JP2012042820A - 異方性面発光ユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ある一方向の視野角が充分に確保され、しかも輝度が高い異方性面発光ユニットを提供する。
【解決手段】本発明の異方性面発光ユニットは、光出射面Ｂ１を有し、光出射面Ｂ１から光を出射させて発光する面発光手段１０と、面発光手段１０の光出射側に設けられた異方性付与手段２０とを備え、異方性付与手段２０は、光入射面Ａ２の法線方向から光入射面Ａ２に入射する光に、Ｘ方向の半値角が０〜５°に、光出射面Ｂ２に平行でＸ方向と直交するＹ方向の半値角が６〜５０°になるように異方性を付与する。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の異方性面発光ユニットは、光出射面Ｂ１を有し、光出射面Ｂ１から光を出射させて発光する面発光手段１０と、面発光手段１０の光出射側に設けられた異方性付与手段２０とを備え、異方性付与手段２０は、光入射面Ａ２の法線方向から光入射面Ａ２に入射する光に、Ｘ方向の半値角が０〜５°に、光出射面Ｂ２に平行でＸ方向と直交するＹ方向の半値角が６〜５０°になるように異方性を付与する。
【選択図】図２
Description
本発明は、一方向の視野角を広くする異方性面発光ユニットに関する。また、その異方性光拡散ユニットを具備する液晶表示装置に関する。
多くの携帯電話や携帯情報端末等の携帯通信機器には、液晶を用いて画像を画面に表示する液晶表示装置が取り付けられている。液晶表示装置としては、光出射面から光を出射させて発光する面発光手段と、面発光手段の光出射側に設けられた液晶パネルとを具備するものが知られている。通常、携帯通信機器の画面は矩形状にされており、画面の短辺が該携帯通信機器の左右方向になるように配置された状態で使用される。
ところで、携帯通信機器を使用する際、その使用者は必ずしも画面の真正面から画面を見るとは限らず、画面の真正面から上下方向に少しずれた位置から見ることがある。そのため、使用者が画面の真正面から上下方向に少しずれても画像を視認可能にするために、画面の長辺方向の視野角をある程度拡げることが求められる。一方、通常の使用方法で携帯通信機器を使用する限りは、使用者の目の位置が画面の正面に対して左右方向にずれることは殆どない。そのため、画面の短辺方向の視野角を拡げる必要がなく、むしろ覗き見防止の観点からは視野角が狭い方がよい。
そこで、従来では、液晶パネルの前面に視野角制限フィルムを設けて、画面の左右方向の視野角を制限していた（特許文献１参照）。しかしながら、視野角制限フィルムを設けて視野角を制限した場合には、輝度が低下する傾向にあった。
なお、特許文献２に開示されているように、液晶表示装置において、異方性拡散シートを用いることは知られている。しかし、この液晶表示装置においては、異方性拡散によって、正面輝度を、面内ムラを抑えて均一化することを目的としていた。
ところで、携帯通信機器を使用する際、その使用者は必ずしも画面の真正面から画面を見るとは限らず、画面の真正面から上下方向に少しずれた位置から見ることがある。そのため、使用者が画面の真正面から上下方向に少しずれても画像を視認可能にするために、画面の長辺方向の視野角をある程度拡げることが求められる。一方、通常の使用方法で携帯通信機器を使用する限りは、使用者の目の位置が画面の正面に対して左右方向にずれることは殆どない。そのため、画面の短辺方向の視野角を拡げる必要がなく、むしろ覗き見防止の観点からは視野角が狭い方がよい。
そこで、従来では、液晶パネルの前面に視野角制限フィルムを設けて、画面の左右方向の視野角を制限していた（特許文献１参照）。しかしながら、視野角制限フィルムを設けて視野角を制限した場合には、輝度が低下する傾向にあった。
なお、特許文献２に開示されているように、液晶表示装置において、異方性拡散シートを用いることは知られている。しかし、この液晶表示装置においては、異方性拡散によって、正面輝度を、面内ムラを抑えて均一化することを目的としていた。
本発明は、Ｙ方向の視野角が充分に確保され、しかも輝度が高い異方性面発光ユニットおよび液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、以下の構成を有する。
［１］光出射面Ｂを有し、該光出射面Ｂから光を出射させて発光する面発光手段と、該面発光手段の光出射側に設けられた異方性付与手段とを備える異方性面発光ユニットであって、前記異方性付与手段は、一方の表面が光入射面Ａ２に、他方の表面が光出射面Ｂ２にされ、光入射面Ａ２の法線方向から光入射面Ａ２に入射する光に、前記光出射面Ｂ２に平行なＸ方向の半値角が０〜５°に、前記光出射面Ｂ２に平行でＸ方向と直交するＹ方向の半値角が６〜５０°になるように異方性を付与するものであり、該異方性面発光ユニットから出射する出射光の前記Ｘ方向の半値角α１は、（前記面発光手段の光出射面Ｂ１から出射する光のＸ方向の半値角α２−５０°）〜（前記半値角α２＋５°）の範囲内にあり、該異方性面発光ユニットから出射する出射光の前記Ｙ方向の半値角β１は、（前記面発光手段の光出射面Ｂ１から出射する光のＹ方向の半値角β２＋６°）〜（前記半値角β２＋６０°）の範囲内にあり、該異方性面発光ユニットから出射する出射光の前記Ｘ方向の半値角α１と前記Ｙ方向の半値角β１との差の絶対値が５°以上であり、前記半値角β１と前記半値角β２との差（β１−β２）は、前記半値角α１と前記半値角α２との差（α１−α２）よりも大きいことを特徴とすることを特徴とする異方性面発光ユニット。
［２］前記異方性付与手段は、凹凸パターン形成シートを有し、該凹凸パターン形成シートは、Ｙ方向に沿って凹凸が繰り返し形成された凹凸パターンを少なくとも片面に有し、前記凹凸パターンの最頻ピッチが１μｍを超え２０μｍ以下、凹凸の底部の平均深さが前記最頻ピッチを１００％とした際の５％以上である［１］に記載の異方性面発光ユニット。
［３］Ｘ方向の半値角が２０〜６０°、Ｙ方向の半値角が２０〜７０°である［１］または［２］に記載の異方性面発光ユニット。
［４］面発光手段は、導光板と、該導光板の一側面に配設された発光ダイオードとを有する［１］〜［３］のいずれか１項に記載の異方性面発光ユニット。
［５］前記面発光手段は、導光板の光出射側に配設された集光シートを有し、該集光シートは、一方の表面が光入射面Ａ３に、他方の表面が光出射面Ｂ３にされ、光入射面Ａ３に斜めから入射した光を、光出射面Ｂ３の法線方向に立ち上げて出射させるものである［４］に記載の異方性面発光ユニット。
［６］［１］〜［５］のいずれか１項に記載の異方性面発光ユニットと、該異方性面発光ユニットの光出射側に配置された液晶パネルとを具備することを特徴とする液晶表示装置。
［１］光出射面Ｂを有し、該光出射面Ｂから光を出射させて発光する面発光手段と、該面発光手段の光出射側に設けられた異方性付与手段とを備える異方性面発光ユニットであって、前記異方性付与手段は、一方の表面が光入射面Ａ２に、他方の表面が光出射面Ｂ２にされ、光入射面Ａ２の法線方向から光入射面Ａ２に入射する光に、前記光出射面Ｂ２に平行なＸ方向の半値角が０〜５°に、前記光出射面Ｂ２に平行でＸ方向と直交するＹ方向の半値角が６〜５０°になるように異方性を付与するものであり、該異方性面発光ユニットから出射する出射光の前記Ｘ方向の半値角α１は、（前記面発光手段の光出射面Ｂ１から出射する光のＸ方向の半値角α２−５０°）〜（前記半値角α２＋５°）の範囲内にあり、該異方性面発光ユニットから出射する出射光の前記Ｙ方向の半値角β１は、（前記面発光手段の光出射面Ｂ１から出射する光のＹ方向の半値角β２＋６°）〜（前記半値角β２＋６０°）の範囲内にあり、該異方性面発光ユニットから出射する出射光の前記Ｘ方向の半値角α１と前記Ｙ方向の半値角β１との差の絶対値が５°以上であり、前記半値角β１と前記半値角β２との差（β１−β２）は、前記半値角α１と前記半値角α２との差（α１−α２）よりも大きいことを特徴とすることを特徴とする異方性面発光ユニット。
［２］前記異方性付与手段は、凹凸パターン形成シートを有し、該凹凸パターン形成シートは、Ｙ方向に沿って凹凸が繰り返し形成された凹凸パターンを少なくとも片面に有し、前記凹凸パターンの最頻ピッチが１μｍを超え２０μｍ以下、凹凸の底部の平均深さが前記最頻ピッチを１００％とした際の５％以上である［１］に記載の異方性面発光ユニット。
