JP2018045115A - 光学シート、面光源装置、映像源ユニット、液晶表示装置、及び、光学シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率を高めることができる光学シートを提供する。
【解決手段】所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、複数の光透過部の間に形成される光吸収部と、光吸収部の光学シートの厚み方向の一方側に形成される光反射部と、を備え、光反射部は正反射性を有する層である。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源の観察者側に配置される光学シート、該光学シートを用いた面光源装置、映像源ユニット、液晶表示装置、及び、光学シートの製造方法に関する。

液晶ディスプレイ、有機ＥＬ等のような、映像を観察者に出射する映像表示装置には、高い質の映像光を観察者に出射するために各種の機能を有する層を具備する光学シートが備えられている。

例えば、特許文献１には、観察者側への光線透過率が高く、光の利用効率に優れた光学シートが開示されており、該光学シートは断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合うレンズ部間の楔形部に光吸収性を有する材料が充填され、楔形部は観察者側に先端を有するとともに光源側に底面を有し、少なくとも楔形部の光源側の底面部に光反射層が設けられていることが開示されている。そして、同文献には、光反射層に光反射材料を含むこと、及び光反射材料が白色顔料、白色に着色した樹脂ビーズ、又はガラスビーズであることが記載されている。

特開２００６−１７１７０１号公報

ところが、特許文献１に記載の光学シートでは、光反射層に用いられている光反射材料は白色の樹脂ビーズ、又はガラスビーズ等のため、光源から出射された光が光反射層に到達すると拡散反射する。そうすると、該拡散反射された光は周囲に分散するため、光源側の部材に到達し再度反射して観察者側に向かう光もあるが、その多くは観察者側に向かうことなく吸収され消失してしまう。よって、特許文献１に記載の光学シートでは、光の利用効率を十分に高めることができない問題があった。

そこで、本発明では、光の利用効率を高めることができる光学シートを提供することを課題する。また、光学シートを用いた面光源装置、映像源ユニット、液晶表示装置、及び光学シートの製造方法を提供する。

以下、本発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、光源の観察者側に配置される光学シートであって、所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、複数の光透過部の間に形成される光吸収部と、光吸収部の光学シートの厚み方向の一方側に形成される光反射部と、を備え、光反射部は正反射性を有する層である、光学シートである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学シートにおいて、光反射部がアルミニウムを含む。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光学シートにおいて、光反射部が銀を含む。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光学シートにおいて、光反射部が光反射性材料を含む樹脂からなる。

請求項５に記載の発明は、光源と、光源の観察者側に配置される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学シートと、を備え、光学シートの光反射部が光源側に配置される、面光源装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の面光源装置と、面光源装置の観察者側に配置される液晶パネルと、を備える、映像源ユニットである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の映像源ユニットが筐体に納められた液晶表示装置である。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学シートの製造方法であって、光照射によって光透過部を形成する工程と、光吸収部の光学シートの厚み方向の一方側に光反射部を形成する工程と、を備える光学シートの製造方法である。

請求項９に記載の発明は、請求項８の光学シートの製造方法において、光反射部を形成する工程が金属蒸着法である。

請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の光学シートの製造方法において、光反射部を形成する工程が、光反射性材料を含む樹脂を充填する工程と、光学シートの厚み方向において、光透過部の面より突出した余剰分の樹脂を取り除く工程と、を含む。

本発明によれば、光の利用効率を高めることができる。

映像源ユニット１０を説明する分解斜視図である。 映像源ユニット１０の断面を示す分解図である。 映像源ユニット１０の他の断面を示す分解図である。 図２のうち光学シート３０に注目して拡大した図である。 映像源ユニット１００の断面を示す分解図である。 図５のうち光学シート１３０に注目して拡大した図である。

以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。
なお、各図において、見易さのため、繰り返しとなる符号については省略することがある。また、各図において、見易さのため、形状を変形や強調して表すことがある。

図１は第一の形態を説明する図であり、光学シート３０を含む映像源ユニット１０を説明する分解斜視図である。また図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿って切断したときの映像源ユニット１０の分解断面図の一部、図３にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿って切断したときの映像源ユニット１０の分解断面図の一部を表した。このような映像源ユニット１０は、説明は省略するが、不図示の筐体に、該映像源ユニット１０を作動させる電源、及び映像源ユニット１０を制御する電子回路等、映像源ユニット１０として動作するために必要とされる通常の機器とともに納められて液晶表示装置とされている。以下映像源ユニット１０について説明する。

映像源ユニット１０は、液晶パネル１５、面光源装置２０、及び機能フィルム４０を備えている。図１では紙面上方が観察者側となる。

液晶パネル１５は、観察者側に配置された上偏光板１３と、面光源装置２０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１２と、を有している。上偏光板１３、下偏光板１４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（透過軸に平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸に平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。

