JP2012009408A - Lighting unit equipped with concealment structure, lighting system, and display device - Google Patents
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本発明は、主に照明光路制御に使用される隠蔽構造体を備えた照明ユニット、照明装置並びに表示装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination unit, an illumination device, and a display device that include a concealing structure mainly used for illumination optical path control.
最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては主に、直下型方式の照明装置と、エッジライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置は、光源として複数の冷陰極管やLED(LightEmitting Diode)が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源としての冷陰極管やLEDが視認されないようにしている。 In recent large-sized liquid crystal televisions, flat display panels and the like, a direct type illumination device and an edge light illumination device are mainly used. In the direct type illumination device, a plurality of cold-cathode tubes and LEDs (Light Emitting Diodes) are regularly arranged as light sources on the back surface of the panel. A light diffusing plate is used between the image display element such as a liquid crystal panel and the light source so that a cold cathode tube or LED as a light source is not visually recognized.
一方、エッジライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やLED等の光源が、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面(画像表示素子と対向する面)の逆側の面には、該導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向面が形成され、光偏向面に形成される光偏向要素としては例えば白色のドットパターンが印刷されたもの、あるいは、レンズ形状が付与されたもの等、効率よく射出面へと導くために様々な光偏向要素が提案されている。 On the other hand, in an edge light type lighting device, a plurality of light sources such as cold cathode tubes and LEDs are arranged on an end face of a light-transmitting plate called a light guide plate. In general, a light deflection surface that efficiently guides incident light incident from the end surface of the light guide plate to the exit surface is formed on the surface opposite to the exit surface of the light guide plate (the surface facing the image display element). The light deflecting elements formed on the light deflecting surface include various light deflecting elements for efficiently leading to the exit surface, such as those printed with a white dot pattern or those provided with a lens shape. Proposed.
しかしながら、エッジライト方式は、導光板と呼ばれる透光性の板の端面にのみ光源が配置される構造のため、光源設置数に限界がある。従って液晶表示装置が大型になるにつれ、ディスプレイ全体を明るくすることは難しくなり、輝度を向上させる光学シートの役割が重要となる。 However, since the edge light system has a structure in which the light source is disposed only on the end face of a light-transmitting plate called a light guide plate, the number of light sources installed is limited. Therefore, as the liquid crystal display device becomes larger, it becomes difficult to brighten the entire display, and the role of the optical sheet for improving the brightness becomes important.
液晶表示画面の輝度を向上させる手段として、米国3M社の登録商標である輝度向上フィルム(BrightnessEnhancement Film:BEF)がレンズシートとして広く使用されている。
図18、図19は下記特許文献1、2に記載された輝度向上フィルムを示すものである。図18は、概略で面光源182と、面光源182から出射した光を入射させる輝度向上フィルムとしてのBEF185と、液晶パネル184とが配設されている。図19に示すように、BEF185は、透明基材186上に断面三角形状の単位プリズム187が一方向に周期的に配列されてなる光学フィルムである。この単位プリズム187は光の波長に比較して大きいサイズ(ピッチ)に構成されている。
As means for improving the brightness of a liquid crystal display screen, a brightness enhancement film (BEF), which is a registered trademark of 3M Corporation of the United States, is widely used as a lens sheet.
18 and 19 show the brightness enhancement films described in
BEF185は、“軸外(off-axis)”からの光を集光し、この光を観察者に向けて“軸上(on-axis)”に方向転換(redirect)または“リサイクル(recycle)”させることができる。すなわちBEF185は、液晶表示装置の使用時(観察時)に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させることができる。ここで言う「軸上」とは、図14、図15において観察者の視覚方向Fに一致する方向であり、一般的には液晶パネル184の表示画面に対する法線方向側である。
The BEF 185 collects light from “off-axis” and redirects this light “on-axis” or “recycle” toward the viewer. Can be made. That is, the BEF 185 can increase the on-axis luminance by reducing the off-axis luminance when using the liquid crystal display device (when observing). Here, “on the axis” is a direction that coincides with the visual direction F of the observer in FIGS. 14 and 15, and is generally on the normal direction side with respect to the display screen of the
また、図20に示すように、BEF185に代表されるレンズシート191を用いる際に、透明基材上に拡散フィラーが塗布された拡散フィルム190を導光板100とレンズシート191との間に配置することによって、導光板100から出射される光の輝度ムラを抑えることができる。
In addition, as shown in FIG. 20, when using a
さらにまた、レンズシート191と液晶パネル184との間に拡散フィルム190を配置した場合には、プリズムシートに起因する射出光のサイドローブを低減させることができるとともに、規則的に配列されたレンズと液晶画素との間に生じるモアレ干渉縞を防ぐことができる。
Furthermore, when the
ところで、エッジライト方式において使用される導光板100は、上述したとおり、射出面と対向する位置に光偏向面100bを備え、光偏向面100bには白色のドットパターンやマイクロレンズ(凹型、凸型)、その他レンズ形状の光偏向要素102が形成される。
Meanwhile, as described above, the
しかしながら、どのような光偏向要素102であっても、規則的に、または規則性を有する擬似不規則的に配列された反射層や構造物で形成されるため、上述のBEF185に代表されるレンズシートとの干渉(モアレ干渉縞)の問題や、光偏向面100bのムラが視認されるといった問題があり、その解決手段としては、導光板100とレンズシート191との間に、特許文献4に示されるような拡散フィルム190を使用する方法が一般的である。
However, since any
また、BEF185は正面方向の輝度を向上させる最も効率的なレンズシートの1つではあるが、20インチを超える中型ないし大型の液晶表示装置においては、BEF185の集光作用だけでは表示が暗くなってしまう。正面輝度を更に向上させる方法の一つとして例えばBEF185を2枚クロスに配置する方法が挙げられるが、液晶表示装置の視野角が極端に狭くなるという問題が生じる。ノートパソコンや携帯情報端末等に比べて、テレビ用途としての液晶表示装置においては、十分な視野角が必要であり、特に水平方向に十分な視野角が必要となる。 The BEF 185 is one of the most efficient lens sheets for improving the brightness in the front direction. However, in a medium or large-sized liquid crystal display device exceeding 20 inches, the display becomes dark only by the light condensing action of the BEF 185. End up. One method for further improving the front luminance is, for example, a method in which two BEF185s are arranged in a cross, but there is a problem that the viewing angle of the liquid crystal display device becomes extremely narrow. Compared to a notebook personal computer, a portable information terminal, or the like, a liquid crystal display device for television use requires a sufficient viewing angle, and particularly requires a sufficient viewing angle in the horizontal direction.
従って、光偏向面100bに形成される光偏向要素102を隠蔽するために、集光作用をほとんど有さない拡散シート190を配置しなければならず、また液晶表示装置に必要な正面輝度を得るためには、BEF185を1枚使用するだけでは足りないという問題がある。
Therefore, in order to conceal the
エッジライト方式の照明装置の正面輝度向上の手法として特許文献5には、断面形状が三角プリズム形状であるレンズシートと、断面形状が楕円形状であるレンズシートとを、略直交して配置する手段が開示されている。しかしながら、導光板100に形成される光偏向要素102を隠蔽するために、導光板100と楕円レンズシートとの間に拡散フィルム190を配置する必要があり、また、輝度向上効果が最も得られる三角プリズムレンズシートとしては、例えば上述したBEF185が、正面輝度の向上効果が得られるものの、サイドローブ光が発生してしまうため、三角プリズムレンズシートと液晶表示素子との間には拡散フィルム190を配置する必要がある。従って、特許文献5で示される構成では、拡散フィルムを2枚、楕円レンズシート、及び三角プリズムレンズシートと、4枚もの光学フィルムが必要となり、コストがかさんでしまう。
As a technique for improving the front luminance of an edge light type lighting device, Patent Document 5 discloses a means for arranging a lens sheet having a triangular prism shape in cross section and a lens sheet having an elliptical shape in cross section. Is disclosed. However, in order to conceal the
また、特許文献6には、一方の面にアレー状光学素子を形成し、他方の面には異方性散乱機能を有する光学シートによって、光学シートへの入射光を制御し、高輝度、且つ拡散シートを省略することが出来る面光源装置が開示されている。すなわち、導光板100から射出される光は、導光板100内の伝搬軸方向(特許文献6における前方方向)へと光強度の偏りをもって射出され、この射出光に対して、光学シートの一方の面に形成された異方性散乱機能によって、該射出光を制御することで、拡散シート190を省略することが可能というものである。つまり、射出光強度の射出角度の偏りを制御することを目的としている。
しかしながら、光偏向要素102は所定の間隔で、更に様々な配置で形成されている。様々な配置としては例えば正方配置、長方配置、または六方配置などが挙げられる。そのため、導光板100の射出面100aにおいては、光偏向要素102との相対位置によって、射出光の射出角度、及び射出強度が異なる。そのために光偏向要素102に起因する輝度ムラが生じ、これを隠蔽する必要がある。従って単に前方方向へと強度の偏りがある射出光を制御するということだけでは、上述した導光板100の光偏向要素102を隠蔽することは難しい。更に異方性散乱機能面にコリメート光を入射した際の射出光の片側半値角の差が10度以上と開示されているが、片側半値角の差が10度以上となる異方性散乱を光学シートの裏面に形成した場合、正面輝度の低下が著しい。
Further, in
However, the
特許文献7では、導光板100の光偏向要素102を隠蔽する光学シートとして、シートの両面に光学的構造を有し、どちらか一方、または両方が異方性レンズである光偏向シートが開示されている。しかしながら、エッジライト方式には、プリズムシートのプリズムが形成される面とは対向する面に入射する光を屈折により集光するシステムと、プリズムシートのプリズムが形成される面に入射する光を反射して集光するシステムとの2種類があり、特許文献7は後者のシステムに関し、前者のシステムにおける導光板100の光偏向要素102を隠蔽するという課題の解決には至らない。
In
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を隠蔽すると共に正面輝度を向上させることのできる隠蔽構造体を備えた照明ユニット、照明装置及びこの照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a concealing structure that conceals a light deflection element formed on a light deflection surface of a light guide plate and can improve front luminance. An object is to provide an illumination unit, an illumination device, and a display device using the illumination device.
