JP2015191181A - 面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型偏光分離シートと組み合わせて用いた際に光の利用効率を有効に改善して優れた集光機能を発揮し得る光学シートを提供する。【解決手段】光学シート６０は、本体部６５と、複数の単位プリズム７０と、を含む。各単位プリズムは、第１方向の一側を向く第１プリズム面７１と、第１方向の他側を向く第２プリズム面７２と、を含む。第２プリズム面は、主切断面において第１方向に対する傾斜角度が、単位プリズムの先端部の側から基端部の側へ向けてしだいに大きくなるように配置された複数の要素面を含む。主切断面において、単位プリズムの二つの基端部の中点Ｐｍと当該単位プリズムの先端部との第１方向に沿ったずれ量ｚの、当該単位プリズムの前記第１方向に沿った幅Ｗｂに対する比（ｚ／Ｗｂ）が、次の条件を満たす。０ ≰ ｜ｚ／Ｗｂ｜ ≰ ０．０６【選択図】図７

Description

本発明は、傾斜角度が互いに異なる複数の要素面を含むプリズム面を付与された光学シート、並びに、この光学シートを有する面光源装置および表示装置に関する。

面状に発光する発光面を有した面光源装置が、例えば液晶表示装置に組み込まれ液晶表示パネルを背面側から照明するバックライトとして、広く普及している（例えば、特許文献１）。液晶表示装置用の面光源装置は、大別すると、光学部材の直下に光源を配置する直下型と、光学部材の側方に光源を配置するエッジライト型（サイドライト型とも呼ぶ）と、に分類される。

特許文献１に開示されたエッジライト型の面光源装置では、導光体と、導光板の出光面に対面して配置された光偏向素子と、導光体の一つの側面に対面して配置された光源と、を有している。この面光源装置において、導光体の出光面から出射する光の多くは、出光面の法線方向に対して導光体内での導光方向に大きく傾斜した方向、例えば出光面の法線方向に対して導光体内での導光方向に６０°〜８０°傾斜した方向に進む。光偏向素子は、導光体での導光方向と平行な方向に配列され且つ導光体に向けて突出した複数の線状プリズムを有している。この線状プリズムは、導光体からの大きく傾斜した光の入射面となる第１プリズム面と、当該大きく傾斜した光を反射して正面方向に向ける第２プリズム面と、を有している。特許文献１の面光源装置では、第２プリズム面を折れ面として形成することにより、光偏向素子の偏向機能を強化し、その結果として、光源光の有効利用を図っている。

特開２００４−４６０７６号公報

ところで、特定の偏光成分を利用するデバイス（例えば、液晶表示パネル）との組み合わせで使用される面光源装置では、光源光の利用効率を改善する観点から、反射型の偏光分離シートが組み込まれることがある。反射型偏光分離シートは、特定の偏光成分の光を透過させ、その一方で他の偏光成分の光を反射する。反射型偏光分離シートで反射された他の偏光成分の光は、面光源装置に戻され、その後の反射によって偏光状態を変化させる。すなわち、反射型偏光分離シートを用いることによって、特定の偏光成分を利用するデバイスでは使用され得ない光の有効利用を図り、これにより、輝度を大幅に上昇させることを期待することができる。

しかしながら、本件発明者らが、特許文献１に開示された面光源装置に対して反射型偏光分離シートを適用したところ、輝度角度分布が変化し、所望の方向（典型的には正面方向）での輝度を期待したように向上させることができなかった。本発明は、このような点を考慮してなされ、傾斜角度が互いに異なる複数の要素面を有したプリズム面を含む光学シートであって、反射型偏光分離シートと組み合わせて用いた際に光の利用効率を有効に改善して優れた集光機能を発揮し得る光学シートを提供することを目的とする。

本発明による光学シートは、
シート状の本体部と、
前記本体部上に第１方向に配列された複数の単位プリズムであって、各々が前記第１方向と交差する方向に延びている、複数の単位プリズムと、を備え、
各単位プリズムは、前記第１方向の一側を向く第１プリズム面と、前記第１方向の他側を向く第２プリズム面と、を含み、
前記第２プリズム面は、前記第１方向と前記本体部の法線方向との両方に平行な主切断面において、前記第１方向に対する傾斜角度が、前記本体部から最も離間した単位プリズムの先端部の側から、前記本体部に最も近接した単位プリズムの基端部の側へ向けて、しだいに大きくなるように配置された複数の要素面を含み、
前記主切断面において、前記単位プリズムの二つの基端部の中点と当該単位プリズムの前記先端部との前記第１方向に沿ったずれ量ｚの、当該単位プリズムの前記第１方向に沿った幅Ｗ_ｂに対する比（ｚ／Ｗ_ｂ）が、次の条件を満たす。
０ ≦ ｜ｚ／Ｗ_ｂ｜ ≦ ０．０６

本発明による光学シートにおいて、前記主切断面において、前記本体部の法線方向に沿った前記単位プリズムの高さＨ_ｂの、当該単位プリズムの前記第１方向に沿った幅Ｗ_ｂに対する比（Ｈ_ｂ／Ｗ_ｂ）が、次の条件を満たすようにしてもよい。
０．７ ≦ Ｈ_ｂ／Ｗ_ｂ ≦ ０．９

本発明による光学シートにおいて、前記光学シートの前記単位プリズムによって形成される面とは反対側となる面に、光拡散層が形成されており、前記光拡散層を平行光束が入射した場合、ピーク輝度の半分の輝度が得られる角度範囲は、２．６°以下であるようにしてもよい。

本発明による面光源装置は、
上述した本発明による光学シートのいずれかと、
前記光学シートの前記単位プリズムに対面するようにして配置された出光面と、前記第１方向に対向する一対の側面と、を有する導光板と、
前記光学シートの前記導光板の側とは反対側に配置された反射型偏光分離シートと、
前記導光板の前記第１方向における一側に位置する前記側面に対面して配置された光源と、を備える。

本発明による面光源装置において、光学シートにおいて、前記導光板は、前記出光面に対向する裏面をさらに有し、前記裏面は、前記第１方向における一側から他側へ向けて前記出光面に接近する傾斜面を含むようにしてもよい。

本発明による面光源装置が、前記導光板の前記光学シートの側とは反対側に配置された反射シートを、さらに備え、
前記第１方向に平行となる面内を進んで６０°の入射角度で入射する入射光を用いてＪＩＳＺ８７４１に準拠して測定された前記反射シートの鏡面光沢度は、４６０以上であるようにしてもよい。

本発明による表示装置は、
上述した本発明による面光源装置のいずれかと、
前記面光源装置に対面して配置された表示パネルと、を備える。

本発明によれば、傾斜角度が互いに異なる複数の要素面を含むプリズム面を付与された光学シートを反射型偏光分離シートと組み合わせて用いた際に、当該光学シートが、光源光の利用効率を有効に改善して優れた集光機能を発揮することができる。

図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、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る。 図２は、図１の面光源装置の作用を説明するための図である。 図３は、図１の面光源装置に組み込まれた導光板を出光面の側から示す斜視図である。 図４は、図１の面光源装置に組み込まれた導光板を裏面の側から示す斜視図である。 図５は、導光板の作用を説明するための図であって、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面において導光板を示す図である。 図６は、図１の面光源装置に組み込まれた光学シートを示す斜視図である。 図７は、図６の光学シートをその主切断面（図６のＩＩＶ−ＩＩＶ線に沿った断面）において示す部分断面図である。 図８は、光学シートの作用を説明するための図であって、図７と同様の断面において面光源装置を示す部分断面図である。 図９は、正面方向及び第１方向の両方に平行な面内における、導光板の出光面上での輝度の角度分布を示すグラフである。 図１０は、正面方向及び第２方向の両方に平行な面内における、導光板の出光面上での輝度の角度分布を示すグラフである。 図１１は、光学シートの作用を説明するための図であって、図７と同様の断面において面光源装置を示す部分断面図である。 図１２は、主切断面において光学シートの一変形例を示す断面図である。 図１３は、図１に対応する図であって、面光源装置の一変形例を説明するための図である。

