(57)【要約】【課題】法線に対して傾斜して入射した光の輝度ピークを法線方向に近づけることができ、かつ、視野角を拡げることができる光学シートを提供する。【解決手段】  光学シートは、法線Ｎ５に対して＋Ｘ方向に傾斜したピーク光線Ｒ１５を受ける裏面と、複数の柱状レンズ部６０が形成された凹凸面とを有する。柱状レンズ部６０の断面形状は山状であり、互いに背向する主傾斜面６１及びサブ傾斜面６２を有する。サブ傾斜面は、屈折面６２１と反射面６２２とを含む。主傾斜面６１の入射法線ＮＩ６１は、法線Ｎ５に対してピーク光線Ｒ１５と同じ側に傾斜しており、屈折面６２１の入射法線ＮＩ６２１は、法線Ｎ５に対してピーク光線Ｒ１５と反対側に傾斜している。さらに、柱状レンズ部６０を真上から見たときの主傾斜面６１の面積ＡＲ６１は、屈折面６２１の面積ＡＲ６２１よりも大きい。【選択図】図８
2010217533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
法線から傾斜した方向に輝度ピークを有する光を出射する主面を有する面光源上に敷設される光学シートであって、
前記光を受ける第１の裏面と、前記第１の裏面と反対側であって複数の第１の柱状レンズ部が配列された第１の凹凸面とを有し、
前記第１の柱状レンズ部の幅方向の断面形状は、頂上に向かって幅が狭くなる山状であり、
前記第１の柱状レンズ部は、前記第１の柱状レンズ部の頂上を挟んで互いに背向し、前記柱状レンズの長手方向に延在する主傾斜面及びサブ傾斜面を含み、
前記サブ傾斜面は、
上辺が、前記主傾斜面の上辺とつながっている屈折面と、
前記屈折面の下辺から前記第１の柱状レンズ部の端縁に至る反射面とを含み、
前記主傾斜面の入射法線は、前記第１の裏面の法線に対して前記光の輝度ピーク方向と同じ側に傾斜しており、前記屈折面の入射法線は、前記第１の裏面の法線に対して前記光の輝度ピーク方向と反対側に傾斜しており、
前記第１の柱状レンズ部を真上から見たときの前記主傾斜面の面積は、前記屈折面の面積よりも大きいことを特徴とする光学シート。
【請求項２】
請求項１に記載の光学シートであって、
前記主傾斜面の上辺及び下辺を含む平面と前記裏面とがなす角度は、前記屈折面の上辺及び下辺を結ぶ平面と前記裏面とがなす角度よりも大きいことを特徴とする光学シート。
【請求項３】
請求項２に記載の光学シートであって、
前記主傾斜面及び屈折面の各々では、前記光のうち輝度ピーク方向に進むピーク光線の入射角が臨界角よりも小さく、かつ、前記ピーク光線が前記第１の柱状レンズ部の頂上側に屈折することを特徴とする光学シート。
【請求項４】
請求項３に記載の光学シートであって、
前記反射面と前記裏面とがなす角度は、前記屈折面の上辺及び下辺を含む平面と裏面とがなす角度よりも大きいことを特徴とする光学シート。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光学シートであって、
前記主傾斜面は凸状に湾曲又は屈曲していることを特徴とする光学シート。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光学シートであってさらに、
前記第１の凹凸面上に形成され、前記第１の柱状レンズ部よりも低い屈折率を有する拡散層を備えることを特徴とする光学シート。
【請求項７】
請求項６に記載の光学シートであって、
前記拡散層はさらに、複数の凸部が形成された表面を有することを特徴とする光学シート。
【請求項８】
請求項７に記載の光学シートであって、
前記凸部の断面形状は、頂上に向かって幅が狭くなる山状であることを特徴とする光学シート。
【請求項９】
法線から傾斜した方向に輝度ピークを有する光を出射する主面を有する導光板と、
前記導光板の側面に配置される光源と、
導光板上に敷設され、前記導光板から出射される光を受ける第２の裏面と、前記第２の裏面と反対側であって、複数の第２の柱状レンズ部が配列された第２の凹凸面とを有するレンズシートと、
前記レンズシート上に敷設される請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の光学シートとを備え、
前記第２の柱状レンズ部は前記導光板の側面の長手方向に延在し、前記第２の柱状レンズ部の長手方向に延在する複数の尾根部を含み、
前記複数の尾根部は、前記光源側から高い順に、前記第２の柱状レンズ部の幅方向に配列されることを特徴とするバックライト装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のバックライト装置であって、
前記複数の尾根部は、
最も高い主尾根部と、前記主尾根部以外の１又は複数のサブ尾根部とを含み、
前記主尾根部及びサブ尾根部の各々は、
前記光源側に近い第１の傾斜面と、
前記光源側から遠く、前記第１の傾斜面と背向する第２の傾斜面とを含み、
前記サブ尾根部では、前記第２の裏面に入射した光のうち、輝度のピーク方向に進行する光線が前記第１の傾斜面で屈折して外部に出射する方向が、前記輝度のピーク方向に進行する光線が前記第２の傾斜面で屈折して外部に出射する方向と交差するように、前記第１及び第２の傾斜面が配設されることを特徴とするバックライト装置。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載のバックライト装置と、
