JP2010078980A - 光制御スタック及びそれを用いたバックライトユニット、表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置の薄型化、高輝度化、高均斉度化を満足する光制御スタック及びこの光制御スタックを用いた照明装置、電子看板、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４１と、前記光源４１の上に、前記光源４１とは反対側の面に表面構造を有する調光シート２６と、前記表面構造の頂部の上に拡散板２５と、前記拡散板２５の上に補正シート１と、を有する光制御スタックで２０１あり、前記表面構造は、前記調光シート２６の入射面から入射した光を透過する前記頂部と、前記入射した光を全反射又は／及び再帰反射する側部１０１と、からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライトユニット等の照明装置、液晶表示装置、電子看板、電子ペーパー、有機ＥＬ表示装置等の各種表示装置に用いることができる。

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や、パーソナルコンピュータ、携帯電話等を中心に商品化されてきた。
このような液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側（観察者側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。

この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットとしては、大別して冷陰極管（ＣＣＦＴ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）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。

近年では、テレビ用途として液晶表示装置が用いられ、大型液晶テレビにおいては、複数本の冷陰極管）やＬＥＤを配置した直下型方式バックライトが採用されている。
このような直下型方式バックライトにおいては、その光源の輝度ムラ（ランプイメージ）が見えてしまい、均一な輝度分布が得られないという問題を有しているため、画像表示素子と光源との間に光散乱性の強い樹脂板が用いられて、光源としての冷陰極管やＬＥＤなどによる輝度ムラが視認されないようにされている。このため、均一な輝度分布となるもの、すなわち高均斉度のものが、得られていなかった。

従来、直下型方式バックライトに使用される拡散板は、光源である冷陰極管から出射される光を拡散させ、輝度ムラ（ランプイメージ）を低減させることを目的としている。しかしながら、完全にランプイメージを消すのは難しい。

完全にランプイメージを消すために、無理に拡散粒子を増やした場合には、全光線透過率が下がりすぎ、輝度低下を引き起こす原因となる。また、全光線透過率を下げないよう拡散板の拡散粒子を減らすと、拡散効果も下がってしまう。

さらに、液晶テレビは年々薄型化していく傾向があるので、光源と拡散板との間隔も狭くなる傾向があり、更に均一な輝度分布の向上が求められている。

例えば、拡散板の上に、プリズム条列を配置したもの（特許文献１、２）が知られているが、これだけでは、十分に薄型のバックライトが得られなかった。
また、二枚のレンチキュラーレンズ状のレンズシートを重ねて点状光源から均一な輝度分布を得られる方法が知られている（特許文献３）。このようなものでは、光をレンズにより拡散させることはできるが、光源直上での輝度を十分に低減することができず、薄型で均一な輝度分布を得ることができない。

また、水銀レス、低消費電力の点からＬＥＤがバックライト用光源として多く用いられ、エッジライト方式を併用したもの等があり、点状の光源から平面状の光源を得るものが開示されている。（特許文献４）これらは、部品点数が多く、その組み立てに煩雑さを伴ってしまい、ひいてはコスト高を招いてしまうという問題点があった。

また、拡散層を２層用いて一方の拡散層に空隙を用いる事を特徴とする（特許文献５）もの知られている。この文献では、光を拡散することの記述はされているが、光源直上の輝度を低減させる記述もなく、一番輝度が高くなる光源の直上での輝度ムラを低減することはできない。さらに、この文献では、空隙は一方向に延びているため、点状の光源に適用することはできない。

また、本構成と類似した部分を含有しうる構成のもの（特許文献６、７、８）が、知られている。これによると、プリズム状リブと光学フィルムを粘着層を介して結束することが書かれている。このような構成にて、特許文献７のＦＩＧ．１及び、ＦＩＧ．１４に記載の構成にて、輝度の均一化を試みたが、光源と拡散板の間隔が広いものでは、均一な輝度分布が得られたが、近年求められているような薄型の表示装置に対応しうるような薄型のバックライトユニットが得られるような、光源と拡散板の間隔を狭めると、光源の直上の輝度が高く均一な輝度分布は得られなかった。

また、特許文献７に記述されている光管理パッケージを光源の直上に配置したが、十分な剛性がなく、一定の距離を保ちながら保持することができなかった。また光源の直上では、光が透過しないため、逆に輝度が低下しすぎるために、帯状の暗部が認識されてしまい、均一な輝度分布を得ることができなかった。同様に、当文献に記述されている平面視方向Ｆでの輝度の向上を目的とした他のプリズム状リブを用いても同様に均一な輝度分布を得ることはできなかった。

導光板に、その光源４１側に配置された、レンズアレイシート３０により集光した光を、導光板３１に入射させて、輝度の均一化を図るものが知られている（特許文献９）。しかし、このようなレンズアレイシート３０では、本願の図１７に記載されているように、光源４１から平面視方向Ｆ（平面視方向とは、観察者側でパネルに垂直な方向をいう）に射出する光の多くが、レンズアレイシート３０をそのまま透過されてしまうため、光源４１の直上で輝度が高くなってしまい、十分に均一な輝度分布を得ることができない。

