JP2014038748A - 導光板、面光源装置、透過型表示装置 - Google Patents

導光板、面光源装置、透過型表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】モアレを大幅に低減でき、明るさの面内均一性が高い、良好な導光板、及び、これを備える面光源装置、透過型表示装置を提供する。
【解決手段】導光板13は、背面13dに、背面側に凸となる略四角柱形状である背面側単位光学形状133が光の導光方向に略平行な方向を配列方向として、互いに隣接して複数配列されるものとした。背面側単位光学形状133は、頂面部133cと、側面である第1斜面部133a及び第2斜面部133bとを有し、配列方向における頂面部133cの寸法Wcが一定であり、少なくとも配列方向において入光面13aから離れた領域において、背面側単位光学形状133の配列ピッチP1が一定であるピッチ一定領域R2〜R7が複数隣接して設けられ、配列方向において入光面13aから離れるにつれて、ピッチ一定領域R2〜R7ごとに、背面側単位光学形状133の配列ピッチP1が段階的に大きくなるものとした。
【選択図】図1

Description

本発明は、導光板と、これを備える面光源装置、透過型表示装置に関するものである。
従来、LCD(Liquid Crystal Display)パネル等の透過型表示部を背面から面光源装置(バックライト)によって照明し、映像を表示する透過型表示装置が知られている。
面光源装置は、大きく分けて、各種光学シート等の光学部材の直下に光源を配置する直下型のものと、光学部材の側面側に光源が配置されるエッジライト型のものがある。このエッジライト型の面光源装置は、光源を導光板等の光学部材の側面側に配置することから、直下型のものに比べて面光源装置をより薄型化できるという利点を有し、近年広く用いられている。
一般的に、エッジライト型の面光源装置では、導光板の側面である入光面に対面する位置に光源が配置されており、光源が発する光は、入光面から導光板に入射し、出光面とこれに対向する背面とで反射を繰り返しながら、入光面に略直交する方向(導光方向)へ進む。
そして、導光板の背面に設けられた拡散パターン等によって光の進行方向を変化させることにより、出光面の導光方向に沿った各位置から少しずつ光がLCDパネル側へ出光していく(例えば、特許文献1,2参照)。
特開平9−43433号公報 特開2007−227405号公報
例えば、特許文献1,2に示すような背面に拡散パターンを有する導光板を用いた場合には、光が背面の拡散パターンによって拡散反射されて出光するため、光の収束性が低下し、正面輝度が低下するという問題がある。また、このような導光板を用いた場合には、導光方向以外の方向にも光が拡散反射されるため、導光効率が低下し、導光方向において光源から遠い側が暗くなるという問題が生じる場合がある。
そのため、近年では、背面にプリズム形状等が複数形成された導光板が広く用いられるようになってきている。このような導光板は、光を拡散反射しないので、正面輝度を高くすることができ、また、導光方向において、光源から離れた領域であっても、十分に導光することができ、光の均一性も良好である。
このような背面側にプリズム形状を有する導光板において、導光効率を向上させ、かつ、光の取り出し効率を向上させるために、光源側(入光面側)から離れるにつれてピッチを大きくし、1つのプリズム形状において光が入射する斜面部分を大きく形成しているものがある。このような導光板では、他の光学シート等との干渉によるもの以外に、導光板のプリズム形状の配列ピッチの変化等に起因するモアレ(所謂、自己モアレ)が生じるという問題があった。
このモアレは、入光面側(光源側)から離れ、配列ピッチが大きくなるにつれて顕著に視認される傾向を有し、また、特に、モアレとして明暗縞が生じた場合には、導光板の出射側に複数の光学シート等を配置しても解消されにくいという問題があった。
本発明の課題は、モアレを大幅に低減でき、明るさの面内均一性が高い、良好な導光板、及び、これを備える面光源装置、透過型表示装置を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1の発明は、光源部からの光が入射する入光面(13a,23a,23b)と、光が出射する出光面(13c)と、出光面に対向する背面(13d,23d)とを備える導光板であって、前記背面には、背面側に凸となる略四角柱形状である背面側単位光学形状(133,233)が光の導光方向に略平行な方向を配列方向として、互いに隣接して複数配列され、前記背面側単位光学形状は、頂面部(133c,233c)と、前記頂面部を挟んで対向する位置に形成される側面である第1斜面部(133a,233a)及び第2斜面部(133b,233b)とを有し、前記配列方向における前記頂面部の寸法(Wc)が一定であり、少なくとも前記配列方向において前記入光面から離れた領域において、前記背面側単位光学形状の配列ピッチ(P1)が一定であるピッチ一定領域(R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9)が複数隣接して設けられ、前記配列方向において前記入光面から離れるにつれて、各前記ピッチ一定領域での背面側単位光学形状の配列ピッチが段階的に大きくなること、を特徴とする導光板(13,23)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の導光板において、前記配列方向において、前記入光面(13a,23a,23b)を有する領域(R1,R10)では、前記背面側単位光学形状(133,233)の配列ピッチ(P1)は、前記入光面から離れるにつれて次第に大きくなっていること、を特徴とする導光板(13,23)である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の導光板において、前記ピッチ一定領域域(R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9)における前記背面側単位光学形状(133,233)の配列ピッチは、そのピッチ一定領域よりも前記入光面(13a,23a,23b)側に位置するピッチ一定領域の前記背面側単位光学形状の配列ピッチの1.27倍〜1.31倍、若しくは、1.4〜1.6倍であること、を特徴とする導光板(13,23)である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の導光板において、前記ピッチ一定領域域(R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9)の前記配列方向における寸法は、該導光板の総厚の1.5倍以上であること、を特徴とする導光板(13,23)である。
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の導光板において、互いに隣接する前記ピッチ一定領域の間には、前記背面側単位光学形状の配列ピッチが、前記入光面から離れるにつれて次第に大きくなっている遷移領域を有し、前記遷移領域の前記配列方向における寸法は、5mm以下であること、を特徴とする導光板である。
請求項6の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の導光板において、前記頂面部(133c,233c)が、前記配列方向において前記背面となす角度をγとし、前記第1斜面部(133a,233a)及び前記第2斜面部(133b,233b)のうち、前記配列方向において前記入光面に対向する斜面部(133b,233a,233b)が前記配列方向において前記背面となす角度をβとするとき、0°≦γ≦0.5°、1°≦β≦5°という関係を満たすこと、を特徴とする導光板(13,23)である。
請求項7の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の導光板において、前記第1斜面部(133a,233a)及び前記第2斜面部(133b,233b)のうち、前記配列方向において前記入光面に対向する斜面部(133b,223a,233b)の前記配列方向の寸法をWdとするとき、比Wd/P1は、0.05≦Wd/P1≦0.95という関係を満たすこと、を特徴とする導光板(13,23)である。
