JP2009048995A - 光学フィルム、照明装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点状光源を用いた場合に輝度むらを低減することの可能な表示装置を提供する。
【解決手段】複数の点状光源１２を有し、点状光源１２の液晶表示パネル２０側に、光源像分割シート１３、拡散シート１４、輝度向上フィルム１５および反射偏光シート１６などの方形状の複数の光学シートが点状光源１２側から順に配置され、点状光源１２の背後に、反射シート１１が配置されている。各点状光源１２は、光源像分割シート１３の辺１３ｘ（または稜線Ｒ１）と所定の角度θ_１で交差する方向Ｌ_１に配列されると共に、光源像分割シート１３の辺１３ｙ（または稜線Ｒ_２）と所定の角度θ_２で交差する方向Ｌ_２に配列されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、表面に立体形状を有する光学フィルムならびにそれを備えた照明装置および表示装置に関する。

近年、液晶表示装置は、低消費電力、省スペース等の利点や、低価格化等により、従来から表示装置の主流であったブラウン管（ＣＲＴ；Cathode Ray Tube）に置き換わりつつある。

その液晶表示装置においても、例えば画像を表示する際の照明方法で分類するといくつかのタイプが存在し、代表的なものとして、液晶パネルの背後に配置した光源を利用して画像表示を行う透過型の液晶表示装置が挙げられる。

このような表示装置では、色の再現域を広くすることが望まれている。その手法の一つとして、冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）の代わりに、青・緑・赤の三原色の発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を光源に用いることが提案されている。また、三原色のみならず、色域を広げるために四原色や六原色のＬＥＤを用いることも提案されている。

光源としてＣＣＦＬやＬＥＤを用いる場合には、面内の輝度分布および色分布を均一化する必要がある。照明装置が比較的小さい場合には、サイドライト型の導光板を用いることもできるが、照明装置が比較的大きく、大きな光量が必要となる場合には、光源を直接並べる直下型が主流である。直下型における輝度むらや色むらを抑制する手法の一つとして、フィラーが内添された拡散板を光源上に配置することが提案されている（特許文献１）。他の手法として、例えば、断面形状が一の方向において一様となっている板を用いることが提案されている（特許文献２）。

特開昭５４−１５５２４４号公報 特開２００５−３２６８１９号公報

ところで、三原色のＬＥＤを照明装置の光源として用いた場合には、ＣＣＦＬを照明装置の光源として用いた場合と比べて、面内の輝度むらおよび色むらを抑制することが難しい。これは、ＬＥＤが点状光源であるということと、ＣＣＦＬが白色なのに対し、三原色のＬＥＤの場合には三色を混合することで白色としなければならないことに起因している。例えば、特許文献１の場合には、特に光源にＬＥＤを用いると、光源から拡散板までの距離を比較的長くする必要があり、照明装置が厚くなってしまうという問題があった。一方、特許文献２の場合には、線光源であるＣＣＦＬにおいては有効であるものの、点状光源であるＬＥＤでは、輝度むらおよび色むらが生じてしまうという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、点状光源を用いた場合に照明装置を薄くしたときであっても輝度むらおよび色むらを低減することの可能な光学フィルムならびにそれを備えた照明装置および表示装置を提供することにある。

本発明の照明装置は、同一面内に配置された複数の点状光源と、各点状光源との対向領域に配置された光学シートとを備えたものである。各点状光源は、第１の方向に配列されると共に第１の方向と交差する第２の方向に配列されている。光学シートは、第１および第２の方向と交差する第３の方向に延在する第１の稜線と、第１、第２および第３の方向と交差する方向に延在する第２の稜線とを含む立体形状を有している。

本発明の表示装置は、画像信号に基づいて駆動されるパネルと、パネルとの対向領域に配置された複数の点状光源と、パネルと前記各点状光源との間に配置された光学シートとを備えたものである。各点状光源は、第１の方向に配列されると共に第１の方向と交差する第２の方向に配列されている。光学シートは、第１および第２の方向と交差する第３の方向に延在する第１の稜線と、第１、第２および第３の方向と交差する方向に延在する第２の稜線とを含む立体形状を有している。

本発明の照明装置および表示装置では、互いに交差する第１および第２の稜線を有する立体形状が光学シートに設けられている。これにより、各点状光源から光学フィルムに向かって光を照射すると、一の点状光源がつくる光源像が光学フィルムによって複数に分割され、分割された後の光源像同士の間隔が点状光源同士の間隔よりも狭くなる。ここで、各点状光源は光学シートに設けられた立体形状の稜線方向（第１または第２の稜線）とは異なる方向（第１または第２の配列方向）に配列されている。これにより、各点状光源が光学シートに設けられた立体形状の稜線方向と等しい方向に配列されている場合と比べて、分割された後の光源像同士の重なり合いを低減またはなくすることができる。

本発明の光学フィルムは、一の方向に延在する第１の辺と、一の方向と交差する方向に延在する第２の辺とを有する方形状となっている。この光学フィルムには、第１および第２の辺のそれぞれの延在方向と交差する方向に延在する第１の稜線と、第１および第２の辺ならびに第１の稜線のそれぞれの延在方向と交差する方向に延在する第２の稜線とを含む立体形状が設けられている。

本発明の光学フィルムでは、互いに交差する第１および第２の稜線を有する立体形状が形成されている。これにより、光学フィルムとの対向領域に複数の点状光源を設け、各点状光源から光学フィルムに向けて光を照射した場合には、一の点状光源がつくる光源像が光学フィルムによって複数に分割され、分割された後の光源像同士の間隔が点状光源同士の間隔よりも狭くなる。また、第１の稜線は第１および第２の辺のそれぞれの延在方向と交差し、第２の稜線は第１および第２の辺ならびに第１の稜線のそれぞれの延在方向と交差している。これにより、上記各点状光源が、第１および第２の稜線と交差する方向に２次元配置されている場合（典型的には、第１および第２の辺とほぼ平行な方向に２次元配置されている場合）には、各点状光源が光学シートに設けられた立体形状の稜線方向と等しい方向に配列されている場合と比べて、分割された後の光源像同士の重なり合いを低減またはなくすることができる。

