JP2009042661A - 光学シート、面光源装置、透過型表示装置 - Google Patents
光学シート、面光源装置、透過型表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009042661A JP2009042661A JP2007209930A JP2007209930A JP2009042661A JP 2009042661 A JP2009042661 A JP 2009042661A JP 2007209930 A JP2007209930 A JP 2007209930A JP 2007209930 A JP2007209930 A JP 2007209930A JP 2009042661 A JP2009042661 A JP 2009042661A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical sheet
- light source
- light
- source device
- sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
Abstract
【解決手段】出射側に単位レンズ141を有した光学シート14において、単位レンズ141のレンズ面に対する接面と光学シート14のシート面に対する法線とのなす角度である単位レンズ端部角度φを、90°−2・asin(1/n)<φ<acos(1/n)の関係を満たすように設定する。なお、nは、単位レンズ141を形成する素材の屈折率である。
【選択図】図4
Description
例えば、直下型では、背面より並列の発光管を用いて光を導入するようになっており、発光管とLCDパネル等との距離を適度に空け、その間に拡散板を用い、さらに、光を収束させるシートを複数組み合わせて使用していた。
このような従来の方式では、必要とする光学シートの枚数が多い割に収束特性が不十分であり、それを補う為にLCDパネルを改良して、斜め方向からの入射光に対しても画質を落とさない構造としていた。
特に、直下型では、発光管に近接した部分であるか否か(発光管に至近の位置であるか、並列に並んだ発光管の間隙部分に至近の位置であるか)によって光強度(輝度)にムラ(管ムラ)が発生しやすい。これを抑えるために発光管とLDCとの間隔を大きく取ってしまうとディスプレイの厚さが厚くなってしまうという問題があった。また、ムラを抑えるために拡散を強くしたり、透過量を制限したりすると、光の使用量が低減してしまうという問題があった。
また、照明光の一部は、反射材により一旦光源側に戻されるので、反射を繰り返すことにより光の利用効率が低くなるという問題があった。
請求項1の発明は、直下型の面光源装置に設けられ、光源から出射した光が入射する位置に配置され、前記光を前記光源とは反対側に出射する光学シートであって、出射側に複数並べて形成された凸状の単位レンズ(141,141−2)を有し、前記単位レンズを形成する素材の屈折率をnとし、隣り合う前記単位レンズに挟まれた谷部(V)における前記単位レンズのレンズ面に対する接面と該光学シートのシート面に対する法線とのなす角度である単位レンズ端部角度をφとしたときに、90°−2・asin(1/n)<φ<acos(1/n)の関係を満たすこと、を特徴とする光学シート(14,14−2)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の光学シートにおいて、前記単位レンズ(141,141−2)は、長軸がシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する回転楕円体の一部であること、を特徴とする光学シート(14,14−2)である。
請求項3の発明は、透過型表示部(11)を背面から照明する面光源装置であって、照明光を発光する光源部(12,13)と、請求項1又は請求項2に記載の光学シート(14,14−2)と、を備える面光源装置(12,13,14,14−2)である。
請求項4の発明は、請求項3に記載の面光源装置において、前記光学シート(14)が前記照明光の出射方向を制御する主な方向は、使用状態における前記透過型表示部(11)の画面の上下方向であること、を特徴とする(12,13,14)面光源装置である。
請求項5の発明は、請求項3又は請求項4に記載の面光源装置において、前記光学シート(14)が前記照明光の出射方向を制御する主な方向に対して略垂直な方向で主に光の出射方向を制御する第2の光学シート(14−2)を有すること、を特徴とする面光源装置(12,13,14,14−2)である。
請求項6の発明は、透過型表示部(11)と、請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の面光源装置(12,13,14,14−2)と、を備える透過型表示装置(10,10−2)である。
(1)90°−2・asin(1/n)<φ<acos(1/n)の関係を満たすので、輝度ムラのない均一な照明を行うことができ、また、光の利用効率を高くできる。さらに、単位レンズの形状を規定することにより上記効果を得られるので、構成を簡単にできる。