請求項8の発明は、前記背面(13d,23d)を法線方向から見たときに、前記第1斜面部(133a,233a)及び前記第2斜面部(133b,233b)のうち、前記配列方向において前記入光面(13a,23a,23b)に対向する斜面部(133b,233a,233b)が占める総面積をM1とし、前記背面をその法線方向から見たときの面積をM0とするとき、比M1/M0は、0.4≦M1/M0≦0.6という関係を満たすこと、を特徴とする導光板(13,23)である。
請求項9の発明は、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の導光板(13,23)と、前記入光面(13a,23a,23b)へ入射する光を発する光源部(12,22A,22B)と、前記導光板からの光を正面方向又は正面方向となす角度が小さい方向へ向ける偏向光学シート(14)と、を備える面光源装置(10,20)である。
請求項10の発明は、請求項9に記載の面光源装置において、前記光源部(12A)は1つであり、前記背面側単位光学形状(133)内において、前記第1斜面部(133a)が前記入光面(13a)側に位置し、前記第1斜面部は、前記背面(13d)となす角度が前記導光板と空気との界面における臨界角以上であり、前記光源部から導光する光が入射しないこと、を特徴とする面光源装置(10)である。
請求項11の発明は、請求項9に記載の面光源装置において、前記光源部(22A,22B)は、2つであり、前記導光板の互いに対向する両側面である前記入光面(23a,23b)に面する位置に設けられ、前記第1斜面部(233a)が前記背面(23d)となす角度と、前記第2斜面部(233b)が前記背面となす角度とは、等しいこと、を特徴とする面光源装置(20)である。
請求項12の発明は、請求項9から請求項11までのいずれか1項に記載の面光源装置(10,20)と、前記面光源装置に背面側から照明される透過型表示部(11)と、を備える透過型表示装置(1,2)である。
本発明によれば、モアレを大幅に低減でき、明るさの面内均一性が高い、良好な導光板、及び、これを備える面光源装置、透過型表示装置を提供することができる。
第1実施形態の透過型表示装置1を説明する図である。 第1実施形態の導光板13の形状を説明する図である。 第1実施形態の背面側単位光学形状133を説明する図である。 導光板に生じるモアレ(所謂、自己モアレ)を説明する図である。 第1実施形態の背面側単位光学形状133の配列ピッチP1の変化の例を示す図である。 第1実施形態の背面側単位光学形状133の入光面13aに対向する斜面部の寸法Wdと配列ピッチP1との比Wd/P1の変化の例を示す図である。 プリズムシート14を説明する図である。 第2実施形態の透過型表示装置2を説明する図である。 第2実施形態の背面側単位光学形状233を説明する図である。 第2実施形態の背面側単位光学形状233の配列ピッチP1の変化の例を示す図である。 第2実施形態の背面側単位光学形状233の入光面23a,23bに対向する斜面部の寸法Wdと配列ピッチP1との比Wd/P1の変化の例を示す図である。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中において、板面やシート面とは、各板材やシートにおいて、その板やシート全体として見たときにおける、板やシートの平面方向となる面を示すものであるとする。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の透過型表示装置1を説明する図である。
本実施形態の透過型表示装置1は、LCDパネル11と面光源装置10とを備えている。透過型表示装置1は、LCDパネル11を背面側から面光源装置10で照明し、LCDパネル11に形成される映像情報を表示する。
なお、図1を含め以下の図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、透過型表示装置1の使用状態において、透過型表示装置1の画面に平行であって互いに直交する2方向をX方向(X1−X2方向)、Y方向(Y1−Y2方向)とし、透過型表示装置1の画面に直交する方向をZ方向(Z1−Z2方向)とする。なお、Z方向においてZ1側が背面側であり、Z2側は観察者側である。
本実施形態の透過型表示装置1の画面は、LCDパネル11の最も観察者側の面(以下、表示面という)11aに相当する。また、透過型表示装置1の「正面方向」とは、この表示面11aの法線方向であり、Z方向に平行であり、後述するプリズムシート14等のシート面や、導光板13の板面等への法線方向と一致するものとする。
LCDパネル11は、透過型の液晶表示素子により形成され、その表示面に映像情報を形成する透過型表示部である。
本実施形態のLCDパネル11は、略平板状であり、LCDパネル11の外形及び表示面11aは、Z方向から見て矩形形状である。そして、LCDパネル11は、Z方向から見て、X方向に平行な対向する2辺と、Y方向に平行な対向する2辺とを有している。
面光源装置10は、LCDパネル11を背面側から照明する装置であり、光源部12、導光板13、プリズムシート14、光拡散シート15、反射シート16を備えている。この面光源装置10は、所謂、エッジライト型の面光源装置(バックライト)である。この面光源装置10を構成する導光板13、プリズムシート14、光拡散シート15、反射シート16等は、正面方向(Z方向)から見て矩形形状であり、X方向に平行な対向する2辺と、Y方向に平行な対向する2辺とを有している。
光源部12は、LCDパネル11を照明する光を発する部分である。
本実施形態の光源部12は、導光板13のX方向の一方(X1側)の端面である入光面13aに対面する位置に設けられ、複数の点光源121がY方向に沿って所定の間隔で複数配列されて形成されている。
また、本実施形態の点光源121は、LED(Light Emitting Diode)光源を用いている。なお、光源部12は、例えば、冷陰極管等の線光源としてもよいし、Y方向に延在するライトガイドの端面に光源を配置した形態としてもよい。また、光源部12の発する光の利用効率を向上させる観点から、光源部12の外側を覆うように不図示の反射板を設けてもよい。
導光板13は、光を導光する略平板状の部材である。
この導光板13は、入光面13aと、これに対向する対向面13bと、出光面13cとこれに対向する背面13dとを有している。
入光面13a及び対向面13bは、導光板13のX方向の両端部(X1側、X2側)に位置し、板面の法線方向(Z方向)から見て、Y方向に延在している。この入光面13a及び対向面13bは、Y方向及びZ方向に平行であり、X方向に直交している。
導光板13の板面は、XY面に平行であり、本実施形態では、出光面13c及び背面13dは、この板面に平行な面であるとする。
この導光板13は、光源部12からの光を入光面13aから入射させ、出光面13cと背面13dとで全反射させながら、入光面13aに対向する対向面13b側(X2側)へ、主としてX方向に導光し、出光面13cからプリズムシート14側(Z2側)へ適宜出射させる。
図2は、第1実施形態の導光板13の形状を説明する図である。図2(a)は、出光側単位光学形状131を説明する図であり、図2(b)は、背面側単位光学形状133を説明する図である。図2(a)では、導光板13のYZ面に平行な断面の一部を拡大して示し、図2(b)では、導光板13のXZ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
図3は、第1実施形態の背面側単位光学形状133を説明する図である。図3では、図2(b)に示す導光板13のXZ面に平行な断面の一部をさらに拡大して示している。
導光板13は、図2に示すように、導光板13の出光面13cには、出光側単位光学形状131が複数配列して形成される出光側光学形状部132を有し、背面13dには、背面側単位光学形状133が複数配列されて形成される背面側光学形状部134を有している。また、導光板13は、その厚み方向(Z方向)において、出光側光学形状部132と背面側光学形状部134との間に、単位光学形状等が形成されていない略平板状の部分である本体部135を有している。この本体部135と出光側光学形状部132と背面側光学形状部134とは、一体に形成されている。
本実施形態の本体部135は、X方向及びY方向において、その厚さが一定である。
出光側光学形状部132は、導光板13の出光面13cに設けられ、出光側単位光学形状131が複数配列されて形成されている。
出光側単位光学形状131は、図1及び図2(a)に示すように、出光側(Z2側)に凸となる柱状であり、長手方向(稜線方向)をX方向とし、Y方向に複数配列されている。
