JP2010113854A - 面光源装置 - Google Patents

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Aiko Gondo
あい子 権藤
Etsuko Ishii
悦子 石井
Tomoyuki Takada
知行 高田
Kuniaki Muto
国昭 武藤
Shuichi Maeda
秀一 前田
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Abstract

【課題】複数の線状光源の光出射側に、光拡散板、輝度調整シート及びプリズムシートが順次配置された構成を備え、面光源装置全体での輝度分布が均斉化された面光源装置を提供する。
【解決手段】光拡散板としてJIS K 7361で定義される全光線透過率が65%以上の光拡散板を用い、輝度調整シートとして、下式(3)で定義される調整値CがC≧0%であると共に、調整値Cを平均した平均調整値Cが、0<C≦35%である(但しmは2≦m≦n−1である整数、以下同じ。)を用いる。
=T/S×100(%) ・・・式(3)
但し、Sは調整前振幅、Tは調整後振幅。
【選択図】図13

Description

本発明は、液晶表示装置等で使用されるバックライトユニットや照明装置等の面光源装置に関する。
さらに詳しくは、複数の線状光源の光出射側に、光拡散板、輝度調整シート及びプリズムシートが順次配置された面光源装置に関する。
液晶テレビ、液晶モニター、看板、標識・表示、照明器具などに使用される面光源装置のうち、複数の線状光源が配列された直下型のものは、光源の真上が明るく、光源の間は相対的に暗くなるという線状光源からの距離による輝度ムラが生じる。そのため、光源の光出射側に、光拡散板、拡散シート、プリズムシートなど種々の光学部材を用いて光源からの光を拡散して均一化する工夫が行われている。
近年は、薄型化のために光源と光拡散板の距離が近くなり、低消費電力のために光源の数を減少させる傾向がある。そのため、ますます光源の真上近傍は相対的に明るく、光源と光源の中間近傍は相対的に暗くなる輝度ムラが顕著に現れ、輝度の均一化がより困難になってきている。
そこで、輝度を均一化させるために、光源の配置に対応した印刷パターンを光拡散板や透明フィルムに印刷により付与した輝度調整シートが提案されている。
例えば、特許文献1では印刷パターンを備えない状態での面光源装置の光出射面の輝度分布の測定データを階調反転させた輝度分布反転パターンを印刷形成した光学部材、特許文献2では光源からの距離に応じて調光用ドットパターンが印刷された光拡散板、特許文献3では透過率調整体ユニットを備えない場合の輝度が高い位置ほど高密度となるように網点パターンの透過率調整体を設けた透過率調整体ユニットを用いた面光源装置が開示されている。
これらの輝度調整シートは、光拡散板または拡散シートに代えて、あるいは追加して用いられる。例えば光拡散板の上に輝度調整シート重ねて用いる場合、上記各特許文献では、輝度調整シートからの出射光が、高度に均斉化されていることを目標としている。
特開2004−170698号公報 特開2005−117023号公報 国際公開第06/028080号パンフレット
しかし、本発明者らが鋭意検討を進めたところ、複数の線状光源の光出射側に光拡散板、輝度調整シート、プリズムシートを順次積層する場合、輝度調整シートからの出射光が高度に均斉化されていても、面光源装置全体での輝度分布は、逆に均斉化が不充分となる場合があることが判明した。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の線状光源の光出射側に、光拡散板、輝度調整シート及びプリズムシートが順次配置された構成を備え、面光源装置全体での輝度分布が均斉化された面光源装置を提供することを課題とする。
本発明は以下の構成を採用した。
[1]互いに平行に配列されたn本(但しnは4以上の整数)の線状光源と、前記線状光源の光出射側に順次配置された光拡散板、輝度調整シート及びプリズムシートと、前記線状光源の光出射側と反対の側に配置された反射板とを備え、
前記光拡散板がJIS K 7361で定義される全光線透過率が65%以上の光拡散板であり、
前記輝度調整シートが、下記条件(I)を満たすことを特徴とする面光源装置。
<条件(I)>
下式(3)で定義される調整値CがC≧0%であると共に、
調整値Cを平均した平均調整値Cが、0<C≦35%である(但しmは2≦m≦n−1である整数、以下同じ。)。
(線状光源L、座標X及び座標X
光出射面において、各線状光源とその軸方向中央で直交する直線上の位置を座標Xとする。
最も外側に配置される線状光源をLとしてm番目に配置される線状光源をL、座標Xにおける線状光源Lの断面中心位置を座標Xとする。
(調整前近似曲線A’
前記線状光源の光出射側に前記光拡散板のみを配置した時の各座標[(Xm−1+X)/2]から座標[(X+Xm+1)/2]までの輝度分布Aを最小二乗法で二次関数に近似した曲線を調整前近似曲線A’とする。
(調整前振幅S
前記調整前近似曲線A’上の、座標Xにおける値をAm0、座標[(Xm−1+X)/2]における値をAm−、座標[(X+Xm+1)/2]における値をAm+として、下式(1)により調整前振幅Sを定義する。
=Am0−(Am−+Am+)/2 ・・・式(1)
(調整後近似曲線B’
前記線状光源の光出射側に前記光拡散板及び輝度調整シートのみを配置した時の各座標[(Xm−1+X)/2]から座標[(X+Xm+1)/2]までの輝度分布Bを最小二乗法で二次関数に近似した曲線を調整後近似曲線B’とする。
(調整後振幅T
前記調整後近似曲線B’上の、座標Xにおける値をBm0、座標[(Xm−1+X)/2]における値をBm−、座標[(X+Xm+1)/2]における値をBm+として、下式(2)により調整後振幅Tを定義する。
=Bm0−(Bm−+Bm+)/2 ・・・式(2)
(調整値C
前記調整後振幅T及び調整前振幅Sから、下式(3)により調整値Cを定義する。
=T/S×100(%) ・・・式(3)
[2]光拡散板が、少なくとも片面にプリズム条列を有するプリズム拡散板である[1]に記載の面光源装置。
[3]さらに、前記プリズムシートの少なくとも片面側に均一拡散シートを備える[1]または[2]に記載の面光源装置。
[4]輝度調整シートが、透光性基材と、該透光性基材上にパターン状に設けられた白色インキ部を有する[1]から[3]の何れかに記載の面光源装置。
本発明によれば、複数の線状光源の光出射側に、光拡散板、輝度調整シート及びプリズムシートが順次配置された構成を備え、面光源装置全体での輝度分布が均斉化された面光源装置を提供することができる。
<面光源装置1>
図1は、本発明の面光源装置の一例を示す断面図である。なお、図1では、図示の便宜上厚みを適宜強調している。
図1に示すように、面光源装置1は、矩形状の開口部を有するハウジングCAと、ハウジングCAに収容されるn本(図1では10本)の線状光源L(L、〜L10)と、ハウジングCAの開口部を塞ぐ様に線状光源Lの光出射側に設けられた光拡散板DPと、光拡散板DP上に順次設けられた輝度調整シートH及びプリズムシートPSと、ハウジングCAの内側の底面に設けられた反射板Mとを具備する。
各線状光源Lから光拡散板DPまでの距離(各線状光源Lの光拡散板DPに最も近い位置から光拡散板DPの各線状光源L側の面までの距離)は6mm以下であることが好ましい。距離が小さいほど本発明の効果が顕著である。一方、距離が小さすぎると製造困難となるため、距離は1mm以上であることが好ましい。より好ましい距離は2〜3mmである。
[線状光源]
線状光源Lとしては、冷陰極蛍光管(CCFL)、熱陰極蛍光管(HCFL)、外部電極陰極管(EEFL)などが採用できる。また、線状に配置すれば、発光ダイオード(LED)のような点状光源を用いることもできる。
