JP2010078693A - 光学素子、それを備えた光源ユニット及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】線状光源が用いられた直下型のバックライトにおいて、光の取り出し効率を高め得ると共に、輝度むらを十分に小さくし得る光学素子を提供する。
【解決手段】光学素子３は、光透過性の光学シート２０と、光透過性の光拡散シート１０とを備えている。光学シート２０は、光入射面２０ａと、光出射面２０ｂとを有する。光出射面２０ｂには、相互に平行に延びる複数のレンチキュラーレンズ２２がレンチキュラーレンズ２２の幅方向に沿って配列されたレンチキュラーレンズアレイ２１が形成されている。レンチキュラーレンズアレイ２１のピッチは、１０μｍ未満である。光拡散シート１０は、光学シートの光出射面２０ｂ側に配置されている。光拡散シート１０は、入射光を屈折させることによって拡散させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子、それを備えた光源ユニット及び液晶表示装置に関する。

従来、所謂直下方式のバックライトが知られている。直下方式のバックライトでは、光出射面の下に複数の光源が配列されている。このため、バックライトの光出射面において、光源の直上における輝度がその他の部分よりも高くなる傾向にある。すなわち、輝度むらが大きくなる傾向にある。

従来、例えば特許文献１，２などにおいて、この輝度むらを解消する方法が種々提案されている。例えば特許文献１には、光拡散材を用いた光拡散板を光源の上に配置する方法が開示されている。

また、特許文献２には、光拡散材を用いた光拡散層と、レンチキュラーレンズシートとを有する光学シートを用いて輝度むらを解消する方法が開示されている。特許文献２では、モアレの発生を防止する観点から、単位凸シリンドリカルレンズ（レンチキュラーレンズ）の配列ピッチは、５０〜２００μｍの範囲にあることが好ましいとされている。
特開２０００−３３８８９５号公報 特開２００２−３５２６１１号公報

特許文献１に開示されるような光拡散材を用いた光拡散板を直下方式のバックライトの上に配置した場合、光拡散材による光の吸収や不要な方向への光拡散が発生する。このため、光拡散材を用いた光拡散板は、光透過率が低い。従って、光拡散材を用いた光拡散板のみを単にバックライトの上に配置したのでは、輝度むらの解消を図ることができるものの、バックライトから出射される光の利用効率が低くなるという問題がある。

特許文献２では、光拡散層と共に、レンチキュラーレンズシートが用いられている。しかしながら、レンチキュラーレンズの配列ピッチが５０〜２００μｍと大きいため、レンチキュラーレンズシートの拡散性能は低く、拡散性能は専ら光拡散層によって担保されている。従って、特許文献１の場合と同様に、特許文献２の場合も、高い光の取り出し効率を得るのが困難であるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、線状光源が用いられた直下型のバックライトにおいて、光の取り出し効率を高め得ると共に、輝度むらを十分に小さくし得る光学素子を提供することにある。

本発明に係る光学素子は、光透過性の光学シートと、光透過性の光拡散シートとを備えている。光学シートは、光入射面と、光出射面とを有する。光出射面には、相互に平行に延びる複数のレンチキュラーレンズがレンチキュラーレンズの幅方向に沿って配列されたレンチキュラーレンズアレイが形成されている。レンチキュラーレンズアレイのピッチは、１０μｍ未満である。光拡散シートは、光学シートの光出射面側に配置されている。光拡散シートは、入射光を屈折させることによって拡散させる。

本発明のある特定の局面では、レンチキュラーレンズアレイのピッチが５μｍ以下である。

本発明の他の特定の局面では、レンチキュラーレンズアレイのピッチが３μｍ以下である。

本発明の別の特定の局面では、レンチキュラーレンズの横断面形状は、略半円である。

本発明のさらに他の特定の局面では、複数のレンチキュラーレンズは、隣接するレンチキュラーレンズ同士が接するように配置されている。

本発明のさらに別の特定の局面では、光拡散シートは、多数の光拡散ビーズが光拡散ビーズとは屈折率が異なる光透過性の母材内に分散されているシートである。

本発明のまた他の特定の局面では、光拡散シートは、光入射面と、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイが形成されている光出射面とを有するマイクロレンズアレイシートである。

