以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
図1〜図15は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち、図1は、液晶表示装置および面光源装置の概略構成を示す断面図であり、図2は面光源装置の作用を説明するための断面図であり、図3は面光源装置を示す上面図である。図4及び図5は面光源装置に含まれた導光板を示す斜視図であり、図6は導光板の主切断面において導光板を示す断面図である。図7は面光源装置に含まれた光学シートを示す斜視図であり、図8は光学シートの主切断面において光学シートを示す断面図であり、図9及び図10は、光学シートの作用を説明するための図である。図11は、図8に対応する図であって、光学シートの一変形例を説明するための図である。また、図12は、導光板から出光する光を説明するための図であり、図13は、光学シートから出光する光を説明するための図である。図14及び図15は、本発明の表示装置の一実施の形態の一例と別の例との、各視野角と規格化輝度の関係を示すグラフである。
図1に示すように、表示装置10は、液晶表示パネル15と、液晶表示パネル15の背面側に配置され液晶表示パネル15を背面側から面状に照らす面光源装置20と、液晶表示パネル15と面光源装置20との間に設けられた粘着層17と、を備えている。表示装置10は、画像を表示する表示面11を有している。液晶表示パネル15は、面光源装置20からの光の透過または遮断を画素毎に制御するシャッターとして機能し、表示面11に像を表示するように構成されている。
図示された液晶表示パネル15は、出光側に配置された上偏光板13と、入光側に配置された下偏光板14と、上偏光板13と下偏光板14との間に配置された液晶層12と、を有している。偏光板14,13は、入射した光を直交する二つの偏光成分(P波およびS波)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、P波)を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、S波)を吸収する機能を有している。
液晶層12には、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加の有無によって液晶層12中の液晶分子の配向方向が変化するようになる。一例として、入光側に配置された下偏光板14を透過した特定方向の偏光成分は、電界印加されていない液晶層12を通過する際にその偏光方向を90°回転させ、その一方で、電界印加された液晶層12を通過する際にその偏光方向を維持する。この場合、液晶層12への電界印加の有無によって、下偏光板14を透過した特定方向に振動する偏光成分が、下偏光板14の出光側に配置された上偏光板13をさらに透過するか、あるいは、上偏光板13で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。
このようにして液晶パネル(液晶表示部)15では、面光源装置20からの光の透過または遮断を画素毎に制御し得るようになっている。なお、液晶表示パネル15の詳細については、種々の公知文献(例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典(内田龍男、内池平樹監修)」2001年工業調査会発行)に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
粘着層17は、面光源装置20と表示パネル15との間に設けられ、面光源装置20と表示パネル15とを貼り合わせて一体化する。粘着層17は、その内部に光拡散成分を含んでいてもよい。粘着層17としては、アクリル系粘着剤が用いられることが好ましい。また、粘着層17の厚みは、表示装置10の厚さが厚くなりすぎないこと等を考慮すると、100μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。なお、図1では、粘着層17が面光源装置20及び表示パネル15から離れて示されているが、実際上、粘着層17は、面光源装置20及び表示パネル15の両者に接している。
次に、面光源装置20について説明する。面光源装置20は、面状に光を発光する発光面21を有し、本実施の形態では、液晶表示パネル15を背面側から照明する装置として用いられている。
図1に示すように、面光源装置20は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板30と、導光板30の一方の側(図1に於いては左側)の側方に配置された光源24と、導光板30にそれぞれ対面するようにして配置された光学シート(プリズムシート)60及び反射シート28と、を有している。図示された例では、光学シート60が、液晶表示パネル15に直面して配置されている。そして、光学シート60の出光面である第2出光面61によって、面光源装置20の発光面21が画成されている。
図示する例において、導光板30の出光面である第1出光面31は、表示装置10の表示面11および面光源装置20の発光面21と同様に、平面視形状(図3に於いては、上方から見下ろして見た形状)が四角形形状に形成されている。この結果、導光板30は、全体的に、一対の主面(第1出光面31および裏面32)を有する相対的に厚み方向の辺が他の辺よりも小さい直方体状の部材として構成されており、一対の主面間に画成される側面は四つの面を含んでいる。同様に、光学シート60及び反射シート28は、全体的に、相対的に厚み方向の辺が他の辺よりも小さい直方体状の部材として構成されている。
導光板30は、液晶表示パネル15側の一方の主面によって構成された第1出光面31と、第1出光面31に対向するもう一方の主面からなる裏面32と、第1出光面31および裏面32の間を延びる側面と、を有している。側面のうちの、第1出光面31と平行な第1方向d1に対向する二つの面のうちの一方の側面が、入光面33をなしている。図1及び図3に示すように、入光面33に対面して光源24が設けられている。図2に示すように、入光面33から導光板30内に入射した光は、第1方向(導光方向)d1に沿って入光面33に対向する反対面34に向け、概ね第1方向(導光方向)d1に沿って導光板30内を導光されるようになる。図1および図2に示すように、光学シート60は、導光板30の第1出光面31に対面するようにして配置され、反射シート28は、導光板30の裏面32に対面するようにして配置されている。
光源は、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状のLED(発光ダイオード)や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本実施の形態における光源24は、図3に示すように、入光面33の長手方向に沿って、並べて配置された多数の点状発光体25、具体的には、多数の発光ダイオード(LED)によって、構成されている。なお、図4及び図5に示された導光板30には、光源24をなす多数の点状発光体25の配置位置が示されている。
反射シート28は、導光板30の裏面32から漏れ出した光を反射して、再び導光板30内に入射させるための部材である。反射シート28は、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜(例えば金属薄膜)を表面層として含んだシート、ESR(Enhanced Specular Reflector)等の反射型偏光シート等から、構成され得る。とりわけ、反射シート28は、コストを抑制しつつ、表面粗さの低減により高い反射率が得られ且つ拡散反射率を抑制できる銀を有する銀反射シートから構成されることが好ましい。銀反射シートは、基材上に主成分が銀の層が積層されてなり、銀の層は、圧延膜、電解めっき、蒸着、スパッタ等で形成され得る。反射シート28での反射は、正反射(鏡面反射)でもよく、拡散反射でもよい。反射シート28での反射が拡散反射の場合には、当該拡散反射は、等方性拡散反射であってもよいし、異方性拡散反射であってもよい。また、反射シート28の拡散反射率は4%以下であることが好ましい。この構成は、面光源装置20及び表示装置10から出光される光の拡散を抑制することで当該光の集光に寄与する。また、反射シート28の反射率は90%以上であることが好ましい。この構成も、面光源装置20及び表示装置10から出光される光の拡散を抑制して当該光の集光に寄与する。
なお、反射シート28の反射率と拡散反射率は、HR−100((株)村上色彩技術研究所製)により測定される値である。
ところで、本明細書において、「出光側」とは、光源24、導光板30、光学シート60、液晶表示パネル15と、表示装置10の構成要素間を逆戻りすることなく進んで、表示装置10から出射して観察者へ向かう光の進行方向における下流側(観察者側、例えば図1における紙面の上側)のことであり、「入光側」とは、光源24、導光板30、光学シート60、液晶表示パネル15と、表示装置10の構成要素間を逆戻りすることなく進んで、表示装置10から出射して観察者へ向かう光の進行方向における上流側のことである。
また、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。
さらに、本明細書において「シート面(板面、フィルム面)」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。そして、本実施の形態において、導光板30の板面、導光板30の後述する基部40のシート面(板面)、光学シート60のシート面、反射シート28のシート面、液晶表示パネルのパネル面、表示装置10の表示面11、および、面光源装置20の発光面21は、互いに平行となっている。また、本明細書において、シート状の部材の法線方向とは、対象となるシート状の部材のシート面への法線方向のことを指す。さらに、本明細書において「正面方向」とは、面光源装置20の発光面21への法線方向のことであり、本実施の形態においては、面光源装置20の発光面21への法線方向、導光板30の板面への法線方向、光学シート60のシート面への法線方向、表示装置10の表示面11への法線方向等にも一致する(例えば、図2参照)。