［３］Ｘ方向の半値角が２０〜６０°、Ｙ方向の半値角が２０〜７０°である［１］または［２］に記載の異方性面発光ユニット。
［４］面発光手段は、導光板と、該導光板の一側面に配設された発光ダイオードとを有する［１］〜［３］のいずれか１項に記載の異方性面発光ユニット。
［５］前記面発光手段は、導光板の光出射側に配設された集光シートを有し、該集光シートは、一方の表面が光入射面Ａ３に、他方の表面が光出射面Ｂ３にされ、光入射面Ａ３に斜めから入射した光を、光出射面Ｂ３の法線方向に立ち上げて出射させるものである［４］に記載の異方性面発光ユニット。
［６］［１］〜［５］のいずれか１項に記載の異方性面発光ユニットと、該異方性面発光ユニットの光出射側に配置された液晶パネルとを具備することを特徴とする液晶表示装置。
本発明の異方性面発光ユニットによれば、視野角に異方性を有しながらも輝度が高い光を出射させることができる。
本発明の液晶表示装置は、視野角に異方性を有しながらも輝度が高くなっている。
本発明の液晶表示装置は、視野角に異方性を有しながらも輝度が高くなっている。
＜異方性面発光ユニット＞
本発明の異方性面発光ユニットの一実施形態について説明する。
図１および図２に、本実施形態の異方性面発光ユニットを示す。本実施形態の異方性面発光ユニット１は、面発光手段１０と異方性付与手段２０とを備える。また、本実施形態では、異方性付与手段２０が矩形状の光出射面Ｂ２を有する。
なお、図１，２に示すように、光出射面Ｂ２に平行で且つ光出射面Ｂ２の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、光出射面Ｂ２に平行で且つ光出射面Ｂ２の長手方向に平行な方向をＹ方向とし、光出射面Ｂ２の法線方向をＺ方向とする。
本発明の異方性面発光ユニットの一実施形態について説明する。
図１および図２に、本実施形態の異方性面発光ユニットを示す。本実施形態の異方性面発光ユニット１は、面発光手段１０と異方性付与手段２０とを備える。また、本実施形態では、異方性付与手段２０が矩形状の光出射面Ｂ２を有する。
なお、図１，２に示すように、光出射面Ｂ２に平行で且つ光出射面Ｂ２の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、光出射面Ｂ２に平行で且つ光出射面Ｂ２の長手方向に平行な方向をＹ方向とし、光出射面Ｂ２の法線方向をＺ方向とする。
（面発光手段）
面発光手段１０は、入射した光が正面輝度の面内ムラが生じないように略均一に出射して発光するものである。
本実施形態では、面発光手段１０として、導光板１１と４個の発光ダイオード１２と反射板１３と集光シート１４とを備えるものが使用される。
本実施形態で使用される面発光手段１０は、導光板１１の一側面に４個の発光ダイオード１２が等間隔に配設されて、前記側面が光入射面Ａ１にされたエッジライト型の発光手段である。
面発光手段１０は、入射した光が正面輝度の面内ムラが生じないように略均一に出射して発光するものである。
本実施形態では、面発光手段１０として、導光板１１と４個の発光ダイオード１２と反射板１３と集光シート１４とを備えるものが使用される。
本実施形態で使用される面発光手段１０は、導光板１１の一側面に４個の発光ダイオード１２が等間隔に配設されて、前記側面が光入射面Ａ１にされたエッジライト型の発光手段である。
［導光板］
導光板１１は、略矩形状の透明基板からなり、凹凸を有する裏面１１ａと、裏面１１ａの反対側の平坦な光出射面Ｂ１とを有する。
導光板１１の裏面１１ａは、光入射面Ａ１に対して平行なＶ字状溝Ｄが多数形成されて凹凸面とされている。裏面１１ａにおけるＶ字状溝Ｄ，Ｄ同士の間隔は、光入射面Ａ１から遠ざかるにつれて次第に狭くされている。
導光板１１を構成する材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリスチレンなどの透明樹脂、ガラス板が挙げられる。
導光板１１の光入射面Ａ１側では、発光ダイオード１２から離れるにつれて光の入射量が少なくなる傾向にあるため、導光板１１の光入射面Ａ１側でＸ方向の光が均一になるように、導光板１１の光出射面Ｂ１に、波状、半円状、Ｖ字状などの溝がＹ方向に平行に形成された凹凸面を設けることが好ましい。
導光板１１は、略矩形状の透明基板からなり、凹凸を有する裏面１１ａと、裏面１１ａの反対側の平坦な光出射面Ｂ１とを有する。
導光板１１の裏面１１ａは、光入射面Ａ１に対して平行なＶ字状溝Ｄが多数形成されて凹凸面とされている。裏面１１ａにおけるＶ字状溝Ｄ，Ｄ同士の間隔は、光入射面Ａ１から遠ざかるにつれて次第に狭くされている。
導光板１１を構成する材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリスチレンなどの透明樹脂、ガラス板が挙げられる。
導光板１１の光入射面Ａ１側では、発光ダイオード１２から離れるにつれて光の入射量が少なくなる傾向にあるため、導光板１１の光入射面Ａ１側でＸ方向の光が均一になるように、導光板１１の光出射面Ｂ１に、波状、半円状、Ｖ字状などの溝がＹ方向に平行に形成された凹凸面を設けることが好ましい。
［反射板］
反射板１３は、導光板１１の裏面１１ａ側に設けられ、導光板１１の裏面１１ａから漏出した光を反射させ、導光板１１に戻して、光の利用効率を向上させるものである。
反射板１３の具体例としては、例えば、金属板、樹脂や金属等の基材の表面に銀やアルミニウム等の金属が蒸着された金属蒸着板、白色のプラスチックフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等）などが挙げられる。
反射板１３は、導光板１１の裏面１１ａ側に設けられ、導光板１１の裏面１１ａから漏出した光を反射させ、導光板１１に戻して、光の利用効率を向上させるものである。
反射板１３の具体例としては、例えば、金属板、樹脂や金属等の基材の表面に銀やアルミニウム等の金属が蒸着された金属蒸着板、白色のプラスチックフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等）などが挙げられる。
［集光シート］
集光シート１４は、光入射面Ａ３に斜めから入射した光を、光出射面Ｂ３と直交する方向（Ｚ方向）に立ち上げて出射させる集光機能を有して、光の利用効率を高めて輝度の低下を抑制するものである。本実施形態では、集光シート１４は、導光板１１の光出射側に配設されている。
集光機能は、集光シート１４の少なくとも一方の表面に形成された微細な凹凸構造により発揮される。微細な凹凸構造としては、断面形状が、三角形、三角形の頂角が丸められている疑似三角形、多角形等である線状突起部が、多数平行に配列されたプリズム条列、かまぼこ形のシリンドリカルレンズが多数平行に配列されたレンチキュラーレンズ等が挙げられる。プリズム条列またはレンチキュラーレンズにおいては、各突起部の断面構造が互いに同一であることが好ましいが、断面構造が異なる突起部が規則的に配列した構成でも構わない。また、一部分間引かれた配列構成でも構わない。
また、凹凸構造は、単レンズを多数二次元配置したマイクロレンズアレイ、三角錘型プリズム、四角錘型プリズム等を多数二次元配置したものが挙げられる。
また、上記の凹凸構造は、２種以上が組み合わされてもよい。
集光シート１４の凹凸構造は、集光性が高くなることから、光出射側に形成されていることが好ましい。
集光シート１４は、光入射面Ａ３に斜めから入射した光を、光出射面Ｂ３と直交する方向（Ｚ方向）に立ち上げて出射させる集光機能を有して、光の利用効率を高めて輝度の低下を抑制するものである。本実施形態では、集光シート１４は、導光板１１の光出射側に配設されている。
集光機能は、集光シート１４の少なくとも一方の表面に形成された微細な凹凸構造により発揮される。微細な凹凸構造としては、断面形状が、三角形、三角形の頂角が丸められている疑似三角形、多角形等である線状突起部が、多数平行に配列されたプリズム条列、かまぼこ形のシリンドリカルレンズが多数平行に配列されたレンチキュラーレンズ等が挙げられる。プリズム条列またはレンチキュラーレンズにおいては、各突起部の断面構造が互いに同一であることが好ましいが、断面構造が異なる突起部が規則的に配列した構成でも構わない。また、一部分間引かれた配列構成でも構わない。
また、凹凸構造は、単レンズを多数二次元配置したマイクロレンズアレイ、三角錘型プリズム、四角錘型プリズム等を多数二次元配置したものが挙げられる。
また、上記の凹凸構造は、２種以上が組み合わされてもよい。