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〜図１１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、液晶表示装置および面光源装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は面光源装置の作用を説明するための断面図である。図３及び図４は面光源装置に含まれた導光板を示す斜視図であり、図５は導光板の主切断面において導光板を示す断面図である。図６は面光源装置に含まれた光学シートを示す斜視図であり、図７〜９は主切断面において光学シートを示す断面図である。

図１に示すように、表示装置１０は、液晶表示パネル１５と、液晶表示パネル１５の背面側に配置され液晶表示パネル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。表示装置１０は、画像を表示する表示面１１を有している。液晶表示パネル１５は、面光源装置２０からの光の透過または遮断を画素毎に制御するシャッターとして機能し、表示面１１に像を表示するように構成されている。

図示された液晶表示パネル１５は、出光側に配置された上偏光板１３と、入光側に配置された下偏光板１４と、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶層セル１２と、を有している。偏光板１４，１３は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。

液晶層１２には、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加の有無によって液晶層１２中の液晶分子の配向方向が変化するようになる。一例として、入光側に配置された下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分は、電界印加された液晶層１２を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加されていない液晶層１２を通過する際にその偏光方向を維持する。この場合、液晶層１２への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向に振動する偏光成分が、下偏光板１４の出光側に配置された上偏光板１３をさらに透過するか、あるいは、上偏光板１３で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。

このようにして液晶パネル（液晶表示部）１５では、面光源装置２０からの光の透過または遮断を画素毎に制御し得るようになっている。なお、液晶表示パネル１５の詳細については、種々の公知文献（例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典（内田龍男、内池平樹監修）」２００１年工業調査会発行）に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。

次に、面光源装置２０について説明する。面光源装置２０は、面状に光を発光する発光面２１を有し、本実施の形態では、液晶表示パネル１５を背面側から照明する装置として用いられている。

図１に示すように、面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板３０と、導光板３０の一方の側（図１に於いては左側）の側方に配置された光源２４と、導光板３０にそれぞれ対面するようにして配置された光学シート（プリズムシート）６０及び反射シート２８と、光学シート６０の導光板３０の側とは反対側に配置された反射型の偏光分離シート２９と、を有している。図示された例では、偏光分離シート２９が、液晶表示パネル１５に直面して配置されている。そして、偏光分離シート２９の出光面によって、面光源装置２０の発光面２１が画成されている。

図示する例において、導光板３０の出光面３１は、液晶表示装置１０の表示面１１および面光源装置２０の発光面２１と同様に、平面視形状（図１に於いては、上方から見下ろして見た形状）が四角形形状に形成されている。この結果、導光板３０は、全体的に、一対の主面（出光面３１および裏面３２）を有する相対的に厚み方向の辺が他の辺よりも小さい直方体状の部材として構成されており、一対の主面間に画成される側面は四つの面を含んでいる。同様に、光学シート６０、反射シート２８、及び、偏光分離シート２９は、全体的に、相対的に厚み方向の辺が他の辺よりも小さい直方体状の部材として構成されている。

導光板３０は、液晶表示パネル１５側の一方の主面によって構成された出光面３１と、出光面３１に対向するもう一方の主面からなる裏面３２と、出光面３１および裏面３２の間を延びる側面と、を有している。側面のうちの第１方向ｄ１に対向する二つの面のうちの一方の側面が、入光面３３をなしている。図１に示すように、入光面３３に対面して光源２４が設けられている。入光面３３から導光板３０内に入射した光は、第１方向（導光方向）ｄ_１に沿って入光面３３に対向する反対面３４に向け、概ね第１方向（導光方向）ｄ_１に沿って導光板３０内を導光されるようになる。図１および図２に示すように、光学シート６０は、導光板３０の出光面３１に対面するようにして配置され、反射シート２８は、導光板３０の裏面３２に対面するようにして配置されている。

光源は、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）や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本実施の形態において、光源２４は、入光面３３の長手方向（図１に於いては、紙面に直交する方向、即ち、紙面の表裏方向）に沿って、並べて配置された多数の点状発光体２５、具体的には、多数の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって、構成されている。なお、図３及び図４に示された導光板３０には、光源２４をなす多数の点状発光体２５の配置位置が示されている。

反射シート２８は、導光板３０の裏面３２から漏れ出した光を反射して、再び導光板３０内に入射させるための部材である。反射シート２８は、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等から、構成され得る。反射シート２８での反射は、正反射（鏡面反射）でもよく、拡散反射でもよい。反射シート２８での反射が拡散反射の場合には、当該拡散反射は、等方性拡散反射であってもよいし、異方性拡散反射であってもよい。

反射型の偏光分離シート２９は、その透過軸と平行な方向の偏光成分を透過させ、その透過軸に直交する反射軸と平行な方向の偏光成分を反射する。したがって、通常では、正面方向からの観察において反射型の偏光分離シート２９の透過軸が下偏光板１４の透過軸と平行となるようにして、反射型の偏光分離シート２９が面光源装置２０に組み込まれる。反射型の偏光分離シート２９によれば、液晶表示パネル１５で有効に利用され得ない偏光成分の光が、当該液晶表示パネル１５へ入射して下偏光板１４で吸収されてしまうことを防止することができる。したがって、光源光の利用効率を向上させて、輝度特性を改善することができる。

反射型の偏光分離シート２９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。また、「ＤＢＥＦ」以外にも、韓国Shinwha Intertek社から入手可能な高輝度偏光シート「ＷＲＰＳ」（登録商標）や、あるいは、ワイヤーグリッド偏光子等を用いることもできる。さらには、例えばコレステリック規則性を有したコレステリック液晶層からなる旋光選択層と、旋光選択層の出光側に積層された四分の一波長層（λ／４位相差層）と、を有してなるフィルム部材を、反射型偏光分離シート２９として用いることができる。

ところで、本明細書において、「出光側」とは、光源２４、導光板３０、光学シート６０、偏光分離シート２９、液晶表示パネル１５と、表示装置１０の構成要素間を逆戻りすることなく進んで、表示装置１０から出射し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、例えば図１における紙面の上側）のことであり、「入光側」とは、光源２４、導光板３０、光学シート６０、偏光分離シート２９、液晶表示パネル１５と、表示装置１０の構成要素間を逆戻りすることなく進んで、表示装置１０から出射し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、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、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、本明細書において「シート面（板面、フィルム面）」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のことを指す。そして、本実施の形態においては、導光板３０の板面、導光板３０の後述する基部４０のシート面（板面）、光学シート６０のシート面、反射シート２８のシート面、偏光分離シート２９のシート面、液晶表示パネルのパネル面、表示装置１０の表示面１１、および、面光源装置２０の発光面２１は、互いに平行となっている。さらに、本明細書において、シート状の部材の法線方向とは、対象となるシート状の部材のシート面への法線方向のことを指す。さらに、本明細書において「正面方向」とは、光学シート６０の法線方向のことであり、本実施の形態においては、面光源装置２０の発光面２１への法線方向、導光板３０の板面への法線方向、表示装置１０の表示面１１への法線方向等にも一致する（例えば、図２参照）。

次に、図２〜図５を主に参照して、導光板３０についてさらに詳述する。図２〜図５によく示されているように、導光板３０は、板状に形成された基部４０と、基部４０の一側の面（観察者側を向く面、出光側面）４１上に形成された複数の単位光学要素５０と、を有している。基部４０は、一対の平行な主面を有する平板状の部材として構成されている。そして、反射シート２８に対面している側に位置する基部４０の他側の面４２によって、導光板３０の裏面３２が構成されている。

なお、本明細書における「単位プリズム」、「単位形状要素」、「単位光学要素」および「単位レンズ」とは、屈折や反射等の光学的作用を光に及ぼして、当該光の進行方向を変化させる機能を有した要素のことを指し、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。

