(57)【要約】【課題】正面輝度を向上できるとともに、視野角を拡げることができる光学レンズ部材を提供する。【解決手段】光学レンズシート１６は、光が入射される入射面１６６と、光が出射する出射面１６７を有する。出射面１６７には複数の線状プリズム１６１が並設される。各線状プリズム１６１は、その表面１６４から所定の深さに至る複数の切り込み１６３を有する。切り込み１６３は線状プリズム１６１の長手方向と直交する。光学レンズシート１６は、線状プリズム１６１の横断方向の光をコリメートする。一方、切り込み１６３により、線状プリズム１６１の長手方向の光を拡散する。【選択図】図３
2010152211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射する入射面と、
前記入射面と反対側にあって複数の凸レンズが形成された出射面とを備え、
前記凸レンズは、前記凸レンズの表面から所定の深さに至る複数の切り込みを有することを特徴とする光学レンズ部材。
【請求項２】
請求項１に記載の光学レンズ部材あって、
前記複数の凸レンズは、各々が山状の横断形状を有し互いに並設される複数の柱状レンズであり、
前記各切り込みは、前記柱状レンズの長手方向と交差して延在することを特徴とする光学レンズ部材。
【請求項３】
請求項１に記載の光学レンズ部材であって、
前記複数の凸レンズは、各々が山状の横断形状を有し互いに並設される複数の柱状レンズであり、
前記各切り込みは、前記柱状レンズの長手方向に延在することを特徴とする光学レンズ部材。
【請求項４】
光が入射する入射面と、
前記入射面と反対側にあって複数の凸レンズが形成された出射面とを備え、
前記凸レンズは、前記凸レンズの表面から所定の深さに至る複数の穴を有することを特徴とする光学レンズ部材。
【請求項５】
光源と、
前記光源からの光を受ける端面と、前記受けた光を出射する導光出射面とを有する導光板と、
前記導光板上に敷設される請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光学レンズ部材とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源からの光を受ける端面と、前記受けた光を出射する導光出射面とを有する導光板と、
液晶パネルと、
前記導光板と前記液晶パネルとの間に配設される請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学レンズ部材とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
光源と、
前記光源からの光を受ける端面と、前記受けた光を出射する導光出射面とを有する導光板と、
前記導光板上に敷設され、複数の第１の柱状レンズが並設された第１の出射面を有する第１の光学レンズ部材と、
前記第１の光学レンズ部材上に敷設され、前記第１の柱状レンズと交差する複数の第２の柱状レンズが並設された第２の出射面を有する第２の光学レンズ部材とを備え、
前記第１及び第２の柱状レンズの少なくともいずれか一方は、前記柱状レンズの表面から所定の深さを有し、かつ、前記端面と並行に延在する複数の切り込みを有することを特徴とするエッジライト型の照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置であって、
前記第１及び第２の柱状レンズは互いに略直交することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学レンズ部材に関し、さらに詳しくは、液晶表示装置に搭載されるバックライト装置に代表される照明装置に利用される光学レンズ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、正面輝度の向上を求められる。そのため、液晶ディスプレイに利用されるバックライト装置には、輝度の視野角特性を制御して正面輝度を向上する光学レンズ部材が敷設される。代表的な光学レンズ部材として、特開平９−１３３９１９号公報に開示されるプリズムシートがある。プリズムシートは、互いに並設された複数の線状プリズムを有する主面を備える。主面と反対側の裏面から入射した光は、線状プリズムの傾斜面でプリズムシートの法線方向に屈折して外部に出射する。そのため、正面輝度が向上する。
【０００３】
特に、エッジライト方式のバックライト装置の場合、導光板から出射された光は指向性を有する。具体的には、導光板からの出射光の輝度視野角特性は、導光板の法線（バックライト装置の正面）から所定角度（一般的には５０〜８０ｄｅｇ）傾斜した方向に輝度のピークを有する。プリズムシートはこのような指向性を有する出射光の輝度ピークをバックライトの正面に向け、正面輝度を向上する。
【０００４】
しかしながら、プリズムシートにより正面輝度を向上した場合、バックライト装置の輝度視野角特性において、正面以外の視野角での輝度が極端に低くなる。つまり、正面以外の方向から見た場合、正面から見た場合と比較して輝度が極端に低下する。表示画面を正面から見たときと斜め方向から見たときで輝度が極端に異なれば、ユーザに違和感を与える。
【０００５】
そこで、エッジライト方式のバックライト装置では一般的に、プリズムシートの上に拡散シートを敷設する。拡散シートは、プリズムシートでコリメートされた光を拡散して出射する。そのため、拡散シートがない場合と比較して、視野角を広くすることができる。
【０００６】
しかしながら、拡散シートの敷設はバックライト装置の厚みを増すため、バックライト装置の薄型化が困難となる。
【０００７】
そこで、拡散シートの敷設を省略するために、拡散機能を有するプリズムシートが提案されている。特許第３４３１４１５号公報では、ビーズを含有した拡散層をプリズムシート上に被覆した光拡散シートを開示している。しかしながら、この文献に開示された光拡散シートは、プリズムシート上に拡散層を被覆して形成されたものであるため、光拡散シートの厚みが従来のプリズムシートよりも厚くなる。
