(57)【要約】【課題】モアレの発生を抑制できる光学部材を提供する。【解決手段】光学シート１はエッジライト型のバックライトに利用可能である。光学シート１の主面１０は、複数の柱状レンズ２０Ａ〜２０Ｄを備える。各柱状レンズ２０Ａ〜２０Ｄは、複数の尾根部３０、４０を含む。複数の尾根部３０及び４０は、第１の側縁ＥＤ１から第２の側縁ＥＤ２に向かって高い順に並設される。隣り合う柱状レンズ２０の尾根部３０の傾斜面４１は、互いに形状が異なる。【選択図】図２
2010085857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面と、主面と反対側の裏面とを有する本体を備え、
前記主面は、複数の柱状レンズを含み、
前記各柱状レンズは、
前記柱状レンズの長手方向に延在する第１の側縁と、
前記第１の側縁と反対側の第２の側縁と、
前記第１の側縁から前記第２の側縁に向かって高い順に並設される複数の尾根部とを含み、
前記各尾根部は、
前記第１の側縁部側に配設される第１の傾斜面と、
前記第２の側縁部側に配設される第２の傾斜面とを含み、
前記複数の尾根部は、
最も高い主尾根部と、前記主尾根部よりも低い１又は複数のサブ尾根部とを含み、
隣り合う前記各柱状レンズの主尾根部の第１の傾斜面の形状は互いに異なることを特徴とする光学部材。
【請求項２】
請求項１に記載の光学部材であって、
前記サブ尾根部では、前記裏面に入射した光のうち、当該光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、前記輝度ピーク光線が前記第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光学部材。
【請求項３】
請求項２に記載の光学部材であって、
前記主尾根部の第１の傾斜面は、レンズを含むことを特徴とする光学部材。
【請求項４】
請求項３に記載の光学部材であって、
前記レンズの横断形状は弓状であることを特徴とする光学部材。
【請求項５】
光源と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学部材と、
前記光源からの光を受け、前記受けた光を前記光学部材の前記裏面に出射する導光板とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置と、
前記照明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表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材に関し、さらに詳しくは、入射光を屈折して所定の方向に出射する光学部材、その光学部材を用いた照明装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイに利用されるバックライトユニットに代表される照明装置は、光源からの光の進行方向を制御する。照明装置は、光源からの光の進行方向を所定の方向に変更して出射する光学部材を備える。
【０００３】
代表的な光学部材に特表平１０−５０６５００号公報に開示されるプリズムシートがある。プリズムシートは、互いに並設された複数の線状プリズムを有する主面を備える。主面と反対側の裏面から入射した光は、線状プリズムの傾斜面でプリズムシートの法線方向に屈折されて出射する。そのため、プリズムシートは正面輝度を向上できる。
【０００４】
しかしながら、プリズムシートをエッジライト型のバックライトユニットに適用する場合、所定のパターンで出射光の色が分離するという問題が生じる。所定のパターンで色が分離すると、見る角度によって色が異なって見えてしまう。また、プリズムシート１枚では、高い正面輝度を得ることが困難である。そこで、これらの問題を解決するために、従来のバックライトユニットは、互いの線状プリズムが直交するように上下に敷設された２枚のプリズムシートを備える。各プリズムシートの線状プリズムが直交するように２枚のプリズムシートが敷設されることで、色分離のパターン化を抑制でき、正面輝度も向上する。しかしながら、この場合、２枚のプリズムシートを利用しなければならない。
【０００５】
