JP2010085855A - 光学部材、それを用いた照明装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度を向上でき、色分離も抑制できる光学部材を提供する。
【解決手段】光学シート１はエッジライト型のバックライトに利用可能である。光学シート１の主面１０は、複数の柱状レンズ２０を備える。各柱状レンズ２０は、複数の尾根部３０、４０を含む。複数の尾根部３０及び４０は、第１の側縁ＥＤ１から第２の側縁ＥＤ２に向かって高い順に並設される。各柱状レンズ２０内の複数の尾根部３０及び４０のうち、最も高い尾根部３０の頂上は丸みを帯びている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学部材に関し、さらに詳しくは、入射光を屈折して所定の方向に出射する光学部材、その光学部材を用いた照明装置及び表示装置に関する。

液晶ディスプレイに利用されるバックライトユニットに代表される照明装置は、光源からの光の進行方向を制御する。照明装置は、光源からの光の進行方向を所定の方向に変更して出射する光学部材を備える。

代表的な光学部材に特表平１０−５０６５００号公報に開示されるプリズムシートがある。プリズムシートは、互いに並設された複数の線状プリズムを有する主面を備える。主面と反対側の裏面から入射した光は、線状プリズムの傾斜面でプリズムシートの法線方向に屈折されて出射する。そのため、プリズムシートは正面輝度を向上できる。

しかしながら、プリズムシートをエッジライト型のバックライトユニットに適用する場合、所定のパターンで出射光の色が分離するという問題が生じる。所定のパターンで色が分離すると、見る角度によって色が異なって見えてしまう。また、プリズムシート１枚では、高い正面輝度を得ることが困難である。そこで、これらの問題を解決するために、従来のバックライトユニットは、互いの線状プリズムが直交するように上下に敷設された２枚のプリズムシートを備える。各プリズムシートの線状プリズムが直交するように２枚のプリズムシートが敷設されることで、色分離のパターン化を抑制でき、正面輝度も向上する。しかしながら、この場合、２枚のプリズムシートを利用しなければならない。
特表平１０−５０６５００号公報

本発明の目的は、輝度を向上でき、色分離も抑制できる光学部材を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明による光学部材は、主面と、主面と反対側の裏面とを有する本体を備える。主面は、複数の柱状レンズを含む。各柱状レンズは、第１及び第２の側縁と、複数の尾根部とを含む。第１の側縁は柱状レンズの長手方向に延在する。第２の側縁は、第１の側縁と反対側に配設する。複数の尾根部は、第１の側縁から第２の側縁に向かって高い順に並設され、最も高い主尾根部と、主尾根部よりも低い１又は複数のサブ尾根部とを含む。主尾根部の頂上は丸みを帯びている、又は、面取りされている。

本発明の光学部材では、光学部材の法線よりも第２の側縁側に傾いて裏面に入射された光がサブ尾根部で屈折して出射するとき、色分離の発生が抑制される。また、主尾根部及びサブ尾根部により輝度が向上する。さらに、主尾根部の頂上は丸みを帯びているか、面取りされているため、製造時及び搬送時に柱状レンズの頂上である主尾根部の頂上が破損したり、損傷したりするのを抑制できる。

好ましくは、サブ尾根部は、第１及び第２の傾斜面を含む。第１の傾斜面は、第１の側縁側に配設される。第２の傾斜面は第２の側縁側に配設される。裏面に入射した光のうち、当該光の輝度特性において輝度が最大となる方向に進行する輝度ピーク光線が第１の傾斜面で屈折して外部に出射する方向が、輝度ピーク光線が第２の傾斜面で屈折して外部に出射する方向と交差するように、第１及び第２の傾斜面が配設される。

