(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を有する面光源装置と、前記面光源装置の出光側に配置される液晶パネルと、を備える、映像源ユニットであって、
前記面光源装置は前記光源からの光を透過して前記液晶パネルへ出光する光学シートを
具備し、
前記光学シートは、
前記液晶パネルの下偏光板に接着されているとともに、前記光学シートの厚さ方向に配列される光学機能層と、光学要素層と、を備え、
前記光学機能層は、
台形断面を有し、該台形断面のうち短い上底が前記光学要素層側に向いて一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部と、
複数の前記光透過部の前記間隔に形成される間部と、を備え、
前記光学要素層は、
前記光学機能層とは反対側に凸となる断面を有し、当該断面を有して一方向に延びる単位光学要素が、当該延びる方向とは異なる方向に複数配列されており、
前記光透過部が延びる前記一方向と、前記単位光学要素が延びる前記一方向とは前記光学シートの正面視で成す角が１０°以下である、
映像源ユニット。
【請求項２】
基材層を有し、該基材層の一方の面に前記光学機能層、前記基材層の他方の面に前記光学要素層が積層されている、請求項１に記載の映像源ユニット。
【請求項３】
さらに反射型偏光フィルムを備える請求項１又は２に記載の映像源ユニット。
【請求項４】
前記反射型偏光フィルムが、前記光学機能層と前記光学要素層との間に配置されている請求項３に記載の映像源ユニット。
【請求項５】
さらに光拡散層が配置されている請求項１乃至４のいずれかに記載の映像源ユニット。
【請求項６】
前記光拡散層が異方性の光拡散をする光拡散層である請求項５に記載の映像源ユニット。
【請求項７】
前記光拡散層がプリズム又はレンチキュラーレンズ形状である請求項５に記載の映像源ユニット。
【請求項８】
前記プリズム又は前記レンチキュラーレンズが延びる方向が、前記光学機能層の前記透過部が延びる前記一方向に対して、前記光学シートの正面視で９０°をなす角度である請求項７に記載の映像源ユニット。
【請求項９】
前記光拡散層は前記光学要素層を挟んで前記光学機能層とは反対側に配置されている請求項５乃至８のいずれかに記載の映像源ユニット。
【請求項１０】
前記光拡散層は前記光学機能層を挟んで前記光学要素層とは反対側に配置されている請求項５乃至８のいずれかに記載の映像源ユニット。
【請求項１１】
前記光拡散層が前記光学機能層と前記光学要素層との間に配置されている請求項５乃至８のいずれかに記載の映像源ユニット。
【請求項１２】
前記間部の屈折率が前記光透過部の屈折率よりも小さく形成されている請求項１乃至１１のいずれかに記載の映像源ユニット。
【請求項１３】
前記間部には前記光透過部との界面に光を反射する層が形成されている請求項１乃至１１のいずれかに記載の映像源ユニット。
【請求項１４】
前記間部には光を吸収する材料が含有されている請求項１乃至１１のいずれかに記載の映像源ユニット。
【請求項１５】
前記光源は、前記光学シートの前記光学要素層の前記単位光学要素が凸となる側に配置される、請求項１乃至１４のいずれかに記載の映像源ユニット。
【請求項１６】
請求項１乃至１５に記載の映像源ユニットと、
前記映像源ユニットを納める筐体と、を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源からの光を観察者側に出射する光学シート、該光学シートを備える面光源装置、映像源ユニット、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビ等の液晶表示装置は、映像情報を有する液晶パネルに対してその背面側から面光源装置で照明する。これにより、照明光が液晶パネルを透過して映像情報を得て観察者側に出射され、観察者が映像を視認できるようになる。一方、液晶パネルはその性質上、パネル面の法線に対して大きな角度で入射した光は有効に利用することができず、入射前に除外することが好ましい。
【０００３】
これに対して特許文献１には、光源、輝度上昇フィルム（頂部が観察者側を向いているプリズムが複数配列されたシート）、反射偏光フィルム、ＬＣＦ（光透過部と光吸収部とが交互に配列されたフィルム）、液晶パネルがこの順に配置される構成が開示されている。これにより光源から出射された光の向きを液晶パネルのパネル面法線方向に近づけることができ、光の利用効率を高められるとしている。また、液晶パネルのパネル面に対して大きな角度でＬＣＦに入射した光はここに設けられた光吸収部により吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５０１２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のように頂部が観察者側を向いているプリズムが複数配列されたシートを用いたとき、光を傾斜面で屈折させて透過することにより光の向きが液晶パネルのパネル面法線方向に近づく。ところが一部の光は傾斜面で全反射してしまい、入射角度より出射角度の方がパネル面法線方向に対して大きくなってしまう（サイドローブ）。このサイドローブによる光はこの後に光吸収部により吸収されるため光の利用効率が低下する。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題に鑑み、光源からの光の利用効率を向上できる映像源ユニットを提供することを課題とする。また、当該映像源ユニットを用いた表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、光源（２５）を有する面光源装置（２０）と、面光源装置の出光側に配置される液晶パネル（１５）と、を備える、映像源ユニット（１０）であって、面光源装置は光源からの光を透過して液晶パネルへ出光する光学シート（３０）を具備し、光学シートは、液晶パネルの下偏光板に接着されているとともに、光学シートの厚さ方向に配列される光学機能層（３０）と、光学要素層（２８）と、を備え、光学機能層は、台形断面を有し、該台形断面のうち短い上底が光学要素層側に向いて一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部（３１）と、複数の光透過部の前記間隔に形成される間部（３２）と、を備え、光学要素層は、光学機能層とは反対側に凸となる断面を有し、当該断面を有して一方向に延びる単位光学要素（２９）が、当該延びる方向とは異なる方向に複数配列されており、光透過部が延びる一方向と、単位光学要素が延びる一方向とは光学シートの正面視で成す角が１０°以下である、映像源ユニットである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の映像源ユニット（１０）において、基材層（２７）を有し、該基材層の一方の面に光学機能層（３０）、基材層の他方の面に光学要素層（２８）が積層されている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の映像源ユニットにおいて、さらに反射型偏光フィルム（２３５）を備える。