JP2008112591A - バックライトユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の線状光源と、少なくとも一方の表面に複数のプリズム体を有するプリズム構造が形成された光学機能性シートとを備えるバックライトユニットであって、光学機能性シートにおける輝度の分布を表した輝度分布図において、(Hn−1+Hn)/(An−An−1)の値が略一定となるように、線状光源と光学機能性シートとの距離dが選定されることを特徴とするバックライトユニットである。
【選択図】図3A
Description
例えば、図13に示すような、テレビなどで用いられる直下型バックライトでは、導光板等の光源92からの出射光は、集光フィルム(光学機能性シート)91に入射し、入射光の一部は光学機能性シート91で屈折透過して出射の角度が変わり正面方向に出射し、残りが反射して光源92の方向に戻される。光学機能性シート91からの反射光は、光源92、拡散板93、拡散シート94などの表面で反射され、再び集光フィルムに入射する。
このような構成により、光源の出射光の輝度分布は広く分散しており、正面の輝度は低くなる特性を有しているため、光学機能性シート91によって光源からの光を正面方向の輝度が高くなるように指向特性を改善している。
<1> 複数の線状光源と、少なくとも一方の表面に複数のプリズム体を有するプリズム構造が形成された光学機能性シートとを備えるバックライトユニットであって、前記光学機能性シートにおける輝度の分布を表した輝度分布図において、前記光学機能性シートにおけるバックライトユニット中央部の最大輝度をBmax、最低輝度をBminとし、前記複数の線状光源から発現した複数の虚像のうちの第1の虚像のピーク位置をA1、ピーク高さをH1とし、前記第1の虚像に隣接する第2の虚像のピーク位置をA2、ピーク高さをH2とし、・・・第n−2の虚像に隣接する第n−1の虚像のピーク位置をAn−1、ピーク高さをHn−1とし、前記第n−1の虚像に隣接する第nの虚像のピーク位置をAn、ピーク高さをHnとした場合、(Hn−1+Hn)/(An−An−1)の値が略一定となるように、前記線状光源と前記光学機能性シートとの距離dが選定されることを特徴とするバックライトユニットである。
但し、前記虚像とはピーク高さHnがHn≧0.3×(Bmax−Bmin)の条件を満たすピークを指し、前記輝度分布図は、前記バックライトユニットが拡散シート及び拡散板を備えない場合の光学機能性シートにおける輝度の分布を示したものである。
該<1>においては、(Hn−1+Hn)/(An−An−1)の値が略一定となるように、前記線状光源と前記光学機能性シートとの距離dが選定されるので、集光機能を低下することなく光拡散機能を向上すると共に、線状光源ムラを低減することができる。
<2> 複数の線状光源から発現した複数の虚像のうちの1つの虚像のピーク高さと前記1つの虚像と隣接する虚像のピーク高さとの和と、前記隣接する虚像のピーク位置間隔との比が略等しい前記<1>に記載のバックライトユニットである。
<3> 複数の線状光源と、少なくとも一方の表面に複数のプリズム体を有するプリズム構造が形成された光学機能性シートとを備えるバックライトユニットにおいて、前記複数の線状光源から発現した前記光学機能性シートにおける虚像の輝度が略等しく、前記光学機能性シートにおける隣接する虚像間の距離が略等間隔となるように、前記線状光源と前記光学機能性シートとの距離dが選定されることを特徴とするバックライトユニットである。
該<3>においては、複数の線状光源から発現した光学機能性シートにおける虚像の輝度が略等しく、光学機能性シートにおける隣接する虚像間の距離が略等間隔となるように、線状光源と光学機能性シートとの距離dが選定されるので、集光機能を低下することなく光拡散機能を向上すると共に、線状光源ムラを低減することができる。
<4> 複数の線状光源のうちの第1の線状光源から前記第1の線状光源に隣接する第2の線状光源までの領域を領域R1、前記第2の線状光源から前記第2の線状光源に隣接する第3の線状光源までの領域を領域R2、・・・第n−1の線状光源から前記第nの線状光源に隣接する第nの線状光源までの領域を領域Rn−1、第nの線状光源から前記第nの線状光源に隣接する第n+1の線状光源までの領域を領域Rnとしたときに、領域Rn内の光学機能性シートにおける輝度の平均値で、前記領域Rn内の光学機能性シートにおける輝度の標準偏差を除した値が0.540以下である前記<1>から<3>のいずれかに記載のバックライトユニットである。
<5> 線状光源と光学機能性シートとの距離dは、前記光学機能性シートの屈折率n、プリズム体における線状光源から出射される光の出射面の斜面角度θ、及び前記線状光源のピッチpに基づいて、下記式(1)により算出される前記<1>から<4>のいずれかに記載のバックライトユニットである。
d=(f(p)−27.9n−0.473θ+65.7)/0.557±5mm
・・・(1)
但し、f(p)は、複数の線状光源のうちの1つの線状光源を含み、且つ前記光学機能性シートと直交する平面と前記光学機能性シートを含む平面との交線と、前記1つの線状光源から発現した光学機能性シートにおける虚像のうち、前記交線上の虚像を除く最も前記交線に近い虚像との距離を示し、前記ピッチpの関数である。
<6> プリズム体が、互いに対向する2つの第1の出射面と、互いに対向する2つの第2の出射面とを有し、前記2つの第1の出射面の面積の和が前記第2の出射面の1つの面積と略等しい略四角錐形状であり、前記プリズム体の配列方向が線状光源の配向方向に対して平行であるときに、f(p)が略p/3又は略2p/3である前記<1>から<5>のいずれかに記載のバックライトユニットである。