次に、図2〜図6を主に参照して、導光板30についてさらに詳述する。図2〜図6によく示されているように、導光板30は、板状に形成された基部40と、基部40の一側の面(観察者側を向く面、出光側面)41上に形成された複数の単位光学要素50と、を有している。基部40は、一対の平行な主面を有する平板状の部材として構成されている。そして、反射シート28に対面している側に位置する基部40の他側の面42によって、導光板30の裏面32が構成されている。
なお、本明細書における「単位プリズム」、「単位形状要素」、「単位光学要素」および「単位レンズ」とは、屈折や反射等の光学的作用を光に及ぼして、当該光の進行方向を変化させる機能を有した要素のことを指し、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。
図5によく示されているように、導光板30の裏面32をなす基部40の他側面42は凹凸面として形成されている。具体的な構成として、基部40の他側面42の凹凸によって、裏面32が、傾斜面37と、導光板30の法線方向ndに延びる段差面38と、導光板30の板面方向に延びる接続面39と、を有している。導光板30内での導光は、導光板30の一対の主面31,32での全反射作用によっている。その一方で、傾斜面37は、入光面33側から反対面34側へ向かうにつれて第1出光面31に接近するよう、導光板30の板面に対して傾斜している。したがって、傾斜面37で反射した光については、一対の主面31,32に入射する際の入射角度は小さくなる。傾斜面37で反射することにより、一対の主面31,32への入射角度が全反射臨界角度未満になると、当該光は、導光板30から出射するようになる。すなわち、傾斜面37は、導光板30から光を取り出すための要素として機能する。
導光方向である第1方向d1に沿った傾斜面37の分布を裏面32内で調節することにより、導光板30からの出射光量の第1方向d1に沿った分布を調整することができる。図2〜図6に示された例では、導光方向に沿って入光面33から反対面34に接近するにつれて、裏面32のうちの傾斜面37が占める割合が高くなっている。このような構成によれば、導光方向に沿って入光面33から離間した領域での導光板30からの光の出射が促進され、入光面33から離間するにつれて出射光量が低下してしまうことを効果的に防止することができる。
なお、図示された一例において、第1方向d1における傾斜面37の配列ピッチPs(図3参照)は一定となっている。また、各傾斜面37の傾斜角度は、複数の接続面39の間で互いに同一となっている。一方、一つの接続面39の第1方向d1における長さは、複数の接続面39の間で異なっている。接続面39の第1方向d1における長さは、接続面39の配置位置が第1方向d1における一側(ここでは、反対面34側)から他側(ここでは、入光面33側)に向かうにつれて、しだいに長くなっていく。なお、「しだいに長く」とは、常に長くなるように変化し続ける必要はなく、第1方向d1に隣り合う二つの接続面39の第1方向d1における長さが、互いに同一となっていてもよい。すなわち、「しだいに長く」とは、複数の接続面39の第1方向d1における長さが一定ではなく、且つ、一つの接続面39の第1方向d1における長さが、当該一つの接続面39よりも第1方向d1における一側に位置する他の接続面39の第1方向d1における長さより、短くならない、ことを意味している。
次に、基部40の一側の面41上に設けられた単位光学要素50について説明する。図4によく示されているように、複数の単位光学要素50は、第1方向d1に交差し且つ基部40の一側の面41と平行な配列方向(図4に於いては左右方向)に並べられて、基部40の一側の面41上に、配列されている。各単位光学要素50は、基部40の一側の面41上を、その配列方向と交差する方向に線状に延びている。
とりわけ本実施の形態では、図4に示すように、複数の単位光学要素50は、基部40の一側の面41上に、第1方向d1と直交する第2方向(配列方向)d2に隙間無く並べて配列されている。したがって、導光板30の第1出光面31は、単位光学要素50の表面によってなされる傾斜面35,36として、構成されている。また、各単位光学要素50は、配列方向と直交する第1方向d1に沿って、直線状に延びている。さらに、各単位光学要素50は、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。また、本実施の形態において、複数の単位光学要素50は、互いに同一に構成されている。この結果、本実施の形態における導光板30は、第1方向d1に沿った各位置において、一定の断面形状を有するようになっている。
次に、図6に示された断面、すなわち、単位光学要素の配列方向(第2方向)d2および基部40の一側面41(導光板30の板面)への法線方向ndの両方向に平行な断面(以下においては、単に導光板の主切断面とも呼ぶ)における、各単位光学要素50の断面形状について説明する。図6に示すように、図示された例において、導光板の主切断面における各単位光学要素50の断面形状は、出光側に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、導光板の主切断面において、導光板30の板面と平行な単位光学要素50の幅は、導光板30の法線方向ndに沿って基部40から離間するにつれて小さくなっていく。
また、本実施の形態において、単位光学要素50の主切断面における外輪郭(第1出光面31に対応する)51は、当該外輪郭が基部40の一側面41に対してなす角度である出光面角度θaが、基部40から最も離間した単位光学要素50の外輪郭51上の先端部52aから基部40に最も接近した単位光学要素50の外輪郭51上の基端部52bへ向けて大きくなるよう、変化している。この出光面角度θaについては、例えば特開2013−51149に開示されたように設定することができる。
なお、ここでいう出光面角度θaとは、上述したように、導光板の主切断面において、単位光学要素50の出光側面(外輪郭)51が基部40の一側面41に対してなす角度である。図6に示す例のように、単位光学要素50の主切断面における外輪郭(出光側面)51が折れ線状に形成されている場合には、折れ線を構成する各直線部と基部40の一側面41との間に形成される角度(厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度(劣角の角度))が出光面角度θaとなる。一方、単位光学要素50の主切断面における外輪郭(出光側面)51が曲面によって構成される場合には、当該外輪郭への接線と基部40の一側面41との間に形成される角度(厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度(劣角の角度))を、出光面角度θaとして特定することとする。
図6に示された一具体例としての単位光学要素50は、導光板30の主切断面において、基部40の一側面41上に一辺が位置するとともに外輪郭51上における先端部52aと各基端部52bとの間に二辺が位置する五角形形状、或いは、この五角形形状の一以上の角を面取りしてなる形状となっている。また、図示する例においては、単位光学要素50の主切断面における断面形状は、正面方向ndを中心として、対称性を有している。すなわち、図6によく示されているように、各単位光学要素50の出光側面51は、正面方向を中心として対称的に構成された一対の折れ面35,36によって構成されている。一対の折れ面35,36は、互いに接続されて先端部52aを画成している。各折れ面35,36は、先端部52aを画成する第1面35a,36aと、第1面35a,36aへ基部40の側から接続する第2面35b,36bと、を有している。一対の第1面35a,36aは正面方向ndを中心として対称的な構成を有するとともに、一対の第2面35b,36bも正面方向ndを中心として対称的な構成を有している。
単位光学要素50の全体的な構成として、導光板30の主切断面における単位光学要素50の配列方向への幅Waに対する、導光板30の主切断面における単位光学要素50の基部40からの正面方向に沿った突出高さHaの比(Ha/Wa)が、0.3以上0.45以下となっていることが好ましい。このような単位光学要素50によれば、出光側面51での屈折および反射により、単位光学要素50の配列方向(第2方向)に沿った光の成分に対して優れた集光機能を発揮することが可能となり且つサイドローブの発生を効果的に抑制することも可能となる。
なお、本件明細書における「五角形形状」とは、厳密な意味での五角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略五角形形状を含む。また同様に、本明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」および「対称」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。
ここで、導光板30の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位光学要素50の具体例として、幅Wa(図6参照)を10μm以上500μm以下とすることができる。一方、基部40の厚みは、0.2mm〜6mmとすることができる。
また、導光板30の裏面32の表面粗さは、1.2μm以下、第1出光面31の表面粗さは2.5μm以下とすることが好ましい。ここでいう表面粗さは、形状測定レーザーマイクロスコープVK−8700((株)キーエンス製)にて測定される算術平均粗さRaである。この構成は、表面粗さが小さいことで、導光板30の各面における光の反射や出光の際に、過剰な光の拡散を抑制することができ、面光源装置20及び表示装置10から出光される光の集光に寄与する。しかしながら、導光板30全体での光をある程度拡散させるために、導光板30の裏面32の表面粗さと第1出光面31の表面粗さとの合計は、2.1μm以上であることが好ましい。なお、導光板30の第1出光面31及び裏面32の表面粗さは、各面の平坦としている面、例えば傾斜面35,36、傾斜面37、段差面38及び接続面39のそれぞれに沿って測定されてもよい。
