(57)【要約】【課題】表示装置の視野角内を拡大させ、視野角内における良好な視認性を確保できる光学構造体を提供する。【解決手段】光学構造体は、高屈折率層と低屈折率層とを備え、低屈折率層は、シート状の高屈折率層及び低屈折率層の主面に平行な第１方向に並び、高屈折率層側に凸となる複数の凸部を有する。凸部は、第１凸部と第２凸部とを有し、第１方向で対向する第１凸部の両側面はそれぞれ曲面をなし、第１方向で対向する第２凸部の両側面はそれぞれ曲面をなす。第１方向の一方側を向く第１凸部の側面及び第２凸部の側面は同一或いは略同一の曲線を描く曲面になっており、第１方向の他方側を向く第１凸部の側面及び第２凸部の側面は同一或いは略同一の曲線を描く曲面になっている。一方で、第１方向における第１凸部の幅は、第１方向における第２凸部の幅と異なる。また、高屈折率層が表示装置の表示面側に向けられるように配置される。【選択図】図３
2020016754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の表示面上に配置される光学構造体であって、
高屈折率層と、
前記高屈折率層に積層され、且つ屈折率が前記高屈折率層よりも低い低屈折率層と、を備え、
前記低屈折率層は、シート状の前記高屈折率層及び前記低屈折率層の主面に平行な第１方向に並び、前記高屈折率層側に凸となる複数の凸部を有し、
前記高屈折率層は、複数の前記凸部の間に入り込むようにして前記低屈折率層と一体化され、
前記凸部は、前記第１方向に交互に並ぶ第１凸部と第２凸部とを有し、
前記第１方向で対向する前記第１凸部の両側面はそれぞれ曲面又は折れ面をなし、
前記第１方向で対向する前記第２凸部の両側面はそれぞれ曲面又は折れ面をなし、
前記第１方向の一方側を向く前記第１凸部の側面及び第２凸部の側面は、同一或いは略同一の曲線を描く曲面であるか、又は、所定の曲線を外接円とする同一或いは略同一の折れ線を描く折れ面であり、
前記第１方向の他方側を向く前記第１凸部の側面及び第２凸部の側面は、同一或いは略同一の曲線を描く曲面であるか、又は、所定の曲線を外接円とする同一或いは略同一の折れ線を描く折れ面であり、
前記第１方向における前記第１凸部の幅は、前記第１方向における前記第２凸部の幅と異なり、
前記高屈折率層が前記表示装置の表示面側に向けられるように配置される、光学構造体。
【請求項２】
前記第１凸部の前記両側面及び前記第２凸部の前記両側面はそれぞれ、前記高屈折率層側に凸なる曲面又は折れ面である、請求項１に記載の光学構造体。
【請求項３】
前記高屈折率層及び前記低屈折率層の法線方向における前記第１凸部の高さ／前記第１方向における前記第１凸部の幅を、Ａ１とし、
前記高屈折率層及び前記低屈折率層の法線方向における前記第２凸部の高さ／前記第１方向における前記第２凸部の幅を、Ａ２としたとき、
Ａ１及びＡ２は、１以上５以下であり、且つ、Ａ１＜Ａ２の関係が成り立つ、請求項２に記載の光学構造体。
【請求項４】
前記第１凸部の前記両側面及び前記第２凸部の前記両側面がそれぞれ前記高屈折率層及び前記低屈折率層の法線方向となす最大角度と最小角度との差が、１５度以上９０度以下である、請求項３に記載の光学構造体。
【請求項５】
前記第１凸部及び前記第２凸部の先端は、前記第１方向に平行な平面を形成している、請求項１乃至４のいずれかに記載の光学構造体。
【請求項６】
隣り合う前記凸部の間に入り込んだ前記高屈折率層の先端は、前記第１方向に平行な平面を形成している、請求項１乃至５のいずれかに記載の光学構造体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の光学構造体が表示面に配置された、表示装置。
【請求項８】
前記表示装置は、
前記表示面と、前記表示面に対向して配置された裏面と、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの裏面に対面して配置された面光源装置と、を有する、請求項７に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の表示面から出射される光に光学的作用を及ぼす光学構造体に関する。また、本発明は、当該光学構造体を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一例である液晶表示装置は、種々の分野で用いられている。液晶表示装置の液晶パネルは、大別すると、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式と、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式と、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式と、に分類される。
【０００３】
液晶表示装置では、波長の異なる複数の光を混ぜ合わせることで色を表現するが、液晶を透過する際の光の角度によっては互いに異なる波長の光の強度に大きな差が生じる場合がある。具体的には例えば、互いに異なる波長の光のうちの一方の波長の光の強度と他方の波長の光の強度との差が、正面視の場合に比べて高角度側で大きく変化する場合がある。このような特性を有する液晶パネルでは、斜めから見た際の色味が正面視の色味に対し大きく変化し得る。
