JP2007294411A - 直下型バックライト装置及び光学レンズシート - Google Patents

Abstract

【課題】互いに並設された線光源間の中間地点における輝度比を向上し、均一な輝度分布を得ることができる直下型バックライト装置を提供する。
【解決手段】本発明による直下型バックライト装置に使用される光学レンズシート３は、複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設された複数のシリンドリカルレンズ３１を備える。シリンドリカルレンズ３１の横断面形状は多角形であり、凸面３１０の横断形状において、互いに隣接する２つの辺（Ｓ１〜Ｓ５）の傾斜角（θ１〜θ５）の差は、レンズ中央ＬＣからレンズエッジＬＥに向かって徐々に小さくなる。また、互いに並設された２つの線光源の間隔を２Ｌ、線光源の中心軸から光学レンズシート３の下面までの高さをＨとすると、傾斜角θ１は、式（１）を満たす。
１．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （１）
【選択図】図３

Description

本発明は、直下型バックライト装置及び光学レンズシートに関し、さらに詳しくは、液晶テレビに代表される液晶表示装置に用いられる直下型バックライト装置及び光学レンズシートに関する。

液晶テレビに代表される液晶表示装置は、液晶パネルを照明するためのバックライト装置を備える。バックライト装置には、サイドライト型と直下型とがあるが、照明面積が大きい大型の液晶表示装置には、高輝度化が可能な直下型バックライト装置が使用される。

図２５に示すように、従来の直下型バックライト装置１００は、ハウジング１０１と、ハウジング１０１の内面に敷設された反射フィルム１０５と、ハウジング１０１の背面と平行に、開口部１０２に嵌め込まれた拡散板１０３と、反射フィルム１０５と拡散板１０３との間に、拡散板１０３と平行に並設された複数の線光源１０４と、拡散板１０３上に敷設され、視野角度を制御する光学レンズシート１０６とを備える。

拡散板１０３は、硫酸バリウムや酸化チタン等の粒子を含有し、不透明である。拡散板１０３は、線光源１０４及び反射フィルム１０５からの光線を拡散して透過することにより、拡散板１０３を使用しない場合と比較して、直下型バックライト装置１００の正面の輝度分布を均一にする。しかしながら、拡散板１０３を使用した場合、拡散板内部に入射された光線が、拡散板内部の粒子により反射屈折を繰り返すため、透過光量が減少する。そのため、直下型バックライト装置１００の照明効率は低下する。

照明効率の低減を防止しつつ、輝度分布を均一にするために、特開平１０−２８３８１８号公報（特許文献１）、特開２００４−００６２５６号公報（特許文献２）で開示された直下型バックライト装置は、横断面が三角形である複数のプリズムレンズが並設されたプリズムシートや、凸面が円筒面である複数のシリンドリカルレンズが並設されたレンチキュラレンズシートを、従来の拡散板１０３の代替として使用している。プリズムシートやレンチキュラレンズシートは、拡散板１０３と比較して、入射された光線が反射屈折を繰り返す回数が少ないため、透過光量の減少を防止でき、照明効率を向上できる。

しかしながら、プリズムシートは、輝度分布の均一化に限界がある。レンチキュラレンズシートも、プリズムシートよりも輝度分布を均一にできるものの、輝度ムラが発生する。特に、互いに並設された線光源（冷陰極管）間の中間地点（図２５中のＰに相当）における輝度比は、他の位置の輝度比と比較して小さくなる。
特開平１０−２８３８１８号公報 特開２００４−００６２５６号公報 特開平６−２５０１７８号公報

本発明の目的は、互いに並設された線光源間の中間地点における輝度比を向上し、均一な輝度分布を得ることができる直下型バックライト装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明による直下型バックライト装置は、複数の線光源と、光学レンズシートとを備える。複数の線光源は、互いに並設される。光学レンズシートは、基材部と、複数のシリンドリカルレンズとを含む。基材部は、複数の線光源と所定距離離れて配設される。複数のシリンドリカルレンズは、基材部上に形成され、複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設される。シリンドリカルレンズの横断面形状は、多角形であり、横断面形状において、互いに隣接する辺の各々がシリンドリカルレンズのレンズエッジ同士を結ぶ仮想線分となす傾斜角の差は、レンズ中央からレンズエッジに向かって徐々に小さくなる。互いに並設された２つの線光源の間隔は２Ｌであり、線光源の中心軸から光学レンズシートの下面までの高さはＨである。横断面形状のうち、レンズエッジを含む辺の傾斜角θ１は、式（１）を満たす。
１．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （１）
ここで、基材部は、たとえばシート状やフィルム状である。また、基材部は板状であってもよい。

