(57)【要約】【課題】表示装置の正面視での表示品質を良好に保ちながら、視野角内の色再現性や色の階調表現の向上を図ることができる光学構造体及びそれを備えた表示装置を提供する。【解決手段】光学構造体１００は、表示装置１０の表示面１５Ａの出光側に配置され、基材１０１と、基材１０１に積層される中間層１０５と、中間層１０５の基材１０１側とは反対側の面に沿って一方向に複数配列され、その配列方向とは交差する方向に延在し、基材１０１側とは反対側へ凸となるレンズ部１１０と、中間層１０５及びレンズ部１１０による凹凸形状を埋めるように積層される低屈折率層１０３層とを備える。中間層１０５は、基材１０１側とは反対側の面に沿って、レンズ部１１０の配列方向に沿って複数配列され、その配列方向とは交差する方向に延在し、基材１０１側とは反対側へ凸となる第２レンズ部１３０を備える。光学構造体１００の各層間の界面には、屈折率差を有する。【選択図】図２
2018205414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の表示面の出光側に配置される光学構造体であって、
基材層と、
前記基材層に積層される第１の層と、
前記第１の層の前記基材層側とは反対側の面に沿って一方向に複数配列され、その配列方向とは交差する方向に延在し、前記基材層側とは反対側へ凸となるレンズ部と、
前記第１の層及び前記レンズ部による凹凸形状を埋めるように積層される第２の層と、
を備え、
前記第１の層は、前記基材層側とは反対側の面に沿って、前記レンズ部の配列方向に沿って複数配列され、その配列方向とは交差する方向に延在し、前記基材層側とは反対側へ凸となる第２レンズ部を備え、
前記第２レンズ部と前記レンズ部との界面及び前記レンズ部と前記第２の層との界面は、屈折率差を有すること、
を特徴とする光学構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の光学構造体において、
該光学構造体の厚み方向及び前記レンズ部の配列方向に平行な断面において、前記第２レンズ部は、前記レンズ部内に位置すること、
を特徴とする光学構造体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光学構造体において、
前記レンズ部の屈折率は、前記第１の層及び前記第２の層の屈折率よりも高く、
前記第１の層の屈折率は、前記レンズ部の屈折率よりも低く、前記基材層及び前記第２の層の屈折率よりも高いこと、
を特徴とする光学構造体。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学構造体において、
前記レンズ部は、該光学構造体の厚み方向及び前記レンズ部の配列方向における断面形状が、台形形状であること、
を特徴とする光学構造体。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学構造体において、
前記第２レンズ部は、該光学構造体の厚み方向及び前記第２レンズ部の配列方向における断面形状が、前記第２の層側に凸となる曲線状であること、
を特徴とする光学構造体。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光学構造体を前記表示面の出光側に備える表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表示装置において、
前記表示面を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面側に配置され、前記液晶パネルに光を照射する面光源装置と、
を備えること、
を特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の表示装置において、
前記液晶パネルは、液晶分子に対する電圧がオフ又は最小値のときに前記液晶分子が前記表示面の法線方向に沿って配向して前記面光源装置からの光が遮断される状態となり、前記液晶分子に対する電圧を徐々に増加させて前記液晶分子を前記表示面に沿う側に次第に傾斜させることにより、前記面光源装置からの光の透過率を徐々に増加させるように構成された、ＶＡ方式の液晶パネルであること、
を特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の表示装置において、
前記光学構造体は、前記基材層を出光側、前記第２の層を前記表示面側として配置されること、
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、表示装置の表示面から出射される光に光学的作用を及ぼす光学構造体と、この光学構造体を備えた表示装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一例である液晶表示装置は、種々の分野で用いられている。液晶表示装置の液晶パネルは、大別すると、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式に分類される。
【０００３】
このうち、ＴＮ方式の液晶パネルは、電圧がオフのときに液晶分子が表示面と平行な方向に配向して光が透過する状態となり、電圧を徐々に増加させて液晶分子を表示面の法線方向に沿う側に立ち上げていくことにより、光の透過率を徐々に低下させる構成を有している。
ＶＡ方式の液晶パネルは、電圧がオフのときに液晶分子が表示面の法線方向に沿って配向して光が遮断される状態となり、電圧を徐々に増加させて液晶分子を表示面に沿う側に傾斜させていくことにより、光の透過率を徐々に増加させる構成を有している。
ＩＰＳ方式の液晶パネルは、表示面に沿って配向された液晶分子を電圧の印加に応じて回転させることで、光の透過率を調節する。
【０００４】
液晶パネルでは、通常、正面側へ進む光の量や範囲の制御が重要視されており、正面視での輝度、コントラスト比及び色再現度を好適に確保するための工夫がなされている。
一方で、液晶パネルの法線方向に対して傾斜した方向へ進む光の制御は比較的煩雑であり、視野角を広く確保したり、視野角内の輝度、コントラスト比及び色再現度のばらつきを十分に抑制したりするためには、構造が煩雑となって不所望にコストが増加し得る。
このような問題に対し、例えば特許文献１から特許文献４には、拡散等の作用によって視野角を拡大するべく液晶パネルの表示面に設けられる光学部材が開示されている。このような部材であれば、簡易的に視野角の改善を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４３７０４号公報
【特許文献２】特許第３２７２８３３号
【特許文献３】特許第３６２１９５９号
【特許文献４】特開２０１６−１２６３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の各方式のうちのＶＡ方式を採用する液晶パネルでは、表示面の法線方向に対して傾斜した方向から視認された場合に、その傾斜方向への発光スペクトルの形状が変化し、色再現度の低下が生じる。
その原因は、青表示の視認角度に対する発光スペクトル形状変化が（赤表示や緑表示と比較して）強いことにあり、具体的には「緑に対応する波長成分の強度」が「青に対応する波長成分の強度」に対して大きくなるような変化によって、表示色が黄ばむ傾向があることを、本件発明者は知見した。この問題を上述のような光学部材によって解消可能であれば有用である。しかしながら、上述の従来の技術では、視認角度に応じた色変化を効果的に抑制する工夫がなされているとは言い難い。
