JP2007148385A - バックライト装置、表示装置及び光学部材 - Google Patents

Abstract

【課題】正面斜め方向に出射される光を抑制し、かつ、高い正面輝度を有するバックライト装置を提供する。
【解決手段】本発明によるバックライト装置１０は、面光源上に敷設された光学部材１７を備える。光学部材１７は互いに並設された複数のシリンドリカルレンズＣＬ１を有するレンチキュラレンズシート１４と、レンチキュラレンズシート１４上に敷設され、互いに並設された複数のシリンドリカルレンズＣＬ２を有するレンチキュラレンズシート１５とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、バックライト装置、表示装置及び光学部材に関し、さらに詳しくは、表示装置に用いられるバックライト装置、バックライト装置を有する表示装置及びバックライト装置に使用される光学部材に関する。

液晶ディスプレイに代表される表示装置の分野では、正面輝度の向上が求められる。そのため、ディスプレイに利用されるバックライト装置には、輝度の角度分布を制御して正面輝度を向上する光学部材が敷設される。特許第３２６２２３０号（特許文献１）に開示されるように、一般的には、光学部材としてプリズムシートが使用される。

図２０に示すように、プリズムシート１００は互いに並設された複数のプリズムＰＬを有する。面光源からの拡散光Ｒ０はプリズムＰＬの側面ＢＰ０で屈折し、正面方向に偏向されて出射する。このように、プリズムシート１００は、拡散光を正面方向に偏向させることにより、ディスプレイの正面輝度を向上する。

しかしながら、プリズムシート１００は正面輝度を向上するものの、正面斜め方向の輝度も高くしてしまう。図２１中の実線は、プリズムＰＬが垂直方向（ディスプレイ画面の上下方向に相当）に並設されたプリズムシート１００の上下視野角の輝度角度分布（輝度の角度依存性）を示す。図２１を参照して、プリズムシート１００により上下視野角の±３０ｄｅｇ内の相対輝度は高くなるが、それとともに、正面斜め方向の視野角±８０ｄｅｇ付近で相対輝度がピークとなるサイドローブも形成される。図２１の実線に示す輝度角度分布は、視野角０ｄｅｇをピークとして視野角の広がりとともに徐々に輝度が低下する自然な輝度角度分布と異なり、不自然であるため、ディスプレイを見るユーザに違和感を与える場合がある。したがって、サイドローブを形成する光（以下、サイドローブ光という）の出射を抑え、サイドローブの発生を抑制する必要がある。
特表平１０−５０６５００号公報（特許文献２）では、隣り合うプリズム間の距離（プリズムピッチ）を小さくすることにより、サイドローブ光を低減できるとしているが、輝度角度分布の不自然さは依然として解消されていない。

さらに、プリズムＰＬの横断面は三角形であるため、製造時、搬送時、及びバックライト装置への敷設時にプリズムＰＬに疵がつきやすく、特にその頂点が破損しやすい。このような疵は、ディスプレイ上で輝点や暗点となりやすい。このような疵の発生を防止するため、表示装置に組み込む前のプリズムシート１００には、保護フィルムを敷設しなければならない。
特許第３２６２２３０号 特表平１０−５０６５００号公報

本発明の目的は、正面斜め方向に出射されるサイドローブ光を抑制し、かつ、高い正面輝度を有するバックライト装置を提供することである。

本発明の他の目的は、保護フィルムを必要としない光学部材を用いたバックライト装置を提供することである。

本発明の他の目的は、２軸方向の輝度角度分布を調整できるバックライト装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明によるバックライト装置は、面光源と、第１及び第２のレンチキュラレンズシートとを備える。第１のレンチキュラレンズシートは、面光源上に敷設され、互いに並設された複数の第１のシリンドリカルレンズを有する。第２のレンチキュラレンズシートは、第１のレンチキュラレンズシート上に敷設され、互いに並設された複数の第２のシリンドリカルレンズを有する。

本発明によるバックライト装置は従来のプリズムシートに代えてレンチキュラレンズシートを敷設する。プリズムでは内面で全反射した光が他の内面を透過してサイドローブ光となるが、シリンドリカルレンズでは、内面で全反射した光が他の内面で再び全反射するため、サイドローブ光が出射しにくい。したがって、レンチキュラレンズを用いることによりサイドローブの発生を抑制できる。

さらに、複数のレンチキュラレンズを積層することにより、出射光を正面方向に集光できる。そのため、１枚のプリズムシートよりも正面輝度を高めることができる。

また、シリンドリカルレンズの凸面は曲率を有するため、プリズムレンズのように製造時等に破損しにくい。そのため、保護フィルムが不要となる。

第１のシリンドリカルレンズの並設方向は第２のシリンドリカルレンズの並設方向と交差することが好ましく、さらに好ましくは第１のシリンドリカルレンズは第２のシリンドリカルレンズと直交する。