さらに、上述のバックライトユニットを備えた液晶表示装置では、液晶パネル内の画素のピッチ（配列間隔）と線状プリズムのピッチとが干渉した場合、モアレが発生する。モアレを抑制するには、液晶パネルの画素のピッチに基づいてプリズムシート内のプリズムのピッチを調整すればよい。しかしながらこの場合、画素のピッチに応じてプリズムシートを設計し直す必要がある。
【０００６】
特開２００６−２３５０１４号公報では、モアレの発生を抑制するために、液晶パネルとプリズムシートとの間に高いヘイズ値（４８％〜７０％）を有する拡散シートを敷設する。しかしながら、プリズムシート上に高いヘイズ値を有する拡散シートを敷設すれば、正面輝度は低下する。
【特許文献１】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献２】特開２００６−２３５０１４号公報
【特許文献３】特願２００７−１４５８４７号（同一出願人の未公開先願）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、色分離を抑制できる光学部材を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、モアレの発生を抑制できる光学部材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】
本発明による光学部材は、主面と、主面と反対側の裏面とを有する本体を備える。主面は、複数の柱状レンズを含む。各柱状レンズは、第１及び第２の側縁と、複数の尾根部とを含む。第１の側縁は、柱状レンズの長手方向に延在する。第２の側縁は第１の側縁の反対側に配設される。複数の尾根部は、第１の側縁から第２の側縁に向かって高い順に並設される。各尾根部は、第１及び第２の傾斜面を含む。第１の傾斜面は、第１の側縁部側に配設される。第２の傾斜面は、第２の側縁部側に配設される。複数の尾根部は、最も高い主尾根部と、主尾根部よりも低い１又は複数のサブ尾根部とを含む。隣り合う各柱状レンズの主尾根部の第１の傾斜面の形状は互いに異なる。
【００１０】
本発明の光学部材では、光学部材の法線よりも第２の側縁に傾いて裏面に入射された光がサブ尾根部で屈折して出射するとき、色分離の発生が抑制される。また、隣り合う柱状レンズの主尾根部の第１の傾斜面の形状が互いに異なるため、光学部材において、明暗の周期性が失われる。そのため、モアレの発生を抑制できる。
【００１１】
好ましくは、サブ尾根部は、裏面に入射した光のうち、当該光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第１の傾斜面で屈折して外部に出射する方向が、輝度ピーク光線が第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。
【００１２】
この場合、色分離をより抑制でき、正面輝度を向上できる。
【００１３】
好ましくは、主尾根部の第１の傾斜面はレンズを含む。
【００１４】
より好ましくは、レンズの横断形状は弓状である。
【００１５】
この場合、主尾根部の第１の傾斜面はレンズを有するため、受けた光を光学部材正面にコリメートしやすくなる。そのため、光学部材の正面において、主尾根部の第１の傾斜面に相当する領域の輝度を向上できる。そのため、光学部材正面の明暗の差が緩和され、モアレの発生をより抑制できる。ここでいうレンズは凸状であっても凹状であってもよく、たとえば、マイクロレンズやシリンドリカルレンズであってもよい。
【００１６】
本発明による照明装置は、光源と、上述の光学部材と、光源からの光を受け、輝度ピーク光線を含む光を光学部材の裏面に出射する導光板とを備える。また、本発明による表示装置は、上述の照明装置に液晶パネルを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
［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表示装置１００は、液晶パネル７と、照明装置であるバックライトユニット６とを備える。液晶パネル７は、バックライトユニット６上に敷設される。
【００１９】
液晶パネル７は、従来の表示装置で用いられている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。
