JP2004302329A

JP2004302329A - 光学シート

Info

Publication number: JP2004302329A
Application number: JP2003097660A
Authority: JP
Inventors: Makoto Honda; 本田　　誠
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】複数の角度で入光する光をシート面に対して略垂直な光として出光させる光学シートにおいて、殆ど損失光を生じさせることのない高効率の光学シートを提供すること。
【解決手段】シート状の透明基材１２の入光面側に、切断面が略三角形を呈する柱状レンズ１３を互いに平行となるように複数配設して光学シート１１を構成し、柱状レンズ１３の長手方向に垂直な方向の切断面形状を、底辺を透明基材１２側に向けた鋭角略二等辺三角形とした。
また、シート状の透明基材１２の入光面側に、多角錐形状の錐状レンズ３３を複数配設して光学シート３１を構成し、錐状レンズ３３の斜面を鋭角略二等辺三角形とした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の角度で入光する光をシート面に対して略垂直な光として出光させる光学シートに関するもので、例えばＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）等のバックライト用の光路調整用光学シートとして好適に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
複数の光源からの照射光を特定方向の光に調整するプリズムシートが一般に知られている。このプリズムシートは、例えば、液晶テレビ等のＬＣＤのバックライトの構成部材として用いられ、複数の光源からの照射光を略垂直光に調整して液晶表示素子に供給し、ＬＣＤの垂直方向輝度を向上するという機能を果たす。
【０００３】
このようなプリズムシートは、例えば、シート状の基板の出光面側に複数の直角プリズムを備えて構成される。そして、プリズムシートと、プリズムシートの入光面側に配置される反射板と、プリズムシートと反射板との間に配置される複数の光源と、でバックライトが構成される。
【０００４】
このように構成されるバックライトにおいて、光源からプリズムシートに向けて照射される光は、先ず、平坦に形成された入光面から入光し、一方のプリズム面で反射された後に、更に他方のプリズム面で反射され、入光面側に出光される。次いで、プリズムシートから入光面側に出光された光は、反射板で反射されて再びプリズムシートに入光する。このように、光源から照射される光は、プリズムシートと反射板との間で反射を繰り返し、プリズム面に臨界角以下で入射したときに、当該プリズム面で屈折透過されてプリズムシートに略垂直な光として出光される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のプリズムシートにおいては次のような問題が生じる。即ち、上記従来のプリズムシートは、光源から照射される光をプリズムシートと反射板との間で繰り返して反射させた後に出光面側に出光させるので、光源から照射され出光面側に出光されるまでの光路が長くなり、しかも反射板で反射される際に一部の光が吸収されるため、多くの損失光を生じさせていた。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みて為されたもので、その課題とするところは、複数の角度で入光する光をシート面に対して略垂直な光として出光させる光学シートにおいて、殆ど損失光を生じさせることのない、高効率の光学シートを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の光学シートは、シート状の透明基材と、透明基材１２の一方の表面側に互いに平行となるように複数配説された切断面が略三角形を呈する柱状レンズと、を備え、透明基材の一方の表面側から入光する光を柱状レンズで屈折又は／及び反射して透明基材の他方の表面側に出光する光学シートであって、柱状レンズの長手方向に垂直な方向の切断面形状が底辺を透明基材側に向けた鋭角略二等辺三角形となるように構成される（請求項１）。
【０００８】
これによれば、光学シートの入光面（透明基板の一方の表面）から入光する光の多くを柱状レンズの斜面（切断面における略二等辺三角形の斜辺を含む面）で複数回反射させた後に出光させるので、シート面に対して略垂直な光として出光させることができ、この際、入光面から入光する光を、再び入光面より出光させることなく出光面側に出光させるので、殆ど損失光を生じさせることがなく高効率で光を出光させることができる。
【０００９】
なお、略二等辺三角形とは二つの斜面が線対象となるように形成された略三角形をいい、略三角形は斜面が直線で形成されるもののみでなく、折線又は曲線で形成されるものも含む意である。また、シート面に対して略垂直な光とは、シート面に対し垂直、及び垂直に近い光を含む意であり、即ち、シート面に対して垂直な方向を中心として所定角度内となる光をいう。
【００１０】
この光学シートにおいて、柱状レンズの切断面形状である鋭角略二等辺三角形の頂角を４０°未満とすることが良い（請求項２）。
【００１１】
