(57)【要約】【課題】光学要素層の周期構造とルーバー層の周期構造とに起因するモアレを抑制する。【解決手段】光学部材３０は、光を透過させる光学部材である。光学部材３０は、Ｄ１方向に配列され且つ各々がＤ１方向と交差するＤ２方向に線状に延びている複数の単位光学要素４１ａを有する光学要素層４１と、Ｄ１方向に配列され且つ各々がＤ１方向と交差するＤ２方向に線状に延びる光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂを有し、光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂがＤ１方向に沿って交互に配列されているルーバー層６１と、を備える。光学要素層４１とルーバー層６１の間に少なくとも３層の拡散層が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過させる光学部材であって、
一方向に配列され且つ各々が前記一方向と交差する方向に線状に延びている複数の単位光学要素を有する光学要素層と、
前記一方向に配列され且つ各々が前記一方向と交差する方向に線状に延びる光吸収部及び光透過部を有し、前記光吸収部及び前記光透過部が前記一方向に沿って交互に配列されているルーバー層と、
を備え、
前記光学要素層と前記ルーバー層の間に少なくとも３層の拡散層が設けられている、
光学部材。
【請求項２】
前記光学要素層と前記ルーバー層との間に、反射型偏光分離層をさらに備える、請求項１に記載の光学部材。
【請求項３】
少なくとも１層の前記拡散層が、前記ルーバー層と前記反射型偏光分離層の間に設けられている、請求項２に記載の光学部材。
【請求項４】
前記ルーバー層と前記反射型偏光分離層の間に設けられている少なくとも１層の前記拡散層における拡散反射率が、１．０％以上７．０％以下である、請求項３に記載の光学部材。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学部材と、
光源と、
液晶パネルと、
を備える、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置等に用いられる光学部材、及び光学部材を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、通常、画像を表示する液晶ディスプレイパネル（液晶パネル）と、液晶パネルを照明するためのバックライト（光源）と、を備えている。このような液晶表示装置では、バックライトからの光が、液晶パネルの表示面の正面方向のみならず、正面方向から傾斜した種々の方向にも、射出される。したがって、液晶表示装置の射出光が種々の方向にも射出されることになり、例えば液晶表示装置が自動車に搭載されている場合、上方に射出された射出光が自動車のフロントガラス等で反射し、運転者の視界を妨げるおそれがある。
【０００３】
この問題を解決するため、従来技術として、例えば特許文献１では、光源と液晶パネルとの間にプリズムシート及び光制御シートを有する光学部材を設け、光の進行方向を制限している。光学部材を設けることで、液晶パネルに入射する光の入射方向を制限して、液晶表示装置の射出光の方向を制限することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１７８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の液晶表示装置においては、表示される画像にモアレ（干渉縞）が生じてしまう。本件発明者らが鋭意検討した結果、このモアレは、プリズムシート（光学要素層）の周期構造と光制御シート（ルーバー層）の周期構造との干渉に起因して発生していることが知見された。本発明はこのような課題を解決する発明である。すなわち、本発明は、光学要素層の周期構造とルーバー層の周期構造とに起因するモアレを抑制する光学部材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】
【０００６】
本発明の光学部材は、光を透過させる光学部材であって、
一方向に配列され且つ各々が前記一方向と交差する方向に線状に延びている複数の単位光学要素を有する光学要素層と、
前記一方向に配列され且つ各々が前記一方向と交差する方向に線状に延びる光吸収部及び光透過部を有し、前記光吸収部及び前記光透過部が前記一方向に交互に沿って配列されているルーバー層と、
を備え、
前記光学要素層と前記ルーバー層の間に少なくとも３層の拡散層が設けられている。
【０００７】
本発明の光学部材において、前記光学要素層と前記ルーバー層との間に、反射型偏光分離層をさらに備えてもよい。
【０００８】
本発明の光学部材において、少なくとも１層の前記拡散層が、前記ルーバー層と前記反射型偏光分離層の間に設けられていてもよい。
【０００９】
本発明の光学部材において、前記ルーバー層と前記反射型偏光分離層の間に設けられている少なくとも１層の前記拡散層における拡散反射率が、１．０％以上７．０％以下であってもよい。
【００１０】
本発明の液晶表示装置は、上述したいずれかの光学部材と、光源と、液晶パネルと、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学要素層の周期構造とルーバー層の周期構造とに起因するモアレを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の光学部材を有する液晶表示装置の構成の一例を示す分解断面図である。
