JP2015032396A - Light guide body, lighting device and display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光体、照明装置、および表示装置に関する。 The present invention relates to a light guide, a lighting device, and a display device.
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では、光源として複数のCCFL(冷陰極管)やLED(Light Emitting 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、光源である冷陰極管や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 CCFLs (Cold Cathode Tubes) and LEDs (Light Emitting Diodes) are regularly arranged as light sources on the back surface of the panel. Between the image display element such as a liquid crystal panel and the light source, a diffuser plate having a strong light scattering property is used 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が、導光体と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光体の射出面の逆側の面(光偏向面)には、導光体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要素が形成される。現在、光偏向面に形成される光偏向要素としては白色のインキがドット状に印刷されたものが一般的である(例えば特許文献1参照)。
また、近年では、さらに光取り出し効率を向上するため、マイクロレンズをインクジェット法によって導光体の光偏向面に形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素を形成する方法などが提案されている。また、導光体を射出成形法や押出成形法により成形し、光偏向要素を押出時にダイレクトに賦形する方法も提案されている(例えば特許文献2参照)。
On the other hand, in an edge light type illumination device, a plurality of cold cathode fluorescent lamps and LEDs are arranged on an end face of a translucent plate called a light guide. In general, a light deflection element that efficiently guides incident light incident from the end face of the light guide to the exit surface is formed on a surface (light deflection surface) opposite to the exit surface of the light guide. At present, the light deflection element formed on the light deflection surface is generally printed with white ink in the form of dots (see, for example, Patent Document 1).
In recent years, in order to further improve the light extraction efficiency, a method of forming a microlens on the light deflection surface of a light guide by an ink jet method, a method of forming a light deflection element by a laser ablation method, and the like have been proposed. . There has also been proposed a method in which a light guide is formed by injection molding or extrusion, and the light deflection element is directly shaped during extrusion (see, for example, Patent Document 2).
このような導光体に用いられる光偏向要素は、光取り出し効率を向上するとともに、導光体から出射される光の輝度分布を均一化する必要があるため、導光体の形状や光入射面の配置に応じて決まる特定のパターンに基づいて配置する必要がある。
このため、従来の光偏向要素は、規則的に配列された反射層や構造物で形成されており、例えば、光取り出し効率を向上するためのプリズムシートと併用された場合にモアレが見えたり、光偏向要素の像が視認されたりするといった問題がある。
このような問題を解決するため、特許文献3には、曲率半径と配列ピッチとを適宜調整した凸レンズ列を導光体に備えることが記載されている。
The light deflection element used in such a light guide body needs to improve the light extraction efficiency and make the luminance distribution of the light emitted from the light guide body uniform, so the shape of the light guide body and the light incidence It is necessary to arrange based on a specific pattern determined according to the arrangement of the surface.
For this reason, the conventional light deflection element is formed of regularly arranged reflective layers and structures, for example, when moire is seen when used in combination with a prism sheet for improving light extraction efficiency, There is a problem that an image of the light deflection element is visually recognized.
In order to solve such a problem,
しかしながら、上記のような従来の導光体、照明装置、および表示装置には、以下のような問題があった。
特許文献3に記載された技術は、プリズムシートによって、光偏向要素による偏向光の集光度合いを変えることにより、光偏向要素の像が視認されにくいようにしているが、このような構成では、光偏向要素とプリズムとの配列が、ある程度、規則性を有していると、モアレが発生することは避けられないという問題がある。
このような問題の解決手段として、導光体とプリズムシートとの間に、拡散フィルムを配置することも考えられるが、この場合には、光が拡散されてしまうため、正面方向の輝度が全体的に低下してしまうという問題がある。
However, the conventional light guides, illumination devices, and display devices as described above have the following problems.
The technique described in
As a means for solving such a problem, it is conceivable to arrange a diffusion film between the light guide and the prism sheet. However, in this case, since light is diffused, the luminance in the front direction is totally reduced. There is a problem that it falls.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、高輝度の光を出射することができるとともに、光偏向要素の像やモアレが見えにくくなる導光体、照明装置、および表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is capable of emitting high-intensity light, and makes it difficult to see an image or moire of a light deflection element, a light guide, a lighting device, and a display An object is to provide an apparatus.
上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様の導光体は、透光性材料からなり、光入射面と、該光入射面を挟む位置関係で互いに対向して配置された第1面および第2面と、を有し、前記光入射面から入射された光を前記第1面および第2面の間で導光するとともに前記光の一部を前記第2面から出射する導光体であって、前記第1面には、前記光を前記第2面に向けて偏向する複数の光偏向要素が設けられ、前記第2面には、前記光入射面に交差する第1の方向に沿って延在された単位レンズが前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って複数配列され、前記光偏向要素は、該光偏向要素が前記第2の方向に沿って、一定の平均ピッチで配置された単位列と、前記光入射面から一定の距離の範囲で複数からなる前記単位列が前記第1の方向に沿って前記光入射面から遠ざかるにつれて隣接間隔が減少するように配列された1以上の単位群とを構成し、かつ、前記一定の距離の範囲における前記単位群内および前記単位群のすべてを通して、前記第1の方向に沿って前記光入射面から遠ざかる方向に、前記光偏向要素の配置密度が漸次増大し、かつ、前記単位群内の前記単位列は、それぞれ、前記第2の方向の前記光偏向要素の配置が前記第1の方向において近隣となる2列以上と、互いの配置が異なるように設けられた構成とする。
ここで、「近隣となる2列以上」とは、片側の近隣領域において2列以上を意味する。すなわち、第1の方向の両側において2列ずつの単位列が近隣に存在する場合は、少なくとも近隣の4列と配置が異なる。また、端部の単位列のように、一方の片側に1列以下の単位列しか存在しない場合には、一方の片側の1列以下と他方の片側の少なくとも2列と、互いの配置が異なる
また、「互いの配置が異なる」とは、単位列内の光偏向要素の位置が全体として異なることを意味する。ここで、「全体として」とは、すべての位置関係が一致しない場合と、一部が一致する場合とを含む。一部が一致する場合には、一致している割合が、単位列を構成する光偏向要素の10%以下であるものとする。
In order to solve the above-described problem, the light guide according to the first aspect of the present invention is made of a light-transmitting material, and is disposed so as to face each other in a positional relationship between the light incident surface and the light incident surface. A first surface and a second surface, and guides light incident from the light incident surface between the first surface and the second surface and emits a part of the light from the second surface. The first surface is provided with a plurality of light deflection elements that deflect the light toward the second surface, and the second surface intersects the light incident surface. A plurality of unit lenses extending along a first direction are arranged along a second direction orthogonal to the first direction, and the light deflection element is arranged so that the light deflection element extends in the second direction. And a plurality of unit rows arranged at a constant average pitch and a plurality of unit rows within a certain distance from the light incident surface. And one or more unit groups arranged so that the adjacent interval decreases as the distance from the light incident surface increases along the direction of, and within the unit group and within the unit group in the range of the constant distance Through all, the arrangement density of the light deflection elements gradually increases in the direction away from the light incident surface along the first direction, and each of the unit rows in the unit group includes the second The arrangement is such that the arrangement of the light deflection elements in the direction is different from the arrangement of two or more rows adjacent in the first direction.
Here, “two or more adjacent columns” means two or more columns in a neighboring region on one side. That is, when two unit columns are present in the vicinity on both sides in the first direction, the arrangement is different from at least the four neighboring columns. In addition, when there is only one unit column or less on one side as in the unit column at the end, the arrangement is different between one column or less on one side and at least two columns on the other side. Further, “the arrangements are different from each other” means that the positions of the light deflection elements in the unit row are different as a whole. Here, “as a whole” includes the case where all the positional relationships do not match and the case where some of them match. In the case where some of them match, it is assumed that the matching rate is 10% or less of the light deflection elements constituting the unit column.
上記導光体では、前記単位列内の光偏向要素は、前記第2の方向における隣接間隔が前記第2の方向に沿って変化していることが好ましい。 In the light guide, it is preferable that the light deflection elements in the unit row have adjacent intervals in the second direction that change along the second direction.
上記導光体では、前記第2の方向における隣接間隔は、前記単位列内の変動係数CVが、次式(1)を満足することが好ましい。
0<CV≦1/6 ・・・(1)
In the light guide, it is preferable that the adjacent space in the second direction has a variation coefficient CV in the unit row satisfying the following formula (1).
0 <CV ≦ 1/6 (1)
上記導光体では、前記第2の方向における隣接間隔は、前記第2の方向に沿って不規則に変化していることが好ましい。 In the light guide, it is preferable that the adjacent interval in the second direction changes irregularly along the second direction.
上記導光体では、前記単位列内の光偏向要素は、前記第2の方向に沿って一定のピッチで配置され、前記単位群内の前記単位列は、前記第1の方向において近隣となる2列以上の他の単位列に対して、前記第2の方向における配置位置が異なることが好ましい。 In the light guide, the light deflection elements in the unit row are arranged at a constant pitch along the second direction, and the unit row in the unit group is adjacent in the first direction. It is preferable that the arrangement position in the second direction is different from that of two or more other unit columns.
上記導光体では、前記単位群内の前記単位列では、
前記第2の方向の配置位置を代表する単位列ごとの座標値をXj(j=1,…,n)、前記一定のピッチをQxとするとき、次式(2)、(3)、(4)を満足することが好ましい。
When the coordinate value for each unit column representing the arrangement position in the second direction is X j (j = 1,..., N) and the constant pitch is Qx, the following equations (2), (3), It is preferable to satisfy (4).
上記導光体では、前記単位群内の前記単位列では、前記第2の方向における配置位置は、前記第1の方向に沿って不規則に変化していることが好ましい。 In the light guide, in the unit column in the unit group, it is preferable that the arrangement position in the second direction is irregularly changed along the first direction.
上記導光体では、前記単位レンズは、レンズ断面が、少なくとも頂部において、円弧形状または楕円弧形状を有することが好ましい。 In the light guide, it is preferable that the unit lens has an arc shape or an elliptic arc shape at least at the top of the lens cross section.
本発明の第2の態様の照明装置は、上記導光体と、前記光入射面に臨むように配置された光源と、を備え、前記光源からの光を前記光入射面に入射し、前記導光体の前記第2面から出射して照明光を形成する構成とする。 An illumination device according to a second aspect of the present invention includes the light guide and a light source arranged to face the light incident surface, and makes light from the light source incident on the light incident surface, The illumination light is emitted from the second surface of the light guide.
上記照明装置では、前記導光体の前記第1面と対向する位置に配置された反射部材を備えることが好ましい。 The lighting device preferably includes a reflecting member disposed at a position facing the first surface of the light guide.
上記照明装置では、前記導光体の前記第2面と対向する位置に配置された1枚以上の透過性光学シートを備えることが好ましい。 The illumination device preferably includes at least one transmissive optical sheet disposed at a position facing the second surface of the light guide.
本発明の第3の態様の表示装置は、上記照明装置と、該照明装置からの前記照明光を照射することにより画像を表示する画像表示素子と、を備える構成とする。 A display device according to a third aspect of the present invention is configured to include the illumination device and an image display element that displays an image by irradiating the illumination light from the illumination device.
本発明の導光体、照明装置、および表示装置によれば、第1の方向に沿っては光入射面から離間するにつれて配置密度が増加するように、複数の単位群に分けて光偏向要素を配置するとともに、第2の方向に沿う光偏向要素の配置位置を近隣の2列以上の単位列と異なる配置とするため、高輝度の光を出射することができるとともに、光偏向要素の像やモアレを見えにくくすることができるという効果を奏する。 According to the light guide, the illumination device, and the display device of the present invention, the light deflection element is divided into a plurality of unit groups so that the arrangement density increases as the distance from the light incident surface increases along the first direction. , And the arrangement position of the light deflection elements along the second direction is different from that of the two or more neighboring unit columns, so that high-luminance light can be emitted and the image of the light deflection elements And moire can be made difficult to see.
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態の導光体、照明装置、および表示装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の表示装置の構成を示す模式的な断面図である。図2(a)は、本発明の第1の実施形態の導光体の一例を示す模式的な斜視図である。図2(b)、(c)は、図2(a)におけるA−A断面図、およびB−B断面図である。図3は、本発明の第1の実施形態の導光体のX方向に沿う断面の部分拡大図である。図4は、本発明の第1の実施形態の導光体の光偏向要素の配置パターンの概要を示す模式図である。図5は、本発明の第1の実施形態の導光体の光偏向要素の配置パターンの詳細を示す模式図である。図6は、本発明の第1の実施形態の導光体の単位群の隣接部における光偏向要素の配置を示す模式図である。なお、各図面は、模式図のため、寸法、形状、個数等は、誇張したり省略したりされている(以下の図面も同様)。
[First Embodiment]
The light guide, the illumination device, and the display device according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the display device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a schematic perspective view showing an example of the light guide according to the first embodiment of the present invention. 2B and 2C are an AA cross-sectional view and a BB cross-sectional view in FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of a cross section along the X direction of the light guide according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of an arrangement pattern of light deflection elements of the light guide according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram showing details of the arrangement pattern of the light deflection elements of the light guide according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the arrangement of the light deflection elements in the adjacent portion of the unit group of the light guide according to the first embodiment of the present invention. In addition, since each drawing is a schematic diagram, dimensions, shapes, numbers, and the like are exaggerated or omitted (the same applies to the following drawings).
