JP4874009B2

JP4874009B2 - 光拡散装置

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Publication number: JP4874009B2
Application number: JP2006169240A
Authority: JP
Inventors: 崇志村
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2012-02-08
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Description

本発明は、液晶表示装置等の受光型表示装置の照明装置に用いられる光拡散装置及び該光拡散装置を用いた照明装置、及び該照明装置を用いた液晶表示装置及び該液晶表示装置を用いた機器に関する。

従来レンズ断面が角状のプリズムシートが照明装置の特定角度への集光性を高め、それによって光源の光利用効率を高める目的で用いられていた。

ここで図１３を用いて液晶表示装置とバックライトの構造を説明しておく。
図１３は液晶装置２８及びそれを照明するバックライト装置２３の一般的な断面図で、図１３（ａ）は輝度上昇フィルム２９を１枚使うバックライト装置及び液晶装置の例、図１３（ｂ）は輝度上昇フィルム３８，４０を２枚使うバックライト装置の例である。

図１３（ａ）において液晶装置２８は２枚の透明基板３６に液晶層３７が狭持され、該透明基板のうちバックライト側の、すなわち下側の透明基板３６の外側にはバックライト側偏光板３２が貼られ、上側の透明基板３６の外側には上側偏光板３４が貼られている。
バックライト装置２３は、光源２０と該光源２０の出射光を平行方向に導いたのち主に上面に出射する導光板２２と、導光板の下面方向に出射された光を反射して導光板内に戻す反射板２６と、導光板２２から出射された光を液晶表示装置２８の面に垂直な光にする輝度上昇フィルム２９と、該輝度上昇フィルム２８を透過した光を拡散させる拡散板３０とを有している。
図１３（ａ）の構成では、輝度上昇フィルム２８として例えば三菱レイヨン社製のものを使うことが出来る。

図１３（ｂ）に示した構造が図１３（ａ）に示した構造と異なるのは導光板２２と液晶表示装置２８の間に設けられたシート類の配置と枚数で、図１３（ｂ）の構造では、導光板２２に近接して拡散板３０が設けられ、該拡散板３０を透過して拡散された光が、プリズム面を有し該プリズムの稜線がほぼ直交する２枚の輝度上昇フィルム３８，４０によって、液晶表示装置２８の面に垂直な光とされている。
図１３（ｂ）の構成では、輝度上昇フィルム３８，４０として例えば住友スリーエム社製のものを使うことが出来る。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付している。

従来液晶表示装置と照明装置とは図１３のように構成されていたが、プリズムシートは拡散する作用がないため、導光板の出射内容を大きく引きずる。そのため導光板上に明暗のバラツキがあると、それを補正する機能はないという問題があった。そのためレンチキュラーレンズを用いて明暗のバラツキを補正することが提案されている。

その１つとして、照明光を効率よく用いるため帯状レンズレンチキュラーを用い、法線近傍の所定の角度範囲に集光するという提案がある（例えば特許文献１参照）。
この提案ではレンチキュラーレンズを多数の凹レンズで構成し、該単位凹レンズ部の形状パラメータ（例えば、曲率半径、周期、切込量及び屈折率など）を調節することによって光学特性を制御している。

またこのようなレンチキュラーレンズを光拡散機能を持った光学シートに作り込み、光拡散板の機能とレンチキュラーレンズの特定方向への集光機能とを同一光学シートの中に作り込もうとする提案もある（例えば特許文献２参照）。

さらに、照明装置の安価化を図るため、レンチキュラーレンズシートを出射角調整用拡散シートとして使用し、プリズムシートの枚数減少を可能にしようという提案もある（例えば特許文献３参照）。

ここで図１５，１６を用いて従来のレンチキュラーレンズの問題点を説明する。
図１５は従来のレンチキュラーレンズを説明する図である。
図１５において、図１５（ａ）に示したカマボコ状のレンズ８０が単位レンズで、図１５（ｂ）に示すレンチキュラーレンズ８２は単位レンズ８０どうしを平行に並べていた。