液晶層１２は、複数の画素が層面に沿った方向に縦横に配列されており、一つの画素を形成する領域毎に電界印加できる。そして電界印加された画素の配向が変化する。これにより、面光源装置２０側（すなわち入光側）に配置された下偏光板１４を透過した透過軸に平行な偏光成分（例えばＰ波）は、電界印加された画素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画素を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、画素への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した偏光成分（例えばＰ波）が、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して映像を表現する構造を有している。

液晶パネルはこのような原理により観察者に対して映像を提供することができるように構成されている。従って、液晶パネルの背面側から照明をする際には下偏光板の透過軸に平行な偏光成分を有する光を多く到達させることにより下偏光板を透過させて光の利用効率を高めることができる。
さらには、液晶パネルは、その性質上、該液晶パネルの法線方向からの入射光に対しては、出射光のコントラスト、及び効率（透過率）は優れている。しかしながら、液晶パネルの法線方向に対して斜めからの入射光、および観察者による斜め方向からの観察についてはコントラストの低下や効率（透過率）の低さが問題となる。すなわち、光の利用効率を高めるためには液晶パネルの法線方向からの入射光を多くすることも有効である。

液晶パネルの種類は特に限定されることはなく、公知の型の液晶パネルを挙げることができる。これには例えばＴＮ、ＳＴＮ、ＶＡ、ＭＶＡ、ＩＰＳ、ＯＣＢ等がある。

次に面光源装置２０について説明する。
面光源装置２０は、液晶パネル１５に対して観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル１５に面状の光を出射する照明装置である。図１〜図３よりわかるように、本形態の面光源装置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２１、光源２５、光拡散層２６、プリズム層２７、反射型偏光板２８、光学シート３０及び反射シート３９を有している。

導光板２１は、図１〜図３よりわかるように、基部２２及び裏面光学要素２３を有している。導光板２１は透光性を有する材料により形成された全体として板状の部材である。本形態で導光板２１の観察者側となる一方の板面側は平滑面とされ、これとは反対側である他方の板面側は裏面とされ、当該裏面には複数の裏面光学要素２３が配列されている。

基部２２、裏面光学要素２３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を用いることができる。これには例えば脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂や、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）等を挙げることができる。

基部２２は、その内部を光が導光されるとともに、裏面光学要素２３のベースとなる部位で、所定の厚さを有する板状である。

裏面光学要素２３は、基部２２の裏面側（反射型偏光板２８が配置される側とは反対側）に形成される突出した要素であり、本形態では三角柱状である。裏面光学要素２３は、突出した頂部の稜線が図１の紙面左右方向に延びる柱状であり、複数の裏面光学要素２３が当該延びる方向に直交する方向に所定のピッチで並べて配列されている。本形態の裏面光学要素２３は断面が三角形であるがこれに限定されることはなく、多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状の断面であってもよい。
複数の裏面光学要素２３の配列方向は導光方向であることが好ましい。すなわち、光源２５から離隔する方向に配列され、光源２５が配列される方向、又は１つの長い光源であれば該光源が延びる方向に平行に各裏面光学要素２３の稜線が延びている。

なお、本件明細書における「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を含む。また同様に、本件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」、「楕円」、「円」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。

このような構成を有する導光板２１は、押し出し成型により、又は、基部２２上に裏面光学要素２３を賦型することにより製造することができる。なお、押し出し成型で製造された導光板２１においては、基部２２、及び裏面光学要素２３が一体的に形成され得る。また、賦型によって導光板２１を製造する場合、裏面光学要素２３が、基部２２と同一の樹脂材料であっても、異なる材料であってもよい。

図１〜図３に戻って、光源２５について説明する。光源２５は、導光板２１の基部２２が有する側面のうち、複数の裏面光学要素２３が配列される方向の一方側の側面に配置される。光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）、又は白熱電球等の種々の態様で構成できる。本形態では光源２５は複数のＬＥＤからなり、不図示の制御装置により各ＬＥＤの点灯および消灯、並びに／又は、各ＬＥＤの点灯時の明るさを個別に独立して調節できるように構成されている。
なお、本形態では上記のように光源２５は一方側の側面に配置される例を示したが、さらにこの側面とは反対側となる側面にも光源が配置される形態であってもよい。なお、この場合には裏面光学要素の形状も公知の例に倣って形成する。

次に光拡散層２６について説明する。光拡散層２６は、導光板２１の出光側に配置され、ここに入射した光を拡散させて出射する機能を有する層である。これにより、導光板２１から出射した光をさらに均一性を高め、導光板２１に存在する傷を目立たなくすることができる。
光拡散層の具体的態様は、公知の光拡散層を用いることができ、例えば母材の中に光拡散剤を分散させた形態を挙げることができる。