前記バックライト装置上に敷設される液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学シートに関し、さらに詳しくは、エッジライト型のバックライトに使用される光学シート、その光学シートを用いたバックライト及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイに代表される液晶表示装置はバックライト装置を備える。バックライト装置は、液晶表示装置の表示画面の正面輝度を向上する。バックライト装置には主としてエッジライト型と直下型とがある。このうち、エッジライト型のバックライト装置は、導光板の側面から入射された光をほぼ９０度偏角してバックライト装置正面に出射する。
【０００３】
光を偏角するために、バックライト装置では一般的に導光板上にレンズシートが敷設される。レンズシートにはたとえば、屈折型や全反射型のプリズムシートやレンチキュラレンズシート等がある。
【０００４】
しかしながら、上述のレンズシートを敷設しても、光がバックライト装置の正面からずれて出射する場合がある。この場合、液晶表示装置の表示画面における輝度ピークは正面からずれる。そのため、表示画面を見るユーザに違和感を与える場合がある。
【０００５】
さらに、導光板の出射光は半値幅の狭い輝度角度特性を有する。換言すれば、導光板の出射光は高い指向性を有する。そのため、表示画面の視野角が狭い場合がある。たとえば、携帯電話機等の表示画面をユーザが歩きながら見る場合、表示画面を見る角度は必ずしも一定ではなく多少ぶれる。視野角が狭い場合、見る角度がぶれたときの輝度変化が大きくなるため、ユーザに違和感を与える場合がある。
【０００６】
特開２００３−２１７０６号公報に開示された光学シートは、並んで配設された複数の三角形部と、隣り合う三角形部の間に嵌合された拡散部とを備える。そして、拡散部は、バインダと、バインダと屈折率の異なるビーズとから形成されている。この文献に開示された光学シートは、光学シートの裏面から斜め方向に入射する光線を、表示画面の正面方向に偏角する。さらに、拡散部で光線を拡散することにより輝度の均一化を図ることができるとしている（段落［００１４］及び［００１５］参照）。しかしながら、この文献に開示された光学シートでは、三角形部に入射した光をすべて同じ方向に屈折するため、三角形部は光を拡散しない。また、拡散層の屈折率は空気の屈折率よりも大きいため、拡散層から出射した光は法線方向からより離れる方向に傾いて出射されると考えられる。そのため、出射光を法線方向に近づけにくいと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２１７０６号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、法線に対して傾斜して入射した光の輝度ピークを法線方向に近づけることができ、かつ、視野角を拡げることができる光学シートを提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
本発明による光学シートは、法線から傾斜した方向に輝度ピークを有する光を出射する主面を有する面光源上に敷設される。光学シートは、光を受ける第１の裏面と、凹凸面とを有する。凹凸面は、第１の裏面と反対側であって複数の第１の柱状レンズ部が配列される。第１の柱状レンズ部の幅方向の断面形状は、頂上に向かって幅が狭くなる山状である。第１の柱状レンズ部は、主傾斜面及びサブ傾斜面を有する。主傾斜面及びサブ傾斜面は、第１の柱状レンズ部の頂上を挟んで互いに背向し、柱状レンズの長手方向に延在する。サブ傾斜面は、屈折面と反射面とを含む。屈折面の上辺は、主傾斜面の上辺とつながっている。反射面は、屈折面の下辺から前記第１の柱状レンズ部の端縁に至る。主傾斜面の入射法線は、第１の裏面の法線に対して光の輝度ピーク方向と同じ側に傾斜しており、屈折面の入射法線は、第１の裏面の法線に対して光の輝度ピーク方向と反対側に傾斜している。第１の柱状レンズ部を真上から見たときの主傾斜面の面積は、屈折面の面積よりも大きい。
【００１０】
本発明による光学シートは、裏面から入射される光を主傾斜面及び屈折面で屈折する。このとき、主傾斜面の面積が屈折面の面積よりも大きいため、光の輝度ピークを裏面の法線方向、つまり、正面方向に近づけることができる。
さらに、主傾斜面及び屈折面で光を屈折することにより、光を拡散することができる。
【００１１】
好ましくは、主傾斜面の上辺及び下辺を含む平面と裏面とがなす角度は、屈折面の上辺及び下辺を結ぶ平面と裏面とがなす角度よりも大きい。
【００１２】
この場合、主傾斜面での偏角は屈折面での偏角よりも大きい。そのため、光学シートから出射する光の輝度角度特性において、輝度分布を左右均等に近づけることができる。
【００１３】
好ましくは、主傾斜面及び屈折面の各々では、光のうち輝度ピーク方向に進むピーク光線の入射角が臨界角よりも小さく、かつ、ピーク光線が第１の柱状レンズ部の頂上側に屈折する。
【００１４】
この場合、主傾斜面及び屈折面で光が互いに逆方向に屈折する。
【００１５】