図１６は従来のレンチキュラーレンズ８２の光の拡散状態を示した図である。
図１６において、光源８４の出射光がレンチキュラーレンズ８２に照射されると、レンチキュラーレンズ８２を透過した光は像８６に示すように、レンチキュラーレンズ８２を構成する単位レンズに直交する方向には拡散されるが、平行な方向にはほとんど拡散されない。すなわちレンチキュラーレンズ８２に照射された光源８４の像の単位レンズに平行な方向の幅Ａ１は透過した光の像８６においてもＡ３となり、Ａ１から大きくは拡大されない。
その結果光源の像が見えてしまい、光源像を見えなくするためにはレンチキュラーレンズシートを２枚用い、該シートを構成する単位レンズが直交するように該２枚のレンチキュラーレンズシートを配置する必要があった。

以上のことをまとめると、従来のレンチキュラーレンズは以下のようであった。
１−カマボコ状のレンズが一方向に並びシート状に形成されている
２−単位レンズ同士が平行に並んでいる
３−光を拡散する作用がある
４−一枚のレンチキュラーレンズではレンズ曲面が存在する面のみに拡散作用があり、拡散させたい方向が一次元内にない場合、すなわち表示装置の照明装置に用いる場合、レンズシートが２枚必要
（すなわちレンチキュラーレンズでは曲率の存在する軸が１軸であったため、光を曲げる方向も１軸であった）
その結果、ＬＥＤ光源を使用したバックライトなどにおいてはレンチキュラーレンズ１枚のみを使用した場合拡散方向が極端に異方性拡散になってしまうという問題があった。

このような問題はレンチキュラーレンズを構成する単位レンズ面頂点の軌跡が直線であることに起因すると考えられる。上記した特許文献１，２，３の提案においては該軌跡がすべて直線とされている。

特開平０６−２０１９０４特開平０９−１４５９３２特願２００５−２１６１３０

解決しようとする課題は従来のレンチキュラーレンズでは光の拡散方向が異方性拡散になってしまうことで、そのため拡散させたい方向が一次元内にない、すなわち例えば表示装置の照明装置の場合、レンズシートが２枚必要だったことである。
そこで本発明の目的はレンチキュラーレンズの光の拡散方向を２次元化することにより、照明装置に用いるレンチキュラーレンズの必要枚数を減少させ安価化することである。
またレンチキュラーレンズを光拡散用に用いることにより、照明装置の光利用効率を上昇させることである。

本発明の光拡散装置は、断面が略円形もしくは略半円形の細長のレンズ単位が一方向に並んで形成されており、かつその一単位レンズ面頂点の細長のレンズ単位方向の軌跡が略正弦波であるように周期的に高低を繰り返し、前記一方向に並んだレンズが複数本形成されており、隣り合ったレンズどうしの前記略正弦波軌跡の周期が異なることを特徴とする。

また本発明の光拡散装置は、平面状のシートもしくは板の上面及び下面のそれぞれの面に、断面が略円形もしくは略半円形の細長のレンズ単位が一方向に並んで形成されており、かつその一単位レンズ面頂点の細長のレンズ単位方向の軌跡が略正弦波であるように周期的に高低を繰り返し、前記一方向に並んだレンズが複数本形成されており、隣り合ったレンズどうしの前記略正弦波軌跡の周期が異なり、前記上面に形成された細長のレンズ単位と前記下面に形成された細長のレンズ単位とはほぼ直交していることを特徴とする。

また本発明の光拡散装置は、前記断面が凸状曲面レンズであることを特徴とする。

また本発明の光拡散装置は、前記断面が凹状曲面レンズであることを特徴とする。

また本発明の照明装置は、前記光拡散装置のうちの一つを用いたことを特徴とする。

また本発明の照明装置は導光板を有しており、前記光拡散装置を該導光板の光出力側に配置したことを特徴とする。

また本発明の照明装置は導光板を有しており、前記光拡散装置は該導光板上に作り込まれていることを特徴とする

また本発明の液晶表示装置は、前記照明装置のうちの一つを用いたことを特徴とする。

また本発明の機器は、前記液晶表示装置を用いたことを特徴とする。

本発明によるレンチキュラーレンズの場合、レンズ面での曲面と正弦波での曲面が存在するため、同時に２軸に光を拡散することができ、例えば表示装置の照明装置に用いる場合、１枚のレンズシートで必要な光拡散機能が満足出来るようになった。
また光の拡散量を設計によって制御出来るのでモアレ防止や光源像が見えてしまうことの防止も可能となった。
さらにはレンチキュラーレンズを拡散板として使用可能となったため、照明装置の光利用効率を上昇させることが出来た。