本発明の照明装置および表示装置によれば、各点状光源を光学シートに設けられた立体形状の稜線方向（第１または第２の稜線）とは異なる方向（第１または第２の配列方向）に配列するようにしたので、各点状光源が光学シートに設けられた立体形状の稜線方向と等しい方向に配列されている場合と比べて、分割された後の光源像同士の重なり合いを低減またはなくすることができる。これにより、点状光源を用いた場合に照明装置を薄くしたときであっても輝度むらおよび色むらを低減することができる。

本発明の光学フィルムによれば、第１の稜線を第１および第２の辺のそれぞれの延在方向と交差させると共に、第２の稜線を第１および第２の辺ならびに第１の稜線のそれぞれの延在方向と交差させるようにしたので、各点状光源が、光学フィルムとの対向領域において、第１および第２の稜線と交差する方向に２次元配置されている場合には、分割された後の光源像同士の重なり合いを低減またはなくすることができる。これにより、点状光源を用いた場合に照明装置を薄くしたときであっても輝度むらおよび色むらを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置１の概略構成を表すものである。図２は、図１の表示装置１内の要部を抜き出して斜視的に表すものである。なお、図１、図２は、模式的に表したものであり、実際の寸法、形状と同一とは限らない。

この表示装置１は、照明装置１０と、この照明装置１０の正面に配置された液晶表示パネル２０と、この液晶表示パネル２０を駆動して映像を表示させるための駆動回路（図示せず）とを備えている。この表示装置１において、液晶表示パネル２０の表面が観察者（図示せず）側に向けられている。なお、本実施の形態では、便宜的に、液晶表示パネル２０はその表面が水平面と直交するように配置されているものとする。

（液晶表示パネル２０）
液晶表示パネル２０は、図示しないが、観察側の透明基板と照明装置１０側の透明基板との間に液晶層を有する積層構造となっている。具体的には、観察側から順に、偏光板、透明基板、カラーフィルタ、透明電極、配向膜、液晶層、配向膜、透明画素電極、透明基板および偏光板が配置されている。

偏光板は、光学シャッタの一種であり、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させる。これら偏光板はそれぞれ、偏光軸が互いに９０度異なるように配置されており、これにより光源４からの射出光が、液晶層を介して透過し、あるいは遮断されるようになっている。透明基板は、可視光に対して透明な基板、例えば板ガラスからなる。なお、光源４側の透明基板には、透明画素電極に電気的に接続された駆動素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）および配線などを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。カラーフィルタは、光源４からの射出光を例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色にそれぞれ色分離するためのカラーフィルタを配列して構成されている。透明電極は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムスズ）からなり、共通の対向電極として機能する。配向膜は、例えばポリイミドなどの高分子材料からなり、液晶に対して配向処理を行う。液晶層は、例えば、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モードまたはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードの液晶からなり、駆動回路からの印加電圧により、光源４からの射出光を画素ごとに透過または遮断する機能を有する。透明画素電極は、例えばＩＴＯからなり、画素ごとの電極として機能する。

（照明装置１０）
照明装置１０は、複数の点状光源１２を有している。この照明装置１０では、例えば、点状光源１２の液晶表示パネル２０側に、光源像分割シート１３、拡散シート１４、輝度向上フィルム１５および反射偏光シート１６などの方形状の複数の光学シートが点状光源１２側から順に配置されており、他方、点状光源１２の背後に、反射シート１１が配置されている。また、この照明装置１０では、上記各光学シートおよび液晶表示パネル２０を支持する筐体１８が設けられている。なお、以下では、反射シート１１、拡散シート１４、輝度向上フィルム１５、および反射偏光シート１６を説明した後で、点状光源１２および光源像分割シート１３について説明する。

（反射シート１１）
反射シート１１は、例えば、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や銀蒸着フィルム、多層膜反射フィルムなどであり、光源像分割シート１３、拡散シート１４、輝度向上フィルム１５および反射偏光シート１６などで一部反射された光を、液晶表示パネル２０の方向へ反射するようになっている。これにより、点状光源１２からの射出光を効率的に利用することができる。

（拡散シート１４）
拡散シート１４は、例えば、比較的薄手のフィルム状の透明樹脂上に光拡散材を含む透明樹脂を塗布して形成された薄い光学シートである。ここで、フィルム状の透明樹脂には、例えばＰＥＴ、アクリルおよびポリカーボネートなどの光透過性熱可塑性樹脂が用いられる。光拡散材としては、例えば、大きさ数μｍ程度の球形をしたアクリルやシリコーン等が用いられる。これにより、この拡散シート１４は、光源像分割シート１３がつくる光源像を拡散する機能と、正面方向の輝度を向上させる機能を有している。

（輝度向上フィルム１５）
輝度向上フィルム１５は、例えば、図２に示したように、その上面に底面と平行な平面に沿って延在する複数の柱状のプリズム１５Ａが連続的に並んで配置された薄い光学シートである。この輝度向上フィルム１５は、透光性を有する樹脂材料により構成されている。これにより、輝度向上フィルム１５は、底面側から入射した光のうち各プリズム１５Ａの配列方向の成分を底面の法線方向に向けて屈折透過させ、指向性を増加させ、正面輝度を向上させるようになっている。なお、例えば、図３に示したように、２つの輝度向上フィルム１５を、各プリズム１５Ａの延在方向が互いに交差（直交）するように配置してもよい。また、図２、図３では、プリズム１５Ａが、頂点部分が尖った三角柱形状となっているが、例えば、頂点部分が丸まっていてもよいし、蛇行していてもよい。また、図２、図３には、プリズム１５Ａが、点状光源１２の配列方向Ｌ_１，Ｌ_２（図４参照）と交差する方向に延在している場合が例示されているが、例えば、図示しないが、点状光源１２の配列方向Ｌ_１，Ｌ_２と平行な方向に延在していてもよい。