この場合、色分離をより抑制でき、正面輝度を向上できる。

本発明による光学部材は、主面と、主面と反対側の裏面とを有する本体を備える。主面は、複数の柱状レンズを含む。各柱状レンズは、第１及び第２の側縁と、複数の尾根部とを備える。第１の側縁は、柱状レンズの長手方向に延在する。第２の側縁は、第１の側縁と反対側に配設される。複数の尾根部は、第１の側縁から第２の側縁に向かって高い順に並設される。各尾根部は、第１及び第２の傾斜面を含む。第１の傾斜面は、第１の側縁側に配設される。第２の傾斜面は、第２の側縁側に配設される。複数の尾根部は、最も高い主尾根部と、主尾根部よりも低い１又は複数のサブ尾根部とを含む。主尾根部の第１の傾斜面の横断形状は、凸状又は凹状に曲がっている。

本発明の光学部材では、光学部材の法線よりも第２の側縁に傾いて裏面に入射された光がサブ尾根部で屈折して出射するとき、色分離の発生が抑制される。

好ましくは、各サブ尾根部では、裏面に入射した光のうち、当該光の輝度特性において輝度が最大となる方向に進行する輝度ピーク光線が第１の傾斜面で屈折して外部に出射する方向が、輝度ピーク光線が第２の傾斜面で屈折して外部に出射する方向と交差するように、第１及び第２の傾斜面が配設される。

この場合、色分離をより抑制でき、正面輝度を向上できる。

本発明による照明装置は、光源と、上述の光学部材と、光源からの光を受け、輝度ピーク光線を含む光を光学部材の裏面に出射する導光板とを備える。また、本発明による表示装置は、上述の照明装置に液晶パネルを備える。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［表示装置及び照明装置］
図１を参照して、本発明の実施の形態による表示装置１００は、液晶パネル７と、照明装置であるバックライトユニット６とを備える。液晶パネル７は、バックライトユニット６上に敷設される。

液晶パネル７は、従来の表示装置で用いられている公知の液晶パネルと同じ構造を有する。具体的には、液晶パネル７は、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を有する。

バックライトユニット６は、いわゆるエッジライト型の照明装置であり、光源２と、導光板３と、反射シート４と、本実施の形態による光学部材である光学シート１と、拡散シート５とを備える。

光源２は、導光板３の側面に配設される。光源２はたとえば冷陰極管（Cold Cathode Fluorescent Lamp）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。光源２は可視光帯域の光を出射する。導光板３は、光源２から出射された光（光束）を光学シート１に導く。具体的には、光源２から出射した光５０は、導光板３の側面から入射する。そして、導光板３の内部を進行して出射面３ａから出射する。ここで、出射光５１の輝度特性は、出射面３ａの法線Ｎ３から光源２と反対側に所定角度Ａ５１（°）傾斜した方向に輝度のピークを有する。出射光５１のうち、輝度のピーク方向に進行する光成分、つまり、法線Ｎ３から角度Ａ５１傾斜して出射する光成分を輝度ピーク光線という。ここで、所定角度Ａ５１は、たとえば、６０°〜８５°の範囲である。導光板３はたとえば、ポリカーボネートで形成される。

反射シート４は、導光板３の出射面３ａと反対側に配設される。反射シート４は、導光板３の出射面３ａと反対側の面から外部に出射しようとする光を反射して、導光板３内部に戻す。これにより、光源２からの出射光の利用効率が向上する。反射シート４はたとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムと、その表面に蒸着された銀皮膜とからなる。

拡散シート５は、光学シート１と液晶パネル７との間に敷設される。拡散シート５は、たとえば、ＰＥＴフィルムに代表される樹脂フィルムにビーズコーティングを施したものである。なお、本実施の形態において、反射シート４及び拡散シート５はなくても本願発明の効果を奏することができる。また、光学シート１以外の他の構成は公知のものである。

［光学シート］
図１〜図４を参照して、光学シート１は、導光板３上に敷設される。光学シート１は、シート状またはフィルム状の本体を有する。その本体は、構造化された主面１０と、主面１０と反対側の裏面１１とを有する。裏面１１は、導光板３の出射面３ａと対向する。裏面１１は平面であるのが好ましいが、凹凸を有する構造化された面であってもよい。主面１０は、複数の柱状レンズ２０を含む。各柱状レンズ２０は所定の方向に延在し、互いに並設されている。つまり、各柱状レンズ２０の長手方向は並行である。