図2(a)では、本実施形態の出光側単位光学形状131として、三角柱状であり、YZ面に平行な断面形状が頂角δとする二等辺三角形形状である例を挙げて説明する。なお、出光側単位光学形状131は、上記の例に限らず、例えば、五角柱形状等の多角柱形状としてもよいし、楕円柱の一部形状としてもよいし、円柱の一部形状としてもよいし、複数種類の曲面や平面を組み合わせてなる形状としてもよい。
この出光側単位光学形状131の配列ピッチは、P2であり、配列ピッチP2は、出光側単位光学形状131の配列方向の幅W2に等しい(P2=W2)形態となっている。
出光側単位光学形状131は、正面方向から見て、導光板13の光の導光方向(X方向)に直交する方向(Y方向)に配列されており、出光面13cから出射する光に対して、その配列方向における光線制御作用を有する。従って、出光側光学形状部132により、導光板13からの出射光のY方向における明るさの均一性や収束性を向上させることができる。なお、このような光線制御作用を必要としない場合には、出光面13cに出光側光学形状部132を形成せず、平面状等としてもよい。
背面側光学形状部134は、導光板13の背面13dに設けられ、背面側単位光学形状133が複数配列されて形成されている。
背面側単位光学形状133は、図1,図2(b),図3に示すように、背面側(Z1側)に凸となる四角柱形状であり、長手方向(稜線方向)をY方向とし、導光方向となるX方向に、互いに隣接して複数配列されている。
背面側単位光学形状133は、図2(b)に示すように、XZ面に平行な断面における断面形状が略台形状であり、入光面13a側(X1側)に位置する第1斜面部133aと、頂面部133cよりも対向面13b側(X2側)に位置し、入射する光の少なくとも一部を全反射する第2斜面部133bと、第1斜面部133a及び第2斜面部133bとの間に位置し、最も背面側(Z1側)となる頂面部133cとを有している。
この背面側単位光学形状133の配列ピッチは、P1であり、配列ピッチP1は、背面側単位光学形状133の配列方向の幅W1に等しい(P1=W1)形態となっている。
本実施形態の背面側単位光学形状133の配列ピッチP1は、その配列方向(X方向)において、対向面13b側(X2側)に向かうにつれて、次第に又は段階的に大きくなっている。この配列ピッチP1についての詳細は、後述する。
また、背面側単位光学形状133の高さ(頂点133tから谷底となる点133vまでの寸法)は、H1である。
第1斜面部133aは、導光板13の板面(本実施形態では、XY面に平行な面)と角度αをなし、第2斜面部133bは、導光板13の板面と角度βをなしている。本実施形態の角度α,βは、β<αとなっている。
第1斜面部133aと導光板13の板面とがなす角度αは、図3に示す断面において、導光板と空気との界面となる出光面13c(XY面に平行な面)における臨界角をθとするとき、(90°−θ)<αを満たしている。従って、入光面13aから対向面13b側へ(X1側からX2側へ)導光する光のうち、出光面13cで全反射して背面側単位光学形状133の間の谷底となる点133vを通って背面側へ進む光L0は、第1斜面部133aには入射しない形態となっている。
また、第2斜面部133bは、背面側単位光学形状133の配列方向(入光面13aから入射した光の導光方向、X方向)において、入光面13aに対向する(入光面13a側とは反対側に位置する)斜面部であり、導光方向に進む光の一部が入射し、かつ、その入射した光の少なくとも一部を全反射する。この角度βは、光の導光効率及び取り出し効率の双方を向上させる観点から、1°≦β≦5°を満たすことが好ましい。
頂面部133cは、入光面13a側(第1斜面部133a側)端部が対向面13b側(第2斜面部133b側)端部よりも背面側(Z1側)となるように、背面側単位光学形状133の配列方向において、図3に示すように、導光板13の背面13d(XY面に平行な面)に対して角度γをなしている。この角度γは、0°≦γ≦0.5°を満たすことが好ましい。
また、頂面部133cの背面側単位光学形状133の配列方向における寸法は、Wcである。本実施形態の寸法Wcは、背面側単位光学形状233の配列方向(X方向)において一定である。
この頂面部133cに入射した光は、全反射し、その進行方向が導光板13の板面(XY面)とその光の進行方向とがなす角度は、殆ど変化しない。従って、頂面部133cを設けることにより、設けないものに比べて、光の導光効率を向上させることができる。
本実施形態では、頂面部133cは、平面状であり、導光板13の板面に対して角度γ=0°である例を挙げて説明する。
ここで、角度β,γの好ましい範囲について説明する。
角度γが、γ>0.5°となる場合や、角度βが、β<1°である場合、その双方である場合には、頂面部133cと第2斜面部133bとの傾斜角度の差が小さくなる。そのため、後述するような頂面部133cと第2斜面部133b(本実施形態において、背面側単位光学形状133の配列方向(光の導光方向)において入光面13aに対向する斜面部であり、導光する光の一部が入射して全反射する斜面部)との配列方向における寸法の比を変化させたとしても、X方向における任意の点での出光面13cからの光の出光率を十分最適化することができない。従って、光源部12近傍は明るいが、光源部12から離れるにつれて暗くなる輝度ムラが生じ、明るさの面内均一性が低下する。
また、β>5°である場合には、導光方向(X方向)に進む光が第2斜面部133bで全反射したとき、光の進行方向と出光面13c(XY面に平行な面)とがなす角度の全反射前後での変化量は、大きくなる。そのため、導光板13の出光面13cからの出射光の出射角度分布の収束性が低下し、後述するプリズムシート14等による偏向作用を受けても、十分に収束されず、正面輝度が低下する。
以上のことから、角度β,γは、上述の範囲とすることが好ましい。
ここで、背面側に単位光学形状が配列された導光板において生じるモアレについて説明する。
図4は、導光板に生じるモアレ(所謂、自己モアレ)を説明する図である。図4では、理解を容易にするために、導光板を平板状として示している。
この導光板53は、背面側単位光学形状133の配列ピッチが入光面から離れるにつれて次第に大きくなる形態となっているものとする。
この導光板53内を透過し、出光面53c側の点t4で出射する光Laについて考える。この光Laは、背面53d側の点t1,点t2と出光面13c側の点t3で全反射し、出光面13c側の点t4から出射している。
このとき、光Laが全反射する点t1における背面側単位光学形状の配列ピッチPa1と、点t2における背面側単位光学形状の配列ピッチPa2とは、Pa1<Pa2という関係を満たしており、配列ピッチが異なっている。
光Laが全反射する点t1での配列ピッチPa1と、点t2での配列ピッチPa2とが異なるため、導光板53からの光の出射方向から見た場合に、明暗縞状や虹縞状のモアレパターンを有するモアレ(自己モアレ)が生じる。これは、導光板53と他の光学部材との干渉等ではなく、導光板53内を導光する光が、反射点での背面側単位光学形状の配列ピッチの変化によって生じるものである。
このモアレは、点t1及び点t2の配列ピッチの比が小さい場合は、モアレパターンの縞の周期が大きくなり、点t1及び点t2の配列ピッチの比が大きい場合は、モアレパターンの縞の周期が小さくなるという傾向を示す。そのため、点t1及び点t2の配列ピッチの比が非常に小さくなれば、モアレパターンの周期が非常に大きくなるので、認識されにくくなる。また、このモアレは、配列ピッチが小さい場合は、モアレパターンの強度は小さいが、配列ピッチが大きい場合は、モアレパターンの強度が大きくなるという傾向も有している。
近年の表示装置の大画面化等に伴い、このようなモアレが認識される場合がある。特に、光源部12(入光面13a)から離れた領域では、配列ピッチが大きくなるので、モアレパターンの強度(明暗差等)が大きくなり、モアレが認識され易くなる。また、このようなモアレは、導光板の出射側にプリズムシート14や光拡散シート15等を配置しても、正面方向から観察した場合に認識され、十分解消されない。
これに対して、本実施形態の導光板13は、背面側単位光学形状133の配列ピッチP1を、以下のように設定することにより、モアレを改善している。
図5は、第1実施形態の背面側単位光学形状133の配列ピッチP1の変化の例を示す図である。図5(a)では、導光板13を背面13d側から見た様子を示している。図5(b)は、背面側単位光学形状133の配列ピッチP1の変化の例を示すグラフである。なお、図5(b)において、破線で示す曲線は、配列ピッチP1をX2側に向かって次第に、連続的に変化させた場合の配列ピッチP1を示すものである。また、図5(b)では、入光面13aから対向面13bまでのX方向の寸法を150mmとしている。
