以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
図1乃至図7は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図1は、透過型表示装置および面光源装置の概略構成を示す断面図であり、図2は、光学シートの上面図であり、図3および図4は光学シートのシート面への法線方向に沿った断面図である。
図1に示された透過型表示装置10は、透過型表示部15と、透過型表示部15の背面側に配置され透過型表示部15を背面側から面状に照らす面光源装置20と、を備えている。透過型表示部15は、例えば、液晶表示パネル(LCDパネル)から構成され、この場合、透過型表示装置10は液晶表示装置として機能する。ここでLCDパネルとは、ガラス等からなる互いに平行に配置された一対の支持板と、支持板間に配置された液晶と、液晶分子の配向を一つの画素を形成する領域毎に電場によって制御する電極と、を有するパネルである。支持板間の液晶は、一つの画素を形成する領域毎にその配列を変化させられ得るようになっている。この結果、液晶表示パネル15は面光源装置20からの均一な面内輝度分布の面状光を画素毎に透過させるか又は遮断し、画像を形成する為のシャッターとして機能するようになる。
一方、面光源装置20は、図1に示すように、光源25と、光源25からの光をその進行方向を偏向して透過させる光学シート40と、光学シート40の出光側に配置された集光シート30と、集光シート30のさらに出光側に配置された偏光分離フィルム35と、を有している。また、光学シート40の入光側には、光を拡散させる光拡散シート38が設けられている。面光源装置20は、例えばエッジライト(サイドライト)型等の種々の形態で構成され得るが、本実施の形態においては、直下型のバックライトユニットとして構成されている。このため、光源25は光学シート40の入光側において光学シート40と対面するようにして配置されている。また、光源25は、光学シート40の側に開口部(窓)を形成された箱状の反射板28によって背面側から覆われている。
なお、「出光側」とは、進行方向を折り返されることなく光源25から光学シート40等を経て観察者へ向かう光の進行方向における下流側(観察者側、図1、図3および図4においては上側)のことであり、「入光側」とは、進行方向を折り返されることなく光源25から光学シート40等を経て観察者へ向かう光の進行方向における上流側のことである。
また、本件において、「シート」、「フィルム」、「板」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。
さらに、本件において「シート面(フィルム面、板面)」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面(凹凸面の場合は包絡面にも相当)のことを指す。そして、本実施の形態においては、光学シート40のシート面、集光シート30のシート面、偏光分離フィルム35のフィルム面、光拡散シート38のシート面、面光源装置15の発光面、および、透過型表示装置10の表示面は、互いに平行となっている。さらに、本願において「正面方向」とは、光学シート40のシート面に対する法線の方向nd(図3参照)であり、また、面光源装置20の発光面の法線方向等にも一致する。
光源25は、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状のLED(発光ダイオード)や白熱電球、面状のEL(電場発光体)等の種々の態様で構成され得る。本実施の形態においては、図1および図3(二点鎖線)に示すように、光源25は、線状に延びる複数の冷陰極管を有している。反射板28は、光源25からの光を光学シート40側へ向けるための部材であり、反射板28の少なくとも内側表面は、例えば金属等の高い反射率を有する材料からなっている。
次に、集光シート30は、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向の輝度を集中的に向上させるためのシート状部材である。図1に示す例において、集光シート30は、そのシート面上のある方向(配列方向)に沿って並べて配列された複数の単位形状要素(単位光学要素)を有している。単位形状要素は、集光シート30のシート面上において、その配列方向に直交する方向に直線状に延びている。単位形状要素は、その長手方向に直交する断面において、直角二等辺三角形形状を有している。このような集光シート30として、米国3M社から入手可能な「BEF」(登録商標)を用いることができる。
また、偏光分離フィルム35は、入射光の偏光状態に基づいて、入射光のうち特定の偏光成分を透過させるとともに、その他の偏光成分を反射して再び光源側へ戻す機能を有したシート状部材である。輝度の向上に役立ち得る偏光分離フィルム35として、米国3M社から入手可能な「DBEF」(登録商標)を用いることができる。
さらに、光拡散シート38は、入射光を拡散させ、好ましくは入射光を等方拡散させ、光源25の構成に応じた輝度ムラ(光源の像、管ムラとも云う)を緩和し、輝度の面内分布を均一化させるためのシート状部材である。このような光拡散シート38として、基部と、基部内に分散され光拡散機能を有した光拡散性粒子と、を含むシートが用いられ得る。一例として、反射率の高い材料から光拡散性粒子を構成することにより、あるいは、基部をなす材料とは異なる屈折率を有する材料から光拡散性粒子を構成することにより、光拡散性粒子に、光拡散機能を付与することができる。
次に、光学シート40について説明する。
図2および図3に示すように、光学シート40は、シート状の本体部45と、シート状の本体部45の出光側の面46上に二次元配列された多数の第1単位形状要素(第1単位光学要素)50と、シート状の本体部45の出光側の面46上に配列された多数の第2単位形状要素(第2単位光学要素)55と、を有している。図2に示すように、第1単位形状要素50は、本体部45の出光側の面46上に隙間を空けて配列されている。一方、第2単位形状要素55は、本体部45の出光側面46上のうちの第1単位形状要素50の間に配置されている。そして、本実施の形態においては、本体部45の出光側面46の全領域が、第1単位形状要素50および第2単位形状要素55によって覆われている。さらに詳細には、本体部45の出光側面46のうちの一部の領域が第1単位形状要素50によって覆われ、本体部45の出光側面46のうちの前記一部の領域以外のその他の全領域が、第2単位形状要素55によって覆われている。この結果、光学シート40の出光面は、第1単位形状要素50の出光側面(レンズ面)および第2単位形状要素55の出光側面(プリズム面)によって形成されている。
本実施の形態においては、図3および図4に示すように、本体部45は、前記出光側の面46に対向する入光側の面47として、光学シート40の入光面41をなす平滑な面を有している。なお、本願で用いる「平滑」とは、光学的な意味合いでの平滑を意味するものである。すなわち、ここでは、或る程度の割合の可視光が、光学シート40の入光面41(本体部45の入光側の面47)において散乱すること無くスネルの法則を満たしながら屈折するようになる程度を意味している。したがって、例えば、本体部45の入光側面47(光学シート40の入光面41)の十点平均粗さRz(JISB0601)が最短の可視光波長(0.38μm)以下となっていれば、十分、平滑に該当する。
図3および図4に示すように、本実施の形態において、本体部45は、基材45aと、基材45aの入光側に積層された反射防止層48と、基材46の出光側に積層された帯電防止層49と、を有している。
反射防止層(Anti Reflection層、略称してAR層)48は、光学シート40の入光面41をなすようになる層である。反射防止層48は、基材45aの表面を被覆することによって、光学シート40の入光面41での可視光線反射率(単に「反射率」とも呼ぶ)を低減する機能を発現している。すなわち、本体部45の入光側面47(光学シート40の入光面41)をなす反射防止層48での反射率は、基材45aの入光側面での反射率よりも、低くなっている。以下、反射防止層48の一具体例について説明する。
反射防止層48は、低屈折率層の単層として、或いは、低屈折率層が最入光側層に位置するようにして低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層した多層として、一般的に構成されている。なお、ここで低屈折率層とは、該層(対象となる層)に隣接する層(本例では、単層構造における基材45a、多層構造における高屈折率層)と比較して、相対的に低い屈折率を有する層を意味する。同様に、高屈折率層とは、該層(対象となる層)に隣接する層(本例では、多層構造における低屈折率層および基材45a)と比較して、相対的に高い屈折率を有する層を意味する。すなわち、単層構造の反射防止層48は、本体部45のうちの当該反射防止層48に隣接する部分(本例では、基材45a)をなす材料の屈折率よりも低い屈折率の材料から、形成される。また、多層構造の反射防止層48は互いに重ね合わされた複数の層から形成され、この複数の層のうちの、光学シート40の入光面41から偶数番目に位置する層は、当該層に両側から隣接する一対の層をそれぞれなす材料の屈折率よりも高い屈折率の材料から形成される高屈折率層とする。
なお、屈折率の大小を比較されるべき層が、母材と、母材中に分散された微粒子と、を有している場合には、母材と微粒子との体積比率を考慮して算出した平均屈折率を、当該層の屈折率として取り扱えばよい。すなわち、微粒子を母材に添加することによって、形成された層の屈折率を調節し、当該層の反射率を調節することができるようになる。
相対的に高い屈折率nHを有する基層(上述した単層構造の反射防止層においては基材45a、多層構造の反射防止層においては、高屈折率層)の上に、この基層よりも相対的に低い屈折率nLを有し且つ厚みがhLの低屈折率層を積層する場合、
nL=(nH)1/2 ・・・ 式(1)
式(1)の関係を満たす際に、低屈折率層の表面での反射率が最小となることが知られている。また、この関係式(1)が満たされない場合であっても、左辺の値(nL)と右辺の値((nH)1/2)とを近付けることによって、低屈折率層の表面での反射率を低下させることができる。
