特許 6944654 光学部材、液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6944654

(24)【登録日】2021年9月15日

(45)【発行日】2021年10月6日

(54)【発明の名称】光学部材、液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/00 20060101AFI20210927BHJP

   B32B 7/023 20190101ALI20210927BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20210927BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/00 B

   B32B7/023

   G02F1/13357

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-178830(P2016-178830)

(22)【出願日】2016年9月13日

(65)【公開番号】特開2018-45051(P2018-45051A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2019年7月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002897

【氏名又は名称】大日本印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(72)【発明者】

【氏名】柏 木 剛

【審査官】 沖村 美由

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１３８４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５１７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６３１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０６８９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２８５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００８８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７９４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６０２６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／００−５／１３６

Ｇ０２Ｆ １／１３３５；１／１３３５７

Ｂ３２Ｂ １／００−４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を透過させる光学部材であって、
第１方向に配列され且つ各々が前記第１方向と交差する方向に線状に延びている複数の単位光学要素を有する光学要素層と、
第２方向に配列され且つ各々が前記第２方向と交差する方向に線状に延びる光吸収部及び光透過部を有し、前記光吸収部及び前記光透過部が前記第２方向に沿って交互に配置されているルーバー層と、を備え、
透過する光の入光側から出光側に、光学要素層、ルーバー層の順で配置され、
前記光吸収部の幅が、入光側より出光側で小さく、
前記光吸収部と前記光透過部の界面が反射面を形成し、
前記第１方向と前記第２方向とがなす角のうち小さい方の角度αが、１°より大きく５°以下であり、
角度α〔°〕と、前記光学要素層と前記ルーバー層との距離Ｄ〔μｍ〕が
（２００−２０×α）≦Ｄ≦５００
の関係をみたし、
前記光学要素層と前記ルーバー層との間には、厚さＤ〔μｍ〕の空気層が存在する、
光学部材。

【請求項2】

前記単位光学要素は、前記第１方向に一定のピッチで配列されており、
前記光学要素層と前記ルーバー層との距離が、前記単位光学要素の前記ピッチの２倍以上である、請求項１に記載の光学部材。

【請求項3】

請求項１または２に記載の光学部材と、
光源と、
液晶パネルと、
を備える、液晶表示装置。

【請求項4】

前記液晶パネルの画素配列方向と前記第２方向とがなす角のうち最も小さい角度が、１０°以下である、請求項３に記載の液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示装置等に用いられる光学部材、及び光学部材を備えた液晶表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置は、表示すべき映像光を出射する液晶パネル等の映像源を備えるとともに、当該映像源からの映像光の質を高めて観察者側に透過させる光学シートを備えている。当該光学シートは、より質の高い映像を観察者に提供するため、各種機能を有する層が積層されている場合が多い。

【0003】

特許文献１には、プリズムシートと光制御シートとを組み合わせて液晶表示装置に用いることが開示されている。光制御シートは、基材フィルム層と、基材フィルム層に積層された光学機能シート層と、を有している。光学機能シート層は、基材フィルム層の一方の面に交互に配列されたプリズム部と光吸収部とを有している。基材フィルム層の光学機能シート層が積層される側の面とは反対となる側の面に、粗面が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２１７８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１の液晶表示装置では、プリズムシートのプリズムの配列方向と、光学機能シート層のプリズム部と光吸収部との配列方向とは、互いに直交している。ただし、光学部材に要求される光学特性によっては、プリズムシートのプリズムの配列方向と、光学機能シート層の光透過部と光吸収部との配列方向とを一致させる必要が生じることもある。しかしながら、プリズムシートのプリズムの配列方向と、光学機能シート層のプリズム部と光吸収部との配列方向とが、略同一方向になると、それらの周期構造が互いに干渉することによってモアレ（干渉縞）が生じるといった新たな不具合が生じてしまう。本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、モアレを目立たなくさせることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の光学部材は、光を透過させる光学部材であって、
第１方向に配列され且つ各々が前記第１方向と交差する方向に線状に延びている複数の単位光学要素を有する光学要素層と、
第２方向に配列され且つ各々が前記第２方向と交差する方向に線状に延びる光吸収部及び光透過部を有し、前記光吸収部及び前記光透過部が前記第２方向に沿って交互に配置されているルーバー層と、を備え、
透過する光の入光側から出光側に、光学要素層、ルーバー層の順で配置され、
前記光吸収部の幅が、入光側より出光側で小さく、
前記光吸収部と前記光透過部の界面が反射面を形成し、
前記第１方向と第２方向とがなす角のうち小さい方の角度αが、１０°以下であり、
角度α〔°〕と、前記光学要素層と前記ルーバー層との距離Ｄ〔μｍ〕が
（２００−２０×α）≦Ｄ≦５００
の関係をみたす。

