WO2006036032A1 - 光学シート、バックライトおよび液晶表示装置 - Google Patents

光学シート、バックライトおよび液晶表示装置 Download PDF

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WO2006036032A1
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cylindrical lens
sheet
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light
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Mitsuo Arima
Jun Shimizu
Hirokazu Odagiri
Eiji Ohta
Kei Obata
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Sony Corporation
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    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Definitions

  • the present invention relates to an optical sheet that can enhance the directivity of light, a backlight including the optical sheet, and a liquid crystal display device.
  • BACKGROUND ART In recent years, in a liquid crystal display device equipped with a liquid crystal panel, it has become an important issue to increase the commercial value of the liquid crystal display device to reduce power consumption and improve display luminance. Under such circumstances, it is strongly desired to improve the optical gain on the pack light side. Therefore, as a method for meeting this demand, it has been proposed that a liquid crystal display device is provided with a prism sheet having a prism array on the illumination light exit side (see, for example, Japanese Patent No. 3 1 4 7 2 0 5). )
  • Fig. 1 shows the appearance of a conventional prism sheet.
  • Figure 2 shows the XZ cross-sectional shape of a conventional prism sheet.
  • incident light rays are reflected by the primary prism component T 1 that is directly transmitted through the prism slope, and then reflected again by the prism slope after being reflected by one prism slope, depending on the incident angle.
  • the return light component R returned to the incident side can be divided into the second transmitted light component T 2 that is reflected by one prism slope and then transmitted through the other prism slope and emitted to the front surface of the prism sheet.
  • the primary transmitted light component T 1 is effectively used including light emitted in the front direction. It is a light and bundle component.
  • the return light component R is a luminous flux component that is effective for increasing the luminance of the light emitting surface by being incident on a diffusing sheet that is regarded as a light emitting surface (surface light source) and diffusely reflected.
  • the second-order transmitted light component T 2 is a light flux component that is emitted to the wide-angle side outside the angle of view of the liquid crystal panel, and is a light flux component that does not contribute to improvement in luminance.
  • the incident light is refracted and condensed to be condensed in the front direction, and the directivity is improved so as to increase the front luminance.
  • the reflected light is diffused and scattered by a diffusion sheet that is regarded as a light emitting surface (surface light source), and as a result, the luminance of the light emitting surface is increased, thereby increasing the front luminance.
  • incident light can be divided into a primary transmitted light component T 1, a secondary transmitted light component T 2, and a returning light component R according to the incident angle.
  • a part of the light beam emitted from the off-axis virtual light source is totally reflected on one inclined surface of the prism sheet and re-enters the other inclined surface. And is reused as the return light component R. Alternatively, after multiple reflection, it is effectively used as the primary transmitted light component T 1 and the returned light component R to the light source side. .
  • the light beam emitted from the off-axis virtual light source is totally reflected on one slope of the prism sheet, refracted and transmitted on the other slope, and is emitted to the wide-angle side outside the effective viewing angle of the liquid crystal panel.
  • a secondary transmitted light component ⁇ 2 As described above, the second-order transmitted light component ⁇ 2 is a light flux component that is ineffective for improving luminance.
  • the polarization directivity may be extremely deteriorated due to the directivity of incidence, which impairs the effective luminance improvement on the liquid crystal panel side. If the above-described prism sheet is provided between the diffusion sheet and the liquid crystal panel, bleeding will occur. For this reason, it is desired to suppress the occurrence of bleeding on the appearance.
  • a first object of the present invention is to provide an optical sheet that achieves a high luminance distribution within a predetermined viewing angle, and that can improve the luminance by suppressing the generation of the second transmitted light component T 2. It is to provide a backlight and a liquid crystal display device.
  • the second object of the present invention is to realize a high luminance distribution within a predetermined viewing angle, to suppress the generation of the second transmitted light component T 2 and to improve the luminance, and to provide a prism sheet.
  • the secondary transmitted light is re-incident on the adjacent prism, enters the sheet again, is added to the return light, and is reused. is there.
  • some are effectively used as the primary transmitted light or the return light to the light source after multiple reflection.
  • Most of these secondary transmitted light is incident on the main surface of the prism sheet from an oblique direction and is totally reflected on one surface of the prism and then refracted and transmitted on the other surface. It is generated by doing. .
  • the present inventor increases the primary transmitted light by refracting and transmitting the light incident on the vicinity of the apex of the prism from the direction perpendicular to the main surface of the prism sheet, and with respect to the main surface of the prism sheet.
  • the present invention has been devised based on the above studies.
  • the first invention is an optical sheet in which cylindrical 'lens bodies having higher-order aspheric surfaces are provided so as to be continuously arranged on one main surface.
  • the optical sheet is characterized in that when the Z-axis is taken parallel to the normal direction of the optical sheet and the X-axis is taken in the direction of the cylindrical lens body, the sectional shape of the cylindrical lens satisfies the following formula: .
  • R is the radius of curvature of the apex of the tip
  • K is the conic constant
  • A, B, C ⁇ are aspherical coefficients.
  • the second invention comprises a light source that emits illumination light
  • Cylindrical lens bodies with higher-order aspherical surfaces form a continuous row It is provided,
  • the pack light is characterized in that when the z-axis is taken parallel to the normal direction of the optical sheet and the x-axis is taken in the direction of the cylindrical lens body, the sectional shape of the cylindrical lens satisfies the following formula: .
  • A, B, C ... are aspheric coefficients.
  • a third invention comprises a light source that emits illumination light
  • An optical sheet that increases the directivity of the illumination light emitted from the backlight, and a liquid crystal panel that displays an image based on the illumination light emitted from the optical sheet;
  • Cylindrical lens bodies having higher-order aspheric surfaces are provided so as to form a continuous row
  • a liquid crystal display device characterized in that when the Z-axis is taken in parallel to the normal direction of the optical sheet and the X-axis is taken in the direction of the cylindrical lens body, the sectional shape of the cylindrical lens satisfies the following formula: is there.
  • R is the radius of curvature of the apex of the tip
  • K is the conic constant
  • A, B, C ⁇ are aspherical coefficients.
  • the radius of curvature R, the conic constant K, and the aspheric coefficients A, B, C ⁇ ′ satisfy the following numerical ranges.
  • the other main surface opposite to the one main surface on which the cylindrical lens body is provided has a height of 0.20 m or more from the average center plane.
  • a protrusion is further provided,
  • the density of the protrusions is preferably 70 mm 2 or more and 500 00 or less Zmm 2 .
  • the other main surface opposite to the one main surface on which the cylindrical lens body is provided has a height of 0.20 m or more from the average center plane.
  • a protrusion is further provided, It is preferable that the average interval of I ⁇ part is not less than 50 / m and not more than 120 m.
  • it is opposite to the main surface on which the cylindrical lens body is provided. It is preferable that a convex portion is further provided on the other main surface on the side, and the convex portion is provided so that the haze of the optical sheet is 60% or less in a state where the cylindrical lens body is not formed.
  • a convex portion is further provided on the other principal surface opposite to the one principal surface on which the cylindrical lens body is provided, and the convex portion forms a cylindrical lens body. It is preferable that the haze of the optical sheet is 20% or less in a state where the optical sheet is not used.
  • a convex portion is further provided on the other principal surface opposite to the principal surface on which the cylindrical lens body is provided, and the ten-point average roughness SR of the convex portion is provided.
  • z is preferably 1 tm or more and 15 m or less.
  • a convex portion is further provided on the other principal surface opposite to the principal surface on which the cylindrical lens body is provided, and when the convex portion has a convex area of 1%.
  • the height is preferably 1 m or more and 7 m or less.
  • the other main surface opposite to the one main surface on which the cylindrical lens body is provided is further provided with a convex portion, and the surface on the side where the convex portion is provided It is preferable that the average gradient of the above is 0.25 or less.
  • the optical sheet can refract and transmit more light incident from a direction perpendicular to the principal surface, and is oblique to the principal surface.
  • the light incident from the direction can be totally reflected on one surface and then totally reflected or refracted through the other main surface to be returned light.
  • the optical sheet can be used as a diffusion plate even when the optical sheet is provided on the diffusion plate. It can prevent sticking to.
  • the directivity can be improved, the front luminance can be improved, and the characteristics can be improved by the polarization separation sheet in the subsequent stage. Can be improved.
  • the front luminance can be improved, contributing to the improvement of the characteristics by the polarization separation sheet in the subsequent stage, along with the reduction in power consumption.
  • the display brightness of the LCD panel can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a prism sheet
  • FIG. 2 is a schematic view showing an XZ section of the prism sheet
  • FIG. 3 is a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of the shape of a lens sheet according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an extrusion sheet precision molding apparatus used in the method for manufacturing a lens sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a partially enlarged XZ section of a conventional prism sheet.
  • Fig. 7, Fig. 7 is a distribution diagram showing the light distribution characteristics of the prism sheet of the conventional example
  • Fig. 8 is a distribution diagram showing the visual field characteristics of the prism sheet of the conventional example
  • Fig. 9 is a lens diagram of the first embodiment.
  • Fig. 10 is a schematic diagram showing a partially enlarged XZ cross-section.
  • Fig. 10 is a schematic diagram showing a partially enlarged XZ cross-section.
  • FIG. 10 is a distribution diagram showing the light distribution characteristics of the lens assembly of Example 1.
  • Fig. 11 is the XZ of the lens sheet of Example 2.
  • Schematic diagram showing a partially enlarged cross-section Fig. 1 2 is a distribution diagram showing the light distribution characteristics of the lens sheet of Example 2
  • Fig. 1 3 is a partial XZ cross-section of the lens sheet of Example 3.
  • Fig. 14 is an enlarged schematic diagram.
  • Fig. 14 is a distribution diagram showing the light distribution characteristics of the lens sheet of Example 3.
  • Fig. 16 is a schematic diagram showing a partially enlarged XZ section of the lens sheet of Example 4
  • Fig. 16 is a distribution diagram showing the light distribution characteristics of the lens sheet of Example 4
  • Fig. 17 is an example.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing a partially enlarged XZ section of the lens sheet of Fig. 5.
  • Fig. 18 is a schematic diagram showing the field of view characteristics of the lens sheet of Example 5.
  • Fig. 19 is the lens sheet of Example 6.
  • Fig. 20 is a schematic diagram showing a partially enlarged XZ section
  • Fig. 20 is a distribution diagram showing the visual field characteristics of the lens sheet of Example 6
  • Fig. 21 is an XZ section of the lens sheet of Example 7.
  • FIG. 22 is a distribution diagram showing the orientation characteristics of the lens sheet of Example 7
  • Fig. 30 is a table showing the evaluation results of the lens sheet
  • Fig. 31 is Table showing evaluation results of lens sheet
  • 3 Fig. 2 is a graph showing the relationship between the number of projections of 0.2 or more and the relative luminance value
  • Fig. 3 3 shows the relationship between the number of projections of 0.2 m or more and the appearance blur.
  • Fig. 34 is a graph showing the relationship between the interval between the convex portions of 0.2 or more and the relative luminance value
  • Fig. 35 is the relationship between the interval of the convex portions of 0.2 or more and the sliding test result.
  • a graph showing the relationship Fig. 36 is a graph showing the relationship between the distance between convex portions of 0.2 m or more and appearance blur
  • Fig. 37 is a graph showing the relationship between the ten-point average roughness SR z and the relative luminance value.
  • Fig. 38 shows the relationship between the ten-point average roughness SR z and the sliding test results.
  • Fig. 39 shows the relationship between the height when the convex area is 1% and the relative luminance value.
  • Fig. 40 is a graph showing the relationship between the height when the convex area is 1% and the sliding test result
  • Fig. 41 is a graph showing the relationship between haze and relative luminance value
  • Fig. 4 2 The figure shows the average slope and It is a graph showing the relationship between the degrees Relative value.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing one structural example of a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention.
  • the liquid crystal display device includes a backlight 1 and a liquid crystal panel 2.
  • the backlight 1 is a direct type will be described, but the backlight 1 may be an edge-light type (side-light type).
  • the backlight 1 is for supplying light to the liquid crystal panel 2. Yes, it is placed directly under the LCD panel 2.
  • the liquid crystal panel 2 is for displaying information by temporally and spatially modulating the light supplied from the backlight 1.
  • Polarizers 2 a and 2 b are provided on both sides of the liquid crystal panel 2.
  • the polarizing plate 2 a and the polarizing plate 2 b allow only one of orthogonally polarized components of incident light to pass through and block the other by absorption.
  • the polarizing plate 2 a and the polarizing plate 2 b are provided so that their transmission axes are orthogonal to each other.
  • the knock light 1 includes, for example, a reflecting plate 1 1, one or a plurality of light sources 1 2, a diffusing plate 1 3, a diffusing sheet 1 7, a lens sheet 14, and a reflective polarizer.
  • the light source 1 2 is for supplying light to the liquid crystal panel 2, for example, a fluorescent lamp (FL), an EL (Electro Luminescence), or an LED (Low Emit ting Diode ode).
  • the reflecting plate 1 1 is provided so as to cover the lower side and the side of the one or more light sources 1 2 and reflects the light emitted from the one or more light sources 1 2 to the lower side and the side.
  • the liquid crystal panel 2 is directed to the direction.
  • a chassis may be provided in place of the reflector 11.
  • the diffusing plate 1 3 is provided above the one or more light sources 1 2 and diffuses the light emitted from the one or more light sources 1 2 and the reflected light from the reflecting plate 1 1 to make the luminance uniform. It is.
  • the diffusion sheet 17 is provided on the diffusion plate 13 and serves to diffuse at least the light diffused by the diffusion plate 17. Further, the diffusion sheet 17 may further have a function of condensing light.
  • a lens sheet 14 as an example of an optical sheet is provided above the diffusion sheet 13 to improve the directivity of irradiation light and the like.
  • the reflection type polarizing plate 18 is provided on the lens sheet 14 and the lens sheet. Of the light whose directivity has been enhanced by 14, only one of the orthogonal polarization components is allowed to pass and the other is reflected.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of the shape of the lens sheet 14 according to the embodiment of the present invention.
  • the lens sheet 14 has a sheet shape.
  • the lens sheet 14 When the lens sheet 14 is viewed from the main surface side, the lens sheet 14 has, for example, a rectangular shape.
  • the sheet includes not only a film but also various thin plates having flexibility or a certain degree of hardness.
  • one main surface on the side where light from the light source 12 enters is referred to as a back surface
  • the other main surface on the side from which light from the light source 12 is output is referred to as a front surface.
  • a plurality of convex portions 16 are provided on the back surface side of the lens sheet 14, and a high-order aspheric cylindrical lens body 15, which is symmetrical on the front surface side of the lens sheet 14, is provided on the aspherical generatrix. Are provided continuously in the vertical direction.
  • the cylindrical lens body 15 has a focal length fa on the side from which the light from the light source 12 is emitted.
  • the X axis is parallel to the column direction of the cylindrical lens body 15 and the Y axis is parallel to the generatrix direction of the cylindrical lens body 15. Take the Z axis parallel to the line direction.
  • Lens sheet 1 Cylindrical lens body provided on the front side of 4 1
  • the width of 5, that is, the structural unit width (pitch) D is selected from the range of 10 to 120 zm, and is preferably selected according to the pixels of the liquid crystal panel.
  • the structural unit width D is preferably selected from the range of 50 to 100 ⁇ .
  • the structural unit width D is preferably in the range of 10 to 80 m. Choose.
  • the lens sheet 14 is provided between the diffusion sheet 1 3 and the liquid crystal panel 2 such that the side on which the plurality of cylindrical lens bodies 15 are provided faces the liquid crystal panel 2.
  • the XZ cross-sectional shape of the cylindrical lens body 15 satisfies the following formula (1).
  • R is the radius of curvature of the apex of the cylindrical lens body 15
  • K is the conic constant
  • A, B, C ⁇ are aspheric coefficients.
  • T means the square root of the value determined by the following formula.
  • the numerical value in such a range the directivity of the illumination light can be improved.
  • Equation (1) the radius of curvature R of the tip apex, the conic constant K, the aspherical coefficients A, B, C * ⁇ ⁇ are expressed as 0 ⁇ 3 0 one 1 5 ° K ⁇ one 1, R- K ⁇ 5, 0 ⁇ a, B, it is preferable that the numerical range of C * ⁇ ⁇ ⁇ 1 0- 3 . By setting the numerical value in such a range, the directivity of the illumination light can be increased.
  • the radius of curvature R of the tip apex and the conic constant K are set as 0 ⁇ R ⁇ 1 2 m, ⁇ 1 5 ⁇ K ⁇ -1 3 ⁇ 4 RK ⁇ 5, 0 ⁇ a, B, it is preferable that the numerical range of C ⁇ ⁇ 'Ku 1 O-3.
  • the radius of curvature R of the tip vertex and the conic constant K are set to 0 ⁇ R ⁇ 48 m, 1 1 5 K ⁇ 1 1, RK ⁇ 5, 0 ⁇ a, B, it is preferable that the numerical range of C ⁇ ⁇ ⁇ 1 0- 3 .
