両面レンズシート、ディスプレイ用光学シートおよびそれを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置
【課題】
正面輝度、及び輝度分布に優れるレンズシートと、そのレンズシートと光拡散層が一体化した薄型で、高強度、高表示品位の光学シート及び、その光学シートを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
基材の一方の面に形成された第１のレンズアレイ５と、前記基材の他方の面に前記第１のレンズアレイ５の各々と対向した第２のレンズアレイ３を具備するレンズシート１、前記レンズシート１と前記光拡散層２５とを一体化している光学シート３９、及び光学シート３９を用いたバックライトユニット及びディスプレイ装置である。
正面輝度、及び輝度分布に優れるレンズシートと、そのレンズシートと光拡散層が一体化した薄型で、高強度、高表示品位の光学シート及び、その光学シートを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
基材の一方の面に形成された第１のレンズアレイ５と、前記基材の他方の面に前記第１のレンズアレイ５の各々と対向した第２のレンズアレイ３を具備するレンズシート１、前記レンズシート１と前記光拡散層２５とを一体化している光学シート３９、及び光学シート３９を用いたバックライトユニット及びディスプレイ装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素単位での透過／非透過、あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子が配置された液晶パネルと、背面側から照明するバックライトユニット、それに用いられるレンズシート及びディスプレイ用光学シート、これらを用いたディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ型液晶パネルやＳＴＮ型液晶パネルを使用した液晶表示装置は、主としてＯＡ分野のカラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されている。
【０００３】
このような液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側（観察者側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。
【０００４】
この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットとしては、大別して冷陰極管（ＣＣＦＴ）等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆる、エッジライト方式）と、導光板を用いない「直下型方式」とがある。
【０００５】
導光板ライトガイド方式のバックライトユニットが搭載された液晶表示装置としては、例えば、図４０に示すものが一般に知られている。
【０００６】
これは、上部に偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、略長方形板状のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やアクリル等の透明な基材からなる導光板７９が設置されており、該導光板の上面（光射出側）に拡散フィルム（拡散層）７８が設けられている。
【０００７】
さらに、この導光板７９の下面に、導光板７９に導入された光を効率よく上記液晶パネル７２方向に均一となるように散乱して反射されるための散乱反射パターン部が印刷などによって設けられる（図示せず）と共に、散乱反射パターン部下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。
【０００８】
また、上記導光板７９には、側端部に光源ランプ７６が取り付けられており、さらに、光源ランプ７６の光を効率よく導光板７９中に入射させるべく、光源ランプ７６の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクター８１が設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板７９内に入射した光に指向性を付与し、光射出面側へと導くようになっており、高輝度化を図るための工夫である。
【０００９】
さらに、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、図４１に示すように、拡散フィルム７８と液晶パネル７２との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）７４，７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム７４，７５は導光板７９の光射出面から射出され、拡散フィルム７８で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。
【００１０】
しかしながら、図４０に例示した装置では、視野角の制御は、拡散フィルム７８の拡散性のみに委ねられており、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
さらに、図４１に例示したプリズムフィルムを用いる装置では、プリズムフィルムの枚数が２枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
【００１１】
一方、直下型方式は、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの表示装置が用いられている。
【００１２】
直下型方式の液晶表示装置としては、図４２に例示する装置が一般的に知られている。これにおいては、上部に偏光板７１、７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、蛍光管等からなる光源５１から射出され、拡散フィルム８２のような光学シートで拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。光源５１からの光を効率よく照明光として利用するために、光源５１の背面には、リフレター５２が配置されている。
【００１３】
しかしながら、図４２に例示する装置でも、視野角の制御は、拡散フィルム８２の拡散性のみに委ねられており、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
【００１４】
そのため一つの解決方法として、図４４に示すように従来より拡散フィルム７０の上に図４３に示す米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ ＢＥＦ）を配置し、さらにその上に光拡散フィルム８４を配置する方法が採用されている。ここでＢＥＦとは、透明部材上に断面三角形状の単位プリズムが一方向に周期的に配列されたフィルムである。
このプリズムは光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）である。ＢＥＦは、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”する。
【００１５】
ディスプレイの使用時（観察時）に、ＢＥＦは、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。ここでいう「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向側である。
プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能であり、水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、２枚のシートを重ねて組み合わせて用いられる。
【００１６】
ＢＥＦの採用により、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。
ＢＥＦに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイに採用する旨が開示されている特許文献としては、特許文献１乃至３に例示されるように多数のものが知られている。
【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 上記のようなＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートでは、屈折作用によって、光源からの光が、最終的には、制御された角度でフィルムより出射されることによって、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御することができる。
【００１７】
しかしながら、同時に視聴者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射する、想定外の光線が存在する。このため、図４５に示すように、ＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布は、視聴者の視覚方向、すなわち視覚方向Ｆに対する角度が０°（軸上方向にあたる）における光強度が最も高められるものの、正面より±９０°近辺に小さな光強度ピークが生じ、即ち、横方向から無駄に出射される光（サイドローブ）が増えてしまうという問題がある。
この様な光強度ピークを有する輝度分布は望ましくはなく、±９０°近辺での光強度ピークのない滑らかな輝度分布の方が望ましい。
【００１８】
また、軸上輝度のみが過度に向上すると、輝度分布の曲線のピーク幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定されるため、ピーク幅を適度に拡げるために、上述のようにプリズムシートとは別部材の光拡散フィルムを新たに併用する必要があり、部材数の増加を伴ってしまうという問題がある。
【００１９】
上述のように、この光学シートは、光の利用効率の向上だけでなく、光源のムラの除去、ディスプレイの視域の確保など様々な機能が求められており、一般的には複数枚の光学シートを重ね合わせることによって構成されている。しかしながら、光学シートの構成枚数が多いと、ディスプレイの組立て時の作業が煩雑になり、また光学シートの間のゴミの影響を受け、小型化や薄型化の妨げになるなどの問題がある。
【００２０】
ところで、またこのような液晶表示装置では、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い、液晶表示装置に搭載されるバックライトユニットも、軽量、低消費電力、高輝度であることが要求されている。
特に、最近、目覚しい発展をみるカラー液晶表示装置においては、液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、バックライトユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。
【００２１】
しかしながら、上述したように従来の装置では、高輝度、低消費電力の要請に充分に応えられているとは言いがたく、ユーザからは、低価格、高輝度、高表示品位で、かつ低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトユニット及びディスプレイ装置の開発が待ち望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり上に第１のレンズアレイ、下に第２のレンズアレイが形成された一枚のレンズシートを用い、さらにこのレンズシートを光拡散板と一体化させた光学シートにより、薄型で十分な強度を有し、かつ光学特性を満足する光学シート及びこの光学シートを用いたバックライトユニット、ディスプレイ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】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
すなわち請求項１の発明は、一方の面に第１のレンズアレイが形成され、その裏面に第２のレンズアレイが形成された透光性の基材からなるレンズシートであって、前記第２のレンズアレイは、１又は複数のレンズが略平坦面で挟まれた形が一周期となるパターンで構成され、前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの周期が一致し、その位相ズレは略０又は略半周期であることを特徴とするレンズシートである。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイが凸型レンチキュラーレンズ群であることを特徴とする。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイが凹型三角プリズム群であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１または請求項２記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイが凹型台形プリズムであることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１または請求項２記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイが凹型レンチキュラーであることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の発明は、請求項１乃至５記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイの一周期を構成する１又は複数のレンズ幅をｑ、一周期幅をｐとしたとき、
１ ≦ ｐ／ｑ ≦ ３
なる関係が成立することを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至５記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイの一周期を構成する１又は複数のレンズ幅をｑ、深さをｇとしたとき、
０ ≦ ｇ／ｑ ≦ ０．５
なる関係が成立することを特徴とする。
【００２７】
請求項８の発明は請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイに形成される略平坦面の幅が０であることを特徴とする。
【００２８】
請求項９の発明は、請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイの周期中心軸と、前記第２のレンズアレイの周期中心軸とのズレをｘとしたとき、
なる関係が成立することを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項９記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイのズレｘは、レンズシートの流れ方向に連続的に変化していることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１の発明は、請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイの各々のレンズの谷部付近と頂点付近が丸みを帯びていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイの周期が不規則なランダムあり、かつ前記第２のレンズアレイの周期が不規則なランダムであることを特徴とする。