【０００４】
例えばＶＡ方式の液晶パネルでは、液晶分子に対する電圧がオフのときに黒色が表示され、この黒色が正面視において実際の黒色に非常に近くなることで、正面視のコントラスト比を非常に高くすることができる。その一方で、表示面の法線方向に対して傾斜した方向から視認された場合には、正面視で黒色とされた画素から漏れ出る光が比較的多くなることで、正面視の場合に比較してコントラスト比が著しく低下し、また色味が大きく変化する場合があり、その結果、視野角内におけるコントラスト比および色味が大きくばらつく場合がある。例えば赤、緑、青のうちの赤及び緑の光の強度を弱め又は遮断して、青の表示を行う場合に、赤、緑の光が斜めに漏れることで、正面から見た場合と斜めから見た場合との色味が大きく変化する状況が生じ易くなる。
【０００５】
またＶＡ方式の液晶パネルでは、青表示の視認角度に対する発光スペクトル形状変化が（赤表示や緑表示と比較して）強いことにより、具体的には「緑に対応する波長成分の強度」が「青に対応する波長成分の強度」に対して大きくなるような変化によって、斜めから見た際の表示色が正面視に対して黄ばむ傾向がある。
なお、以上に説明したＶＡ方式の液晶パネルで生じ得るような色味の問題は、ＴＮ方式においても生じる場合がある。
【０００６】
上述のようなコントラスト比のばらつき及び色変化の問題に鑑みて、ＶＡ方式の液晶パネルでは、カラーフィルタに複数種のパターンでセルを形成することがある。この手法では、例えばパターンが異なるセルを透過した光の配光特性を互いに異ならせることで、斜めから見た際の色味と正面視の色味との差を抑制することができる。
【０００７】
しかしながら、近年、液晶表示装置の高精細化が急速に進んでおり、所望される高解像度に対応してカラーフィルタ上に上述のような複数種のセルを形成しようとすると、加工に非常に手間がかかったり、所望される解像度によっては加工が不能となったりすることがある。特にＶＡ方式ではＩＰＳ方式などの他の形式よりも一般にセルの区切りを細かくする必要があるため、所望される高解像度を達成しつつ色変化などを効果的に抑制できるようなセル構造を得ることが困難となる場合がある。これに対し、色変化の抑制を液晶パネル側で行うのではなく液晶パネルの表示面に設けられる光学シートによって行う提案も従来からなされている。この種の光学シートは、例えば特許文献１乃至６に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−４３７０４号公報
【特許文献２】特許第３２７２８３３号
【特許文献３】特許第３６２１９５９号
【特許文献４】特開２０１６−１２６３５０号公報
【特許文献５】特開２０１２−１４５９４４号公報
【特許文献６】特開２０１１−１１８３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記光学シートは基本的に、低屈折率層と高屈折率層との間の境界部分の形状及び屈折率差などを調整することで、視野角の拡大及び視野角内の表示品質の向上を図る。しかしながら、従来の光学シートは低屈折率層及び高屈折率層の境界部分の形状が単調であるため、視野角を十分に拡大できなかったり、視野角中の輝度や色味の変化が一定でなく視認性が損なわれたりする場合があった。
【００１０】
本発明は上記の実情を考慮してなされたものであって、視野角を拡大させ、視野角内における良好な視認性を確保できる光学構造体およびそれを備えた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光学構造体は、表示装置の表示面上に配置される光学構造体であって、高屈折率層と、前記高屈折率層に積層され、且つ屈折率が前記高屈折率層よりも低い低屈折率層と、を備え、前記低屈折率層は、シート状の前記高屈折率層及び前記低屈折率層の主面に平行な第１方向に並び、前記高屈折率層側に凸となる複数の凸部を有し、前記高屈折率層は、複数の前記凸部の間に入り込むようにして前記低屈折率層と一体化され、前記凸部は、前記第１方向に交互に並ぶ第１凸部と第２凸部とを有し、前記第１方向で対向する前記第１凸部の両側面はそれぞれ曲面又は折れ面をなし、前記第１方向で対向する前記第２凸部の両側面はそれぞれ曲面又は折れ面をなし、前記第１方向の一方側を向く前記第１凸部の側面及び第２凸部の側面は、同一或いは略同一の曲線を描く曲面であるか、又は、所定の曲線を外接円とする同一或いは略同一の折れ線を描く折れ面であり、前記第１方向の他方側を向く前記第１凸部の側面及び第２凸部の側面は、同一或いは略同一の曲線を描く曲面であるか、又は、所定の曲線を外接円とする同一或いは略同一の折れ線を描く折れ面であり、前記第１方向における前記第１凸部の幅は、前記第１方向における前記第２凸部の幅と異なり、前記高屈折率層が前記表示装置の表示面側に向けられるように配置される、光学構造体である。
【００１２】
本発明に係る光学構造体において、前記第１凸部の前記両側面及び前記第２凸部の前記両側面はそれぞれ、前記高屈折率層側に凸なる曲面又は折れ面であってもよい。
【００１３】
