(57)【要約】      （修正有）【課題】より簡易な構造で不要な光の射出を効果的に防止するとともに、液晶パネル透過光の輝度を向上できる光学シートを提供する。【解決手段】光源２５と液晶パネル１５との間に配置され、光学機能層３２及び偏光シート２７を有し、光学機能層は、所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、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、隣り合う光透過部の間隔に形成される光吸収部と、を備え、偏光シートは、所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に１μｍ以下の周期で複数配列される単位凸部を具備する凹凸層と、凹凸層に積層された金属薄膜とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と液晶パネルとの間に配置される光学シートであって、
光学機能層及び偏光シートを有し、
前記光学機能層は、
所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、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、
隣り合う前記光透過部の前記間隔に形成される光吸収部と、を備え、
前記偏光シートは、
所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に１μｍ以下の周期で複数配列される単位凸部を具備する凹凸層と、
前記凹凸層に積層された金属薄膜と、を備える、
光学シート。
【請求項２】
前記光透過部の前記延びる方向と、前記凹凸層の前記延びる方向と、が正面視で直交する請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記光学機能層と前記偏光シートとの間には間隙が形成されている、又は他の層が配置されている請求項１又は２に記載の光学シート。
【請求項４】
下偏光板、上偏光板、及び前記下偏光板と前記上偏光板との間に配置された液晶層を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルより前記下偏光板側に配置された請求項１乃至３のいずれかに記載の光学シートと、を備える、映像源ユニット。
【請求項５】
前記下偏光板の透過軸が延びる方向と前記光透過部が延びる方向との成す角が、前記液晶パネルの正面視で０°以上１０°以下である、請求項４に記載の映像源ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の映像源ユニットが、筐体に納められた、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に配置される光学シート、該光学シート備える映像源ユニット、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、照明光の一部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、有効に利用することができる光に制限があり、光源からの光を効率よく利用するための工夫が必要である。
【０００３】
例えば特許文献１には、ルーバーフィルムと反射型偏光フィルムとが積層された光学積層体が開示されている。この光学積層体によればこれをバックライトと液晶パネルとの間に配置することにより、不要な光の射出を効果的に防止するとともに、液晶パネル透過光の輝度を向上できる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８５６８０５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に記載の光学積層体は、その明細書に記載のように２種の異なるポリマー材料を交互に積層する構成であり、そのポリマー層の数は数千に至り、積層数が非常に多いため工程が複雑である。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題に鑑み、より簡易な構造で不要な光の射出を効果的に防止するとともに、液晶パネル透過光の輝度を向上できる光学シートを提供することを課題とする。また当該光学シートを備える映像源ユニット及び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にに記載の発明は、光源（２５）と液晶パネル（１５）との間に配置される光学シート（２６）であって、光学機能層（３２）及び偏光シート（２７）を有し、光学機能層は、所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、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（３３）と、隣り合う光透過部の間隔に形成される光吸収部（３４）と、を備え、偏光シートは、所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に１μｍ以下の周期で複数配列される単位凸部（２９ａ）を具備する凹凸層（２９）と、凹凸層に積層された金属薄膜（３０）とを備える、光学シートである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学シート（２６）において、光透過部（３３）の延びる方向と、凹凸層（２９）の延びる方向と、が正面視で直交する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光学シート（２６）において、光学機能層（３２）と偏光シート（２７）との間には間隙が形成されている、又は他の層が配置されている。