【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lenticular lens in which a plurality of unit lens portions are formed so that their major axis directions are parallel to each other, a surface light source using the lenticular lens, and a liquid crystal using the surface light source as a backlight. The present invention relates to a display device.
【０００２】[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）。2. Description of the Related Art A liquid crystal display device using a direct surface type or edge light type diffusion surface light source is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2-284102, US Pat. No. 4,729,067).
JP-A-63-318003, JP-A-3-9260
No. 1).
【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。FIG. 15 is a diagram showing a conventional example of an edge light type surface light source. The surface light source 100A includes the translucent substrate 10
The isotropic light diffusing layer 102 is formed on one surface of the first layer 1, the reflective layer 103 is formed on the other surface thereof, and the point-shaped or linear light source 104 is arranged on the side surface. Further, the surface light source 100B includes the isotropic light diffusing layer 10 of the surface light source 100A.
Further, a triangular prism prism type lenticular lens 105 having an apex angle of 90 degrees is formed on top of No. 2.
【０００４】[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。[Problems to be Solved by the Invention] The former surface light source 100A
With the isotropic light diffusing layer 102, uniform and isotropic light emission can be obtained. However, since the light energy is emitted in an oblique direction or a tangential direction of the light emitting (light emitting) surface, which is practically unnecessary, the vicinity of the true normal direction (generally, 0 degrees or more and 30 degrees to the normal line There is a problem that the energy efficiency is poor because the loss of light energy emitted at 90 degrees or less) increases.
【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。In the latter surface light source 100B, since the light isotropically diffused by the isotropic light diffusing layer 102 is deflected by the prism action of the lenticular lens 105,
Light energy is concentrated in the vicinity of the normal direction, the energy utilization efficiency is high, and low power consumption and high brightness are possible. However, a phenomenon in which some light deviates from a predetermined angle range near the normal direction (side lobe in the angular distribution of transmitted light intensity) occurs, and the light emitted in the oblique direction is transmitted to nearby workers. There was a problem that it became unnecessary light (stray light, optical noise).
【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。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to enable bright surface emission in a liquid crystal display without increasing power consumption and heat generation, and moreover, to diffuse light to a predetermined value near the normal line. An object of the present invention is to provide a lenticular lens, a surface light source, and a liquid crystal display device that can collect light in an angular range.
【０００７】[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。The present invention solves the above problems by the following solving means. In addition, in order to facilitate understanding, the description will be given with the reference numerals corresponding to the embodiments, but the present invention is not limited thereto.
【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。That is, the first means for solving the lenticular lens according to the present invention is to arrange unit concave lens portions (12i) having a circular cross-section on one surface of the light-transmissive substrate (11) so that their major axis directions are parallel to each other. It is characterized in that it has a large number of lens surfaces (12) formed as described above, and has a flat surface (13) on the other surface of the translucent substrate.
【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。Second lenticular lens according to the present invention
In order to solve the problem, a translucent base material (14) having both flat surfaces is laminated on one surface of the translucent base material, and a unit concave lens portion having a circular cross section or the like is formed in a long axis direction. And a lens layer (15) made of a light-transmissive material formed in parallel to each other.
【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。The third of the lenticular lens according to the present invention
The solving means of is, in the first or second solving means,
Either or both of the light-transmissive substrate and the lens layer have a light isotropic diffusivity, or a light isotropic diffusive layer (20, 20) is provided on one side of the light-transmissive substrate or the lens layer. ') Is formed.
【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。The first solution of the surface light source according to the present invention is adjacent to both or one of the light guide body (41) consisting of a transparent plate or a rectangular parallelepiped cavity and the side end surface of the light guide body. The linear light source (43), the light isotropic diffusive layer (20) laminated on the surface of the light guide, and the first to third layers.
Lenticular lens (1
0), and the surface of the lenticular lens serves as a diffused light emitting surface.
【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。A second solution of the surface light source according to the present invention is
One or more point-shaped or linear light sources (32), a lamp house (31) that surrounds the light sources and has one surface as an opening, and the opening is covered to solve the first to third solutions. And a lenticular lens (10) according to any of the means, wherein the surface of the lenticular lens serves as a diffused light emitting surface.
【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。A solution means of a liquid crystal display device according to the present invention is a transmissive liquid crystal display element, and a surface light source (30, 40) provided on the back surface of the liquid crystal display element by the first or second solution means. It is characterized by including.
