WO2007122886A1

WO2007122886A1 - 直下型バックライト装置及び光学レンズシート

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Publication number: WO2007122886A1
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Inventors: Motoshi Uehara
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Abstract

　本発明による直下型バックライト装置に使用される光学レンズシート３は、複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設された複数のシリンドリカルレンズ３１を備える。シリンドリカルレンズ３１の横断面形状は多角形であり、凸面３１０の横断形状において、互いに隣接する２つの辺（Ｓ１～Ｓ５）の傾斜角（θ１～θ５）の差は、レンズ中央ＬＣからレンズエッジＬＥに向かって徐々に小さくなる。また、互いに並設された２つの線光源の間隔を２Ｌ、線光源の中心軸から光学レンズシート３の下面までの高さをＨとすると、傾斜角θ１は、式（１）を満たす。そのため、互いに並設された線光源間の中間地点における輝度比を向上し、均一な輝度分布を得ることができる。　１．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）　（１）

Description

明細書

直下型バックライト装置及び光学レンズシート

技術分野

[0001] 本発明は、直下型バックライト装置及び光学レンズシートに関し、さらに詳しくは、液晶テレビに代表される液晶表示装置に用いられる直下型バックライト装置及び光学レンズシートに関する。

背景技術

[0002] 液晶テレビに代表される液晶表示装置は、液晶パネルを照明するためのバックライト装置を備える。バックライト装置には、サイドライト型と直下型とがあるが、照明面積が大きい大型の液晶表示装置には、高輝度化が可能な直下型バックライト装置が使用される。

[0003] 図 25に示すように、従来の直下型バックライト装置 100は、ハウジング 101と、ハウジング 101の内面に敷設された反射フィルム 105と、ハウジング 101の背面と平行に、開口部 102に嵌め込まれた拡散板 103と、反射フィルム 105と拡散板 103との間に、拡散板 103と平行に並設された複数の線光源 104と、拡散板 103上に敷設され、視野角度を制御する光学レンズシート 106とを備える。

[0004] 拡散板 103は、硫酸バリウムや酸化チタン等の粒子を含有し、不透明である。拡散板 103は、線光源 104及び反射フィルム 105からの光線を拡散して透過することにより、拡散板 103を使用しない場合と比較して、直下型バックライト装置 100の正面の輝度分布を均一にする。しかしながら、拡散板 103を使用した場合、拡散板内部に入射された光線が、拡散板内部の粒子により反射屈折を繰り返すため、透過光量が減少する。そのため、直下型バックライト装置 100の照明効率は低下する。

[0005] 照明効率の低減を防止しつつ、輝度分布を均一にするために、特開平 10— 2838 18号公報 (特許文献 1)、特開 2004— 006256号公報 (特許文献 2)及び特開平 6 - 250178号公報 (特許文献 3)で開示された直下型バックライト装置は、横断面が三角形である複数のプリズムレンズが並設されたプリズムシートや、凸面が円筒面である複数のシリンドリカルレンズが並設されたレンチキユラレンズシートを、従来の拡散板 103の代替として使用している。プリズムシートやレンチキユラレンズシートは、拡散板 103と比較して、入射された光線が反射屈折を繰り返す回数が少ないため、透過光量の減少を防止でき、照明効率を向上できる。

[0006] し力しながら、プリズムシートは、輝度分布の均一化に限界がある。レンチキユラレンズシートも、プリズムシートよりも輝度分布を均一にできるものの、輝度ムラが発生する。特に、互いに並設された線光源 (冷陰極管）間の中間地点（図 25中の Pに相当）における輝度比は、他の位置の輝度比と比較して小さくなる。

発明の開示

[0007] 本発明の目的は、互いに並設された線光源間の中間地点における輝度比を向上し、均一な輝度分布を得ることができる直下型バックライト装置を提供することである。

[0008] 本発明による直下型バックライト装置は、複数の線光源と、光学レンズシートとを備える。複数の線光源は、互いに並設される。光学レンズシートは、基材部と、複数のシリンドリカルレンズとを含む。基材部は、複数の線光源と所定距離離れて配設される。複数のシリンドリカルレンズは、基材部上に形成され、複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設される。シリンドリカルレンズの横断面形状は、多角形であり、横断面形状において、互いに隣接する辺の各々がシリンドリカルレンズのレンズエッジ同士を結ぶ仮想線分となす傾斜角の差は、レンズ中央からレンズエッジに向かって徐々に小さくなる。互いに並設された 2つの線光源の間隔は 2Lであり、線光源の中心軸から光学レンズシートの下面までの高さは Hである。横断面形状のうち、レンズエツジを含む辺の傾斜角 Θ 1は、式（1)を満たす。

[0009] 1. 6 X arctan (L/H) > Θ 1 > 1. 2 X arctan (L/H) ( 1 )

