JP2011158841A - 光制御板、光制御板ユニット、面光源装置及び透過型画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】正面方向において、より高い輝度均斉度を実現可能な光制御板、光制御板ユニット、面光源装置及び透過型画像表示装置を提供する。
【解決手段】光制御板ユニット40は、板厚方向に順に設けられる第1及び第2の光制御板401,402を備える。各光制御板の上面にそれぞれ複数形成されている第1の凸状部431及び第2の凸状部432の延在方向は略平行であり、第2の凸状部の輪郭形状は直角三角形であり、第1の凸状部の断面で第1の凸状部の両端をとおる軸線をx軸としx軸に直交する軸線をz軸とし、第1の凸状部のx軸方向の長さをwaとしたとき、第1の凸状部の輪郭形状が、−0.475wa≦x≦0.475waにおいて、0.95z0(x)≦z(x)≦1.05z0(x)を満たすz(x)で表される。ただし、z0(x)は下記式を満たす。[数1]
【選択図】図2
【解決手段】光制御板ユニット40は、板厚方向に順に設けられる第1及び第2の光制御板401,402を備える。各光制御板の上面にそれぞれ複数形成されている第1の凸状部431及び第2の凸状部432の延在方向は略平行であり、第2の凸状部の輪郭形状は直角三角形であり、第1の凸状部の断面で第1の凸状部の両端をとおる軸線をx軸としx軸に直交する軸線をz軸とし、第1の凸状部のx軸方向の長さをwaとしたとき、第1の凸状部の輪郭形状が、−0.475wa≦x≦0.475waにおいて、0.95z0(x)≦z(x)≦1.05z0(x)を満たすz(x)で表される。ただし、z0(x)は下記式を満たす。[数1]
【選択図】図2
Description
本発明は、光制御板、光制御板ユニット、面光源装置及び透過型画像表示装置に関するものである。
液晶テレビといった透過型画像表示装置の一例である直下型画像表示装置として、透過型画像表示部の背面側に光源が配置されたものが広く用いられている。
かかる直下型画像表示装置としては、光源からの光を均一に分散させて透過型画像表示部を均一に照明できることが望ましく、このため光源と透過型画像表示部との間には、光源側から入射した光を、透過型画像表示部に向けて拡散照射する機能を有する一枚の光拡散板といった光制御板が配置されて用いられている(例えば特許文献1:特開2004−127680号公報参照)。なお、光源から出力された光は光制御板により面状の光として出射されるため、光源と光制御板とは面光源装置を構成していることになる。
近年、透過型画像表示装置の薄型化や省電力化に伴い、光源間の距離が大きくなる一方、光源と光制御板との間の距離が近くなってきている。そのため、従来の光拡散板といった光制御板で光を拡散照射しても、十分な輝度均斉度が得られない場合があった。
そこで、本発明は、正面方向において、より高い輝度均斉度を実現可能な光制御板、光制御板ユニット、面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究し、正面方向において、より高い輝度均斉度を実現可能な光制御板の表面形状を見出して、本発明に至った。
すなわち、本発明に係る光制御板は、第1の面から入射した光が第1の面と反対側に位置する第2の面から出射可能な光制御板であって、第1の方向に延在すると共に、第1の方向に略直交する第2の方向に並列配置された複数の凸状部が第2の面に形成されており、凸状部の第1の方向に略直交する直交断面において、凸状部の両端をとおる軸線をx軸とし、x軸上において両端の中心をとおりx軸に直交する軸線をz軸とし、凸状部のx軸方向の長さをwaとしたとき、直交断面における凸状部の断面形状が、−0.475×wa≦x≦0.475×waにおいて、下記式(1)を満たすz(x)で表されることを特徴とする。
ただし、式(1)において、
(式(2)中、C2=0.762469824257553、C4=0.298075662262927、C6=−0.559629338153661、C8=0.896468280253265、C10=−0.657164166213715、C12=−0.615726418495985、C14=1.245151353938560、C16=−0.520559083769482)
ただし、式(1)において、
(式(2)中、C2=0.762469824257553、C4=0.298075662262927、C6=−0.559629338153661、C8=0.896468280253265、C10=−0.657164166213715、C12=−0.615726418495985、C14=1.245151353938560、C16=−0.520559083769482)
この構成では、凸状部が上記z(x)で表される輪郭形状を有することから、光制御板から出射される光の正面方向における輝度均斉度をより高くすることが可能である。
本発明に係る光制御板は、透明材料からなり、凸状部の屈折率は1.56以上1.62以下であるものとすることができる。
