光学シート及びバックライトユニット並びに表示装置
【課題】線熱膨張係数の異なる材質で構成される複数の光学要素を粘着または接着により一体化させたものであっても、これら一体化された光学シートの熱膨張による反りを軽減し、表示品位の低下を防止できるディスプレイ用の光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びに表示装置を提供する。
【解決手段】光学機能部材４０２を光出射面４０１２ａ接合した光拡散層４０１２光入射面４０２ｂに反り防止層４０３を接合し、反り防止層４０３は光学機能部材４０２と同等の線熱膨張係数を有し、これにより、光学機能部材及び光拡散層の熱膨張による反りを抑制するように構成した。
【解決手段】光学機能部材４０２を光出射面４０１２ａ接合した光拡散層４０１２光入射面４０２ｂに反り防止層４０３を接合し、反り防止層４０３は光学機能部材４０２と同等の線熱膨張係数を有し、これにより、光学機能部材及び光拡散層の熱膨張による反りを抑制するように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルに代表される、画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子を背面側から照射するバックライトシステムにおいて、その照明光路制御に使用されるディスプレイ用の光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びに表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴやＳＴＮからなる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型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されつつある。
このような液晶表示装置は、一般的に、液晶パネルの背面側（反観察者側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照射する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。
このようなバックライトシステムとしては、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の側端部に沿って取り付け、光源ランプからの光を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。
【０００３】
導光板ライトガイド方式のバックライトシステムが搭載された液晶表示装置としては、例えば図１に示すような構成のものが一般的に知られている。
図１に示す液晶表示装置は、偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が上部に位置して設けられ、この液晶パネル７２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が配設され、この導光板７９の上面（光射出面）には拡散フィルム（拡散層）７８が配設されている。さらに、導光板７９の下面には、導光板７９に導入された光を効率よく上記液晶パネル７２の方向に均一となるように散乱して反射させ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の下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。
【０００４】
また、上記導光板７９には、その側端部に沿って光源ランプ７６が配設されており、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（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混物を、所定のパターン、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、光射出面側へと光を導くようになっており、高輝度化を図るための一手段である。
【０００５】
最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るために、図２に示すように、図１に示す場合と同様な構成要素からなる液晶表示装置において、拡散フィルム７８と液晶パネル７２の偏光板７３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および７５を介在してなる構造のものが提案されている。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。
【０００６】
しかしながら、図１または図２に例示した液晶表示装置における視野範囲のコントロールは、拡散フィルム７８の拡散性のみに委ねられているため、そのコントロールは難しく、拡散方向の中心部が明るく周辺部にいくほど暗くなる特性は避けられない。その結果、液晶画面を横から見た時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方法では、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くなるだけでなく、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。
【０００７】
一方、直下型方式は、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの表示装置に用いられている。
直下型方式の液晶表示装置としては、図３に例示する構成のものが一般的に知られている。この種の液晶表示装置は、偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が上部に位置して設けられ、この液晶パネル７２の下面側に、蛍光管等からなる複数の光源５１が液晶パネル７２の下面に沿って等間隔に配列され、さらに、光源８４の上面側（光射出面側）に拡散フィルム（拡散層）７４が設けられている。符号８５は光源８４からの光を液晶パネル７２側へ反射させる反射板である。
また、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るために、上記図２に示す場合と同様に拡散フィルム７４と液晶パネル７２の偏光板７３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）を設けることが提案されている。このプリズムフィルムは、光源５１から射出され、拡散フィルム７４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。
【０００８】
しかしながら、図３に例示する構成の液晶表示装置でも、その視野範囲のコントロールは、拡散フィルム７４の拡散性のみに委ねられているため、そのコントロールは難しく、拡散方向の中心部が明るく周辺部にいくほど暗くなる特性は避けられない。その結果、液晶画面を横から見た時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、プリズムフィルムを用いる方法では、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くなるだけでなく、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。
また、図３において、光源８４の配列間隔が広すぎると、画面上に輝度ムラが生じやすく、光源の数を減らすことができず、消費電力の増加およびコストの増加を招く原因となっていた。
【０００９】
ところで、上述のような液晶表示装置では、軽量，低消費電力，高輝度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システムも、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、目覚ま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、バックライトシステム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の課題となっている。
しかしながら、上記したような従来の構成では、液晶表示装置のさらなる薄型化が図られる今日、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難く、ユーザからは、低価格，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システムの開発が待ち望まれている。
【００１０】
上記の状況を鑑みて本出願人は、液晶パネルと、この液晶パネルにその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を設け、このレンズ層の光入射側にレンズ層の焦点面近傍に開口をもつ遮光部を設けてなる液晶表示装置について提案している（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