好ましくは、反射面と裏面とがなす角度は、屈折面の上辺及び下辺を含む平面と裏面とがなす角度よりも大きい。
【００１６】
この場合、反射面に光が入射したとしても、入射角が臨界角よりも大きくなる可能性が高くなる。
【００１７】
好ましくは、主傾斜面は凸状に湾曲又は屈曲している。
【００１８】
この場合、主傾斜面に入射した光をより拡散できる。
【００１９】
好ましくは光学シートはさらに、拡散層を有する。拡散層は、第１の凹凸面上に形成され、第１の柱状レンズ部よりも低い屈折率を有する。
【００２０】
この場合、凹凸面とともに、拡散層の表面でも光が拡散される。
【００２１】
好ましくは、拡散層はさらに、複数の凸部が形成された表面を有する。
【００２２】
この場合、複数の凸部により、光がより拡散される。
【００２３】
好ましくは、凸部の断面形状は、頂上に向かって幅が狭くなる山状である。
【００２４】
本発明によるバックライト装置は、導光板と、光源と、レンズシートと、上述の光学シートとを備える。導光板は、法線から傾斜した方向に輝度ピークを有する光を出射する主面を有する。光源は、導光板の側面に配置される。レンズシートは、導光板上に敷設される。レンズシートは、導光板から出射される光を受ける第２の裏面と、第２の裏面と反対側であって、複数の第２の柱状レンズ部が配列された第２の凹凸面とを有する。第２の柱状レンズ部は導光板の側面の長手方向に延在する。そして、第２の柱状レンズ部は、第２の柱状レンズ部の長手方向に延在する複数の尾根部を含む。複数の尾根部は、光源側から高い順に、第２の柱状レンズ部の幅方向に配列される。
【００２５】
この場合、レンズシートは、複数の尾根部を有する第２の柱状レンズ部により、光の色分離を抑制する。さらに、光学シートは、レンズシートから出射した光の輝度ピークを法線方向に近づけ、かつ、拡散する。
【００２６】
好ましくは、複数の尾根部は、最も高い主尾根部と、主尾根部以外の１又は複数のサブ尾根部とを含む。主尾根部及びサブ尾根部の各々は、第１及び第２の傾斜面を有する。第１の傾斜面は、光源側に近く配置される。第２の傾斜面は、光源側から遠く配置され、第１の傾斜面と背向する。サブ尾根部では、第２の裏面に入射した光のうち、輝度のピーク方向に進行する光線が第１の傾斜面で屈折して外部に出射する方向が、輝度のピーク方向に進行する光線が第２の傾斜面で屈折して外部に出射する方向と交差するように、第１及び第２の傾斜面が配設される。
【００２７】
本発明による液晶表示装置は、上述のバックライト装置、バックライト装置上に敷設される液晶パネルとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態による液晶表示装置の断面図である。
【図２】図１中の導光板から出射される光の輝度角度特性を示す図である。
【図３】図１中のレンズシートの斜視図である。
【図４】図３に示したレンズシートの断面図である。
【図５】図３に示したレンズシートの作用を説明するための模式図である。
【図６】図３に示したレンズシートから出射される光の輝度角度特性を示す図である。
【図７】図１中の光学シートの断面図である。
【図８】図７中の柱状レンズ部の拡大図である。
【図９】図８と異なる構成の柱状レンズ部の断面図である。
【図１０】図８及び図９と異なる構成の柱状レンズ部の断面図である。
【図１１】図１１Ａは、図７と異なる構成の他の光学シートの断面図であり、図１１Ｂは、上面図である。
【図１２】図７及び図１１と異なる構成の他の光学シートの断面図である。
【図１３】実施例で使用したバックライト装置の輝度角度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３０】
［表示装置及び照明装置］
図１を参照して、本発明の実施の形態による液晶表示装置１００は、液晶パネル７と、バックライト装置６とを備える。液晶パネル７は、バックライト装置６上に敷設される。
【００３１】
液晶パネル７は、公知の液晶パネルと同じ構造を有する。具体的には、液晶パネル７は、偏光板、ガラス基板、画素電極を成す透明導電膜、配向膜、液晶層、配向膜、対抗電極を成す透明導電膜、カラーフィルター、ガラス基板、及び、偏光板をこの順で積層した構造を有する。
【００３２】
バックライト装置６は、いわゆるエッジライト型である。バックライト装置６は、面光源１０と、本実施の形態による光学シート５とを備える。
【００３３】
面光源１０は、光源１１と、樹脂モールド１２と、反射シート１３と、導光板１４と、レンズシート１５とを備える。
【００３４】
光源１１は、図１紙面の法線方向に配列された複数の点光源である。点光源はたとえば、ＬＥＤ（Light Emitting Device）である。なお、光源１１は法線方向に延在するＥＥＦＬ（External Electrode Fluorescent Lamp：外部電極蛍光管）等の線光源でもよい。光源１１は、導光板１４の側面１４１に配置される。
【００３５】
樹脂モールド１２は不透明であり、内部には、光源１１及び導光板１４が収納される。
光源１１の上下及び導光板１４の裏面１４３には、反射シート１３が敷設されている。反射シート１３の光源１１及び導光板１４と対向する面には、銀やアルミニウム等の金属薄膜からなる反射層が形成されている。反射シート１３は、光源１１の出射光を導光板１４に導く。さらに、導光板１４の裏面１４３から出射した光を反射し、反射された光を導光板１４に戻す。これにより、導光板１４の主面１４２以外の面から光が漏れるのを抑制する。
