(57)【要約】【課題】平凸型リニアフレネルレンズ状の各フレネルレンズ面１ａを凹状湾曲面に形成することにより、各フレネルレンズ面１ａを通過した光をある程度広がりのあるものとすることができる光学シート１及びこれを用いたバックライトユニットを提供する。【解決手段】平凸型リニアフレネルレンズ状の光学シート１において、平凸型リニアフレネルレンズ状に分割された各フレネルレンズ面１ａが凹状湾曲面に形成された構成とする。また、バックライトユニットがこの光学シート１をＣＣＦＬ２の手前側に配置した構成とする。【選択図】図１
2009109780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸型フレネルレンズ状の光学シートにおいて、
フレネルレンズ状に分割された各フレネルレンズ面が凹面に形成されたことを特徴とする光学シート。
【請求項２】
凸型リニアフレネルレンズ状の光学シートにおいて、
リニアフレネルレンズ状に分割された各フレネルレンズ面が凹面に形成されたことを特徴とする光学シート。
【請求項３】
前記各フレネルレンズ面が０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下のピッチでリニアフレネルレンズ状に分割されていることを特徴とする請求項２に記載の光学シート。
【請求項４】
前記各フレネルレンズ面が、このフレネルレンズ面の分割ピッチの１／２以上であり、１つの凸型シリンドリカルレンズに対応した凸型リニアフレネルレンズ状の部分における分割方向の長さ以下の半径の円筒内面からなる凹面に形成されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光学シート。
【請求項５】
前記光学シートが拡散剤を含有する透光性材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光学シート。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光学シートを１以上の光源の手前側に配置したことを特徴とする光学シートを用いたバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凸型フレネルレンズ状の光学シート、及び、この光学シートを用いた液晶ディスプレイ等のバックライトユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビ受像機やパーソナルコンピュータ等に用いられる液晶ディスプレイのバックライトは、液晶パネルの背後に拡散シート等を介して複数本の線光源を配置した直下ライト方式と、液晶パネルの背後に拡散シート等を介して導光板を配置し、この導光板の側方の線光源からの光を液晶パネルの背面に導くエッジライト方式等がある。
【０００３】
テレビ受像機に用いられる液晶ディスプレイにおける直下ライト方式の従来のバックライトユニットは、線光源である直管形のＣＣＦＬ（冷陰極管）を複数本平行に並べた手前側に拡散シート（拡散板）や輝度向上シート等を配置したものであり、この拡散シート等の手前側に液晶パネルが配置される。また、拡散シート等に代えて、又は、これらに加えて、平凸型リニアフレネルレンズ状の光学シートを用いたバックライトユニットも従来からあった（例えば、特許文献１参照。）。平凸型リニアフレネルレンズ状の光学シートを用いると、平凸型シリンドリカルレンズを配置した場合と同様に、直管形のＣＣＦＬから放射状に出射される光を集光して平行光線として液晶パネルに導くことができ、しかも、平凸型シリンドリカルレンズよりもレンズ厚を薄くできるので、バックライトユニットの大幅な軽量小型化とコストダウンを図ることができる。
【０００４】
上記光学シートを用いた従来のバックライトユニットの構成例を図７に示す。このバックライトユニットは、光学シート１の下方（背後側）に、長手方向を前後方向に向けた直管型のＣＣＦＬ２を複数本等間隔に左右方向に平行に並べて配置したものであり、これらのＣＣＦＬ２の下方には、下向きに出射された光を有効利用するための反射板３を配置している。そして、液晶パネル４は、この光学シート１の上方（手前側）に配置される。また、この光学シート１の上方の液晶パネル４との間には、拡散シート等が配置される場合もある。光学シート１は、透明なポリカーボネート，ポリスチレン，アクリル又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂シートを、直下の各ＣＣＦＬ２に対応させてそれぞれ平凸型リニアフレネルレンズ状に形成したものである。