[0010] ここで、基材部は、たとえばシート状やフィルム状である。また、基材部は板状であつてもよい。

[0011] 本発明による直下型バックライト装置では、光学レンズシートを構成するシリンドリカルレンズの傾斜角 Θ 1が式（1)を満たす。このため、傾斜角 Θ 1を有するレンズエッジ近傍の表面は、光学レンズシートの下面のうち、互いに並設された線光源間の中間地点に相当する位置に入射される光線を、正面に出射できる。さらに、凸面（レンズ表面）の横断形状における各辺のうち、互いに隣接する辺の各々がレンズエッジ同士を結ぶ仮想線分となす傾斜角の差は、レンズ中央からレンズエッジに向かって徐々に小さくなる。つまり、中間地点に入射される光線を正面に出射する役割を果たすレンズエッジ近傍では、傾斜角がそれほど変化しない。そのため、凸面のうち、中間地点に入射された光線を正面に出射できる領域力従来のレンチキユラレンズシートよりも大きくなる。その結果、中間地点に入射された光を正面に出射できる割合が多くなり、中間地点の輝度比を大きくすることができ、輝度分布が均一になる。

[0012] 本発明による直下型バックライト装置は、複数の線光源と、光学レンズシートとを備える。複数の線光源は、互いに並設される。光学レンズシートは、基材部と、複数のシリンドリカルレンズとを含む。基材部は、線光源と所定距離離れて配設される。複数のシリンドリカルレンズは、基材部上に形成され、複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設される。シリンドリカルレンズの凸面の横断形状は曲線であり、曲線の曲率は、レンズ中央からからレンズエッジに向かって徐々に小さくなる。互いに並設された 2つの線光源の間隔は 2Lであり、線光源の中心軸から光学レンズシートの下面までの高さは Hである。シリンドリカルレンズのレンズエッジにおいて、シリンドリカルレンズの平面と凸面とがなす角度 Θ 1は、式（1 )を満たす。

[0013] 1. 6 X arctan (L/H) > Θ 1 > 1. 2 X arctan (L/H) ( 1 )

[0014] 本発明による直下型バックライト装置は、上記の直下型バックライト装置と同様の効果を奏する。すなわち、光学レンズシートにおいて、角度 Θ 1が式（1)を満たす。そのため、レンズエッジ近傍の凸面は、光学レンズシートの下面のうち、互いに並設された線光源間の中間地点に入射される光線を、正面に出射できる。さらに、凸面の横断形状は、レンズ中央からレンズエッジに向かってその曲率が徐々に小さくなる。そのため、中間地点に入射される光線を正面に出射できる領域は、従来のレンチキュラレンズシートよりも大きくなる。その結果、中間地点に入射された光を正面に出射できる割合が多くなり、中間地点の輝度比を大きくすることができ、輝度分布が均一になる。