【００３６】
導光板１４は、側面１４１、主面１４２及び裏面１４３を有するシート状の本体からなる。主面１４２は側面１４１と直交し、その反対側には裏面１４３が配置される。導光板１４は、たとえば、ポリカーボネート系樹脂や環状オレフィン系樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂からなる。裏面１４３には、光偏向パターンが形成されている。光偏向パターンはたとえば、ドットパターンやプリズムパターン、レンズパターン等である。光源１１からの光は、側面１４１に入射し、導光板１４内を全反射しながら進行する。そして、光が光偏向パターンに入射したとき、主面１４２方向に屈折して進行し、主面１４２から外部に出射する。光偏向パターンは、印刷により形成されてもよいし、射出成形により形成されてもよい。
【００３７】
主面１４２から出射する光の輝度角度特性の一例を図２に示す。図２中の横軸は、図１に示すＸ軸における法線Ｎ１４からの傾斜角度（ｄｅｇ）を示す。０ｄｅｇの輝度は法線方向Ｎ１４と平行な方向での輝度を示す。そして、横軸のプラス（＋）方向は、法線Ｎ１４から光源１１と反対側（＋Ｘ方向）へ傾斜した角度を示す。マイナス（−）方向は法線Ｎ１４から光源１１側（−Ｘ方向）へ傾斜した角度を示す。図２の縦軸は、輝度ピークＬ０を基準輝度とした場合の、各角度での輝度の基準輝度に対する比（輝度比）を示す。
【００３８】
図２を参照して、出射光の輝度角度特性は、法線Ｎ１４から光源１１と反対側に角度Ａ０（°）傾斜した方向の輝度が最も高く、角度Ａ０から離れると輝度が急速に低下する。つまり、出射光は傾斜角Ａ０の方向に輝度ピークを示す指向性を有する。以下、図１に示すように、出射光のうち輝度ピーク方向の光線をピーク光線という。図１では、傾斜角Ａ０方向の光線が輝度ピーク光線Ｒ０に相当する。傾斜角Ａ０は一般的に５５°〜８０°である。
【００３９】
［レンズシートの構成］
図１、図３及び図４を参照して、レンズシート１５は、導光板１４上に敷設される。レンズシート１５は、シート状またはフィルム状の本体を有する。その本体は、凹凸が形成された凹凸面１５２と、凹凸面１５２と反対側の裏面１５１とを有する。裏面１５１は、導光板１４の主面１４２と対向する。裏面１５１は実質的に平面である。凹凸面１５２は、複数の柱状レンズ部２０を含む。各柱状レンズ部２０は凹凸面１５２に沿って延在し、互いに並設されている。つまり、各柱状レンズ部２０の長手方向は並行する。
【００４０】
レンズシート１５は、図４に示すように、裏面１５１を有する基材部１６と、基材部１６上に形成され、複数の柱状レンズ部２０で構成されるレンズ部１７とを備える。
【００４１】
基材部１６は、透明であり、その厚さは１０〜５００μｍの範囲が好ましい。基材部１６の材料は、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン、ポリプロピレン、セルロースアセテート等の樹脂である。
【００４２】
レンズ部１７の材料は、紫外線や電子線に代表される電離放射線で硬化する電離放射線硬化樹脂が好ましい。電離放射線硬化樹脂は、たとえば、ポリエステル系アクリレート樹脂、ウレタン系アクリレート樹脂、ポリエーテル系アクリレート樹脂、エポキシ系アクリレート樹脂、ポリエステル系メタクリレート樹脂、ウレタン系メタクリレート樹脂、ポリエーテル系メタクリレート樹脂、エポキシ系メタクリレート樹脂である。より好ましくは、芳香族系アクリレートの紫外線硬化型樹脂（屈折率１．４９〜１．６０）である。また、レンズ部１７を形成可能な他の材料として、屈折率１．３〜１．９の任意の樹脂材料が利用可能である。また、上述した樹脂以外の他のアクリル樹脂やウレタン樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂などの透明プラスチック樹脂を用いてもよい。なお、レンズ部１７は、基材部１６と同じ材料で構成されてもよい。
【００４３】
各柱状レンズ部２０は、端縁ＥＤ１及びＥＤ２を含む。端縁ＥＤ１及びＥＤ２は、柱状レンズ部２０の周縁の一部であり、柱状レンズ部２０の長手方向に延在する。端縁ＥＤ２は端縁ＥＤ１の反対側に配設される。端縁ＥＤ１及びＥＤ２は光源１１の長手方向と並行する。換言すれば、導光板１４の側面１４１の長手方向と並行する。
【００４４】
各柱状レンズ部２０はさらに、複数の尾根部３０及び４０を含む。各尾根部３０及び４０は、柱状レンズ部２０の長手方向に延在する。そして、複数の尾根部３０及び４０は、端縁ＥＤ１から端縁ＥＤ２に向かって高い順に柱状レンズ部２０の幅方向に並設される。つまり、端縁ＥＤ１側に最も高い尾根部３０が配設され、端縁ＥＤ２側に尾根部４０が配設される。以降、最も高い尾根部３０を主尾根部３０といい、主尾根部３０よりも低い尾根部４０をサブ尾根部４０という。
【００４５】
主尾根部３０は、端縁ＥＤ１側に配設される傾斜面３１と、端縁ＥＤ２側に傾斜面３１と反対側に配設される傾斜面３２と、傾斜面３１及び３２により形成され、柱状レンズ部２０の長手方向に延びる稜線部３３とを含む。同様に、サブ尾根部４０も、端縁ＥＤ１側に配設される傾斜面４１と、端縁ＥＤ２側に配設される４２と、稜線部４３とを含む。