【０００５】
ここで、図８に示すように、平凸型リニアフレネルレンズ１１は、平凸型シリンドリカルレンズ１２の凸状の上曲面１２ａを、左右方向に直交する面Ｄで複数に分割して下方に押し下げることにより上下方向のレンズ厚を薄くしたレンズである。従って、この平凸型リニアフレネルレンズ１１の上面には、元の平凸型シリンドリカルレンズ１２の凸状の上曲面１２ａを左右方向に分割したそれぞれの曲面形状を有する複数のフレネルレンズ面１１ａと、隣接する各フレネルレンズ面１１ａの端が段差状になった間を繋ぐ側平面であるフレネル分割面１１ｂとが形成されることになる。
【０００６】
なお、各フレネルレンズ面１１ａは、製造上の都合により、図８に示すように上端の高さが揃うように形成されることが多い。また、図８に示す平凸型リニアフレネルレンズ１１は、図面を見やすくするために、フレネルレンズ面１１ａの分割数を８分割としているが、実際にはさらに多数に分割されるので、レンズ厚も十分に薄くなる（図９も同様）。
【０００７】
上記平凸型リニアフレネルレンズ１１は、平凸型シリンドリカルレンズ１２と同様の集光作用を有するので、下方に配置したＣＣＦＬ２から上方の左右方向に放射状に広がる光を集光して、上向きの平行光として出射する。従って、この平凸型リニアフレネルレンズ１１のフレネルレンズ面１１ａやフレネル分割面１１ｂと同様の形状を１組とし、この形状の組を各ＣＣＦＬ２に対応させて複数左右に並べて上面を形成した光学シート１をバックライトユニットに用いると、この光学シート１から出射して液晶パネル４を通過する光が、パネル面に垂直な上向き成分の多い光となるので、液晶ディスプレイの正面輝度を高めることができるようになる。
【０００８】
ところで、上記平凸型リニアフレネルレンズ１１では、フレネル分割面１１ｂで多数に分割された各フレネルレンズ面１１ａが円筒面等の凸状の曲面となるが、実際には、図９に示すように、各フレネルレンズ面１３ａが平面となった平凸型リニアフレネルレンズ１３を用いることが多い。この平凸型リニアフレネルレンズ１３は、フレネル分割面１３ｂによって分割された各フレネルレンズ面１３ａが、対応する曲面のフレネルレンズ面１１ａの平均的な傾斜角度、即ちこのフレネルレンズ面１１ａにおける左右方向の中央部付近の傾斜角度を備えた平面によって構成されたものである。
【０００９】
上記平凸型リニアフレネルレンズ１３は、各フレネルレンズ面１３ａの左右方向の中央部付近から出射する光については、対応する曲面のフレネルレンズ面１１ａから出射する光と同様に上方を向く垂直な光となるが、各フレネルレンズ面１３ａの左右方向の端部から出射する光は、曲面との傾斜角度の誤差によって、垂直よりも左右方向に僅かに傾いて広がった光となる。もっとも、フレネルレンズ面１３ａの分割数が十分に多ければ、各フレネルレンズ面１３ａの左右方向の幅が狭くなり、曲面との傾斜角度の誤差も無視できるようになるので、曲面のフレネルレンズ面１１ａを備えた平凸型リニアフレネルレンズ１１と同等の機能を果たすことができる。
【００１０】
ところが、従来の光学シート１を用いたバックライトユニットは、液晶パネル４のパネル面に垂直な上向き成分の多い光が特に多いので、液晶ディスプレイの正面輝度が高くなっても、この正面（真上）から僅かに左右に位置がずれただけで輝度が極端に低下するという問題があった。しかも、液晶パネル４が広視野角化を図ったものであったとしても、この広い視野角の周辺部分ではバックライトの輝度が低くなるために、広視野角化の性能を十分に発揮させることができないという問題もあった。
【００１１】
また、光学シート１における各平凸型リニアフレネルレンズ状の部分の中心位置の直下に正確にＣＣＦＬ２が配置されず、左右方向に位置ずれした場合には、液晶パネル４を通過する光がパネル面に垂直ではなく、少し傾斜した光となるので、最も輝度の高い位置が液晶ディスプレイの真正面から少しずれることになる。このため、液晶ディスプレイの真正面位置での輝度が低下するだけでなく、一部のＣＣＦＬ２のみが位置ずれしていた場合には、液晶ディスプレイの画面上に輝度ムラが生じるという問題もあった。
【００１２】
さらに、従来の光学シート１を用いたバックライトユニットを液晶ディスプレイ以外の他の用途の面光源として用いた場合にも、配光特性が上向き（正面）方向にほとんど限定されるために、用途によっては、高価な拡散シート等を追加して用いる必要が生じるという問題もあった。
