(57)【要約】【課題】  色分離及び輝度不足の課題を解決することができ且つ薄型化及び低コスト化が可能となる液晶表示装置を提供する。【解決手段】  液晶表示装置は、光源と、光学調整部材と、液晶表示パネルとを有する。光学調整部材は、光透過性を有する基材と、基材上に設けられた複数の線状体とを備え、線状体の延在方向に直交する断面が、第１〜第３辺で画成された三角形状の第１断面部と、各々が第１断面部より面積が小さく且つ第４〜第６辺で画成された複数の三角形状体を有する第２断面部とを有し、第１断面部の第１辺が基材の表面と平行に接しており、第２断面部が第１断面部の第２辺上に設けられており、且つ、第２断面部の第４辺が第１断面部の第２辺と平行に接している。この光学調整部材の、光出射面側に、Ｐ偏光成分を透過させる向きに配置された偏光板を有する液晶表示パネルを配置する。このような液晶表示装置を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図３
2010026280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置であって、
光源と、
前記光源と光学的に接続された光学調整部材であって、上記光源からの光が入射される光入射面を有し、且つ、光透過性を有する基材、及び、上記基材の、上記光入射面と反対側の面の上に設けられた光透過性を有する複数の線状体を有し、
上記線状体の延在方向に直交する断面が、第１〜第３辺で画成された三角形状の第１断面部と、第１断面部より面積が小さく且つ第４〜第６辺で画成された略三角形状の第２断面部とを有し、第１断面部の第１辺が上記基材の上記光入射面と反対側の面と平行に接しており、第２断面部が第１断面部の第２辺上に設けられており、且つ、第２断面部の第４辺が第１断面部の第２辺と平行に接しており、
第１断面部の第１辺と第２辺のなす角は、第１辺と第３辺のなす角よりも小さい光学調整部材と、
前記光学調整部材の前記複数の線状体に対向して配置された第１の偏光素子、液晶層、及び第２の偏光素子を有し、これらがこの順に積層された液晶表示素子とを備え、
第１の偏光素子が、Ｐ偏光成分を優勢に透過させる方向に配置されている液晶表示装置。
【請求項２】
さらに、前記光源からの光を前記光学調整部材に導く導光板を備え、前記光源が前記導光板の端部に配置されている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の線状体は、それぞれ、第２断面部を画成する複数の三角形状体を含み、
前記複数の三角形状体は、第１断面部の第２辺上に隙間なく配置されており、且つ、前記三角形状体の数が２個以上９個以下である請求項１又は２のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数の三角形状体の第５及び第６辺のうち、第１断面部の第１辺に対向する頂角に近い方の辺が、他方の辺より短い請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記光学調整部材に入射された光線の輝度特性において輝度が最大となる方向に進行する輝度ピーク光線が前記光学調整部材で屈折した際に、前記三角形状体の第５辺を含む前記線状体の面で屈折した後の輝度ピーク光線の進行方向と、前記三角形状体の第６辺を含む前記線状体の面で屈折した後の該輝度ピーク光線の進行方向とが、屈折前の輝度ピーク光線の進行方向に対して互いに逆となるように、前記三角形状体の第５辺及び第６辺が第４辺に対して傾斜している請求項３又は４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
第１断面部の第３辺の第１辺に対する傾斜方向が、前記光学調整部材に入射された光線の輝度特性において輝度が最大となる方向と略平行である請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記複数の線状体が、その延在方向に直交する方向に周期的に配置されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記線状体の屈折率がｎ１であって、前記基材及び前記線状体を取り囲む空気の屈折率ｎ０が１．０であって、前記空気と前記基材との界面の法線方向と前記空気中における前記光線の方向とのなす角度がＩ１であって、前記法線方向と前記線状体の内部における前記光線の方向とのなす角度がＩ２であって、第１辺と第２辺、第４辺と第５辺、及び、第４辺と第６辺のなす角度がそれぞれα１、α２及びβ２であるとき、
ｎ０  ｓｉｎ  Ｉ１  ＝  ｎ１  ｓｉｎ  Ｉ２
０  ≦  ｓｉｎ  （α１＋α２−Ｉ２）  ≦  １／ｎ１
Ｉ２  ≦  α１＋α２  ≦  Ｉ２＋９０
−Ｉ２  ≦  β２−α１  ≦  ９０−Ｉ２
を満たしている請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記線状体の屈折率がｎ１であって、前記光線の、前記基材及び前記線状体を取り囲む空気と前記線状体との界面における全反射の臨界角がＩ２ｍａｘであって、ｓｉｎ  Ｉ２ｍａｘ  ＝  １／ｎ１を満たし、第１辺と第２辺、及び、第４辺と第５辺のなす角度がそれぞれα１及びα２であるとき、
α１＋α２  ≦  ２・Ｉ２ｍａｘ
を満たしている請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
液晶表示装置であって、
光源と、
前記光源と光学的に接続された光学調整部材であって、上記光が入射される光入射面を有し、且つ、光透過性を有する基材、及び、複数の線状体であって、上記基材の、上記光入射面と反対側の面の上に設けられ、光透過性を有し、且つ、それぞれが集光面及び補正面を有する複数の線状体を有し、
上記線状体の延在方向に直交する断面が略三角形であり、該断面を画成する３つの辺のうち、一つの辺が上記基材の上記光入射面と反対側の面と平行に接しており且つ他の２辺のうちの一方の辺が階段状であって、前記階段状の辺は、前記断面と、前記集光面及び前記補正面との交線であって、上記断面の、上記基材に平行な辺と上記階段状の辺とのなす角度は、上記基材に平行な辺と残りの辺とのなす角度よりも小さい光学調整部材と、
前記光学調整部材の前記複数の線状体に対向して配置された第１の偏光素子、液晶層、及び第２の偏光素子を有し、これらがこの順に積層された液晶表示素子とを備え、
第１の偏光素子が、Ｐ偏光成分を優勢に透過させる方向に配置されている液晶表示装置。
【請求項１１】
さらに、前記光源からの光を前記光学調整部材に導く導光板を備え、前記光源が前記導光板の端部に配置されている請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記基材の屈折率が前記線状体の屈折率と同じである請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記基材が、前記線状体の屈折率とは異なる屈折率を有し、且つ、平行平板状に形成されている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
さらに、前記導光板の前記光学調整部材側とは反対側に配置された反射部材を備える請求項２又は１１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入射光線の進行方向を制御する光学調整部材を備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイなどのバックライトユニット等の各種照明装置では、光源からの光線の広がりや明るさを調整する機構を備えている。多くの照明装置において、その光路中や光源ハウジングの出射口に、光の指向性を制御するためのシートなどの光学調整部材が設置されている。この光学調整部材は、光透過性を有し、入射光を所定の方向に揃える機能、あるいは、入射光を拡散させる機能を有する。
【０００３】
入射光を所定の方向に揃える機能、すなわち、光指向性を制御する機能を有する光学調整部材の代表的な例としては、プリズムシートがある（例えば、特許文献１参照）。プリズムシートは、所定の方向に延在し且つその延在方向に直交する断面が三角形状である光学構造体（以下、プリズム状構造体ともいう）や、断面が半円（半楕円）形状である光学構造体（以下、レンズ状構造体ともいう）を複数連続的にシート状基材の上に並べた構造のものが一般的である。そして、基材上に形成されたこれらの光学構造体によるプリズム効果またはレンズ効果によって光線の進行方向を制御する。
【０００４】
また、液晶表示装置用のバックライトユニットでは、従来、例えば上述したプリズム状構造体を基材上に複数設けたプリズムシートを２枚用い、各プリズムシートのプリズム状構造体の延在方向が互いに直交するように配置される（例えば、特許文献１参照）。このような液晶表示装置用のバックライトユニットの一般的な構成を図１４に示した。また、プリズムシートの一般的な構造を図１５に示した。液晶表示装置用のバックライトユニット５０１は、主に、図１４に示すように、光源５０３と、光源５０３から放射された光５１０を面光源に変える導光板５０４と、導光板５０４の下部（液晶表示パネル５０２とは反対側）に配置された反射シート５０５と、導光板５０４の上部（液晶表示パネル５０２側）に配置された多数の機能性光学シート群５０６〜５０８とで構成される。機能性光学シート群は、主に、下部拡散シート５０６、プリズムシート群５０７及び上部拡散シート５０８などから構成される。
【０００５】
図１４に示すようなバックライトユニットは、導光板５０４の側部に光源５０３が配置された、いわゆるエッジライト（サイドライト）方式の照明装置であり、光源５０３から放射された光５１０は導光板５０４の側部に入射され、入射された光は、導光板５０４の表面５０４ａから出射される。この際、導光板５０４からの出射光５１１の指向性はある程度揃っており、その方向は導光板５０４の出射面５０４ａの法線方向に対して所定の角度で傾斜している。そして、この傾斜方向において出射光５１１の輝度が最大となる。以下、本明細書では、該光線の輝度が最大となる方向に進行する光線成分を「輝度ピーク光線」と称す。なお、図１４では、液晶表示装置５００の構成を分かり易くするために各光学部材を離して記載しているが、実際には、各光学部材は接して重ねられている。
【０００６】
プリズムシート群５０７は、２枚のプリズムシート５０７ａ及び５０７ｂからなり、各プリズムシートは、図１５に示すように、シート状基材５０７ｃ上に、所定の方向に延在し且つその延在方向に直交する断面が三角形状であるプリズム状構造体５０７ｄが複数平行に並べられた構造を有する。そして、バックライトユニット５０１内では各プリズムシート５０７ａ，５０７ｂのプリズム状構造体５０７ｄの延在方向が互いに直交するように配置されている。
【０００７】
【特許文献１】特表平１０−５０６５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来の液晶表示装置用の背面照明装置（バックライトユニット）では、導光板から出射される光を集光して効果的に液晶表示板に照射するために、図１５に示すようなプリズム形状（三角柱状）の光学構造体を複数有するプリズムシート（光学調整部材）が用いられてきた。この従来のプリズムシートは、すぐれた集光性能を有するものの、１枚のプリズムシートでは、プリズムシートから出射される光の色が分離してしまうという問題があった。その結果、該プリズムシートを用いた照明装置で物体を照明すると、物体の影のエッジ部に色がついて滲んだり、あるいは、該プリズムシートを液晶表示装置のバックライトユニットに用いた場合には、ある角度で見た場合と正面で見た場合とで色が異なって見えるといった問題が生じた。
【０００９】
上述した色分離の課題を図１７を用いてより具体的に説明する。図１７は、図１５に示したプリズムシート５０７ａのプリズム状構造体５０７ｄの拡大断面図であり、プリズムシート５０７ａに所定の入射角度で光５１１が入射された際のプリズム状構造体５０７ｄによる光の屈折の様子を示した図である。なお、図１７では、上記色分離の課題をより分かり易くするために、導光板の出射面上に従来のプリズムシートを直接配置した場合、すなわち、図１６に示すような構成のエッジライト型のバックライトユニットにおける光の屈折の様子を示した。なお、図１７中の光線５１２は、プリズムシート５０７ａに入射された光線のうち、該光線の輝度が最大となる方向に進行する光線成分、すなわち、輝度ピーク光線を示している。
