JP5277931B2 - 光学シート、及び映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像源から出射される映像光を制御して観察者側に出射する光学シート、及び映像表示装置に関し、詳しくは、映像光を観察する角度による色彩変化を低減することができる光学シート、及び映像表示装置に関する。

液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、リアプロジェクション、有機ＥＬ、ＦＥＤ等のような、映像を観察者に出射する映像表示装置には、映像源と、該映像源からの映像光の質を高めて観察者に出射するための各種機能を有する層を具備する光学シートとが備えられている。

光学シートとして例えば特許文献１等が開示されている。特許文献１に記載の光学シートは、映像光を透過させるプリズム部と、該プリズム部間に配置され、映像光や外光を適切に遮断又は反射してコントラストを向上させたり、ゴーストを抑制したりする光吸収部と、を備えている。
特開２００６−１８９８６７号公報

しかしながら特許文献１に記載の光学シートをはじめ、従来における光学シートを映像表示装置に用いて該映像表示装置を作動させたときに、映像光を観察する角度による色彩変化を生じる場合があった。このような映像における色彩変化はより高い質の映像光を提供するためには改善する必要があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、映像光を観察する角度による色彩変化を抑制することのできる光学シート、及び映像表示装置を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

発明者らは鋭意検討の結果、上記映像光を観察する角度による色彩変化は、光が全反射、及び屈折するときに生じる光の分散が原因の１つであるとの知見を得た。そこで発明者らは当該知見に基づいて以下の発明を完成させた。

請求項１に記載の発明は、複数の層を有する光学シート（１０）であって、複数の層のうち少なくとも１層が、光を透過可能にシート面に沿って並列されて形成される略台形のプリズム部（１３、１３、…）と、プリズム部間に光を吸収可能に並列される光吸収部（１４、１４、…）と、を有する光学機能シート層（１２）であり、他の層のうち少なくとも１層が、シート状である基材に所定の平均粒子直径を有する光拡散粒子が分散された拡散材含有層（１８）であるとともに、所定の平均粒子直径は、ミー散乱理論により求められる波長６１５ｎｍにおける拡散効率が、波長４３５ｎｍにおける拡散効率よりも大きくなる平均粒子直径であることを特徴とする光学シートを提供することにより前記課題を解決する。

ここで本発明における「平均粒子直径」は、重量分布法による粒度測定で、その前後±０．５μｍまでの範囲を対象とし、粒度分布において標準偏差が０．３以上である粒子直径を意味する。
また、プリズム部が「シート面に沿って並列され、」とは、当該プリズム部がシート面の一方向に沿って並列されることに限定されず、シートの面に沿って所定の法則性を有して並べられるように配置されていれば良い概念である。従って、例えばシート面に沿って斜めに並べられてもよいし、千鳥状に並べられてもよい。

請求項２に記載の発明は、複数の層を有する光学シートであって、複数の層のうち少なくとも１層が、光を透過可能にシート面に沿って並列されて形成される略台形のプリズム部と、プリズム部間に光を吸収可能に並列される光吸収部と、を有する光学機能シート層であり、プリズム部には所定の平均粒子直径を有する光拡散粒子が分散されており、所定の平均粒子直径は、ミー散乱理論により求められる波長６１５ｎｍにおける拡散効率が、波長４３５ｎｍにおける拡散効率よりも大きくなる平均粒子直径であることを特徴とする光学シートを提供することにより前記課題を解決する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光学シート（１０）の光学機能シート層の光吸収部（１４、１４、…）には樹脂からなるバインダー（１５、１５、…）が充填されるとともに、該バインダーには平均粒子直径が１μｍ以上の光吸収粒子（１６、１６、…）が分散されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シートの光学機能シート層のプリズム部及び光吸収部が所定の断面を維持して長手方向に延在して形成され、光学機能シート層が２層積層されるとともに、該２層の光学機能シート層のうちの一方の光学機能シート層の光吸収部の長手方向と、２層の光学機能シート層のうちの他方の光学機能シート層の光吸収部の長手方向とが所定の角度を有するように積層されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光学シートの所定の角度が９０度であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シートの光学機能シート層の光吸収部が所定の角度で交わる格子状に形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光学シートの所定の角度が９０度であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学シート（１０）の複数の層が、光学機能シート層（１２）に加え、さらに該光学機能シート層のベースとなる層である基材層（１１）、粘着剤層（１７）、アンチグレアフィルム層（２０）、低反射率層、無反射層及びＴＡＣフィルム層（１９）の少なくとも１層を含むことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の光学シート（１０）の複数の層が、光学機能シート層（１２）及び拡散材含有層（１８）に加え、表面シート層（２０）を備え、拡散材含有層が光学機能シート層と表面シート層との間に具備されていることを特徴とする。

