WO2006080530A1

WO2006080530A1 - 光学シートと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

Info

Publication number: WO2006080530A1
Application number: PCT/JP2006/301572
Authority: WO
Inventors: Kenjiro Kuroda; Mitsuru Endo; Natsuka Sakai; Godai Fukunaga; Tomohiro Nakagome; Yoshiaki Shiina; Luis Manuel Murillo-Mora
Original assignee: Toppan Printing Co., Ltd.
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2006-08-03
Also published as: CN101487948A; US7553059B2; CN101099096A; EP1845394A4; MX2007008960A; TW200632369A; JPWO2006080530A1; US20070236940A1; TWI421538B; US20080055929A1; CN101487950A; CN101685223A; EP1845394B1; CN101487949A; EP1845394A1; CN101487909A; KR20070087632A; CN101487951A; US7374328B2; JP3985850B2

Abstract

　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に使用される光学シート（１０）において、照明光（Ｌ）の入射側から順に、少なくとも、照明光（Ｌ）を出射面（１２）側に散乱する光散乱層（１３）と、接着層又は粘着層（１８）と、光散乱層（１３）によって散乱された光を光散乱層（１３）側に反射する光反射層（１４）と、平坦である裏面が光反射層（１４）の他方の面に固定され、表面に複数の単位レンズ（１６）が配置されたレンズシート（１７）とを備える。光反射層（１４）には、各単位レンズ（１６）に１：１に対応した開口部（１５）を有すると共に、接着層又は粘着層（１８）の厚さは光反射層（１４）よりも薄い。

Description

光学シートと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技術分野

[0001] 本発明は、主に液晶表示素子を用いたディスプレイ用バックライト 'ユニットにおいて照明光路制御に使用される光学シートの改良に関するものであり、更には、この光学シートを搭載したバックライト 'ユニットおよびディスプレイに関する。

背景技術

[0002] 液晶表示装置 (LCD)に代表されるディスプレイは、提供される情報を認識するのに必要な光源を内蔵しているタイプの普及が著しい。ラップトップコンピュータのような電池式装置において、光源で消費する電力は、電池式装置全体で消費する電力の相当部分を占める。

[0003] 従って、所定の輝度を提供するのに必要な総電力を低減することで電池寿命が増大する。これは電池式装置には特に望ま、ことである。

[0004] 米国 3M社の登録商標である輝度強調フィルム（Brightness Enhancement Film： BE

F)が、この問題を解決する光学シートとして広く使用されている。

[0005] BEFは、図 1に示すように、部材 70上に、断面三角形状の単位プリズム 72がー方向に周期的に配列されたフィルムである。

[0006] この単位プリズム 72は光の波長に比較して大きいサイズ (ピッチ）である。

[0007] BEFは、 "軸外（off-axis) "からの光^^光し、この光を視聴者に向けて"軸上（on-a xis) "に方向転換 (redirect)又は"リサイクノレ (recycle) "する。

[0008] 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。ここで言う「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（図 1中に示す方向 F)側である

[0009] 単位プリズム 72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又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。

[0010] 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できるようになった。

[0011] BEFに代表される単位プリズム 72の反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をデイスプレイに採用する技術が開示されている特許文献としては、例えば、特公平 1—3 7801号公報、特開平 6— 102506号公報、及び特表平 10— 506500号公報に示されるように多数知られて、る。

[0012] 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、図 2に示すように、屈折作用 Xによって、光源 20からの光 Lが、最終的には、制御された角度 φで出射されることによって、視聴者の視覚方向 F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、反射 Z屈折作用 Yによる光成分が、視聴者の視覚方向 Fに進むことなく横方向に無駄に出射されてしまう。

[0013] したがって、図 1に示すような BEFを用いた光学シートから出射される光強度分布は、図 3の光強度分布 Bに示すように、視聴者の視覚方向 F、すなわち視覚方向 Fに対する角度が 0° における光強度が最も高められるものの、図中横軸に示す ± 90° 近辺の小さな光強度ピークとして示されるように、横方向から無駄に出射される光も増えてしまうという問題がある。

[0014] また、エッジライト式の面光源を構成する導光板を採用しない直下型方式のノックライト ·ユニットに上記部材 70を採用する場合には、光源 20と部材 70との間に光拡散層 (光拡散板単独、又は光拡散フィルムの併用）を介在させた構成が一般的であるが、このように光拡散層を設けた場合、互いに平坦な部材 70と光拡散層（図示せず)では、明確な段差のない平坦面同士が接触することにより、境界が明確にならず、両者が屈折率の近い物質である場合には、入射光が、意図する角度で単位プリズム 72に入射せず、単位プリズム 72による設計通りの光学特性を奏することが難しくなる。

[0015] 特に、部材 70と光拡散層とを粘着層又は接着層を介して積層一体化する構成を採用する場合には、予期せぬ入射光成分の発生 (又は、光拡散層による機能の低下）を招きやすくなり、設計通りの光学特性を奏することが一層難しくなる。 [0016] 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、光源からの光を、無駄に出射される分を増やすことなぐ均一化して、かつ拡散範囲を制御して出射させることが可能な光学シートを提供することを目的とする。