本発明のまた別の特定の局面では、光拡散シートは、光入射面と、光学シートのレンチキュラーレンズが延びる方向と平行な方向に相互に平行に延びる複数のレンチキュラーレンズが配列されたレンチキュラーレンズアレイが形成された光出射面とを有するレンチキュラーレンズシートである。

本発明に係る光源ユニットは、上記本発明に係る光学素子と、光源デバイスとを備えている。光源デバイスは、光学素子の光入射面側に配置されている。光源デバイスは、光学素子の光入射面に向けて光を出射させる。光源デバイスは、複数の線状光源を有する。複数の線状光源は、光学素子の法線方向から視た際に、光学素子と重なる領域において、レンチキュラーレンズが延びる方向と平行な方向に相互に平行に延びている。

本発明に係る液晶表示装置は、上記本発明に係る光源ユニットと、光拡散シートの光出射面側に配置された液晶表示セルとを備えている。

本発明の光学素子は、ピッチが１０μｍ未満であるレンチキュラーレンズアレイが光出射面に形成されている光学シートを備えている。このため、この光学シートによって高い拡散性能を得ることができる。従って、不要な方向への光の反射や光の吸収を抑制できるので、高い拡散性能と共に、高い光の取り出し効率を実現することができる。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について、図１に示す液晶表示装置１を例に挙げて説明する。但し、液晶表示装置１は、単なる例示であって、本発明は、液晶表示装置１に限定されない。

図１に示すように、液晶表示装置１は、液晶表示セル４０と、一対の偏光板４１ａ，４１ｂと、光源ユニット２とを備えている。液晶表示セル４０は、後述する光拡散シート１０の光出射面１０ｂ側に配置されている。液晶表示セル４０は、一対の偏光板４１ａ，４１ｂの間に配置されている。偏光板４１ａと偏光板４１ｂとは、偏光方向が相互に直交するように配置されている。

光源ユニット２は、偏光板４１ａを介して液晶表示セル４０の下方に配置されている。光源ユニット２は、光源デバイス３０と、光学素子３とを備えている。光源デバイス３０は、光学素子３の光入射面側に配置されており、光学素子３の光入射面に向けて光を出射させるものである。

本実施形態の光源デバイス３０は、線状光源を用いた直下型のバックライトである。図１に示すように、光源デバイス３０は、光学素子３の法線方向Ｚから視た際に、光学素子３と重なるように配置されている。すなわち、光源デバイス３０は、光学素子３の下方に配置されている。

光源デバイス３０は、ケーシング３１と、複数の線状光源３２と、透光基板３３とを備えている。ケーシング３１には、凹部３１ａが形成されている。複数の線状光源３２は、この凹部３１ａ内に配置されている。図２に示すように、複数の線状光源３２は、ｙ方向に相互に平行に延びており、ｘ方向に沿って配列されている。尚、ｙ方向は、後述する光学シート２０のレンチキュラーレンズ２２の延びる方向と平行である。すなわち、線状光源３２の延びる方向は、レンチキュラーレンズ２２の延びる方向と平行である。

線状光源３２は、細長形状を有する光源である限り特に限定されない。線状光源３２は、例えば、冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）などにより構成することができる。

図１に示すように、ケーシング３１の凹部３１ａは、透光基板３３によって覆われている。この透光基板３３から線状光源３２の光が出射する。

なお、透光基板３３は、例えば光を拡散させる機能を有する拡散板であってもよい。また、透光基板３３の上に、光拡散板をさらに配置してもよい。

図１に示すように、光学素子３は、光源デバイス３０の光出射面３０ａ側に配置されている。光学素子３は、光源デバイス３０から出射された光を拡散させ、均一な面状光にする機能を有する。

光学素子３は、光透過性の光学シート２０と、光透過性の光拡散シート１０とを備えている。本実施形態では、光学シート２０が光源デバイス３０からの光を回折させることにより拡散させる機能を主として有している。一方、光拡散シート１０は、光学シート２０側から入射した入射光を屈折させることによって拡散させるシートである。光拡散シート１０は、光学シート２０において発生する色分散を解消するための機能と、光学シート２０からの光をさらに拡散させる機能とを有している。