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の映像源ユニットにおいて、反射型偏光フィルム（２３５）が、光学機能層（３０）と光学要素層（２８）との間に配置されている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の映像源ユニットにおいて、さらに光拡散層（５３６）が配置されている。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の映像源ユニットにおいて、光拡散層が異方性の光拡散をする光拡散層である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の映像源ユニットにおいて、光拡散層がプリズム又はレンチキュラーレンズ形状である。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の映像源ユニット（１０）において、プリズム又はレンチキュラーレンズが延びる方向が、光学機能層の透過部が延びる一方向に対して、光学シートの正面視で９０°をなす角度である。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項５乃至８のいずれかに記載の映像源ユニットにおいて、光拡散層は光学要素層を挟んで光学機能層とは反対側に配置されている。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項５乃至８のいずれかに記載の映像源ユニットにおいて、光拡散層は光学機能層を挟んで光学要素層とは反対側に配置されている。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、請求項５乃至８のいずれかに記載の映像源ユニットにおいて、光拡散層が光学機能層と光学要素層との間に配置されている。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の映像源ユニットにおいて、間部の屈折率が光透過部の屈折率よりも小さく形成されている。
【００２３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の映像源ユニットにおいて、間部には光透過部との界面に光を反射する層が形成されている。
【００２４】
請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の映像源ユニットにおいて、間部には光を吸収する材料が含有されている。
【００２５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１４のいずれかに記載の映像源ユニットにおいて、光源は光学シートの光学要素層の単位光学要素が凸となる側に配置される。
【００２６】
請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の映像源ユニットと、映像源ユニットを納める筐体と、を備える表示装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、適切な光を効率よく出射するとともに、不具合を生じる光を効果的に吸収して、光の利用効率を向上させ、例えば出光する光の輝度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第一の形態にかかる映像源ユニット１０を説明する分解斜視図である。
【図２】面光源装置２０の断面を示す分解図である。
【図３】図２のうち基材層２７及び光学要素層２８に注目して拡大した図である。
【図４】図２のうち基材層２７及び光学機能層３０に注目して拡大した図である。
【図５】第二の形態について説明する図である。
【図６】第二の形態における光路例を説明する図である。
【図７】面光源装置２２０を説明する図である。
【図８】光学機能層３３０を説明する図である。
【図９】光学機能層４３０を説明する図である。
【図１０】映像源ユニット５１０を説明する分解斜視図である。
【図１１】光拡散層５３６を説明する図である。
【図１２】図１２（ａ）は光拡散層５３６’を説明する図、図１２（ｂ）は光拡散層５３６”を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図面は見易さのため形状を誇張、変形して表すことがある。
【００３０】
図１は第一の形態を説明する図であり、表示装置に含まれる映像源ユニット１０を示した分解斜視図である。表示装置には映像源ユニット１０の他、説明は省略するが、映像源ユニットを納める筐体、映像源ユニットを作動させる電源、及び映像源ユニットを制御する電子回路等、表示装置として動作するために必要とされる通常の機器を具備している。以下映像源ユニット１０について説明する。
【００３１】
映像源ユニット１０は、液晶パネル１５、面光源装置２０、及び機能性フィルム４０を備えている。図１では紙面上が観察者側となる。
【００３２】
液晶パネル１５は、機能性フィルム４０側（観察者側）に配置された上偏光板１３と、面光源装置２０側に配置された下偏光板１４と、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶セル層１２と、を有している。上偏光板１３、下偏光板１４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）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。
【００３３】
