(57)【要約】【課題】導光板の光偏向要素の像を隠蔽すると共に正面方向の輝度を向上させる。【解決手段】液晶表示装置１の面光源装置２は、光源１１から射出される光を導光板１０の端面から入射させて光偏向要素１３で射出面へ偏向させる。光偏向要素１３は光偏向面１２の第一の方向に第一のピッチＰ１で、これに直交する第二の方向に第二のピッチＰ２で配列した。隠蔽構造体３は第一及び第二のレンズ１６、１７を互いに直交して配列させた。第一及び第二のレンズの位置関数をｆｎ（ｒｎ）とし、１階微分ｄｆｎ（ｒｎ） ／ｄｒｎが単調増加関数であり、式（１）を満たす定数ｋnが各ｎ（ｎ＝１，２）毎に一つ以上存在する。[数１]2011248227.tif 000019【選択図】図１
2011248227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から入射する光を観察者側に設けた射出面から射出するように光偏向面に設けた光偏向要素で偏向させる導光体と、を備えた面光源装置と、
前記面光源装置の光射出面側に設けられていて前記光偏向要素が視認されないように隠蔽する隠蔽構造体と、を備えた照明ユニットであって、
前記隠蔽構造体は、観察者側に設けた面に第一の方向に延在すると共に前記第一の方向に直交する第二の方向に配列された複数の第一のレンズと、前記第二の方向に延在すると共に前記第一の方向に配列された複数の第二のレンズとが互いに交差して配列され、
さらに、前記第一のレンズ、前記第二のレンズのピッチの中心をそれぞれ基準としてレンズの端部方向へ測った座標を前記第一のレンズの幅方向位置変数ｒ１、前記第二のレンズの幅方向位置変数ｒ２として、前記第一のレンズの高さ方向の位置関数をｆ１（ｒ１）とし、前記第二のレンズの高さ方向の位置関数をｆ２（ｒ２）とし、前記第一のレンズのレンズピッチをＱ１とし、前記第二のレンズのレンズピッチをＱ２とすると、
０≦ｒｎ≦Ｑｎ／２（但し、ｎ＝１，２）で規定される範囲において、ｆｎ（ｒｎ）の１階微分ｄｆｎ（ｒｎ） ／ｄｒｎが単調増加関数であり、かつ、下式（１）を満たすような定数ｋnが、各ｎ毎に一つ以上存在することを特徴とする照明ユニット。
【数１】
2011248227.tif 000014
【請求項２】
前記第一のレンズは、Ｇ１（ｒ１）を、
Ｇ１（ｒ１）＝ｄｆ１（ｒ１） ／ｄｒ１
としたときに、以下の（２）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載された照明ユニット。
【数２】
2011248227.tif 000015
【請求項３】
前記第二のレンズは、Ｇ２（ｒ２）を、
Ｇ２（ｒ２）＝ｄｆ２（ｒ２） ／ｄｒ２
としたときに、以下の（３）式を満たすことを特徴とする、請求項１または２に記載された照明ユニット。
【数３】
2011248227.tif 000016
【請求項４】
前記光偏向面に設けられた光偏向要素は、前記第一の方向に第一のピッチＰ１で略等間隔に配列され且つ前記第二の方向に第一のピッチＰ１よりも大きい第二のピッチＰ２で略等間隔に配列された二次元配列とされ、
前記隠蔽構造体の射出側の面に設けられた前記第一のレンズまたは第二のレンズは、以下の（４）式を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載された照明ユニット。
ただし、θ１；隠蔽構造体の入射面に入射する光の入射角
α１；前記第一のレンズの任意の点における接線と前記射出側の面とのなす角度の最大角、
Ｎ０；導光板の屈折率、
ｔ；導光板の厚み
Ｎ；隠蔽構造体の屈折率。
【数４】
2011248227.tif 000017
【請求項５】
前記第一のレンズのレンズ形状は、以下の（５）式によって定義されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載された照明ユニット。
ここで、（５）式は第一のレンズのレンズピッチを１と正規化した際の式であり、ｆ１（ｊ１）は第一のレンズの高さ方向の位置関数、ｊ１は正規化した第一のレンズの幅方向位置変数、ｋ、１／Ｒ、Ａ、Ｂ，Ｃは補正係数である。
【数５】
2011248227.tif 000018
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載された照明ユニットと、該照明ユニットから出射した光を集光させる集光シートとを備え、該集光シートは前記第一のレンズの延在方向と同一の方向に延在するプリズムが平行に複数配列されていることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
前記集光シートに代えて、或いは該集光シートに加えて、前記照明ユニットから出射した光を偏向させる偏光分離シートを備えたことを特徴とする請求項６に記載された照明装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載された照明装置と、表示画像を規定する画像表示素子とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記画像表示素子は、画素単位での透過または遮光に応じて表示画像を規定することを特徴とする請求項８に記載された表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に照明光路制御に使用される隠蔽構造体を備えた照明ユニット、照明装置並びに表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては、主に直下型方式の照明装置と、エッヂライト方式の照明装置とが採用されている。
直下型方式の照明装置は、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。光源と液晶パネル等の画像表示素子との間には、光散乱性の強い拡散板が配設されていることで光源としての冷陰極管やＬＥＤの像が視認されないようにしている。
【０００３】
一方、エッヂライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やＬＥＤが、導光板と呼ばれる透光性の板の厚み方向の端面に配置される。一般的に、導光板における光の射出面（画像表示素子と対向する面）と反対側の面には、導光板の厚み方向の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導くための光偏向面が形成されている。
光偏向面に形成される光偏向要素としては例えば白色のドットパターンが印刷されたもの、あるいはレンズ形状が付与されたもの等、効率よく射出面へ反射光を導くために様々な種類や形状の光偏向要素が提案されている。
【０００４】
しかしながら、エッヂライト方式の照明装置は、導光板と呼ばれる透光性の板の端面にのみ光源が配置される構造のため、光源の設置数に限界がある。従って、液晶表示装置が大型になるにつれ、ディスプレイ全体を明るくすることが難しくなり、限られた数の光源からの光に対してディスプレイの輝度を向上させる光学シートの役割が重要となる。
【０００５】
近年、ディスプレイとしての液晶表示画面の輝度を向上させる手段として、米国３Ｍ社の登録商標である輝度向上フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）がレンズシートとして広く使用されている。