以上のような構成からなる導光板30は、基材上に単位光学要素50を賦型することにより、あるいは、押し出し成型により、作製することができる。導光板30の基部40及び単位光学要素50をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。とりわけ、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂(電離放射線硬化型樹脂等)が好適に使用され得る。尚、必要に応じて、導光板30中に光を拡散させる機能を有する拡散性分を添加することもできる。拡散成分は、一例として、平均粒径が0.5〜100μm程度であるシリカ(二酸化珪素)、アルミナ(酸化アルミニウム)、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等の透明物質からなる粒子を、用いることができる。
電離放射線硬化型樹脂を基材上に硬化させることによって導光板30を作製する場合、単位光学要素50とともに、単位光学要素50と基材との間に位置するようになるシート状のランド部を、基材上に形成するようにしてもよい。この場合、基部40は、基材と電離放射線硬化型樹脂によって形成されたランド部とから構成されるようになる。また、基材として、光拡散粒子とともに押し出し成型された樹脂材料からなる板材を、用いることができる。一方、押し出し成型で作製された導光板30においては、基部40と、基部40の一側面41上の複数の単位光学要素50と、が一体的に形成され得る。
次に、図2、図3、図7〜図10を主に参照して、光学シート(プリズムシート)60についてさらに詳述する。光学シート60は、透過光の進行方向を変化させる機能を有した部材である。
図7によく示されているように、光学シート60は、板状に形成された本体部65と、本体部65の入光側面67上に形成された複数の単位プリズム(単位形状要素、単位光学要素、単位レンズ)70と、を有している。本体部65は、一対の平行な主面を有する平板状の部材として構成されている。そして、導光板30に対面しない側に位置する本体部65の出光側面66によって、光学シート60の第2出光面61が構成されている。
次に、本体部65の入光側面上に設けられた単位プリズム70について説明する。図2及び図7によく示されているように、複数の単位プリズム70は、本体部65の入光側面67上に並べて配置されている。各単位プリズム70は、柱状に形成され、その配列方向と交差する方向に延びている。
本実施の形態において、各単位プリズム70は直線状に延びている。また、各単位プリズム70は、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。さらに、複数の単位プリズム70は、その長手方向に直交する方向に沿って、本体部65の入光側面67上に隙間無く並べられている。したがって、光学シート60の入光面62は、本体部65上に隙間無く配列された単位プリズム70の表面(プリズム面)71,72によって形成されている。図3及び図7に示すように、複数の単位プリズム70は、第3方向d3(プリズム配列方向)に配列されている。各単位プリズム70は、その配列方向である第3方向d3に直交する第4方向d4に直線状に延びている。
上述してきたように、光学シート60は、導光板30に重ねられるようにして配置され、光学シート60の単位プリズム70が導光板30の第1出光面31に対面するようになっている。そして、図3に示すように、光学シート60は、単位プリズム70の長手方向(第4方向d4)が導光板30による導光方向(導光板30の入光面33と当該入光面に対向する反対面34とを結ぶ第1方向)d1と非平行となるように、導光板30に対して位置決めされている。そして、単位プリズム70の配列方向である第3方向d3は、導光方向である第1方向d1に対して平行又は傾斜して配置される。図3に示された例では、第3方向d3は、第1方向d1に対して傾斜している。後述するように、本実施の形態の光学シート60を用いた場合、第1方向d1に対して第3方向d3を傾斜させることにより、ピーク輝度が発生する方向を種々の方向に制御することができる。とりわけ、第1方向d1に対して第3方向d3を15°以上傾斜させた場合には、簡易な構成の面光源装置ではこれまで実現し得なかった範囲で、ピーク輝度が生じる方向を制御することができる。
図8によく示されているように、各単位プリズム70は、単位プリズム70の配列方向、つまり第3方向d3に沿って、互いに対向して配置された第1プリズム面71および第2プリズム面72を有している。各単位プリズム70の第1プリズム面71は、第3方向d3における一方の側(図8の紙面における左側)に位置し、第2プリズム面72は、第3方向d3における他方の側(図8の紙面における右側)に位置している。図1、図2、図9及び図10に示された導光板の主切断面に沿った面光源装置の断面において、第3方向d3の一方の側は、第1方向d1において一側となり、第3方向d3の他方の側は、第1方向d1において他側となる。
したがって、面光源装置20において、各単位プリズム70の第1プリズム面71は、第3方向d3における光源24の側に位置して第1方向d1における一側(光源側)を向く。各単位プリズム70の第2プリズム面72は、第3方向d3における光源24から離間する側に位置し、第1方向d1における他側(光源とは反対側)を向く。後述するように、第1プリズム面71は、主として、第1方向d1における一側に配置された光源24から導光板30内に進み、その後に導光板30から出射した光が、光学シート60へ入射する際の入射面として機能する。一方、第2プリズム面72は、光学シート60へ入射した光を反射して、当該光の光路を補正する機能を有する。
図8によく示されているように、第1プリズム面71および第2プリズム面72は、それぞれ本体部65から延び出るとともに互いに接続されている。第1プリズム面71および第2プリズム面72が本体部65にそれぞれ接続する位置において、単位プリズム70の基端部75bが画成されている。また、第1プリズム面71および第2プリズム面72が互いに接続する位置において、本体部65から最も入光側に突出した単位プリズム70の先端部(頂部)75aが画成されている。
図8に示すように、本体部65のシート面(本体部65の入光側面67、光学シート60のシート面)への法線方向ndおよび単位プリズム70の配列方向である第3方向d3の両方に平行な断面(以下においては、単に光学シートの主切断面とも呼ぶ)における各単位プリズム70の断面形状は、当該単位プリズム70の長手方向(直線状に延びている方向)に沿って一定となっている。
以下において、光学シートの主切断面における単位プリズム70の断面形状についてさらに詳細に説明する。なお、図8では、光学シートの主切断面に相当する図7のVIII−VIII線に沿った光学シートの断面が示されている。その一方で、図9及び図10では、導光板の主切断面と平行な断面において、面光源装置20が示されている。図8に示すように、本実施の形態においては、光学シートの主切断面における各単位プリズム70の断面形状は、入光側(導光板の側)に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、光学シートの主切断面において、本体部65のシート面と平行な単位プリズム70の幅は、本体部65の法線方向ndに沿って本体部65から離間するにつれて小さくなっていく。
図示された例において、光学シート60の主切断面において単位プリズム70の外輪郭の一部をなす第2プリズム面72は、第3方向d3に対してなす角度を傾斜角度θtとすると、少なくとも一つの単位プリズム70の傾斜角度θtは、第2プリズム面72内において一定とはなっていない。図8に示すように、傾斜角度θtは、第2プリズム面72内において、本体部65から最も離間した当該単位プリズムの先端部75aから本体部65に最も接近した当該単位プリズム60の基端部75bへ向けて、大きくなるように変化する。図9及び図10に示すように、第2プリズム面72のうちの基端部75b側の領域には、正面方向ndに対する傾斜角度が比較的小さくなる方向に進む比較的に立ち上がった光L91,L101が入射しやすくなる。また、第2プリズム面72のうちの先端部75a側の領域には、正面方向ndに対する傾斜角度が非常に大きくなる方向に進む比較的に寝た光L92,L102が入射しやすくなる。第2プリズム面72内で傾斜角度θtが変化することにより、光学シート60が、導光板30の光に対して集光機能をより効果的に発揮することができる。すなわち、一つの単位プリズム70から進み出る光が、より狭い角度範囲内の方向に進むようになる。
具体的な構成として、光学シートの主切断面において、第3方向d3に対する傾斜角度θtが、単位プリズム70の先端部75aの側から基端部75bの側へ向けて、しだいに大きくなるように配置されたn(nは2以上の自然数)個の要素面73、すなわち複数の要素面を含んでいる。図示された本実施の形態では、単位プリズム70の第2プリズム面72の輪郭は、光学シートの主切断面において、直線部をつなぎ合わせてなる、或いは、直線部をつなぎ合わせるとともにつなぎ目を面取りしてなる形状を有している。言い換えると、単位プリズム70の第2プリズム面72の外輪郭は、折れ線状に、或いは、折れ線の角部を面取りしてなる形状に、形成されている。とりわけ図8等に示された例において、第2プリズム面72は、先端部75aを画成する第1要素面73aと、第1要素面73aに本体部65の側から隣接する第2要素面73bと、を有している。とりわけ図示の例では、第2プリズム面72が、第1要素面73aおよび第2要素面73bのみで構成されている。そして、図8に示すように、第1要素面73aの傾斜角度θ1が、第2要素面73bでの傾斜角度θ2よりも小さくなっている。
なお、傾斜角度θt,θ1,θ2とは、上述したように、光学シート60の主切断面において、単位プリズム70の入光側面(第2プリズム面72)が第3方向d3に対してなす角度である。より具体的には、光学シート60の主切断面において折れ線を構成する各要素面73と、第3方向d3と、の間に形成される角度(厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度(劣角の角度))が傾斜角度θt,θ1,θ2となる。
