JP5257435B2 - 光学部品、照明装置、及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、大きくは照明光路制御に用いられて光を集光及び／または拡散する光学部品に関するものであり、主にこの光学部品を用いた照明装置、該照明装置を備えた液晶テレビ等の表示装置に関する。

最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては、主に直下型方式の照明装置と、エッヂライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置は、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源としての冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。
一方、エッヂライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やＬＥＤが、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面（画像表示素子と対向する面）の逆側の面には、該導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向面が形成され、光偏向面としては例えば白色のドットパターンが印刷されたもの、あるいは、レンズ形状が付与されたもの等、効率よく射出面へと導くために様々な光偏向面が提案されている。

従来、直下型方式とエッヂライト方式との照明装置においては、表示装置の観察者方向の輝度を向上させるために、単一、または複数の光学フィルムが配置される。

液晶表示画面の輝度を向上させる手段として、米国３Ｍ社の登録商標である輝度向上フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）がレンズシートとして広く使用されている。
図１５乃至図１７は下記特許文献１、２に記載された輝度向上フィルムを示すものである。図１５に示す液晶表示装置１００は、概略で光源１０１と、光源１０１から出射した光を入射させる輝度向上フィルムとしてのＢＥＦ１０２と、液晶パネル１０３とが配設されている。図１６に示すように、ＢＥＦ１０２は、透明基材１０４上に断面三角形状の単位プリズム１０５が一方向に周期的に配列されてなる光学フィルムである。この単位プリズム１０５は光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）に構成されている。

ＢＥＦ１０２は、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を観察者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”させることができる。すなわちＢＥＦ１０２は、液晶表示装置１００の使用時（観察時）に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させることができる。ここで言う「軸上」とは、図１５において観察者の視野方向Ｆ’に一致する方向であり、一般的には液晶パネル１０３の表示画面に対する法線方向側である。

さらにまた、特許文献２に記載された表示装置では、プリズムを一方向に配列したレンズシートと液晶パネルとの間に光拡散フィルムを配置すると共に、レンズシートの光入射面に透明な凸状ドットを形成したことで、輝度を増強できるとともに規則的に配列されたプリズムレンズと液晶画素との間に生じるモアレ干渉縞を防ぐことができる。

上述したＢＥＦ１０２に代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材を光源と液晶パネルとの間に配設した表示装置として、下記特許文献１及び２に例示されるように多数のものが知られている。ＢＥＦ１０２の採用により、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。ＢＥＦ１０２を輝度制御部材として用いた光学シートでは、光源からの光が屈折作用によって最終的には制御された角度で出射面から出射されることによって、観察者の視覚方向の光の強度を高めるように制御することができる。
一方で、最近では特許文献３に示すような、マイクロレンズシートの採用が増え始めている。特許文献３で示されるマイクロレンズシートは、図１８に示されるように透明基材上に略半球状のマイクロレンズが不規則的に配置されたシートであり、上述のようにプリズムシートで生じるサイドローブ、モアレ干渉縞といった問題が生じない。その視覚特性は表面拡散シートの視覚特性に近く、表面拡散シートよりも正面輝度が高い。

特表平１０−５０６５００号公報 特開平６−１０２５０６号公報 特開２００６−３０１５８２号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載されたようなＢＥＦ１０２を用いた場合には、同時に反射／屈折作用による光成分が、観察者の視覚方向Ｆ’に進むことなく光路から外れた方向に無駄に出射されてしまう場合がある。
図１７に示す観察者の視野方向に対する角度に対する光強度分布図において、破線ＢはＢＥＦ１０５の光強度分布を示すものである。この場合、視野方向Ｆ’に対する角度０°（軸上方向にあたる）における光強度が最も高いが、視野方向Ｆ’に対する角度±９０°近辺には小さな光強度ピーク（サイドローブ）が発生する。このサイドローブは視野方向の光路から外れて横方向に無駄に出射される。この様なサイドローブの光強度ピークを有する輝度分布は望ましくはなく、角度±９０°近辺での光強度ピークのない図１７で実線Ａで示すような滑らかな輝度分布を得られることが望ましい。

また、軸上輝度のみが過度に向上すると、輝度分布の曲線のピーク幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定されるため、ピーク幅を適度に拡げるために、また周期構造であるプリズムと画素との間に生じるモアレ干渉縞を消すために、上述のようにプリズムシートとは別部材の光拡散フィルムを新たに併用する必要があり、部材数の増加を伴ってしまうという問題がある。更にＢＥＦ１０５に代表されるプリズムシートは先端が尖っているため、表示装置の組立工程や光拡散フィルムとの擦れ等によって傷つきやすいという問題が以前より指摘されている。
また、特許文献３に記載されたようなマイクロレンズシートは、プリズムシートに比べると輝度が低いため、高輝度が求められるバックライト・ユニットやディスプレイ装置に使用することは難しかった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、輝度を大きく損なうことなく耐擦性を向上した光学部品、サイドローブをほとんど生じずに観察者側への輝度を向上させた光学部品、該光学部品を備えた照明装置、及び該照明装置を備えた表示装置を提供することを目的とする。

第１の発明による光学部品は、第１及び第２主面を備え、前記第１主面には、二次元的に配置された複数の第１凸部と、前記第１凸部と比較して高さがより低い複数の第２凸部と、が設けられてなり、前記第１凸部は、各々が独立した略半球状、略楕円半球状、又は先端が丸みを帯びる非球面形状のマイクロレンズであり、前記第２凸部は、一次元方向に延在するレンズが、一方向又は二方向に配置されてなり、前記第１主面に接する前記第１凸部の幅が、前記第２凸部の幅と比較して、１．１倍から１０倍の範囲に設定され、前記第１凸部のマイクロレンズが、前記第２凸部の３以上のレンズに重なるように形成されており、前記第２凸部の高さが、前記第１凸部の高さと比較して、１０％から９０％の範囲に設定されてなり、前記第２主面には、二次元的に複数の第３凸部が不規則に配置され、且つ、該第２主面の単位面積に含まれる該第３凸部の該第２主面に接する面積の総和は、該第２主面の場所に依らず略一定であることを特徴とする。

第２の発明による光学部品は、第１凸部は前記第１主面に不規則に配置され、且つ、該第１主面の単位面積に含まれる該第１凸部の該第１主面に接する面積の総和は、該第１主面の場所に依らず略一定であることを特徴とする。

第３の発明による光学部品は、前記第３凸部がマイクロレンズで構成され、前記第２主面を平面視した際に該第２主面の面積に対して該第３凸部の占める割合が、３％以上１０％以下の範囲で設定され、該第３凸部の高さをＴＭ３とし、該第３凸部の直径をＰＭ３としたとき、該第３凸部のアスペクト比ＴＭ３／ＰＭ３が、１０％以上４０％以下の範囲で設定されてなることを特徴とする。

第４の発明による光学部品は、第１主面を平面視した際に、該第１主面の面積に対して前記第１凸部の占める割合が、２５％以上８８％以下の範囲で設定されてなることを特徴とする。

第５の発明による光学部品は、前記第１凸部の高さをＴＭ１とし、該第１凸部の直径をＰＭ１としたとき、該第１凸部のアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が、４０％以上９０％以下の範囲で設定されてなることを特徴とする。

第６の発明による照明装置は、第１の発明〜第５の発明の何れか１つに記載の光学部品と、前記光学部品を前記第２主面側から照明する光源と、を具備することを特徴とする。

第７の発明による表示装置は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、第６の発明に記載される照明装置と、を具備することを特徴とする。

