JP2009080184A - 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】光学シートの梱包、輸送の際に光学素子の表面上に衝撃が加わっても、光学素子の潰れによる形状変化を低減し、欠陥不良が起きず鮮明な表示画像を得る上で有利な光学シート、ディスプレイ用バックライトユニット、表示装置を提供する。
【解決手段】光学シートは、基材シート９２と、基材シート９２の光出射面９２Ｂに設けられ出射面９２Ｂから出射される光の方向、範囲、色、輝度分布の少なくとも何れかを制御する光制御部９１とを有している。光制御部９１は、基材シート９２の厚さ方向で光出射面９２Ｂから離れる方向に突出する複数の光学素子９１０１で構成されている。そして、複数の光学素子９１０１の間に位置する光出射面９２Ｂの箇所に、光入射面９２Ａ側に窪み複数の光学素子９１０１の間で光出射面９２Ｂから離れる方向に開放状の凹部９４が設けられている。
【選択図】図８

Description

本発明は、画素単位での透過／非透過のレンズシートおよびディスプレイ用光学シート、あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子が配置された液晶パネルを、背面側から照明するバックライトユニット、ディスプレイ装置に関する。

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（ＣＣＦＴ）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。

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としては、例えば、図１に示すものが一般に知られている。

これは、上部に偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２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７９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（拡散層）７８が設けられている。

さらに、この導光板７９の下面に、導光板７９に導入された光を効率よく上記液晶パネル７２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（図示せず）と共に、散乱反射パターン部下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。

また、上記導光板７９には、側端部に光源ランプ７６が取り付けられており、さらに、光源ランプ７６の光を効率よく導光板７９中に入射させるべく、光源ランプ７６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８１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７９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、図２に示すように、拡散フィルム７８と液晶パネル７２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）７４，７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム７４，７５は導光板７９の光射出面から射出され、拡散フィルム７８で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２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、図１に例示した装置では、視野角の制御は、拡散フィルム７８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、図２に例示したプリズムフィルムを用いる装置では、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としては、図３に例示する装置が一般的に知られている。これにおいては、上部に偏光板７１、７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、蛍光管等からなる光源５１から射出され、拡散フィルム８２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７２の有効表示エリアに集光させるものである。光源５１からの光を効率よく照明光として利用するために、光源５１の背面には、リフレター５２が配置されている。

しかしながら、図３に例示する装置でも、視野角の制御は、拡散フィルム８２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、図５に示すように従来より光源２０の上に図４に示す米国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７０上に断面三角形状の単位プリズム７２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。
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、制御された角度でフィルムより出射される光Ｘ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６に点線Ｂで示すように、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、正面より±９０°近辺に小さな光強度ピークが生じ、即ち、横方向から無駄に出射される光Ｙ（サイドローブ）が増えてしまうという問題がある。
この様な光強度ピークを有する輝度分布は望ましくはなく、±９０°近辺での光強度ピークのない滑らかな輝度分布の方が望ましい。

また、軸上輝度のみが過度に向上すると、輝度分布の曲線のピーク幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定されるため、ピーク幅を適度に拡げるために、上述のようにプリズムシートとは別部材の光拡散フィルムを新たに併用する必要があり、部材数の増加を伴っ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、低コスト、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。

以上の事情に鑑み、本出願人は、ＢＥＦに代表されるプリズムシートの代替製品として、特許文献４に例示される光学シートを提案している。
上記公報による光学シートは、照明光源からの光の入射面側が略平坦であり、非入射面側である出射面側に形成された単位レンズ群からなるレンズ部を有するレンズシートを用いたディスプレイ用バックライトユニットにおける照明光路制御のための光学シートにおいて、前記レンズシートは、出射面側のレンズ部に対応した開口部を有する光反射層を備えている構成である（図７参照）。

図７では、レンズシート８３の入射面側に形成された開口部（光透過部）を通ることができなかった光は、光反射層８４で反射され、導光板７９側に戻される。そして、導光板７９との界面あるいは導光板７９内での反射を繰り返した後、いずれは開口部を通ってレンズシート８３に再度入射し、出射角度を所定角度内に制御された後に出射される。