【００２０】
バックライトユニット６は、いわゆるエッジライト型の照明装置であり、光源２と、導光板３と、反射シート４と、本実施の形態による光学部材である光学シート１と、拡散シート５とを備える。
【００２１】
光源２は、導光板３の側面に配設される。光源２はたとえば冷陰極管（Cold Cathode Fluorescent Lamp）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。光源２は可視光帯域の光を出射する。導光板３は、光源２から出射された光（光束）を光学シート１に導く。具体的には、光源２から出射した光５０は、導光板３の側部から入射する。そして、導光板３の内部を進行して出射面３ａから出射する。ここで、出射光５１の輝度特性は、出射面３ａの法線Ｎ３から光源２と反対側に所定角度Ａ５１（°）傾斜した方向に輝度のピークを有する。出射光５１のうち、輝度のピーク方向に進行する光成分、つまり、法線Ｎ３から角度Ａ５１傾斜して出射する光成分を輝度ピーク光線という。ここで、所定角度Ａ５１は、たとえば、６０°〜８５°の範囲である。導光板３はたとえば、ポリカーボネートで形成される。
【００２２】
反射シート４は、導光板３の出射面３ａと反対側に配設される。反射シート４は、導光板３の出射面３ａと反対側の面から外部に出射しようとする光を反射して、導光板３内部に戻す。これにより、光源２からの出射光の利用効率が向上する。反射シート４はたとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムと、その表面に蒸着された銀皮膜とからなる。
【００２３】
拡散シート５は、光学シート１と液晶パネル７との間に敷設される。拡散シート５は、たとえば、ＰＥＴフィルムに代表される樹脂フィルムにビーズコーティングを施したものである。なお、本実施の形態において、反射シート４及び拡散シート５はなくても本願発明の効果を奏することができる。また、光学シート１以外の他の構成は公知のものである。
【００２４】
［光学シート］
図１〜図４を参照して、光学シート１は、導光板３上に敷設される。光学シート１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、構造化された主面１０と、主面１０と反対側の裏面１１とを有する。裏面１１は、導光板３の出射面３ａと対向する。裏面１１は平面であるのが好ましいが、凹凸を有する構造化された面であってもよい。主面１０は、複数の柱状レンズ２０Ａ〜２０Ｄ（これらを総称して柱状レンズ２０ともいう）を含む。各柱状レンズ２０は所定の方向に延在し、互いに並設されている。つまり、各柱状レンズ２０の長手方向は並行である。各柱状レンズ２０は互いに同じ高さを有する。
【００２５】
光学シート１の本体は、図３に示すように、裏面１１を有する基材部１２と、基材部１２上に形成され、主面１０を有するレンズ部１３とで構成されてもよいし、図４に示すように基材部１２のみで構成されてもよい。
【００２６】
図３に示すように光学シート１の本体が基材部１２及びレンズ部１３で構成される場合、光学シート１の加工の容易性及びハンドリング性等を考慮すると、基材部１２の厚さは１０〜５００μｍの範囲が好ましい。基材部１２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、ガラスなどの無機透明物質等の任意の光透過性材料である。
【００２７】
レンズ部１３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１．６０）である。また、レンズ部１３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。また、レンズ部１３は、基材部１２と同じ材料で構成されてもよい。
【００２８】
図４に示すように光学シート１の本体が基材部１２のみからなる場合、基材部１２の素材は上述のものであってもよいし、電離放射線硬化樹脂や他の透光性を有する樹脂材料であってもよい。
【００２９】
［柱状レンズ］
図２及び図３を参照して、各柱状レンズ２０は、側縁ＥＤ１及びＥＤ２を含む。側縁ＥＤ１及びＥＤ２は、柱状レンズ２０の周縁の一部であり、柱状レンズ２０の長手方向に延在する。側縁ＥＤ２は側縁ＥＤ１の反対側に配設される。
