JP2008210790A - バックライト装置、表示装置及びバックライト装置に用いられる光学部材 - Google Patents

Abstract

【課題】高い正面輝度を有し、かつ、幅の広い輝度角度分布を有するバックライト装置を提供する。
【解決手段】バックライト装置は、面光源と、面光源上に敷設された光学部材１５とを備える。光学部材１５は、拡散シート３１と、レンチキュラレンズシート３２とを備える。拡散シート３１は、面光源と対向する第１の平面と、第１の平面と反対側であって複数の凸部が形成されたレンズ面とを有する。レンチキュラレンズシート３２は、拡散シート３１上に敷設される。レンチキュラレンズシート３２は、拡散シート３１と対向する第２の平面と、第２の平面と反対側であって、互いに並設された複数のシリンドリカルレンズが形成されたシリンドリカルレンズ面とを有する。
【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、直下型のバックライト装置、そのバックライト装置を用いた表示装置、及びそのバックライト装置に用いら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は、高い正面輝度を求められる。そのため、表示装置内のバックライト装置は、正面輝度を向上可能な光学部材を備える。特許第３２６２２３０号公報（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用いられる。

特開２００４−３１１２６３号公報（特許文献２）では、さらに高い正面輝度が得られる光学部材が開示されている。図１１〜１３に示すとおり、特許文献２に開示された光学部材（以下、先行光学部材という）２５は、面光源上に敷設されるマイクロレンズアレイシート４１と、マイクロレンズアレイシート４１上に敷設されるプリズムシート４２とを備える。特許文献２では、マイクロレンズアレイシート４１上にプリズムシート４２を重ねて敷設することで、より高い正面輝度を得ることができるとしている。

しかしながら、本願発明者らによる調査の結果、先行光学部材２５は以下の４つの問題を有することが判明した。

（１）先行光学部材２５は、高い正面輝度を示すが、輝度角度分布の幅は狭くなる。具体的には、プリズムシート４２上のプリズムの並設方向が表示装置の表示画面の上下方向となるように、先行光学部材２５が面光源上に敷設された場合、上下方向の輝度角度分布の幅が狭くなる。つまり、上下方向の視野角（以下、上下視野角という）が狭くなる。以下、詳細を説明する。

図１４は、本願発明者らの調査により得られた、先行光学部材２５の輝度角度分布である。図中の横軸は視野角（ｄｅｇ）を示す。視野角は、先行光学部材２５の法線方向（つまり、光学部材正面）を０ｄｅｇとし、上下方向においては、０ｄｅｇから上方向への傾き角をプラス（＋）とし、下方向への傾き角をマイナス（−）とした。左右方向においては、０ｄｅｇから右方向への傾き角をプラス（＋）とし、左方向への傾き角をマイナス（−）とした。図中の縦軸は輝度（a.u.）を示す。ここでいう輝度とは、光学部材を敷設せずに光拡散板のみがハウジングの開口部に敷設されたバックライト装置の正面輝度を基準（１．０）とした相対輝度である。

図１４を参照して、正面輝度、つまり、視野角０ｄｅｇの輝度は約１．７a.u.であり、プリズムシート単体の正面輝度（約１．４a.u.）よりも高い。しかし、上下方向の輝度角度分布（図１３中実線の曲線）の幅は狭くなる。具体的には、上下方向において、輝度が正面輝度（つまり、視野角０ｄｅｇの輝度）の１／２以上となる視野角範囲（以下、１／２視野角という）が７０ｄｅｇ（±３５ｄｅｇ）よりも狭くなる。

輝度角度分布の上下視野角及び左右方向の視野角（以下、左右視野角という）は、ともに、ある程度広い方が好ましい。表示装置のユーザが、表示画面を上下斜め方向又は左右斜め方向から見る機会があるためである。具体的には、上下方向及び左右方向ともに、１／２視野角が７０ｄｅｇ以上であるのが好ましい。

さらに、左右方向の１／２視野角はより広い方が好ましい。一般的に、ユーザは、上下斜め方向から表示画面を見る機会よりも、左右斜め方向から表示画面を見る機会の方が多い。そのため、表示画面において、左右視野角は広い方が好ましい。具体的には、左右方向の１／２視野角が１００ｄｅｇ以上（つまり、±５０ｄｅｇ以上）であり、かつ、輝度が正面輝度の１／３以上となる視野角範囲（以下、１／３視野角という）が１２０ｄｅｇ以上（つまり、±６０ｄｅｇ以上）であるのが好ましい。

（２）先行光学部材２５の左右方向の輝度角度分布（図１４中点線の曲線）は、正面輝度をピークとして視野角の広がりとともに輝度が徐々に低下する自然な配向分布にならず、視野角が約−５０ｄｅｇ及び＋５０ｄｅｇよりも広くなると、輝度が極端に低下する。このような輝度の極端な変化は、表示画面を見るユーザに違和感を与える。

（３）先行光学部材２５の上下方向の輝度は、視野角０ｄｅｇでピークを示し、視野角が大きくなるにしたがい低下するが、±５０ｄｅｇ近傍から再び上昇してピークを示す。つまり、先行光学部材２５では上下方向の輝度角度分布にサイドローブが発生する。このようなサイドローブは表示画面を見るユーザに違和感を与える。

