JP2009122160A - レンズシート及びそれを用いたディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズシートから液晶パネルに入射される際に発生していた漏れ光を無くすことで、正面輝度の向上効果を奏し、さらに、ディスプレイの大型化や光源の熱によるレンズシートのシワによる輝度ムラが発生せず、光学シートの部材数削減や製造工程の簡素化を図ることが可能なディスプレイ装置の提供を目的とする。
【解決手段】レンズシート１と液晶パネル２を一体化することで、出射される光が全て液晶パネルに入射される。また、液晶パネル２の支持体であるガラスと一体化していることでレンズシート１のシワや輝度ムラは発生しない。さらに、部材数削減に伴う製造工程の簡素化を図ることが可能なディスプレイ装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、多数の単位画素を２次元配置した画素アレイに対し、画素単位での光の透過／非透過を制御する機能を持ったレンズシートまたはディスプレイ用光学シート、ならびに透明状態／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、さらにはこれらを用いた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９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、この導光板７９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、導光板７９の下面には、この導光板７９に導入された光を効率よく液晶パネル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１０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９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１０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１１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１１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１３に示すように、液晶パネル７２と光源１２０との間に、図１２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）１７０を配置する方法が従来より採用されている。ここでＢＥＦとは、透明部材１７１上に断面三角形状の単位プリズム１７２が一方向に周期的に配列されたフィルムであり、透明部材１７１の下面と単位プリズム１７２の上面には、それぞれ光拡散フィルム（図示せず）が配置されている。
このプリズム１７２は光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）である。
このようなＢＥＦ１７０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。

このような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。
そして従来より、この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ものが種々提案されている（たとえば特許文献１〜３参照）。
このような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。
特公平１−３７８０１号公報 特開平６−１０２５０６号公報 特表平１０−５０６５００号公報

しかしながら、上記従来技術では、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１４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、正面より±９０°近辺に小さな光強度ピークが生じ、すなわち、横方向から無駄に出射される光（サイドローブ）が増えてしまうという問題がある。
このよう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。

さらに、この種の光学シートでは、上述のように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。

一方、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、上述した従来の直下型のディスプレイユニットの構成では、以下の３つの問題がある。

すなわち、図１３に示す従来の直下型のディスプレイ装置では、光学シート（ＢＥＦ）１７０と液晶パネル７２の間に空間２００があることにより、光学シート１７０から出射された拡散光の一部は液晶パネル７２に進むことなく横方向に無駄に出射されてしまう漏れ光Ｍにより、光量のロスを生じる。

また、視野角に異方性がある光学シートの場合、シワによる輝度ムラが発生する問題がある。このような集光シートの代表的な例として、ＢＥＦ（プリズム）があるが、この輝度ムラを押さえるため、ＢＥＦの上にＤＢＥＦや上拡散シートが用いられている。

上述のように液晶ディスプレイで用いられる光学シート部材には所望の集光・拡散機能を出すため、複数の光学シート（拡散シートや光学シート）が用いられ、さらに、これらシートを支持するための板基材（光拡散板）等が用いられていられるため、組立工程が煩雑になるといった問題がある。

そこで本発明は、部材数の削減や製造工程の簡素化を図ることが可能なレンズシート及びそれを用いた光学ユニット、さらにはディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明のレンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、前記レンズ部が凸シリンドリカルアレイもしくはマイクロレンズアレイであり、かつ、レンズ頂部の曲率半径が０．５μｍ以上であることを特徴とする。また本発明のレンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、前記レンズ部がプリズムレンズアレイであり、かつ、単位レンズピッチＰと、レンズ頂部の平坦部の幅が０．１Ｐ以上であることを特徴とする。また本発明のレンズシートは、前記レンズ部もしくは基材の少なくとも一方に微細粒子を含むことを特徴とする。

また本発明の光学ユニットは、液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットであって、前記レンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、前記レンズ部が凸シリンドリカルアレイもしくはマイクロレンズアレイであり、かつ、レンズ頂部の曲率半径が０．５μｍ以上であることを特徴とする。また本発明の光学ユニットは、液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットであって、前記レンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、前記レンズ部がプリズムレンズアレイであり、かつ、単位レンズピッチＰと、レンズ頂部の平坦部の幅が０．１Ｐ以上であることを特徴とする。

