JPH06201904A - レンチキュラーレンズ、面光源及び液晶表示装置 - Google Patents
レンチキュラーレンズ、面光源及び液晶表示装置Info
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- JPH06201904A JPH06201904A JP4358319A JP35831992A JPH06201904A JP H06201904 A JPH06201904 A JP H06201904A JP 4358319 A JP4358319 A JP 4358319A JP 35831992 A JP35831992 A JP 35831992A JP H06201904 A JPH06201904 A JP H06201904A
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- lenticular lens
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 消費電力や発熱量を増大させることなく、明
るい面発光が可能であり、しかも、拡散光を法線近傍の
所定の角度範囲に集光できる。 【構成】 透光性基材１１の一方の面に断面円形形状等
の単位凹レンズ部１２−１〜１２Ｎを長軸方向が互いに
平行になるように多数形成したレンズ面１２を有し、透
光性基材１１の他方の面に平坦面１３を有する。
るい面発光が可能であり、しかも、拡散光を法線近傍の
所定の角度範囲に集光できる。 【構成】 透光性基材１１の一方の面に断面円形形状等
の単位凹レンズ部１２−１〜１２Ｎを長軸方向が互いに
平行になるように多数形成したレンズ面１２を有し、透
光性基材１１の他方の面に平坦面１３を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単位レンズ部を長軸方
向が互いに平行になるように多数形成したレンチキュラ
ーレンズ、そのレンチキュラーレンズを用いた面光源及
びその面光源をバックライトとして用いた液晶表示装置
に関するものである。
向が互いに平行になるように多数形成したレンチキュラ
ーレンズ、そのレンチキュラーレンズを用いた面光源及
びその面光源をバックライトとして用いた液晶表示装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置として、直下型又はエッジ
ライト型の拡散面光源を用いたものが知られている（特
開平２−２８４１０２号、米国特許第４７２９０６７
号、特開昭６３−３１８００３号、特開平３−９２６０
１号等）。
ライト型の拡散面光源を用いたものが知られている（特
開平２−２８４１０２号、米国特許第４７２９０６７
号、特開昭６３−３１８００３号、特開平３−９２６０
１号等）。
【０００３】図１５は、エッジライト型の面光源の従来
例を示す図である。面光源１００Ａは、透光性基板１０
１の一方の面に、等方光拡散性層１０２が形成され、他
方の面に反射層１０３が形成されており、側面に点状又
は線状の光源１０４が配置されたものである。また、面
光源１００Ｂは、面光源１００Ａの等方光拡散性層１０
２の上に、さらに、頂角が９０度の三角柱プリズム型の
レンチキュラーレンズ１０５が形成されたものである。
例を示す図である。面光源１００Ａは、透光性基板１０
１の一方の面に、等方光拡散性層１０２が形成され、他
方の面に反射層１０３が形成されており、側面に点状又
は線状の光源１０４が配置されたものである。また、面
光源１００Ｂは、面光源１００Ａの等方光拡散性層１０
２の上に、さらに、頂角が９０度の三角柱プリズム型の
レンチキュラーレンズ１０５が形成されたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前者の面光源１００Ａ
は、等方光拡散性層１０２により均一かつ等方的な発光
が得られる。しかし、実用上不要な斜方向ないしは発光
（光放出）面の接線方向にまで光エネルギーが放出され
るので、真に必要な法線方向近傍（概ね、法線に対して
０度以上３０度〜９０度以下）に放出される光エネルギ
ーの損失が多くなり、エネルギー効率が悪いという問題
があった。
は、等方光拡散性層１０２により均一かつ等方的な発光
が得られる。しかし、実用上不要な斜方向ないしは発光
（光放出）面の接線方向にまで光エネルギーが放出され
るので、真に必要な法線方向近傍（概ね、法線に対して
０度以上３０度〜９０度以下）に放出される光エネルギ
ーの損失が多くなり、エネルギー効率が悪いという問題
があった。
【０００５】また、後者の面光源１００Ｂは、等方光拡
散性層１０２により等方拡散された光がレンチキュラー
レンズ１０５のプリズム作用によって偏向されるので、
法線方向近傍に光エネルギーが集中し、エネルギーの利
用効率が高く、低消費電力で高輝度化が可能である。し
かし、法線方向近傍の所定の角度範囲から一部の光が逸
脱する現象（透過光強度の角度分布におけるサイドロー
ブ）が発生し、斜方向に放出された光が近辺の作業者に
対して不要光（迷光，光ノイズ）となる、という問題が
あった。
散性層１０２により等方拡散された光がレンチキュラー
レンズ１０５のプリズム作用によって偏向されるので、
法線方向近傍に光エネルギーが集中し、エネルギーの利
用効率が高く、低消費電力で高輝度化が可能である。し
かし、法線方向近傍の所定の角度範囲から一部の光が逸
脱する現象（透過光強度の角度分布におけるサイドロー
ブ）が発生し、斜方向に放出された光が近辺の作業者に
対して不要光（迷光，光ノイズ）となる、という問題が
あった。
【０００６】本発明の目的は、前述の課題を解決し、液
晶表示において、消費電力や発熱量を増大させることな
く、明るい面発光が可能であり、しかも、拡散光を法線
近傍の所定の角度範囲に集光できるレンチキュラーレン
ズ、面光源及び液晶表示装置を提供することである。
晶表示において、消費電力や発熱量を増大させることな
く、明るい面発光が可能であり、しかも、拡散光を法線
近傍の所定の角度範囲に集光できるレンチキュラーレン
ズ、面光源及び液晶表示装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の解決手
