WO2008018288A1

WO2008018288A1 - Backlight device, display device, and optical member

Info

Publication number: WO2008018288A1
Application number: PCT/JP2007/064442
Authority: WO
Inventors: Yukinori Yamada; Motoshi Uehara; Nobuyasu Ishihara
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2009-02-10
Also published as: TW200817792A

Description

明細書

バックライト装置、表示装置及び光学部材

技術分野

[0001] 本発明は、バックライト装置、表示装置及び光学部材に関し、さらに詳しくは、液晶ディスプレイに代表される表示装置に用いられるバックライト装置、バックライト装置を備えた表示装置及びバックライト装置に用いられる光学部材に関する。

背景技術

[0002] 液晶ディスプレイに代表される表示装置は、高い正面輝度を求められる。そのため、表示装置を構成するバックライト装置には、正面輝度を向上するための光学部材が敷設される。特許第 3262230号に開示されるように、一般的には、光学部材としてプリズムシートが使用される。

[0003] 近年、さらなる正面輝度の向上が求められ、種々の光学部材を備えたバックライト装置が提示されている。特開 2004— 311263号公報は、図 14に示すように、マイク口レンズアレイシート 100とプリズムシート 200とを備えたバックライト装置用の光学部材を開示している。以下、この光学部材を先行光学部材 300という。特許文献 2では、プリズムシート 200をマイクロレンズアレイシート 100上に重ねることで、より高い集光効果が得られ、その結果、正面輝度を格段に向上できるとしている。

[0004] しかしながら、本願発明者らによる調査の結果、先行光学部材 300は以下の 3つの問題を有することがわかった。

[0005] 第 1に、先行光学部材 300では、幅の狭い輝度角度分布が発生する。プリズムシート上の複数のプリズム 201の並設方向が表示装置の表示画面の上下方向となるように、先行光学部材 300が敷設された場合、上下方向の輝度角度分布の幅が非常に狭くなる。つまり、上下方向の視野角（以下、上下視野角という）が狭くなる。図 15は、本願発明者らにより得られた、先行光学部材 300の上下方向及び左右方向の輝度角度分布である。図中の横軸は視野角を示す。視野角は、光学部材の法線方向（つまり、正面）を Odegとし、上下方向については、 Odegから上方向への傾き角をプラス (+ )とし、下方向への傾き角をマイナス（―）とした。同様に、左右方向については、 0 degから右方向への傾き角をプラス（+ )とし、左方向への傾き角を（―）とした。図中の縦軸は、輝度を示す。ここでいう輝度は、光学部材を敷設せず、拡散板のみを開口部に敷設したバックライト装置の正面輝度（視野角 Odegの輝度）を基準（1. 0)とした相対輝度（単位は a. u. )である。

[0006] 図 15を参照して、表示画面の正面輝度、つまり、視野角 Odegにおける輝度は約 2 . 3a. u.であり、プリズムシート 1枚の正面輝度（1. 55a. u. )よりも高い。しかしながら、上下方向の輝度角度分布（図中実線）の幅は狭くなる。具体的には、輝度が正面輝度の 1/2以上となる視野角範囲（以下、 1/2視野角範囲という）が ± 35degの範囲よりも狭く、— 30〜 + 30degの範囲である。上下方向及び左右方向の輝度角度分布は、ある程度の幅を有する方が好ましい。表示装置のユーザが、表示画面を上下斜め方向又は左右斜め方向から見ることもあるからである。したがって、 2軸方向（上下方向及び左右方向）のいずれの輝度角度分布も、ある程度の広がりを有する方が好ましい。具体的には、 2軸方向の輝度角度分布において、 1/2視野角範囲が ± 3 5degの範囲よりも大き!/、方が好まし!/、。

[0007] 第 2に、先行光学部材 300で得られた左右方向の輝度角度分布（図中点線）は、正面輝度をピークとして視野角の広がりとともに徐々に輝度が低下する自然な分布とはならず、視野角が P1 (約— 50deg)及び P2 (約 + 50deg)よりも大きくなると、輝度が極端に低下する。このような輝度角度分布の傾きの極端な変化は、表示画面を見るユーザに違和感を与える。

[0008] 第 3に、先行光学部材 300で得られた上下方向の輝度は、視野角が大きくなるにしたがい徐々に低下する力 ± 50degを超えると再び上昇する。つまり、上下方向の輝度角度分布はサイドローブ S 1及び S2を有する。このようなサイドローブ S 1及び S2も表示画面を見るユーザに違和感を与える。

発明の開示

[0009] 本発明の目的は、高い正面輝度を有し、かつ、 2軸方向の輝度角度分布がある程度の広がりを有するバックライト装置を提供することである。より具体的には、正面輝度力プリズムシート 1枚のバックライト装置の正面輝度よりも高ぐかつ、 2軸方向の輝度角度分布の各々において、 1/2視野角範囲が ± 35degの範囲よりも大きいバックライト装置を提供することである。