図1は、光学シート、面光源装置、透過型表示装置の第1実施形態を示す図である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
本実施形態における透過型表示装置10は、LCDパネル11,反射板12,発光管13,光学シート14,拡散シート15等を備え、LCDパネル11に形成される映像情報を背面から照明して表示する透過型液晶表示装置である。なお、LCDパネル11を背面から照明するバックライトとなる面光源装置としては、反射板12,発光管13,光学シート14,拡散シート15が該当している。
発光管13は、面光源装置の光源部を形成する線状の発光部(直線発光管部)を有した冷陰極管であり、本実施形態では、略20mm間隔で等間隔に18本が並列に並べられている。なお、図1では、発光管13は、6本のみ示している。発光管13の背面には、反射板12が設けられており、その設計により画面各部位への入射光照度を均一に近づけるようにしている。
また、発光管13とLCDパネル11との間には、発光管13側から順に光学シート14及び拡散シート15が、そのシート面がLCDパネル11と略平行となるように配置されている。
ここで、シート面とは、シート全体として見たときにおけるシートの平面方向として定義される面であり、本明細書中において同一の定義として使用している。本実施形態におけるシート面は、光学シート14及び拡散シート15の入射側の面と平行な面である。また、単に入射角度、出射角度と記載した場合には、シート面に対する法線からの角度(すなわち、光学シート14全体としてみたときの出射角度であって、単位レンズ141の表面形状の界面での出射角度ではない角度)を意味するものとする。
光学シート14は、発光管13から出射した光を必要な出射角度範囲内において拡散出射させることにより、適度に光を収束し、その収束した範囲内においては、輝度ムラ(画面を観察する位置により輝度が変わる現象と、発光管に近い位置であるか否かにより輝度が変わる現象(管ムラ)とを併せて、ここでは、輝度ムラと呼ぶ)を低減させるシートである。
光学シート14には、出射側に凸形状となっている単位レンズ141が多数並べられて出射側レンズ部を形成している。
本実施形態における光学シート14に形成された出射側レンズ部は、連続する楕円筒の一部を単位レンズ141として平行に多数並べて配置したレンチキュラーレンズである。出射側レンズ部において単位レンズ141の並ぶ方向は、発光管13の並ぶ方向と一致している(図1参照)。
単位レンズ141は、図3に示した断面において、長半径A=0.1mm、短半径B=0.06mmの楕円となっており、その長軸が光学シート14のシート面に対して直交し、ピッチP=0.1mmとなるように配置されている。また、単位レンズ141のレンズ面に対する接面と光学シート14のシート面に対する法線とのなす角度である単位レンズ端部角度φは、25°となっている。さらに、光学シート14の厚さt=0.7mmである。光学シート14は、屈折率1.53の透明なMS(メタクリルスチレン:アクリル樹脂とスチレン樹脂との共重合体)材により形成されている。光学シート14の形状の詳細については、後述する。
拡散シートとして使用されるものには、透明基材フィルムの表面に拡散材をコーティングしたタイプ、拡散材を基材に練り込んだタイプ、表面を粗面にしたタイプ、及びこれらの組み合わせが存在する。
本実施形態の拡散シート15は、これらの内で、透明基材フィルムの表面に拡散材をコーティングしたタイプである。具体的には、PET(PolyEthylene Terephthalate)樹脂製の厚さ188μmの透明基材層(フィルム)上に、バインダ中に微小ビーズを混練した拡散層をコートして形成している。この拡散層は、微小ビーズをバインダよりも突出させることにより、表面に微細凸形状が形成されている。本実施形態で使用した拡散シート15は、恵和(株)製の光拡散フィルムPBS−072であり、ヘイズ値は、47.9%(メーカーカタログ値)である。
なお、拡散シートは、ヘイズ値が35%以上、65%以下であることが、正面輝度を低下することなくモアレ縞の防止をするために望ましい。
また、拡散材を分散させてコーティングしているので、周期構造を持たず、モアレが発生することもない。
さらに、表面にコーティングする拡散材の量を変えることにより、レンズ効果(集光及び拡散効果)を調整することが可能となる。拡散材の量が少ないと拡散材の密度が小さいため、レンズ効果よりも粗面による散乱効果が大きくなり、視野角の広い拡散光に対する集光効果が小さくなる。
なお、練り込みタイプや表面が粗面タイプの拡散シートは、レンズ効果ではなく、散乱効果や屈折効果により、拡散効果のみを発揮する点で、本実施形態の拡散シート15とは異なるが、このようなタイプの拡散シートを用いてもよい。
図4は、光学シートの単位レンズの形状と照明光の進み方との関係を説明する図である。図4(a)は、単位レンズ141の突出部分の曲率が大きいことにより単位レンズ端部角度φが大きい場合を示し、図4(c)は、単位レンズ141の突出部分の曲率が小さいことにより単位レンズ端部角度φが小さい場合を示し、図4(b)は、単位レンズ141の突出部分の曲率が図4(a)の場合と図4(c)の場合との中間であって、単位レンズ端部角度φが図4(a)の場合と図4(c)の場合との中間である場合を示している。