光学シート１の本体は、図３に示すように、裏面１１を有する基材部１２と、基材部１２上に形成され、主面１０を有するレンズ部１３とで構成されてもよいし、図４に示すように基材部１２のみで構成されてもよい。

図３に示すように光学シート１の本体が基材部１２及びレンズ部１３で構成される場合、光学シート１の加工の容易性及びハンドリング性等を考慮すると、基材部１２の厚さは１０〜５００μｍの範囲が好ましい。基材部１２の材料は、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン、ポリプロピレン、セルロースアセテート、ガラスなどの無機透明物質等の任意の光透過性材料である。

レンズ部１３の材料は、紫外線や電子線に代表される電離放射線で硬化する電離放射線硬化樹脂が好ましい。電離放射線硬化樹脂は、たとえば、ポリエステル系アクリレート樹脂、ウレタン系アクリレート樹脂、ポリエーテル系アクリレート樹脂、エポキシ系アクリレート樹脂、ポリエステル系メタクリレート樹脂、ウレタン系メタクリレート樹脂、ポリエーテル系メタクリレート樹脂、エポキシ系メタクリレート樹脂である。より好ましくは、芳香族系アクリレートの紫外線硬化型樹脂（屈折率１．６０）である。また、レンズ部１３を形成可能な他の材料として、屈折率１．３〜１．９の任意の樹脂材料が利用可能である。また、上述した樹脂以外の他のアクリル樹脂やウレタン樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂などの透明プラスチック樹脂を用いてもよい。また、レンズ部１３は、基材部１２と同じ材料で構成されてもよい。

図４に示すように光学シート１の本体が基材部１２のみからなる場合、基材部１２の素材は上述のものであってもよいし、電離放射線硬化樹脂や他の透光性を有する樹脂材料であってもよい。

［柱状レンズ］
図２及び図３を参照して、各柱状レンズ２０は、側縁ＥＤ１及びＥＤ２を含む。側縁ＥＤ１及びＥＤ２は、柱状レンズ２０の周縁の一部であり、柱状レンズ２０の長手方向に延在する。側縁ＥＤ２は側縁ＥＤ１の反対側に配設される。

各柱状レンズ２０はさらに、複数の尾根部３０及び４０を含む。各尾根部３０及び４０は、柱状レンズ２０の長手方向に延在する。そして、複数の尾根部３０及び４０は、側縁ＥＤ１から側縁ＥＤ２に向かって高い順に並設される。つまり、側縁ＥＤ１側に最も高い尾根部３０が配設され、側縁ＥＤ２側に尾根部４０が配設される。以降、最も高い尾根部３０を主尾根部３０といい、主尾根部３０よりも低い尾根部４０をサブ尾根部４０という。

主尾根部３０は、側縁ＥＤ１側に配設される傾斜面３１と、側縁ＥＤ２側に傾斜面３１と反対を向いて配設される傾斜面３２と、傾斜面３１及び３２により形成され、柱状レンズ２０の長手方向に延びる稜線部３３とを含む。同様に、サブ尾根部４０も、側縁ＥＤ１側に配設される傾斜面４１と、側縁ＥＤ２側に配設される４２と、稜線部４３とを含む。

図１に示すように、光学シート１は、各柱状レンズ２０の主尾根部３０の方が、サブ尾根部４０よりも光源２に近くなるように、導光板３上に敷設される。換言すれば、第１の側縁ＥＤ１が第２の側縁ＥＤ２よりも光源に近くなるように光学シート１は敷設される。このように敷設された光学シート１は、照明装置６（つまり、表示装置１００）の正面輝度を向上する。さらに、光学シート１は、色分離を抑制できる。

光学シート１が正面輝度を向上し、かつ、色分離を抑制するしくみについて説明する。光源２から出射した光５０は、導光板３の側面に入射し、出射面３ａから出射光５１として出射する。このとき、光５０は指向性を有する。出射光５１の輝度特性は、出射面３ａの法線Ｎ３から光源２と反対側に所定角度Ａ５１（°）傾斜した方向に輝度のピークを有する。