[0010] 本発明によるバックライト装置は、面光源と、マイクロレンズアレイシートと、レンチキユラレンズシートとを備える。マイクロレンズアレイシートは、面光源と対向する平面と、平面と反対側であって複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ面とを有する。レンチキユラレンズシートは、マイクロレンズ面と対向する平面と、平面と反対側であつて互いに並設された複数のシリンドリカルレンズが形成されたシリンドリカルレンズ面とを有する。

[0011] 本発明によるバックライト装置は、マイクロレンズアレイシート上にレンチキユラレンズシートを敷設する。マイクロレンズアレイで集光された光がレンチキユラレンズシートでさらに集光されるため、正面輝度は、プリズムシート 1枚のバックライト装置の正面輝度よりも高くなる。さらに、マイクロレンズアレイシート上にレンチキユラレンズシートを敷設した場合、シリンドリカルレンズの並設方向の輝度角度分布が極端に狭くなるのを抑制できる。そのため、 2軸方向（シリンドリカルレンズの長手方向及び並設方向）の輝度角度分布は、いずれも 1/2視野角範囲が ± 35degの範囲よりも大きい。好ましくは、 2軸方向のうちの一方は、 1/2視野角範囲が ± 50degの範囲よりも大きい。さらに、サイドローブを低減でき、かつ、輝度角度分布の傾きの極端な変化を抑制できる。

[0012] 好ましくは、マイクロレンズアレイシート及びレンチキユラレンズシートは、長方形であり、複数のシリンドリカルレンズは、レンチキユラレンズシートの短辺方向に並設され

[0013] この場合、シリンドリカルレンズの並設方向の集光効果は、長手方向の集光効果よりも大きい。そのため、長辺方向の輝度角度分布は、短辺方向の輝度角度分布よりも広い。

[0014] 通常、表示装置の表示画面は、横方向（左右方向）に長!/、長方形である。そのため、本発明によるバックライトをそのような表示装置に適用すれば、左右方向の輝度角度分布を上下方向の輝度角度分布よりも広げることができる。

[0015] 本発明による表示装置は、面光源と、マイクロレンズアレイシートと、レンチキュラレンズシートと表示パネルとを備える。表示パネルは、レンチキユラレンズシートのシリンドリカルレンズ面上に敷設され、行列状に配列された複数の画素を有する。

[0016] 好ましくは、複数のシリンドリカルレンズの配列ピッチ Pcと、複数の画素のうちシリンドリカルレンズの並設方向と同じ方向に配列された画素の配列ピッチ Ppとは式（1)を満たす。

[0017] Pc≤Pp/5 (1)

[0018] この場合、表示パネルの画素と、バックライト装置との間でモアレ縞が発生するのを抑制できる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本発明の実施の形態による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中の泉分 II IIでの断面図である。

[図 3]図 2に示した光学部材の斜視図である。

[図 4]図 3に示した光学部材を構成するマイクロレンズアレイシートの断面図である。

[図 5]図 3に示した光学部材を構成するレンチキユラレンズシートの断面図である。

[図 6]プリズムシート単体の輝度角度分布図である。

[図 7]レンチキユラレンズシート単体の輝度角度分布図である。

[図 8]実施例 1の光学部材の輝度角度分布図である。

[図 9]実施例 2の光学部材の輝度角度分布図である。

[図 10]実施例 3の光学部材の輝度角度分布図である。

[図 11]実施例 4の光学部材の輝度角度分布図である。

[図 12]プリズムシートの断面図である。

[図 13]比較例であるマイクロレンズアレイシート単体の輝度角度分布図である。

[図 14]先行技術文献で開示された光学部材の斜視図である。

[図 15]図 14に示した光学部材の輝度角度分布図である。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 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。なお、輝度角度分布図において、実線の曲線は上下方向の輝度角度分布を示し、点線の曲線は左右方向の輝度角度分布を示す。

[0021] [表示装置]

[0022] 図 1及び図 2を参照して、表示装置 1は、バックライト装置 10と、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。液晶パネル 20は、行列状に配列された複数の画素を備える。表示装置 1の表示画面は、左右方向（図中 X方向）に長辺を有し、上下方向（図中 y方向）に短辺を有する長方形となって!/、る。

[0023] [バックライト装置]

[0024] ノックライト装置 10はいわゆる直下型であり、拡散光を出射する面光源 11と、面光源 11上に敷設されたシート状の光学部材 15とを備える。

[0025] 面光源 11は、ハウジング 12と、複数の冷陰極管 13と、光拡散板 14とを備える。ノ、ウジング 12は、正面に開口部 120を有する筐体であり、内部に冷陰極管 13を収納する。ハウジング 12の内側表面は、反射フィルム 121で覆われている。反射フィルム 12 1は、冷陰極管 13から出射された光を乱反射し、乱反射された光を開口部 120に導く。反射フィルム 121は、たとえば東レ製ルミラー（登録商標） E60Lや E60Vであり、拡散反射率が 95%以上であるものが好まし!/、。