【００３１】
請求項１３の発明は、請求項１から１２いずれか記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイの一周期と一周期との間に凸部が形成され、前記凸部を介して光拡散層と一体化してなることを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項１４の発明は、請求項１３記載のディスプレイ用光学シートにおいて、前記第２レンズアレイの一周期と一周期との間に形成された凸部のピッチは、前記第１と第２のレンズアレイの周期幅ｐの整数倍であることを特徴とする。
請求項１５の発明は、請求項１３または請求項１４記載のディスプレイ用光学シートにおいて、前記第２レンズアレイの一周期と一周期との間に形成された凸部が、前記凸部内又は表面に光反射層が形成され、前記凸部を介して光拡散層と一体化してなることを特徴とする。
【００３２】
請求項１６の発明は、請求項１３乃至１５に記載のディスプレイ用光学シートと前記ディスプレイ用光学シートの裏面に液晶パネルを前記液晶パネルの非視認面側から光を照射する光源を備えることを特徴とするバックライトユニットである。
請求項１７の発明は、請求項１６記載の前記バックライトユニットと、前記バックライトの前記光学シートの光出射面側に前記液晶パネルを備えることを特徴とするディスプレイ装置である。
【発明の効果】
【００３３】
上述したように、本発明に係るレンズシート、ディスプレイ用光学シート、さらにこれらを用いたバックライトユニット及びディスプレイ装置においては、従来技術と比較して薄型で、十分な強度を保持したまま、所望の輝度や配光範囲、均一性を達成するレンズシート、光学シート、バックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
図３７は、本発明の実施の形態に係るレンズシート、光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置の一例を示す側面図である。
まず本発明の実施の形態に係るバックライトユニットは、ランプハウス４３内に収納されたシリンダー形状の複数の光源４１と、各光源４１からの光Ｈを、偏光板３１，３３に挟まれた液晶パネル３５に供給する光学シート３９を備えてなる。なお、図中４５は、複数の光源４１の背面側に配置された光反射板である。
また、本発明の実施の形態に係るディスプレイ装置は、前述の光源４１と光学シート３９とさらにその上に液晶パネル３２を含んだ装置である。この場合は、ディスプレイ装置は液晶表示装置を示すが、これに限らず、上述の光学シート３９を含んだ、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等画像を、光を利用して表示する表示装置であればその種類は問わない。
【００３５】
光学シート３９を構成するレンズシート１は、図３７より、光源４１から光拡散層２５及び間隙（空気層）２００を伝達してきた光を入射する入射面１０２から入射し、さらにその光を入射面１０２の反対面から光学利得が１以上の光Ｋとして出射するものである。
【００３６】
ここで光学利得とは、光学的な拡散部材の拡散性を示す指標の一つであり、完全拡散する拡散体の輝度を１として、その光の輝度との比で表される。測定する拡散部材の拡散性が方向によって偏っている場合、方向ごとの光学利得を出すことで、その拡散部材の拡散特性を示すことが出来る。
また、完全拡散とは、吸収が０で、かつ、どの方向にも一定の強度をもつとする理想的な拡散体のことを示す。つまり、光学利得が１以上であるということは、その測定する方向に光を集める効果を持つことを示し、その値が大きいほど集光効果が強いことを示す。
【００３７】
図１（ａ）は、レンズシート１の構成例を示す斜視図である。このレンズシート１は、図１（ｂ）に示すように一方の面に第１のレンズアレイ５として凸型レンチキュラーが、他方の面に第２のレンズアレイ３として凹型プリズムが形成されてなる。
図２（ａ）及び（ｂ）はレンズシート１の断面図である。ここで第１のレンズアレイ５の凸型レンチキュラーの高さをｈ、レンズシート１の垂直断面方向に対する凸型レンチキュラーの端角度をα、第２のレンズアレイ３の凹型プリズムの高さをｇ、幅をｑ、レンズシート面に対する凹型プリズムの端角度をβ、レンズシート１における第１のレンズアレイ５、及び第２のレンズアレイ３のレンズ周期幅をｐ、レンズシート１の厚さをｔとする。
【００３８】
ここで第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３とはレンズ周期が一致しており、且つレンズ周期の中心軸Ｃ１及びＣ２が一致している。本発明によれば、第１のレンズアレイ５のレンズ周期と第２のレンズアレイ３のレンズ周期とのズレ量ｘは以下の式で規定される。
[数式１]
第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３とは、図４に示されるようにレンズ周期の中心軸（Ｃ１，Ｃ２）が一致、又は図５に示されるように半周期（π）シフトのいずれかにアライメントされており、その誤差の範囲はレンズ周期の２０％以下に収まっている。本発明のレンズシート１の光学的作用に関しては後述するが、この誤差が２０％を超えた場合、輝度低下が著しい。
【００３９】
図６、及び図７は本発明のレンズシート１における第２のレンズアレイ３の作用効果の説明図である。図６（ａ）、（ｂ）は本発明のレンズシート１に対し、光軸方向と平行な光が入射した場合の、第２のレンズアレイ３の有無における光線の流れを示す。図６（ａ）において、レンズシート１の入射面では偏向されず第１のレンズアレイ５の凸レンチキュラーに入射する。この平行に入射した光は凸レンチキュラーにより偏向され、拡散光（正面方向Ｌ以外の方向への光を言う）が出射されることとなる。これに対し図６（ｂ）においては、入射光は第２のレンズアレイ３によって偏向され、凸レンチキュラーには斜め光として入射する。その結果、光線は図６（ａ）と比較して大きく拡散されることなく正面方向（Ｋ）へと光が出射されることとなる。図７（ａ），（ｂ）は光軸方向に対し斜めに光が入射した場合の、第２のレンズアレイ３の有無における光線の流れを示す。図７（ａ）において、入射光は前記レンズシート１の入射面において屈折率差（空気とレンズ樹脂との屈折率差）により偏向され凸レンチキュラーに入射する。凸レンチキュラーにより一部の光は正面方向へと偏向され、一部の光は拡散される。これに対し図７（ｂ）においては、第２のレンズアレイ３により入射光は偏向されて凸レンチキュラーに入射する。凸レンチキュラーにより一部の光は正面方向へと偏向され、一部の光は拡散される。
この図６、及び図７の結果より、光軸に対して拡散光がレンズシート１に入射した場合、第２のレンズアレイ３の偏向効果により、第２のレンズアレイが形成されない場合と比べて正面方向へと集光する光が増加するため、正面輝度が上昇する。
【００４０】
本発明のレンズシート１は、第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３とのレンズ周期が一致しアライメントされていることにより、上述のような光学的効果を発揮する。しかし第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３とにズレｘが生じた場合、輝度低下を招くこととなる。
図３４はズレｘによる輝度低下の割合を示した図である。ズレｘがレンズ周期幅ｐの２０％を超えた点から大幅な輝度低下が生じ、３０％となった場合、輝度低下は１０％に達する。従って、
[数式１] ｘ≦±０．２ｐ ・・・（１）
の関係を満たすことが望まれる。
また、図５に示されるように、第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイとを半周期（π）シフトさせる方法も考えられる。この光学的作用に関して図８を用いて説明する。この場合、上述より第２のレンズアレイ３による偏向効果を、対向する第１のレンズアレイ５の単位レンズではなく両隣の単位レンズへと発揮することが出来る。このようなレンズシートの設計は、基材厚みｂを変えずにレンズ周期ｐを短く（又は長く）したい場合、または逆にレンズ周期を変えずに基材厚みｂを厚く（又は薄く）したい場合などに用いられる。従ってこのような場合ズレ量ｘは、
[数式１] ｘ≦０．５ｐ±０．２ｐ ・・・（２）
となる。
【００４１】
図１０に示す本発明のレンズシート１の光学シュミレーション（ＲａｙＴｒａｃｉｎｇシミュレーション）による結果を図９に示す。図９（ａ）はシミュレーションによる画面垂直方向（Ｖ）の，（ｂ）は画面水平方向（Ｈ）の結果となっている。第２のレンズアレイ３が無い場合と比べて、上述の通り、正面方向に輝度が集中し、且つ斜めに入射する光の一部を拡散するため、正面輝度が高く、且つ視野範囲の広い、バランスの良い光学特性を得られる。ここで、本シミュレーションの詳細を以下に列挙する。
本シミュレーションは、ＲａｙＴｒａｃｉｎｇＳｏｆｔ（Ｌａｍｂｄａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製 ＴｒａｃｅＰｒｏ）を用いて以下の条件でシミュレーションを行っている。
光源 Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ（均等拡散＝拡散板からの射出分布を想定）
＜レンズシートパラメータ＞
基材厚み ｂ＝ ９０μｍ
◇第１のレンズアレイ５
レンズ形状 非球面
レンズピッチ ｐ＝１４０μｍ
レンズ高さ ｈ＝ ６５μｍ
◇第２のレンズアレイ３
裏側プリズム角度 β＝ １２．５度
裏側プリズム幅 ｑ＝ １００μｍ
裏側プリズム高さ ｇ＝ １０μｍ
【００４２】
図１１は本発明のレンズシート１と９０度三角プリズムシートとの光学特性の比較を示したものである。正面輝度という観点から見ると、９０度三角プリズムシートの方がより高い正面輝度を得られるが、視野においては４５度近辺に輝度の谷間が生じ（結果として画面が暗く認識される）、また７５度近辺にピークを持つサイドローブが生じている（結果として局所的に明るく認識される）。本発明のレンズシート１ではこのような輝度の谷間や強いサイドローブが生じない、正面から斜め方向に対して緩やかに輝度が変化する、表示性能のバランスが取れたレンズシート１を提供できる。
【００４３】
第２のレンズアレイ３を構成する凹型プリズムは、第２のレンズアレイ３の一周期と凹型プリズムの幅とが一致しても良いが、図２（ａ）にあるように幅ｓの平坦面を設けて構成しても良い。ここで、前記第２のレンズアレイ３のレンズ周期をｐ、凹型プリズムの幅をｑとしたとき、その比ｐ／ｑは、
[数式２] １ ≦ ｐ／ｑ ≦ ３ ・・・（３）
の範囲で規定される。
図１２は、本発明のレンズシート１を構成する凹型プリズムの幅ｑをパラメータとしたシミュレーション結果を示したものである。本発明のレンズシート１は先述のように、第２のレンズアレイ３によって偏向された光が第１のレンズアレイ５に入射することにより効果が得られるため、第２のレンズアレイ３と第１のレンズアレイ５との距離、すなわち基材厚みｂの影響も受けることとなる。従って、第１のレンズアレイ５はレンズ高さｈ＝６５ｕｍ、周期ｐ＝１４０ｕｍ、凹型プリズムのレンズシート面に対する端角度を１２．５度に固定し、レンズ周期ｐに対する基材厚みｂの比ｂ／ｐを１．５６〜２．００まで変化させたサンプルを用いてシミュレーションを行った。
その結果、４つのサンプルにおいてｐ／ｑが１．５付近の点でピークとなる。ｂ／ｐ＝１．７５のサンプルが最も高い正面輝度を得られる結果となったが、他のサンプルとの差は微差である。すなわち本発明のレンズシート１は最適設計値において基材厚みの影響を受けることなく高い正面輝度を得ることが出来るということがわかる。ｐ／ｑが２を超えた点から輝度が徐々に低下をはじめ、３を超えると輝度低下が著しくなり、その低下率はｂ／ｐが大きいほど大きくなる。従って第１のレンズアレイ５形状が同形状の場合、ｂ／ｐは小さい方が第２のレンズアレイ３の変動の影響を受けないことが分かる。しかしながら実際の基材厚みｂとレンズ周期ｐとの最適比は第１のレンズアレイ５、及び第２のレンズアレイ３の形状により異なる。
以上より、凹型プリズム幅ｑとレンズ周期ｐとの比は１以上３以下であることが望ましく、更には基材厚みを変えたサンプル全てにおいて輝度低下がほとんど生じない１以上２以下であることがより望ましい。
【００４４】
図１３は第２のレンズアレイ３を構成する凹型プリズムの高さｇを変えた場合のレンズシート１のシミュレーションの結果を示したものである。尚、ここで凹型プリズムの高さｇ＜０は凸型プリズムを示す。
ここでシミュレーションを行ったＬｅｎｓ１〜３は第１のレンズアレイ５の形状が異なる。第１のレンズアレイのレンズ周期ｐに対し、レンズ高さｈがそれぞれ０．３４、０．３９、０．４６（ピッチ比）の非球面形状となっている。ここで、レンズシート１を成形する場合、金型の磨耗、及び成形時の剥離性を考慮し、第１のレンズアレイ５の単位レンズの端角度αは１０度以上、更には１５度以上であることが望ましい。従ってレンズ高さ比ｈ／ｐが０．４を超えて大きくなると、徐々に三角プリズム形状に近い非球面形状となる。
図１３に示すとおり、Ｌｅｎｓ１、及びＬｅｎｓ２はｇ≧０、すなわち第２のレンズアレイ３が凹型プリズムとなることで正面輝度が上昇する。その範囲は、
[数式３] ０ ≦ ｇ／ｑ ≦ ０．５ ・・・（４）
であることが望ましい。
Ｌｅｎｓ３はｇ＝０で最も正面輝度が上昇しているが、これはレンズ形状が三角プリズム形状へと近づいたことに起因し、正面輝度は高くなるがサイドローブが生じてしまう。
Ｌｅｎｓ１及びＬｅｎｓ２は、０≦ｇ／ｑ≦０．５の範囲である第２のレンズアレイ３によりサイドローブが生じることなく、且つ高い正面輝度を得ることが出来る。
【００４５】
先述の通り、レンズシート１の基材の厚みは単位レンズピッチｐによって最適値が決定されるため、ｐを変えることで調整が可能となる。従ってレンズシート１の厚みに関しては光学特性への影響よりはむしろ製造プロセス或は要求されるレンズシート１の物理特性等により決められる。
例えば、紫外線硬化樹脂プロセスにより第１のレンズアレイ３及び第の２レンズアレイ５を作った場合、その支持基材フィルムの基材厚さＴは、５０ｕｍ以下だとシワが出てしまうので、５０μｍ＜Ｔである必要がある。
さらにまた使用するバックライトユニットやディスプレイ装置のサイズによりその基材厚みは変化する。例えば、対角３７インチサイズ以上のディスプレイ装置では基材厚さＴは０．０５ｍｍから３ｍｍが望ましい。
【００４６】
一般にディスプレイは周期的な画素構造をもつものが多い。同様にレンズシート１も図３に示すように周期的な構造を持っている。そのため、それぞれの周期構造同士のモアレ、３つ以上の周期構造で発生する２次モアレなどの高次のモアレが生じ見た目を損なう欠点が生じる。
そこで本発明のレンズシート１は図３６に示すように、第２のレンズアレイ５のズレ量ｘを流れ方向に対して連続的に変化させることで、モアレを回避することも出来る。また第１のレンズアレイ５のレンズ周期、並びに第２のレンズアレイ３のレンズ周期を連続的に変化させることによってもモアレを回避することが出来る。
その他の方法としては、レンズシート１を画素構造に対し角度をつけることによって回避することも出来る。この場合、画素構造に対する角度は３０度以下であることが望まれる。画素との間に生じるモアレに関しては上記の方法のうち１種類、又は複数の手法を組み合わせることにより回避することが可能である。