【特許文献１】特開２００５−３３８６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、凸型フレネルレンズ状の各フレネルレンズ面を凹面に形成することにより、各フレネルレンズ面を通過した光をある程度広がりのあるものとすることができる光学シート及びこれを用いたバックライトユニットを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の光学シートは、凸型フレネルレンズ状の光学シートにおいて、フレネルレンズ状に分割された各フレネルレンズ面が凹面に形成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の光学シートは、凸型リニアフレネルレンズ状の光学シートにおいて、リニアフレネルレンズ状に分割された各フレネルレンズ面が凹面に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３の光学シートは、前記各フレネルレンズ面が０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下のピッチでリニアフレネルレンズ状に分割されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の光学シートは、前記各フレネルレンズ面が、このフレネルレンズ面の分割ピッチの１／２以上であり、１つの凸型シリンドリカルレンズに対応した凸型リニアフレネルレンズ状の部分における分割方向の長さ以下の半径の円筒内面からなる凹面に形成されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項５の光学シートは、前記光学シートが拡散剤を含有する透光性材料からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項６のバックライトユニットは、前記光学シートを１以上の光源の手前側に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、凸型フレネルレンズ状によって光学シート全体としては集光作用を有するが、微小幅の各フレネルレンズ面が凹面に形成されているので、これらの各フレネルレンズ面では凹レンズの拡散作用によって光をある程度拡散させることができる。このため、光学シートの各フレネルレンズ面を通過した光は、それぞれ凸型フレネルレンズ状によって本来出射すべき方向よりも、微少幅の各フレネルレンズ面ごとに周囲にある程度広がって出射するようになる。従って、例えばこの光学シートを面照明装置等に用いた場合には、配向特性にある程度広がりを持たせることができるので、高価な拡散シート等を追加して用いる必要がなくなる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、凸型リニアフレネルレンズ状によって光学シート全体としては幅方向に集光作用を有するが、微小幅の各フレネルレンズ面が凹面に形成されているので、これらの各フレネルレンズ面では凹レンズの拡散作用によって光を幅方向にある程度拡散させることができる。このため、光学シートの各フレネルレンズ面を通過した光は、凸型リニアフレネルレンズ状によって本来出射すべき方向よりも、微少幅の各フレネルレンズ面ごとに周囲にある程度広がって出射するようになる。従って、例えばこの光学シートを面照明装置等に用いた場合には、幅方向の配向特性にある程度広がりを持たせることができるので、高価な拡散シート等を追加して用いる必要がなくなる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、各フレネルレンズ面の幅が０．１ｍｍ以上であり微小すぎることがないため、製造が困難になったり、光学シートが高価になりすぎるようなことがない。また、各フレネルレンズ面の幅が１．０ｍｍ以下であり広すぎることがないため、光学シートのシート厚を十分に薄くすることができ、各フレネルレンズ面の凹面による拡散作用のムラも十分に小さくすることができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、各フレネルレンズ面の凹面の曲率半径がこのフレネルレンズ面の分割ピッチの１／２以上となるので、これらの凹面での拡散作用が大きくなりすぎて、光学シートを通過する光を無駄にしたり、凸型リニアフレネルレンズ状による集光作用が損なわれるのを防ぐことができる。