これによれば、光学シートの入光面から入光する光を柱状レンズの斜面でより多くの回数反射させることができ、シート面に対してより垂直に近い光として出光させることができる。なお、より好ましくは頂角を３０°未満とすることが良い。また、柱状レンズの幅が狭くなると製造が困難となり、また取り扱い時においても破損等の不具合が生じ易いため、頂角を１０°以上、より好ましくは１５°以上にすると良い。
【００１２】
これらの光学シートにおいて、柱状レンズの切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺は少なくとも１以上の屈曲点を有する折線で形成され、折線は透明基材に近づくに連れて鋭角略二等辺三角形の幅を広げる方向に屈曲させることが良い（請求項３）。
【００１３】
これによれば、多くの光が最終的に反射される領域である、柱状レンズの基端側に位置する斜面を緩斜面（傾斜角度が小さい斜面）で形成することができ、当該緩斜面で光を反射させることにより垂直方向に一層近づけて光を出光することができる。なお、柱状レンズの先端側に位置する斜面は急斜面（傾斜角度が大きい斜面）であるので、前述した、柱状レンズの斜面でより多くの回数反射させるという作用も同時に奏することができる。
【００１４】
これらの光学シートにおいて、柱状レンズの切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺は曲線で形成され、曲線は透明基材に近づくに連れて鋭角略二等辺三角形の幅を広げる方向に湾曲させることが良い（請求項４）。
【００１５】
これによれば、多くの光が最終的に反射される領域である、柱状レンズの基端側に位置する斜面を緩斜面（傾斜角度が小さい斜面）に近い曲面で形成することができ、当該緩斜面に近い曲面で光を反射させることにより垂直方向に一層近づけて光を出光することができる。なお、柱状レンズの先端側に位置する斜面は急斜面（傾斜角度が大きい斜面）に近い曲面であるので、前述した、柱状レンズの斜面でより多くの回数反射させるという作用も同時に奏することができる。
【００１６】
これらの光学シートにおいて、複数配設された柱状レンズは互いに合同又は相似であることが良い（請求項５）。
【００１７】
これによれば、光学シートの全領域において、ほぼ同様の角度分布で光を出光させることができ、出光される光を全体として観察したときに、均一性の高い光とすることができる。
【００１８】
これらの光学シートにおいて、透明基材は光を拡散する光拡散要素を備えることが良い（請求項６）。
【００１９】
これによれば、柱状レンズでシート面にシート面に対して略垂直な光群に調整された後に、当該光群を光拡散要素で拡散して、光群内での偏りを小さくすることができ、出光される光を全体として観察したときに、より均一性の高い光とすることができる。
【００２０】
これらの光学シートにおいて、柱状レンズは紫外線硬化型樹脂で成形されることが良い（請求項７）。
【００２１】
これによれば、鋭角である柱状レンズの形状が再現性良く製造され、高精度の光学シートとなる。
【００２２】
上記の課題を解決するため、本発明の光学シートは、シート状の透明基材と、透明基材の一方の表面側に底面を透明基材側に向けて複数配設された円錐形状の錐状レンズと、を備え、透明基材の前記一方の表面側から入光する光を錐状レンズで屈折又は／及び反射して透明基材の他方の表面側に出光する光学シートにおいて、錐状レンズの円錐の回転軸を含んだ切断面形状が底辺を透明基材側に向けた鋭角略二等辺三角形で構成される（請求項８）。
【００２３】
これによれば、光学シートの入光面から入光する光の多くを錐状レンズの斜面（切断面における略二等辺三角形の斜辺を含む面）で複数回反射させた後に出光させるので、シート面に対して略垂直な光として出光させることができ、この際、入光面から入光する光を、再び入光面より出光させることなく出光面側に出光させるので、殆ど損失光を生じさせることがなく高効率で光を出光させることができる。
【００２４】
この光学シートにおいて、錐状レンズの切断面形状である鋭角略二等辺三角形の頂角を４０°未満とすることが良い（請求項９）。
【００２５】
これによれば、光学シートの入光面（透明基板の一方の表面）から入光する光を錐状レンズの斜面でより多くの回数反射させることができ、シート面に対してより垂直に近い光として出光させることができる。なお、より好ましくは頂角を３０°未満とすることが良い。また、錐状レンズの先鋭になると製造が困難となり、また取り扱い時においても破損等の不具合が生じ易いため、頂角を１０°以上、より好ましくは１５°以上にすると良い。
【００２６】
これらの光学シートにおいて、錐状レンズの切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺は少なくとも１以上の屈曲点を有する折線で形成され、折線は透明基材に近づくに連れて三角形の幅を広げる方向に屈曲させることが良い（請求項１０）。
【００２７】
これによれば、多くの光が最終的に反射される領域である、錐状レンズの基端側に位置する斜面を緩斜面（傾斜角度が小さい斜面）で形成することができ、当該緩斜面で光を反射させることにより垂直方向に一層近づけて光を出光することができる。なお、錐状レンズの先端側に位置する斜面は急斜面（傾斜角度が大きい斜面）であるので、前述した、柱状レンズの斜面でより多くの回数反射させるという作用も同時に奏することができる。
【００２８】
これらの光学シートにおいて、錐状レンズの切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺は曲線で形成され、曲線は透明基材に近づくに連れて三角形の幅を広げる方向に湾曲させることが良い（請求項１１）。
