JP2009123694A - 光線制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度であって、ランプイメージを抑制して均一な輝度分布を安価で容易に実現すること。
【解決手段】光線制御ユニットは、２つの光源１１ａ，１１ｂと、光源からの光を入光する入光面及び光を出光する出光面を有する第１表面拡散シート１２と、を具備し、第１表面拡散シート１２は、該ユニット正面における輝度中間値以下の領域において開口部１２ｂを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は光線制御ユニットに関し、特に、ディスプレイに配設したときに、高輝度であり、面内輝度の均一性に優れたディスプレイを実現できる光線制御ユニットに関する。

携帯電話、ＰＤＡ端末、デジタルカメラ、テレビ、パーソナルコンピュータ用ディスプレイ、ノートパソコンなどに利用される液晶表示素子のような表示素子においては、例えば、バックライトユニットのような照光装置からの光を表示素子に供給することにより、画像を表示する。このようなバックライトユニットは、その表示画像を見易くするために、液晶表示パネルに均一な光を供給する必要がある。

このようなバックライトユニットとしては、特許文献１に開示されているものがある。このバックライトユニットは、軸方向を揃えて所定の間隔をおいて配設した複数の線光源の上方に、反射シート、透明支持体、及び光拡散シートを配設してなるものである。また、特許文献２には、ホログラム模様の密集度を光源に近くなるほど低く、光源より遠くなるほど高くすることにより、輝度分布を均一にすることが開示されている。
特開２００７−２３３３４３号公報 特開２００１−２３４２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成においては、光拡散シートの拡散能が十分でないとランプイメージが現れてしまい、均一な輝度分布を実現することができない。また、特許文献２に開示された技術においては、事前にマスタを作製する必要があり、製品ごとに異なる光源位置に対応して一つ一つ高価なマスタを作製しなければならない。このため、高輝度であって、ランプイメージを抑制して、均一な輝度分布を安価で容易に実現できるシステムが望まれている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高輝度であって、ランプイメージを抑制して均一な輝度分布を安価で容易に実現することができる光線制御ユニットを提供することを目的とする。

本発明の光線制御ユニットは、少なくとも一つの光源と、前記光源からの光を入光する入光面及び前記光を出光する出光面を有する拡散シートと、を具備する光線制御ユニットであって、前記拡散シートは、前記拡散シートを配設する前の状態での該ユニット正面における輝度中間値以下の領域において開口部を有することを特徴とする。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記光源が複数ある場合において前記開口部の幅が前記光源間の間隔の９０％以下であることが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記拡散シートの平面視において、前記開口部の中心が前記光源間の中心とほぼ一致することが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記拡散シートの平面視における前記光源の投影領域に対応する前記入光面及び／又は出光面に凹凸部が形成されていることが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記拡散シートの入光面及び／又は出光面に形成される凹凸部の高さが、光源から前記入光面及び／又は出光面までの距離が長くなるに従って、連続的又は段階的に低くなることが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記拡散シートの出光される光の拡散角度が光源から前記入光面及び／又は出光面までの距離が長くなるに従って、連続的又は段階的に低下することが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記開口部は、複数の小孔で構成されていることが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記開口部における前記複数の小孔の密集度が、該ユニット正面における輝度の最低値部位で高く、輝度最高値に近づくほど低いことが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記入光面又は前記出光面が、拡散方向に異方性又は等方性を持たせる拡散形状を有することが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記拡散シートの入光面側及び／又は出光面側に配設された他の光学素子シートをさらに具備することが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記拡散シートの上方に配設された光学素子シートを有し、前記拡散シートと、前記光学シートとが接着されていることが好ましい。

本発明の光線制御ユニットにおいては、前記拡散シートと前記光学シートとが接着層を介して接着されており、前記拡散シートの面積（Ａ）と接着層の面積（Ｂ）とが０＜Ｂ／Ａ＜１を満たすことが好ましい。