背面側単位光学形状133の配列ピッチP1は、図5に示すように、背面側単位光学形状133の配列ピッチP1の配列方向(光の導光方向、X方向)において、入光面13a(光源部12)から離れるにつれて、次第に又は段階的に大きくなっている。
背面側単位光学形状133の背面13dは、その配列ピッチP1の大きさや変化の仕方によって、背面側単位光学形状133の配列方向(X方向)において、最も入光面13a側(X1側)の領域R1、その領域R1よりも対向面13b側(X2側)に位置する領域R2、領域R3、領域R4、領域R5、領域R6、領域R7とに分けられる。これらの領域R1〜R7は、Y方向を長手方向とし、X方向に隣接して配列されている。また、領域R1〜R7のX方向の寸法は、それぞれ、S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7となっている。
領域R1は、図5(b)に示すように、配列ピッチP1が、X方向に沿って次第に大きくなるように変化している領域である。領域R1の最もX2側となる点での配列ピッチP1は、モアレを低減する観点から200μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましい。
領域R2〜R7は、図5(b)に示すように、各領域内では、配列ピッチP1は一定であり(ピッチ一定領域)、領域R2〜R7間では、段階的に大きくなっている。各領域での配列ピッチを、仮に、P12、P13、P14、P15、P16、P17とする。
領域R3での配列ピッチP13は、領域R2での配列ピッチP12の約1.29倍(1.27〜1.31倍)、若しくは、約1.4〜1.6倍とすることが、モアレを低減するという観点から好ましい。
同様に、領域R4での配列ピッチP14は、領域R3での配列ピッチP13の約1.29倍(1.27〜1.31倍)、若しくは、約1.4〜1.6倍、領域R5での配列ピッチP15は、領域R4での配列ピッチP14の約1.29倍(1.27〜1.31倍)、若しくは、約1.4〜1.6倍、領域R6での配列ピッチP16は、領域R5での配列ピッチP15の約1.29倍(1.27〜1.31倍)、若しくは、約1.4〜1.6倍、領域R7での配列ピッチP17は、領域R6での配列ピッチP16の約1.29倍(1.27〜1.31倍)、若しくは、約1.4〜1.6倍とすることが好ましい。
このような値とすることにより、隣接するピッチ一定領域の配列ピッチの差に起因するモアレを大幅に低減できる。
この約1.29倍(1.27〜1.31倍)、若しくは、約1.4〜1.6倍という値は、例えば、特許第3607303号や再表99/14633号公報等に開示されるモアレを低減できるピッチの比に基づくものである。
モアレを低減できる領域R2〜R7の隣接する領域間での配列ピッチP1の比に関しては、上記値よりも大きい値のものも存在している。しかし、これらよりも大きい値とする場合には、領域R2〜R7のピッチP12〜P17間の差に起因するモアレが生じやすくなるため、上記値とすることが好ましい。また、領域R2〜R7の隣接する領域間での配列ピッチP1の比を、1.31より大きく1.4倍未満とした場合には、二次モアレ(配列ピッチP1の変化によって生じるモアレ(一次モアレ)によってさらに生じるモアレ)が生じやすく、好ましくない。
なお、領域R2〜R7の隣接する領域間での配列ピッチP1の比を1より大きく1.27倍未満とする場合には、比が1.18前後や、1.22前後では、モアレは低減されるが、それ以外の比の場合にはモアレ(一次モアレ)が著しく発生するという問題がある。
また、領域R2〜R7の各寸法S2〜S7は、それぞれ、この導光板13の総厚(頂点133tから頂点131tまでの寸法。X方向における平均厚さ)の1.5倍以上の値とすることが好ましい。
前述の図4に示すように、一般に、導光板53と空気との界面における臨界角は、40°前後となるので、配列方向(X方向)における点t1と点t2との距離は、導光板の総厚の1.5倍以上(一般に2倍前後)に相当し、点t2と点t4との距離は、導光板の総厚の寸法近傍の値に相当する。
従って、各寸法S2〜S7が、導光板13の総厚の1.5倍未満である場合には、例えば、領域R2内の背面13dで全反射した光が、出光面で全反射して、領域R4内の背面で全反射する等といった現象が生じる。そのため、領域R2の配列ピッチP12と、領域R4の配列ピッチP14との間の差に起因するモアレのように、隣接しない、離れた領域間でのモアレが生じやすくなる。従って、各領域のX方向の寸法は、上記範囲を満たすことが好ましい。
なお、上記図4では、段階的に変化する領域は、領域R2〜R7の6つである例を示したが、これに限らず、1つや2つとしてもよいし、7つ以上としてもよい。また、領域R1を、ピッチP1が一定な領域としてもよい。
さらに、本実施形態の領域R2〜R7の寸法S2〜S7は、図5(b)に示す配列ピッチP1を連続的に変化させた場合の曲線(破線部分)に基づいて適宜設定している。これは、導光効率や光の取り出し効率を向上させるためである。従って、寸法S2〜S7は、一定としてもよいし、個々に異なる値としてもよいし、適宜その値を設定してよい。
次に、第1斜面部133a、第2斜面部133b、頂面部133cの背面側単位光学形状の配列方向(X方向)における寸法は、それぞれ、Wa,Wb,Wcである(図3参照)。従って、P1=Wa+Wb+Wcという関係が満たされている。
ここで、配列ピッチP1と頂面部133cの寸法Wcとの比Wc/P1は、領域R1内では、配列方向(X方向)において対向面13b側(X2側)に進むにつれて次第に小さくなっている。また、領域R2〜R7では、各領域内では比Wc/P1が一定であり、よりX2側に位置する領域となるにつれて段階的に小さくなっている。この比Wc/P1は、0.05≦Wc/P1≦0.95を満たすことが、導光効率と光の取り出し効率を両立する観点から好ましい。
Wc/P1<0.05となる場合には、1つの背面側単位光学形状133において、光を出光面13c側へ反射する頂面部133cの占める割合が小さくなり、第1斜面部133aや第2斜面部133bが占める割合が大きくなりすぎる。そのため、それ以上、比Wc/P1の値を小さくしても、導光板13の出光面13cから出射する光量の変化率が小さく、導光効率や光の取り出し効率等に有意的な効果が得られないうえに、そのような比率を満たす配列ピッチの設計や、金型の切削加工が困難となり、好ましくない。
また、Wc/P1>0.95となる場合には、1つの背面側単位光学形状133において、頂面部133cの占める割合が大きくなりすぎ、第2斜面部133bが占める割合が小さくなりすぎる。そのため、第2斜面部133bに入射する光量が減り、光の取り出し効率が低下して出光面13cから出射する光量が減り、好ましくない。
従って、比Wc/P1は、0.05≦Wc/P1≦0.95を満たすことが好ましい。
次に、背面側単位光学形状133の配列方向(X方向)における入光面13aに対向する斜面部(即ち、第2斜面部133b)の寸法をWd(本実施形態では、Wd=Wb)とするとき、この寸法Wd(本実施形態では、Wd=Wb)と配列ピッチP1との比Wd/P1は、0.05≦Wd/P1≦0.95を満たすことが好ましい。
図6は、第1実施形態の背面側単位光学形状133の入光面13aに対向する斜面部の寸法Wdと配列ピッチP1との比Wd/P1の変化の例を示す図である。なお、図6において、破線で示す曲線は、配列ピッチP1をX2側に向かって次第に、連続的に変化させた場合の比Wd/P1を示すものである。
この比Wd/P1は、領域R1内では、X2側に進むにつれて次第に大きくなっている。また、領域R2〜R7内では、各領域内において比Wd/P1が一定であり、より領域X2側に位置する領域となるにつれて段階的に大きくなっている。
Wd/P1<0.05となる場合には、1つの背面側単位光学形状133において、光を出光面13c側へ反射する第2斜面部133bの占める割合が小さくなりすぎる。そのため、第2斜面部133bに入射する光量が減り、光の取り出し効率が低下して出光面から出射する光量が減り、好ましくない。
Wd/P1>0.95となる場合には、1つの背面側単位光学形状133において、第2斜面部133bが占める割合が大きくなるが、それ以上、比Wd/P1の値を大きくしても、導光板13の出光面13cから出射する光量の変化率が小さく、導光効率や光の取り出し効率等に有意的な効果が得られない。
