液晶表示装置
【課題】高輝度であり良好な視野角特性を有し、良好な映像を表示できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１は、ＬＣＤパネル１１と、面光源装置１０とを備え、面光源装置１０は、略円柱形状の一部形状又は楕円柱の一部形状である出光側単位レンズ１３１が複数配列された導光板１３と、出光側単位レンズ１３１の稜線方向に直交する方向に位置する側面１３ａ，１３ｂに沿ってかつこの側面１３ａ，１３ｂに対向する位置に設けられる光源部１２Ａ，１２Ｂと、導光板１３とＬＣＤパネル１１との間に設けられ、出光側に略円柱形状の一部形状又は楕円柱の一部形状である単位レンズ１４１が複数配列されたレンズシート１４とを備え、ＬＣＤパネル１１の下偏光板１１２の透過軸は、表示装置１の観察画面に直交する方向から見て、単位レンズ１４１の配列方向に略平行であるものとした。
【解決手段】表示装置１は、ＬＣＤパネル１１と、面光源装置１０とを備え、面光源装置１０は、略円柱形状の一部形状又は楕円柱の一部形状である出光側単位レンズ１３１が複数配列された導光板１３と、出光側単位レンズ１３１の稜線方向に直交する方向に位置する側面１３ａ，１３ｂに沿ってかつこの側面１３ａ，１３ｂに対向する位置に設けられる光源部１２Ａ，１２Ｂと、導光板１３とＬＣＤパネル１１との間に設けられ、出光側に略円柱形状の一部形状又は楕円柱の一部形状である単位レンズ１４１が複数配列されたレンズシート１４とを備え、ＬＣＤパネル１１の下偏光板１１２の透過軸は、表示装置１の観察画面に直交する方向から見て、単位レンズ１４１の配列方向に略平行であるものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、面光源装置によって背面側からＬＣＤパネルを照明して映像を表示する液晶表示装置の普及には目覚ましいものがある。この液晶表示装置に用いられる面光源装置としては、エッジライト型、直下型等のものが知られている。
エッジライト型の面光源装置は、導光板の少なくとも一端面に面する位置に、光源を配置する形態であり、各種光学シートの背面側に光源を配置する直下型の面光源装置に比べて、面光源装置の厚さを薄くできる等の利点がある。そのため、エッジライト型の面光源装置を使用した液晶表示装置は、様々な用途に利用されており、その光学特性等に関する開発も盛んに行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６５６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶表示装置の普及に伴い、液晶表示装置のさらなる薄型化に対する要求が高まっている。また、表示装置として、高輝度かつ良好な視野角特性を有する映像を表示することは、常々求められていることである。しかし、薄型化のために、面光源装置に使用する光学シート等を単に削減すると、正面輝度の低下や視野角の低下に加え、輝度ムラ等を招いてしまうという問題があった。
また、軽量化や意匠性の向上等の観点から、ベゼル（液晶透過型表示部の観察側に設けられる枠状の部材）の狭幅化が進み、これに伴い、光源部からの光漏れ等に起因したホットスポットが観察されやすくなるという問題があった。このホットスポットは、薄型化による光学シート等の枚数の削減により、さらに生じやすくなる。
さらに、薄型化に伴う光学シートの削減により、導光板の裏面に形成されたドットパターン等が視認されやすくなることが問題となっていた。
【０００５】
本発明の課題は、高輝度であり良好な視野角特性を有し、良好な映像を表示できる液晶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】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、背面側に設けられる第１偏光板（１１２）と観察者側に設けられる第２偏光板（１１３）との間に液晶層（１１１）を備える液晶透過型表示部（１１）と、前記液晶透過型表示部を背面側から照明する面光源装置（１０）と、を備える液晶表示装置であって、前記面光源装置は、出光面（１３ｃ）側に、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である出光側単位レンズ（１３１）が複数配列された導光板（１３）と、前記出光側単位レンズの稜線方向に直交する方向に位置する前記導光板の２つの側面（１３ａ，１３ｂ）のうち少なくとも１つの前記側面に沿ってかつ前記側面に対向する位置に設けられる光源部（１２Ａ，１２Ｂ）と、前記導光板と前記液晶透過型表示部との間に設けられ、その液晶透過型表示部側の面に、略円柱形状の一部形状又は楕円柱の一部形状である単位レンズ（１４１）が複数配列されたレンズシート（１４）と、を備え、前記第１偏光板の透過軸は、この液晶表示装置の観察画面に直交する方向から見て、前記単位レンズの配列方向に略平行であること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、この液晶表示装置の観察画面に直交する方向から見て、前記出光側単位レンズ（１３１）の配列方向と、前記単位レンズ（１４１）の配列方向とは直交すること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置において、前記光源部（１２Ａ，１２Ｂ）は、使用状態におけるこの液晶表示装置の画面左右方向の両端部の少なくとも一方に設けられること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、前記第１偏光板（１１２）の透過軸は、使用状態におけるこの液晶表示装置の画面左右方向に平行又は略平行であること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、前記レンズシート（１４）よりも前記導光板（１３）側に、第２のレンズシート（２６）を備え、前記第２のレンズシートの前記液晶透過型表示部側の面には、略円柱形状の一部形状、又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズ（２６１）が複数配列されており、その配列方向が前記単位レンズ（１４１）の配列方向に直交すること、を特徴とする液晶表示装置（２）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、光を拡散する作用を有する光拡散シートを備えていること、を特徴とする液晶表示装置である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、所定の偏光を透過し、それ以外の偏光を反射する偏光選択反射シート（１５）を前記液晶透過型表示部の前記導光板側に備えていること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高輝度であり良好な視野角特性を有する映像が表示でき、ホットスポットや輝度ムラ、導光板の裏面の印刷パターンが視認される等の表示不良が大幅に低減され、さらなる薄型化が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の表示装置１の構成を説明する図である。
【図２】第１実施形態の表示装置１における導光板１３、レンズシート１４、下偏光板１１２の関係を示す図である。
【図３】出光側単位レンズ１３１の形状を説明する図である。
【図４】レンズシート１４の単位レンズ１４１を説明する図である。
【図５】入射角度と偏光状態による反射率との関係を示す図である。
【図６】レンズシート１４における、正面方向へ出射する光の様子と、入射角と偏光状態とを示す図である。
【図７】比較例となるプリズムシート５７における、正面方向へ出射する光の様子と、入射角と偏光状態とを示す図である。
【図８】測定例１，２の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。
【図９】測定例３，４の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。
【図１０】測定例５，６の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。
【図１１】測定例７の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。
【図１２】第２実施形態の表示装置２を示す図である。
【図１３】変形形態の表示装置３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無い。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の表示装置１の構成を説明する図である。
図２は、第１実施形態の表示装置１における導光板１３、レンズシート１４、下偏光板１１２の関係を示す図である。
表示装置１は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル１１と、ＬＣＤパネル１１を背面側から照明する面光源装置１０とを備えている。なお、表示装置１には、説明等は省略するが、この他に、表示装置として動作するために必要とされる通常の機器が備えられている。この表示装置１は、例えば、液晶テレビジョン等として使用される。
面光源装置１０は、光源部１２Ａ，１２Ｂ、導光板１３、レンズシート１４、偏光選択反射シート１５等を備えるエッジライト型の面光源装置（バックライト）である。
【００１３】
なお、図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、表示装置１の使用状態において、観察者がＬＣＤパネル１１を正面から観察した場合の画面上下方向（画面垂直方向）をＹ方向、画面左右方向（画面水平方向）をＸ方向、厚み方向（奥行方向、観察画面に直交する方向）をＺ方向とする。観察者は、観察者側となるＺ２側から背面側となるＺ１側に向けて、ＬＣＤパネル１１の画面の表示を視認する。また、レンズシート１４や、ＬＣＤパネル１１の厚み方向（Ｚ方向）においては、Ｚ１側は、光の入射側（入光側）であり、Ｚ２側は光の出射側（出光側）となる。
特に断りが無い場合、以下の説明において、画面左右方向、画面上下方向とは、この表示装置１の使用状態における画面左右方向（Ｘ方向）、画面上下方向（Ｙ方向）であるとする。
【００１４】
ＬＣＤパネル１１は、透過型の映像表示部であり、面光源装置１０側（入射側、Ｚ１側）に配置された下偏光板１１２と、観察者側（出射側、Ｚ２側）に配置された上偏光板１１３と、下偏光板１１２と上偏光板１１３との間に配置される液晶層１１１とを有している。
液晶層１１１は、不図示の２枚のガラス基板と、このガラス基板の間に封入され、マトリクス状に配列された複数の液晶セルを有している。この液晶セルは、１つの画素を形成する領域ごとに電界印加され、この電界印加によって、液晶セルの配向方向が変化する。
下偏光板１１２及び上偏光板１１３は、それぞれ液晶層１１１のガラス基板の入射側、出射側に配置された偏光板である。