本発明による直下型バックライト装置では、光学レンズシートを構成するシリンドリカルレンズの傾斜角θ１が式（１）を満たす。このため、傾斜角θ１を有するレンズエッジ近傍の表面は、光学レンズシートの下面のうち、互いに並設された線光源間の中間地点に相当する位置に入射される光線を、正面に出射できる。さらに、凸面（レンズ表面）の横断形状における各辺のうち、互いに隣接する辺の各々がレンズエッジ同士を結ぶ仮想線分となす傾斜角の差は、レンズ中央からレンズエッジに向かって徐々に小さくなる。つまり、中間地点に入射される光線を正面に出射する役割を果たすレンズエッジ近傍では、傾斜角がそれほど変化しない。そのため、凸面のうち、中間地点に入射された光線を正面に出射できる領域が、従来のレンチキュラレンズシートよりも大きくなる。その結果、中間地点に入射された光を正面に出射できる割合が多くなり、中間地点の輝度比を大きくすることができ、輝度分布が均一になる。

本発明による直下型バックライト装置は、複数の線光源と、光学レンズシートとを備える。複数の線光源は、互いに並設される。光学レンズシートは、基材部と、複数のシリンドリカルレンズとを含む。基材部は、線光源と所定距離離れて配設される。複数のシリンドリカルレンズは、基材部上に形成され、複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設される。シリンドリカルレンズの凸面の横断形状は曲線であり、曲線の曲率は、レンズ中央からからレンズエッジに向かって徐々に小さくなる。互いに並設された２つの線光源の間隔は２Ｌであり、線光源の中心軸から光学レンズシートの下面までの高さはＨである。シリンドリカルレンズのレンズエッジにおいて、シリンドリカルレンズの平面と凸面とがなす角度θ１は、式（１）を満たす。
１．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （１）
本発明による直下型バックライト装置は、上記の直下型バックライト装置と同様の効果を奏する。すなわち、光学レンズシートにおいて、角度θ１が式（１）を満たす。そのため、レンズエッジ近傍の凸面は、光学レンズシートの下面のうち、互いに並設された線光源間の中間地点に入射される光線を、正面に出射できる。さらに、凸面の横断形状は、レンズ中央からレンズエッジに向かってその曲率が徐々に小さくなる。そのため、中間地点に入射される光線を正面に出射できる領域は、従来のレンチキュラレンズシートよりも大きくなる。その結果、中間地点に入射された光を正面に出射できる割合が多くなり、中間地点の輝度比を大きくすることができ、輝度分布が均一になる。

本発明による光学レンズシートは、上述の直下型バックライト装置に使用される。好ましくは、基材部は光透過性を有し、板状である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［直下型バックライト装置の構成］
図１及び図２を参照して、液晶表示装置５０は、直下型バックライト装置１０と、直下型バックライト装置１０の正面に敷設される液晶パネル２０とを備える。

直下型バックライト装置１０は、線光源である複数の冷陰極管１と、反射フィルム２と、従来の拡散板の代替として輝度分布を均一化する機能を有する光学レンズシート３と、ハウジング４とを備える。図２には図示されていないが、直下型バックライト装置１０にはさらに、輝度向上及び視野角制御を目的として、光学レンズシート３上に、レンチキュラレンズシートや、マイクロレンズアレイ、プリズムシート等の従来の光学レンズシートが敷設される。

ハウジング４は、正面に開口部６を有する筐体であり、内部に冷陰極管１を収納する。ハウジング４の内面には、反射フィルム２が敷設される。反射フィルム２は、冷陰極管１から出射された光を乱反射させ、開口部６に導く。

複数の冷陰極管１は、ハウジング４の背面手前に上下方向（図中ｙ方向）に並設される。冷陰極管１は左右方向（図中ｘ方向）に伸びた線光源であり、たとえば蛍光管である。

光学レンズシート３は、開口部６に嵌め込まれ、冷陰極管１と所定距離離れて配設される。光学レンズシート３は、冷陰極管１の並設方向と同じ方向に並設された複数のシリンドリカルレンズ３１を備える。光学レンズシート３は、冷陰極管１からの光を直下型バックライト正面に出射し、正面輝度を向上する。光学レンズシート３はさらに、直下型バックライト正面の輝度分布を均一化する。