図１４は、例えば下記特許文献１、２、３に記載された輝度向上フィルムを備えた液晶表示装置２００の概略構成を示すものである。図１４に示す液晶表示装置２００は、概略で光源１８２と、光源１８２から出射した光を入射させて出射光の輝度を向上させる輝度向上フィルムとしてのＢＥＦ１８５と、液晶パネル１８４とが配設されている。
ＢＥＦ１８５は、図１５に示すように、シート状の透明基材１８６上に断面三角形状で一方向に延びる単位プリズム１８７が平行に複数配列されてなる光学フィルムである。この単位プリズム１８７は光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）に構成されている。
【０００６】
ＢＥＦ１８５は、“軸外（ｏｆｆ-ａｘｉｓ）”からの光を集光して観察者に向けて“軸上（ｏｎ-ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）させるか、または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”させることができる。すなわち、ＢＥＦ１８５は、液晶表示装置２００の使用時（観察時）に軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させることができる。ここで言う「軸上」とは、図１５において観察者の視野方向Ｆ’に一致する方向であり、一般的には液晶パネル１８４の表示画面に対する法線方向を示す。
【０００７】
エッヂライト方式の液晶表示装置に、ＢＥＦ１８５に代表されるレンズシートを用いる際、透明基材上に拡散フィラーが塗布された拡散フィルムを導光板とレンズシートとの間に配置することによって、導光板から出射される光のムラを抑えることができる。
また、液晶表示装置において、レンズシートと液晶パネルとの間に拡散フィルムを配置した場合には、レンズシートのプリズムレンズに起因する射出光のサイドローブを低減させることができるとともに、規則的に配列されたプリズムレンズと液晶画素との間に生じるモアレ干渉縞を防ぐことができる。
【０００８】
ところで、エッヂライト方式の液晶表示装置に使用される導光板は、上述したとおり、射出面と対向する背面側に光偏向面を備え、この光偏向面には白色のドットパターンやマイクロレンズ（凹型、凸型）、その他レンズ形状等からなる光偏向要素が形成される。
しかしながら、どのような光偏向要素であっても、規則的または規則性を有する擬似不規則的に配列された反射層や構造物で形成されるため、上述のＢＥＦ１８５に代表されるレンズシートとの干渉によりモアレ干渉縞が発生する問題や、光偏向面のムラが視認されるといった問題があった。
その解決手段として、導光板とレンズシートとの間に、特許文献４に示されるような拡散フィルムを使用する方法が一般的に採用されている。
【０００９】
また、ＢＥＦ１８５は正面方向の輝度を向上させる最も効率的なレンズシートの１つではあるが、２０インチを超える中型ないし大型の液晶表示装置に用いた場合、ＢＥＦ１８５の集光機能だけでは十分な輝度が得られないというのが現状である。
輝度を更に向上させる方法の一つとして、例えばＢＥＦ１８５をプリズムの延在方向を直交させて２枚配設する手段が挙げられるが、この手段では液晶表示装置の視野角が極端に狭くなるという問題が生じる。特に、ノートパソコンや携帯情報端末等の小型の液晶表示装置に比べて、テレビ用途としての中型や大型の液晶表示装置は十分な視野角、特に水平方向に十分な視野角が必要となる。
【００１０】
従って、光偏向面に形成される光偏向要素を観察者が視認できないように隠蔽するために、集光機能をほとんど有さない拡散シートを配置せねばならず、また液晶表示装置に必要な輝度を得るためには、ＢＥＦ１８５を１枚使用するだけでは足りないという問題がある。現在、この双方の問題を同時に解決する光学シートはなく、このような光学シートの出現が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献４】特開２００４−２９５０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を隠蔽すると共に水平方向の視野角を極端に狭くすることなく正面方向の輝度を向上させることのできる隠蔽構造体を備えた照明ユニット、照明装置及びこの照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による照明ユニットは、
光源と、光源から入射する光を観察者側に設けた射出面から射出するように光偏向面に設けた光偏向要素で偏向させる導光体と、を備えた面光源装置と、面光源装置の光射出面側に設けられていて光偏向要素が視認されないように隠蔽する隠蔽構造体と、を備えた照明ユニットであって、隠蔽構造体は、観察者側に設けた面に第一の方向に延在すると共に第一の方向に直交する第二の方向に配列された複数の第一のレンズと、第二の方向に延在すると共に第一の方向に配列された複数の第二のレンズとが互いに交差して配列され、さらに、第一のレンズ、第二のレンズのピッチの中心をそれぞれ基準としてレンズの端部方向へ測った座標を第一のレンズの幅方向位置変数ｒ１、第二のレンズの幅方向位置変数ｒ２として、第一のレンズの高さ方向の位置関数をｆ１（ｒ１）とし、第二のレンズの高さ方向の位置関数をｆ２（ｒ２）とし、第一のレンズのレンズピッチをＱ１とし、第二のレンズのレンズピッチをＱ２とすると、
０≦ｒｎ≦Ｑｎ／２（但し、ｎ＝１，２）で規定される範囲において、ｆｎ（ｒｎ）の１階微分ｄｆｎ（ｒｎ） ／ｄｒｎが単調増加関数であり、かつ、下記（１）式を満たすような定数ｋnが、各ｎ毎に一つ以上存在することを特徴とする。
【数１】
2011248227.tif 000003
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、隠蔽構造体における第一のレンズと第二のレンズはその高さ方向位置関数ｆｎ（ｊｎ）の２階微分値を規定する（１）式が０となる位置で凸形状となると共に正面輝度を調整できる。そして、観察側から照明ユニットを目視した際に、隠蔽構造体に設けた第一のレンズと第二のレンズによって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が線状に拡散されることで隠蔽されて視認できない上に、正面方向の輝度を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明による照明ユニットでは、第一のレンズは、Ｇ１（ｒ１）を、Ｇ１（ｒ１）＝ｄｆ１（ｒ１） ／ｄｒ１  としたときに、以下の（２）式を満たすことを特徴とする。
【数２】
2011248227.tif 000004
本発明によれば、第一のレンズの曲面の傾斜角が３５°と４５°の間のいずれかの値となる領域の面積が十分に大きくなるため、正面輝度を効果的に上昇させることができる。
【００１５】
また、本発明による照明ユニットでは、第二のレンズは、Ｇ２（ｒ２）を、Ｇ２（ｒ２）＝ｄｆ２（ｒ２） ／ｄｒ２としたときに、以下の（３）式を満たすことを特徴とする。
【数３】
2011248227.tif 000005
本発明によれば、第二のレンズの曲面の傾斜角が４２°と５０°の間のいずれかの値となる領域の面積が十分に大きくなるため、正面輝度を効果的に上昇させることができる。
【００１６】