図1に示すように、本実施形態の液晶表示装置1(表示装置)は、画像表示素子2と、この画像表示素子2の光入射側に臨ませて配置された照明装置3とを備える。
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 1 (display device) according to the present embodiment includes an
画像表示素子2は、液晶層9を2つの偏光板10、11で挟んで構成されている。
画像表示素子2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く、液晶表示素子であることがより好ましい。液晶表示素子は、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
照明装置3は、拡散シート28(透過性光学シート)、集光シート20(透過性光学シート)、等方性光拡散部材8(透過性光学シート)、および導光体7を画像表示素子2の方からこの順に配置した積層体21と、導光体7の側面に配置された光源6と、導光体7および光源6を囲む反射板5(反射部材)とを少なくとも含んで構成される。
この照明装置3は、拡散シート28を画像表示素子2に臨ませて配置される。
The illuminating
The illuminating
等方性光拡散部材8は、後述する導光体7から射出される光を等方的に拡散する機能を有する部材であり、導光体7に面して配置されている。
等方性光拡散部材8には、例えば、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用いることができる。具体的には、例えば、透明樹脂中に球状粒子を分散させ、球状粒子の一部を表面から突出させたものを用いることができる。
The isotropic
For the isotropic
集光シート20は、等方性光拡散部材8によって拡散された光を、視覚方向Fへと集光する機能を有する部材であり、例えば、基材23の表面に複数のプリズム24が形成されたプリズムシートを採用することができる。
The condensing
拡散シート28は、集光シート20によって集光された光を拡散し、また集光シート20を保護する機能、および集光シート20に形成される周期構造と画像表示素子2の周期構造とによるモアレの発生を低減する機能を有する。
拡散シート28としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に球状粒子を分散させたアクリル樹脂を塗布したシート部材を採用することができる。
また、拡散シート28は、集光シート20によって集光された光の偏光を分離する機能を有していてもよい。
このような偏光分離機能を有する拡散シート28としては、例えば、DBEF(登録商標)(スリーエム社製)に代表されるような、一方の偏光を透過し、もう一方の偏光を反射する反射型偏光分離シートを用いることができる。
The
As the
Further, the
As the
反射板5(反射部材)は、導光体7から漏れる光を導光体7側に反射するもので、例えば、白色のポリエチレンテレフタレートフィルムのような反射シートなどによって構成される。本実施形態では、このような反射シートを、光源6の側方および後述する導光体7の光偏向面7aを囲む筐体の内面に配置した構成を採用している。
The reflecting plate 5 (reflecting member) reflects light leaking from the
光源6は、導光体7が等方性光拡散部材8に向けて射出する光を、導光体7の側面から供給するものであり、点状、線状、または面状の光源を採用することができる。
光源6として好適な光源の例としては、例えば、LEDを挙げることができる。
LEDの種類としては、例えば、白色LEDや、光の3原色である赤色、緑色、青色のチップで構成されるRGB−LED等が挙げられる。
または光源6は、冷陰極蛍光管(CCFL)に代表される蛍光管であってもよい。
本実施形態の照明装置3における光源6は、後述する導光体7の互いに対向する2つの端面である光入射面7Lのそれぞれの近傍において複数のものが離間して配置された点状光源を採用している。
各光源6の光軸は、一例として、光入射面7Lに略直交する(直交する場合を含む)方向に配置されている。
The
Examples of light sources suitable as the
Examples of the type of LED include a white LED and an RGB-LED formed of red, green, and blue chips that are the three primary colors of light.
Alternatively, the
The
As an example, the optical axis of each
導光体7は、光源6から入射された光を導光するとともに、この光を、等方性光拡散部材8に対向する面状領域である射出面7b(第2面)から等方性光拡散部材8に向けて射出する部材である。
本実施形態では、図2(a)に示すように、導光体7は、平面視矩形状の平板部7cの一方の板面に導光された光を内部反射する平面状の光偏向面7a(第1面)が形成され、光偏向面7aの反対側に射出面7bを構成する単位レンズ7dが複数形成されている。
本実施形態では、単位レンズ7dは、光偏向面7aに対向する矩形領域であるレンズ形成面部7b’を覆うように形成されている。
平板部7cの厚さh7cは、特に限定されないが、例えば、0.300mm以上3.00mm以下とすることが可能である。
導光体7の側面において互いに対向する一組の側面は、光源6から出射された光を導光体7の内部に入射させる光入射面7Lを構成している。以下では、光入射面7Lが互いに対向する方向をY方向(第1の方向)、光偏向面7aに平行な平面内において、Y方向と直交する方向をX方向(第2の方向)、X方向およびY方向に直交する方向をZ方向と称する。
このため、Y方向は、光入射面7Lに直角をなして交差する第1の方向になっており、X方向は、Y方向に直交する第2の方向になっている。
本実施形態の光入射面7Lは、X方向に長辺、Z方向に短辺を有する矩形形状を有しており、このため、X方向は、光入射面7Lの長手方向に一致している。
The
In this embodiment, as shown in FIG. 2A, the
In the present embodiment, the
The thickness h7c of the
A pair of side surfaces facing each other on the side surface of the
Therefore, the Y direction is a first direction that intersects the
The
図3に示すように、本実施形態では、単位レンズ7dは、少なくとも頂部7eにおいて円弧形状または楕円弧形状を有する外部側に凸の断面がY方向に延ばされたシリンドリカルレンズ形状を有し、その延在方向と直交する方向(X方向)に隙間なく配列されている。
このため、レンズ形成面部7b’は、各単位レンズ7dの底部が整列する仮想的な平面になっており、単位レンズ7dの全体によって覆われている。
この結果、導光体7の射出面7bは、各単位レンズ7dの表面が連なった断面U字状の凹凸面になっている。
各単位レンズ7dは、丸みを帯びた頂部7eとその両側からレンズ形成面部7b’に向かう湾曲側面7fとが滑らかに接続された曲面形状に形成されている。
単位レンズ7dの頂点T1における接線角度は0度であり、頂点T1からレンズ形成面部7b’に至るにつれ、接線角度は次第に大きくなり、単位レンズ7dの端部E1において、接線角度は最大となる。
頂部7eの形状は、単位レンズの端部E1を原点とし、レンズ形成面部7b’に沿う距離をtとしたときの、レンズ形成面部7b’からの高さf(t)で表すことができる。
f(t)は円弧の一部からなる関数である。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
Therefore, the lens forming
As a result, the
Each
The tangent angle at the vertex T1 of the
The shape of the
f (t) is a function composed of a part of an arc.
このような構成により、光偏向面7a側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が単位レンズ7dの表面での屈折により集光されて、Z方向に沿う視覚方向Fへ立ち上げられる。これにより、導光体7の射出面7b側から点光源を観察すると、点光源はY方向に延びる線状光源として視認される。
単位レンズ7dのレンズ形成面部7b’からの高さはh7d、各単位レンズ7dの底面のX方向の幅はT7d、単位レンズ7dのX方向の配列ピッチはP7dである。
高さh7dの好ましい範囲は、例えば、2μm以上20μm以下である。幅T7dの好ましい範囲は、例えば、20μm以上200μm以下である。配列ピッチP7dの好ましい範囲は、例えば、20μm以上200μm以下である。
本実施形態では、特に、P7d=T7dになっている。
With such a configuration, when a point light source is installed on the
The height of the
A preferable range of the height h7d is, for example, 2 μm or more and 20 μm or less. A preferable range of the width T7d is, for example, 20 μm or more and 200 μm or less. A preferable range of the arrangement pitch P7d is, for example, 20 μm or more and 200 μm or less.
In this embodiment, in particular, P7d = T7d.
導光体7の光偏向面7aには、光源6からの入射光を射出面7b側へと偏向する光偏向要素18が形成されている。
光偏向要素18としては、例えば、印刷によりパターニングされた反射面や、ドット状の構造物の例を挙げることができる。ただし、光偏向要素18が印刷パターンからなる場合には、光入射面7Lから入射した光が印刷パターンで散乱される際に、指向性を持たずに四方八方に散乱されるため、単位レンズ7dにより散乱された光を効果的に集光することができないおそれもある。
このため、光偏向要素18は、ドット状の構造物であることがより好ましい。
On the
Examples of the
For this reason, the
光偏向要素18に好適なドット状の構造物としては、光入射面7Lから入射して導光体7内で内部反射して導光される光を、光偏向面7aに対する入射角より小さな角度となる方向に偏向できれば、特に限定されない。例えば凹型のマイクロレンズ形状、または凸型のマイクロレンズ形状や角錐形状、円錐形状等の構造物が挙げられる。この光偏向要素18による射出面7b側への光偏向量は、単位面積当りの光偏向要素18の占める面積が大きいほど多くなる。
ドット状の構造物からなる光偏向要素18は、凸部、凹部のいずれも選択することができ、凸部、凹部を混合して用いることも可能である。
光偏向要素18が光偏向面7aに形成した凹部からなる場合、光入射面7Lから入射した光が、導光体7内では凸面となる光偏向要素18の内面において全反射されて、指向性を持った光が、光偏向面7a側からその上方の射出面7bに向かって進む。このような偏向光は、単位レンズ7dによって、効率的に集光することが可能になる。
As a dot-like structure suitable for the
The
When the
本実施形態では、光偏向要素18の一例として、凹型のマイクロレンズを採用している。具体的には、平面視(Z方向視)において長軸がX方向に向けられた楕円の範囲に形成された凹楕円面を採用している。
すなわち、本実施形態の光偏向要素18は、図2(b)、(c)に示すように、平面視の長径はwx、短径はwy、光偏向面7aからの深さはh18である。長径wxの好ましい範囲は、例えば、30μm以上100μm以下である。短径wyの好ましい範囲は、例えば、30μm以上100μm以下である。深さh18の好ましい範囲は、例えば、2μm以上20μm以下である。
In the present embodiment, a concave microlens is employed as an example of the
That is, as shown in FIGS. 2B and 2C, the
このような光偏向要素18は、X方向の配置密度が、Y方向の各位置で略均一であり、かつ各光入射面7Lから導光体7のY方向の中心に向かって、Y方向に沿う配置密度が漸次増大するように配置されている。
このため、光偏向要素18の平均的な配置密度は、中心面S7に関して対称になっている。以下では、図2(c)に示すように各光入射面7L間の距離をdyとし、導光体7では、一方の光入射面7LからY方向の中心面S7までの距離dy/2の範囲の第1領域7A、他方の光入射面7Lから中心面S7までの距離dy/2の範囲の第2領域7Bと称する。
In such a
For this reason, the average arrangement density of the
図4〜6を参照して、光偏向要素18の配置について第1領域7Aの場合の例で詳細に説明する。
光偏向要素18の配置パターンは、Y方向における複数の領域に分かれて形成されている。図4では一例として、光入射面7L側から順に領域a、b、cの3領域に分割した場合を示している。ただし、領域の分割の仕方は、これに限らず分割数、分割領域の大きさは適宜選択することができる。
領域a、b、cでは、それぞれ、図5に模式的に示すように、光偏向要素18が、X方向にm個、Y方向にn個が配列されている。ただし、m、nの大きさは、各領域によって異なる。
以下では、各領域に共通する配置パターンについて説明し、必要に応じて、異なる点を説明する。その際、各領域a、b、cによって数値が異なることを明記する場合には、例えば、ma、na、mb、nb、mc、ncのように、領域名の添字を付して表す。また、特に断らない限り、他の変数、定数も同様に表す。
With reference to FIGS. 4 to 6, the arrangement of the
The arrangement pattern of the
In each of the regions a, b, and c, as schematically shown in FIG. 5, m
Hereinafter, an arrangement pattern common to each region will be described, and different points will be described as necessary. In this case, when it is clearly stated that the numerical values are different depending on the respective areas a, b, and c, the area names are added with suffixes such as ma, na, mb, nb, mc, and nc. Unless otherwise specified, other variables and constants are also represented in the same manner.
光偏向要素18は、X方向には、一直線上に配置されて単位列を構成し、Y方向には、これらの単位列が、間隔を変えて配列されている。領域a、b、cに配置されたna個、nb個、nc個の単位列は、それぞれ単位群を構成している。
The
各単位群の光偏向要素18を、E(i,j)と表す。ここで、iは、X方向の一端側(図示下端側)から他端側に向かって1番目からm番目まで配列された光偏向要素18に付された整数の符号である。jは、Y方向の光入射面7L側の端部(図示左側)から光入射面7Lと反対側の端部に向かって1番目からn番目まで配列された光偏向要素18に付された整数の符号である。
また、E(i,j)の位置座標を、(xij、yij)と表記する。
The
Further, the position coordinates of E (i, j) are expressed as (x ij , y ij ).
各単位列におけるX方向の平均ピッチPxjは、次式(5)に示すように、jによらず、一定の平均ピッチPxに等しい。次式(5)の、Δxijは、E(i+1,j)とE(i,j)との隣接間隔(中心間距離)であり、次式(6)で表される。
平均ピッチPxは、領域a、b、cごとに異なり、それぞれPxa、Pxb、Pxc(ただし、Pxa>Pxb>Pxc)である。
The average pitch Px j in the X direction in each unit row is equal to a constant average pitch Px regardless of j, as shown in the following equation (5). Δx ij in the following equation (5) is an adjacent interval (center-to-center distance) between E (i + 1, j) and E (i, j), and is represented by the following equation (6).
The average pitch Px is different for each of the regions a, b, and c, and is Pxa, Pxb, and Pxc (where Pxa>Pxb> Pxc), respectively.