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、下偏光板（１４）、上偏光板（１３）、及び下偏光板と上偏光板との間に配置された液晶層（１２）を有する液晶パネル（１５）と、液晶パネルより下偏光板側に配置された請求項１乃至３のいずれかに記載の光学シート（２６）と、を備える、映像源ユニット（１０）である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の映像源ユニット（１０）において、下偏光板（１４）の透過軸が延びる方向と光透過部（３３）が延びる方向との成す角が、液晶パネル（１５）の正面視で０°以上１０°以下である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の映像源ユニット（１０）が、筐体に納められた、表示装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な構成で、下偏光板を透過できる光を効率よく提供することができ光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】１つ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】映像源ユニット１０の断面を示す分解断面図である。
【図３】映像源ユニット１０の異なる断面を示す分解断面図である。
【図４】図３のうち偏光シート２７に注目して拡大した図である。
【図５】図２のうち基材層３１及び光学機能層３２に注目して拡大した図である。
【図６】光透過部３３が延びる方向と下偏光板１４の透過軸が延びる方向とが成す角を説明する図である。
【図７】図７（ａ）は光学シート１２６を説明する図、図７（ｂ）は光学シート２２６を説明する図である。
【図８】映像源ユニット３１０の断面を示す分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。また、示される図面では、実際には肉眼で観察できないような大きさの構成も誇張や変形をして示すことで分かり易く表している。
【００１７】
図１は１つ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。また図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿って切断したときの映像源ユニット１０の分解断面図の一部、図３には、図１にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿って切断したときの映像源ユニット１０の分解断面図の一部を表した。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。
【００１８】
映像源ユニット１０は、液晶パネル１５、面光源装置２０、光学シート２６及び機能性フィルム４０を備えている。図１では紙面上方が観察者側となる。
【００１９】
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、光学シート２６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層１２と、を有している。偏光板１３、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（透過軸に平行な方向）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（吸収軸に平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。
【００２０】
液晶層１２は、複数の画素が層面に沿った方向に縦横に配列されており、一つの画素を形成する領域毎に電界印加できる。そして電界印加された画素の配向が変化する。これにより、光学シート２６側（すなわち入光側）に配置された下偏光板１４を透過した透過軸に平行な偏光成分（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を透過した偏光成分（例えばＰ波）が、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。
【００２１】
このようにして液晶パネル１５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て映像を表現する構造を有している。
【００２２】
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。従って、液晶パネルの背面側から照明をする際には下偏光板の透過軸に平行な偏光成分を有する光を多く到達させることにより下偏光板を透過させて光の利用効率を高めることができる。
さらには液晶パネルは、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も有効である。
【００２３】
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。
【００２４】
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に対して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３よりわかるように、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、及び反射シート３９を有している。
【００２５】
導光板２１は、図１〜図３よりわかるように、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、当該裏面には複数の裏面光学要素２３が配列されている。
【００２６】
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。
【００２７】
基部２２は、その内部を光が導光されるとともに、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である。
【００２８】
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）に形成される突出した要素であり、本形態では三角柱状である。裏面光学要素２３は、突出した頂部の稜線が図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が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の断面であってもよい。