上記特許文献１に開示された液晶表示装置は、図４に示されるように、偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が上部に位置して設けられ、この液晶パネル７２の下面側には拡散フィルム７４が設けられ、この拡散フィルム７４の下方には、略長方形板状の透明な基材からなる導光板７９が配設され、導光板７９の下面には反射フィルム（反射層）７７が設けられている。また、導光板７９の側端部に沿って光源ランプ７６が配設されており、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８１が設けられている。
また、拡散フィルム７４と導光板７９との間には、遮光部８３を有するレンズシート８２が配設されている。
上記レンズシート８２を介在させたことによる作用効果は、導光板７９から射出する光が有する拡散性をレンズ作用により変調（コリメート）して、液晶パネル７２側に方向を揃えて射出させることが可能となる点にある。また、レンズ層の焦点面近傍箇所に開口１８ａを持つ遮光部８３を形成したことにより、液晶パネル７２の画素に入射する光量を選択的に多くすることが可能となり、バックライトの利用効率が向上することと、前記開口８３ａの形状を制御することで表示光の視域も制御することが可能となることが挙げられる。
【００１２】
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バックライトユニットに上記レンズシートを採用する場合には、光源とレンズシートとの間に光拡散層（光拡散層単独、又は光拡散フィルムの併用）を介在させた構成が採用される。光拡散層を介在させることにより、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）又はＬＥＤによる光源のシルエット（ランプ・イメージ）が強く視覚される現象、及びホットスポットあるいはホットバーと呼ばれる画面内の一部が局所的に明るく見えてしまう現象が解消され、画面内での表示輝度分布を一様にすることができる。
【００１３】
上記レンズシートの反レンズ部側の平面に光拡散層を設けた場合、互いに平坦なレンズシートと光拡散層では、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レンズに入射せず、単位レンズによる設計通りの光学特性を奏することが難しくなる。特に、レンズシート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。
【００１４】
そこで、本出願人は、上記のような事情に鑑みて、図５に示される構成のバックライトユニットを提案している（特許文献２参照）。
図５において、ディスプレイ用のバックライトユニット９０は、光学シート１００及び光学シート１００の光入射側に配置されて直下型の光源１１０を備える。
光学シート１００は、一方の面を光入射面１０１ａとし該光入射面１０１ａと反対の面を光出射面１０１ｂとする光拡散層１０１と、光入射面１０１ａより光拡散層１０１に入射した光源１１０からの光が光出射面１０１ｂから出射する時に当該光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する光学機能部材１０２とを備え、光学機能部材１０２は光拡散層１０１の光出射面１０１ｂに層状の接着剤もしくは粘着剤１０３により一体に貼り合わされている。また、光拡散層１０１の光入射面１０１ａに対向して光源１１０が配置されている。
【００１５】
前記光学機能部材１０２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる光透過性の基材１０２１と、この基材１０２１の一方の面にレンチキュラーレンズ（ストライプ状の半円柱状凸シリンドリカルレンズの反復アレイ構造）などの構造を持つ単位レンズ１０２２ａを一定のピッチで配列形成してなるレンズ部１０２２とを有するレンズシート１０２３である。
また、基材１０２１のレンズ部１０２２と反対の面には、各単位レンズ１０２２ａの集光部分に光を透過させるストライプ状の光透過部、すなわち開口部１０２４ａと各単位レンズ１０２２ａの非集光部分に光を反射させる光反射部１０２４ｂが並べられた反射層１０２４が設けられている。そして、基材１０２１と反対に位置する反射層１０２４の面には接着剤もしくは粘着剤１０３を介して光拡散層１０１が一体に接着されている。また、反射層１０２４は、例えば白色インキ、金属箔、金属蒸着層からなり、開口部１０２４ａは、例えば空気層からなっている。
【００１６】
次に、図５に示す光学シート１００を用いたバックライトユニット９０における光の挙動について説明する。
光源１１０からの光Ｌは光拡散層１０１の光入射面１０１ａ１１から入射する。光拡散層１０１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１０２４ａを通過した光γのみが、レンズシート１０２３へと導かれる。各開口部１０２４ａは、レンズシート１０２３に設けられた各単位レンズ１０２２ａ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１０２２ａには、これに対応する各開口部１０２４ａによって絞られた光のみが導かれる。
つまり、各開口部１０２４ａ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１０２２ａに入射することになるので、単位レンズ１０２２ａ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。
【００１７】
一方、開口部１０２４ａを通ることができなかった光βは、光反射部１０２４ｂで反射され、光拡散層１０１側に戻される。そして、光拡散層１０１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１０２４ａを通って単位レンズ１０２２ａに入射し、単位レンズ１０２２ａによって所定角度φ内に拡散された後に出射される。
このように、光源１１０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１０２２ａに入射させることができるとともに、単位レンズ１０２２ａ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１１０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になる。
【００１８】
図６は、上記図５に示した構造のバックライトユニット９０を用いて液晶表示装置を構成した場合の例を示す模式図である。
図６に示す液晶表示装置は、両面が偏光板１２１，１２３に挟まれてなる液晶パネル１２２を備え、この液晶パネル１２２はバックライトユニット９０を構成するレンズシート１０２３の単位レンズ１０２２ａに相対向して設けられている。また、光源１１０は、バックライトユニット９０の光拡散層１０１側下面に沿って等間隔に配列された冷陰極線管などからなる複数のランプ１１０ａと、ランプ１１０ａからの光をバックライトユニット９０の光拡散層１０１へ反射させる反射板１１０ｂとを備えている。
【特許文献１】特開２０００−２８４２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０８０５３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、ディスプレイ用バックライトユニットにおいては、バックライトの放熱により光学シートが加熱され、これらバックライト及び光学シートを収容する筺体内において光学シートにその熱膨張による反りが発生し、ディスプレイの表示品位を低下させるおそれがある。
特に、線熱膨張係数の異なる材質で構成される複数の光学要素を粘着または接着により一体化させた光学シートでは、各光学要素毎に線熱膨張が異なるために、バックライトの熱によるディスプレイ用バックライトユニット筺体内における光学シートの反りが顕著に発生することがあり、この反りによって鮮明な表示画像を得る上で不利となる問題があった。
【００２０】
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、線熱膨張係数の異なる材質で構成される複数の光学要素を粘着または接着により一体化させたものであっても、これら一体化された光学シートの熱膨張による反りを軽減し、表示品位の低下を防止できるディスプレイ用の光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びに表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するため本発明は、ディスプレイ用の光学シートであって、一方の面を光入射面とし前記光入射面と反対の面を光出射面とする光拡散層と、前記光出射面に貼り合わされ前記光入射面より前記光拡散層に入射した光が前記光出射面から出射する際に当該光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する光学機能部材と、前記光拡散層の前記光入射面に接合された反り防止層とを備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項２の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記光拡散層の線膨張係数をα１とし、前記光学機能部材の線膨張係数をα２としたときに、α１とα２が下記の（１）式、
１．５×α１≦α２≦４．２×α１・・・・・・・（１）