【図２】図２は、本発明の光学部材を有する液晶表示装置の構成の他の例を示す分解断面図である。
【図３】図３は、光学シートの一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、ルーバーフィルムの一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、ルーバー層に入射した光の作用を説明する図である。
【図６】図６は、ルーバー層に入射した光の作用を説明する図である。
【図７】図７は、拡散反射率の測定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１４】
なお、本明細書において、「板」、「シート」、「フィルム」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。例えば、「光学シート」は板やフィルムと呼ばれ得るような部材をも含む概念であり、したがって、「光学シート」は、「光学フィルム」等と呼ばれる部材と、呼称の違いのみにおいて区別され得ない。
【００１５】
また、「シート面（板面、フィルム面）」とは、対象となるシート状（板状、フィルム状）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（板状部材、フィルム状部材）の平面方向と一致する面のことを指す。
【００１６】
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００１７】
図１〜図６は本発明による一実施の形態および変形例を説明するための図である。このうち、図１および図２は、本発明の光学部材を備える液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。図３は光学部材に含まれた光学シートを示す斜視図であり、図４は光学部材に含まれたルーバーフィルムを示す斜視図である。図５および図６は、ルーバーフィルムに入光した光の作用を説明するための図である。
【００１８】
図１及び図２は、それぞれ本実施の形態における液晶表示装置１の一例および他の例を示している。液晶表示装置１は、光源１０と、液晶パネル２０と、光源１０と液晶パネル２０の間に設けられた光学部材３０と、を備えている。液晶表示装置１は、光源１０で発光し光学部材３０を透過した面状の光が、液晶パネル２０を所定のパターンで透過することによって、映像を形成する装置である。
【００１９】
光源１０は、液晶表示装置１の最背面（光を出光する面から最も離間した面）に配置され、光学部材３０に光を照射する。光源１０として、或る程度均一な照度で光を照射することができる装置を用いることができる。このような光源１０として、反射板と、反射板上に二次元配列された複数の点状発光体と、を有する直下型の装置を用いることができる。また、光源１０として、導光板と、導光板の側端面に対向して配置された発光体と、を有するエッジライト型の装置を用いることもできる。
【００２０】
液晶パネル２０は、光学部材３０を透過した光について透過または遮断を画素毎に制御するシャッターとして機能し、表示面２５に像を表示するように構成されている。液晶パネル２０は、出光側に配置された上偏光板２１と、入光側に配置された下偏光板２３と、上偏光板２１と下偏光板２３との間に配置された液晶層２２と、を有している。偏光板２１，２３は、入射した光を直交する二つの偏光成分（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。
【００２１】
液晶層２２には、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加の有無によって液晶層２２中の液晶分子の配向方向が変化するようになる。一例として、入光側に配置された下偏光板２３を透過した特定方向の偏光成分は、電界印加されていない液晶層２２を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加された液晶層２２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２２への電界印加の有無によって、下偏光板２３を透過した特定方向に振動する偏光成分が、下偏光板２３の出光側に配置された上偏光板２１をさらに透過するか、あるいは、上偏光板２１で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。
【００２２】
このようにして液晶パネル（液晶表示部）２０では、光源１０から光学部材３０を透過した光について透過または遮断を画素毎に制御し得るようになっている。なお、液晶パネル２０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。
【００２３】
次に、光学部材３０について説明する。光学部材３０は、光学シート４０と、反射型偏光分離シート５０と、ルーバーフィルム６０と、を光源１０に近い側からこの順で有している。光学部材３０は、光源１０からの光を表示面２５に垂直な方向に集光させて透過させる。
【００２４】