このような光学シートを用いたバックライトユニットでは、光学シート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、レンズシート８３から正面方向Ｓ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、図６に実線Ａで示すような光強度分布が得られる。
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

上記のレンズシートを始めとする光学素子は、所望の光学特性を示す形状を有すること、および光学素子に傷や欠陥が無いことが求められる。しかし、複数枚のレンズシートを重ねた構成の光学シートや製造された光学シートの梱包や輸送の作業の際に、光学素子の表面上に衝撃が加わり、光学素子の凸部が潰れることで光学素子の形状が大きく変化してしまい、光学特性が悪化したり、液晶パネルを通してもムラとして視認できる欠陥不良品となってしまう。

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、複数枚のレンズシートを重ねた構成の光学シートや製造された光学シートの梱包、輸送の組み込みの際に光学素子の表面上に衝撃が加わっても、光学素子の潰れによる形状変化を低減し、欠陥不良が起きず鮮明な表示画像を得る上で有利な光学シート、ディスプレイ用バックライトユニット、表示装置を提供することを主目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、厚さ方向の一方の面が光入射面とされ厚さ方向の他方の面が光出射面とされる基材シートと、前記光出射面に設けられ前記入射面に入射し前記出射面から出射される光の方向、範囲、色、輝度分布の少なくとも何れかを制御する光制御部とを有し、前記光制御部は、前記基材シートの厚さ方向で前記光出射面から離れる方向に突出する複数の光学素子で構成され、前記複数の光学素子の間に位置する前記光出射面の箇所に、前記光入射面側に窪み前記複数の光学素子の間で前記光出射面から離れる方向に開放状の凹部が設けられていることを特徴とする光学シートである。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の光学シートにおいて、前記凹部は、前記基材シートの厚さ方向と直交する面で切った断面形状が前記光入射面側に至るにつれて次第に小さくなるように設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学シートである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の光学シートにおいて、前記光学素子が並べられた方向に平行しかつ前記基材シートの厚さ方向に平行する平面で切った前記凹部の断面積は、２０μｍ^２以上１００μｍ^２以下であることを特徴とする請求項１記載の光学シートである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記凹部が半円柱状のシリンドリカル型であることを特徴とする光学シートである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記凹部の断面が多角形の半部となっていることを特徴とする光学シートである。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記凹部の形状が不定形であることを特徴とする光学シートである。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記光学素子がプリズム、もしくはレンズであることを特徴とする光学シートである。
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記光学素子が、熱可塑性もしくは放射線硬化性の樹脂の硬化物からなり、前記基材シートの出射面上に重合接着して形成されるか、もしくは前記光学素子は前記基材シートとともに一体成形されてなることを特徴とする光学シートである。
請求項９記載の発明は、請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、
前記光学素子がレンズであり、前記入射面に、前記レンズによる集光部分に光を透過させる光透過部が位置し、非集光部分に光を反射させる光反射部が位置した光反射層が設けられていることを特徴とする光学シートである。
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９に何れか１項記載の光学シートと、前記光学シートの前記入射面側に、液晶パネルの非視認面側から光を照射する光源を備えることを特徴とするバックライトユニットである。
請求項１１記載の発明は、請求項１０に記載のバックライトユニットと、前記バックライトの前記光学シートの前記光学素子側に前記液晶パネルを備えることを特徴とするディスプレイ装置である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

図８、図９、１０にそれぞれ本発明の実施の形態に係る光学シートの一例を示す。図８はプリズムまたはレンズを光学素子として用いた光学シートを示す側面図であり、図９はレンズシートの裏面に反射層を設けた光学シートを示す側面図であり、図１０は例としてプリズムまたはレンズを光学素子として用いた光学シートを備える表示装置を示す側面図である。