以上のような構成を有した光学シート60において、光学シートの主切断面において単位プリズム70の配列方向に沿った単位プリズム70の幅Wb(図8参照)の、光学シートの主切断面において本体部65の法線方向ndに沿った単位プリズム70の高さHbに対する比、すなわち第2プリズム面72のアスペクト比(Wb/Hb)の大きさ、並びに、第2プリズム面72をなす各要素面73の傾斜角度θtは、当該光学シート60の集光性、さらには集光されるべき方向、言い換えるとピーク輝度が生じる方向に影響を与える。例えば、第1方向d1と第3方向d3とが同じ方向である場合に、図9に示すように、正面方向ndから導光方向である第1方向d1へ傾斜した方向に導光板30の第1出光面31から進み出る出射光L91,L92の進行方向を、正面方向ndまで戻しきらないようにして、ピーク輝度を第1方向d1に対して傾斜した方向に生じさせるには、単位プリズム70のアスペクト比(Wb/Hb)を1.15以上1.5以下にし、さらに、第1要素面73aの傾斜角度θ1を38°以上53°以下にし、第2要素面73bの傾斜角度θ2を43°以上57°以下にすることが好ましい。また、例えば自動車のセンターコンソールに搭載された表示装置1の画像を運転者に向けて高輝度で表示するべく、ピーク輝度を大きく傾斜させたい場合などには、第1要素面73aの傾斜角度θ1を46°以上52°以下にし、第2要素面73bの傾斜角度θ2を51°以上56°以下にすることが好ましい。一方、図10に示すように、正面方向ndから導光方向である第1方向d1へ傾斜した方向に導光板30の第1出光面31から進み出る出射光L101,L102の進行方向を、正面方向ndを越えて変化させるようにして、ピーク輝度を第1方向d1に対して傾斜した方向に生じさせるには、単位プリズム70のアスペクト比(Wb/Hb)を1.1以上1.50以下にし、さらに、第1要素面73aの傾斜角度θ1を53°以上68°以下にし、第2要素面73bの傾斜角度θ2を59°以上72°以下にすることが好ましい。
より詳しくは、本実施の形態では、後述するように、導光板30の第1出光面31上での輝度の角度分布において、ピーク輝度が得られる方向が導光板30の法線方向ndから第1方向d1に沿って他側(反対面34の側)へ傾斜した角度θaImax1が、60°以上80°以下に設定される。また、導光板30の法線方向ndとピーク輝度が得られる方向との間に位置するピーク輝度の半分の輝度が得られる方向がピーク輝度が得られる方向から第1方向d1に沿って一側(入光面33の側)へ傾斜した角度θaIα1が、5°以上25°以下に設定される。この条件下で、図9に示すように、導光板30の第1出光面31から進み出る出射光L91,L92のような光の進行方向を正面方向ndまで戻しきらないようにして、ピーク輝度を第1方向d1に対して傾斜した方向に生じさせる場合に、単位プリズム70のアスペクト比(Wb/Hb)を1.15以上1.5以下にし、さらに、第1要素面73aの傾斜角度θ1を38°以上53°以下にし、第2要素面73bの傾斜角度θ2を43°以上57°以下にすることが好ましい。また、上記と同様の導光板30からの光の条件下で、第1要素面73aの傾斜角度θ1を46°以上52°以下にし、第2要素面73bの傾斜角度θ2を51°以上56°以下にすることがより好ましい。さらに、上述と同様の導光板30からの光の条件下で、図10に示すように、導光板30の第1出光面31から進み出る出射光L101,L102のような光の進行方向を正面方向ndを越えて変化させるようにして、ピーク輝度を第1方向d1に対して傾斜した方向に生じさせるには、単位プリズム70のアスペクト比(Wb/Hb)を1.1以上1.50以下にし、さらに、第1要素面73aの傾斜角度θ1を53°以上68°以下にし、第2要素面73bの傾斜角度θ2を59°以上72°以下にすることが好ましい。
また、図11に示されたように、第2プリズム面72は、先端部75aを画成する第1要素面73aと、第1要素面73aに本体部65の側から隣接する第2要素面73bと、第2要素面73bに本体部65の側から隣接する第3要素面73cと、を有していてもよい。この変形例における第1要素面73a、第2要素面73b及び第3要素面73cは、この順で単位プリズム70の先端側から本体部65側に並び、且つ、プリズム配列方向、つまり、第3方向d3に対する各要素面73a,73b,73cの角度が、前記先端側から本体部65側に向けて次第に大きくなっている。つまり、第3方向d3に対する、第2要素面73bの傾斜角度θ2が、第1要素面73aでの傾斜角度θ1よりも大きくなっており、第3要素面73cの傾斜角度θ3が、第2要素面73bでの傾斜角度θ2よりも大きくなっている。
この変形例では、導光板30の第1出光面31上での輝度の角度分布において、ピーク輝度が得られる方向が導光板30の法線方向ndから第1方向d1に沿って他側(反対面34の側)へ傾斜した角度θaImax1が、60°以上80°以下に設定され、且つ、導光板30の法線方向ndとピーク輝度が得られる方向との間に位置するピーク輝度の半分の輝度が得られる方向がピーク輝度が得られる方向から第1方向d1に沿って一側(入光面33の側)へ傾斜した角度θaIα1が、5°以上25°以下に設定されるという条件下で、例えば、第1方向d1と第3方向d3とが同じ方向である場合に、図9に示すように、正面方向ndから導光方向である第1方向d1へ傾斜した方向に導光板30の第1出光面31から進み出る出射光L91,L92のような光の進行方向を正面方向ndまで戻しきらないようにして、ピーク輝度を第1方向d1に対して傾斜した方向に生じさせる場合には、アスペクト比(Wb/Hb)を1.15以上1.5以下として、且つ第1要素面73aの傾斜角度は、38°以上53°以下、第2要素面73bの傾斜角度は、42°以上56°以下、第3要素面73cの傾斜角度は、53°以上64°以下とすることが好ましい。また、上記と同様の導光板30からの光の条件下で、出射光L91,L92のような光の進行方向を正面方向ndまで戻しきらないようにして、ピーク輝度を第1方向d1に対して比較的大きく傾斜した方向に生じさせる場合には、第3方向d3に対する各要素面73a,73b,73cの角度を、単位プリズム70の先端側から本体部65側に向けて次第に大きくするのが良い。この場合、第1要素面73aの傾斜角度は、42°以上49°以下、第2要素面73bの傾斜角度は、48°以上54°以下、第3要素面73cの傾斜角度は、55°以上59°以下とすることが好ましい。なお、アスペクト比(Wb/Hb)は、1.15以上1.50以下で良い。一方、上述と同様の導光板30の条件下で、図10に示すように、正面方向ndから導光方向である第1方向d1へ傾斜した方向に導光板30の第1出光面31から進み出る出射光L101,L102のような光の進行方向を、正面方向ndを越えて変化させるようにして、ピーク輝度を第1方向d1に対して傾斜した方向に生じさせる場合には、第1要素面73aの傾斜角度は、52°以上68°以下、第2要素面73bの傾斜角度は、56°以上68°以下、第3要素面73cの傾斜角度は、63°以上76°以下とすることが好ましい。この場合も、アスペクト比(Wb/Hb)は、1.15以上1.50以下で良い。この場合、第1要素面73aの傾斜角度、第2要素面73bの傾斜角度、第3要素面73cの順で傾斜角度が大きくなるようにする。
ただし、これら例に限られず、第2プリズム面72は、四以上の要素面73を有するようにしてもよいし、曲面となっていてもよいし、単一性の平坦面(単一の要素面)となっていてもよい。
以上のような構成を有した光学シート60によれば、第2プリズム面72が発光面21に垂直な方向に対して傾斜することで、発光面21への法線方向とプリズム配列方向との両方に平行な面において、導光板30から第1プリズム面71に入射して第2プリズム面72で反射した光を、発光面21に垂直な方向から傾斜させて出光させることができる。さらに、プリズム配列方向は、第1方向d1に対して傾斜し、各単位プリズム70が第1方向d1と直交する方向に対して傾斜する方向に線状に延びることで、発光面21への法線方向に沿って光学シート60を見た際に、導光板30から第1プリズム面71に入射して第2プリズム面72で反射した光を第1方向d1に平行な方向から傾斜した方向に出光させることができる。これにより、発光面21の任意の方向にピーク輝度を有する角度分布の光を出光させることができる。
ここで、本実施の形態では、光学シート60からの光を、上述のように発光面21の任意の方向にピーク輝度を有する角度分布の光として出光させるように調整されている。さらに発光面21上での全方向における輝度の角度分布において、ピーク輝度が得られる方向から少なくとも一つの方向に向けて40°傾斜した方向での輝度が、前記ピーク輝度の5.5%以下となっている。なお、発光面21上での全方向における輝度の角度分布においては、ピーク輝度が得られる方向から複数の方向に向けて40°傾斜した各方向での輝度が、前記ピーク輝度の5.5%以下となっていることが好ましく、ピーク輝度が得られる方向から全方向に向けて40°傾斜した各方向での輝度が、前記ピーク輝度の5.5%以下であることがより好ましい。本実施の形態においては、上述のような光学シート60から出光される光の集光が、単位プリズム70の第2面73の形状、面光源装置20における導光板30の各種構成に関する種々の工夫によって達成されている。
なお、面光源装置20における発光面21上での全方向における輝度の角度分布は、EZContrast 160R(ELDIM製)を用いて、白色LEDの光源24を点灯させたときの面光源装置20の発光面21上での輝度の角度分布を測定することによって、特定することができる。
光学シート60のその他の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、以上のような構成からなる単位プリズム70の具体例として、単位プリズム70の配列ピッチ(図示された例では、単位プリズム70の幅Wbに相当)を10μm以上200μm以下とすることができる。ただし、昨今においては、単位プリズム70の配列の高精細化が急速に進んでおり、単位プリズム70の配列ピッチを10μm以上35μm以下とすることが好ましい。同様に、単位プリズム70の第2プリズム面72の幅Wb2を5μm以上100μm以下とすることができ、昨今の傾向を考慮すると、5μm以上20μm以下とすることができる。また、光学シート60のシート面への法線方向ndに沿った本体部65からの単位プリズム70の突出高さHbを5.5μm以上180μm以下とすることができる。