[0026] 複数の冷陰極管 13は、ハウジング 12の背面手前に上下方向（図 1中 y方向）に並設される。冷陰極管 13は左右方向（図 1中 X方向）に伸びた線光源であり、たとえば蛍光管である。なお、冷陰極管 13に代えて、 LED (Light Emitting Device)等の複数の点光源がハウジング 12内に収納されてもよい。また、線光源と点光源とが収納されてもよい。

[0027] 光拡散板 14は、開口部 120に嵌め込まれ、ハウジング 12の背面と並行に配設される。光拡散板 14が開口部 120に嵌め込まれると、ハウジング 12の内部は密閉される。そのため、冷陰極管 13から出射された光が光拡散板 14以外の箇所からハウジング 12外へ漏れるのを防止でき、光の利用効率を向上できる。

[0028] 光拡散板 14は、冷陰極管 13からの光及び反射フィルム 121で反射された光をほぼ均一に拡散して正面に出射する。光拡散板 14は、透明な基材と、基材内に分散された複数の粒子とで構成される。基材内に分散される粒子は、可視光領域の波長の光に対する屈折率が基材と異なる。そのため、光拡散板 14は入射した光を拡散し、拡散された光が光拡散板 14を透過する。光拡散板 14の基材は、たとえば、ガラスや、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、脂環式ポリオレフイン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビュル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン酸系樹脂、トリァセチルセルロース系樹脂等の樹脂からなる。光拡散板 14はまた、光学部材 15を支持する。

[0029] [光学部材]

[0030] 図 3〜図 5を参照して、光学部材 15は、マイクロレンズアレイシート 51と、マイクロレンズアレイシート 51上に敷設されたレンチキユラレンズシート 52とを備える。

[0031] マイクロレンズアレイシート 51はシート状又はフィルム状であり、 2つの面（平面 511 及びマイクロレンズ面 512)を有する。平面 511は面光源 11に対向する。平面 511と反対側のマイクロレンズ面 512は、 2次元に配列された複数のマイクロレンズ 513が形成されてレ、る。各マイクロレンズ 513は!/、わゆる平凸レンズである。

[0032] マイクロレンズアレイシート 51は、基材部 500と、基材部 500上に形成され複数のマイクロレンズ 513を備えるレンズ部 501とで構成される。シート状の基材部 500は、可視光に対して透明であり、たとえば、ガラスやポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、脂環式ポリオレフイン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビュル系樹脂、ポリ酢酸ビュル系樹脂、ポリエーテルスルホン酸系樹脂、トリァセチルセルロース系樹脂等の樹脂からなる。レンズ部 501も可視光に対して透明であり、紫外線により硬化される紫外線硬化樹脂からなる。紫外線以外の他の電離放射線により硬化する樹脂を用いてもょレ、。

[0033] レンチキユラレンズシート 52はシート状又はフィルム状であり、 2つの面（平面 521及びシリンドリカルレンズ面 522)を有する。平面 521はマイクロレンズ面 512と対向する。平面 521と反対側のシリンドリカルレンズ面 522は、互いに並設された複数のシリンドリカルレンズ 523が形成されて!/、る。

[0034] レンチキユラレンズシート 52は、基材部 503と、基材 503上に形成され、複数のシリンドリカルレンズを備えるレンズ部 504とで構成される。基材部 503は基材部 500と同様の上述の樹脂で構成され、レンズ部 504は紫外線硬化樹脂又は紫外線以外の他の電離放射線により硬化する樹脂で構成される。 [0035] [製造方法]

[0036] マイクロレンズアレイシート 51及びレンチキユラレンズシート 52は、通常の製造方法により製造すること力 Sできる。マイクロレンズアレイシート 51を製造する工程の一例は以下のとおりである。マイクロレンズ 513に対応した複数の凹部を表面に有するローノレ版を準備する。ダイコータにより紫外線硬化樹脂をロール版上に塗布する。塗布後、シート状の基材部 500をロール版に押し当てながら、紫外線を照射してレンズ部 50 1を基材部 500に転写する。以上の工程により、マイクロレンズアレイシート 51を製造できる。レンチキユラレンズシート 52もマイクロレンズアレイシート 51と同様の製造方法で製造できる。このとき、シリンドリカルレンズ 523と同じ横断形状となる複数の溝を表面に有するロール版を用いる。

[0037] なお、上述の製造方法では、紫外線硬化樹脂をロール版上に塗布したが、紫外線硬化樹脂を基材部 500上に塗布してもよい。この場合、基材部 500上に塗布された紫外線硬化樹脂にロール版を押し当てながら、紫外線を照射することにより、マイクロレンズアレイシート 51及びレンチキユラレンズシート 52を製造できる。また、紫外線硬化樹脂をロール版上と基材部 500上とに塗布してもよい。