[0017] 尚、以後の本願明細書においては、光学特性の「拡散」と「散乱」、「接着層」と「粘着層」、および本願による「光学シート」と「光学フィルム」は、同義語として混在して用、ることとする。

発明の開示

[0018] 上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。

[0019] すなわち、本発明の第 1の局面の光学シートは、ディスプレイ用バックライト'ュ-ットにおける照明光路制御に使用される光学シートにおいて、凸シリンドリカルレンズ群が並列形成されてなるレンズ部と前記レンズ部の反対側の表面とを有するレンチキュラーシートの表面に、レンズ部による非集光面を含む領域に光反射部を、光反射部以外の領域に光透過部をそれぞれ備えてヽる。

[0020] 光反射部は、金属フィラーを分散混合してなるインキ層の塗布形成、転写形成、又は金属箔のラミネート形成によって形成される。

[0021] 光透過部は、平坦面でなぐ表面に凸部又は凹部が形成されていても良い。又は、光透過部に、凸シリンドリカルレンズ及び凹シリンドリカルレンズの少なくとも何れかを形成しても良い。

[0022] レンズ部を構成する凹凸の谷部から反対側の表面までの距離 TB、光透過部の幅 A、凸シリンドリカルレンズの並列ピッチ P、及び光透過部でのレンチキュラーシートの界面における臨界角 aとの間には、

P≤ A + 2 * TB * tan αなる関係が成立する。

[0023] そして、レンズ部を構成する凹凸の高さ TL、凹凸の谷部から反対側の表面までの距離 TB、光透過部の幅 A、及び凸シリンドリカルレンズの並列ピッチ Pとの間に、

0. 3<TL/P< 0. 6、

0. 3<TB/P< 1. 0、

0. 3<A/P< 0. 6

の関係が成立する。 [0024] また、レンチキュラーシートは、シート状の透光性基材の片面に前記レンズ部が形成された積層構成からなり、互いに隣接する単位レンズの境界において、隣接する単位レンズ同士の谷部における接線が 35〜60° の範囲にある。

[0025] 一方、光反射部は、一例として、凸シリンドリカルレンズの単位レンズのそれぞれに 1： 1で対応した光透過部を有するストライプ状であり、レンズ部の反対側の表面に、ストライプ状に対応した凸部を形成して、る。

[0026] また、本発明の第 2の局面の光学シートは、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に使用される光学シートにおいて、照明光の入射側から順に、照明光を、非入射面側である出射面側に散乱する光散乱層と、接着層又は粘着層と、接着層又は粘着層によって光散乱層に接着又は粘着され、光散乱層の出射面側に面して光反射性の高い表面を有しており、光散乱層によって散乱された光を光散乱層側に反射する光反射層と、平坦である裏面が光反射層の他方の面に固定され、表面に複数の単位レンズが配置されてなるレンズシートとを備えている。光散乱層は例えば一般に使用される PET (ポリエチレンテレフタレート）、 PC (ポリカーボネイト）、 P MMA (ポリメチノレメタタリレート）、 PP (ポリプロピレン）、 PE (ポリエチレン）などに代表される基材を用いた拡散シートでも良ぐ PC、 PMMA、アクリル、 PS (ポリスチレン）などに代表される基材を用いた拡散板でも良い。そして、光反射層には、単位レンズそれぞれに 1： 1に対応した開口部を有すると共に、接着層又は粘着層の厚さは、光反射層よりも薄い。

[0027] 更に、このレンズシートは、単位レンズとして半円柱状凸シリンドリカルレンズが 1方向に並列してなるレンズ部を有するレンチキュラーシートであり、レンチキュラーシートに対して、レンズ部側から平行光線を入射させた場合に、レンズ部の集光作用により、入射した平行光線が集光される箇所を含むように開口部として光透過性のストライプ状開口部を備えることによって、非開口部が、ストライプ状の光反射層からなるようにするとともに、半円柱状凸シリンドリカルレンズの並列ピッチと、ストライプ状開口部の形成ピッチとを等しくして、る。半円柱状凸シリンドリカルレンズと表記した単位レンズ形状としては、球面レンズ，非球面レンズの各種タイプでも良ぐレンズ部の凹凸高さは各種設計が採用される。 [0028] 例えば、レンズシートの裏面に接する開口部は、空気層である。又は、レンズシートよりも低屈折率の材料カゝらなる。接着層又は粘着層は、紫外線硬化性榭脂層、感圧粘着剤層、感熱接着剤層等である。又は、層中に光拡散性微粒子を含有した構成でも良い。光反射層は、白色インキ、金属箔、金属蒸着層等である。

[0029] このようなレンズシートは、例えば、熱可塑性榭脂を用いたプレス成形又は押し出し成形によるモノリシックな成形体である。また、基材シート表面に、放射線硬化性榭脂の硬化物または熱可塑性榭脂からなる単位レンズが重合接着してなる積層構成である。

[0030] 更に、このような光学シートの光出射面側に、光散乱性を有するシート又はフィルムからなる光散乱層や、反射型偏光分離フィルムを備えても良い。

[0031] 一方、本発明の第三の局面は、このような光学シートを、光源と共に、表示画像を規定する画像表示素子の背面に設けることによって構成されたディスプレイ用バックライト 'ユニットである。ここで、光源としては、例えば、直下型光源や、エッジライト式光源と導光板からなる面光源等を用いる。