集光シート１４の凹凸構造は、集光性が高くなることから、光出射側に形成されていることが好ましい。
集光シート１４を構成する材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、メチルメタクリレートとスチレンの共重合体などの透明樹脂が挙げられる。
集光シート１４の厚さは、１〜８００μｍであることが好ましく、２０〜５００μｍであることがより好ましい。集光シート１４の厚さが前記下限値以上であれば、集光効果を発揮しやすく、前記上限値以下であれば、異方性面発光ユニット１を薄型化しやすい。
［作用］
上記面発光手段１０では、発光ダイオード１２にて発せられた光が導光板１１の内部に導光板１１の光入射面Ａ１から入射する。導光板１１に入射した光は、裏面１１ａおよび光出射面Ｂ１にて全反射しながら導光板１１の内部を光入射面Ａ１の反対側の面に向かって進行する。その際、導光板１１の内部を進行する光のうち、裏面１１ａとの角度が臨界角以上であったものは裏面１１ａから漏光する。裏面１１ａから漏光した光は反射板１３にて反射されて、導光板１１に再入射する。
また、裏面１１ａがＶ字状溝Ｄを有する凹凸面になっていることで、導光板１１の内部を進行する光が裏面１１ａで反射した後には、反射した光の一部の進行方向が光出射面Ｂ１との角度が臨界角以上になる。光出射面Ｂ１との角度が臨界角以上になった光は光出射面Ｂ１から漏光し、異方性付与手段２０側に出射する。
さらに、導光板１１においては、Ｖ字状溝Ｄ，Ｄ同士の間隔は光入射面Ａ１から遠ざかるにつれて狭くされているため、光入射面Ａ１に近く、発光ダイオード１２の光が到達しやすい部分で漏光量が少なく、光入射面Ａ１から遠く、発光ダイオード１２の光が到達しにくい部分で漏光量が多くなる。そのため、光出射面Ｂ１の全面から均一に光を出射させることができる。
さらに、光出射面Ｂ１の全面から均一に光を出射させた光は、光入射面Ａ３から集光シート１４の内部に入射し、集光シート１４によってＺ方向に立ち上がって光出射面Ｂ３から出射させることができる。
上記面発光手段１０では、発光ダイオード１２にて発せられた光が導光板１１の内部に導光板１１の光入射面Ａ１から入射する。導光板１１に入射した光は、裏面１１ａおよび光出射面Ｂ１にて全反射しながら導光板１１の内部を光入射面Ａ１の反対側の面に向かって進行する。その際、導光板１１の内部を進行する光のうち、裏面１１ａとの角度が臨界角以上であったものは裏面１１ａから漏光する。裏面１１ａから漏光した光は反射板１３にて反射されて、導光板１１に再入射する。
また、裏面１１ａがＶ字状溝Ｄを有する凹凸面になっていることで、導光板１１の内部を進行する光が裏面１１ａで反射した後には、反射した光の一部の進行方向が光出射面Ｂ１との角度が臨界角以上になる。光出射面Ｂ１との角度が臨界角以上になった光は光出射面Ｂ１から漏光し、異方性付与手段２０側に出射する。
さらに、導光板１１においては、Ｖ字状溝Ｄ，Ｄ同士の間隔は光入射面Ａ１から遠ざかるにつれて狭くされているため、光入射面Ａ１に近く、発光ダイオード１２の光が到達しやすい部分で漏光量が少なく、光入射面Ａ１から遠く、発光ダイオード１２の光が到達しにくい部分で漏光量が多くなる。そのため、光出射面Ｂ１の全面から均一に光を出射させることができる。
さらに、光出射面Ｂ１の全面から均一に光を出射させた光は、光入射面Ａ３から集光シート１４の内部に入射し、集光シート１４によってＺ方向に立ち上がって光出射面Ｂ３から出射させることができる。
［面発光手段の半値角］
上記面発光手段１０から出射する光の半値角は特に制限がなく、Ｘ方向の半値角とＹ方向の半値角が略同等であってもよいし、Ｘ方向の半値角がＹ方向の半値角より大きくてもよいし、Ｙ方向の半値角がＸ方向の半値角より大きくてもよい。
面発光手段１０における半値角とは、光出射面Ｂ３からＺ方向に出射する光の角度θを０°とし、光出射面Ｂ１に沿って出射する光の角度を９０°とした際に、光の強度の最大値の半分以上の強度になる角度の範囲のことである。半値角が大きい程、視野角が広くなる。面発光手段１０における半値角は、市販の輝度計を用い、光出射面Ｂ３から出射する光の強度を、Ｘ方向またはＹ方向にて測定角度を−９０゜〜９０°の範囲で変えながら測定し、横軸に測定角度を、縦軸に光の強度をプロットし、得られたグラフから求める。
上記面発光手段１０から出射する光の半値角は特に制限がなく、Ｘ方向の半値角とＹ方向の半値角が略同等であってもよいし、Ｘ方向の半値角がＹ方向の半値角より大きくてもよいし、Ｙ方向の半値角がＸ方向の半値角より大きくてもよい。
面発光手段１０における半値角とは、光出射面Ｂ３からＺ方向に出射する光の角度θを０°とし、光出射面Ｂ１に沿って出射する光の角度を９０°とした際に、光の強度の最大値の半分以上の強度になる角度の範囲のことである。半値角が大きい程、視野角が広くなる。面発光手段１０における半値角は、市販の輝度計を用い、光出射面Ｂ３から出射する光の強度を、Ｘ方向またはＹ方向にて測定角度を−９０゜〜９０°の範囲で変えながら測定し、横軸に測定角度を、縦軸に光の強度をプロットし、得られたグラフから求める。
（異方性付与手段）
異方性付与手段２０は、面発光手段１０の光出射側に設けられ、一方の表面が光入射面Ａ２に、他方の表面が光出射面Ｂ２にされ、図３に示すように、光入射面Ａ２のＺ方向から光入射面Ａ２に入射した光に、光出射面Ｂ２から出射する光のＸ方向の半値角αとＹ方向の半値角βに差が生じるように異方性を付与するものである。ここで、半値角とは、光出射面Ｂ２からＺ方向に出射する光の角度θを０°とし、光出射面Ｂ２に沿って出射する光の角度を９０°とした際に、光の強度の最大値の半分以上の強度になる角度の範囲のことである。Ｚ方向から光入射面Ａ２に入射した光が異方性付与手段２０から出射する際の半値角は、光入射面Ａ２の法線方向から光入射面Ａ２にレーザ光を入射させ、光出射面Ｂ２から出射するレーザ光の強度を、市販の輝度計を用い、Ｘ方向またはＹ方向にて測定角度を−９０〜９０°の範囲で変えながら測定し、横軸に測定角度を、縦軸に光の強度をプロットし、得られたグラフから求める。
異方性付与手段２０は、面発光手段１０の光出射側に設けられ、一方の表面が光入射面Ａ２に、他方の表面が光出射面Ｂ２にされ、図３に示すように、光入射面Ａ２のＺ方向から光入射面Ａ２に入射した光に、光出射面Ｂ２から出射する光のＸ方向の半値角αとＹ方向の半値角βに差が生じるように異方性を付与するものである。ここで、半値角とは、光出射面Ｂ２からＺ方向に出射する光の角度θを０°とし、光出射面Ｂ２に沿って出射する光の角度を９０°とした際に、光の強度の最大値の半分以上の強度になる角度の範囲のことである。Ｚ方向から光入射面Ａ２に入射した光が異方性付与手段２０から出射する際の半値角は、光入射面Ａ２の法線方向から光入射面Ａ２にレーザ光を入射させ、光出射面Ｂ２から出射するレーザ光の強度を、市販の輝度計を用い、Ｘ方向またはＹ方向にて測定角度を−９０〜９０°の範囲で変えながら測定し、横軸に測定角度を、縦軸に光の強度をプロットし、得られたグラフから求める。
異方性付与手段２０では、光入射面Ａ２のＺ方向から光入射面Ａ２に入射する光に、Ｘ方向の半値角α３が０〜５°に、Ｙ方向の半値角β３が６〜５０°になるように異方性を付与する。半値角α３が前記上限値を超えると、輝度が低下するおそれがある上に、携帯電話等に異方性面発光ユニット１を用いた場合に覗き見防止効果が得られなくなる。また、半値角β３が前記下限値未満であると、Ｙ方向の視野角拡大が不充分であり、前記上限値を超えると、輝度が低下するおそれがある。
半値角α３は、好ましくは０〜３°、より好ましくは１〜３°である。半値角β３は、好ましくは６〜４０°、より好ましくは１０〜４０°である。
半値角α３は、好ましくは０〜３°、より好ましくは１〜３°である。半値角β３は、好ましくは６〜４０°、より好ましくは１０〜４０°である。
異方性付与手段としては、光入射面Ａ２から光を入射し、光出射面Ｂ２から出射させた際に、（ａ）Ｙ方向の半値角を拡げ、Ｘ方向の半値角を変えないもの、（ｂ）Ｙ方向の半値角を拡げ、Ｙ方向の半値角よりも狭い角度でＸ方向の半値角を拡げるもの、（ｃ）Ｙ方向の半値角を拡げ、Ｘ方向の半値角を狭くするもの、（ｄ）Ｙ方向の半値角を変えず、Ｘ方向の半値角を狭くするもの、が挙げられる。
本実施形態で使用される異方性付与手段２０は、前記（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のもので、矩形状の凹凸パターン形成シート２１である。また、凹凸パターン形成シート２１は、その長手方向が導光板１１の長手方向に沿うように配置されている。