<7> プリズム体にV溝が形成された光学機能性シートが1枚配置され、前記プリズム体の配列方向が線状光源の配向方向に対して平行であるときに、f(p)が略p/4又は略3p/4である前記<1>から<5>のいずれかに記載のバックライトユニットである。
<8> プリズム体は正四角錐形状であり、前記プリズム体の配列方向が線状光源の配向方向に対してX°傾斜しているときに、f(p)が略p/(8×sinX°)又は略p/(5×sinX°)である前記<1>から<5>のいずれかに記載のバックライトユニットである。
<9> プリズム体にV溝が形成された光学機能性シートが直交して2枚配置され、
光学機能性シートの一方のプリズム体の配列方向が線状光源の配向方向に対してX°傾斜しているときに、f(p)が略p/(8×sinX°+8×cosX°)又は略p/(6.5×sinX°+6.5×cosX°)である前記<1>から<5>のいずれかに記載のバックライトユニットである。
本発明のバックライトユニットは、線状光源と、光学機能性シートと、その他の部材とを備える。
線状光源として、冷陰極管、熱陰極管、線状に配列したLED、LEDと導光体の組合せ等を使用することができる。このとき冷陰極管又は熱陰極管は直線状以外にも、平行な2本の管が一つの略半円でつながれ一本になったUに似た形状のもの、平行な3本の管が二つの略半円でつながれ一本になったNに似た形状のもの、又は平行な4本の管が三つの略半円でつながれ一本になったWに似た形状のものを使用することができる。
線状光源は輝度均一性の点からは冷陰極管が好ましく、発光効率の点からは線状に配列した、LEDと導光体の組合せが好ましい。
図1は、本発明の光学機能性シートの部分的な構成を示す斜視図である。図1に示すように、本発明の光学機能性シート1は、後述するプリズム体4が形成される基材3を少なくとも含み、必要に応じて、基材3を支持する支持体2を有する。ここで、支持体2及び基材3は単一の樹脂によって形成されてもよい。
基材3は、バックライト等の光源から発せられた光が支持体2を介して入射する入射面3b(以下、基準面3bということもある。)と、該入射面3bの反対側に、所定方向に集光するための複数のプリズム体4が略全面に形成されたプリズム体形成面3aとを有する。
このような光学機能性シート1の形態としては、例えば、プリズムシートやレンチキュラーレンズが代表的であり、これら以外に回折格子等も含まれる。
なお、本発明の光学機能性シート1は、更に必要に応じて光拡散層、バック層、中間層等のその他の層を有してもよい。
支持体2の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、長方形状、正方形状、円状等が挙げられる。
支持体2の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層、多層等が挙げられる。
支持体2の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
支持体2の厚みは、例えば、支持体2を測定計で挟んで支持体2の厚みを測定する膜厚計、光学的な干渉を利用して支持体2の厚みを測定する非接触膜厚計等を使用することにより、測定することができる。
ここで、前記「ヘイズ」とは、曇り度合いの値を指し、例えば、JIS 7105に準拠したヘイズメータ(型番:HZ−1、スガ試験機(株)製)等の測定装置により評価される値である。
前記光学機能性シートの製造に用いられる製造装置及び製造方法としては、微細な凹凸形状を形成できるものであれば特に制限はないが、例えば、図2に示される構成の製造装置20を用いた方法が好適に用いられる。
製造装置20は、シート供給手段21、塗布手段22、乾燥手段29、凹凸ロールであるエンボスロール23、ニップロール24、樹脂硬化手段25、剥離ロール26、保護フィルム供給手段27、及びシート巻取り手段28から構成されている。
前記離型処理としては、公知の各種方法を、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フッ素樹脂によるコーティング処理が挙げられる。なお、エンボスロール23には駆動手段が設けられていることが好ましい。また、エンボスロール23は、図示の矢印ように、反時計方向(CCW)に回転する。
具体的には、剥離箇所において、エンボスロール23の周面上に巻き掛けられたシートを回転するエンボスロール23と剥離ロール26とで挟みながら、シートをエンボスロール23から剥離させて剥離ロール26に巻き掛ける。この動作を確実にすべく、剥離ロール26には駆動手段が設けられていることが好ましい。なお、剥離ロール26は時計方向(CW)に回転する。
前記光学機能性シートとして用いられるシートの材質としては、例えば、樹脂フィルム、紙(レジンコーティッド紙、合成紙、等)、金属箔(アルミニウムウェブ等)等が挙げられる。
前記樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリオレフィン、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、PET(ポリエチレンテレフタレート)、二軸延伸を行ったポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミドイミド、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロースアシレート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースダイアセテート等が挙げられる。これらのうち、特に、ポリエステル、セルロースアシレート、アクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィンが好適に用いられる。
