光学シート、及びそれを用いたバックライトユニット、画像表示装置
【課題】観察者の視線に対して画像表示機器が高所または低所に設置された画像表示装置の照明光路制御に使用される光学シートであって、観察者側の視野角を向上することができる光学シート、該光学シートを備えたバックライトユニット、及び表示装置を提供することである。
【解決手段】観察者に対する垂直視野が、該光学シートの正面を基準としたときに非対称であり、また、前記観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ１と非観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ２が、下式（１）を満たし、且つ、断面非対称レンズを有することを特徴とする光学シート。
Ｌ１／Ｌ２＞１．０ （１）
【解決手段】観察者に対する垂直視野が、該光学シートの正面を基準としたときに非対称であり、また、前記観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ１と非観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ２が、下式（１）を満たし、且つ、断面非対称レンズを有することを特徴とする光学シート。
Ｌ１／Ｌ２＞１．０ （１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光路制御に用いられる光学シート、光源ユニットおよび画像表示装置に関するものである。特に、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される光学シート、バックライト・ユニットおよび画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型液晶パネルやＳＴＮ(Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ)型液晶パネルを使用した液晶ディスプレイ装置は、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。このような液晶ディスプレイ装置においては、液晶パネルの背面側（観察者と反対の側）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。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：Ｃｏｌｄ ＣａｔｈｏｄｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｔｕｂｅ）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、導光板を用いずに冷陰極管（ＣＣＦＴ）等の光源ランプからの光で直接照明する「直下型方式」の２種類の方式とがある。
【０００３】
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ディスプレイ装置としては、例えば、図１６に示すものが一般に知られている。この種の液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板１７１、１７３で挟んでなる液晶パネル１７２が上部に位置して配設され、液晶パネル１７２の下面側に、略長方形の板状を呈する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１７９が配置されており、この導光板１７９の上面（光射出側）に拡散フィルム（拡散層）１７８が設けられている。さらに、導光板１７９の下面に、導光板１７９に導入された光を効率よく液晶パネル１７２に向け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（図示せず）が印刷などによって設けられると共に、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム（反射層）１７７が設けられている。
【０００４】
また、上記導光板１７９には、その側端部に光源ランプ１７６が設けられており、さらに、光源ランプ１７６の光を効率よく導光板１７９中に入射させるべく、光源ランプ１７６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１８１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１７９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いる。これは高輝度化を図るための工夫である。
【０００５】
しかし、これらの液晶ディスプレイ装置では、視野角の制御が拡散フィルム１７８、１８２の拡散特性にのみ委ねられており、その制御が難しいという問題があった。例えば、正面方向から見た場合は液晶ディスプレイの表示画面は明るいが、横方向から見た場合には、表示画面が暗くなる場合があった。また、液晶ディスプレイの中心部は明るく、周辺部が暗くなるという問題もあった。このように光の利用効率が悪いという問題があった。
【０００６】
直下型方式のバックライトは、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの画像表示装置に用いられている。直下型バックライト方式の画像表示装置としては、図１７に示す液晶ディスプレイ装置が一般的に知られている。この液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を
偏光板１７１、１７３に挟んでなる液晶パネル１７２が上部に位置して配設され、液晶パネル１７２の下面側に蛍光管等からなる光源１５１が配置される。さらに、光源１５１の上面側に拡散フィルム１８２のような光学シートが設けられている。また、光源１５１の背面には、光源１５１から液晶パネル１７２と反対の方向に向かう光を液晶パネル１７２側へ反射させるリフレター１５２が配置されている。よって光源１５１から射出される光は拡散フィルム１８２で拡散され、この拡散光を高効率で液晶パネル１７２の有効表示エリアに集光させる。
【０００７】
しかし、図１７に示した液晶ディスプレイ装置では、視野角の制御が拡散フィルム１７３、１８２の拡散性のみに委ねられているため、その制御は難しいという問題があった。例えば、液晶表示画面を正面方向から見た場合、その表示画面は明るいが、液晶表示画面を横方向から見た場合には、その表示画面が暗くなる場合がある。また、液晶表示画面の中心部は明るく、周辺部が暗くなるという問題もあった。このように光の利用効率が悪いという問題があった。
【０００８】
そこで、上述の問題を解決する一つの方法として、図１８に示すように、米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ ：ＢＥＦ）１８５をバックライト用照明光源１９０の上方に位置して配置され、さらに、ＢＥＦ１８５の上方である光出射面側に図示しない光拡散フィルムを配置する方法が採用されている。ＢＥＦ１８５は、図１８及び図１９に示すように、透明基材１８６の上面である光出射面に、断面が三角形状の単位プリズム１８７が一方向に一定のピッチで配列されたフィルムである。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）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。
【０００９】