上記の様々な問題は、一つ解決すればよいというわけではなく、全て同時に解決する必要がある。上述したように従来の装置では、上記問題に充分に応えられているとは言いがたく、ユーザからは、低価格、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ユニット及びディスプレイ装置の開発が待ち望まれている。
特開２００７−１０３３２１号公報 特開２００６−１９５２７６号公報 特開２００７−１２５１７号公報 特開２００８−２７７５６号公報 特開２００８−７８０８５号公報 特開２００８−３２３３号公報 特表２００７−５０２１０号公報 特開２００８−１２２５２５号公報 特開２００８−１６６０５７号公報

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、表示装置の薄型化、高輝度化、高均斉度化を満足する光制御スタック及びこの光制御スタックを用いた、バックライトユニット等の照明装置、液晶表示装置、電子看板、電子ペーパー、有機ＥＬ表示装置等の各種表示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に、本発明では、以下のような手段を講じる。

請求項１の発明は、光源と、前記光源の上に前記光源とは反対側の面に表面構造を有する調光シートと、前記表面構造の上に拡散板と、前記拡散板の上に補正シートとを有し、前記表面構造は、前記調光シートの入射面から入射した光を透過する前記頂部と、前記拡散板に接せず前記調光シートの入射面から入射した光を拡散する屈曲部と、前記入射した光を全反射し前記光源側に戻す及び／又は透過する側部と、からなることを特徴とする光制御スタックである。
請求項２の発明は、光源と、前記光源の上に前記光源とは反対側の面に表面構造を有する調光シートと、前記表面構造の上に拡散板と、前記拡散板の上に補正シートとを有し、
前記表面構造は、前記拡散板に接する頂部と、前記拡散板に接しない、突起、くぼみ、段差からなる屈曲部と、前記頂部または前記屈曲部の間にある側部と、から構成されることを特徴とする光制御スタックである。
請求項３の発明は、前記表面構造は、前記頂部、前記屈曲部、前記側部の少なくとも一つ以上が周期構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光制御スタックである。
請求項４の発明は、前記表面構造は、前記頂部、前記屈曲部、前記側部のいずれもがランダム構造からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光制御スタックである。
請求項５の発明は、前記表面構造は、隣り合う前記頂部の間に少なくとも１つ以上の前記屈曲部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載に光制御スタックである。
請求項６の発明は、前記頂部及び屈曲部は、前記入射面の面積の３％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光制御スタックである。
請求項７の発明は、前記入射面から入射した光の全光線透過率は２５％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光制御スタックである。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７に記載の光制御スタックを用いたバックライトユニットである。
請求項９の発明は、請求項８に記載のバックライトユニットを備えた表示装置である。

本発明は、上述の手段により、表示装置の薄型化、高輝度化、高均斉度化を満足する光制御スタック及びこの光制御スタックを用いたバックライトユニット等の照明装置、液晶表示装置、電子看板、電子ペーパー、有機ＥＬ表示装置等の各種表示装置を提供することができる。

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、本発明の光制御スタック２０１を組み込んで用いられる液晶表示装置２００を示したものである。
バックライトユニット１３は、背面側から順に、反射板４３、光源４１、調光シート２６、拡散板２５及び補正シート１が配設されることで構成されている。ここで、調光シート２６、拡散板２５及び補正シート１が積み重なったものを光制御スタック２０１という。また上述のバックライトユニット１３の上には、表示部２１が配置される。

光源４１は、表示部２１の画像表示に用いる光の供給源であり、本実施形態における光源４１としては、細径の棒状の冷陰極管等の線光源やＬＥＤ等の点光源が用いられる。
なお、光源４１はこのような冷陰極管に限定されず、線光源であれば他のどのようなものでもよい。即ち、冷陰極管の他に、例えば、通常の蛍光管、熱陰極管、外部電極管、水銀レス希ガス蛍光ランプ、列状に配置された発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）、半導体レーザー等を光源４１として用いることができ、特に、外部電極管や列状に配列された発光ダイオードを用いることが好ましい。

また、導光板の平行溝と同等の長さを有する円柱状または角柱状の透明な導光体を用い、その導光体の上面および底面にＬＥＤを配置したＬＥＤ光源を、光源４１として用いても良い。このＬＥＤ光源は、導光体の上面および底面からＬＥＤの光を入射して導光体の側面からＬＥＤの光を出射することができるように構成されている。

また、光源４１としては点光源であってもよく、この点光源としては、冷陰極管のように水銀を用いず発光効率が高いＬＥＤが好ましい。

図２（ａ）は、携帯電話などのモバイル機器に用いられる青色に発光する青色ＬＥＤ素子５０をＬＥＤ用レンズ５３で覆ったものであり、該ＬＥＤ用レンズ５３の内球面には黄色に発光する蛍光体５１が塗工されている。これにより、擬似白色に発光する方式の白色ＬＥＤ４６とされている。
この方式では単色のＬＥＤ素子に蛍光体を覆うだけで擬似白色発光が実現できる利点ある。また、ＬＥＤ及び蛍光体の発光色は上述のものに限定されず、一つの単色ＬＥＤ素子に少なくとも１種類以上の蛍光体で覆ったものであれば他の形態のものであってもよい。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のＬＥＤ用レンズ５３にプリズム形状７０を付加した白色ＬＥＤ４６である。該プリズム形状５４を用いることにより、白色ＬＥＤ４６から出射される光の配光分布を調整することができる。

図２（ｃ）は、擬似白色発光するＬＥＤの他の方式として、単色に発光するＬＥＤ素子（赤色ＬＥＤ素子４８、緑色ＬＥＤ素子４９、青色ＬＥＤ素子５０）を組み合わせることで擬似白色に発光する方式である。この場合、上述のような図２（ａ）の場合と比較して、蛍光体５１がＬＥＤ素子からの発熱で劣化する問題を回避でき、また各ＬＥＤ素子の光量を調節することで任意の色彩を得ることができる。