特に硬化の速さからは、(メタ)アクロイル基、ビニル基などの不飽和基を含有する反応性基含有化合物(モノマー)と、光によりラジカルを発生する光ラジカル重合開始剤との組み合わせが好ましい。中でも、(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクロイル基含有化合物が好ましい。この(メタ)アクロイル基含有化合物としては、(メタ)アクロイル基が1個又は2個以上含有した化合物を用いることができる。また、上記のアクロイル基、ビニル基等の不飽和基を含有する反応性基含有化合物(モノマー)は、必要に応じて、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
このような、芳香環を有する単官能モノマーの市販品としては、例えば、アロニックスM113、M110、M101、M102、M5700、TO−1317(以上、東亞合成(株)製)、ビスコート#192、#193、#220、3BM(以上、大阪有機化学工業(株)製)、NKエステルAMP−10G、AMP−20G(以上、新中村化学工業(株)製)、ライトアクリレートPO−A、P−200A、エポキシエステルM−600A、ライトエステルPO(以上、共栄社化学(株)製)、ニューフロンティアPHE、CEA、PHE−2、BR−30、BR−31、BR−31M、BR−32(以上、第一工業製薬(株)製)等が挙げられる。
このような構造を有する不飽和モノマーの市販品としては、例えば、ビスコート#700、#540(以上、大阪有機化学工業(株)製)、アロニックスM−208、M−210(以上、東亞合成(株)製)、NKエステルBPE−100、BPE−200、BPE−500、A−BPE−4(以上、新中村化学(株)製)、ライトエステルBP−4EA、BP−4PA、エポキシエステル3002M、3002A、3000M、3000A(以上、共栄社化学(株)製)、KAYARAD R−551、R−712(以上、日本化薬(株)製)、BPE−4、BPE−10、BR−42M(以上、第一工業製薬(株)製)、リポキシVR−77、VR−60、VR−90、SP−1506、SP−1506、SP−1507、SP−1509、SP−1563(以上、昭和高分子(株)製)、ネオポールV779、ネオポールV779MA(日本ユピカ(株)製)等が挙げられる。
前記3官能以上の(メタ)アクリレート不飽和モノマー市販品としては、例えば、アロニックスM305、M309、M310、M315、M320、M350、M360、M408(以上、東亞合成(株)製、ビスコート#295、#300、#360、GPT、3PA、#400(以上、大阪有機化学工業(株)製)、NKエステルTMPT、A−TMPT、A−TMM−3、A−TMM−3L、A−TMMT(以上、新中村化学(株)製)、ライトアクリレートTMP−A、TMP−6EO−3A、PE−3A、PE−4A、DPE−6A(以上、共栄社化学(株)製、KAYARAD PET−30、GPO−303、TMPTA、TPA−320、DPHA、D−310、DPCA−20、DPCA−60(以上、日本化薬(株)製)等が挙げられる。
前記光増感剤の市販品としては、例えば、ユベクリルP102、103、104、105(以上、UCB社製)等が挙げられる。
前記紫外線吸収剤としては、例えば、Tinuvin P、234、320、326、327、328、329、213(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、Seesorb102、103、110、501、202、712、704(以上、シプロ化成(株)製)等が挙げられる。
前記光安定剤としては、例えば、Tinuvin 292、144、622LD(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、サノールLS770(三共(株)製)、Sumisorb TM−061(住友化学工業(株)製)等が挙げられる。
前記シランカップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、市販品として、SH6062、6030(以上、東レ・ダウ コーニング・シリコーン(株)製)、KBE903、603、403(以上、信越化学工業(株)製)等が挙げられる。
前記塗面改良剤としては、例えば、ジメチルシロキサンポリエーテル等のシリコーン添加剤や、非イオン性フルオロ界面活性剤が挙げられる。
前記シリコーン添加剤の市販品としてはDC−57、DC−190(以上、ダウ コーニング社製)、SH−28PA、SH−29PA、SH−30PA、SH−190(以上、東レ・ダウ コーニング・シリコーン(株)製)、KF351、KF352、KF353、KF354(以上、信越化学工業(株)製)、L−700、L−7002、L−7500、FK−024−90(以上、日本ユニカー(株)製)、非イオン性フルオロ界面活性剤の市販品としてはFC−430、FC−171(以上、3M(株)製)、メガファックF−176、F−177、R−08(以上、大日本インキ(株)製)等が挙げられる。
前記離型剤としては、例えば、プライサーフA208F(第一工業製薬(株)製)等が挙げられる。
前記有機溶剤を添加した場合は、製品の製造工程中にて、有機溶剤を乾燥及び蒸発する工程が必要になるが、蒸発残りの溶剤が大量に製品に残留した場合、製品の機械物性が劣化したり、製品として使用中に有機溶剤が蒸発、拡散し、悪臭や健康に悪影響を及ぼす懸念がある。このため、前記有機溶剤としては、高沸点のものは残留溶剤量が多くなり好ましくない。一方、沸点が低すぎる場合は、激しく蒸発するため、面状が荒れたり、乾燥時の気化熱により組成物表面に結露水が付着して、この跡が面状欠陥になったり、蒸気濃度が高くなり引火等の危険が増す。
