光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置
【課題】光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止を可能とする光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】光源２０ａからの光を拡散する拡散層７と、拡散層７の射出側に配置され、アレイ状のレンズが配列されたレンズ部１と、拡散層７とレンズ部１との間に形成され、レンズのそれぞれに対する光の入射範囲を規制する空気層５ａを備えた反射部５と、を有する光学シート２１において、拡散層７と反射部５とが接合層６を介して一体化され、接合層６は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以下であり、かつ接合層６の厚みが５μｍ以上に設定されていることを特徴とする。
【解決手段】光源２０ａからの光を拡散する拡散層７と、拡散層７の射出側に配置され、アレイ状のレンズが配列されたレンズ部１と、拡散層７とレンズ部１との間に形成され、レンズのそれぞれに対する光の入射範囲を規制する空気層５ａを備えた反射部５と、を有する光学シート２１において、拡散層７と反射部５とが接合層６を介して一体化され、接合層６は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以下であり、かつ接合層６の厚みが５μｍ以上に設定されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置は、提供される画像等の情報を認識するために、光源（バックライト）を内蔵している。この光源で消費する電力は、ディスプレイ装置全体で消費する電力の相当部分を占めており、総電力の低減が強く要望される昨今においては、光源の利用効率を向上させることが要求されている。
【０００３】
この問題を解決する手段として、輝度向上フィルム（ＢＥＦ；Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：米国３Ｍ社の登録商標）を備えたものが広く使用されている。
ＢＥＦは、透明基材上に断面三角形状の単位プリズムを一方向に周期的に配列したフィルムである。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）で形成されている。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。そのため、ディスプレイの使用時（観察時）には、光源から発光する光線をＢＥＦによって軸外輝度を低下させることで、軸上輝度を増大させることができる。
なお、「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である。
【０００４】
ＢＥＦにおいて、プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの配列では、その配列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能である。そこで、水平面における横方向及びこれに直交する縦方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の配列方向が互いに略直交するように２枚のＢＥＦを重ねて組み合わせて用いることもある。このように、ＢＥＦの採用により、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装置等の光学シートに採用することは、多数の特許文献に開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
上述したＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートを備えた、例えばエッジライト方式のディスプレイ装置では、光源からの光がプリズムの傾斜面から射出する。そして、プリズムの傾斜面から射出した光は、その屈折作用によって軸上方向を光の中心として制御された或る角度範囲の光として出射され、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御される。
しかしながら、これと同時にプリズムの一方の傾斜面を界面として反射され、他方の傾斜面で屈折する光成分が、視聴者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射されてしまうという不具合があった。
【０００６】
図３は、縦軸を光強度、横軸を軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）を中心とする観察者の視野角とした、ディスプレイ装置における視野角に対する輝度分布を示す図である。
図３に示すように、上述したＢＥＦの光学シートを備えたディスプレイ装置についての光強度分布は、破線Ｂで示すように、視聴者の視覚方向Ｆ（図１参照：軸上方向にあたる）の角度０°における光強度が最も高められるものの、視覚方向Ｆ（軸上方向）に対して水平方向における射出角度が両側（±）方向に次第に変化するに従って光強度が徐々に減少する。そして、横軸に一致する±９０°近辺の射出角度では、視野方向から外れるサイドローブ光が小さな光強度ピークとして示される。このサイドローブ光は観察者の視野から外れるため、プリズムの横方向から無駄に出射される光が増えてしまうという問題がある。
一般的には、一方のプリズムの並列される方向に対して他方のプリズムが略直交する様に、２枚のプリズムシートが重ねて併用される使用形態が普及している。図３に示すグラフの破線Ｂは、ＢＥＦの光学シート（プリズムシート）１枚だけの場合の光強度分布である。そのため、図３に破線Ｂで示すサイドローブ光の光強度ピークを有する輝度分布は望ましくはなく、実線Ａで略正規分布曲線として示す、±９０°近辺でのサイドローブ光による光強度ピークのない滑らかな輝度分布の方が好ましい。
【０００７】
一方、軸上輝度のみが過度に増大すると、グラフ中の山の幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定される。
そのため、グラフ中の山の幅を適度に拡げるために、光学シートに光拡散部材（拡散層）を設けることが考えられる。ところが、この場合には光学部材の数が増加し、輝度が低下する現象が生じる。
【０００８】
このような欠点を克服するために、例えば特許文献４に示すように、プリズムではなく単位レンズの反復的アレイ構造を有する光学シートを用いたバックライトユニットも提案されている。このバックライトユニットは、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アレイ状のレンズ層が設けられている。このレンズ層焦点面近傍に位置する開口部と遮光シートまたは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部をもつ遮光シートを有している。また、遮光シートは、開口部と遮光部とが交互に配列されており、その開口部は、導光板とレンズ層との間で低屈折率層（空気層）として構成されている。
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献４】特開２０００−２８４２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した特許文献４に記載された光学シートにあっては、空気層と遮光部とが交互に配列してなる遮光シートを、レンズ層または拡散層に接着剤や粘着剤等の接合材料からなる接合層を介して貼り合わせる場合がある。
しかしながら、遮光シートと、レンズ層または拡散層とを、接合層を介して貼り合わせた場合、特にバックライト点灯時に発生する熱の影響等により、遮光シートと、レンズ層または拡散層とにおける熱膨張率差等に起因して、接合層にせん断応力が作用する。そして、遮光シートと、レンズ層または拡散層との熱膨張率差が大きい場合には、接合層がせん断応力を吸収しきれず、接合層が剥がれたり、また接合層が押圧されて変形することで空気層の形状にばらつきが生じ、光学特性が劣化したりする等の問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能な光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の光学シートは、光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の射出側に配置され、アレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、前記拡散層と前記光学素子部との間に形成され、前記光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有する光学シートにおいて、前記反射部は接合層を介して接合され、該接合層は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以下であり、かつ前記接合層の厚みが５μｍ以上に設定されていることを特徴とする。
ここで貯蔵弾性率とは、粘弾性体における弾性的な性質を表すものであり、粘弾性体に振動を与えた場合の変位と同位相成分の弾性率で表される。なお、動的な粘弾性を採用するのは、接合材料には復元力が存在するためである。そして、この復元力を示すパラメーターを動的な弾性率によって制御することが可能となる。
この構成によれば、接合層が１００℃の場合における貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ以下、かつ接合層の厚みを５μｍ以上に設定することで、反射部や光学素子部から接合層に作用するせん断応力が吸収されやすくなるため、接合層の剥がれを防止することができる。
【００１２】