本発明による照明ユニットは、光源と、前記光源から射出される光を入射する入射面と入射した光を観察者側へと射出する射出面と前記入射した光を前記射出面へと導く光偏向面とを備えた導光体と、前記射出面とは反対側の面から射出する光を反射して前記導光体へと導く反射シートと、を少なくとも備えた面光源装置と、前記面光源装置の光射出面側に隠蔽構造体を備えた照明ユニットであって、前記導光体は、前記光偏向面に、該導光体に入射された光を前記射出面側へと導く光偏向要素を備え、前記光偏向要素は、第一の方向に第一のピッチP1で略等間隔に配列し、また前記第一の方向とは略直交する第二の方向に、前記第一のピッチP1よりも大きい第二のピッチP2で略等間隔に配列してなる二次元配列で配置され、前記隠蔽構造体は、光入射面側である第二主面と、光射出面側である第一主面とを備えた部材であって、前記第二主面は、前記第二主面に入射した光を、前記第一の方向よりも第二の方向に広い角度分布で拡散する指向性拡散層であって、前記第一主面には、第一の単位レンズが複数形成され、前記指向性拡散層は、前記隠蔽構造体の前記第一の単位レンズのない構成において、前記第二主面側からコリメート光を垂直入射したときの前記第一主面からの射出光の光強度の前記第二の方向への角度分布の半値角が、3度以上10度未満であることを特徴とする、隠蔽構造体を備えた照明ユニットである。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、観察側から照明ユニットを目視した際に、隠蔽構造体に設けた指向性拡散層と第一の単位レンズによって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が拡散されることで視認できない上に、正面輝度を向上させることができる。
An illumination unit according to the present invention includes a light source, an incident surface on which light emitted from the light source is incident, an emission surface that emits incident light to an observer side, and light deflection that guides the incident light to the emission surface. A surface light source device comprising: a light guide body including a surface; and a reflection sheet that reflects light emitted from a surface opposite to the light emission surface and guides the light to the light guide body; and the surface light source An illumination unit having a concealing structure on the light exit surface side of the apparatus, wherein the light guide guides light incident on the light guide to the light exit surface toward the light exit surface. The light deflection elements are arranged at substantially equal intervals in a first direction at a first pitch P1, and the first pitch in a second direction substantially orthogonal to the first direction. The concealment is arranged in a two-dimensional array arranged at substantially equal intervals with a second pitch P2 larger than P1. The structure is a member provided with a second main surface on the light incident surface side and a first main surface on the light emission surface side, and the second main surface is incident on the second main surface. A directional diffusion layer that diffuses light with a wider angular distribution in a second direction than the first direction, wherein a plurality of first unit lenses are formed on the first main surface, and the directivity In the configuration without the first unit lens of the concealing structure, the diffusion layer has the light intensity of the light emitted from the first main surface when collimated light is vertically incident from the second main surface side. An illumination unit including a concealing structure, wherein a half-value angle of an angular distribution in two directions is 3 degrees or more and less than 10 degrees.
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, when the illumination unit is viewed from the observation side, the light deflection surface of the light guide plate is formed by the directional diffusion layer and the first unit lens provided in the concealment structure. In addition to the fact that the image of the light deflection element formed on the surface is diffused, it cannot be visually recognized, and the front luminance can be improved.
また、本発明による照明ユニットでは、第一の単位レンズは、少なくとも頂点を含む領域が曲面で形成されたレンズであることを特徴とする。
本発明によれば、第一の単位レンズと指向性拡散層によって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
In the illumination unit according to the present invention, the first unit lens is a lens in which a region including at least a vertex is formed by a curved surface.
According to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate is widened by the first unit lens and the directional diffusion layer, so that the light deflection element becomes invisible. Furthermore, the front luminance can also be improved.
また、本発明による照明ユニットでは、指向性拡散層は、少なくとも頂点を含む領域が曲面で形成された第二の単位レンズを複数形成してなることを特徴とする。
本発明によれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
In the illumination unit according to the present invention, the directional diffusion layer is formed by forming a plurality of second unit lenses each having a curved surface at least including a vertex.
According to the present invention, since the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate is widened, the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
また、本発明による照明ユニットでは、第一主面には、互いに並設された第一の単位レンズが略等間隔で複数形成され、第一の単位レンズは、第二の方向に延在する一軸レンズからなることを特徴とする。
本発明によれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
In the illumination unit according to the present invention, a plurality of first unit lenses arranged in parallel to each other are formed at substantially equal intervals on the first main surface, and the first unit lenses extend in the second direction. It consists of a uniaxial lens.
According to the present invention, since the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate is widened, the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
また、本発明による照明ユニットでは、第二主面には、互いに並設された第二の単位レンズが複数形成され、第二の単位レンズは、第一の方向に延在する一軸レンズからなることを特徴とする。
本発明によれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
In the illumination unit according to the present invention, a plurality of second unit lenses arranged in parallel with each other are formed on the second main surface, and the second unit lens is formed of a uniaxial lens extending in the first direction. It is characterized by that.
According to the present invention, since the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate is widened, the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
また、本発明による照明ユニットでは、
第一の単位レンズの端部を0として、第一の方向に測った変位をx、第一の単位レンズの断面高さをf(x)、ピッチをQ1としたとき、f(x)が
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
In the lighting unit according to the present invention,
When the end of the first unit lens is 0, the displacement measured in the first direction is x, the cross-sectional height of the first unit lens is f (x), and the pitch is Q1, f (x) is
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
また、本発明による照明ユニットは、
変位xが0の点におけるf(x)の微分df(x)/dxの絶対値が、
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
Moreover, the lighting unit according to the present invention comprises:
The absolute value of the differential df (x) / dx of f (x) at the point where the displacement x is 0 is
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
また、本発明による照明ユニットは、
R(x)が最大値となる前記変位xをx0としたとき、変位xがx0におけるf(x)の微分df(x)/dxの絶対値が、
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
Moreover, the lighting unit according to the present invention comprises:
When the displacement x where R (x) is the maximum value is x0, the absolute value of the differential df (x) / dx of f (x) when the displacement x is x0 is
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
また、本発明による照明ユニットは、第二の単位レンズの高さをH2、ピッチをQ2としたときに、アスペクト比を次式(H2/Q2)×100 で定義される数値とすると、前記第二主面上のいずれの位置においても、前記第二の単位レンズの前記アスペクト比が4以上10以下であることを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
In the illumination unit according to the present invention, when the height of the second unit lens is H2 and the pitch is Q2, the aspect ratio is a numerical value defined by the following formula (H2 / Q2) × 100. The aspect ratio of the second unit lens is 4 or more and 10 or less at any position on the two principal surfaces.
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
また、本発明による照明ユニットは、
第二の単位レンズは、頂点を含む領域に形成される第一の面と、端部を含む領域に形成される第二の面により形成され、前記第一の面と前記第二の面の境界部において、傾斜角が非連続に変化し、前記第二の面の任意の点の傾斜角が、前記第一の面の任意の点の傾斜角よりも大きくなることを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
Moreover, the lighting unit according to the present invention comprises:
The second unit lens is formed by a first surface formed in a region including the apex, and a second surface formed in a region including the end, and the first unit and the second surface In the boundary portion, the tilt angle changes discontinuously, and the tilt angle at an arbitrary point on the second surface is larger than the tilt angle at an arbitrary point on the first surface.
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
本発明による照明装置は、
前記隠蔽構造体の前記第二主面は略四角形であって、前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺と、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺との交点のうちの任意の一つを原点とする仮想的な座標軸を設定し、前記第一の方向に平行な軸をX軸とし、前記第二の方向に平行な軸をY軸とし、前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺の長さをW1とし、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺の長さをW2とし、前記隠蔽構造体の前記第一の単位レンズのない構成において、前記第二主面側から前記第二主面上の任意の座標(X、Y)にコリメート光を垂直入射したときの、前記第一主面からの射出光の光強度の前記第二の方向への角度分布の半値角(deg)をΦ(X,Y)とし、X0は0以上W1 以下の任意の定数とすると、Yを 0 からW2/2 まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記半値角Φ(X0、Y)が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
The lighting device according to the present invention comprises:
The second main surface of the concealing structure is substantially rectangular, and an end side of the second main surface parallel to the first direction and an end of the second main surface parallel to the second direction. An imaginary coordinate axis having an origin at an arbitrary point of intersection with the side is set, an axis parallel to the first direction is set as an X axis, and an axis parallel to the second direction is set as a Y axis. The length of the end side of the second main surface parallel to the first direction is W1, the length of the end side of the second main surface parallel to the second direction is W2, and the concealing structure In the configuration without the first unit lens of the body, the first main surface when collimated light is vertically incident from the second main surface side to arbitrary coordinates (X, Y) on the second main surface If the half-value angle (deg) of the angle distribution in the second direction of the light intensity of the emitted light from Φ is Φ (X, Y), and X0 is an arbitrary constant between 0 and W1, 0 when the is continuously changed from W2 / 2, wherein the half-value angle in X = X0 Φ (X0, Y) decreases monotonically.
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
本発明による照明装置は、
座標(X,Y)上にある、もしくは座標(X,Y)の最も近傍にある前記第二の単位レンズの前記アスペクト比をΩ(X,Y)としたとき、Yを 0 からW2/2 まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記アスペクト比Ω(X0,Y)が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
The lighting device according to the present invention comprises:
When the aspect ratio of the second unit lens on the coordinate (X, Y) or nearest to the coordinate (X, Y) is Ω (X, Y), Y is changed from 0 to W2 / 2. The aspect ratio Ω (X0, Y) at X = X0 monotonously decreases when it is continuously changed.