出射光５１は、光学シート１の裏面１１に入射する。このとき、出射光５１は、光学シート１の法線よりも側縁ＥＤ２方向に傾いて入射する。図５を参照して、出射光５１のうちの輝度ピーク光線５２がサブ尾根部４０の傾斜面４１及び４２で屈折する。具体的には、傾斜面４２に入射した輝度ピーク光線５２は、光学シート１の厚さ方向側（光学シート１の法線Ｎ１側）に屈折して出射光５３として外部に出射する。一方、傾斜面４１に入射した輝度ピーク光線５２は、法線Ｎ１と反対側に屈折して出射光５４として外部に出射する。つまり、傾斜面４２に入射した輝度ピーク光線５２の屈折方向は、傾斜面４１に入射した輝度ピーク光線５２の屈折方向と交差する。

光学シート１の屈折率は入射光線の波長に依存する。輝度ピーク光線５２が複数の波長成分を含む場合、各波長成分により屈折率が変化する。そのため、図５に示すように出射光５３及び５４に色分離が生じる。図５では、輝度ピーク光線５２が２つの異なる波長Ａ及びＢ（波長Ａ＞波長Ｂ）を有し、波長Ｂ成分の屈折角が波長Ａ成分の屈折角よりも大きい場合の色分離を示す。

傾斜面４２では、輝度ピーク光線５２の波長Ｂ成分は波長Ａ成分よりも大きく屈折する。そのため、出射光成分５３Ｂは、出射光成分５３Ａよりもさらに法線Ｎ１側（矢印Ａ１方向）に屈折する。一方、傾斜面４１では、波長Ｂ成分に相当する出射光成分５４Ｂは、波長Ａ成分に相当する出射光成分５４Ａよりも法線Ｎ１と反対側（矢印Ａ２方向）に屈折する。要するに、傾斜面４２から出射した光線５３の色（波長）の分離パターンと傾斜面４１から出射した光線５４の色分離パターンとは、輝度ピーク光線５２の進行方向に対して互いに逆のパターンとなる。そのため、光線５３の色分離パターンは、光線５４の色分離パターンと互いに相殺される。その結果、光学シート１からの出射光における色分離が抑制される。

さらに、光学シート１は、傾斜面３２及び４２により、所定の傾斜角に輝度のピークを有する輝度特性を示す入射光５１を光学シート１の正面方向（法線Ｎ１方向）に直接コリメートし、正面輝度を向上する。そのため、従来のように、プリズムシートに代表される光学シートと導光板との間に下部拡散シートを敷設し、導光板からの出射光を一旦ブロードな光に変換しなくてもよい。したがって、光学シート１は、導光板からの出射光の利用効率を向上し、輝度を向上できる。

表示装置１００及びバックライトユニット６は、光学シート１を利用するため、出射光の色分離を抑制する。そのため、従来のように２枚のプリズムシートを用いなくてもよい。また、上述のとおり、下部拡散シートを用いなくてもよい。そのため、従来の表示装置やバックライトユニットと比較して光学部材の利用数を減らすことができる。

上述の色分離の効果を奏するために、好ましくは、輝度ピーク光線５２が傾斜面４２で屈折して出射する方向が、輝度ピーク光線５２が傾斜面４１で屈折して出射する方向と交差するように、裏面１１と平行な仮想面１１０と傾斜面４１とがなす角度β２と、仮想面１１０と傾斜面４２とがなす角度α１とが決定され、傾斜面４１及び４２が配設される。より好ましくは、輝度ピーク光線５２に対する光線５３の角度γ１と、輝度ピーク光線５２に対する光線５４との角度γ２が略同じになるように、角度α１及びβ２が決定され、傾斜面４１及び４２が配設される。ただし、γ１とγ２とが異なっていても本願発明の効果をある程度奏することができる。