また本発明の光学ユニットは、液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットであって、前記レンズシートは、前記レンズ部もしくは基材の少なくとも一方に微細粒子を含むことを特徴とする。また本発明の光学ユニットは、前記レンズシートと液晶パネルが固定要素を介して一体化されていることを特徴とする。また本発明の光学ユニットは、前記レンズシートのレンズ部の頂部が液晶パネルに固定要素を介して一体化されていることを特徴とする。また本発明の光学ユニットは、前記固定要素が、粘着材または接着剤であることを特徴とする。また本発明の光学ユニットは、前記レンズの高さＨと固定要素の厚みＴとの間に、Ｈ≧３Ｔなる関係が成立することを特徴とする。

また本発明のディスプレイ装置は、液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットと、前記光学ユニット用の光源と、前記光学ユニットと光源の間に配置された少なくとも１枚の拡散板とを有するディスプレイ装置であって、前記レンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、前記レンズ部が凸シリンドリカルアレイもしくはマイクロレンズアレイであり、かつ、レンズ頂部の曲率半径が０．５μｍ以上であることを特徴とする。
また本発明のディスプレイ装置は、液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットと、前記光学ユニット用の光源と、前記光学ユニットと光源の間に配置された少なくとも１枚の拡散板とを有するディスプレイ装置であって、前記レンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、前記レンズ部がプリズムレンズアレイであり、かつ、単位レンズピッチＰと、レンズ頂部の平坦部の幅が０．１Ｐ以上であることを特徴とする。

また本発明のディスプレイ装置は、液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットであって、前記レンズシートは、前記レンズ部もしくは基材の少なくとも一方に微細粒子を含むことを特徴とする。
また本発明のディスプレイ装置は、前記レンズシートと液晶パネルが固定要素を介して一体化されていることを特徴とする。また本発明のディスプレイ装置は、前記レンズシートのレンズ部の頂部が液晶パネルに固定要素を介して一体化されていることを特徴とする。また本発明のディスプレイ装置は、前記固定要素が、粘着材または接着剤であることを特徴とする。また本発明のディスプレイ装置は、前記レンズの高さＨと固定要素の厚みＴとの間に、Ｈ≧３Ｔなる関係が成立することを特徴とする。

本発明によれば、光学ユニットやディスプレイ装置に組み込まれるレンズシートの基材とレンズ部とを一体化し、また、表示パネルとレンズシートとを一体化したことにより、レンズシート、光学ユニット、ディスプレイ装置における部材数の削減や製造工程の簡素化を図ることが可能となる効果がある。

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１は、本発明の実施の形態に係る光学ユニット及びディスプレイ装置の一例を示す側断面図である。
まず本発明の実施の形態に係る光学ユニット３は、液晶パネル２と一体化されたレンズシート１を備えてなる。また、ディスプレイ装置７は、光源部５、少なくとも１枚以上の拡散板４、光学ユニット３の順に配置され、液晶パネル２から、視認面側Ｋ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画像を表示する。

光源部５は白色光を出射する機能を有する冷陰極管の光源５１と視認面側Ｋと反対方向に出射した光を視認面側Ｋへ光を反射させる反射板５５から構成される。ここで光源５１は、例えば冷陰極蛍光ランプまたは３色ＬＥＤまたはＥＬまたは半導体レーザーなどを使用できるが、白色光を出射できればこのような光源には限定されず、いかなる光源を採用してもよい。

液晶パネル２は、例えば矩形格子状に形成された複数の画素領域ごとに、画像信号に応じて光の透過状態を制御する液晶パネル２０と、液晶パネル２０に入射する光の偏光方向と出射する光の偏光方向を制御する偏光板２１、２２から構成される。