（反射偏光シート１６）
反射偏光シート１６は、例えば屈折率の互いに異なる層を交互に積層した多層構造を有しており、輝度向上フィルム１５によって指向性の高められた光を偏光分離し、液晶表示パネル２０の入射側偏光子の透過軸方向の偏光だけを透過させ、液晶表示パネル２０の入射側偏光子の吸収軸方向の偏光を選択的に反射するようになっている。反射された光は照明装置１０内の反射シート１１で再び反射され、その際に偏光解消されるので、反射偏光シート１６で反射された光を再利用することができる。

（点状光源１２）
各点状光源１２は、例えば、１もしくは複数の単色（同一色）のＬＥＤ、または、ＲＧＢの三原色の光を別個に発する複数のＬＥＤで構成されている。

各点状光源１２は、例えば、図４に示したように、光源像分割シート１３の一の方向（図４のＸ軸方向）に延在する辺１３ｘと所定の角度で交差する方向Ｌ_１（第１の方向）に配列されると共に、光源像分割シート１３の一の方向（図４のＸ軸方向）と交差（直交）する方向Ｌ_２（図２のＹ軸方向）に延在する辺１３ｙと所定の角度で交差する方向（第２の方向）に配列されている。

ここで、点状光源１２における配列方向とは、一の点状光源１２の周囲に配置された複数の他の点状光源１２のうち一の点状光源１２に最も近い他の点状光源１２（最も近い他の点状光源１２が複数存在する場合にはそのうちの１つ）と、一の点状光源１２とを最短距離で結んだときの線分の方向（便宜的に方向Ａとする。）と、一の点状光源１２から見て方向Ａと交差する方向にある複数の他の点状光源１２のうち一の点状光源１２に最も近い他の点状光源１２と、一の点状光源１２とを最短距離で結んだときの線分の方向との２方向を指す。

なお、各点状光源１２が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）または青（Ｂ）の光を発する単一のＬＥＤで構成されている場合や、ＲＧＢの三原色の光を別個に発する複数のＬＥＤで構成されている場合には、色ごとに上記のルールに従って配列方向が規定される。

また、方向Ｌ_１における各点状光源１２のピッチＰ_３は、方向Ｌ_２における各点状光源１２のピッチＰ_４と等しいことが好ましいが、ピッチＰ_４と異なっていてもよい。

ここで、各点状光源１２のピッチとは、配列方向における点状光源１２同士の間隔（距離）を指す。なお、各点状光源１２が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）または青（Ｂ）の光を発する単一のＬＥＤで構成されている場合や、ＲＧＢの三原色の光を別個に発する複数のＬＥＤで構成されている場合には、色ごとに上記のルールに従ってピッチが規定される。

（光源像分割シート１３）
光源像分割シート１３は、例えば、図４に示したように、その上面（光射出側の面）に、稜線Ｒ_１（第１の稜線）を間にして設けられた一対の斜面Ｓ_１を有する凸部１３Ａと、稜線Ｒ_２（第２の稜線）を間にして設けられた一対の斜面Ｓ_２を有する凸部１３Ｂとを互いに重ね合わせた立体形状を有している。

ここで、稜線Ｒ_１は、光源像分割シート１３の底面（光入射側の面）とほぼ平行な方向であって、かつ点状光源１２の一の配列方向Ｌ_１と所定の角度θ_１（図５参照）で交差する方向に延在している。また、稜線Ｒ_２は、光源像分割シート１３の底面とほぼ平行な方向であって、かつ点状光源１２の他の配列方向Ｌ_２と所定の角度θ_２（図５参照）で交差する方向に延在している。つまり、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２は、点状光源１２の配列方向Ｌ_１，Ｌ_２とは異なる方向に延在している。なお、図４には、稜線Ｒ_１，Ｒ_２がそれぞれ、光源像分割シート１３の辺１３ｘ，１３ｙの延在方向と交差する方向に延在している場合が例示されているが、例えば、図示しないが、光源像分割シート１３の辺１３ｘ，１３ｙの延在方向と平行な方向に延在していてもよい。また、稜線Ｒ_１の方向にｘ軸、稜線Ｒ_２の方向にｙ軸をとり、凸部１３Ａの表面形状を表す関数をｆ（ｙ）、凸部１３Ｂの表面形状を表す関数をｆ（ｘ）とすると、光源像分割シート１３は、Ｍａｘ［ｆ（ｘ），ｆ（ｙ）］を満たす表面形状を有している。

ここで、Ｍａｘ［ｆ（ｘ），ｆ（ｙ）］とは、ｆ（ｘ）≧ｆ（ｙ）の場合にはｆ（ｘ）を取り、ｆ（ｘ）＜ｆ（ｙ）の場合にはｆ（ｙ）を取る関数である。

一対の斜面Ｓ_１は、例えば、図６（Ａ）に示したように、稜線Ｒ_１と直交する方向（Ｙ軸方向）で切断した断面形状が稜線Ｒ_１の両側で対称な七角形となる立体の表面形状となっており、傾斜角（底面とのなす角）がφｙ１，φｙ２，φｙ３（φｙ１＞φｙ２＞φｙ３）の３種類の傾斜面Ｓ_１１，Ｓ_１２，Ｓ_１３を凸部１３Ａ同士の谷部１３Ｃ側から稜線Ｒ_１側に向かって順に配置した表面形状となっている。また、各傾斜面Ｓ_１１，Ｓ_１２，Ｓ_１３を光源像分割シート１３の底面に投影したときのＹ軸方向の幅をΔｙ１，Δｙ２，Δｙ３とすると、これらの最適な長さの比は点状光源１２の配光分布により決定される。例えば、点状光源１２の配光分布が一般的なＬＥＤの配光分布であるランバート光である場合には、Δｙ１＞Δｙ２＞Δｙ３となることが好ましい。