この場合、２枚のレンチキュラレンズシートが面光源に対して２軸方向で集光するため、正面輝度がより向上する。なお、第１のシリンドリカルレンズの並設方向は第２のシリンドリカルレンズの並設方向と厳密に直交する必要はなく、２軸方向での集光効果が得られる範囲で交差すればよい。

好ましくは、第１のシリンドリカルレンズの凸面と第１のシリンドリカルレンズの両エッジを含む平面とがなす第１の角度が、第２のシリンドリカルレンズの凸面と第２のシリンドリカルレンズの両エッジを含む面とがなす第２の角度と異なる。

この場合、２軸方向で異なる輝度角度分布に調整できる。このため、たとえば上下方向と左右方向の視野角を異なる範囲に設定できる。

好ましくは、第１の角度は第２の角度よりも大きい。

この場合、第２のシリンドリカルレンズの並設方向の輝度角度分布を第１のシリンドリカルレンズの並設方向の輝度角度分布よりも広くすることができる。そのため、たとえば左右視野角を上下視野角よりも広くできる。

また、シリンドリカルレンズの凸面と両エッジを含む面とがなす角度が大きい場合、サイドローブ光が発生しやすくなるが、第１の角度よりも小さい第２の角度を有する第２のシリンドリカルレンズを第１のシリンドリカルレンズ上に積層することで、第１のシリンドリカルレンズで発生したサイドローブ光が外部に出射されるのを抑えることができる。

好ましくは、第１の角度は６０度〜９０度である。

この場合、集光効果がより高くなる。

好ましくは、第１及び第２のレンチキュラレンズシートの少なくとも一方は、互いに並設されるシリンドリカルレンズの間に隙間を有する。

凸面とエッジを含む面とがなす角度が９０度に近い場合、シリンドリカルレンズ同士を互いに隣接して形成するのは製造上困難である。シリンドリカルレンズ間に隙間を設けることにより、凸面とエッジを含む面とがなす角度が大きいシリンドリカルレンズを作製しやすくなる。

好ましくは、第１及び第２のレンチキュラレンズシートは長方形である。第１のシリンドリカルレンズは第１のレンチキュラレンズシートの短辺方向に並設される。第２のシリンドリカルレンズは第２のレンチキュラレンズシートの長辺方向に並設される。

一般的に表示装置は横方向に長い。そのため、上記構成によれば、第１のレンチキュラレンズシートにより上下視野角が調整され、第２のレンチキュラレンズシートにより左右視野角が調整される。したがって、左右視野角を上下視野角よりも広く設定できる。なお、ここでいう長方形は、厳密な長方形でなくてもよく、長辺及び短辺を有する矩形状であればよい。

本発明による表示装置は、上述のバックライト装置を備える。好ましくは、表示装置は、上述のバックライト装置上に液晶パネルを備える。また、本発明による光学部材は、上記バックライト装置に使用される第１及び第２のレンチキュラレンズシートを備える。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［全体構成］
図１及び図２を参照して、表示装置１は、バックライト装置１０と、バックライト装置１０の正面に敷設される液晶パネル２０とを備える。表示装置１の正面は、左右方向（図中ｘ方向）に長辺を有し、上下方向（図中ｙ方向）に短辺を有する長方形となっている。

バックライト装置１０は、拡散光を出射する面光源１６と、面光源１６上に敷設された光学部材１７とを備える。

［面光源］
面光源１６は、ハウジング１１と、複数の冷陰極管１２と、光拡散板１３とを備える。ハウジング１１は、正面に開口部１１０を有する筐体であり、内部に冷陰極管１２を収納する。ハウジング１１の内面は、反射フィルム１１１で覆われている。反射フィルム１１１は、冷陰極管１２から出射された光を乱反射させ、開口部１１０に導く。反射フィルム１１１は、たとえば東レ製ルミラー（登録商標）Ｅ６０ＬやＥ６０Ｖであり、拡散反射率が９５％以上であるものが好ましい。

複数の冷陰極管１２は、ハウジング１１の背面手前に上下方向（図１中ｙ方向）に並設される。冷陰極管１２は左右方向（図１中ｘ方向）に伸びたいわゆる線光源であり、たとえば蛍光管である。なお、冷陰極管１２に代えてＬＥＤ（Light Emitting Device）等の複数の点光源をハウジング１１内に収納してもよい。

光拡散板１３は、開口部１１０に嵌め込まれ、ハウジング１１の背面と並行して配設される。光拡散板１３を開口部１１０に嵌め込むことによりハウジング１１の内部は密閉されるため、冷陰極管１２からの光が光拡散板１３以外の箇所からハウジング１１外へ漏れるのを防止でき、光の利用効率を向上できる。

光拡散板１３は、冷陰極管１２からの光及び反射フィルム１１１で反射された光を拡散して正面に出射する。光拡散板１３は、透明な基材と、基材内に分散された複数の粒子とで構成される。基材内に分散される粒子は、可視光領域の波長の光に対する屈折率が基材と異なるため、光拡散板１３に入射した光は拡散透過される。光拡散板１３の基材は、たとえば、ガラスや、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、脂環式ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン酸系樹脂、トリアセチルセルロース系樹脂等の樹脂である。光拡散板１３はまた、光学部材１７の支持体として機能する。

