JP2010156810A - 光学シート、面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源光の利用効率を向上させることにより正面方向輝度を効果的に向上させることができる光学シートを提供する。
【解決手段】光学シート４０は、本体部４２と、本体部の出光側に並べて配置され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる、複数の単位形状要素４５と、を有する。各単位形状要素は、本体部から延び出た一対の側面４７であって、本体部から離間するにつれて互いに接近していく一対の側面を含む。各単位形状要素は、当該単位形状要素の長手方向に並べて配置された複数の単位レンズ５５であって、各々が一対の側面間を結ぶ方向に延びる、複数の単位レンズを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源光の利用効率を向上させることにより正面方向輝度を効果的に向上させることができる、光学シート、面光源装置および表示装置に関する。

透過型表示装置に用いられる面光源装置は、光源と、光源からの光の進行方向を変化させるための多数の光学シート（光学フィルム）と、を有している。複数の光学シートの中には、光源からの光を拡散させて光源の像を隠す（目立たなくさせる）光拡散シートと、光の進行方向を正面方向へ絞り込み、正面方向輝度を向上させる集光シートと、が含まれている。そして、光拡散性能の度合いを調節された光拡散シートと、集光性能の度合いを調節された集光シートと、を適宜組み合わせて面光源装置を構成することにより、所望の正面方向輝度を有するとともに、所望の視野角を有し光源の像が目立たない透過型表示装置が得られるようになる。

集光シートとしては、線状に延びる単位形状要素（単位光学要素）をその長手方向に直交する方向に配列（いわゆるリニアアレイ）してなる光学シートが広く用いられている（例えば、特許文献１）。とりわけ一般的に用いられている単位形状要素として、その長手方向に直交する断面（主切断面）が三角形状、典型的には、頂角が９０°であり二等辺三角形形状の単位プリズムが知られている。
特表平１０−５０６５００号公報

ところで、表示装置においては、正面方向輝度の値が最も重要な評価項目の一つとなっている。特許文献１に開示された集光シートは、単位形状要素の断面形状に起因して、集光機能を発揮し得るようになる。ただし、現状においては、さらなる正面方向輝度の向上が要望されている。また、集光シートの設計だけでなく、その他の部材、例えば光拡散シートの特定や光源の構成等との組み合わせによっても、正面方向輝度の改善が検討されている。

昨今においては、環境問題が重要視される社会傾向にともなって、透過型表示装置（代表的には液晶表示装置）に対し、光源光の利用効率を向上させることも重要な問題として取り上げられてきている。そして、光源光の利用効率を向上させることにともなって、表示装置の正面方向輝度も向上させることができれば、非常に好ましい。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、光源光の利用効率を向上させることにより正面方向輝度を効果的に向上させることができる光学シートを提供することを目的とする。また、本発明は、光源光の利用効率を向上させることにより正面方向輝度を効果的に向上させることができる面光源装置および表示装置を提供することを目的とする。

本件発明者らは、種々の実験を重ねた結果として、複数の単位形状要素（単位レンズ、単位プリズム）がリニアアレイで配列されてなる光学シートに十分な偏光分離機能を付与することができること、および、この偏光分離機能を有効に用いることにより、光源光の利用効率を高め、これにより、正面方向輝度を効果的に向上させることができること、を見出した。具体的には、単位形状要素の出光面での屈折によって正面方向へ出射するようになる入射角度で単位形状要素の出光面へ入射する光のうちの、特定の偏光成分（例えば、Ｐ波）の透過率を向上させるとともに、前記特定の偏光成分以外のその他の偏光成分（例えば、Ｓ波）の透過率を低下させる（反射率を高める）ことが可能であり、これにより、透過型表示部との組み合わせにおいて光源光の利用効率を高め、正面方向輝度を効果的に向上させることが可能であることを、知見した。本件発明は、このような本件発明者らの知見によるものである。

本発明による光学シートは、シート状の本体部と、前記本体部の出光側に並べて配置され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる、複数の単位形状要素と、を備え、各単位形状要素は、前記本体部から延び出た一対の側面であって、前記本体部から離間するにつれて互いに接近していく一対の側面を含み、各単位形状要素は、当該単位形状要素の長手方向に並べて配置された複数の単位レンズであって、各々が前記一対の側面間を結ぶ方向に延びる、複数の単位レンズを有することを特徴とする。

本発明による光学シートにおいて、前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な断面において、前記本体部に最も接近した前記単位形状要素の前記側面上の端部への接線が、前記本体部のシート面に対してなす角度は、５５°以上７５°以下であってもよい。

また、本発明による光学シートにおいて、前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な断面において、前記側面は、少なくとも、前記本体部に最も接近した前記単位形状要素の前記側面上の端部から前記本体部のシート面と平行な方向に前記単位形状要素の幅の１５％の長さ分だけずれた位置まで、延びており、前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な断面において、前記本体部に最も接近した前記単位形状要素の前記側面上の前記端部から前記本体部のシート面と平行な方向に前記単位形状要素の幅の１５％の長さ分だけずれた位置で前記単位形状要素の前記側面へ接する接線が、前記本体部のシート面に対してなす角度は、４０°以上であるようにしてもよい。

さらに、本発明による光学シートにおいて、前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な断面において、前記単位形状要素の前記側面への接線が前記本体部のシート面に対してなす角度は、前記接線の前記単位形状要素への接点が、前記本体部に最も接近した前記側面上の一方の端部から、前記本体部から最も離間した前記側面上の他方の端部へ向かうにつれて、小さくなっていくようにしてもよい。

本発明による面光源装置は、光源と、前記光源からの光を受ける上述したいずれかの本発明による光学シートと、を備えることを特徴とする。

また、本発明による面光源装置は、前記光学シートの入光側に配置された集光シートをさらに備え、前記集光シートは、シート状の本体部と、前記本体部の出光側に並べて配置され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる、複数の単位形状要素と、を有し、前記光源は、線状の発光部を有し、前記集光シートの前記単位形状要素の配列方向は、前記光源の前記発光部の長手方向と直交するとともに、前記光学シートの前記単位形状要素の配列方向と交差していてもよい。このような面光源装置において、前記集光シートの前記本体部の法線方向と前記集光シートの前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な集光シートの主切断面において、前記本体部のシート面に平行な前記集光シートの前記単位形状要素の幅は、前記本体部の法線方向に沿った前記集光シートの前記単位形状要素の高さの１．８倍以上２．３倍以下であってもよい。

本発明による表示装置は、上述したいずれかの本発明による面光源装置と、前記面光源装置の出光側に配置された透過型表示部と、を備えることを特徴とする。

本発明による面光源装置において、前記透過型表示部は、下偏光板と、下偏光板の出光側に配置された上偏光板と、を有し、前記下偏光板の透過軸は、前記光学シートの前記単位形状要素の配列方向と平行であるようにしてもよい。

発明を実施するための形態

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１乃至図８は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図１は透過型表示装置および面光源装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、光学シートを示す斜視図である。図３、図４、図５および図７は、光学シートを示す断面図である。図６は、出光面での屈折により正面方向へ出射し得る角度で単位形状要素の出光面に入射する光についての各出光面角度での透過率を示すグラフである。図８は、集光シートを示す主切断面における断面図である。

図１に示された透過型表示装置１０は、透過型表示部１５と、透過型表示部１５の背面側に配置され透過型表示部１５を背面側から面状に照らす面光源装置２０と、を備えている。透過型表示部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するシャッターとして機能し、画像を形成する装置である。

本実施の形態において、透過型表示部１５は、液晶パネル（液晶セル）から構成されている。つまり、透過型表示装置１０は液晶表示装置として機能する。液晶パネル（透過型表示部）１５は、一対の偏光板１６，１７と、一対の偏光板間に配置された液晶層１８と、を有している。偏光板１６，１７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、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）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。

