(57)【要約】【課題】機能性部材、光学部品、バックライトユニット及び表示装置に関して、本発明の目的は、簡略化された構成で高い光利用効率を達成可能とする技術を提供することにある。【解決手段】本発明の機能性部材１は、複数方向に配列し、各々が先細り形状を有している複数の凸部１０が表面に設けられ、前記表面には、長さ方向が異なる複数の溝が前記複数の凸部１０の少なくとも１つの先端を横切るように設けられているか、又は、１つ以上の穴が前記複数の凸部の少なくとも１つの先端の位置に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数方向に配列し、各々が先細り形状を有している複数の凸部が表面に設けられ、前記表面には、長さ方向が異なる複数の溝が前記複数の凸部の少なくとも１つの先端を横切るように設けられているか、又は、１つ以上の穴が前記複数の凸部の少なくとも１つの先端の位置に設けられていることを特徴とする機能性部材。
【請求項２】
前記複数の溝の少なくとも１つ又は前記穴の側壁とこの溝又は穴が設けられている前記凸部の側面とは前記複数の凸部の高さ方向に対して傾いた平面からなり、前記側壁と前記側面とは前記高さ方向に対する傾き角が異なっていることを特徴とする請求項１に記載の機能性部材。
【請求項３】
前記複数の溝の少なくとも１つ又は前記穴の側壁は前記複数の凸部の高さ方向に対して傾いた平面からなり、この溝又は穴が設けられている前記凸部の側面は曲面を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の機能性部材。
【請求項４】
前記表面には前記複数の溝が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の機能性部材。
【請求項５】
前記複数の溝の２つ以上は前記複数の凸部の何れかの前記先端で交差していることを特徴とする請求項４に記載の機能性部材。
【請求項６】
前記複数の凸部は、隣り合うもの同士が隣接しており、それらの高さ方向から見たときに各々が四角形状を有していることを特徴とすることを特徴とする請求項５に記載の機能性部材。
【請求項７】
単一の層からなるか又は積層された複数の層からなり、光透過性を有していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の機能性部材。
【請求項８】
請求項５に記載の機能性部材と、
前記機能性部材の前記複数の凸部が設けられた前記表面の裏面と向き合い、透明材料と、前記透明材料中に分布した複数の領域とを含んだ拡散層と
を具備したことを特徴とする光学部品。
【請求項９】
前記機能性部材と前記拡散層との間に介在して、それらの間に空隙部を形成しているスペーサを更に具備したことを特徴とする請求項８に記載の光学部品。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の光学部品と、
前記光学部品の前記拡散層側に対向した側あるいは前記光学部品と前記拡散層との間あるいは双方に配置された光拡散フィルム
を具備したことを特徴とする光学部品。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の光学部品と、
前記光学部品を前記拡散層側から照明する光源と
を具備したことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のバックライトユニットと、前記光学部品を間に挟んで前記光源と向き合った表示パネルとを具備した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、画像表示及び照明などの様々な用途に適用可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器には、低消費電力化が求められている。特に、ラップトップコンピュータ及び携帯電話などの携帯機器は、電池を電源として使用しているため、低消費電力化の要求が極めて大きい。それゆえ、そのような機器に搭載される表示装置、例えば透過型又は半透過型液晶表示装置にも、低消費電力化が求められている。
【０００３】
透過型又は半透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、その背面を照明するバックライトユニットとを含んでいる。バックライトユニットは、光源と拡散板とを含んでいる。拡散板は、光源と表示パネルとの間に設置され、輝度のばらつきを小さくする役割を果たす。
【０００４】
このような液晶表示装置は、表示パネルの消費電力は小さいものの、バックライトユニットの消費電力が大きい。それゆえ、液晶表示装置の低消費電力化には、光源が放出する光の利用効率を高めることが重要である。
【０００５】
光の利用効率は、例えば、表示光の広がり角を、観察者が画像を観察するのに必要な範囲とほぼ一致させることにより高めることができる。例えば、複数のレンズ又はプリズムが設けられた光学シートを拡散板と表示パネルとの間に設置して、拡散板が射出した拡散光の広がり角を小さくする。こうすると、観察者が画像の観察に利用しない角度範囲内に射出される表示光が少なくなる。その結果、光の利用効率が向上する。
【０００６】
この光学シートとしては、例えば、三角柱形状のプリズムを各々が構成している複数の凸部が一方の主面に設けられたプリズムシートが使用されている。しかしながら、このプリズムシートをその平坦面側から照明した場合に、横軸を透過光の出射角として得られる透過光の強度スペクトルは、サイドローブを有している。
【０００７】
観察者が画像の観察に利用する角度範囲内にサイドローブがある場合、観察角度を正面方向から広角側へと変化させると、画面の明るさが不自然に変化する。他方、観察者が画像の観察に利用する角度範囲外にサイドローブがある場合、このサイドローブを生じさせている光は表示に利用できないため、高い光利用効率を達成できない。
【０００８】