下偏光板１１２及び上偏光板１１３は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波及びＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）の偏光成分（本実施形態では、Ｐ波）を透過させ、この一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）の偏光成分（本実施形態では、Ｓ波）を吸収する機能を有している。
【００１５】
本実施形態では、下偏光板１１２の透過軸（偏光軸）及び上偏光板１１３の透過軸（偏光軸）は、ＬＣＤパネル１１の表面に直交する方向（表示装置１の観察画面の正面方向）から見て、直交している。図２（ｃ）中に矢印で示すように、表示装置１の観察画面に直交する方向（正面方向、Ｚ方向）から見て、下偏光板１１２の透過軸は、画面左右方向（Ｘ方向）に平行である。また、上偏光板１１３の透過軸は、画面上下方向（Ｙ方向）に平行である。なお、本明細書において、「平行」、「直交」とは、厳密な平行や直交の状態だけでなく、平行や直交とみなせる状態（略平行、略直交）も含むものとする。
また、図２に示すように、下偏光板１１２の透過軸は、ＬＣＤパネル１１の表面に直交する方向（Ｚ方向）から見て、後述するレンズシート１４の単位レンズ１４１の配列方向に平行である（図２参照）。
【００１６】
面光源装置１０から出射し、下偏光板１１２を透過した特定方向の偏光成分（本実施形態では、Ｐ波）は、電界印加された液晶セルを通過する際にはその偏光方向を９０°回転させ、電界印加されていない液晶セルを通過する際にはその偏光方向を維持する。従って、液晶セルへの電界印加の有無によって、下偏光板１１２を透過した特定方向の偏光成分（Ｐ波）が、上偏光板１１３を透過するか、あるいは、上偏光板１１３で吸収されて遮断されるかを制御できる。そして、このような液晶セルへの電界印加により、ＬＣＤパネル１１では、面光源装置１０からの光の透過又は遮断を画素ごとに制御し、映像を表示可能とする。
本実施形態のＬＣＤパネル１１は、一例としてＩＰＳ方式のものとして説明するが、これに限らず、例えば、ＶＡ方式等のＬＣＤパネルを用いてもよい。
【００１７】
光源部１２Ａ，１２Ｂは、ＬＣＤパネル１１を背面から照明する光を発する部分である。本実施形態の光源部１２Ａは、導光板１３の画面左右方向の一方（Ｘ１側）の端面となる入光面１３ａに面する位置に設けられており、光源部１２Ｂは、入光面１３ａに対向する端面（導光板１３の画面左右方向の一方（Ｘ２側）の端面）となる入光面１３ｂに面する位置に設けられている。
本実施形態の光源部１２Ａ，１２Ｂは、発光源として点光源１２１であるＬＥＤが、入光面１３ａ，１３ｂに沿って画面上下方向に等間隔で複数配列されている。
【００１８】
導光板１３は、光を導波させる略平板状の部材である。導光板１３は、光源部１２Ａ，１２Ｂが発する光を入光面１３ａ，１３ｂから入射させ、出光面１３ｃ及び背面１３ｄで全反射させながら、それぞれ対向する面１３ｂ，１３ａ側へと画面左右方向に導光しながら、適宜出光面１３ｃからレンズシート１４側へ出射させる。
本実施形態の導光板１３は、その出光面１３ｃ側に、出光側単位レンズ１３１が複数配列され、レンチキュラーレンズ形状を有している。
【００１９】
図３は、出光側単位レンズ１３１の形状を説明する図である。図３では、出光側単位レンズ１３１の配列方向に平行であって導光板１３の厚み方向に平行な断面（ＹＺ面）での断面の一部を示している。
出光側単位レンズ１３１は、ＬＣＤパネル１１側（Ｚ２側）に凸となる柱状のレンズである。本実施形態の出光側単位レンズ１３１は、長軸が導光板１３のシート面に直交する楕円柱の一部形状であり、画面上下方向（Ｙ方向）に複数配列されている。この出光側単位レンズ１３１は、略円柱形状の一部形状としてもよいし、複数種類の楕円柱形状等の曲面を組み合わせてなる形状としてもよい。また、例えば、底角が５５〜６５°程度の略二等辺三角柱形状であり、頂部が比較的大きな曲率半径を有する曲面で形成された形状（即ち、賦形率が６割程度の略二等辺三角柱形状に近似される形状）としてもよい。
図３に示す断面において、出光側単位レンズ１３１の配列ピッチをＰ１とし、レンズ高さをＨ１（レンズシート１４の厚み方向における出光側単位レンズ１３１の頂点ｔから出光側単位レンズ１３１間の谷部の谷底となる点ｖまでの寸法）とする。なお、本実施形態の導光板１３では、出光側単位レンズ１３１配列ピッチＰ１は、配列方向におけるレンズ幅Ｗ１に等しい。
この出光側単位レンズ１３１は、出光面１３ｃに形成され、導光板１３の光の導光方向に直交する方向に配列されているので、導光方向に直交する方向における集光や拡散等の光線制御作用を有する。
【００２０】
この導光板１３は、出光側単位レンズ１３１によるレンチキュラーレンズ形状に加えて、以下のような構成を備えていてもよい。
例えば、導光板１３は、背面側（Ｚ１側）となる背面１３ｄには、印刷等によりドット（不図示）等が形成された形態としてもよい。
導光板１３は、背面側（Ｚ１側）に、正面方向から見て、上述の出光側単位レンズと直交する方向に複数配列された単位プリズム又は単位レンズが配列された背面側光学形状を有する形態としてもよい。
導光板１３は、光の導光方向に沿って入光面から離れるにつれてその厚みが薄くなる形態としてもよい。
導光板１３は、その内部に光を拡散する拡散材を含有する形態としてもよい。
導光板１３は、拡散材を含有し、かつ、背面側光学形状や、厚みの変化等の構成を適宜組み合わせた形態としてもよい。
なお、導光板１３は、出光側単位レンズ１３１によるレンチキュラーレンズ形状のみを備え、背面側光学形状を有さず、拡散材を含有せず、厚みの変化等を有しない形態としてもよい。
導光板１３は、例えば、アクリル系樹脂や、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂等を用いて作製される。また、この導光板１３は、例えば、押し出し成型や、射出成型等により作製可能である。なお、導光板は、基板となる熱可塑樹脂製等の板状の部材の出光面に、紫外線硬化型樹脂等によってレンチキュラーレンズ形状をＵＶ成形法等によって形成してもよい。
【００２１】
導光板１３の背面側（Ｚ１側）には、光を反射可能な板状の部材である不図示の反射板が設けられている。この反射板は、背面側へ向かう光を反射して、導光板１３へ向ける機能を有している。反射板は、鏡面反射性（正反射性）を有するものや、白色のシート等のように拡散反射性を有するもの等を適宜選択して使用できる。
反射板は、特に、金属等の高い反射率を有する材料により形成されたシート、高い反射率を有する材料により形成された薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等といった、いわゆる鏡面反射を可能とする反射板を使用することが、集光性や、光の利用効率を向上させるという観点から好ましい。
【００２２】
レンズシート１４は、導光板１３とＬＣＤパネル１１との間に配置され、導光板１３から出射した光の方向を制御する作用を有する光学部材である。
図４は、レンズシート１４の単位レンズ１４１を説明する図である。図４では、レンズシート１４をシート面に直交し、かつ、単位レンズ１４１の配列方向に平行な断面（ＸＺ面）の一部を拡大して示している。
ここで、シート面とは、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中においても、同一の定義として用いている。例えば、レンズシート１４のシート面は、レンズシート１４全体として見たときにおける、レンズシート１４の平面方向となる面であり、本実施形態においては、ＬＣＤパネル１１の観察画面に平行な面である。
【００２３】
レンズシート１４は、そのＬＣＤパネル１１側（出光側、Ｚ２側）の面に、ＬＣＤパネル１１側に凸となる柱状の単位レンズ１４１が複数配列されている。本実施形態の単位レンズ１４１は、図４に示すように、その長軸がシート面に直交する略楕円柱形状の一部形状であり、画面上下方向（Ｙ方向）を長手方向とし、画面左右方向（Ｘ方向）に配列されている。
なお、単位レンズ１４１は、略円柱の一部形状としてもよいし、複数種類の楕円柱形状等の曲面を組み合わせてなる形状としてもよい。また、例えば、底角が５５〜６５°程度の略二等辺三角柱形状であり、頂部が比較的大きな曲率半径を有する曲面で形成された形状（即ち、賦形率が６割程度の略二等辺三角柱形状に近似される形状）としてもよい。
図１や図２に示すように、シート面に直交する方向（Ｚ方向）から見て、単位レンズ１４１の配列方向は、導光板１３の出光側単位レンズ１３１の配列方向に直交しており、下偏光板１１２の透過軸に平行である。
【００２４】
単位レンズ１４１は、その配列ピッチ（頂点ｔ間の距離）がＰ２であり、レンズ高さ（シート面に直交する方向における単位レンズ１４１の頂点ｔから単位レンズ１４１間の谷部の谷底となる点ｖまでの寸法）はＨ２である。また、本実施形態の単位レンズ１４１は、この配列ピッチＰ２が配列方向におけるレンズ幅Ｗ２に等しい。
レンズシート１４は、アクリル系樹脂や、ＰＣ樹脂、ＭＢＳ（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＣＯＰ樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）樹脂等のような液晶テレビ用途として使用可能な耐熱性を有する熱可塑性樹脂を押し出し成型することにより形成される。なお、紫外線硬化型樹脂等により、ＰＥＴ樹脂製や、ＰＣ樹脂製等のシート状の基材上にＵＶ成型法等によって単位レンズ１４１を形成し、レンズシート１４を作製することも可能である。
【００２５】
偏光選択反射シート１５は、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光については反射する機能を有する光学部材である。
偏光選択反射シート１５を透過する偏光の偏光軸は、表示装置１の観察画面の法線方向（Ｚ方向）から見て、下偏光板１１２の透過軸と平行である。
この偏光選択反射シート１５としては、例えば、ＤＢＥＦ（３Ｍ社製）を使用することができる。
【００２６】
図５は、入射角度と偏光状態（Ｐ波、Ｓ波）による反射率との関係を示す図である。
図６は、レンズシート１４における、正面方向へ出射する光の様子と、入射角と偏光状態とを示す図である。図６（ａ）は、単位レンズ１４１の配列方向において、レンズシート１４に入射し、レンズシート１４からシート面に直交する方向（正面方向）に出射する光の光路を模式的に示した図であり、図６（ｂ）は、レンズシート１４における入射角度と偏光状態（Ｐ波、Ｓ波）による透過率を示すグラフである。
図７は、比較例となるプリズムシート５７における、正面方向へ出射する光の様子と、入射角と偏光状態とを示す図である。図７（ａ）は、単位プリズム５７１の配列方向において、プリズムシート５７に入射し、プリズムシート５７からシート面に直交する方向（正面方向）に出射する光の光路を模式的に示した図であり、図７（ｂ）は、プリズムシート５７における入射角度と偏光状態（Ｐ波、Ｓ波）による透過率を示すグラフである。
ここで、プリズムシート５７とは、出光面側に凸であり、頂角が９０°の二等辺三角柱状の単位プリズム５７１が複数配列された光学部材である、なお、このプリズムシート５７は、本実施形態のレンズシート１４と同様の屈折率であるとする。
【００２７】
図５に示すように、Ｐ波とＳ波では、その入射角によって、反射率が異なる。そのため、光学シート等を透過したＰ波及びＳ波の透過率もその入射角によって異なってくる。