本発明の光線制御ユニットは、少なくとも一つの光源と、前記光源からの光を入光する入光面及び前記光を出光する出光面を有する拡散シートと、を具備する光線制御ユニットであって、前記拡散シートは、前記拡散シートを配設する前の状態での該ユニット正面における輝度中間値以下の領域において開口部を有するので、高輝度であって、ランプイメージを抑制して均一な輝度分布を容易で安価に実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る光線制御ユニットの概略構成を示す図である。図１に示す光線制御ユニットは、少なくとも一つ（図１においては２つ）の光源１１ａ，１１ｂを有する。光源としては、冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの線光源や、ＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザなどの点光源を挙げることができる。本実施の形態においては、光源をＣＣＦＬとし、光源１１ａ，１１ｂ間の間隔をＸとしている。なお、光源であるＣＣＦＬは、その軸方向を略平行にして互いの間隔Ｘを持って複数個並設されている。

光源１１ａ，１１ｂの上方には、光学素子シートである第１表面拡散シート１２が配設されている。第１表面拡散シート１２は、一方の主面上（図１においては光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面）に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有する。この拡散構造体１２ａは凹凸形状を有しており、平面視における光源１１ａ，１１ｂの投影領域に対応する入光面及び／又は出光面に設けられている。この拡散構造体１２ａは、その形状により所定の角度範囲にわたって光を拡散させる。例えば、拡散方向に異方性又は等方性を持たせる拡散形状を有する。この拡散構造体１２ａは好ましくは擬似ランダム形状であり、具体的に特表平８−５１２００３号公報（特許文献３）に開示されている。

この拡散構造体１２ａは、特許文献３の図１２に記載されている。全幅における最大値の半分（Full With Half Maximum:ＦＷＨＭ）で表現される拡散角度を約２０°以上に相対的に広くするには、例えば、ピッチ及び高さ２μｍ〜２０μｍであり、アスペクト比０．１〜１．６の凹凸形状とすることが好ましい。また、この拡散構造体１２ａは、前記ＦＷＨＭで約２０°以下の相対的に狭い角度範囲に拡散させる場合には、例えば、ピッチ１００μｍ以下であり、アスペクト比０．０１以上の凹凸形状であることが好ましい。これらの拡散構造体は、例えば、Light Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）として入手できる。このような拡散構造体を持つ表面拡散シートを用いることにより、被照光体である表示素子を照光した際にモアレの発生を防止することができると共に、光を種々の形状に整形することが可能となる。

この第１表面拡散シート１２は、次のようにして作製することができる。まず、予め干渉露光によりスペックルパターンを形成したサブマスタ型を作製し、このサブマスタ型に電鋳などの方法で金属を被着してこの金属にスペックルパターンを転写してマスタ型を作製する。一方、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）、ＰＥＴ（ポリエステル樹脂）、アクリル樹脂、ガラスなどの透明な基材シート上に紫外線硬化樹脂層を形成する。そして、基材シートの紫外線硬化樹脂層に、上記マスタ型を用いて紫外線による腑形を行って紫外線硬化樹脂層にスペックルパターンを転写することにより第１表面拡散シート１２を得る。

なお、干渉露光法とは、特定の波長のレーザ光を角度θ、θ’の２つの方向から照射して形成される干渉縞を利用した露光法であり、角度θ、θ’を変化させることで使用するレーザの波長で制限される範囲内で色々なピッチを有する拡散構造体１２ａのパターン（スペックルパターン）を得ることができる。干渉露光に使用できるレーザとしては、ＴＥＭ_００モードのレーザに限定され、ＴＥＭ_００モードのレーザ発振できる紫外光レーザとしては、アルゴンレーザ（波長３６４ｎｍ，３５１ｎｍ，３３３ｎｍ）や、ＹＡＧレーザの４倍波（波長２６６ｎｍ）などが挙げられる。

また、干渉露光法の別の様態として、例えば、特許文献３の図５Ａ、図６、図７、図１０や、特表２００４−５０８５８５号公報（特許文献４）の図６、図７、図１１に示す方法によってもスペックルパターンを作成することができる。

第１表面拡散シート１２の上（非拡散構造体側（出光面側））には、光学素子シートである内部拡散シート１３が配設されている。さらに、内部拡散シート１３上に、光学素子シートである表面に微細な凹凸構造を有する拡散シート、アレイ状のプリズム配列構造を有する光学シート、反射型偏光シートなどを組み合わせて配設しても良い。この場合において、枚数、種類、構成については特に制限ない。また、光源１１ａ，１１ｂの第１表面拡散シート１２と反対側（図１において下側）に反射板１５が配設されている。