液晶層１８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、電界印加された液晶層１８の配向は変化するようになる。入光側に配置された下偏光板１６を透過した特定方向の偏光（本実施の形態においては、Ｐ波）は、電界印加された液晶層１８を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、電界印加されていない液晶層１８を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、液晶層１８への電界印加の有無によって、下偏光板１６を透過した特定方向の偏光（Ｐ波）が、下偏光板１６の出光側に配置された上偏光板１７をさらに透過するか、あるいは、上偏光板１７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（透過型表示部）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得るようになっている。なお、液晶パネル（液晶セル）の構成は、従来の液晶表示装置に組み込まれている装置（部材）と同様に構成することができ、ここでは、これ以上の詳細な説明を省略する。

ところで、この明細書において、「出光側」とは、進行方向を折り返されることなく光源２５から光学シート４０等を経て観察者へ向かう光の進行方向における下流側（観察者側、図２〜図５および図７においては紙面の上側）のことであり、「入光側」とは、進行方向を折り返されることなく光源２５から光学シート４０等を経て観察者へ向かう光の進行方向における上流側（図２〜図５および図７においては紙面の下側）のことである。

次に、面光源装置２０について説明する。面光源装置２０は、図１に示すように、光源２５と、光源２５からの光を透過させる光学シート４０と、を有している。本実施の形態において、光学シート４０は、面光源装置２０の最出光側に配置され、発光面（出光面）を構成する。そして、この光学シート４０は、透過型表示部１５の下偏光板１６と隣り合うようになる。また、図１に示す例においては、光学シート４０の入光側に配置され、光を集光させる集光シート（入光側光学シートとも呼ぶ）３０、並びに、集光シート３０の入光側に配置され、光を拡散させる光拡散シート２８が、さらに設けられている。

面光源装置２０は、例えばエッジライト（サイドライト）型等の種々の形態で構成され得るが、本実施の形態においては、直下型のバックライトユニットとして構成されている。このため、光源２５は光学シート４０の入光側において光学シート４０と対面するようにして配置されている。また、光源２５は、反射板２２によって背面側から覆われている。反射板２２は、光学シート４０の側に開口部（窓）を有する箱状に形成されている。

なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。

本実施の形態において、光源２５は、線状に延びる複数の発光部２５ａを有している。線状の発光部２５ａは、その長手方向が互いに並行となるように並べて配置されている。発光部２５ａは、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯から構成され得る。ただし、この例に限られず、光源２５が、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）や白熱電球、面状のＥＬ（電場発光体）等の種々の態様の発光部を有するようにしてもよい。

反射板２２は、図１に示すように、光源２５からの光を光学シート４０の側へ向けるための部材である。反射板２２の少なくとも内側表面は、例えば金属等の高い反射率を有する材料からなっている。

次に、光拡散シート２８について説明する。光拡散シート２８は、入射光を拡散させ、好ましくは入射光を等方拡散させ、光源２５の構成に応じた輝度ムラ（管ムラともいう）を緩和し、輝度の面内分布を均一化させて光源２５の像を目立たなくさせるためのシート状部材である。このような光拡散シート２８として、基部と、基部内に分散され光拡散機能を有した光拡散性粒子と、を含むシートが用いられ得る。一例として、反射率の高い材料から光拡散性粒子を構成することにより、あるいは、基部をなす材料とは異なる屈折率を有する材料から光拡散性粒子を構成することにより、光拡散シート２８に、光拡散機能を付与することができる。

次に、集光シート３０について説明する。図１および図８に示すように、集光シート３０は、シート状の本体部３２と、本体部３２の出光側に位置するレンズ部３４と、を有している。レンズ部３４は、シート状の本体部３２の出光側面３２ａ上に並べて配列された多数の単位形状要素（単位光学要素）３５を有している。この集光シート３０は、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）ｎｄ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。

単位形状要素３５は、本体部３２の出光側面３２ａ上に並べて配列されている。図１に示すように、単位形状要素３５は、単位形状要素３５の配列方向と交差する方向に線状に延びている。本実施の形態において、単位形状要素３５は直線状に延びている。また、単位形状要素３５の長手方向は、本体部３２のシート面と平行な面上において、単位形状要素３５の配列方向に直交している。図１に示すように、本実施の形態において、単位形状要素３５の配列方向は光源２５の発光部２５ａの長手方向と直交し、各単位形状要素３５の長手方向が各発光部２５ａの長手方向と平行になっている。

図８に示すように、本実施の形態においては、本体部３２の法線方向ｎｄおよび単位形状要素３５の配列方向の両方に平行な切断面（「集光シートの主切断面」とも呼ぶ）における各単位形状要素３５の断面形状は、単位形状要素３５の長手方向（直線状に延びている方向）に沿って一定となっている。また、レンズ部３４を形成する複数の単位形状要素３５は、全て同様に構成されている。図示する例において、単位形状要素３５は、集光シートの主切断面において、楕円の一部分または円の一部分に相当する形状を有している。ただし、図示する例に限られず、集光シート３０以外の面光源装置２０の構成、例えば光源２５の構成等に応じて、単位形状要素３５の構成を適宜変更してもよい。

以上のような構成からなる単位形状要素３５の具体例として、単位形状要素３５の幅Ｗ（図８参照）を１μｍ〜２００μｍとすることができる。また、集光シート３０のシート面への法線方向ｎｄに沿った本体部３２の出光側面３２ａからの単位形状要素３５の突出高さＨ（図８参照）を０．２５μｍ〜５０μｍとすることができる。なお、本件発明者らが実験を重ねたところ、集光シートの主切断面において、本体部３２のシート面に平行な方向に沿った集光シート３０の単位形状要素３５の幅Ｗを、本体部３２の法線方向ｎｄに沿った本体部３２からの単位形状要素の高さＨの１．８倍以上２．３倍以下とすることが、後述する光学シート４０との組み合わせにおいて好ましいことが知見された。単位形状要素３５の幅Ｗおよび単位形状要素３５の高さＨをこの範囲外に設定した場合、正面方向輝度が著しく低下するためである。

なお、本明細書において「シート面（フィルム面、板面）」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。そして、本実施の形態においては、集光シート３０の本体部３２のシート面、後述する光学シート４０の本体部４２のシート面、光拡散シート２８のシート面、面光源装置２０の発光面、および、透過型表示装置１０の表示面等は、互いに平行となっている。さらに、本願において「正面方向」とは、光学シート４０のシート面に対する法線の方向ｎｄ（例えば図３参照）であり、また、集光シート３０のシート面の法線方向や面光源装置２０の発光面の法線方向等にも一致する。

次に、光学シート４０について説明する。図１および図２に示すように、光学シート４０は、後述する単位レンズ５５が設けられていることを除き、上述した集光シート３０と概ね同様の構成を有している。光学シート４０は、シート状の本体部４２と、本体部４２の出光側に位置するレンズ部４４と、を有している。レンズ部４４は、シート状の本体部４２の出光側面４２ａ上に並べて配列された多数の単位形状要素（単位光学要素、単位レンズ）４５を有している。本実施の形態においては、単位形状要素４５が本体部４２の出光側面４２ａ上に隙間無く配置されている。この結果、光学シート４０の出光面４０ａは、単位形状要素４５の出光面４５ａのみによって構成されている。

この光学シート４０は、後述するよう、屈折して正面方向へ出射する透過光のうちの特定の偏光成分（本実施の形態においては、Ｐ波）を選択的に透過させ、その一方で、前記特定の偏光成分以外の偏光成分（本実施の形態においては、Ｓ波）を選択的に反射させるといった偏光分離機能を有している。また、本実施の形態においては、光学シート４０は、集光シート３０と同様に、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）ｎｄの輝度を集中的に向上させる機能（集光機能）も併せ持っている。

