JP2008216831A - 光学調整部材、照明装置及び液晶表示装置、並びに、光学調整部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より集光効果が向上する光学調整部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 入射光の光学特性を調整する光学調整部材であって、光透過性を有する基材と、基材上に形成され且つ所定の方向に延在した複数の第１線状レンズとを備え、第１線状レンズと基材との接面と、第１線状レンズの延在方向に沿った側面の一部との間のなす角度が９０度より大きいことを特徴とする光学調整部材を提供することにより、集光効果を一層向上させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は入射された光の指向性を制御する光学調整部材及びその製造方法、並びに、その光学調整部材を備える照明装置及び液晶表示装置に関する。

従来、液晶ディスプレイ等のバックライトユニット等の各種照明装置では、光源からの光線の広がりや明るさを調整する機構を備えている。多くの照明装置において、その光路中や光源ハウジングの出射口に、光の指向性を制御するためのシートなどの光学調整部材が設置されている。この光学調整部材は、光透過性を有し、入射光を所定の方向に揃える機能、あるいは、入射光を拡散させる機能を有する。

入射光を所定の方向に揃える機能、すなわち、光指向性を制御する機能を有する光学調整部材の代表的な例としては、プリズムシートがある（例えば、特許文献１参照）。プリズムシートは、所定の方向に延在し且つその延在方向に直交する断面が三角形状である光学構造体（以下、プリズム状構造体ともいう）や、断面が半円（半楕円）形状である光学構造体（以下、レンズ状構造体ともいう）を複数連続的にシート状基材の上に並べた構造のものが一般的である。そして、基材上に形成されたこれらの光学構造体によるプリズム効果またはレンズ効果によって光線の進行方向を制御する。

また、液晶表示装置用のバックライトユニットでは、従来例えば、上述したプリズム状構造体を基材上に複数設けたプリズムシートを２枚用い、各プリズムシートのプリズム状構造体の延在方向が互いに直交するように配置される（例えば、特許文献１参照）。このような液晶表示装置用のバックライトユニットの一般的な構成を図１１に示した。また、プリズムシートの一般的な構造を図１２に示した。液晶表示装置用のバックライト５０１は、主に、図１１に示すように、光源５０３と、光源５０３から放射された光５１０を面光源に変える導光板５０４と、導光板５０４の下部（液晶表示パネル５０２とは反対側）に配置された反射シート５０５と、導光板５０４の上部（液晶表示パネル５０２側）に配置された多数の機能性光学シート群５０６〜５０８とで構成される。機能性光学シート群は、主に、下部拡散シート５０６、プリズムシート群５０７及び上部拡散シート５０８などから構成される。なお、図１１では、液晶表示装置５００の構成を分かり易くするために各光学部材を離して記載しているが、実際には、各光学部材は接して重ねられている。

プリズムシート群５０７は、２枚のプリズムシート５０７ａ及び５０７ｂからなり、各プリズムシートは、図１２に示すように、シート状基材５０７ｃ上に、所定の方向に延在し且つその延在方向に直交する断面が三角形状であるプリズム状構造体５０７ｄが複数平行に並べられた構造を有する。そして、バックライト５０１内では各プリズムシート５０７ａ，５０７ｂのプリズム状構造体５０７ｄの延在方向が互いに直交するように配置されている。液晶表示装置用のバックライトユニット５０１において、図１１に示すように、プリズムシートを２枚用い、各プリズムシート５０７ａ，５０７ｂのプリズム状構造体５０７ｄの延在方向が互いに直交するように配置する理由は次の通りである。

図１１に示すようなサイドライト方式のバックライトユニット５０１では、導光板５０４の側部に光源５０３が配置されるので、導光板５０４の光出射面５０４ａから出射される光５１１の指向性は、光出射面５０４ａの面内において不均一となる。それゆえ、図１１に示すようなサイドライト方式の液晶表示装置５００では、この導光板５０４を通過した光５１１の指向性を揃えて液晶表示パネル５０２の背面に光５１２が均一に照射されるようにする必要がある。機能性光学シート群５０６〜５０８は導光板５０４を通過した光５１１の指向性を調整する（揃えて均整化する）役割を持っている。中でも、各プリズムシート５０７ａ，５０７ｂは、プリズム状構造体５０７ｄにより、導光板５０４を介して入射される光５１１を屈折及び集光させて輝度を高める役割を果たしている。しかしながら、図１２に示すようなプリズムシートは後述の理由により集光性能に限界があり、光５１１の指向性を十分に揃えることができず十分な輝度を得ることができなかった。

上述したプリズムシート等の光学部材において、シート状基材の上にプリズム状、レンチキュラーレンズ状等の光学構造体を形成する方法としては、従来、次のような方法が用いられている。プリズム状、レンズ状等の光学構造体の形状に対応する（光学構造体の形状を反転させた）凹部を表面に有する金型を作製し、その金型を熱して基材を押圧して金型表面の凹部を基材に転写する熱転写方式や、該金型と基材の間に紫外線硬化樹脂を充填した後、紫外線を照射することにより該樹脂を硬化させて光学構造体を形成するフォトポリマー法などが用いられている（例えば、特許文献２参照）。

特表平１０−５０６５００号公報 特開平９−１３３９１９号公報

上述した従来のプリズムシートで用いられるプリズム状構造体では、図１２に示すように、プリズム状構造体と基材との接面と、プリズム状構造体の側面とのなす角度（図１２中の角度α）は９０度より小さい。それゆえ、プリズム状構造体に入射される光線がプリズム状構造体と空気との界面を通過する回数はおおむね１回の場合が多い。すなわち、入射光の屈折回数は１回となる場合が多い。また、プリズム状構造体の形成材料として実際的に用い得る材料は今のところ屈折率１．４〜１．６のものであるので、プリズムシートの形成材料に関係なく、プリズムシートによる屈折は限られた範囲となる。それゆえ、従来、１枚のプリズムシートでは、プリズム状構造体に入射される光線の屈折量はほぼ決まっており、結果的に、１枚のプリズムシートによる集光効果には限度があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、より集光効果が向上する光学調整部材及びその製造方法を提供することである。