また、本発明による照明ユニットでは、
光偏向面に設けられた光偏向要素は、第一の方向に第一のピッチＰ１で略等間隔に配列され且つ第二の方向に第一のピッチＰ１よりも大きい第二のピッチＰ２で略等間隔に配列された二次元配列とされ、隠蔽構造体の射出側の面に設けられた第一のレンズまたは第二のレンズは、以下の（４）式を満たすことを特徴とする。
ただし、θ１；隠蔽構造体の入射面に入射する光の入射角
α１；前記第一のレンズの任意の点における接線と前記射出側の面とのなす角度の最大角、
Ｎ０；導光板の屈折率、
ｔ；導光板の厚み
Ｎ；隠蔽構造体の屈折率。
【数４】
2011248227.tif 000006
導光体の射出面から出射した光が隠蔽構造体の入射側の面に入射する入射角を（４）式の前段におけるｓｉｎθ１として算出し、更に、第一のレンズの射出側の面との接点における接線角度α１が（４）式の後段の式を満たしていると、光偏向要素の像が線状に広がって隣り合う光偏向要素が重なって見えるため、観察者側から見て光偏向要素の像の隠蔽性が向上する。
【００１７】
また、本発明による照明ユニットは、第一のレンズのレンズ形状は、以下の（５）式によって定義されることを特徴とする。
ここで、（５）式は第一のレンズのレンズピッチを１と正規化した際の式であり、ｆ１（ｊ１）は第一のレンズの高さ方向の位置関数であり、その値は第一または第二のレンズの高さ方向を表す。ｊ１は正規化した第一のレンズの幅方向位置変数、係数ｋは、ｋ＝０で球面、−１＜ｋ＜０で楕円、ｋ＝−１で放物面、ｋ＜−１で双曲面となり、１／Ｒはｊ１にかかる係数であり、Ａ、Ｂ，Ｃは補正係数である。
【数５】
2011248227.tif 000007
第一のレンズは、（５）式で定義される。ここで（５）式は、各々のレンズの単一レンズピッチを１と正規化した際の式であり、ｆ１（ｊ１）はレンズの高さ方向の位置関数、ｊ１は幅方向位置変数である。各係数ｋ、１／Ｒ、Ａ、Ｂ、Ｃの値が設定値に入らない場合、点光源を線状化する効果が得られず、または集光効果が低くなるため望ましくない。
【００１８】
本発明による照明装置は、上述したいずれかに記載された照明ユニットと、該照明ユニットから出射した光を集光させる集光シートとを備え、集光シートは第一のレンズの延在方向と同一の方向に延在するプリズムが複数平行に配列されていることを特徴とする。
隠蔽構造体の第一のレンズによって拡散性能と集光性能を発揮させ、更にその射出光を集光シートのプリズムによって集光させることでプリズムによる全反射を防止して正面方向の輝度を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明による照明装置は、集光シートに代えて、或いは該集光シートに加えて、照明ユニットから出射した光を偏向させる偏光分離シートを備えたことを特徴とする。
集光シートに代えて偏光分離シートを備えた場合、照明ユニットから出射した光を偏向させることができる。また、集光シート及び偏向させる偏光分離シートの両方を備えた場合、隠蔽構造体を通過した光は集光シートを介して偏向分離シートで偏向させる。
【００２０】
本発明による表示装置は、上述したいずれかに記載された照明装置と、表示画像を規定する画像表示素子とを有することを特徴とする。
本発明による表示装置によれば、観察側から目視した際に、面光源装置から出射した光を、隠蔽構造体によって導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を視認できないように隠蔽すると共に水平方向の視野角を極端に狭くすることなく正面方向の輝度を向上させることができる。
【００２１】
また、上述した表示装置において、画像表示素子は、画素単位での透過または遮光に応じて表示画像を規定することを特徴とする。
本発明による表示装置が、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであれば、観察者側への輝度が向上し、光強度の視角度依存性が低減され、さらに、光偏向要素の視認性が一層低減された光を有効に利用して、画像品位の高い画像を表示させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による照明ユニット、照明装置並びに該照明装置を用いた表示装置によれば、観察側から目視した際に、隠蔽構造体によって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を視認できないように隠蔽すると共に水平方向の視野角を極端に狭くすることなく正面方向の輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態による隠蔽構造体を備えた照明ユニットを含む液晶表示装置である。
【図２】導光板の光偏向面に配列される光偏向要素を表す要部説明図である。
【図３】図１に示す液晶表示装置に設けた隠蔽構造体の一例を示す斜視図である。
【図４】図３に示す隠蔽構造体を第二のレンズの方向に平行に切断した要部断面図である。
【図５】導光板から出射する光が隠蔽構造体を通過する光路の一例を示す要部構成断面図である。
【図６】図２に示す導光板の光偏向要素が隠蔽構造体の第一のレンズによって線状に伸びた状態の像を示す図である。
【図７】第一のレンズの断面形状を反転した状態で示す図である。
【図８】第一のレンズの断面形状を示す図である。
【図９】第一のレンズ及び第二のレンズの幅方向位置変数ｒｎと傾斜角の関係を示すグラフである。
【図１０】Ｇｎ（ｋｎ）＝１である場合のレンズの断面形状の一例を示す図である。
【図１１】第一のレンズの傾斜角と正面輝度の輝度比との関係を示すグラフである。
【図１２】第二のレンズの傾斜角と正面輝度の輝度比との関係を示すグラフである。
【図１３】実施例１，２および比較例における第一のレンズ及び第二のレンズの正規化した幅方向位置変数（ｒｎ／Ｑｎ）と傾斜角との関係を示すグラフである。
【図１４】従来技術によるＢＥＦを含む液晶表示装置の配置構成を示す要部断面図である。
【図１５】図１４に示すＢＥＦの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態による表示装置として液晶画像を表示するための液晶表示装置１を示す要部縦断面図である。この液晶表示装置１は、光源から光を出射させる面光源装置２と、レンズシートからなる隠蔽構造体３と、輝度を上昇させるための集光シート、光学シートとしてのプリズムシート４と、偏向分離シート５と、例えば液晶表示素子として液晶画像を表示する画像表示素子６とを光の進行方向に向けて順次備えている。画像表示素子６の更に光の進行方向前方側が観察者方向Ｆとされている。
これらの液晶表示装置１は、面光源装置２と隠蔽構造体３とで照明ユニット７を構成し、照明ユニット７とプリズムシート４と偏向分離シート５とで照明装置８を構成する。なお、図１において各構成の縮図は実際のものとは一致しない。
【００２５】
面光源装置２は、例えば平板形状をなす導光板１０の厚み方向の端面に光源１１が配設され、導光板１０の背面側に反射板９が設けられている。そのため、この照明ユニット７はエッジライト方式が採用されている。