［光学部材］
光学部材１７は、レンチキュラレンズシート１４及び１５を備える。光学部材１７は、面光源１６からの拡散光を集光し、正面輝度を高める。さらに、サイドローブ光の発生を抑制する。光学部材１７はさらに、２軸方向（上下方向及び左右方向）の輝度角度分布を調整する。

図３を参照して、光学部材１７の下層となるレンチキュラレンズシート１４は、互いに並設された複数のシリンドリカルレンズＣＬ１を有する。また、光学部材１７の上層となるレンチキュラレンズシート１５は、互いに並設されたシリンドリカルレンズＣＬ２を有する。以下、シリンドリカルレンズＣＬ１及びＣＬ２を総称して、単にシリンドリカルレンズＣＬともいう。

レンチキュラレンズシート１４は、シート状又は板状の基材部１４０と、基材部１４０上に形成されたレンズ部１４１とで構成される。

基材部１４０は、可視光領域の波長に対して透明である。基材部１４０は、たとえば、ガラスや、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、脂環式ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン酸系樹脂、トリアセチルセルロース系樹脂等の樹脂で形成される。レンズ部１４１は、互いに並設された複数のシリンドリカルレンズＣＬ１を有する。レンズ部１４１は樹脂で構成され、基材部１４０と異なる材質でも同じ材質でもよい。

レンチキュラレンズシート１５も同様に、基材部１５０と、互いに並設された複数のシリンドリカルレンズＣＬ２が形成されたレンズ部１５１とで構成される。

図４に示すように、下層となるレンチキュラレンズシート１４のシリンドリカルレンズＣＬ１は上下方向（ｙ方向）に並設され、上層となるレンチキュラレンズシート１５のシリンドリカルレンズＣＬ２は、左右方向（ｘ方向）に並設される。本実施の形態では、レンチキュラレンズシート１４及び１５は左右に長い長方形であるため、シリンドリカルレンズＣＬ１は短辺方向に並設され、シリンドリカルレンズＣＬ２は長辺方向に並設される。要するに、シリンドリカルレンズＣＬ１の並設方向はシリンドリカルレンズＣＬ２の並設方向に直交する。このような構成にすることで、レンチキュラレンズシート１４が上下方向の視野角（上下視野角）の調整を担い、レンチキュラレンズシート１５が左右方向の視野角（左右視野角）の調整を担う。

以下、光学部材１７の作用について説明する。

［サイドローブ光の抑制］
光学部材１７はシリンドリカルレンズＣＬにより、輝度角度分布におけるサイドローブの発生を抑制する。図５（ａ）において、プリズムシート１００上のプリズムＰＬに入射される光線の中には、プリズムＰＬの一方の側面ＢＰ１で全反射した後、他方の側面ＢＰ２で透過して外部に出射するものがあり、この光線がサイドローブ光となる。具体的には、面光源１６の出射面の法線ｎ０（バックライト装置正面）から角度θ０の方向に出射された光線Ｒ０がプリズムＰＬの側面ＢＰ１に達する。光線Ｒ０の入射角θｉ１が臨界角θｃよりも大きい場合、光線Ｒ０は全反射する。その後光線Ｒ０がプリズムＰＬの側面ＢＰ２に達したとき、その入射角θｉ２が臨界角θｃよりも小さくなる場合がある。このとき、光線Ｒ０はプリズムＰＬ外部に出射される。外部に射出された光線Ｒ０は法線ｎ０（正面）に対して広角度をなすサイドローブ光であり、この光線Ｒ０により輝度角度分布にサイドローブが形成される。

これに対し、シリンドリカルレンズＣＬはサイドローブ光の出射を抑制できる。図５（ｂ）では、図５（ａ）と同じ角度で入射した光線Ｒ０は、シリンドリカルレンズＣＬの凸面上の境界面ＢＰ３に達する。光線Ｒ０の入射角θｉ１が臨界角θｃよりも大きい場合、光線Ｒ０は全反射し、凸面上の境界面ＢＰ４に達する。このとき光線Ｒ０の入射角θｉ２は臨界角θｃよりも大きくなる場合が多い。そのため、光線Ｒ０は再び全反射して面光源１６へと戻る。要するに、シリンドリカルレンズＣＬでは、一度全反射した光線は、その後透過して外部へ出射するよりも、再び全反射して面光源へ戻る方が多くなる。そのため、サイドローブ光線の出射を抑え、輝度角度分布でのサイドローブの発生を抑制できる。