[0015] 本発明による光学レンズシートは、上述の直下型バックライト装置に使用される。好ましくは、基材部は光透過性を有し、板状である。

図面の簡単な説明 [図 1]本発明の実施の形態による直下型バックライト装置を備えた表示装置の斜視図である。

[図 2]図 1中の線分 II IIでの断面図である。

[図 3]図 2中の光学レンズシートを構成するシリンドリカルレンズの横断面図である。

[図 4]拡散板及び光学レンズシートを使用しない直下型バックライト装置の断面図である。

[図 5]図 4に示した直下型バックライト装置の輝度分布図である。

[図 6]プリズムシートの斜視図である。

[図 7]図 6に示したプリズムシートを備えた直下型バックライト装置の断面図である。

[図 8]図 7に示した直下型バックライト装置の輝度分布図である。

[図 9]図 7に示した直下型バックライト装置において、線光源から出射された光線の軌跡を説明するための図である。

[図 10]図 9に示した光線力プリズムシートを透過して外部へ出射されるまでの軌跡を示す模式図である。

[図 11]図 9に示した光線力プリズムシートを透過して外部へ出射されるまでの軌跡を示す、図 10と異なる他の模式図である。

[図 12]図 9に示した光線力プリズムシートを透過して外部へ出射されるまでの軌跡を示す、図 10及び図 11と異なる他の模式図である。

[図 13]図 9に示した光線力プリズムシートを透過して外部へ出射されるまでの軌跡を示す、図 10〜図 12と異なる他の模式図である。

[図 14]レンチキユラレンズシートの斜視図である。

[図 15]図 14に示したレンチキユラレンズシートを備えた直下型バックライト装置の輝度分布図である。

[図 16]図 14に示したレンチキユラレンズシートを透過する光線の軌跡を示す模式図である。

[図 17]本実施の形態における光学レンズシートに入射された光線がレンズエッジ近傍で正面に出射されるための条件を説明するための模式図である。

[図 18]線光源力もの光線が、本実施の形態による光学レンズシートを透過して外部に出射されるまでの軌跡を示す模式図である。

[図 19]線光源力もの光線が、本実施の形態による光学レンズシートを透過して外部に出射されるまでの軌跡を示す、図 18と異なる他の模式図である。

[図 20]線光源力もの光線が、本実施の形態による光学レンズシートを透過して外部に出射されるまでの軌跡を示す、図 18及び図 19と異なる他の模式図である。

[図 21]線光源力もの光線が、本実施の形態による光学レンズシートを透過して外部に出射されるまでの軌跡を示す、図 18〜図 20と異なる他の模式図である。

[図 22]本実施の形態による直下型バックライト装置の輝度分布図である。

[図 23]図 3と異なる他のレンズ形状の光学レンズシートの断面図である。

[図 24]図 23に示した光学レンズシートのレンズ形状を説明するための模式図である。

[図 25]従来の直下型バックライト装置の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

[0018] [直下型バックライト装置の構成]

[0019] 図 1及び図 2を参照して、液晶表示装置 50は、直下型バックライト装置 10と、直下型バックライト装置 10の正面に敷設される液晶パネル 20とを備える。

[0020] 直下型バックライト装置 10は、線光源である複数の冷陰極管 1と、反射フィルム 2と、従来の拡散板の代替として輝度分布を均一化する機能を有する光学レンズシート 3 と、ハウジング 4とを備える。図 2には図示されていないが、直下型バックライト装置 10 にはさらに、輝度向上及び視野角制御を目的として、光学レンズシート 3上に、レンチキユラレンズシートや、マイクロレンズアレイ、プリズムシート等の従来の光学レンズシートが敷設される。

[0021] ハウジング 4は、正面に開口部 6を有する筐体であり、内部に冷陰極管 1を収納する。ハウジング 4の内面には、反射フィルム 2が敷設される。反射フィルム 2は、冷陰極管 1から出射された光を乱反射させ、開口部 6に導く。

[0022] 複数の冷陰極管 1は、ハウジング 4の背面手前に上下方向（図中 y方向）に並設される。冷陰極管 1は左右方向（図中 X方向）に伸びた線光源であり、たとえば蛍光管である。

[0023] 光学レンズシート 3は、開口部 6に嵌め込まれ、冷陰極管 1と所定距離離れて配設される。光学レンズシート 3は、冷陰極管 1の並設方向と同じ方向に並設された複数のシリンドリカルレンズ 31を備える。光学レンズシート 3は、冷陰極管 1からの光を直下型バックライト正面に出射し、正面輝度を向上する。光学レンズシート 3はさらに、直下型バックライト正面の輝度分布を均一化する。

[0024] 図 3を参照して、光学レンズシート 3は、基材部 32と、基材部 32上に形成される複数のシリンドリカルレンズ 31とを含む。基材部 32は、光透過性を有する。基材部 32は、シート状であってもよぐフィルム状であってもよい。また、板状であってもよい。シリンドリカルレンズ 31の凸面（表面） 310の横断面形状は、多角形である。凸面 310の横断形状における各辺 S1〜S5のうち、互いに隣接する 2つの辺の傾斜角の差は、レンズ中央 LCからからレンズエッジ LEに向かって徐々〖こ小さくなる。具体的には、各辺 S1〜S5の傾斜角 01〜 05は、以下の式 (A)を満足する。

[0025] Θ4- Θ 5> Θ 3- Θ4> Θ 2- Θ 3> Θ 1- Θ 2 (A)

[0026] ここで、傾斜角 Θは、各辺 Sと、レンズエッジ LE同士を結ぶ仮想線分 PLとがなす角度である。換言すれば、シリンドリカルレンズの平面（つまり、基材部 32の表面） 320と、凸面 310のうち、各辺 Sを含む表面とがなす角度である。たとえば、傾斜角 θ 1は、平面 320と、辺 S1を含む表面とがなす角度であり、傾斜角 Θ 2は、平面 320と、辺 S2 を含む表面とがなす角度である。

[0027] 図 3ではレンズエッジ LEからレンズ中央 LCまでの辺を 5つ（S1〜S5)としたが、辺の数はこれに限られない。レンズエッジ LEからレンズ中央 LCまでの辺の数が n(Sl 〜Sn:nは自然数)である場合、各辺 Snの傾斜角 0nは以下の式 (B)を満たす。

[0028] Θ (n-1)- θη> θ (η-2)- θ (η-1) (Β)

[0029] 要するに、シリンドリカルレンズ 31〖こおいて、レンズ中央 LC近傍の傾斜角 Θはレンズエッジ LEに向力うにつれ大きく変化する力レンズエッジ LE近傍の辺（たとえば、図 3中の Sl、 S2)では傾斜角 0nがそれほど変化しない。

