(57)【要約】【課題】集光機能を有する光学シートにて、サイドローブ光を減らし、正面輝度や輝度角度分布拡大にまわして光の利用効率を向上させる。この光学シートを用いた光学シート組合せ体や液晶表示装置を提供する。【解決手段】光学シート１０は、本体部１の一方の面に多数配列した柱状単位レンズ２の主切断面形状を、頂部Ｖ側と底部Ｂ側の少なくとも２区間で異なる放物線P１，Ｐ２で形成し、座標軸を頂部がＺ＝０で本体部側を負の方向、Ｚ軸の直交方向がＸ軸で頂部がＸ＝０のとき、放物線式を、頂部側がＺ＝−ａＸ2、底部側がＺ＝−ｂＸ2＋ｈで、且つａ＜ｂとする（但しａ、ｂ及びｈは正の数）。幅Ｗ／２≧高さＨが良い。この光学シートを三角柱単位レンズからなる別の光学シートと配列方向を直交させて重ね合わせ光学シート組合せ体とし、この組合わせ体を面光源と液晶パネル間に配置し液晶表示装置とする。【選択図】図１
2011248346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部の一方の面上に、柱状単位レンズがその長手方向を互いに平行にして多数配列した光学シートにおいて、
該柱状単位レンズの長手方向に直交する主切断面に於ける主切断面形状が、放物線の一部からなり、且つ該主切断面形状が、その頂部から本体部側の底部に至るまでの区間を少なくとも頂部側と底部側の２区間で異なる放物線を用いた形状であり、
座標軸を、頂部をＺ＝０として該頂部に対して本体部側をＺ軸の負の方向、該主切断面内に於いて該Ｚ軸に直交する方向をＸ軸として頂部をＸ＝０としたときに、
前記異なる放物線の式が、
頂部側がＺ＝−ａＸ2であり、底部側がＺ＝−ｂＸ2＋ｈであり、且つａ＜ｂである、
（但しａ、ｂ及びｈは正の数）、
少なくとも２つの放物線を用いた断面形状である、光学シート。
【請求項２】
請求項１記載の光学シートと、該光学シートの本体部とは別の第２の本体部の一方の面上に主切断面形状が三角形の柱状単位プリズムをその長手方向を互いに平行にして多数配列した三角柱プリズムシートからなる第２の光学シートとを、該第２の光学シートの柱状単位プリズムの配列方向と前記光学シートの柱状単位レンズの配列方向とを互いに直交させて重ね合せた、光学シート組合せ体。
【請求項３】
請求項２記載の光学シート組合せ体を、面光源と液晶パネルとの間に、上記光学シートを液晶パネル側に且つその柱状単位レンズを該液晶パネル側に向けて配置し、上記第２の光学シートを面光源側に且つその柱状単位プリズムを該液晶パネル側に向けて配置した、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光機能を有する光学シートに関し、特に、サイドローブ光が少ない光学シートに関する。また、本発明は、該光学シートを用いた光学シート組合せ体と、該光学シート組合せ体を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の背面光源（バックライト）では、面光源からの光の進行方向を変化させる複数の光学シート等を備えている。この様な光学シートの中に、光源光の進行方向を正面方向へ絞り込み、正面輝度を向上させる集光シートと呼ばれる光学シートがある。
【０００３】
この様な集光機能を有する光学シート（レンズシート乃至はプリズムシートとも呼ばれている）としては、例えば、以下のものがあった。
１）特許文献１等に記載されている様な、主切断面形状が三角形からなる柱状単位プリズム（三角柱単位プリズム）を、その長手方向を互いに平行にして、該長手方向に直交する方向に多数配列した光学シート（三角柱プリズムシート）。
２）特許文献２等に記載されている様な、主切断面形状が、楕円や放物線の一部からなる柱状単位レンズを、その長手方向を互いに平行にして、該長手方向に直交する方向に多数配列した光学シート。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２３０２２８号公報
【特許文献２】特許第４４４３７２４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、従来の特許文献１等で開示される三角柱単位プリズムを用いた光学シートでは、正面輝度は向上するものの、正面方向からの傾斜角度で６０度から９０度の間の方向にも、いわゆるサイドローブと呼ばれる輝度角度分布に於けるピークが生じる。サイドローブとなって放出されるサイドローブ光は、液晶表示装置の画像観察には利用されない無駄な光であり、その分、正面輝度に寄与する光線が減っており、光の利用効率上好ましいことではない。
又、特に、画面上に於いて当該集光シートを、その稜線方向が上下（鉛直）方向を向く様に配置し、画像観察者の左右（水平）方向に光源光を集光する場合、通常、画面の法線方向（正面方向）から最大３０〜４０度程度の視野角からでも充分な輝度が得られる輝度角度分布が求められる。しかし、三角柱プリズムシートは、正面輝度（法線方向輝度）は高いものの、上記の様なサイドローブ光の分、法線方向から３０乃至４０度迄の間の輝度が角度と共に急峻に減少する特性を持つ。その為、高正面輝度と高輝度角度分布との両立性の点で充分であった。