以上のとおり、シリンドリカルレンズＣＬがサイドローブ光を抑制するため、バックライト装置１０はサイドローブの発生を抑制できる。

［正面輝度の向上］
さらに、光学部材１７では、シリンドリカルレンズＣＬ１の配列方向がシリンドリカルレンズＣＬ２の配列方向と直交するため、正面への集光効果をさらに高めることができる。なぜなら、下層のシリンドリカルレンズＣＬ１が上下方向に対して集光し、さらに、上層のシリンドリカルレンズＣＬ２が左右方向に対して集光するからである。このように、２軸方向で集光するため、プリズムＰＬよりも高い正面輝度を得ることができる。

［２軸方向の輝度角度分布の調整］
光学部材１７ではさらに、シリンドリカルレンズＣＬ１の形状とシリンドリカルレンズＣＬ２の形状とが異なる。これにより、上下方向と左右方向の輝度角度分布を異なる分布に調整でき、左右視野角を上下視野角よりも広くすることができる。

再び図３では、シリンドリカルレンズＣＬ１の凸面Ｓ１と、レンズＣＬ１の両エッジＥＬ、ＥＲとを含む面ＥＳ１（以下、この面をエッジ面という）とがなす角度θ１０（以下、この角度を接触角という）は、シリンドリカルレンズＣＬ２の凸面Ｓ２と、レンズＣＬ２の両エッジＥＬ、ＥＲを含むエッジ面ＥＳ２とがなす接触角θ２０よりも大きい。このように、接触角θ１０を接触角θ２０よりも大きくすることで、シリンドリカルレンズＣＬ２で調整される左右視野角を、シリンドリカルレンズＣＬ１で調整される上下視野角よりも広くすることができる。以下、詳細を説明する。

図６において、シリンドリカルレンズＣＬ１、ＣＬ２に、法線ｎ０から角度θ０ずれた方向に出射された光線Ｒ１０，Ｒ２０が入射したと仮定する。光線Ｒ１０及びＲ２０が各シリンドリカルレンズＣＬ１及びＣＬ２の境界面ＢＰ１０及びＢＰ２０に達したとき、境界面ＢＰ１０での入射角θｉ１０の方が境界面ＢＰ２０での入射角θｉ２０よりも大きくなる。なぜなら、境界面ＢＰ１０のエッジ面ＥＳ１に対する傾きは、境界面ＢＰ２０のエッジ面ＥＳ２に対する傾きよりも大きいからである。そのため、光線Ｒ１０の方が光線Ｒ２０よりも法線ｎ０方向に大きく屈折して出射される。

このように、接触角が大きい凸面形状の方が、面光源からの拡散光の入射角が大きくなりやすい。なぜなら、接触角が大きい凸面形状ほど、傾きが大きい境界面を多く有するからである。具体的には、接触角θ１０がθ２０よりも大きい場合、凸面Ｓ１上の境界面のエッジ面ＥＳ１に対する傾きの方が、凸面Ｓ２上の境界面のエッジ面ＥＳ２に対する傾きよりも大きくなる割合が増加する。したがって、接触角が大きい程、拡散光は法線方向ｎ０（正面）に集光しやすくなる。

シリンドリカルレンズＣＬでは、入射される拡散光のすべてが図６のように透過するのではなく、全反射を繰り返して面光源へと戻り、ハウジング１１内で反射されてレンズＣＬに再入射する場合も多い。そのため、シリンドリカルレンズＣＬ内での光線の軌跡が必ずしも図６のようにはならない場合も生じるが、図６に示した光線の軌跡が支配的であると考えられる。

以上より、接触角θ１０をθ２０よりも大きくすることにより、集光効果はシリンドリカルレンズＣＬ１の方がシリンドリカルレンズＣＬ２よりも高くなる。そのため、上下方向の輝度角度分布が左右方向よりも狭くなる。その結果、左右視野角が上下視野角よりも広がる。

液晶ディスプレイに代表される表示装置１では、ユーザが上下斜め方向から画面を見る機会よりも、左右斜め方向から画面を見る機会の方が多い。本実施の形態による光学部材１７は、シリンドリカルレンズＣＬ１が上下方向に並設され、シリンドリカルレンズＣＬ２が左右方向に並設される。そのため、左右視野角を上下視野角よりも広げることができ、表示装置に適した輝度角度分布に調整できる。

接触角θ１０は６０〜９０度に設定するのが好ましい。このような角度に設定すれば、正面輝度を向上することができ、かつ、接触角θ２０の調整代も０〜６０度の範囲で確保できるため、上下視野角及び左右視野角の設定自由度が上がる。

なお、接触角が大きいほど、拡散光は面光源１６の法線方向に集光するが、凸面上の境界面の傾きが大きくなる割合が増加するため、サイドローブ光が発生しやすくなる。境界面の傾きが全体的に大きくなれば、ある境界面で全反射した光線が他の境界面で再び全反射せずに透過する場合が多くなるからである。したがって、シリンドリカルレンズＣＬ１とＣＬ２とを比較した場合、シリンドリカルレンズＣＬ１の方がサイドローブ光を出射しやすい。本実施の形態では、シリンドリカルレンズＣＬ１を下層とし、シリンドリカルレンズＣＬ２を上層とする。そのため、シリンドリカルレンズＣＬ１でサイドローブ光が出射されても、シリンドリカルレンズＣＬ２がそのサイドローブ光を受け、再度全反射又は透過する。その結果、シリンドリカルレンズＣＬ１で発生したサイドローブ光がそのまま外部へ出射するのを抑制できる。