（４）バックライト装置内には、冷陰極管や外部電極蛍光管等の複数の線光源が格納されているが、省電力化を目的に、その本数を少なくする傾向にある。このような線光源数の減少は、バックライト装置の総光量の減少をともなう。そのため、拡散板の透過率を向上することで光量の損失を抑え、輝度の低下を抑えている。

しかしながら、線光源の数を減らした場合、隣り合う線光源間の距離が長くなる。そのため、表示画面のうち、線光源直上位置とその他の位置とで正面輝度に差が生じ、いわゆる輝度ムラが発生する。拡散板の透過率を向上している場合、輝度ムラはさらに顕著となる。先行光学部材２５でも、輝度ムラが発生する。輝度ムラは表示画面を見るユーザに違和感を与えるため、輝度の均一化が求められる。
特許第３２６２２３０号 特開２００４−３１１２６３号公報

本発明の目的は、高い正面輝度を有し、かつ、幅の広い輝度角度分布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、輝度角度分布が自然な配向分布となるバックライト装置を提供することである。より具体的には、輝度角度分布の急峻な変化を抑制し、かつ、サイドローブの発生を抑制するバックライト装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、輝度ムラの発生を抑制す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、拡散シートと、レンチキュラレンズシートとを備える。拡散シートは、面光源上に敷設される。拡散シートは、面光源と対向する第１の平面と、第１の平面と反対側であって複数の凸部が形成されたレンズ面とを有する。レンチキュラレンズシートは、拡散シート上に敷設される。レンチキュラレンズシートは、拡散シートの複数の凸部が形成されたレンズ面と対向する第２の平面と、第２の平面と反対側であって、互いに並設された複数のシリンドリカルレンズが形成されたシリンドリカルレンズ面とを有する。

本発明によるバックライト装置では、拡散シートにより集光された光が、レンチキュラレンズシートによりさらに集光される。そのため、従来のプリズムシート単体よりも正面輝度が向上する。さらに、拡散シート上にレンチキュラレンズシートが敷設されることにより、シリンドリカルレンズの並設方向及び長手方向のいずれにおいても、１／２視野角が７０ｄｅｇ（±３５ｄｅｇ）以上となる。つまり、２軸方向での１／２視野角を広く維持できる。

好ましくは、本発明によるバックライト装置は、シリンドリカルレンズの長手方向において、正面輝度の１／２以上の輝度となる視野角範囲が１００ｄｅｇ以上であり、正面輝度の１／３以上の輝度となる視野角範囲が１２０ｄｅｇ以上である輝度角度分布を有する。要するに、シリンドリカルレンズの長手方向の１／２視野角が１００ｄｅｇ以上（つまり、±５０ｄｅｇ以上）であり、１／３視野角が１２０ｄｅｇ以上（つまり、±６０ｄｅｇ以上）である。

好ましくは、面光源は、筐体と、複数の線光源と、光拡散板とを備える。筐体は、正面に開口部を有する。複数の線光源は、筐体内に収納され、互いに並設される。光拡散板は、筐体の正面に敷設される。線光源の並設方向は、シリンドリカルレンズの並設方向と同じである。

輝度ムラは、線光源の並設方向で発生する。シリンドリカルレンズは、長手方向よりも並設方向の集光効果が高い。そのため、シリンドリカルレンズの並設方向を線光源の並設方向と同じとすれば、輝度ムラの発生を抑制できる。

好ましくは、シリンドリカルレンズの凸面と、シリンドリカルレンズの縁を含む面とがなす角度が６０ｄｅｇ〜７５ｄｅｇである。

この場合、正面輝度がより向上する。

好ましくは、互いに隣り合うシリンドリカルレンズ間の隙間は、複数のシリンドリカルレンズのピッチの１／１０以下である。

この場合、シリンドリカルレンズのピッチに対するシリンドリカルレンズ間の隙間の比が十分に小さくなり、隙間に起因した輝度ムラの発生を抑制できる。

好ましくは、互いに隣り合うシリンドリカルレンズ間の隙間は、互いに隣り合う線光源の中心軸間の距離のうち、最大の距離の１／１０００以下である。ここで、互いに隣り合う線光源の中心軸間の距離のうち、最大の距離とは、中心軸間の距離が一定でない場合、複数の中心軸間の距離のうち最大の距離のことをいう。

この場合、シリンドリカルレンズ間の隙間に起因した輝度ムラの発生を抑制できる。

本発明による表示装置は、上述のバックライト装置と、表示パネルとを備える。表示パネルは、バックライト装置内のレンチキュラレンズシート上に敷設される。

好ましくは、複数のシリンドリカルレンズのピッチＰＣと、シリンドリカルレンズの並設方向に並設された複数の画素のうち、隣り合う画素間の距離ＰＰとが、式（１）を満たす。
ＰＣ≦ＰＰ／５ （１）

この場合、モアレの発生を抑制できる。

本発明による光学部材は、バックライト装置に用いられる。光学部材は、上述の拡散シートと、拡散シート上に敷設されたレンチキュラレンズシートとを備える。

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。

［表示装置の構成］
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。液晶パネル２０は、行列状に配列された図示しない複数の画素を有する。表示装置１の表示画面２１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状となっている。

［バックライト装置の構成］
バックライト装置１０はいわゆる直下型のバックライト装置であり、拡散光を出射する面光源１１と、面光源上に敷設されたシート状の光学部材１５とを備える。