本発明による光学部品によれば、第１主面にマイクロレンズが配置され、複数のマイクロレンズの隙間を埋めるように一次元方向に延在するレンズが一方向、又は二方向に形成されることで、集光性の高い一次元方向レンズの効果と、集光性と拡散性とを両立するマイクロレンズとの効果を得ることができるため、サイドローブがほとんど生じない光学部品を得ることができる。

一次元方向レンズの高さは、マイクロレンズの高さに比べて１０％から９０％の範囲と低くなるように設定されているため、例えば一次元方向レンズが尖った形状であっても、耐擦性の高い光学部品が得られる。

そしてマイクロレンズは、一次元方向レンズの幅に比べて１．１倍から１０倍の範囲に設定されているため、必ず２つ以上の一次元方向レンズとマイクロレンズとが重なる形状となる。２つ以上の一次元方向レンズとマイクロレンズとが重なることにより、一次元方向レンズの集光性能と、マイクロレンズの集光性能、及び拡散性能とが均一化されやすくなり、局所的な輝度ムラが生じない光学部品を得ることができる。

また第２主面にもアスペクト比が１０％から５０％の範囲に設定されたマイクロレンズが、第２主面の面積に対して３％から１０％の範囲で形成されるため、本発明の光学部品の光学特性を調節することが可能である。すなわち、第２主面が平坦面であるとした場合、第２主面より入射する光が光学部品の内部を進行する角度範囲は、光学部品の屈折率によって制限される。しかしながら第２主面にマイクロレンズが形成されることで、光学部品の内部を進行する角度範囲を広げることが可能となり、本来得られない光学特性を得ることが可能となる。

そして第１主面に形成されるマイクロレンズと、第２主面に形成されるマイクロレンズとが、不規則に配置されるため、一次元方向レンズとの間にモアレ干渉縞が生じることはない。

上述したような効果が得られる光学部品を備えることで、輝度が高く、局所的なムラがほとんど生じない照明装置を提供することができる。

そしてそのような照明装置を、画像表示素子を照らす面光源として使用することで、高輝度でムラの無い、高精細な表示装置を提供することができる。

本発明の第一の実施形態による表示装置の断面模式図である。 図１に示す表示装置に用いた本発明の第一の実施形態による光学部品の要部斜視図である。 本発明の光学部品を形成する第１凸部の上面図、及び断面図である。 本発明の光学部品を形成する第２凸部の斜視図である。 第１凸部のアスペクト比、及び第１凸部と第２凸部との高さ比と、本発明の光学部品の輝度との関係を示す図である。 第１凸部のアスペクト比、及び第１凸部と第２凸部との高さ比と、本発明の光学部品の輝度との関係を示す図である。 第１凸部の面積率とサイドローブ低減率の関係を示す図である。 第１凸部の面積率、及び第１凸部と第２凸部との高さ比と、本発明の光学部品の輝度との関係を示す図である。 第３凸部による光線の動きを示した図である。 第３凸部によるサイドローブ低減率と輝度低下との関係を示す表である。 本発明の第二の実施形態による表示装置の断面模式図である。 本発明の第二の実施形態における第１凸部の面積率と輝度との関係を示す図である。 本実施例による輝度とサイドローブ低減率を示す図である。 本実施例による輝度とサイドローブ低減率を示す図である。 従来例によるＢＥＦを用いたディスプレイ装置の断面模式図である。 ＢＥＦの斜視図である。 光強度と視野方向に対する角度との関係を示すグラフである。 従来例によるマイクロレンズシートの斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の第一の実施形態による光学部品を備えた照明装置、及び表示装置の一例を示す縦断面模式図である。
本発明の一実施形態である表示装置１は、画像表示素子としての液晶パネル２と照明装置３とから構成されている。液晶パネル２は偏光板（偏光フィルム）９、１０間に液晶素子１１が挟持されて構成されている。
液晶素子１１は例えば２枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成されている。
バックライト・ユニット３から出射された光Ｋは、偏光板９を介して液晶素子１１に入射され、偏光板１０を介して観察者側方向Ｆに出射される。
液晶パネル２の液晶素子１１は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて画像品位を高くするとともに製造コストを低減できる。

本発明の実施形態である照明装置３は、反射板５ａを有するランプハウス５内に複数の光源６が配列され、光源６からの光出射方向（観察者側方向Ｆ）に、光源６から入射する光を拡散して射出する拡散板７と、本発明の第一の実施形態である光学部品８とが配置されて構成されている。
光源６から射出された光Ｈは、拡散板７で拡散され、その上に配置された光学部品８で集光及び／または拡散されて射出される光Ｋは、液晶パネル２に入射し、観察者側方向Ｆへと射出される。

光源６としては、例えば複数の線状光源または点光源を用いることができる。複数の線状光源としては、例えば複数の蛍光灯、冷陰極管（ＣＣＦＬ）あるいは外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）といったランプ光源を、また点光源としてはＬＥＤ等を用いることができる。
ランプハウス５は、複数の光源６に対して観察者側方向Ｆとは反対側に配置され、光源６から全方向に出射された光のうち、観察者側方向Ｆと反対側の方向に出射された光を反射させて観察者側方向Ｆに出射させる反射板５ａを備えている。その結果、観察者側方向Ｆに出射された光Ｈは、ほぼ光源６から全方向に出射された光となる。反射板５ａとしては、光を高効率で反射させる部材であればよく、例えば一般的な反射フィルム、反射板などを使用することができる。

次に、第一の実施形態である光学部品８について図２を用いて説明する。例えばシート状をなす透光性の基材１３の一方の面（第１主面）１３ａに、第１凸部として例えば略半球形状のマイクロレンズ１４が一部の領域に分散して複数個形成されている。マイクロレンズ１４の隙間を埋めるように、一次元方向に延在する略柱状の第２凸部として、例えば断面三角形柱状のプリズムレンズ１５が表面１３ａ全域に同一方向に複数本配列して形成されており、マイクロレンズ１４はプリズムレンズ１５の一部に重なって形成される。そして第３主面１３ｂには第３凸部として例えばマイクロレンズ１８が形成される。
マイクロレンズ１４の高さをＴＭ１とし、プリズムレンズ１５の高さＴＬ２としたとき、ＴＬ２／ＴＭ１は１０％以上９０％以下であることが望ましい。プリズムレンズ１５の高さＴＬ２がマイクロレンズ１４の高さＴＭ１に対して９０％を超えると、プリズムレンズ１５の光学特性の影響が強くなるためサイドローブが生じるため好ましくない。また、マイクロレンズ１４とプリズムレンズ１５との高低差が小さくなり、プリズムレンズ１５が液晶パネル２と擦れやくなるため、耐擦性が低下する。
ここで、マイクロレンズ１４の径ＰＭ１は１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲であることが望ましい。マイクロレンズ１４の径ＰＭ１が１０μｍ未満では径が小さすぎるため、精度の良いマイクロレンズ１４を作製することは難しい。一方、径ＰＭ１が２００μｍを超えるとマイクロレンズ１４が大きすぎるため、画面上から視認されやすくなるためである。従って、ＴＬ２／ＴＭ１が１０％未満の場合においては、プリズムレンズ１５が最小で１μｍ未満となり、回折の影響が無視できなくなるため好ましくない。
そしてマイクロレンズ１４の径ＰＭ１とプリズムレンズのピッチＰＬ２との比であるＰＭ１／ＰＬ２が１．１から１０の範囲であることが好ましい。１．１より小さい、すなわち、マイクロレンズ１４の径ＰＭ１とプリズムレンズのピッチＰＬ２とがほぼ等しいか、またはマイクロレンズ１４の径ＰＭ１よりプリズムレンズ１５のピッチＰＬ２が大きくなると、マイクロレンズ１４の高さＴＭ１よりプリズムレンズ１５の高さＴＬ２の方が高くなる場合が、またはほとんど等しくなるため好ましくない。耐擦性が低下するためである。また一方で、マイクロレンズ１４の径ＰＭ１がプリズムレンズ１５のピッチＰＬ２より必ず大きいことにより、マイクロレンズ１４が第１主面１３ａ上の適当な位置に配置しても、必ず２つ以上のプリズムレンズ１５と重なる。マイクロレンズ１４が２つ以上のプリズムレンズ１５と重なることで、光学的なムラを低減することが出来る。特にマイクロレンズ１４とプリズムレンズ１５とが１：１で重なった場合、第１主面１３ａにおいて重なった領域が光学的な特異点となり、点欠陥（局所的な輝度ムラ）として視認されやすくなる。理想としては、１つのマイクロレンズ１４が３つ以上のプリズムレンズ１５に重なることが望ましい。
一方、第１凸部であるマイクロレンズ１４が第１主面１３ａの面積に対して占める割合は、少なくとも３％以上であることが望ましい。３％を下回ると、マイクロレンズ１４が少なすぎるため、目視で欠陥のように視認されるため望ましくない。また、本発明の光学部品８の耐擦性を向上させるためにも、３％以上のマイクロレンズ１４が必要である。