プリズム層２７は、図１〜図３よりわかるように、光拡散層２６よりも液晶パネル１５側に設けられ、該液晶パネル１５側に向けて凸である単位プリズム２７ａを具備する層である。単位プリズム２７ａは、所定の断面を有して導光板２１の導光方向に直交する方向に延びる形態を有している。そして、複数の単位プリズム２７ａが導光方向に配列されている。また、単位プリズム２７ａが延びる方向は、後述する光透過部３３、及び光吸収部３４が延びる方向に平行とされている。これにより、光透過部３３、及び光吸収部３４に進行する光を正面方向に近づく方向に向きを変えることができ、光吸収部３４で吸収される光を減らし、光の利用効率をさらに高めることができる。
このようなプリズム層の単位プリズムの断面形状は、必要とする機能に応じて公知の形状を適用することができる。本形態では正面方向に光を集中させる機能を有するように形成しているが、逆に当該形状により光をさらに拡散させることもできる。

次に反射型偏光板２８について説明する。反射型偏光板２８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（透過軸に平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（反射軸に平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を反射する機能を有している。このような反射型偏光板の構造は公知のものを適用することができる。
このような反射型偏光板は公知のものを適用することができる。

ここで、反射型偏光板２８の透過軸が延びる方向は、上記した下偏光板１４の透過軸が延びる方向と同じであるとともに、後述する光学機能層３２の光透過部３３及び光吸収部３４が延びる方向に対して、映像源ユニット１の正面視で１°以上４１．７°以下であることが好ましい。より好ましくは１°以上２０°以下である。

次に光学シート３０について説明する。図４は図２のうち、光学シート３０の一部を拡大して表した図である。

光学シート３０は、所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、隣り合う光透過部の間に形成される光吸収部と、光吸収部の面のうち、光学シート３０の厚み方向の一方側の面に形成される光反射部と、を備える。

本形態における光学シート３０は、図１〜図４より分かるように、シート状に形成された基材層３１と、基材層３１の一方の面（本形態では導光板２１側の面）に設けられた光学機能層３２と、を備えており、該光学機能層３２には、光透過部３３、光吸収部３４、及び光反射部３５が具備されている。以下に、各構成について説明する。

なお、図４に示した光学シート３０は、後述するように、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（法線方向）の輝度を集中的に向上させる機能（集光機能）を有している。さらに、当該正面方向に対して大きな角度で進行した光を吸収する機能（光吸収機能）を備えている。そして、これに加えて入光側から入射した光を正反射させ、光源側に戻す機能も有する。

図１〜図４に示すように、基材層３１は光学機能層３２を支持する平板状のシート状部材である。
基材層３１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を用いることができる。これには例えばポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース樹脂（ＴＡＣ）、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。この中でも面光源装置２０と下偏光板１４との組み合わせを考慮して複屈折（リタデーション）の少ないＴＡＣ、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂を用いることが好ましい。さらには、車載用途などのように高い耐熱性が求められる用途では、ガラス転移点が高いポリカーボネート樹脂が望ましい。具体的にはポリカーボネート樹脂のガラス転移点は１４３℃であり、一般に１０５℃での耐久性が求められる車載用途に適している。

光学機能層３２は基材層３１の一方側の面（本形態では導光板２１側の面）に積層された層で、所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、複数の光透過部の間に形成される光吸収部と、光吸収部の面のうち光学シートの厚み方向の一方側の面に形成される光反射部と、を備えている。

本形態における光学機能層３２は、図４に示した断面を有して紙面奥／手前側に延びる形状を備える。すなわち、光学機能層３２は、図４に表れる断面において、略台形である光透過部３３を具備し、さらに、隣り合う２つの光透過部３３間に形成された断面が略台形の間隔に光吸収部３４及び光反射部３５を備えている。ここで光反射部３５は光吸収部３４の面のうち、光学シート３０の厚さ方向の一方の面である光源２５側に配置される。

光透過部３３は光を透過させることを主要の機能とする部位であり、本形態では図２、図４に表れる断面において、基材層３１側に長い下底、その反対側（導光板側）に短い上底を有する略台形の断面形状を有する要素である。光透過部３３は、基材層３１の層面に沿って当該断面を維持して上記した方向に延びるとともに、この延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で配列される。そして、隣り合う光透過部３３の間には、略台形断面を有する間隔が形成されている。従って、当該間隔は、光透過部３３の上底側（導光板２１側）に長い下底を有し、光透過部３３の下底側（液晶パネル側）に短い上底を有する台形断面を有し、ここに後述する必要な材料が充填されることにより光吸収部３４及び光反射部３５が形成される。なお、本形態では隣り合う光透過部３３は長い下底側の連結部３２ａで連結されている。

光透過部３３は屈折率がＮｔとされている。このような光透過部３３は、透過部構成組成物を硬化させることにより形成することができる。詳しくは後で説明する。屈折率Ｎｔの値は特に限定されることはないが、後述するように台形断面の斜面における光吸収部３４との界面で適切に光を反射（全反射を含む。）する観点から屈折率は１．４７以上１．６１以下が好ましく、１．４９以上１．５６以下がより好ましく、１．５６であることが特に好ましい。屈折率Ｎｔが１．４７未満であると、光吸収部３４との界面で適切に光を反射することが難しい。一方で、屈折率Ｎｔが１．６１を超えると、光透過部を形成する材料が割れやすい場合が多く、成形性に劣ることがある。