特許文献１には、２枚のプリズムシートをプリズムの配列方向が交差するように配置することが記載されている。このような構成を採用すると、サイドローブを小さくすることができる。しかしながら、２枚のプリズムシートを使用することは、表示装置の薄型化及び低コスト化などの観点で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表平１０−５０６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、簡略化された構成で高い光利用効率を達成可能とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１側面によると、複数方向に配列し、各々が先細り形状を有している複数の凸部が表面に設けられ、前記表面には、長さ方向が異なる複数の溝が前記複数の凸部の少なくとも１つの先端を横切るように設けられているか、又は、１つ以上の穴が前記複数の凸部の少なくとも１つの先端の位置に設けられていることを特徴とする機能性部材が提供される。
【００１２】
本発明の第２側面によると、第１側面に係る機能性部材であって、単一の層からなるか又は積層された複数の層からなり、光透過性を有している機能性部材と、前記機能性部材の前記複数の凸部が設けられた前記表面の裏面と向き合い、透明材料と、前記透明材料中に分布した複数の領域とを含んだ拡散層とを具備したことを特徴とする光学部品が提供される。
【００１３】
本発明の第３側面によると、第２側面に係る光学部品と、前記光学部品の前記拡散層側に対向した側あるいは前記光学部品と前記拡散層との間あるいは双方に配置された光拡散フィルムとを具備したことを特徴とする光学部品が提供される。
【００１４】
本発明の第４側面によると、第２側面または第３側面に係る光学部品と、前記光学部品を前記拡散層側から照明する光源とを具備したことを特徴とするバックライトユニットが提供される。
【００１５】
本発明の第５側面によると、第４側面に係るバックライトユニットと、前記光学部品を間に挟んで前記光源と向き合った表示パネルとを具備したことを特徴とする表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、簡略化された構成で高い光利用効率を達成可能とする技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（１）本発明の一態様に係る表示装置を概略的に示す断面図。                    （２）本発明の別の一態様に係る表示装置を概略的に示す断面図。
【図２】図１に示す表示装置が含んでいる機能性部材を示す斜視図。
【図３】図２に示す機能性部材のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。
【図４】図２に示す機能性部材のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図。
【図５】機能性部材の凸部に採用可能な構造の一例を示す断面図。
【図６】機能性部材の凸部に採用可能な構造の他の例を示す断面図。
【図７】機能性部材の凸部に採用可能な構造の更に他の例を示す断面図。
【図８】例１に係る光学部品を用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフ。
【図９】例２に係る光学部品を用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフ。
【図１０】例３に係る光学部品を用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフ。
【図１１】比較例１に係る光学シートを用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフ。
【図１２】比較例２に係る光学部品を用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、斜視図、断面図及び平面図は、理解を容易にするために、実物とは異なる寸法比で描いていることや、構造を簡略化して又はその一部を省略して描いていることがある。
【００１９】
図１（１）（２）は、本発明の一態様に係る表示装置を概略的に示す断面図である。図２は、図１に示す表示装置が含んでいる機能性部材を示す斜視図である。図３は、図２に示す機能性部材のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図２に示す機能性部材のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【００２０】
図１（１）に示す表示装置１００は、透過型液晶表示装置である。この表示装置１００は、表示パネル２２とバックライトユニット２３とを含んでいる。また、図１（２）に示す表示装置１００は、さらに光拡散フィルム８を含んでいる。この表示装置１００は、プリズムシート及び偏光分離反射シートなどの他の部品を更に含んでいてもよい。
【００２１】
表示パネル２２は、例えば、液晶パネルと一対の偏光板とを含んでいる。液晶パネルは、例えば、一対のガラス基板と、それらの間に挟持された液晶層とを含んでいる。偏光板は、液晶パネルの前面及び背面にそれぞれ貼り付けられている。
なお、「前面」は観察者側の面であり、「背面」はその裏面である。また、「前方」は背面側から前面側への方向であり、「後方」は前面側から背面側への方向である。
【００２２】
表示パネル２２は、複数の画素を含んでいる。各画素は、これに書き込まれる映像信号に応じて透過率が変化する。表示パネル２２は、例えば、その背面を白色光で一様に照明した状態で画素の透過率を制御することにより、任意の画像を表示する。
表示パネル２２は、本態様では透過型表示パネルであるが、半透過型表示パネルであってもよい。即ち、表示装置１００は、半透過型液晶表示装置であってもよい。
或いは、液晶パネルを含んだ表示パネル２２の代わりに、他の表示パネルを使用してもよい。例えば、光透過性の着色パターンによって静止画像を表示する表示パネルを使用してもよい。
【００２３】
バックライトユニット２３は、表示パネル２２の背面側に設置されている。このバックライトユニット２３は、直下型バックライトユニットである。直下型バックライトユニットの代わりに、サイドエッジ型バックライトユニットを使用してもよい。
【００２４】
図１（１）（２）に示すバックライトユニット２３は、バックライト本体２０と光学部品２１とを含んでいる。
