JP2000164016A - 面光源装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
- G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
Abstract
(57)【要約】
【課題】 カーナビゲーションのように、運転席と助手
席といった或る特定の２方向に観察者が存在する場合、
従来の技術では観察方向以外に射出される光が多く、光
利用効率の点で改善が望まれていた。 【解決手段】 面光源装置は、面光源１と光学素子Ｐ２
と光学素子Ｓ３より構成される。光学素子Ｐ２は、頂角
９０゜の多数の線状プリズムが形成されているプリズム
シートである。光学素子Ｓ３は、集光効果を持つ光学シ
ートである。この構成により、或る特定の２方向に射出
光を配光させ、かつその近傍で輝度が緩やかに変化する
ことができる。従って、この面光源装置を、運転席と助
手席の中央に配置されるカーナビゲーションの液晶表示
装置に用いれば、運転席や助手席の方向は画面が明るく
て良好な表示特性が得られる。運転席や助手席の方向か
ら少し視角がずれても、輝度があまり変化しないので、
良い表示が得られる。
席といった或る特定の２方向に観察者が存在する場合、
従来の技術では観察方向以外に射出される光が多く、光
利用効率の点で改善が望まれていた。 【解決手段】 面光源装置は、面光源１と光学素子Ｐ２
と光学素子Ｓ３より構成される。光学素子Ｐ２は、頂角
９０゜の多数の線状プリズムが形成されているプリズム
シートである。光学素子Ｓ３は、集光効果を持つ光学シ
ートである。この構成により、或る特定の２方向に射出
光を配光させ、かつその近傍で輝度が緩やかに変化する
ことができる。従って、この面光源装置を、運転席と助
手席の中央に配置されるカーナビゲーションの液晶表示
装置に用いれば、運転席や助手席の方向は画面が明るく
て良好な表示特性が得られる。運転席や助手席の方向か
ら少し視角がずれても、輝度があまり変化しないので、
良い表示が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置など
のバックライトとして、使用可能な面光源装置に関する
ものである。
のバックライトとして、使用可能な面光源装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶表示装置等のバックライトと
しては、光源に冷陰極管を用い、その光源を導光板の端
面（エッジ）に置き、導光板の光射出面上に光学シート
等を置き、導光板の下面（光射出面の対向面）に反射材
を置いたエッジライト方式が一般的である。また、導光
板の形状や光学シートの形状、種類等を調整することに
より、光利用効率を向上させ、輝度を向上させる工夫が
なされたり、光射出面より全方向にできるだけ均一に光
を射出させる工夫がなされている。
しては、光源に冷陰極管を用い、その光源を導光板の端
面（エッジ）に置き、導光板の光射出面上に光学シート
等を置き、導光板の下面（光射出面の対向面）に反射材
を置いたエッジライト方式が一般的である。また、導光
板の形状や光学シートの形状、種類等を調整することに
より、光利用効率を向上させ、輝度を向上させる工夫が
なされたり、光射出面より全方向にできるだけ均一に光
を射出させる工夫がなされている。
【０００３】また、使用目的に応じ、プリズムシート等
を用いて、光射出面に対し法線方向に集中的に光を射出
させ、法線方向の輝度を向上させるもの、あるいはある
特定の方向に集中的に光を射出させ、特定方向の輝度を
向上させる工夫がなされている。
を用いて、光射出面に対し法線方向に集中的に光を射出
させ、法線方向の輝度を向上させるもの、あるいはある
特定の方向に集中的に光を射出させ、特定方向の輝度を
向上させる工夫がなされている。
【０００４】例えば、特開平８−２６２４４１号公報で
は、特定の２方向に指向性を持つ光源と、プリズム頂角
が下向きになるように配置されたプリズムシートの構成
により、法線方向に集中的に光を射出させる面光源素子
が開示されている。特開平８−２６２４４２号公報で
は、特開平８−２６２４４１号公報と同様の構成によ
り、所望の１方向に集中的に光を射出させる面光源素子
が開示されている。
は、特定の２方向に指向性を持つ光源と、プリズム頂角
が下向きになるように配置されたプリズムシートの構成
により、法線方向に集中的に光を射出させる面光源素子
が開示されている。特開平８−２６２４４２号公報で
は、特開平８−２６２４４１号公報と同様の構成によ
り、所望の１方向に集中的に光を射出させる面光源素子
が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えばカーナ
ビゲーションのように、自動車の中央部に設置される液
晶表示装置に対して、運転席と助手席といった或る特定
の２方向に観察者が存在する場合、従来の技術では観察
方向以外に射出される光が多く、光利用効率の点で改善
が望まれていた。
ビゲーションのように、自動車の中央部に設置される液
晶表示装置に対して、運転席と助手席といった或る特定
の２方向に観察者が存在する場合、従来の技術では観察
方向以外に射出される光が多く、光利用効率の点で改善
が望まれていた。
【０００６】本発明は、或る特定の２方向に集中的に光
を射出させ、或る特定の２方向の輝度を向上させ、かつ
或る特定の２方向近傍において緩やかに低下する輝度分
布（配光特性）を有する面光源装置を提供するものであ
る。
を射出させ、或る特定の２方向の輝度を向上させ、かつ
或る特定の２方向近傍において緩やかに低下する輝度分