段によって、前記課題を解決する。なお、理解を容易に
するために、実施例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。
段によって、前記課題を解決する。なお、理解を容易に
するために、実施例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。
【０００８】すなわち、本発明によるレンチキュラーレ
ンズの第１の解決手段は、透光性基材（１１）の一方の
面に断面円形形状等の単位凹レンズ部（１２ｉ）を長軸
方向が互いに平行になるように多数形成したレンズ面
（１２）を有し、前記透光性基材の他方の面に平坦面
（１３）を有することを特徴とする。
ンズの第１の解決手段は、透光性基材（１１）の一方の
面に断面円形形状等の単位凹レンズ部（１２ｉ）を長軸
方向が互いに平行になるように多数形成したレンズ面
（１２）を有し、前記透光性基材の他方の面に平坦面
（１３）を有することを特徴とする。
【０００９】本発明によるレンチキュラーレンズの第２
の解決手段は、両面が平坦面に形成された透光性基材
（１４）と、前記透光性基材の一方の面に積層され、断
面円形形状等の単位凹レンズ部を長軸方向が互いに平行
になるように多数形成した透光性材料からなるレンズ層
（１５）とを含むことを特徴とする。
の解決手段は、両面が平坦面に形成された透光性基材
（１４）と、前記透光性基材の一方の面に積層され、断
面円形形状等の単位凹レンズ部を長軸方向が互いに平行
になるように多数形成した透光性材料からなるレンズ層
（１５）とを含むことを特徴とする。
【００１０】本発明によるレンチキュラーレンズの第３
の解決手段は、前記第１又は第２の解決手段において、
前記透光性基材又は前記レンズ層の双方又は一方が光等
方拡散性を有するか、又は、前記透光性基材又は前記レ
ンズ層の一方側に光等方拡散性層（２０，２０’）を形
成することを特徴とする。
の解決手段は、前記第１又は第２の解決手段において、
前記透光性基材又は前記レンズ層の双方又は一方が光等
方拡散性を有するか、又は、前記透光性基材又は前記レ
ンズ層の一方側に光等方拡散性層（２０，２０’）を形
成することを特徴とする。
【００１１】また、本発明による面光源の第１の解決手
段は、透光性平板又は直方体状の空洞からなる導光体
（４１）と、前記導光体の側端面の双方又は一方に隣接
して設けられた線状光源（４３）と、前記導光体の表面
に積層した光等方拡散性層（２０）と、前記第１〜第３
の解決手段のいずれかによるレンチキュラーレンズ（１
０）とを含み、前記レンチキュラーレンズの表面が拡散
光放出面となることを特徴とする。
段は、透光性平板又は直方体状の空洞からなる導光体
（４１）と、前記導光体の側端面の双方又は一方に隣接
して設けられた線状光源（４３）と、前記導光体の表面
に積層した光等方拡散性層（２０）と、前記第１〜第３
の解決手段のいずれかによるレンチキュラーレンズ（１
０）とを含み、前記レンチキュラーレンズの表面が拡散
光放出面となることを特徴とする。
【００１２】本発明による面光源の第２の解決手段は、
１以上の点状又は線状の光源（３２）と、前記光源を包
囲し、１面を開口部としたランプハウス（３１）と、前
記開口部を被覆し、前記第１〜第３の解決手段のいずれ
かによるレンチキュラーレンズ（１０）とを含み、前記
レンチキュラーレンズの表面が拡散光放出面となること
を特徴とする。
１以上の点状又は線状の光源（３２）と、前記光源を包
囲し、１面を開口部としたランプハウス（３１）と、前
記開口部を被覆し、前記第１〜第３の解決手段のいずれ
かによるレンチキュラーレンズ（１０）とを含み、前記
レンチキュラーレンズの表面が拡散光放出面となること
を特徴とする。
【００１３】本発明によるの液晶表示装置の解決手段
は、透過型の液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面
に設けられた前記第１又は第２解決手段による面光源
（３０，４０）とを含むことを特徴とする。
は、透過型の液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面
に設けられた前記第１又は第２解決手段による面光源
（３０，４０）とを含むことを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明によれば、レンチキュラーレンズが断面
円形形状等の単位凹レンズ部を有しているので、等方光
拡散性層などを通った拡散光は、法線近傍の所望の角度
範囲内に集光する。したがって、拡散光放出面から放出
される拡散光強度の角度分布が所望の角度範囲内のみに
ほぼ均一等方的な分布となり、かつ、サイドローブが発
生しなくなり、直下方式又はエッジライト方式などの面
光源及びそれらを用いた液晶表示装置などに好適に使用
することができる。
円形形状等の単位凹レンズ部を有しているので、等方光
拡散性層などを通った拡散光は、法線近傍の所望の角度
範囲内に集光する。したがって、拡散光放出面から放出
される拡散光強度の角度分布が所望の角度範囲内のみに
ほぼ均一等方的な分布となり、かつ、サイドローブが発
生しなくなり、直下方式又はエッジライト方式などの面
光源及びそれらを用いた液晶表示装置などに好適に使用
することができる。
【００１５】
【実施例】以下、図面等を参照して、実施例につき、本
発明を詳細に説明する。 （一体型のレンチキュラーレンズの実施例）図１は、本
発明によるレンチキュラーレンズの第１の実施例を示す
図であって、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）はＸ−Ｘ
断面図である。第１の実施例のレンチキュラーレンズ１
０は、透光性基板１１の一方の面に断面円形形状等の単
位凹レンズ部１２−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を長軸（稜）方向
が互いに平行になるように多数形成したレンズ面１２と
し、透光性基板１１の他方の面を平坦面１３としたもの
である。
発明を詳細に説明する。 （一体型のレンチキュラーレンズの実施例）図１は、本