[0030] さらに、レンズエッジ LEを含む辺 S1の傾斜角 θ 1は、以下の式（1)を満たす。

[0031] 1. 6 X arctan (L/H) > θ 1>1. 2Χ arctan (L/H) ( 1 ) [0032] ここで、 Lは、図 2に示すとおり、互いに並設される 2つの冷陰極管 1の間隔の半分の距離である。 Hは、図 2に示すとおり、冷陰極管 1の中心軸 C力も光学レンズシート 3の底面までの高さである。

[0033] 以上の横断面形状を有するシリンドリカルレンズ 31を備えた光学レンズシート 3は、従来のレンチキユラレンズシートよりも、均一な輝度分布を得ることができる。より具体的には、凸面 310の横断形状における各辺 Snのうち、互いに隣接する 2つの辺 Sn、 Sn—lの傾斜角 0 n、 0 (n—l)の差を、レンズ中央 LCからからレンズエッジ LEに向力つて徐々に小さくし、かつ、レンズエッジ LEを含む辺 S1の傾斜角 θ 1が式（1)を満たすことにより、光学レンズシート 3は、冷陰極管 1間の中間地点 Pでの輝度比を従来よりも向上できる。その結果、直下型バックライト装置 10は、均一な輝度分布を得ることがでさる。

[0034] 以下、本実施の形態による直下型バックライト装置の作用について、拡散板及び光学レンズシートを使用しな、バックライト装置、プリズムシートを使用したバックライト装置及びレンチキユラレンズシートを使用したバックライト装置での輝度分布と比較しながら、説明する。

[0035] [光学レンズシートを使用しない直下型バックライト装置の輝度分布]

[0036] 図 4に示すように、開口部 6に、拡散板及び拡散板の代替としての光学レンズシートを使用しない直下型バックライト装置 200の正面輝度分布は、図 5のとおりである。図 5の横軸は、直下型バックライト装置 200の正面下辺を原点（0)としたときの y方向の距離を示し、図 5の横軸の符号は、図 4に付した同じ符号に対応する。図 5の縦軸は、輝度比である。輝度比とは、測定した輝度のうち、最大輝度に対する各地点での輝度の比率である。

[0037] 図 5を参照して、直下型バックライト装置 200の輝度分布は不均一である。輝度比は、冷陰極管 1が配置された地点 (LS1〜LS6)で最大となり、冷陰極管 1間の中間地点（P1〜P5)で最小となる。輝度比の最大値と最小値との差は 80%以上であり、輝度ムラが発生している。

[0038] [プリズムシートを使用した直下型バックライト装置の輝度分布]

[0039] 図 6に示すプリズムシート 12を、図 7に示すように、ハウジング 4の開口部 6に嵌め込んだ直下型バックライト装置 13の輝度分布を図 8に示す。図 8を参照して、直下型バックライト装置 13では、地点 LS1〜LS6で輝度比が最小となり、中間地点 P1〜P5と地点 LS1〜LS6との間の地点（たとえば、地点 LSIと中間地点 P1との間の地点）で輝度比が最大となる。このような輝度分布は、プリズムシート 12上のプリズムレンズの形状に起因する。以下、この点について説明する。

[0040] 図 9を参照して、地点 LSの冷陰極管 1からプリズムシート 12の下面に入射角 Θ aで入射される光線 7a、入射角 Θ bで入射される光線 7b、入射角 Θ cで入射される光線 7 c、入射角 0° で入射される光線 7dの各々の軌跡を検討する。各入射角は、 Θ a> Θ b > 0 cの関係を有する。

[0041] まず、中間地点 P (P1〜P5)に入射される光線 7aの軌跡について検討する。図 10 に示すように、入射角 Θ aで入射された光線 7aはプリズムシート 12の下面で屈折し、プリズムシート内を進み、プリズム表面 12a又は 12bに入射される。表面 12aに入射された光線 7aは、法線 NOから Θ al° ずれた方向に屈折して出射される。また、表面 1 2bに入射された光線 7bは、入射角が臨界角を超えるため全反射する。全反射した光線 7aは表面 12aに入射され、法線 NOに対して広角度で外部に出射される。

[0042] 要するに、中間地点 Pに入射された光線 7aは、正面方向（法線 NO)からずれた方向に出射される。したがって、中間地点 Pの輝度比は低くなる。

[0043] 同様に、図 11を参照して、地点 Rでは、プリズムシート 12の下面に入射角 Θ cで入射された光線 7cが、正面方向力ずれた方向に出射される。したがって、地点 Rの輝度比も小さくなる。

[0044] また、図 12を参照して、冷陰極管 1の配設位置に相当する地点 LS (LS1〜LS6) では、プリズムシート 12の下面に入射角 0° で入射された光線 7dが、プリズム表面 1 2a及び 12bで全反射する。つまり、この場合、光線 7dは、プリズム表面 12a及び 12b を透過しない。したがって、地点 LSの輝度比は最小となる。