なお、サブ尾根部４０の傾斜面４２は傾斜面４１よりも大きい方がこのましい。傾斜面４２が大きいほど、より正面輝度を向上できるからである。

光学シート１ではさらに、図２及び図３に示すように、各柱状レンズ２０の主尾根部３０の頂上（稜線部３３）が丸みを帯びている。プリズムシートの場合、製造時、搬送時、及びバックライト装置への敷設時にプリズムに疵がつきやすく、特にその頂点が破損しやすい。このような疵は、ディスプレイ上で輝点や暗点となりやすい。このような疵の発生を防止するため、表示装置に組み込む前のプリズムシートには通常、保護フィルムを敷設しなければならない。一方、光学シート１では、各柱状レンズ２０内で最も高い主尾根部３０の頂上が丸みを帯びている。そのため、主尾根部３０の頂上に外力が負荷されたとき、頂上に掛かる応力集中を緩和できる。そのため、柱状レンズ２０は製造時及び搬送時に破損しにくく、保護フィルムを光学シート１上に敷設しなくてよい。

また、図６に示すように、サブ尾根部４０の頂上（稜線部４３）も主尾根部３０と同様に丸みを帯びていてもよい。ただし、表示装置１００内で他の構成と接触するのは、柱状レンズ２０内で最も高い主尾根部３０であり、サブ尾根部４０は他の構成と接触しにくい。そのため、サブ尾根部４０の頂上は丸みを帯びていなくてもよく、少なくとも主尾根部３０の頂上が丸みを帯びていればよい。

また、図７に示すように、主尾根部３０の頂上（稜線部３３）が面取りされていてもよい。この場合も、図３と同様に、主尾根部３０の頂上に掛かる応力集中を緩和できる。そのため、柱状レンズ２０が製造時及び搬送時に破損しにくい。

柱状レンズ２０の主尾根部３０の傾斜面３１の形状は特に限定されない。傾斜面３１は平面であってもよいし、横断形状において、凸状又は凹状に曲がっていてもよい。たとえば、図８に示すように、柱状レンズ２０の横断形状において、傾斜面３１が凸状に屈曲していてもよい。また、図９に示すように、傾斜面３１が凹状に屈曲していてもよい。また、図１０に示すように、柱状レンズ２０の横断形状において、傾斜面３１が凸状に湾曲していてもよいし、図示しないが、傾斜面３１が凹状に湾曲していてもよい。

傾斜面３１がこれらの形状を有していても、光学シート１は、上述の輝度向上及び色分離の作用を奏することができる。なぜなら、傾斜面３２、４１及び４２が輝度向上及び色分離に寄与するのに対して、傾斜面３１は輝度向上及び色分離に寄与しにくく、傾斜面３１の形状は輝度向上及び色分離にあまり影響しないからである。

図５を参照して、傾斜面３１と仮想面１１０とがなす角度β１は、輝度ピーク光線５２と仮想面１１０とがなす角度（９０°−θ５２）以上であるのが好ましく、より好ましくは、角度（９０°−θ５２）と略同じである。換言すれば、傾斜面３１は、輝度ピーク光線５２と略並行であるのがより好ましい。上述のとおり、光学シート１の傾斜面３２、４１及び４２は、輝度向上及び色分離の抑制に寄与するが、傾斜面３１は、輝度向上及び色分離の抑制に寄与しにくい。そのため、輝度ピーク光線５２は可能な限り傾斜面３２、４１及び４２に入射し、傾斜面３１に入射しない方がこのましい。角度β１が角度（９０°−θ５２）以上であれば、傾斜面３１に輝度ピーク光線５２が入射しにくくなる。