輝度強調フィルム１８５は、画像表示装置の使用時（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、画像表示装置の表示品位を向上させる。ここで言う「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である。また、輝度強調フィルム１８５は、通常、単位プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの配列からなり、その配列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能となる。そのため、水平方向及び垂直方向の両方向での表示光の輝度制御を行なうためには、単位プリズム群の配列方向が互いに略直交するように、２枚のＢＥＦシートを重ねて組み合わせて用いる必要がある。
【００１０】
そこで、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るために、図２０に示すように、拡散フィルム１７８と液晶パネル１７２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）１７４、１７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム１７４、１７５は導光板１７９の光射出面から射出され、拡散フィルム１７８で拡散された光を高効率で液晶パネル１７２の有効表示エリアに集光させるものである。このようなＢＥＦを採用することにより、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装置に採用した技術は、特許文献１乃至３等において従来から知られている。
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、小型化、軽量化、省電力化設計の点で有利であることや水銀を含まないこと、高圧回路が不要であるため安全設計の負荷や高調波電流・高周波ノイズ発生の懸念が軽減されること、振動や衝撃に対する耐性に優れていること、低温起動性や調光範囲の広さの点で優れていることなど、さまざまなメリットを有するためにＬＥＤを光源とするバックライトユニットを用いた液晶ディスプレイが主流になりつつある。
【００１３】
この流れによって、液晶ディスプレイが薄くなり、軽量化が可能となってきている。軽量化が実現されることにより、高所での設置が可能になり、図１４に示すような電車車両などの交通機関内や、デジタルサイネージなどのような画像表示機器を通して、不特定多数の人間が同時に様々な位置・角度から映像を見上げるようにして映像・情報を観賞・視聴するようになってきている。
【００１４】
しかしながら、図１４に示すような通常の目線の高さで映像を観賞するように設置される画像表示機器４を高所に設置した場合、視野角を決定する光学シートの垂直方向の断面形状がほぼ上下対称になっているため、垂直方向視野が均等になっている。したがって、観察者に必要な観察者側の視野への映像光Ｌ１と非観察者側の視野への映像光Ｌ２が広がる。しかし、非観察者側への映像光Ｌ２は必要ないため、光量をロスしているという問題がある。
【００１５】
これによって、観察者側の視野角が不十分であるため、観察者自らが見えやすい位置を探す必要が生じている。また、観察者に配慮する場合には、画像表示機器の正面を観察者側に傾けて設置する必要があるため、設置スペース・意匠性にも選択の自由度が低いという問題もある。
【００１６】
また、高所の座席からによる映像を観賞するよう低所に画像表示機器を設置した場合にも同様の問題がある。
【００１７】
さらに液晶ディスプレイにおいてＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式はＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式と比較して正面コントラスト比が高いため主流になっているが、視野角の広がりが大きいため高所及び低所に画像表示装置を設置した場合、映像光のロスが一層増えてしまっている。
【００１８】
本発明の目的は、観察者の視線に対して画像表示機器が高所または低所に設置された画像表示装置の照明光路制御に使用される光学シートであって、観察者の垂直視野が、光学シートの正面を基準としたときに、不必要な観察者の非観察者側に出射される映像光を制限し、制限した分の光量を観察者側に配分することにより観察者側の視野角を向上することができる光学シート、該光学シートを備えたバックライトユニット、及び表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記課題を解決するものであり、本発明の請求項１に係る発明は、観察者の視線の高さと画像表示装置の設置高さが異なる環境での該画像表示装置の照明光路制御に用いる光学シートであって、観察者に対する垂直視野方向の光量が、該光学シートの正面を基準としたときに非対称であることを特徴とする光学シートである。
【００２０】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ１と非観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ２が、下式（１）を満たし、且つ、断面非対称レンズを有
することを特徴とする請求項１に記載の光学シートである。
Ｌ１／Ｌ２＞１．０ （１）
【００２１】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記断面非対称レンズが非対称単位レンズの多数配列からなることを特徴とする請求項２に記載の光学シートである。
【００２２】
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記非対称単位レンズの断面形状が、観察者側の端部の角度aが光の出射面に対して９０°であり、且つ、非観察者側の端部の角度ｂが、１５°≦b≦３０°を満たすプリズム形状であることを特徴とする請求項３に記載の光学シートである。
【００２３】
また、本発明の請求項５に係る発明は、前記非対称単位レンズの断面形状が、観察者側の端部の角度ａが光の出射面に対して９０°で、且つ、非観察者側が面曲形状からなり、該面曲形状の端部の接線の傾き角度が３５°〜５０°で、該端部から観察者側に向かって最大１０°まで連続して接線の傾き角度が減少することを特徴とする請求項３に記載の光学シートである。
【００２４】
また、本発明の請求項６に係る発明は、請求項１〜５いずれかに記載の光学シートを具備してなることを特徴とする画像表示装置用バックライト・ユニットである。
【００２５】
また、本発明の請求項７に係る発明は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項６に記載の画像表示装置用バックライト・ユニットを具備してなることを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、表示装置が目線の高さと異なるように設置された表示装置において、不必要な視野角への光量ロスを抑制し、視野を向上することができる光学シート、該光学シートを備えるバックライトユニット、及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる光学シートの実施の形態１を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる光学シートの単位レンズの断面図である。
【図３】本発明にかかる光学シートの実施の形態２を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる光学シートの実施の形態２を示す単位レンズの断面図である。
【図５】本発明にかかる光学シートの垂直視野における光の向きを示す断面図である。
【図６】本発明にかかる光学シートの実施の形態１、及びこれを用いたバックライトユニットを具備する画像表示装置の実施の形態を示す概略断面図である。
【図７】本発明にかかる光学シートの実施の形態２、及びこれを用いたバックライトユニットを具備する画像表示装置の実施の形態を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明の別の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明の非球面レンズの断面形状を示す図である。
