｗ_１）、表示画面側が幅（Ｐ−Ｗ_２）（ただし、Ｗ_２＜Ｗ_１）、高さＨの略等脚台形状の断面が、図１、２の奥行き方向に延ばされてなる。
ピッチＰは、本実施形態では、液晶表示部２２の画素領域２２ａ（図３参照）の一方の配列ピッチに一致されている。
台形の背面側の底辺の位置に形成された表面部５ｄ（入射側反射面）は、本体シート６の入射側開口６ｅと同一平面に整列されて、接合層７を介して拡散シート４の表示画面側の面上に接合されている。このため、背面側から拡散シート４、接合層７を透過して入射する光を反射するストライプ状の反射面を構成している（図２の光線Ｌ_１、Ｌ_２参照）。

また、側面部５ａ、５ｂ（側面反射面）は、それぞれ両側に隣接する光反射層５の側面部５ｂ、５ａと対向し、入射側開口６ｅから表示画面側に向かって拡幅する反射面を構成している。このため、図示の断面内では、入射側開口６ｅを挟んで対向する側面部５ａ、５ｂは、入射側開口６ｅから内部側に拡幅する光学的開口を形成している。
なお、側面部５ａ、５ｂの光軸６０に対する傾斜角θは、θ＝ｔａｎ^−１｛（Ｗ_２−Ｗ_１）／（２・Ｈ）｝である。傾斜角θは、求める光学特性に応じて決定することができるが、１５°以上４０°以下であることが好ましい。

光反射層５の材料は、適宜の光反射性材料を採用することができる。例えば、アクリル系樹脂などの透明樹脂に、例えば二酸化チタンなどの白色微粒子を分散させて固化させたものや、白インキなどを採用することができる。
光反射層５の反射率としては、背面側に光を反射して照明光として再利用することができるように、高反射率、例えば、８３％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。

本体シート６は、光源部２０から出射される光の波長に対し光透過性を有するシート状部材であり、背面側に光反射層５を埋め込む形状で設けられたストライプ状の凹部６ｄ、表示画面側にレンズ面６ｂを形成したレンズ部６ａがそれぞれ形成され、それらの中間に層状の基体部６ｃが形成されているものである。レンズ面６ｂの頂点から入射側開口６ｅまでの厚さはＴ（Ｔ＞Ｈ）とされている。
このため、互いに隣接する凹部６ｄの間には、背面側の入射側開口６ｅから表示画面側の基体部６ｃに向かって、幅Ｗ_１から幅Ｗ_２に拡幅する略等脚台形状の光透過性の凸部６ｆが形成されている。
本体シート６の材質としては、光学用部材に使用可能なプラスチック材料を特に制限なく用いることができる。
例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の熱可塑性樹脂を用いて、例えば、押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法によって形成することができる。

レンズ部６ａは、入射側開口６ｅ、凸部６ｆを通って表示画面側に透過する拡散光を集光するための光学素子を入射側開口６ｅに対応させてピッチＰでアレイ状に配列したものである。
本実施形態では、入射側開口６ｅの中心線３２（図３参照）に沿って焦点位置が延びるように配置され、表示画面側にレンズ面６ｂが形成された凸シリンドリカルレンズアレイからなる。すなわち、レンチキュラーレンズとして構成されている。
レンズ部６ａの焦点距離は、入射側開口６ｅの近傍位置となるように設定する。
レンズ面６ｂの形状は、本実施形態では、集光効率を向上するために、楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状としている。ただし必要な集光性能に応じて、周知の適宜のレンズ面形状、例えば、他の非球面、楕円面、球面などを採用してもよい。

次に、このような光学シート２１の製造方法について説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法を説明する模式説明図である。図５は、本発明の実施形態に係る光学シートを製造する型ロールについて説明する断面図である。図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光学シートの製造工程について説明する模式説明図およびそのＢ視側面図である。