バックライト本体２０は、複数の光源２０ａと反射層２０ｂと図示しない支持体とを含んでいる。光源２０ａと反射層２０ｂとは、支持体に支持されている。
光源２０ａとしては、例えば、線光源を用いることができる。線光源としては、例えば、蛍光灯又は冷陰極管を使用することができる。光源２０ａとして、点光源を用いてもよい。点光源としては、例えば、発光ダイオードを使用することができる。或いは、光源２０ａとして、面光源を使用してもよい。面光源としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子を使用することができる。
ここでは、一例として、光源２０ａは線光源であり、その長さ方向は表示パネル２２の背面に対して平行であるとする。そして、光源２０ａの長さ方向をＹ方向とし、Ｙ方向に対して垂直であり且つ表示パネル２２の背面に対して平行な方向をＸ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な方向をＺ方向とする。
反射層２０ｂは、光源２０ａを間に挟んで表示パネル２２と向き合っている。典型的には、反射層２０ｂは、樋形状を有している。反射層２０ｂは、光反射性のフィルム又はシート、例えば白色のフィルム又はシートである。反射層２０ｂは、金属板などの支持体上に形成された層であってもよい。
【００２５】
バックライト本体２０では、光源２０ａは、ほぼ全方位に光を放出する。反射層２０ｂは、光源２０ａが後方に放出した光を前方へ反射する。そして、反射層２０ｂは、図１に示すような樋形状を有している場合には、光源２０ａが側方に放出した光を前方へ反射する。従って、バックライト本体２０は、光源２０ａが放出した光のほぼ全てを前方へ進行させる。
【００２６】
光学部品２１は、光源２０ａと表示パネル２２との間に介在している。光学部品２１は、機能性部材１とスペーサ６と拡散層７と光拡散フィルム８を含んでいる。機能性部材１と拡散層７とは、スペーサ６を間に挟んで一体化されている。
【００２７】
光拡散フィルム８は、必要により拡散層７と機能性部材１の間に、あるいは機能性部材１の拡散層７と対向した側に、あるいは双方に任意に追加することが可能である。光拡散フィルム８は、前面に複数の凸部が形成されており、拡散層７あるいは機能性部材１から射出された光を拡散する効果と、その光を集光するような効果をあわせもつ。また光源２０aの光源ムラを抑制する効果をもつ。
【００２８】
拡散層７は、光源２０ａ及び反射層２０ｂと向き合っている。拡散層７は、その背面にバックライト本体２０から光を入射させたときに、その前面から拡散光を射出する。拡散層７は、例えば、光源２０ａの配列に対応した輝度ムラを生じ難くする。加えて、拡散層７は、照明光の広がり角を大きくする。
拡散層７は、透明材料と、この透明材料中に分布した複数の領域とを含んでいる。これら領域は、透明材料とは屈折率が異なっており、例えば、拡散層７中でほぼ一様に分布している。
透明材料は、例えば熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂などの透明樹脂である。透明材料中に分布している複数の領域は、例えば光拡散粒子である。透明樹脂と光拡散粒子とを含んだ拡散層は、例えば、透明樹脂中に光拡散粒子を分散させ、この分散体を用いた射出成形又は押出し成形を行うことにより得られる。
この透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート又はポリプロピレンを使用することができる。
光拡散粒子としては、例えば、無機物又は樹脂からなる透明粒子を使用することができる。無機物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ及びチタニアなどの酸化物からなる粒子又は炭酸カルシウム及び硫酸バリウムなどの他の粒子を使用することができる。樹脂からなる透明粒子としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂若しくはそれらの架橋体、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、テトラフルオロエチレン―ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフルオロビニリデン及びエチレン―テトラフルオロエチレン共重合体などのフッ素樹脂、又はシリコーン樹脂からなる粒子を使用することができる。光拡散粒子として、これらの１種を単独で使用してもよく、これらの２種以上を混合して使用してもよい。また、光拡散粒子の形状は任意である。
透明樹脂の屈折率と光拡散粒子の屈折率との差は、０．０２以上であることが望ましい。屈折率の差が小さいと十分な光散乱性能が得られない。なお、この屈折率差は、通常は０．５以下である。
光拡散粒子の含有量にもよるが、光拡散粒子の平均粒径は、例えば０．０１μｍ乃至１０．０μｍの範囲内にあり、典型的には０．１μｍ乃至５．０μｍの範囲内にある。光拡散粒子の含有量が一定である場合、光拡散粒子の平均粒径を小さくすると、ヘイズ値が大きくなり、全光線透過率が小さくなる。また、この場合、光拡散粒子の平均粒径を大きくすると、ヘイズ値が小さくなり、全光線透過率が大きくなる。
透明材料中に分布させる複数の領域として光拡散粒子を用いた場合、拡散層７の厚さは、例えば１ｍｍ乃至５ｍｍの範囲内とする。拡散層７が薄すぎる場合、十分な拡散能が得られない。拡散層７が厚すぎる場合、十分な全光線透過率が得られない。
【００２９】
拡散板７の背面及び／又は前面は、平坦であってもよく、マット状としてもよく、レンチキュラ及びプリズムなどの光学素子を構成する凸部が設けられていてもよい。拡散板７の背面及び／又は前面をマット状とするか又はこれに光学素子を構成する凸部を設けると、更なる光拡散効果と輝度ムラの抑制効果とを拡散板７に付与することができる。
【００３０】
透明材料中に分布させる複数の領域は、空孔であってもよい。空孔は、例えば、熱可塑性樹脂とこれに分散させた粒子とを含んだ層を形成し、この層を適度に加熱しながら１軸又は２軸延伸することにより得られる。即ち、この層を適度に加熱しながら延伸することにより、熱可塑性樹脂と粒子との間に隙間を生じさせ、この隙間を空孔として利用することができる。
この熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン―２，６―ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スピログリコール共重合ポリエステル樹脂及びフルオレン共重合ポリエステル樹脂などのポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン及び脂環式オレフィン共重合樹脂などのポリオレフィン樹脂、ポリメチルメタクリレート及びアクリロニトリル−スチレン共重合体などのアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー、これらを成分とする共重合体、又はこれら樹脂の混合物を使用することができる。
熱可塑性樹脂に分散させる粒子としては、例えば、酸化チタン及び硫酸バリウムなどの無機粒子を使用することができる。或いは、延伸時に熱可塑性樹脂と比較して十分に硬質であれば、熱可塑性樹脂に分散させる粒子として、この熱可塑性樹脂に対して非相溶性の樹脂粒子を使用してもよい。
【００３１】
拡散層７は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。後者の場合、隣り合った層は、材料が同一であってもよく、異なっていてもよい。また、隣り合った層は、先の領域の粒径及び／又は含有量が同一であってもよく、異なっていてもよい。
ここでは、一例として、拡散層７は、屈折率が１．６０のスチレン樹脂と、屈折率が１．４６であり、平均粒径が互いに異なる２種類のシリコーン粒子との混合物からなり、厚さは２．０ｍｍであるとする。また、拡散層７の背面はマット状とし、その算術平均粗さＲaは０．８５μｍであるとする。なお、「算術平均粗さＲa」は、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語，定義及び表面性状パラメータ」において規定されている。
【００３２】
機能性部材１は、スペーサ６を間に挟んで拡散層７と向き合っている。機能性部材１は、光透過層２とレリーフ層３とを含んでいる。
【００３３】
光透過層２は、光透過性を有している層である。光透過層２の前面は、典型的にはほぼ平坦である。光透過層２の背面は、平坦であってもよく、平坦でなくてもよい。例えば、光透過層２の背面には、マット賦形やハードコート処理が施されていてもよい。ここでは、一例として、光透過層２の前面及び背面は平坦であるとする。
光透過層２の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を使用することができる。熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート、シクロオレフィンポリマー又はアクリロニトリル−スチレン共重合体を使用することができる。
【００３４】
レリーフ層３は、光透過層２に支持されている。レリーフ層３の表面には、レリーフ構造が設けられている。
レリーフ層３の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート、シクロオレフィンポリマー又はアクリロニトリル−スチレン共重合体を使用することができる。レリーフ層３の材料は、光透過層２の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。
レリーフ層３は、例えば、光透過層２の前面に紫外線硬化樹脂を塗布し、この塗膜を型押しした状態で紫外線露光することにより得られる。レリーフ層３の材料と光透過層２の材料とが同一である場合、例えば、押出成形、射出成形又は熱プレス成形により単層構造の機能性部材１を得ることができる。ここでは、一例として、機能性部材１は、金型を用いた押出成型によって形成されており、単層構造を有しているとする。
【００３５】
レリーフ層３は、機能性部材１の前面に複数の凸部１０を形成している。これら凸部１０は、機能性部材１の前面で、Ｘ方向とＹ方向とに一定のピッチで配列している。
凸部１０は、他の方向に配列していてもよい。例えば、互いに直交し且つＸ方向及びＹ方向に対して斜めである２方向に配列していてもよい。或いは、凸部１０は、互いに斜めに交差した２方向に配列していてもよい。
凸部１０のＸ方向についての配列のピッチ、即ち中心間距離と凸部１０のＹ方向についての配列のピッチとの各々は一定であり、それらピッチは互いに等しい。凸部１０のＸ方向についての配列のピッチは、例えば、０．０５ｍｍ乃至０．５ｍｍの範囲内にある。凸部１０のＹ方向についての配列のピッチは、例えば、０．０５ｍｍ乃至０．５ｍｍの範囲内にある。
凸部１０のＸ方向についての配列のピッチとＹ方向についての配列のピッチとは、同一であってもよく、異なっていてもよい。凸部１０のＸ方向についての配列のピッチは、一定であってもよく、場所に応じて異なっていてもよい。同様に、凸部１０のＹ方向についての配列のピッチは、一定であってもよく、場所に応じて異なっていてもよい。
凸部１０の各々は、先細り形状を有しており、レンズ及びプリズムなどの光学素子を構成している。ここでは、凸部１０の各々は、底面がＸ方向に平行な一対の対辺とＹ方向に平行な一対の対辺とを含んだ正四角形である正角錐形状を有している。各凸部１０は、プリズムを構成している。
機能性部材１の前面には、各々がＸ方向に延びた複数の第１溝と各々がＹ方向に延びた複数の第２溝とが凸部１０の先端を横切るように設けられている。第１及び第２溝は、凸部１０の先端で交差している。第１及び第２溝は、Ｖ字溝である。
【００３６】
各凸部１０は、四角錐の側面である傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１を含んでいる。そして、各凸部１０は、第２溝の側壁である傾斜面１０ａ２及び１０ｂ２と、第１溝の側壁である傾斜面１０ｃ２及び１０ｄ２とを更に含んでいる。傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２は、上述したサイドローブを小さくするか又はこれが生じるのを防止する役割を果たす。
傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１は、Ｚ方向に対する傾き角が互いに等しい。傾斜面１０ａ１及び１０ｄ１の各々は、他の傾斜面の１つ以上とＺ方向に対する傾き角が異なっていてもよい。
傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２は、Ｚ方向に対する傾き角が互いに等しい。傾斜面１０ａ２及び１０ｄ２の各々は、他の傾斜面の１つ以上とＺ方向に対する傾き角が異なっていてもよい。
傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１は、それぞれ傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２と平行であってもよい。或いは、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１及び１０ａ２乃至１０ｄ２の１つ以上は、他の全ての傾斜面に対して斜めであるか又は垂直であってもよい。例えば、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１の傾き角は、それぞれ傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２の傾き角とは異なっていてもよい。
傾斜面１０ａ１及び１０ｂ１が為す角度と、傾斜面１０ｃ１及び１０ｄ１が為す角度とは互いに等しい。これら角度は異なっていてもよい。
傾斜面１０ａ１及び１０ｂ２が為す角度と、傾斜面１０ｂ１及び１０ａ２が為す角度と、傾斜面１０ｃ１及び１０ｄ２が為す角度と、傾斜面１０ｄ１及び１０ｃ２が為す角度とは互いに等しい。ここでは、この角度を「角度α１」とする。これら角度の１つ以上は、他の角度とは異なっていてもよい。
傾斜面１０ａ２及び１０ｂ２が為す角度と、傾斜面１０ｃ２及び１０ｄ２が為す角度とは互いに等しい。ここでは、この角度を「角度α２」とする。これら角度は異なっていてもよい。
角度α１及びα２は、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。角度α１及びα２の各々は、例えば７０°乃至１１０°の範囲内にあり、典型的には８０°乃至１００°の範囲内にある。角度α１及びα２が小さすぎるか又は大きすぎる場合、高い正面輝度が得られないことがある。
【００３７】
第１及び第２溝は、凸部１０の高さと比較してより浅い。第１及び第２溝は、凸部１０の高さと深さが等しくてもよく、凸部１０の高さと比較してより深くてもよい。第１及び第２溝を凸部１０の高さと比較してより浅くする場合、第１及び第２溝の深さＴ１と凸部１０の高さＴ２との比Ｔ１/Ｔ２は、例えば０．１５乃至０．９の範囲内にあり、典型的には０．３乃至０．７の範囲内にある。比Ｔ１/Ｔ２が小さすぎると、第１及び第２溝を設けることに伴う光学的特性の変化が小さい。比Ｔ１/Ｔ２が大きすぎる場合も、第１及び第２溝を設けることに伴う光学的特性の変化が小さい。
【００３８】
この機能性部材１では、全ての凸部１０に第１及び第２溝の双方が設けられている。その代わりに、一部の凸部１０に第１溝のみが設けられ、他の一部の凸部１０に第２溝のみが設けられていてもよい。或いは、一部の凸部１０に第１溝のみが設けられ、他の一部の凸部１０に第１及び第２溝の双方が設けられていてもよい。また、一部の凸部１０には、溝が設けられていなくてもよい。
【００３９】
凸部１０は、上記の通り、底面が正方形の正角錐形状を有している。凸部１０は、他の先細り形状を有していてもよい。例えば、凸部１０は、底面が長方形又は鋭角及び鈍角の内角を含んだ平行四辺形である正角錐形状を有していてもよい。或いは、凸部１０は、底面が四角形以外の多角形である正角錐形状を有していてもよい。例えば、凸部１０は、底面が正三角形及び直角二等辺三角形などの三角形である正角錐形状を有していてもよい。凸部１０は、正角錐形状を有していなくてもよい。例えば、凸部１０は、斜角錐形状を有していてもよい。
【００４０】
凸部１０は、他の形状を有していてもよい。  
図５乃至図７は、機能性部材の凸部に採用可能な構造の例を示す断面図である。
図５に示す凸部１０は、頂部の各先端を丸めたこと以外は、図１乃至図４を参照しながら説明した凸部１０と同様である。先端を丸めると、正面輝度は僅かに低下するが、射出光の広がり角が大きくなる。また、この場合、擦れ等によるキズを防止する効果が得られる。
図６に示す凸部１０は、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１を凸曲面としたこと以外は、図１乃至図４を参照しながら説明した凸部１０と同様である。傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１を凸曲面とすると、射出光の射出角に対する強度分布を、曲面の形状などに応じて変化させることができる。
図７に示す凸部１０は、頂部の各先端を丸め、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１を凸曲面としたこと以外は、図１乃至図４を参照しながら説明した凸部１０と同様である。この構成を採用すると、正面輝度は僅かに低下するが、射出光の広がり角が大きくなる。また、この場合、擦れ等によるキズを防止する効果が得られる。加えて、射出光の射出角に対する強度分布を、曲面の形状などに応じて変化させることができる。
このように、凸部１０の形状を変更することにより、射出光の広がり角が変化する。即ち、凸部１０の形状に応じて、射出光の広がり角を制御することができる。なお、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１を凹曲面としてもよい。
【００４１】
凸部１０は、形状が同一であってもよく、異なっていてもよい。後者の場合、一部の凸部１０がレンズであり、残りの凸部１０がプリズムであってもよい。或いは、全ての凸部１０がレンズであり、一部の凸部１０と残りの凸部１０とで形状が異なっていてもよい。或いは、全ての凸部１０がプリズムであり、一部の凸部１０と残りの凸部１０とで形状が異なっていてもよい。
【００４２】