  • the height of the convex portion 16 provided on the back surface of the lens sheet 14 is preferably at least 0.20 m from the average center plane (JISB 0 60 1—199 94). Further, the density of the convex portions 16 having a height of 0.20 m or more from the average center plane is preferably in the range of 70 pieces / mm 2 or more and 500 pieces Zmm 2 or less. In addition, the average interval between the convex portions 16 having a height of 0.20 m from the average center plane is preferably in the range of 50 m or more and 120 m or less.
  • the convex portion 16 provided on the back surface of the lens sheet 14 may be provided so that the haze of the lens sheet 14 is 60% or less in a state where the cylindrical lens body 15 is not formed.
  • the lens sheet 14 is provided so that the haze of the lens sheet 14 is 20% or less.
  • the convex portion 16 provided on the back surface of the lens sheet 14 is preferably provided so that the ten-point average roughness S R z is in the range of 1 m to 15 m. Further, the convex portion 16 on the one main surface side of the lens sheet 14 is preferably provided so that the height when the convex portion is 1% of the convex portion area is 1 or more and 7 or less.
  • this extruded sheet precision forming apparatus includes an extruder 21, 1: die 2 2, forming roll 2 3, a coasting roll 24 and a cooling port 25.
  • At least one type of transparent thermoplastic resin is used to form the lens case 14.
  • a thermoplastic resin having a refractive index of 1.4 or more examples include polycarbonate resins, acrylic resins typified by polymethyl methacrylate, polyester resins typified by polyethylene terephthalate, amorphous copolymer polyester resins, polystyrene resins, and polyvinyl chloride resins. Etc.
  • the melt viscosity in the vicinity of the molding temperature is preferably 1 O O O Pa or more and 100 00 or less Pa.
  • thermoplastic resin e.g., polystyrene resin
  • a release agent in this way, the adhesiveness between the forming roll 23 and the sheet when the sheet is peeled off from the forming nozzle 23 can be adjusted, and a peeling line can enter the lens base 14. Can be prevented.
  • the amount of release agent added to the thermoplastic resin is preferably in the range of 0.02 1:% to 0.4 wt%. If it is less than 0.02 wt%, the releasability deteriorates, and a peeling line enters the lens sheet 14. On the other hand, if it exceeds 0.4 wt%, the releasability becomes too good, and the transparent thermal effect resin is peeled off on the forming roll 23 before solidifying, so that the shape of the cylindrical lens body 15 is A failure that collapses will occur. Further, it is preferable that at least one ultraviolet absorber or light stabilizer is contained in the thermoplastic resin. By including the ultraviolet absorber or the light stabilizer in this way, the hue change due to light irradiation from the light source can be suppressed.
  • the amount of the ultraviolet absorber or light stabilizer added to the thermoplastic resin is preferably 0.02 wt% or more and 0.4 wt% or less. If it is less than 0.02w t%, the hue change cannot be suppressed. On the other hand, if it exceeds 0.4 wt%, the lens sheet 14 becomes yellowish.
  • UV absorbers examples include salicylic acid-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, and cyano-acryl®-based UV absorbers such as ADK STAB LA-31, ADK STAB LA-32 ), Cyasorb UV—541 1 (Sanchemical Co., Ltd.), T i nu vin P, T i nuv in 234, T inuvin 320, T i nuv in 327, T i nuv in 327 ), Sum isorbll O, Sum isorbl 40 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Kem isorbll O, Kem isorbl 40, Kem isorbl 2, Kem isorbl 3 (manufactured by Chemipro Chemical Co., Ltd.), XJv i nu l X— 1 9, Uv i nu l Ms— 40 (BASF), Tomisorp 100, Tomisorp 600 (Yoshitomi Pharmaceutical Co., Ltd.), V i
  • light stabilizers include hindered amines. Specifically, for example, ADK STAB LA-52 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), Sanol LS-770, Sanol LS-765, Sanol LS 774 (Sankyo) And Sumi sor bTM-061 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).
  • ADK STAB LA-52 manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.
  • Sanol LS-770 Sanol LS-765
  • Sanol LS 774 Sanol LS 774
  • Sumi sor bTM-061 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
  • thermoplastic resin In addition to the mold release agent and ultraviolet absorber described above, an antioxidant, a belt Additives such as antistatic agents, colorants, plasticizers, compatibilizers, and flame retardants can also be added. However, most additives cause gas generation during the heating of melt extrusions such as T-die 22 and deteriorate the film-forming property and work environment.
  • the amount added to the thermoplastic resin is preferably 2 wt% or less.
  • the extruder 21 melts the resin material supplied from a hopper (not shown) and supplies it to the T die 22.
  • the T-die 22 is a die having a letter-shaped opening, and the resin material supplied from the extruder 21 is expanded to the sheet width to be molded and discharged.
  • the forming roll 23 has a cylindrical shape and is configured to be rotationally driven with its central axis as a rotation axis. Further, the forming rolls 23 are configured to be cooled. Specifically, the forming roll 23 has one or more flow paths for flowing a cooling medium therein. For example, an oil medium is used as the cooling medium, and the oil medium is changed, for example, between 120 ° C. and 230 ° C.
  • the cylindrical surface of the forming roll 23 is provided with a sculpture shape for transferring a fine pattern onto a sheet discharged from the T die 22.
  • This engraving shape is, for example, a fine uneven shape for transferring the cylindrical lens body 15 to a sheet.
  • This uneven shape is formed, for example, by precision cutting with diamond-by.
  • the engraving shape is formed in the circumferential direction or the width direction (height direction) of the forming roll 23 having a cylindrical shape.
  • the elastic roll 24 has a cylindrical shape and is configured to be capable of rotating by using the central axis as a rotation axis.
  • the surface of the coasting roll 24 can be elastically deformed. When a sheet is nipped between the forming roll 23 and the elastic roll 24, the surface in contact with the forming roll 23 is crushed. Natsu.
  • the elastic roll 24 is covered with a seamless tube made of, for example, Ni plating, and an elastic body for making the surface of the elastic roll 24 deformable by inertia is provided inside.
  • the configuration and material of the inertia roll 24 are not limited as long as the surface of the inertia roll 24 is deformed by inertia when contacting the forming roll 23 with a predetermined pressure.
  • the material for example, a rubber material, a metal, or a composite material can be used.
  • the elastic mouthpiece 24 is not limited to a roll shape, and a belt shape can also be used.
  • the cylindrical surface of the elastic roll 24 is provided with a concave portion for forming the convex portion 16 on the back surface side of the lens sheet 14.
  • the elastic roll 24 is configured to be cooled.
  • the elastic roll 24 has one or more flow paths for flowing a cooling medium therein.
  • a cooling medium For example, water can be used as the cooling medium.
  • a pressurized hot water type temperature controller (not shown), for example, the basic temperature is set to 80 ° C and 13 ° C.
  • An oil temperature controller may be used as the temperature controller.
  • the cooling roll 25 has a cylindrical shape, and is configured to be rotationally driven with its central axis as a rotation axis.
  • the cooling roll 25 is configured to be cooled.
  • the cooling roll 25 has one or more flow paths for flowing a cooling medium therein.
  • a cooling medium For example, water can be used as the cooling medium.
  • a pressurized hot water type temperature controller (not shown), for example, the basic temperature is set to 1 15 ° C.
  • An oil temperature controller may be used as the temperature controller.
  • the resin material is melted by the extruder 21, sequentially supplied to the T die 22, and the sheet is continuously discharged from the T die 22.
  • the sheet discharged from the T die 22 is nipped by the forming roll 23 and the elastic roll 24.
  • the engraving shape of the molding tool 23 is transferred to the surface of the sheet, and the uneven shape of the coasting roll 24 is transferred to the back surface of the sheet.
  • the surface temperature of the molding die 23 is maintained in a temperature range of Tg + 20 ° C to Tg + 45 ° ⁇ , and the surface temperature of the elastic roll 24 is 20 ° C to Tg ° C. Maintained in the temperature range.
  • Tg is the glass transition temperature of the resin material.
  • the temperature of the resin material when transferring the engraving shape is preferably Tg + 50 ° C to Tg + 230 ° C, and Tg + 80 ° C to Tg + 20 O. Is more preferable.
  • the engraving shape can be satisfactorily transferred to the sheet.
  • the sheet roll is peeled off from the forming roll 23 by the cooling roll 25 while the sheet roll is suppressed by the forming roll 23 and the cooling port 25 to suppress fluttering.
  • the surface temperature of the cooling roll 25 is maintained in a temperature range of Tg or less.
  • the surface temperature of the cooling roll 25 is maintained in such a temperature range, and the sheet is nipped by the forming roll 23 and the cooling port 25 to suppress fluttering. It can peel well.
  • the temperature of the resin material at the time of peeling is preferably Tg or more, more preferably Tg + 20 ° C to Tg + 85 ° C, and Tg + 30 ° (: to Even more preferably, Tg + 60 ° C. While maintaining the temperature of the resin within the above-mentioned temperature range, The sheet can be peeled well from the forming roll 23 by suppressing the fluttering by niping the sheet with the rollers 2 and 3 and the cooling roll 25. As described above, the target lens case can be obtained.
  • Conventional lens sheet manufacturing methods mainly use a film substrate such as polyethylene terephthalate (PET) formed with a lens shape using UV (ultraviolet) curable resin (eg UV curable acrylic resin).
  • PET polyethylene terephthalate
  • UV curable resin eg UV curable acrylic resin
  • This method has the problem that the UV curable resin is expensive or the production speed is slow because it is necessary to sufficiently irradiate the UV curable resin to cure the resin in the process. .
  • the lens sheet manufacturing method can reduce the material by using an integrally molded product by thermal transfer of a thermoplastic resin, and can improve the productivity of the lens sheet. It is possible to achieve a special effect that sheet warpage can be suppressed.
  • the inventor determines the radius of curvature R, the conic constant K, The numerical values of the aspherical coefficients A, B, and C ′ ⁇ were changed and examined by simulation. The details of the study are described below.
  • Figure 6 shows a partially enlarged X-section of the conventional prism sheet.
  • the prism sheet has a plurality of continuous small prisms.
  • point A indicates the apex of the prism
  • points B and C are Indicates the junction point with the adjacent prism
  • point O indicates the virtual light origin immediately below vertex A
  • point P indicates the virtual light origin immediately below junction point B.
  • vertex A The plane between point B is called AB plane
  • the plane between vertex A and junction C is called AC plane.
  • Figure 6 shows the locus of the light flux ⁇ incident on the A B plane from the virtual light source O, and the locus of the light flux ⁇ incident on the A B and A C surfaces from the virtual light source P.
  • the trajectories of these luminous flux ⁇ and luminous flux ⁇ were obtained by simulation.
  • the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
  • Fig. 7 shows the light distribution characteristics of the conventional prism sheet.
  • Figure 8 shows the visual field characteristics of the conventional prism sheet.
  • the distribution surrounded by the frame t 1 corresponds to the primary transmitted light
  • the distribution surrounded by the frame t 2 is the secondary transmitted light. It corresponds to.
  • the distribution chart in Fig. 7 shows that the center is 0 °, the first circle from the center is 10 °, the second circle is 20 °, and so on, and the outermost circle is 9 °. Indicates 0 °.
  • the distribution charts in Fig. 7 and Fig. 8 are drawn by computer simulation. The distribution map of the embodiment described below is also based on the simulation.
  • the triangular prism described above is melt-extruded on one main surface of the sheet.
  • the shape was evaluated.
  • an elastic roll was produced as follows.
  • a seamless tube with a thickness of 3400 microns is formed by forming a seamless tube with Ni plating, polishing the surface with Cr plating, and polishing to 0.2 S (hereinafter referred to as a flexible sleeve). ) was produced.
  • an elastic body is affixed on a roll through which a cooling medium can pass, and a flexible sleeve is placed on the roll, and an elastic mouth having a configuration in which cooling water can flow between the elastic body and the flexible sleeve is obtained.
  • the elastic body nitrile rubber (N B R) having a hardness of 85 degrees was used, and its thickness was 20 mm.
  • the diameter ⁇ of the elastic roll was 2600 mm, and the surface length (width of the forming roll) was 4500 mm.
  • a forming roll having a structure capable of reducing the temperature distribution by flowing a cooling medium through a plurality of flow paths was prepared.
  • the material is quenched and tempered with S 4 5 C, and after mirror finish (0.5 S or less), electroless Ni P (nickel / phosphorus) plating (thickness: 100 microns) went.
  • An engraving shape was formed on the cylindrical surface of this forming roll as follows. First, a diamond tool having a predetermined shape was set on an ultra-precision lathe in which a forming roll was placed in a constant temperature and humidity room (temperature 23 ° C, humidity 50%). And the lens pattern of the above-mentioned triangular prism was formed in the circumferential direction of the forming roll.
  • the forming roll had a diameter of ⁇ 30, a surface length of 4600 mm, and a groove processing width of 300 mm.
  • An oil medium was used as a cooling medium for the forming roll.
  • Water is used as the cooling medium for the elastic roll and cooling roll, and a pressurized hot water type temperature controller is used. Used to adjust the temperature of the cooling medium.
  • the extruder used was a vented screw with a diameter of 50 mm and no gear pump.
  • the T-die used was a coach hanger type die with a lip width of 55 mm and a lip gap of 1.5 mm.
  • the air gap was 105 mm.
  • the lens sheet was molded using the extruded sheet precision molding apparatus having the above-described configuration.
  • polycarbonate E 2 00 0 R manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics
  • T g the glass transition temperature of the polycarbonate resin
  • seat was peeled from the forming roll with the cooling roll.
  • the surface temperature of the cooling roll was kept at 1 15 ° C.
  • the speed of the take-up machine was 7 m / min. As a result, a lens sheet having a thickness of 2 20; am in which grooves were transferred to one main surface was obtained.
  • the surface temperature of the above-described molding nozzle and elastic roll is measured at a position immediately before the nip where the sensor is brought into contact with the roll surface and hardly affected by the heat of the resin.
  • the surface temperature of the cooling roll is measured at a position where the sensor is brought into contact with the surface of the cooling roll and the film is nipped between the cooling roll and the forming roll.
  • a handy type digital thermometer manufactured by Chinoichi Co., Ltd., trade name: ND 5 1 1—KHN
  • This lens sheet is a lens sheet having a single finite focal length on the emission side of the illumination light and in which a number of symmetrical high-order aspherical cylindrical lens bodies are continuously arranged.
  • Aspherical sectional shape, Z X 2 that meets the equation (1) (3 + (9 + X 2)) represented by + 1 0- 5 X 4.
  • a large number of cylindrical lens bodies, which are aspherical surfaces, are continuously arranged, so that the light flux ⁇ can be refracted and transmitted to the front of the lens sheet. This contributes to improving the brightness in the front direction.
  • the normal angle of the reflected light beam from the first total reflection surface (AB surface) forms a shallow angle with respect to the Z axis on the surface near the apex A on the AC side. Creates an effect that reflects and becomes the return light R.
  • FIG. 10 shows the light distribution characteristics of the lens sheet of Example 1. As shown in FIG. 10, in the lens sheet of Example 1, the second-order transmitted light component T 2 is reduced as compared with the above-described conventional prism sheet.
  • the overall refractive transmission effect forward from the vertical component direction and the refractive power and total reflection capacity for the incident light beam from the side surface direction are improved.
  • the front luminance can be increased while increasing the primary transmitted light and maintaining the light distribution in the forward direction.
  • the secondary transmitted light component T 2 can be suppressed and the added light to the return light component can be increased and light can be used effectively, the gain characteristics of the light can be improved.
  • FIGS. 11 and 11 show a partially enlarged XZ section of the lens sheet of Example 2.
  • This lens sheet has one finite focal length on the exit side of the illumination light, and a symmetrical high-order aspherical cylindrical lens body is continuously arranged.
  • the cross-sectional shape is a curved surface with a large curvature compared to the cross-sectional shape of the lens sheet in Fig. 9, and the spread of the refracted transmitted light of the light flux ⁇ is changed, but the light is distributed forward.
  • the secondary transmitted light component T 2 can be reduced.
  • the change in the normal direction becomes larger, and the incident angle of the incident light beam becomes shallower, so the refraction effect is reduced, but the forward light distribution is not impaired.
  • FIG. 12 shows the light distribution characteristics of the lens sheet of Example 2.
  • the second-order transmitted light component T 2 is reduced as compared with the above-described conventional prism sheet.
  • the shape of the toroidal lens body represented by 5 X 4 was compared, and as a result, it was found that both had almost the same shape.
  • FIG. 13 shows a partially enlarged X-cross section of the lens sheet of Example 3.
  • This lens sheet has one finite focal length on the exit side of the illumination light, On the right, f-order high-order aspherical cylindrical lens bodies are continuously arranged.
  • a part of the luminous flux ⁇ emitted from the virtual light origin 0 is totally reflected on the surface near A, and the front luminance can be supplementarily improved as a return light component R. .