【図１３】本発明の別の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】従来における高所での画像表示装置設置の一例を示す概略断面図である。
【図１５】本発明における高所での画像表示装置設置の一例を示す概略断面図である。
【図１６】従来の画像表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図１７】従来の画像表示装置の他の例を示す概略断面図である。
【図１８】従来のバックライトユニットの一例を示す概略断面図である。
【図１９】従来のＢＥＦの一例を示す斜視図である。
【図２０】従来の画像表示装置のさらに他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明にかかる光学シート及びこれを用いたバックライトユニット、並びに当該バックライトユニットを具備する液晶画像表示装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図に示す各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。また、これに限定されるものでもない。
【００２９】
（光学シートの実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による光学シートＡ１の断面図である。
【００３０】
前記光学シートＡ１は、光の出射面をなる平面に単位レンズ４１が複数配列してなる構造で、且つ観察者の水平視野方向に延在することが好ましい。また単位レンズ４１の断面形状は、非対称のプリズム形状であることが好ましく、非対称形状にすることで、不要な方向への出以光量を抑え、より必要な方向への出以光量を増やすことができる。
【００３１】
前記単位レンズ４１の製造方法としては、押出し方式、ＵＶ露光形成方式、射出成形方式が可能である。コスト面では、押出し方式が好ましい。また、主となる材料としては、光線透過率が８８％以上であれば特に限定するものではなく、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、アクリル、アクリル−スチレン共重合体、ポリスチレン、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、非晶質ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、嵩高環状オレフィンポリマーなどが使用できる。
【００３２】
図２は、実施の形態１の前記単位レンズ４１の断面の拡大図である。前記単位レンズ４１の断面形状は、観察者側の端部の角度aが光の出射面に対して９０°となるような直角三角形の非対称プリズム形状であることが好ましい。
【００３３】
図６に示す画像表示装置１は、実施の形態１の光学シートＡ１及び照明ユニット２と液晶表示パネル３とを配設した構成を有している。液晶表示パネル３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、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることができる。
【００３４】
前記照明ユニット２はエッジライト型の照明装置であり、液晶表示パネル３の光入射側に臨ませて配置され、光の光路に沿って光源１７６，導光板１７９，隠蔽レンズシート１０，集光機能を有する前記光学シートＡ１を含んで構成されている。光源１７６としては、例えば線状光源や点状光源が挙げられる。線状光源としては、ＣＣＦＬやＨＣＦＬ、ＥＥＦＬ等の蛍光管が挙げられる。また、点状光源としては、白色ＬＥＤやＲＧＢ−ＬＥＤ等のＬＥＤが挙げられる。光源１７６は導光板１７９の１つの端面に配置された場合に限らず、対向する２つの端面に配置する場合、または４つの端面に配置される場合なども採用できる。このとき、導光板１７９の形状は、図６に示すような平板形状であってもよく、或いは楔形状であってもよい。
【００３５】
図５は、実施の形態１の光学シートＡ１の垂直視野における光の向きを示す。従って、図６に示す画像表示装置１において、観察者の視線が画像表示装置１に対して低い位置である場合、非観察者側への不必要な視野角への光量ロスを抑制して、観察者側の視野を向上させには、水平方向軸を基準にしたときの観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ１、非観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ２が、下式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌ１／Ｌ２＞１．０ （１）
【００３６】
図８は、図６に示す本発明の実施の形態１による画像表示装置１の視野角特性をシミュレーションした結果を示すグラフである。ここで、前記光学シートの単位レンズの観察者側の端部の角度a、非観察者側の端部の角度ｂとしたときに、横軸は非観察者側の端部の角度ｂ、縦軸はＬ１／Ｌ２を示す。図８から、観察者側の端部の角度ａを９０°にすることで、より効果的に観察者側への光量を増せることがわかる。
【００３７】
図９は、図６に示す本発明の実施の形態１による、観察者側の端部の角度ａを９０°とした時の、画像表示装置１の観察者の垂直視野角特性をシミュレーションした結果を示すグラフである。前記グラフの縦軸は正面０°を輝度１とした時の輝度比を表し、横軸は垂直視野角（°）を表す。また、前記垂直視野角（°）のマイナス表記は観察者側への視野を示している。またさらに、最も一般的に用いられている、端部の角度ａ＝ｂ＝４５°を比較としてシミュレーションに加えた。なお、シミュレーションに用いた光源は均一な拡散光（ランバート光）である。
【００３８】
また、図１０は、輝度−視野角分布を示す図である。図１０の（Ｉ）はａ＝９０°、ｂ＝６°、（ＩＩ）はａ＝９０°、ｂ＝１９°、（ＩＩＩ）はａ＝９０°、ｂ＝３５°、（ＩＶ）はａ＝４５°、ｂ＝４５°で、図中の色が濃いところ程、光が多く出射されていることを示している。
【００３９】
ａ＝ｂ＝４５°の単位レンズからなるは光学シートＡ１は、図９及び図１０（ＩＶ）から、非観察者側にも観察者側と同量の光が出射され、さらに垂直視野角±７０°付近に、サイドローブ光と呼ばれる漏れ光が生じているため、光量ロスがあることがわかる。また、ｂ＜１５°の場合には、非観察者側への出射光の抑制効果が弱く、ｂ＞３０°では、図７のグラフでもわかるように非観察者側へのＬ１／Ｌ２が大きいにもかかわらず、漏れ光が多いため効果的に光を制御できてはいない。しかしながら、グラフの実線の１５°≦ｂ≦３０°の場合には、サイドローブ光を抑えながら、観察者側への出射光量を増やすことができ効果的に光を制御している。さらに水平方向の視野角に関しても拡大していることがわかる。故に本発明にかかる光学シートＡ１の非観察者側の端部の角度ｂは１５°≦ｂ≦３０°を満たすプリズム形状を有することが好ましい。
【００４０】
（光学シートの実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２による光学シートＡ２の断面図である。
【００４１】
図４は、実施の形態２による光学シートＡ２の単位レンズ４２の断面図である。単位レンズ４２の断面形状は、観察者側の端部の角度aが光の出射面に対して９０°で、且つ、非観察者側が面曲形状からなり、該面曲形状の端部の接線の傾き角度が３５°〜５０°で、該端部から観察者側に向かって最大１０°まで連続して接線の傾き角度が減少する形状からなる。図１２は、非球面レンズの断面形状を表し、非観察者側の端部の斜辺曲線をｆ（ｘ）としたときの前記傾きｄｆ（ｘ）／ｘを表している。
【００４２】
図７は、本発明の実施の形態２の光学シートＡ２及びこれを用いたバックライトユニットを具備する画像表示装置の実施の形態を示す概略断面図である。