【００３０】
各柱状レンズ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、側縁ＥＤ１から側縁ＥＤ２に向かって高い順に並設される。つまり、側縁ＥＤ１側に最も高い尾根部３０が配設され、側縁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。
【００３１】
主尾根部３０は、側縁ＥＤ１側に配設される傾斜面３１と、側縁ＥＤ２側に傾斜面３１と反対を向いて配設される傾斜面３２と、傾斜面３１及び３２により形成され、柱状レンズ２０の長手方向に延びる稜線３３とを含む。同様に、サブ尾根部４０も、側縁ＥＤ１側に配設される傾斜面４１と、側縁ＥＤ２側に配設される４２と、稜線４３とを含む。
【００３２】
図１に示すように、光学シート１は、各柱状レンズ２０の主尾根部３０の方が、サブ尾根部４０よりも光源２に近くなるように、導光板３上に敷設される。換言すれば、第１の側縁ＥＤ１が第２の側縁ＥＤ２よりも光源に近くなるように光学シート１は敷設される。このように敷設された光学シート１は、照明装置６（つまり、表示装置１００）の正面輝度を向上する。さらに、光学シート１は、色分離を抑制できる。
【００３３】
光学シート１が正面輝度を向上し、かつ、色分離を抑制するしくみについて説明する。光源２から出射した光５０は、導光板３の側面に入射し、出射面３ａから出射光５１として出射する。このとき、光５０は指向性を有する。出射光５１の輝度特性は、出射面３ａの法線Ｎ３から光源２と反対側に所定角度Ａ５１（°）傾斜した方向に輝度のピークを有する。
【００３４】
出射光５１は、光学シート１の裏面１１に入射する。このとき、出射光５１は、光学シート１の法線よりも側縁ＥＤ２方向に傾いて入射する。図５を参照して、出射光５１のうちの輝度ピーク光線５２がサブ尾根部４０の傾斜面４１及び４２で屈折する。具体的には、傾斜面４２に入射した輝度ピーク光線５２は、光学シート１の厚さ方向側（光学シート１の法線Ｎ１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に入射した輝度ピーク光線５２は、法線Ｎ１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に入射した輝度ピーク光線５２の屈折方向は、傾斜面４１に入射した輝度ピーク光線５２の屈折方向と交差する。
【００３５】
光学シート１の屈折率は入射光線の波長に依存する。輝度ピーク光線５２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、輝度ピーク光線５２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。
【００３６】
傾斜面４２では、輝度ピーク光線５２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Ｎ１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Ｎ１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、輝度ピーク光線５２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、光学シート１からの出射光における色分離が抑制される。
【００３７】
さらに、光学シート１は、傾斜面３２及び４２により、所定の傾斜角に輝度のピークを有する輝度特性を示す入射光５１を光学シート１の正面方向に直接コリメートし、正面輝度を向上する。そのため、従来のように、プリズムシートに代表される光学シートと導光板との間に下部拡散シートを敷設し、導光板からの出射光を一旦ブロードな光に変換しなくてもよい。したがって、光学シート１は、導光板からの出射光の利用効率を向上し、輝度を向上できる。
【００３８】
表示装置１００及びバックライトユニット６は、光学シート１を利用するため、出射光の色分離を抑制する。そのため、従来のように２枚のプリズムシートを用いなくてもよい。また、上述のとおり、下部拡散シートを用いなくてもよい。そのため、従来の表示装置やバックライトユニットと比較して光学部材の利用数を減らすことができる。