また、各単位列は、近隣となる2列以上の他の単位列と、X方向の配置位置が互いに異なる。
ここで、「近隣となる2列以上」とは、片側の近隣領域において2列以上を意味する。すなわち、Y方向の両側において2列ずつの単位列が近隣に存在する場合は、少なくとも近隣の4列と配置が異なる。また、Y方向の端部の単位列のように、一方の片側に1列以下の単位列しか存在しない場合には、一方の片側の1列以下と他方の片側の少なくとも2列と配置が異なる。
また、「互いの配置が異なる」とは、単位列内の光偏向要素の位置が全体として異なることを意味する。ここで、「全体として」とは、すべての位置関係が一致しない場合と、一部が一致する場合とを含む。一部が一致する場合には、一致している割合が、単位列を構成する光偏向要素の10%以下であるものとする。
Further, each unit column is different from the other two or more adjacent unit columns in the arrangement position in the X direction.
Here, “two or more adjacent columns” means two or more columns in a neighboring region on one side. That is, when two unit columns are present in the vicinity on both sides in the Y direction, the arrangement is different from at least the four neighboring columns. In addition, when there are only one unit column or less on one side as in the unit column at the end in the Y direction, the arrangement is different from one column or less on one side and at least two columns on the other side. .
Further, “the arrangements are different from each other” means that the positions of the light deflection elements in the unit row are different as a whole. Here, “as a whole” includes the case where all the positional relationships do not match and the case where some of them match. In the case where some of them match, it is assumed that the matching rate is 10% or less of the light deflection elements constituting the unit column.
本実施形態では、一例として、高い確率で、すべてのjについて単位列の配置位置が互いに異なるようにしている。このような配置を実現するために、本実施形態では、各単位列における光偏向要素18のX方向の位置を隣接間隔ΔxijがX方向に変化するように設定している。
本実施形態における隣接間隔ΔxijのX方向の変化は、次式(7)、(8)を満足する。
In this embodiment, as an example, the arrangement positions of the unit columns are made different from each other for all j with high probability. In order to realize such an arrangement, in the present embodiment, the position of the
In the present embodiment, the change in the X direction of the adjacent interval Δx ij satisfies the following expressions (7) and (8).
ここで、CVは、上記式(8)で定義されるように、各単位列における隣接間隔Δxijの標準偏差をその平均値Pxj(=Px)で割ったものであり、隣接間隔Δxijの変動係数になっている。
正規分布では平均値の±3σの範囲に全体の約99.7%が含まれるため、上記式(7)は、Δxijの分布が正規分布の場合、その約99.7%が、平均ピッチPx以下であることを意味する。
したがって、上記式(7)には、隣接する光偏向要素18が互いに重なる場合を含んでいる。しかし、光偏向要素18によってより効率的に光を偏向するには、光偏向要素18同士に重なりが生じないことが好ましい。
このため、このような重なりが生じる確率を低減するため、CVは、さらに、1/8以下、1/10以下等であることがより好ましい。
また、重なりを確実に防止するためには、上記式(7)、(8)に加えて,さらに、次式(9)を満足することがより好ましい。
Here, CV is obtained by dividing the standard deviation of the adjacent interval Δx ij in each unit column by the average value Px j (= Px) as defined by the above equation (8), and the adjacent interval Δx ij Coefficient of variation.
In the normal distribution, about 99.7% of the whole is included in the range of ± 3σ of the average value. Therefore, when the distribution of Δx ij is the normal distribution, about 99.7% of the above expression (7) It means that it is below Px.
Therefore, the above formula (7) includes the case where the adjacent
For this reason, in order to reduce the probability that such overlap occurs, the CV is more preferably 1/8 or less, 1/10 or less, and the like.
Further, in order to reliably prevent the overlap, it is more preferable to satisfy the following expression (9) in addition to the above expressions (7) and (8).
このような範囲で変化するΔxijは、近隣となる2列以上において互いの配置が異なっていれば、規則的に変化していてもよいし、規則性を有しないように変化していてもよい。規則性を有しない場合には、ランダムに変化していてもよいし、特定の確率密度分布に基づく変化をしていてもよい。 Δx ij that changes in such a range may change regularly as long as the arrangement is different in two or more neighboring columns, or may change so as not to have regularity. Good. When there is no regularity, it may change randomly or may change based on a specific probability density distribution.
単位列の間のY方向の隣接間隔(中心間距離)Δyjを次式(10)で表すと、単位群内において、Δyjは、jが増大するにつれて減少している。これにより、光偏向要素18の配置密度(以下、単に、密度)Dは、単位群内においてY方向では、光入射面7Lから離れるにつれて単調増加する関数になっている。
ここで、密度Dは、光偏向面7aに占める単位面積当たりの光偏向要素18の投影面積の比である。
When the Y-direction adjacent spacing (inter-center distance) Δy j between unit columns is expressed by the following equation (10), Δy j decreases as j increases in the unit group. Thereby, the arrangement density (hereinafter simply referred to as density) D of the
Here, the density D is a ratio of the projected area of the
ここで、密度Dの変化は、導光体7から射出される輝度分布を略均一化(均一である場合を含む)できるように設定され、本実施形態では、図4のグラフに示すように、領域a、b、cの全体を通して、光入射面7Lから離れるにつれて増加する単調増加関数(曲線100参照)を採用している。
Here, the change in the density D is set so that the luminance distribution emitted from the
ここで略均一という場合、輝度ムラが、導光体7の全体に均一に分布していてもよいし、輝度ムラが傾向を有する分布を有していてよい。
例えば、液晶表示装置1のような用途では、表示品質上、画面の周辺部に比べて画面の中心部の輝度が高い方が好ましいため、光入射面7Lの近傍よりも、中心面S7の近傍の方が高輝度になる分布になっていることがより好ましい。
Here, in the case of being substantially uniform, the luminance unevenness may be uniformly distributed over the entire
For example, in applications such as the liquid
密度Dの変化は、光入射面7LのY方向の座標値をY=0、中心面S7における座標値をY=dy/2としたとき、一例としては、Y=0で最低の密度D0であり、y座標が増大するにつれて略直線的に増加し、Y=0.6・dy/2からy=dy/2に到るまでの間で、急峻に増大し、Y=dy/2において、最大密度Dmax=10・D0になっているような変化を採用することができる。
なお、密度Dは、光偏向要素18の平均ピッチPxが単位群ごとに一定であるため、図3に直線101として模式的に示すように、X方向には、略一定(一定の場合を含む)である。
For example, when the coordinate value in the Y direction of the
Since the average pitch Px of the
密度Dが小さいと、光入射面7Lから入射した光が視覚方向Fに沿う方向に偏向される量が少なくなり、射出面7bから射出される光の輝度が低下する。
このため、密度D0は、0.01以上であることが必要である。
密度Dが0.01未満の場合、例えば、厚み3mmで40インチサイズ(500mm×900mm)の導光体7において、光入射面7L近傍の輝度低下率が30%以上と非常に大きくなる。
ここで定義している輝度低下率とは、導光体7の面内での輝度の最大値に対する低下率を指す。
輝度低下率が30%以上の場合、照明装置3を拡散シート28側から眺めたときに、光入射面7L付近と中央部での輝度差がはっきりと目で視認されるようになるため、液晶表示装置1の品質的な問題が生じる。導光体7の光入射面7L近傍の輝度低下が視認できないようにするためにも、密度Dは0.01以上とすることが求められる。
If the density D is small, the amount of light incident from the
For this reason, the density D0 needs to be 0.01 or more.
When the density D is less than 0.01, for example, in the
The luminance reduction rate defined here refers to the reduction rate with respect to the maximum value of the luminance within the surface of the
When the luminance reduction rate is 30% or more, when the
このような、密度Dの変化として好適な関数としては、光入射面7Lを原点とするY方向の位置座標をyとして、次式(11)に示す関数の例を挙げることができる。
As a function suitable as such a change in the density D, an example of a function represented by the following equation (11) can be given, where y is a position coordinate in the Y direction with the
上記式(11)において、変数Bは、Y方向の位置における輝度分布に寄与する変数である。
このような配置が可能となるのは、単位群内のX方向の平均ピッチPxa、Pxb、Pxcを異なる大きさとするとともに、この順に減少するようにしているためである。
In the above formula (11), the variable B is a variable contributing to the luminance distribution at the position in the Y direction.
This arrangement is possible because the average pitches Pxa, Pxb, and Pxc in the X direction in the unit group have different sizes and decrease in this order.
次に、このように光偏向要素18を配置するための方法の一例について説明する。
本実施形態では、光偏向要素18の密度Dが、上記式(11)を満足するように、光偏向要素18の規則的な基準配列域を決定する。次に、この基準配列域の中心位置から、各光偏向要素18をX方向にランダムにずらすことにより、最終的な光偏向要素18の配列を決定する。
Next, an example of a method for arranging the
In the present embodiment, the regular reference arrangement area of the
光偏向要素18の単位群内における基準配列域e(i,j)を、図5に破線で示す。
基準配列域e(i,j)は、E(i,j)と同様、m個からなるものが方向に沿う単位列を形成し、この単位列が、Y方向に隣接間隔Δyjで、n列配列される。
e(i,j)の位置座標は、(Xij,Yij)と表記する。
e(i,j)は、X方向には、光偏向要素18のX方向の平均ピッチPxに等しい一定ピッチで等間隔に配列されている。
また、Y方向に隣り合う単位列同士は、X方向において、交互に平均ピッチPxの1/2だけずらして配列されている。
ここで、平均ピッチPxは、上記と同様、領域a、b、cでは、それぞれ互いに異なるPxa、Pxb、Pxc(ただし、Pxa>Pxb>Pxc)である。
すなわち、平均ピッチPxは、領域a、b、cの境界では不連続に変化するとともに、光入射面7Lから離間するにつれて減少する。
このため、例えば、領域a、bの境界において、基準配列域の密度Dを等しくするには、図6に示すように、X方向の隣接間隔が、Pxa>Pxbの関係にあるため、Y方向の隣接間隔であるΔyna、Δy1bをΔyna<Δy1bのような大小関係の適宜値に設定すればよい。
A reference array area e (i, j) in the unit group of the
The reference array area e (i, j), like E (i, j), forms m unit rows along the direction, and this unit row has an adjacent interval Δy j in the Y direction and n A column is arranged.
The position coordinates of e (i, j) are expressed as (X ij , Y ij ).
e (i, j) are arranged at equal intervals in the X direction at a constant pitch equal to the average pitch Px of the
Further, the unit columns adjacent in the Y direction are arranged so as to be alternately shifted in the X direction by ½ of the average pitch Px.
Here, the average pitch Px is Pxa, Pxb, and Pxc different from each other in the regions a, b, and c (where Pxa>Pxb> Pxc), as described above.
That is, the average pitch Px changes discontinuously at the boundaries of the regions a, b, and c, and decreases as the distance from the
For this reason, for example, in order to make the density D of the reference arrangement area equal at the boundary between the areas a and b, the adjacent interval in the X direction has a relationship of Pxa> Pxb as shown in FIG. Δy na , Δy 1b , which are adjacent intervals, may be set to appropriate values such as Δy na <Δy 1b .
次に、E(i,j)の位置座標(xij、yij)を、次式(12)〜(16)によって設定する。 Next, the position coordinates (x ij , y ij ) of E (i, j) are set by the following equations (12) to (16).
ここで、係数αは、光偏向要素E(i,j)の基準配列域e(i,j)に対するX方向のズレ幅の最大値を規定する定数であり、0より大きく1未満の適宜値を採用することができる。
Rn(i,j)は、0以上1以下の数値範囲からランダムに選ばれた数値を発生するランダム関数である。このため、xijのXijからのズレ量がランダムに変化する。したがって、隣接間隔Δxijもランダムに変化する。
δ(j)は、上記式(15)に示すように、jが偶数の場合に1、奇数の場合に0となる関数である。
Y1は、単位群において最も光入射面7L寄りの単位列のY方向の座標値であり、領域ごとに、Y1a、Y1b、Y1cの値を取る。
Here, the coefficient α is a constant that defines the maximum value of the deviation width in the X direction with respect to the reference arrangement area e (i, j) of the light deflection element E (i, j), and is an appropriate value greater than 0 and less than 1. Can be adopted.
Rn (i, j) is a random function that generates a numerical value randomly selected from a numerical range of 0 to 1. Therefore, the amount of deviation from X ij of x ij is changed randomly. Therefore, the adjacent interval Δx ij also changes randomly.
As shown in the above equation (15), δ (j) is a function that becomes 1 when j is an even number and 0 when it is an odd number.
Y 1 is a coordinate value in the Y direction of the unit row closest to the
上記式(11)においてαが0になると、すべての光偏向要素E(i,j)が基準配列域e(i,j)と同様の規則的な配置になる。しかし、αは0より大きいため、αの大きさに応じて、規則性が低減し、隣接間隔Δxijは、一定のバラツキが生じる。
上記式(11)においてαが1以上になると、光偏向要素E(i,j)がX方向にずれて、隣接する光偏向要素E(i−1,j)またはE(i+1,j)と接したり、重なり合ったりする。しかし、αは1未満のため、隣接する光偏向要素E(i−1,j)およびE(i+1,j)との間には、確実に隙間が形成される。
このため、光偏向要素E(i,j)におけるX方向の隣接間隔Δxijは、上記式(7)を満足するバラツキを示す。
また、隣接間隔Δxijは、上記式(9)の範囲にあることが分かる。
When α is 0 in the above equation (11), all the light deflection elements E (i, j) are regularly arranged in the same manner as the reference arrangement area e (i, j). However, since α is larger than 0, the regularity is reduced according to the size of α, and the adjacent interval Δx ij has a certain variation.