【００２９】
これによれば、多くの光が最終的に反射される領域である、錐状レンズの基端側に位置する斜面を緩斜面（傾斜角度が小さい斜面）に近い曲面で形成することができ、当該緩斜面に近い曲面で光を反射させることにより垂直方向に一層近づけて光を出光することができる。なお、錐状レンズの先端側に位置する斜面は急斜面（傾斜角度が大きい斜面）に近い曲面であるので、前述した、柱状レンズの斜面でより多くの回数反射させるという作用も同時に奏することができる。
【００３０】
これらの光学シートにおいて、複数配設された錐状レンズは互いに合同又は相似であることが良い（請求項１２）。
【００３１】
これによれば、光学シートの全領域において、ほぼ同様の角度分布で光を出光することができ、出光される光を全体として観察したときに、均一性の高い光とすることができる。
【００３２】
これらの光学シートにおいて、透明基材は光を拡散する光拡散要素を備えることが良い（請求項１３）。
【００３３】
これによれば、錐状レンズでシート面にシート面に対して略垂直な光群に調整された後に、当該光群を光拡散要素で拡散して、光群内での偏りを小さくすることができ、出光される光を全体として観察したときに、より均一性の高い光とすることができる。
【００３４】
これらの光学シートにおいて、錐状レンズは紫外線硬化型樹脂で成形されることが良い（請求項１４）。
【００３５】
これによれば、先鋭な錐状レンズの形状が再現性良く製造され、高精度の光学シートとなる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明を液晶表示装置のバックライトの一部を構成する光学シートに適用した実施形態である。
【００３７】
１．第１実施形態
１）光学シートの構成
図１は本発明の第１実施形態に係る光学シート１１の基本構成を模式的に示した斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ’断面図である。
【００３８】
図１及び図２に示すように、光学シート１１は、シート状の透明基材１２と、透明基材１２の一方（図１の上側）の表面に配列された複数の柱状レンズ１３と、を備えて構成される。光学シート１１の大きさは、液晶表示装置の大きさによって異なるが、例えば、縦１５０〜７６５ｍｍ×横２００〜１０２０ｍｍ×厚さ１〜３ｍｍ程度である。
【００３９】
透明基材１２は、厚さ１〜３ｍｍ程度のシート状に形成された透明の基材である。透明基材１２は、例えば、アクリル系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等で形成される。
【００４０】
柱状レンズ１３は、長手方向に垂直な切断面の形状が二等辺三角形となる柱状のレンズであり、当該二等辺三角形の底辺を含む面（以下、底面と称する。）を透明基材１２側に向けて互いに平行となるように複数配設される。柱状レンズ１３は、例えば、アクリル系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等で形成される。
【００４１】
また、柱状レンズ１３は、長手方向に垂直な切断面における二等辺三角形の頂角αを鋭角、望ましくは４０°未満、更に望ましくは３０°未満として形成される。
【００４２】
また、柱状レンズ１３のレンズピッチＰは、ＬＣＤ等のマトリックス映像とのモワレを防止するためにマトリックス映像の映像ピッチＤとの関係で次のいずれかを満たすように定めると良い。即ち、▲１▼（Ｄ／Ｐ）＝２／（２ｎ＋１）又は（Ｄ／Ｐ）＝（２ｎ＋１）／２（但し、ｎは自然数）、或いは▲２▼（Ｄ／Ｐ）＞３．５又は（Ｐ／Ｄ）＞３．５、より望ましくは（Ｄ／Ｐ）＞４．５又は（Ｐ／Ｄ）＞４．５のいずれかを満たすようにレンズピッチＰを定めればよい。
【００４３】
２）光学シートの製造方法
次に、光学シート１１の製造方法の一例について説明する。ここでは、柱状レンズ１３の形成に紫外線硬化型樹脂を用いて、所謂２Ｐ法により光学シート１１を製造する場合について説明する。
【００４４】
先ず、柱状レンズ１３の形状に対応した成形型にロールコート法、グラビア法、ディスペンサー法、ダイコート法等により紫外線硬化樹脂を充填し、次いで、成形型に充填した紫外線硬化樹脂上に透明基材を積層し、加圧ローラで加圧して紫外線硬化型樹脂と透明基材とを密着させる。次いで、透明基板上から紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させる。最後に、硬化した紫外線硬化樹脂を成形型から離型して光学シート１１を完成する。このように製造された光学シート１１は、必要に応じて所定の寸法に裁断され、バックライト用の光学シート１１として使用される。
【００４５】
以上の紫外線硬化型樹脂を用いた２Ｐ法によれば、柱状レンズ１３の頂角αが鋭角に形成された光学シート１１を再現性良く製造することが可能となる。
【００４６】
なお、光学シート１１の製造は、上述した紫外線硬化型樹脂を用いた２Ｐ法に限られることなく、アクリル系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等の樹脂素材を用いて、▲１▼光学シート１１に対応する成形型にモノマー状態の樹脂素材を充填して重合硬化させ、その後離型する方法（キャスティング法）や、▲２▼同様の成形型に加熱した樹脂素材を充填し加圧して成形した後に離型する方法（熱プレス法）等により製造することができる。
【００４７】
３）光学シートの働き