液晶セル層１２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、電界印加された画素の配向は変化するようになる。面光源装置２０側（すなわち入光側）に配置された下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（例えばＰ波）は、電界印加された画素を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加されていない画素を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、画素への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（例えばＰ波）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。
【００３４】
このようにして液晶パネル１５では、面光源装置２０からの光の透過または遮断を画素毎に制御し、映像を表現することができるように構成されている。
【００３５】
液晶パネルはこのような原理により観察者に対して映像を提供することができるように構成されている。液晶パネルは、その性質上、該液晶パネルの法線方向からの入射光に対しては、出射光のコントラスト、及び効率（透過率）は優れている。しかしながら、液晶パネルの法線方向に対して斜めからの入射光、および観察者による斜め方向からの観察についてはコントラストの低下や効率（透過率）の低さが問題となる。すなわち、光の利用効率を高めるためには液晶パネルの法線方向からの入射光を多くすることが有効である。
液晶パネルの種類は特に限定されることはなく、公知の型の液晶パネルを挙げることができる。これには例えばＴＮ、ＳＴＮ、ＶＡ、ＭＶＡ、ＩＰＳ、ＯＣＢ等がある。
【００３６】
次に面光源装置２０について説明する。図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿って面光源装置２０を切断したときの分解断面図の一部を表した。
面光源装置２０は、液晶パネル１５のうち、観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル１５に面状の光を出射する照明装置である。図１、図２からわかるように、本形態の面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板２１、光源２５、光学シート２６、及び反射シート３９を有している。
【００３７】
導光板２１は、図１、図２からわかるように、基部２２及び裏面光学要素２３を有している。導光板２１は透光性を有する材料により形成された全体として板状の部材である。本形態では導光板２１の観察者側となる一方の板面側は平滑面とされ、これとは反対側である他方の板面側は裏面とされ、裏面光学要素２３が形成されている。
【００３８】
基部２２、裏面光学要素２３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、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることができる。これには例えば脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）等を挙げることができる。
【００３９】
基部２２は、裏面光学要素２３のベースとなる部位で、所定の厚さを有する板状の部位である。
【００４０】
裏面光学要素２３は、基部２２の裏面側（光学シート２６が配置される側とは反対側）に形成される凹凸形状であり、三角柱状の複数の裏面光学要素２３が配列されている。裏面光学要素２３は、凸部の稜線が図１の紙面左右方向に延びる柱状であり、複数の裏面光学要素２３は当該延びる方向に直交する方向に所定のピッチで並べて配列されている。本形態の裏面光学要素２３は断面が三角形であるがこれに限定されることはなく、多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状であってもよい。
複数の裏面光学要素２３の配列方向は導光方向であることが好ましい。すなわち、光源から離隔する方向に配列され、光源２５が配列される方向、又は１つの長い光源であれば該光源が延びる方向に各裏面光学要素２３の稜線が延びている。
【００４１】
なお、本件明細書における「三角形形状」とは、厳密な意味での三角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略三角形形状を含む。また同様に、本件明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「楕円」、「円」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。
【００４２】
このような構成を有する導光板２１は、押し出し成型により、又は、基材上に裏面光学要素２３を賦型することにより、製造することができる。なお、押し出し成型で製造された導光板２１においては、基部２２、及び裏面光学要素２３が一体的に形成され得る。また、賦型によって導光板２１を製造する場合、裏面光学要素２３が、基部２２と同一の樹脂材料であっても、異なる材料であってもよい。
【００４３】
図１、図２に戻って、光源２５について説明する。本形態では光源２５は、導光板２１の基部２２が有する対向する２組の側面のうち、裏面光学要素２３が配列される方向の一組の側面の一方側に配置される発光源である。ただし、当該一組の側面の両者に光源が配置されてもよい。このときには裏面光学要素２３の形状も公知の例に倣って変更される。
光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）、又は白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本形態では光源２５は複数のＬＥＤにからなり、不図示の制御装置により各ＬＥＤの出力、すなわち、各ＬＥＤの点灯および消灯、及び／又は、各ＬＥＤの点灯時の明るさを、他のＬＥＤの出力から独立して調節し得るように構成されている。
【００４４】
次に光学シート２６について説明する。図１、図２からわかるように、光学シート２６は、シート状に形成された基材層２７と、基材層２７の面のうち、導光板２１に対向する面、すなわち入光側面に設けられた光学要素層として機能するプリズム層２８と、基材層２７の面のうち、プリズム層２８とは反対側の面、すなわち出光側面に設けられた光学機能層３０と、を備えている。
【００４５】
この光学シート２６は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向（法線方向）の輝度を集中的に向上させる機能（集光機能）を有している。さらに、当該正面方向に対して大きな角度で進行した光を吸収する機能（光吸収機能）を有している。
【００４６】