を満たす範囲に設定されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記光拡散層と接合される面に光出射面を有し、前記反り防止層は前記光拡散層と反対の面に光入射面を有し、前記光入射面は微細な凹凸を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記反り防止層の線膨張係数をα３としたときに、α２とα３が下記の（２）式、
α２＝α３・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
の関係にあることを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記反り防止層の厚さＭと前記光学機能部材の厚さＬとの比が下記の（３）式、
０.７≦Ｍ/Ｌ≦１.０・・・・・・・・・・・・・・（３）
を満たす範囲に設定されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項１または３記載の光学シートにおいて、前記反り防止層は透過率９５％以上の透明樹脂からなることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１に記載の光学シートにおいて、前記光拡散層は、アクリル、ＭＳ、ＰＳ、ＰＣ、ＡＳのうち少なくとも何れかを含む有機系樹脂からなり、かつ前記光拡散層は光拡散性微粒子を含むことを特徴とする。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記光学機能部材は、光透過性の基材と、前記基材の一方の面に単位レンズを一定のピッチで配列形成してなるレンズ部とを有するレンズシートであり、前記基材の前記レンズ部と反対の面に、前記各単位レンズの集光部分に光を透過させる光透過部及び前記各単位レンズの非集光部分に光を反射させる光反射部が並べられた反射層が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記光学機能部材は前記光拡散層の光出射面に接着剤もしくは粘着剤を介して接合されていることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記反り防止層は前記光拡散層の光入射面に接着剤もしくは粘着剤を介して接合されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１の発明は、バックライトユニットであって、光源と、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光学シートを少なくとも備えることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２の発明は、表示装置であって、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項１１記載のバックライトユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のディスプレイ用光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びに表示装置によれば、光学機能部材を光出射面に接合した光拡散層の光入射面に反り防止層を接合して光学機能部材及び光拡散層の熱膨張による反りを抑制するように構成したので、使用中の熱により光学機能部材と光拡散層からなる光学シートの反りを軽減でき、表示品位の低下を防止できる。
また、本発明によれば、光拡散層の線膨張係数α１と光学機能部材の線膨張係数α２を（１）式を満たす範囲に設定することで、光学シートの反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
また、本発明によれば、光拡散層の線膨張係数α１と反り防止層の線膨張係数をα３とが（２）式で示す関係にすることで、光学シートの反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
また、本発明によれば、反り防止層の厚さＭと光学機能部材の厚さＬとの比が（３）式を満たす範囲に設定されることで、光学シートの反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図７は、本発明にかかる光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置を模式的に示す概略断面図であり、各部位の縮尺は実際とは一致しない。
図７に示す液晶表示装置１０は、液晶パネル（特許請求の範囲に記載した画像表示素子に相当する）２０と、この液晶パネル２０の光入射側に臨ませて配置されたディスプレイ用のバックライトユニット３０を備える。液晶パネル２０の両面には偏光板２０１，２０２が設けられている。
バックライトユニット３０は、光学シート４０と、この光学シート４０の光入射側に配置された直下型の光源５０を備える。
前記光源５０は、光学シート４０の光拡散層４０１側下面に沿って等間隔に配列された冷陰極線管などからなる複数のランプ５０１と、このランプ５０１からの光を光学シート４０の光拡散層４０１へ反射させる反射板５０２を備えている。
【００３２】
前記光学シート４０は、図７に示すように、一方の面を光入射面４０１ａとし該光入射面４０１ａと反対の面を光出射面４０１ｂとする光拡散層４０１と、光入射面４０１ａより光拡散層４０１に入射した光源５０からの光が光出射面４０１ｂから出射する時に当該光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する光学機能部材４０２と、これら光拡散層４０１及び光学機能部材４０２の熱膨張によるそりを防止する反り防止層４０３を備える。
上記光学機能部材４０２は光拡散層４０１の光出射面４０１ｂに層状の接着剤もしくは粘着剤４０４により接合されている。また、光拡散層４０１の光入射面４０１ａには反り防止層４０３が接着剤もしくは粘着剤４０５により接合されている。そして、反り防止層３対向して前記光源５０が配置されている。
前記反り防止層４０３は、透過率９５％以上の透明樹脂からなり、図７に示すように、光拡散層４０１と接合される面に光出射面４０３ｂを有し、光拡散層４０１と反対の面に光入射面４０３ａを有し、この光入射面４０３ａは微細な凹凸を有している。
【００３３】
前記光学機能部材４０２は、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる光透過性の基材４０２１と、この基材４０２１の一方の面にレンチキュラーレンズ（ストライプ状の半円柱状凸シリンドリカルレンズの反復アレイ構造）などの構造を持つ単位レンズ４０２２ａを一定のピッチで配列形成してなるレンズ部４０２２とを有するレンズシート４０２３である。
なお、レンズ部４０２２の単位レンズ４０２２ａは、図７に示すような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、半球状の凸レンズを二次元方向に一定のピッチで配列形成してなるレンズシートや、図７に示すように、単位レンズ４０２２ａ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でもよい。
【００３４】
また、基材４０２１のレンズ部４０２２と反対の面には、各単位レンズ４０２２ａの集光部分（焦点を含む部分）に光を透過させるストライプ状の光透過部、すなわち開口部４０２４ａと各単位レンズ４０２２ａの非集光部分に光を反射させる光反射部４０２４ｂが並べられた反射層４０２４が設けられている。そして、基材４０２１と反対に位置する反射層４０２４の面には接着剤もしくは粘着剤４０３を介して光拡散層４０１が一体に接着されている。また、光反射部４０２４ｂは、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定のパターン、例えばドットパターンにて印刷形成したものである。なお、光反射部４０２４ｂを含む反射層４０２４は転写（ＵＶ接着や熱圧着）によっても形成することができる。
【００３５】
本実施の形態において、光拡散層４０１の線膨張係数をα１とし、光学機能部材４０２、すなわちレンズシート４０２３の線膨張係数をα２としたときに、α１とα２が下記の（１）式、
１．５×α１≦α２≦４．２×α１・・・・・・・（１）
を満たす範囲に設定されている。
なお、レンズシート４０２３の線膨張係数α２が１．５×α１未満の場合、もしくは４．２×α１を超えた場合、高温（８０℃）の環境で長時間（５００時間）保存した時に光学シート４０に反りが生じるためである。
【００３６】
また、本実施の形態において、反り防止層４０３の線膨張係数をα３としたとき、この線膨張係数α３とレンズシート４０２３の線膨張係数α２が下記の（２）式、
α２＝α３・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
の関係にある。
なお、レンズシート４０２３の線膨張係数α２と反り防止層４０３の線膨張係数α３とが等しくない場合、高温（８０℃）の環境で長時間（５００時間）保存した時に光学シート４０に反りが生じるためである。
【００３７】
また、本実施の形態において、反り防止層４０３の厚さＭと光学機能部材、すなわちレンズシート４０２３の厚さＬとの比が下記の（３）式、