また、光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の射出側に配置され、アレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、前記拡散層と前記光学素子部との間に形成され、前記光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有する光学シートにおいて、前記反射部は接合層を介して接合され、前記接合層は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以上であり、かつ前記接合層の厚みが２０μｍ以下に設定されていることを特徴とする。
この構成によれば、接合層が１００℃の場合における貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ以上、かつ接合層の厚みを２０μｍ以下に設定することで、接合層が変形して空気層となる開口部内に侵入することを防ぐことができるため、開口部の変形防止が可能になる。その結果、光学特性を良好に維持することができる。
【００１３】
また、前記接合層は１００℃の場合における損失弾性率が１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下に設定されていることを特徴とする。
ここで損失弾性率とは、粘弾性体における粘性的な性質を表すものであり、粘弾性体に振動を与えた場合の速度と同位相成分の弾性率で表される。
この構成によれば、接合層の損失弾性率を１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下に設定することで、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能になる。
【００１４】
また、前記接合層は、前記反射部と前記拡散層との間に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、接合層を反射部と拡散層との間に形成することで、光学素子部と接合層との間において、反射部に備えた開口部を空気層として機能させることができる。したがって、空気層の形成が容易になる。
【００１５】
また、前記接合層は、前記光学素子部と前記反射部との間に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、接合層を光学素子部と反射部との間に形成することで、拡散層と接合層との間において、反射部に備えた開口部を空気層として機能させることができる。したがって、空気層の形成が容易になる。
【００１６】
また、前記光学素子部及び前記反射部、前記拡散層が一体化されていることを特徴とする。
この構成によれば、光学素子部及び反射部、拡散層を一体化させることで、光の利用効率を向上することができるとともに、輝度ムラを抑制することができる。
【００１７】
また、前記光学素子部の射出側に、反射型偏光分離フィルムを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、光学素子部から出射された光のうち、一方の偏光方向の直線偏光を透過するとともに、他方の偏光方向の直線偏光を反射させることで、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明のバックライトユニットは、上記本発明の光学シートと、表示画像を規定する画像表示素子の背面側に配置された直下型光源と、を備えていることを特徴とする。
また、本発明のバックライトユニットは、上記本発明の光学シートと、表示画像を規定する画像表示素子の背面側に配置されたエッジライト式光源及び導光板からなる面光源と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制できる光学シートを備えているため、高性能なバックライトユニットを提供することができる。
【００１９】
また、本発明のディスプレイ装置は、上記本発明のバックライトユニットと、画像単位での透過／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部と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制できるバックライトユニットを備えているため、高性能なディスプレイ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能となり、拡散層で拡散させた光に対して、所望の屈折効果を得ることができるため、光学素子に対して大きな入射角で入射する光を集光することができる。したがって、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（ディスプレイ装置）
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断面図である。なお、図１においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜異ならせてある。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のディスプレイ装置１００は、パネル本体２がその両面側を反射型偏光分離フィルム３，４で挟まれて構成された液晶表示部２２と、この液晶表示部２２の背面側に配置され、液晶表示部２２に対してその背面側から光を照射するバックライトユニット２３とを備えている。これにより、ディスプレイ装置１００は、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。
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（射出側）、下方向を単に背面側と称する場合がある。
【００２３】
バックライトユニット２３は、光源部２０と光学シート２１とを備えている。
光源部２０は、紙面奥行き方向に延びるライン状の発光部が紙面左右方向に沿って等間隔に配置された複数の光源２０ａと、これら光源２０ａを背面側から覆って表示画面側が開口された反射板２０ｂとで構成される直下型方式を採用している。
光源２０ａとしては、例えば、冷陰極管などを用いることができるが、複数のＬＥＤ素子を紙面奥行き方向に沿うライン上に配列したＬＥＤ光源などを採用してもよい。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。例えば、導光板の側面にライン状光源を配置したエッジライト式の面光源などを採用してもよい。
【００２４】
光学シート２１は、光源部２０から表示画面側に射出される光の一部を集光して、表示画面側に透過させ、他の光を光源部２０側に反射して光源部２０に再入射させるものであり、背面側から表示画面側に向けて、拡散層７及び、接合層６、反射部５、基材シート４、レンズ部（光学素子部）１が、この順に積層されてなる。すなわち、後述するように、反射部５で形成される空気層５ａの形成領域では、接合層６、基材シート４、レンズ部１がこの順に積層されている。
【００２５】
拡散層７は、光源部２０の表示画面側を覆う位置に設けられた板状部材である。拡散層７は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された透明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透明粒子の屈折率が異なるものとされる。拡散層７は、光源部２０から表示画面側に出射される光Ｐを拡散させるものであり、複数の光源２０ａによる図示水平方向の照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ことができるようになっている。なお、拡散層７の透明樹脂としては、例えば、ＰＣ（ボリカーボネート）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、メチルスチレン樹脂及びフルオレン樹脂等を使用することができる。
【００２６】
反射部５は、空気層５ａと反射層５ｂとを備えている。
反射層５ｂは、レンズ部１の背面側において、紙面奥行き方向に延びる断面視矩形状のものであり、紙面左右方向に沿って等間隔に複数配列され、ストライプ状に形成されている。反射層５ｂは、光源部２０から射出される光Ｐうち、反射層５ｂに入射する光を背面側に反射し、この反射光を反射板２０ｂで再反射させるものである。そして、反射板２０ｂで再反射した光を、再度、表示画面側へ射出させることで、光の利用効率を高めることができる。反射層５ｂの材質は、例えば金属粒子、または二酸化チタン等の高屈折率透明粒子を分散混合してなるインキを塗布形成、または転写形成したもの、金属箔をラミネート形成したもの、金属材料を蒸着したもの等を採用することができる。なお、反射層の断面形状は、矩形断面には限定されない。例えば、背面側に縮幅する台形断面や、これら矩形断面、台形断面の背面側の角部を丸めた断面形状などを採用することができる。
【００２７】
各反射層５ｂの間には、開口部が形成されており、この開口部が接合層６の表示画面側の表面とレンズ部１の背面側の界面との間で空気層５ａとして構成されている。この空気層５ａは、レンズ部１における後述する複数のレンズのそれぞれに対する光の入射範囲を規制するものである。空気層５ａは、後述する接合層６より屈折率が低く構成されており、一度拡散層７で拡散した光が、接合層６と空気層５ａとの間で界面屈折することで、空気層５ａを通過してレンズ部１に対して大きな入射角で入射する光を、中央に再度集めることができる。
【００２８】
基材シート４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ガラス板やプラスチックフィルムなどを採用することができる。プラスチックフィルムの例としては、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レート（ＰＥＴ）、アクリルシート等を挙げることができる。