【０００７】
本発明の課題は、上記の実情を考慮してなされたものであって、表示装置の正面視での表示品質を良好に保ちながら、視野角内の色再現性や色の階調表現の向上を図ることができる光学構造体及びそれを備えた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
第１の発明は、表示装置（１０）の表示面（１５Ａ）の出光側に配置される光学構造体であって、基材層（１０１）と、前記基材層に積層される第１の層（１０５）と、前記第１の層の前記基材層側とは反対側の面に沿って一方向に複数配列され、その配列方向とは交差する方向に延在し、前記基材層側とは反対側へ凸となるレンズ部（１１０）と、前記第１の層及び前記レンズ部による凹凸形状を埋めるように積層される第２の層（１０３）と、を備え、前記第１の層は、前記基材層側とは反対側の面に沿って、前記レンズ部の配列方向に沿って複数配列され、その配列方向とは交差する方向に延在し、前記基材層側とは反対側へ凸となる第２レンズ部（１３０）を備え、前記第２レンズ部と前記レンズ部との界面及び前記レンズ部と前記第２の層との界面は、屈折率差を有すること、を特徴とする光学構造体（１００）である。
第２の発明は、第１の発明の光学構造体において、該光学構造体の厚み方向及び前記レンズ部の配列方向に平行な断面において、前記第２レンズ部（１３０）は、前記レンズ部（１１０）内に位置すること、を特徴とする光学構造体（１００）である。
第３の発明は、第１又は第２の発明の光学構造体において、前記レンズ部（１１０）の屈折率は、前記第１の層（１０５）及び前記第２の層（１０３）の屈折率よりも高く、前記第１の層の屈折率は、前記レンズ部の屈折率よりも低く、前記基材層（１０１）及び前記第２の層の屈折率よりも高いこと、を特徴とする光学構造体（１００）である。
第４の発明は、第１から第３の発明までのいずれかの光学構造体において、前記レンズ部（１１０）は、該光学構造体の厚み方向及び前記レンズ部の配列方向における断面形状が、台形形状であること、を特徴とする光学構造体（１００）である。
第５の発明は、第１から第４の発明までのいずれかの光学構造体において、前記第２レンズ部（１３０）は、該光学構造体の厚み方向及び前記第２レンズ部の配列方向における断面形状が、前記第２の層（１０３）側に凸となる曲線状であること、を特徴とする光学構造体（１００）である。
第６の発明は、第１から第５までの発明のいずれかの光学構造体（１００）を前記表示面（１５Ａ）の出光側に備える表示装置（１０）である。
第７の発明は、第６の発明の表示装置において、前記表示面（１５Ａ）を有する液晶パネル（１５）と、前記液晶パネルの背面側に配置され、前記液晶パネルに光を照射する面光源装置（２０）と、を備えること、を特徴とする表示装置（１０）である。
第８の発明は、第７の発明の表示装置において、前記液晶パネル（１５）は、液晶分子に対する電圧がオフ又は最小値のときに前記液晶分子が前記表示面の法線方向に沿って配向して前記面光源装置からの光が遮断される状態となり、前記液晶分子に対する電圧を徐々に増加させて前記液晶分子を前記表示面に沿う側に次第に傾斜させることにより、前記面光源装置（２０）からの光の透過率を徐々に増加させるように構成された、ＶＡ方式の液晶パネルであること、を特徴とする表示装置（１０）である。
第９の発明は、第６から第８の発明までのいずれかの表示装置において、前記光学構造体（１００）は、前記基材層（１０１）を出光側、前記第２の層（１０３）を前記表示面（１５Ａ）側として配置されること、を特徴とする表示装置（１０）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表示装置の正面視での表示品質を良好に保ちながら、視野角内の色再現性や色の階調表現の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の表示装置１０の概略的な断面図である。
【図２】実施形態の表示装置１０における光の挙動を説明するための表示装置１０の概略的な断面図である。
【図３】実施形態の光学構造体１００の拡大断面図である。
【図４】図３に示す実施形態の光学構造体１００の拡大断面図をさらに拡大した図である。
【図５】実施形態の光学構造体１００において、レンズ部１１０及び第２レンズ部１３０へ入射する光について説明する図である。
【図６】実施形態の光学構造体１００の製造方法の一例を説明する図である。
【図７】実施例の光学構造体１００及び比較例の光学構造体５００の断面写真である。
【図８】実施例の光学構造体１００における光線追跡図である。
【図９】比較例の光学構造体５００における光線追跡図である。
【図１０】実施例の表示装置１０及び比較例１，２の表示装置での色変化を示すグラフである。
【図１１】光学構造体１００の変形形態の一例を示す図である。
【図１２】光学構造体１００の変形形態の一例を示す図である。
【図１３】光学構造体１００の変形形態の一例を示す図である。
【図１４】光学構造体１００の変形形態の一例の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
【００１２】
本明細書中において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
また、本明細書中において、シート面とは、シート状の部材において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。また、板面、フィルム面についても同様であるとする。
【００１３】
（実施形態）
図１は、実施形態の表示装置１０の概略的な断面図である。
図２は、実施形態の表示装置１０における光の挙動を説明するための表示装置１０の概略的な断面図である。
図３は、実施形態の光学構造体１００の拡大断面図である。
図４は、図３に示す実施形態の光学構造体１００の拡大断面図を拡大した図である。
なお、上述の図１〜図４を含め、以下に示す各断面図においては、説明の便宜上、ハッチングが省略されている場合がある。また、図１〜図４は、後述する第１方向ｄ１と、表示装置１０における液晶パネル１５の板面及び光学構造体１００のシート状の基材１０１のシート面に対して共通の法線方向となる第２方向ｄ２とを含む面における断面図を示している。また、図４では、説明の便宜上、反射抑制層１０４を省略して示している。
なお、本実施形態では、第１方向ｄ１は、表示装置１０において、後述するようにエッジライト型となる面光源装置２０の光源２４が導光板３０に光を出射する方向に平行な方向である。また、第２方向ｄ２は、この表示装置１０の厚み方向に相当し、その一方が観察者側であり、他方が背面側となる。
【００１４】
（表示装置）
まず、表示装置１０の全体の構成について説明する。図１等に示すように、本実施形態の表示装置１０は、板状の液晶パネル１５と、液晶パネル１５を背面側（入光側）から面状に照らす面光源装置２０と、液晶パネル１５の観察者側（出光側）に配置されるシート状の光学構造体１００とを備えている。
表示装置１０では、液晶パネル１５が、画素を形成する領域（サブピクセル）毎に、面光源装置２０からの光の透過又は遮断を制御するシャッターとして機能し、液晶パネル１５の駆動により後述する表示面１５Ａに像が表示される。
【００１５】
液晶パネル１５は、その観察者側の面が、静止画像又は動画像である像を表示する表示面１５Ａであり、表示面１５Ａに対向する背面側の面が、裏面１５Ｂである。