[0032] 更には、本発明の第四の局面は、このようなディスプレイ用バックライト 'ユニットを、画素単位での透過 Z遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子力なる画像表示素子と、冷陰極線管又は LEDによる光源と組み合わせることによって構成されたディスプレイである。

図面の簡単な説明

[0033] [図 1]図 1は、 BEFの構成例を示す斜視図である。

[図 2]図 2は、 BEFの光学作用を説明する図である。

[図 3]図 3は、 BEFの、視覚方向に対する角度に対する光強度分布を示す図である。

[図 4]図 4は、本発明の実施形態に係る光学シートの一例を示す側面図である。

[図 5]図 5は、光反射層と開口部のストライプ状配置例を示す平面図である。

[図 6]図 6は、同実施形態に係る光学シートの詳細な構成例を示す部分側面図である。

[図 7]図 7は、開口率と、輝度及び視野半値角度との一般的な関係を示す図である。

[図 8]図 8は、同実施形態に係る光学シートの光学作用を説明する図である。 [図 9]図 9は、同実施形態に係る光学シートの、視覚方向に対する角度に対する光強度分布を示す説明図である。

[図 10]図 10は、同実施形態に係る光学シートをディスプレイ用バックライトに適用した場合の性能評価用のバックライト構成を示す概念図である。

[図 11]図 11は、実施例 1の光学シートを適用したバックライトにおける光強度分布を示す図である。

[図 12A]図 12Aは、図 10に示す性能評価用のノックライト構成における各部位の具体的な構成を一覧表示した図である。

[図 12B]図 12Bは、図 10に示す性能評価用のバックライト構成における各部位の具体的な構成を一覧表示した図である。

発明を実施するための最良の形態

[0034] 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。

[0035] 図 4は、本発明の実施の形態に係る光学シートの一例を示す側面図である。

[0036] すなわち、同実施の形態に係る光学シート 10は、光源 20からの光 Lを、入射面 11 から導き入れ、出射面 12側に散乱する光拡散層 13を備えて、る。

[0037] 光拡散層 13としては、当該技術分野で良く知られているように、透光性榭脂中に屈折率の異なる榭脂ビーズや微粒子 (フイラ一）を含んだ構成のものや、何れか一方の表面をマット状に処理した構成のものが用いられる。

[0038] また、光拡散層 13の出射面 12には、光反射層 14を接着層 18により固定している。

この光反射層 14は、例えば白色インキ、金属箔、金属蒸着層からなり、図 5の平面図に示すように、例えば空気層からなる複数の開口部 15を規則的に設けている。

[0039] 更に、光反射層 14の他面（図 4中に示す光反射層 14の上面）には、表面に複数の単位レンズ 16が配置されてなるレンズシート 17を固定している。

[0040] 接着層 18は、例えば紫外線硬化性榭脂 (以後、「UV硬化粘着剤」とも称する)か、他の種類の粘着剤を使用し、光拡散層 13の拡散性を向上させるために、拡散材を混入することもある。光学シート 10の製造後にも残る粘着性を考慮した場合、経時的な耐性や光学特性の低下を招く可能性が低いため、紫外線硬化性榭脂の重合接着力を用いる方が好ましい。また、紫外線硬化性榭脂による接着層 18をレンズシート 1 7の全面に渡って形成する場合、接着層 18が硬化していると、光反射層 14に接触しない部分が開口部 15に入り込むことが回避されやすぐ好適である。

[0041] 図 6は、レンズシート 17の構成例を示す側面図である。

[0042] 図 6に示す例では、レンズシート 17は、片面に高さ TLの半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズ 16がピッチ Pで並列されて!、るレンズ部を有し、他面には、光源 20側に反射する光反射性の高い光反射層 14を備えている。光反射層 14は、レンズシート 17の単位レンズ 16のそれぞれに 1： 1で対応した幅 Aを持つ例えば空気層力もなる開口部 15をストライプ状に配置している。そして、開口部 15に入射した光が半円柱状凸シリンドリカルレンズに効率良く入射するよう、開口部 15と半円柱状凸シリンドリカルレンズとの間力半円柱状凸シリンドリカルレンズと同じか、それに近い屈折率 nを有する材料で満たされた構造をして、る。

[0043] このような構成をなすレンズシート 17は、半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズ 16に効率良く光を入射するために、単位レンズ 16の谷部カゝら反対側の表面までの距離 TBのとき

P≤A+ 2水 TB水 tan a

の関係を満足する。ただし aは、開口部 15でのレンズシート 17との界面における臨界角であり、開口部 15の屈折率 nを用いて、 a = sin^{_ 1} (n Zn)で定義される。

0 0

[0044] 一方、 AZPは開口率に相当する力図 7に示すように、開口率 AZPは、大きくなるほど視野半値角度は向上するが、輝度が低下するという一般的な特性がある。このため、開口率 AZPは、輝度と視野半値角度とのバランスを考慮して設定する必要がある。そこで、高さ TL、距離 TB、開口部の幅 A、及びピッチ Pとの間で、