隣り合う柱状レンズ２０が互いに接触しており、各柱状レンズ２０の高さが同じであれば、複数の柱状レンズの配置間隔は７〜１００μｍ程度であることが好ましい。ここでいう配置間隔は、次のとおり定義する。図３に示すように、柱状レンズ２０の幅の中央Ｃを求め、隣り合う柱状レンズ２０の中央Ｃ間の距離を配置間隔Ｐと定義する。配置間隔Ｐが７μｍより小さくなると、ロール金型を用いて光学シート１を製造する場合に精度の高い金型加工が必要となり、金型加工しにくくなる。一方、配置間隔Ｐが１００μｍより大きくなると、柱状レンズ２０のサイズも相対的に大きくなり、柱状レンズ２０を形成する樹脂材料の体積が増大する。この結果、樹脂材料を硬化させて柱状レンズ２０を形成したとき、樹脂材料の硬化収縮量も増大する。その結果、金型に対する樹脂材料のいわゆる「食いつき」が強くなり、硬化した樹脂材料が金型から剥離し難くなる。特に、ロール状の金型を用いた場合には、剥離時に柱状レンズ２０が破壊されたり、柱状レンズ２０の一部が金型表面に残留したりする。さらに、配置間隔Ｐが１００μｍより大きくなると、柱状レンズ２０の高さが高くなるため光学シート１が厚くなる。柱状レンズ２０の好ましい幅は３０〜１００μｍであり、高さは１０〜９０μｍである。

図２〜図４では、各柱状レンズ２０が有する尾根部は２つであったが、各柱状レンズ２０が３以上の尾根部を有していてもよい。たとえば、図１１に示すように、各柱状レンズ２０は主尾根部３０と、２つのサブ尾根部４０Ａ、４０Ｂとを含む。このとき、複数の尾根部３０、４０Ａ及び４０Ｂは、側縁ＥＤ１からＥＤ２に向かって高い順に並設される。つまり、尾根部３０、４０Ａ、４０Ｂの順に並設される。サブ尾根部４０Ａ及び４０Ｂは、輝度を向上する傾斜面４２と、色分離を抑える傾斜面４１とを備える。そして、各傾斜面４２が仮想面１１０となす角度α１及び各傾斜面４１が仮想面１１０となす角度β２は、互いに同じであるのが好ましい。

また、図２〜図４では、隣り合う柱状レンズ２０は互いに接触しているが、隣り合う柱状レンズ２０の間に隙間を設けてもよい。

［光学シートの製造方法］
光学シート１の製造方法は次の通りである。初めに、ロール状の金型を準備する。ロール状金型の表面には、複数の柱状レンズ２０に対応するパターン溝が切削加工により形成されている。続いて、用意された基材フィルムと金型表面との間に、電離放射線硬化樹脂を充填し、電離放射線を照射して硬化する。続いて、硬化した電離放射線硬化樹脂が形成された基材フィルムをロール金型から剥離する。以上の方法により、光学シート１が得られる。

本体が基材部１２のみからなる光学シート１は、以下の方法で製造できる。たとえば、熱可塑性樹脂で基材１２を作製する。続いて、柱状レンズ２０に対応する凹凸パターンが切削加工により表面に形成された金型を基材に加熱押圧して、凹凸パターンを基材表面に転写する。以上の工程により光学シート１が製造される。また、周知の押出成型法やプレス成型法、あるいは金型に溶融樹脂を注入する射出成形法等により光学シート１を製造してもよい。

以上のとおり、光学シート１は、柱状レンズ２０に対応する凹凸パターンを有する金型を用いて製造される。柱状レンズ２０が、図３、図６〜図８及び図１０に示す形状である場合、柱状レンズ２０は金型から抜けやすい。そのため、金型から抜くときに主尾根部３０の頂上が破損しにくい。

種々の光学シートを用いた表示装置を準備し、光学特性を調査した。以下、本発明例１、本発明例２及び比較例１、比較例２のバックライト及び表示装置の製造方法および光学特性の評価方法を説明する。

［本発明例１］
本発明例１の光学シートは図２及び図３と同じ構造とした。具体的には、各柱状レンズ２０の幅は３５μｍとした。角度β１は５８°であった。また、角度α１は６９°であり、角度β２は３８°であった。図３に示すとおり、主尾根部３０の頂上は丸みを帯びており、その曲率半径は１μｍであった。また、隣り合う柱状レンズ２０の間には、１μｍ幅の隙間（平坦部）を設けた。