光吸収部３４は隣り合う光透過部３３の間に形成され、光透過部３３の間に形成される間隔の断面形状に対応する断面形状となる。従って短い上底が液晶パネル１５側を向き、長い下底が導光板２１側となる。そして光吸収部３４は、屈折率がＮｒとされるとともに、光を吸収することができるように構成されている。具体的には屈折率がＮｒであるバインダーに光吸収粒子が分散される。屈折率Ｎｒは、光透過部３３の屈折率Ｎｔよりも低い屈折率とされる。このように、光吸収部３４の屈折率を光透過部３３の屈折率より小さくすることにより、所定の条件で光透過部３３に入射した光を光吸収部３４との界面で適切に全反射させることができる。また、全反射条件を満たさない場合にも一部の光は当該界面で反射する。
屈折率Ｎｒの値は特に限定されることはないが、１．４７以上１．６１以下が好ましく、１．４９以上１．５６以下がより好ましく、１，４９が特に好ましい。屈折率Ｎｒが１．４７未満であると、光透過部３３との界面で適切に光を反射することが難しい。一方で、屈折率Ｎｒが１．６１を超えると、光吸収部を形成する材料が割れやすい場合が多く、成形性に劣ることがある。

光透過部３３の屈折率Ｎｔと光吸収部３４の屈折率Ｎｒとの屈折率の差は特に限定されるものではないが、０．０５以上０．１４以下であることが好ましい。屈折率差を大きくすることにより、より多くの光を全反射させることができる。

光反射部３５は、光吸収部３４の面のうち、光学シート３０の厚み方向の一方側となる面に形成され、正反射性（鏡面反射性）を有する。ここで「正反射」とは、公知の通りの意味であり、入射角と反射角とが反射面に対して同じ角度であることを意味する。
なお、光の利用効率を高める観点から、光源２５側に配置されることが好ましい。かかる観点から、本形態においては、図４に表したように、光吸収部３４の光源２５側の面に光反射部３５が形成されている。

光反射部３５をなす材料としては、光の正反射性を有する材料を含むものであれば特に限定されないが、好ましくはアルミニウムを含む金属や銀を含む金属等の金属材料、又は、光反射性材料を含む樹脂である。
ここで、光反射材性料を含む樹脂に用いられる光反射材性料としては、アルミニウム箔片（好ましくは、厚みが０．５μｍ以下、箔面積が２０μｍ^２以上２０００μｍ^２以下）、アルミニウム粉、ブロンズ粉、ステンレス粉、銅粉、錫粉等の金属粉、及び、パール粉等の真珠粉を挙げることができ、好ましくはアルミニウム箔片である。また、光反射性材料を含む樹脂に用いられる樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸エステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。また、さらに樹脂に溶剤を含むこともでき、溶剤としては、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤等を挙げることができる。
ここで、（メタ）アクリルとはアクリル及び／又はメタクリルを意味する。

光学機能層３２では、特に限定されることはないが、例えば次のように光透過部３３、光吸収部３４、及び光反射部３５が形成される。なお、ここで、光透過部３３間に形成された光吸収部３４及び光反射部３５を合せて「間部」と呼ぶことがある。
図４にＰ_ｋで表した光透過部３３と間部とのピッチは２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下であることがよりに好ましい。また、図４にθ_ｋで示した光透過部３３と間部との斜辺における界面と、光学機能層３２の層面の法線と、の成す角は０°以上１０°以下であることが好ましく、１°以上１０°以下であることがより好ましい。そして図４にＤ_ｋで示した間部の厚さは５０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以上１５０μｍ以下であることがよりに好ましい。さらに、図４にＤ_ｒで示した光反射部３５の厚さは２μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。これらの範囲内とすることにより、光の透過と光の吸収とのバランスが適切になることが多い。

本形態では光透過部３３と間部との界面が断面において一直線状となる例を示したが、これに限らず折れ線状、凸である曲面状、凹である曲面状等であってもよい。また、複数の光透過部３３、間部で断面形状が同じであってもよいし、所定の規則性を有して異なる断面形状であってもよい。

また、映像源ユニット１０を観察者側正面からみたときに、光透過部３３が延びる方向と、下偏光板１４の透過軸が延びる方向と、の成す角は１°より大きく以上４１．７°以下であることが好ましい。これにより光透過部３３と光吸収部３４との界面における反射で偏光成分が変化することを抑制し透過率を向上させることができる。より好ましいこの角度は１°より大きく２０°以下である。これによれば、当該成す角の変化による透過率の変化が小さくなり、製造における成す角のばらつきが性能に対して与えるばらつきを減じることができ、安定した性能の光学機能層を提供することができる。