【００４７】
ここまで、第２のレンズアレイ３は、凹型プリズム形状の場合について説明してきたがこれに限らず、図２３に示されるように凹型の台形プリズムや凹型のシリンドリカル形状であってもよい。また前記第１のレンズアレイ５の単位レンズに対向する第２のレンズアレイ３のレンズは図２４に示されるように２つ以上の複数であっても良い。また、図２５（ｂ）に示されるように、レンズの谷部やプリズム、台形の頂角等が丸みを帯びた場合も本発明の主旨を逸脱するものでは無い。つまり本発明の主旨は、第２のレンズアレイ３によって入射光が偏向されることで、第１のレンズアレイ５から出射される光がより正面方向へと偏向されるよう、第２のレンズアレイ３の形状を決定することにある。
【００４８】
また第１のレンズアレイ５の形状は凸型レンチキュラーに限らず、非球面を含め図２１、及び図２２に示されるように様々な形態が挙げられる。上述のように第２のレンズアレイ３による偏向効果は、本来第１のレンズアレイ５の単位レンズ中心に入射する、光軸に平行な光を、単位レンズ側面へと偏向することで正面への集光効果を高める。従って、更なる正面輝度向上のため、第２のレンズアレイ３の偏向効果が大きく影響しない第１のレンズアレイ５の単位レンズ中心（頂点）部に、曲率半径の小さいレンズを付与したり、プリズムを１つ又は複数付与すること等が挙げられる。図２１（ａ）は単位レンズの頂点部に、幅Ｗのレンズを付与した例である。図２１（ｂ）は単位レンズ頂点部に角度δのＶ溝を設けた例である。図２２（ａ）は図２１（ａ）の例に挙げられたレンズにおいて、単位レンズと頂点部に付与されたレンズとをレンズ接線においてスムージングを行い、単一の凸レンズ形状とした例である。通常、図２１（ａ）で示されるレンズ形状を作製する金型を切削するには、２本のレンズ切削用バイトにて金型の同一箇所を２度彫ることにより達成されるが、熱による金型の膨張や位置決め精度等によりズレが生じてしまう。図２２（ａ）に示されるレンズは、図２１（ａ）で示されるレンズと同等の光学特性を単一のレンズ切削用バイトにて実現出来る例である。図２２（ｂ）は前記単位レンズ頂点部に２つのプリズムを形成した例である。
【００４９】
この第１のレンズアレイ５及び第２のレンズアレイ３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）、ＡＳ（アクリロニトリルポリスチレン共重合体）等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法（図３５）、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成する。この場合において、第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３は、同一の材料からなる一つの基材から構成しても良いし、それぞれ別の材料の別の基材から作製してもよい。
【００５０】
また第１のレンズアレイ５及び第２のレンズアレイ３をＵＶや放射線硬化型の樹脂（ＵＶや放射線で硬化する材料を含む樹脂であれば特に種類は限定しない）を用いて成形してもよい。さらにまた、第１のレンズアレイ５及び第２のレンズアレイ３のいずれか一方を押し出し成形法で作製し、別のもう一方をＵＶ成形で作製してもよく、その組み合わせの別は問わない。
【００５１】
本発明のレンズシート１の別の実施形態として、図１４に示すように第２のレンズアレイ３のレンズ周期とレンズ周期との間に凸部２９を形成し、第２のレンズアレイ３と拡散層２５との間に間隙２００を保つように、拡散層２５と一体積層することを含む。凸部２９は、図１４（ａ）に示されるように第２のレンズアレイ３の単一レンズ周期毎に配置してもよく、また図１４（ｂ）に示されるよう、二つのレンズ周期、またはそれ以上の整数倍の間隔で配置しても良い。また凸部２９の形状は図１５、及び図１６に示されるように、台形形状、三角形状、球面形状など挙げられるがこれに限らず、第２のレンズアレイ３と拡散層２５との間に間隙２００を確保出来る形状であれば良い。すなわち、レンズシート１を拡散層２５と粘着・接着層２８により一体積層する際に、第２のレンズアレイ３の効果を保持する（第２のレンズアレイ３のレンズ界面に空気を存在させる）ことが重要となる。一体積層する方法としては、粘着・接着に限らず、溶着する方法、固定具を用いる方法、エキシマを照射し常温接合する方法によっても形成される。
粘・接着剤としては、例えば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の粘・接着剤が挙げられる。いずれの場合も高温のバックライト内で使用されるため、１００℃で貯蔵弾性率Ｇ’ １．０Ｅ＋０４ Ｐａ以上であることが望ましい。これより値が低いと、使用中に光拡散層２５とレンズシート１がずれてしまう可能性がある。また安定に間隙２００を確保するために、接・粘着剤層の中に透明の微粒子、例えば、ビーズ等を混ぜても良い。
また粘接着剤は両面テープ状のものでも良いし、単層のものでもよい。
さらに、表示領域内に接・粘着剤を使用する場合、光の吸収は１％以内でなければならない。１％を超えると光学シートから射出する積算光量が減少し、レンズシート１の形状によらず正面輝度が低下する。
接・粘着剤層を塗る方法として、コンマコーター等の各種塗工装置、印刷方式、ディスペンサーやスプレーを用いる方法、または筆等を用いた手作業による塗工であってもよい。
また、図１９、及び図２０に示されるように、拡散層２５と積層される凸部２９からの漏れ光を減少させるために、凸部２９表面、又は内部に白色反射材料、金属反射材料などの光反射層２３を形成しても良い。この場合、例えば図１９（ａ）、及び（ｂ）に示されるように凸部２９の頂点部のみに光反射層２３を形成すると、凸部２９側面より入射した光が漏れ光（ｙ）となる場合がある。この場合、図２０（ａ）にあるように、凸部２９側面まで回り込むように光反射層２３を形成することで、漏れ光を低減することも出来る。
【００５２】
図３７は、光学シート３９の構成例を示す斜視図である。
この光学シート３９は、入射面１００から入射した光Ｈを、非入射面１０１側に散乱する光散乱層２５を備えている。ここではレンズシート１と光拡散層２５とが別々に構成された場合を示しているが、図１８に示されるようにレンズシート１と拡散層２５との間に光学シート３１０（レンチキュラーシートや拡散シート）を挟んだ構成や、先述にある凸部を介して一体積層された場合も含む。
【００５３】
ここで、光拡散層２５は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された透明粒子とを具備して構成されており、これら透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものである必要がある。透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率の差は０．０２以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光拡散性能が得られない。
【００５４】
また光拡散層２５は、この光拡散層２５に入射した光Ｈを拡散させながら透過させる必要がある。このため、光拡散層２５に含まれる前記透明粒子の平均粒径は０．５〜１０．０μｍであることが望ましい。好ましくは１．０〜５．０μｍである。または、光拡散層２５は透明樹脂中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしており、透明樹脂と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。
【００５５】
透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等を使用することができる。
【００５６】
ここで、ポリカーボネート、ポリスチレン、メチルスチレン樹脂及びシクロオレフィンポリマーの線膨張係数は、それぞれ６．７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）、７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）、７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）及び６〜７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）である。一方、レンズシート１が、例えばＰＥＴを含む場合、ＰＥＴの線膨張係数は２．７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）であり、光拡散層２５の線膨張係数の方が大きい。従って、光学シート３９が熱を受け、変形する場合には、光拡散層２５側に反りが発生する。
しかしながら、本発明の実施の形態では、レンズシート１の線膨張係数が小さいことを考慮し、光拡散層２５の線膨張係数を、７．０×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）以下とすることにより上述の変形を防止することが可能である。
なお、レンズシート１を押出しの方法で材料としてポリカーボネートを用いて作成する場合は、線膨張係数が他の透明樹脂とほぼ同等であるためそりは発生しない。
【００５７】
また、透明粒子としては、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン―ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン―ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン―テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら透明粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００５８】
そして、これら透明樹脂中に透明粒子を分散して、押出し成型することにより、板状の光拡散層２５を製造することができる。その厚みは、１〜５ｍｍであることが望ましい。
１ｍｍ未満の場合、光拡散層２５は薄くこしがないのでたわむという欠点がある。一方５ｍｍを越えると、光源４１からの光の透過率が悪くなるという欠点がある。
【００５９】
さらにまた図１７（ｂ）に示されるように、光拡散層２５は表面、又は裏面に微細な凹凸（２６，２７）を具備し、この表面の微細な凹凸で光の拡散性を有していても良い。この場合、光拡散層２５は当該分野でよく知られた押し出し法、キャスト法、または押し出し法とキャスト法を併用した方法で作成される。
【００６０】
尚、上述のように光拡散層２５を透明樹脂に空気を含む微細な空洞で作成する場合、あらかじめ透明樹脂中に含有された発泡剤を発泡させて作成しても良い。また、透明樹脂が相溶しない樹脂を含有し、少なくとも一軸方向に延伸する方法で作成される。
【００６１】
以上の説明により作成される光学シート３９は、バックライトの輝度向上に用いる用途以外にも、ＬＣＤ、ＥＬやＰＤＰなどディスプレイの視野角コントロールフィルムや、コントラスト向上フィルム、太陽電池用の光制御フィルム、投射スクリーンなどに用いることができる。
【００６２】
光学シート３９は、光源が、冷陰極蛍光ランプの場合はもちろん、近年、ディスプレイ用光源として注目を浴びているＬＥＤ、ＥＬ、半導体レーザー等を用いたディスプレイ装置にも用いることができる。
【００６３】
ここで、ディスプレイ装置の光源としてＬＥＤを用いる場合、図３９（ａ）に示すように、赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイを使用し、導光板等で赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイからの光を混ぜ合わせ白色光として均一に出射するものや、図３９（ｂ）に示すように拡散板等を用いた赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイからの光を混ぜ合わせ白色光として均一に出射することができるもの、或いは１色または２色以上の蛍光体を用いた白色ＬＥＤのアレイからの光を均一に出射することができるものにも使用できる。
【００６４】
またバックライトユニットにおいては、ますます薄型化が進んでおり、それに従い光源と光学シートの距離も短くなっているが、本願発明の光学シート３９を使用すれば図３７に示される直下型や図３８に示されるサイドエッジ型のバックライトユニットにおいても、光源ランプ同士の間に暗い箇所生じる等視認性の影響はなく十分に使用することができる。
さらにディスプレイ装置もますます大型化の一途をたどっており、それに伴い光学シート３９のサイズも大きくなっていくが、本願発明の光学シート３９は薄くて強度が強く、さらに表示品位も優れているためこういった大型ディスプレイ装置にも十分に使用できる。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
（第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとのズレ量ｘの許容）
本発明のレンズシート１を作製する場合、第１のレンズアレイ５の頂点Ｃ１と第２のレンズアレイ３の頂点Ｃ２とが一致することが望ましいが、それぞれの金型を切削する際、熱による金型の膨張、切削機の送り方向の精度、２つの金型の位置合わせ精度等の影響により必ずズレｘが発生する。しかしながら温度制御の徹底などにより現状ズレ量ｘを１０ｕｍまで抑えることが可能である。
そこで図２２（ａ）に示されるレンズシート１を、表１に示されるパラメータにより設計、全くズレが生じていないレンズシート１（図２６（ａ））と１０ｕｍのズレが発生したレンズシート１（図２６（ｂ））についてのシミュレーションにより、その影響を確かめた。
図２７は画面垂直方向（Ｖ）についての輝度分布を示す図である。これより、レンズピッチｐが１４０ｕｍのレンズシート１において、ズレ量を１０ｕｍまで抑えこめば輝度分布に影響なく所望の特性が得られるレンズシート１を作製出来ることが分かる。
【表１】
（実施例２）
（第１のレンズアレイ、及び第２のレンズアレイの形状の影響）
レンズシート１を作製する際、レンズ用の金型切削の最中に切削用バイトが磨耗して変形したり、樹脂の入り込み具合により先端部が丸みを帯びたり、または樹脂の硬化収縮など、実際の想定した形状とは異なるレンズ形状となることが起こり得る。そこで第１のレンズアレイ５、及び第２のレンズアレイ３の形状の影響についての確認を行った。
図２８（ａ）は第１のレンズアレイ５の形状が二つの凸型球面レンズを重ねた形状（図２１（ａ）参照）であり、第２のレンズアレイ３の形状は凹型球面レンズ形状（図２３（ｂ）参照）である。
図２８（ｂ）は第１のレンズアレイ５の形状が二つの凸型球面レンズを重ねた形状（図２１（ａ）参照）であり、第２のレンズアレイ３の形状は凹型三角プリズム形状（図２１（ａ）参照）である。
図２８（ｃ）は第１のレンズアレイ５の形状が二つの凸型球面レンズを重ねた形状をレンズ接線においてスムージングを行い単一の凸型非球面レンズ形状（図２２（ａ）参照）としたものであり、第２のレンズアレイ３の形状は凹型三角プリズム形状（図２１（ａ）参照）である。
上記３種のレンズシート１について表２に示されるパラメータによりレンズシート１を設計、シミュレーションを行い、影響を確認した。