線状光源Lは、互いに平行に、かつハウジングCAの底面と平行な方向に(図1における紙面の垂直方向に)、各々延在している。
線状光源Lの互いの間隔は均等でも不均等でもよい。
不均等とする場合は、例えば、中央部の輝度を高くするために、中央部の間隔を狭く、両端部の間隔を広くすることができる。
[光拡散板]
光拡散板DPは、入射光を拡散可能で、その光拡散性が面方向に均一な板である。
光拡散板DPの厚さは、1mm以上であることが好ましい。1mm以上であれば、ハウジングCAの開口部の強度が維持しやすくなる。また、より均質な面発光を得ることができる。
一方、表示装置全体の薄型化の観点から、4mm以下とすることが好ましく、2.5mm以下とすることがより好ましい。
光拡散板DPは、光出入射面がハウジングCAの開口部と相似形で僅かに大きいことが好ましい。
光拡散板DPの具体例としては、例えば、光散乱性微粒子を含有する透明樹脂製の板などが挙げられる。
光拡散板DPを構成する透明樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、メチルメタクリレートとスチレンの共重合体などが挙げられる。
光散乱性微粒子としては、例えば、アクリル系、スチレン−アクリル系、ポリウレタン系、ポリエチレン系等の有機フィラーや、シリコーンビーズ、中空粒子、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、シリカ微粒子等の無機フィラーなどが挙げられる。
光拡散板DPは、面方向に均一に気泡が形成された発泡体であってもよい。
また、光拡散板DPは、本発明の効果を損なわない範囲で、一方の面または両面に微細な凹凸構造を有する光拡散板であってもよい。その場合、樹脂製の板の少なくとも片面にプリズム条列を有するプリズム拡散板とすることが好ましい。
樹脂製の板および凹凸構造としては、上記と同様の透明樹脂が使用できる。また、光散乱性微粒子を含有する透明樹脂であってもよい。
プリズム条列とは、面に沿って伸びる突起部が多数連なった形状であり、各突起部の長手方向に垂直な方向で切断した断面が一定している形状を言う。各突起部の裾はつながっていて、隣接する突起部によりV字型の溝が形成されるようになっていてもよいし、各突起部の裾間に水平部が存在してもよい。光を好適に拡散させるためには、裾がつながってV字型の溝が形成されるようになっていることが好ましい。
プリズム条列の各突起部の断面形状は、三角形、三角形の頂角が丸められている疑似三角形、かまぼこ形等が挙げられる。中でも三角形であることが好ましい。特に、正面方向の輝度を高めるために、二等辺三角形であることが好ましい。各突起部の断面構造は互いに同一であることが好ましいが、断面構造が異なる突起部が規則的に配列した構成でも構わない。また、一部分間引かれた配列構成でもかまわない。
断面形状三角形の場合、突起部のピッチは、光を好適に散乱させる観点から10〜500μmであることが好ましい。また、断面形状三角形の場合、頂角の角度θは限定されることはないが、光を好適に散乱させる観点から60°≦θ≦155°であることが好ましく、75°≦θ≦135°がより好ましく、θ=110°であることが特に好ましい。
プリズム条列を有するプリズム拡散板は、光を好適に散乱させる観点からプリズム条列の突起部の長手方向が線状光源Lの長手方向に対して平行になるように配置される。
光拡散板DPのプリズム条列以外の微細な凹凸構造としては、三角錐型プリズム、四角錐プリズム、またはその組み合わせが挙げられる。
光拡散板DPが片面にのみ微細な凹凸構造を有する場合、凹凸構造面と反対側面を光入射面側、凹凸構造面を光出射面となるように積層することが好ましい。
本発明に用いる光拡散板DPは、JIS K 7361で定義される全光線透過率(以下単に「透過率」という。)が65%以上である。本発明の効果は、光拡散板DPの透過率が65%以上の範囲において見いだされた。ただし、透過率が高すぎると充分な拡散効果を得にくいため、透過率は95%以下であることが好ましい。
なお、光拡散板DPがプリズム条列等の微細な凹凸構造を有する場合、全光線透過率は、熱プレスによって凹凸構造を平坦化してから測定される。
[輝度調整シート]
輝度調整シートHは、図1に示すように拡散板DPの上に配置される。輝度調整シートHの光出入射面の面積・形状と光拡散板DPの光出入射面の面積・形状は略同一である。輝度調整シートHは、後述の条件(I)を満たすものである。
輝度調整シートHとしては、気泡や微粒子を含むシートも採用できるが、図2に示すように、透光性基材10に白色インキ20が所定のパターン状に印刷されたものが、輝度向上の観点で好ましい。ここで印刷パターンは、後述の条件(I)を満たすように階調値を調整した印刷パターンである。
なお、図示の便宜上、図2においては、網点の大きさを強調し、網点の数を全体的に実際より少なく記載している。また、輝度調整シートHと線上光源L以外の図示は省略している。
透光性基材10に白色インキ20が所定のパターン状に印刷する場合、印刷面は、光源側でも観察者側でもよい。但し、製造工程におけるハンドリングのしやすさから印刷面が観察者側となるように配置されることが好ましい。
輝度調整シートHを構成する透光性基材10としては、ガラス基板や透明樹脂シートが用いられる。透明樹脂シートを構成する透明樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、メチルメタクリレートとスチレンの共重合体などが挙げられる。透光性基材10としては、網点を印刷しやすいことから、透明樹脂シートが好ましい。透光性基材10の厚さは30μm〜4mmであることが好ましい。透光性基材10が30μm以上であれば、充分な強度を有する。
もちろん、本発明の効果を損なわない範囲で、透光性基材10に光拡散性微粒子を含む顔料を内添、あるいは塗工してもよいし、発泡シートを使用することもできる。また、透光性基材10として、拡散シート、拡散板、プリズムシートなどの光学部材を用い、拡散シートや拡散板の片面に印刷したり、プリズムシートのプリズムが形成されていない面に印刷したりして、輝度調整シートHとしてもよい。これら光学部材には光散乱性微粒子が含まれていてもよい。光散乱性微粒子を含有する場合、光拡散板DPに用いる光散乱性微粒子と同様のものが使用できる。
輝度調整シートHを構成する白色インキ20としては、例えば蒸発乾燥型インキ、酸化重合型インキ、加熱硬化型インキ、2液反応型インキ、紫外線硬化インキなど各種白色インキが使用できる。これらの中でも紫外線照射により瞬時にインキがセットされるため微妙な階調制御が行ないやすく、耐擦過性も期待できる紫外線硬化型インキが好適に使用でき、特にオフセット印刷の場合は、貼り付き防止パウダーが不要となるため、特に好ましく使用される。
白色インキ20には、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、タルク、クレー、塩基性炭酸鉛、チタン酸ストロンチウム、硫酸バリウム等の白色顔料が含まれる。これらの中でも、透過率制御効果が高い、色調の偏りが少ないなどの点で、酸化チタンや酸化亜鉛、硫酸バリウムが好ましい。
また、白色の色調を大きく損なわない範囲であれば、一般的な白色インキに含まれる成分以外にも、前述の光拡散性微粒子や色調調整用に微量の着色顔料等が含まれていてもよい。
[プリズムシート]
プリズムシートPSは、透光性基材の少なくとも片面に微細な凹凸構造が形成されたシートである。
透光性基材および凹凸構造は透明樹脂から構成される。透明樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、メチルメタクリレートとスチレンの共重合体などが挙げられる。なお、光拡散板DPや輝度調整シートHと同様のものが使用されていても構わない。