図３は、単色に発光する単色ＬＥＤ（赤色ＬＥＤ５４、緑色ＬＥＤ５５、青色ＬＥＤ５６）を組み合わせて点光源ユニット５２として構成したものである。この場合、図３（ｂ）のように赤色ＬＥＤ５４、緑色ＬＥＤ５５、青色ＬＥＤ５６を一個ずつ組み合わせて点光源ユニット５２として構成してもよいし、図３（ｃ）のように、光出力が弱い色（例えば、緑色ＬＥＤ５５）を複数個配置して点光源ユニット５２として構成してもよい。
この点光源ユニット５２を構成することで、各色のＬＥＤを時分割で発色させるフィールドシーケンシャル法を用いてカラー表示させることも可能である。

また、点光源ユニット５２においてはＬＥＤの数は限定されない。この点光源ユニット５２を複数配置する場合、隣接する点光源ユニット５２同士の発光色が同一であると色の強度が部分的に強くなり平面視方向Ｆから色ムラとして認識されるため、隣接する点光源ユニット５２同士では発光色が異なるものとなることが好ましい。

また点光源としては上述のＬＥＤに限定されるものではなく、例えば図４に示すように、単色の半導体レーザー（赤色半導体レーザー５７、緑色半導体レーザー５８、青色半導体レーザー５９）の光を、ファイバ６０に通して混色し、半導体レーザー用レンズ６１から出射するものであってもよい。その他、点光源は、通常の蛍光ランプ、ハロゲンランプであってもよい。

上述の点光源を配置箇所ごとに分割駆動してもよい。これにより、明るい画像を表示する場所に対応する配置箇所の光源４１を発光させ、暗い画像を表示する場所に対応する配置箇所の光源４１を消灯または発光量を小さくすることで、明暗の差が大きくなりコントラストを大きくすることが可能となる。

この際、各分割したエリアごとでは、均一であり、且つエリア間での光のモレは低減するような光の分布を有することが望ましい。
そのため、レンズとして光を均一化させつつある一定のところでは、光が低減していくような形が望ましい。

次に、複数の点光源の配置の態様について説明する。図５は、複数の点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２の配置態様を模式的に示す平面図である。

図５（ａ）に示すように、複数の点光源４１ｂあるいは点光源ユニット５２を配置する第１の態様は、バックライトユニット１３の縦方向および横方向に沿ってマトリックス状に所定の間隔で配置した構成としている。

また、第２の態様としては、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）における点光源４１ｂ、あるいは点光源ユニット５２のＣ１〜Ｃ４を取り除いたような構成、すなわち、四角形の四頂点のそれぞれに点光源４１ｂあるいは点光源ユニット５２を配置し、さらに、この矩形の対角線の交点に点光源４１ｂあるいは点光源ユニット５２を配置したような構成とされている。

さらに、第３の態様としては、図５（ｃ）に示すように、正六角形が連続して形成されたハニカム構造の各頂点に点光源４１ｂあるいは点光源ユニット５２をそれぞれ配置したような構成とすることができる。あるいは、図５（ｄ）に示すように点光源４１ｂあるいは点光源ユニット５２を線状に配置した構成としたものであってもよい。

以上のような態様において、点光源４１ｂあるいは点光源ユニット５２間の距離は、すべての箇所で均一となっていてもよいし、部分的に変化していてもよい。
この例としては、バックライトユニット１３の中央箇所などにおいて点光源間の間隔を狭めるようにしたものが挙げられる。

また、隣接する点光源としての光源４１の中心間の距離は、１５ｍｍ〜１５０ｍｍであることが好ましく、２０ｍｍ〜６０ｍｍであることがより好ましい。１５ｍｍ未満の場合、光源の発熱の影響が強くなりすぎ、放熱が不十分となってしまう。さらに２０ｍｍ以上である場合には、放熱に特別な機構が無くても十分な放熱を行うことが可能である。また、１５０ｍｍより距離が離れると、輝度を入力信号により変化させることにより高コントラストな映像表示が可能なローカルデミングの際に、その輝度を変化させるエリアが広くなりすぎて不自然な映像となってしまう。また６０ｍｍより距離を狭くした場合には、高精細な映像にも対応しうるローカルデミングが可能である。この範囲にすることにより、バックライトユニット１３において適切な放熱を行うことができ、かつ高画質な映像を表示しうるバックライトユニット１３を実現できる。

このような光源４１から発光した光の一部は、光源４１を背面側から覆うように設置された反射板４３に入射し反射される。反射板４３は、光源４１からの光を反射することができるものであれば、どのような材料で形成してもよく、例えばＰＥＴやＰＰ（ポリプロピレン）等にフィラーや空気を混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。

また、ＰＥＴと相溶性のない樹脂や酸化チタン（ＴｉＯ２ ）、硫酸化バリウム（ＢａＳＯ４ ）のようなフィラーをＰＥＴに分散させた後、該ＰＥＴを２軸延伸法で延伸することにより、該フィラーの周りに気泡を発生させて形成させたものも用いることができる。