本発明に係る光学構造体において、前記高屈折率層及び前記低屈折率層の法線方向における前記第１凸部の高さ／前記第１方向における前記第１凸部の幅を、Ａ１とし、前記高屈折率層及び前記低屈折率層の法線方向における前記第２凸部の高さ／前記第１方向における前記第２凸部の幅を、Ａ２としたとき、Ａ１及びＡ２は、１以上５以下であり、且つ、Ａ１＜Ａ２の関係が成り立ってもよい。
【００１４】
本発明に係る光学構造体においては、前記第１凸部の前記両側面及び前記第２凸部の前記両側面がそれぞれ前記高屈折率層及び前記低屈折率層の法線方向となす最大角度と最小角度との差が、１５度以上９０度以下であってもよい。
【００１５】
本発明に係る光学構造体において、前記第１凸部及び前記第２凸部の先端は、前記第１方向に平行な平面を形成してもよい。
【００１６】
本発明に係る光学構造体において、隣り合う前記凸部の間に入り込んだ前記高屈折率層の先端は、前記第１方向に平行な平面を形成してもよい。
【００１７】
また、本発明に係る表示装置は、前記の光学構造体が表示面に配置された、表示装置である。
【００１８】
前記表示装置は、前記表示面と、前記表示面に対向して配置された裏面と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に対面して配置された面光源装置と、を有してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表示装置の視野角を拡大させ、視野角内における良好な視認性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光学構造体を備える表示装置の概略的な断面図である。
【図２】図１に示す表示装置における光の挙動を説明するための表示装置の概略的な断面図である。
【図３】図１に示す表示装置に設けられる光学構造体の拡大断面図である。
【図４】図１に示す光学構造体の高屈折率層と低屈折率層との間の界面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態について説明する。
【００２２】
なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」、「層」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」はフィルムや板や層とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。また、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（面方向）と一致する面のことを指す。なお、「シート面（板面、フィルム面）」は、主面と呼ばれる場合もある。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。
【００２３】
図１〜図４を参照しつつ、まず、本発明の一実施の形態に係る光学構造体１００を備える表示装置１０の基本的な構成を説明する。図１は、光学構造体１００を備える表示装置１０の概略的な断面図であり、図２は、表示装置１０における光の挙動を説明するための表示装置１０の概略的な断面図である。図３は、光学構造体１００の拡大断面図であり、図４は、光学構造体１００の高屈折率層と低屈折率層との間の界面の拡大図である。なお、上記の各断面図においては、説明の便宜上、ハッチングが省略されている場合がある。また、図１〜図４は、表示装置１０における液晶パネル１５及びシート状の光学構造体１００の各シート面と平行な第１方向ｄ１と、表示装置１０における液晶パネル１５及びシート状の光学構造体１００の法線方向と、を含む面における断面図を示している。なお、本実施の形態では、第１方向ｄ１は、表示装置１０において後述するようにエッジライト型となる面光源装置２０の光源２４が導光板３０に光を出射する方向と平行な方向であり、また光学構造体１００に形成される後述する凸部１２０が並ぶ方向である。
【００２４】
（表示装置）
まず、表示装置１０の全体の構成について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る表示装置１０は、液晶パネル１５と、液晶パネル１５の裏面１５Ｂに対面して配置されて液晶パネル１５を裏面１５Ｂ側から面状に照らす面光源装置２０と、液晶パネル１５の表示面１５Ａ上に配置されるシート状の光学構造体１００と、を備えている。液晶パネル１５は、静止画像又は動画像である像を表示する表示面１５Ａと、表示面１５Ａに対向して配置された裏面１５Ｂと、を有している。表示装置１０では、液晶パネル１５が面光源装置２０からの光の透過または遮断を、画素を形成する領域（サブピクセル）毎に制御するシャッターとして機能し、液晶パネル１５の駆動により表示面１５Ａに像が表示されるようになっている。
【００２５】
図示された液晶パネル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（例えば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。
【００２６】