発明によるレンチキュラーレンズの第１の実施例を示す
図であって、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）はＸ−Ｘ
断面図である。第１の実施例のレンチキュラーレンズ１
０は、透光性基板１１の一方の面に断面円形形状等の単
位凹レンズ部１２−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を長軸（稜）方向
が互いに平行になるように多数形成したレンズ面１２と
し、透光性基板１１の他方の面を平坦面１３としたもの
である。
【００１６】透光性基材１１は、ポリメタアクリル酸メ
チル，ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステル又
はメタアクリル酸エステルの単独若しくは共重合体，ポ
リエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレー
ト等のポリエステル，ポリカーボネート，ポリスチレン
等の透明な樹脂等（熱可塑性樹脂又は熱，紫外線，電子
線で架橋硬化したもの），透明な硝子等、透明なセラミ
ックス等の透光性材料からなる平面若しくは湾曲面形状
をしたシート状又は板状の部材である。この透光性基材
１１に要求される透光性は、各用途の使用に支障のない
程度に、拡散光を最低限透過するように選定する必要が
あり、無色透明の他に、着色透明又は艶消透明であって
もよい。ここで、艶消透明とは、透過光を半立体角内の
あらゆる方向にほぼ均一等方的に拡散透過させる性質を
いい、光等方拡散性と同義語に用いられる。また、透光
性基材１１は、背面光源用として用いる場合には、厚み
が２０〜１０００μｍ程度であって、平面形状のものを
用いることが好ましい。ただし、直下型又は導光体が空
洞であり、かつ、光等方拡散性層が可撓性の薄いシート
の場合であって、光放出面の形状を保持するために、も
っと厚い樹脂を使用するときには、厚みを１〜１０ｍｍ
程度であってもよい。
チル，ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステル又
はメタアクリル酸エステルの単独若しくは共重合体，ポ
リエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレー
ト等のポリエステル，ポリカーボネート，ポリスチレン
等の透明な樹脂等（熱可塑性樹脂又は熱，紫外線，電子
線で架橋硬化したもの），透明な硝子等、透明なセラミ
ックス等の透光性材料からなる平面若しくは湾曲面形状
をしたシート状又は板状の部材である。この透光性基材
１１に要求される透光性は、各用途の使用に支障のない
程度に、拡散光を最低限透過するように選定する必要が
あり、無色透明の他に、着色透明又は艶消透明であって
もよい。ここで、艶消透明とは、透過光を半立体角内の
あらゆる方向にほぼ均一等方的に拡散透過させる性質を
いい、光等方拡散性と同義語に用いられる。また、透光
性基材１１は、背面光源用として用いる場合には、厚み
が２０〜１０００μｍ程度であって、平面形状のものを
用いることが好ましい。ただし、直下型又は導光体が空
洞であり、かつ、光等方拡散性層が可撓性の薄いシート
の場合であって、光放出面の形状を保持するために、も
っと厚い樹脂を使用するときには、厚みを１〜１０ｍｍ
程度であってもよい。
【００１７】レンズ面１２の単位凹レンズ部１２−ｉ
は、長軸（稜）に垂直な断面により切断した主切断面の
形状が円形、楕円形、双曲線、放物線等の２次曲線、又
は、ランキンの卵形、トロコイド、サイクロイド、カー
ジオイド、インボリュート等の１価関数で表される曲
線、その他これに類する滑らかで連続しており、１方向
に凹又は凸となっている曲線（円形形状等という）の一
部（通常は、半周未満）を抽出して用いた形状である。
単位凹レンズ部１２−ｉは、曲率半径ｒ、切込量Ｄ、周
期Ｐなどの形状パラメータによって、拡散光放出面とし
ての角度分布が決定され、それぞれ約２０〜１０００μ
ｍ程度が好ましい。レンズ面１２の向きは、光源側、光
放出側（光源側と反対側）のいずれであってもよい〔図
９，図１０参照〕。
は、長軸（稜）に垂直な断面により切断した主切断面の
形状が円形、楕円形、双曲線、放物線等の２次曲線、又
は、ランキンの卵形、トロコイド、サイクロイド、カー
ジオイド、インボリュート等の１価関数で表される曲
線、その他これに類する滑らかで連続しており、１方向
に凹又は凸となっている曲線（円形形状等という）の一
部（通常は、半周未満）を抽出して用いた形状である。
単位凹レンズ部１２−ｉは、曲率半径ｒ、切込量Ｄ、周
期Ｐなどの形状パラメータによって、拡散光放出面とし
ての角度分布が決定され、それぞれ約２０〜１０００μ
ｍ程度が好ましい。レンズ面１２の向きは、光源側、光
放出側（光源側と反対側）のいずれであってもよい〔図
９，図１０参照〕。
【００１８】レンズ面１２は、例えば、公知の熱プレス
法（特開昭５６−１５７３１０号公報記載）、紫外線硬
化性の熱可塑性樹脂フィルムにロールエンボス版によっ
てエンボス加工したのちに、紫外線を照射してそのフィ
ルムを硬化させる方法（特開昭６１−１５６２７３号公
報記載）等により成形することができる。
法（特開昭５６−１５７３１０号公報記載）、紫外線硬
化性の熱可塑性樹脂フィルムにロールエンボス版によっ
てエンボス加工したのちに、紫外線を照射してそのフィ
ルムを硬化させる方法（特開昭６１−１５６２７３号公
報記載）等により成形することができる。
【００１９】（積層型のレンチキュラーレンズの実施
例）図２は、本発明によるレンチキュラーレンズの第２
の実施例を示す断面図である。第１の実施例のレンチキ
ュラーレンズ１０は、透光性基材１１の単体で形成しし
たものであるが、第２の実施例のレンチキュラーレンズ
１０’は、平坦な透光性基板１４上に、前述と同様な形
状のレンズ面１２を有する透光性材料からなるレンズ層
１５を積層した構造である。製法は、ロール（円筒）状
の型に電子線又は紫外線硬化樹脂液を塗工し、塗工面上
に更に透明基材シートを密着させた状態で樹脂液を硬化
させた後に、基材シートをこれに接着し、かつ、型の凹
凸形状を賦型された硬化樹脂とを、離型する方法（米国