また、式(1)を満たす場合に於いても、低屈折率層の表面での反射率は光の波長λ及び低屈折率層の厚みhLによって変化する。
hL=λmin/4nL1 ・・・ 式(2)
具体的には、式(2)を満たす波長λminを有した光の反射率が最小化する。このような現象にともなって、反射防止層を透過した光は、この波長λminの光の色に着色されるようになる。したがって、低屈折率層の厚みhLを適宜設計することによって、所望の波長に於ける反射率を最小化することや、反射防止層の表面の色調を所望の色調に調節することが可能となる。
低屈折率層を構成する無機系材料として、珪素酸化物や弗化物等が用いられる。具体的にはSiO2(屈折率n=1.45)、MgF2(屈折率n=1.38)、LiF(屈折率n=1.36)、NaF(屈折率n=1.33)、CaF2(屈折率n=1.44)、3NaF・AlF3(屈折率n=1.4)、AlF3(屈折率n=1.37)、Na3AlF6(屈折率n=1.33)等を用いることができる。また、低屈折率層を構成する有機系材料としては、弗素系有機化合物(弗素樹脂)、珪素系有機化合物等を挙げることができる。
また、空隙を有する微粒子を用いて低屈折率層を形成することもできる。空隙を有する微粒子とは、微粒子の内部に気体が充填された構造及び/又は気体を含む多孔質構造体を形成し、微粒子本来の屈折率に比べて微粒子中の気体の占有率に反比例して屈折率が低下する微粒子を意味する。空隙を有する微粒子には、微粒子の形態、構造、凝集状態、塗膜内部での微粒子の分散状態により、その内部及び/又は表面の少なくとも一部に微小多孔質構造の形成が可能な微粒子も含まれる。空隙を有する微粒子は、無機物、有機物のいずれでもあってよく、例えば、金属、金属酸化物、樹脂からなるものが挙げられ、好ましくは、酸化珪素(シリカ)微粒子が挙げられる。さらに、5〜30nmのシリカ超微粒子を水もしくは有機溶剤に分散したゾルと弗素系樹脂の皮膜形成剤を混合した材料を使用することも出来る。
一方、多層構造の反射防止層48を形成する場合、高屈折率層を構成する無機系材料として、ZnO(屈折率n=1.9)、TiO2(屈折率n=2.3〜2.7)、CeO2(屈折率n=1.95)、アンチモンがドープされたSnO2(屈折率n=1.95)又はITO(屈折率n=1.95)の微粒子を用いることができる。また、高屈折率層を構成する有機系材料としては、ポリエステル樹脂、スチレン系樹脂等を用いることができる。さらに、微粒子を用いて高屈折率層を形成する場合には、微粒子として、Al2O3(屈折率n=1.63)、La2O3(屈折率n=1.95)、ZrO2(屈折率n=2.05)、Y2O3(屈折率n=1.87)等を用いることができる。
反射防止層48をなす低屈折率層および高屈折率層は、無機系材料を用いる場合、上記の無機系材料を、真空蒸着、スパッタリング、プラズマCVD、イオンプレーティング等による気相法で、基材45a上或いは高屈折率層または低屈折率層上に形成され得る。他の方法として、以下のようにして、無機系材料からなる低屈折率層および高屈折率層を形成することもできる。まず、微粒子化した上記無機系材料を、適宜の樹脂バインダー中に分散させ、さらに、溶剤で希釈することによって塗料を準備する。次に、無機系材料を含んだ塗料を、スピンコーティング、ロールコーティング、ダイコーティング等による湿式塗工法により、基材45a上或いは高屈折率層または低屈折率層上に塗工する。その後、塗工された塗料から溶剤を乾燥除去し、さらに必要に応じて、熱や放射線(紫外線、電子線等)等により架橋乃至重合反応を起こさせて硬化(乃至固化)させる。これにより、反射防止層48をなす低屈折率層および高屈折率層を形成することができる。
有機系材料を用いる場合には、以下のようにして、低屈折率層および高屈折率層を形成することができる。まず、有機系材料を、適宜の溶剤中に溶解乃至は分散せしめて、塗料を作製する。次に、有機系材料を含んだ塗料を、スピンコーティング、ロールコーティング、ダイコーティング等による湿樹式塗工法で、基材45a上或いは高屈折率層または低屈折率層上に塗工する。その後、塗工された塗料から溶剤を乾燥除去し、さらに必要に応じて、熱や放射線(紫外線、電子線等)等により架橋乃至重合反応を起こさせて硬化(乃至固化)させる。これにより、反射防止層48をなす低屈折率層および高屈折率層を形成することができる。
次に、帯電防止層49について説明する。帯電防止層49は、光学シート40の帯電を防止する機能を発現する層であって、静電気による光学シート40への塵埃の付着を防止するための層である。図3および図4に示す例においては、後述する光学シート40の製造方法及び光学シートの光学特性の確保に起因して、帯電防止層49は、基材45aよりも出光側であって、本体部45の出光側面46よりも入光側に配置されている。すなわち、この例において、帯電防止層49は、本体部45の内部に設けられた、中間層として形成されている。
帯電防止層49は、可視光線の透過を妨げ無いように十分な透明性の有る材料から形成される。例えば、4級アンモニウム塩等の界面活性剤、ITO(インジウムドープ酸化錫)、ATO(アンチモンドープ酸化錫)等の透明金属酸化物、ポリチオフェン等の導電性樹脂等を用いて、帯電防止層49が形成される。
具体的な製造方法として、界面活性剤や導電性樹脂を用いる場合には、以下のようにして、帯電防止層49を形成することができる。まず、界面活性剤または導電性樹脂を、溶剤中に溶解乃至は分散せしめ、液状組成物(塗料)を作製する。次に、この液状組成物を、ロールコート、ダイコート等の湿式塗工法により、基材45a上に塗工する。その後、塗工された塗料から溶剤を乾燥除去し、さらに必要に応じて、熱や放射線(紫外線、電子線等)等により架橋乃至重合反応を起こさせて硬化(乃至固化)させる。これにより、帯電防止層49を形成することができる。一方、透明金属酸化物を用いる場合、真空蒸着、スパッタリング、プラズマCVD、イオンプレーティング等による気相法で、基材45a上に帯電防止層49が形成され得る。他の方法として、以下のようにして、透明金属酸化物からなる帯電防止層49を形成することもできる。まず、微粒子化した上記透明金属酸化物を、適宜の樹脂バインダー中に分散させ、さらに、溶剤で希釈することによって塗料を準備する。次に、透明金属酸化物を含んだ塗料を、スピンコーティング、ロールコーティング、ダイコーティング等による湿式塗工法により、基材45a上に塗工する。その後、塗工された塗料から溶剤を乾燥除去し、さらに必要に応じて、熱や放射線(紫外線、電子線等)等により架橋乃至重合反応を起こさせて硬化(乃至固化)させる。これにより、透明金属酸化物を用いて帯電防止層49を形成することができる。なお、帯電防止層49の厚みは、0.1〜10μm程度とすることができる。
次に、第1単位形状要素50について説明する。多数の第1単位形状要素50は、フライアイレンズを構成するようになっている。本願におけるフライアイレンズとは、蝿の目レンズとも呼ばれ、半球の如き面積及び面内での延在長さが局在化した単位形状要素を用い、これを平面上の異なる二方向のそれぞれに、規則的な間隔または非規則的(ランダム)な間隔で、配列された多数の単位レンズを有するレンズ部材のことを意味している。
本実施の形態においては、図2に示すように、多数の第1単位形状要素50の平面内に於ける配列は、各第1単位形状要素50の面46上への射影に相当する合同な円を、最密に平面充填した構造から少し各円同士を離した配列を以って、本体部45の出光側の面46上に配列されている。即ち、一つの第1単位形状要素50が、等間隔を空けて円周状に6回対称に配置された六つの第1単位形状要素50によって周囲から取り囲まれるようになっている。これは所謂結晶に於ける六方最密充填構造から少し各単位要素を離間した配列に対応する。言い換えると、多数の第1単位形状要素50は、60°の角度で互いに対して傾斜した本体部45の出光側面46上の異なる二つの方向に、共通の一定ピッチで、配列されている。つまり、図2に示すように、多数の第1単位形状要素50は、本体部45のシート面上の第1方向d1に沿って一定のピッチで配列されているとともに、本体部45のシート面上の第2方向d2に沿っても一定のピッチで配列されており、この第1方向d1と第2方向d2とは互いに対して60°の角度だけ傾斜している。さらに言い換えると、本体部45の出光側面46上において、最も近接した三つの第1単位形状要素50の配置中心51が、本体部45の出光側面46上で、正三角形の頂点上にそれぞれ位置するように、多数の第1単位形状要素50が配列されている。
なお、上述したように、光源25は線状に延びる複数の冷陰極管から構成されている。一方、第1単位形状要素50からなるフライアイレンズは、単位レンズ(第1単位形状要素50)が面46内に於いて、円対称、等方的である為、光学シート40のシート面上の任意の方向に沿った面内において、光の進行方向を同様に変化させることができる。したがって、細長状の光源25の長手方向da(図2参照)や光源25の配列方向(daと直交方向)を考慮することなく第1単位形状要素50の配列方向を設定したとしても、光源25の配列方向に沿った面内で光の進行方向を同様に且つ等方的に変化させることが可能となる。これにより、光源25の配列構成に起因して生ずる輝度の面内ばらつき(管むら)を低減し、光源25の配列構成に応じて視認されるようになる光源の像(ライトイメージ)を目立たなくさせることができる。なお、図2に図示する例においては、光学シート40のシート面への法線方向ndから観察した場合に、各光源25の長手方向daと、第1単位形状要素50の配列方向の一つd1が、平行となっている。
また、本実施の形態においては、図3に示すように、光学シート40のシート面への法線方向ndに平行である断面において、各第1単位形状要素50は、出光側に突出する円の一部分または出光側に突出する楕円の一部分に相当する形状を有している。すなわち、各第1単位形状要素50は単位レンズとして形成されている。なお、第1単位形状要素50の断面形状が楕円の一部分に相当する場合、正面方向輝度を集中的に向上させるという観点から、当該断面楕円形状の長軸または短軸のいずれかが光学シート40のシート面への法線方向(つまり、正面方向)ndと平行に延びていることが好ましい。