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
本発明による照明装置は、
前記第二の単位レンズが、間に平坦部が形成されるように互いに離間して複数配列され、座標(X,Y)上にある、もしくは座標(X,Y)の最も近傍にある平坦部の幅をΔ(X,Y)とすると、Yを0からW2/2まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記平坦部の幅Δ(X0,Y)が単調増加することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
The lighting device according to the present invention comprises:
A plurality of the second unit lenses are arranged so as to be spaced apart from each other so that a flat portion is formed therebetween, and are on the coordinates (X, Y) or nearest to the coordinates (X, Y) Is Δ (X, Y), the width Δ (X0, Y) of the flat portion at X = X0 monotonously increases when Y is continuously changed from 0 to W2 / 2. Features.
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
本発明による照明装置は、
前記導光体は、前記光源から射出される光を入射する一つの入射面を備え、前記一つの入射面は、前記第一の方向に平行であって、前記隠蔽構造体の前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺と、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺との交点のうち、前記一つの入射面に近接する側の任意の交点を原点とする仮想的な座標軸を設定し、前記第一の方向に平行な軸をX軸とし、前記第二の方向に平行な軸をY軸とすると、Yを 0 からW2まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記半値角Φ(X0、Y)が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
The lighting device according to the present invention comprises:
The light guide includes one incident surface on which light emitted from the light source is incident, and the one incident surface is parallel to the first direction, and the second main surface of the concealing structure. Of the intersections between the end of the surface parallel to the first direction and the end of the second main surface parallel to the second direction, an arbitrary intersection on the side close to the one incident surface If a virtual coordinate axis is set as the origin, the axis parallel to the first direction is taken as the X axis, and the axis parallel to the second direction is taken as the Y axis, Y is continuously changed from 0 to W2. In this case, the half-value angle Φ (X0, Y) at X = X0 monotonously decreases.
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
本発明による照明装置は、
Yを 0 からW2まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記アスペクト比Ω(X0、Y)が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
The lighting device according to the present invention comprises:
When Y is continuously changed from 0 to W2, the aspect ratio Ω (X0, Y) at X = X0 monotonously decreases.
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
本発明による照明装置は、
Yを0からW2まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記平坦部の幅Δ(X0、Y)が単調増加することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
The lighting device according to the present invention comprises:
When Y is continuously changed from 0 to W2, the flat portion width Δ (X0, Y) at X = X0 monotonously increases.
According to the illumination unit including the concealing structure according to the present invention, the image of the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate spreads, so that the light deflection element cannot be visually recognized. Furthermore, the front luminance can also be improved.
本発明による照明装置は、上述したいずれかに記載された照明ユニットと、該照明ユニットから出射した光を集光させる集光シートとを備えることを特徴とする。
隠蔽構造体の射出光を集光シートのプリズムによって集光させることで正面輝度がさらに向上する。
The illuminating device by this invention is equipped with the illuminating unit described in any one mentioned above, and the condensing sheet | seat which condenses the light radiate | emitted from this illuminating unit, It is characterized by the above-mentioned.
The front luminance is further improved by condensing the light emitted from the concealing structure by the prism of the condensing sheet.
また、本発明による照明装置は、照明ユニットから出射した光を偏光させる偏光分離シートを備えたことを特徴とする。
偏光分離シートを備えた場合、照明ユニットから出射した光を偏光させることができる。
In addition, the illumination device according to the present invention includes a polarization separation sheet that polarizes light emitted from the illumination unit.
When the polarization separation sheet is provided, the light emitted from the illumination unit can be polarized.
本発明による表示装置は、上述したいずれかに記載された照明装置と、表示画像を規定する画像表示素子とを有することを特徴とする。
本発明による表示装置によれば、観察側から目視した際に、面光源装置から出射した光を、隠蔽構造体によって導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を視認できないように隠蔽すると共に正面輝度を向上させることができる。
A display device according to the present invention includes any one of the illumination devices described above and an image display element that defines a display image.
According to the display device of the present invention, when viewed from the observation side, the light emitted from the surface light source device is concealed so that the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate cannot be visually recognized by the concealment structure. At the same time, the front luminance can be improved.
本発明による照明ユニット、照明装置並びに該照明装置を用いた表示装置によれば、観察側から目視した際に、隠蔽構造体によって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素が視認されず、正面輝度を高くすることができる。 According to the illumination unit, the illumination device, and the display device using the illumination device according to the present invention, the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate is visually recognized by the concealment structure when viewed from the observation side. Therefore, the front luminance can be increased.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態による表示装置として液晶画像を表示するための液晶表示装置1を示す要部縦断面図である。この液晶表示装置1は、光源11から光を出射させる面光源装置2と、レンズシートからなる隠蔽構造体3と、輝度を上昇させるための集光シートとしてのプリズムシート4と、偏光分離シート5と、例えば液晶表示素子として液晶画像を表示する画像表示素子6とを光の進行方向に向けて順次備えている。画像表示素子6の更に光の進行方向前方側が視覚方向Fとされている。
これらの液晶表示装置1は、面光源装置2と隠蔽構造体3とで照明ユニット7を構成し、照明ユニット7とプリズムシート4と偏光分離シート5とで照明装置8を構成する。なお、図1において各構成の縮図は実際のものとは一致しない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a liquid
In these liquid
面光源装置2は、例えば平板形状をなす導光板10の厚み方向の端面10aに光源11が配設され、導光板10の背面側に反射板9が設けられている。そのため、この照明ユニット7はエッジライト方式が採用されている。
光源11として例えば点状光源が用いられる。点状光源として例えばLEDが用いられ、LEDとしては白色LEDやRGB−LEDや、有機EL光源等を採用できる。或いは、光源11はCCFLに代表される蛍光管であっても良い。図1では、光源11が導光板10の対向する2つの厚み方向の端面10aに配置された例を示しているが、これに限らず、1つの端面10aのみに配置してもよく、または4つの端面10aにそれぞれ配置されてもよい。導光板10の形状は、平板形状に代えて楔形状等であっても良い。
In the surface
For example, a point light source is used as the