本発明例１の光学シートは、上述の製造方法で説明したとおり、ロール金型を用いて製造した。具体的には、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを準備した。続いて、ロール金型表面の溝に芳香族系アクリレートの紫外線硬化樹脂（屈折率１．６０）を充填した。続いて、ロール金型表面をＰＥＴフィルムに押しつけながら、紫外線（波長３４０〜４２０ｎｍ）を照射して紫外線硬化樹脂を硬化し、光学シートを製造した。

製造された光学シートを用いて、本発明例１の表示装置を製造した。本発明例１の表示装置は図１と同じ構成であり、光学シート以外の他の光学部材は公知のものを用いた。具体的には、光源にはＬＥＤを用いた。導光板３はポリカーボネートで形成した。導光板３の出射面３ａからの出射光のうち、輝度ピーク光線と出射面３ａの法線Ｎ３との角度Ａ５１は７０°であった。反射シートにはＰＥＴフィルムの表面に銀が蒸着されたシートを用いた。また、拡散シートには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。以上の光学部材を用いて、図１に示した構成の液晶装置を製造した。

［本発明例２］
本発明例２の光学シートは図８と同じ構造とした。具体的には、各柱状レンズ２０の幅は３５μｍとした。角度β１は５５°であった。また、角度α１は６９°であり、角度β２は３１°であった。図８に示すとおり、傾斜面３１は凸状に屈曲していた。

上述の光学シートを本発明例１と同じ方法で製造した。そして、本発明例１と同様の表示装置を製造した。表示装置の各構成のうち光学シート以外のものは本発明例１と同じとした。

［本発明例３］
本発明例３の光学シートは図９と同じ構造とした。具体的には、各柱状レンズ２０の幅は３５μｍとした。角度β１は６１°であった。また、角度α１は６９°であり、角度β２は３１°であった。図９に示すとおり、傾斜面３１は凹状に屈曲していた。

上述の光学シートを本発明例１と同じ方法で製造した。そして、本発明例１と同様の表示装置を製造した。表示装置の各構成のうち光学シート以外のものは本発明例１と同じとした。

［比較例］
図１２に示す比較例の表示装置５００を製造した。形状を有する比較例内の２枚の光学シート３００はいずれもプリズムシートとした。プリズムシート内の各線状プリズム３０１の横断形状は二等辺三角形であり、その幅（底辺長さ）は３０μｍ、高さは１５μｍであった。また、頂角は９０°であった。隣り合う線状プリズム３０１は互いに接触して配列された。下部拡散シート５０６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。光学シート３００及び拡散シート５０６以外の他の構成は本発明例１と同じとした。

図１２に示すとおり、下部拡散シート５０６は導光板３上に敷設され、２枚の光学シート３００は下部拡散シート５０６上に重ねて敷設された。このとき、各光学シート３００内のプリズム３０１が互いに直交するように、２枚の光学シート３００を重ねて敷設した。なお、光学シート３００は本発明例１と同様の方法で製造した。

［正面輝度評価］
上述の本発明例１〜３及び比較例の表示装置の正面輝度を調査した。具体的には、各表示装置で輝度の角度依存性を調査した。具体的には、表示装置の表示画面の法線方向（正面）を０度軸とし、０度軸から±ｘ方向（図１及び図１２参照）への傾き角（視野角）における輝度を輝度計により測定した。輝度の測定箇所は表示画面の中央とした。

図１３に各表示装置の輝度の角度依存性を示す。図１３の横軸は視野角（°）を示す。図１及び図１２において表示画面の法線方向からｘ方向に傾けた場合の視野角をプラス（＋）で示し、−ｘ方向に傾けた場合の視野角をマイナス（−）で示す。また、図１３の縦軸は、比較例の表示装置の正面輝度（視野角０°の輝度）を基準（１．０）とした相対輝度である。図中の実線の曲線が比較例の輝度角度依存性である。また、破線の曲線が本発明例１の輝度角度依存性であり、一点鎖線の曲線が本発明例２、二点鎖線の曲線が本発明例３の輝度角度依存性を示す。