第1単位形状要素50の具体例として、本体部45の出光側の面46上における第1単位形状要素50の第1方向d1に沿った配置ピッチP1(図2参照)を10μm〜400μmとすることができる。また、本体部45の出光側の面46上での第1単位形状要素50の配列方向に沿った、第1単位形状要素50の底面の幅W1(図2参照)を10μm〜200μmとすることができる。さらに、光学シート40のシート面への法線方向ndに沿った本体部45の出光側の面46からの第1単位形状要素50の突出高さH1(図4参照)を5μm〜100μmとすることができる。なお、図示する例において、多数の第1単位形状要素50は互いに同一に構成されている。又、本実施の形態に於いては、第2方向d2に沿った配列ピッチも第1方向d1に沿った配列ピッチP1と同じとしてある。
次に、第2単位形状要素55について説明する。多数の第2単位要素55は、リニアアレイプリズム部を構成するようになっている。本実施の形態においては、図2に示すように、多数の第2単位形状要素55は、一方向(図2に於いては上下方向)に隙間無く並べて配列されるとともに、各第2単位形状要素55はその配列方向(前記一方向)に直交する他方向に直線状に延びている。なお、図示する例においては、光学シート40のシート面への法線方向ndから観察した場合に、第2単位形状要素55は、第1単位形状要素50の配列方向の一つ(第1方向)d1、および、各光源25の長手方向daと平行に延びている。
本実施の形態においては、図3および図4に示すように、第2単位形状要素55の配列方向に平行であるとともに光学シート40のシート面への法線方向ndにも平行である断面(第2単位形状要素55を基準とした主切断面とも呼ぶ)において、各第2単位形状要素55は、出光側に突出する三角形形状となっている。すなわち、各第2単位形状要素55はいわゆる単位プリズムとして形成されている。そして、正面方向輝度を集中的に向上させるという観点からは、当該断面形状がとりわけ二等辺三角形形状であるとともに、等辺の間に位置する頂角が本体部45の出光側の面46から出光側に突出するように、各第2単位形状要素55が構成されていることが好ましい。
第2単位形状要素55の具体例として、本体部45の出光側の面46上での第2単位形状要素55の配列方向に沿った、第2単位形状要素55の底面の幅W2(図4参照)を1μm〜200μmとすることができる。また、光学シート40のシート面への法線方向ndに沿った本体部45の出光側の面46からの第2単位形状要素55の突出高さH2(図4参照)を0.5μm〜50μmとすることができる。なお、図示する例において、多数の第2単位形状要素55は互いに同一に構成されている。さらに、第2単位形状要素55の断面形状が二等辺三角形状である場合には、正面方向輝度を集中的に向上させる観点から、等辺の間に位置するとともに出光側に突出する頂角の角度θ(図4参照)が、80°以上120°以下となっていることが好ましく、90°であればさらに好ましい。
なお、本明細書における「三角形形状」とは、厳密な意味での三角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略三角形形状や、三角形形状と同様に光学的機能を期待することが可能な略三角形形状など、すなわち、主切断面に於いて三角形の頂点が円弧の如く丸くなっている形状や、三角形の頭部が切断されている形状(截頭三角形)等を含む。同様に、本明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「円」、「楕円」、「平行」、「直交」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。
さらに、図3および図4に示すように、光学シート40のシート面への法線方向ndに沿った本体部45の出光側面46からの第2単位形状要素55の突出高さH2は、光学シート40のシート面への法線方向ndに沿った本体部45の出光側面46からの第1単位形状要素50の突出高さH1よりも低くなっている。すなわち、本体部45の出光側面46上において、各第2単位形状要素55は、第1単位形状要素50によって分断されており、第2単位形状要素55の長手方向に沿って隣り合う二つの第1単位形状要素50の間を延びている。具体的には、後述する作用効果を期待する上で、第2単位形状要素55の突出高さH2が、第1単位形状要素50の突出高さH1の9/10以下であり1/10以上となっていることが好ましい。
また一般的に、断面三角形状を維持しながら線状に延びる単位プリズムの頂部が他のシート状部材と接触する場合、単位プリズムの頂部が削れる、干渉縞が視認されやすくなる、といった種々の不具合が生じる。その一方で、本実施の形態のように、線状のプリズムからなる第2単位形状要素55の突出高さH2が、フライアイレンズを構成する第1単位形状要素45の突出高さH1よりも低くなっている場合には、このような不具合を解消することができる。
次に、以上のような構成からなる光学シート40の製造方法の一例について説明する。
以下に説明する方法は、図5に示すような成型装置60を用いた賦型によって、第1単位形状要素50および第2単位形状要素55を、帯状に延びるシート材(成型用基材シート)58上に、形成する。第1単位形状要素50および第2単位形状要素55をなす材料としては、成型性が良好であるとともに入手が容易であり、且つ優れた光透過性を有する樹脂(一例として、硬化物の屈折率1.57の透明な多官能ウレタンアクリレートオリゴマーとジペンタエリスリトールヘキサアクリレート系モノマーとの組成物の架橋硬化物)が好適に用いられる。また、以下に説明する方法では、シート材58として、基材45aと、基材45aの一方の面(使用状態において、出光側の面)上に成膜された帯電防止層49と、基材45aの他方の面(使用状態において、入光側の面)上に成膜された反射防止層48と、を有した積層物が準備される。なお、この積層物は、上述した材料を上述した方法で基材45a上に成膜し、反射防止層48および帯電防止層49を基材45a上に形成することによって、作製され得る。
まず、成型装置60について説明する。図5に示すように、成型装置60は、略円柱状の外輪郭を有した成型用型70を有している。図6に示すように、成型用型70の円柱の外周面(側面)に該当する部分に円筒状の型面(凹凸面)72が形成されている。円柱状からなる成型用型70は、円柱の外周面の中心を通過する中心軸線CA、言い換えると、円柱の横断面の中心を通過する中心軸線CAを有している。そして、成型用型70は、中心軸線CAを回転軸線として回転しながら(図5参照)、成型品としての光学シート40を成型するロール型として構成されている。
図6に示すように、型面72には、光学シート40の第1単位形状要素55に対応する凹部74と、第2単位形状要素55に対応する溝76と、が形成されている。溝76は、型面72の中心軸線CAを中心として円周状に延びている、あるいは、型面72の中心軸線CAを中心として螺旋状に延びている。いずれの場合においても、溝76は、型面72の中心軸線CAに対して概ね垂直な方向(中心軸線に対する溝76の角度は、90°±1×10−2 °程度)に延びている。凹部74は、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したエッチングにより、円筒状基材または円柱状基材の円周面上の所望の位置に形成され得る。その後、例えば切削バイトを用いた切削加工により、凹部74が形成された円筒状基材または円柱状基材の円周面上に、凹部74を横切るようにして延びる溝76を形成することができる。
図5に示すように、成型装置60は、帯状に延びるシート材(成型用基材シート)58を供給する成型用基材供給装置62と、供給されるシート材58と成型用型70の型面72との間に流動性を有した材料59を供給する材料供給装置64と、シート材58と成型用型70の凹凸面72との間の材料59を硬化させる硬化装置66と、をさらに有している。硬化装置66は、硬化対象となる材料59の硬化特性に応じて適宜構成され得る。尚、ここで、シート材58は最終的には光学シートの本体部45自体乃至は其の一部を構成するものである。
次に、このような成型装置60を用いて光学シート40を作製する方法について説明する。まず、成型用基材供給装置62から、基材45a、反射防止層48および帯電防止層49からなるシート材58が供給される。供給されたシート材58は、図5に示すように、成型用型70へと送り込まれ、成型用型70と一対のローラ68とによって、型70の凹凸面72と対向するようにして保持されるようになる。
また、図5に示すように、シート材58の供給にともない、シート材58と成型用型70の型面72との間に、材料供給装置64から流動性を有する材料59が供給される。ここで、「流動性を有する」とは、成型用型70の型面72へ供給された材料59が、型面72の凹部74および溝76内に入り込み得る程度の流動性を有することを意味する。なお、供給される材料59としては、成型に用いられ得る種々の既知な材料を用いることができる。以下に示す例においては、材料供給装置64から放射線硬化型樹脂が供給される例について説明する。放射線硬化型樹脂としては、例えば、紫外線(UV)を照射されることにより硬化するUV硬化型樹脂や、電子線(EB)を照射されることによって硬化するEB硬化型樹脂を選択することができる。
なお、上述したように、型面72に形成された溝76は、型面72上において、成型用型60の中心軸線CAに対して略垂直な方向に延びている。したがって、図7に示すように、材料供給装置64から供給される材料59は、成型用型70により作製されるようになる光学シート40の第2単位形状要素55の長手方向(前記一方向であって、図7における紙面の左右方向)に対応する方向に沿うようにして、成型用型70上に充填されていく。つまり、第2単位形状要素55を形成するための溝76に沿って材料59が供給されていく。そして、本件発明者らが実験を行ったところ、このような方法によれば、光学シート40のフライアイレンズをなす第1単位形状要素50に気泡が形成されること、あるいは、第1単位形状要素50の表面に凹陥部が形成されてしまうこと、を極めて効果的に防止することができた。
このようにフライアイレンズをなすようになる単位レンズへの気泡や凹陥部等の形成を効果的に抑制することが可能となるメカニズムは明らかではないが、以下にその一要因と考えられ得るメカニズムについて説明する。