【００１０】
プリズム状構造体５０７ｄに入射された輝度ピーク光線５１２は、図１７に示すように、プリズム状構造体５０７ｄの光進行方向側の面５０７ｅで屈折し、プリズムシート５０７ａの厚さ方向に出射される。その際、プリズム状構造体５０７ｄ（プリズムシート５０７ａ）の形成材料の屈折率が光の波長により異なるので、輝度ピーク光線５１２に含まれる波長成分に応じてプリズム状構造体５０７ｄの面５０７ｅにおける屈折量が異なる。その結果、図１７に示すように、波長に応じてプリズム状構造体５０７ｄの面５０７ｅにおける屈折光の屈折方向が変わり、プリズムシート５０７ａからの出射光５１３には所定のパターンで色分離が生じる。なお、図１７中では、説明を簡略化するために、２つの波長成分のみの分離を示した。
【００１１】
また、１枚のプリズムシートを用いただけでは、上述した色分離の問題以外に、輝度も不足するという問題もあった。従来の液晶表示装置等に用いられるバックライトユニット、特に、エッジライト方式のバックライトユニットでは、上述した色分離及び輝度不足の課題を解決するために、図１４に示すように通常、プリズムシートを２枚重ねて用いている。
【００１２】
しかしながら、上述のように、図１４に示すような構成の液晶表示装置では、上記課題を解決するために、多数の光学シート群（図１４の例では、プリズムシート２枚、拡散シート２枚）を必要とし、液晶表示装置の薄型化及び低コスト化に限度があった。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、１つの光学調整部材で上述した色分離及び輝度不足の課題を解決することができる光学調整部材を用いて液晶表示装置の薄型化及び低コスト化を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様に従えば、液晶表示装置であって、
光源と、
前記光源と光学的に接続された光学調整部材であって、上記光源からの光が入射される光入射面を有し、且つ、光透過性を有する基材、及び、上記基材の、上記光入射面と反対側の面の上に設けられた光透過性を有する複数の線状体を有し、
上記線状体の延在方向に直交する断面が、第１〜第３辺で画成された三角形状の第１断面部と、第１断面部より面積が小さく且つ第４〜第６辺で画成された略三角形状の第２断面部とを有し、第１断面部の第１辺が上記基材の上記光入射面と反対側の面と平行に接しており、第２断面部が第１断面部の第２辺上に設けられており、且つ、第２断面部の第４辺が第１断面部の第２辺と平行に接しており、
第１断面部の第１辺と第２辺のなす角は、第１辺と第３辺のなす角よりも小さい光学調整部材と、
前記光学調整部材の前記複数の線状体に対向して配置された第１の偏光素子、液晶層、及び第２の偏光素子を有し、これらがこの順に積層された液晶表示素子とを備え、
第１の偏光素子が、Ｐ偏光成分を優勢に透過させる方向に配置されている液晶表示装置が提供される。
【００１５】
本発明者らが、入射光線の進行方向を制御する光学調整部材について鋭意検討を重ねたところ、上述した構造の光学調整部材を用いることにより、光学調整部材からの出射光の色分離を抑制できることが分かった。これは、光学調整部材を上述した構造にすることにより、第２断面部の三角形状体の第５辺を含む線状体の面で屈折した光の色分離パターンと、第２断面部の三角形状体の第６辺を含む線状体の面で屈折した光の色分離パターンとが、光学調整部材に入射された光の進行方向に対して互いに逆パターンとなり、第２断面部の三角形状体の第５辺を含む線状体の面で屈折した光と第２断面部の三角形状体の第６辺を含む線状体の面で屈折した光との間で互いに色分離を打ち消しあうためである（色分離抑制の原理は後で詳述する）。
【００１６】
さらに、上述の光学調整部材では、上述した構造にすることにより、導光板から出射されたある程度指向性の揃った光線の進行方向を光学調整部材の厚さ方向に直接変更することができるので、従来のように、プリズムシート群と導光板との間に下部拡散シートを設ける必要がなくなる。すなわち、上述の光学調整部材では、従来のように、下部拡散シートを用いて導光板から出射されたある程度指向性の揃った光を一旦ブロードな光に変換する必要がない。それゆえ、例えば導光板等から出射された光の利用効率を向上させ、輝度特性を向上させることができる。すなわち、上述の光学調整部材では、一つの光学調整部材で、上述した出射光の色分離及び輝度不足の課題を解消することができる。さらに、本発明においては、液晶表示素子の、複数の線状体に対向して配置された第１の偏光素子がＰ偏光成分を優勢に透過させる方向に配置されている。後述のように、光学調整部材から出射される光は、Ｐ偏光成分が優勢であるので、第１の偏光素子を、Ｐ偏光成分を優勢に透過させる方向に配置することにより、光学調整部材から出射される光を有効に液晶表示素子に入射させることができる。第１の偏光素子を、Ｐ偏光成分を優勢に透過させる方向に配置することで、液晶表示素子を透過して液晶表示装置から出射される光の輝度を高めることができるとともに、液晶表示装置から出射される光の色分離抑制の効果を高めることができる。
【００１７】
本発明の液晶表示装置において、前記複数の線状体は、それぞれ、第２断面部を画成する複数の三角形状体を含み、前記複数の三角形状体は、第１断面部の第２辺上に隙間なく配置されており、且つ、前記三角形状体の数が２個以上９個以下であることが好ましい。
【００１８】
この場合には、前記三角形状体の数が２個以上９個以下であるので、色分離を充分に抑制することができるとともに、輝度特性を向上させることができ、一つの光学調整部材で、上述した出射光の色分離及び輝度不足の課題を解消することができる。なお、複数の三角形状体が第１断面部の第２辺上に隙間なく配置されるとは、複数の三角形状体が互いに接した状態で配置されており、複数の三角形状体が第２辺全体を覆っていることを意味する。
【００１９】
本発明の液晶表示装置では、複数の三角形状体の第５及び第６辺のうち、第１断面部の第１辺に対向する頂角に近い方の辺が、他方の辺より短いことが好ましい。このような構成にすると、例えば、図１及び２に示すように、第２断面部１２ａの第４辺１２ｂに対向する頂角（例えば、図１中の角部１２ｅ）を画成する２つの面のうち、輝度ピーク光線５２を光学調整部材１の厚さ方向に屈折させる線状体１３の集光面１２ｆ（第１断面部１１ａの頂角１１ｅに遠い方の辺１２ｃを含む面）をより広くすることができる。それゆえ、この場合、線状体の集光面に入射される光が増大するので（集光させる光線が増大するので）、入射光の利用効率をさらに向上させ、輝度特性をさらに向上させることができる。
【００２０】
本発明の液晶表示装置では、上記光学調整部材に入射された光線の輝度特性において輝度が最大となる方向に進行する輝度ピーク光線が上記光学調整部材で屈折した際に、前記三角形状体の第５辺を含む上記線状体の面で屈折した後の輝度ピーク光線の進行方向と、前記三角形状体の第６辺を含む上記線状体の面で屈折した後の該輝度ピーク光線の進行方向とが、屈折前の輝度ピーク光線の進行方向に対して互いに逆となるように、前記三角形状体の第５辺及び第６辺が第４辺に対して傾斜していることが好ましい。
【００２１】
本発明の液晶表示装置では、第１断面部の第３辺の第１辺に対する傾斜方向が、上記光学調整部材に入射された光線の輝度特性において輝度が最大となる方向と略平行であることが好ましい。より好ましくは、第１断面部の第３辺と第１辺との間の角度（例えば、図２中のβ１）が、光学調整部材に入射された輝度ピーク光線（例えば、図２中の光線５２）の基材表面に対する角度（例えば、図２中の９０度−θ）と同じまたは大きいことが好ましい。このような構成にすると、第１断面部の第３辺を含む線状体の面（例えば、図１中の面１３ｃ）における入射光の反射及び屈折が非常に小さくなるので、入射光の利用効率がさらに向上する。
【００２２】
本発明の液晶表示装置では、上記複数の線状体が、その延在方向に直交する方向に周期的に配置されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の液晶表示装置では、前記線状体の屈折率がｎ１であって、前記基材及び前記線状体を取り囲む空気の屈折率ｎ０が１．０であって、前記空気と前記基材との界面の法線方向と前記空気中における前記光線の方向とのなす角度がＩ１であって、前記法線方向と前記線状体の内部における前記光線の方向とのなす角度がＩ２であって、第１辺と第２辺、第４辺と第５辺、及び、第４辺と第６辺のなす角度がそれぞれα１、α２及びβ２であるとき、
ｎ０  ｓｉｎ  Ｉ１  ＝  ｎ１  ｓｉｎ  Ｉ２
０  ≦  ｓｉｎ  （α１＋α２−Ｉ２）  ≦  １／ｎ１
Ｉ２  ≦  α１＋α２  ≦  Ｉ２＋９０
−Ｉ２  ≦  β２−α１  ≦  ９０−Ｉ２
を満たしていることが好ましい。
【００２４】
この場合には、線状体の、第１辺と第２辺のなす角度α１、第４辺と第５辺のなす角度α２、及び、第４辺と第６辺のなす角度β２が、前記空気と前記基材との界面の法線方向と前記空気中における前記光線の方向とのなす角度がＩ１であって、前記法線方向と前記線状体の内部における前記光線の方向とのなす角度がＩ２であるとき、
ｎ０  ｓｉｎ  Ｉ１  ＝  ｎ１  ｓｉｎ  Ｉ２
０  ≦  ｓｉｎ  （α１＋α２−Ｉ２）  ≦  １／ｎ１
Ｉ２  ≦  α１＋α２  ≦  Ｉ２＋９０
−Ｉ２  ≦  β２−α１  ≦  ９０−Ｉ２
の条件を満たしているので、基板及び線状体に入射した光線を、集光面において全反射させてロスすることなく、外部に取り出すことができる。
【００２５】
本発明の液晶表示装置では、前記線状体の屈折率がｎ１であって、前記光線の、前記基材及び前記線状体を取り囲む空気と前記線状体との界面における全反射の臨界角がＩ２ｍａｘであって、ｓｉｎ  Ｉ２ｍａｘ  ＝  １／ｎ１を満たし、第１辺と第２辺、及び、第４辺と第５辺のなす角度がそれぞれα１及びα２であるとき、
α１＋α２  ≦  ２・Ｉ２ｍａｘ
を満たしていることが好ましい。
【００２６】
この場合には、光線の、前記空気と前記線状体との界面における全反射の臨界角がＩ２ｍａｘであって、第１辺と第２辺、及び、第４辺と第５辺のなす角度がそれぞれα１及びα２であるとき、角度の和（α１＋α２）が２・Ｉ２ｍａｘ以下である場合には、入射した光線の入射角度によらず、入射した光線は光学調整部材の集光面で全反射することなく、光学調整部材の外部に向かって出射できる。
【００２７】
本発明の第２の態様に従えば、液晶表示装置であって、
光源と、
前記光源と光学的に接続された光学調整部材であって、上記光が入射される光入射面を有し、且つ、光透過性を有する基材、及び、複数の線状体であって、上記基材の、上記光入射面と反対側の面の上に設けられ、光透過性を有し、且つ、それぞれが集光面及び補正面を有する複数の線状体を有し、
上記線状体の延在方向に直交する断面が略三角形であり、該断面を画成する３つの辺のうち、一つの辺が上記基材の上記光入射面と反対側の面と平行に接しており且つ他の２辺のうちの一方の辺が階段状であって、前記階段状の辺は、前記断面と、前記集光面及び前記補正面との交線であって、上記断面の、上記基材に平行な辺と上記階段状の辺とのなす角度は、上記基材に平行な辺と残りの辺とのなす角度よりも小さい光学調整部材と、
前記光学調整部材の前記複数の線状体に対向して配置された第１の偏光素子、液晶層、及び第２の偏光素子を有し、これらがこの順に積層された液晶表示素子とを備え、
第１の偏光素子が、Ｐ偏光成分を優勢に透過させる方向に配置されている液晶表示装置が提供される。
【００２８】