[0038] [作用]

[0039] 光学部材 15を備えたバックライト装置 10は、面光源 11から出射された拡散光を集光し、正面輝度を向上する。ノックライト装置 10はさらに、輝度角度分布の幅を広く維持する。バックライト装置 10はさらに、輝度角度分布において、傾きの極端な変化を抑制し、サイドローブの発生を抑制する。以下、これらの特徴について説明する。

[0040] 一般的に、集光機能を有する 2枚のレンズシートを積層して得られる輝度角度分布の幅は、集光機能を有する 1枚のレンズシートで得られる輝度角度分布の幅よりも狭くなる。たとえば、上下方向に並設されたプリズムレンズを有するプリズムシート単体の輝度角度分布は図 6に示すとおりである。一方、上下方向に並設されたプリズムレンズを有する先行光学部材 300の輝度角度分布は図 15に示す通りである。両者を比較すれば、先行光学部材 300の上下方向の輝度角度分布の幅がプリズムシート単体の上下方向の輝度角度分布の幅よりも狭くなつていることが分かる。

[0041] これに対し、バックライト装置 10に備えられた光学部材 15は、マイクロレンズアレイシート 51上にレンチキユラレンズシート 52を敷設して、正面輝度を高めているにもかかわらず、上下方向の輝度角度分布幅の減少を抑制できる。以下、この点について説明する。

[0042] 図 7は上下方向（図 1中の y方向）に並設された複数のシリンドリカルレンズ 523を有するレンチキユラレンズシート 52単体の輝度角度分布である。また、図 8は上下方向に並設された複数のシリンドリカルレンズ 523を有する光学部材 15の輝度角度分布である。

[0043] 図 7を参照して、レンチキユラレンズシート 52単体の上下方向（y方向）の輝度角度分布の幅は広い。具体的には、 1/2視野角範囲が ± 41degの範囲であり、 ± 35de gの範囲よりも大きい。ここで、 1/2視野角範囲は、以下の方法で求める。上下方向の輝度角度分布における視野角 Odegの輝度と、左右方向の輝度角度分布における視野角 Odegの輝度との平均を、光学部材の正面輝度（a. u. )とする。図 7では、正面輝度は 1 · 54a. u.である。求められた正面輝度の 1/2以上の輝度を示す視野角範囲を 1/2視野角範囲とする。図 7では、輝度が 0· 77a. u.以上の視野角範囲が 1 /2視野角範囲となる。

[0044] 一方、図 8に示す光学部材 15の上下方向の輝度角度分布の幅は、図 7のレンチキユラレンズシート 52単体での上下方向の輝度角度分布幅に対して大幅に狭くなることはない。つまり、マイクロレンズアレイシート 51上にレンチキユラレンズシート 52を敷設した場合、上下方向の輝度角度分布の幅の減少は大幅に抑制される。そのため、光学部材 15は、高い正面輝度を有し、かつ、上下方向の輝度角度分布を広く維持できる。具体的には、 1/2視野角範囲を ± 35degの範囲よりも大きくできる。図 8では、上下方向の 1/2視野角範囲は ± 37degである。図 8では、正面輝度が 1. 9a. u .であるため、 0. 95a. u.以上の輝度を示す視野角範囲を 1/2視野角範囲とする。

[0045] なお、光学部材 15の左右方向の輝度角度分布は、レンチキユラレンズシート 52単体の左右方向の輝度角度分布よりも狭くなる。したがって、光学部材 15では、左右方向の輝度角度分布幅の減少が、正面輝度の向上に寄与していると考えられる。光学部材 15の左右方向の輝度角度分布はレンチキユラレンズシート 52単体の輝度角度分布よりも狭くなるものの、 1/2視野角範囲は ± 50degよりも大きい。図 8では、左右方向の視野角度分布は、 ± 51degである。したがって、光学部材 15は、 2軸方向（上下方向及び左右方向）の輝度角度分布の幅を広く維持できる。

[0046] また、図 8に示す左右方向の輝度角度分布では、視野角が大きくなるにつれて輝度がなめらかに低下しており、図 15に示した先行光学部材 300の左右方向の輝度角度分布のように、輝度の傾きが極端に変化する点 P1及び P2が発生しない。したがつて、左右方向から画面を見るユーザに違和感を与えるのを防止できる。