したがって、有機溶剤の沸点は、50〜150℃が好ましく、70〜120℃がより好ましい。具体的には、前記有機溶剤としては、素材の溶解性や、沸点の観点から、メチルエチルケトン(bp.79.6℃)、1−プロパノ−ル(bp.97.2℃)などが好ましい。
このようにして調製される前記樹脂液の粘度は、通常10〜50,000mPa・s/25℃であるが、基材やエンボスロ−ルに樹脂液を供給する場合は、粘度が高すぎると、均一に組成物を供給するのが難しくなり、レンズを製造する際、塗布むらやうねり、気泡の混入が生じたりするため、目的とするレンズ厚を得るのが難しくなり、レンズとしての性能を十分に発揮できない。特に、ラインスピ−ドを高速化したときにその傾向が顕著になる。したがって、この場合は、液粘度は低い方がよく、10〜100mPa・sが好ましく、10〜50mPa・sがより好ましい。このような低い粘度は、前記有機溶剤を適当量添加することにより調整が可能である。また、塗布液の保温設定により、粘度を調整することも可能である。
一方、溶剤蒸発後の粘度が低すぎると、エンボスロ−ルで型押しする際、レンズ厚のコントロールが難しく、一定厚の均一なレンズを形成できない場合がある。したがって、この場合は、液粘度は高い方がよく、100〜3,000mPa・sが好ましい。
前記有機溶剤を混合している場合は、樹脂液の供給からエンボスロ−ルで型押しするまでの工程間に、有機溶剤を加熱乾燥などにより蒸発させる工程を設けることにより、樹脂液供給時は、低粘度で均一に液供給ができ、エンボスロ−ルで型押しする際は、有機溶剤を乾燥させより高粘度化させた樹脂液で均一に型押しすることが可能になる。
バックライトユニットは、必要に応じてその他の部材を備えていてもよい。その他の部材としては、例えば、反射板、拡散板、及び拡散シート等が挙げられる(図11、図12)。
ここで、拡散板や拡散シート等の拡散機能部材の面上にプリズム体を形成してもよい。これにより、光学機能性シートと拡散機能部材とを一体化することができ、もって、製造コストを低減することができる。なお、プリズム体は、拡散機能部材の線状光源側の面及び線状光源と反対側の面のいずれの面に形成されていてもよい。
図3Aは、図1の光学機能性シートと線状光源との配置関係を説明する図である。
図3Aのような光学機能性シート1と線状光源30との配置関係において、f(p)は、複数の線状光源のうちの1つの線状光源(例えば、線状光源30A)を含み、且つ光学機能性シート1と直交する平面と光学機能性シート1を含む平面との交線40(複数の線状光源のうちの1つの線状光源(例えば、線状光源30A)の光学機能性シート1への投影線40)と、1つの線状光源(例えば、線状光源30A)から発現した光学機能性シート1における虚像のうち、交線40上の虚像を除く最も交線40に近い虚像(例えば、虚像32A)との距離を示す。このf(p)は、下記式(1)のように、光学機能性シート1の屈折率n、プリズム体4における出射面31の斜面角度(断面角度)θ、線状光源30と光学機能性シート1との距離d(線状光源30の中心から光学機能性シート1のプリズム体4(微細形状)底辺部までの距離)、及び光学機能性シート1と観察点との距離Dによってほぼ決定される。但し、d=0〜30mm、n=1.5〜1.7、θ=40°〜50°、D=250mm以下の条件以外では、f(p)に±1mm以上の誤差が発生する。
f(p)≒0.557d+27.9n+0.473θ−65.7 ・・・(1)
ここで、線状光源30から発現した光学機能性シート1における虚像32とは、図14に示すような、観察点から光学機能性シート1を通じて線状光源30を見た場合の、線状光源30の実際位置とは異なる位置に発現する像のことである。
また、複数の線状光源30から発現した光学機能性シート1における虚像32の明るさ(輝度)が一定でない場合、虚像32の明るさ(輝度)によって隣接する虚像32との距離を適宜変更することが望ましい。具体的には、図3Bに示すように、光学機能性シート1におけるバックライトユニット中央部の最大輝度をBmax、最低輝度をBminとし、複数の線状光源30から発現した光学機能性シート1における複数の虚像32のうちの第1の虚像のピーク位置をA1、ピーク高さをH1(ピーク輝度B1−最低輝度Bmin)とし、第1の虚像に隣接する第2の虚像のピーク位置をA2、ピーク高さをH2(ピーク輝度B2−最低輝度Bmin)とし、第2の虚像に隣接する第3の虚像のピーク位置をA3、ピーク高さをH3(ピーク輝度B3−最低輝度Bmin)とし、第3の虚像に隣接する第4の虚像のピーク位置をA4、ピーク高さをH4(ピーク輝度B4−最低輝度Bmin)とし、第4の虚像に隣接する第5の虚像のピーク位置をA5、ピーク高さをH5(ピーク輝度B5−最低輝度Bmin)とした場合、(H1+H2)/(A2−A1)、(H2+H3)/(A3−A2)、(H3+H4)/(A4−A3)、及び(H4+H5)/(A5−A4)の値が略一定となるように、線状光源30と光学機能性シート1との距離dが選定される。
但し、虚像32とはピーク高さHnがHn≧0.3×(Bmax−Bmin)の条件を満たすピークを指し、図3Bの輝度分布図は、バックライトユニットが拡散シート及び拡散板を備えない場合の光学機能性シートにおける輝度の分布を示したものである。
図3Bに示された値に基づいて計算した結果を以下に示す。
(H1+H2)/(A2−A1)=(300+300)/6=100
(H2+H3)/(A3−A2)=(300+100)/4=100
(H3+H4)/(A4−A3)=(100+100)/2=100
(H4+H5)/(A5−A4)=(100+300)/4=100
ここで、(H1+H2)/(A2−A1)、(H2+H3)/(A3−A2)、(H3+H4)/(A4−A3)、及び(H4+H5)/(A5−A4)の値(=100)はできるだけ小さい値であることが好ましい。