図１に示すように、光学シート２０は、透明基板３３の上に配置されている。図１及び図４に示すように、光学シート２０は、光入射面２０ａと、光出射面２０ｂとを備えている。図１に示すように、光入射面２０ａは、光源デバイス３０と対面している。光出射面２０ｂは、光拡散シート１０と対面している。

光学シート２０は、レンチキュラーレンズシートにより構成されている。具体的には、図３及び図４に示すように、光学シート２０の光出射面２０ｂには、レンチキュラーレンズアレイ２１が形成されている。レンチキュラーレンズアレイ２１は、図３に示すように、ｙ方向に相互に平行に延びる線条の複数のレンチキュラーレンズ２２を有する。図４に示すように、各レンチキュラーレンズ２２は、幅方向ｘに沿った横断面形状が略半円形状であるレンズである。

複数のレンチキュラーレンズ２２は、レンチキュラーレンズ２２の幅方向ｘに沿って周期的に配列されている。本実施形態では、レンチキュラーレンズアレイ２１の幅方向ｘに沿った配列ピッチＰ_３は、１０μｍ未満とされている。このため、複数のレンチキュラーレンズ２２において、回折光が発生する。レンチキュラーレンズアレイ２１のピッチＰ_３は、５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましい。

尚、レンチキュラーレンズアレイ２１のピッチＰ_３は、０．３μｍ以上であることが好ましく、０．７μｍ以上であることがより好ましい。レンチキュラーレンズアレイ２１のピッチＰ_３が小さくなると、レンチキュラーレンズアレイ２１の形成が困難となる傾向にあるからである。

本実施形態では、レンチキュラーレンズ２２のｘ方向に沿った幅は、レンチキュラーレンズアレイ２１のピッチＰ_３と略同一とされている。このため、隣接するレンチキュラーレンズ２２同士は相互に接している。但し、本発明において、隣接するレンチキュラーレンズ２２同士は相互に離間していてもよい。隣接するレンチキュラーレンズ２２相互間の間隔は、ピッチＰ_３の１０％以下であることが好ましい。隣接するレンチキュラーレンズ２２相互間の間隔をピッチＰ_３の１０％以下とすることにより、直接透過光の光量に対する回折光の光量の割合を高くすることができる。このため、輝度むらをより効果的に低減することができる。輝度むらをさらに効果的に低減する観点からは、隣接するレンチキュラーレンズ２２相互間の間隔は、ピッチＰ_３の５％以下であることがさらに好ましい。

尚、本明細書において、「レンチキュラーレンズアレイのピッチ」とは、隣接するレンチキュラーレンズの、レンチキュラーレンズの幅方向における頂点間の距離をいう。

光学シート２０の材質は、光透過性を有するものである限り特に限定されない。光学シート２０は、例えば光透過性の合成樹脂により形成することができる。合成樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル、エネルギー硬化型樹脂などが挙げられる。エネルギー硬化型樹脂の具体例としては、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂などが挙げられる。これらの中でも、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂などに代表されるエネルギー硬化型樹脂が特に好ましい。エネルギー硬化型樹脂を用いることによって、レンチキュラーレンズアレイ２１を比較的容易に形成することができるからである。

また、光学シート２０には、各種フィラー、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤及び分散剤などの少なくとも１つが含まれていてもよい。

尚、光学シート２０は、一体に形成されていてもよいし、複数の光学部材が貼り合わされたものであってもよい。具体的には、ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエチレンナフタレートフィルムまたはポリカーボネートフィルムなどの光学フィルムの上に、紫外線硬化型樹脂などによって形成されたマイクロレンズが貼付されたものであってもよい。

光学シート２０の厚みは特に限定されない。光学シート２０の平均厚みは、例えば、１０μｍ以上、５００μｍ以下であってもよい。光学シート２０の光透過性を考慮すれば、光学シート２０の平均厚みは、３５μｍ以上、３００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上、２５０μｍ以下であることがより好ましい。