【０００８】
また、特開平９−１８４９０６号公報には、線状プリズムの斜面全体を粗面化したプリズムシートが開示されている。この文献では、サンドブラストや化学エッチングにより粗面を形成できるとしているが、樹脂で構成される線状プリズムの斜面をサンドブラストや化学エッチング処理するのは困難であると考えられる。
【０００９】
また、特開２００７−２０６５６９号公報には、内部に複数の分散相を含む光学シート（プリズムシート）が開示されている。しかしながら、この文献では、光学シートに分散相を形成しなければならない。
【特許文献１】特開平９−１３３９１９号公報
【特許文献２】特許第３４３１４１５号公報
【特許文献３】特開平９−１８４９０６号公報
【特許文献４】特開２００７−２０６５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、正面輝度を向上できるとともに、視野角を拡げることができる光学レンズ部材を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
本発明による光学レンズ部材は、光が入射する入射面と、入射面と反対側にあって複数の凸レンズが形成された出射面とを備える。凸レンズは、凸レンズの表面から所定の深さに至る複数の切り込みを有する。
【００１２】
本発明による光学レンズ部材は、凸レンズの表面に複数の切り込みを有する。そのため、入射面から光学レンズ部材内部に入射した光のうち、切り込みに到達した光は拡散及び散乱され、外部に出射する。一方、入射面から入射した光のうち、切り込みに到達することなく凸レンズの表面に到達した光は、凸レンズによりコリメートされて出射する。そのため、光学レンズ部材は、正面輝度を向上しつつ、視野角を広く維持できる。
【００１３】
好ましくは、複数の凸レンズは、各々が山状の横断形状を有し互いに並設される複数の柱状レンズである。各切り込みは、柱状レンズの長手方向と交差して延在する。
【００１４】
この場合、切り込みは柱状レンズの長手方向に対して交差して延在するため、切り込みの長手方向と交差して進行する光は拡散され易く、切り込みと並行に進行する光は拡散されにくい。つまり、柱状レンズの長手方向に進む光は拡散されやすく、柱状レンズの長手方向と交差して進行する光は拡散されにくい。柱状レンズの長手方向と交差して進行する光は一般的に柱状レンズによりコリメートされるため、柱状レンズによりコリメートされる光は切り込みにより拡散されにくく、柱状レンズによりコリメートされにくい光が切り込みにより拡散されやすくなる。
【００１５】
好ましくは、複数の凸レンズは、各々が山状の横断形状を有し互いに並設される複数の柱状レンズである。各切り込みは、柱状レンズの長手方向に延在する。
【００１６】
この場合、柱状レンズによりコリメートされやすい光が切り込みにより拡散されやすくなり、柱状レンズによりコリメートされにくい光が切り込みにより拡散されにくくなる。
【００１７】
本発明による光学レンズ部材は、光が入射する入射面と、入射面と反対側にあって複数の凸レンズが形成された出射面とを備える。凸レンズは、凸レンズの表面から所定の深さに至る複数の穴を有する。
【００１８】
本発明による光学レンズ部材は、凸レンズの表面に複数の穴を有する。そのため、入射面から光学レンズ部材内部に入射した光のうち、穴に到達した光は拡散及び散乱され、外部に出射する。一方、入射面から入射した光のうち、穴に到達することなく凸レンズの表面に到達した光は、凸レンズによりコリメートされて出射する。そのため、光学レンズ部材は、正面輝度を向上しつつ、視野角も広く維持できる。
【００１９】
本発明による照明装置は、光源と、光源からの光を受ける端面と、受けた光を出射する導光出射面とを有する導光板と、導光板上に敷設される上述の光学レンズ部材とを備える。また、本発明による液晶表示装置は、上述のような構造の照明装置と、照明装置上に敷設される液晶パネルとを備える。
【００２０】
本発明による照明装置は、光源と、導光板と、第１の光学レンズ部材と、第２の光学レンズ部材とを備える。導光板は、光源からの光を受ける端面と、受けた光を出射する導光出射面とを有する。第１の光学レンズ部材は、導光板上に敷設される。第１の光学レンズ部材は、複数の第１の柱状レンズが並設された第１の出射面を有する。第２の光学レンズ部材は、第１の光学レンズ部材上に敷設される。第２の光学レンズ部材は、第１の柱状レンズと交差する複数の第２の柱状レンズが並設された第２の出射面を有する。第１及び第２の柱状レンズの少なくとも一方は、前記柱状レンズの表面から所定の深さを有し、かつ、導光板の端面と並行して延在する複数の切り込みを有する。ここで、端面と並行とは、厳密な平行を意味するだけでなく、端面との交差角が±１０ｄｅｇの範囲内で延在するものを含むことが好適である。
【００２１】
導光板から出射される光は、端面および導光出射面に略垂直な平面における輝度の視野角特性が狭く、端面に平行な平面における輝度の視野角特性が広い。本発明による照明装置は、切り込みが端面と並行して延在するため、端面および導光出射面に略垂直な平面における輝度の視野角特性を拡げることができる。そのため、導光出射面における端面法線方向と端面平行方向での視野角の差異を抑えるなどの調整が可能である。それゆえ本発明の照明装置を液晶表示装置のバックライト装置として用いると、表示画面の縦方向と横方向の視野角の差異を抑えることができる。
【００２２】
好ましくは、第１及び第２の柱状レンズは互いに略直交する。ここでいう略直交とは厳密に９０度で交差することを意味するだけでなく、端面の法線方向における正面輝度及び端面と平行な方向における正面輝度を向上できる程度に交差していれる場合も含む。より具体的には、交差角が９０±１０ｄｅｇの範囲のものを含むことが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