また、一対の斜面Ｓ_１は、例えば、図７（Ａ）に示したように、稜線Ｒ_１と直交する方向（Ｙ軸方向）で切断した断面形状が稜線Ｒ_１の両側で対称な五角形となる立体の表面形状となっていてもよい。このとき、一対の斜面Ｓ_１は、傾斜角（底面とのなす角）がφｙ４，φｙ５（φｙ４＞φｙ５）の２種類の傾斜面Ｓ_１４，Ｓ_１５を凸部１３Ａ同士の谷部１３Ｃ側から稜線Ｒ_１側に向かって順に配置した表面形状となっている。また、各傾斜面Ｓ_１４，Ｓ_１５を光源像分割シート１３の底面に投影したときのＹ軸方向の幅をΔｙ４，Δｙ５とすると、これらの最適な長さの比は点状光源１２の配光分布により決定される。例えば、点状光源１２の配光分布が一般的なＬＥＤの配光分布であるランバート光である場合には、Δｙ４＞Δｙ５となることが好ましい。

ただし、立体形状の断面形状が七角形や五角形であることは、あくまでも一例であり、七角形および五角形以外の多角形、ないし直線と曲線が結合されたものでもかまわない。

また、一対の斜面Ｓ_２は、例えば、図６（Ｂ）に示したように、稜線Ｒ_２と直交する方向（Ｘ軸方向）で切断した断面形状が稜線Ｒ_２の両側で対称な七角形となる立体の表面形状となっており、傾斜角（底面とのなす角）がφｘ１，φｘ２，φｘ３（φｘ１＞φｘ２＞φｘ３）の３種類の傾斜面Ｓ_２１，Ｓ_２２，Ｓ_２３を凸部１３Ｂ同士の谷部１３Ｃ側から稜線Ｒ_２側に向かって順に配置した表面形状となっている。また、各傾斜面Ｓ_２１，Ｓ_２２，Ｓ_２３を光源像分割シート１３の底面に投影したときのＸ軸方向の幅をΔｘ１，Δｘ２，Δｘ３とすると、これらの最適な長さの比は点状光源１２の配光分布により決定される。例えば、点状光源１２の配光分布が一般的なＬＥＤの配光分布であるランバート光である場合には、Δｘ１＞Δｘ２＞Δｘ３となることが好ましい。

また、一対の斜面Ｓ_２は、例えば、図７（Ｂ）に示したように、稜線Ｒ_２と直交する方向（Ｘ軸方向）で切断した断面形状が稜線Ｒ_２の両側で対称な五角形となる立体の表面形状となっていてもよい。このとき、一対の斜面Ｓ_２は、傾斜角（底面とのなす角）がφｘ４，φｘ５（φｘ４＞φｘ５）の２種類の傾斜面Ｓ_２４，Ｓ_２５を凸部１３Ｂ同士の谷部１３Ｃ側から稜線Ｒ_２側に向かって順に配置した表面形状となっている。また、各傾斜面Ｓ_２４，Ｓ_２５を光源像分割シート１３の底面に投影したときのＸ軸方向の幅をΔｘ４，Δｘ５とすると、これらの最適な長さの比は点状光源１２の配光分布により決定される。例えば、点状光源１２の配光分布が一般的なＬＥＤの配光分布であるランバート光である場合には、Δｘ４＞Δｘ５となることが好ましい。

ここで、斜面Ｓ_１，Ｓ_２内に含まれる傾斜面Ｓ_１１等の種類の数および種類ごとの傾斜角φｘ１等は、後述の光源像Ｉ_１〜Ｉ_４（図１０参照）の腕の長さＤ_１，Ｄ_２をどれくらいの大きさに設定するかに依って調整されるものである。このことは、図８に示したように、光源像分割シート１３の表面から射出される光Ｅの射出角θｃ（底面の法線とのなす角）の大きさが大きくなるにつれて点状光源１２からより遠い箇所に光源像が形成されることからわかる。もっとも、光の射出角θｃは、傾斜面Ｓ_１１等の種類の数および種類ごとの傾斜角φｘ１等だけでなく、点状光源１２と光源像分割シート１３との距離Ｈや、光Ｅの射出点から底面に垂直に下ろした線と点状光源１２との距離Ｗ、光源像分割シート１３の屈折率、光源像分割シート１３と点状光源１２との間の媒質の屈折率、光Ｅの射出点に接する媒質の屈折率などにも依存しているので、これらを個々に設定することにより、腕の長さＤ_１，Ｄ_２が設定される。