本願において用語「集光面」は、線状体の光出射面であって、基材の側から入射された光線を光学調整部材の厚さ方向（基材の厚さ方向）に屈折させる面をいい、用語「補正面」は、線状体の光出射面であって、基材の側から入射された光線を光学調整部材の面方向（基材の面方向）に屈折させる面をいう。また、本願において、「線状体の断面の、基材に平行な辺と階段状の辺とのなす角度」は、基材に平行な辺と階段状の辺との交点と、線状体の集光面と補正面とで形成される凹条部の先端とを通る直線と、基材に平行な辺とのなす角度で定義される。換言すれば、「線状体の断面の、基材に平行な辺と階段状の辺とのなす角度」は、基材に平行な辺と階段状の辺との交点を通り階段状の辺と交差する直線と、基材に平行な辺とのなす角度のうち、最も小さい角度として定義される。例えば、図４に示されているような、断面が階段状の辺を有する線状光学構造体２４において、「線状体の断面の、基材に平行な辺と階段状の辺とのなす角度」はα１であり、「基材に平行な辺と残りの辺とのなす角度」はβ１である。
【００２９】
本発明の液晶表示装置は、さらに、前記光源からの光を前記光学調整部材に導く導光板を備え、前記光源が前記導光板の端部に配置されていることが好ましい。
【００３０】
この場合には、本発明の液晶表示装置にエッジライト方式の照明を適用した場合であっても、一つの光学調整部材により出射光の色分離を抑制し、且つ輝度を向上させることができるので、従来のように、２枚のプリズムシートを用いる必要が無くなる。また、上述のように、本発明の液晶表示装置に用いられる光学調整部材を用いた場合には、従来のように、プリズムシート群と導光板との間に下部拡散シートを設ける必要がなくなる。それゆえ、本発明の液晶表示装置にエッジライト方式の照明に適用する際に、光学部材の数を減らすことができ、装置の薄型化及び低コスト化を図ることができる。
【００３１】
本発明の液晶表示装置において、前記基材の屈折率が前記線状体の屈折率と同じであることが好ましい。この場合には、基材と線状体の屈折率が同じであるので、基材と線状体の接合面（界面）において光は直進する。そのため、基材と線状体との接合面の形状を任意にすることができ、設計の自由度を増すことができる。また、基材と線状体とを同一の材質で一体に形成することも可能である。
【００３２】
本発明の液晶表示装置において、前記基材が、前記線状体の屈折率とは異なる屈折率を有してもよく、平行平板状に形成されていてもよい。この場合には、基材が平行平板状に形成されているので、基材が線状体の屈折率と異なる屈折率を持っている場合であっても、基材と線状体との界面における光の屈折角は、基材が線状体の屈折率と同じ屈折率を有する場合における、基材と空気との界面での光の屈折角と同じになる。そのため、本発明をそのまま適用することができる。
【００３３】
本発明の液晶表示装置では、さらに、上記導光板の上記光学調整部材側とは反対側に配置された反射部材を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の液晶表示装置に用いられる光学調整部材では、延在方向に直交する断面が略三角形であり且つ該断面の一つの辺に２段以上９段以下の段を有する階段部が形成された線状体を基材上に複数設けることにより、一つの光学調整部材により出射光の色分離を抑制することができる。また、本発明の液晶表示装置に用いられる光学調整部材では、導光板から出射されたある程度指向性の揃った光の進行方向を光学調整部材の厚さ方向に直接変更することができるので、導光板から出射された光の利用効率を向上させ、輝度特性を向上させることもできる。すなわち、上述の光学調整部材によれば、一つの光学調整部材により出射光の色分離を抑制することができ且つ輝度特性を向上させることができる。さらに、液晶表示素子の第１の偏光素子を、Ｐ偏光成分を優勢に透過させる方向に配置することで、液晶表示素子を透過して液晶表示装置から出射される光の輝度を高めることができるとともに、液晶表示装置から出射される光の色分離抑制の効果を高めることができる。
【００３５】
本発明の液晶表示装置によれば、上述の光学調整部材を備えているので、光の色分離及び輝度不足の課題を解決しつつ、液晶表示装置の薄型化及び低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、本発明に係る液晶表示装置及びそれに用いる光学調整部材、照明装置の例を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。
【実施例１】
【００３７】
本発明の液晶表示装置１００は、図３に示すように、光学調整シート１と、液晶表示パネル７（液晶表示素子）と、バックライトユニット６（照明装置）とを主に備える。以下、まず光学調整シート１について説明し、その後、液晶表示パネル７及びバックライトユニット６について説明する。
【００３８】
［光学調整シートの構成］
実施例１の液晶表示装置に用いられる光学調整シート（光学調整部材）の概略構成図を図１に示した。この例の光学調整シート１は、図１に示すように、シート状の光透過性（透明）基材１０と、基材１０上に形成された複数の線状光学構造体１３（線状体）とから構成される。
【００３９】
この例では、基材１０として、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートを用いた。なお、基材１０の厚さは、光学調整シートの加工の容易性、ハンドリング性等を考慮すると、１０〜５００μｍの範囲が好ましい。また、基材１０の形成材料としては、ＰＥＴ以外では、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、ガラスなどの無機透明物質等、任意の光透過性材料を用いることができる。基材１０の形状としては、典型的には、この例のようにシート状であるが、より肉厚の板状あるいは任意の形状の基材を用いてもよい。さらに、基材１０の表面は平坦に限らず、立体面であってもよい。
【００４０】
線状光学構造体１３は、図１に示すように、その延在方向に直交する断面が略三角形であり、その延在方向に沿った一つの面１３ａ（以下、底面ともいう）が基材１０の表面と平行に接している。すなわち、線状光学構造体１３は、その底面１３ａが基材１０の表面と対向するように、基材１０上に設けられている。
【００４１】
また、この例では、図１に示すように、複数の線状光学構造体１３の形状及び寸法は全て同じとし、複数の線状光学構造体１３をその延在方向と直交する方向に周期的に配置し、隣り合う線状光学構造体１３の底角部が互いに接するように配置した。なお、複数の線状光学構造体１３の配置間隔（ピッチ）は７〜１００μｍ程度であることが好ましい。複数の線状光学構造体１３の配置間隔が７μｍより小さくなると、線状光学構造体１３を形成するために用いる金型に対して精度の高い金型加工が必要となりコストが高くなる。また、複数の線状光学構造体１３の配置間隔が１００μｍより大きくなると、特にシート状の基材を用いた場合には、次のような問題が生じる。複数の線状光学構造体１３の配置間隔が１００μｍより大きくなると、線状光学構造体１３のサイズも相対的に大きくなり、線状光学構造体１３を形成する樹脂の体積が増大する。この結果、樹脂を硬化させて線状光学構造体１３を形成した際の樹脂の硬化収縮量も増大する。この場合、金型に対する樹脂のいわゆる「食いつき」が強くなり、樹脂が金型から剥離し難くなる。特に、ロール状の金型を用いてシート状基材上に線状光学構造体１３を形成した場合には、剥離時に線状光学構造体１３が破壊されたり、線状光学構造体１３が金型表面に残留したりするという問題が生じる。また、複数の線状光学構造体１３の配置間隔が１００μｍより大きくなると、線状光学構造体１３の高さも高くなるので厚い光学調整部材となる。
【００４２】
この例では、線状光学構造体１３を芳香族系アクリレートの紫外線硬化型樹脂（屈折率１．６０）で形成した。なお、線状光学構造体１３の形成材料としては、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、この例のように、線状光学構造体１３を基材１０の形成材料とは異なる材料で形成する場合、その形成材料としては、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、線状光学構造体１３を基材１０と同じ材料で形成してもよい。
【００４３】
また、線状光学構造体１３は、図１に示すように、基材１０上に形成され且つ線状光学構造体１３の延在方向と同じ方向に延在した第１線状プリズム部１１と、第１線状プリズム部１１の頂角を画成する一つの面上に形成され且つ線状光学構造体１３の延在方向と同じ方向に延在した複数の第２線状プリズム部１２とから構成される。なお、この例では、後述するように、第１線状プリズム部１１と第２線状プリズム部１２とは一体的に形成されている。すなわち、この例では、複数の第２線状プリズム部１２が形成されている線状光学構造体１３の面１３ｂは、階段状となっている（以下、階段面ともいう）。なお、この例では、図１に示すように、第１線状プリズム部１１の頂角を画成する一つの面上に３つの第２線状プリズム部１２を形成したが、本発明はこれに限定されない。第２線状プリズム部１２の数や形状は、用途、必要とする光学特性等に応じて適宜変更し得る。また、用途、必要とする光学特性等に応じて、第１線状プリズム部１１の頂角を画成する２つの面の両方に第２線状プリズム部１２を設けてよい。
【００４４】
線状光学構造体１３の拡大断面図を図２に示した。なお、図２中に示した入射光線５２は、光学調整シート１に入射された（光学調整シート１内を進行する）光線の輝度特性において輝度が最大となる方向に進行する光線、すなわち、輝度ピーク光線を示している。線状光学構造体１３のその延在方向に直交する断面は、図２に示すように、第１線状プリズム部１１の第１断面部１１ａと、第２線状プリズム部１２の第２断面部１２ａとから構成される。
【００４５】
第１断面部１１ａは、図２に示すように、基材１０の表面と平行に接する底辺１１ｂ（第１辺）と、底辺１１ｂの両端からそれぞれ所定の角度（図２中のα１及びβ１）で延在した２つの傾斜辺１１ｃ（第２辺）及び１１ｄ（第３辺）とにより画成される。この例では、図２に示すように、第１断面部１１ａの底辺１１ｂと対向する頂角１１ｅを画成する２つの傾斜辺１１ｃ及び１１ｄのうち、第２断面部１２ａと接する傾斜辺１１ｃ（第２辺）の長さを、もう一方の傾斜辺１１ｄ（第３辺）より長くした。それゆえ、第１断面部１１ａの底辺１１ｂと傾斜辺１１ｃとの間の角（第１底角）の角度α１は、底辺１１ｂと傾斜辺１１ｄとの間の角（第２底角）の角度β１より小さくなる。すなわち、この例では、第１断面部１１ａの形状は、非対称の三角形とした（二等辺三角形でない）。
【００４６】
また、この例では、図２に示すように、第１断面部１１ａの傾斜辺１１ｄの基材１０表面の法線方向に対する傾斜角を、基材１０表面の法線方向に対する輝度ピーク光線５２の進行方向の傾斜角（図２中のθ）と略同じになるようした。すなわち、図２中の傾斜辺１１ｄを含む（対応する）線状光学構造体１３の面（図１中の面１３ｃ、以下、この面を平坦面ともいう）の傾斜方向が輝度ピーク光線５２の進行方向と略平行となるようにした。なお、この例では、後述するように、線状光学構造体１３の平坦面１３ｃの基材表面に対する傾斜角度（図２中のβ１）を線状光学構造体１３内の輝度ピーク光線５２の基材表面に対する傾斜角度（９０度−θ）より若干大きくなるようにした。
【００４７】
この例の第１断面部１１ａの具体的な寸法は、第１断面部１１ａの底辺１１ｂの長さを３５μｍとし、第１断面部１１ａの第１底角の角度α１を３９．１４度とし、第２底角の角度β１を５７．７１度とした。
【００４８】
第２断面部１２ａは、図２に示すように、第１断面部１１ａの傾斜辺１１ｃ（第２辺）と平行に接する底辺１２ｂ（第４辺）と、底辺１２ｂの両端からそれぞれ所定の角度（図２中のα２及びβ２）で延在した２つの傾斜辺１２ｃ（第５辺）及び１２ｄ（第６辺）とにより画成される。この例では、図２に示すように、第２断面部１２ａの２つの傾斜辺１２ｃ及び１２ｄのうち、第１断面部１１ａの底辺１１ｂと対向する頂角１１ｅに近い側に位置する傾斜辺１２ｄの長さを、もう一方の傾斜辺１２ｃより短くした。それゆえ、第２断面部１２ａの底辺１２ｂと傾斜辺１２ｃとの間の角（第１底角）の角度α２は、底辺１２ｂと傾斜辺１２ｄとの間の角（第２底角）の角度β２より小さくなる。すなわち、この例では、第２断面部１２ａの形状は、非対称の三角形とした（二等辺三角形でない）。
【００４９】