なお、バックライトユニット端ではシェーディングの影響によりピークの位置及び輝度が不明瞭となるため、バックライトユニット中央部において、隣接する虚像(第n−1の虚像及び第nの虚像)のピーク高さの和(Hn−1+Hn)と、隣接する虚像のピーク位置間隔(An−An−1)との比を略等しくすることとした。
なお、図3Bにおいては、輝度波形の極小値が全て一定値(最低輝度Bmin)であるため、ピーク高さHnを(ピーク輝度Bn−最低輝度Bmin)として算出しているが、図3Cのように、輝度波形の極小値が異なる場合は、ピーク高さHを(ピーク輝度Bn−輝度BT)として算出する。但し、直線R(ピークの始点となる極小値Pとピークの終点となる極小値Qとを結んだ直線)と直線S(ピーク位置を通る垂線)との交点Tの輝度をBTとする。
以下、バックライト中央部について説明する。
図3Dに示すように、複数の線状光源の本数がn(偶数)本であって、最左端の線状光源を第1線状光源、第1線状光源に隣接する線状光源を第2線状光源、・・・第(n−2)線状光源に隣接する線状光源を第(n−1)線状光源、第(n−1)線状光源に隣接する線状光源を第n線状光源とした場合に、第(n/2−1)線状光源、第(n/2)線状光源、及び第(n/2+1)線状光源の3本の線状光源を含む領域をバックライト中央部とする。例えば、図3Eに示すように、線状光源が8本の場合は、第3線状光源、第4線状光源、第5線状光源をバックライト中央部とする。
また、図3Fに示すように、複数の線状光源の本数がn(奇数)本であって、最左端の線状光源を第1線状光源、第1線状光源に隣接する線状光源を第2線状光源、・・・第(n−2)線状光源に隣接する線状光源を第(n−1)線状光源、第(n−1)線状光源に隣接する線状光源を第n線状光源とした場合に、第((n+1)/2−1)線状光源、第((n+1)/2)線状光源、及び第((n+1)/2+1)線状光源の3本の線状光源を含む領域をバックライト中央部とする。例えば、図3Gに示すように、線状光源が7本の場合は、第3線状光源、第4線状光源、第5線状光源をバックライト中央部とする。
なお、プリズム体4における出射面の数が奇数のとき、対向する出射面となす角(頂角)が90°にならず、集光性が低下してしまうので、好ましくない。
また、プリズム体4が正六角錐である場合は、均等間隔で虚像を発生させることはできないが虚像を6つ発生させることが可能なため同様のムラ消し効果が期待できる。
また、プリズム体4が正七角錐以上では隙間なくプリズム体を配置することができないので、製造することが困難となる。
また、光源が線状光源でなく点状光源である場合は、点状光源を結んだ仮想線方向を線状光源の配向方向とする。
また、光学機能性シート1の全体又は一部に拡散粒子を混入させることで、集光機能及び光拡散機能を向上することができる。
また、光学機能性シート1の中央から端に向かうにつれ、若干斜面角度θを小さくする(例えば、中央は約47°、端は約43°)ことでさらに拡散性を高めることができる。また、光学機能性シート1の中央から離れるに従い、線状光源30のピッチを若干広くすることによっても、拡散性を高めることができる。
ポリカーボネート樹脂(三菱化学株式会社製、屈折率1.59)からなる200μm厚のシートを押出成型にて製膜した後、200℃×2MPa×10minの条件下で長短比1.5(底幅50μm×75μm、高さ25μm)の凸型略四角錐を有する金型により熱プレス加工することで、凹型略四角錐が転写された光学機能性シート(図4)を得た(斜面角度θを45°)。得られた光学機能性シートと、並列配列された複数本の線状光源としての冷陰極管と、冷陰極管からの光を反射する反射板(ライトボックス)とを一組とし、光学機能性シートにおけるプリズム体(正四角錐)の配列方向と冷陰極管の配向方向との角度が平行(0°)となるように光学機能性シートを配置したバックライトユニットを作製した。ここで、冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを13.5mmとし、光学機能性シートと観察点(後述する色彩輝度計)との距離Dを350mmとし、冷陰極管の配列ピッチpを23mmとした状態で冷陰極管を点灯し、冷陰極管と垂直方向上で等間隔に、光学機能性シートにおける輝度を色彩輝度計(トプコン株式会社製、BM−7FAST)を用いて測定し、線状光源直上から隣の線状光源直上までの線状光源1ピッチ間での輝度平均値と輝度の標準偏差とを得ると共に、下記評価基準により輝度ムラ評価を行った。
輝度ムラ値:輝度標準偏差/輝度平均値
<輝度ムラ評価基準>
◎:輝度ムラなし
○:やや輝度ムラあり
△:輝度ムラあり
×:輝度ムラ大
その結果、輝度平均値は9,240cdであり、輝度標準偏差は3,220cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.348であり、輝度ムラ評価は○であった(表1)。
