特開 2024-97468 エッジライト型バックライトユニット、液晶表示装置及び情報機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024097468

(43)【公開日】2024-07-19

(54)【発明の名称】エッジライト型バックライトユニット、液晶表示装置及び情報機器

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20240711BHJP

   G02B 5/02 20060101ALI20240711BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20240711BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20240711BHJP

   G02B 5/04 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 431

G02B5/02 C

G02F1/13357

G02F1/1335

G02B5/04 A

G02B5/04 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023000931

(22)【出願日】2023-01-06

(71)【出願人】

【識別番号】000165088

【氏名又は名称】恵和株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】笹 賢太

【テーマコード（参考）】

2H042

2H291

2H391

3K244

【Ｆターム（参考）】

2H042BA04

2H042BA12

2H042BA20

2H291FA02Y

2H291FA21X

2H291FA21Z

2H291FA42Z

2H291FA54Z

2H291FA60Z

2H291FA61Z

2H291FA62Z

2H291FA74Z

2H291FA85Z

2H291FA86Z

2H291GA19

2H391AA15

2H391AB04

2H391AB08

2H391AC13

2H391AC24

2H391AC25

2H391AC26

2H391AC53

2H391AD36

2H391EA02

2H391EA13

3K244AA01

3K244BA07

3K244BA08

3K244CA03

3K244DA01

3K244EA02

3K244EA12

3K244GA01

3K244GA02

(57)【要約】

【課題】エッジライト型バックライトユニットにおいて、発光の均一性を維持しながら輝度を向上する。
【解決手段】エッジライト型バックライトユニット４０は、一方の端部に入射した光を反対側の端部側に誘導する導光板４３と、導光板４３の一方の面上に積層された光屈折シート４４と、光屈折シート上に積層された光拡散層（４５、４６）とを備える。光屈折シート４４の第１面は、略逆多角錐又は略逆多角錐台形に形成された複数の凹部４４ｃを備える。光屈折シート４４の第２面は、互いに隣り合うように形成され且つ横断面が二等辺三角形である複数の溝条を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の端部に入射した光を反対側の端部側に誘導する導光板と、
前記導光板の一方の面上に積層された光屈折シートと、
前記光屈折シート上に積層された光拡散層とを備え、
前記光屈折シートの第１面は、略逆多角錐又は略逆多角錐台形に形成された複数の凹部を備え、
前記光屈折シートの第２面は、互いに隣り合うように形成され且つ横断面が二等辺三角形である複数の溝条を備えることを特徴とするエッジライト型バックライトユニット。

【請求項2】

請求項１において、
前記光屈折シートの第２面に備えられた前記溝条は、前記導光板に入射する光の方向と平行であることを特徴とするエッジライト型バックライトユニット。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記光屈折シートの第１面に設けられた前記凹部は、底面が長方形又は正方形の略逆四角錐又は略四角錐台形に形成され、
隣り合う前記凹部同士を区画する稜線は、前記導光板に入射する光の方向に対して３０°以上で且つ６０°以下の角度を成すことを特徴とするエッジライト型バックライトユニット。

【請求項4】

請求項１又は２において、
前記光拡散層は、第１の光拡散シート及び第２の光拡散シートを含み、前記第１の光拡散シートは前記第２の光拡散シートよりも前記導光板側に位置し、
前記第１の光拡散シート及び第２の光拡散シートは、いずれも、前記導光板と反対側の面に、互いに隣り合うように形成され且つ横断面が二等辺三角形である複数の溝条を備え、
前記第１の光拡散シートにおける前記溝条は、前記導光板に入射する光の方向に直交し、
前記第２の光拡散シートにおける前記溝条は、前記導光板に入射する光の方向と平行であることを特徴とするエッジライト型バックライトユニット。

【請求項5】

請求項１又は２において、
前記光屈折シートの前記第２面は、前記導光板側であることを特徴とするエッジライト型バックライトユニット。

【請求項6】

請求項１又は２において、
前記光屈折シートに形成された前記凹部の頂角は、８０°以上で且つ１００°以下であることを特徴とするエッジライト型バックライトユニット。

【請求項7】

請求項１において、
前記光屈折シートの第２面に備えられた前記溝条は、前記導光板に入射する光の方向に対して５°以上で且つ１０°以下の角度を成すことを特徴とするエッジライト型バックライトユニット。

【請求項8】

請求項１において、
前記光屈折シートの第２面に備えられた前記溝条は、繰り返し曲がった波形に形成されていることを特徴とするエッジライト型バックライトユニット。

【請求項9】

請求項１のエッジライト型バックライトユニットと、
液晶表示パネルとを備える、液晶表示装置。

【請求項10】

請求項９の液晶表示装置を備える情報機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エッジライト型バックライトユニット、液晶表示装置及び情報機器に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶ディスプレイ、VR（Virtual Reality）ゴーグル等に用いられる液晶表示装置等の表示装置は、表示パネルと、その裏側に配置されるバックライトユニットとを備える。バックライトユニットには、エッジライト型、直下型等の種類がある。エッジライト型のバックライトユニットは、導光板と、導光板の端部に光を入射させる光源と、導光板に積層された光学シートとを備える。光学シートは、光源からの光の角度の変更、拡散等の役割を有し、複数の層からなる場合がある。また、光学シートによる光拡散のために、例えば樹脂ビーズ等の光拡散剤が用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－０５２４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