以上のように構成された光学シート１１は、バックライト用の光学シート１１として使用される。図３は、光学シート１１を用いてバックライトを構成した構成例を模式的に示した図である。
【００４８】
図３に示すように、光学シート１１は、柱状レンズ１３が配設された面（入光面）側に複数配置された線状の光源Ｓと共にバックライトＢＬを構成する。
【００４９】
以下、バックライトＢＬにおける光学シート１１の役割について図４を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、光源Ｓからの光Ｌの進行方向と光学シート１１の垂直方向Ｐとの為す角度を光Ｌの進行角δと称して説明する（他の実施形態についても同様とする。）。
【００５０】
先ず、図４（Ａ）に示すように、光源Ｓから光学シート１１に向かって照射される光Ｌの内、光学シート１１に小さい進行角δ１（例えば、５０°未満）で入光する光Ｌ１は、柱状レンズ１３ｉの一方の斜面１３１ｉａから入光し、その後他方の斜面１３１ｉｂで反射され、再び一方の斜面１３１ｉａに到達して当該斜面１３１ｉａで反射される。このように、光学シート１１に小さい進行角δ１で入光する光Ｌ１は、一方の斜面１３１ｉａから入光した後に、両斜面１３１ｉｂ，１３１ｉａで数回（図４（Ａ）では３回）反射された後に、光学シート１１から出光される。
【００５１】
このとき、図４（Ｂ）に示すように、斜面１３１ｉで反射された後の光Ｌ１の進行角δａは反射前の進行角δｂに対して頂角αだけ小さくなる。即ち、光Ｌ１は、斜面１３１ｉで反射される度に進行角δを頂角αだけ小さくしてゆき、その結果、小さい進行角δの光として光学シート１１から出光される（即ち、垂直方向Ｐに近い方向の光として光学シート１１から出光される）。
【００５２】
次に、図５（Ａ）に示すように、光源Ｓから光学シート１１に向かって照射される光Ｌの内、光学シート１１に大きい進行角δ２（例えば、５０度°以上）で入光する光Ｌ２は、先ず柱状レンズ１３ｉの一方の斜面１３１ｉａから入光し、その後他方の斜面１３１ｉｂで屈折して透過され、隣の柱状レンズ１３ｉｉにその一方の斜面１３１ｉｉａから再び入光する。このとき、図５（Ｂ）に示すように、始めに入光する柱状レンズ１３ｉから出光される光（つまり隣の柱状レンズ１３ｉｉに入光する光）の進行角δｃは、始めの柱状レンズ１３ｉに入光する光の進行角δｄより小さくなる。したがって、このように光学シート１１に大きい進行角δ２で入光する光Ｌ２は、柱状レンズ１３を透過して進行角δを小さくし、隣の柱状レンズ１３に入光するという工程を、光Ｌ２の進行角δが所定の角度以下になるまで繰り返し、所定の角度以下となった後は、前述した光学シート１１に小さい進行角δ１で入光する光Ｌ１と同様の光路をとり、小さい進行角δの光として光学シート１１から出光される（即ち、垂直方向Ｐに近い方向の光として光学シート１１から出光される）。なお、ここで言う所定の角度とは、その進行角δで一方の斜面１３１ａから入光した光が他方の斜面１３１ｂで全反射するために必要な最大の進行角δである。
【００５３】
このように、光学シート１１は、入光する光Ｌの進行角δに拘わらず（小さい進行角δ１であっても、大きい進行角δ２であっても）、垂直方向Ｐと近い進行方向の光Ｌとして出光させることができる。
【００５４】
また、柱状レンズ１３の切断面の形状を二等辺三角形としたので、一方の斜面１３１ａから入光する光Ｌであっても、他方の斜面１３１ｂから入光する光Ｌであっても、同様の経路で光Ｌを出光させることができ、したがって、複数の光源Ｃからの光Ｌを偏りなく垂直方向Ｐに近い光Ｌといて出光することができる。
【００５５】
更に、柱状レンズ１３の切断面における二等辺三角形の頂角αを鋭角としたので、光源Ｓから照射される光Ｌを斜面１３１で反射させる回数を増すことができ、したがって、光Ｌを垂直方向Ｐに近づけて出光させることができる。なお、頂角αを４０°未満、より望ましくは３０°未満とすることで、確実に垂直方向Ｐに近づけて光Ｌを出光することができる。
【００５６】
更に、光学シート１１は、光源Ｓから照射され入光面から入光した光を、再び光源Ｓ側に出光させることなく、その全てを出光面側から出光させるので、損失光を生じさせることがない。
【００５７】
このように構成されたバックライトＢＬは、図３に示すように、バックライトＢＬの光学シート１１の出光面側に配置された液晶表示素子ＬＣを照射して、液晶表示素子ＬＣで形成される画像を観察者に提供する。この際、前述のとおり、光学シート１１は光源Ｓからの光を垂直方向Ｐに近づけて出光させるので、観察者は液晶表示素子ＬＣの画像を高輝度で観察することができる。
【００５８】
２．第２実施形態
第２実施形態に係る光学シート２１は、第１実施形態に係る光学シート１１の柱状レンズ１３の形状を変更した柱状レンズ２３を有し、更に、透明基材１２に拡散剤２４を分散させて形成したものである。なお、以下の説明において、第１実施形態に係る光学シート１１と同一の要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略するものとする。
【００５９】
１）光学シートの構成
図６は本発明の第２実施形態に係る光学シート２１の基本構成を模式的に示した断面図である。
【００６０】
図６に示すように、透明基材１２には拡散剤２４が分散される。拡散剤２４は、本発明の拡散要素を構成し、透明基材１２と異なる屈折率の実質的に透明な材料で形成される。拡散剤２４の形状は、例えば、球状体、多角面体など特に制限されないが、通常は球状体である。また、拡散剤２４の大きさも、特に制限されないが、通常は、直径１〜２０μｍである。更に、透明シート２と拡散剤２４の屈折率差は、０．０１以上、より望ましくは０．０２以上とすることが良い。