【００３９】
上述の色分離の効果を奏するために、好ましくは、輝度ピーク光線５２が傾斜面４２で屈折して出射する方向が、輝度ピーク光線５２が傾斜面４１で屈折して出射する方向と交差するように、裏面１１と平行な仮想面１１０と傾斜面４１とがなす角度β２と、仮想面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、輝度ピーク光線５２に対する光線５３の角度γ１と、輝度ピーク光線５２に対する光線５４との角度γ２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とγ２とが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。
【００４０】
なお、サブ尾根部４０の傾斜面４２は傾斜面４１よりも大きい方がこのましい。傾斜面４２が大きいほど、より正面輝度を向上できるからである。
【００４１】
光学シート１はさらに、モアレの発生を抑制できる。光学シート１では、隣り合う柱状レンズ２０の主尾根部４０の傾斜面３１の形状が異なる。図２及び図３を参照して、隣り合う柱状レンズ２０Ａ及び２０Ｂに注目すると、柱状レンズ２０Ａ及び２０Ｂの傾斜面３１は、ともに複数のマイクロレンズ３１０を有する。各マイクロレンズ３１０は凸レンズであり、柱状レンズ２０の長手方向に延在する。そして、図３に示すように、その横断形状（柱状レンズ２０の法線方向と垂直な方向の断面形状）は弓状である。同じ傾斜面３１内の複数のマイクロレンズ３１０は、柱状レンズ２０の長手方向に配列される。柱状レンズ２０Ａの傾斜面３１と、柱状レンズ２０Ｂの傾斜面３１とでは、複数のマイクロレンズ３１０の配置が異なる。そのため、柱状レンズ２０Ａの傾斜面３１は、柱状レンズ２０Ｂの傾斜面３１と異なる形状を有する。同様に、隣り合う柱状レンズ２０Ｂ及び２０Ｃ、２０Ｃ及び２０Ｄは、互いに異なる形状の傾斜面３１２を有する。
【００４２】
以下、このような傾斜面３１を有する光学シート１がモアレの発生を抑制する理由を説明する。上述のとおり、柱状レンズ２０のうち、正面輝度の向上や色分離に寄与するのは傾斜面３１、傾斜面４１及び４２であり、傾斜面３１は、正面輝度の向上に寄与しにくい。ここで、図６に示すように各柱状レンズ２０が同じ形状を有している光学シートを光学シート１の代わりに表示装置１００に用いた場合を想定する。この場合、図７に示すように、各柱状レンズ２０の傾斜面３２及び４２に入射した光線の入射角が臨界角を超えていれば、傾斜面３２及び４２で光線は全反射する。全反射した光は傾斜面３１に到達する。ここで、傾斜面３１に入射した光線は、法線Ｎ１から離れる方向に屈折し、外部に出射する。そのため、図８に示すように、光学シート１の正面（表示装置１００の正面画面に相当）の輝度分布では、傾斜面３１に相当する領域３１１は傾斜面３２及び４２に相当する領域よりも輝度が低くなる。各柱状レンズ２０の傾斜面３１が同じ形状であれば、低輝度領域３１１も同じ形状となり、かつ、光学シート１の正面に周期的に配列される。そのため、液晶パネル内の画素の配列周期と同期しやすく、モアレが発生しやすい。
【００４３】
一方、図２及び図３に示す光学シート１は、上述のとおり、隣り合う柱状レンズ２０の傾斜面３１が互いに異なる形状を有する。そのため、光学シート１の正面においても、隣り合う低輝度領域３１１は互いに異なる形状となり、低輝度領域３１１の周期性が乱れる。その結果、液晶パネルの画素の配列と同期しにくくなり、モアレの発生を抑制できる。
【００４４】
さらに、光学シート１内の傾斜面３１は複数のレンズ（本例ではマイクロレンズ３１０）を有する。傾斜面３１がマイクロレンズ３１０を有していれば、図９に示すように、傾斜面３２及び４２で全反射した光線のうちのいくつかは、マイクロレンズ３１０の凸面で法線Ｎ１方向に屈折する。そのため、領域３１１の輝度をある程度向上することができ、光学シート１の正面での輝度ムラを抑制できる。そのため、低輝度領域３１１と他の領域との境界がより不明瞭となり、液晶パネル内の画素の配列周期と同期しにくくなる。その結果、モアレの発生をより抑制できる。
【００４５】