導光板10の視覚方向Fの射出面10bとは反対側の面には光偏向面12が形成されている。光偏向面12には、光源11から導光板10へ入射する光を射出面10b側へ偏向する光偏向要素13が形成されており、光偏向要素13として、例えば白色拡散反射ドットが印刷されている。また光偏向要素13の別の例として、マイクロレンズ形状やプリズム形状等の構造物を用いてもよい。
A
図2は本実施形態における導光板10の光偏向面12を示す図であり、光偏向面12には光偏向要素13が分散して配設されている。図2では光偏向要素13の形状が円形で示されているが、これに限らず楕円形状やプリズム形状等の形状を採用することができる。
光偏向面12に、互いに直交する第一の方向q1と第二の方向q2とを仮想的に破線で示す。そして、光偏向要素13は第一及び第二の方向q1,q2の交点に設けられており、しかも第一の方向q1にはピッチP1で配列され、第二の方向にはピッチP1より大きいピッチP2で配列された二次元配置とされる。ここで、第一の方向q1及び第二の方向q2は、液晶表示装置1の互いに直交する縦方向及び横方向である垂直視野及び水平視野に対して任意に選択することが出来る。図2に示す例では、第一の方向q1が水平視野に、第二の方向q2が垂直視野にそれぞれ一致するものとする。
図2は、第一の方向q1と第二の方向q2が互いに直交している光偏向面12の一例を示すが、それに限らず第一の方向q1と第二の方向q2が互いに傾いて交差した光偏向面12を形成する場合もありうる。
FIG. 2 is a diagram showing the
A first direction q1 and a second direction q2 perpendicular to each other are virtually indicated by broken lines on the
FIG. 2 shows an example of the
図1に示す隠蔽構造体3は、基部15と、その光入射面を第二主面15bとし、光射出面を第一主面15aとする。そして、第二主面15bには第二主面15bに入射した光を第一の方向q1よりも第二の方向q2に広い角度分布で拡散する指向性拡散層17が形成される。第一主面15aには、第一の単位レンズ16が複数形成される。
The
図3は、隠蔽構造体3の第二主面15bが略四角形である場合の図であり、四角形の各頂点をO1、O2、O3、O4とすると、各頂点の任意の一つを原点として仮想的な座標軸を設定する(図3ではO1を原点とした)。第一の方向q1に平行な座標軸をX軸、第二の方向q2に平行な座標軸をY軸とする。さらに、第二主面15bの端辺O1O2上の任意の点をL(X0、0)とし、点Lを通り第二の方向q2に平行に引いた仮想的な直線の、端辺O3O4との交点をN(X0、W2)、直線LNの中点をM(X0、W2/2)とした。W1は、第一の方向q1に平行な端辺の長さであり、W2は、第二の方向q2に平行な端辺の長さであり、K1とK2はそれぞれ、端辺O1O4と端辺O2O3の中点である。
FIG. 3 is a diagram in the case where the second
図4(a)は、隠蔽構造体3を俯瞰的に眺めた図である。ここでは、第一の単位レンズ16がレンチキュラーレンズであり、指向性拡散層17もレンチキュラーレンズであり、第一の単位レンズ16と、指向性拡散層17のレンチキュラーレンズが互いに直交している場合を示している。
FIG. 4A is a view of the
図4(b)は隠蔽構造体3を第一の方向q1に沿って切断したときの断面図であり、図4(c)は第二の方向q2に沿って切断したときの断面図である。
第一の単位レンズ16としては、レンチキュラーレンズの他に、頂点もしくは側面が湾曲したプリズムや、面内の2方向にレンチキュラーレンズが交差したクロスレンチキュラーレンズ、面内に2次元的に配列されたマイクロレンズなどが例として挙げられる。
指向性拡散層17としては、レンチキュラーレンズの他に、2次元的に配列した楕円マイクロレンズや、ヘアラインのような微細なピッチで形成された直線状の凹凸構造や、互いに平行に配列した波型形状の凹凸構造や、針状のフィラーをフィラーの向きが一方向に揃うようにコーティングした層などが例として挙げられる。
4B is a cross-sectional view when the
As the
As the
第一の単位レンズ16は、図5に示すように、断面視で例えば丸みを帯びた頂部とその両側の湾曲側面とが滑らかに接続された曲面形状に形成されている。第一の単位レンズ16の頂部T1の接線角度は0度であり、第一の単位レンズ16の端部E1における第一主面15aに対する接線の角度はα1であり、頂部から第一主面15aに至るにつれ、接線角度αは次第に大きくなる。
従って、第一主面15aに第一の単位レンズ16が多数配置された隠蔽構造体3の第二主面15bに指向性拡散層17を形成しない状態で、第二主面15b側から略ランバート光を射出するように点光源を設置した場合、点光源から射出された斜め方向の光Kが第一のレンズ16表面での屈折により正面方向へ立ち上げられ、隠蔽構造体3の第一主面15a側から点光源を観察すると、点光源は線状光源として視認される。ここで、導光板10の光偏向面12に形成された光偏向要素13であらゆる方向に進路を変更された光のうち、導光板10の光射出面10bから射出される光は、その配光分布はランバート光と異なるが、点光源と同義として扱うことが出来る。
As shown in FIG. 5, the
Accordingly, in a state where the
すなわち、例えば図2で示されたような円形の光偏向要素13の各々を点光源としてみたとき、第一の単位レンズ16が配置された隠蔽構造体3を導光板10の光射出面10b側に配設して第一主面15a側から観察すると、図6(a)に示されるように円形の光偏向要素13が第一の方向q1に線状に広がって見える。第一の方向q1に線状に広がった光偏向要素13は、第一の方向q1にピッチP1で繰り返し配列された光偏向要素13同士が重なり合い、その結果、第二の方向q2にピッチP2/2で等間隔に配列した線状の縞模様として観察される。
That is, for example, when each of the circular
このような線状の縞模様を隠蔽するために、隠蔽構造体3の第二主面15bには第一の方向q1よりも第二の方向q2に広い角度分布で拡散する指向性拡散層17が形成される。第二主面15bに入射した光を指向性拡散層17により第二の方向q2に拡散させ、さらに第一主面15aに形成した第一の単位レンズ16によって第一の方向q1に拡散させることで、光偏向要素13の像が二次元的に広がり、光偏向要素13が視認されなくなる。指向性拡散層17は第一の方向q1には必ずしも光を拡散させなくても良い。第一の方向q1へ拡散したとしても、第一の単位レンズ16の光の拡散方向と同一になるので、光偏向要素13が線状に広がり、隠蔽性に大きく寄与しないからである。図6(b)に示すように光偏向要素13の像が2次元的に広がると、図6(a)で観察されていた線状の縞模様が隠蔽されて、光偏向要素13が視認されなくなる。
In order to conceal such a linear stripe pattern, the
ここで、図7(a)、図7(b)を用いて指向性拡散層17に求められる拡散作用について説明する。
隠蔽構造体3の第二主面15bに指向性拡散層17を形成し、第一主面15aが平坦面の状態、すなわち第一の単位レンズ16がない状態で、第二主面15b側からコリメート光Gを第二主面15bに垂直に入射すると、第一主面15aから射出する光は、第一の方向q1と比べて第二の方向q2に広い角度分布で拡散する。図7(a)は、第二主面15bの座標(X,Y)に垂直入射したコリメート光Gが、第一主面15aから第二の方向q2に広がって射出する様子を模式的に表した図であり、指向性拡散層17がレンチキュラーレンズ(第二の単位レンズ)である場合を示している。この図では、分かりやすくするためコリメート光Gのスポットサイズと比べて第二の単位レンズ17のピッチが大きく描かれているが、実際にはコリメート光Gのスポットサイズよりも第二の単位レンズ17のピッチが小さいものとする。
図7(b)は、第一主面15aから射出する光の強度の角度分布を表す。第一主面15aの鉛直方向の軸q3と第一の方向q1を含む面内における光強度の角度分布の曲線を31aとし、第一主面15aの鉛直方向の軸q3と第二の方向q2を含む面内における光強度の角度分布の曲線を31bとすると、曲線31aと比べて曲線31bの方が広がりの幅が大きくなる。図示した角度θaは曲線31aの半値角(鉛直方向q3の光強度に対して光強度が半減する角度)であり、角度 θb は曲線31bの半値角である。
Here, the diffusion action required for the
The
FIG. 7B shows an angular distribution of the intensity of light emitted from the first
第二主面15b上の任意の座標(X,Y)にコリメート光Gを入射したとき、射出光の半値角θbが3度以上10度未満の範囲内にあれば、導光板に配列される全ての光偏向要素13が視認されなくなる。さらに、隠蔽構造体3を組み込んだ照明ユニット7、照明装置8、液晶表示装置1の正面輝度を、隠蔽構造体3を拡散シートに置き換えたものと比べて3%以上上昇させることができ、照明ユニット7、照明装置8、液晶表示装置1を視覚方向F側から眺めたときに、拡散シートを置いた場合と比較して目視で明るくなることが確認できる。
ここでの拡散シートとは、フィルム状基材の表面に透明ビーズを分散したバインダー樹脂をコーティングしたシートを指す。例えば、恵和株式会社製BS912が例として挙げられる。
半値角θbが10度以上の場合、拡散シートと比べた隠蔽構造体3の正面輝度の上昇率が3%未満となり、正面輝度が低くなる。ただし光偏向要素13は視認されない。
半値角θbが3度未満の場合、正面輝度は拡散シートと比べて3%以上上昇し、正面輝度は高いが、光偏向要素13が視認される。
When the collimated light G is incident on an arbitrary coordinate (X, Y) on the second
A diffusion sheet here refers to the sheet | seat which coated the binder resin which disperse | distributed transparent beads on the surface of a film-form base material. For example, BS 912 manufactured by Eiwa Co., Ltd. is an example.
When the half-value angle θb is 10 degrees or more, the increase rate of the front luminance of the
When the half-value angle θb is less than 3 degrees, the front luminance is increased by 3% or more compared to the diffusion sheet and the front luminance is high, but the
上述したように正面輝度が上昇し光偏向要素13が視認できなくなるような第一の単位レンズ16の形状について説明する。図4(b)に示すように、第一の単位レンズ16の端部E1を0とし、第一の方向q1に沿って測った変位を x としたときの、第一の単位レンズ16の断面高さを f(x) とすると、点 x における f(x) の曲率半径 R(x) は、以下の式で表される。
曲率半径 R(x) が大きくなるに従って、曲面が平面に近づく。そのため、 R(x)が x=x0 で鋭く立ち上がるピークを形成している場合、第一の単位レンズ16が点x=x0 で平面に近い形状であることを表す。逆に、 R(x) のピークがなだらかな場合は、第一の単位レンズ16が円筒形状に近いことを示している。第一の単位レンズ16が完全な円筒形状であれば、曲率半径R(x) は一定値となる。
As the radius of curvature R (x) increases, the curved surface approaches a plane. Therefore, when R (x) forms a peak that rises sharply at x = x0, it indicates that the
光偏向要素13が視認されなくするには、第一の単位レンズ16が光偏向要素13を第一の方向q1に線状に広げるのが好ましい。例えば、第一の単位レンズ16が円筒形状であれば、第一主面15aに入射した光が均等に拡散されるので、第一の方向q1に線状に広げることができる。しかしこの場合第一の単位レンズ16に入射した光があらゆる方向に均等に拡散されてしまうため集光作用が弱くなり、正面輝度が上がらない。
In order to prevent the
第一の単位レンズ16の曲率半径 R(x) が、点 x=x0 において強度の大きなピークを形成する場合、x=x0 における面の曲率半径が大きいので、 x=x0 近傍に入射した光が拡散されずに特定の方向へ集光し、正面輝度を上昇させることができる。しかし、第一の単位レンズ16で強く集光しすぎると、逆に光の拡散作用が弱まり、光偏向要素13が視認されてしまうことがある。
When the radius of curvature R (x) of the
ここで、下式で記すパラメータ D を定義する。
段落56で定義した値 D が 1.5 以上 5 以下の範囲内にある場合、第一の単位レンズ16が集光作用と拡散作用を兼ね備えるため、このような第一の単位レンズ16を配した隠蔽構造体3は、集光作用と拡散作用をバランスよく発揮することができる。そのため、光偏向要素13が視認できなくなる。さらに、照明ユニット7、照明装置8、液晶表示装置1の正面輝度が、隠蔽構造体3の代わりに拡散シートを置いたものと比べて3%以上上昇する。