ここで、「表面シート層」とは、外光の反射を制御する等の各種機能を有する層を意味し、具体的には、アンチグレアシート層、無反射層、低反射率層、ハードコート層を挙げることができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学シートを具備することを特徴とする映像表示装置を提供することにより前記課題を解決する。

本発明の光学シートにより映像光を観察する角度による色彩変化の発生を抑制することが可能となる。

本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明は実施形態に限定されるものではない。

図１は、第一実施形態に係る光学シート１０の断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。光学シート１０は、ＰＥＴフィルム層１１、光学機能シート層１２、粘着剤層１７、拡散材含有層１８、ＴＡＣフィルム層１９、及びアンチグレアフィルム層（ＡＧ層）２０を備えている。上記各層は図１で示した断面を維持して紙面奥／手前方向に延在する。以下に各層について説明する。以下に示す図では、見易さのため繰り返しとなる符号は一部省略することがある。

ＰＥＴフィルム層１１は、該ＰＥＴフィルム層１１の一方の面上に光学機能シート層１２を形成するためのベースとなる基材層としてのフィルム層で、ＰＥＴを主成分として形成されている。当該ＰＥＴフィルム層１１はＰＥＴを主成分として含有していれば良く、他の樹脂が含まれてもよい。ここで主成分とはＰＥＴフィルム層全体に対して５０質量％以上を意味する。また、各種添加剤を添加してもよい。一般的な添加剤としては、フェノール系等の酸化防止剤、ラクトン系等の安定剤等を挙げることができる。

ここでは基材層としてＰＥＴフィルム層を説明したが、必ずしもＰＥＴを材料とすることはなく、その他にもポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、又はポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）樹脂等の「ポリエステル系樹脂」を用いることができる。本実施形態では、性能に加え、量産性、価格、入手可能性等の観点からＰＥＴを主成分とする樹脂が好ましい材料であるとして説明した。

光学機能シート層１２は、シートの厚さ方向断面において略台形であるプリズム部１３、１３、…と、該プリズム部１３、１３、…の間に配置された光吸収部１４、１４、…とを備えている。図２に２つの光吸収部１４、１４及びこれに隣接するプリズム部１３、１３、１３に着目した拡大図を示した。図１、図２を参照しつつ光学機能シート層１２について説明する。

プリズム部１３、１３、…は、ＰＥＴフィルム層１１側が下底、他方の側が上底となるように配置された略台形断面を有する要素である。また、プリズム部１３、１３、…は、屈折率がＮ_ａである光透過性樹脂で構成されている。これは通常、電離放射線、紫外線等により硬化する特徴を有する例えばエポキシアクリレート等により形成されている。Ｎ_ａの大きさは特に限定されることはないが、適用材料の入手性の観点から１．４９〜１．５６であることが好ましい。当該プリズム部１３、１３、…内を映像光が透過することにより観察者に映像光が提供される。

光吸収部１４、１４、…は、プリズム部１３、１３、…の間に配置される部位である。光吸収部１４、１４、…はプリズム部１３、１３、…の上底側を底辺とし、これに対向する頂点がプリズム部１３、１３、…の下底側となるような略三角形形状である。該光吸収部１４、１４、…は、屈折率がＮ_ｂである物質が充填されたバインダー部１５、１５、…と、該バインダー部１５、１５、…に混入された光吸収粒子１６、１６、…とを備えている。当該光吸収部１４、１４、…に外光が入射して吸収されることにより、外光が映像光に及ぼす影響を減じることができ、コントラストを向上させることができる。

バインダー部１５、１５、…に充填されるバインダー材は、屈折率Ｎ_ｂである材料により構成される。Ｎ_ｂの大きさは特に限定されることはないが、適用する材料の入手性の観点から１．４９〜１．５６であることが好ましい。そして該バインダー材として用いられるものも特に限定されることはないが、例えば、電離放射線、紫外線等により硬化する特徴を有するウレタンアクリレート等を挙げることができる。

ここで、プリズム部１３、１３、…の屈折率Ｎ_ａとバインダー部１５、１５、…の屈折率Ｎ_ｂとの差は、プリズム部１３、１３、…及び光吸収部１４、１４、…の界面での全反射と、迷光や外光を光吸収部１４、１４、…に入射させて吸収させることとのバランスの観点から、Ｎ_ａ−Ｎ_ｂが０より大きく、０．３０以下とされることが多い。