光拡散装置において、断面が略円形もしくは略半円形の細長のレンズ単位が一方向に並んで形成し、かつその一単位レンズ面頂点の細長のレンズ単位方向の軌跡が略正弦波であるように周期的に高低を繰り返すものとした。
また、前記一方向に並んだレンズを複数本形成し、隣り合ったレンズどうしの前記略正弦波軌跡の、位相もしくは周期もしくは前記レンズの形状もしくは少なくとも該３要素のうちの２つ以上を異ならせた。
さらに、該光拡散装置を照明装置の導光板の光出力側に配置した、もしくは該導光板上に作り込んだ。

以下図１〜１５を用いて本発明の実施例を説明する。
図１は光拡散装置として用いるレンチキュラーレンズをシート状にしたもの５０を示した図である。
図１において、レンチキュラーレンズシート５０は線状のレンズ単位ユニットＲ１〜Ｒ１０がほぼ平行に、すなわち図示したＹ方向に並んで形成されている。

図２は図１の本発明による光拡散装置であるレンチキュラーレンズのＡ−Ａ断面を示した断面図である。
図２において、レンチキュラーレンズのレンズ部は基材５４上に形成されており、図２（ａ）においては半円形の凸状曲面レンズ、図２（ｂ）においては半円形の凹状曲面レンズとなっている。
凸状のレンズを用いた場合も、凹状のレンズを用いた場合もそれぞれ利点がある。
基材５４とレンチキュラーレンズ部５２，５５とは同じ材料で一度に型により成形することが望ましい。材料として例えばポリカーボネイトを使用し得る。
本発明の光拡散装置はこのようにレンチキュラーレンズにより光を拡散している。

図３は本発明による光拡散装置であるレンチキュラーレンズ断面の種々の変形例を示した断面図である。
図３（ａ）に示したレンチキュラーレンズ部５８は図２（ａ）に示した半円形の凸状曲面レンズ５２を上方に引き延ばした形状、図３（ｂ）に示したレンチキュラーレンズ部６０は図２（ａ）に示した半円形の凸状曲面レンズ５２を下方に押しつぶした形状、図３（ｃ）に示したレンチキュラーレンズ部６２は図２（ｂ）に示した半円形の凹状曲面レンズ５２を下方に押しつぶした形状、図３（ｄ）に示したレンチキュラーレンズ部６４は断面が円形の例である。
いずれの場合も断面が略円形もしくは略半円形のレンズが一方向に並んで形成されている。
その他、曲面レンズの曲率を変えてレンズ形状を変えることも出来る。
このように本発明の光拡散装置のレンチキュラーレンズ部断面形状は種々の変形が可能である。
光拡散装置の光拡散方向及び拡散量はこのレンチキュラーレンズ部断面形状によって多くが決定される。

本発明による光拡散装置を構成するレンチキュラーレンズの断面形状はこのように種々の形状を取り得るが、特徴とするのは単位レンズ面の頂点の軌跡である。
図２、３でＰで示したのが単位レンズ面の頂点であるが、この頂点Ｐの軌跡、すなわち図１に示したＹ方向の軌跡が従来は直線であった。
しかし本発明による光拡散装置であるレンチキュラーレンズの細長の単位レンズ面頂点Ｐの細長のレンズ単位方向の軌跡は略正弦波であるように、周期的に高低を繰り返している。
また一方向に並んだレンズ単位が複数本形成されており、隣り合ったレンズどうしの前記略正弦波軌跡の位相もしくは周期もしくはその双方が異なるよう設定されている。

図４は前記頂点Ｐの軌跡の第１の実施例を示した図である。
図４において、頂点Ｐの軌跡は図１に示したのと同じＹ方向に略正弦波を描いている。
例えば図４（ａ）はＮ本目の単位レンズ頂点の軌跡、図４（ｂ）はＮ＋１本目の単位レンズ頂点の軌跡、図４（ｃ）はＮ＋２本目の単位レンズ頂点の軌跡でそれぞれピッチが同じ正弦波で位相が１２０度ずつ異なっている。図４（ｄ）はＮ＋３本目の単位レンズ頂点の軌跡でＮ本目と同じ位相になっている。