左右視野角を上下視野角よりも広くすることだけを目的とすれば、シリンドリカルレンズＣＬ１を有するレンチキュラレンズシート１４を上層とし、シリンドリカルレンズＣＬ２を有するレンチキュラレンズシート１５を下層としてもよい。ただし、シリンドリカルレンズＣＬ１を上層にすれば、上述のとおり、サイドローブ光が外部に出射されやすくなる。そのため、シリンドリカルレンズＣＬ１を下層とし、シリンドリカルレンズＣＬ２を上層とする方が好ましい。

なお、接触角θ１０は接触角θ２０よりも大きいため、レンズのエッジＥＬとＥＲとの間の距離がシリンドリカルレンズＣＬ１とＣＬ２とで同じである場合、凸面Ｓ１の曲率半径の方が、凸面Ｓ２の曲率半径よりも小さくなる。

再び図３では、シリンドリカルレンズＣＬ間に隙間１４２及び１５２が設けられる。接触角が大きい（たとえば９０度）シリンドリカルレンズＣＬを隙間なく互いに隣接して形成するのは製造上困難であるが、図３のように隙間を設ければ、接触角が大きいシリンドリカルレンズＣＬを並設させることが可能となる。なお、接触角が小さい場合、図７に示すようにシリンドリカルレンズＣＬが隙間なく互いに隣接して形成されてもよい。

以上、本実施の形態によるバックライト装置１０は、レンチキュラレンズシート１４を下層に、レンチキュラレンズシート１５を上層に積層した光学部材１７を適用することで、サイドローブ光の出射を抑制し、かつ、正面輝度を向上できる。また、上下視野角及び左右視野角をそれぞれ調整でき、接触角θ１０を接触角θ２０よりも大きくすることで左右視野角を上下視野角よりも広げることができる。

上述のシリンドリカルレンズＣＬ１及びＣＬ２の凸面Ｓ１、Ｓ２の横断面形状は単一の曲率を有する円弧としたが、図８に示すように、横断面形状において、両エッジＥＬ，ＥＲ近傍を直線Ｌ１、Ｌ２としても本発明の効果を得ることができる。ただし、直線Ｌ１、Ｌ２が長くなるほど、プリズム形状に近づくため、サイドローブ光が発生しやすくなる。
また、シリンドリカルレンズＣＬ１及びＣＬ２の凸面Ｓ１、Ｓ２の横断面形状は円弧ではなく楕円弧であってもよい。

また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズＣＬ１の並列方向をシリンドリカルレンズＣＬ２の並列方向と直交させたが、図９に示すように、これらの並列方向を並行にしてもよい。この場合、視野角の調整は１軸方向（上下方向又は左右方向）のみとなるが、サイドローブ光を抑制できる。また、拡散光は、下層のシリンドリカルレンズＣＬ１で正面方向に集光され、かつ、上層のシリンドリカルレンズＣＬ２で正面方向にさらに集光されるため、プリズムシートよりも正面輝度を向上できる。

なお、本実施の形態ではバックライト装置１０の面光源１６を直下式としたが、面光源１６をエッジライト式にしてもよい。

また、シリンドリカルレンズＣＬ１及びＣＬ２の並設方向は厳密に直交させる必要はなく、２軸方向から集光して正面輝度を向上できる範囲で交差すればよい。また、表示装置１の正面及び光学部材１７の形状を左右方向に長い長方形としたが、他の形状でもよい。

図１０に示す形状の本発明例１の光学部材と、比較例のプリズムシートとを作製し、輝度角度分布（輝度の角度依存性）を調査した。

［作製方法］
本発明例１の光学部材を構成するレンチキュラレンズシート１４は次に示す方法により作製した。厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１４０上に厚さ約２０μｍの紫外線硬化樹脂層１４１を形成した。紫外線硬化樹脂層１４１は、ダイコータにより塗布された。続いて、ロール版を用いて紫外線硬化樹脂層１４１を加工し、シリンドリカルレンズＣＬ１を形成した。具体的には、ロール周方向にシリンドリカルレンズＣＬ１と同じ横断面形状の溝を有するロール版を押し当てながら、紫外線を照射し、樹脂を硬化させた。図１０に示すように、形成されたシリンドリカルレンズＣＬ１のピッチは５０μｍ、曲率半径は２２．５μｍであり、隣り合うシリンドリカルレンズのレンズエッジ間の距離は５μｍ、接触角θ１０は９０°であった。