【００２９】
レンズ部１は、空気層５ａを通って表示画面側に透過する拡散光を集光するため、複数の光学素子、例えばレンズを、それぞれ異なる空気層５ａに対向させて等間隔でアレイ状に配列したものである。レンズ部１は、例えばＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂、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。もしくは紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂を用いて成形することができる。またレンズ部１は、基材シート４上に成形して形成してもよいし、粘着、接着などにより基材シート４に重合接合してもよい。
【００３０】
レンズ部１は、表示画面側に凸に形成されたレンズ面１ａが図中紙面奥行き方向に延ばされた凸シリンドリカルレンズを単位レンズとする、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。
なお、レンズ面の形状は、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、球面、楕円面などを採用してもよい。また、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もよい。
【００３１】
レンズ部１の表示画面側には、反射型偏光分離フィルム８が設けられている。この反射型偏光分離フィルム８は、レンズ部１から出射された光のうち一方の偏光方向の直線偏光を透過するとともに他方の偏光方向の直線偏光を反射するように構成されている。これにより、光の利用効率を向上させ、しかも輝度ムラを抑制することができる。なお、本実施形態では、反射型偏光分離フィルム８が、他方の偏光方向の直線偏光を散乱反射するものとなっている。この反射型偏光分離フィルム８の一例としては、例えば複屈折性多層膜からなるものや、コレステリック液晶層及び位相差板からなるものなどが挙げられる。また、反射型偏光分離フィルムとは別に、光拡散性を有する光拡散層を設けるような構成としてもよい。
【００３２】
ここで、接合層６は、反射部５が設けられたレンズ部１に対して拡散層７を積層一体化するためのものであり、拡散層７と反射部５とが接合層６を介して貼りあわされている。接合層６の構成材料としては、光透過性の粘着剤や接着剤等の接合材料が挙げられる。本実施形態の接合層６の主原料は、ポリカーボネートやアクリル、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂やＵＶ硬化性樹脂に粘着付与剤、粘着調整剤等の添加剤を含んでいるものが好ましい。また、接合層６の構成材料中には、ガラスやシリカ等の無機フィラー、有機フィラー等のビーズや、ニ酸化チタンや硫酸バリウム等の拡散剤、反射剤が混合されている。
【００３３】
接合層６となる接合材料の具体的な製造方法としては、上述した熱可塑性樹脂やＵＶ硬化性樹脂の材料を拡散層７上に塗布した後、ビーズや拡散剤、フィラー、反射剤等の光学要素材料を直接付与する方法、光学要素材料をバインダーとなる樹脂とともに溶剤に溶かし、拡散層７上に直接塗布する方法が挙げられる。
【００３４】
ところで、反射層と拡散層とを、接合層を介して貼り合わせた場合、特に光源点灯時に発生する熱の影響等により、反射層と拡散層とにおける熱膨張率差等に起因して、反射層と拡散層とを貼り合わせている接合層にせん断応力が作用する。そして、遮光シートと、レンズ層または拡散層との熱膨張率差が大きい場合には、接合層がせん断応力を吸収しきれず、接合層が剥がれたり、また接合層が押圧されて変形することで空気層の形状にばらつきが生じ、光学特性が劣化したり等の問題がある。
【００３５】
そこで、本願の発明者は、上述した接合層６となる接合材料の有する貯蔵弾性率や損失弾性率、厚みを適切な値に設定することで、接合層６の剥がれの防止及び空気層５ａの変形により生じる光学特性の劣化防止が可能であることを見出した。
【００３６】
具体的には、接合材料（接合層６）が１００℃の場合における貯蔵弾性率が５．０×１０４Ｐａ以上５．０×１０５Ｐａ以下であることが好ましい。ここで貯蔵弾性率とは、粘弾性体における弾性的な性質を表すものであり、粘弾性体に振動を与えた場合の変位と同位相成分の弾性率で表される。なお、動的な粘弾性を採用するのは、接合材料には復元力が存在するためである。そして、この復元力を示すパラメーターを動的な弾性率によって制御することが可能となる。
【００３７】
なお接合材料の貯蔵弾性率は、接合材料に含まれるフィラーの添加量、架橋度、径、材質を調整することにより制御することが可能である。また、接合材料の主原料となる樹脂の酸価、分子量、ゲル分率により制御することも可能である。
【００３８】
接合材料の貯蔵弾性率が５．０×１０４Ｐａより小さいと、接合層６に作用するせん断応力を吸収することはできるが、反射層５ｂと拡散層７との貼り合わせ時や経時劣化に伴い、接合層６が反射層５ｂや拡散層７に押圧されて空気層５ａ内に侵入し、光学特性が劣化を抑制できない。一方、貯蔵弾性率が５．０×１０５Ｐａより大きいと、接合層６が空気層５ａ内に侵入することを抑制することはできるが、接合層６に作用するせん断応力を吸収することができず、接合層６の剥がれが生じる虞がある。
【００３９】
また接合層６の厚みは、５μｍ以上２０μｍ以下に設定されていることが好ましい。接合層６の厚みが５μｍより薄いと、接合層６に作用するせん断応力を吸収することができず、接合層６の剥がれが生じる虞がある。一方、接合層６の厚みが２０μｍより厚いと、接合層６が反射層５ｂや拡散層７に押圧されて空気層５ａ内に侵入し、光学特性が劣化を抑制できない。
【００４０】
ここで、本願の発明者は、上述した本実施形態における光学シートと同様の構成からなり、貯蔵弾性率の異なる３種類の接合材料Ａ〜Ｃを介して拡散層と反射部とを一体化した様々なサンプルシート（４１５ｍｍ×７３０ｍｍ）を作成し、これらサンプルシートをディスプレイ装置に用いて点灯試験を行った。本試験の試験条件は、接合材料Ａ〜Ｃの厚みが３〜２５μｍの範囲で形成された各サンプルシートを、ディスプレイ装置（例えば、図１中符号１００）に取り付け、光源を１００時間点灯した後、画像表示部から映し出される画像の表示状態及び接合層の剥がれを評価した。
【００４１】
以上の条件で測定を行った結果、以下の表１に示すような結果が得られた。
ここで、本点灯試験の評価基準を説明する。表１中剥がれ「○」は、上記試験において、サンプルシートの面上において接合層の剥がれがほとんどない状態を示し、「△」は、接合層の剥がれは発生するが、その程度は軽微であり、かつ進行性もない状態を示している。また剥がれ「×」は、サンプルシートの面上において剥がれが多く発生し、かつ進行性が認められる状態を示している。
また、光学特性「○」は、サンプルシートの面上において光学特性（輝度、半値角等）の経時劣化がほとんどない状態を示し、「△」は、光学特性の経時劣化が見受けられるものの、その程度は軽微であり、通常の用途において問題なく使用できる状態を示している。また光学特性「×」は、サンプルシートの面上において光学特性の経時劣化が比較的大きく、使用不可能な状態を示している。なお、表１に示す貯蔵弾性率は、各接合材料が１００℃の場合における貯蔵弾性率を示している。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１に示すように、貯蔵弾性率の最も高い（５．０×１０５Ｐａ）接合材料Ａを用いた場合、光学特性については、接合材料Ａの厚みに関わらず「○」あるいは「△」の評価が得られたものの、剥がれについては接合材料Ａの厚みが２０μｍ以下の範囲では「×」となる結果となった。
これは、上述したように光源の点灯時に発生する熱の影響であると考えられる。つまり、光源の点灯時に発生する熱の影響でサンプルシートが熱膨張し、接合材料Ａにより接合された拡散層とレンズ部との熱膨張率差に起因して接合材料Ａにせん断応力が作用する。この場合、接合材料Ａの貯蔵弾性率が高すぎると、接合材料Ａがせん断応力を吸収しきれなくなり、その結果、接合層の剥がれが生じるものと考えられる。
なお、貯蔵弾性率を５．０×１０５Ｐａ以上、かつ厚みを２５μｍ以下に設定すると、剥がれを防止することができなかった。このような理由からも、貯蔵弾性率の上限値は５．０×１０５Ｐａ以下に設定することが好ましい。
【００４４】
一方、貯蔵弾性率の最も低い（５．０×１０４Ｐａ）接合材料Ｃを用いた場合、剥がれについては接合材料Ａの厚みに関わらず「○」あるいは「△」の評価が得られたものの、光学特性については、接合材料Ａの厚みが５μｍ以上の範囲では「×」となる結果となった。
これは、貯蔵弾性率を低く設定することで、接合材料Ｃに作用するせん断応力が吸収され易くなり、接合材料Ｃの剥がれを防止することができる一方で、貯蔵弾性率が低過ぎると接合材料Ｃが反射層等に押圧されて変形してしまうことが考えられる。押圧された接合材料Ｃは、空気層内に侵入し、これにより空気層が変形する。その結果、光源部から射出された光は、空気層において所望の屈折効果を得られなくなり、光学特性の劣化に繋がってしまう。
【００４５】
これら接合材料Ａ，Ｃに対して、貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａの接合材料Ｂを用いた場合、接合材料Ｂの厚みが３μｍ以上２０μｍ以下の範囲では、接合層の剥がれ及び光学特性ともに「○」と、良好な結果が得られた。
【００４６】
以上の結果より、接合材料の貯蔵弾性率・厚みに対する光学特性・剥がれの関係は、接合材料が１００℃の場合における貯蔵弾性率が５．０×１０４以上１．０×１０５Ｐａ以下、かつ接合層６の厚みが５μｍ以上に設定することで、接合層６の剥がれを確実に防止することができる。また、貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以上５．０×１０５以下、かつ前記接合層の厚みが２０μｍ以下に設定することで、光学特性を良好に維持することができる。