なお、光源４１として線光源を採用した場合、調光シート２６の入射面２６ａと線光源の中心位置との最短距離の寸法が、２ｍｍ〜３０ｍｍ以下となるように設置され、５ｍｍ〜２５ｍｍであることがさらに好ましい。調光シート２６との距離をした２ｍｍ未満にした場合には、光源４１の発熱により拡散板２５にゆがみが生じてしまう。３０ｍｍより離した場合には、調光シート２６と光源４１との間で光源４１の光Ｈが拡散しすぎるため輝度が低下する。また、５ｍｍ未満では、光源４１のイメージを消すことができない。尚、調光シート２６との距離を２５ｍｍ以下にすることにより、液晶テレビ等の表示装置の奥行き方向の厚さを薄くすることができる。

また、光源４１として点光源４１ｂあるいは点光源ユニット５２を採用した場合には、これらと調光シート２６の入射面２６ａとの最短距離の寸法は、直下型バックライト装置の厚さと輝度の均一度を考慮して設計すればよいが、１ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ〜２５ｍｍであることがより好ましい。調光シート２６との距離をした１ｍｍ未満にした場合には、光源４１の発熱により調光シート２６にゆがみが生じてしまう。３０ｍｍより離した場合には、調光シート２６と光源４１との間で光源４１の光Ｈが拡散しすぎるため輝度が低下する。また、３ｍｍ未満では、光源４１のイメージを消すことができない。尚、調光シート２６との距離を２５ｍｍ以下にすることにより、液晶テレビ等の表示装置の奥行き方向の厚さを薄くすることができる。

そして、上述のような光源４１から発光した光の一部及び反射板４３で反射された光は、調光シート２６の入射面２６ａに入射する。

調光シート２６は、光源４１から入射した光を透過、全反射、拡散させるものである。
図６は、光源４１から平面視方向Ｆに射出される光が、調光シート２６の入射面２６ａから入射し、表面構造を有する射出面側から拡散板２５に射出する光及び光源４１側に戻る光について説明する。

光源４１から平面視方向Ｆに射出され、調光シート２６の入射面２６ａから入射し、調光シート２６の側部１０１に入射する光は、側部１０１で全反射する。
そのうち、光源４１側に戻る光Ｈ１１と、その後、調光シート２６のいずれ（１０１、１０２、１０３）かを透過して拡散板２５に射出する光Ｈ１２がある。
このうち全反射し、光源４１側に戻る光Ｈ１１は、光源４１の直上の最も輝度が高くなる部分の輝度を下げる効果がある。

光源４１から平面視方向Ｆに射出され、調光シート２６の入射面２６ａから入射し、頂部１０２の拡散板２５に接する部分に入射する光Ｈ２１は、そのまま透過し拡散板２５に射出される。拡散板２５に接しない部分に入射する光Ｈ２２は、調光シート２６の表面で拡散し拡散光として拡散板２５に射出される。

頂部１０２は、拡散板２５と接するため輸送途中の振動により傷を生じる。上述を防止するため、頂部１０２は、丸みを帯びているのが良い。さらに、頂部１０２は、その数を増やす又は／及び面積を広くすると、傷の発生を抑えることができる。

光源４１から平面視方向Ｆに射出される光が、調光シート２６の入射面２６ａから入射し、調光シート２６の屈曲部１０３に入射する光Ｈ３は、屈曲部１０３で拡散し、拡散非光として拡散板２５に射出する。屈曲部１０３は、拡散板２５と接せず、突起、くぼみ、段差からなる。
屈曲部１０３は、拡散板２５には接しないため、屈曲部１０３の形状やその数、また面積を変えることにより光の拡散を制御できる。そのため、光源４１から、斜め方向へ射出される光に対しても、屈曲部１０３の形状、その数、面積を制御にすることにより光の拡散性を制御することができるので、均−な輝度分布を得ることができる。

尚、頂部１０２及び屈曲部１０３は、側部１０１または、端面２６ｂに囲まれている。すなわち、頂部１０２と屈曲部１０３とが接することはない。

この頂部１０２と屈曲部１０３を足した面積の入射面２６ａの面積に対する面積比率は３％以上４０％以下であることが望ましい。上述の面積比率が３％より少ない場合は、側部１０１の割合が多いため、光源４１から平面視方向Ｆに射出される光が全反射されてしまうため、光源４１の直上で輝度が低くなり、逆にその周辺で輝度が高くなる。すなわち、光源４１の真上がその周辺に比べて暗く、均一な輝度分布が得られない。
また逆に、上述の面積比率が４０％より多くなると、側部１０１の割合が少ないため、光源４１から平面視方向Ｆに射出される光が全反射される割合が少ないため、光源４１の直上で輝度が高くなり、逆にその周辺で輝度が低くなる。すなわち、光源４１の真上がその周辺に対して明るく、均一な輝度分布が得られない。

上述の比率は、ＪＩＳ Ｋ７１０５に規定されている全光線透過率の測定法において、調光シート２６の入射面２６ａを測定器の光源側に配置し、測定を行うことにより求められる。上述の面積比率が３％であるときに透過率は、２５％となる。また上述の面積比率が４０％のときに透過率は、７０％となる。このことから調光シート２６のＪＩＳ Ｋ７１０５に規定されている全光線透過率は、２５％から７０％であること望ましい。