【0007】

本発明の光学部材において、前記単位光学要素は、前記第１方向に一定のピッチで配列されており、前記光学要素層と前記ルーバー層との距離が、前記単位光学要素の前記ピッチの２倍以上であってもよい。

【0008】

本発明の液晶表示装置は、上述したいずれかの光学部材と、光源と、液晶パネルと、を備える。

【0009】

本発明の液晶表示装置において、前記液晶パネルの画素配列方向と前記第２方向とがなす角のうち最も小さい角度が、１０°以下であってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、モアレを目立たなくさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、光学部材を有した液晶表示装置の一例を示す断面図である。

【図2】図２は、光学シートの一例を示す斜視図である。

【図3】図３は、ルーバーフィルムの一例を示す斜視図である。

【図4】図４は、光学シートとルーバーフィルムとを重ね合わせた上面図である。

【図5】図５は、光学要素層からルーバー層に入射した光の作用を説明する図である。

【図6】図６は、ルーバー層を説明するための図である。

【図7】図７は、拡散反射率の測定方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

なお、本明細書において、「板」、「シート」、「フィルム」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。例えば、「光学シート」は板やフィルムと呼ばれ得るような部材をも含む概念であり、したがって、「光学シート」は、「光学フィルム」等と呼ばれる部材と、呼称の違いのみにおいて区別され得ない。

【0014】

また、「シート面（板面、フィルム面）」とは、対象となるシート状（板状、フィルム状）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（板状部材、フィルム状部材）の平面方向と一致する面のことを指す。

【0015】

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

【0016】

図１〜図６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、光学部材を備える液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。図２は光学部材に含まれた光学シートを示す斜視図であり、図３は光学部材に含まれたルーバーフィルムを示す斜視図である。図４は、光学シートとルーバーフィルムとを重ね合わせた上面図である。図５は、ルーバーフィルムの作用を説明するための図である。図６は、ルーバーフィルムのルーバー層について説明するための図である。

【0017】

図１は、本実施の形態における液晶表示装置１の一例を示している。液晶表示装置１は、光源１０と、液晶パネル２０と、光源１０と液晶パネル２０の間に設けられた光学部材３０と、を備えている。液晶表示装置１は、光源１０で発光し光学部材３０を透過した面状の光が、液晶パネル２０を所定のパターンで透過することによって、映像を形成する装置である。

【0018】

光源１０は、液晶表示装置１の最背面（光を出光する面から最も離間した面）に配置され、光学部材３０に光を照射する。光源１０として、或る程度均一な照度で光を照射することができる装置を用いることができる。このような光源１０として、本実施の形態では、反射板と、反射板上に二次元配列された複数の点状発光体と、を有する直下型の装置を用いている。しかしながら、光源１０として、導光板と、導光板の側端面に対向して配置された発光体と、を有するエッジライト型の装置を用いてもよい。

【0019】

液晶パネル２０は、光学部材３０を透過した光について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、表示面２５に像を表示するように構成されている。液晶パネル２０は、出光側に配置された上偏光板２１と、入光側に配置された下偏光板２３と、上偏光板２１と下偏光板２３との間に配置された液晶層２２と、を有している。偏光板２１，２３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）に振動する直線偏光成分（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）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。

【0020】

液晶層２２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、電界印加の有無によって液晶層２２中の液晶分子の配向方向が変化するようになる。一例として、入光側に配置された下偏光板２３を透過した特定方向の偏光成分は、電界印加されていない液晶層２２を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加された液晶層２２を通過する際にその偏光方向を維持する。この場合、液晶層２２への電界印加の有無によって、下偏光板２３を透過した特定方向に振動する偏光成分が、下偏光板２３の出光側に配置された上偏光板２１をさらに透過するか、あるいは、上偏光板２１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（液晶表示部）２０では、光源１０から光学部材３０を透過した光について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２０の詳細については、種々の公知文献（例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典（内田龍男、内池平樹監修）」２００１年工業調査会発行）に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。

【0022】

次に、光学部材３０について説明する。光学部材３０は、光学シート４０と、ルーバーフィルム６０と、を光源１０に近い側（入光側）からこの順で有している。光学部材３０は、光源１０からの光を表示面２５に垂直な方向に集光させて透過させる。