また、各フレネルレンズ面の凹面の曲率半径が、１つの凸型シリンドリカルレンズに対応した凸型リニアフレネルレンズ状の部分における分割方向の長さ（幅）以下となるので、これらの凹面によって平面の場合よりも十分に大きな拡散作用を発揮させることができるようになる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、光学シートが拡散剤を含有するので、このシート内で光を十分に拡散させることができ、高価な拡散シート等を追加して用いる必要がなくなる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、光学シートが全体として集光作用を有すると共に、各フレネルレンズ面で拡散作用を有するので、正面輝度が周囲で急に低下するようなことがなくなり、バックライトユニットの光源の配置位置がずれた場合にも、正面位置での輝度の低下を緩和したり輝度ムラを抑制することができる。また、このバックライトユニットを液晶ディスプレイに用いた場合には、広視野角化を図った液晶パネルの性能を無駄なく発揮させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図６を参照して説明する。なお、これらの図においても、図７〜図９に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００２７】
本実施形態は、図７に示した従来例と同様に、液晶ディスプレイにおける直下ライト方式のバックライトユニットであって、平凸型リニアフレネルレンズ状の光学シート１を用いたものについて説明する。本実施形態のバックライトユニットは、光学シート１の構成を除けば、図７に示した従来例と同様であり、この光学シート１の下方に、長手方向を前後方向に向けた直管型のＣＣＦＬ２を複数本等間隔に左右方向に平行に並べて配置している。また、これらのＣＣＦＬ２の下方には反射板３を配置している。そして、液晶パネル４は、この光学シート１の上方（手前側）に配置される。
【００２８】
本実施形態の光学シート１も、透明な樹脂シートを、直下の各ＣＣＦＬ２に対応させてそれぞれ平凸型リニアフレネルレンズ状に形成したものであるということは図７に示した従来例と同様である。従って、この光学シート１は、図１に示すように、平面状の下面を有すると共に、平凸型シリンドリカルレンズの凸状の上曲面を一定のピッチで左右方向に複数に分割した各曲面に対応する複数のフレネルレンズ面１ａと、隣接する各フレネルレンズ面の端が段差状になった間を繋ぐ側平面であるフレネル分割面１ｂとからなる平凸型リニアフレネルレンズ状の上面を有する。なお、このフレネルレンズ面の分割ピッチは、微少すぎて製造が困難になったり、光学シート１が高価になりすぎるようなことがないように０．１ｍｍ以上であることが好ましく、光学シート１のシート厚を十分に薄くすることができるように、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
上記光学シート１の平凸型リニアフレネルレンズ状の上面は、各ＣＣＦＬ２の上方の領域ごとに、１つの凸状の上曲面を備えた平凸型シリンドリカルレンズに対応したフレネルレンズ面１ａとフレネル分割面１ｂが形成されている。図１は、この光学シート１における１本のＣＣＦＬ２に対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分のみ、即ち１つの凸状の上曲面を備えた平凸型シリンドリカルレンズに対応した１組のフレネルレンズ面１ａとフレネル分割面１ｂのみが示されている。
【００３０】
従来例では、図８や図９に示すように、各フレネルレンズ面１１ａ，１３ａが凸状の曲面又は平面によって構成されている。しかしながら、本実施形態の光学シート１の各フレネルレンズ面１ａは、図１に示すように、円筒内面からなる凹状湾曲面によって構成されている。なお、図１〜図３及び図５に示す光学シート１も、図８や図９と同様に、図面を見やすくするために、フレネルレンズ面１ａの分割数を８分割として、これら各フレネルレンズ面１ａの左右方向の幅を広く誇張して示しているが、実際にはさらに多数に分割されるので、各フレネルレンズ面１ａの幅も極めて狭いものとなる。また、これら図１〜図３及び図５では、図面を見やすくするために、フレネルレンズ面１ａの凹状湾曲面の曲率半径を小さくして曲率を誇張して示しているが、実際にはもう少し曲率半径の大きい凹状湾曲面であってもよい。
【００３１】
ここで、光学シート１の各フレネルレンズ面１ａが図２に示すような平面である場合の傾斜角度θｆを考える。空気中の屈折率をＮ０（≒１）、光学シート１の屈折率をＮ１とし、ＣＣＦＬ２からの光が光学シート１の下面に入射する角度をθ１、この光が光学シート１の下面から入射した角度をθ２とすると、これらの間には数１の関係があり、