図２９は画面垂直方向（Ｖ）についての輝度分布を示す図である。これより、レンズ形状が多少変形を起こしても光学特性に大きな影響を与えないことが分かり、量産適性があることが分かった。
【表２】
（実施例３）
（基材厚みの影響）
また実際にレンズシート１を作製する場合、例えば基材上にレンズを成形する場合には市販の基材厚みグレードによって決定され、また押出法により基材とレンズとを一体に成形する場合には、最もレンズの賦形が良い厚み、または皺や撓みを防止するための厚みで作製する等、必ずしも光学特性において最適な基材厚みｂで作製できるとは限らない。そこで本発明のレンズシート１における基材厚みｂの影響を確認した。
図３０（ａ）〜（ｃ）に示されるレンズシート１は、そのレンズパラメータは表３に示されるように全て同じであり、基材の厚みｂだけが異なる。これら３種のレンズシート１についてのシミュレーションを行った。
図３１は画面垂直方向（Ｖ）についての輝度分布を示す図である。これより基材厚みｂが変わることで、視野における斜め方向の分布がわずかに変わる程度であり、正面輝度にはほとんど影響しないことが分かった。液晶パネルにはＡＧ（アンチグレア）フィルム等拡散要素が含まれるため、斜め方向のわずかな変化については、パネルを通すとその差はほとんど見えなくなる。
【表３】
（実施例４）
（第１のレンズアレイ形状の最適化）
実施例２にて、第１のレンズアレイ５、及び第２のレンズアレイ３の形状が、レンズ成形上起こりうる変形を想定してシミュレーションした結果、わずかな変形は光学特性に大きな影響を与えないことが分かった。
そこで第１のレンズアレイ５の形状を大きく変え、その最適形状をシミュレーションにより導出した。
図３２は本シミュレーションを行った４つのサンプルを示す。図２１（ａ）で示される単位レンズ頂点部に曲率の小さなレンズを付与した形状において、頂点部に付与する小レンズ形状を変えたものであり、そのパラメータを表４に示す。
図３３は画面垂直方向（Ｖ）についての輝度分布を示す図である。これより小レンズの高さは低すぎても高すぎても正面輝度は低下し、本実施例においては小レンズ高さｈ１＝１５ｕｍが最適値となった。
【表４】
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシート斜視図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシート斜視図を示す説明図である。
【図２】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレンズシート上面図を示す説明図である。
【図４】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。第１のレンズアレイは第２のレンズアレイとの周期が一致している。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。第１のレンズアレイは第２のレンズアレイとの周期のズレがある。
【図５】本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。第１のレンズアレイは第２のレンズアレイとの周期ズレが半周期である。
【図６】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。
【図７】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。
【図９】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図１１】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るレンズシートの正面輝度のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るレンズシートの正面輝度のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１４】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。
【図１５】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。
【図１７】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的光拡散層の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的光拡散層の配置を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る例示的光拡散層の配置を示す説明図である。
【図１９】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的光反射層と固定要素の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的光反射層と固定要素の配置を示す説明図である。
【図２０】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的光反射層と固定要素の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的光反射層と固定要素の配置を示す説明図である。
【図２１】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２２】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２３】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２４】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２５】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２６】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図２７】本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図２８】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｃ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図２９】本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図３０】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｃ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図３１】本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図３２】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｃ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｄ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図３３】本発明の実施の形態に係るレンズシートの正面輝度のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図３４】本発明の実施の形態に係るレンズシートの正面輝度のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図３５】本発明の実施の形態に係るレンズシート作成方法を示す説明図である。
【図３６】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシート上面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシート上面図を示す説明図である。
【図３７】本発明の実施の形態に係る例示的ディスプレイ装置を示す説明図である。
【図３８】本発明の実施の形態に係る例示的ディスプレイ装置を示す説明図である。
【図３９】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的ディスプレイ装置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的ディスプレイ装置を示す説明図である。
【図４０】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図４１】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図４２】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図４３】従来技術によるＢＥＦの斜視図を示す説明図である。
【図４４】従来技術による液晶表示用光学シートの構成例を示す説明図である。
【図４５】ＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
Ｃ１…第１のレンズアレイの頂点
Ｃ２…第２のレンズアレイの頂点（谷点）、
ｐ…第１のレンズアレイのレンズピッチ、
ｈ…第１のレンズアレイの谷部から頂部までのレンズ高さ、
ｈ１〜ｈ８…各レンズで構成された第１レンズアレイの高さ
ｑ…第２のレンズアレイの幅、
ｇ…第２レンズアレイの谷部から頂部までのレンズ高さ、
ｓ…平坦面
ｓ１、ｓ２…平坦面
β…第２のレンズアレイにおけるシート面に対する端角度
α…第１レンズアレイの単位レンズの凹凸の谷部からの垂線と単位レンズの接線がなす角度、
ｔ…レンズシートの厚み
ｂ…基材の厚み
ｘ…第１レンズアレイと第２のレンズアレイとのズレ量
ｗ…第１のレンズアレイの頂部に形成される小レンズの幅
Ｖ…画面垂直方向、
Ｈ…画面水平方向、
Ｌ…視認面（ディスプレイ表示正面）
Ｈ、Ｋ…光、
１…レンズシート、
３…第２のレンズアレイ、
５…第１のレンズアレイ、
１１…第１のレンズアレイ５の金型である冷却ロール、
１５…第２のレンズアレイ３の金型である冷却ロール、
１９…熱可塑性の樹脂基材、
２１…熱可塑性の樹脂基材の押出し法による加工方向、
２３…光反射層
２５…光拡散層、
２６…光拡散層表面凹凸形状
２７…光拡散層裏面凹凸形状
２８…粘着層
２９…固定要素、
３１、３３…偏光板、
３２…液晶パネル、
３５…液晶層、
３９…光学シート
４１…光源、
４３…ランプハウス、
４５…光反射板、
４７…導光板、
５１、５３…ＬＥＤ光源、
１００…光拡散層の光入射面、
１０１…光拡散層の光出射面、
１０２…レンズシートの光入射面、
２００…空隙、
３００、３１０…光拡散フィルム、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素単位での透過／非透過、あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子が配置された液晶パネルと、背面側から照明するバックライトユニット、それに用いられるレンズシート及びディスプレイ用光学シート、これらを用いたディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ型液晶パネルやＳＴＮ型液晶パネルを使用した液晶表示装置は、主としてＯＡ分野のカラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されている。
【０００３】
このような液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側（観察者側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。
【０００４】
この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットとしては、大別して冷陰極管（ＣＣＦＴ）等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆる、エッジライト方式）と、導光板を用いない「直下型方式」とがある。
【０００５】
導光板ライトガイド方式のバックライトユニットが搭載された液晶表示装置としては、例えば、図４０に示すものが一般に知られている。
【０００６】
これは、上部に偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、略長方形板状のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やアクリル等の透明な基材からなる導光板７９が設置されており、該導光板の上面（光射出側）に拡散フィルム（拡散層）７８が設けられている。
【０００７】
さらに、この導光板７９の下面に、導光板７９に導入された光を効率よく上記液晶パネル７２方向に均一となるように散乱して反射されるための散乱反射パターン部が印刷などによって設けられる（図示せず）と共に、散乱反射パターン部下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。
【０００８】
また、上記導光板７９には、側端部に光源ランプ７６が取り付けられており、さらに、光源ランプ７６の光を効率よく導光板７９中に入射させるべく、光源ランプ７６の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクター８１が設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板７９内に入射した光に指向性を付与し、光射出面側へと導くようになっており、高輝度化を図るための工夫である。
【０００９】
さらに、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、図４１に示すように、拡散フィルム７８と液晶パネル７２との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）７４，７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム７４，７５は導光板７９の光射出面から射出され、拡散フィルム７８で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。
【００１０】
しかしながら、図４０に例示した装置では、視野角の制御は、拡散フィルム７８の拡散性のみに委ねられており、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
さらに、図４１に例示したプリズムフィルムを用いる装置では、プリズムフィルムの枚数が２枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きいだけでなく、部材数の増加によりコストが上昇する原因にもなっていた。
【００１１】
一方、直下型方式は、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの表示装置が用いられている。
【００１２】