図１、図２に示すように、基材層２７は、本形態ではプリズム層２８、及び光学機能層３０を支持する平板状のシート状部材である。
基材層２７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、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることができる。これには例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、メタクリル樹脂、ポリカーボネート等を挙げることができる。この中でも面光源装置２０と下偏光板１４との組み合わせを考慮して複屈折の少ないＴＡＣ、メタクリル樹脂、ポリカーボネートを用いることが好ましい。さらに、車載など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を用いることが更に望ましい。具体的にはポリカーボネートのガラス転移点は１４３℃であり、一般に１０５℃での耐久性が求められる車載用途に適している。
【００４７】
プリズム層２８は光学要素層として機能し、複数の単位光学要素である単位プリズム２９が基材層２７の入光面側に沿って並べられるように配置されている。より具体的には、単位プリズム２９は、当該並べられる方向に直交する方向に、図２に示した光学機能層３０とは反対側に凸となる所定の断面形状を維持して延びるように形成された柱状の部材である。その延びる方向は、裏面光学要素２３、及び後述する光学機能層３０の光透過部３１が延びる方向と同じであり、光学シート２６の正面視で導光板２１の導光方向に直交する方向である。従って、複数の単位プリズム２９が導光方向に配列されている。
本形態では単位光学要素の断面が三角形でありプリズムとしての形状を満たしていることから、単位光学要素を単位プリズムとし、光学要素層をプリズム層と記載する。ただし単位光学要素は、必ずしもプリズム形状である必要はなく、一部又は全部に曲面を有する形状であってもよい。
【００４８】
単位プリズム２９が延びる方向である長手方向は、表示装置を正面から観察した場合に（正面視で）、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と交差している。好ましくは、光学シート２６の単位プリズム２９の長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して、当該正面視で４５°より大きく１３５°より小さい角度で交差している。なお、ここでいう角度は、単位プリズム２９の長手方向と下偏光板１４の透過軸とによってなされる角度のうちの、小さい方の角度、すなわち、１８０°以下の角度のことを意味している。とりわけ、本形態においては、光学シート２６の単位プリズム２９の長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して直交し、光学シート２６の単位プリズム２９が並べられる方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と平行になっていることが好ましい。
【００４９】
次に単位プリズム２９の断面形状について説明する。図３は、図２のうち、基材層２７及びプリズム層２８の一部を拡大した図である。ここでｎｄは基材層２７の層面の法線方向を表わしている。
【００５０】
図３からわかるように、本形態では、単位プリズム２９は、基材層２７の導光板２１側面が突出した二等辺三角形の断面を有している。つまり、基材層２７の層面と平行な方向の単位プリズム２９の幅は、基材層２７の法線方向ｎｄに沿って基材層２７から離れるにつれて小さくなる。このように単位プリズム（単位光学要素）２９は光学機能層３０とは反対側に凸となるように形成されている。従って映像源ユニット１０では光源２５側に凸となる要素である。
【００５１】
また、本形態では、単位プリズム２９の外輪郭は、基材層２７の法線方向ｎｄと平行な軸を対称軸として、線対称となっており、断面が二等辺三角形である。
【００５２】
ここで、単位プリズム２９の寸法は特に限定されるものではないが、頂角θｐは５０°以上８０°以下、底辺幅Ｗｐ及びピッチＰｐは１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００５３】
本形態では上記のように断面形状が三角形である単位光学要素を単位プリズムとして説明したが、単位光学要素はこれに限定されるものでなく、当該三角形の頂点部が短い上底となる台形や、斜面の形状が折れ線状である多角形であってもよい。またはプリズム形状でなく、斜面の部分が凸状の曲線、又は凹状の曲線であってもよい。
また、複数の単位光学要素は、断面形状が全て同じで同じであってもよいし、１ピッチ置き、その他の規則性を有して異なる断面形状となるように配列されてもよい。
【００５４】
単位光学要素（本形態では単位プリズム）を構成する材料は基材層と同様のものを適用することができる。ここで、後述するように斜面において適切に光を全反射して観察者側に向ける観点から屈折率は１．５５以上であることが好ましい。ただし、屈折率が高すぎる材料は割れやすい場合が多いので屈折率は１．６１以下であることが好ましい。より好ましくは１．５８以下である。
【００５５】
次に図１、図２に戻って光学機能層３０について説明する。本形態の光学機能層３０はプリズム層（光学要素層）２８により向きが変えられた光のうち、液晶パネル１５のパネル面の法線方向に近い向きに進む光を効率よく透過しつつ、当該法線方向に対して大きな角度を有して進む光を吸収する。これにより質の高い映像光を観察者に提供することができる。図４は図２のうち、基材層２７と光学機能層３０に注目して一部を拡大して表した図である。
【００５６】
光学機能層３０は、図４に示した断面を有して紙面奥／手前側に延在する形状を備える。すなわち、図４に表れる断面において、略台形である光透過部３１と、隣り合う２つの光透過部３１間に形成された断面が略台形の、間部として機能する光吸収部３２と、を備えている。そして、図１、図２、図４からわかるように、光透過部３１及び光吸収部３２が延びる方向は上記したプリズム層２８の単位プリズム２９が延びる方向と同じとされ、光透過部３１と光吸収部３２とが交互に並ぶ方向は複数の単位プリズム２９が並ぶ方向と同じである。
【００５７】