［全体構成］
図１を参照して、液晶表示装置１は、液晶表示パネル２０と、照明装置であるバックライト装置１０とを備える。液晶表示パネル２０は、バックライト装置１０上に敷設される。液晶表示パネル２０は、バックライト装置１０側から順に、偏光板、ガラス基板、画素電極を含む透明導電膜、配向膜、液晶層、配向膜、対向電極を含む透明導電膜、カラーフィルタ、ガラス基板及び偏光板を積層した構造を有する。
【００２５】
バックライト装置１０は、いわゆるエッジライト型の照明装置であり、光源１１と、反射シート１２と、導光板１３と、拡散シート１４と、プリズムシート１５と、光学部材である光学レンズシート１６とを備える。
【００２６】
光源１１は、導光板１３の端面１３１に対向して配置される。光源１１は、端面１３１と並行して配置された冷陰極管（Cold Cathode Fluorescent Lamp）であってもよいし、端面１３１に沿って配列された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってもよい。また、光源１１が１つのＬＥＤから構成されてもよい。光源１１は、導光板１３の端面１３１に光を入射する。
【００２７】
導光板１３は、端面１３１と、導光出射面１３２と、導光出射面１３２と反対側の下面１３３とを有する本体で構成される。端面１３１は導光板１３の複数の側面の１つであり、光源１１と対向する。導光出射面１３２は、拡散シート１４と対向する。下面１３３には、端面１３１から入射した光を乱反射するためのドットパターンが形成されている。
【００２８】
光源１１から出射した光は、端面１３１に入射する。そして、下面１３３で全反射して導光出射面１３２から外部に出射する。導光出射面１３２から出射した光の、端面１３１および導光出射面１３２に垂直な平面（以下、垂直面という）上での輝度角度特性は、導光出射面１３２の法線Ｎ１３２から端面１３１と反対側に角度Ａ１３２＝５０〜８０ｄｅｇ傾いた方向に輝度のピークを有する。ピークを示す角度から角度がずれるに従い輝度は急速に低下する。要するに、導光出射面１３２から出射した光は指向性を有する。導光板１３は、たとえば、ポリカーボネートで構成される。以降、導光板の導光出射面１３２上において、端面１３１の法線方向と平行な方向をＹ方向、Ｙ方向と直交する方向、つまり、端面１３１と平行な方向をＸ方向と称する。
【００２９】
反射シート１２は、導光板１３の下面１３３上に敷設される。反射シート１２は板状又はフィルム状である。反射シート１２は、導光板１３の下面１３３から外部に漏れた光を反射して、導光板１３内部に戻す。これにより、光の利用効率が向上する。反射シート１２はたとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルムと、樹脂フィルム上に蒸着された銀被膜とからなる。
【００３０】
拡散シート１４は、プリズムシート１５と導光板１３との間に配設される。拡散シート１４は、ビーズコーティング加工またはエンボス加工により形成される。ビーズコーティング加工により形成される場合、拡散シート１４は、ＰＥＴフィルムに代表される樹脂フィルムと、樹脂フィルム上にビーズコーティングにより形成され複数のビーズとバインダとからなる拡散層とを備える。
【００３１】
プリズムシート１５は、入射面１５５と、入射面と反対側の出射面１５４とを有する。入射面１５５は拡散シート１４と対向し、拡散シート１４から出射された光が入射する。出射面１５４は、入射した光を出射する。
【００３２】
図２を参照して、プリズムシート１５は、基材１５２と、複数の線状プリズム１５１とを備え、複数の線状プリズム１５１の表面（斜面）が出射面１５４を構成する。換言すれば、出射面１５４には、複数の線状プリズム１５１が形成されている。基材１５２はシート状又はフィルム状であり、透過性を有する。基材１５２はたとえば、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、脂環式ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン酸系樹脂、トリアセチルセルロース系樹脂等の樹脂で構成される。基材１５２の好ましい厚さは、３０〜５００μｍである。
【００３３】
複数の線状プリズム１５１は、互いに並設される。図１に示すとおり、線状プリズム１５１は、導光板１３の端面１３１に並行して延在する。換言すれば、複数の線状プリズム１５１は、Ｘ方向に延在し、Ｙ方向に並設される。そのため、プリズムシート１５は、導光板１３から出射した光のうち、Ｙ方向の光をコリメートする。
【００３４】
線状プリズム１５１は、電離放射線硬化樹脂からなる。電離放射線硬化樹脂は、紫外線や電子線等の電離放射線により硬化する。電離放射線硬化樹脂は、たとえば、ポリエステル系アクリレート樹脂、ウレタン系アクリレート樹脂、ポリエーテル系アクリレート樹脂、エポキシ系アクリレート樹脂、ポリエステル系メタクリレート樹脂、ウレタン系メタクリレート樹脂、ポリエーテル系メタクリレート樹脂、エポキシ系メタクリレート樹脂である。
【００３５】
図２では、隣り合う線状プリズム１５１が互いに接触しているが、隣り合う線状プリズム１５１の間に隙間があってもよい。
【００３６】
［光学レンズシート］
図１及び図３を参照して、本実施の形態による光学レンズシート１６は、プリズムシート１５上に敷設される。光学レンズシート１６は、入射面１６６と、出射面１６７とを備える。入射面１６６は、プリズムシート１５の出射面１５４と対向する。入射面１６６には、プリズムシート１５の出射面１５４から出射した光が入射する。
【００３７】