光学シート４０は、複数の単位光学要素４１ａを含む光学要素層４１と、平板状の基材層４２と、を有する。光学シート４０は、入光した光の進行方向を変化させて透過させる機能を有した部材である。光学要素層４１は、基材層４２の一方の主面上に配列された複数の単位光学要素４１ａによって形成されている。各単位光学要素４１ａは、柱状に形成され、図３におけるＤ１方向に配列されてＤ１方向と交差するＤ２方向に線状に延びているプリズムとして構成されている。とりわけ図示された例において、各単位光学要素４１ａは、Ｄ２方向に直線状に延びている。また、図示された例において、単位光学要素４１ａの長手方向であるＤ２方向と、単位光学要素４１ａの配列方向であるＤ１方向は互いに直交している。
【００２５】
単位光学要素４１ａの断面形状は、要求される機能に応じて公知の形状を適用することができる。図示された例において、各単位光学要素４１ａは、三角形の断面形状となっている。また、図示された例において、各単位光学要素４１ａは、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。さらに、複数の単位光学要素４１ａは、その長手方向に直交する方向に沿って、基材層４２上に隙間無く並べられている。したがって、光学シート４０の一方の主表面は、基材層４２上に隙間無く配列された単位光学要素４１ａの表面（プリズム面）によって形成されている。
【００２６】
光学シート４０は、光源１０が、光学シート４０に対面して配置された発光体であるか或いは光学シート４０に対面して配置された導光板と導光板の側面に対面して配置された発光体との組み合わせであるか等の条件によって、図１の例のように単位光学要素４１ａが出光側であるか、図２の例のように単位光学要素４１ａが入光側（光源１０の側）であるかを、適宜設計され得る。また、光学シート４０に要望される光学機能に応じて、基材層４２の光学要素層４１が設けられた側とは逆側の面上に、拡散層がさらに設けられていてもよい。さらに、単位光学要素４１ａの断面形状等、光学要素層４１の構成も、光学シート４０に要望される光学機能に応じて、適宜変更することができる。
【００２７】
光学要素層４１における単位光学要素４１ａの配列ピッチは、特に限定されないが、光学要素層４１の機能を効果的に発揮する観点から、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、光学要素層４１の高さ（厚さ）は、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
なお、光学要素層４１及び基材層４２は、その界面で屈折率差を生じさせて光学的作用を起こさないために、同一または同様の屈折率を有する材料から形成されることが好ましく、同一の材料から形成されることがより好ましい。
【００２９】
反射型偏光分離シート５０は、図１及び図２に示された例において、反射型偏光分離層５１と、拡散層５３と、を有する。とりわけ図示された例において、反射型偏光分離シート５０は、反射型偏光分離層５１の入光面側（光源１０の側）に設けられた第１拡散層５３ａと、出光面側に設けられて第２拡散層５３ｂとの、２つの拡散層５３を有している。反射型偏光分離層５１は、入射した光を直交する２つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向の偏光成分を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向の偏光成分を反射する機能を有している。このような反射型偏光分離層の構造は、公知のものを適用することができる。
【００３０】
拡散層５３は、入光した光の進行方向を拡散させて出光させる。拡散層５３は、母材と、母材内に分散された拡散粒子と、を有する内部拡散機能を有した層（内部拡散層）として構成されていてもよいし、凹凸表面を有した表面拡散機能を有した層（表面拡散層）としてもよい。コスト等の制約から、母材と拡散粒子との屈折率差を大きく確保することができない場合等は、安定して強い拡散性能を発揮することができる表面拡散層を用いることが好ましい。また、特に第１拡散層５３ａおよび第２拡散層５３ｂが表面拡散層である場合、第１拡散層５３ａおよび第２拡散層５３ｂは、反射型偏光分離層５１を加工することによって設けられてもよいし、反射型偏光分離層５１とは異なる層として設けられてもよい。
【００３１】
ルーバーフィルム６０は、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂを有するルーバー層６１と、基材６２と、第３拡散層６３と、を有する。ルーバーフィルム６０は、入光した光の進行方向を変化させて出光側から出射する機能を有している。具体的には、図１に示す構成のルーバーフィルム６０は、正面方向（表示面２５の法線方向）の輝度を集中的に向上させる機能を有することができ、図２に示す構成のルーバーフィルム６０は、入射した光を視野角が広がるように出射光の射出方向を変化させる機能を有することができる。さらに、正面方向に対して大きな角度で入射した光を吸収する機能を備えている。
【００３２】