図４によく示されているように、導光板３０の裏面３２をなす基部４０の他側面４２は凹凸面として形成されている。具体的な構成として、基部４０の他側面４２の凹凸によって、裏面３２が、傾斜面３７と、導光板３０の法線方向ｎｄに延びる段差面３８と、導光板３０の板面方向に延びる接続面３９と、を有している。導光板３０内での導光は、導光板３０の一対の主面３１，３２での全反射作用によっている。その一方で、傾斜面３７は、入光面３３側から反対面３４側へ向かうにつれて出光面３１に接近するよう、導光板３０の板面に対して傾斜している。したがって、傾斜面３７で反射した光については、一対の主面３１，３２に入射する際の入射角度は小さくなる。傾斜面３７で反射することにより、一対の主面３１，３２への入射角度が全反射臨界角度未満になると、当該光は、導光板３０から出射するようになる。すなわち、傾斜面３７は、導光板３０から光を取り出すための要素として機能する。

導光方向である第１方向ｄ_１に沿った傾斜面３７の分布を裏面３２内で調節することにより、導光板３０からの出射光量の第１方向ｄ_１に沿った分布を調整することができる。図２〜図５に示された例では、導光方向に沿って入射面３３から反対面３４に接近するにつれて、裏面３２うちの傾斜面３７が占める割合が高くなっている。このような構成によれば、導光方向に沿って入射面３３から離間した領域での導光板３０からの光の出射が促進され、入射面３３から離間するにつれて出射光量が低下してしまうことを効果的に防止することができる。

次に、基部４０の一側の面４１上に設けられた単位光学要素５０について説明する。図３によく示されているように、複数の単位光学要素５０は、第１方向ｄ_１に交差し且つ基部４０の一側の面４１と平行な配列方向（図３に於いては左右方向）に並べられて、基部４０の一側の面４１上に、配列されている。各単位光学要素５０は、基部４０の一側の面４１上を、その配列方向と交差する方向に線状に延びている。

とりわけ本実施の形態では、図３に示すように、複数の単位光学要素５０は、基部４０の一側の面４１上に、第１方向ｄ_１と直交する第２方向（配列方向）ｄ_２に隙間無く並べて配列されている。したがって、導光板３０の出光面３１は、単位光学要素５０の表面によってなされる傾斜面３５，３６として、構成されている。また、各単位光学要素５０は、配列方向と直交する第１方向ｄ_１に沿って、直線状に延びている。さらに、各単位光学要素５０は、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。また、本実施の形態において、複数の単位光学要素５０は、互いに同一に構成されている。この結果、本実施の形態における導光板３０は、第１方向ｄ_１に沿った各位置において、一定の断面形状を有するようになっている。

次に、図５に示された断面、すなわち、単位光学要素の配列方向（第２方向）ｄ_２および基部４０の一側面４１（導光板３０の板面）への法線方向ｎｄの両方向に平行な断面（以下においては、単に導光板の主切断面とも呼ぶ）における、各単位光学要素５０の断面形状について説明する。図５に示すように、図示された例において、導光板の主切断面における各単位光学要素５０の断面形状は、出光側に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、導光板の主切断面において、導光板３０の板面と平行な単位光学要素５０の幅は、導光板３０の法線方向ｎｄに沿って基部４０から離間するにつれて小さくなっていく。

また、本実施の形態において、単位光学要素５０の主切断面における外輪郭５１（出光側面３１に対応する）５１は、当該外輪郭が基部４０の一側面４１に対してなす角度である出光面角度θ_ａが、基部４０から最も離間した単位光学要素５０の外輪郭５１上の先端部５２ａから基部４０に最も接近した単位光学要素５０の外輪郭５１上の基端部５２ｂへ向けて大きくなるよう、変化している。この出光面角度θ_ａについては、例えば特開２０１３−５１１４９に開示されたように設定することができる。

なお、ここでいう出光面角度θ_ａとは、上述したように、導光板の主切断面において、単位光学要素５０の出光側面（外輪郭）５１が基部４０の一側面４１に対してなす角度である。図５に示す例のように、単位光学要素５０の主切断面における外輪郭（出光側面）５１が折れ線状に形成されている場合には、折れ線を構成する各直線部と基部４０の一側面４１との間に形成される角度（厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度（劣角の角度））が出光面角度θ_ａとなる。一方、単位光学要素５０の主切断面における外輪郭（出光側面）５１が曲面によって構成される場合には、当該外輪郭への接線と基部４０の一側面４１との間に形成される角度（厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度（劣角の角度））を、出光面角度θ_ａとして特定することとする。

図５に示された一具体例としての単位光学要素５０は、導光板３０の主切断面において、基部４０の一側面４１上に一辺が位置するとともに外輪郭４１上における先端部５２ａと各基端部５２ｂとの間に二辺が位置する五角形形状、或いは、この五角形形状の一以上の角を面取りしてなる形状となっている。また、図示する例においては、正面方向輝度を効果的に上昇させること、および、第２方向ｄ_２に沿った面内での輝度の角度分布に対称性を付与することを目的として、単位光学要素５０の主切断面における断面形状は、正面方向ｎｄを中心として、対称性を有している。すなわち、図５によく示されているように、各単位光学要素５０の出光側面５１は、正面方向を中心として対称的に構成された一対の折れ面３５，３６によって構成されている。一対の折れ面３５，３６は、互いに接続されて先端部５２ａを画成している。各折れ面３５，３６は、先端部５２ａを画成する第１面３５ａ，３６ａと、第１面３５ａ，３６ａへ基部４０の側から接続する第２面３５ｂ，３６ｂと、を有している。一対の第１傾斜面３５ａ，３６ａは正面方向ｎｄを中心として対称的な構成を有するとともに、一対の第２傾斜面３５ｂ，３６ｂも正面方向ｎｄを中心として対称的な構成を有している。

単位光学要素５０の全体的な構成として、導光板３０の主切断面における単位光学要素５０の配列方向への幅Ｗ_ａに対する、導光板３０の主切断面における単位光学要素５０の基部４０からの正面方向に沿った突出高さＨ_ａの比（Ｈ_ａ／Ｗ_ａ）が、０．３以上０．４５以下となっていることが好ましい。このような単位光学要素５０によれば、出光側面５１での屈折および反射により、単位光学要素５０の配列方向（第２方向）に沿った光の成分に対して優れた集光機能を発揮することが可能となり且つサイドローブの発生を効果的に抑制することも可能となる。

なお、本件明細書における「五角形形状」とは、厳密な意味での五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五角形形状を含む。また同様に、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、「平行」、「直交」および「対称」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。

ここで、導光板３０の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位光学要素５０の具体例として、幅Ｗ_ａ（図５参照）を１０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。一方、基部４０の厚みは、０．３ｍｍ〜６ｍｍ０．２ｍｍ〜６ｍｍとすることができる。

以上のような構成からなる導光板３０は、基材上に単位光学要素５０を賦型することにより、あるいは、押し出し成型により、作製することができる。導光板３０の基部４０及び単位光学要素５０をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。尚、必要に応じて、導光板３０中に光を拡散させる機能を有する拡散性分を添加することもできる。拡散成分は、一例として、平均粒径が０．５〜１００μｍ程度であるシリカ（二酸化珪素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等の透明物質からなる粒子を、用いることができる。

電離放射線硬化型樹脂を基材上に硬化させることによって導光板３０を作製する場合、単位光学要素５０とともに、単位光学要素５０と基材との間に位置するようになるシート状のランド部を、基材上に形成するようにしてもよい。この場合、基部４０は、基材と電離放射線硬化型樹脂によって形成されたランド部とから構成されるようになる。また、基材として、光拡散粒子とともに押し出し成型された樹脂材料からなる板材を、用いることができる。一方、押し出し成型で作製された導光板３０においては、基部４０と、基部４０の一側面４１上の複数の単位光学要素５０と、が一体的に形成され得る。

次に、図２、図６〜図１１を主に参照して、光学シート（プリズムシート）６０についてさらに詳述する。光学シート６０は、透過光の進行方向を変化させる機能を有した部材である。

図６によく示されているように、光学シート６０は、板状に形成された本体部６５と、本体部６５の入光側面６７上に形成された複数の単位プリズム（単位形状要素、単位光学要素、単位レンズ）７０と、を有している。本体部６５は、一対の平行な主面を有する平板状の部材として構成されている。そして、導光板３０に対面しない側に位置する本体部６５の出光側面６６によって、光学シート６０の出光面６１が構成されている。