【００４３】
図１１は、図７に示す画像表示装置の視野角特性を図９同様にシミュレーションした結果を示すグラフである。なお、シミュレーションに用いた光源は均一な拡散光（ランバート光）である。グラフ中の実線の結果より、非観察者側の該面曲形状の端部の接線の傾き角度ｂが３５°〜５０°の領域で、該端部から観察者側に向かって最大１０°まで連続して接線の傾き角度が減少する形状であれば、前記式（１）を満たし、非観察者側への光の漏れを抑制しつつ、出射光を観察者側へ制御する光学シートを実現することができる。
【００４４】
図１５は本発明にかかる光学シート及びこれを用いた画像表示装置を電車車両などの交通機関内に用いた場合の図である。これによって、非観察者側への光量Ｌ２によるロスを抑え、下から見上げる場合においても様々な角度からの映像の観察が可能となるだけでなく、画像表示装置の設置場所の自由度を高めることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態による画像表示装置１及び照明ユニット２について説明したが、本実施形態による照明ユニット２は画像表示装置１等の表示装置にのみ適用されるものではない。例えば、光源１７６から射出された光を効率的に集光する機能を有する照明ユニット２として例えば照明装置などにも使用できることはいうまでもない。次に、本実施形態に基づく実施例について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００４７】
（実施例１）
ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製、商品名「パンライトＬ−１２２５ＺＬ」）を用いて押出方式により、下記断面非対称プリズム形状の光学シートＡ１を作製した。
観察者側の端部の角度ａ＝９０°
非観察者側の端部の角度ｂ＝１５°
【００４８】
（実施例２）
非観察者側の端部の角度ｂ＝３０°以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を得た。
【００４９】
（実施例３）
ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製、商品名「パンライトＬ−１２２５ＺＬ」）を用いて押出方式により、下記断面非対称非球面レンズ形状の光学シートＡ２を作製した。
観察者側の端部の角度ａ＝９０°
非観察者側の曲面形状の端部の接線の傾き角度ｂ＝３５°
上記曲面の接線の連続した傾き角度が最大１０°まで減少した形状
【００５０】
（実施例４）
非観察者側の曲面形状の端部の接線の傾き角度ｂ＝５０°以外は実施例３と同様にして光学シートＡ２を作製した。
【００５１】
（比較例１）
下記の条件以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を作製した。
観察者側の端部の角度ａ＝５５°
非観察者側の端部の角度ｂ＝２５°
【００５２】
（比較例２）
下記の条件以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を作製した。
観察者側の端部の角度ａ＝７５°
非観察者側の端部の角度ｂ＝２０°
【００５３】
（比較例３）
非観察者側の端部の角度ｂ＝１０°以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を作製した。
【００５４】
（比較例４）
非観察者側の端部の角度ｂ＝３５°以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を作製した。
【００５５】
（比較例５）
曲面の接線の連続した傾き角度が最大２０°まで減少する形状以外は実施例３と同様にして光学シートＡ２を作製した。
【００５６】
（比較例６）
下記の条件以外は実施例３と同様にして光学シートＡ２を作製した。
非観察者側の曲面形状の端部の接線の傾き角度ｂ＝５０°
上記曲面の接線の連続した傾き角度が最大２０°まで減少する形状
【００５７】
＜評価項目と評価方法＞
実施例１〜４及び比較例１〜６で作製した光学シートを用いて以下の項目について評価した。
【００５８】
図６、図７に示すような、導光板１７９の端辺に光源１７６として白色ＬＥＤを具備し、その観察者側の射出面１３に隠蔽レンズシート１０、光学シートＡ１またはＡ２、拡散シート（図示せず）が順次配置された明ユニット２と、液晶パネル３から構成される画像表示装置１を用いて、表示装置正面を基準にして、垂直視野方向を目視観察して視野角を評価した。このとき、画面下方向を観察者側とした。また、ＥＬＤＩＭ製のＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ視野角特性測定評価装置を用い、画面には白色表示を用いて視野角―輝度を測定した。なお、評価用の画像は文字表示を用いた。
【００５９】
視野角特性については、目視にて非観察者側への漏れ光（サイドローブ光）が視認されたものを○、視認されたものを×評価とした。また、画面正面を０°とした場合の観察者側の０°〜７０°の垂直視野角で観察したときに、画像の見え易さとして、文字が視認できなくなることがないものを○、視認できなくなることがあるものを×評価とした。上記の評価結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
＜比較結果＞
実施例１〜４で得られた本発明品は、光学シートの単位レンズの形状が非対称プリズム形状（形状タイプＡ１）でも、非対称非球面レンズ形状（形状タイプＡ２）でも、視野角特性である漏れ光（サイドローブ）と観察者側の画像の見え易さのいずれも良好な作用効果が得られた。一方、比較例１〜６から得られた比較例品は、視野角特性である漏れ光（サイドローブ）と観察者側の画像の見え易さの両方を満たす作用効果は得られなかった。
【符号の説明】
【００６２】
１、４・・画像表示装置、２・・・照明ユニット、３・・・液晶パネル、１７６・・・光源、１７９・・・導光板、１８０・・・ドット、１０・・・隠蔽レンズシート、１３・・・出射面、Ａ１、Ａ２・・・光学シート、４１、４２…単位レンズ、６０・・・透明基材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光路制御に用いられる光学シート、光源ユニットおよび画像表示装置に関するものである。特に、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される光学シート、バックライト・ユニットおよび画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型液晶パネルやＳＴＮ(Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ)型液晶パネルを使用した液晶ディスプレイ装置は、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。このような液晶ディスプレイ装置においては、液晶パネルの背面側（観察者と反対の側）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。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：Ｃｏｌｄ ＣａｔｈｏｄｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｔｕｂｅ）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、導光板を用いずに冷陰極管（ＣＣＦＴ）等の光源ランプからの光で直接照明する「直下型方式」の２種類の方式とがある。
【０００３】