液晶層１２では、一つの画素を形成する領域毎に、電圧印加がなされ得るようになっており、電圧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っている。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、電圧が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９０°回転させ、その一方で、電圧が印加された液晶層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への電圧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１５では、面光源装置２０からの光の透過または遮断を、画素を形成する領域毎に制御し得るようになっている。
【００２７】
本実施の形態においては、液晶パネル１５が、一例としてＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶パネルとなっている。したがって、液晶パネル１５は、液晶層１２内の液晶分子に対する電圧がオフまたは最小値のときに前記液晶分子が表示面１５Ａの法線方向に沿って配向して面光源装置２０からの光が遮断される状態となり、前記液晶分子に対する電圧を徐々に増加させて前記液晶分子を表示面１５Ａに沿う側に次第に傾斜させることにより、面光源装置２０からの光の透過率を徐々に増加させる構成を有する。なお、液晶パネル１５は、ＶＡ型に限られるものでなく、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶パネルであってもよいし、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型液晶パネルであってもよい。液晶パネル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。
【００２８】
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を有しており、本実施の形態では、液晶パネル１５を裏面１５Ｂ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、一例として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および反射シート２８と、を有している。図示された例では、光学シート６０が、液晶パネル１５に直面して配置されている。そして光学シート６０の出光面６１によって、面光源装置２０の発光面２１が画成されている。
【００２９】
図示の例では、導光板３０の出光面３１が、液晶パネル１５の表示面１５Ａおよび面光源装置２０の発光面２１と同様に、平面視形状（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および反射シート２８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。
【００３０】
図１および図２に示すように、導光板３０は、液晶パネル１５側の一方の主面によって構成された上述した出光面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、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。そして図１および図２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、図２に示すように、第１方向（導光方向）ｄ１に沿って入光面３３に対向する反対面３４に向けて、概ね第１方向（導光方向）ｄ１に沿って導光板３０内を導光されるようになる。ここで、本実施の形態に係る表示装置１０は、第１方向ｄ１が水平方向すなわち左右方向に沿うように配置されることを想定されたものであり、この場合、光源２４からの光は左右方向に導光されることになる。しかしながら、このような配置は特に限られるものではなく、表示装置は他の態様で配置されてもよい。また、本実施の形態では、面光源装置２０がエッジライト型であるが、面光源装置２０は、直下型や裏面照射型などの他の形式であってもよい。
【００３１】
導光板３０についてさらに詳述すると、本実施の形態では、導光板３０の裏面３２が凹凸面として形成されている。具体的な構成として、図２に示すように、裏面３２が、傾斜面３７と、導光板３０の法線方向に延びる段差面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なされる。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。そして傾斜面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、図２のＬ１に示すように、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。なお、導光板３０は、本実施の形態における態様に限られるものではなく、例えばドットパターン方式等の他の態様であってもよい。
【００３２】