ルーバー層６１は、一定の方向に交互に配列された光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂによって形成されている。光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂは、図４に示すように、Ｄ１方向に配列され且つＤ１方向と交差するＤ２方向に線状に延びている。とりわけ図示された理例において、Ｄ１方向とＤ２方向は互いに直交している。すなわち、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの配列方向と単位光学要素４１ａの配列方向とは、一致しており、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの延在方向（長手方向）と単位光学要素４１ａの延在方向（長手方向）とは、一致している。
【００３３】
光吸収部６１ａは、光を吸収する部分であり、例えば光吸収粒子をバインダー樹脂中に含んだ部分である。光吸収粒子としては、カーボンブラックを含有したアクリルビーズを例示できる。また、光透過部６１ｂは、光を透過させる部分であり、例えば可視光透過性の樹脂からなる。光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂは、Ｄ１方向に沿って交互に配列されている。
【００３４】
光吸収部６１ａの断面形状は、要求される機能に応じて種々の形状を採用することができる。本実施の形態において、図５に示すように、光吸収部６１ａの断面形状は、一方の底辺が他方の底辺に比べて十分に小さい台形形状となっており、光透過部６１ｂの断面形状は、他方の底辺が一方の底辺に比べて十分に小さい台形形状となっている。
【００３５】
光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの材料は、特に限定されないが、紫外線硬化型樹脂であることが望ましい。光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの屈折率は、材料の脆弱性や入手容易性、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの界面で光を反射させることを考慮すると、光吸収部６１ａの屈折率は１．４７以上１．５０以下、光透過部６１ｂの屈折率は１．５５以上１．６１以下、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの屈折率差は０．０５以上０．１４以下であることが好ましい。光吸収部６１ａの屈折率は、１．４９であることがより好ましく、光透過部６１ｂの屈折率は、１．５６であることがより好ましい。光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの屈折率差を大きくすることにより、より多くの光を光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの界面で全反射させることができる。なお、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの界面で全反射せずに光吸収部６１ａに入射した光のほとんどは、光吸収部６１ａに吸収される。
【００３６】
基材６２は、ルーバー層６１を適切に支持することのできる平板状の部材である。基材６２をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、液晶表示装置１に組み込まれることを考慮すると、ルーバーフィルム６０の材料としては、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有し、安価に入手可能であることが好ましい。このような材料としては、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）やアクリル系樹脂、ポリカーボネート等が例示できる。また、ルーバー層６１は、反射型偏光分離層５１と液晶パネル２０の下偏光板２３との間で用いられることから、基材６２によって反射型偏光分離層５１によって調整された偏光状態が乱されることを避けるために、基材６２は複屈折の少ないことが好ましい。さらに、車載用途等のように高い耐熱性が求められる用途では、ガラス転移点が高いポリカーボネートが好ましい。
【００３７】
第３拡散層６３は、入光した光の進行方向を拡散させて出光させる。第３拡散層６３は、母材と、母材内に分散された拡散粒子と、を有する内部拡散層として構成されていてもよいし、凹凸表面を有した表面拡散層としてもよい。コスト等の制約から、母材と拡散粒子との屈折率差を大きく確保することができない場合等は、安定して強い拡散性能を発揮することができる表面拡散層を用いることが好ましい。また、特に第３拡散層６３が表面拡散層である場合、第３拡散層６３は、ルーバー層６１や基材６２を加工することによって設けられてもよいし、ルーバー層６１や基材６２とは異なる層として設けられてもよい。
【００３８】
ルーバーフィルム６０は、要求される機能に応じて、その構成を適宜変更することができる。例えば、図１に示すように、入光側から、第３拡散層６３、ルーバー層６１、基材６２の順で積層されていてもよい。あるいは、図２に示すように、入光側から、第３拡散層６３、基材６２、ルーバー層６１の順で積層されていてもよい。また、ルーバー層６１においても、図１及び図５に示すように、光吸収部６１ａの幅が、入光側で大きく出光側で小さくなっていてもよいし、図２及び図６に示すように、入光側で小さく出光側で大きくなっていてもよい。
【００３９】