When α is equal to or greater than 1 in the above formula (11), the light deflection element E (i, j) is shifted in the X direction, and the adjacent light deflection element E (i−1, j) or E (i + 1, j) Touch or overlap. However, since α is less than 1, a gap is surely formed between the adjacent light deflection elements E (i−1, j) and E (i + 1, j).
For this reason, the adjacent distance Δx ij in the X direction in the light deflection element E (i, j) shows a variation satisfying the expression (7).
It can also be seen that the adjacent interval Δx ij is in the range of the above equation (9).
αの値は小さいほど光偏向要素E(i,j)の配置の規則性が強くなるため、後述するモアレ抑制の効果が少なくなる。
また、αの値は大きいほど光偏向要素E(i,j)と、隣接する光偏向要素E(i−1,j)またはE(i+1,j)との間の距離のバラツキが大きくなり、偏向光のムラが生じやすくなる。
このため、αの範囲は、より狭いことが好ましく、例えば、下限値としては、0.2、0.4などがより好ましく、上限値としては、0.4、0.6などがより好ましい。
The smaller the value of α, the stronger the regularity of the arrangement of the light deflection elements E (i, j), and the less the effect of moire suppression described later.
Further, the larger the value of α, the larger the variation in the distance between the light deflection element E (i, j) and the adjacent light deflection element E (i−1, j) or E (i + 1, j), Unevenness of the deflected light tends to occur.
For this reason, the range of α is preferably narrower. For example, the lower limit value is more preferably 0.2, 0.4, and the upper limit value is more preferably 0.4, 0.6.
このように配置された光偏向要素E(i,j)の密度Dについて説明する。
図5に示すように、基準配列域e(i,j)は、規則的に配置されているため、その密度Deは、正確に算出できる。光偏向要素E(i,j)の密度Dの設計値についても同様に算出することができる。
また、適宜の大きさの測定エリアの面積をR、その内側に含まれる基準配列域e(i,j)の面積をSaとすれば、面積Saを実測することにより、De=Sa/Rとして求めることができる。
例えば、e(i,j)の密度Deを求める測定エリアは、例えば、図6に二点鎖線で示すように、X方向においてはPx以上、Y方向においては隣接する単位列の中心までの距離の和Δyi−1+Δyi以上の大きさを有する長方形を採用することにより、密度Deを実測することができる。
これに対して、光偏向要素E(i,j)は、X方向の配置位置が場所により変化する。このため、光偏向要素E(i,j)の密度Dを実測する場合には、同様な測定をX方向に測定位置を変えて繰り返し、その平均を取る。
本実施形態では、光偏向要素E(i,j)のX方向の位置は、基準配列域e(i,j)の位置からランダムにずらされているため、十分な数の測定を行えば、密度Dの平均値は基準配列域e(i,j)の密度Deに一致する。
The density D of the light deflection elements E (i, j) arranged in this way will be described.
As shown in FIG. 5, since the reference arrangement area e (i, j) is regularly arranged, the density De can be accurately calculated. The design value of the density D of the light deflection element E (i, j) can be calculated similarly.
If the area of the measurement area of an appropriate size is R, and the area of the reference arrangement area e (i, j) included therein is Sa, then by measuring the area Sa, De = Sa / R Can be sought.
For example, the measurement area for obtaining the density De of e (i, j) is, for example, a distance from the center of an adjacent unit column in the Y direction to Px or more in the X direction as indicated by a two-dot chain line in FIG. The density De can be measured by adopting a rectangle having a size equal to or greater than the sum of Δy i-1 + Δy i .
On the other hand, the arrangement position of the light deflection element E (i, j) in the X direction varies depending on the location. For this reason, when the density D of the light deflection element E (i, j) is actually measured, the same measurement is repeated while changing the measurement position in the X direction, and the average is obtained.
In the present embodiment, the position of the light deflection element E (i, j) in the X direction is randomly shifted from the position of the reference array area e (i, j). Therefore, if a sufficient number of measurements are performed, The average value of the density D matches the density De of the reference arrangement area e (i, j).
以上、導光体7の構成について、第1領域7Aの場合の例で説明した。これと対称に配置された第2領域7Bの構成は、配置位置の相違を除いて同様であるため、詳しい説明は省略する。
Heretofore, the configuration of the
このような構成の導光体7に好適な透光性材料の例としては、例えば、PMMA(ポリメチルメタクリレート)に代表されるアクリル樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂、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、PAN(ポリアクリロニトリル共重合体)樹脂、AS(アクリロニトリルスチレン共重合体)樹脂等の透明樹脂を挙げることができる。
Examples of a light-transmitting material suitable for the
導光体7の製造方法としては、上記のような樹脂を用いて、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、光偏向要素18、及び単位レンズ7dを一体で成形することが可能である。または、上述した製法で板状部材を成形した後、光偏向要素18、および単位レンズ7dを、例えば、印刷法や、UV硬化樹脂、放射線硬化樹脂などを用いて形成することにより、導光体7を製造することも可能である。
導光体7は、上述した製法のうち、特に押出成形法を用いて、光偏向要素18と単位レンズ7dとを一体に成形することが望ましい。この場合、導光体7を作製するための工程数が減り、またロール・トゥ・ロールでの成形であるため、量産性を高めることができる。
As a manufacturing method of the
The
次に、このような構成の本実施形態の液晶表示装置1、照明装置3の作用について、本実施形態の導光体7の作用を中心として説明する。
図7(a)は、本発明の第1の実施形態の導光体における光の伝播の様子を示す模式的に平面図である。図7(b)は、図7(a)におけるC視の模式図である。図8(a)は、単位レンズを有しない第1比較例の導光体における光の伝播の様子を示す模式的に平面図である。図8(b)は、図8(a)におけるD視の模式図である。図9(a)は、本発明の第1の実施形態の導光体における平面視の輝度分布を示す模式図である。図9(b)は、単位レンズを有しない第1比較例の導光体における輝度分布を示す模式図である。図10(a)は、単位レンズを通してみた光偏向要素の像の一例を示す模式図である。図10(b)は、単位レンズおよび等方性光拡散部材を通してみた光偏向要素の像の一例を示す模式図である。
Next, the operation of the liquid
FIG. 7A is a plan view schematically showing a state of light propagation in the light guide according to the first embodiment of the present invention. FIG.7 (b) is a schematic diagram of the C view in Fig.7 (a). FIG. 8A is a plan view schematically showing a state of light propagation in the light guide of the first comparative example that does not have a unit lens. FIG. 8B is a schematic diagram of view D in FIG. FIG. 9A is a schematic diagram showing a luminance distribution in plan view in the light guide according to the first embodiment of the present invention. FIG. 9B is a schematic diagram showing the luminance distribution in the light guide of the first comparative example that does not have a unit lens. FIG. 10A is a schematic diagram illustrating an example of an image of a light deflection element viewed through a unit lens. FIG. 10B is a schematic diagram illustrating an example of an image of the light deflection element viewed through the unit lens and the isotropic light diffusing member.
図7(a)、(b)に示すように、各光源6が点灯されると、光源6からの光は、拡散しつつ前方の光入射面7Lに入射する。
光入射面7Lに入射した光は、光偏向面7aと射出面7bとの間で反射を繰り返しながら中心面S7に向かって導光される。このとき、光偏向面7aによってX方向に広がる方向に反射される光は、図7(b)に示すように、単位レンズ7dにおける凸面(内面側からは凹面)に内部反射してX方向に位置を変えながら導光される。ところが、単位レンズ7dは外側に凸のU字状の断面を有するため、入射光が集光されて単位レンズ7dの下方の光偏向面7aに向けて反射される。このため、図7(a)に示すように、単位レンズ7dの内部反射による反射光はX方向にあまり広がらずに、単位レンズ7dの延在方向であるY方向に沿って導光される。
このように、本実施形態では、射出面7bが単位レンズ7dで構成されるため、光源6から入射した光は、光源6の前方に位置する単位レンズ7dによって、その延在方向に沿って導光される。
図7(b)には、1個の光源6のみが記載されているが、光源6は、X方向に沿って複数配置されているため、その他の光源6からの光も同様にして中心面S7に向かって同様に導光される。
As shown in FIGS. 7A and 7B, when each
The light incident on the
Thus, in this embodiment, since the
Although only one
これに対して、図8(a)、(b)に示す第1比較例のように、本実施形態の導光体7から単位レンズ7dを削除した導光体70の場合、射出面70bは、光偏向面7aと平行な平面である。
このため、光源6から光偏向面7aおよび射出面70bに向かって斜め方向に放射される光は、図8(b)に示すように、内部反射してX方向に導光される。
平面視では、図8(a)に示すように、光源6から拡散する光束が、集光されることなく扇形に広がった状態で中心面S7に向かって導光される。
このように、第1比較例の導光体70では、光源6からの光がX方向の左右に拡散して導光されていくため、光源6の前方に進む光の輝度が、光入射面7Lから離れるにつれて低下していく。
したがって、導光体7によって導光される場合の光の輝度は、このような第1比較例に比べると、光入射面7Lから離れた位置でも、X方向への拡散が抑制されているため輝度低下が格段に少ない。
On the other hand, in the case of the
Therefore, the light emitted from the
In plan view, as shown in FIG. 8A, the light beam diffused from the
As described above, in the
Therefore, the brightness of the light guided by the
以上、導光体7内の導光経路について、1つの光源6から光入射面7Lに入射する場合の例で説明した。液晶表示装置1では、このような光源6が光入射面7Lの延在方向に沿って複数配置されているため、導光体7全体としては、各光源6からの光を重ね合わせた輝度分布になる。
導光体7では、光源6からの入射光は、上述のように光源6の前方の狭い範囲に導光されていく。このため、図9(a)に示すように、各光源6から入射した光を重ね合わせても輝度ムラは発生せず、後述する光偏向要素18の作用と相俟って、略均一な輝度分布が得られる。
一方、第1比較例の導光体70では、光源6からの入射光は、上述のように光源6の前方に扇形に広がって伝播する。このため、導光体7と同様の光偏向要素18を備えていたとしても、図9(b)に示すように、X方向の両端部において、光入射面7Lから中心面S7に向かって広がる三角形状の暗部Shが発生する。
Heretofore, the light guide path in the
In the
On the other hand, in the
次に、光偏向要素18の作用について説明する。
導光体7には、光偏向面7aには、微小な光偏向要素18が多数形成されているため、光偏向要素18に到達した光は、光偏向要素18の面形状に応じて偏向される。具体的には、光偏向要素18によって散乱されるため、光偏向要素18の直上の射出面7bに向かって偏向される成分が増える。このため、各光偏向要素18は、光偏向面7a上に点状の光源が配置されているのと同等の効果がある。
図3に示すように、光偏向要素18による偏向成分は、光偏向面7aで全反射されて導光される反射光に比べると、射出面7bにおける入射角が小さくなるため、射出面7bを透過して外部に射出される。このとき、射出光は、単位レンズ7dのレンズ作用により集光されるため、X方向の広がりが抑制された光束として視覚方向Fに沿って射出される(図3における光K参照)。
したがって、導光体7を射出面7b側から観察すると、光偏向要素18による偏向成分により、光偏向要素18の位置に線状光源が配置されているように視認される。
すなわち、導光体7を、単位レンズ7dを通して、射出面7b側から観察すると、図10(a)に実線で示すように光偏向要素18がX方向に線状に広がって見える。ただし、図10(a)は模式図のため、光偏向要素18はX方向にピッチLxで、Y方向にピッチLyで繰り返し配列される場合を図示している。
実際には、導光体7の光偏向要素18はX方向にランダムに配置されるため、線状に広がった光偏向要素18の像もX方向にランダムにずれる。
Next, the operation of the
Since many
As shown in FIG. 3, the deflection component of the
Therefore, when the
That is, when the
Actually, since the
射出面7bから射出された光は、等方性光拡散部材8に入射して等方的に拡散される。これにより、光偏向要素18の配置位置に応じた輝度分布のムラが均されるとともに、偏向光による光偏向要素18の像も、X方向およびY方向に広がって、ぼけた状態になる。
図10(b)に、等方性光拡散部材8を通して導光体7を観察した場合の光偏向要素18の像の見え方を模式的に示す。図10(b)に示すように、光偏向要素18の像は、等方性光拡散部材8によって、Y方向にも広がるため、X方向およびY方向に互いに重なった面状の光源のように視認される。これにより、光偏向要素18の点状の像や、光偏向要素18がX方向に連なった線状の像も視認されなくなる。
The light emitted from the
FIG. 10B schematically shows how an image of the
等方性光拡散部材8を透過した光は、集光シート20に入射することにより、視覚方向Fに向けて集光される。
集光シート20から出射された光は、拡散シート28に入射して拡散され、集光シート20の集光方向に起因する輝度ムラが均される。
このようにして、拡散シート28からは、輝度ムラが抑制された光が出射され、画像表示素子2が偏光板10の側から照明される。
この状態で、画像表示素子2が画像信号に応じて駆動されると、画像信号に応じた画像や映像が、画像表示素子2に表示され、外部から画像や映像を観察することが可能となる。
The light transmitted through the isotropic
The light emitted from the
In this way, light with suppressed luminance unevenness is emitted from the
In this state, when the
ここで、導光体7の光偏向要素18の作用について詳しく説明する。
導光体7では、第1領域7A、第2領域7Bのそれぞれにおいて、光偏向要素18の密度Dは、光入射面7Lから中心面S7に向かって単調増加している。
このため、光偏向要素18による視覚方向Fへの偏向成分は、密度Dに比例して増大する。
したがって、導光体7内のY方向への伝播の際の輝度低下分を相殺するように、光偏向要素18の密度Dを増大させることにより、射出面7bにおける射出光のY方向における輝度分布を均一化することができる。
また、X方向では、光偏向要素18の配置位置が互いに隣り合う他の光偏向要素18と隙間をあけた状態でランダムに配置位置が変化しているものの、図4における直線101に示すように、平均的にはX方向に略均一な密度で配置されているため、X方向の輝度ムラが抑制されている。
Here, the operation of the
In the
For this reason, the deflection component in the visual direction F by the
Therefore, by increasing the density D of the
Further, in the X direction, although the arrangement position of the
本実施形態の導光体7では、このような密度Dの配置を実現するために、第1領域7A、第2領域7BをそれぞれY方向において、例えば、領域a、b、cに応じて、光偏向要素18を、複数の単位群に分割し、単位群ごとに、X方向の平均ピッチをPxa、Pxb、Pxcのように変更している。これにより、各単位群内における各単位列のY方向の隣接間隔を光入射面7L側から中心面S7側に向かって漸減させる構成とし、かつ、単位群の境界における、X方向の平均ピッチと、Y方向の隣接間隔とが、不連続に変化する構成としている。
このように、X方向の隣接間隔と、Y方向の隣接間隔との組合せにより、単調減少する密度Dを形成しているため、Y方向の輝度分布を略均一化することができるとともに、Y方向における光偏向要素18の粗密の偏りを抑制することができる。これにより、光取り出し効率が向上するとともに、光偏向要素18の粗密の偏りに起因する輝度ムラを抑制することが可能となる。
これらの点について、導光体7の第2比較例、第3比較例を参照して説明する。
図11は、光偏向要素の配置パターンの第2比較例を示す模式図である。図12は、光偏向要素の配置パターンの第3比較例を示す模式図である。
In the
Thus, since the density D that monotonously decreases is formed by the combination of the adjacent interval in the X direction and the adjacent interval in the Y direction, the luminance distribution in the Y direction can be made substantially uniform and the Y direction can be made uniform. The unevenness of the
These points will be described with reference to the second comparative example and the third comparative example of the
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a second comparative example of the arrangement pattern of the light deflection elements. FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a third comparative example of the arrangement pattern of the light deflection elements.