また、上述のように、従来の液晶表示装置、または、液晶パネル等の表示素子の背面に設置するバックライトユニットと呼ばれる照明装置では、プリズムシートを２枚使用するなど、複数の光学シートを積層した構造を有している。このようにシート数が増えると、透過光の散乱、吸収が増加し光の利用効率が低下する。また、シート数が増えることにより、照明装置及び液晶表示装置の厚みが増す、コストが高くなるなどといった問題が生じる。

本発明の別の目的は、集光効果の向上を図るとともに、照明装置及び液晶表示装置の薄型化（小型化）及び低コスト化を図ることができる光学調整部材並びにそれを備えた照明装置及び液晶表示装置を提供することである。

本発明の第１の態様に従えば、入射光の光学特性を調整する光学調整部材であって、光透過性を有する基材と、上記基材上に形成され且つ所定の方向に延在した複数の第１線状レンズとを備え、第１線状レンズと上記基材との接面と、第１線状レンズの延在方向に沿った側面の一部との間のなす角度が９０度より大きいことを特徴とする光学調整部材が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、入射光の光学特性を調整する光学調整部材であって、光透過性を有する基材と、上記基材上に形成され且つ所定の方向に延在した複数の第１線状レンズとを備え、第１線状レンズの延在方向に沿った側面の一部にオーバーハング構造を有することを特徴とする光学調整部材が提供される。

本発明の光学調整部材では、第１線状レンズと基材との接面（例えば、図３中の面５１ｃ）と、第１線状レンズ（光学構造体）の延在方向に沿った側面の一部（例えば、図３中の面５１ｆ）との間のなす角度（例えば、図３中の角度β）が９０度より大きいので、第１線状レンズの側面の一部には、外側に突き出た凸部が形成された構造、すなわち、オーバーハング構造が形成される。このような構造の光学構造体（第１線状レンズ）では、入射する光線（特に、入射光の斜め入射成分）が第１線状レンズと空気との界面を複数回通過することが可能となる。すなわち、本発明の光学調整部材では、一つの光学調整部材で入射光のより多くの成分を複数回屈折させることが可能になる。それゆえ、本発明の光学調整部材では、集光特性を向上させることができる。

なお、ここでいう「第１線状レンズと基材との接面」とは、第１線状レンズの基材に接触している面のことをいい、第１線状レンズと基材とが点接触している場合（例えば、第１レンズの断面形状が円形等の場合）には、第１線状レンズと基材との接面とは、第１線状レンズの基材と接触している部分の接線方向に沿った面を意味する。また、第１線状レンズの基材の側面が曲面の場合には、「第１線状レンズの側面の一部」とは、第１線状レンズの側面のある箇所（一点）を意味し、第１線状レンズの側面のある箇所における接線方向に沿った面と、第１線状レンズと基材との接面とのなす角度を、「第１線状レンズと基材との接面と、第１線状レンズの延在方向に沿った側面の一部との間のなす角度」とする。さらに、ここでいう「線状レンズ」とは、所定の方向に延在し、且つ、入射光の指向性等の光学特性を調整する機能を有する部材のことをいう。

ここで、本発明の光学調整部材で得られる上記効果を図４を参照しながらより詳細に説明する。なお、図４は、光学調整部材の概略断面図であり、線状レンズ（光学構造体）の側面が曲面である場合の光学調整部材における入射光の屈折の様子を表している。そして、図４（ａ）は、線状レンズの側面の一部にオーバーハング構造を有さない場合（従来の光学調整部材）の屈折の様子を示した図であり、図４（ｂ）は、線状レンズの側面の一部にオーバーハング構造を有する場合（本発明の光学調整部材の一例）の屈折の様子を示した図である。

図４（ａ）の例において、例えば、線状レンズ６２の側面の一部として、基材６１と線状レンズ６２との接面６３（平面）に隣接する線状レンズ６２の面６５と、接面６３との接点を考え、その接点における接線方向に沿った面（図４（ａ）中の破線方向の面）を面６４とすると、図４（ａ）の光学調整部材では、該面６４と接面６３との間の角度αは９０度以下となり、側面にオーバーハング構造を形成されない。このような光学調整部材では、図４（ａ）に示すように、線状レンズ６２の下面側（接面６３側）から入射された光６００は、線状レンズ６２の上面６５でしか屈折しない。

一方、図４（ｂ）の例において、例えば、線状レンズ７２の側面の一部として、基材７１と線状レンズ７２との接面７３に隣接する線状レンズ７２の面７６と、接面７３との接点を考え、その接点における接線方向に沿った面（図４（ｂ）中の破線方向の面）を面７４とすると、図４（ｂ）の光学調整部材では、該面７４と線状レンズ７２の接面７３との間の角度βは９０度より大きくなるので、側面にオーバーハング部７７が形成される。このような光学調整部材では、図４（ｂ）に示すように、線状レンズ７２の下面側（接面７３側）から入射された光６００の一部は、線状レンズ７２のオーバーハング部７７を画成する上面７５のみならず下面７６においても屈折する。それゆえ、このような入射光成分は２回屈折することになり、より効果的に集光される。