また、本体部65の屈折率と単位プリズム70の屈折率との差は、0.2以下であることが好ましく、0.1以下であることがより好ましい。屈折率差が0.1以下であると、本体部65と単位プリズム70との間の界面において界面反射がほぼ起こらず、効率よく光を透過させることができる。屈折率差が0.2以下であっても、界面反射を効果的に抑制できる。またこの構成は、界面反射によって光の拡散も抑制できるため、光の集光にも寄与する。
以上のような構成からなる光学シート60は、基材上に光学シート60を賦型することにより、あるいは、押し出し成型により、作製することができる。光学シート60の本体部65及び単位プリズム70をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。とりわけ、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂(電離放射線硬化型樹脂等)が好適に使用され得る。
電離放射線硬化型樹脂を基材上に硬化させることによって光学シート60を作製する場合、単位プリズム70とともに、単位プリズム70と基材との間に位置するようになるシート状のランド部を、基材上に形成するようにしてもよい。この場合、本体部65は、基材と電離放射線硬化型樹脂によって形成されたランド部とから構成されるようになる。一方、押し出し成型で作製された光学シート60においては、本体部65と、本体部65の入光側面67上の複数の単位プリズム70と、が一体的に形成され得る。
また、上述したように、本実施の形態では、面光源装置20から出光する光の発光面21上での全方向における輝度の角度分布において、ピーク輝度が得られる方向から少なくとも一つの方向に向けて40°傾斜した方向での輝度が、ピーク輝度の5.5%以下となっている。このように発光面21で光が集光されることに伴い、本実施の形態の面光源装置20を備える表示装置10でも、液晶表示パネル15から出光する光の表示面11上での全方向における輝度の角度分布において、ピーク輝度が得られる方向から少なくとも一つの方向に向けて40°傾斜した方向での輝度が、ピーク輝度の5.5%以下となっている。なお、表示装置10における表示面11上での全方向における輝度の角度分布は、EZContrast 160R(ELDIM製)を用いて、白色LEDの光源24を点灯させたときの表示装置10の表示面11上での輝度および輝度の角度分布を測定することで、特定することができる。
本実施の形態にかかる表示装置10の表示面11での全方向への輝度を実際に測定した結果が、図21に示されている。図21では、輝度を5段階の数値範囲に分けて示している。図中の「+」マークは、ピーク輝度の方向を示している。図21の測定例では、図中90度(上側)に傾く方向にピーク輝度が存在する。また図から明らかなように、少なくとも、ピーク輝度を示す方向が傾く側とは反対の側(270度の側)にピーク輝度の方向から40度以上傾斜した側の輝度が、ピーク輝度の5.5%以下となっている。なお、本実施形態にかかる表示装置10において、液晶表示パネル15の代わりに、ガラス板の表面に偏光板を1枚貼り合わせたものを用いた場合であっても、面光源装置20から出射されて上記ガラス板及び偏光板を通過する光は、本実施形態にかかる表示装置10から出射される光と同様に、集光される。この場合、ガラス板と偏光板は粘着層によって張り合わされてもよく、粘着層はアクリル系粘着剤からなるものでもよい。
次に、以上のような構成からなる表示装置10の作用について説明する。
まず、図1及び図2に示すように、光源24をなす発光体25で発光された光は、入光面33を介し、導光板30に入射する。図2に示すように、導光板30へ入射した光L21,L22は、導光板30の第1出光面31および裏面32において、反射、とりわけ導光板30をなす材料と空気との屈折率差に起因して全反射を繰り返し、導光板30の入光面33と反対面34とを結ぶ第1方向(導光方向)d1へ進んでいく。
導光板30の裏面32は、入光面33から反対面34に向かうにつれて、第1出光面31に対して接近するように傾斜した傾斜面37を有している。傾斜面37は段差面38及び接続面39を介して連結されている。このうち段差面38は、導光板30の板面の法線方向ndに延びている。したがって、導光板30内を入光面33の側から反対面34の側へと進む光の殆どは、裏面32のうち、段差面38に入射することなく、傾斜面37又は接続面39にて反射するようになる。そして、裏面32のうちの傾斜面37で反射すると、図2に示された断面における当該光の進行方向は、導光板30の板面に対する傾斜角度を増大させる。すなわち、裏面32のうちの傾斜面37で反射すると、以降における、当該光の第1出光面31及び裏面32への入射角度が小さくなる。したがって、導光板30内を進む光の第1出光面31及び裏面32への入射角度は、裏面32のうちの傾斜面37での一以上の反射によって、次第に小さくなっていき、全反射臨界角未満となる。この場合、当該光は、導光板30の第1出光面31および裏面32から、出射し得るようになる。第1出光面31から出射した光L21,L22は、導光板30の出光側に配置された光学シート60へと向かう。一方、裏面32から出射した光は、導光板30の背面に配置された反射シート28で反射され再び導光板30内に入射して導光板30内を進むことになる。
とりわけ、図示された例においては、導光方向となる第1方向d1に沿って入光面33から反対面34に接近するにつれて、裏面32のうちの傾斜面37が占める割合が高くなっている。より具体的には、傾斜面37は、第1方向d1に一定ピッチPsで配置されているが、各傾斜面37の第1方向d1に沿った長さが、第1方向d1における一側から他側に向けてしだいに長くなっている。これにより、出射光量が少なくなってしまう傾向がある入光面33から離間した領域において、導光板30の第1出光面31からの出射光量を十分に確保し、導光方向に沿った出射光量の均一化を図ることができる。
ところで、図示する導光板30の第1出光面31は複数の単位光学要素50によって構成され、各単位光学要素50の主切断面における断面形状は、正面方向を中心として対称的に配置された五角形形状または当該五角形形状の一以上の角を面取りしてなる形状となっている。より詳細には上述したように、導光板30の第1出光面31は、導光板30の裏面32に対して傾斜した折れ面として、構成されている(図6参照)。この折れ面は、基部40の出光側面41への法線方向ndを挟んで互いに逆側に傾斜した傾斜面35,36となっている。そして、この傾斜面35,36で全反射して導光板30内を進む光およびこの傾斜面35,36を通過して導光板30から出射する光は、この傾斜面35,36から、以下に説明する作用を及ぼされるようになる。まず、傾斜面35,36で全反射して導光板30内を進む光に対して及ぼされる作用について説明する。
図6には、第1出光面31および裏面32において全反射を繰り返しながら導光板30内を進む光L61,L62の光路が、導光板の主切断面内に示されている。上述したように、導光板30の第1出光面31をなす傾斜面35,36は、基部40の出光側面41への法線方向ndを挟んで互いに逆側に傾斜した二種類の面を含んでいる。また、互いに逆側に傾斜した二種類の傾斜面35,36は、第2方向d2に沿って、交互に並べられている。そして、図6に示すように、導光板30内を第1出光面31に向けて進み第1出光面31に入射する光L61,L62は、多くの場合、二種類の傾斜面35,36のうちの、導光板の主切断面において基部40の出光側面41への法線方向ndを基準として当該光の進行方向とは逆側に傾斜した傾斜面へ入射する。
この結果、図6に示すように、導光板30内を進む光L61,L62は、第1出光面31の傾斜面35,36で全反射する多くの場合、第2方向d2に沿った成分を低減されるようになり、さらには、主切断面においてその進行方向は正面方向ndを中心として逆側に向くようにもなる。このようにして、導光板30の第1出光面31をなす傾斜面35,36によって、ある発光点で放射状に発光された光が、そのまま第2方向d2に拡がり続けることが規制される。すなわち、光源24の発光体25から第1方向d1に対して大きく傾斜した方向に発光され導光板30内に入射した光も、第2方向d2への移動を規制されながら、主として第1方向d1へ進むようになる。これにより、導光板30の第1出光面31から出射する光の第2方向d2に沿った光量分布を、光源24の構成(例えば、発光体25の配列)や、発光体25の出力によって、調節するといったことが可能となる。
次に、第1出光面31を通過して導光板30から出射する光に対して及ぼされる作用について説明する。図6に示すように、第1出光面31を介し導光板30から出射する光L61,L62は、導光板30の第1出光面31をなす単位光学要素50の出光側面において屈折する。この屈折により、主切断面において正面方向ndから傾斜した方向に進む光L61,L62の進行方向(出射方向)は、主として、導光板30内を通過している際における光の進行方向と比較して、正面方向ndに対してなす角度が小さくなるように、曲げられる。このような作用により、単位光学要素50は、導光方向と直交する第2方向d2に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向nd側に絞り込むことができる。すなわち、単位光学要素50は、導光方向と直交する第2方向d2に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。このようにして、導光板30から出射する光の出射角度は、導光板30の単位光学要素50の配列方向と平行な面内において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。