さらに、貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ、かつ厚みが５μｍ以上２０μ以下に設定することがより好ましい。これにより、光学特性の劣化防止と接合層６の剥がれ防止とを両立することができる。
【００４７】
また、接合層６の剥がれの防止及び光学特性の劣化防止は、上述した貯蔵弾性率の設定の他に、接合材料の損失弾性率や損失正接の値を設定することによっても可能である。
具体的には、接合層６が１００℃の場合における損失弾性率が１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下であることが好ましい。ここで損失弾性率とは、粘弾性体における粘性的な性質を表すものであり、粘弾性体に振動を与えた場合の速度と同位相成分の弾性率で表される。
【００４８】
接合材料の損失弾性率の調整は、上述した貯蔵弾性率と同様に接合材料に含まれるフィラーの添加量、架橋度、径、材質、また接合材料の主原料となる樹脂の酸価、分子量、ゲル分率により制御することが可能である。
接合材料の損失弾性率が１．０×１０４Ｐａより小さいと、接合層６に作用するせん断応力を吸収することはできるが、反射層５ｂと拡散層７との貼り合わせ時や経時劣化に伴い、接合層６が反射層５ｂや拡散層７に押圧されて空気層５ａ内に侵入し、光学特性が劣化を抑制できない。一方、損失弾性率が１．０×１０５Ｐａより大きいと、接合層６が空気層５ａ内に侵入することを抑制することはできるが、接合層６に作用するせん断応力を吸収することができず、接合層６の剥がれが生じる虞がある。
【００４９】
また、損失正接は、０．１以上０．４以下に設定することが好ましい。ここで、損失正接とは、上述した損失弾性率と貯蔵弾性率との比で表される。
接合材料の損失正接が０．１より小さいと、接合層６に作用するせん断応力を吸収することはできるが、反射層５ｂと拡散層７との貼り合わせ時や経時劣化に伴い、接合層６が反射層５ｂや拡散層７に押圧されて空気層５ａ内に侵入し、光学特性が劣化を抑制できない。一方、損失正接が０．４より大きいと、接合層６が空気層５ａ内に侵入することを抑制することはできるが、接合層６に作用するせん断応力を吸収することができず、接合層６の剥がれが生じる虞がある。
【００５０】
したがって、上述の実施の形態によれば、接合層６が１００℃の場合における貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ以下、かつ接合層６の厚みを５μｍ以上に設定することで、反射層５ｂやレンズ部１から接合層６に作用するせん断応力が吸収されやすくなるため、接合層６の剥がれを防止することができる。
また、接合層６が１００℃の場合における貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ以上、かつ接合層６の厚みを２０μｍ以下に設定することで、接合層６が変形して空気層５ａ内に侵入することを防ぐことができるため、空気層５ａの変形防止が可能になる。その結果、光学特性を良好に維持することができる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、光学特性の劣化防止及び接合層６の剥がれ防止が可能となり、拡散層７で拡散させた光に対して、所望の屈折効果を得ることができるため、レンズ部１に対して大きな入射角で入射する光を集光することができる。したがって、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制することができる。
【００５２】
さらに、接合層６の損失弾性率を１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下に設定することで、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能になる。
また、接合層６の損失正接を０．１以上０．４以下に設定することで、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能になる。
【００５３】
また、接合層６を反射部５と拡散層７との間に形成することで、レンズ部１と接合層６との間において、反射部５に備えた開口部を空気層５ａとして機能させることができる。したがって、空気層５ａの形成が容易になる。
また、レンズ部１及び反射部５、拡散層７を一体化させることで、光の利用効率を向上することができるとともに、輝度ムラを抑制することができる。
このように、本実施形態では光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制できる光学シート２１及びバックライトユニット２３を備えているため、高性能なディスプレイ装置１００を提供することができる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
図２は本発明におけるディスプレイ装置の他の構成を示す断面図である。
上述した実施形態では、反射部５と拡散層７とを接合層を介して接合されたディスプレイ装置１００（図１参照）について説明したが、例えば図２に示すように、レンズ部１と反射部５とを接合層６を介して接合されたディスプレイ装置１１０を採用することも可能である。
【００５５】
この場合、接合層の製造方法としては、ＰＥＴやＰＣ（ポリカーボネート）やアクリルからなる基材シート４に、上述したような熱可塑性樹脂やＵＶ硬化性樹脂の材料を塗布し、その材料中に光学要素を溶かした後、乾燥することによって接合層が得られる。さらに、バインダーとなる樹脂とともに光学要素を溶剤に溶かし、基材シート４上に塗布・乾燥し、接合層６を形成する方法もある。なお、基材シート４への塗布方式、乾燥方式としては特に制限はない。
このように、接合層６をレンズ部１と反射部５との間に形成することで、拡散層７と接合層６との間において、反射部５に備えた開口部を空気層５ａとして機能させることができる。したがって、空気層５ａの形成が容易になる。
【００５６】
また上述した実施形態では、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、液晶表示部と光学シート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。
さらに、本発明による光学シートは、レンチキュラーレンズシートに限定されることなく、プリズムシートやその他の単位レンズをアレイ状に配列したものに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態におけるディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明におけるディスプレイ装置の他の構成を示す模式的な断面図である。
【図３】光学シートの透過光の光強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１…レンズ部（光学素子部） ５…反射部 ５ａ…空気層（開口部） ５ｂ…反射層 ６…接合層 ７…拡散層 ８…反射型偏光分離フィルム ２０ａ…光源 ２３…バックライトユニット １００，１１０…ディスプレイ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置は、提供される画像等の情報を認識するために、光源（バックライト）を内蔵している。この光源で消費する電力は、ディスプレイ装置全体で消費する電力の相当部分を占めており、総電力の低減が強く要望される昨今においては、光源の利用効率を向上させることが要求されている。
【０００３】
この問題を解決する手段として、輝度向上フィルム（ＢＥＦ；Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：米国３Ｍ社の登録商標）を備えたものが広く使用されている。
ＢＥＦは、透明基材上に断面三角形状の単位プリズムを一方向に周期的に配列したフィルムである。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）で形成されている。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。そのため、ディスプレイの使用時（観察時）には、光源から発光する光線をＢＥＦによって軸外輝度を低下させることで、軸上輝度を増大させることができる。
なお、「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である。
【０００４】
ＢＥＦにおいて、プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの配列では、その配列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能である。そこで、水平面における横方向及びこれに直交する縦方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の配列方向が互いに略直交するように２枚のＢＥＦを重ねて組み合わせて用いることもある。このように、ＢＥＦの採用により、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装置等の光学シートに採用することは、多数の特許文献に開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
上述したＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートを備えた、例えばエッジライト方式のディスプレイ装置では、光源からの光がプリズムの傾斜面から射出する。そして、プリズムの傾斜面から射出した光は、その屈折作用によって軸上方向を光の中心として制御された或る角度範囲の光として出射され、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御される。