面光源１１は、正面に開口部１２０を有する筐体であるハウジング１２と、ハウジング１２内に収納される複数の線光源１３と、ハウジングの正面に敷設される光拡散板１４とを備える。開口部１２０は、表示画面２１と同様に、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状となっている。

ハウジング１２の内側表面は、反射フィルム１２１で覆われている。反射フィルム１２１は、線光源１３から出射された光を乱反射し、開口部１２０に導く。反射フィルム１２１は、たとえば、東レ株式会社製ルミラー（登録商標）Ｅ６０ＬやＥ６０Ｖであり、好ましくは、９５％以上の拡散反射率を有する。

複数の線光源１３は、ハウジング１２の内側の背面手前に上下方向（図中ｙ方向）に並設される。各線光源１３は左右方向（図中ｘ方向）に延びている。線光源１３は、たとえば冷陰極管や外部電極蛍光管である。

光拡散板１４は、ハウジングの正面に敷設され、その表裏面は実質的に平面である。具体的には、開口部１２０に嵌め込まれ、ハウジング１２の背面と並行に配設される。光拡散板１４が開口部１２０に嵌め込まれることにより、ハウジング１２は密閉される。そのため、線光源１３から出射された光が光拡散板１４以外の箇所からハウジング１２外へ漏れるのを防止できる。つまり、光の利用効率を向上できる。

光拡散板１４は、線光源１３からの光及び反射フィルム１２１からの光をできるだけ均一に拡散して正面に出射する。光拡散板１４は、透明な基材と、基材内に分散された複数の粒子（フィラ）とで構成される。可視光領域の波長を有する光に対する屈折率は、粒子と基材とで異なる。そのため、光拡散板１４は内部に入射された光を拡散する。光拡散板１４の基材は、たとえば、ガラス、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からなる。光拡散板１４はまた、光学部材１５の支持体として機能する。光拡散板１４の厚みは、たとえば、２ｍｍである。

［光学部材の構成］
図３〜図５を参照して、光学部材１５は、拡散シート３１と、拡散シート３１上に敷設されたレンチキュラレンズシート３２とを備える。

拡散シート３１は、光拡散板１４上に敷設される。拡散シート３１は、光拡散板１４に対向する表面３１１と、表面３１１の反対側であり、複数の凸部を有するレンズ面３１２とを有する。表面３１１は実質的に平面である。

図３及び図４を参照して、拡散シート３１は、シート状又はフィルム状であり、基材部３００と、基材部３００上に形成されるレンズ部３０１とを含む。基材部３００は可視光に対して透明である。基材部３００は、たとえば、ガラス、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、トリアセチルセルロース系樹脂等の樹脂からなる。レンズ部３０１は、複数の凸部が形成されたレンズ面３１２を有する。レンズ部３０１は、アクリル系樹脂やガラス等からなる球状粒子と、紫外線により硬化する紫外線硬化樹脂層（バインダ）とで構成される。複数の球状粒子は、バインダ内にランダムに分散される。バインダ内の複数の分散粒子の一部がバインダ表面から突出することにより、レンズ面３１２に複数の凸部が形成される。レンズ面３１２に形成された複数の凸部は、下面３１１から入射された光を正面（下面３１１の法線方向）に等方的に集光する。

図３及び図５を参照して、レンチキュラレンズシート３２はシート状又はフィルム状であり、拡散シート３１上に敷設される。レンチキュラレンズシート３２は、拡散シート３１のレンズ面３１２に対向する表面３２１と、表面３２１の反対側であり、互いに並設された複数のシリンドリカルレンズ３２２を有するシリンドリカルレンズ面３２３とを有する。複数のシリンドリカルレンズ３２２は、上下方向（図１中のｙ方向）に並設される。

レンチキュラレンズシート３２は、基材部３０３とシリンドリカルレンズ部３０４とで構成される。基材部３０３は、拡散シート３１の基材部３００と同様の樹脂で構成される。シリンドリカルレンズ部３０４は、複数のシリンドリカルレンズ３２２が形成されたシリンドリカルレンズ面３２３を有する。シリンドリカルレンズ部３０４は、紫外線や電子線等の電離放射線により硬化する電離放射線硬化樹脂からなる。電離放射線硬化樹脂は、たとえば、ポリエステル系アクリレート樹脂、ウレタン系アクリレート樹脂、ポリエーテル系アクリレート樹脂、エポキシ系アクリレート樹脂、ポリエステル系メタクリレート樹脂、ウレタン系メタクリレート樹脂、ポリエーテル系メタクリレート樹脂、エポキシ系メタクリレート樹脂である。

［作用］
［正面輝度の向上及び広視野角の維持］
一般的に、集光機能を有する２枚のレンズシートが積層された光学部材の輝度角度分布は、１枚のレンズシートの輝度角度分布よりも狭くなる。

たとえば、上下方向（図１中のｙ方向）に並設された複数のプリズムを有するプリズムシート単体の輝度角度分布は、図６に示すとおりである。また、図１１に示す２枚のレンズシートからなる先行光学部材２５の輝度角度分布は、図１４に示すとおりである。輝度角度分布図中の実線は上下方向の輝度角度分布であり、破線は左右方向の輝度角度分布である。

図６及び図１４を参照して、上下方向の輝度角度分布の幅は、先行光学部材２５（図１４）の方が、プリズムシート単体（図６）よりも大幅に狭くなる。具体的には、プリズムシート単体での１／２視野角は７０ｄｅｇ以上であるのに対して、先行光学部材２５での１／２視野角は７０ｄｅｇ未満となる。