同様に、レンチキュラレンズシート１５も作製した。厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム１５０上に厚さ約１５μｍの紫外線硬化樹脂層１５１を形成し、ロール版を用いてシリンドリカルレンズＣＬ２を形成した。図１０に示すように、シリンドリカルレンズＣＬ２のピッチは５０μｍ、曲率半径は３１．８μｍであり、シリンドリカルレンズのレンズエッジ間距離は５μｍ、接触角θ２０は約４５°であった。作製されたレンチキュラレンズシート１４及び１５を図４に示すように積層し、本発明例１の光学部材とした。

比較例のプリズムシートは次に示す方法により作成した。厚さ１００μｍのＰＥＴシート上に厚さ３０μｍの紫外線硬化樹脂層をダイコータにより形成した。横断面形状が２等辺三角形の溝を有するロール版を用いて図２０に示す形状のプリズムシートを作製した。プリズムのピッチは５０μｍであり、頂角は９０度であった。

［輝度角度分布調査］
作製された本発明例１の光学部材と、比較例のプリズムシートとを用いて輝度の角度分布を調査した。冷陰極管を収納し、内面に反射フィルムが敷設され、開口部に光拡散板が嵌着されたハウジングに光学部材を敷設した。このとき、シリンドリカルレンズＣＬ１は上下方向に並設され、シリンドリカルレンズＣＬ２は左右方向に並設された。

ハウジングに本発明例１の光学部材を敷設後、輝度角度分布を調査した。視野角は、光学部材の法線方向（正面）を０度軸とし、０度軸から上下方向への傾き角を上下視野角、０度軸から左右方向への傾き角を左右視野角とした。各上下視野角及び左右視野角の輝度は輝度計により測定した。輝度の測定箇所は画面（光学部材の表面）の中央とした。

同様に、比較例のプリズムシートをハウジングに敷設して輝度の角度分布を調査した。このとき、プリズムの並設方向は上下方向とした。

本発明例１の光学部材の輝度角度分布を図１１に、比較例であるプリズムシートによる輝度角度分布を図２１に示す。図１１及び図２１の横軸は視野角（ｄｅｇ）、縦軸はハウジングの光拡散板の正面輝度（光拡散板の法線方向の輝度）を基準（１．０）とした相対輝度（ａ．ｕ．）である。また、図中実線が上下視野角における輝度角度分布であり、図中点線が左右視野角における輝度角度分布である。図１１及び図２１を参照して、比較例では視野角±６０〜９０ｄｅｇ付近でサイドローブが発生したが、本発明例１ではサイドローブはほとんど発生しなかった。また、本発明例１では、上下視野角、左右視野角ともに、視野角０ｄｅｇをピークに視野角が広くなるにつれて相対輝度が徐々に低下した分布となり、自然な配光分布となった。

また、本発明例１の正面近傍（視野角±３０ｄｅｇの範囲）の相対輝度は１．５を超え、比較例の相対輝度よりも高かった。

さらに、本実施例１の光学部材では、左右視野角の輝度角度分布（点線）が上下視野角の輝度角度分布（実線）よりも全体的に高い値を示した。要するに、左右視野角が上下視野角よりも広かった。

図１２に示す形状の本発明例２の光学部材を実施例１と同様の方法で作製し、実施例１と同様に輝度の角度依存性を調査した。

厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム１４０上に厚さ２５μｍの紫外線硬化樹脂層１４１を形成し、ロール版によりレンチキュラレンズシート１４を作製した。同様に、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム１５０上に厚さ１５μｍの紫外線硬化樹脂層１５１を形成し、ロール版によりレンチキュラレンズシート１５を作製した。図１２に示すように、シリンドリカルレンズＣＬ１の横断面形状は、頂上部が曲率半径２０μｍの円弧であり、円弧端点からレンズのエッジまでが円弧端点の接線であった。また、接触角θ１０は７５度であった。レンチキュラレンズシート１５の形状は図１０と同じとした。

作製したレンチキュラレンズシート１４及び１５を図４に示すように積層し、本発明例２の光学部材とした。

面光源であるハウジング上に本発明例２の光学部材を敷設した。このとき、シリンドリカルレンズＣＬ１の並設方向は上下方向とし、シリンドリカルレンズＣＬ２の並設方向は左右方向とした。敷設後、実施例１と同様に、輝度の角度分布を調査した。

調査結果を図１３に示す。図２１と比較して、本発明例２のサイドローブは比較例よりも大幅に低下した。また、上下及び左右視野角ともに、視野角０ｄｅｇをピークとした輝度分布となり、自然な配光分布となった。

また、本発明例の正面近傍（視野角±３０ｄｅｇ）の相対輝度は１．５を超え、比較例よりも高かった。さらに、左右視野角が上下視野角よりも広かった。

図１４に示す形状の本発明例３の光学部材を実施例１と同様の方法で作製し、輝度の角度分布（角度依存性）を調査した。

本発明例３の光学部材を構成するレンチキュラレンズシート１４及び１５を以下の方法で製造した。厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム１４０、１５０上に厚さ２０μｍの紫外線硬化樹脂層１４１、１５１をそれぞれ形成し、ロール版によりレンチキュラレンズシート１４及び１５を作製した。図１４に示すように、レンチキュラレンズシート１４及び１５の横断面はともに同じ形状とした。具体的には、シリンドリカルレンズＣＬ１及びＣＬ２は、ともにピッチが５０μｍ、曲率半径が２３．３μｍであり、接触角θ１０及びθ２０がともに７５度であった。また、シリンドリカルレンズＣＬ間の距離はともに５μｍであった。