図２は、本発明の実施形態に係る光線制御ユニットの概略構成を示す図である。図２に示す光線制御ユニットは、少なくとも一つ（図２においては２つ）の光源１１ａ，１１ｂを有する。光源としては、冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの線光源や、ＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザなどの点光源を挙げることができる。本実施の形態においては、光源をＣＣＦＬとし、光源１１ａ，１１ｂ間の間隔をＸとしている。なお、光源であるＣＣＦＬは、その軸方向を略平行にして互いの間隔Ｘを持って複数個並設されている。

光源１１ａ，１１ｂの上方には、光学素子シートである第１表面拡散シート１２が配設されている。第１表面拡散シート１２は、一方の主面上（図２においては光源１１ａ，１１ｂと面する主面と反対側の主面：出光面）に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有する。この拡散構造体１２ａは、その形状により所定の角度範囲にわたって光を拡散させる。例えば、拡散方向に異方性又は等方性を持たせる拡散形状を有する。この拡散構造体１２ａは好ましくは擬似ランダム形状であり、具体的に特許文献３に開示されている。

第１表面拡散シート１２の上（拡散構造体側（出光面側））には、光学素子シートである内部拡散シート１３が配設されている。さらに、内部拡散シート１３上には、光学素子シートである第２表面拡散シート１４が配設されている。この第２表面拡散シート１４は、表面に微細な凹凸構造を有する拡散シートであれば良い。また、第２表面拡散シート１４は、第１表面拡散シート１２と同様に上記のようにして作製したものでも良い。第１表面拡散シート１２の拡散構造体１２ａと同様に、この第２表面拡散シート１４も、一方の主面上（図２においては内部拡散シート１３と面する主面と反対側の主面）に、光源からの光を、拡散させる拡散構造体１４ａを有する。この拡散構造体１４ａは、内部拡散シート１３と面する主面に設けられていても良い。また、光源１１ａ，１１ｂの第１表面拡散シート１２と反対側（図２において下側）に反射板１５が配設されている。

第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３及び図２に記載の第２表面拡散シート１４は、シート積層体を構成している。このシート積層体における光学素子シートの枚数、種類、構成については特に制限はなく、種々変更することができる。例えば、後述する図１２、図１３に示すように、光源１１ａ，１１ｂの上方に、内部拡散シート１３、第１表面拡散シート１２及び第２表面拡散シート１４の順に配設されていても良い。また、内部拡散シート１３の代わりに透明シートを用いても良い。

本発明に係る光線制御ユニットおいては、開口部を有する拡散シートは、拡散シートを配設する前の状態での該ユニット正面における輝度中間値以下の領域に開口部を有することが必要である。ここで、輝度中間値について図３を用いて説明する。図３は、反射シートより５ｍｍの距離（Ｌ）にある３ｍｍ径のＣＣＦＬ（光源１１ａ，１１ｂ）をＸ＝２３．４ｍｍ間隔で配置した光線制御ユニットにおいて、その直上より２次元色彩輝度計ＣＡ−２０００（コニカミノルタ社製、商品名）で測定した光源１１ａ，１１ｂ領域の輝度分布を示す図である。図３において、縦軸は輝度（Ｃｄ／ｍ^２）を表し、横軸はＣＣＦＬの軸方向に対して直交する方向における位置を表す。

図３から分かるように、ＣＣＦＬの直上部（図３における領域Ａ）の輝度が高く、２つの領域Ａの中間部（領域Ｂ）の輝度は低い。ここで、領域Ｂとは、領域内での輝度が、後述する輝度中間値Ｃmid以下となる領域を示すものとし、領域Ａは、領域内での輝度が、輝度中間値Ｃmidより大きい領域、すなわち、領域Ｂ以外の領域を示すものとする。この輝度差は、一枚の拡散シートをユニットの上方に配設しても完全には消えず、これがランプイメージとして認識される。輝度中間値（Ｃmid）は光源毎に求められ、例えば図３においては下記式（１）、式（２）のように求められる。
Ｃmid（光源１１ａ）＝（Ｃmax-a−Ｃmin1）／２＋Ｃmin1 式（１）
Ｃmid（光源１１ｂ）＝（Ｃmax-b−Ｃmin1）／２＋Ｃmin1 式（２）
ここで、Ｃminは、光源間の領域、又は、光源と拡散構造体端部との間の領域における輝度の最小値とする。また、Ｃmaxは、光源の直上領域における輝度の最大値とする。