また、特許文献２などで開示された様な、主切断面形状に楕円や放物線の一部を用いた光学シートの方は、三角柱プリズムシートに比べて、法線方向から３０乃至４０度迄の間の輝度が角度に伴って減少する程度が小さい特性を持つ為、高輝度角度分布特性の点で、より優れる。しかし、逆に、三角柱プリズムシートに比べて、法線方向の輝度は低下する。それ故、やはり高正面輝度と高輝度角度分布との両立性の点で充分とはいえなかった。
【０００６】
すなわち、本発明の課題は、サイドローブを減らして、その分、無駄になっていた光を正面輝度や輝度角度分布の拡大（高視野角化）等に利用することを可能にして、光の利用効率を向上できる、高正面輝度と高輝度角度分布（高視野角化）との両立性に優れた、集光機能を有する光学シートを提供することである。また、該光学シートを用いた光学シート組合せ体と、液晶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】
【０００７】
本発明による光学シートは、本体部の一方の面上に、柱状単位レンズがその長手方向を互いに平行にして多数配列した光学シートにおいて、該柱状単位レンズの長手方向に直交する主切断面に於ける主切断面形状が、放物線の一部からなり、且つ該主切断面形状が、その頂部から本体部側の底部に至るまでの区間を少なくとも頂部側と底部側の２区間で異なる放物線を用いた形状であり、座標軸を、頂部をＺ＝０として該頂部に対して本体部側をＺ軸の負の方向、該主切断面内に於いて該Ｚ軸に直交する方向をＸ軸として頂部をＸ＝０としたときに、前記異なる放物線の式が、頂部側がＺ＝−ａＸ2であり、底部側がＺ＝−ｂＸ2＋ｈであり、且つａ＜ｂである、（但しａ、ｂ及びｈは正の数）、少なくとも２つの放物線を用いた断面形状である、光学シート。
【０００８】
本発明による光学シート組合せ体は、上記光学シートと、該光学シートの本体部とは別の第２の本体部の一方の面上に主切断面形状が三角形の柱状単位プリズムをその長手方向を互いに平行にして多数配列した三角柱プリズムシートからなる第２の光学シートとを、該第２の光学シートの柱状単位プリズムの配列方向と前記光学シートの柱状単位レンズの配列方向とを互いに直交させて重ね合せた、構成とした。
【０００９】
本発明による液晶表示装置は、上記光学シート組合せ体を、面光源と液晶パネルとの間に、前記光学シートを液晶パネル側に且つその柱状単位レンズを該液晶パネル側に向けて配置し、上記第２の光学シートを面光源側に且つその柱状単位プリズムを該液晶パネル側に向けて配置した、構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、単一の放物線ではなく、頂部側と底部側とで異なる少なくとも２つ以上の放物線を用いて、単一の放物線では実現出来ない様な底部側での傾斜を急にした断面形状にした結果、正面輝度を確保しつつサイドローブを減らせる。また、サイドローブとして無駄になっていた光を有効利用して正面輝度向上と輝度角度分布の拡大（高視野角化）の両立もできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による光学シートを説明する斜視図（ａ）と、柱状単位レンズの主切断面形状とを概念的に説明する断面図（ｂ）。
【図２】サイドローブを輝度角度分布グラフで、（ａ）本発明による光学シート（正面輝度重視タイプ）と、（ｂ）従来の光学シートを比較する図面。
【図３】本発明による別の光学シート（輝度角度分布重視タイプ）の輝度角度分布グラフを説明する図面。
【図４】本発明による光学シート組合せ体を概念的に説明する斜視図。
【図５】本発明による液晶表示装置を概念的に説明する断面図。
【図６】本発明による光学シートを適用した面光源装置の構成例を示す断面図。
【図７】本発明による光学シートを適用した面光源装置に於ける光の集光と広視野角化のメカニズムを説明する断面図。
【図８】本発明による光学シートを適用した面光源装置の別の構成例（拡散層あり）を示す断面図。
【図９】本発明による光学シートを適用した面光源装置の別の構成例（偏光板あり）を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
《光学シート》
本発明の光学シートは、図１（ａ）の斜視図に示される光学シート１０の様に、本体部１の一方の面（ＸＹ面に平行な面で図面で上方の面）上に、２つ以上の放物線の各々一部を用いた特定の主切断面形状を有する柱状単位レンズ２が、その長手方向（Ｙ軸方向）を互いに平行にして、長手方向に直交する方向（Ｘ軸方向）に多数配列した光学シートである。
なお、この光学シート１０は、本体部１に対して柱状単位レンズ２側を観察者Ｓ側、つまり本体部１の他方の面（図面下側の面）を入光面として、柱状単位レンズ２の外面（図面上側の面）を出光面とする、使用法のとき、サイドローブ低減効果が得られる。