光学シート２１の製造方法は、まず、図４に示すような押し出し機７０を用いて、溶融押し出し成形法によって本体シート６を形成する。
押し出し機７０は、例えば、成形樹脂を投入するホッパー７１、樹脂を溶融混練しつつ押し出すスクリュー７２、樹脂を加熱する複数のバレル（不図示）、樹脂をシート状に押し出すためのダイス７３などを備える装置である。
この押し出し機７０を用いて、ホッパー７１から、本体シート６を形成するための熱可塑性の透明樹脂ペレットを投入し、バレル内で所定温度に加熱して溶融状態とし、ダイス７３から、シート８０として押し出し、水平搬送して、対向配置された型ロール７４、７５に導く。
型ロール７４、７５は、図５に軸方向の断面を示すように、それぞれレンズ面６ｂに対応する金型面７４ａ、凸部６ｆ、凹部６ｄに対応する金型面７５ａが、ロール表面の周方向に形成されており、これら金型面７４ａ、７５ａによってシート８０の上下面を押圧しつつ回転することにより、本体シート６が連続成形される。

次に、光反射層５を埋め込む。埋め込み方法は、例えばワイピング法などを採用することができる。まず、図６（ａ）に示すように、透明のバインダ樹脂に白色微粒子を分散させ液状化した液状材料を凹部６ｄ上において、入射側開口６ｅを覆う高さに充填する。そして、ブレード７６を入射側開口６ｅ上で相対移動させ、入射側開口６ｅの高さを越えた液状材料を掻き取る。そして、凹部６ｄ内の液状材料を固化させることで、光反射層５を凹部６ｄに埋め込み、かつ固定する。
液状材料の固定は、液状材料の構成、特性に応じて適宜の手段を採用することができる。例えば、バインダ樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、溶剤を乾燥除去することにより固定することができる。また、バインダ樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合には、硬化温度に加熱することにより固定することができる。

なお、光反射層５は、このように本体シート６を成形してから行うのではなく、押し出し機７０のダイス７３などを変更し、白色微粒子を分散させた熱可塑性樹脂が、凹部６ｄの位置に本体シート６と同時に押し出されるようにすることで、本体シート６と同時に溶融押し出し成形されるようにしてもよい。

次に、表面部５ｄ、入射側開口６ｅが整列した面上に、適宜のコーティング手段によって接合層７を塗布し、拡散シート４を貼り合わせて接合する。
以上で、拡散シート４が積層一体化された光学シート２１が形成される。
このような製造方法によれば、本体シート６を溶融押し出し成形によって形成するので、凹部６ｄとレンズ面６ｂとが一体成形され、それぞれを別体で形成して接合する場合に比べてそれぞれの位置関係を金型の配置位置を調整することで合わせることができる。そのため、高精度かつ容易に製造することができる。

液晶表示部２２は、例えば、配向膜、透明電極が形成された２枚の封止基板の間に液晶を封入するなどして構成され、さらに上下を偏光板で挟むことにより、矩形格子状に形成された複数の画素領域２２ａごとに、画像信号に応じて光の透過状態を制御する液晶シャッタを構成するものである。
本実施形態では、図３に示すように、各画素領域２２ａは、一方向にはピッチＰで配列され、この一方向に直交する方向に整列した画素領域２２ａの中心軸３２が、入射側開口６ｅの中心軸に整列するように対向して配置されている。

次に、ディスプレイ装置１００の作用について、光学シート２１の作用を中心に説明する。
光源１から出射された光は、図１に示すように、導光板２の側面２ａに入射し、一部は光線角度に応じて全反射されて導光板２の延在方向に伝搬し、他は出射面２ｂから光学シート２１に向かって出射され、光学シート２１の背面側が全面的に照明される。
出射面２ｂから出射された光は、拡散シート４に入射し、拡散シート４内を透過するにつれて拡散されて接合層７に入射し、拡散光として表示画面側に進む。
図２に示すように、接合層７内を進む光のうち、光反射層５の表面部５ｄに入射する光、例えば、光線Ｌ_１は、表面部５ｄの反射率に応じて背面側に、例えば、光線Ｌ_２として反射される。一方、光反射層５の内部を進む光は、光反射層５の透過率に応じて透過するが、光反射層５の白色微粒子の濃度や、光反射層５の層厚Ｈを適宜設定することにより、表示側画面側にほとんど透過しないようにすることができる。
背面側に反射された光は、入射角度に応じて出射面２ｂから導光板２に入射して、照明光として再利用される。