特許第４５７６８５０号，米国特許第３６８９３４６
号、特開平３−２２３８８３号等）よって製造する。
例）図２は、本発明によるレンチキュラーレンズの第２
の実施例を示す断面図である。第１の実施例のレンチキ
ュラーレンズ１０は、透光性基材１１の単体で形成しし
たものであるが、第２の実施例のレンチキュラーレンズ
１０’は、平坦な透光性基板１４上に、前述と同様な形
状のレンズ面１２を有する透光性材料からなるレンズ層
１５を積層した構造である。製法は、ロール（円筒）状
の型に電子線又は紫外線硬化樹脂液を塗工し、塗工面上
に更に透明基材シートを密着させた状態で樹脂液を硬化
させた後に、基材シートをこれに接着し、かつ、型の凹
凸形状を賦型された硬化樹脂とを、離型する方法（米国
特許第４５７６８５０号，米国特許第３６８９３４６
号、特開平３−２２３８８３号等）よって製造する。
【００２０】（単位凹レンズ部の形状）図３は、実施例
によるレンチキュラーレンズの単位凹レンズ部の形状を
示す断面図である。単位凹レンズ部１２−ｉは、例え
ば、断面楕円形状の場合を例にあげると、図３（Ａ）に
示すように、楕円の一部を用いて頂上が尖った尖頭部１
２ａを有していてもよいし、図３（Ｂ）に示すように、
頂上に平坦部１２ｂを形成してもよいし、また、図３
（Ｃ）に示すように、頂上に滑らかな曲面部１２ｃを形
成するようにしてもよい。
によるレンチキュラーレンズの単位凹レンズ部の形状を
示す断面図である。単位凹レンズ部１２−ｉは、例え
ば、断面楕円形状の場合を例にあげると、図３（Ａ）に
示すように、楕円の一部を用いて頂上が尖った尖頭部１
２ａを有していてもよいし、図３（Ｂ）に示すように、
頂上に平坦部１２ｂを形成してもよいし、また、図３
（Ｃ）に示すように、頂上に滑らかな曲面部１２ｃを形
成するようにしてもよい。
【００２１】（光線の軌跡）図４〜図７は、実施例によ
るレンチキュラーレンズを通過する光線の軌跡を示す図
である。レンチキュラーレンズ１０に入射した光線は、
レンズの曲率半径ｒ、切込量Ｄ、周期Ｐ〔図１（Ｂ）参
照〕及び屈折率ｎなどによって決まる所定の角度分布で
放出される。図４及び図７のレンチキュラーレンズ１０
は、後述する製造例１に相当する曲率半径ｒ＝３５μ
ｍ、ピッチＰ＝５９μｍ、切込量Ｄ＝１５μｍ、屈折率
ｎ1 ＝１．５（アクリル樹脂）を例にして、シミュレー
ションしたものである。
るレンチキュラーレンズを通過する光線の軌跡を示す図
である。レンチキュラーレンズ１０に入射した光線は、
レンズの曲率半径ｒ、切込量Ｄ、周期Ｐ〔図１（Ｂ）参
照〕及び屈折率ｎなどによって決まる所定の角度分布で
放出される。図４及び図７のレンチキュラーレンズ１０
は、後述する製造例１に相当する曲率半径ｒ＝３５μ
ｍ、ピッチＰ＝５９μｍ、切込量Ｄ＝１５μｍ、屈折率
ｎ1 ＝１．５（アクリル樹脂）を例にして、シミュレー
ションしたものである。
【００２２】所望の拡散角θS を得るためのパラメータ
ｎ1 ，Ｐ，Ｄの最適化設計は以下のように行う。直下型
の背面光源等のように、大部分の入射光が平坦面１３に
直角（入射角＝０°）に入射する場合は、概ね全反射条
件を満たす箇所がどこになるかで決まる。図４におい
て、光線がレンズの周辺に行くにつれて、屈折角が大き
くなり、丁度光線Ｒ2 とＲ3 の間及び光線Ｒ9 とＲ10の
間で全反射条件をむかえる。このときの光線Ｒ2.5 ，Ｒ
9.5 は、レンズの接線方向に射出し、これよりも外側の
光線は、一部Ｒ2 ，Ｒ10のように大きく広がるものもあ
るが全体の光量から見れば、極わずかであり、これより
も少し外側へ行くにつれて、再びＲ1 ，Ｒ11のように急
速に発散光から収束光に転ずる。よって、光線が全反射
を起こす迄の範囲（光線Ｒ2.5 ，Ｒ9.5 の間）が、概ね
放出光の拡散角θS になるとすると、図５、図６のよう
になる。
ｎ1 ，Ｐ，Ｄの最適化設計は以下のように行う。直下型
の背面光源等のように、大部分の入射光が平坦面１３に
直角（入射角＝０°）に入射する場合は、概ね全反射条
件を満たす箇所がどこになるかで決まる。図４におい
て、光線がレンズの周辺に行くにつれて、屈折角が大き
くなり、丁度光線Ｒ2 とＲ3 の間及び光線Ｒ9 とＲ10の
間で全反射条件をむかえる。このときの光線Ｒ2.5 ，Ｒ
9.5 は、レンズの接線方向に射出し、これよりも外側の
光線は、一部Ｒ2 ，Ｒ10のように大きく広がるものもあ
るが全体の光量から見れば、極わずかであり、これより
も少し外側へ行くにつれて、再びＲ1 ，Ｒ11のように急
速に発散光から収束光に転ずる。よって、光線が全反射
を起こす迄の範囲（光線Ｒ2.5 ，Ｒ9.5 の間）が、概ね
放出光の拡散角θS になるとすると、図５、図６のよう
になる。
【００２３】 切込量Ｄ≦ｒｓｉｎθC （いずれかで
全反射となる）の場合には、断面が円のときには、曲率
半径のいかんによらず、 θS ≒１８０°−θC ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ1 ） となるので、所望のθS が与えられたときには、 ｎ1 ＝１／（ｓｉｎθS ） のようにレンズの屈折率ｎ1 を選ぶことができる。
全反射となる）の場合には、断面が円のときには、曲率
半径のいかんによらず、 θS ≒１８０°−θC ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ1 ） となるので、所望のθS が与えられたときには、 ｎ1 ＝１／（ｓｉｎθS ） のようにレンズの屈折率ｎ1 を選ぶことができる。
【００２４】 切込量Ｄ＞ｒｓｉｎθC ＞０（常にθ
＜θC で全反射なし）の場合には、 ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 ∴ θ2 ＝ｓｉｎ-1（ｎ1 ｓｉｎθ1 ） また、θ1 ＝ｔａｎ-1（ｘ／Ｄ）より、 拡散角は大略 θS ＝２（θ2 −θ1 ）＝２〔ｓｉｎ-1｛ｎ1 ｓｉｎ
（ｔａｎ-1（ｘ／Ｄ））｝−ｔａｎ-1（ｘ／Ｄ）〕 となる。特に、図３（Ａ）のように尖頭部をもつときに
は、２ｘ＝Ｐより、 θS ≒２〔ｓｉｎ-1｛ｎ1 ｓｉｎ（ｔａｎ-1（Ｐ／２