領域Ｂは、光源毎に式（１）、式（２）と同様にして求められたＣmid以下となる領域であり、図３において矢印で示された領域である。図３では、図１、図２におけるＤが光源間の間隔Ｘ＝２３．４ｍｍの５％となっており、光源間の間隔Ｘの９０％に相当する２１ｍｍが領域Ｂとなっている。すなわち、領域Ａの輝度を下げる効果や、領域Ａと領域Ｂの輝度差の抑制の効果を考慮すると、図１、図２に示す開口部１２ｂの幅△ＤがＸの９０％以下となることが好ましい。この範囲において、開口部１２ｂの幅△Ｄは光源の出光パターンや、所望の出光パターンに応じて適宜調整の上、最適化される。

このような構成の光線制御ユニットにおいては、まず、光源１１ａ，１１ｂの直上の領域（領域Ａ）においては光源から第１表面拡散シート１２までの距離が短いため、第１表面拡散シート１２を以ってしても拡散効果が小さく、したがって、正面輝度が高くなる傾向にある。一方、光源１１ａ，１１ｂの間の領域（図３における領域Ｂに相当）においては正面輝度が相対的に低くなる傾向にあり、これが輝度ムラの原因になる。本発明では、前記輝度中間値以下の領域Ｂにおいて開口部１２ｂを設け、反射板１５より反射された正面方向成分の多い光を、開口部位における第１表面拡散シート１２による反射を抑制しつつ（多くの光学シートが約５％〜４０％の光量を反射することに留意されたい）、透過させるため領域Ｂにおいて正面輝度向上の効果が出る。

すなわち、図４や図５に示すように、光源１１ａ，１１ｂから直上に出射される高輝度光ａ_１は、第１表面拡散シート１２の入光面１２ｃから入光して出光面１２ｄから出光すると共に（光ａ_２）、第１表面拡散シート１２で反射・拡散する（光ａ_２’）。これは領域Ａにおける輝度低減に寄与する。第１表面拡散シート１２を通過した光ａ_２は、内部拡散シート１３で拡散された後に、さらに上部の光学素子シート（図５における第２表面拡散シート１４など）により、出光を調整された状態で被照光物、例えば液晶表示パネルなどの表示素子（図示せず）に向けられる。一方、第１表面拡散シート１２で反射した光ａ_２’は、反射板１５で拡散反射されて光路が変更されて、第１表面拡散シート１２に向けられる。この光の一部は、開口部１２ｂを第１表面拡散シート１２で反射されることなく且つ比較的正面方向に通過して（光ａ_３）内部拡散シート１３で拡散された後に、上部の光学素子シート（図５における第２表面拡散シート１４など）により、出光を調整された状態で被照光物、例えば液晶表示パネルなどの表示素子に向けられる。

このように、領域Ａにおいては、第１表面拡散シート１２による拡散・反射をして正面輝度を下げつつ、開口部１２ｂにより領域Ｂにおいては正面輝度を上げることにより両領域間の輝度差が小さくなり、ランプイメージを抑制して均一な輝度分布を実現することができる。

また、光源が複数あり、光源に特殊なレンズをつけるなどして特殊な指向性を持たせていない場合の多くは光源間の中心がＣminとなる。このため、図６に示すように、拡散シートの平面視において、開口部１２ｂの中心Ｃが光源１１ａ，１１ｂ間の中心Ｃとほぼ一致することが好ましい。これらの構成により、より効率良くランプイメージを抑制して均一な輝度分布を実現することができる。

また、より効果的に光源１１ａ，１１ｂの直上の領域での輝度を抑えるために、第１表面拡散シートの拡散構造体１２ａは、平面視における光源１１ａ，１１ｂの投影領域に対応して、光源から前記入光面及び／又は出光面までの距離が長くなるに従って、連続的又は段階的に凹凸部の高さが低くなることが好ましい。また、拡散シートの出光する光の拡散角度が、光源から前記入光面及び／又は出光面までの距離が長くなるに従って、連続的又は段階的に低下することが好ましい。また、第１表面拡散シート１２の拡散構造体１２aと反対側の主面が粗面化されている、あるいは、凹凸部を有しても良い。