一方、入射側開口６ｅに入射角が比較的小さな入射角で入射する光は、接合層７、本体シート６が、屈折率に大きな差がない透明樹脂で形成されているため、界面で大きく屈折されることなく、略直進して凸部６ｆに入射する。そして、凸部６ｆ内を直進して、入射側開口６ｅが対向するレンズ面６ｂに進む。例えば、光線Ｌ_３のように直進し、レンズ面６ｂで屈折され、より光軸に近づく方向に出射される。
また、入射側開口６ｅに比較的大きな入射角で入射する光は、光反射層５の側面に入射して、反射される。例えば、光線Ｌ_５のように、光反射層５の側面部５ａに入射して、光線Ｌ_６として反射される。このとき、側面部５ａは、入射側開口６ｅからレンズ面６ｂに向かって拡幅する方向、すなわち、レンズ面６ｂの光軸６０から離れる方向に傾斜しているので、反射光である光線Ｌ_６は、光線Ｌ_５が光軸６０となす角度よりも、光軸６０に対して浅い角度で光軸６０側に反射される。したがって、光線Ｌ_５に比べてより集光された状態で、入射した入射側開口６ｅに対向する位置のレンズ面６ｂに入射する。
本実施形態では、側面部５ａ、５ｂで反射されない入射角はθ以下である。また、簡単な計算により、φ＝ｔａｎ^−１｛（Ｗ_１＋Ｗ_２）／（２・Ｈ）｝より大きな入射角では、確実に反射されることが分かる。
このようにして、光反射層５の側面部５ａ、５ｂで挟まれる凸部６ｆを透過する光は、入射角以下の角度範囲に進んで、対向するレンズ面６ｂに入射し、レンズ面６ｂの表示画面側に集光される。

ここで、光反射層５がなかった場合を考えると、図２に二点鎖線で示すように、光線Ｌ_５は、光線Ｌ_１０のように直進し、光線Ｌ_５が入射した入射側開口６ｅに対向するレンズ面６ｂに隣接するレンズ面６ｂに到達し、レンズ面６ｂで大きく屈折され、光線Ｌ_１１のように側方に進み、光量損失や輝度ムラを発生させる原因となってしまう。

このように光反射層５によって、入射位置および出射角度範囲が規制された光は、入射した入射側開口６ｅに対向するレンズ面６ｂ以外に入射する光量が低減され、対向するレンズ面６ｂに入射される割合が増大する。
入射側開口６ｅは、レンズ部６ａの焦点位置に略一致して設けられているので、レンズ部６ａから出射される光は、レンズ部６ａの屈折力を有する方向では集光されて、レンズ部６ａの光軸６０に沿ってある程度の角度範囲に進む光として、液晶表示部２２に入射する。

この光は、液晶表示部２２に入射し、画像信号に基づいて不図示の駆動部で制御された各画素領域２２ａの偏光状態に応じて、所定の画素領域２２ａからの光が表示光として透過され、視野角を有する画像が表示される。

このように、本実施形態の光学シート２１では、光反射層５を、入射側開口６ｅからレンズ面６ｂ側に向かって縮幅する略台形状に形成することで、入射側開口６ｅの近傍に空気層を設けることなく、レンズ面６ｂに入射する光の角度範囲を狭めることができる。一方、光反射層５の表面部５ｄで反射される光は、背面側に戻されて、照明光として再利用可能とされる。
したがって、光源から光を効率よく取り出すことができ、しかも輝度ムラを抑制することができる。

以下では、本実施形態に変形例に係る光学シートについて、上記の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図７は、本発明の実施形態の第１変形例に係る光学シートの模式的な断面図である。図８は、本発明の実施形態の第２変形例に係る光学シートの模式的な断面図である。図９は、本発明の実施形態の第３変形例に係る光学シートの模式的な断面図である。図１０は、本発明の実施形態の第４変形例に係る光学シートの模式的な断面図である。