また光源２４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。本実施の形態における光源２４は、入光面３３の長手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。
【００３３】
また反射シート２８は、導光板３０の裏面３２に対面するようにして配置される部材であって、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（例えば金属薄膜や誘電体多層膜）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。
【００３４】
また光学シート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２に示すように、本例に係る光学シート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。図示の例においては、単位プリズム７０が本体部６５の入光側面６７上に並べて配置されており、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。なお、本実施の形態では、一つの光学シート６０が導光板３０上に設けられるが、導光板３０上には、複数の光学シートが設けられもよい。この場合、各光学シートのプリズムの溝の向きは、互いに異なっていてもよい。
【００３５】
以上のような面光源装置２０は、光学シート６０を備えることにより、導光板３０からの光を所望の進行方向に変換して液晶パネル１５に入射させるようになっている。具体的に光学シート６０は、液晶パネル１５に入射させる光の大部分が面光源装置２０の法線方向と平行になるように光を出射させるようになっている。これにより、本実施の形態における面光源装置２０は、いわゆる平行光バックライトとして構成される。そして液晶パネル１５に入射した光は、上述したように、電圧印加に応じて液晶層１２において透過または遮断を画素の形成領域毎に制御され、これにより、液晶パネル１５の表示面１５Ａに像が表示されることになる。そして、表示面１５Ａに表示される像は光学構造体１００を介して視認されることになる。
【００３６】
（光学構造体）
次に図２〜図４を参照しつつ光学構造体１００について詳しく説明する。図２および図３に示すように、本実施の形態に係る光学構造体１００は、シート状またはフィルム状に形成され、厚さ方向に対向する一対の主面を有する高屈折率層１０２と、高屈折率層１０２の一方の主面上に積層されるとともに高屈折率層１０２に沿って延びるシート状またはフィルム状に形成され、厚さ方向に対向する一対の主面を有し、且つ屈折率が高屈折率層１０２よりも低い低屈折率層１０３と、低屈折率層１０３の高屈折率層１０２側とは反対の側に配置されたシート状またはフィルム状の表面材１０４と、を備えている。本実施の形態における表面材１０４は、光（像）の出射側の最表面を形成するが、表面材１０４上にさらに保護フィルムなどが積層されてもよい。
【００３７】
光学構造体１００は、図２に示すように、高屈折率層１０２が表示装置１０の表示面１５Ａ側に向けられるように配置され、図示の例では、高屈折率層１０２の低屈折率層１０３側の主面とは反対側の主面が粘着材層１０５を介して液晶パネル１５、すなわち液晶パネル１５の表示面１５Ａに接合されており、これにより光学構造体１００が表示装置１０に組み込まれている。ここで、図３は正確に言うと、液晶パネル１５に接合される前の光学構造体１００を示している。図３に示すように本実施の形態に係る光学構造体１００では、液晶パネル１５に接合される前の状態において、粘着材層１０５が高屈折率層１０２に接合しつつ、高屈折率層１０２側とは反対側の面に剥離フィルム１０６を設けられている。
【００３８】
本実施の形態では、表面材１０４が一例として光学構造体１００へ入射する外光の表面反射を抑制するために設けられており、これにより、外光の表面反射によって表示装置１０に表示される像の視認性が損なわれることを抑制している。具体的に表面材１０４は、その屈折率を低屈折率層１０３の屈折率よりも低く設定されることで外光の反射防止層として機能する。なお、本実施の形態における表面材１０４は反射防止層として機能するが、単なる保護層、例えば傷つき防止や、防汚のために設けられるものであってもよいし、帯電防止のために設けられるものであってもよい。また、表面材１０４は設けられなくてよく、この場合、低屈折率層１０３が光学構造体１００の最表面を形成してもよい。なお、表面材１０４は、樹脂やガラス等からなる光透過性を有するものであり、その材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリオリフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド、ガラス、トリアセチルセルロースなどが挙げられる。
【００３９】
続いて高屈折率層１０２及び低屈折率層１０３について説明すると、本実施の形態における低屈折率層１０３は、シート状の高屈折率層１０２及び低屈折率層１０３の主面に平行な第１方向ｄ１に並び、高屈折率層１０２側に凸となる複数の凸部１２０を有し、高屈折率層１０２は、複数の凸部１２０の間に入り込むようにして低屈折率層１０３と一体化されている。凸部１２０は、第１方向ｄ１と非平行、具体的には第１方向ｄ１に直交する第２方向ｄ２に沿って線状に延び、凸部１２０の間に入り込んだ高屈折率層１０２の進入部分も第２方向ｄ２に沿って線状に延びる状態になっている。