図３を参照して、光学レンズシート３は、基材部３２と、基材部３２上に形成される複数のシリンドリカルレンズ３１とを含む。基材部３２は、光透過性を有する。基材部３２は、シート状であってもよく、フィルム状であってもよい。また、板状であってもよい。シリンドリカルレンズ３１の凸面（表面）３１０の横断面形状は、多角形である。凸面３１０の横断形状における各辺Ｓ１〜Ｓ５のうち、互いに隣接する２つの辺の傾斜角の差は、レンズ中央ＬＣからからレンズエッジＬＥに向かって徐々に小さくなる。具体的には、各辺Ｓ１〜Ｓ５の傾斜角θ１〜θ５は、以下の式（Ａ）を満足する。
θ４−θ５＞θ３−θ４＞θ２−θ３＞θ１−θ２ （Ａ）
ここで、傾斜角θは、各辺Ｓと、レンズエッジＬＥ同士を結ぶ仮想線分ＰＬとがなす角度である。換言すれば、シリンドリカルレンズの平面（つまり、基材部３２の表面）３２０と、凸面３１０のうち、各辺Ｓを含む表面とがなす角度である。たとえば、傾斜角θ１は、平面３２０と、辺Ｓ１を含む表面とがなす角度であり、傾斜角θ２は、平面３２０と、辺Ｓ２を含む表面とがなす角度である。

図３ではレンズエッジＬＥからレンズ中央ＬＣまでの辺を５つ（Ｓ１〜Ｓ５）としたが、辺の数はこれに限られない。レンズエッジＬＥからレンズ中央ＬＣまでの辺の数がｎ（Ｓ１〜Ｓｎ：ｎは自然数）である場合、各辺Ｓｎの傾斜角θｎは以下の式（Ｂ）を満たす。
θ（ｎ−１）−θｎ＞θ（ｎ−２）−θ（ｎ−１） （Ｂ）
要するに、シリンドリカルレンズ３１において、レンズ中央ＬＣ近傍の傾斜角θはレンズエッジＬＥに向かうにつれ大きく変化するが、レンズエッジＬＥ近傍の辺（たとえば、図３中のＳ１、Ｓ２）では傾斜角θｎがそれほど変化しない。

さらに、レンズエッジＬＥを含む辺Ｓ１の傾斜角θ１は、以下の式（１）を満たす。
１．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （１）
ここで、Ｌは、図２に示すとおり、互いに並設される２つの冷陰極管１の間隔の半分の距離である。Ｈは、図２に示すとおり、冷陰極管１の中心軸Ｃから光学レンズシート３の底面までの高さである。

以上の横断面形状を有するシリンドリカルレンズ３１を備えた光学レンズシート３は、従来のレンチキュラレンズシートよりも、均一な輝度分布を得ることができる。より具体的には、凸面３１０の横断形状における各辺Ｓｎのうち、互いに隣接する２つの辺Ｓｎ、Ｓｎ−１の傾斜角θｎ、θ（ｎ−１）の差を、レンズ中央ＬＣからからレンズエッジＬＥに向かって徐々に小さくし、かつ、レンズエッジＬＥを含む辺Ｓ１の傾斜角θ１が式（１）を満たすことにより、光学レンズシート３は、冷陰極管１間の中間地点Ｐでの輝度比を従来よりも向上できる。その結果、直下型バックライト装置１０は、均一な輝度分布を得ることができる。

以下、本実施の形態による直下型バックライト装置の作用について、拡散板及び光学レンズシートを使用しないバックライト装置、プリズムシートを使用したバックライト装置及びレンチキュラレンズシートを使用したバックライト装置での輝度分布と比較しながら、説明する。

［光学レンズシートを使用しない直下型バックライト装置の輝度分布］
図４に示すように、開口部６に、拡散板及び拡散板の代替としての光学レンズシートを使用しない直下型バックライト装置２００の正面輝度分布は、図５のとおりである。図５の横軸は、直下型バックライト装置２００の正面下辺を原点（０）としたときのｙ方向の距離を示し、図５の横軸の符号は、図４に付した同じ符号に対応する。図５の縦軸は、輝度比である。輝度比とは、測定した輝度のうち、最大輝度に対する各地点での輝度の比率である。
図５を参照して、直下型バックライト装置２００の輝度分布は不均一である。輝度比は、冷陰極管１が配置された地点（ＬＳ１〜ＬＳ６）で最大となり、冷陰極管１間の中間地点（Ｐ１〜Ｐ５）で最小となる。輝度比の最大値と最小値との差は８０％以上であり、輝度ムラが発生している。

［プリズムシートを使用した直下型バックライト装置の輝度分布］
図６に示すプリズムシート１２を、図７に示すように、ハウジング４の開口部６に嵌め込んだ直下型バックライト装置１３の輝度分布を図８に示す。図８を参照して、直下型バックライト装置１３では、地点ＬＳ１〜ＬＳ６で輝度比が最小となり、中間地点Ｐ１〜Ｐ５と地点ＬＳ１〜ＬＳ６との間の地点（たとえば、地点ＬＳ１と中間地点Ｐ１との間の地点）で輝度比が最大となる。このような輝度分布は、プリズムシート１２上のプリズムレンズの形状に起因する。以下、この点について説明する。
図９を参照して、地点ＬＳの冷陰極管１からプリズムシート１２の下面に入射角θａで入射される光線７ａ、入射角θｂで入射される光線７ｂ、入射角θｃで入射される光線７ｃ、入射角０°で入射される光線７ｄの各々の軌跡を検討する。各入射角は、θａ＞θｂ＞θｃの関係を有する。