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２５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平行に各裏面光学要素２３の稜線が延びている。
【００２９】
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。
【００３０】
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、基部２２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。
【００３１】
光源２５について説明する。本形態で光源２５は、導光板２１の基部２２が有する側面のうち、複数の裏面光学要素２３が配列される方向の一方側の側面に配置される。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できる。本形態では光源２５は複数のＬＥＤからなり、不図示の制御装置により各ＬＥＤの点灯および消灯、並びに／又は、各ＬＥＤの点灯時の明るさを個別に独立して調節できるように構成されている。
なお、本形態では上記のように光源２５は一方側の側面に配置される例を示したが、さらにこの側面とは反対側となる側面にも光源が配置される形態であってもよい。なお、この場合には裏面光学要素の形状も公知の例に倣って形成する。
【００３２】
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。
【００３３】
次に光学シート２６について説明する。光学シート２６は面光源装置２０と液晶パネル１５との間に配置され、面光源装置２０から出射された光を制御して液晶パネル１５に透過させる。本形態では光学シート２６は、偏光シート２７、シート状に形成された基材層３１、及び基材層３１の一方の面（本形態では偏光シート２７側の面）に設けられた光学機能層３２と、を備えている。また本形態では光学シート２６は面光源装置２０、及び液晶パネル１５に対してそれぞれ所定の間隙を有して配置されている。
【００３４】
偏光シート２７は下偏光板で透過する偏光光（例えばＰ波）と同じ偏光光を透過し、これとは異なる偏光光（例えばＳ波）を反射するシートである。偏光シート２７の構造を図４に拡大して示した。図４は図３と同じ視点による図である。図４からわかるように偏光シート２７は、透明基材２８上に透明凹凸層２９を設け、透明凹凸層２９の表面に一定の厚さの金属薄膜３０が積層されてなる。
【００３５】
透明基材２８は透明凹凸層２９及び金属薄膜３０を支持する平板状のシート状部材である。
透明基材２８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。
【００３６】
透明凹凸層２９は、図４に表れる断面において三角形断面を有する単位凸部２９ａが当該断面を維持して透明基材２８の面に沿って所定の方向（図４の紙面に直交する方向）に延びるとともに、当該所定の方向（単位凸部２９ａの稜線が延びる方向）に直交する方向（図４の紙面左右方向）に複数の単位凸部２９aが配列されている。
【００３７】
透明凹凸層２９を構成する材料としては、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紫外線硬化型を含む電離放射線硬化型の樹脂を挙げることができる。
【００３８】
金属薄膜３０は、透明凹凸層２９の表面に積層されたアルミニウム等の金属の薄膜により形成された層である。
【００３９】
これにより偏光シート２７は、図４の紙面左右方向には一定周期Ａで連続的に繰り返す溝線３０ａと稜線３０ｂとからなる断面三角波状の凹凸面であって、図４の紙面に直交する方向には連続した、一定周期Ａで連続的に繰り返す金属の三角波状面を備える。
【００４０】
このような構成の偏光シート２７に対して透明基材２８の面に略垂直にランダム偏光（自然偏光）Ｌ４１を入射させると、溝線３０ａと稜線３０ｂが延びる方向に平行（図４の紙面に直交する方向）に振動する電界ベクトルを持つような直線偏光（Ｓ偏光）の成分は、金属薄膜３０中に溝線３０ａと稜線３０ｂに平行に電子を振動させるため入射光と同じ方向の偏光成分を反対方向に放射し、結果的にＳ偏光は反射光Ｌ４２として反射される（ただし図中の反射光Ｌ４２は光路例であり概念的な図である。）。一方、溝線３０ａと稜線３０ｂが延びる方向に直交する方向（単位凸部２９ａの配列方向、図４の紙面左右方向）に振動する電界ベクトルを持つような直線偏光（Ｐ偏光）の成分は、このような電子の振動を励起できないため金属薄膜３０中に入って裏面に達し透過光Ｌ４３として透過する。そして偏光シート２７にＳ偏光とＰ偏光の合成光であるランダム偏光を入射させると、反射光のＳ偏光と透過光のＰ偏光に分離できる。
【００４１】
ここで、偏光シート２７の透過軸が延びる方向（すなわち溝線３０ａと稜線３０ｂが延びる方向に直交する方向、溝線３０ａと稜線３０ｂが交互に配列する方向）は、上記した下偏光板１４の透過軸が延びる方向と同じであるとともに、後述する光学機能層３２の光透過部３３及び光吸収部３４が延びる方向に対して、映像源ユニット１０の正面視で０°以上１０°以下であることが好ましい。
【００４２】
ここで、偏光シート２７は次の条件を満たすことが好ましい。これによりＳ偏光とＰ偏光を効率良く分離することができる。
隣り合う稜線３０ａの間隔（一定周期）Ａ（μｍ）の大きさは１μｍ以下が好ましく、より好ましくは０．１μｍ以上０．２μｍ以下である。また、溝線３０ａに対する稜線３０ｂの高さｈ（μｍ）は１μｍ以下が好ましく、より好ましくは０．２μｍ以上０．４μｍ以下である。さらに、透明基板２８に垂直な方向（透明基板２８の厚さ方向）の金属薄膜３０の厚さｄ（μｍ）は０．０１μｍ以上であることが好ましい。金属薄膜３０の厚さｄが０．０１０μｍより薄いと、Ｓ偏光の透過率が大きくなり、消光比が低下してしまう。なお、厚さｄが大きくなっても、周期Ａに対する高さｈが大きくなれば、金属薄膜３０の突起の斜面に垂直な方向の厚さは薄くなり、Ｓ偏光とＰ偏光の消光比を良好にすることが可能なので、金属薄膜３０の厚さｄについてはの上限は設定できない。