  • the total reflection and refraction ability of the light beam emitted from the virtual light source P increases the efficiency that can be used as the return light component R, thereby mitigating the generation of the second transmitted light beam component T2.
  • FIG. 14 is a distribution diagram showing the light distribution characteristics of the lens sheet of Example 3.
  • the second-order transmitted light component T 2 is reduced as compared with the above-described conventional prim sheet.
  • the shape of the toroidal lens body represented by 5 X 4 was compared. As a result, it was found that both had almost the same shape.
  • FIG. 15 shows a partially enlarged XZ section of the lens sheet of Example 4.
  • This lens sheet has a single finite focal length on the illumination light exit side, and a symmetrical high-order aspheric cylindrical lens body is continuously arranged.
  • a part of the luminous flux ⁇ emitted from the virtual light source O is totally reflected on the surface near A, and the front luminance can be supplementarily improved as a return light component R. .
  • the total reflection and refraction ability for the light flux ⁇ emitted from the virtual light source P can increase the efficiency used for the return light component R and reduce the generation of the second transmitted light flux component T2.
  • FIG. 16 shows the light distribution characteristics of the lens sheet of Example 4. As shown in FIG. 16, in the lens sheet of Example 4, the prism sheet of the conventional example described above is used.
  • FIG. 20 shows the visual field characteristics of the lens sheet of Example 5.
  • the effect of the lens sheet on the light flux ⁇ incident from the vertical direction will be described.
  • all of the incident light flux ⁇ is refracted and transmitted in front of the lens sheet.
  • the effect that the light distribution ratio to the front direction of the sheet can be increased can be achieved. That is, in the lens sheet of Example 5, all of the primary transmitted light can be refracted and transmitted forward by the nonspherical shape provided on one main surface thereof, so that the characteristics of the primary transmitted light are improved. There is an effect that it can be improved.
  • the effect of the lens sheet on the light flux ⁇ incident from the side direction will be described.
  • a part of the light beam is totally reflected by the AB surface, and the total reflected light beam ⁇ is refracted or totally reflected on the AC surface so as to reduce the probability that the secondary transmitted light contributes to the generation of side rope light. Reflected to return light.
  • the other part of the light flux ⁇ incident on the AB surface is Refracted and transmitted so that the transmitted light expands the viewing angle without affecting the light.
  • the normal forms a shallow angle with respect to the Z axis near the vertex of the AC surface.
  • the reflected light beam from the AB surface can be totally reflected near the apex of the AC surface to be returned light.
  • the light beam incident on the apex A is a sidelobe light.
  • the lens sheet of Example 5 out of the luminous flux ⁇ incident on the AC plane after being reflected by the AB plane, the luminous flux ⁇ incident near the apex A can be totally reflected to be returned light.
  • the light flux ⁇ incident on the AC surface from the virtual origin P is distributed forward by the refraction effect of the curved surface, so that the viewing angle can be enlarged.
  • the light beam ⁇ near the junction C which is a light beam in the side direction that can originally become sidelobe light, is refracted and transmitted through the AC surface and re-enters the adjacent aspheric surface to become return light. There is an effect that light can be suppressed.
  • the entire front refracting transmission effect of the incident light flux ⁇ from the vertical direction, the refraction ability, the total reflection power, and the side light distribution return light effect for the incident light flux from the side direction. Can be improved. As a result, it is possible to increase the primary transmitted light and increase the front brightness while maintaining the light distribution in the forward direction, and to suppress the secondary transmitted light and produce the effect of widening the viewing angle. In addition, the contribution to the return light can be increased and the effective use of light can be realized (see Fig. 18).
  • the shape was compared with the idal lens body. As a result, it was found that both had almost the same shape.
  • FIG. 19 shows a partially enlarged XZ section of the lens sheet of Example 6.
  • FIG. 20 shows the visual field characteristics of Example 6® lens sheet.
  • the shape of the toroidal lens body represented by 5 X 4 was compared. As a result, it was found that both had almost the same shape.
  • FIG. 21 shows a partially enlarged XZ section of the lens sheet of Example 7.
  • FIG. 22 shows the orientation characteristics of the lens sheet of Example 7. Emit light
  • the cross section of the cylindrical lens body provided on the side surface is an aspheric cross section having a finite focal length.
  • the shape of the toroidal lens body represented by 5 ⁇ 4 was compared. As a result, it was found that both had almost the same shape.
  • the viewing angle based on the half-value width with respect to the front luminance is as follows.
  • the conventional prism sheet has a problem that the viewing angle is about 100 ° and the viewing angle is narrow, whereas the lens sheets of Examples 5 to 7 have a viewing angle of 1 It has an advantage of a wide viewing angle of about 50 °. That is, in the lens sheets of Examples 5 to 7, the viewing angle can be greatly improved as compared with the conventional prism sheet. An excellent effect can be achieved.
  • Equation (1) 0 ⁇ R ⁇ 30, R—K ⁇ 5, 1 1 ⁇ 5 ⁇ —1, 0 ⁇ A, B, C- ⁇ ' ⁇ 1 0— It can be seen that the following effects can be obtained by setting 3 . That is, (1) the highest luminance can be achieved in the front direction, (2) a high luminance distribution can be realized in a direction within a predetermined viewing angle, and (3) secondary transmitted light can be suppressed. I understand.
  • Equation (1) R ⁇ 0, K 1, 0 0 A ⁇ 1 0 ⁇ 3 , 0 ⁇ B, C ⁇ ⁇ ⁇ 1 0 ⁇ 3 It can be seen that the following effects can be obtained. (1) The highest luminance in the front direction can be achieved, (2) A high luminance distribution can be realized in the direction within a predetermined viewing angle, (3) Secondary transmitted light can be suppressed, (4 ) You can see that the viewing angle can be enlarged.
  • an elastic roll was produced as follows.
  • a seamless tube with a thickness of 3400 microns is formed by forming a seamless tube with Ni plating, and applying Cr plating to the surface and then polishing to 0.2 S. Sleeve).
  • the outer peripheral surface of this flexible sleeve was processed with stainless steel (SUS material).
  • glass beads having a predetermined particle diameter (straight diameter) were driven into the flexible sleeve by a Fujis Manufacturing machine blasting machine to form an uneven shape on the outer peripheral surface of the flexible sleeve.
  • the angle of punching was about 30 ° with respect to the perpendicular to the outer peripheral surface of the flexible sleeve.
  • an elastic body was affixed on a roll through which a cooling medium can pass, and a flexible sleeve was placed on the elastic body to obtain an elastic roll having a configuration in which cooling water can flow between the elastic body and the flexible sleeve.
  • nitrile rubber (N B R) having a hardness of 85 degrees was used, and its thickness was 20 mm.
  • the diameter ⁇ of the elastic roll was 2600 mm, and the surface length (width of the forming roll) was 4500 mm.
  • the elastic roll obtained as described above was attached to an extrusion sheet punch precision molding device, and a lens sheet was produced as follows.
  • polycarbonate E 2 00 0 R manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd. was continuously discharged from a T die, nipped by a forming roll and an elastic mouth, and then wound around a forming roll.
  • the surface temperature of the molding die is kept at T g + 35 ° C, and the surface temperature of the elastic roll 14 is 7 Hold at 5 ° ⁇ .
  • T g is the glass transition temperature of the polycarbonate resin.
  • seat was peeled from the forming roll with the cooling roll.
  • the surface temperature of the cooling roll was kept at 115 ° C.
  • the speed of the take-up machine was 7 mZm i n.
  • the surface temperature of the above-described forming roll and elastic roll was measured at a position immediately before the nip where a sensor is brought into contact with the roll surface and hardly affected by the heat of the resin.
  • the surface temperature of the cooling roll is measured at a position where a sensor is brought into contact with the surface of the cooling roll and the sheet is nipped by the cooling roll and the forming roll.
  • a handheld digital thermometer manufactured by Chinoichi Co., Ltd., trade name: ND 5 1 1-KHN
  • a sensor a sensor for measuring the surface temperature (manufactured by Anritsu Keiki Co., Ltd., trade name U) — 1 6 1 K— 0 0— D 0— 1) was used.
  • the average spacing of the convex portions having a height of 0.2 m from the above average center plane was obtained.
  • the 10-point average roughness S R z was calculated by averaging the difference between the maximum height of 5 points and the maximum valley height of 5 points from the average center plane.
  • the ratio of the total area of the cross section obtained by cutting the convex part parallel to the center plane is 1% of the projection area. Sought height. In the range of 1 0 0 0 wmX 5 0 0 ⁇ , the height at which the cross-sectional area reaches an area ratio of 1% (5 0 0 0 nm z ) was obtained.
  • a lens sheet was attached to (television). Specifically, on the unit containing the cold cathode fluorescent lamp (CC FL), a diffuser plate for the purpose of mixing and non-uniformity of light and the lens sheet of the example are sequentially mounted to form a backlight system. Install the LCD panel on the package system to display the LCD A sample was obtained. The front luminance of the liquid crystal display device was measured with CS-1100 manufactured by Konica Minolta.
  • a lens sheet manufactured in the same manner as in the example except for omitting the formation of the convex portion on the back surface side is similarly attached to a commercially available 19-inch TV manufactured by Sony to obtain a liquid crystal display device.
  • the front luminance of the liquid crystal display device was measured with CS-1100 manufactured by Konica Minolta.
  • the relative value of the front luminance of the former liquid crystal display device was obtained based on the front luminance of the latter liquid crystal display device.
  • a lens roll is prepared in the same manner as in Examples 15 to 25 except that a molding roll having a mirror-like molding surface is prepared and a lens sheet is produced using this molding roll. A lens sheet having an uneven shape on the back side was obtained.
  • the average slope is defined by placing the orthogonal coordinate axes X and Y on the center of the roughness curve, the axis perpendicular to the center plane as the Z axis, the roughness curved surface f (x, y), the reference plane size L x, L y is given by the following equation.
  • FIG. 30 and FIG. 31 show the evaluation results obtained as described above.
  • the numbers in the judgment result column of the sliding test indicate the following judgment results.
  • FIG. 3 2 is a graph showing the relationship between the number of protrusions greater than 0.2 and the relative luminance value.
  • FIG. 33 is a graph showing the relationship between the number of protrusions of 0.2 or more and the appearance blur.
  • FIG. 34 is a graph showing the relationship between the interval between convex portions of 0.2_tm or more and the relative luminance value.
  • FIG. 35 is a graph showing the relationship between the interval between convex portions of 0.2 nm or more and the sliding test result.
  • Fig. 36 is a drawing showing the relationship between the distance between convex parts of 0.2 m or more and the appearance blur.
  • FIG. 37 is a graph showing the relationship between the ten-point average roughness SR z and the relative luminance value.
  • FIG. 38 is a graph showing the relationship between the ten-point average roughness SR z and the sliding test results.
  • FIG. 39 is a graph showing the relationship between the height at a convex area of 1% and the relative luminance value.
  • FIG. 40 is a graph showing the relationship between the height when the convex area is 1% and the sliding test result.
  • Figure 41 shows the haze and luminance phase. It is a graph which shows the relationship with a pair value.
  • Fig. 42 is a graph showing the relationship between the average slope and the relative luminance value.
  • the average interval between the convex portions is set to 50 or more, thereby suppressing the decrease in luminance of the liquid crystal display device by providing the convex portions on the back side of the lens sheet I understand that I can do it.
  • the average distance between the convex parts can be reduced to 120 m or less so that the back of the lens sheet It can be seen that scratches can be prevented from occurring on the surface of the diffusion plate, and that the appearance bleeding due to interference with the flat portion of the diffusion plate provided on the back side of the lens sheet can be improved.
  • the ten-point average roughness SR z value of the convex portion is set to 1 m or more, so that the lens It can be seen that the surface of the diffusion plate can be prevented from being scratched by the back surface of the lens, and that the appearance bleeding due to interference with the flat portion of the diffusion plate provided on the back surface side of the lens sheet can be improved. Also, based on the evaluation result of the front luminance relative value (see Fig. 37), the convex portion is provided on the back side of the lens sheet by setting the ten-point average roughness SR z of the convex portion to 15 or less. It can be seen that the decrease in the brightness of the liquid crystal display device due to can be suppressed.
  • the back surface of the lens sheet can prevent the surface of the diffusion plate from being scratched, and that the appearance bleeding due to interference with the flat portion of the diffusion plate provided on the back surface side of the lens sheet can be improved.
  • the height of the convex area is 1 z% or less, so that the convex portion is provided on the back side of the lens sheet. It can be seen that the decrease in the brightness of the liquid crystal display device due to can be suppressed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the same front luminance improvement effect can be obtained by disposing the light guide plate above the light guide plate.
  • the same effect can be obtained by arranging a lens sheet on the exit side from the light guide plate of the pack rye or placing a lens sheet on the front side of the incident side of the liquid crystal panel. You can play.
  • the backlight 1 is not limited to the above-described embodiment, but is a light guide plate, EL (Electroluminescence) light emitting surface, surface emitting CCFL (cold cathode fluorescent tube), or other A configuration may be adopted in which a lens sheet 14 is provided above the light source. Also in this case, the same front luminance improvement effect as in the above-described embodiment can be obtained.
  • the lens sheet may be produced by a hot press method.
  • a hot press method For example, a commercially available bead blasting or sand blasting machine is used for the surface on which the back surface of the press plate is molded, and the uneven shape is produced by changing the type of grain, grain size and shot speed.
  • the press plate obtained in this way and the press plate provided with the concave and convex shapes for forming the cylindrical lens body the thermoplastic resin is vacuum-heated, so that the lens sheet is obtained. Obtainable.
  • a method for producing a lens sheet by the melt extrusion method will be specifically described below.
  • the driving angle is set to an angle of about 30 ° from the vertical direction of the SUS plate.
  • press molding at 1700 ° ⁇ 1 0 3 ⁇ (: 111 2 for 10 minutes and cooling to room temperature.
  • the target lens sheet is obtained.
  • the case where the convex portion 16 is provided on the cylindrical surface of the elastic roll 24 and the convex portion 16 is formed on the back surface of the lens sheet 14 is shown as an example.
  • the shape of the cylindrical surface of 4 is not limited to this.
  • the cylindrical surface of the elastic roll 24 may be mirror-like.
  • a protective sheet may be further provided in the liquid crystal display device in order to prevent the lens sheet 14 from being damaged.
  • One main surface of the protection sheet is a flat surface, and the other main surface is a concavo-convex shape provided with a convex portion in the same manner as the back surface of the lens sheet 14.
  • the protective sheet is provided on the liquid crystal display device so that the surface on which the convex portion is provided faces the light source 12. Protrusions should be provided on both sides of the protective sheet. May be used.
  • This protective sheet can be provided, for example, between the lens sheet 14 and the reflective polarizing plate 18. Further, a protective sheet may be provided instead of the reflective polarizing plate 18.

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Abstract

　光学シートの一主面には、照明光の出射側に一つの有限な焦点距離を有し、且つ、断面形状が左右対称な非球面のシリンドリカルレンズ体が多数連続して配列されている。光学シートの法線方向に平行にＺ軸をとり、シリンドリカルレンズ体の列方向にＸ軸を取ったとき、シリンドリカルレンズ体の断面形状は、Ｚ＝Ｘ２／（Ｒ＋√（Ｒ２−（１＋Ｋ）Ｘ２））＋ＡＸ４＋ＢＸ５＋ＣＸ６＋・・・・（Ｒは先端頂点の曲率半径であり、Ｋはコーニック定数であり、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・は非球面係数である。）を満たす。

Description

光学シート、 バックライ トおよび液晶表示装置 技術分野 この発明は、 光の指向性を高めることができる光学シート、 それを備 えたバックライトおよび液晶表明示装置に関する。 背景技術 書 近年、 液晶パネルを備えた液晶表示装置では、 消費電力の低減と共に 表示輝度を向上することが、 液晶表示装置の商品価値を高めるために重 要な課題となっている。 このような状況下にあって、 パックライト側の 光学的な利得性を改良することが強く望まれている。 そこで、 この要望 に応える方法として、 照明光の出射側にプリズム列を備えたプリズムシ ートを液晶表示装置に備えることが提案されている （例えば、 特許第 3 1 4 7 2 0 5号公報参照） 。
第 1図に、 従来のプリズムシートの外観を示す。 第 2図に、 従来のプ リズムシートの； X Z断面の形状を示す。 このプリズムシートにおいては、 入射した光線は、 その入射角によって、 直接プリズム斜面を透過する第 1次透過光成分 T 1と、 一方のプリズム斜面で反射された後に他方のプ リズム斜面で再度反射されて入射側に戻される戻り光成分 Rと、 一方の プリズム斜面で反射された後に他方のプリズム斜面を透過してプリズム シート前面に射出される第 2次透過光成分 T 2とに分けることができる。 第 1次透過光成分 T 1は、 正面方向に射出する光を含む有効活用され る光,束成分である。 戻り光成分 Rは、 発光面 （面光源） とみなされる拡 散シートに入射して、 拡散反射されて、 発光面の輝度を増加させるのに 有効な光束成分である。 第 2次透過光成分 T 2は、 液晶パネルの有劾視 野角外の広角側に射出される光束成分であり、 輝度の向上に寄与しない 光束成分である。
このように、 従来のプリズムシートにおいては、 入射光が屈折透過す ることにより正面方向に集光され、 正面輝度を増加するように指向特性 が改善される。 また、 反射光が発光面 （面光源） とみなされる拡散シー トで拡散散乱され、 発光面の輝度を増加させる結果、 正面輝度が増加す る。
上述したように、 従来のプリズムシートにおいて、 入射した光線は、 その入射角によって第 1次透過光成分 T 1、 第 2次透過光成分 T 2、 戻 り光成分 Rに分けることができる。
従来のプリズムシートにおいては、 第 2図に示すように、 軸外の仮想 光源から出射した光束の一部は、 プリズムシートの一方の斜面で全反射 して他方の斜面に再入射し、 シート内部を進行し、 戻り光成分 Rとして 再利用される。 あるいは、 多重反射の後に、 第 1次透過光成分 T 1や光 源側への戻り光成分 Rとして有効活用される。 .