単位レンズ141は、出射側に突出した形状となっているので、単位レンズ141同士が互いに隣接する谷部V付近では、照明光が到達する角度によっては照明光が全反射をすることとなる。そうすると、本来意図しているレンズとしての作用と異なる作用が生じ、照明光を不要な方向へ出射してしまう原因となり得る。そこで、輝度ムラを低減し、光の利用効率を高めるために必要な谷部V付近の形状を以下のようにして導いた。
まず、単位レンズ端部角度φの上限について検討する。光学シート14に入射する光のうちで、谷部V付近で最も全反射しやすい光は、光学シート14に対してそのシート面に直角に入射する光(例えば、図4(a)の光線LA1、図4(b)の光線LB1)である。このような光については、谷部V付近で全反射したとしても、光学シート14から出射するときにあまり大きな出射角度で出射しない(例えば、図4(b)の光線LB1は、光線LB2となって出射する)。また、ここまで単位レンズ端部角度φを大きくしてしまうと、単位レンズ141のレンズ作用自体が小さくなり、照明光の収束効果が低減する。よって、単位レンズ端部角度φは、光学シート14に対してそのシート面に直角に入射する光が全反射せずに出射するようになる角度を限界値とし、それよりも小さいことが望ましい。
まず、単位レンズ端部角度φの上限値を求める。図5(a)に示すように、光学シート14に対してそのシート面に直角に入射する光線LA1が入射したとき、谷部Vにおける全反射境界条件から、以下の関係を導くことができる。ここで、nは、光学シート14を形成する素材の屈折率である。
n・sin(90°−φ)=sin90°
n・sin90°・cosφ−cos90°・sinφ=1
n・cosφ=1
cosφ=1/n
φ=acos(1/n)
このφが上限値となる。よって、以下の関係式を満たすことが望ましい。
acos(1/n)>φ・・・式(1)
n・sinα=sin90°
sinα=1/n
α=asin(1/n)
まず、上記屈折角αで入射した光が、谷部Vに到達したとき、谷部Vのレンズ面に対する法線H141と谷部Vに到達した光線とのなす角(谷部Vに対する入射角)をβとすると、以下の関係を導くことができる。
90°=β+φ+α
このβが臨界角となるか否かによって、谷部Vから光が出射するか全反射するかが決まる。ここで、先に示したように、αが臨界角となっているので、上記式は、以下のように置き換えることができる。
90°=α+φ+α
φ=90°−2α
φ=90°−2・asin(1/n)
このφを下限値とすればよいので、φは、以下の式を満足するとよい。
90°−2・asin(1/n)<φ・・・式(2)
90°−2・asin(1/n)<φ<acos(1/n)・・・式(3)
単位レンズ端部角度φをこの範囲とすることにより、図4(b)に示すように、光学シート14に対してそのシート面に直角に入射する光線LB1が谷部Vに到達すると、全反射して光線LB2のように出射する。この光線LB2は、入射時よりも大きな出射角度方向に出射するが、このような光は、発光管13に直近の部分における照明光であるから、適度に拡散される方が、管ムラを防止するために望ましい。また、光学シート14に対して大きな入射角度で入射する光線LB3のような光は、谷部Vにおいて全反射することなく、正面方向(出射角度0°に近い方向)に出射するので、正面輝度が向上する。
8.4°<φ<49.2°
本実施形態の単位レンズ141の単位レンズ端部角度φは、先に示したように25°であり、上記式(3)を満たしている。
(比較例1)
比較例1として、図3に示す単位レンズの断面形状が、長半径A=0.07mm、短半径B=0.07mmの楕円、すなわち、実際には円であり、ピッチP=0.1mmとなる他は、本実施形態の光学シート14と同様な形態の光学シートを用意した。この場合、単位レンズ端部角度φは、55°であり、上記式(3)の上限を超えている。
この比較例1の光学シートを単独で、反射板12と発光管13とに重ねて配置したところ、半値角が約60°となり、十分な収束効果を得ることができなかった。
比較例2として、図3に示す単位レンズの断面形状が、長半径A=0.1mm、短半径B=0.051mmの楕円であり、ピッチP=0.1mmとなる他は、本実施形態の光学シート14と同様な形態の光学シートを用意した。この場合、単位レンズ端部角度φは、6°であり、上記式(3)の下限を超えている。
この比較例2の光学シートを単独で、反射板12と発光管13とに重ねて配置したところ、出射角度50°以上の方向に出射する成分が多くなり、その方向の輝度上昇が大きくなった。また、これに拡散シート15を重ねても、上記輝度上昇を抑制しきれず、正面輝度も上記実施形態に対して略90%に低下した。
また、大きな出射角度で出射する光を減らすことにより、その光が必要な範囲に出射することとなる。よって、光の利用効率を高くできる。
図6は、光学シート、面光源装置、透過型表示装置の第2実施形態を示す図である。
第2実施形態の透過型表示装置10−2は、第1実施形態の光学シート14を複数枚使用した他は、第1実施形態と同一である。よって、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