第１凸部としては、図３（ａ）に示されるような略半球形状のマイクロレンズの他に、図３（ｂ）に示されるような、断面が略楕円半球形状のマイクロレンズが挙げられる。または図３（ｃ）に示されるような先端が丸みを帯びる非球面形状のマイクロレンズが挙げられる。このようなマイクロレンズの形状を略楕円半球形状や非球面形状とすることで、略半球形状に比べて集光性能を向上させることが出来る。また、図３（ｄ），（ｅ）に示されるような、上面視で略楕円形状のマイクロレンズなどでも良い。特に楕円の長軸・短軸方向をそろえることで、射出光の指向性を調節することが可能である。図３（ｄ）に示されるように、楕円の長軸を水平方向に揃えた場合、垂直方向の指向性を強くすることが出来、また図３（ｅ）に示されるように、楕円の長軸を垂直方向に揃えた場合、水平方向の指向性を強くすることが出来る。

一方で第２凸部１５としては、図４（ａ）に示されるような、断面が三角形状のプリズムレンズが挙げられるが、その頂角は７０度から１１０度であることが、集光性能が高く望ましい。更には８０度から１００度がより望ましい。または図４（ｂ）、（ｃ）に示されるような断面が球面、または非球面形状であるレンチキュラーレンズが挙げられる。プリズムレンズと比べて、集光性能は劣るものの、拡散性能を高めるため、視野範囲を広げることが出来るため望ましい。集光性能も高く、且つ拡散性能も高いレンチキュラーレンズの形状としては、以下の式１、

で定義される形状が望ましい。ここでｚはレンチキュラーレンズの高さ方向の位置関数、ｒはレンチキュラーレンズの幅方向位置変数であり、レンチキュラーレンズのピッチを１と正規化したときに、式１の各係数１／Ｒ，Ａ，Ｂ，Ｃが、−１０＜１／Ｒ＜１０，−５＜Ａ＜５，−１０＜Ｂ＜１０，−３０＜Ｃ＜３０の範囲内であることが望ましい。
数１において、特にｋ＝−１であることが更に望ましく、その際の式１の各係数（１／（２Ｒ）＋Ａ），Ｂ，Ｃ，が、−５＜（１／（２Ｒ）＋Ａ）＜５，−１０＜Ｂ＜１０，−３０＜Ｃ＜３０の範囲内であることが更に望ましい。
上記範囲を外れたレンチキュラーレンズは、集光性能が低く、本発明の目的である照明装置の輝度を高めることが困難となるため望ましくない。

一方、第２凸部１５としては図４（ｄ）に示されるような、湾曲側面を有するプリズムレンズであることが望ましい。三角プリズムレンズは集光性能が高いものの、拡散性能が低いという問題点がある。そこで、集光性能と拡散性能とを両立した湾曲プリズムレンズが望ましい。
湾曲プリズムレンズとしては、式１にて規定されるレンチキュラーレンズ形状の湾曲側面の一部にて定義される。このとき、湾曲プリズムの頂部における接線と、第１主面１３ａとのなす角度が、２５度以上５０度以下の範囲に設定されることが望ましい。２５度を下回ると、集光性能が低下するためである。一方、５０度を超えてもやはり集光性能が低下し、更にサイドローブが非常に大きな湾曲プリズムとなるためである。
ここで式１の各係数１／Ｒ，Ａ，Ｂ，Ｃが、−１０＜１／Ｒ＜１０，−５＜Ａ＜５，−１０＜Ｂ＜１０，−３０＜Ｃ＜３０の範囲内であることが望ましく、更には、各係数ｋ，（１／（２Ｒ）＋Ａ），Ｂ，Ｃ，が、ｋ＝−１，−５＜（１／（２Ｒ）＋Ａ）＜５，−１０＜Ｂ＜１０，−３０＜Ｃ＜３０の範囲内であることが望ましい。

第２凸部は上述したようなレンズを、単一の形状、又は複数の形状を複合することも可能である。複合する形状としては、単位レンズピッチで並べる方法、または図４（ｅ）に示されるような、単位レンズピッチ以下でシフトさせた複合形状とする方法が挙げられる。このように単位レンズピッチ以下でシフトさせた複合形状は、輝度を下げることなく単位レンズの場合に生じるサイドローブを低減することが可能である。または輝度を向上させるために交差させる方法などが挙げられる。交差させる場合、例えば略直交することが望ましい。略直交させたレンズとしては例えばピラミッド形状、または逆ピラミッド形状のレンズ等が挙げられる。

図２において、マイクロレンズ１４は、基材１３の表面１３ａに接する径をＰＭ１とし、第１主面１３ａを基準とした高さをＴＭ１とし、高さＴＭ１と径（幅）ＰＭ１とのアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が１０％以上１００％以下の範囲で設定されることが望ましい。アスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が１０％を下回ると、レンズとしての集光、あるいは拡散の効果が非常に弱くなるためである。また一方で１００％を超えるマイクロレンズ１４はサイドローブ光が増え、結果として集光性能が低下する。従って、アスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１は１０％以上１００％以下の範囲であることが望ましく、更には４０％以上９０％以下の範囲であることが望ましい。

図５はアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が３５％から５０％について、図６はアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が５０％から１００％の場合について、本発明の光学部品８の輝度をグラフ化したものである。ここでグラフの横軸であるＴＬ２／ＴＭ１は、第１凸部であるマイクロレンズ１４の高さＴＭ１と、第２凸部であるプリズムレンズ１５の高さＴＬ２との比である。縦軸は輝度比であり、ここで輝度比１．０は、図１８で示されるようなマイクロレンズシートの輝度値としている。図１８で示されるようなマイクロレンズシートは、透光性の基材の一方の面に、直径が３０μｍ〜１００μｍ程度のマイクロレンズが、基材の一方の面に対して、約７０〜８０％の面積を占めるように配置されたものである。