プリズムシートPSの光入射面の面積・形状と光拡散板DPの光出入射面の面積・形状は略同一である。プリズムシートPSの厚さは、50〜500μmであることが好ましい。プリズムシートPSが50μm以上であれば、充分な強度を有する。
プリズムシートPSの微細な凹凸構造としては、プリズム条列を有する構造が好ましい。プリズム条列を構成する各突起部の裾はつながっていて、隣接する突起部によりV字型の溝が形成されるようになっていてもよいし、各突起部の裾間に水平部が存在してもよい。光を好適に拡散させるためには、裾がつながってV字型の溝が形成されるようになっていることが好ましい。
プリズム条列の各突起部の断面形状は、三角形、三角形の頂角が丸められている疑似三角形、かまぼこ形等が挙げられる。中でも三角形であることが好ましい。特に、正面方向の輝度を高めるために、二等辺三角形であることが好ましい。各突起部の断面構造は互いに同一であることが好ましいが、断面構造が異なる突起部が規則的に配列した構成でも構わない。また、一部分間引かれた配列構成でもかまわない。
断面形状三角形の場合、突起部のピッチは、光を好適に散乱させる観点から10〜500μmであることが好ましい。また、断面形状三角形の場合、頂角の角度θは限定されることはないが、光を好適に散乱させる観点から60°≦θ≦155°であることが好ましく、75°≦θ≦135°がより好ましく、θ=90°であることが特に好ましい。
プリズム条列を有するプリズムシートPSは、プリズム条列の突起部の長手方向が線状光源Lの長手方向に対して平行になるように配置される。
プリズムシートPSのプリズム条列以外の微細な凹凸構造としては、三角錐型プリズム、四角錐プリズム、またはその組み合わせが挙げられる。
プリズムシートPSが透光性基材の片面にのみ微細な凹凸構造が形成されたシートである場合、凹凸構造面と反対側面を光入射面側、凹凸構造面を光出射面となるように積層することが好ましい。
プリズムシートPSは、輝度向上と光源個体差による輝度ムラ解消の両面において非常に有効である。
[反射板]
反射板Mとしては、例えば、白色のプラスチックシート(白色ポリエチレンテレフタレートシート、白色ポリプロピレンシートなど)を、樹脂、金属、金属蒸着板などの基材に貼り付けたものが挙げられる。また、金属板、樹脂や金属等の基材の表面に銀やアルミニウム等の金属が蒸着された金属蒸着板などが挙げられる。反射板Mは、ハウジングCAの内側の底面と一体化されたものでもよい。
<面光源装置2>
図3は、本発明の面光源装置の他の一例を示す断面図である。図3において、図1と同一の構成部材については、図1と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。なお、図3でも、図示の便宜上厚みを適宜強調している。
図3に示すように、面光源装置2は、プリズムシートPSの両面側に均一拡散シートDSを備えている点が、図1の面光源装置1と相違する。
[均一拡散シート]
均一拡散シートDSは、入射光を拡散可能で、その光拡散性が面方向に均一なシートである。均一拡散シートDSの厚さは、0.05〜1mmであることが好ましく、0.1〜0.5mmであることがより好ましい。0.05mm以上であれば充分な強度を得ることが容易であり、1mm以下であれば柔軟性を確保しやすい。
均一拡散シートDSの光入出射面の面積・形状とプリズムシートPSの光入射面の面積・形状は略同一である。均一拡散シートDSとしては、例えば、透光性基材上に微粒子を塗工したものなどが使用できる。
均一拡散シートDSは、輝度調整シートH、プリズムシートPSと共に、輝度ムラ解消の点で有効である。但し、均一拡散シートDSにより解消される輝度ムラは、線状光源Lのピッチより遙かに小さいものである。したがって、以下に述べる輝度調整シートの条件に影響を与えるものではない。
<輝度調整シートの条件>
輝度調整シートHは、下記条件(I)を満たすものを使用する。
条件(I):
下式(3)で定義される調整値CがC≧0%であると共に、
調整値Cを平均した平均調整値Cが、0<C≦35%である。
(但しmは2≦m≦n−1である整数、以下同じ。)。
(線状光源L、座標X及び座標X
光出射面において、各線状光源とその軸方向中央で直交する直線上の位置を座標Xとする。
最も外側に配置される線状光源をLとしてm番目に配置される線状光源をL、座標Xにおける線状光源Lの断面中心位置を座標Xとする。
(調整前近似曲線A’
線状光源Lの光出射側に光拡散板DPのみを配置した時(輝度調整シートHとプリズムシートPSの何れも配置しない時)の各座標[(Xm−1+X)/2]から座標[(X+Xm+1)/2]までの輝度分布Aを最小二乗法で二次関数に近似した曲線を調整前近似曲線A’とする。
図4に輝度分布Aと調整前近似曲線A’との関係を示した。図4に示すように、輝度分布Aはm毎に規定される。したがって、調整前近似曲線A’もm毎に規定される。
(調整前振幅S
調整前近似曲線A’上の、座標Xにおける値をAm0、座標[(Xm−1+X)/2]における値をAm−、座標[(X+Xm+1)/2]における値をAm+として、下式(1)により調整前振幅Sを定義する。
=Am0−(Am−+Am+)/2 ・・・式(1)
図4に示すように、Am0、Am−、Am+は、m毎に規定される。したがって、Sもm毎に規定される。Am+とA(m+1)−とは通常一致しない。
(調整後近似曲線B’
線状光源Lの光出射側に光拡散板DP及び輝度調整シートHのみを配置した時(プリズムシートPSを配置しない時)の各座標[(Xm−1+X)/2]から座標[(X+Xm+1)/2]までの輝度分布Bを最小二乗法で二次関数に近似した曲線を調整後近似曲線B’とする。
図4に輝度分布Bと調整後近似曲線B’との関係を示した。図4に示すように、輝度分布Bはm毎に規定される。したがって、調整後近似曲線B’もm毎に規定される。
(調整後振幅T
図4に示すように、調整前近似曲線B’上の、座標Xにおける値をBm0、座標[(Xm−1+X)/2]における値をBm−、座標[(X+Xm+1)/2]における値をBm+として、下式(1)により調整前振幅Tを定義する。
=Bm0−(Bm−+Bm+)/2 ・・・式(2)
図4に示すように、Bm0、Bm−、Bm+は、m毎に規定される。したがって、Tもm毎に規定される。Bm+とB(m+1)−とは通常一致しない。
(調整値C
前記調整後振幅T及び調整前振幅Sから、下式(3)により調整値Cを定義する。
=T/S×100(%) ・・・式(3)
、Tがm毎に規定されるので、Cもm毎に規定される。
[条件(I)の意義]
条件(I)は、「2≦m≦n−1において、式(3)で定義される調整値CがC≧0%である」ことを要件とする。この調整値Cは、調整前振幅S(調整前構成における輝度分布の振幅)に対する調整後振幅T(調整後構成における輝度分布の振幅)の比である。
線状光源の光出射側に光拡散板のみを配置した構成(以下「調整前構成」という。)においては、拡散板DSの光拡散性が面方向に均一なため、線状光源Lからの距離が短い座標X近傍は相対的に明るく、線状光源Lと隣接する線状光源の中間にあたる座標[(Xm−1+X)/2]、及び座標[(X+Xm+1)/2]の近傍は相対的に暗くなる。そのため、調整前振幅Sは、必ず正の値となる。
したがって、調整値CがC≧0%ということは、調整後振幅TがT≧0%であることを意味する。
つまり、「式(3)で定義される調整値CがC≧0%である」は、輝度調整シートHの調整力が、構成前構成における輝度ムラを完全に消滅させる調整力に満たないことは許容されるが、輝度ムラを完全に消滅させる調整力を超えること(輝度分布が反転すること)は許容されないことを意味する。