次に、本体部６５の入光側面上に設けられた単位プリズム７０について説明する。図２及び図６によく示されているように、複数の単位プリズム７０は、本体部６５の入光側面６７上に並べて配置されている。各単位プリズム７０は、柱状に形成され、その配列方向と交差する方向に延びている。

本実施の形態において、各単位プリズム７０は直線状に延びている。また、各単位プリズム７０は、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。さらに、複数の単位プリズム７０は、その長手方向に直交する方向に沿って、本体部６５の入光側面６７上に隙間無く並べられている。したがって、光学シート６０の入光面６２は、本体部６５上に隙間無く配列された単位プリズム７０の表面（プリズム面）７１，７２によって形成されている。

なお、上述してきたように、光学シート６０は、導光板３０に重ねられるようにして配置され、光学シート６０の単位プリズム７０が導光板３０の出光面３１に対面するようになっている。また、図１及び図２に示すように、光学シート６０は、単位プリズム７０の長手方向が導光板３０による導光方向（導光板３０の入光面３３と当該入光面に対向する反対面３４とを結ぶ第１方向）ｄ_１と交差するように、導光板３０に対して位置決めされている。より厳密には、単位プリズム７０の長手方向が導光板３０による導光方向（つまり、第１方向）ｄ_１と直交するとともに、単位プリズム７０の配列方向が導光板３０による導光方向ｄ_１と平行になるように、光学シート６０が導光板３０に対して位置決めされている。したがって、各単位プリズム７０は、導光板３０の単位光学要素５０の配列方向と平行な第２方向ｄ_２に延びている。

図２によく示されているように、各単位プリズム７０は、単位プリズム７０の配列方向、つまり第１方向ｄ_１に沿って、互いに対向して配置された第１プリズム面７１および第２プリズム面７２を有している。各単位プリズム７０の第１プリズム面７１は、第１方向における一側（図１および図２の紙面における左側）に位置し、第２プリズム面７２は、第１方向における他側（図１および図２の紙面における右側）に位置している。より詳細には、各単位プリズム７０の第１プリズム面７１は、第１方向ｄ_１における光源２４の側に位置して第１方向ｄ_１における一側を向く。各単位プリズム７０の第２プリズム面７２は、第１方向ｄ_１における光源２４から離間する側に位置し、第１方向ｄ_１における他側を向く。後述するように、第１プリズム面７１は、主として、第１方向ｄ_１における一側に配置された光源２４から導光板３０内に進み、その後に導光板３０から出射した光が、光学シート６０へ入射する際の入射面として機能する。一方、第２プリズム面７２は、光学シート６０へ入射した光を反射して、当該光の光路を補正する機能を有する。

図７及び図８によく示されているように、第１プリズム面７１および第２プリズム面７２は、それぞれ本体部６５から延び出るとともに互いに接続されている。第１プリズム面７１および第２プリズム面７２が本体部６５にそれぞれ接続する位置において、単位プリズム７０の基端部７５ｂが画成されている。また、第１プリズム面７１および第２プリズム面７２が互いに接続する位置において、本体部６５から最も入光側に突出した単位プリズム７０の先端部（頂部）７５ａが画成されている。

上述したように、また図７及び図８に示すように、本体部６５のシート面（本体部６５の入光側面６７、光学シート６０のシート面）への法線方向ｎｄおよび単位プリズム７０の配列方向である第１方向ｄ_１の両方に平行な断面（以下においては、単に光学シートの主切断面とも呼ぶ）における各単位プリズム７０の断面形状は、当該単位プリズム７０の長手方向（直線状に延びている方向）に沿って一定となっている。

以下において、光学シートの主切断面における単位プリズム７０の断面形状についてさらに詳細に説明する。なお、図７では、光学シートの主切断面に相当する図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った光学シートの断面が示され、図８及び図１１では、光学シートの主切断面と平行な断面において、面光源装置２０が示されている。図７、図８及び図１１に示すように、本実施の形態においては、光学シートの主切断面における各単位プリズム７０の断面形状は、入光側（導光板の側）に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、主切断面において、本体部６５のシート面と平行な単位プリズム７０の幅は、本体部６５の法線方向ｎｄに沿って本体部６５から離間するにつれて小さくなっていく。

本実施の形態において、光学シート６０の主切断面において単位プリズム７０の外輪郭の一部をなす第２プリズム面７２（入光側面の一部をなす第２プリズム面７２）が、第１方向ｄ_１に対してなす角度を傾斜角度θ_ｂとすると、少なくとも一つの単位プリズム７０の傾斜角度θ_ｂは、第２プリズム面７２内において一定とはなっていない。図７、図８及び図１１に示すように、傾斜角度θ_ｂは、第２プリズム面７２内において、本体部６５から最も離間した当該単位プリズムの先端部７５ａから本体部６５に最も接近した当該単位プリズム６０の基端部７５ｂへ向けて、大きくなるように変化する。図８示すように、このような単位プリズム６０によれば、第２プリズム面７２のうちの、正面方向ｎｄに対する傾斜角度が比較的小さくなる方向に進む比較的に立ち上がった光Ｌ８１が主として入射するようになる基端部７５ｂ側の領域、並びに、正面方向ｎｄに対する傾斜角度が非常に大きくなる方向に進む比較的に寝た光Ｌ８２が主として入射するようになる先端部７５ａ側の領域の両方において、優れた集光機能を確保することができる。

具体的な構成として、光学シートの主切断面において、第１方向ｄ_１に対する傾斜角度θ_ｂが、単位プリズム７０の先端部７５ａの側から基端部６５ｂの側へ向けて、しだいに大きくなるように配置された複数の要素面７３を含んでいる。図示された本実施の形態では、単位プリズム７０の第２プリズム面７２の輪郭は、光学シートの主切断面において、直線部をつなぎ合わせてなる、或いは、直線部をつなぎ合わせるとともにつなぎ目を面取りしてなる形状を有している。言い換えると、単位プリズム７０の第２プリズム面７２の外輪郭は、折れ線状に、或いは、折れ線の角部を面取りしてなる形状に、形成されている。とりわけ図示された例において、第２プリズム面７２は、先端部７５ａを画成する第１要素面７３ａと、第１要素面７３ａに本体部６５の側から隣接する第２要素面７３ｂと、を有している。そして、第２要素面７３ｂの傾斜角度θ_ｂが、第２要素面７３ｂでの傾斜角度θ_ｂよりも大きくなっている。

なお、傾斜角度θ_ｂとは、上述したように、光学シート６０の主切断面において、単位プリズム６０の入光側面（第２プリズム面７２）が第１方向ｄ_１に対してなす角度である。折れ線を構成する各要素面７３と第１方向ｄ_１との間に形成される角度（厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度（劣角の角度））が傾斜角度θ_ｂとなる。

以上のような構成を有した光学シート６０において、光学シートの主切断面において単位プリズム７０の配列方向に沿った単位プリズム７０の第２プリズム面７２の幅Ｗ_ｂ（図８参照）に対する、光学シートの主切断面において本体部６５の法線方向ｎｄに沿った単位プリズム７０の高さＨ_ｂの比（Ｈ_ｂ／Ｗ_ｂ）の大きさが、当該光学シート６０の集光性および拡散性に影響を与える。そして、本実施の形態においては、後述する作用効果を確保する上で、単位プリズム７０の第２プリズム面７２の幅Ｗ_ｂに対する単位プリズム７０の高さＨ_ｂの比（Ｈ_ｂ／Ｗ_ｂ）が、０．７以上０．９以下となっていることが好ましい。また、第２プリズム面７２の第１要素面７３ａでの傾斜角度θ_ｂを４５°以上６０°以下とすることができ、第２プリズム面７２の第２要素面７３ｂでの傾斜角度θ_ｂを５０°以上７０°以下とすることができる。