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ディスプレイ装置としては、例えば、図１６に示すものが一般に知られている。この種の液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板１７１、１７３で挟んでなる液晶パネル１７２が上部に位置して配設され、液晶パネル１７２の下面側に、略長方形の板状を呈する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１７９が配置されており、この導光板１７９の上面（光射出側）に拡散フィルム（拡散層）１７８が設けられている。さらに、導光板１７９の下面に、導光板１７９に導入された光を効率よく液晶パネル１７２に向け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（図示せず）が印刷などによって設けられると共に、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム（反射層）１７７が設けられている。
【０００４】
また、上記導光板１７９には、その側端部に光源ランプ１７６が設けられており、さらに、光源ランプ１７６の光を効率よく導光板１７９中に入射させるべく、光源ランプ１７６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１８１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１７９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いる。これは高輝度化を図るための工夫である。
【０００５】
しかし、これらの液晶ディスプレイ装置では、視野角の制御が拡散フィルム１７８、１８２の拡散特性にのみ委ねられており、その制御が難しいという問題があった。例えば、正面方向から見た場合は液晶ディスプレイの表示画面は明るいが、横方向から見た場合には、表示画面が暗くなる場合があった。また、液晶ディスプレイの中心部は明るく、周辺部が暗くなるという問題もあった。このように光の利用効率が悪いという問題があった。
【０００６】
直下型方式のバックライトは、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの画像表示装置に用いられている。直下型バックライト方式の画像表示装置としては、図１７に示す液晶ディスプレイ装置が一般的に知られている。この液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を
偏光板１７１、１７３に挟んでなる液晶パネル１７２が上部に位置して配設され、液晶パネル１７２の下面側に蛍光管等からなる光源１５１が配置される。さらに、光源１５１の上面側に拡散フィルム１８２のような光学シートが設けられている。また、光源１５１の背面には、光源１５１から液晶パネル１７２と反対の方向に向かう光を液晶パネル１７２側へ反射させるリフレター１５２が配置されている。よって光源１５１から射出される光は拡散フィルム１８２で拡散され、この拡散光を高効率で液晶パネル１７２の有効表示エリアに集光させる。
【０００７】
しかし、図１７に示した液晶ディスプレイ装置では、視野角の制御が拡散フィルム１７３、１８２の拡散性のみに委ねられているため、その制御は難しいという問題があった。例えば、液晶表示画面を正面方向から見た場合、その表示画面は明るいが、液晶表示画面を横方向から見た場合には、その表示画面が暗くなる場合がある。また、液晶表示画面の中心部は明るく、周辺部が暗くなるという問題もあった。このように光の利用効率が悪いという問題があった。
【０００８】
そこで、上述の問題を解決する一つの方法として、図１８に示すように、米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ ：ＢＥＦ）１８５をバックライト用照明光源１９０の上方に位置して配置され、さらに、ＢＥＦ１８５の上方である光出射面側に図示しない光拡散フィルムを配置する方法が採用されている。ＢＥＦ１８５は、図１８及び図１９に示すように、透明基材１８６の上面である光出射面に、断面が三角形状の単位プリズム１８７が一方向に一定のピッチで配列されたフィルムである。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）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。
【０００９】
輝度強調フィルム１８５は、画像表示装置の使用時（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、画像表示装置の表示品位を向上させる。ここで言う「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である。また、輝度強調フィルム１８５は、通常、単位プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの配列からなり、その配列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能となる。そのため、水平方向及び垂直方向の両方向での表示光の輝度制御を行なうためには、単位プリズム群の配列方向が互いに略直交するように、２枚のＢＥＦシートを重ねて組み合わせて用いる必要がある。
【００１０】
そこで、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るために、図２０に示すように、拡散フィルム１７８と液晶パネル１７２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）１７４、１７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム１７４、１７５は導光板１７９の光射出面から射出され、拡散フィルム１７８で拡散された光を高効率で液晶パネル１７２の有効表示エリアに集光させるものである。このようなＢＥＦを採用することにより、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装置に採用した技術は、特許文献１乃至３等において従来から知られている。
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、小型化、軽量化、省電力化設計の点で有利であることや水銀を含まないこと、高圧回路が不要であるため安全設計の負荷や高調波電流・高周波ノイズ発生の懸念が軽減されること、振動や衝撃に対する耐性に優れていること、低温起動性や調光範囲の広さの点で優れていることなど、さまざまなメリットを有するためにＬＥＤを光源とするバックライトユニットを用いた液晶ディスプレイが主流になりつつある。
【００１３】
この流れによって、液晶ディスプレイが薄くなり、軽量化が可能となってきている。軽量化が実現されることにより、高所での設置が可能になり、図１４に示すような電車車両などの交通機関内や、デジタルサイネージなどのような画像表示機器を通して、不特定多数の人間が同時に様々な位置・角度から映像を見上げるようにして映像・情報を観賞・視聴するようになってきている。
【００１４】
しかしながら、図１４に示すような通常の目線の高さで映像を観賞するように設置される画像表示機器４を高所に設置した場合、視野角を決定する光学シートの垂直方向の断面形状がほぼ上下対称になっているため、垂直方向視野が均等になっている。したがって、観察者に必要な観察者側の視野への映像光Ｌ１と非観察者側の視野への映像光Ｌ２が広がる。しかし、非観察者側への映像光Ｌ２は必要ないため、光量をロスしているという問題がある。
【００１５】
これによって、観察者側の視野角が不十分であるため、観察者自らが見えやすい位置を探す必要が生じている。また、観察者に配慮する場合には、画像表示機器の正面を観察者側に傾けて設置する必要があるため、設置スペース・意匠性にも選択の自由度が低いという問題もある。
【００１６】
また、高所の座席からによる映像を観賞するよう低所に画像表示機器を設置した場合にも同様の問題がある。