【００４６】
図１に示すように、レンズシート１５は、各柱状レンズ部２０の主尾根部３０の方が、サブ尾根部４０よりも光源１１に近くなるように、導光板１４上に敷設される。換言すれば、第１の端縁ＥＤ１が第２の端縁ＥＤ２よりも光源１１に近くなるようにレンズシート１５は敷設される。
【００４７】
レンズシート１５は、バックライト装置６及び液晶表示装置１００の正面輝度を向上する。さらに、レンズシート１５は、色分離を抑制できる。以下、そのしくみについて説明する。
【００４８】
［色分離の抑制］
導光板１４から出射しピーク光線Ｒ０を含む光は、レンズシート１５の裏面１５１に入射する。このとき、ピーク光線Ｒ０は、端縁ＥＤ１から端縁ＥＤ２の方向に傾いて入射する。図５を参照して、レンズシート１５に入射したピーク光線Ｒ０がサブ尾根部４０の傾斜面４１及び４２で屈折する。このとき、傾斜面４２に入射したピーク光線Ｒ０は、レンズシート１５の厚さ方向側（レンズシート１５の法線Ｎ１５側）に屈折して出射光５３として外部に出射する。一方、傾斜面４１に入射したピーク光線Ｒ０は、法線Ｎ１５と反対側に屈折して出射光５４として外部に出射する。つまり、傾斜面４２に入射したピーク光線Ｒ０の屈折方向は、傾斜面４１に入射したピーク光線Ｒ０の屈折方向と交差する。
【００４９】
レンズシート１５の屈折率は入射光線の波長に依存する。ピーク光線Ｒ０が複数の波長成分を含む場合、各波長成分により屈折率が変化する。そのため、図５に示すように出射光５３及び５４に色分離が生じる。図５では、ピーク光線Ｒ０が２つの異なる波長Ａ及びＢ（波長Ａ＞波長Ｂ）を有し、波長Ｂ成分の屈折角が波長Ａ成分の屈折角よりも大きい場合の色分離を示す。
【００５０】
傾斜面４２では、ピーク光線Ｒ０の波長Ｂ成分は波長Ａ成分よりも大きく屈折する。そのため、出射光成分５３Ｂは、出射光成分５３Ａよりもさらに法線Ｎ１５側（矢印Ａ１方向）に屈折する。一方、傾斜面４１では、波長Ｂ成分に相当する出射光成分５４Ｂは、波長Ａ成分に相当する出射光成分５４Ａよりも法線Ｎ１５と反対側（矢印Ａ２方向）に屈折する。要するに、傾斜面４２から出射した光線５３の色（波長）の分離パターンと傾斜面４１から出射した光線５４の色分離パターンとは、ピーク光線Ｒ０の進行方向に対して互いに逆のパターンとなる。そのため、光線５３の色分離パターンは、光線５４の色分離パターンと互いに相殺される。その結果、レンズシート１５からの出射光における色分離が抑制される。
【００５１】
上述の色分離の効果を奏するために、好ましくは、ピーク光線Ｒ０が傾斜面４２で屈折して出射する方向が、ピーク光線Ｒ０が傾斜面４１で屈折して出射する方向と交差するように、底面１１０と平行な面と傾斜面４１とがなす角度β２と、底面１１０と傾斜面４２とがなす角度α１とが決定され、傾斜面４１及び４２が配設される。より好ましくは、ピーク光線Ｒ０に対する光線５３の角度γ１と、ピーク光線Ｒ０に対する光線５４との角度γ２とが略同じになるように、角度α１及びβ２が決定され、傾斜面４１及び４２が配設される。ただし、γ１がγ２と異なっていても本願発明の効果をある程度奏することができる。
【００５２】
［正面輝度の向上］
続いて、レンズシート１５が正面輝度を向上するしくみについて説明する。図５に示すとおり、レンズシート１５は、傾斜面３２及び４２により、ピーク光線Ｒ０を含む光をレンズシート１５の正面方向（法線Ｎ１５方向）に直接コリメートする。そのため、正面輝度を向上できる。
【００５３】
なお、図３及び図４では、各柱状レンズ部２０においてサブ尾根部４０を１つとしたが、サブ尾根部４０が複数存在してもよい。この場合、主尾根部３０及び複数のサブ尾根部４０は、光源１１側から高い順に、柱状レンズ部２０の幅方向に並ぶ。
【００５４】
［光学シートの構成］
しかしながら、レンズシート１５から出射した光の輝度角度特性において、図６に示すように、輝度ピークが正面方向から＋Ｘ方向、具体的には、＋５〜＋３０ｄｅｇ程度ずれる場合がある。さらに、導光板１４から出射した光は上述のとおり指向性が高いため、レンズシート１５から出射した光も指向性が高い。その結果、輝度角度特性における半値幅が狭く、視野角が狭い。
【００５５】
本実施の形態による光学シート５は、光の輝度ピークを法線方向に近づけ、かつ、視野角を拡げる。図７に示すように、光学シート５は、凹凸面５１と裏面５２とを有する。裏面５２は実質的に平面であり、レンズシート１５の凹凸面１５２と対向する。
【００５６】
凹凸面５１は複数の柱状レンズ部６０を有する。柱状レンズ部６０は凹凸面５１に沿って長く直線状に延びる。複数の柱状レンズ部６０は、柱状レンズ部６０の幅方向に並んで配列される。そして、各柱状レンズ部６０は、光源１１内の複数の点光源の配列方向に延在する。
【００５７】
光学シート５はレンズシート１５と同様の樹脂からなる。柱状レンズ部６０の素材は柱状レンズ部２０（レンズ部１７）と同様の電離放射線硬化樹脂である。また、柱状レンズ部６０と基材部５３とが同じ樹脂からなり、一体的に形成されていてもよい。
【００５８】
［柱状レンズ部］