液晶パネル１５は、その厚み方向において、裏面１５Ｂ側（入光側）から表示面１５Ａ側（出光側）へ順に、下偏光板１４、液晶層１２、上偏光板１３を備えている。
下偏光板１４及び上偏光板１３は、入射した光を直交する二つの偏光成分（例えばＰ波及び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。
下偏光板１４及び上偏光板１３の透過軸の方向は、液晶パネル１５に採用される液晶の駆動方式等に応じて適宜設定可能である。本実施形態では、後述のように、液晶パネル１５がＶＡ方式であり、下偏光板１４及び上偏光板１３の透過軸の方向は、液晶パネル１５の板面の法線方向（第２方向ｄ２）から見て直交している。
【００１６】
液晶層１２では、１つの画素を形成する領域毎に、電圧印加が可能であり、電圧印加の有無によって液晶層１２中の液晶分子の配向方向が変化するようになっている。
一例として、下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分は、電圧が印加されていない液晶層１２を通過する際には、その偏光方向を９０°回転させるが、電圧が印加された液晶層１２を通過する際には、その偏光方向を維持する。この場合、液晶層１２への電圧印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向に振動する偏光成分が、下偏光板１４の出光側に配置された上偏光板１３をさらに透過するか、あるいは、上偏光板１３で吸収されて遮断されるかを制御することができる。
このようにして液晶パネル１５では、面光源装置２０からの光の透過又は遮断を、画素を形成する領域毎に制御し得るようになっている。
【００１７】
本実施形態の液晶パネル１５は、一例として、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式液晶パネルである。したがって、液晶パネル１５は、液晶層１２内の液晶分子に対する電圧がオフ又は最小値のときその液晶分子が表示面１５Ａの法線方向に沿って配向して面光源装置２０からの光が遮断される状態となり、液晶分子に対する電圧を徐々に増加させて液晶分子を表示面１５Ａに沿う側に次第に傾斜させることにより、面光源装置２０からの光の透過率を徐々に増加させる構成を有する。
なお、液晶パネル１５は、その液晶の駆動方式がＶＡ方式に限られるものでなく、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方としてもよいし、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式としてもよい。液晶パネル１５の詳細については、種々の公知文献（例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典（内田龍男、内池平樹監修）」２００１年工業調査会発行）に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００１８】
次に、面光源装置２０について説明する。
面光源装置２０は、液晶パネル１５を裏面１５Ｂ側から照明する装置であり、この面光源装置２０の液晶パネル１５側の面は、面状に光を発光する発光面２１である。
図１等に示すように、本実施形態の面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置であり、導光板３０と、光源２４と、光学シート（プリズムシート）６０と、反射シート２８とを有している。
なお、本実施形態では、面光源装置２０は、エッジライト型である例を挙げて説明するが、これに限らず、直下型や裏面照射型等の他の形式であってもよい。
【００１９】
光源２４は、導光板３０の一方の側（図１、図２において、図面内左側）の側方に配置され、導光板３０の入光面３３へ光を照射する。
本実施形態の光源２４は、入光面３３の長手方向に沿って並べて配置された多数の点状発光体２５、具体的には、多数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）によって構成されている。
なお、光源２４は、これに限らず、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状の白熱電球等の種々の態様で構成してもよい。
【００２０】
導光板３０は、板状の部材であり、一対の主面（出光面３１及び裏面３２）と、一対の主面の間に延びる４つの側面とを有している。
導光板３０の一対の主面のうち、観察者側（液晶パネル１５側）の主面が出光面３１であり、これに対向するもう一方の背面側の主面が裏面３２である。出光面３１は、液晶パネル１５の表示面１５Ａ及び面光源装置２０の発光面２１と同様に、平面視形状（第２方向ｄ２から見下ろして見た形状）が四角形形状に形成されている。
４つの側面のうち、第１方向ｄ１に対向する二つの面のうちの一方の側面が、入光面３３であり、入光面３３に対向する面が、反対面３４である。前述の光源２４は、入光面３３に対面して設けられている。
【００２１】
入光面３３から導光板３０内に入射した光は、図２に示すように、概ね第１方向（導光方向）ｄ１に沿って導光板３０内を導光され、反対面３４側へ向かう。
本実施形態の表示装置１０は、第１方向ｄ１が水平方向すなわち左右方向に沿うように配置されることを想定されたものであり、この場合、光源２４からの光は左右方向に導光される。しかし、このような配置は特に限られるものではなく、表示装置１０は、他の態様で配置されてもよい。
【００２２】
本実施形態では、導光板３０の裏面３２は、凹凸面として形成されている。具体的な構成として、図２に示すように、裏面３２は、反対面３４側端が入光面３３側端よりも出光面３１側に位置するように導光板３０の板面に対して傾斜した傾斜面３７と、導光板３０の法線方向に延びる段差面３８と、導光板３０の板面方向に延びる接続面３９とを有し、これらが順に複数配列されることにより、凹凸面が形成されている。
導光板３０内での導光は、導光板３０の一対の主面（出光面３１及び裏面３２）での全反射作用によってなされる。導光板３０の板面に平行な接続面３９に入射した光は、一対の主面（出光面３１及び裏面３２）に入射する際の入射角度は変わらない。
【００２３】
しかし、傾斜面３７は、入光面３３側から反対面３４側へ向かうにつれて出光面３１に接近するように傾斜しているため、傾斜面３７で反射した光については、一対の主面（出光面３１及び裏面３２）に入射する際の入射角度は小さくなる。そして、傾斜面３７で反射することにより、出光面３１への入射角度が全反射臨界角度未満になった光は、図２のＬ１に示すように、導光板３０から出射する。すなわち、傾斜面３７は、導光板３０から光を取り出すための要素として機能する。
なお、導光板３０は、裏面３２が凹凸面を有する形態に限らず、例えばドットパターンを有する形態としてもよい。また、導光板３０は、出光面３１に柱状の単位光学形状等が導光方向（第１方向ｄ１）に対して交差する方向（例えば、直交する方向）に複数配列され、出光面３１が凹凸面を有し、その配列方向において光の出射方向を制御する形態としてもよい。
【００２４】
反射シート２８は、導光板３０の背面側に、裏面３２に対面するように配置された部材である。この反射シート２８は、導光板３０の裏面３２から漏れ出した光を反射して、再び導光板３０内に入射させる機能を有する。
反射シート２８は、入射した光の少なくとも一部を反射する部材であり、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜や誘電体多層膜）を表面層として含んだシート等を用いることができる。