【００１４】
なお、柱状単位レンズ２の頂部Ｖは、放物線の頂点となっているので、従来の主切断面形状が三角形の三角柱単位プリズムの様に、頂部Ｖは微分不可能な明確な稜線を成さない。なお、頂部Ｖとは、Ｚ座標値が最も大きい部分であり、具体的には放物線の頂点となっているが、放物線自体の固有の頂点と主切断面形状に於ける最高位の「頂点」とを区別して呼ぶ為に、呼び名を変えてある。
【００１５】
更に、該柱状単位レンズ２の主切断面形状を、より詳しく説明したのが、図１（ｂ）の断面図である。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）を含めて、本発明では、直交座標系として、柱状単位レンズ２の配列方向をＸ軸、柱状単位レンズ２の長手方向（単位レンズが延びる延在方向）をＹ軸、柱状単位レンズ２の高さ方向をＺ軸（より正確には高さの高い方向を正の方向）にとる。また、このＺ軸は、本体部１の一方の面（ＸＹ平面と平行な面）と直交する法線方向となる。そして、図１（ｂ）に於いては柱状単位レンズ２の頂部Ｖの位置座標をＺ＝０として表示してある。従って、図１（ｂ）の断面図は、ＸＺ平面に於ける断面図であり、図示の第１の放物線Ｐ１の頂点がＸＺ平面の原点（０，０）として図示してある。
なお、図面は概念図であり分かり易くする為に、実物とは縦横の縮尺などは異なることがある。
【００１６】
［放物線による主切断面形状］
図１（ｂ）に例示する実施形態では、柱状単位レンズ２の主切断面形状は、２つの放物線の夫々一部を用いた形状であり、頂部Ｖ側の形状が第１の放物線Ｐ１の一部から成り、本体部１に接続する側の底部Ｂ側が、第２の放物線Ｐ２の一部から成っている。また、これら放物線Ｐ１及び放物線Ｐ２の交点が、頂部Ｖと底部Ｂとの間に存在するが、そのままの交点では、微分不可能な外側に尖った尖点が生じるが、本実施形態では、この交点の近傍は曲線で滑らかに（微分可能に）接続した接続部Ｃとしてある。なお、交点近傍を滑らかに接続させる曲線としては、円、楕円、放物線、双曲線、スプライン曲線その他自由曲線など任意で良い。また、尖点があるままの形状としても良い。また、図１（ｂ）では、主切断面形状の形成に利用しなかった部分の放物線Ｐ１及び放物線Ｐ２を、夫々破線で示してある。
【００１７】
なお、接続部Ｃで、曲線で滑らかにする交点を含む範囲は、例えば、柱状単位レンズ２の高さＨに対する百分率で捉えれば、５〜２０％の範囲とすることができる。また、この様に、本発明で２つ以上の放物線を用いたが、その他の曲線が主要な部分（主切断面形状の輪郭線の全長に対する主要な長さ、少なくとも５０％超過）を占めなければ、円、楕円などのその他の曲線から描かれる部分があっても良い。
【００１８】
２つの放物線Ｐ１及びＰ２は、Ｘ軸方向では共に頂点の座標Ｘ＝０を有し、Ｚ軸方向では、頂部Ｖ側の放物線Ｐ１の頂点は当然に座標Ｚ＝０を有する。但し、底部Ｂ側の放物線Ｐ２の頂点は、座標Ｚ＝ｈ（但しｈは正の数）を持たせることで、放物線Ｐ１と放物線Ｐ２が、接続部Ｃの領域で交差させることができる。
【００１９】
なお、Ｚ軸に対して（左右）対称でＸ＝０が常に頂点となる放物線は、その放物線式として、関数Ｚ（Ｘ）＝−ａＸ2＋ｈで表される。従って、係数ａ及びｈを、頂部側の放物線Ｐ１では係数ａ１及びｈ１、底部側の放物線Ｐ２では係数ａ２及びｈ２とすると、ｈ１＝０、ｈ２＞０なる条件を満たす。また、ａ１＜ａ２なる条件を満たす。従って、Ｘ＝０に頂点を有する放物線によって形成される柱状単位レンズ２の主切断面形状は左右対称形となる。ちなみに、以上のｈ１、ａ１、及びａ２の条件は、相対的に、頂部側の放物線の方が曲率が小さく（傾斜が緩慢）、底部側の放物線の方が曲率が大きく（傾斜が急峻）なる様に選択されることを意味する。
なお、接続部Ｃの位置は、柱状単位レンズ２の高さＨ方向の位置で示せば、高さＨの底部側からの百分率で示せば、例えば２５〜７５％にとることができる。
また、前記放物線に於ける係数ｈは、異なる放物線同士が交差する様に設定する。放物線同士の交点の位置（Ｚ軸座標値、Ｘ軸座標値）は、このｈと、ａ１及びａ２の値によって、変えることができる。
【００２０】
また、この様に２以上の放物線を重ねて、多重にした放物線によって形成される主切断面形状の柱状単位レンズ２は、その本体部１に接続する底部の幅Ｗと、本体部１から頂部Ｖまでの高さＨとの関係は、サイドローブを少なくする作用効果の点で、好ましくは、Ｗ／２≧Ｈとするのが良い。従って、特に、サイドローブを減らして正面輝度の方を重視する設計の場合は、Ｗ／２＞Ｈとなるようする。又、特に、多少サイドローブを殘しても、高輝度角度分布（高視野角）の方を重視する設計の場合は、Ｗ／２≦Ｈ（二等辺三角形に外接）となるようにする。典型的には、Ｗ／２＝Ｈ（主切断面形状の外輪郭形状が直角二等辺三角形に外接する形態）とする場合が挙げられる。
なお、柱状単位レンズ２の配列は隙間なく配列するのが光の素通りを防げる点で好ましく、従って、配列周期Ｐは、底部の幅Ｗと同じとなる。
【００２１】