【0023】

光学シート４０は、複数の単位光学要素４１ａを含む光学要素層４１と、平板状の基材層４２と、を有する。光学シート４０は、入光した光の進行方向を変化させて透過させる機能を有した部材である。光学要素層４１は、基材層４２の一方の主面上に配列された複数の単位光学要素４１ａによって形成されている。各単位光学要素４１ａは、柱状に形成され、図２におけるＤ１方向に配列されてＤ１方向と交差するＤ２方向に線状に延びているプリズムとして構成されている。とりわけ図示された例において、各単位光学要素４１ａは、Ｄ２方向に直線状に延びている。また、図示された例において、単位光学要素４１ａの長手方向であるＤ２方向と、単位光学要素４１ａの配列方向であるＤ１方向は互いに直交している。

【0024】

単位光学要素４１ａの断面形状は、要求される機能に応じて公知の形状を適用することができる。図示された例において、各単位光学要素４１ａは、三角形の断面形状となっている。また、図示された例において、各単位光学要素４１ａは、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。さらに、複数の単位光学要素４１ａは、その長手方向に直交する方向に沿って、基材層４２上に隙間無く並べられている。したがって、光学シート４０の一方の主表面は、基材層４２上に隙間無く配列された単位光学要素４１ａの表面（プリズム面）によって形成されている。

【0025】

光学シート４０は、光源１０の形式等に応じて、単位光学要素４１ａが出光側であるか、入光側（光源１０の側）であるかを、適宜設計され得る。本実施の形態では、直下型の光源との組み合わせにより、図１に示すように、単位光学要素４１ａが出光側に設けられている。また、光学シート４０に要望される光学機能に応じて、基材層４２の光学要素層４１が設けられた側とは逆側の面上に、拡散層がさらに設けられていてもよい。さらに、単位光学要素４１ａの断面形状等、光学要素層４１の構成も、光学シート４０に要望される光学機能に応じて、適宜変更することができる。

【0026】

光学要素層４１の材料は、特に限定されないが、紫外線硬化型樹脂であることが望ましい。また、光学要素層４１および基材層４２の屈折率は、材料の脆弱性や光学的性能を考慮すると、１．５５以上１．６１以下であることが好ましく、１．５８であることがより好ましい。

【0027】

基材層４２は、光学要素層４１を適切に支持することのできる平板状の部材である。基材層４２をなす材料としては、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）やアクリル系樹脂、ポリカーボネート等の、種々の材料を使用することができる。これらのうち、コストや剛性を考慮すると、基材層４２の材料としては、ＰＥＴが好ましい。

【0028】

光学要素層４１における単位光学要素４１ａの配列ピッチは、特に限定されないが、光学要素層４１の機能を効果的に発揮する観点から、３０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、光学要素層４１の高さ（厚さ）は、１５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。さらに、単位光学要素４１ａの頂角は９０°であることが好ましい。

【0029】

なお、光学要素層４１及び基材層４２は、その界面で屈折率差を生じさせて光学的作用を起こさないために、同一または同様の屈折率を有する材料から形成されることが好ましく、同一の材料から形成されることがより好ましい。

【0030】

ルーバーフィルム６０は、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂを有するルーバー層６１と、基材６２と、を有する。ルーバーフィルム６０は、入光した光の進行方向を変化させて出光側から出射する機能を有している。具体的には、ルーバーフィルム６０は、正面方向（表示面２５の法線方向）の輝度を集中的に向上させる機能を有することができる。さらに、正面方向に対して大きな角度で入射した光を吸収する機能を備えている。

【0031】

ルーバー層６１は、一定の方向に交互に配列された光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂによって形成されている。光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂは、図３に示すように、Ｄ３方向（第２方向）に配列され且つＤ３方向と交差するＤ４方向に線状に延びている。とりわけ図示された例において、Ｄ３方向とＤ４方向は互いに直交している。

【0032】

ここで、光学要素層４１の単位光学要素４１ａの配列方向であるＤ１方向と、ルーバー層６１の光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの配列方向であるＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度αは、典型的には０°となる。その一方で、図４に示すように、モアレを不可視化する目的等から、単位光学要素４１ａの配列方向であるＤ１方向と、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの配列方向であるＤ３方向を傾斜させることもある。このような場合であっても、光学要素層４１での光学作用と、ルーバー層６１での光学作用の組み合わせによる効果を期待する観点から、単位光学要素４１ａの配列方向であるＤ１方向と、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの配列方向であるＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度αは、１０°以下に制限される。しかしながら、Ｄ１方向とＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度αがほぼ０°である場合、ルーバーフィルム６０の外形状を整えるため抜き刃を用いて抜き加工を行う際に、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの配列方向であるＤ３方向に沿って抜き刃が入るため、割れや線状の滓が発生し得る。したがって、Ｄ１方向とＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度αは、１°より大きいことが好ましい。また、視野角特性を制御する観点からは、Ｄ１方向とＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度αは、５°以下であることが好ましい。