本実施形態の第１変形例の光学シート２１Ａは、図７に示すように、上記実施形態の光学シート２１において、拡散シート４、接合層７を削除したものである。このため、光反射層５の作用効果については、上記実施形態と同様の作用効果を有する。
本変形例を、ディスプレイ装置１００に適用する場合、図７に二点鎖線で示すように、光学シート２１Ａと別体とされた拡散シート４を、入射側開口６ｅの背面側、またはレンズ面６ｂの表示画面側に配置することができる。
また、光源部２０からの入射光の角度分布が、拡散シート４を設けたのと同様に、適宜の角度範囲に分布している場合は、拡散シート４を省略してもよい。

本実施形態の第２変形例の光学シート２１Ｂは、図８に示すように、上記実施形態の光学シート２１において、光反射層５に代えて光反射層５Ｂを備え、接合層７を削除したものである。
光反射層５Ｂは、白色微粒子を分散させるバインダ樹脂として、粘着剤または接着剤を用い、拡散シート４をこのような光反射層５Ｂに対して表面部５ｄで接合したものである。このようなバインダ樹脂の例として、粘着を有するアクリル酸エステル共重合体を挙げることができる。
本変形例によれば、接合層７を削除することができるので、製造工程を簡素化して、製造コストを低減することができる。
なお、この場合、光反射層５Ｂは、入射側開口６ｅ側もはみ出さない限り、入射側開口６ｅより背面側に盛り上がって形成されていてもよい。

本実施形態の第３変形例の光学シート２１Ｃは、図９に示すように、上記第１変形例の光学シート２１Ａにおいて、光反射層５に代えて光反射膜５Ｃ（光反射部）を備えたものである。
光反射膜５Ｃは、本体シート６の凹部６ｄに、例えば金属膜などの光反射性の薄膜を設けたものであり、光学シート２１の側面部５ａ、５ｂ、底面部５ｃに対応して、側面部５０ａ、５０ｂ（側面反射面）、底面部５０ｃを備える。
このような光学シート２１Ｃは、本体シート６を形成後、入射側開口６ｅの全面にマスクを配置し、例えば、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティングなどを用いて形成することができる。

本変形例によれば、光反射膜５Ｃの側面部５０ａ、５０ｂの平面側の端部により、入射側開口６ｅが形成され、側面部５０ａ、５０ｂの凸部６ｆ側の表面が側面反射面を構成される。そのため、上記実施形態と同様の作用効果を備える。
一方、本変形例では、表面部５ｄに対応する１つの反射面は存在しないが、背面側から入射した光は、側面部５０ａ、５０ｂ、底面部５０ｃで少なくとも一回反射された後、背面側に戻されるため、同様に再利用が可能となる。すなわち、側面部５０ａ、５０ｂの裏面（背面側の表面）および底面部５０ｃは入射側反射面を構成している。
本変形例では、光反射膜５Ｃとして金属膜を用いることによって、白色微粒子を分散させた光反射部よりも、高反射率の光反射部を形成できるので、光量損失をより低減することができる。

本実施形態の第４変形例の光学シート２１Ｄは、図１０に示すように、上記第３変形例の光学シート２１Ｃに接合層７を介して拡散シート４を接合したものである。
本変形例は、上記第３変形例の光学シート２１Ｃを上記実施形態の態様に適用したものであり、上記と同様の作用効果を備える。

なお、上記の説明では、本体シート６を溶融押し出し成形により、レンズ部６ａと凹部６ｄとが一体化された場合の例で説明したが、溶融押し出し成形によって、光学シート２１からレンズ部６ａを除いた形状のシート部材、すなわち、基体部６ｃ、凹部６ｄからなるシート部材、または、基体部６ｃ、凹部６ｄ、凹部６ｄに埋め込まれた光反射層５をからなるシート部材を形成しておき、凹部６ｄに対向する位置に、例えば、放射線キュアリング成形法によってレンズ部６ａを形成してもよい。
この場合、凹部６ｄに対向するシート面上に、例えば紫外線、電子線などの放射線により硬化する放射線硬化性樹脂をレンズ金型に充填して配置し、放射線を照射して硬化させ、レンズ部６ａをレンズ金型形状に成形することができる。