【００４０】
本実施の形態における低屈折率層１０３は、詳しくは、上述の複数の凸部１２０と、一対の平坦面を対向させた平坦フィルム状に形成されるとともに一方の平坦面で凸部１２０と一体とされ且つ凸部１２０を支持するベース部１２０Ｂとを有している。高屈折率層１０２も低屈折率層１０３と同様に、平坦フィルム状のベース部の一方の平坦面で凸部１２０の間に入り込んだ進入部分を支持するようになっている。また、本実施の形態では高屈折率層１０２の屈折率が一例として１．６５となっており、低屈折率層１０３の屈折率が一例として１．４８となっているが、このような屈折率の値は特に限定されるものではない。
【００４１】
なお、上述した「高屈折率層１０２及び低屈折率層１０３の主面に平行」という状態は、本実施の形態では、高屈折率層１０２及び低屈折率層１０３それぞれの平坦な一方の主面（凸部１２０及び進入部分が設けられない側の主面）に平行に延びる状態であって、且つ、低屈折率層１０３の凸部１２０及び高屈折率層１０２の進入部分が並ぶ方向及び線状に延びる方向を含む平面である高屈折率層１０２及び低屈折率層１０３それぞれの他方の主面に平行に延びる状態のことを意味する。
【００４２】
図４も参照しつつ凸部１２０について詳述すると、本実施の形態における凸部１２０は、第１方向ｄ１に交互に並ぶ第１凸部１２１と第２凸部１２２とを有しており、第１方向ｄ１と高屈折率層１０２及び低屈折率層１０３の法線方向ｄ３とを含む面における断面（図３及び図４に示す断面）で見た際、第１方向ｄ１で対向する第１凸部１２１の両側面１２１Ａ，１２１Ｂはそれぞれ曲面をなし、第１方向ｄ１で対向する第２凸部１２２の両側面１２２Ａ，１２２Ｂはそれぞれ曲面をなしている。また、図３及び図４に示す断面で見た際、第１方向ｄ１の一方側（図３、４の左側）を向く第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａは、同一或いは略同一の曲線を描く曲面、言い換えると同一或いは略同一の曲線を有する曲面になっており、第１方向ｄ１の他方側（図３、４の右側）を向く第１凸部１２１の側面１２１Ｂ及び第２凸部１２２の側面１２２Ｂは、同一或いは略同一の曲線を描く曲面、言い換えると同一或いは略同一の曲線を有する曲面になっている。また、第１凸部１２１の両側面１２１Ａ，１２１Ｂは法線方向ｄ３と平行な軸を対象軸として線対称になっており、第２凸部１２２の両側面１２２Ａ，１２２Ｂは法線方向ｄ３と平行な軸を対象軸として線対称になっている。
なお、第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａが、略同一の曲線を描く曲面になっている状態とは、第１凸部１２１の側面１２１Ａと、第２凸部１２２の側面１２２Ａとが互いに重ねられた際に略一致する状態となることを意味する。具体的に本実施の形態では、図４等の断面において、第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａのうちの一方の側面を１００等分に分割する点を当該一方の側面に複数プロットするとともに、他方の側面には、一方の側面を１００等分した間隔と同一の間隔で複数の点を全体にわたってプロットして、各側面１２１Ａ，１２２Ａを互いに重ねた際、８５個以上の点が一致する状態になることを、第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａが、略同一の曲線を描く曲面になっている状態であると定義する。なお、第１凸部１２１の側面１２１Ｂ及び第２凸部１２２の側面１２２Ｂが略同一の曲線を描く曲面であるか否かも、同様に定義される。第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａが同一或いは略同一の曲線を描く曲面であるか否かは、撮像手段で第１凸部１２１の画像と第２凸部１２２の画像とを取得して、２つの画像を対比することにより検証してもよい。
【００４３】
一方で、図４に示すように、第１方向ｄ１における第１凸部１２１の幅Ｗ１は、第１方向ｄ１における第２凸部１２２の幅Ｗ２と異なり、Ｗ１＜Ｗ２の関係が成り立っている。なお、第１凸部１２１及び第２凸部１２２は高屈折率層１０２側に先細りであり、第１凸部１２１の幅Ｗ１は、高屈折率層１０２側に位置する第１凸部１２１の先端とは反対の基端の最大幅を意味しており、第２凸部１２２の幅Ｗ２は、高屈折率層１０２側に位置する第２凸部１２２の先端とは反対の基端の最大幅を意味している。一方で、第１方向ｄ１における第１凸部１２１の先端の幅と第２凸部１２２の先端の幅は、同一である。
【００４４】
なお、本実施の形態では、第１凸部１２１の両側面１２１Ａ，１２１Ｂ及び第２凸部１２２の両側面１２２Ａ，１２２Ｂがそれぞれ、高屈折率層１０２側に凸なる曲面であるが、これら各側面は、高屈折率層１０２側とは反対の側に凹になる曲面であってもよい。曲面として形成される側面の形状は特に限られるものではなく、正円の円弧に沿って形成されるものでもよいし、楕円の円弧に沿って形成されるものでもよいし、二次関数や三次関数等によって規定されるものでもよい。