０.７≦Ｍ/Ｌ≦１.０・・・・・・・・・・・・・・（３）
を満たす範囲に設定されている。
なお、反り防止層４０３の厚さＭとレンズシート４０２３の厚さＬとの比Ｍ/Ｌが０．７未満の場合、もしくは１．０を超えた場合、高温（８０℃）の環境で長時間（５００時間）保存した時に光学シート４０に反りが生じるためである。
【００３８】
したがって、本実施の形態によれば、光学機能部材４０２を光出射面４０１２ａ接合した光拡散層４０１２光入射面４０２ｂに反り防止層４０３を接合し、これにより、光学機能部材及び光拡散層の熱膨張による反りを抑制するように構成したので、使用中の熱により光学機能部材４０２と光拡散層４０１からなる光学シート４０の反りを軽減でき、表示品位の低下を防止できる。
また、本実施の形態によれば、光拡散層４０１の線膨張係数α１とレンズシート４０２３の線膨張係数α２を（１）式を満たす範囲に設定することで、光学シート４０の反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
また、本実施の形態によれば、光拡散層４０１の線膨張係数α１と反り防止層４０３の線膨張係数をα３とが（２）式で示す関係にすることで、光学シート４０の反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
また、本実施の形態によれば、反り防止層４０３の厚さＭとレンズシート４０２３の厚さＬとの比が（３）式を満たす範囲に設定されることで、光学シート４０の反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
【００３９】
次に本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
光学シート４０を液晶表示装置１０にセットした状態において、温度８０℃の環境で５００時間保存した。その後、液晶表示装置１０から光学シート４０を取り出し、この光学シート４０を平面上に置いた際の平面から光学シートにおける端部までの高さの最大値を測定して、反り量とした。
このときの光拡散層４０１の線膨張係数α１とレンズシート４０２３の線膨張係数α２が上記（１）式を満たす範囲に設定された場合の測定結果を図８に示す。この図８から明らかなように、レンズシート４０２３の線膨張係数α２が１．５×α１未満（例えば１．４×α１）の場合、もしくは４．２×α１以上の場合、例えば４．３×α１の場合の光学シートの反り量は小さくならず、×印となり、反りを軽減できないことが確認された。また、レンズシート４０２３の線膨張係数α２が１．５×α１及び１．５×α１を超えた値、例えば１．６×α１の場合、もしくは４．２×α１及び４．２×α１以下の場合、例えば４．１×α１の場合の光学シートの反り量は小さくなり、丸印となり、反りを軽減できることが確認された。
【００４０】
（実施例２）
この実施例２の場合も上記実施例１と同様な条件下で測定した。このときの反り防止層４０３の線膨張係数α３とレンズシート４０２３の線膨張係数α２が上記（２）式の関係が成立する等しい値にした場合の測定結果を図９に示す。この図９から明らかなように、レンズシート４０２３の線膨張係数α２と反り防止層４０３の線膨張係数α３が共に２．５×１０−９、または２．７×１０−９のように同じ値の場合の光学シートの反り量は小さくなり、丸印となり、反りを軽減できることが確認された。
【００４１】
（実施例３）
この実施例３の場合も上記実施例１と同様な条件下で測定した。このときの反り防止層４０３の厚さＭと光学機能部材、すなわちレンズシート４０２３の厚さＬとの比が上記（３）式を満たす範囲に設定された場合の測定結果を図１０に示す。この図１０から明らかなように、反り防止層４０３の厚さＭとレンズシート４０２３の厚さＬとの比Ｍ/Ｌが０．７未満の場合、もしくは１．０を超えた値、例えば１．１の場合の光学シートの反り量は小さくならず、×印となり、反りを軽減できないことが確認された。また、反り防止層４０３の厚さＭとレンズシート４０２３の厚さＬとの比Ｍ/Ｌが０．７及び０．７を超える値、例えば０．８の場合、もしくは１．０及び０．９の場合の光学シートの反り量は小さくなり、丸印となり、反りを軽減できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】従来の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図３】従来のバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図４】従来の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図５】従来におけるバックライトユニットの概略断面図である。
【図６】従来の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図７】本発明の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置を模式的に示す概略断面図である。
【図８】本発明における光学シートの反りの測定結果を示す図である。
【図９】本発明における光学シートの反りの測定結果を示す図である。
【図１０】本発明における光学シートの反りの測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０……液晶表示装置、２０……液晶パネル、３０……バックライトユニット、４０……光学シート、４０１ａ……光入射面、４０１……光拡散層、４０１ｂ……光出射面、４０２……光学機能部材、４０３……反り防止、４０４，４０５……層接着剤もしくは粘着剤、４０２１……基材、４０２２……レンズ部、４０２２ａ……単位レンズ、４０２３……レンズシート、５０……光源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルに代表される、画素単位での透過／非透過あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子を背面側から照射するバックライトシステムにおいて、その照明光路制御に使用されるディスプレイ用の光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びに表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴやＳＴＮからなる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型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されつつある。
このような液晶表示装置は、一般的に、液晶パネルの背面側（反観察者側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照射する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。
このようなバックライトシステムとしては、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の側端部に沿って取り付け、光源ランプからの光を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。
【０００３】
導光板ライトガイド方式のバックライトシステムが搭載された液晶表示装置としては、例えば図１に示すような構成のものが一般的に知られている。
図１に示す液晶表示装置は、偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が上部に位置して設けられ、この液晶パネル７２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が配設され、この導光板７９の上面（光射出面）には拡散フィルム（拡散層）７８が配設されている。さらに、導光板７９の下面には、導光板７９に導入された光を効率よく上記液晶パネル７２の方向に均一となるように散乱して反射させ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の下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。
【０００４】
また、上記導光板７９には、その側端部に沿って光源ランプ７６が配設されており、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（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混物を、所定のパターン、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、光射出面側へと光を導くようになっており、高輝度化を図るための一手段である。
【０００５】
最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るために、図２に示すように、図１に示す場合と同様な構成要素からなる液晶表示装置において、拡散フィルム７８と液晶パネル７２の偏光板７３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および７５を介在してなる構造のものが提案されている。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。