作製されたレンチキュラレンズシート１４及び１５は、図９に示すように積層して本発明例３の光学部材とした。シリンドリカルレンズＣＬ１及びＣＬ２の並設方向がともに上下方向となるように光学部材をハウジングに敷設した後、輝度の角度分布を調査した。

調査結果を図１５に示す。図２１と比較して本発明例３のサイドローブは比較例よりも大幅に低下した。また、正面輝度は比較例よりも高かった。

図１６に示す形状の本発明例４の光学部材を実施例１と同様の方法で製作し、輝度の角度分布（角度依存性）を調査した。

本発明例４の光学部材を構成するレンチキュラレンズシート１４及び１５を以下の方法で製造した。厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム１４０、１５０上に厚さ２０μｍの紫外線硬化樹脂層１４１、１５１をそれぞれ形成し、ロール版によりレンチキュラレンズシート１４及び１５を作成した。図１６に示すように、作製されたレンチキュラレンズシート１４のシリンドリカルレンズＣＬ１の横断面形状は長軸の端点を頂上とする楕円弧であり、楕円弧の長軸径は４５μｍ、短軸径は２４．６μｍ、シリンドリカルレンズＣＬ１の高さは２３．８μｍであった。また、接触角θ１０は７５度であった。隣り合うシリンドリカルレンズＣＬ１のピッチは５０μｍ、レンズエッジ間の距離は５μｍであった。

一方、レンチキュラレンズシート１５のシリンドリカルレンズＣＬ２の横断面形状は弓状であった。より具体的には、頂上部分が曲率半径３５μｍ、中心角６０度の円弧であり、円弧端点からレンズエッジまでが円弧端点の接線に相当し、接触角θ２０は３０度であった。また、シリンドリカルレンズＣＬ２の高さは９μｍであり、ピッチは５０μｍであった。

作製したレンチキュラレンズシート１４及び１５を図４に示すように積層し、本発明例４の光学部材とした。

面光源であるハウジング上に本発明例４の光学部材を敷設した。このとき、シリンドリカルレンズＣＬ１の並設方向は上下方向とし、シリンドリカルレンズＣＬ２の並設方向は左右方向とした。敷設後、実施例１と同様に、輝度の角度分布を調査した。

調査結果を図１７に示す。図２１と比較して、本発明例４のサイドローブは比較例よりも大幅に低下した。また、上下及び左右視野角ともに、視野角０ｄｅｇをピークとした輝度分布となり、自然な配向分布となった。さらに、本発明例４の正面近傍（視野角±３０ｄｅｇの範囲）の相対輝度は１．５を超え、比較例よりも高かった。さらに、左右視野角は上下視野角よりも広かった。

図１８に示す形状の本発明例５の光学部材を実施例１と同様の方法で作製し、輝度の角度分布（角度依存性）を調査した。

本発明例５の光学部材を構成するレンチキュラレンズシート１４及び１５を以下の方法で製造した。厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム１４０、１５０上に厚さ２０μｍの紫外線硬化樹脂層１４１、１５１をそれぞれ形成し、ロール版によりレンチキュラレンズシート１４及び１５を作成した。図１８に示すように、作製されたレンチキュラレンズシート１４のシリンドリカルレンズＣＬ１の横断面形状は長軸の端点を頂上とする楕円弧であり、楕円弧の長軸径は５０μｍ、短軸径は２９．４μｍ、シリンドリカルレンズＣＬ１の高さは２３．７μｍであった。また、接触角θ１０は７０度であった。隣り合うシリンドリカルレンズＣＬ１のピッチは５０μｍであった。一方、レンチキュラレンズシート１５のシリンドリカルレンズＣＬ２の形状寸法は図１６中の実施例４におけるシリンドリカルレンズＣＬ２と同じであった。

作製したレンチキュラレンズシート１４及び１５を図４に示すように積層し、本発明例４の光学部材とした。

面光源であるハウジング上に本発明例５の光学部材を敷設した。このとき、シリンドリカルレンズＣＬ１の並設方向は上下方向とし、シリンドリカルレンズＣＬ２の並設方向は左右方向とした。敷設後、実施例１と同様に、輝度の角度分布を調査した。

調査結果を図１９に示す。図２１と比較して、本発明例５のサイドローブは比較例よりも大幅に低下した。また、上下及び左右視野角ともに、視野角０ｄｅｇをピークとした輝度分布となり、自然な配向分布となった。さらに、本発明例５の正面近傍（視野角±３０ｄｅｇの範囲）の相対輝度は１．５を超え、比較例よりも高かった。さらに、左右視野角は上下視野角よりも広かった。