光透過部３１は光を透過させることを主要の機能とする部位であり、本形態では図２、図４に表れる断面において、基材層２７側に長い下底、その反対側（観察者側）に短い上底を有する略台形の断面形状を有する要素である。光透過部３１は、基材層２７の層面に沿って当該断面を維持して延びるとともに、この延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で配列される。そして、隣り合う光透過部３１の間には、略台形断面を有する間隔が形成されている。従って、当該間隔は光透過部３１の上底側（光学要素層２８側とは反対側）に長い下底を有し、光透過部３１の下底側（光学要素層２８側）に短い上底を有する台形断面を有し、ここに後述する必要な材料が充填されることにより間部（本形態では光吸収部３２）が形成される。なお、本形態では隣り合う光透過部３１は長い下底側で連結されている。
【００５８】
光透過部３１は屈折率がＮｔとされている。このような光透過部３１は、透過部構成組成物を硬化させることにより形成することができる。詳しくは後で説明する。屈折率Ｎｔの値は特に限定されることはないが、後述するように台形断面の斜面における光吸収部３２との界面で適切に光を全反射する観点から屈折率は１．５５以上であることが好ましい。ただし、屈折率が高すぎる材料は割れやすい場合が多いので屈折率は１．６１以下であることが好ましい。より好ましくは１．５６以下である。
【００５９】
光吸収部３２は隣り合う光透過部３１の間に形成された上記した間隔に配置された間部であり、当該間隔の断面形状と同様の断面形状となる。従って短い上底が光学要素層２８側を向き、長い下底が光学要素層２８側とは反対側となる。そして光吸収部３２は、屈折率がＮｒとされるとともに、光を吸収することができるように構成されている。具体的には屈折率がＮｒであるバインダーに光吸収粒子が分散される。屈折率Ｎｒは、光透過部３１の屈折率Ｎｔよりも低い屈折率とされる。このように、光吸収部３２の屈折率を光透過部３１の屈折率より小さくすることにより、所定の条件で光透過部３１に入射した光を光吸収部３２との界面で適切に全反射させることができる。屈折率Ｎｒの値は特に限定されることはないが、当該全反射を適切に行う観点から１．５０以下であることが好ましく、その中でも入手性の観点から１．４７以上が好ましい。より好ましく１．４９以上である。
【００６０】
光透過部３１の屈折率Ｎｔと光吸収部３２の屈折率Ｎｒとの屈折率の差は特に限定されるものではないが、０．０５以上０．１４以下であることが好ましい。屈折率差を大きくすることにより、より多くの光を全反射させることができる。
【００６１】
光学機能層３０では、特に限定されることはないが、例えば次のように光透過部３１及び光吸収部３２が形成される。すなわち、図４にＰｋで表した光透過部３１及び光吸収部３２のピッチは２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、図４にθｋで示した光吸収部３２と光透過部３１との斜辺における界面と、光学機能層３０の層面の法線と、の成す角は１°以上１０°以下であることが好ましい。そして図４にＤｋで示した光透過部３２の厚さは５０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。これらの範囲内とすることにより、光の透過と光の吸収とのバランスを適切にすることができる。
【００６２】
本形態では光透過部３１と光吸収部３２との界面が断面において一直線状となる例を示したが、これに限らず折れ線状、凸である曲面状、凹である曲面状等であってもよい。また、複数の光透過部３１及び光吸収部３２で断面形状が同じであってもよいし、所定の規則性を有して異なる断面形状であってもよい。
【００６３】
以上のように、光学シート２６では光学要素層２８と光学機能層３０とを有しており、光学要素層２８は光学機能層３０とは反対側に凸となるように単位光学要素２９が配列される。ここで、単位光学要素２９が延びる方向と光学機能層３０の光透過部３１及び光吸収部３２が延びる方向とは光学シート２６の正面視で１０°以下の角度を成していることが好ましい。これにより後述するように効率の良い光の制御が可能となる。
【００６４】
光学シート２６は例えば次のように作製できる。
はじめに基材層２７の一方の面側に光透過部３１を形成する。これは、光透過部３１の形状が転写できる形状を表面に有する金型ロールと、これに対向するように配置されたニップロールとの間に、基材層２７となる基材シートを挿入する。このとき、基材シートと金型ロールとの間に光透過部を構成する組成物を供給しながら金型ロール及びニップロールを回転させる。これにより金型ロールの表面に形成された光透過部に対応する溝（光透過部形状を反転した形状）に光透過部を構成する組成物が充填され、該組成物が金型ロールの表面形状に沿ったものとなる。
【００６５】
ここで、光透過部を構成する組成物としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等の電離放射線硬化型の樹脂を挙げることができる。
【００６６】
金型ロールと基材シートとの間に挟まれ、ここに充填された光透過部を構成する組成物に対し、基材シート側から光照射装置により硬化させるための光を照射する。これにより、組成物を硬化させ、その形状を固定させることができる。そして、離型ロールにより金型ロールから基材層２７および成形された光透過部３１を離型する。
【００６７】
次に、光吸収部３２を形成する。光吸収部３２を形成するには、まず、上記形成した光透過部３１間の間隔に光吸収部を構成する組成物を充填する。その後、余剰分の当該組成物をドクターブレード等で掻き落とす。そして、残った組成物に光透過部３１側から光照射装置により硬化させ、間部（光吸収部３２）を形成することができる。
【００６８】
光吸収部として用いられる材料は特に限定されないが、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、およびブタジエン（メタ）アクリレート等の光硬化型樹脂の中に着色された光吸収粒子が分散されている組成物を挙げることができる。
【００６９】
また光吸収粒子を分散させる代わりに顔料や染料により光吸収部全体を着色することもできる。
光吸収粒子を用いる場合には、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。着色粒子の平均粒子径は１．０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
【００７０】
これにより基材層２７の一方の面に光学機能層３０が積層した積層体が形成される。そしてこの積層体に対して、基材層２７のうち光学機能層３０が積層された側とは反対の他方の面に単位プリズム２９を賦型する。これにより光学シート２６となる。単位プリズム２９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、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。