【００６１】
又、透明基材１２の厚さ方向全域に拡散剤２４を分散させるのではなく、例えば、拡散剤２４を分散させない領域を間に残して、当該領域を拡散剤２４を分散させた領域で挟み込むようにしても良い。これによれば、シンチレーションや柱状レンズ２３と液晶表示素子ＬＣとのモワレを回避することができる。
【００６２】
柱状レンズ２３は、長手方向に垂直な切断面の形状が略二等辺三角形となる柱状のレンズであり、底面を透明基材１２側に向けて互いに平行となるように複数配設される。そして、柱状レンズ２３の長手方向切断面における略二等辺三角形の斜辺は屈曲点Ｔを有する折線で形成され、この折線は透明基材１２に近づくに連れて略二等辺三角形の幅を広げる方向に屈曲して形成される。即ち、柱状レンズ２３の斜面は、柱状レンズ２３の先端側に位置する急斜面２３１と、起端側に位置する緩斜面２３２とで形成される。
【００６３】
なお、柱状レンズ２３は、長手方向に垂直な切断面における二等辺三角形の頂角αを鋭角、望ましくは４０°未満、更に望ましくは３０°未満として形成される点は、第１実施形態の柱状レンズ１３と同様である。
【００６４】
２）光学シートの製造方法
光学シート２１は、第１実施形態と同様に、紫外線硬化型樹脂を用いた２Ｐ法により製造することができる。そして、この紫外線硬化型樹脂を用いた２Ｐ法によれば、頂角αが鋭角に形成された錐状レンズ３３を再現性良く成形することが可能となる。
【００６５】
なお、第１実施形態と同様に、キャスティング法や熱プレス法等により光学シート２１を製造することも可能である。
【００６６】
３）光学シートの働き
以上のように構成された光学シート２１は、第１実施形態と同様に、バックライト用の光学シート２１として使用される。そして、光学シート２１は、入光面側に複数配置された線状の光源Ｓと共にバックライトＢＬを構成する。
【００６７】
バックライトＢＬにおける光学シート２１の役割については、基本的に第１実施形態と同様であるので、以下に第１実施形態と異なる役割（作用効果）について説明する。
【００６８】
光学シート２１においても、光源Ｓから光学シート２１に向かって照射される光Ｌの内、光学シート２１に小さい進行角δ１で入光する光Ｌ１を、斜面２３１，２３２で数回反射させた後に出光させる。また、光学シート２１に大きい進行角δ２で入光する光Ｌ２を、柱状レンズ２３ｉを透過させて進行角δを小さくし、隣の柱状レンズ２３ｉｉに入光させることを繰り返して、所定の角度以下で光Ｌ２が入光する最終の柱状レンズ２３ｊにおいて、斜面２３１，２３２で反射させて出光させる。
【００６９】
このとき、光学シート２１は、小さい進行角δ１で入光する光Ｌ１であっても、大きい進行角δ２で入光する光Ｌ２であっても、その大部分の光Ｌを、柱状レンズ２３の起端側に位置する緩斜面２３２で最終的に反射させて出光させる。そして、前述したように斜面で反射された後の光Ｌの進行角δは反射前の進行角δに対して頂角αだけ小さくなり、また、緩斜面２３２における仮想頂角βは、柱状レンズ２３の頂角αに比べて大きくなるので、緩斜面２３２で反射された後の光Ｌの進行角δをより小さくすることができる（図７）。したがって、光学シート２１は、入光する光Ｌを、より垂直方向Ｐと近い進行方向の光Ｌとして出光させることができる。
【００７０】
また、光学シート２１は、柱状レンズ２３で垂直方向Ｐと近い進行方向となるよう調整された光Ｌを、透明基材１２に分散させた拡散剤２４で拡散して、垂直方向Ｐと近い進行方向を保った状態でより滑らかな光として出光させることができる。したがって、観察者は、光学シート２１から出光される光を全体として観察したときに、より均一性の高い光として観察することができる。
【００７１】
４）変形例
柱状レンズ２３の長手方向切断面における略二等辺三角形の斜辺を２以上の屈曲点Ｔを有する折線で形成することもできる（図８（Ａ））。
【００７２】
また、柱状レンズ２３の長手方向切断面における略二等辺三角形の斜辺を、折線に替えて曲線で形成することもできる（図８（Ｂ））。この曲線は、透明基材１２に近づくに連れて鋭角略二等辺三角形の幅を広げる方向に湾曲させて形成される。
【００７３】
光学シート２１を以上のように構成した場合であっても、上述した光学シート２１の作用効果を奏することができる。
【００７４】
更に、拡散剤２４に替えて、レンチキュラーレンズ、ハエの目レンズ等、他の公知の拡散要素を用いることができる。
【００７５】
３．第３実施形態
第３実施形態に係る光学シート３１は、第１実施形態に係る光学シート１１の柱状レンズ１３を錐状レンズ３３に変更して形成したものである。なお、以下の説明において、第１実施形態に係る光学シート１１と同一の要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略するものとする。
【００７６】
１）光学シートの構成
図９は本発明の第３実施形態に係る光学シート３１の基本構成を模式的に示した斜視図であり、図１０（Ａ）は図９の部分拡大図である。なお、以下の説明において、第１実施形態に係る光学シート１１と同一の要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略するものとする。
【００７７】
