JP2010164723A - 光学シート、それを用いたバックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正面輝度を向上でき、かつ、色分離を抑制できる光学シートを提供することである。
【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装置に利用される。光学シート１の主面１０には、複数の柱状レンズ２０が並設される。各柱状レンズは、主尾根部３０及びサブ尾根部４０を有し、かつ、長手方向に配列される複数の溝ＧＲを有する。サブ尾根部を形成する２つの斜面は、導光板からの出射光をそれぞれ逆方向に屈折し、色分離を相殺する。主尾根部３０及びサブ尾根部４０はさらに、柱状レンズ２０の横断方向（Ｘ方向）の光を集光する。そして、溝ＧＲは柱状レンズ２０の長手方向（Ｙ方向）の光を集光する。そのため、光学シート１は、２方向の光を集光して正面輝度を向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学シートに関し、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シート、それを用いたバックライト装置及び液晶表示装置に関する。

液晶ディスプレイに利用されるバックライト装置は、光源からの光の進行方向を制御する。バックライト装置は、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シートを備える。

代表的な光学シートに特表平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が形成された主面を有する。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装置に使用する場合、出射光の色が所定パターンで分離するという問題が生じる。出射光の色が所定パターンで分離すると、見る角度によって色が異なって見えてしまう。さらに、プリズムシート１枚では、高い正面輝度が得られにくい。そこで、これらの問題を解決するために、従来のエッジライト型のバックライト装置では、２枚のプリズムシートが、互いの線状プリズムが直交するように上下に敷設される。２枚のプリズムシートが、色分離のパターン化を抑制し、かつ、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ため、バックライト装置を薄型化しにくい。

特表平１０−５０６５００号公報 特開平８−５４５０３号公報

本発明の目的は、正面輝度を向上でき、かつ、色分離を抑制できる光学シート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

本発明による光学シートは、主面と、主面と反対側の裏面とを有する。主面は、複数の柱状レンズを含む。複数の柱状レンズは互いに並設される。そして、各柱状レンズは、主面に沿って延在する。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。そして、第２の側縁は第１の側縁と反対側であって、第１の側縁と同じく柱状レンズの長手方向に延在する。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る。柱状レンズはさらに、複数の溝を有する。複数の溝は、柱状レンズの長手方向に配列され、尾根部と交差する。

本発明による光学シートでは、柱状レンズの複数の尾根部が色分離を抑制する。さらに、柱状レンズの複数の尾根部は、柱状レンズの横断方向の光を集光して正面輝度を向上する。また、柱状レンズの尾根部と交差するように形成された複数の溝が柱状レンズの長手方向の光を集光して正面輝度を向上する。つまり、本発明による光学シートは、複数の尾根部と複数の溝により２方向の光を集光して正面輝度を向上する。

好ましくは、複数の尾根部は、最も高い主尾根部と、主尾根部以外のサブ尾根部とを含む。サブ尾根部は、第１の側縁側に配設される第１のサブ傾斜面と、第２の側縁側に配設される第２のサブ傾斜面とを有する。第１及び第２のサブ傾斜面は、裏面に入射した光のうち、当該光の輝度角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、配設される。

この場合、サブ尾根部が色分離を抑制する。

好ましくは、溝は互いに対向する第１及び第２の溝傾斜面を有する。第１及び第２の溝傾斜面の各々と、前記柱状レンズの底面とがなす角は９０°以下であり、好ましくは６０°以上９０°以下である。

この場合、柱状レンズの長手方向の光をより有効に光学シート正面にコリメートできる。

好ましくは、溝は主尾根部に形成される。

この場合、溝はサブ尾根部に形成されずに主尾根部に形成される。そのため、溝によりサブ尾根部の色分離の抑制効果が低下するのを抑制できる。

本発明によるエッジライト型のバックライト装置は、光源と、導光板、と上述の光学シートとを備える。導光板は、光源と対向する側面と、側面と交差する主面とを有する。導光板は、主面の法線から前記光源と反対側に所定の角度傾斜した方向を中心とした指向性を有する光を出射する。光学シートは、第１の側縁が第２の側縁よりも光源に近くなるように敷設される。そして、本発明による液晶表示装置は、上述のバックライト装置と、バックライト装置上に敷設される液晶パネルとを備える。