光学シート２０の厚みが薄すぎると、光源デバイス３０などの熱などにより光学シート２０の形状が変化するおそれがある。一方、光学シート２０の厚みが厚すぎると、光学シート２０の光透過率が低下する傾向にある。

光学シート２０の製造方法も特に限定されない。光学シート２０は、既知の種々の製造方法により製造することができる。光学シート２０の製造方法としては、例えば、成形型の上に合成樹脂層を形成した後に、その合成樹脂層を成形型から剥離する方法、シート化された樹脂を、成形型を用いてヒートプレスする方法などが挙げられる。

図１に示すように、光学シート２０の上方には、光拡散シート１０が配置されている。本実施形態では、光拡散シート１０は、マイクロレンズアレイシートにより構成されている。

図５は、光拡散シートの一部分を表す平面図である。図６は、図５におけるＶＩ−ＶＩ矢視図である。

図６に示すように、光拡散シート１０は、光入射面１０ａと、光出射面１０ｂとを備えている。図１に示すように、光入射面１０ａは、光学シート２０の光出射面２０ｂと対向している。光出射面１０ｂは、偏光板４１ａと対向している。光入射面１０ａには、光源デバイス３０から出射され光学シート２０を透過した光が入射する。光拡散シート１０に入射した光は、光出射面１０ｂから液晶表示セル４０側に出射される。

図５及び図６に示すように、光拡散シート１０は、光出射面１０ｂに形成されたマイクロレンズアレイ１１を備えている。マイクロレンズアレイ１１は、図５に示すように複数のマイクロレンズ１２を備えている。

複数のマイクロレンズ１２の配列は特に限定されない。複数のマイクロレンズ１２は、例えば、ランダムに配列されていてもよい。

また、複数のマイクロレンズ１２は、例えば、第１の方向と、第１の方向と直交する第２の方向とのそれぞれにおいて規則的且つ周期的に配列されていてもよい。すなわち、複数のマイクロレンズ１２は、所謂正方形格子パターンで配列されていてもよい。また、図５に示すように、複数のマイクロレンズ１２は、平面視において、隣接するマイクロレンズ１２の中心を結んでなる図形が三角形（好ましくは、正三角形）となるように所謂三角形格子パターン（好ましくは、正三角形格子パターン）で配列されていてもよい。

具体的に、本実施形態では、図５に示すように、複数のマイクロレンズ１２は、隣接するマイクロレンズ１２の中心Ｃ_１〜Ｃ_３を結んでなる図形Ｔ_１が、正三角形となるように、所謂正三角形格子パターンで配列されている。このように、複数のマイクロレンズ１２を、平面視において、所謂正三角形格子パターンで配列させることによって、単位面積当たりに配置されるマイクロレンズ１２の数量を多くすることができる。すなわち、マイクロレンズ１２の占有率を高くすることができる。従って、高い拡散機能を実現することが可能となる。

図５及び図６に示すように、本実施形態では、マイクロレンズ１２の形状は半球状である。但し、本発明において、マイクロレンズ１２の形状は特に限定されない。マイクロレンズ１２は、例えば楕円球状、円錐状、円錐台状、角錐状または角錐台状などの形状に形成されていてもよい。

複数のマイクロレンズ１２は、マイクロレンズ１２において回折光が実質的に発生せず、屈折光のみが実質的に発生するようなピッチで配列されている。具体的には、複数のマイクロレンズ１２は、１０μｍ以上のピッチで配列されている。マイクロレンズアレイ１１のピッチは、例えば、２０μｍ以上であることが好ましい。

尚、本明細書において、「マイクロレンズアレイのピッチ」とは、隣接するマイクロレンズの中心間距離のうち最も短い距離をいう。具体的に、図５に示す場合では、複数のマイクロレンズ１２は、隣接するマイクロレンズ１２の中心を結んでなる図形が正三角形となるように配列されているため、図５に示すピッチＰ_１とピッチＰ_２とは等しい。このため、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ１１のピッチＰはピッチＰ_１及びピッチＰ_２と等しい。