また、本発明に係る光制御板ユニットは、第1の面から入射された光を第1の面と反対側に位置する第2の面から出射可能であり、且つ、第1の方向に延在しており第1の方向に略直交する第2の方向に並列配置された複数の第1の凸状部が第2の面に形成されている第1の光制御板と、第3の面から入射された光を第3の面と反対側に位置する第4の面から出射可能であり、且つ、第3の方向に延在しており第3の方向に略直交する第4の方向に並列配置された複数の第2の凸状部が第4の面に形成されている第2の光制御板と、を備え、第2の光制御板は第1の光制御板上に、第2の光制御板の第3の面が第1の光制御板の第2の面側に位置しており第3の方向が第1の方向に略平行であるように、設けられており、第2の凸状部の延在方向に略直交する断面における第2の凸状部の輪郭形状は、頂角が略直角の三角形であり、第1の凸状部の延在方向に略直交する直交断面において第1の凸状部の両端を通る軸線をx軸とし、x軸上において両端間の中心をとおりx軸に直交する軸線をz軸とし、第1の凸状部におけるx軸方向の長さをwaとしたとき、直交断面において第1の凸状部の輪郭形状は、−0.475×wa≦x≦0.475×waにおいて下記式(3)を満たすz(x)で表される、ことを特徴とする。
ただし、式(3)において、
(式(4)中、C2=0.762469824257553、C4=0.298075662262927、C6=−0.559629338153661、C8=0.896468280253265、C10=−0.657164166213715、C12=−0.615726418495985、C14=1.245151353938560、C16=−0.520559083769482)
ただし、式(3)において、
(式(4)中、C2=0.762469824257553、C4=0.298075662262927、C6=−0.559629338153661、C8=0.896468280253265、C10=−0.657164166213715、C12=−0.615726418495985、C14=1.245151353938560、C16=−0.520559083769482)
上記光制御板ユニットでは、上述した断面の輪郭形状を有する第1及び第2の凸状部が第1及び第2の光制御板に形成されており、第2の光制御板が第1の光制御板上に、第3の面が第2の面側に位置し且つ第1及び第3方向が略平行になるように設けられている。そのため、光制御板ユニットから出射される光の正面方向における輝度均斉度をより高くすることが可能である。
また、本発明に係る光制御板ユニットにおいては、第2の凸状部の輪郭形状は、頂角が略直角の二等辺三角形である、とすることができる。
更に、本発明に係る光制御板ユニットにおいては、第1の光制御板は透明材料からなり、第1の凸状部の屈折率は1.56以上1.62以下である、とすることができる。
本発明に係る面光源装置は、本発明に係る光制御板と、互いに離間して配置されており、上記光制御板に光を供給する複数の光源と、を備える、ことを特徴とする。或いは、本発明に係る面光源装置は、本発明に係る光制御板ユニットと、互いに離間して配置されており、上記光制御板ユニットに光を供給する複数の光源と、を備えることを特徴とする。
これらの面光源装置は、本発明に係る光制御板又は光制御板ユニットを備えているので、正面方向において、より高い輝度均斉度を有する光を出射することができる。
本発明に係る透過型画像表示装置は、本発明に係る光制御板と、互いに離間して配置されており、光制御板に光を供給する複数の光源と、複数の光源から出力され光制御板を通過した光によって照明される透過型画像表示部と、を備えることを特徴とする。或いは、本発明に係る透過型画像表示装置は、本発明に係る光制御板ユニットと、互いに離間して配置されており、上記光制御板ユニットに光を供給する複数の光源と、複数の光源から出力され上記光制御板ユニットを通過した光によって照明される透過型画像表示部と、を備えることを特徴とする。
これらの透過型画像表示装置では、本発明に係る光制御板又は光制御板ユニットを備えているので、正面方向において、より高い輝度均斉度を有する光で透過型画像表示部を照明することができる。よって、品質の良い画像を表示可能である。
本発明によれば、正面方向において、より高い輝度均斉度を実現可能な光制御板又は光制御板ユニット並びにその光制御板又は光制御板ユニットを含む面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の光制御板、光制御板ユニット、面光源装置及び透過型画像表示装置の実施形態について説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
図1は、本発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図1は、透過型画像表示装置を分解して示している。
透過型画像表示装置1は、透過型画像表示部10と、図1において透過型画像表示部10の背面側に配置された面光源装置20とを備える。以下の説明では、図1に示すように、面光源装置20と透過型画像表示部10の配列方向をz方向(板厚方向)と称し、z方向に直交する2方向であって互いに直交する2方向をx方向及びy方向と称す。
透過型画像表示部10としては、例えば液晶セル11の両面に直線偏光板12,13が配置された液晶表示パネルが挙げられる。この場合、透過型画像表示装置1は液晶表示装置(又は液晶テレビ)である。液晶セル11及び偏光板12,13は、従来の液晶表示装置等の透過型画像表示装置で用いられているものを用いることができる。液晶セル11としてはTFT型、STN型等の公知の液晶セルが例示される。