光学シート３０は例えば次のように作製できる。
はじめに基材層３１に光透過部３３を形成する。これは、光透過部３３の形状が転写できる形状を表面に有する金型ロールと、これに対向するように配置されたニップロールとの間に、基材層３１となる基材シートを挿入する。このとき、基材シートと金型ロールとの間に光透過部を構成する組成物を供給しながら金型ロール及びニップロールを回転させる。これにより金型ロールの表面に形成された光透過部に対応する溝（光透過部形状を反転した形状）に光透過部を構成する組成物が充填され、該組成物が金型ロールの表面形状に沿ったものとなる。

ここで、光透過部を構成する組成物としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等の電離放射線硬化型の樹脂を挙げることができる。

金型ロールと基材シートとの間に挟まれ、ここに充填された光透過部を構成する組成物に対し、基材シート側から光照射装置により硬化させるための光を照射する。これにより、組成物を硬化させ、その形状を固定させることができる。そして、離型ロールにより金型ロールから基材層３１および成形された光透過部３３を離型する。

次に、光吸収部３４を形成する。光吸収部３４を形成するには、まず、上記形成した光透過部３３間の間隔に光吸収部を構成する組成物を充填する。その後、余剰分の当該組成物をドクターブレード等によってワイピングし掻き落とす。そして、残った組成物に光透過部３３側から紫外線を照射することによって硬化させ、光吸収部３４を形成することができる。
ここで、ドクターブレード等を光透過部の間の形成された溝の開口した側の面（図１〜図４における反射型偏光板２８側の面）に押し当てる圧力を調整して、光吸収部３４に光反射部３５を配置するための空間（非充填部）が形成されるようにする。

光吸収部として用いられる材料は特に限定されないが、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート系、ポリエステル（メタ）アクリレート系、エポキシ（メタ）アクリレート系、及びブタジエン（メタ）アクリレート系等の光硬化型樹脂の中に着色された光吸収粒子が分散されている組成物を挙げることができる。

また光吸収粒子を分散させる代わりに顔料や染料により光吸収部全体を着色することもできる。
光吸収粒子を用いる場合には、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。
着色粒子の平均粒子径は１．０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましく、１．０μｍ以上４．０μｍ以下であることが更に好ましい。
ここで「平均粒子径」とは、光吸収粒子を１００個電子顕微鏡で観察してその直径を計り、算術平均した直径を意味する。

そして、上記によって形成した非充填部に光反射部３５を形成する。光反射部３５を形成する方法としては、例えば金属材料を金属蒸着法により積層したり、
ワイピング法により形成したりすることが挙げられる。
金属蒸着法により光反射部３５を形成する際には、金属蒸着を行う前に、金属蒸着を行う光透過部３３及び光吸収部３４の面のうち、光透過部３３の面に離型剤を塗布してもよい。これにより、光透過部３３に蒸着された不要な金属蒸着膜を剥離しやすくなる。離型剤としては、リン酸エステル系離型剤等の公知の離型剤を使用することができる。離型剤を塗布する方法としては、グラビアコーティング等の公知の方法で行うことができる。金属蒸着膜を剥離する方法としては、例えば、接着性のテープ等を用いて行うことができる。
一方、光反射性材料を含む樹脂を非充填部に充填し、ドクターブレード等によってワイピングし、光学シート３０の光透過部３３の反射型偏光板２８側の面よりも突出した余剰分の樹脂を取り除くことで、光反射部３５を形成することもできる。
ここで、光反射部３５は光透過部３３と面一になることが好ましい。これにより、光反射部３５に到達する光を、適切な角度で光源側に正反射することができる。

これにより基材層３１の一方の面に光学機能層３２が積層した光学シート３０が作製される。

図１〜図３に戻って、面光源装置２０の反射シート３９について説明する。反射シート３９は、導光板２１の裏面から出射した光を反射して、再び導光板２１内に光を入射させるための部材である。反射シート３９は、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のいわゆる鏡面反射を可能とするものを好ましく適用することができる。なお、後述するように、光反射部３５によって正反射された光も反射する。

機能性フィルム４０は、液晶パネル１５の出光側に配置され、映像光の質を向上させたり、映像源ユニット１０を保護したりする機能を有する層である。これには例えば反射防止フィルム、防眩フィルム、ハードコートフィルム、色調補正フィルム、光拡散フィルム等を挙げることができ、これらが単独又は複数組み合わされて構成されている。

次に、以上のような構成を備える映像源ユニット１０の作用について、光路例を示しつつ説明する。ただし当該光路例は説明のための概念的なものであり、反射や屈折の程度を厳密に表したものではない。

まず、図２に示すように、光源２５から出射した光は、導光板２１の側面の入光面を介して導光板２１内に入射する。図２には、一例として、光源２５から導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２の光路例が示されている。

図２に示すように、導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の出光側面及びその反対側の裏面において、空気との屈折率差による全反射を繰り返し、導光方向（図２の紙面右方向）へ進んでいく。