【００４３】
金属薄膜３０に使用可能な金属材料としては、屈折率が０に近く、消衰係数が５程度のアルミニウム（Ａｌ）が良く、これに準じて金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）が適する。
【００４４】
また、本形態では単位凸部２９ａの断面を三角形とし、これにより金属薄膜３０も断面三角形となる例を説明したが、断面形状はこれに限定されず矩形であってもよいし、半円、半楕円等、一部又は全部に曲線を含む形態であってもよい。
【００４５】
偏光シート２７は、例えば次のように作製することができる。すなわち、はじめに原版作製を行う。原版にはその表面に透明凹凸層２９に対応する凹凸が形成された型である。この凹凸はナノ・マイクロ切削、リソグラフィー、２光束干渉露光法等により形成できる。
次に、透明基材２８の一方の面に未硬化の紫外線硬化樹脂を塗布した積層体を準備し、当該紫外線硬化樹脂の側を得られた原版に押し当て紫外線硬化をさせ原版から剥離する。
そして硬化させた紫外線硬化樹脂に対してアルミニウム真空蒸着する。
【００４６】
このように偏光シート２７は構造が簡易なため製造も従来の反射型偏光板に比べて容易である。
【００４７】
図１〜図３に戻って基材層３１について説明する。基材層３１は光学機能層３２を支持する透光性を有する平板状のシート状部材である。
基材層３１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。
【００４８】
光学機能層３２は基材層３１の一方の面（本形態では偏光シート２７側の面）に積層された層で、層面に沿って光透過部３３と光吸収部３４とが交互に配列されている。図５は図２のうち、基材層３１及び光学機能層３２に注目して一部を拡大して表した図である。なお、本形態では光学機能層３２と偏光シート２７とは離隔して配置されている。
【００４９】
光学機能層３２は、図５に示した断面を有して紙面に垂直な方向に延びる形状を備える。すなわち、図５に表れる断面において、略台形である光透過部３３と、隣り合う２つの光透過部３３間に形成された断面が略台形の間部である光吸収部３４と、を具備している。
ここで図６に概念的に示したように、映像源ユニット１０を観察者側正面からみたときに、実線ＶＩａで示した光透過部３３及び光吸収部３４が延びる方向と、点線ＶＩｂで示した下偏光板１４の透過軸が延びる方向と、の成す角θｓは０°以上１０°以下とすることが好ましい。これにより光透過部３３と光吸収部３４との界面における反射で偏光成分が変化することを抑制することができ、さらに透過効率のよい光学シートとなる。
すなわち、偏光シート２７との関係についても同様、映像源ユニット１０を観察者側正面からみたときに、光透過部３３及び光吸収部３４が延びる方向と、偏光シート２７の透過軸が延びる方向と、の成す角も０°以上１０°以下とすることが好ましい。従って、映像源ユニット１０を観察者側正面からみたときに、光透過部３３及び光吸収部３４が延びる方向と溝線３０ａ及び稜線３０ｂが延びる方向とが８０°以上９０°以下で交差していることが好ましい。
【００５０】
光透過部３３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５に表れる断面において、基材層３１側に長い下底、その反対側（導光板側）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３３は、基材層３１の層面に沿って当該断面を維持して上記した方向に延びるとともに、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３３の間には、略台形断面を有する間部が形成されている。従って、間部は、光透過部３３の上底側（面光源装置２０側）に長い下底を有し、光透過部３３の下底側（液晶パネル１５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光吸収部３４が形成される。なお、本形態では隣り合う光透過部３３は長い下底側で連結されている。
【００５１】
光透過部３３は屈折率がＮｔとされている。このような光透過部３３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３４との界面で適切に光を反射（全反射を含む。）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。
【００５２】
光吸収部３４は隣り合う光透過部３３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。従って短い上底が液晶パネル１５側を向き、長い下底が導光板２１側となる。そして光吸収部３４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３３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３４の屈折率を光透過部３３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３３に入射した光を光吸収部３４との界面で適切に全反射させることができる。また、全反射条件を満たさない場合にも一部の光は当該界面で反射する。
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。
【００５３】
光透過部３３の屈折率Ｎｔと光吸収部３４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。
【００５４】