本実施形態において、マイクロレンズ１２の直径Ｄ_１は特に限定されない。マイクロレンズ１２の直径Ｄ_１は、マイクロレンズアレイ１１のピッチＰと、占有率とに応じて適宜設定することができる。例えば、マイクロレンズ１２の直径Ｄ_１は、１５〜１００μｍ程度にすることができる。マイクロレンズアレイ１１のピッチとの関係でいえば、マイクロレンズ１２の直径Ｄ_１は、マイクロレンズアレイ１１のピッチの８０％以上であることが好ましい。

光拡散シート１０の材質は特に限定されない。光拡散シート１０は、例えば合成樹脂により形成されていてもよい。合成樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル、エネルギー硬化型樹脂などが挙げられる。

また、光拡散シート１０の平均厚みも特に限定されない。光拡散シート１０の平均厚みは、例えば、５０〜４００μｍ程度であることが好ましい。

ところで、色分散を小さく抑える観点や、特許文献２に記載のようにモアレの発生を抑制する観点から、レンチキュラーレンズアレイ２１のピッチは、通常、５０μｍ以上に設定されている。しかしながら、レンチキュラーレンズアレイ２１のピッチが５０μｍ以上とした場合は、光を十分に拡散させることが困難となる。

それに対して、本実施形態では、光学シート２０の光出射面２０ｂにピッチＰが１０μｍ未満でレンチキュラーレンズアレイ２１が形成されている。このように、レンチキュラーレンズアレイ２１を回折光が発生するような小さなピッチで形成することにより、光学シート２０において、色分散は発生するものの、高い拡散性能を実現することができる。また、レンチキュラーレンズアレイ２１では、光散乱材を用いた拡散板とは異なり、光学シート２０内部の屈折率が略均一であるため、不要な方向への光の反射や光の吸収が少ない。従って、高い光の取り出し効率を実現できる。

また、ピッチＰが１０μｍ未満のレンチキュラーレンズアレイ２１で発生した色分散は、光学シート２０の上方に配置されており、入射光を屈折させることによって拡散させる光拡散シート１０によって効果的に解消される。仮に、光学シート２０においてモアレが発生した場合であっても、光拡散シート１０によってモアレが効果的に解消される。

従って、本実施形態のように、光出射面２０ｂにピッチＰが１０μｍ未満で、回折光を発生させるレンチキュラーレンズアレイ２１が形成された光学シート２０と、光学シート２０の上方に配置されており、入射光を屈折させることによって拡散させる光拡散シート１０とを併用することにより、光の取り出し効率の向上と、輝度むらの低減とを両立させることができると共に、色分散に起因する虹色模様が視認されることを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、光拡散シート１０として、マイクロレンズアレイシートが用いられている。従って、例えば光拡散シート１０として光拡散材を含有するシートを用いる場合と比較して、不要な方向への光の反射や光の吸収を抑制することができる。従って、より高い光の利用効率を実現することができる。

尚、回折光が発生するレンチキュラーレンズアレイを用いることにより高い拡散性能が得られる理由は以下の通りである。

レンチキュラーレンズアレイのピッチが１０μｍ以上である場合は、回折光が実質的に発生しない。このため、ピッチが１０μｍ以上のレンチキュラーレンズアレイにおいては、透過光は、拡散角が０度の位置に集中する。従って、レンチキュラーレンズの頂部における輝度が他の部分よりも非常に高くなり、輝度むらを十分に低減することができない。

それに対して、ピッチが１０μｍ未満のレンチキュラーレンズアレイでは、回折光が発生する。このため、レンチキュラーレンズの頂部以外の部分にも、回折光に起因する複数の透過光のピークが生じる。従って、屈折光のみが実質的に発生するレンチキュラーレンズアレイと比較して、回折光が発生するレンチキュラーレンズアレイでは、非常に高い拡散性能が得られ、よって輝度ムラが効果的に低減される。

また、レンチキュラーレンズアレイのピッチが１０μｍ未満の領域においては、レンチキュラーレンズアレイのピッチが小さくなるに従ってレンチキュラーレンズの拡散角が顕著に大きくなる傾向にある。レンチキュラーレンズアレイのピッチが５μｍ以下である場合には、下記の実施例においても裏付けられるように、より大きな拡散性能が得られ、よって輝度むらがより効果的に低減される。より好ましいレンチキュラーレンズアレイのピッチは３μｍ以下であり、その場合には、さらに大きな拡散性能が得られ、よって輝度むらがさらに効果的に低減される。