さらに、図７（ａ），（ｂ）に示すように、プリズムシート５７では、プリズムシート５７に対して入射角が２０〜２５°前後で入射した光が、その正面方向へ出射される。
そのため、プリズムシート５７では、図７（ｂ）に示すように、プリズムシート５７を透過して正面方向へ出射する光におけるＰ波、Ｓ波の比率の差は少ない。ＬＣＤパネル１１の下偏光板１１２は、Ｓ波を吸収し、Ｐ波のみを透過するため、本実施形態の表示装置１においてレンズシート１４ではなくプリズムシート５７を配置した比較例の表示装置（不図示）では、Ｓ波が吸収されることにより、輝度低下が大きくなる。
【００２８】
これに対して、レンズシート１４では、図６（ａ），（ｂ）に示すように、レンズシート１４に対して入射角が約０〜５０°で入射した光が、その正面方向へ出射される。従って、正面方向へ出射する光のレンズシートに対する入射角の範囲が、プリズムシート５７の場合に比べて広い。
そのため、レンズシート１４では、図６（ｂ）に示すように、レンズシート１４を透過して正面方向へ出射する光におけるＰ波、Ｓ波の比率は、Ｐ波の方がＳ波に比べて多い。従って、下偏光板１１２でＳ波が吸収されたとしても、プリズムシート５７に比べて輝度の低下の影響が小さい。従って、本実施形態の表示装置１のように、レンズシート１４を配置することにより、上述のような光の損失が少なく、高輝度・広視野角を輝度が期待できる。
【００２９】
従って、本実施形態によれば、レンズシート１４の単位レンズ１４１は、画面左右方向に沿って配列されており、ＬＣＤパネル１１の法線方向（Ｚ方向）から見て、レンズシート１４を透過する光におけるＰ波の偏光軸と、下偏光板１１２の透過軸とが平行となるので、下偏光板１１２を透過する光量が増え、正面輝度の上昇を図ることができる。
本実施形態によれば、レンズシート１４の単位レンズ１４１は、画面左右方向に沿って配列されているので、画面左右方向における光線制御作用を有する。従って、上述のような正面方向の輝度上昇に加えて、画面左右方向において良好な広い視野角を実現できる。特に、本実施形態のように液晶テレビジョンとして使用される表示装置１では、画面左右方向の視野角が広いことが好まれるので、高品位の表示装置とすることができる。
本実施形態によれば、導光板１３の導光方向に対して直交する方向である画面上下方向に出光側単位レンズ１３１が配列されるので、画面上下方向における視野角を好適に制御できる。
【００３０】
本実施形態によれば、導光板１３の出光側単位レンズ１３１の配列方向が画面上下方向（Ｙ方向）であり、レンズシート１４の単位レンズ１４１の配列方向が画面左右方向（Ｘ方向）であり、互いに直交するので、画面上下方向及び画面左右方向において、光線方向を制御でき、良好な視野角特性を実現できる。さらに、導光板１３の出光側単位レンズ１３１及びレンズシート１４の単位レンズ１４１により、ホットスポットや輝度ムラ等の低減が期待できる。加えて、導光板１３の裏面に拡散作用を有する印刷パターン等が設けられている場合には、印刷パターン像が視認されるという問題が生じやすいが、導光板１３の出光側単位レンズ１３１及びレンズシート１４の単位レンズ１４１により、そのような印刷パターン像の見え等を大幅に低減できる。
【００３１】
ここで、本実施形態の表示装置１の実施例及び比較例に相当する測定例１〜７の表示装置を作製し、その正面輝度や、視野角、ホットスポット等の表示不良の発生の有無に関して評価した。
各測定例の表示装置において、光源部１２Ａ，１２Ｂは、図１に示すように、各導光板の画面左右方向両端部に配置されており、いずれもＬＥＤを点光源１２１として使用している。また、各測定例の表示装置において、ＬＣＤパネル１１は、その画面サイズ（ＬＣＤパネル１１の表示領域のサイズ）が、対角３２インチ（７０６ｍｍ×３９８ｍｍ）、解像度１９２０×１０８０ドットである。また、各測定例の表示装置において、反射板は、鏡面反射性のものを用いている。
各測定例の表示装置において、導光板の形状、レンズシート等の光学シートの形状及び枚数等は異なっており、以下には、各測定例の表示装置が備えている導光板及び光学シートについて説明する。
【００３２】
測定例１の表示装置は、略平板状であり、裏面に印刷ドットパターンを有するが出光面にレンチキュラーレンズ形状を有しない導光板（以下、このような導光板を印刷導光板という）と、無指向性の拡散作用を有する拡散シートと、プリズムシート（出光面側に頂角９０°の二等辺三角柱形状の単位プリズムが複数配列。単位プリズムは、画面上下方向に配列（単位プリズムの稜線が画面左右方向に平行））と、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例２の表示装置は、測定例１と同様の印刷導光板と、レンズシート１４と、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例３の表示装置は、本実施形態の表示装置の実施例であり、導光板１３、レンズシート１４、偏光選択反射シート１５を備えている。
【００３３】
測定例４の表示装置は、印刷導光板と、プリズムシート（出光面側に頂角９０°の二等辺三角柱形状の単位プリズムが複数配列。単位プリズムは、画面左右方向に配列（単位プリズムの稜線が画面上下方向に平行））と、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例５の表示装置は、導光板１３と、プリズムシート（出光面側に頂角９０°の二等辺三角柱形状の単位プリズムが複数配列。単位プリズムは、画面左右方向に配列（単位プリズムの稜線が画面上下方向に平行））と、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例６の表示装置は、印刷導光板と、無指向性の拡散作用を有する拡散シートと、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例７の表示装置は、導光板１３と、無指向性の拡散作用を有する拡散シートと、偏光選択反射シート１５とを備えている。
【００３４】
ここで、実施例の導光板１３は、出光側単位プリズムの配列ピッチＰ１＝９３μｍ、レンズ高さＨ１＝３８μｍであり、アクリル樹脂製であり、その厚さが４ｍｍである。
印刷導光板は、アクリル樹脂製であり、その厚さが４ｍｍであり、裏面側に光拡散作用を有するドット状の印刷パターンを有している。
また、レンズシート１４は、単位レンズ１４１の配列ピッチＰ２＝６４μｍ、レンズ高さＨ２＝２８μｍ、ＰＣ樹脂製であり、その厚さが０．３ｍｍである。
プリズムシートは、ＰＥＴ樹脂製のシート状の基材の片面に、ＵＶ成型法により、ウレタン系紫外線硬化樹脂製の単位プリズムが複数配列されている。このプリズムシートの単位プリズムは、二等辺三角柱形状であり、その配列方向に関わらず、配列ピッチが５０μｍ、プリズム高さが２５μｍである。プリズムシートの厚さは、２８５μｍである。
拡散シートは、ヘイズ値が９４．８％の無指向性の光拡散シート（ＳＫＣ社製、ＣＨ２７３）である。
偏光選択反射シート１５は、３Ｍ社製のＤＢＥＦである。
【００３５】
図８〜図１１は、各測定例の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。図８〜図１１において、縦軸は相対輝度であり、横軸はＬＣＤパネル１１の観察画面に対する出射角度である。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１は、各測定例の構成及び正面輝度や半値角、サイドローブの有無、ホットスポット等を評価した評価結果を示す表である。
正面輝度に関しては、暗室環境下において、各測定例の表示装置の観察画面の幾何学的中心を通り、観察面側表面の法線方向（Ｚ２側）８００ｍｍの位置から、輝度計（コニカミノルタ社製 分光放射輝度計ＣＳ−１０００）を用いて各測定例の表示装置が白色表示を行った場合の観察画面（表示領域）の幾何学的中心における輝度を測定した。そして、測定例１の表示装置の正面輝度を基準（１００％）とし、各測定例の表示装置の正面輝度の相対輝度を算出した。そして、正面輝度の評価は、相対輝度が１００％以上を良好（表１において○）、９５％以上１００％未満を可とし（表１中に該当なし）、９５％未満は不適（表１において×）とした。
【００３８】
視野角は、暗室環境下において、各測定例の表示装置を白色表示し、その観察画面（表示領域）の幾何学的中心を通る画面上下方向及び画面左右方向における出射角度ごとの輝度を、視野角特性評価装置（ＥＬＤＩＭ社製 視野角特性評価装置ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ）を用いて測定し、図８〜図１１に示すように、画面上下方向及び画面左右方向において、それぞれピークとなる輝度を１．０とし、縦軸を相対輝度、横軸を出射角度としてグラフ化した。
視野角の評価は、各測定例の表示装置の視野角特性のグラフから、１／２角（半値角、αＶ，αＨ）、１／３角（βＶ，βＨ）を算出し、画面上下方向において１／２角αＶが３１°以上、かつ、画面左右方向において１／２角αＨが３１°以上を良好（表１において○）とし、これを満たさないものを不適（表１において×）とした。
【００３９】
さらに、各測定例の表示装置に対する目視及び各測定例の表示装置の視野角特性のグラフにおける輝度の分布状況から、サイドローブの発生の有無を評価した。サイドローブに関する評価は、サイドローブが発生していないものを良好（表１において○）とし、発生しているが使用可能なものを可（表１において△）とし、発生しており使用に適さないものを不適（表１において×）とした。
【００４０】
ホットスポットは、暗室環境下において、各測定例の表示装置の表示領域の幾何学的中心を通り、観察面側表面の法線方向（Ｚ２側）２ｍの位置から観察し、表示領域の光源部１２Ａ，１２Ｂ近傍にホットスポットが観察されるか否かを目視によって評価した。また、この正面位置から、画面上下方向において、観察面側表面の法線方向に対して±４５°移動した点から、各透過型表示装置の表示領域を斜めに観察し、ホットスポットが観察されるか否かを目視によって評価した。
ホットスポットに関する評価は、正面方向及び斜め方向において、ホットスポットが観察されないものを良（表１において○）とし、ホットスポットが観察されるが使用可能なものを可（表１において△）とし、ホットスポットが観察されて使用に適さないものを不適（表１において×）とした。
【００４１】
さらに、導光板の裏面に形成されたドット状の印刷パターン像が、視認されるか否かかに付いても評価した。印刷パターン像の評価に関しては、各測定例の表示装置を暗室環境下で白色表示し、観察画面の正面方向５００ｍｍの位置から観察した場合に、印刷パターン像が観察されないものを良好（表１において○）とし、やや観察されるが使用可能なものを可（表１において△）とし、印刷パターン像が観察されて使用に適さないものを不適（表１において×）とした。なお、この印刷パターン像の評価において、測定例３，５，７の表示装置に関しては、導光板１３の裏面側に印刷導光板と同様の印刷パターンを形成したものも評価に使用している。
【００４２】