なお、第２断面部１２ａの傾斜辺１２ｃ（第５辺）を含む第２線状プリズム部１２の面１２ｆは、後述するように、主に、入射光線の進行方向を光学調整シート１の厚さ方向に屈折させる面、すなわち、入射光線を集光させる作用を有する面である。それゆえ、以下では、この第２断面部１２ａの傾斜辺１２ｃを含む面１２ｆを集光面という。一方、第２断面部１２ａのもう一方の傾斜辺１２ｄ（第６辺）を含む第２線状プリズム部１２の面１２ｒは、後述するように、主に、光学調整シート１からの出射光の色分離を抑制する作用を与えるので、以下では、補正面と称す。
【００５０】
この例の光学調整シート１のように、第１断面部１１ａの頂角１１ｅに遠い側に位置する第２断面部１２ａの傾斜辺１２ｃの長さを、もう一方の傾斜辺１２ｄより長くすることにより、第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆをより広くすることができ、入射光線の利用効率を向上させることができる。
【００５１】
また、この例では、図２に示すように、光学調整シート１に入射された輝度ピーク光線５２が第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆで屈折した際の光線５３の屈折方向と、第２線状プリズム部１２の補正面１２ｒで屈折した際の光線５４の屈折方向とが、屈折前の輝度ピーク光線５２の進行方向に対して互いに逆になるように、第２断面部１２ａの第１及び第２底角の角度α２及びβ２を設定した。また、この例では、第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆで屈折した際の光線５３の所定の波長成分（例えば、図２中の波長Ａ成分５３Ａ）の屈折方向と屈折前の輝度ピーク光線５２の進行方向との間の角度（図２中の角度γ）と、第２線状プリズム部１２の補正面１２ｒで屈折した際の光線５４の所定の波長成分（例えば、図２中の波長Ａ成分５４Ａ）の屈折方向と屈折前の輝度ピーク光線５２の進行方向との間の角度とが、略同じになるように、第２断面部１２ａの第１及び第２底角の角度α２及びβ２を設定した。このような構成にすることにより、光学調整シート１からの出射光の色分離を一層抑制することができる。
【００５２】
なお、光学調整シート１からの出射光の色分離が十分抑制できる程度の範囲内であれば、第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆで屈折した際の光線５３の所定の波長成分の屈折方向と屈折前の輝度ピーク光線５２の進行方向との間の角度と、第２線状プリズム部１２の補正面１２ｒで屈折した際の光線５４の所定の波長成分の屈折方向と屈折前の輝度ピーク光線５２の進行方向との間の角度とが異なっていてもよい。
【００５３】
この例の第２断面部１２ａの具体的な寸法は、第２断面部１２ａの底辺１２ｂの長さを約１０．４４μｍとし、第２断面部１２ａの第１底角の角度α２を３０度とし、第２断面部１２ａの第２底角の角度β２を７０度とした。
【００５４】
なお、この例では、３つの第２線状プリズム部１２の形状及び寸法は全て同じとし、３つの第２線状プリズム部１２をその延在方向と直交する方向に周期的に配置し、隣り合う第２線状プリズム部１２の底角部が互いに接するように配置した。すなわち、この例では、線状光学構造体１３の階段面１３ｂを構成する複数の第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆ及び補正面１２ｒがそれぞれ、互いに平行で且つ等間隔に配置されるような構造にした。
【００５５】
［光学調整シートの製造方法］
この例の光学調整シート１の製造方法は次の通りである。図１に示すような複数の線状光学構造体１３からなる光学構造体の形状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ロール状の金型を用意する。次いで、用意した基材１０と金型表面との間に、紫外線硬化樹脂を充填し、波長３４０〜４２０ｎｍの紫外線を照射して充填した紫外線硬化樹脂を硬化させた。次いで、金型から基材１０を剥離した。この例では、このようにして、基材１０上に、紫外線硬化樹脂からなる複数の線状光学構造体１３が形成された光学調整シート１を得た。
【００５６】
なお、本発明の液晶表示装置に用いられる光学調整シートの製造方法は上記方法に限定されず、公知の任意の方法を用いることができる。例えば、熱可塑性樹脂で基材を作製し、複数の線状光学構造体からなる光学構造体の形状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、金型の凹凸パターンを転写する熱転写法などにより、該基材本体に光学構造体を直接形成しても良い。また、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基材上に複数の線状光学構造体からなる光学構造体を形成しても良い。この場合、基材と、線状光学構造体とは同じ材料で形成されることになる。
【００５７】
［液晶表示パネル］
上述の光学調整シート１を用いた液晶表示装置の概略構成が図３に示されている。なお、図３では、液晶表示装置の構成を分かり易くするために、各光学部材を離して記載しているが、実際の装置内では各光学部材は接した状態で重ねられている。この例の液晶表示装置１００は、図３に示すように、液晶表示パネル７（液晶表示素子）と、バックライトユニット６（照明装置）と、上述の光学調整シート１とから構成される。
【００５８】
図３に示すように、液晶表示パネル７は、第１の偏光板７ａ、ガラス基板７ｂ、画素電極を成す第１の透明導電膜７ｃ、第１の配向膜７ｄ、液晶層７ｅ、第２の配向膜７ｆ、対抗電極を成す透明導電膜７ｇ、カラーフィルター７ｈ、ガラス基板７ｉ、及び、第２の偏光板７ｊを含み、これらの層がこの順で積層されている。このように、光学調整シート１に近い方に第１の偏光板７ａが配置されているので、光学調整シート１から出射した光は、液晶表示パネル７の第１の偏光板７ａ側から液晶表示パネル７に入射する。
【００５９】
ここで、本発明にかかる液晶表示装置の液晶表示パネル７では、第１の偏光板７ａはＰ偏光を優勢に透過する方向に配置されており、第２の偏光板７ｊはＳ偏光を優勢に透過する方向に配置されている。２つの偏光板７ａ，７ｊをこのように配置する理由について以下に説明する。
【００６０】
光学調整シート１の第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆ等は、入射した輝度ピーク光線が全反射することなく、外部に向かって出射できるように設定されている。このように、全反射を起こさない場合であっても、これらの面を通過する光の一部は反射することが知られている。これをフレネル反射と呼ぶ。フレネル反射の大きさは、界面における屈折率の差、界面へ入射する光の入射角、及び、光の偏光方向に依存することが知られている。図１２のグラフ（文献「波動光学エンジニアリングの基礎」（オプトロニクス社）の第４７頁より抜粋）は、高屈折率の第１媒質（ｎ１＝１．５）から低屈折率の第２媒質（ｎ２＝１．０）へと進む光の、入射角に対する反射率の強度を計算してプロットしたものである。図中、Ｒｐ、Ｒｓ及びθｃは、それぞれ、Ｐ偏光成分に対する反射率、Ｓ偏光成分に対する反射率及び全反射の臨界角を表している。図１２のグラフによると、臨界角θｃよりも小さい入射角度（界面の法線と光の進行方向とのなす角度）で、第１、第２媒質の界面に入射する光であっても、全てが界面を透過するわけではなく、光の一部は界面において反射することが分かる。また、全般的にＳ偏光成分の反射率Ｒｓの方がＰ偏光成分の反射率Ｒｐよりも高い。なお、Ｐ偏光成分に関して、反射率Ｒｐがゼロとなる角度、いわゆるブリュスター角θＢが存在する。なお、本明細書においては、輝度ピーク光線の進行方向と光学調整シート基材の法線によって規定される入射面に対して、電場ベクトルの振動方向が平行（含まれる）である成分をＰ偏光成分、垂直である成分をＳ偏光成分とする。
【００６１】
上述のように、高屈折率の第１媒質から低屈折率の第２媒質へと進む光は、全反射の臨界角以下の入射角であってもこれらの媒質の界面において一部反射されるが、その反射率はＰ偏光成分とＳ偏光成分とで異なる。全般的にＳ偏光成分の反射率Ｒｓの方がＰ偏光成分の反射率Ｒｐよりも高いため、界面において、Ｓ偏光成分はＰ偏光成分よりも多く反射される。つまり、界面を透過する光は、Ｐ偏光成分が優勢となる。
【００６２】
図１１に示すように、上述の光学調整シート１の第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆ、補正面１２ｒから出射する光についても、同様に、Ｐ偏光成分が優勢となる。後述のように、集光面１２ｆを通過する光線の色分離の方向は、補正面１２ｒを通過する光線の色分離の方向とは逆になっているため、互いに色分離を打ち消し合うという効果が得られる。そのため、第２線状プリズム部１２から出射される光全体として色分離を大きく低減させることができる。
【００６３】
上述のように、集光面１２ｆ及び補正面１２ｒのいずれの面からも、Ｐ偏光成分の光が優勢に出射される。そのため、第２線状プリズム部１２の、集光面１２ｆ及び補正面１２ｒ（光出射面）に対向して配置される液晶表示パネル７の第１の偏光板７ａは、Ｐ偏光成分を透過させる方向に配置することが望ましい。このように配置することにより、第２線状プリズム部１２の、集光面１２ｆ及び補正面１２ｒから優勢に出射されるＰ偏光成分の光を、有効に利用することができる。つまり、集光面１２ｆ及び補正面１２ｒから優勢に出射されるＰ偏光成分の光を透過させるように、液晶表示パネル７の第１の偏光板７ａを配置することにより、Ｓ偏光成分の光を透過させるように液晶表示パネル７の第１の偏光板７ａを配置する場合と比べて、液晶表示パネル７を透過する光の輝度を高めることができる。さらに、第２線状プリズム部１２の、集光面１２ｆ及び補正面１２ｒのいずれの面から出射される光も、Ｐ偏光成分が優勢であるので、液晶表示パネル７の第１の偏光板７ａをＰ偏光成分の光を透過させるように配置することにより、後述の色分離抑制作用も効果を高めることができる。なお、以下の説明において、第１の偏光板７ａ（光学調整部材側に配置された偏光板）の向きと、第２の偏光板７ｊ（光学調整部材と反対側に配置された偏光板）の向きとは直交する。つまり、第１の偏光板７ａがＰ偏光成分を透過する向きに向けられている場合には、第２の偏光板７ｊはＳ偏光成分を透過する向きに向けられる。逆に、第１の偏光板７ａがＳ偏光成分を透過する向きに向けられている場合には、第２の偏光板７ｊはＰ偏光成分を透過する向きに向けられる。
【００６４】
［バックライトユニット］
バックライトユニット６は、主に、図３に示すように、光源（ＬＥＤ：発光ダイオード）２と、側部に入射された光５０を上面３ａ（出射面）から射出する導光板３と、導光板３の下部（液晶表示パネル７とは反対側）に配置された反射シート４（反射部材）と、導光板３の上部（液晶表示パネル７側）に配置されたこの例の光学調整シート１と、光学調整シート１の上部に配置された拡散シート５とから構成される。光源２からは、可視光帯域の白色光が放出される。この例のバックライトユニット６はエッジライト方式の照明装置であり、光源２は導光板３の側部に設けられている。光源２から出射した光線は導光板３の側部から入射し、その内部を光５０の方向に進みつつ出射面３ａから出射する。その出射光５１は典型的には、導光板表面の法線方向から、光線の導光板内進行方向（光５０の方向）へ傾斜した方向に輝度のピークを有するある程度指向性の揃った光線となる。よって本発明の光学調整部材は、特にエッジライト方式のバックライト等の照明装置に適用することが好適である。なお、その際には、本発明の光学調整部材を、線状光学構造体１３の階段面１３ｂが該傾斜した入射光線５２の主な受光面となる向き、すなわち図３に示すような向きに装着することが必要である。
【００６５】