図８を参照して、柱状レンズ部６０の幅方向の断面形状は、端縁(Edge)ＥＤ１０及びＥＤ２０を含む仮想の底面６３から頂上Ｔ６０に向かって次第に幅が狭くなる山状である。柱状レンズ部６０は、頂上Ｔ６０と端縁ＥＤ２０との間の主傾斜面６１と、頂上Ｔ６０と端縁ＥＤ１０との間のサブ傾斜面６２とを含む。主傾斜面６１とサブ傾斜面６２とは、頂上Ｔ６０を挟んで互いに背向する。
【００５９】
サブ傾斜面６２は屈折面６２１と反射面６２２とを有する。屈折面６２１の上辺は、主傾斜面６１の上辺をつながっており、頂上Ｔ６０を構成する。また、反射面６２２は、屈折面６２１の下辺（Lower Side）ＬＳ６２１及び端縁ＥＤ１０とつながっている。
【００６０】
レンズシート１５から出射された光は、裏面５２の法線Ｎ５から＋Ｘ方向に所定角度（５〜３０ｄｅｇ）傾いた方向に輝度ピークを有する。以降、輝度ピーク方向の光線をピーク光線Ｒ１５という。
【００６１】
主傾斜面６１及び屈折面６２１は、レンズシート１５から出射された光を屈折する。主傾斜面６１の入射法線(Normal of Incidence)ＮＩ６１は、裏面５２の法線Ｎ５に対してピーク光線Ｒ１５と同じ側に傾いている。一方、屈折面６２１の入射法線ＮＩ６２１は、法線Ｎ５に対してピーク光線Ｒ１５と反対側に傾いている。
【００６２】
ここで、主傾斜面６１の上辺に相当する頂上Ｔ６０と、下辺に相当する端縁ＥＤ２０とを含む仮想平面と裏面５２とがなす角度を角度Ａ６１と定義する。また、屈折面６２１の上辺に相当する頂上Ｔ６０と下辺ＬＳ６２１とを含む仮想平面（図８では屈折面６２１に相当）と裏面５２とがなす角度を角度Ａ６２１と定義する。このとき、角度Ａ６１は角度Ａ６２１よりも大きい。さらに、柱状レンズ部６０を真上から見たとき、主傾斜面６１の面積ＡＲ６１は、屈折面６２１の面積ＡＲ６２１よりも大きい。
【００６３】
反射面６２２と裏面５２とがなす角度を角度Ａ６２２と定義する。このとき、角度Ａ６２２は角度Ａ６２１よりも大きい。反射面６２２は、ピーク光線Ｒ１５が入射したとき、入射したピーク光線を全反射しやすい。
【００６４】
以上の構成を有する柱状レンズ部６０は、光の輝度ピークを法線Ｎ５方向に近づける。さらに、光を拡散するため、視野角を拡げることができる。以下、この点について詳述する。
【００６５】
［光学シートの作用］
ピーク光線Ｒ１５は法線Ｎ５に対して＋Ｘ方向に傾いて入射する。主傾斜面６１はピーク光線Ｒ１５を法線Ｎ５に近づける方向に偏角する。そして、主傾斜面６１の面積ＡＲ６１は、屈折面６２１の面積ＡＲ６２１よりも大きい。そのため、柱状レンズ部６０に入射された全ピーク光線Ｒ１５のうち、少なくとも半分以上が主傾斜面６１により法線Ｎ５方向に偏角される。そのため、光学シート５から出射した光の輝度ピークは、レンズシート１５の出射光の輝度ピークよりも法線Ｎ５に近づく。つまり、輝度ピークを正面方向にずらすことができる。
【００６６】
さらに、屈折面６２１はピーク光線Ｒ１５を法線Ｎ５からさらに離れる方向（＋Ｘ方向）に偏角する。これにより、主傾斜面６１からの出射光と屈折面６２１からの出射光が交差する。つまり、柱状レンズ部６０はピーク光線Ｒ１５をある程度拡散する。そのため、光学シート５から出射した光の輝度角度特性における半値幅を拡げることができ、視野角が広がる。
【００６７】
また、角度Ａ６２１は角度Ａ６１よりも小さい。そのため、入射光線（ピーク光線Ｒ１５）と出射光線とがなす偏角ＡＤ(Angle of Deviation)は、主傾斜面６１の方が屈折面６２１よりも大きい。つまり、主傾斜面６１はピーク光線Ｒ１５を法線Ｎ１５方向に大きく偏角し、屈折面６２１は、ピーク光線Ｒ１５を小さく偏角する。そのため、輝度角度特性における輝度の分布を、輝度ピークを中心として対称に広がるようにすることができ、輝度分布が非対称に広がるのを抑制できる。
【００６８】
反射面６２２は、角度Ａ６２１を角度Ａ６１よりも小さくするために必要な構成であるが、ピーク光Ｒ１５の屈折には寄与しない方が好ましい。したがって、反射面６２２において、ピーク光線Ｒ１５の入射角は臨界角よりも大きい方が好ましい。さらに好ましくは、角度Ａ６２２は、光学シート５内を進むピーク光線Ｒ１５と裏面５２とがなす角度Ａ１５以上ある。この場合、ピーク光線Ｒ１５は反射面６２２に入射しない。
【００６９】
上述の柱状レンズ部６０の形状は、図８の形状に限られない。たとえば、図９に示すように、主傾斜面６１及び屈折面６２１が凸状に湾曲していてもよい。また、主傾斜面６１及び屈折面６２１のいずれか一方が凸状に湾曲していてもよい。図８の主傾斜面６１のように、屈折面６２１が凸状に折れ曲がっていてもよい。また、図１０に示すように、主傾斜面６１が平面であってもよい。
【００７０】
また、本実施の形態では、色分離の抑制できるレンズシート１５を使用したが、他のレンズシート、たとえば、屈折型のプリズムシート又は全反射型のプリズムシート（いわゆる逆プリズムシート）を用いてもよい。いずれのレンズシートを利用した場合であっても、面光源１０からの出射光のピーク光線が法線Ｎ５よりも傾いている場合、光学シート５は上述の作用を奏する。
【００７１】
［製造方法］