【００４５】
また、第１凸部１２１の両側面１２１Ａ，１２１Ｂ及び第２凸部１２２の両側面１２２Ａ，１２２Ｂはそれぞれ曲面であるが、折れ面であってもよい。例えば、第１方向ｄ１の一方側を向く第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａが折れ面である場合には、これら側面１２１Ａ，１２２Ａは、所定の曲線を外接円とする同一或いは略同一の折れ線を描く折れ面、言い換えると同一或いは略同一の折れ線を有する折れ面となり、互いに重ねられた際に一致するか又は略一致する状態となる。また、第１方向ｄ１の他方側を向く第１凸部１２１の側面１２１Ｂ及び第２凸部１２２の側面１２２Ｂが折れ面である場合には、これら側面１２１Ｂ，１２２Ｂは、所定の曲線を外接円とする同一或いは略同一の折れ線を描く折れ面、言い換えると同一或いは略同一の折れ線を有する折れ面となり、互いに重ねられた際に一致するか又は略一致する状態となる。
なお、第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａが、略同一の折れ線を描く折れ面になっている状態は、上述の曲面の場合と同様に定義される。すなわち、第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａのうちの一方の側面を１００等分に分割する点を当該一方の側面に複数プロットするとともに、他方の側面には、一方の側面を１００等分した間隔と同一の間隔で複数の点を全体にわたってプロットして、各側面１２１Ａ，１２２Ａを互いに重ねた際、８５個以上の点が一致する状態になることを、第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａが、略同一の折れ線を描く折れ面になっている状態であると定義する。この場合においても、第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａが同一或いは略同一の折れ線を描く折れ面であるか否かは、撮像手段で第１凸部１２１の画像と第２凸部１２２の画像とを取得して、２つの画像を対比することにより検証してもよい。
【００４６】
ところで、図４においては、第１凸部１２１の法線方向ｄ３における高さがＨ１で示され、第２凸部１２２の法線方向ｄ３における高さがＨ２で示されている。本実施の形態では、第１凸部１２１の高さＨ１／第１凸部１２１の幅Ｗ１を、Ａ１とし、第２凸部の高さＨ２／第２凸部１２２の幅Ｗ２を、Ａ２としたとき、Ａ１及びＡ２は、１以上５以下であり、且つ、Ａ１＜Ａ２の関係が成り立つ。ここで、第１凸部１２１の高さＨ１は、１０μｍ以上５００以下μｍであることが好ましく、第１凸部の幅Ｗ１は、１０μｍ以上１００以下μｍであることが好ましく、第２凸部１２２の高さＨ２は、１０μｍ以上５００以下μｍであることが好ましく、第２凸部１２２の幅Ｗ２は、１０μｍ以上１００以下μｍであることが好ましい。第１凸部１２１の高さＨ１は第２凸部１２２の高さＨ２と同じあることが好ましいが、高さＨ１の１０％以内の差があってもよい。
【００４７】
また、図４においては第１方向ｄ１の一方側を向く第１凸部１２１の側面１２１Ａが法線方向ｄ３となす最大角度θ１Ａと最小角度θ１Ｂが示される。本実施の形態では、これら最大角度θ１Ａと最小角度θ１Ｂとの差を「斜面角度範囲」と定義する。最大角度θ１Ａは、側面１２１Ａの先端、言い換えると凸部１２０の先端側の側面１２１Ａの端点を通る側面１２１Ａの接線が法線方向ｄ３となす角度であり、最小角度θ１Ｂは、側面１２１Ａの基端、言い換えると凸部１２０の基端側の側面１２１Ａの端点を通る側面１２１Ａの接線が法線方向ｄ３となす角度である。第１凸部１２１の側面１２１Ａに関する斜面角度範囲は１５度以上９０度以下であることが好ましく、本実施の形態では一例として２９度になっている。第１方向ｄ１の一方側を向く第１凸部１２１の側面１２１Ａの斜面角度範囲は、第１方向ｄ１の他方側を向く第１凸部１２１の側面１２１Ｂの斜面角度範囲、第１方向ｄ１の一方側を向く第２凸部１２２の側面１２２Ａの斜面角度範囲および第１方向ｄ１の他方側を向く第２凸部１２２の側面１２２Ｂの斜面角度範囲のそれぞれの斜面角度範囲と同じ値であり、これら各斜面角度範囲も、１５度以上９０度以下であることが好ましい。
【００４８】
なお、厳密に言うと、上記最小角度及び最大角度は、側面に関する接線が法線方向ｄ３となす角度のうちの小さい方の角度のことである。また、例えば第１凸部１２１の側面１２１Ａが折れ面である場合、上述の最大角度θ１Ａは、側面１２１Ａにおける先端を含む要素面を通る直線が法線方向ｄ３となす角度となり、最小角度θ１Ｂは、側面１２１Ａにおける基端を含む要素面を通る直線が法線方向ｄ３となす角度となる。他の側面１２１Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂが折れ面である場合も、上記と同様に角度が定められる。
【００４９】