[0047] また、図 8に示す上下方向の輝度角度分布では、サイドローブの発生が抑制されている。つまり、光学部材 15は、サイドローブの発生を抑制できる。

[0048] 光学部材 15はさらに、図 8に示すように、左右方向の輝度角度分布が上下方向の輝度角度分布よりも広くなる。液晶ディスプレイでは、左右方向の輝度角度分布が上下方向の輝度角度分布よりも広い方が好ましい。なぜなら、表示装置のユーザは、上下方向よりも左右方向にぉレ、て、より大き!/、視野角で見る機会が多レ、からである。光学部材 15は、マイクロレンズアレイシート 51上にレンチキユラレンズシート 52を敷設し、かつ、シリンドリカルレンズ 523を上下方向（図 1中の y方向）に並設する。そのため、左右方向の輝度角度分布を上下方向の輝度角度分布よりも広くすることができる。なお、マイクロレンズアレイシート 51上にレンチキユラレンズシート 52を敷設する代わりに、マイクロレンズアレイシート 51をレンチキユラレンズシート 52上に敷設した場合、正面輝度は向上するものの、上下方向及び左右方向の輝度角度分布の幅は、ともに狭まり、かつ、互いに同程度の幅になる。

[0049] 表示装置 1の表示画面は横方向に長いため、光学部材 15は長方形状である。つまり、マイクロレンズアレイシート 51及びレンチキユラレンズシート 52は、互いに同程度の寸法の長方形であり、シリンドリカルレンズ 523は短辺方向に並設される。これにより、長辺方向（左右方向）の輝度角度分布が、短辺方向（上下方向）の輝度角度分布よりも広くなる。なお、ここでいう長方形状とは、厳密な長方形でなくてもよぐ長辺及び短辺を有する矩形状であればよい。また、表示画面が長方形でない場合、マイクロレンズアレイシート 51及びレンチキユラレンズシート 52も長方形でなくてもよぐ表示画面に対応した形状であればよい。

[0050] マイクロレンズ 513の凸面は球面であるのが好ましい。凸面が球面であれば、面光源 11からの拡散光を等方に集光できるからである。より好ましくは、マイクロレンズ 51 3の凸面の曲率半径 R は10〜50 111、凸面の頂点からレンズ平面（凸面レンズの

513

エッジを含む面） 514までのマイクロレンズの高さ H は 5〜50 μ mである。好ましく

513

は、マイクロレンズ面 512においてマイクロレンズ 513が形成されていない領域（以下、平坦部という）のマイクロレンズ面 512全体に対する比率（以下、平坦部比率という）は 10〜60%、マイクロレンズアレイシート 51の高さ H は、 100〜300〃 111である。な

51

お、平坦部比率は、マイクロレンズ面 512を真上から見た場合のマイクロレンズ面 51 2の面積（つまり、平面 511と同じ面積）で平坦部の総面積を除した値（％)である。マイク口レンズアレイシート 51は、その平坦部比率が小さい方が好ましい。平坦部は集光に寄与しないからである。マイクロレンズを六方最密配列とすれば、平坦部比率を /J、さくできる。

[0051] シリンドリカルレンズ 523の横断面形状は円弧又は楕円弧が好ましい。また、隣り合ぅシリンドリカルレンズ 523は互いに接触しているのが好ましい。つまり、隣り合うシリンドリカルレンズ 523の間に隙間がない方がよい。隙間部分は集光に寄与しないからである。本実施の形態のように、面光源 11が上下方向に並設された複数の線光源 (冷陰極管 13)で構成される場合、面光源 11自体の正面輝度において、上下方向に輝度ムラが生じやすい。上下方向に並設されたシリンドリカルレンズは、上下方向の集光性が高い。そのため、シリンドリカルレンズの並設方向を面光源を構成する複数の線光源の並設方向と同じとし、かつ、隣り合うシリンドリカルレンズを互いに接触させておけば、線光源の並設方向で生じ得る輝度ムラを解消できる。

[0052] 隣り合うシリンドリカルレンズ同士を隙間なく接触させるには、シリンドリカルレンズ 5 23のエッジを含む面（レンズ平面）と凸面とがなす角度（以下、接触角という） Θ cは鋭角であるのが好ましい。 6 cを鋭角にする場合、レンズ頂点が長軸の端点となる楕円弧を横断形状とするシリンドリカルレンズは、円弧のシリンドリカルレンズよりも高い集光効果を有する。そのため、より好ましくは、シリンドリカルレンズ 523の横断面形状は、長軸の端点がレンズ頂点となる楕円弧である。

[0053] 楕円弧は、その短軸径が10〜130 111、長軸径が 20〜400 mであり、レンズ頂点からレンズ平面までの高さ H 力〜80 111であるのが好ましい。隣り合うシリンドリカルレンズの頂点間距離（以下、酉己歹 IJピッチという） Pcは 10〜； 100 111、レンチキュラレンズシートの高さ H は 100〜350〃111であるのが好ましい。

52

[0054] 上述のとおり、液晶パネル 20には複数の画素が行列状に配列される。上下方向（y 方向）に配列された画素のうち、ある画素の中心と隣り合う当該他の画素の中心との間の距離を画素配列ピッチ Ρρ ( μ m)としたとき、画素配列ピッチ Pp及びシリンドリカルレンズの配列ピッチ Pcが式（1)を満たせば、モアレ縞の発生を抑制できる。

[0055] Pc≤Pp/5 (1)