面光源装置20は、いわゆる直下型の面光源装置であり、x方向に並列配置された複数の光源31を含む光源部30を有する。各光源31はy方向に延在している線状光源であり、蛍光ランプ(冷陰極線ランプ)のような直管状のものが例示される。通常、光源31は、光源31の延在方向が透過型画像表示装置1の画面の長手方向になるように配置される。複数の光源31は各光源31の中心軸線が同一の平面内に位置するように間隔をあけて配置されており、隣接する2光源31,31の中心軸線間の距離をLxとした場合、距離Lxは、例えば10mm〜150mmである。ここでは、光源31は線状としたが、発光ダイオード(LED)のような点状光源などを用いることも可能である。
複数の光源31は、図1に示すように、ランプボックス32内に配置されていることが好ましく、ランプボックス32の内面32aは、光反射面として形成されていることが好ましい。これにより、各光源31から出力された光が透過型画像表示部10側に確実に出力されるため、各光源31からの光を効率的に利用することができる。本実施形態では、光源部30は、上記構成のランプボックス32を有するものとして説明する。
面光源装置20は、光源部30の前面側(図1中、上側)、すなわち、透過型画像表示部10側に、光源31に対して離間して配置された光制御板ユニット40を有する。光制御板ユニット40は、各光源31の像を透過型画像表示部10に投影しないために、光源部30からの光を透過型画像表示部10に向けて拡散照射するためのものである。
図2は、光制御板ユニットの構成例を示す斜視図である。本発明に係る光制御板ユニットの一実施形態である光制御板ユニット40は、第1の光制御板401と第2の光制御板402とを備え、第1の光制御板401と、第2の光制御板402とは、この順にz方向に設けられている。説明の便宜のため、図1には、第1の光制御板401と第2の光制御板402とが、離間した状態を示しているが、第2の光制御板402は、第1の光制御板401に接するように第1の光制御板401上に積層されていてもよい。
光制御板ユニット40を構成する第1及び第2の光制御板401,402の平面視形状(z方向からみた形状)はほぼ同一であり、通常、長方形である。第1及び第2の光制御板401,402の平面視形状、換言すれば、光制御板ユニット40の平面視形状のサイズは、目的とする透過型画像表示装置1の画面サイズに適合するように選択されるが、通常は250mm×440mm以上、好ましくは1020mm×1800mm以下である。第1及び第2の光制御板401〜402の平面視形状は、長方形に限らず、正方形としてもよいが、以下では、特に断らない限り、長方形として説明する。
[第1の光制御板]
第1の光制御板401は、略平坦な下面(第1の面)411と、外側に凸である凸状部(第1の凸状部)431が複数形成された上面(第2の面)421とを有する板状体である。第1の光制御板401は、例えば凸状部431における光の出射位置の違いにより光を分散させる光拡散板である。また、第1の光制御板401は、凸状部431における光の出射位置により光の出射方向を偏向しているので、光の偏向を調整する形状が付与された偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
第1の光制御板401は、略平坦な下面(第1の面)411と、外側に凸である凸状部(第1の凸状部)431が複数形成された上面(第2の面)421とを有する板状体である。第1の光制御板401は、例えば凸状部431における光の出射位置の違いにより光を分散させる光拡散板である。また、第1の光制御板401は、凸状部431における光の出射位置により光の出射方向を偏向しているので、光の偏向を調整する形状が付与された偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
凸状部431は、一方向、すなわち、図2におけるY1方向(第1の方向)に延びており、Y1方向に略直交するX1方向(第2の方向)に並列配置されている。図2に示した凸状部431のピッチや個数は、第1の光制御板401の構成を説明するための便宜的なものである。複数の凸状部431のピッチや個数は、光制御板ユニット40を適用する透過型画像表示装置1の画素サイズや画面サイズ等に応じて決めることができる。
凸状部431の断面の輪郭形状(以下、断面形状とも称す)は、複数の凸状部431間でほぼ同一である。また、凸状部431の断面形状は、凸状部431の延在方向においてほぼ均一である。隣接する2つの凸状部431,431の端43a1,43a1はX1方向において同じ位置にある。第1の光制御板401の厚さd1は、下面411と凸状部431の頂部43b1とのz方向の距離であり、通常は0.5mm〜5mmである。
[第2の光制御板]
第2の光制御板402は、略平坦な下面(第3の面)412と、外側に凸である凸状部(第2の凸状部)432が複数形成された上面(第4の面)422とを有する板状体である。凸状部432は、断面が三角形状のプリズム部である。よって、第2の光制御板402は、いわゆるプリズム板である。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