なお、実際のディスプレイでは拡散板、拡散シート等でさらに拡散度を高めているが、本実施例では、輝度ムラを強調して、輝度ムラ低減の効果を確認しやすくするため、拡散板、拡散シート等は使用していない。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを28.5mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,310cdであり、輝度標準偏差は3,240cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.348であり、輝度ムラ評価は○であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを5.0mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,180cdであり、輝度標準偏差は5,020cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.547であり、輝度ムラ評価は×であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを11.0mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,370cdであり、輝度標準偏差は3,530cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.377であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを16.0mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,100cdであり、輝度標準偏差は3,470cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.381であり、輝度ムラ評価は○であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを21.0mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,150cdであり、輝度標準偏差は5,560cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.608であり、輝度ムラ評価は×であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを26.0mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,220cdであり、輝度標準偏差は3,470cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.376であり、輝度ムラ評価は○であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを31.0mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,160cdであり、輝度標準偏差は3,530cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.385であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを45.0mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,150cdであり、輝度標準偏差は8,380cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.916であり、輝度ムラ評価は×であった(表1)。
凹型略四角錐が転写された光学機能性シート(図4)の代わりに、V溝が形成されたプリズムシートBEFII(住友スリーエム株式会社製)(図9)を用い、冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを9.8mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は10,130cdであり、輝度標準偏差は4,920cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.486であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを32.0mmとした以外は実施例7と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は10,430cdであり、輝度標準偏差は4,825cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.463であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを5.0mmとした以外は実施例7と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は10,090cdであり、輝度標準偏差は5,438cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.539であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを8.0mmとした以外は実施例7と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は10,320cdであり、輝度標準偏差は5,016cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.486であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを12.0mmとした以外は実施例7と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は10,500cdであり、輝度標準偏差は4,959cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.472であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを21.0mmとした以外は実施例7と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は10,250cdであり、輝度標準偏差は8,744cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.853であり、輝度ムラ評価は×であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを30.0mmとした以外は実施例7と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は10,210cdであり、輝度標準偏差は4,911cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.481であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを34.0mmとした以外は実施例7と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は10,370cdであり、輝度標準偏差は4,889cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.471であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを45.0mmとした以外は実施例7と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は10,210cdであり、輝度標準偏差は8,382cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.821であり、輝度ムラ評価は×であった(表1)。
凹型略四角錐が転写された光学機能性シート(図4)の代わりに、凹型正四角錐が転写された光学機能性シートを用い、この光学機能性シートにおけるプリズム体(略四角錐)の配列方向と冷陰極管の配向方向との角度が18.4°となるように光学機能性シートを配置し(図8)、冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを16.3mmとした以外は実施例1と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,410cdであり、輝度標準偏差は2,430cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.258であり、輝度ムラ評価は◎であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを27.0mmとした以外は実施例14と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,190cdであり、輝度標準偏差は2,834cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.308であり、輝度ムラ評価は◎であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを5.0mmとした以外は実施例14と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,180cdであり、輝度標準偏差は5,456cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.594であり、輝度ムラ評価は×であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを14.0mmとした以外は実施例14と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,050cdであり、輝度標準偏差は2,766cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.306であり、輝度ムラ評価は○であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを18.0mmとした以外は実施例14と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,260cdであり、輝度標準偏差は2,590cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.280であり、輝度ムラ評価は◎であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを22.0mmとした以外は実施例14と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,560cdであり、輝度標準偏差は4,000cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.418であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを25.0mmとした以外は実施例14と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,440cdであり、輝度標準偏差は2,898cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.307であり、輝度ムラ評価は○であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを29.0mmとした以外は実施例14と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,640cdであり、輝度標準偏差は2,910cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.302であり、輝度ムラ評価は○であった(表1)。