図11に示す第2比較例の導光体71は、導光体7の第1領域7A、第2領域7Bをそれぞれ、領域aと同様の単位群を構成するように、光偏向要素18を配置した場合の例である。
このため、各単位列において、X方向の平均ピッチはPxaとし、Y方向の単位列の列数はnaよりも大きいNaである。単位列のY方向の隣接間隔は、Δy1a、…、ΔyNaのような減少数列である。
このような配置では、中心面S7の近傍で光偏向要素18の密度Dを急峻に増加させるには、単位列の隣接間隔Δyjaを狭める必要がある。しかし、隣接間隔Δyjaを0に近付けても、X方向に隙間があるため、一定の限度以上には、密度Dを増加させることができない。このため、例えば、図11のグラフに曲線102として示すように、密度Dの最大値Dmax’をあまり大きくすることができない。
これにより、中心面S7の近傍において、光偏向要素18による視覚方向Fへの偏向成分が減少し、射出面7bからの射出光の輝度が低下してしまうため、本実施形態の導光体7に比べるとY方向の輝度分布の均一性が格段に低下する。
また、光偏向要素18によって偏向されなかった光は、そのまま導光体71内に導光されるため、例えば、反対側の光入射面7Lから多くの光が漏れ出て、射出面7bから取り出すことができない。したがって高輝度な照明装置3を得ることができない。
The
Therefore, in each unit column, the average pitch in the X direction is Pxa, and the number of unit columns in the Y direction is Na, which is larger than na. The adjacent interval in the Y direction of the unit column is a decreasing number sequence such as Δy 1a ,..., Δy Na .
In such an arrangement, in order to increase the density D of the
Thereby, in the vicinity of the center plane S7, the deflection component in the visual direction F by the
Further, since the light that has not been deflected by the
図12に示す第3比較例の導光体72は、導光体7の第1領域7A、第2領域7Bがそれぞれ1つの領域dとして1つの単位群が構成されるように光偏向要素18を配置した場合の例である。
ただし、第2比較例の導光体71とは異なり、X方向の平均ピッチPxd(ただし、Pxd<Pxa)は、中心面S7の近傍の光偏向要素18の密度Dが必要な最大密度Dmaxとなるように設定している。また、これに応じて、Y方向の単位列の列数をMdとし、単位列のY方向の隣接間隔は、Δy1d、…、ΔyMdのような単調減少数列としている。
ここで、Pxd<Pxaであるため、光入射面7Lの近傍のY方向の隣接間隔は、例えば、Δy1d>Δy1a等のように、対応する導光体7における隣接間隔よりも広げる必要がある。
このような配列によれば、密度Dの変化は、導光体7の場合と同等になる。このため、視覚方向Fへの偏向光の輝度は、中心面S7の近傍でも高輝度が保たれ、反対側の光入射面7Lから漏れ出る光も少なくなるため、全体として高輝度の照明装置3が得られる。
しかし、各単位列の平均ピッチPxdが小さいため、単位列が線状になって視認されやすくなる。特に光入射面7Lの近傍では、X方向の隣接間隔が詰まるとともにY方向の隣接間隔は逆に広がる結果、Y方向において単位列同士の間に隙間が生じることで、線状光として目立ちやすくなる。つまり、光源の均一性が低下して輝度ムラが生じ、線状に並んだ光源の像が視認されやすくなる。
In the
However, unlike the
Here, since Pxd <Pxa, the adjacent interval in the Y direction in the vicinity of the
According to such an arrangement, the change in the density D is equivalent to that in the
However, since the average pitch Pxd of each unit row is small, the unit row becomes linear and is easily visible. In particular, in the vicinity of the
本実施形態の導光体7の光偏向要素18の配列によれば、上記第2比較例、第3比較例における輝度低下、輝度ムラ、光源の視認性の増大、といった問題が抑制される。
According to the arrangement of the
次に、単位群ごとの光偏向要素18の配置の作用について説明する。
単位群内で、光偏向要素18がX方向に規則的に配列される場合、光偏向要素18が、X方向に配列ピッチP7dで規則的に配列された単位レンズ7dと、X方向およびY方向に一定の画素ピッチで配列された画素を有する画像表示素子2とに重なっているため、ピッチの周期的なずれによって、モアレが視認される場合がある。
このようなモアレは、照明装置や液晶表示装置の照明品質、表示品質を損なうことになる。
本実施形態の照明装置3、液晶表示装置1では、本実施形態の導光体7を用いるため、X方向において、光偏向要素18の隣接間隔が不規則に変化しているため、モアレの要因となる隣接間隔の規則性を有していない。このため、モアレが抑制される。
また、導光体7では、Y方向にも、隣接間隔が変化しているため、画像表示素子2の画素との間にもモアレは発生しない。
Next, the operation of the arrangement of the
When the
Such moire impairs the illumination quality and display quality of the illumination device and the liquid crystal display device.
In the
Further, in the
このように、本実施形態の液晶表示装置1、照明装置3では、Y方向には光入射面7Lから離間するにつれて密度Dが増加するように、複数の単位群に分けて光偏向要素18を配置し、X方向には平均ピッチPxが一定となるように光偏向要素18の隣接間隔を変化させた導光体7を備える。
このため、導光体7により、光源6から入射した光を射出面7bから効率よく取り出して、高輝度の光を出射することができる。また、X方向、Y方向に沿って輝度ムラを抑制することができる。しかも、光偏向要素18の配列が規則性を有しないため、光偏向要素の像やモアレを見えにくくすることができる。これにより、液晶表示装置1、照明装置3の表示品質、照明品質を向上することができる。
Thus, in the liquid
For this reason, the
照明装置3を、例えば、液晶ディスプレイ等のバックライトとして適用する場合、ある基準内の面内輝度均一性を保ちながら面中心輝度を高めることが望ましい。
本実施形態の導光体7における光偏向要素18の配置によれば、光入射面7Lに近いほど疎に、光入射面7Lから離れるほど密となる粗密分布を取っており、これにより、照明装置3の面内輝度均一性を犠牲にすることなく、面中心輝度を高めることが可能になっている。
When the
According to the arrangement of the
[第1変形例]
次に、本発明の第1の実施形態の第1変形例の導光体37について説明する。
図13(a)は、本発明の第1の実施形態の第1変形例の導光体の一例を示す模式的な斜視図である。図13(b)、(c)は、図13(a)におけるE−E断面図、およびF−F断面図である。
[First Modification]
Next, a
FIG. 13A is a schematic perspective view showing an example of a light guide according to a first modification of the first embodiment of the present invention. FIGS. 13B and 13C are an EE sectional view and an FF sectional view in FIG.
図13(a)、(b)、(c)に示すように、本変形例の導光体37は、上記第1の実施形態の導光体7の光偏向要素18に代えて、光偏向要素38を備える。
本変形例の導光体37は、上記第1の実施形態の液晶表示装置1、照明装置3において、導光体7に代えて用いることができる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIGS. 13A, 13 </ b> B, and 13 </ b> C, the
The
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
導光体37の光偏向要素38は、上記第1の実施形態の光偏向要素18が、光偏向面7aに形成された凹部からなるのに対して、光偏向面7aから突出した凸部である点のみが異なる。
すなわち、光偏向要素38は、平面視形状が光偏向要素18と同様の長径wx、短径wyの楕円形状を有し、光偏向面7aからの突出高さがh38である。突出高さh38の好ましい範囲は、例えば、2μm以上20μm以下である。
光偏向要素38の配置パターンは、上記第1の実施形態の光偏向要素18と同様である。
このような導光体37は、上記第1の実施形態の導光体7と同様の方法により製造することができる。
The
That is, the
The arrangement pattern of the
Such a
導光体37によれば、光入射面7Lから入射し、射出面7bおよび光偏向面7aの間で導光される光が照射されると、内面側から凹面になっている光偏向要素38において内部反射して、凹面の光軸に沿って集光される。このため、視覚方向Fに向く偏向成分が発生する。
したがって、本変形例の光偏向要素38およびこれを備える照明装置3、液晶表示装置1は、上記第1の実施形態の導光体7、照明装置3、および液晶表示装置1と同様に、高輝度の光を出射することができるとともに、光偏向要素の像やモアレを見えにくくすることができる。
According to the
Therefore, the
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態の導光体について説明する。
図14は、本発明の第1の実施形態の導光体の光偏向要素の配置パターンの詳細を示す模式図である。
[Second Embodiment]
Next, the light guide according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a schematic diagram showing details of the arrangement pattern of the light deflection elements of the light guide according to the first embodiment of the present invention.
図1、2に示すように、本実施形態の導光体47は、上記第1の実施形態の導光体7の光偏向要素18に代えて、光偏向要素18のX方向の配置パターンのみを変えた光偏向要素48を備える。
導光体47は、上記第1の実施形態の液晶表示装置1、照明装置3において、導光体7に代えて用いることができる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
光偏向要素48は、上記第1の実施形態の導光体7における光偏向要素18と同様にX方向の配置密度が、Y方向の各位置で略均一であり、かつ各光入射面7Lから導光体7のY方向の中心に向かって、Y方向に沿う配置密度が漸次増大するように配置されている。
このため、導光体47においても、第1領域7Aと第2領域7Bとにおける光偏向要素48の平均的な配置密度が中心面S7に関して対称になっている。
In the
For this reason, also in the
以下、光偏向要素48の配置について、上記第1の実施形態と異なる点を中心に、第1領域7Aの場合の例で説明する。
光偏向要素48の配置パターンは、導光体7と同様、Y方向において複数の領域に分割されており、図4に示すように、例えば、光入射面7L側から順に領域a、b、cのような複数の領域に分割されている。
領域a、b、cでは、それぞれ、図14に模式的に示すように、光偏向要素48が、X方向にm個、Y方向にn個が配列されている。ただし、m、nの大きさは、各領域によって異なる。
以下では、各領域に共通する配置について説明し、必要に応じて、異なる点を説明する。その際、各領域a、b、cによって数値が異なることを明記する場合には、ma、na、mb、nb、mc、ncのように、領域名の添字を付して表す。また、特に断らない限り、他の変数、定数も同様に表す。
Hereinafter, the arrangement of the
The arrangement pattern of the
In each of the regions a, b, and c, as schematically shown in FIG. 14, m
Hereinafter, the arrangement common to each region will be described, and different points will be described as necessary. At this time, when it is clearly stated that the numerical values are different depending on the areas a, b, and c, the area names are added with suffixes such as ma, na, mb, nb, mc, and nc. Unless otherwise specified, other variables and constants are also represented in the same manner.
光偏向要素48は、X方向には、一直線上に配置されて単位列を構成し、Y方向には、これらの単位列が、間隔を変えて配列されている。領域a、b、cに配置されたna個、nb個、nc個の単位列は、それぞれ単位群を構成し、以下に述べるように配置される。
The
各単位群の光偏向要素48を、F(i,j)と表す。ここで、iは、X方向の一端側(図示下端側)から他端側に向かって1番目からm番目まで配列された光偏向要素48に付された整数の符号である。jは、Y方向の光入射面7L側の端部(図示左側)から光入射面7Lと反対側の端部に向かって1番目からn番目まで配列された光偏向要素48に付された整数の符号である。
また、F(i,j)の位置座標を、(xij、yij)と表記する。
The
In addition, the position coordinates of F (i, j) are expressed as (x ij , y ij ).