【数１】
2009109780.tif 000003
この数１から角度θ２は、数２により求めることができる。
【数２】
2009109780.tif 000004
【００３２】
また、光学シート１に入射した光がフレネルレンズ面１ａから出射しようとする角度をθ３、この光がフレネルレンズ面１ａから出射した角度をθ４とすると、これらの間には数３の関係がある。
【数３】
2009109780.tif 000005
さらに、フレネルレンズ面１ａの傾斜角度θｆは、このフレネルレンズ面１ａから出射した光が垂直となるようにすることが目的であるため、角度θ４と一致する。そして、角度θ３＝θ４−θ２の関係にあるので、数３にこれらの関係を代入すると数４となる。
【数４】
2009109780.tif 000006
【００３３】
従って、数４に数２を代入すれば、フレネルレンズ面１ａの傾斜角度θｆは、ＣＣＦＬ２からの光が光学シート１の下面に入射する角度θ１によって定まることになる。そして、各フレネルレンズ面１ａについて、左右方向の中央部付近から出射する光が光学シート１の下面に入射するときの角度θ１をそれぞれ調べれば、各フレネルレンズ面１ａの傾斜角度θｆを求めることができる。
【００３４】
本実施形態の光学シート１は、上記フレネルレンズ面１ａがそれぞれ同じ半径の円筒内面からなる凹状湾曲面となるようにしているが、この凹状湾曲面は、各フレネルレンズ面１ａにおいて、左右方向の中央部付近の傾斜角度が上記数２と数４によって定めた傾斜角度θｆに一致するようにする。なお、各フレネルレンズ面１ａの凹状湾曲面の曲率半径は、平凸型リニアフレネルレンズ状による集光作用が損なわれるのを防ぐために、このフレネルレンズ面１ａの分割ピッチの１／２以上であることが好ましく、平面の場合よりも十分に大きな拡散作用を発揮させるために、１本のＣＣＦＬ２に対応した、即ち１つの平凸型シリンドリカルレンズに対応した平凸型リニアフレネルレンズ状の部分における左右方向の幅以下であることが好ましい。
【００３５】
この結果、図３に示すように、各フレネルレンズ面１ａの左右方向の中央部付近から出射する光は、従来例と同様に、垂直な上向きの光となるが、各フレネルレンズ面１ａの左右方向の端部付近から出射する光は、凹状湾曲面の拡散作用によって垂直よりも左右方向に傾いて広がった上向きの光となる。なお、各フレネルレンズ面１ａの分割ピッチを１．０ｍｍ以下にしておけば、十分に微少な幅の各フレネルレンズ面１ａごとに光を拡散するので、この拡散作用のムラを十分に小さくすることができる。
【００３６】
上記構成により、本実施形態の光学シート１は、全体としては平凸型リニアフレネルレンズ状による左右方向の集光作用により、ＣＣＦＬ２から左右方向に放射状に広がる光を垂直な上向きの平行光に集光するが、各フレネルレンズ面１ａでは、凹状湾曲面の拡散作用によって、出射光を左右方向にある程度拡散させることができる。従って、この光学シート１の各フレネルレンズ面１ａから出射した光は、平凸型リニアフレネルレンズ状によって本来出射する方向の周囲にある程度広がって出射するようになる。
【００３７】
このため、本実施形態のバックライトユニットは、光学シート１から出射する光が垂直な上向きよりも左右方向にある程度広がりを有するので、液晶パネル４の正面から左右に移動した場合に輝度が急に低下するというようなことがなくなり、この液晶パネル４が広視野角化を図った場合にも、この広視野角化の性能を無駄なく発揮させることができるようになる。また、ＣＣＦＬ２の配置が左右方向にずれた場合にも、液晶パネル４の正面位置での輝度の低下を緩和することができ、一部のＣＣＦＬ２の配置のみがずれた場合にも、輝度ムラが発生するのを防止することができるようになる。
【００３８】
ところで、図９で説明したように、各フレネルレンズ面１３ａが平面からなる平凸型リニアフレネルレンズ１３の場合にも、これらの各フレネルレンズ面１３ａの左右方向の端部から出射する光は、垂直よりも左右方向に僅かに傾いて広がった光となる。ただし、この光の拡散は、フレネルレンズ面１３ａにおける曲面との誤差によるものであるため、もともと僅かなものであり、しかも、実際のフレネルレンズ面１３ａの幅は微小であるため、このような誤差による光の広がりはないに等しい。また、従来は、このような光の拡散を、フレネルレンズ面１３ａの平面化の際の誤差によるフレネルレンズの性能の低下であるとして捉えていた。しかしながら、本実施形態は、各フレネルレンズ面１ａを凹状湾曲面とすることにより、この光の拡散を積極的に活用しようとするものであり、しかも、この光の拡散の大きさを任意に調整することもできるようになる。