光源１１として例えば点状光源が用いられる。点状光源として例えばＬＥＤが用いられ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤやＲＧＢ−ＬＥＤ等を採用できる。或いは、光源１１はＣＣＦＬに代表される蛍光管であっても良い。図１では、光源１１が導光板１０の対向する２つの厚み方向の端面に配置された例を示しているが、これに限らず、１つの端面のみに配置してもよく、または４つの端面にそれぞれ配置されてもよい。
導光板１０の形状は、平板形状に代えて楔形状等であっても良い。
【００２６】
導光板１０の観察者側Ｆの射出面１０ａとは反対側の面には光偏向面１２が形成されている。光偏向面１２には、光源１１から導光板１０へ入射する光を射出面１０ａ側へ偏向する光偏向要素１３が形成されており、光偏向要素１３として、例えば白色拡散反射ドットが印刷されている。また光偏向要素１３の別の例として、マイクロレンズ形状やプリズム形状等の構造物を用いてもよい。
【００２７】
一般的に導光板１０は透明板であるため、光偏向要素１３は観察者側Ｆから視認可能である。この液晶表示装置１はエッジライト方式であるため、直下型のバックライトとは異なって、導光板１０からの射出光は射出面１０ａ側でムラが多く、均一な拡散光とは大きく異なる。
そのため、エッジライト型の照明装置８においては、一般的に導光板１０の上には、この光偏向要素１３を隠蔽するため、また射出光のムラを低減するために、従来、強い拡散性を有する拡散フィルム等が使用されていた。しかしながら、このような拡散フィルムはほとんど集光性能を有していなかった。
【００２８】
図２は本実施形態における導光板１０の光偏向面１２を示す図であり、光偏向面１２には光偏向要素１３が分散して配設されている。図２では光偏向要素１３の形状が円形で示されているが、これに限らず楕円形状やプリズム形状等、適宜形状を採用することができる。
光偏向面１２に、互いに直交する第一の方向ｑ１と第二の方向ｑ２とを仮想的に破線で示す。そして、光偏向要素１３は第一及び第二の方向ｑ１，ｑ２の交点に設けられており、しかも第一の方向ｑ１にはピッチＰ１で配列され、第二の方向にはピッチＰ１より大きいピッチＰ２で配列された二次元配置とされる。ここで、第一の方向ｑ１及び第二の方向ｑ２は、液晶表示装置１の互いに直交する縦方向及び横方向である垂直視野及び水平視野に対して任意に選択することが出来る。図２に示す例では、第一の方向ｑ１が水平視野に、第二の方向ｑ２が垂直視野にそれぞれ一致するものとする。
【００２９】
図３に示す隠蔽構造体３は、透光性の板状の基部シート１５が設けられ、その光出射面を第１主面１５ａとし、面光源装置２に対向する光入射面を第２主面１５ｂとする。そして、第一主面１５ａには第一の方向ｑ１に平行な方向に延在する複数の第一のレンズ１６が、第二の方向ｑ２に平行に配列されている。また、第二の方向ｑ２に平行な方向に延在する複数の第二のレンズ１７が、第一の方向ｑ１に平行に配列されている。そのため、第一のレンズ１６と第二のレンズ１７は互いにクロス、好ましくは直交して配列されている。
【００３０】
第一のレンズ１６は、図４に示すように、断面視で例えば丸みを帯びた頂部とその両側の湾曲側面とが滑らかに接続された略半楕円形状に形成されている。第一レンズ１６の頂部の接線角度は０度であり、第１主面１５ａとの接点における第１主面１５ａに対する接線の角度はα１であり、頂部から第１主面１５ａに至るにつれ、接線角度αは次第に大きくなる。
従って、第１主面１５ａに第一のレンズ１６が多数配置された隠蔽構造体３の第２主面１５ｂ側から略ランバート光を射出するように点光源を設置した場合、隠蔽構造体３の第１主面１５ａ側から点光源を観察すると、点光源は線状光源として視認される。
ここで、導光板１０の光偏向面１２に形成された光偏向要素１３であらゆる方向に進路を変更された光のうち、導光板１０の光射出面１０ａから射出される光は、その配光分布はランバート光と異なるが、点光源と同義として扱うことが出来る。
【００３１】
すなわち、例えば図２で示されたような円形の光偏向要素１３の各々を点光源としてみたとき、第一のレンズ１６が配置された隠蔽構造体３を導光板１０の光射出面１０ａ側に配設して第１主面１５ａ側から観察すると、円形の光偏向要素１３が線状に広がって見える。
このとき、第一のレンズ１６の第１主面１５ａとの接点における接線角度α１が下記の（４）式を満たしていると、図６に示されるように第二の方向ｑ２に線状に広がって見える隣り合う光偏向要素１３同士が互いに重なるため、光偏向要素１３の隠蔽性が向上する。
【００３２】
【数６】
2011248227.tif 000008
ここで、θ１は隠蔽構造体３の第二主面１５ｂへ入射する光の入射角、Ｎ０は導光板１０の屈折率、ｎは隠蔽構造体３の屈折率、ｔは導光板１０の厚さ、Ｐ２は第２の方向ｑ２に配列された光偏向要素１３のピッチである。第一のレンズ１６が延在する方向と、光偏向要素１３が配列される第一の方向とは略平行である。
【００３３】
上記（４）式について、図５に示す導光板１０と隠蔽構造体３とを備えた光学系で説明する。
図５において、導光板１０の光偏向面１２に形成される光偏向要素１３が第二の方向にピッチＰ２で配列されている。光源６から入射して光偏向要素１３によって進路を変えられた光のうち、光偏向要素１３からＰ２／２だけ離れた距離で導光板１０の光射出面１０ａに到達し、射出される光をＬとしたとき、隠蔽構造体３の第二主面１５ｂへの入射角度θ１は、（４）式の前段により導光板１０の屈折率Ｎ０と厚さｔとＰ２／２から求められる。（４）式の後段は、入射角θ１で入射した光を正面方向に屈折させるために必要な第一のレンズ１６の接線角度α１を規定している。
【００３４】
上述したような機能、作用が得られる第一のレンズ１６は、以下の（５）式で定義される。ここで（５）式は、各々の第一のレンズ１６の単一レンズピッチを１と正規化した際の式であり、図７に示されるように、ｆ１（ｊ１）はレンズ１６の高さ方向の位置関数であり、その値は第一のレンズの高さ方向を表す。ｊ１は正規化した第一のレンズの幅方向位置変数、係数ｋは、ｋ＝０で球面、−１＜ｋ＜０で楕円、ｋ＝−１で放物面、ｋ＜−１で双曲面となり、１／Ｒはｊ１にかかる係数であり、Ａ、Ｂ，Ｃは補正係数である。
図７において、第一のレンズ１６は斜線部が凸レンチキュラーレンズの形状と定義される。各係数ｋ、１／Ｒ、Ａ、Ｂ、Ｃの値が下記（５）式で規定した設定値に入らない場合、上述したような点光源を線状化する効果が得られず、または集光効果が低くなるため望ましくない。
【００３５】
【数７】
2011248227.tif 000009
【００３６】
第一のレンズ１６の形状について、更に図８を用いて詳細に説明する。
図８は第一のレンズ１６の断面詳細図であり、単一レンズピッチがＱ１、高さがＨ１、第１主面１５ａとの接線角度がα１、頂部フィッティング曲率半径がＲ１で表されている。
ここで頂部フィッティング曲率半径Ｒ１とは、非球面形状である第一のレンズ１６の頂部の曲率半径を表すものであり、単一レンズピッチＱ１に対して頂点を中心にしてレンズピッチＱ１の１０％以上５０％未満の範囲に形成される頂部領域の曲率半径を示すものとする。本実施形態では、頂部フィッティング曲率半径Ｒ１はレンズピッチＱ１に対して頂点を中心にして１０％の範囲に形成すると規定する。
第一のレンズ１６の凸曲面形状は、球面レンズに比べて頂部の曲率半径が小さくなる非球面レンズ形状であることが望ましく、上述のように頂部フィッティング曲率半径Ｒ１の範囲を規定して形成することで集光性能が高まる。