図１、図２、図４及び図５（図１２、図１３）においては、開口部１２ｂが一つの孔で構成されている場合について説明しているが、本発明においては、開口部１２ｂが複数の小孔で構成されていても良い。例えば、図７及び図８に示すように、開口部１２ｂが複数の小孔１２１で構成されていても良い。この場合において、図８に示すように、開口部１２ｂにおける複数の小孔１２１ａ〜１２１ｃの密集度（開孔領域の粗密：開孔面積密度）が、第１表面拡散シート１２の平面視における光源１１ａ，１１ｂの間で高く、光源１１ａ，１１ｂに近づくほど低いことが好ましい。すなわち、図８において、光源１１ａ，１１ｂの間の中心に近い孔１２１ａが最も大きく、孔１２１ａに隣接する孔１２１ｂ（孔１２１ａよりも光源１１ａ，１１ｂに近い孔）が二番目に大きく、孔１２１ｂに隣接する孔１２１ｃ（孔１２１ｂよりも光源１１ａ，１１ｂに近い孔）が三番目に大きい。このような構成を採ることにより、より効果的に輝度差を抑制することができる。なお、ここでは、密度の高低を孔の大きさで表わした場合について説明しているが、本発明においては、密度の高低を孔の数で表わしても良い。

また、光源がＣＣＦＬのような線光源ではなく、ＬＥＤのような点光源の場合には、例えば図９〜図１１に示すような関係となる。すなわち、図９においては、第１表面拡散シート１２の下方にＬＥＤ２１が配設され、ＬＥＤ２１間に円形の開口部１２ｂが形成されている。この場合においては、開口部１２ｂの直径が開口部１２ｂの幅△Ｄとなる。また、図１０においては、円形の第１表面拡散シート１２の下方にＬＥＤ２１が配設されている。この場合においては、第１表面拡散シート１２の周縁部との間の距離△Ｄ_１、△Ｄ_２が開口部１２ｂの幅△Ｄとなる。図１１においては、図１０よりも大きい円形の第１表面拡散シート１２の下方にＬＥＤ２１が配設されている。この場合においては、第１表面拡散シート１２の間にできた隙間（ＬＥＤ２１を結ぶ仮想線上の隙間の長さ）が開口部１２ｂの幅△Ｄとなる。

本発明においては、図１２や図１３に示すように、シート積層体の構成を変更しても良い。すなわち、光源１１ａ，１１ｂの上方に、内部拡散シート１３、第１表面拡散シート１２及び第２表面拡散シート１４の順に配設されていても良い。図１２、図１３に示す構成においても、光源１１ａ，１１ｂの上方には、内部拡散シート１３を介して第１表面拡散シート１２が存在しており、光源１１ａ，１１ｂ間の領域の一部に、第１表面拡散シート１２が存在していない領域がある。光源１１ａ，１１ｂから直上に出射される光ａ_１は内部拡散シート１３により拡散されるものの十分でない場合が多く、光源１１ａ，１１ｂの直上の領域Ａと、光源１１ａ，１１ｂの間の領域Ｂとの間で正面方向に向く光線量は異なる。光源１１ａ，１１ｂの間の領域との間で正面方向に向く光は開口部１２ｂを第１表面拡散シート１２で反射されることなく且つ比較的正面方向に通過して第２表面拡散シート１４などにより、出光を調整された状態で被照光物、例えば液晶表示パネルなどの表示素子に向けられる。このような構成においても、光源１１ａ，１１ｂの直上の領域と、光源１１ａ，１１ｂの間の領域との間の輝度差が小さくなり、ランプイメージを抑制して均一な輝度分布を実現することができる。

本発明の光線制御ユニットにおいては、第１表面拡散シート１２と、この上方（出光面側）に隣接して積層する内部拡散シート１３や第２表面拡散シート１４などの光学素子シートと、を接着などにより一体化してもよい。これにより、シートの自立性や取り扱い性の向上させることができる。またこの際、第１表面拡散シート１２の出光面の全面あるいは一部分のみを接着剤などを用いて接着することができる。接着剤としては、接着層の厚みを一定にできる両面粘着シートが好ましい。また、接着の際は第１表面拡散シート１２の拡散構造体１２aと反対側の面に接着層を有することが好ましい。