布（配光特性）を有する面光源装置を提供するものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の面光源装置
は、面状光源と、プリズム頂角がほぼ９０゜からなる複
数の線状プリズムで構成される第１の光学素子とを、前
記プリズム頂角が前記面状光源の光射出側になるように
設けたことを特徴とする。
は、面状光源と、プリズム頂角がほぼ９０゜からなる複
数の線状プリズムで構成される第１の光学素子とを、前
記プリズム頂角が前記面状光源の光射出側になるように
設けたことを特徴とする。
【０００８】請求項２の面光源装置は、集光効果を有す
る第２の光学素子を、前記第１の光学素子の光射出側に
設けたことを特徴とする。
る第２の光学素子を、前記第１の光学素子の光射出側に
設けたことを特徴とする。
【０００９】請求項３の面光源装置は、面状光源と、ウ
ェーブの頂角が９０゜前後からなる複数のウェーブで構
成される第１の光学素子とを、前記ウェーブの頂角が前
記面状光源の光射出側になるように設けたことを特徴と
する。
ェーブの頂角が９０゜前後からなる複数のウェーブで構
成される第１の光学素子とを、前記ウェーブの頂角が前
記面状光源の光射出側になるように設けたことを特徴と
する。
【００１０】請求項４の面光源装置は、集光効果を有す
る第２の光学素子を、前記第１の光学素子の光射出側に
設けたことを特徴とする。
る第２の光学素子を、前記第１の光学素子の光射出側に
設けたことを特徴とする。
【００１１】上記構成による作用を説明する。
【００１２】請求項１の面光源装置によれば、特定の２
方向に射出光を配光できる面光源装置が実現できる。
方向に射出光を配光できる面光源装置が実現できる。
【００１３】請求項２の面光源装置によれば、特定の２
方向に射出光を配光でき、かつ或る特定の２方向の射出
光の近傍において、緩やかに低下する輝度分布（配光特
性）を有する面光源装置を実現できる。
方向に射出光を配光でき、かつ或る特定の２方向の射出
光の近傍において、緩やかに低下する輝度分布（配光特
性）を有する面光源装置を実現できる。
【００１４】請求項３の面光源装置によれば、特定の２
方向に射出光を配光できる面光源装置が実現できる。
方向に射出光を配光できる面光源装置が実現できる。
【００１５】請求項４の面光源装置によれば、特定の２
方向に射出光を配光でき、かつ或る特定の２方向の射出
光の近傍において、緩やかに低下する輝度分布（配光特
性）を有する面光源装置を実現できる。
方向に射出光を配光でき、かつ或る特定の２方向の射出
光の近傍において、緩やかに低下する輝度分布（配光特
性）を有する面光源装置を実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の面光源装
置について、図面に基づき詳細に説明する。本発明の面
光源装置は、図１のように、面光源１と光学素子Ｐ２と
光学素子Ｓ３より構成される。面光源１は図２の概念図
に示すような輝度特性を持つ光源である。光学素子Ｐ２
は、特定の２方向に配光させる機能を備えた光学素子で
ある。光学素子Ｓ３は、射出光を集光させる機能を備え
た光学素子である。この面光源１と光学素子Ｐ２と光学
素子Ｓ３を組み合わせることにより、所望の２方向に配
光させ、所望の２方向近傍において緩やかに低下する輝
度分布（配光特性）を有する面光源装置を提供できる。
置について、図面に基づき詳細に説明する。本発明の面
光源装置は、図１のように、面光源１と光学素子Ｐ２と
光学素子Ｓ３より構成される。面光源１は図２の概念図
に示すような輝度特性を持つ光源である。光学素子Ｐ２
は、特定の２方向に配光させる機能を備えた光学素子で
ある。光学素子Ｓ３は、射出光を集光させる機能を備え
た光学素子である。この面光源１と光学素子Ｐ２と光学
素子Ｓ３を組み合わせることにより、所望の２方向に配
光させ、所望の２方向近傍において緩やかに低下する輝
度分布（配光特性）を有する面光源装置を提供できる。
【００１７】例えば、図２に示すような輝度特性を持つ
面光源１の具体的な例として、面光源１は図３に示すよ
うに構成されている。透明なアクリル樹脂からなる導光
板１１の側端部の周囲にコの字型の蛍光管１２が設けら
れている。導光板１１の形状は縦が７６．５ｍｍ、横が
１３１．４ｍｍ、厚みが４ｍｍである。蛍光管１２の外
径は２．６ｍｍである。導光板１１の裏面には、梨地処
理が施されている。さらに、その梨地処理が施された導
光板１１の裏面に、拡散反射シート１３が設けられてい
る。この面光源１の導光板１１の面上の法線方向に対す
る角度と相対輝度の関係を図４に示す。この図４から、
広い視野角にわたって輝度変化の少ない配光特性が得ら
れている。ここでは、コの字型の蛍光管１２を用いた
が、線状の蛍光管でも良い。つまり、図２の概念図に示
したような配光特性を有する平面光源であれば良い。
面光源１の具体的な例として、面光源１は図３に示すよ
うに構成されている。透明なアクリル樹脂からなる導光
板１１の側端部の周囲にコの字型の蛍光管１２が設けら
れている。導光板１１の形状は縦が７６．５ｍｍ、横が
１３１．４ｍｍ、厚みが４ｍｍである。蛍光管１２の外
径は２．６ｍｍである。導光板１１の裏面には、梨地処
理が施されている。さらに、その梨地処理が施された導
光板１１の裏面に、拡散反射シート１３が設けられてい
る。この面光源１の導光板１１の面上の法線方向に対す
る角度と相対輝度の関係を図４に示す。この図４から、
広い視野角にわたって輝度変化の少ない配光特性が得ら
れている。ここでは、コの字型の蛍光管１２を用いた
が、線状の蛍光管でも良い。つまり、図２の概念図に示
したような配光特性を有する平面光源であれば良い。
【００１８】次に、光学素子Ｐ２について説明する。光