上述のように、従来の光学調整部材の線状レンズでは、入射光が通過する一方の面にのみ光指向性を制御するための光学的構造面を有し且つ他方の面は平面であるのに対して、本発明の光学調整部材の線状レンズでは、入射光が通過する両方の面に光指向性を制御するための光学的構造面を備えている。すなわち、従来の光学調整部材の線状レンズでは、入射光に対して光指向性を制御するための光学的構造面は１面であるが、本発明の光学調整部材の線状レンズでは、入射光に対して光指向性を制御するための光学的構造面を複数（図４（ｂ）の例では２面）設けることができる。それゆえ、本発明の光学調整部材の線状レンズでは、より高い集光効果を得ることが可能になる。

本発明の光学調整部材では、上記複数の第１線状レンズがその延在方向と直交する方向に周期的に配置されていることが好ましい。なお、本発明はこれに限定されず、第１線状レンズの配置形態は、必要とする光学特性、用途等に応じて適宜変更可能である。例えば、複数の第１線状レンズをランダムに配置しても良いし、複数の周期が混在するように配置して良い。

本発明の光学調整部材では、さらに、上記複数の第１線状レンズ上に形成された複数の第２線状レンズを備えることが好ましい。線状レンズの層を多層化することにより、より集光特性を向上させることができる。また、この場合、従来、複数の光学シートで構成された光学シート群を１つの光学調整部材で置き換えることができるので、照明装置を構成する光学部材の数を減らすことが可能になり、照明装置及び液晶表示装置の薄型化及び低コスト化を図ることができる。また、各層の線状レンズの断面等を変更して、異なる光学的機能を有する線状レンズを多層化した場合には、一つの光学調整部材に複数の光学的機能を持たせることができる。それゆえ、光学部材の設計自由度も広げることができ、様々な用途に適用可能な光学部材を提供することができる。

本発明の光学調整部材では、上記基材を半透明材料で形成しても良い。すなわち、基材として拡散シートを用いても良い。この場合、従来の照明装置及び液晶表示装置のように拡散シートを設ける必要が無くなるので、照明装置及び液晶表示装置の薄型化及び低コスト化を図ることができる。

また、本発明の光学調整部材では、上記入射光が基材の厚さ方向に入射されることが好ましい。

本発明の第３の態様に従えば、照明装置であって、光源と、第１または第２の態様に従う光学調整部材とを備えた照明装置が提供される。また、本発明の照明装置では、さらに、上記光源から出射された光を上記光学調整部材に導くための導光板を備えることが好ましい。

本発明の第４の態様に従えば、液晶表示装置であって、光源と、第１の態様に従う光学調整部材とを備えた液晶表示装置が提供される。また、本発明の液晶表示装置では、さらに、光源から出射された光を光学調整部材に導くための導光板を備えることが好ましい。

本発明の照明装置及び液晶表示装置では、光の指向性を調整する光学部材として、上述した本発明の光学調整部材を用いているので、従来の照明装置及び液晶表示装置に比べて集光性能の優れた照明装置及び輝度の高い液晶表示装置を提供することができる。

本発明の第５の態様に従えば、基材と、該基材上に形成された複数の線状レンズとを備える光学調整部材の製造方法であって、上記基材を用意することと、上記複数の線状レンズを用意することと、上記基材上に上記複数の線状レンズを配置することを含み、上記基材上に上記線状レンズを配置する際に、上記線状レンズと上記基材との接面と、上記線状レンズの延在方向に沿った側面の一部との間のなす角度が９０度より大きくなるように上記線状レンズを上記基材上に配置することを特徴とする製造方法が提供される。

従来のプリズムシート等の光学調整部材の製造方法としては、上述のように、熱転写方式やフォトポリマー法などがある。しかしながら、これらの方法では、例えば、上述した本発明の光学調整部材のように、側面の一部にオーバーハング構造を有する複雑な構造の光学構造体（線状レンズ）を基材上に形成することは非常に困難である。

それに対して、本発明の光学調整部材の製造方法では、基材とは別個に、例えば、押し出し成形法等により所定の断面形状を有する線状（糸状）の線状レンズ（光学構造体）を複数用意し、その複数の線状レンズを基材上に配置する。この際、線状レンズと基材との接面と、線状レンズの側面の一部との間のなす角度が９０度より大きくなるように、すなわち、線状レンズの側面の一部にオーバーハング構造ができるように線状レンズを基材上に配置する。それゆえ、本発明の光学調整部材の製造方法では、側面の一部にオーバーハング構造を有する光学構造体が基材上に形成された光学部材を容易に製造することができる。

なお、線状レンズを基材上に配置する際には、線状レンズの捩れ等をできるだけ避けるために、線状レンズを基材と一体的に形成して線状レンズを基材上に固定することが好ましい。線状レンズを基材と一体的に形成して固定する方法としては、融着等により直接的に線状レンズを基材上に固定しても良いし、接着剤等を用いて（接着層を介して）間接的に線状レンズを基材上に固定しても良い。

本発明の光学調整部材の製造方法では、上記複数の線状レンズを用意することが、押し出し成形により上記線状レンズを成形することを含むことが好ましい。また、本発明の光学部材の製造方法では、上記複数の線状レンズを上記基材上にガイドするための複数のガイド溝が表面に形成されたローラーを用いて上記複数の線状レンズを上記基材上に配置することが好ましい。

本発明の光学調整部材によれば、線状レンズ（光学構造体）の延在方向に沿った側面の一部にオーバーハング構造が形成されているので、線状レンズに入射する光線を線状レンズと空気との界面で複数回屈折させることが可能となり、その光線の屈折量をより増大させることができる。それゆえ、本発明の光学調整部材、並びにそれを備えた照明装置及び液晶表示装置では、従来より集光特性を向上させ、輝度を向上させることができる。