上述したように、この溝76は、第1単位形状要素50を形成するための凹部74内を貫通、通過して延びている。このため、型70の凹部74内に材料59が入り込む際に、それまで凹部74内を埋めていた気体(典型的には空気)が、材料の供給にともなって当該凹部74内から溝76内へ移動しやすくなっている。すなわち、型70の凹部74内に材料59を充填する際に凹部74内の気泡が特定の経路をたどって凹部74内から抜け出す傾向がつくり出される。この結果、型面72内に充填された材料59中に、気泡が混入してしまうことを効果的に防止することができるものと想定される。ただし、本件発明は以上の推定メカニズムに限定されるものではない。
その後、成型用シート材58は、型70の型面72との間を放射線硬化型樹脂によって満たされた状態で、硬化装置66に対向する位置を通過する。このとき、硬化装置66からは、放射線硬化型樹脂19の硬化特性に応じた放射線が放射されており、放射線はシート材58を透過して放射線硬化型樹脂59に照射される。この結果、型面72の凹部74内および溝76内に充填されていた放射線硬化型樹脂が硬化して、硬化した放射線硬化型樹脂からなる第1単位形状要素50および第2単位形状要素55がシート材58上に形成されるようになる。
ところで、本件発明者らが実験を重ねたところ、このような型70内からの気体の排出を促進する上で、第2単位形状要素55の突出高さH2を、第1単位形状要素50の突出高さH1の1/10に設定することが有効であることが知見された。
その後、図5に示すように、シート材58が型70から離間し、これにともなって、型面72の凹部74内および溝76内に成型された単位形状要素50,55がシート材58とともに型70から引き離される。この結果、上述した光学シート40が得られる。
なお、成型された単位形状要素50,55(硬化した材料59)を型70から抜く工程において、単位形状要素50,55(硬化した材料59)は、成型された第2単位形状要素55の長手方向(前記一方向)に沿うようにして、型70からしだいに引き離されていくようになる。上述したように、第2単位形状要素55は第1単位形状要素50と一体的に成型されて長細く延びている。したがって、このような方法によれば、成型された第2単位形状要素55および第1単位形状要素50の離型がスムースの行われるようになり、成型された第2単位形状要素55および第1単位形状要素50に亀裂が生じることや、成型された第2単位形状要素55および第1単位形状要素50がシート材58上から剥がれてしまうこと等を、効果的に防止することができる。
なお、図7に示された例において、シート材58は型70の表面に接触していない。この結果、図7に示すように作製された光学シート40の本体部45は、シート材58(基材45a、反射防止層48および帯電防止層49)とシート状に硬化した材料59とから構成されるようになる。このような方法によれば、成型された第2単位形状要素55および第1単位形状要素50が、離型時に、型70内に部分的に残留してしまうことを効果的に防止することができる。
以上のようにして、ロール型として構成された成型用型70がその中心軸線CAを中心として一回転している間に、流動性を有した材料59を型70内に供給する工程と、型70内に供給された材料59を型70内で硬化させる工程と、硬化した材料59を型70から抜く工程と、が型70の型面72上において順次実施されていき、光学シート40が得られる。得られた光学シート40への気泡の混入および光学シート40の表面への穴の形成が効果的に抑制されているので、得られた光学シート40は、期待された所望の光学的特性を発揮することができるようになる。また、型70内からの気泡の排出が促進されるため、フライアイレンズを含む光学シート40を通常のフライアイレンズシートよりも高速で効率よく生産することも可能となる。これにより、フライアイレンズを含む光学シート40の製造コストを削減することが可能となる。なお、光学シート40を成型するための型70の製造コストは、通常のフライアイレンズシートを成型するための型の製造コストから大幅に上昇することはない。
なお、以上の光学シート40の作製方法は一例に過ぎない。したがって、以上のような賦型法に限られず、例えば押し出し成型法や転写成型法等の成型法や、その他の製造方法を用いることもできる。
次に、以上のような光学シート40、面光源装置20および透過型表示装置10の作用について説明する。
まず、透過型表示装置10および面光源装置20の全体的な作用について説明する。
光源25で発光された光は、直接または反射板28で反射した後に観察者側に進む。観察者側に進んだ光は、光拡散シート38で等方拡散された後に、光学シート40に入射する。光学シート40では、光の進行方向と正面方向(光学シート40のシート面への法線方向)ndとによってなされる角度が、主として、0°に近付くように、光が集光される。また、光学シート40においては、輝度の角度分布が滑らかに変化するように、並びに、輝度の面内分布が均一化するように、光が拡散する。なお、光学シート40の作用については、後に詳述する。
光学シート40を出光した光は、その後、集光シート30および偏光分離フィルム35を透過し、さらに正面方向輝度を高められる。透過型表示部15は、面光源装置20からの光を画素毎に選択的に透過させる。これにより、透過型表示装置10の観察者が、映像を観察することができるようになる。
次に、光学シート40の作用についてさらに詳述する。
まず、フライアイレンズをなすようになる第1単位形状要素(単位レンズ)50による作用について説明する。図3および図4に示すように、光学シート40の第1単位形状要素50から出射する光L31,L41−L44は、第1単位形状要素(単位レンズ)50の出光側面(レンズ面)において屈折する。この屈折により、正面方向ndから傾斜した方向に進む光L31,L41−L44の進行方向(出射方向)は、光学シート40へ入射する際における光の進行方向と比較して、主として、光学シート40のシート面への法線方向ndに対する角度が小さくなる側へ曲げられる(図3のL31や図4のL42等を参照)。このような作用により、上述したように、第1単位形状要素50は、透過光の進行方向を正面方向nd側に絞り込むことができる。すなわち、第1単位形状要素50は、透過光に対して集光作用を及ぼすようになる。
なお、光学シート40の光源25から離れた領域、言い換えると、光学シート40のうちの、隣り合う二つの光源25の中間点に対面する領域へ光源25から直接入光する光は、正面方向ndから大きく傾斜した方向に進む(図3の光L31を参照)。そして、上述した第1単位形状要素50の集光作用は、このように正面方向ndから大きく傾斜して進む光に対して、効果的に及ぼされる。この結果、輝度が低下しやすくなる傾向にある光源25から離れた領域(図3の左側方参照)において、輝度を向上させることが可能となる。
また、図3に示すように(図3の右側参照)、光学シート40のうちの光源25の直上に位置する領域には、光源25と光学シート40との間における拡散の程度にも依るが、主として、小さな入射角度で多量の光L32が入射するようになる。そして、このような光の一部L32は、第1単位形状要素50の出光側面(レンズ面)において全反射を繰り返し、その進行方向を入光側(光源側)へ転換する。この結果、光源25の発光部の直上位置での輝度が高くなり過ぎることを防止することができる。
以上のような光源25からの離間距離に依存して透過光に対して第1単位形状要素50から主として及ぼされる光学的作用が相違することから、光源25の発光部の配列に応じて発生する輝度ムラ(管ムラ)を効果的に低減し、光源の像(ライトイメージ)を目立たなくさせることができる。なお、上述したように、第1単位形状要素50は、フライアイレンズをなし、本体部45の出光側面46上の異なる二方向に配列されている。つまり、第1単位形状要素50は、本体部45の出光側面46上において、二次元配列されている。したがって、第1単位形状要素50からなるフライアイレンズは、光学シート40のシート面上の任意の方向に沿った面内において、光の進行方向を変化させることができる。この結果、光源25の配列方向を考慮することなく光学シート40を光源25上に配置したとしても、第1単位形状要素50による集光機能および光拡散機能が発揮されるようになる。
次に、リニアアレイプリズム部を形成する第2単位形状要素(単位プリズム)55による作用について説明する。図3(図3の左側方参照)および図4に示すように、光学シート40の第2単位形状要素55から出射する光L36,L45−L49も、第2単位形状要素(単位プリズム)55の出光側面(プリズム面)において屈折する。この屈折により、正面方向ndから傾斜した方向に進む光L36,L45−L48の進行方向は、光学シート40へ入射する際における光の進行方向と比較して、主として、光学シート40のシート面への法線方向ndに対する角度が小さくなる側へ曲げられる。このような作用により、上述したように、第2単位形状要素55は、透過光の進行方向を正面方向nd側に絞り込むことができる。すなわち、第2単位形状要素55は、透過光に対して集光作用を及ぼすようになる。
その一方で、第1単位形状要素50と同様に、正面方向ndから大きく傾斜しない方向へ進む光L37は、図3(図3の右側方参照)に示すように、第2単位形状要素55の出光側面(プリズム面)において全反射を繰り返し、その進行方向を入光側(光源側)へ転換する。
上述したように、本実施の形態において、第2単位形状要素55の配列方向は、光源25の配列方向と平行になっている。したがって、隣り合う二つの光源25の中間点に対面する位置を中心とした光学シート40の領域であって、光源25からの光が大きな入射角度で入射するようになる光学シート40の領域に入射する光の進行方向を、当該光の進行方向と正面方向ndとによってなされる角度が0°に近付くように、第2単位形状要素55の出光側面(プリズム面)での屈折により、変化させることができる。この結果、隣り合う二つの光源25の中間点に対面する位置を中心とした光学シート40の領域において、輝度が低くなり過ぎてしまうことを防止することができる。
また、光源25の直上に位置する光学シート40の領域であって、光源25からの光が小さな入射角度で多く入射するようになる光学シート40の領域に入射する光を、第2単位形状要素55の出光側面(プリズム面)での全反射により、光源側へ戻すことができる(図3の光L37を参照)。この結果、光源25の直上に位置する光学シート40の領域において、輝度が高くなり過ぎてしまうことを防止することができる。