第2の光制御板402は、略平坦な下面(第3の面)412と、外側に凸である凸状部(第2の凸状部)432が複数形成された上面(第4の面)422とを有する板状体である。凸状部432は、断面が三角形状のプリズム部である。よって、第2の光制御板402は、いわゆるプリズム板である。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
凸状部432は、一方向、すなわち、図2に示すY2方向(第3の方向)に延びており、Y2方向に略直交するX2方向(第4の方向)に並列配置されている。図2に示した凸状部432のピッチや個数は、凸状部431の場合と同様に、第2の光制御板402の構成を説明するための便宜的なものである。複数の凸状部432のピッチや個数は、光制御板ユニット40を適用する透過型画像表示装置1の画素サイズや画面サイズ等に応じて決めることができる。
凸状部432の断面形状は、複数の凸状部432間でほぼ同一である。また、凸状部432の延在方向において、断面形状はほぼ均一である。隣接する2つの凸状部432,432の端43a2,43a2はX2方向において同じ位置にある。第2の光制御板402の厚さd2は、下面412と凸状部432の頂部43b2とのz方向の距離であり、通常は0.1mm〜5mmである。
[第1及び第2の光制御板の配置関係]
図2に示すように、第2の光制御板402は、第1の光制御板401上に、第2の光制御板402の下面412が第1の光制御板401の上面421側に位置し、且つ、凸状部431の延在方向(Y1方向)と凸状部432の延在方向(Y2方向)とが略平行になるように配置されている。この場合、複数の凸状部431の配列方向(X1方向)と複数の凸状部432の配列方向(X2方向)も略平行である。
図2に示すように、第2の光制御板402は、第1の光制御板401上に、第2の光制御板402の下面412が第1の光制御板401の上面421側に位置し、且つ、凸状部431の延在方向(Y1方向)と凸状部432の延在方向(Y2方向)とが略平行になるように配置されている。この場合、複数の凸状部431の配列方向(X1方向)と複数の凸状部432の配列方向(X2方向)も略平行である。
第1及び第2の光制御板401,402の間の距離d12は、第1の光制御板401の凸状部431の頂部43b1と第2の光制御板402の下面412との間のz方向の距離であり、5mm以下が例示できる。
光制御板ユニット40をコンパクトなものとする観点から、d12が0mmであり、第2の光制御板402の下面412が第1の光制御板401の凸状部431の頂部43b1に接するように配置されていてもよい。このように、第1及び第2の光制御板401,402が接する場合には、第2の光制御板402の厚さd2を、第1の光制御板401の厚さd1より薄いものとすることが好適である。例えば、第2の光制御板402をフィルム状といったより薄いものとした場合、第1の光制御板401を第2の光制御板402の支持台として用いることができるからである。
[第1の光制御板の凸状部]
第1の光制御板401が有する凸状部431について説明する。図3は、第1の光制御板が有する凸状部の断面形状の一例を示す図面であり、一つの凸状部431を拡大して示している。凸状部431の断面形状を、図3に示すように設定した局所的なxz座標系を用いて説明する。xz座標系のx軸はX1方向に平行であり、z軸は板厚方向に平行である。
第1の光制御板401が有する凸状部431について説明する。図3は、第1の光制御板が有する凸状部の断面形状の一例を示す図面であり、一つの凸状部431を拡大して示している。凸状部431の断面形状を、図3に示すように設定した局所的なxz座標系を用いて説明する。xz座標系のx軸はX1方向に平行であり、z軸は板厚方向に平行である。
このxz座標系のxz面において、凸状部431の両端43a1,43a1はx軸上に位置し、凸状部431の断面での輪郭形状(断面形状)は、式(5)を満たすz(x)で表される。
ただし、式(5)において、
式(6)中、waは凸状部431のx軸方向の長さである。また、k=1〜8の各々に対するC2,C4,C6,C8,C10,C12,C14,C16は次のとおりである。
C2=0.762469824257553
C4=0.298075662262927
C6=−0.559629338153661
C8=0.896468280253265
C10=−0.657164166213715
C12=−0.615726418495985
C14=1.245151353938560
C16=−0.520559083769482
ただし、式(5)において、
式(6)中、waは凸状部431のx軸方向の長さである。また、k=1〜8の各々に対するC2,C4,C6,C8,C10,C12,C14,C16は次のとおりである。
C2=0.762469824257553
C4=0.298075662262927
C6=−0.559629338153661
C8=0.896468280253265
C10=−0.657164166213715
C12=−0.615726418495985
C14=1.245151353938560
C16=−0.520559083769482
図3では、式(5)を満たす範囲内でz0(x)をz方向に所定倍(例えば1倍)だけ伸縮した形状を例示している。この場合、凸状部431はz軸に対して対称な断面形状を有する。