このように、隣り合ったレンズどうしの略正弦波軌跡の位相を異ならせており、３本のレンズがひと組となって同様の位相関係が繰り返されるように構成されている。
隣り合ったレンズどうしの略正弦波軌跡の位相関係をより複雑にすれば、前記ひと組となるレンズの本数をより増大させることは勿論可能で、該ひと組となる本数は多いほどよい。
レンズ単位での稜線方向の光の拡散量は略正弦波の位相によって拡散の光学的特性が決まるので、該個々のレンズの周期の設定により光学特性を設定可能である。
以下本発明の頂点が略正弦波軌跡を描くレンチキュラーレンズを正弦波レンチキュラーレンズと呼ぶ。

図５は前記頂点Ｐの軌跡の第２の実施例を示した図である。
図５において、頂点Ｐの軌跡は図１に示したのと同じＹ方向に、図４の場合と同様、略正弦波を描いている。
図５の例が図４の例と異なるのは隣り合ったレンズどうしの描く略正弦波軌跡の異なる点である。図４の例では位相が異なっていたが、図５の例ではピッチすなわち周期が異なっている。
例えば図５（ａ）はＮ本目の単位レンズ頂点の軌跡で周期（ピッチ）Ｔ１の略正弦波、図５（ｂ）はＮ＋１本目の単位レンズ頂点の軌跡で周期（ピッチ）Ｔ２の略正弦波、図５（ｃ）はＮ＋２本目の単位レンズ頂点の軌跡で周期（ピッチ）Ｔ３の略正弦波、図５（ｄ）はＮ＋３本目の単位レンズ頂点の軌跡で周期（ピッチ）Ｔ２の略正弦波というように略正弦波の周期がそれぞれ異なっている。図５（ｅ）はＮ＋４本目の単位レンズ頂点の軌跡で、周期（ピッチ）Ｔ１の略正弦波とＮ本目と同様になっている。

このように、隣り合ったレンズどうしの略正弦波軌跡の周期を異ならせており、４本のレンズがひと組となって同様の周期関係が繰り返されるように構成されている。
隣り合ったレンズどうしの略正弦波軌跡の周期関係をより複雑にすれば、前記ひと組となるレンズの本数をより増大させることは勿論可能で、該ひと組となる本数は多いほどよい。
レンズ単位での稜線方向の光の拡散量は略正弦波のピッチでも拡散の大きさが決まるので、該個々のレンズの周期の設定により光拡散量を設定可能である。

また、図４に示したような隣り合ったレンズどうしの略正弦波軌跡の位相を異ならせる手段と、図５に示したような隣り合ったレンズどうしの略正弦波軌跡の周期を異ならせる手段とを組み合わせて用いることも効果がある。このように組み合わせると光の拡散がよりランダムな状態に近づく。
さらに、図２，３に示したような種々のレンズの形状を用い、上記に加えレンズ形状も異ならせると光の拡散状態はさらにランダムな状態に近づく。
この中でレンズ形状として凸レンズと凹レンズを組み合わせて用いることも勿論含まれ、このような手法も光の拡散をランダムな状態に近づけることに効果がある。
また略正弦波の振幅を変えたり、曲面レンズの曲率を変えることによって拡散性能変化をもたらすことも効果がある。この略正弦波の振幅を、段落番号００１７で述べた要素に加えることは勿論効果的である。

このように単位レンズの形状を複雑化させると、単位レンズの集積によって形成される
光拡散装置の設計に多くの時間を必要とすることになるが、型が出来れば製造コストは変わらず、さらにより光の拡散がランダムに近づいているため小さな欠陥が目立たなくなって製造上の良品率を上げることが出来、その結果光拡散装置の安価化が計れるという効果がある。

図９は前記レンズ頂点Ｐの軌跡のピッチ（周期）を変える場合の軌跡の実例を示した図である。
図９において、Ｚ軸は光が光拡散装置から出射されていく方向を示しており、これは光拡散装置の面に直交する方向であり、かつ照明装置に用いられる場合は被照明物が存在する方向である。（ａ）はピッチが０．５ｍｍ、（ｂ）は１．０ｍｍ、（ｃ）は２．０ｍｍ、（ｄ）は３．０ｍｍ、（ｅ）は５．０ｍｍの例で、それぞれの軌跡は
Ｚ＝０．００５＊ｓｉｎ（２πＹ／ピッチ）
の式で表される。