従って、比Wd/P1は、0.05≦Wd/P1≦0.95を満たすことが好ましい。
また、背面側光学形状部134を正面方向(Z方向)から見たとき、背面側単位光学形状の配列方向(光の導光方向、X方向)において入光面13aに対向する斜面部である第2斜面部133bが占める総面積をM1とし、背面13dのを正面方向から見た面積をM0とするとき、面積比M1/M0は、0.4≦M1/M0≦0.6を満たすことが好ましい。
M1/M0<0.4となる場合、第2斜面部133bが占める総面積M1が小さいために、導光板13の出光面13c全面から出射する光の量が低減し、輝度が低減する。また、この場合、第2斜面部133bが占める総面積M1が小さいために、効率よく光を出射させるためには、第2斜面部133bの角度βを大きくしなければならなくなる。そのため、導光板13からの出射光のX方向における出射角度分布の収束性が低下し、後述するプリズムシート14等による偏向作用を受けても、十分に収束されず、正面輝度が低下する。
M1/M0>0.6となる場合、第2斜面部133bが占める総面積が大きくなりすぎ、光を導光するために必要な頂面部133cの面積を十分取れず、また、比Wd/P1を変化させて、X方向における任意の点での出光面13cからの光の出光率を十分最適化することが困難となる。
従って、比M1/M0は、上記範囲を満たすことが好ましい。
本実施形態の導光板13は、例えば、以下のような製造方法で製造可能である。
出光側光学形状部132及び背面側光学形状部134と本体部135とを熱可塑性樹脂により一体に射出成形したり、キャスト成形したり、押し出し成形してもよい。
また、出光側光学形状部132及び背面側光学形状部134と本体部135とを別々に押し出し成形等で形成し、不図示の接着剤等によって一体に接合してもよい。このとき、接着剤と、出光側光学形状部132、背面側光学形状部134、本体部135とは、同じ屈折率とすることが好ましいが、同等と見なせる程度にわずかに屈折率を有していてもよい。
さらに、本体部135を押し出し成形等により形成し、その一方の面に出光側光学形状部132を、他方の面に背面側光学形状部134を、それぞれ電離放射線硬化型樹脂によって形成してもよい。
導光板13の製造方法は、上記の例に限らず、適宜選択して用いてよい。
導光板13に使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂や、PC(ポリカーボネート)樹脂、COP(シクロオレフィンポリマー)樹脂、アクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。また、使用される電離放射線硬化型樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等のアクリル系紫外線硬化型樹脂等が挙げられる。
なお、上述の材料に限らず、例えば、ガラス等を用いてもよい。
図1に戻って、面光源装置10の導光板13の背面側(Z1側)には、光を反射する平板状の反射シート16が設けられている。
反射シート16は、導光板13からZ1側へ向かう光を反射して、導光板13内へ向ける機能を有している。
反射シート16は、正面輝度を高める観点から、主として鏡面反射性(正反射性)を有するものが好ましい。反射シート16は、例えば、少なくとも反射面(導光板13側の面)が金属等の高い反射率を有する材料により形成されたシート状の部材、高い反射率を有する材料により形成された薄膜(例えば金属薄膜)を表面層として含んだシート状の部材等を用いることができる。なお、これに限らず、例えば、主として拡散反射性を有し、反射率の高い白色の樹脂シート等としてもよい。
図7は、プリズムシート14を説明する図である。図7では、プリズムシート14のXZ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
プリズムシート14は、導光板13よりもLCDパネル11側(Z2側)に配置されている(図1参照)。このプリズムシート14は、導光板13の出光面13cから出射した光の進行方向を、正面方向(Z方向)又は、Z方向となす角度が小さい方向へ偏向(集光)する作用を有する偏向光学シートである。
プリズムシート14は、プリズム基材層142と、プリズム基材層142の導光板13側(Z1側)に複数配列されて形成された単位プリズム141とを有している。
プリズム基材層142は、プリズムシート14のベース(基材)となる部分である。
単位プリズム141は、導光板13側(Z1側)に凸となる三角柱形状であり、プリズム基材層142の背面側(Z1側)の面に、長手方向(稜線方向)をY方向とし、X方向に複数配列されている。即ち、透過型表示装置1の表示面の法線方向(Z方向)から見て、単位プリズム141の配列方向は、導光板13の出光側単位光学形状131の配列方向と直交し、背面側単位光学形状133の配列方向に平行となっている。
本実施形態の単位プリズム141は、その断面形状が頂角εとする二等辺三角形形状である例を示しているが、これに限らず、断面形状を不等辺三角形形状としてもよい。また、単位プリズム141は、少なくとも一方の面が複数の面からなる折れ面状となっていてもよいし、曲面と平面とを組み合わせた形状としてもよいし、断面形状が配列方向において非対称な形状としてもよい。
また、本実施形態の単位プリズム141は、配列ピッチがP4、配列方向の幅がW4であり、配列ピッチと配列方向のレンズ幅が等しい(P4=W4)形状となっている。
プリズムシート14は、導光板13から出射し、一方の斜面141aから入射した光L1を他方の斜面141bで全反射させることにより、その進行方向を正面方向(Z方向)又は正面方向に対してなす角度が小さくなる方向へ偏向(集光)する。
本実施形態のプリズムシート14は、例えば、PET樹脂製や、PC樹脂製等のシート状のプリズム基材層142の片面に、紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂により単位プリズム141を形成して作製される。
なお、これに限らず、例えば、プリズムシート14は、PC樹脂、MBS(メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体)樹脂、MS(メチルメタクリレート・スチレン共重合体)樹脂、PET樹脂、PS(ポリスチレン)樹脂等の熱可塑性樹脂を押し出し成形することにより形成してもよい。
図1に戻って、光拡散シート15は、光を拡散する作用を有するシート状の部材である。光拡散シート15は、プリズムシート14のLCDパネル11側(Z2側)に設けられている。
このような光拡散シート15を設けることにより、視野角を適度に広げたり、LCDパネル11の不図示の画素と単位プリズム141等とによって生じるモアレ等を低減したりする効果が得られる。
光拡散シート15は、各種汎用の光拡散性を有するシート状の部材を、面光源装置10及び透過型表示装置1として所望される光学性能や、導光板13の光学特性等に合わせて、適宜選択して用いてよい。
この光拡散シート15としては、拡散材を含有する樹脂製のシート状の部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の少なくとも片面等に拡散材を含有するバインダをコートした部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の片面等にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズシート等を用いることができる。
なお、光拡散シート15に限らず、プリズムシート14よりもLCDパネル11側(Z2側)に、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光については反射する機能を有する偏光選択反射シートを配置してもよい。なお、このような偏光選択反射シートを用いる場合には、偏光選択反射シートの透過軸が、LCDパネル11の入光側(Z1側)に位置する不図示の偏光板の透過軸と平行となるように配置することが、輝度向上や光の利用効率向上の観点から好ましい。このような偏光選択反射シートとしては、例えば、DBEFシリーズ(住友スリーエム株式会社製)を使用することができる。
また、光拡散シート15に限らず、レンチキュラーレンズシート等の各種光学シート等を配置してもよい。
さらに、光拡散シート15のLCDパネル11側に、上述のような偏光選択反射シートや各種光学シート等を、適宜選択して複数配置してもよい。