しかしながら、 軸外の仮想光源から出射した光束には、 プリズムシ一 トの一方の斜面で全反射し他方の斜面で屈折、 透過し、 液晶パネルの有 効視野角外の広角側に射出される第 2次透過光成分 Τ 2となるものがあ る。 第 2次透過光成分 Τ 2は、 上述したように、 輝度の向上に無効な光 束成分である。
また、 後段に配置される偏光分離シートなどの角度依存特性によって は、 入射の指向性により、 偏光分離特性の極端な劣化を招くことがあり、 液晶パネル側への有効な輝度向上を損ねる。 考た、 上述のプリズムシートを拡散シートと液晶パネルとの間に備え た場合には、 外観にじみが発生してしまう。 このため、 外観にじみの発 生を抑制することが望まれている。
したがって、 この発明の第 1の目的は、 所定の視野角内において高い 輝度分布を実現し、 かつ、 第 2次透過光成分 T 2の発生を抑制して輝度 を向上できる光学シート、 それを備えたバックライトおよび液晶表示装 置を提供することにある。
また、 この発明の第 2の目的は、 所定の視野角内において高い輝度分 布を実現し、 かつ、 第 2次透過光成分 T 2の発生を抑制して輝度を向上 できるとともに、 プリズムシートを拡散板と液晶パネルとの間に備えた 場合には、 外観にじみの発生を抑制できる光学シート、 それを備えたバ ックライトおよび液晶表示装置を提供することにある。 発明の開示 本発明者は、 従来技術が有する上述の課題を解決すべく、 鋭意検討を 行った。 以下にその概要を説明する。
本発明者の知見によれば、 従来のプリズムシートでは、 第 2次透過光 には、 隣接プリズムに再入射して再びシート内部に入って、 戻り光に加 算されて再利用されるものがある。 また、 多重反射の後に、 第 1次透過 光や光源側への戻り光として有効活用されるものもある。 これに対して、 有効に活用されていない第 2次透過光、 所謂サイドローブ光がある。 こ れらの第 2次透過光の多くは、 プリズムシートの主面に対して斜めの方 向から入射する光が、 プリズムの一方の面にて全反射した後、 他方の面 にて屈折透過することにより発生する。 .
また、 本発明者の知見によれば、 プリズムシートの主面に対して垂直 な;^向からプリズムの頂点近傍に入射する光は、 全反射されてしまうた め、 第 1次透過光が減少してしまう。
そこで、 本発明者は、 プリズムシートの主面に対して垂直な方向から プリズムの頂点近傍に入射する光を、 前方に屈折透過させて一次透過光 を増加させるとともに、 プリズムシートの主面に対して斜めの方向から 入射する光を一方の面にて全反射した後、 他方の面にて全反射または屈 折透過させて戻り光を増加させることができる境界面について鋭意検討 を行った。 その結果、 高次の非球面形状を有するシリンドリカルレンズ 体が、 その母線と垂直方向に多数並べられてなる境界面を想起するに到 つた。
この発明は以上の検討に基づいて案出されたものである。
上述の課題を解決するために、 第 1の発明は、 高次の非球面を有する シリンドリカル'レンズ体が一主面に連続して列をなすように設けられた 光学シートにおいて、
光学シートの法線方向に平行に Z軸をとり、 シリンドリカルレンズ体 の列の方向に X軸を取ったとき、 シリンドリカルレンズの断面形状が、 以下の式を満たすことを特徴とする光学シートである。
Z =X2/ (R + (R2— ( 1 +K) X2) ) +AX4 + B X5 + C x6+ · · · ·
(但し、 Rは先端頂点の曲率半径であり、 Kはコーニック定数であり、 A、 B、 C · · · は非球面係数である。 ）
第 2の発明は、 照明光を出射する光源と、
光源から出射された照明光の指向性を高める光学シートと
を備え、
光学シートの照明光の出射側には、
高次の非球面を有するシリンドリカルレンズ体が連続して列をなすよ うに,設けられ、
光学シートの法線方向に平行に z軸をとり、 シリンドリカルレンズ体 の列の方向に X軸を取ったとき、 シリンドリカルレンズの断面形状が、 以下の式を満たすことを特徴とするパックライ トである。
Z = X2Z (R+ (R2— ( 1 +K) X2) ) +AX4 + BX5 + C X6+ · · · ·
(但し、 Rは先端頂点の曲率半径であり、 Kはコ一ニック定数であり、
A、 B、 C · · · は非球面係数である。 ）
第 3の発明は、 照明光を出射する光源と、
バックライトから出射された照明光の指向性を高める光学シ一トと、 光学シートから出射された照明光に基づき映像を表示する液晶パネル と
を備え、
光学シートの照明光の出射側には、
高次の非球面を有するシリンドリカルレンズ体が連続して列をなすよ うに設けられ、
光学シートの法線方向に平行に Z軸をとり、 シリンドリカルレンズ体 の列の方向に X軸を取ったとき、 シリンドリカルレンズの断面形状が、 以下の式を満たすことを特徴とする液晶表示装置である。
τ= / (R+ (R 2 - ( 1 +Κ) X2) ) +AX4 + BX5 + C x6+ · · · ·
(但し、 Rは先端頂点の曲率半径であり、 Kはコーニック定数であり、 A、 B、 C · · · は非球面係数である。 ）
第 1、 第 2および第 3の発明において、 曲率半径 R、 コ一ニック定数 Kおよび非球面係数 A、 B、 C * · ·が以下の数値範囲を満たすことが 好ましい。 R≥ 0
K<- 1
0<A< 1 0 -3
0≤B、 C - · 'く 1 0— 3
第 1、 第 2および第 3の発明において、 曲率半径 R、 コ一ニック定数 Kおよび非球面係数 A、 B、 C · · 'が以下の数値範囲を満たすことが 好ましい。
0 <R≤ 7 2
- 1 5 <K≤ - 1
R -Κ≥ 5
0 <A、 B、 C · · · < 1 0 -3
4. 上記曲率半径 R、 コーニック定数 Kおよび非球面係数 A、 B、 C - · 'が以下の数値範囲を満たすことを特徴とする請求の範囲 1記載 の光学シート。
0 <R≤ 3 0
- 1 5 <K≤ - 1
R - Κ≥ 5
0 <A、 B、 C · · · < 1 0一3
第 1、 第 2および第 3の発明において、 シリンドリカルレンズ体が設 けられた一主面とは反対側の他主面には、 平均中心面からの 0. 2 0 m以上の高さを有する凸部がさらに設けられ、
凸部の密度が 7 0個 mm2以上 5 0 0個 Zmm2以下であることが 好ましい。
第 1、 第 2および第 3の発明において、 シリンドリカルレンズ体が設 けられた一主面とは反対側の他主面には、 平均中心面からの 0. 2 0 m以上の高さを有する凸部がさらに設けられ、 I ^部の平均間隔が 5 0 / m以上 1 2 0 m以下であることが好ましレ 第 1、 第 2および第 3の発明において、 シリンドリカルレンズ体が設 けられた一主面とは反対側の他主面には、 凸部がさらに設けられ、 凸部は、 シリンドリカルレンズ体を形成しない状態において光学シー トの曇り度が 6 0 %以下となるように設けられていることが好ましい。 第 1、 第 2および第 3の発明において、 シリンドリカルレンズ体が設 けられた一主面とは反対側の他主面には、 凸部がさらに設けられ、 凸部は、 シリンドリカルレンズ体を形成しない状態において光学シ一 卜の曇り度が 2 0 %以下となるように設けられていることが好ましい。 第 1、 第 2および第 3の発明において、 シリンドリカルレンズ体が設 けられた一主面とは反対側の他主面には、 凸部がさらに設けられ、 凸部の十点平均粗さ S R zが、 1 t m以上 1 5 m以下であることが 好ましい。
第 1、 第 2および第 3の発明において、 シリンドリカルレンズ体が設 けられた一主面とは反対側の他主面には、 凸部がさらに設けられ、 凸部面積の凸部 1 %時の高さが 1 m以上 7 m以下であることが好 ましい。
第 1、 第 2および第 3の発明において、 シリンドリカルレンズ体が設 けられた一主面とは反対側の他主面には、 凸部がさらに設けられ、 凸部が設けられた側の面の平均傾斜勾配が、 0 . 2 5以下であること が好ましい。
第 1、 第 2および第 3の発明では、 光学シートは、 その主面に対して 垂直な方向から入射する光をより多く前方に屈折透過させることができ、 且つ、 その主面に対して斜め方向から入射する光を一方の面にて全反射 した後、 他方の主面にて全反射または屈折透過させて戻り光とすること ができる。 ま,た、 シリンドリカルレンズ体が設けられた一主面とは反対側の他主 面に凸部を設けることで、 光学シートを拡散板上に備えた場合にも、 光 学シートが拡散板に対して貼り付くことを防止することができる。 以上説明したように、 この発明によれば、 指向性を改良し、 正面輝度 を向上させて、 後段の偏光分離シートによる特性向上に寄与することが でき、 消費電力の低減と共に液晶パネルの表示輝度を向上することがで ぎる。
また、 広角側に射出される第 2次透過光束成分 T 2を低減することに より、 正面輝度を向上させて、 後段の偏光分離シートによる特性向上に 寄与することができ、 消費電力の低減と共に液晶パネルの表示輝度を向 上することができる。
また、 液晶パネル自体への照明光束の入射角度を法線方向に制御する ことが可能となり、 広角側における色分離 （色のにじみ） を制御するこ とができる。
また、 シリンドリカルレンズ体が設けられた一主面とは反対側の他主 面に凸部を設けることで、 光学シートを液晶表示装置に備えた場合に、 外観にじみの発生を抑制することができる。 また、 摺動特性を向上する ことができるので、 レンシ一ドの裏面およびこの裏面に対向して配置さ れるその他のシートに傷などが発生することを抑制できる。 図面の簡単な説明 第 1図は、 プリズムシートの外観を示す斜視図、 第 2図は、 プリズム シートの X Z断面を示す模式図、 第 3図は、 この発明の一実施形態によ る液晶表示装置の一構成例を示す断面図、 第 4図は、 この発明の一実施 形態によるレンズシートの一形状例を示す斜視図、 第 5図は、 この発明 の一実施形態によるレンズシートの製造方法に用いられる押出シート精 密成形装置の一構成例を示す模式図、 第 6図は、 従来例のプリズムシー トの XZ断面を一部拡大して示す模式図、 第 7図は、 従来例のプリズム シートの配光特性を示す分布図、 第 8図は、 従来例のプリズムシートの 視野特性を示す分布図、 第 9図は、 実施例 1のレンズシ一卜の XZ断面 を一部拡大して示す模式図、 第 1 0図は、 実施例 1のレンズシ一卜の配 光特性を示す分布図、 第 1 1図は、 実施例 2のレンズシートの XZ断面 を一部拡大して示す模式図、 第 1 2図は、 実施例 2のレンズシートの配 光特性を示す分布図、 第 1 3図は、 実施例 3のレンズシートの XZ断面 を一部拡大して示す模式図、 第 14図は、 実施例 3のレンズシートの配 光特性を表した分布図、 第 1 5図は、 実施例 4のレンズシートの XZ断 面を一部拡大して示す模式図、 第 1 6図は、 実施例 4のレンズシートの 配光特性を示す分布図、 第 1 7図は、 実施例 5のレンズシートの XZ断 面を一部拡大して示す模式図、 第 1 8図は、 実施例 5のレンズシートの 視野特性を示す模式図、 第 1 9図は、 実施例 6のレンズシートの XZ断 面を一部拡大して示す模式図、 第 2 0図は、 実施例 6のレンズシートの 視野特性を示す分布図、 第 2 1図は、 実施例 7のレンズシートの XZ断 面を一部拡大して示す模式図、 第 2 2図は、 実施例 7のレンズシートの 配向特性を示す分布図、 第 23図は、 K =— 1の場合のピーク輝度分布 を示すグラフ、 第 24図は、 Κ==— 1. 5の場合のピーク輝度分布を示 すグラフ、 第 2 5図は、 Κ =— 2の場合のピーク輝度分布を示すグラフ、 第 2 6図は、 Κ=— 5の場合のピーク輝度分布を示すグラフ、 第 2 7図 は、 Κ==— 1 0の場合のピーク輝度分布を示すグラフ、 第 28図は、 Κ =ー 1 5の場合のピーク輝度分布を示すグラフ、 第 2 9図は、 Κ=— 2 0の場合のピーク輝度分布を示すグラフ、 第 3 0図は、 レンズシートの 評価結果を示す表、 第 3 1図は、 レンズシートの評価結果を示す表、 第 3 2図は、 0 . 2 以上の凸部の個数と輝度相対値との関係を示すグ ラフ、 第 3 3図は、 0 . 2 m以上の凸部の個数と外観にじみとの関係 を示すグラフ、 第 3 4図は、 0 . 2 以上の凸部の間隔と輝度相対値 との関係を示すグラフ、 第 3 5図は、 0 . 2 以上の凸部の間隔と摺 動試験結果との関係を示すグラフ、 第 3 6図は、 0 . 2 m以上の凸部 の間隔と外観にじみとの関係を示すグラフ、 第 3 7図は、 十点平均粗さ S R zと輝度相対値との関係を示すグラフ、 第 3 8図は、 十点平均粗さ S R zと摺動試験結果との関係を示すグラフ、 第 3 9図は、 凸面積 1 % 時の高さと輝度相対値との関係を示すグラフ、 第 4 0図は、 凸面積 1 % 時の高さと摺動試験結果との関係を示すグラフ、 第 4 1図は、 ヘイズと 輝度相対値との関係を示すグラフ、 第 4 2図は、 平均傾斜勾配と輝度相 対値との関係を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態 以下、 この発明の実施形態について図面を参照して説明する。 なお、 以下の実施形態の全図においては、 同一または対応する部分には同一の 符号を付す。
液晶表示装置の構成
第 3図は、 この発明の一実施形態による液晶表示装置の一構成例を示 す断面図である。 第 3図に示すように、 この液晶表示装置は、 バックラ イト 1および液晶パネル 2を備える。 ここでは、 バックライト 1が直下 型である場合を説明するが、 バックライ卜 1をエッジ · ライト型 （サイ ド · ライト型） としてもよい。
バックライト 1は、 液晶パネル 2に対して光を供給するためのもので あり,、 液晶パネル 2の直下に配置されている。 液晶パネル 2は、 バック ライ ト 1から供給された光を時間的空間的に変調して情報を表示するた めのものである。 この液晶パネル 2の両面には、 偏光板 2 a、 2 bが設 けられる。 偏光板 2 aおよび偏光板 2 bは、 入射する光のうち直交する 偏光成分の一方のみを通過させ、 他方を吸収により遮へいするものであ る。 偏光板 2 aと偏光板 2 bとは、 例えば、 透過軸が互いに直交するよ うに設けられる。
第 3図に示すように、 ノ ックライ ト 1は、 例えば、 反射板 1 1 、 1ま たは複数の光源 1 2、 拡散板 1 3、 拡散シート 1 7、 レンズシート 1 4 および反射型偏光子 1 8を備える。 1または光源 1 2は、 光を液晶パネ ル 2に供給するためのものであり、 例えば、 蛍光ランプ （F L ) 、 E L (El ec t ro Lumi nescence) または L E D (L igh t Emi t t ing Di ode)である 反射板 1 1は、 1または複数の光源 1 2の下方および側方を覆うよう に設けられ、 1または複数の光源 1 2から下方および側方などに出射さ れた光を反射して、 液晶パネル 2の方向に向けるためのものである。 な お、 反射板 1 1に代えてシャーシを備えるようにしてもよい。
拡散板 1 3は、 1または複数の光源 1 2の上方に設けられ、 1または 複数の光源 1 2からの出射光および反射板 1 1による反射光を拡散させ て輝度を均一にするためのものである。
拡散シート 1 7は、 拡散板 1 3上に設けられ、 拡散板 1 7にて拡散さ れた光を少なくとも拡散するためのものである。 また、 拡散シート 1 7 に、 光を集光させる機能をさらに持たせるようにしてもよい。
光学シートの一例であるレンズシート 1 4は、 拡散シート 1 3の上方 に設けられ、 照射光の指向性等を向上させるためのものである。
反射型偏光板 1 8は、 レンズシ一ト 1 4上に設けられ、 レンズシート 1 4,により指向性を高められた光のうち、 直交する偏光成分の一方のみ を通過させ、 他方を反射するものである。
以下に、 上述のレンズシート 1 4の構成について詳しく説明する。 レンズシートの構成
第 4図は、 この発明の一実施形態によるレンズシート 1 4の一形状例 を示す斜視図である。 第 4図に示すように、 このレンズシート 1 4は、 シート状を有し、 その主面側からレンズシート 1 4を見ると、 例えば四 角形状を有する。 この明細書では、 シートには、 フィルムのみならず、 柔軟性またはある程度の硬度を有する種々の薄板状のものが含まれる。 以下では、 光源 1 2からの光が入射する側の一主面を裏面と称し、 光 源 1 2からの光を出射する側の他主面を表面と称する。