これに対して、本実施の形態による光学部材１５は、集光機能を有する２枚のレンズシート（拡散シート３１及びレンチキュラレンズシート３２）を備えているにもかかわらず、輝度角度分布幅の減少を抑えることができる。具体的には、正面輝度を向上しつつ、１／２視野角は７０ｄｅｇ以上となる。

図７は、上下方向（図１中のｙ方向）に並設された複数のシリンドリカルレンズを有するレンチキュラレンズシート単体の輝度角度分布である。また、図８は本実施の形態による光学部材１５の輝度角度分布である。図７及び図８を参照して、光学部材１５の上下方向の輝度角度分布（図中実線）の幅は、レンチキュラレンズシート単体の輝度角度分布の幅よりも若干狭い。しかしながら、光学部材１５の輝度角度分布の減少代は、先行光学部材２５の輝度角度分布の減少代よりも小さい。そのため、光学部材１５は、高い正面輝度を有し、かつ、広い上下視野角を有する。具体的には、高い正面輝度を有し、かつ、上下方向の輝度角度分布において、±３５ｄｅｇの範囲よりも広い１／２視野角を有する。

このように、上下視野角が狭くなるのを抑制でき、かつ、高い正面輝度が得られるのは、次の理由によると考えられる。光学部材１５の左右方向の輝度角度分布（図中破線）は、レンチキュラレンズシート単体の左右方向の輝度角度分布よりも狭くなる。この左右視野角の減少が正面輝度の向上に寄与するため、上下視野角が狭くなることなく、高い正面輝度が得られる。

以上のとおり、光学部材１５の左右方向の輝度角度分布の幅はレンチキュラレンズシート単体での輝度角度分布の幅よりも減少するものの、その１／２視野角は７０ｄｅｇ以上である。したがって、光学部材１５は、高い正面輝度を有し、かつ、上下視野角及び左右視野角において、７０ｄｅｇ以上の１／２視野角を有する。

光学部材１５はさらに、左右視野角を上下視野角よりも広く維持することができる。より具体的には、光学部材１５の輝度角度分布では、左右方向において、正面輝度の１／２以上の輝度となる視野角範囲（１／２視野角）が１００ｄｅｇ以上（±５０ｄｅｇ以上）となる。さらに、左右方向において、正面輝度の１／３以上の輝度となる視野角範囲（１／３視野角）が１２０ｄｅｇ以上（±６０ｄｅｇ以上）となる。一般的に、表示装置のユーザが広角度から表示画面を見る機会は、上下方向よりも左右方向の方が多い。そのため、表示装置では、左右視野角の方が上下視野角よりも大きい方が好ましい。光学部材１５はこの要求を満たすことができる。

表示装置１の表示画面は横方向に長いため、光学部材１５は長方形状である。つまり、拡散シート３１及びレンチキュラレンズシート３２は、互いに同程度の寸法の長方形状であり、シリンドリカルレンズ３２２は短辺方向に並設される。これにより、長辺方向（左右方向）の輝度角度分布は、短辺方向（上下方向）の輝度角度分布よりも広くなる。なお、ここでいう長方形状とは、厳密な長方形である必要はない。長辺及び短辺を有する矩形状であればよく、各角が丸みを帯びていてもよい。なお、表示装置１の表示画面は正方形であってもよく、この場合、光学部材１５は表示画面に対応した形状であればよい。

光学部材１５ではさらに、自然な配向分布を示す輝度角度分布が得られる。先行光学部材２５の輝度角度分布（図１４参照）では、左右視野角において、±５０ｄｅｇ近傍で大きな変曲点が存在するのに対して、光学部材１５の輝度角度分布（図８参照）では、そのような変曲点は存在しない。つまり、光学部材１５では、視野角の増大に伴い輝度が徐々に低下し、ある視野角で輝度が急激に低下することはない。そのため、上下及び左右方向から表示画面を見るユーザに違和感を与えるのを抑制できる。

光学部材１５ではさらに、図８に示すように、上下方向の輝度角度分布においてサイドローブの発生が抑制される。

なお、拡散シート３１上にレンチキュラレンズシート３２を敷設せずに、面光源１１上にレンチキュラレンズシート３２を敷設し、レンチキュラレンズシート３２上に拡散シート３１を敷設した場合も、光学部材１５と同様に正面輝度が向上する。しかしながらこの場合、左右視野角が光学部材１５の左右視野角よりも狭くなり得る。

光学部材１５のシリンドリカルレンズ３２２の横断面形状は、円弧又は楕円弧であるのが好ましい。

シリンドリカルレンズ３２２の凸面とシリンドリカルレンズ３２２の縁ＥＬを含む仮想面ＥＳ１とのなす角度（以下、接触角という）θ１０が９０ｄｅｇに近いほど、集光効果は向上する。しかしながら、接触角θ１０が７５ｄｅｇを超えると、輝度角度分布にサイドローブが発生しやすくなる。また、図５に示すように隣り合うシリンドリカルレンズ３２２が互いに接触している場合、接触角θ１０が７５ｄｅｇを超えるレンチキュラレンズシート３２を、後述するロール版を用いて製造するのは困難である。したがって、好ましい接触角θ１０の上限は７５ｄｅｇである。