光学レンズシート１６はさらに、基材１６２と複数の線状プリズム１６１とを備える。線状プリズム１６１の表面（斜面）１６４が出射面１６７を構成する。換言すれば、出射面１６７には複数の線状プリズム１６１が形成される。線状プリズム１６１の長手方向は、線状プリズム１５１の長手方向と直交して配設される。つまり、線状プリズム１６１は、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に並設される。そのため、光学レンズシート１６は、導光板１３から出射した光のうちＸ方向の光をコリメートする。
【００３８】
各線状プリズム１６１には、表面１６４から所定の深さに至る複数の切り込み１６３が形成される。切り込み１６３はスリット状であり、線状プリズム１６１の横断方向（Ｘ方向）に延在する。つまり、図１を参照して、切り込み１６３は、導光板１３の端面１３１と並行に延在する。これらの切り込み１６３は、光学レンズシート１６に入射した光のうち、Ｙ方向に進行する光を拡散する。
【００３９】
基材１６２は、上述の基材１５２と同様の素材で構成される。また、線状プリズム１６１は、上述の線状プリズム１５１と同様の素材で構成される。
【００４０】
［光学レンズシートの作用］
光学レンズシート１６の作用について説明する。図４に線状プリズム１６１の縦断面を示す。線状プリズム１６１に形成された切り込み１６３は、線状プリズム１６１の横断方向（Ｘ方向）に延在する。線状プリズム１６１内を進行する光線Ｒ１〜Ｒ４のうち、光線Ｒ１〜Ｒ３は、切り込み１６３の切り込み面１６５Ａ及び１６５Ｂに入射することなく外部に出射する。つまり、光線Ｒ１〜Ｒ３は切り込み１６３の影響を受けない。一方、光線Ｒ４は切り込み１６３と交差する方向に進行しているため、切り込み面１６５Ｂに入射する。切り込み１６３の２つの切り込み面１６５Ａ及び１６５Ｂは互いに完全に接触しておらず、部分的に接触していない部分（隙間）も存在する。この隙間の存在により、切り込み面１６５Ｂに入射した光線Ｒ４は、拡散され、外部に出射される。つまり、切り込み面１６５Ａ及び１６５Ｂの界面に存在する隙間により、光線Ｒ４が拡散される。
【００４１】
このように、線状プリズム１６１は、内部を進行する光線のうち、切り込み１６３と交差して進行する光線が切り込み１６３に到達したとき、その光線は拡散され外部に出射する。一方、切り込み１６３と交差することなく表面１６４に到達した光線は拡散されることなく外部に出射する。切り込み１６３はＸ方向に延在するため、線状プリズム１６１は主としてＹ方向に進行する光線を拡散する。
【００４２】
一方、線状プリズム１６１の横断形状は三角形であるため、Ｘ方向に進行する光線を表面１６４でコリメートする。つまり、線状プリズム１６１は、並設方向に進む光をコリメートしつつ、切り込み１６３の延在方向と交差する光線を拡散することができる。従って、光学レンズシート１６は、集光機能と拡散機能とを有することができる。
【００４３】
以上の特性を有する光学レンズシート１６を備えた照明装置（バックライト装置）１０は、切り込み１６３の延在方向に応じて、特定方向の視野角を拡げることができる。図１に示すバックライト装置１０では、切り込み１６３が、Ｘ方向に延在する。そのため、光源１１から出射した光（光束）のうち、Ｙ方向に進行する光線の一部が切り込み１６３に入射し、拡散される。そのため、Ｙ方向の視野角が拡がる。
【００４４】
エッジライト型のバックライト装置では一般的に、バックライト装置正面において、Ｙ方向の視野角が狭く、Ｘ方向の視野角が広くなる。なぜなら、導光板１３から出射される光が、Ｙ方向に視野角が狭くＸ方向に視野角が広い視野角特性を有しているためである。Ｘ方向の視野角とＹ方向の視野角との差が大きければ、画面を見るユーザに違和感を与える場合がある。たとえば、液晶表示装置が携帯電話機に搭載されていると仮定する。このとき、Ｘ方向とＹ方向とで視野角が大きく異なれば、表示画面を上下方向に角度を変えて見た場合の輝度の変化と、左右方向に角度を変えて見た場合の輝度の変化とが大きく異なることになる。そのため、ユーザに違和感を与える可能性がある。
【００４５】
図１に示すように端面１３１に並行して延在する複数の切り込み１６３を有する光学レンズシート１６を用いれば、Ｘ方向の視野角とＹ方向の視野角との差を抑制できる。切り込み１６３はＹ方向に進行する光を拡散するが、Ｘ方向に進行する光を拡散しにくい。そのため、Ｘ方向の視野角への影響を抑えつつ、Ｙ方向の視野角を拡げることができる。その結果、Ｘ方向の視野角とＹ方向の視野角との差を小さくすることができる。
【００４６】
以上のとおり、本実施の形態による光学レンズシート１６は、切り込み１６３を有するため、光を拡散できる。図５に示すとおり、従来のバックライト装置５００では、プリズムシート１５の出射光を拡散するために、２枚のプリズムシート１５上にさらに拡散シート２５を敷設していた。しかしながら、プリズムシート１５の代わりに、光学レンズシート１６を適用すれば、拡散シート２５を省略できる。そのため、液晶表示装置を薄型化できる。
【００４７】
さらに、光学レンズシート１６は、切り込み１６３の延在方向に応じて特定方向の光を拡散できる。そのため、光学レンズシート１６は集光機能と発揮しつつ、特定方向に進行する光に対しては拡散機能を発揮することができる。たとえば、光学レンズシート１６を大型液晶テレビに適用する場合であって、表示画面の左右方向の視野角を上下方向よりも広くしたい場合、切り込みが表示画面の上下方向に延在する光学レンズシート１６を適用すればよい。
【００４８】
線状プリズム１６１の横断形状は三角形状である。図３に示すような二等辺三角形状であってもよいし、不等辺三角形状であってもよい。線状プリズム１６１の好ましい高さは７〜５０μｍであり、線状プリズム１６１の横断形状における好ましい頂角は８０〜１００ｄｅｇである。