（変形例１）
上記実施形態では、光拡散シート１０としてマイクロレンズアレイシートを用いる例について説明した。但し、本発明において、光拡散シート１０は、マイクロレンズアレイシート以外の光学シートにより構成されていてもよい。例えば、図７に示すように、多数の光拡散ビーズ１９ａが、光拡散ビーズ１９ａとは屈折率が異なる光透過性の母材１９内に分散されているシートにより光拡散シート１０を構成してもよい。

この場合、光拡散ビーズ１９ａにより光の反射や吸収が発生するため、光拡散シート１０としてマイクロレンズアレイシートを用いる上記実施形態よりは光の取り出し効率が低下する傾向にある。しかしながら、回折光を発生させるレンチキュラーレンズアレイ２１が光出射面２０ｂに形成されている光学シート２０により高い拡散性能が実現されているため、光拡散シート１０に要求される最小限の機能は、光学シート２０において発生した色分散を解消させる機能のみである。このため、光拡散ビーズが分散している光拡散シートのみを単独で使用する場合と比較して、光拡散シート１０に要求される光拡散性は比較的低い。よって、光拡散ビーズ１９ａの濃度を低くすることができる。従って、本変形例の光拡散シート１０を用いた場合であっても、光拡散ビーズが分散している光拡散シートのみを単独で使用する場合と比較して、高い光の取り出し効率を実現することができる。

（変形例２）
光拡散シート１０を、図８及び図９に示すようなレンチキュラーレンズシートにより構成してもよい。この場合は、光拡散シート１０において回折光が実質的に発生しないように、レンチキュラーレンズアレイ１３のピッチＰ_４を１０μｍ以上にすることが好ましく、２０μｍ以上にすることが好ましい。

（その他の変形例）
光学シート２０のレンチキュラーレンズの幅方向に沿った横断面形状は、半円形状に限定されない。例えば、半楕円形状、半長円状などであってもよい。

上記実施形態では、マイクロレンズ１２が所謂正三角形格子配列されている例について説明した。但し、本発明において、マイクロレンズ１２の配列は所謂正三角形格子配列に限定されない。マイクロレンズ１２は、相互に直交するｘ方向及びｙ方向のそれぞれにおいて規則的且つ周期的に配列されていてもよい。この場合、ｘ方向とｙ方向とにおいてマイクロレンズアレイ１１のピッチを略同一にすることができる。このため、ｘ方向における光拡散シート１０の光拡散性能と、ｙ方向における光学シート２０の光拡散性能とを略同一にすることができる。

光学シート２０及び光拡散シート１０のうちの少なくとも一方が複数配置されていてもよい。すなわち、光学シート２０と光拡散シート１０とのそれぞれの配置枚数は１枚に限定されない。

光学シート２０と光源デバイス３０との間や、光学シート２０と光拡散シート１０との間などにさらなる光学素子が配置されていてもよい。具体的には、例えば、光学シート２０と光源デバイス３０との間にさらなる光拡散シートを配置してもよい。

レンチキュラーレンズアレイ２１は、他の光学素子の表面に形成されていてもよい。例えば、図１に示す透光基板３３の表面などに形成されていてもよい。

光学シート２０の少なくとも一方の表面にマット加工を施してもよい。また、光学シート２０の少なくとも一方の表面に、バインダー中にビーズ粒子を分散させたスティッキング防止層を形成してもよい。これによれば、光学シート２０の透光基板３３などに対するスティッキングを抑制することができる。

以下、本発明について、実施例に基づいてさらに具体的に説明する。但し、下記実施例は、単なる例示である。本発明は、下記実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
まず、縦３０ｃｍ、横４０ｃｍ、厚さ２００μｍのポリカーボネートフィルム（帝人化成（株）製 品名：パンライト１２２５ＬＬ）をライン（Ｌ）：スペース（Ｓ）＝１：１の金型を用いてロールプレスすることによって、ピッチ：９．９μｍ、レンズ高：４．９５μｍのレンチキュラーレンズが複数形成された図３及び図４に示す構造の光学シート２０を作製した。