図３および図４は、光学シート４０の本体部４２のシート面の法線方向ｎｄおよび単位形状要素４５の配列方向の両方に平行な断面（以下において、「光学シートの第１主切断面」とも呼ぶ）において、光学シート４０を示している。なお、図３および図４に示された断面は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面にも対応する。

図２〜図４に示すように、本体部４２は、単位形状要素４５を支持するシート状部材として機能する。図３および図４に示すように、本実施の形態において、本体部４２の出光側面４２ａ上には、単位形状要素４５が隙間をあけることなく並べて配置され本体部４２上にレンズ部４４を形成している。その一方で、図３および図４に示すように、本実施の形態において、本体部４２は、出光側面４２ａに対向する入光側面４２ｂとして、光学シート４０の入光面４０ｂをなす平坦（平ら）で平滑な面を有している。

なお、本明細書で用いる「平滑」とは、光学的な意味合いでの平滑を意味するものである。すなわち、ここでは、或る程度の割合の可視光が、光学シート４０の入光面４０ｂ（本体部４２の入光側面４２ｂ）においてスネルの法則を満たしながら屈折するようになる程度を意味している。したがって、例えば、本体部４２の入光側面４２ｂ（光学シート４０の入光面４０ｂ）の十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１）が最短の可視光波長（０．３８μｍ）以下となっていれば、十分、平滑に該当する。

次に、単位形状要素４５について詳述する。図２に示すように、単位形状要素４５は、単位形状要素４５の配列方向と交差する方向に線状に延びている。本実施の形態において、単位形状要素４５は直線状に延びている。また、単位形状要素４５の長手方向は、本体部４２のシート面と平行な面上において、単位形状要素４５の配列方向に直交している。図１に示すように、本実施の形態において、単位形状要素４５の配列方向は光源２５の発光部２５ａの長手方向と平行であり、各単位形状要素４５の長手方向が各発光部２５ａの長手方向と直交している。また、図１に示すように、本実施の形態において、光学シート４０の単位形状要素４５の配列方向は、集光シート３０の単位形状要素３５の配列方向と直交している。さらに、本実施の形態において、光学シート４０の単位形状要素４５の配列方向は、透過型表示部１５の下偏光板１６の透過軸と平行となっている。

図１に示すように、本実施の形態においては、光学シート４０のレンズ部４４を形成する複数の単位形状要素４５は、全て同様に構成されている。図２に示すように、各単位形状要素４５は、本体部４２から延び出た一対の側面４７，４７を有している。一対の側面４７，４７は、本体部４２から離間するにつれて、互いに接近していく。各側面４７の本体部４２のシート面に対する傾斜角度は、単位形状要素４５の長手方向において、変化せず一定となっている。

また、図２に示すように、各単位形状要素４５は、当該単位形状要素４５の長手方向に並べられて、一対の側面４７，４７間に配置された多数の単位レンズ（単位プリズム）５５を有している。図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿った断面であって、光学シート４０の本体部４２のシート面の法線方向ｎｄおよび単位レンズ５５の配列方向の両方に平行な断面（以下において、「光学シートの第２主切断面」とも呼ぶ）において、光学シート４０を示している。なお、本明細書において、「レンズ」の語は球面等の曲面から構成されるいわゆる狭義のレンズの他、平面から構成されるいわゆる狭義のプリズム、及び、曲面と平面とで構成される光学素子を包含する広義の意味で用いる。

図５に示すように、各単位レンズ５５は、一対の側面４７，４７間を結ぶ方向に延びている。とりわけ、本実施の形態において、各単位レンズ５５は、光学シート４０の単位形状要素４５の配列方向に直交する方向に、延びている。すなわち、各単位レンズ５５は、集光シート３０の単位形状要素３５の配列方向および光源２５の発光部２５ａの配列方向と平行な方向に、延びている。

図２に示すように、単位レンズ５５は、単位形状要素４５のうちの、本体部４２から最も離間して最出光側の頂部を形成している。また、複数の単位レンズ４５は、隙間無く並べて配置されている。

また、各単位レンズ４５は、その両端において、一対の側面４７のそれぞれに接続している。結果として、本実施の形態において、単位形状要素４５の出光面４５ａ、つまり、光学シート４０の出光面４０ａは、一対の側面４７，４７と単位レンズ（単位プリズム）５５の出光面（プリズム面、レンズ面）５７とによって形成されている。

本実施の形態において、各単位形状要素４５の外輪郭は、本体部４２の法線方向ｎｄおよび単位形状要素４５の長手方向の両方と平行な面を中心として、対称となっている。これにより、光学シート４０の出光面４０ａにおける輝度は、単位形状要素４５の配列方向に平行な面において、正面方向を中心として対称的な輝度の角度分布を有するようになる。

以下において、光学シート４０に含まれる単位形状要素４５の第１主切断面および第２主切断面における断面形状についてさらに詳細に説明する。

図３及び図４に示すように、本実施の形態において、光学シートの第１主切断面における各単位形状要素４５の断面形状は、出光側に向けて先細りしていく形状となっている。したがって、光学シートの第１主切断面において、本体部４２のシート面と平行な単位形状要素４５の幅は、本体部４２の法線方向ｎｄに沿って本体部４２から離間するにつれて狭くなっていく。上述したように、単位形状要素４５の最も出光側に位置する頂部は、単位レンズ５５によって形成されている。そして、単位レンズ５５まで、一対の側面４７，４７が本体部４２から延び出ている。このため、一対の側面４７，４７は、本体部４２から離間するにつれて互いに接近していくようになる。

また、図３および図４に示すように、光学シートの第１主切断面において、単位形状要素４５の各側面４７は、弧（円弧または楕円弧）、または、複数の弧の組み合わせによって、構成されている。この組み合わせによって、光学シートの第１主切断面における単位形状要素４５の各側面４７の輪郭が画定される場合には、互いにつなぎ合わされた隣り合う二つ弧が、つなぎ合わせ部分において、共通する接線を有していることが好ましい。この場合、光学シート４０の出光面４０ａにおける輝度の角度分布をなだらかに変化させることができ、観察方向を変化させた際に明るさが急激に変化すること（カットオフが発生すること）を防止することができるためである。

一方、図５に示すように、光学シートの第２主切断面において、単位レンズ５５の断面形状は、三角形形状となっている。光学シートの第２主切断面における単位レンズ５５の断面形状をなす三角形は、二等辺三角形形状であることが好ましい。単位レンズ５５の配列方向に平行な面において、輝度の角度分布が正面方向を中心として対称性を有するようになるからである。

次に、単位形状要素４５の出光面４５ａへの接線ＴＬが主切断面において本体部４２のシート面（本実施の形態においては、本体部４２の出光側面４２ａ）に対してなす角度（「出光面角度」とも呼ぶ）θａについて、説明する。まず、単位形状要素４５の側面４７の出光面角度θａについて説明する。

図３に示すように、本実施の形態では、光学シートの第１主切断面において、接線ＴＬの単位形状要素４５の側面４７上への接点ＴＰが、本体部４２に隣接する側面４７上の一方の端部（第１端部）４７ａ１から、本体部４２から最も離間した側面上の他方の端部（第２端部）４７ａ２へ向かうにつれて、側面４７の出光面角度θａが小さくなっていく。なおここでいう、出光面角度θａが「小さくなっていく」とは、出光面角度θａが常に小さく変化していくこと（図３および図４に示された本実施の形態における態様）だけでなく、少なくとも一部の領域において出光面角度θａが変化しない場合も含む概念である。すなわち、ここでいう、出光面角度θａが「小さくなっていく」とは、接点ＴＰが側面４７上の第１端部４７ａ１から側面４７上の端部４７ａ２へ向かう際に、出光面角度θａが「大きくなることがない」ことを意味している。