光吸収部６１ａの一方の斜面６１ａ１および他方の斜面６１ａ２は、基材６２の面に対して垂直な方向から傾いていてもよい。この傾斜角は、０°より大きく１０°以下であることが好ましい。また、斜面６１ａ１、６１ａ２は、直線であってもよいし、曲線であってもよいし、段差を構成するような折れ線であってもよい。さらに、斜面６１ａ１、６１ａ２は、光吸収部６１ａごとに異なる形状であってもよい。図５および図６に示された例において、斜面６１ａ１、６１ａ２は、直線であり、光吸収部６１ａの一方の斜面６１ａ１が基材６２の面に対して垂直になっており、光吸収部６１ａの他方の斜面６１ａ２が基材６２の面に対して垂直な方向から角度θだけ傾いている。斜面６１ａ１、６１ａ２の傾斜角度が異なると、正面方向（表示面２５の法線方向）に対して傾斜した方向に対して、輝度を集中させたり、視野角を広げたりすることになる。特に、このような光学部材３０を有する液晶表示装置１が自動車に搭載されている場合、自動車のフロントガラス等へ向かう方向の射出光を選択的に減少させ、運転者の視界の悪化を防止することができる。
【００４０】
ルーバー層６１において、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの配列のピッチｐは、特に限定されないが、ルーバー層６１の機能を効果的に発揮する観点から、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。また、光吸収部６１ａの高さ（厚さ）ｄは５０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。
【００４１】
なお、ルーバーフィルム６０の出光面側にも、第３拡散層６３とは別の拡散層が設けられていてもよい。
【００４２】
また、光学部材３０の光学シート４０とルーバーフィルム６０について、図１および図２にそれぞれ例示してきたが、これらは図１および図２の組み合わせに限られない。例えば、光学部材３０は、図１に示す光学シート４０と図２に示すルーバーフィルム６０を有していてもよいし、図２に示す光学シート４０と図１に示すルーバーフィルム６０を有していてもよい。
【００４３】
以上で説明してきた第３拡散層６３において、拡散反射率が、それぞれ、１．０％以上７．０％以下であることがより好ましい。拡散反射率が１．０％であれば、入射光に対して十分な拡散が生じ、モアレの不可視化を図ることができる。しかしながら、拡散反射率が７．０％より大きくなると、光学シート４０によって、透過光の出射方向を表示面２５に垂直な方向を中心とした狭い角度範囲に集光させても、光が拡散しすぎてしまって正面方向における輝度が低下してしまうため、好ましくない。
【００４４】
また、反射型偏光分離シート５０及びルーバーフィルム６０は、所定の間隔を有して配置されており、この間隔には空気層が存在する。この空気層は、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましい。空気層が薄すぎると、光学部材３０から出射した光にぎらつきがあらわれるおそれがあり、大きすぎると光学部材３０が厚くなってしまう。
【００４５】
なお、光学部材３０には、光学シート４０、反射型偏光分離シート５０及びルーバーフィルム６０の他に、これらを保護するための保護層等、任意の機能を有する層を追加で設けることができる。
【００４６】
次に、液晶表示装置１の作用、特に光源１０から光学部材３０に光が入射したときの作用について説明する。
【００４７】
まず、光源１０から出射した光は、光学部材３０の光学シート４０に入射する。光学シート４０は、集光機能を発揮して、単位光学要素の配列方向に沿った面内において、入射方向が正面方向に対してなす角度よりも、出射方向が正面方向に対してなす角度が小さくなるように、透過光の進行方向を変化させる。図１に示された光学シート４０では、正面方向に対して傾斜した方向に進む光は、光学要素層４１で屈折し、これにより、正面方向への集光機能が発揮される。一方、光源１０がエッジライトと導光板の組み合わせである場合、光学部材３０に入射する光の進行方向は正面方向に対して大きく傾いているので、図２に示すように、入射光は光学要素層４１の単位光学要素４１ａで全反射し、これにより、表示面２５に垂直な方向への集光機能が発揮される。すなわち、光源１０の形式に応じた光学シート４０によって、透過光の出射方向を表示面２５に垂直な方向を中心とした狭い角度範囲に集光させることができる。
【００４８】
光学シート４０を出射した光は、反射型偏光分離シート５０に入射する。反射型偏光分離シート５０に入射した光は、第１拡散層５３ａで拡散され、例えば、直前に透過した光学シート４０の単位光学要素４１ａの配列に応じた明るさの分布を弱め、明るさの面内均一性が高められる。第１拡散層５３ａを透過した光は、反射型偏光分離層５１に入射する。反射型偏光分離層５１の透過軸と平行な方向に振動する偏光成分の光は、反射型偏光分離層５１を透過し、第２拡散層５３ｂで再び拡散され、ルーバーフィルム６０に向かう。第２拡散層５３ｂでの拡散により、明るさの面内均一性がさらに高められる。一方、反射型偏光分離層５１の反射軸と平行な方向に振動する偏光成分の光は、反射して光学シート４０に向かう。反射した光は、光源１０の裏面に設けられた図示しない反射板等によって再び反射され、反射型偏光分離層５１に再び入射する。このようにして、特定の偏光成分を有する光のみが反射型偏光分離シート５０を透過し、反射型偏光分離層５１で反射した光も反射を繰り返すことで反射型偏光分離シート５０を透過するようになる。
【００４９】