【００３９】
なお、上記実施形態の光学シート１では、各フレネルレンズ面１ａから出射した光が平均的には真っ直ぐ垂直な上向きの光となるように、この各フレネルレンズ面１ａの凹状湾曲面における左右方向の中央部付近の傾斜角度が上記数２と数４によって定めた傾斜角度θｆに一致するように定めた場合を示したが、一般的には、この凹状湾曲面における最大傾斜角度と最小傾斜角度との間にこの傾斜角度θｆが入っていれば足りる。また、垂直な平行光線を出射する目的以外で光学シート１を用いる場合には、別途の規則に基づいて各フレネルレンズ面１ａの凹状湾曲面を定めることができる。
【００４０】
また、上記実施形態の光学シートでは、各フレネルレンズ面１ａから出射した光の拡散の程度が同じになるように、これらの各フレネルレンズ面１ａが同じ半径の円筒内面からなる凹状湾曲面で構成されるようにしたが、各フレネルレンズ面１ａの凹状湾曲面の曲率半径は必ずしも同じでなくてもよい。例えば、光学シート１における１本のＣＣＦＬ２に対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分の中心部が左右方向の周辺部に比べて、フレネルレンズ面１ａの凹状湾曲面の曲率半径が小さくなるようにして、この中心部ほど光をより左右方向に広く拡散させるようにすることもできる。
【００４１】
ただし、各フレネルレンズ面１ａの凹状湾曲面の曲率半径を小さくしすぎると、図２に示した角度θ３が大きくなりすぎて光が全反射を起こしＣＣＦＬ２からの光の有効利用が図れないので、この曲率半径は、全反射が起こらない程度の範囲とすることが好ましい。特に、１本のＣＣＦＬ２に対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分における左右方向の周辺部のフレネルレンズ面１ａほど上記傾斜角度θｆが大きくなるので、全反射を起こさないようにするための最小曲率半径も大きくなる。
【００４２】
本実施形態の光学シート１の一例について、上記各フレネルレンズ面１ａの凹状湾曲面の最小曲率半径を計算した結果を表１に示すと共に、この計算結果をグラフにしたものを図４に示す。
【００４３】
【表１】
2009109780.tif 000007
【００４４】
ここでは、光学シート１における１本のＣＣＦＬ２に対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分の左右方向の幅が３０．００ｍｍ（中心からは左右方向に１５．００ｍｍずつ）、焦点距離が２０．００ｍｍ、各フレネルレンズ面１ａの分割ピッチが０．５０ｍｍ、光学シート１として用いたポリカーボネートの屈折率が１．５８６、光学シート１のレンズ厚が１．５０ｍｍである場合の最小曲率半径を計算した。この表１と図４において、「中心からの距離」は、１本のＣＣＦＬ２に対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分における中心から左右方向に離れた位置を示すものであり、表１では、中心から左側又は右側に０．５０ｍｍのピッチで並ぶ各フレネルレンズ面１ａの左右方向の中央位置ごとに最小曲率半径を計算している。
【００４５】
この表１と図４から分かるように、最も中心に近いフレネルレンズ面１ａ（左右方向の中央位置が中心から０．２５ｍｍの距離にあるフレネルレンズ面１ａ）の最小曲率半径は０．２９２２ｍｍであるが、最も中心から遠いフレネルレンズ面１ａ（左右方向の中央位置が中心から１４．７５ｍｍの距離にあるフレネルレンズ面１ａ）の最小曲率半径は２．３７１５ｍｍとなり、左右方向の周辺部のフレネルレンズ面１ａほど最小曲率半径が大きくなる。
【００４６】
また、上記実施形態の光学シート１では、各フレネルレンズ面１ａが円筒内面からなる凹状湾曲面で構成される場合を示したが、円筒内面以外の例えば楕円筒内面等の凹状湾曲面で構成されていてもよく、さらに、多角筒内面状のように複数の平面を組み合わせた凹面によって構成されていてもよい。つまり、この凹面は、連続的な凹状湾曲面の他に、複数の平面や凹状湾曲面を組み合わせたものであってもよい。しかも、本来平面状であったフレネルレンズ面１ａの全体が、この本来の平面よりも完全に窪んでいる必要はなく、この本来の平面の一部のみが窪んでいてもよい。例えば、円筒内面からなる凹状湾曲面の曲率半径が極めて短い場合には、フレネルレンズ面１ａの全体をこの凹状湾曲面で構成すると、この凹状湾曲面の端部で光が到達しない部分が生じたり、光を全反射する部分が生じるおそれがあるので、このフレネルレンズ面１ａの本来の平面の一部にのみ凹状湾曲面を形成するようにしてもよい。従って、このフレネルレンズ面１ａの凹面とは、このフレネルレンズ面１ａの本来の平面よりも突出した部分がなく、少なくとも一部に窪んだ部分のある全ての面をいう。このような凹面であれば、局所的にはともかく、フレネルレンズ面１ａの全体では、光を拡散させる作用を有するからである。