拡散板４では、光源５１から視認面側Ｋに出射される光Ｓを拡散させ、光源５１の輝度ムラを抑制するとともに、入射面Iから入射する光Ｌに適宜、視野角を付与する。
この拡散板４は、光を拡散して、光源のムラの除去、ランプイメージ防止の効果を有する。
この拡散板４は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された光拡散材（粒子）から構成されている。拡散板４に使用される透明樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリルニトリルスチレン共重合体樹脂、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。

また、透明樹脂中に分散される光拡散材としては、無機酸化物からなる粒子または樹脂からなる粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる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。

ここで、拡散板４は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散される光拡散材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光拡散材の屈折率は、十分な光拡散特性を得るために異なる必要がある。透明樹脂の屈折率と光拡散材の屈折率の差は０．０２以上であることが望ましい。
そして、これら透明樹脂中に光拡散材を分散して、押出し成型することにより、板状の拡散板４を製造することができる。拡散板４の厚みは、１〜５ｍｍであることが望ましい。すなわち、厚みが１ｍｍ未満の場合、拡散板４は薄くコシ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５１からの光の透過率が悪くなるという欠点がある。

ここで、上記レンズシート１について説明する。
図１に示すレンズシート１は、少なくとも１枚以上の拡散板４から出射された拡散光Ｌを拡散することや集光することによる輝度上昇効果を持ち、光Ｄとして出射させる。

また、図２に示すレンズシート１は、透明基材上に出射輝度分布を制御するレンズアレイ１１として、プリズムアレイ群と凸シリンドリカルレンズを設けたものであるが、この形状に限らずマイクロレンズ形状、ピラミッド状のマイクロプリズムなど必要な光学特性に応じて適宜レンズ形状を採用してもよい。またはこれら複数のレンズを組み合わせたものでもよい。
また、レンズピッチと画素ピッチ間のモアレを解消するために、レンズ方向にバイアス角度をつけて形成してもよい。

また、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示したようにレンズアレイの頂部を平らにしてもよい。
また、図４（ａ）（ｂ）に示したようにレンズの高さｈが単一では無く、複数の単独レンズ、もしくはリブ１４をからなるレンズシートを用いても良い。この場合、粘着接着層と直接一体化されないレンズ部の輝度上昇効果は下がらない。

また、図５に示すレンズシート１は、単位レンズのレンズピッチがランダムであってもよい。これは、レンズシート４をディスプレイに組み込んだ時に、パネルの横あるいは縦セル構造とのモアレを低減させるために一つの方法になる。

また、図５に示したように、レンズアレイは、入射面側に配置されていても良い。
この場合、入射される光がレンズにより集光されることにより輝度上昇効果を有する。
このレンズシート１は、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）等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成する。

レンズシート１には基材１５もしくはレンズ部１１の少なくとも一方に光学的な作用を有する微細粒子を含んでも良く、これにより所望の輝度や配光範囲、均一性などを達成することが可能になる。
レンズシート１は、レンズ部と基材からなり、その素材は透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された微細粒子から構成されている。

レンズシート１に使用される透明樹脂としては、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（／°Ｃ）、７×１０−５（／°Ｃ）、７×１０−５（／°Ｃ）及び６〜７×１０−５（／°Ｃ）である。

また、前記透明樹脂中に分散される微細粒子としては、無機酸化物からなる粒子または樹脂からなる粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる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、アクリルニトリルスチレン共重合体樹脂、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。これら粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。

ここで、レンズシート１は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散される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粒子の屈折率は、十分な光拡散特性を得るために異なる必要がある。透明樹脂の屈折率と粒子の屈折率の差は０．０２以上であることが望ましい。また、光散乱特性上その屈折率差は０．５以下でよい。

レンズシート１に含まれる粒子の平均粒径は０．１〜１００μｍであることが望ましい。好ましくは１．０〜５０μｍである。粒子の粒径が０．１μｍ以下であると、入射光が可視光を散乱することにより出射光が色味を帯び、前期粒子の粒径が１００μｍ以上になると出射光輝度分布の半値角が小さくなり十分な光拡散性能を得られないためである。または、光散乱部材１は透明樹脂中に空気を含む微細な空洞を有した構造とし、透明樹脂と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。