反射シート２８は、光を主に正反射（鏡面反射）するものとしてもよいし、光を主に拡散反射するものとしてもよい。また、反射シート２８が主に光を拡散反射する場合、その拡散反射は、等方性拡散反射としてもよいし、異方性拡散反射としてもよい。
【００２５】
光学シート６０は、導光板３０の観察者側（出光側）に、出光面３１に対面して配置されている。また、この光学シート６０は、液晶パネル１５の裏面３２に対面して配置されており、光学シート６０の出光面６１により、面光源装置２０の発光面２１が形成されている。
この光学シート６０は、透過光の進行方向を変化させる機能を有しており、図２に示すように、本体部６５と、本体部６５の入光側面６７上に形成された複数の単位プリズム（単位形状要素、単位光学要素、単位レンズ）７０とを有している。
【００２６】
本体部６５は、一対の平行な主面を有するシート状の部材として構成されている。図示の例においては、複数の単位プリズム７０が本体部６５の入光側面６７上に第１方向ｄ１（導光方向）に沿って配列されている。
単位プリズム７０は、柱状であり、その配列方向（第１方向ｄ１）と交差する方向（本実施形態では直交する方向）に稜線が延在している。
【００２７】
本実施形態では、図２に示すように、単位プリズム７０の配列方向（第１方向ｄ１）及び光学シート６０の厚み方向（光学シート６０のシート面の法線方向、第２方向ｄ２）に平行な単位プリズム７０の断面形状は、背面側を頂点とする略三角形形状であり、かつ、反対面３４側の面が凸となるように折れ面状となっている。しかし、これに限らず、単位プリズム７０の断面形状は、例えば、二等辺三角形形状としてもよいし、不等辺三角形形状としてもよく、一部に曲面を有していてもよく、所望する光学性能等に応じて適宜選択してよい。
【００２８】
なお、本実施形態では、１つの光学シート６０が導光板３０の出光側（液晶パネル１５側）に設けられる例を示したが、これに限らず、導光板３０上には、複数の光学シートが設けられもよい。この場合、各光学シートの単位プリズムの溝の向きは、互いに異なっていてもよい。
また、面光源装置２０として所望する光学性能等に応じて、上述の光学シート（プリズムシート）６０に限らず、他の光学形状等を有する光学シート等を光学シート６０の観察者側（出光側）等に適宜組み合わせて配置してもよい。
【００２９】
面光源装置２０は、光学シート６０を備えることにより、図２に示すように、導光板３０からその板面の法線方向（第２方向ｄ２）に対して角度をなす方向へ出射する光（例えば、図２に示す光Ｌ１）を、所望の進行方向（第２方向ｄ２方向に平行又は第２方向ｄ２となす角度が小さい方向）へ向けたり、所望の偏光状態に変換したりして液晶パネル１５に入射させることが可能である。
そして、液晶パネル１５に入射した光は、上述したように、液晶層１２において、電圧印加に応じて光の透過又は遮断を画素の形成領域毎に制御され、これにより、液晶パネル１５の表示面１５Ａに像が表示される。
【００３０】
（光学構造体）
次に、光学構造体１００について説明する。
図２及び図３に示すように、本実施形態の光学構造体１００は、シート状の基材１０１と、基材１０１の背面側に設けられた中間層１０５と、中間層１０５の背面側に所定の間隔で配列されたレンズ部１１０と、中間層１０５の背面側であって隣接するレンズ部１１０の間に形成された高屈折率層１０２と、中間層１０５及びレンズ部１１０の背面側に設けられた低屈折率層１０３と、基材１０１の観察者側に設けられた反射抑制層１０４とを備えている。
本実施形態の光学構造体１００は、低屈折率層１０３が表示装置１０の背面側（表示面１５Ａ側）に向けられるように配置され、図２に示すように、低屈折率層１０３が表示面１５Ａに直接的に接している。
【００３１】
基材１０１は、光透過性を有する樹脂製のシート状の基材であり、出光面１０１Ａと出光面１０１Ａに対向して配置された裏面１０１Ｂとを有している。この基材１０１は、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）により形成されたシート状の部材を用いている。
この基材１０１は、その屈折率が、１．４６〜１．５０程度である。
反射抑制層１０４は、基材１０１の出光面１０１Ａ上に設けられた層であり、光学構造体１００へ入射する外光の表面反射を抑制する機能を有している。これにより、外光の表面反射によって表示装置１０に表示される像の視認性が損なわれることを防止できる。なお、反射抑制層１０４は、表示装置１０に対する外光の影響が小さい環境で使用される場合等、表示装置１０の使用環境に応じて光学構造体１００に設けられない形態としてもよい。
【００３２】
中間層１０５は、基材１０１の裏面１０１Ｂ側（背面側）に設けられた層であり、裏面１０１Ｂに沿って延在する層本体１０５Ａと、層本体１０５Ａの背面側（入光側）の面に複数形成された柱状の第２レンズ部１３０とを有している。
第２レンズ部１３０は、その断面形状が、図３等に示すように、中間層１０５の法線方向（第２方向ｄ２）に沿って入光側に凸となる曲線状であり、第１方向ｄ１に沿って所定の間隔で配列され、この配列方向に交差する方向（本実施形態では直交する方向）にその稜線方向が延在している。なお、第２レンズ部１３０の断面形状は、基材１０１とは反対側に凸となる曲線状であれば、自由曲線によるものや、円弧状、楕円の一部形状、長円の一部形状やこれらに近似される曲線形状等、各種曲線形状としてよい。
【００３３】
レンズ部１１０は、柱状であって、図３や図４に示す断面において、中間層１０５の第２レンズ部１３０に対応する位置であって第２レンズ部１３０の背面側（基材１０１側とは反対側）に形成されており、第１方向ｄ１に沿って所定の間隔で配列され、この配列方向に交差する方向（本実施形態では直交する方向）がその長手方向となっている。
図３や図４に示すレンズ部１１０の断面形状は、基材１０１側（出光側）の寸法が低屈折率層１０３側（入光側）の寸法より大きい台形形状である。
また、図３や図４に示すように、レンズ部１１０の基材１０１側端部の第１方向ｄ１に平行な方向での寸法は、第２レンズ部１３０の基材１０１側端部の第１方向ｄ１に平行な方向での寸法と等しい、もしくは、これより大きくなっている。したがって、前述の第２レンズ部１３０は、図３に示す光学構造体１００の断面において、レンズ部１１０内の観察者側位置している。
【００３４】
高屈折率層１０２は、中間層１０５よりも背面側であって隣接するレンズ部１１０間に設けられた層である。この高屈折率層１０２は、レンズ部１１０と同じ材料で形成されている。中間層１０５の法線方向（第２方向ｄ２）において、高屈折率層１０２の背面側の面は、レンズ部１１０の背面側の面よりも観察者側に位置している。
この高屈折率層１０２の第１方向ｄ１両端部は、レンズ部１１０と連続していてもよいし、連続していなくともよい。
また、本実施形態では、光学構造体１００は、高屈折率層１０２を備える形態を示したがこれに限らず、高屈折率層１０２を備えない形態、すなわち、レンズ部１１０間においては、中間層１０５が低屈折率層１０３と接する形態としてもよい。
低屈折率層１０３は、レンズ部１１０及び中間層１０５を覆い、複数のレンズ部１１０による凹凸形状を充填するように、積層された層である。
【００３５】
これらにより、本実施形態では、低屈折率層１０３と高屈折率層１０２との界面、低屈折率層１０３とレンズ部１１０との界面によって凹凸形状１２０が形成されている。なお、光学構造体１００が高屈折率層１０２を備えない場合には、凹凸形状１２０は、低屈折率層１０３と中間層１０５との界面、低屈折率層１０３とレンズ部１１０との界面によって形成される。