一方で、頂部の曲率半径Ｒ１をレンズピッチＱ１の１０％より小さくすると、第一のレンズ１６の単位レンズ高さＨ１が非常に大きな非球面形状となり、隠蔽性能が低下するため望ましくない。また、頂部の曲率半径Ｒ１の領域がレンズピッチＱ１の５０％以上であると、第一のレンズ１６の単位レンズ高さＨ１が低くなり球面形状に近くなって集光性能が低くなりすぎる。
また単位レンズ高さＨ１は、単一レンズピッチＱ１に対して、０．３以上１．０未満の範囲であることが望ましい。単位レンズ高さＨ１が０．３より低いと集光性能が低くなり、１．０以上であると集光性能のみならず隠蔽性能も低くなるためである。
【００３７】
次に、第二のレンズ１７は隠蔽構造体３の輝度を高めるために形成される。第一のレンズ１６は、第二の方向ｑ２に平行な方向に拡散した光の集光効果を発揮できるが、第一の方向ｑ１に平行な方向に拡散した光を集光させることはできない。そこで、第二のレンズ１７を第一のレンズ１６の配列方向と直交する方向に配列した。これにより、第一のレンズ１６では集光できない第一の方向ｑ１へ拡散した光を第二のレンズ１７により集光できるようになるため、隠蔽構造体３が第一のレンズ１６単体で構成された場合と比べて輝度を上昇させることができる。
【００３８】
隠蔽構造体３の輝度を高めるためのさらなる工夫として、第一のレンズ１６、第二のレンズ１７の高さ方向位置関数ｆｎ（ｒｎ）を、以下の関係を満たすように設定する。
まず、第一のレンズ１６の幅方向位置変数をｒ１とし、第二のレンズ１７の幅方向位置変数をｒ２ として、これら幅方向位置変数ｒ１、ｒ２を、それぞれ第一のレンズ１６、第二のレンズ１７のピッチＱ１，Ｑ２の中心を基準とした各レンズ１６，１７の端部方向へ測った座標を表すものと規定する。
そして、第一のレンズ１６の高さ方向の位置関数をｆ１（ｒ１）、第二のレンズ１７の高さ方向の位置関数をｆ２（ｒ２）、第一のレンズ１６の単一レンズピッチをＱ１、第二のレンズ１７の単一レンズピッチをＱ２とすると、
０≦ｒｎ≦Ｑｎ／２（但し、ｎ＝１，２）
で規定される範囲において、ｆｎ（ｒｎ）の１階微分ｄｆｎ（ｒｎ）／ｄｒｎ が単調増加関数であり、なおかつ、（１）式を満たすような定数ｋnが、各ｎ毎に一つ以上存在することを特徴とする。
【００３９】
【数８】
2011248227.tif 000010
【００４０】
ｆｎ（ｒｎ）の１階微分ｄｆｎ（ｒｎ）／ｄｒｎが単調増加関数であるということは、レンズ上のどのような微小領域を切り取っても、常にレンズの形状が凸形状であることを意味する。
レンズの形状がその領域によらずに常に凸形状であることは、レンズに入射した光を効果的に集光するために有効である。ｄｆｎ（ｒｎ）／ｄｒｎが単調増加関数でない場合は、ｒｎの位置によって凹形状である領域と凸形状である領域の両方が存在することを意味する。レンズのある領域が凹形状を有する場合、凹形状の領域に入射した光が散乱され、輝度低下の要因となるため望ましくない。
【００４１】
次に、図９で示したグラフを利用して（１）式の示す意味の説明を行う。
図９に示すグラフの横軸は幅方向位置変数ｒｎを、縦軸はレンズの傾斜角を表す。高さ方向位置関数の微分値ｄｆｎ（ｒｎ）／ｄｒｎをＧｎ（ｒｎ）とすると、レンズの傾斜角（ラジアン）は、式ｔａｎ−１（Ｇｎ（ｒｎ））で表すことができる。ｆｎ（ｒｎ）の１階微分 ｄｆｎ（ｒｎ）／ｄｒｎが単調増加関数で、かつ、ｒｎがｋｎと等しいときのｆｎ（ｒｎ）の２階微分の値である
【数９】
2011248227.tif 000011
がゼロになるならば、このようなレンズの傾斜角は図９のグラフで示すように、ｒｎがｋｎと等しい時にＧｎ（ｒｎ）が一定値に漸近するような関数となる。
【００４２】
隠蔽構造体３の正面輝度は、図９に示すように、Ｇｎ（ｋｎ）により制御することができる。例えばＧｎ（ｋｎ）の値が１の場合、ｔａｎ−１（Ｇｎ（ｒｎ））は
ｔａｎ−１（１）×１８０度／π＝４５°
となることから、レンズ形状は、図１０で示すように、点ｋｎにおいて傾き４５°の漸近線に接するような凸レンズ形状となる。
このような凸レンズでは、傾斜角が４５°近傍の傾きを有する領域のレンズ面積が、他の角度を有する領域と比べて相対的に大きくなるため、レンズに入射した光は傾き４５°近傍の斜面で屈折する成分が支配的となる。図９において、レンズの幅方向位置変数ｒｎがｋｎと等しい領域で、レンズの傾斜角ｔａｎ−１（Ｇｎ（ｒｎ））は一定値に漸近することになり、レンズの表面で屈折させて観察者方向Ｆへ射出させる光量を最も大きくできる。
そのため、Ｇｎ（ｋｎ）の値を任意に変えることで、レンズ表面で屈折する光の屈折角を制御できるので、視覚方向Ｆへ射出する光の光量をＧｎ（ｋｎ）の値によって容易に調整することができる。
【００４３】
隠蔽構造体３にプリズムシート４を重ねて使用した場合、隠蔽構造体３単体で使用する場合と比べて、照明ユニットの輝度をさらに上昇させることが可能になる。
この場合、隠蔽構造体３の第一のレンズ１６と第二のレンズ１７に求められる特性は、その上に載せるプリズムシート４におけるプリズムの向きによって異なる。
プリズムシート４は基部シート１９上に例えば断面三角形のプリズム２０を一方向に延在させたものを複数平行に配列させた構成を有している（図１参照）。ここで、プリズムシート４のプリズム２０の向きが第一のレンズ１６の延在する方向と同一となるように配置した場合で考える。
以下の説明では、プリズムシート４をプリズム２０の向きが照明ユニット７の水平視野方向と一致する向きに配置した場合を考え、プリズム２０が延在する方向と平行な方向をＨ方向（水平方向）、それと直交する方向をＶ方向（垂直方向）と呼ぶ。
【００４４】
第一のレンズ１６から射出した光が正面方向へ強く集光されている場合（第一のレンズ１６から射出した光の角度分布が絞られている場合）、プリズム２０表面での全反射により戻される光が多くなるため、その分、正面輝度のロスが発生する。そのため、第一のレンズ１６から射出する光は、適度に広がった角度分布を有することが望ましい。第一のレンズ１６から射出する光の角度分布を広げるには、第一のレンズ１６の傾斜角を緩やかなものにすればよい。
図１１は、隠蔽構造体３の第一のレンズ１６をプリズム形状と仮定し、隠蔽構造体３の上に頂角９０°をなすプリズム２０を配列したプリズムシート４を重ねた構成として、第一のレンズ１６の傾斜角β１を変化させた場合の規格化した正面輝度のシミュレーション結果である。
ここでは簡単のため、隠蔽構造体３に第二のレンズ１７を形成していない構成を考えると、隠蔽構造体３は傾斜角β１のプリズムからなる第一のレンズ１６を複数配列したプリズムシートとなる。隠蔽構造体３の第一のレンズ１６と、プリズムシート４のプリズム２０の向きは平行である。
【００４５】
その結果、第一のレンズ１６の傾斜角β１を例えば４０°に設定したとき、隠蔽構造体３とプリズムシート４との組み合わせで最も正面輝度が高くなった。傾斜角β１が大きくなりすぎると、第一のレンズ１６から射出する光が過度に集光して、隠蔽構造体３の上に載せたプリズムシート４のプリズム２０で全反射される光量が増加し、輝度低下が大きくなる。逆に傾斜角β１が小さすぎると第一のレンズ１６から射出する光の集光度が足りないため、逆に輝度が低下する。
次に、第一のレンズ１６が凸曲面形状の場合も同様に考えると、曲面がある点で例えば傾斜角４０°の漸近線に接するようなレンズ形状とすれば、曲面が４０°近傍の傾斜角を持つ領域面積が、それ以外の傾斜角を持つ領域のレンズ面積と比べて大きくなるため、正面輝度を上昇させることができる。この時、必ずしも漸近線の傾きを完全に４０°に一致させる必要はないが、図１１により、輝度低下が最大値から±５％以内となる傾斜角Θ１の範囲内とすると規定すれば、漸近線の傾斜角を３５°≦β１≦４５°の範囲で規定することが望ましい。