【０００６】
しかしながら、図１または図２に例示した液晶表示装置における視野範囲のコントロールは、拡散フィルム７８の拡散性のみに委ねられているため、そのコントロールは難しく、拡散方向の中心部が明るく周辺部にいくほど暗くなる特性は避けられない。その結果、液晶画面を横から見た時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方法では、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くなるだけでなく、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。
【０００７】
一方、直下型方式は、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの表示装置に用いられている。
直下型方式の液晶表示装置としては、図３に例示する構成のものが一般的に知られている。この種の液晶表示装置は、偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が上部に位置して設けられ、この液晶パネル７２の下面側に、蛍光管等からなる複数の光源５１が液晶パネル７２の下面に沿って等間隔に配列され、さらに、光源８４の上面側（光射出面側）に拡散フィルム（拡散層）７４が設けられている。符号８５は光源８４からの光を液晶パネル７２側へ反射させる反射板である。
また、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るために、上記図２に示す場合と同様に拡散フィルム７４と液晶パネル７２の偏光板７３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）を設けることが提案されている。このプリズムフィルムは、光源５１から射出され、拡散フィルム７４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。
【０００８】
しかしながら、図３に例示する構成の液晶表示装置でも、その視野範囲のコントロールは、拡散フィルム７４の拡散性のみに委ねられているため、そのコントロールは難しく、拡散方向の中心部が明るく周辺部にいくほど暗くなる特性は避けられない。その結果、液晶画面を横から見た時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、プリズムフィルムを用いる方法では、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くなるだけでなく、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。
また、図３において、光源８４の配列間隔が広すぎると、画面上に輝度ムラが生じやすく、光源の数を減らすことができず、消費電力の増加およびコストの増加を招く原因となっていた。
【０００９】
ところで、上述のような液晶表示装置では、軽量，低消費電力，高輝度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システムも、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、目覚ま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、バックライトシステム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の課題となっている。
しかしながら、上記したような従来の構成では、液晶表示装置のさらなる薄型化が図られる今日、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難く、ユーザからは、低価格，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システムの開発が待ち望まれている。
【００１０】
上記の状況を鑑みて本出願人は、液晶パネルと、この液晶パネルにその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を設け、このレンズ層の光入射側にレンズ層の焦点面近傍に開口をもつ遮光部を設けてなる液晶表示装置について提案している（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
上記特許文献１に開示された液晶表示装置は、図４に示されるように、偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が上部に位置して設けられ、この液晶パネル７２の下面側には拡散フィルム７４が設けられ、この拡散フィルム７４の下方には、略長方形板状の透明な基材からなる導光板７９が配設され、導光板７９の下面には反射フィルム（反射層）７７が設けられている。また、導光板７９の側端部に沿って光源ランプ７６が配設されており、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８１が設けられている。
また、拡散フィルム７４と導光板７９との間には、遮光部８３を有するレンズシート８２が配設されている。
上記レンズシート８２を介在させたことによる作用効果は、導光板７９から射出する光が有する拡散性をレンズ作用により変調（コリメート）して、液晶パネル７２側に方向を揃えて射出させることが可能となる点にある。また、レンズ層の焦点面近傍箇所に開口１８ａを持つ遮光部８３を形成したことにより、液晶パネル７２の画素に入射する光量を選択的に多くすることが可能となり、バックライトの利用効率が向上することと、前記開口８３ａの形状を制御することで表示光の視域も制御することが可能となることが挙げられる。
【００１２】
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バックライトユニットに上記レンズシートを採用する場合には、光源とレンズシートとの間に光拡散層（光拡散層単独、又は光拡散フィルムの併用）を介在させた構成が採用される。光拡散層を介在させることにより、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）又はＬＥＤによる光源のシルエット（ランプ・イメージ）が強く視覚される現象、及びホットスポットあるいはホットバーと呼ばれる画面内の一部が局所的に明るく見えてしまう現象が解消され、画面内での表示輝度分布を一様にすることができる。
【００１３】
上記レンズシートの反レンズ部側の平面に光拡散層を設けた場合、互いに平坦なレンズシートと光拡散層では、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レンズに入射せず、単位レンズによる設計通りの光学特性を奏することが難しくなる。特に、レンズシート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。
【００１４】
そこで、本出願人は、上記のような事情に鑑みて、図５に示される構成のバックライトユニットを提案している（特許文献２参照）。
図５において、ディスプレイ用のバックライトユニット９０は、光学シート１００及び光学シート１００の光入射側に配置されて直下型の光源１１０を備える。
光学シート１００は、一方の面を光入射面１０１ａとし該光入射面１０１ａと反対の面を光出射面１０１ｂとする光拡散層１０１と、光入射面１０１ａより光拡散層１０１に入射した光源１１０からの光が光出射面１０１ｂから出射する時に当該光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する光学機能部材１０２とを備え、光学機能部材１０２は光拡散層１０１の光出射面１０１ｂに層状の接着剤もしくは粘着剤１０３により一体に貼り合わされている。また、光拡散層１０１の光入射面１０１ａに対向して光源１１０が配置されている。
【００１５】
前記光学機能部材１０２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる光透過性の基材１０２１と、この基材１０２１の一方の面にレンチキュラーレンズ（ストライプ状の半円柱状凸シリンドリカルレンズの反復アレイ構造）などの構造を持つ単位レンズ１０２２ａを一定のピッチで配列形成してなるレンズ部１０２２とを有するレンズシート１０２３である。
また、基材１０２１のレンズ部１０２２と反対の面には、各単位レンズ１０２２ａの集光部分に光を透過させるストライプ状の光透過部、すなわち開口部１０２４ａと各単位レンズ１０２２ａの非集光部分に光を反射させる光反射部１０２４ｂが並べられた反射層１０２４が設けられている。そして、基材１０２１と反対に位置する反射層１０２４の面には接着剤もしくは粘着剤１０３を介して光拡散層１０１が一体に接着されている。また、反射層１０２４は、例えば白色インキ、金属箔、金属蒸着層からなり、開口部１０２４ａは、例えば空気層からなっている。
【００１６】
次に、図５に示す光学シート１００を用いたバックライトユニット９０における光の挙動について説明する。