レンズシ一卜 1 4の裏面側には複数の凸部 1 6が設けられ、 レンズシ —ト 1 4の表面側には左右対称な高次の非球面のシリンドリカルレンズ 体 1 5がその非球面の母線と垂直方向に多数連続して設けられている。 このシリンドリカルレンズ体 1 5は、 光源 1 2からの光を出射する側に 焦点距離 f aを有する。 なお、 第 4図に示すように、 シリンドリカルレ ンズ体 1 5の列方向と平行に X軸をとり、 シリンドリカルレンズ体 1 5 の母線方向と平行に Y軸をとり、 レンズシ一ト 1 4の法線方向と平行に Z軸をとる。
レンズシ一ト 1 4の表面側に設けられたシリンドリカルレンズ体 1
5の幅、 すなわち構成単位幅 （ピッチ） Dは、 1 0〜 1 2 0 z mの範囲 から選ばれ、 好ましくは液晶パネルの画素に応じて選ばれる。 例えば、 液晶テレビやパーソナルコンピュータ用の液晶モニタにレンズシート 1 4を用いる場合には、 構成単位幅 Dは、 好ましくは 5 0〜 1 0 0 β πιの 範囲から選ばれる。 また、 携帯機器用のモニタにレンズシート 1 4を用 いる場合には、 構成単位幅 Dは、 好ましくは 1 0〜 8 0 mの範囲から 選 れる。
なお、 レンズシート 1 4は、 複数のシリンドリカルレンズ体 1 5が設 けられている側が液晶パネル 2に対向するようにして、 拡散シート 1 3 と液晶パネル 2との間に設けられる。
また、 シリンドリカルレンズ体 1 5の XZ断面形状は、 以下の式 ( 1) を満たすようになつている。
Z =X2/ (R+ (R2- ( 1 +K) X2) ) +AX4 + BX5 + C x6+ · · · ( 1 )
伹し、 Rはシリンドリカルレンズ体 1 5の先端頂点の曲率半径、 Kは コ一ニック定数、 A、 B、 C · · ·は非球面係数である。 なお、 この明 細書中において、 Tはそれ以降に続く数式で求められる値の平方根 を意味する。
式 （1) において、 先端頂点の曲率半径 R、 コ一ニック定数 K、 非球 面係数 A、 B、 C - · ' を、 0く R≤ 7 2、 - 1 5 <K≤ - 1 , R— Κ ≥ 5、 0く A、 B、 C · · · < 1 0 _3の数値範囲とすることが好まし い。 このような数値範囲に規定することにより、 照明光の指向性を高め ることができる。
また、 構成単位幅 Dが 5 0 mの場合には、 式 （ 1) において、 先端 頂点の曲率半径 R、 コーニック定数 K、 非球面係数 A、 B、 C * · · を、 0 < ≤ 3 0 , 一 1 5く K≤一 1、 R— K≥ 5、 0<A、 B、 C * · · < 1 0— 3の数値範囲とすることが好ましい。 このような数値範囲に規 定することにより、 照明光の指向性を高めることができる。
また、 式 （1 ) において、 先端頂点の曲率半径 R、 コーニック定数 K、 非球面係数 A、 B、 C - · · を、 R≥ 0、 Kく— 1、 0く Α< 1 0— 3、 0≤B、 C - · ·く 1 O—3の数値範囲とすることが好ましい。 このよ うな数値範囲にすることにより、 照明光の指向性および視野角を高める こと,ができる。
構成単位幅 Dが 2 0 imである場合には、 先端頂点の曲率半径 R、 コ —ニック定数 Kを、 0<R≤ 1 2 m、 ~ 1 5 <K≤ - 1 ¾ R-K≥ 5 、 0 <A、 B、 C · · 'く 1 O—3の数値範囲とすることが好ましい。 構成単位幅 Dが 8 0 imである場合には、 先端頂点の曲率半径 R、 コ —ニック定数 Kを、 0<R≤48 m、 一 1 5く K≤一 1、 R-K≥ 5 、 0<A、 B、 C · · · < 1 0— 3の数値範囲とすることが好ましい。
レンズシート 1 4の裏面に設けられた凸部 1 6の高さは、 平均中心面 ( J I S B 0 6 0 1— 1 9 94) から 0. 2 0 m以上とすることが 好ましい。 また、 平均中心面から 0. 2 0 m以上の高さを有する凸部 1 6の密度は、 7 0個/ mm2以上 5 0 0個 Zmm 2以下の範囲とする ことが好ましい。 また、 平均中心面から 0. 2 0 mの高さを有する凸 部 1 6の平均間隔は、 5 0 m以上 1 2 0 m以下の範囲とすることが 好ましい。
また、 レンズシート 1 4の裏面に設けられた凸部 1 6は、 シリンドリ カルレンズ体 1 5を形成しない状態においてレンズシート 1 4の曇り度 が 6 0 %以下となるように設けられていることが好ましく、 レンズシー ト 1 4の曇り度が 2 0 %以下となるように設けられていることがより好 ましい。
また、 レンズシート 1 4の裏面に設けられた凸部 1 6は、 十点平均粗 さ S R zが 1 m以上 1 5 m以下の範囲となるように設けられている ことが好ましい。 また、 レンズシート 1 4の一主面側の凸部 1 6は、 凸 部面積の凸部 1 %時の高さが 1 以上 7 以下となるように設けら れていることが好ましい。
次に、 この発明の一実施形態によるレンズシートの製造方法について 説明する。 ず、 第 5図を参照しながら、 この発明の一実施形態によるレンズシ ートの製造方法に用いられる押出シート精密成形装置について説明する。 押出シート精密成形装置の構成 .
第 5図に示すように、 この押出シート精密成形装置は、 押出機 2 1、 1：ダィ 2 2、 成形ロール 2 3、 弹性ロール 24および冷却口一ル 2 5を 備える。
レンズシ一卜 14の成形には、 少なくとも 1種類の透明性熱可塑性樹 脂が用いられる。 熱可塑性樹脂としては、 光の出射方向を制御するとい う機能を考慮すると、 屈折率 1. 4以上のものを用いることが好ましい。 このような樹脂としては、 例えば、 ポリカーボネート樹脂、 ポリメチル メ夕クリレート樹脂に代表されるアクリル樹脂、 ポリエチレンテレフ夕 レートに代表されるポリエステル樹脂や非晶性共重合ポリエステル樹脂、 ポリスチレン樹脂、 ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられる。
また、 溶融押出法によるレンズパターンの転写性を考慮すると、 成形 温度付近においての溶融粘度が 1 O O O P a以上 1 0 0 0 0 P a以下で あることが好ましい。
さらに、 熱可塑性樹脂に対して、 少なくとも 1種類の離型剤を含有さ せることが好ましい。 このように離型剤を含有させることで、 成形口一 ル 2 3からシートを剥離するときの成形ロール 2 3とシートとの密着性 を調整して、 レンズシ一卜 14に剥離線が入ることを防止できる。
熱可塑性樹脂に対する離型剤の添加量は、 0. 02 1: %以上0. 4 w t %以下の範囲とすることが好ましい。 0. 0 2w t %未満であると、 離型性が悪化し、 レンズシート 1 4に剥離線が入ってしまう。 一方、 0. 4w t %を越えると、 離型性が良くなりすぎ、 透明性熱効果性樹脂が固 化する前に成形ロール 2 3上で剥離してしまい、 シリンドリカルレンズ 体 1 5の形状が崩れてしまう不具合が発生してしまう。 ¾た、 熱可塑性樹脂に対して、 少なくとも 1種類の紫外線吸収剤また は光安定剤を含有させることが好ましい。 このように紫外線吸収剤また は光安定剤を含有させることで、 光源からの光照射による色相変化を抑 えることができる。
熱可塑性樹脂に対する紫外線吸収剤または光安定剤の添加量は、 0. 02wt %以上 0. 4w t %以下にすることが好ましい。 0. 02w t %未満の場合には、 色相変化を抑えることができなくなってしまう。 一方 0. 4wt %を越えると、 レンズシート 14が黄味を帯びてしまう。 紫外線吸収剤としては、 サリチル酸系、 ベンゾフエノン系、 ベンゾト リアゾール系、 シァノアクリレー卜系などの紫外線吸収剤が拳げられ、 具体的には例えば、 アデカスタブ LA— 31、 アデカスタブ L A— 32 (旭電化工業 （株） 製） 、 C y a s o r b UV— 541 1 (サンケミ カル （株） 製） 、 T i nu v i n P、 T i nuv i n 234、 T i n u v i n 320 , T i nuv i n 327、 T i nuv i n 327 (チバ ガイギ一社製） 、 S um i s o r b l l O、 S um i s o r b l 40 (住友化学工業 （株） 製） 、 Kem i s o r b l l O、 Kem i s o r b l 40、 Kem i s o r b l 2、 Kem i s o r b l 3 (ケミプロ化 成 （株） 社製） 、 XJv i nu l X— 1 9、 Uv i nu l Ms— 40 (BASF社製） 、 トミソープ 100、 トミソープ 600 (吉富製薬 (株） 製） 、 V i o s o r b— 80、 V i o s o r b— 90 (共同薬品 (株） 製） などが挙げられる。 また、 光安定剤としてはヒンダードアミ ン系などが挙げられ、 具体的には例えば、 アデカスタブ LA— 52 (旭 電化工業 （株） 製） 、 サノール LS— 770、 サノール LS— 765、 サノール L S 774 (三共 （株） 製） 、 Sumi s o r bTM— 061 (住友化学工業 （株） 製） などが挙げられる。
さらに、 上述の離型剤および紫外線吸収剤以外にも、 酸化防止剤、 帯 電 止剤、 着色剤、 可塑剤、 相溶化剤、 難燃剤などの添加剤を添加する ことも可能である。 但し、 ほとんどの添加剤は Tダイ 2 2などの溶融押 出しの加熱時にガスを発生させる要因になり、 製膜性の悪化や作業環境 性を悪化させるため、 添加剤の総量は少ない方がこのましく、 熱可塑性 樹脂に対する添加量は 2 w t %以下にすることが好ましい。
押出機 2 1は、 図示を省略したホッパーから供給された樹脂材料を溶 融し、 Tダイ 2 2に供給する。 Tダイ 2 2は一の字状の開口を有するダ イスであり、 押出機 2 1から供給された樹脂材料を、 成形しょうとする シート幅まで広げて吐出する。
成形ロール 2 3は、 円柱状の形状を有し、 その中心軸を回転軸として 回転駆動可能に構成されている。 また、 成形ロール 2 3は、 冷却可能に 構成されている。 具体的には、 成形ロール 2 3は、 その内部に冷却媒体 を流すための 1または 2以上の流路を有する。 冷却媒体としては、 例え ば油媒体を使用し、 この油媒体を例えば 1 2 0 °Cから 2 3 0 °Cの間で変 化させる。
成形ロール 2 3の円柱面には、 Tダイ 2 2から吐出されるシートに微 細パターンを転写するための彫刻形状が設けられている。 この彫刻形状 は、 例えば、 シリンドリカルレンズ体 1 5をシートに転写するための微 細な凹凸形状である。 この凹凸形状は、 例えば、 ダイヤモンドバイ に よる精密切削により形成される。 また、 彫刻形状は、 円柱形状を有する 成形ロール 2 3の周方向または幅方向 （高さ方向） に向けて形成されて いる。
弾性ロール 2 4は、 円柱状の形状を有し、 その中心軸を回転軸として ©転駆動可能に構成されている。 また、 弹性ロール 2 4の表面は弾性変 形可能に構成され、 成形ロール 2 3と弾性ロール 2 4とによりシートを ニップした場合には、 成形ロール 2 3と接触する面が押し潰れるように なつ,ている。
弾性ロール 2 4は、 例えば N iメツキなどからなるシームレスの筒に より覆われ、 その内部には、 弹性ロール 2 4の表面を弹性変形可能とす るための弾性体が備えられている。 弹性ロール 2 4は、 成形ロール 2 3 と所定の圧力をもって接するときに表面が弹性変形するものであれば、 その構成および材料は限定されるものではない。 材料としては、 例えば ゴム材、 金属または複合材などを用いることができる。 また、 弾性口一 ル 2 4としては、 ロール状のものに限定されず、 ベルト状のものを用い ることもできる。
レンズシート 1 4の裏面に凸部 1 6を設ける場合には、 弾性ロール 2 4の円柱面には、 レンズシート 1 4の裏面側に凸部 1 6を形成するため の凹部が設けられる。 弾性ロール 2 4は、 冷却可能に構成されている。 具体的には、 弾性ロール 2 4は、 その内部に冷却媒体を流すための 1ま たは 2以上の流路を有する。 冷却媒体としては、 例えば水を用いること ができる。 そして、 図示を省略した加圧温水型の温度調節器を使用して、 例えば基本温度を 8 0 °Cと 1 3 0 °Cに設定する。 なお、 温度調節器とし ては、 油の温度調節器を用いても良い。
冷却ロール 2 5は、 円柱状の形状を有し、 その中心軸を回転軸として 回転駆動可能に構成されている。 冷却ロール 2 5は、 冷却可能に構成さ れている。 具体的には、 冷却ロール 2 5は、 その内部に冷却媒体を流す ための 1または 2以上の流路を有する。 冷却媒体としては、 例えば水を 用いることができる。 そして、 図示を省略した加圧温水型の温度調節器 を使用して、 例えば基本温度を 1 1 5 °Cに設定する。 なお、 温度調節器 としては、 油の温度調節器を用いても良い。
レンズシ一トの製造方法
次に、 この発明の一実施形態によるレンズシートの製造方法について 説明,する。
まず、 樹脂材料を押出機 2 1により溶融して Tダイ 2 2に順次供給し、 Tダイ 2 2からシートを連続的に吐出させる。
次に、 Tダイ 2 2から吐出されたシートを成形ロール 2 3と弾性ロー ル 24とによりニップする。 これにより、 シートの表面に対して成形口 ール 2 3の彫刻形状が転写され、 シートの裏面に対して弹性ロール 24 の凹凸形状が転写される。 この際、 成形口一ル 2 3の表面温度は、 Tg + 2 0°C〜Tg + 45 °ςの温度範囲に保持され、 弾性ロール 24の表面 温度は、 20°C〜T g°Cの温度範囲に保持される。 ここで、 Tgは、 樹 脂材料のガラス転移温度である。 成形口一ル 2 3および弹性ロール 24 の表面温度を上述の温度範囲に保持することにより、 シートに彫刻形状 を良好に転写することができる。 また、 彫刻形状を転写するときの樹脂 材料の温度は、 Tg + 5 0°C〜Tg + 2 3 0°Cであることが好ましく、 T g + 80°C〜T g + 20 O であることがより好ましい。 樹脂の温度 を上述の温度範囲に保持することにより、 シートに彫刻形状を良好に転 写することができる。 - そして、 成形ロール 23と冷却口一ル 2 5とによりシ一トをエップし てばたつきを抑えながら、 冷却ロール 2 5により成形ロール 2 3からシ 一卜を剥離する。 この際、 冷却ロール 2 5の表面温度は、 Tg以下の温 度範囲に保持される。 冷却ロール 2 5の表面温度をこのような温度範囲 に保持するとともに、 成形ロール 2 3と冷却口一ル 2 5とによりシート をニップしてばたつきを抑えることで、 シートを成形ロール 2 3から良 好に剥離することができる。 また、 剥離するときの樹脂材料の温度は、 T g以上であることが好ましく、 Tg + 2 0°C~Tg + 8 5°Cであるこ とがより好ましく、 T g + 3 0° (：〜 Tg + 6 0°Cであることが更により 好ましい。 樹脂の温度を上述の温度範囲に保持するとともに、 成形ロー ル 2, 3と冷却ロール 2 5とによりシ一トをニップしてばたつきを抑える ことで、 シートを成形ロール 2 3から良好に剥離することができる。 以 上により、 目的とするレンズシ一卜を得ることができる。
この発明の一実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
従来のレンズシートの製造方法では、 ポリエチレンテレフ夕レート （ P E T ) などのフィルム基板に U V (紫外線） 硬化性樹脂 （例えば U V 硬化性アクリル樹脂など） でレンズ形状を形成したものが主であり、 こ の製造方法は、 U V硬化性樹脂が高価であったり、 工程上、 樹脂硬化の ために十分に U V硬化樹脂に U V照射を行う必要があるため生産速度が 遅くなるという問題点を有している。 さらには、 シートとレンズ層との 2層構造のため、 熱や湿度による膨張係数の違いにより、 反りが発生し やすくなり、 アセンブリ工程が煩雑になるなどの問題も有している。