光拡散シート１０としては、スチレンビーズをアクリル系バインダーに分散させた光拡散層を厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材上に形成したビーズ付き光拡散シート（きもと社製 品番：１００ＤＸ２）を用いた。

光源デバイス３０としては、図１及び図２に示す線状光源３２を有する直下型のバックライトを用いた。具体的には、本実施例では、シャープ株式会社製の液晶テレビ（品名：ＡＱＵＯＳ ＬＣ−２０Ｓ１）を分解して、光学シートを除いたバックライトを取り出し、そのバックライトを光源デバイス３０として用いた。光源デバイス３０の寸法は、横３９５ｍｍ、縦２８５ｍｍ、厚さ１７．８ｍｍであった。

以上のように作製した光源デバイス３０、光拡散シート１０、光学シート２０を図１に示す順で積層して光源ユニット２を作製した。この際、光学シート２０のレンチキュラーレンズの延びる方向（稜線方向）は、線状光源３２の延びる方向と平行とした。

得られた光源ユニット２について、以下の要領で輝度及び輝度むらを測定した。すなわち、変位可能なステージ上に配置した光源ユニット２の光拡散シート１０の光出射面の上方１．２ｍｍにＥＬＤＩＭ社製の視野角特性測定装置（品名ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ８０）を固定し、その状態で、ステージごと光源ユニット２をｙ方向の中央部でｘ方向に移動させながら、５ｍｍおきに正面輝度を測定した。測定結果から、正面輝度の最大値、最小値、平均値及びｘ方向における輝度むらを算出した。ここで、正面輝度の最大値は、測定中において最も高かった輝度であり、最小値は、測定中において最も低かった輝度である。平均値は、測定された全正面輝度の平均値である。輝度むらは、以下の数式に基づいて算出した。

（輝度むら）＝（（正面輝度の最大値）−（正面輝度の最小値））／（正面輝度の平均値）
さらに、得られた光源ユニット２を目視することによって、虹色模様が視認されるか否かを確認した。

（実施例２）
レンチキュラーレンズアレイのピッチを５μｍ、レンズ高さを２．５μｍとしたこと以外は、上記実施例１と同様に光源ユニット２を作製し、輝度及び輝度むらの測定並びに視認検査を行った。

（実施例３）
レンチキュラーレンズアレイのピッチを３μｍ、レンズ高さを１．５μｍとしたこと以外は、上記実施例１と同様に光源ユニット２を作製し、輝度及び輝度むらの測定並びに視認検査を行った。

（実施例４）
レンチキュラーレンズアレイのピッチを２μｍ、レンズ高さを１μｍとしたこと以外は、上記実施例１と同様に光源ユニット２を作製し、輝度及び輝度むらの測定並びに視認検査を行った。

（実施例５）
光拡散シート１０として図５及び図６に示すマイクロレンズアレイシートを用いたこと以外は、上記実施例４と同様に光源ユニット２を作製し、正面輝度、半値角の測定及び視認検査を行った。尚、本実施例では、マイクロレンズを直径６３．３μｍの略半球状とし、マイクロレンズアレイのピッチを６４．３μｍとした。

（実施例６）
光拡散シート１０として、レンチキュラーレンズアレイのピッチを５０μｍ、レンズ高さを２５μｍとしたレンチキュラーレンズシートを用いたこと以外は、上記実施例４と同様に光源ユニット２を作製し、正面輝度、半値角の測定及び視認検査を行った。

（比較例１）
レンチキュラーレンズアレイのピッチを２０μｍ、レンズ高さを１０μｍとしたこと以外は、上記実施例１と同様に光源ユニット２を作製し、輝度及び輝度むらの測定並びに視認検査を行った。