ここで本発明の正弦波レンチキュラーレンズの光拡散作用はレンズ頂点Ｐが描く正弦波の振幅Ａと周期Ｔの比率Ｔ／Ａにより大きく変わる。
ここで振幅Ａは図９におけるＡ０ｘ２であり、周期Ｔは図９におけるピッチＬの逆数に比例した値である。
Ｔ／Ａが小さいと光の拡散作用は大きく、Ｔ／Ａが大きいと光の拡散作用は小さい。Ｔ／Ａの値は１〜２００とするのが好ましかった。
例えば図１０に示したように光源のフィラメント像を消すためには大きな光拡散が必要なため、Ｔ／Ａは１〜１０とするのが好ましく、光拡散作用を微少にする場合はＴ／Ａを１００〜２００とするのが好ましく、サイドに光源を置くタイプの導光板にはＴ／Ａを１０〜８０とするのが好ましかった。
このように本発明の正弦波レンチキュラーレンズを用いた照明装置の要求される仕様によってＴ／Ａの値を選択するのが好ましく、その値はいろいろな用途を通して１から２００の間の値とするのが好ましい。

次に本発明で光拡散装置に用いる正弦波レンチキュラーレンズの実例を図６、７，８を用いて説明する。
図６は本発明による光拡散装置を構成する正弦波レンチキュラーレンズの単位レンズの例である。
図６において、単位レンズ１２は図２，３で示した基材５４と一体化されて同じ素材で形成されており、断面は基材上に曲面のレンズ部が乗った食パン状の形状をしている。なお図６は凸状レンズの例を示している。
図６におけるレンズ頂点の軌跡は略正弦波状となって周期的に高低を繰り返している。
なおＬはレンズ頂点のピッチ（周期）を示している。

図７は図６に示した一方向に並んだ単位レンズ１２を複数本集積してシート上の正弦波レンチキュラーレンズ１４とした例で、この例では図４に示したように隣り合ったレンズどうしのレンズ頂点の略正弦波軌跡の位相が異なるよう設定されている。
なお図７においてはシートの片面に正弦波レンチキュラーレンズが設けられている図を示したが、正弦波レンチキュラーレンズをシートの両面に設けても大きな効果がある。

図８は図７に示した正弦波レンチキュラーレンズ１４の側面を示した図で、図８（ａ）が図７に示したＢ方向から見た図、図８（ｂ）が図７に示したＣ方向から見た図である。

図１０は本発明の光拡散装置の光の拡散状態を示した図で、従来の光拡散装置を示した図１６と比較している。
図１０において、光源８４の出射光が正弦波レンチキュラーレンズ１４に照射されると、正弦波レンチキュラーレンズ１４を透過した光は像５０に示すように、正弦波レンチキュラーレンズ１４を構成する単位レンズに直交する方向及び平行な方向にも拡散される。すなわち正弦波レンチキュラーレンズ１４に照射された光源８４の像の単位レンズに平行な方向の幅Ａ１は透過した光の像５０においてはＡ２となり、Ａ１から拡大される。これが平行な方向にはほとんど拡大されなかった従来のレンチキュラーレンズに対する本発明の正弦波レンチキュラーレンズの効果である。
この結果光源の像が見えてしまうことがなくなり、正弦波レンチキュラーレンズ１枚で光源像を見えなくすることが可能になった。

従来はフィラメントのような光源で照射した場合、光源の形が照射面に写り問題になることがあったため、レンチキュラーのようなシートを入れることで、光源像を拡散させ消していた。この光源の場合、フィラメント長さ方向は線状となっており、弱い拡散でもよく、フィラメント巻き軸方向は点状で大きな拡散が必要であった。
従来のレンチキュラーレンズは１軸拡散であるため、巻き軸方向に拡散させる作用のレンズを用いていたが、本発明の正弦波レンチキュラーレンズは単位レンズの長さ方向（拡散度が低くても良い）にも拡散作用があるため、光源の像を１枚のレンズで対策することが可能となった。
またこのように光を２軸に拡散するため、モアレ防止にも大きな効果があった。

図１１は本発明による正弦波レンチキュラーレンズを用いてサイドライト型照明装置を構成した例である。なお照明装置においては例えばプリズムシートのような各種の光学特性を持ったシート類を追加使用することが一般的であるが、ここでは単純化のため省略している。
図１１（ａ）において、ＬＥＤ光源２０は導光板１８のサイドに配置され、導光板１８の下面にはプリズムが形成され、導光板１８の光出射側である上面には本発明による凸状のレンズを用いた正弦波レンチキュラーレンズ１４がシート状に形成されて配置されている。