【００１４】[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。According to the present invention, since the lenticular lens has a unit concave lens portion having a circular cross section or the like, diffused light that has passed through the isotropic light diffusing layer or the like is within a desired angle range near the normal line. Focus on. Therefore, the angular distribution of the diffused light intensity emitted from the diffused light emitting surface becomes a substantially uniform isotropic distribution only within a desired angular range, and side lobes do not occur, so that the direct light method or the edge light method is used. It can be suitably used for surface light sources and liquid crystal display devices using them.
【００１５】[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。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings and the like. (Embodiment of integrated lenticular lens) FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the lenticular lens according to the present invention, FIG. 1 (A) is a perspective view, and FIG. 1 (B) is XX.
FIG. Lenticular lens 1 of the first embodiment
0 is a lens surface in which a large number of unit concave lens portions 12-i (i = 1 to N) having a circular cross-section or the like are formed on one surface of the transparent substrate 11 so that their major axes (ridges) are parallel to each other. 12 and the other surface of the transparent substrate 11 is a flat surface 13.
【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。The light-transmitting substrate 11 is a homopolymer or copolymer of acrylic acid ester or methacrylic acid ester such as methyl polymethacrylate, polymethylacrylate, polyester such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, Sheet-like flat or curved surface made of transparent resin such as polystyrene (thermoplastic resin or one that has been cross-linked and cured by heat, ultraviolet rays, electron beams), transparent glass, etc. Alternatively, it is a plate-shaped member. The translucency required for this translucent base material 11 must be selected so that diffused light can be transmitted at a minimum so that it does not hinder the use of each application. Alternatively, it may be transparent and matt. Here, the matte transparent has a property of diffusing and transmitting the transmitted light almost uniformly and isotropically in all directions within a semi-solid angle, and is synonymous with light isotropic diffusivity. Further, when the translucent substrate 11 is used for a back light source, it is preferable to use a planar substrate having a thickness of about 20 to 1000 μm. However, if the direct type or the light guide is hollow and the light isotropic diffusion layer is a flexible thin sheet, a thicker resin is used to maintain the shape of the light emitting surface. When doing, the thickness is 1-10 mm
It may be a degree.
【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〕。The unit concave lens portion 12-i of the lens surface 12
Is a quadratic curve such as a circle, ellipse, hyperbola, parabola, or Rankine oval, trochoid, cycloid, cardioid, involute, etc. Extract a part (usually less than half a circle) of a curve that is expressed by a monovalent function of, other similar smooth and continuous curves that are concave or convex in one direction (called circular shape etc.) It is the shape used.
The angular distribution as the diffused light emitting surface of the unit concave lens portion 12-i is determined by the shape parameters such as the radius of curvature r, the depth of cut D, and the period P, and each is approximately 20 to 1000 μm.
About m is preferable. The direction of the lens surface 12 may be either the light source side or the light emitting side (the side opposite to the light source side) [see FIGS. 9 and 10].
【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。The lens surface 12 is, for example, exposed to ultraviolet rays after being embossed with a roll embossing plate on a UV curable thermoplastic resin film known in the art (described in JP-A-56-157310). The film can be formed by a method of curing the film (described in JP-A No. 61-156273).
【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。(Example of Laminated Lenticular Lens) FIG. 2 shows a second lenticular lens according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the Example of. The lenticular lens 10 of the first embodiment is formed by the transparent base material 11 alone, but the lenticular lens 10 ′ of the second embodiment has a flat transparent substrate 14 on which This is a structure in which a lens layer 15 made of a translucent material having a lens surface 12 having the same shape as that described above is laminated. The manufacturing method is to coat the roll (cylindrical) mold with an electron beam or ultraviolet curable resin liquid, and after the resin liquid is cured with the transparent base material sheet further adhered to the coated surface, the base material sheet is applied. A method of releasing the cured resin adhered to the mold and having the uneven shape of the mold applied thereto (US Pat. No. 4,576,850, US Pat. No. 3,689,346).
No. 3-223883, etc.).
【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。(Shape of Unit Concave Lens Section) FIG. 3 is a sectional view showing the shape of the unit concave lens section of the lenticular lens according to the embodiment. For example, when the unit concave lens portion 12-i has an elliptical cross section, as shown in FIG. 3A, as shown in FIG.
2a, or as shown in FIG. 3 (B),
A flat portion 12b may be formed on the top, and FIG.
As shown in (C), a smooth curved surface portion 12c may be formed on the top.