これらの問題点に対して、 この一実施形態によるレンズシート製造方 法では、 熱可塑性樹脂の熱転写による一体成型品を用いることにより、 材料を安価にできる、 レンズシートの生産性を向上できる、 レンズシー トの反りの発生も抑制することができる、 という格別な効果を得ること ができる。
以下、 実施例により本発明を具体的に説明するが、 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。
本発明者は、 上述の式 （1 ) における曲率半径 R、 コ一ニック定数 K、 非球面係数 A、 B、 C ' · · の数値範囲を規定するために、 曲率半径 R、 コーニック定数 K、 非球面係数 A、 B、 C ' · · の数値を変化させてシ ミュレ一シヨンにより検討を行った。 以下、 その検討内容について説明 する。
従来例
第 6図に、 従来例のプリズムシートの X Ζ断面を一部拡大して示す。 こ (^プリズムシートの表面には、 微小なプリズムが複数連続して設けら れている。 なお、 第 6図中にて、 点 Aは、 プリズムの頂点を示し、 点 B および点 Cは、 隣接するプリズムとの接合点を示し、 点 Oは、 頂点 Aの 直下の仮想光起点を示し、 点 Pは、 接合点 Bの直下の仮想光起点を示す。 また、 以下では、 頂点 Aと接合点 Bとの間の面を A B面と称し、 頂点 A と接合点 Cとの間の面を A C面と称する。
また、 第 6図中には、 仮想光起点 Oから A B面に入射する光束 Ωの軌 跡と、 仮想光起点 Pから A B面および A C面に入射する光束 Ψの軌跡と を示す。 これらの光束 Ωおよび光束 Ψの軌跡は、 シミュレーションによ り求められたものである。 なお、 以下に説明する実施例においても、 同 一または対応する部分には同一の符号を付す。
第 7図に、 従来例のプリズムシートの配光特性を示す。 第 8図に、 従 来例のプリズムシートの視野特性を示す。 なお、 第 7図および第 8図中 にて、 枠 t 1にて囲まれる分布は、 第 1次透過光に対応するものであり、 枠 t 2にて囲まれる分布は、 第 2次透過光に対応するものである。 また、 第 7図の分布図は、 中心を 0 ° とし、 中心から第 1の円が 1 0 ° 、 第 2 の円が 2 0 ° · · · と順に大きな角度を示し、 最外周円が 9 0 ° を示す。 また、 第 7図および第 8図の分布図は、 コンピュータシミュレーション で描いたものである。 以下に説明する実施例の分布図も同様にシミュレ ーシヨンによるものである。
第 7図から、 プリズムシートより出射した光がどのような角度で広が つているのかを確認することができる。 また、 中心の上方および下方の 7 0 ° 付近に第 2次透過光 T 2に対応する分布が現れているのがわかる。 さらに、 第 8図から、 正面輝度に対する半値幅による視野角が約 1 0 0 ° であることが分かる。
次に、 上述の三角形状のプリズムをシートの一主面に溶融押出法によ り作製して、 その形状を評価した。
以下、 この溶融押出法によるレンズシートの製造方法について具体的 に説明する。
まず、 弾性ロールを以下のようにして作製した。 N iメツキによりシ ームレスの筒を形成し、 この表面に C rメツキ処理を施した後、 0 . 2 Sまで研磨することにより、 厚さ 3 4 0ミクロンを有するシームレスの 筒 （以下、 フレキシブルスリーブ） を作製した。
次に、 冷却媒体を通せるロール上に弾性体を貼り付け、 その上にフレ キシブルスリーブを被せて、 弾性体とフレキシブルスリーブとの間に冷 却水を流せる構成を有する弾性口一ルを得た。 なお、 弾性体としては、 硬度 8 5度を有する二トリルゴム （N B R ) を用い、 その厚さは 2 0 m mとした。 また、 弾性ロールの直径 Φは 2 6 0 mm、 面長 （成形ロール の幅） は 4 5 0 mmとした。
次に、 成形ロールとして、 内部に冷却媒体を複数の流路で流し、 温度 分布を少なくできる構造を有するものを準備した。 なお、 材質は S 4 5 Cで焼入れ、 焼き戻しをし、 鏡面仕上げ （0 . 5 S以下） を行った後に、 無電解 N i P (ニッケル · リン） メツキ （厚み 1 0 0ミクロン） 処理を 行った。
この成形ロールの円柱面に彫刻形状を以下のようにして形成した。 ま ず、 成形ロールを、 恒温、 恒湿の部屋 （温度 2 3 °C、 湿度 5 0 % ) に置 いた超精密旋盤に所定の形状を有するダイヤモンドバイトをセットした。 そして、 成形ロールの円周方向に、 上述の三角形状のプリズムのレンズ パターンを形成した。 なお、 この成形ロールは直径 Φ 3 0 0、 面長 4 6 0 mmとし、 溝加工幅は 3 0 0 mmとした。
成形ロールの冷却媒体としては油媒体を使用した。 弾性ロールおよび 冷却ロールの冷却媒体としては水を使用し、 加圧温水型の温度調節器を 用い,て冷却媒体の温度を調節した。
押出機は、 ベント付きのスクリューで直径 Φ 5 0 mm、 ギヤポンプ無 しのものを用いた。 また、 Tダイとしては、 コーチハンガータイプダイ を用い、 そのリップ幅は 5 5 0 mm、 リップギャップは 1 . 5 mmとし た。 また、 エアギャップは 1 0 5 mmとした。
上述の構成を有する押出シート精密成形装置を用いてレンズシートの 成形を行った。
まず、 ポリカーボネート E 2 0 0 0 R (三菱エンジニアリングプラス チック社製） を Tダイから未乾燥で押し出した。 そして、 成形ロールお よび弾性ロールによりニップした後、 成形ロールに巻きつかせた。 なお、 成形ロールの表面温度は T g + 3 5 °Cに保持し、 弾性ロールの表面温度 は 7 5 °Cに保持した。 ここで、 T gは、 ポリカーボネート樹脂のガラス 転移温度である。
その後、 冷却ロールにより成形ロールからシートを剥離した。 なお、 冷却ロールの表面温度は、 1 1 5 °Cに保持した。 また、 引き取り機の速 度は 7 m/m i nとした。 以上により、 一主面に溝が転写された厚み 2 2 0； a mのレンズシ一トを得た。
上述の成形口一ルおよび弾性ロールの表面温度は、 これらのロール表 面にセンサを接触させ、 樹脂の熱の影響を受けにくいニップ直前の位置 で測定したものである。 また、 冷却ロールの表面温度は、 冷却ロールの 表面にセンサを接触させ、 この冷却ロールと成形ロールとによりフィル ムをニップする位置で測定したものである。 なお、 温度計としては、 ハ ンディタイプディジタル温度計 （チノ一社製、 商品名： N D 5 1 1—K H N ) を用い、 センサとしては、 表面温度測定用センサ （安立計器社製、 商品名 U— 1 6 1 K— 0 0—D 0— 1 ) ¾用いた。
次に、 上述のようにしてプリズムシートの一主面に形成されたプリズ ムレ,ンズと、 上述の第 6図に示されるプリズムレンズとの形状を比較し た。 その結果、 熱可塑性樹脂を、 三角形状のプリズムのレンズパタ一ン の頂角部分まで入り込ませることができないため、 所望とするレンズ形 状が得られないことが分かつた。
実施例 1
(R= 3、 K=— 2、 A= 1 0— 5、 B、 C - · · = 0の場合） 第 9図に、 実施例 1のレンズシートの XZ断面を一部拡大して示す。 このレンズシートは、 照明光の出射側に一つの有限な焦点距離を有し、 且つ左右対称な高次の非球面のシリンドリカルレンズ体が多数連続して 配列されたレンズシートである。 非球面な断面形状は、 式 （ 1) を満た す Z=X2 (3 + (9 +X2) ) + 1 0-5X4で表される。
以下、 第 9図を参照しながら、 垂直方向から入射する光束 Ωおよび側 方向から入射する光束 Ψに対する、 実施例 1のレンズシートの作用効果 について説明する。
垂直方向から入射する光束 Ω
まず、 垂直方向かち入射する光束 Ωに対するレンズシートの作用効果 について説明する。 第 9図に示すように、 高次の非球面であるシリンド リカルレンズ体が多数連続的に配列されているので、 レンズシートの前 方へ光束 Ωを屈折透過させることができ、 従来のプリズムシ一トより正 面方位の輝度向上に寄与する。
側方向から入射する光束 Ψ
次に、 側方向から入射する光束 に対するレンズシートの作用効果に ついて説明する。 第 9図に示すように、 非球面同士の接合点 Β直下の仮 想光起点 Ρから出射して A Β面に入射する光束 Ψは、 大部分が A B面で 全反射し、 AC面で屈折または全反射して戻り光成分 Rとなるので、 第 2次透過光成分 T 2としてのサイドローブ光の発生に奇与する確率を減 少 きるとともに正面方位の輝度向上に寄与できる。
さらに、 また、 AC間側の頂点 A近傍の面においても、 第 1の全反射 面 （AB面） からの反射光束に対して法線角度が Z軸に対して浅い角度 を形成するので、 全反射して戻り光 Rとなる効果を生み出す。
さらに、 また、 AC面に入射する光束 Ψの一部は、 曲面形状とするこ とによる屈折効果によって、 前方へ配光される。
さらに、 また、 頂点付近の曲面においても、 AB面からの反射光束は、 従来のプリズム形状よりも屈折透過効果が高く、 全反射効果まで奏する。 第 1 0図は、 実施例 1のレンズシートの配光特性を示す。 第 1 0図に 示すように、 実施例 1のレンズシートでは、 上述の従来例のプリズムシ ートと比較して、 第 2次透過光成分 T 2が低減されている。
このように、 この実施例 1のレンズシートにおいては、 上述した垂直 成分方向からの全面的な前方への屈折透過効果と、 側面方向からの入射 光束に対する屈折能力と全反射能力とを改良することにより、 第 1次透 過光を増加させて配光分布を前方方向に維持したまま正面輝度を高める ことができる。 また、 第 2次透過光成分 T 2を抑制して戻り光成分 へ の奇与を増加させて光を有効に利用することができるので、 光の利得特 性を高めることができる。
次に、 上述のようにしてレンズシートの一主面に形成されたトロイダ ルレンズ体と、 上述の Z = X2Z (3 + （9 +X2) ) + 1 0— 5X4 で表される卜ロイダルレンズ体との形状を比較した。 その結果、 両者が ほぼ同一の形状を有することが分かった。 すなわち、 熱可塑性樹脂を、 トロイダルレンズ体のレンズパ夕一ンの頂点部分まで入り込ませること ができ、 所望とするトロイダルレンズ形状が得られることが分かった。 実施例 2
(R= 5、 K=— 1 0、 Α= 5 X 1 0 '5, B、 C - · · = 0の場合） 第, 1 1図に、 実施例 2のレンズシートの XZ断面を一部拡大して示す。 このレンズシ一トは、 照明光の出射側に一つの有限な焦点距離を有し、 且つ左右対称な高次の非球面のシリンドリカルレンズ体が連続的に配列 されている。 この非球面は、 式 （1 ) を満たす Z=X2Z ( 5+-T (2 5 + 9 X2) ) + 5 X 1 0 -5X4で表される。
以下、 第 1 1図を参照しながら、 垂直方向から入射する光束 Ωおよび 側方向から入射する光束 Ψに対する、 実施例 2のレンズシートの作用効 果について説明する。
第 1 1図が示すように断面形状は、 第 9図のレンズシートの断面形状 と比較すると、 曲率の大きな曲面となり光束 Ωの屈折透過光の広がりは 変化を受けるが、 前方へ配光する。 また、 ΑΒ面と AC面との全反射効 果が増加するので第 2次透過光成分 T 2を低減することができる。 AC 面の透過方向は、 法線方向の変化が大きくなり、 入射光束の入射角が浅 くなるので、 屈折効果は低下するが、 前方への配光を損ねていない。 第 1 2図に、 実施例 2のレンズシートの配光特性を示す。 第 1 2図に 示すように、 実施例 2のレンズシートでは、 上述の従来例のプリズムシ ートと比較して、 第 2次透過光成分 T 2が低減されている。
次に、 上述の実施例 1と同様にしてレンズシートを作製し、 このレン ズシートの一主面に形成されたトロイダルレンズ体と、 上述の Z = X2 / (5+7" (2 5 + 9 X2) ) + 5 X 1 0— 5 X 4で表されるトロイダル レンズ体との形状を比較した。 その結果、 両者がほぼ同一の形状を有す ることが分かった。
実施例 3
(R= l、 K=— 2、 A= 1 0— 5、 B、 C - · · = 0の場合）
第 1 3図に、 実施例 3のレンズシートの X Ζ断面を一部拡大して示す。 このレンズシートは照明光の出射側に一つの有限な焦点距離を有し、 左 右文 f称な高次の非球面のシリンドリカルレンズ体を連続的に配列されて いる。 この非球面形状は、 式 （ 1) を満たす Z=X2/ ( 1 + ( 1 + X2) ) + 1 0— 5X4で表される。
以下、 第 1 3図を参照しながら、 垂直方向から入射する 束 Ωおよび 側方向から入射する光束 Ψに対する、 実施例 3のレンズシートの作用効 果について説明する。
第 1 3図に示すように、 仮想光起点 0から出射する光束 Ωの一部は A 近傍の面では全反射して、 戻り光成分 Rとして、 正面輝度を補助的に向 上することができる。 また、 仮想光起点 Pから出射する光束，に対する 全反射と屈折能力により戻り光成分 Rとして利用できる効率を高めて第 2次透過光束成分 T 2の発生を緩和する。
第 14図は、 実施例 3のレンズシートの配光特性を表した分布図であ る。 第 14図に示すように、 実施例 3のレンズシートでは、 上述の従来 例のプリムシートと比較して、 第 2次透過光成分 T 2が低減されている。 次に、 上述の実施例 1と同様にしてレンズシートを作製し、 このレン ズシ一トのー主面に形成された卜ロイダルレンズ体と、 上述の Z=X2 / ( 1 + ( 1 +X2) ) + 1 0— 5X4で表されるトロイダルレンズ体 との形状を比較した。 その結果、 両者がほぼ同一の形状を有することが 分かった。
実施例 4
(R= l、 K=— 2、 A= 1 0- 5、 B = 0、 C= 2 X 1 0- 5、 D、
E · · · = 0の場合）
第 1 5図に、 実施例 4のレンズシートの XZ断面を一部拡大して示す。 このレンズシートは、 照明光の出射側に一つの有限な焦点距離を有し、 且つ左右対称な高次の非球面のシリンドリカルレンズ体が連続的に配列 されている。 この非球面は、 式 （1) を満たす Z=X2ノ (1 + f (1 + X2) ) + 1 0 -5X4+ 2 X 1 0— 5X6で表される。
以下、 第 1 5図を参照しながら、 垂直方向から入射する光束 Ωおよび 側方向から入射する光束 Ψに対する、 実施例 4のレンズシートの作用効 果について説明する。
第 1 5図に示すように、 仮想光起点 Oから出射する光束 Ωの一部は A 近傍の面では全反射して、 戻り光成分 Rとして、 正面輝度を補助的に向 上することができる。 また、 仮想光起点 Pから出射する光束 Ψに対する 全反射と屈折能力により、 戻り光成分 Rに利用する効率を高めて第 2次 透過光束成分 T 2の発生を緩和できる。
第 1 6図に、 実施例 4のレンズシートの配光特性を示す。 第 1 6図に 示すように、 実施例 4のレンズシートでは、 上述の従来例のプリズムシ
—トと比較して、 第 2次透過光成分 T 2が低減されている。
次に、 上述の実施例 1と同様にしてレンズシートを作製し、 このレン ズシートの一主面に形成された卜ロイダルレンズ体と、 上述の Z = X2 / ( 1 +f ( 1 +X2) ) + 1 0"5X4+ 2 X 1 0—5X6で表されるト ロイダルレンズ体との形状を比較した。 その結果、 両者がほぼ同一の形 状を有することが分かった。
実施例 5
(R= 2 5、 K=— 2、 A= 5 X 1 0— 5、 B、 C - · · = 0の場合） 第 1 7図に、 実施例 5のレンズシートの XZ断面を一部拡大して示す。 第 20図に、 実施例 5のレンズシートの視野特性を示す。 光を出射する 側の面に設けられたシリンドリカルレンズ体の断面は、 第 1 7図に示す ように、 照明光の出射側に一つの有限な焦点距離を有する非球面断面形 状である。 その断面形状は、 R= 2 5、 K =— 2、 A= 5 X 1 0— 5、 B, C · · · = 0を式 （ 1 ) に代入して得られる以下の式により表され る。 Z = X 2 X ( 25 + (625+ 10X2) ) + 5 X 10 ~5X4 以下、 第 17図を参照しながら、 垂直方向から入射する光束 Ωおよび 側方向から入射する光束，に対する、 実施例 5のレンズシートの作用効 果について説明する。