【００７１】
本形態では１つの基材層２７の表裏に光学要素層（プリズム層）２８及び光学機能層３０を配置した例を説明したが、これに限らずプリズム層２８及び光学機能層３０がそれぞれ個別に基材層を有し、基材層同士と貼り合わせて光学シートとしてもよい。また、プリズム層２８及び光学機能層３０がそれぞれ個別に基材層を備える場合には基材層同士を貼り合わせることなく所定の間隔を有して、又は貼り合わせることなく接触させるのみで配置してもよい。その際には、所定の間隔に面する面、又は当該接触させる面はマット面（微小な凹凸面）が形成されてもよい。このマット面としては例えば表面粗さがＲａ（μｍ）（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）  算術平均粗さ）で０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲である例が挙げられる。これにより光学密着やシンチレーションを防止することができる。
ただし、本形態のように１つの基材層２７の表裏に光学要素層（プリズム層）２８及び光学機能層３０を配置したことにより界面を減らすことができ界面反射を低減して効率よく光を提供することが可能である。
【００７２】
本発明では、光学シートのうち光学機能層３０と上記した下偏光板１４とが粘着剤により接着され、空気界面を具備しないように形成されている。これにより、さらに界面を減らすことができ界面反射を低減して効率よく光を提供することができ、輝度を高めることが可能である。
【００７３】
図１、図２に戻って、面光源装置２０の反射シート３９について説明する。反射シート３９は、導光板２１の裏面から出射した光を反射して、再び導光板２１内に光を入射させるための部材である。反射シート３９は、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）を表面層として含んだシート等のいわゆる鏡面反射を可能とするものを好ましく適用することができる。
【００７４】
機能性フィルム４０は、液晶パネル１５の出光側に配置され、映像光の質を向上させたり、映像源ユニット１０を保護したりする機能を有する層である。これには例えば反射防止フィルム、防眩フィルム、ハードコートフィルム、色調補正フィルム、光拡散フィルム等を挙げることができ、これらが単独又は複数組み合わされて構成されている。
【００７５】
次に、以上のような構成を備える表示装置の作用について、光路例を示しつつ説明する。ただし当該光路例は説明のための概念的なものであり、反射や屈折の程度を厳密に表したものではない。
【００７６】
まず、図２に示すように、光源２５から出射した光は、導光板２１の側面の入光面を介して導光板２１内に入射する。図２には、一例として、光源２５から導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２の光路例が示されている。
【００７７】
図２に示すように、導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の出光側面及びその反対側の裏面において、空気との屈折率差による全反射を繰り返し、導光方向（図２の紙面右方向）へ進んでいく。
【００７８】
ただし、導光板２１の裏面には裏面光学要素２３が配置されている。このため、図２に示すように、導光板２１内を進む光Ｌ２１、Ｌ２２は、裏面光学要素２３によって進行方向が変わり、全反射臨界角未満の入射角度で出光面、及び裏面に入射することもある。この場合に当該光は、導光板２１の出光面及びその反対側の裏面から出射し得る。
【００７９】
出光面から出射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の出光側に配置された光学シート２６へと向かう。一方、裏面から出射した光は、導光板２１の背面に配置された反射シート３９で反射され、再び導光板２１内に入射して導光板２１内を進むことになる。
【００８０】
導光板２１内を進行する光と、裏面光学要素２３で向きを変えられて全反射臨界角未満の入射角度で出光面に達する光は、導光板２１内の導光方向に沿った各区域において生じる。このため、導光板２１内を進んでいる光は、少しずつ、出光面から出射するようになる。これにより、導光板２１の出光面から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。
【００８１】
導光板２１から出射した光は、その後、光学シート２６へ入射する。光学シート２６の単位プリズム２９は、単位プリズム２９へ光が入射した面とは反対側の面で全反射して向きが変えられ集光作用（液晶パネルの法線方向に近付く方向に光の向きを変える作用）を及ぼす。すなわち、図３にＬ３１で示したように、単位プリズム２９に入射した光は、単位プリズム２９と空気との屈折率差に基づいてその界面で全反射する。そのとき、単位プリズム２９の斜辺はシート面法線ｎｄ（液晶パネルの法線と同じ。）に対してθｐ／２傾いているので、界面における反射光は入射光よりも法線ｎｄに近付けられる角度となる。
【００８２】
つまり、プリズム層２８では、光学シート２６の単位プリズム２９の配列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。したがって、光学シート２６での光学的作用によって正面方向輝度を上昇させることができる。
このように、入光側に凸となる単位プリズム２９を有するプリズム層ではサイドローブが発生することなく効率よく光を集光することができる。
【００８３】
プリズム層２８により集光された光は光学機能層３０に入射する。光学機能層３０に入射する光は基本的にプリズム層２８で集光されているので、例えば図４にＬ４１で示したように、光吸収部３２との界面に達することなく光透過部３１を透過する、又は図４にＬ４２で示したように光吸収部３２との界面に達しても全反射することができ、光透過部３１を透過する。
一方、図４にＬ４３で示したようになんらかの理由によりシート面法線に対して大きな角度で光学機能層３０に入射した光は光吸収部３２に吸収され、液晶パネル１５には提供されない。
【００８４】
このような光学シート２６により、導光板２１からの光を効率よく集光し、集光しなかった光は光吸収部で吸収するため、適切な光を効率よく液晶パネルに提供することができ、光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００８５】