表面拡散シート１２と、内部拡散シート１３や光学素子シート１４などの、隣接して積層する光学シートと、を接着剤などで接着するとき、表面拡散シート１２の面積（Ａ）と接着層の面積（Ｂ）の関係は、０＜Ｂ／Ａ＜１となることが好ましい。これは、第１表面拡散シート１２の最低限の平面性・自立性を維持するために、０＜Ｂ／Ａであることが好ましく、かつ、第１表面拡散シート１２の拡散性能を発現させるためには、第１表面拡散シート１２と隣接して積層する内部拡散シート１３や第２表面拡散シート１４などの光学素子シートの間に空気層（非接着層）があること（Ｂ／Ａ＜１）であることが好ましいからである。

さらに、この空気層が多いほど、第１表面拡散シート１２の拡散性能は向上するため、接着部の面積は小さい方がよく、かつ、第１表面拡散シート１２の最低限の平面性・自立性を維持するためには、０．０１≦Ｂ／Ａ≦０．３５であることがより好ましい。また、接着部は表面拡散シート内に均一に広がっていることが望ましい。また、各シート間にスペーサーを挟み込むなどの工夫により積極的に数ｍｍ程度の空隙を設けることができる。

なお、上記構成における開口部１２ｂは、シートの打ち抜きやエッチングなどにより容易に形成することができる。このため、シートの打ち抜きパターンやエッチングマスクパターンを変えるだけで、種々の光源配列に対して対応することができる。また、開口部１２ｂが形成されるようにして短冊シートを内部拡散シート１３や第２表面拡散シート１４に固定することにより、種々の光源配列に対して対応して開口部１２ｂを設けることもできる。

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
光学シートとして実施例で記載がないものについて、すなわち、表面に微細な凹凸構造を有する拡散シート、アレイ状のプリズム配列構造を有する光学シート、反射型偏光シートについては、ソニー社製のＢＲＡＶＩＡ３２インチ Ｖ−２５００に使用されている拡散シート（以下、ＤＳと略記）、アレイ状のプリズム配列構造を有する光学シート（以下、プリズムシートと略記）、反射型偏光シート（以下、ＤＢＥＦと略記。３Ｍ社製）を用いた。内部拡散シート１３は厚み１．５ｍｍのデラグラス（登録商標）ＤＬ（旭化成ケミカルズ社製、商品名(ＤＳＥ６０)）を用いた。

また、光線制御ユニットの光源として、ＢＲＡＶＩＡ３２インチ Ｖ−２５００のＣＣＦＬ光源を用いた。ＢＲＡＶＩＡ３２インチＶ−２５００のＣＣＦＬ光源は、１６個のＣＣＦＬをその軸方向を揃えて間隔（Ｘ）２３．４ｍｍで配設されている。また、ＣＣＦＬから距離（Ｌ）５．５ｍｍ離して上方にシート積層体を配設して光線制御ユニットを作製した。

輝度及び輝度ムラは、コニカミノルタ製の２次元色彩輝度計（ＣＡ２０００）を使用し、光線制御ユニットから７５ｃｍ離して設置し、光線制御ユニットの中心部２２ｍｍ×１７８ｍｍ［３４ドット分（ｘ）×２７５ドット分（ｙ）］の範囲で測定した平均輝度値を輝度とした。輝度ムラはｘ軸（２２ｍｍ）方向の平均輝度値を求め、ｙ軸方向について、各々の点の輝度値を各々の点から±１７ドット分の輝度平均値で割り返した標準偏差値として輝度ムラを求めた。

実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例３では、(第１)表面拡散シート１２の開口部の優位性について示す。
（実施例１）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が６０°−１°の異方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いＣＣＦＬの長さ方向と垂直方向に出光角度が高拡散となるように配置した。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１２．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例１の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表１に示す。

（実施例２）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が６０°−１°の異方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いＣＣＦＬの長さ方向と垂直方向に出光角度が高拡散となるように配置した。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１８．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例２の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表１に併記する。

（比較例１）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が６０°−１°の異方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いＣＣＦＬの長さ方向と垂直方向に出光角度が高拡散となるように配置した。

第１表面拡散シート１２には、開口部を形成せず、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。比較例１の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表１に併記する。

（実施例３）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が６０°−１°の異方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いＣＣＦＬの長さ方向と垂直方向に出光角度が高拡散となるように配置した。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１２．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。なお、シート積層体の構成は、図２に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する反対の主面：出光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例３の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表１に併記する。