実施例

[0056] [実施例 1]

[0057] 図 3〜図 5に示す形状の本実施例による光学部材と、図 14に示す形状の先行光学部材とを製造し、それぞれの輝度角度分布を調査した。

[0058] 本実施例による光学部材を構成するマイクロレンズアレイシートを以下の方法で製造した。マイクロレンズに対応した複数の凹部が六方細密状に配列された表面を有するロール版を準備した。また、厚さ 188 mのポリエチレンテレフタラート（PET)フイルムを基材として準備した。ダイコータを用いてロール版上に紫外線硬化樹脂を塗布した。続いて、 PETフィルムを長手方向に搬送しながらロール版を押し当て、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化し、マイクロレンズアレイシートとした。

[0059] また、本実施例による光学部材を構成するレンチキユラレンズシートを、マイクロレンズアレイシートと同様の方法により製造した。具体的には、各々の横断形状が楕円弧であり、かつ、各々が周方向に延び、互いに軸方向に並設された複数の溝を有するロール版を準備し、準備されたロール版上に紫外線硬化樹脂を塗布した。続いて、厚さ 188 mの PETフィルムにロール版を押し当て、紫外線硬化樹脂を照射して紫外線硬化樹脂を硬化し、レンチキユラレンズシートとした。

[0060] 製造されたマイクロレンズアレイシートの形状寸法は以下のとおりであった。各マイクロレンズのレンズ平面の半径は 15〃 mであり、高さは 15〃 mであった。また、凸面の曲率半径は 15〃 mであった。マイクロレンズのエッジから隣り合う当該他のマイクロレンズのエッジまでの最短距離 (以下、平坦部最短距離という）は 7. 8 111であり、平坦部比率は 43%であった。マイクロレンズアレイシートの高さは 210〃 mであった。また、製造されたレンチキユラレンズの形状寸法は以下のとおりであった。各シリンドリカルレンズの横断形状は、長軸の端点をレンズ頂点とする楕円弧であり、長軸径が 10 0〃 m、短車由径カ 58. 8〃 m、高さ力 23. 7 μ mであった。接角虫角 Θ cは 70degであり、配列ピッチ Pcは 50 a mであった。レンチキユラレンズシートの高さは 220 μ mであつた。

[0061] 先行光学部材は、上述の本実施例の光学部材と同様の方法で製造した。マイクロレンズアレイシートの寸法形状は本実施例の光学部材を構成するマイクロレンズァレィシートと同じであった。また、プリズムシートの形状寸法は以下のとおりであった。各プリズムの頂角は 90degであり、高さは 25 111であった。隣り合うプリズムは互いに接触していた。プリズムシートの高さは 220 μ mであった。

[0062] 作製された本実施例の光学部材を用いて輝度角度分布を調査した。冷陰極管を収納し、内面に反射フィルムが敷設され、開口部に光拡散板が嵌着されたハウジングに光学部材を敷設した。このとき、シリンドリカルレンズの並設方向は上下方向とした。

[0063] ハウジングに本実施例の光学部材を敷設後、輝度角度分布を調査した。視野角は、光学部材の法線方向（正面）を 0度軸とし、 0度軸から上下方向への傾き角を上下視野角、 0度軸から左右方向への傾き角を左右視野角とした。各上下視野角及び左右視野角の輝度は輝度計により測定した。

[0064] 同様に、比較例である先行光学部材をハウジングに敷設して輝度角度分布を調査した。このとき、プリズムレンズの並設方向は上下方向とした。

[0065] 本実施例の光学部材の輝度角度分布は図 8に、比較例である先行光学部材の輝度角度分布は図 15に示したとおりとなった。本実施例の光学部材の正面輝度は 1. 9 (a. u. )であり、プリズムシート単体の正面輝度（ = 1 · 55)よりも高力、つた。また、本実施例の光学部材の上下方向及び左右方向の輝度角度分布は、ある程度の広がりを維持した。具体的には、上下方向の 1/2視野角範囲 (輝度が 0· 95a. u.以上となる視野角範囲）は ± 37degの範囲であり、が ± 35degの範囲よりも大きかった。左右方向の 1/2視野角範囲は、 ± 51degの範囲であり、 ± 50degの範囲よりも大き力、つた。一方、先行光学部材では、上下方向の輝度角度分布の 1/2視野角範囲が土 30degであった。

[0066] また、本実施例の光学部材の輝度角度分布は上下方向及び左右方向ともに滑らかで自然な配向分布となっており、先行光学部材のように輝度角度分布の傾きの極端な変化（地点 P1及び P2)はな力、つた。また、本実施例の光学部材の上下方向の輝度角度分布では、サイドローブの発生が抑制された。