まず、中間地点Ｐ（Ｐ１〜Ｐ５）に入射される光線７ａの軌跡について検討する。図１０に示すように、入射角θａで入射された光線７ａはプリズムシート１２の下面で屈折し、プリズムシート内を進み、プリズム表面１２ａ又は１２ｂに入射される。表面１２ａに入射された光線７ａは、法線Ｎ０からθａ１°ずれた方向に屈折して出射される。また、表面１２ｂに入射された光線７ｂは、入射角が臨界角を超えるため全反射する。全反射した光線７ａは表面１２ａに入射され、法線Ｎ０に対して広角度で外部に出射される。

要するに、中間地点Ｐに入射された光線７ａは、正面方向（法線Ｎ０）からずれた方向に出射される。したがって、中間地点Ｐの輝度比は低くなる。

同様に、図１１を参照して、地点Ｒでは、プリズムシート１２の下面に入射角θｃで入射された光線７ｃが、正面方向からずれた方向に出射される。したがって、地点Ｒの輝度比も小さくなる。

また、図１２を参照して、冷陰極管１の配設位置に相当する地点ＬＳ（ＬＳ１〜ＬＳ６）では、プリズムシート１２の下面に入射角０°で入射された光線７ｄが、プリズム表面１２ａ及び１２ｂで全反射する。つまり、この場合、光線７ｄは、プリズム表面１２ａ及び１２ｂを透過しない。したがって、地点ＬＳの輝度比は最小となる。

一方、図１３を参照して、地点Ｑでは、プリズムシート１２に入射された光線７ｂのうち、表面１２ａに入射された光線が、法線Ｎ０と平行に出射される。プリズムレンズでは、レンズエッジＬＥからレンズ中央ＬＣまで、表面１２ａは同じ傾斜角である。そのため、表面１２ａに入射された光線７ｂは、全て法線Ｎ０と平行に出射される。その結果、地点Ｑの輝度比が最大となる。

以上のように、プリズムシート１２では、地点Ｑで光線７ｂが法線Ｎ０方向に出射されるものの、他の中間地点Ｐ、地点ＬＳ、地点Ｒでは、光線７ａ、７ｃ、７ｄが法線Ｎ０方向に出射されない。要するに、プリズムの表面（１２ａ、１２ｂ）は、その傾斜角が一定であるため、特定の入射角の光線のみ、正面に出射し、その他の光線を正面に出射できない。そのため、図８に示すように輝度のピークが顕著に現れ、輝度分布が不均一となる。

［レンチキュラレンズシートを使用したバックライト装置の輝度分布］
図７に示す直下型バックライト装置１３に、プリズムシート１２の代わりに、図１４に示すように、凸面の横断面形状が円弧である複数のシリンドリカルレンズ１４１を備えたレンチキュラレンズシート１４を嵌め込んだ直下型バックライト装置の輝度分布を図１５に示す。

図１５を参照して、レンチキュラレンズシート１４を使用した場合、プリズムシート１２と比較して、輝度分布は均一になる。しかしながら、中間地点Ｐ１〜Ｐ５での輝度比は、地点ＬＳ１〜ＬＳ６の輝度比よりも２０％程度低く、依然として輝度ムラが生じている。この輝度ムラは、以下の原理により発生しているものと推定される。

図１６を参照して、シリンドリカルレンズ１４１の凸面１４２の横断形状は、曲率が一定の円弧である。レンチキュラレンズシート１４の下面１４４に入射角θａで入射された光線７ａが、シリンドリカルレンズ１４１の凸面１４２上の地点Ｓ１００に入射されたとき、光線７ａは、法線Ｎ０と平行に外部に出射される。このとき、地点Ｓ１００を含む境界面ＢＰ１００と平面１４３とがなす角度（ここでは傾斜角という）をθ１００とする。要するに、光線７ａは、傾斜角θ１００をなす境界面ＢＰ１００で正面に出射される。

以上のとおり、レンチキュラレンズシート１４でも、中間地点Ｐに入射される光線７ａを正面に出射できる。しかしながら、凸面１４２のうち、光線７ａを正面に出射できる領域が少ない。凸面１４２の横断形状は曲率が一定の円弧であるため、円弧上の任意の地点Ｓを含む境界面ＢＰの傾斜角θは、レンズエッジＬＥからレンズ中央ＬＣに向かって、急速に小さくなる。つまり、レンズエッジＬＥ近傍においても、傾斜角θの変動が大きい。その結果、図１６に示すとおり、地点Ｓ１００からレンズ中央ＬＣ方向に若干ずれた地点Ｓ１０１に光線７ａが入射されたとき、傾斜角θ１０１は傾斜角θ１００よりも小さくなる。そのため、光線７ａは法線Ｎ０から所定の角度ずれて出射される。