これにより、光源像分割シート１３は、例えば各点状光源１２から射出された光のうち底面または斜面Ｓ_１，Ｓ_２に臨界角未満の角度で入射した光を屈折透過する一方で、臨界角以上の角度で入射した光を全反射するので、各点状光源１２がつくる光源像を斜面Ｓ_１，Ｓ_２を構成する傾斜面Ｓ_１１等の種類の数に応じて複数に分割する機能を有する。つまり、この光源像分割シート１３は、例えば図９に示したような光学特性を有する光が各点状光源１２から光源像分割シート１３に向けて射出された場合には、図１０，図１２，図１３（後に詳述）に例示したように、各点状光源１２がつくる光源像（図示せず）を複数に分割し、分割した後の各光源像Ｉ_１〜Ｉ_４により形成される光源像Ｉ_１〜Ｉ_４同士の間隔（例えば図中のＤ_４〜Ｄ_８）を点状光源１２同士の間隔（Ｐ_３，Ｐ_４）よりも狭くするので、分割した後の光源像Ｉ_１〜Ｉ_４の輝度レベル（最大値）と分割した後の光源像Ｉ_１〜Ｉ_４同士の間（暗い間隙）の輝度レベル（最小値）との差を、分割前の光源像の輝度レベル（最大値）と分割前の光源像間の輝度レベル（最小値）との差よりも小さくし、照明輝度のむらを低減することができる。従って、光源像分割シート１３は拡散板の一種とも言える。

なお、光源像とは、光の輝度分布において、輝度のピークを示す光束を表すものであり、光源像どうしの間隔とは、輝度分布において隣り合うピーク（頂点）どうしの面内方向における間隔をいうものとする。

この光源像分割シート１３は、透光性を有する樹脂材料、例えば熱可塑性樹脂を用いて一体的に形成されていてもよいし、また、透光性の基材、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）上にエネルギー線（たとえば紫外線）硬化樹脂を転写して形成されていてもよい。

ところで、図１０，図１２，図１３に例示したように、光源像分割シート１３は、光源１２がつくる光源像を複数に分割することにより、Ｘ字型（十字型）の光源像Ｉ_１〜Ｉ_４を形成する。この光源像Ｉ_１〜Ｉ_４の形状および腕の幅Ｄ_３は、点状光源１２の面内の配置の仕方によって変化するものではなく、光源像分割シート１３の立体形状によって決まるものである。

そのため、例えば、図１４，図１５に示したように、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１が、点状光源１２の一の配列方向Ｌ_１と平行な方向に延在すると共に、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_２が、点状光源１２の他の配列方向Ｌ_２と平行な方向に延在している場合であっても、Ｘ字型（十字型）の光源像が形成される。

しかし、このように各点状光源１２を光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２に対応して２次元配置した場合には、図１６に示したように、隣接する光源像Ｉ同士の腕が互いに重なり合ってしまう。光線シミュレーションにより、面内輝度分布を計算した結果を図１７に示す。ここでは、最も輝度が高い領域を１、最も輝度が低い部分を０としてある。これによると、互いに重なり合った部分が他の部分と比べて顕著に明るくなってしまい、効率的に輝度むらを低減することができない。

一方、本実施の形態では、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１が、点状光源１２の一の配列方向Ｌ_１と所定の角度θ_１（図５参照）で交差する方向に延在すると共に、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_２が、点状光源１２の他の配列方向Ｌ_２と所定の角度θ_２（図５参照）で交差する方向に延在している。これにより、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２が点状光源１２の配列方向Ｌ_１，Ｌ_２と平行な方向に配列されている場合と比べて、分割された後の光源像同士の重なり合いを低減またはなくすることができる。その結果、輝度むらを低減することができる。

ところで、本実施の形態では、稜線Ｒ_１は、図４、図５に示したように、各点状光源１２の２つの配列方向（方向Ｌ_１，Ｌ_２）およびこの立体形状の稜線Ｒ_２の延在方向の計３方向と互いに交差する方向に延在している。また、稜線Ｒ_２は各点状光源１２の２つの配列方向（方向Ｌ_１，Ｌ_２）およびこの立体形状の稜線Ｒ_１の延在方向の計３方向と互いに交差する方向に延在している。そこで、稜線Ｒ_１と方向Ｌ_１とのなす角度をθ_１とし、稜線Ｒ_２と方向Ｌ_２とのなす角度をθ_２とした場合に、回転角θ_１，θ_２がそれぞれ、以下の２つの式を同時に満たすように、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２を設定しておくことが好ましい。
１０°＜θ_１＜４０°
１０°＜θ_２＜４０°

また、方向Ｌ_１，Ｌ_２が互いに直交またはほぼ直交している場合には、回転角θ_１，θ_２はそれぞれ、以下の式を満たすことがより好ましい。
θ_１＝θ_２＝２５°

ここで、θ_１およびθ_２が２５°となるように光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２を設定した場合には、図１０に示したように、光源像Ｉ１〜Ｉ４同士の間隔（Ｄ_４，Ｄ_５，Ｄ_６，Ｄ_７，Ｄ_８）がおおむね等しくなる。これにより、光源像Ｉ_１〜Ｉ_４同士の間（暗い間隙）の面内の分布を均一化することができるので、輝度むらを大幅に低減することができる。

なお、Ｄ_４は、稜線Ｒ_１の延在方向における、光源像Ｉ_１および光源像Ｉ_３の双方の腕の側面間の距離であり、Ｄ_５は、稜線Ｒ１の延在方向における、光源像Ｉ_４の腕の先端部と、光源像Ｉ_３の腕の側面との距離である。また、Ｄ_６は、稜線Ｒ_２の延在方向における、光源像Ｉ１および光源像Ｉ_２の双方の腕の側面間の距離であり、Ｄ_７は、稜線Ｒ_２の延在方向における、光源像Ｉ_３の腕の先端部と、光源像Ｉ_１の腕の側面との距離である。

光線シミュレーションにより、θ_１およびθ_２が２５°となるように光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２を設定した場合における面内輝度分布を計算した結果を図１１に示す。ここでは、最も輝度が高い領域を１、最も輝度が低い部分を０としてある。図１１によると、ひとつの点状光源からの輝度分布が他の光源の輝度分布と重なっておらず、輝度むらを大幅に低減することができる。