【００１７】
さらに液晶ディスプレイにおいてＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式はＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式と比較して正面コントラスト比が高いため主流になっているが、視野角の広がりが大きいため高所及び低所に画像表示装置を設置した場合、映像光のロスが一層増えてしまっている。
【００１８】
本発明の目的は、観察者の視線に対して画像表示機器が高所または低所に設置された画像表示装置の照明光路制御に使用される光学シートであって、観察者の垂直視野が、光学シートの正面を基準としたときに、不必要な観察者の非観察者側に出射される映像光を制限し、制限した分の光量を観察者側に配分することにより観察者側の視野角を向上することができる光学シート、該光学シートを備えたバックライトユニット、及び表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記課題を解決するものであり、本発明の請求項１に係る発明は、観察者の視線の高さと画像表示装置の設置高さが異なる環境での該画像表示装置の照明光路制御に用いる光学シートであって、観察者に対する垂直視野方向の光量が、該光学シートの正面を基準としたときに非対称であることを特徴とする光学シートである。
【００２０】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ１と非観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ２が、下式（１）を満たし、且つ、断面非対称レンズを有
することを特徴とする請求項１に記載の光学シートである。
Ｌ１／Ｌ２＞１．０ （１）
【００２１】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記断面非対称レンズが非対称単位レンズの多数配列からなることを特徴とする請求項２に記載の光学シートである。
【００２２】
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記非対称単位レンズの断面形状が、観察者側の端部の角度aが光の出射面に対して９０°であり、且つ、非観察者側の端部の角度ｂが、１５°≦b≦３０°を満たすプリズム形状であることを特徴とする請求項３に記載の光学シートである。
【００２３】
また、本発明の請求項５に係る発明は、前記非対称単位レンズの断面形状が、観察者側の端部の角度ａが光の出射面に対して９０°で、且つ、非観察者側が面曲形状からなり、該面曲形状の端部の接線の傾き角度が３５°〜５０°で、該端部から観察者側に向かって最大１０°まで連続して接線の傾き角度が減少することを特徴とする請求項３に記載の光学シートである。
【００２４】
また、本発明の請求項６に係る発明は、請求項１〜５いずれかに記載の光学シートを具備してなることを特徴とする画像表示装置用バックライト・ユニットである。
【００２５】
また、本発明の請求項７に係る発明は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項６に記載の画像表示装置用バックライト・ユニットを具備してなることを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、表示装置が目線の高さと異なるように設置された表示装置において、不必要な視野角への光量ロスを抑制し、視野を向上することができる光学シート、該光学シートを備えるバックライトユニット、及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる光学シートの実施の形態１を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる光学シートの単位レンズの断面図である。
【図３】本発明にかかる光学シートの実施の形態２を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる光学シートの実施の形態２を示す単位レンズの断面図である。
【図５】本発明にかかる光学シートの垂直視野における光の向きを示す断面図である。
【図６】本発明にかかる光学シートの実施の形態１、及びこれを用いたバックライトユニットを具備する画像表示装置の実施の形態を示す概略断面図である。
【図７】本発明にかかる光学シートの実施の形態２、及びこれを用いたバックライトユニットを具備する画像表示装置の実施の形態を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明の別の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明の非球面レンズの断面形状を示す図である。
【図１３】本発明の別の実施の形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】従来における高所での画像表示装置設置の一例を示す概略断面図である。
【図１５】本発明における高所での画像表示装置設置の一例を示す概略断面図である。
【図１６】従来の画像表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図１７】従来の画像表示装置の他の例を示す概略断面図である。
【図１８】従来のバックライトユニットの一例を示す概略断面図である。
【図１９】従来のＢＥＦの一例を示す斜視図である。
【図２０】従来の画像表示装置のさらに他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明にかかる光学シート及びこれを用いたバックライトユニット、並びに当該バックライトユニットを具備する液晶画像表示装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図に示す各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。また、これに限定されるものでもない。
【００２９】
（光学シートの実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による光学シートＡ１の断面図である。
【００３０】
前記光学シートＡ１は、光の出射面をなる平面に単位レンズ４１が複数配列してなる構造で、且つ観察者の水平視野方向に延在することが好ましい。また単位レンズ４１の断面形状は、非対称のプリズム形状であることが好ましく、非対称形状にすることで、不要な方向への出以光量を抑え、より必要な方向への出以光量を増やすことができる。
【００３１】
前記単位レンズ４１の製造方法としては、押出し方式、ＵＶ露光形成方式、射出成形方式が可能である。コスト面では、押出し方式が好ましい。また、主となる材料としては、光線透過率が８８％以上であれば特に限定するものではなく、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、アクリル、アクリル−スチレン共重合体、ポリスチレン、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、非晶質ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、嵩高環状オレフィンポリマーなどが使用できる。
【００３２】
図２は、実施の形態１の前記単位レンズ４１の断面の拡大図である。前記単位レンズ４１の断面形状は、観察者側の端部の角度aが光の出射面に対して９０°となるような直角三角形の非対称プリズム形状であることが好ましい。
【００３３】
図６に示す画像表示装置１は、実施の形態１の光学シートＡ１及び照明ユニット２と液晶表示パネル３とを配設した構成を有している。液晶表示パネル３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、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることができる。