また、上記の説明では、光反射部を断面が略等脚台形状の凹部に設けた例で説明したが、凹部の形状は、等脚台形状には限定されない。光学的開口が入り口部から光学素子部に向かって拡幅されるならば、対向する側面反射面は傾斜角が異なっていてもよいし、曲面から構成されていてもよい。また、台形の上底部、下底部の形状も平面に限定されない。

また、上記の説明では、光学素子部として、複数の凸シリンドリカルレンズが一方向に延ばされたレンチキュラーレンズの構成の例で説明したが、光学素子部としては、マイクロレンズアレイや、互いに直交する方向に延びるレンチキュラーレンズを積層したクロスレンチレンズを採用してもよい。この場合、入射側開口６ｅは、これらの光学素子の配列に応じてマトリックス状に形成する。この場合の、入射側開口６ｅの詳細な形状、大きさは、配列が２次元となる点が異なるのみで、上記と略同様にして、所望の視野角等の条件に応じて適宜決定される。

また、上記の第３、第４変形例の説明では、凹部６ｄに空間が形成される例で説明したが、凹部６ｄを光反射層５、５Ｂなどによって埋めた構成としてもよい。この場合、光反射層５、５Ｂによって形成された表面部５ｄが入射側反射面を構成する。

また、上記の説明では、光学素子が凸シリンドリカルレンズからなるレンチキュラーレンズを用いた場合の例で説明したが、例えば、屈折作用により光の進行方向を規制できる光学素子であれば、このようなレンズ素子に限定されるものではない。
例えば、光学素子部の光学素子として、例えば複数のプリズムがアレイ状に配列された構成を採用してもよい。

また、上記の説明では、ディスプレイ装置として、特にカラー表示の構成について説明しなかったが、例えば、液晶表示部２２と光学シート２１との間などにカラーフィルタを設けるといった周知の構成を付加すれば、カラー表示を行うディスプレイ装置にも適用できることは言うまでもない。

次に、本実施形態に係るディスプレイ装置１００の一実施例について、比較例と比較した結果とともに説明する。
図１１は、従来技術に係る比較例の光学シートの模式的な断面図である。図１２は、実施例および比較例の光学シートを用いたディスプレイ装置の光強度分布を示すグラフである。横軸は光軸を０°とした放射角度を示す。縦軸は光強度を示す。

本実施例では、図１、２に示す構成において、Ｐ＝１４０μｍ、Ｗ_１＝４２μｍ、Ｗ_２＝７０μｍ、Ｈ＝３０μｍとした、凹部６ｄ、凸部６ｆを形成し、レンズ部６ａとして、レンズ高さ約５７μｍの凸シリンドリカルレンズを設けた、シート全厚Ｔ＝１９０μｍの本体シート６を、シクロオレフィンポリマーの溶融押し出し成形によって形成した。
このときの製造条件は、押し出し機７０において、６分割されたバレルの各分割部の温度をホッパー７１に近い順に、１６５℃、２０５℃、２２５℃、２３５℃、２４５℃、２４５℃に昇温設定した。そして、ダイス７３からのシクロオレフィンポリマーの流量を、０．７６ｋｇ／３６秒に設定した。
一方、光反射層５は、二酸化チタンを分散させたアクリル系樹脂をワイピング法によって凹部６ｄに埋め込んで形成した。この光反射層５の反射率は、９３％であった。
そして、この光反射層５、入射側開口６ｅ上に、アクリル酸エステル共重合体を主成分とする粘着剤を厚さ２０μｍで塗布し、拡散シート４を貼り合わせた。拡散シート４は、熱可塑性アクリル樹脂をバインド樹脂として、二酸化チタンを５０重量％だけ配合した厚さ３０μｍのものである。

一方、比較例の光学シート２１０は、図１１に示すように、光学シート２１から光反射層５を除去し、レンズ部６ａと基体部６ｃとからなる層厚さＴのシートを、型ロール７５の形状を変えて溶融押し出し成形により成形した。そして、レンズ部６ａと反対側の平面上に、セルフアライメント転写法によって、ピッチＰ、幅（Ｐ−Ｗ_１）、厚さｈ＝１２μｍのストライプ状の光反射層５００を形成した。この光反射層５００の反射率は、８６％であった。拡散シート４、接合層７は、実施例と共通である。
このような光反射層５００により、上記実施例と同様の入射側開口６ｅが形成された。