【００４９】
切り込み１６３の好ましい深さは、線状プリズム１６１の高さの約１０〜１５０％である。１００％を超える場合、切り込み１６３は線状プリズム１６１から基材１６２内部にまで至る深さを有する。切り込み１６３の好ましい長さは線状プリズム１６１の幅の約２０〜５００％である。１００％を超える場合、切り込み１６３は複数の線状プリズム１６１にまたがって形成される。さらに、出射面１６７を真上から見たときの１ｍｍ２当たりの切り込み１６３の好ましい数（以下、密度と称する）は、１００〜２００００個である。
【００５０】
図１では、光学レンズシート１６内の切り込み１６３は、線状プリズム１６１の横断方向（Ｘ方向）に延在したが、切り込み１６３の延在方向はこれに限られない。たとえば、図６に示すように、プリズムシート１５と光学レンズシート１６との積層関係を図１と逆にしてもよい。図６では、プリズムシート１５の線状プリズム１５１がＹ方向に延在し、光学レンズシート１６の線状プリズム１６１はＸ方向に延在する。さらに、図６及び図７に示すとおり、切り込み１６３は線状プリズム１６１の長手方向に延在する。
【００５１】
図７に示すように切り込み１６３が形成されている場合、光学レンズシート１６は、光源１１から出射した光のうち、Ｙ方向に進行する光線のいくつかは、表面１６４に入射し、他のいくつかは切り込み１６３を形成する切り込み面１６５Ａ又は１６５Ｂに入射する。そのため、光学レンズシート１６は、Ｙ方向成分に進行する光の一部をコリメートし、他の部分を拡散する。その結果、図１と同様に、Ｙ方向の視野角を拡げ、Ｘ方向の視野角との差を小さくする。なお、図１において、各線状プリズム１５１及び１６１の延在方向を変えることなくプリズムシート１５と光学レンズシート１６との積層関係を逆転しても同じ結果が得られる。また、図６において線状プリズム１５１及び１６１の延在方向を変えることなくプリズムシート１５と光学レンズシート１６との積層関係を逆転しても同じ結果が得られる。
【００５２】
以上のとおり、光学レンズシート１６は、切り込み１６３の延在方向に応じた方向の視野角を調整できる。換言すれば、切り込み１６３の延在方向を調整することにより、所望の方向の視野角を拡げることができる。
【００５３】
光学レンズシート１６のバックライト装置などの照明装置への適用は上述の例に限られない。上述の例では、バックライト装置１０は、光学レンズシート１６とともにプリズムシート１５を備えたが、図８に示すように、バックライト装置１０は、プリズムシート１５を備えず、光学レンズシート１６のみを備えていてもよい。図８において、切り込み１６３の延在方向であるＸ方向と交差する方向に進行する光を拡散し、特に、Ｙ方向の光を拡散する。そのため、Ｙ方向の視野角を拡げることができる。
【００５４】
光学レンズシート１６は、エッジライト式のバックライト装置１０だけではなく、図９に示すような直下型のバックライト装置３０にも適用できる。バックライト装置３０は、互いに並設された複数の光源１１と、光源１１を収納するハウジング１８と、ハウジング１８の開口部１８０に嵌め込まれる拡散板１７と、拡散板１７上に敷設される光学レンズシート１６とを備える。切り込み１６３は、図中のＹ方向と直交する方向（Ｘ方向）に延在するため、Ｙ方向に進行する光を拡散する。したがって、光学レンズシート１６は、Ｙ方向の視野角を調整できる。なお、図９において、切り込み１６３の延在方向をＹ方向と直交させずに並行させてもよい。この場合、Ｙ方向と直交する方向（Ｘ方向）に進行する光成分が拡散されるため、Ｘ方向の視野角が広くなる。なお、光学レンズシート１６は、上述のバックライト装置に限らず、他の照明装置にも適用できる。
【００５５】
以上のとおり、光学レンズシート１６は、切り込み１６３を有するために、光学レンズシート１６に入射した光を拡散できる。そのため、従来のバックライト装置のように、光学レンズシート１６上に拡散シートを敷設しなくても、視野角を拡げることができる。
【００５６】
さらに、切り込み１６３は所定の方向に延在するスリット状であるため、切り込み１６３の延在方向に応じて所定方向の視野角を拡げることができる。つまり、従来の拡散シートのように全方位の視野角を拡げるのではなく、特定の方向の視野角を拡げることができる。
【００５７】
切り込み１６３は、表面１６４から所定の深さで形成されていればよく、その形状は特に限定されない。たとえば、図１０に示すように、切り込み１６３が、Ｖ字状の横断形状を有する溝であってもよい。また、図１１に示すように切り込み１６３の横断形状が矩形状であってもよいし、図１２に示すように、横断形状がＵ字状であってもよい。また、切り込み面１６５Ａ及び１６５Ｂが部分的又は略全体的に互いに接触していてもよい。このような場合であっても、切り込み面１６５Ａ及び１６５Ｂの界面には若干の隙間が存在し、空気が介在する。そのため、界面に入射した光はある程度拡散する。
【００５８】
また、上述の説明では、光学レンズシート１６は複数の線状プリズム１６１を有していた。しかし、横断形状が山状であり、所定の方向に延在し、入射した光をコリメートする柱状レンズであれば、線状プリズム以外の他の形状であってもよい。たとえば、図１３に示すように、光学レンズシート１６はレンチキュラレンズシートであってもよい。図１３に示す光学レンズシート１６は、基材１７１と、基材１７１上に互いに並設された複数のシリンドリカルレンズ１７０とを備える。そして、各シリンドリカルレンズ１７０は、表面から所定の深さに至る複数の切り込み１６３を有する。図１３では、各切り込み１６３はシリンドリカルレンズ１７０の横断方向に延在しているが、切り込み１６３がシリンドリカルレンズ１７０の長手方向に延在してもよい。
【００５９】
要するに、光学レンズシート１６は、線状プリズムやシリンドリカルレンズに代表される複数の柱状レンズを備える。柱状レンズの横断形状は山状であればよく、横断形状が三角形状、弓状、円弧状、楕円弧状であってもよい。