【0033】

光吸収部６１ａは、光を吸収する部分であり、例えば光吸収粒子をバインダー樹脂中に含んだ部分である。光吸収粒子としては、カーボンブラックを含有したアクリルビーズを例示できる。また、光透過部６１ｂは、光を透過させる部分であり、例えば可視光透過性の樹脂からなる。光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂは、Ｄ３方向に沿って交互に配列されている。

【0034】

光吸収部６１ａの断面形状は、要求される機能に応じて種々の形状を採用することができる。本実施の形態において、図５に示すように、光吸収部６１ａの断面形状は、一方の底辺が他方の底辺に比べて十分に小さい台形形状となっており、光透過部６１ｂの断面形状は、他方の底辺が一方の底辺に比べて十分に小さい台形形状となっている。

【0035】

光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの材料は、特に限定されないが、それぞれ異なる材料からなる紫外線硬化型樹脂であることが望ましい。光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂは、その界面において反射界面を形成する観点から、異なる屈折率の材料で形成される。とりわけ、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの界面での全反射を期待する観点から、光吸収部６１ａの屈折率が光透過部６１ｂの屈折率よりも小さくなっていることが好ましく、この場合、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの界面で全反射を期待することができる。

【0036】

具体的には、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの屈折率は、材料の脆弱性や入手容易性、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの界面で光を反射させることを考慮して、光吸収部６１ａの屈折率を１．４７以上１．５０以下、光透過部６１ｂの屈折率を１．５５以上１．６１以下、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの屈折率差は０．０５以上０．１４以下とすることができる。光吸収部６１ａの屈折率は、１．４９であることがより好ましく、光透過部６１ｂの屈折率は、１．５６であることがより好ましい。このような屈折率を有することにより、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの界面は、全反射面を形成することができる。特に、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの屈折率差を大きくすることにより、より多くの光を光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの界面で全反射させることができる。なお、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの界面で反射せずに光吸収部６１ａに入射した光のほとんどは、光吸収部６１ａに吸収される。

【0037】

基材６２は、ルーバー層６１を適切に支持することのできる平板状の部材である。基材６２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、液晶表示装置１に組み込まれることを考慮すると、ルーバーフィルム６０の材料としては、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有し、安価に入手可能であることが好ましい。このような材料としては、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）やアクリル系樹脂、ポリカーボネート等が例示できる。また、ルーバー層６１は、光源１０と液晶パネル２０の下偏光板２３との間で用いられることから、基材６２によって偏光状態が乱されることを避けるために、基材６２は複屈折の少ないことが好ましい。さらに、車載用途等のように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が好ましい。

【0038】

ルーバーフィルム６０は、入光側から、ルーバー層６１、基材６２の順で積層されていてもよいし、基材６２、ルーバー層６１の順で積層されていてもよい。また、ルーバー層６１において、光吸収部６１ａの幅は、入光側より出光側で小さくなっている。

【0039】

光吸収部６１ａの一方の斜面６１ａ１および他方の斜面６１ａ２は、基材６２の面に対して垂直な方向から傾いていてもよい。この傾斜角は、０°より大きく１０°以下であることが好ましい。また、斜面６１ａ１、６１ａ２は、直線であってもよいし、曲線であってもよいし、段差を構成するような折れ線であってもよい。さらに、斜面６１ａ１、６１ａ２は、光吸収部６１ａごとに異なる形状であってもよい。本実施の形態では、図６に示すように、斜面６１ａ１、６１ａ２は、直線であり、基材６２の面に対して垂直な方向からそれぞれ角度θ_１、θ_２だけ傾いている。なお、斜面６１ａ１、６１ａ２の傾斜角度θ_１、θ_２は、互いに異なっていてもよい。この場合、正面方向（表示面２５の法線方向）に対して傾斜した方向に対して、輝度を集中させたり、視野角を広げたりすることができる。特に、このような光学部材３０を有する液晶表示装置１が自動車に搭載されている場合、自動車のフロントガラス等で反射する方向の射出光を選択的に減少させ、運転者の視界の悪化を防止することができる。

【0040】

ルーバー層６１において、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの配列のピッチｐは、特に限定されないが、ルーバー層６１の機能を効果的に発揮する観点から、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。また、光吸収部６１ａの高さ（厚さ）ｄは５０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。