光吸収粒子１６、１６、…は、入手性及び製造上の観点から平均粒子直径が１μｍ以上の粒子が好ましく、これはカーボン等の粒子又は赤、青、黄及び黒等の染料にて所定の濃度に着色されている。これには例えば市販の着色樹脂粒子を使用することもできる。当該光吸収粒子１６、１６、…の屈折率Ｎｒは特に限定されるものではない。

ここで、光吸収部１４、１４、…の光吸収性能は目的によって適宜調整可能であるが、該光吸収部を構成する材料のみで形成された６μｍ厚さのシートの透過率測定において、透過率が４０〜７０％となるような光吸収性能を有するように構成されていることが好ましい。透過率が４０〜７０％とするための手段は特に限定されるものではないが、例えば光吸収粒子の含有量や光吸収性能を調整して適用することを挙げることができる。

さらに、光吸収部１４、１４、…の斜辺（シート厚さ方向に延在する２つの辺）のシート面法線に対する角度θは目的に応じて変更可能であり、特に限定されるものではないが、本実施形態の光学シート１０では、適切に外光及び映像光の反射、吸収をする観点から、６度〜１５度であることが好ましい。

光学機能シート層１２は、図１、図２に示したように、プリズム部１３、１３、…が略台形断面を有し、これらに挟まれて形成される光吸収部１４、１４、…は三角形断面を有している。しかし、適切に光を制御することができれば、これら形状は特に限定されることなく適宜適切な形状が採用される。これには例えば光吸収部が三角形断面ではなく、台形断面であってもよい。また、プリズム部と光吸収部との界面を形成する斜辺が折れ線状や曲線状であってもよい。

粘着剤層１７は、光学機能シート層１２を拡散材含有層１８に接着するために粘着剤が配置された層である。粘着剤層１７に用いられる粘着剤は光を透過させるとともに、光学機能シート層１２を他に接着させることができればその材質は特に限定されるものではない。これには、例えばＰＳＡ（感圧接着剤、ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ）を挙げることができる。その粘着力は例えば数Ｎ／２５ｍｍ〜２０Ｎ／２５ｍｍ程度である。

拡散材含有層１８は、透光性のあるシート状である基材と、該基材の中に分散されている光拡散粒子とを有して形成されている層である。ここで光拡散粒子は所定の粒子直径Ｄｓを具備している。当該粒子直径Ｄｓは次のように規定される。

基材の屈折率をＮ_ｍ、光拡散粒子の屈折率をＮ_ｓとしたとき、ミー散乱理論に基づいて、各波長における光拡散粒子直径と拡散効率Ｋとの関係を求めることができる。この中で、波長４３５ｎｍにおける拡散粒子直径と拡散効率Ｋ_４３５との関係、及び波長６１５ｎｍにおける拡散粒子直径と拡散効率Ｋ_６１５との関係を求める。そして、この２つの関係を対比し、Ｋ_６１５＞Ｋ_４３５となる範囲の拡散粒子直径Ｄｓを用いる。これにより、波長の長い赤色系の光（６１５ｎｍ）の拡散効率を波長の短い青色系の光（４３５ｎｍ）の拡散効率より大きくすることができる。従って、光の分散の波長依存性を抑制し、映像光を観察する角度による色彩変化を抑えることが可能となる。詳しくは後で説明する。

ミー散乱理論は、基材中に該基材とは異なる屈折率を有する球状の粒子が存在する場合の光の散乱問題に対する解である。これによれば式（２）に表す拡散効率Ｋは、散乱放射束Ｓに相当する式（１）を球の幾何学的断面積πｒ^２で割ることにより求められる。

ここでαは、α＝（２πｒ／λ）で表され、ｒは光吸収粒子の半径（ｍ）、λは波長（ｍ）である。また、ａ_ν、ｂ_νは式（３）により求められる。これは、複素振幅を表す係数で１次、２次リカディ・ベッセル関数φ_ν、ｘ_ν、ζ_ν及びその導関数からなる。