Ｄ））｝−ｔａｎ-1（Ｐ／２Ｄ）〕 となるので、所望のθS が与えられたときには、前記θ
S となるように、レンズの屈折率ｎ1 、切込量Ｄ、周期
Ｐを選ぶことができ、選択の自由度が増える。
＜θC で全反射なし）の場合には、 ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 ∴ θ2 ＝ｓｉｎ-1（ｎ1 ｓｉｎθ1 ） また、θ1 ＝ｔａｎ-1（ｘ／Ｄ）より、 拡散角は大略 θS ＝２（θ2 −θ1 ）＝２〔ｓｉｎ-1｛ｎ1 ｓｉｎ
（ｔａｎ-1（ｘ／Ｄ））｝−ｔａｎ-1（ｘ／Ｄ）〕 となる。特に、図３（Ａ）のように尖頭部をもつときに
は、２ｘ＝Ｐより、 θS ≒２〔ｓｉｎ-1｛ｎ1 ｓｉｎ（ｔａｎ-1（Ｐ／２
Ｄ））｝−ｔａｎ-1（Ｐ／２Ｄ）〕 となるので、所望のθS が与えられたときには、前記θ
S となるように、レンズの屈折率ｎ1 、切込量Ｄ、周期
Ｐを選ぶことができ、選択の自由度が増える。
【００２５】図４は、直下型面光源〔図１１参照〕の光
源直上部のように、レンチキュラーレンズ１０の平坦面
１３に対して、入射角＝０°の平行光束として入射し、
凹レンズ部１２から放射されるようすをに示してある。
源直上部のように、レンチキュラーレンズ１０の平坦面
１３に対して、入射角＝０°の平行光束として入射し、
凹レンズ部１２から放射されるようすをに示してある。
【００２６】図７は、エッジライト型面光源〔図１２参
照〕の光等方拡散性層２０上にレンチキュラーレンズ１
０を載置して、平坦面１３から光を入射した場合であ
り、ある角度範囲（図７では、法線Ｎに対して、−４０
°〜＋４０°の範囲）に分布した光束が入射したようす
を示している〔図１３（Ｃ）参照〕。
照〕の光等方拡散性層２０上にレンチキュラーレンズ１
０を載置して、平坦面１３から光を入射した場合であ
り、ある角度範囲（図７では、法線Ｎに対して、−４０
°〜＋４０°の範囲）に分布した光束が入射したようす
を示している〔図１３（Ｃ）参照〕。
【００２７】（光等方拡散性層）図９，図１０は、実施
例にかかるレンチキュラーレンズと光等方拡散性層との
層構成を示す図である。レンチキュラーレンズ１０と光
等方拡散性層（艶消透明層）２０とを積層して使用する
ことができる。この場合には、一旦、光等方拡散性層２
０によって拡散した光を収束させるために、レンチキュ
ラーレンズ１０を観察側、光等方拡散性層２０を光源側
に配置する必要がある。
例にかかるレンチキュラーレンズと光等方拡散性層との
層構成を示す図である。レンチキュラーレンズ１０と光
等方拡散性層（艶消透明層）２０とを積層して使用する
ことができる。この場合には、一旦、光等方拡散性層２
０によって拡散した光を収束させるために、レンチキュ
ラーレンズ１０を観察側、光等方拡散性層２０を光源側
に配置する必要がある。
【００２８】前述したように、レンチキュラーレンズ１
０は、そのレンズ面１２が観察側であっても〔図９
（Ａ），図１０（Ａ）〕であっても、光源側であっても
よい〔図９（Ｂ），図１０（Ｂ）参照〕。また、光等方
拡散性層２０は、シート（又は板）状のもの〔図９参
照〕でもよいし、光等方拡散性層２０’のように、レン
チキュラーレンズ１０に直接塗工した膜状のもの〔図１
０参照〕でもよい。
０は、そのレンズ面１２が観察側であっても〔図９
（Ａ），図１０（Ａ）〕であっても、光源側であっても
よい〔図９（Ｂ），図１０（Ｂ）参照〕。また、光等方
拡散性層２０は、シート（又は板）状のもの〔図９参
照〕でもよいし、光等方拡散性層２０’のように、レン
チキュラーレンズ１０に直接塗工した膜状のもの〔図１
０参照〕でもよい。
【００２９】光等方拡散性層２０，２０’は、前記透光
性材料に光拡散剤（艶消剤）として、炭酸カルシウム、
シリカ、アルミナ、硫酸バリウム等の無機質微粒子、又
は、アクリル樹脂等の樹脂ビーズ粒子を分散させたもの
が用いられ、その粒子の径は、略１〜２０μｍ位のもの
が使用される。光等方拡散性層２０は、前記透光性材料
に前記光拡散剤を練り込んだ樹脂材料を押出成形、カレ
ンダ成形等でシート化した、単一層として形成ものが使
用できる。また、前記透光性材料のシート（又は板）上
に、前記透光性材料を結合剤（バインダ）として、これ
に前記光拡散剤を分散させた塗料を塗工形成して使った
２層構成物でもよい。さらに、前記透光性材料のシート
（又は板）の表面を、サンドブラスト，エンボス賦型加
工等によって、中心線平均粗さ１〜２０μｍの微小凹凸
（砂目等）を形成したものでもよい。
性材料に光拡散剤（艶消剤）として、炭酸カルシウム、
シリカ、アルミナ、硫酸バリウム等の無機質微粒子、又
は、アクリル樹脂等の樹脂ビーズ粒子を分散させたもの
が用いられ、その粒子の径は、略１〜２０μｍ位のもの
が使用される。光等方拡散性層２０は、前記透光性材料
に前記光拡散剤を練り込んだ樹脂材料を押出成形、カレ
ンダ成形等でシート化した、単一層として形成ものが使
用できる。また、前記透光性材料のシート（又は板）上
に、前記透光性材料を結合剤（バインダ）として、これ
に前記光拡散剤を分散させた塗料を塗工形成して使った
２層構成物でもよい。さらに、前記透光性材料のシート
（又は板）の表面を、サンドブラスト，エンボス賦型加
工等によって、中心線平均粗さ１〜２０μｍの微小凹凸
（砂目等）を形成したものでもよい。
【００３０】（直下型の面光源の実施例）図１１は、本
発明による面光源の第１の実施例（直下型）を示した断
面図である。直下型の面光源３０は、ケース３１内に、
蛍光灯などの線光源３２が設けられており、ケース３１
の開口側に、光等方拡散性層２０及びレンチキュラーレ
ンズ１０とを設けたものである。
発明による面光源の第１の実施例（直下型）を示した断
面図である。直下型の面光源３０は、ケース３１内に、
蛍光灯などの線光源３２が設けられており、ケース３１
の開口側に、光等方拡散性層２０及びレンチキュラーレ
ンズ１０とを設けたものである。
【００３１】（エッジライト型の面光源の実施例）図１
２は、本発明による面光源の第２の実施例（エッジライ
ト型）を示す展開的斜視図、図１３は、導光板の特性を
説明するための図である。エッジライト型の面光源４０
は、導光板４１の下面に、反射層４２が形成されてお
り、導光板４１の上面に、光等方拡散性層２０及びレン