図５から、マイクロレンズ１４の高さＴＭ１と径ＰＭ１とのアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が３５％から５０％の間においては、アスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が大きくなるほど輝度が高くなる。また、マイクロレンズ１４の高さＴＭ１と、プリズムレンズ１５の高さＴＬ１とのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１が０．５以下の範囲においては、マイクロレンズ１４の高さＴＭ１と径ＰＭ１とのアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が４０％以上でないと、図１８に示されるようなマイクロレンズシート以上の輝度が得られない。従って、マイクロレンズ１４の高さＴＭ１と径ＰＭ１とのアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１は０．４以上であることが望ましい。

一方、図６からは、マイクロレンズ１４の高さＴＭ１と径ＰＭ１とのアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が６０％〜７０％で輝度が最も高くなり、それ以上アスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が大きくなると、逆に輝度が低下する。マイクロレンズ１４の高さＴＭ１と径ＰＭ１とのアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が９０％の場合、マイクロレンズ１４の高さＴＭ１とプリズムレンズ１５の高さＴＬ２とのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１が０．４〜０．５の範囲においては、アスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が５０％（半球形状）の場合と比べて輝度が高いが、アスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１が０．４未満の範囲においては、アスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が５０％の場合よりも輝度が低下する。従って、マイクロレンズ１４の高さＴＭ１と径ＰＭ１とのアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１は４０％以上９０％以下であることが望ましく、最も高輝度が得られるアスペクト比ＴＭ／ＰＭは６０％〜７０％である。

ここで、本実施形態で示すプリズムレンズ１５は三角プリズム形状に形成したことで観察者側方向Ｆへの集光効果が高くなり、高輝度な表示装置１を得ることができる。高輝度な表示装置１を得るために、プリズムレンズ１５の頂角θは７０度〜１１０度、好ましくは８０度〜１００度の範囲に設定することが望ましい。
しかしながら、三角形状のプリズムレンズ１５は、観察者側方向Ｆへの集光効果が高い反面、サイドローブが生じるという問題がある。そこで、第１主面１３ａの面積Ｍａとマイクロレンズ１４の総面積Ｍｂとの比である面積率Ｍｂ／Ｍａは、３５％以上８８％以下とすることが望ましい。その理由について以下に説明する。

図７は、プリズムレンズ１５の頂角θを９０度に設定して、マイクロレンズ１４の高さＴＭ１とプリズムレンズ１５の高さＴＬ２とのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１を０．１から０．９まで０．２刻みで複数設定した場合における、面積率Ｍｂ／Ｍａとサイドローブ低減率との関係を示すグラフである。
ここでサイドローブ低減率とは、光学部品８の配光輝度分布を、図１６で示すようなＢＥＦ１０２を用いた従来の一般的な表示装置１００による図１７において破線Ｂで示す輝度分布を呈すると仮定して、サイドローブのピーク輝度ｐと、正面ピーク輝度ｒとサイドローブのピーク輝度ｐとの間に生じる谷間のボトム輝度ｑとの比ｑ／ｐとで計算される。すなわち、サイドローブ低減率ｑ／ｐが小さくなるほど、大きなサイドローブと谷間が生じることとなり、観察者にサイドローブが視認されることとなる。逆にサイドローブ低減率ｑ／ｐが１００％であれば、サイドローブは無いと判断される。

実際に本実施形態による光学部品８を表示装置１に組み込んで目視確認した結果、サイドローブ低減率（ｑ／ｐ）が８０％以上のものについては、表示装置１による拡散や広視野角光の減衰などの効果により、サイドローブの影響が、目視確認できない程度に小さかったため、サイドローブ低減率（ｑ／ｐ）の下限値を８０％と設定した。
その結果、第１主面１３ａの面積Ｍａとマイクロレンズ１４の総面積Ｍｂとの比である面積率Ｍｂ／Ｍａが３５％未満においては、プリズムレンズ１５によるサイドローブの影響が強すぎるため、全てのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１の光学部品８について、サイドローブ低減率を８０％以上とすることが出来ない。
一方で、マイクロレンズ１４を第１主面１３ａに最密にデルタ配列した場合の面積率Ｍｂ／Ｍａは理論上は約９１％となるが、１μｍの誤差も無く配列することは製造上難しく、本発明者らが鋭意検討した結果、８８％が実質的に上限となると判断した。そして、図７において、面積率Ｍｂ／Ｍａが５５％以上では、プリズムレンズ１５とマイクロレンズ１４の高さのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１の値に関わらずいずれもサイドローブ低減率は８０％以上となった。

図８は、本第一の実施形態による光学部品８の面積比Ｍｂ／Ｍａと輝度比との関係を示すグラフである。ここで輝度比は、図１８で示されているマイクロレンズシートの輝度を１００％としたときの値である。また、上述した通り、面積率Ｍｂ／Ｍａは３５％以上なければアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１に関わらずサイドローブが生じるため、ここでは面積率Ｍｂ／Ｍａが３５％以上のものについて、また、高さのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１を０．１から０．９まで評価を行った。
図８において、アスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１が大きくなるほど、本発明の光学部品８は輝度が低くなることが分かる。特にアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１＝０．９においては、面積率が３５％〜５０％の範囲でのみ、図１８のマイクロレンズシートの輝度を超える輝度が得られる。

ここで図７より、アスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１＝０．９においては、面積率Ｍｂ／Ｍａが４５％を超えなければサイドローブ減少率は８０％以上とならない。従って、図８に示す輝度比と図７に示すサイドローブ低減率とを考慮すると、面積率Ｍｂ／Ｍａが４５％〜５０％と非常に狭い範囲でしか、１００％以上の輝度比と８０％以上のサイドローブ低減率（ｑ／ｐ）とが得られないことが分かる。
この結果から、アスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１＝０．９以上を除いたＴＬ２／ＴＭ１＜０．９に設定されることが更には望ましい。
なお、アスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１＝０．７の場合でも、面積率Ｍｂ／Ｍａが６０％を超えると輝度比は１００％未満になる。しかし、面積率Ｍｂ／Ｍａが３５％〜６０％の間で１００％以上の輝度比が得られるので、光学部品８を作製する際に十分な許容値の範囲を有するので問題ない。そして、全ての輝度比が１００％以上となる最適な高さのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１は０．５以下である。

ところで、図８より、本発明の光学部品８はマイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａが小さくなるほど輝度が高くなる。更に高輝度な表示装置１を得るために、本発明者らは、正面方向への集光性能を大きく損なうことなく、サイドローブ低減率を向上させる手法を見出した。

すなわち、図２の第２主面１３ｂに複数の透明で透光性の第３凸部１８を配設している。これら第３凸部１８は例えばランダムに配設されており、傾斜した側面を有することが更に望ましい。本実施形態では、第３凸部１８は略半球状に形成されているマイクロレンズを構成する。そして、平面視における第２主面１３ｂの面積をＭａとし、複数の第３凸部１８の総面積をＭｃとすると、第３凸部の面積率はＭｃ／Ｍａで設定される。これにより、正面方向への集光性能を大きく損なうことなくサイドローブ低減率を向上させることが出来る。図９は第２主面１３ｂにマイクロレンズ１８を配置させた場合において、第２主面１３ｂに入射した光線の動きを示す。第２主面１３ｂが平坦面である場合、拡散板７からおよそランバートで定義される１８０度方向に強度を有する拡散光が入射した際、空気と基材１３との屈折率差によって集光される。