垂直方向から入射する光束 Ω
まず、 垂直方向から入射する光束 Ωに対するレンズシートの作用効果 について説明する。 実施例 5のレンズシートでは、 入射光束 Ωの全てが レンズシートの前方に屈折透過する。 これにより、 シート正面方位への 配光比率を増加させることができるという効果を奏することができる。 すなわち、 実施例 5のレンズシートでは、 その一主面に設けられた非球 面形状によって第 1次透過光の全てを前方へ屈折透過させることができ るので、 第 1次透過光の特性を改良することができるという効果を奏す ることができる。
これに対して、 上述の従来例のプリズムシートでは、 光束 Ωのうち頂 角近傍に入射する光束 Ωの一部は、 入射角が臨界角 0 c = s i n— 1
(lZn) を超えるために、 全反射して戻り光になる。 例えば、 シート 材がポリカーボネート .（n=l. 59) の場合、 臨界角 0 c = 38. 9 7° を越える光束 Ωは、 全反射して戻り光となる。 なお、 この戻り光の うち一部分は、 拡散板などにより再度プリズムシートに再入射して活用 されることとなる。
側方向から入射する光束 Ψ
次に、 側方向から入射する光束 Ψに対するレンズシートの作用効果に ついて説明する。 光束 のうち一部分が AB面により全反射し、 この全 反射された光束 Ψが、 第 2次透過光としてサイドロープ光の発生に寄与 する確率を減少するようにして、 AC面にて屈折または全反射して戻り 光となる。 一方、 AB面に入射する光束 Ψのうち他の部分が、 サイド口 —ブ,光に影響せずに視野角を拡大する透過光となるように屈折透過する。 ここで、 A C面の頂点近傍に着目すると、 実施例 5のレンズシートで は、 A C面の頂点近傍では法線が Z軸に対して浅い角度を形成している。 したがって、 A B面からの反射光束 を、 A C面の頂点近傍にて全反射 して戻り光とすることができるという効果を奏することができる。 すな わち、 従来例のプリズムシートでは、 A B面に反射された後に A C面に 入射する光束 のうち、 頂点 A近傍に入射する光束 は、 サイドローブ 光になっていたのに対して、 実施例 5のレンズシートでは、 A B面にて 反射された後に A C面に入射する光束 Ψのうち、 頂点 A近傍に入射する 光束 Ψを、 全反射して戻り光とすることができる。
また、 仮想起点 Pから A C面に入射する光束 Ψのうち、 接合点 Cの近 傍までの光束 Ψは、 曲面の屈折効果により前方配光されるので、 視野角 の拡大効果を奏することができる。 また、 本来サイドローブ光になり得 る側方向への光束である接合点 C近傍の光束 Ψは、 A C面を屈折透過し て隣接非球面側へ再入射して戻り光となるので、 サイドローブ光を抑制 することができるという効果を奏することができる。
以上に述べたように、 垂直方向からの入射光束 Ωの全面的な前方への 屈折透過効果と、 側方向からの入射光束 に対する屈折能力、 全反射能 力および側面配光の戻し光効果とを向上することができる。 これにより、 第 1次透過光を増加して配光分布を前方方向に維持したままで正面輝度 を高めることができ、 また、 第 2次透過光を抑制して視野角の拡大効果 を生み出すことができ、 さらに、 戻り光への寄与を増して、 光の有効活 用を実現することができる （第 1 8図参照） 。
次に、 上述の実施例 1と同様にしてレンズシートを作製し、 このレン ズシートの一主面に形成されたトロイダルレンズ体と、 上述の Z = X 2 / ( 2 5 + -Γ ( 6 2 5 + 1 0 X 2 ) ) + 5 X 1 0— 5 X 4で表されるト口 イダルレンズ体との形状を比較した。 その結果、 両者がほぼ同一の形状 を有することが分かった。
実施例 6
(R=,l 0> K=— 4 1、 A= 6 X 1 0 _5、 B、 C - · · = 0の場 合）
第 1 9図に、 実施例 6のレンズシートの XZ断面を一部拡大して示す。 第 2 0図は、 実施例 6®レンズシートの視野特性を示す。 光を出射する 側の面に設けられたシリンドリカルレンズ体の断面は、 第 1 9図に示す ように、 .有限な焦点距離を有する非球面断面形状である。 その断面形状 は、 R= 1 0、 K = - 4 1 , Α= 6 Χ 1 0— 5、 Β、 C - · · = 0を式 (1) に代入して得られる以下の式により表される。
Z=X2/ ( 1 0 + -f (1 00 + 40 X2) ) + 6 X 1 0_5X4 第 1 9図および第 20図から、 実施例 6のレンズシートでは、 垂直方 向から入射する光束 Ωおよび側方向から入射する光束，に対して、 上述 の実施例 5のレンズシートとほぼ同様の作用効果を奏することができる ことが分かる。 一
' 次に、 上述の実施例 1と同様にしてレンズシートを作製し、 このレン ズシートの一主面に形成されたトロイダルレンズ体と、 上述の Z = X 2 / ( 1 0 +ΛΓ ( 1 0 0 + 4 0 X2) ) + 6 X 1 0一 5 X4で表されるト口 ィダルレンズ体との形状を比較した。 その結果、 両者がほぼ同一の形状 を有することが分かった。
実施例 7
(R = 40、 K =— 2 0 1、 A= 6 X 1 0— 5、 B、 C - · · = 0の場 合）
第 2 1図に、 実施例 7のレンズシートの X Z断面を一部拡大して示す。 第 2 2図は、 実施例 7のレンズシートの配向特性を示す。 光を出射する 側の面に設けられたシリンドリカルレンズ体の断面は、 第 2 1図に示す ように、 有限な焦点距離を有する非球面断面形状である。 その断面形状 は、 R= 4 0、 =- 2 0 1 , A= 6 X 1 0— 5、 B、 C - · · = 0を 式 （ 1 ) に代入して得られる以下の式により表される。
Ζ =Χ2Χ (4 0 + ( 1 6 0 0 + 2 0 0 X2) ) + 6 X 1 0 " 5 X 4 第 2 1図および第 2 2図から、 実施例 6のレンズシートでは、 垂直方 向から入射する光束 Ωおよび側方向から入射する光束 に対して、 上述 の実施例 5のレンズシートとほぼ同様の作用効果を奏することができる ことが分かる。
次に、 上述の実施例 1と同様にしてレンズシートを作製し、 このレン ズシートの一主面に形成されたトロイダルレンズ と、 上述の Ζ =Χ2 / (4 0 + ( 1 6 0 0 + 2 0 0 X2) ) + 6 X 1 0—5Χ4で表される トロイダルレンズ体との形状を比較した。 その結果、 両者がほぼ同一の 形状を有することが分かった。
また、 図 8、 図 1 8、 図 2 0および図 2 2に示すように、 従来例およ び実施例 5〜7において、 正面輝度に対する半値幅による視野角は以下 のようになる。
従来例： 1 0 0 °
実施例 5 : 1 4 5 °
実施例 6 : 1 4 5 °
実施例 7 : 1 5 0 °
したがって、 従来のプリズムシートでは、 視野角が 1 0 0 ° 程度であ り、 視野角が狭いという問題を有していたのに対して、 実施例 5〜 7の レンズシートでは、 視野角が 1 5 0 ° 程度であり、 視野角が広いという 利点を有している。 すなわち、 実施例 5〜 7のレンズシートでは、 従来 のプリズムシートに比して視野角を大きく向上することができるという、 優れた効果を奏することができる。
上述した実施例 1〜4より、 式 （ 1) において、 0く R≤ 30、 R— K≥ 5、 一 1 5<Κ≤— 1、 0く A、 B、 C - · 'く 1 0— 3とするこ とにより、 以下の効果が得られることが分かる。 すなわち、 （1) 正面 方向に最も高い輝度とすることができる、 （2) 所定の視野角内の方向 において高い輝度分布を実現できる、 （3) 第 2次透過光を抑制できる、 ということが分かる。
また、 上述した実施例 5〜7より、 式 （ 1 ) において、 R≥0、 Kく 一 1、 0く A< 1 0— 3、 0≤B、 C - · · < 1 0— 3とすることにより 以下の効果が得られることが分かる。 すなわち、 （ 1) 正面方向に最も 高い輝度とすることができる、 （2) 所定の視野角内の方向において高 い輝度分布を実現できる、 （3) 第 2次透過光を抑制できる、 （4) 視 野角を拡大できる、 ということが分かる。
次に、 ピーク輝度分布に基づく、 先端頂点の曲率半径 R、 コーニック 定数 、 非球面係数 A、 B、 C * · · の数値範囲に関する検討結果につ いて説明する。
実施例 8
(K = - 1の場合）
コーニック定数 Κ=— 1を代入した上述の式 （1) について、 先端頂 点の曲率半径 Rと非球面係数 Αとの変化に応じたピーク輝度分布を求め た。 第 2 3図は、 コーニック定数 K=— 1の場合のピーク輝度分布を示 す。
実施例 9
(Κ = - 1. 5の場合）
コーニック定数 K=— l . 5を代入した上述の式 （ 1) について、 先 端頂点の曲率半径 Rど非球面係数 Αとの変化に応じたピーク輝度分布を 求 た。 第 24図は、 コ一ニック定数 K-— 1. 5の場合のピーク輝度 分布を示す。
実施例 1 0
(K =— 2の場合）
コーニック定数 Κ =— 2を代入した上述の式 （ 1) について、 先端頂 点の曲率半径 Rと非球面係数 Αとの変化に応じたピーク輝度分布を求め た。 第 2 5図は、 K =— 2の場合のピーク輝度分布を示す。
実施例 1 1
(Κ=- 5の場合）
コーニック定数 Κ =— 5を代入した上述の式 （ 1) について、 先端頂 点の曲率半径 Rと非球面係数 Αとの変化に応じたピーク輝度分布を求め た。 第 2 6図は、 K =— 5の場合のピーク輝度分布を示す。
実施例 1 2
(Κ = - 1 0の場合）
コーニック定数 Κ =— 1 0を代入した上述の式 （ 1) について、 先端 頂点の曲率半径 Rと非球面係数 Αとの変化に応じたピーク輝度分布を求 めた。 第 2 7図は、 K =— 1 0の場合のピーク輝度分布を示す。
実施例 1 3
(Κ = - 1 5の場合）
コーニック定数 Κ =— 1 5を代入した上述の式 （ 1) について、 先端 頂点の曲率半径 Rと非球面係数 Αとの変化に応じたピーク輝度分布を求 めた。 第 28図は、 K =— 1 5の場合のピーク輝度分布を示す。
実施例 1 4
(Κ =— 2 0の場合）
コーニック定数 Κ=_ 20を代入した上述の式 （1) について、 先端 頂点の曲率半径 Rと非球面係数 Αとの変化に応じたピーク輝度分布を求 めた。 第 2 9図は、 K =— 2 0の場合のピーク輝度分布を示す。
次に、 レンズシートの裏面側に設けられた凸部に関する検討結果につ いて説明する。
実施例 1 5
まず、 弾性ロールを以下のようにして作製した。 N iメツキによりシ —ムレスの筒を形成し、 この表面に C rメツキ処理を施した後、 0 . 2 Sまで研磨することにより、 厚さ 3 4 0ミクロンを有するシームレスの 筒 （以下、 フレキシブルスリーブ） を作製した。 そして、 このフレキシ ブルスリーブの外周面をステンレス材 （S U S材） により処理した。 次に、 不二製作所製のビ一ズブラスト処理機により、 所定の粒径 （直 径） を有するガラスビーズをフレキシブルスリーブに対して打ち込んで、 フレキシブルスリーブの外周面に対して凹凸形状を形成した。 なお、 打 ち込みの角度は、 フレキシプルスリーブの外周面の垂線に対して約 3 0 ° とした。
次に、 冷却媒体を通せるロール上に弾性体を貼り付け、 その上にフレ キシブルスリーブを被せて、 弾性体とフレキシブルスリーブとの間に冷 却水を流せる構成を有する弾性ロールを得た。 なお、 弾性体としては、 硬度 8 5度を有する二トリルゴム （N B R ) を用い、 その厚さは 2 0 m mとした。 また、 弾性ロールの直径 Φは 2 6 0 mm、 面長 （成形ロール の幅） は 4 5 0 mmとした。
そして、 上述のようにして得られた弾性ロールを押出シー卜精密成形 装置に取り付け、 以下のようにしてレンズシートを作製した。
まず、 ポリカーボネート E 2 0 0 0 R (三菱エンジニアリングプラス チック社製） を Tダイから連続吐出させて、 成形ロールおょぴ弾性口一 ルによりニップした後、 成形ロールに巻きつかせた。 なお、 成形口一ル の表面温度は T g + 3 5 °Cに保持し、 弾性ロール 1 4の表面温度は 7 5 °ςに保持した。 ここで、 T gは、 ポリカーボネート樹脂のガラス転移 温度である。
その後、 冷却ロールにより成形ロールからシートを剥離した。 なお、 冷却ロールの表面温度は 1 1 5 °Cに保持した。 また、 引き取り機の速度 は 7 mZm i nとした。 以上により、 表面にシリンドリカルレンズ体が 設けられ、 裏面に凸部が設けられた厚み 2 2 0 mのレンズシートを得 た。
上述の成形ロールおよび弾性ロールの表面温度は、 これらのロール表 面にセンサを接触させ、 樹脂の熱の影響を受けにくいニップ直前の位置 で測定したものである。 また、 冷却ロールの表面温度は、 冷却ロールの 表面にセンサを接触させ、 この冷却ロールと成形ロールとによりシート をニップする位置で測定したものである。 なお、 温度計としては、 ハン ディタイプディジタル温度計 （チノ一社製、 商品名： N D 5 1 1 - K H N) を用い、 センサとしては、 表面温度測定用センサ （安立計器社製、 商品名 U— 1 6 1 K— 0 0— D 0— 1 ) を用いた。
実施例 1 6〜 2 5
各実施例毎に粒径 （直径） の異なるガラスビーズを用いてフレキシブ ルスリーブの外周面に対して凹凸形状を形成し、 このフレキシブルスリ —ブを備えた弹性ロールによりシートの裏面側を成形する以外のことは、 上述の実施例 1とすべて同様にしてレンズシートを得た。
次に、 上述のようにして得られた実施例 1 5〜 2 5のレンズシートの 裏面側に設けられた凸部の個数、 凸部の間隔、 十点平均粗さ、 1 %面積 に達する凸部の高さ、 動摩擦係数、 正面輝度相対値、 摺動試験、 および 外観にじみの評価を行つた。
凸部の個数の評価
レンズシートの裏面を 3次元形状測定機 （小坂製作所製、 商品名： E 4 1,0 0) にて測定した。 そして、 測定された表面形状を、 最小二乗法 により測定斜面の斜め演算 ·補正を行って平均中心面 （J I S B 0 6 0 1— 1 9 94) を得た。 その後、 この平均中心面から 0. 2 0 111以 上の高さを有する凸部の個数を算出した。
凸部の間隔の評価
上述の平均中心面から 0. 2 mの高さを有する凸部の平均間隔を求 めた。
十点平均粗さの評価
また、 上述の平均中心面からの最大高さ 5点と最大谷高さ 5点との差 分を平均化し、 十点平均粗さ S R zを算出した。
1 %面積に達する凸部の高さの評価
ある中心面の法線方向からの投影範囲において、 凸部を中心面と平行 に切断した断面の総面積の割合が、 投影面積に対して 1 %である時の中 心面から切断面までの高さを求めた。 1 0 0 0 wmX 5 0 0 τηの範囲 において、 断面積が面積比 1 % ( 5 0 0 0 nmz) に達するときの高さ を求めた。
動摩擦係数の評価
表面測定機 （新東科学 （株） 製、 商品名 ： Ty p e— 2 2) を用いて、 荷重 2 0 0 gにて摺動対象としての恵和製の拡散シ一ト B S 7 0 2に対 するレンズシート裏面側の摩擦を測定した。
正面輝度相対値の評価
実機特性を評価するために、 ソニー製の市販の 1 9インチ TV
(television) にレンズシートを装着した。 具体的には、 冷陰極蛍光管 (C C FL) を格納したユニット上に、 光の混合 ·ムラ消しを目的とす る拡散板、 実施例のレンズシートを順次装着してバックライトシステム とし、 このパック イトシステム上に液晶パネルを装着して液晶表示装 置 ¾得た。 そして、 この液晶表示装置の正面輝度をコニカミノルタ.社製 の C S— 1 0 0 0により測定した。
そして、 裏面側に対する凸部の形成を省略する以外のことは実施例と 同様にして作製されたレンズシートを同様にソニー製の市販の 1 9イン チ TVに装着して液晶表示装置を得て、 この液晶表示装置の正面輝度を コニカミノルタ社製の C S— 1 0 0 0により測定した。