[0045] 一方、図 13を参照して、地点 Qでは、プリズムシート 12に入射された光線 7bのうち、表面 12aに入射された光線力法線 NOと平行に出射される。プリズムレンズでは、レンズエッジ LEからレンズ中央 LCまで、表面 12aは同じ傾斜角である。そのため、表面 12aに入射された光線 7bは、全て法線 NOと平行に出射される。その結果、地点 Q の輝度比が最大となる。

[0046] 以上のように、プリズムシート 12では、地点 Qで光線 7bが法線 NO方向に出射されるものの、他の中間地点 P、地点 LS、地点 Rでは、光線 7a、 7c、 7dが法線 NO方向に出射されない。要するに、プリズムの表面（12a、 12b)は、その傾斜角が一定であるため、特定の入射角の光線のみ、正面に出射し、その他の光線を正面に出射できない。そのため、図 8に示すように輝度のピークが顕著に現れ、輝度分布が不均一となる。

[0047] [レンチキユラレンズシートを使用したバックライト装置の輝度分布]

[0048] 図 7に示す直下型バックライト装置 13に、プリズムシート 12の代わりに、図 14に示すように、凸面の横断面形状が円弧である複数のシリンドリカルレンズ 141を備えたレンチキユラレンズシート 14を嵌め込んだ直下型バックライト装置の輝度分布を図 15 に示す。

[0049] 図 15を参照して、レンチキユラレンズシート 14を使用した場合、プリズムシート 12と比較して、輝度分布は均一になる。しかしながら、中間地点 P1〜P5での輝度比は、地点 LS1〜LS6の輝度比よりも 20%程度低ぐ依然として輝度ムラが生じている。この輝度ムラは、以下の原理により発生して、るものと推定される。

[0050] 図 16を参照して、シリンドリカルレンズ 141の凸面 142の横断形状は、曲率が一定の円弧である。レンチキユラレンズシート 14の下面 144に入射角 Θ aで入射された光線 7aが、シリンドリカルレンズ 141の凸面 142上の地点 S100に入射されたとき、光線 7aは、法線 NOと平行に外部に出射される。このとき、地点 S100を含む境界面 BP10 0と平面 143とがなす角度 (ここでは傾斜角という）を 0 100とする。要するに、光線 7a は、傾斜角 Θ 100をなす境界面 BP100で正面に出射される。

[0051] 以上のとおり、レンチキユラレンズシート 14でも、中間地点 Pに入射される光線 7aを正面に出射できる。しかしながら、凸面 142のうち、光線 7aを正面に出射できる領域が少ない。凸面 142の横断形状は曲率が一定の円弧であるため、円弧上の任意の地点 Sを含む境界面 BPの傾斜角 Θは、レンズエッジ LEからレンズ中央 LCに向かつて、急速に小さくなる。つまり、レンズエッジ LE近傍においても、傾斜角 Θの変動が大きい。その結果、図 16に示すとおり、地点 S100からレンズ中央 LC方向に若干ずれた地点 SlOlに光線 7aが入射されたとき、傾斜角 Θ 101は傾斜角 Θ 100よりも小さくなる。そのため、光線 7aは法線 NOから所定の角度ずれて出射される。

[0052] 要するに、光線 7aは、地点 S100及びその近傍の領域でのみ正面に出射され、それ以外の領域に入射されれば、正面に出射されない。その結果、中間地点 Pでの輝度比が小さくなる。

[0053] なお、中間地点 Pでの輝度比は、冷陰極管 1の間隔 2Lが大きいほど、又は高さ H が低いほど、小さくなる。要するに、光線 7aの入射角 Θ aが大きくなるほど、中間地点

Pでの輝度比は小さくなり、輝度ムラが顕著になる。

[0054] [本発明の光学レンズシートを使用したバックライト装置の輝度分布]

[0055] 本実施の形態による光学レンズシート 3を備えた直下型バックライト装置 10は、上記レンチキユラレンズシート 14の欠点を改善したものである。

[0056] 図 3で示したとおり、シリンドリカルレンズ 31の凸面 310の横断形状において、レンズエッジ LEを含む辺 S1の傾斜角 θ 1は、以下の式（1)を満たす。

[0057] 1. 6 X arctan (L/H) > θ 1 > 1. 2 X arctan (L/H) (1)

[0058] 傾斜角 θ 1が式（1)を満たすため、中間地点 Pに入射された光線 7aを正面に出射できる。以下、この点について説明する。

[0059] 図 17を参照して、光学レンズシート 3の下面に入射角 Θ aで入射された光線 7aは、屈折角 α 2で光学レンズシート 3内に出射される。光学レンズシート 3内を進んだ光線

7aは、凸面 310の横断形状における辺 S1に入射角《3で入射され、屈折角《4で外部に出射される。

[0060] 光学レンズシート 3の屈折率を nsとしたとき、スネルの法則より以下の式（2)及び（3

)の関係が成り立つ。

[0061] sin 0 a=ns X sin a 2 (2)