光学シート１内の隣り合う柱状レンズ２０の傾斜面３１の形状は、図２〜図４に限られない。たとえば、傾斜面３１のレンズはマイクロレンズの代わりにシリンドリカルレンズや、横断面が三角形状のプリズムでもよい。シリンドリカルレンズを用いる場合、シリンドリカルレンズは柱状レンズ２０の長手方向と並行であるのが好ましい。この場合、シリンドリカルレンズの横断形状は図９に示すような弓状となるため、図９と同様にシリンドリカルレンズが正面輝度を向上しやすくなる。プリズムを用いる場合も同様に、プリズムが柱状レンズの長手方向に並行であるのが好ましい。また、図１０に示すように、傾斜面３１が凹状のレンズを有していてもよい。また、図１１に示すように、柱状レンズ２０の傾斜面３１が、その法線方向に振幅を有し、幅方向に向かって変動する波状であってもよい。要するに、隣り合う柱状レンズ２０の傾斜面３１が、互いに異なる凹凸を有していればよい。
【００４６】
また、隣り合う柱状レンズ２０の一方の傾斜面３１が平坦であり、他方の傾斜面３１が凹凸を有していてもよい。この場合も、隣り合う柱状レンズ２０の傾斜面３１は互いに異なる形状となるため、モアレの発生をある程度抑制できる。
【００４７】
図５を参照して、主尾根部３０の傾斜面３１と仮想面１１０とがなす角度β１は、輝度ピーク光線５２と仮想面１１０とがなす角度（９０°−θ５２）以上であるのが好ましく、より好ましくは、角度（９０°−θ５２）と略同じである。換言すれば、傾斜面３１は、輝度ピーク光線５２と略並行であるのがより好ましい。上述のとおり、光学シート１の傾斜面３２、４１及び４２は、輝度向上及び色分離の抑制に寄与するが、傾斜面３１は、輝度向上及び色分離の抑制に寄与しにくい。そのため、輝度ピーク光線５２は可能な限り傾斜面３２、４１及び４２に入射し、傾斜面３１に入射しない方がこのましい。角度β１が角度（９０°−θ５２）以上であれば、傾斜面３１に輝度ピーク光線５２が入射しにくくなる。
【００４８】
隣り合う柱状レンズ２０が互いに接触しており、各柱状レンズ２０の高さが同じであれば、複数の柱状レンズの配置間隔は７〜１００μｍ程度であることが好ましい。ここでいう配置間隔は、次のとおり定義する。図３に示すように、柱状２０の幅の中央Ｃを求め、隣り合う柱状レンズ２０の中央Ｃ間の距離を配置間隔Ｐと定義する。配置間隔Ｐが７μｍより小さくなると、ロール金型を用いて光学シート１を製造する場合に精度の高い金型加工が必要となり、金型加工しにくくなる。一方、配置間隔Ｐが１００μｍより大きくなると、柱状レンズ２０のサイズも相対的に大きくなり、柱状レンズ２０を形成する樹脂材料の体積が増大する。この結果、樹脂材料を硬化させて柱状レンズ２０を形成したとき、樹脂材料の硬化収縮量も増大する。その結果、金型に対する樹脂材料のいわゆる「食いつき」が強くなり、硬化した樹脂材料が金型から剥離し難くなる。特に、ロール状の金型を用いた場合には、剥離時に柱状レンズ２０が破壊されたり、柱状レンズ２０の一部が金型表面に残留したりする。さらに、配置間隔Ｐが１００μｍより大きくなると、柱状レンズ２０の高さが高くなるため光学シート１が厚くなる。柱状レンズ２０の好ましい幅は３０〜８０μｍであり、高さは１０〜７０μｍである。
【００４９】
図２〜図４では、各柱状レンズ２０が有する尾根部は２つであったが、各柱状レンズ２０が３以上の尾根部を有していてもよい。たとえば、図１２に示すように、各柱状レンズ２０は主尾根部３０と、２つのサブ尾根部４０Ａ、４０Ｂとを含む。このとき、複数の尾根部３０、４０Ａ及び４０Ｂは、側縁ＥＤ１からＥＤ２に向かって高い順に並設される。つまり、尾根部３０、４０Ａ、４０Ｂの順に並設される。サブ尾根部４０Ａ及び４０Ｂは、輝度を向上する傾斜面４２と、色分離を抑える傾斜面４１とを備える。そして、各サブ尾根部４０Ａ及び４０Ｂの傾斜面４２が仮想面１１０となす角度α１は、同じであるのが好ましい。
【００５０】
各柱状レンズ２０の各尾根３０及び４０の稜線部３３及び４３の形状は特に限定されない。図１３に示すように、丸みを帯びていてもよいし、図１４に示すように、尾根の頂上が面取りされていてもよい。
【００５１】
なお、隣り合う柱状レンズ２０の間に隙間が形成されていてもよい。
【００５２】
［光学シートの製造方法］