また、サイドローブを少なくする作用効果の点で、前記放物線式における係数ａ１とａ２は、長さの単位をμｍとしたときに、例えば、頂部Ｖ側のａ１は、０．０１≦ａ１≦０．０６、及び底部側のａ２は、０．０１≦ａ２≦０．０６として、この範囲内でａ１とａ２の大小関係を設定すると良い。一例として、頂部Ｖ側の係数ａ１は０．０２、底部Ｂ側の係数ａ２は０．０５とする等である。なお、長さの単位をｍｍとしたときは、ａ１、ａ２の上記値は１０００倍となる（なおｈ１は当然１／１０００の値となる）。
【００２２】
以上の様な柱状単位レンズ２自体の寸法は、例えば幅Ｗは２０〜２００μｍ、高さＨは１０〜１００μｍ等である。一例を挙げれば、幅Ｗ５０μｍ、高さＨ２５μｍであり（Ｈ／Ｗ＝０．５）、これを隙間なく配列し、配列周期Ｐは５０μｍである。
尚、本発明に於いて、該主切断面形状が特定の放物線であるというときの「放物線」とは、数学的概念としての厳密な意味での放物線のみには限定されない。厳密な放物線に僅かの変調を加えたものも包含される。例えば、（１）厳密な意味での放物線を折線近似したもの、具体的には、（１−１）放物線上に配列した離散的な複数（好ましくは１０以上の）の点について、隣接した点同士を線分で結んだ多角形。（１−２）放物線に内接する多角形（好ましくは１０角形以上）。（１−３）放物線に外接する多角形（好ましくは１０角形以上）。（２）放物線の一部区間又は全区間に於いて変形を加えて放物線から僅かに変位（好ましくは各Ｚ座標値の５％以内）させた曲線。等が挙げられる。
本発明に於いて、これらの厳密な放物線を変調したものの中で、得られた光学シートの光学特性が厳密な放物線を用いた物と実用上で有意差の無い、且つ本願発明の作用効果を奏し得るものであれば、本発明に於ける「放物線」に包含されるものとする。
【００２３】
［輝度角度分布］
以上の様な、２以上の放物線を用いた柱状単位レンズ２とすることで、正面輝度を適度に維持しつつ、サイドローブを効果的に減らすことができる。また、法線方向（正面方向）に対して斜めに出光する光の角度分布（輝度の角度分布）も広くし、高視野角化することもできる。
【００２４】
ここで、図２に示す図面は、サイドローブを、本発明による光学シート（第１実施形態）と、従来の光学シートとを輝度角度分布で比較するグラフである。同図のグラフは、柱状単位レンズ２の配列方向であるＸ軸方向を含むＸＺ平面内に於ける法線方向（Ｚ軸の正の向き）を０度とした時の法線方向からの角度である視野角を横軸にとり、視野角０度の時の輝度を１とした時の相対輝度を縦軸にとったときの、輝度の角度分布を示すグラフである。
そして、図２（ｂ）に示す従来の光学シートは主切断面形状が直角二等辺三角形（且つ夾角が直角の頂点を本体部と反対側向きとする）の三角柱単位プリズムを用いたものであり、これに対して、本発明の放物線を多重に用いた柱状単位レンズ２では、図２（ａ）に示す様に、視野角８０度近辺に存在したサイドローブが激減している（サイドローブのピーク輝度で０．８から０．３に低減）ことが確認できる。また、輝度の角度分布も広くなっていることが確認できる。
なお、図２（ａ）の様な輝度角度分布を与える柱状単位レンズ２の一例を挙げれば、例えば、長さの単位をμｍとしたときに、高さＨ／幅Ｗが０．４８の縦横比で、主切断面形状を形成する放物線には、２つの放物線を用い、頂部Ｖ側では、Ｚ＝−０．０３０×Ｘ2、底部Ｂ側では、Ｚ＝−０．０３５×Ｘ2＋７を用い、これら二つの放物線は高さＨの８１／１００の底部側からの位置での交差部分を曲線で滑らかに変調して接続部Ｃとした形状である。
【００２５】
また、図３は、２つの放物線の係数を変えたものであり、サイドローブの低減度合いは、図２（ａ）に比べて若干小さくなるが（サイドローブのピーク輝度で０．８から０．４５に低減）、輝度の角度分布をより広くできることが確認できる（輝度の半値角で３０度から４０度に増加）。つまり、サイドローブ光となっていた光を、輝度の角度分布の広がりに寄与する様にしたものである。この様に、本発明では、サイドローブ光となっていた無駄な光を、正面輝度の向上や、輝度角度分布の拡大に、要求仕様に応じて振り分けることができる。そして、光の利用効率を向上させることができる。
なお、図３の様な輝度角度分布を与える柱状単位レンズ２の一例を挙げれば、例えば、長さの単位をμｍとしたときに、高さＨ／幅Ｗが０．４８の縦横比で、主切断面形状を形成する放物線には、頂部Ｖ側では、Ｚ＝−０．０２５×Ｘ2、底部Ｂ側では、Ｚ＝−０．０４０×Ｘ2＋５を用い、これら二つの放物線は高さＨの６１／１００の底部側からの位置での交差部分を曲線で滑らかに変調して接続部Ｃとした形状である。
【００２６】
［材料・作製法］
なお、以上の様な光学シート１０は、主切断面形状が従来と異なる事が特徴であるので、その他の要素については従来公知の光学シートに於ける各種材料及び作製方法を適宜採用して作製することができる。