図８に示すように、同実施の形態に係る光学シートは、厚さ方向の一方の面が光入射面９２Ａとされ厚さ方向の他方の面が光出射面９２Ｂとされる基材シート９２と、光出射面９２Ｂに設けられ入射面９２Ａに入射し出射面９２Ｂから出射される光の方向、範囲、色、輝度分布の少なくとも何れかを制御する光制御部９１とを有している。光制御部９１は、基材シート９２の厚さ方向で光出射面９２Ｂから離れる方向に突出する複数の光学素子９１０１で構成されている。
そして、複数の光学素子９１０１の間に位置する光出射面９２Ｂの箇所に、光入射面９２Ａ側に窪み複数の光学素子９１０１の間で光出射面９２Ｂから離れる方向に開放状の凹部９４が設けられている。
凹部９４は、基材シート９２の厚さ方向と直交する面で切った断面形状が光入射面９２Ａ側に至るにつれて次第に小さくなるように設けられている。
なお、図８（ａ）は、基材シート９２と光制御部９１とが異なった工程で製造された光学シートを示し、図８（ｂ）は、基材シート９２と光制御部９１とが押し出し成形法などで一体成形された光学シートを示している。

基材シート９２の素材としては、当該技術分野で良く知られているポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のプラスチックシートを用いる。これらのシートの屈折率はグレード等にもよるが、参考までに値を示すと、屈折率は何れも１．５０±０．５となっている。

光学素子９１としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、アクリルニトリルスチレン共重合体、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、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、ポリプロピレン等の熱可塑性や放射線硬化性の樹脂を用いて基材シート上９２に成形する。これらの樹脂の硬化物の屈折率も、何れも１．５０±０．５である。

凹部９４の形成法としては、光学素子９１と同時に形成する方法が２つ挙げられる。
図１１（Ａ）はロール状金型の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ部分の拡大図を示し、１つ目としては、図１１に示したような光学素子９１０１の輪郭と合致した凹面９１０１Ａと、凹部９４の輪郭と合致した突起９４Ａを備えるロール状金型Ｋ１を用いる。まず、熱可塑性もしくは放射線硬化性の樹脂を基材シート９２の表面上に塗布し、上記の金型Ｋ１に樹脂塗布側を圧接させつつ、基材シート９２を通して冷却、もしくは放射線照射し、基材シート９２表面上に塗布された樹脂を硬化することにより、目的の凹凸形状を持った光学素子９１０１および凹部９４を基材シート９２の表面上に形成するという方法がある。
２つ目としては、図１２に示したような、光学素子９１０１の輪郭と合致した凹面９１０１Ａと、凹部９４の輪郭と合致した突起９４Ａと、基材シート９２の断面に合致した空間９２Ａとを備える断面形状の型ロールＫ２を用いて、光学素子９１０１、凹部９４、基材シート９２を押し出し成形法や射出成形法等によって一度に形成する方法がある。
なお、今回の最良の形態においては、光学素子９１を半円柱状の凸型シリンドリカル群を１方向に配列したレンチキュラーレンズ、凹部９４の形状を三角柱とした場合の型の断面形状を示している。

上記のように形成した光学素子９１０１はプリズムであっても良く、凹部９４の形状としては、より詳細には、凹部９４の断面形状としては、半円柱、多角形の半部、もしくは不定形（ここで不定形とは凹部９４毎に形状が異なっていてもよく、複数種類の形状が混在してもよく、要するに一定の形状ではない場合である）の何れであっても良く、光学素子９１０１および凹部９４を形成する際に、何れにおいても所望の形状を型取れるような金型を使用すれば良い。

また、光学素子９１０１にレンズを用いた場合、図９のように入射面９２Ａ側に、光を反射させる光反射部９３Ａと、光を透過させる光透過部９３Ｂとからなる光反射層９３を設ける場合もある。光反射層９３の有無は必要とする集光機能とコスト、どちらをとるかによって決まる。
なお、図９（ａ）は、基材シート９２と光制御部９１とが異なった工程で製造された光学シートを示し、図９（ｂ）は、基材シート９２と光制御部９１とが押し出し成形法などで一体成形された光学シートを示している。

光反射層９３を設ける場合は白色顔料、金属蒸着層を用い高反射率で光吸収の少ないものを選択することが好ましい。例えば、アクリル系樹脂等の透明樹脂に、二酸化チタン等の白色微粒子を分散させて固化させたものや、または白インキ等を採用しても良い。
光反射層９３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、８３％以上の高反射率であることが好ましく、９０％以上であるとより好ましい。