また、後述するように光源光の利用効率を有効に改善して所定の方向での輝度を効果的に上昇させる観点からは、光学シート６０の主切断面における単位プリズム７０の形状が次のように構成されていることが好ましい。まず、図７に示すように、光学シートの主切断面において、単位プリズム７０の二つの基端部７５ｂの中点Ｐ_ｍと当該単位プリズム７０の先端部７５ａとの第１方向ｄ_１に沿ったずれ量ｚの、当該単位プリズム７０の第１方向ｄ_１に沿った幅Ｗ_ｂに対する比（ｚ／Ｗ_ｂ）が、次の条件（ａ）を満たすようになっていることが好ましい。
０ ≦ ｜ｚ／Ｗ_ｂ｜ ≦ ０．０６ ・・・（ａ）

条件（ａ）が満たされる場合、単位プリズム７０が、傾斜角度θ_ｂが互いに異なる複数の要素面７３を有することによって優れた集光機能を発揮し得るようにしながら、光学シートの出切断面での法線方向ｎｄを中心としたその線対称性を或る程度維持することが可能となる。言い換えると、条件（ａ）によって、優れた集光機能を発揮し得る単位プリズム７０の非対称性が制限されている。本件発明者が確認したところ、条件（ａ）を満たす単位プリズム７０を有した光学シート６０を、偏光分離シート２９と組み合わせて使用した場合、光学シート６０自体が優れた集光機能を発揮して正面方向への輝度を向上させるだけでなく、偏光分離シート２９による光源光の再利用効果が有効に促進されて正面方向輝度を相乗的に上昇させることができた。

また、光学シート６０のその他の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、以上のような構成からなる単位プリズム７０の具体例として、単位プリズム７０の配列ピッチ（図示された例では、単位プリズム７０の幅Ｗ_ｂに相当）を１０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。ただし、昨今においては、単位プリズム７０の配列の高精細化が急速に進んでおり、単位プリズム７０の配列ピッチを１０μｍ以上４０μｍ以下とすることが好ましい。また、光学シート６０のシート面への法線方向ｎｄに沿った本体部６５からの単位プリズム７０の突出高さＨ_ｂを５．５μｍ以上１８０μｍ以下とすることができる。

以上のような構成からなる光学シート６０は、基材上に光学シート６０を賦型することにより、あるいは、押し出し成型により、作製することができる。光学シート６０の本体部６５及び単位プリズム７０をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。

電離放射線硬化型樹脂を基材上に硬化させることによって光学シート６０を作製する場合、単位プリズム７０とともに、単位プリズム７０と基材との間に位置するようになるシート状のランド部を、基材上に形成するようにしてもよい。この場合、本体部６５は、基材と電離放射線硬化型樹脂によって形成されたランド部とから構成されるようになる。一方、押し出し成型で作製された光学シート６０においては、本体部６５と、本体部６５の入光側面６７上の複数の単位プリズム７０と、が一体的に形成され得る。

次に、以上のような構成からなる表示装置１０の作用について説明する。

まず、図１及び図２に示すように、光源２４をなす発光体２５で発光された光は、入光面３３を介し、導光板３０に入射する。図２に示すように、導光板３０へ入射した光Ｌ２１，Ｌ２２は、導光板３０の出光面３１および裏面３２において、反射、とりわけ導光板３０をなす材料と空気との屈折率差に起因して全反射を繰り返し、導光板３０の入光面３３と反対面３４とを結ぶ第１方向（導光方向）ｄ_１へ進んでいく。

導光板３０の裏面３２は、入光面３３から反対面３４に向かうにつれて、出光面３１に対して接近するように傾斜した傾斜面３７を有している。傾斜面３７は段差面３８及び接続面３９を介して連結されている。このうち段差面３８は、導光板３０の板面の法線方向ｎｄに延びている。したがって、導光板３０内を入光面３３の側から反対面３４の側へと進む光の殆どは、裏面３２のうち、段差面３８に入射することなく、傾斜面３７又は接続面３９にて反射するようになる。そして、裏面３２のうちの傾斜面３７で反射すると、図２に示された断面における当該光の進行方向は、導光板３０の板面に対する傾斜角度を増大させる。すなわち、裏面３２のうちの傾斜面３７で反射すると、以降における、当該光の出光面３１及び裏面３２への入射角度が小さくなる。したがって、導光板３０内を進む光の出光面３１及び裏面３２への入射角度は、裏面３２のうちの傾斜面３７での一以上の反射によって、次第に小さくなっていき、全反射臨界角未満となる。この場合、当該光は、導光板３０の出光面３１および裏面３２から、出射し得るようになる。出光面３１から出射した光Ｌ２１，Ｌ２２は、導光板３０の出光側に配置された光学シート６０へと向かう。一方、裏面３２から出射した光は、導光板３０の背面に配置された反射シート２８で反射され再び導光板３０内に入射して導光板３０内を進むことになる。

とりわけ、図示された例においては、導光方向に沿って入射面３３から反対面３４に接近するにつれて、裏面３２うちの傾斜面３７が占める割合が高くなっている。これにより、出射光量が少なくなってしまう傾向がある入光面３３から離間した領域において、導光板３０の出光面３１からの出射光量を十分に確保し、導光方向に沿った出射光量の均一化を図ることができる。

ところで、図示する導光板３０の出光面３１は複数の単位光学要素５０によって構成され、各単位光学要素５０の主切断面における断面形状は、正面方向を中心として対称的に配置された五角形形状または当該五角形形状の一以上の角を面取りしてなる形状となっている。より詳細には上述したように、導光板３０の出光面３１は、導光板３０の裏面３２に対して傾斜した折れ面として、構成されている（図５参照）。この折れ面は、基部４０の出光側面４１への法線方向ｎｄを挟んで互いに逆側に傾斜した傾斜面３５，３６となっている。そして、この傾斜面３５，３６で全反射して導光板３０内を進む光およびこの傾斜面３５，３６を通過して導光板３０から出射する光は、この傾斜面３５，３６から、以下に説明する作用を及ぼされるようになる。まず、傾斜面３５，３６で全反射して導光板３０内を進む光に対して及ぼされる作用について説明する。

図５には、出光面３１および裏面３２において全反射を繰り返しながら導光板３０内を進む光Ｌ５１，Ｌ５２の光路が、導光板の主切断面内に示されている。上述したように、導光板３０の出光面３１をなす傾斜面３５，３６は、基部４０の出光側面４１への法線方向ｎｄを挟んで互いに逆側に傾斜した二種類の面を含んでいる。また、互いに逆側に傾斜した二種類の傾斜面３５，３６は、第２方向ｄ_２に沿って、交互に並べられている。そして、図５に示すように、導光板３０内を出光面３１に向けて進み出光面３１に入射する光Ｌ５１，Ｌ５２は、多くの場合、二種類の傾斜面３５，３６のうちの、導光板の主切断面において基部４０の出光側面４１への法線方向ｎｄを基準として当該光の進行方向とは逆側に傾斜した傾斜面へ入射する。

この結果、図５に示すように、導光板３０内を進む光Ｌ５１，Ｌ５２は、出光面３１の傾斜面３５，３６で全反射する多くの場合、第２方向ｄ_２に沿った成分を低減されるようになり、さらには、主切断面においてその進行方向は正面方向ｎｄを中心として逆側に向くようにもなる。このようにして、導光板３０の出光面３１をなす傾斜面３５，３６によって、ある発光点で放射状に発光された光が、そのまま第２方向ｄ_２に拡がり続けることが規制される。すなわち、光源２４の発光体２５から第１方向ｄ_１に対して大きく傾斜した方向に発光され導光板３０内に入射した光も、第２方向ｄ_２への移動を規制されながら、主として第１方向ｄ_１へ進むようになる。これにより、導光板３０の出光面３１から出射する光の第２方向ｄ_２に沿った光量分布を、光源２４の構成（例えば、発光体２５の配列）や、発光体２５の出力によって、調節するといったことが可能となる。

次に、出光面３１を通過して導光板３０から出射する光に対して及ぼされる作用について説明する。図５に示すように、出光面３１を介し導光板３０から出射する光Ｌ５１，Ｌ５２は、導光板３０の出光面３１をなす単位光学要素５０の出光側面において屈折する。この屈折により、主切断面において正面方向ｎｄから傾斜した方向に進む光Ｌ５１，Ｌ５２の進行方向（出射方向）は、主として、導光板３０内を通過している際における光の進行方向と比較して、正面方向ｎｄに対してなす角度が小さくなるように、曲げられる。このような作用により、単位光学要素５０は、導光方向と直交する第２方向ｄ_２に沿った光の成分について、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、単位光学要素５０は、導光方向と直交する第２方向ｄ_２に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。このようにして、導光板３０から出射する光の出射角度は、導光板３０の単位光学要素５０の配列方向と平行な面内において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。