≧0%の関係は、2≦m≦n−1の総てのmにおいて満たされなければならない。Cは、2≦m≦n−1の総てのmにおいて0より大きいこと、すなわち、正の値であることが好ましい。
また、条件(I)は、「平均調整値Cが、0<C≦35%である」ことを要件とする。この平均調整値Cは、2≦m≦n−1の総てのmにおける調整値Cの平均である。
平均調整値Cの絶対値が100%であれば、調整前構成の輝度分布の振幅と調整後構成の輝度分布の振幅が等しいことを意味する。平均調整値Cの絶対値が100%より小さい程、調整後構成の輝度分布の振幅(絶対値)は調整前構成の輝度分布の振幅より小さいこと、つまり輝度分布の振幅の低減効果が大きいことを意味する。平均調整値Cが0%であれば、調整後構成の輝度分布がほぼ完全に均斉化されたことを意味する。
つまり、0<C≦35%は、輝度調整シートHの調整力が、構成前構成における輝度ムラを完全に消滅させる調整力に満たないことは許容されるが、調整後構成の輝度分布の振幅が、平均すると調整前構成の輝度分布の振幅の35%を超えない程度の調整力は必要であることを意味する。平均調整値Cは、1≦C≦30%であることが好ましく、1≦C≦25%であることがより好ましい。
本発明者らは、条件(I)を満たしている限り、面光源装置全体の輝度分布(以下「最終輝度分布」という。)は、充分に均斉化されることを見いだした。
これは、調整後構成における輝度分布が完全に平坦であることのみを理想の形態とする従来の常識と異なるものである。
調整後構成において輝度分布が完全に均斉化されなくても均斉化された最終輝度分布が得られる理由は定かではないが、プリズムシートPSの作用が関与しているものと考えられる。
以上説明したように、条件(I)を満たす輝度調整シートHを用いれば、最終輝度分布が充分に均斉化された面光源装置を製造できる。
<輝度調整シートの調製1>
条件(I)を満たす輝度調整シートHは、例えば、特願2008−230996号の輝度均斉化シートの製造方法に準じて調製することができる。すなわち、以下の(a)〜(g)の工程を経ることにより製造できる。
[(a)工程]
(a)工程では、まず、調整前構成の上に、互いに階調値が異なる複数の矩形状の標準シートを順次配置して、各々、複数の測定点において輝度を測定する。
複数の標準シートは、いずれも、全面均一な階調値である他は、輝度調整シートHと同等のものを用いる。例えば、輝度調整シートHが、透光性基材と、該透光性基材上にパターン状に設けられた白色インキ部を有するものであれば、標準シートは、透光性基材上に全面均一な階調値で白色インキ部を有するものを使用する。また、標準シートの透光性基材の種類、透光性基材の寸法、白色インクの種類は、輝度調整シートHの透光性基材、白色インクと全て同一とする。
複数の標準シートの階調値としては、より充分に均斉化できる点から、階調値0〜100%の範囲で均等な間隔で選択することが好ましい。しかし、選択する複数の階調値は等間隔である必要はなく、必要に応じて間隔を広くしてもよいし、狭くしてもよい。
また、複数の標準シートには、より充分に均斉化できることから、階調値0%の標準シートまたは階調値100%の標準シートが含まれることが好ましく、階調値0%の標準シートおよび階調値100%の標準シートの両方が含まれることがより好ましい。階調値0%の標準シートまたは階調値100%の標準シートを用意しない場合には、階調値ができるだけ0%に近い標準シート、階調値ができるだけ100%に近い標準シートを用いることが好ましい。
以下に、複数の標準シートとして、階調値が0%,20%,40%,60%,80%,100%の6種類の標準シートを用いて実際に得たデータを例にとって説明する。
複数の測定点は、座標X上で設定する。本例では、座標X上の0〜188mmの範囲で、0.6mm間隔で測定点を設定した。なお、本例の線状光源は、座標X上の13.5〜174.5mmの範囲に23mm間隔で、8本配列されたものである。
輝度は、輝度計(トプコンテクノハウス社製、製品名「UA−1000」)を、座標X上の94mm(座標X上の0〜188mmの範囲の中間点)の上方に、光拡散板DPの面に対して垂直な向きで設置する。また、輝度計のレンズと光拡散板DPまでの距離は、焦点が定まる任意の範囲で設定でき、本例では1000mmとした。
図5に、横軸を、測定点の位置とし、縦軸を各測定点で測定した輝度とした輝度曲線を、標準シート毎に示す。ここで、位置は座標X上の位置のことである。
図5に示すように、いずれの標準シートを配置した場合でも、線状光源Lの直上において極大値をとり、隣接する線状光源Lの間の直上において極小値をとる輝度パターンが得られる。また、標準シートの階調値が高くなる程、輝度は小さくなる傾向にある。
[(b)工程]
(b)工程では、図5に示すように、以下に説明する第1の輝度近似曲線と第2の輝度近似曲線との間で目標輝度曲線を設定する。
まず、第1の輝度近似曲線は、階調値0%の標準シートを配置したときに得られる輝度曲線の各極小点を最小二乗法により2次関数に近似することにより求められる。
また、第2の輝度近似曲線は、階調値100%の標準シート30を配置したときに得られる輝度曲線の各極大点を最小二乗法で2次関数に近似することにより求められる。
目標輝度曲線は、第1の輝度近似曲線と第2の輝度近似曲線との間の範囲で、これらの曲線と略同等の曲率で設定する。目標輝度曲線はできるだけ上の位置で、すなわち、第1の輝度近似曲線に近い位置で設定する。
[(c)工程]
(c)工程では、各測定点(x)毎に標準シートの階調値と輝度との関係を求める。
標準シートの階調値と輝度との関係の例として、図6に、図5における測定点aでの標準シートの階調値と輝度との関係を示し、図7に、図5における測定点bでの標準シートの階調値と輝度との関係を示す。
図6,7に示すように、標準シートの階調値と輝度とは、傾きが負の比例の関係にあり、輝度が大きくなる程、階調値が小さくなる。
[(d)工程]
(d)工程では、各測定点毎に、(c)工程により求めた標準シートの階調値と輝度との関係に基づき、内挿法によって目標輝度から目標階調値を求める。例えば、測定点aにおける目標輝度は3063なので、測定点aの目標階調値は、図6に示すように64.6となる。測定点bにおける目標輝度は3067なので、測定点bの目標階調値は、図7に示すように、31.2となる。
そして、図8に示すように、各測定点の位置を横軸とし、各測定点における目標階調値を縦軸とした目標階調値曲線を得る。
[(e)工程]
(e)工程では、各測定点における目標階調値を最小二乗法により2次関数に近似して、図8に示す基準階調値曲線を得る。この基準階調値曲線は、目標階調値曲線の振幅の略中央を通る曲線となる。
[(f)工程]
次いで、(f)工程では、各測定点毎に、前記基準階調値曲線上の基準階調値および前記目標階調値曲線上の目標階調値を用いて、下記式(4)に基づき、補正階調値を求める。各補正階調値によって形成される補正階調値曲線を図9に示す。
補正階調値=基準階調値+K×(目標階調値−基準階調値)・・・式(4)
輝度調整シートHが、透光性基材と、該透光性基材上にパターン状に設けられた白色インキ部を有するものである場合、Kは、0<K<1の範囲の値である。K=0では、線状光源Lからの遠近を考慮した輝度均斉化ができない。一方、K=1では、白色インキの印刷部での光の反射が考慮されていない従来の技術に該当するものとなり、線状光源Lの直上で輝度が極小値となる逆転現象が発生してしまう。
調整後構成における輝度分布が条件(I)を満たしやすいのは、Kが0.05〜0.9の範囲であり、0.1〜0.7の範囲であるとより満たしやすい。
Kが小さいほど、平均調整値Cは100%に近くなる。一方、Kを大きくするにつれ、平均調整値Cは減少し、ついには、マイナスとなる。本発明では、以下のようにして、平均調整値Cが、条件(I)を満たすKを選択する。