【００３６】
凹凸形状１２０は、１つの凹部１２１と１つの凸部１２２とで１周期の形状をなし、この１周期の形状を繰り返し形成することにより構成されている。
凹部１２１の底部と凸部１２２の頂部との中点を通る面方向に延びる基準線ＳＬに対し中間層１０５側に凹んだ部分が凹部１２１に対応し、基準線ＳＬに対し低屈折率層１０３側に凸となる部分が凸部１２２に対応している。
凹部１２１及び凸部１２２は、第１方向ｄ１に配列され、第１方向ｄ１と交差する方向（本実施形態では、直交する方向）に線状に延びている。
【００３７】
凹部１２１、凸部１２２は、図３や図４にに示すように、中間層１０５及び低屈折率層１０３の面方向に沿って延びる平坦部１２１Ａ，１２２Ａをそれぞれ有している。
また、凹部１２１の平坦部１２１Ａと凸部１２２の平坦部１２２Ａとの間に延びる凹凸形状１２０の側面１２０Ｓは、低屈折率層１０３側に凸となる曲面となっている。側面１２０Ｓは、これが接続する平坦部１２１Ａの端点から法線方向に沿って延ばした直線を面方向に越えないように形成されている。これにより、側面１２０Ｓをなすレンズ部１１０を形成する際に、レンズ部１１０を型抜きすることが可能となる。
なお、側面１２０Ｓは、低屈折率層１０３側に凸となる折れ面（多角形状）となっていてもよいし、平面となっていてもよい。
以上のような凹凸形状１２０は、表示面１５Ａから出射される像を表示するための光に対して全反射や屈折、透過等の光学的作用を及ぼすことにより、表示面１５Ａ上に表示される像の表示品質を向上させるために設けられている。
【００３８】
本実施形態において、レンズ部１１０及び高屈折率層１０２は、その屈折率が、基材１０１や中間層１０５、低屈折率層１０３の屈折率よりも高い。レンズ部１１０及び高屈折率層１０２の屈折率は、例えば、１．５５〜１．６７程度とすることが好ましい。
また、中間層１０５は、その屈折率が、レンズ部１１０及び高屈折率層１０２の屈折率よりも低く、低屈折率層１０３及び基材１０１の屈折率よりも高い。中間層１０５の屈折率は、例えば、１．４９〜１．６０程度とすることが好ましい。
低屈折率層１０３は、その屈折率が、レンズ部１１０及び高屈折率層１０２や中間層１０５の屈折率よりも低い。低屈折率層１０３の屈折率は、例えば、１．４０〜１．５２程度とすることが好ましい。
本実施形態において、レンズ部１１０及び低屈折率層１０３は、その屈折率差が、０．０５以上０．２５以下の範囲となるように選択されている。また、レンズ部１１０と中間層１０５との屈折率差は、０．０２以上０．１８以下となるように選択され、中間層１０５と低屈折率層１０３との屈折率差は、０．０２以上０．１５以下となるように選択されている。
【００３９】
本実施形態のレンズ部１１０及び高屈折率層１０２は、光透過性を有する紫外線硬化型樹脂により形成されている。また、中間層１０５は、レンズ部１１０を形成する紫外線硬化型樹脂を主とし、この紫外線硬化型樹脂がＴＡＣ製の基材１０１に塗布されて基材１０１表面が溶解することにより形成される樹脂により形成されている。
この中間層１０５、レンズ部１１０及び高屈折率層１０２は、プライマーを用いなくとも、ＴＡＣ製の基材１０１に対して十分な密着性を有する同一の紫外線硬化型樹脂、より詳しくは、ＴＡＣ製の基材１０１を溶解可能な成分を含有する紫外線硬化型樹脂により形成されている。
【００４０】
基材１０１にこのような紫外線硬化型樹脂を塗付することにより、基材１０１が溶解して紫外線硬化型樹脂に浸透して中間層１０５が形成され、溶解した基材１０１が浸透していない領域がレンズ部１１０及び高屈折率層１０２となっている。中間層１０５の形成に関しては、後述する光学構造体１００の製造方法の説明において説明する。
このような紫外線硬化型樹脂としては、アミド基含有モノマーや水酸基含有モノマー等を含有するアクリレート系紫外線硬化型樹脂が好適である。
【００４１】
前述のように、本実施形態の光学構造体１００は、その厚み方向（第２方向ｄ２）において背面側（液晶パネル１５側）の面は、低屈折率層１０３により形成されている。本実施形態では、低屈折率層１０３は、光透過性を有するアクリル系等の粘着剤により形成され、図２に示すように、光学構造体１００は、低屈折率層１０３によって液晶パネル１５の表示面１５Ａに接合されている。
なお、これに限らず、光透過性及び好適な屈折率を有し、かつ、粘着性を有しない樹脂を用いて低屈折率層１０３を形成し、別途、不図示の粘着剤層を介して光学構造体１００を液晶パネル１５に貼合する形態としてもよい。
【００４２】
次に、図４を参照しつつ凹凸形状１２０についてより詳しく説明する。
図４において、符号θ１は、凹凸形状１２０の側面１２０Ｓが基材１０１の法線方向（ｄ２方向）となす最小角度を示し、符号θ２は、凹凸形状１２０の側面１２０Ｓが基材１０１の法線方向（ｄ２方向）となす最大角度を示している。
最小角度θ１は、側面１２０Ｓの凹部１２１側の端点を通る接線が第２方向ｄ２となす角度である。また、最大角度θ２は、側面１２０Ｓの凸部１２２側の端点を通る接線が第２方向ｄ２となす角度である。
なお、側面１２０Ｓが折れ面である場合、最小角度θ１は、側面１２０Ｓにおける凹部１２１側の端点を含む要素面を通る直線が第２方向ｄ２となす角度となり、最大角度θ２は、側面１２０Ｓにおける凸部１２２側の端点を含む要素面を通る直線がレンズ部１１０及び低屈折率層１０３の界面の法線方向となす角度となる。
また、側面１２０Ｓが平面である場合、最小角度θ１と最大角度θ２とは、等しい。
【００４３】
図４において、符号θ０は、凹凸形状の側面１２０Ｓの両端点を結んだ直線と、基材１０１の法線方向である第２方向ｄ２とにより規定される側面１２０Ｓの「平均斜面角度」を示している。
符号Ｐは、凹凸形状１２０における１つの凹部１２１及び１つの凸部１２２からなる凹凸の１周期の間隔であるピッチを示している。これは、レンズ部１１０及び第２レンズ部１３０の配列ピッチに等しい。
また符号Ｈは、凹部１２１から凸部１２２までの法線方向に沿った凹凸形状１２０の高さを示している。
【００４４】
最大角度θ２と最小角度θ１との差を、斜面角度範囲αと規定する。この斜面角度範囲αが大きい程、側面１２０Ｓの曲率が大きい。本件発明者は、鋭意研究の結果、側面１２０Ｓが曲面又は折れ面である場合、この斜面角度範囲αが３度以上６０度以下となることが、色変化を抑制する観点から好ましいことを知見した。斜面角度範囲αが３度未満や６０度より大きくなると、高角度方向（表示面１５Ａの法線方向に対して大きな角度をなす方向）から観察した場合の色変化が大きくなるため、好ましくない。
また、本件発明者は、平均斜面角度θ０が９度以上１８度以下となることが、色変化を抑制する観点から好ましいことも知見した。平均斜面角度θ０が９度未満や、１８度より大きくなると、高角度方向（表示面１５Ａの法線方向に対して大きな角度をなす方向）から観察した場合の色変化が大きくなるため、好ましくない。
凹凸形状１２０は、上記角度範囲等の条件を満たすことが、表示装置１０の正面視での表示品質を良好に保ちつつ、視野角内における色変化を極めて効果的に抑制する観点から好ましい。
【００４５】
一般的に、ＶＡ方式の液晶パネル１５は、液晶分子の角度でバックライト光量を制御するため、見る角度によって透過してくる光量が異なり、液晶パネル１５の表示面１５Ａの法線方向に対して大きな角度をなす方向は、法線方向に対して光量が小さい。