D の値が 5 よりも大きくなる場合、第一の単位レンズ16の拡散作用が弱いので、光偏向要素13が視認されてしまう。逆にD の値が 1.5 よりも小さくなる場合、第一の単位レンズ16の拡散作用が強いので、正面輝度が3%未満となる。
When the value D defined in Paragraph 56 is in the range of 1.5 or more and 5 or less, the
When the value of D is larger than 5, the
さらには、断面高さ f(x) の x=0 での微分 df(x)/dx (x=0)の絶対値が、下式の範囲で規定されることが望ましい。
第一の単位レンズ16の集光作用をより強めるために、曲率半径 R(x) が最大値となる変位 x を x0 としたとき、変位 x が x0 における df(x)/dx の絶対値が、下式の範囲に規定されていると良い。
次に、隠蔽構造体3の正面輝度が上昇し光偏向要素13が視認できなくなるような、最適な指向性拡散層17の形状について説明する。
Next, an optimum shape of the
指向性拡散層17の一例として、第一の方向q1に延在し、第二の方向q2に配列する第二の単位レンズ17を隠蔽構造体3の第二主面15bに配列する。第二の単位レンズ17は少なくとも頂点T1を含む領域が曲面で形成される。このような第二の単位レンズ17に光を入射させると、入射光は第一の方向q1には拡散されず、第二の方向q2に拡散される。そのため、光偏向要素13の像は第二の方向q2に線状に広がる。
As an example of the
第二の単位レンズ17は、第一の単位レンズ16との組み合わせで、光偏向要素13の像を面状に広げることで、隠蔽構造体3が視認されなくなる。しかし、第二の単位レンズ17による拡散作用が強すぎると、隠蔽構造体3の正面輝度が上がらなくなる。図9に示すように、アスペクト比の高い円筒レンズが第二主面15bに配された場合、円筒レンズの側面部から透過する斜め光Kが多量に発生し、透過した斜め光が第一主面15aで屈折して視覚方向F以外の方向へ散逸し、正面輝度が上がらなくなってしまう。
The
隠蔽構造体3の正面輝度が、拡散シートと比べて少なくとも3%以上正面輝度を上昇させるために、半値角 θb が3度以上10度未満の範囲になるように、第二の単位レンズ17のアスペクト比を設定する。アスペクト比は、第二の単位レンズ17のピッチをQ2、高さをh2とすると、式 (h2/Q2)×100 で表される値とする。 半値角θbが3度未満の場合、第二の単位レンズ17の拡散作用が弱いので光偏向要素13が視認されてしまう。半値角 θb が10度以上の場合、第二の単位レンズ17の拡散作用が強すぎて正面輝度が3%以上上がらなくなる。
第二の単位レンズ17の最適なアスペクト比の範囲は、4 以上10以下である。アスペクト比が 4 よりも小さい場合、第二の単位レンズ17の拡散作用が弱いので光偏向要素13が視認されてしまう。アスペクト比が 10 よりも大きい場合、第二の単位レンズ17の拡散作用が強すぎて正面輝度が3%以上上がらなくなる。
In order for the front luminance of the
The optimal aspect ratio range of the
第二の単位レンズ17の曲面形状としては、断面形状が円や楕円の一部、あるいは2次関数や4次関数のような多項式関数、あるいは三角関数などで規定される曲面が挙げられる。これらのレンズのアスペクト比を上記の範囲に設定することで、隠蔽構造体3の正面輝度が上昇し、光偏向要素13は視認されない。
Examples of the curved shape of the
第二の単位レンズ17の形状の他の例として、図10に示すように、頂点T2を含む領域に形成される第一の面17aと、端部E2を含む領域に形成される第二の面17bにより形成され、第一の面17aと第二の面17bの境界部Cにおいて、傾斜角が非連続に変化し、第二の面17bの任意の点の傾斜角が、第一の面17aの任意の点の傾斜角よりも大きくなるようなレンズであっても良い。ここで、図10は、第二の単位レンズ17の特徴を分かりやすくするため第二主面15b側を図4(a)とは反転して表記した。
第二の面17bは急傾斜な面であるため、光偏向要素13の像を第二の方向q2に広く広げることができる。一方、第一の面17aは緩傾斜な面であるので、視覚方向Fに直進する光が多くなり、正面輝度を上げることができる。2つの領域それぞれの傾斜角度や、第二の単位レンズ17に占める第一の面17aと第二の面17bの面積比などを調整することで、第二の単位レンズ17の集光作用や拡散作用の強さを自由に変化させることができ、正面輝度を3%以上上昇させ、光偏向要素13が視認されなくすることができる。
As another example of the shape of the
Since the
ところで、導光板10に形成される光偏向要素13は、導光板10の端面10aからの位置にかかわらず一律な半径のパターンを形成するよりも、位置によって半径が異なるパターンを形成する方が望ましい。光偏向要素13の半径が一律に等しい場合、光源11と対向する導光板10の端面10a近傍で光が散乱されすぎて、導光板10の中央部付近の正面輝度が低下してしまうため、端面10a近傍では光があまり散乱されないように半径の小さな光偏向要素13を形成し、導光板10の端面10aから離れるに従って半径が大きくなるような光偏向要素13を形成する。このような光偏向要素13のパターンを形成することで、導光板の中央部へ光が伝播しやすくなり、導光板10の中央部付近の正面輝度を高めることが可能になる。
By the way, it is preferable that the
図11(a)〜(c)は、導光板10の端面10aに対向して配列される光源11と、光偏向面12に配列される光偏向要素13の配列パターンの例を表している。
図11(a)は、導光板10の4つの端面10aに対向して光源11が配列され、導光板10の中央部でパターンの半径が最大となり、端面10aに近づくにつれてパターンの半径が小さくなるような光偏向要素13の配列パターンを表す図である。
図11(b)は、導光板10の2つの端面10aに対向して光源11が配列され、光源11から第二の方向q2方向に離れるにつれてパターンの半径が大きくなり、導光板10の中央部でパターンの半径が最大となるような光偏向要素13の配列パターンを表す図である。
図11(c)は、導光板10の1つの端面10aに対向して光源11が配列され、光源11から第二の方向q2方向に離れるにつれてパターンの半径が大きくなり、光源11と対向する端面10aとは逆側の端面10a付近でパターンの半径が最大となるような光偏向要素13の配列パターンを表す図である。
図11(b)、(c)では、第一の方向q1方向ではパターンの半径が一定とした場合の光偏向要素13を描いているが、必要に応じて第一の方向q1方向でパターンの半径を変化させる場合もありうる。
FIGS. 11A to 11C show examples of arrangement patterns of the
In FIG. 11A, the
In FIG. 11B, the
In FIG. 11C, the
In FIGS. 11B and 11C, the
このように、光偏向要素13の半径が導光板10の端面10aからの距離によって変化する場合、隠蔽構造体3の指向性拡散層17の拡散の強弱も、端面10aからの距離によって変化させても良い。例えば、光偏向要素13の半径が小さい部分では強く拡散し、光偏向要素13の半径が大きい部分では弱く拡散するように、指向性拡散層17の拡散の強弱を変化させる。ここで述べた「拡散が強い」とは図7(b)に示した光強度の角度分布が広い場合を表し、「拡散が弱い」とは光強度の角度分布が狭い場合を表す。光偏向要素13の半径が大きい部分では、指向性拡散層17の拡散が弱くても光偏向要素13の像が重なりやすくなるため、光偏向要素13を十分に視認できなくすることが可能である。指向性拡散層17の拡散が弱ければ、その分正面輝度も上昇させることができる。このように、光偏向要素17の半径の大きさに応じて指向性拡散層17の拡散の強弱を変化させることで、隠蔽構造体3による導光板10の中央部の正面輝度を効果的に上昇させることができる。
Thus, when the radius of the
図11(a)に示すように光源11が4つの端面10aに対向して配列される場合、もしくは図11(b)に示すように光源11が2つの端面10aに対向して配列される場合、一般的な導光板10の光偏向要素13の半径は、導光板10の中央部で最大となる。この場合、隠蔽構造体3の指向性拡散層17の拡散が、導光板10の中央部で最も弱くなるように形成するのが望ましい。
When the
隠蔽構造体3の第一の単位レンズ16のない構成において、第二主面15b側からコリメート光Gを直線LN上の点(X0、Y)に照射したときの、第一主面15aからの射出光の光強度の第二の方向q2への角度分布の半値角が関数Φ(X0、Y)で表されるとすると、Yを0からW2/2まで連続的に変化させたときにΦ(X0、Y)が単調減少するような指向性拡散層17を第二主面15bに形成する。ここで、W2は第二主面15bの第二の方向q2に平行な端辺の幅であり、X0は第二主面15bの端辺O1O2上の任意の点とする。図12は、関数Φ(X0、Y)の一例を表すグラフであり、Y=0とY=W2/2の間で単調減少し、Y=W2/2で極小値を持つ。
In the configuration without the
半値角Φ(X0、Y)が、Yを0からW2/2まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層17の一例として、アスペクト比が変化する第二の単位レンズ17を隠蔽構造体3の第二主面15bに形成する方法が挙げられる。図13(a)、図13(b)は、隠蔽構造体3の端辺O1O2近傍のアスペクト比が最も大きく、端辺O1O2から離れるに従ってアスペクト比が単調減少し、中線K1K2近傍でアスペクト比が最小となるように第二の単位レンズ17を配列した隠蔽構造体3を示す図である。図13(a)は中線K1K2に沿って2つに切断した隠蔽構造体3のうち、端辺O1O2を含む側の隠蔽構造体3を俯瞰して眺めた図である。図13(b)は図13(a)の隠蔽構造体3を直線LMに沿って切断したときの断面図を示す。点(X0、Y)における第二の単位レンズ17’のアスペクト比をΩ(X0、Y)とすると、Ω(X0、Y)はYを0からW2/2まで連続的に変化させたときに単調減少するように、第二の単位レンズ17を配列する。
As an example of the
半値角Φ(X0、Y)が、Yを0からW2/2まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層17の別の一例として、図14(a)、(b)に示すように隣り合う第二の単位レンズ17の間に平坦部を形成し、平坦部の幅が隠蔽構造体3の端辺O1O2近傍で最も小さく、端辺O1O2から離れるに従って単調増加し、中線K1K2近傍で最大となるように第二の単位レンズ17を配列する方法が挙げられる。図14(a)は中線K1K2に沿って2つに切断した隠蔽構造体3のうち、端辺O1O2を含む側の隠蔽構造体3を俯瞰して眺めた図である。図14(b)は図14(a)の隠蔽構造体3を直線LMに沿って切断したときの断面図を示す。点(X0、Y)を含む、もしくは最も近傍にある平坦部の幅をΔ(X0、Y)とすると、Δ(X0、Y)がYを0からW2/2まで連続的に変化させたときに単調増加するように、第二の単位レンズ17が配列される。
As another example of the
図11(c)は、光源11が一つの端面10aに対向して配列される場合の光偏向要素13のパターンの例であり、光源11から離れるに従って半径が小さくなるように光偏向要素13のパターンを配列する。この場合、隠蔽構造体3の指向性拡散層17の拡散が、光源11の近傍で弱く、光源11から離れるにつれて徐々に強くなるように形成するのが望ましい。
FIG. 11C shows an example of the pattern of the
隠蔽構造体3の端辺O1O2側に光源11が配列される場合、隠蔽構造体3の第一の単位レンズ16のない構成において、第二主面15b側からコリメート光Gを直線LN上の点(X0、Y)に照射したときの、第一主面15aからの射出光の光強度の第二の方向q2への角度分布の半値角Φ(X0、Y)が、Yを0からW2まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層17を第二主面15bに形成する。ここで、W2は第二主面15bの第二の方向q2に平行な端辺の幅であり、X0は第二主面15bの端辺O1O2上の任意の点とする。図15は、関数Φ(X0、Y)の一例を表すグラフであり、Y=0とY=W2の間で単調減少する。
When the
半値角Φ(X0、Y)が、Yを0からW2まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層17の一例として、アスペクト比が変化する第二の単位レンズ17を隠蔽構造体3の第二主面15bに形成する方法が挙げられる。図16(a)、(b)は、隠蔽構造体3の端辺O1O2近傍のアスペクト比が最も大きく、端辺O1O2から離れるに従ってアスペクト比が単調減少するように第二の単位レンズ17を配列した隠蔽構造体3を示す図である。図16(b)は図16(a)の隠蔽構造体3を直線LNに沿って切断したときの断面図を示す。点(X0、Y)における第二の単位レンズ17’のアスペクト比をΩ(X0、Y)とすると、Ω(X0、Y)はYを0からW2まで連続的に変化させたときに単調減少するように、第二の単位レンズ17を配列する。