そして、これら実施例、比較例の光学シート２１、２１０をそれぞれ共通の光源部２０を取り付け、レンズ部６ａの１つのレンズから出射される光強度分布を測定した結果を、図１２に示した。
本実施例では、曲線２００に示すように、光軸に対する放射角度０°でピーク強度Ｐ_１を有し、約−７０°から＋７０°の間に分布する釣り鐘型の光強度分布が測定された。
一方、比較例では、曲線２０１に示すように、放射角度０°でピーク強度Ｐ_２を有し、−９０°から＋９０°の間に分布する釣り鐘型の光強度分布が測定された。
比較例に対する実施例の正面輝度の比は、Ｐ_１／Ｐ_２＝１．２９であった。
したがって、本実施例では、比較例に比べて、正面輝度は大きく、輝度分布はより狭い角度範囲に分布する、といういずれも優れた結果が得られた。

本発明の実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な部分断面図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの模式的な断面図である。 図２のＡ視説明図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法を説明する模式説明図である。 本発明の実施形態に係る光学シートを製造する型ロールについて説明する断面図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの製造工程について説明する模式説明図およびそのＢ視側面図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係る光学シートの模式的な断面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係る光学シートの模式的な断面図である。 本発明の実施形態の第３変形例に係る光学シートの模式的な断面図である。 本発明の実施形態の第４変形例に係る光学シートの模式的な断面図である。 従来技術に係る比較例の光学シートの模式的な断面図である。 実施例および比較例の光学シートを用いたディスプレイ装置の光強度分布を示すグラフである。

符号の説明

２ｂ 出射面（光出射面）
４ 拡散シート（光拡散部材）
５、５Ｂ 光反射層（光反射部）
５Ｃ 光反射膜
５ａ、５ｂ、５０ａ、５０ｂ 側面部（側面反射面）
５ｄ 表面部（入射側反射面）
６ 本体シート
６ａ レンズ部
６ｄ 凹部
６ｅ 入射側開口（光学的開口の入り口部）
６ｆ 凸部（光学的開口）
７ 接合層
２０ 光源部
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ 光学シート
２２ 液晶表示部
２２ａ 画素領域
２３ バックライトユニット
１００ ディスプレイ装置

Claims (10)

1. 光透過性の光学シート本体の一方のシート面にアレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、該光学素子部の対向位置で入射光を透過させる光学的開口を形成する遮光パターンとを有する光学シートであって、
   前記遮光パターンは、
   前記光学シート本体の他方のシート面で、前記光学的開口の入り口部を形成する入射側反射面と、
   前記入り口部からシート厚さ方向において前記光学素子部側に向かって、前記光学的開口を拡幅するように配置された側面反射面とを有する光反射部によって構成されたことを特徴とする光学シート。
2. 前記光反射部は、前記光学シート本体の他方のシート面から前記光学素子部側に向かって縮幅する略台形断面状の凹部内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
3. 前記光学素子部および前記光学シート本体が、熱可塑性樹脂によるモノリシックな樹脂成形体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の光学シート。
4. 前記光反射部は、前記凹部内に光反射性材料が埋め込んで形成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の光学シート。
5. 前記光反射部は、前記凹部内に、該凹部の凹形状に沿う光反射膜によって形成されたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光学シート。
6. 前記光学的開口の入り口部に対し光透過性の接合層を介して、平板状の光拡散部材が積層一体化して接合されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学シート。
7. 前記光反射部は、粘着剤または接着剤を含む光反射性材料によって形成され、
   該光反射部によって、平板状の光拡散部材が積層一体化して接合されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学シート。
8. 前記光学素子部は、前記光学素子として、一方向に延在された凸シリンドリカルレンズが複数並列されてなり、
   前記光反射部は、前記凸シリンドリカルレンズに平行に延びるストライプ状に形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学シート。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の光学シートと、
   該光学シートの前記光学素子部が形成された一方のシート面と反対側に、光出射面を有する光源部とを備えるバックライトユニット。
10. 請求項９に記載のバックライトユニットと、
    該バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う液晶表示部とからなるディスプレイ装置。

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