また、ＶＡ方式の液晶パネル１５から、正面方向に対して大きな角度をなす方向へ出射してくる光は、前述のように発光スペクトルの形状が変化しているので、色再現性が低下している。
そのため、ＶＡ方式の液晶パネル１５は、視野角による輝度変化と色変化が大きく、斜め方向、すなわち、正面方向（表示面１５Ａの法線方向、第２方向ｄ２）に対して大きな角度をなす方向から観察すると、特にスキンカラー（肌色）が白っぽく見えたり、青色や白色が黄色味を帯びて観察されたりする。また、上述のような理由から、ＶＡ方式の液晶パネル１５では、正面方向（表示面１５Ａの法線方向）に対してなす角度が大きくなるにつれて色の階調表現も低下する。
本実施形態の光学構造体１００及び表示装置１０は、そのような正面方向に対して大きな角度方向へ出射する色再現性の高い光の光量を増やし、色変化の抑制や階調表現の向上を図っている。
【００４６】
図５は、実施形態の光学構造体１００において、レンズ部１１０及び第２レンズ部１３０へ入射する光について説明する図である。図５では、光学構造体１００の断面を簡略化し、その出光面及び裏面、凹凸形状１２０（レンズ部１１０）、第２レンズ部１３０等のみを示している。
図５に示すように、光学構造体１００は、液晶パネル１５から正面方向（表示面１５Ａの法線方向）近傍へ出射する光Ｌ２を、側面１２０Ｓ（レンズ部１１０と低屈折率層１０３との界面）で屈折させ、さらに、第２レンズ部１３０とレンズ部１１０との界面で屈折させることにより、正面方向に対して大きな角度をなす方向へ向ける。しかも、第２レンズ部１３０が背面側に凸となる曲面形状であるので、このような光Ｌ２は、その出射方向が拡散される。
【００４７】
また、光学構造体１００は、液晶パネル１５から正面方向に対して大きな角度をなす方向へ出射した光Ｌ３を、側面１２０Ｓ（レンズ部１１０と低屈折率層１０３との界面）や第２レンズ部１３０とレンズ部１１０との界面で屈折させてその進行方向を制御し、光学構造体１００の出光側界面で全反射させて液晶パネル１５側へ戻す。また、第２レンズ部１３０の形状によって、光Ｌ３のように液晶パネル１５から正面方向に対して大きな角度をなす方向へ出射した光が拡散されることにより、光学構造体１００の出光側界面で全反射して液晶パネル１５側へ戻る光量が増える。
【００４８】
このように、色再現性の高い液晶パネル１５から正面方向近傍へ出射する光Ｌ２を、正面方向に対して大きな角度をなす方向へ向け、色再現性の低い液晶パネル１５から正面方向に対して大きな角度をなす方向へ出射した光Ｌ３を液晶パネル１５側へ戻すことにより、本実施形態の光学構造体１００及びこれを備える表示装置１０は、表示装置１０の正面方向に対して大きな角度をなす方向から観察した場合の色再現性の向上や、階調表現の向上を図ることができる。
また、液晶パネル１５から正面方向に対してより大きな角度をなす方向へ出射した光の一部（光Ｌ４）は、平坦部１２２Ａからレンズ部１１０に入射し、側面１２０Ｓで全反射し、第２レンズ部１３０とレンズ部１１０との界面で屈折して拡散され、正面方向やその近傍へ出射される。このような光Ｌ４は、光量が小さく、さらに拡散されるため、正面方向で観察される映像の色再現性を低下させることはない。
また、本実施形態の光学構造体１００は、中間層１０５を備えることにより、低屈折率層１０３と中間層１０５との屈折率差、中間層１０５と基材１０１との屈折率差が小さくなり、各層間の界面での反射を抑制することができ、輝度の向上を図ることができる。
【００４９】
（光学構造体１００の製造方法）
次に、実施形態の光学構造体１００の製造方法の一例を説明する。
図６は、実施形態の光学構造体１００の製造方法の一例を説明する図である。
まず、図６（ａ）に示すように、表面に凹凸形状１２０を賦形する凹凸形状７０１が形成された成形型７００を用意し、図６（ｂ）に示すように、成形型７００の凹凸形状７０１が形成された表面にレンズ部１１０及び高屈折率層１０２を形成する紫外線硬化型樹脂Ｒ１を塗布し、紫外線硬化型樹脂Ｒ１上に、基材１０１を載置する。この際、基材１０１の表面には、紫外線硬化型樹脂Ｒ１との密着性を向上させるためのプライマー等は塗布しない。この紫外線硬化型樹脂Ｒ１は、前述のように、ＴＡＣ製の基材１０１を溶解可能な成分を含有する。
【００５０】
このとき、図６（ｃ）に示すように、紫外線硬化型樹脂が含有する基材１０１を溶解させる成分により、基材１０１の表面が溶解し、溶解したＴＡＣが紫外線硬化型樹脂Ｒ１側へ溶出し浸透する。これにより、中間層１０５の層本体１０５Ａに相当する部分及び第２レンズ部１３０となる領域に、溶解したＴＡＣが紫外線硬化型樹脂Ｒ１に浸透した樹脂Ｒ２が形成される。
基材１０１は、紫外線硬化型樹脂Ｒ１よりも屈折率が低いため、基材１０１から溶解したＴＡＣが紫外線硬化型樹脂Ｒ１に浸透した樹脂Ｒの屈折率、すなわち、中間層１０５の屈折率は、レンズ部１１０及び高屈折率層１０２よりも小さく、基材１０１より大きくなる。
【００５１】
次に、図６（ｄ）に示すように、紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂Ｒ１及び樹脂Ｒ２を硬化させる。これにより、レンズ部１１０及び高屈折率層１０２、中間層１０５が硬化し、形成される。これにより、中間層１０５の第２レンズ部１３０は、レンズ部１１０との位置合わせ等を行うことなく、形成される。
次に、図６（ｅ），（ｆ）に示すように、成形型から基材１０１及び中間層１０５、レンズ部１１０の積層体を離型し、低屈折率層１０３を形成する樹脂を塗布し、レンズ部１１０と中間層１０５による凹凸形状１２０を埋めて平坦化する。低屈折率層１０３が粘着剤である場合には、上述の平坦化により光学構造体１００が形成され、この後、液晶パネル１５に貼合してもよいし、剥離シート等を積層して輸送や保管可能としてもよい。
また、低屈折率層１０３を形成する樹脂が粘着剤ではない場合には、塗布した低屈折率層１０３を形成する樹脂を硬化させ、光学構造体１００が形成される。
【００５２】
なお、反射抑制層１０４は、図６及び上述の説明では省略したが、予め基材１０１の片面に形成されていてもよいし。レンズ部１１０形成後や、低屈折率層１０３形成後に、基材１０１上に形成してもよい。
また、図６では、成形型７００は、平板状である例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、周側面に賦型用の凹凸形状が形成されたシリンダー状としてもよい。
【００５３】
（実施例と比較例との比較）
ここで、本実施形態の実施例の光学構造体１００と、比較例の光学構造体５００とを作成し、その断面形状を確認した。
次に、この実施例の光学構造体１００を備える実施例の表示装置１０、比較例の光学構造体５００を備える比較例１の表示装置、光学構造体を備えない比較例２の表示装置を作成し、色変化について調べた。また、比較例の光学構造体５００と実施例の光学構造体１００については、各光学構造体に入射した光の様子をシミュレーションにより確認した。
【００５４】
図７は、実施例の光学構造体１００及び比較例の光学構造体５００の断面写真である。図７（ａ）は、実施例の光学構造体１００の断面写真であり、図７（ｂ）は、比較例の光学構造体５００の断面写真である。なお、図７では、実施例及び比較例の光学構造体について、いずれも低屈折率層１０３を形成する前の状態での断面写真を示している。
実施例の光学構造体１００は、図７（ａ）に示すように、中間層１０５が形成され、レンズ部１１０に対応する位置に第２レンズ部１３０が形成されている。
【００５５】