光学シート１の製造方法は次の通りである。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、図３に示すような複数の柱状レンズ２０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、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。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１が得られる。
【００５３】
図４に示すように本体が基材部１２のみからなる光学シート１は、以下の方法で製造できる。たとえば、熱可塑性樹脂で基材１２を作製する。続いて、柱状レンズ２０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。以上の工程により図４に示す光学シート１が製造される。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光学シート１を製造してもよい。
【実施例】
【００５４】
種々の表示装置を準備し、光学特性を調査した。以下、本発明例１、本発明例２及び比較例１、比較例２のバックライト及び表示装置の製造方法および光学特性の評価方法を説明する。
【００５５】
［本発明例１］
本発明例１の光学シートは図２及び図３と同じ構造とした。具体的には、各柱状レンズ２０の幅は３５μｍとした。また、各柱状レンズ２０の傾斜面３１に複数のマイクロレンズ３１０を形成した。各マクロレンズの高さは１〜２０μｍであり、長さは１〜１００μｍであった。また横断形状は円弧であり、その曲率半径はいずれも１μｍとした。各傾斜面３１において複数のマイクロレンズはランダムに配列された。
【００５６】
本発明例１の光学シートは、上述の製造方法で説明したとおり、ロール金型を用いて製造した。具体的には、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを準備した。続いて、ロール金型表面の溝に芳香族系アクリレートの紫外線硬化樹脂（屈折率１．６０）を充填した。続いて、ロール金型表面をＰＥＴフィルムに押しつけながら、紫外線（波長３４０〜４２０ｎｍ）を照射して紫外線硬化樹脂を硬化し、光学シートを製造した。
【００５７】
製造された光学シートを用いて、本発明例１のバックライトユニットを製造した。本発明例１のバックライトユニットは図１と同じ構成であり、光学シート以外の他の光学部材は公知のものを用いた。具体的には、光源にはＬＥＤを用いた。導光板３はポリカーボネートで形成した。導光板３の出射面３ａからの出射光のうち、輝度ピーク光線と出射面３ａの法線Ｎ３との角度Ａ５１は７０°であった。反射シートには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。以上の光学部材を用いて、図１に示した構成のバックライトユニットを製造した。
【００５８】
［比較例１］
図１５に示す形状を有する比較例１の光学シートを製造した。比較例１の光学シートは、複数の柱状レンズを有する主面を備えるが、各柱状レンズの形状及び寸法は全て同じとした。各柱状レンズは、側縁ＥＤ１からＥＤ２に向かって高い順に並設された複数の尾根を備えた。各柱状レンズの幅は３５μｍであった。また、図１５において、仮想面１２０と各尾根の傾斜面とがなす角度α２０は３０°であり、角度β２０は７０°であった。また、角度β１は５７．７１°であり、仮想面１２０と、裏面１１と並行する仮想面１１０とがなす角度α１０は３９．１４°であった。図１５上で定義された各尾根の幅Ｄ１はいずれの尾根も１０．４４μｍであった。
【００５９】
上述の光学シートを本発明例１と同じ方法で製造した。そして、本発明例１と同様のバックライトユニットを製造した。バックライトユニットの光学部材のうち光学シート以外のものは本発明例１と同じとした。
【００６０】
［比較例２］
比較例１と同じ光学シートを用いてバックライトユニットを製造した。ただし、比較例１とは異なる拡散シートを使用した。具体的には、比較例２のバックライトユニットに使用した拡散シートは、ヘイズが６０％であった。なお、厚さ及び材料は比較例１と同じものを用いた。光学シートを含むその他の光学部材は比較例１と同じとした。
【００６１】
［正面輝度評価及びモアレ評価］