尚、頂部１０２および、屈曲部１０３の面積の割合は、上述の面積比率の中で、傷つきにくく、且つ均一な輝度分布となるものを適宜、選択することができる。

ところで、周期的な構造を有するもの同士では、モアレが発生する。一方、本願の表示装置２００では、調光シート２６と表示部２１の間には拡散板２５を有しているため、調光シート２６と表示部２１が周期性を有していても拡散版２５で調光シート２６の光が乱れるため、モアレが発生しない。そのため、側部１０１、頂部１０２、底部１０３からなる凹凸形状は、周期構造であっても良い。これらの凹凸形状の周期のピッチは、３０μｍ〜３００μｍが適している。すなわち、３０μｍより小さい周期のピッチでは、成型に用いる金型の切削が困難となり、周期のピッチのズレによるムラが生じてしまう。また、３００μｍを超えると、調光シート２６の成型時に、樹脂が十分に金型の溝に入り込まず、樹脂を成型することが困難となる。

また、調光シート２６の厚さとしては、５０μｍ〜５００μｍの間が望ましく、より望ましくは、１２５μｍ〜５００μｍである。５０μｍより厚くすることにより、図７のような突起状やリング状の保持部１１０をつけることにより、調光シート２６のよれの発生を抑えることができる。さらに、１２５μｍとすることにより、調光シート２６の剛性を増し、よれを防ぐことができる。なお、５００μｍより厚いと、調光シート２６をロール状に保持することが困難となり、且つ材料コストもかかる。

調光シート２６は、透光性基材１７上にＵＶ硬化樹脂等の電離放射線硬化樹脂を用いて製造することができる。ここで透光性基材１７としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレートやＭＳ樹脂、その他のアクリル系樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等の光学的に透明な部材を使用するのが好ましい。
または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）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）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してもよい。

また、透光性基材１７の内部に透光性微粒子を混入する事によって、拡散効果を持たせる事も可能となる。また、光の入射面２６ａをマットとする事により、同様の効果を持たせることもできる。この際、上述の全光線透過率の範囲に入るようにする必要がある。

図８は、調光シート２６の作製方法を説明したものである。図８の（ａ）は、金型３０１の切削を示すものである。このとき、拡散板２５に接する調光シート２６の頂点１０２にあたる部分をバイト３０２で切削していくので、切削前の面を平面にする必要がない。図８の（ｂ）は、金型３０１に樹脂１９を埋めて調光シート２６に形状を成型することを示すものである。樹脂１９を金型３０１に充填させた後、硬化させる。その後、図８の（ｃ）に示すように金型３０１から剥離することによって調光シート２６を作製することができる。
このような作製方法により作製された調光シート２６では、バイト３０２で切削された頂点部分がそのまま頂部１０２として転写されるため、直線状に延在した頂部１０２ができる。

また上述によらず、上述の金型３０１から、さらに複版を作製しそれを用いて調光シート２６を作製しても良い。

また、銅を表面にメッキし鏡面研磨した金属ロールにレーザーでくぼみを形成した後、エッチングを行うことによっても、金型３０１を作製できる。このような製法では、金型３０１の面の精度は、鏡面研磨の際にうねりができてしまうため高くはないが、レーザーで非接触的に加工を行うため、問題なく金型３０１の作製ができる。

図９に、本発明の調光シート２６の一例を示す斜視図を示す。
調光シート２６は、頂角γが９０度となるような側部１０１を有した凹部を多数配置してなる。このような、調光シート２６は、上述のレーザーにより作製された金型３０１を用いて作製することができる。

図１０、図１１、図１２に、本発明の光制御スタック２０１の一例を示す断面図を示す。
図１０、図１１、図１２の調光シート２６の頂角γは略９０度である。頂角γを略９０度とすることにより、側部１０１で光源４１から平面視方向Ｆに射出する光を全反射し光源４１側に効率的に戻すことができる。

図１２は、頂部１０２の間に凸状の屈曲部１０３を１箇所、凹状の屈曲部１０３を２箇所、有している。
尚、図１２の、頂部１０２と屈曲部１０３の面積の割合は、１：３である。この場合においては光制御スタック２０１から射出される光の均一性が高く、目視による光源４１のランプイメージは見られなかった。またこの頂部１０２と屈曲部１０３の面積の割合は適宜設定することが可能である。

図１３は、略四角錐状のプリズム形状がマトリクス状に配置された調光シート２６である。頂部１０２は、互いに交差する方向（本実施例では直交する方向）に延在する。

このような形状では、光源４１がアレイ状に配置されているものに対して好適である。

交差する方向に延在する構造の断面は、略々、同一の形状でもよく、あるいは、互いに形状が異なっていてもよいが、同一形状とすることにより、金型３０１の作成が容易となる。

拡散板２５は、上述の調光シート２６から入射する光を拡散させる機能を有する。
拡散板２５は、透明樹脂に光拡散領域が分散されて形成された略板状をなす部材であって、調光シート２６から入射した光を、拡散板２５の入射面の凹凸構造、拡散板２５の内部の拡散領域と透明樹脂との屈折率差、拡散板２５の射出面の凹凸構造により拡散する。

この拡散板２５を構成する透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、例えば、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、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（ＰＳ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリルスチレン共重合体（ＡＳ）などを用いられる。

また、この透明樹脂に分散される光拡散領域は、好適な拡散性能を容易に得ることができる光拡散粒子からなることが好ましい。
この光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、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）等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。
また、先に記載した透明粒子から２種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。さらにまた、透明粒子の大きさ、形状は、特に規定されない。