また図４に示すように、本実施の形態における第１凸部１２１の先端１２１Ｃは第１方向ｄ１に平行な平面を形成し、第２凸部１２２の先端１２２Ｃは第１方向ｄ１に平行な平面を形成している。また、隣り合う凸部１２０の間、すなわち第１凸部１２１と第２凸部１２２との間に入り込んだ高屈折率層１０２の先端も第１方向ｄ１に平行な平面を形成している。なお、先端１２１Ｃ及び先端１２２Ｃは平面でなくてもよいし、また、第１方向ｄ１に対して傾斜する平面をなしていてもよい。
【００５０】
以下では、本実施の形態の表示装置１０における光の挙動を図２等を参照しつつ説明する。本実施の形態の表示装置１０において像を表示する場合には、まず光源２４から光が照射される。これにより入光面３３から導光板３０内に入射した光が、図２に示すように、第１方向ｄ１に沿って入光面３３に対向する反対面３４に向けて、概ね第１方向ｄ１に沿って導光板３０内を導光される。導光された光は、導光板３０の主面３１，３２の間で全反射を繰り返し、主面３１への入射角度が全反射臨界角度未満になると、図２のＬ１に示すように、導光板３０から光が出射される。導光板３０から出射された光は、光学シート６０を通過する際に単位プリズム７０によって、所望の進行方向に変換されて液晶パネル１５に入射する。次いで液晶パネル１５に入射した光は、電圧印加に応じて液晶層１２において透過または遮断を画素の形成領域毎に制御され、これにより液晶パネル１５の表示面１５Ａに像が表示されることになる。
【００５１】
そして本実施の形態においては、液晶パネル１５の表示面１５Ａから出射された光が、光学構造体１００に入射する。このとき、液晶パネル１５側から光学構造体１００に入射する光は、高屈折率層１０２及び低屈折率層１０３によって反射及び透過（屈折）による光学的作用を付与される。この際、高屈折率層１０２に入射した光の一部は低屈折率層１０３の第１凸部１２１の側面１２１Ａ，１２１Ｂ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａ，１２２Ｂによって全反射され、全反射された光の多くは高角度側に進む。
【００５２】
ここで、本実施の形態では、第１方向ｄ１の一方側を向く第１凸部１２１の側面１２１Ａ及び第２凸部１２２の側面１２２Ａが同一或いは略同一の曲線を描く曲面であり、第１方向ｄ１の他方側を向く第１凸部１２１の側面１２１Ｂ及び第２凸部１２２の側面１２２Ｂが同一或いは略同一の曲線を描く曲面になっている一方で、第１方向ｄ１における第１凸部１２１の幅Ｗ１は、第１方向ｄ１における第２凸部１２２の幅Ｗ２と異なる。これにより、１方向ｄ１の一方側を向く第１凸部１２１の側面１２１Ａと第２凸部１２２の側面１２２Ａとは傾斜角度が互いに相違する状態となり、第１方向ｄ１の他方側を向く第１凸部１２１の側面１２１Ｂと第２凸部１２２の側面１２２Ｂとは傾斜角度が互いに相違する状態となる。そのため、第１凸部１２１の側面１２１Ａと第２凸部１２２の側面１２２Ａとが全反射させる光や屈折させる光の進行角度は互いに異なる状態になるとともに、第１凸部１２１の側面１２１Ｂと第２凸部１２２の側面１２２Ｂとが全反射させる光や屈折させる光の進行角度は互いに異なる状態になる。
【００５３】
本実施の形態によれば、以上のように低屈折率層１０３が２種の凸部１２１，１２２を有し、第１凸部１２１と第２凸部１２２とが互いに異なるパターンで光を反射及び透過（屈折）させることで、法線方向ｄ３と平行となる正面視方向から高角度側に拡散される光の強度が一部の角度範囲で局所的に大きくなる状態が緩和される。これにより、視野角を拡大させ、視野角内における良好な視認性を確保できる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、これら実施の形態に対してはさらに変更を加えることが可能である。例えば、上述の実施の形態では、面光源装置２０がエッジライト型である例が示されたが、面光源装置２０は、直下型であってもよい。また、本実施の形態では、凸部１２０に第１凸部１２１と第２凸部１２２とが含まれるが、形状の異なる凸部がさらに含まれてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０…表示装置、１２…液晶層、１３…上偏光板、１４…下偏光板、１５…液晶パネル、１５Ａ…表示面、１５Ｂ…裏面、２０…面光源装置、２１…発光面、２４…光源、２５…点状発光体、２８…反射シート、３０…導光板、３１…出光面、３２…裏面、３３…入光面、３４…反対面、３７…傾斜面、３８…段差面、３９…接続面、６０…光学シート、６１…出光面、６５…本体部、６７…入光側面、７０…単位プリズム、１００…光学構造体、１０２…高屈折率層、１０３…低屈折率層、１０４…表面材、１０５…粘着材層、１０６…剥離フィルム、１２０…凸部、１２０Ｂ…ベース部、１２１…第１凸部、１２１Ａ…第１凸部の第１方向の一方側の側面、１２１Ｂ…第１凸部の第１方向の他方側の側面、１２１Ｃ…先端、１２２…第２凸部、１２２Ａ…第２凸部の第１方向の一方側の側面、１２２Ｂ…第２凸部の第１方向の他方側の側面、１２２Ｃ…先端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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