バックライトユニットは、表示装置の画面全体を均一且つ高輝度に発光させることが求められる。従来、輝度の向上と均一化とはトレードオフの関係にある。

【0005】

本開示では、輝度の均一性を維持しながら高輝度化を実現するエッジライト型バックライトユニットと、これを備える液晶表示装置及び情報機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のエッジライト型バックライトユニットは、一方の端部に入射した光を反対側の端部側に誘導する導光板と、導光板の一方の面上に積層された光屈折シートと、光屈折シート上に積層された光拡散層とを備える。光屈折シートの第１面は、略逆多角錐又は略逆多角錐台形に形成された複数の凹部を備える。光屈折シートの第２面は、互いに隣り合うように形成され且つ横断面が二等辺三角形である複数の溝条を備える。

【0007】

本開示のエッジライト型バックライトユニットによると、導光板を備える光源層と光拡散層との間に光屈折シートを備えることにより、均一性を維持しながら輝度を向上することができる。これは、導光板の端部に入射した光を光屈折シートが光拡散層側に屈折させて、光拡散層に対して望ましい角度で光を入射させることができるからである。

【0008】

尚、光屈折シートの第２面に備えられた溝条は、導光板に入射する光の方向と平行としても良い。

【0009】

光屈折シートの第１面に設けられた凹部は、底面が長方形又は正方形の略逆四角錐又は略四角錐台形に形成され、隣り合う凹部同士を区画する稜線は、導光板に入射する光の方向に対して３０°以上で且つ６０°以下の角度を成すのであっても良い。

【0010】

これらの構成により、これにより、輝度向上の効果が顕著になる。

【0011】

光拡散層は、第１の光拡散シート及び第２の光拡散シートを含み、第１の光拡散シートは前記第２の光拡散シートよりも前記導光板側に位置しても良い。これと共に、第１の光拡散シート及び第２の光拡散シートは、いずれも、導光板と反対側の面に、互いに隣り合うように形成され且つ横断面が二等辺三角形である複数の溝条を備え、第１の光拡散シートにおける溝条は、導光板に入射する光の方向に直交し、第２の光拡散シートにおける溝条は、導光板に入射する光の方向と平行であっても良い。

【0012】

本開示の光屈折シートと組み合わせる光拡散層の望ましい構成例として、このようになっていても良い。

【0013】

光屈折シートの第２面は、導光板側であるのが好ましい。このようにすると、輝度向上の効果が顕著に発揮される。

【0014】

光屈折シートに形成された凹部の頂角は、８０°以上で且つ１００°以下であっても良い。輝度向上の効果を顕著にするためには、このような角度であることが好ましい。

【0015】

光屈折シートの第２面に備えられた溝条は、導光板に入射する光の方向に対して５°以上で且つ１０°以下の角度を成していても良い。また、光屈折シートの第２面に備えられた溝条は、繰り返し曲がった波形に形成されていても良い。

【0016】

エッジライト型バックライトユニットにおいてモアレの発生を抑制するために、これらの構成が有用である。

【0017】

本開示の液晶表示装置は、本開示のエッジライト型バックライトユニットと、液晶表示パネルとを備える。

【0018】

本開示の液晶表示装置によると、前記のエッジライト型バックライトユニットを備えるので、画面全体での発光の均一性を維持しながら輝度を向上することができる。

【0019】

本開示の情報機器は、本開示の液晶表示装置を備える。

【0020】

本開示の情報機器によると、前記の液晶表示装置をそなえるので、画面全体での発光の均一性を維持しながら輝度を向上することができる。

【発明の効果】

【0021】

本開示の技術によると、エッジライト型バックライトユニット及びこれを用いた液晶表示装置並びに情報機器において、輝度の均一性を維持しながら高輝度化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、実施形態の液晶表示装置を例示する模式的断面図である。

【図2】図２は、実施形態のバックライトユニットの構成を説明する模式的な断面図及び平面図である。

【図3】図３は、実施形態の光屈折シートの模式的な断面図である。

【図4】図４は、実施形態の光屈折シートの逆ピラミッド層を示す斜視図である。

【図5】図５は、実施形態の光屈折シートの逆ピラミッド層の形状を説明する図である。

【図6】図６は、実施形態の光屈折シートのプリズム層の形状を説明する図である。

【図7】図７は、実施形態の光屈折シートにおいてモアレを抑制する構造を説明する図である。

【図8】図８は、実施形態の光屈折シートにおいてモアレを抑制する他の構造を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（実施形態）
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の範囲は、以下の実施形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