さらに、光路について説明する。上記のように面光源装置２０を出射した光は、液晶パネル１５の下偏光板１４に入射する。下偏光板１４は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。下偏光板１４を透過した光は、画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板１３を透過するようになる。このようにして、液晶パネル１５によって、面光源装置２０からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、観察者が映像を観察することができるようになる。その際、映像光は機能性フィルム４０を介して観察者に提供され、映像の質が高められている。
本発明では、下偏光板１４と光学シート２６とが粘着剤により直接積層されているので、空気との界面がなく、界面反射が低減され、効率よく光を正面側に提供することができ、その結果輝度を高めることができる。
【００８６】
図５は第二の形態を説明する図であり、図２に相当する図である。この形態では面光源装置１２０において光学シート２６の代わりに光学シート１２６が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット１０と同じである。
【００８７】
光学シート１２６は、光学シート２６と同様に基材層２７及びプリズム層２８を備えているが、光学機能層１３０が上記光学機能層３０に対して層の向きが反対である。そしてその光学機能層１３０の観察者側には光学機能層１３０用の基材層１２７が配置されている。当該基材層１２７は基材層２７と同様に構成することができる。そして本形態でも光学シート１２６は下偏光板１４に粘着剤により直接積層されている。
このような光学シート１２６を用いても光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。図６には光学機能層１３０における光路例を示した。図６は図４に相当する図である。なお、光学機能層１３０に入射するまでの光の進行は上記した面光源装置２０を同じである。
【００８８】
プリズム層２８により集光された光は光学機能層１３０に入射する。光学機能層１３０に入射する光は基本的にプリズム層２８で集光されているので、例えば図６にＬ６１で示したように、光吸収部３２との界面に達することなく光透過部３１を透過する、又は図６にＬ６２で示したように光吸収部３２との界面に達しても全反射することができ、光透過部３１を透過する。このとき本形態では、光透過部３１と光吸収部３２との界面の傾斜方向により、Ｌ６２からわかるように、光を正面方向に集光する。
一方、図６にＬ６３で示したようになんらかの理由によりシート面法線に対して大きな角度で光学機能層１３０に入射した光は光吸収部３２に吸収され、液晶パネル１５には提供されない。
【００８９】
図７は第三の形態を説明する図であり、図２に相当する図である。この形態では光学シート２６の代わりに光学シート２２６が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット１０と同じである。
【００９０】
光学シート２２６では、上記した基材層２７と光学機能層１３０との間に、基材層２７側から反射型偏光フィルム２３５、及び光学機能層用基材層２２７がこの順で配置されている例である。これ以外については上記した光学シート２６と同じなので、ここでは反射型偏光フィルム２３５及び光学機能層用基材層２２７について説明する。
【００９１】
反射型偏光フィルム２３５は、公知のものを適用することができる。すなわち、所定の偏光方向の光のみを透過し、他の偏光方向の光を反射する。これにより、公知のように当該反射した光を再利用することができ、光の利用効率を高めることができる。
【００９２】
光学機能層用基材層２２７は光学機能層３０の基材となる層で、基材層２７と同様に構成することができる。
【００９３】
この形態では、基材層２７と光学機能層３０との間に反射型偏光フィルム２３５を配置する例について説明したが、その位置はこれに限定されることはなく、反射型偏光フィルム２３５が光学機能層３０の観察者側面に配置されてもよい。このときには光学シート２６と同様に基材層２７の表裏にプリズム層２８及び光学機能層３０を配置できる。
【００９４】
また、この形態では光学機能層３０が適用された例を説明したが、その代わりに光学機能層１３０及び基材層１２７が適用されてもよい。
【００９５】
そして本形態の光学シートも下偏光板に対して粘着剤により直接積層されており、上記効果を奏するものとなる。
【００９６】
また、上記の形態では光源が側面に配置されたエッジ型の面光源装置を説明したが、光源が背面に配置された形式の直下型の面光源装置とすることもできる。
【００９７】
図８は第四の形態を説明する図であり、図４に相当する図である。この形態では光学シート２６の代わりに光学シート３２６が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット１０と同じである。
【００９８】
光学シート３２６は、光学シート２６と同様に基材層２７及びプリズム層２８（図８には不図示）を備えているが、光学機能層３０の代わりに光学機能層３３０を有しておりこの点で上記光学シート２６と異なる。具体的には、本形態では、隣り合う光透過部３１の間に配置される間部３３２は、光透過部３１との界面に光反射層３３２ａを有している。そして間部３３２のうち該光反射層３３２ａで挟まれる間に光吸収部３３２ｂが形成されている。
【００９９】
光反射層３３２ａは、金属面や他の材料面による反射を利用して光を反射させるための層で、間部３３２のうち光透過部３１との界面に形成されている。光反射層３３２ａは、例えばアルミニウム、銅、銀等の蒸着膜等により形成することができる。
光吸収部３３２ｂは上記した光吸収部３２に倣って形成すればよい。
【０１００】
このような光学機能層３３０によれば、光学機能層３３０に入射する光は基本的にプリズム層２８で集光されているので、例えば図８にＬ８１で示したように、間部３３２との界面に達することなく光透過部３１を透過する。又は図８にＬ８２で示したように光が光透過部３１と間部３３２との界面に達しても光反射層３３２ａで反射することができ、光透過部３１を透過する。この形態では、全反射を利用する反射ではないので全反射条件を満たさない光であっても光反射層３３２ａで光を反射させて出光させることができる。これにより、さらに明るく光を出射することが可能である。一方、光反射層３３２ａを透過した一部の光や、出光面側（図８の紙面上方）から間部３３２に入射した光は光吸収部３３２ｂに吸収される。