［凹凸パターン形成シート］
凹凸パターン形成シート２１は、図４および図５に示すように、Ｙ方向に沿って凹凸（凹部２１ａ、凸部２１ｂ）が繰り返し形成された波状の凹凸パターンＰを片面に有するものである。凹凸パターン形成シート２１では、凹凸パターンＰを有さない面が光入射面Ａ２とされ、凹凸パターンＰを形成する面が光出射面Ｂ２とされている。
また、本実施形態での凹凸パターンＰは、波状の凹凸が蛇行しており、凹凸パターンＰの凸部２１ｂの先端は丸みを帯びている。
凹凸パターン形成シート２１は、図４および図５に示すように、Ｙ方向に沿って凹凸（凹部２１ａ、凸部２１ｂ）が繰り返し形成された波状の凹凸パターンＰを片面に有するものである。凹凸パターン形成シート２１では、凹凸パターンＰを有さない面が光入射面Ａ２とされ、凹凸パターンＰを形成する面が光出射面Ｂ２とされている。
また、本実施形態での凹凸パターンＰは、波状の凹凸が蛇行しており、凹凸パターンＰの凸部２１ｂの先端は丸みを帯びている。
凹凸パターンＰの最頻ピッチＰｍは１μｍを超え２０μｍ以下であり、１μｍを超え５μｍ以下であることが好ましい。最頻ピッチＰｍが１μｍ未満であると、光が拡散せずに分光されることにより、充分な半値角が得られない場合があり、２０μｍを超えると、輝線として視認されることがある。
光拡散の異方性を高くする点では、凹凸パターンＰがある程度蛇行して、隣り合った凸部２１ｂ，２１ｂ同士のピッチが凹凸パターンＰの方向に沿ってばらついていることが好ましい。ここで、凹凸パターンＰの配向のばらつきのことを配向度という。配向度が大きいほど、配向がばらついている。この配向度は、以下の方法で求められる。
凹凸パターンＰの最頻ピッチＰｍ、平均深さＢおよび配向度を求めるためには、凹凸パターンＰの上面および断面の光学顕微鏡による観察、または、凹凸パターンＰの原子間力顕微鏡による観察を行う。一般には、それぞれの顕微鏡の解像度の違いから、凹凸パターンのピッチや深さが１μｍ以上の場合には光学顕微鏡による観察が適しており、１μｍ以下の場合には原子間力顕微鏡による観察が適している。そのため、凹凸パターンのサイズに応じて適宜選択して観察を行う。
凹凸パターンＰの最頻ピッチＰｍおよび配向度は、例えば、特開２００９−１２２２９８号公報に記載された求め方に従って求めることができる。
まず、顕微鏡により得られた凹凸構造の画像をグレースケール画像に変換した後、２次元フーリエ変換を行う。このフーリエ変換像の頻度（ＺＦ）のスムージングを行い、フーリエ変換像の中心部以外で最大頻度を示す位置（ＸＦｍａｘ，ＹＦｍａｘ）を求める。そして、最頻ピッチＰｍ＝１／｛√（ＸＦｍａｘ ２＋ＹＦｍａｘ ２）｝の式から最頻ピッチＰｍを求める。なお、最頻ピッチは各ピッチの平均値とみてもよい。平均ピッチについては、顕微鏡画像から得られた断面図から、隣り合う凹部同士の水平方向の間隔をピッチとしたとき、無作為に抽出した１０個以上のピッチの平均値から求めることもできる。
配向度については、まず、上記で得たフーリエ変換像を利用し、ＸF軸上に最大輝度部分が一致するようにθ回転したフーリエ変換像を作成する。次いで、（ＸＦｍａｘ，ＹＦｍａｘ）を通るＹＦ軸に平行補助線Ｙ’Fを引き、補助線Ｙ’Fを横軸とし、補助線Ｙ’Ｆ上の輝度（ＺＦ軸）を縦軸としたＹ’Ｆ−ＺＦ図を作成する。次いで、Ｙ’Ｆ−ＺＦ図のＹ’Ｆ軸の値を最頻ピッチＰｍの逆数（１／Ｐｍ）で割ったＹ”Ｆ-ＺＦ図を作成し、このＹ”Ｆ-ＺＦ図からピークの半値幅Ｗ（頻度が最大値の半分になる高さでのピークの幅）を求める。この半値幅は配向度を表す。配向度が大きい程、蛇行してピッチがばらついていることを表す。
凹凸パターンＰの最頻ピッチＰｍおよび配向度は、例えば、特開２００９−１２２２９８号公報に記載された求め方に従って求めることができる。
まず、顕微鏡により得られた凹凸構造の画像をグレースケール画像に変換した後、２次元フーリエ変換を行う。このフーリエ変換像の頻度（ＺＦ）のスムージングを行い、フーリエ変換像の中心部以外で最大頻度を示す位置（ＸＦｍａｘ，ＹＦｍａｘ）を求める。そして、最頻ピッチＰｍ＝１／｛√（ＸＦｍａｘ ２＋ＹＦｍａｘ ２）｝の式から最頻ピッチＰｍを求める。なお、最頻ピッチは各ピッチの平均値とみてもよい。平均ピッチについては、顕微鏡画像から得られた断面図から、隣り合う凹部同士の水平方向の間隔をピッチとしたとき、無作為に抽出した１０個以上のピッチの平均値から求めることもできる。
配向度については、まず、上記で得たフーリエ変換像を利用し、ＸF軸上に最大輝度部分が一致するようにθ回転したフーリエ変換像を作成する。次いで、（ＸＦｍａｘ，ＹＦｍａｘ）を通るＹＦ軸に平行補助線Ｙ’Fを引き、補助線Ｙ’Fを横軸とし、補助線Ｙ’Ｆ上の輝度（ＺＦ軸）を縦軸としたＹ’Ｆ−ＺＦ図を作成する。次いで、Ｙ’Ｆ−ＺＦ図のＹ’Ｆ軸の値を最頻ピッチＰｍの逆数（１／Ｐｍ）で割ったＹ”Ｆ-ＺＦ図を作成し、このＹ”Ｆ-ＺＦ図からピークの半値幅Ｗ（頻度が最大値の半分になる高さでのピークの幅）を求める。この半値幅は配向度を表す。配向度が大きい程、蛇行してピッチがばらついていることを表す。
配向度は０．１５〜０．５であることが好ましい。配向度が０．１５〜０．５であれば、凹凸パターンＰのピッチのばらつきが大きいため、凹凸パターン形成シート２１の光拡散性がより高くなる。配向度が０．５を超えると、凹凸パターンＰの方向がある程度ランダムになるため、光拡散性は高くなるが、異方性が低くなる傾向にある。
配向度を上記所定の範囲にするためには、凹凸パターン形成シート２１を製造する際の収縮応力の作用方法を適宜選択すればよい。
配向度を上記所定の範囲にするためには、凹凸パターン形成シート２１を製造する際の収縮応力の作用方法を適宜選択すればよい。
凹凸パターンＰの凹部２１ａの平均深さＢは、最頻ピッチＰｍを１００％とした際の５％以上（すなわち、アスペクト比０．０５以上）であることが好ましい。平均深さＢが最頻ピッチＰｍを１００％とした際の５％以上であれば、凹凸パターン形成シート２１の光拡散性がより高くなる。
また、平均深さＢは、凹凸パターンＰを容易に形成できる点から、好ましくは最頻ピッチＰｍを１００％とした際の５００％以下である。
また、平均深さＢは、凹凸パターンＰを容易に形成できる点から、好ましくは最頻ピッチＰｍを１００％とした際の５００％以下である。
平均深さは、凹凸パターンＰの凸部２１ｂのピークから凹部２１ａの底までの深さの平均のことを意味する。平均深さＢは次のようにして求める。すなわち、凹凸パターンＰを顕微鏡により観察し、その観察からＹ軸方向に沿って切断した断面図を得る。１つの凹部２１ａの底までの深さは、両隣の２つの凸部２１ｂ，２１ｂのピークから凹部２１ａの底までのＺ方向の距離の和の１／２である。すなわち、１つの凹部２１ａの底の深さｂｉは、凹部２１ａに対して一方側の凸部２１ｂのピークから計測した凹部２１ａの底の深さをＬｉ、他方側の凸部２１ｂのピークから計測した凹部２１ａの底の深さをＲｉとした際に、ｂｉ＝(Ｌｉ＋Ｒｉ)／２となる。このようにして求めた各凹部２１ａの深さｂｉの平均値が平均深さＢであるが、全ての凹部２１ａの深さを求めることは現実的でないため、無作為に抽出した１０個以上のｂｉから平均深さＢを求める。
凹凸パターン形成シート２１においては、凸部２１ｂの側面がＹ方向に対して略垂直に配置されている。凹凸パターン形成シート２１では、凸部２１ｂの側面にて光が出射するから、主たる光の拡散方向はＹ方向になり、Ｘ方向には殆ど拡散しない。したがって、異方性を付与する機能を有する。
凹凸パターン形成シート２１は、１層で形成されていてもよいし、２層で形成されていてもよい。
凹凸パターン形成シート２１が２層で形成されている場合には、透明樹脂からなる基材と、凹凸パターン形成シート２１を得る際の加工温度でのヤング率が基材よりも０．０１〜３００ＧＰａ高い硬質層とで構成されることが好ましい。ここで、加工温度は、例えば、後述する凹凸パターン形成シートの製造方法における熱収縮時の加熱温度である。ヤング率は、ＪＩＳ Ｋ ７１１３−１９９５に従って測定した値である。
凹凸パターン形成シート２１が２層で形成されている場合には、透明樹脂からなる基材と、凹凸パターン形成シート２１を得る際の加工温度でのヤング率が基材よりも０．０１〜３００ＧＰａ高い硬質層とで構成されることが好ましい。ここで、加工温度は、例えば、後述する凹凸パターン形成シートの製造方法における熱収縮時の加熱温度である。ヤング率は、ＪＩＳ Ｋ ７１１３−１９９５に従って測定した値である。