光学調整シート１以外の光学部材は、従来のバックライトユニットの光学部材と同じものを用いた。具体的には、導光板３はポリカーボネートで形成した。なお、この例では、導光板３の出射面３ａから出射される光５１の輝度が最大となる方向（輝度ピーク光線の方向）と、出射面３ａの法線方向に対する方向との間の角度が７０度となるような出射特性を有する導光板３を用いた。導光板３からの出射光５１が光学調整シート１に入射されると、光５１は光学調整シート１の基材１０の下面で屈折する。また、後述するように基材と線状体の屈折率が異なる場合には、基材と線状体の界面においても屈折する。該線状体内における輝度ピーク光線５２の進行方向の基材１０表面の法線方向（光学調整シート１の厚さ方向）に対する傾斜角θは約３６度になる。すなわち、光学調整シート１に入射された輝度ピーク光線５２の進行方向の傾斜角θは、光学調整シート１の線状光学構造体１３の平坦面１３ｃの傾斜方向と基材１０表面の法線方向との間の角度（９０度−β１＝３２．２９度）より少し大きくなるように調整した。
【００６６】
反射シート４にはＰＥＴフィルムの表面に銀が蒸着されたシートを用いた。また、拡散シート５にはＰＥＴフィルムをビーズコーティングしたものを用い、その厚さは７０μｍとし、ヘイズは３０％とした。
【００６７】
［色分離の抑制原理］
次に、この例の光学調整シート１において、光学調整シート１から出射された光の色分離が抑制される原理を図１〜３を参照しながら説明する。
【００６８】
この例の光学調整シート１に導光板３からの出射光５１が入射されると、その入射光線は、主に、線状光学構造体１３の階段面１３ｂ、すなわち、第２線状プリズム部１２で屈折される。なお、線状光学構造体１３の平坦面１３ｃの傾斜方向は、上述のように、光学調整シート１に入射された光線の輝度ピーク光線５２の進行方向と略平行であるので、この平坦面１３ｃでの入射光線の屈折の影響は比較的小さい。
【００６９】
線状光学構造体１３の階段面１３ｂに入射された輝度ピーク光線５２は、階段面１３ｂの各凸面（階段部表面）を画成する２つの面、すなわち、第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆ及び補正面１２ｒで屈折する。この際、輝度ピーク光線５２は、図２に示すように、第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆでは光学調整シート１の厚さ方向（基材１０表面の法線方向）に屈折し（図２中の光線５３）、補正面１２ｒでは光学調整シート１の面内方向（基材１０の面内方向）に屈折する（図２中の光線５４）。すなわち、第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆで屈折する光線５３の進行方向と、補正面１２ｒで屈折する光線５４の進行方向とは、屈折前の輝度ピーク光線５２の進行方向に対して、互いに逆になる。
【００７０】
また、輝度ピーク光線５２が線状光学構造体１３の階段面１３ｂに入射され屈折する際には、線状光学構造体１３の形成材料の屈折率は入射される光線の波長により異なるので、輝度ピーク光線５２に含まれる各波長成分によって屈折角が異なり、図２に示すように屈折光５３及び５４の色分離が生じる。なお、図２では、説明を簡略化するため、２つの波長成分（波長Ａ及びＢ、波長Ａ＞波長Ｂ）の分離を示した。図２中の光線５３Ａ及び５４Ａは波長Ａ成分の屈折光を示しており、光線５３Ｂ及び５４Ｂは波長Ｂ成分の屈折光を示しており、そして、図２では波長Ｂ成分の屈折が波長Ａ成分の屈折より大きい（屈折角が大きい）場合を示している。
【００７１】
輝度ピーク光線５２が第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆで屈折した際には、図２に示すように、屈折光５３の波長Ｂ成分５３Ｂは、波長Ａ成分５３Ａより大きく屈折されるので、波長Ｂ成分５３Ｂの進行（屈折）方向は、波長Ａ成分５３Ａよりさらに図２中の矢印Ａ１の方向に向く。一方、輝度ピーク光線５２が第２線状プリズム部１２の補正面１２ｒで屈折した際には、屈折光５４の波長Ｂ成分５４Ｂは、波長Ａ成分５４Ａより大きく屈折されるので、波長Ｂ成分５４Ｂの進行方向は、波長Ａ成分５４Ａよりさらに図２中の矢印Ａ２の方向に向く。すなわち、第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆで屈折した光線５３の色（波長）の分離パターンと、第２線状プリズム部１２の補正面１２ｒで屈折した光線５４の色（波長）の分離パターンとは、図２に示すように、輝度ピーク光線５２の進行方向に対して逆パターンになる。それゆえ、第２線状プリズム部１２の集光面１２ｆで屈折した光線５３の色分離が、第２線状プリズム部１２の補正面１２ｒで屈折した光線５４の色分離により打ち消されて光学調整シート１から出射され、液晶表示面に集光される光の色分離が抑制される。
【００７２】
上述のように、この例の光学調整シート１では、一枚の光学シートにより出射光の色分離を抑制することができるので、従来のように、出射光の色分離を抑制するために２枚のプリズムシートを用いる必要が無くなる。また、上述のように、この例の光学調整シート１は、ある程度指向性の揃った導光板からの出射光（傾斜光）の進行方向を光学調整シート１の厚さ方向に直接変更するものであるので、従来のように、プリズムシート群と導光板との間に下部拡散シートを設ける必要がなくなる。それゆえ、従来のように、下部拡散シートを用いて導光板から出射されたある程度指向性の揃った光を一旦ブロードな光に変換する必要がなくなるので、導光板から出射された光の利用効率を向上させ、輝度特性を向上させることができる。
【００７３】
また、この例の光学調整シート１を備えたエッジライト方式の液晶表示装置１００及びバックライトユニット６では、図３に示すように、出射光の色分離を抑制し、且つ輝度を向上させるために２枚のプリズムシートを用いる必要が無く、且つ、下部拡散シートを用いる必要が無くなる。それゆえ、この例のエッジライト方式の液晶表示装置１００及びバックライトユニット６では、従来に比べて光学部材の数を減らすことができ、装置の薄型化及び低コスト化を図ることができる。よって本発明の光学調整部材は、特にエッジライト方式のバックライトユニットを用いた液晶表示装置に用いることが好適である。
【００７４】
［光学特性評価］
図３に示したこの例の液晶表示装置１００の光学特性を評価した。具体的には、図１３に示した評価装置を用いて正面輝度の測定と色みの官能評価を行なった。評価装置は図１３に示すように、光源、導光板、光学調整部材、反射板、拡散シート、偏光板を配置した。図１３の偏光板７は、液晶表示パネルを構成する第１の偏光板（光学調整部材側の偏光板）に相当する。この第１の偏光板を透過した光が液晶層に入射する直接の光線となるので、これを評価することにより液晶表示装置としての光学特性を評価できる。実施例１の液晶表示装置１００では、偏光板７をＰ偏光成分を透過させる向きに配置して、輝度計を用いて透過光の正面輝度の測定を行なった。また、目視により色みの官能評価を行なった。具体的には、評価装置からの出射光の色みを、主に正面方向から目視観察し、出射光の色の均一性を調べた。さらに、後述のように、実施例１の液晶表示装置の偏光板を、Ｓ偏光成分を透過させる向きにした場合（比較例８）についても同様の測定を行い、その結果を表１に示した（比較例８）。
【００７５】
さらに、比較のため、図１４に示した従来の液晶表示装置５００（比較例１）についても上記評価を行った。なお、図１４に示した比較例１の液晶表示装置５００では、プリズムシート５０７ａ及び５０７ｂに形成されたプリズム状構造体の延在方向に直交する断面の形状は、底辺の幅３０μｍ、高さ１５μｍ、頂角９０度の二等辺三角形とした。各プリズムシート５０７ａの基材５０７ｃは、ＰＥＴフィルムで形成し、プリズム状構造体５０７ｄは紫外線硬化型のアクリル系樹脂で形成した。また、下部拡散シート５０６にはＰＥＴフィルムをビーズコーティングしたものを用い、その厚さは７０μｍとし、ヘイズは８５％とした。プリズムシート群５０７及び下部拡散シート５０６以外の構成光学部材は、実施例１の液晶表示装置１００で用いたものと同じものを用いた。なお、液晶表示装置５００の、プリズムシート側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。具体的な評価においては、図１３の評価装置において、光学調整部材として実施例１の光学調整シートの代わりに、上述のプリズムシートを２枚、直交させて装着し、実施例１と同様に偏光板を透過した光線の正面輝度測定および色みの官能評価を行った。さらに、後述のように、比較例１の偏光板を、Ｓ偏光成分を透過させる向きにした場合（比較例４）についても同様の測定を行い、その結果を表１に示した（比較例４）。
【００７６】
さらに、ここでは、比較のため、図１６に示すような構成の液晶表示装置６００（比較例２）についても上記評価を行った。なお、図１６に示した比較例２の液晶表示装置６００は、図３に示した実施例１の液晶表示装置１００内の光学調整シート１の代わりに、図１５に示した従来のプリズムシート５０７ａを一枚用いた装置である。光学調整部材に従来のプリズムシート５０７ａを用いたこと以外は、実施例１の液晶表示装置１００と同様の構成とした。なお、比較例２の液晶表示装置６００の、プリズムシート側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。さらに、後述のように、比較例２の偏光板を、Ｓ偏光成分を透過させる向きにした場合（比較例５）についても同様の測定を行い、その結果を表１に示した（比較例５）。
【００７７】
上記評価結果を下記表１に示した。表１には、導光板と液晶表示パネルとの間に配置される光学シートの枚数も記載した。なお、正面輝度は後述の比較例４の正面輝度を基準（１００％）としている。また、表１の色の均一性の評価◎及び×の基準は次の通りである。また、下記表１には、上記実施例１及び比較例１、２、４、５、８の評価結果に加えて、後述する実施例２、及び比較例３の評価結果も併せて記載している。
◎：評価装置からの出射光５５の色みが、光源からの出射光５０と同じ白色であり、両者の相違を目視により判別できないレベル。
×：評価装置からの出射光５５が、赤色、黄色等の色みを帯びていることが目視で確認できるレベル。
【００７８】
【表１】
2010026280.tif 000003
【００７９】
表１から明らかなように、実施例１の液晶表示装置では、比較例１（図１４）の液晶表示装置に比べて、正面輝度を向上させることができ且つ光学シートの数を減らすことができることが分かった。すなわち、実施例１の液晶表示装置では、装置の薄型化、低コスト化を図りつつ、光学特性を向上させることができることが分かった。また、実施例１の液晶表示装置では、表１から明らかなように、比較例２の液晶表示装置（図１６）に比べて、正面輝度及び色の均一性ともに改善できることが分かった。一方、比較例８では、実施例１の液晶表示装置の光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、正面輝度が低下していることがわかった。また、色分離抑制効果についても、実施例１と比較して低下していることがわかった。
【００８０】
上記実施例１の光学調整シートでは、線状光学構造体を構成する複数の第２プリズム構造体の形状及び寸法が全て同じ場合について説明したが、本発明に用いられる光学調整シートはこれに限定されない。複数の第２プリズム構造体の形状が互いに相似形であっても良い。この場合も、複数の第２プリズム構造体の集光面及び補正面は、それぞれ互いに平行となるので、実施例１と同様の効果が得られる。
【００８１】
上記実施例１の液晶表示装置では、光学調整シートからの出射光の輝度のムラ等をさらに改善して、表示品位をさらに向上させるために、光学調整シートの上部にさらに拡散シートを配置しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、光学調整シートからの出射光の品質が十分に良好である場合（輝度のムラ等が極力抑制されている場合）、あるいは、高品質の表示性能を必要としない用途に本発明を適用する場合には、拡散シートを用いなくてもよい。
【００８２】
上記実施例１で用いた液晶表示装置では、導光板の光学調整シート側とは反対側に反射シートを配置した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、導光板の光学調整シート側とは反対側の表面が十分な反射作用を得られる構造（凹凸構造等）を有している場合には、反射シートを用いなくても良い。