本実施形態によれば、導光方向(X方向)に配列される背面側単位光学形状133の配列ピッチP1を、少なくともP1>200μmとなるX2側の領域において、段階的に変化させているので、配列ピッチP1の変化に起因するモアレの発生を大幅に低減でき、かつ、明るさの面内均一性が高く、良好な導光板13及びこれを備える面光源装置10、透過型表示装置1とすることができる。
また、本実施形態によれば、比Wc/P1を、配列方向において光源部12から離れるにつれて、領域R1では次第に連続的に小さくなるように、領域R2〜R7では、段階的に小さくなるように設けているので、光の導光効率及び導光板13からの光の取り出し効率を向上させることができ、また、明るさの面内均一性を向上させることができる。
さらに、本実施形態によれば、比Wd/P1を、配列方向において光源部12から離れるにつれて、領域R1では次第に連続的に大きくなるように、領域R2〜R7では、段階的に大きくなるように設けており、かつ、上述の好ましい範囲を満たしているので、光の導光効率及び導光板13からの光の取り出し効率を向上させることができ、明るさの面内均一性を向上させることができる。
さらにまた、本実施形態によれば、比M1/M0が上述の好ましい範囲を満たしているので、正面輝度も高く維持できる。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態の透過型表示装置2を説明する図である。
第2実施形態の透過型表示装置2は、2つの光源部(光源部22A,22B)を備えており、導光板23の背面側単位光学形状233の第1斜面部233aが板面となす角度と第2斜面部233bが板面となす角度とが等しい点等が異なる以外は、前述の第1実施形態と同様の形態である。従って、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
透過型表示装置2は、LCDパネル11及び面光源装置20を備えている。
面光源装置20は、光源部22A,22B、導光板23、プリズムシート14、光拡散シート15、反射シート16等を備えている。
光源部22A,22Bは、導光板23のX方向の両端面である入光面23a,23bにそれぞれ対面する位置に、Y方向に沿って配置されている。光源部22A,22Bは、第1実施形態の光源部12と同様の形態のものを用いることができる。
図9は、第2実施形態の背面側単位光学形状233を説明する図である。図9では、前述の図3と同様の断面(XZ面に平行な断面)の一部を拡大して示している。
導光板23は、前述の図8に示すように、入光面23a,23b、出光面13c、背面23dを有している。
入光面23a,23bは、導光板23のX方向の両側面であり、互いに対向しており、それぞれ、光源部22A,22Bからの光が入射する面である。
出光面13cは、前述の第1実施形態の出光面と同様であり、出光側単位光学形状131がY方向に複数配列されて形成された出光側光学形状部132を有している。
背面23dは、背面側単位光学形状233が複数配列されて形成された背面側光学形状部234を有している。
また、導光板23は、Z方向において(厚み方向において)、出光側光学形状部132と背面側光学形状部234との間には、厚さが一定の本体部135を備え、これらは一体に積層されている。
背面側単位光学形状233は、背面側に凸となる略四角柱形状であり、Y方向を長手方向とし、X方向に互いに隣接して複数配列されている。
背面側単位光学形状233は、XZ面に平行な断面(その配列方向に平行であってシート面に直交する断面)において、背面側に凸となる略台形形状であり、頂面部233cと、頂面部233cを挟んで対向する第1斜面部233a及び第2斜面部233bを有している。理解を容易にするために、X方向において入光面23a側(X1側)に位置する斜面部を第1斜面部233aとし、入光面23b側(X2側)に位置する斜面部を第2斜面部233bとする。
本実施形態の頂面部233cは、板面(XY面)に対して略平行となっており、角度γ=0°である。
また、本実施形態では、第1斜面部233a及び第2斜面部233bが板面となす角度は、いずれも角度βとなっている。この角度βは、前述のように、1°≦β≦5°を満たしている。
本実施形態では、X方向の両端部に光源部22A,22Bが設けられており、背面側単位光学形状233の配列方向(光の導光方向)において第1斜面部233aは、入光面23bに対向し、第2斜面部233bは、入光面23aに対向する斜面部であり、第1斜面部233a及び第2斜面部233bには、導光板23内を導光する光の少なくとも一部が入射して全反射する。
本実施形態の背面側単位光学形状233の配列ピッチP1は、配列方向(X方向)において、入光面23a,23bから離れるにつれて次第に、又は、段階的に大きくなっている。
また、背面側単位光学形状233の高さ(頂点233tから谷底となる点233vまでの寸法)は、H1である。
ここで、本実施形態の背面側単位光学形状233の配列ピッチP1について説明する。
図10は、背面側単位光学形状133の配列ピッチP1の変化の例を示す図である。図10(a)では、導光板23を背面23d側から見た様子を示している。図10(b)は、背面側単位光学形状233の配列ピッチP1の変化の例を示すグラフである。なお、図10(b)において、破線で示す曲線は、配列ピッチP1を連続的に変化させた場合の配列ピッチP1を示すものである。また、図10(b)では、入光面23aから入光面23bまでのX方向の寸法を200mmとしている。
背面側単位光学形状233の背面23dは、その配列ピッチP1の大きさや変化の仕方によって複数の領域に分けられ、背面側単位光学形状233の配列方向(X方向)において、最も入光面23a側(X1側)に領域R1が位置し、その領域R1よりも対向面13b側(X2側)に領域R2、領域R3,領域R4,領域R8,領域R9,領域R10が順に位置している。これらの領域R1〜R4,R8,R9,R10は、Y方向を長手方向とし、X方向に隣接して配列されている。また、領域R1〜R4,R8,R9,R10のX方向の寸法は、それぞれ、S1,S2,S3,S4,S8,S9,S10となっている。
領域R1〜R3は、前述の第1実施形態の領域R1〜R3と同様である。
領域R4は、前述の第1実施形態の領域R4と同様であり、かつ、X方向において中央に位置している。
領域R8は、領域R4よりもX2側に位置し、領域8での配列ピッチP18は一定であり、領域4での配列ピッチP14よりも小さく、領域R3の配列ピッチP13に等しい。
領域R9は、領域R8よりもX2側に位置し、領域9での配列ピッチP19は一定であり、領域8での配列ピッチP18よりも小さく、領域R2の配列ピッチP12に等しい。
即ち、領域R8での配列ピッチP18は、領域R4の配列ピッチP14の約1/1.31〜1/1.27倍、又は、約1/1.6〜1/1.4倍であり、領域R9での配列ピッチP19は、領域R8の配列ピッチP18の約1/1.31〜1/1.27倍、又は、約1/1.6〜1/1.4倍である。
領域R10は、入光面23b側(X2側)に向かうにつれて次第に配列ピッチP110が小さくなっている。また、領域R10の最も領域R9側となる点での配列ピッチP110は、200μm以下とすることが好ましく、100μm以下とすることがより好ましい。
領域R1の寸法S1と領域R10の寸法S10とは略等しい。また、領域R2の寸法S2と領域R9の寸法S9、領域R3の寸法S3と領域R8の寸法S8とは、略等しい。従って、図10(b)に示すように、本実施形態での配列ピッチP1の変化を示す曲線は、X方向において略対称な形状となっている。
また、領域R2,R3,R4,R8,R9の各寸法S2,S3,S4,S8,S9は、前述の第1実施形態と同様に、それぞれ、この導光板23の総厚(X方向の平均厚さ)の1.5倍以上の値とすることが、モアレを低減する観点から好ましい。
なお、上記図10では、段階的に変化する領域は、領域R2,R3,R4,R8,R9の5つである例を示したが、これに限らず、1つや3つしてもよいし、7つ以上としてもよい。また、領域R1,R10を、配列ピッチP1が一定な領域としてもよい。