0. 3<TL/P< 0. 6、（1)式

0. 3く TBZPく 1. 0、（2)式

0. 3<A/P< 0. 6 (3)式

の関係が成立するようにしてヽる。

[0045] (1)式で、 TLZP力 ^sO. 3以下ではレンズの集光性が足りず、 0. 6を超えた場合は指向性が強すぎるレンズとなり、テレビ用途としては不適であると共に、成形が困難となる。

[0046] (2)式で、 TBZPが上記範囲外にあると、効率良くレンズに光を導波できず、結果的に光量ロスが増える。

[0047] (3)式で、 AZPが 0. 3以下では指向性が強過ぎると共に、白反射層での吸収が顕著に現れてしまい、結果的に光量ロスが大きくなつてしまう。逆に、 0. 6以上では拡散性が強過ぎ (集光性が弱く）、正面輝度を向上させることが困難となる。

[0048] また、互いに隣接する単位レンズ 16の境界 (谷部）のなす角度 Θの範囲は、以下に説明するように、 35° 〜60° が好ましい。

[0049] すなわち、互いに隣接する単位レンズ 16の境界 (谷部）のなす角度 Θ力未満であると、成形後の離型性が低下したり、又は、成形を繰り返すうちに金型先端が曲力 Sつてしまい成形品離型ができなくなったり、金型取扱時に金型先端を損傷したりして、金型寿命が短くなりがちである。また、単位レンズ 16による配向特性を広げるためには、半円柱状凸シリンドリカルレンズの曲率半径を小さくする力又は断面形状を非球面 (楕円）形状に設計すれば良、が、互いに隣接する単位レンズ 16の境界（谷部）のなす角度 0力 ½0° 以下になるようにすることで良好な配向特性を実現することができる。

[0050] 一方、上記角度 Θ力 ½0° を越える場合には、単位レンズ 16がなだらかな形状となるため、レンズ機能が低下して配向角度が狭くなつてしまい、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるという本願発明の目的を実現する上での弊害となる。

[0051] なお、単位レンズ 16は、半円柱状凸シリンドリカルレンズに限定されるものではなく、凸レンズが 2次元配列されたレンズシートや、単位レンズ 16として半円柱状凸シリンドリカルレンズが 1方向に並列してなるレンズ部を有するレンチキュラーシートや、他のレンズシートの場合も、本発明の主旨を逸脱するものではない。

[0052] このようなレンズシート 17は、例えば PET (ポリエチレンテレフタレート）、 PC (ポリ力ーボネイト）、 PMMA (ポリメチノレメタタリレート）、 COP (シクロォレフィンポリマー）等を用いて、当該技術分野では良く知られている熱可塑性榭脂を用いたプレス成形又は押し出し成形によって成形されたモノリシックな成形体である。又は、 PET (ポリエチレンテレフタレート）、 PP (ポリプロピレン）、 PC (ポリカーボネイト）、 PMMA (ポリメチルメタタリレート）、 PE (ポリエチレン)等を基材として、その上に紫外線固化榭脂を配置する紫外線キュアリング成型法によって形成しても良い。

[0053] 開口部 15は、光拡散層 13およびレンズシート 17よりも屈折率が低ぐ複数の単位レンズ 16の各々に対応する位置に形成される。

[0054] 開口部 15の形成箇所としては、好ましくは、レンズシート 17における各単位レンズ 1

6の頂点と、各単位レンズ 16にそれぞれ対応する各開口部 15の、光反射層 14の面（図 4中に示す光反射層 14の上面）を断面とした場合における各断面中心 Gとをそれぞれ結んだ各線が、光反射層 14の面（図 4中に示す光反射層 14の上面）とそれぞれほぼ直交するようにして、る。

[0055] 言い換えると、各単位レンズ 16の頂点から、光学シート 10の厚み方向に沿って引

Vヽた垂線上に各開口部 15の断面中心 Gが存在するように、開口部 15を形成する。

[0056] 又は、単位レンズ 16による非集光面を含む領域に光反射層 14を、光反射層 14以外の領域に開口部 15をそれぞれ備えるようにしても良い。なお、開口部 15は、平坦面のみならず、表面に凸部又は凹部が形成されていても良い。凸形状の場合には、ストライプに対応した凸部よりも低くすることが製造上好ましい。

[0057] 開口部 15の幅 Aを大きくするほど、十分に絞りきられていない散乱光も単位レンズ

16に入射することになるので、前述したように、視聴者の視覚方向 Fへと出射されない光の成分が増えてしまう。

[0058] 一方、開口部 15の幅 Aを小さくするほど、より均一に絞られた散乱光のみが単位レンズ 16に入射することになり、場合によっては、単位レンズ 16から出射される出射光のムラが増えてしまう。

[0059] したがって、開口部 15の形状及び幅 Aは、光学シート 10に対して要求されるスぺックに応じて決められる設計的事項である。

[0060] 例えば、レンズシート 17として、上述したようなレンチキュラーシートを用いた場合、レンズ部側から平行光線を入射させたとき、レンズ部の集光作用により、入射した平行光線が集光される箇所を含むように、例えば空気層のような光透過性のストライプ状の開口部 15を備えることによって、非開口部が、ストライプ状の光反射層 14からなるようにするとともに、半円柱状凸シリンドリカルレンズの並列ピッチと、ストライプ状の開口部 15の形成ピッチとを等しくしても良い。