基材を構成する透明樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、スチレン−ブタジエンブロック共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィンなどが挙げられる。
硬質層は、樹脂であってもよいし、金属または金属化合物であってもよい。
硬質層を構成する樹脂としては、基材を構成する樹脂の種類によって適宜選択されるが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、アクリル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、フッ素樹脂などを使用することができる。後述する凹凸パターン形成シート２１の製造において容易に凹凸パターンＰを形成できることから、硬質層を構成する樹脂のガラス転移温度Ｔｇ２と、基材を構成する樹脂のガラス転移温度Ｔｇ１との差（Ｔｇ２−Ｔｇ１）は１０℃以上であることが好ましい。
硬質層が樹脂で構成される場合には、硬質層の厚さは０．０５μｍを超え５．０μｍ以下であることが好ましい。硬質層の厚みが０．０５μｍを超え５μｍ以下であれば、凹凸パターン形成シート２１を容易に製造できる。
硬質層を構成する樹脂としては、基材を構成する樹脂の種類によって適宜選択されるが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、アクリル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、フッ素樹脂などを使用することができる。後述する凹凸パターン形成シート２１の製造において容易に凹凸パターンＰを形成できることから、硬質層を構成する樹脂のガラス転移温度Ｔｇ２と、基材を構成する樹脂のガラス転移温度Ｔｇ１との差（Ｔｇ２−Ｔｇ１）は１０℃以上であることが好ましい。
硬質層が樹脂で構成される場合には、硬質層の厚さは０．０５μｍを超え５．０μｍ以下であることが好ましい。硬質層の厚みが０．０５μｍを超え５μｍ以下であれば、凹凸パターン形成シート２１を容易に製造できる。
硬質層を構成する金属としては、金、アルミニウム、銀、銅、ゲルマニウム、インジウム、マグネシウム、ニオブ、パラジウム、鉛、白金、シリコン、スズ、チタン、バナジウム、亜鉛、ビスマス等が挙げられる。
硬質層を構成する金属化合物としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化銅、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化鉛、酸化ケイ素、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、硫化亜鉛、ガリウムヒ素が挙げられる。
硬質層が金属または金属化合物である場合には、硬質層の厚みは１〜５０ｎｍであることが好ましい。硬質層の厚みが１ｎｍ以上であれば、硬質層に欠陥が生じにくくなり、厚みが５０ｎｍ以下であれば、光透過性を充分に確保できる上に、凹凸パターン形成シート２１を容易に製造できる。
硬質層を構成する金属化合物としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化銅、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化鉛、酸化ケイ素、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、硫化亜鉛、ガリウムヒ素が挙げられる。
硬質層が金属または金属化合物である場合には、硬質層の厚みは１〜５０ｎｍであることが好ましい。硬質層の厚みが１ｎｍ以上であれば、硬質層に欠陥が生じにくくなり、厚みが５０ｎｍ以下であれば、光透過性を充分に確保できる上に、凹凸パターン形成シート２１を容易に製造できる。
２層で構成された凹凸パターン形成シート２１を製造する方法としては、加熱収縮性フィルムからなる透明樹脂製の基材の片面に硬質層を設けて積層フィルムを形成し、前記積層フィルムを加熱して前記基材を収縮させることにより、前記硬質層を折り畳むように変形させる方法が挙げられる。このように硬質層を折り畳むように変形させることで、凹凸パターンＰを形成できる。
凹凸パターン形成シート２１が１層で構成されている場合には、透明樹脂で構成されることが好ましい。透明樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂（熱硬化性プレポリマーまたはモノマーの硬化物）であってもよい。熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル等が挙げられる。熱硬化性プレポリマーとしては、エポキシアクリレート、エポキシ化油アクリレート、ウレタンアクリレート、不飽和ポリエステル、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ビニル／アクリレート、ポリエン／アクリレート、シリコンアクリレート、ポリブタジエン、ポリスチリルメチルメタクリレート等が挙げられる。熱硬化性モノマーとしては、脂肪族アクリレート、脂環式アクリレート、芳香族アクリレート、水酸基含有アクリレート、アリル基含有アクリレート、グリシジル基含有アクリレート、カルボキシ基含有アクリレート、ハロゲン含有アクリレート等が挙げられる。
１層で構成された凹凸パターン形成シートを製造する方法としては、上記２層で構成された凹凸パターン形成シート２１の凹凸パターンＰが形成された面に、ニッケルなどでめっきを行ってニッケルスタンパーを作製し、得られたニッケルスタンパーを型として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂に転写させる方法が挙げられる。
１層で構成された凹凸パターン形成シートを製造する方法としては、上記２層で構成された凹凸パターン形成シート２１の凹凸パターンＰが形成された面に、ニッケルなどでめっきを行ってニッケルスタンパーを作製し、得られたニッケルスタンパーを型として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂に転写させる方法が挙げられる。
（作用）
異方性付与手段２０では、面発光手段１０から出射した光は、光入射面Ａ３から凹凸パターン形成シート２１に入射し、光出射面Ｂ２の凸部２１ｂの側面から出射する。そのため、主たる光の拡散方向はＹ方向になり、Ｘ方向には殆ど拡散しないから、異方的に拡散する。
したがって、異方性拡散ユニット１では、面発光手段１０にて出射した光に、異方性付与手段２０によって異方性を付与し、主にＹ方向の視野角を大きくすることができる。そのため、本実施形態の異方性発光ユニット１を後述する液晶表示装置に用いると、画面の上下方向（Ｙ方向）の視野角のみを適切に拡げることができ、左右方向（Ｘ方向）の視野角が拡がることによる輝度の低下を防止できる。
さらに、凹凸パターン形成シート２１を異方性付与手段２０に使用すると、前記硬質層と加熱収縮性フィルムの組み合わせ、およびそれらの積層フィルムの加熱収縮条件により、凹凸パターンの最頻ピッチＰ、平均高さＢ、配向度を容易に制御でき、異方性付与手段２０の半値角を広い範囲で制御可能になる。
異方性付与手段２０では、面発光手段１０から出射した光は、光入射面Ａ３から凹凸パターン形成シート２１に入射し、光出射面Ｂ２の凸部２１ｂの側面から出射する。そのため、主たる光の拡散方向はＹ方向になり、Ｘ方向には殆ど拡散しないから、異方的に拡散する。
したがって、異方性拡散ユニット１では、面発光手段１０にて出射した光に、異方性付与手段２０によって異方性を付与し、主にＹ方向の視野角を大きくすることができる。そのため、本実施形態の異方性発光ユニット１を後述する液晶表示装置に用いると、画面の上下方向（Ｙ方向）の視野角のみを適切に拡げることができ、左右方向（Ｘ方向）の視野角が拡がることによる輝度の低下を防止できる。
さらに、凹凸パターン形成シート２１を異方性付与手段２０に使用すると、前記硬質層と加熱収縮性フィルムの組み合わせ、およびそれらの積層フィルムの加熱収縮条件により、凹凸パターンの最頻ピッチＰ、平均高さＢ、配向度を容易に制御でき、異方性付与手段２０の半値角を広い範囲で制御可能になる。