【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。(Ray Trajectory) FIGS. 4 to 7 are diagrams showing the trajectory of a light ray passing through the lenticular lens according to the embodiment. The light rays incident on the lenticular lens 10 are
The light is emitted with a predetermined angular distribution determined by the radius of curvature r of the lens, the depth of cut D, the period P [see FIG. 1 (B)], the refractive index n, and the like. The lenticular lens 10 of FIGS. 4 and 7
Is a radius of curvature r = 35 μ corresponding to the manufacturing example 1 described later.
m, pitch P = 59 μm, depth of cut D = 15 μm, and refractive index n1 = 1.5 (acrylic resin) as an example.
【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。The optimization design of the parameters n1 , P and D for obtaining the desired diffusion angle θS is performed as follows. When most of the incident light is incident on the flat surface 13 at a right angle (incident angle = 0 °) as in a direct-type back light source or the like, it is generally determined where the condition for satisfying the total reflection is. In FIG. 4, as the ray goes to the periphery of the lens, the refraction angle becomes larger, and the total reflection condition is met just between the rays R2 and R3 and between the rays R9 and R10 . Rays of this time R2.5 , R
9.5 is emitted in the tangential direction of the lens, and the light rays outside this may have a large spread such as R2 and R10 , but they are extremely small in terms of the total amount of light. As it goes a little outward, it again rapidly changes from divergent light to convergent light like R1 and R11 . Therefore, assuming that the range until the ray totally reflects (between rays R2.5 and R9.5 ) is approximately the diffusion angle θS of the emitted light, the results are as shown in FIGS. 5 and 6.
【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。When the depth of cut D ≦ rsin θC (total reflection occurs at any one), when the cross section is a circle, regardless of the radius of curvature, θS ≈180 ° −θC = sin−1 Since it becomes (1 / n1 ), when the desired θS is given, the refractive index n1 of the lens can be selected as n1 = 1 / (sin θS ).
【００２４】 切込量Ｄ＞ｒｓｉｎθC＞０（常にθ
＜θCで全反射なし）の場合には、 ｎ1ｓｉｎθ1＝ｎ2ｓｉｎθ2 ∴ θ2＝ｓｉｎ-1（ｎ1ｓｉｎθ1） また、θ1＝ｔａｎ-1（ｘ／Ｄ）より、 拡散角は大略 θS＝２（θ2−θ1）＝２〔ｓｉｎ-1｛ｎ1ｓｉｎ
（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｛ｎ1ｓｉｎ（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。Depth of Cut D> rsin θC > 0 (Always θ
In the case of <total reflection at θC ), n1 sin θ1 = n2 sin θ2 ∴ θ2 = sin−1 (n1 sin θ1 ) Further, from θ1 = tan−1 (x / D), The diffusion angle is approximately θS = 2 (θ2 −θ1 ) = 2 [sin−1 {n1 sin
(Tan-1 (x / D))}-tan-1 (x / D)]. In particular, as shown in FIG. 3 (A), when it has a pointed portion, from 2x = P, θS ≈2 [sin−1 {n1 sin (tan−1 (P / 2
D))}-tan−1 (P / 2D)], so that when the desired θS is given, the above θ
The refractive index n1 , the depth of cut D, and the period P of the lens can be selected so thatS, and the degree of freedom in selection increases.
【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。FIG. 4 shows that the light beam is incident on the flat surface 13 of the lenticular lens 10 as a parallel light beam having an incident angle of 0 °, just like the light source immediately above the direct type surface light source [see FIG. 11].
The manner in which light is emitted from the concave lens portion 12 is shown in FIG.
【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〕。FIG. 7 shows a lenticular lens 1 on a light isotropic diffusive layer 20 of an edge light type surface light source [see FIG. 12].
0 is placed and light is incident from the flat surface 13, and a certain angle range (-40 in FIG. 7 with respect to the normal line N)
The light flux distributed in the range of (° to +40) is shown [see FIG. 13 (C)].
【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。(Light Isotropic Diffusing Layer) FIGS. 9 and 10 are views showing the layer structure of the lenticular lens and the light isotropic diffusing layer according to the embodiment. The lenticular lens 10 and the light isotropic diffusing layer (matte transparent layer) 20 can be laminated and used. In this case, the light isotropic diffusive layer 2 is once provided.
In order to converge the light diffused by 0, it is necessary to arrange the lenticular lens 10 on the observation side and the light isotropic diffusing layer 20 on the light source side.
【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。As described above, the lenticular lens 1
0 means that the lens surface 12 is on the observation side [Fig.