次に、レンズシート１と液晶パネル２との一体化について説明する。
図１に示すように、レンズシート１が上記液晶パネル２と接合されていることにより、液晶パネル２の基板であるガラス基板がレンズシート１の支持体となり、光源の熱によるレンズシートのシワや反りが押さえられる。

図９、図１０に示すように、従来のレンズシートなどの光学シートは、拡散板の上に直接、もしくは、他の光学シートを介して配置されている。図７は液晶ディスプレイ内の温度の経時変化を示している。この図７に示すように、拡散板は、ランプの熱を直接受けるため、常温下で５０°Ｃ付近まで上昇する。レンズシートは、拡散板の熱の影響を直接受けるため、シワになりやすい。
しかしながら、本発明のように液晶パネルと一体化することで、レンズシートが拡散板とは接していないことより、レンズシートの温度は３５°Ｃ付近までしか上がらず、熱によるシワや反りは押さえられ、またレンズシート自体の熱収縮への影響も軽微となる。

上述の通り、レンズシート１のレンズ１１と液晶パネル２を一体化する際に固定要素を有する。
以下、レンズシート１と液晶パネル２との一体化の構造の詳細を説明する。
まず、固定要素として、粘着材や接着剤を用いた場合、レンズアレイのレンズ特性が損なわれないように、レンズ１１と液晶パネル２側の基板の接合面では、レンズ部の凹凸（谷部）内を接着剤あるいは粘着剤が埋め切らず、空気層を有する程度に接着剤あるいは粘着剤を薄く、基板の全面もしくはレンズ１１との接合面のみに塗布した構成が望まれる。

空気層の厚みを保つために、固定要素の厚みＴとレンズの高さＨとの関係でＨ≧３Ｔであれば望ましい。この条件を外れた場合、空気層が埋まり輝度ムラ・輝度低下の問題が発生する。
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は固定要素として、粘着材・接着剤を用いて一体化した際の例を示す。
このうち図２（ａ）（ｂ）は、基材に薄く塗布された接着剤及び粘着材にレンズアレイとしてプリズムレンズ・シリンドリカルレンズが例として接合したものを示している。
また、図２（ｃ）（ｄ）は、レンズアレイとしてプリズムレンズ・シリンドリカルレンズの頂部に接着剤及び粘着材を塗布して基材と一体化したものを示している。

また、図６（ａ）に示す凸シリンドリカルレンズアレイの場合、頂部の曲率半径Ｒが０．５μｍ以上からなることが望ましい。
また、図６（ｂ）に示す、プリズムレンズアレイの場合、レンズのピッチＰに対して固定要素と接合される領域は、０．１Ｐ以上が望ましい。
上記の条件を外れた場合、固定要素との接触面積が不足することにより、一体化した場合の密着力不足という問題が生じる。また、０．５Ｐ以下の場合、レンズ効果が低下するため、所望の輝度上昇効果は得られない。

ここで、接着剤層または粘着剤層を付ける位置は、液晶パネル２とレンズシート１の表示領域外（ディスプレイ装置にレンズシート１が組み込まれた場合に画像表示に使用される以外の領域をいう）を少なくとも部分的に接合する。しかし、場合によっては、ディスプレイの画像表示品位（例えば、固定要素１２がディスプレイから視認される等）に影響がなければ、接着剤層または粘着剤層が表示領域内にあっても良い。

さらに、表示領域内に接着剤層または粘着剤層を使用する場合、その接着剤層または粘着剤層の使用に伴う光の吸収は１％以内でなければならない。１％を超えるとレンズシート１から射出する積算光量が減少し、レンズシート１の形状によらず軸上輝度が低下するなどの影響が出るため好ましくない。

接着剤層または粘着剤層を配置する方法として、コンマコーター等の各種塗工装置、印刷方式、ディスペンサーやスプレーを用いる方法、または筆等を用いた手作業による塗工であってもよい。
レンズシートは接着剤層または粘着剤層を配置した後、各種ラミネート機によって張り合わさられて一体化される。