本発明の実施の形態による液晶表示装置の断面図である。 図１に示した導光板から出射される光のＸ方向における輝度角度依存性を示す図である。 図１に示した光学シートの斜視図である。 図３に示した光学シートの横断面図である。 図４と異なる、図３に示した光学シートの他の横断面図である。 図３に示した光学シートのＸ方向から見た側面図である。 図３に示した光学シートが色分離を抑制するしくみを説明するための模式図である。 図３に示した光学シートが正面輝度を向上するしくみを説明するための模式図である。 図３に示した光学シートの柱状レンズと異なる形状の他の柱状レンズの斜視図である。 図３及び図９に示した光学シートと異なる他の光学シートの横断面図である。

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、バックライト装置６とを備える。

液晶パネル７は、バックライト装置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、対向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。

バックライト装置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、反射板４と、光学シート１と、拡散シート５とを備える。

光源２は、図１紙面の法線方向に延在する線光源であり、たとえば冷陰極管やＥＥＦＬ（External Electrode Fluorescent Lamp：外部電極蛍光管）である。光源２は、ＬＥＤ（Light Emitting Device）等の複数の点光源が線状（図１紙面の法線方向）に配列されたものであってもよい。光源２は、導光板３の側面３０２に配置される。また、光源２は、図示しないリフレクタ内に収納されている。

反射板４は、導光板３の裏面３０３上に敷設される。上述のとおり、反射板４の側面部は導光板３の側面部とともに図示しないリフレクタに狭持される。反射板４は、導光板３の裏面３０３から出射した光を乱反射し、乱反射された光を導光板３に戻す。これにより、導光板３の主面３０１以外の面から光が漏れるのを抑制する。反射板４の裏面３０３と対向する面には、銀やアルミニウム等の金属薄膜からなる反射層が形成されている。

導光板３は、主面３０１、側面３０２及び裏面３０３を有するシート状又はフィルム状の本体からなる。主面３０１は側面３０２と直交し、その反対側には裏面３０３が配置される。導光板３は、たとえば、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂からなる。裏面３０３には、ドットパターンが形成されている。光源２からの光は、側面３０２に入射し、導光板３内を全反射しながら進行する。そして、光がドットパターンに入射したとき、主面３０１方向に屈折して進行し、主面３０１から外部に出射する。ドットパターンは、印刷により形成されてもよいし、射出成形により形成されてもよい。

主面３０１から出射する光（以下、出射光という）の輝度角度特性の一例を図２に示す。図２中の横軸は、図１に示すように、線状の光源２と直交する仮想面、換言すれば、側面３０２の長手方向と直交する仮想面における、法線Ｎ３からの傾斜角度（°）を示す。０（°）の輝度は法線方向Ｎ３と平行な方向での輝度を示す。そして、横軸のプラス（＋）方向は、法線Ｎ３から光源２と反対側へ傾斜した角度を示し、マイナス（−）方向は法線Ｎ３から光源２側へ傾斜した角度を示す。図２の縦軸は、輝度ピークＬ０を基準輝度とした場合の、各角度での輝度の基準輝度に対する比（輝度比）を示す。

図２を参照して、出射光の輝度角度特性は、法線Ｎ３から光源２と反対側に角度Ａ５１（°）傾斜した方向の輝度が最も高く、角度Ａ５１から離れると輝度が急速に低下する。つまり、出射光は傾斜角Ａ５１の方向を中心とした指向性を有する。以下、図１に示すように、出射光のうち傾斜角Ａ５１方向の光線５１を輝度ピーク光線という。傾斜角Ａ５１はたとえば、６０°〜８５°である。

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、反射板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。

［光学シート］
図１、図３〜図６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の主面３０１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は主面１０に沿って延在し、互いに並設されている。つまり、各柱状レンズ２０の長手方向は並行する。

光学シート１の本体は、図４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５に示すように基材部１２のみ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５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４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。第１及び第２の側縁ＥＤ１及びＥＤ２は光源２の長手方向と並行する。換言すれば、導光板３の側面３０２の長手方向と並行する。