この結果、本実施の形態においては、第2単位形状要素55によっても、光源25の発光部の配列に応じて発生する輝度ムラ(管ムラ)を効果的に低減し、光源の像(ライトイメージ)を目立たなくさせることができる。
ところで、図4に示すように、断面三角形形状を有するように構成された第2単位形状要素55に入射する光は、その進行方向が正面方向ndから傾斜している場合、正面方向ndを基準として当該光L45−L48の進行方向とは逆側に傾斜した一方側の出光側面(一方側のプリズム面)56aに多く入射するようになる。そして、当該光L45−L48の進行方向の正面方向ndに対する傾斜角度が一定であれば、当該光L45−L48が一方側の出光側面(一方側のプリズム面)56a上のどの位置に入射するかに依らず、第2単位形状要素55から出射する際における当該光L45−L48の出射方向の正面方向ndに対する傾斜角度も一定となる。すなわち、第2単位形状要素55から出射する光の進行方向は、概ね、当該第2単位形状要素55の構成(例えば、形状や屈折率等)に起因して決定されるようになる。
なお、図4における光L41−L49の光学シート40内における進行方向の正面方向ndに対する傾斜角度は、同一となっている。
このような第2単位形状要素55の光学的特性に対し、図4に示すように、断面円形状または断面楕円形状を有するように構成された第1単位形状要素50に入射する光L41−L44は、当該光の進行方向の正面方向ndに対する傾斜角度が一定であったとしても、当該光が第1単位形状要素50の出光側面(レンズ面)上のどの位置に入射するかによって、第1単位形状要素50から出射する際における当該光の出射方向の正面方向ndに対する傾斜角度が異なってくる。したがって、第1単位形状要素50から出射する光の進行方向は、当該第1単位形状要素55の構成(例えば、形状や屈折率等)だけでなく、当該第1単位形状要素55への入射位置にも大きく影響を受けるようになる。
そして、第1単位形状要素50の配置間隔および第2単位形状要素の配置間隔は、光源25の配置間隔と比較して、非常に狭くなっている。したがって、一つの単位形状要素50,55へ向けて光源25から入射する光の傾斜角度は略同一となる。この結果、第2単位形状要素(単位プリズム)55は、正面方向ndを中心とする比較的に狭い角度範囲内に、光の進行方向の正面方向ndに対する角度を絞り込むことが可能となる。すなわち、第2単位形状要素55は、その構成を適宜設計されることにより、極めて優れた集光機能を発揮し得るようになる。
一方、第1単位形状要素(単位レンズ)50は、光の進行方向の正面方向ndに対する角度を比較的に広い角度範囲内に絞り込むとともに、当該絞り込まれた角度範囲内における輝度分布を滑らかに変化させるようにすることが可能となる。つまり、第2単位形状要素(単位プリズム)55は、第1単位形状要素(単位レンズ)50と比較して、より強い集光機能を発揮することができるとともに、第1単位形状要素(単位レンズ)50は、第2単位形状要素(単位プリズム)55と比較して、より強い光拡散機能を発揮することができる。
このような第1単位形状要素50と第2単位形状要素55とを有する光学シート40によれば、透過光を集光させて正面方向輝度を効果的に向上させることができ、さらに、透過光を適度に拡散させて輝度の面内分布を均一化させるとともに輝度の角度分布を滑らかに変化させることも可能となる。したがって、このような光学シート40が組み込まれた面光源装置20および透過型表示装置10によれば、光源光を有効に活用して正面輝度を高めることができるとともに、映像を視認することが可能な正面方向ndに対する角度範囲(視野角)を広角化させることもできる。すなわち、極めて理想的な省エネルギーが実現される。また、光源25の構成(配置)に起因した輝度ムラ(管ムラ)の発生を防止して、優れた画質で映像を表示することができる。
とりわけ、本件発明者らが鋭意実験を重ねたところ、一例として後述する実施例での実験結果で支持されているように、隣り合う二つの第1単位形状要素50の間の距離と、第2単位形状要素55の配列ピッチP2と、を調節することにより、正面方向輝度の向上および輝度の面内ばらつきの抑制(光源像の隠蔽)を同時に実現することができた。具体的には、第1単位形状要素50の平均最小間隔Saが、本体部45のシート面上における一方向(すなわち、第2単位形状要素55の長手方向)へ直交する方向(すなわち、第2単位形状要素55の配列方向)に沿った第2単位形状要素55の配列ピッチP2以上となっていることが好ましい。好ましくは、第1単位形状要素50の平均最小間隔Saが、第2単位形状要素55の配列ピッチP2の2倍以上となっていることが好ましい。
ここで平均最小間隔Saとは、任意に選択したある一つの第1単位形状要素50と、本体部45のシート面に沿って当該一つの第1単位形状要素50に最も近接して配置された他の一つの第1単位形状要素50と、の間における本体部45のシート面に沿った離間間隔の平均値のことをいう。上述した実施の形態では、同一の幅(図示する例では、本体部45の出光側面46上における直径)W1を有した第1単位形状要素50が、同一の配列ピッチP1で、本体部45の出光側面46上に分散されている。したがって、平均最小間隔Saは、配列ピッチP1と幅W1との差(=P1−W1)となる(図2参照)。他の例として、第1単位形状要素50が本体部45の出光側面46上にランダム(不規則)に配列されている場合には、任意に選択したある一つの第1単位形状要素50と、本体部45のシート面に沿って当該一つの第1単位形状要素50に最も近接して配置された他の第1単位形状要素50と、の間における離間間隔を、多数、例えば20〜100箇所測定し、測定値の平均をとることにより、平均最小間隔Saを求めることができる。
一方、本実施の形態においては、第2単位形状要素55は互いに隙間をあけることなく配列されている。したがって、本体部45のシート面上における一方向へ直交する方向に沿った第2単位形状要素55の配列ピッチP2は、第2単位形状要素55の幅W2に相当する。
第1単位形状要素50の平均最小間隔Saが、第2単位形状要素55の配列ピッチP2以上となっている場合に、正面方向輝度の向上および輝度の面内ばらつきの抑制を両立させることを可能にするメカニズムについては、明らかではない。ただし、本件発明者ら行った実験の結果からすると、第1単位形状要素50の間に配置された第2単位形状要素55によって第1単位形状要素50の光学機能が害されることなく、当該第2単位形状要素55が光学機能を発揮しているものと推定される。一方で、上記条件を満たす場合には、必ず、第2単位形状要素55の配列方向(前記一方向に直交する方向)に沿って隣り合う二つの第1単位形状要素50の間に、少なくとも一つの第2単位形状要素55が存在するようになる(図2参照)。言い換えると、図2によく示されているように、一方向に沿って隣り合う二つの第1単位形状要素50の間を、その他の第1単位形状要素50によって覆われること無く延びる一つの第2単位形状要素55(厳密には、一つ分の第2単位形状要素50に相当する出光側面)が延在することになる。つまり、第2単位形状要素55が、有効に光学的機能を発揮し得るようにして第1単位形状間50の間に配置されている。このような構成上の特徴は、上記推定と合致するものである。
なお、第1単位形状要素50の平均最小間隔Saが非常に大きくなると、第1単位形状要素50によって構成されるフライアイレンズの光学機能が低下してしまう。そして、通常用いられているフライアイレンズをなす単位形状要素の寸法や線状プリズムの寸法等も考慮すると、第1単位形状要素50の平均最小間隔Saは、第2単位形状要素55の配列ピッチP2の10倍以下となっていることが好ましい。
また、本実施の形態においては、光学シート40の入光面41は、反射防止層48として形成されている。したがって、光拡散シート38から光学シート40へ向かう光の多くは、光学シート40の入光面41で反射されることなく、光学シート40へ入射する。なお、光学シート40の入光面41で反射され光源側に向けて進むようになった光は、反射板28等で反射を繰り返すことによって、再び光学シート40へ向かうようになる。しかしながら、反射板28等での反射は100%の反射率で反射されるわけではなく、一回の反射毎に数%の光が失われていくようになる。したがって、入光面41で反射されることなく光学シート40へそのまま入射する場合と、入光面41でいったん反射された後に光学シート40へ入射する場合と、では、大幅に光源光の利用効率が異なってくる。すなわち、反射防止層48を設けて反射率を数%低減させることによって、光源光の利用効率を格段に向上させることができる。このようなことから、第1単位形状要素50と第2単位形状要素55とともに反射防止層48を有する光学シート40によれば、光源光を極めて有効に活用しながら、さらに、第1単位形状要素50および第2単位形状要素55の相乗的な組み合わせによる優れた光学的作用によって正面方向輝度を向上させると同時に視野角を広角化させることができる。すなわち、理想的な省エネルギーを実現しながら、表示装置10に表示される映像の視認性を向上させることができる。
ところで、上述したように、断面三角形形状を有するように構成された第2単位形状要素55に入射する光の多くは、その進行方向が正面方向ndから傾斜している場合、正面方向ndを基準として当該光L45−L48の進行方向とは逆側に傾斜した一方側の出光側面(一方側のプリズム面)56aに多く入射するようになる。しかしながら、図4に示すように、第2単位形状要素55に入射する光の一部L49は、正面方向ndを基準として当該光L49の進行方向と同一側に傾斜した他方側の出光側面(他方側のプリズム面)56bに入射する。他方側の出光側面56bに入射した光の多くは、当該出光側面56bで全反射する。そして、当該光の一部L49は、全反射した後に、極めて大きな出射角度で第2単位形状要素(単位プリズム)55から出射することがある。そして、このような光は、いわゆるサイドローブと呼ばれる光であり、透過型表示装置10において有効に利用されることなく、むしろ、映像の画質を劣化させるようになる。