要するに、光線７ａは、地点Ｓ１００及びその近傍の領域でのみ正面に出射され、それ以外の領域に入射されれば、正面に出射されない。その結果、中間地点Ｐでの輝度比が小さくなる。
なお、中間地点Ｐでの輝度比は、冷陰極管１の間隔２Ｌが大きいほど、又は高さＨが低いほど、小さくなる。要するに、光線７ａの入射角θａが大きくなるほど、中間地点Ｐでの輝度比は小さくなり、輝度ムラが顕著になる。

［本発明の光学レンズシートを使用したバックライト装置の輝度分布］
本実施の形態による光学レンズシート３を備えた直下型バックライト装置１０は、上記レンチキュラレンズシート１４の欠点を改善したものである。
図３で示したとおり、シリンドリカルレンズ３１の凸面３１０の横断形状において、レンズエッジＬＥを含む辺Ｓ１の傾斜角θ１は、以下の式（１）を満たす。
１．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （１）
傾斜角θ１が式（１）を満たすため、中間地点Ｐに入射された光線７ａを正面に出射できる。以下、この点について説明する。

図１７を参照して、光学レンズシート３の下面に入射角θａで入射された光線７ａは、屈折角α２で光学レンズシート３内に出射される。光学レンズシート３内を進んだ光線７ａは、凸面３１０の横断形状における辺Ｓ１に入射角α３で入射され、屈折角α４で外部に出射される。

光学レンズシート３の屈折率をｎｓとしたとき、スネルの法則より以下の式（２）及び（３）の関係が成り立つ。
ｓｉｎθａ＝ｎｓ×ｓｉｎα２ （２）
ｎｓ×ｓｉｎα３＝ｓｉｎα４ （３）

ここで、光線７ａを正面に出射するには、以下の式（４）を満たす必要がある。
α２＋α３＝α４＝θ１ （４）
一般的な光学レンズシートの屈折率ｎｓは１．４５〜１．６５であるため、式（２）〜式（４）より、傾斜角θ１が以下の式（５）を満たせば、光線７ａは正面に出射される。
１．６×θａ＞θ１＞１．２×θａ （５）

ここで、光線７ａは、中間地点Ｐに入射される光線であるため、角度θａは式（６）で示される。
θａ＝ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （６）

式（５）及び（６）より、傾斜角θ１が式（１）を満たせば、光線７ａを正面に出射できる。なお、傾斜角θ１が式（１）の範囲外となれば、光線７ａが正面からずれた角度で出射されるため、中間地点Ｐでの輝度比が低下する。具体的には、地点ＬＳの輝度比と中間地点Ｐの輝度比との差が１０％を超える。

さらに、図３に示すとおり、凸面３１０の横断形状における各辺Ｓｎのうち、互いに隣接する２つの辺の傾斜角の差は、レンズ中央ＬＣからレンズエッジＬＥに向かって徐々に小さくなる。つまり、光線７ａをコリメートする役割を果たすレンズエッジＬＥ近傍の辺（たとえば、Ｓ１、Ｓ２）では傾斜角θｎがそれほど変化しない。これにより、凸面３１０のうち、光線７ａを正面に出射できる領域が、レンチキュラレンズシート１４のシリンドリカルレンズ１４１よりも大きくなる。その結果、光線７ａを正面に出射できる割合がレンチキュラレンズシート１４よりも多くなる。
以上の作用を踏まえて、直下型バックライト１０における光線７ａ〜７ｄの軌跡を検討する。

図１８〜図２１は、シリンドリカルレンズ３１の横断面形状が８角形の場合の光線７ａ〜７ｄの軌跡を示す模式図である。なお、これらの図では、一例として、シリンドリカルレンズ３１の横断面形状を８角形としたが、横断面形状を８角形と異なる他の多角形とした場合でも、同様の結果が得られる。
図１８を参照して、光学レンズシート３に入射された光線７ａのうち、傾斜角θ１の辺Ｓ１に相当する表面に入射された光線が、正面に出射される。つまり、光線７ａの一部が正面に出射される。図１９を参照して、光学レンズシート３に入射された光線７ｂのうち、辺Ｓ２に相当する表面に入射された光線が、正面に出射される。したがって、光線７ｂの一部が正面にコリメートされる。同様に、図２０及び図２１を参照して、光線７ｃのうち辺Ｓ３に相当する表面に入射された光線が正面に出射され、光線７ｄのうち辺Ｓ４に相当する表面に入射された光線が正面に出射される。