ここで基材１３の屈折率を一般的なガラス、プラスチック材料の屈折率として仮に１．５としたとき、１８０度方向に強度を有する拡散光は、約９０度に絞られる。基材１３の法線方向を０度としたとき、第１主面１３ａに形成されるマイクロレンズ１４、及びプリズムレンズ１５には±４５度の範囲の光が入射し、屈折、反射、透過等の作用によって、観察者側方向Ｆへと光が射出される。ここで、第２主面１３ｂにマイクロレンズ１８を形成することで、上記の±４５度の範囲を超える光がマイクロレンズ１４、及びプリズムレンズ１５へと入射される。この±４５度の範囲を超える光（図中Ｌ）が、本発明の光学部品８のサイドローブを低減させる効果があることを、本発明者らは見出した。つまり、空気と基材１３との屈折率差によって限定される光よりも角度の大きな光Ｌを入射することで、サイドローブを低減することが可能となる。

第２主面１３ｂに形成されたマイクロレンズ１８の高さをＴＭ３、直径をＰＭ３、第２主面に対する第３凸部１８の面積率Ｍｃ／Ｍａとしたとき、第３凸部１８のアスペクト比ＴＭ３／ＰＭ３と面積率Ｍｃ／Ｍａとの積が０．５％以上４．５％以下の範囲であることが望ましい。図１０に示す表は、横軸が第３凸部１８の面積率Ｍｃ／Ｍａ、縦軸が第３凸部１８のアスペクト比ＴＭ３／ＰＭ３であり、表の数値は、上が正面輝度の低下率、下がサイドローブ低減率を示す。第３凸部１８のアスペクト比ＴＭ３／ＰＭ３が大きくなるほど、低い面積率Ｍｃ／Ｍａでサイドローブ低減率、及び正面輝度の低下率が大きくなることが分かる。見方を変えれば、サイドローブ低減率が大きくなるほど、正面輝度の低下も大きくなると言える。従って、実用的な閾値を設ける必要があり、本発明者らは、正面輝度の低下率は５％以内という閾値を設定した。本発明の光学部品８は、図１８のマイクロレンズシートに比べて高輝度であることが特徴の１つである。従って、５％以上輝度が低下してしまっては、本発明の目的から外れるためである。一方で、サイドローブ低減率の下限値としては５％と設定した。サイドローブ低減率が５％以下では、その効果は小さく、第２主面１３ｂに第３凸部１８を形成する意味がないためである。

一方で、第２主面１３ｂに第３凸部１８を設ける場合、その光学特性のみならず、第３凸部１８の成形性や、外観の観点等も考慮する必要がある。第３凸部１８のアスペクト比ＴＭ３／ＰＭ３が１０％を下回った場合、第３凸部１８の高さＴＭ３が非常に小さくなるため、径や高さのバラつきが生じやすくなる。また、光学特性的にも、第３凸部１８の側面の傾斜が小さく、ほとんど平坦面と変わらない効果となってしまう。従って第１主面１３ａに形成されたマイクロレンズ１４、及びプリズムレンズ１５に入射する光Ｌがあまり大きな角度とならないため、サイドローブ低減率を大きくするためには面積率Ｍｃ／Ｍａを非常に大きくしなければならない。一方で、アスペクト比ＴＭ３／ＰＭ３が高すぎると、光Ｌの角度が大きくなり、またその光量が増大するため、正面方向への集光性能が低下してしまう。従って面積率Ｍｃ／Ｍａを小さくする必要があるが、面積率Ｍｃ／Ｍａが小さすぎると、ムラとして視認されやすくなる問題が生じる。本発明者らは、様々な面積率Ｍｃ／Ｍａの第３凸部１８を目視で確認した結果、３％以上１０％以下の範囲が適性であるという結論に達した。このような結果から、第３凸部１８のアスペクト比ＴＭ３／ＰＭ３の範囲は、１０％以上４０％以下の範囲であることが望ましい。この範囲で設定することで、輝度低下を５％以下に抑えながら、サイドローブ低減率を５％〜２０％向上させることが可能となる。

従って、本発明の光学部品８は、第１主面１３ａにはマイクロレンズ１４とプリズムレンズ１５とが形成され、第２主面１３ｂにはサイドローブを抑制する、アスペクト比が０．１から０．４の範囲である第３凸部１８が、面積率３％から１０％の範囲で配置させる。第２主面１３ｂに形成される第３凸部１８によって最大２０％、サイドローブ低減率が上昇するため、第１主面１３ａに形成されるマイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａは２５％以上であることが好ましい。

本発明の光学部品８には、第１主面１３ａに形成される第１凸部１４と、第２主面に形成される第３凸部１８とは、略半球形状のマイクロレンズであることが望ましい。そして第１凸部１４と第３凸部１８とは、第１主面１３ａ、及び第２主面１３ｂ上に規則的に配列しても良い。ただし、第１凸部１４、及び第３凸部１８を規則的に配列すると、規則的に配列された第２凸部１５との間にモアレ干渉縞が生じる。従って、第１凸部１４、及び第３凸部１８は、不規則に配列されることが望ましい。しかしながら、不規則であっても、第１主面１３ａ、及び第２主面１３ｂの単位面積当りの第１凸部１４、及び第３凸部１８が接する面の総面積にバラつきが生じると、観察者からムラとして視認される。従って、第１凸部１４、及び第３凸部１８は不規則に配置され、且つ、第１主面１３ａ、及び第２主面１３ｂの単位面積当りの第１凸部１４、及び第３凸部１８が接する面の総面積は、第１主面１３ａ、及び第２主面１３ｂのどの箇所においても略一定であることが望ましい。ここで単位面積とは、第１主面１３ａ、及び第２主面１３ｂの表面積をおよそ１０〜１００程度に分割した際の面積を指し、略一定とは、第１凸部１４、及び第３凸部１８が第１主面１３ａ、及び第２主面１３ｂに接する面積の、該単位面積当りの総和が、概ね平均値±５％以下の範囲に収まることをさす。

次に、本実施形態による照明装置３及び表示装置１について、他の構成について更に説明する。
拡散板７は、透明樹脂に光拡散領域が分散されて形成されている。
透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。
拡散板７において、透明樹脂中に分散される光拡散領域は光拡散粒子からなることが好ましい。好適な拡散性能を容易に得ることができるためである。

光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン・ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。
また、上述した透明粒子について２種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。さらに透明粒子の大きさや形状は特に規定されない。

光拡散領域として光拡散粒子を用いた場合には、拡散板７の厚さが０．１〜５ｍｍの範囲であることが好ましい。拡散板７の厚みが０．１〜５ｍｍである場合には、最適な拡散性能と輝度を得ることができる。逆に、０．１ｍｍ未満の場合には拡散性能が足りず、５ｍｍを超える場合には樹脂量が多くなるため吸収による輝度低下が増大するので好ましくない。

なお、透明樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、光拡散領域として気泡を用いても良い。熱可塑性樹脂の内部に形成された気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。そのため、拡散板７の膜厚をより薄くすることが可能となる。
このような拡散板７として、白色ＰＥＴや白色ＰＰなどを挙げることができる。白色ＰＥＴは、ＰＥＴと相溶性のない樹脂や酸化チタン（ＴｉＯ２ ）、硫酸化バリウム（ＢａＳＯ４ ）、炭酸カルシウムのようなフィラーをＰＥＴに分散させた後、ＰＥＴを２軸延伸法で延伸することにより、フィラーの周りに気泡を発生させて形成する。
なお、熱可塑性樹脂からなる拡散板７は、少なくとも１軸方向に延伸されてなればよい。少なくとも１軸方向に延伸させれば、フィラーの周りに気泡を発生させることができるためである。

熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２、６−ナフレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スポログリコール共重合ポリエステル樹脂、フルオレン共重合ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、脂環式オレフィン共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー、およびこれらを成分とする共重合体、またこれら樹脂の混合物などを用いることができ、特に制限されることはない。

光拡散領域として気泡を用いた場合には、拡散板７の厚さが２５〜５００μｍであることが好ましい。拡散板７の厚さが２５μｍ未満の場合には、シートのこしが不足し製造工程やディスプレイ内でしわを発生しやすくなるので好ましくない。また、拡散板７の厚さが５００μｍを超える場合には、光学性能についてはとくに問題ないが剛性が増すためロール状に加工しにくく、スリットが容易にできないなど、従来の拡散板と比較して得られる薄い厚さの利点が少なくなるので好ましくない。

本発明の光学部品８の厚みに関しては光学特性への影響よりはむしろ製造プロセス或いは要求される光学部品８の物理特性等により決められる。
例えば、ＵＶ成形により基材１３の第１主面１３ａ、及び第２主面１３ｂにマイクロレンズ１４及びプリズムレンズ１５と第３凸部１８としてマイクロレンズ１８とを形成した場合、その基材１３を形成する支持基材フィルムの基材厚さＴは、５０ｕｍ以下だとシワが出てしまうので、５０μｍ＜Ｔである必要がある。
さらに基材１３は、使用する照明装置３や表示装置１のサイズによりその厚さＴは変化する。例えば、対角３７インチサイズ以上の表示装置１では基材１３の厚さＴは０．０５ｍｍから３ｍｍが望ましい。

次に、本発明の光学部品８の製造方法について説明する。
光学部品８を構成する基材１３の第１主面１３ａに設けたマイクロレンズ１４及びプリズムレンズ１５と、第２主面１３ｂに設けた第３凸部１８とは、透光性の基材１３上にＵＶ樹脂や放射線硬化樹脂を用いて成形される。透光性の基材１３としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等を用いて成形される。一方、基材１３と、第１主面１３ａに形成されるマイクロレンズ１４、及びプリズムレンズ１５、第２主面１３ｂに形成される第３凸部１８とを、１種以上の材料にて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成することができる。使用される材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等が挙げられる。
また本発明の光学部品８においては、突起部１８の表面に、例えば白色顔料からなる光反射層を付与してもよい。ここで白色顔料としては、酸化チタンや酸化アルミニウム、硫酸バリウム等が挙げられ、印刷法などによって形成する。

次に本実施形態による光学部品８を備えた表示装置１の作用について説明する。
図１において、光源６からの光は、拡散板７に入射して拡散光として出射される。その後、拡散板７の出射面から拡散された光は光学部品８に入射する。光学部品８では、基材１３の第２主面１３ｂに入射する光の一部が、第３凸部１８の傾斜した側面から入射することによって、第３凸部１８を設けない場合と比較して、内部で広く屈折、反射してより広い角度に拡散させて光を射出させることができる。そのため、この第３凸部１８によってもサイドローブを低減することが可能となる。ここで第３凸部１８を形成せずに、例えば一般的に知られるサンドブラスト等によって、第２主面１３ｂを粗面化してもよい。または、第２主面１３ｂを粗面化し、且つ第３凸部１８を形成しても良い。
そして、光学部品８を透過した光は、基材１３の第１主面１３ａに同一方向に複数配列された断面三角形で柱状をなすプリズムレンズ１５を透過して正面方向へ集光した光として射出し、同時にプリズムレンズ１５に重ねてランダムに配設された複数のマイクロレンズ１４を透過して正面方向へ集光した光として出射する。

ここで、光学部品８は、プリズムレンズ１５の高さＴＬ２とマイクロレンズ１４の高さＴＭ１とのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１が１０〜９０％の範囲に設定されている。プリズムレンズ１５を頂角θが７０度〜１１０度の範囲の三角形断面形状に形成すると集光効果が高くなるために高輝度が得られる反面、サイドローブを生じ易い不具合がある。しかし、アスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１が上述の範囲内であれば、射出光について高い輝度を確保できると共にプリズムレンズ１５のサイドローブの発生を抑制できる。
また、マイクロレンズ１４の径（幅）ＰＭ１と高さＴＭ１のアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が０．４以上０．９以下で設定されるため、高い輝度を確保できる。

更に、光学部品８の基材１３の第１主面１３ａの面積Ｍａとマイクロレンズ１４の総面積Ｍｂとの比である面積率Ｍｂ／Ｍａが３５％〜８８％に設定されているため、サイドローブ低減率が約８０％〜１００％となってサイドローブを視認できない。また、基材１３の第２主面に、第３凸部１８が形成され、第２主面１３ａの面積Ｍａと第３凸部１８の総面積Ｍｃとの比である面積率Ｍｃ／Ｍａが３％から１０％、第３凸部１８のアスペクト比ＴＭ３／ＰＭ３が１０％から４０％に設定されているため、より高い輝度を確保するために、第１主面１３ａに形成されたマイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａを２５％以上に設定することが出来る。しかもマイクロレンズ１４をランダムに配設することで、プリズムレンズ１５との間にモアレ干渉縞を生じさせない。

そして、光学部品８を透過した光Ｋは高輝度の光として集光させられて液晶パネル２の偏光板９，１０に挟まれた液晶素子１１に到達し、ここを透過した光は集光後に外部へ拡散光となって射出し、観察者に広い視野角で視認される。その際、光学部品８のマイクロレンズ１４及びプリズムレンズ１５と液晶素子１１の画素との間でモアレ干渉縞を生じさせることはない。

しかも光源６のランプイメージを光学部品８と拡散板７によって低減させて、全体に輝度が高く光強度の視覚方向の分布を滑らかにすると共に光強度の視角度依存性が低減され、広い視野角でサイドローブのない鮮明な画像を、観察者が目視できる。

また、光学部品８上に他の光学フィルムを重ねたとしても擦れによる傷がプリズムレンズ１５に生じることを防止できる。また、第３凸部１８によっても耐擦性も向上できると共に第２主面１３ｂ側に光学特性を向上させるための別の光学フィルムを配設しても、第３凸部１８によって擦れによる傷が第２主面１３ｂに生じることはない。そのため、光学部品８の第１主面１３ａや第２主面１３ｂに保護フィルムを貼る必要がなく、材料コストを低減すると共に照明装置３に組み込む際のハンドリング性が良い。
また、光学部品８の第２主面１３ｂに複数の第３凸部１８を備えると共に光学フィルムまたは平坦な射出面を有する拡散板７を配設していても、光学密着によるニュートンリングが生じることはない。

また、本実施形態による光学部品８を備えた照明装置３及び表示装置１によれば、照明装置３から射出する光Ｋは、上述した光学部品８によって、光Ｋの集光・拡散特性を向上させて、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する液晶パネル２を透過して拡散させるから、輝度を向上させると共に光強度の視覚度依存性を低減して視角方向の分布を滑らかにできる。
そのため、表示装置１による観察画像は、高輝度で視覚方向の分布が滑らかで、サイドローブを抑制してランプイメージを低減した、液晶パネル２の鮮明な画像を得られる。しかも、液晶パネル２の各画素との間にモアレ干渉縞を生じさせない。