【実施例２】
【００８３】
本発明に用いられる光学調整シートでは、線状光学構造体の階段面を構成する第２線状プリズム部の数、階段面における集光面と補正面の位置や面積比、あるいは、必要に応じて集光面や補正面の傾斜角度などを調整することにより、光学調整シートからの出射光の輝度や色分散などの光学的な特性のバランスを整えることができる。実施例２の液晶表示装置に用いられる光学調整シートでは、集光面に入射する光線が補正面に対して相対的に多くなるように、第２線状プリズム部の数、形状及び寸法を実施例１とは変えた。それ以外は、実施例１と同様の構成及び形成材料とした。
【００８４】
実施例２の液晶表示装置に用いられる光学調整シートの線状光学構造体の拡大断面図を図４に示した。この例の線状光学構造体２４は、図４に示すように、その延在方向に直交する断面が略三角形状であり、その延在方向に沿った一つの面（底辺２１ｂを含む面。以下、底面ともいう）が基材２０の表面と平行に接している。すなわち、線状光学構造体２４は、その底面が基材２０の表面と対向するように、基材２０上に設けられている。なお、図４中に示した入射光線５２は、この例の光学調整シートに入射された光線の輝度特性において輝度が最大となる方向に進行する光線、すなわち、輝度ピーク光線を示している。
【００８５】
線状光学構造体２４のその延在方向に直交する断面は、図４に示すように、第１断面部２１ａと、第１断面部２１ａの一辺上に設けられた形状の異なる２つの第２断面部２２ａ及び２３ａとから構成される。すなわち、この例では、線状光学構造体２４の第１線状プリズム部（第１断面部２１ａに対応する線状構造体）の一つの面上に形状の異なる２つの第２線状プリズム部（第２断面部２２ａ及び２３ａに対応する線状構造体）を設けた。２つの第２断面部２２ａ及び２３ａは、図４に示すように、互いの底角部が接するように設けた。
【００８６】
第１断面部２１ａは、図４に示すように、基材２０の表面と平行に接する底辺２１ｂ（第１辺）と、底辺２１ｂの両端からそれぞれ所定の角度（図４中のα１及びβ１）で延在した２つの傾斜辺２１ｃ（第２辺）及び２１ｄ（第３辺）とにより画成される。この例の光学調整シートでは、第１断面部２１ａの形状（第１線状プリズム部の形状）は実施例１と同様とした。すなわち、第１断面部２１ａの第１及び第２底角の角度α１及びβ１は、それぞれ、３９．１４度及び５７．７１度とし、第１断面部２１ａの底辺２１ｂの長さを３５μｍとした。
【００８７】
なお、この例では、図４に示すように、第１断面部２１ａの傾斜辺２１ｄの基材２０表面の法線方向に対する傾斜角と、光学調整シートに入射された輝度ピーク光線５２の進行方向の傾斜角（図４中のθ）との関係も実施例１と同様とした。すなわち、図４中の傾斜辺２１ｄを含む線状光学構造体２４の面（平坦面）の傾斜方向が輝度ピーク光線５２の進行方向と略平行となるようにした。より具体的には、線状光学構造体２４の平坦面の基材２０表面に対する傾斜角度（図４中のβ１）を、実施例１と同様に、線状光学構造体２４内の輝度ピーク光線５２の基材２０表面に対する傾斜角度（９０度−θ）より若干大きくした。
【００８８】
第１断面部２１ａの第１底角側（図４中のα１側）に位置する第２断面部２２ａは、図４に示すように、第１断面部２１ａの傾斜辺２１ｃ（第２辺）と平行に接する底辺２２ｂ（第４辺）と、底辺２２ｂの両端からそれぞれ所定の角度（図４中のα２及びβ２）で延在した２つの傾斜辺２２ｃ及び２２ｄとにより画成される。なお、この例では、第２断面部２２ａの形状は実施例１の第２断面部１２ａと相似形とし、第２断面部２２ａの第１底角の角度α２及び第２底角の角度β２をそれぞれ３０度及び７０度とした。そして、この例の光学調整シートでは、第２断面部２２ａの底辺２２ｂを約１４．９２μｍとし、実施例１の第２断面部１２ａの底辺１２ｂ（約１０．４４μｍ）より長くした。すなわち、この例の光学調整シートでは、第１断面部２１ａの第１底角側（図４中のα１側）に位置する第２断面部２２ａの面積を実施例１の第２断面部１２ａの面積より大きくした。
【００８９】
なお、第２断面部２２ａの傾斜辺２２ｃ（第５辺）を含む線状光学構造体２４（第２線状プリズム部）の面は、主に、入射光線の進行方向を光学調整シートの厚さ方向に屈折させる面、すなわち、入射光線を集光させる作用を有する面（集光面）である。一方、第２断面部２２ａのもう一方の傾斜辺２２ｄ（第６辺）を含む線状光学構造体２４の面は、主に、光学調整シートからの出射光の色分離を抑制する作用を与える面（補正面）である。すなわち、この例では、第１線状プリズム部の最も底角側（図４中のα１側）に位置する第２線状プリズム部の集光面の面積を、実施例１のそれより大きくした。
【００９０】
このように、第１線状プリズム部の最も底角側（図４中のα１側）に位置する第２線状プリズム部の集光面をより広くすることにより、入射光の利用効率を向上させ、輝度を増大させることができる。その理由は次の通りである。第２線状プリズム部が形成されている第１線状プリズム部の面（図４中の第２辺２１ｃを含む面。以下、第２線状プリズム部形成面ともいう）を通過する光線、すなわち、光学調整シートの階段面に入射される光線は輝度ピーク光線５２以外の光線成分を含んでおり、第１線状プリズム部の第２線状プリズム部形成面を通過する光線の強度（照度）は、第２線状プリズム部形成面の通過位置により異なる。具体的には、第１線状プリズム部の第２線状プリズム部形成面を通過する光線の強度は、第１線状プリズム部の底角側（図４中の第１底角α１側）に近いほど大きくなる。すなわち、第１線状プリズム部の底角側に位置する第２線状プリズム部に入射される光線ほど、その強度が強い（照度が高い）。それゆえ、この例のように、最も第１線状プリズム部の底角側に位置する第２線状プリズム部の集光面をより広くすることにより、より強度の強い光線を集光することができるので、入射光線の利用効率を向上させて出射光の輝度を増大させることができる。
【００９１】
一方、第１断面部２１ａの頂角２１ｅ側に位置する第２断面部２３ａは、図４に示すように、略３角形状であり、第１断面部２１ａの傾斜辺２１ｃ（第２辺）と平行に接する底辺２３ｂと、底辺２３ｂの両端からそれぞれ所定の角度（図４中のα２及びβ３）で延在した２つの傾斜辺２３ｃ及び２３ｄとにより画成される。また、この例では、図４に示すように、第１断面部２１ａの頂角２１ｅ側に位置する傾斜辺２３ｄを２つの辺２３ｆ及び２３ｇで構成し、傾斜辺２３ｄを第２断面部２３ａの外側に向かって凸状に折れ曲がったような形状にした。
【００９２】
傾斜辺２３ｄを構成する２つの辺２３ｆ及び２３ｇのうち、第１断面部２１ａの傾斜辺２１ｄ側に位置する辺２３ｆは、図４に示すように、第１断面部２１ａの頂角２１ｅから第１断面部２１ａの傾斜辺２１ｄと平行に延在している。それゆえ、第２断面部２３ａの底辺２３ｂと傾斜辺２３ｄとの間の角（第２底角）の角度β３は、α１＋β１となる。また、傾斜辺２３ｄを構成する他方の辺２３ｇは、第１断面部２１ａの第１底角側に位置する第２断面部２２ａの傾斜辺２２ｄと平行となるように構成した。すなわち、この例では、第２断面部２３ａを画成する傾斜辺２３ｃ並びに辺２３ｆ及び２３ｇは、それぞれ、第２断面部２２ａの傾斜辺２２ｃ並びに第１断面部２１ａの傾斜辺２１ｄ及び第２断面部２２ａの傾斜辺２２ｄと平行となっている。第２断面部２３ａの第１底角の角度α２は３０度とし、第２断面部２３ａの第２底角の角度β３は９６．８５度とした。
【００９３】
なお、第１断面部２１ａの頂角２１ｅ側に位置する第２断面部２３ａにおいては、その傾斜辺２３ｃを含む線状光学構造体２４（第２線状プリズム部）の面は、主に、入射光線の進行方向を光学調整シートの厚さ方向に屈折させる面、すなわち、入射光線を集光させる作用を有する面（集光面）である。一方、第２断面部２３ａのもう一方の傾斜辺２３ｄを画成する辺２３ｆ及び２３ｇのうち、第１断面部２１ａの傾斜辺２１ｄ側に位置する辺２３ｆは、第１断面部２１ａの傾斜辺２１ｄと平行であるので、辺２３ｆを含む線状光学構造体２４の面の傾斜方向は輝度ピーク光線５２と略平行になる。それゆえ、辺２３ｆを含む線状光学構造体２４の面では、入射光の屈折及び反射の影響は小さい。また、傾斜辺２３ｄを画成する他方の辺２３ｇを含む線状光学構造体２４の面は、主に、光学調整シートからの出射光の色分離を抑制する作用を与える面（補正面）となる。それゆえ、この例では、第２断面部２３ａの形状は、第２断面部２３ａに対応する第２線状プリズム部の集光面の面積をできる限り大きくし、且つ、補正面をできる限り小さくしたような形状になっている。
【００９４】
上記構造のこの例の光学調整シートに対しても、実施例１と同様にして、その光学特性を評価した。具体的には、図１３に示した評価装置にこの例の光学調整シートを装着し（図１３中の実施例１の光学調整シート１の代わりにこの例の光学調整シートを装着し）、輝度計を用いて正面輝度の測定を行なった。また、目視により色みの官能評価を行なった。その結果を上記表１に記載した。なお、実施例２の液晶表示装置の、光学調整部材側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。
【００９５】
さらに、比較のために、以下の比較例３の液晶表示装置についても、実施例２の液晶表示装置に対して行った測定と同様の測定を行ない、その評価結果を表１に示した。ここで、不図示の比較例３の液晶表示装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、実施例２の液晶表示装置と同様の構成を有する。この比較例３では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、実施例２に比べて、正面輝度が低下していることがわかった。また、色分離抑制効果についても、実施例２と比較して低下していることがわかった。
【００９６】
表１から明らかなように、実施例２の光学調整シートを用いた場合には、正面輝度が１３４％となり、実施例１の場合（１２８％）よりもさらに正面輝度を高めることができることが分かった。これは、主に、この例の光学調整シートでは、上述したように、線状光学構造体を構成する複数の第２線状プリズム部のうち、最も第１線状プリズム部の底角側に位置する第２線状プリズム部（第２断面部２２ａに対応する線状構造体）の集光面を、実施例１のそれより広くしたことによるものと考えられる。また、この例の光学調整シートでは、上述のように、第１線状プリズム部の頂角２１ｅ側に位置する第２断面部２３ａに対応する第２線状プリズム部の補正面がより小さくなるような構造にしたが、表１に示すように、色の均一性に関しては、実施例１と２とで有意な差は確認されなかった。すなわち、この例のような構造の光学調整シートを液晶用バックライトをはじめ各種照明装置に使用した場合であっても、十分な光学性能が得られることが確認できた。
【００９７】
さらに、発明者は、光学調整シートの第２線状プリズム部の数について有効な範囲を求めるために、第２線状プリズム部の数を変えつつ、光学調整シートの光学特性を調べた。加えて、光学調整シート側の偏光板を、Ｐ偏光成分を透過させる向きにした場合（実施例３〜９）と、Ｓ偏光成分を透過させる向きにした場合（比較例６〜１２）のそれぞれについて、光学特性を調べた。具体的には、図１３に示した評価装置に各種の光学調整シートを装着し（図１３中の実施例１の光学調整シート１の代わりに各種の光学調整シートを装着し）、輝度計を用いて正面輝度の測定を行なった。また、目視により色みの官能評価を行なった。その結果を表２に記載した。
【００９８】
本発明の液晶表示装置に用いられる光学調整部材は、基材上に光透過性を有する複数の線状体を備え、その延在方向に直交する断面が略三角形であり、該断面を画成する３つの辺のうち、一つの辺が上記基材の表面と平行に接しており且つ他の２辺のうちの一方の辺が階段状であって、該基材の底面部に傾斜して入射された光線を、その階段状構造の一辺により基材の垂直方向に屈折し、他方の辺により色分離を緩和する補助光線を発生させる光学調整部材である。以下の測定の結果、本光学調整部材においてその階段数は１〜１５の範囲において好適であること、さらに、階段数が２〜９の範囲は特に好適であることがわかった。また、液晶表示パネルの、光学調整部材側（光入射側）の偏光板を、Ｐ偏光成分を通過させる向きに配置することにより、Ｓ偏光成分を透過させる向きに配置する場合に比べて、正面輝度を向上させ色分散抑制効果を高めることができることがわかった。