図１に示すように、スペーサ６は、機能性部材１と拡散層７との間に介在している。スペーサ６は、表示装置１００の画像表示品位に影響がなければ、任意の位置に設置することができる。ここでは、一例として、機能性部材１と拡散層７との間であって凸部１０の頂部及びその近傍に対応した位置に空隙９を形成している。
空隙９は、空気などの気体層である。気体は低屈折率であるので、機能性部材１の背面に高屈折材料を隣接させた場合と比較して、機能性部材１内を背面側に進行する光のより多くを機能性部材１の背面で全反射させることができる。即ち、機能性部材１に、より多くの光を前方へと射出させることができる。
スペーサ６は、光透過性であってもよい。この場合、スペーサ６は、光透過層２と材料が同一であってもよく、異なっていてもよい。スペーサ６の材料が光透過層２の材料と同一である場合、スペーサ６は、光透過層２の背面に設けられた凸部であってもよい。
スペーサ６は、遮光性であってもよい。例えば、スペーサ６は、反射層であってもよく、光吸収層であってもよい。反射層の材料としては、例えば、金属反射性の材料又は白色材料を使用することができる。スペーサ６が反射層である場合、スペーサ６によって反射された光は、拡散層７によって更に散乱されることなどによって進行方向を変化させ、最終的には機能性部材１に入射する。
【００４３】
機能性部材１と拡散層７との一体化に、スペーサ６を利用してもよい。即ち、スペーサ６は、接着剤層又は粘着剤層であってもよい。この場合、接着剤層又は粘着剤層は、光透過層又は遮光層を兼ねていてもよい。
【００４４】
機能性部材１と拡散層７とは、他の方法で一体化してもよい。例えば、スペーサ６とは別に接着剤層又は粘着剤層を設け、この接着剤層又は粘着剤層によって機能性部材１と拡散層７とを一体化してもよい。この場合、接着剤層又は粘着剤層は、典型的には、機能性部材１と拡散層７との間であってそれらの周縁部に位置させる。接着剤層又は粘着剤層は、十分な光学的性能が得られる場合には、機能性部材１と拡散層７との間であってそれらの中央部に位置させてもよい。
接着剤層又は粘着剤層の材料としては、例えば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の接着剤又は粘着剤を使用することができる。この接着剤層又は粘着剤層は、高温環境に晒されるため、１００℃における貯蔵弾性率Ｇ’が１．０×１０4Ｐａ以上であることが望ましい。貯蔵弾性率Ｇが小さいと、使用中に拡散板７と機能性部品１とのずれを生じる可能性がある。接着剤層又は粘着剤層には、接着剤又は粘着剤に加えて、透明粒子を添加してもよい。こうすると、空隙９が接着剤又は粘着剤によって塞がれるのを抑制できる。
接着剤層又は粘着剤層を機能性部材１と拡散層７との間であってそれらの中央部に位置させる場合、接着剤層又は粘着剤層の使用に伴う光吸収率の増加が１％以下となるようにすることが望ましい。光吸収率の増加が大きいと、光学部品２１が射出する光量が減少する。
接着剤層又は粘着剤層は、例えば、ディスペンサ、スプレーコータ及び印刷装置などの塗布装置を使用して形成する。或いは、接着剤層又は粘着剤層は、筆等を用いた手作業によって形成してもよい。
上述した一体化には、他の方法を利用してもよい。例えば、溶着を利用してもよく、両面テープなどの固定具を用いてもよく、エキシマを照射して常温接合してもよい。
【００４５】
なお、この光学部品２１は、スペーサ６を含んでいなくてもよい。即ち、機能性部材１と拡散層７との間には、空隙９を設けなくてもよい。この場合であっても、優れた性能を達成できる。
【００４６】
この表示装置１００が含んでいる機能性部材１は、上記の通り、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１に加え、傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２を含んでいる。それゆえ、機能性部材１の背面を照明した場合に、横軸を透過光の出射角として得られる透過光の強度スペクトルは、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１が形成している光学素子に由来する第１スペクトルと、傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２が形成している光学素子に由来する第２スペクトルとの重ね合わせである。
第１スペクトルの形状は、例えば、レリーフ層３の屈折率と傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１の傾き角とに応じて変化する。他方、第２スペクトルの形状は、例えば、レリーフ層３の屈折率と傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２の傾き角に応じて変化する。そして、第１スペクトルと第２スペクトルとの強度比は、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１の面積と傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２の面積との比に応じて変化する。
それゆえ、第１及び第２溝を設けると、それらを省略した場合と比較して、透過光の強度スペクトルの形状を高い自由度で制御することができる。従って、このスペクトルにサイドローブが生じるのを防止するか又はこのサイドローブを小さくすることができる。
【００４７】
また、この機能性部材１では、第１及び第２溝を凸部１０の頂部を横切るように設けている。それゆえ、第１及び第２溝を他の位置に設けた場合と比較して、凸部１０の高さをより低くすることができる。即ち、この構造は、表示装置の薄型化にも有利である。
【００４８】
上述した機能性部材１の前面には、長さ方向が異なる第１及び第２溝が設けられている。機能性部材１の前面には、第１及び第２溝とは長さ方向が異なる溝を更に設けてもよい。例えば、機能性部材１の前面には、互いに直交し且つＸ及びＹ方向に対して４５°の角度を為している第３及び第４溝を、凸部１０の頂部を横切るように設けてもよい。或いは、凸部１０がＺ方向から見たときに三角形状を有している場合には、機能性部材１の前面には、長さ方向が異なる第１乃至第３溝を、それらが先の三角形の内角をそれぞれ二等分するように設けてもよい。