As an example of the
半値角Φ(X0、Y)が、Yを0からW2まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層17の別の一例として、図17(a)、(b)に示すように隣り合う第二の単位レンズ17の間に平坦部を形成し、平坦部の幅が隠蔽構造体3の端辺O1O2近傍で最も小さく、端辺O1O2から離れるに従って単調増加するように第二の単位レンズ17を配列する方法が挙げられる。図17(b)は図17(a)の隠蔽構造体3を直線LNに沿って切断したときの断面図を示す。点(X0、Y)を含む、もしくは最も近傍にある平坦部の幅をΔ(X0、Y)とすると、Δ(X0、Y)がYを0からW2まで連続的に変化させたときに単調増加するように、第二の単位レンズ17が配列される。
FIGS. 17A and 17B show another example of the
隠蔽構造体3に輝度向上シートとしてプリズムシート4を載せた場合に、隠蔽構造体3の第二の単位レンズ17とプリズムシート4のプリズム20同士が干渉して発生するモアレを防止するために、第二の単位レンズ17のピッチはプリズムシート4のピッチと比べてできるだけ細かくするのが好ましい。第二の単位レンズ17の配列ピッチを細かくすることで、第二の単位レンズ17と画像表示素子6との干渉によるモアレも抑えることも可能になる。
あるいは、第二の単位レンズ17のピッチ、もしくは高さ、もしくはその両方がランダムに変動するように形成しても良い。それにより、隠蔽構造体3とプリズムシート4、もしくは画像表示素子6との干渉によるモアレを抑えることができる。
In order to prevent moiré caused by interference between the
Alternatively, the
隠蔽構造体3にプリズムシート4を重ねて使用した場合、隠蔽構造体3を単体で使用する場合と比べて、照明ユニット7の正面輝度をさらに上昇させることが可能になる。
プリズムシート4は基部19上に例えば断面三角形のプリズム20を一方向に延在させたものを複数平行に配列させた構成を有している(図1参照)。ここで、プリズムシート4のプリズム20の向きが第一の単位レンズ16の延在する方向と直交するように配置した場合を考える。
以下の説明では、プリズムシート4をプリズム20の向きが照明ユニット7の水平視野方向と一致する向きに配置した場合を考え、プリズム20が延在する方向と平行な方向をH方向(水平方向)それと直交する方向をV方向(垂直方向)と呼ぶ。
When the prism sheet 4 is overlapped with the concealing
The prism sheet 4 has a configuration in which a plurality of
In the following description, it is assumed that the prism sheet 4 is arranged in a direction in which the direction of the
第一の単位レンズ16は、H方向に広がった光の角度分布を絞り、集光する機能を有している。隠蔽構造体3における第一の単位レンズ16を透過した光が、プリズムシート4のプリズム20によりV方向の光の角度分布が絞られて、視覚方向Fへ射出される。
The
特に32インチ以上の大型の液晶表示装置1としてテレビを挙げると、水平視野が広いことが望まれる。断面三角形のプリズム20は集光作用が強い分、視野を狭くする。一方、第一の単位レンズ16は拡散作用と集光作用とを有する。従って、プリズム20を水平視野方向に延在するように配列することで、垂直視野は狭くなるがプリズム20を載せない場合と比べて正面輝度が上昇する。
In particular, when a television is cited as a large-sized liquid
例えば、プリズムシート4のプリズム20は隠蔽構造体3を構成する第一の単位レンズ16と同形状であっても良く、または別形状のレンズであっても良い。或いは、プリズム20は、丸みを帯びた三角プリズムレンズや、頂角が100度〜120度程度の三角プリズムレンズ等、視野を狭くせずに集光作用を得られるレンズであってもよい。
For example, the
本実施形態による照明ユニット7に含まれる隠蔽構造体3は、基部15の第一主面15aに第一の単位レンズ16が、第二主面15bに第二の単位レンズ17が、UV硬化樹脂や放射線硬化樹脂等を用いて成形されるか、またはPET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、COP(シクロオレフィンポリマー)、PAN(ポリアクリロニトリル共重合体)、AS(アクリロニトリルスチレン共重合体)等を用いて、この技術分野では良く知られている押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって一体で形成することができる。あるいは、UV硬化樹脂や放射線硬化樹脂等を用いてレンズ形状を成形した樹脂版の型を使用して、成型する樹脂材料と樹脂版の型を圧着させて押し出すことにより第一の単位レンズ16、もしくは第二の単位レンズ17を成型しても良い。
The
また、画像表示素子6は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する素子であることが好ましい。画素単位で光を透過/遮光して画像を表示するものであれば、本実施形態による照明ユニット7により、画像表示素子6を透過する画像の視覚方向Fへの輝度が向上し、光強度の視角度依存性が低減する。さらに、光偏向要素13が視認できなくなり、画像品位の高い画像を表示させることができる。
なお、画像表示素子6は液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子を画像表示素子6と同一の符号を用いて説明すると、図1に示すように、液晶表示素子6は液晶パネル22の前後に偏光板23,23が積層して構成されている。液晶表示素子6は画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
The
The
なお、本発明における隠蔽構造体3は、液晶表示装置1としてのテレビ以外にも、例えば、室内や屋外の照明用途としても利用できる。特に、隠蔽構造体3を組み込んだ照明ユニット7は、明るさのムラがなく正面輝度の高い光を発光できるので、屋内や屋外の特定空間を均一に明るく照明することができる。
In addition to the television as the liquid
図1において、例えばLEDからなる点状光源を備えた光源11から出射された光は導光板10の二辺または四辺における厚み方向の端面を通して導光板10内に入射され、光偏向面12に配列された例えば白色拡散反射ドットからなる光偏向要素13に向かう。
光偏向面12における光偏向要素13は、水平方向をなす第一の方向q1にピッチP1で、垂直方向をなす第二の方向q2にピッチP2で二次元配置されている。そして、光源11からの光は光偏向要素13で導光板10の射出面10bに向けて偏向させられる。導光板10を出射した光は、図5に示すように、例えば入射角θ を以て入射面である第二主面15bから隠蔽構造体3内に入射する。
In FIG. 1, light emitted from a
The
隠蔽構造体3では、基部15の射出面である第一主面15aに第一の単位レンズ16が、入射面である第二主面15bには第二の単位レンズ17が互いに直交するように配列され、第二の単位レンズ17は例えば光偏向要素13が配列された第一の方向q1(H方向)と平行に延在して第二の方向q2(V方向)に配列されている。第一の単位レンズ16は光偏向要素13の第二の方向q2(V方向)と平行に延在して第一の方向q1(H方向)に配列されている。そして、隠蔽構造体3の光射出側に配設されたプリズムシート4はプリズム20が第一の方向q1(H方向)に平行に延在して第二の方向q2(V方向)に配列されている。
In the concealing
そのため、第二の単位レンズ17で第二の方向q2に拡散し、第一の単位レンズ16は第一の方向q1へ広がった光の角度分布を絞って集光し、更にプリズムシートの断面三角形のプリズム20によって集光し、正面輝度が上昇する。
しかも、第一の単位レンズ16とプリズムシート4のプリズムレンズ20によって垂直視野は狭くなるが正面輝度が上昇し、プリズムシート4のプリズムレンズ20は第二の方向には延在していないから、水平視野を広く確保できる。特に、大型の液晶表示装置1では、垂直方向より水平方向に広い視野を確保する必要があるため、好ましい。
Therefore, the light is diffused in the second direction q2 by the
Moreover, the vertical field of view is narrowed by the
また、導光板10の光偏向面12に配設した光偏向要素13は、第一の方向q1のピッチP1より第二の方向のピッチP2が大きく設定されている。そして、第一の単位レンズ16の延在方向が第二の方向q2と一致し、第二の単位レンズ17の延在方向が第一の方向q1と一致するため、光偏向要素13の像は第一の方向と第二の方向に二次元的な面として広がる。
そのため、液晶表示装置1において液晶表示素子6の画像を視覚方向Fから観察した際、光偏向要素13の像は視認されない。
The
Therefore, when the image of the liquid
上述のように、本実施形態による照明ユニット7及び照明装置8を備えた液晶表示装置1によれば、隠蔽構造体3における第一の単位レンズ16を規定する曲率半径R(x) や、断面高さの微分値 df(x)/dx を最適な範囲に設定し、さらに半値角 θb が3度以上10度未満の第二の単位レンズ17を配列することで、光偏向要素13が視認されなくなり、正面輝度を拡散フィルムと比べて3%以上上昇する。
そして、視覚方向Fから液晶表示素子6の画像を目視した際に、隠蔽構造体3によって導光板10の光偏向面12に形成される光偏向要素13を面状に拡散させることで隠蔽して視認できないようにすると共に、水平方向の視野角を広げ、正面輝度を向上させることができる。
しかも、液晶表示素子6は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する素子であって画素単位で光を透過/遮光して画像を表示するものであるため、液晶表示素子6を透過する画像の視覚方向Fへの輝度が向上し、光強度の視野角依存性が低減する。さらに、光偏向要素13が視認されなくなり、画像品位の高い画像を表示することができる。
As described above, according to the liquid
When the image of the liquid
In addition, the liquid
次に、本発明の実施例として、実施例1〜9による隠蔽構造体3と比較例1〜5による隠蔽構造体3とを製作して、それぞれを液晶表示装置1の照明装置8に組み込んで正面輝度の評価と、光偏向要素13の視認性の評価を行った。
Next, as examples of the present invention, the
<面光源装置2の作製>
面光源装置2を以下のように作製した。
まず、4mm厚の導光板10を用意し、光源11としてLEDを導光板10の四辺の厚み方向の端面10aに設置した。導光板10の光偏向面12には、白色の反射インキを印刷法によって形成した。白色の反射インキは光偏向面12に規則的に配置し、その大きさを光源11が設置された導光板10の端面10aに近いほど小さく導光板10の中心に近づくほど大きく形成した。
白色の反射インキは、図2に示すように、第一の方向q1と液晶表示装置1の画面水平方向とを一致させ、第一の方向q1の配列ピッチP1を約1.45mmとし、第二の方向q2の配列ピッチP2を約2.5mmとした。そして、導光板10の光偏向面12側の背面には反射板9を配置することで、面光源装置2を得た。
<Production of surface
The surface
First, a 4 mm-thick
As shown in FIG. 2, the white reflective ink makes the first direction q1 coincide with the horizontal screen direction of the liquid
<隠蔽構造体3とプリズムシート4の作製>
照明装置8における隠蔽構造体3とプリズムシート4を、以下に述べる方法で作製した。隠蔽構造体3とプリズムシート4の材料としてポリカーボネート樹脂を用いた。ポリカーボネート樹脂は屈折率が約1.59と高いため、正面輝度が高く、光偏向要素13が視認されない隠蔽構造体3を得ることが出来る。隠蔽構造体3の第一の単位レンズ16と第二の単位レンズ17は、ポリカーボネート樹脂を用いて押し出し成型により形成した。同様の方法で、プリズムシート4も作製した。
実施例1〜9、比較例1〜5による隠蔽構造体3の具体的な構成は後述する。
<Preparation of
The
Specific configurations of the
<照明装置8の作製>
照明装置8は以下のように作製した。
先ず、面光源装置2の光射出面側に隠蔽構造体3を配置して照明ユニット7を作製する。隠蔽構造体3は、第一の単位レンズ16が延在する方向と導光板10の光偏向要素13が配列される第二の方向q2とを一致させた。また、第二の単位レンズ17が延在する方向と光偏向要素13が配列される第一の方向q1とを一致させた。