まず、暫定のKの値を代入して暫定の補正階調値を求め、この暫定の補正階調値に従って暫定の輝度調整シートHaを得る。
次いで、この暫定の輝度調整シートHaを光拡散板DPの上に配置して得た調整後構成の輝度分布を測定する。そして、この輝度分布と、階調値0%の標準シートを光拡散板DPの上に配置したときの輝度分布とを対比する。
図10に示すように、Kの値が比較的大きければ、パターンが反転する。すなわち、平均調整値Cの値がマイナスとなる。その場合は、Kの値が大きすぎるので、Kの値を小さくして、再度、補正階調値を求めて暫定の輝度調整シートHaを作り直す。そして、この暫定の輝度調整シートHaを光拡散板DPの上に配置して得た調整後構成の輝度分布を測定する。そして、この輝度分布と、階調値0%の標準シートを光拡散板DPの上に配置したときの輝度分布とを対比する。
図11に示すように、パターンが反転しない場合、すなわち、平均調整値Cの値がプラスとなる場合は、その絶対値が充分に小さければ条件(I)を満たしやすく、その場合、暫定の輝度調整シートHaを本発明における輝度調整シートHとして採用できる。
図12に示すように、調整後構成の輝度分布が完全に均斉化された場合、すなわち、平均調整値Cの値がゼロの場合は、C≧0%の関係を満たさないmが存在する可能性が高く、好ましくない。
このような対比を、条件(I)を満たすまで繰り返して、Kを決定し、各測定点毎に式(4)により補正階調値を求める。
なお、汎用的な輝度調整シートHとするためには、同一規格の複数の調整前構成の各々に適した補正階調値を求め、これらを平均化した補正階調値を採用すればよい。
また、光拡散板の全光線透過率が変化しても調整前構成の輝度分布パターンは基本的に高さだけ変化する。そのため、便宜上全光線透過率の異なる光拡散板を用いて基準階調値と目標階調値とを求め、その後当該光拡散板を用いて平均調整値Cが各条件を満たすKを求め前記式(4)による補正階調値の設定を行ってもよい。
[(g)工程]
(g)工程では、各測定点に対応する位置の階調値が(f)の工程にて得た補正階調値となるように輝度調整シートHを調製する。
ここで、各測定点に対応する位置とは、当該測定点において座標Xと直交する直線上の総ての位置を意味する。
輝度調整シートHが、図2に示すように透光性基材10に白色インキ20が所定のパターン状に印刷されたものである場合、透光性基材10に白色インキ20をパターン印刷することにより得られる。
白色インキ20の印刷方法としては、オフセット、フレキソ、グラビア、スクリーン、パット、インクジェットなど公知の技術を、所望のパターンや基材の種類などに応じて適宜選択して用いることができる。特に製版が比較的容易で生産性も高いことから、オフセット印刷やフレキソ印刷がより好ましい。
特にオフセット印刷を適用する場合には、JIS B0601−1994に従って測定される印刷の表面粗さが0.5〜1.5μmであることが好ましい。印刷部の表面粗さRaが0.5μm以上であれば、印刷部自体に光散乱性が生じるため、輝度をより均斉化でき、1.5μm以下にすれば、印刷の生産性低下を抑制できる。オフセット印刷では、インクの性質や印刷条件などにより、印刷部の表面粗さを制御しやすく、その結果として光散乱性の制御も可能である。
拡散板への直接印刷など厚みのある基材に対しては、スクリーン印刷やインクジェット印刷、パッド印刷がより適している。
また、複数の印刷方式を組み合わせたり、多色印刷機や両面印刷機を用いる等の手段により、白色インキのパターン印刷部に重ね刷りもしくは両面印刷を施したりしてもよく、例えば白色インキ部の密着性や擦過性向上のためにアンダーコートやオーバーコートをベタ印刷してもよい。重ね刷りもしくは両面印刷によって得られる輝度均一化シートが所望の階調印刷パターンを保持していれば、白色インキのパターン印刷に組み合わせる印刷のインキは、白色インキであっても、透明ニスなどの白色成分を含まない透明インキであってもよい。
白色インキのパターン印刷層として最適な厚さは、印刷方式や白色インキの種類によって異なるため限定するものではないが、0.5〜20μmが望ましい。0.5μm未満になると印刷の安定性が保ち難く、20μmより厚くなると印刷部の耐擦過性が保ち難い。
階調値の制御方法としては、網点印刷により網点面積率を変化させる方法、印刷回数やインキ量を変化させることで白色インキ印刷部の厚さを変化させる方法、透過率の異なる白色インキを組み合わせて印刷する方法などが挙げられる。また、それらを組み合わせて調整してもよい。例えば、網点印刷により階調値を制御する場合、網点面積率が100%の部分の階調値を100%にすることが好ましい。
網点印刷により網点面積率を変える場合、網点の大きさを変えて階調を調整するAM網点方式や、網点の個数を変えて階調を調整するFM網点方式、両者の長所を生かしたハイブリッド方式(例えば、大日本スクリーン製造株式会社製:Fairdot、RandotX、クレオジャパン株式会社製:Staccto)など各種スクリーン方式の網点印刷が採用できる。
AMスクリーン印刷の場合、印刷方式によっても異なるが、スクリーン線数は40〜400線程度が好ましく、より好ましくは60〜200線である。スクリーン線数が低すぎると網点に起因するムラが輝度均一化の妨げとなる可能性があり、逆にスクリーン線数が高すぎると印刷管理が難しくなる。また、網点の形状としては、スクエア、ラウンド、エリプティカル、チェーン、ライン、クロスライン、トライアングル、ハニカムなど、公知の網点形状が例示できる。
<輝度調整シートの調製2>
条件(I)を満たす輝度調整シートHは、以下の(h)〜(n)の工程を経ることによっても製造できる。
(h)調整前構成を用いて、座標Xにおける複数位置にて、調整前の輝度を測定し、横軸を前記位置、縦軸を調整前の輝度とする調整前の輝度曲線を得る。
(i)調整前の輝度曲線を最小二乗法により二次関数に近似して、基準曲線を得る。
(j)前記位置毎の調整前の輝度と基準曲線上の基準輝度との差から輝度差を求め、横軸を前記位置、輝度差を縦軸とする輝度差曲線を得る。
(k)前記位置毎の暫定階調値(0〜100%)を下記式(5)に基づき設定する。そして、前記位置毎の階調値を暫定階調値とした暫定の輝度調整シートHbを調整前構成の光拡散板DP上に配置して、前記位置毎に暫定輝度を測定し、横軸を座標Xにおける位置、縦軸を暫定輝度とする暫定輝度曲線を得る。
暫定階調値=中心階調値+K’×{(輝度差)/(輝度差の最大絶対値)}
(但し、中心階調値は20〜80%、K’は0.5〜80%である。)
・・・・・式(5)
(l)先の暫定輝度曲線(調整後の輝度曲線)と、調整前の輝度曲線とを対比して、条件(I)を満たせば、暫定の輝度調整シートHbを本発明における輝度調整シートHとして採用できる。条件(I)を満たさない場合は、K’の値を調整して、式(5)に基づき新たな暫定階調値を設定する。
(m)(l)を繰り返して、条件(I)を満たしたときの暫定階調値を最終的な階調値とする。
(n)工程では、各測定点に対応する位置の階調値が(m)の工程にて得た最終的な階調値となるように前記(g)と同様に輝度調整シートHを調製する。
上記の工程で輝度調整シートHを調製する場合、前記(h)〜(m)の工程を、座標Xを線状光源Lの長手方向に所定量ずつ平行移動させた複数座標において繰り返すことにより座標毎の最終的な階調値を求め、これらを平均化して、(n)工程における最終的な階調値とすることが好ましい。これにより、各線状光源Lの長手方向に沿った輝度のバラツキを補償することができる。
また、より汎用的な輝度調整シートHとするためには、同一規格の複数の調整前構成を用いて前記(h)〜(m)の工程を繰り返すことにより調整前構成毎の最終的な階調値を求め、これらを平均化して、(n)工程における最終的な階調値とすることが好ましい。
前記座標毎の最終的な階調値の平均化と、前記調整前構成毎の最終的な階調値の平均化とを併せて行うことが特に好ましい。