なお、透明樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、該熱可塑性樹脂内に形成される気泡を光拡散領域として用いてもよい。この気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。これによって、拡散板２５の膜厚をより薄くすることが可能となる。

この熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スピログリコール共重合ポリエステル樹脂、フルオレン共重合ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、脂環式オレフィン共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー，アクリロニトリルポリスチレン共重合体およびこれらを成分とする共重合体、またはこれら樹脂の混合物などを用いることができ、特に制限されることはない。

拡散板２５の厚さは、１〜５ｍｍが好ましい。１ｍｍ未満の場合には、ゆがみが生じてしまい、５ｍｍを超える場合には、光の吸収が増え、輝度低下が生じる。

さらに、拡散板２５の表面には凹凸形状（図示せず）を形成してもよい。この凹凸形状により拡散板２５から出射する光を拡散して、光の均一性をより向上させることができる。この場合、凹凸形状は中心線平均粗さＲａが３μｍ〜１，０００μｍであるプリズム形状、またはレンズ形状が好ましい。プリズム形状の場合、プリズム形状は多角形が好ましく、そのプリズム頂角を４０度〜１７０度、プリズムのピッチを２０μｍ〜７００μｍとするのがより好ましい。またプリズム形状は角錐形状、角錐台形状でもよい。また上述の凹凸形状は、凹凸形状に入射する光の照度または輝度に対応して形状を変化させてもよく、例えば、凹凸形状に入射する光の照度または輝度が大きい領域では、上述のプリズム頂角を小さくしてもよい。

また凹凸形状は、梨地状などのマット面に形成してもよい。
さらに、この場合の拡散板２５の全光線透過率は４０％以上９８％以下、ヘイズは２０％〜１００％とすることが好ましい。

このような構成の拡散部材２５は、公知の技術である共押出成型法、射出成形法、熱プレス法、注形重合法等を用いて製造することができる。
また、拡散板２５に凹凸形状をつける方法としては、上述の共押出形成法、射出成形法で拡散板２５を形成中に、凹凸形状を賦型するための金型に圧力をかけて密着させ、凹凸形状を転写することができる。あるいは、拡散板２５の入射面、あるいは射出面に、ＵＶ硬化樹脂などのような放射線硬化樹脂を用いて凹凸形状を成形することもでき、例えば、共押出法により拡散板２５を板状部材として成形した後に、拡散板２５の入射面、あるいは射出面に凹凸形状をＵＶ成形して形成することができる。

このような拡散板２５から射出された光は、補正シート１に入射する。この補正シート１は、入射した光を出射面から出射する際に、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可能なように構成されている。

補正シート１は、透光性基材１７の観察者側Ｆに、半球状の凸レンズがアレイ状に配列されて構成されたものを用いる事ができる。

このとき、凸レンズの頂点間のピッチとは、３０μｍから１００μｍのものが用いられ、さらに、凸レンズの配置は周期性を有しないものであれば、表示部２１とのモアレを生じず好ましい。

また補正シート１は、３Ｍ社製ＢＥＦＦのようなプリズム形状が配列されたものを用いる事ができる。この際、プリズム形状の頂点が丸みを帯びていると補正シート１の傷つきを防止できる。

このとき、プリズム形状の頂点間のピッチとは、２５μｍから１５０μｍのものが用いられる。

この凹凸形状を有する補正フィルム１の製造方法としては、透光性基材１７上にＵＶ硬化樹脂等の電離放射線硬化樹脂（ＵＶや放射線で硬化する材料を含む樹脂であれば特に種類は限定しない）を用いた成形方法が挙げられる。ここで透光性基材１７としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレートやＭＳ樹脂、その他のアクリル系樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等の光学的に透明な部材を使用するのが好ましい。
または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）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）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してもよい。

光制御スタック２０１は、上述の調光シート２６と、拡散板２５と、補正シート１とを光源４１上に順次、一定の距離を置いて積み重ねたものである。
光制御スタック２０１は、平面視方向Ｆの光の強度を高めるための、集光作用と、光を拡散させて光を均一化させる拡散作用を有する。
これにより、平面視方向Ｆの輝度を高めつつ均一平面視方向Ｆの光を得ることができる。また、光制御スタック２０１と光源４１との距離は、光源４１と拡散板２５のみの構成と場合と比較して、その距離を短くすることができるため、結果として、バックライトユニット１３及び表示装置２００の薄型化を実現できる。

また、上述の調光シート２６、拡散板２５、補正シート１のいずれかの間には、傷防止や、光学密着を防止する目的等で、拡散フィルムを配置してもの良い。上述の拡散フィルムとは、傷を防止し、光学密着を防止し、また拡散フィルムに入射した光を拡散又は／及び集光する機能ものである。

また、光制御スタック２０１の保持方法としては、図１４に示すように筺体で挟持しても良いが、粘・接着剤を用いて、貼り合わせても良い。

図１５の光制御スタック２０１は、基材１ｂの上にシリンドリカルレンズ１ａが形成されたシリンドリカルレンズシート１の裏面側に、さらに反射部２０を有し，隣り合う反射部２０の間に空隙４を有する。さらに反射部２０が、光学密着材１８ａを介して光拡散板２５と一体化した光制御スタック２０１の構成である。

図１６は、上述の構成おいて，さらに調光シート２６と拡散板２５が光学密着材１８ｂを介して一体化した光制御スタック２０１の構成である。すなわち、光制御スタック２０１は、一枚構成である。