図９及び図１０（Ａ）に示すように、光学シート３１は、シート状の透明基材１２と、透明基材１２の一方の表面に底面を透明基材１２側に向けて複数配設された円錐形状の錐状レンズ３３と、を備えて構成される。光学シート３１は、第１実施形態と同様に、例えば、縦１５０〜７６５ｍｍ×横２００〜１０２０ｍｍ×厚さ１〜３ｍｍ程度の大きさに形成される。
【００７８】
錐状レンズ３３は、円錐形状のレンズであり、当該円錐形状の底面を透明基材１２側に向け、且つ、隣り合う錐状レンズ３３が互いに接するようにして、透明基材１２の表面に複数配設される。錐状レンズ３３は、例えば、アクリル系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等で形成することができる。
【００７９】
また、錐状レンズ３３は、円錐の回転軸を含んだ切断面３３２が二等辺三角形で形成され、更に、頂角γが鋭角、望ましくは４０°未満、更に望ましくは３０°未満となるように形成される。
【００８０】
また、図１０（Ｂ）に示すように、複数の錐状レンズ３３を、その裾部Ｕ（錐状レンズ３３の底面側の部分）が互いに重なり合うように透明基材１２の表面に配設して、光学シート３１’を構成してもよい。
【００８１】
２）光学シートの製造方法
光学シート３１は、第１実施形態と同様に、紫外線硬化型樹脂を用いた２Ｐ法により製造することができる。そして、この紫外線硬化型樹脂を用いた２Ｐ法によれば、先端が先鋭である錐状レンズ３３を再現性良く成形することが可能となる。
【００８２】
なお、第１実施形態と同様に、キャスティング法や熱プレス法等により光学シート３１を製造することも可能である。
【００８３】
３）光学シートの働き
以上のように構成された光学シート３１は、第１実施形態と同様に、バックライト用の光学シート３１として使用される。そして、光学シート３１は、入光面側に複数配置された点状の光源Ｒと共にバックライトＢＬを構成する（図１１）。
【００８４】
この場合のバックライトＢＬにおける光学シート３１の役割は、基本的に第１実施形態に係る光学シート１１の役割と同様であり、光学シート１１では、主に、柱状レンズ１３の長手方向に垂直な平面において光Ｌの光路を調整するものであるのに対し、光学シート３１では、主に、図１０（Ａ）に示す錐状レンズ３３の円錐の回転軸を含む平面３３２において光Ｌの光路を調整するものである。
【００８５】
したがって、錐状レンズ３３の円錐の回転軸を含む任意の平面３３２における光Ｌの挙動は、それぞれ、第１実施形態に係る光学シート１１の柱状レンズ１３の長手方向に垂直な平面における光Ｌの挙動と同様であり、光学シート３３からは垂直方向Ｐに近い光Ｌとして出光される。
【００８６】
このように、光学シート３１は、その斜面３３１の任意の地点に入光する光Ｌを、当該地点及び円錐の回転軸を含む平面内において第１実施形態と同様の作用により出光させるので、何れの入射角で入光する光Ｌも垂直方向Ｐと近い進行方向の光Ｌとして出光させることができる。
【００８７】
また、錐状レンズ３３の平面３３２を二等辺三角形としたので、複数の光源Ｒからの光Ｌを偏りなく垂直方向Ｐに近い光Ｌといて出光することができる。
【００８８】
更に、錐状レンズ３３の平面３３２の頂角γを鋭角としたので、光源Ｒから照射される光Ｌを斜面３３１で反射させる回数を増すことができ、したがって、光Ｌを垂直方向Ｐに近づけて出光させることができる。なお、頂角γを４０°未満、より望ましくは３０°未満とすることで、確実に垂直方向Ｐに近づけて光Ｌを出光することができる。
【００８９】
更に、光学シート３１は、光源Ｒから照射され入光面から入光した光を、再び光源Ｒ側に出光させることなく、その全てを出光面側から出光させるので、損失光を生じさせることがない。
【００９０】
このように構成されたバックライトＢＬは、バックライトＢＬの光学シート３１側に配置された液晶表示素子ＬＣを照射して、液晶表示素子ＬＣで形成される画像を観察者に提供する。この際、前述のとおり、光学シート３１は光源Ｒからの光を垂直方向Ｐに近づけて出光させるので、観察者は液晶表示素子ＬＣの画像を高輝度で観察することができる。
【００９１】
４）変形例
錐状レンズ３３の円錐の回転軸を含んだ切断面形状である略二等辺三角形の斜辺を１又は２以上の屈曲点Ｔを有する折線で形成することもでき（図１２（Ａ），（Ｂ））。
【００９２】
また、錐状レンズ３３の円錐の回転軸を含んだ切断面形状である略二等辺三角形の斜辺を、折線に替えて曲線で形成することもできる（図１２（Ｃ））。この曲線は、透明基材１２に近づくに連れて鋭角略二等辺三角形の幅を広げる方向に湾曲させて形成される。
【００９３】
更に、これらの錐状レンズ３３を、その裾部が互いに重なり合うように透明基材１２の表面に配設してもよい。
【００９４】
光学シート３１を以上のように構成した場合であっても、上述した光学シート３１の作用効果を奏することができる。
【００９５】
また、第２実施形態の光学シート２１と同様に、透明基材１２に拡散剤２４を分散させることもできる。この場合も、第２実施形形態で示した拡散剤２４による作用効果を合わせて奏することが可能となる。
【００９６】
更に、錐状レンズ３３を三角錐、四角錐、六角錐、八角錐等の多角錐で形成することもできる。
【００９７】
３．他の実施形態
以上では、本発明を液晶表示装置のバックライトの一部を構成する光学シートに適用した実施形態について説明したが、これに限られること無く、例えば、本発明を建物の天窓に貼付される光学シートにも適用できる。
【００９８】