さらに、隠蔽構造体3の上に、集光シートとして頂角90°をなす断面三角形のプリズム20が配列されたプリズムシート4を配設した。プリズムシート4は、プリズム20の延在する方向が隠蔽構造体3における第一の単位レンズ16の延在する方向と垂直になるように配置し、更にその上に偏光分離反射シート5としてDBEF(3M社製)を配置することで、照明装置8を得た。
<Production of
The
First, the
Further, on the concealing
次に、実施例1〜9と比較例1〜5による隠蔽構造体3を次のように作製した。
(実施例1〜2)
ピッチQ1が50μmで、Dが以下の(a)と(b)の異なる2種類の第一の単位レンズ16を設計し、第一主面15a上に第二の方向q2に平行に延在するように配列した隠蔽構造体3を、2種類作製した。
それぞれの隠蔽構造体3の第二主面15bには、ピッチQ2が20μm、アスペクト比6.0の円筒の一部からなる第二の単位レンズ17を第一の方向q1に平行に延在するように配列した。
(a)D=1.6(実施例1)
(b)D=4.8(実施例2)
Next,
(Examples 1-2)
Two types of
A
(A) D = 1.6 (Example 1)
(B) D = 4.8 (Example 2)
(実施例3〜4)
隠蔽構造体3の第一主面15a上に、ピッチQ1が50μmで、Dが4.8の第一の単位レンズ16を第二の方向q2に平行に延在するように配列し、第二主面15bには、アスペクト比が以下の(c)、(d)であって、ピッチQ2が20μmの円筒の一部からなる第二の単位レンズ17を第一の方向q1に平行に延在するように配列した隠蔽構造体3を、2種類作製した。
(c)アスペクト比=5.1 (実施例3)
(d)アスペクト比=7.5 (実施例4)
(Examples 3 to 4)
A
(C) Aspect ratio = 5.1 (Example 3)
(D) Aspect ratio = 7.5 (Example 4)
(実施例5〜7)
隠蔽構造体3の第一主面15a上に、ピッチQ1が50μmで、Dが4.8の第一の単位レンズ16を第二の方向q2に平行に延在するように配列し、隠蔽構造体3の第二主面15bには、ピッチQ2が20μmで、頂点の曲率半径とアスペクト比が以下の(e)、(f)、(g)であって、断面高さg(y) が二次関数で表される第二の単位レンズ17を第一の方向q1に平行に延在するように配列した隠蔽構造体3を、3種類作製した。ここでy は、図4(c)に示すように第二の単位レンズ17の端部E2を0とし、第二の方向q2に沿って測った変位であり、g(y)は変位y における第二の単位レンズ17の高さである。
(e)曲率半径=60μm アスペクト比=5.4 (実施例5)
(f)曲率半径=50μm アスペクト比=6.4 (実施例6)
(g)曲率半径=40μm アスペクト比=9.1 (実施例7)
(Examples 5-7)
A
(E) Curvature radius = 60 μm Aspect ratio = 5.4 (Example 5)
(F) Curvature radius = 50 μm Aspect ratio = 6.4 (Example 6)
(G) Curvature radius = 40 μm Aspect ratio = 9.1 (Example 7)
(実施例8〜9)
隠蔽構造体3の第一主面15a上に、ピッチQ1が50μmで、Dが4.8の第一の単位レンズ16を第二の方向q2に平行に延在するように配列し、第二主面15bには、ピッチQ2が20μmで、頂点の曲率半径とアスペクト比が以下の(h)、(i)であって、断面高さg(y) が四次関数で表される第二の単位レンズ17を第一の方向q1に平行に延在するように配列した隠蔽構造体3を、2種類作製した。
(h)曲率半径=65μm アスペクト比=6.4 (実施例8)
(i)曲率半径=52μm アスペクト比=8.2 (実施例9)
(Examples 8 to 9)
A
(H) Curvature radius = 65 μm Aspect ratio = 6.4 (Example 8)
(I) Curvature radius = 52 μm Aspect ratio = 8.2 (Example 9)
(比較例1〜2)
ピッチQ1が50μmで、Dが以下の(j)と(k)の異なる2種類の第一の単位レンズ16を設計し、隠蔽構造体3の第一主面15a上に第二の方向q2に平行に延在するように配列した隠蔽構造体3を、2種類作製した。それぞれの隠蔽構造体3の第二主面15bには、ピッチQ2が20μm、アスペクト比6.0の円筒の一部からなる第二の単位レンズ17を第一の方向q1に平行に延在するように配列した。
(j)D=1.2 (比較例1)
(k)D=6.1 (比較例2)
(Comparative Examples 1-2)
Two types of
(J) D = 1.2 (Comparative Example 1)
(K) D = 6.1 (Comparative Example 2)
(比較例3)
隠蔽構造体3の第一主面15a上に、ピッチQ1が50μmで、Dが4.8の第一の単位レンズ16を第二の方向q2に平行に延在するように配列し、第二主面15bには、ピッチQ2が20μmで、円筒の一部からなり、アスペクト比が以下の(l)である、第二の単位レンズ17を第一の方向q1に平行に延在するように配列した。
(l)アスペクト比=11.0 (比較例3)
(Comparative Example 3)
A
(L) Aspect ratio = 11.0 (Comparative Example 3)
(比較例4〜5)
隠蔽構造体3の第一主面15a上に、ピッチQ1が50μmで、Dが4.8の第一の単位レンズ16を第二の方向q2に平行に延在するように配列し、第二主面15bには、ピッチQ2が20μmで、頂点の曲率半径とアスペクト比が以下の(m)と(n)であって、断面高さg(y) が二次関数で表される第二の単位レンズ17を第一の方向q1に平行に延在するように配列した隠蔽構造体3を、2種類作製した。
(m)曲率半径=25μm アスペクト比=12.7 (比較例4)
(n)曲率半径=130μm アスペクト比=3.0 (比較例5)
(Comparative Examples 4-5)
A
(M) Curvature radius = 25 μm Aspect ratio = 12.7 (Comparative Example 4)
(N) Curvature radius = 130 μm Aspect ratio = 3.0 (Comparative Example 5)
<正面輝度の評価>
次に、照明装置8として、面光源装置2に比較例1〜5、実施例1〜9による隠蔽構造体3をそれぞれ載せ、その上にプリズムシート4を断面三角形のプリズム20が延在する方向が第一の方向q1と平行になるように配置し、さらにその上に偏光分離シート5としてDBDFを載せて照明装置8をそれぞれ組み立てた。
そして、比較例1〜5、実施例1〜9による隠蔽構造体3毎に正面輝度の測定を行った。正面輝度の測定に際して、輝度測定器としてTOPCON製分光放射輝度計SR3を使用した。
評価に際して、正面輝度は、照明装置8から隠蔽構造体3を取り去り、拡散シートに置き換えたときの正面輝度の測定値を1とした。今回用いた拡散シートは、恵和株式会社製拡散シートBS912を使用した。
<Evaluation of front brightness>
Next, as the illuminating
And the front-side brightness | luminance was measured for every
In the evaluation, the front luminance was set to 1 when the
<隠蔽性の評価>
隠蔽性の評価は、照明装置8を視覚方向Fから目視で見て、導光板10の光偏向面12に設けた光偏向要素13としての白色反射インキの像が視認されるかどうかを確認することで行った。白色の反射インキの像が視認された場合は×、視認されない場合は○と評価した。
<Evaluation of concealment>
For the evaluation of the concealing property, the
<第二のレンズの拡散角度の評価>
比較例1〜5、実施例1〜9で作製した隠蔽構造体3の第二の単位レンズ17を第二主面15bに形成し、第一主面15aは平坦面としたシートをそれぞれ用意し、第二主面15b側からコリメート光を垂直入射したときの、第一主面15aからの射出光の光強度の第二の方向q2への角度分布の半値角θbを、ゴニオフォトメーターを用いて測定した。ゴニオフォトメーターは、村上色彩技術研究所製自動変角光度計GP200を使用した。
<Evaluation of the diffusion angle of the second lens>
The
比較例1〜5と実施例1〜9における隠蔽構造体3を組み込んだ照明装置8の正面輝度と隠蔽性の評価結果と、隠蔽構造体3の半値角θb の測定結果を表1に記す。
実施例1と実施例2より、第一主面15aに形成した第一の単位レンズ16の形状を規定する値D が、1.5と5の間では正面輝度が拡散フィルムと比べて3%以上増加し、光偏向要素13が視認されないことが確認された。D が1.5よりも小さい場合(比較例1)、光偏向要素13が視認されないが、正面輝度は拡散フィルムと比べて3%未満の増加量であった。Dが5よりも大きい場合(比較例2)、正面輝度は拡散フィルムと比べて3%以上増加したが、光偏向要素13が視認された。
From Example 1 and Example 2, when the
実施例3〜実施例9より、隠蔽構造体3の半値角 θb が3度以上10度未満の範囲である場合、正面輝度が拡散フィルムと比べて3%以上増加し、光偏向要素13が視認されないことが確認された。
隠蔽構造体3の半値角 θb が3度よりも小さい場合(比較例5)、正面輝度は拡散フィルムと比べて3%以上増加するが、光偏向要素13が視認された。
隠蔽構造体3の半値角 θb が10度以上の場合(比較例3、比較例4)、光偏向要素13は視認されないが、正面輝度は拡散フィルムと比べて3%未満の増加量であった。
From Example 3 to Example 9, when the half-value angle θb of the concealing
When the half-value angle θb of the obscuring
When the half-value angle θb of the obscuring
以上の実施例1〜9、比較例1〜5の測定結果より、実施例1〜9における隠蔽構造体3を組み込んだ照明装置8の正面輝度は、比較例1〜5を組み込んだものと比べて、正面輝度が拡散シートと比べて3%以上上昇し、光偏向要素13が視認されないことを実証できた。
From the measurement results of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5, the front luminance of the illuminating
1 液晶表示装置
2 面光源装置
3 隠蔽構造体
4 プリズムシート
5 偏光分離反射シート
6 液晶表示素子
7 照明ユニット、
8 照明装置
9 反射板
10 導光板
10a 端面
11 光源
12 光偏向面
13 光偏向要素
15 基部
15a 第一主面
15b 第二主面
16 第一の単位レンズ
17 第二の単位レンズ
17a 第一の面
17b 第二の面
19 基部
20 プリズム
22 液晶パネル
23 偏光板
100 導光板
100a 射出面
100b 光偏向面
101 光源
102 光偏向要素
182 光源
184 液晶パネル
185 BEF
186 基材
187 プリズム
190 拡散シート
191 レンズシート
DESCRIPTION OF
8
Claims (19)
前記光源から射出される光を入射する入射面と入射した光を観察者側へと射出する射出面と前記入射した光を前記射出面へと導く光偏向面とを備えた導光体と、
前記射出面とは反対側の面から射出する光を反射して前記導光体へと導く反射シートと、を少なくとも備えた面光源装置と、
前記面光源装置の光射出面側に隠蔽構造体を備えた照明ユニットであって、
前記導光体は、前記光偏向面に、該導光体に入射された光を前記射出面側へと導く光偏向要素を備え、
前記光偏向要素は、第一の方向に第一のピッチP1で略等間隔に配列し、
また前記第一の方向とは略直交する第二の方向に、前記第一のピッチP1よりも大きい第二のピッチP2で略等間隔に配列してなる二次元配列で配置され、
前記隠蔽構造体は、光入射面側である第二主面と、光射出面側である第一主面とを備えた部材であって、
前記第二主面は、前記第二主面に入射した光を、前記第一の方向よりも前記第二の方向に広い角度分布で拡散する指向性拡散層であって、
前記第一主面には、第一の単位レンズが複数形成され、
前記指向性拡散層は、前記隠蔽構造体の前記第一の単位レンズのない構成において、前記第二主面側からコリメート光を垂直入射したときの前記第一主面からの射出光の光強度の前記第二の方向への角度分布の半値角が、3度以上10度未満であることを特徴とする、隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 A light source;
A light guide including an incident surface on which light emitted from the light source is incident, an emission surface that emits incident light to an observer side, and a light deflection surface that guides the incident light to the emission surface;