ルーバーフィルム６０に入射した光は、まず、第３拡散層６３で拡散され、その後、図５または図６に示すルーバー層６１に入射する。第３拡散層６３での拡散により、明るさの面内均一性がさらに高められる。図５に示すルーバー層６１に入射した光のうち、正面方向に略平行である光は、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂの界面に達することなく、ルーバー層６１をそのまま透過することができる。正面方向に対して傾斜している光は、ルーバー層６１内の光吸収部６１ａの斜面６１ａ１または斜面６１ａ２に入射し、反射、理想的位には全反射される。また、正面方向に対して大きく傾斜している光は、光吸収部６１ａの斜面６１ａ１または斜面６１ａ２で全反射はせず、一部は反射するが、一部は光吸収部６１ａ内に入射して光吸収部６１ａで吸収される。
【００５０】
光吸収部６１ａの斜面６１ａ１または斜面６１ａ２で全反射する光について、詳しく説明する。図５および図６に示す例では、入射光が斜面６１ａ１で反射する場合、斜面６１ａ１は正面方向に対して平行であるため、正面方向から見ても入射角と反射角が等しく、集光や拡散の機能は発揮されない。一方、入射光が斜面６１ａ２で反射する場合、図５に示す例では、光Ｌ５で示すように、正面方向から傾いた光が斜面６１ａ２で反射されることで正面方向に平行な光となって透過する。また、図６に示す例では、光Ｌ６で示すように、正面方向に略平行な光が斜面６１ａ２で反射されることで正面方向から傾いた光となって透過する。すなわち、斜面６１ａ２によって、集光や拡散の機能が発揮される。
【００５１】
ルーバー層６１を透過してルーバーフィルム６０から出射した光は、液晶パネル２０の下偏光板２３に入射する。下偏光板２３によって、入射光のうち、一方の偏光成分が透過し、その他の偏光成分は吸収される。下偏光板２３を透過した光は、画素毎への電解印加の状態に応じて、選択的に上偏光板２１を透過するようになる。このようにして、液晶パネル２０によって、光を画素毎に選択的に透過させ、表示面２５に画像を表示する。
【００５２】
ところで、従来の表示装置では、モアレと呼ばれる縞状模様が表示面上に観察されることが知られている。モアレは、異なる二つの構造の周期性が干渉することにより可視化されると考えられている。そこで、このようなモアレを目立たなくさせる手段として、拡散層を設けることや、二つの構造の周期性を呈する方向を傾斜させることが実施されていた。しかしながら、液晶表示装置において、光源と液晶表示パネルとの間に光学要素層およびルーバー層を配置した場合、単に拡散層を設けたり、或いは、液晶表示パネルの画素配列に対して、光学要素層およびルーバー層の周期性を示す方向を傾斜させたりしても、モアレを効果的に目立たなくすることができないことがあった。
【００５３】
本件発明者が、この点について鋭意研究を重ねたところ、これまで画素配列がモアレを発生源と考えられていたが、実際には光学要素層の周期性とルーバー層の周期性との干渉によって、強いモアレが生じていたことが確認された。光学要素層及びルーバー層は、互いに関連しあって、光の進行方向を変化させる部材である。したがって、光学要素層の周期性を示す方向とルーバー層の周期性を示す方向とを無秩序に傾斜させることは、光学要素層およびルーバー層の設置目的に反することとなる。また、液晶表示パネルへの入射光の入射方向を或る程度揃える必要があること、及び、光学要素層およびルーバー層で整えた光の進行方向を乱してしまうことから、液晶表示パネルよりも入光側に強い拡散を設置することは不可能であった。これらの結果、光学要素層の周期性およびルーバー層の周期性の干渉により生じたモアレが、液晶表示パネルの画素配列との重ね合わせにより、さらに目立ちやすく且つ発生プロセスが極めて複雑なモアレが生じていたことが知見された。
【００５４】
そして、本件発明者は、さらに鋭意検討を重ね、光学要素層４１とルーバー層６１の間に少なくとも３層の拡散層を設けることにより、光学要素層４１とルーバー層６１によって生じるモアレを極めて効果的に不可視化し得ることを見出した。このような現象が生じる詳細なメカニズムは不明であるが、以下の事項が、主たる原因の一つと推測される。
【００５５】
まず、光学要素層４１とルーバー層６１の間に正面方向における位置をずらして設けられた複数の拡散層は、単なる拡散の足し合わせではなく、相乗的な拡散機能を発揮していると考えられる。最も入光側に位置する第１拡散層５３ａへの入射光に明暗パターンが生じていたとしても、当該明暗パターンは、第１拡散層５３ａで拡散されて、第２拡散層５３ｂに入射することになる。そして、第１拡散層５３ａと第２拡散層５３ｂとが正面方向にずらして配置されていると、第１拡散層５３ａからの出射光は、第１拡散層５３ａへの入射時における明暗パターンでの隣り合う二つ明部をなしていた光が重なり合う程度にまで拡散されて、第２拡散層５３ｂに入射することになる。この結果、第２拡散層５３ｂでの拡散は、明暗パターンを消失させる上で極めて効率的に実施される。さらに、第２拡散層５３ｂの出光側には、第３拡散層６３が設けられている。したがって、第１拡散層５３ａでの拡散と第２拡散層５３ｂでの拡散との重ね合わせと同様に、第２拡散層５３ｂでの拡散と第３拡散層６３での拡散とが、明暗パターンを消失させる上で極めて効率的に実施される。第２拡散層５３ｂへの入射光に明暗パターンが生じていたとしても、当該明暗パターンは大幅に弱められた状態で第３拡散層６３に入射し、当該第３拡散層６３での拡散作用を極めて効果的に及ぼされることになる。