学素子Ｐ２は、入射面側に頂角が９０゜である多数の線
状プリズムからなるシート状のものである。図５に示す
ように、光学素子Ｐ２の断面は、シート全体の厚みは１
６０μｍであり、厚みが１３２μｍであるポリエステル
層の基材の上に、頂角が９０°である三角形のプリズム
が線状に並んでいる。頂角の範囲としては、９０°±４
°であれば、光学特性は変わらない。±４°は、プリズ
ムの製作上、面光源装置の組立上の許容範囲を考慮した
数値である。プリズム部分の厚みは２８μｍ、プリズム
ピッチは５０μｍであり、材質はアクリル系樹脂であ
る。このプリズムシートには、プリズム頂角の摩耗を防
ぐため、プリズム頂角に、半径８μｍの曲面を付けた曲
面処理をほどこしている。さらに、射出面には下記に説
明する光学素子Ｓ３との密着を防止するため、マット処
理を施している。
学素子Ｐ２は、入射面側に頂角が９０゜である多数の線
状プリズムからなるシート状のものである。図５に示す
ように、光学素子Ｐ２の断面は、シート全体の厚みは１
６０μｍであり、厚みが１３２μｍであるポリエステル
層の基材の上に、頂角が９０°である三角形のプリズム
が線状に並んでいる。頂角の範囲としては、９０°±４
°であれば、光学特性は変わらない。±４°は、プリズ
ムの製作上、面光源装置の組立上の許容範囲を考慮した
数値である。プリズム部分の厚みは２８μｍ、プリズム
ピッチは５０μｍであり、材質はアクリル系樹脂であ
る。このプリズムシートには、プリズム頂角の摩耗を防
ぐため、プリズム頂角に、半径８μｍの曲面を付けた曲
面処理をほどこしている。さらに、射出面には下記に説
明する光学素子Ｓ３との密着を防止するため、マット処
理を施している。
【００１９】例えばカーナビゲーションのように、運転
席と助手席の中央に設置される液晶表示装置を想定した
場合、プリズムの頂角が９０°の条件が、望ましい条件
である。プリズムの頂角が９４°〜６０°の範囲であれ
ば、使用目的に応じて、２方向に配光させることができ
る。
席と助手席の中央に設置される液晶表示装置を想定した
場合、プリズムの頂角が９０°の条件が、望ましい条件
である。プリズムの頂角が９４°〜６０°の範囲であれ
ば、使用目的に応じて、２方向に配光させることができ
る。
【００２０】次に、光学素子Ｐ２における光の光路につ
いて、図６〜図８を用いて説明する。図６〜図８におい
て、光学素子Ｐ２の射出面ｃより射出される光の光路
は、大きく次の３通りに分けられる。
いて、図６〜図８を用いて説明する。図６〜図８におい
て、光学素子Ｐ２の射出面ｃより射出される光の光路
は、大きく次の３通りに分けられる。
【００２１】（１）図６のように、プリズム斜面の法線
に対して、下側からプリズム斜面に入射し、光学素子Ｐ
２の射出面ｃより射出する光路。
に対して、下側からプリズム斜面に入射し、光学素子Ｐ
２の射出面ｃより射出する光路。
【００２２】（２）図７のように、プリズム斜面の法線
に対して、上側からプリズム斜面に入射し、隣のプリズ
ム斜面で反射した後、光学素子Ｐ２の射出面ｃより、射
出する光路。
に対して、上側からプリズム斜面に入射し、隣のプリズ
ム斜面で反射した後、光学素子Ｐ２の射出面ｃより、射
出する光路。
【００２３】（３）図８のように、プリズム斜面の法線
に対して、上側からプリズム斜面に入射し、光学素子Ｐ
２の射出面ｃより、射出する光路。
に対して、上側からプリズム斜面に入射し、光学素子Ｐ
２の射出面ｃより、射出する光路。
【００２４】この光学素子Ｐ２に、図４のような輝度の
角度分布を持つ面光源が入射した場合、光学素子Ｐ２の
射出面ｃにおける射出光の輝度の角度分布を計算する。
角度分布を持つ面光源が入射した場合、光学素子Ｐ２の
射出面ｃにおける射出光の輝度の角度分布を計算する。
【００２５】図６において、光学素子Ｐ２の射出面ｃか
らの射出光と射出面ｃの法線とのなす角Φ１は以下のよ
うに計算される。ただし、図６において、αはプリズム
斜面と面光源１の射出面ａの法線とがなす角であり、θ
１〜θ３はプリズム斜面の法線または射出面ｃの法線と
光線とがなす角であり、Ψ１は射出面ａの法線と光線と
がなす角である。
らの射出光と射出面ｃの法線とのなす角Φ１は以下のよ
うに計算される。ただし、図６において、αはプリズム
斜面と面光源１の射出面ａの法線とがなす角であり、θ
１〜θ３はプリズム斜面の法線または射出面ｃの法線と
光線とがなす角であり、Ψ１は射出面ａの法線と光線と
がなす角である。
【００２６】 ｓｉｎΦ１＝ｎｓｉｎθ３ θ２＋θ３＝９０゜−α ｎｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ１ θ１＋Ψ１＝９０゜−α Φ１＝ｓｉｎ-1（ｎｓｉｎ（９０゜−α−ｓｉｎ-1（ｎ-1ｓｉｎ（９０゜−α −Ψ１）））） ・・・（数式１）。
【００２７】図７において、光学素子Ｐ２の射出面ｃか
らの射出光と射出面ｃの法線とのなす角Φ２は以下のよ
うに計算される。ただし、図７において、αはプリズム
斜面と面光源１の射出面ａとの法線がなす角であり、θ
４〜θ７はプリズム斜面の法線または射出面ｃの法線と
光線とがなす角であり、Ψ２は射出面ａの法線と光線と
がなす角である。
らの射出光と射出面ｃの法線とのなす角Φ２は以下のよ
うに計算される。ただし、図７において、αはプリズム
斜面と面光源１の射出面ａとの法線がなす角であり、θ
４〜θ７はプリズム斜面の法線または射出面ｃの法線と
光線とがなす角であり、Ψ２は射出面ａの法線と光線と
がなす角である。
【００２８】 ｓｉｎΦ２＝ｎｓｉｎθ７ θ６＋θ７＝α θ６＝９０゜＋θ５−２α ｓｉｎθ４＝ｎｓｉｎθ５ Ψ２−θ４＝９０゜−α Φ２＝ｓｉｎ-1（ｎｓｉｎ（３α−９０−ｓｉｎ-1（ｎ-1ｓｉｎ（Ψ２−９０ ゜＋α）））） ・・・（数式２）。