表１に示すように、出光面１３ｃに出光側単位レンズ１３１が複数配列されたレンチキュラーレンズ形状を有する導光板１３を備える測定例３（実施例）と比較して、出光面側にレンチキュラーレンズ形状を有しない印刷導光板を備える測定例２は、輝度が低く、また、ホットスポットが解消されていない。さらに、測定例２は、印刷導光板の裏面の印刷パターン像が観察されており、拡散作用等による印刷パターン像の隠蔽が不十分である。
また、印刷導光板と画面左右方向に配列された単位プリズムを備えるプリズムシートを備える測定例４は、測定例３と比較して、輝度が低く、また、画面左右方向においてサイドローブが生じている。また、ホットスポットが生じており、印刷導光板の印刷パターンの隠蔽も不十分であり、使用に適さない。ホットスポット等を改善するために、測定例４において、偏光選択反射シート１５に変えて拡散シートを配置した場合、さらにサイドローブが著しく観察される結果となった。
導光板１３を備えているが、レンズシート１４ではなく、画面左右方向に配列された単位プリズムを備えるプリズムシートを備える測定例５は、輝度、視野角は良好であるが、画面左右方向においてサイドローブが生じている。また、使用可能な範囲内ではあるが、ホットスポットも確認された。ここで、ホットスポット等を改善するために、測定例５において、偏光選択反射シート１５に変えて拡散シートを配置した場合、さらにサイドローブが著しく観察され、視野角も不十分となった。さらに、測定例５の表示装置において、裏面に印刷パターンを有している導光板１３を用いた場合には、印刷パターン像が視認されていた。
【００４３】
印刷導光板と拡散シートとを備える測定例６の表示装置と、導光板１３を備えるが光学シートではなく拡散シートを備える測定例７の表示装置は、視野角や、ホットスポットの低減、サイドローブの低減、印刷パターン像の隠蔽効果等は良好であったが、輝度が著しく低く、使用に適さなかった。
また、測定例６の表示装置において、拡散シートと偏光選択反射シート１５との間にさらにプリズムシート（単位プリズムの稜線方向が画面左右方向）を配置した形態である測定例１の表示装置では、輝度は改善され視野角も向上し、ホットスポットの低減、印刷導光板の印刷パターン像の改善等も良好となり、使用可能ではある。しかし、測定例１は、使用可能な範囲内ではあるが、画面上下方向においてサイドローブが生じている。また、光学シートの枚数が増加するため、薄型化の観点からは、好ましくない。
【００４４】
これに対して、測定例３（実施例）の表示装置は、測定例１の表示装置よりも輝度が高く、また、画面上下方向における１／２角αＶ，画面左右方向における１／２角αＨ、画面上下方向における１／３角βＶ，画面左右方向における１／３角βも大きく、視野角が広く良好である。また、サイドローブも生じておらず、ホットスポットやに関しても良好である。さらに、上述のような良好な光学特性を有しながら、部材数が少なく、薄型化も可能である。加えて、裏面に印刷パターンを有している導光板１３を用いた場合には、印刷パターン像が視認されず、印刷パターン像の隠蔽に関しても良好な結果が得られた。
【００４５】
以上のことから、測定例３である実施例の表示装置によれば、高輝度であり、良好な広い視野角（特に、画面左右方向における視野角）を有し、ホットスポットやサイドローブ等の表示不良を極力低減できる。
また、導光板１３の裏面に印刷パターンを有する場合にも、導光板１３の出光側単位レンズ１３１やレンズシート１４の単位レンズ１４１等の拡散作用により、その印刷パターン像が隠蔽されて視認されず、良好な映像を表示できる。
さらに、面光源装置１０を構成する光学シートの枚数を削減でき、表示装置の薄型化や、生産コストの低減を実現できる。
【００４６】
（第２実施形態）
図１２は、第２実施形態の表示装置２を示す図である。
第２実施形態の表示装置２は、図１２に示すように、面光源装置２０が、レンズシート１４の導光板１３側に第２レンズシート２６を備えている点が、前述の第１実施形態の表示装置と異なる以外は、前述の第１実施形態と略同様の形状である。従って、第２実施形態において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
表示装置２は、面光源装置２０のレンズシート１４と導光板１３との間に、第２レンズシート２６を備えている。この第２レンズシート２６は、その出射側（Ｚ２側）の面に、単位レンズ２６１が複数配列されて形成されている。
本実施形態の単位レンズ２６１は、長軸がシート面に直交する略楕円柱形状であり、レンズシート１４の単位レンズ１４１の配列方向と直交する方向に複数配列されている。即ち、第２レンズシート２６おける単位レンズ２６１の配列方向は、導光板１３の出光側単位レンズ１３１の配列方向に平行である。このような形態とした場合にも、部材枚数は増えるが、高輝度であり、良好な視野角を実現できる。特に、正面輝度に関しては、向上させることができる。
なお、単位レンズ２６１のピッチは、導光板の出光側単位レンズ１３１の配列ピッチとモアレを生じないような大きさとすることが望ましい。また、単位レンズ２６１は、略円柱形状の一部形状としてもよいし、複数の曲面からなる形状としてもよい。
【００４７】
（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、導光板１３は、裏面に拡散作用を有する印刷ドットパターンを有していてもよいし、拡散材を含有する形態としてもよいし、裏面にプリズム形状やレンズ形状等を有していてもよいし、裏面が平面状であるものとしてもよい。
また、各実施形態において、略平板状の導光板１３である例を示したが、これに限らず、例えば、光源部１２Ａのみを光源として備え、光源部１２Ｂを備えない形態とする場合には、入光面１３ａ側が厚く、入光面１３ａに対向する側面１３ｂ側に向かって厚みが薄くなるような形状としてもよい。
導光板１３は、上述の形状等を、適宜、組み合わせてもよい。
【００４８】
（２）各実施形態において、レンズシート１４とＬＣＤパネル１１との間に偏光選択反射シート１５を備える例を示したが、これに限らず、例えば、光を拡散する作用を有する拡散シートを備えてもよいし、そのような光学シートを備えない形態（即ち、レンズシート１４とＬＣＤパネル１１との間に各種光学シートを備えない形態）としてもよい。なお、拡散シートに関しては、レンズシート１４と導光板１３との間に配置してもよい。また、所望する光学特性に応じて、適宜光学シートを設けてもよい。
なお、このような拡散シートとしては、拡散材を含有する樹脂製のシート状の部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の拡散材を含有するバインダをコートした部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の片面等にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズシート等を用いることができる。
【００４９】
（３）各実施形態において、光源部１２Ａ，１２Ｂは、画面左右方向両端部に設けられる例を示したが、これに限らず、例えば、光源部１２Ａのみを備える形態としてもよい。
また、光源部１２Ａ，１２Ｂは、いずれも、点光源１２１であるＬＥＤが複数配列されて形成される例を示したが、これに限らず、例えば、点光源はＬＥＤ以外の光源種のものを用いてもよいし、点光源に限らず、冷陰極管等のような線光源を用いてもよい。
【００５０】
（４）各実施形態において、光源部１２Ａ，１２Ｂは、画面左右方向両端部に配置される例を示したが、これに限らず、光源部１２Ａ，１２Ｂは、画面上下方向両端部に配置される形態としてもよい。
図１３は、変形形態の表示装置３を示す図である。
図１３に示す変形形態の表示装置３では、面光源装置３０の光源部１２Ａ，１２Ｂは、画面上下方向の両端部に配置されている。
このとき、導光板１３の出光側単位レンズ１３１の稜線方向は、画面上下方向である。また、レンズシート１４の単位レンズ１４１の稜線方向は、画面上下方向である。そして、このレンズシート１４と導光板１３との間に、稜線方向が画面左右方向となる方向に単位レンズ３６１が配列された第２レンズシート３６を配置してもよい。
このような形態とした場合にも、高輝度であり、視野角が良好である表示装置することができる。ここで、図１３に示すような表示装置３では、導光板１３の出光側単位レンズ１３１と、レンズシート１４の単位レンズ１４１とによって、画面左右方向における光線制御作用を受けるため、その視野角が狭められ、前述の図１等に示す第１実施形態の表示装置１や図１２に示す第２実施形態の表示装置２に比べて、画面左右方向の視野角が狭くなる傾向を有する。しかし、液晶テレビジョンとしては、使用可能であり、また、パーソナルコンピューターのモニター等といった画面左右方向における視野角に関して広いものが要求されない他の表示装置には好適に使用可能である。
【００５１】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００５２】
１，２ 表示装置
１０ 面光源装置
１１ ＬＣＤパネル
１１１ 液晶セル
１１２ 下偏光板
１１３ 上偏光板
１２Ａ，１２Ｂ 光源部
１２１ 点光源
１３ 導光板
１３１ 出光側単位レンズ
１４ 光学シート
１４１ 単位レンズ
１５ 偏光選択反射シート
２６ 第２レンズシート
２６１ 単位レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、面光源装置によって背面側からＬＣＤパネルを照明して映像を表示する液晶表示装置の普及には目覚ましいものがある。この液晶表示装置に用いられる面光源装置としては、エッジライト型、直下型等のものが知られている。
エッジライト型の面光源装置は、導光板の少なくとも一端面に面する位置に、光源を配置する形態であり、各種光学シートの背面側に光源を配置する直下型の面光源装置に比べて、面光源装置の厚さを薄くできる等の利点がある。そのため、エッジライト型の面光源装置を使用した液晶表示装置は、様々な用途に利用されており、その光学特性等に関する開発も盛んに行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６５６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶表示装置の普及に伴い、液晶表示装置のさらなる薄型化に対する要求が高まっている。また、表示装置として、高輝度かつ良好な視野角特性を有する映像を表示することは、常々求められていることである。しかし、薄型化のために、面光源装置に使用する光学シート等を単に削減すると、正面輝度の低下や視野角の低下に加え、輝度ムラ等を招いてしまうという問題があった。
また、軽量化や意匠性の向上等の観点から、ベゼル（液晶透過型表示部の観察側に設けられる枠状の部材）の狭幅化が進み、これに伴い、光源部からの光漏れ等に起因したホットスポットが観察されやすくなるという問題があった。このホットスポットは、薄型化による光学シート等の枚数の削減により、さらに生じやすくなる。
さらに、薄型化に伴う光学シートの削減により、導光板の裏面に形成されたドットパターン等が視認されやすくなることが問題となっていた。
【０００５】