【0024】

＜液晶表示装置＞
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置５０は、液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の下面に貼付された第１偏光板６と、液晶表示パネル５の上面に貼付された第２偏光板７と、液晶表示パネル５の背面側に第１偏光板６を介して設けられたバックライトユニット４０とを備えている。

【0025】

液晶表示パネル５は、互いに対向するように設けられたＴＦＴ基板１及びＣＦ基板２と、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間に設けられた液晶層３と、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間に液晶層３を封入するために枠状に設けられたシール材（図示省略）とを備える。

【0026】

バックライトユニット４０は、端部に設けられた光源４１が液晶表示パネル５に対して概ね平行に発する光４８を液晶表示パネル５側に誘導するエッジライト型のバックライトユニットである。

【0027】

液晶表示装置５０の表示画面５０ａを正面（図１の上方）から見た形状は、原則、長方形又は正方形であるが、これに限らず、長方形の角が丸くなった形状、楕円形、円形、台形、又は、自動車のインストルメントパネルなどの任意の形状であってもよい。

【0028】

液晶表示装置５０においては、各画素電極に対応する各サブ画素において、液晶層３に所定の大きさの電圧を印加して液晶層３の配向状態を変える。これにより、バックライトユニット４０から第１偏光板６を介して入射した光の透過率を調整される。透過率が調整された光は第２偏光板７を介して出射されて画像が表示される。

【0029】

本実施形態の液晶表示装置５０は、種々の情報機器（例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ノートパソコンやタブレット等の携帯情報
端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機、VRゴーグル等）に組み込まれる表示装置として用いられる。

【0030】

ＴＦＴ基板１は、例えば、ガラス基板上にマトリクス状に設けられた複数のＴＦＴと、各ＴＦＴを覆うように設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜上にマトリクス状に設けられ且つ複数のＴＦＴにそれぞれ接続された複数の画素電極と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。ＣＦ基板２は、例えば、ガラス基板上に格子状に設けられたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層を含むカラーフィルターと、ブラックマトリクス及びカラーフィルターを覆うように設けられた共通電極と、共通電極を覆うように設けられた配向膜とを備える。液晶層３は、電気光学特性を有する液晶分子を含むネマチック液晶材料等により構成される。第１偏光板６及び第２偏光板７は、例えば、一方向の偏光軸を有する偏光子層と、その偏光子層を挟持するように設けられた一対の保護層とを備える。

【0031】

＜バックライトユニット＞
図２は、本実施形態に係るバックライトユニット４０の構成の一例を示す。

【0032】

図２の左方の断面図には、バックライトユニット４０が光源層４７、光屈折シート４４、第１の光拡散シート４５及び第２の光拡散シート４６を備え、この順に積層されていることを示す。但し、図を見やすくするために、各層の隙間を大きく開けて示している。つまり、バックライトユニット４０において、実際には各層は実質的に接している。また、各層について断面を模式的に示しているが、以下に説明する通り、一部の層については切断の方向が異なる。尚、図３には光屈折シート４４を単独で拡大して示している。

【0033】

第１の光拡散シート４５及び第２の光拡散シート４６は、光源層４７からの光を拡散することにより、液晶表示パネル５の全面における高輝度且つ均一な発光に寄与する。但し、これらの光拡散シートが機能を発揮するためには、所定範囲の角度で光が入射することが望ましい。

【0034】

これに対し、光源層４７は、端部に光源４１を備えるエッジライト型であるから、光源層４７から出射される光は光源層４７に対して平行に近い角度になっている。従って、光源層４７上に直接、第１の光拡散シート４５及び第２の光拡散シート４６を設けたとすると、これらの光拡散シート４５、４６に対して光が入射する角度は必ずしも望ましくない。その結果、光は適切に拡散されにくく、均一性及び輝度が低くなる原因となる。

【0035】

そこで、光源層４７と、第１の光拡散シート４５との間に光屈折シート４４を配置している。光屈折シート４４は、光源層４７から出射された光を第１の光拡散シート４５側に屈折させて、第１の光拡散シート４５及び第２の光拡散シート４６に望ましい角度で光を入射させる。この結果、バックライトユニット４０は均一且つ高輝度な発光を実現する。

【0036】

図２の右方には、積層された各層について、垂直な方向（図２の上下方向）から見た平面図を模式的に示している。これら平面図は、バックライトユニット４０において実際に積層される向きに合わせて示されている。個々の要素について詳しくは後に述べるが、積層された各層の向きに関して先に説明すると、次の通りである。まず、光源層４７におけるレンチキュラーレンズ４３ａの延びる方向、光源４１から光４８が出射する方向、光屈折シート４４のプリズム層６３における稜線４４ｂの向きはそれぞれ平行である。また、光屈折シート４４の逆ピラミッド層６２における稜線４４ａは、プリズム層６３の稜線４４ｂに対して４５°の角度を成している。更に、第１の光拡散シート４５のプリズムの稜線４５ａと、第２の光拡散シート４６におけるプリズムの稜線４５ｂとは直交しており、稜線４５ａは、光屈折シート４４のプリズム層６３の稜線４４ｂと直交している。