ここまで、本発明の光学部品８を液晶ディスプレイ装置に用いた場合について説明してきたがこれに限らず、背面投射型スクリーン、太陽電池、有機又は無機ＥＬ、照明装置など、光路制御を行うものであれば、いずれのものにも使用することができる。例えば本発明の光学部品８は有機ＥＬ照明装置の光取り出しフィルムとして使用できる。有機ＥＬ照明装置の光取り出しフィルムとしては、プリズムレンズやピラミッドレンズ、逆ピラミッドレンズなどが、正面方向への光強度を強める反面、色相分離を起こしやすいという課題がある。一方で、拡散フィラーを塗布した拡散フィルムを有機ＥＬ照明装置の光取り出しフィルムとして使用すると、正面方向への光強度はプリズムレンズと比べると弱くなるという課題がある。本発明の光学部品８は、線状レンズ１５が正面方向への光強度を強め、マイクロレンズ１４の拡散効果によって混色されるため色相分離を起こさないという特徴がある。特に、線状レンズ１５を２方向に略直交する形で配置することで、上下左右に均一な配光特性を持つ有機ＥＬ照明装置が得られる。本発明の光学部品８は線状レンズ１５とマイクロレンズ１４との割合を任意に選択できるため、光強度を高めたい場合にはマイクロレンズ１４を減らし、混色を強めたい場合にはマイクロレンズ１５を増やすことで、簡単に所望の特性の光取り出しフィルムが得られる。
また、本第一の実施形態によるディスプレイ装置１に、拡散フィルム、プリズムシート、偏光分離反射シートなどを追加して配置してもよい。これにより、画像品位をより向上させることができる。
本第一の実施形態では、一般的に直下型と呼ばれる照明装置３を用いて説明したがこれに限らず、エッヂライト型と呼ばれる照明装置３にも適用することが出来る。エッヂライト型の照明装置３においては上述の拡散板７ではなく、導光板と呼ばれる透明な板が使用される。一般的に導光板の光射出面、すなわち本発明の光学部品８の第２主面１３ｂ側と接する面は平滑面である場合が多い。従って光学部品８の第２主面１３ｂに形成される第３凸部１８によって、導光板と光学部品８との光学密着を防止することが出来る。

次に本発明の第二の実施形態について説明する。図１１は本発明の第二の実施形態による光学部品を備えた照明装置３、及び表示装置１の一例を示す縦断面模式図である。ここでは上述の第一の実施形態によるものと同一または同様な部品、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
本発明の光学部品８と液晶パネル２との間に、拡散性の光学シート２８を備える。ここで拡散性の光学シート２８としては、一般的に上拡散フィルムと呼ばれる光学シートや、拡散性偏光反射分離シート（３Ｍ社製：ＤＢＥＦ−Ｄ）、レンズシートなどが挙げられる。レンズシートとしては例えばマイクロレンズシートやプリズムシート、レンチキュラーレンズシート、そして本発明の光学部品８を備えても良い。
更に、光学部品８と拡散板７との間に、下拡散フィルムやマイクロレンズシートなどを適宜選択して配置することができる。

第二の実施形態において、光学部品８の上に光学シート２８が配置されるため、光学部品８の第１主面１３ａ側と光学シート２８の光学部品８側の面２８ｂとが接することとなるため、光学部品８には光学シート２８との耐擦性が求められる。
ここで本発明の光学部品８を構成するマイクロレンズ１４が第１主面１３ａの面積に対して占める割合Ｍｂ／Ｍａは、３％以上であることが望ましく、更には３％以上２５％以下の範囲に設定されることが望ましい。面積率Ｍｂ／Ｍａの上限が２５％に設定されているが、２５％を超えると一般的なプリズムシート（３Ｍ社製：ＢＥＦ）と比べて５％以上輝度が低下するため好ましくない。図１２は、本発明の第二の実施形態である表示装置１において、本発明の光学部品８の第１主面１３ａに形成されるマイクロレンズ１４の面積率を変化させた場合の正面輝度値をプロットしたものである。照明装置３の構成は、光源６としてＣＣＦＬ（冷陰極管）を用い、拡散板７の上に下拡散フィルムを配置し、その上に本発明の光学部品８を配置、光学シート２８として、拡散性偏光分離反射シート（３Ｍ製：ＤＢＥＦ−Ｄ）を配した。図１２の横軸はマイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａであり、縦軸は輝度比である。輝度比１．０はマイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａ＝０の際の輝度であり、第２凸部１５を頂角が９０度のプリズムレンズ１５の際には、プリズムシートと同義である。マイクロレンズ１４が増える（Ｍｂ／Ｍａが大きくなる）につれ、マイクロレンズ１４の拡散性の効果が増えるため、正面輝度が低下する。面積率Ｍｂ／Ｍａが２５％を超えると、Ｍｂ／Ｍａが０％の場合と比べて、すなわちプリズムシートと比べて５％以上の輝度低下が生じる。本発明の光学部品８は正面方向への輝度を向上させることを目的としているため望ましくない。
一方で３％から２５％の範囲において本発明の光学部品８は、光学部品８を構成する第２凸部がプリズムレンズ１５である場合、特に集光性能が高い、頂角θが９０度のプリズムレンズ１５である場合にはサイドローブが生じることを上述したが、光学部品８と液晶パネル２との間に拡散性の光学シート２８が配置されているため、液晶パネル２を通して観察者にサイドローブが視認されることはない。

以上、本発明の光学部品８の光学的、及び物理的特性について説明した。本発明の光学部品８は第１主面１３ａに第１凸部１４としてマイクロレンズ１４を配するため、集光性と拡散性との両立が可能である。そして一般的なマイクロレンズシートは、六方の最密配置をした際でも約１０％の平坦面が生じ、モアレ防止のためにマイクロレンズをランダム化すると、約２０〜３０％の平坦面が生じる。平坦面は集光性も拡散性も発揮しない。本発明の光学部品８はマイクロレンズ１４を配した隙間に第２凸部１５として例えばプリズムレンズ１５が形成され、平坦面は生じない。従って光学部品８の第１主面１３ａを１００％利用して、拡散性、または集光性を付与することが可能である。

そしてプリズムレンズ１５の高さＴＬ２よりもマイクロレンズ１４の高さＴＭ１が高く設定されることで、組立工程におけるハンドリング性能や、他の光学フィルム２８との耐擦性が向上する。特にマイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａが２０％以上ある場合、一般的なレンズシートでは必ず必要となる保護フィルムが不要となるため、コスト面だけでなく、組立工程における保護フィルムを剥す作業も省略され、また、廃棄物の減少といった、環境面でのメリットも大きい。

以下、本発明の実施例による光学部品８について詳細に説明する。尚、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではないことはいうまでもない。

（実施例１）
実施例における光学部品８では、基材１３を厚さ２５０μｍのＰＥＴフィルムで形成し、基材１３の第１主面１３ａにマイクロレンズ１４と頂角９０度の三角プリズムからなるプリズムレンズ１５とを形成した。マイクロレンズ１４の直径ＰＭ１は１００μｍ、高さＴＭ１は４８μｍとした。
このマイクロレンズ１４を基材１３の第１主面１３ａの面内にランダムに配置し、その面積率Ｍｂ／Ｍａが０％から５０％まで、５％刻みとなるサンプルを作成した。一方、頂角９０度のプリズムレンズ１５は、プリズムピッチＰＬ２を３０μｍ、高さＴＬ２を１５μｍとして一方向に複数本平行に配列して構成した。結果、プリズムレンズ１４とマイクロレンズ１５の高さのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１は３１．３％であった。