【００３４】
前記照明ユニット２はエッジライト型の照明装置であり、液晶表示パネル３の光入射側に臨ませて配置され、光の光路に沿って光源１７６，導光板１７９，隠蔽レンズシート１０，集光機能を有する前記光学シートＡ１を含んで構成されている。光源１７６としては、例えば線状光源や点状光源が挙げられる。線状光源としては、ＣＣＦＬやＨＣＦＬ、ＥＥＦＬ等の蛍光管が挙げられる。また、点状光源としては、白色ＬＥＤやＲＧＢ−ＬＥＤ等のＬＥＤが挙げられる。光源１７６は導光板１７９の１つの端面に配置された場合に限らず、対向する２つの端面に配置する場合、または４つの端面に配置される場合なども採用できる。このとき、導光板１７９の形状は、図６に示すような平板形状であってもよく、或いは楔形状であってもよい。
【００３５】
図５は、実施の形態１の光学シートＡ１の垂直視野における光の向きを示す。従って、図６に示す画像表示装置１において、観察者の視線が画像表示装置１に対して低い位置である場合、非観察者側への不必要な視野角への光量ロスを抑制して、観察者側の視野を向上させには、水平方向軸を基準にしたときの観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ１、非観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ２が、下式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌ１／Ｌ２＞１．０ （１）
【００３６】
図８は、図６に示す本発明の実施の形態１による画像表示装置１の視野角特性をシミュレーションした結果を示すグラフである。ここで、前記光学シートの単位レンズの観察者側の端部の角度a、非観察者側の端部の角度ｂとしたときに、横軸は非観察者側の端部の角度ｂ、縦軸はＬ１／Ｌ２を示す。図８から、観察者側の端部の角度ａを９０°にすることで、より効果的に観察者側への光量を増せることがわかる。
【００３７】
図９は、図６に示す本発明の実施の形態１による、観察者側の端部の角度ａを９０°とした時の、画像表示装置１の観察者の垂直視野角特性をシミュレーションした結果を示すグラフである。前記グラフの縦軸は正面０°を輝度１とした時の輝度比を表し、横軸は垂直視野角（°）を表す。また、前記垂直視野角（°）のマイナス表記は観察者側への視野を示している。またさらに、最も一般的に用いられている、端部の角度ａ＝ｂ＝４５°を比較としてシミュレーションに加えた。なお、シミュレーションに用いた光源は均一な拡散光（ランバート光）である。
【００３８】
また、図１０は、輝度−視野角分布を示す図である。図１０の（Ｉ）はａ＝９０°、ｂ＝６°、（ＩＩ）はａ＝９０°、ｂ＝１９°、（ＩＩＩ）はａ＝９０°、ｂ＝３５°、（ＩＶ）はａ＝４５°、ｂ＝４５°で、図中の色が濃いところ程、光が多く出射されていることを示している。
【００３９】
ａ＝ｂ＝４５°の単位レンズからなるは光学シートＡ１は、図９及び図１０（ＩＶ）から、非観察者側にも観察者側と同量の光が出射され、さらに垂直視野角±７０°付近に、サイドローブ光と呼ばれる漏れ光が生じているため、光量ロスがあることがわかる。また、ｂ＜１５°の場合には、非観察者側への出射光の抑制効果が弱く、ｂ＞３０°では、図７のグラフでもわかるように非観察者側へのＬ１／Ｌ２が大きいにもかかわらず、漏れ光が多いため効果的に光を制御できてはいない。しかしながら、グラフの実線の１５°≦ｂ≦３０°の場合には、サイドローブ光を抑えながら、観察者側への出射光量を増やすことができ効果的に光を制御している。さらに水平方向の視野角に関しても拡大していることがわかる。故に本発明にかかる光学シートＡ１の非観察者側の端部の角度ｂは１５°≦ｂ≦３０°を満たすプリズム形状を有することが好ましい。
【００４０】
（光学シートの実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２による光学シートＡ２の断面図である。
【００４１】
図４は、実施の形態２による光学シートＡ２の単位レンズ４２の断面図である。単位レンズ４２の断面形状は、観察者側の端部の角度aが光の出射面に対して９０°で、且つ、非観察者側が面曲形状からなり、該面曲形状の端部の接線の傾き角度が３５°〜５０°で、該端部から観察者側に向かって最大１０°まで連続して接線の傾き角度が減少する形状からなる。図１２は、非球面レンズの断面形状を表し、非観察者側の端部の斜辺曲線をｆ（ｘ）としたときの前記傾きｄｆ（ｘ）／ｘを表している。
【００４２】
図７は、本発明の実施の形態２の光学シートＡ２及びこれを用いたバックライトユニットを具備する画像表示装置の実施の形態を示す概略断面図である。
【００４３】
図１１は、図７に示す画像表示装置の視野角特性を図９同様にシミュレーションした結果を示すグラフである。なお、シミュレーションに用いた光源は均一な拡散光（ランバート光）である。グラフ中の実線の結果より、非観察者側の該面曲形状の端部の接線の傾き角度ｂが３５°〜５０°の領域で、該端部から観察者側に向かって最大１０°まで連続して接線の傾き角度が減少する形状であれば、前記式（１）を満たし、非観察者側への光の漏れを抑制しつつ、出射光を観察者側へ制御する光学シートを実現することができる。
【００４４】
図１５は本発明にかかる光学シート及びこれを用いた画像表示装置を電車車両などの交通機関内に用いた場合の図である。これによって、非観察者側への光量Ｌ２によるロスを抑え、下から見上げる場合においても様々な角度からの映像の観察が可能となるだけでなく、画像表示装置の設置場所の自由度を高めることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態による画像表示装置１及び照明ユニット２について説明したが、本実施形態による照明ユニット２は画像表示装置１等の表示装置にのみ適用されるものではない。例えば、光源１７６から射出された光を効率的に集光する機能を有する照明ユニット２として例えば照明装置などにも使用できることはいうまでもない。次に、本実施形態に基づく実施例について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００４７】
（実施例１）
ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製、商品名「パンライトＬ−１２２５ＺＬ」）を用いて押出方式により、下記断面非対称プリズム形状の光学シートＡ１を作製した。
観察者側の端部の角度ａ＝９０°
非観察者側の端部の角度ｂ＝１５°
【００４８】
（実施例２）
非観察者側の端部の角度ｂ＝３０°以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を得た。
【００４９】
（実施例３）
ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製、商品名「パンライトＬ−１２２５ＺＬ」）を用いて押出方式により、下記断面非対称非球面レンズ形状の光学シートＡ２を作製した。
観察者側の端部の角度ａ＝９０°
非観察者側の曲面形状の端部の接線の傾き角度ｂ＝３５°
上記曲面の接線の連続した傾き角度が最大１０°まで減少した形状
【００５０】
（実施例４）
非観察者側の曲面形状の端部の接線の傾き角度ｂ＝５０°以外は実施例３と同様にして光学シートＡ２を作製した。
【００５１】
（比較例１）
下記の条件以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を作製した。
観察者側の端部の角度ａ＝５５°
非観察者側の端部の角度ｂ＝２５°
【００５２】
（比較例２）
下記の条件以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を作製した。
観察者側の端部の角度ａ＝７５°