以上のようにして、導光板30から出射する光の出射角度は、導光板30の単位光学要素50の配列方向と平行な面において、正面方向ndを中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。その一方で、導光板30から出射する光の出射角度は、それまで、導光板30内を主として第1方向d1に進んでいたことに起因して、図2に示すように、第1方向(導光方向)d1と平行な面において、正面方向ndから比較的大きく傾斜した比較的に大きな出射角度θkとなる。つまり、導光板30から出射する光の第1方向成分d1の出射角度(出射光の第1方向成分と導光板30の板面への法線方向ndとがなす角度θk(図2参照))は、比較的大きな角度となる。とりわけ、本実施の形態において、導光板30の裏面32が、第1方向d1に配列された複数の傾斜面37を含んでおり、各傾斜面37は、第1方向d1における一側から他側に向かうにつれて第1出光面31に接近するように、導光板30の法線方向nd及び第1方向d1に対して傾斜している。この結果、図2に示すように、第1方向(導光方向)d1と平行な面において、導光板30からの出射方向は、正面方向ndから比較的大きく傾斜した比較的に大きな出射角度θkとなる狭い角度範囲内に偏る、傾向が生じる。
例えば、上述の例示の形状および寸法からなる導光板30では、導光板30の法線方向nd及び第1方向d1の両方に平行な面内における各方向への導光板30の第1出光面31上での輝度の角度分布において、ピーク輝度が得られる方向が導光板30の法線方向ndから第1方向d1に沿って他側(反対面34の側)へ傾斜した角度θaImax1、及び、導光板30の法線方向ndとピーク輝度が得られる方向との間に位置するピーク輝度の半分の輝度が得られる方向がピーク輝度が得られる方向から第1方向d1に沿って一側(入光面33の側)へ傾斜した角度θaIα1を、次の条件(1)及び(2)、より好ましくは条件(1’)及び(2’)、を満たす範囲に設定することができる。
60° ≦ θaImax1 ≦ 80° ・・・(1)
5°≦ θaIα1 ≦ 25° ・・・(2)
70° ≦ θaImax1 ≦ 80° ・・・(1’)
5°≦ θaIα1 ≦ 15° ・・・(2’)
また、上述の例示の形状および寸法からなる導光板30では、導光板30の主切断面内における各方向への導光板30の第1出光面31上での輝度の角度分布において、ピーク輝度が得られる方向が導光板30の法線方向ndに対してなす角度の大きさθaImax2、及び、ピーク輝度が得られる方向の両側にそれぞれ位置しピーク輝度の半分の輝度が得られる方向が、ピーク輝度が得られる方向から傾斜した角度の大きさの平均値θaIα2(=(θaIα2x+θaIα2y)/2)を、次の範囲に設定することができる。なお、θaImax2は、つまり、導光板30の法線方向に平行で第1方向d1に直交する面内における各方向への導光板30の出光面上での輝度の角度分布において、輝度ピークが得られる方向が導光板30の法線方向ndに対してなす角度、である。
0° ≦ θaImax2 ≦ 3° ・・・(3)
12°≦ θaIα2 ≦ 27° ・・・(4)
ところで、図12に示すように、導光板30の第1出光面31から出光する光の輝度分布L12において、最大輝度を呈する光L121を基準として、導光板30の第1出光面31の側に出光する光L12aより、導光板30の法線方向ndの側に出光する光L12bの方が、多くなっている。すなわち、導光板30から出光する光は、出射角が小さくなっている側に、より多くなっている。この理由は定かではないが、以下のように推測される。ただし、本発明は、この推測に拘束されない。
光源24から導光板30に入射した光は、導光板30中を進み、導光板30の第1出光面31に入射する。上述したように、入射角度が大きいと第1出光面31で全反射して再び導光板30中を進み、入射角度が全反射臨界角未満になると第1出光面31から出射する。しかしながら、入射角度が全反射臨界角未満であっても、入射光の全てが出射するのではなく、一部は反射して、再び導光板30中を進む。この光は、入射角の小さい入射光として、反射シート28で反射して再び第1出光面31に達する。この結果、出射角の小さい光が出射することになり、導光板30から出光する光において、出射角が小さくなっている側の光がより多くなる、と推測される。
導光板30から出射した光は、その後、光学シート60へ入射する。上述したように、この光学シート60は、導光板30の側へ向けて先端部75aが突出する単位プリズム70を有している。図3によく示されているように、単位プリズム70は、導光板30による導光方向(第1方向)d1と交差する方向第4方向d4に延びている。なお、図3において、導光板30の傾斜面37を点線で示し、光学シート60の単位プリズム70を一点鎖線で示している。
この結果、第1方向d1における一側(図2の紙面における左側)に配置された光源24で発光され導光板30を介して光学シート60へ向かう光L21,L22は、互いに接続された第1プリズム面71および第2プリズム面72のうちの、第1方向d1における光源24側となる一側に位置する第1プリズム面71を介して単位プリズム70へ入射する。図2に示すように、この光L21,L22は、その後、第1方向d1における光源とは反対側の他側(図2の紙面における右側)に位置する第2プリズム面72で全反射してその進行方向を変化させるようになる。
そして、単位プリズム70の第2プリズム面72での全反射により、図9または図10に示された導光板の主切断面(第1方向(導光方向)d1と正面方向ndとの両方向に平行な断面)において正面方向ndから傾斜した方向に進む光L91,L92,L101,L102は、その進行方向が正面方向ndに対してなす角度が小さくなるように、曲げられる。ただし、本実施の形態においては、第2プリズム面72の傾斜角度θt等を調節することにより、単位プリズム70は、第1方向(導光方向)d1に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向ndから傾斜した方向に絞り込むことができる。すなわち、光学シート60は、第1方向d1に沿った光の成分に対して、正面方向ndから傾斜した方向へ向けて集光作用を及ぼすようになる。
本実施の形態では、各単位プリズム70は、第3方向d3の一方の側を向き且つ導光板30の第1出光面31から出射した光の入射面をなす第1プリズム面71と、第3方向d3の他方の側を向き且つ第1プリズム面71を通過して当該単位プリズム70内に入射した光を全反射する第2プリズム面72と、を有している。そして、単位プリズム70による集光機能は、第2プリズム面72での全反射機能による。このため、光学シート60は、光の進行方向を大きく変化させることができ、且つ、高い自由度で集光方向を調整することができる。図9に示された例では、正面方向ndから導光方向である第1方向d1へ傾斜した方向に導光板30の第1出光面31から進み出る出射光L91,L92の進行方向を、正面方向ndまで戻しきらないようにして、ピーク輝度を第1方向d1に対して傾斜した方向に生じさせている。一方、図10に示された例では、正面方向ndから導光方向である第1方向d1へ傾斜した方向に導光板30の第1出光面31から進み出る出射光L101,L102の進行方向を、正面方向ndを越えて変化させるようにして、ピーク輝度を第1方向d1に対して傾斜した方向に生じさせている。このような光学シート60を有する面光源装置20によれば、簡易な構成により、発光面21上でのピーク輝度を正面方向以外に生じさせることができる。
また、本件発明者らが鋭意実験を繰り返したところ、第3方向d3を第1方向d1に対して15°以上傾斜させることにより、第1方向d1に直交し且つ光学シート60の法線方向ndに平行な面内における各方向への光学シート60の第2出光面61上での輝度の角度分布において、ピーク輝度が得られる方向を光学シート60の法線方向ndに対して10°以上傾斜させることができ、これにより、ピーク輝度が出現する方向が正面方向ndからずれていることを目視にて明らかに感知することができた。また、本件発明者が実験を繰り返したところ、第3方向d3の第1方向d1に対する傾斜角度を40°以下とした場合、ピーク輝度が正面方向ndに出現する場合のピーク輝度の88%以上のピーク輝度を確保することができ、目視で明らかに輝度の低下を感知させることなく、発光面21上でのピーク輝度が出現する方向を第1方向d1だけでなく第2方向d2にも正面方向ndから傾斜させることができた。
ところで、上述したように、導光板30の第1出光面31から出光する光の輝度分布において、導光板30の第1出光面31の側に出光する光より、導光板30の法線方向ndの側に出光する光の方が、多くなっていた。言い換えると、最大輝度(ピーク輝度)を呈する光L131を基準として、導光板30の法線方向ndの側に出光する光の量が、その逆側に出光する光の量よりも多い。したがって、導光板30から出射して光学シート60に入射した光は、第2プリズム面で反射した結果、図13に示すように、第2出光面61、すなわち発光面21での輝度分布L13において、最大輝度(ピーク輝度)を呈する光L131を基準として、第1方向d1の一側(入光面側、図13における紙面左側)に出光する光L13aより、他側(反対面側、図13における紙面右側)に出光する光L13bの方が、多くなる。
また本実施の形態では、面光源装置20の発光面21上での全方向における輝度の角度分布において、ピーク輝度を呈する光L131が得られる方向から少なくとも一つの方向に向けて40°傾斜した方向での輝度が、ピーク輝度を呈する光L131の輝度の5.5%以下となっている。具体的には、ピーク輝度を呈する光L131を基準として、上述の第1方向d1の他側(反対面側、図13における紙面右側)に出光する光L13bよりも少なくなる第1方向d1の一側(入光面側、図13における紙面左側)に出光する光L13aの側に向けた一つの方向に向けて40°傾斜した方向での輝度が少なくとも、ピーク輝度を呈する光L131の輝度の5.5%以下となっている。すなわち、本例では、詳しくは、法線方向ndおよび第3方向d3の両方に平行な断面において、ピーク輝度を呈する光L131から少なくとも光源側に向けて40°傾斜した方向での輝度が、5.5%以下となっている。このような輝度分布となることで、ピーク輝度が得られる方向から第1方向d1における一側に40°以上傾斜した方向においては、光が視認されにくくなる。このことは、表示装置10から出光される光についても同様である。