冷陰極管と光学機能性シートとの距離dを34.0mmとした以外は実施例14と同様にバックライトユニットを作製し、輝度を測定した。その結果、輝度平均値は9,090cdであり、輝度標準偏差は4,894cdであり、輝度標準偏差/輝度平均値は0.538であり、輝度ムラ評価は△であった(表1)。
なお、バックライトにおける光学機能性シートの頂角を170°程度にし、金属を蒸着することで光学機能性シートを反射板とすることもできる。これにより、輝度ムラの低減、反射光の利用効率の向上、モアレの防止を図ることができる。
2 支持体
3 基材
4 プリズム体
30 線状光源
31 斜面
32 虚像
40 交線
Claims (9)
- 複数の線状光源と、少なくとも一方の表面に複数のプリズム体を有するプリズム構造が形成された光学機能性シートとを備えるバックライトユニットであって、前記光学機能性シートにおける輝度の分布を表した輝度分布図において、前記光学機能性シートにおけるバックライトユニット中央部の最大輝度をBmax、最低輝度をBminとし、前記複数の線状光源から発現した複数の虚像のうちの第1の虚像のピーク位置をA1、ピーク高さをH1とし、前記第1の虚像に隣接する第2の虚像のピーク位置をA2、ピーク高さをH2とし、・・・第n−2の虚像に隣接する第n−1の虚像のピーク位置をAn−1、ピーク高さをHn−1とし、前記第n−1の虚像に隣接する第nの虚像のピーク位置をAn、ピーク高さをHnとした場合、(Hn−1+Hn)/(An−An−1)の値が略一定となるように、前記線状光源と前記光学機能性シートとの距離dが選定されることを特徴とするバックライトユニット。
但し、前記虚像とはピーク高さHnがHn≧0.3×(Bmax−Bmin)の条件を満たすピークを指し、前記輝度分布図は、前記バックライトユニットが拡散シート及び拡散板を備えない場合の光学機能性シートにおける輝度の分布を示したものである。 - 複数の線状光源から発現した複数の虚像のうちの1つの虚像のピーク高さと前記1つの虚像と隣接する虚像のピーク高さとの和と、前記隣接する虚像のピーク位置間隔との比が略等しい請求項1に記載のバックライトユニット。
- 複数の線状光源と、少なくとも一方の表面に複数のプリズム体を有するプリズム構造が形成された光学機能性シートとを備えるバックライトユニットにおいて、前記複数の線状光源から発現した前記光学機能性シートにおける虚像の輝度が略等しく、前記光学機能性シートにおける隣接する虚像間の距離が略等間隔となるように、前記線状光源と前記光学機能性シートとの距離dが選定されることを特徴とするバックライトユニット。
- 複数の線状光源のうちの第1の線状光源から前記第1の線状光源に隣接する第2の線状光源までの領域を領域R1、前記第2の線状光源から前記第2の線状光源に隣接する第3の線状光源までの領域を領域R2、・・・第n−1の線状光源から前記第nの線状光源に隣接する第nの線状光源までの領域を領域Rn−1、第nの線状光源から前記第nの線状光源に隣接する第n+1の線状光源までの領域を領域Rnとしたときに、領域Rn内の光学機能性シートにおける輝度の平均値で、前記領域Rn内の光学機能性シートにおける輝度の標準偏差を除した値が0.540以下である請求項1から3のいずれかに記載のバックライトユニット。
- 線状光源と光学機能性シートとの距離dは、前記光学機能性シートの屈折率n、プリズム体における線状光源から出射される光の出射面の斜面角度θ、及び前記線状光源のピッチpに基づいて、下記式(1)により算出される請求項1から4のいずれかに記載のバックライトユニット。
d=(f(p)−27.9n−0.473θ+65.7)/0.557±5mm
・・・(1)
但し、f(p)は、複数の線状光源のうちの1つの線状光源を含み、且つ前記光学機能性シートと直交する平面と前記光学機能性シートを含む平面との交線と、前記1つの線状光源から発現した光学機能性シートにおける虚像のうち、前記交線上の虚像を除く最も前記交線に近い虚像との距離を示し、前記ピッチpの関数である。 - プリズム体が、互いに対向する2つの第1の出射面と、互いに対向する2つの第2の出射面とを有し、前記2つの第1の出射面の面積の和が前記第2の出射面の1つの面積と略等しい略四角錐形状であり、前記プリズム体の配列方向が線状光源の配向方向に対して平行であるときに、f(p)が略p/3又は略2p/3である請求項1から5のいずれかに記載のバックライトユニット。
- プリズム体にV溝が形成された光学機能性シートが1枚配置され、前記プリズム体の配列方向が線状光源の配向方向に対して平行であるときに、f(p)が略p/4又は略3p/4である請求項1から5のいずれかに記載のバックライトユニット。
- プリズム体は正四角錐形状であり、前記プリズム体の配列方向が線状光源の配向方向に対してX°傾斜しているときに、f(p)が略p/(8×sinX°)又は略p/(5×sinX°)である請求項1から5のいずれかに記載のバックライトユニット。
- プリズム体にV溝が形成された光学機能性シートが直交して2枚配置され、光学機能性シートの一方のプリズム体の配列方向が線状光源の配向方向に対してX°傾斜しているときに、f(p)が略p/(8×sinX°+8×cosX°)又は略p/(6.5×sinX°+6.5×cosX°)である請求項1から5のいずれかに記載のバックライトユニット。
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