接着剤層または粘着剤層としては、例えば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の接着剤層または粘着剤層が挙げられる。いずれの場合も高温のバックライト内で使用されるため、１００°Ｃで貯蔵弾性率Ｇ’が１．０Ｅ＋０４Ｐａ以上であることが望ましい。これより値が低いと、使用中に光散乱部材１とレンズシート４がずれる場合があり望ましくない。また安定に空気層を確保するために、接着剤層または粘着剤層の中に透明の微粒子、例えば、ビーズ等を混ぜても良い。
また接着剤層または粘着剤層は両面テープ状のものでも良いし、単層のものでもよい。

以下、本発明を適用した具体的実施例について順次説明する。
図８は本実施例で採用するレンズシートの形状とレンズ高さと粘着の膜厚の具体例とその判定結果を示す図である。
（レンズシートの作製方法）
（実施例１）
透明ＰＥＴ基材上に、レンズシート１のパターンを形成させるＵＶ硬化性アクリル系樹脂を塗布し、レンズシート１の形状に切削したシリンダー金型を使用して紫外線硬化型樹脂が塗布されたフィルムを搬送しながらＵＶ光を透明ＰＥＴ側から露光することにより、ＵＶ硬化型樹脂を硬化させた。そして、この硬化後、透明ＰＥＴフィルムから金型を剥離することにより、レンズシート１を作製した。
この方法により作製されたレンズシート１のレンズ形状は、ピッチ１４０μｍ凸シリンドリカル形状、レンズ高さ７５μｍで構成されている。

（実施例２）
レンズシート１の形状に切削した金型ロールを押出し機に近接して配置した。熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを溶融し、上記押出し機により成型し、当該シートが冷却、硬化する前に上記第金型ロールによって成形して、レンズシート１を作製した。
この方法により作製されたレンズシート１のレンズ形状は、ピッチ１４０μｍ凸シリンドリカル形状、レンズ高さ７５μｍで構成されている。

（光学ユニット・ディスプレイ装置の作製方法）
（実施例３）
レンズの頂部がレンズピッチに対して０．０５Ｐであるレンズシートと液晶パネルの偏光板２２をラミネータにて、厚さ１２μｍであるアクリル系粘着材を介して貼り合わせて光学ユニット３を作製した。
上記のように作成した光学ユニット筺に止め具で固定して、８０°Ｃに２４時間入れた。この条件はバックライト点灯時の最大温度を想定している。
その結果液晶パネル２とレンズシート１は剥がれず、粘着層からも気泡が発生しなかった。
また、輸送による振動状態を試験するために、冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みその上に、熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを上記押出し機により成型した厚さ２．０ｍｍの拡散板をランプ光源との間に配置した。更に拡散板の上に、上記の光学ユニットを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。
上述のように作製されたディスプレイ装置を振動数を５から５０Ｈｚ、加速度を１．０ＧとしＺ方向に７０分、Ｘ方向に２０分、Ｙ方向に２０分試験した。その結果、サンプルに剥がれは発生しなかった。

（実施例４）
レンズの頂部がレンズピッチに対して０．１Pであるレンズシートと液晶パネルの偏光板２２をラミネータにて、厚さ１２μｍであるアクリル系粘着材を介して貼り合わせて光学ユニット３を作製した。
上記のように作成した光学ユニット筺に止め具で固定して、８０°Ｃに２４時間入れた。この条件はバックライト点灯時の最大温度を想定している。
その結果液晶パネル２とレンズシート１は剥がれず、粘着層からも気泡が発生しなかった。
また、輸送による振動状態を試験するために、冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みその上に、熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを上記押出し機により成型した厚さ２．０ｍｍの拡散板をランプ光源との間に配置した。更に拡散板の上に、上記の光学ユニットを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。
上述のように作製されたディスプレイ装置を振動数を５から５０Ｈｚ、加速度を１．０ＧとしＺ方向に７０分、Ｘ方向に２０分、Ｙ方向に２０分試験した。その結果、サンプルに剥がれは発生しなかった。