また、本発明の光学調整部材において、線状レンズを多層化した場合及び／または基材を半透明材料で形成した場合には、照明装置及び液晶表示装置の薄型化及び低コスト化を図ることができる。

本発明の光学調整部材の製造方法によれば、基材とは別個に複数の線状レンズを用意し、その複数の線状レンズを基材上に配置するので、側面の一部にオーバーハング構造が形成された光学構造体を有する光学調整部材を容易に製造することができる。

以下に、本発明の光学調整部材及び照明装置並びに光学調整部材の製造方法の実施例を図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。

実施例１では、液晶表示装置及びそのバックライトユニット（照明装置）に用いられる光学調整部材について説明する。

［液晶表示装置及びバックライトユニットの構成］
実施例１で用いた液晶表示装置の概略構成を図１に示した。なお、図１では、液晶表示装置の構成を分かり易くするために、各光学部材を離して記載しているが、実際の装置内では各光学部材は接した状態で重ねられている。この例の液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶表示パネル７（液晶表示素子）と、バックライトユニット１０（照明装置）とから構成される。

液晶表示パネル７には、従来の液晶表示装置で用いられている液晶表示パネルを用いた。具体的には、ここでは図示していないが、液晶表示パネル７の構造を、偏光板、ガラス基板、画素電極を成す透明導電膜、配向膜、液晶層、配向膜、対抗電極を成す透明導電膜、カラーフィルター、ガラス基板、及び、偏光板をこの順で積層した構造とした。

バックライトユニット１０は、主に、図１に示すように、光源（ＬＥＤ：発光ダイオード）１と、光源１から放射された光１１を面光源に変える導光板２と、導光板２の下部（液晶表示パネル７とは反対側）に配置された反射シート３と、導光板２の上部（液晶表示パネル７側）に配置された下部拡散シート４と、下部拡散シート４の上部に配置された光学調整シート群５と、光学調整シート群５の上部に配置された上部拡散シート６とから構成される。光学調整シート群５は、２枚の光学調整シート（光学調整部材）５１及び５２（以下では、それぞれ第１光学調整シート５１及び第２光学調整シート５２と称す）からなる。なお、この例では、第１光学シート５１の光学構造体（後述する線状レンズ）の延在方向と、第２光学シート５２の光学構造体の延在方向とが直交するように第１光学調整シート５１及び第２光学調整シート５２を重ねて配置した。また、この例のバックライトユニット１０はサイドライト方式のユニットであり、光源１は導光板２の側部に設けられている。

光学調整シート群５以外の光学部材は、従来のバックライトユニットの光学部材と同じものを用いた。具体的には、導光板２はポリカーボネートで形成した。反射シート３にはＰＥＴフィルムの表面に銀が蒸着されたシートを用いた。下部拡散シート４にはＰＥＴフィルムをビーズコーティングしたものを用い、その厚さは７０μｍとし、ヘイズは８５％とした。また、上部拡散シート６にはＰＥＴフィルムをビーズコーティングしたものを用い、その厚さは７０μｍとし、ヘイズは３０％とした。

［光学調整シートの構成］
この例の第１光学調整シート５１の概略構成を図２に示した。図２（ａ）は、この例の第１光学調整シート５１の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＹ方向から見た第１光学調整シート５１の側面図である。なお、この例では、第１光学調整シート５１と第２光学調整シート５２は同じ構造とした。それゆえ、ここでは、第１光学調整シート５１の構成についてのみ説明し、第２光学調整シート５２の構成の説明は省略する。

図２（ａ）及び２（ｂ）に示すように、この例の第１光学調整シート５１は、シート状基材５１ａと、基材５１ａ上に形成された複数の線状レンズ５１ｂ（第１線状レンズ）とから構成される。この例では、同じ形状の線状レンズ５１ｂを、線状レンズ５１ｂの延在方向（図２（ａ）中のＹ方向）に直交する方向（図２（ａ）中のＸ方向）に周期的（約４０μｍピッチ）に並べられており、隣り合う線状レンズが互いに接触しないように配置した。なお、隣り合う線状レンズ５１ｂの間の隙間はできる限り小さくすることが望ましい。

基材５１ａとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のアクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ガラスなどの光透過性の材料であれば、任意の材料が用い得る。この例では、基材５１ａとして、厚さ５０μｍのＰＥＴを用いた。なお、本発明の第１光学調整シート５１の基材５１ａとしては、シート状の基材だけでなく、任意の形状の基材を用い得、例えば、表面が立体状の基材や、肉厚（例えば、厚さ０．５〜１００ｍｍ程度）の板状の基材も用い得る。なお、この例のようにシート状の基材を用いた場合には、加工の容易性及びハンドリング性等を考慮して３０〜５００μｍの厚さのシートを用いることが好ましい。

線状レンズ５１ｂには、図２（ａ）及び２（ｂ）に示すように、図２（ａ）中のＹ方向に延在し且つ正五角形状の断面を有する線状（糸状）の部材であり、該断面が延在方向にほぼ均一である線状部材を用いた。すなわち、五角形柱状の線状部材を用いた。この例では、線状レンズ５１ｂの断面形状を、一辺が２０μｍの正五角形とした。そして、この例では、線状レンズ５１ｂの該正五角形の一辺の面を基材５１ａに接着して固定した（一体的に形成した）。なお、線状レンズの断面の径（円以外の断面形状では外接円の直径）は、光学特性及びハンドリング性を考慮して５〜３００μｍ程度とすることが好ましい。

また、線状レンズ５１ｂの形成材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のアクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロンなどの光透過性の材料であれば、任意の材料が用い得る。この例では、線状レンズ５１ｂの形成材料として、屈折率１．５３のナイロンを用いた。