ここでｍは、基材の屈折率Ｎ_ｍと光拡散粒子の屈折率Ｎ_ｓとの比（屈折率比ｍ）であり、具体的には、ｍ＝Ｎ_ｓ／Ｎ_ｍで求められる。

式２に表された拡散効率Ｋは、基材の屈折率Ｎ_ｍ、光拡散粒子の屈折率Ｎ_ｓ、及び粒子直径（２ｒ）を固定した場合、波長毎に求めることができる。図３は、屈折率比ｍを一定とし、横軸を粒子直径（２ｒ）、縦軸を拡散効率Ｋとしたときに、波長λ＝４３５ｎｍの光の拡散効率Ｋ_４３５及び、波長λ＝６１５ｎｍの光の拡散効率Ｋ_６１５を示したグラフである。図３からわかるように、図３にＡで示した所定の拡散粒子直径とすることにより、波長の長い赤色側の光の拡散効率を波長の短い青色側の光の拡散効率より大きくすることができる。

基材の材質は、光が透過可能な材料であるとともに、光拡散粒子との関係が上記したようなものであれば特に限定されることはない。この中でも、成形性や適切な屈折率を得る観点から樹脂材料であることが好ましい。これには例えばアクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートを挙げることができる。

一方、光拡散粒子も光が透過可能であるとともに、基材との関係で上記を満たすものであれば、その材料は特に限定されるものではない。無機材料であれば、例えば各種酸化物、窒化物を挙げることができ、シリカ、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素等がある。その他ダイヤモンドや水晶であってもよい。その中でも、入手性等の観点からシリコンビーズやガラスビーズを好ましく用いることができる。有機材料であれば、例えば各種樹脂を挙げることができ、アクリル樹脂、スチレン樹脂、及びアクリルスチレン樹脂等を挙げることができる。

光拡散粒子の基材への含有量は特に限定されるものはないが、当該光拡散粒子の溶媒への分散性の観点から３０パーツより多く含有させることは少ない。従って、３０パーツ以下であることが好ましい。ここで「パーツ」とは、例えば３０パーツの場合、質量で１００の溶媒に対して３０の溶質を含有させることを意味する。以下同様である。

ＴＡＣフィルム層１９は、トリアセチルセルロースにより形成されるフィルムであり、保護膜として用いられる。ＴＡＣフィルム層１９に用いられるＴＡＣフィルムは通常の液晶ディスプレイパネルユニットに用いられるＴＡＣフィルムを適用することが可能である。

ＡＧ層２０は表面シートとして備えられた層で、観察者が画面を見た時のぎらつきを防止することができるフィルム（防眩フィルム）である。当該防眩フィルムは通常に入手できるＡＧフィルムを適用することが可能である。本実施形態ではここをＡＧ層としたが、ＡＧ層のかわりに他の表面シートが用いられてもよい。これには例えば次のようなものがある。
・「ＡＲ層」：ＡＲ層は「アンチリフレクション（ＡｎｔｉＲｅｆｒｅｃｔｉｏｎ）層」（無反射層）を意味し、反射を防止することができるシートが積層された層である。
・「ＬＲ層」：ＬＲ層は「ローリフレクション（ＬｏｗＲｅｆｒｅｃｔｉｏｎ）層」（低反射率層）を意味し、反射率が低くされたシートが積層された層である。

次に、光学シート１０を備える映像表示装置について説明する。図４に映像表示装置のうち、これに備えられる映像源ユニット１の断面を示し、その層構成を模式的に表した。図４では紙面右が観察者側である。本実施形態の映像表示装置は液晶表示装置であり、映像源ユニット１は液晶ディスプレイパネルユニットである。光学シート１０は当該映像源ユニット１の一部を形成している。

映像源ユニット１は、バックライト２、偏光板３、液晶パネル４、偏光板５、粘着剤層６、及び光学シート１０を備えている。これら各層は図４で示した断面を維持して紙面奥／手前方向に延在する。ここで光学シート１０は、粘着剤層６の観察者側に積層されている。以下各層について説明する。また、映像表示装置には、映像源ユニット１を作動させるための電気回路、電源回路が備えられている。

バックライト２は、液晶パネル４の光源である。ここには通常の液晶ディスプレイパネルユニットに用いられるバックライトを用いることができる。これには例えば、発光源を面内に略均等に配置して面状の光源とする形式や、縁（エッジ）に発光源を配置して反射面等を利用して最終的に面状に光を出射するエッジ入力型である形式等を挙げることができる。

偏光板３、５は、液晶パネル４を挟むように配置される一対の光学要素であり、吸収軸方向に平行な振動面を有する偏光光を吸収する一方、吸収軸方向に直交する振動面を有する偏光光を透過する機能を有する。当該偏光板３、５と液晶パネル４を透過したバックライト２の光が映像光となり観察者側に出射される。