しかしながら、これと同時にプリズムの一方の傾斜面を界面として反射され、他方の傾斜面で屈折する光成分が、視聴者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射されてしまうという不具合があった。
【０００６】
図３は、縦軸を光強度、横軸を軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）を中心とする観察者の視野角とした、ディスプレイ装置における視野角に対する輝度分布を示す図である。
図３に示すように、上述したＢＥＦの光学シートを備えたディスプレイ装置についての光強度分布は、破線Ｂで示すように、視聴者の視覚方向Ｆ（図１参照：軸上方向にあたる）の角度０°における光強度が最も高められるものの、視覚方向Ｆ（軸上方向）に対して水平方向における射出角度が両側（±）方向に次第に変化するに従って光強度が徐々に減少する。そして、横軸に一致する±９０°近辺の射出角度では、視野方向から外れるサイドローブ光が小さな光強度ピークとして示される。このサイドローブ光は観察者の視野から外れるため、プリズムの横方向から無駄に出射される光が増えてしまうという問題がある。
一般的には、一方のプリズムの並列される方向に対して他方のプリズムが略直交する様に、２枚のプリズムシートが重ねて併用される使用形態が普及している。図３に示すグラフの破線Ｂは、ＢＥＦの光学シート（プリズムシート）１枚だけの場合の光強度分布である。そのため、図３に破線Ｂで示すサイドローブ光の光強度ピークを有する輝度分布は望ましくはなく、実線Ａで略正規分布曲線として示す、±９０°近辺でのサイドローブ光による光強度ピークのない滑らかな輝度分布の方が好ましい。
【０００７】
一方、軸上輝度のみが過度に増大すると、グラフ中の山の幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定される。
そのため、グラフ中の山の幅を適度に拡げるために、光学シートに光拡散部材（拡散層）を設けることが考えられる。ところが、この場合には光学部材の数が増加し、輝度が低下する現象が生じる。
【０００８】
このような欠点を克服するために、例えば特許文献４に示すように、プリズムではなく単位レンズの反復的アレイ構造を有する光学シートを用いたバックライトユニットも提案されている。このバックライトユニットは、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アレイ状のレンズ層が設けられている。このレンズ層焦点面近傍に位置する開口部と遮光シートまたは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部をもつ遮光シートを有している。また、遮光シートは、開口部と遮光部とが交互に配列されており、その開口部は、導光板とレンズ層との間で低屈折率層（空気層）として構成されている。
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献４】特開２０００−２８４２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した特許文献４に記載された光学シートにあっては、空気層と遮光部とが交互に配列してなる遮光シートを、レンズ層または拡散層に接着剤や粘着剤等の接合材料からなる接合層を介して貼り合わせる場合がある。
しかしながら、遮光シートと、レンズ層または拡散層とを、接合層を介して貼り合わせた場合、特にバックライト点灯時に発生する熱の影響等により、遮光シートと、レンズ層または拡散層とにおける熱膨張率差等に起因して、接合層にせん断応力が作用する。そして、遮光シートと、レンズ層または拡散層との熱膨張率差が大きい場合には、接合層がせん断応力を吸収しきれず、接合層が剥がれたり、また接合層が押圧されて変形することで空気層の形状にばらつきが生じ、光学特性が劣化したりする等の問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能な光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の光学シートは、光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の射出側に配置され、アレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、前記拡散層と前記光学素子部との間に形成され、前記光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有する光学シートにおいて、前記反射部は接合層を介して接合され、該接合層は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以下であり、かつ前記接合層の厚みが５μｍ以上に設定されていることを特徴とする。
ここで貯蔵弾性率とは、粘弾性体における弾性的な性質を表すものであり、粘弾性体に振動を与えた場合の変位と同位相成分の弾性率で表される。なお、動的な粘弾性を採用するのは、接合材料には復元力が存在するためである。そして、この復元力を示すパラメーターを動的な弾性率によって制御することが可能となる。
この構成によれば、接合層が１００℃の場合における貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ以下、かつ接合層の厚みを５μｍ以上に設定することで、反射部や光学素子部から接合層に作用するせん断応力が吸収されやすくなるため、接合層の剥がれを防止することができる。
【００１２】
また、光源からの光を拡散する拡散層と、該拡散層の射出側に配置され、アレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、前記拡散層と前記光学素子部との間に形成され、前記光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有する光学シートにおいて、前記反射部は接合層を介して接合され、前記接合層は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以上であり、かつ前記接合層の厚みが２０μｍ以下に設定されていることを特徴とする。
この構成によれば、接合層が１００℃の場合における貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ以上、かつ接合層の厚みを２０μｍ以下に設定することで、接合層が変形して空気層となる開口部内に侵入することを防ぐことができるため、開口部の変形防止が可能になる。その結果、光学特性を良好に維持することができる。
【００１３】
また、前記接合層は１００℃の場合における損失弾性率が１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下に設定されていることを特徴とする。
ここで損失弾性率とは、粘弾性体における粘性的な性質を表すものであり、粘弾性体に振動を与えた場合の速度と同位相成分の弾性率で表される。
この構成によれば、接合層の損失弾性率を１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下に設定することで、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能になる。
【００１４】
また、前記接合層は、前記反射部と前記拡散層との間に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、接合層を反射部と拡散層との間に形成することで、光学素子部と接合層との間において、反射部に備えた開口部を空気層として機能させることができる。したがって、空気層の形成が容易になる。
【００１５】
また、前記接合層は、前記光学素子部と前記反射部との間に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、接合層を光学素子部と反射部との間に形成することで、拡散層と接合層との間において、反射部に備えた開口部を空気層として機能させることができる。したがって、空気層の形成が容易になる。
【００１６】
また、前記光学素子部及び前記反射部、前記拡散層が一体化されていることを特徴とする。
この構成によれば、光学素子部及び反射部、拡散層を一体化させることで、光の利用効率を向上することができるとともに、輝度ムラを抑制することができる。
【００１７】
また、前記光学素子部の射出側に、反射型偏光分離フィルムを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、光学素子部から出射された光のうち、一方の偏光方向の直線偏光を透過するとともに、他方の偏光方向の直線偏光を反射させることで、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明のバックライトユニットは、上記本発明の光学シートと、表示画像を規定する画像表示素子の背面側に配置された直下型光源と、を備えていることを特徴とする。
また、本発明のバックライトユニットは、上記本発明の光学シートと、表示画像を規定する画像表示素子の背面側に配置されたエッジライト式光源及び導光板からなる面光源と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制できる光学シートを備えているため、高性能なバックライトユニットを提供することができる。
【００１９】