[0062] ns X sin a 3 = sin a 4 (3)

[0063] ここで、光線 7aを正面に出射するには、以下の式 (4)を満たす必要がある。

[0064] « 2+ « 3= « 4= θ 1 (4)

[0065] 一般的な光学レンズシートの屈折率 nsは 1. 45〜： L 65であるため、式（2)〜式（4 )より、傾斜角 θ 1が以下の式（5)を満たせば、光線 7aは正面に出射される。 [0066] 1. 6 X Θ a> Θ 1 > 1. 2 X Θ a (5)

[0067] ここで、光線 7aは、中間地点 Pに入射される光線であるため、角度 Θ aは式（6)で示される。

[0068] Θ a=arctan(L/H) (6)

[0069] 式（5)及び (6)より、傾斜角 θ 1が式（1)を満たせば、光線 7aを正面に出射できる。

なお、傾斜角 θ 1が式（1)の範囲外となれば、光線 7aが正面力もずれた角度で出射されるため、中間地点 Pでの輝度比が低下する。具体的には、地点 LSの輝度比と中間地点 Pの輝度比との差が 10%を超える。

[0070] さらに、図 3に示すとおり、凸面 310の横断形状における各辺 Snのうち、互いに隣接する 2つの辺の傾斜角の差は、レンズ中央 LCからレンズエッジ LEに向かって徐々に小さくなる。つまり、光線 7aをコリメートする役割を果たすレンズエッジ LE近傍の辺 (たとえば、 Sl、 S2)では傾斜角 θ nがそれほど変化しない。これにより、凸面 310のうち、光線 7aを正面に出射できる領域力レンチキユラレンズシート 14のシリンドリカルレンズ 141よりも大きくなる。その結果、光線 7aを正面に出射できる割合がレンチキユラレンズシート 14よりも多くなる。

[0071] 以上の作用を踏まえて、直下型バックライト 10における光線 7a〜7dの軌跡を検討する。

[0072] 図 18〜図 21は、シリンドリカルレンズ 31の横断面形状が 8角形の場合の光線 7a〜 7dの軌跡を示す模式図である。なお、これらの図では、一例として、シリンドリカルレンズ 31の横断面形状を 8角形としたが、横断面形状を 8角形と異なる他の多角形とした場合でも、同様の結果が得られる。

[0073] 図 18を参照して、光学レンズシート 3に入射された光線 7aのうち、傾斜角 0 1の辺 S 1に相当する表面に入射された光線力正面に出射される。つまり、光線 7aの一部が正面に出射される。図 19を参照して、光学レンズシート 3に入射された光線 7bのうち、辺 S2に相当する表面に入射された光線力正面に出射される。したがって、光線 7 bの一部が正面にコリメートされる。同様に、図 20及び図 21を参照して、光線 7cのうち辺 S3に相当する表面に入射された光線が正面に出射され、光線 7dのうち辺 S4に相当する表面に入射された光線が正面に出射される。 [0074] 以上より、光学レンズシート 3を使用した場合、各光線 7a〜7dの一部がそれぞれ正面に出射される。光学レンズシート 3への入射角が大きい光線ほど、正面に出射しにくいが、光学レンズシート 3のシリンドリカルレンズ 31では、光線 7aを正面に出射できる傾斜角 θ 1をレンズエッジ LEに有し、かつ、レンズエッジ LE近傍の辺では傾斜角がそれほど変化しないように設定されている。これにより、正面に出射できる光線 7a の割合を増カロさせることができ、中間地点 Pの輝度比を、他の地点の輝度比と同程度になるまで高めることができる。

[0075] 直下型バックライト装置 10の輝度分布を図 22に示す。図 22は、光学レンズシート 3 の一例として、レンズエッジ LEからレンズ中央 LCまでの凸面 310の横断形状のうち、レンズ頂点 LCからレンズエッジ LEまでの部分力つの辺（S1〜S4)で構成されたシリンドリカルレンズ 31を備えたものを使用した場合の輝度分布である。なお、輝度分布の調査に用いた光学レンズシートのシリンドリカルレンズにおいて、辺 S1の傾斜角 θ 1は 60。、辺 S2の傾斜角 Θ 2は 50。、辺 S3の傾斜各 Θ 3は 30。、辺 S4の傾斜角 Θ 4は 5° であり、式 (B)を満たした。また、線光源間距離 2Lは 36mmであり、高さ Hは 18mmであったため、式（1)を満たした。

[0076] 図 22を参照して、レンチキユラレンズシート 14を用いた直下型バックライト装置と比較して、輝度分布がより均一化されており、輝度比の最大値と最小値との差が 10% 未満となっている。

[0077] [光学レンズシートの他の形態]