なお、上述の実施例１〜５では、ＰＥＴフィルム上に紫外線硬化樹脂を塗布して紫外線硬化樹脂膜を形成した後、紫外線硬化樹脂層にロール版を押し当てながら紫外線を照射して紫外線硬化樹脂層を硬化させることによりレンチキュラレンズシートを製造したが、他の方法でも製造できる。たとえば、ロール版上に紫外線硬化樹脂を塗布して紫外線硬化樹脂層を形成した後、ＰＥＴフィルムに紫外線硬化樹脂層を有するロール版を押し当てながら紫外線を照射して紫外線硬化樹脂層を硬化させることによりレンチキュラレンズシートを製造してもよい。

また、上述の実施例１〜５では、紫外線硬化樹脂として、アクリレート系紫外線硬化樹脂を使用した。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明の実施の形態によるバックライト装置を備えた表示装置の斜視図である。 図１中の線分ＩＩ−ＩＩでの断面図である。 図２に示した光学部材の断面図である。 図２に示した光学部材の斜視図である。 シリンドリカルレンズによりサイドローブ光が低減する原理を説明するための模式図である。 シリンドリカルレンズの凸面とエッジ面とがなす接触角と光の出射方向との関係を説明するための模式図である。 図２に示した光学部材と異なる形状の他の光学部材の断面図である。 図２及び図７に示した光学部材と異なる形状の他の光学部材の断面図である。 図４に示した光学部材の積層構造と異なる積層構造を有する他の光学部材の斜視図である。 本実施例１で使用した光学部材の形状寸法を示す図である。 本実施例１で求めた輝度角度分布図である。 本実施例２で使用した光学部材の形状寸法を示す図である。 本実施例２で求めた輝度角度分布図である。 本実施例３で使用した光学部材内の形状寸法を示す図である。 本実施例３で求めた輝度角度分布図である。 本実施例４で使用した光学部材の形状寸法を示す図である。 本実施例４で求めた輝度角度分布図である。 本実施例５で使用した光学部材の形状寸法を示す図である。 本実施例５で求めた輝度角度分布図である。 従来のプリズムシートの横断面図である。 従来のプリズムシートで求めた輝度角度分布図である。

符号の説明

１ 表示装置
１０ バックライト装置
１４，１５ レンチキュラレンズシート
１７ 光学部材
１００ プリズムシート
ＣＬ１，ＣＬ２ シリンドリカルレンズ
ＰＬ プリズム
θ１０，θ２０ 接触角
２０ 液晶パネル
Ｅ１，Ｅ２ 両エッジ
ＥＳ エッジ面
Ｓ１，Ｓ２ 凸面

Claims (11)

1. 面光源と、
   前記面光源上に敷設され、互いに並設された複数の第１のシリンドリカルレンズを有する第１のレンチキュラレンズシートと、
   前記第１のレンチキュラレンズシート上に敷設され、互いに並設された複数の第２のシリンドリカルレンズを有する第２のレンチキュラレンズシートとを備えることを特徴とするバックライト装置。
2. 請求項１に記載のバックライト装置であって、
   前記第１のシリンドリカルレンズの並設方向は、前記第２のシリンドリカルレンズの並設方向と交差することを特徴とするバックライト装置。
3. 請求項２に記載のバックライト装置であって、
   前記第１のシリンドリカルレンズの並設方向は前記第２のシリンドリカルレンズの並設方向と直交することを特徴とするバックライト装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載のバックライト装置であって、
   前記第１のシリンドリカルレンズの凸面と前記第１のシリンドリカルレンズの両エッジを含む平面とがなす第１の角度が、前記第２のシリンドリカルレンズの凸面と前記第２のシリンドリカルレンズの両エッジを含む面とがなす第２の角度と異なることを特徴とするバックライト装置。
5. 請求項４に記載のバックライト装置であって、
   前記第１の角度は前記第２の角度よりも大きいことを特徴とするバックライト装置。
6. 請求項５に記載のバックライト装置であって、
   前記第１の角度は６０度〜９０度であることを特徴とするバックライト装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のバックライト装置であって、
   前記第１及び第２のレンチキュラレンズシートの少なくとも一方は、互いに並設されるシリンドリカルレンズの間に隙間を有することを特徴とするバックライト装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のバックライト装置であって、
   前記第１及び第２のレンチキュラレンズシートは長方形であり、
   前記第１のシリンドリカルレンズは前記第１のレンチキュラレンズシートの短辺方向に並設され、前記第２のシリンドリカルレンズは前記第２のレンチキュラシートの長辺方向に並設されることを特徴とするバックライト装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のバックライト装置を備えることを特徴とする表示装置。
10. 請求項９に記載の表示装置であって、
    前記バックライト装置上に敷設される液晶パネルを備えることを特徴とする表示装置。
11. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の第１及び第２のレンチキュラレンズシートを備えることを特徴とする光学部材。
    
    

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