透過型表示装置10−2では、光学シート14と拡散シート15との間に、第2の光学シート14−2を配置している。
第2の光学シート14−2は、光学シート14と同一形状の単位レンズ141−2を出射側に有している。ただし、第2の光学シート14−2は、単位レンズ141−2の配列方向が光学シート14の単位レンズ141の配列方向と直角な方向となるように配置されている。したがって、第2の光学シート14−2は、光学シート14が光を主に収束する方向(垂直方向)と直交する方向(水平方向)で光を収束するようになっている。
本実施形態では、第2の光学シート14−2を配置したので、垂直方向及び水平方向のいずれの方向についても、光の出射範囲を制御することができ、第1実施形態と比べてさらに正面輝度を高めることができる。
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(1)各実施形態において、光学シート14、及び、第2の光学シート14−2は、1種類の単位レンズが出射側に並べられている例を示したが、これに限らず、例えば、複数種類の単位レンズを組み合わせて出射側に配置してもよい。
11 LCDパネル
12 反射板
13 発光管
14 光学シート
14−2 第2の光学シート
15 拡散シート
Claims (6)
- 直下型の面光源装置に設けられ、光源から出射した光が入射する位置に配置され、前記光を前記光源とは反対側に出射する光学シートであって、
出射側に複数並べて形成された凸状の単位レンズを有し、
前記単位レンズを形成する素材の屈折率をnとし、隣り合う前記単位レンズに挟まれた谷部における前記単位レンズのレンズ面に対する接面と該光学シートのシート面に対する法線とのなす角度である単位レンズ端部角度をφとしたときに、
90°−2・asin(1/n)<φ<acos(1/n)
の関係を満たすこと、
を特徴とする光学シート。 - 請求項1に記載の光学シートにおいて、
前記単位レンズは、長軸がシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する回転楕円体の一部であること、
を特徴とする光学シート。 - 透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、
照明光を発光する光源部と、
請求項1又は請求項2に記載の光学シートと、
を備える面光源装置。 - 請求項3に記載の面光源装置において、
前記光学シートが前記照明光の出射方向を制御する主な方向は、使用状態における前記透過型表示部の画面の上下方向であること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の面光源装置において、
前記光学シートが前記照明光の出射方向を制御する主な方向に対して略垂直な方向で主に光の出射方向を制御する第2の光学シートを有すること、
を特徴とする面光源装置。 - 透過型表示部と、
請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の面光源装置と、
を備える透過型表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007209930A JP2009042661A (ja) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | 光学シート、面光源装置、透過型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007209930A JP2009042661A (ja) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | 光学シート、面光源装置、透過型表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009042661A true JP2009042661A (ja) | 2009-02-26 |
Family
ID=40443426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007209930A Pending JP2009042661A (ja) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | 光学シート、面光源装置、透過型表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009042661A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011222437A (ja) * | 2010-04-14 | 2011-11-04 | Toppan Printing Co Ltd | 照明ユニット及びそれを備えた表示装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006140124A (ja) * | 2004-04-12 | 2006-06-01 | Kuraray Co Ltd | 照明装置およびこれを用いた画像表示装置 |