光源１１０からの光Ｌは光拡散層１０１の光入射面１０１ａ１１から入射する。光拡散層１０１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１０２４ａを通過した光γのみが、レンズシート１０２３へと導かれる。各開口部１０２４ａは、レンズシート１０２３に設けられた各単位レンズ１０２２ａ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１０２２ａには、これに対応する各開口部１０２４ａによって絞られた光のみが導かれる。
つまり、各開口部１０２４ａ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１０２２ａに入射することになるので、単位レンズ１０２２ａ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。
【００１７】
一方、開口部１０２４ａを通ることができなかった光βは、光反射部１０２４ｂで反射され、光拡散層１０１側に戻される。そして、光拡散層１０１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１０２４ａを通って単位レンズ１０２２ａに入射し、単位レンズ１０２２ａによって所定角度φ内に拡散された後に出射される。
このように、光源１１０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１０２２ａに入射させることができるとともに、単位レンズ１０２２ａ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１１０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になる。
【００１８】
図６は、上記図５に示した構造のバックライトユニット９０を用いて液晶表示装置を構成した場合の例を示す模式図である。
図６に示す液晶表示装置は、両面が偏光板１２１，１２３に挟まれてなる液晶パネル１２２を備え、この液晶パネル１２２はバックライトユニット９０を構成するレンズシート１０２３の単位レンズ１０２２ａに相対向して設けられている。また、光源１１０は、バックライトユニット９０の光拡散層１０１側下面に沿って等間隔に配列された冷陰極線管などからなる複数のランプ１１０ａと、ランプ１１０ａからの光をバックライトユニット９０の光拡散層１０１へ反射させる反射板１１０ｂとを備えている。
【特許文献１】特開２０００−２８４２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０８０５３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、ディスプレイ用バックライトユニットにおいては、バックライトの放熱により光学シートが加熱され、これらバックライト及び光学シートを収容する筺体内において光学シートにその熱膨張による反りが発生し、ディスプレイの表示品位を低下させるおそれがある。
特に、線熱膨張係数の異なる材質で構成される複数の光学要素を粘着または接着により一体化させた光学シートでは、各光学要素毎に線熱膨張が異なるために、バックライトの熱によるディスプレイ用バックライトユニット筺体内における光学シートの反りが顕著に発生することがあり、この反りによって鮮明な表示画像を得る上で不利となる問題があった。
【００２０】
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、線熱膨張係数の異なる材質で構成される複数の光学要素を粘着または接着により一体化させたものであっても、これら一体化された光学シートの熱膨張による反りを軽減し、表示品位の低下を防止できるディスプレイ用の光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びに表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するため本発明は、ディスプレイ用の光学シートであって、一方の面を光入射面とし前記光入射面と反対の面を光出射面とする光拡散層と、前記光出射面に貼り合わされ前記光入射面より前記光拡散層に入射した光が前記光出射面から出射する際に当該光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する光学機能部材と、前記光拡散層の前記光入射面に接合された反り防止層とを備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項２の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記光拡散層の線膨張係数をα１とし、前記光学機能部材の線膨張係数をα２としたときに、α１とα２が下記の（１）式、
１．５×α１≦α２≦４．２×α１・・・・・・・（１）
を満たす範囲に設定されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記光拡散層と接合される面に光出射面を有し、前記反り防止層は前記光拡散層と反対の面に光入射面を有し、前記光入射面は微細な凹凸を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記反り防止層の線膨張係数をα３としたときに、α２とα３が下記の（２）式、
α２＝α３・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
の関係にあることを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記反り防止層の厚さＭと前記光学機能部材の厚さＬとの比が下記の（３）式、
０.７≦Ｍ/Ｌ≦１.０・・・・・・・・・・・・・・（３）
を満たす範囲に設定されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項１または３記載の光学シートにおいて、前記反り防止層は透過率９５％以上の透明樹脂からなることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１に記載の光学シートにおいて、前記光拡散層は、アクリル、ＭＳ、ＰＳ、ＰＣ、ＡＳのうち少なくとも何れかを含む有機系樹脂からなり、かつ前記光拡散層は光拡散性微粒子を含むことを特徴とする。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記光学機能部材は、光透過性の基材と、前記基材の一方の面に単位レンズを一定のピッチで配列形成してなるレンズ部とを有するレンズシートであり、前記基材の前記レンズ部と反対の面に、前記各単位レンズの集光部分に光を透過させる光透過部及び前記各単位レンズの非集光部分に光を反射させる光反射部が並べられた反射層が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記光学機能部材は前記光拡散層の光出射面に接着剤もしくは粘着剤を介して接合されていることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項１記載の光学シートにおいて、前記反り防止層は前記光拡散層の光入射面に接着剤もしくは粘着剤を介して接合されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１の発明は、バックライトユニットであって、光源と、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光学シートを少なくとも備えることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２の発明は、表示装置であって、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項１１記載のバックライトユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のディスプレイ用光学シート及びこれを用いたバックライトユニット並びに表示装置によれば、光学機能部材を光出射面に接合した光拡散層の光入射面に反り防止層を接合して光学機能部材及び光拡散層の熱膨張による反りを抑制するように構成したので、使用中の熱により光学機能部材と光拡散層からなる光学シートの反りを軽減でき、表示品位の低下を防止できる。
また、本発明によれば、光拡散層の線膨張係数α１と光学機能部材の線膨張係数α２を（１）式を満たす範囲に設定することで、光学シートの反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
また、本発明によれば、光拡散層の線膨張係数α１と反り防止層の線膨張係数をα３とが（２）式で示す関係にすることで、光学シートの反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
また、本発明によれば、反り防止層の厚さＭと光学機能部材の厚さＬとの比が（３）式を満たす範囲に設定されることで、光学シートの反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図７は、本発明にかかる光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置を模式的に示す概略断面図であり、各部位の縮尺は実際とは一致しない。