【００５６】
このような少なくとも３層の拡散層による相乗的な拡散が、光学要素層４１とルーバー層６１の間で実施される。言い換えると、光学要素層４１で生じた明暗パターンが相乗的な拡散作用を及ぼされた後、したがって、光学要素層４１で生じた明暗パターンが充分に軽減された後、ルーバー層６１に入射する。すなわち、３層の拡散層は、いったん生じてしまったモアレを目立たなくするのではなく、モアレの原因となる光学要素層４１を透過した光の周期性を消失させるように機能する。この結果、さらに出光側に備える液晶表示パネルの画素配列と重ね合わされたとしても、複雑な干渉状態に起因してモアレが突然生じてしまうといった現象を、効果的に回避することが可能になると予測される。
【００５７】
なお、３層の拡散層による拡散は明暗パターンの消失、言い換えると明るさの面内分布の均一化には極めて有効であるが、進行方向を変化させることについては、各拡散層での拡散能の足し合わせの域を超えるものではない。すなわち、光学要素層４１で集光した光の進行方向を不必要に過度に拡散させるようには機能せず、３層の拡散層は、光学要素層４１と両立する。
【００５８】
以上のことを主たる原因の一つとして、光学要素層４１とルーバー層６１の間に設けられた３層の拡散層によって、光学要素層４１の周期性とルーバー層６１の周期性との干渉によるモアレを極めて効果的に目立たなくすることができるものと考えられる。ただし、本発明は以上の推測に拘束されるものではない。
【００５９】
以上のように、本実施の形態の光学部材３０は、光を透過させる光学部材であって、Ｄ１方向に配列され且つ各々がＤ１方向と交差するＤ２方向に線状に延びている複数の単位光学要素４１ａを有する光学要素層４１と、Ｄ１方向に配列され且つ各々がＤ１方向と交差するＤ２方向に線状に延びる光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂを有し、光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂがＤ１方向に沿って交互に配列されているルーバー層６１と、を備え、光学要素層４１とルーバー層６１の間に少なくとも３層の拡散層（第１拡散層５３ａ、第２拡散層５３ｂ及び第３拡散層６３）が設けられている。このような光学部材３０によれば、少なくとも３層の拡散層が設けられていることで、それぞれにおいて光が凝集して拡散されて、光学要素層４１の単位光学要素４１ａの配列による光の周期性が失われ、光学要素層４１の周期構造とルーバー層６１の周期構造との干渉に起因するモアレの発生を抑制することができる。とりわけ、光が３層の拡散層によって、例えば第１拡散層５３ａと第３拡散層６３のように、距離を離して拡散されることによって、より効果的に光学要素層４１を透過した光の周期性を失わせることができる。
【００６０】
また、本実施の形態の光学部材３０において、光学要素層４１とルーバー層６１との間に、反射型偏光分離層５１をさらに備える。このような光学部材３０によれば、反射型偏光分離層５１によって光源１０からの光を特定の偏光成分の光のみにすることで、液晶パネル２０の下偏光板２３で吸収される光を少なくすることができる。すなわち、光の利用効率を向上させることができる。また、反射型偏光分離層５１によってもモアレを低減することができる。
【００６１】
さらに、本実施の形態の光学部材３０において、少なくとも１層の拡散層（第２拡散層５３ｂまたは第３拡散層６３）が、ルーバー層６１と反射型偏光分離層５１の間に設けられている。このような光学部材３０によれば、ルーバー層６１を有するルーバーフィルム６０と、反射型偏光分離層５１を有する反射型偏光分離シート５０が直接接触して光学的界面が形成されることを防止することができる。また、反射型偏光分離層５１の両側に拡散層を配置することで、拡散層の正面方向に沿った配置間隔を充分に確保することができる。これにより、拡散層での拡散機能がより効果的に発揮されることになる。
【００６２】
また、本実施の形態の光学部材３０において、ルーバー層６１と反射型偏光分離層５１の間に設けられている拡散層（第３拡散層６３）における拡散反射率が、１．０％以上７．０％以下である。このような光学部材３０によれば、第３拡散層６３において入射光に対して十分な拡散が生じ、上述したモアレの発生を抑制する効果を、より奏することができる。その一方で、光学要素層４１での光路調整作用（図示された例では集光作用）を害してしまうことを効果的に回避することができる。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００６４】
実施例として、図１に示す光学部材３０を作成し、光源１０を点灯させて出光側からモアレの発生の有無を確認した。なお、観察においては、光学シート４０の光学要素層４１とルーバーフィルム６０のルーバー層６１との干渉によるモアレを確認するため、液晶パネル２０は使用していない。
【００６５】
実施例における各層の具体的な材料・形状を説明する。
【００６６】
光源１０としては、６．５インチ液晶パネル（ＬＱ０６５Ｔ５ＧＧ０３、シャープ株式会社製）に付属しているものを用いた。
【００６７】