この場合、図１３に示すように、建物の天窓Ｗに光学シート１１（２１，３１）を貼付すれば、時刻とともに太陽Ｑの位置が移動して天窓Ｗへの太陽光Ｌの照射角度が変化した場合でも、光学シート１１（２１，３１）の作用により天窓Ｗに垂直な方向に近づけて太陽光を住宅内へ入光することができる。したがって、太陽Ｑが天窓Ｗに対して斜め方向に位置する時間帯においても、太陽光Ｌが居住空間（天窓Ｗに対して垂直方向に位置する空間）を照らすようにすることが可能となる。
【００９９】
また、本発明の光学シート１１（２１，３１）をビニールハウスや太陽電池の表面シート等に適用した場合も同様の効果を得ることができる。
【０１００】
更に、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、様々に変形又は変更することが可能である。
【０１０１】
【実施例】
頂角２０°の柱状レンズを０．０６ｍｍピッチで成形するための成形金型に屈折率１．４８のエポキシアクリレート系の紫外線硬化型樹脂をディスペンサーにて塗布した後、屈折率１．４９のアクリル樹脂に屈折率１．６、１０μｍ径の架橋スチレンビーズを５％添加した２ｍｍ厚の透明基板を積層し、加圧ロールにて透明基板上から紫外線硬化型樹脂をならしながら脱泡し、その後、紫外線を照射して７００ｍｍ×１０００ｍｍ×２．２ｍｍの光学シートを得た。
【０１０２】
このように形成した光学シートの入光面（柱状レンズを備えた面）側に、線状光源をその長手方向が柱状レンズの長手方向と平行となるように５０ｍｍピッチで配列した。そして、線状光源から光学シートに向かって光を照射し、光学レンズから出光される光を光学レンズの出光面に垂直な方向から観察したところ、全面において明るい光を観察することができた。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、透明基材の入光面側の表面に複数配設した柱状レンズの長手方向に垂直な方向の切断面形状を、底辺を透明基材側に向けた鋭角略二等辺三角形となるように光学シートを構成したので、光学シートの入光面から入光する光の多くを柱状レンズの斜面で複数回反射させてシート面に対して略垂直な光として出光させることができ、この際、入光面から入光する光を、再び入光面より出光させることなく出光面側に出光させるので、殆ど損失光を生じさせることがなく高効率で光を出光することができる（請求項１）。
【０１０４】
また、透明基材の入光面側の表面に複数配設した錐状レンズの円錐の回転軸を含んだ切断面形状が鋭角略二等辺三角形となるように光学シートを構成したので、光学シートの入光面から入光する光の多くを錐状レンズの斜面で複数回反射させてシート面に対して略垂直な光として出光させることができ、この際、入光面から入光する光を、再び入光面より出光させることなく出光面側に出光させるので、殆ど損失光を生じさせることがなく高効率で光を出光することができる（請求項８）。
【０１０５】
また、柱状レンズ又は錐状レンズの切断面形状である鋭角略二等辺三角形の頂角を４０°未満としたので、光学シートの入光面から入光する光の多くを柱状レンズの斜面でより多くの回数反射させることができ、シート面に対してより垂直に近い光として出光させることができる（請求項２、請求項９）。
【０１０６】
また、柱状レンズ又は錐状レンズの切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺を、透明基材に近づくに連れて鋭角略二等辺三角形の幅を広げる方向に屈曲する折線で形成したので、多くの光が最終的に反射される領域である、柱状レンズ又は錐状レンズの基端側に位置する斜面を緩斜面で形成することができ、当該緩斜面で光を反射させることにより垂直方向に一層近づけて光を出光することができる（請求項３、請求項１０）。
【０１０７】
また、柱状レンズ又は錐状レンズの切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺を、透明基材に近づくに連れて鋭角略二等辺三角形の幅を広げる方向に湾曲させた曲線で形成したので、多くの光が最終的に反射される領域である、柱状レンズ又は錐状レンズの基端側に位置する斜面を緩斜面に近い曲面で形成することができ、当該緩斜面に近い曲面で光を反射させることにより垂直方向に一層近づけて光を出光することができる（請求項４、請求項１１）。
【０１０８】
また、複数配設された柱状レンズ、又は錐状レンズを互いに合同又は相似に形成したので、光学シートの全領域において、ほぼ同様の角度分布で光を出光することができ、出光される光を全体として観察したときに、均一性の高い光とすることができる（請求項５、請求項１２）。
【０１０９】
また、透明基材に光拡散要素を備えたので、柱状レンズ又は錐状レンズでシート面にシート面に対して略垂直な光群に調整された後に、当該光群を光拡散要素で拡散して、光群内での偏りを小さくすることができ、出光される光を全体として観察したときに、より均一性の高い光とすることができる（請求項６、請求項１３）。
【０１１０】
また、柱状レンズ又は錐状レンズは紫外線硬化型樹脂で成形したので、鋭角である柱状レンズの頂角、又は先鋭な錐状レンズの形状が再現性良く製造され、高精度の光学シートとなる（請求項７、請求項１４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１実施形態に係る光学シートの基本構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図３は第１実施形態に係る光学シートを用いたバックライトを説明する図である。