なお、凸状部431の断面形状は、z0(x)をz方向に所定倍(例えば1倍)だけ伸縮した形状に限定されず、式(5)を満たしていればよい。式(5)においてz(x)は、図4に示すように、ある幅waに対してz0(x)を決定した際に、0.95×z0(x)で表される輪郭線と、1.05×z0(x)で表される輪郭線の間の領域をとおる輪郭線で表される断面形状であればよい。
凸状部431の幅waとしては、凸状部431の形成が容易であることから、通常40μm以上、好ましくは80μm以上であり、凸状部431に起因する模様が肉眼で視認されにくいことから、通常800μm以下、好ましくは450μm以下である。幅waとして具体的には、410μm、400μm、325μm、280μm及び100μmが例示できる。ただし、waの値はこれに限定されない。
上記説明では、凸状部431の断面形状が式(5)を満たすz(x)で表されるとした。ただし、凸状部431の断面形状は、−0.475×wa≦x≦0.475×waにおいて式(5)を満たすz(x)で表されていればよい。凸状部431の裾付近(端部近傍)では成形誤差が比較的大きくなる傾向にある一方、裾付近の形状が光の拡散性に与える影響は小さいからである。
[第2の光制御板の凸状部]
第2の光制御板402が有する凸状部432の形状について説明する。図5は、凸状部432の形状を説明するための図面であり、凸状部432の延在方向からみた第2の光制御板402の側面図である。凸状部432は、延在方向に略均一な形状であるため、図5に示すように、延在方向から見た側面形状は、凸状部432の延在方向に略直交する断面形状に対応する。
第2の光制御板402が有する凸状部432の形状について説明する。図5は、凸状部432の形状を説明するための図面であり、凸状部432の延在方向からみた第2の光制御板402の側面図である。凸状部432は、延在方向に略均一な形状であるため、図5に示すように、延在方向から見た側面形状は、凸状部432の延在方向に略直交する断面形状に対応する。
凸状部432の側面形状(或いは、断面形状)は、頂角αが略直角である略直角三角形であり、頂角を構成する二辺の長さがほぼ等しい略直角二等辺三角形であることが好ましい。ここで、頂角αは90°が好ましいが、80°〜100°の範囲であればよい。隣接する2つの凸状部432,432のピッチPは、10μm〜1000μmが例示でき、好ましくは、20μm〜500μm、更に好ましくは、40μm〜250μmである。凸状部432の幅は、凸状部432のピッチPが上記範囲の所定の値になるように設定すればよい。
〔第1,第2の光制御板の層構成〕
第1及び第2の光制御板401,402は、単独の透明材料で構成された単層板であってもよいし、互いに異なる透明材料で構成された層が積層された多層構造の多層板であってもよい。第1及び第2の光制御板401,402が多層板である場合、第1及び第2の光制御板401,402の片面または両面は、通常10μm〜200μm、好ましくは20μm〜100μmの厚みのスキン層が形成された構造とし、このスキン層を構成する透明樹脂材料として紫外線吸収剤が添加されたものを用いることが好ましい。
第1及び第2の光制御板401,402は、単独の透明材料で構成された単層板であってもよいし、互いに異なる透明材料で構成された層が積層された多層構造の多層板であってもよい。第1及び第2の光制御板401,402が多層板である場合、第1及び第2の光制御板401,402の片面または両面は、通常10μm〜200μm、好ましくは20μm〜100μmの厚みのスキン層が形成された構造とし、このスキン層を構成する透明樹脂材料として紫外線吸収剤が添加されたものを用いることが好ましい。
かかる構成とすることにより、光源31や外部からの光に含まれることのある紫外線による第1及び第2の光制御板401,402の劣化を防止することができ、特に光源31として蛍光ランプなどを用いた場合には、蛍光ランプからの紫外線による劣化を防止できることから、下面411,412にスキン層が形成されていることが好ましく、このとき上面421,422にはスキン層が形成されていないことが、コストの面でさらに好ましい。
スキン層を構成する透明樹脂材料として紫外線吸収剤が添加されたものを用いる場合、その含有量は、透明樹脂材料を基準として通常0.5質量%〜5質量%、好ましくは1質量%〜2.5質量%である。
第1及び第2の光制御板401,402は、片面または両面に帯電防止剤が塗布されていてもよい。帯電防止剤を塗布することにより、静電気によるホコリの付着などを防止して、ホコリの付着による光線透過率の低下を防止することができる。
またモアレ低減のために光源31側の面を、光拡散性を有する面とすることもできる。例えば、マット化剤と呼ばれる微細な粒子を含むスキン層で前述したように光源31側の面を構成してもよいし、光源31側の面にエンボス加工、ブラスト加工を施してもよいし、マット化剤およびバインダーを含む塗布液を塗布してマット層を形成してもよい。
〔構成材料〕