単位形状要素４５の側面４７における出光面角度θａは、本件発明者らの研究結果に基づいて次のように設定されることが好ましい。まず、光学シートの第１主切断面において、単位形状要素４５の側面４７上の第１端部４７ａ１への接線ＴＬが、本体部４２のシート面に対してなす出光面角度（「出光面底角」とも呼ぶ）θａａが、５５°以上であることが好ましく、６５°以上であることがさらに好ましい。本件発明者が確認したところ、出光面底角θａａが５５°以上である場合、目視で確認し得る程度に正面方向輝度を上昇させることができた。また、単位形状要素４５の出光面底角θａａが６５°以上である場合には、さらに顕著に正面方向輝度を上昇させることができた。一方、上限としては、単位形状要素４５の側面４７における出光面底角θａａは、７５°以下であることが好ましい。出光面底角θａａを増加させることによって、正面方向輝度が上昇させることができるが、出光面底角θａａを増加させ過ぎると、正面方向輝度の上昇が停止し、さらには、正面方向輝度は低下していく。また、出光面底角θａａを増加させ過ぎると、透過光のスペクトル分布が不均一となり、表示装置１０においては色再現性が低下してしまう。

また、光学シートの第１主切断面において、側面４７が、少なくとも、本体部４２に最も接近した単位形状要素４５の出光面４５ａの端部（側面４７の第１端部４７ａ１）から本体部４２のシート面と平行な方向に単位形状要素４５の幅の１５％の長さ分だけずれた位置まで、延びていることが好ましい。また、この構成と併せて、光学シートの第１主切断面において、単位形状要素４５の側面４７上の第１端部４７ａ１から本体部４２のシート面と平行な方向に単位形状要素４５の幅の１５％の長さ分だけずれた位置で単位形状要素４５の側面４７へ接する接線ＴＬが、本体部４２のシート面に対して、４０°以上の角度θａをなすことが好ましい。つまり、単位形状要素４５の第１端部４７ａ１から本体部４２のシート面と平行な方向に単位形状要素４５の幅の１５％の長さ分だけずれた位置での単位形状要素４５の側面４７の出光面角度θａが、４０°以上であることが好ましい。

本件発明者らが鋭意研究を重ねたところ、詳しくは後述するように、目視で判断され得る正面方向輝度の上昇を確保し得る偏光分離機能は、出光面角度θａが４０°以上となる場合であった。また、表示領域のうちの３０％以上の領域において、出光面角度θａが４０°以上となっている場合に、表示装置１０において正面輝度の上昇を視認することができるようになった。

以上のような構成からなる単位形状要素４５の具体例として、光学シートの第１主切断面における単位形状要素４５の幅を１μｍ〜２００μｍとすることができる。また、光学シート４０のシート面への法線方向ｎｄに沿った本体部４２の出光側面４２ａからの単位形状要素３５の突出高さを０．２５μｍ〜５０μｍとすることができる。また、光学シートの第１主切断面における単位レンズ５５の幅は、光学シートの第１主切断面における単位形状要素４５の幅の３０％〜７０％に設定することができる。

以上のような構成からなる集光シート３０および光学シート４０は、基材上に単位形状要素３５，４５を賦型することにより、作製することができる。また、型を用いて賦型した成形物をさらに型として利用して再度賦型を行うことにより、集光シート３０および光学シート４０を作製することができる。

集光シート３０および光学シート４０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（集光シート）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、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。このような表示装置に組み込まれる光学シート（集光シート）用の材料として広く使用されている材料を用いた場合、作製された光学シート４０および集光シート３０の単位形状要素４５，３５の屈折率は１．４５〜１．６０の範囲内となる。

次に、以上のような光学シート４０、面光源装置２０および透過型表示装置１０の作用について説明する。

まず、透過型表示装置１０および面光源装置２０の全体的な作用について説明する。

光源２５の発光部２５ａで発光された光は、直接または反射板２２で反射した後に観察者側に進む。観察者側に進んだ光は、光拡散シート２８で等方拡散された後に、集光シート３０に入射する。

図８に示すように、集光シート３０の単位形状要素３５から出射する光Ｌ８１，Ｌ８２は、単位形状要素（単位レンズ）３５の出光面（レンズ面）において屈折する。この屈折により、正面方向ｎｄから傾斜した方向に進む光Ｌ８１，Ｌ８２の進行方向（出射方向）は、主として、集光シート３０へ入射する直前における光の進行方向と比較して、集光シート３０のシート面への法線方向ｎｄに対する角度が小さくなるように、曲げられる。このような集光シートの作用により、単位形状要素３５は、透過光の進行方向を正面方向ｎｄ側に絞り込むことができる。すなわち、単位形状要素３５は、透過光に対して集光作用を及ぼすようになる。

なお、このような単位形状要素３５の集光作用は、正面方向ｎｄから大きく傾斜して進む光に対して効果的に及ぼされる。このため、集光シート３０よりも光源側に配置された光拡散シート２８による拡散の程度にも依るが、光源２５の発光部２５ａから大きな入射角度で多くの光が入射するようになる傾向がある光源２５の発光部２５ａから離れた領域において、効果的に正面方向輝度を上昇させることができる（図８の光Ｌ８２参照）。

その一方で、図８に示すように、正面方向ｎｄに対する進行方向の傾斜角度が小さい光Ｌ８３は、単位形状要素３５の出光面（レンズ面）において全反射を繰り返し、その進行方向を入光側（光源側）へ転換することもある。このため、集光シート３０よりも光源側に配置された光拡散シート２８による拡散の程度にも依るが、光源２５から小さな入射角度で多くの光が入射するようになる傾向がある光源２５の直上位置において、輝度が高くなり過ぎることを防止することができる。

このように、光源２５の発光部２５ａからの離間距離に依存して透過光に対して単位形状要素３５から主として及ぼされる光学的作用が相違する。これにより、光源２５の発光部２５ａの配列に応じて発生する輝度ムラ（管ムラ）を効果的に低減し、光源の像（ライトイメージ）を目立たなくさせることもできる。すなわち、集光シート３０は、輝度の面内バラツキを均一化させる光拡散機能も有している。このような光拡散機能は、集光シート３０の単位形状要素３５の配列方向と光源２５の発光部２５ａの長手方向とが交差するようにして、光源２５に対して集光シート３０を配置することにより、発揮されるようになる。また、このような光拡散機能は、図１に示すように、集光シート３０の単位形状要素３５の配列方向と光源２５の発光部２５ａの長手方向とが直交するようにして、すなわち、集光シート３０の単位形状要素３５の配列方向と光源２５の発光管２５ａの配列方向とが平行となるようにして、光源２５に対して集光シート３０を配置することにより、効果的に発揮されるようになる。

以上のようにして、集光シート３０から出射する光の出射角度は、集光シート３０の単位形状要素３５の配列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。

集光シート３０を出光した光は、その後、光学シート４０へ入射する。光学シート４０では、光学シート４０から法線方向ｎｄへ出射して入射角度０°で透過型表示部１５へ入射する光のうちの一方の偏光成分、本実施の形態においてはＰ波の透過率が高められ、その一方で、他方の偏光成分、本実施の形態においてはＳ波の透過率が低下させられるようになる。すなわち、光学シート４０では、集光シート３０で集光させられた光に対して偏光分離作用が及ぼされる。この偏光分離作用については、後に詳述する。なお、光学シート４０を透過しない光は光学シート４０で反射し、反射光の多くはその進行方向を入光側に向ける。入光側に戻された光は、さらに反射を繰り返すことにより、その偏光状態を変化させる（例えば、Ｓ波がＰ波となる）とともに、再び光学シート４０へ入射して利用されるようになり得る。