一方、接触角θ１０を６０ｄｅｇ未満とすれば、高い集光効果が得られにくい。そのため、好ましい接触角θ１０の下限は６０ｄｅｇである。つまり、好ましい接触角θ１０は６０ｄｅｇ以上７５ｄｅｇ以下である。

接触角θ１０を６０ｄｅｇ〜７５ｄｅｇとした場合、シリンドリカルレンズ３２２の横断形状は、円弧であるよりも、長軸の端点をレンズ頂点とする楕円弧である方が好ましい。集光効果がより高くなるからである。

好ましくは、楕円弧の短軸径は１０〜１３０μｍであり、長軸径は２０〜４００μｍであり、シリンドリカルレンズ３２２の高さはＨ３２２は４〜８０μｍである。また、好ましくは、隣り合うシリンドリカルレンズ３２２のピッチＰＣは、１０〜１００μｍであり、レンチキュラレンズシート３２の厚さＴ３２は、１００〜３５０μｍである。ここで、ピッチＰＣとは、隣り合うシリンドリカルレンズ３２２のレンズ頂上ＬＣ間の距離をいう。

［輝度ムラの抑制］
バックライト装置１０では、面光源１１内の複数の線光源１３の並設方向は、光学部材１５のシリンドリカルレンズ３２２の並設方向と同じである。複数の線光源１３を並設した場合、線光源１３直上の正面輝度が高く、互いに隣り合う線光源の間の正面輝度が低くなる。つまり、輝度ムラは線光源１３の並設方向に発生する。レンチキュラレンズシート３２は、シリンドリカルレンズ３２２の長手方向よりもシリンドリカルレンズ３２２の並設方向で高い集光効果を示す。シリンドリカルレンズ３２２の並設方向を線光源１３の並設方向と同じにすれば、シリンドリカルレンズ３２２が、線光源１３の並設方向に入射された光を正面に集光して出射する。そのため、線光源１３の並設方向の正面輝度を均一化し、輝度ムラの発生を抑制できる。

さらに、光学部材１５を構成する拡散シート３１のレンズ面３１２は、実質的に複数の凸部からなり、表面３１１と平行な平端部がほぼ存在しない。先行光学部材２５のマイクロレンズアレイシート４１は、一般的にマイクロレンズを有する面上に平坦部を有する。そのため、マイクロレンズアレイシートを真上から見たときの、マイクロレンズアレイシートの総面積に対する複数のマイクレンズの占有面積の割合（以下、レンズ占有率という）は５０％前後となる。つまり、残りの５０％前後の部分は平坦部で占められる。平坦部は集光効果に寄与しないため、先行光学部材２５では、このような平坦部の存在により輝度ムラが発生すると考えられる。光学部材１５の拡散シート４１では、上述のとおり、レンズ面３１２に平坦部がほぼ存在せず、レンズ面は実質的に複数の凸部からなる。そのため、レンズ面３１２のほぼすべての領域で集光効果を発揮し、輝度ムラの発生を抑制できる。

図９に示すように、互いに隣り合うシリンドリカルレンズ３２２の間には隙間３２４が存在してもよい。しかしながら、集光に寄与するのはシリンドリカルレンズ３２２の凸面である。したがって、輝度ムラの抑制を考慮した場合、隙間３２４はなるべく小さい方が好ましい。具体的には、レンチキュラレンズシート３２の横断面において、隙間３２４の幅Ｓ３２４は、シリンドリカルレンズ３２２のピッチＰＣの１／１０以下であるのが好ましい。

Ｓ３２４／ＰＣ≦１／１０であれば、輝度ムラが顕著に抑制される。また、隙間３２４が十分に小さいため、正面輝度も向上する。

さらに、隙間３２４の幅Ｓ３２４は、隣り合う線光源１３の中心軸間の距離Ｐ１３（図２参照）の１／１０００以下であるのが好ましい。この場合、輝度ムラがより顕著に抑制される。

［モアレの抑制］
上述のとおり、液晶パネル２０は、行列状に配列された複数の画素を備える。液晶パネル内で上下方向（図１中のｙ方向）に配列された複数の画素のうち、隣り合う画素間の距離（画素ピッチ）ＰＰに対して、シリンドリカルレンズ３２２のピッチＰＣが小さければ、モアレの発生を抑制できる。より好ましくは、ピッチＰＣは以下の式（１）を満たす。

ＰＣ≦ＰＰ／５ （１）
ここで、画素ピッチＰＰとは、隣り合う画素の中心間の距離をいう。
ピッチＰＣが式（１）を満たせば、モアレの発生を顕著に抑制できる。

［製造方法］
上述の光学部材１５は、以下の方法で製造できる。

拡散シート３１は、周知の塗布方法により製造される。以下、拡散シート３１の製造方法の一例を説明する。初めに、異なる粒子径を有する複数種類の球状粒子をバインダとなる紫外線硬化樹脂中に均一に分散する。続いて、球状粒子が分散された紫外線硬化樹脂を、グラビアコータを用いて、基材部３００となる基材シート上に塗布する。このとき、複数の球状粒子の一部が紫外線硬化樹脂の塗布膜から突出するように、粒子濃度と塗膜厚とを調整する。塗布後、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂膜を硬化し、拡散シート３１を製造する。