図３に、線状レンズ５１ｂと基材５１ａとの接続部の拡大図を示した。この例の第１光学調整シート５１では、図３に示すように、線状レンズ５１ｂ及び基材５１ａの接続面（接面）５１ｃに隣接する面５１ｄ（または面５１ｆ）と、該面５１ｄ（または面５１ｆ）の接続面５１ｃとは反対側に隣接する面５１ｅ（または面５１ｇ）とにより側面が形成されている。そして、この例の第１光学調整シート５１では、図３に示すように、線状レンズ５１ｂ及び基材５１ａの接続面５１ｃと、該接続面５１ｃに隣接する面５１ｄ（または面５１ｆ）との間のなす角度βは１０８度となっており（９０度より大きくなっており）、線状レンズ５１ｂの側面の一部にはオーバーハング構造が形成されている。それゆえ、本実施例の光学調整シートでは優れた集光効果が得られ、この光学調整シートを用いた照明装置及び液晶表示装置では集光特性を向上させることができる。

［光学調整シートの製造装置］
次に、この例で用いた第１光学調整シート５１の製造装置を図５を参照しながら説明する。この例の第１光学調整シート５１の製造装置２００は、図５に示すように、主に、ガイドロール２１（ローラー）と、複数の線状レンズ５１ｂが巻きつけられた糸巻き２２と、線状レンズ５１ｂの下面に接着剤を塗布するための接着剤塗布器２３と、接着剤を硬化させるための紫外線照射装置２４とから構成される。なお、接着剤塗布器２３は、図５に示すように、糸巻き２２とガイドロール２１との間に配置し、紫外線照射装置２４は、基材５１ａを挟んでガイドロール２１と対向する位置に配置されている。

また、ガイドロール２１の表面には、図５に示すように、線状レンズ５１ｂを基材５１ａ上にガイドするための複数のガイド溝２５を形成した。各ガイド溝２５は、ガイドロール２１の回転方向（図５中の矢印Ａ１方向）に延在して形成されており、該回転方向に直交する方向に所定の間隔で形成されている。なお、ガイド溝２５の間隔は線状レンズ５１ｂの幅より若干広くなるようにし、ガイド溝２５の深さは線状レンズ５１ｂの高さより若干小さくなるようにした。

［光学調整シートの作製方法］
次に、この例の第１光学調整シート５１の作製方法を図５及び６を参照しながら説明する。図６は、この例の第１光学調整シート５１の製造方法の手順を示すフローチャートである。なお、第２光学調整シート５２は、第１光学調整シート５１同様に、図５に示した装置を用いて同様の手順に作製したので、ここでは第２光学調整シート５２の作製方法の説明は省略する。

まず、基材５１ａを用意した（図６中のステップＳ１１）。次いで、押し出し成形等の方法により、断面が正五角形状の線状レンズ５１ｂを成形した（図６中のステップＳ１２）。なお、線状レンズ５１ｂを成形する工程を、基材５１ａを用意する工程の前に行っても良い。次いで、成形した線状レンズ５１ｂを糸巻き２２に巻きつけた。

次いで、基材５１ａ及び複数の線状レンズ５１ｂを巻きつけた糸巻き２２を製造装置２００に装着した（図６中のステップＳ１３）。次いで、図５に示すように、糸巻き２２から線状レンズ５１ｂを引き出して、各線状レンズ５１ｂを対応するガイドロール２１のガイド溝２５にそれぞれ挿入した。この際、線状レンズ５１ｂを糸巻き２２とガイドロール２１との間に配置した接着剤塗布器２３上を通過させて、線状レンズ５１ｂの下面に接着剤を塗布した（図６中のステップＳ１４）。この例では、接着剤として、紫外線硬化型の接着剤を用いた。なお、本発明はこれに限定されず、接着剤としては、紫外線硬化型以外に、熱硬化型、感圧型の接着剤や瞬間接着剤（シアノアクリート）等が用い得る。次いで、製造装置２００に装着された基材５１ａをガイドロール２１側（図５中の矢印Ａ２の方向）に送り出した。

次いで、図５に示すように、ガイドロール２１を図５中の矢印Ａ１方向に回転させ且つ基材５１ａを図５中の矢印Ａ２方向に送り出しながら、複数の線状レンズ５１ｂを基材５１ａ上に配置した（図６中のステップＳ１５）。この際、紫外線照射装置２４により紫外線を基材５１ａ越しに照射して、線状レンズ５１ｂの下面に塗布された接着剤を硬化させて、線状レンズ５１ｂの下面を基材５１ａの上面に接着固定した。この例では、以上のようにして、図２（ａ）に示した構造の第１光学調整シート５１を作製した。

本実施例の光学調整シート５１の製造方法によれば、基材５１ａとは別個に複数の線状レンズ５１ｂを用意し、その複数の線状レンズ５１ｂを基材５１ａ上に配置するので、線状レンズ５１ｂの側面の一部にオーバーハング構造が形成されている光学調整シートを容易に製造することができる。なお、本実施例では、接着剤を線状レンズに塗布する方法を説明したが、本発明はこれに限定されず、基材の表面に接着剤を塗布して、基材と線状レンズとを接着固定しても良い。

［光学性能の評価］
次に、上述のようにして作製した第１光学調整シート５１及び第２光学調整シート５２を用いて、図１に示すようなバックライトユニット（照明装置）１０を構成し、その輝度特性を測定した。なお、この例では、第１光学シート５１の線状レンズの延在方向と、第２光学シート５２の線状レンズの延在方向とが直交するように第１光学調整シート５１及び第２光学調整シート５２を重ねて配置した。