【0041】

なお、光学部材３０には、光学シート４０、及びルーバーフィルム６０の他に、これらを保護するための保護層や反射型偏光分離シート等、任意の機能を有する層を追加で設けることができる。

【0042】

ここで、光学要素層４１とルーバー層６１とは、所定の距離を空けて配置されている。光学要素層４１とルーバー層６１との距離とは、図５に示す距離Ｄのように、光学要素層４１の入光側の端、すなわち単位光学要素４１ａの頂部と、ルーバーフィルム６０の入光側の端と、の間の厚さ方向に沿った距離をいう。距離Ｄは、スペーサー等によって設けられてもよいし、間に上述したような他の層が配置されることで設けられてもよい。距離Ｄは、２８０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。この距離が小さすぎると、光学部材３０から出射した光にぎらつきがあらわれるおそれがあり、大きすぎると光学部材３０が厚くなってしまう。また、距離Ｄは、単位光学要素４１ａのピッチの２倍以上であることが好ましい。

【0043】

次に、液晶表示装置１の作用、特に光源１０から光学部材３０に光が入射したときの作用について説明する。

【0044】

まず、光源１０から出射した光は、光学部材３０の光学シート４０に入射する。光学シート４０は、集光機能を発揮して、単位光学要素の配列方向に沿った面内において、入射方向が正面方向に対してなす角度よりも、出射方向が正面方向に対してなす角度が小さくなるように、透過光の進行方向を変化させる。図１に示された本実施の形態の光学シート４０では、正面方向に対して傾斜した方向に進む光が、光学要素層４１で屈折し、これにより、正面方向への集光機能が発揮される。すなわち、光学シート４０によって、透過光の出射方向を表示面２５に垂直な方向を中心とした狭い角度範囲に集光させることができる。

【0045】

光学シート４０を出射した光は、ルーバーフィルム６０のルーバー層６１に入射する。図５に示すルーバー層６１に入射した光のうち、正面方向に略平行な方向に進む光Ｌ４１は、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂの界面に達することなく、ルーバー層６１をそのまま透過することができる。正面方向に対して傾斜している光Ｌ４２は、ルーバー層６１内の光吸収部６１ａの斜面６１ａ１または斜面６１ａ２に入射し、反射、理想的には全反射される。また、正面方向に対して傾斜した光Ｌ４２の少なくとも一部は、光吸収部６１ａの斜面６１ａ１または斜面６１ａ２で反射により、正面方向に進むようになる。一方、正面方向に対して大きく傾斜している光Ｌ４３は、光吸収部６１ａの斜面６１ａ１または斜面６１ａ２で全反射はせず、一部は反射するが、一部は光吸収部６１ａ内に入射して光吸収部６１ａで吸収される。

【0046】

ルーバー層６１を透過してルーバーフィルム６０から出射した光は、液晶パネル２０の下偏光板２３に入射する。下偏光板２３によって、入射光のうち、一方の偏光成分が透過し、その他の偏光成分は吸収される。下偏光板２３を透過した光は、画素毎への電解印加の状態に応じて、選択的に上偏光板２１を透過するようになる。このようにして、液晶パネル２０によって、光を画素毎に選択的に透過させ、表示面２５に画像を表示する。

【0047】

ところで、前述したように、特許文献１のような光学機能シート層のプリズム部の配列方向と光吸収部の配列方向とを揃えた表示装置では、モアレと呼ばれる縞状模様が表示面上に観察される。このモアレは、光学要素層の周期性とルーバー層の周期性との干渉によって、生じているものと推測される。モアレを目立たなくさせる手段として、拡散層を設けることや、光学要素層の周期性を呈する方向とルーバー層の周期性を呈する方向を傾斜させることが知られている。

【0048】

しかしながら、強い拡散層を設けることは、光学要素層およびルーバー層で整えた光の進行方向を乱してしまうことになる。とりわけ、液晶表示パネルへの入射光の入射方向を或る程度揃える必要があることから、液晶表示パネルよりも入光側に強い拡散を設置することは好ましくない。また、光学要素層及びルーバー層は、互いに関連しあって、光の進行方向を変化させる部材又は要素である。したがって、光学要素層の周期性を示す方向とルーバー層の周期性を示す方向とを無秩序に傾斜させることは、光学要素層およびルーバー層の設置目的に反することとなる。この点から、上述したように、単位光学要素４１ａの配列方向であるＤ１方向と、光吸収部６１ａおよび光透過部６１ｂの配列方向であるＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度αは、１０°以下、好ましくは１°より大きく５°以下に制約される。