図１３を参照して、本発明例１〜３の表示装置の正面輝度（視野角０°の輝度）は、いずれも比較例の正面輝度よりも高かった。つまり、２枚のプリズムシートを敷設した表示装置よりも、本発明による１枚の光学シートを用いることで、より高い正面輝度が得られた。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明の実施の形態による光学シートを含む表示装置の全体構成を示す断面図である。 図１に示した光学シートの斜視図である。 図２に示した光学シートの断面図である。 図３と異なる、光学シートの他の断面図である。 図２に示した光学シートの作用を説明するための図である。 図２に示した光学シートの他の例を示す図である。 図６と異なる、光学シートの他の例を示す図である。 図６及び図７と異なる、光学シートの他の例を示す図である。 図６〜図８と異なる、光学シートの他の例を示す図である。 図６〜図９と異なる、光学シートの他の例を示す図である。 図６〜図１０と異なる、光学シートの他の例を示す図である。 比較例の表示装置の全体構成を示す断面図である。 実施例で測定された本発明例及び比較例の輝度の角度依存性を示す図である。

符号の説明

１ 光学シート
２ 光源
３ 導光板
７ 液晶パネル
１０ 主面
１１ 裏面
２０ 柱状レンズ
３０ 主尾根部
３１，３２，４１，４２ 傾斜面
３３，４３ 稜線部
４０ サブ尾根部
１００，５００ 表示装置
１１０ 仮想面

Claims (6)

1. 主面と、主面と反対側の裏面とを有する本体を備え、
   前記主面は、複数の柱状レンズを含み、
   前記各柱状レンズは、
   前記柱状レンズの長手方向に延在する第１の側縁と、
   前記第１の側縁と反対側の第２の側縁と、
   前記第１の側縁から前記第２の側縁に向かって高い順に並設される複数の尾根部とを含み、
   前記複数の尾根部は、
   最も高い主尾根部と、前記主尾根部よりも低い１又は複数のサブ尾根部とを含み、
   前記主尾根部の頂上は丸みを帯びている、又は、面取りされていることを特徴とする光学部材。
2. 請求項１に記載の光学部材であって、
   前記各サブ尾根部は、
   前記第１の側縁側に配設された第１の傾斜面と、
   前記第２の側縁側に配設された第２の傾斜面とを含み、
   前記裏面に入射した光のうち、当該光の輝度特性において輝度が最大となる方向に進行する輝度ピーク光線が前記第１の傾斜面で屈折して外部に出射する方向が、前記輝度ピーク光線が前記第２の傾斜面で屈折して外部に出射する方向と交差するように、前記第１及び第２の傾斜面が配設されることを特徴とする光学部材。
3. 主面と、主面と反対側の裏面とを有する本体を備え、
   前記主面は、複数の柱状レンズを含み、
   前記各柱状レンズは、
   前記柱状レンズの長手方向に延在する第１の側縁と、
   前記第１の側縁と反対側の第２の側縁と、
   前記第１の側縁から前記第２の側縁に向かって高い順に並設される複数の尾根部とを含み、
   前記各尾根部は、
   前記第１の側縁側に配設された第１の傾斜面と、
   前記第２の側縁側に配設された第２の傾斜面とを含み、
   前記複数の尾根部は、
   最も高い主尾根部と、前記主尾根部よりも低い１又は複数のサブ尾根部とを含み、
   前記主尾根部の第１の傾斜面の横断形状は、凸状又は凹状に曲がっていることを特徴とする光学部材。
4. 請求項３に記載の光学部材であって、
   前記各サブ尾根部では、前記裏面に入射した光のうち、当該光の輝度特性において輝度が最大となる方向に進行する輝度ピーク光線が前記第１の傾斜面で屈折して外部に出射する方向が、前記輝度ピーク光線が前記第２の傾斜面で屈折して外部に出射する方向と交差するように、前記第１及び第２の傾斜面が配設されることを特徴とする光学部材。
5. 光源と、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学部材と、
   前記光源からの光を受け、前記受けた光を前記光学部材の前記裏面に出射する導光板とを備えることを特徴とする照明装置。
6. 請求項５に記載の照明装置と、
   前記照明装置上に敷設される液晶パネルとを備えることを特徴とする表示装置。

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