なお、光学密着材１８ａ、１８ｂとして粘・接着剤が使用可能であり、このような粘・接着剤としては、例えば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の粘・接着剤が挙げられる。

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℃で貯蔵弾性率Ｇ’ １．０Ｅ＋０４ Ｐａ以上であることが望ましい。これより値が低いと、使用中に拡散板２５と補正シート１がずれてしまう可能性がある。また安定に空隙４を確保するために、接・粘着剤層の中に透明のアクリル、シリカ等の粒子を混ぜても良い。また粘接着剤はキャリアを有した両面テープ状のものでも良いし、単層のものでもよい。

粘着剤や基材１ｂに混入する透光性微粒子（透明粒子あるいは拡散性微粒子）としては、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明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、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル樹脂粒子、スチレン樹脂粒子、スチレンアクリル共重合体粒子及びその架橋体、メラミン樹脂粒子、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。これら透明粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。

光制御スタック２０１は、全体として、２ｍｍから６ｍｍの厚さが望ましい。２ｍｍより薄いものでは、大型のテレビに用いた場合に、光制御スタック２０１にゆがみが出てしまう。また、６ｍｍより厚い場合には、光の吸収が増え、輝度低下が生じる。

（実施例１）
調光シート２６として、１８８μｍのＰＥＴフィルム上に紫外線硬化樹脂を塗布し金型ロール３０１に密着させつつ紫外線硬化することにより、図１３示すような四角錐のくぼみがアレイ状に配置された厚さが２５０μｍの調光シート２６を得た。金型ロール３０１には頂角γが９０度で、調光シート２６の頂部１０２として１０μｍ幅の平坦部１０２が形成されるように、ピッチ２５０μｍで、金型ロール３０１の円周方向とそれに垂直な方向に、切削を行った。これにより、頂部１０２と屈曲部１０３を足した面積が、入射面２６ａに対して面積比率約８％のものが得られた。この調光シート２６のＪＩＳ Ｋ７１０５で規定されている全光線透過率は、３１％であった。この調光シート２６を図５（ａ）のような配列のＬＥＤ光源４１上に配置した。さらにこの調光シート２６の上に、ヘイズ８０％の２ｍｍの厚さの拡散板２５を配置した。さらに、３Ｍ社製輝度向上フィルムＲＢＥＦを配置し、光制御スタック２０１が光源４１上に配置されたバックライトユニット１３を得た。この構成で、光源４１を点灯し、光源４１に起因する輝度ムラがないことを確認し、また同時に１００００ｃｄ／ｍ２程度の十分な輝度が得られていることを確認した。さらにこの状態にて、約１時間放置し、光制御スタック２０１にゆがみが発生しないことを確認した。また、輸送状態を想定した振動試験において、 調光シート２６、拡散板２５に目視できるキズがないことを確認した。尚、振動試験の条件は、振動数を５から５０Ｈｚ、加速度を１Ｇ、振幅を０．２から１９．８ｍｍ、振動方向・時間を、上下６０分、左右１５分、前後１５分 計９０分の３方向とした。

（実施例２）
調光シート２６として、予め鏡面研磨された銅製のロールに、レーザー製版システムにより、約８０μｍピッチで、レーザーによりくぼみを形成し、エッチングにより、図９のような表面形状の金型３０１を得た。この金型３０１から、さらに、シリコーン樹脂を用いて、この金型３０１を複版した。この複版したものを、さらに、アクリロニトリルスチレン共重合体樹脂に押し出し成型により、図９に示すようなくぼみがアレイ状に配置された厚さが２５０μｍの調光シート２６を得た。これにより、頂部１０２と屈曲部１０３を足した面積が、入射面２６ａに対して面積比率約３５％のものが得られた。この調光シート２６のＪＩＳ Ｋ７１０５で規定されている全光線透過率は、６２％であった。この調光シート２６をＬＥＤ光源４１が図５（ｂ）のような配列のＬＥＤ光源４１上に配置した。さらにこの調光シート２６の上に、ヘイズ９０％の３ｍｍの厚さの拡散板２５を配置した。さらに、補正シート１として、ＭＮＴＥＣＨ社製ＵＴＥ−ＩＩを配置し、光制御スタック２０１が光源４１上に配置されたバックライトユニット１３を得た。この構成で、光源４１を点灯し、光源４１に起因する輝度ムラがないことを確認し、また同時に１００００ｃｄ／ｍ２程度の十分な輝度が得られていることを確認した。さらにこの状態にて、約１時間放置し、光制御スタック２０１にゆがみが発生しないことを確認した。また、輸送状態を想定した振動試験において、 調光シート２６、拡散板２５に目視できるキズがないことを確認した。尚、振動試験の条件は、振動数を５から５０Ｈｚ、加速度を１Ｇ、振幅を０．２から１９．８ｍｍ、振動方向・時間を、上下６０分、左右１５分、前後１５分 計９０分の３方向とした。