第1及び第2の光制御板401,402は透明材料からなる。透明材料の屈折率は通常1.56〜1.62である。透明材料としては、透明樹脂材料、透明ガラス材料が例示でき、透明樹脂材料としては、ポリカーボネート樹脂(屈折率:1.59)、MS樹脂(メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂)(屈折率:1.56〜1.59)、ポリスチレン樹脂(屈折率:1.59)、AS樹脂(アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂)(屈折率:1.56〜1.59)などが例示され、コストの面および吸湿率が低い点で、好ましくはポリスチレン樹脂である。
第1及び第2の光制御板401,402は透明材料からなる。透明材料の屈折率は通常1.56〜1.62である。透明材料としては、透明樹脂材料、透明ガラス材料が例示でき、透明樹脂材料としては、ポリカーボネート樹脂(屈折率:1.59)、MS樹脂(メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂)(屈折率:1.56〜1.59)、ポリスチレン樹脂(屈折率:1.59)、AS樹脂(アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂)(屈折率:1.56〜1.59)などが例示され、コストの面および吸湿率が低い点で、好ましくはポリスチレン樹脂である。
透明材料として透明樹脂材料を用いる場合、この透明樹脂材料に紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、加工安定剤、難燃剤、滑剤などの添加剤を添加することもできる。これらの添加剤はそれぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
紫外線吸収剤としては、例えばベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン計紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、マロン酸エステル系紫外線吸収剤、シュウ酸アニリド系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤などが挙げられ、好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤である。
透明樹脂材料は通常、添加剤として光拡散剤を添加することなく用いられるが、本発明の目的を損なわない僅かな量であれば、光拡散剤を添加して用いてもよい。
光拡散剤として通常は、第1及び第2の光制御板401,402を主に構成する上述したような透明材料とは屈折率が異なる粉末が用いられ、これを透明材料中に分散させて用いられる。かかる光拡散剤としては、例えばスチレン樹脂粒子、メタクリル樹脂粒子などの有機粒子、炭酸カリウム粒子、シリカ粒子、シリコーン樹脂粒子などの無機粒子が用いられ、その粒子径は通常0.8μm〜50μmである。
[第1,第2の光制御板の製造方法]
第1,第2の光制御板401,402は、例えば透明材料から削り出す方法により製造することができる。また、透明材料として透明樹脂材料を用いる場合は、例えば射出成形法、押出成形法、フォトポリマー法、プレス成形法などの通常の方法により製造することができる。
第1,第2の光制御板401,402は、例えば透明材料から削り出す方法により製造することができる。また、透明材料として透明樹脂材料を用いる場合は、例えば射出成形法、押出成形法、フォトポリマー法、プレス成形法などの通常の方法により製造することができる。
[光制御板ユニットの配置]
上記構成の第1及び第2の光制御板401,402を有する光制御板ユニット40は、光源31から第1の光制御板401の下面411までの距離D(図1参照)が、通常3mm〜50mmとなるように、光源31上に対して配置される。透過型画像表示装置1又は面光源装置20では、Lx及びDは、Lx/Dが2以上、さらには2.5以上である値であることが、透過型画像表示装置1及び面光源装置20を薄くすることができる点で、好ましい。
上記構成の第1及び第2の光制御板401,402を有する光制御板ユニット40は、光源31から第1の光制御板401の下面411までの距離D(図1参照)が、通常3mm〜50mmとなるように、光源31上に対して配置される。透過型画像表示装置1又は面光源装置20では、Lx及びDは、Lx/Dが2以上、さらには2.5以上である値であることが、透過型画像表示装置1及び面光源装置20を薄くすることができる点で、好ましい。
光制御板ユニット40は、透過型画像表示装置1及び面光源装置20において、第1の光制御板401の凸状部431の延在方向(Y1方向)が光源31の延在方向(y方向)と略平行になるように配置される。この場合、X1方向及びX2方向は、図1に示したx方向と略平行であり、Y1及びY2方向はy方向に略平行である。X1方向及びY1方向はそれぞれx方向及びy方向に平行であることが好ましいが、例えば製造誤差等によりそれぞれx方向及びy方向に対して±10°程度ずれていてもよい。これは、X2方向及びY2方向についても同様である。
なお、図2に示した光制御板ユニット40は、透過型画像表示装置1において、凸状部431の延在方向が光源31の延在方向と略平行であれば、凸状部431の延在方向が画面の縦方向になるように配置されてもよいし、横方向になるように配置してもよい。