液晶パネル４は、映像源ユニット１における映像源を構成する要素の１つであり、ここに出射されるべき映像情報が表されている。ここには通常の液晶ディスプレイパネルユニットに用いられる液晶パネルを用いることができる。従って、映像源ユニット１では、バックライト２、偏光板３、５、及び液晶パネル４により映像源が形成される。

粘着剤層６は、光学シート１０を映像源に接着するために接着剤が配置された層である。粘着剤層６に用いられる粘着剤は、光学シート１０で説明した粘着剤層１７の粘着剤と同じものを用いることができ、光を透過させるとともに、適切な接着をすることができればその材質は特に限定されるものではない。これには、例えばＰＳＡ（感圧接着剤、ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ）を挙げることができる。その粘着力は例えば数Ｎ／２５ｍｍ〜２０Ｎ／２５ｍｍ程度である。

以上のような映像源ユニット１を備える映像表示装置は例えば次のように作動する。図５には光路例を示した。映像表示装置を作動させると、図５に示したように映像光Ｌ１、Ｌ１’は、プリズム部１３、及び粘着剤層１７を透過して拡散材含有層１８に達する。そして拡散材含有層１８では、概ね同じような光路を有して拡散材含有層１８に入射したＬ１、Ｌ１’であっても、光拡散粒子によりその出光方向が変わる。これにより映像光が拡散される。当該拡散は、上記したような構成の基材及び光拡散粒子によりミー散乱理論に基づいて光が拡散する。これにより光が拡散されて広い視野角を得ることができる。このとき、当該拡散に関し、上記したように、拡散の大きい青色系の波長の光の拡散効率を低く、拡散の小さい赤色系の波長の光の拡散効率を大きくすることにより、波長による光の分散を小さく抑えることができ、映像光を観察する角度による色彩の変化を抑制することができる。

また、映像光Ｌ２、Ｌ２’、Ｌ３、Ｌ３’は、プリズム部１３、１３と光吸収部１４、１４との界面で全反射されて観察者側に出射される。このとき光吸収部１４、１４の斜辺は上記したように傾斜しているので、当該斜辺による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。さらに映像光Ｌ１と同様、その後粘着剤層１７を透過して拡散材含有層１８に達する。そして拡散材含有層１８では概ね同じような光路を有して拡散材含有層１８に入射したＬ２、Ｌ２’Ｌ３、Ｌ３’であっても、光拡散粒子によりその出光方向が変わる。これにより映像光が拡散される。当該拡散は、上記したような構成の基材及び光拡散粒子によりミー散乱理論に基づいて光が拡散する。これにより光が拡散されてさらに広い視野角を得ることができる。このとき、当該拡散に関し、上記したように、拡散の大きい青色系の波長の光の拡散効率を低く、拡散の小さい赤色系の波長の光の拡散効率を大きくすることにより、波長による光の分散を小さく抑えることができ、映像光を観察する角度による色彩変化を抑制することができる。

特に光学シート１０は、光学機能シート層１２を備え、プリズム部１３、１３と光吸収部１４、１４との界面で全反射される映像光がＬ２、Ｌ２’Ｌ３、Ｌ３’のようにシート面に角度を有して広げられるように出射されるので、波長依存による分散の影響が大きく、上記のように拡散材含有層１８において波長依存の分散を抑えることにより、映像光を観察する角度による色彩変化の改善に関し顕著な効果がある。

さらに詳しくは次の通りである。はじめに拡散材含有層が具備されない光学シートについて考察する。図６に光路例を示した。これによれば、光学機能シート層において、映像光Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３からなる映像光Ｌ１０は次のように観察者側に出射する。すなわちプリズム部に入射した映像光Ｌ１１は、プリズム部と光吸収部との界面の点Ｂで全反射し、映像光Ｌ１２となる。当該全反射の際には波長による屈折率の違いに起因する波長分散を生じているので、映像光Ｌ１２は観察角度による色彩変化を含んでいる。さらに、映像光Ｌ１２はプリズム部の出射面である界面Ｃに達してここを透過して映像光Ｌ１３となる。当該透過の際には界面前後の屈折率差により屈折が生じるが、ここでも波長分散を生じる。従って、この場合には、映像光Ｌ１２において含まれていた波長分散が映像光Ｌ１３によりさらに助長されるため、観察角度による色彩の変化が大きく現れる。特にシート法線に対して角度が大きい程に青みが増すという色彩の変化が顕著である。そして隣接して概ね同じ光路を有してプリズム部に入射した映像光は、当該映像光Ｌ１０と概ね同じ光路を進むので、波長分散も概ね同じように生じ、観察角度による色彩の変化も同じであるから、これにより観察者は色彩の変化を強く感じることになる。