光学機能層３２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３３及び光吸収部３４が形成される。すなわち、図５にＰｋで表した光透過部３３及び光吸収部３４のピッチは２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、図５にθｋで示した光吸収部３４と光透過部３３との斜辺における界面と、光学機能層３２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５にＤｋで示した光吸収部３３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が適切になることが多い。
【００５５】
本形態では光透過部３３と光吸収部３４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３３及び光吸収部３４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。
【００５６】
光学機能層３２によれば、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。またその際には偏光成分の変化が抑制され、これら機能により光の利用効率を高めることができる。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）を備えている。
【００５７】
光学機能層３２は例えば次のように作製できる。
はじめに基材層３１に光透過部３３を形成する。これは、光透過部３３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３１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。
【００５８】
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。
【００５９】
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３１および成形された光透過部３３を離型する。
【００６０】
次に、光吸収部３４を形成する。光吸収部３４を形成するには、まず、上記形成した光透過部３３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３３側から紫外線を照射することによって硬化させ、光吸収部３４を形成することができる。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
これにより基材層３１の一方の面に光学機能層３２を積層させることができる。
【００６４】
図１〜３に戻って機能性フィルム４０について説明する。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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
導光板２１から出射した光は、その後、光学シート２６の偏光シート２７に達する。ここでは、偏光シート２７の透過軸に沿った偏光方向の光は偏光シート２７を透過し光学機能層３２に向かう。
一方、偏光シート２７の反射軸に沿った偏光方向の光は図２に点線矢印Ｌ２１’、Ｌ２２’で示したように反射して導光板２１側に戻される。戻された光は、導光板２１、裏面光学要素２３、又は反射シート３９で反射して再び光学シート２６の側に進行する。この反射の際に一部の光の偏光方向が変化しておりその一部は偏光シート２７を透過する。他の光は再び導光板側に戻される。このように偏光シート２７で反射した光も反射を繰り返すことで反射シート２７を透過できるようになる。これにより光源２５からの光の利用率が高められる。
ここで、偏光シート２７を出射した光は、その偏光方向が下偏光板１４の透過軸に沿った方向になっており、下偏光板１４を透過する偏光光となっている。
【００７２】
偏光シート２７を出射した光は光学機能層３２に入射する。光学機能層３２に入射する光は下偏光板１４を透過する偏光光となっているが、次のような光路を有して進行する。すなわち、例えば図５にＬ５１で示したように、光吸収部３４との界面に達することなく光透過部３３を透過する。または、図５にＬ５２で示したように光吸収部３４との界面に達して全反射して光透過部３３を透過する。このとき、本形態では当該界面の傾斜角度（θｋ）の作用により、界面で反射した光は液晶パネル１５の法線に平行な方向に近づけられる。また、全反射臨界角より小さい角度のため全反射しない光であってもそのうちの一部は当該界面で反射するものもある。このような光も同様に光透過部３３を透過する。
これにより液晶パネル１５を透過した際に、コントラスト低下や色の反転等の不具合が起こらない光を液晶パネル１５に対して効果的に提供することができる。さらに光透過部３３、光吸収部３４が延びる方向が下偏光板１４の透過軸が延びる方向に対して、正面視で０°以上１０°以下の角度とされている場合には、界面で全反射、反射する際に、偏光方向が変わってしまうことを抑制することができる。従って、界面における全反射、反射した光の多くを下偏光板１４を透過させることができ、利用効率（透過率）を向上させることができる。
【００７３】
一方、図５にＬ５３で示したようにシート面法線に対して大きな角度で光学機能層３２に入射した光は光吸収部３４に吸収され、液晶パネル１５には提供されない。従って、コントラスト低下や色の反転を生じるような不具合を生じる光を吸収することができる。
【００７４】
以上のように、偏光シート２７及び光学機能層３２が組み合わされた光学シート２６により、不要な光の射出を効果的に防止するとともに、液晶パネル透過光の輝度を向上できる。偏光シート２７では下偏光板１４を透過する光を透過し、その他の光は再利用に供するために反射して光の利用効率を高め、光学機能層３２では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る。従って両者の組み合わせによって光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。
なお、光透過部３３及び光吸収部３４が延びる方向と下偏光板１４の光透過軸との関係を正面視で０°以上１０°以下の角度とした場合には、界面で全反射、反射する際に、偏光方向が変わってしまうことを抑制することができる。これによれば下偏光板１４を透過する偏光方向の光の当該偏光方向を維持して下偏光板１４に提供し、下偏光板１４で吸収される光を少なく抑えることができ、さらに光の利用効率（透過率）を向上させることが可能である。