以上より、光学レンズシート３を使用した場合、各光線７ａ〜７ｄの一部がそれぞれ正面に出射される。光学レンズシート３への入射角が大きい光線ほど、正面に出射しにくいが、光学レンズシート３のシリンドリカルレンズ３１では、光線７ａを正面に出射できる傾斜角θ１をレンズエッジＬＥに有し、かつ、レンズエッジＬＥ近傍の辺では傾斜角がそれほど変化しないように設定されている。これにより、正面に出射できる光線７ａの割合を増加させることができ、中間地点Ｐの輝度比を、他の地点の輝度比と同程度になるまで高めることができる。

直下型バックライト装置１０の輝度分布を図２２に示す。図２２は、光学レンズシート３の一例として、レンズエッジＬＥからレンズ中央ＬＣまでの凸面３１０の横断形状のうち、レンズ頂点ＬＣからレンズエッジＬＥまでの部分が４つの辺（Ｓ１〜Ｓ４）で構成されたシリンドリカルレンズ３１を備えたものを使用した場合の輝度分布である。なお、輝度分布の調査に用いた光学レンズシートのシリンドリカルレンズにおいて、辺Ｓ１の傾斜角θ１は６０°、辺Ｓ２の傾斜角θ２は５０°、辺Ｓ３の傾斜各θ３は３０°、辺Ｓ４の傾斜角θ４は５°であり、式（Ｂ）を満たした。また、線光源間距離２Ｌは３６ｍｍであり、高さＨは１８ｍｍであったため、式（１）を満たした。
図２２を参照して、レンチキュラレンズシート１４を用いた直下型バックライト装置と比較して、輝度分布がより均一化されており、輝度比の最大値と最小値との差が１０％未満となっている。

［光学レンズシートの他の形態］
図２３に図３に示す光学レンズシート３と異なる他の構成の光学レンズシート４０を示す。図２３を参照して、光学レンズシート４０は、基材部４２と、基材部４２上に形成される複数のシリンドリカルレンズ４１とを含む。基材部４２は、光透過性を有する。基材部４２は、シート状であってもよく、フィルム状であってもよい。また、板状であってもよい。複数のシリンドリカルレンズ４１は、冷陰極管１の並設方向と同じ方向に並設される。

シリンドリカルレンズ４１の凸面４１０の横断形状は弓状の曲線である。以下の式（７）で定義される曲率ＣＵは、レンズ中央ＬＣからレンズエッジＬＥに向かって徐々に小さくなる。
ＣＵ＝１／Ｒｃ （７）
ここで、Ｒｃは凸面４１０の横断形状である曲線上の任意の点Ａにおける曲率半径である。

このことは、以下の事項と同義である。図２４を参照して、レンズエッジＬＥとレンズ中央ＬＣとの間の曲線４１０ａを、シリンドリカルレンズ４１の平面４１１の横断形状（つまり直線）４１１ａと平行な方向に等分割する。各分点Ａ１〜Ａｎにおける凸面と、平面４１１と平行な面とがなす角度をθ１〜θｎとしたとき、角度θ１〜θｎは、上述の式（Ｂ）を満たす。要するに、図３の凸面３１０の横断形状における辺Ｓｎの数を無限大とした場合、図２３に示す凸面４１０となる。

さらに、上述の角度θ１、つまり、レンズエッジＬＥにおける凸面４１０と平面４１１とがなす角度は、式（１）を満たす。

以上の構成により、光学レンズシート４０は、光学レンズシート３と同じ効果を奏する。すなわち、中間地点Ｐに入射される光線７ａを正面に出射できる角度θ１を有し、かつ、凸面４１０では、レンズ中央ＬＣからレンズエッジＬＥに向かって曲率が徐々に小さくなる。換言すれば、レンズエッジＬＥ近傍の角度θｎの変化はそれほど大きくなく、レンズ中央ＬＣに向かうにつれ、角度θｎの変化も大きくなる。このため、レンチキュラレンズシートと比較して、光線７ａを正面に出射できる領域を大きくすることができ、中間地点Ｐの輝度比を、他の地点の輝度比と同程度になるまで高めることができる。

［製造方法］
図３に示す光学レンズシート３の製造方法について説明する。
初めに、光学レンズシート３を用いる直下型バックライト装置１０に並設される冷陰極管１の間隔２Ｌと、冷陰極管１の中心軸Ｃから光学レンズシート３の下面までの高さＨを決定する。

間隔２Ｌ及び高さＨを決定した後、決定された間隔２Ｌ、高さＨ及び式（１）に基づいて、傾斜角θ１を決定する。

傾斜角θ１を決定した後、決定された傾斜角θ１に基づいて、シリンドリカルレンズ３１の凸面３１０の横断形状において、互いに隣接する２つの辺Ｓｎ、Ｓｎ−１の傾斜角θｎ、θ（ｎ−１）の差が、レンズ中央ＬＣからレンズエッジＬＥに向かって徐々に小さくなるように、シリンドリカルレンズ３１のレンズ形状を決定する。