なお、光学シート４０を透過する光は、集光シート３０を透過する光と同様に、光学シート４０の出光面４０ａ（本実施の形態では、単位形状要素４５の出光面４５ａ）における屈折によって、主として集光作用を及ぼされるようになる。これにより、以下に説明するように、さらに正面方向輝度を上昇させることができる。

まず、単位形状要素４５の出光面４５ａのうちの単位レンズ５５の出光面（プリズム面、レンズ面）５７は、図５に示すように、主として、光学シートの第２主切断面と平行に進む光の成分Ｌ５１，Ｌ５２に対して集光作用を及ぼす。なお、単位レンズ５５の出光面５７の出光面角度θａを適宜設定しておくことにより、光学シートの第２主切断面と平行に進む光の成分に対し、集光作用だけでなく、上述した集光シート３０と同様にして、光源２５の構成に起因した輝度の面内分布を均一化させる作用（光拡散作用）も及ぼし得る。

ただし、本実施の形態においては、光学シート４０の単位レンズ５５から主として光学作用を及ぼされる光の成分は、集光シート３０で集光させられた成分と同一である。すなわち、光学シート４０の単位レンズ５５の出光面５７に入射する光の多くは、既に、正面方向を中心とした狭い角度範囲内にその進行方向がある光である。この結果、本実施の形態においては、光学シート４０の単位レンズ５５に強い集光機能や強い光拡散機能を付与する必要はなく、図５に示すように、単位レンズ５５の出光面角度θａを小さい角度に設定しておけば十分である。

以上のような、集光シート３０による集光作用と組み合わせられる単位形状要素４５の単位レンズ５５による集光作用によって、単位レンズ５５の配列方向（集光シート３０の単位形状要素３５の配列方向）と平行な面内における輝度の角度分布の正面方向輝度を極めて効果的に上昇させることができる。

一方、単位形状要素４５の出光面４５ａのうちの側面４７は、主として、光学シートの第１主切断面と平行に進む光の成分（図３の光Ｌ３２）に対して集光作用を及ぼす。すなわち、集光シート３０では集光作用を及ぼすことができなかった光に対して、単位形状要素４５の側面４７が集光作用を及ぼすようになる。この結果、単位形状要素４５の配列方向（集光シート３０の単位形状要素３５の長手方向）と平行な面内における輝度の角度分布の正面方向輝度も効果的に上昇させることができる。

光学シート４０を出射した光は、透過型表示部１５の下偏光板１６に入射する。下偏光板１６は、入射光のうち、一方の偏光成分（本実施の形態においてはＰ波）を透過させ、その他の偏光成分（本実施の形態においてはＳ波）を吸収する。下偏光板１６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１７を透過するようになる。このようにして、透過型表示部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、透過型表示装置１０の観察者が、映像を観察することができるようになる。

上述したように、面光源装置２０の出光面における正面方向輝度は、集光シート３０による集光作用および光学シート４０による集光作用により、高められている。さらに、光学シート４０による偏光分離機能に起因して、正面方向へ進みながら透過型表示部１５へ入射する光には、透過型表示部１５の下偏光板１６に入射され得る偏光成分（Ｐ波）が高い比率で含まれており、その一方で、透過型表示部１５の下偏光板１６で吸収される偏光成分（Ｓ波）は低い比率でしか含まれていない。すなわち、光学シート４０の単位形状要素４５の配列方向に平行な面内において本体部４２の法線方向ｎｄへ出射する光には、透過型表示部１５での映像の形成に用いられ得る成分が高い割合で含まれている。すなわち、本実施の形態における表示装置１０においては、単位形状要素３５，４５によっ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変化させる機能（集光機能）だけでなく、正面方向へ出射しようとする光に対する光学シート４０の偏光分離機能による光源光の利用効率の改善によって、正面方向輝度を極めて効果的に上昇させることができる。

ここで、光学シート４０で及ぼされる作用について、さらに詳しく説明しておく。

界面への入射角（界面の法線と入射光とがなす角度）に依存して、当該界面における反射率、これにともなって当該界面における透過率が変化することが広く知られている（例えば、共立出版社発行の「屈折率（山口重雄著）」）。この際、偏光成分であるＰ波およびＳ波は異なる透過率（反射率）を呈するようになる。また、入射角に応じた透過率（反射率）の変動の挙動は、界面の両側における屈折率にも依存する。

一方、本件発明者らは、このような特性を利用して表示装置１０の利用効率を向上させることを検討した。まず、光学シートの出光面で屈折して正面方向へ出射する光（図３の光Ｌ３１および図４の光Ｌ４１参照）について、着目した。このような正面方向へ出射する光の透過型表示部１５内での利用効率を改善することができれば、表示装置１０の正面方向輝度を直接的に向上させることができるからである。

具体的には、本件発明者らは、光学シートの出光面で屈折して当該光学シートから正面方向へ出射する光Ｌ３１，Ｌ４１，Ｌ５１の透過率を、当該光Ｌ３１，Ｌ４１，Ｌ５１が入射する出光面と光学シートのシート面とによってなされる角度（出光面角度）θａを変化させながら、調査した。結果として、広く用いられている安価な材料の屈折率の範囲（１．４５以上１．６０以下）内であれば、屈折率の相違が、正面方向への出射光の透過率の出光面角度に応じた変化挙動に影響を与えない、つまり、光学シートをなす材料の屈折率が変化したとしても、正面方向への出射光の透過率の出光面角度に応じた変化挙動はほぼ同様となる、ことが確認された。正面方向への出射光の透過率の出光面角度に応じた変化挙動の一例として、屈折率が１．４９の材料からなる上述した光学シート４０を用いて行った調査結果を、図６に示す。

なお、光学シート４０へ入射した後、単位形状要素４５で屈折して正面方向へ出射する光については、以下の式（１）〜式（３）が成り立つ。ここで、式（１）〜式（３）中における各角度θａ，θ１，θ２，θ３，θ４は、図４に示すとおりである。すなわち、θ４は、光学シート４０への入射角度（光学シート４０への入射面の法線方向（本実施の形態においては、本体部４２のシート面の法線方向）に対する光の傾斜角度）である。θ３は、本体部４２内を透過する際の傾斜角度である。θ２は、単位形状要素４５の出光面４５ａに対する入射角度（単位形状要素４５の出光面４５ａの法線方向に対する光の入射方向の傾斜角度）である。θ１は、単位形状要素４５の出光面４５ａに対する出射角度（単位形状要素４５の出光面４５ａの法線方向に対する光の出射方向の傾斜角度）である。また、式中のｎは光学シート（単位形状要素および本体部）をなす材料の屈折率の値である。

θａ ＝ θ１ ＝ θ２ ＋ θ３ ・・・式（１）
ｓｉｎ（θ４） ＝ ｎ × ｓｉｎ（θ３） ・・・式（２）
ｎ × ｓｉｎ（θ２） ＝ ｓｉｎ（θ１） ・・・式（３）

そして、式（１）〜式（３）を変形することにより、光学シート４０への入射角度θ４、本体部４２内を透過する際の傾斜角度θ３、単位形状要素４５の出光面４５ａに対する入射角度θ２、並びに、単位形状要素４５の出光面４５ａに対する出射角度θ１を、以下の式（４）〜式（７）に示すように、出光面角度θａを用いて特定することができる。

θ１＝θａ ・・・式（４）
θ２＝Ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（θ１）／ｎ） ・・・式（５）
θ３＝θ１−Ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（θ１）／ｎ） ・・・式（６）
θ４＝Ａｒｃｓｉｎ（ｎ×（θ１−Ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（θ１）／ｎ）））
・・・式（７）