また、配列ピッチP1が上述のように変化し、配列方向における頂面部233cの寸法Wcが一定であるので、背面側単位光学形状233の配列方向(X方向)において、寸法Wcと配列ピッチP1との比Wc/P1は、領域R1では、入光面23aから離れるにつれて(X2側に向かうにつれて)次第に小さくなり、領域R2,R3,R4の各領域内では一定であって、隣接する領域間では入光面23aから離れるにつれて(X2側に向かうにつれて)段階的に小さくなっている。また、領域R10では、比Wc/P1は、入光面23bから離れるにつれて(X1側に向かうにつれて)次第に小さくなり、領域R8,R9の各領域内では一定であって、隣接する領域間では入光面23bから離れるにつれて(X2側に向かうにつれて)段階的に小さくなっている。本実施形態においても、比Wc/P1は、0.05≦Wc/P1≦0.95を満たすことが好ましい。
図11は、第2実施形態の背面側単位光学形状233の入光面23a,23bに対向する斜面部の寸法Wdと配列ピッチP1との比Wd/P1の変化の例を示す図である。
また、本実施形態においても、背面側単位光学形状233の配列方向(X方向)において、入光面23b,23aに対向する斜面部である第1斜面部233a及び第2斜面部233bの寸法Wd(ただし、Wd=Wa+Wb)と、配列ピッチP1との比Wd/P1は、0.05≦Wd/P1≦0.95を満たすことが好ましい。
さらに、本実施形態においても、背面側光学形状部134を正面方向(Z方向)から見たとき、入光面23b,23aに対向する斜面部である第1斜面部233a及び第2斜面部233bが占める総面積をM1とし、背面13dの面積をM0とするとき、面積比M1/M0は、0.4≦M1/M0≦0.6を満たすことが好ましい。
本実施形態によれば、2つの光源部22A,22Bを備える面光源装置20及び透過型表示装置2においても、導光板23に生じるモアレを大幅に低減することができ、かつ、モアレに起因する輝度ムラが低減され、明るさの面均一性の高い面光源装置20及び透過型表示装置2とすることができる。
(実施例と比較例との比較)
ここで、第1実施形態の導光板13に相当する実施例1の導光板と、第2実施形態の導光板23に相当する実施例2の導光板と、これらの比較例に相当する比較例1,2の導光板とを用意した。
(実施例1の導光板13)
X方向が150mm、Y方向が200mm、総厚が約0.8mm
・背面側単位光学形状133:前述の第1実施形態に示すような領域R1〜R7を有する。
配列ピッチP1:
R1では、約0.059mm〜約0.098mm(入光面13a側端部で約0.059mm、領域R2側端部で約0.098mmとなるように連続的に変化)
領域R2では、約0.098mm、領域R3では、約0.126mm、領域R4では、約0.168mm、領域R5では、約0.210mm、領域R6では、約0.270mm、領域R7では、0.350mm
寸法S1は、約79mm、寸法S2は、7mm、寸法S3は、約14mm、寸法S4は、約12mm、寸法S5は、約13mm、寸法S6は、約10mm、寸法S7は、約15mm
配列方向における頂面部133cの寸法Wc=0.05mm
比Wc/P1は、約0.14〜約0.84
比Wd/P1は、約0.16〜約0.86
比M1/M0は、約0.51
角度α=約70°、角度β=2°、角度γ=0°
・出光側単位光学形状131
断面形状が略五角形形状である多角柱状。断面形状は、Y方向において対称な形状。
頂角δ=140°
底角=45°
配列ピッチP2=50μm
(実施例2の導光板23)
・背面側単位光学形状233:前述の第2実施形態に示すような領域R1〜R4、R8、R9、R10を有し、領域R4がX方向の中央に位置している。
X方向が200mm、Y方向が150mm、総厚が約0.8mm
配列ピッチP1:
領域R1では、約0.059mm〜約0.1mm(入光面13a側端部で約0.059mm、領域R2側端部で約0.1mmとなるように次第に変化)
領域R2では、約0.1mm、領域R3では、約0.129mm、領域R4では、約0.166mm、領域R8では、約0.129mm、領域R9では、約0.1mm
領域R10では、約0.059mm〜約0.1mm(入光面23b側端部で約0.059mm、領域R9側端部で約0.1mmとなるように次第に変化)
寸法S1は、約58mm、寸法S2は、5mm、寸法S3は、約21mm、寸法S4は、約30mm、寸法S8は、約20mm、寸法S9は、約8mm、寸法S10は、約58mm
配列方向における頂面部133cの寸法Wc=0.04mm
比Wc/P1は、約0.24〜約0.67
比Wd/P1は、約0.33〜約0.76
比M1/M0は、約0.55
角度β=4°、角度γ=0°
・出光側単位光学形状131
断面形状が略五角形形状である多角柱状。断面形状は、Y方向において対称な形状。
頂角δ=140°
底角=45°
配列ピッチP2=50μm
(比較例1の導光板)
比較例1の導光板は、実施例1の導光板13の比較例に相当し、背面側単位光学形状133の配列ピッチP1が、配列方向(X方向)において入光面13aから対向面13bまで、次第に大きくなり、寸法Wcが一定である点以外は、前述の実施例1の導光板13と同様である。
・背面側単位光学形状133:
配列ピッチP1は、約0.059mm〜約0.363mm(入光面23a側端部で約0.059mm、対向面13b側端部で約0.363mmとなるように次第に変化)
配列方向における頂面部133cの寸法Wc=0.05mm
比Wc/P1は、約0.14〜約0.84
比Wd/P1は、約0.16〜約0.86
比M1/M0は、約0.51
角度α=70°、角度β=2°、角度γ=0°
(比較例2の導光板)
比較例2の導光板は、実施例2の導光板23の比較例に相当し、背面側単位光学形状233の配列ピッチP1が、配列方向(X方向)において中央(X方向中央)まで次第に大きくなり、中央から対向面13bまで次第に小さくなり、寸法Wcが一定である点以外は、前述の実施例2の導光板23と同様である。
・背面側単位光学形状233:
配列ピッチP1は、約0.059mm〜約0.178mm(入光面23a、23b側端部で約0.059mm、X方向中央で約0.178mmとなるように次第に変化)
配列方向における頂面部133cの寸法Wc=0.04mm
比Wc/P1は、約0.22〜約0.67
比Wd/P1は、約0.33〜約0.78
比M1/M0は、約0.56
角度β=4°、角度γ=0°
これらの実施例1,2及び比較例1,2の導光板に、各光源部12、22A,22Bから光を投射し、その出射側にプリズムシート14や光拡散シート15を配置した面光源装置10,20の状態でモアレが観察されるか否かを評価した。
比較例1,2の導光板を備える面光源装置では、出射光量の分布が均一であり、明るさの面内均一性が良好であり、輝度ムラ等は発生しなかったが、面光源装置の状態であっても、導光板のモアレ(自己モアレ)が視認されていた。
これに対して、実施例1,2の導光板を備える面光源装置では、導光板のみを観察した場合にも、面光源装置として観察した場合にも、モアレは観察されなかった。また、実施例1,2の導光板では、明るさの面内均一性や導光効率、光の取り出し効率等も良好であり、明るく輝度ムラのない良好な照明であった。
(変形形態)
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(1)各実施形態において、配列ピッチP1が段階的に変化する領域において、各領域間(例えば、領域R2と領域R3との間や、領域R3と領域4との間)に、配列ピッチP1が次第に(連続的に)変化する遷移領域を設けてもよい。
この遷移領域のX方向の寸法は、5mm以下、より好ましくは2mm以下とすることが、モアレを低減する観点から好ましい。
このような遷移領域を設けることにより、背面側光学形状部134,234の形状を賦形する金型の製作が容易になり、生産コストを低減することができる。また、領域R2〜R7間や、領域R2〜R4,R8,R9間での出光率の変化を滑らかにし、良好な明るさ分とすることができる。
(2)各実施形態において、面光源装置10,20は、導光板13,23よりもLCDパネル11側(Z2側)に、プリズムシート14、光拡散シート15等を備える例を示したが、これに限らず、プリズムシート14の導光板13,23側(Z1側)又はLCDパネル11側(Z2側)に、各種レンズ形状やプリズム形状が形成された他の光学シート等をさらに組み合わせて配置してもよい。また、プリズムシート14に換えて、他の光学シートを用いてもよいし、光拡散シート15を用いなくてもよい。
面光源装置10,20及び透過型表示装置1,2の使用環境や所望する光学性能に合わせて、面光源装置10,20として導光板13,23と組み合わせて用いる各種光学シート等は、適宜選択して用いることができる。
(3)各実施形態において、導光板13,23は、その出光面13cに、出光側単位光学形状131ではなく、複数種類のレンズを組み合わせたものを出光側単位光学形状として複数配列してもよい。