例えば、材料としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂、紫外線や電子線で硬化するアクリル系などの電離放射線硬化性樹脂材料、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂、ガラス、セラミックス等の無機系材料等の透明材料を用いることができる。
例えば、本体部１とするポリエステル系樹脂シート上に、柱状単位レンズ２とする紫外線硬化性アクリル樹脂の硬化物層を形成して作製できる。
また、柱状単位レンズ２の所定の主切断面形状の形成は、熱プレス法、電離放射線硬化性樹脂を用いた２Ｐ法（フォトポリマー法）、射出成形法などの各種成形法で形成することができる。
【００２７】
なお、本体部の一方の面とは、仮想的な面でもあり得、上記の例示の場合で言えば、ポリエステル系樹脂シートで専ら本体部１が形成される場合もあるが、これに更に紫外線硬化性樹脂の硬化物層のうち高さ（厚さ）方向で柱状単位レンズ２部分を含まない前記ポリエステル系樹脂シート側の層を含めた部分も加えたものが本体部１を構成しても良い。この場合、該一方の面は、この本体部１に含まれる硬化物層と、柱状単位レンズ２側を構成する硬化物層との間の仮想的な界面となる。
【００２８】
《光学シート組合せ体》
上記光学シート１０は、他の光学シートと組み合わせて使用することもできる。例えば、三角柱状プリズムシートとの組合せである。次に、この様な、組合せの形態として、光学シート組合せ体を説明する。
【００２９】
本発明による光学シート組合せ体は、図４の斜視図で例示する光学シート組合せ体１００の様に、少なくとも、上記した光学シート１０と、主切断面形状が三角形の柱状単位プリズム３（三角柱単位プリズム３）をその長手方向を互いに平行にして該長手方向に直交する方向に多数配列した第２の光学シート２０とを重ね合せた構成のものである。この際、同図の様に、光学シート１０は、その柱状単位レンズ２を観察者Ｓ側に向けて組み合わせる。また、他方の第２の光学シート２０も、その柱状単位プリズム３を観察者Ｓ側に向けて組み合わせる。第２の光学シート２０は、三角柱プリズムシートと呼ぶことができる。また、光学シート１０と、第２の光学シート２０とは、光学シート１０の柱状単位レンズ２の長手方向と、第２の光学シート２０の柱状単位プリズム３の長手方向とを、互いに直交させて組み合わせる。図４では、柱状単位レンズ２の長手方向はＹ軸方向、柱状単位プリズム３の長手方向はＸ軸方向である。なお、これら光学シート１０及び第２の光学シート２０のシート面（つまり、両本体部１の柱状単位レンズ２乃至柱状単位プリズム３を配列する面）は、共にＸＹ平面に平行で互いに平行である。
【００３０】
また、第２の光学シート２０は、前記光学シート１０と同様の材料及び作製法で形成することができる。
【００３１】
なお、光学シート１０と第２の光学シート２０とは、密着させずに間に空間を空けて配置する他、密着させて組み合わせても良い。間に空間を空けて配置する場合、光学シート１０の本体部１の入光面（第２の光学シート側）に、光学密着を防止する目的で粗面を形成しても良い。
また、光学シート組合せ体は、この他、拡散機能を有する光学シート（拡散シート）、偏光板、偏光分離膜などの各種光学シートを、適宜加えることができる。拡散シートは、例えば、第２の光学シート２０の入光面側に配置して組み合わせる。
この様な第２の光学シートに用いる三角柱単位プリズム３は、公知の形状及び材料を使った物の中から適宜選定すれば良い。形状として代表的なものとしては、柱状単位プリズム３の主切断面形状が、二等辺三角形で、頂角が９０度、配列周期が２０〜１００μｍ（高さが１０〜５０μｍ）のものが挙げられる。
【００３２】
この様な構成の光学シート組合せ体１００とすることで、Ｘ軸方向（ＸＺ平面内）では主として光学シート１０によるサイドローブ低減効果が得られ、またＹ（ＹＺ平面内）軸方向では、第２の光学シート２０による光線制御効果（集光機能）が得られる。
【００３３】
《液晶表示装置》
本発明による液晶表示装置は、図５の断面図で例示する液晶表示装置２００の様に、前記光学シート１０を、面光源３０と透過型の液晶パネル４０との間に配置した液晶表示装置である。その際、光学シート１０は、その（本体部１に対する）柱状単位レンズ２の側を液晶パネル４０側に向けて配置することで、前記効果が得られる。なお、この際、該光学シート１０は、同図の様に、上記光学シート組合せ体１００として、設置することができる。この場合、光学シート組合せ体１００の第２の光学シート２０は、面光源３０側とすることは、上記した通りである。従って、第２の光学シート２０における柱状単位プリズム３の配列方向は、図５では紙面に垂直方向である。
なお、面光源３０は、発光源として冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、光線制御素子として導光板などを用いる、サイドライト型や直下型などの公知の各種面光源を用いることができ、特に制限はない。また、液晶パネルも各種方式の公知の液晶パネルを用いることができ、特に制限はない。