（実施例２）
別の実施例として、光学部品８をポリカーボネートを材料として用い、押出成形により作成した。
第１主面１３ａにはマイクロレンズ１４と頂角９０度の三角プリズムからなるプリズムレンズ１５とを形成した。マイクロレンズ１４の直径ＰＭ１は１００μｍ、高さＴＭ１は４８μｍとした。
このマイクロレンズ１４を第１主面１３ａの面内にランダムに配置し、その面積率Ｍｂ／Ｍａが０％から５０％まで、５％刻みとなるサンプルを作成した。一方、頂角９０度のプリズムレンズ１５は、プリズムピッチＰＬ２を３０μｍ、高さＴＬ２を１５μｍとして一方向に複数本平行に配列して構成した。結果、プリズムレンズ１４とマイクロレンズ１５の高さのアスペクト比ＴＬ２／ＴＭ１は３１．３％であった。
一方、第２主面には第３凸部１８として、直径ＰＭ３が１００μｍ、高さ２０μｍのマイクロレンズ１８を形成した。マイクロレンズ１８を第２主面１３ｂの面内にランダムに配置し、その面積率Ｍｃ／Ｍａは５％とした。

上記通り作製した実施例の光学部品８を、３２インチ液晶テレビ１に配置した。液晶テレビのバックライトには、ポリスチレン製の拡散板７と、実施例の光学部品８のみを配置した。
液晶パネル２では白画面を表示し、分光放射輝度計（トプコン製：ＳＲ−３Ａ）にて液晶パネル２の画面中心の輝度を測定した。一方、サイドローブ低減率については、液晶パネル２による拡散や広視野角光の減衰等の影響を無くすために、照明装置３の状態で測定した。測定には配光分布測定器（ＥＬＤＩＭ製：ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ）を使用し、照明装置中心の配光分布を測定し、サイドローブ低減率を算出した。その結果を図１３に示す。

実施例１と実施例２とでは樹脂の屈折率が異なる（実施例１で使用したＵＶ硬化樹脂は１．５３、実施例２で使用したポリカーボネート樹脂は１．５８）ため、評価には注意が必要である。図１３から、マイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａに対する輝度とサイドローブ低減率が確認され、実施例１においては、サイドローブ低減率が８０％を超えるのは３５％以上であった。
一方で実施例２においては、第２主面１３ｂに第３凸部１８が形成されているため、実施例１よりは輝度が低いものの、面積率Ｍｂ／Ｍａが２５％以上でサイドローブ低減率が８０％を超えた。そして実施例１における面積率Ｍｂ／Ｍａ＝３５％よりも、実施例２における面積率Ｍｂ／Ｍａ＝２５％の方が高輝度な表示装置１を得ることができた。

次に実施例にて作製した光学部品８を、３２インチ液晶テレビ１に配置した。液晶テレビのバックライトには、ポリスチレン製の拡散板７の上に下拡散フィルムを配置し、その上に実施例の光学部品８を配置した。そして光学部品８の上には光学シート２８として、３Ｍ社製のＤＢＥＦ−Ｄを配し、上述した測定と同様の測定を実施した。その結果を図１４に示す。

実施例１の光学部品８においても、実施例２の光学部品８においても、ＤＢＥＦ−Ｄの拡散性により、マイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａが０〜３５％と低い光学部品８においてもサイドローブ低減率は８０％を超え、サイドローブの問題がない表示装置１を得ることが出来た。

そこで、本実施例の光学部品８とＤＢＥＦ−Ｄとの耐擦性の測定を実施した。
評価装置はＲＵＢＢＩＮＧ ＴＥＳＴＥＲ（テスター産業製）を用いた。
評価方法としては、ステージに本発明の光学部品８を設置し、上にＤＢＥＦ−Ｄをのせて加重し、ステージを１２０ｍｍ／ｓのスピードで１０往復させた。加重は１５０ｇと４５０ｇとで実施した。
その結果、マイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａが５％以上の光学部品８に関しては、加重が１５０ｇの際も、４５０ｇの際も擦れ傷は生じなかった。一方で、マイクロレンズ１４の面積率Ｍｂ／Ｍａが０％の光学部品８については、加重が１５０ｇの段階でプリズムレンズ１５の先端が削れた。

以上、本実施例により、高輝度でサイドローブが生じず、上に光学シート８を配しても擦れ傷の生じない光学部品８、該光学部品を配した照明装置３、該照明装置３を備えた表示装置１を得ることが出来た。

１ 表示装置
２ 液晶パネル
３ 照明装置
５ 反射板
６ 光源
７ 拡散板
８ 光学部品
１３ 基材
１３ａ 第１主面
１３ｂ 第２主面
１４ 第１凸部（マイクロレンズ）
１５ 第２凸部（プリズムレンズ）
１８ 第３凸部（マイクロレンズ）
２８ 光学シート
１００ 液晶表示装置
１０１ 光源
１０２ ＢＥＦ
１０３ 液晶パネル
１０４ 透明基材
１０５ 単位プリズム
１１３ マイクロレンズ
１１７ 基材
Ａ、Ｂ 配光分布
Ｆ 観察者側
Ｈ、Ｋ 光
Ｌ 斜め入射光
ｐ サイドローブ光
ｑ 谷間
ｒ 正面光

Claims (7)

1. 第１及び第２主面を備え、前記第１主面には、二次元的に配置された複数の第１凸部と、
   前記第１凸部と比較して高さがより低い複数の第２凸部と、が設けられてなり、
   前記第１凸部は、各々が独立した略半球状、略楕円半球状、又は先端が丸みを帯びる非球面形状のマイクロレンズであり、
   前記第２凸部は、一次元方向に延在するレンズが、一方向又は二方向に配置されてなり、
   前記第１主面に接する前記第１凸部の幅が、前記第２凸部の幅と比較して、１．１倍から１０倍の範囲に設定され、
   前記第１凸部のマイクロレンズが、前記第２凸部の３以上のレンズに重なるように形成されており、
   前記第２凸部の高さが、前記第１凸部の高さと比較して、１０％から９０％の範囲に設定されてなり、
   前記第２主面には、二次元的に複数の第３凸部が不規則に配置され、且つ、該第２主面の単位面積に含まれる該第３凸部の該第２主面に接する面積の総和は、該第２主面の場所に依らず略一定であることを特徴とする光学部品。
2. 前記第１凸部は前記第１主面に不規則に配置され、且つ、該第１主面の単位面積に含まれる該第１凸部の該第１主面に接する面積の総和は、該第１主面の場所に依らず略一定であることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
3. 前記第３凸部がマイクロレンズで構成され、
   前記第２主面を平面視した際に該第２主面の面積に対して該第３凸部の占める割合が、３％以上１０％以下の範囲で設定され、
   該第３凸部の高さをＴＭ３とし、該第３凸部の直径をＰＭ３としたとき、
   該第３凸部のアスペクト比ＴＭ３／ＰＭ３が、１０％以上４０％以下の範囲で設定されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品。
4. 前記第１主面を平面視した際に、該第１主面の面積に対して前記第１凸部の占める割合が、２５％以上８８％以下の範囲で設定されてなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光学部品。
5. 前記第１凸部の高さをＴＭ１とし、該第１凸部の直径をＰＭ１としたとき、
   該第１凸部のアスペクト比ＴＭ１／ＰＭ１が、４０％以上９０％以下の範囲で設定されてなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光学部品。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の光学部品と、
   前記光学部品を前記第２主面側から照明する光源と、
   を具備することを特徴とする照明装置。
7. 画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
   請求項６に記載される照明装置と、
   を具備することを特徴とする表示装置。

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