(4)各実施形態において、反射シート16は、シート状であり、導光板13,23とは別体である例を示したが、これに限らず、例えば、導光板13,23の背面側(Z1側)に、背面側単位光学形状133,233の凹凸に追従して、一体に形成されていてもよい。なお、この場合の反射シートの反射面は、鏡面反射を主とするものが好ましい。
また、反射シートではなく、導光板13,23の背面側(Z1側)に位置する筐体の導光板13側(Z2側)の面に、光反射性を有する塗料や金属箔等を塗付又は転写等して形成してもよい。
(5)各実施形態において、本体部135の厚さが一定であり、導光板13の総厚(Z方向における厚さ)が略一定である例を示したが、これに限らず、例えば、出光面13cに直交しかつ背面側単位光学形状133の配列方向に平行な断面(XZ面に平行な断面)において、本体部135の厚さが、入光面13a側(X1側)が厚く、対向面13b側(X2側)へ進むにつれて次第に薄くなる形状とし、入光面13a側(X1側)が厚く、対向面13b側へ進むにつれて厚みが次第に薄くなる導光板13としてもよい。
なお、このとき、背面13dは、出光面やXY面に平行ではなく、頂面部133cの角度γ等は、背面13dに平行な面に対してなす角度とする。
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
1,2 表示装置
10,20 面光源装置
11 LCDパネル
12,22A,22B 光源部
13,23 導光板
131 出光側単位光学形状
132 出光側光学形状部
133,233 背面側単位光学形状
134 背面側光学形状部
135 本体部
13a,23a,23b 入光面
13b 対向面
13c 出光面
13d,23d 背面
14 プリズムシート
15 光拡散シート
16 反射シート

Claims (12)

  1. 光源部からの光が入射する入光面と、光が出射する出光面と、出光面に対向する背面とを備える導光板であって、
    前記背面には、背面側に凸となる略四角柱形状である背面側単位光学形状が光の導光方向に略平行な方向を配列方向として、互いに隣接して複数配列され、
    前記背面側単位光学形状は、
    頂面部と、前記頂面部を挟んで対向する位置に形成される側面である第1斜面部及び第2斜面部とを有し、
    前記配列方向における前記頂面部の寸法が一定であり、
    少なくとも前記配列方向において前記入光面から離れた領域において、前記背面側単位光学形状の配列ピッチが一定であるピッチ一定領域が複数隣接して設けられ、前記配列方向において前記入光面から離れるにつれて、各前記ピッチ一定領域での背面側単位光学形状の配列ピッチが段階的に大きくなること、
    を特徴とする導光板。
  2. 請求項1に記載の導光板において、
    前記配列方向において、前記入光面を有する領域では、前記背面側単位光学形状の配列ピッチは、前記入光面から離れるにつれて次第に大きくなっていること、
    を特徴とする導光板。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の導光板において、
    前記ピッチ一定領域における前記背面側単位光学形状の配列ピッチは、そのピッチ一定領域よりも前記入光面側に位置するピッチ一定領域の前記背面側単位光学形状の配列ピッチの1.27倍〜1.31倍、若しくは、1.4〜1.6倍であること、
    を特徴とする導光板。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の導光板において、
    前記ピッチ一定領域の前記配列方向における寸法は、該導光板の総厚の1.5倍以上であること、
    を特徴とする導光板。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の導光板において、
    互いに隣接する前記ピッチ一定領域の間には、前記背面側単位光学形状の配列ピッチが、前記入光面から離れるにつれて次第に大きくなっている遷移領域を有し、
    前記遷移領域の前記配列方向における寸法は、5mm以下であること、
    を特徴とする導光板。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の導光板において、
    前記頂面部が、前記配列方向において前記背面となす角度をγとし、
    前記第1斜面部及び前記第2斜面部のうち、該導光板内を導光する光の一部が入射して全反射される斜面部が前記配列方向において前記背面となす角度をβとするとき、
    0°≦γ≦0.5°
    1°≦β≦5°
    という関係を満たすこと、
    を特徴とする導光板。
  7. 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の導光板において、
    前記第1斜面部及び前記第2斜面部のうち、該導光板内を導光する光の一部が入射して全反射される斜面部の前記配列方向の寸法をWdとするとき、比Wd/P1は、
    0.05≦Wd/P1≦0.95
    という関係を満たすこと、
    を特徴とする導光板。
  8. 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の導光板において、
    前記背面を法線方向から見たときに、前記第1斜面部及び前記第2斜面部のうち、前記配列方向において前記入光面に対向する斜面部が占める総面積をM1とし、前記背面をその法線方向から見たときの面積をM0とするとき、比M1/M0は、
    0.4≦M1/M0≦0.6
    という関係を満たすこと、
    を特徴とする導光板。
  9. 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の導光板と、
    前記入光面へ入射する光を発する光源部と、
    前記導光板からの光を正面方向又は正面方向となす角度が小さい方向へ向ける偏向光学シートと、
    を備える面光源装置。
  10. 請求項9に記載の面光源装置において、
    前記光源部は1つであり、
    前記背面側単位光学形状内において、前記第1斜面部が前記入光面側に位置し、
    前記第1斜面部は、前記背面となす角度が前記導光板と空気との界面における臨界角以上であり、前記光源部から導光する光が入射しないこと、
    を特徴とする面光源装置。
  11. 請求項9に記載の面光源装置において、
    前記光源部は、2つであり、前記導光板の互いに対向する両側面である前記入光面に面する位置に設けられ、
    前記第1斜面部が前記背面となす角度と、前記第2斜面部が前記背面となす角度とは、等しいこと、
    を特徴とする面光源装置。
  12. 請求項9から請求項11までのいずれか1項に記載の面光源装置と、
    前記面光源装置に背面側から照明される透過型表示部と、
    を備える透過型表示装置。
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007214098A (ja) * 2005-03-16 2007-08-23 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 透明樹脂製の導光板、及び、面状光源装置、並びに、導光板の製造方法
WO2012011316A1 (ja) * 2010-07-23 2012-01-26 シャープ株式会社 バックライトユニットおよび液晶表示装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007214098A (ja) * 2005-03-16 2007-08-23 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 透明樹脂製の導光板、及び、面状光源装置、並びに、導光板の製造方法
WO2012011316A1 (ja) * 2010-07-23 2012-01-26 シャープ株式会社 バックライトユニットおよび液晶表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015176709A (ja) * 2014-03-14 2015-10-05 大日本印刷株式会社 面光源装置、透過型表示装置

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