一方、本実施の形態によれば、本体部45の出光側面46上には、第2単位形状要素部55だけでなく、第1単位形状要素部50も設けられている。そして、図4に示すように、第1単位形状要素50の本体部45からの突出高さH1が第2単位形状要素55の本体部45からの突出高さH2よりも高くなっているため、極めて大きな出射角度で第2単位形状要素(単位プリズム)55から出射した光L49は、第1単位形状要素50へ入射することができる。そして、第1単位形状要素50の出光側面での屈折により、当該光L49の進行方向を、正面方向ndに対する角度が小さくなるように曲げることが可能となる。
なお、本件発明者らが実験を重ねたところ、このようなサイドローブ抑制作用を効果的に発揮し得るようにする上で、第2単位形状要素55の突出高さH2を、第1単位形状要素50の突出高さH1の9/10以下に設定することが有効であり、2/3以下に設定することがさらに有効であることが知見された。
以上のような本実施の形態によれば、本体部45の出光側面46上における隣接する第1単位形状要素50間の隙間に、第2単位形状要素55が形成されている。従来のフライアイレンズシートの多くでは、製造上の問題から必然的に、隣接する第1単位形状要素50間に隙間が形成され、該隙間の領域は平坦面となっていた。そして、この平坦面の領域に入射した光源光が直進し、この結果、光源25の像が目視されやすくなる、といった不都合が生じていたと推測される。而るに、本発明の光学シート40に於いては、本体部45の出光側面46上における第1単位形状要素50の間の領域に向かう光は、光拡散機能および集光機能を有し得る第2単位形状要素55によって、その進路方向を変更され適度な拡散を受ける。すなわち、本体部45の出光側面46上における第1単位形状要素50間から、光が、その進行方向を変更されることなく、そのままの進行方向で出光すること、いわゆる「素抜け」を防止することができる。したがって、従来のフライアイレンズシートと比較して、光学シート40の集光機能および光拡散機能の少なくとも一方を改善することができる。この結果、面光源装置20(透過型表示装置10)の光学特性、例えば正面輝度や視野角の大きさを改善することができる。さらには、面光源装置20に組み込まれる光学シート40の枚数を削減することも可能となり、この場合、面光源装置20の製造コストを効果的に削減することができるとともに、面光源装置20の作製を容易化させることができる。あわせて、面光源装置20に組み込まれる光学シート40の枚数を削減することは、光源光の反射面の数を低減することにつながり、光源光の利用効率の観点からも非常に好ましい。
さらに、本実施の形態によれば、光学シート40の入光面41が反射防止層48として形成されている。したがって、光学シート40へ向かう光源25からの光が、光学シート40の入光面41で反射されることを抑制することができる。これにより、光源25からの光の利用効率を上昇させて、映像の視認性を向上させることができる。また、本実施の形態によれば、光学シート40の本体部45が帯電防止層49を含んでいる。このため、光学シート40の帯電を防止することによって、光学シート40に塵埃が付着することに起因して表示装置10に表示される映像の画質が劣化してしまうことを、効果的に抑制することができる。
また、第2単位形状要素55の長手方向(前記一方向)が、機械方向に沿うようしてこのような光学シート40を成型することによって、光学シート40への気泡の混入、および、光学シート40の表面への穴の形成を、効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、第1単位形状要素50と第2単位形状要素55とが互い異なる光学特性を有した要素として形成されている。したがって、第1単位形状要素50と第2単位形状要素55の構成を適宜設計すること、また、本体部45の出光側面46において第1単位形状要素50が形成される領域の範囲および第2単位形状要素55が形成される領域の範囲を適宜調節すること等によって、より高い設計の自由度を以って、所望の光学特性を光学シート40に付与することができる。
さらに、本実施の形態によれば、本体部45の出光側面46の全領域が、第1単位形状要素50または第2単位形状要素55によって覆われている。このような本実施の形態によれば、「すぬけ」をさらに効果的に防止することができ、面光源装置20(透過型表示装置10)の光学特性をさらに改良することができる。
さらに、本実施の形態によれば、第1単位形状要素50は、最密に平面充填した構造状から少し各要素同士を離間せしめた配列によって、本体部45の出光側面46上に配列されている。このような本実施の形態によれば、本体部45の出光側面46上に第1単位形状要素50を密に配列することが可能となる。これにより、第1単位形状要素50による光学作用を透過光に対して効果的に及ぼすことが可能となる。また、第1単位形状要素50を密に配置することよって、本体部45の出光側面46上における第1単位形状要素50が配置されていない領域を必要最小限に縮小化することができ、これにより、「素抜け」をさらに効果的に防止することができる。
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、変形の一例について説明する。
上述した実施の形態において、第1単位形状要素50が、主切断面において、円形状の一部分または楕円形状の一部分に相当する形状(立体形状で言うと、球又は回転楕円体の一部)である例を示したが、これに限られない。例えば、第1単位形状要素50が、主切断面が三角形形状を有する(立体形状で言うと、円錐)ようにしてもよい。其の他、該主切断面形状が、双曲線、放物線、サイクロイド、カーヂオイド、正規分布曲線、正弦曲線、双曲線正弦曲線、楕円函数曲線(sn函数、cn函数等)、ベッセル函数曲線、或はランキンの卵型の一部に相当する立体形状を、所望の光学特性(集光機能、光拡散機能、收差、再帰反射性等)に応じて適宜採用する事もできる。また、上述した実施の形態において、第1単位形状要素50の底面(本体部45に接続する面)が円形状からなる例(図2参照、即ち光学シート40のシート面の法線ndを回転軸とする回転体となる例)を示したが、これに限られない。例えば、第1単位形状要素50の底面が、楕円となる形状、或は三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形形状として形成されてもよい。さらに、上述した実施の形態において、光学シート40の第1単位形状要素50がすべて同一の構成を有する例を示したが、これに限られない。高さ、断面形状および底面形状等の少なくとも一つが互いに異なる複数種類の第1単位形状要素50が、光学シート40に含まれていてもよい。
また、上述した実施の形態において、フライアイレンズを構成する第1単位形状要素50が、本体部45の出光側面46上において、互いから60°傾斜した二つの方向d1、d2に沿って、一定のピッチで並べて配列されている例を示したが、これに限られない。例えば、第1単位形状要素50が、本体部45の出光側面46上において、直交する二方向d1’、d2’に沿って、一定ピッチで並べて配列されるように(正方格子状に配列)してもよい。また、第1単位形状要素50が、本体部45の出光側面46上にランダムに配列されるようにしてもよい。第1単位形状要素50を本体部45の出光側面46上にランダムに配列する方法の一例として、次の方法を挙げることができる。まず、例えば上述した実施の形態のようにして、隣り合う二つの第1単位形状要素の間の離間間隔が一定となるよう、多数の第1単位形状要素について、基準となる仮の配置位置を規則的に決定する。次に、隣り合う二つの第1単位形状要素が重ならない範囲で、一例として、基準となる仮の配置位置に第1単位形状要素を配列した場合における隣り合う二つの第1単位形状要素の間の離間間隔の半分以下の種々長さでの乱数値も用いて、各第1単位形状要素を基準となる仮の配置位置から、第1方向d1’、第2方向d2’のそれぞれの方向に位置をずらして本体部45の出光側面46上に位置決めする。このようにして第1単位形状要素50を本体部45の出光側面46上にランダムに配列した場合には、第1単位形状要素50が本体部45上に偏って配置されることに起因した輝度の面内ばらつきの発生を防止しながら、第1単位形状要素50の配列に起因したモアレ(干渉縞)が目立ってしまうことを防止することができる。
さらに、上述した実施の形態において、第2単位形状要素55が、主切断面において、二等辺三角形に代表される三角形形状を有する例を示したが、これに限られない。例えば、第2単位形状要素55の主切断面形状が、諸特性付与等の目的で、三角形形状に変調、変形を加えた形状であってもよい。具体例として、光学機能を適宜調整するために第2単位形状要素55の主切断面形状が、図8に示すように三角形のいずれか一以上の辺が折れ曲がった(屈曲した)形状、三角形のいずれか一以上の斜面をなす辺が湾曲して突出した形状(1斜面が突出した場合は所謂扇形)又は湾曲して凹陥した形状、三角形の頂点近傍を円弧状に湾曲させて丸みを帯びさせた形状、三角形のいずれか一以上の辺に微小凹凸を付与した形状であってもよい。また、第2単位形状要素55の断面形状が、三角形形状以外の形状、例えば台形等の四角形、五角形、或は六角形等の種々の多角形形状を有するようにしてもよい(第2単位形状全体の立体形状としては多角柱(プリズム)となる)。さらに、第2単位形状要素55が、主切断面において、円または楕円形状の一部分に相当する形状を有するようにしてもよい(第2単位形状全体の立体形状としては円柱又は楕円柱の一部(所謂レンチキュラーレンズ)となる)。
さらに、上述した実施の形態において、光学シート40の第2単位形状要素55がすべて同一の構成を有する例を示したが、これに限られない。高さ及び主切断面形状等の少なくとも一つが互いに異なる複数種類の第2単位形状要素50が、光学シート40に含まれていてもよい。
さらに、上述した実施の形態において、隣り合う第2単位形状要素55が、隣接して隙間無く配置される例を示したが、これに限られず、前記素抜け等の光学特性上の支障を生じ無い範囲に於いて、隣り合う第2単位形状要素55が隙間を空けて配置され、第1単位形状要素50および第2単位形状要素55のいずれも配置されていない領域が、本体部45の出光側面46に設けられるようにしてもよい。