このような凸曲面レンズの形状は、第一のレンズ１６の高さ方向位置関数ｆ１（ｒ１）の微分値Ｇ１（ｒ１）＝ｄｆ１（ｒ１）／ｄｒ１の範囲で規定すると、第一のレンズ１６のレンズ傾斜角は以下の（２）式のように表せる。
【００４６】
【数１０】
2011248227.tif 000012
【００４７】
Ｇ１（ｋ１）が（２）式を満たす範囲にあれば、第一のレンズ１６の曲面の傾斜角が３５°と４５°の間のいずれかの値となる領域のレンズ面積が十分に大きくなるため、プリズムシート４と組み合わせることで、正面輝度を効果的に上昇させることができる。
【００４８】
次に、第二のレンズ１７は、プリズムシート４におけるプリズム２０の向きと直交して形成されている。第二のレンズ１７は、Ｈ方向に広がった光の角度分布を絞り、集光する機能を有している。隠蔽構造体３における第二のレンズ１７を透過した光が、プリズムシート４のプリズム２０によりＶ方向の光の角度分布が絞られて、視覚方向Ｆへ射出される。視覚方向Ｆへ射出する光を増やすためには、隠蔽構造体３の第二のレンズ１７でＨ方向に広がった光を適度に集光することが必要である。第二のレンズ１７の集光性が弱い場合には、プリズム２０ではＨ方向に広がった光を集光することができないため、視覚方向Ｆ以外の方向へ光が散逸し、輝度が低下する。
【００４９】
図１２は、このような隠蔽構造体３の第二のレンズ１７をプリズム形状と仮定して、隠蔽構造体３の上に頂角９０°のプリズム２０を配列させたプリズムシート４を重ね、第二のレンズ１７の傾斜角β２を変化させた場合の規格化した正面輝度のシミュレーション結果である。
この結果、第二のレンズ１７の傾斜角β２を例えば４５°にしたときに、隠蔽構造体３とプリズムシート４との組み合わせで最も正面輝度が高い。傾斜角β２が４５°より大きくなると、第二のレンズ１７の斜面で全反射して、視覚方向Ｆを外れた斜め方向へ進行する光（サイドローブ光）が増加する。このような斜め方向の光はプリズムシート４で視覚方向Ｆに立ち上げることができないので、輝度低下が大きくなる。
傾斜角β２が４５°より小さいと、第二のレンズ１７から射出する光のＨ方向の広がりが大きいので、プリズムシート４により集光されることなく、視覚方向Ｆ以外の方向へ光が散逸し、輝度が低下する。
【００５０】
次に、第二のレンズ１７が凸曲面形状の場合も同様に考えると、曲面がある点で傾斜角４５°の漸近線に接するようなレンズ形状とすれば、曲面が４５°近傍の傾斜角を持つ領域のレンズ面積が、それ以外の傾斜角を持つ領域のレンズ面積と比べて大きくなるため、正面輝度を上昇させることができる。この時、必ずしも漸近線の傾きを完全に４５°に一致させる必要はないが、図１２より、輝度低下が最大値から±５％以内となる傾斜角の範囲で規定すれば、漸近線の傾斜角を４２°≦β２≦５０の範囲で規定することができて望ましい。
この範囲を第二のレンズ１５の高さ方向位置関数ｆ２（ｒ２）の微分値Ｇ２（ｒ２）＝ｄｆ２（ｒ２）／ｄｒ２の範囲で表せば、以下の（３）式のように表せる。
【００５１】
【数１１】
2011248227.tif 000013
【００５２】
本実施形態による液晶表示装置１において、隠蔽構造体３を構成する第二のレンズ１７とプリズムシート４を構成する断面三角形のプリズム２０とは、略直交する方向に配設されることが望ましい。特に、液晶表示装置１を観察する観察者側Ｆから見た際に、画面の水平視野方向にプリズムレンズ４のプリズム２０が延在することが望ましい。
一般に、液晶表示装置１はある範囲の垂直視野と水平視野とを有することが望まれるが、特に大型の液晶表示装置１としてテレビを挙げると、水平視野が広いことが望まれる。断面三角形のプリズム２０は集光性能が高い分、視野を狭くする。一方、第一のレンズ１６は拡散性能と集光性能とを有する。従って、プリズム２０を水平視野方向に延在するように配列することで、垂直視野は狭くなるが高い集光効果を得ることが出来る。
【００５３】
このとき、隠蔽構造体３の第１主面１５ａに形成された第一のレンズ１６の延在方向と導光板１０の光偏向要素１３が配置される第一の方向とを略一致させる。導光板１０の光偏向面１２には、第一の方向の配列ピッチＰ１より第二の方向の配列ピッチＰ２の方が大きくなるように光偏向要素１３が配置される。従って、第一のレンズ１６の延在方向と第一の方向とが略一致することで、図６に示されるように、光偏向要素１３の像が第二の方向に広がって線状化されるため、光偏向要素１３の隠蔽性が向上する。
【００５４】
なお、上述の構成に代えて、集光用のプリズムシート４を構成するプリズム２０を、隠蔽構造体３を構成する第一のレンズ１６と略直交させて構成しても良い。しかしながら、この場合、プリズム２０が液晶表示装置１の水平視野を集光させることとなるため、プリズム２０は集光性能を発揮させるだけでなく視野を狭くしないレンズ形状を選ぶことが重要である。
例えば、プリズムシート４のプリズム２０は隠蔽構造体３を構成する第一のレンズ１６と同形状であっても良く、または（５）式により決定される別形状のレンズであっても良い。或いは、プリズム２０は、丸みを帯びた三角プリズムレンズや、頂角が１００度〜１２０度程度の三角プリズムレンズ等、視野を狭くせずに集光性能を得られるレンズであってもよい。
【００５５】
本実施形態において、プリズムシート４を構成するプリズム２０と隠蔽構造体３を構成する第一のレンズ１６とを略平行に配設した場合、プリズム２０と第一のレンズ１６とのピッチが同程度であるとモアレ干渉縞が生じるため望ましくない。プリズム２０と第一のレンズ１６とのピッチ比を少なくとも１：２より大きく、望ましくは１：３より大きな比とし、且つ、モアレ干渉縞が最も生じづらいピッチに設定することが望ましい。
更にプリズム２０を第一のレンズ１６に対して平面視で数度傾けて配設しても良い。傾ける範囲としては０度以上２０度以下の範囲が望ましく、更には０度から１０度の範囲がより望ましい。プリズム２０と第一のレンズ１６の交差角度が２０度を超えた場合、液晶表示装置１の視野分布が歪となるため望ましくない。
【００５６】
本実施形態による照明ユニット７に含まれる隠蔽構造体３は、透光性の基部シート１５の第一主面１５ａに第一のレンズ１６及び第二のレンズ１７が、UV硬化樹脂や放射線硬化樹脂等を用いて成形されるか、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等を用いて、この技術分野では良く知られている押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって一体で形成することができる。
【００５７】
また、画像表示素子６は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であることが好ましい。画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであれば、本実施形態による照明ユニット７により、画像表示素子６を透過する画像の観察者側Ｆへの輝度が向上し、光強度の視角度依存性が低減する。さらに、光偏向要素１３の視認性が低減された光を有効に利用して、画像品位の高い画像を表示させることができる。