図７に示す液晶表示装置１０は、液晶パネル（特許請求の範囲に記載した画像表示素子に相当する）２０と、この液晶パネル２０の光入射側に臨ませて配置されたディスプレイ用のバックライトユニット３０を備える。液晶パネル２０の両面には偏光板２０１，２０２が設けられている。
バックライトユニット３０は、光学シート４０と、この光学シート４０の光入射側に配置された直下型の光源５０を備える。
前記光源５０は、光学シート４０の光拡散層４０１側下面に沿って等間隔に配列された冷陰極線管などからなる複数のランプ５０１と、このランプ５０１からの光を光学シート４０の光拡散層４０１へ反射させる反射板５０２を備えている。
【００３２】
前記光学シート４０は、図７に示すように、一方の面を光入射面４０１ａとし該光入射面４０１ａと反対の面を光出射面４０１ｂとする光拡散層４０１と、光入射面４０１ａより光拡散層４０１に入射した光源５０からの光が光出射面４０１ｂから出射する時に当該光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する光学機能部材４０２と、これら光拡散層４０１及び光学機能部材４０２の熱膨張によるそりを防止する反り防止層４０３を備える。
上記光学機能部材４０２は光拡散層４０１の光出射面４０１ｂに層状の接着剤もしくは粘着剤４０４により接合されている。また、光拡散層４０１の光入射面４０１ａには反り防止層４０３が接着剤もしくは粘着剤４０５により接合されている。そして、反り防止層３対向して前記光源５０が配置されている。
前記反り防止層４０３は、透過率９５％以上の透明樹脂からなり、図７に示すように、光拡散層４０１と接合される面に光出射面４０３ｂを有し、光拡散層４０１と反対の面に光入射面４０３ａを有し、この光入射面４０３ａは微細な凹凸を有している。
【００３３】
前記光学機能部材４０２は、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる光透過性の基材４０２１と、この基材４０２１の一方の面にレンチキュラーレンズ（ストライプ状の半円柱状凸シリンドリカルレンズの反復アレイ構造）などの構造を持つ単位レンズ４０２２ａを一定のピッチで配列形成してなるレンズ部４０２２とを有するレンズシート４０２３である。
なお、レンズ部４０２２の単位レンズ４０２２ａは、図７に示すような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、半球状の凸レンズを二次元方向に一定のピッチで配列形成してなるレンズシートや、図７に示すように、単位レンズ４０２２ａ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でもよい。
【００３４】
また、基材４０２１のレンズ部４０２２と反対の面には、各単位レンズ４０２２ａの集光部分（焦点を含む部分）に光を透過させるストライプ状の光透過部、すなわち開口部４０２４ａと各単位レンズ４０２２ａの非集光部分に光を反射させる光反射部４０２４ｂが並べられた反射層４０２４が設けられている。そして、基材４０２１と反対に位置する反射層４０２４の面には接着剤もしくは粘着剤４０３を介して光拡散層４０１が一体に接着されている。また、光反射部４０２４ｂは、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定のパターン、例えばドットパターンにて印刷形成したものである。なお、光反射部４０２４ｂを含む反射層４０２４は転写（ＵＶ接着や熱圧着）によっても形成することができる。
【００３５】
本実施の形態において、光拡散層４０１の線膨張係数をα１とし、光学機能部材４０２、すなわちレンズシート４０２３の線膨張係数をα２としたときに、α１とα２が下記の（１）式、
１．５×α１≦α２≦４．２×α１・・・・・・・（１）
を満たす範囲に設定されている。
なお、レンズシート４０２３の線膨張係数α２が１．５×α１未満の場合、もしくは４．２×α１を超えた場合、高温（８０℃）の環境で長時間（５００時間）保存した時に光学シート４０に反りが生じるためである。
【００３６】
また、本実施の形態において、反り防止層４０３の線膨張係数をα３としたとき、この線膨張係数α３とレンズシート４０２３の線膨張係数α２が下記の（２）式、
α２＝α３・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
の関係にある。
なお、レンズシート４０２３の線膨張係数α２と反り防止層４０３の線膨張係数α３とが等しくない場合、高温（８０℃）の環境で長時間（５００時間）保存した時に光学シート４０に反りが生じるためである。
【００３７】
また、本実施の形態において、反り防止層４０３の厚さＭと光学機能部材、すなわちレンズシート４０２３の厚さＬとの比が下記の（３）式、
０.７≦Ｍ/Ｌ≦１.０・・・・・・・・・・・・・・（３）
を満たす範囲に設定されている。
なお、反り防止層４０３の厚さＭとレンズシート４０２３の厚さＬとの比Ｍ/Ｌが０．７未満の場合、もしくは１．０を超えた場合、高温（８０℃）の環境で長時間（５００時間）保存した時に光学シート４０に反りが生じるためである。
【００３８】
したがって、本実施の形態によれば、光学機能部材４０２を光出射面４０１２ａ接合した光拡散層４０１２光入射面４０２ｂに反り防止層４０３を接合し、これにより、光学機能部材及び光拡散層の熱膨張による反りを抑制するように構成したので、使用中の熱により光学機能部材４０２と光拡散層４０１からなる光学シート４０の反りを軽減でき、表示品位の低下を防止できる。
また、本実施の形態によれば、光拡散層４０１の線膨張係数α１とレンズシート４０２３の線膨張係数α２を（１）式を満たす範囲に設定することで、光学シート４０の反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
また、本実施の形態によれば、光拡散層４０１の線膨張係数α１と反り防止層４０３の線膨張係数をα３とが（２）式で示す関係にすることで、光学シート４０の反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
また、本実施の形態によれば、反り防止層４０３の厚さＭとレンズシート４０２３の厚さＬとの比が（３）式を満たす範囲に設定されることで、光学シート４０の反りを確実に軽減でき、表示品位の低下を確実に防止できる。
【００３９】
次に本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
光学シート４０を液晶表示装置１０にセットした状態において、温度８０℃の環境で５００時間保存した。その後、液晶表示装置１０から光学シート４０を取り出し、この光学シート４０を平面上に置いた際の平面から光学シートにおける端部までの高さの最大値を測定して、反り量とした。
このときの光拡散層４０１の線膨張係数α１とレンズシート４０２３の線膨張係数α２が上記（１）式を満たす範囲に設定された場合の測定結果を図８に示す。この図８から明らかなように、レンズシート４０２３の線膨張係数α２が１．５×α１未満（例えば１．４×α１）の場合、もしくは４．２×α１以上の場合、例えば４．３×α１の場合の光学シートの反り量は小さくならず、×印となり、反りを軽減できないことが確認された。また、レンズシート４０２３の線膨張係数α２が１．５×α１及び１．５×α１を超えた値、例えば１．６×α１の場合、もしくは４．２×α１及び４．２×α１以下の場合、例えば４．１×α１の場合の光学シートの反り量は小さくなり、丸印となり、反りを軽減できることが確認された。
【００４０】
（実施例２）
この実施例２の場合も上記実施例１と同様な条件下で測定した。このときの反り防止層４０３の線膨張係数α３とレンズシート４０２３の線膨張係数α２が上記（２）式の関係が成立する等しい値にした場合の測定結果を図９に示す。この図９から明らかなように、レンズシート４０２３の線膨張係数α２と反り防止層４０３の線膨張係数α３が共に２．５×１０−９、または２．７×１０−９のように同じ値の場合の光学シートの反り量は小さくなり、丸印となり、反りを軽減できることが確認された。
【００４１】
（実施例３）
この実施例３の場合も上記実施例１と同様な条件下で測定した。このときの反り防止層４０３の厚さＭと光学機能部材、すなわちレンズシート４０２３の厚さＬとの比が上記（３）式を満たす範囲に設定された場合の測定結果を図１０に示す。この図１０から明らかなように、反り防止層４０３の厚さＭとレンズシート４０２３の厚さＬとの比Ｍ/Ｌが０．７未満の場合、もしくは１．０を超えた値、例えば１．１の場合の光学シートの反り量は小さくならず、×印となり、反りを軽減できないことが確認された。また、反り防止層４０３の厚さＭとレンズシート４０２３の厚さＬとの比Ｍ/Ｌが０．７及び０．７を超える値、例えば０．８の場合、もしくは１．０及び０．９の場合の光学シートの反り量は小さくなり、丸印となり、反りを軽減できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】従来の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図３】従来のバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図４】従来の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図５】従来におけるバックライトユニットの概略断面図である。