また、θ_１およびθ_２が下限の１０°より大きく、上限の４０°よりも小さくなるように光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２を設定した場合には、図１２（θ_１およびθ_２を下限の１０°付近にした場合），図１３（θ_１およびθ_２を上限の４０°付近にした場合）に示したように、光源像Ｉ_１〜Ｉ_４同士の重なり合いをなくすることができる。これにより、輝度むらを低減することができる。

なお、光源像Ｉ_１〜Ｉ_４の腕の長さＤ_１，Ｄ_２を図１０，図１２，図１３に示した長さよりも短くした場合には、θ_１およびθ_２の下限を上記の１０°よりも小さくしたり、θ_１およびθ_２の上限を上記の４０°よりも大きくしたりすることが可能ではあるが、そのようにした場合には、光源像Ｉ_１〜Ｉ_４同士の間（暗い間隙）が広がってしまい、輝度むらを低減する効果が減殺される可能性がある。そのため、光源像分割シート１３の斜面Ｓ_１，Ｓ_２内に含まれる傾斜面Ｓ_１１等の傾斜角φｘ１等を、各光源像Ｉ_１〜Ｉ_４の腕の長さＤ_１，Ｄ_２がそれぞれ以下の式を満たす大きさに設定することが好ましい。
Ｄ_１≧Ｐ_３／２
Ｄ_２≧Ｐ_４／２

次に、図１８〜図２２を参照して、本実施の形態の光源像分割シート１３の形成方法の一例について説明する。なお、図１８は、ｙ方向へ切削する際に用いられるバイトＶ１の歯の形状の一例を表したものである。図１９は、バイトＶ１を用いて原版Ｍをｙ方向へ切削する様子を模式的に表したものである。図２０は、ｘ方向へ切削する際に用いられるバイトＶ２の歯の形状の一例を表したものである。図２１は、バイトＶ２を用いて原版Ｍをｘ方向へ切削する様子を模式的に表したものである。図２２は、切削の終わった原版Ｍの上面構成を斜視的に表したものである。

まず、図１８に示したような歯を有するバイトＶ１を用いて、原版Ｍの平坦な上面をｙ方向へ切削したのち（図１９）、図２０に示したような歯を有するバイトＶ２を用いて、ｙ方向への切削が終わった原版Ｍの上面をｘ方向へ切削する（図２１）。これにより、光源像分割シート１３の凸部１３Ａ，１３Ｂを反転させた立体形状を有する原版Ｍが製造される（図２２）。

次に、立体形状が付された原版Ｍを、立体形状の形成されている面側を下にして、一の面上に配置された透光性を有する樹脂材料に押し当てる。その後、原版Ｍを樹脂材料に押し当てた状態で、熱などのエネルギーを加えて、樹脂材料を固化させ、原版Ｍの立体形状を転写する。このようにして、光源像分割シート１３が製造される。

このように、本実施の形態の製造方法では、ｘ方向およびｙ方向の２方向の切削を行うことにより、光源像分割シート１３の立体形状を反転させた立体形状を原版Ｍに設けることができる。従って、簡易かつ安価な方法で、光源像分割シート１３を製造することができる。

[実施例]
次に、本実施の形態の照明装置１０の実施例について、比較例に係る照明装置と対比して説明する。

（実施例１，２、比較例１）
実施例１，２、比較例１において、点状光源１２として、OSRAM Semiconductor製のトップエミッションタイプＬＥＤを用い、青ＬＥＤ１つ、緑ＬＥＤ２つ、赤ＬＥＤ１つの合計４つで１つの点状光源１２（クラスター）を構成した。点状光源１２のピッチＰ３,Ｐ４をそれぞれ４０ｍｍとした。反射シート１１として（株）ツジデン製のＲＦ２２０（商標）を用いた。反射シート１１のうち点状光源１２に対応する部分をくり抜き、そのくり抜いた部分から点状光源１２を突出させ、反射シート１１の上面に点状光源１２が出るようにした。この反射シート１１から３０ｍｍ離れた場所に、実施例１，２では光源像分割シート１３を配置し、比較例１では光源像分割シート１３の代わりに拡散板を配置した。実施例１では光源像分割シート１３として図６（Ａ），（Ｂ）に示した断面形状を有するものを用い、実施例２では光源像分割シート１３として図７（Ａ），（Ｂ）に示した断面形状を有するものを用いた。また、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２と、点状光源１２の配列方向Ｌ_１，Ｌ_２とのなす角度θ１，θ２が２５°となるように、光源像分割シート１３を配置した。比較例１では光源像分割シート１３の代わりに、フィラーを内添した拡散板（帝人化成（株）製のＰＣ−９３９１（６５ＨＬＷ）（商標））を用いた。拡散シート１４として（株）ツジデン製のＤ１４１Ｚ（商標）を用いた。輝度向上フィルム１５として３Ｍ製のＢＥＦＩＩＩ（商標）を用いた。反射偏光シート１６として３Ｍ製のＤＢＥＦ−Ｄ４４０（商標）を用いた。

輝度むらを定量的に評価するために、面内の輝度分布を測定した。測定手法としては、ＣＣＤカメラを用いた。斜め方向から見た場合の輝度むらを測定する際には、図２３に示したように、ＣＣＤカメラ３０を照明装置１０の垂直方向から傾けた。ＣＣＤカメラ３０の光軸ＡＸ１と照明装置１０の法線ＡＸ２とのなす角度を射出角αとし、ＣＣＤカメラ３０の光軸ＡＸ１の方位角をβとしたときに、αを０〜６０°、βを０〜３６０°の範囲において、１５°ステップで測定を行った。測定領域は、縦・横ともに１００ｍｍとした。