【００９９】
発明者らは、第２線状プリズム部の数を１〜１５の間で変えた光学調整シートを作製し（実施例３〜９及び比較例６〜１２）、これらの光学特性を比較した。図５に示すように、第１、第２底角α２、β２がそれぞれ３０度、７０度である第２線状プリズム部が、第１線状プリズム部の１１ｃ辺に設けられており、これらの第２線状プリズム部は全て同一の形状である。さらに、第１線状プリズム部は、すべて、第１、第２底角α１、β１がそれぞれ３９．１４度、５７．７１度である三角形状の線状プリズム部であって、光学調整シートの基材と接する底辺部１１ｂの長さは３５μｍである。以下の各実施例及び各比較例においては、第１線状プリズム部の辺１１ｃ上に接して配置される第２線状プリズム部の個数に応じて、第２線状プリズム部の大きさを適宜相似的に変化させた。
【実施例３】
【０１００】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、実施例３の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１は実施例１と同様に、第１線状プリズム部１１の斜辺１１ｃ上に、３つの第２線状プリズム部１２が配置されている。すなわち、第２断面部をなす略三角形状体の数が３つである。なお、実施例３の液晶表示装置の、光学調整部材１側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。この実施例３の光学調整部材１では、正面輝度が非常に高く（１２０％以上）、且つ、色分離の抑制効果が十分であって、出射光の色付きは目視で確認されなかった。
【実施例４】
【０１０１】
図７に示すように、実施例４の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｃは、第１線状プリズム部１１の斜辺１１ｃ上に、２つの第２線状プリズム部１２が配置されている。すなわち実施例４の光学調整部材１Ｃは、第２断面部をなす略三角形状体を２つ有する。なお、実施例４の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｃ側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。実施例４の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｃの正面輝度が非常に高く（１２０％以上）、且つ、色分離の抑制効果が十分であり、出射光の色付きは目視で確認されなかった。実施例４では、後述する実施例７と比較して補助面がよりα１に近い側に設置された形態となっており、その結果、高い正面輝度と高い色分離抑制効果を両立させることができたと考えられる。（なお、この構成でさらに集光面と補助面のバランスを図った結果が、上述の実施例２である。この実施例２においては２つの第２線状プリズム部の形状を変えて調整を行った。）
【実施例５】
【０１０２】
図８に示すように、実施例５の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｄは、第１線状プリズム部１１の斜辺１１ｃ上に、６つの第２線状プリズム部１２が配置されている。すなわち、実施例５の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｄは、第２断面部をなす６つの略三角形状体を有する。なお、実施例５の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｄ側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。実施例５の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｄでは、正面輝度が非常に高く（１２０％以上）、且つ、色分離の抑制効果が十分であって、出射光の色付きは目視で確認されなかった。
【実施例６】
【０１０３】
実施例６の液晶表示装置に用いられる光学調整部材（不図示）は、第１線状プリズム部の斜辺上に、９個の第２線状プリズム部が配置されている。すなわち、実施例６の液晶表示装置に用いられる光学調整部材は、第２断面部をなす９個の略三角形状体を有する。なお、実施例６の液晶表示装置に用いられる光学調整部材側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。実施例６の光学調整部材では、正面輝度が非常に高く（１２０％以上）、且つ、色分離の抑制効果が十分であって、出射光の色付きは目視で確認されなかった。
【実施例７】
【０１０４】
図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、実施例７の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｅは、第１線状プリズム部１１の斜辺１１ｃ上に、１つの第２線状プリズム部１２が配置されている。つまり、実施例７の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｅは、第２断面部をなす略三角形状体を１つ有している。なお、実施例７の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｅ側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。この光学調整部材１Ｅでは、正面輝度は非常に高く、１２０％以上であることが確認された。なお、実施例７の液晶表示装置に用いられる光学調整部材１Ｅは、色分離の抑制効果が不十分であり、出射光の色付きが目視で確認されたが、実施例７において確認された出射光の色付きの程度は、前述の比較例２における色付きの程度よりは小さかった。
【０１０５】
この結果は次の理由によると考えられる。上述の通り、第１線状プリズム部１１の最も底角側（α１側）に位置する第２線状プリズム部の集光面をより広くとることにより、入射光の利用効率を向上させ、輝度を増大させることができる。これは第１線状プリズム部１１の第２線状プリズム部形成面１１ｃは、底角α１側に近いほど基材面に対する開口角が広いため、その面１１ｃを通過する光線の強度は、第１線状プリズム部の底角α１側に近いほど大きくなる（照度が高くなる）ためである。それゆえ、実施例７のように、第２線状プリズム部がひとつの三角形状体で形成されている構造では、α１側に位置する第２線状プリズム部の集光面がもっとも広い形態となる。これにより強度の強い光線を集光することができるので、入射光線の利用効率がよく、出射光の輝度を増大させることができる。その一方、補助面を透過する光線が相対的に少なくなってしまうため、色分離を抑制する働きが不十分となり、結果として出射光の色付きが残留してしまう。また、補助面を透過する光線が相対的に少なくなってしまうため、補助面による出射角の分散効果も不十分となり、結果として視野角が狭くなってしまう。そのため、実施例７では出射光のピークの輝度は十分であったが、その方向が正面ではなく、かつ、視野角が狭いため正面の輝度としては上述の実施例３〜５の光学調整部材の正面輝度と比べて小さくなっている。
【実施例８】
【０１０６】
不図示の実施例８の液晶表示装置に用いられる光学調整部材は、第１線状プリズム部の斜辺上に、１０個の第２線状プリズム部が配置されている。すなわち、実施例８の液晶表示装置に用いられる光学調整部材は、第２断面部をなす１０個の略三角形状体を有する。なお、実施例８の液晶表示装置に用いられる光学調整部材側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。実施例８の液晶表示装置に用いられる光学調整部材では、正面輝度が１００％以上であり、且つ、色分離の抑制効果が十分であって、出射光の色付きは目視で確認されなかった。
【実施例９】
【０１０７】
不図示の実施例９の液晶表示装置に用いられる光学調整部材は、第１線状プリズム部の斜辺上に、１５個の第２線状プリズム部が配置されている。すなわち、実施例９の液晶表示装置に用いられる光学調整部材は、第２断面部をなす１５個の略三角形状体を有する。なお、実施例９の液晶表示装置に用いられる光学調整部材側の偏光板の方向は、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けられている。実施例９の液晶表示装置に用いられる光学調整部材では、正面輝度が１００％以上であり、且つ、色分離の抑制効果が十分であって、出射光の色付きは目視で確認されなかった。
【０１０８】
この実施例８、９では、第１の底角α１に近い側に設置された第２線状プリズム部の補助面の面積が多くなった反面、集光面の面積が相対的に少なくなっている。その結果、色分離抑制効果は十分であり、正面輝度が１００％以上ではあるものの、実施例３〜６に比べると僅かに正面輝度が小さくなる結果となったと考えられる。
【０１０９】
［比較例４］
不図示の比較例４の液晶装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、比較例１の液晶装置と同様の構成を有する。この比較例４では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、色分離抑制効果は十分であるものの、比較例１に比べて正面輝度が低下していることがわかった。
【０１１０】
［比較例５］
不図示の比較例５の液晶装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、比較例２の液晶装置と同様の構成を有する。この比較例５では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、比較例２に比べて、さらに正面輝度が低下していることがわかった。また、色分離抑制効果についても、比較例２と同様に十分ではなかった。
【０１１１】
［比較例６］
不図示の比較例６の液晶装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、実施例７の液晶装置と同様の構成を有する。この比較例６では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、実施例７に比べて、さらに正面輝度が低下していることがわかった。また、色分離抑制効果についても、実施例７と同様に十分ではなかった。
【０１１２】
［比較例７］
不図示の比較例７の液晶装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、実施例４の液晶装置と同様の構成を有する。この比較例７では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、実施例４に比べて、正面輝度が低下していることがわかった。また、色分離抑制効果についても、実施例４と比較して低下していることがわかった。
【０１１３】
［比較例８］
不図示の比較例８の液晶装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、実施例３の液晶装置と同様の構成を有する。この比較例８では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、実施例３に比べて、正面輝度が低下していることがわかった。また、色分離抑制効果についても、実施例３と比較して低下していることがわかった。
【０１１４】
［比較例９］
不図示の比較例９の液晶装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、実施例５の液晶装置と同様の構成を有する。この比較例９では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、実施例５に比べて、正面輝度が低下していることがわかった。また、色分離抑制効果についても、実施例５と比較して低下していることがわかった。