なお、画像表示素子６は液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子を画像表示素子６と同一の符号を用いて説明すると、図１に示すように、液晶表示素子６は液晶パネル２２の前後に偏向板２３，２３が積層して構成されている。液晶表示素子６は画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
【００５８】
本実施形態による照明ユニット７を含む照明装置８を備えた液晶表示装置１は上述の構成を備えており、次にその作用を説明する。
図１及び図５において、例えばＬＥＤからなる点状光源を備えた光源１１から出射された光は導光板１０の二辺または四辺における厚み方向の端面を通して導光板１０内に入射され、光偏向面１２に配列された例えば白色核酸反射ドットからなる光偏向要素１３に向かう。
光偏向面１２における光偏向要素１３は、例えば水平方向をなす第一の方向ｑ１にピッチＰ１で、垂直方向をなす第二の方向ｑ２にピッチＰ２で二次元配置されている。そして、光源１１からの光は光偏向要素１３で導光板１０の射出面１０ａに向けて偏向させられる。導光板１０を出射した光は、図５に示すように、例えば入射角θを以て入射面である第２主面１５ｂから隠蔽構造体３内に入射させられる。
【００５９】
隠蔽構造体３では、第一及び第二のレンズ１６，１７は基部シート１５の射出面である第１主面１５ａに互いに略直交する方向に配列され、第一のレンズ１６は例えば光偏向要素１３が配列された第一の方向ｑ１と平行に延在して水平方向Ｈに配列されている。第二のレンズ１７は光偏向要素１３の第二の方向ｑ２と平行に延在して垂直方向Ｖに配列されている。
（５）式や図８等で定義される第一のレンズ１６は（２）式で規定する緩やかな傾斜角を有する凸曲面形状とされ、同じく第二のレンズ１７は（３）式で規定する凸曲面形状とされている。
そして、隠蔽構造体３の光射出側に配設されたプリズムシート４はプリズム２０が第一のレンズ１６と平行な方向に延在して配列されている。
【００６０】
そのため、第一のレンズ１６で屈折させられて射出する光は適度にひろがった角度分布を有して拡散性を確保しつつ集光させられ、更にプリズムシートの断面三角形のプリズム２０によって集光させられて、正面輝度が上昇させられる。また、第二のレンズ１７は第一のレンズ１６で集光できない第一の方向ｑ１へ拡散した光の角度分布を絞って集光させることができるため比較的水平視野が広く、隠蔽構造体３の正面輝度を高める作用を発揮する。
しかも、第一のレンズ１６とプリズムシート４のプリズムレンズ２０によって垂直視野は狭くなるが高い集光効果を得ることができ、プリズムシート４のプリズムレンズ２０は第二のレンズ１７と平行な方向には延在していないから、比較的水平視野を広く確保できる。特に、液晶テレビ等の用途を有する大型の液晶表示装置１では、垂直方向より水平方向に広い視野を確保する必要があるため、好ましい。
【００６１】
また、導光板１０の光偏向面１２に配設した光偏向素子１３は、第一の方向ｑ１のピッチＰ１より第二の方向のピッチＰ２が大きく設定されている。そして、第一のレンズ１６の延在方向が第一の方向ｑ１と一致するため、第一のレンズ１６とプリズムシート４のプリズム２０によって高い集光効果を発揮でき、光偏向要素１３の像は第二の方向ｑ２に広がって線状化されて互いに重合し、隠蔽性が向上する。
そのため、液晶表示装置１において液晶表示素子６の画像を観察者側Ｆから観察した際、光偏向要素１３の像は視認されない。
【００６２】
上述のように、本実施形態による照明ユニット７及び照明装置８を備えた液晶表示装置１によれば、隠蔽構造体３における第一のレンズ１６と第二のレンズ１７はその高さ方向位置関数ｆｎ（ｊｎ）の２階微分値を規定する（１）式が０となる位置で凸曲面形状となると共に正面輝度を調整できる。
そして、観察側Ｆから液晶表示素子６の画像を目視した際に、隠蔽構造体３によって導光板１０の光偏向面１２に形成される光偏向要素１３を線状に拡散させることで隠蔽して視認できないようにすると共に、水平方向の視野角を極端に狭くすることなく正面方向の輝度を向上させることができる。
しかも、液晶表示素子６は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であって画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであるため、液晶表示素子６を透過する画像の観察者側Ｆへの輝度が向上し、光強度の視角度依存性が低減する。さらに、光偏向要素１３の視認性が低減された光を有効に利用して、画像品位の高い画像を表示することができる。
【００６３】
なお、上述の実施形態によれば、隠蔽構造体３における互いに直交配置された第一のレンズ１６と第二のレンズ１７は、凸曲面形状（レンチキュラーレンズ形状）であることが好ましい。しかし、第一のレンズ１６は導光板１０における光偏向要素１３の隠蔽性を高めるために凸曲面のレンチキュラー形状である必要があるが、第二のレンズ１７正面輝度の向上を達成できればよいため、必ずしもレンチキュラー形状である必要はない。
第一のレンズ１６によって、光偏向要素１３の像を第二の方向ｑ２に十分に広く広げることができて隠蔽性を発揮できれば、第二のレンズ１７は凸曲面に限らずプリズム形状であっても輝度向上効果を発揮できて、隠蔽性も良好である。第一の方向ｑ１の光偏向要素１３の配列ピッチＰ１が第二の方向ｑ２のピッチＰ２より小さいため、第二のレンズ１７によって第一の方向ｑ１に光をあまり広げなくても、隠蔽性は大きく変わらないからである。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明の実施例として、実施例１，２による隠蔽構造体３と比較例による隠蔽構造体とを製作して、それぞれを液晶表示装置１の照明装置８に組み込んで正面輝度と隠蔽性の評価を行った。
隠蔽構造体３の評価のために、液晶表示装置１の隠蔽構造体３を除いた照明装置８を作製した。
【００６５】
＜面光源装置２の作製＞
面光源装置２を以下のように作製した。
まず、４ｍｍ厚の導光板１０を用意し、光源１１としてＬＥＤを導光板１０の四辺の厚み方向の端面に設置した。導光板１０の光偏向面１２には、白色の反射インキを印刷法によって形成した。白色の反射インキは光偏向面１２に規則的に配置し、その大きさを光源１１が設置された導光板１０の端面に近いほど小さく導光板１０の中心に近づくほど大きく形成した。
白色の反射インキの配列方向は、図２に示すように、第一の方向ｑ１と液晶表示装置１の画面水平方向とを一致させ、第一の方向ｑ１の配列ピッチＰ１を約１．１５ｍｍとし、第二の方向ｑ２の配列ピッチＰ２を約２ｍｍとした。そして、導光板１０の光偏向面１２側の背面には反射板９を配置することで、面光源装置２を得た。
【００６６】
＜隠蔽構造体３とプリズムシート４の作製＞
照明装置８における隠蔽構造体３とプリズムシート４を、以下に述べる方法で作製した。隠蔽構造体３とプリズムシート４の材料としてポリカーボネート樹脂を用いた。ポリカーボネート樹脂は屈折率が約１．５９と高いため、集光性能及び拡散性能が高い隠蔽構造体３を得ることが出来る。隠蔽構造体３の第一のレンズ１６と第二のレンズ１７は、ポリカーボネート樹脂を用いて押出成形により形成した。同様の方法で、プリズムシート４も作製した。