【００２９】図８において、光学素子Ｐ２の射出面ｃか
らの射出光と射出面ｃの法線とのなす角Φ３は以下のよ
うに計算される。ただし、図８において、αはプリズム
斜面と面光源１の射出面ａの法線とがなす角であり、θ
８〜θ１０はプリズム斜面の法線または射出面ｃの法線
と光線とがなす角であり、Ψ３は射出面ａの法線と光線
とがなす角である。
らの射出光と射出面ｃの法線とのなす角Φ３は以下のよ
うに計算される。ただし、図８において、αはプリズム
斜面と面光源１の射出面ａの法線とがなす角であり、θ
８〜θ１０はプリズム斜面の法線または射出面ｃの法線
と光線とがなす角であり、Ψ３は射出面ａの法線と光線
とがなす角である。
【００３０】 ｓｉｎΦ３＝ｎｓｉｎθ１０ θ１０−θ９＝９０゜−α ｎｓｉｎθ９＝ｓｉｎθ８ Ψ３−θ８＝９０゜−α Φ３＝ｓｉｎ-1（ｎｓｉｎ（９０゜−α＋ｓｉｎ-1（ｎ-1ｓｉｎ（Ψ３−９０ ゜＋α）））） ・・・（数式３）。
【００３１】このようにして、数式１、２、３が導かれ
る。ここでは、プリズム頂角が９０゜、光学素子Ｐ２の
空気に対する屈折率ｎは材質によって異なるが、ｎ＝
１．５であるものとして説明する。
る。ここでは、プリズム頂角が９０゜、光学素子Ｐ２の
空気に対する屈折率ｎは材質によって異なるが、ｎ＝
１．５であるものとして説明する。
【００３２】プリズムシートからなる光学素子Ｐ２にお
いて、空気に射出するときの臨界反射角は約４２゜であ
り、図８のθ１０はその臨界反射角以上であるので、図
８のような光は射出されない。従って、数式３は必要な
い。
いて、空気に射出するときの臨界反射角は約４２゜であ
り、図８のθ１０はその臨界反射角以上であるので、図
８のような光は射出されない。従って、数式３は必要な
い。
【００３３】図９に示すように、面光源１の上に光学素
子Ｐ２を設けた場合について下記に説明する。このと
き、光学素子Ｐ２の線状プリズムの稜方向Ｌ３と、面光
源１と光学素子Ｐ２の射出光分布の様子を図９（２）に
示す。Ｌ１は、面光源１と光学素子Ｐ２の面上の線で、
プリズムの稜方向Ｌ３と９０°の角度をなす線であり、
Ｌ２は、面光源１と光学素子Ｐ２の面に対して法線方向
を示す線である。面光源１の具体的な例として、図３に
示したようなものを用いたが、図２の概念図に示すよう
な輝度分布を持つものであればどのような構成でも良
く、蛍光管とプリズムの稜方向Ｌ３との位置関係は無関
係である。
子Ｐ２を設けた場合について下記に説明する。このと
き、光学素子Ｐ２の線状プリズムの稜方向Ｌ３と、面光
源１と光学素子Ｐ２の射出光分布の様子を図９（２）に
示す。Ｌ１は、面光源１と光学素子Ｐ２の面上の線で、
プリズムの稜方向Ｌ３と９０°の角度をなす線であり、
Ｌ２は、面光源１と光学素子Ｐ２の面に対して法線方向
を示す線である。面光源１の具体的な例として、図３に
示したようなものを用いたが、図２の概念図に示すよう
な輝度分布を持つものであればどのような構成でも良
く、蛍光管とプリズムの稜方向Ｌ３との位置関係は無関
係である。
【００３４】面光源１の射出光は、図４のような分布の
光である。数式１、２に、α＝４５゜、ｎ＝１．５を代
入し、図４のような分布の光が面光源１より射出される
ことより、光学素子Ｐ２の射出面ｃより射出される光の
角度分布を計算すると、図１０のような結果が得られ
た。ここで、輝度の分布計算は、面光源１の射出光を微
小な成分に分割し、それぞれの成分に付き射出面ｃより
射出される角度を、数式１と２より計算し、得られる射
出角と強度を、面光源１の射出光の全範囲にわたって積
算することにより行った。
光である。数式１、２に、α＝４５゜、ｎ＝１．５を代
入し、図４のような分布の光が面光源１より射出される
ことより、光学素子Ｐ２の射出面ｃより射出される光の
角度分布を計算すると、図１０のような結果が得られ
た。ここで、輝度の分布計算は、面光源１の射出光を微
小な成分に分割し、それぞれの成分に付き射出面ｃより
射出される角度を、数式１と２より計算し、得られる射
出角と強度を、面光源１の射出光の全範囲にわたって積
算することにより行った。
【００３５】カーナビゲーション用を想定しているの
で、輝度のピークが運転席および助手席の方向に相当す
る±３０゜近傍となるように、配光しているのが確認で
きた。このように、光学素子Ｐ２により、特定の２方向
に射出光を配光できる面光源装置を提供できる。
で、輝度のピークが運転席および助手席の方向に相当す
る±３０゜近傍となるように、配光しているのが確認で
きた。このように、光学素子Ｐ２により、特定の２方向
に射出光を配光できる面光源装置を提供できる。
【００３６】この面光源１と光学素子Ｐ２からなる面光
源装置は、特定の２方向に射出光を配光できるが、少し
視角がずれると輝度が急激に低下し、表示特性が悪くな
る。また、画面を見るのは運転席や助手席の方向からだ
けではなく、正面や後部座席の人も見る。正面や後部座
席の人から見た場合、法線方向の輝度が非常に低下する
ので、見にくいという改善点がある。
源装置は、特定の２方向に射出光を配光できるが、少し
視角がずれると輝度が急激に低下し、表示特性が悪くな
る。また、画面を見るのは運転席や助手席の方向からだ
けではなく、正面や後部座席の人も見る。正面や後部座
席の人から見た場合、法線方向の輝度が非常に低下する
ので、見にくいという改善点がある。
【００３７】さらに、このような改善点を改良するため
に、図１に示すように、面光源１、光学素子Ｐ２の上
に、光学素子Ｓ３を設ける。本実施形態は、上記で説明
したように、光学素子Ｐ２として、入射面に頂角９０゜
の多数の線状プリズム単位が形成されているプリズムシ