なお、拡散シート３１は上述の方法と異なる方法でも製造できる。たとえば、有機溶剤溶解性樹脂を有機溶剤に溶かした塗料を準備する。準備された塗料中にガラス粒子を分散する。ガラス粒子が分散された塗料を基材シート上に塗布する。塗布後、有機溶剤を乾燥して拡散シートを製造する。

レンチキュラレンズシート３２は、周知の製造方法により製造される。以下、レンチキュラレンズシート３２の製造方法の一例を説明する。シリンドリカルレンズ３２２と同じ横断面形状を有する複数の溝（転写パターン溝）を表面に有するロール版を準備する。ダイコータにより電離放射線硬化樹脂をロール版上に塗布する。塗布後、基材部３０３となる基材シートをロール版に押し当てながら、ロール版上に塗布された電離放射線硬化樹脂を基材シート上に転写する。このとき、電離放射線を照射し、電離放射線硬化樹脂を硬化してレンチキュラレンズシート３２を製造する。

上述の方法では、電離放射線硬化樹脂をロール版上に塗布したが、電離放射線硬化樹脂を基材シート上に塗布し、基材シート上に塗布された電離放射線硬化樹脂にロール版を押し当ててもよい。また、電離放射線硬化樹脂をロール版及び基材シートに塗布してもよい。

以上の方法で製造された拡散シート３１及びレンチキュラレンズシート３２を用いて光学部材１５が製造される。

本実施の形態では、光学部材１５はシート状であるとしたが、光学部材１５は、板状であってもよく、フィルム状であってもよい。つまり、拡散シート３１及びレンチキュラレンズシートは、板状であっても、シート状であっても、フィルム状であってもよい。

図３〜図５に示す形状の本発明の光学部材（以下、本光学部材という）と、図１１〜図１３に示す形状の先行光学部材とを製造し、それぞれの輝度角度分布を調査した。

本光学部材を構成する拡散シートを以下の方法で製造した。１０〜３０μｍの粒子径を有する球状のアクリルビーズを紫外線硬化樹脂に分散した塗料を準備した。また、１８８μｍの厚さを有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを基材として準備した。グラビアコータを用いて、塗料をＰＥＴフィルム上に塗布した。塗布された塗料の平均塗膜厚は２５μｍであった。紫外線を照射して塗布された塗料を硬化し、拡散シートを製造した。

本光学部材を構成するレンチキュラレンズシートを以下の方法で製造した。互いに軸方向に並設され、周方向に延びた複数の転写パターン溝を表面に有するロール版を準備した。各転写パターン溝の横断面形状は楕円弧であった。ダイコータを用いて、準備されたロール版上に紫外線硬化樹脂を塗布した。１８８μｍの厚さを有するＰＥＴフィルムをロール版に押し当て、ロール版上に塗布された紫外線硬化樹脂をＰＥＴフィルム上に転写した。このとき、紫外線を照射してＰＥＴフィルム上に転写された紫外線硬化樹脂を硬化し、レンチキュラレンズシートを製造した。

本光学部材を構成する拡散シートの寸法形状は以下のとおりであった。バインダから突出したアクリルビーズの平均粒子径は２０μｍであり、拡散シートのレンズ面に形成された凸部の平均高さＨ３１２は１５μｍであった。また、レンズ面上に平面部（つまり、凸部でない部分）はほぼみられなかった。拡散シートの厚さＴ３１は２２０μｍであった。

本光学部材を構成するレンチキュラレンズシートの寸法形状は以下のとおりであった。各シリンドリカルレンズの横断面形状は、長軸の端点をレンズ頂上とする楕円弧であり、長軸径が１００μｍ、短軸径が５８．８μｍ、高さＨ３２２が２３．７μｍであった。また、接触角θ１０は７０ｄｅｇであり、ピッチＰＣは５０μｍであった。レンチキュラレンズシートの厚さＴ３２は２２０μｍであった。

先行光学部材を構成するマイクロレンズアレイシートを以下の方法で製造した。マイクロレンズに対応した複数の転写パターン穴が六方細密状に配列された表面を有するロール版を準備した。ダイコータを用いて、準備されたロール版上に紫外線硬化樹脂を塗布した。１８８μｍの厚さを有するＰＥＴフィルムをロール版に押し当て、ロール版上に塗布された紫外線硬化樹脂をＰＥＴフィルム上に転写した。このとき、紫外線を照射して、ＰＥＴフィルム上に転写された紫外線硬化樹脂を硬化し、マイクロレンズアレイシートを製造した。

先行光学部材を構成するプリズムシートを以下の方法で製造した。軸方向に並設され、周方向に延びた複数の転写パターン溝を表面に有するロール版を準備した。転写パターン溝の横断面形状は直角二等辺三角形であった。ダイコータを用いて、準備されたロール版上に紫外線硬化樹脂を塗布した。１８８μｍの厚さを有するＰＥＴフィルムをロール版に押し当て、ロール版上に塗布された紫外線硬化樹脂をＰＥＴフィルム上に転写した。このとき、紫外線を照射して、ＰＥＴフィルム上に転写された紫外線硬化樹脂を硬化し、プリズムシートを製造した。

先行光学部材を構成するマイクロレンズアレイシートの寸法形状は以下のとおりであった。各マイクロレンズのレンズ平面の半径Ｒ４１は１３．８μｍであり、各マイクロレンズの高さＨ４１は１３．８μｍであった。マイクロレンズの周縁から隣り合う当該他のマイクロレンズの周縁までの最短距離は７．８μｍであった。また、マイクロレンズアレイシートを真上から見たときの、マイクロレンズアレイシートの総面積に対する複数のマイクレンズの占有面積の割合（レンズ占有率という）は４８％であった。マイクロレンズアレイシートの厚さＴ４１は２１０μｍであった。