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と反対側に配設される傾斜面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２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、バックライト装置６（つまり、液晶表示装置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。

図３及び図６を参照して、各柱状レンズ２０はさらに、長手方向に沿って配列される複数の溝ＧＲを有する。各溝ＧＲは、柱状レンズの長手方向に直交する。溝ＧＲは、互いに対向する傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２を有する。図６では、傾斜面ＳＳ１と傾斜面ＳＳ２との距離は、溝ＧＲの上端から溝底に向かうにしたがって徐々に小さくなっている。つまり、溝ＧＲの幅は、溝上端から溝底に向かうに従って徐々に小さくなっており、溝ＧＲの横断形状はＶ字状になっている。しかしながら、溝ＧＲの傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２と柱状レンズ２０の底面１１０とがなす角度γ１及びγ２は９０°以下であればよい。溝ＧＲは、光源２の長手方向（図３及び図６中のＹ方向）、つまり、柱状レンズ２０の長手方向の光を集光し、正面輝度を向上する。

［光学シートの作用］
上記構成を有する光学シート１は色分離を抑制し、かつ、正面輝度を向上する。以下、そのしくみについて説明する。

［色分離の抑制］
光学シート１が色分離を抑制するしくみについて説明する。光源２から出射した光は、導光板３の側面３０２に入射し、主面３０１から出射する。このとき主面３０１からの出射光は、傾斜角Ａ５１（°）傾斜した方向を輝度ピークとする指向性を有する。以下、出射光のうち輝度ピーク光線５１に注目して説明を続ける。

輝度ピーク光線５１は、光学シート１の裏面１１に入射する。このとき、輝度ピーク光線５１は、側縁ＥＤ１から側縁ＥＤ２の方向に傾いて入射する。図７を参照して、光学シート１に入射した輝度ピーク光線５１がサブ尾根部４０の傾斜面４１及び４２で屈折する。このとき、傾斜面４２に入射した輝度ピーク光線５１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５１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５１の屈折方向は、傾斜面４１に入射した輝度ピーク光線５１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５１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７に示すように出射光５３及び５４に色分離が生じる。図７では、輝度ピーク光線５１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５１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５１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。

表示装置１００及びバックライト装置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。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５１が傾斜面４２で屈折して出射する方向が、輝度ピーク光線５１が傾斜面４１で屈折して出射する方向と交差するように、底面１１０と平行な面と傾斜面４１とがなす角度β２と、底面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５１に対する光線５３の角度Ｂ１と、輝度ピーク光線５１に対する光線５４との角度Ｂ２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、Ｂ１とＢ２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。

［正面輝度の向上］
続いて、光学シート１が正面輝度を向上するしくみについて説明する。光学シート１は、尾根部３０及び４０の傾斜面によりＸ方向（柱状レンズ２０の横断方向）の光を正面にコリメートする。具体的には、図７に示すとおり、光学シート１は、傾斜面３２及び４２により、輝度ピーク光線５１を含む入射光を光学シート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３からの出射光の利用効率を向上し、Ｘ方向に進行する光を正面方向にコリメートできる。

光学シート１はさらに、溝ＧＲの傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２により、Ｙ方向（柱状レンズ２０の長手方向）に進行する光を正面方向にコリメートする。図８を参照して、導光板３からの出射光のうち、Ｘ方向における光は、所定の角度方向を中心とした指向性を有しているが、Ｙ方向における光は、光学シート１法線Ｎ１から所定の角度範囲に広がる拡散光である。このようなＹ方向における光が光学シート１に入射し、柱状レンズ２０内を進行する。そして、傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２に入射する。このとき、法線Ｎ１からの傾斜角が大きい光Ｒ６０は、傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２で法線Ｎ１方向側に屈折する。そのため、光学シート１は、Ｙ方向の光をある程度正面にコリメートできる。

なお、導光板３からの出射光のうち法線Ｎ１方向に進む光が傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２に入射した場合は、全反射して再び導光板３に戻る。そのため、法線Ｎ１方向の光は、傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２に入射したとき、法線Ｎ１から離れた方向に出射しにくい。