次に従来の拡散材含有層を積層させた場合を考える。図７に光路例を示した。これによれば、映像光Ｌ２０、Ｌ２０’は次のように観察者側に出射する。すなわち概ね同じようにプリズム部に入射した映像光Ｌ２１、Ｌ２１’は、プリズム部と光吸収部との界面の点Ｄで全反射し、映像光Ｌ２２、Ｌ２２’となる。当該全反射の際には波長による屈折率の違いに起因する波長分散を生じているので、映像光Ｌ２２、Ｌ２２’は観察角度による色彩変化を含んでいる。さらに映像光Ｌ２２、２２’はプリズム部の出射面を透過して拡散材含有層に達する。そしてここに含まれる光拡散粒子の効果により映像光Ｌ２２と映像光Ｌ２２'とはその光路がそれぞれ異なる方向に変更されて拡散する。これにより例えこの後に観察者側に出光する映像光Ｌ２３、Ｌ２３’が波長分散を含むものであっても拡散材含有層による映像光の拡散により、一方向にのみ所定の波長が集まり難くなり、観察者は観察角度による色彩の変化を感じ難くなる。

しかしながら、従来の拡散材含有層では、まだ観察角度による色彩の変化を感じることがあった。これは次のような理由に基づくと推察する。図８に説明のための模式的なグラフを示した。図８は横軸をＢ（青色の波長に相当）、Ｇ（緑色の波長に相当）、Ｒ（赤色の波長に相当）とし、縦軸を屈折率としたときのグラフを概念的に示したものである。すなわち、従来のアクリル／スチレン等の樹脂を光拡散粒子とした場合には、その屈折率を高くするとアッベ数が小さくなる傾向がある。すると図８に示したように光拡散粒子におけるＲの屈折率とＢの屈折率との差が大きくなるため、波長分散も大きくなる。また、このときにはＢにおける光拡散粒子と基材との屈折率差（ΔＢ）が他の波長に比べて最も大きくなる。これにより、拡散材含有層による拡散の際にも特に波長の短い青領域の光が大きく拡散し、シート法線方向に対して大きな角度に進行してしまう傾向がある。従って、光拡散材含有層による色彩の変化の緩和の上記効果を有しつつも、その効果は不十分であった。

これに対して本発明の光学シート、及び映像表示装置によれば、上記説明したように、図３にＡで示した範囲の粒子直径を有する光拡散粒子を分散させた拡散材含有層を備えているので、屈折率が高い光拡散粒子であっても波長分散を小さく抑えることができる。これにより映像光を観察する角度による色彩変化を抑制することが可能となる。

また、外光として映像表示装置に入射した外光Ｌ４（図５参照）は、光吸収部１４に入射してここで吸収される。このように外光の一部が光吸収部１４、１４、…に吸収されてコントラストを向上させることができる。

図９は光学シート１０の第一の変形例にかかる光学シート１０’の断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。光学シート１０’は、上記した光学シート１０の光学機能シート層１２と粘着剤層１７との間に、もう１つの光学機能シート層１２’が積層されている。光学機能シート層１２’は、光学機能シート層１２と同様の構成を有しているが、該光学機能シート層１２’の光吸収部（図９にはプリズム部１３’のみが現れ、光吸収部は現れない。）が光学機能シート層１２の光吸収部１４、１４、…と直交するような向きで配置されている。これにより映像光が拡散される方向が拡張され、さらに広い範囲に光を拡散させることが可能となる。

図１０は、第二の変形例に係る光学シート３０のうち、光学機能シート層３１の構成を模式的示した斜視図である。図１０では、分かりやすさのため斜視図の上と右にそれぞれ断面図を示している。光学機能シート層３１以外の構成は上記した光学シート１０の構成と共通するので、ここでは説明を省略する。また図９の斜視図において紙面手前が観察者側、紙面奥が光源側である。

図１０に示した光学機能シート層３１では、断面が三角形である光吸収部３３ａ、３３ａ、…、３３ｂ、３３ｂ、…が格子状に形成され、格子により囲まれた各領域がプリズム部３２、３２、…となっている。

ここでは光吸収部３３ａ、３３ａ、…、３３ｂ、３３ｂ、…断面が三角形であるとしたが、ここが台形であってもよい。この時には台形の短い上底が光源側に、台形の長い下底が観察者側になるように配置される。