[0061] このような規則的に配置された複数の開口部 15によって部分的に貫通されてなる光反射層 14は、当該技術分野では良く知られている印刷法、転写法、又はフォトリソグラフィ一法等を用いて形成する。又は、金属フィラーを分散混合してなるインキ層の塗布形成、転写形成、又は金属箔のラミネート形成等によって形成する。

[0062] 又は、フォトリソグラフィ一法の一方式として、レンズ自身の集光特性を利用して開口部 15の形成箇所を規定する所謂「セルファライメント手法」も採用される。

[0063] セルファライメント手法により開口部 15を規定するにあたっては、図 4に示すように、各単位レンズ 16に対応する開口部 15が、単位レンズ 16の頂部からレンズシート 17 の裏面に引いた垂線を含むようにするため、レンズシート 17には単位レンズ 16側から全面に平行光を照射することが要求される。

[0064] また、規定される開口部 15には、セルファライメント手法の際に用いる感光性榭脂層が残る場合もあり得るが、光学シート 10の製造後の光学特性や耐性を考慮した場合、透明性が維持されるタイプの感光性榭脂の採用が好ましぐその屈折率はレンズシート 17よりも低い（例えば、空気に近い)タイプが一層好ましい。

[0065] 次に、以上のように構成した上記実施の形態に係る光学シートの作用について、図 8を用いて説明する。

[0066] すなわち、同実施の形態に係る光学シート 10では、光源 20からの光 Lが、光拡散層 13の入射面 11から入射する。光拡散層 13に入射した光 Lは、ここでランダムに散乱される。このように散乱された光のうち、開口部 15を通過した光 γのみが、レンズシート 17へと導かれる。

[0067] 各開口部 15は、レンズシート 17に設けられた各単位レンズ 16の頂点に対向するようにそれぞれ設けられているので、各単位レンズ 16には、対応する各開口部 15によつて絞られた光のみが導かれる。

[0068] つまり、各開口部 15が、スリットのような働きをすることによって、散乱角度が絞られた光 γのみが各単位レンズ 16に入射することになるので、単位レンズ 16に斜めから入射する光がなくなり、もって、視聴者の視覚方向 Fに進むことなく横方向に無駄に出射されてしまう光をなくすことができる。一方、開口部 15を通ることができな力つた光 i8は、光反射層 14で反射され、光拡散層 13側に戻される。

[0069] そして、光拡散層 13において同様に散乱された後に、いずれは散乱角度が絞られた光 γとなった後に開口部 15を通って単位レンズ 16に入射し、単位レンズ 16によつて所定角度 Φ内に拡散された後に出射される。

[0070] このように、光源 20からの光 Lを散乱させ、散乱角度が絞られた光 γのみを単位レンズ 16に入射させることができるとともに、単位レンズ 16に入射できなかった光については、無駄に出射させることなく再利用することができるので、光源 20からの光の利用効率を高めつつ、拡散範囲を制御して出射させることが可能となる。

[0071] これにより、図 9に示すように、同実施の形態に係る光学シート 10から出射される光強度分布 Αは、 BEFを用いた光学シートから出射される光強度分布 Bにあるような図中横軸における ± 90° 近辺の小さな光強度ピークを消滅させると共に、図中横軸に示す 0° を中心とする視聴者の視覚方向 Fの光強度をより高めることができるような分布となる。

[0072] なお、単位レンズ 16から出射した光を更に制御するために、図 4及び図 8における単位レンズ 16の上側である光出射面側に、光散乱性を有するシート又はフィルムからなる光散乱層や、反射型偏光分離フィルム（ともに図示せず)を更に備えるようにしても良い。

[0073] 以下、上記実施の形態に係る光学シートの各種具体例を述べる。

[0074] (実施例 1)

PETフィルム（75 μ m厚）の一方の面に、アクリル系紫外線硬化榭脂の硬化物にて

、単位レンズ 16の曲率半径 100 μ m、配列ピッチ 200 μ mのシリンドリカルレンズ群を形成する。

[0075] 光反射層 14として、白インキ層（15 m厚）を、開口部 15と光反射層 14との割合が

1： 1となるように、転写法にて形成する。

[0076] このとき、 P≤A+ 2 * TA * tan aを満足しており、

TL/P = 0. 31

TB/P = 0. 38

A/P = 0. 5 となり、前記（1)乃至 (3)式の条件を満たした光学シートとなる。

[0077] (実施例 2)

PETフィルム（75 μ m厚）の一方の面に、アクリル系紫外線硬化榭脂の硬化物にて、単位レンズ 16の曲率半径 100 μ m、配列ピッチ 200 μ mのシリンドリカルレンズ群を形成する。

[0078] 光反射層 14として、白インキ層（15 m厚）を、開口部 15と光反射層 14との割合が

1： 1となるように、転写法にて形成する。

[0079] 更に接着層 18として、アクリル系の感圧粘着材又は感熱粘着材（5 μ m厚）を形成し、光拡散層 13となる PETフィルム（75 /z m厚）と貼り合わせ、光学シート 10を作成する。