<面光源装置の製造方法>
本発明では、まず、ハウジングCAの内側の底面に反射板Mを取り付け、そのハウジングCAに線状光源L,L・・・を収容し、ハウジングCAの開口部に塞ぐように光拡散板DPを設けて調整前構成を得る。次いで、条件(I)を満たす輝度調整シートHを用意し、これを、光拡散板DPの光出射側に設ける。
その後、図1の面光源装置1を得る場合は、プリズムシートPSを輝度調整シートH上に設ける。図2の面光源装置2を得る場合は、均一拡散シートDS、プリズムシートPS、均一拡散シートDSを輝度調整シートH上に順次設ける。
[実験例1]
線状光源の本数が異なる他は、図1と同様の断面構造を有し、表示面の大きさが縦160mm、横180mmである面光源装置を製作した。
まず、底面に反射板Mを設けたハウジングCA内に、直径4mm、長さ200mmの線状光源L(6本)を、長手方向を表示面の横方向に平行にして図1と同等に配列した。各線状光源Lの間隔は、何れも23mmとした。
次に、ハウジングCAの開口面を塞ぐように、光拡散板DPを配置し調整前構成を得た。各線状光源Lから光拡散板DP迄の距離は3.0mmとした。
光拡散板DPとしては、透明樹脂(ポリメチルメタクリレート)に、シリカ粒子を光散乱性微粒子として均一に分散させ、これを射出成形した厚さ2mmのシートとした全光線透過率66%の光拡散板(以下「66%DP」という。)を用いた。
次に、調整前構成の66%DP上に輝度調整シートHを重ねて調整後構成を得た。
輝度調整シートHとしては、厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート製フィルム(東洋紡製、コスモシャインA4300)に、インクジェットプリンタ(incaSP320、インカデジタルプリンターズリミティッド製)にて白色インキ単色で印刷した輝度調整シート(以下「H1」という。)を用いた。
H1は、前記<輝度調整シートの調製2>の(h)〜(n)工程により調製した。(n)工程における最終的な階調値における中心階調値は21.6%、K’は14%とした。階調値は、単位面積あたりのインキ量を変化させて調整した。
なお、(n)工程における最終的な階調値は、同一規格の5つの調整前構成を用いて前記(h)〜(m)の工程を繰り返すことにより調整前構成毎の最終的な階調値を求め、これらを平均化した階調値とした。
次に、調整後構成のH1上に、均一拡散シートDS、プリズムシートPS、均一拡散シートDSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
プリズムシートPSとしては、頂角の角度90°、ピッチ50μm、厚さ155μmである住友スリーエム社製BEFIII (以下単に「PS」という。)を用いた。
均一拡散シートDSとしては、透明樹脂(ポリエチレンテレフタラート)にアクリル系樹脂ビーズを塗工して厚さ265μmのシートとした全光線透過率71%の光拡散シート(以下単に「DS」という。)を用いた。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、輝度分布を測定した。具体的には、輝度計(トプコンテクノハウス社製、製品名「UA−1000」)を、各々の表示面中央における上方1000mmの位置に配置した。そして、座標X(以下の各図において「位置」と表示する。)に沿って0.6mm間隔で輝度を測定した。結果を図13に示す。
図13において、調整前構成の輝度分布データは「66%DP」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「66%DP+H1」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「66%DP+H1+DS+PS+DS」として示した。
[実験例2]
実験例1と同様にして調整前構成を得た。
次に、H1に代えて、最終的な階調値における中心階調値を50%、K’を13%とした他はH1と同様の輝度調整シート(以下「H2」という。)を用いた他は、実験例1と同様にして調整後構成を得た。
次に、調整後構成のH2上に、実験例1と同様にして、DS、PS、DSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、実験例1と同様にして輝度分布を測定した。結果を図14に示す。
図14において、調整前構成の輝度分布データは「66%DP」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「66%DP+H2」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「66%DP+H2+DS+PS+DS」として示した。
[実験例3]
実験例1と同様にして調整前構成を得た。
次に、H1に代えて、K’を18%とした他はH1と同様の輝度調整シート(以下「H3」という。)を用いた他は、実験例1と同様にして調整後構成を得た。
次に、調整後構成のH3上に、実験例1と同様にして、DS、PS、DSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、実験例1と同様にして輝度分布を測定した。結果を図15に示す。
図15において、調整前構成の輝度分布データは「66%DP」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「66%DP+H3」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「66%DP+H3+DS+PS+DS」として示した。
[実験例4]
実験例1と同様にして調整前構成を得た。
次に、H1に代えて、K’を21%とした他はH1と同様の輝度調整シート(以下「H4」という。)を用いた他は、実験例1と同様にして調整後構成を得た。
次に、調整後構成のH4上に、実験例1と同様にして、DS、PS、DSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、実験例1と同様にして輝度分布を測定した。結果を図16に示す。
図16において、調整前構成の輝度分布データは「66%DP」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「66%DP+H4」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「66%DP+H4+DS+PS+DS」として示した。
[実験例5]
光拡散板DPとしては、透明樹脂(ポリメチルメタクリレート)に、シリカ粒子を光散乱性微粒子として均一に分散させ、これを射出成形した厚さ2mmのシートとした全光線透過率86%の光拡散板(以下「86%DP」という。)を用いた他は、実験例1と同様にして調整前構成を得た。
次に、調整前構成の86%DP上に輝度調整シートHを重ねて調整後構成を得た。輝度調整シートHとしては、最終的な階調値における中心階調値を21.6%、K’を8%とした他はH1と同様の輝度調整シート(以下「H5」という。)を用いた。
次に、調整後構成のH5上に、実験例1と同様にして、DS、PS、DSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、実験例1と同様にして輝度分布を測定した。結果を図17に示す。
図17において、調整前構成の輝度分布データは「86%DP」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「86%DP+H5」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「86%DP+H5+DS+PS+DS」として示した。
[実験例6]