比較例の光学構造体５００は、基材１０１の片面にプライマーを塗付し、その上に、実施例と同様の成形型により、レンズ部５１０を有する紫外線硬化型樹脂層５０２が形成されている。この紫外線硬化型樹脂層５０２は、低屈折率層１０３及び基材１０１よりも屈折率が高い。図７（ｂ）に示すように、比較例の光学構造体５００は、紫外線硬化型樹脂層５０２にレンズ部１１０が一体に形成されているが、中間層１０５は形成されていない。また、比較例の光学構造体５００において、紫外線硬化型樹脂層５０２のレンズ部１１０による凹凸形状は、実施例の光学構造体１００における中間層１０５とレンズ部１１０とによる凹凸形状１２０と、同様の形状である。
【００５６】
図８は、実施例の光学構造体１００における光線追跡図である。
図９は、比較例の光学構造体５００における光線追跡図である。
図８，図９は、本実施形態の実施例の光学構造体１００及び比較例の光学構造体５００の断面において、入射角度５２度で入射した場合の光の様子を示している。
図１０は、実施例の表示装置１０及び比較例１，２の表示装置での色変化を示すグラフである。
【００５７】
実施例の光学構造体において、各部の寸法等は以下の通りである。
基材１０１：ＴＡＣ製、厚さ６０μｍ、屈折率１．４９
中間層１０５：ジメチルアクリルアミド含有のアクリレート系紫外線硬化型樹脂を基材１０１に塗布することにより形成された樹脂層、屈折率１．５２
レンズ部１１０：ジメチルアクリルアミド含有のアクリレート系紫外線硬化型樹脂、屈折率１．６２、斜面角度範囲α＝１９．５、平均斜面角度θ０＝１１．２、ピッチＰ＝３３．０μｍ、高さＨ＝１６．５μｍ
高屈折率層１０２：ジメチルアクリルアミド含有のアクリレート系紫外線硬化型樹脂、屈折率１．６２
低屈折率層１０３：アクリル系粘着剤、屈折率１．４８
【００５８】
比較例の光学構造体５００は、中間層１０５を備えておらず、紫外線硬化型樹脂層５０２にレンズ部１１０が一体に形成されている点が異なる以外は、実施例の光学構造体１００と同様の形状である。
紫外線硬化型樹脂層５０２：アクリレート系紫外線硬化型樹脂、屈折率１．６２
【００５９】
比較例の光学構造体５００は、レンズ部１１０及び紫外線硬化型樹脂層５０２と低屈折率層１０３との界面（凹凸形状１２０）により、前述の図５による説明等に記載したように、正面方向（表示面１５Ａの法線方向、第２方向ｄ２）に対して大きな角度をなす方向から入射した光（色再現性の低い光）の一部を、出光側の界面で全反射させて液晶パネルに戻し、また、正面方向及び正面方向に対して小さな角度をなす方向から入射した光の一部を、正面方向に対して大きな角度をなす方向へ向けて出射することは可能である。しかし、比較例の光学構造体５００は、第２レンズ部１３０を備えていないので、いずれの方向に出射する場合にも拡散が小さい。
【００６０】
図９では、入射角度５２度、すなわち、正面方向に対して５２度をなす斜め方向から比較例の光学構造体５００に入射した光の様子を示しており、入射した光が、低屈折率層１０３とレンズ部１１０との界面で全反射や屈折する等により、正面近傍や、正面方向に対して角度をなす斜め方向へ向かって出射しているが、いずれの方向に出射する光も拡散が小さい。また、図９では、比較例の光学構造体５００の出光側の界面で全反射して背面側へ戻される光がない。
【００６１】
これに対して、実施例の光学構造体１００は、前述の図５による説明等に記載したように、レンズ部１１０及び高屈折率層１０２と低屈折率層１０３との界面（凹凸形状１２０）、及び、レンズ部１１０と凸曲面状の第２レンズ部１３０との界面により、正面方向に対して大きな角度をなす方向から入射した光（色再現性の低い光）の一部を、屈折させて拡散させ、出光側の界面で全反射させて液晶パネルに戻し、また、正面方向及び正面方向に対して小さな角度をなす方向から入射した光（色再現性の高い光）の一部を、正面方向に対して大きな角度をなす方向へ向け、拡散させて出射する。
【００６２】
図８では、正面方向に対して５２度をなす斜め方向から実施例の光学構造体１００に入射した光の様子を示しており、入射した光が、低屈折率層１０３とレンズ部１１０との界面で屈折又は全反射し、さらに、第２レンズ部１３０とレンズ部１１０との界面で屈折することにより、正面近傍方向、正面方向に対して角度をなす方向（特に、正面方向に対して大きな角度をなす方向）へより大きく拡散されて出射されている。
したがって、実施例の表示装置１０では、視野角を拡大し、視野角内での輝度を十分に保つことができ、また、色再現性及び階調表現を向上させることができる。
【００６３】
また、図８に示すように、実施例の光学構造体１００は、正面方向に対して大きな角度をなす方向から入射した光を第２レンズ部１３０とレンズ部１１０との界面で屈折させて拡散することにより、光学構造体１００の出光面で全反射して液晶パネル１５側へ向かう光を比較例の光学構造体５００に比して増大させることができる。これにより、実施例の光学構造体１００は、色再現性や階調表現の向上等をさらに高めることができる。
【００６４】
図１０に示すグラフにおいて、横軸は、実施例及び比較例１，２の表示装置から出射される光の視野角中の角度を示し、縦軸は、色変化Δｕ’ｖ’を示している。この図１０に示すグラフには、各表示装置から出射される光の視野角内の色変化の大きさが示されている。
なお、横軸に示される角度が０度である場合は、法線方向（表示装置の正面方向）に沿って視認されたことを意味し、例えば、３０度は、法線方向に対して３０度傾斜した方向に沿って視認されたことを意味する。
また、縦軸に示す色変化Δｕ’ｖ’は、色の差を示し、均等色空間におけるｕ’とｖ’とで規定される色から計算される。ある視野角中の角度θにおけるΔｕ’ｖ’の値は、次の式（１）で表わされる。
【００６５】
【数１】
2018205414.tif 000003
【００６６】
式（１）における均等色空間の色座標であるｕ’とｖ’は、それぞれ次の式（２−１），（２−２）で表わされる。
【００６７】
【数２】
2018205414.tif 000004
【００６８】
なお、上記の各式において、ｘとｙは、ＣＩＥ１９３１色空間（ＣＩＥ  ｘｙＹ色空間）で規定される色座標である。
また、図１０に示す色変化の評価においては、光学構造体を設ける表示装置の本体として、ソニー社製のマルチドメイン型ＶＡ型液晶表示装置を用いた。なお、比較例２の表示装置に関しては、光学構造体を載置せず、この表示装置の本体のみを用いた。
まず、この表示装置の本体において光学構造体無し（すなわち、比較例２の表示装置）で、パターンジェネレータによってブルーの画像を表示した際の色変化を測定した。次に、この表示装置の本体に実施例、比較例の光学構造体をそれぞれ設けて、上記と同様の画像を表示した際の色変化を測定した。これらの色変化の測定には、トプコン社製の「分光放射計  ＳＲ−２」を用いた。
【００６９】
図１０を参照すると、実施例の光学構造体１００が設けられた実施例の表示装置や比較例の光学構造体５００が設けられた比較例１の表示装置では、光学構造体１００が設けられていない比較例２の表示装置に比較して、視野角内の色変化が抑制されていることが分かる。
一方で、このうち、実施例の表示装置１０は、特に、視野角内の４０〜６０度の範囲で、比較例１の表示装置に比べて、色変化を抑制していることがわかる。これは、前述の図５及び図８等に示すように、第２レンズ部１３０の界面における光の屈折による拡散効果によるものである。