[0067] さらに、本実施例の光学部材を用いて、輝度ムラ及びモアレ縞の調査を以下の方法で実施した。まず、輝度ムラ及びモアレ縞観察用のハウジングを準備した。準備されたハウジング内には、 16本の冷陰極管が並設された。隣り合う冷陰極の軸心同士の間の距離は、 20—26. 5mmであった。ハウジング正面には、 65 %の全光線透過率を有する拡散板が嵌め込まれた。拡散板のサイズは 32インチであった。準備されたハウジングの正面に本実施例の光学部材を敷設した。このとき、シリンドリカルレンズの並設方向は上下方向とした。そして、行列状に配列された複数の画素を含む液晶パネルを光学部材上に敷設し、液晶ディスプレイ装置を作製した。複数の画素のうち、上下方向に配列された画素の配列ピッチ Ppは 500 mであった。したがって、本実施例の光学部材の Pc ( = 50 m)は Pp/5 ( = 100 m)以下であり、式（1 )を満足した。

[0068] 作製された液晶ディスプレイの全視野角につ!/、て、輝度ムラを目視観察した。その結果、輝度ムラは発見されな力、つた。さらに、全視野角について、モアレ縞を目視観察した。その結果、モアレ縞は発見されな力た。

[0069] [実施例 2]

[0070] 実施例 1と異なる形状のレンチキユラレンズシートを備えた光学部材を製造し、輝度角度分布を調査した。具体的には、実施例 1と同じ方法でマイクロレンズアレイシート及びレンチキユラレンズシートを製造した。製造されたレンチキユラレンズシートの形状寸法は以下のとおりであった。各シリンドリカルレンズの横断形状は、長軸の端点力 Sレンズ頂点となる楕円弧であり、長軸径が 100 m、短軸径が 58. 8 μ ΐη,高さが 2 2. O ^ mであった。接角虫角 Θ cは 67. 4degであり、酉己歹 IJピッチ Pcは 48 mであった。レンチキユラレンズシートの高さは 21 5 mであった。レンチキユラレンズシートのその他の形状寸法及びマイクロレンズアレイの形状寸法は実施例 1の光学部材と同じであった。製造された光学部材を実施例 1と同様にハウジングに敷設し、輝度角度分布を調査した。シリンドリカルレンズの並設方向は上下方向とした。

[0071] 本実施例の光学部材の輝度角度分布を図 9に示す。図 9を参照して、本実施例の光学部材の正面輝度は 1. 9 (a. u. )であった。また、本実施例の光学部材の輝度角度分布において、上下方向の 1/2視野角範囲 (輝度が 0· 95a. u.以上となる視野角範囲）は ± 36degの範囲であり、 ± 35degの範囲よりも大きかった。左右方向の 1 /2視野角範囲は ± 50. 5degの範囲であり、 ± 50degの範囲よりも大き力、つた。また、本実施例の光学部材の上下方向及び左右方向の輝度角度分布は滑らかで自然な配向分布となり、上下方向の輝度角度分布では、サイドローブの発生が抑制された。

[0072] さらに、実施例 1と同じ輝度ムラ及びモアレ縞観察用ハウジングと、本実施例の光学部材と、実施例 1と同じ液晶パネルとを用いて、液晶ディスプレイ装置を作製した。このとき、 Pc ( = 48〃m)は、？ /5 ( = 100〃111)未満であり、式（1)を満足した。

[0073] 作製された液晶ディスプレイの全視野角につ!/、て、輝度ムラを目視観察した。その結果、輝度ムラは発見されな力、つた。さらに、全視野角について、モアレ縞を目視観察した。その結果、モアレ縞は発見されな力た。

[0074] [実施例 3]

[0075] 実施例 1及び 2と異なる形状のマイクロレンズアレイシートを備えた光学部材を製造し、輝度角度分布を調査した。具体的には、実施例 1と同じ方法でマイクロレンズァレィシート及びレンチキユラレンズシートを製造した。製造されたマイクロレンズアレイシートの形状寸法は以下のとおりであった。各マイクロレンズのレンズ平面半径は 15 mであり、高さは 15 mであり、凸面の曲率半径は 15 mであった。平坦部最短距離は 5· 2 mであり、平坦部比率は 34%であった。マイクロレンズアレイシートのその他の形状寸法及びレンチキユラレンズシートの形状寸法は、実施例 1と同じであつた。製造された光学部材を実施例 1と同様にハウジングに敷設し、輝度角度分布を調査した。シリンドリカルレンズの並設方向は上下方向とした。

[0076] 本実施例の光学部材の輝度角度分布を図 10に示す。本実施例の光学部材の正面輝度は 1 · 95 (a. u. )であった。そして、上下方向の 1/2視野角範囲 (輝度が 0· 975a. u.以上となる視野角範囲）は ± 36degの範囲であった。左右方向の 1/2視野角範囲は ± 50. 5degの範囲であった。その他の光学特性は実施例 1の光学部材と同様であった。

[0077] [実施例 4]