また、本発明のディスプレイ装置は、上記本発明のバックライトユニットと、画像単位での透過／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部と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制できるバックライトユニットを備えているため、高性能なディスプレイ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能となり、拡散層で拡散させた光に対して、所望の屈折効果を得ることができるため、光学素子に対して大きな入射角で入射する光を集光することができる。したがって、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（ディスプレイ装置）
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断面図である。なお、図１においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜異ならせてある。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のディスプレイ装置１００は、パネル本体２がその両面側を反射型偏光分離フィルム３，４で挟まれて構成された液晶表示部２２と、この液晶表示部２２の背面側に配置され、液晶表示部２２に対してその背面側から光を照射するバックライトユニット２３とを備えている。これにより、ディスプレイ装置１００は、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。
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（射出側）、下方向を単に背面側と称する場合がある。
【００２３】
バックライトユニット２３は、光源部２０と光学シート２１とを備えている。
光源部２０は、紙面奥行き方向に延びるライン状の発光部が紙面左右方向に沿って等間隔に配置された複数の光源２０ａと、これら光源２０ａを背面側から覆って表示画面側が開口された反射板２０ｂとで構成される直下型方式を採用している。
光源２０ａとしては、例えば、冷陰極管などを用いることができるが、複数のＬＥＤ素子を紙面奥行き方向に沿うライン上に配列したＬＥＤ光源などを採用してもよい。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。例えば、導光板の側面にライン状光源を配置したエッジライト式の面光源などを採用してもよい。
【００２４】
光学シート２１は、光源部２０から表示画面側に射出される光の一部を集光して、表示画面側に透過させ、他の光を光源部２０側に反射して光源部２０に再入射させるものであり、背面側から表示画面側に向けて、拡散層７及び、接合層６、反射部５、基材シート４、レンズ部（光学素子部）１が、この順に積層されてなる。すなわち、後述するように、反射部５で形成される空気層５ａの形成領域では、接合層６、基材シート４、レンズ部１がこの順に積層されている。
【００２５】
拡散層７は、光源部２０の表示画面側を覆う位置に設けられた板状部材である。拡散層７は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された透明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透明粒子の屈折率が異なるものとされる。拡散層７は、光源部２０から表示画面側に出射される光Ｐを拡散させるものであり、複数の光源２０ａによる図示水平方向の照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ことができるようになっている。なお、拡散層７の透明樹脂としては、例えば、ＰＣ（ボリカーボネート）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、メチルスチレン樹脂及びフルオレン樹脂等を使用することができる。
【００２６】
反射部５は、空気層５ａと反射層５ｂとを備えている。
反射層５ｂは、レンズ部１の背面側において、紙面奥行き方向に延びる断面視矩形状のものであり、紙面左右方向に沿って等間隔に複数配列され、ストライプ状に形成されている。反射層５ｂは、光源部２０から射出される光Ｐうち、反射層５ｂに入射する光を背面側に反射し、この反射光を反射板２０ｂで再反射させるものである。そして、反射板２０ｂで再反射した光を、再度、表示画面側へ射出させることで、光の利用効率を高めることができる。反射層５ｂの材質は、例えば金属粒子、または二酸化チタン等の高屈折率透明粒子を分散混合してなるインキを塗布形成、または転写形成したもの、金属箔をラミネート形成したもの、金属材料を蒸着したもの等を採用することができる。なお、反射層の断面形状は、矩形断面には限定されない。例えば、背面側に縮幅する台形断面や、これら矩形断面、台形断面の背面側の角部を丸めた断面形状などを採用することができる。
【００２７】
各反射層５ｂの間には、開口部が形成されており、この開口部が接合層６の表示画面側の表面とレンズ部１の背面側の界面との間で空気層５ａとして構成されている。この空気層５ａは、レンズ部１における後述する複数のレンズのそれぞれに対する光の入射範囲を規制するものである。空気層５ａは、後述する接合層６より屈折率が低く構成されており、一度拡散層７で拡散した光が、接合層６と空気層５ａとの間で界面屈折することで、空気層５ａを通過してレンズ部１に対して大きな入射角で入射する光を、中央に再度集めることができる。
【００２８】
基材シート４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ガラス板やプラスチックフィルムなどを採用することができる。プラスチックフィルムの例としては、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レート（ＰＥＴ）、アクリルシート等を挙げることができる。
【００２９】
レンズ部１は、空気層５ａを通って表示画面側に透過する拡散光を集光するため、複数の光学素子、例えばレンズを、それぞれ異なる空気層５ａに対向させて等間隔でアレイ状に配列したものである。レンズ部１は、例えばＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂、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。もしくは紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂を用いて成形することができる。またレンズ部１は、基材シート４上に成形して形成してもよいし、粘着、接着などにより基材シート４に重合接合してもよい。
【００３０】
レンズ部１は、表示画面側に凸に形成されたレンズ面１ａが図中紙面奥行き方向に延ばされた凸シリンドリカルレンズを単位レンズとする、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。
なお、レンズ面の形状は、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、球面、楕円面などを採用してもよい。また、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もよい。
【００３１】
レンズ部１の表示画面側には、反射型偏光分離フィルム８が設けられている。この反射型偏光分離フィルム８は、レンズ部１から出射された光のうち一方の偏光方向の直線偏光を透過するとともに他方の偏光方向の直線偏光を反射するように構成されている。これにより、光の利用効率を向上させ、しかも輝度ムラを抑制することができる。なお、本実施形態では、反射型偏光分離フィルム８が、他方の偏光方向の直線偏光を散乱反射するものとなっている。この反射型偏光分離フィルム８の一例としては、例えば複屈折性多層膜からなるものや、コレステリック液晶層及び位相差板からなるものなどが挙げられる。また、反射型偏光分離フィルムとは別に、光拡散性を有する光拡散層を設けるような構成としてもよい。
【００３２】
ここで、接合層６は、反射部５が設けられたレンズ部１に対して拡散層７を積層一体化するためのものであり、拡散層７と反射部５とが接合層６を介して貼りあわされている。接合層６の構成材料としては、光透過性の粘着剤や接着剤等の接合材料が挙げられる。本実施形態の接合層６の主原料は、ポリカーボネートやアクリル、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂やＵＶ硬化性樹脂に粘着付与剤、粘着調整剤等の添加剤を含んでいるものが好ましい。また、接合層６の構成材料中には、ガラスやシリカ等の無機フィラー、有機フィラー等のビーズや、ニ酸化チタンや硫酸バリウム等の拡散剤、反射剤が混合されている。
【００３３】
接合層６となる接合材料の具体的な製造方法としては、上述した熱可塑性樹脂やＵＶ硬化性樹脂の材料を拡散層７上に塗布した後、ビーズや拡散剤、フィラー、反射剤等の光学要素材料を直接付与する方法、光学要素材料をバインダーとなる樹脂とともに溶剤に溶かし、拡散層７上に直接塗布する方法が挙げられる。
【００３４】
ところで、反射層と拡散層とを、接合層を介して貼り合わせた場合、特に光源点灯時に発生する熱の影響等により、反射層と拡散層とにおける熱膨張率差等に起因して、反射層と拡散層とを貼り合わせている接合層にせん断応力が作用する。そして、遮光シートと、レンズ層または拡散層との熱膨張率差が大きい場合には、接合層がせん断応力を吸収しきれず、接合層が剥がれたり、また接合層が押圧されて変形することで空気層の形状にばらつきが生じ、光学特性が劣化したり等の問題がある。
【００３５】
そこで、本願の発明者は、上述した接合層６となる接合材料の有する貯蔵弾性率や損失弾性率、厚みを適切な値に設定することで、接合層６の剥がれの防止及び空気層５ａの変形により生じる光学特性の劣化防止が可能であることを見出した。
【００３６】