実験例5と同様にして調整前構成を得た。
次に、H1に代えて、K’を29%とした他はH1と同様の輝度調整シート(以下「H6」という。)を用いた他は、実験例5と同様にして調整後構成を得た。
次に、調整後構成のH6上に、実験例5と同様にして、DS、PS、DSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、実験例1と同様にして輝度分布を測定した。結果を図18に示す。
図18において、調整前構成の輝度分布データは「86%DP」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「86%DP+H6」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「86%DP+H6+DS+PS+DS」として示した。
[実験例7]
実験例5と同様にして調整前構成を得た。
次に、H1に代えて、最終的な階調値における中心階調値を50%、K’を45%とした他ははH1と同様の輝度調整シート(以下「H7」という。)を用いた他は、実験例5と同様にして調整後構成を得た。
次に、調整後構成のH7上に、実験例1と同様にして、DS、PS、DSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、実験例5と同様にして輝度分布を測定した。結果を図19に示す。
図19において、調整前構成の輝度分布データは「86%DP」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「86%DP+H7」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「86%DP+H7+DS+PS+DS」として示した。
[実験例8]
実験例5と同様にして調整前構成を得た。
次に、H1に代えて、最終的な階調値における中心階調値を50%、K’を52%とした他はH1と同様の輝度調整シート(以下「H8」という。)を用いた他は、実験例5と同様にして調整後構成を得た。
次に、調整後構成のH8上に、実験例5と同様にして、DS、PS、DSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、実験例1と同様にして輝度分布を測定した。結果を図20に示す。
図20において、調整前構成の輝度分布データは「86%DP」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「86%DP+H8」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「86%DP+H8+DS+PS+DS」として示した。
[調整値の計算]
実験例1〜8の各々について、mが2〜5の範囲で上記式(3)で定義した調整値C及び平均調整値を求めた。また、得られた最終構成の輝度分布の均斉化の程度を下記評価基準で評価した。結果を表1に示す。
○:輝度むらなし。
×:輝度むらあり。
Figure 2010113854
表1に示すように、条件(I)を満たす実験例1、2、6、7では、最終構成の輝度分布が充分に均斉化できていた。一方、C<0%である実験例3、4、8では、最終構成の輝度分布が充分に均斉化できなかった。また、実験例5は、C≧0%であったが、平均調整値Cの絶対値が大きすぎ、最終構成の輝度分布が充分に均斉化できなかった。
[実験例9]
実験例1と同様にして調整前構成を得た。
次に、実験例1と同様にして調整後構成を得た。
次に、各調整後構成のH1上に、PSのみを重ねた他は、実験例1と同様にして面光源装置の最終構成を得た。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、実験例1と同様にして輝度分布を測定した。結果を図21に示す。
図21において、調整前構成の輝度分布データは「66%DP」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「66%DP+H1」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「66%DP+H1+PS」として示した。
図21に示すように、最終構成の輝度分布は、凹凸の位置や凹凸の大きさが、実験例1におけるものと同等であった。
これにより、均斉化の効果に、均一拡散シートの有無が影響しないことが確認できた。
[実験例10]
線状光源の本数が異なる他は、図1と同様の断面構造を有し、表示面の大きさが縦574mm、横1024mmである面光源装置を製作した。
まず、底面に反射板Mを設けたハウジングCA内に、直径4mm、長さ1042mmの線状光源L(22本)を、長手方向を表示面の横方向に平行にして図1と同等に配列した。各線状光源Lの間隔は、何れも25mmとした。
次に、ハウジングCAの開口面を塞ぐように、光拡散板DPを配置し調整前構成を得た。各線状光源Lから光拡散板DP迄の距離は3.0mmとした。
光拡散板DPとしては、厚さ2mmの透明樹脂(ポリメチルメタクリレート)の光出射面側にプリズム条列を有するプリズム拡散板(以下「プリズムDP(片面)」という。)を用いた。プリズムDP(片面)のプリズム条列は、断面形状が二等辺三角形の突起部が、互いの裾がつながってV字型の溝が形成されるように連なる構成とした。突起部のピッチは69μm、頂角の角度は110゜とした。
別途、同一のプリズムDP(片面)をフラットなプレス金型で熱プレスし、プリズムDPのプリズム条列が形成された面を平滑面となしてから全光線透過率を測定したところ、81%であった。
次にプリズムDP(片面)上に輝度調整シートHを重ねて調整後構成を得た。
輝度調整シートHとしては、厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート製フィルム(東洋紡製、コスモシャインA4300)に、白色インキ(東洋インキ社製FDO、ニュー青口T白HF1)でオフセット印刷した輝度調整シート(以下「H9」という。)を用いた。
H9は、前記<輝度調整シートの調製2>の(h)〜(n)工程により調製した。(n)工程における最終的な階調値における中心階調値は21.6%、K’は9%とした。階調値は、網点面積率をAM階調により変化させて調整した。網点の形状はスクエアドットとした。
次に、調整後構成のH9上に、均一拡散シートDS、プリズムシートPS、均一拡散シートDSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
プリズムシートPSとしては、面積が異なる他は実験例1のPSと同じである住友スリーエム社製BEFIII (以下単に「PS’」という。)を用いた。
均一拡散シートDSとしては、面積が異なる他は実験例1のDSと同じ全光線透過率71%の光拡散シート(以下単に「DS’」という。)を用いた。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、輝度分布を測定した。具体的には、輝度計(トプコンテクノハウス社製、製品名「UA−1000」)を、各々の表示面中央における上方1000mmの位置に配置した。そして、座標Xに沿って0.6mm間隔で輝度を測定した。結果を図22に示す。
図22において、調整前構成の輝度分布データは「プリズムDP(片面)」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「プリズムDP(片面)+H9」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「プリズムDP(片面)+H9+DS’+PS’+DS’」として示した。
[実験例11]
線状光源の本数が異なる他は、図1と同様の断面構造を有し、表示面の大きさが縦574mm、横1042mmである面光源装置を製作した。