【0049】

一方、本件発明者は、鋭意検討を重ね、光学要素層４１の単位光学要素４１ａの配列方向（Ｄ１方向）とルーバー層６１の光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂの配列方向（Ｄ３方向）とが、略同一方向、より具体的にはＤ１方向とＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度αが、１０°以下である場合、光吸収部６１ａの幅が入光側より出光側で小さく、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂの界面が反射面を形成し、Ｄ１方向とＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度α〔°〕と光学シート４０の光学要素層４１とルーバーフィルム６０のルーバー層６１との間の距離Ｄ〔μｍ〕とが、
（２００−２０×α）≦Ｄ≦５００
の関係をみたすことで、光学要素層４１とルーバー層６１によって生じるモアレを極めて効果的に不可視化し得ることを見出した。このような現象が生じる詳細なメカニズムは不明であるが、以下の事項が、主たる原因の一つと推測される。

【0050】

まず、光学要素層４１を出光してルーバー層６１に入光する光は、図５に示すように、正面方向に略平行な方向に進む光Ｌ４１、正面方向に対して比較的小さく傾斜している光Ｌ４２、正面方向に対して比較的大きく傾斜している光Ｌ４３の３種が存在すると考えることができる。このうち正面方向に略平行な方向に進む光Ｌ４１は、光吸収部６１ａに入射せずルーバー層６１をそのまま透過する、いわゆる「素抜け光」となる。一方、正面方向に対して比較的小さく傾斜している光Ｌ４２および正面方向に対して比較的大きく傾斜している光Ｌ４３の一部は、斜面６１ａ１または斜面６１ａ２に入射し、反射されることでルーバー層６１を透過する、「反射光」となる。

【0051】

ここで、各光透過部６１ｂ、例として図５に示す領域Ａを透過する光について検討する。素抜け光は、光透過部６１ｂの配列方向に沿った各光透過部６１ｂの中央部分から抜ける。より具体的には、図５における素抜け光Ｌ４１は、正面方向からの観察において、光吸収部６１ａと重ならない領域から出射する。一方、反射光は、光透過部６１ｂの配列方向に沿った各光透過部６１ｂの両端部分から抜ける。より具体的には、図５における反射光Ｌ４２は、正面方向からの観察において、光吸収部６１ａと重なる領域、すなわち、傾斜面６１ａ１上となる領域から出射するようになる。同様の光が、傾斜面６１ａ２上となる領域からも出射する。つまり、光透過部６１ｂの幅を入光側より出光側で大きくすることで、「反射光」を利用して、各光透過部６１ｂに対応して明るく観察される領域を広くすることができる。この結果、光透過部６１ｂに対応した明部および光吸収部６１ａに対応した暗部からなる「素抜け光」の明暗パターンを「反射光」によってぼやかして、ルーバー層６１に起因した明るさの周期性を効果的に弱めること可能になるものと推測される。なお、ルーバー層６１の光吸収部６１ａの出光側の幅は十分に狭くなっており、光吸収部６１ａが暗部として視認されることによる明暗パターンは、観察されない。

【0052】

また、図５に示すように、一つの光透過部６１ｂを透過する光のうち、「素抜け光」をなす光と、「反射光」をなす光は、異なる単位光学要素４１ａから出射していることもある。この場合、光学要素層４１の単位光学要素４１ａの配列周期性をルーバー層６１で消失させることになる。この結果、光学要素層４１の周期性とルーバー層６１の周期性との起因したモアレの発生自体を効果的に抑制することが可能となる。

【0053】

本件発明者は、さらに検討を重ねた結果、Ｄ１方向とＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度αと光学シート４０の光学要素層４１とルーバーフィルム６０のルーバー層６１との距離Ｄとが、ある関係をみたすことで、「素抜け光」と「反射光」とによるモアレを抑制することができることを知見した。

【0054】

角度αは、光学要素層４１の周期性とルーバー層６１の周期性との干渉度合いに影響する。具体的には、角度αが大きくなるほど、光学要素層４１の周期性とルーバー層６１の周期性とによるモアレは発生しにくくなる。一方、距離Ｄは、光学要素層４１を透過した光の周期性の消失度合いに影響する。具体的には、距離Ｄが長くなるほど、光学要素層４１を透過した光の周期性が消失し、ルーバー層６１の周期性と干渉しにくくなる。したがって、角度αおよび／または距離Ｄが十分に大きくなることで、「素抜け光」と「反射光」とによるモアレが抑制される。本件発明者の検討の結果、角度α〔°〕と距離Ｄ〔μｍ〕とが、
（２００−２０×α）≦Ｄ≦５００
の関係を満たすことで、「素抜け光」と「反射光」とによるモアレが抑制されることが知見された。