【００３４】
また、液晶表示装置２００としては、その他の光学要素を含んでも良い。例えば、光拡散機能を有する光学シート（光拡散シート）、輝度向上フィルム（偏光分離フィルム）などである。なお、光学要素の一種であり液晶パネル４０の表裏面に配置する偏光板については、該液晶パネル４０の一構成要素と捉える。これらは、従来公知の液晶表示装置の各種部材及び各種配置を適宜採用することができる。
【００３５】
この様にして、前記光学シート１０を用いた液晶表示装置２００とすることで、前記した光学シート１０の効果が該液晶表示装置２００で得られる。その結果、サイドローブが小さく、その分、正面輝度を向上させたり輝度角度分布を拡大させたりした、装置とすることができる。
【００３６】
《変形形態》
光学シート１０、光学シート組合せ体１００、液晶表示装置２００は、上述した実施形態及び構成以外に、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で各種変形形態をとり得る。
【００３７】
例えば、光学シート１０では、主切断面形状を構成する放物線は、上記では２つであったが、３つ以上であっても良い。例えば、頂部、底部、頂部と底部の中間部の３つである。
本光学シート１０の、「シート」とは、シート面が平面の他、湾曲面でも良い。また、「シート」とは、本発明では、「フィルム」及び「板」も含めた意味である。従って、光学シート１０は、樹脂フィルムの様にフレキシブルでも良く、ガラス板の様に剛直でもよい。
また、図５に於いては、光学シート１０を光学シート組合せ体１００の形態で使用したが、これ以外の使用形態であっても良い。即ち、光学シート１０は、面光源３０と液晶パネル４０との間に１枚のみ挿入して使用する形態でも十分効果が得られるが、本発明の光学シート２０を２枚など複数枚を重ねて使用しても良い。２枚の場合、柱状単位レンズ２の配列方向を交差（例えば画面の水平方向と鉛直方向とで直交）させることで、Ｚ軸を含む２方向（例えばＸＺ面及びＹＺ面）でのサイドローブを減らせる。
【００３８】
［面光源装置］
本光学シート１０は、これを備えた面光源装置としても用いることができる。以下、この面光源装置について説明する。
本光学シート１０を備える面光源装置は、図６の断面図で例示する実施形態例の面光源装置５０の様に、少なくとも、発光源５１と、光学シート１０とを備える。光学シート１０は、発光源５１からの入射光Ｌｉに対して、柱状単位レンズ２の外面（光学シート１０の柱状単位レンズ２側の最外面）を入光面として、本体部１の他方の面側を出光面として配置する。したがって、本体部１の他方の面側である出光面上に透過型のディスプレイパネルを配置したときに、この出光面側が、ディスプレイパネルの画像の観察者Ｓ側となる向きで、光学シート１０は配置される。光学シート１０は、光学シート１０に斜めに発光源５１から到達する入射光Ｌｉを、光学シート１０内で進行方向を偏向させて本体部１の他方の面側から、光学シート１０の正面方向（該他方の面の法線方向）に近づけた出射光Ｌｏとして出光させる。
【００３９】
この様に、光学シート１０を柱状単位レンズ２側を入光面とする向きで用いる形態では、柱状単位レンズ２の主切断面形状に２つ以上の放物線を採用しなくても、サイドローブの問題は元々発生しない。このため、同じ向きの構成同士で比較すれば、サイドローブを減らすという対策の必要性は生じない。ただ、向きが図５の如く柱状単位レンズ２の外面を出光面とする向きの構成を基準とした比較に於いては、図６の如く柱状単位レンズ２の外面を入光面とする構成に設計変更することで、確実にサイドローブを低減させる効果が得られる。しかも、柱状単位レンズ２の外面を入光面とする構成のとき、柱状単位レンズ２の主切断面形状に２つ以上の放物線を採用することで、正面輝度と共に広視野角化も得られる。
すなちわ、柱状単位レンズ２を入光面とする向きで、発光源５１からの光が光学シート１０のシート面に斜めに入光する成分光がある配置で光学シート１０を用いた構成とし、且つ、そのレンズ形状を２以上の放物線を用いた柱状単位レンズ２とした面光源装置５０とすることで、サイドローブ光による光の利用効率低下は回避した上で、正面輝度を適度に維持しつつ光学シート１０から出光する出射光Ｌｏの角度分布（輝度の角度分布）も広くし、広視野角化することができる。
従って、図６（ａ）〜図６（ｃ）で例示する面光源装置５０の様に、導光板を用いることなく、発光源５１からの光を光学シート１０で直接受けて、輝度向上と広視野角化が同時に得られる面光源装置５０とすることができる。このため、面光源装置の部品点数を減らせ、軽量化、製造コスト低減が可能となる。
【００４０】
本光学シート１０を用いた面光源装置５０としては、図６（ａ）の面光源装置５０で示す様に、発光源５１をサイドライト型の配置にしたサイドライト型面光源の構成でも良く、  図６（ｂ）の面光源装置５０で示す様に、発光源５１を直下型の配置にした直下型面光源の構成でも良く、図６（ｃ）の面光源装置５０で示す様に、発光源５１自体が電界発光（ＥＬ）素子等の面発光する発光源５１を、直下型の配置にした直下型面光源の構成でも良い。