直下型方式の液晶表示装置としては、図４２に例示する装置が一般的に知られている。これにおいては、上部に偏光板７１、７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、蛍光管等からなる光源５１から射出され、拡散フィルム８２のような光学シートで拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。光源５１からの光を効率よく照明光として利用するために、光源５１の背面には、リフレター５２が配置されている。
【００１３】
しかしながら、図４２に例示する装置でも、視野角の制御は、拡散フィルム８２の拡散性のみに委ねられており、その制御は難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、周辺部に行くほど暗くなる特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見たときの輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下を招いていた。
【００１４】
そのため一つの解決方法として、図４４に示すように従来より拡散フィルム７０の上に図４３に示す米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ ＢＥＦ）を配置し、さらにその上に光拡散フィルム８４を配置する方法が採用されている。ここでＢＥＦとは、透明部材上に断面三角形状の単位プリズムが一方向に周期的に配列されたフィルムである。
このプリズムは光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）である。ＢＥＦは、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”する。
【００１５】
ディスプレイの使用時（観察時）に、ＢＥＦは、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。ここでいう「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向側である。
プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能であり、水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、２枚のシートを重ねて組み合わせて用いられる。
【００１６】
ＢＥＦの採用により、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。
ＢＥＦに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイに採用する旨が開示されている特許文献としては、特許文献１乃至３に例示されるように多数のものが知られている。
【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 上記のようなＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートでは、屈折作用によって、光源からの光が、最終的には、制御された角度でフィルムより出射されることによって、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御することができる。
【００１７】
しかしながら、同時に視聴者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射する、想定外の光線が存在する。このため、図４５に示すように、ＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布は、視聴者の視覚方向、すなわち視覚方向Ｆに対する角度が０°（軸上方向にあたる）における光強度が最も高められるものの、正面より±９０°近辺に小さな光強度ピークが生じ、即ち、横方向から無駄に出射される光（サイドローブ）が増えてしまうという問題がある。
この様な光強度ピークを有する輝度分布は望ましくはなく、±９０°近辺での光強度ピークのない滑らかな輝度分布の方が望ましい。
【００１８】
また、軸上輝度のみが過度に向上すると、輝度分布の曲線のピーク幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定されるため、ピーク幅を適度に拡げるために、上述のようにプリズムシートとは別部材の光拡散フィルムを新たに併用する必要があり、部材数の増加を伴ってしまうという問題がある。
【００１９】
上述のように、この光学シートは、光の利用効率の向上だけでなく、光源のムラの除去、ディスプレイの視域の確保など様々な機能が求められており、一般的には複数枚の光学シートを重ね合わせることによって構成されている。しかしながら、光学シートの構成枚数が多いと、ディスプレイの組立て時の作業が煩雑になり、また光学シートの間のゴミの影響を受け、小型化や薄型化の妨げになるなどの問題がある。
【００２０】
ところで、またこのような液晶表示装置では、軽量、低消費電力、高輝度、薄型化であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い、液晶表示装置に搭載されるバックライトユニットも、軽量、低消費電力、高輝度であることが要求されている。
特に、最近、目覚しい発展をみるカラー液晶表示装置においては、液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、バックライトユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。
【００２１】
しかしながら、上述したように従来の装置では、高輝度、低消費電力の要請に充分に応えられているとは言いがたく、ユーザからは、低価格、高輝度、高表示品位で、かつ低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトユニット及びディスプレイ装置の開発が待ち望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり上に第１のレンズアレイ、下に第２のレンズアレイが形成された一枚のレンズシートを用い、さらにこのレンズシートを光拡散板と一体化させた光学シートにより、薄型で十分な強度を有し、かつ光学特性を満足する光学シート及びこの光学シートを用いたバックライトユニット、ディスプレイ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】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
すなわち請求項１の発明は、一方の面に第１のレンズアレイが形成され、その裏面に第２のレンズアレイが形成された透光性の基材からなるレンズシートであって、前記第２のレンズアレイは、１又は複数のレンズが略平坦面で挟まれた形が一周期となるパターンで構成され、前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの周期が一致し、その位相ズレは略０又は略半周期であることを特徴とするレンズシートである。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイが凸型レンチキュラーレンズ群であることを特徴とする。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイが凹型三角プリズム群であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１または請求項２記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイが凹型台形プリズムであることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１または請求項２記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイが凹型レンチキュラーであることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の発明は、請求項１乃至５記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイの一周期を構成する１又は複数のレンズ幅をｑ、一周期幅をｐとしたとき、
１ ≦ ｐ／ｑ ≦ ３
なる関係が成立することを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至５記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイの一周期を構成する１又は複数のレンズ幅をｑ、深さをｇとしたとき、
０ ≦ ｇ／ｑ ≦ ０．５
なる関係が成立することを特徴とする。
【００２７】
請求項８の発明は請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイに形成される略平坦面の幅が０であることを特徴とする。
【００２８】
請求項９の発明は、請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイの周期中心軸と、前記第２のレンズアレイの周期中心軸とのズレをｘとしたとき、
なる関係が成立することを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項９記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイのズレｘは、レンズシートの流れ方向に連続的に変化していることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１の発明は、請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイの各々のレンズの谷部付近と頂点付近が丸みを帯びていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項１記載のレンズシートにおいて、前記第１のレンズアレイの周期が不規則なランダムあり、かつ前記第２のレンズアレイの周期が不規則なランダムであることを特徴とする。
【００３１】
請求項１３の発明は、請求項１から１２いずれか記載のレンズシートにおいて、前記第２のレンズアレイの一周期と一周期との間に凸部が形成され、前記凸部を介して光拡散層と一体化してなることを特徴とするディスプレイ用光学シートである。
請求項１４の発明は、請求項１３記載のディスプレイ用光学シートにおいて、前記第２レンズアレイの一周期と一周期との間に形成された凸部のピッチは、前記第１と第２のレンズアレイの周期幅ｐの整数倍であることを特徴とする。
請求項１５の発明は、請求項１３または請求項１４記載のディスプレイ用光学シートにおいて、前記第２レンズアレイの一周期と一周期との間に形成された凸部が、前記凸部内又は表面に光反射層が形成され、前記凸部を介して光拡散層と一体化してなることを特徴とする。
【００３２】
請求項１６の発明は、請求項１３乃至１５に記載のディスプレイ用光学シートと前記ディスプレイ用光学シートの裏面に液晶パネルを前記液晶パネルの非視認面側から光を照射する光源を備えることを特徴とするバックライトユニットである。
請求項１７の発明は、請求項１６記載の前記バックライトユニットと、前記バックライトの前記光学シートの光出射面側に前記液晶パネルを備えることを特徴とするディスプレイ装置である。
【発明の効果】
【００３３】
上述したように、本発明に係るレンズシート、ディスプレイ用光学シート、さらにこれらを用いたバックライトユニット及びディスプレイ装置においては、従来技術と比較して薄型で、十分な強度を保持したまま、所望の輝度や配光範囲、均一性を達成するレンズシート、光学シート、バックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
図３７は、本発明の実施の形態に係るレンズシート、光学シート、バックライトユニット及びディスプレイ装置の一例を示す側面図である。
まず本発明の実施の形態に係るバックライトユニットは、ランプハウス４３内に収納されたシリンダー形状の複数の光源４１と、各光源４１からの光Ｈを、偏光板３１，３３に挟まれた液晶パネル３５に供給する光学シート３９を備えてなる。なお、図中４５は、複数の光源４１の背面側に配置された光反射板である。
また、本発明の実施の形態に係るディスプレイ装置は、前述の光源４１と光学シート３９とさらにその上に液晶パネル３２を含んだ装置である。この場合は、ディスプレイ装置は液晶表示装置を示すが、これに限らず、上述の光学シート３９を含んだ、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等画像を、光を利用して表示する表示装置であればその種類は問わない。
【００３５】
光学シート３９を構成するレンズシート１は、図３７より、光源４１から光拡散層２５及び間隙（空気層）２００を伝達してきた光を入射する入射面１０２から入射し、さらにその光を入射面１０２の反対面から光学利得が１以上の光Ｋとして出射するものである。
【００３６】
ここで光学利得とは、光学的な拡散部材の拡散性を示す指標の一つであり、完全拡散する拡散体の輝度を１として、その光の輝度との比で表される。測定する拡散部材の拡散性が方向によって偏っている場合、方向ごとの光学利得を出すことで、その拡散部材の拡散特性を示すことが出来る。
また、完全拡散とは、吸収が０で、かつ、どの方向にも一定の強度をもつとする理想的な拡散体のことを示す。つまり、光学利得が１以上であるということは、その測定する方向に光を集める効果を持つことを示し、その値が大きいほど集光効果が強いことを示す。
【００３７】
図１（ａ）は、レンズシート１の構成例を示す斜視図である。このレンズシート１は、図１（ｂ）に示すように一方の面に第１のレンズアレイ５として凸型レンチキュラーが、他方の面に第２のレンズアレイ３として凹型プリズムが形成されてなる。
図２（ａ）及び（ｂ）はレンズシート１の断面図である。ここで第１のレンズアレイ５の凸型レンチキュラーの高さをｈ、レンズシート１の垂直断面方向に対する凸型レンチキュラーの端角度をα、第２のレンズアレイ３の凹型プリズムの高さをｇ、幅をｑ、レンズシート面に対する凹型プリズムの端角度をβ、レンズシート１における第１のレンズアレイ５、及び第２のレンズアレイ３のレンズ周期幅をｐ、レンズシート１の厚さをｔとする。
【００３８】
ここで第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３とはレンズ周期が一致しており、且つレンズ周期の中心軸Ｃ１及びＣ２が一致している。本発明によれば、第１のレンズアレイ５のレンズ周期と第２のレンズアレイ３のレンズ周期とのズレ量ｘは以下の式で規定される。
[数式１]
第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３とは、図４に示されるようにレンズ周期の中心軸（Ｃ１，Ｃ２）が一致、又は図５に示されるように半周期（π）シフトのいずれかにアライメントされており、その誤差の範囲はレンズ周期の２０％以下に収まっている。本発明のレンズシート１の光学的作用に関しては後述するが、この誤差が２０％を超えた場合、輝度低下が著しい。
【００３９】