先行光学部材を構成するプリズムシートの寸法形状は以下のとおりであった。各プリズムの頂角は直角であり、プリズムの高さＨ４２は２５μｍであった。隣り合うプリズムは互いに接触していた。プリズムシートの厚さＴ４２は２２０μｍであった。

製造された本光学部材の輝度角度分布を調査した。各々が３ｍｍの管径を有する１６本の冷陰極管を収納し、内面に反射フィルムが敷設され、正面の開口部に光拡散板が嵌め込まれた面光源を準備した。隣り合う冷陰極管の中心軸間の距離（冷陰極管ピッチ）は２５ｍｍとした。

準備された面光源上に本光学部材を敷設した。具体的には、面光源上に拡散シートを敷設し、拡散シート上にレンチキュラレンズシートを敷設した。このとき、シリンドリカルレンズの並設方向は、冷陰極管の並設方向と同じ上下方向とした。

本光学部材を敷設後、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０ｄｅｇ軸とし、０ｄｅｇ軸から上下方向への傾き角を上下視野角、０ｄｅｇ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における輝度は輝度計により測定した。輝度の測定箇所は、光学部材正面の中央部とした。また、本光学部材で輝度ムラが発生しているか否かを目視により判定した。

その後、本光学部材の代わりに先行光学部材を面光源上に敷設し、本光学部材と同様に輝度角度分布及び輝度ムラを調査した。このとき、先行光学部材のプリズムの並設方向は、冷陰極管の並設方向と同じ上下方向とした。

さらに、先行光学部材を構成するプリズムシートのみを面光源に敷設し、輝度角度分布を調査した。このとき、プリズムシートの並設方向は冷陰極管の並設方向と同じ上下方向とした。

本光学部材の輝度角度分布を図８に、先行光学部材の輝度角度分布を図１４に、プリズムシート単体の輝度角度分布を図６に示す。ここで、これらの図中の縦軸は輝度（a.u.）を示す。ここでいう輝度とは、光学部材を敷設せずに光拡散板のみがハウジングの開口部に敷設されたバックライト装置の正面輝度を基準（１．０）とした相対輝度である。

本光学部材の正面輝度は、１．６a.u.であり、プリズムシート単体の正面輝度（＝１．４a.u.）よりも高かった。つまり、本光学部材により、より高い正面輝度が得られた。さらに、本光学部材の上下方向の１／２視野角は−３７．５〜＋３７．０ｄｅｇであり、７０ｄｅｇ（±３５ｄｅｇ）以上であった。

また、左右方向の１／２視野角は−５０．０〜＋５１．５ｄｅｇであり、１００ｄｅｇ以上（±５０ｄｅｇ以上）であった。さらに、左右方向の１／３視野角は、−６４．０〜＋６５．０ｄｅｇであり、１２０ｄｅｇ以上（±６０ｄｅｇ以上）であった。

これに対して、先行光学部材の正面輝度は、プリズムシート単体の正面輝度よりも高かったものの、上下方向の１／２視野角が−３３．５〜＋３３．５であり、７０ｄｅｇ（±３５ｄｅｇ）よりも狭かった。また、左右方向の１／２視野角は−５３．０〜＋５３．０ｄｅｇ、左右方向の１／３視野角は−５５．５〜＋５６．０ｄｅｇであり、本発明の範囲未満であった。

また、本光学部材の輝度角度分布は上下視野角及び左右視野角ともに、０ｄｅｇを頂点とし、視野角の増大にともなって輝度が徐々に低下する自然な配向分布を示した。これに対して、先行光学部材の左右視野角では、±５０ｄｅｇ近傍で輝度の急激な低下がみられた。

また、本光学部材では、上下方向の輝度ムラはみられず、出射面（本光学部材正面）の輝度は実質的に均一であった。これに対して、先行光学部材では、上下方向に輝度ムラが生じた。

また、面光源と、面光源上に敷設された本光学部材とを備えたバックライト装置上に液晶パネルを備え、モアレ縞の発生の有無を目視により観察したが、モアレ縞は発生しなかった。

図３〜図５に示す本光学部材の比較例として、プリズムシート及びプリズムシート上に敷設された拡散シートで構成された光学部材（以下、比較光学部材という）を製造し、輝度角度分布を調査した。

比較光学部材を構成するプリズムシートは、実施例１の先行光学部材を構成するプリズムシートと同じものを使用した。比較光学部材を構成する拡散シートは、本光学部材の拡散シートと同じものを使用した。プリズムシート上に拡散シートを敷設して比較光学部材とした。

比較光学部材の輝度角度分布を、実施例１と同じ方法で測定した。具体的には、面光源上にプリズムシートを敷設し、プリズムシート上に拡散シートを敷設して、輝度角度分布を測定した。なお、プリズムシート上のプリズムの並設方向は冷陰極管の並設方向と同じ上下方向とした。