図６にも示されているように、広く用いられている安価な材料（屈折率：１．４５〜１．６０）からなる光学シート４０から正面方向へ出射する光については、出光面角度θａが６２°〜６５°となった場合に、一方の偏光成分（Ｐ波）の透過率が最も高くなった。出光面角度θａが６２°〜６５°のピーク領域から小さくなるにつれて又は大きくなるにつれて、一方の偏光成分（Ｐ波）の透過率は低下していった。その一方で、他方の偏光成分（Ｓ波）の透過率は、出光面角度θａが大きくなるにつれて徐々に低下していった。つまり、他方の偏光成分（Ｓ波）の透過率は、出光面角度θａが小さいほど、高くなった。

一方、上述したように、透過型表示部１５の下偏光板１６は、一方の偏光成分であるＰ波のみを選択的に透過させ、他方の偏光成分であるＳ波を吸収してしまう。したがって、上述してきた実施の形態にように、光学シート４０の単位形状要素４５の配列方向が、下偏光板１６の透過軸と平行になっていることが好ましい。このような構成によれば、以下に説明するように、光学シート４０の単位形状要素４５の側面４７における出光面角度θａを調節することによって、透過型表示部１５での光源光の利用効率を上昇させることができるためである。

図６の結果からすれば、透過光中に占めるＰ波の比率を高めるためには、出光面角度θａをできるだけ大きく設定することが好ましいと言える。出光面角度θａをできるだけ大きく設定することにより、Ｐ波の透過率を高めることができる。また、出光面角度θａをできるだけ大きく設定することにより、Ｓ波の反射率を高めることができ、これにより、透過型表示部１５の下偏光板１６でＳ波が吸収されることを防止して、逆に、当該Ｓ波を再利用し得るようにし向けることができる。

本実施の形態では、光学シート４０の出光面４０ａを構成する単位形状要素４５の側面４７の出光面角度θａが、本体部４２に隣接する一方の端部（第１端部）４７ａ１から離間して他方の端部（第２端部）４７ａ２へ向けて、小さくなっていく。したがって、単位形状要素４５の側面４７全体として出光面角度θａをできるだけ大きく設定するためには、出光面底角（第１端部４７ａ１における出光面角度）θａａを大きめに設定することが好ましい。とりわけ、本件発明者が種々の条件を変更して実験を繰り返したところ、広く用いられている安価な材料（屈折率：１．４５〜１．６０）からなる光学シート４０では、出光面底角θａａが５５°以上であれば、集光シート３０と透過型表示部１５の下偏光板１６との間に光学シート４０を配置することによって、光学シート４０を表示装置１０に組み込まない場合よりも、正面方向輝度を上昇させ得ることを、目視で確認することができた。この点から、出光面底角θａａを５５°以上に設定することが好ましい。

また、図６にも示されているように、広く用いられている安価な材料（屈折率：１．４５〜１．６０）からなる光学シート４０では、出光面角度θａが６２°〜６５°でＰ波の透過率が最も高くなる。したがって、出光面角度θａが最も大きい出光面底角θａａが６５°以上となっていることが好ましい。出光面底角θａａが６５°以上となっている場合には、単位形状要素４５の側面４７のうちの第１端部４７ａ１と第２端部４７ａ２との間に、Ｐ波を最高の透過率で透過させる領域が含まれるようになるからである。この点から、出光面底角θａａを６５°以上に設定することが非常に好ましい。

その一方で、本件発明者らが種々の条件を変更して実験を繰り返したところ、出光面角度θａを大きくし過ぎると、透過光のスペクトル分布が不均一となった。広く用いられている安価な材料（屈折率：１．４５〜１．６０）からなる光学シートでは、出光面角度θａが７５°を超えると、目視により、表示装置１０の色再現性の劣化が感じとられるようになった。また、出光面角度θａが７５°を超えると、図６に示すように、Ｐ波の透過率が急激に低下し始める。そして、上述した光学シート４０について言えば、側面４７の出光面底角θａａが７５°を超えると、集光シート３０と透過型表示部１５の下偏光板１６との間に光学シート４０を配置した場合と、光学シート４０を表示装置１０に組み込まない場合とで、正面方向輝度の大小を目視により判断することができなくなった。つまり、出光面底角θａａが７５°を超えると、もはや、光学シート４０を設けることにより、目視で判断し得る程度に正面方向輝度を上昇させることは不可能となった。これらの点から、出光面底角θａａを７５°以下に設定することが好ましい。

加えて、本件発明者らが種々条件を変更して実験を行ったところ、出光面底角θａａが７５°を超える場合には、図７を参照しながら後述するように、急斜面となっている単位形状要素４５の一方の側面４７の端部４７ａ１で反射した後、単位形状要素４５の他方の側面４７から屈折して出射する光が多く存在するようになる。このような光は、透過型表示部１５で遮断されることなく漏れ出し、表示装置１０に表示される映像のコントラストを著しく低下させるようになる。そして、このようなコントラストの低下を防止するためにも、出光面底角θａａを７５°以下に設定することが好ましい。

さらに、上述したように、単位形状要素４５の端部４５ｂ２から本体部４２のシート面と平行な方向に単位形状要素４５の幅の１５％の長さ分だけずれた位置における単位形状要素４５の側面４７の出光面角度θａが、４０°以上であることが好ましい。本件発明者らが鋭意研究を重ねたところ、広く用いられている安価な材料（屈折率：１．４５〜１．６０）からなる光学シートでは、目視で判断され得る正面方向輝度の上昇を確保し得る偏光分離機能は、出光面角度θａを４０°以上に設定することによって発現された。また、表示領域のうちの３０％以上の領域において、出光面角度θａが４０°以上となっている場合に、表示装置１０において正面方向輝度の上昇を視認し得ることが確認された。

ところで、断面が楕円形状の一部分や三角形状である単位形状要素を含む従来の光学シートを用いた場合、正面方向輝度を向上させることができるが、正面方向とは異なる比較的に大きな出射角度域（例えば６０°〜７５°）に、小さな輝度ピークを生じさせてしまうことがある。このように大きな出射角度に形成された輝度ピークはサイドローブとも呼ばれ、表示装置において有効に活用することはできない。すなわち、このような光が発生することにより、光源のエネルギ効率（光源光の利用効率）を低下させてしまうことになる。さらにそれだけでなく、代表的な透過型表示部である液晶表示パネル（ＬＣＤパネル）においては、このような光を完全に遮断することができない。したがって、黒を表示したい場合にも、光が液晶表示パネルを抜けてしまい、結果として表示される映像のコントラストが低下し、画質を悪化させることにもなる。

正面方向以外に輝度ピークが生じてしまう原因として、以下のことが原因であると考えられている。図７に示すように、単位形状要素に入射する光の中には、単位形状要素の出光面から透過することなく、単位形状要素の出光面で反射する光Ｌ７１がある。このような光のうちの一部Ｌ７１は、単位形状要素の出光面で反射を繰り返し、その進行方向を入光側へ向ける。その一方で、このような光のうちの一部には、単位形状要素の出光面で反射した後、単位形状要素の出光面の他の領域から屈折して出射する光Ｌ７２も含まれている。そして、このような光Ｌ７２が、サイドローブを形成しているものと考えられている。このことは、シミュレーションによっても確認されている。また、二つの平坦面を出光面として有するプリズムシートにおいて、サイドローブが顕著となることにも合致している。

そして、上述した本実施の形態においては、光学シートの第１主切断面において、一方の偏光成分であるＳ波が、通常よりも高い反射率で反射されるようになる。図６に示すように、Ｓ波の反射率は、出光面角度θａが大きくなるのにともなって、大きくなっていく。したがって、とりわけ出光面角度θａが最も大きくなる単位形状要素４５の側面４７の第１端部４７ａ１近傍に入射するＳ波は、最も高い反射率で反射されるようになる。