ートを使用した。光学素子Ｓ３として、拡散光を集光さ
せる機能を持つ光学シートを使用した。具体的には、
（株）ツジデンの型番Ｄ１２１の光学シートを使用し
た。図１１に示すように、シートの内部に多数の集光効
果を持つビーズが分布している光学素子である。シート
の材質はポリエステル樹脂であり、厚みは１３０〜１４
０μｍ程度である。
に、図１に示すように、面光源１、光学素子Ｐ２の上
に、光学素子Ｓ３を設ける。本実施形態は、上記で説明
したように、光学素子Ｐ２として、入射面に頂角９０゜
の多数の線状プリズム単位が形成されているプリズムシ
ートを使用した。光学素子Ｓ３として、拡散光を集光さ
せる機能を持つ光学シートを使用した。具体的には、
（株）ツジデンの型番Ｄ１２１の光学シートを使用し
た。図１１に示すように、シートの内部に多数の集光効
果を持つビーズが分布している光学素子である。シート
の材質はポリエステル樹脂であり、厚みは１３０〜１４
０μｍ程度である。
【００３８】光学素子Ｓ３の集光効果について説明す
る。図１２のような光学系において、光学素子Ｓ３より
距離Ｘ０の位置にある光源から射出された光が、光学素
子Ｓ３によって、あたかも光源が光学素子Ｓ３より、距
離Ｘ１の位置にあるかのような光に変換された場合、こ
の光学素子Ｓ３の集光効果は、Ｘ１／Ｘ０の式によって
表すことができる。今回の実施形態では、光学素子Ｓ３
に入射する前の光の主な配光軸は約４０°、光学素子Ｓ
３より射出される光の主な配光軸は約３０°である。こ
の場合、この光学素子Ｓ３の集光効果は、ｔａｎ４０°
／ｔａｎ３０°＝１．４５である。目的とする角度が３
０°近傍であり、その±５°程度は許容範囲とすると、
光学素子Ｓ３の集光効果は、１．２から１．８程度であ
る。
る。図１２のような光学系において、光学素子Ｓ３より
距離Ｘ０の位置にある光源から射出された光が、光学素
子Ｓ３によって、あたかも光源が光学素子Ｓ３より、距
離Ｘ１の位置にあるかのような光に変換された場合、こ
の光学素子Ｓ３の集光効果は、Ｘ１／Ｘ０の式によって
表すことができる。今回の実施形態では、光学素子Ｓ３
に入射する前の光の主な配光軸は約４０°、光学素子Ｓ
３より射出される光の主な配光軸は約３０°である。こ
の場合、この光学素子Ｓ３の集光効果は、ｔａｎ４０°
／ｔａｎ３０°＝１．４５である。目的とする角度が３
０°近傍であり、その±５°程度は許容範囲とすると、
光学素子Ｓ３の集光効果は、１．２から１．８程度であ
る。
【００３９】また、光学素子Ｓ３としては、上記以外に
も、シリンドリカルレンズアレイ、凸レンズ、マイクロ
レンズアレイなどでも良い。光学条件としては、上記の
集光効果を満たしていれば良い。
も、シリンドリカルレンズアレイ、凸レンズ、マイクロ
レンズアレイなどでも良い。光学条件としては、上記の
集光効果を満たしていれば良い。
【００４０】面光源１の射出光の輝度の角度分布を図４
に示す。図１３に、面光源１の上に光学素子Ｓ３を配置
した構成を示す。図１４に、図１３の構成による場合の
輝度の角度分布を示す。図４と図１４より、光学素子Ｓ
３が射出面の法線方向に対して集光効果を備えているこ
とが確認できる。
に示す。図１３に、面光源１の上に光学素子Ｓ３を配置
した構成を示す。図１４に、図１３の構成による場合の
輝度の角度分布を示す。図４と図１４より、光学素子Ｓ
３が射出面の法線方向に対して集光効果を備えているこ
とが確認できる。
【００４１】図１に示すように、面光源１の上に光学素
子Ｐ２と光学素子Ｓ３を配置した面光源装置における輝
度の角度分布を図１５に示す。図１６に図４、１０、１
４、１５をまとめたものを示す。図１５と図１６より、
或る特定の２方向に射出光を配光させ、かつ、その近傍
で輝度が緩やかに変化していることが確認できる。
子Ｐ２と光学素子Ｓ３を配置した面光源装置における輝
度の角度分布を図１５に示す。図１６に図４、１０、１
４、１５をまとめたものを示す。図１５と図１６より、
或る特定の２方向に射出光を配光させ、かつ、その近傍
で輝度が緩やかに変化していることが確認できる。
【００４２】従って、この面光源装置を、例えばカーナ
ビゲーションとして、運転席と助手席の中央に配置され
る液晶表示装置に用いれば、運転席や助手席の方向は画
面が明るくて良好な表示特性が得られる。運転席や助手
席の方向から少し視角がずれても、輝度があまり変化し
ないので、良い表示特性が得られる。
ビゲーションとして、運転席と助手席の中央に配置され
る液晶表示装置に用いれば、運転席や助手席の方向は画
面が明るくて良好な表示特性が得られる。運転席や助手
席の方向から少し視角がずれても、輝度があまり変化し
ないので、良い表示特性が得られる。
【００４３】（実施形態２）次に、線状プリズムからな
る光学素子Ｐ２の代わりに、図１７に示すようなウェー
ブ形状からなる光学素子Ｗ２２を用いた実施形態２を説
明する。実施形態２の構成は実施形態１と同様で、光学
素子Ｐ２のプリズム形状がウェーブに代わっているだけ
である。
る光学素子Ｐ２の代わりに、図１７に示すようなウェー
ブ形状からなる光学素子Ｗ２２を用いた実施形態２を説
明する。実施形態２の構成は実施形態１と同様で、光学
素子Ｐ２のプリズム形状がウェーブに代わっているだけ
である。
【００４４】実施形態２もカーナビゲーション用を想定
している。面光源１と光学素子Ｗ２２と光学素子Ｓ３か
ら構成される面光源装置における輝度の角度分布を、図
１８に示す。図１８より、輝度のピークが運転席および
助手席の方向に相当する±３０゜近傍となるように、配
光しているのが確認できた。このようにウェーブからな
る光学素子Ｗ２２であっても、特定の２方向に射出光を
配光できる面光源装置を提供できる。
している。面光源１と光学素子Ｗ２２と光学素子Ｓ３か