まず、底面に反射板Mを設けたハウジングCA内に、直径4mm、長さ1042mmの線状光源L(22本)を、長手方向を表示面の横方向に平行にして図1と同等に配列した。各線状光源Lの間隔は、中央ほど密になるように、23〜30mmの範囲で変化させた。
次に、ハウジングCAの開口面を塞ぐように、光拡散板DPを配置し調整前構成を得た。各線状光源Lから光拡散板DP迄の距離は3.0mmとした。
光拡散板DPとしては、厚さ2mmの透明樹脂(ポリメチルメタクリレート)の両面にプリズム条列を有するプリズム拡散板(以下「プリズムDP(両面)」という。)を用いた。プリズムDP(両面)の光出射側のプリズム条列は、断面形状が二等辺三角形の突起部が、互いの裾がつながってV字型の溝が形成されるように連なる構成とした。突起部のピッチは100μm、頂角の角度は110゜とした。プリズムDP(両面)の光入射側のプリズム条列は、断面形状が二等辺三角形の突起部が、互いの裾がつながってV字型の溝が形成されるように連なる構成とした。突起部のピッチは70μm、頂角の角度は130゜とした。実験例10と同様にしてプリズムDP(両面)の全光線透過率を測定したところ、91%であった。
次にプリズムDP(両面)上に輝度調整シートHを重ねて調整後構成を得た。
輝度調整シートHとしては、厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート製フィルム(東洋紡製、コスモシャインA4300)に、白色インキ(東洋インキ社製FDO、ニュー青口T白HF1)でオフセット印刷した輝度調整シート(以下「H10」という。)を用いた。
H10は、前記<輝度調整シートの調製2>の(h)〜(n)工程により調製した。(n)工程における最終的な階調値における中心階調値は21.6%、K’は5%とした。階調値は、網点面積率をAM階調により変化させて調整した。網点の形状はスクエアドットとした。
次に、調整後構成のH10上に、均一拡散シートDS、プリズムシートPS、均一拡散シートDSを順次重ねて面光源装置の最終構成を得た。
プリズムシートPSとしては、実験例10と同じPS’を用いた。
均一拡散シートDSとしては、実験例10と同じDS’を用いた。
調整前構成、調整後構成、最終構成について、実験例10と同様にして輝度を測定した。結果を図23に示す。
図23において、調整前構成の輝度分布データは「プリズムDP(両面)」として示した。また、調整後構成の輝度分布データは「プリズムDP(両面)+H10」として示した。また、最終構成の輝度分布データは「プリズムDP(両面)+H10+DS’+PS’+DS’」として示した。
[調整値の計算]
実験例10、11について、mが2〜21の範囲で上記式(3)で定義した調整値C及び平均調整値を求めた。結果を表2に示す。
表2に示すように、実験例10、11共に条件(I)を満たしていた。また、図22、23に示すように、実験例10、11共に最終構成の輝度分布が充分に均斉化できていた。したがって、光拡散板が少なくとも片面にプリズム条列を有するプリズム拡散板である場合にも、本発明の効果が得られることが確認できた。
Figure 2010113854
[プリズムシートの頂角]
プリズムシートPSの頂角を60°、または155°とした他は実験例1と同様にして調整前構成、調整後構成、最終構成を得たところ、何れも条件(I)を満たすと共に、最終構成の輝度分布が充分に均斉化できていた。
本発明によって得られる面光源装置の一例を示す断面図である。 図1の(a)部分拡大平面図及び(b)部分拡大断面図である。 本発明によって得られる面光源装置の他の一例を示す断面図である。 条件式中の符号の説明図である。 本発明の輝度調整シートの調製方法の説明図である。 本発明の輝度調整シートの調製方法の説明図である。 本発明の輝度調整シートの調製方法の説明図である。 本発明の輝度調整シートの調製方法の説明図である。 本発明の輝度調整シートの調製方法の説明図である。 本発明の輝度調整シートの調製方法の説明図である。 本発明の輝度調整シートの調製方法の説明図である。 本発明の輝度調整シートの調製方法の説明図である。 実験例1の結果を示す輝度分布図である。 実験例2の結果を示す輝度分布図である。 実験例3の結果を示す輝度分布図である。 実験例4の結果を示す輝度分布図である。 実験例5の結果を示す輝度分布図である。 実験例6の結果を示す輝度分布図である。 実験例7の結果を示す輝度分布図である。 実験例8の結果を示す輝度分布図である。 実験例9の結果を示す輝度分布図である。 実験例10の結果を示す輝度分布図である。 実験例11の結果を示す輝度分布図である。
符号の説明
CA…ハウジング、L…線状光源、DP…光拡散板、H…輝度調整シート、
PS…プリズムシート、M…反射板、DS…均一拡散シート

Claims (4)

  1. 互いに平行に配列されたn本(但しnは4以上の整数)の線状光源と、前記線状光源の光出射側に順次配置された光拡散板、輝度調整シート及びプリズムシートと、前記線状光源の光出射側と反対の側に配置された反射板とを備え、
    前記光拡散板がJIS K 7361で定義される全光線透過率が65%以上の光拡散板であり、
    前記輝度調整シートが、下記条件(I)を満たすことを特徴とする面光源装置。
    <条件(I)>
    下式(3)で定義される調整値CがC≧0%であると共に、
    調整値Cを平均した平均調整値Cが、0<C≦35%である(但しmは2≦m≦n−1である整数、以下同じ。)。
    (線状光源L、座標X及び座標X
    光出射面において、各線状光源とその軸方向中央で直交する直線上の位置を座標Xとする。
    最も外側に配置される線状光源をLとしてm番目に配置される線状光源をL、座標Xにおける線状光源Lの断面中心位置を座標Xとする。
    (調整前近似曲線A’
    前記線状光源の光出射側に前記光拡散板のみを配置した時の各座標[(Xm−1+X)/2]から座標[(X+Xm+1)/2]までの輝度分布Aを最小二乗法で二次関数に近似した曲線を調整前近似曲線A’とする。
    (調整前振幅S
    前記調整前近似曲線A’上の、座標Xにおける値をAm0、座標[(Xm−1+X)/2]における値をAm−、座標[(X+Xm+1)/2]における値をAm+として、下式(1)により調整前振幅Sを定義する。
    =Am0−(Am−+Am+)/2 ・・・式(1)
    (調整後近似曲線B’
    前記線状光源の光出射側に前記光拡散板及び輝度調整シートのみを配置した時の各座標[(Xm−1+X)/2]から座標[(X+Xm+1)/2]までの輝度分布Bを最小二乗法で二次関数に近似した曲線を調整後近似曲線B’とする。
    (調整後振幅T
    前記調整後近似曲線B’上の、座標Xにおける値をBm0、座標[(Xm−1+X)/2]における値をBm−、座標[(X+Xm+1)/2]における値をBm+として、下式(2)により調整後振幅Tを定義する。
    =Bm0−(Bm−+Bm+)/2 ・・・式(2)
    (調整値C
    前記調整後振幅T及び調整前振幅Sから、下式(3)により調整値Cを定義する。
    =T/S×100(%) ・・・式(3)
  2. 光拡散板が、少なくとも片面にプリズム条列を有するプリズム拡散板である請求項1に記載の面光源装置。
  3. さらに、前記プリズムシートの少なくとも片面側に均一拡散シートを備える請求項1または2に記載の面光源装置。
  4. 輝度調整シートが、透光性基材と、該透光性基材上にパターン状に設けられた白色インキ部を有する請求項1から3の何れかに記載の面光源装置。
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