（異方性面発光ユニットの半値角）
上記のような面発光手段１０と異方性付与手段２０とを備える異方性面発光ユニット１では、光出射面Ｂ２から出射した光のＸ方向の半値角α１は、（光出射面Ｂ３から出射する光のＸ方向の半値角α２−５０°）〜（前記半値角α２＋５°）の範囲内にある。前記半値角α１が、（前記半値角α２−５０°）より小さいと、Ｘ方向の視野角の確保が不充分になる。一方、前記半値角α１が、（前記半値角α２＋５°）より大きいと、輝度が低下する。
また、光出射面Ｂ２から出射した光のＹ方向の半値角β１は、（前記面発光手段の光出射面Ｂ１から出射する光のＹ方向の半値角β２＋６°）〜（前記半値角β２＋６０°）の範囲内にある。前記半値角β１が、（前記半値角β２＋６°）より小さいと、Ｙ方向の視野角の確保が不充分になる。一方、前記半値角β１が、（前記半値角β２＋６０°）より大きいと、輝度が低下する。
また、半値角β１と半値角β２との差（β１−β２）は、半値角α１と半値角α２との差（α１−α２）よりも大きい。また、（β１−β２）−（α１−α２）は、好ましくは１０°以上であり、より好ましくは２０°以上であり、特に好ましくは３０°以上である。（α１−α２）が（β１−β２）よりも小さいと、輝度を低下させずにＹ方向の視野角を充分に確保することが困難になる傾向にある。なお、上記異方性付与手段２０を使用することで、半値角β１と半値角β２との差（β１−β２）を、半値角α１と半値角α２との差（α１−α２）よりも大きくすることができる。
上記のような面発光手段１０と異方性付与手段２０とを備える異方性面発光ユニット１では、光出射面Ｂ２から出射した光のＸ方向の半値角α１は、（光出射面Ｂ３から出射する光のＸ方向の半値角α２−５０°）〜（前記半値角α２＋５°）の範囲内にある。前記半値角α１が、（前記半値角α２−５０°）より小さいと、Ｘ方向の視野角の確保が不充分になる。一方、前記半値角α１が、（前記半値角α２＋５°）より大きいと、輝度が低下する。
また、光出射面Ｂ２から出射した光のＹ方向の半値角β１は、（前記面発光手段の光出射面Ｂ１から出射する光のＹ方向の半値角β２＋６°）〜（前記半値角β２＋６０°）の範囲内にある。前記半値角β１が、（前記半値角β２＋６°）より小さいと、Ｙ方向の視野角の確保が不充分になる。一方、前記半値角β１が、（前記半値角β２＋６０°）より大きいと、輝度が低下する。
また、半値角β１と半値角β２との差（β１−β２）は、半値角α１と半値角α２との差（α１−α２）よりも大きい。また、（β１−β２）−（α１−α２）は、好ましくは１０°以上であり、より好ましくは２０°以上であり、特に好ましくは３０°以上である。（α１−α２）が（β１−β２）よりも小さいと、輝度を低下させずにＹ方向の視野角を充分に確保することが困難になる傾向にある。なお、上記異方性付与手段２０を使用することで、半値角β１と半値角β２との差（β１−β２）を、半値角α１と半値角α２との差（α１−α２）よりも大きくすることができる。
異方性面発光ユニット１から出射する出射光の前記Ｘ方向の半値角α１と前記Ｙ方向の半値角β１との差の絶対値が５°以上であり、７°以上が好ましい。半値角α１と半値角β１との差の絶対値が５°未満であるものは、等方性である。
さらに、異方性面発光ユニット１では、光出射面Ｂ２から出射した光のＸ方向の半値角が２０〜６０°であり、Ｙ方向の半値角が２０〜７０°であることが好ましい。異方性面発光ユニット１における半値角とは、光出射面Ｂ２からＺ方向に出射する光の角度θを０°とし、光出射面Ｂ２に沿って出射する光の角度を９０°とした際に、光の強度の最大値の半分以上の強度になる角度の範囲のことである。異方性面発光ユニット１における半値角は、市販の輝度計を用い、光出射面Ｂ２から出射する光の強度を、Ｘ方向またはＹ方向にて測定角度を−９０〜９０°の範囲で変えながら測定し、横軸に測定角度を、縦軸に光の強度をプロットし、得られたグラフから求める。
Ｘ方向の半値角が前記上限値を超えると、輝度が低下するおそれがある上に、携帯電話等に異方性面発光ユニット１を用いた場合に覗き見防止効果が得られなくなる。Ｙ方向の半値角が前記下限値未満であると、Ｙ方向の視野角拡大が不充分であり、前記上限値を超えると、輝度が低下するおそれがある。
Ｘ方向の半値角は、より好ましくは２０〜５５°、特に好ましくは４０〜５５°である。Ｙ方向の半値角は、より好ましくは２５〜７０°、特に好ましくは２５〜６５°である。
上記のように、異方性面発光ユニット１から出射する出射光のＸ方向の半値角が２０〜６０°に、Ｙ方向の半値角が２０〜７０°になるのは、面発光手段１０により出射した光に、異方性付与手段２０によって、Ｘ方向の半値角を０〜５°に、Ｙ方向の半値角を６〜５０°になるように異方性を付与するためである。
さらに、異方性面発光ユニット１では、光出射面Ｂ２から出射した光のＸ方向の半値角が２０〜６０°であり、Ｙ方向の半値角が２０〜７０°であることが好ましい。異方性面発光ユニット１における半値角とは、光出射面Ｂ２からＺ方向に出射する光の角度θを０°とし、光出射面Ｂ２に沿って出射する光の角度を９０°とした際に、光の強度の最大値の半分以上の強度になる角度の範囲のことである。異方性面発光ユニット１における半値角は、市販の輝度計を用い、光出射面Ｂ２から出射する光の強度を、Ｘ方向またはＹ方向にて測定角度を−９０〜９０°の範囲で変えながら測定し、横軸に測定角度を、縦軸に光の強度をプロットし、得られたグラフから求める。
Ｘ方向の半値角が前記上限値を超えると、輝度が低下するおそれがある上に、携帯電話等に異方性面発光ユニット１を用いた場合に覗き見防止効果が得られなくなる。Ｙ方向の半値角が前記下限値未満であると、Ｙ方向の視野角拡大が不充分であり、前記上限値を超えると、輝度が低下するおそれがある。
Ｘ方向の半値角は、より好ましくは２０〜５５°、特に好ましくは４０〜５５°である。Ｙ方向の半値角は、より好ましくは２５〜７０°、特に好ましくは２５〜６５°である。
上記のように、異方性面発光ユニット１から出射する出射光のＸ方向の半値角が２０〜６０°に、Ｙ方向の半値角が２０〜７０°になるのは、面発光手段１０により出射した光に、異方性付与手段２０によって、Ｘ方向の半値角を０〜５°に、Ｙ方向の半値角を６〜５０°になるように異方性を付与するためである。
＜液晶表示装置＞
次に、上記異方性面発光ユニットを用いた液晶表示装置について説明する。
図６に、本実施形態の液晶表示装置を示す。本実施形態の液晶表示装置１００は、上記異方性面発光ユニット１と、異方性面発光ユニット１の光出射側に設けられた液晶パネル２とを具備する。
ここで、液晶パネル２としては、液晶を用いて画像を形成可能な公知のもの、例えば、液晶層の両面側に透明電極が設けられ、該透明電極の外側の面に偏光板が設けられたものを使用することができる。また、本実施形態で使用される液晶パネル２の画面は矩形状であり、その画面の長手方向が凹凸パターン形成シート２１の長手方向に沿うように配置されている。
次に、上記異方性面発光ユニットを用いた液晶表示装置について説明する。
図６に、本実施形態の液晶表示装置を示す。本実施形態の液晶表示装置１００は、上記異方性面発光ユニット１と、異方性面発光ユニット１の光出射側に設けられた液晶パネル２とを具備する。
ここで、液晶パネル２としては、液晶を用いて画像を形成可能な公知のもの、例えば、液晶層の両面側に透明電極が設けられ、該透明電極の外側の面に偏光板が設けられたものを使用することができる。また、本実施形態で使用される液晶パネル２の画面は矩形状であり、その画面の長手方向が凹凸パターン形成シート２１の長手方向に沿うように配置されている。
この液晶表示装置１００では、異方性面発光ユニット１から出射した光が液晶パネル２を透過することにより画像を表示する。ここで、異方性面発光ユニット１から出射した光は異方性を有しているため、液晶パネル２に形成された画面の視野角にも異方性が生じる。本実施形態では、その異方性によって、液晶表示装置１００の長手方向の視野角が広くされ、幅方向の視野角が狭くされている。そのため、画面の真正面から上下方向に少しずれた位置から画面を見ても、画面に表示された画像を容易に視認でき、また、横からの覗き見が防止されている。
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、面発光手段１０が、発光ダイオード１２が導光板１１の一側面に配設されたエッジライト型の発光手段であったが、発光ダイオード１２が導光板１１の裏面側に配設された直下型の発光手段であってもよい。