(A), FIG. 10 (A)] or the light source side [see FIG. 9 (B), FIG. 10 (B)]. The light isotropic diffusing layer 20 may be in the form of a sheet (or a plate) [see FIG. 9], or like the light isotropic diffusing layer 20 ′, it may be in the form of a film directly applied to the lenticular lens 10. Thing [Fig. 1
0]].
【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。The light isotropic diffusive layers 20 and 20 'are formed by adding calcium carbonate as a light diffusing agent (matting agent) to the translucent material.
Inorganic fine particles such as silica, alumina and barium sulfate, or resin bead particles such as acrylic resin dispersed therein are used, and the particle diameter is about 1 to 20 μm. The light isotropic diffusing layer 20 may be formed as a single layer by extruding a resin material obtained by kneading the light diffusing agent into the translucent material into a sheet by calendering or the like. Further, a two-layer structure in which a coating material in which the light-transmissive material is dispersed as a binder is applied to a sheet (or plate) of the light-transmissive material and the light-diffusing agent is dispersed in the two-layer structure. It may be a composition. Further, the surface of the sheet (or plate) of the translucent material may be formed with fine irregularities (grains or the like) having a center line average roughness of 1 to 20 μm by sandblasting, embossing or the like.
【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。(Embodiment of Direct Type Surface Light Source) FIG. 11 is a sectional view showing a first example (direct type) of a surface light source according to the present invention. The direct type surface light source 30 is provided in a case 31.
A line light source 32 such as a fluorescent lamp is provided, and the case 31
The light isotropic diffusing layer 20 and the lenticular lens 10 are provided on the opening side of the.
【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。(Embodiment of edge light type surface light source) FIG.
2 is a developed perspective view showing a second embodiment (edge light type) of the surface light source according to the present invention, and FIG. 13 is a diagram for explaining the characteristics of the light guide plate. Edge light type surface light source 40
The reflective layer 42 is formed on the lower surface of the light guide plate 41, and the light isotropic diffusive layer 20 and the lenticular lens 10 are arranged on the upper surface of the light guide plate 41. Further, the light source 43 and the reflection film 4 are provided on both sides of the side end surface of the light guide plate 41, respectively.
4, a lighting cover 45 is provided.
【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。When the incident angle i of the light guide plate 41 is larger than the critical angle ic, as shown in FIG.
Only propagates while totally reflecting in the light guide plate 41,
There is no transmitted light from the emission surface 41a. On the other hand, when the incident angle i is smaller than the critical angle ic, as shown in FIG. 13B, at the side interface of the emission surface 41a of the light guide plate 41, part of the light beam is reflected (in the light guide plate 41). And the rest is transmitted and emitted. In addition, in the actual light guide plate 41, as shown in FIG.
As shown in FIG. 3 (C), by placing a light source 43 ′ on the other end surface or providing a light reflecting layer 42 ′, light rays propagate in both directions inside the light guide plate 41, and left and right with respect to the normal line. Light is emitted in symmetrical ± θ directions.
【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。(Example of Light Reflecting Layer) FIG. 14 is a diagram showing an example of a light reflecting layer used for an edge light type surface light source. The light reflection layer 42 is a layer having a property of diffusing and reflecting light, and can be configured as follows. As shown in FIG. 14A, a white layer 42A in which a pigment having a high hiding property and a high whiteness, for example, a powder of titanium dioxide, aluminum or the like is dispersed is formed on one surface of the light guide plate 41 by painting or the like. As shown in FIG. 14B, a matte fine unevenness 41a is formed on one surface of the light guide plate 41 by sandbright processing, embossing, etc., and metal such as aluminum, chromium, silver, etc. is plated or vapor deposited. Then, the metal thin film layer 42
Form B. As shown in FIG. 14C, the metal thin film layer 42B is formed on the white layer 42A ′ (however, the hiding property may be low) similar to that of FIG. 14A. As shown in FIGS. 14D1 and 14D2, a halftone dot-shaped white layer 42A ″ is formed, the area ratio is increased as the distance from the light source 43 increases, and the attenuation of the light amount of the light source 43 is corrected. Good.
【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。Surface light sources 30, 40 shown in FIGS. 11 and 12.
Can be used as a liquid crystal display device by disposing it on the back surface of a known transmissive liquid crystal display element.
Further, in addition to the transmissive liquid crystal display element, it can be applied to an element such as an electrochromic display element which requires a back light source.