【００４９】
機能性部材１の前面には、溝を設ける代わりに又は溝に加えて、１つ以上の穴を凸部１０の少なくとも１つの先端の位置に設けてもよい。例えば、機能性部材１の前面には溝を設けずに、全て又は一部の凸部１０の先端に穴を設けてもよい。或いは、機能性部材１の前面に、一部の凸部１０の先端を横切るように溝を設け、残りの凸部１０の先端に穴を設けてもよい。
凸部１０の先端に設ける穴は、典型的には凸部１０が設けられた主面から他方の主面へ向けて先細りしているが、穴の径はその深さ方向に一定であってもよい。また、この穴は、典型的には盲穴であるが、例えば凸部１０が設けられた主面から他方の主面へ向けて先細りしている場合には貫通孔であってもよい。
【００５０】
この機能性部材１は、図１に示す表示装置１００では、透過光の広がり角を制御するために使用している。この機能性部材１は、他の目的で使用してもよい。
例えば、機能性部材１の凸部１０が設けられた主面又はその裏面に、金属蒸着層などの反射層を設けてもよい。上記の通り、凸部１０は、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１と傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２とを含んでいる。それゆえ、そのような積層体を照明した場合に、横軸を反射光の出射角として得られる反射光の強度スペクトルは、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１が形成している光学素子に由来する第１スペクトルと、傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２が形成している光学素子に由来する第２スペクトルとの重ね合わせである。従って、この場合も、反射光の強度スペクトルの形状を高い自由度で制御することができる。
【実施例】
【００５１】
以下に、本発明の例を記載する。  
＜例１＞
例１では、図１乃至図４を参照しながら説明した光学部品２１を製造した。本例では、以下の構成を採用した。
押し出し成形により、機能性部材１及びスペーサ６として利用する単層構造を形成した。この構造の材料としては、屈折率が１．５９のポリカーボネートを使用した。Ｘ方向及びＹ方向の各々について、凸部１０の配列のピッチは０．１４ｍｍとした。第１及び第２溝の深さＴ１は０．０１７５ｍｍとし、凸部１０の高さＴ２は０．０５２５ｍｍとした。即ち、比Ｔ１/Ｔ２を０．３３とした。また、角度α１及びα２は９０°とした。
拡散層７の材料としては、屈折率が１．６０のスチレン樹脂とこの中で分布した屈折率が１．４６であり平均粒径が異なる２種類のシリコーン樹脂粒子との混合物を使用した。拡散層７の厚さは２．０ｍｍとした。また、拡散層７の背面はマット状に賦形し、算術平均粗さＲaを０．８５μｍとした。
機能性部材１と拡散層７とは、スペーサ６の位置で、屈折率が１．５４のアクリル系粘着剤を介して接合した。拡散板７と機能性部材１との間の距離は、５μｍ乃至６０μｍの範囲内とした。なお、スペーサ６の高さは、粘着剤層の厚さの１．５倍乃至５倍の範囲内となるように設定し、空隙９が粘着剤によって塞がれないようにした。
【００５２】
＜例２＞
例２では、角度α１及びα２並びにピッチを変更することなしに、比Ｔ１／Ｔ２が０．８６となるように第１及び第２溝の深さ並びに凸部１０の高さＴ２を設定した。これ以外は、例１において説明したのと同様の光学部品２１を製造した。
【００５３】
＜例３＞
例３では、比Ｔ１／Ｔ２及びピッチを変更することなしに、角度α１及びα２を１００°とした。これ以外は、例１において説明したのと同様の光学部品２１を製造した。
【００５４】
＜比較例１＞
比較例１では、各々が１方向に延びた形状を有しており、幅方向に配列した複数の凸部が一方の主面に設けられた光学シートを製造した。各凸部は、底面が直角二等辺三角形である三角柱形状を有しており、２つの傾斜面が先の主面に対して４５°の角度を為すように形成した。これら凸部の配列のピッチは０．１４ｍｍとした。この光学シートの材料としては、屈折率が１．５９のポリカーボネートを使用した。
【００５５】
＜比較例２＞
第１及び第２溝を省略して、各凸部を底面が正方形である正角錘形状としたこと以外は、例１において説明したのと同様の光学部品を製造した。なお、各凸部１０の高さは０．０７ｍｍであった。
【００５６】
＜性能評価＞
例１に係る光学部品２１を用いて、図１に示す液晶表示装置１００を製造した。以下、この表示装置を、「表示装置Ａ」と呼ぶ。
次に、例１に係る光学部品２１の代わりに例２に係る光学部品２１を用いたこと以外は表示装置Ａと同様の表示装置を製造した。以下、この表示装置を、「表示装置Ｂ」と呼ぶ。
次いで、例１に係る光学部品２１の代わりに例３に係る光学部品２１を用いたこと以外は表示装置Ａと同様の表示装置を製造した。以下、この表示装置を、「表示装置Ｃ」と呼ぶ。
その後、例１に係る光学部品２１の代わりに比較例１に係る光学シートを用いたこと以外は表示装置Ａと同様の表示装置を製造した。以下、この表示装置を、「表示装置Ｄ」と呼ぶ。
最後に、例１に係る光学部品２１の代わりに比較例２に係る光学部品を用いたこと以外は表示装置Ａと同様の表示装置を製造した。以下、この表示装置を、「表示装置Ｅ」と呼ぶ。
次に、表示装置Ａ乃至Ｅの各々に白色画像を表示させ、画面の輝度を測定した。表示装置Ａ乃至Ｅの駆動条件は同一とした。その結果を、以下の表及び図８乃至図１２に示す。
【００５７】
【表１】
2009258666.tif 000003
【００５８】
上記表には、正面輝度、即ち射出角が０°の光についての輝度を、表示装置Ａについて得られた値を１とした相対値で記載している。
図８は、例１に係る光学部品を用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフである。図９は、例２に係る光学部品を用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフである。図１０は、例３に係る光学部品を用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフである。図１１は、比較例１に係る光学シートを用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフである。図１２は、比較例２に係る光学部品を用いた表示装置について得られた表示光の強度スペクトルを示すグラフである。