以上のようにして、導光板３０から出射する光の出射角度は、導光板３０の単位光学要素５０の配列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。その一方で、導光板３０から出射する光の出射角度は、それまで、導光板３０内を主として第１方向ｄ_１に進んでいたことに起因して、図２に示すように、第１方向（導光方向）ｄ_１と平行な面において、正面方向ｎｄから比較的大きく傾斜した比較的に大きな出射角度θ_ｋとなる。つまり、導光板３０から出射する光の第１方向成分ｄ_１の出射角度（出射光の第１方向成分と導光板３０の板面への法線方向ｎｄとがなす角度θ_ｋ（図２参照））は、比較的大きな角度となる狭い角度範囲内に偏る、傾向がある。

例えば、上述の例示の形状および寸法からなる導光板３０では、導光板３０の主切断面内における各方向への導光板３０の出光面３１上での輝度の角度分布において、ピーク輝度Ｉ_ｍａｘ２が得られる方向が導光板３０の法線方向ｎｄに対してなす角度の大きさθ_{ａＩｍａｘ２}、及び、ピーク輝度が得られる方向の両側にそれぞれ位置しピーク輝度の半分の輝度が得られる方向がピーク輝度が得られる方向から傾斜した角度の大きさの平均値θ_ａＩα２を、次の範囲に設定することができる。
０° ≦ θ_{ａＩｍａｘ２} ≦ ３°
１２° ≦ θ_ａＩα２ ≦ ２７°

また、上述の例示の形状および寸法からなる導光板３０では、導光板３０の法線方向ｎｄ及び第１方向ｄ_１の両方に平行な面内における各方向への導光板３０の出光面３１上での輝度の角度分布において、ピーク輝度Ｉ_ｍａｘ１が得られる方向が導光板３０の法線方向ｎｄから第１方向ｄ_１に沿って他側（反対面３４の側）へ傾斜した角度θ_{ａＩｍａｘ１}、及び、導光板３０の法線方向ｎｄとピーク輝度が得られる方向との間に位置するピーク輝度の半分の輝度が得られる方向がピーク輝度が得られる方向から第１方向ｄ_１に沿って一側（入光面３３の側）へ傾斜した角度θ_ａＩα１を、次の範囲に設定することができる。
７０° ≦ θ_{ａＩｍａｘ１} ≦ ８０°
５° ＜ θ_ａＩα１ ≦ １５°

なお、図９及び図１０は、導光板３０の出光面３１で測定された輝度の角度分布の一例を示している。図９に示された輝度分布は、第１方向ｄ_１及び正面方向ｎｄの両方向に平行な面内の各方向からの輝度について実際に調べた結果である。図９に示されたグラフにおいて、正面方向から第１方向に沿って他側に傾斜した角度の値を正としている。一方、図１０に示された輝度分布は、第２方向ｄ_２及び正面方向ｎｄの両方向に平行な面内の各方向からの輝度について実際に調べた結果である。

導光板３０から出射した光は、その後、光学シート６０へ入射する。上述したように、この光学シート６０は、導光板３０の側へ向けて先端部７５ａが突出する単位プリズム７０を有している。図２によく示されているように、単位プリズム７０の長手方向は、導光板３０による導光方向（第１方向）ｄ_１と交差する方向、とりわけ本実施の形態では導光方向と直交する第２方向ｄ_２と、平行になっている。

この結果、第１方向ｄ_１における一側（図２の紙面における左側）に配置された光源２４で発光され導光板３０を介して光学シート３０へ向かう光Ｌ２１，Ｌ２２は、互いに接続された第１プリズム面７１および第２プリズム面７２のうちの、第１方向ｄ_１における光源２４側となる一側に位置する第１プリズム面７１を介して単位プリズム７０へ入射する。図２に示すように、この光Ｌ２１，Ｌ２２は、その後、第１方向ｄ_１における光源とは反対側の他側（図２の紙面における右側）に位置する第２プリズム面７２で全反射してその進行方向を変化させるようになる。

そして、単位プリズム７０の第２プリズム面７２での全反射により、図２及び図８に示された光学シートの主切断面（第１方向（導光方向）ｄ_１と正面方向ｎｄとの両方向に平行な断面）において正面方向ｎｄから傾斜した方向に進む光Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ８１，Ｌ８２は、その進行方向が正面方向ｎｄに対してなす角度が小さくなるように、曲げられる。このような作用により、単位プリズム７０は、第１方向（導光方向）ｄ_１に沿った光の成分について、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、光学シート６０は、第１方向ｄ_１に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。

なお、このように光学シート６０の単位プリズム７０によってその進行方向を大きく変化させられる光は、主として、単位プリズム７０の配列方向である第１方向ｄ_１に進む成分であり、導光板３０の単位光学要素５０の傾斜面３５，３６によって集光させられる第２方向ｄ_２に進む成分とは異なる。したがって、光学シート６０の単位プリズム７０での光学的作用によって、導光板３０の単位光学要素５０によって上昇させられた正面方向輝度を害すことなく、さらに、正面方向輝度を向上させることができる。

光学シート６０を出射した光は、偏光分離シート２９に入射する。偏光分離シート２９は、当該偏光分離シート２９の出光側に位置する液晶表示パネル１５の下偏光板１４を透過し得る一方の偏光成分の光を透過し、下偏光板１４で吸収される他方の偏光成分の光を反射する。面光源装置２０の発光面２１を形成する偏光分離シート２９から出射した一方の偏光成分の光は、その後、液晶表示パネル１５へ入射して下偏光板１４を透過する。下偏光板１４を透過した光は、画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板１３を透過するようになる。このようにして、液晶表示パネル１５によって、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とにより、液晶表示装置１０の観察者が、映像を観察することができるようになる。

一方、偏光分離シート２９で反射された他方の偏光成分の光は、その進行方向を入光側へ向けて折り返す。偏光分離シート５２で反射された光は、その後、反射や屈折等を繰り返すことによって偏光状態が変化し、再び、偏光分離シート５２を透過し得るようになる。すなわち、反射型の偏光分離シート２９は、下偏光板１４で吸収されるべき光の再利用を図り、これにより、光源２４からの光の利用効率を向上させることに寄与する。

ところで、従来技術の欄でも言及したように、傾斜角度が互いに異なる複数の要素面を有したプリズム面を含む光学シートの出光側に反射型偏光分離シートを組み入れた場合、所望の方向での輝度を期待したように向上させることができなかった。本件発明者らが検討したところ、反射型偏光分離シートの出光側面上での輝度の角度分布が、光学シートの出光側面上での輝度の角度分布から異なるものとなっていた。すなわち、光源２４の発光体２５で発光された光の利用効率自体は、偏光分離シート２９によって改善されるものの、輝度角度分布のプロファイルが所望の形状から崩れて平坦化しまっていた。その結果として、所定の方向での輝度、とりわけ正面方向ｎｄでの輝度を十分に向上させることができなかた。

このような不具合は、主切断面において非対称な単位プリズムを有する光学シートが組み込まれた面光源装置において、より顕著に生じた。そして、本件発明者らは、単位プリズムのプリズム面に関して、当該光学シートの主切断面での非対称性に制限を設けることによって、すなわち、上述した条件（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）を単位プリズム７０に課すことにより、この不具合を効果的に解消し得ることを確認した。すなわち、上述した条件（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）を満たす単位プリズム７０を含む光学シート６０が組み込まれた面光源装置２０においては、反射型偏光分離シート２９を設けることによって、輝度の角度分布のプロファイルを崩すことなく、その一方で、所定方向の輝度、とりわけ正面方向での輝度を向上させることができた。さらに言い換えると、条件（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）を満たす単位プリズム７０を含む光学シート６０によれば、反射型偏光分離シート２９による光再利用機能を有効に発揮させることができ、所定方向の輝度、とりわけ正面方向での輝度を効果的に上昇させることができた。