また、この例では、比較のため、図１１に示した従来のバックライトユニット５００（比較例）おける輝度特性も測定した。ただし、比較例のバックライトユニット５００では、図１１に示すように、光指向性制御用の光学部材として、２枚のプリズムシート（図１２）からなるプリズムシート群５０７を用い、各プリズムシートの光学構造体の延在方向が互いに直交するように２枚のプリズムシートを配置した。なお、比較例の各プリズムシートに形成されたプリズム状構造体の延在方向に直交する断面の形状は、底辺の幅３０μｍ、高さ１５μｍ、頂角９０度の二等辺三角形とした。プリズムシート群５０７以外の光学部材は本実施例と同様とした。

上記測定の結果、実施例１のバックライトユニットでは、正面輝度比は比較例の約１．３倍となり、また、視野角も約４５度（比較例では４２度）となり、比較例より優れた輝度特性が得られることが分かった。なお、ここでいう視野角とは、輝度特性において、輝度の最大値の１／２以上の輝度を示す角度の範囲のことである。

実施例２では、実施例１の光学調整シートの線状レンズ上にさらに複数の線状レンズを形成した例について説明する。すなわち、この例では、複数の線状レンズからなる光学調整層を基材上に二層設けた光学調整シートを作製した。

［光学調整シートの構成］
この例の光学調整シートの概略構成を図７（ａ）〜７（ｃ）に示した。図７（ａ）は、この例の光学調整シートの斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＹ方向から見た光学調整シートの側面図であり、そして、図７（ｃ）は、図７（ａ）中のＸ方向から見た光学調整シートの側面図である。図７（ａ）〜７（ｃ）に示すように、この例の光学調整シート３００は、シート状基材３０と、基材３０上に形成された第１光学調整層３１と、第１光学調整層３１上に形成された第２光学調整層３２とから構成される。この例の基材３０の形成材料及び構造は、実施例１と同様とした。

第１光学調整層３１は、図７（ａ）〜７（ｃ）に示すように、図７（ａ）中のＹ方向に延在し且つその延在方向に直交する断面が正五角形状の第１線状レンズ３１ａを複数有する。なお、第１線状レンズ３１ａの形成材料及び構造（形状及び寸法）は実施例１と同様とした。また、第１光学調整層３１では、第１線状レンズ３１ａを図７（ａ）中のＸ方向に並べ、隣り合う第１線状レンズ３１ａ同士が接しないように配置した。

また、第２光学調整層３２は、図７（ａ）〜７（ｃ）に示すように、図７（ａ）中のＸ方向に延在し且つその延在方向に直交する断面が正五角形状の第２線状レンズ３２ａを複数有する。すなわち、この例では、第１線状レンズ３１ａの延在方向と第２線状レンズ３２ａの延在方向とが直交するように、第１線状レンズ３１ａ上に第２線状レンズ３２ａを形成した。なお、第２線状レンズ３２ａの形成材料及び構造は第１線状レンズ３１ａと同様とした。また、第２光学調整層３２では、第２線状レンズ３２ａを図７（ａ）中のＹ方向に並べ、隣り合う第２線状レンズ３２ａ同士が接しないように配置した。

この例のように、基材３０上に、実施例１と同じ構造の線状レンズを複数備えた光学調整層を２層設け、各光学調整層を構成する線状レンズが互いに直交するように配置した場合には、図１に示した実施例１の照明装置及び液晶表示装置で用いた２枚の光学調整シートからなる光学調整シート群５で得られる効果を一枚の本実施例の光学調整シートで得ることができる。それゆえ、本実施例の光学調整シートを照明装置及び液晶表示装置に用いた場合には、実施例１の照明装置及び液晶表示装置に比べて、光学調整シートの基材１枚分厚さを削減することがでるので、入射光の界面反射や、透過光の散乱、吸収を抑制し光学性能（光の利用効率）の低下を抑制することができるとともに、照明装置及び液晶表示装置をより薄型化及び低コスト化することができる。また、従来の照明装置及び液晶表示装置と比較しても、本実施例では、上記効果が得られるだけでなく、集光特性が一層向上した、輝度の高い照明装置及び液晶表示装置を得ることができる。

［光学調整シートの製造装置及び製造方法］
図８に、この例の光学調整シートの製造装置の概略構成及び第１光学調整層３１上に第２光学調整層５１ｂを形成する際の様子を示した。図８に示すように、この例では、実施例１と同様の製造装置２００を用いた。以下に、この例の光学調整シートの製造方法を説明する。

まず、基材３０を用意した。次いで、実施例１と同様にして、複数の第１線状レンズ３１ａ及び第２線状レンズ３２ａを押し出し成形法等により作製した。次いで、実施例１と同様にして、製造装置２００を用いて、基材３０上に複数の第１線状レンズ３１ａを配置し、第１光学調整層３１を形成した。次いで、第１光学調整層３１が形成された基材３０を製造装置２００から取り出した。

次いで、第１光学調整層３１が形成された基材３０及び成形された複数の第２線状レンズ３２ａを巻きつけた糸巻き２２を製造装置２００に装着した。この際、図８に示すように、第１光学調整層３１がガイドロール２１と対向するように、且つ、第１光学調整層３１の第１線状レンズ３１ａの延在方向が、ガイドロール２１の表面に形成されたガイド溝２５の延在方向とが直交するように装着した。

次いで、図８に示すように、実施例１と同様にして、第１光学調整層３１上に、複数の第２線状レンズ３２ａを配置し、第２光学調整層３２を形成した。この際、第２線状レンズ３２ａの下面と、第１線状レンズ３１ａの頭頂部とが接着剤（紫外線硬化型の接着剤）を介して接着固定され、第１線状レンズ３１ａ及び第２線状レンズ３２ａが一体的に形成される。この例では、このようにして図７に示すような構造の光学調整シート３００を作製した。