そして、 後者の液晶表示装置の正面輝度を基準にして、 前者の液晶表 示装置の正面輝度の相対値を求めた。
摺動試験による評価
表面測定機 （新東科学 （株） 製、 商品名： He i d o n Ty p e— 22) を用いて、 レンズシートの裏面と拡散板 （MS樹脂） との摺動試 験を行った。 なお、 荷重は 2 00 g、 摺動回数は 1 00回往復とした。 そして、 市販の写真ネガ観察用のバックライトュニット越しに摺動面の 傷の跡を観察し、 その傷の程度を、 （ 1) 傷が僅かにある、 （2) 傷が 一部分にある、 （3) 傷が全体的にある、 の 3段階により評価した。 外観にじみの評価
上述の正面輝度相対値の評価の場合と同様にして、 ソニー製の市販の 1 9ィンチ TVにレンズシ一トを装着して液晶パネルを観察した際に、 外観状にじみ状態 （輝度ムラ） が観察されるかどうかを目視にて観察方 向を変えながら確認した。
実施例 2 6〜 3 6
成形面が鏡面状の成形ロールを準備し、 この成形ロールを用いてレン ズシートを作製する以外のことは上述の実施例 1 5〜2 5とすべて同様 にして、 表面側にレンズが設けられず、 裏面側に凹凸形状が設けられた レンズシ一トを得た。
ヘイズの評価. そして、 上述のようにして得られた実施例 2 6〜36のレンズシート のヘイズ （曇り度） を、 ヘイズメータ （村上色彩社製、 商品名 ： HM— 1 5 0) を用いて測定した。
平均傾斜勾配の評価
また、 上述のようにして得られた実施例 2 2〜 3 2のレンズシートの 平均傾斜勾配を求めた。
平均傾斜勾配は、 粗さ曲線の中心上に直行座標軸 X、 Y軸を置き中心 面に直行する軸を Z軸とし、 粗さ曲面を f (x、 y) 、 基準面の大きさ L x、 L yとしたとき、 以下の式で与えられる。
Figure imgf000041_0001
SM=L X X L y
第 3 0図および第 3 1図に、 上述のようにして得られた評価結果を示 す。 なお、 摺動試験の判定結果欄の数字は以下の判定結果を示す。
1 ：傷が全体的にある 2 ：傷が一部分にある 3 ：傷が僅かにある 第 3 2図は、 0. 2 以上の凸部の個数と輝度相対値との関係を示 すグラフである。 第 33図は、 0. 2 以上の凸部の個数と外観にじ みとの関係を示すグラフである。 第 34図は、 0. 2 _tm以上の凸部の 間隔と輝度相対値との関係を示すグラフである。 第 3 5図は、 0. 2 n m以上の凸部の間隔と摺動試験結果との関係を示すグラフである。 第 3 6図は、 0. 2 m以上の凸部の間隔と外観にじみとの関係を示すダラ フである。 第 3 7図は、 十点平均粗さ S R zと輝度相対値との関係を示 すグラフである。 第 38図は、 十点平均粗さ S R zと摺動試験結果との 関係を示すグラフである。 第 3 9図は、 凸面積 1 %時の高さと輝度相対 値との関係を示すグラフである。 第 40図は、 凸面積 1 %時の高さと摺 動試験結果との関係を示すグラフである。 第 41図は、 ヘイズと輝度相 対値との関係を示すグラフである。 第 4 2図は、 平均傾斜勾配と輝度相 対値との関係を示すグラフである。
第 3 0図〜第 4 1図の評価結果より以下のことが下のことが分かる。 凸部の個数の評価結果
外観にじみの評価結果から （第 3 3図参照） 、 凸部の密度を 7 0個 Z mm 2以上にすることにより、 レンズシートの裏面側に設けられた拡散 板の平面部分との干渉による外観にじみを改善できることが分かる。 また、 正面輝度相対値の評価結果から （第 3 2図参照） 、 凸部の密度 を 4 0 0個 Zmm 2以下にすることにより、 レンズシートの裏面側に凸 部を設けることによる液晶表示装置の輝度低下を抑制できることが分か る。
凸部の間隔の評価結果 ―
正面輝度相対値の評価結果から （第 3 4図参照） 、 凸部の平均間隔を 5 0 以上にすることにより、 レンズシートの裏面側に凸部を設ける ことによる液晶表示装置の輝度低下を抑制できることが分かる。
また、 摺動試験の評価結果および外観にじみの評価結果から （第 3 5 図および第 3 6図参照） 、 凸部の平均間隔を 1 2 0 m以下にすること により、 レンズシ一トの裏面により拡散板表面に傷が発生することを防 止でき、 且つ、 レンズシートの裏面側に設けられた拡散板の平面部分と の干渉による外観にじみを改善できることが分かる。
十点平均粗さの評価
摺動試験の評価結果および外観にじみの評価結果から （第 3 0図およ ぴ第 3 8図参照） 、 凸部の十点平均粗さ S R z値を 1 m以上にするこ とにより、 レンズシ一トの裏面により拡散板表面に傷が発生することを 防止でき、 且つ、 レンズシートの裏面側に設けられた拡散板の平面部分 との干渉による外観にじみを改善できることが分かる。 ま,た、 正面輝度相対値の評価結果から （第 3 7図参照） 、 凸部の十点 平均粗さ S R zを 1 5 以下にすることにより、 レンズシートの裏面 側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度低下を抑制できること が分かる。
1 %面積に達する凸部の高さの評価結果
摺動試験の評価結果および外観にじみの評価結果から （第 3 0図およ び第 4 0図参照） 、 凸部面積の凸部 1 %時の高さを 1 m以上にするこ とにより、 レンズシ一トの裏面により拡散板表面に傷が発生することを 防止でき、 且つ、 レンズシートの裏面側に設けられた拡散板の平面部分 との干渉による外観にじみを改善できることが分かる。
また、 正面輝度相対値の評価結果から （第 3 9図参照） 、 凸部面積の 凸部 1 %時の高さを 7 z m以下にすることにより、 レンズシートの裏面 側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度低下を抑制できること が分かる。
ヘイズの評価結果
正面輝度相対値の評価結果から （第 4 1図参照） 、 レンズパターンを 形成しない状態においてレンズシートの曇り度を 6 0 %以下とすること により、 レンズシートの裏面側に凸部を設けることによる液晶表示装置 の輝度低下を抑制することができ、 レンズパターンを形成しない状態に おいてレンズシートの曇り度を 2 0 %以下とすることにより、 レンズシ 一卜の裏面側に凸部を設けることによる液晶表示装置の輝度低下をさら に抑制できることが分かる。
平均傾斜勾配の評価結果
正面輝度の評価結果から （第 4 2図参照） 、 レンズパターンを形成し ない状態において平均傾斜勾配 δ aを 0 . 2 5 ( r a d ) 以下にするこ とにより、 レンズシートの輝度低下を抑制できることが分かる。 上述のように、 レンズシートの裏面に凸部を設けることにより、 輝度 を損なわずに、 外観にじみの改善ゃ摺動特性などの機械特性の改善をす ることができる。 外観にじみの軽減は、 凸部による拡散板への貼り付き が防止されたためと考えられる。 また、 搢動試験特性の改善は、 凸成分 により摺動時の摩擦が低減されたためと考えられる。
この発明は、 上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、 この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 例えば、 導光板の上部に配置して同様の正面輝度の向上効果を得ること ができる。
また、 例えば、 液晶を利用するディスプレイ内で、 パックライ卜の導 光板からの出射側面にレンズシートを配置しても、 あるいは液晶パネル の入射側前部にレンズシートを配置しても同様の効果を奏することがで さる。
また、 上述の一実施形態では、 1枚のレンズシートをバックライトお よび液晶表示装置に備える場合を例として説明したが、 複数枚のレンズ シートを備えるようにしてもよい。 '
また、 バックライト 1は、 上述の一実施形態に限定されるものではな く、 導光板、 または E L (E l ec t ro Lumi nescence) 発光面、 面発光 C C F L (冷陰極蛍光管） 、 その他の光源の上方に、 レンズシート 1 4を備 えた構成としてもよい。 この場合にも、 上述の一実施形態と同様の正面 輝度向上効果を得ることができる。
上述の一実施形態では、 溶融押出法により、 レンズシートを作製する 場合について説明したが、 熱プレス法によりレンズシートを作製するよ うにしてもよい。 例えば、 プレス板の裏面を成形する面に対して、 市販 のビーズブラスト、 サンドブラスト機を用いるとともに、 粒の種類、 粒 径およびショット速度を変化させることにより凹凸形状を作製する。 こ のよ,うにして得られたプレス板と、 シリンドリカルレンズ体を成形する ための凹凸形状が設けられたプレス板とを用いて、 熱可塑性の樹脂を真 空熱プレスすることで、 レンズシートを得ることができる。
溶融押出法によるレンズシートの製造方法を以下により具体的に示す。 まず、 不二製作所製のピーズブラスト処理機により、 例えば厚さ t = 1 mmを有する市販の S U S材板にガラスビーズの粒径を打ち込み、 レ ンズシートの裏面側を成形するためのプレスプレートを作製する。 この 際、 打ち込み角度は、 例えば S U S材板の垂直方向より約 3 0 ° の角度 に設定される。
次に、 例えばポリカーボネートなどからなる厚さ t == 2 0 0 mのな るシ一トを、 上述のようにして得られたプレ.スシートと、 レンズパター ンが設けられた金型とにて挟み込み、 例えば真空熱プレス機にて 1 7 0 °〇 1 0 3^ （：111 2にて1 0分間プレス成形し、 常温まで冷却する。 これにより、 目的とするレンズシートが得られる。
また、 上述の一実施形態では、 弾性ロール 2 4の円柱面に凸部 1 6を 設けて、 レンズシート 1 4の裏面に凸部 1 6を形成する場合を例として 示したが、 弾性ロール 2 4の円柱面の形状はこれに限定されるものでは ない。 例えば、 レンズシート 1 4の裏面を平面状とする場合には、 弾性 ロール 2 4の円柱面を鏡面状としてもよい。
また、 上述の一実施形態において、 レンズシ一ト 1 4への傷つきを防 止するためにプロテクトシートを液晶表示装置にさらに備えるようにし てもよい。 このプロテクトシートの一主面は平面状とされ、 他主面はレ ンズシート 1 4の裏面と同様に凸部が設けられた凹凸状とされる。 プロ テクトシートの片面にのみ凸部を形成する場合には、 この凸部が設けら れた側の面が光源 1 2と対向するようにしてプロテクトシートは液晶表 示装置に設けられる。 なお、 プロテクトシートの両面に凸部を設けるよ う してもよい。
このプロテクトシートは、 例えば、 レンズシ一ト 1 4と反射型偏光板 1 8のとの間に設けることができる。 また、 反射型偏光板 1 8に代えて プロテクトシートを備えるようにしてもよい。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 高次の非球面を有するシリンドリカルレンズ体が一主面に連続して 列をなすように設けられた光学シートにおいて、
上記光学シートの法線方向に平行に Z軸をとり、 上記シリンドリカル レンズ体の列の方向に X軸を取ったとき、 上記シリンドリカルレンズの 断面形状が、 以下の式を満たすことを特徴とする光学シート。
Z =X2/ (R +ΛΓ (R2— ( 1 +K) X2) ) + AX4 + B X5 + C x6+ · · · ·
(但し、 Rは先端頂点の曲率半径であり、 Kはコーニック定数であり、 A、 B、 C · · · は非球面係数である。 ；)
2. 上記曲率半径 R、 コーニック定数 Kおよび非球面係数 A、 B、
C - · ·が以下の数値範囲を満たすことを特徴とする請求の範囲 1記載 の光学シート。 - R≥ 0
K<一 1
0 <Α< 1 0 -3
0≤B、 C - · · < 1 0一3
3. 上記曲率半径 R、 コーニック定数 Kおよび非球面係数 A、 B、 C · · ·が以下の数値範囲を満たすことを特徴とする請求の範囲 1記載 の光学シート。
0<R≤ 7 2
- 1 5 <K≤ - 1
R-K≥ 5
0 <A、 B、 C · · · < 1 0 - 3
4. 上記曲率半径 R、 コーニック定数 Kおよび非球面係数 A、 B、 C ·, · ·が以下の数値範囲を満たすことを特徴とする請求の範囲 1記載 の光学シート。
0 <R≤ 3 0
- 1 5 <K≤一 1
R-K≥ 5
0 <A、 B、 C · · · < 1 0 -3
^ . 上記シリンドリカルレンズ体が設けられたー主面とは反対側の他主 面には、 平均中心面からの 0. 2 0 jLim以上の高さを有する凸部がさら に設けられ、
上記凸部の密度が 7 0個/ mm2以上 5 0 0個/ mm2以下であるこ とを特徵とする請求の範囲 1記載の光学シート。
ら . 上記シリンドリカルレンズ体が設けられた一主面とは反対側の他主 面には、 平均中心面からの 0. 2 0 zm以上の高さを有する凸部がさら に設けられ、
上記凸部の平均間隔が 50 zm以上 1 2 0 m以下であることを特徴 とする請求の範囲 1記載の光学シート。
7： . 上記シリンドリカルレンズ体が設けられた一主面とは反対側の他主 面には、 凸部がさらに設けられ、
上記凸部は、 上記シリンドリカルレンズ体を形成しない状態において 上記光学シートの曇り度が 60 %以下となるように設けられている.こと を特徴とする請求の範囲 1記載の光学シート。
I B . 上記シリンドリカルレンズ体が設けられた一主面とは反対側の他主 面には、 凸部がさらに設けられ、
上記凸部は、 上記シリンドリカルレンズ体を形成しない状態において 上記光学シートの曇り度が 20 %以下となるように設けられていること を特徴とする請求の範囲 1記載の光学シート。 ;9ι· ,上記シリンドリカルレンズ体が設けられた一主面とは反対側の他主 面には、 凸部がさらに設けられ、
上記凸部の十点平均粗さ S R ζが、 1 m以上 1 5 m以下であるこ とを特徴とする請求の範囲 1記載の光学シート。
|lQ. 上記シリンドリカルレンズ体が設けられた一主面とは反対側の他主 面には、 ΰ部がさらに設けられ、
上記凸部面積の凸部 1 %時の高さが 1 以上 7 m以下であること を特徴とする請求の範囲 1記載の光学シート。
！ I I · 上記シリンドリカルレンズ体が設けられた一主面とは反対側の他 主面には、 凸部がさらに設けられ、
上記凸部が設けられた側の面の平均傾斜勾配が、 0. 2 5以下である ことを特徴とする請求の範囲 1記載の光学シート。
Ί ：. 照明光を出射する光源と、
上記光源から出射された照明光の指向性を高める光学シートと を備え、
上記光学シートの照明光の出射側には、
高次の非球面を有するシリンドリカルレンズ体が連続して列をなすよ うに設けられ、
上記光学シートの法線方向に平行に Z軸をとり、 上記シリンドリカル レンズ体の列の方向に X軸を取ったとき、 上記シリンドリカルレンズの 断面形状が、 以下の式を満たすことを特徴とするバックライト。
Z =X2/ (R + (R2- ( 1 +K) X2) ) +AX4 + BX5 + C x6+ · · · ·
(但し、 Rは先端頂点の曲率半径であり、 Kはコーニック定数であり、 A、 B、 C · · · は非球面係数である。 ）
13 ί. 照明光を出射する光源と、 上,記バックライトから出射された照明光の指向性を高める光学シート と、
上記光学シートから出'射された照明光に基づき映像を表示する液晶パ ネルと
を備え、
上記光学シートの照明光の出射側には、
高次の非球面を有するシリンドリカルレンズ体が連続して列をなすよ うに設けられ、
上記光学シ一トの法線方向に平行に Z軸をとり、 上記シリンドリカル レンズ体の列の方向に X軸を取ったとき、 上記シリンドリカルレンズの 断面形状が、 以下の式を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
Z =X2/ (R + (R 2— ( 1 +K) X2) ) +AX4 + B X5 + C x6+ · · · ·
(但し、 Rは先端頂点の曲率半径であり、 Kはコーニック定数であり、 A、 B、 C · · ■ は非球面係数である。 ）
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