（比較例１）
調光シート２６として、ポリカーボネート樹脂に押し出し成型により、表面に四角錐の突起が３００μｍのピッチでアレイ状に配置された厚さが２５０μｍの調光シート２６を得た。これにより、頂部１０２と屈曲部１０３を足した面積が、入射面２６ａに対して面積比率約２％のものが得られた。この調光シート２６のＪＩＳ Ｋ７１０５で規定されている全光線透過率は、２２％であった。このシートをＬＥＤ光源４１が図５（ａ）のような配列のＬＥＤ光源４１上に配置した。さらにこの調光シート２６の上に、ヘイズ８０％の０．８ｍｍの厚さの拡散板２５を配置した。さらに、３Ｍ社製輝度向上フィルムＢＥＦ ＩＩＩを配置し、光制御スタック２０１が光源４１上に配置されたバックライトユニット１３を得た。この構成で、光源４１を点灯すると、光源４１の直上あたる部分に黒い影が見られ、輝度ムラが確認された。また同時に１００００ｃｄ／ｍ２程度の十分な輝度が得られていることを確認した。さらにこの状態にて、約１時間放置すると、光制御スタック２０１にゆがみが発生した。また、輸送状態を想定した加振テストにおいて、 調光シート２６、拡散板２５に目視できるキズが発生した。尚、振動試験の条件は、振動数を５から５０Ｈｚ、加速度を１Ｇ、振動方向・時間を、上下６０分、左右１５分、前後１５分 計９０分の３方向とした。

本発明の液晶表示装置の一例を示す断面図 本発明の光源の一例を示す図 本発明の光源の一例を示す図 本発明の光源の一例を示す図 本発明の光源の配置を示す図 本発明の板状光制御スタックの側部、頂部、屈曲部、を示す断面図 保持部を有する本発明の調光シートの一例を示す図 本発明の調光シートの作製方法の一例を示す説明図 本発明の調光シートの表面形状の一例を示す斜視図 本発明の板状光制御スタックの一例を示す断面図 本発明の板状光制御スタックの一例を示す断面図 本発明の板状光制御スタックの一例を示す断面図 本発明の調光シートの表面形状の一例を示す斜視図 本発明の光制御スタックの保持方法の一例を示す断面図 本発明の補正シートと拡散シートとを光学密着材を介して密着させた構成の一例を示す断面図 本発明の補正シートと拡散シートと調光シートを光学密着材を介して密着させた構成の一例を示す断面図 従来のバックライトユニットを示す断面図

符号の説明

Ｆ…平面視方向、Ｃ４…点光源、あるいは点光源ユニットの配置位置、、Ｈ…光、Ｈ１１、Ｈ１２…側部１０１に入射する光、Ｈ２１、Ｈ２２…頂部１０２に入射する光、Ｈ３…屈曲部１０３に入射する光、１…補正シート、１ａ…レンズ形成部、１ｂ…基材、４…空隙、１３…バックライトユニット、１７…透光性基材、１８、１８ａ、１８ｂ…光学密着材、１９…樹脂、２０…反射部、２１…表示部、２５…拡散板、２６…調光シート、２６ａ…調光シート入射面、２６ｂ…調光シート端面、２７…表示装置、３３Ｂ…バインダマトリックス、３３Ｐ…粒子、４１…光源、４１ａ…線光源、４１ｂ…点光源、４３…反射板（反射フィルム）、４６…白色ＬＥＤ、４７…ＬＥＤ基板、４８…赤色ＬＥＤ発光素子、４９…緑色ＬＥＤ発光素子、５０…青色ＬＥＤ発光素子、５１…蛍光体、５２…点光源ユニット、５３…ＬＥＤ用レンズ、５４…赤色ＬＥＤ、５５…緑色ＬＥＤ、５６…青色ＬＥＤ、５７…赤色半導体レーザー、５８…緑色半導体レーザー、５９…青色半導体レーザー、６０…光ファイバ、６１…半導体レーザー用レンズ、７０…プリズム形状、１０１…側部、１０２…頂部、１０３…屈曲部、１０４…空隙、１１０…保持部、２００…表示装置、２０１…光制御スタック、３０１…金型、３０２…バイト、４０１、４０２…保持フレーム、４１０…支柱、γ…頂角

Claims (9)

1. 光源と、
   前記光源の上に前記光源とは反対側の面に表面構造を有する調光シートと、
   前記表面構造の上に拡散板と、
   前記拡散板の上に補正シートとを有し、
   前記表面構造は、
   前記調光シートの入射面から入射した光を透過する前記頂部と、
   前記拡散板に接せず前記調光シートの入射面から入射した光を拡散する屈曲部と、
   前記入射した光を全反射し前記光源側に戻す及び／又は透過する側部と、からなることを特徴とする光制御スタック。
2. 光源と、
   前記光源の上に前記光源とは反対側の面に表面構造を有する調光シートと、
   前記表面構造の上に拡散板と、
   前記拡散板の上に補正シートとを有し、
   前記表面構造は、
   前記拡散板に接する頂部と、
   前記拡散板に接しない、突起、くぼみ、段差からなる屈曲部と、
   前記頂部または前記屈曲部の間にある側部と、から構成されることを特徴とする光制御スタック。
3. 前記表面構造は、前記頂部、前記屈曲部、前記側部の少なくとも一つ以上が周期構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光制御スタック。
4. 前記表面構造は、前記頂部、前記屈曲部、前記側部のいずれもがランダム構造からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光制御スタック。
5. 前記表面構造は、隣り合う前記頂部の間に少なくとも１つ以上の前記屈曲部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載に光制御スタック。
6. 前記頂部及び屈曲部は、前記入射面の面積の３％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光制御スタック。
7. 前記入射面から入射した光の全光線透過率は２５％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光制御スタック。
8. 請求項１から請求項７に記載の光制御スタックを用いたバックライトユニット。
9. 請求項８に記載のバックライトユニットを備えた表示装置。

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