［光学性能の評価］
この例で作製した光学調整シートを用いて、図１に示すような照明装置１０を構成し、実施例１と同様にして光学特性を測定した。ただし、この例では、図１中の光学調整シート群５の代わりに、本実施例の光学調整シートを１枚装着した。

その結果、実施例２のバックライトユニットでは、正面輝度比は、実施例１で説明した比較例のバックライトユニットの約１．４倍となり、また、視野角も約４５度（比較例では４２度）となり、比較例より優れた輝度特性が得られることが分かった。これは、本実施例の光学調整シートでは、光学調整層１層当たりの屈折量が増大することに起因するだけでなく、従来のプリズムシート群に比べて、基材を２枚から１枚に低減させることができたことにより、光の損失が低減したことにも起因する。

上記実施例２では、２つの光学調整層を備える光学調整シートの例を説明したが、本発明はこれに限定されず、光学調整層を３層以上も設けても良い。このような光学調整シートは、上述した第２光学調整層の形成方法を繰り返すことにより作製することができる。

［変形例］
上記実施例１及び２の光学調整シートでは、断面が正五角形状の線状レンズを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されず、線状レンズの側面の一部にオーバーハング構造が形成されるような断面形状であれば、任意の形状が用い得る。その例を、図９（ａ）〜９（ｆ）及び図１０（ａ）〜１０（ｅ）に示した。なお、図９（ａ）〜９（ｆ）に示した例では、隣り合う線状レンズが接しないように配置した例であり、図１０（ａ）〜１０（ｅ）の例は、図９（ａ）〜９（ｅ）に示した線状レンズを接して設けた場合の例である。なお、図９（ａ）〜９（ｅ）及び図１０（ａ）〜１０（ｅ）に示した例では、実施例１及び２同様、同じ形状の線状レンズを等ピッチで基材上に形成している。

図９（ａ）及び図１０（ａ）の例は、線状レンズの断面を正五角形でない五角形にした場合の例である。この場合、基材４０と線状レンズ４１との接面４１ａに隣接する側面４１ｂ，４１ｃがオーバーハング構造となるので、実施例１及び２と同様の効果が得られる。

図９（ｂ）及び図１０（ｂ）の例は、線状レンズ４２の断面を逆台形にした場合の例である。この場合も、基材４０と線状レンズ４２との接面４２ａに隣接する側面４２ｂ，４２ｃがオーバーハング構造となるので、実施例１及び２と同様の効果が得られる。

図９（ｃ）及び図１０（ｃ）の例は、線状レンズ４３の断面を略円形にした場合の例である。この場合は、基材４０と線状レンズ４３との接面４３ａ（接続部）に対して、接面４３ａに隣接する曲面４３ｂ，４３ｃの一部の面、図９（ｃ）の例では、曲面４３ｂと接面４３ａとの接点における接線方向の面４３ｄとの間の角度が９０度より大きくなる。すなわち、基材４０と線状レンズ４３と接面４３ａに隣接する曲面４３ｂ，４３ｃにオーバーハング構造が形成されるので、実施例１及び２と同様の効果が得られる。

図９（ｄ）及び図１０（ｄ）の例は、線状レンズ４４の断面をツリー状にした場合の例である。このような断面形状を有する線状レンズ４４では、図９（ｄ）に示すように、線状レンズ４４の側面の一部に、側面から外側に突き出た部分４４ｂ，４４ｃが形成される。すなわち、この場合も、線状レンズ４４の側面の一部にオーバーハング構造が形成される。それゆえ、このような断面形状を有する線状レンズ４４を用いても実施例１及び２と同様の効果が得られる。

図９（ｅ）及び図１０（ｅ）の例は、線状レンズ４５の断面を両面レンズ形状（略楕円形状）にした場合の例である。この場合も、基材４０と線状レンズ４５との接面４５ａに隣接する側面４５ｂ，４５ｃがオーバーハング構造となるので、実施例１及び２と同様の効果が得られる。

図９（ｆ）の例は、線状レンズ４６の断面を平行四辺形にした場合の例である。この場合には、基材４０と線状レンズ４６との接面４６ａに隣接する一方の側面４６ｃがオーバーハング構造となる。この場合には、入射光の主な進行方向（指向性）が光学調整シートの厚さ方向に対して傾斜しているような入射光において集光効果が得られる。

上記実施例１及び２並びに変形例の光学調整シートでは、線状レンズを基材上に周期的に（等ピッチで）配置した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、線状レンズを、ランダムピッチで配置しても良いし、複数の周期が混在するように配置しても良い。

上記実施例１及び２並びに変形例の光学調整シートでは、光学調整層を構成する複数の線状レンズの形状及び寸法を全て同じとした例を説明したが、本発明はこれに限定されない。異なる形状及び寸法を有する線状レンズを組み合わせて構成しても良い。

また、上記実施例１及び２並びに変形例の光学調整シートでは、基材を透明材料で形成した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、基材を半透明材料、すなわち、拡散シートで形成しても良い。この場合、バックライトユニット及び液晶表示装置内で別途拡散シートを設ける必要がなくなるので、バックライトユニット及び液晶表示装置を一層薄型化することができる。また、この場合、バックライトユニット及び液晶表示装置を構成するシートの枚数を減らすことができるので、シート界面による透過光の不要な散乱、吸収をさらに抑制することができ、光学性能を一層向上させることができる。