具体的には、接合材料（接合層６）が１００℃の場合における貯蔵弾性率が５．０×１０４Ｐａ以上５．０×１０５Ｐａ以下であることが好ましい。ここで貯蔵弾性率とは、粘弾性体における弾性的な性質を表すものであり、粘弾性体に振動を与えた場合の変位と同位相成分の弾性率で表される。なお、動的な粘弾性を採用するのは、接合材料には復元力が存在するためである。そして、この復元力を示すパラメーターを動的な弾性率によって制御することが可能となる。
【００３７】
なお接合材料の貯蔵弾性率は、接合材料に含まれるフィラーの添加量、架橋度、径、材質を調整することにより制御することが可能である。また、接合材料の主原料となる樹脂の酸価、分子量、ゲル分率により制御することも可能である。
【００３８】
接合材料の貯蔵弾性率が５．０×１０４Ｐａより小さいと、接合層６に作用するせん断応力を吸収することはできるが、反射層５ｂと拡散層７との貼り合わせ時や経時劣化に伴い、接合層６が反射層５ｂや拡散層７に押圧されて空気層５ａ内に侵入し、光学特性が劣化を抑制できない。一方、貯蔵弾性率が５．０×１０５Ｐａより大きいと、接合層６が空気層５ａ内に侵入することを抑制することはできるが、接合層６に作用するせん断応力を吸収することができず、接合層６の剥がれが生じる虞がある。
【００３９】
また接合層６の厚みは、５μｍ以上２０μｍ以下に設定されていることが好ましい。接合層６の厚みが５μｍより薄いと、接合層６に作用するせん断応力を吸収することができず、接合層６の剥がれが生じる虞がある。一方、接合層６の厚みが２０μｍより厚いと、接合層６が反射層５ｂや拡散層７に押圧されて空気層５ａ内に侵入し、光学特性が劣化を抑制できない。
【００４０】
ここで、本願の発明者は、上述した本実施形態における光学シートと同様の構成からなり、貯蔵弾性率の異なる３種類の接合材料Ａ〜Ｃを介して拡散層と反射部とを一体化した様々なサンプルシート（４１５ｍｍ×７３０ｍｍ）を作成し、これらサンプルシートをディスプレイ装置に用いて点灯試験を行った。本試験の試験条件は、接合材料Ａ〜Ｃの厚みが３〜２５μｍの範囲で形成された各サンプルシートを、ディスプレイ装置（例えば、図１中符号１００）に取り付け、光源を１００時間点灯した後、画像表示部から映し出される画像の表示状態及び接合層の剥がれを評価した。
【００４１】
以上の条件で測定を行った結果、以下の表１に示すような結果が得られた。
ここで、本点灯試験の評価基準を説明する。表１中剥がれ「○」は、上記試験において、サンプルシートの面上において接合層の剥がれがほとんどない状態を示し、「△」は、接合層の剥がれは発生するが、その程度は軽微であり、かつ進行性もない状態を示している。また剥がれ「×」は、サンプルシートの面上において剥がれが多く発生し、かつ進行性が認められる状態を示している。
また、光学特性「○」は、サンプルシートの面上において光学特性（輝度、半値角等）の経時劣化がほとんどない状態を示し、「△」は、光学特性の経時劣化が見受けられるものの、その程度は軽微であり、通常の用途において問題なく使用できる状態を示している。また光学特性「×」は、サンプルシートの面上において光学特性の経時劣化が比較的大きく、使用不可能な状態を示している。なお、表１に示す貯蔵弾性率は、各接合材料が１００℃の場合における貯蔵弾性率を示している。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１に示すように、貯蔵弾性率の最も高い（５．０×１０５Ｐａ）接合材料Ａを用いた場合、光学特性については、接合材料Ａの厚みに関わらず「○」あるいは「△」の評価が得られたものの、剥がれについては接合材料Ａの厚みが２０μｍ以下の範囲では「×」となる結果となった。
これは、上述したように光源の点灯時に発生する熱の影響であると考えられる。つまり、光源の点灯時に発生する熱の影響でサンプルシートが熱膨張し、接合材料Ａにより接合された拡散層とレンズ部との熱膨張率差に起因して接合材料Ａにせん断応力が作用する。この場合、接合材料Ａの貯蔵弾性率が高すぎると、接合材料Ａがせん断応力を吸収しきれなくなり、その結果、接合層の剥がれが生じるものと考えられる。
なお、貯蔵弾性率を５．０×１０５Ｐａ以上、かつ厚みを２５μｍ以下に設定すると、剥がれを防止することができなかった。このような理由からも、貯蔵弾性率の上限値は５．０×１０５Ｐａ以下に設定することが好ましい。
【００４４】
一方、貯蔵弾性率の最も低い（５．０×１０４Ｐａ）接合材料Ｃを用いた場合、剥がれについては接合材料Ａの厚みに関わらず「○」あるいは「△」の評価が得られたものの、光学特性については、接合材料Ａの厚みが５μｍ以上の範囲では「×」となる結果となった。
これは、貯蔵弾性率を低く設定することで、接合材料Ｃに作用するせん断応力が吸収され易くなり、接合材料Ｃの剥がれを防止することができる一方で、貯蔵弾性率が低過ぎると接合材料Ｃが反射層等に押圧されて変形してしまうことが考えられる。押圧された接合材料Ｃは、空気層内に侵入し、これにより空気層が変形する。その結果、光源部から射出された光は、空気層において所望の屈折効果を得られなくなり、光学特性の劣化に繋がってしまう。
【００４５】
これら接合材料Ａ，Ｃに対して、貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａの接合材料Ｂを用いた場合、接合材料Ｂの厚みが３μｍ以上２０μｍ以下の範囲では、接合層の剥がれ及び光学特性ともに「○」と、良好な結果が得られた。
【００４６】
以上の結果より、接合材料の貯蔵弾性率・厚みに対する光学特性・剥がれの関係は、接合材料が１００℃の場合における貯蔵弾性率が５．０×１０４以上１．０×１０５Ｐａ以下、かつ接合層６の厚みが５μｍ以上に設定することで、接合層６の剥がれを確実に防止することができる。また、貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以上５．０×１０５以下、かつ前記接合層の厚みが２０μｍ以下に設定することで、光学特性を良好に維持することができる。
さらに、貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ、かつ厚みが５μｍ以上２０μ以下に設定することがより好ましい。これにより、光学特性の劣化防止と接合層６の剥がれ防止とを両立することができる。
【００４７】
また、接合層６の剥がれの防止及び光学特性の劣化防止は、上述した貯蔵弾性率の設定の他に、接合材料の損失弾性率や損失正接の値を設定することによっても可能である。
具体的には、接合層６が１００℃の場合における損失弾性率が１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下であることが好ましい。ここで損失弾性率とは、粘弾性体における粘性的な性質を表すものであり、粘弾性体に振動を与えた場合の速度と同位相成分の弾性率で表される。
【００４８】
接合材料の損失弾性率の調整は、上述した貯蔵弾性率と同様に接合材料に含まれるフィラーの添加量、架橋度、径、材質、また接合材料の主原料となる樹脂の酸価、分子量、ゲル分率により制御することが可能である。
接合材料の損失弾性率が１．０×１０４Ｐａより小さいと、接合層６に作用するせん断応力を吸収することはできるが、反射層５ｂと拡散層７との貼り合わせ時や経時劣化に伴い、接合層６が反射層５ｂや拡散層７に押圧されて空気層５ａ内に侵入し、光学特性が劣化を抑制できない。一方、損失弾性率が１．０×１０５Ｐａより大きいと、接合層６が空気層５ａ内に侵入することを抑制することはできるが、接合層６に作用するせん断応力を吸収することができず、接合層６の剥がれが生じる虞がある。
【００４９】
また、損失正接は、０．１以上０．４以下に設定することが好ましい。ここで、損失正接とは、上述した損失弾性率と貯蔵弾性率との比で表される。
接合材料の損失正接が０．１より小さいと、接合層６に作用するせん断応力を吸収することはできるが、反射層５ｂと拡散層７との貼り合わせ時や経時劣化に伴い、接合層６が反射層５ｂや拡散層７に押圧されて空気層５ａ内に侵入し、光学特性が劣化を抑制できない。一方、損失正接が０．４より大きいと、接合層６が空気層５ａ内に侵入することを抑制することはできるが、接合層６に作用するせん断応力を吸収することができず、接合層６の剥がれが生じる虞がある。
【００５０】
したがって、上述の実施の形態によれば、接合層６が１００℃の場合における貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ以下、かつ接合層６の厚みを５μｍ以上に設定することで、反射層５ｂやレンズ部１から接合層６に作用するせん断応力が吸収されやすくなるため、接合層６の剥がれを防止することができる。
また、接合層６が１００℃の場合における貯蔵弾性率を１．０×１０５Ｐａ以上、かつ接合層６の厚みを２０μｍ以下に設定することで、接合層６が変形して空気層５ａ内に侵入することを防ぐことができるため、空気層５ａの変形防止が可能になる。その結果、光学特性を良好に維持することができる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、光学特性の劣化防止及び接合層６の剥がれ防止が可能となり、拡散層７で拡散させた光に対して、所望の屈折効果を得ることができるため、レンズ部１に対して大きな入射角で入射する光を集光することができる。したがって、光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制することができる。
【００５２】
さらに、接合層６の損失弾性率を１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下に設定することで、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能になる。
また、接合層６の損失正接を０．１以上０．４以下に設定することで、光学特性の劣化防止及び接合層の剥がれ防止が可能になる。
【００５３】