比較光学部材の輝度角度分布を図１０に示す。図１０の縦軸は、視野角０ｄｅｇの輝度（正面輝度）に対する各視野角の輝度の比（相対輝度）である。そのため、視野角０ｄｅｇの相対輝度が１．０となっている。図１０の横軸は、図８と同じ定義の視野角を示す。図１０中の実線の曲線は、左右方向の輝度角度分布を示す。また、破線の曲線は、上下方向の輝度角度分布を示す。

図１０に示す比較光学部材の輝度角度分布と、図８に示す本発明部材の輝度角度分布とを比較して、図１０に示す比較光学部材の左右方向の輝度角度分布の幅は狭かった。より具体的には、左右方向の輝度角度分布では、１／２視野角が−４１．０ｄｅｇ〜＋３８．０ｄｅｇであり、１００ｄｅｇ（±５０ｄｅｇ）未満であった。

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表示装置の斜視図である。 図１中のバックライト装置の線分ＩＩ−ＩＩでの断面図である。 図２中の光学部材の斜視図である。 図３中の拡散シートの線分ＩＶ−ＩＶでの断面図である。 図３中のレンチキュラレンズシートの線分Ｖ−Ｖでの断面図である。 プリズムシート単体での輝度角度分布を示す図である。 図５に示したレンチキュラレンズ単体での輝度角度分布を示す図である。 図３に示した光学部材の輝度角度分布を示す図である。 図５と異なる他のレンチキュラレンズシートの断面図である。 実施例で用いた比較光学部材の輝度角度分布を示す図である。 先行の特許文献に記載された光学部材の斜視図である。 図１１中のマイクロレンズアレイシートの線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩでの断面図である。 図１１中のプリズムシートの線分ＸＩＶ−ＸＩＶでの断面図である。 図１１に示した光学部材の輝度角度分布を示す図である。

符号の説明

１ 表示装置
１０ バックライト装置
１１ 面光源
１２ ハウジング
１３ 線光源
１４ 光拡散板
１５ 光学部材
２０ 液晶パネル
２１ 表示画面
３１ 拡散シート
３２ レンチキュラレンズシート
１２０ 開口部
３１２ レンズ面
３２２ シリンドリカルレンズ
３２３ シリンドリカルレンズ面
θ１０ 接触角

Claims (10)

1. 面光源と、
   前記面光源上に敷設され、前記面光源と対向する第１の平面と、前記第１の平面と反対側であって複数の凸部が形成されたレンズ面とを有する拡散シートと、
   前記拡散シート上に敷設され、前記拡散シートと対向する第２の平面と、前記第２の平面と反対側であって互いに並設された複数のシリンドリカルレンズが形成されたシリンドリカルレンズ面とを有する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さらに、
   前記シリンドリカルレンズの長手方向において、正面輝度の１／２以上の輝度となる視野角範囲が１００ｄｅｇ以上であり、正面輝度の１／３以上の輝度となる視野角範囲が１２０ｄｅｇ以上である輝度角度分布を有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、
   前記面光源は、
   正面に開口部を有する筐体と、
   前記筐体内に収納され、互いに並設された複数の線光源と、
   前記筐体正面に敷設される光拡散板とを備え、
   前記線光源の並設方向は、前記シリンドリカルレンズの並設方向と同じであることを特徴とするバックライト装置。
4. 請求項３に記載のバックライト装置であって、
   前記開口部は長方形状であり、
   前記線光源及びシリンドリカルレンズは、前記開口部の短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。
5. 請求項３に記載のバックライト装置であって、
   前記シリンドリカルレンズの凸面と、前記シリンドリカルレンズの縁を含む仮想面とがなす角度が６０ｄｅｇ〜７５ｄｅｇであることを特徴とするバックライト装置。
6. 請求項３に記載のバックライト装置であって、
   互いに隣り合うシリンドリカルレンズ間の隙間は、前記複数のシリンドリカルレンズのピッチの１／１０以下であることを特徴とするバックライト装置。
7. 請求項３に記載のバックライト装置であって、
   前記互いに隣り合うシリンドリカルレンズ間の隙間は、互いに隣り合う線光源の中心軸間の距離のうち、最大の距離の１／１０００以下であることを特徴とするバックライト装置。
8. 面光源と、
   前記面光源上に敷設され、前記面光源と対向する第１の平面と、前記第１の平面と反対側であって複数の凸部が形成されたレンズ面とを有する拡散シートと、
   前記拡散シート上に敷設され、前記拡散シートと対向する第２の平面と、前記第２の平面と反対側であって互いに並設された複数のシリンドリカルレンズが形成されたシリンドリカルレンズ面とを有するレンチキュラレンズシートと、
   前記レンチキュラレンズシート上に敷設され、行列状に配列された複数の画素を有する表示パネルとを備えることを特徴とする表示装置。
9. 請求項８に記載の表示装置であって、
   前記複数のシリンドリカルレンズのピッチＰＣと、前記シリンドリカルレンズの並設方向に並設された複数の画素のうち隣り合う画素間の距離ＰＰとが、式（１）を満たすことを特徴とする表示装置。
   ＰＣ≦ＰＰ／５ （１）
10. バックライト装置に用いられる光学部材であって、
    第１の平面と、前記第１の平面と反対側であって複数の凸部が形成されたレンズ面とを有する拡散シートと、
    前記拡散シート上に敷設され、前記拡散シートと対向する第２の平面と、前記第２の平面と反対側であって互いに並設された複数のシリンドリカルレンズが形成されたシリンドリカルレンズ面とを有する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光学部材。

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