【0055】

なお、本件発明者がさらに鋭意検討をおこなったところ、光学要素層４１とルーバー層６１との距離が、単位光学要素４１ａの配列ピッチの２倍以上となる場合、複数の単位光学要素４１ａからの光が同一の光透過部６１ｂに入光することを、効果的に促進することができた。

【0056】

以上のことを主たる原因の一つとして、光学要素層４１の周期性とルーバー層６１の周期性との干渉によるモアレを極めて効果的に目立たなくすることができるものと考えられる。ただし、本発明は以上の推測に拘束されるものではない。

【0057】

以上のように、本実施の形態において、光学部材３０は、光を透過させる光学部材であって、Ｄ１方向に配列され且つ各々がＤ１方向と交差する方向に線状に延びている複数の単位光学要素４１ａを有する光学要素層４１と、Ｄ３方向に配列され且つ各々がＤ３方向と交差する方向に線状に延びる光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂを有し、光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂがＤ３方向に沿って交互に配置されているルーバー層６１と、を備え、透過する光の入光側から出光側に、光学要素層４１、ルーバー層６１の順で配置され、光吸収部６１ａの幅が、入光側より出光側で小さく、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂの界面が反射面を形成し、Ｄ１方向とＤ３方向とがなす角のうち小さい方の角度αが、１０°以下であり、角度αと、光学要素層４１とルーバー層６１との距離Ｄが（２００−２０×α）≦Ｄ≦５００の関係をみたす。このような光学部材３０によれば、ルーバー層６１に起因した周期性を効果的に弱めることができ、これにより、モアレを目立たなくさせることができる。

【0058】

また、本実施の形態の光学部材３０において、単位光学要素４１ａは、Ｄ１方向に一定のピッチで配列されており、光学要素層４１とルーバー層６１との距離が、単位光学要素４１ａのピッチの２倍以上である。このような光学部材３０によれば、複数の単位光学要素４１ａからの光が同一の光透過部６１ｂに入光することを促進することができる。この結果、光学要素層４１に起因して生じた明るさの周期性を、ルーバー層６１で効果的に消失させることができる。これにより、さらに効果的にモアレを目立たなくさせることができる。

【0059】

なお、上述した一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。

【0060】

例えば、液晶表示装置１に要求される光学特性によっては、液晶パネル２０の画素配列方向と、ルーバー層６１の光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの配列方向とを一致させることもある。この場合、従来の液晶表示装置では、液晶パネル２０の画素配列方向の周期性と、ルーバー層６１の光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの配列方向の周期性とによって、モアレが発生していた。しかしながら、上述した光学部材３０を備えた液晶表示装置１においては、ルーバー層６１から出射する光から周期性が弱められているため、液晶パネル２０の画素配列方向と、ルーバー層６１の光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの配列方向とを一致させても、モアレの発生が抑制される。したがって、液晶パネル２０の画素配列方向とルーバー層６１の光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂの配列方向（Ｄ３方向）とがなす角のうち最も小さい角度を、１０°以下とすることができる。

【実施例】

【0061】

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【0062】

実施例として、図１に示す光学部材３０を作成し、光源１０を点灯させて出光側からモアレの発生の有無を確認した。

【0063】

実施例における各層の具体的な材料・形状を説明する。

【0064】

光源１０および液晶パネル２０としては、６．５インチ液晶パネル（ＬＱ０６５Ｔ５ＧＧ０３、シャープ株式会社製）に付属しているものを用いた。

【0065】

光学シート４０としては、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタラート（Ａ４３００、東洋紡製）を使用し、屈折率１．５８の紫外線硬化型ウレタンアクリルレートを用いて、ピッチ５０μｍ、頂角９０°の光学要素層４１を作成した。

【0066】

ルーバーフィルム６０については、まず、厚さ１３０μｍのポリカーボネートフィルム製の基材６２上に、屈折率１．５６の紫外線硬化型ウレタンアクリルレートの光透過部６１ｂを形成した。そして、光透過部６１ｂの間に、カーボンブラックを含有したアクリルビーズを２５％含有させた屈折率１．４９の紫外線硬化型ウレタンアクリルレートの光吸収部６１ａを、ピッチｐが４７μｍの間隔で形成した。光吸収部６１ａの光源側の底辺の長さＷ_ａは１０μｍ、観察側の底辺の長さＷ_ｂは４μｍ、高さｄは１２０μｍとし、斜面６１ａ１の傾斜角は４．５°、斜面６１ａ２の傾斜角は４．５°とした。ルーバーフィルム６０の出光面側の拡散反射率は、３．４％となっている。また、ルーバーフィルム６０の入光面側に、拡散反射率４．０％の紫外線硬化型ウレタンアクリルレートのマット層を設けた。