上記実施例１〜６及び比較例１の結果を下記の表１に示す。

表１に示すように、レンチキュラーレンズアレイのピッチが１０μｍ未満である実施例１〜６では、光拡散シート１０の種類に関わらず、レンチキュラーレンズアレイのピッチが１０μｍ以上である比較例１よりも輝度ムラが非常に小さい値となった。この結果から、レンチキュラーレンズアレイのピッチを１０μｍ未満とすることにより、光拡散シート１０の種類に関わらず、輝度むらを効果的に抑制できることがわかった。

また、ビーズ含有拡散シートを光拡散シートとして用いた実施例４に対して、マイクロレンズアレイシートを光拡散シートとして用いた実施例５の方が平均輝度が高かった。この結果から、マイクロレンズアレイシートを光拡散シートとして用いることにより、ビーズ含有拡散シートを光拡散シートとして用いる場合よりも高い光の取り出し効率を実現できることがわかる。

本発明を実施した好ましい形態の一例に係る液晶表示装置の概略断面図である。 光源デバイスの概略平面図である。 光学シートの一部分を表す概略平面図である。 光学シートの一部分を表す概略断面図である。 光拡散シートの一部分を表す概略平面図である。 図５におけるＶＩ−ＶＩ矢視図である。 第１の変形例における光拡散シートの一部分を表す模式的断面図である。 第２の変形例における光拡散シートの一部分を表す模式的平面図である。 図８におけるＩＸ−ＩＸ矢視図である。

符号の説明

１ …液晶表示装置
２ …光源ユニット
３ …光学素子
１０ …光拡散シート
１０ａ…光拡散シートの光入射面
１０ｂ…光拡散シートの光出射面
１１ …マイクロレンズアレイ
１２ …マイクロレンズ
１３ …レンチキュラーレンズアレイ
１９ …母材
１９ａ…光拡散ビーズ
２０ …光学シート
２０ａ…光学シートの光入射面
２０ｂ…光学シートの光出射面
２１ …レンチキュラーレンズアレイ
２２ …レンチキュラーレンズ
３０ …光源デバイス
３０ａ…光源デバイスの光出射面
３１ …ケーシング
３１ａ…凹部
３２ …線状光源
３３ …透光基板
４０ …液晶表示セル
４１ａ…偏光板
４１ｂ…偏光板

Claims (10)

1. 光入射面と、相互に平行に延びる複数のレンチキュラーレンズが前記レンチキュラーレンズの幅方向に沿って配列されたレンチキュラーレンズアレイが形成された光出射面とを有し、前記レンチキュラーレンズアレイのピッチが１０μｍ未満である光透過性の光学シートと、
   前記光学シートの前記光出射面側に配置され、入射光を屈折させることによって拡散させる光透過性の光拡散シートと、
   を備える光学素子。
2. 前記レンチキュラーレンズアレイのピッチが５μｍ以下である、請求項１に記載の光学素子。
3. 前記レンチキュラーレンズアレイのピッチが３μｍ以下である、請求項１または２に記載の光学素子。
4. 前記レンチキュラーレンズの横断面形状は、略半円である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学素子。
5. 前記複数のレンチキュラーレンズは、隣接するレンチキュラーレンズ同士が接するように配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子。
6. 前記光拡散シートは、多数の光拡散ビーズが前記光拡散ビーズとは屈折率が異なる光透過性の母材内に分散されているシートである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子。
7. 前記光拡散シートは、光入射面と、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイが形成されている光出射面とを有するマイクロレンズアレイシートである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子。
8. 前記光拡散シートは、光入射面と、前記光学シートのレンチキュラーレンズが延びる方向と平行な方向に相互に平行に延びる複数のレンチキュラーレンズが配列されたレンチキュラーレンズアレイが形成された光出射面とを有するレンチキュラーレンズシートである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学素子と、
   前記光学素子の光入射面側に配置され、前記光学素子の光入射面に向けて光を出射させる光源デバイスと、
   を備え、
   前記光源デバイスは、前記光学素子の法線方向から視た際に、前記光学素子と重なる領域において、前記レンチキュラーレンズが延びる方向と平行な方向に相互に平行に延びる複数の線状光源を有する光源ユニット。
10. 請求項９に記載の光源ユニットと、
    前記光拡散シートの光出射面側に配置された液晶表示セルと、
    を備える液晶表示装置。

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