各単位列におけるX方向の隣接間隔は、いずれも一定のピッチQxに等しい。ここで、隣接間隔は、例えば、F(i+1,j)とF(i,j)との中心間距離である。
ピッチQxは、領域a、b、cごとに異なり、それぞれQxa、Qxb、Qxc(ただし、Qxa>Qxb>Qxc)である。
ピッチQxは、上記第1の実施形態における平均ピッチPxと同様な値を採用している。
The adjacent spacing in the X direction in each unit row is equal to a constant pitch Qx. Here, the adjacent interval is, for example, a center-to-center distance between F (i + 1, j) and F (i, j).
The pitch Qx is different for each of the regions a, b, and c, and is Qxa, Qxb, and Qxc (where Qxa>Qxb> Qxc), respectively.
The pitch Qx adopts the same value as the average pitch Px in the first embodiment.
また、各単位列は、近隣となる2列以上の他の単位列と、X方向の配置位置が互いに異なる。
本実施形態では、一例として、高い確率で、すべてのjについて単位列の配置位置が互いに異なるようにしている。このような配置を実現するために、本実施形態では、各単位列における光偏向要素48全体のX方向の位置が、X方向に変化するように設定している。
各単位列のX方向の位置を代表する座標値をXjとするとき、次式(17)、(18)を満足する。
座標値Xjとしては、例えば、F(1,j)のx座標であるx1jを採用することができる。
Further, each unit column is different from the other two or more adjacent unit columns in the arrangement position in the X direction.
In this embodiment, as an example, the arrangement positions of the unit columns are made different from each other for all j with high probability. In order to realize such an arrangement, in this embodiment, the position in the X direction of the entire
When the coordinate value representing the position in the X direction of each unit column is X j , the following expressions (17) and (18) are satisfied.
As the coordinate value X j , for example, x 1j that is the x coordinate of F (1, j) can be adopted.
ここで、δ(j)は、上記式(16)で定義される関数である。
上記式(18)は、各単位列が、Y方向において一列おきに、X方向の位置がQx/2だけずれた基準位置に対して、ズレ量ΔXj=Xj−X1を有している場合の、ズレ量ΔXjの標準偏差を表している。
上記式(17)は、ピッチQxに対するこの標準偏差の比の範囲を表している。正規分布では平均値の±3σの範囲に全体の約99.7%が含まれるため、上記式(16)はズレ量ΔXjの分布が正規分布の場合には、約99.7%が、±Qx/2の範囲内にあることを意味する。
Here, δ (j) is a function defined by the above equation (16).
In the above equation (18), each unit row has a deviation amount ΔX j = X j −X 1 with respect to the reference position where the position in the X direction is shifted by Qx / 2 every other row in the Y direction. The standard deviation of the deviation amount ΔX j is shown.
The above equation (17) represents the range of the ratio of this standard deviation to the pitch Qx. In the normal distribution, about 99.7% of the whole is included in the range of ± 3σ of the average value. Therefore, when the distribution of the deviation amount ΔX j is a normal distribution, the above equation (16) is about 99.7%. It means that it is within the range of ± Qx / 2.
単位列の間のY方向の隣接間隔(中心間距離)は、上記第1の実施形態におけると同様のΔyjである。
密度Dの変化は、上記第1の実施形態と同様である。
The Y-direction adjacent interval (center-to-center distance) between the unit columns is Δy j similar to that in the first embodiment.
The change in the density D is the same as that in the first embodiment.
次に、このように光偏向要素48を配置するための方法の一例について説明する。
本実施形態では、上記第1の実施形態と同様にして、光偏向要素48の密度Dが、上記式(11)を満足するように、光偏向要素48の規則的な基準配列域を決定する。次に、この基準配列域の中心位置から、各光偏向要素48を単位列ごとに、X方向にランダムにずらすことにより、最終的な光偏向要素48の配列を決定する。
Next, an example of a method for arranging the
In the present embodiment, as in the first embodiment, the regular reference arrangement area of the
光偏向要素48の単位群内における基準配列域は、上記第1の実施形態と同様のe(i,j)である(図14の破線参照)。
ただし、e(i,j)におけるX方向の配置間隔は、ピッチQxに等しい。
また、Y方向に隣り合う単位列同士は、X方向において、交互にピッチQxの1/2だけずらして配列されている。
すなわち、ピッチQxは、領域a、b、cの境界では不連続に変化するとともに、光入射面7Lから離間するにつれて減少する。
The reference array area in the unit group of the
However, the arrangement interval in the X direction at e (i, j) is equal to the pitch Qx.
Further, the unit columns adjacent in the Y direction are arranged so as to be alternately shifted by a half of the pitch Qx in the X direction.
That is, the pitch Qx changes discontinuously at the boundaries of the regions a, b, and c, and decreases as the distance from the
次に、F(i,j)の位置座標(xij、yij)を、次式(19)〜(23)によって設定する。 Next, position coordinates (x ij , y ij ) of F (i, j) are set by the following equations (19) to (23).
ここで、係数βは、光偏向要素F(i,j)の基準配列域e(i,j)に対するX方向のズレ幅の最大値を規定する定数であり、0より大きく1未満の適宜値を採用することができる。
Rn(j)は、0以上1以下の数値範囲からランダムに選ばれた数値を発生するランダム関数である。
δ(j)は、上記式(16)で定義される関数である。
Y1は、単位群において最も光入射面7L寄りの単位列のY方向の座標値であり、領域ごとに、Y1a、Y1b、Y1cの値を取る。
Here, the coefficient β is a constant that defines the maximum value of the deviation width in the X direction with respect to the reference arrangement area e (i, j) of the light deflection element F (i, j), and is an appropriate value greater than 0 and less than 1. Can be adopted.
Rn (j) is a random function that generates a numerical value randomly selected from a numerical range of 0 or more and 1 or less.
δ (j) is a function defined by the above equation (16).
Y 1 is a coordinate value in the Y direction of the unit row closest to the
上記式(23)においてβが0になると、すべての光偏向要素F(i,j)が基準配列域e(i,j)と同様の規則的な配置になる。しかし、αは0より大きいため、αの大きさに応じて、ΔXjが変化するため、単位列ごとに光偏向要素F(i,j)の全体が基準配列域e(i,j)に対してずれる。このため、例えば、F(1,j)の座標x1jは、Y方向に集計すると、一定のバラツキが生じる。
上記式(23)においてβが1以上になるとX方向の一端部において光偏向要素48が抜けることになるため、X方向の密度Dが変化してしまう。しかし、βは1未満のため、X方向の密度Dは、X方向の端部でも一定である。
In the above equation (23), when β becomes 0, all the light deflection elements F (i, j) are regularly arranged in the same manner as the reference arrangement area e (i, j). However, since α is larger than 0, ΔX j changes according to the size of α, so that the entire light deflection element F (i, j) is in the reference array area e (i, j) for each unit column. Deviate. For this reason, for example, if the coordinates x 1j of F (1, j) are totaled in the Y direction, a certain variation occurs.
In the above formula (23), when β is 1 or more, the
βの値は小さいほど光偏向要素F(i,j)の配置の規則性が強くなるため、モアレ抑制の効果が少なくなる。
また、βの値は大きいほど光偏向要素F(i,j)と、隣接する光偏向要素F(i−1,j)またはF(i+1,j)との間で、光偏向要素18がY方向に隣接しやすくなり、偏向光のムラが生じやすくなる。
このため、βの範囲は、より狭いことが好ましく、例えば、下限値としては、0.2、0.4などがより好ましく、上限値としては、0.4、0.6などがより好ましい。
The smaller the value of β, the stronger the regularity of the arrangement of the light deflection elements F (i, j), and the less the effect of suppressing moire.
Further, the larger the value of β, the more the
For this reason, it is preferable that the range of β is narrower. For example, the lower limit is more preferably 0.2, 0.4, and the upper limit is more preferably 0.4, 0.6.
このように配置された光偏向要素F(i,j)の密度Dは、上記第1の実施形態と同様にして、設計、および実測が可能である。 The density D of the light deflection elements F (i, j) arranged in this way can be designed and measured in the same manner as in the first embodiment.
以上、導光体47の構成について、第1領域7Aの場合の例で説明した。これと対称に配置された第2領域7Bの構成は、配置位置の相違を除いて同様であるため、詳しい説明は省略する。
Heretofore, the configuration of the
本実施形態の導光体47によれば、単位群内の単位列のY方向の隣接間隔と、単位群全体を通したY方向の単位列の配置は、上記第1の実施形態の導光体7における光偏向要素18と同様であり、光偏向要素48の密度Dの変化も同様になる。このため、Y方向における輝度分布は、導光体7と同様となり、光取り出し効率が向上するとともに、略均一な照明が可能である。
また、導光体47における光偏向要素48は、各単位列においては隣接間隔が一定のピッチQxの規則的な配列になっている。しかし、近隣の単位列は、X方向の配置位置がランダムにずらされているため、Y方向における光偏向要素48が整列しない配列になっている。
例えば、基準配列域e(i,j)では、Y方向に沿って見ると、X方向にピッチQx/2をあけて、例えば、e(1,1)、e(3,1)、e(5,1)…などのように、1列おきの基準配列域が一直線上に整列している。これに対して、光偏向要素48は、例えば、F(1,1)、F(3,1)、F(5,1)…などが、これらの位置からX方向にランダムにずらして配置されるため、これらが一直線上に整列することはない。
According to the
Further, the
For example, in the reference array area e (i, j), when viewed along the Y direction, a pitch Qx / 2 is opened in the X direction, for example, e (1, 1), e (3, 1), e ( 5, 1), etc., every other row of reference arrangement areas is aligned on a straight line. On the other hand, the
このように、Y方向に沿って見た配置の整列性が乱されているため、単位列ごとにはピッチQxの規則的な配列であっても、X方向に配列ピッチP7dで規則的に配列された単位レンズ7dとのモアレを抑制することができる。
これは、単位列上では、規則的な配列によりモアレの要因となる輝度の濃淡が生じるものの、この濃淡のパターンがY方向に連続する確率が低くなっているためである。
また、導光体47を用いた本実施形態の照明装置3、液晶表示装置1においても、高輝度の光を出射することができるとともに、輝度ムラを抑制し、特に、光偏向要素の像やモアレを見えにくくすることができる。これにより、液晶表示装置1、照明装置3の表示品質、照明品質を向上することができる。
また、特に、導光体47によれば、X方向には規則的な配列になっているため、製造が容易となる。
Thus, since the alignment of the arrangement seen along the Y direction is disturbed, even if the unit Q is regularly arranged with the pitch Qx, it is regularly arranged with the arrangement pitch P7d in the X direction. Moire with the
This is because, on the unit row, the brightness of the brightness that causes moire is generated due to the regular arrangement, but the probability that this shading pattern continues in the Y direction is low.
Further, the
In particular, according to the
なお、上記各実施形態および変形例の説明では、照明装置3が液晶表示装置1に用いられた場合の例で説明したが、照明装置3は液晶表示装置1のみに適用されるものではない。例えば、看板、電子ブックのような液晶表示装置以外の表示装置の照明装置として用いることも可能である。
また、表示装置と組み合わせることも必須ではなく、例えば、単独の照明装置として使用することが可能である。
In the description of each of the embodiments and the modifications described above, an example in which the
Further, it is not essential to combine with a display device, and for example, it can be used as a single lighting device.
上記各実施形態および変形例の説明では、画像表示素子2と導光体との間に、拡散シート28、集光シート20を有する場合の例で説明したが、これは一例であって、他の構成も可能である。
例えば、等方性光拡散部材8のみによって、必要な拡散性能が得られる場合には、拡散シート28は削除することができる。
また、集光シート20としては、基材23上に一方向に延在するプリズム24が配列された場合の例で説明したが、例えば、図15(a)、(b)に示すようなその他の構成も可能である。
図15(a)、(b)は、本発明の第1および第2の実施形態の照明装置に用いることができる集光シートの変形例を示す部分的な斜視図である。
In the description of each of the embodiments and the modification examples described above, the
For example, when the required diffusion performance can be obtained only by the isotropic
Further, the
FIGS. 15A and 15B are partial perspective views showing modifications of the condensing sheet that can be used in the illumination devices of the first and second embodiments of the present invention.
図15(a)に示す集光シート20A(透過性光学シート)は、基材23上に、一方向に延在する三角プリズム24aと、これに交差して延ばされた三角プリズム24bとを備える。
図15(b)に示す集光シート20B(透過性光学シート)は、基材23上に、一方向に延在する断面台形状の台形プリズム24cが設けられ、この台形プリズム24cの頂部に、台形プリズム24cの延在方向と直交する方向に三角形断面を有する小プリズム24dが多数隣接して形成されている。
A condensing
A condensing
上記各実施形態および変形例の説明では、光偏向要素をX方向およびY方向に規則的な配列を有する基準配列領域からX方向にランダムにずらすことにより不規則に配列した場合の例で説明した。しかし上記第2の実施形態で説明したように、単位列上でモアレが発生しても、近隣の単位列によるモアレとの連続性が低減されることにより、モアレの視認性も低下する。
したがって、単位列ごとに規則的な配列であっても、これと直交する方向の近隣の単位列の配列が、異なっていれば、モアレを抑制することが可能である。
上記の説明では、Y方向のすべての配置が高い確率で異なるものとして説明したが、モアレの要因となる部材の繰り返しピッチの大きさなどによっては、少なくとも近隣の両側の2列と異なっていれば、良好にモアレが低減される場合がある。
In the description of each of the embodiments and the modification examples described above, the light deflection elements are described as examples in which the light deflection elements are irregularly arranged by randomly shifting in the X direction from the reference arrangement region having a regular arrangement in the X direction and the Y direction. . However, as described in the second embodiment, even when moire occurs on a unit row, the continuity with the moire by neighboring unit rows is reduced, so that the visibility of moire is also lowered.