（実施例４）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が６０°−１°の異方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いＣＣＦＬの長さ方向と垂直方向に出光角度が高拡散となるように配置した。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１８．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。なお、シート積層体の構成は、図２に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する反対の主面：出光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例４の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表１に併記する。

（比較例２）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が６０°−１°の異方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いＣＣＦＬの長さ方向と垂直方向に出光角度が高拡散となるように配置した。

第１表面拡散シート１２には、開口部を形成せず、シート積層体の構成は、図２に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する反対の主面：出光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。比較例２の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表１に併記する。

（比較例３）
第１表面拡散シート１２を用いず、シート積層体の構成は、光源から順に内部拡散シート１３、ＤＳ、ＢＥＦ、ＤＢＥＦとした。比較例３の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表１に併記する。

表１に示すとおり、第１表面拡散シート１２を加えると、使用しない場合（比較例３）と比べて輝度ムラが減少する（表における標準偏差が小さい）。また、開口部を有する第１表面拡散シート１２では、輝度減少が５％以内で、ムラが大幅に減少し、均一な輝度分布を実現することができた。これは、開口部を形成したために、ＣＣＦＬ間の領域において光学素子シートを少なく通過する光ができ、その結果、ＣＣＦＬの直上の領域と、ＣＣＦＬの間の領域との間の輝度差が小さくなり、ランプイメージが抑制されたためであると考えられる。なお、拡散構造体１２ａは、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面にある方が好ましい。

実施例５〜実施例９は第１表面拡散シート１２の開口部や拡散構造体１２aの違いによる性能の差異を示す。
（実施例５）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が８０°−８０°の等方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いた。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）３．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例５の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表２に示す。

（実施例６）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が８０°−８０°の等方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いた。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１３．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例６の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表２に併記する。

（実施例７）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が８０°−８０°の等方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いた。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１６．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例７の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表２に併記する。

（実施例８）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が３０°−３０°の等方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いた。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１６．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例８の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表２に併記する。

（実施例９）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が９０°−６０°の等方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いＣＣＦＬの長さ方向と垂直方向に出光角度が高拡散となるように配置した。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１６．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例９の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表２に併記する。

表２に示すとおり、第１表面拡散シート１２は、開口部の幅△Ｄに応じて異なる輝度ムラを示す。輝度は△Ｄが広いほど高くなる。ただし、最適な開口部の幅△Ｄは、ＣＣＦＬをその軸方向を揃えた時の間隔（Ｘ）や、シート積層体とＣＣＦＬの距離（Ｌ）、第１表面拡散シート１２の拡散形状（拡散構造体１２ａの形状）により異なるため、光源の出光パターンや、所望の出光パターンに応じて適宜調整の上、最適化される。

実施例１０、実施例１１及び比較例４は、第１表面拡散シート１２と内部拡散シート１３とを接着した構成である。このとき接着面積との関係を示す。
（実施例１０）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が８０°−８０°の等方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いた。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１６．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。第１表面拡散シート１２と内部拡散シート１３を、拡散構造体１２aと反対側の主面で接着した。このとき第１表面拡散シート１２の面積（Ａ）と接着層の面積（Ｂ）はＢ／Ａ＝０．３５となるように、シート内で均一な接着部を有するようにした。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例１０の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表３に併記する。

（実施例１１）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が８０°−８０°の等方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いた。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１６．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。第１表面拡散シート１２と内部拡散シート１３を、拡散構造体１２aと反対側の主面で接着した。このとき、第１表面拡散シート１２の面積（Ａ）と接着層の面積（Ｂ）はＢ／Ａ＝０．０１となるようにし、シート内で略均一な接着部を有するようにした。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。実施例１２の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表３に示す。

（比較例４）
第１表面拡散シート１２に、厚さ（△Ｌ）０．２５ｍｍのＦＷＨＭによる拡散角度が８０°−８０°の等方拡散性を持つLight Shaping Diffuser（Luminit社製、商品名）を用いた。