次に、光制御板ユニット40の作用効果について、図1に示したように、光制御板ユニット40を透過型画像表示装置1に適用した場合を例にして説明する。ここでは、X1方向及びX2方向はx方向に平行であるとし、Y1方向及びY2方向y方向に平行であるとする。また、凸状部432の断面形状は頂角αが略直角の直角二等辺三角形とする。
光制御板ユニット40を含む面光源装置20及び透過型画像表示装置1では、光源部30の各光源31から出力された光は、直接的に又はランプボックス32の内面32aで反射して光制御板ユニット40に入射される。光制御板ユニット40に入射した光は、第1及び第2の光制御板401,402を順に通過することになる。
第1の光制御板401の上面411には上記z(x)で表される断面形状を有する凸状部431が形成されており、第2の光制御板402の上面412には断面形状が直角二等辺三角形である凸状部432が形成されている。そして、第2の光制御板402が、第1の光制御板401上に設けられており、凸状部431の延在方向と凸状部432の延在方向とは互いに略平行である。そのため、第1及び第2の光制御板401,402を有する光制御板ユニット40は、光源31からの光を、正面方向、すなわちz方向に略平行な方向において、より高い輝度均斉度を有する光として出射可能である。
光制御板ユニット40から出射された光は、透過型画像表示部10に照射されるので、透過型画像表示部10は、より輝度均斉度の高い光が照明される。
面光源装置20は、光制御板ユニット40を有するので、光源31から出力された光は、光制御板ユニット40を通過して出射される。よって、面光源装置20は、正面方向において、より高い輝度均斉度を有する光を出力することができる。そして、光制御板ユニット40を含む透過型画像表示装置1では、より高い輝度均斉度を有する光によって透過型画像表示部10を照明できるので、画像の表示品質の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、本発明に係る透過型画像表示装置及び面光源装置の一例として、光制御板ユニット40を備えたものについて説明した。
しかしながら、図6に示すような透過型画像表示装置2及び面光源装置50とすることもできる。図6は、本発明に係る透過型画像表示装置の他の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図6では、図1の場合と同様に、透過型画像表示装置2を分解して示している。透過型画像表示装置2及び透過型画像表示装置2が有する面光源装置50は、図1に示した透過型画像表示装置1及び面光源装置20において、光制御板ユニット40に代えて、光源31からの光を透過型画像表示部10側に拡散照射する光制御板として第1の光制御板401を採用している点で相違するが、他の構成は同じである。
この構成においても、第1の光制御板401が、式(5)を満たすz(x)で表される断面形状の凸状部431を有するので、第1の光制御板401は、正面方向において、より高い輝度均斉度を有する光を出射可能である。その結果、面光源装置50では、正面方向においてより高い輝度均斉度の面状の光を出力可能である。また、透過型画像表示装置2では、正面方向においてより高い輝度均斉度の面状の光で、透過型画像表示部10を照明できるので、品質の良好な画像を表示することが可能である。
なお、第1の光制御板401の凸状部431の断面形状は、第2の光制御板402と組み合わされて光制御板ユニット40として用いられる場合と、図6に示すように単独で用いられる場合とで同じものとすることもできるし、式(5)を満たす範囲で異なるものとすることもできる。
更に、第1の光制御板401は、複数の光源31が配置される平面に略平行な平面内での輝度の均一性を調整する光部品であればよい。例えば、第1の光制御板401は、透明材料からなる板の光の出射側に、上述した凸状部431を複数有する、光学シート又は光学フィルムとすることもできる。
更に、隣接する2つの凸状部431の断面形状における端43a1,43a1は凸状部431の配列方向において重なっているとして説明したが、隣接する凸状部431の端43a1,43a1間に僅かな平坦部(例えば製造誤差により生じる程度のもの)などが生じていてもよい。これは、凸状部432の配置についても同様である。
また、図1に示した光制御板ユニット40は、透過型液晶表示部10側(例えば、液晶パネル側)に、拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、輝度上昇フィルム又は反射型偏光フィルム等の光学フィルムを更に有していてもよい。また、透過型画像表示装置1は、光制御板ユニット40と、透過型液晶表示部10との間に、上述した拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、輝度上昇フィルム又は反射型偏光フィルム等の光学フィルムを更に有する構成とすることもできる。透過型画像表示装置2においても同様に、図6に示した第1の光制御板431と、透過型液晶表示部10との間に、拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、輝度上昇フィルム又は反射型偏光フィルム等の光学フィルムを更に有する構成とすることもできる。