レンズ形状を決定後、シリンドリカルレンズ３１の横断面形状と同じ横断面形状の溝を有するロール版を作製する。作製されたロール版を用いて、複数のシリンドリカルレンズ３１を備えた光学レンズシート３を製造する。

上述の製造方法では、ロール版を用いて製造するとしたが、レンズ形状を決定した後、ロール版を用いず、他の方法により光学レンズシート３を製造してもよい。たとえば、板状の光学レンズシート３を製造する場合、シリンドリカルレンズ３１に対応する複数の溝を有する平版（平らな金型）を用いてもよい。この場合、平版の溝を熱可塑性樹脂や電離放射線硬化樹脂等で満たし、その上に基材部３２となる基板を敷設する。熱可塑性樹脂又は電離放射線硬化樹脂が硬化してシリンドリカルレンズ３１になり、光学レンズシート３が製造される。なお、電離放射線硬化樹脂とは、紫外線や電子線等の電離放射線により硬化する樹脂である。

図２３に示した光学レンズシート４０も、光学レンズシート３と同様の方法により製造できる。すなわち、間隔２Ｌ及び高さＨを決定し、決定された間隔２Ｌ、高さＨ及び式（１）に角度θ１を決定する。角度θ１を決定後、シリンドリカルレンズ４１の凸面４１０の横断形状（曲線）の曲率が、レンズ中央ＬＣからレンズエッジＬＥに向かって徐々に小さくなるように、シリンドリカルレンズ４１のレンズ形状を決定する。

以上の製造方法により、上述の光学レンズシート３及び４０を製造できる。

なお、一般的に、中間地点Ｐに入射される光線７ａの入射角θａが１５°〜５０°となるように、間隔２Ｌ及び高さＨが設定されるが、本実施の形態による光学レンズシートでは、入射角θａが上述の範囲を超えるものであっても、上述の効果を得ることができる。

冷陰極管１の間隔２Ｌは、好ましくは、１０μｍ〜５００μｍである。１０μｍ未満の場合、シリンドリカルレンズの形成が困難となり、５００μｍを超えれば、輝度分布の均一化の効果が低減する。ただし、上記範囲外であっても、本発明の効果をある程度得ることができる。

本実施の形態では、図１及び図２において、複数の冷陰極管１は、ハウジング４の背面手前に上下方向（図１中ｙ方向）に並設されるとしたが、冷陰極管１を左右方向（図１中ｘ方向）に並設してもよい。
また、本実施の形態における光学レンズシート３上のシリンドリカルレンズ３１は、そのレンズエッジＬＥが隣接する他のシリンドリカルレンズ１３のレンズエッジＬＥと接していてもよいし、レンズエッジＬＥ同士が接触せず、所定の間隔を有していても良い。光学レンズシート４０についても同様である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明の実施の形態による直下型バックライト装置を備えた表示装置の斜視図である。 図１中の線分ＩＩ−ＩＩでの断面図である。 図２中の光学レンズシートを構成するシリンドリカルレンズの横断面図である。 拡散板及び光学レンズシートを使用しない直下型バックライト装置の断面図である。 図４に示した直下型バックライト装置の輝度分布図である。 プリズムシートの斜視図である。 図６に示したプリズムシートを備えた直下型バックライト装置の断面図である。 図７に示した直下型バックライト装置の輝度分布図である。 図７に示した直下型バックライト装置において、線光源から出射された光線の軌跡を説明するための図である。 図９に示した光線が、プリズムシートを透過して外部へ出射されるまでの軌跡を示す模式図である。 図９に示した光線が、プリズムシートを透過して外部へ出射されるまでの軌跡を示す、図１０と異なる他の模式図である。 図９に示した光線が、プリズムシートを透過して外部へ出射されるまでの軌跡を示す、図１０及び図１１と異なる他の模式図である。 図９に示した光線が、プリズムシートを透過して外部へ出射されるまでの軌跡を示す、図１０〜図１２と異なる他の模式図である。 レンチキュラレンズシートの斜視図である。 図１４に示したレンチキュラレンズシートを備えた直下型バックライト装置の輝度分布図である。 図１４に示したレンチキュラレンズシートを透過する光線の軌跡を示す模式図である。 本実施の形態における光学レンズシートに入射された光線がレンズエッジ近傍で正面に出射されるための条件を説明するための模式図である。 線光源からの光線が、本実施の形態による光学レンズシートを透過して外部に出射されるまでの軌跡を示す模式図である。 線光源からの光線が、本実施の形態による光学レンズシートを透過して外部に出射されるまでの軌跡を示す、図１８と異なる他の模式図である。 線光源からの光線が、本実施の形態による光学レンズシートを透過して外部に出射されるまでの軌跡を示す、図１８及び図１９と異なる他の模式図である。 線光源からの光線が、本実施の形態による光学レンズシートを透過して外部に出射されるまでの軌跡を示す、図１８〜図２０と異なる他の模式図である。 本実施の形態による直下型バックライト装置の輝度分布図である。 図３と異なる他のレンズ形状の光学レンズシートの断面図である。 図２３に示した光学レンズシートのレンズ形状を説明するための模式図である。 従来の直下型バックライト装置の断面図である。