条件（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）を満たす光学シート６０によって、反射型偏光分離シート２９による光再利用機能の有効発揮が実現され、効果的な輝度向上を達成できる理由の詳細は、不明であるが、以下の点が一要因であると考えられる。ただし、本発明は、以下の推定に拘束されない。

まず、偏光分離シート２９での反射は、概ね、正反射となる。また、光学シート６０の第２プリズム面７２での集光機能により、とりわけ複数の要素面７３を含んだ第２プリズム面７２での優れた集光機能により、光学シート６０からの出射方向は正面方向に絞り込まれている。したがって、図１１に示すように、偏光分離シート２９で反射された他方の偏光成分の光（以下、リサイクル光とも呼ぶ）Ｌ９１，Ｌ９２は、正面方向に対して大きく傾斜しない方向に進み、光学シート６０の単位プリズム７０の第１プリズム面７１又は第２プリズム面７２に入射する。

図１１に示すように、第２プリズム面７２に入射したリサイクル光Ｌ９１は、偏光分離シート２９へ入射する前の光路を逆向きに進むようにして、第２プリズム面７２で全反射し、その後、第１プリズム面７１で屈折して光学シート６０から出射する。このようなリサイクル光Ｌ９１の多くは、導光板３０を透過して反射シート２８へと進み、反射シート２８での反射により進行方向を逆転させる。さらに、反射シート２８で反射した光Ｌ９１の多くは、条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の一以上が満たされて光学シートの主切断面における単位プリズム７０の線対称性が或る程度確保されている場合、概ね、偏光分離シート２９で反射して反射シート２８へ入射する前における当該光Ｌ９１の光路に対して光学シートの主切断面において法線方向ｎｄを中心として線対称となる光路を、逆向きに進むようにして、偏光分離シート２９まで進むことができる。すなわち、図１１に示すように、リサイクル光Ｌ９１は、導光板３０を透過した後、単位プリズム７０の第２プリズム面７２を介して光学シート６０へ入射し、次に、第１プリズム面７１での全反射によって進行方向を正面方向に絞り込まれる。

従来の光学シートでは、第２プリズム面７２に相当するプリズム面の折れ面が、導光板内を導光されてきた光に対して優れた正面方向への集光機能を発揮していた。その一方で、従来の光学シートのプリズム面は、リサイクル光に対する集光機能を考慮されずに設計されていたため、図１１に示されたリサイクル光Ｌ９１の進行方向を正面方向へ有効に偏向することができなかったものと予想される。

以上のことから、従来の光学シートと比較して、条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の一以上を満たす光学シートによれば、偏光分離シート２９で反射されて再び光学シート６０の第２プリズム面７２に進むリサイクル光Ｌ９１の最終的な出射方向が正面方向に対してなす角度を、より小さくすることができるものと予想される。

次に、偏光分離シート２９で反射した後に、光学シート６０へ再入射して、単位プリズム７０の第１プリズム面７１に進む光Ｌ９２について、説明する。図１１に示すように、条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の一以上が満たされて光学シートの主切断面における単位プリズム７０の線対称性が或る程度確保されている場合、第１プリズム面７１に入射したリサイクル光Ｌ９２の多くは、概ね、偏光分離シート２９へ入射する前の光路に対して光学シートの主切断面において法線方向ｎｄを中心として線対称となる光路を逆向きに進むようにして、単位プリズム７０を通過して光学シート６０から出射する。この際、リサイクル光Ｌ９２の多くは、第１プリズム面７１で全反射し、その後、第２プリズム面７２で屈折して光学シート６０から出射する。

この点、従来の光学シートでは、第１プリズム面７１に相当する面はリサイクル光Ｌ９２を反射、とりわけ全反射させることを意図されていなかった。したがって、リサイクル光Ｌ９２を図１１に示すように導光板３０へ入射し得る方向へ向けて出射させることができなかったものと推測される。

光学シート６０から出射した多くのリサイクル光Ｌ９２は、導光板３０を透過して反射シート２８へと進み、反射シート２８での反射により進行方向を逆転させる。図１１に示すように、反射シート２８で反射したリサイクル光Ｌ９２は、導光板３０を透過し、単位プリズム７０の第１プリズム面７１を介して光学シート６０へ入射し、次に、第２プリズム面７２での全反射によって進行方向を正面方向に絞り込まれる。

以上のことから、従来の光学シートと比較して、条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の一以上を満たす光学シートによれば、偏光分離シート２９で反射されて光学シート６０の第１プリズム面７１に進むリサイクル光Ｌ９２の最終的な出射方向が正面方向に対してなす角度を、より小さくすることができるものと予想される。

なお、以上の推定メカニズムからすれば、反射シート２８での反射は正反射であることが好ましい。反射シート２８での反射が正反射であれば、偏光分離シート２９で反射されたリサイクル光Ｌ９１，Ｌ９２の反射シート２８までの光路と、反射シート２８で反射されて偏光分離シート２９に向かうまでの光路とが、図１１に示すように、光学シートの主切断面において或る程度の対称性を有するようになる。この結果、リサイクル光Ｌ９１，Ｌ９２の出射方向が正面方向に対してなす角度が小さくなる。

このため、反射シート２８での反射が正反射であることが好ましい。具体的には、第１方向ｄ_１に平行となる面内を進んで６０°の入射角度で入射する入射光を用いてＪＩＳＺ８７４１に準拠して測定された反射シート２８の鏡面光沢度が、４６０以上８００未満となっていることが好ましい。この場合、正面方向輝度の向上が顕著となる。

以上のような本実施の形態によれば、第２プリズム面７２は、光学シートの主切断面において、第１方向ｄ_１に対する傾斜角度θ_ｂが、本体部６５から最も離間した単位プリズム７０の先端部７５ａの側から、本体部６５に最も近接した単位プリズム７０の基端部７５ｂの側へ向けて、しだいに大きくなるように配置された複数の要素面７３を含んでいる。そして、光学シートの主切断面において、単位プリズム７０の二つの基端部７５ｂの中点Ｐ_ｍと当該単位プリズム７０の先端部７５ａとの第１方向ｄ_１に沿ったずれ量ｚの、当該単位プリズム７０の第１方向ｄ_１に沿った幅Ｗ_ｂに対する比（ｚ／Ｗ_ｂ）が、次の条件（ａ）を満たす。
０ ≦ ｜ｚ／Ｗ_ｂ｜ ≦ ０．０６ ・・・（ａ）
このような光学シート６０を反射型偏光分離シート２９と組み合わせて用いた際、当該光学シート６０が、光源２４からの光の利用効率を有効に改善して優れた集光機能を発揮することができる。

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、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

まず、上述した実施の形態において、光学シート６０の単位プリズム７０の一例について説明したが、この例に限られず、種々の変更が可能である。例えば、複数の単位プリズム７０が、互いに異なる構成を有していてもよい。また、第２プリズム面７２が、二つの要素面７３を含む例を示したがこれに限られず、第２プリズム面７２が、三以上の要素面７３を含んでいてもよい。さらに、単位プリズム７０の主切断面における断面形状が、図７及び図８に示された具体例に限られず、例えば、五角形形状、或いは六角形形状等であってもよい。

また、図１３に示すように、光学シート６０の単位プリズム７０によって形成される面とは反対側となる出光面６１に、光拡散層６５ａが形成されていてもよい。図１３に示された例において、光拡散層６５ａは、バインダー樹脂６９と、バインダー樹脂６９中に分散した光拡散粒子６８と、を有している。なお、この光拡散層６５ａの拡散能は、光拡散層６５ａを平行光束が入射した場合、ピーク輝度の半分の輝度が得られる角度範囲が０．８°以下となるように設定されていることが好ましい。このように光拡散層６５ａの拡散能が弱目に設定されていれば、偏光分離シート２９で反射されたリサイクル光Ｌ９１，Ｌ９２の反射シート２８に到達するまでの光路と、反射シート２８で反射されて偏光分離シート２９に到達するまでの光路とが、図１１に示すように、光学シートの主切断面において或る程度の対称性を有するようになる。この結果、上述したように、偏光分離シート２９による光源光の再利用機能が効果的に発揮され、且つ、光学シート６０の集光機能も効果的に発揮されるようになる。