【０１０１】
図９は第五の形態を説明する図であり、図４に相当する図である。この形態では光学シート２６の代わりに光学シート４２６が適用されており、他の構成については上記映像源ユニット１０と同じである。
【０１０２】
光学シート４２６は、光学シート２６と同様に基材層２７及びプリズム層２８（図９には不図示）を備えているが、光学機能層３０の代わりに光学機能層４３０を有しておりこの点で上記光学シート２６と異なる。具体的には、隣り合う光透過部３１の間に配置される間部４３２は、光透過部３１との界面に光反射層４３２ａを有している。そして間部４３２のうち該光反射層３３２ａで挟まれる間は透明である透明部４３２ｂが形成されている。
【０１０３】
光反射層４３２ａは、金属面や他の材料面による反射を利用して光を反射させるための層で、間部４３２のうち光透過部３１との界面に形成されている。光反射層４３２ａは、例えばアルミニウム、銅、銀等の蒸着膜等により形成することができる。
透明部４３２ｂは、空洞や透明樹脂が充填される等して光が透過するように形成すればよい。
【０１０４】
このような光学機能層４３０によれば、光学機能層４３０に入射する光は基本的にプリズム層２８で集光されているので、例えば図９にＬ９１で示したように、光透過部３１と間部４３２との界面に達することなく光透過部３１を透過する。又は図９にＬ９２で示したように光は間部４３２との界面に達しても光反射層４３２ａで反射することができ、光透過部３１を透過する。この形態では、全反射を利用する反射ではないので全反射条件を満たさない光であっても光反射層４３２ａで光を反射させて出光させることができ、さらに明るく光を出射することができる。
さらに光学機能層４３０では、Ｌ９３で示したように出光面側（図９の紙面上方）から間部４３２の透明部４３２ｂに入射した光は、間部４３２の内側で反射を繰り返し、出光側に出射される。これによってさらに明るい光を提供することが可能となる。
【０１０５】
また、面光源装置には光拡散層を備えてもよい。図１０には第六の形態を説明する図を示した。この図は図１に相当する図である。また、図１１は光拡散層５３６のうち、プリズム層２８の単位プリズム２９が延びる方向（導光板２２の導光方向に直交する方向）における断面である。
本形態では面光源装置２０の代わりに面光源装置５２０が適用された映像源ユニット５１０である。そしてこの映像源ユニット５１０では、導光板２２の出光面側に光拡散層５３６が具備されている。光拡散層５３６以外の構成については上記した面光源装置２０と同じなのでここでは光拡散層５３６について説明をする。すなわち本形態でも光学シート２６が下偏光板に対して粘着剤により直接積層されている。
【０１０６】
本形態の光拡散層５３６は、導光板２１の出光面に設けられた拡散層であり、複数の凸部である単位拡散要素５３６ａが配列されている。所定の方向に光を拡散する異方拡散性を有する拡散層である。
単位拡散要素５３６ａは、図１１に表れるように断面五角形のプリズム形状の断面を有し該断面を維持してその稜線が一方に延びる柱状の要素である。単位拡散要素５３６ａの稜線が延在する方向は、単位裏面プリズム２３ａの稜線が延びる方向に対して直交する方向、及び光学機能層３０の光透過部３１、光吸収部３２が延びる方向に直交する方向である。すなわち単位拡散要素５３６ａはその稜線が導光板２１の導光方向に平行である。
【０１０７】
本形態の単位拡散要素５３６ａはここに入射した光を拡散して出射することができる五角形断面を具備しており、このように拡散作用を有するように構成されていればその具体的形状は特に限定されることはない。すなわち、図１１に光路例Ｌ１１１で表したように、導光板２１から出射して単位拡散要素５３６ａに入射した光は、当該単位拡散要素５３６ａから出射する際にその傾斜面により導光板の法線方向（図１１にｎｄで示した線）に対してより傾斜した方向、すなわち拡散方向に向きが変えられ、これにより拡散作用を発揮する。
【０１０８】
光拡散層５３６によれば、導光板２２から出光する光を拡散してさらなる光の均一化を図ることができる。本形態では上記のように五角形断面である例の光拡散層を示したが、光を拡散することができれば他の断面形状を挙げることができる。これには例えば三角形断面のプリズム形状や、図１２（ａ）に示したレンチキュラーレンズ形状（半円形の凸断面）の単位拡散要素５３６’ａを有する光拡散層５４６’や図１２（ｂ）に示した半円形の凹断面の形態の単位拡散要素５３６”ａを有する光拡散層５３６”を挙げることができる。
【０１０９】
また上記した光拡散層は単位拡散要素が延びる方向に直交する方向に対して光を拡散する異方性拡散の性質を有する光拡散層であった。これに対して等方に光が拡散する等方性拡散の性質を有する光拡散層が設けられてもよい。このような光拡散層としては、例えば透明樹脂バインダーに当該バインダーとは屈折率が異なる透明微粒子を分散させたものや、表面に微小な凹凸を備えたいわゆるマット面を具備するものを挙げることができる。
【０１１０】
また、本形態では光拡散層を導光板の出光側に配置する例を挙げ、その中でも導光板とプリズム層との間に配置する例を挙げて説明した。ただしこれに限定されることなく、光学機能層の入光側で、プリズム層と光学機能層との間に配置しても、光学機能層の出光側に配置してもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  映像源ユニット
１５  液晶パネル
２０  面光源装置
２１  導光板
２５  光源
２６  光学シート
２８  光学要素層（プリズム層）
３０  光学機能層
３１  光透過部
３２  光吸収部（間部）
１２６、２２６、３２６、４２６、  光学シート
３３２、４３２  間部
３３２ａ、４３２ａ  光反射層
２３５  反射型偏光フィルム
５３６  光拡散層
【図１】
0006710957.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006710957.tif 000006
【図６】
0006710957.tif 000007
【図７】
0006710957.tif 000008
【図８】
0006710957.tif 000009
【図９】
0006710957.tif 000010
【図１０】
0006710957.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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