非観察者側の端部の角度ｂ＝２０°
【００５３】
（比較例３）
非観察者側の端部の角度ｂ＝１０°以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を作製した。
【００５４】
（比較例４）
非観察者側の端部の角度ｂ＝３５°以外は実施例１と同様にして光学シートＡ１を作製した。
【００５５】
（比較例５）
曲面の接線の連続した傾き角度が最大２０°まで減少する形状以外は実施例３と同様にして光学シートＡ２を作製した。
【００５６】
（比較例６）
下記の条件以外は実施例３と同様にして光学シートＡ２を作製した。
非観察者側の曲面形状の端部の接線の傾き角度ｂ＝５０°
上記曲面の接線の連続した傾き角度が最大２０°まで減少する形状
【００５７】
＜評価項目と評価方法＞
実施例１〜４及び比較例１〜６で作製した光学シートを用いて以下の項目について評価した。
【００５８】
図６、図７に示すような、導光板１７９の端辺に光源１７６として白色ＬＥＤを具備し、その観察者側の射出面１３に隠蔽レンズシート１０、光学シートＡ１またはＡ２、拡散シート（図示せず）が順次配置された明ユニット２と、液晶パネル３から構成される画像表示装置１を用いて、表示装置正面を基準にして、垂直視野方向を目視観察して視野角を評価した。このとき、画面下方向を観察者側とした。また、ＥＬＤＩＭ製のＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ視野角特性測定評価装置を用い、画面には白色表示を用いて視野角―輝度を測定した。なお、評価用の画像は文字表示を用いた。
【００５９】
視野角特性については、目視にて非観察者側への漏れ光（サイドローブ光）が視認されたものを○、視認されたものを×評価とした。また、画面正面を０°とした場合の観察者側の０°〜７０°の垂直視野角で観察したときに、画像の見え易さとして、文字が視認できなくなることがないものを○、視認できなくなることがあるものを×評価とした。上記の評価結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
＜比較結果＞
実施例１〜４で得られた本発明品は、光学シートの単位レンズの形状が非対称プリズム形状（形状タイプＡ１）でも、非対称非球面レンズ形状（形状タイプＡ２）でも、視野角特性である漏れ光（サイドローブ）と観察者側の画像の見え易さのいずれも良好な作用効果が得られた。一方、比較例１〜６から得られた比較例品は、視野角特性である漏れ光（サイドローブ）と観察者側の画像の見え易さの両方を満たす作用効果は得られなかった。
【符号の説明】
【００６２】
１、４・・画像表示装置、２・・・照明ユニット、３・・・液晶パネル、１７６・・・光源、１７９・・・導光板、１８０・・・ドット、１０・・・隠蔽レンズシート、１３・・・出射面、Ａ１、Ａ２・・・光学シート、４１、４２…単位レンズ、６０・・・透明基材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の視線の高さと画像表示装置の設置高さが異なる環境での該画像表示装置の照明光路制御に用いる光学シートであって、前記観察者に対する垂直視野方向の光量が、該光学シートの正面を基準としたときに非対称であることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ１と非観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ２が、下式（１）を満たし、且つ、断面非対称レンズを有することを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
Ｌ１／Ｌ２＞１．０ （１）
【請求項３】
前記断面非対称レンズが非対称単位レンズの多数配列からな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】
前記非対称単位レンズの断面形状が、前記観察者側の端部の角度aが光の出射面に対して９０°であり、且つ、前記非観察者側の端部の角度ｂが、１５°≦ｂ≦３０°を満たすプリズム形状であることを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
【請求項５】
前記非対称単位レンズの断面形状が、前記観察者側の端部の角度ａが光の出射面に対して９０°で、且つ、前記非観察者側が面曲形状からなり、該面曲形状の端部の接線の傾き角度が３５°〜５０°で、該端部から前記観察者側に向かって最大１０°まで連続して接線の傾き角度が減少することを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載の光学シートを具備してなることを特徴とする画像表示装置用バックライト・ユニット。
【請求項７】
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項６に記載の画像表示装置用バックライト・ユニットを具備してなることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
観察者の視線の高さと画像表示装置の設置高さが異なる環境での該画像表示装置の照明光路制御に用いる光学シートであって、前記観察者に対する垂直視野方向の光量が、該光学シートの正面を基準としたときに非対称であることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ１と非観察者側の垂直視野方向の光量Ｌ２が、下式（１）を満たし、且つ、断面非対称レンズを有することを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
Ｌ１／Ｌ２＞１．０ （１）
【請求項３】
前記断面非対称レンズが非対称単位レンズの多数配列からな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】
前記非対称単位レンズの断面形状が、前記観察者側の端部の角度aが光の出射面に対して９０°であり、且つ、前記非観察者側の端部の角度ｂが、１５°≦ｂ≦３０°を満たすプリズム形状であることを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
【請求項５】
前記非対称単位レンズの断面形状が、前記観察者側の端部の角度ａが光の出射面に対して９０°で、且つ、前記非観察者側が面曲形状からなり、該面曲形状の端部の接線の傾き角度が３５°〜５０°で、該端部から前記観察者側に向かって最大１０°まで連続して接線の傾き角度が減少することを特徴とする請求項３に記載の光学シート。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載の光学シートを具備してなることを特徴とする画像表示装置用バックライト・ユニット。
【請求項７】
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項６に記載の画像表示装置用バックライト・ユニットを具備してなることを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１２】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２０３０９２（Ｐ２０１２−２０３０９２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５９５１（Ｐ２０１１−６５９５１）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【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２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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