従って、以上のことから、本実施形態によれば、表示装置の正面視での表示品質を良好に保ちながら、視野角を拡大し、視野角内の色再現性や色の階調表現の向上を図ることができる光学構造体１００及びそれを備えた表示装置１０を提供することができ、斜め方向から観察した場合の色再現性や階調表現の低下を効果的に抑制することができる。
【００７０】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）実施形態において、光学構造体１００は、凹凸形状１２０が基材１０１よりも出光側に位置する形態としてもよい。
図１１は、光学構造体１００の変形形態の一例を示す図である。図１１では、理解を容易にするために、光学構造体１００の変形形態と液晶パネル１５とを示している。
図１１に示すように、光学構造体１００は、基材１０１を背面側（液晶パネル１５側）として、液晶パネル１５の観察者側に配置される形態としてもよい。このとき、基材１０１と液晶パネル１５との間に粘着剤層等による不図示の接合層を形成し、この接合層により貼合される形態としてもよい。
このような形態としても、表示装置１０を斜め方向から観察する観察者に、十分な色再現性や階調表現を有する良好な映像を表示できる。
【００７１】
（２）実施形態において、レンズ部の屈折率が中間層等よりも小さくなる形態としてもよい。
図１２は、光学構造体１００の変形形態の一例を示す図である。図１２では、理解を容易にするために、光学構造体１００の変形形態と液晶パネル１５とを示している。
この変形形態の光学構造体１００では、図１２に示すように、基材１０１の背面側（反射抑制層１０４側とは反対側）に、中間層１０７が形成され、第２レンズ部１５０に対応してレンズ部１６０が形成され、隣り合うレンズ部１６０間に低屈折率層１０９が形成され、レンズ部１６０等による凹凸形状を高屈折率層１０８が埋めるように積層されている。
各部の屈折率は、高い方から、高屈折率層１０８、中間層１０７、基材１０１、レンズ部１６０及び低屈折率層１０９の順となっている。レンズ部１６０と低屈折率層１０９とは、同じ材料により形成されており、屈折率が等しい。中間層１０７の屈折率は、基材１０１（ＴＡＣ製）より低く、レンズ部１６０及び低屈折率層１０９よりも高い。また、高屈折率層１０８、レンズ部１６０及び低屈折率層１０９の屈折率は、それぞれ前述の実施形態のレンズ部１１０及び高屈折率層１０２、低屈折率層１０３の屈折率に相当する形態としてよい。
このような形態としても、表示装置１０を斜め方向から観察する観察者に、十分な色再現性や階調表現を有する良好な映像を表示できる。
【００７２】
（３）実施形態に示した光学構造体１００の製造方法に限らず、光学構造体１００の製造方法は、適宜選択してよい。
例えば、基材１０１の片面に、レンズ部１１０より低く低屈折率層１０３より高い屈折率を有し、かつ、光透過性を有する樹脂により、中間層１０５（層本体１０５Ａ及び第２レンズ部１３０）を成形型等により成形し、その上から、光透過性を有し、中間層１０５よりも高い屈折率を有する樹脂により、レンズ部１１０を形成し、レンズ部１１０の凹凸形状を充填して平坦化するように低屈折率層１０３を形成する製法を採用してもよい。
このような製造方法を採用した場合には、レンズ部１１０形成時のレンズ部１１０と第２レンズ部１３０との位置合わせ等が必要になるため、前述の実施形態で示した製造方法の方がより容易に光学構造体１００を製造できる。しかし、この製造方法により製造した場合にも、実施形態の光学構造体１００及び表示装置１０と同等の効果を奏することができる。
【００７３】
（４）実施形態において、光学構造体１００は、基材１０１の観察者側に反射抑制層１０４を備える例を示したが、これに限らず、例えば、ハードコート層や、帯電防止層、防汚れ層等を備える形態としてもよいし、これらの層が複数積層された形態としてもよい。
【００７４】
（５）実施形態において、面光源装置２０は、光源２４が導光板３０の入光面３３に対面する位置に加え、反対面３４に対面する位置にも設けられる形態、所謂、２灯式の面光源装置としてもよい。この場合、光学シート６０の単位プリズム７０や、導光板３０の裏面３２の凹凸形状は、第１方向ｄ１において対称な形状とする等、適宜形状やその配列等を変更してよい。
また、実施形態において、面光源装置２０は、エッジライト型に限らず、直下型の面光源装置としてもよい。
【００７５】
（６）実施形態において、中間層１０５は、第２レンズ部１３０を備えている例を支援したが、これに限らず、例えば、中間層１０５の背面側（レンズ部１１０及び低屈折率層１０３側）の面が略平面状となる形態としてもよいし、中間層１０５の背面側の面が緩やかな凹凸形状（うねり）を有する形態としてもよい。
図１３は、光学構造体１００の変形形態の一例を示す図である。図１３では、中間層１０５の背面側の面が略平面状である例を示している。
図１４は、光学構造体１００の変形形態の一例の断面写真である。図１４では、中間層１０５の背面側の面（中間層１０５とレンズ部１１０及び高屈折率層１０２との界面）が緩やかな凹凸形状（うねり）を有する例を示している。また、図１４では、低屈折率層１０３を形成する前の状態での光学構造体１００の変形形態の一例の断面写真を示している。
【００７６】
中間層１０５の背面側の面が略平面状である形態では、前述の実施形態の実施例の光学構造体１００に比して色再現性の向上や階調表現の向上等の効果は小さい。しかし、この形態では、前述の比較例の光学構造体５００に比して、中間層１０５によって、基材１０１と紫外線硬化型樹脂Ｒ１による層との密着性が向上し、かつ、基材１０１とレンズ部１１０及び高屈折率層１０２との間に中間層１０５が形成されることにより、各層間での屈折率差が小さくなり、界面での反射による光量損失を低減して光の透過率を向上させることができる。
また、中間層１０５の背面側の面がゆるやかな凹凸形状を有する形態では、上述の密着性や透過率の向上の効果に加え、中間層１０５とレンズ部１１０及び高屈折率層１０２との界面の凹凸形状により、第２レンズ部１３０による拡散効果に比べて小さいが、拡散効果を奏することができる。なお、中間層１０５の背面側の面の凹凸形状は、不規則な形状であってもよいし、規則性を有していてもよい。
【００７７】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００７８】
１０    表示装置
１５    液晶パネル
２０    面光源装置
２４    光源
２８    反射シート
３０    導光板
６０    光学シート（プリズムシート）
１００    光学構造体
１０１    基材
１０５    中間層
１１０    レンズ部
１０３    低屈折率層
１０４    反射抑制層
１２０    凹凸形状
１３０    第２レンズ部
【図１】
2018205414.tif 000005
【図２】
2018205414.tif 000006
【図３】
2018205414.tif 000007
【図４】
2018205414.tif 000008
【図５】
2018205414.tif 000009
【図６】
2018205414.tif 000010
【図７】
2018205414.tif 000011
【図８】
2018205414.tif 000012
【図９】
2018205414.tif 000013
【図１０】
2018205414.tif 000014
【図１１】
2018205414.tif 000015
【図１２】
2018205414.tif 000016
【図１３】
2018205414.tif 000017
【図１４】
2018205414.tif 000018