また、発光ダイオード１２，１２同士の間隔は等間隔でなくてもよく、異なる間隔であってもよい。
また、面発光手段においては、発光ダイオード１２の数が４個でなくてもよく、１個であってもよいし、４個以外の複数個（例えば２個、３個、５個等）であってもよい。発光ダイオード１２の数は、面発光手段１０の大きさや目標とする輝度などに応じて適宜選択される。また、光源は発光ダイオードでなく、冷陰極管やエレクトロルミネッセンス素子であってもよい。
また、面発光手段１０を構成する導光板１１は、透明基板の光出射が側の面に、光を拡散させるインクによる印刷が施されたもの、透明基板の内部に、透明基板の材料とは異なる屈折率のシリカ等の透明粒子を含有するものであってもよい。これらの導光板においては、光入射面から遠ざかるにつれて光の出射量が多くなるように、印刷パターンや粒子の含有量を調整することが好ましい。
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、面発光手段１０が、発光ダイオード１２が導光板１１の一側面に配設されたエッジライト型の発光手段であったが、発光ダイオード１２が導光板１１の裏面側に配設された直下型の発光手段であってもよい。
また、発光ダイオード１２，１２同士の間隔は等間隔でなくてもよく、異なる間隔であってもよい。
また、面発光手段においては、発光ダイオード１２の数が４個でなくてもよく、１個であってもよいし、４個以外の複数個（例えば２個、３個、５個等）であってもよい。発光ダイオード１２の数は、面発光手段１０の大きさや目標とする輝度などに応じて適宜選択される。また、光源は発光ダイオードでなく、冷陰極管やエレクトロルミネッセンス素子であってもよい。
また、面発光手段１０を構成する導光板１１は、透明基板の光出射が側の面に、光を拡散させるインクによる印刷が施されたもの、透明基板の内部に、透明基板の材料とは異なる屈折率のシリカ等の透明粒子を含有するものであってもよい。これらの導光板においては、光入射面から遠ざかるにつれて光の出射量が多くなるように、印刷パターンや粒子の含有量を調整することが好ましい。
また、異方性付与手段２０は、凹凸パターン形成シート２１の代わりに、透明なシートに、アスペクト比が１を超える針状の透明粒子が一方向に配向した状態で分散している針状粒子分散シートを用いることができる。針状の透明粒子は、無機粒子であってもよいし、透明樹脂粒子であってもよい。拡散の異方性がより高くなる点では、針状の透明粒子のアスペクト比は５以上が好ましく、１０以上がより好ましい。
（実施例１）
一軸方向に熱収縮する厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート製加熱収縮性フィルム（三菱樹脂株式会社製ヒシペットＬＸ−１０Ｓ、ガラス転移温度７０℃）の片面に、トルエンに希釈したポリメチルメタクリレート（ポリマーソース株式会社製Ｐ４８３１−ＭＭＡ、ガラス転移温度１００℃）を厚さが２μｍになるようにバーコーターにより塗工し、硬質層を形成して積層シートを得た。
次いで、その積層シートを９０℃で５０秒間加熱することにより、加熱前の長さの４０％に熱収縮させ、硬質層形成面に、収縮方向に対して直交方向に沿って波状の凹凸パターンを有する凹凸パターン形成シートを得た。
次いで、得られた凹凸パターン形成シートの凹凸パターンが形成された面に、ニッケルめっきを施し、そのニッケルめっきを剥離することにより、厚さ３００μｍのニッケルめっきスタンパーを得た。このニッケルめっきスタンパーの凹凸パターンが形成された面にエポキシアクリレート系プレポリマー、２−エチルヘキシルアクリレートおよびベンゾフェノン系光重合開始剤を含む未硬化の紫外線硬化性樹脂組成物を塗工した。
次いで、未硬化の紫外線硬化性樹脂組成物の塗膜のニッケルめっきスタンパーと接していない面に厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを重ね合わせ、押圧して、密着させた。
次いで、ポリエチレンテレフタレートフィルムの上から紫外線を照射し、未硬化の紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させ、それにより得た硬化物をニッケルめっきスタンパースタンパーから剥離することにより、異方性拡散シートを得た。
一軸方向に熱収縮する厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート製加熱収縮性フィルム（三菱樹脂株式会社製ヒシペットＬＸ−１０Ｓ、ガラス転移温度７０℃）の片面に、トルエンに希釈したポリメチルメタクリレート（ポリマーソース株式会社製Ｐ４８３１−ＭＭＡ、ガラス転移温度１００℃）を厚さが２μｍになるようにバーコーターにより塗工し、硬質層を形成して積層シートを得た。
次いで、その積層シートを９０℃で５０秒間加熱することにより、加熱前の長さの４０％に熱収縮させ、硬質層形成面に、収縮方向に対して直交方向に沿って波状の凹凸パターンを有する凹凸パターン形成シートを得た。
次いで、得られた凹凸パターン形成シートの凹凸パターンが形成された面に、ニッケルめっきを施し、そのニッケルめっきを剥離することにより、厚さ３００μｍのニッケルめっきスタンパーを得た。このニッケルめっきスタンパーの凹凸パターンが形成された面にエポキシアクリレート系プレポリマー、２−エチルヘキシルアクリレートおよびベンゾフェノン系光重合開始剤を含む未硬化の紫外線硬化性樹脂組成物を塗工した。
次いで、未硬化の紫外線硬化性樹脂組成物の塗膜のニッケルめっきスタンパーと接していない面に厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを重ね合わせ、押圧して、密着させた。
次いで、ポリエチレンテレフタレートフィルムの上から紫外線を照射し、未硬化の紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させ、それにより得た硬化物をニッケルめっきスタンパースタンパーから剥離することにより、異方性拡散シートを得た。
（実施例２）
ポリエチレンテレフタレート製加熱収縮性フィルムの片面に、ポリメチルメタクリレートを厚さが５μｍになるように塗工した以外は実施例１と同様にして異方性拡散シートを得た。
ポリエチレンテレフタレート製加熱収縮性フィルムの片面に、ポリメチルメタクリレートを厚さが５μｍになるように塗工した以外は実施例１と同様にして異方性拡散シートを得た。
（比較例１）
ポリエチレンテレフタレート製加熱収縮性フィルムの片面に、ポリメチルメタクリレートを厚さが０．１μｍになるように塗工した以外は実施例１と同様にして異方性拡散シートを得た。
ポリエチレンテレフタレート製加熱収縮性フィルムの片面に、ポリメチルメタクリレートを厚さが０．１μｍになるように塗工した以外は実施例１と同様にして異方性拡散シートを得た。
実施例１，２および比較例１の異方性拡散シートの凹凸パターンの最頻ピッチおよび平均深さを以下のようにして求めた。
まず、光学顕微鏡により異方性拡散シートの凹凸パターン形成面を撮影し、その画像をグレースケールのファイルに変換した。次いで、グレースケールのファイルの画像をフーリエ変換した。次いで、このフーリエ変換像の頻度のスムージングを行い、フーリエ変換像の中心部以外で最大頻度を示す位置を求め、中心からその位置までの距離の逆数を最頻ピッチとした。
次に、異方性拡散シートの凹凸パターン形成面を、原子間力顕微鏡（日本ビーコ社製ナノスコープIII）により撮影し、原子間力顕微鏡の画像にて凹凸パターンの深さを１０箇所で測定し、それらを平均して平均深さを求めた。
また、光出射面を凹凸パターン形成面とした場合の、これらの異方性拡散シートの半値角を、ＧＥＮＥＳＩＡ ＧｏｎｉｏＦａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ（ジェネシア社製）を用いて測定した。半値角の測定結果を表１に示す。
さらに、異方性拡散シートの外観を目視により評価した。その評価結果を表１に示す。
まず、光学顕微鏡により異方性拡散シートの凹凸パターン形成面を撮影し、その画像をグレースケールのファイルに変換した。次いで、グレースケールのファイルの画像をフーリエ変換した。次いで、このフーリエ変換像の頻度のスムージングを行い、フーリエ変換像の中心部以外で最大頻度を示す位置を求め、中心からその位置までの距離の逆数を最頻ピッチとした。