また、この光拡散層６５ａの拡散能は、光拡散層６５ａを平行光束が入射した場合、ピーク輝度の半分の輝度が得られる角度範囲が２．６°以上となるように設定されていることが好ましい。この場合、光拡散層６５ａでの拡散により、光学シート６０や導光板３０に生じた欠陥を目立ちにくくして隠蔽することが可能となる。例えば、光学シート６０や導光板３０の製造中に生じた傷や凹み等により輝点や欠点が生じたとしても、マット層７０の拡散能により、当該欠陥を不可視化することができる。このようなマット層７０での光拡散機能により、反射シート２８、導光板３０またはマット層７０についての欠陥に対する許容範囲を拡大させることができ、結果として、反射シート２８、導光板３０またはマット層７０等の歩留まりを改善することができる。また、マット層７０での拡散機能は、面光源装置２０の発光面２１上で測定される輝度の角度分布を滑らかにすることができ、観察者が、観察角度を変化させた際に大きな明るさの変化が生じることを効果的に回避し、適切な画像の観察が可能な角度範圍（視野角）を提供することができる。

さらに、上述した実施の形態において、導光板３０の単位光学要素５０の一例について説明したが、この例に限られず、種々の変更が可能である。例えば、導光板３０に含まれる複数の単位光学要素５０が、互いに異なる構成を有していてもよい。また、単位光学要素５０の主切断面における断面形状が、図５に示された具体例に限られず、例えば三角形形状や半円状であってもよい。

また、上述した実施の形態において、光源２４からの光が導光板３０を経由して光学シート６０に入射する例を示したが、これに限られない。図１３に示すように、光源２４が、光学シート６０に直接入射する光を投射するようにしてもよい。

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。

以下に説明するようにして、各サンプルに係る光学シートを作製した。作製したサンプルは、光学シートの主切断面における断面形状を異にし、その他において互いに同一とした。各サンプルは、図１〜９を参照して説明した上述の一実施の形態と同一に構成した。すなわち、各サンプル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た単位プリズムと、を有するようにした。各サンプルに係る光学シートは、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製Ａ４３００）の一方に面上に、紫外線硬化型樹脂（ＤＩＣ株式会社、ＲＣ２５−７５０）を用いて単位プリズムを賦型することによって作製した。光学シートの主切断面におけるサンプルの各寸法は、表１に示す通りとした。表１における各寸法は、上述の実施の形態で説明した通りであり、詳しくは図７及び図８に示された各寸法に該当する。また、表１には、光学シートが、上述してきた条件（ａ）を満たすか否かについても示している。

各サンプルに係る光学シートを用いて面光源装置を作製した。面光源装置は、上述の一実施の形態と同一に構成し、光源、導光板、光学シート、反射シート、及び、反射型の偏光分離シートを有するようにした。光源、導光板、反射シート、偏光分離シートは、市販されている液晶表示装置に組み込まれているものを利用し、各面光源装置間で共通とした。

各光学シートを用いて作製された面光源装置の偏光分離シート上での正面方向輝度Ｉ_ｃと、光学シートの主切断面に沿った面内での偏光分離シート上での輝度角度分布において、ピーク輝度の半分の輝度が確保される方向が、ピーク輝度が得られる方向に対してなす角度の大きさ（半値角）θ_{ｃＩｍａｘ１}と、を調査した。また、面光源装置から偏光分離シートを除去し、光学シート上での正面方向輝度Ｉ_ｂと、光学シートの主切断面に沿った面内での光学シート上での輝度角度分布において、ピーク輝度の半分の輝度が確保される方向が、ピーク輝度が得られる方向に対してなす角度の大きさ（半値角）θ_{ｂＩｍａｘ１}と、を調査した。調査結果を表１に示す。表１において、輝度は相対比にて示している。一方、角度範囲の大きさの単位は〔°〕としている。

１０ 表示装置１０
１１ 表示面
１２ 液晶層
１３ 上偏光板
１４ 下偏光板
１５ 液晶表示パネル
２０ 面光源装置
２１ 発光面
２４ 光源
２５ 発光体
２８ 反射シート
２９ 偏光分離シート
３０ 導光板
３１ 出光面
３２ 裏面
３３ 入光面
３４ 反対面
３５ 傾斜面
３５ａ 第１面
３５ｂ 第２面
３６ 傾斜面
３６ａ 第１面
３６ｂ 第２面
３７ 傾斜面
３８ 段差面
３９ 接続面
４０ 基部
４１ 一側面
４２ 他側面
５０ 単位光学要素
５１ 外輪郭
５２ａ 先端部
５２ｂ 基端部
６０ 光学シート
６１ 出光面
６５ 本体部
６５ａ 光拡散層
６６ 出光側面
６７ 入光側面
６８ 光拡散粒子
６９ バインダー樹脂
７０ 単位プリズム
７１ 第１プリズム面
７２ 第２プリズム面
７３ 要素面
７３ａ 第１要素面
７３ｂ 第２要素面
７５ａ 先端部
７５ｂ 基端部

Claims (7)

1. シート状の本体部と、
   前記本体部上に第１方向に配列された複数の単位プリズムであって、各々が前記第１方向と交差する方向に延びている、複数の単位プリズムと、を備え、
   各単位プリズムは、前記第１方向の一側を向く第１プリズム面と、前記第１方向の他側を向く第２プリズム面と、を含み、
   前記第２プリズム面は、前記第１方向と前記本体部の法線方向との両方に平行な主切断面において、前記第１方向に対する傾斜角度が、前記本体部から最も離間した単位プリズムの先端部の側から、前記本体部に最も近接した単位プリズムの基端部の側へ向けて、しだいに大きくなるように配置された複数の要素面を含み、
   前記主切断面において、前記単位プリズムの二つの基端部の中点と当該単位プリズムの前記先端部との前記第１方向に沿ったずれ量ｚの、当該単位プリズムの前記第１方向に沿った幅Ｗ_ｂに対する比（ｚ／Ｗ_ｂ）が、次の条件を満たす、光学シート。
   ０ ≦ ｜ｚ／Ｗ_ｂ｜ ≦ ０．０６
2. 前記主切断面において、前記本体部の法線方向に沿った前記単位プリズムの高さｈ_ｂの、当該単位プリズムの前記第１方向に沿った幅Ｗ_ｂに対する比（Ｈ_ｂ／Ｗ_ｂ）が、次の条件を満たす、請求項１に記載の光学シート。
   ０．７ ≦ Ｈ_ｂ／Ｗ_ｂ ≦ ０．９
3. 前記光学シートの前記単位プリズムによって形成される面とは反対側となる面に、光拡散層が形成されており、
   前記光拡散層を平行光束が入射した場合、ピーク輝度の半分の輝度が得られる角度範囲は、２．６°以下である、請求項１又は２に記載の光学シート。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シートと、
   前記光学シートの前記単位プリズムに対面するようにして配置された出光面と、前記第１方向に対向する一対の側面と、を有する導光板と、
   前記光学シートの前記導光板の側とは反対側に配置された反射型偏光分離シートと、
   前記導光板の前記第１方向における一側に位置する前記側面に対面して配置された光源と、を備える、面光源装置。
5. 前記導光板は、前記出光面に対向する裏面をさらに有し、
   前記裏面は、前記第１方向における一側から他側へ向けて前記出光面に接近する傾斜面を含む、請求項４に記載の面光源装置。
6. 前記導光板の前記光学シートの側とは反対側に配置された反射シートを、さらに備え、
   前記第１方向に平行となる面内を進んで６０°の入射角度で入射する入射光を用いてＪＩＳＺ８７４１に準拠して測定された前記反射シートの鏡面光沢度は、４６０以上である、請求項４又は５に記載の面光源装置。
7. 請求項４〜６のいずれか一項に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置に対面して配置された表示パネルと、を備える、表示装置。

Images