Therefore, even if the arrangement is regular for each unit row, moire can be suppressed if the arrangement of neighboring unit rows in the direction orthogonal to the unit row is different.
In the above description, all the arrangements in the Y direction are described as being different with a high probability. However, depending on the size of the repetitive pitch of the member that causes moire, at least if it differs from the two adjacent rows on both sides In some cases, moire can be reduced satisfactorily.
上記各実施形態および変形例の説明では、各単位列の光偏向要素は、X方向に整列しているものとして説明した。これは、光偏向要素は、Y方向には、隣接間隔が変化するため、モアレが発生しにくいためである。
Y方向の隣接間隔の影響により、モアレが目立つような場合には、光偏向要素をY方向に、規則的、または不規則にずらすことによりモアレの低減効果が向上する場合がある。このため、上記の構成において、光偏向要素を基準配列域からずらした構成が可能である。
In the description of each of the above embodiments and modifications, it has been described that the light deflection elements of each unit row are aligned in the X direction. This is because the optical deflection element is unlikely to generate moire because the adjacent interval changes in the Y direction.
When moire is conspicuous due to the influence of the adjacent interval in the Y direction, the moire reduction effect may be improved by shifting the light deflection element regularly or irregularly in the Y direction. For this reason, in the above configuration, a configuration in which the light deflection element is shifted from the reference array area is possible.
上記各実施形態および変形例の説明では、単位群のすべてにおいて、光偏向要素を基準配列域から一定の分散が得られるようにずらして配列した場合の例で説明したが、モアレの現れ方が場所によって異なる場合には、光偏向要素のずらし方を、単位群内の位置や、単位群同士の間で変更してもよい。具体的には、上記式(12)、(23)における係数α、βを定数ではなく、位置によって値が変わる変数として設定することが可能である。 In the description of each of the embodiments and the modification examples described above, the light deflection elements are arranged so as to be shifted from the reference arrangement area so as to obtain a constant dispersion in all the unit groups. In the case where it differs depending on the place, the way of shifting the light deflection element may be changed between the position in the unit group or between the unit groups. Specifically, the coefficients α and β in the above equations (12) and (23) can be set not as constants but as variables whose values change depending on the position.
上記各実施形態および変形例の説明では、光偏向面7aに形成された光偏向要素が光入射面7Lから中心面S7までの間に3つの単位群を設けた場合の例で説明したが、dyが短い場合には、単位群が1つの構成とすることも可能である。
In the description of each of the embodiments and the modification examples described above, the light deflection element formed on the
上記各実施形態および変形例の説明では、導光体が互いに対向する一組の光入射面7Lを有する場合の例であるため、光入射面7Lが対向する方向が第1の方向になっている例で説明した。
しかし、導光体における第1の方向は、光入射面7Lに交差する方向であれば、光を導光させる必要に応じて適宜の方向を採用することができる。すなわち、第1の方向は、光入射面7Lと90°以外で交差する方向とすることが可能である。
In the description of each of the above-described embodiments and modifications, since the light guide has an example of a pair of light incident surfaces 7L facing each other, the direction in which the
However, if the first direction in the light guide is a direction that intersects the
上記各実施形態および変形例の説明では、光偏向要素の配置のみで、好適な輝度分布を形成する場合の例で説明したが、光偏向要素の配置に加えて、複数の光源6の光量を調整したり、光偏向要素の大きさや形状を変えたりすることも可能である。この場合、より細かく輝度分布を修正することが可能である。 In the description of each of the embodiments and the modification examples described above, an example in which a suitable luminance distribution is formed only by the arrangement of the light deflection elements has been described. It is also possible to adjust or change the size and shape of the light deflection element. In this case, it is possible to correct the luminance distribution more finely.
上記に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを代えたり、削除したりして実施することができる。 All the constituent elements described above can be implemented by appropriately changing or deleting combinations within the scope of the technical idea of the present invention.
次に、上記各実施形態の実施例について、比較例とともに説明する。
[実施例1〜4]
実施例1〜4は、上記第1の実施形態の導光体7の第1領域7Aと同様の構成を有する導光体を用いて作成した照明装置、液晶表示装置である。
したがって、この導光体は、厳密には、上記に説明した導光体7そのものではないが、以下では、誤解のおそれのない場合には、対応する部材の符号や、パラメータの名称などは、上記第1の実施形態の説明に用いた符号、名称を援用する。
Next, examples of the above embodiments will be described together with comparative examples.
[Examples 1 to 4]
Examples 1-4 are the illuminating device and the liquid crystal display device which were created using the light guide which has the same structure as 7 A of 1st area | regions of the
Therefore, strictly speaking, this light guide is not the
表1に、各実施例、各比較例の条件と、評価結果についてまとめて示す。 Table 1 summarizes the conditions and evaluation results of each example and each comparative example.
各実施例の導光体は、すべて平板部が平面視170mm×300mmの13インチサイズの直方体であり、平板部の厚さh7cは、0.55mmとした。
光源6は、LEDを採用し、平板部の長辺を構成する一方に側面である光入射面7Lに面して5mmおきに、36個配置した。
The light guides of the respective examples were all 13-inch cuboids having a flat plate portion of 170 mm × 300 mm in plan view, and the thickness h7c of the flat plate portion was 0.55 mm.
The
光偏向要素18は、平面視形状の長径が、wx=100(μm)、短径が、wy=70(μm)の楕円形であり、深さが、h18=10(μm)とした。
光偏向要素18は、光偏向面7aを3つの領域a、b、cに分けて、それぞれに単位群に配置した。光偏向要素18の密度は、Y方向において光入射面7Lからの距離が増大するにつれて、0.035から0.041まで、増大するように配列した。
光偏向要素18のX方向の平均ピッチは、Pxa=0.5(mm)、Pxb=0.400(mm)、Pxc=0.330(mm)とした。
各光偏向要素18の配置位置は、上記式(12)〜(16)に基づいて決定した。
このため、光偏向要素18のY方向の隣接間隔Δyjは、最も光入射面7L側のΔy1aでは0.35mm、光入射面7Lから最も離れたΔyn−1cでは0.15mmとした。
The
The
The average pitch in the X direction of the
The arrangement position of each
For this reason, the adjacent interval Δy j in the Y direction of the
実施例1〜4の導光体の違いは、光偏向要素18の配置の違いであり、光偏向要素18の配置が、X方向に近隣となる2列以上と互いの配置が異なるように配置され、上記式(8)に定義されるCVを1/10、上記式(12)における係数αの大きさが、下記のように相違する導光体を設けた場合である。
実施例1では、α=0.10とした。
実施例2では、α=0.20とした。
実施例3では、α=0.40とした。
実施例4では、α=0.50とした。
The difference between the light guides of the first to fourth embodiments is the difference in the arrangement of the
In Example 1, α = 0.10.
In Example 2, α = 0.20.
In Example 3, α = 0.40.
In Example 4, α = 0.50.
導光体の単位レンズ7dは、断面形状が半径0.3mmの円弧形状の一部からなる形状でY方向に延在され、高さh7dが0.030mmの単位レンズを、X方向にピッチP7dで配列して構成した。ピッチP7dは、100μmとした。
The
このような導光体はアクリル樹脂(PMMA、屈折率1.49)の押し出し成型により、ロール金型に形成した光偏向要素18のパターンと、単位レンズ7dのパターンとをアクリル樹脂表面に転写することにより、一体で作製した。
Such a light guide transfers the pattern of the
等方性光拡散部材8は、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用い、マイクロレンズシートにコリメート光を入射させたときの散乱角αが15°であるものを使用した。
拡散シート28は、偏光分離シート(DBEF(登録商標)(スリーエム社製))を使用した。
The isotropic
As the
このような構成の照明装置3の視覚方向F側に画像表示素子2を配置し、液晶表示装置1を作製した。画像表示素子2の画素ピッチは、0.15mm(X方向)×0.12mm(Y方向)とした。
The
[比較例1〜5]
比較例1は、光偏向要素18が規則正しく配置している場合、すなわち上記式(12)における係数αを0として光偏向要素18を配列した導光体を設けた例である。この場合、式(8)のCVは0である。
比較例2は、上記式(12)における係数αを1として、光偏向要素18を配列した導光体を設けた例である。この場合、隣接ピッチのバラツキが大きくなり、X方向に隣接する他の光偏向要素18と重なり合うものが多くなったため、CVは求めていない。
比較例3は、光偏向要素18を上記式(8)に定義されるCVが1/10となる単位列を形成し、この単位列をY方向に1列おきに配置することにより、Y方向において1列おきに光偏向要素18の配置が一致された導光体を設けた例である。なお、隣接する単位列は平均ピッチの1/2だけX方向にずれているため、隣り合う単位列同士の配置は互いに異なっている。
比較例4は、上記式(8)に定義されるCVを1/5、上記式(12)における係数αを0.6として、光偏向要素18を配列した導光体を設けた例である。
比較例5は、上記式(8)に定義されるCVを1/10、上記式(12)における係数αを0.6として、光偏向要素18を配列し、かつ導光体7の射出面7bに単位レンズ7dを形成することなく平坦面とした導光体を設けた例である。
[Comparative Examples 1-5]
Comparative Example 1 is an example in which the
Comparative Example 2 is an example in which a light guide in which the
In Comparative Example 3, the
Comparative Example 4 is an example in which a light guide in which the
In Comparative Example 5, the
[実施例5〜7]
実施例5〜7は、上記第2の実施形態の導光体47の第1領域7Aと同様の構成を有する導光体を用いて作成した照明装置、液晶表示装置である。導光体以外の構成は、実施例1〜3と共通する。また、導光体も、光偏向要素48の配置パターン以外は、実施例1〜3と共通するため、以下、配置パターンの相違点を中心に説明する。また、誤解のおそれのない限り、上記と同様に、上記第2の実施形態の説明に用いた符号、名称を援用する。
[Examples 5 to 7]
Examples 5 to 7 are illumination devices and liquid crystal display devices created by using a light guide having the same configuration as the
光偏向要素48の形状は、上記実施例1〜4光偏向要素18と同様とした。
光偏向要素48は、上記実施例1〜4の光偏向要素18と同様に、光偏向面7aを3つの領域a、b、cに分けて、それぞれに単位群を構成するように配置した。光偏向要素48の密度は、Y方向、X方向とも上記実施例1〜4の光偏向要素18と同様とした
光偏向要素48のX方向のピッチQxは、Qxa=0.5(mm)、Qxb=0.400(mm)、Qxc=0.330(mm)とした。
各光偏向要素48の配置位置は、上記式(19)〜(23)に基づいて決定した。
このため、光偏向要素48のY方向の隣接間隔Δyjは、上記実施例1〜4の光偏向要素18と同様である。
The shape of the
The
The arrangement position of each
For this reason, the adjacent interval Δy j in the Y direction of the
実施例5〜7の導光体の違いは、光偏向要素48の配置位置の違いであり、具体的には、上記式(8)に定義されるCVを1/8、上記式(23)における係数βの大きさを下記のように相違する導光体を設けた例である。
実施例5では、β=0.30とした。
実施例6では、β=0.40とした。
実施例7では、β=0.60とした。
実施例8では、β=0.70とした。
The difference between the light guides in Examples 5 to 7 is the difference in the arrangement position of the
In Example 5, β = 0.30.
In Example 6, β = 0.40.
In Example 7, β = 0.60.
In Example 8, β = 0.70.
[比較例6、7]
比較例6、7は、上記実施例5〜8の照明装置3、液晶表示装置1において、各実施例の導光体に代えて、光偏向要素48の配置のみが異なる導光体を設けた。
比較例6は、光偏向要素48が規則正しく配置している場合、すなわち上記式(23)における係数βを0としたときの導光体を設けた例である。
比較例7は、光偏向要素48が、上記式(23)における係数βを1としたときの導光体を設けた例である。
[Comparative Examples 6 and 7]
In Comparative Examples 6 and 7, in the
Comparative Example 6 is an example in which a light guide is provided when the
Comparative Example 7 is an example in which the
[評価方法]
評価としては、照明装置3を視覚方向Fから眺めたときの光偏向要素、暗部Shが視認されるか否かの評価と、光入射面7L近傍の輝度低下率の測定と、液晶表示装置1を視覚方向Fから眺めたときのモアレの視認性の評価とを、以下のようにして行った。
[Evaluation method]
As the evaluation, the light deflection element when the
光偏向要素の視認性の評価は、照明装置3の最表面から視覚方向F側に距離50cm離れた位置に視点を置いて、照明装置3を眺めたときに光偏向要素18の像が視認されるか否かを目視で評価することにより行った。
表1に、この評価結果を、「○」(Good)、「×」(No good)として記載した。「○」は、像が視認されなかったことを表し、「×」は、像が視認されたことを表す。
The evaluation of the visibility of the light deflecting element is performed by viewing the image of the
In Table 1, this evaluation result was described as "(circle)" (Good) and "*" (No good). “◯” represents that the image was not visually recognized, and “X” represents that the image was visually recognized.