ＬＥＤ光源２０の光は当初Ｈ１方向に進行し、導光板１８下面のプリズムで方向を上方であるＨ２方向に変えられ出射する。正弦波レンチキュラーレンズの線状の単位レンズは当初の光進行方向Ｈ１と平行に置かれる。
このように照明装置を構成すると、正弦波レンチキュラーレンズ１枚で、光利用効率を落とすことなく、ＬＥＤ光源２０の像を拡散させることが出来るという効果があり、均一化した照明光を前記各種のシート類を介して表示装置に送ることが出来る。
すなわち本発明の正弦波レンチキュラーレンズは、従来の拡散板を置き換えて光の高効率化を計ることが出来、このような置き換えはプリズムシートを１枚使うタイプの照明装置にも、２枚使うタイプにも有効である。

図１１（ｂ）においては本発明による正弦波レンチキュラーレンズが導光板２２に作り込まれている。すなわち導光板２２の下面にはプリズムが、光出力側である上面には正弦波レンチキュラーレンズが作り込まれており、正弦波レンチキュラーレンズが作り込まれたことにより導光板の光制御に関する性能が高性能化されている。これらが同一基材で形成されているのは勿論で、例えば基材としてポリカーボネイトを使い得る。
このように導光板に正弦波レンチキュラーレンズを作り込めば安価化及び薄型化に効果がある。

なお正弦波レンチキュラーレンズを、図１７に示すように、凹状のレンズを用いた正弦波レンチキュラーレンズ１５をシート状に形成して配置したり（図１７ａ）、導光板２２に作り込む構成（図１７ｂ）も当然あり得る。

図１２は本発明による正弦波レンチキュラーレンズの１つの効果を説明する図で、照明装置の平面図を示している。
図１２（ａ）は従来のレンチキュラーレンズを用いた場合を示した照明装置の平面図で、導光板８２のサイドにＬＥＤ光源２０が配置され、導光板８２上にはレンチキュラーレンズが配置されていない。
このような場合は、ＬＥＤ光源２０の出射光が太線で示したような軌跡をとるため、ＬＥＤ光源２０の間に暗い場所９０が生じてしまうという問題があった。

図１２（ｂ）ではレンチキュラーレンズを用いた場合を示した照明装置の平面図で、導光板のサイドにＬＥＤ光源２０が配置され、導光板８２上にはレンチキュラーレンズが配置されて、レンチキュラーレンズと導光板とが８３とされている。
導光板８３上の実線はレンチキュラーレンズを構成する単位レンズの方向、すなわち単位レンズの頂点の稜線方向を示しており、図示のように線状の単位レンズが当初の光進行方向Ｈ１と平行に置かれると、レンチキュラーレンズの線状の単位レンズと直行する方向には光の拡散が大きい。そのため、図示のように、太線で示したＬＥＤ光源２０の出射光は図１２（ａ）の場合よりも拡散された軌跡をとり、前記暗い場所９１を小さくすることが出来る。

ところがレンチキュラーレンズに従来のもの、例えばレンチキュラーレンズを構成する単位レンズ面頂点の軌跡が直線であるもの、を用いると、液晶表示装置越しでぎらつき感がでたり見栄えが悪かいという問題が出てしまいＬＥＤ入光部側の見栄えが改善しきれないという別の問題が生じてしまう。暗所の解消を含め、このような問題は拡散シートを用いて光拡散量を調整すれば生じなかった問題だが、従来の拡散シートで調整すると照明装置の光利用効率が低下してしまうという問題があった。

しかし図１２（ｂ）でレンチキュラーレンズとして本発明の正弦波レンチキュラーを用いると、線状の単位レンズと直行する方向、すなわちＬＥＤ配列軸方向には大きい拡散作用を持っており、さらに線状の単位レンズと平行な方向にも小さい拡散作用を持っているため、輝度を低下させずに見栄えやギラツキ感を低減させる事ができる。