図６、及び図７は本発明のレンズシート１における第２のレンズアレイ３の作用効果の説明図である。図６（ａ）、（ｂ）は本発明のレンズシート１に対し、光軸方向と平行な光が入射した場合の、第２のレンズアレイ３の有無における光線の流れを示す。図６（ａ）において、レンズシート１の入射面では偏向されず第１のレンズアレイ５の凸レンチキュラーに入射する。この平行に入射した光は凸レンチキュラーにより偏向され、拡散光（正面方向Ｌ以外の方向への光を言う）が出射されることとなる。これに対し図６（ｂ）においては、入射光は第２のレンズアレイ３によって偏向され、凸レンチキュラーには斜め光として入射する。その結果、光線は図６（ａ）と比較して大きく拡散されることなく正面方向（Ｋ）へと光が出射されることとなる。図７（ａ），（ｂ）は光軸方向に対し斜めに光が入射した場合の、第２のレンズアレイ３の有無における光線の流れを示す。図７（ａ）において、入射光は前記レンズシート１の入射面において屈折率差（空気とレンズ樹脂との屈折率差）により偏向され凸レンチキュラーに入射する。凸レンチキュラーにより一部の光は正面方向へと偏向され、一部の光は拡散される。これに対し図７（ｂ）においては、第２のレンズアレイ３により入射光は偏向されて凸レンチキュラーに入射する。凸レンチキュラーにより一部の光は正面方向へと偏向され、一部の光は拡散される。
この図６、及び図７の結果より、光軸に対して拡散光がレンズシート１に入射した場合、第２のレンズアレイ３の偏向効果により、第２のレンズアレイが形成されない場合と比べて正面方向へと集光する光が増加するため、正面輝度が上昇する。
【００４０】
本発明のレンズシート１は、第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３とのレンズ周期が一致しアライメントされていることにより、上述のような光学的効果を発揮する。しかし第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３とにズレｘが生じた場合、輝度低下を招くこととなる。
図３４はズレｘによる輝度低下の割合を示した図である。ズレｘがレンズ周期幅ｐの２０％を超えた点から大幅な輝度低下が生じ、３０％となった場合、輝度低下は１０％に達する。従って、
[数式１] ｘ≦±０．２ｐ ・・・（１）
の関係を満たすことが望まれる。
また、図５に示されるように、第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイとを半周期（π）シフトさせる方法も考えられる。この光学的作用に関して図８を用いて説明する。この場合、上述より第２のレンズアレイ３による偏向効果を、対向する第１のレンズアレイ５の単位レンズではなく両隣の単位レンズへと発揮することが出来る。このようなレンズシートの設計は、基材厚みｂを変えずにレンズ周期ｐを短く（又は長く）したい場合、または逆にレンズ周期を変えずに基材厚みｂを厚く（又は薄く）したい場合などに用いられる。従ってこのような場合ズレ量ｘは、
[数式１] ｘ≦０．５ｐ±０．２ｐ ・・・（２）
となる。
【００４１】
図１０に示す本発明のレンズシート１の光学シュミレーション（ＲａｙＴｒａｃｉｎｇシミュレーション）による結果を図９に示す。図９（ａ）はシミュレーションによる画面垂直方向（Ｖ）の，（ｂ）は画面水平方向（Ｈ）の結果となっている。第２のレンズアレイ３が無い場合と比べて、上述の通り、正面方向に輝度が集中し、且つ斜めに入射する光の一部を拡散するため、正面輝度が高く、且つ視野範囲の広い、バランスの良い光学特性を得られる。ここで、本シミュレーションの詳細を以下に列挙する。
本シミュレーションは、ＲａｙＴｒａｃｉｎｇＳｏｆｔ（Ｌａｍｂｄａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製 ＴｒａｃｅＰｒｏ）を用いて以下の条件でシミュレーションを行っている。
光源 Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ（均等拡散＝拡散板からの射出分布を想定）
＜レンズシートパラメータ＞
基材厚み ｂ＝ ９０μｍ
◇第１のレンズアレイ５
レンズ形状 非球面
レンズピッチ ｐ＝１４０μｍ
レンズ高さ ｈ＝ ６５μｍ
◇第２のレンズアレイ３
裏側プリズム角度 β＝ １２．５度
裏側プリズム幅 ｑ＝ １００μｍ
裏側プリズム高さ ｇ＝ １０μｍ
【００４２】
図１１は本発明のレンズシート１と９０度三角プリズムシートとの光学特性の比較を示したものである。正面輝度という観点から見ると、９０度三角プリズムシートの方がより高い正面輝度を得られるが、視野においては４５度近辺に輝度の谷間が生じ（結果として画面が暗く認識される）、また７５度近辺にピークを持つサイドローブが生じている（結果として局所的に明るく認識される）。本発明のレンズシート１ではこのような輝度の谷間や強いサイドローブが生じない、正面から斜め方向に対して緩やかに輝度が変化する、表示性能のバランスが取れたレンズシート１を提供できる。
【００４３】
第２のレンズアレイ３を構成する凹型プリズムは、第２のレンズアレイ３の一周期と凹型プリズムの幅とが一致しても良いが、図２（ａ）にあるように幅ｓの平坦面を設けて構成しても良い。ここで、前記第２のレンズアレイ３のレンズ周期をｐ、凹型プリズムの幅をｑとしたとき、その比ｐ／ｑは、
[数式２] １ ≦ ｐ／ｑ ≦ ３ ・・・（３）
の範囲で規定される。
図１２は、本発明のレンズシート１を構成する凹型プリズムの幅ｑをパラメータとしたシミュレーション結果を示したものである。本発明のレンズシート１は先述のように、第２のレンズアレイ３によって偏向された光が第１のレンズアレイ５に入射することにより効果が得られるため、第２のレンズアレイ３と第１のレンズアレイ５との距離、すなわち基材厚みｂの影響も受けることとなる。従って、第１のレンズアレイ５はレンズ高さｈ＝６５ｕｍ、周期ｐ＝１４０ｕｍ、凹型プリズムのレンズシート面に対する端角度を１２．５度に固定し、レンズ周期ｐに対する基材厚みｂの比ｂ／ｐを１．５６〜２．００まで変化させたサンプルを用いてシミュレーションを行った。
その結果、４つのサンプルにおいてｐ／ｑが１．５付近の点でピークとなる。ｂ／ｐ＝１．７５のサンプルが最も高い正面輝度を得られる結果となったが、他のサンプルとの差は微差である。すなわち本発明のレンズシート１は最適設計値において基材厚みの影響を受けることなく高い正面輝度を得ることが出来るということがわかる。ｐ／ｑが２を超えた点から輝度が徐々に低下をはじめ、３を超えると輝度低下が著しくなり、その低下率はｂ／ｐが大きいほど大きくなる。従って第１のレンズアレイ５形状が同形状の場合、ｂ／ｐは小さい方が第２のレンズアレイ３の変動の影響を受けないことが分かる。しかしながら実際の基材厚みｂとレンズ周期ｐとの最適比は第１のレンズアレイ５、及び第２のレンズアレイ３の形状により異なる。
以上より、凹型プリズム幅ｑとレンズ周期ｐとの比は１以上３以下であることが望ましく、更には基材厚みを変えたサンプル全てにおいて輝度低下がほとんど生じない１以上２以下であることがより望ましい。
【００４４】
図１３は第２のレンズアレイ３を構成する凹型プリズムの高さｇを変えた場合のレンズシート１のシミュレーションの結果を示したものである。尚、ここで凹型プリズムの高さｇ＜０は凸型プリズムを示す。
ここでシミュレーションを行ったＬｅｎｓ１〜３は第１のレンズアレイ５の形状が異なる。第１のレンズアレイのレンズ周期ｐに対し、レンズ高さｈがそれぞれ０．３４、０．３９、０．４６（ピッチ比）の非球面形状となっている。ここで、レンズシート１を成形する場合、金型の磨耗、及び成形時の剥離性を考慮し、第１のレンズアレイ５の単位レンズの端角度αは１０度以上、更には１５度以上であることが望ましい。従ってレンズ高さ比ｈ／ｐが０．４を超えて大きくなると、徐々に三角プリズム形状に近い非球面形状となる。
図１３に示すとおり、Ｌｅｎｓ１、及びＬｅｎｓ２はｇ≧０、すなわち第２のレンズアレイ３が凹型プリズムとなることで正面輝度が上昇する。その範囲は、
[数式３] ０ ≦ ｇ／ｑ ≦ ０．５ ・・・（４）
であることが望ましい。
Ｌｅｎｓ３はｇ＝０で最も正面輝度が上昇しているが、これはレンズ形状が三角プリズム形状へと近づいたことに起因し、正面輝度は高くなるがサイドローブが生じてしまう。
Ｌｅｎｓ１及びＬｅｎｓ２は、０≦ｇ／ｑ≦０．５の範囲である第２のレンズアレイ３によりサイドローブが生じることなく、且つ高い正面輝度を得ることが出来る。
【００４５】
先述の通り、レンズシート１の基材の厚みは単位レンズピッチｐによって最適値が決定されるため、ｐを変えることで調整が可能となる。従ってレンズシート１の厚みに関しては光学特性への影響よりはむしろ製造プロセス或は要求されるレンズシート１の物理特性等により決められる。
例えば、紫外線硬化樹脂プロセスにより第１のレンズアレイ３及び第の２レンズアレイ５を作った場合、その支持基材フィルムの基材厚さＴは、５０ｕｍ以下だとシワが出てしまうので、５０μｍ＜Ｔである必要がある。
さらにまた使用するバックライトユニットやディスプレイ装置のサイズによりその基材厚みは変化する。例えば、対角３７インチサイズ以上のディスプレイ装置では基材厚さＴは０．０５ｍｍから３ｍｍが望ましい。
【００４６】
一般にディスプレイは周期的な画素構造をもつものが多い。同様にレンズシート１も図３に示すように周期的な構造を持っている。そのため、それぞれの周期構造同士のモアレ、３つ以上の周期構造で発生する２次モアレなどの高次のモアレが生じ見た目を損なう欠点が生じる。
そこで本発明のレンズシート１は図３６に示すように、第２のレンズアレイ５のズレ量ｘを流れ方向に対して連続的に変化させることで、モアレを回避することも出来る。また第１のレンズアレイ５のレンズ周期、並びに第２のレンズアレイ３のレンズ周期を連続的に変化させることによってもモアレを回避することが出来る。
その他の方法としては、レンズシート１を画素構造に対し角度をつけることによって回避することも出来る。この場合、画素構造に対する角度は３０度以下であることが望まれる。画素との間に生じるモアレに関しては上記の方法のうち１種類、又は複数の手法を組み合わせることにより回避することが可能である。
【００４７】
ここまで、第２のレンズアレイ３は、凹型プリズム形状の場合について説明してきたがこれに限らず、図２３に示されるように凹型の台形プリズムや凹型のシリンドリカル形状であってもよい。また前記第１のレンズアレイ５の単位レンズに対向する第２のレンズアレイ３のレンズは図２４に示されるように２つ以上の複数であっても良い。また、図２５（ｂ）に示されるように、レンズの谷部やプリズム、台形の頂角等が丸みを帯びた場合も本発明の主旨を逸脱するものでは無い。つまり本発明の主旨は、第２のレンズアレイ３によって入射光が偏向されることで、第１のレンズアレイ５から出射される光がより正面方向へと偏向されるよう、第２のレンズアレイ３の形状を決定することにある。
【００４８】
また第１のレンズアレイ５の形状は凸型レンチキュラーに限らず、非球面を含め図２１、及び図２２に示されるように様々な形態が挙げられる。上述のように第２のレンズアレイ３による偏向効果は、本来第１のレンズアレイ５の単位レンズ中心に入射する、光軸に平行な光を、単位レンズ側面へと偏向することで正面への集光効果を高める。従って、更なる正面輝度向上のため、第２のレンズアレイ３の偏向効果が大きく影響しない第１のレンズアレイ５の単位レンズ中心（頂点）部に、曲率半径の小さいレンズを付与したり、プリズムを１つ又は複数付与すること等が挙げられる。図２１（ａ）は単位レンズの頂点部に、幅Ｗのレンズを付与した例である。図２１（ｂ）は単位レンズ頂点部に角度δのＶ溝を設けた例である。図２２（ａ）は図２１（ａ）の例に挙げられたレンズにおいて、単位レンズと頂点部に付与されたレンズとをレンズ接線においてスムージングを行い、単一の凸レンズ形状とした例である。通常、図２１（ａ）で示されるレンズ形状を作製する金型を切削するには、２本のレンズ切削用バイトにて金型の同一箇所を２度彫ることにより達成されるが、熱による金型の膨張や位置決め精度等によりズレが生じてしまう。図２２（ａ）に示されるレンズは、図２１（ａ）で示されるレンズと同等の光学特性を単一のレンズ切削用バイトにて実現出来る例である。図２２（ｂ）は前記単位レンズ頂点部に２つのプリズムを形成した例である。
【００４９】
この第１のレンズアレイ５及び第２のレンズアレイ３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）、ＡＳ（アクリロニトリルポリスチレン共重合体）等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法（図３５）、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成する。この場合において、第１のレンズアレイ５と第２のレンズアレイ３は、同一の材料からなる一つの基材から構成しても良いし、それぞれ別の材料の別の基材から作製してもよい。
【００５０】
また第１のレンズアレイ５及び第２のレンズアレイ３をＵＶや放射線硬化型の樹脂（ＵＶや放射線で硬化する材料を含む樹脂であれば特に種類は限定しない）を用いて成形してもよい。さらにまた、第１のレンズアレイ５及び第２のレンズアレイ３のいずれか一方を押し出し成形法で作製し、別のもう一方をＵＶ成形で作製してもよく、その組み合わせの別は問わない。
【００５１】
本発明のレンズシート１の別の実施形態として、図１４に示すように第２のレンズアレイ３のレンズ周期とレンズ周期との間に凸部２９を形成し、第２のレンズアレイ３と拡散層２５との間に間隙２００を保つように、拡散層２５と一体積層することを含む。凸部２９は、図１４（ａ）に示されるように第２のレンズアレイ３の単一レンズ周期毎に配置してもよく、また図１４（ｂ）に示されるよう、二つのレンズ周期、またはそれ以上の整数倍の間隔で配置しても良い。また凸部２９の形状は図１５、及び図１６に示されるように、台形形状、三角形状、球面形状など挙げられるがこれに限らず、第２のレンズアレイ３と拡散層２５との間に間隙２００を確保出来る形状であれば良い。すなわち、レンズシート１を拡散層２５と粘着・接着層２８により一体積層する際に、第２のレンズアレイ３の効果を保持する（第２のレンズアレイ３のレンズ界面に空気を存在させる）ことが重要となる。一体積層する方法としては、粘着・接着に限らず、溶着する方法、固定具を用いる方法、エキシマを照射し常温接合する方法によっても形成される。
粘・接着剤としては、例えば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の粘・接着剤が挙げられる。いずれの場合も高温のバックライト内で使用されるため、１００℃で貯蔵弾性率Ｇ’ １．０Ｅ＋０４ Ｐａ以上であることが望ましい。これより値が低いと、使用中に光拡散層２５とレンズシート１がずれてしまう可能性がある。また安定に間隙２００を確保するために、接・粘着剤層の中に透明の微粒子、例えば、ビーズ等を混ぜても良い。
また粘接着剤は両面テープ状のものでも良いし、単層のものでもよい。
さらに、表示領域内に接・粘着剤を使用する場合、光の吸収は１％以内でなければならない。１％を超えると光学シートから射出する積算光量が減少し、レンズシート１の形状によらず正面輝度が低下する。
接・粘着剤層を塗る方法として、コンマコーター等の各種塗工装置、印刷方式、ディスペンサーやスプレーを用いる方法、または筆等を用いた手作業による塗工であってもよい。
また、図１９、及び図２０に示されるように、拡散層２５と積層される凸部２９からの漏れ光を減少させるために、凸部２９表面、又は内部に白色反射材料、金属反射材料などの光反射層２３を形成しても良い。この場合、例えば図１９（ａ）、及び（ｂ）に示されるように凸部２９の頂点部のみに光反射層２３を形成すると、凸部２９側面より入射した光が漏れ光（ｙ）となる場合がある。この場合、図２０（ａ）にあるように、凸部２９側面まで回り込むように光反射層２３を形成することで、漏れ光を低減することも出来る。