（実施例５）
レンズの頂部がレンズピッチに対して０．２Pであるレンズシートと液晶パネルの偏光板２２をラミネータにて、厚さ１２μｍであるアクリル系粘着材を介して貼り合わせて光学ユニット３を作製した。
上記のように作成した光学ユニット筺に止め具で固定して、８０°Ｃに２４時間入れた。この条件はバックライト点灯時の最大温度を想定している。
その結果、液晶パネル２とレンズシート１は剥がれず、粘着層からも気泡が発生しなかった。
また、輸送による振動状態を試験するために、冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みその上に、熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを上記押出し機により成型した厚さ２．０ｍｍの拡散板をランプ光源との間に配置した。更に拡散板の上に、上記の光学ユニットを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。
上述のように作製されたディスプレイ装置を振動数を５から５０Ｈｚ、加速度を１．０ＧとしＺ方向に７０分、Ｘ方向に２０分、Ｙ方向に２０分試験した。その結果、サンプルに剥がれは発生しなかった。

（実施例６）
レンズの頂部がレンズピッチに対して０．４Ｐであるレンズシートと液晶パネルの偏光板２２をラミネータにて、厚さ１２μｍであるアクリル系粘着材を介して貼り合わせて光学ユニット３を作製した。
上記のように作成した光学ユニット筺に止め具で固定して、８０°Ｃに２４時間入れた。この条件はバックライト点灯時の最大温度を想定している。
その結果、液晶パネル２とレンズシート１は剥がれず、粘着層からも気泡が発生しなかった。
また、輸送による振動状態を試験するために、冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みその上に、熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを上記押出し機により成型した厚さ２．０ｍｍの拡散板をランプ光源との間に配置した。更に拡散板の上に、上記の光学ユニットを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。
上述のように作製されたディスプレイ装置を振動数を５から５０Ｈｚ、加速度を１．０ＧとしＺ方向に７０分、Ｘ方向に２０分、Ｙ方向に２０分試験した。その結果、サンプルに剥がれは発生しなかった。

（実施例７）
レンズの頂部がレンズピッチに対して０．５Ｐであるレンズシートと液晶パネルの偏光板２２をラミネータにて、厚さ１２μｍであるアクリル系粘着材を介して貼り合わせて光学ユニット３を作製した。
上記のように作成した光学ユニット筺に止め具で固定して、８０°Ｃに２４時間入れた。この条件はバックライト点灯時の最大温度を想定している。
その結果液晶パネル２とレンズシート１は剥がれず、粘着層からも気泡が発生しなかった。
また、輸送による振動状態を試験するために、冷陰極ランプが入ったランプハウスを筐体に組み込みその上に、熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを上記押出し機により成型した厚さ２．０ｍｍの拡散板をランプ光源との間に配置した。更に拡散板の上に、上記の光学ユニットを設置しバックライトユニットと液晶パネルの周辺をとめ具で固定し筐体に入れて液晶表示装置を作製した。
上述のように作製されたディスプレイ装置を振動数を５から５０Ｈｚ、加速度を１．０ＧとしＺ方向に７０分、Ｘ方向に２０分、Ｙ方向に２０分試験した。その結果、サンプルに剥がれは発生しなかった。
しかしながら、この時所望の輝度は得ることはできなかった。

本発明の実施の形態に係る光学ユニットの一例を示す側断面図である。 本発明の実施の形態に係るレンズシートの形状と接合例を示す側断面図である。 本発明の実施の形態に係るレンズシートの形状と接合例を示す側断面図である。 本発明の実施の形態に係るレンズシートの形状と接合例を示す側断面図である。 本発明の実施の形態に係るレンズシートの形状と接合例を示す側断面図である。 本発明の実施形態に係るレンズシートの形状とレンズ高さと粘着、接着剤の膜厚との関係を示す側断面図である。 従来の液晶ディスプレイ装置内部の温度分布を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るレンズシートの形状とレンズ高さと粘着の膜厚の例と判定結果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を示す斜視図である。 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。