光学シート４０としては、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタラート（Ａ４３００、東洋紡製）を使用し、屈折率１．５６の紫外線硬化型ウレタンアクリルレートを用いて、ピッチ５０μｍ、頂角９０°の光学要素層４１を作成した。
【００６８】
反射型偏光分離シート５０としては、ＤＢＥＦ−Ｄ２−４００（３Ｍ社製）を用いた。ＤＢＥＦ−Ｄ２−４００には、入光面側および出光面側の両面に拡散層が設けられている。これらの拡散層が、第１拡散層５３ａおよび第２拡散層５３ｂに相当する。
【００６９】
ルーバーフィルム６０については、まず、厚さ１３０μｍのポリカーボネートフィルム製の基材６２上に、屈折率１．５６の紫外線硬化型ウレタンアクリルレートの光透過部６１ｂを形成した。そして、光透過部６１ｂの間に、カーボンブラックを含有したアクリルビーズを２５％含有させた屈折率１．４９の紫外線硬化型ウレタンアクリルレートの光吸収部６１ａを、ピッチｐが４７μｍの間隔で形成した。光吸収部６１ａの光源側の底辺の長さＷａは１０μｍ、観察側の底辺の長さＷｂは４μｍ、高さｄは１２０μｍとし、斜面６１ａ１の傾斜角は４．５°、斜面６１ａ２の傾斜角は４．５°とした。また、ルーバーフィルム６０の入光面側にマット面を設けた。マット面のガラスブラストの加工条件を変化させてマット面の粗さを変化させることで、ルーバー層６１の光源側の拡散反射率を以下の表１の実施例１〜４および比較例１〜４のように変化させている。
【００７０】
実施例１〜４と比較する比較例１〜４を用意した。比較例１〜４においては、反射型偏光分離シート５０を設けなかった。比較例１〜４のその他の構成は、それぞれ、実施例１〜４と同じである。
【００７１】
ここで、拡散反射率の測定方法を説明する。拡散反射率は、全光線反射率から鏡面反射光分の光線反射率を除外した全方位拡散反射率により定義される。各層の拡散反射率は図７に示したヘイズメーター（ＨＲ−１００  村上色彩研究所）を用いて測定した。
【００７２】
まず、拡散反射率の計測対象となるシートの拡散層を入光側に向け、これとは反対側に黒色板を配置するとともに、当該シートの法線に対して４５°傾けた方向から照射光を照射した。測定光源はＤ６５を用いている。そして、鏡面反射光を除外し、そのときの積分球内の全方位光を検出器で得た。そして、得られた全方位光と照射光との比を百分率で表し、拡散反射率を算出した。
【００７３】
実施例および比較例ごとに、それぞれの層について測定した拡散反射率と、モアレの評価について、以下の表１に記載する。ルーバーフィルム６０の光源側（マット面が設けられている側）の拡散反射率は、ルーバーフィルム６０を上方から見た平面視において、測定光源からルーバーフィルム６０への光の入射方向がＤ１方向に略平行となるようルーバーフィルム６０および測定光源を配置した。ここで、上述したように、反射型偏光分離シート５０は、入射した光を直交する２つの偏光成分に分解し、一方の方向の偏光成分を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向の偏光成分を反射する機能を有している。ここで、他方の方向の偏光成分の光が拡散反射されるため、観測される反射型偏光分離シート５０の拡散反射率は、反射型偏光分離シート５０に設けられた第１拡散層５３ａおよび第２拡散層５３ｂの実際の拡散反射率より、高く観測されている。なお、モアレの評価については、目視で確認を行っており、表１における「モアレの評価」の欄に、モアレが確認されなかったサンプルに対して「Ａ」を付し、注意深く観察したところ問題とならない程度に薄くモアレが確認されたサンプルに対して「Ｂ」を付し、モアレがはっきり確認されたサンプルに対して「Ｃ」を付した。
【００７４】
【表１】
2018045048.tif 000003
【００７５】
表１に示すように、実施例１〜３においてはモアレが確認されなかったが、比較例１〜４においてはモアレが発生することが確認された。また、実施例１〜３と実施例４との比較から理解されるように、ルーバーフィルム６０のマット面（第３拡散層６３）の拡散反射率が１．０％未満となると、薄くではあるがモアレが発生することが確認された。したがって、光学シート４０とルーバーフィルム６０との間に少なくとも３層の拡散層が設けられていることで、モアレの発生を抑制することができることが確認された。とりわけ、ルーバーフィルム６０のマット面（第３拡散層６３）の拡散反射率が１．０％以上では、モアレの発生が顕著に抑制されている。
【符号の説明】
【００７６】
１    液晶表示装置
１０    光源
２０    液晶パネル
２１    上偏光板
２２    液晶層
２３    下偏光板
２５    表示面
３０    光学部材
４０    光学シート
４１    光学要素層
４１ａ  単位光学要素
４２    基材層
５０    反射型偏光分離シート
５１    反射型偏光分離層
５３ａ  第１拡散層
５３ｂ  第２拡散層
６０    ルーバーフィルム
６１    ルーバー層
６１ａ  光吸収部
６１ｂ  光透過部
６２    基材
６３    第３拡散層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2018045048.tif 000007
【図５】
2018045048.tif 000008
【図６】
2018045048.tif 000009
【図７】
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