第二の変形例では、このように一枚の光学機能シート層３１の中で光吸収部が格子状に形成されている。そして当該格子状は略直角に交わっているのが特徴である。このように形成することにより、１枚の光学機能シート層３１で水平、及び垂直方向に視野角を広げることができる。従って、光学シートの厚さを薄くしつつ、あらゆる方向に視野角を広げることが可能となる。

図１１は、第三の変形例に係る光学シート４０のうち、光学機能シート層４１の構成を模式的示した斜視図である。図１０では、分かりやすさのため斜視図の右に断面図を示している。光学機能シート層４１以外の構成は上記した光学シート１０の構成と共通するので、ここでは説明を省略する。また図１１の斜視図において紙面手前が観察者側、紙面奥が光源側である。

図１１に示した光学機能シート層４１では、断面が三角形である光吸収部４３ａ、４３ａ、…、４３ｂ、４３ｂ、…が格子状に形成され、格子により囲まれた各領域がプリズム部４２、４２、…となっている。

ここでは光吸収部４３ａ、４３ａ、…、４３ｂ、４３ｂ、…断面が三角形であるとしたが、ここが台形であってもよい。この時には台形の短い上底が光源側に、台形の長い下底が観察者側になるように配置される。

第三の変形例でも、一枚の光学機能シート層の中で光吸収部が格子状に形成されている。そして当該格子状は所定の角度αの角度を有して交わっているのが特徴である。このように形成することにより、当該αに対応する所定の角度への視野角特性を向上させることができる。

以上説明した実施形態の光学シートでは、いずれも光学機能シート層に上記説明した拡散材含有層を積層する形態であるが、上記条件を満たす光拡散粒子を光学機能シート層のプリズム部に含有させてもよい。これによれば、プリズム内を進行する映像光において上記効果を奏するものとなる。さらには、拡散材含有層を別に設ける必要がないので、光学シートを薄くすることも可能となる。

次に実施例を示し、さらに詳しく説明する。ただし、本発明は実施例の範囲に限定されるものではない。

実施例として光学シートを準備し、青化量及び映像の鮮明性を評価した。以下に詳しく説明する。実施例の光学シートは、ＰＥＴフィルム層、光学機能シート層、粘着剤層、拡散材含有層、ＴＡＣフィルム層、及びＡＧ層を備えている。ここで、拡散材含有層は、屈折率が１．５６であるウレタンアクリレートからなる基材中に、屈折率が１．４５、平均粒子直径が４μｍであるシリコンからなる光拡散粒子が分散されている。光拡散粒子の濃度は１０パーツである。屈折率比ｍは１．４５／１．５６＝０．９３である。

図１２には、ｍ＝０．９３の場合において上記で説明した式（１）から求めた拡散粒子の直径と拡散効率との関係のうち、波長が４３５ｎｍ（青）のものと、波長が６１５ｎｍ（赤）のものを示した。これによれば拡散粒子の直径が概ね３μｍ〜５．５μｍの範囲において波長６１５ｎｍの拡散効率が波長４３５ｎｍの拡散効率より大きくなる。本実施例の光拡散粒子は平均粒子直径が４μｍなので当該範囲内に含まれる。

一方、比較例として３種類の光学シート（比較例１〜３）についても評価した。比較例１〜３では、光学シートの層構成は同じであるが、拡散材含有層に含まれる光拡散粒子の粒子直径を変更している。光拡散粒子の材質及び含有割合は実施例と同じである。ただし、比較例１の光学シートの拡散材含有層に相当する層には光拡散粒子を含ませていない。また、比較例２の光学シートの拡散材含有層、及び比較例３の光学シートの拡散材含有層にはそれぞれ平均粒子直径２μｍ、８μｍの光拡散粒子が分散されている。

ここで青化量は、Ｌ^＊ｕ^＊ｖ^＊表色系のｕ^＊、ｖ^＊に関する変化量Δｕ^＊、Δｖ^＊から
Δｕ^＊ｖ^＊＝（Δｕ^＊２＋Δｖ^＊２)^{（１／２）}
を算出し最大値を得た。その対比は比較例１を１．０としたときの割合でおこなった。従って、青化量が１．０より小さい場合には映像光を観察する角度による色彩の変化が小さく、１．０より大きい場合には映像光を観察する角度による色彩の変化が大きかったことを意味する。

一方、映像鮮明性は、目視による画像のボケ具合から評価した。具体的には、画像としてクロスハッチを表示し、該クロスハッチの線がはっきり見えるか、ボケて見えるかにより評価した。
表１に結果を示す。