これまでの説明では、光源部30が有する複数の光源31は、間隔Lxでほぼ等間隔に配置されているとしたが、隣接する2光源31,31間の距離は異なっていても良い。この場合は、隣接する2光源31,31間の間隔の平均距離を使用して、光源31間の距離と、光源31と第1の光制御板401との間の距離の比を定義することができる。
1,2…透過型画像表示装置、10…透過型画像表示部、20,50…面光源装置、30…光源部、31…光源、40…光制御板ユニット、401…第1の光制御板(光制御板)、402…第2の光制御板、411…下面(第1の面)、412…下面(第3の面)、421…上面(第2の面)、422…上面(第4の面)、431…凸状部(第1の凸状部)、432…凸状部(第2の凸状部)、43a1,43a1…第1の凸状部の端、43a2,43a2…第2の凸状部の端。
Claims (9)
- 第1の面から入射した光が前記第1の面と反対側に位置する第2の面から出射可能な光制御板であって、
第1の方向に延在すると共に、前記第1の方向に略直交する第2の方向に並列配置された複数の凸状部が前記第2の面に形成されており、
前記凸状部の前記第1の方向に略直交する直交断面において、前記凸状部の両端をとおる軸線をx軸とし、前記x軸上において前記両端の中心をとおり前記x軸に直交する軸線をz軸とし、前記凸状部のx軸方向の長さをwaとしたとき、前記直交断面における前記凸状部の断面形状が、−0.475×wa≦x≦0.475×waにおいて、下記式(1)を満たすz(x)で表される、
ことを特徴とする光制御板。
ただし、前記式(1)において、
(式(2)中、C2=0.762469824257553、C4=0.298075662262927、C6=−0.559629338153661、C8=0.896468280253265、C10=−0.657164166213715、C12=−0.615726418495985、C14=1.245151353938560、
C16=−0.520559083769482) - 前記光制御板は透明材料からなり、
前記凸状部の屈折率は1.56以上1.62以下である、
ことを特徴とする請求項1記載の光制御板。 - 請求項1又は請求項2に記載の光制御板と、
互いに離間して配置されており、前記光制御板に光を供給する複数の光源と、
を備える、
ことを特徴とする面光源装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の光制御板と、
互いに離間して配置されており、前記光制御板に光を供給する複数の光源と、
複数の前記光源から出力され前記光制御板を通過した光によって照明される透過型画像表示部と、
を備える、
ことを特徴とする透過型画像表示装置。 - 第1の面から入射された光を前記第1の面と反対側に位置する第2の面から出射可能であり、且つ、第1の方向に延在しており前記第1の方向に略直交する第2の方向に並列配置された複数の第1の凸状部が前記第2の面に形成されている第1の光制御板と、
第3の面から入射された光を前記第3の面と反対側に位置する第4の面から出射可能であり、且つ、第3の方向に延在しており前記第3の方向に略直交する第4の方向に並列配置された複数の第2の凸状部が前記第4の面に形成されている第2の光制御板と、
を備え、
前記第2の光制御板は前記第1の光制御板上に、前記第2の光制御板の前記第3の面が前記第1の光制御板の前記第2の面側に位置しており前記第3の方向が前記第1の方向に略平行であるように、設けられており、
前記第2の凸状部の延在方向に略直交する断面における前記第2の凸状部の輪郭形状は、三角形状であり、
前記第1の凸状部の延在方向に略直交する直交断面において前記第1の凸状部の両端を通る軸線をx軸とし、前記x軸上において前記両端間の中心をとおり前記x軸に直交する軸線をz軸とし、前記第1の凸状部における前記x軸方向の長さをwaとしたとき、前記直交断面において前記第1の凸状部の輪郭形状は、−0.475×wa≦x≦0.475×waにおいて下記式(3)を満たすz(x)で表される、
ことを特徴とする光制御板ユニット。
ただし、前記式(3)において、
(式(4)中、C2=0.762469824257553、C4=0.298075662262927、C6=−0.559629338153661、C8=0.896468280253265、C10=−0.657164166213715、C12=−0.615726418495985、C14=1.245151353938560、
C16=−0.520559083769482) - 前記第2の凸状部の輪郭形状は、頂角が略直角の二等辺三角形であることを特徴とする請求項5に記載の光制御板ユニット。
- 前記第1の光制御板は透明材料からなり、
前記第1の凸状部の屈折率は1.56以上1.62以下である、
ことを特徴とする請求項5又は6記載の光制御板ユニット。 - 請求項5〜7の何れか一項に記載の光制御板ユニットと、
互いに離間して配置されており、前記光制御板ユニットに光を供給する複数の光源と、
を備える、
ことを特徴とする面光源装置。 - 請求項5〜7の何れか一項に記載の光制御板ユニットと、
互いに離間して配置されており、前記光制御板ユニットに光を供給する複数の光源と、
複数の前記光源から出力され前記光制御板ユニットを通過した光によって照明される透過型画像表示部と、
を備える、
ことを特徴とする透過型画像表示装置。
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