また、第１表面拡散シート１２には、幅（△Ｄ）１６．４ｍｍの開口部の中心部をＣＣＦＬ間の中心部とほぼ一致するように打ち抜いて開口部を形成した。第１表面拡散シート１２と内部拡散シート１３を、拡散構造体１２aと反対側の主面で接着した。このとき、第１表面拡散シート１２の面積（Ａ）と接着層の面積（Ｂ）はＢ／Ａ＝１となるようにした。なお、シート積層体の構成は、図１に示す順に、第１表面拡散シート１２、内部拡散シート１３、さらに上方にＤＳ、プリズムシート、ＤＢＥＦとした。このとき、光源１１ａ，１１ｂと面する主面：入光面に、光源からの光を拡散させる拡散構造体１２ａを有するよう配置した。比較例４の光線制御ユニットにおける輝度、輝度ムラを上記の方法で測定した結果を下記表３に併記する。

表３から第１表面拡散シート１２と内部拡散シート１３との接着面積が小さくなるほど、輝度ムラ（表における標準偏差）が向上することがわかる。これは、第１表面拡散シート１２が内部拡散シート１３と空気層を介することで拡散性能を示し、かつ、粘着層によって自立性・平面性が向上したためである。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における部材の材質、配置、形状などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明は、液晶表示パネルなどの表示素子に用いるバックライトなどの照光装置に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る光線制御ユニットの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光線制御ユニットの概略構成を示す図である。 バックライトにおける輝度分布を示す図である。 図１に示す光線制御ユニットにおける光路を説明するための図である。 図２に示す光線制御ユニットにおける光路を説明するための図である。 図１、図２に示す光線制御ユニットにおける第１表面拡散シートの開口部を示す図である。 図１、図２に示す光線制御ユニットにおける第１表面拡散シートの開口部の他の例を示す図である。 図１、図２に示す光線制御ユニットにおける第１表面拡散シートの開口部の他の例を示す図である。 図１、図２に示す光線制御ユニットにおける第１表面拡散シートの開口部の他の例を示す図である。 図１、図２に示す光線制御ユニットにおける第１表面拡散シートの開口部の他の例を示す図である。 図１、図２に示す光線制御ユニットにおける第１表面拡散シートの開口部の他の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光線制御ユニットの他の例における光路を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る光線制御ユニットの他の例における光路を説明するための図である。

符号の説明

１１ａ，１１ｂ 光源
１２，１４ 表面拡散シート
１２ａ，１４ａ 拡散構造体
１３ 内部拡散シート
１５ 反射板
１２１，１２１ａ〜１２１ｃ 孔

Claims (12)

1. 少なくとも一つの光源と、前記光源からの光を入光する入光面及び前記光を出光する出光面を有する拡散シートと、を具備する光線制御ユニットであって、前記拡散シートは、前記拡散シートを配設する前の状態での該ユニット正面における輝度中間値以下の領域において開口部を有することを特徴とする光線制御ユニット。
2. 前記光源が複数ある場合において前記開口部の幅が前記光源間の間隔の９０％以下であることを特徴とする請求項１記載の光線制御ユニット。
3. 前記拡散シートの平面視において、前記開口部の中心が前記光源間の中心とほぼ一致することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光線制御ユニット。
4. 前記拡散シートの平面視における前記光源の投影領域に対応する前記入光面及び／又は出光面に凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光線制御ユニット。
5. 前記拡散シートの入光面及び／又は出光面に形成される凹凸部の高さが、光源から前記入光面及び／又は出光面までの距離が長くなるに従って、連続的又は段階的に低くなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光線制御ユニット。
6. 前記拡散シートの出光される光の拡散角度が光源から前記入光面及び／又は出光面までの距離が長くなるに従って、連続的又は段階的に低下することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光線制御ユニット。
7. 前記開口部は、複数の小孔で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の光線制御ユニット。
8. 前記開口部における前記複数の小孔の密集度が、該ユニット正面における輝度の最低値部位で高く、輝度最高値に近づくほど低いことを特徴とする請求項７記載の光線制御ユニット。
9. 前記入光面又は前記出光面が、拡散方向に異方性又は等方性を持たせる拡散形状を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の光線制御ユニット。
10. 前記拡散シートの入光面側及び／又は出光面側に配設された他の光学素子シートをさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の光線制御ユニット。
11. 前記拡散シートの上方に配設された光学素子シートを有し、前記拡散シートと、前記光学シートとが接着されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の光線制御ユニット。
12. 前記拡散シートと前記光学シートとが接着層を介して接着されており、前記拡散シートの面積（Ａ）と接着層の面積（Ｂ）とが０＜Ｂ／Ａ＜１を満たすことを特徴とする請求項１１記載の光線制御ユニット。

Images