[0078] 実施例 1〜3と異なる形状のマイクロレンズアレイシートを備えた光学部材を製造し、輝度角度分布を調査した。具体的には、実施例 1と同じ方法でマイクロレンズアレイシート及びレンチキユラレンズシートを製造した。製造されたマイクロレンズァレイシートの形状寸法は以下のとおりであった。各マイクロレンズのレンズ平面半径は 15 m であり、高さは 15 mであり、凸面の曲率半径は 15 mであった。平坦部最短距離は 11. 2 111であり、平坦部比率は 52%であった。マイクロレンズアレイシートのその他の形状寸法及びレンチキユラレンズシートの形状寸法は、実施例 1と同じであった。製造された光学部材を実施例 1と同様にハウジングに敷設し、輝度角度分布を調查した。シリンドリカルレンズの並設方向は上下方向とした。

[0079] 本実施例の光学部材の輝度角度分布を図 11に示す。本実施例の光学部材の正面輝度は 1 · 85 (a. u. )であった。そして、上下方向の 1/2視野角（輝度が 0· 925a . u.以上となる視野角範囲）は ± 36degであった。左右方向の 1/2視野角範囲は ± 51 degであった。その他の光学特性は実施例 1の光学部材と同様であった。

[0080] [比較例 1]

[0081] 図 12に示す横断面形状のプリズムシートを実施例 1と同じ方法で製造した。プリズムシートの形状寸法は以下のとおりであった。各プリズムの頂角は 90degであり、高さは 25 mであった。隣り合うプリズムは互いに接触していた。プリズムレンズシートの高さ（プリズム頂点からプリズムレンズシートの底面までの高さ）は 220 μ mであった。

[0082] 製造されたプリズムシートを上述のハウジングに敷設して輝度角度分布を調査した。このとき、プリズムの並設方向は上下方向とした。得られた輝度角度分布は図 6に示したとおりであった。正面輝度は 1 · 55 (a. u. )であった。

[0083] [比較例 2]

[0084] 実施例 1で製造されたマイクロレンズアレイシート単体の輝度角度分布を、実施例 1 と同じ方法で調査した。本比較例のマイクロレンズアレイシートの輝度角度分布を図 13に示す。本比較例の正面輝度は 1. 53a. u.であり、比較例 1のプリズムシートの正面輝度よりも若干低かった。なお、 1/2視野角範囲は上下方向、左右方向ともに ± 50degであった。

[0085] [比較例 3]

[0086] 実施例 1で製造されたレンチキユラレンズシート単体の輝度角度分布を、実施例 1と同じ方法で調査した。本比較例のレンチキユラレンズシートの輝度角度分布を図 7に示す。本比較例の正面輝度は 1. 54a. u.であり、比較例 1のプリズムシートの正面輝度よりも若干低かった。なお、上下方向の 1/2視野角範囲は ± 41degであり、左右方向の 1/2視野角範囲は ± 59degであった。

[0087] 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] 面光源と、

前記面光源と対向する平面と、前記平面と反対側であって複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ面とを有するマイクロレンズアレイシートと、

前記マイクロレンズ面と対向する平面と、前記平面と反対側であって互いに並設された複数のシリンドリカルレンズが形成されたシリンドリカルレンズ面とを有するレンチキユラレンズシートとを備えることを特徴とするバックライト装置。

[2] 請求項 1に記載のバックライト装置であって、

前記マイクロレンズアレイシート及びレンチキユラレンズシートは長方形であり、前記複数のシリンドリカルレンズは、前記レンチキユラレンズシートの短辺方向に並設されることを特徴とするバックライト装置。

[3] 請求項 1に記載のバックライト装置であって、

前記マイクロレンズの凸面は球面であることを特徴とするバックライト装置。

[4] 請求項 1に記載のバックライト装置であって、

前記シリンドリカルレンズは、隣り合う当該他のシリンドリカルレンズと接触していることを特徴とするバックライト装置。

[5] 面光源と、

前記マイクロレンズ面と対向する平面と、前記平面と反対側であって互いに並設された複数のシリンドリカルレンズが形成されたシリンドリカルレンズ面とを有するレンチキユラレンズシートと、

前記シリンドリカルレンズ面上に敷設され、行列状に配列された複数の画素を含む表示パネルとを備えることを特徴とする表示装置。

[6] 請求項 5に記載の表示装置であって、

前記複数のシリンドリカルレンズの配列ピッチ Pcと、前記複数の画素のうち前記シリンドリカルレンズの配列方向と同じ方向に配列された画素の配列ピッチ Ppとが式（1) を満たすことを特徴とする表示装置。 Pc≤Pp/5 (1)

[7] ノックライト装置に用いられる光学部材であって、

複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ面を有するマイクロレンズアレイシートと、

前記マイクロレンズ面と対向する平面と、前記平面と反対側であって互レ、に並設された複数のシリンドリカルレンズが形成されたシリンドリカルレンズ面とを有するレンチキユラレンズシートとを備えることを特徴とする光学部材。