JP2006251436A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Dainippon Printing Co Ltd | 均一化シート及び面光源装置 |
JP2007012517A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Dainippon Printing Co Ltd | 面光源装置 |
JP2007335195A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Kuraray Co Ltd | 照明装置並びにそれが備える光制御部材およびそれを用いる画像表示装置 |
-
2007
- 2007-08-10 JP JP2007209930A patent/JP2009042661A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006140124A (ja) * | 2004-04-12 | 2006-06-01 | Kuraray Co Ltd | 照明装置およびこれを用いた画像表示装置 |
JP2006251436A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Dainippon Printing Co Ltd | 均一化シート及び面光源装置 |
JP2007012517A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Dainippon Printing Co Ltd | 面光源装置 |
JP2007335195A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Kuraray Co Ltd | 照明装置並びにそれが備える光制御部材およびそれを用いる画像表示装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011222437A (ja) * | 2010-04-14 | 2011-11-04 | Toppan Printing Co Ltd | 照明ユニット及びそれを備えた表示装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4642124B2 (ja) | 光学シート、面光源装置、および、透過型表示装置 | |
WO2006006558A1 (ja) | 拡散シート、面光源装置及び透過型表示装置 | |
JP2007041172A (ja) | 光制御シート、面光源装置 | |
JP4580805B2 (ja) | 光収束シート、面光源装置、透過型表示装置 | |
JPWO2009054446A1 (ja) | 拡散シート | |
JP4779893B2 (ja) | 面光源装置と透過型表示装置 | |
JP5295721B2 (ja) | バックライトユニット | |
JP4684757B2 (ja) | 光制御シート、及び、面光源装置 | |
JP4684859B2 (ja) | 光収束シート、面光源装置 | |
JP4641457B2 (ja) | 光制御シート、及び、面光源装置 | |
JP2006078737A (ja) | 面光源装置 | |
JP4580785B2 (ja) | 均一化シート及び面光源装置 | |
JP4784094B2 (ja) | レンチキュラーレンズシート、面光源装置、透過型表示装置 | |
JP2012227062A (ja) | 照明ユニット及びこれを備えた表示装置 | |
JP5170273B2 (ja) | 面光源装置と透過型表示装置 | |
JP2015210844A (ja) | 照明装置、表示装置 | |
JP2009042661A (ja) | 光学シート、面光源装置、透過型表示装置 | |
JP4499540B2 (ja) | 面光源装置、透過型表示装置 | |
JP4730339B2 (ja) | 面光源装置、透過型表示装置 | |
JP2007042540A (ja) | 面光源装置、透過型表示装置 | |
JP2008192372A (ja) | 面光源装置、透過型表示装置 | |
JP2012022272A (ja) | 拡散シート及び光源ユニット | |
JP2012022271A (ja) | 拡散シート及び光源ユニット | |
JP2011090104A (ja) | 光学シート、面光源装置、及び透過型表示装置 | |
JP2011158836A (ja) | 光学シート、面光源装置、および、透過型表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100423 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110906 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110907 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111026 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120221 |