以上の仕組みにより、光学シート１は、Ｘ方向及びＹ方向の光を集光し、正面輝度を向上できる。

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。

また、溝ＧＲの横断形状はＶ字状としたが、傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２が仮想面に対して傾斜していれば、形状は特に限定されない、たとえば、傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２が凸状に湾曲していてもよい。傾斜面ＳＳ１及びＳＳ２が実質的に平坦である場合、傾斜面ＳＳ１と底面１１０とがなす角γ１と、傾斜面ＳＳ２と底面１１０とがなす角度γ２とは、それぞれ３０°〜９０°が好ましい。なお、角度γ１及びγ２は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

また、溝ＧＲは上述のとおり、柱状レンズ２０の長手方向に一列に配列されるが、同一柱状レンズ内で隣り合う溝ＧＲの間隔（配列ピッチ）は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

また、上述の例では、溝ＧＲは主尾根部３０の頂上からサブ尾根部４０内部に至るまでの深さを有しているが、溝ＧＲの深さは特に限定されない。好ましくは、図９に示すように、溝ＧＲは主尾根部３０のみに形成され、サブ尾根部４０に形成されなくてもよい。溝ＧＲがサブ尾根部４０に形成されなければ、サブ尾根部４０の色分離の抑制機能の低下を抑制できる。

上述の例では、溝ＧＲは柱状レンズ２０の長手方向に直交するとしたが、厳密に直交していなくてもよい。溝ＧＲが柱状レンズ２０の長手方向に交差していれば、導光板３からの出射光のうち、Ｙ方向の光をある程度正面にコリメートできる。

［光学シートの形状］
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、柱状レンズ２０の横断形状において、傾斜面３１が凸状に湾曲又は屈曲していてもよい。また、傾斜面３１が凹状に屈曲又は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７を参照して、傾斜面３１と底面１１０とがなす角度β１は、輝度ピーク光線５１と底面１１０とがなす角度（９０°−θ５１）以上であるのが好ましく、より好ましくは、角度（９０°−θ５１）と略同じである。換言すれば、傾斜面３１は、輝度ピーク光線５１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５１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°−θ５１）以上であれば、傾斜面３１に輝度ピーク光線５１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４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（つまり、底面１１０と主尾根部３０の頂点との間の距離）は１０〜９０μｍである。

図３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１０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とを含んでもよい。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が底面１１０（及び底面１１０と平行な面）となす角度α１及び各傾斜面４１が底面１１０と平行な面となす角度β２は、互いに同じであるのが好ましい。

なお、図３〜図５では、柱状レンズの稜線部３３が面取りされているが、図９に示すように、稜線部３３が丸みを帯びていてもよい。いずれの場合も、製造工程中に光学シート１を搬送するときの主尾根部３０の頂上に掛かる応力集中を緩和できる。ただし、稜線部３３は面取りされていなくてもよく、丸みを帯びていなくてもよい。また、図３〜図５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。

種々の光学シートを用いた液晶表示装置を準備し、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４、図６及び図９に示した光学シートと同じ構造とした。具体的には、各柱状レンズ２０の幅（側縁ＥＤ１とＥＤ２との間の距離）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３７°であった。側縁ＥＤ１から主尾根部３０の頂上までの高さＨ３０は２７μｍであり、側縁ＥＤ１からサブ尾根部４０の頂上までの高さＨ４０は１３μｍであった。

また、溝ＧＲの配列ピッチＰＧＲは５０μｍであった。そして、溝深さＤＧＲ（主尾根部３０の症状から溝底までの距離）は、いずれの溝ＧＲも１２μｍであった。上述のとおり、溝ＧＲは主尾根部のみに形成され、サブ尾根部には形成されなかった。角度γ１及びγ２はいずれも６０°であった。

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のバックライト装置を製造した。本発明例１のバックライト装置は図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、光源には白色ＬＥＤを用いた。導光板３の素材はポリカーボネートとした。また、導光板３の主面３０１からの出射光のうち、輝度ピーク光線と主面３０１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に示した構成のバックライト装置を製造した。