【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。(Permeation Measurement) The inventors of the present invention have manufactured the first production example 1,
2 and a lenticular lens as shown in Comparative Example 1 were prepared, and the edge light type surface light source 40 shown in FIG. It was placed on top and the angular distribution of the brightness of the light emitted from the lens surface 12 etc. was measured. In addition, as Comparative Example 2, measurement was performed also in the case of only the light isotropic diffusion layer 20.
【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。Manufacturing Example 1 Shape: FIG. 1 (or FIG. 2), section is circular Curvature radius r; 35 μm period P; 59 μm Cut amount D; 15 μm material; Acrylic resin Refractive index n1 ; 1.5Manufacturing Example 2 shape FIG. 3 (B), cross section is circular radius of curvature r; 100 μm period P; 300 μm depth of cut D; 100 μm material; acrylic resin refractive index n1 ; 1.5comparative example 1 shape; apex angle = 90 °, both bottoms Angle = 45 ° Trigonal prism type lenticular lens [FIG. 15 (B)] Period P; 100 μm material; Acrylic resin Refractive index n1 ; 1.5Comparative example 2 Light isotropic diffusivity without using a lenticular lens Layer 20
It was measured only by [FIG. 15 (A)].
【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）The measurement results of Production Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in curves A, B, C and D of FIG. 8, respectively.
The following Table 1 is obtained based on these measurement results. Table 1 (measurement results) Half-value angle θH [°] Sidelobe ratio [%] Normal direction luminance ratio [%] Production Example 1; 38 11 111.2 Production Example 2; 35 22 108.5 Comparative Example 1; 34 26 135.0 Comparative Example 2; 37 0 100.0 (reference)
【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。Referring to FIG. 8 or Table 1, Manufacturing Examples 1 and 2
In comparison with the case of only the matte layer 20 of Comparative Example 2, the diffused light has a predetermined range in the vicinity of the normal direction (usually, half-value angle θH = 3).
It is understood that the light is condensed at 0 ° to 90 °). Further, it can be seen that side lobe light is less generated as compared with the lenticular lens of the triangular prism type having the 90-degree apex angle of Comparative Example 1.
【００３９】[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）。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to obtain a desired value depending on the shape parameters (eg, radius of curvature, period, depth of cut and refractive index) of the unit concave lens portion of the lens surface of the lenticular lens. Light having an angular distribution can be diffused (claims 1 and 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。Therefore, by combining with the light isotropic diffusing layer as in claim 3, the diffused light has a desired angle range with respect to the normal direction as compared with the case where only the light isotropic diffusing layer is used. In the predetermined angle range, even if the power consumption is the same, the brightness is higher, and conversely, the power consumption is lower to obtain the same brightness.
【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。Further, since the light energy radiated from the oblique direction to the tangential direction is reduced, the generation of stray light is further reduced. Further, compared to the conventional 90-degree apex angle prism prism type lenticular lens, side lobe light is less generated and stray light is less generated.
【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。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a lenticular lens according to the present invention.
【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。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the lenticular lens according to the present invention.
【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。FIG. 3 is a sectional view showing a shape of a unit concave lens portion of a lenticular lens according to an example.
【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。FIG. 4 is a diagram showing trajectories of light rays passing through a lenticular lens according to an example.
【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。FIG. 5 is a diagram showing trajectories of light rays passing through a lenticular lens according to an example.
【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。FIG. 6 is a diagram showing trajectories of light rays passing through a lenticular lens according to an example.
【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。FIG. 7 is a diagram showing trajectories of light rays passing through a lenticular lens according to an example.
【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。FIG. 8 is a diagram showing transmission characteristics of an example of a lenticular lens according to the present invention.
【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。FIG. 9 is a diagram showing a layer structure of a lenticular lens and a light isotropic diffusing layer according to an example.
【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。FIG. 10 is a diagram showing a layer structure of a lenticular lens and a light isotropic diffusing layer according to an example.
【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。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a first embodiment (direct type) of a surface light source according to the present invention.
【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。FIG. 12 is an exploded perspective view showing a second embodiment (edge light type) of the surface light source according to the present invention.
【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。13 is a diagram for explaining the characteristics of the light guide plate shown in FIG.
【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。FIG. 14 is a diagram showing an example of a light reflecting layer used in an edge light type surface light source.
【図１５】エッジライト型の面光源の従来例を示す図で
ある。FIG. 15 is a diagram showing a conventional example of an edge light type surface light source.
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 10 Lenticular lens 11 Light transmissive base material 12 Lens surface 13 Flat surface 20 Light isotropic diffusing layer
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| JP4358319AJPH06201904A (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Lenticular lens, surface light source and liquid crystal display device |
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