光学シート５の製造方法について説明する。初めに、ロール状の金型を準備する。ロール状金型の表面には、複数の柱状レンズ部６０に対応するパターン溝が切削加工により形成されている。続いて、基材部５３に相当する基材フィルムを用意する。用意された基材フィルムと金型表面との間に、電離放射線硬化樹脂を充填し、電離放射線を照射して硬化する。電離放射線硬化樹脂はたとえば、ダイコータにより充填される。続いて、硬化した電離放射線硬化樹脂が形成された基材フィルムをロール金型から剥離する。以上の方法により、光学シート５が得られる。
【００７２】
基材部５３と柱状レンズ部６０とが同じ素材で一体的に形成されている場合、光学シート５は以下の方法で製造される。熱可塑性樹脂により基材を作製する。続いて、柱状レンズ部６０に対応する凹凸パターンが切削加工により表面に形成された金型を基材に加熱押圧して、凹凸パターンを基材表面に転写する。以上の工程により光学シート５が製造される。周知の押出成型法やプレス成型法、あるいは金型に溶融樹脂を注入する射出成形法等により光学シート５を製造してもよい。
【００７３】
［第２の実施の形態］
図１１を参照して、第２の実施の形態による光学シート８は、光学シート５と、拡散層９とを備える。拡散層９は、光学シート５の凹凸面５１上に形成される。拡散層９は表面９１を有する。表面９１は複数の凸部９２を有する。具体的には、図１１に示すように、複数の凸部９２はマイクロレンズであり、表面９１にはマイクロレンズアレイが形成されている。図１１に示すように、凸部９２の断面形状は弓状、円弧状または楕円弧状である。換言すれば、凸部９２の断面形状は、底から頂上に向かって幅が徐々に狭くなる。図１１では隣り合う凸部９２（マイクロレンズ）が離れており、間に隙間を有するが、隣り合う凸部９２は互いに接触していてもよい。
【００７４】
拡散層９の素材は、上述の光学シート５の素材と同様の樹脂である。ただし、拡散層９の屈折率ｎ９は、柱状レンズ部６０の屈折率ｎ６０よりも小さい。そのため、光学シート８の裏面５２から入射したピーク光線は、凹凸面５１で第１の実施の形態と同様に屈折する。さらに拡散層９を進む光は、拡散層９の表面９１で屈折する。要するに、光学シート８は、凹凸面５１及び表面９１でそれぞれ光を屈折する。この２回の屈折により、光学シート８は、光をより拡散する。以下、光学シート８が光を拡散するしくみについて詳述する。
【００７５】
[光学シートの作用]
ピーク光線Ｒ１５は、法線Ｎ８から＋Ｘ側に５〜３０ｄｅｇ程度傾いて裏面５２に入射する。一般的に、屈折率の大きい媒質から小さい媒質に光が進むときに全反射が発生し得る。しかしながら、ピーク光線Ｒ１５が柱状レンズ部６０から拡散層９に向かうときの相対屈折率（ｎ９／ｎ６０）は、ピーク光線Ｒ１５が柱状レンズ部６０から空気（屈折率ｎ０）に向かうときの相対屈折率（ｎ０／ｎ６０）よりも大きい。したがって、ピーク光線Ｒ１５を含む入射光は、凹凸面５１で全反射しにくい。したがって入射光は凹凸面５１で屈折して拡散層９内を進行する。
【００７６】
続いて、拡散層９を進行するピーク光線Ｒ１５は、表面９１の凸部（マイクロレンズ）９２の凸面に到達する。ピーク光線Ｒ１５が法線Ｎ８と平行に進行すれば、凸部９２の凸面で再帰反射しやすい。しかしながら、ピーク光線Ｒ１５は、主傾斜面６１と屈折面６２１とで互いに逆方向に屈折するため、拡散層９内を進むピーク光線Ｒ１５は、法線Ｎ８から傾いて凸部９２に入射する。そのため、ピーク光線Ｒ１５を含む光は、凸部９２でも再帰反射しにくく、凸部９２で屈折して外部に出射される。その結果、ピーク光線Ｒ１５を含む光は、凹凸面５１及び表面９１で拡散される。
【００７７】
［製造方法］
光学シート８の製造方法は以下のとおりである。初めに、光学シート５を製造する。続いて、光学シート５の凹凸面５１上に拡散層９を形成する。まず、ロール状の金型を準備する。ロール状金型の表面には、表面９１の複数の凸部９２に対応する孔が形成されている。次に、拡散層９用の電離放射線硬化樹脂を準備する。このとき、拡散層９の屈折率ｎ９が、柱状レンズ部６０の屈折率ｎ６０よりも小さくなるよう、電離放射線硬化樹脂を選定する。準備した電離放射線硬化樹脂を、光学シート５の凹凸面５１と金型表面との間に充填し、電離放射線を照射して硬化する。そして、拡散層９が形成された後、光学シートをロール金型から引き剥がす。以上の方法により、光学シート８が製造される。
【００７８】
[光学シートのその他の形態]
図１１に示す光学シート８では、表面９１に形成される凸部９２をマイクロレンズとしたが、凸部９２はマイクロレンズに限定されず、他の形状であってもよい。たとえば、凸部９２は、円錐、角錐、円錐台、角錐台等のレンズアレイが形成されてもよい。また、凸部９２は、複数の線状プリズムやシリンドリカルレンズといった柱状レンズを並べて配列してもよい。このとき、表面９１の柱状レンズの延在方向は、柱状レンズ部６０の延在方向と並行するのが好ましい。要するに、凸部９２は、ピーク光線の入射面において、凸部９２の底から頂上に向かって幅が狭くなる形状を有すればよい。
【００７９】
［第３の実施の形態］
図１２を参照して、第３の実施の形態による光学シート２００は、光学シート５と、拡散層９０とを備える。光学シート５の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００８０】
拡散層９０の素材は拡散層９と同じである。拡散層９０は柱状レンズ部６０よりも小さい屈折率を有する。