[0080] このように光反射層 14である白インキ層に対して、接着層 18の厚みは薄、。したがつて、接着層 18がレンズシート 17の全面に渡って形成される場合、光拡散層 13〖こ接触しない部分が開口部 15内に入り込み、埋めてしまうことに伴って、屈折率の相違に基づき、光学特性に影響を及ぼすことが回避される。

[0081] (実施例 3)

[0082] 光反射層 14として、白インキ層（15 m厚）を、開口部 15と光反射層 14の割合が 1 ： 1となるように、転写法にて形成する。

[0083] 更に接着層 18として、拡散材として真球状のアクリル榭脂フイラ一（平均粒径 5 /z m )を 10%重量部添加したアクリル系の感圧粘着材又は感熱粘着材（5 μ m厚）を設け、光拡散層 13となる PETフィルム（75 /z m厚）と貼り合わせ光学シート 10を作成する

[0084] この場合も実施例 2と同様に、光反射層 14である白インキ層に対して、接着層 18の厚みは薄い。

[0085] (実施例 4)

[0086] 光反射層 14として、白インキ層（15 m厚）を、開口部 15と光反射層 14の割合が 1

： 1となるように、転写法にて形成する。

[0087] 更に接着層 18として、 UV硬化型粘着材（5 μ m厚）を設け、光拡散層 13となる PE

Tフィルム（75 μ m厚）と貼り合わせ光学シート 10を作成する。

[0088] この場合も実施例 2と同様に、光反射層 14である白インキ層に対して、接着層 18の厚みは薄い。

[0089] (実施例 5)

[0090] 光反射層 14として、白インキ層（15 m厚）を、開口部 15と光反射層 14の割合が 1

： 1となるように、転写法にて形成する。

[0091] 更に接着層 18として、拡散材として真球状のアクリル榭脂フイラ一（平均粒径 5 ）を 10%重量部添加した UV硬化型粘着材（5 μ m厚）を設け、光拡散層 13となる PE

[0092] この場合も実施例 2と同様に、光反射層 14である白インキ層に対して、接着層 18の厚みは薄い。

[0093] (実施例 6)

[0094] 光反射層 14として、白インキ層（15 m厚）を、開口部 15と光反射層 14の割合が 1

： 1となるように、転写法にて形成する。

[0095] 更に接着層 18として、アクリル系の感圧粘着材又は感熱粘着材（5 μ m厚）を設け

、光拡散層 13となる拡散フィルム（100 m厚，ヘイズ 90,透過率 90)と貼り合わせ光学シート 10を作成する。 [0096] この場合も実施例 2と同様に、光反射層 14である白インキ層に対して、接着層 18の厚みは薄い。

[0097] (実施例 7)

[0098] 光反射層 14として、白インキ層（15 m厚）を、開口部 15と光反射層 14の割合が 1

： 1となるように、転写法にて形成する。

[0099] 更に接着層 18として、拡散材として真球状のアクリル榭脂フイラ一（平均粒径 5 μ ) を 10%重量部添加したアクリル系の感圧粘着材又は感熱粘着材（5 μ m厚）を設け、光拡散層 13となる拡散フィルム（100 m厚、ヘイズ 90%、透過率 90%)と貼り合わせ光学シート 10を作成する。

[0100] この場合も実施例 2と同様に、光反射層 14である白インキ層に対して、接着層 18の厚みは薄い。

[0101] (実施例 8)

[0102] 光反射層 14として、白インキ層（15 m厚）を、開口部 15と光反射層 14の割合が 1

： 1となるように、転写法にて形成する。

[0103] 更に接着層 18として、 UV硬化型粘着材（5 m厚）を設け、光拡散層 13となる拡散フィルム（100 m厚、ヘイズ 90%、透過率 90%)と貼り合わせ光学シート 10を作成する。

[0104] この場合も実施例 2と同様に、光反射層 14である白インキ層に対して、接着層 18の厚みは薄い。

[0105] (実施例 9)

[0106] 光反射層 14として、白インキ層（15 m厚）を、開口部 15と光反射層 14の割合が 1

： 1となるように、転写法にて形成する。

[0107] 更に接着層 18として、拡散材として真球状のアクリル榭脂フイラ一（平均粒径 5 ）を 10%重量部添加した UV硬化型粘着材（5 μ m厚）を設け、光拡散層 13となる拡散フィルム（100 m厚、ヘイズ 90%、透過率 90%)と貼り合わせ光学シート 10を作成する。

[0108] この場合も実施例 2と同様に、光反射層 14である白インキ層に対して、接着層 18の厚みは薄い。

[0109] 次に、上記実施例 1〜9に係る光学シート 10を、 26インチの液晶テレビのディスプレイ用バックライト 'ユニットに適用したときの性能を評価した。評価条件としては、冷陰極管、光学シート群、及び液晶パネル力なるテレビ構成を用い、順次、光学シート群として以下に示すようなものを対象に、輝度計 (Eldim社製 EZlite)を用いて、表示輝度の視野角分布を評価することによって行った。