図１８は本発明の第３の実施例の光拡散装置の側面を示した図である。
図１８は図８（ａ），（ｂ）に対応した図で、図１８に示した光拡散装置１４−２は、平面状のシートもしくは板の上面及び下面のそれぞれの面に、断面が略円形もしくは略半円形の細長のレンズ単位が一方向に並んで形成されており、かつその一単位レンズ面頂点の細長のレンズ単位方向の軌跡が略正弦波であるように周期的に高低を繰り返し、前記上面に形成された細長のレンズ単位と前記下面に形成された細長のレンズ単位とはほぼ直交している。
このようにシートもしくは板の上面及び下面のそれぞれの面に正弦波レンチキュラーレンズを設けかつ上面と下面とで細長のレンズ単位をほぼ直交させると、より光の拡散を均一化させることが出来る。

図１９は本発明の第３の実施例の正弦波レンチキュラーレンズを用いてサイドライト型照明装置を構成した例で、図１１に対応した変形例である。
図１９（ａ）の１４−２は図１８に側面図を示した本発明の第３の実施例の光拡散装置の斜視図である。
原則的には光拡散装置１４−２は、上面に設けられた正弦波レンチキュラーレンズの線状の単位レンズが当初の光進行方向Ｈ１と平行になるよう導光板１８上に置かれる。しかし図１９のように上下両面に正弦波レンチキュラーレンズを設けた場合は、「より光の拡散を均一化させることが出来る」という効果に加え、図１１に示したタイプの場合よりも組立時の角度設定の余裕度が大きい、又特殊な用途の場合は光進行方向Ｈ１に対して回転させて用いることもできるという効果もある。
その他図１１と同様の効果を有することは勿論である。

図１９（ｂ）においては本発明による正弦波レンチキュラーレンズが導光板２２の両面に作り込まれている。すなわち導光板２２−２の下面と上面にそれぞれ正弦波レンチキュラーレンズが作り込まれており、それぞれの面に作り込まれた細長のレンズ単位は互いにほぼ直交している。
正弦波レンチキュラーレンズが両面に作り込まれたことにより導光板の光制御に関する性能、特に光拡散性能が高性能化されている。これらが同一基材で形成されているのは勿論で、例えば基材としてポリカーボネイトを使い得る。
このように導光板に正弦波レンチキュラーレンズを作り込めば安価化及び薄型化に効果がある。

このような本発明の正弦波レンチキュラーレンズを配置する場所を検討してみる。
図１３は液晶装置２８及びそれを照明するバックライト装置２３の一般的な断面図であるが、図１３（ａ），（ｂ）に示した拡散板３０をシート状にした本発明の正弦波レンチキュラーレンズに置き換えることは勿論可能である。
このように置き換えれば、すなわち照明光を均一化した後プリズムシート２９，３８，４０に照明光を入射させれば、照明装置の光利用効率を向上させることが出来る。
また本発明の正弦波レンチキュラーレンズを図１３（ａ），（ｂ）に示した導光板２２上に作り込むことも可能である。その場合拡散板３０を省くことが出来、上記の効果に加え安価化、薄型化が可能という効果が加わる。
勿論主たる光の拡散作用をレンチキュラーレンズによって行い、さらに光学特性の向上のため拡散板を用いることも有効な選択である。

さらに本発明の正弦波レンチキュラーレンズの光学特性の選択によっては図１３（ｂ）における２枚のプリズムシート３８，４０を１枚にしたり、場合によっては図１３におけるプリズムシート２９，３８，４０を置き換えてしまうことも考えられる。
このようにした場合は大きな安価化効果が生じる。
このように本発明の正弦波レンチキュラーレンズを照明装置に用いた液晶表示装置は安価でかつ光利用効率が高いという効果を有する。

図１４は本発明の照明装置７６を用いた液晶表示装置７４を有する機器７０の例で、携帯電話機を示している。
本発明による液晶表示装置を用いた機器は安価でかつ光利用効率の高いものとすることが出来る。
また本発明による液晶表示装置は、携帯電話機のような小型機器のみではなく、テレビのような比較的大型の機器に用いても効果があることは勿論である。

以上から本発明の正弦波レンチキュラーレンズの特徴をまとめてみると、
１−従来のレンチキュラーレンズの場合、１軸のみの光拡散であったのに対し、正弦波レンチキュラーレンズにすることにより１種類の部材で２軸の光拡散度を変えることができる。
２−正弦波の軌跡を変更することで、光拡散量を制御できる。
３−正弦波レンチキュラーレンズ面はシート或いは厚みのある部材であっても良い。
したがってシート状にすることも出来るし、導光板に作り込むことも出来る。
４−正弦波レンチキュラーレンズはシートや導光板面の両面にあっても良い。