[0078] 図 23に図 3に示す光学レンズシート 3と異なる他の構成の光学レンズシート 40を示す。図 23を参照して、光学レンズシート 40は、基材部 42と、基材部 42上に形成される複数のシリンドリカルレンズ 41とを含む。基材部 42は、光透過性を有する。基材部 42は、シート状であってもよぐフィルム状であってもよい。また、板状であってもよい。複数のシリンドリカルレンズ 41は、冷陰極管 1の並設方向と同じ方向に並設される。

[0079] シリンドリカルレンズ 41の凸面 410の横断形状は弓状の曲線である。以下の式（7) で定義される曲率 CUは、レンズ中央 LCからレンズエッジ LEに向力つて徐々に小さくなる。

[0080] CU= l/Rc (7) [0081] ここで、 Rcは凸面 410の横断形状である曲線上の任意の点 Aにおける曲率半径である。

[0082] このことは、以下の事項と同義である。図 24を参照して、レンズエッジ LEとレンズ中央 LCとの間の曲線 410aを、シリンドリカルレンズ 41の平面 411の横断形状（つまり直線) 41 laと平行な方向に等分割する。各分点 Al〜Anにおける凸面と、平面 411 と平行な面とがなす角度を θ 1〜 θ nとしたとき、角度 θ 1〜 θ nは、上述の式 (B)を満たす。要するに、図 3の凸面 310の横断形状における辺 Snの数を無限大とした場合、図 23に示す凸面 410となる。

[0083] さらに、上述の角度 Θ 1、つまり、レンズエッジ LEにおける凸面 410と平面 411とがなす角度は、式 (1)を満たす。

[0084] 以上の構成により、光学レンズシート 40は、光学レンズシート 3と同じ効果を奏する。すなわち、中間地点 Pに入射される光線 7aを正面に出射できる角度 θ 1を有し、かつ、凸面 410では、レンズ中央 LCからレンズエッジ LEに向かって曲率が徐々に小さくなる。換言すれば、レンズエッジ LE近傍の角度 θ nの変化はそれほど大きくなぐレンズ中央 LCに向力うにつれ、角度 0 nの変化も大きくなる。このため、レンチキュラレンズシートと比較して、光線 7aを正面に出射できる領域を大きくすることができ、中間地点 Pの輝度比を、他の地点の輝度比と同程度になるまで高めることができる。

[0085] [製造方法]

[0086] 図 3に示す光学レンズシート 3の製造方法について説明する。

[0087] 初めに、光学レンズシート 3を用いる直下型バックライト装置 10に並設される冷陰極管 1の間隔 2Lと、冷陰極管 1の中心軸 C力光学レンズシート 3の下面までの高さ H を決定する。

[0088] 間隔 2L及び高さ Hを決定した後、決定された間隔 2L、高さ H及び式（1)に基づ、て、傾斜角 Θ 1を決定する。

[0089] 傾斜角 θ 1を決定した後、決定された傾斜角 θ 1に基づいて、シリンドリカルレンズ

31の凸面 310の横断形状において、互いに隣接する 2つの辺 Sn、 Sn— 1の傾斜角 θ η, θ (η—1)の差が、レンズ中央 LCからレンズエッジ LEに向かって徐々に小さくなるように、シリンドリカルレンズ 31のレンズ形状を決定する。 [0090] レンズ形状を決定後、シリンドリカルレンズ 31の横断面形状と同じ横断面形状の溝を有するロール版を作製する。作製されたロール版を用いて、複数のシリンドリカルレンズ 31を備えた光学レンズシート 3を製造する。

[0091] 上述の製造方法では、ロール版を用いて製造するとしたが、レンズ形状を決定した後、ロール版を用いず、他の方法により光学レンズシート 3を製造してもよい。たとえば、板状の光学レンズシート 3を製造する場合、シリンドリカルレンズ 31に対応する複数の溝を有する平版 (平らな金型)を用いてもよい。この場合、平版の溝を熱可塑性榭脂ゃ電離放射線硬化榭脂等で満たし、その上に基材部 32となる基板を敷設する。熱可塑性榭脂又は電離放射線硬化樹脂が硬化してシリンドリカルレンズ 31になり、光学レンズシート 3が製造される。なお、電離放射線硬化樹脂とは、紫外線や電子線等の電離放射線により硬化する榭脂である。

[0092] 図 23に示した光学レンズシート 40も、光学レンズシート 3と同様の方法により製造できる。すなわち、間隔 2L及び高さ Hを決定し、決定された間隔 2L、高さ H及び式（ 1)に角度 θ 1を決定する。角度 θ 1を決定後、シリンドリカルレンズ 41の凸面 410の横断形状（曲線）の曲率力レンズ中央 LCからレンズエッジ LEに向かって徐々に小さくなるように、シリンドリカルレンズ 41のレンズ形状を決定する。