【００７５】
また、本発明では凹凸面に金属薄膜を形成する構造の偏光シートを用いているので、従来の反射型偏光板よりも簡易な構造にできる。
【００７６】
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、液晶表示装置の観察者が、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。
【００７７】
上記した形態では、光学機能層３２は、光透過部３３の短い上底が導光板２１側、長い下底が液晶パネル１５側となる向きとしたが、これを反転した形態としてもよい。すなわち光透過部の短い上底が液晶パネル側、長い下底が導光板側となる向きとしてもよい。この場合には光の集光作用は有しないが、下偏光板を透過する偏光方向を維持して下偏光板に光を提供し、下偏光板で吸収される光を少なく抑えることができ、光の利用効率（透過率）を向上させることは可能である。
【００７８】
図７（ａ）には第二の形態を説明する図で光学シート１２６の一部を拡大して表した。図７（ｂ）には第三の形態を説明する図で光学シート２２６の一部を拡大して表した。図７（ａ）、図７（ｂ）は図３と同じ方向からの図である。
図７（ａ）に示した光学シート１２６では粘着層１３６により光学機能層３２に偏光シート２７の透明基材２８が接着して貼り付けられている。このように光学シートの構成要素が一体化されてもよい。
一方、図７（ｂ）に示した光学シート２２６では光学機能層３２の面のうち基材層３１が配置された面とは反対側の面に、偏光シート２２７が積層されている。偏光シート２２７は透明基材を有しておらず、凹凸層２９及び金属薄膜３０のみから形成されている。この形態では光学機能層３２の面に直接凹凸層２９及び金属薄膜３０を形成している。これによれば光学シートの構成要素が一体化されていることに加え、透明基材を省略することができる。
【００７９】
また、上記形態では液晶パネルと光学シートとが離隔した例を示したがこれに限られることなく、光学シートが液晶パネルに直接積層されてもよい。その際には光学シートの態様も限定されることなく上記した光学シート２６、１２６、２２６のいずれの態様であってもよい。
【００８０】
図８には第四の形態にかかる映像源ユニット３１０の層構成を説明する図を示した。図８は図２に相当する図である。図８からわかるように、映像源ユニット３１０では、光学シート２６の代わりに光学シート３２６を有し、光学シート３２６において面光源装置２０の出光面側に光学機能層３２が配置され、光学機能層３２よりも液晶パネル１５側に偏光シート２７が設けられている。このような映像源ユニット３１０によっても光源からの光の効率的な利用をすることができる。
【００８１】
図８には光路例である光Ｌ８１、Ｌ８２を示している。図２に示して説明した光Ｌ２１、Ｌ２２と同様にして導光板２１から出光した光Ｌ８１、Ｌ８２は、光学シート３２６の光透過部３３に入光する。この光Ｌ８１、Ｌ８２は光吸収部３４との界面に達して全反射して光透過部３３を透過する。このとき、当該界面の傾斜角度（θｋ）の作用により、界面で反射した光は液晶パネル１５の法線に平行な方向に近づけられる。また、全反射臨界角より小さい角度のため全反射しない光であってもそのうちの一部は当該界面で反射するものもある。このような光も同様に光透過部３３を透過する。
これにより液晶パネル１５を透過した際に、コントラスト低下や色の反転等の不具合が起こらない光を液晶パネル１５の効果的に提供することができる。このとき、光透過部３３、光吸収部３４が延びる方向が下偏光板１４の透過軸が延びる方向に対して、正面視で０°以上１０°以下の角度で形成されているときには、界面で全反射、反射する際に、少なくとも、偏光シート２７、及び下偏光板１４の透過軸が延びる方向の偏光成分が減じることを抑制することができる。そして界面における全反射、反射した光の多くを偏光シート２７及び下偏光板１４を透過させることができ、光の利用効率（透過率）を向上させることができる。
【００８２】
光学機能層３２及び基材層３１を出光した光Ｌ８１、Ｌ８２は偏光シート２７に達する。ここでは、偏光シート２７の透過軸に沿った偏光方向の光は偏光シート２７を透過し液晶パネル１５に向かう。
一方、偏光シート２７の反射軸に沿った偏光方向の光は図８に点線矢印Ｌ８１’、Ｌ８２’で示したように反射して光学機能層３２側に戻される。戻された光は、基材層３１、光学機能層３２、導光板２１、裏面光学要素２３、又は反射シート３９で反射して再び偏光シート２７の側に進行する。この反射の際に一部の光の偏光方向が変化しておりその一部は偏光シート２７を透過する。他の光は再び光学機能層３２側に戻される。このように偏光シート２７で反射した光も反射を繰り返すことで偏光シート２７を透過できるようになる。これにより光源２５からの光の利用率が高められる。
ここで、偏光シート２７を出射した光は、その偏光方向が下偏光板１４の透過軸に沿った方向になっており、下偏光板１４を透過する偏光光となっている。
【００８３】
このような形態の映像源ユニット３１０についても上記した例に倣って光学シート３２６の各構成を一体に形成したり、光学シート３２６を液晶パネル１５に直接積層したりすることができる。
【符号の説明】
【００８４】
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
２７  偏光シート
２９  凹凸層
３０  金属薄膜
３２  光学機能層
３３  光透過部
３４  光吸収部
【図１】
2016038517.tif 000003
【図２】
2016038517.tif 000004
【図３】
2016038517.tif 000005
【図４】
2016038517.tif 000006
【図５】
2016038517.tif 000007
【図６】
2016038517.tif 000008
【図７】
2016038517.tif 000009
【図８】
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