【００５２】
図３７は、光学シート３９の構成例を示す斜視図である。
この光学シート３９は、入射面１００から入射した光Ｈを、非入射面１０１側に散乱する光散乱層２５を備えている。ここではレンズシート１と光拡散層２５とが別々に構成された場合を示しているが、図１８に示されるようにレンズシート１と拡散層２５との間に光学シート３１０（レンチキュラーシートや拡散シート）を挟んだ構成や、先述にある凸部を介して一体積層された場合も含む。
【００５３】
ここで、光拡散層２５は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された透明粒子とを具備して構成されており、これら透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものである必要がある。透明樹脂の屈折率と透明粒子の屈折率の差は０．０２以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光拡散性能が得られない。
【００５４】
また光拡散層２５は、この光拡散層２５に入射した光Ｈを拡散させながら透過させる必要がある。このため、光拡散層２５に含まれる前記透明粒子の平均粒径は０．５〜１０．０μｍであることが望ましい。好ましくは１．０〜５．０μｍである。または、光拡散層２５は透明樹脂中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしており、透明樹脂と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。
【００５５】
透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等を使用することができる。
【００５６】
ここで、ポリカーボネート、ポリスチレン、メチルスチレン樹脂及びシクロオレフィンポリマーの線膨張係数は、それぞれ６．７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）、７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）、７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）及び６〜７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）である。一方、レンズシート１が、例えばＰＥＴを含む場合、ＰＥＴの線膨張係数は２．７×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）であり、光拡散層２５の線膨張係数の方が大きい。従って、光学シート３９が熱を受け、変形する場合には、光拡散層２５側に反りが発生する。
しかしながら、本発明の実施の形態では、レンズシート１の線膨張係数が小さいことを考慮し、光拡散層２５の線膨張係数を、７．０×１０−５（ｃｍ／ｃｍ／℃）以下とすることにより上述の変形を防止することが可能である。
なお、レンズシート１を押出しの方法で材料としてポリカーボネートを用いて作成する場合は、線膨張係数が他の透明樹脂とほぼ同等であるためそりは発生しない。
【００５７】
また、透明粒子としては、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン―ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン―ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン―テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら透明粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００５８】
そして、これら透明樹脂中に透明粒子を分散して、押出し成型することにより、板状の光拡散層２５を製造することができる。その厚みは、１〜５ｍｍであることが望ましい。
１ｍｍ未満の場合、光拡散層２５は薄くこしがないのでたわむという欠点がある。一方５ｍｍを越えると、光源４１からの光の透過率が悪くなるという欠点がある。
【００５９】
さらにまた図１７（ｂ）に示されるように、光拡散層２５は表面、又は裏面に微細な凹凸（２６，２７）を具備し、この表面の微細な凹凸で光の拡散性を有していても良い。この場合、光拡散層２５は当該分野でよく知られた押し出し法、キャスト法、または押し出し法とキャスト法を併用した方法で作成される。
【００６０】
尚、上述のように光拡散層２５を透明樹脂に空気を含む微細な空洞で作成する場合、あらかじめ透明樹脂中に含有された発泡剤を発泡させて作成しても良い。また、透明樹脂が相溶しない樹脂を含有し、少なくとも一軸方向に延伸する方法で作成される。
【００６１】
以上の説明により作成される光学シート３９は、バックライトの輝度向上に用いる用途以外にも、ＬＣＤ、ＥＬやＰＤＰなどディスプレイの視野角コントロールフィルムや、コントラスト向上フィルム、太陽電池用の光制御フィルム、投射スクリーンなどに用いることができる。
【００６２】
光学シート３９は、光源が、冷陰極蛍光ランプの場合はもちろん、近年、ディスプレイ用光源として注目を浴びているＬＥＤ、ＥＬ、半導体レーザー等を用いたディスプレイ装置にも用いることができる。
【００６３】
ここで、ディスプレイ装置の光源としてＬＥＤを用いる場合、図３９（ａ）に示すように、赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイを使用し、導光板等で赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイからの光を混ぜ合わせ白色光として均一に出射するものや、図３９（ｂ）に示すように拡散板等を用いた赤色、緑色、青色のＬＥＤのアレイからの光を混ぜ合わせ白色光として均一に出射することができるもの、或いは１色または２色以上の蛍光体を用いた白色ＬＥＤのアレイからの光を均一に出射することができるものにも使用できる。
【００６４】
またバックライトユニットにおいては、ますます薄型化が進んでおり、それに従い光源と光学シートの距離も短くなっているが、本願発明の光学シート３９を使用すれば図３７に示される直下型や図３８に示されるサイドエッジ型のバックライトユニットにおいても、光源ランプ同士の間に暗い箇所生じる等視認性の影響はなく十分に使用することができる。
さらにディスプレイ装置もますます大型化の一途をたどっており、それに伴い光学シート３９のサイズも大きくなっていくが、本願発明の光学シート３９は薄くて強度が強く、さらに表示品位も優れているためこういった大型ディスプレイ装置にも十分に使用できる。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
（第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとのズレ量ｘの許容）
本発明のレンズシート１を作製する場合、第１のレンズアレイ５の頂点Ｃ１と第２のレンズアレイ３の頂点Ｃ２とが一致することが望ましいが、それぞれの金型を切削する際、熱による金型の膨張、切削機の送り方向の精度、２つの金型の位置合わせ精度等の影響により必ずズレｘが発生する。しかしながら温度制御の徹底などにより現状ズレ量ｘを１０ｕｍまで抑えることが可能である。
そこで図２２（ａ）に示されるレンズシート１を、表１に示されるパラメータにより設計、全くズレが生じていないレンズシート１（図２６（ａ））と１０ｕｍのズレが発生したレンズシート１（図２６（ｂ））についてのシミュレーションにより、その影響を確かめた。
図２７は画面垂直方向（Ｖ）についての輝度分布を示す図である。これより、レンズピッチｐが１４０ｕｍのレンズシート１において、ズレ量を１０ｕｍまで抑えこめば輝度分布に影響なく所望の特性が得られるレンズシート１を作製出来ることが分かる。
【表１】
（実施例２）
（第１のレンズアレイ、及び第２のレンズアレイの形状の影響）
レンズシート１を作製する際、レンズ用の金型切削の最中に切削用バイトが磨耗して変形したり、樹脂の入り込み具合により先端部が丸みを帯びたり、または樹脂の硬化収縮など、実際の想定した形状とは異なるレンズ形状となることが起こり得る。そこで第１のレンズアレイ５、及び第２のレンズアレイ３の形状の影響についての確認を行った。
図２８（ａ）は第１のレンズアレイ５の形状が二つの凸型球面レンズを重ねた形状（図２１（ａ）参照）であり、第２のレンズアレイ３の形状は凹型球面レンズ形状（図２３（ｂ）参照）である。
図２８（ｂ）は第１のレンズアレイ５の形状が二つの凸型球面レンズを重ねた形状（図２１（ａ）参照）であり、第２のレンズアレイ３の形状は凹型三角プリズム形状（図２１（ａ）参照）である。
図２８（ｃ）は第１のレンズアレイ５の形状が二つの凸型球面レンズを重ねた形状をレンズ接線においてスムージングを行い単一の凸型非球面レンズ形状（図２２（ａ）参照）としたものであり、第２のレンズアレイ３の形状は凹型三角プリズム形状（図２１（ａ）参照）である。
上記３種のレンズシート１について表２に示されるパラメータによりレンズシート１を設計、シミュレーションを行い、影響を確認した。
図２９は画面垂直方向（Ｖ）についての輝度分布を示す図である。これより、レンズ形状が多少変形を起こしても光学特性に大きな影響を与えないことが分かり、量産適性があることが分かった。
【表２】
（実施例３）
（基材厚みの影響）
また実際にレンズシート１を作製する場合、例えば基材上にレンズを成形する場合には市販の基材厚みグレードによって決定され、また押出法により基材とレンズとを一体に成形する場合には、最もレンズの賦形が良い厚み、または皺や撓みを防止するための厚みで作製する等、必ずしも光学特性において最適な基材厚みｂで作製できるとは限らない。そこで本発明のレンズシート１における基材厚みｂの影響を確認した。
図３０（ａ）〜（ｃ）に示されるレンズシート１は、そのレンズパラメータは表３に示されるように全て同じであり、基材の厚みｂだけが異なる。これら３種のレンズシート１についてのシミュレーションを行った。
図３１は画面垂直方向（Ｖ）についての輝度分布を示す図である。これより基材厚みｂが変わることで、視野における斜め方向の分布がわずかに変わる程度であり、正面輝度にはほとんど影響しないことが分かった。液晶パネルにはＡＧ（アンチグレア）フィルム等拡散要素が含まれるため、斜め方向のわずかな変化については、パネルを通すとその差はほとんど見えなくなる。
【表３】
（実施例４）
（第１のレンズアレイ形状の最適化）
実施例２にて、第１のレンズアレイ５、及び第２のレンズアレイ３の形状が、レンズ成形上起こりうる変形を想定してシミュレーションした結果、わずかな変形は光学特性に大きな影響を与えないことが分かった。
そこで第１のレンズアレイ５の形状を大きく変え、その最適形状をシミュレーションにより導出した。
図３２は本シミュレーションを行った４つのサンプルを示す。図２１（ａ）で示される単位レンズ頂点部に曲率の小さなレンズを付与した形状において、頂点部に付与する小レンズ形状を変えたものであり、そのパラメータを表４に示す。
図３３は画面垂直方向（Ｖ）についての輝度分布を示す図である。これより小レンズの高さは低すぎても高すぎても正面輝度は低下し、本実施例においては小レンズ高さｈ１＝１５ｕｍが最適値となった。
【表４】
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシート斜視図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシート斜視図を示す説明図である。
【図２】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレンズシート上面図を示す説明図である。
【図４】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。第１のレンズアレイは第２のレンズアレイとの周期が一致している。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。第１のレンズアレイは第２のレンズアレイとの周期のズレがある。
【図５】本発明の実施の形態に係るレンズシート側面図を示す説明図である。第１のレンズアレイは第２のレンズアレイとの周期ズレが半周期である。
【図６】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。
【図７】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーション結果を示す説明図である。
【図９】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図１１】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るレンズシートの正面輝度のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るレンズシートの正面輝度のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１４】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。
【図１５】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る例示的固定要素の配置を示す説明図である。
【図１７】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的光拡散層の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的光拡散層の配置を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る例示的光拡散層の配置を示す説明図である。
【図１９】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的光反射層と固定要素の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的光反射層と固定要素の配置を示す説明図である。
【図２０】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的光反射層と固定要素の配置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的光反射層と固定要素の配置を示す説明図である。
【図２１】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２２】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２３】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２４】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２５】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的レンズシートの側面図を示す説明図である。