符号の説明

１ 冷陰極管
３、４０ 光学レンズシート
１０ バックライト装置
３１、４１ シリンドリカルレンズ
３２、４２ 基材部
３１０ 表面
３２０ 平面
４１０ 凸面
４１０ａ 曲線
４１１ 平面
ＬＥ レンズエッジ
ＬＣ レンズ中央

Claims (6)

1. 互いに並設された複数の線光源と、
   前記複数の線光源と所定距離離れて配設される基材部と、前記基材部上に形成され前記複数の線光源の並設方向に並設された複数のシリンドリカルレンズとを含む光学レンズシートとを備え、
   前記シリンドリカルレンズの横断面形状は多角形であり、前記横断面形状において、互いに隣接する辺の各々が前記シリンドリカルレンズのレンズエッジ同士を結ぶ仮想線分となす傾斜角の差は、レンズ中央からレンズエッジに向かって徐々に小さくなり、
   前記互いに並設された２つの線光源の間隔は２Ｌであり、前記線光源の中心軸から前記光学レンズシートの下面までの高さはＨであり、
   前記横断面形状のうち、レンズエッジを含む辺の傾斜角θ１は、式（１）を満たすことを特徴とする直下型バックライト装置。
   １．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （１）
2. 互いに並設された複数の線光源と、
   前記複数の線光源と所定距離離れて配設される基材部と、前記基材部上に形成され前記複数の線光源の並設方向に並設された複数のシリンドリカルレンズとを含む光学レンズシートとを備え、
   前記シリンドリカルレンズの凸面の横断形状は曲線であり、前記曲線の曲率は、レンズ中央からレンズエッジに向かって徐々に小さくなり、
   前記互いに並設された２つの線光源の間隔は２Ｌであり、前記線光源の中心軸から前記光学レンズシートの下面までの高さはＨであり、
   前記シリンドリカルレンズのレンズエッジにおいて、前記シリンドリカルレンズの平面と前記凸面とがなす角度θ１は、式（１）を満たすことを特徴とする直下型バックライト装置。
   １．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （１）
3. 請求項１又は請求項２に記載の直下型バックライト装置であって、
   前記基材部は、光透過性を有し、板状であることを特徴とする直下型バックライト装置。
4. 互いに並設された複数の線光源を有する直下型バックライト装置に用いられる光学レンズシートであって、
   前記複数の線光源と所定距離離れて配設される基材部と、
   前記基材部上に形成され、前記複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設された複数のシリンドリカルレンズとを備え、
   前記シリンドリカルレンズの横断面形状は、多角形であり、前記横断面形状において、互いに隣接する辺の各々が前記シリンドリカルレンズのレンズエッジ同士を結ぶ仮想線分となす傾斜角の差は、レンズ中央からレンズエッジに向かって徐々に小さくなり、
   前記互いに並設された２つの線光源の間隔は２Ｌであり、前記線光源の中心軸から前記光学レンズシートの下面までの高さはＨであり、
   前記横断面形状のうち、レンズエッジを含む辺の傾斜角θ１は、式（１）を満たすことを特徴とする光学レンズシート。
   １．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （１）
5. 互いに並設された複数の線光源を有する直下型バックライト装置に用いられる光学レンズシートであって、
   前記複数の線光源と所定距離離れて配設される基材部と、
   前記基材部上に形成され前記複数の線光源の並設方向と同じ方向に並設された複数のシリンドリカルレンズとを備え、
   前記シリンドリカルレンズの凸面の横断形状は曲線であり、前記曲線の曲率は、レンズ中央からレンズエッジに向かって徐々に小さくなり、
   前記互いに並設された２つの線光源の間隔は２Ｌであり、前記線光源の中心軸から前記光学レンズシートの下面までの高さはＨであり、
   前記シリンドリカルレンズのレンズエッジにおいて、前記シリンドリカルレンズの平面と前記凸面とがなす角度θ１は、式（１）を満たすことを特徴とする光学レンズシート。
   １．６×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ）＞θ１＞１．２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｈ） （１）
6. 請求項４又は請求項５に記載の光学レンズシートであって、
   前記基材部は、光透過性を有し、板状であることを特徴とする光学レンズシート。

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