一方、本実施の形態においては、図７に示すように、光学シートの第１主切断面における単位形状要素４５の出光面４５ａは、一対の側面４７，４７間において、単位レンズ５５の出光面５７によって本体部４２のシート面に平行な直線状に形成されている。すなわち、所望の集光機能および偏光分離機能を有するように形成された一つの側面４７，４７間に、光学シートの第１主切断面における出光面角度θａが０°の出光面４５ａが確保されるようになる。この結果、偏光分離機能によるＳ波の反射によって単位形状要素４５で反射される光（例えば、図７の光Ｌ７１ａおよび光Ｌ７２ａ）が増加したとしても、サイドローブの発生を効果的に抑制することができるようになる。

具体的には、最も高い反射率で反射される単位形状要素４５の側面４７の第１端部４７ａ１に入射した光Ｌ７３は、単位形状要素４５の出光面４５ａで一度反射して、単位レンズ５５の出光面５７からなる出光面角度θａが０°の出光面４５ａへ入射する。同様に、第１端部４７ａ１以外において単位形状要素４５の側面へ入射する光Ｌ７４も、単位形状要素４５の側面４７で一度反射した後、出光面角度θａが０°である出光面４５ａへ入射する。そして、図７に示すように、これらの光Ｌ７３，Ｌ７４は、出光面角度θａが０°の出光面４５ａで全反射して入光側に戻りやすくなる、あるいは、出光面角度θａが０°の出光面４５ａで屈折して極めて大きな出射角度で出射しやすくなる。

以上の結果、本実施の形態によれば、単位形状要素４５で反射する光が増加したとしても、サイドローブの発生を効果的に抑制することができるようになっている。なお、この点については、本件発明者らの実験によっても、その効果（サイドローブの抑制）が確認されている。

以上のような本実施の形態によれば、光学シート４０の単位形状要素４５の出光面４５ａ、とりわけ出光面４５ａのうちの側方領域に、概ね正面方向に屈折し得る角度で入射する光のうち、特定の偏光成分（例えば、Ｐ波）を高い透過率で正面方向へ出射させ、その他の偏光成分（例えば、Ｓ波）を高い反射率で反射することができる。結果として、その他の偏光成分（例えば、Ｓ波）に依存した光学シート４０の出光面４０ａにおける正面方向輝度は低下するが、特定の偏光成分（例えば、Ｐ波）に依存した光学シート４０の出光面４０ａにおける正面方向輝度については大幅に上昇させることが可能となる。このような傾向は、本体部４２から離間するにつれて互いに接近していく一対の側面４７，４７間に、リニアアレイで配列された複数の単位レンズ５５を設けることによって、より顕著となる。

なお、面光源装置２０においては、単位形状要素４５の出光面４５ａで反射された光のうちの多くは、反射を繰り返す等して、再び光学シート４０へ入射して再利用され得る。そして、このような光の偏光状態は、反射によって変化する。すなわち、単位形状要素４５の出光面４５ａにおいて反射したその他の偏光成分（例えば、Ｓ波）は、特定の偏光成分（例えば、Ｐ波）として、光学シート４０へ再び入射し得る。この点から、例えば図６のデータそのものから予想されるよりも、極めて効果的に、特定の偏光成分に依存した光学シート４０の出光面４０ａにおける正面方向輝度を上昇させることができる。

すなわち、光学シート４０は、特定の偏光成分（例えば、Ｐ波）をその他の偏光成分（例えば、Ｓ波）から選択して取り出す、偏光分離機能を有している。そして、この偏光分離機能が、光学シート４０から正面方向へ出射していく光に対して極めて効果的に発揮されるように、光学シート４０は形成されている。したがって、自然光のうちの特定の偏光成分のみを利用する透過型表示部１５、典型的には液晶パネルと組み合わせて用いる場合には、表示装置１０における光源光の利用効率を向上させ、これにより、極めて効果的に正面方向輝度を向上させることができる。

なお、この光学シート４０において、光学シートの第１主切断面において、一対の側面４７，４７は本体部４２から離間するにつれて互いに接近し、かつ、一対の側面間を単位レンズ５５が接続している。したがって、単位形状要素４５の外形状の一部分（側面４７）を、偏光分離機能の向上に注目して設計したとしても、単位形状要素全体として、単位形状要素４５の外形状に起因した優れた集光機能を維持することが可能となるだけでなく、サイドローブ等の発生を防止し得るように構成することも可能となる。

なお、以上の実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、変形の一例について説明する。

例えば、上述した実施の形態において、光学シート４０の単位形状要素４５が互いに隣接して配置されている例を示したが、これに限られない。例えば、図９に示すように、隣り合う二つの単位形状要素４５間に平坦部４８が形成されていてもよいし、図１０に示すように、隣り合う二つの単位形状要素４５間に凹部４９が形成されていてもよい。

なお、変形例を説明するための図９および図１０において、図１〜図８に示す上述の実施の形態と同一に構成され得る部分には同一符号を付している。

また、上述した実施の形態において、光学シートの第１主切断面における単位形状要素４５の側面４７の外輪郭が、弧（円弧または楕円弧）または弧の組み合わせである例を示したが、これに限られない。光学シートの第１主切断面における単位形状要素４５の側面４７の外輪郭は、直線であってもよいし、直線と弧との組み合わせであってもよい。また、上述した実施の形態において、光学シートの第２主切断面における単位レンズ５５の外輪郭が三角形形状からなる例を示したが、これに限られない。例えば、光学シートの第２主切断面における単位レンズ５５の外輪郭が、弧（円弧または楕円弧）、弧の組み合わせ、直線、あるいは、直線と弧との組み合わせからなるようにしてもよい。この場合、上述したように、単位レンズ５５を介して光学シート４０から出射するＳ波（透過型表示部１５の下偏光板１６へ入射するＰ波）の透過率を上昇させるとともに、単位レンズ５５を介して光学シート４０から出射するＰ波（透過型表示部１５の下偏光板１６へ入射するＳ波）の透過率を低下させるために、光学シートの第２主切断面において、単位レンズ５５が出光側に先細りする断面形状を有し、本体部４２に最も接近した単位レンズ５５の出光面上の端部への接線と、本体部５２のシート面と、によってなされる角度が０°以上４０°未満となっていることが好ましい。また、光学シートの第２主切断面において、単位レンズ５５の出光面５７への接線と本体部４２のシート面とによってなされる角度が、当該接線の接点の位置にかかわらず、０°以上４０°未満となっていることが好ましい。

ここで、図１１には、単位形状要素４５の変形例が示されている。図１１に示された例において、単位形状要素４５の一対の側面４７は、平らな面として構成されている。すなわち、光学シートの第１主切断面において、一対の側面４７は直線状の輪郭を有するようになる。また、図１１に示された例において、単位形状要素４５の単位レンズ５５は、楕円柱の一部分または円柱の一部分に相当する形状を有している。すなわち、光学シートの第２主切断面において、単位レンズ５５は楕円弧または円弧に相当する外輪郭を有するようになる。

なお、変形例を説明するための図１１において、図１〜図８に示す上述の実施の形態と同一に構成され得る部分には同一符号を付している。

さらに、上述した実施の形態において、光学シート４０の単位形状要素４５がすべて同一の構成を有する例を示したが、これに限られない。一例として、一枚の光学シート４０内に異なる構成を有した単位形状要素が含まれていてもよい。

さらに、上述した実施の形態において、集光シート３０の一例を説明したが、上述した集光シート３０は単なる例示に過ぎず、種々の変更を行うことができる。例えば、集光シート３０の単位形状要素３５の断面形状が、集光シートの主切断面において、円形状の一部分または楕円形状の一部分からなっている例を示したが、これに限られない。単位形状要素３５の断面形状を、例えば、三角形等の多角形状にしてもよい。