なお、ピーク輝度を呈する光L131が得られる方向から全方向に向けて40°傾斜した各方向での輝度が、ピーク輝度を呈する光L131の輝度の5.5%以下となっていることが、より好ましい。このような輝度分布となることで、ピーク輝度が得られる方向から任意の方向に40°以上傾斜した方向において、光が視認されにくくなる。
面光源装置20の発光面21を形成する光学シート60から出射した一方の偏光成分の光は、その後、粘着層17を透過し、液晶表示パネル15へ入射して下偏光板14を透過する。下偏光板14を透過した光は、画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板13を透過するようになる。このようにして、液晶表示パネル15によって、面光源装置20からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、表示装置10の観察者が、映像を観察することができるようになる。
なお、本件発明者の鋭意の研究によれば、粘着層17の屈折率は、光学シート60、特にその本体部65の屈折率よりも大きいことが好ましい。この場合、ピーク輝度を呈する方向に、より集光されるからである。とりわけ、粘着層17の屈折率と光学シート60、特にその本体部65の屈折率との差が、0.3以下である場合には、集光効果を向上でき、上述の特定角度以上傾斜した方向において光が視認されにくくなるという効果を、より一層奏しやすくなる。
光学シート60と液晶表示パネル15との間に粘着層17が設けられている場合、光学シート60と液晶表示パネル15との間が空気層である場合に比べて、ピーク輝度を呈する方向以外の方向に出光する光を減少させて、集光効果を向上させることができることになる。すなわち、光学シート60と液晶表示パネル15との間が空気層である場合、空気層の屈折率はほぼ1であるため、光学シート60と空気層の間、及び、液晶表示パネル15と空気層の間の屈折率差が大きくなり、各界面で界面反射が起こりやすくなる。具体的に、本実施の形態の構成において粘着層17を空気層に代えた場合には、各々の界面において、粘着層17を設けた場合に比べて光が8%程度多く反射され得ることが確認されている。このように界面反射される光を粘着層17によって抑制することで、ピーク輝度を呈する方向以外の方向に出光する光を減少させて、集光効果を向上させることができることになる。
詳しくは、本実施の形態における光学シート60は、意図的に定められた所定の角度(角度範囲)で導光板30から入射する光を、意図的に定められた方向に集光させるように全反射することで、所望の位置にピーク輝度を発現させるように構成されている。ここで、上述のように空気層が存在し、光学シート60と空気層との界面、または、液晶表示パネル15と空気層との界面で光が界面反射した場合には、このような光は、光学シート60、導光板30へと逆行し、反射シート28で反射され、導光板30、光学シート60を通って再び発光面21から出光することになる。しかしながら、このように一度界面反射されて再び出光する光の角度は、導光板30から光学シート60に向かう際に、光学シート60に導光板30から入射することが期待される、意図的に定められた所定の角度とは、多くの場合、異なった状態となる。そのため、このような光が光学シート60に入射して、その後、界面反射されずに液晶表示パネル15を透過した場合には、ピーク輝度を呈する方向以外の方向に出光する光が増大してしまうことになる。したがって、光学シート60と液晶表示パネル15との間に粘着層17を設けることによれば、大きな屈折率差に起因する光の界面反射を抑制し、ピーク輝度を呈する方向以外の方向に出光する光を減少させて、集光効果を向上させることができるようになる。
以上のような本実施の形態において、発光面21を有する面光源装置20は、第1出光面31と、第1出光面31に対向して配置された裏面32と、第1出光面31および裏面32の間に位置する側面と、を有し、側面のうち第1方向における一側に位置する部分が入光面33をなす、導光板30と、入光面33に対面して配置された光源24と、導光板30の第1出光面31に対面して配置された光学シート60と、を備え、光学シート60は、シート状の本体部65と、複数の単位プリズム70と、を含み、単位プリズム70は、本体部65の導光板30側に第1方向d1に対して平行又は傾斜するプリズム配列方向に配列され、単位プリズム70は、各々がプリズム配列方向と交差する方向に線状に延びており、光学シート60から出光する光の発光面21上での全方向における輝度の角度分布において、ピーク輝度が得られる方向から少なくとも一つの方向に向けて40°傾斜した方向での輝度が、ピーク輝度の5.5%以下となっている。このような面光源装置20によれば、光源からの光をピーク輝度が得られる特定方向に十分に集光させ、他の方向へは視認されにくくなるよう出光が抑制されている。
また、本実施の形態の面光源装置20において、ピーク輝度が得られる方向から全方向に向けて40°傾斜した各方向での輝度が、ピーク輝度の5.5%以下となっている場合には、任意の方向において、ピーク輝度が得られる方向に十分に集光され、ピーク輝度が得られる方向から任意の方向に40°以上傾斜した方向においては、光が視認されにくくなる。すなわち、任意の方向において、光源からの光をピーク輝度が得られる特定の方向に集光させ、他の方向へは視認されにくくなるよう出光が抑制されるようにすることが可能となる。
さらに、本実施の形態の面光源装置20において、各単位プリズム70は、第1方向d1で光源24側を向く第1プリズム面71と、第1方向d1で光源24側とは反対側を向く第2プリズム面72と、を含み、発光面21への法線方向とプリズム配列方向との両方に平行な面において、導光板30から第1プリズム面71に入射して第2プリズム面72で反射した光が発光面21に垂直な方向から傾斜して出光するように、第2プリズム面72は、発光面21に垂直な方向に対して傾斜している。このような面光源装置20によれば、ピーク輝度が得られる方向を、プリズム配列方向の任意の方向に向けることができる。
また、本実施の形態の面光源装置20において、各単位プリズム70は、第1方向d1で光源24側を向く第1プリズム面71と、第1方向d1で光源24側とは反対側を向く第2プリズム面72と、を含み、プリズム配列方向は、第1方向d1に対して傾斜し、各単位プリズム70は、第1方向d1と直交する方向に対して傾斜する方向に線状に延びており、発光面21への法線方向に沿って光学シート60を見た際に、導光板30から第1プリズム面71に入射して第2プリズム面72で反射した光が第1方向d1に平行な方向から傾斜して出光する。このような面光源装置20によれば、発光面21への法線方向に沿って光学シート60を見た際に、ピーク輝度が得られる方向を、第1方向d1と直交する方向において傾斜する方向に向けることができる。
さらに、本実施の形態の表示装置10は、面光源装置20と、面光源装置20に対面して配置された表示パネル15と、面光源装置20と表示パネル15との間の粘着層17をさらに備え、面光源装置20と表示パネル15は、粘着層17によって一体化している。このような表示装置10によれば、ピーク輝度が得られる方向から任意の方向に傾斜した方向において、輝度が小さくなる。すなわち、任意の方向において、光源からの光をピーク輝度が得られる特定の方向に集光させ、他の方向へは視認されにくくなるよう出光が抑制されている効果を、より奏することができる。
面光源装置20の光学シート60と液晶表示パネル15との間に粘着層17が設けられて一体となっていることによる効果は、光学シート60と液晶表示パネル15との間が空気層である場合に比べて屈折率差が小さくなるため奏される。これにより、上述の特定角度以上傾斜した方向において光が視認されにくくなるという効果を、より奏しやすくなる。
具体例として、図14では、光学シート60と液晶表示パネル15とが一体になっている本実施の形態の一例と、空気層が設けられて別置きになっている別の例とにおける、最大輝度を有する視野角の輝度を1とした場合の相対輝度(規格化輝度)のグラフを示している。図15は、図14の一部を拡大したグラフである。図14及び図15のグラフの横軸は、第1方向d1の一側(光源側)を負の数とし、他側を正の数とした、第1方向d1における視野角を表している。図15に特によく示されるように、特に大きな視野角において、光学シート60と液晶表示パネル15とが一体になっている場合では、光学シート60と液晶表示パネル15との間が空気層である場合に比べて、規格化された輝度が小さくなっている。すなわち、ピーク輝度を呈する方向に光が集まっており、集光作用が向上していることが理解される。
本実施の形態に係る表示装置10及び面光源装置20は、種々の用途に用いることができ、とりわけ、図16に示すような車載表示装置1に表示装置10を用いることが好適である。車両への搭乗者Aは、車載表示装置1を概ね一定の方向から観察することになるが、通常、車両内スペースの制約により、搭乗者Aによる車載表示装置1の観察方向は、当該表示装置の表示面への法線方向に対して傾斜した方向となる。したがって、図16の光L161のように光が正面方向以外の方向に強く出射することが望まれる。すなわち、簡易な構成によりピーク輝度が生じる方向を正面方向以外の方向に設定することができる本実施の形態の表示装置10及び面光源装置20は、車載表示装置1、より具体的には、表示装置を用いた車載センターコンソール、表示装置を用いた車載バックミラー、表示装置を用いた車載サイドミラー、インストルメント・パネル等にとりわけ好適である。画像光の出射方向を制御することで、図16の光L162のような光によるフロントガラス等への画像の映り込みが搭乗者Aに観察されることを防止しながら、搭乗者Aに向けて画像を明るく表示することができる。
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
まず、上述した実施の形態において、光学シート60の単位プリズム70の一例について説明したが、この例に限られず、種々の変更が可能である。例えば、複数の単位プリズム70が、互いに異なる構成を有していてもよい。また、第2プリズム面72が、二つの要素面73を含む例を示したがこれに限られず、第2プリズム面72が、三以上の要素面73を含んでいてもよい。さらに、単位プリズム70の主切断面における断面形状が、図8に示された具体例に限られず、例えば、五角形形状、或いは六角形形状等であってもよい。