実施例１，２、比較例１において、輝度向上フィルム１５を１枚用いた場合と、２枚用いた場合のそれぞれの輝度分布を図２４（Ａ）〜（Ｃ）から図２９（Ａ）〜（Ｃ）に示した。ここでは代表的に、垂直方向（α＝０°、β＝０°）の場合と、横斜め方向（α＝４５°、β＝０°）の場合と、縦斜め方向（α＝４５°、β＝９０°）の場合の３種類について、それぞれ結果を示した。これらの図では、点状光源１２は、（縦方向の座標，横方向の座標）が（＋２０ｍｍ，＋２０ｍｍ）、（＋２０ｍｍ，−２０ｍｍ）、（−２０ｍｍ，＋２０ｍｍ）、（−２０ｍｍ，−２０ｍｍ）である４箇所に配置されている。また、これらの図は、輝度の平均値からのズレ量で表されており、真っ黒に示した部分はズレ量が平均値±０．５％に入る領域であり、この部分の面積が大きいほど、むらが少ないということを示している。

これらの図から、輝度むらの良し悪しを判別することができるが、より分かりやすく解析するために、以下のようにむら率という値を定義することとした。
むら率＝（最大輝度 ― 最小輝度）／ 平均輝度

ここで、最大輝度とは、面内の輝度分布において最大となる輝度を示し、最小輝度とは、面内の輝度分布において最低となる輝度を示す。また、平均輝度とは、面内の輝度分布の平均値を示している。このむら率が低ければ低いほど、輝度むらや色むらが十分抑制できていると考えられる。むら率をそれぞれの構成において、すべての測定角度で計算し、擬似カラーの円筒座標系でむら率の角度分布（角度むら分布）を算出した。その結果を図３０に示した。

これらの結果から、輝度向上フィルム１５を１枚用いた場合および２枚用いた場合の双方において、実施例１，２の方が、比較例１と比較して、むら率が小さいことがわかった。その効果は、図３０の結果から明らかなように、輝度向上フィルム１５を２枚用いた場合の方が顕著であり、輝度向上フィルム１５を２枚用いた場合には、どの角度から見ても、輝度むらや色むらを十分に抑制することができることがわかる。また、これらの結果から、輝度むらや色むらを悪化させることなく、反射シート１１と光源像分割シート１３との間隔を十分に狭くすることも可能であることがわかる。

（比較例２，３）
次に、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２と、点状光源１２の配列方向Ｌ_１，Ｌ_２とのなす角度θ１，θ２が、実施例１，２の場合（２５°）とは異なる角度となるように、光源像分割シート１３を配置した場合の輝度むらについても評価した。比較例２では、角度θ１，θ２が０°となるように、輝度向上フィルム１５を配置し、比較例３では、角度θ１，θ２が４５°となるように、輝度向上フィルム１５を配置した。比較例２，３では、光源像分割シート１３として、実施例２と同様、図７（Ａ），（Ｂ）に示した断面形状を有するものを用いた。

上述した手法にて、輝度むらの測定および角度むら分布の算出を行った。比較例２，３において、輝度向上フィルム１５を１枚用いた場合と、２枚用いた場合のそれぞれの輝度分布を図３１（Ａ）〜（Ｃ）から図３４（Ａ）〜（Ｃ）に示した。ここでは代表的に、垂直方向（α＝０°、β＝０°）の場合と、横斜め方向（α＝４５°、β＝０°）の場合と、縦斜め方向（α＝４５°、β＝９０°）の場合の３種類について、それぞれ結果を示した。

これらの結果から、特に輝度向上フィルム１５を２枚用いた場合において、比較例２，３の場合と比べて、実施例２の場合の方が、輝度むらや色むらを十分に抑制することができることがわかった。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１が、点状光源１２の一の配列方向Ｌ_１と所定の角度θ_１（図５参照）で交差する方向に延在すると共に、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_２が、点状光源１２の他の配列方向Ｌ_２と所定の角度θ_２（図５参照）で交差する方向に延在していたが、このように、光源像分割シート１３の稜線Ｒ_１，Ｒ_２を点状光源１２の配列方向Ｌ_１，Ｌ_２とは異なる方向に延在させる方法としては、例えば、図４に示したように、点状光源１２の配列方向Ｌ_１，Ｌ_２が筐体１７の側壁に沿うように点状光源１２を配列する方法と、図示しないが、点状光源１２の配列方向Ｌ_１，Ｌ_２が筐体１７の側壁と交差する方向に点状光源１２を配列する方法とがある。