さらに、光学シート40が光を拡散させる拡散機能を有するようにしてもよい。例えば、本体部45が出光側面46と入光側面47との間の適宜の位置に光拡散層(中間マット層)を有するようにしてもよい。このような光拡散層(中間マット層)は、樹脂(バインダー)からなる基部と、基部中に分散された光拡散剤とからなる層として構成され得る。光拡散剤を含む光拡散層は、例えば、光拡散剤が光反射機能を有することにより、あるいは、光拡散剤が樹脂バインダー基部とは異なる屈折率を有することにより、光拡散機能を付与され得る。一具体例として、上述した帯電防止層49中に光拡散剤を分散させることにより、帯電防止層49に光拡散機能を付与するようにしてもよい。
さらに、上述した実施の形態において、反射防止層48が、低屈折率層の単層構造として、あるいは、低屈折率層が最入光側に位置する低屈折率層および高屈折率層の多層構造として、構成されている例を示したが、これに限られない。反射防止層48が、可視光の真空中における最短波長以下の平均ピッチで配置され、各々が入光側に向かって基材45aのシート面と平行な断面積が減少するように突出する、複数の突起を含む凹凸面として、構成されていてもよい。光の波長以下の平均ピッチで配置された複数の突起によって構成された凹凸面は、光学的な粗面として機能せず、当該光に対して光学的な作用を及ぼすことはない。すなわち、この凹凸面は、光学シート40の入光面41と空気層との界面において、光学シート40の厚み方向(突起の突出方向)に連続的な屈折率の変化をもたらす。このため、物質界面での不連続で急激な屈折率変化に起因して生じる光の反射現象は、この凹凸面では原則的には生じない。このような反射防止層48は、モスアイ型の反射防止層として既知である。したがって、ここでは、これ以上の説明を省略し、モスアイ型反射防止層のさらなる詳細については文献(例えば、特開昭50−70040号公報、特許第4197100号公報)を参照されたい。
さらに、上述した実施の形態において、帯電防止層49が、本体部45の基材45aの出光側面と第1単位形状要素50及び第2単位形状要素55との間に配置されている例を示したが、これに限られない。例えば、本体部45内の基材45aと反射防止層48との間に形成されていてもよい。また、他の例として、帯電防止層49が、光学シート40の出光面をなすように、すなわち、第1単位形状要素50の出光側面および第2単位形状要素55の出光側面をなすように形成されていてもよい。或いは又、帯電防止剤が基材45a中に添加されることによって、基材45a自体が帯電防止層49となっていてもよい。
尚、帯電防止剤を第1単位形状要素50、第2単位形状要素55、反射防止層中に添加することも可能ではあるが、一般的には好ましく無い。その理由は、第1単位形状要素50、第2単位形状要素55、及び反射防止層49は何れも、所望の屈折率、透明性等の光学特性を発現するように最適化されている。其の為、その中に帯電防止剤のような添加剤を添加することは、最適化した光学特性に影響を与え得る為である。
さらに、上述した実施の形態において、細長状の第2単位形状要素55の配列方向と、細長状の光源25の配列方向が、平行となっている例を示したが、これに限れない。細長状の第2単位形状要素55の配列方向と、細長状の光源25の配列方向が、交差していてもよく、一例として直交していてもよい。
さらに、上述した実施の形態において、面光源装置20の光源25の発光部が、線状に延びる冷陰極管からなる例を示したが、これに限られない。光源25として、点状のLED(発光ダイオード)や面状のEL(電場発光体)等からなる発光部を用いることも可能である。また、上述した実施の形態において、光学シート40が直下型の面光源装置20に適用されている例を示したが、これに限られない。上述した光学シート40を、例えばエッジライト型(サイドライト型等とも呼ばれる)の面光源装置に適用することも可能であり、このような場合においても、光学シート40は直下型の面光源装置20に適用された場合と略同様の作用効果を奏することができる。
さらに、上述した実施の形態において、光学シート40が組み込まれた面光源装置20および透過型表示装置10の全体構成の一例を説明したが、これに限られない。例えば、集光シート30、偏光分離フィルム35および光拡散シート38の配置位置を適宜変更してもよいし、集光シート30、偏光分離フィルム35および光拡散シート38の一以上を削除してもよいし、他のシート状部材を追加して面光源装置20および透過型表示装置10に組み込むようにしてもよい。
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
<第1の実験>
以下に説明する実施例1および実施例2に係る透過型表示装置、並びに、比較例1および比較例2に係る透過型表示装置を作製した。得られた透過型表示装置について、正面輝度、光源の像の有無、および、視野角を評価した。
〔透過型表示装置の構成〕
(実施例1)
市販されている32インチ型の液晶表示装置を利用して、面光源装置と、液晶表示パネル(透過型表示部)と、からなる実施例1に係る透過型表示装置を作製した。図9に示すように、面光源装置は、細長状に延びる複数の冷陰極管からなる光源と、光源を取り囲む反射板と、光源の出光側に配置された光拡散シートと、光拡散シートの出光側に配置された光学シートと、を有している。液晶パネルは、光学シートの出光側に配置されている。
光拡散シートは、基部と、基部とは異なる屈折率を有し基部中に分散された光拡散性粒子と、から構成されていた。なお、光学シート以外の、光拡散シート、光源、反射板および透過型表示部は、市販されている前記液晶表示装置に組み込まれていたものを使用した。
光学シートは、上述した実施の形態で説明した光学シートを利用した。すなわち、光学シートは、シート状の本体部と、本体部上に配列されフライアイレンズを構成する第1単位形状要素と、第1単位形状要素間に配置され本体部上の一方向に沿って延びる第2単位形状要素と、から構成されていた。
第1単位形状要素は、図2に示すように、いわゆる最密に平面充填した構造から少し各要素同士を離間せしめた構成で、本体部の出光側面(出光側の面)上に配列されていた。第1単位形状要素は、回転楕円体の一部分に相当する形状を有するように構成されていた。最も近接して隣り合う二つの第1単位形状要素のピッチは、40μmとした。また、第1単位形状要素の底面円形状の直径は、30μmとした。さらに、第1単位形状要素の本体部からの突出高さは、15μmとした。
第2単位形状要素はその長手方向(一方向)に直交する方向(他方向)に並べて配列されていた。実施例1に係る透過型表示装置においては、この第2単位形状要素の配列方向と光源(冷陰極管)の配列方向とが垂直となるように、光学シートを面光源装置内に組み込んだ。第2単位形状要素は、長手方向に直交する断面において、底辺37μmで頂角の角度が90°の二等辺三角形状とした。ただし、断面二等辺三角形状の頂角については曲率半径4μmの丸みを帯びさせて面取りを施した。
また、光学シートの本体部は、上述した実施の形態と同様に、基材と、基材の入光側に配置され、光学シートの入光面をなす反射防止層と、を有するようにした。基材として、屈折率が1.65 であり厚みが188μmである2軸延伸ポリエチレンテレフタレート製のフィルムを用いた。また、反射防止層は、高屈折率層と低屈折率層の2層構造とした。この反射防止層は、下記の要領にて作製した。
(1)高屈折率層形成用塗工液の調製
ジルコニア超微粒子をアクリル系の紫外線硬化性樹脂中に分散させた組成物(JSR(株)製、商品名「KZ7973」)を用意し、これを高屈折率層形成用塗工液として調製した。
(2)低屈折率層形成用塗工液の調製
ペンタエリスリトールトリアクリレート1.95質量部に、光重合開始剤として、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン[チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名「イルガキュア184」]0.1質量部を添加し、次いで処理シリカゾル含有溶液[空隙を有する微粒子(平均粒子径60nm)、シリカゾル固形分20量%、溶媒;メチルイソブチルケトン]12.3質量部、及びシリカ粒子含有溶液[ナカライテスク社製、商品名「sicastar」、巨大粒子(平均粒子径100nm)、シリカ粒子固形分20重量%、溶媒;メチルイソブチルケトン]1.23質量部を混合した後、メチルイソブチルケトン83.5質量部を加えて、紫外線硬化性樹脂組成物の形態の低屈折率層形成用塗工液を調製した。
(3)反射防止層の形成
上記基材の片面に、高屈折率層形成用塗工液を、湿潤重量20g/m2(乾燥重量10g/m2)バーコータで塗工し、次いで、40℃にて60秒間乾燥することにより、溶媒を除去した。その後、紫外線照射装置を用いて、照射線量50mJ/cm2で紫外線照射を行うことにより、紫外線を照射して、屈折率1.69の高屈折率層を形成した。
次に、形成した高屈折率層の表面に、上記低屈折率層用塗工液を、乾燥重量0.1g/m2バーコータにて塗布し、次いで、40℃にて60秒間乾燥した。その後、紫外線照射装置を用いて、照射線量200mJ/cm2で紫外線照射を行うことにより低屈折率層とした。該低屈折率層の硬化後の膜厚は、90nm、屈折率が1.44になるように形成した。ここで形成された低屈折率層の反射率極小波長は520nmと計算される。
(実施例2)
実施例1と同一の光源、反射板、光拡散シート、光学シートおよび透過型表示部を用いて、実施例2に係る透過型表示装置を作製した。ただし、実施例2に係る透過型表示装置においては、この第2単位形状要素の配列方向と光源(冷陰極管)の配列方向とが平行となるように、光学シートを面光源装置内に組み込んだ。実施例2の透過型表示装置に係るその他の構成は、実施例1に係る透過型表示装置と同一に構成した。
(比較例1)
実施例1と同一の光源、反射板、光拡散シートおよび透過型表示部を用いて、比較例1に係る透過型表示装置を作製した。光拡散シートと透過型表示部との間には、実施例1とは異なる光学シートを設けた。すなわち、比較例1に係る透過型表示装置は、実施例1および実施例2に係る透過型表示部とは使用した光学シートが異なる点において相違し、他は同一の構成とした。