【００４７】
また、上記実施形態の光学シート１では、フレネル分割面１ｂが左右方向に直交する垂直な平面である場合を示したが、これらのフレネル分割面１ｂは、必ずしも垂直な平面である必要はなく、左右方向に傾斜した平面や、このような平面に近い湾曲面であってもよく、さらに、前後方向にも真っ直ぐである必要はなく、途中で折れ曲がったり湾曲していてもよい。例えば、図５では、１組のフレネル分割面１ｂが左右方向の両端部ほど左右方向の外側に広がるように傾斜した平面となっている場合を示す。この場合、ＣＣＦＬ２から左右方向に放射状に広がって出射される光が各フレネル分割面１ｂに遮られて光の利用効率が低下するのを防止することができる。
【００４８】
また、上記実施形態の光学シート１では、この光学シート１が透明な樹脂シートからなる場合を示したが、透光性（光を透過するものであれば、透明でなくてもよい）を有するものであればよいので、必ずしも透明である必要はない。さらに、この光学シート１は、アクリルビーズやシリカ粒等の拡散剤を含有する透光性材料からなるものであってもよい。このような拡散剤を含有していれば、光学シート１内で光を十分に拡散させることができるので、バックライトユニットに高価な拡散シート等を追加して用いる必要がなくなる。
【００４９】
また、上記実施形態の光学シート１では、この光学シート１が樹脂シートである場合を示したが、透光性材料からなるシート状（薄板状も含む）のものであればよいので、薄板状のガラス等であってもよい。
【００５０】
また、上記実施形態の光学シート１では、この光学シート１が平凸型リニアフレネルレンズ状である場合を示したが、両面が凸型のリニアフレネルレンズ状や、裏面が凹型であり全体として凸レンズを構成するリニアフレネルレンズ状でもよく、これらの凸型リニアフレネルレンズ状一般に実施可能である。
【００５１】
また、上記実施形態の光学シート１では、この光学シート１が左右方向にのみ集光作用を有する凸型リニアフレネルレンズ状である場合を示したが、前後左右方向に均等に集光作用を有する通常の球面や非球面の凸レンズに対応する凸型フレネルレンズ状の光学シートや、その他の集光作用を有する凸型フレネルレンズ状の光学シートにも同様に実施可能である。上記実施形態の場合には、本来平面状のフレネルレンズ面１ａを円筒内面等からなる凹面にしたが、通常の凸レンズに対応する光学シートの場合には、フレネルレンズ面が同心円状に分割されるので、本来円錐面状となるフレネルレンズ面をさらに窪んだ環状円筒内面からなる凹面とすればよい。さらに、光学シートの形状も方形や円形状に限らず、多角形や楕円等、任意の形状とすることができる。
【００５２】
また、上記実施形態のバックライトユニットでは、光源として直管型のＣＣＦＬ２を用いる場合を示したが、必ずしも直管型である必要はなく、例えばＵ字管等を用いることもできる。さらに、必ずしもＣＣＦＬ２である必要はなく、一般照明用の蛍光管と同様の熱陰極管等を用いたり、ＬＥＤ（発光ダイオード）並べて用いることもでき、光源の種類は限定されない。しかも、光源は、線光源である必要もなく、例えば通常の凸レンズに対応する光学シート等の場合には、点光源を用いることが多い。さらに、反射板３も必須ではなく、例えば上記実施形態のＣＣＦＬ２の下方に別の光学シート１を配置して、上下双方に光を供給することも可能である。
【００５３】
また、上記実施形態のバックライトユニットは、光学シート１の上方に直接液晶パネル４を配置する場合を示したが、この光学シート１の上方及び／又は下方には、拡散シート等を配置することもできる。さらに、上記実施形態のバックライトユニットは、液晶パネル４以外のバックライトとして用いることもできる。
【実施例】
【００５４】
上記実施形態の光学シート１の実施例と、従来例で示した光学シート１の比較例を作製した。そして、これらの光学シート１を用いたバックライトユニットにおいて、ＣＣＦＬ２の位置を左右方向にずらしたときの正面輝度を測定した結果を表２に示すと共に、この測定結果をグラフにしたものを図６に示す。