本発明の課題は、高輝度であり良好な視野角特性を有し、良好な映像を表示できる液晶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】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、背面側に設けられる第１偏光板（１１２）と観察者側に設けられる第２偏光板（１１３）との間に液晶層（１１１）を備える液晶透過型表示部（１１）と、前記液晶透過型表示部を背面側から照明する面光源装置（１０）と、を備える液晶表示装置であって、前記面光源装置は、出光面（１３ｃ）側に、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である出光側単位レンズ（１３１）が複数配列された導光板（１３）と、前記出光側単位レンズの稜線方向に直交する方向に位置する前記導光板の２つの側面（１３ａ，１３ｂ）のうち少なくとも１つの前記側面に沿ってかつ前記側面に対向する位置に設けられる光源部（１２Ａ，１２Ｂ）と、前記導光板と前記液晶透過型表示部との間に設けられ、その液晶透過型表示部側の面に、略円柱形状の一部形状又は楕円柱の一部形状である単位レンズ（１４１）が複数配列されたレンズシート（１４）と、を備え、前記第１偏光板の透過軸は、この液晶表示装置の観察画面に直交する方向から見て、前記単位レンズの配列方向に略平行であること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、この液晶表示装置の観察画面に直交する方向から見て、前記出光側単位レンズ（１３１）の配列方向と、前記単位レンズ（１４１）の配列方向とは直交すること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置において、前記光源部（１２Ａ，１２Ｂ）は、使用状態におけるこの液晶表示装置の画面左右方向の両端部の少なくとも一方に設けられること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、前記第１偏光板（１１２）の透過軸は、使用状態におけるこの液晶表示装置の画面左右方向に平行又は略平行であること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、前記レンズシート（１４）よりも前記導光板（１３）側に、第２のレンズシート（２６）を備え、前記第２のレンズシートの前記液晶透過型表示部側の面には、略円柱形状の一部形状、又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズ（２６１）が複数配列されており、その配列方向が前記単位レンズ（１４１）の配列方向に直交すること、を特徴とする液晶表示装置（２）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、光を拡散する作用を有する光拡散シートを備えていること、を特徴とする液晶表示装置である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、所定の偏光を透過し、それ以外の偏光を反射する偏光選択反射シート（１５）を前記液晶透過型表示部の前記導光板側に備えていること、を特徴とする液晶表示装置（１，２）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高輝度であり良好な視野角特性を有する映像が表示でき、ホットスポットや輝度ムラ、導光板の裏面の印刷パターンが視認される等の表示不良が大幅に低減され、さらなる薄型化が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の表示装置１の構成を説明する図である。
【図２】第１実施形態の表示装置１における導光板１３、レンズシート１４、下偏光板１１２の関係を示す図である。
【図３】出光側単位レンズ１３１の形状を説明する図である。
【図４】レンズシート１４の単位レンズ１４１を説明する図である。
【図５】入射角度と偏光状態による反射率との関係を示す図である。
【図６】レンズシート１４における、正面方向へ出射する光の様子と、入射角と偏光状態とを示す図である。
【図７】比較例となるプリズムシート５７における、正面方向へ出射する光の様子と、入射角と偏光状態とを示す図である。
【図８】測定例１，２の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。
【図９】測定例３，４の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。
【図１０】測定例５，６の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。
【図１１】測定例７の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。
【図１２】第２実施形態の表示装置２を示す図である。
【図１３】変形形態の表示装置３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無い。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の表示装置１の構成を説明する図である。
図２は、第１実施形態の表示装置１における導光板１３、レンズシート１４、下偏光板１１２の関係を示す図である。
表示装置１は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル１１と、ＬＣＤパネル１１を背面側から照明する面光源装置１０とを備えている。なお、表示装置１には、説明等は省略するが、この他に、表示装置として動作するために必要とされる通常の機器が備えられている。この表示装置１は、例えば、液晶テレビジョン等として使用される。
面光源装置１０は、光源部１２Ａ，１２Ｂ、導光板１３、レンズシート１４、偏光選択反射シート１５等を備えるエッジライト型の面光源装置（バックライト）である。
【００１３】
なお、図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、表示装置１の使用状態において、観察者がＬＣＤパネル１１を正面から観察した場合の画面上下方向（画面垂直方向）をＹ方向、画面左右方向（画面水平方向）をＸ方向、厚み方向（奥行方向、観察画面に直交する方向）をＺ方向とする。観察者は、観察者側となるＺ２側から背面側となるＺ１側に向けて、ＬＣＤパネル１１の画面の表示を視認する。また、レンズシート１４や、ＬＣＤパネル１１の厚み方向（Ｚ方向）においては、Ｚ１側は、光の入射側（入光側）であり、Ｚ２側は光の出射側（出光側）となる。
特に断りが無い場合、以下の説明において、画面左右方向、画面上下方向とは、この表示装置１の使用状態における画面左右方向（Ｘ方向）、画面上下方向（Ｙ方向）であるとする。
【００１４】
ＬＣＤパネル１１は、透過型の映像表示部であり、面光源装置１０側（入射側、Ｚ１側）に配置された下偏光板１１２と、観察者側（出射側、Ｚ２側）に配置された上偏光板１１３と、下偏光板１１２と上偏光板１１３との間に配置される液晶層１１１とを有している。
液晶層１１１は、不図示の２枚のガラス基板と、このガラス基板の間に封入され、マトリクス状に配列された複数の液晶セルを有している。この液晶セルは、１つの画素を形成する領域ごとに電界印加され、この電界印加によって、液晶セルの配向方向が変化する。
下偏光板１１２及び上偏光板１１３は、それぞれ液晶層１１１のガラス基板の入射側、出射側に配置された偏光板である。
下偏光板１１２及び上偏光板１１３は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波及びＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）の偏光成分（本実施形態では、Ｐ波）を透過させ、この一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）の偏光成分（本実施形態では、Ｓ波）を吸収する機能を有している。
【００１５】
本実施形態では、下偏光板１１２の透過軸（偏光軸）及び上偏光板１１３の透過軸（偏光軸）は、ＬＣＤパネル１１の表面に直交する方向（表示装置１の観察画面の正面方向）から見て、直交している。図２（ｃ）中に矢印で示すように、表示装置１の観察画面に直交する方向（正面方向、Ｚ方向）から見て、下偏光板１１２の透過軸は、画面左右方向（Ｘ方向）に平行である。また、上偏光板１１３の透過軸は、画面上下方向（Ｙ方向）に平行である。なお、本明細書において、「平行」、「直交」とは、厳密な平行や直交の状態だけでなく、平行や直交とみなせる状態（略平行、略直交）も含むものとする。
また、図２に示すように、下偏光板１１２の透過軸は、ＬＣＤパネル１１の表面に直交する方向（Ｚ方向）から見て、後述するレンズシート１４の単位レンズ１４１の配列方向に平行である（図２参照）。
【００１６】
面光源装置１０から出射し、下偏光板１１２を透過した特定方向の偏光成分（本実施形態では、Ｐ波）は、電界印加された液晶セルを通過する際にはその偏光方向を９０°回転させ、電界印加されていない液晶セルを通過する際にはその偏光方向を維持する。従って、液晶セルへの電界印加の有無によって、下偏光板１１２を透過した特定方向の偏光成分（Ｐ波）が、上偏光板１１３を透過するか、あるいは、上偏光板１１３で吸収されて遮断されるかを制御できる。そして、このような液晶セルへの電界印加により、ＬＣＤパネル１１では、面光源装置１０からの光の透過又は遮断を画素ごとに制御し、映像を表示可能とする。
本実施形態のＬＣＤパネル１１は、一例としてＩＰＳ方式のものとして説明するが、これに限らず、例えば、ＶＡ方式等のＬＣＤパネルを用いてもよい。
【００１７】
光源部１２Ａ，１２Ｂは、ＬＣＤパネル１１を背面から照明する光を発する部分である。本実施形態の光源部１２Ａは、導光板１３の画面左右方向の一方（Ｘ１側）の端面となる入光面１３ａに面する位置に設けられており、光源部１２Ｂは、入光面１３ａに対向する端面（導光板１３の画面左右方向の一方（Ｘ２側）の端面）となる入光面１３ｂに面する位置に設けられている。
本実施形態の光源部１２Ａ，１２Ｂは、発光源として点光源１２１であるＬＥＤが、入光面１３ａ，１３ｂに沿って画面上下方向に等間隔で複数配列されている。
【００１８】
導光板１３は、光を導波させる略平板状の部材である。導光板１３は、光源部１２Ａ，１２Ｂが発する光を入光面１３ａ，１３ｂから入射させ、出光面１３ｃ及び背面１３ｄで全反射させながら、それぞれ対向する面１３ｂ，１３ａ側へと画面左右方向に導光しながら、適宜出光面１３ｃからレンズシート１４側へ出射させる。
本実施形態の導光板１３は、その出光面１３ｃ側に、出光側単位レンズ１３１が複数配列され、レンチキュラーレンズ形状を有している。
【００１９】
図３は、出光側単位レンズ１３１の形状を説明する図である。図３では、出光側単位レンズ１３１の配列方向に平行であって導光板１３の厚み方向に平行な断面（ＹＺ面）での断面の一部を示している。
出光側単位レンズ１３１は、ＬＣＤパネル１１側（Ｚ２側）に凸となる柱状のレンズである。本実施形態の出光側単位レンズ１３１は、長軸が導光板１３のシート面に直交する楕円柱の一部形状であり、画面上下方向（Ｙ方向）に複数配列されている。この出光側単位レンズ１３１は、略円柱形状の一部形状としてもよいし、複数種類の楕円柱形状等の曲面を組み合わせてなる形状としてもよい。また、例えば、底角が５５〜６５°程度の略二等辺三角柱形状であり、頂部が比較的大きな曲率半径を有する曲面で形成された形状（即ち、賦形率が６割程度の略二等辺三角柱形状に近似される形状）としてもよい。