実施例１、２、比較例による隠蔽構造体３の具体的構成は後述する。
【００６７】
＜照明装置８の作製＞
照明装置８は以下のように作製した。
先ず、面光源装置２の光射出面側に隠蔽構造体３を配置して照明ユニット７を製作する。隠蔽構造体３は、第一のレンズ１６が延在する方向と導光板１０の光偏向要素１３が配列される第一の方向ｑ１とを一致させた。
さらに、隠蔽構造体３の上に、集光シートとして頂角９０°をなす断面三角形のプリズム２０が配列されたプリズムシート４を配設した。プリズムシート４は、プリズム２０の延在する方向が隠蔽構造体３における第一のレンズ１６の延在する方向と平行になるように配置し、更にその上に偏光分離反射シート５としてＤＢＥＦ（３Ｍ社製）を配置することで、照明装置８が得られた。
【００６８】
次に、比較例と実施例１，２による隠蔽構造体３を次のように製作した。
（１）比較例
比較例による隠蔽構造体は、図３に示す第一のレンズ１６、１６の間隙Δに第二のレンズ１７を配列することにより作製した。第一のレンズ１６の単一レンズピッチＱ１は１４０μｍとした。第二のレンズ１７の単一レンズピッチＱ２は３５μｍとした。間隙Δの長さは２０μｍとした。
図１３に示すグラフは、各レンズの傾斜角と正規化した幅方向位置変数（ｒｎ／Ｑｎ）との関係を表したものである。但し、正規化した幅方向位置変数（ｒｎ／Ｑｎ）は、幅方向位置変数をレンズのピッチで割った数とする。
そして、比較例による隠蔽構造体の第一のレンズ１６の高さ方向位置関数ｆ１（ｒ１）は、図１３のグラフにおいて、傾斜角ｔａｎ−１（Ｇ１（ｒ１））が符号（ａ）で表される関数とした。第二のレンズ１７の高さ方向位置関数ｆ２（ｒ２）は、傾斜角ｔａｎ−１（Ｇ２（ｒ２））が図１３のグラフにおいて符号（ｂ）で表される関数とした。
【００６９】
（２）実施例１
実施例１による隠蔽構造体３は、第一のレンズ１６を規定する高さ方向位置関数ｆ１（ｒ１）は、（３）式から、
ｔａｎ−１（Ｇ１（ｋ１））×１８０°／π＝４０°    …（３）
を満たす一つの関数とした。設計した第一のレンズ１６のｆ１（ｒ１）は、図１３のグラフ（ｃ）に対応する。第二のレンズ１７の形状は、比較例と同一形状とした。第一のレンズ１６の単一レンズピッチＱ１、第二のレンズの単一レンズピッチＱ２、間隙Δの長さは、比較例と同じ値とした。
【００７０】
（３）実施例２
実施例２による隠蔽構造体３は、第一のレンズ１６の形状を実施例１と同一形状とした。第二のレンズ１７を規定する高さ方向位置関数ｆ２（ｒ２）は、次の（３）式        
ｔａｎ−１（Ｇ２（ｋ２））×１８０°／π＝４０°    …（３）
を満たす一つの関数とした。設計した第二のレンズ１７は図１３のグラフ（ｄ）に対応する。第一のレンズ１６の単一レンズピッチＱ１、第二のレンズ１７の単一レンズピッチＱ２、間隙Δの長さは、比較例と同じ値とした。
【００７１】
＜正面輝度の評価＞
次に、照明装置８として、面光源装置２に比較例、実施例１、実施例２による隠蔽構造体３をそれぞれ載せ、その上にプリズムシート４を断面三角形のプリズム２０が延在する方向が第一のレンズ１６の延在方向と平行になるように配置し、さらにその上に偏光分離反射シート５としてＤＢＥＦを載せて照明装置８をそれぞれ組み立てた。
そして、比較例、実施例１、実施例２による隠蔽構造体３毎に正面輝度の測定を行った。正面輝度の測定に際して、輝度測定器としてＴＯＰＣＯＮ製分光放射輝度計ＳＲ３を使用した。
【００７２】
＜隠蔽性評価について＞
隠蔽性の評価は、照明装置８を観察者方向Ｆから目視で見て、導光体１０の光偏向面１２に設けた光偏向要素１３としての白色の反射インキの像が視認されるかどうかを確認することで行った。白色の反射インキの像が視認された場合は×、視認されない場合は○と評価した。
【００７３】
評価に際して、正面輝度は、比較例による隠蔽構造体３を組み込んだ照明装置８での正面輝度の測定値を１００とした。
実施例１，２における隠蔽構造体３を組み込んだ照明装置８の正面輝度と隠蔽性の評価結果を以下に記す。
図１３において、比較例の第一のレンズ１６による（ａ）では、幅方向位置変数ｒｎＱｎに対して傾斜角が直線的に変化する傾向を示す。そのため、レンズに入射した光が特定の角度で集光されず、均一に分散される。そのため、隠蔽性は良好であるが、集光作用が弱いので輝度が低い。
【００７４】
また、第二のレンズ１７による（ｂ）では、幅方向位置変数ｒｎＱｎが小さい時に傾斜角変化が大きく、幅方向位置変数ｒｎＱｎが大きくなると傾斜角変化が小さくなる傾向を示す。そのため、第二のレンズ１７に入射した光のうち、レンズの基部シート１５の第１主面１５ａに対して垂直に入射した光を分散し、斜めに入射した光を正面方向へ集光することになる。そのため、（ａ）のように集光しない第一のレンズ１６と比べると比較的輝度は高いといえる。一方、（ｂ）の隠蔽性は、比較例（ａ）と比べてやや劣る。
従って、比較例は、
【００７５】
実施例１における（ｃ）の場合、傾斜角が４０°で一定になる。
この場合、傾斜角４０°の斜面に入射した光の集光作用により、比較例（ａ）や（ｂ）と比べて輝度が上昇する。また、傾斜角４０°以下の領域では、比較例（ａ）に重なっているため、光を均一に分散させることができ、隠蔽性は（ａ）ほどではないが、（ｂ）と同程度の隠蔽性が得られる。
また、実施例２における（ｄ）の場合、傾斜角が４５°で一定になる。
この場合、傾斜角４５°の斜面に入射した光の集光作用により、比較例（ａ）や（ｂ）と比べて輝度が上昇する。また、隠蔽性は、（ａ）や（ｂ）と比べて悪化するが、第一のレンズが十分に隠蔽性の高いレンズであれば、第二のレンズの悪影響はキャンセルされる。
そのため、第一のレンズに（ｂ）を、第二のレンズに（ｄ）を採用すれば、第一のレンズ（ｃ）の隠蔽効果が高いため、第二のレンズ（ｄ）の隠蔽性の悪化をキャンセルすることができ、第二のレンズ（ｂ）の集光作用により輝度を大きく上昇させることができる。
【００７６】
なお、レンズ単体の輝度と隠蔽性の作用をまとめれば、以下のようになります。
輝度：（ａ）＜（ｂ）＝（ｃ）＜（ｄ）
隠蔽性：（ａ）＞（ｂ）＝（ｃ）＞（ｄ）
【００７７】
（実施例１）
実施例１における正面輝度と隠蔽性を測定した結果、正面輝度は１０４、隠蔽性は○であった。比較例と比べて正面輝度が上昇することを確認した。
（実施例２）
実施例２における正面輝度と隠蔽性を測定した結果、正面輝度は１０７、隠蔽性は○であった。比較例と比べて正面輝度が上昇することを確認した。
【００７８】
以上の実施例１，２、比較例の測定結果より、実施例１，２における隠蔽構造体３を組み込んだ照明装置８の正面輝度は、比較例を組み込んだものと比べて隠蔽性と正面輝度が共に良好でバランスが良く、特に正面輝度が比較例より向上することを実証できた。さらに、隠蔽性の評価結果も実施例１，２は比較例と同様で良好であった。
【符号の説明】
【００７９】
１  液晶表示装置
２  面光源装置
３  隠蔽構造体
４  プリズムシート
５  偏光分離反射シート
６  液晶表示素子
７  照明ユニット、
８  照明装置
９  反射板
１０  導光板
１１  光源
１２  光偏向面
１３  光偏向要素
１６  第一のレンズ
１７  第二のレンズ
２０  プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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