ら構成される面光源装置における輝度の角度分布を、図
１８に示す。図１８より、輝度のピークが運転席および
助手席の方向に相当する±３０゜近傍となるように、配
光しているのが確認できた。このようにウェーブからな
る光学素子Ｗ２２であっても、特定の２方向に射出光を
配光できる面光源装置を提供できる。
【００４５】面光源１の射出光の輝度の角度分布は、図
１８に示すような特性である。光学素子Ｓ３の集光効果
は、実施形態１と同様に、１．２から１．８程度であ
る。
１８に示すような特性である。光学素子Ｓ３の集光効果
は、実施形態１と同様に、１．２から１．８程度であ
る。
【００４６】図１７に示すように、光学素子Ｗ２２は、
入射面側に頂角が９０゜前後である多数のウェーブから
なるシート状のものである。ここでは、ウェーブの頂角
とは、曲線の傾きの微分値が＋から−、または−から＋
に切り替わる変曲点で接線をとった場合、その接線どう
しがなす角度をいう。ウェーブピッチは１００μｍであ
る。光学素子Ｗ２２のシート全体の厚みは２００μｍ前
後であり、材料はポリカーボネートである。
入射面側に頂角が９０゜前後である多数のウェーブから
なるシート状のものである。ここでは、ウェーブの頂角
とは、曲線の傾きの微分値が＋から−、または−から＋
に切り替わる変曲点で接線をとった場合、その接線どう
しがなす角度をいう。ウェーブピッチは１００μｍであ
る。光学素子Ｗ２２のシート全体の厚みは２００μｍ前
後であり、材料はポリカーボネートである。
【００４７】具体的には、積水化学工業（株）の型番Ｗ
８１８を用いた。そのウェーブの頂角は９７°である。
また、ウェーブの頂角が８１°である積水化学工業
（株）の型番Ｗ５１８を用いても、図１８と同様の特性
が得られた。（型番Ｗ５１８の場合でも、光学素子Ｓ３
の集光効果は、１．２から１．８程度である。）このこ
とから、少なくともウェーブの頂角が８１°〜９７°の
範囲であれば、図１８のように、特定の２方向に射出光
を配光できる。
８１８を用いた。そのウェーブの頂角は９７°である。
また、ウェーブの頂角が８１°である積水化学工業
（株）の型番Ｗ５１８を用いても、図１８と同様の特性
が得られた。（型番Ｗ５１８の場合でも、光学素子Ｓ３
の集光効果は、１．２から１．８程度である。）このこ
とから、少なくともウェーブの頂角が８１°〜９７°の
範囲であれば、図１８のように、特定の２方向に射出光
を配光できる。
【００４８】上記のことから明らかなように、本発明で
示した光学素子の配置により、所望する角度（視角）に
光が効率良く配光されるため、目的とする角度（視角）
で明るい特性が得られることがわかる。
示した光学素子の配置により、所望する角度（視角）に
光が効率良く配光されるため、目的とする角度（視角）
で明るい特性が得られることがわかる。
【００４９】
【発明の効果】本発明の面光源装置によれば、或る特定
の２方向に射出光を配光させ、かつ、その近傍で輝度が
緩やかに変化することができる。従って、この面光源装
置を、例えばカーナビゲーションとして、運転席と助手
席の中央に配置される液晶表示装置に用いれば、運転席
や助手席の方向は画面が明るくて良好な表示特性が得ら
れる。運転席や助手席の方向から少し視角がずれても、
輝度があまり変化しないので、良い表示特性が得られ
る。さらに、正面や後部座席の人が見ても、法線方向の
輝度が少ししか低下しないので、表示に影響をおよぼさ
ない。
の２方向に射出光を配光させ、かつ、その近傍で輝度が
緩やかに変化することができる。従って、この面光源装
置を、例えばカーナビゲーションとして、運転席と助手
席の中央に配置される液晶表示装置に用いれば、運転席
や助手席の方向は画面が明るくて良好な表示特性が得ら
れる。運転席や助手席の方向から少し視角がずれても、
輝度があまり変化しないので、良い表示特性が得られ
る。さらに、正面や後部座席の人が見ても、法線方向の
輝度が少ししか低下しないので、表示に影響をおよぼさ
ない。
【図１】面光源装置の構成を示す図である。
【図２】面光源１の輝度特性を示す概念図である。
【図３】面光源１の構成を示す図である。
【図４】面光源１の面上の法線方向に対する角度と相対
輝度の関係を示す図である。
輝度の関係を示す図である。
【図５】光学素子Ｐ２の断面図である。
【図６】光学素子Ｐ２における光の光路（１）を示す図
である。
である。
【図７】光学素子Ｐ２における光の光路（２）を示す図
である。
である。
【図８】光学素子Ｐ２における光の光路（３）を示す図
である。
である。
【図９】面光源１の上に光学素子Ｐ２を配置した構成と
光の光路を示す図である。
光の光路を示す図である。
【図１０】面光源１と光学素子Ｐ２による射出光の輝度
の角度分布を示す図である。
の角度分布を示す図である。
【図１１】光学素子Ｓ３の断面図である。
【図１２】光学素子Ｓ３の集光効果を説明するための図
である。
である。
【図１３】面光源１の上に光学素子Ｓ３を配置した構成
を示す図である。
を示す図である。
【図１４】面光源１と光学素子Ｓ３による射出光の輝度
の角度分布を示す図である。
の角度分布を示す図である。
【図１５】面光源装置における輝度の角度分布を示す図
である。
である。
【図１６】図４、図１０、図１４、図１５をまとめたも
のを示す図である。
のを示す図である。
【図１７】光学素子Ｗ２２の形状を示す図である。
【図１８】実施形態２の面光源装置における輝度の角度
分布を示す図である。
分布を示す図である。
１ 面光源 ２ 光学素子Ｐ ３ 光学素子Ｓ １１ 導光板 １２ 蛍光管 １３ 拡散反射シート ２２ 光学素子Ｗ
Claims (4)
- 【請求項１】 面状光源と、プリズム頂角がほぼ９０゜