比較例1に係る光学シートは、シート状の本体部と、本体部上に配列されフライアイレンズを構成する多数の単位形状要素と、から構成されていた。単位形状要素は、本体部の出光側面上にランダムに配列されていた。各単位形状要素は、回転楕円体の一部分に相当する形状を有していたが、その大きさはばらついていた。単位形状要素の底面円形状の平均直径は、30μmとした。さらに、単位形状要素の本体部からの平均突出高さは、15μmとした。また、本体部には、反射防止層を設けなかった。
なお、比較例1に係る光学シートの本体部上には、フライアイレンズを構成する単位形状要素のみが配置されており、線状に延びる第2単位形状要素(単位プリズム要素等)は設けなかった。本体部の出光側面のうちの単位形状要素が配置されていない領域には、本体部の平滑な出光側面が露出していた。本体部の出光側面上において、単位形状要素が占めている領域は、全領域の70%程度であった。
(比較例2)
実施例1と同一の光源、反射板、光拡散シートおよび透過型表示部を用いて、比較例2に係る透過型表示装置を作製した。比較例2に係る面光源装置には、光学シートを組み込まなかった。すなわち、比較例2に係る透過型表示装置は、実施例1に係る透過型表示部から光学シートを除いた構成と同一の構成となっていた。
〔評価方法〕
(評価方法1)
実施例1および2および比較例1および2に係る透過型表示装置によって全面白色を表示した状態で、正面方向輝度(cd/m2)の測定を行った。輝度の測定には、トプコン製のBM−7を用いた。輝度測定結果を表1に示す。表1においては、比較例2の透過型表示装置についての測定値に対する、各透過型表示装置についての測定値の割合を百分率で表している。実施例1および2に係る透過型表示装置の正面輝度は、比較例1および2に係る透過型表示装置の正面輝度よりも高かった。
(評価方法2)
実施例1および2および比較例1に係る透過型表示装置を、面光源装置の発光面(光学シートのシート面)が鉛直方向に沿うとともに、光源の長手方向が水平方向に延びるようにして、配置した。透過型表示装置によって白色を表示した状態で、正面方向に対する角度を変化させるようにして水平面上における種々の測定方向から輝度を測定し、水平面(光源の長手方向を含む面)内における輝度の角度分布を得た。同様にして、測定方向を鉛直方向においても変化させ、鉛直面(光源の長手方向に直交する面)内における輝度の角度分布を得た。測定には、フランス、ELDIM社製のEZ−contrastを用いた。輝度の角度分布から、最高輝度となった正面輝度の半分の輝度が測定された角度(半値角)と、最高輝度となった正面輝度の1/3の輝度が測定された角度(1/3角)と、を確認した。結果を表1に示す。表1において、αVは、鉛直面内における輝度の角度分布において正面輝度の半分以上の輝度が測定された範囲を角度(°)によって示し、αHは、水平面内における輝度の角度分布において正面輝度の半分以上の輝度が測定された範囲を角度(°)によって示し、βVは、鉛直面内における輝度の角度分布において正面輝度の1/3以上の輝度が測定された範囲を角度(°)によって示し、βHは、水平面内における輝度の角度分布において正面輝度の1/3以上の輝度が測定された範囲を角度(°)によって示している。すべての角度αV、αH、βV、βHについて、実施例1および2に係る透過型表示装置の値が、比較例1に係る透過型表示装置の値よりも大きくなった。
(評価方法3)
実施例1および2および比較例1および2に係る透過型表示装置によって白色を表示した状態で、光源の像が視認されるか否かについて目視で確認した。確認結果を表1に示す。表1において、光源の像を視認することができなかった表示装置について○を標記し、通常の注意力で観察して光源の像が明らかに視認された表示装置について×を標記した。△は、通常の注意力で観察した場合には光源の像が気にならなかったものの、凝視することによって光源の像が視認された表示装置に標記した。
<第2の実験>
以下に説明する実施例A〜Dに係る透過型表示装置、並びに、比較例Aに係る透過型表示装置を作製した。得られた透過型表示装置について、正面輝度、光源の像の隠蔽率、および、視野角を評価した。
〔透過型表示装置の構成〕
(実施例A〜D)
上述した実施例2と同様にして、実施例A〜Dに係る透過型表示装置を作製した。すなわち、実施例A〜Dに係る透過型表示装置は、面光源装置および液晶表示パネル(透過型表示部)からなり、面光源装置は、冷陰極管からなる光源と、反射板と、光拡散シートと、光学シートと、を有するようにした。光源、反射板および光拡散シートは、市販されている透過型表示装置のものを利用した。実施例A〜Dに係る透過型表示装置間において、同一の光源、反射板および光拡散シートを使用した。ただし、実施例A〜Dに係る透過型表示装置の光源、反射板および光拡散シートと、実施例2に係る透過型表示装置の光源、反射板および光拡散シートと、は異なるものとした。
光学シートは、シート状の本体部と、本体部上に配列されフライアイレンズを構成する第1単位形状要素と、第1単位形状要素間に配置され本体部上の一方向に沿って延びる第2単位形状要素と、から構成した。実施例A〜Dに係る透過型表示装置の光学シートにおいて、第1単位形状要素の配列は、上述の実施の形態で説明した配列(図2参照)と同様にした。ただし、実施例A〜Dでは、上述した第1方向d1が、第2単位形状要素の配列方向と平行になるようにした。また、第2単位形状要素の配列方向と光源(冷陰極管)の配列方向とが平行となるようにした。第2単位形状要素は、その配列方向にそって隙間なく並べた。また、第2単位形状要素は、実施例2と同様に、正面方向を中心として対称となるようにして配置された直角二等辺三角形状を断面形状として有するようにした。実施例A〜Dでは、第2単位形状要素の頂角に面取りを施さなかった。
実施例A〜Dに係る透過型表示装置の光学シートは、第1単位形状要素および第2単位形状要素の形状寸法および配列間隔を除き、上述の実施例2の光学シートと同様に構成した。したがって、実施例A〜Dに係る透過型表示装置の光学シートの本体部は、上述の実施例2の光学シートと同様の基材、反射防止層および帯電防止層を有するようにした。なお、実施例A〜Dに係る透過型表示装置における、光学シートの形状寸法および配列間隔は、図10に示すとおりとした。図10における高さH1,H2、幅(本例では、本体部上において第1単位形状要素の底面をなす円の直径)W1、ピッチP1、ピッチP2(本例では、第2単位形状要素の幅W1)、平均最小間隔Sa、頂角θについては、上述の実施の形態で説明したものを指している(図2および図4参照)。一方、図10における充填率は、本体部の一方の表面上のうちの、第1単位形状要素によって覆われている領域の割合を示している。また、図10における外観の欄には、光学シートの出光面を模式的に示している。この光学シートの模式図において、第2単位形状要素は、図10の表中の横方向に延びる直線分により、その谷線と稜線とを示している。したがって、図10の表中の横方向に延びる隣り合う二つ直線分の間隔は、第2単位形状要素のピッチP2(本例では、第2単位形状要素の幅W1)の半分に相当する。さらに、第1単位形状要素は、断面三角形形状を有した第2単位形状要素と接続することから、出光面の上面視において本来的には円形状から僅かに変形した形状となる。ただし、図10においては、図示と理解のしやすさの便宜上、第1単位形状要素を単なる円形状として示している。
(比較例A)
比較例Aに係る透過型表示装置は、光学シートの構成が異なることを除き、実施例A〜Dに係る透過型表示装置と同一に構成した。比較例Aに係る光学シートは、シート状の本体部と、本体部上に配列されフライアイレンズを構成する多数の単位形状要素と、から構成した。すなわち、比較例Aに係る光学シートには、実施例A〜Dに係る光学シートの第2単位形状要素に相当する線状プリズムを、設けなかった。また、比較例Aに係る光学シートの本体部には、反射防止層を設けなかった。
各単位形状要素の形状は、実施例A〜Dに係る光学シートの第1単位形状要素と同様の形状とした。そして、比較例Aでは、底面が円形状の単位形状要素を、可能な限り高い充填率で、本体部の出光側面上に配列した。具体的には、製造上の限界から、図10に示すように、隣り合う二つの単位形状要素は隣接することなく、隣り合う二つの単位形状要素間に平均で4μm程度の隙間が生じた。
〔評価方法〕
(評価方法1)
実施例A〜Dおよび比較例Aに係る透過型表示装置の正面輝度を、実験1で説明した方法と同様にして、測定した。結果を、図10に示す。図10においては、比較例2の透過型表示装置についての測定値に対する、各透過型表示装置についての測定値の割合を百分率で表している。比較例Aおよび実施例Aと比較して、実施例B〜Dは非常に優れた正面輝度を有していた。
(評価方法2)
実施例A〜Dおよび比較例Aに係る透過型表示装置について、実験1で説明した方法と同様にして、輝度の角度分布を調査し、αHおよびαVを求めた。結果を、図10に示す。比較例Aと比較して、実施例A〜Dでは、αHが向上し、αVが低下した。とりわけ実施例B〜Dでは、比較例Aと比較して、αVが大幅に低下していた。このため、実施例A〜Dに係る透過型表示装置、とりわけ実施例B〜Dに係る透過型表示装置は、家庭で使用されるテレビとして理想的な光学特性、すなわち、水平方向における視野角が広く且つ光源光を有効利用することによって優れた正面方向輝度が確保されるといった光学特性を、呈していた。
(評価方法3)
実施例A〜Dおよび比較例Aに係る透過型表示装置について、白色を表示した状態で正面方向輝度を測定し、光源をなす冷陰極管の配列方向に沿った正面方向輝度の面内分布を測定した。各透過型表示装置について、正面方向輝度は、冷陰極管に配列周期に合わせた周期で変動した。すなわち、冷陰極管の直上における正面方向輝度が高く、隣り合う二つの冷陰極管に対面する位置での正面方向輝度が低くなった。そして、このように周期的に変動する正面方向輝度の面内分布の測定結果から、一つの冷陰極管に対応した区間を抽出し、当該区間内における平均輝度Iavと、当該区間内における最高輝度Imaxと、を求めた。そして、各透過型表示装置について、最高輝度Imaxに対する平均輝度Iavの比を隠蔽率I(=Imax/Iav×100(%))として求めた。隠蔽率Iは100%以上の値を取り、値が100%に近い程、面内分布が抑制され、冷陰極管の像が視認されにくくなる。結果を、図10に示す。比較例Aと比較して、実施例A〜Dでは、隠蔽率Iが格段に低下した。とりわけ実施例B〜Dでは、比較例Aと比較して、隠蔽率Iが格段に低下し、100%に近い値をとっていた。