ただし、導光板２１の裏面には裏面光学要素２３が配置されている。このため、図２に示すように、導光板２１内を進む光Ｌ２１、Ｌ２２は、裏面光学要素２３によって進行方向が変わり、全反射臨界角未満の入射角度で出光面、及び裏面に入射することもある。この場合に当該光は、導光板２１の出光面及びその反対側の裏面から出射し得る。

出光面から出射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の出光側に配置された反射型偏光板２８へと向かう。一方、裏面から出射した光は、導光板２１の背面に配置された反射シート３９で反射され、再び導光板２１内に入射して導光板２１内を進むことになる。

導光板２１内を進行する光と、裏面光学要素２３で向きを変えられて全反射臨界角未満の入射角度で出光面に達する光は、導光板２１内の導光方向に沿った各区域において生じる。このため、導光板２１内を進んでいる光は、少しずつ、出光面から出射するようになる。これにより、導光板２１の出光面から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。

導光板２１から出射した光は、その後、光拡散層２６に達し均一性が高められる。そしてプリズム層２７により必要に応じて拡散又は集光され（本形態では集光）、プリズム層２７を出光した光は次に反射型偏光板２８に達する。ここでは、反射型偏光板２８の透過軸に沿った偏光方向の光は反射型偏光板２８を透過し光学シート３０に向かう。
一方、反射型偏光板２８の反射軸に沿った偏光方向の光は図２に点線矢印Ｌ２１’、Ｌ２２’で示したように反射して導光板２１側に戻される。戻された光は、導光板２１、裏面光学要素２３、又は反射シート３９で反射して再び反射型偏光板２８の側に進行する。この反射の際に一部の光の偏光方向が変化しておりその一部は反射型偏光板２８を透過する。他の光は再び導光板側に戻される。このように反射型偏光板２８で反射した光も反射を繰り返すことで反射型偏光板２８を透過できるようになる。これにより光源２５からの光の利用率が高められる。
ここで、反射型偏光板２８を出射した光は、その偏光方向が下偏光板１４の透過軸に沿った方向になっており、下偏光板１４を透過する偏光光となっている。

反射型偏光板２８を出射した光は光学機能層３２に入射する。光学機能層３２に入射する光は下偏光板１４を透過する偏光光となっているが、次のような光路を有して進行する。すなわち、例えば図４にＬ４１で示したように、光吸収部３４との界面に達することなく光透過部３３を透過する。または、図４にＬ４２で示したように光吸収部３４との界面に達して全反射して光透過部３３を透過する。このとき、本形態では当該界面の傾斜角度（θ_ｋ）の作用により、界面で反射した光は液晶パネル１５の法線に平行な方向に近づけられる。また、全反射臨界角より小さい角度のため全反射しない光であってもそのうちの一部は当該界面で反射するものもある。このような光も同様に光透過部３３を透過する。
これにより液晶パネル１５を透過した際に、コントラスト低下や色の反転等の不具合が起こらない光を液晶パネル１５に対して効果的に提供することができる。

一方、図４にＬ４３で示したようにシート面法線に対して大きな角度で光学機能層３２に入射した光は光吸収部３４に吸収され、液晶パネル１５には提供されない。従って、コントラスト低下や色の反転を生じるような不具合を生じる光を吸収することができる。

また、図４にＬ４４で示したように、光反射部３５に向かって進行する光は、光反射部３５の界面に達し正反射される。そして、正反射された光は、光学シート３０よりも光源２５側の部材、例えば導光板２１や反射シート３９等により１回又は複数回にわたって再度反射され、液晶パネル側に進行する。
このように、光反射部３５によって、従来であれば利用することが困難であったＬ４４で示したような光を、再度液晶パネル側に向かわせることができるため、光反射部３５を有する光学シート３０によれば、光の利用効率を高めることが可能となる。

なお、特許文献１に記載されている光学シートのように、光反射部が拡散反射性を有している場合は、光反射部に到達した光は拡散反射されるため、反射光には様々な角度を有する光が含まれる。そのため、例え、当該反射光が光源側の部材によって再度反射され液晶パネル側に進行したとしても、再反射された光には光吸収部に吸収され得る角度の大きい光（例えば、図４のＬ４３で示したような光）が含まれる。よって、拡散反射性を有する光反射部では、正反射性を有する光反射部に比べて、光源の光を効率よく利用できない。

従って、光学シート３０によれば、導光板２１からの光を効率よく集光でき、集光しなかった光が光吸収部で吸収されることにより、適切な光を効率よく液晶パネルに提供することができ、光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。また、正反射性を有する光反射部によって、さらに光の利用効率を高めることができる。

さらに光路について説明する。上記のように面光源装置２０を出射した光は、液晶パネル１５の下偏光板１４に入射する。下偏光板１４は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。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、液晶表示装置の観察者が、映像を観察することができるようになる。その際、映像光は機能性フィルム４０を介して観察者に提供され、映像の質が高められている。