図３に示す断面において、出光側単位レンズ１３１の配列ピッチをＰ１とし、レンズ高さをＨ１（レンズシート１４の厚み方向における出光側単位レンズ１３１の頂点ｔから出光側単位レンズ１３１間の谷部の谷底となる点ｖまでの寸法）とする。なお、本実施形態の導光板１３では、出光側単位レンズ１３１配列ピッチＰ１は、配列方向におけるレンズ幅Ｗ１に等しい。
この出光側単位レンズ１３１は、出光面１３ｃに形成され、導光板１３の光の導光方向に直交する方向に配列されているので、導光方向に直交する方向における集光や拡散等の光線制御作用を有する。
【００２０】
この導光板１３は、出光側単位レンズ１３１によるレンチキュラーレンズ形状に加えて、以下のような構成を備えていてもよい。
例えば、導光板１３は、背面側（Ｚ１側）となる背面１３ｄには、印刷等によりドット（不図示）等が形成された形態としてもよい。
導光板１３は、背面側（Ｚ１側）に、正面方向から見て、上述の出光側単位レンズと直交する方向に複数配列された単位プリズム又は単位レンズが配列された背面側光学形状を有する形態としてもよい。
導光板１３は、光の導光方向に沿って入光面から離れるにつれてその厚みが薄くなる形態としてもよい。
導光板１３は、その内部に光を拡散する拡散材を含有する形態としてもよい。
導光板１３は、拡散材を含有し、かつ、背面側光学形状や、厚みの変化等の構成を適宜組み合わせた形態としてもよい。
なお、導光板１３は、出光側単位レンズ１３１によるレンチキュラーレンズ形状のみを備え、背面側光学形状を有さず、拡散材を含有せず、厚みの変化等を有しない形態としてもよい。
導光板１３は、例えば、アクリル系樹脂や、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂等を用いて作製される。また、この導光板１３は、例えば、押し出し成型や、射出成型等により作製可能である。なお、導光板は、基板となる熱可塑樹脂製等の板状の部材の出光面に、紫外線硬化型樹脂等によってレンチキュラーレンズ形状をＵＶ成形法等によって形成してもよい。
【００２１】
導光板１３の背面側（Ｚ１側）には、光を反射可能な板状の部材である不図示の反射板が設けられている。この反射板は、背面側へ向かう光を反射して、導光板１３へ向ける機能を有している。反射板は、鏡面反射性（正反射性）を有するものや、白色のシート等のように拡散反射性を有するもの等を適宜選択して使用できる。
反射板は、特に、金属等の高い反射率を有する材料により形成されたシート、高い反射率を有する材料により形成された薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等といった、いわゆる鏡面反射を可能とする反射板を使用することが、集光性や、光の利用効率を向上させるという観点から好ましい。
【００２２】
レンズシート１４は、導光板１３とＬＣＤパネル１１との間に配置され、導光板１３から出射した光の方向を制御する作用を有する光学部材である。
図４は、レンズシート１４の単位レンズ１４１を説明する図である。図４では、レンズシート１４をシート面に直交し、かつ、単位レンズ１４１の配列方向に平行な断面（ＸＺ面）の一部を拡大して示している。
ここで、シート面とは、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中においても、同一の定義として用いている。例えば、レンズシート１４のシート面は、レンズシート１４全体として見たときにおける、レンズシート１４の平面方向となる面であり、本実施形態においては、ＬＣＤパネル１１の観察画面に平行な面である。
【００２３】
レンズシート１４は、そのＬＣＤパネル１１側（出光側、Ｚ２側）の面に、ＬＣＤパネル１１側に凸となる柱状の単位レンズ１４１が複数配列されている。本実施形態の単位レンズ１４１は、図４に示すように、その長軸がシート面に直交する略楕円柱形状の一部形状であり、画面上下方向（Ｙ方向）を長手方向とし、画面左右方向（Ｘ方向）に配列されている。
なお、単位レンズ１４１は、略円柱の一部形状としてもよいし、複数種類の楕円柱形状等の曲面を組み合わせてなる形状としてもよい。また、例えば、底角が５５〜６５°程度の略二等辺三角柱形状であり、頂部が比較的大きな曲率半径を有する曲面で形成された形状（即ち、賦形率が６割程度の略二等辺三角柱形状に近似される形状）としてもよい。
図１や図２に示すように、シート面に直交する方向（Ｚ方向）から見て、単位レンズ１４１の配列方向は、導光板１３の出光側単位レンズ１３１の配列方向に直交しており、下偏光板１１２の透過軸に平行である。
【００２４】
単位レンズ１４１は、その配列ピッチ（頂点ｔ間の距離）がＰ２であり、レンズ高さ（シート面に直交する方向における単位レンズ１４１の頂点ｔから単位レンズ１４１間の谷部の谷底となる点ｖまでの寸法）はＨ２である。また、本実施形態の単位レンズ１４１は、この配列ピッチＰ２が配列方向におけるレンズ幅Ｗ２に等しい。
レンズシート１４は、アクリル系樹脂や、ＰＣ樹脂、ＭＢＳ（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＣＯＰ樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）樹脂等のような液晶テレビ用途として使用可能な耐熱性を有する熱可塑性樹脂を押し出し成型することにより形成される。なお、紫外線硬化型樹脂等により、ＰＥＴ樹脂製や、ＰＣ樹脂製等のシート状の基材上にＵＶ成型法等によって単位レンズ１４１を形成し、レンズシート１４を作製することも可能である。
【００２５】
偏光選択反射シート１５は、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光については反射する機能を有する光学部材である。
偏光選択反射シート１５を透過する偏光の偏光軸は、表示装置１の観察画面の法線方向（Ｚ方向）から見て、下偏光板１１２の透過軸と平行である。
この偏光選択反射シート１５としては、例えば、ＤＢＥＦ（３Ｍ社製）を使用することができる。
【００２６】
図５は、入射角度と偏光状態（Ｐ波、Ｓ波）による反射率との関係を示す図である。
図６は、レンズシート１４における、正面方向へ出射する光の様子と、入射角と偏光状態とを示す図である。図６（ａ）は、単位レンズ１４１の配列方向において、レンズシート１４に入射し、レンズシート１４からシート面に直交する方向（正面方向）に出射する光の光路を模式的に示した図であり、図６（ｂ）は、レンズシート１４における入射角度と偏光状態（Ｐ波、Ｓ波）による透過率を示すグラフである。
図７は、比較例となるプリズムシート５７における、正面方向へ出射する光の様子と、入射角と偏光状態とを示す図である。図７（ａ）は、単位プリズム５７１の配列方向において、プリズムシート５７に入射し、プリズムシート５７からシート面に直交する方向（正面方向）に出射する光の光路を模式的に示した図であり、図７（ｂ）は、プリズムシート５７における入射角度と偏光状態（Ｐ波、Ｓ波）による透過率を示すグラフである。
ここで、プリズムシート５７とは、出光面側に凸であり、頂角が９０°の二等辺三角柱状の単位プリズム５７１が複数配列された光学部材である、なお、このプリズムシート５７は、本実施形態のレンズシート１４と同様の屈折率であるとする。
【００２７】
図５に示すように、Ｐ波とＳ波では、その入射角によって、反射率が異なる。そのため、光学シート等を透過したＰ波及びＳ波の透過率もその入射角によって異なってくる。
さらに、図７（ａ），（ｂ）に示すように、プリズムシート５７では、プリズムシート５７に対して入射角が２０〜２５°前後で入射した光が、その正面方向へ出射される。
そのため、プリズムシート５７では、図７（ｂ）に示すように、プリズムシート５７を透過して正面方向へ出射する光におけるＰ波、Ｓ波の比率の差は少ない。ＬＣＤパネル１１の下偏光板１１２は、Ｓ波を吸収し、Ｐ波のみを透過するため、本実施形態の表示装置１においてレンズシート１４ではなくプリズムシート５７を配置した比較例の表示装置（不図示）では、Ｓ波が吸収されることにより、輝度低下が大きくなる。
【００２８】
これに対して、レンズシート１４では、図６（ａ），（ｂ）に示すように、レンズシート１４に対して入射角が約０〜５０°で入射した光が、その正面方向へ出射される。従って、正面方向へ出射する光のレンズシートに対する入射角の範囲が、プリズムシート５７の場合に比べて広い。
そのため、レンズシート１４では、図６（ｂ）に示すように、レンズシート１４を透過して正面方向へ出射する光におけるＰ波、Ｓ波の比率は、Ｐ波の方がＳ波に比べて多い。従って、下偏光板１１２でＳ波が吸収されたとしても、プリズムシート５７に比べて輝度の低下の影響が小さい。従って、本実施形態の表示装置１のように、レンズシート１４を配置することにより、上述のような光の損失が少なく、高輝度・広視野角を輝度が期待できる。
【００２９】
従って、本実施形態によれば、レンズシート１４の単位レンズ１４１は、画面左右方向に沿って配列されており、ＬＣＤパネル１１の法線方向（Ｚ方向）から見て、レンズシート１４を透過する光におけるＰ波の偏光軸と、下偏光板１１２の透過軸とが平行となるので、下偏光板１１２を透過する光量が増え、正面輝度の上昇を図ることができる。
本実施形態によれば、レンズシート１４の単位レンズ１４１は、画面左右方向に沿って配列されているので、画面左右方向における光線制御作用を有する。従って、上述のような正面方向の輝度上昇に加えて、画面左右方向において良好な広い視野角を実現できる。特に、本実施形態のように液晶テレビジョンとして使用される表示装置１では、画面左右方向の視野角が広いことが好まれるので、高品位の表示装置とすることができる。
本実施形態によれば、導光板１３の導光方向に対して直交する方向である画面上下方向に出光側単位レンズ１３１が配列されるので、画面上下方向における視野角を好適に制御できる。
【００３０】
本実施形態によれば、導光板１３の出光側単位レンズ１３１の配列方向が画面上下方向（Ｙ方向）であり、レンズシート１４の単位レンズ１４１の配列方向が画面左右方向（Ｘ方向）であり、互いに直交するので、画面上下方向及び画面左右方向において、光線方向を制御でき、良好な視野角特性を実現できる。さらに、導光板１３の出光側単位レンズ１３１及びレンズシート１４の単位レンズ１４１により、ホットスポットや輝度ムラ等の低減が期待できる。加えて、導光板１３の裏面に拡散作用を有する印刷パターン等が設けられている場合には、印刷パターン像が視認されるという問題が生じやすいが、導光板１３の出光側単位レンズ１３１及びレンズシート１４の単位レンズ１４１により、そのような印刷パターン像の見え等を大幅に低減できる。
【００３１】
ここで、本実施形態の表示装置１の実施例及び比較例に相当する測定例１〜７の表示装置を作製し、その正面輝度や、視野角、ホットスポット等の表示不良の発生の有無に関して評価した。
各測定例の表示装置において、光源部１２Ａ，１２Ｂは、図１に示すように、各導光板の画面左右方向両端部に配置されており、いずれもＬＥＤを点光源１２１として使用している。また、各測定例の表示装置において、ＬＣＤパネル１１は、その画面サイズ（ＬＣＤパネル１１の表示領域のサイズ）が、対角３２インチ（７０６ｍｍ×３９８ｍｍ）、解像度１９２０×１０８０ドットである。また、各測定例の表示装置において、反射板は、鏡面反射性のものを用いている。