［本発明例２］
本発明例２の光学シートは図３、図４及び図６に示した光学シートと同じ構造とした。
具体的には、各柱状レンズ２０の横断形状及び横断形状の各寸法は、本発明例１と同じとした。つまり、本発明例２の光学シートは、溝ＧＲの形状以外の他の形状寸法は、本発明例１と同じとした。

溝ＧＲの配列ピッチＰＧＲは５０μｍであった。そして、溝深さＤＧＲは、いずれの溝ＧＲも１７μｍであった。溝ＧＲは図３に示されるように、主尾根部だけでなく、サブ尾根部にも形成された。角度γ１及びγ２はいずれも５０°であった。

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と同様のバックライト装置を製造した。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］
比較例の光学シートの各柱状レンズは、本発明例１の光学シートの柱状レンズと同じ図４に示すような横断形状を有するものの、主尾根部及びサブ尾根部に溝ＧＲが形成されなかった。つまり、比較例の光学シートは、柱状レンズに溝ＧＲが形成されていないこと以外は、本発明例１の光学シートと同じとした。

上述の光学シートを本発明例１と同じ方法で製造し、本発明例１と同様のバックライト装置を製造した。

［正面輝度評価及び色分離評価］
上述の本発明例１、２及び比較例のバックライト装置の正面輝度を測定した。測定には輝度計を用いた。また、バックライト装置からの出射光の色みと、光源からの出射光との色みとを目視により比較し、色分離の程度を評価した。

表１に評価結果を示す。

表１中の「正面輝度」は、比較例の正面輝度を１００％とした場合の正面輝度比（％）を示す。表１を参照して、本発明例１、２は、比較例よりも正面輝度が高かった。柱状レンズが溝を有していたためと考えられる。また、本発明例１、本発明例２及び比較例のいずれにおいても色分離が目視により確認しにくい程度に抑えられていた。ただし、本発明例１と本発明例２とを比較した場合、本発明例１の方がより色分離をより抑制できた。

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。

１ 光学シート
２ 光源
３ 導光板
６ バックライト装置
７ 液晶パネル
１０，３０１ 主面
１１，３０３ 裏面
２０ 柱状レンズ
３０ 主尾根部
４０ サブ尾根部
５１ 輝度ピーク光線
１１０ 底面
３０２ 側面
ＥＤ１ 側縁
ＥＤ２ 側縁
ＧＲ 溝
ＳＳ１ 傾斜面
ＳＳ２ 傾斜面

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、互いに並設され、各々が前記主面に沿って延びる複数の柱状レンズを含み、
   前記柱状レンズは、
   前記柱状レンズの長手方向に延在する第１の側縁及び前記第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、
   前記柱状レンズはさらに、
   前記柱状レンズの長手方向に配列され、各々が前記尾根部と交差する複数の溝を有することを特徴とする光学シート。
2. 請求項１に記載の光学シートであって、
   前記複数の尾根部は、
   最も高い主尾根部と、主尾根部以外のサブ尾根部とを含み、
   前記サブ尾根部は、
   前記第１の側縁側に配設される第１のサブ傾斜面と、
   前記第２の側縁側に配設される第２のサブ傾斜面とを有し、
   前記裏面に入射した光のうち、当該光の輝度角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のサブ傾斜面が配設されることを特徴とする光学シート。
3. 請求項２に記載の光学シートであって、
   前記溝は前記主尾根部に形成されることを特徴とする光学シート。
4. 請求項２に記載の光学シートであって、
   前記溝は、互いに対向する第１及び第２の溝傾斜面を有し、
   前記第１及び第２の溝傾斜面と前記柱状レンズの底面とがなす角度は９０°以下であることを特徴とする光学シート。
5. 光源と、
   光源と対向する側面と、側面と交差する主面とを有し、前記主面の法線から前記光源と反対側に所定の角度傾斜した方向を中心とした指向性を有する光を出射する導光板と、
   前記導光板上に敷設される請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光学シートとを備え、
   前記光学シートは、前記第１の側縁が前記第２の側縁よりも前記光源に近くなるように敷設されることを特徴とするエッジライト型のバックライト装置。
6. 請求項５に記載のバックライト装置と、
   前記バックライト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液晶表示装置。

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