チキュラーレンズ１０が配置されている。また、導光板
４１の側端面の両側には、それぞれ光源４３，反射膜４
４，照明カバー４５が設けられている。
２は、本発明による面光源の第２の実施例（エッジライ
ト型）を示す展開的斜視図、図１３は、導光板の特性を
説明するための図である。エッジライト型の面光源４０
は、導光板４１の下面に、反射層４２が形成されてお
り、導光板４１の上面に、光等方拡散性層２０及びレン
チキュラーレンズ１０が配置されている。また、導光板
４１の側端面の両側には、それぞれ光源４３，反射膜４
４，照明カバー４５が設けられている。
【００３２】導光板４１の入射角ｉが臨界角ｉｃよりも
大きい場合には、図１３（Ａ）に示すように、光線は、
導光板４１内を全反射しながら伝播するのみであって、
放出面４１ａからの透過光はない。一方、入射角ｉが臨
界角ｉｃよりも小さい場合には、図１３（Ｂ）に示すよ
うに、導光板４１の放出面４１ａの側界面において、光
線の一部は、反射（導光板４１内を伝播）し、残りは透
過して放出される。また、実際の導光板４１では、図１
３（Ｃ）に示すように、他方の端面に光源４３’を置く
か、または光反射層４２’を設けることにより、導光板
４１の内部を光線が双方向に伝播し法線に対して左右対
称な±θ方向に光が放出される。
大きい場合には、図１３（Ａ）に示すように、光線は、
導光板４１内を全反射しながら伝播するのみであって、
放出面４１ａからの透過光はない。一方、入射角ｉが臨
界角ｉｃよりも小さい場合には、図１３（Ｂ）に示すよ
うに、導光板４１の放出面４１ａの側界面において、光
線の一部は、反射（導光板４１内を伝播）し、残りは透
過して放出される。また、実際の導光板４１では、図１
３（Ｃ）に示すように、他方の端面に光源４３’を置く
か、または光反射層４２’を設けることにより、導光板
４１の内部を光線が双方向に伝播し法線に対して左右対
称な±θ方向に光が放出される。
【００３３】（光反射層の実施例）図１４は、エッジラ
イト型の面光源に用いられる光反射層の実施例を示す図
である。光反射層４２は、光を拡散反射させる性能を持
つ層であって、以下のように構成することができる。 図１４（Ａ）のように、導光板４１の片面に、高隠
蔽性かつ白色度の高い顔料、例えば、二酸化チタン，ア
ルミニウム等の粉末を分散させた白色層４２Ａを塗装な
どによって形成する。 図１４（Ｂ）のように、導光板４１の片面に、サン
ドブライト加工，エンボス加工等によって艶消微細凹凸
４１ａを形成し、さらに、アルミニウム，クロム，銀等
のような金属をメッキ又は蒸着等して、金属薄膜層４２
Ｂを形成する。 図１４（Ｃ）のように、図１４（Ａ）と同様な白色
層４２Ａ’（ただし、隠蔽性は低くてもよい）に、金属
薄膜層４２Ｂを形成する。 図１４（Ｄ１），（Ｄ２）のように、網点状の白色
層４２Ａ”を形成し、光源４３から遠ざかるに従って面
積率を増やして、光源４３の光量が減衰するのを補正す
るようにしてもよい。
イト型の面光源に用いられる光反射層の実施例を示す図
である。光反射層４２は、光を拡散反射させる性能を持
つ層であって、以下のように構成することができる。 図１４（Ａ）のように、導光板４１の片面に、高隠
蔽性かつ白色度の高い顔料、例えば、二酸化チタン，ア
ルミニウム等の粉末を分散させた白色層４２Ａを塗装な
どによって形成する。 図１４（Ｂ）のように、導光板４１の片面に、サン
ドブライト加工，エンボス加工等によって艶消微細凹凸
４１ａを形成し、さらに、アルミニウム，クロム，銀等
のような金属をメッキ又は蒸着等して、金属薄膜層４２
Ｂを形成する。 図１４（Ｃ）のように、図１４（Ａ）と同様な白色
層４２Ａ’（ただし、隠蔽性は低くてもよい）に、金属
薄膜層４２Ｂを形成する。 図１４（Ｄ１），（Ｄ２）のように、網点状の白色
層４２Ａ”を形成し、光源４３から遠ざかるに従って面
積率を増やして、光源４３の光量が減衰するのを補正す
るようにしてもよい。
【００３４】図１１，図１２に示した面光源３０，４０
は、公知の透過型の液晶表示素子の背面に配置すること
によって、液晶表示装置として使用することができる。
また、透過型の液晶表示素子の他に、エレクトロクロミ
ック表示素子などの背面光源を必要とする素子に適用す
ることができる。
は、公知の透過型の液晶表示素子の背面に配置すること
によって、液晶表示装置として使用することができる。
また、透過型の液晶表示素子の他に、エレクトロクロミ
ック表示素子などの背面光源を必要とする素子に適用す
ることができる。
【００３５】（透過測定）本件発明者等は、製造例１，
２及び比較例１に示すようなレンチキュラーレンズを作
製し、図１２に示すエッジライト型面光源４０に、レン
ズ面１２等が上（外側）になるようにして、光等方拡散
性層２０の上に載置し、レンズ面１２等から放出される
光の輝度の角度分布を測定した。なお、比較例２とし
て、光等方拡散性層２０のみの場合も測定した。
２及び比較例１に示すようなレンチキュラーレンズを作
製し、図１２に示すエッジライト型面光源４０に、レン
ズ面１２等が上（外側）になるようにして、光等方拡散
性層２０の上に載置し、レンズ面１２等から放出される
光の輝度の角度分布を測定した。なお、比較例２とし
て、光等方拡散性層２０のみの場合も測定した。
【００３６】製造例１ 形状 ； 図１（又は図２）、断面は円形 曲率半径ｒ； ３５μｍ 周期Ｐ ； ５９μｍ 切込量Ｄ ； １５μｍ 材料 ； アクリル樹脂 屈折率ｎ1 ； １．５製造例２ 形状 ； 図３（Ｂ）、断面は円形 曲率半径ｒ； １００μｍ 周期Ｐ ； ３００μｍ 切込量Ｄ ； １００μｍ 材料 ； アクリル樹脂 屈折率ｎ1 ； １．５比較例１ 形状 ； 頂角＝９０°、両底角＝４５°の３角柱
プリズム型のレンチキュラーレンズ〔図１５（Ｂ）〕 周期Ｐ ； １００μｍ 材料 ； アクリル樹脂 屈折率ｎ1 ； １．５比較例２ レンチキュラーレンズを用いずに、光等方拡散性層２０
〔図１５（Ａ）〕のみによって測定した。
プリズム型のレンチキュラーレンズ〔図１５（Ｂ）〕 周期Ｐ ； １００μｍ 材料 ； アクリル樹脂 屈折率ｎ1 ； １．５比較例２ レンチキュラーレンズを用いずに、光等方拡散性層２０
〔図１５（Ａ）〕のみによって測定した。