【0037】

尚、ここで言う「平行」及び「直交」とは、幾何学的に厳密な平行及び直交に加えて、工業的な誤差、又は、本発明の作用効果が失われない範囲で実質的に平行及び直交とみなせる場合を含む。例えば、２つの方向が成す角が０°（平行の場合）又は９０°（直交の場合）からずれていることは許容される。ずれは、１０°以下であることが好ましい。

【0038】

以下、各構成要素を更に説明する。

【0039】

＜光源層＞
光源層４７は、反射シート４２と、その上に積層された導光板４３と、光源４１とを備える。光源４１は、導光板４３の端部から導光板４３に概ね平行に光４８を入射させる。導光板４３は、光４８を光源４１と反対側に向かって誘導すると共に、導光板４３の表面に対して比較的小さな角度で液晶表示パネル５側に出射させる。反射シート４２は、液晶表示パネル５と反対側に出射しようとする光を反射し、液晶表示パネル５側に向かわせる。

【0040】

反射シート４２は、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート樹脂製のフィルム、銀蒸着フィルム等により構成される。導光板４３は、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂等からなるレンチキュラーレンズシートであっても良い。この場合、各レンチキュラーレンズ４３ａ（図２の平面図を参照）は、光４８の入射する方向に伸びることが好ましい。尚、光４８の入射する方向は、導光板４３（ひいては表示画面５０ａ）が長方形の場合、通常はその光源層４７が設けられた辺に垂直な方向である。光４８は光源４１から一定の広がりをもって出射されるが、その中心が向いている方向と考えても良い。

【0041】

尚、光屈折シート、光拡散シート等の「シート」について、比較的薄く平坦な形状全般を指しており、板状のもの、膜（フィルム）状のもの等を含む。

【0042】

光源４１の種類は特に限定されないが、例えばＬＥＤ素子やレーザー素子等であってもよく、コスト、生産性等の観点からＬＥＤ素子を用いてもよい。ＬＥＤ素子を用いる場合、複数のＬＥＤチップを含んでいても良い。

【0043】

＜光屈折シート＞
光屈折シート４４の第１面（図２では下方、光源層４７側の面）は、略逆多角錐又は略逆多角錐台形に形成された複数の凹部を備える。光屈折シート４４の第２面は、互いに隣り合うように形成され且つ横断面が二等辺三角形である複数の溝条を備える。一例として、図３に単独で拡大して示す本実施例の光屈折シート４４は、基材層６１と、基材層６１の一方の面（第１面）に設けられた逆ピラミッド層６２と、基材層６１の他方の面（第２面）に設けられたプリズム層６３とを有する。本実施形態の例では、光源層４７側にプリズム層６３、その反対側に逆ピラミッド層６２が設けられている。

【0044】

光屈折シート４４の全体の厚さは、５０μｍ以上で且つ３００μｍ以下程度である。

【0045】

［基材層］
基材層６１は、光を透過させる必要があるので、透明（例えば無色透明）の合成樹脂を主成分として形成される。基材層６１の主成分は、特に限定されるものではなく、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等を用いてもよい。尚、「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいう。基材層６１は、拡散剤その他の添加剤を含有してもよいし、或いは、実質的に添加剤を含有しなくてもよい。含有可能な添加剤は、特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機粒子であってもよいし、例えば、アクリル、アクリルニトリル、シリコーン、ポリスチレン、ポリアミド等の有機粒子であってよい。

【0046】

基材層６１の平均厚さの下限としては、１０μｍ程度が好ましく、３５μｍ程度がより好ましく、５０μｍ程度がさらに好ましい。基材層６１の平均厚さの上限としては、５００μｍ程度が好ましく、２５０μｍ程度がより好ましく、１８０μｍ程度がさらに好ましい。

【0047】

基材層６１の平均厚さが前記下限に満たないと、逆ピラミッド層６２、プリズム層６３を形成した場合にカールを発生するおそれがある。逆に、基材層６１の平均厚さが前記上限を超えると、液晶表示装置５０の輝度が低下するおそれがあると共に、液晶表示装置５０の薄型化の要請に沿えないおそれがある。尚、「平均厚さ」とは、任意の１０点の厚さの平均値をいう。

【0048】

［プリズム層］
プリズム層６３は、横断面が二等辺三角形の複数の溝条が互いに隣り合うように設けられ、隣り合う一対の溝条に挟まれた三角柱部分によってプリズム６４が構成された構成を有する。また、プリズム層６３は、例えばＵＶ硬化型アクリル系樹脂を用いて形成しても良い。

【0049】

また、三角柱状の各プリズム６４は、光源層４７のレンチキュラーレンズ４３ａの延びる方向と同じ方向に延びるように配置される。これは、光源層４７において光源層４７から光４８が出射される方向とも一致する。図２の平面図では、この方向をプリズム６４の稜線４４ｂにより示している。