該光反射層９３は、ＵＶ硬化型粘着材を使用した転写法で作成することもできる。あらかじめレンズと反対の面にＵＶ硬化型粘着材を貼合し、レンズ側からＵＶを照射することで、粘着材のレンズの集光部分を硬化し、粘着材の硬化部分と未硬化部分が交互に並ぶパターンを形成する。その後、粘着材の表面に光反射層を貼合し、剥離することで、粘着材の未硬化部分のみに光反射層を残すことでき、レンズによる集光部分に光を透過させる光透過部９３Ｂが位置し、非集光部分に光を反射させる光反射部９３Ａが位置することで、レンズのパターンに同期した光反射層パターンが出来上がる。この方法であれば、容易にレンズと光反射層を１：１に対応させて配置することができる。

また、該光反射層９３は押し出しや射出成形で出射面側に光学素子９１、基材１０１および他の面に凹凸をつけたレンズシートを一体化して成形したのち、該凹凸を利用して光反射性を示すインキをパターン状に塗布する方法で作成することもできる。

本発明のように作成した光学シートであれば、光学シートの梱包、輸送の組み込みの際に光学素子９１０１の表面上に衝撃が加わっても、図１３（１）に示したように光学素子９１が基材シート９２部に設けた凹部９４に埋まっていくか、もしくは図１３（２）に示したように凹部９４が横方向に縮幅することにより、光学素子９１０１にかかる圧力を逃し、光学素子９１０１の潰れによる形状変化を低減し、欠陥不良が起きず鮮明な表示画像を得る上で有利な光学シート、ディスプレイ用バックライトユニット、表示装置を提供することを主目的とする。

なお、凹部９４のサイズとしては、光学素子９１０１が並べられた方向に平行しかつ基材シート９２の厚さ方向に平行する平面で切った凹部９４の断面積が２０μｍ^２以上であり、かつ１００μｍ^２以下であると好ましい。凹部９４の断面積が２０μｍ^２よりも小さいと、光学素子９１０１にかかる圧力を逃すだけのスペースが取れず、１００μｍ^２よりも大きいと、光学特性を損なう可能性があるからである。

（実施例）
図１２に示したような断面形状を持つ型ロールＫ２にＵＶ硬化性のアクリル系樹脂を通し、ＵＶ照射して樹脂を硬化し、基材シート９２、三角柱形の凹部９４、光学素子９１０１として半円柱状の凸型シリンドリカルレンズ群が１方向に並列してなるレンチキュラーレンズを一体成形した。また、レンズのヤング率は６００ＭＰａであった。ヤング率は、作成した樹脂シートにて引張試験を行い、加わった力に対するシートの歪みより計算し、算出した。本実施例に係る光学シートの断面を図１４に示す。ここで、基材シート９２の厚さ（高さ）Ａを７５μｍ、凹部９４部分の三角形における底辺Ｂを８μｍ、高さＣを１０μｍ、レンズ９１０１の幅Ｄを１４０μｍ、レンズ高さＥを７６μｍとした。

次に、基材シート９２のレンズ面の反対側の面上にＵＶ硬化型粘着材を貼合し、レンズ側からＵＶを照射し、その後に粘着材の表面に白インキからなる光反射層を貼合し、剥離することで、光反射層９３をレンズ面の反対側に形成した。

上述したように作成した本実施例に係る光学シートと、特許文献４で例示されている従来技術に係る光学シートにおいてそれぞれ図１０（ａ）、（ｂ）に示したような形で液晶ディスプレイに組込み、輝度測定を行い、参照として３Ｍ社のＢＥＦIIIの輝度測定をし、その値を１としたときの比率にて表記した。図１０（ａ）は一枚の光学シートを用いた場合を示しており、図１０（ｂ）は、図１０（ｃ）に示すように、光学シートの厚さ方向から見て光学素子９１０１の延在方向が直交するように二枚の光学シートを重ねて用いた場合を示している。
その結果、本実施例に係る光学シートは、従来技術に係る光学シートと比較してほとんど同等の光学特性を示した。
なお、図１０において符号９６は光源、９７はランプハウス、９５は光拡散板、９９は拡散フィルム、９８はＤＢＥＦもしくは拡散フィルム、９０は液晶パネルを示しており、この実施例のバックライトユニットは、光学シートの入射面９２Ａ側に、液晶パネル９０の非視認面側から光を照射する光源９６を備え、ディスプレイ装置は、このバックライトユニットと、バックライトの光学シートの光学素子９１０１側に配置された液晶パネル９０を備える。光源９６としては、冷陰極蛍光ランプ、ＬＥＤ、ＥＬ、半導体レーザーなどが使用可能である。