上述の本発明例１及び２、比較例１及び２のバックライトの各々に、液晶パネルを敷設して表示装置を製造した。各例で敷設される液晶パネルはそれぞれ４種類用意した。具体的には、画素ピッチが８１μｍ、１２９μｍ、１５０ミクロン及び１８０μｍのものを容易した。各例のバックライトに各液晶パネルを組合せて、各例ごとに４つの表示装置を用意した。そして、用意されたそれぞれの表示装置の正面輝度及びモアレを調査した。
【００６２】
正面輝度は輝度計を用いて測定した。各例の４つの表示装置の各々で正面輝度を測定し、その平均値を各例での正面輝度と定義した。一方、モアレは目視により官能評価を行った。具体的には、各表示装置の表示画面を目視し、出射光の均一性を評価した。
【００６３】
表１に評価結果を示す。
【表１】
2010085857.tif 000003
表１中の「正面輝度」は、比較例１の正面輝度を１００％とした場合の正面輝度比（％）を示す。また、モアレの評価は以下のとおりとした。
【００６４】
◎：全ての液晶パネルにおいて、モアレが目視で確認できないレベル
○：少なくとも１種類の液晶パネルにおいて、モアレをぼんやりと確認できるレベル
×：少なくとも１種類の液晶パネルにおいて、モアレを明確に確認できるレベル
表１を参照して、本発明例１では、モアレが発生しなかった。さらに、比較例１よりも高い正面輝度を有した。以上より、本発明例１の光学シートを用いた表示装置では、モアレの発生が抑制され、かつ、高い正面輝度が得られた。一方、比較例１では、モアレが明確に確認できた。また、比較例２では、モアレがある程度抑えられたものの、拡散シートのヘイズが高かったために、正面輝度が低下した。
【００６５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態による光学シートを含む表示装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した光学シートの斜視図である。
【図３】図２に示した光学シートの断面図である。
【図４】図３と異なる、光学シートの他の断面図である。
【図５】図２に示した光学シートの作用を説明するための図である。
【図６】図２に示した光学シートと異なる、比較例の光学シートの斜視図である。
【図７】図６に示した光学シートの作用を説明するための図である。
【図８】図６に示す光学シートにより形成される正面輝度を説明するための図である。
【図９】図２に示す光学シートによりモアレが抑制される理由を説明するための図である。
【図１０】図２に示す光学シートの他の例を示す図である。
【図１１】図１０と異なる、光学シートの他の例を示す図である。
【図１２】図１０及び図１１と異なる、光学シートの他の例を示す図である。
【図１３】図１０〜図１２と異なる、光学シートの他の例を示す図である。
【図１４】図１０〜図１３と異なる、光学シートの他の例を示す図である。
【図１５】比較例に用いた光学シートの斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、８  光学シート
６  照明装置
７  液晶パネル
１０  主面
１１  裏面
１２  基材部
１３  レンズ部
２０  柱状レンズ
３０  主尾根部
３１，３２，４１，４２  傾斜面
５２  輝度ピーク光線
１００  表示装置
【図１】
2010085857.tif 000004
【図２】
2010085857.tif 000005
【図３】
2010085857.tif 000006
【図４】
2010085857.tif 000007
【図５】
2010085857.tif 000008
【図６】
2010085857.tif 000009
【図７】
2010085857.tif 000010
【図８】
2010085857.tif 000011
【図９】
2010085857.tif 000012
【図１０】
2010085857.tif 000013
【図１１】
2010085857.tif 000014
【図１２】
2010085857.tif 000015
【図１３】
2010085857.tif 000016
【図１４】
2010085857.tif 000017
【図１５】
2010085857.tif 000018