【0050】

また、プリズム６４の形状について、図６に示す。図６には、プリズム層６３の平面図と、稜線４４ｂに垂直な断面図を示す（断面の位置を破線で例示している）。個々のプリズム６４は二等辺三角形であり、基材層６１側（図６で下方）の辺が底辺である。プリズム６４の形状は、高さｈ、ピッチｐ及び頂角θにより表現できる。

【0051】

プリズム６４の高さｈは、８μｍ以上で且つ１００μｍ以下程度が好ましい。プリズム６４のピッチｐは、１５μｍ以上で且つ２００μｍ以下程度が好ましい。プリズム６４の頂角θは、６０°以上で且つ１２０°以下程度が好ましく、８０°以上で且つ１００°以下程度が更に好ましい。

【0052】

尚、図６等ではプリズム６４が幾何学的に厳密な二等辺三角形として示され、且つ、隣り合うプリズム６４同士が接するように示されている。しかしながら、本発明の作用効果が失われない程度、又は、工業生産上の加工精度に起因する不可避的な形状のばらつきの範囲内であれば、図６により説明した例と異なっても良い。例えば、頂点（稜線４４ｂ）部分が丸まっていても良いし、平坦な台形状になっていても良い。この場合、頂角θは、三角形であると想定して辺を延長した際の角である。また、隣り合うプリズム６４同士が小さく隙間を空けて配置されていても良い。この場合、三角形の底辺の長さと、ピッチｐとは一致しないことになる。

【0053】

［逆ピラミッド層］
逆ピラミッド層６２は、光を拡散させる凹凸形状、例えば略逆多錐状（本例では略逆四角錐状（逆ピラミッド状））の複数の凹部４４ｃが設けられている。逆ピラミッド層６２は光線を透過させる必要があるので、透明（例えば無色透明）の合成樹脂を主成分として形成されてもよい。逆ピラミッド層６２、例えば、基材層６１となる母材樹脂の押出成形の際に基材層６１と一体に成形してもよいし、或いは、基材層６１の成形後に、紫外線硬化型樹脂等を用いて別途成形してもよい。

【0054】

複数の凹部４４ｃは、例えば図４に示すように、二次元マトリクス状に配列されてもよい。言い換えると、複数の凹部４４ｃは、互いに直交する２方向に沿って配列されてもよい。隣り合う凹部４４ｃ同士は、稜線４４ａによって区画される。稜線４４ａは、凹部４４ｃが配列される２方向に沿って延びる。凹部４４ｃの配列ピッチは、例えば５０μｍ程度以上５００μｍ程度以下であってもよい。凹部４４ｃの中心４４ｅ（逆ピラミッドの頂点）は、凹部４４ｃの最深部である。凹部４４ｃの中心４４ｅ（最深部）、基材層６１の表面に達していてもよい。言い換えると、凹部４４ｃの深さは、逆ピラミッド層６２の厚さと等しくてもよい。尚、図４では、簡単のため、凹部４４ｃが５×５のマトリクス状に配置された様子を例示しているが、凹部４４ｃの実際の配列数ははるかに多い。

【0055】

本実施形態では、凹部４４ｃは底辺が正方形の四角錐状である。また、逆ピラミッド層６２における稜線４４ａは、プリズム層６３における稜線４４ｂに対して４５°の角度を成している。尚、４５°は望ましい角度であるが、これには限らない。輝度向上の効果を高めるために、稜線４４ａと稜線４４ｂとが平行ではなく角度をなすことが望ましく、当該角度は３０°以上で且つ６０°以下であることが望ましく、４０°以上で且つ５０°以下であることがより望ましい。

【0056】

逆ピラミッド層６２の形状について、図５に示す。図５には、逆ピラミッド層６２の平面図と、稜線４４ｂに垂直で且つ凹部４４ｃの中心４４ｅを通る断面図を示す（断面の位置を破線で例示している）。当該断面において、凹部４４ｃが除かれた残部６５は二等辺三角形であり、基材層６１側（図６で下方）の辺が底辺である。残部６５の形状についてもプリズム層６３のプリズム６４と同様に、高さｈ、ピッチｐ及び頂角θにより表現できる。

【0057】

残部６５の高さはｈは、１０μｍ以上で且つ２００μｍ以下程度が好ましい。残部６５のピッチｐは、２０μｍ以上で且つ４００μｍ以下程度が好ましい。残部６５の頂角θは、６０°以上で且つ１５０°以下程度が好ましく、８０°以上で且つ１００°以下程度が好ましい。

【0058】

尚、本実施形態では、逆ピラミッド状（略逆四角錐状）の凹部４４ｃを二次元マトリクス状に配列して凹凸形状を設けたが、凹部４４ｃは、本発明の作用効果が失われない程度にランダムに配列されてもよい。凹部４４ｃを規則的に２次元配列する場合、凹部４４ｃ同士の間に隙間を設けてもよいし、或いは、設けなくてもよい。凹部４４ｃは、略逆四角錐状とは異なる他の略逆多角錐状を有していてもよい。例えば、凹部４４ｃの「逆多角錐」形状を、逆四角錐と同様に隙間なく二次元配置することが可能な逆三角錐又は逆六角錐としてもよい。