【図４】図４（Ａ）は第１実施形態に係る光学シートに小さい進行角で入光した光の挙動を説明する図であり、（Ｂ）は当該光の挙動における進行角について説明する図である。
【図５】図５（Ａ）は第１実施形態に係る光学シートに大きい進行角で入光した光の挙動を説明する図であり、（Ｂ）は当該光の挙動における進行角について説明する図である。
【図６】図６は第２実施形態に係る光学シートの基本構成を模式的に示した断面図である。
【図７】図７は第２実施形態に係る光学シートにおける光の挙動を説明する図である。
【図８】図８（Ａ）は第２実施形態に係る光学シートの柱状レンズの切断面における斜辺を２以上の屈曲点を有する折線で形成した場合を示す断面図であり、（Ｂ）は同じく斜辺を曲面で形成した場合を示す断面図である。
【図９】図９は第３実施形態に係る光学シートの基本構成を模式的に示した斜視図である。
【図１０】図１０（Ａ）は図９の部分拡大図であり、図１０（Ｂ）は裾部が重なるように錘状レンズが配設された光学シートの部分拡大図である。
【図１１】図１１は第３実施形態に係る光学シート用いたバックライトを説明する図である。
【図１２】図１２（Ａ）は第３実施形態に係る光学シートの錐状レンズの斜面における斜辺を１つの屈曲点を有する折線で形成した場合を示す断面図であり、（Ｂ）は同じく斜辺を２つの屈曲点を有する折線で形成した場合を示す断面図であり、（Ｃ）は同じく斜辺を曲面で形成した場合を示す断面図である。
【図１３】図１３は本発明の光学シートを天窓用の光学シートとして用いた場合を示す図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１光学シート
１２透明基材
１３，２３柱状レンズ
２４拡散剤
３３錐状レンズ

Claims

シート状の透明基材と、
前記透明基材の一方の表面側に互いに平行となるように複数配設された切断面が略三角形を呈する柱状レンズと、を備え、
前記透明基材の前記一方の表面側から入光する光を前記柱状レンズで屈折又は／及び反射して前記透明基材の他方の表面側に出光する光学シートにおいて、
前記柱状レンズの長手方向に垂直な方向の切断面形状が底辺を前記透明基材側に向けた鋭角略二等辺三角形であることを特徴とする光学シート。
請求項１に記載の光学シートにおいて、
前記柱状レンズの前記切断面形状である鋭角略二等辺三角形の頂角が４０°未満であることを特徴とする光学シート。
請求項１又は２に記載の光学シートにおいて、
前記柱状レンズの前記切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺は少なくとも１以上の屈曲点を有する折線で形成され、前記折線は前記透明基材に近づくに連れて前記鋭角略二等辺三角形の幅を広げる方向に屈曲することを特徴とする光学シート。
請求項１又は２に記載の光学シートにおいて、
前記柱状レンズの前記切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺は曲線で形成され、前記曲線は前記透明基材に近づくに連れて前記鋭角略二等辺三角形の幅を広げる方向に湾曲することを特徴とする光学シート。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学シートにおいて、
前記複数配設された柱状レンズは互いに合同又は相似であることを特徴とする光学シート。
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学シートにおいて、
前記透明基材は光を拡散する光拡散要素を備えることを特徴とする光学シート。
請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学シートにおいて、
前記柱状レンズは紫外線硬化型樹脂で成形されることを特徴とする光学シート。
シート状の透明基材と、
前記透明基材の一方の表面側に底面を前記透明基材側に向けて複数配設された円錐形状の錐状レンズと、を備え、
前記透明基材の前記一方の表面側から入光する光を前記錐状レンズで屈折又は／及び反射して前記透明基材の他方の表面側に出光する光学シートにおいて、
前記錐状レンズの円錐の回転軸を含んだ切断面形状が底辺を前記透明基材側に向けた鋭角略二等辺三角形であることを特徴とする光学シート。
請求項８に記載の光学シートにおいて、
前記錐状レンズの前記切断面形状である鋭角略二等辺三角形の頂角が４０°未満であることを特徴とする光学シート。
請求項８又は９に記載の光学シートにおいて、
前記錐状レンズの前記切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺は少なくとも１以上の屈曲点を有する折線で形成され、前記折線は前記透明基材に近づくに連れて前記三角形の幅を広げる方向に屈曲することを特徴とする光学シート。
請求項８又は９に記載の光学シートにおいて、
前記錐状レンズの前記切断面形状である鋭角略二等辺三角形の斜辺は曲線で形成され、前記曲線は前記透明基材に近づくに連れて前記三角形の幅を広げる方向に湾曲することを特徴とする光学シート。
請求項８乃至１１の何れか一項に記載の光学シートにおいて、
前記複数配設された錐状レンズは互いに合同又は相似であることを特徴とする光学シート。
請求項８乃至１２の何れか一項に記載の光学シートにおいて、
前記透明基材は光を拡散する光拡散要素を備えることを特徴とする光学シート。
請求項８乃至１３の何れか一項に記載の光学シートにおいて、
前記錐状レンズは紫外線硬化型樹脂で成形されることを特徴とする光学シート。