加えて、表示装置１０から集光シート３０を省くことも可能である。上述したように、光学シート４０は、単位形状要素４５の側面４７における屈折により、単位形状要素４５の配列方向と平行な面において、透過光に対して集光作用を及ぼすことができる。すなわち、単位形状要素４５の側面４７での屈折により、単位形状要素４５の配列方向と平行な面内における正面方向輝度を上昇させることができる。とりわけ、上述した実施の形態においては、光学シート４０の偏光分離機能により、側面４７での屈折により正面方向へ出射する光についての透過型表示部１５内での利用効率が大幅に向上されるようになる。したがって、集光シート３０が表示装置１０に含まれていない場合には、光拡散シート２８での拡散の度合いにもよるが、図１２に示すように、光源２５の発光部２５ａに対面する領域およびこの周囲の領域における側面４７上での正面方向輝度（図１２において梨地で示す領域Ｚａの正面方向輝度）が高くなりやすくなる。

また、光学シート４０は、単位形状要素４５の単位レンズ５５における屈折により、単位形状要素４５の配列方向と直交する面において、透過光に対して集光作用を及ぼすことができる。この際、集光シート３０が設けられていないことに起因して、種々の入射角度で光学シート４０へ光が入射するような状況においても、単位レンズ５５の出光面５７の出光面角度θａを適切に設計しておくことにより、単位レンズ５５は優れた集光機能を発揮することができる。結果として、単位レンズ５５の出光面５７での屈折により、単位形状要素４５の配列方向と直交する面内における正面方向輝度を上昇させることができる。とりわけ、上述した実施の形態にように、単位レンズ５５の断面形状が、その配列方向に沿った断面（光学シートの第２主切断面）において、三角形形状となっている場合には、光源２５から大きな入射角度で入射してくる光の進行方向を極めて効果的に正面方向へ変化させることが可能となる。このため、光拡散シート２８での拡散の度合いにもよるが、図１２に示すように、光源２５の発光部２５ａに対面しない領域における単位レンズ５５の出光面５７上での正面方向輝度（図１２において斜線で示す領域Ｚｂの正面方向輝度）が高くなりやすくなる。

この結果、表示装置１０の表示面の全域において、正面方向輝度を効果的に向上させることができる。また、単位形状要素４５の大きさを適切に設計しておくことにより、表示装置１０の全域において、輝度の面内分布が極めて効果的に均一化されているように目視されるようになる。

なお、輝度の面内分布を説明するための図１２において示された光学シート４０は、上述した光学シート４０と同一の構成を有している。

さらに、上述した実施の形態において、面光源装置２０の光源２５の発光部２５ａが、線状に延びる冷陰極管からなる例を示したが、これに限られない。光源２５として、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）や面状のＥＬ（電場発光体）等からなる発光部を有するようにしてもよい。また、上述した実施の形態において、光学シート４０が直下型の面光源装置２０に適用されている例を示したが、これに限られない。上述した光学シート４０を、例えばエッジライト型（サイドライト型等とも呼ばれる）の面光源装置に適用することも可能であり、このような場合においても、光学シート４０は直下型の面光源装置２０に適用された場合と略同様の作用効果を奏することができる。

さらに、上述した実施の形態において、光学シート４０が組み込まれた面光源装置２０および透過型表示装置１０の全体構成の一例を説明したが、これに限られず、適宜変更することができる。例えば、種々の機能を有した光学シート等を、面光源装置２０および透過型表示装置１０にさらに組み込んでもよい。

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、透過型表示装置および面光源装置の概略構成を示す斜視図である。 図２は、図１の面光源装置に組み込まれた光学シートを示す斜視図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であって、図２の光学シートを示す図である。 図４は、図３と同様の断面において、図３の光学シートを示す拡大図である。 図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿った断面図であって、図２の光学シートを示す図である。 図６は、出光面角度に応じた透過率の変化を示すグラフである。 図７は、図３と同様の断面において、図３の光学シートを示す拡大図である。 図８は、図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図であって、図１の面光源装置に組み込まれた集光シートを示す図である。 図９は、図３と同様の断面において、光学シートの一変形例を説明するための図である。 図１０は、図３と同様の断面において、光学シートの他の変形例を説明するための図である。 図１１は、図２に対応する斜視図であって、光学シートの単位形状要素の一変形例を示す図である。 図１２は、光学シートを出光側から示す上面図であって、正面方向輝度の分布を説明するための図である。

符号の説明

１０ 透過型表示装置
１５ 透過型表示部
１６ 下偏光板
１７ 上偏光板
１８ 液晶層
２０ 面光源装置
２５ 光源
２８ 光拡散シート
３０ 集光シート
３２ 本体部
３２ａ 出光側面
３４ レンズ部
３５ 単位形状要素
４０ 光学シート
４０ａ 出光面
４０ｂ 入光面
４２ 本体部
４２ａ 出光側面
４４ レンズ部
４５ 単位形状要素
４５ａ 出光面
４７ 側面
４７ａ１ 端部（一方の端部、第１端部）
４７ａ２ 端部（他方の端部、第２端部）
５５ 単位レンズ
５７ 出光面

Claims (8)

1. シート状の本体部と、
   前記本体部の出光側に並べて配置され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる、複数の単位形状要素と、を備え、
   各単位形状要素は、前記本体部から延び出た一対の側面であって、前記本体部から離間するにつれて互いに接近していく一対の側面を含み、
   各単位形状要素は、当該単位形状要素の長手方向に並べて配置された複数の単位レンズであって、各々が前記一対の側面間を結ぶ方向に延びる、複数の単位レンズを有する
   ことを特徴とする光学シート。
2. 前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な断面において、前記本体部に最も接近した前記単位形状要素の前記側面上の端部への接線が、前記本体部のシート面に対してなす角度は、５５°以上７５°以下である
   ことを特徴とする請求項１に係る光学シート。
3. 前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な断面において、前記側面は、少なくとも、前記本体部に最も接近した前記単位形状要素の前記側面上の端部から前記本体部のシート面と平行な方向に前記単位形状要素の幅の１５％の長さ分だけずれた位置まで、延びており、
   前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な断面において、前記本体部に最も接近した前記単位形状要素の前記側面上の前記端部から前記本体部のシート面と平行な方向に前記単位形状要素の幅の１５％の長さ分だけずれた位置で前記単位形状要素の前記側面へ接する接線が、前記本体部のシート面に対してなす角度は、４０°以上である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学シート。
4. 前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な断面において、前記単位形状要素の前記側面への接線が前記本体部のシート面に対してなす角度は、前記接線の前記単位形状要素への接点が、前記本体部に最も接近した前記側面上の一方の端部から、前記本体部から最も離間した前記側面上の他方の端部へ向かうにつれて、小さくなっていく
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学シート。
5. 光源と、
   前記光源からの光を受ける請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学シートと、を備える
   ことを特徴とする面光源装置。
6. 前記光学シートの入光側に配置された集光シートをさらに備え、
   前記集光シートは、シート状の本体部と、前記本体部の出光側に並べて配置され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる、複数の単位形状要素と、を有し、
   前記光源は、線状の発光部を有し、
   前記集光シートの前記単位形状要素の配列方向は、前記光源の前記発光部の長手方向と交差するとともに、前記光学シートの前記単位形状要素の配列方向と交差し、
   前記集光シートの前記本体部の法線方向と前記集光シートの前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な集光シートの主切断面において、前記本体部のシート面に平行な前記集光シートの前記単位形状要素の幅は、前記本体部の法線方向に沿った前記集光シートの前記単位形状要素の高さの１．８倍以上２．３倍以下である
   ことを特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
7. 請求項５または６に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置の出光側に配置された透過型表示部と、を備える
   ことを特徴とする表示装置。
8. 前記透過型表示部は、下偏光板と、下偏光板の出光側に配置された上偏光板と、を有し、
   前記下偏光板の透過軸は、前記光学シートの前記単位形状要素の配列方向と平行である
   ことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

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