からなる複数の線状プリズムで構成される第１の光学素
子とを、前記プリズム頂角が前記面状光源の光射出側に
なるように設けたことを特徴とする面光源装置。 - 【請求項２】 集光効果を有する第２の光学素子を、前
記第１の光学素子の光射出側に設けたことを特徴とする
請求項１記載の面光源装置。 - 【請求項３】 面状光源と、ウェーブの頂角が９０゜前
後からなる複数のウェーブで構成される第１の光学素子
とを、前記ウェーブの頂角が前記面状光源の光射出側に
なるように設けたことを特徴とする面光源装置。 - 【請求項４】 集光効果を有する第２の光学素子を、前
記第１の光学素子の光射出側に設けたことを特徴とする
請求項３記載の面光源装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172473A JP2000164016A (ja) | 1998-09-24 | 1999-06-18 | 面光源装置 |
| US09/401,806 US6357888B1 (en) | 1998-09-24 | 1999-09-22 | Surface illuminant device emitting light in multiple directions in concentrative manner |
| EP99118796A EP0989356A1 (en) | 1998-09-24 | 1999-09-23 | Surface illuminant device emitting light in multiple directions in concentrativemanner |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26925798 | 1998-09-24 | ||
| JP10-269257 | 1998-09-24 | ||
| JP11172473A JP2000164016A (ja) | 1998-09-24 | 1999-06-18 | 面光源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000164016A true JP2000164016A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=26494815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11172473A Pending JP2000164016A (ja) | 1998-09-24 | 1999-06-18 | 面光源装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6357888B1 (ja) |
| EP (1) | EP0989356A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000164016A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002124112A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-04-26 | Sharp Corp | バックライト及び液晶表示装置 |
| JP2003075813A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Kyocera Corp | 液晶表示装置 |
| JP2007258152A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-10-04 | Citizen Electronics Co Ltd | バックライトユニット及びそれを備えた表示装置 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100806093B1 (ko) * | 2000-04-27 | 2008-02-21 | 가부시키가이샤 구라레 | 면광원소자 및 이를 사용한 표시장치 |
| US7230764B2 (en) * | 2000-08-18 | 2007-06-12 | Reflexite Corporation | Differentially-cured materials and process for forming same |
| DE60117573T2 (de) | 2000-08-18 | 2006-12-14 | Reflexite Corp., Avon | Verschiedenartig gehärtete materialen und verfahren zur deren herstellung |
| US20040190102A1 (en) * | 2000-08-18 | 2004-09-30 | Mullen Patrick W. | Differentially-cured materials and process for forming same |
| JP4266551B2 (ja) * | 2000-12-14 | 2009-05-20 | 三菱レイヨン株式会社 | 面光源システムおよびそれに用いる光偏向素子 |
| US7330315B2 (en) * | 2003-05-02 | 2008-02-12 | Reflexite Corporation | Light-redirecting optical structures |