各測定例の表示装置において、導光板の形状、レンズシート等の光学シートの形状及び枚数等は異なっており、以下には、各測定例の表示装置が備えている導光板及び光学シートについて説明する。
【００３２】
測定例１の表示装置は、略平板状であり、裏面に印刷ドットパターンを有するが出光面にレンチキュラーレンズ形状を有しない導光板（以下、このような導光板を印刷導光板という）と、無指向性の拡散作用を有する拡散シートと、プリズムシート（出光面側に頂角９０°の二等辺三角柱形状の単位プリズムが複数配列。単位プリズムは、画面上下方向に配列（単位プリズムの稜線が画面左右方向に平行））と、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例２の表示装置は、測定例１と同様の印刷導光板と、レンズシート１４と、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例３の表示装置は、本実施形態の表示装置の実施例であり、導光板１３、レンズシート１４、偏光選択反射シート１５を備えている。
【００３３】
測定例４の表示装置は、印刷導光板と、プリズムシート（出光面側に頂角９０°の二等辺三角柱形状の単位プリズムが複数配列。単位プリズムは、画面左右方向に配列（単位プリズムの稜線が画面上下方向に平行））と、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例５の表示装置は、導光板１３と、プリズムシート（出光面側に頂角９０°の二等辺三角柱形状の単位プリズムが複数配列。単位プリズムは、画面左右方向に配列（単位プリズムの稜線が画面上下方向に平行））と、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例６の表示装置は、印刷導光板と、無指向性の拡散作用を有する拡散シートと、偏光選択反射シート１５とを備えている。
測定例７の表示装置は、導光板１３と、無指向性の拡散作用を有する拡散シートと、偏光選択反射シート１５とを備えている。
【００３４】
ここで、実施例の導光板１３は、出光側単位プリズムの配列ピッチＰ１＝９３μｍ、レンズ高さＨ１＝３８μｍであり、アクリル樹脂製であり、その厚さが４ｍｍである。
印刷導光板は、アクリル樹脂製であり、その厚さが４ｍｍであり、裏面側に光拡散作用を有するドット状の印刷パターンを有している。
また、レンズシート１４は、単位レンズ１４１の配列ピッチＰ２＝６４μｍ、レンズ高さＨ２＝２８μｍ、ＰＣ樹脂製であり、その厚さが０．３ｍｍである。
プリズムシートは、ＰＥＴ樹脂製のシート状の基材の片面に、ＵＶ成型法により、ウレタン系紫外線硬化樹脂製の単位プリズムが複数配列されている。このプリズムシートの単位プリズムは、二等辺三角柱形状であり、その配列方向に関わらず、配列ピッチが５０μｍ、プリズム高さが２５μｍである。プリズムシートの厚さは、２８５μｍである。
拡散シートは、ヘイズ値が９４．８％の無指向性の光拡散シート（ＳＫＣ社製、ＣＨ２７３）である。
偏光選択反射シート１５は、３Ｍ社製のＤＢＥＦである。
【００３５】
図８〜図１１は、各測定例の画面上下方向及び画面左右方向における視野角特性を示すグラフである。図８〜図１１において、縦軸は相対輝度であり、横軸はＬＣＤパネル１１の観察画面に対する出射角度である。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１は、各測定例の構成及び正面輝度や半値角、サイドローブの有無、ホットスポット等を評価した評価結果を示す表である。
正面輝度に関しては、暗室環境下において、各測定例の表示装置の観察画面の幾何学的中心を通り、観察面側表面の法線方向（Ｚ２側）８００ｍｍの位置から、輝度計（コニカミノルタ社製 分光放射輝度計ＣＳ−１０００）を用いて各測定例の表示装置が白色表示を行った場合の観察画面（表示領域）の幾何学的中心における輝度を測定した。そして、測定例１の表示装置の正面輝度を基準（１００％）とし、各測定例の表示装置の正面輝度の相対輝度を算出した。そして、正面輝度の評価は、相対輝度が１００％以上を良好（表１において○）、９５％以上１００％未満を可とし（表１中に該当なし）、９５％未満は不適（表１において×）とした。
【００３８】
視野角は、暗室環境下において、各測定例の表示装置を白色表示し、その観察画面（表示領域）の幾何学的中心を通る画面上下方向及び画面左右方向における出射角度ごとの輝度を、視野角特性評価装置（ＥＬＤＩＭ社製 視野角特性評価装置ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ）を用いて測定し、図８〜図１１に示すように、画面上下方向及び画面左右方向において、それぞれピークとなる輝度を１．０とし、縦軸を相対輝度、横軸を出射角度としてグラフ化した。
視野角の評価は、各測定例の表示装置の視野角特性のグラフから、１／２角（半値角、αＶ，αＨ）、１／３角（βＶ，βＨ）を算出し、画面上下方向において１／２角αＶが３１°以上、かつ、画面左右方向において１／２角αＨが３１°以上を良好（表１において○）とし、これを満たさないものを不適（表１において×）とした。
【００３９】
さらに、各測定例の表示装置に対する目視及び各測定例の表示装置の視野角特性のグラフにおける輝度の分布状況から、サイドローブの発生の有無を評価した。サイドローブに関する評価は、サイドローブが発生していないものを良好（表１において○）とし、発生しているが使用可能なものを可（表１において△）とし、発生しており使用に適さないものを不適（表１において×）とした。
【００４０】
ホットスポットは、暗室環境下において、各測定例の表示装置の表示領域の幾何学的中心を通り、観察面側表面の法線方向（Ｚ２側）２ｍの位置から観察し、表示領域の光源部１２Ａ，１２Ｂ近傍にホットスポットが観察されるか否かを目視によって評価した。また、この正面位置から、画面上下方向において、観察面側表面の法線方向に対して±４５°移動した点から、各透過型表示装置の表示領域を斜めに観察し、ホットスポットが観察されるか否かを目視によって評価した。
ホットスポットに関する評価は、正面方向及び斜め方向において、ホットスポットが観察されないものを良（表１において○）とし、ホットスポットが観察されるが使用可能なものを可（表１において△）とし、ホットスポットが観察されて使用に適さないものを不適（表１において×）とした。
【００４１】
さらに、導光板の裏面に形成されたドット状の印刷パターン像が、視認されるか否かかに付いても評価した。印刷パターン像の評価に関しては、各測定例の表示装置を暗室環境下で白色表示し、観察画面の正面方向５００ｍｍの位置から観察した場合に、印刷パターン像が観察されないものを良好（表１において○）とし、やや観察されるが使用可能なものを可（表１において△）とし、印刷パターン像が観察されて使用に適さないものを不適（表１において×）とした。なお、この印刷パターン像の評価において、測定例３，５，７の表示装置に関しては、導光板１３の裏面側に印刷導光板と同様の印刷パターンを形成したものも評価に使用している。
【００４２】
表１に示すように、出光面１３ｃに出光側単位レンズ１３１が複数配列されたレンチキュラーレンズ形状を有する導光板１３を備える測定例３（実施例）と比較して、出光面側にレンチキュラーレンズ形状を有しない印刷導光板を備える測定例２は、輝度が低く、また、ホットスポットが解消されていない。さらに、測定例２は、印刷導光板の裏面の印刷パターン像が観察されており、拡散作用等による印刷パターン像の隠蔽が不十分である。
また、印刷導光板と画面左右方向に配列された単位プリズムを備えるプリズムシートを備える測定例４は、測定例３と比較して、輝度が低く、また、画面左右方向においてサイドローブが生じている。また、ホットスポットが生じており、印刷導光板の印刷パターンの隠蔽も不十分であり、使用に適さない。ホットスポット等を改善するために、測定例４において、偏光選択反射シート１５に変えて拡散シートを配置した場合、さらにサイドローブが著しく観察される結果となった。
導光板１３を備えているが、レンズシート１４ではなく、画面左右方向に配列された単位プリズムを備えるプリズムシートを備える測定例５は、輝度、視野角は良好であるが、画面左右方向においてサイドローブが生じている。また、使用可能な範囲内ではあるが、ホットスポットも確認された。ここで、ホットスポット等を改善するために、測定例５において、偏光選択反射シート１５に変えて拡散シートを配置した場合、さらにサイドローブが著しく観察され、視野角も不十分となった。さらに、測定例５の表示装置において、裏面に印刷パターンを有している導光板１３を用いた場合には、印刷パターン像が視認されていた。
【００４３】
印刷導光板と拡散シートとを備える測定例６の表示装置と、導光板１３を備えるが光学シートではなく拡散シートを備える測定例７の表示装置は、視野角や、ホットスポットの低減、サイドローブの低減、印刷パターン像の隠蔽効果等は良好であったが、輝度が著しく低く、使用に適さなかった。
また、測定例６の表示装置において、拡散シートと偏光選択反射シート１５との間にさらにプリズムシート（単位プリズムの稜線方向が画面左右方向）を配置した形態である測定例１の表示装置では、輝度は改善され視野角も向上し、ホットスポットの低減、印刷導光板の印刷パターン像の改善等も良好となり、使用可能ではある。しかし、測定例１は、使用可能な範囲内ではあるが、画面上下方向においてサイドローブが生じている。また、光学シートの枚数が増加するため、薄型化の観点からは、好ましくない。
【００４４】
これに対して、測定例３（実施例）の表示装置は、測定例１の表示装置よりも輝度が高く、また、画面上下方向における１／２角αＶ，画面左右方向における１／２角αＨ、画面上下方向における１／３角βＶ，画面左右方向における１／３角βも大きく、視野角が広く良好である。また、サイドローブも生じておらず、ホットスポットやに関しても良好である。さらに、上述のような良好な光学特性を有しながら、部材数が少なく、薄型化も可能である。加えて、裏面に印刷パターンを有している導光板１３を用いた場合には、印刷パターン像が視認されず、印刷パターン像の隠蔽に関しても良好な結果が得られた。
【００４５】
以上のことから、測定例３である実施例の表示装置によれば、高輝度であり、良好な広い視野角（特に、画面左右方向における視野角）を有し、ホットスポットやサイドローブ等の表示不良を極力低減できる。
また、導光板１３の裏面に印刷パターンを有する場合にも、導光板１３の出光側単位レンズ１３１やレンズシート１４の単位レンズ１４１等の拡散作用により、その印刷パターン像が隠蔽されて視認されず、良好な映像を表示できる。
さらに、面光源装置１０を構成する光学シートの枚数を削減でき、表示装置の薄型化や、生産コストの低減を実現できる。
【００４６】
（第２実施形態）
図１２は、第２実施形態の表示装置２を示す図である。
第２実施形態の表示装置２は、図１２に示すように、面光源装置２０が、レンズシート１４の導光板１３側に第２レンズシート２６を備えている点が、前述の第１実施形態の表示装置と異なる以外は、前述の第１実施形態と略同様の形状である。従って、第２実施形態において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