【0059】

凹部４４ｃの「逆多角錐」形状を逆四角錐とする場合、凹部４４ｃを設ける際の押出成形や射出成形等の製造工程で用いられる金型（金属ロール）の表面切削作業の精度を向上させることが容易である。

【0060】

また、本開示では、通常の形状転写技術により幾何学的に厳密な逆多角錐の凹部を形成することが難しいことを考慮して、「略逆多角錐」との表記を用いるが、「略逆多角錐」は、真正の又は実質的に逆多角錐とみなせる形状を含むものとする。また、「略」とは、近似可能であることを意味し、例えば「略逆四角錐」とは、逆四角錐に近似可能な形状をいう。例えば、頂部が平坦な「逆多角錐台形」についても、本発明の作用効果が失われない程度に頂部面積が小さいものは、「略逆多角錐」に包含されるものとする。また、工業生産上の加工精度に起因する不可避的な形状のばらつきの範囲内で「逆多角錐」から変形した形状も、「略逆多角錐」に包含されるものとする。

【0061】

＜光拡散層＞
光屈折シート４４上には、光拡散層として、第１の光拡散シート４５及び第２の光拡散シート４６が設けられている。これらはいずれも、横断面が二等辺三角形の複数の溝条が互いに隣り合うように設けられ、隣り合う一対の溝条に挟まれた三角柱部分によってプリズムが構成された構成を有する。光拡散シート４５及び４６としては、例えば、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムにＵＶ硬化型アクリル系樹脂を用いてプリズム形状をつけたものを用いてもよい。

【0062】

図２の断面図に示すように、第１及び第２の光拡散シート４５及び４６は、いずれもプリズムの設けられた側が光源層４７とは反対側を向くように配置されている。

【0063】

また、図２の平面図に示すように、第１の光拡散シート４５は、そのプリズムの稜線４５ａが、光屈折シート４４におけるプリズムの稜線４４ｂと直交するように配置される。第２の光拡散シート４６は、そのプリズムの稜線４５ｂが、光屈折シート４４におけるプリズムの稜線４４ｂと平行に配置される。従って、第１及び第２の光拡散シート４５及び４６は、それぞれの稜線４５ａ及び４５ｂが直交するように配置される。

【0064】

尚、光拡散層として上記のような２つの光拡散シート４５及び４６を用いることは好ましい構成であるが、必須ではない。光拡散シートを１枚のみ、又は３枚以上を用いることも可能であるし、プリズムを備えるものとは異なる構造の光拡散シートを用いても良い。

【0065】

また、第２の光拡散シート４６の裏面（光源層４７側）には、突起４６ｂが設けられていても良い。突起４６ｂは、例えば球の一部のような形状であっても良い。

【実施例0066】

以下に、主に光屈折シート４４の構成が異なる各実施例と、本実施形態の光屈折シート４４とは異なる光学シートを用いた比較例とを示す。各例における輝度は、図２のように構成したバックライトユニット４０の状態において輝度計を用いて測定し、比較例を基準（１００％）とする相対値で示すものである。

【0067】

＜逆ピラミッド層の頂角及び基材＞
以下の実施例１～４及び比較例について、表１にも示している。表１において、第１面とは、各実施例の光屈折シート４４（及び比較例の光学シート）において光源層４７とは反対側の面を差し、第２面は光源層４７側の面を指す。

【0068】

（実施例１）
実施例１の光屈折シート４４において、第１面である逆ピラミッド層６２における残部６５のピッチｐは１００μｍ、高さｈは５０μｍ、頂角θは９０°である。ここで、図５のように厳密に幾何学的な二等辺三角形の残部６５同士が隙間無く隣接していたとすると、このような数値にはならない。しかし、前記の通り、形状の変形及び残部６５同士が隙間を空けることは許容されるので、このような数値であり得る（以下の実施例でも同様。また、プリズム層６３についても同様である）。

【0069】

また、基材層６１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなり、厚さは７５μｍである。

【0070】

また、第２面であるプリズム層６３におけるプリズム６４のピッチｐは１００μｍ、高さｈは５０μｍ、頂角θは９０°である。

【0071】

逆ピラミッド層６２及びプリズム層６３は、いずれも紫外線硬化性樹脂（表１ではＵＶ樹脂と記載）からなる。

【0072】

実施例１の光屈折シート４４について、実際の総厚さは１６９μｍである。前記した残部６５の高さ、基材層６１の厚さ及びプリズム層６３の高さの合計と一致しない理由は、個々の寸法は設計上の値であり、総厚さは実際の寸法であることによる。つまり、基材層６１の厚さのバラツキ及び逆ピラミッド層６２及びプリズム層６３の製造に際するバラツキ等が原因でああり、以下の実施例等においても同様である。