[0110] 輝度上昇フィルムとして 3M社製 BEFを使用する場合、一般的には図 10のような構成で使用される。各々の役割として、拡散板は、光源光を拡散させることで光源の影消しの効果があり、また、様々な光学フィルムを積層させる上での土台としての役割もある。下拡散フィルムは拡散板の拡散だけでは不十分な拡散の役割、そして反射型偏光分離フィルムは例えば一般的には 3M社製の反射型偏光フィルムである DBEF であり、液晶パネルに貼られている偏光フィルムによって本来、除かれてしまう偏光光を反射し再利用することを目的としている。また、この DBEF機能により BEFの輝度視野角特性は図 11のように、横方向への無駄な出射が低減されている。

[0111] なお、図 11に示す輝度分布図は、特定偏光成分の光の輝度分布を示しており、 D BEFの採用により、液晶表示素子に入射するバックライト光量のうち、液晶層の下側の偏光素子を通過する偏光軸の成分の光量が上昇することを表している。

[0112] 図 10、図 12A、及び図 12Bに示す具体的な比較構成及び実施形態において、「上拡散フィルム」「下拡散フィルム」とは、光散乱 (拡散）に指向性を有しており、入射光が画面の上方向に多く散乱出射成分を有するか、下方向に多く散乱出射成分を有するか、の特性の相違である。

[0113] それぞれの仕様は、以下の通りである。

[0114] 下拡散フィルム 1 :フィルム厚 2mm、ヘイズ 95%、透過率 80%。

[0115] 下拡散フィルム 2 :フィルム厚 100 μ m、ヘイズ 90%、透過率 90%。

[0116] 上拡散フィルム 3 :フィルム厚 100 m、ヘイズ 40%、透過率 90%。

[0117] 上記の比較構成および実施構成にて、ディスプレイの画像評価を行った。

[0118] なお、拡散板は、拡散フィルムと同様に、光を拡散させる作用を持っているが、拡散フィルムが薄膜上でフレキシブルな構造をしているのに対し、拡散板は、押し出し成型によって形成されることにより、拡散フィルムよりも厚みが厚ぐ高い剛性を有している。

[0119] このように一般的な構成では多数の光学フィルムを使用する必要があるが本発明の第 1の局面の光学シートにおいては、その設計上、図 11のように、反射型偏光分離フィルムが無い状態においても横方向に無駄な出射光がほとんど出ないよう設計されているため、反射型偏光分離フィルムを通常の拡散フィルムへの置き換え、または取り除いても、光学特性を損ねることはない。

[0120] また本発明の第 2の局面の光学シートにおいては、拡散板や下拡散フィルムを取り除いても、その光学特性を損ねることはない。

[0121] 従って、本発明品は、その光学特性のみならず、部品点数の削減という意味にお Vヽても効果が高、ものである。

産業上の利用可能性

[0122] 上述したような本発明の実施の形態に係る光学シートは、直下式光源を備える比較的大型な画面の液晶テレビへ適用する場合に限らず、エッジライト式光源又は冷陰極線管又は LEDによる光源、及び導光板を具備するバックライト ·ユニットを有する中〜小型のディスプレイへ適用する場合も有効である。

Claims

請求の範囲

[1] 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に使用される光学シートにおいて、

凸シリンドリカルレンズ群が並列形成されてなるレンズ部と前記レンズ部の反対側の表面とを有するレンチキュラーシートの前記表面に、前記レンズ部による非集光面を含む領域に光反射部を、前記光反射部以外の領域に光透過部をそれぞれ備え、前記レンズ部を構成する凹凸の谷部から反対側の表面までの距離 TB、前記光透過部の幅 A、前記凸シリンドリカルレンズの並列ピッチ P、及び前記光透過部での前記レンチキュラーシートとの界面における臨界角 αとの間に、

Ρ≤ A + 2 * ΤΒ * tan αなる関係が成立する光学シート。

[2] 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に使用される光学シートにおいて、

凸シリンドリカルレンズ群が並列形成されてなるレンズ部と前記レンズ部の反対側の表面とを有するレンチキュラーシートの前記表面に、前記レンズ部による非集光面を含む領域に光反射部を、前記光反射部以外の領域に光透過部をそれぞれ備え、前記レンズ部を構成する凹凸の高さ TL、前記凹凸の谷部から反対側の前記表面までの距離 TB、前記光透過部の幅 A、及び前記凸シリンドリカルレンズの並列ピッチ Pとの間に、

0. 3<TL/P< 0. 6、

0. 3<TB/P< 1. 0、

0. 3<A/P< 0. 6

の関係が成立する光学シート。

[3] 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に使用される光学シートにおいて、

凸シリンドリカルレンズ群が並列形成されてなるレンズ部と前記レンズ部の反対側の表面とを有するレンチキュラーシートの前記表面に、前記レンズ部による非集光面を含む領域に光反射部を、前記光反射部以外の領域に光透過部をそれぞれ備え、前記レンチキュラーシートは、互いに隣接する単位レンズの境界において、前記隣接する単位レンズ同士の谷部における接線が 35〜60° の範囲にある光学シート。