また、上記実施の形態では、液晶表示装置の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を備えていてもよい。例えば、上記実施の形態では、光源像分割シート１３は透光性の基材により構成されていたが、その内部に光拡散材（フィラ）を多少添加したものなどであってもよい。また、上記実施の形態等において、光源像分割シート１３と拡散シート１４との間隙や、輝度向上フィルム１５と反射偏光シート１６との間、輝度向上フィルム１５を２枚用いている場合には下側の輝度向上フィルム１５と上側の輝度向上フィルム１５との間が空気で満たされていることが好ましいが、空気以外の何らかの媒質で満たされていてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の断面構成図である。 図１の輝度向上フィルムの一例を斜視的に表す斜視図である。 図１の輝度向上フィルムの他の例を斜視的に表す斜視図である。 図１の点状光源および光源像分割シートを斜視的に表す斜視図である。 図１の光源像分割シートの稜線と点状光源の配列との関係を説明するための概略図である。 図１の光源像分割シートの立体形状の一例を表す概念図である。 図１の光源像分割シートの立体形状の他の例を表す概念図である。 図１の光源像分割シートの作用について説明するための概念図である。 図１の点状光源の光学特性の一例を表す特性図である。 図１の光源像分割シートの作用の一例について説明するための概念図である。 図１０の光源像分割シートの光学特性をシミュレーションで求めた特性図である。 図１の光源像分割シートの作用の他の例について説明するための概念図である。 図１の光源像分割シートの作用のその他の例について説明するための概念図である。 比較例に係る表示装置の要部を斜視的に拡大して表す斜視図である。 図１４の光源像分割シートの稜線と点状光源の配列との関係を説明するための概略図である。 図１４の光源像分割シートの作用について説明するための概念図である。 図１６の光源像分割シートの光学特性をシミュレーションで求めた特性図である。 図１の光源像分割シートを製造する際に用いるバイトの歯の概略構成図である。 図１８のバイトを用いてｙ方向の切削を行う様子を表す斜視図である。 図１の光源像分割シートを製造する際に用いるバイトの歯の概略構成図である。 図２０のバイトを用いてｘ方向の切削を行う様子を表す斜視図である。 光源像分割シートを製造する際に用いる原版の斜視図である。 面内の輝度分布を測定する手法について説明するための模式図である。 輝度向上フィルム１枚、θ１，θ２＝２５°のときの実施例１の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。 輝度向上フィルム２枚、θ１，θ２＝２５°のときの実施例１の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。 輝度向上フィルム１枚、θ１，θ２＝２５°のときの実施例２の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。 輝度向上フィルム２枚、θ１，θ２＝２５°のときの実施例２の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。 輝度向上フィルム１枚、θ１，θ２＝２５°のときの比較例１の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。 輝度向上フィルム２枚、θ１，θ２＝２５°のときの比較例１の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。 図２４〜図２９のむら率の角度分布図である。 輝度向上フィルム１枚、θ１，θ２＝０°のときの比較例２の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。 輝度向上フィルム２枚、θ１，θ２＝０°のときの比較例２の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。 輝度向上フィルム１枚、θ１，θ２＝４５°のときの比較例３の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。 輝度向上フィルム２枚、θ１，θ２＝４５°のときの比較例３の面内輝度分布とむら率を実測で求めた特性図である。

符号の説明

１，２…表示装置、１０…照明装置、１１…反射シート、１２…点状光源、１３…光源像分割シート、１４…拡散板、１５…拡散シート、１６…輝度向上フィルム、１７…反射偏光シート、１８…筐体、２０…液晶表示パネル。

Claims (10)

1. 同一面内に配置された複数の点状光源と、
   前記各点状光源との対向領域に配置された光学シートと
   を備え、
   前記各点状光源は、第１の方向に配列されると共に前記第１の方向と交差する第２の方向に配列され、
   前記光学シートは、前記第１および第２の方向と交差する第３の方向に延在する第１の稜線と、前記第１、第２および第３の方向と交差する方向に延在する第２の稜線とを含む立体形状を有する照明装置。
2. 前記光学シートは、前記第１の稜線を間にして設けられた一対の第１の斜面と、前記第２の稜線を間にして設けられた一対の第２の斜面とを有し、
   前記第１および第２の斜面の傾斜角は、前記各点状光源から射出された光が作る光源像を前記光学シートで複数に分割することにより得られるＸ字型の各光源像の腕の長さＤが以下の式を満たす角度となっている請求項１に記載の照明装置。
   Ｄ≧Ｐ／２
   Ｐ：各点状光源のピッチ
3. 前記第１および第２の稜線のそれぞれの延在方向は、前記Ｘ字型の各光源像が互いに重なり合わない方向となっている請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第１および第２の稜線のそれぞれの延在方向は、前記Ｘ字型の各光源像の間隙の幅が略一定となる方向となっている請求項１または請求項２に記載の照明装置。
5. 前記第１の方向と前記第２の方向とが互いに直交または略直交しており、
   前記第１の稜線と前記第１の方向とのなす角度θ_１、および前記第２の稜線と前記第２の方向とのなす角度θ_２は、以下の式を満たす請求項１または請求項２に記載の照明装置。
   １０°＜θ_１＜４０°
   １０°＜θ_２＜４０°
6. 前記第１の方向と前記第２の方向とが互いに直交または略直交しており、
   前記第１の稜線と前記第１の方向とのなす角度θ_１、および前記第２の稜線と前記第２の方向とのなす角度θ_２は、以下の式を満たす請求項１または請求項２に記載の照明装置。
   θ_１＝θ_２＝２５°
7. 前記光学シートとの関係で前記点状光源とは反対側に配置された１つまたは２つの輝度向上フィルムを備え、
   前記輝度向上フィルムは、一の方向に延在すると共に連続的に並んで配置された複数の柱状のプリズムを有する請求項１に記載の照明装置。
8. 前記輝度向上フィルムを２つ備え、
   前記２つの輝度向上フィルムは、各プリズムの延在方向が互いに交差するように配置されている請求項７に記載の照明装置。
9. 画像信号に基づいて駆動されるパネルと、
   前記パネルとの対向領域に配置された複数の点状光源と、
   前記パネルと前記各点状光源との間に配置された光学シートと
   を備え、
   前記各点状光源は、第１の方向に配列されると共に前記第１の方向と交差する第２の方向に配列され、
   前記光学シートは、前記第１および第２の方向と交差する第３の方向に延在する第１の稜線と、前記第１、第２および第３の方向と交差する方向に延在する第２の稜線とを含む立体形状を有する表示装置。
10. 一の方向に延在する第１の辺と、前記一の方向と交差する方向に延在する第２の辺とを有する方形状の光学フィルムであって、
    前記第１および第２の辺のそれぞれの延在方向と交差する方向に延在する第１の稜線と、前記第１および第２の辺ならびに第１の稜線のそれぞれの延在方向と交差する方向に延在する第２の稜線とを含む立体形状を有する光学フィルム。

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