| US7160017B2 (en) * | 2004-06-03 | 2007-01-09 | Eastman Kodak Company | Brightness enhancement film using a linear arrangement of light concentrators |
| KR20070007648A (ko) * | 2005-07-11 | 2007-01-16 | 삼성전자주식회사 | 양방향 광전달 반투과 프리즘 시트, 양방향 백라이트어셈블리 및 이를 포함하는 양방향 액정표시장치 |
| US7310136B2 (en) * | 2005-11-23 | 2007-12-18 | General Electric Company | Method and apparatus for measuring prism characteristics |
| US7637639B2 (en) * | 2005-12-21 | 2009-12-29 | 3M Innovative Properties Company | LED emitter with radial prismatic light diverter |
| JP2010003656A (ja) * | 2007-09-20 | 2010-01-07 | Hitachi Maxell Ltd | 照明装置、照明方法、照明システム及び表面情報取得装置 |
| JP2009110765A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Omron Corp | 面光源装置及び液晶表示装置 |
| TWI490571B (zh) * | 2014-03-24 | 2015-07-01 | Chi Mei Corp | 導光板及具有其之背光模組 |
| TWI540351B (zh) * | 2015-05-11 | 2016-07-01 | 奇美實業股份有限公司 | 導光板及具有其之背光模組 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0727136B2 (ja) | 1987-11-12 | 1995-03-29 | 三菱レイヨン株式会社 | 面光源素子 |
| CA1312320C (en) | 1987-11-12 | 1993-01-05 | Makoto Oe | Plane light source unit |
| JP2739730B2 (ja) | 1988-06-02 | 1998-04-15 | 三菱レイヨン株式会社 | 面光源素子 |
| JPH0727137B2 (ja) | 1988-06-02 | 1995-03-29 | 三菱レイヨン株式会社 | 面光源素子 |
| JP2739731B2 (ja) | 1988-06-02 | 1998-04-15 | 三菱レイヨン株式会社 | 面光源素子 |
| EP0457009A3 (en) | 1990-05-17 | 1992-03-18 | Nissen Kagakukogyo K.K. | Light reflective body, method of manufacturing the same, and use for the same |
| TW594115B (en) | 1992-10-09 | 2004-06-21 | Asahi Glass Co Ltd | A liquid crystal display device and an illumination device for a direct viewing type display element |
| US5598280A (en) | 1993-03-23 | 1997-01-28 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Film lens and a surface light source using the same |
| WO1997029398A1 (fr) | 1996-02-07 | 1997-08-14 | Nitto Jushi Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif de source de lumiere plate, affichage a cristaux liquides et plaque a prismes asymetrique |
-
1999
- 1999-06-18 JP JP11172473A patent/JP2000164016A/ja active Pending
- 1999-09-22 US US09/401,806 patent/US6357888B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-23 EP EP99118796A patent/EP0989356A1/en not_active Withdrawn
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| JP2007258152A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-10-04 | Citizen Electronics Co Ltd | バックライトユニット及びそれを備えた表示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0989356A1 (en) | 2000-03-29 |
| US6357888B1 (en) | 2002-03-19 |
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