輝度低下率の測定は、照明装置3の最表面から視覚方向F側に距離50cm離れた位置に、分光放射輝度計SR3(商品名;(株)トプコン製)を設置し、照明装置3の輝度を測定した。
図16は、輝度低下率の測定位置を示す模式的な平面図である。
本測定では、図16に示すように、照明装置3の導光体Wの光入射面7Lから距離20mm離れた領域SAの輝度LAと、照明装置3の中央部の領域SBの輝度LBを測定した。輝度低下率は、両者の比率LA/LBにより算出した。
ここで、図16に示した領域SBを中心に交差する点線は、導光体Wの長辺と短辺に直交する仮想的な直線である。
表1に、この評価結果を、「○」(Good)、「×」(No good)として記載した。「○」は、LA/LBが0.7以上であったことを表し、「×」は、LA/LBが0.7未満であったことを表す。
The luminance reduction rate is measured by installing a spectral radiance meter SR3 (trade name; manufactured by Topcon Co., Ltd.) at a position 50 cm away from the outermost surface of the
FIG. 16 is a schematic plan view showing the measurement position of the luminance reduction rate.
In this measurement, as shown in FIG. 16, the luminance LA of the
Here, a dotted line that intersects the region SB shown in FIG. 16 as a center is a virtual straight line that is orthogonal to the long side and the short side of the light guide W.
In Table 1, this evaluation result was described as "(circle)" (Good) and "*" (No good). “O” represents that LA / LB was 0.7 or more, and “X” represents that LA / LB was less than 0.7.
暗部Shの視認性の評価は、照明装置3の最表面から視覚方向F側に距離100cm離れた位置に視点を置いて、照明装置3を眺めたときに暗部Shが視認されるか否かを目視で評価した。
表1に、この評価結果を、「○」(good)、「△」(fair)、「×」(no good)として記載した。「○」は、暗部Shが視認されなかったことを表し、「△」は、暗部Shが薄く視認されるものの製品として許容範囲であることを表し、「×」は、暗部Shが許容できない程度に視認されたことを表す。
The evaluation of the visibility of the dark portion Sh is based on whether or not the dark portion Sh is visually recognized when viewing the
The evaluation results are shown in Table 1 as “◯” (good), “Δ” (fair), and “×” (no good). “◯” represents that the dark part Sh was not visually recognized, “Δ” represents that the dark part Sh is visually recognized as being thin, and “x” represents that the dark part Sh is not acceptable. Indicates that it was visually recognized.
モアレ干渉縞の視認性の評価では、まず、モアレ評価用のリファレンス用導光体を作製した。リファレンス用導光体では、光偏向要素を、基準配列域に配置した。つまり、上記式(9)、(20)において、α=0、β=0となる位置に配置した。
リファレンス用導光体において、光偏向要素のX方向の配列ピッチLxは、単位群ごとに一定値を取り、上記Px、Qxと等しい。
また、リファレンス用導光体の光偏向要素のY方向の隣接間隔Δyjは、光入射面7Lから離れるにつれて、0.50mmから0.45mmまで変化するように配列した。
このようなリファレンス用導光体を、導光体Wに代えて液晶表示装置1に組み込んで、目視判定のリファレンスとするモアレを観察した。
観察は、液晶表示装置1の最表面から視覚方向F側に距離20cm離れた位置に視点を置いて液晶表示装置1を眺めることにより行った。
このモアレと、液晶表示装置1に実施例、比較例の導光体Wを液晶表示装置1に組み込んだ場合のモアレと比較した。
表1に、この評価結果を、「○」(good)、「×」(no good)として記載した。「○」は、モアレがリファレンスのモアレよりも目立たなかったことを表し、「×」は、モアレがリファレンスのモアレと変わらないかまたは悪化したことを表す。
In evaluating the visibility of moire interference fringes, first, a reference light guide for moire evaluation was produced. In the light guide for reference, the light deflection element is arranged in the reference array area. That is, in the above formulas (9) and (20), they are arranged at positions where α = 0 and β = 0.
In the reference light guide, the arrangement pitch Lx in the X direction of the light deflection elements takes a constant value for each unit group and is equal to the above Px and Qx.
Further, the adjacent spacing Δy j in the Y direction of the light deflection elements of the reference light guide is arranged so as to change from 0.50 mm to 0.45 mm as the distance from the
Such a reference light guide was incorporated in the liquid
The observation was performed by looking at the liquid
This moire was compared with the moire when the light guide W of the example and the comparative example was incorporated in the liquid
In Table 1, the evaluation results are shown as “◯” (good) and “×” (no good). “◯” indicates that the moire is less conspicuous than the reference moire, and “x” indicates that the moire is not different from the reference moire or worsened.
上記表1に示すように、実施例1〜8の導光体を組み込んだ照明装置3の光偏向要素の視認性の評価結果、輝度低下率の評価結果、暗部Shの視認性の評価結果は、いずれも良好であった。また、これらの導光体を組み込んだ液晶表示装置1のモアレは、リファレンス用導光体を組み込んだ場合に観察されたモアレと比べて、全て改善されていた。
これに対して、比較例1〜7は、モアレ、光偏向要素の視認性、暗部Sの視認性のいずれかの評価結果が不良(×)となる結果であった。
比較例1は、光偏向要素18が規則的に配置されているためモアレが視認され不良である。
比較例2は、係数αが1となり、光偏向要素18の規則性は十分に乱されているものの、隣接する光偏向要素同士が接する領域が現れ、光偏向要素18同士が接していない領域と比べ、光偏向要素が視認され不良である。
比較例3は、光偏向要素18がX方向に1列おきに規則的に配置されているため、モアレが視認され不良である。
比較例4は、光偏向要素18におけるC/Vが1/5と大きいため、光偏向要素18の配置に偏りが生じ視認されるため不良である。
比較例5は、導光体7の射出面7bに単位レンズ7dが形成されていないため、暗部Sが視認され不良である。
比較例6は、光偏向要素18が規則的に配置されているためモアレが視認され不良である。
比較例7は、係数βが1となり、光偏向要素18の規則性は十分に乱されているものの、隣接する光偏向要素同士が接する領域が現れ、光偏向要素18同士が接していない領域と比べ、光偏向要素が視認され不良である。
As shown in Table 1 above, the evaluation results of the visibility of the light deflection elements of the
On the other hand, Comparative Examples 1 to 7 were results in which any of the evaluation results of moire, the visibility of the light deflection element, and the visibility of the dark portion S was defective (x).
In Comparative Example 1, since the
In Comparative Example 2, although the coefficient α is 1 and the regularity of the
In Comparative Example 3, since the
Since the C / V in the
In Comparative Example 5, since the
In Comparative Example 6, since the
In Comparative Example 7, the coefficient β is 1, and the regularity of the
1 液晶表示装置(表示装置)
2 画像表示素子
3 照明装置
5 反射板(反射部材)
6 光源
7、37、47 導光体
7a 光偏向面(第1面)
7b 射出面(第2面)
7d 単位レンズ
7B リファレンス用導光体
7L 光入射面
8 等方性光拡散部材(透過性光学シート)
9 液晶層
10、11 偏光板
18、38、48 光偏向要素
18a 基準点
20、20A、20B 集光シート(透過性光学シート)
23 基材
24 プリズム
24a 台形プリズム
24b 小プリズム
28 拡散シート(透過性光学シート)
D 密度
F 視覚方向
Px、Pxj、Pxa、Pxb、Pxc、Pxd 平均ピッチ
Qx、Qxa、Qxb、Qxc ピッチ
S7 中心面
1 Liquid crystal display device (display device)
2
6
7b Injection surface (second surface)
9
23 Base material 24
D Density F Visual direction Px, Pxj, Pxa, Pxb, Pxc, Pxd Average pitch Qx, Qxa, Qxb, Qxc Pitch S7 Center plane
Claims (12)
前記第1面には、
前記光を前記第2面に向けて偏向する複数の光偏向要素が設けられ、
前記第2面には、
前記光入射面に交差する第1の方向に沿って延在された単位レンズが前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って複数配列され、
前記光偏向要素は、
該光偏向要素が前記第2の方向に沿って、一定の平均ピッチで配置された単位列と、前記光入射面から一定の距離の範囲で複数からなる前記単位列が前記第1の方向に沿って前記光入射面から遠ざかるにつれて隣接間隔が減少するように配列された1以上の単位群とを構成し、
かつ、前記一定の距離の範囲における前記単位群内および前記単位群のすべてを通して、前記第1の方向に沿って前記光入射面から遠ざかる方向に、前記光偏向要素の配置密度が漸次増大し、
かつ、前記単位群内の前記単位列は、それぞれ、前記第2の方向の前記光偏向要素の配置が前記第1の方向において近隣となる2列以上と、互いの配置が異なる
ように設けられた、導光体。 Light that is made of a translucent material, has a light incident surface, and a first surface and a second surface that are disposed to face each other with a positional relationship sandwiching the light incident surface, and is incident from the light incident surface A light guide that guides light between the first surface and the second surface and emits part of the light from the second surface,
On the first surface,
A plurality of light deflecting elements for deflecting the light toward the second surface;
On the second surface,
A plurality of unit lenses extending along a first direction intersecting the light incident surface are arranged along a second direction orthogonal to the first direction,
The light deflection element is
A unit row in which the light deflection elements are arranged at a constant average pitch along the second direction, and a plurality of unit rows in a range of a constant distance from the light incident surface are in the first direction. And one or more unit groups arranged so that an adjacent interval decreases as the distance from the light incident surface increases.
And the arrangement density of the light deflecting elements gradually increases in the direction away from the light incident surface along the first direction throughout the unit group and all of the unit groups in the fixed distance range,
In addition, the unit columns in the unit group are provided so that the arrangement of the light deflection elements in the second direction is different from the two or more columns that are adjacent in the first direction. The light guide.
前記第2の方向における隣接間隔が前記第2の方向に沿って変化している
ことを特徴とする、請求項1に記載の導光体。 The light deflection element in the unit row is:
2. The light guide according to claim 1, wherein an adjacent interval in the second direction changes along the second direction.
0<CV≦1/6 ・・・(1) 3. The light guide according to claim 2, wherein the adjacent interval in the second direction has a coefficient of variation CV in the unit row satisfying the following expression (1).
0 <CV ≦ 1/6 (1)
ことを特徴とする、請求項2または3に記載の導光体。 4. The light guide according to claim 2, wherein an adjacent interval in the second direction changes irregularly along the second direction. 5.
前記第2の方向に沿って一定のピッチで配置され、
前記単位群内の前記単位列は、
前記第1の方向において近隣となる2列以上の他の単位列に対して、前記第2の方向における配置位置が異なる
ことを特徴とする、請求項1に記載の導光体。 The light deflection element in the unit row is:
Arranged at a constant pitch along the second direction,
The unit string in the unit group is:
2. The light guide according to claim 1, wherein an arrangement position in the second direction is different from two or more other unit columns neighboring in the first direction.
前記第2の方向の配置位置を代表する単位列ごとの座標値をXj(j=1,…,n)、前記一定のピッチをQxとするとき、次式(2)、(3)、(4)を満足する
ことを特徴とする、請求項5に記載の導光体。
When the coordinate value for each unit column representing the arrangement position in the second direction is X j (j = 1,..., N) and the constant pitch is Qx, the following equations (2), (3), The light guide according to claim 5, wherein (4) is satisfied.
前記第2の方向における配置位置は、前記第1の方向に沿って不規則に変化している
ことを特徴とする、請求項5または6に記載の導光体。 In the unit sequence in the unit group,
The light guide according to claim 5 or 6, wherein the arrangement position in the second direction is irregularly changed along the first direction.
レンズ断面が、少なくとも頂部において、円弧形状または楕円弧形状を有する
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の導光体。 The unit lens is
The light guide according to any one of claims 1 to 7, wherein the lens cross section has an arc shape or an elliptical arc shape at least at the top.
前記光入射面に臨むように配置された光源と、
を備え、
前記光源からの光を前記光入射面に入射し、前記導光体の前記第2面から出射して照明光を形成する、照明装置。 The light guide according to any one of claims 1 to 8,
A light source arranged to face the light incident surface;
With
An illumination device, wherein light from the light source is incident on the light incident surface and emitted from the second surface of the light guide to form illumination light.
ことを特徴とする請求項9に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 9, further comprising a reflecting member disposed at a position facing the first surface of the light guide.
ことを特徴とする請求項9または10に記載の照明装置。 11. The lighting device according to claim 9, further comprising one or more transmissive optical sheets disposed at a position facing the second surface of the light guide.
該照明装置からの前記照明光を照射することにより画像を表示する画像表示素子と、
を備える、表示装置。 The lighting device according to any one of claims 9 to 11,
An image display element for displaying an image by irradiating the illumination light from the illumination device;
A display device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013159884A JP2015032396A (en) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | Light guide body, lighting device and display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=52517576
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114399898A (en) * | 2022-01-12 | 2022-04-26 | 维沃移动通信有限公司 | Electronic device |
-
2013
- 2013-07-31 JP JP2013159884A patent/JP2015032396A/en active Pending
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CN114399898A (en) * | 2022-01-12 | 2022-04-26 | 维沃移动通信有限公司 | Electronic device |
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