図８乃至図１２において、横軸は、表示装置がＹ方向に垂直な面内に射出した表示光がＺ方向に対して為す角度、即ち射出角を示している。他方、縦軸は、射出角が０°である場合の値を１とした表示光強度の相対値を示している。
【００５９】
例１に係る光学部品２１を使用した場合、図８に示すように、射出角の絶対値が大きくなるのに従って、射出光の強度は単調に減少した。そして、射出角が約−４５°乃至約＋４５°の範囲内で強度が高く、それ以外の範囲内で強度が低い釣鐘型のスペクトルが得られた。他方、比較例１に係る光学シートを使用した場合、図１１に示すように、表示光の強度スペクトルにサイドローブを生じた。
【００６０】
図８と図１２とを比較すると、例１に係る光学部品２１を使用した場合と、比較例２に係る光学部品を使用した場合とで、射出角の変化に応じた射出光の強度変化はほぼ同様であることが分かる。但し、上記表に示すように、例１に係る光学部品２１を使用した表示装置Ａは、比較例１に係る光学部品を使用した表示装置Ｅと比較して、正面輝度がより高い。これは、第１及び第２溝を設けたことにより、斜め方向に進行する光がそれら溝の側壁で反射され、その結果、集光効果が高められたためであると考えられる。
【００６１】
また、図８と図９とを比較すると、例１に係る光学部品２１を使用した場合と、例２に係る光学部品２１を使用した場合とで、射出角の変化に応じた射出光の強度変化はほぼ同様であることが分かる。但し、上記表に示すように、例２に係る光学部品２１を使用した表示装置Ｂは、例１に係る光学部品２１を使用した表示装置Ａと比較して、正面輝度が僅かに低い。これから明らかなように、第１及び第２溝の深さは、表示光の強度スペクトルに影響を及ぼすものの、その大きさは僅かである。即ち、第１及び第２溝の深さにばらつきを生じた場合であっても、光学部品２１の性能が大きな影響を受けることはない。
【００６２】
また、図８と図１０とを比較すると、例１に係る光学部品２１を使用した場合と、例３に係る光学部品２１を使用した場合とで、射出角の変化に応じた射出光の強度変化はほぼ同様であることが分かる。但し、例３に係る光学部品２１を使用した場合、例１に係る光学部品２１を使用した場合と比較して、正面輝度はより低いものの、表示光の広がり角がより大きい。これから明らかなように、第１及び第２溝の側壁の傾き角を適宜設定することにより、表示光の広がり角を制御することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
この機能性部材１又は機能性部材１と反射層との積層体は、画像表示以外の目的で使用してもよい。例えば、この機能性部材１又は機能性部材１と反射層との積層体は、包装材料、装飾品若しくは偽造防止用ラベル又はその一部として利用することができる。この場合、凸部１０、溝、穴又はそれらの組み合わせの配列によって、回折格子又はホログラムを形成してもよい。この場合、上述したように、透過光又は反射光の強度スペクトルの形状を高い自由度で制御できるのに加え、回折格子又はホログラムによる視覚効果も得られる。
【００６４】
この機能性部材１又は機能性部材１と反射層との積層体は、更に他の目的で使用することも可能である。上記の通り、凸部１０は、傾斜面１０ａ１乃至１０ｄ１と傾斜面１０ａ２乃至１０ｄ２とを含んでいる。それゆえ、この機能性部材１又は機能性部材１と反射層との積層体は、光学的特徴について上述したのと類似の理由により、音響学的にも優れた制御性を示す。従って、この機能性部材１又は機能性部材１と反射層との積層体は、例えば、壁紙及び壁材などの建材若しくは音響反射板又はその一部として利用することができる。なお、この場合、凸部１０、溝及び穴の寸法並びに使用する材料を決定するに際し、光学的効果を考慮する必要はない。即ち、凸部１０、溝及び穴の寸法並びに使用する材料は、音響学的効果を考慮して決定する。
【００６５】
この機能性部材１は、更に他の目的で使用することも可能である。例えば、この機能性部材１は、タイルなどの床材、敷石、靴底若しくはタイヤ又はその一部として利用してもよい。この場合、隣り合った凸部１０がそれらの間に形成している凹部は、水などの液体を掃き出すための流路としての役割を果たす。他方、溝及び／又は穴が形成している先端は、滑り止めの役割を果たす。この場合、水などの液体は、溝からは先の凹部へと移動し、穴からは先の凹部へと移動するか又は穴が貫通孔である場合には機能性部材１の裏面へと移動する。従って、この機能性部材１は、濡れた場合でも、優れた滑り止め効果を発揮する。なお、この場合、凸部１０、溝及び穴の寸法並びに使用する材料を決定するに際し、光学的効果を考慮する必要はない。即ち、凸部１０、溝及び穴の寸法並びに使用する材料は、滑り止め効果及び耐久性などを考慮して決定する。
【符号の説明】
【００６６】
１…機能性部材、２…光透過層、３…レリーフ層、６…スペーサ、７…拡散層、８…拡散フィルム、１０…凸部、１０ａ１…傾斜面、１０ｂ１…傾斜面、１０ｃ１…傾斜面、１０ｄ１…傾斜面、１０ａ２…傾斜面、１０ｂ２…傾斜面、１０ｃ２…傾斜面、１０ｄ２…傾斜面、２０…バックライト本体、２０ａ…光源、２０ｂ…反射層、２１…光学部品、２２…表示パネル、２３…バックライトユニット、１００…表示装置。
【図１】
2009258666.tif 000004
【図２】
2009258666.tif 000005
【図３】
2009258666.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009258666.tif 000010
【図８】
2009258666.tif 000011
【図９】
2009258666.tif 000012
【図１０】
2009258666.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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