【0067】

なお、単位光学要素４１ａの配列方向（Ｄ１方向）と光吸収部６１ａ及び光透過部６１ｂの配列方向（Ｄ３方向）とがなす角のうち小さい方の角度αは、０，５，１０°のいずれかとなっている。また、光学シート４０とルーバーフィルム６０との間は、スペーサー等によって設けられた空気層となっている。空気層の厚さ、すなわち光学シート４０とルーバーフィルム６０との間の距離Ｄは、０，２００，５００μｍのいずれかとなっている。これらのうち、（２００−２０×α）≦Ｄ≦５００ の関係を満たすものを実施例１〜７とし、満たさないものを実施例と比較する比較例１，２とした。

【0068】

実施例および比較例においては、光源１０の表面に光学シート４０、反射型偏光分離シート、ルーバーフィルム６０の順で積層した光学部材３０を設置し、ルーバー層６１の光吸収部６１ａの幅が広い側を光源１０側に配置した。Ｄ１方向を基準としたときに、各実施例および比較例において、Ｄ３方向をＤ１方向に対して０°、５°、１０°に傾斜させて、角度αを０°、５°、１０°に変化させた。また、液晶パネル２０においては、画素がＤ１方向とＤ１方向に直交する方向とに配列されている。

【0069】

また、参考例１として、角度αを１０°、距離Ｄを０μｍとした場合において、光吸収部６１ａの光源側の底辺の長さＷ_ａを４μｍ、観察側の底辺の長さＷ_ｂを１０μｍに変更した。すなわち、光吸収部６１ａの幅を出光側より入光側で小さくした。さらに、参考例２として、角度αを１０°、距離Ｄを０μｍとした場合において、ルーバー層６１の光吸収部６１ａの屈折率を１．５６に変更した。この結果、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの間で、全反射が起こらなくなっている。すなわち、参考例１，２におけるルーバーフィルム６０は、正面方向の輝度を集中的に向上させることができなくなっている。参考例１，２において、その他の構成は、実施例および比較例と同じである。

【0070】

ここで、拡散反射率の測定方法を説明する。拡散反射率は、全光線反射率から鏡面反射光分の光線反射率を除外した全方位拡散反射率により定義される。各層の拡散反射率は図７に示したヘイズメーター（ＨＲ−１００ 村上色彩研究所）を用いて測定した。

【0071】

まず、対象となるシートの層を入光側に向け、これとは反対側に黒色板を配置するとともに、当該シートの法線に対して４５°傾けた照射光を照射する。測定光源はＤ６５を用いている。そして、鏡面反射光を除外し、そのときの積分球内の全方位光を検出器で得る。そして、得られた全方位光と照射光との比を百分率で表し、拡散反射率を算出する。

【0072】

実施例１〜７、比較例１，２および参考例１，２について、光源１０を点灯させてモアレを確認した。実施例１〜７、比較例１，２および参考例１，２の結果を以下の表１に示す。

【0073】

【表1】

【0074】

実施例１〜７では、モアレは確認されなかった。これは、光学要素層４１で生じた周期性を有する光が、ルーバー層６１によって広がることで、生じていた明暗の周期性を広い範囲で緩和されて、周期性によるモアレの発生を低減することができたためであると考えられる。一方、比較例１，２ではモアレの発生が確認された。とりわけ、モアレは観察した液晶パネルの全面に強く発生した。これは、上述した「素抜け光」と「反射光」とによるモアレを抑制できなかったためであると考えられる。また、参考例１では、光吸収部６１ａの幅の広い側が出光側であるため、「反射光」が拡散するように作用するため、モアレが発生しなかったと考えられる。参考例２についても、光吸収部６１ａと光透過部６１ｂとの界面が反射面を形成しなかったため、「反射光」が生じず、モアレが発生しなかったと考えられる。

【符号の説明】

【0075】

１ 液晶表示装置
１０ 光源
２０ 液晶パネル
２１ 上偏光板
２２ 液晶層
２３ 下偏光板
２５ 表示面
３０ 光学部材
４０ 光学シート
４１ 光学要素層
４１ａ 単位光学要素
４２ 基材層
６０ ルーバーフィルム
６１ ルーバー層
６１ａ 光吸収部
６１ｂ 光透過部
６２ 基材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】