【００４１】
発光源５１としては、公知のもので良く、点状発光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）、線状発光源である冷陰極管乃至は線状に配列した発光ダイオード群、或いは面状発光源である電界発光（ＥＬ）素子などを用いることができる。電界発光（ＥＬ）素子の様な面状の発光源５１から放出される光は拡散光であり、その成分光のうち主要な光は光学シート１０に垂直に入光する光であるが、光学シート１０に斜めに入光する成分光を正面方向に集光させる効果が得られる。
【００４２】
図６（ａ）では、発光源５１は光学シート１０の両サイドに設けた形態であるが、片サイドの形態もあり得る。また、発光源５１が線状発光源であるときは、柱状単位レンズ２の延在方向を直線状とするのではなく、発光源５１に対して同心円状に延びる様にしても良い。
又、図示は略すが、図６（ａ）〜（ｃ）、及び図８（ａ）の各形態に於いて、光学シート１０の他方の面（出光面、各図に於ける上側面）上に、突起高さが光源光スペクトルの最長波長以上の突起を複数形成することが出来る。可視光線の波長域が０．３８〜０．７８μｍである為、該突起高さは０．３８μｍ以上、好ましくは０．７８μｍ以上とする。この様な突起は、エンボス加工（成形型で押圧賦形）、樹脂バインダ中に微粒子を分散した塗料の塗工等により形成する。この様な構成とすることにより、光学シート１０の他方の面に隣接する部材（液晶パネル４０、偏光分離膜、偏光板、他の光学シート等）との間の光学密着を防ぎ、光学密着に起因する、干渉縞、輝度面内分布の不均一、光滲潤（ｗｅｔ  ｏｕｔ）等の不具合を防止乃至は軽減する効果を奏する。
【００４３】
（集光と広視野角化のメカニズム）
図７は、柱状単位レンズ２の面を入光面として光学シート１０を用いたときの、発光源５１から光学シート１０のシート面に斜めに進む入射光Ｌｉの進路を概念的に示す断面図である。柱状単位レンズ２に入光した入射光Ｌｉは、柱状単位レンズ２の内面で反射してから本体部１の他方の面から出射光Ｌｏとして出光する。このとき、光学シート１０に斜めに入光する入射光Ｌｉが、光学シート１０に対して同じ傾斜角度で入光しても、柱状単位レンズ２に入光するときは入光する部分の柱状単位レンズ２の放物線形状で湾曲した入光面に対する入射角は一定ではなくなる。この為、柱状単位レンズ２の内部を進行する角度が入光部分に応じて変化してくる。さらに、柱状単位レンズ２の内部を進行して、入光面とは反対側の柱状単位レンズ２の傾斜面の一部である反射面で反射するときも、湾曲した反射面に入射した部分に応じて、反射後の出射光Ｌｏの進行方向は一定ではなく変化してくる。結局、湾曲した入光面と湾曲した反射面とによる２回の偏向過程によって、出射光Ｌｏの進行方向に広がりを持たせることができる。この結果、広視野角化を図ることができることになる。この際、柱状単位レンズ２は２以上の放物線を用いた主切断面形状としてあるので、入光面の部分の放物線形状と、反射面の部分の放物線形状とを独立に設定できるので、光学シート１０に対する発光源５１の位置と、光学シート１０から出光する出射光Ｌｏが進行方向とその広がりとを、柱状単位レンズに１つの放物線を用いた場合に比べて、より高い自由度で設計できる。
【００４４】
もしも、柱状単位レンズ２の代わりに、入光面及び出光面が共に平面である三角柱プリズムを用いた場合には、一定の角度で斜めに三角柱プリズムの入光面に入光する入射光Ｌｉの入射角と、三角柱プリズム内での反射面に対する入射角とは一定となる為に、本体部の他方の面から出る出射光Ｌｏには、広がりが生じない。この為、適度に視野角を広けることができない。しかし、本光学シート１０の様に、入光面及び内部反射面が曲面で、それも２以上の放物線を用いた柱状単位レンズ２を用いることによって、正面輝度を適度に維持しつつ、出射光Ｌｏに適度の広がりを持たせることができる。しかも、導光板を用いなくても可能となる。
【００４５】
この様に、本光学シート１０を所定の配置で用いた面光源装置５０では、導光板を用いることなく、正面輝度を適度に維持しつつ広視野角化の効果を得る為には、発光源５１から柱状単位レンズ２に斜めに向かう光の角度を適宜調整すれば良い。例えば、光学シート１０のシート面に対して、発光源５１からの光の最大輝度を与える方向を該発光源５１の光軸としたときに、光軸のなす角度を２〜１４°の範囲とするのが好ましい。この範囲内であれば出力光Ｌｏが最大となる方向が正面方向乃至は正面方向からさほど離れることなく（±３０°の範囲内）、正面輝度を適度に維持しつつ広視野角化の効果が得られる。
【００４６】
（拡散層）
本光学シート１０を用いた面光源装置５０としては、図８の断面図で例示する実施形態例の面光源装置５０の様に、拡散層４，５２を設けることができる。拡散層４乃至は拡散層５２を設けることで、光学シート１０からの出射光Ｌｏにさらに広がりを持たせることができ、さらなる広視野角化の効果が得られ、また広視野角化の度合いも拡散層で調整できる。