[0093] 以上の製造方法により、上述の光学レンズシート 3及び 40を製造できる。

[0094] なお、一般的に、中間地点 Pに入射される光線 7aの入射角 0 aが 15° 〜50° となるように、間隔 2L及び高さ Hが設定される力本実施の形態による光学レンズシートでは、入射角 Θ aが上述の範囲を超えるものであっても、上述の効果を得ることができる。

[0095] 冷陰極管 1の間隔 2Lは、好ましくは、 10 μ m〜500 μ mである。 10 μ m未満の場合、シリンドリカルレンズの形成が困難となり、 500 mを超えれば、輝度分布の均一化の効果が低減する。ただし、上記範囲外であっても、本発明の効果をある程度得ることができる。

[0096] 本実施の形態では、図 1及び図 2において、複数の冷陰極管 1は、ハウジング 4の背面手前に上下方向（図 1中 y方向）に並設されるとしたが、冷陰極管 1を左右方向（図 1中 X方向）に並設してもよい。 [0097] また、本実施の形態における光学レンズシート 3上のシリンドリカルレンズ 31は、そのレンズエッジ LEが隣接する他のシリンドリカルレンズ 13のレンズエッジ LEと接していてもよいし、レンズエッジ LE同士が接触せず、所定の間隔を有していても良い。光学レンズシート 40についても同様である。

[0098] 以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなぐその趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

Claims

請求の範囲 [1] 互いに並設された複数の線光源と、前記複数の線光源と所定距離離れて配設される基材部と、前記基材部上に形成され前記複数の線光源の並設方向に並設された複数のシリンドリカルレンズとを含む光学レンズシートとを備え、前記シリンドリカルレンズの横断面形状は多角形であり、前記横断面形状にぉ、て、互いに隣接する辺の各々が前記シリンドリカルレンズのレンズエッジ同士を結ぶ仮想線分となす傾斜角の差は、レンズ中央力レンズエッジに向かって徐々に小さくなり、前記互いに並設された 2つの線光源の間隔は 2Lであり、前記線光源の中心軸から前記光学レンズシートの下面までの高さは Hであり、前記横断面形状のうち、レンズエッジを含む辺の傾斜角 Θ 1は、式（1)を満たすことを特徴とする直下型バックライト装置。

1. 6 X arctan (L/H) > Θ 1 > 1. 2 X arctan (L/H) ( 1 )

[2] 互いに並設された複数の線光源と、

前記複数の線光源と所定距離離れて配設される基材部と、前記基材部上に形成され前記複数の線光源の並設方向に並設された複数のシリンドリカルレンズとを含む光学レンズシートとを備え、

前記シリンドリカルレンズの凸面の横断形状は曲線であり、前記曲線の曲率は、レンズ中央からレンズエッジに向かって徐々に小さくなり、

前記互いに並設された 2つの線光源の間隔は 2Lであり、前記線光源の中心軸から前記光学レンズシートの下面までの高さは Hであり、

前記シリンドリカルレンズのレンズエッジにぉ、て、前記シリンドリカルレンズの平面と前記凸面とがなす角度 Θ 1は、式（1)を満たすことを特徴とする直下型バックライト装置。

1. 6 X arctan (L/H) > Θ 1 > 1. 2 X arctan (L/H) ( 1 )

[3] 請求項 1又は請求項 2に記載の直下型バックライト装置であって、

前記基材部は、光透過性を有し、板状であることを特徴とする直下型バックライト装置。

[4] 互いに並設された複数の線光源を有する直下型バックライト装置に用いられる光学レンズシートであって、

前記複数の線光源と所定距離離れて配設される基材部と、

前記基材部上に形成され、前記複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設された複数のシリンドリカルレンズとを備え、

前記シリンドリカルレンズの横断面形状は、多角形であり、前記横断面形状において、互いに隣接する辺の各々が前記シリンドリカルレンズのレンズエッジ同士を結ぶ仮想線分となす傾斜角の差は、レンズ中央力レンズエッジに向かって徐々〖こ小さくなり、

前記横断面形状のうち、レンズエッジを含む辺の傾斜角 Θ 1は、式（1)を満たすことを特徴とする光学レンズシート。

1. 6 X arctan (L/H) > Θ 1 > 1. 2 X arctan (L/H) ( 1 )

[5] 互いに並設された複数の線光源を有する直下型バックライト装置に用いられる光学レンズシートであって、

前記複数の線光源と所定距離離れて配設される基材部と、

前記基材部上に形成され前記複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設された複数のシリンドリカルレンズとを備え、

前記シリンドリカルレンズのレンズエッジにぉ、て、前記シリンドリカルレンズの平面と前記凸面とがなす角度 Θ 1は、式（1)を満たすことを特徴とする光学レンズシート。

1. 6 X arctan (L/H) > Θ 1 > 1. 2 X arctan (L/H) ( 1 )

[6] 請求項 4又は請求項 5に記載の光学レンズシートであって、前記基材部は、光透過性を有し、板状であることを特徴とする光学レンズシート。