【００８１】
ただし、拡散層９０の表面９０１は、第２の実施の形態の表面９１と異なり、平坦である。つまり、表面９０１は複数の凸部９２を有さない。表面９０１が平坦であっても、表面９０１でピーク光線Ｒ１５を含む光は屈折する。その結果、光学シート２００は、凹凸面５１と表面９０１とで光を拡散する。
【実施例】
【００８２】
本発明例１及び２の光学シートを準備し、バックライト装置を製造した。そして、各バックライト装置の輝度角度特性を調査した。
【００８３】
［本発明例１］
本発明例１の光学シートは、図１１に示す構成とし、柱状レンズ部の形状は図８に示すとおりとした。光学シートの柱状レンズ部及び基材部の屈折率は１．６であった。また、拡散層の屈折率は１．４９であった。図８を参照して、柱状レンズ部の幅（端縁ＥＤ１０とＥＤ２０との間の距離）Ｗ６０は１６μｍであった。また、角度Ａ６１は４２ｄｅｇ、角度Ａ６１０は１４８ｄｅｇ、角度Ａ６２１は２４ｄｅｇ、角度Ａ６２２は８０ｄｅｇであった。さらに面積ＡＲ６１とＡＲ６２１との比は１０６：４０であった。
【００８４】
図１１を参照して、拡散層の表面にはマイクロレンズアレイが形成された。各マイクロレンズの高さＨ９２は０．５μｍであり、曲率半径Ｒ９２は３μｍであった。また、隣り合うマイクロレンズのピッチＰ９２は４μｍであった。
【００８５】
［本発明例２］
本発明例２の光学シートも、図１１に示す構成とした。ただし、柱状レンズ部の形状は図９に示すとおりとした。図９を参照して、柱状レンズ部の幅Ｗ６０は１６μｍであった。また、角度Ａ６１は４７ｄｅｇ、角度Ａ６２１は２１ｄｅｇ、角度Ａ６２２は８０ｄｅｇであった。さらに面積ＡＲ６１とＡＲ６２１との比は８１：５９であった。主傾斜面の曲率半径Ｒ６１は１３μｍであり、屈折面の曲率半径Ｒ６２１は１１μｍであった。その他の構成は本発明例１と同じであった。
【００８６】
［輝度角度特性調査］
上述の光学シートを用いて、図１のバックライト装置６と同じ構成のバックライト装置を製造した。具体的には、図１中の面光源１０を製造した。そして、面光源１０上に本発明例１、本発明例２の光学シートを敷設し、発明例ごとのバックライト装置を製造した。なお、図１を参照して、面光源から出射されるピーク光線Ｒ１５の法線に対する傾斜角Ａ１５０は１０ｄｅｇであった。
【００８７】
製造された本発明例１及び２のバックライト装置について、図１中のＸ軸方向における輝度角度特性を調査した。図１を参照して、表示画面の法線方向（法線Ｎ５方向に相当）を０度軸とし、０度軸から図１中の＋Ｘ方向への傾き角をプラス（＋）とし、＋Ｘ方向と逆の方向への傾き角をマイナス（−）とした。各角度での輝度は輝度計により測定し、輝度の測定箇所はバックライト装置の正面中央部とした。
【００８８】
図１３に本発明例１及び本発明例２の輝度角度特性を示す。図中の横軸は、０度軸からの角度である。また、縦軸は、輝度を示す。図１３を参照して、輝度ピークを示す角度は、本発明例１及び２ともに１０ｄｅｇよりも小さかった。つまり、面光源１０から出射されるピーク光線Ｒ１５の傾斜角Ａ１５０よりも小さく、法線方向（０ｄｅｇ）に近づいた。
【００８９】
［半値幅拡大度］
さらに、本発明例１及び２のバックライト装置の輝度角度特性の半値幅を求めた。ここで、輝度角度特性において、輝度ピークの１／２以上となる輝度を示す角度範囲と半値幅と定義した。さらに、面光源１０の輝度角度特性を測定し、半値幅を求めた。
【００９０】
本発明例１及び２のバックライト装置の視野角の拡がり度合いを示す指標として、式（１）に示す半値幅拡大度を定義し、各例の半値幅拡大度を求めた。
半値幅拡大度＝各例（本発明例１又は２）の半値幅／面光源１０の半値幅  （１）
【００９１】
調査の結果、本発明例１の半値幅拡大度は２．３８であり、本発明例２の半値幅拡大度は２．３５であった。したがって、本発明例１及び２のバックライト装置では視野角が広がった。
【００９２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
５，８，２００  光学シート
６  バックライト装置
７  液晶パネル
９，９０  拡散層
１０  面光源
１１  光源
１５  レンズシート
２０，６０  柱状レンズ部
３０  主尾根部
４０  サブ尾根部
５１，１５２  凹凸面
５２  裏面
６１  主傾斜面
６２  サブ傾斜面
９１，９０１  表面
９２  凸部
１００  液晶表示装置
６２１  屈折面
６２２  反射面
【図１】
2010217533.tif 000003
【図２】
2010217533.tif 000004
【図３】
2010217533.tif 000005
【図４】
2010217533.tif 000006
【図５】
2010217533.tif 000007
【図６】
2010217533.tif 000008
【図７】
2010217533.tif 000009
【図８】
2010217533.tif 000010
【図９】
2010217533.tif 000011
【図１０】
2010217533.tif 000012
【図１１】
2010217533.tif 000013
【図１２】
2010217533.tif 000014
【図１３】
2010217533.tif 000015