【図２６】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図２７】本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図２８】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｃ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図２９】本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図３０】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｃ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図３１】本発明の実施の形態に係るレンズシートの輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図３２】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｃ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。 （ｄ）本発明の実施の形態に係るレンズシートの光学シミュレーションに使用したレンズ形状説明図である。
【図３３】本発明の実施の形態に係るレンズシートの正面輝度のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図３４】本発明の実施の形態に係るレンズシートの正面輝度のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図３５】本発明の実施の形態に係るレンズシート作成方法を示す説明図である。
【図３６】（ａ）本発明の実施の形態に係るレンズシート上面図を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係るレンズシート上面図を示す説明図である。
【図３７】本発明の実施の形態に係る例示的ディスプレイ装置を示す説明図である。
【図３８】本発明の実施の形態に係る例示的ディスプレイ装置を示す説明図である。
【図３９】（ａ）本発明の実施の形態に係る例示的ディスプレイ装置を示す説明図である。 （ｂ）本発明の実施の形態に係る例示的ディスプレイ装置を示す説明図である。
【図４０】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図４１】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図４２】従来技術による液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図４３】従来技術によるＢＥＦの斜視図を示す説明図である。
【図４４】従来技術による液晶表示用光学シートの構成例を示す説明図である。
【図４５】ＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
Ｃ１…第１のレンズアレイの頂点
Ｃ２…第２のレンズアレイの頂点（谷点）、
ｐ…第１のレンズアレイのレンズピッチ、
ｈ…第１のレンズアレイの谷部から頂部までのレンズ高さ、
ｈ１〜ｈ８…各レンズで構成された第１レンズアレイの高さ
ｑ…第２のレンズアレイの幅、
ｇ…第２レンズアレイの谷部から頂部までのレンズ高さ、
ｓ…平坦面
ｓ１、ｓ２…平坦面
β…第２のレンズアレイにおけるシート面に対する端角度
α…第１レンズアレイの単位レンズの凹凸の谷部からの垂線と単位レンズの接線がなす角度、
ｔ…レンズシートの厚み
ｂ…基材の厚み
ｘ…第１レンズアレイと第２のレンズアレイとのズレ量
ｗ…第１のレンズアレイの頂部に形成される小レンズの幅
Ｖ…画面垂直方向、
Ｈ…画面水平方向、
Ｌ…視認面（ディスプレイ表示正面）
Ｈ、Ｋ…光、
１…レンズシート、
３…第２のレンズアレイ、
５…第１のレンズアレイ、
１１…第１のレンズアレイ５の金型である冷却ロール、
１５…第２のレンズアレイ３の金型である冷却ロール、
１９…熱可塑性の樹脂基材、
２１…熱可塑性の樹脂基材の押出し法による加工方向、
２３…光反射層
２５…光拡散層、
２６…光拡散層表面凹凸形状
２７…光拡散層裏面凹凸形状
２８…粘着層
２９…固定要素、
３１、３３…偏光板、
３２…液晶パネル、
３５…液晶層、
３９…光学シート
４１…光源、
４３…ランプハウス、
４５…光反射板、
４７…導光板、
５１、５３…ＬＥＤ光源、
１００…光拡散層の光入射面、
１０１…光拡散層の光出射面、
１０２…レンズシートの光入射面、
２００…空隙、
３００、３１０…光拡散フィルム、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に第１のレンズアレイが形成され、その裏面に第２のレンズアレイが形成された透光性の基材からなるレンズシートであって、
前記第２のレンズアレイは、１又は複数のレンズが幅ｓの略平坦面で挟まれた形が一周期となるパターンで構成され、
前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの周期が一致し、その位相ズレは略０又は略半周期であることを特徴とするレンズシート。
【請求項２】
前記第１のレンズアレイが凸型レンチキュラーレンズ群であることを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項３】
前記第２のレンズアレイが凹型三角プリズム群であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレンズシート。
【請求項４】
前記第２のレンズアレイが凹型台形プリズムであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレンズシート。
【請求項５】
前記第２のレンズアレイが凹型レンチキュラーであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレンズシート。
【請求項６】
前記第２のレンズアレイの一周期を構成する１又は複数のレンズ幅をｑ、一周期幅をｐとしたとき、
１ ≦ ｐ／ｑ ≦ ３
なる関係が成立することを特徴とする請求項１乃至５記載のレンズシート。
【請求項７】
前記第２のレンズアレイの一周期を構成する１又は複数のレンズ幅をｑ、深さをｇとしたとき、
０ ≦ ｇ／ｑ ≦ ０．５
なる関係が成立することを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のレンズシート。
【請求項８】
前記第２のレンズアレイに形成される略平坦面の幅ｓが０であることを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項９】
前記第１のレンズアレイの周期中心軸と、
前記第２のレンズアレイの周期中心軸とのズレをｘとしたとき、
なる関係が成立することを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項１０】
前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイのズレｘは、
レンズシートの流れ方向に連続的に変化していることを特徴とする請求項９記載のレンズシート。
【請求項１１】
前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイの各々のレンズの谷部付近と頂点付近が丸みを帯びていることを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項１２】
前記第１のレンズアレイの周期が不規則なランダムあり、かつ前記第２のレンズアレイの周期が不規則なランダムであることを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項１３】
請求項１から１２いずれか記載のレンズシートにおいて、
前記第２のレンズアレイの一周期と一周期との間に凸部が形成され、
前記凸部を介して光拡散層と一体化してなることを特徴とするディスプレイ用光学シート。
【請求項１４】
前記第２のレンズアレイの一周期と一周期との間に形成された凸部のピッチは、
前記第１と第２のレンズアレイの周期幅ｐの整数倍であることを特徴とする請求項１３記載のディスプレイ用光学シート。
【請求項１５】
前記第２のレンズアレイの一周期と一周期との間に形成された凸部において、
前記凸部内又は表面に光反射層が形成され、
前記凸部を介して光拡散層と一体化してなることを特徴とする請求項１３または請求項１４記載のディスプレイ用光学シート。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５に記載のディスプレイ用光学シートと
前記ディスプレイ用光学シートの裏面に液晶パネルを前記液晶パネルの非視認面側から光を照射する光源を備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１７】
請求項１６記載の前記バックライトユニットと、
前記バックライトの前記光学シートの光出射面側に前記液晶パネルを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１】
一方の面に第１のレンズアレイが形成され、その裏面に第２のレンズアレイが形成された透光性の基材からなるレンズシートであって、
前記第２のレンズアレイは、１又は複数のレンズが幅ｓの略平坦面で挟まれた形が一周期となるパターンで構成され、
前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの周期が一致し、その位相ズレは略０又は略半周期であることを特徴とするレンズシート。
【請求項２】
前記第１のレンズアレイが凸型レンチキュラーレンズ群であることを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項３】
前記第２のレンズアレイが凹型三角プリズム群であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレンズシート。
【請求項４】
前記第２のレンズアレイが凹型台形プリズムであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレンズシート。
【請求項５】
前記第２のレンズアレイが凹型レンチキュラーであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレンズシート。
【請求項６】
前記第２のレンズアレイの一周期を構成する１又は複数のレンズ幅をｑ、一周期幅をｐとしたとき、
１ ≦ ｐ／ｑ ≦ ３
なる関係が成立することを特徴とする請求項１乃至５記載のレンズシート。
【請求項７】
前記第２のレンズアレイの一周期を構成する１又は複数のレンズ幅をｑ、深さをｇとしたとき、
０ ≦ ｇ／ｑ ≦ ０．５
なる関係が成立することを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のレンズシート。
【請求項８】
前記第２のレンズアレイに形成される略平坦面の幅ｓが０であることを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項９】
前記第１のレンズアレイの周期中心軸と、
前記第２のレンズアレイの周期中心軸とのズレをｘとしたとき、
なる関係が成立することを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項１０】
前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイのズレｘは、
レンズシートの流れ方向に連続的に変化していることを特徴とする請求項９記載のレンズシート。
【請求項１１】
前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレイの各々のレンズの谷部付近と頂点付近が丸みを帯びていることを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項１２】
前記第１のレンズアレイの周期が不規則なランダムあり、かつ前記第２のレンズアレイの周期が不規則なランダムであることを特徴とする請求項１記載のレンズシート。
【請求項１３】
請求項１から１２いずれか記載のレンズシートにおいて、
前記第２のレンズアレイの一周期と一周期との間に凸部が形成され、
前記凸部を介して光拡散層と一体化してなることを特徴とするディスプレイ用光学シート。
【請求項１４】
前記第２のレンズアレイの一周期と一周期との間に形成された凸部のピッチは、
前記第１と第２のレンズアレイの周期幅ｐの整数倍であることを特徴とする請求項１３記載のディスプレイ用光学シート。
【請求項１５】
前記第２のレンズアレイの一周期と一周期との間に形成された凸部において、
前記凸部内又は表面に光反射層が形成され、
前記凸部を介して光拡散層と一体化してなることを特徴とする請求項１３または請求項１４記載のディスプレイ用光学シート。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５に記載のディスプレイ用光学シートと
前記ディスプレイ用光学シートの裏面に液晶パネルを前記液晶パネルの非視認面側から光を照射する光源を備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１７】
請求項１６記載の前記バックライトユニットと、
前記バックライトの前記光学シートの光出射面側に前記液晶パネルを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２７】
【図２９】
【図３１】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図１０】
【図２６】
【図２８】
【図３０】
【図３２】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図２】
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【図４】
【図５】
【図６】
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【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
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【図２３】
【図２４】
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【図２７】
【図２９】
【図３１】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図１０】
【図２６】
【図２８】
【図３０】
【図３２】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【公開番号】特開２００９−１６２８４３（Ｐ２００９−１６２８４３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３９６９９（Ｐ２００７−３３９６９９）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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