次に、上述したように作成した本実施例に係る光学シートと、特許文献４で例示されている従来技術に係る光学シートにおいて、それぞれレンズ表面へのプレス試験を行い、レンズ表面の外観観察を行った。プレス試験の方法としては、油圧式プレス機を用いて、レンズ表面をアルミニウム板で挟み、２０ｋｇｆ／ｃｍ^２の力で１０分間圧力をかけた。そして、レンズ表面のプレスのかかった部分の目視観察、輝度測定（上述と同様の方法）、および顕微鏡を用いた光学シートのレンズ部分の断面観察を行った。
その結果、従来技術に係る光学シートでは、プレスのかかった部分に目視で確認できるムラが生じ、光学特性も大きく低下した。そして、図１５に示すように凸部が大きく潰れた断面形状が得られ、レンズ高さは潰れのため４μｍ程度低下していた。
それに対し、本実施例に係る光学シートでは、外観上のムラも一切無く、光学特性もプレス前のものと比較してほとんど変化は無かった。そして、図１６に示すように、凹部９４にレンズ（光学素子９１０１）の一部が埋まり、レンズの凸部形状も通常の形状を保っている断面形状が得られ、レンズ高さの低下も０．５μｍ程度であった。
この結果より、レンズ間の基材シート９２部分に凹部９４を設けることで、レンズ表面に圧力がかかっても、凹部９４にレンズの一部が埋まることによってレンズ凸部へかかる圧力が低減され、レンズの大きな形状変化を防ぐ効果が確認された。結果のまとめを以下の表１に示す。

本実施例においては、光学素子にヤング率が６００ＭＰａのレンズを用いた場合に、凹部９４にレンズの一部が埋まることによってレンズ凸部へかかる圧力が低減されるという結果が得られたが、一方で光学素子にヤング率が１０００ＭＰａ以上となる硬いレンズ、もしくはプリズムを用いた場合には、凹部９４が横方向に縮幅することによってレンズ凸部へかかる圧力が低減されることも期待できる。

なお、今回使用した光学シートと表示装置は一例であり、本発明に係る構成のみに限定されるものではない。例えば、図１７に示すように、図８（ａ）または（ｂ）に示す光学シートを二枚用意し、光学シートの厚さ方向から見て光学素子９１０１の延在方向が直交するようにそれら二枚の光学シートを重ね、さらに光拡散板９５を重ねて支持要素１００により支持した光学シートであってもよい。この場合、支持要素１００としては、金属治具、樹脂製の留め具、クリップ、粘着テープ、ホッチキスなどが挙げられる。

上述したように、本発明によれば、光学シートにおいて、光学シートの梱包、輸送の際に光学素子の表面上に衝撃が加わっても、光学素子が基材シートに設けた凹部に埋まっていくか、もしくは凹部が横方向に縮幅することにより、光学素子の凸部にかかる圧力を逃し、光学素子の潰れによる形状変化を低減し、欠陥不良が起きず鮮明な表示画像を得る上で有利な光学シート、ディスプレイ用バックライトユニット、表示装置を提供することができる。