次に本発明の第二の形態について説明する。図５は第二の形態に係る映像源ユニット１００を説明する図であり、図２に相当する。第二の形態に係る映像源ユニット１００は、映像源ユニット１０における光学シート３０の代わりに光学シート１３０を用いている点で、第一の形態と異なる。他の構成については第一の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

図６は図５において、光学シート１３０に注目して拡大した図であり、図４に相当する。光学シート１３０は、光学シート３０を反転させ、且つ、光反射部を光吸収部の光源側の面に配置したものである。
すなわち、光学シート１３０は基材層３１の一方の面に光学機能層１３２が設けられており、光学機能層１３２は図６に表れる断面において、略台形である光透過部１３３を具備し、当該光透過部１３３の短い上底が液晶パネル１５側、長い下底が光源２５側となる向きとなるように配置され、光透過部１３３間の間隔に光吸収部１３４及び光反射部１３５を備えている。ここで本形態でも光反射部１３５は光吸収部１３４の面のうち、光学シート３０の厚さ方向の一方の面である光源２５側に配置される。
これにより、光を視野角が広がるように光の出射方向を変化させて出光側から出射させることができるとともに、光の利用効率を高めることができる。
なお、光透過部１３３、光吸収部１３４、及び光反射部１３５の材料及び物理的性質等については、それぞれ上述した光透過部３３、光吸収部３４、及び光反射部３５と同様に考えることができる。

次に、図６を参照しつつ、光学シート１３０に入射する光の光路について説明する。なお、光学シート１３０に入射するまでの光の進行、及び、光学シート１３０から出射した後の光の進行は上記した映像源ユニット１０と同じである。

図６に示したように、反射型偏光板２８を出射した光は基材層３１を透過し、光学機能層１３２に入射する。光学機能層１３２に入射する光は下偏光板１４を透過する偏光光となっているが、次のような光路を有して進行する。すなわち、例えばＬ６１で示したように、光吸収部１３４及び光反射部１３５との界面に達することなく光透過部１３３を透過する。または、Ｌ６２で示したように光吸収部１３４との界面に達して全反射して光透過部１３３を透過する。このとき、このとき、本形態では当該界面の傾斜角度（θ_ｋ）の作用により、界面での反射の前後で光の角度が変わり、視野角が広がる方向への映像光の出射が可能となる。これにより広い視野角を得ることができる。また、全反射臨界角より小さい角度のため全反射しない光であってもそのうちの一部は当該界面で反射するものもある。このような光も同様に光透過部１３３を透過する。

一方、図６にＬ６３で示したようにシート面法線に対して大きな角度で光学機能層３２に入射した光は光吸収部３４に吸収され、液晶パネル１５には提供されない。従って、コントラスト低下や色の反転を生じるような不具合を生じる光を吸収することができる。

また、図６にＬ６４で示したように、光反射部１３５に向かって進行する光は、光反射部１３５の界面に達し正反射される。そして、正反射された光は、光学シート３０よりも光源２５側の部材、例えば導光板２１や反射シート３９等により１回又は複数回にわたって再度反射され、液晶パネル側に進行する。
このように、正反射性を有する光反射部３５によって、従来であれば利用することが困難であったＬ６４で示したような光を、再度液晶パネル側に向かわせることができるため、光反射部１３５を有する光学シート１３０によれば、光の利用効率を高めることが可能となる。

従って、光学シート１３０によれば、導光板２１からの光を視野角が広がるように効率よく拡散し、拡散しなかった光が光吸収部で吸収されることにより、適切な光を効率よく液晶パネルに提供することができ、光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。また、正反射性を有する光反射部によって、さらに光の利用効率を高めることができる。

実施例では、上記した第一の形態に係る光学シートを作製し、光の利用効率について評価した。

［光学シート］
（実施例１）
上記した第一の形態に係る光学シートの作製方法に倣って、実施例１に係る光学シートを作製した。
詳しくは、まず、基材層に光透過部を形成し、次に光透過部間に形成された間隔に光吸収部を形成した。このとき、光透過部間に形成された間隔に光吸収部となる材料を充填し、非充填部を形成するようにワイピングし、余剰分の上記材料を取り除いた。そして、非充填部が形成された光透過部及び光吸収部の面に対して、アルミニウムを用いて金属蒸着を行い、次いで光透過部の面に蒸着されたアルミニウム膜をセロハンテープ（ニチバン株式会社製）によって剥離した。
ここで、実施例１に係る光学シートの具体的な形状は次のとおりである。

＜基材層＞
・材料：ポリカーボネート樹脂
・厚み：１３０μｍ
＜光学機能層＞
・ピッチ：３９μｍ（図４のＰ_ｋ）
・間部の上底幅：４μｍ（図４のＷ_ａ）
・間部の下底幅：１０μｍ（図４のＷ_ｂ）
・間部の厚み：１０２μｍ（図４のＤ_ｋ）
・光学機能層の厚み：１２７μｍ
・光透過部の材料及び屈折率：屈折率１．５６の紫外線硬化型ウレタンアクリレート
・光吸収部の材料及び屈折率：屈折率１．４９の紫外線硬化型ウレタンアクリレートに平均粒子径４μｍのカーボンブラックを含有したアクリルビーズを２０質量％分散
・光反射部の材料：アルミニウム
・光反射部の厚み：５μｍ（図４のＤ_ｒ）