A surface light source device including at least a reflection sheet that reflects light emitted from a surface opposite to the emission surface and guides the light to the light guide;
An illumination unit comprising a concealment structure on the light exit surface side of the surface light source device,
The light guide includes, on the light deflection surface, a light deflection element that guides light incident on the light guide to the exit surface side,
The light deflection elements are arranged at substantially equal intervals in the first direction at a first pitch P1,
In a second direction substantially orthogonal to the first direction, the two-dimensional array is arranged at substantially equal intervals with a second pitch P2 larger than the first pitch P1,
The concealing structure is a member having a second main surface on the light incident surface side and a first main surface on the light exit surface side,
The second main surface is a directional diffusion layer that diffuses light incident on the second main surface with a wider angular distribution in the second direction than in the first direction,
A plurality of first unit lenses are formed on the first main surface,
The directional diffusion layer has a light intensity of light emitted from the first main surface when collimated light is vertically incident from the second main surface side in the configuration without the first unit lens of the concealing structure. A lighting unit comprising a concealing structure, wherein a half-value angle of an angle distribution in the second direction is not less than 3 degrees and less than 10 degrees.
前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺の長さをW1とし、
前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺の長さをW2とし、
前記隠蔽構造体の前記第一の単位レンズのない構成において、前記第二主面側から前記第二主面上の任意の座標(X、Y)にコリメート光を垂直入射したときの、前記第一主面からの射出光の光強度の前記第二の方向への角度分布の半値角(deg)をΦ(X、Y)とし、
X0 は 0 以上 W1 以下の任意の定数とすると、
Yを 0 からW2/2 まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記半値角Φ(X0、Y)が単調減少することを特徴とする、請求項1〜請求項10のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 The second main surface of the concealing structure is substantially rectangular, and an end side of the second main surface parallel to the first direction and an end of the second main surface parallel to the second direction. An imaginary coordinate axis having an origin at an arbitrary point of intersection with the side is set, an axis parallel to the first direction is set as an X axis, and an axis parallel to the second direction is set as a Y axis. ,
The length of the end parallel to the first direction of the second main surface is W1,
The length of the end parallel to the second direction of the second main surface is W2,
In the configuration without the first unit lens of the concealing structure, the first when the collimated light is perpendicularly incident on an arbitrary coordinate (X, Y) on the second main surface from the second main surface side. The half-value angle (deg) of the angular distribution in the second direction of the light intensity of the light emitted from one principal surface is Φ (X, Y),
If X0 is an arbitrary constant between 0 and W1,
11. The half-value angle Φ (X0, Y) at X = X0 monotonously decreases when Y is continuously changed from 0 to W2 / 2. A lighting unit comprising the concealing structure described in 1.
Yを0からW2/2 まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記アスペクト比Ω(X0、Y)が単調減少することを特徴とする、請求項11に記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 When the aspect ratio of the second unit lens on the coordinates (X, Y) or closest to the coordinates (X, Y) is Ω (X, Y),
The concealment structure according to claim 11, wherein the aspect ratio Ω (X0, Y) at X = X0 monotonously decreases when Y is continuously changed from 0 to W2 / 2. Provided lighting unit.
Yを0からW2/2まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記平坦部の幅Δ(X0、Y)が単調増加することを特徴とする、請求項11〜請求項12のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 A plurality of the second unit lenses are arranged so as to be spaced apart from each other so that a flat portion is formed therebetween, and are on the coordinates (X, Y) or nearest to the coordinates (X, Y) Let Δ (X, Y) be the width of
13. The flat portion width Δ (X0, Y) at X = X0 monotonously increases when Y is continuously changed from 0 to W2 / 2. A lighting unit comprising the concealing structure according to any one of the above.
前記一つの入射面は、前記第一の方向に平行であって、
前記隠蔽構造体の前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺と、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺との交点のうち、前記一つの入射面に近接する側の任意の交点を原点とする仮想的な座標軸を設定し、前記第一の方向に平行な軸をX軸とし、前記第二の方向に平行な軸をY軸とすると、
Yを 0 からW2まで連続的に変化させたときに、X=X0 における前記半値角Φ(X0、Y)が単調減少することを特徴とする、請求項1〜請求項10のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 The light guide includes a single incident surface on which light emitted from the light source is incident,
The one incident surface is parallel to the first direction,
Of the intersections between the end side of the second main surface of the concealing structure parallel to the first direction and the end side of the second main surface parallel to the second direction, the one incident surface A virtual coordinate axis with an arbitrary intersection on the side close to the origin as an origin, an axis parallel to the first direction as an X axis, and an axis parallel to the second direction as a Y axis,
11. The half-value angle Φ (X0, Y) at X = X0 monotonously decreases when Y is continuously changed from 0 to W2. 11. Lighting unit with a concealing structure.
Ω(X0、Y)が単調減少することを特徴とする、請求項14に記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 15. The concealing structure according to claim 14, wherein the aspect ratio Ω (X0, Y) at X = X0 monotonously decreases when Y is continuously changed from 0 to W2. Lighting unit.
Δ(X0、Y)が単調増加することを特徴とする、請求項14〜請求項15のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 The flat portion width Δ (X0, Y) at X = X0 monotonously increases when Y is continuously changed from 0 to W2. A lighting unit comprising the concealing structure described in 1.
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