従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。 従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。 従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。 従来技術によるＢＥＦの斜視図を示す説明図である。 従来技術による液晶表示用光学シートの構成例を示す説明図である。 ＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布を示す説明図である。 ＢＥＦとは別タイプの従来技術に係る光学シートを示す説明図である。 本発明に係る光学シートを示す説明図である。 本発明に係る反射層付きの光学シートを示す説明図である。 本発明に係る光学シートを備える表示装置の一例を示す説明図である。 本発明に係る光学シートの製造に用いる金型ローラの正面図、およびそのＸの拡大部分断面図である。 本発明に係る光学シートの製造に用いる押し出し成形用型ロールの拡大断面図である。 本発明に係る光学シートの空隙の効果の説明図である。（１）空隙へ光学素子が埋まる様子（２）空隙が横方向へ縮幅する様子 本発明の実施例に係る光学シートを示す説明図である。 従来技術に係る光学シートの光学素子表面プレス後のシート断面図である。 本発明の実施例に係る光学シートの光学素子表面プレス後のシート断面図である。 本発明の実施例に係る光学シートの変形例の説明図である。

符号の説明

５１・・・光源
５２・・・リフレクター
７１・・・偏光板
７２・・・液晶パネル
７３・・・偏光板
７４・・・プリズムフィルムもしくはプリズム層
７５・・・プリズムフィルムもしくはプリズム層
７６・・・光源ランプ
７７・・・反射フィルム
７８・・・拡散フィルム
７９・・・導光板
８１・・・ランプリフレクター
８２・・・拡散フィルム
８３・・・レンズシート
８４・・・光反射層
９０・・・液晶パネル
９１・・・光学素子（レンズもしくはプリズム）
９２・・・基材シート
９３・・・光反射層
９４・・・空隙
９５・・・光拡散板
９６・・・光源
９７・・・ランプハウス
９８・・・ＤＢＥＦもしくは拡散フィルム
９９・・・拡散フィルム
Ｐ・・・圧力

Claims (11)

1. 厚さ方向の一方の面が光入射面とされ厚さ方向の他方の面が光出射面とされる基材シートと、
   前記光出射面に設けられ前記入射面に入射し前記出射面から出射される光の方向、範囲、色、輝度分布の少なくとも何れかを制御する光制御部とを有し、
   前記光制御部は、前記基材シートの厚さ方向で前記光出射面から離れる方向に突出する複数の光学素子で構成され、
   前記複数の光学素子の間に位置する前記光出射面の箇所に、前記光入射面側に窪み前記複数の光学素子の間で前記光出射面から離れる方向に開放状の凹部が設けられている、
   ことを特徴とする光学シート。
2. 請求項１に記載の光学シートにおいて、
   前記凹部は、前記基材シートの厚さ方向と直交する面で切った断面形状が前記光入射面側に至るにつれて次第に小さくなるように設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の光学シート。
3. 請求項１または２に記載の光学シートにおいて、
   前記光学素子が並べられた方向に平行しかつ前記基材シートの厚さ方向に平行する平面で切った前記凹部の断面積は、２０μｍ^２以上１００μｍ^２以下である、
   ことを特徴とする請求項１記載の光学シート。
4. 請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記凹部が半円柱状のシリンドリカル型であることを特徴とする光学シート。
5. 請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記凹部の断面が多角形の半部となっていることを特徴とする光学シート。
6. 請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記凹部の形状が不定形であることを特徴とする光学シート。
7. 請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記光学素子がプリズム、もしくはレンズであることを特徴とする光学シート。
8. 請求項１乃至７に何れか１項記載の光学シートにおいて、前記光学素子が、熱可塑性もしくは放射線硬化性の樹脂の硬化物からなり、前記基材シートの出射面上に重合接着して形成されるか、もしくは前記光学素子は前記基材シートとともに一体成形されてなることを特徴とする光学シート。
9. 請求項１乃至３に何れか１項記載の光学シートにおいて、
   前記光学素子がレンズであり、
   前記入射面に、前記レンズによる集光部分に光を透過させる光透過部が位置し、非集光部分に光を反射させる光反射部が位置した光反射層が設けられている、
   ことを特徴とする光学シート。
10. 請求項１乃至９に何れか１項記載の光学シートと、前記光学シートの前記入射面側に、液晶パネルの非視認面側から光を照射する光源を備えることを特徴とするバックライトユニット。
11. 請求項１０に記載のバックライトユニットと、前記バックライトの前記光学シートの前記光学素子側に前記液晶パネルを備えることを特徴とするディスプレイ装置。

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