（実施例２）
実施例２に係る光学シートは、実施例１に係る光学シートの光反射部を形成する方法において、金属蒸着を行う前に、光透過部の金属蒸着を行う面にリン酸エステル系離型剤をグラビアコーティングにより塗布した以外は、実施例１に係る光学シートと同様である。

（実施例３）
実施例３に係る光学シートは、実施例１に係る光学シートのように光反射部を金属蒸着法で形成する替わりに、非充填部に光反射性材料を含む樹脂を充填し、その後、光透過部から突出した余剰分の樹脂をワイピングによって取り除いて作製した以外は、実施例１に係る光学シートと同様である。
ここで、光反射性材料を含む樹脂には銀インキ（三星インキ株式会社製、スーパーＵＶ ＲＧ−Ｚ シルバー）を用いた。

（比較例１）
比較例１に係る光学シートは、実施例１に係る光学シートの光反射部を形成しないこと以外は、実施例１に係る光学シートと同様である。すなわち、比較例１に係る光学シートは、光吸収部を光透過部の面と面一になるように作製したものである。

（比較例２）
比較例２に係る光学シートは、実施例１に係る光学シートの光反射部を、拡散反射性を有する白色インキ（太陽インキ製造株式会社製、ＰＳＲ−４０００ ＬＥＷ３）に替えた以外は、実施例１に係る光学シートと同様である。

［液晶表示装置］
光源を有する導光板及び反射型偏光板から構成される面光源装置と、液晶パネルを具備する６．５インチ液晶表示装置（シャープ株式会社製、ＬＱ０６５Ｔ５ＧＧ０３）に、実施例１〜実施例３、及び比較例１、比較例２に係る光学シートをそれぞれ面光源装置の最表面に配置し、実施例１〜実施例３、及び比較例１、比較例２に係る液晶表示装置を作製した。このとき、光学シートの光反射部が導光板側に向くように配置した。

［評価方法］
輝度計（コニカミノルタ株式会社製、ＬＳ−１１０）を用いて、実施例１〜実施例３、及び比較例１、比較例２に係る液晶表示装置の正面輝度を測定し、それぞれの正面輝度について評価した。

［結果］
正反射性を有する光反射部を備えた実施例１〜実施例３に係る液晶表示装置は、比較例１に係る液晶表示装置に比べて、正面輝度が２％高かった。一方で、拡散反射性を有する光反射部を備えた比較例２に係る液晶表示装置は、比較例１に係る液晶表示装置に対して、正面輝度が向上せず、かつ外観も悪化した。
よって、これにより、正反射性を有する光反射部を備えた光学シートを用いることで、光の利用効率を向上できることが確認できた。

１０ 映像源ユニット
１５ 液晶パネル
２０ 面光源装置
２１ 導光板
２５ 光源
２６ 光拡散層
２７ プリズム層
２８ 反射型偏光板
３０ 光学シート
３２ 光学機能層
３３ 光透過部
３４ 光吸収部
３５ 光反射部

Claims (10)

1. 光源の観察者側に配置される光学シートであって、
   所定の断面を有して一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、
   複数の前記光透過部の間に形成される光吸収部と、
   前記光吸収部の前記光学シートの厚み方向の一方側に形成される光反射部と、を備え、
   前記光反射部は正反射性を有する層である、
   光学シート。
2. 前記光反射部がアルミニウムを含む請求項１に記載の光学シート。
3. 前記光反射部が銀を含む請求項１に記載の光学シート。
4. 前記光反射部が光反射性材料を含む樹脂からなる請求項１に記載の光学シート。
5. 光源と、
   前記光源の観察者側に配置される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学シートと、を備え、
   前記光学シートの前記光反射部が光源側に配置される、
   面光源装置。
6. 請求項５に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置の観察者側に配置される液晶パネルと、を備える、
   映像源ユニット。
7. 請求項６に記載の映像源ユニットが筐体に納められた液晶表示装置。
8. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学シートの製造方法であって、
   光照射によって前記光透過部を形成する工程と、
   前記光吸収部の前記光学シートの厚み方向の一方側に前記光反射部を形成する工程と、を備える、
   光学シートの製造方法。
9. 前記光反射部を形成する工程が金属蒸着法である、請求項８に記載の光学シートの製造方法。
10. 前記光反射部を形成する工程が、光反射性材料を含む樹脂を充填する工程と、前記光学シートの厚み方向において、前記光透過部の面より突出した余剰分の前記樹脂を取り除く工程と、を含む、請求項８に記載の光学シートの製造方法。

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