【００６０】
さらに、光学レンズシート１６は、複数の柱状レンズに代えて、図１４に示すように、複数のマイクロレンズ１８０が格子状に配列されたマイクロレンズアレイを備えたマイクロレンズアレイシートであってもよい。この場合も各マイクロレンズ１８０は、凸面から所定の深さに至る切り込み１６３を有する。一般的にマイクロレンズアレイシートは、入射した光をほぼ全方位についてコリメートするが、切り込み１６３が形成されることにより、所定の方向に進行する光を拡散できる。なお、図１４では、マイクロレンズ１８０の周縁を円形状としたが、楕円形状であってもよい。また、凸面の横断形状は円弧状でも楕円弧状でも弓状でもよい。
【００６１】
要するに、本発明による光学レンズシート１６は、出射面１６７に複数の凸レンズ（柱状レンズやマイクロレンズ等）が形成されており、凸レンズの表面に切り込みが形成されていればよい。
【００６２】
出射面１６７に形成されている凸レンズの形状に関わらず、切り込みの好ましい深さ、長さ及び密度（個／ｍｍ２）は上述のとおりである。
【００６３】
［光学レンズシートの製造方法］
光学レンズシート１６の製造方法の一例は次の通りである。初めに、ロール状の金型を準備する。ロール状金型の表面には、図３に示すような複数の線状プリズム１６１に対応するパターン溝が切削加工により形成されている。続いて、用意された基材フィルム１６２と金型表面との間に、電離放射線硬化樹脂を充填する。そして、電離放射線を照射して電離放射線効果樹脂を硬化する。これにより、基材フィルム１６２上に線状プリズム１６１が形成される。続いて、線状プリズム１６１が形成された基材フィルム１６２をロール金型から剥離する。以上の方法により、プリズムシートを形成する。
【００６４】
続いて、プリズムシート上の線状プリズム１６１に切り込み１６３を形成する。具体的には、ピナクル刃を有する金型を押圧することにより線状プリズム１６１の表面１６４から下方に切り込みを入れる方法が好適である。このとき、拡散したい光の進行方向を考慮して、形成される切り込みの延在方向を決定する。ピナクル刃とはシート材を型抜きする際に一般的に用いられるものであってエッチング法により作製される。このピナクル刃を所定の高さに作製し、プリズムシートに対する押圧量を制御することにより、シート材に対していわゆるハーフカットを施す要領で本発明の切り込み１６３を形成することが好適である。
【００６５】
なお、光学レンズシートが線状プリズム１６１以外の他の複数の凸レンズ（柱状レンズ又はマイクロレンズ等）を備えている場合も、上述と同様の製造方法により製造できる。
【００６６】
上述の実施の形態では、図１において、光学レンズシート１６を１枚利用したが、たとえば、プリズムシート１５に代えて、光学レンズシート１６を適用してもよい。つまり、２枚の光学レンズシート１６を敷設してもよい。この場合、各光学レンズシート１６の切り込みはともにＸ方向に延在するのが好ましい。
【００６７】
また、切り込み１６３の深さ方向は、図３や図７に示すように、基材１６２の法線方向であってもよいし、基材１６２の法線方向から傾いていてもよい。また、図１では、線状プリズム１５１及び１６１が互いに直交しているが、厳密に直交している必要はなく、Ｘ方向及びＹ方向の光をそれぞれコリメートできる程度に互いに交差していればよい。好ましくは、線状プリズム１５１及び１６１の交差角は９０ｄｅｇ±１０ｄｅｇである。また、図１では切り込み１６３がＸ方向に延在するとしたが、Ｘ方向と厳密に平行する必要はない。好ましくは、切り込み１６３は、Ｘ方向との交差角が±１０ｄｅｇの範囲内で延在する。
【００６８】
また、プリズムシート１５に代えて、レンチキュラレンズシートを敷設してもよいし、他の複数の柱状レンズを備えた光学レンズシートを敷設してもよい。また、プリズムシート１５に代えて、マイクロレンズアレイシート等のレンズアレイを有する光学レンズシートを敷設してもよい。要するに、プリズムシート１５に代えて、複数の凸レンズを有する他の光学レンズシートを敷設してもよい。
【００６９】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、光学レンズシートの各凸レンズが、所定の方向に延在する複数のスリット状の切り込みを有していた。しかしながら、複数の切り込みに代えて、複数の穴を形成してもよい。
【００７０】
図１５を参照して、本実施の形態による光学レンズシート２６は、入射面１６６と、入射面１６６と反対側の出射面１６７とを備える。出射面１６７には複数の線状プリズム１６１が形成されている。各線状プリズム１６１はさらに、表面１６４から所定の深さに至る複数の穴１６９を有する。穴１６９の開口部の形状は略円形状である。好ましくは、穴１６９の開口部の最大幅は０．５〜５μｍであり、好ましい深さは、線状プリズム１６１の高さの約２０〜２００％である。穴１６９の深さが線状プリズム１６１の高さよりも大きい場合、穴１６９は基材１６２内部にまで至る深さを有する。なお、穴１６９は、基材１６２を貫通していてもよい。また、穴１６９の密度は、２００〜５００００個／ｍｍ２である。
【００７１】
図１の液晶表示装置において、光学レンズシート１６に代えて光学レンズシート２６を敷設した場合、光学レンズシート２６は、入射面１６６から入射した光のうち、穴１６９に到達した光線を拡散する。穴１６９の開口部が略円形状であれば、穴１６９はＸ方向に進む光もＹ方向に進む光も拡散する。そのため、光学レンズシート２６はＸ方向及びＹ方向の視野角を広くする。穴１６９の開口部が長方形状や楕円状であれば、開口部の長軸又は長辺方向と交差する光をより拡散する。
【００７２】