【０１１５】
［比較例１０］
不図示の比較例１０の液晶装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、実施例６の液晶装置と同様の構成を有する。この比較例１０では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、実施例６に比べて、正面輝度が低下していることがわかった。また、色分離抑制効果についても、実施例６と比較して低下していることがわかった。
【０１１６】
［比較例１１］
不図示の比較例１１の液晶装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、実施例８の液晶装置と同様の構成を有する。この比較例１１では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、実施例８に比べて正面輝度が低下していること（１００％未満であること）がわかった。また、色分離抑制効果についても、実施例８と比較してさらに低下していることがわかった。
【０１１７】
［比較例１２］
不図示の比較例１２の液晶装置は、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた点を除いて、実施例９の液晶装置と同様の構成を有する。この比較例１２では、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた結果、実施例９に比べて正面輝度が低下していること（１００％未満であること）がわかった。また、色分離抑制効果についても、実施例９と比較してさらに低下していることがわかった。
【０１１８】
以上の評価結果を、表２にまとめた。なお、正面輝度は比較例４の正面輝度を基準（１００％）としている。また、表２の色の均一性の評価の基準は表１と同様である。
【０１１９】
【表２】
2010026280.tif 000004
【０１２０】
以上の結果、第２線状プリズム部の数、即ち、第２断面部をなす複数の略三角形状体の数が、１個以上９個以下の範囲において、比較的高い正面輝度（１００％以上）と色分離抑制とを両立できることがわかった。さらに言えば、上記略三角形状体の数が２個以上９個以下の範囲において、非常に高い正面輝度（１２０％以上）と高い色分離抑制を両立できることがわかった。換言すると線状光学構造体１３の階段面１３ｂにおける階段の数は、２段以上９段以下であることが特に好適である。さらに、光学調整部材側の偏光板の方向を、Ｐ偏光成分の光を透過するように向けた場合には、Ｓ偏光成分の光を透過するように向けた場合に比べて、正面輝度を向上させることができ、色分離抑制の効果を高めることができることがわかった。
【０１２１】
以上の実験においては、底角α１、β１、α２、β２の大きさなどに関して、特定の組合せを例に挙げて説明した。しかしながら、輝度ピーク光線の入射角が４５〜８５度の範囲において、下記の数式を満たす光学調整部材において複数の実験を行った結果、同様の結果をうることができた。下記数式において、空気の屈折率ｎ０は１．０であり、角度の単位は度である。
【０１２２】
【数１】
2010026280.tif 000005
【０１２３】
この場合には、最も輝度の高い輝度ピーク光線を集光面で全反射させることなく屈折させることができ、光学調整シートから輝度ピーク光線を効率的に取り出すことができる。
【０１２４】
また、Ｉ２ｍａｘが全反射の臨界角であるとき、即ち、ｓｉｎ  Ｉ２ｍａｘ  ＝  １／ｎ１である場合、下記の数式を満たす光学調整部材において複数の実験を行った結果、同様の結果をうることができた。
【０１２５】
【数２】
2010026280.tif 000006
【０１２６】
この場合には、入射光線は、輝度ピーク光線の角度をピークとする角度分布を有している場合において、任意の入射角度の入射光線を、集光面において全反射させることなく、光学調整シートから効率的に取り出すことができる。
【０１２７】
このように、上述の角度条件を満たす角度の組み合わせを有する光学調整シートにおいては、確実に色分離を抑制し、輝度特性を向上させると共に、入射光線の集光面での全反射を抑制し、光学調整シートから光線を効率的に取り出すことができる。なお、本発明の光学調整シートは、必ずしも上述の角度条件を満たしていなければならないわけではなく、任意の角度の組み合わせの光学調整シートについて本発明を適用することもできる。
【０１２８】
なお、第２の実施形態では、所定の大きさの第１、第２線状プリズム部を含む光学調整シートについて説明した。例えば、上記実施例３〜６において、第１線状プリズムの、光学調整シートの基材と接する底辺部１１ｂの長さは３５μｍであったが、本発明はこれに限られない。例えば、底辺部１１ｂの長さが７μｍ〜１００μｍであっても、第２断面部をなす複数の略三角形状体の数が、２個以上９個以下の範囲において、高い正面輝度と高い色分離抑制効果を両立できる。
【０１２９】
また、上述の説明においては、光学調整シートの基材と線状光学構造体とは共に屈折率ｎ１の光学材料で形成されていたが、本発明はこれに限られない。光学調整シートの基材の屈折率ｎｂが、線状光学構造体の屈折率ｎ１と異なっていてもよい。図１０（ａ）に示された第２の実施形態の実施例３に係る光学調整シート１Ｂは、共に屈折率ｎ１の光学材料で形成された基材１０と線状光学構造体３４とを有する。これに対して、図１０（ｂ）に示された光学調整シート１Ｆは、屈折率ｎ１の光学材料で形成された線状光学構造体３４と屈折率ｎｂ（ｎｂ≠ｎ１）の光学材料で形成された基材１１０とを有する。
【０１３０】
上述の説明のように、図１０（ａ）において基材１０の、空気との界面（底面１０ａ）に入射角Ｉ１で入射された光５１は、基材１０と空気との界面において屈折する。ここでの屈折角Ｉ２は、以下に示される数式３により表される（スネルの法則）。
【０１３１】
【数３】
2010026280.tif 000007
【０１３２】
ここで、基材１０と線状構造体３４とは同じ屈折率ｎ１の光学材料で形成されている。そのため、基材１０の内部を進行する光５２は、基材１０と線状構造体３４の第１線状プリズム部３１との界面（第１線状プリズム部３１の底辺３１ｂを画成する面）を直進する。
【０１３３】
これに対して、図１０（ｂ）において基材１１０の、空気との界面（底面１１０ａ）に入射角Ｉ１で入射された光５１は、基材１１０と空気との界面において屈折する。ここでの屈折角Ｉｂは、以下に示される数式４により表される。
【０１３４】
【数４】
2010026280.tif 000008
【０１３５】
また、基材１１０（屈折率ｎｂ）と線状構造体３４（屈折率ｎ１）とは、それぞれ屈折率が異なる光学材料で形成されている。そのため、基材１１０と空気との界面において屈折した光５２Ａは、基材１１０と線状構造体３４の第１線状プリズム部３１との界面（第１線状プリズム部３１の底辺３１ｂを画成する面）において屈折する。ここで、図１０（ｂ）に示された基材１１０のように、上下面が平行である場合には、基材１１０と第１線状プリズム部３１との界面における屈折角Ｉ２’は以下に示される数式５により表される。
【０１３６】
【数５】
2010026280.tif 000009
【０１３７】
数式５に数式４を代入すると、ｓｉｎＩ２’＝（ｓｉｎＩ１）／ｎ１となる。これは、数式３と同じである。すなわち、Ｉ２’は、空気から屈折率がｎ１である媒質に直接入射した際の屈折角Ｉ２と等しいことがわかる。そのため、光学調整シート１Ｆのように、基材と線状体の屈折率が異なる場合には、ｎ１を線状構造体の屈折率とし、Ｉ２を基材と線状構造体との界面における屈折角とすることで、上述の説明における数式は、そのまま適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の液晶表示装置に用いられる光学調整部材では、一つの光学調整部材で、出射光の色分離を抑制することができ、且つ、入射光の利用効率も向上させることができるので、装置の薄型化、低コスト化を図りつつ、光学特性を向上させることができる。特に、エッジライト方式の照明装置及び液晶表示装置の光指向性を制御する機能を有する光学部材として好適である。
【０１３９】
また、本発明の液晶表示装置ではさらに、液晶表示パネルの上述の光学調整部材側（光入射面側）の偏光板が、Ｐ偏光成分を透過する向きに配置されているので、当該偏光板がＳ偏光成分を透過する向きに配置されている場合に比べて、液晶表示パネルから出射される光の正面輝度を向上させることができ、色分離抑制効果を高めることができる。それゆえ、本発明の液晶表示装置は、あらゆる用途の液晶表示装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】図１は、実施例１の液晶表示装置に用いる光学調整シートの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１の液晶表示装置に用いる線状光学構造体の拡大断面図である。
【図３】図３は、実施例１の液晶表示装置の概略構成図である。
【図４】図４は、実施例２の液晶表示装置に用いる線状光学構造体の拡大断面図である。
【図５】図５は、実施例３〜９の液晶表示装置に用いる線状光学構造体の概略構成図である。
【図６】図６は、実施例１（実施例３）の液晶表示装置に用いる線状光学構造体の拡大断面図である。
【図７】図７は、実施例４の液晶表示装置に用いる線状光学構造体の拡大断面図である。
【図８】図８は、実施例５の液晶表示装置に用いる線状光学構造体の拡大断面図である。
【図９】図９は、実施例７の液晶表示装置に用いる線状光学構造体の拡大断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、基材と線状構造体との屈折率が同じ場合における線状光学構造体の概略断面図であり、図１０（ｂ）は、基材と線状構造体との屈折率が異なる場合における線状光学構造体の概略断面図である。
【図１１】図１１は、高屈折率の第１媒質から低屈折率の第２媒質へと進む光の、入射角に対する反射率の強度を示したグラフである。
【図１２】図１２は、光学調整シートの第２線状プリズム部の集光面、補正面から出射する光の、優勢な偏光成分を表した図である。
【図１３】図１３は、輝度測定及び色みの官能評価を行った際の評価装置の配置図である。
【図１４】図１４は、第１の従来例の液晶表示装置の概略構成図である。
【図１５】図１５は、第１の従来例のプリズムシートの概略構成図である。
【図１６】図１６は、第２の従来例の液晶表示装置の概略構成図である。
【図１７】図１７は、出射光の色分離の様子を示した図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１  光学調整シート
２  光源
３  導光板
４  反射シート
５  拡散シート
６  照明装置
７  液晶表示パネル
１０  基材
１１  第１線状プリズム部
１１ａ  第１断面部
１２  第２線状プリズム部
１２ａ  第２断面部
１２ｆ  集光面
１２ｒ  補正面
１３  線状光学構造体
１３ｂ  階段面
１３ｃ  平坦面
５２  輝度ピーク光線
５３，５４  屈折光
１００  液晶表示装置
【図１】
2010026280.tif 000010
【図２】
2010026280.tif 000011
【図３】
2010026280.tif 000012
【図４】
2010026280.tif 000013
【図５】
2010026280.tif 000014
【図６】
2010026280.tif 000015
【図７】
2010026280.tif 000016
【図８】
2010026280.tif 000017
【図９】
2010026280.tif 000018
【図１０】
2010026280.tif 000019
【図１１】
2010026280.tif 000020
【図１２】
2010026280.tif 000021
【図１３】
2010026280.tif 000022
【図１４】
2010026280.tif 000023
【図１５】
2010026280.tif 000024
【図１６】
2010026280.tif 000025
【図１７】
2010026280.tif 000026