また本発明の正弦波レンチキュラーレンズは隣り合ったレンズどうしの正弦波に規則性がなければないほど良い。そのためには多くの要素を変化させることが望ましい。
さらに製造方法としては、直接加工の場合、レンズ曲率バイトを直線状に加工するのではなく、正弦波の軌跡にて加工すればよく、通常のレンチキュラーレンズ作成の方法がとれる。
さらにまたシート成形のような押し出し成形の場合、出口を上下させることでシート状の正弦波レンチキュラーレンズを作成することができる。

また本明細書では一方のサイドに光源を置くタイプの照明装置を例にとって説明したが、本発明の正弦波レンチキュラーレンズが２つのサイドに光源を置くタイプの照明装置や導光板の下に光源を置くタイプの直下型照明装置にも有用であることは勿論である。

レンチキュラーレンズをシート状にしたものを示した図である。本発明による光拡散装置であるレンチキュラーレンズの断面を示した断面図である。本発明による光拡散装置であるレンチキュラーレンズ断面の種々の変形例を示した断面図である。単位レンズ頂点の軌跡の第１の実施例を示した図である。単位レンズ頂点の軌跡の第２の実施例を示した図である。本発明による光拡散装置を構成するレンチキュラーレンズの単位レンズの例である。単位レンズを複数本集積してシート状の正弦波レンチキュラーレンズとした例である。図７に示した正弦波レンチキュラーレンズ１４の側面を示した図である。レンズ頂点の軌跡のピッチ（周期）を変える場合の軌跡の実例を示した図である。本発明の光拡散装置の光の拡散状態を示した図である。本発明による正弦波レンチキュラーレンズを用いてサイドライト型照明装置を構成した例である。本発明による正弦波レンチキュラーレンズの他の効果を説明する図で、照明装置の平面図を示している。液晶装置及びそれを照明するバックライト装置の一般的な断面図である。本発明の照明装置を用いた液晶表示装置を有する機器の例である。従来のレンチキュラーレンズを説明する図である。従来のレンチキュラーレンズの光の拡散状態を示した図である。図１１の他の例である。本発明の第３の実施例の光拡散装置の側面を示した図である。本発明の第３の実施例の正弦波レンチキュラーレンズを用いてサイドライト型照明装置を構成した例である。

符号の説明

１２単位レンズ
Ｐ単位レンズ面頂点
１４、１４−２光拡散装置
２３、７６照明装置。
１８，２２、２２−２導光板
２２、２２−２光拡散装置が作り込まれた導光板
２８，７４液晶表示装置
７０機器。

Claims

断面が略円形もしくは略半円形の細長のレンズ単位が一方向に並んで形成されており、かつその一単位レンズ面頂点の細長のレンズ単位方向の軌跡が略正弦波であるように周期的に高低を繰り返し、前記一方向に並んだレンズが複数本形成されており、隣り合ったレンズどうしの前記略正弦波軌跡の周期が異なることを特徴とする光拡散装置。
平面状のシートもしくは板の上面及び下面のそれぞれの面に、断面が略円形もしくは略半円形の細長のレンズ単位が一方向に並んで形成されており、かつその一単位レンズ面頂点の細長のレンズ単位方向の軌跡が略正弦波であるように周期的に高低を繰り返し、前記一方向に並んだレンズが複数本形成されており、隣り合ったレンズどうしの前記略正弦波軌跡の周期が異なり、前記上面に形成された細長のレンズ単位と前記下面に形成された細長のレンズ単位とはほぼ直交していることを特徴とする光拡散装置。
前記断面が凸状曲面レンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の光拡散装置。
前記断面が凹状曲面レンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の光拡散装置。
請求項１〜４項のうちの少なくとも一項に記載の光拡散装置を用いた照明装置。
前記照明装置は導光板を有しており、前記光拡散装置を該導光板の出力側に配置したことを特徴とする請求項５記載の照明装置。
前記照明装置は導光板を有しており、前記光拡散装置は該導光板上に作り込まれていることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
請求項５〜７項のうちの少なくとも一項に記載の照明装置を用いたことを特徴とする液晶表示装置。
請求項８に記載の液晶表示装置を用いたことを特徴とする機器。