上記実施例１及び２の光学調整シートでは、光学調整シートを光源が導光板の側部に配置されたサイドライト方式（エッジライト方式）の照明装置及び液晶表示装置に適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明の光学調整シートは、導光板を備えない照明装置及び液晶表示装置、例えば、光源が液晶表示パネルに対向して設けられた直下型の照明装置及び液晶表示装置等にも適用可能であり、その場合も上述した実施例１及び２の効果と同様の効果が得られる。

本発明の光学調整部材並びにそれを備える照明装置及び液晶表示装置では、従来より集光特性を向上させ輝度を向上させることができるとともに、照明装置及び液晶表示装置の薄型化及び低コスト化を図ることができる。それゆえ、本発明の光学調整部材、照明装置及び液晶表示装置は様々な用途に好適な光学調整部材、照明装置及び液晶表示装置である。

本発明の光学調整部材の製造方法では、複雑な断面形状を有する線状レンズを備えた光学調整部材を容易に且つ低コストで作製することができるので、様々な用途に好適な光学調整部材の製造方法である。

図１は、実施例１の液晶表示装置の概略構成図である。 図２は、実施例１の光学調整シートの概略構成図であり、図２（ａ）は、斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＹ方向から見た側面図である。 図３は、実施例１の光学調整シートの線状レンズ付近の拡大断面図である。 図４は、本発明の光学調整部材の効果を説明するための図であり、図４（ａ）は、側面にオーバーハング構造を有さない光学構造体における入射光の屈折の様子を表した図であり、図４（ｂ）は、側面にオーバーハング構造を有する光学構造体における入射光の屈折の様子を表した図である。 図５は、実施例１で用いた光学調整シートの製造装置の概略構成図である。 図６は、実施例１の光学調整シートの製造方法の手順を示すフローチャートである。 図７は、実施例２の光学調整シートの概略構成図であり、図７（ａ）は、斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＹ方向から見た側面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）中のＸ方向から見た側面図である。 図８は、実施例２で用いた光学調整シートの製造装置の概略構成図である。 図９は、本発明の光学調整シートの変形例を示す図であり、図９（ａ）は線状レンズの断面を五角形にした場合の例であり、図９（ｂ）は線状レンズの断面を逆台形にした場合の例であり、図９（ｃ）は線状レンズの断面を円形にした場合の例であり、図９（ｄ）は線状レンズの断面をツリー状にした場合の例であり、図９（ｅ）は線状レンズの断面を両面レンズ形状にした場合の例であり、そして、図９（ｆ）は線状レンズの断面を平行四辺形にした場合の例である。 図１０は、本発明の光学調整シートの変形例を示す図であり、図１０（ａ）は線状レンズの断面を五角形にした場合の例であり、図１０（ｂ）は線状レンズの断面を逆台形にした場合の例であり、図１０（ｃ）は線状レンズの断面を円形にした場合の例であり、図１０（ｄ）は線状レンズの断面をツリー状にした場合の例であり、そして、図１０（ｅ）は線状レンズの断面を両面レンズ形状にした場合の例である。 図１１は、従来の液晶表示装置の概略構成図である。 図１２は、従来のプリズムシートの概略斜視図である。

符号の説明

１ 光源
２ 導光板
３ 反射シート
４ 下部拡散シート
５ 光学調整シート群
６ 上部拡散シート
７ 液晶表示パネル
１０ バックライトユニット
３０，５１ａ 基材
３１，３２ 光学調整層
３１ａ，３２ａ，５１ｂ 線状レンズ
５１，５２，３００ 光学調整シート

Claims (12)

1. 入射光の光学特性を調整する光学調整部材であって、
   光透過性を有する基材と、
   上記基材上に形成され且つ所定の方向に延在した複数の第１線状レンズとを備え、
   第１線状レンズと上記基材との接面と、第１線状レンズの延在方向に沿った側面の一部との間のなす角度が９０度より大きいことを特徴とする光学調整部材。
2. 入射光の光学特性を調整する光学調整部材であって、
   光透過性を有する基材と、
   上記基材上に形成され且つ所定の方向に延在した複数の第１線状レンズとを備え、
   第１線状レンズの延在方向に沿った側面の一部にオーバーハング構造を有することを特徴とする光学調整部材。
3. 上記複数の第１線状レンズがその延在方向と直交する方向に周期的に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学調整部材。
4. さらに、上記複数の第１線状レンズ上に形成された複数の第２線状レンズを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学調整部材。
5. 上記入射光が基材の厚さ方向に入射されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学調整部材。
6. 照明装置であって、
   光源と、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学調整部材とを備えた照明装置。
7. さらに、上記光源から出射された光を上記光学調整部材に導くための導光板を備える請求項６に記載の照明装置。
8. 液晶表示装置であって、
   光源と、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学調整部材と、
   液晶表示素子とを備えた液晶表示装置。
9. さらに、上記光源から出射された光を上記光学調整部材に導くための導光板を備える請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 基材と、該基材上に形成された複数の線状レンズとを備える光学調整部材の製造方法であって、
    上記基材を用意することと、
    上記複数の線状レンズを用意することと、
    上記基材上に上記複数の線状レンズを配置することを含み、
    上記基材上に上記線状レンズを配置する際に、上記線状レンズと上記基材との接面と、上記線状レンズの延在方向に沿った側面の一部との間のなす角度が９０度より大きくなるように上記線状レンズを上記基材上に配置することを特徴とする製造方法。
11. 上記複数の線状レンズを用意することが、押し出し成形により上記線状レンズを成形することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
12. 上記複数の線状レンズを上記基材上にガイドするための複数のガイド溝が表面に形成されたローラーを用いて上記複数の線状レンズを上記基材上に配置することを特徴とする請求項１０または１１に記載の製造方法。
    

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