表示装置２は、面光源装置２０のレンズシート１４と導光板１３との間に、第２レンズシート２６を備えている。この第２レンズシート２６は、その出射側（Ｚ２側）の面に、単位レンズ２６１が複数配列されて形成されている。
本実施形態の単位レンズ２６１は、長軸がシート面に直交する略楕円柱形状であり、レンズシート１４の単位レンズ１４１の配列方向と直交する方向に複数配列されている。即ち、第２レンズシート２６おける単位レンズ２６１の配列方向は、導光板１３の出光側単位レンズ１３１の配列方向に平行である。このような形態とした場合にも、部材枚数は増えるが、高輝度であり、良好な視野角を実現できる。特に、正面輝度に関しては、向上させることができる。
なお、単位レンズ２６１のピッチは、導光板の出光側単位レンズ１３１の配列ピッチとモアレを生じないような大きさとすることが望ましい。また、単位レンズ２６１は、略円柱形状の一部形状としてもよいし、複数の曲面からなる形状としてもよい。
【００４７】
（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、導光板１３は、裏面に拡散作用を有する印刷ドットパターンを有していてもよいし、拡散材を含有する形態としてもよいし、裏面にプリズム形状やレンズ形状等を有していてもよいし、裏面が平面状であるものとしてもよい。
また、各実施形態において、略平板状の導光板１３である例を示したが、これに限らず、例えば、光源部１２Ａのみを光源として備え、光源部１２Ｂを備えない形態とする場合には、入光面１３ａ側が厚く、入光面１３ａに対向する側面１３ｂ側に向かって厚みが薄くなるような形状としてもよい。
導光板１３は、上述の形状等を、適宜、組み合わせてもよい。
【００４８】
（２）各実施形態において、レンズシート１４とＬＣＤパネル１１との間に偏光選択反射シート１５を備える例を示したが、これに限らず、例えば、光を拡散する作用を有する拡散シートを備えてもよいし、そのような光学シートを備えない形態（即ち、レンズシート１４とＬＣＤパネル１１との間に各種光学シートを備えない形態）としてもよい。なお、拡散シートに関しては、レンズシート１４と導光板１３との間に配置してもよい。また、所望する光学特性に応じて、適宜光学シートを設けてもよい。
なお、このような拡散シートとしては、拡散材を含有する樹脂製のシート状の部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の拡散材を含有するバインダをコートした部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の片面等にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズシート等を用いることができる。
【００４９】
（３）各実施形態において、光源部１２Ａ，１２Ｂは、画面左右方向両端部に設けられる例を示したが、これに限らず、例えば、光源部１２Ａのみを備える形態としてもよい。
また、光源部１２Ａ，１２Ｂは、いずれも、点光源１２１であるＬＥＤが複数配列されて形成される例を示したが、これに限らず、例えば、点光源はＬＥＤ以外の光源種のものを用いてもよいし、点光源に限らず、冷陰極管等のような線光源を用いてもよい。
【００５０】
（４）各実施形態において、光源部１２Ａ，１２Ｂは、画面左右方向両端部に配置される例を示したが、これに限らず、光源部１２Ａ，１２Ｂは、画面上下方向両端部に配置される形態としてもよい。
図１３は、変形形態の表示装置３を示す図である。
図１３に示す変形形態の表示装置３では、面光源装置３０の光源部１２Ａ，１２Ｂは、画面上下方向の両端部に配置されている。
このとき、導光板１３の出光側単位レンズ１３１の稜線方向は、画面上下方向である。また、レンズシート１４の単位レンズ１４１の稜線方向は、画面上下方向である。そして、このレンズシート１４と導光板１３との間に、稜線方向が画面左右方向となる方向に単位レンズ３６１が配列された第２レンズシート３６を配置してもよい。
このような形態とした場合にも、高輝度であり、視野角が良好である表示装置することができる。ここで、図１３に示すような表示装置３では、導光板１３の出光側単位レンズ１３１と、レンズシート１４の単位レンズ１４１とによって、画面左右方向における光線制御作用を受けるため、その視野角が狭められ、前述の図１等に示す第１実施形態の表示装置１や図１２に示す第２実施形態の表示装置２に比べて、画面左右方向の視野角が狭くなる傾向を有する。しかし、液晶テレビジョンとしては、使用可能であり、また、パーソナルコンピューターのモニター等といった画面左右方向における視野角に関して広いものが要求されない他の表示装置には好適に使用可能である。
【００５１】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００５２】
１，２ 表示装置
１０ 面光源装置
１１ ＬＣＤパネル
１１１ 液晶セル
１１２ 下偏光板
１１３ 上偏光板
１２Ａ，１２Ｂ 光源部
１２１ 点光源
１３ 導光板
１３１ 出光側単位レンズ
１４ 光学シート
１４１ 単位レンズ
１５ 偏光選択反射シート
２６ 第２レンズシート
２６１ 単位レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面側に設けられる第１偏光板と観察者側に設けられる第２偏光板との間に液晶層を備える液晶透過型表示部と、
前記液晶透過型表示部を背面側から照明する面光源装置と、
を備える液晶表示装置であって、
前記面光源装置は、
出光面側に、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である出光側単位レンズが複数配列された導光板と、
前記出光側単位レンズの稜線方向に直交する方向に位置する前記導光板の２つの側面のうち少なくとも１つの前記側面に沿ってかつ前記側面に対向する位置に設けられる光源部と、
前記導光板と前記液晶透過型表示部との間に設けられ、その液晶透過型表示部側の面に、略円柱形状の一部形状又は楕円柱の一部形状である単位レンズが複数配列されたレンズシートと、
を備え、
前記第１偏光板の透過軸は、この液晶表示装置の観察画面に直交する方向から見て、前記単位レンズの配列方向に略平行であること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
この液晶表示装置の観察画面に直交する方向から見て、前記出光側単位レンズの配列方向と、前記単位レンズの配列方向とは直交すること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記光源部は、使用状態におけるこの液晶表示装置の画面左右方向の両端部の少なくとも一方に設けられること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第１偏光板の透過軸は、使用状態におけるこの液晶表示装置の画面左右方向に平行又は略平行であること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記レンズシートよりも前記導光板側に、第２のレンズシートを備え、
前記第２のレンズシートの前記液晶透過型表示部側の面には、略円柱形状の一部形状、又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズが複数配列されており、その配列方向が前記単位レンズの配列方向に直交すること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
光を拡散する作用を有する光拡散シートを備えていること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
所定の偏光を透過し、それ以外の偏光を反射する偏光選択反射シートを前記液晶透過型表示部の前記導光板側に備えていること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
背面側に設けられる第１偏光板と観察者側に設けられる第２偏光板との間に液晶層を備える液晶透過型表示部と、
前記液晶透過型表示部を背面側から照明する面光源装置と、
を備える液晶表示装置であって、
前記面光源装置は、
出光面側に、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である出光側単位レンズが複数配列された導光板と、
前記出光側単位レンズの稜線方向に直交する方向に位置する前記導光板の２つの側面のうち少なくとも１つの前記側面に沿ってかつ前記側面に対向する位置に設けられる光源部と、
前記導光板と前記液晶透過型表示部との間に設けられ、その液晶透過型表示部側の面に、略円柱形状の一部形状又は楕円柱の一部形状である単位レンズが複数配列されたレンズシートと、
を備え、
前記第１偏光板の透過軸は、この液晶表示装置の観察画面に直交する方向から見て、前記単位レンズの配列方向に略平行であること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
この液晶表示装置の観察画面に直交する方向から見て、前記出光側単位レンズの配列方向と、前記単位レンズの配列方向とは直交すること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記光源部は、使用状態におけるこの液晶表示装置の画面左右方向の両端部の少なくとも一方に設けられること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第１偏光板の透過軸は、使用状態におけるこの液晶表示装置の画面左右方向に平行又は略平行であること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記レンズシートよりも前記導光板側に、第２のレンズシートを備え、
前記第２のレンズシートの前記液晶透過型表示部側の面には、略円柱形状の一部形状、又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズが複数配列されており、その配列方向が前記単位レンズの配列方向に直交すること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
光を拡散する作用を有する光拡散シートを備えていること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
所定の偏光を透過し、それ以外の偏光を反射する偏光選択反射シートを前記液晶透過型表示部の前記導光板側に備えていること、
を特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−６８８３４（Ｐ２０１３−６８８３４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７９４２（Ｐ２０１１−２０７９４２）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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