表１からもわかるように、青化量の観点からは実施例、及び比較例２において優れた結果をえることができた。しかしながら、比較例２では映像鮮明度が良くないので、例え青化量を抑えることができても不十分であるといえる。一方、本発明の実施例では、映像鮮明性を概ね維持したまま青化量を抑えることが可能である。

以上、現時点において最も実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光学シート、及び映像表示装置も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

第一実施形態に係る光学シートの断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。 図１に示した光学シートのうち光学機能シート層の一部を拡大して示した図である。 光拡散粒子の直径と拡散効率との関係を説明する図である。 図１に示した光学シートを備える映像表示装置のうち映像源ユニットの断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。 本発明の光学シートにおける光路を説明するための図である。 従来における拡散材含有層がない場合の光路を説明する図である。 従来における拡散材含有層を有する場合の光路を説明する図である。 従来における拡散材含有層を有する場合の説明をする他の図である。 図１に示した光学シートの第一の変形例に係る光学シートの断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。 第二の変形例に係る光学シートのうち光学機能シート層を説明するための図である。 第三の変形例に係る光学シートのうち光学機能シート層を説明するための図である。 実施例における光拡散粒子の直径と拡散効率との関係を示す。

符号の説明

１ 映像源ユニット
２ バックライト（映像源）
３ 偏光板
４ 液晶パネル（映像源）
５ 偏光板
６ 粘着剤層
１０ 光学シート
１１ ＰＥＴフィルム層（基材層）
１２ 光学機能シート層
１３ プリズム部
１４ 光吸収部
１５ バインダー部
１６ 光吸収粒子
１７ 粘着剤層
１８ 拡散材含有層
１９ ＴＡＣフィルム層
２０ ＡＧ層

Claims (10)

1. 複数の層を有する光学シートであって、
   前記複数の層のうち少なくとも１層が、光を透過可能にシート面に沿って並列されて形成される略台形のプリズム部と、前記プリズム部間に光を吸収可能に並列される光吸収部と、を有する光学機能シート層であり、
   他の層のうち少なくとも１層が、シート状である基材に所定の平均粒子直径を有する光拡散粒子が分散された拡散材含有層であるとともに、
   前記所定の平均粒子直径は、ミー散乱理論により求められる波長６１５ｎｍにおける拡散効率が、波長４３５ｎｍにおける拡散効率よりも大きくなる平均粒子直径であることを特徴とする光学シート。
2. 複数の層を有する光学シートであって、
   前記複数の層のうち少なくとも１層が、光を透過可能にシート面に沿って並列されて形成される略台形のプリズム部と、前記プリズム部間に光を吸収可能に並列される光吸収部と、を有する光学機能シート層であり、
   前記プリズム部には所定の平均粒子直径を有する光拡散粒子が分散されており、
   前記所定の平均粒子直径は、ミー散乱理論により求められる波長６１５ｎｍにおける拡散効率が、波長４３５ｎｍにおける拡散効率よりも大きくなる平均粒子直径であることを特徴とする光学シート。
3. 前記光学機能シート層の前記光吸収部には樹脂からなるバインダーが充填されるとともに、該バインダーには平均粒子直径が１μｍ以上の光吸収粒子が分散されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学シート。
4. 前記光学機能シート層の前記プリズム部及び前記光吸収部が所定の断面を維持して長手方向に延在して形成され、前記光学機能シート層が２層積層されるとともに、該２層の光学機能シート層のうちの一方の前記光学機能シート層の前記光吸収部の長手方向と、前記２層の光学機能シート層のうちの他方の前記光学機能シート層の前記光吸収部の長手方向とが所定の角度を有するように積層されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シート。
5. 前記所定の角度が９０度であることを特徴とする請求項４に記載の光学シート。
6. 前記光学機能シート層の前記光吸収部が所定の角度で交わる格子状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シート。
7. 前記所定の角度が９０度であることを特徴とする請求項６に記載の光学シート。
8. 前記複数の層が、前記光学機能シート層に加え、該光学機能シート層のベースとなる層である基材層、粘着剤層、アンチグレアフィルム層、低反射率層、無反射層及びＴＡＣフィルム層の少なくとも１層を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学シート。
9. 前記複数の層が、前記光学機能シート層及び前記拡散材含有層に加え、表面シート層を備え、前記拡散材含有層が前記光学機能シート層と表面シート層との間に具備されていることを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学シートを具備することを特徴とする映像表示装置。

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