また、接合層６を反射部５と拡散層７との間に形成することで、レンズ部１と接合層６との間において、反射部５に備えた開口部を空気層５ａとして機能させることができる。したがって、空気層５ａの形成が容易になる。
また、レンズ部１及び反射部５、拡散層７を一体化させることで、光の利用効率を向上することができるとともに、輝度ムラを抑制することができる。
このように、本実施形態では光の利用効率に優れ、しかも輝度ムラを抑制できる光学シート２１及びバックライトユニット２３を備えているため、高性能なディスプレイ装置１００を提供することができる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
図２は本発明におけるディスプレイ装置の他の構成を示す断面図である。
上述した実施形態では、反射部５と拡散層７とを接合層を介して接合されたディスプレイ装置１００（図１参照）について説明したが、例えば図２に示すように、レンズ部１と反射部５とを接合層６を介して接合されたディスプレイ装置１１０を採用することも可能である。
【００５５】
この場合、接合層の製造方法としては、ＰＥＴやＰＣ（ポリカーボネート）やアクリルからなる基材シート４に、上述したような熱可塑性樹脂やＵＶ硬化性樹脂の材料を塗布し、その材料中に光学要素を溶かした後、乾燥することによって接合層が得られる。さらに、バインダーとなる樹脂とともに光学要素を溶剤に溶かし、基材シート４上に塗布・乾燥し、接合層６を形成する方法もある。なお、基材シート４への塗布方式、乾燥方式としては特に制限はない。
このように、接合層６をレンズ部１と反射部５との間に形成することで、拡散層７と接合層６との間において、反射部５に備えた開口部を空気層５ａとして機能させることができる。したがって、空気層５ａの形成が容易になる。
【００５６】
また上述した実施形態では、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、液晶表示部と光学シート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。
さらに、本発明による光学シートは、レンチキュラーレンズシートに限定されることなく、プリズムシートやその他の単位レンズをアレイ状に配列したものに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態におけるディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明におけるディスプレイ装置の他の構成を示す模式的な断面図である。
【図３】光学シートの透過光の光強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１…レンズ部（光学素子部） ５…反射部 ５ａ…空気層（開口部） ５ｂ…反射層 ６…接合層 ７…拡散層 ８…反射型偏光分離フィルム ２０ａ…光源 ２３…バックライトユニット １００，１１０…ディスプレイ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を拡散する拡散層と、
該拡散層の射出側に配置され、アレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、
前記拡散層と前記光学素子部との間に形成され、前記光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有する光学シートにおいて、
前記反射部は接合層を介して接合され、該接合層は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以下であり、かつ前記接合層の厚みが５μｍ以上に設定されていることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
光源からの光を拡散する拡散層と、
該拡散層の射出側に配置され、アレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、
前記拡散層と前記光学素子部との間に形成され、前記光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有する光学シートにおいて、
前記反射部は接合層を介して接合され、前記接合層は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以上であり、かつ前記接合層の厚みが２０μｍ以下に設定されていることを特徴とする光学シート。
【請求項３】
前記接合層は、１００℃の場合における損失弾性率が１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学シート。
【請求項４】
前記接合層は、前記反射部と前記拡散層との間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項５】
前記接合層は、前記光学素子部と前記反射部との間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項６】
前記光学素子部及び前記反射部、前記拡散層が一体化されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項７】
前記光学素子部の射出側に、反射型偏光分離フィルムを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光学シートと、
表示画像を規定する画像表示素子の背面側に配置された直下型光源と、を備えていることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光学シートと、
表示画像を規定する画像表示素子の背面側に配置されたエッジライト式光源及び導光板からなる面光源と、を備えていることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のバックライトユニットと、
画像単位での透過／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部と、を備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１】
光源からの光を拡散する拡散層と、
該拡散層の射出側に配置され、アレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、
前記拡散層と前記光学素子部との間に形成され、前記光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有する光学シートにおいて、
前記反射部は接合層を介して接合され、該接合層は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以下であり、かつ前記接合層の厚みが５μｍ以上に設定されていることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
光源からの光を拡散する拡散層と、
該拡散層の射出側に配置され、アレイ状の光学素子が配列された光学素子部と、
前記拡散層と前記光学素子部との間に形成され、前記光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する開口部を備えた反射部と、を有する光学シートにおいて、
前記反射部は接合層を介して接合され、前記接合層は１００℃の場合における貯蔵弾性率が１．０×１０５Ｐａ以上であり、かつ前記接合層の厚みが２０μｍ以下に設定されていることを特徴とする光学シート。
【請求項３】
前記接合層は、１００℃の場合における損失弾性率が１．０×１０４Ｐａ以上１．０×１０５Ｐａ以下に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学シート。
【請求項４】
前記接合層は、前記反射部と前記拡散層との間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項５】
前記接合層は、前記光学素子部と前記反射部との間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項６】
前記光学素子部及び前記反射部、前記拡散層が一体化されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項７】
前記光学素子部の射出側に、反射型偏光分離フィルムを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光学シート。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光学シートと、
表示画像を規定する画像表示素子の背面側に配置された直下型光源と、を備えていることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光学シートと、
表示画像を規定する画像表示素子の背面側に配置されたエッジライト式光源及び導光板からなる面光源と、を備えていることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のバックライトユニットと、
画像単位での透過／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部と、を備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１２２２５７（Ｐ２００９−１２２２５７Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９４３４０（Ｐ２００７−２９４３４０）
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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