【００３７】製造例１，２及び比較例１，２の測定結果
を、図８の曲線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにそれぞれ示してある。
これらの測定結果に基づいて、以下の表１が得られる。 表１（測定結果） 半値角θH 〔°〕 サイドローブ比〔％〕 法線方向輝度比〔％〕 製造例１； ３８ １１ １１１．２ 製造例２； ３５ ２２ １０８．５ 比較例１； ３４ ２６ １３５．０ 比較例２； ３７ ０ １００．０（基準）
を、図８の曲線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにそれぞれ示してある。
これらの測定結果に基づいて、以下の表１が得られる。 表１（測定結果） 半値角θH 〔°〕 サイドローブ比〔％〕 法線方向輝度比〔％〕 製造例１； ３８ １１ １１１．２ 製造例２； ３５ ２２ １０８．５ 比較例１； ３４ ２６ １３５．０ 比較例２； ３７ ０ １００．０（基準）
【００３８】図８又は表１を参照すれば、製造例１，２
は、比較例２のマット層２０のみの場合と比較して、拡
散光が法線方向近傍の所定範囲（通常、半値角θH ＝３
０°〜９０°程度）に集光されていることが判る。ま
た、比較例１の９０度頂角の三角柱プリズム型のレンチ
キュラーレンズと比較して、サイドローブ光の発生が少
ないことが判る。
は、比較例２のマット層２０のみの場合と比較して、拡
散光が法線方向近傍の所定範囲（通常、半値角θH ＝３
０°〜９０°程度）に集光されていることが判る。ま
た、比較例１の９０度頂角の三角柱プリズム型のレンチ
キュラーレンズと比較して、サイドローブ光の発生が少
ないことが判る。
【００３９】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、レンチキュラーレンズのレンズ面の単位凹レンズ
部の形状パラメータ（例えば、曲率半径、周期、切込量
及び屈折率など）によって、所望の角度分布の光を拡散
することができる（請求項１，２）。
れば、レンチキュラーレンズのレンズ面の単位凹レンズ
部の形状パラメータ（例えば、曲率半径、周期、切込量
及び屈折率など）によって、所望の角度分布の光を拡散
することができる（請求項１，２）。
【００４０】従って、請求項３のように、光等方拡散性
層と組み合わせることにより、光等方拡散性層のみの場
合と比較して、拡散光が法線方向に対して所望の角度範
囲に集光されるために、所定の角度範囲においては、同
じ消費電力であっても、より高輝度となり、逆に、同じ
輝度を得るためには、より低消費電力で足りる。
層と組み合わせることにより、光等方拡散性層のみの場
合と比較して、拡散光が法線方向に対して所望の角度範
囲に集光されるために、所定の角度範囲においては、同
じ消費電力であっても、より高輝度となり、逆に、同じ
輝度を得るためには、より低消費電力で足りる。
【００４１】また、斜め方向から接線方向に放射される
光エネルギーが減少するので、迷光の発生がより少なく
なる。さらに、従来の９０度頂角の３角柱プリズム型の
レンチキュラーレンズと比較して、サイドローブ光の発
生が少なくなり、迷光の発生がより少ない。
光エネルギーが減少するので、迷光の発生がより少なく
なる。さらに、従来の９０度頂角の３角柱プリズム型の
レンチキュラーレンズと比較して、サイドローブ光の発
生が少なくなり、迷光の発生がより少ない。
【図１】本発明によるレンチキュラーレンズの第１の実
施例を示す斜視図である。
施例を示す斜視図である。
【図２】本発明によるレンチキュラーレンズの第２の実
施例を示す断面図である。
施例を示す断面図である。
【図３】実施例によるレンチキュラーレンズの単位凹レ
ンズ部の形状を示す断面図である。
ンズ部の形状を示す断面図である。
【図４】実施例によるレンチキュラーレンズを通過する
光線の軌跡を示す図である。
光線の軌跡を示す図である。
【図５】実施例によるレンチキュラーレンズを通過する
光線の軌跡を示す図である。
光線の軌跡を示す図である。
【図６】実施例によるレンチキュラーレンズを通過する
光線の軌跡を示す図である。
光線の軌跡を示す図である。
【図７】実施例によるレンチキュラーレンズを通過する
光線の軌跡を示す図である。
光線の軌跡を示す図である。
【図８】本発明によるレンチキュラーレンズの実施例の
透過特性を示す線図である。
透過特性を示す線図である。
【図９】実施例にかかるレンチキュラーレンズと光等方
拡散性層との層構成を示す図である。
拡散性層との層構成を示す図である。
【図１０】実施例にかかるレンチキュラーレンズと光等
方拡散性層との層構成を示す図である。
方拡散性層との層構成を示す図である。
【図１１】本発明による面光源の第１の実施例（直下
型）を示した断面図である。
型）を示した断面図である。
【図１２】本発明による面光源の第２の実施例（エッジ
ライト型）を示す展開的斜視図である。
ライト型）を示す展開的斜視図である。
【図１３】図１２に示す導光板の特性を説明するための
図である。
図である。
【図１４】エッジライト型の面光源に用いられる光反射
層の実施例を示す図である。
層の実施例を示す図である。
【図１５】エッジライト型の面光源の従来例を示す図で
ある。
ある。
１０ レンチキュラーレンズ １１ 透光性基材 １２ レンズ面 １３ 平坦面 ２０ 光等方拡散性層
Claims (6)
- 【請求項１】 透光性基材の一方の面に断面円形形状等
の単位凹レンズ部を長軸方向が互いに平行になるように
多数形成したレンズ面を有し、前記透光性基材の他方の
面に平坦面を有することを特徴とするレンチキュラーレ
ンズ。 - 【請求項２】 両面が平坦面に形成された透光性基材
と、 前記透光性基材の一方の面に積層され、断面円形形状等
の単位凹レンズ部を長軸方向が互いに平行になるように
多数形成した透光性材料からなるレンズ層とを含むこと
を特徴とするレンチキュラーレンズ。 - 【請求項３】 前記透光性基材又は前記レンズ層の双方
又は一方が光等方拡散性を有するか、又は、前記透光性
基材又は前記レンズ層の一方側に光等方拡散性層を形成
することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレ
ンチキュラーレンズ。 - 【請求項４】 透光性平板又は直方体状の空洞からなる
導光体と、 前記導光体の側端面の双方又は一方に隣接して設けられ
た線状光源と、 前記導光体の表面に積層した光等方拡散性層と、 前記請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のレンチ
キュラーレンズとを含み、 前記レンチキュラーレンズの表面が拡散光放出面となる
ことを特徴とする面光源。 - 【請求項５】 １以上の点状又は線状の光源と、 前記光源を包囲し、１面を開口部としたランプハウス
と、 前記開口部を被覆し、前記請求項１〜請求項３のいずれ
か１項に記載のレンチキュラーレンズとを含み、 前記レンチキュラーレンズの表面が拡散光放出面となる
ことを特徴とする面光源。 - 【請求項６】 透過型の液晶表示素子と、 前記液晶表示素子の背面に設けられた前記請求項４又は
請求項５に記載の面光源とを含むことを特徴とする液晶
表示装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4358319A JPH06201904A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | レンチキュラーレンズ、面光源及び液晶表示装置 |
| KR1019930029490A KR0168879B1 (ko) | 1992-12-25 | 1993-12-24 | 렌티큘러 렌즈, 면광원 및 액정 표시 장치 |
| US08/173,118 US5592332A (en) | 1992-12-25 | 1993-12-27 | Renticular lens, surface light source, and liquid crystal display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4358319A JPH06201904A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | レンチキュラーレンズ、面光源及び液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201904A true JPH06201904A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18458688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4358319A Pending JPH06201904A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | レンチキュラーレンズ、面光源及び液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06201904A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2730067A1 (fr) * | 1995-01-30 | 1996-08-02 | Tallet Pascal Louis Dominique | Procede pour ameliorer la fabrication de la matrice de moulage pour obtenir un ecran selecteur optique |
| JPH08278404A (ja) * | 1995-04-10 | 1996-10-22 | Toppan Printing Co Ltd | レンズシートおよびその製造方法 |
| JP2000214313A (ja) * | 1999-01-22 | 2000-08-04 | Elf Atochem Sa | 光拡散複合パネル |
| KR100393771B1 (ko) * | 2001-03-10 | 2003-08-02 | 엘지전자 주식회사 | 광 기록 및 재생 시스템용 렌즈 |
| JP2004133452A (ja) * | 2002-10-07 | 2004-04-30 | Eastman Kodak Co | ナノ複合体材料を含む光学要素 |
| JP2005107020A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Sony Corp | バックライトおよび拡散板の製造方法、並びに、液晶表示装置 |
| KR100764411B1 (ko) * | 2004-09-22 | 2007-10-05 | 가부시끼가이샤 퓨처 비전 | 백 라이트 장치 및 액정 표시 장치 |
| CN100437154C (zh) * | 2007-03-13 | 2008-11-26 | 友达光电股份有限公司 | 光源扩散板及背光模块 |
| JP2009031787A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-02-12 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 光制御板、面光源装置及び透過型画像表示装置 |
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-
1992
- 1992-12-25 JP JP4358319A patent/JPH06201904A/ja active Pending
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| WO1996024087A1 (fr) * | 1995-01-30 | 1996-08-08 | Pascal Tallet | Procede pour ameliorer la fabrication d'une matrice de moulage d'un ecran selecteur optique et ecran ainsi obtenu |
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