【００５５】
【表２】
2009109780.tif 000008
【００５６】
ここでは、光学シート１における１本のＣＣＦＬ２に対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分の中心位置の真上の正面位置での正面輝度を測定した。この１本のＣＣＦＬ２に対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分は、左右方向の幅が３０．００ｍｍ、焦点距離が２０．００ｍｍ、各フレネルレンズ面１ａの分割ピッチが０．５０ｍｍ、光学シート１として用いたポリカーボネートの屈折率が１．５８６、光学シート１のレンズ厚が１．５０ｍｍである。また、実施例の光学シート１における各フレネルレンズ面１ａの凹状湾曲面の曲率半径は２．５ｍｍとした。ＣＣＦＬ２は、光学シート１における対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分の中心位置の真下の焦点位置に配置した場合を位置ずれが０．０ｍｍであるとし、左右方向に０．５ｍｍずつ２．０ｍｍまでずらして配置した場合の正面輝度をそれぞれ測定した。
【００５７】
この表２と図６から明らかなように、比較例では、ＣＣＦＬ２の中心からの位置ずれが大きくなるほど正面輝度が低下するのに対して、実施例では、ＣＣＦＬ２の位置ずれが２．０ｍｍ程度では、正面輝度が低下することなくほとんど変化がないことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、バックライトユニットに用いられる光学シートにおける１本のＣＣＦＬに対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分を示す縦断面正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、図１に示す光学シートにおいて、各フレネルレンズ面の凹状湾曲面の基礎となる平面の傾斜角度の算出方法を示す部分拡大縦断面正面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、図１に示す光学シートにおいて、各フレネルレンズ面の凹状湾曲面による拡散作用を示す部分拡大縦断面正面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、図１に示す光学シートにおいて、各フレネルレンズ面の凹状湾曲面の最小曲率半径を計算した結果を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態を示すものであって、フレネル分割面が傾斜面である光学シートにおける１本のＣＣＦＬに対応する平凸型リニアフレネルレンズ状の部分を示す縦断面正面図である。
【図６】本発明の実施例を示すものであって、ＣＣＦＬを左右方向にずらして配置した場合のバックライトユニットの正面輝度を示すグラフである。
【図７】光学シートを用いたバックライトユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図８】従来例を示すものであって、平凸型リニアフレネルレンズを、対応する平凸型シリンドリカルレンズと共に示す縦断面正面図である。
【図９】従来例を示すものであって、図８に示す平凸型リニアフレネルレンズにおいて、各フレネルレンズ面が平面で構成された場合を示す縦断面正面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    光学シート
１ａ  フレネルレンズ面
１ｂ  フレネル分割面
２    ＣＣＦＬ
３    反射板
４    液晶パネル
１１    平凸型リニアフレネルレンズ
１１ａ  フレネルレンズ面
１１ｂ  フレネル分割面
１２    平凸型シリンドリカルレンズ
１２ａ  上曲面
１３    平凸型リニアフレネルレンズ
１３ａ  フレネルレンズ面
１３ｂ  フレネル分割面
【図１】
2009109780.tif 000009
【図２】
2009109780.tif 000010
【図３】
2009109780.tif 000011
【図４】
2009109780.tif 000012
【図５】
2009109780.tif 000013
【図６】
2009109780.tif 000014
【図７】
2009109780.tif 000015
【図８】
2009109780.tif 000016
【図９】
2009109780.tif 000017