【0073】

実施例１において、輝度は比較例を基準として１２６．０％であった。

【0074】

（実施例２）
基材層６１が厚さ１００μｍのポリカーボネート（ＰＣ）である他は、実施例１と同様である。実施例２の光屈折シート４４の総厚さは１９５μｍである。実施例２において、輝度は１２５．０％であった。

【0075】

（実施例３）
実施例３の光屈折シート４４は、以下の点を除いて実施例１と同様である。つまり、逆ピラミッド層６２の残部６５について、ピッチｐが２７５μｍ、高さｈが５０μｍ、頂角θが１４０°である。光屈折シート４４の総厚さは１６８μｍである。実施例３において、輝度は１１０．０％であった。

【0076】

（実施例４）
実施例４の光屈折シート４４は、以下の点を除いて実施例２と同様である。つまり、逆ピラミッド層６２の残部６５について、ピッチｐが２７５μｍ、高さｈが５０μｍ、頂角θが１４０°である。光屈折シート４４の総厚さは１９６μｍである。実施例４において、輝度は１０３．８％であった。

【0077】

（比較例）
比較例では、本実施形態の光屈折シート４４に代えて、異なる構造の光学シートを用いる。基材層は厚さ３８μｍのＰＥＴからなり、第１面及び第２面の両方に熱硬化性樹脂からなるビーズを含むコーティングが施されている。

【0078】

（各実施例の比較）
表１に示す通り、実施例１～４のいずれも、比較例に比べて輝度が向上している。また、逆ピラミッド層６２における頂角θは９０°である実施例１及び２において１４０°である実施例３及び４よりも効果が顕著である。

【0079】

形状が同じ場合で基材層６１の違いに着目すると、ＰＥＴを用いる実施例１及び３は、それぞれＰＣを用いる実施例２及び４に比べて輝度が高い。特に、頂角θが１４０°である実施例３と４とでは明確に差が出ている。

【0080】

また、発光の均一性については、実施例１～４及び比較例において同程度であった。尚、輝度の均一性は、発光面の複数の箇所における輝度を測定し、そのバラツキにより評価した。

【0081】

【表1】

【0082】

＜逆ピラミッド層及びプリズム層のピッチ及び高さ＞
以下の実施例５～７について、表２にも示している。ここでも、輝度は、表１に示す比較例を基準とした値である。

【0083】

（実施例５）
実施例５の光屈折シート４４において、逆ピラミッド層６２における残部６５のピッチｐは１００μｍ、高さｈは５０μｍ、頂角θは９０°である。基材層６１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなり、厚さは７５μｍである。プリズム層６３におけるプリズム６４のピッチｐは１００μｍ、高さｈは５０μｍ、頂角θは９０°である。総厚さは１６９μｍである。実施例５において、輝度は１２２．１％であった。

【0084】

（実施例６）
実施例６の光屈折シート４４において、逆ピラミッド層６２における残部６５のピッチｐは４０μｍ、高さｈは２０μｍ、頂角θは９０°である。基材層６１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなり、厚さは５０μｍである。プリズム層６３におけるプリズム６４のピッチｐは２４μｍ、高さｈは１２μｍ、頂角θは９０°である。総厚さは８３μｍである。実施例６において、輝度は１２１．８％であった。

【0085】

（実施例７）
実施例７の光屈折シート４４において、逆ピラミッド層６２における残部６５のピッチｐは４０μｍ、高さｈは２０μｍ、頂角θは９０°である。基材層６１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなり、厚さは５０μｍである。プリズム層６３におけるプリズム６４のピッチｐは２４μｍ、高さｈは１２μｍ、頂角θは９０°である。総厚さは８２μｍである。実施例６において、輝度は１２３．８％であった。

【0086】

（各実施例の比較）
プリズム６４及び残部６５の大きさ（ピッチｐ及び高さｈ）が異なる実施例５～７について、いずれも比較例に比べて顕著に輝度が向上している。

【0087】

【表2】

【0088】

＜逆ピラミッド層及びプリズム層の材料及び屈折率＞
実施例６と形状（逆ピラミッド層６２及びプリズム層６３におけるピッチｐ、高さｈ及び頂角θ、基材層６１の厚さ）が同じである光屈折シート４４について、材料の違いによる影響を表３に示す。

【0089】

具体的に、基材層６１としてＰＥＴ又はＰＣを用い、逆ピラミッド層６２及びプリズム層６３を形成する樹脂材料として屈折率が１．５、１．５８及び１．６５の３種を用いて、光屈折シート４４を作成した。表３に、それぞれの輝度を示す。尚、屈折率は波長５８９ｎｍにおける値である。

【0090】

ここで、ポリエチレンテレフタレートの屈折率は１．５程度、ポリカーボネートの屈折率は１．６程度である。

【0091】

表３に示すように、輝度向上の観点から、基材層６１及びプリズム層６３の屈折率差は小さい方が好ましい。基材層６１がＰＣの場合、樹脂材料の屈折率が基材層６１の屈折率に近い１．５８の場合に輝度の向上が優れている。同様に、基材層６１がＰＥＴの場合、樹脂材料の屈折率が基材層６１の屈折率に近い１．５の場合に輝度の向上が優れている。