第１の実施の形態と同様に、第２の実施の形態の光学レンズシート２６は、図１５のように線状プリズム１６１を備えてもよいし、穴１６９を有するシリンドリカルレンズや他の柱状レンズを備えてもよい。また、柱状レンズに代えて、穴１６９を有するマイクロレンズアレイを備えてもよい。
【００７３】
光学レンズシート２６の製造方法の一例は次のとおりである。第１の実施の形態と同じ方法によりプリズムシートを製造する。つづいて、穴１６９を形成する。穴１６９はたとえば、上述のピナクル刃の加工方法により針状の突起を有する金型を作製し、線状プリズム１６１を穿孔して形成することが好適である。
【００７４】
以上、上述の実施の形態では、基材としてシート材を用いた例を述べたが、これに限られることなく厚みのある基材を用いることも可能である。また、本発明の光学レンズ部材を用いた照明装置として液晶表示装置のバックライト装置の例を説明したが、これに限られることはなく平面型の照明装置に広く適用することができる。適用対象に応じて、線状プリズムや切り込みの大きさも上述に限定されることなく、適宜設定することが可能である。さらに、レンズを形成した側の面から光が入射するように本光学レンズ部材を配置して照明装置を構成することも可能である。
【実施例】
【００７５】
種々のエッジライト方式のバックライト装置を製造し、光学特性を調査した。以下、本発明例１、本発明例２及び比較例１、比較例２のバックライト装置の製造方法および光学特性の評価方法を説明する。
【００７６】
［本発明例１］
本発明例１の光学レンズシートは図３と同じ構造とした。光学レンズシートは上述の製造方法により製造した。このとき、基材フィルムには５０μｍの厚さを有するＰＥＴフィルムを用いた。また、線状プリズムの材料にはアクリル系の紫外線硬化樹脂を用いた。製造された光学レンズシートのうち、線状プリズムの横断形状は図３に示すような二等辺三角形状であり、頂角は９０ｄｅｇであった。また、高さは１５μｍであった。隣り合う線状プリズムは互いに接触していた。
【００７７】
また、切り込みは図３と同様に、線状プリズムの横断方向（Ｘ方向）と平行に延在した。切り込みの深さ方向は、基材の法線と平行であり、深さＤ１６３は１０μｍであった。また、切り込みの密度は約１０００個／ｍｍ２であった。同一線状プリズム上に形成された複数の切り込みはランダムに配列された。また、各切り込みの断面形状は図１０に示すＶ字状であった。
【００７８】
製造された光学レンズシートを用いて、本発明例１のバックライト装置を製造した。本発明例１のバックライト装置は図１と同じ構成であり、光学レンズシート以外の他の光学部材は公知のものを用いた。具体的には、光源１１にはＬＥＤを用いた。導光板１３はポリカーボネートからなり、導光出射面１３２からの出射光は、角度Ａ１３２＝７０ｄｅｇに輝度のピークを有する指向性を示した。反射シート１２にはＰＥＴフィルムの表面に銀を蒸着したシートを用いた。拡散シート１４にはＰＥＴフィルムをビーズコーティングしたものを用い、その厚さは７０μｍとし、ヘイズは３０％とした。光学レンズシートの下に配設されるプリズムシート１５の素材及び各部の寸法は、本発明例１の光学レンズシートと同じとした。具体的には、プリズムシートの基材の厚さは５０μｍであった。また、プリズムシートの線状プリズムの横断形状は二等辺三角形状であり、頂角は９０ｄｅｇ、高さは１５μｍであった。隣り合う線状プリズムは互いに接触していた。以上の光学部材を用いて、図１に示した構成のバックライト装置を製造した。
【００７９】
［本発明例２］
本発明例２の光学レンズシートの構成は図１５と同じ構成とした。光学レンズシートの基材及び線状プリズムの材料及び寸法は、本発明例１の光学レンズシートと同じであった。各線状プリズムには、複数の穴が形成され、その配置はランダムであった。穴の開口部は図１５に示すような円形状であり、その幅（直径）は２μｍ、深さは２０μｍであった。また、穴の密度は２０００個／ｍｍ２であった。
【００８０】
上述の光学レンズシートを本発明例１と同じ方法で製造した。そして、本発明例１と同様のバックライト装置を製造した。バックライト装置を構成する複数の光学部材のうち、光学レンズシート以外のものは本発明例１と同じとした。つまり、図１の構成において、本発明例１の光学レンズシートに代えて、本発明例２の光学レンズシートを敷設し、本発明例２のバックライト装置を製造した。
【００８１】
［比較例１］
比較例１の光学レンズシートとして、切り込みや穴が形成されていないプリズムシートを準備した。プリズムシートの材料及び寸法は、本発明例１のプリズムシート１５と同じとした。準備した２枚のプリズムシートを用いて、図５に示す構成の比較例１のバックライト装置を製造した。
【００８２】
比較例１のバックライト装置は、本発明例１のバックライト装置（図１参照）と比較して、本発明例１の光学レンズシートに代えて、プリズムシートを敷設した。つまり、同じ材料及び寸法のプリズムシートを２枚重ねて敷設した。このとき、上下のプリズムシートの線状プリズム同士が図５に示すように互いに直交した。比較例１のバックライト装置はさらに、プリズムシートの下だけでなく、プリズムシートの上にも拡散シート２５を敷設した。この拡散シート２５の構成は本発明例１の拡散シート１４と同じとして選択した。その他の光学部材は図１のものと同じとした。
【００８３】
［比較例２］
図１６に示す構成の比較例２のバックライト装置を製造した。比較例２のバックライト装置は、図５に示した比較例１のバックライト装置から上側の拡散シート２５を取り除いたものであり、その他の構成は比較例１のバックライト装置と同じであった。
【００８４】
［正面輝度比及び１／２視野角調査］
製造された各バックライト装置について、正面輝度比と、１／２視野角とを次に示す方法で調査した。
【００８５】