[4] 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に使用される光学シートにおいて、

凸シリンドリカルレンズ群が並列形成されてなるレンズ部と前記レンズ部の反対側の表面とを有するレンチキュラーシートの前記表面に、前記レンズ部による非集光面を含む領域に光反射部を、前記光反射部以外の領域に光透過部をそれぞれ備え、前記光透過部は平坦面でなぐ表面に凸部又は凹部が形成されている光学シート

[5] 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に使用される光学シートにおいて、

凸シリンドリカルレンズ群が並列形成されてなるレンズ部と前記レンズ部の反対側の表面とを有するレンチキュラーシートの前記表面に、前記レンズ部による非集光面を含む領域に光反射部を、前記光反射部以外の領域に光透過部をそれぞれ備え、前記光透過部に、凸シリンドリカルレンズ及び凹シリンドリカルレンズの少なくとも何れかを形成してなる光学シート。

[6] 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に使用される光学シートにおいて、

凸シリンドリカルレンズ群が並列形成されてなるレンズ部と前記レンズ部の反対側の表面とを有するレンチキュラーシートの前記表面に、前記レンズ部による非集光面を含む領域に光反射部を、前記光反射部以外の領域に光透過部をそれぞれ備え、前記光反射部は、前記レンズ部の反対側の表面において凸部を形成するように、かつ前記凸シリンドリカルレンズの単位レンズのそれぞれに 1： 1で対応してストライプ状に配置された光学シート。

[7] 前記レンチキュラーシートは、シート状の透光性基材の片面に前記レンズ部が形成された積層構成力なる請求項 1〜6の何れかに記載の光学シート。

[8] 前記光反射部は、金属フィラーを分散混合してなるインキ層の塗布形成、転写形成

、又は金属箔のラミネート形成のうちの何れかによつて形成される請求項 1〜6の何れかに記載の光学シート。

[9] 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に使用される光学シートにおいて、

照明光の入射側から順に、少なくとも、

前記照明光を、非入射面側である出射面側に散乱する光散乱層と、接着層又は粘着層と、

前記接着剤又は粘着材によって前記光散乱層に接着又は粘着され、前記光散乱層の出射面側に面して光反射性の高い表面を有しており、前記光散乱層によって散乱された光を光散乱層側に反射する光反射層と、

平坦である裏面が前記光反射層の他方の面に固定され、表面に複数の単位レンズが配置されてなるレンズシートとを備え、

前記光反射層には、前記単位レンズそれぞれに 1： 1に対応した開口部を有すると共に、前記接着層又は粘着層の厚さは、前記光反射層よりも薄い光学シート。

[10] 前記レンズシートは、前記単位レンズとして半円柱状凸シリンドリカルレンズが 1方向に並列してなるレンズ部を有するレンチキュラーシートであり、

前記レンチキュラーシートに対して、前記レンズ部側から平行光線を入射させた場合に、前記レンズ部の集光作用により、前記入射した平行光線が集光される箇所を含むように前記開口部として光透過性のストライプ状開口部を備えることによって、非開口部が、ストライプ状の前記光反射層からなるようにするとともに、前記半円柱状凸シリンドリカルレンズの並列ピッチと、前記ストライプ状開口部の形成ピッチとを等しくした請求項 9記載の光学シート。

[11] 前記開口部は、空気層である請求項 9又は 10記載の光学シート。

[12] 前記開口部は、前記レンズシートよりも低屈折率の材料力もなる請求項 9又は 10記載の光学シート。

[13] 前記接着層又は粘着層は、紫外線硬化性樹脂層、感圧粘着剤層、及び感熱接着剤層のうちの何れかである請求項 9又は 10記載の光学シート。

[14] 前記接着層又は粘着層は、層中に光拡散性微粒子を含有した構成である請求項 9又は 10記載の光学シート。

[15] 前記光反射層は、白色インキ、金属箔、及び金属蒸着層のうちの何れかによつて構成されてなる請求項 9又は 10記載の光学シート。

[16] 前記レンズシートは、熱可塑性榭脂を用いたプレス成形体、又は押し出し成形によるモノリシックな成形体である請求項 9又は 10記載の光学シート。

[17] 前記レンズシートは、基材シート表面に、放射線硬化性榭脂の硬化物からなる前記単位レンズが重合接着された積層構成からなる請求項 9又は 10記載の光学シート。

[18] 請求項 9又は 10記載の光学シートの光出射面側に、光散乱性を有するシート又はフィルム力なる光散乱層を更に備えた光学シート。

[19] 請求項 9又は 10記載の光学シートの光出射面側に、反射型偏光分離フィルムを更に備えた光学シート。

[20] 表示画像を規定する画像表示素子の背面に、少なくとも、直下型光源と、請求項 9 又は 10記載の光学シートとを備えたディスプレイ用バックライト 'ユニット。

[21] 表示画像を規定する画像表示素子の背面に、少なくとも、エッジライト式光源及び導光板力もなる面光源と、請求項 9又は 10記載の光学シートとを備えたディスプレイ用バックライト'ユニット。

[22] 画素単位での透過 Z遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と、

冷陰極線管又は LEDによる光源と、

請求項 9又は 10記載の光学シートとを備えたディスプレイ。