【0092】

【表3】

【0093】

＜光拡散層＞
光拡散層を構成する第１の光拡散シート４５及び第２の光拡散シート４６について、構成の例を表４に示す。

【0094】

光拡散シート４５及び４６についても、形成されているプリズム形状のピッチｐ、高さｈ及び頂角θを図６と同様に考えることができる。厚さとは、プリズム部分と、プリズムが形成されるフィルムの厚さ等とを合わせた全体の厚さである。

【0095】

以下の構成Ａ及び構成Ｂの光拡散シートを用い、光屈折シート４４としては実施例６と同じものを用いて、輝度を測定した。

【0096】

構成Ａでは、図２において上側になる第２の光拡散シート４６について、厚さが１００μｍ、ピッチｐが２４μｍ、高さｈが１１．５μｍ、頂角θが９０°であり、推定屈折率は波長４５０ｎｍに対して１．７、５３２ｎｍに対して１．６８である。下側の第１の光拡散シート４５について、厚さが７５μｍ、ピッチｐが２４μｍ、高さｈが１１．５μｍ、頂角θが９０°であり、推定屈折率は波長４５０ｎｍに対して１．６８、５３２ｎｍに対して１．６５である。この構成において、輝度は１１３．１％であった。

【0097】

構成Ｂでは、第２の光拡散シート４６について、厚さが９５μｍ、ピッチｐが２４μｍ、高さｈが１２μｍ、頂角θが９０°であり、推定屈折率は波長４５０ｎｍに対して１．６７、５３２ｎｍに対して１．６４である。第１の光拡散シート４５について、厚さが６５μｍ、ピッチｐが２４μｍ、高さｈが１２μｍ、頂角θが９０°であり、推定屈折率は波長４５０ｎｍに対して１．６８、５３２ｎｍに対して１．６４である。この構成において、輝度は１２６．３％であった。

【0098】

輝度向上の観点から、光屈折シート４４の屈折率は、光拡散シートの屈折率よりも小さいことが好ましい。屈折率差は、０．０５以上で且つ０．１８程度であることが好ましい。

【0099】

尚、「推定屈折率」とは、プリズムの形状と光拡散シートから出射される光の角度から算出した屈折率である。

【0100】

【表4】

【0101】

＜モアレ防止のための構成＞
本実施形態のバックライトユニット４０において、発光面にモアレが発生し、輝度の均一性が低下する場合がある。これを抑制するためのプリズム層６３の構成例を図７及び図８に示す。尚、モアレは、例えば導光板４３、光屈折シート４４、発光層等の各部の寸法の関係等によって発生する場合がある。本実施形態のバックライトユニット４０において、モアレの無い発光を実現するために以下の構成が必須ということではない。

【0102】

図７では、光屈折シート４４のプリズム層６３において、溝条及びこれにより残されるプリズム６４が繰り返し曲がった波形に形成されている。結果として、稜線４４ｂも波形になっている。

【0103】

図８では、光源層４７における光４８の出射方向（上向きの矢印により示す）に対し、溝条及びプリズム６４（稜線４４ｂ）の伸びる方向が平行ではなく、例えば５°～１０°程度の角度を成している。尚、この場合も、逆ピラミッド層６２の稜線４４ａとプリズム層６３の稜線４４ｂとの角度は４５°であることが好ましい。図２で説明した望ましい構成と比較すると、光屈折シート４４自体の構造は同じであるが、わずかに（例えば５°～１０°）回転させて用いた構成である。

【0104】

このようにすることで、モアレの発生を抑制し、輝度の均一性を向上することができる。

【0105】

＜その他の構成＞
光屈折シート４４について、図２とは上下を逆にして、逆ピラミッド層６２を光源層４７側に向けた場合にも輝度向上の効果はある。但し、上記で説明したようにプリズム層６３を光源層４７側に向けた方が効果は顕著である。

【産業上の利用可能性】

【0106】

本開示の技術によると、均一且つ高輝度な発光が実現するので、エッジライト型バックライトユニット及びこれを用いた液晶表示装置、情報機器として有用である。

【符号の説明】

【0107】

１ ＴＦＴ基板
２ ＣＦ基板
３ 液晶層
５ 液晶表示パネル
６ 第１偏光板
７ 第２偏光板
４０ バックライトユニット
４１ 光源
４２ 反射シート
４３ 導光板
４３ａ レンチキュラーレンズ
４４ 光屈折シート
４４ａ 稜線
４４ｂ 稜線
４４ｃ 凹部
４４ｅ （凹部の）中心
４５ 光拡散シート
４５ 第１の光拡散シート
４５ａ 稜線
４５ｂ 稜線
４６ 第２の光拡散シート
４７ 光源層
４８ 光
５０ 液晶表示装置
５０ａ 表示画面
６１ 基材層
６２ 逆ピラミッド層
６３ プリズム層
６４ プリズム
６５ 残部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】