【００４７】
図８は、拡散層４，５２を設けた構成について、４形態を例示してある。拡散層４，５２はいずれの形態においても、入光面側に位置する柱状単位レンズ２よりも、出光面側の位置に配置する。つまり、柱状単位レンズ２による光線進路偏向操作を経た後の位置に設ける。
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、本体部１が拡散層４を兼用する形態であり、図８（ｄ）は本体部１とは別の層として拡散層５２を、本体部１の他方の面側（本体部１としての出光面側）に設けた形態である。
図８（ａ）の面光源装置５０は、本体部１の厚み方向で柱状単位レンズ２側である一方の面側を拡散層４とした形態である。
図８（ｂ）の面光源装置５０は、本体部１の厚み方向で、他方の面側を拡散層４とした形態である。
図８（ｃ）の面光源装置５０は、本体部１の全厚みを拡散層４とした形態である。
図８（ｄ）の面光源装置５０は、拡散層５２を、光学シート１０の一構成要素としてではなく、光学シート１０とは別の構成要素として、例えば光拡散シート等として、面光源装置５０に備えさせた形態である。図８（ｄ）の形態における拡散層５２は、本体部１と離して間に空気層を設けて配置してあるが、もしも、これを本体部１と密着積層すると構成は図８（ｂ）の形態と同じとなる。
【００４８】
図示はしないが、柱状単位レンズ２に光散乱剤を含有させて拡散層４と兼用させることもできるが、こうすると、柱状単位レンズ２に入光し内部を進行して柱状単位レンズ２の内部反射面で反射させるまでの過程で、光が散乱する。このため、入光面で入光した光を効率的に反射面に届けることが出来ず、入光面と反射面とのそれぞれの放物線曲線の光学設計に基づく予期した正面輝度及び広視野角化が得られず、好ましくない。
【００４９】
上記拡散層４，５２としては、従来公知の拡散層を採用することができる。例えば、シリカ、アルミナ、アクリル樹脂等からなる平均粒子径が０．５〜１００μｍ程度の粒子からなる光散乱剤を層中に含有させる。この含有層が本体部１の場合は本体部１を構成する樹脂等に含有させる。この際、本体部１の厚み方向の一部とする場合は、本体部１の他の一部とする樹脂シート上などに、光散乱剤とバインダ樹脂を含む塗料を用いて拡散層４を塗工形成することができる。また、拡散層４，５２は、層表面を凹凸面とすることでも形成できる。凹凸面は、上記光散乱剤による表面を粗面化、熱エンボス法、成形法などで形成することができる。
【００５０】
（偏光板）
本光学シート１０を用いた面光源装置５０としては、図９の断面図で例示する実施形態例の面光源装置５０の様に、偏光板５３を設けることができる。偏光板５３を設けることで、光学シート１０からの出射光Ｌｏを偏光光とすることができる。
図９で例示する形態では、偏光板５３は、本体部１よりも出光面側に配置した例である。偏光板５３を設けることで、例えば、面光源装置５０を液晶表示装置に於ける背面光源として使用する場合に、液晶パネルの入光面側の裏偏光板を代替することができ、使用する液晶パネルは裏偏光板を省略した表偏光板のみのパネルとすることができる。
また、図９の形態に於いて、偏光板５３を液晶パネルの入光面側偏光板と兼用することも出来る。この場合は、液晶パネルの構成層の一部として、その入光面側に偏光板５３及び光学シート１０が積層一体化され、その上で光学シート１０の柱状単位レンズ２側が発光源５１に対峙する構成となる。
【００５１】
偏光板５３としては、公知のもので良い。偏光板５３は、一般的には、ヨウ素などの二色性色素を吸着乃至は染色したポリビニルアルコールフィルムの延伸フィルムからなる偏光子の表裏面に、トリアセチルセルロースフィルム等を保護フィルムとして貼り合わせものである。光学シート１０に積層する偏光板５３としては、本体部１側は本体部１自体を偏光子に対する保護フィルム等の保護部材として機能させることができるので、この点では、偏光子の表裏面に積層する保護フィルムのうち片方の保護フィルムは省略した構成の偏光板５３としても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１    本体部
２    柱状単位レンズ
３    三角柱単位プリズム（断面三角形の柱状単位プリズム）
４    拡散層
１０    光学シート
２０    第２の光学シート
３０    面光源
４０    液晶パネル
５０    面光源装置
５１    発光源
５２    拡散層
５３    偏光板
１００    光学シート組合せ体
２００    液晶表示装置
Ｂ    底部
Ｃ    接続点
Ｐ１  第１の放物線
Ｐ２  第２の放物線
Ｓ    観察者
Ｖ    頂部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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