各バックライト装置に同じ構成の液晶パネルを敷設し、液晶表示装置を製造した。そして、液晶表示装置の表示画面において、Ｘ方向（端面１３１と平行な方向）及びＹ方向（端面１３１の法線方向）の輝度の視野角特性を測定した。視野角は、液晶表示装置の表示画面の法線方向を０度軸とし、０度軸からＸ方向（＋Ｘ方向及び−Ｘ方向）への傾き角をＸ方向視野角、０度軸からＹ方向（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）への傾き角をＹ方向視野角とした。各視野角の輝度は輝度計により測定した。輝度の測定箇所は、表示画面の中央部とした。
【００８６】
Ｘ方向及びＹ方向の輝度の視野角特性を測定後、正面輝度比を以下の方法で求めた。まず、各液晶表示装置ごとに正面輝度を求めた。このとき、Ｘ方向の視野角特性における視野角０ｄｅｇの輝度とＹ方向の視野角特性における視野角０ｄｅｇの輝度との平均を、正面輝度とした。
【００８７】
求めた正面輝度のうち、比較例１の正面輝度を基準（１００％）として、比較例１の正面輝度に対する各液晶表示装置（本発明例１及び２、比較例２）の正面輝度の比を求め、求めた値（％）を正面輝度比と定義した。
【００８８】
さらに、１／２視野角は以下の方法で求めた。各液晶表示装置のＸ方向及びＹ方向で求めた輝度の視野角依存性において、輝度が正面輝度の１／２以上となる視野角範囲を求め、求めた視野角範囲を１／２視野角（ｄｅｇ）と定義した。１／２視野角は、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれに求めた。
【００８９】
以上の調査方法により求められた正面輝度比と１／２視野角とを表１に示す。
【表１】
2010152211.tif 000003
表１を参照して、本発明例１及び２は、比較例１のようにバックライト装置の最上部に拡散シートを敷設しなかった。そのため、いずれの正面輝度も比較例１より高かった。また、本発明例２のバックライト装置は、最上部に拡散板を有していないにもかかわらず、１／２視野角がＸ方向及びＹ方向ともに５０ｄｅｇを超え、比較例１と同等の広い視野角となった。
【００９０】
本発明例１のバックライト装置はさらに、Ｙ方向の１／２視野角が比較例１よりも大きかった。一方、Ｘ方向の１／２視野角が比較例１よりも小さかった。そのため、Ｘ方向とＹ方向の視野角差が３ｄｅｇ未満と小さかった。本発明例１の光学レンズシートが、Ｘ方向に延在する複数の切り込みを有していたためと考えられる。
【００９１】
比較例２は、最上部の拡散シートを有していなかったため、比較例１と比較して、Ｘ方向及びＹ方向の１／２視野角がいずれも狭かった。また、Ｘ方向とＹ方向の視野角の差分値も大きく、７ｄｅｇを超えた。
【００９２】
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く、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。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示したプリズムシートの斜視図である。
【図３】図１に示した光学レンズシートの斜視図である。
【図４】図３に示した光学レンズシートの線状プリズムの縦断面図である。
【図５】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図６】図１と異なる液晶表示装置の他の構成を示す断面図である。
【図７】図６に示した光学レンズシートの斜視図である。
【図８】図１及び図６と異なる液晶表示装置の他の構成を示す断面図である。
【図９】図１、図６及び図８と異なるバックライト装置の他の構成を示す断面図である。
【図１０】図３に示した光学レンズシートに形成された切り込みの断面図である。
【図１１】図１０と異なる他の切り込みの断面図である。
【図１２】図１０及び図１１と異なる他の切り込みの断面図である。
【図１３】図３及び図７と異なる他の光学レンズシートの斜視図である。
【図１４】図３、図７及び図１３と異なる他の光学レンズシートの上面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態による光学レンズシートの斜視図である。
【図１６】実施例中の比較例のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  液晶表示装置
１０，３０  バックライト装置
１１  光源
１２  反射シート
１３  導光板
１４，２５  拡散シート
１５  プリズムシート
１６，２６  光学レンズシート
１７  反射板
１８  ハウジング
２０  液晶表示パネル
１３１  端面
１３２  導光出射面
１６１  線状プリズム
１６２  基材
１６４  表面
１６６  入射面
１６７  出射面
１６９  穴
１７０  シリンドリカルレンズ
１８０  マイクロレンズ
【図１】
2010152211.tif 000004
【図２】
2010152211.tif 000005
【図３】
2010152211.tif 000006
【図４】
2010152211.tif 000007
【図５】
2010152211.tif 000008
【図６】
2010152211.tif 000009
【図７】
2010152211.tif 000010
【図８】
2010152211.tif 000011
【図９】
2010152211.tif 000012
【図１０】
2010152211.tif 000013
【図１１】
2010152211.tif 000014
【図１２】
2010152211.tif 000015
【図１３】
2010152211.tif 000016
【図１４】
2010152211.tif 000017
【図１５】
2010152211.tif 000018
【図１６】
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