符号の説明

Ｋ……視認側、Ｉ……入射面、Ｍ……漏れ光、Ｒ……曲率半径、Ｔ……固定要素厚さ、Ｈ、ｈ……レンズ高さ、１……レンズシート、１１……レンズアレイ、１２……固定要素、１４……リブ、１５、７０……基材、２、２２、７２……液晶パネル、７１、７３、２１、２３……偏光板、３……光学パネル、４……拡散板、５……ランプハウス、５１……光源、５２……リフレクター、５５……光反射板。

Claims (17)

1. シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、
   前記レンズ部が凸シリンドリカルアレイもしくはマイクロレンズアレイであり、かつ、レンズ頂部の曲率半径が０．５μｍ以上である、
   ことを特徴とするレンズシート。
2. シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、
   前記レンズ部がプリズムレンズアレイであり、かつ、単位レンズピッチＰと、レンズ頂部の平坦部の幅が０．１Ｐ以上である、
   ことを特徴とするレンズシート。
3. 前記レンズ部もしくは基材の少なくとも一方に微細粒子を含むことを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
4. 液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットであって、
   前記レンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、
   前記レンズ部が凸シリンドリカルアレイもしくはマイクロレンズアレイであり、かつ、レンズ頂部の曲率半径が０．５μｍ以上である、
   ことを特徴とする光学ユニット。
5. 液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットであって、
   前記レンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、
   前記レンズ部がプリズムレンズアレイであり、かつ、単位レンズピッチＰと、レンズ頂部の平坦部の幅が０．１Ｐ以上である、
   ことを特徴とする光学ユニット。
6. 液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットであって、前記レンズシートは、前記レンズ部もしくは基材の少なくとも一方に微細粒子を含むことを特徴とする請求項４または５記載の光学ユニット。
7. 前記レンズシートと液晶パネルが固定要素を介して一体化されていることを特徴とする請求項４または５記載の光学ユニット。
8. 前記レンズシートのレンズ部の頂部が液晶パネルに固定要素を介して一体化されていることを特徴とする請求項４または５記載の光学ユニット。
9. 前記固定要素が、粘着材または接着剤であることを特徴とする請求項８記載の光学ユニット。
10. 前記レンズの高さＨと固定要素の厚みＴとの間に、Ｈ≧３Ｔなる関係が成立することを特徴とする請求項９記載の光学ユニット。
11. 液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットと、前記光学ユニット用の光源と、前記光学ユニットと光源の間に配置された少なくとも１枚の拡散板とを有するディスプレイ装置であって、
    前記レンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、
    前記レンズ部が凸シリンドリカルアレイもしくはマイクロレンズアレイであり、かつ、レンズ頂部の曲率半径が０．５μｍ以上である、
    ことを特徴とするディスプレイ装置。
12. 液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットと、前記光学ユニット用の光源と、前記光学ユニットと光源の間に配置された少なくとも１枚の拡散板とを有するディスプレイ装置であって、
    前記レンズシートは、シート状の基材と、前記基材上に一体化されたレンズ部とを有し、
    前記レンズ部がプリズムレンズアレイであり、かつ、単位レンズピッチＰと、レンズ頂部の平坦部の幅が０．１Ｐ以上である、
    ことを特徴とするディスプレイ装置。
13. 液晶パネルの非視認面側に表示領域内で少なくとも１箇所以上で一体化されたレンズシートを有する光学ユニットであって、前記レンズシートは、前記レンズ部もしくは基材の少なくとも一方に微細粒子を含むことを特徴とする請求項１１または１２記載のディスプレイ装置。
14. 前記レンズシートと液晶パネルが固定要素を介して一体化されていることを特徴とする請求項１１または１２記載のディスプレイ装置。
15. 前記レンズシートのレンズ部の頂部が液晶パネルに固定要素を介して一体化されていることを特徴とする請求項１１または１２記載のディスプレイ装置。
16. 前記固定要素が、粘着材または接着剤であることを特徴とする請求項１５記載のディスプレイ装置。
17. 前記レンズの高さＨと固定要素の厚みＴとの間に、Ｈ≧３Ｔなる関係が成立することを特徴とする請求項１６記載のディスプレイ装置。

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