【図６】従来の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置の概略断面図である。
【図７】本発明の光学シートを用いたバックライトユニットを具備する液晶表示装置を模式的に示す概略断面図である。
【図８】本発明における光学シートの反りの測定結果を示す図である。
【図９】本発明における光学シートの反りの測定結果を示す図である。
【図１０】本発明における光学シートの反りの測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０……液晶表示装置、２０……液晶パネル、３０……バックライトユニット、４０……光学シート、４０１ａ……光入射面、４０１……光拡散層、４０１ｂ……光出射面、４０２……光学機能部材、４０３……反り防止、４０４，４０５……層接着剤もしくは粘着剤、４０２１……基材、４０２２……レンズ部、４０２２ａ……単位レンズ、４０２３……レンズシート、５０……光源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面を光入射面とし前記光入射面と反対の面を光出射面とする光拡散層と、
前記光出射面に貼り合わされ前記光入射面より前記光拡散層に入射した光が前記光出射面から出射する際に当該光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する光学機能部材と、
前記光拡散層の前記光入射面に接合された反り防止層と、
を備えることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記光拡散層の線膨張係数をα１とし、前記光学機能部材の線膨張係数をα２としたときに、α１とα２が下記の（１）式、
１．５×α１≦α２≦４．２×α１・・・・・・・（１）
を満たす範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
前記反り防止層は前記光拡散層と接合される面に光出射面を有し、前記光拡散層と反対の面に光入射面を有し、前記光入射面は微細な凹凸を有することを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項４】
前記光学機能部材の線膨張係数をα２とし、前記反り防止層の線膨張係数をα３としたときに、α２とα３が下記の（２）式、
α２＝α３・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
の関係にあることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項５】
前記反り防止層の厚さＭと前記光学機能部材の厚さＬとの比が下記の（３）式、
０.７≦Ｍ/Ｌ≦１.０・・・・・・・・・・・・・・（３）
を満たす範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項６】
前記反り防止層は透過率９５％以上の透明樹脂からなることを特徴とする請求項１または３記載の光学シート。
【請求項７】
前記光拡散層は、アクリル、ＭＳ、ＰＳ、ＰＣ、ＡＳのうち少なくとも何れかを含む有機系樹脂からなり、かつ前記光拡散層は光拡散性微粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項８】
前記光学機能部材は、光透過性の基材と、前記基材の一方の面に単位レンズを一定のピッチで配列形成してなるレンズ部とを有するレンズシートであり、前記基材の前記レンズ部と反対の面に、前記各単位レンズの集光部分に光を透過させる光透過部及び前記各単位レンズの非集光部分に光を反射させる光反射部が並べられた反射層が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。
【請求項９】
前記光学機能部材は前記光拡散層の光出射面に接着剤もしくは粘着剤を介して接合されていることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項１０】
前記反り防止層は前記光拡散層の光入射面に接着剤もしくは粘着剤を介して接合されていることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項１１】
光源と、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光学シートを少なくとも備える、
ことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１２】
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
前記画像表示素子の背面に、請求項１１記載のバックライトユニットを備える、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１】
一方の面を光入射面とし前記光入射面と反対の面を光出射面とする光拡散層と、
前記光出射面に貼り合わされ前記光入射面より前記光拡散層に入射した光が前記光出射面から出射する際に当該光の出射方向、範囲、色、輝度分布の何れか１つを少なくとも制御する光学機能部材と、
前記光拡散層の前記光入射面に接合された反り防止層と、
を備えることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記光拡散層の線膨張係数をα１とし、前記光学機能部材の線膨張係数をα２としたときに、α１とα２が下記の（１）式、
１．５×α１≦α２≦４．２×α１・・・・・・・（１）
を満たす範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
前記反り防止層は前記光拡散層と接合される面に光出射面を有し、前記光拡散層と反対の面に光入射面を有し、前記光入射面は微細な凹凸を有することを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項４】
前記光学機能部材の線膨張係数をα２とし、前記反り防止層の線膨張係数をα３としたときに、α２とα３が下記の（２）式、
α２＝α３・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
の関係にあることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項５】
前記反り防止層の厚さＭと前記光学機能部材の厚さＬとの比が下記の（３）式、
０.７≦Ｍ/Ｌ≦１.０・・・・・・・・・・・・・・（３）
を満たす範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項６】
前記反り防止層は透過率９５％以上の透明樹脂からなることを特徴とする請求項１または３記載の光学シート。
【請求項７】
前記光拡散層は、アクリル、ＭＳ、ＰＳ、ＰＣ、ＡＳのうち少なくとも何れかを含む有機系樹脂からなり、かつ前記光拡散層は光拡散性微粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項８】
前記光学機能部材は、光透過性の基材と、前記基材の一方の面に単位レンズを一定のピッチで配列形成してなるレンズ部とを有するレンズシートであり、前記基材の前記レンズ部と反対の面に、前記各単位レンズの集光部分に光を透過させる光透過部及び前記各単位レンズの非集光部分に光を反射させる光反射部が並べられた反射層が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。
【請求項９】
前記光学機能部材は前記光拡散層の光出射面に接着剤もしくは粘着剤を介して接合されていることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項１０】
前記反り防止層は前記光拡散層の光入射面に接着剤もしくは粘着剤を介して接合されていることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
【請求項１１】
光源と、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光学シートを少なくとも備える、
ことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１２】
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
前記画像表示素子の背面に、請求項１１記載のバックライトユニットを備える、
ことを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１０９８７３（Ｐ２００９−１０９８７３Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８３７８９（Ｐ２００７−２８３７８９）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【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５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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