次に、異方性拡散シートの凹凸パターン形成面を、原子間力顕微鏡（日本ビーコ社製ナノスコープIII）により撮影し、原子間力顕微鏡の画像にて凹凸パターンの深さを１０箇所で測定し、それらを平均して平均深さを求めた。
また、光出射面を凹凸パターン形成面とした場合の、これらの異方性拡散シートの半値角を、ＧＥＮＥＳＩＡ ＧｏｎｉｏＦａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ（ジェネシア社製）を用いて測定した。半値角の測定結果を表１に示す。
さらに、異方性拡散シートの外観を目視により評価した。その評価結果を表１に示す。
（実施例３，４、比較例２）
市販の携帯電話を分解して、導光板と導光板の一側面に配設された発光ダイオードと導光板の光出射側に配設された集光シートと集光シートの光出射側に配設された等方性拡散シートとを有する面発光手段を取り外した。その面発光手段から等方性拡散シートを取り外して、実施例および比較例で使用する面発光手段とした。この面発光手段のＸ方向の半値角は８９°、Ｙ方向の半値角は１６°であった。
上記面発光手段に実施例１，２または比較例１の異方性拡散シートを取り付けて、面発光ユニットを作製した。その際、異方性拡散シートを収縮方向とＹ方向が一致するように配置した。
市販の携帯電話を分解して、導光板と導光板の一側面に配設された発光ダイオードと導光板の光出射側に配設された集光シートと集光シートの光出射側に配設された等方性拡散シートとを有する面発光手段を取り外した。その面発光手段から等方性拡散シートを取り外して、実施例および比較例で使用する面発光手段とした。この面発光手段のＸ方向の半値角は８９°、Ｙ方向の半値角は１６°であった。
上記面発光手段に実施例１，２または比較例１の異方性拡散シートを取り付けて、面発光ユニットを作製した。その際、異方性拡散シートを収縮方向とＹ方向が一致するように配置した。
（比較例３）
前記市販の携帯電話から取り出した面発光ユニット。
前記市販の携帯電話から取り出した面発光ユニット。
（比較例４）
比較例３に記載の面発光ユニットの上にルーバー構造を有する市販の視野角制限フィルムを、視野角制限方向とＸ方向とが一致するように配置した。
比較例３に記載の面発光ユニットの上にルーバー構造を有する市販の視野角制限フィルムを、視野角制限方向とＸ方向とが一致するように配置した。
［評価］
発光ダイオードを点灯させた状態で面発光ユニットの半値角をＧＥＮＥＳＩＡ ＧｏｎｉｏＦａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ（ジェネシア社製）を用いて測定した。
また、発光ダイオードを点灯させた状態で面発光ユニットの正面輝度を輝度測定装置ＳＲ−３（トプコン社製）を用いて測定した。
それらの測定結果を表２に示す。
発光ダイオードを点灯させた状態で面発光ユニットの半値角をＧＥＮＥＳＩＡ ＧｏｎｉｏＦａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ（ジェネシア社製）を用いて測定した。
また、発光ダイオードを点灯させた状態で面発光ユニットの正面輝度を輝度測定装置ＳＲ−３（トプコン社製）を用いて測定した。
それらの測定結果を表２に示す。
Ｘ方向の半値角が０〜５°、Ｙ方向の半値角が６〜５０°の異方性拡散シートを用いた実施例３，４の面発光ユニットは、Ｘ方向の視野角の拡がりが抑制されつつＹ方向の視野角が拡がっており、かつ、輝度低下が防止されていた。
一方、異方性拡散シートのＹ方向の半値角が５°であった比較例２の面発光ユニットは、Ｙ方向の視野角が拡がっていなかった。
市販の携帯電話から取り出した面発光ユニットを使用した比較例３では、拡散シートとして等方性拡散シートを用いていたので、Ｘ方向の視野角が拡がり、輝度の低下が大きかった。
Ｘ方向の視野角を制限するために、ルーバー構造を有する視野角制限フィルムを使用した比較例４では、輝度の低下が大きかった。
一方、異方性拡散シートのＹ方向の半値角が５°であった比較例２の面発光ユニットは、Ｙ方向の視野角が拡がっていなかった。
市販の携帯電話から取り出した面発光ユニットを使用した比較例３では、拡散シートとして等方性拡散シートを用いていたので、Ｘ方向の視野角が拡がり、輝度の低下が大きかった。
Ｘ方向の視野角を制限するために、ルーバー構造を有する視野角制限フィルムを使用した比較例４では、輝度の低下が大きかった。
１ 異方性面発光ユニット
２ 液晶パネル
１０ 面発光手段
１１ 導光板
１１ａ 裏面
１２ 発光ダイオード
１３ 反射板
１４ 集光シート
２０ 異方性付与手段
２１ 凹凸パターン形成シート
２１ａ 凹部
２１ｂ 凸部
１００ 液晶表示装置
Ａ１ 導光板の光入射面
Ａ２ 異方性付与手段の光入射面
Ａ３ 集光シートの光入射面
Ｂ１ 導光板の光出射面
Ｂ２ 異方性付与手段の光出射面
Ｂ３ 集光シートの光出射面
Ｄ Ｖ字状溝
Ｐ 凹凸パターン
２ 液晶パネル
１０ 面発光手段
１１ 導光板
１１ａ 裏面
１２ 発光ダイオード
１３ 反射板
１４ 集光シート
２０ 異方性付与手段
２１ 凹凸パターン形成シート
２１ａ 凹部
２１ｂ 凸部
１００ 液晶表示装置
Ａ１ 導光板の光入射面
Ａ２ 異方性付与手段の光入射面
Ａ３ 集光シートの光入射面
Ｂ１ 導光板の光出射面
Ｂ２ 異方性付与手段の光出射面
Ｂ３ 集光シートの光出射面
Ｄ Ｖ字状溝
Ｐ 凹凸パターン
Claims (6)
- 光出射面Ｂを有し、該光出射面Ｂから光を出射させて発光する面発光手段と、該面発光手段の光出射側に設けられた異方性付与手段とを備える異方性面発光ユニットであって、
前記異方性付与手段は、一方の表面が光入射面Ａ２に、他方の表面が光出射面Ｂ２にされ、光入射面Ａ２の法線方向から光入射面Ａ２に入射する光に、前記光出射面Ｂ２に平行なＸ方向の半値角が０〜５°に、前記光出射面Ｂ２に平行でＸ方向と直交するＹ方向の半値角が６〜５０°になるように異方性を付与するものであり、
該異方性面発光ユニットから出射する出射光の前記Ｘ方向の半値角α１は、（前記面発光手段の光出射面Ｂ１から出射する光のＸ方向の半値角α２−５０°）〜（前記半値角α２＋５°）の範囲内にあり、該異方性面発光ユニットから出射する出射光の前記Ｙ方向の半値角β１は、（前記面発光手段の光出射面Ｂ１から出射する光のＹ方向の半値角β２＋６°）〜（前記半値角β２＋６０°）の範囲内にあり、
該異方性面発光ユニットから出射する出射光の前記Ｘ方向の半値角α１と前記Ｙ方向の半値角β１との差の絶対値が５°以上であり、
前記半値角β１と前記半値角β２との差（β１−β２）は、前記半値角α１と前記半値角α２との差（α１−α２）よりも大きいことを特徴とすることを特徴とする異方性面発光ユニット。 - 前記異方性付与手段は、凹凸パターン形成シートを有し、該凹凸パターン形成シートは、Ｙ方向に沿って凹凸が繰り返し形成された凹凸パターンを少なくとも片面に有し、前記凹凸パターンの最頻ピッチが１μｍを超え２０μｍ以下、凹凸の底部の平均深さが前記最頻ピッチを１００％とした際の５％以上である請求項１に記載の異方性面発光ユニット。
- Ｘ方向の半値角が２０〜６０°、Ｙ方向の半値角が２０〜７０°である請求項１または２に記載の異方性面発光ユニット。
- 面発光手段は、導光板と、該導光板の一側面に配設された発光ダイオードとを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の異方性面発光ユニット。
- 前記面発光手段は、導光板の光出射側に配設された集光シートを有し、該集光シートは、一方の表面が光入射面Ａ３に、他方の表面が光出射面Ｂ３にされ、光入射面Ａ３に斜めから入射した光を、光出射面Ｂ３の法線方向に立ち上げて出射させるものである請求項４に記載の異方性面発光ユニット。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の異方性面発光ユニットと、該異方性面発光ユニットの光出射側に配置された液晶パネルとを具備することを特徴とする液晶表示装置。
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| JP2010185327A JP2012042820A (ja) | 2010-08-20 | 2010-08-20 | 異方性面発光ユニットおよび液晶表示装置 |
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