また、光学シート60の単位プリズム70によって形成される面とは反対側となる第2出光面61に、光拡散粒子を有する光拡散層(マット層)が形成されていてもよい。また、粘着層17が、光拡散粒子を有することによって、光拡散機能を有していてもよい。この場合、隠蔽機能が発現され得る。
さらに、上述した実施の形態において、導光板30の単位光学要素50の一例について説明したが、この例に限られず、種々の変更が可能である。例えば、導光板30に含まれる複数の単位光学要素50が、互いに異なる構成を有していてもよい。また、単位光学要素50の主切断面における断面形状が、図6に示された具体例に限られず、例えば三角形形状や半円状であってもよい。
図示された例において、単位光学要素50の主切断面における外輪郭51(第1出光面31に対応する)は、当該外輪郭が基部40の一側面41に対してなす角度である出光面角度θaが、基部40から最も離間した単位光学要素50の外輪郭51上の先端部52aから基部40に最も接近した単位光学要素50の外輪郭51上の基端部52bへ向けて大きくなるよう、変化していた。しかしながら、出光面角度θaが、外輪郭51上の先端部52aから基端部52bへ向けて、小さくなるように変化してもよい。また、単位光学要素50が、基部40から突出した凸部として形成されている例を示したが、この例に限られず、凹んだ凹部として形成されていてもよい。さらに、凸部や凹部は、曲面に形成されていてもよいし、曲面と平坦面とを含んで形成されていてもよい。あるいは、単位光学要素50は、プリズムとして形成されていてもよい。また、各単位光学要素50の先端部または基端部の間に平坦面が設けられていてもよい。
導光板30の単位光学要素50の具体的な一変形例について説明する。図17は、図6に対応する単位光学要素50の図であり、導光板30の一部の断面が拡大して示されている。
図17に示す表面側単位光学要素50の各々は、第1出光面31側から裏面32側に凹となる凹曲面50aを有する溝形状に形成されている。その凹曲面50aの第2方向d2の両端には、溝形状の端縁部50dから底部50c側へと傾斜する傾斜面50bが形成されている。単位光学要素50は、図17に示す断面において、底部50cを通り厚み方向(すなわち法線方向nd)に平行な線を境に左右対称(線対称)に形成されている。
これによりこの変形例の導光板30は、導光板30内において導光される光をより第2方向d2へ広げて出射させることができる。そのため、第1出光面31の中央部分に筋状のムラが生じてしまったり、入光面33近傍にホットスポットと呼ばれる周囲より局所的に明るい箇所が生じてしまったりするのを抑制することができる。また導光板30の第1出光面31に付着した塵等の異物をエアーブロー等によって容易に除去することが可能になる。
また、隣り合う単位光学要素50間に、第1出光面31と略平行な平坦部53が設けられている。導光板30の第1出光面31において、単位光学要素50が第1出光面31から窪んだ溝形状に形成されているため、この平坦部53が、導光板30の厚み方向(法線方向nd)において最も出光側に位置する部位となり、第1出光面31上に積層される光学シート60と接触する。このように表面側単位光学要素50間に平坦部53を設けることによって、導光板30の第1出光面31と光学シート60の導光板30側の面との接触面積を増やすことができる。これにより、単位光学要素50の境界部(平坦部53)や光学シート60の導光板30側の面が、傷ついたり破損したりしてしまう危険性を大幅に抑制することができる。
ここで平坦部53が第1出光面31と略平行であるとは、平坦部53が第1出光面31に対して完全に平行である場合だけでなく、平坦部53が第1出光面31に対して若干傾斜(例えば第1出光面31に対して±5度の範囲で傾斜)している場合も含む。また平坦部53とは、完全に平坦な面だけでなく、裏面32側に微少に湾曲した凹曲面状や第1出光面31側に微少に湾曲した凸曲面状に形成される面(例えば曲率半径が10μm以上の凹曲面及び凸曲面)も含む。
また、導光板30は、図18に示すように、全体として楔形形状を有し、導光板30の裏面32が第1方向d1と非平行となり、法線方向ndに関して入光面33は反対面34よりも大きく形成されていてもよい。この変形例において、基部40の裏面32の凹凸は、入光面33から反対面34に向かう第1方向d1に関し、互いに隣接する第1傾斜部45及び第2傾斜部46の複数のセットが繰り返し形成されている。この「第1傾斜部45及び第2傾斜部46のセット」が裏面側単位光学要素47を構成する。第1傾斜部45のうち裏面32によって形成される接続面39が第1方向d1に対して成す鋭角の角度αは、第2傾斜部46のうち裏面32によって形成される傾斜面37が第1方向d1に対して成す鋭角の角度βよりも小さい。なお、図18に示す例において、複数の接続面39は、同一平面上(すなわち同一傾斜面上)に形成されている。
この変形例の導光板30内での導光は、導光板30の一対の主面31、32での全反射作用に基づいている。その一方で、接続面39及び傾斜面37は、入光面33側から反対面34側へ向かうにつれて第1出光面31に接近するよう傾斜している。したがって、接続面39及び傾斜面37で反射した光については、一対の主面31、32に入射する際の入射角度は小さくなる。接続面39及び傾斜面37で反射することにより、一対の主面31、32への入射角度が全反射臨界角度未満になると、当該光は、導光板30から出射するようになる。すなわち、接続面39及び傾斜面37は、導光板30から光を取り出すための要素として機能する。したがって、導光方向である第1方向d1に関する接続面39及び傾斜面37の分布を裏面32内で調節することにより、導光板30からの出射光量の第1方向d1に沿った分布を調整することができる。
あるいは、図19に示すように、導光板30の裏面32側に設けられた複数の第1傾斜部45の各々は、第1方向d1に階段状に並んで配置される複数の段部80を含んでもよい。この変形例において、各接続面39は、複数の段部80のうち裏面32によって形成される複数の段面81を含む。図19に示す例では、第1段面81a及び第2段面81bによって各段面81が構成され、第1段面81a及び第2段面81bの複数のセットが第1方向d1に並んで連続的に配列されることによって各接続面39が構成されている。複数の第1段面81aは相互に平行に設けられ、複数の第2段面81bは相互に平行に設けられている。入光面33(図1参照)から反対面34に向かう第1方向d1に関し、各第1段面81aは第1出光面31に徐々に近づくように傾斜する。各第2段面81bは、第1出光面31に対して略垂直の方向に延びている。
このようにして設けられる各段部80は、第2方向d2に延在し、第2方向d2にわたってほぼ同一の断面形状を有する。また各第1傾斜部45に含まれる複数の第1段面81aは、裏面32側への高さhが相互に異なっており、入光面33(図1参照)から反対面34に向かう第1方向d1に関して各第1傾斜部45の複数の第1段面81aの高さhは徐々に大きくなっている。同様に、各第1傾斜部45に含まれる複数の第2段面81bも、裏面32側への高さhが相互に異なっており、入光面33から反対面34に向かう第1方向d1に関して各第1傾斜部45の複数の第2段面81bの高さhは徐々に大きくなっている。なお裏面32側への高さhは、例えば傾斜面37と段差面38との交点vを通り導光板30の板面に平行な面(すなわち第1方向d1へ延在する面)からの距離によって表すことができ、第1段面81a及び第2段面81bの各々に関しては中央点までの距離によって高さhを表すことができる。
なお、各第1傾斜部45に含まれる第1段面81aと第2段面81bとの裏面32側の交点c1は、裏面32側への高さhが相互に異なっており、また各第1傾斜部45に含まれる第1段面81aと第2段面81bとの第1出光面31側の交点c2も、裏面32側への高さhが相互に異なっている。特に図19に示す例では、入光面33から反対面34に向かう第1方向d1に関し、裏面32側の交点c1の高さhが徐々に大きくなっており、また第1出光面31側の交点c2の高さhが徐々に大きくなっている。したがって、各第1傾斜部45に含まれる第1段面81aと第2段面81bとの裏面32側の交点c1のうち、段差面38側(すなわち図19の左側(図1の入光面33側))に位置する交点c1が最も出光面31側に配置され、傾斜面37側(すなわち図19の右側(図1の反対面34側))に位置する交点c1が最も裏面32側に配置されている。同様に、各第1傾斜部45に含まれる第1段面81aと第2段面81bとの第1出光面31側の交点c2のうち、段差面38側に位置する交点c2が最も出光面31側に配置され、傾斜面37側に位置する交点c2が最も裏面32側に配置されている。
上述の段部80及び段面81を各接続面39に設けることによって、各接続面39が単一平面に含まれなくなり、接続面39と反射シート28の反射面との接触面積を小さくすることができる。これにより、表示装置10の表示面11に現れるモアレを抑制して良好な映像を表示することができ、また導光板30の導光方向(すなわち第1方向d1)に関する輝度ムラを抑制して、明るさの面均一性を向上させることができる。
なお、段部80及び段面81に関する図19に示す形態は一例に過ぎず、他の形態の段部80及び段面81が設けられてもよい。
さらに、図示は略すが、面光源装置20が、光を等方拡散または異方拡散させる光拡散シートを含むようにしてもよい。光拡散シートは、一例として、面光源装置の最も出光側に配置され、発光面21を形成するようにしてもよい。
さらに、上述した実施の形態では、液晶表示パネル15と光学シート60とは、別個の部材として形成されていた。しかしながら、液晶表示パネル15と光学シート60とは、一体となっていてもよい。具体的には、図20に示すように、液晶表示パネル15の下偏光板14が、光学シート60の本体部65を構成し、これらが、同一の部材となっていてもよい。
この変形例において、液晶表示パネル15の液晶層12と下偏光板14とが、粘着層17によって張り合わされる。したがって、上述した実施の形態と同様に、集光効果を向上でき、上述の特定角度以上傾斜した方向において光が視認されにくくなるという効果を奏することができる。また、光の反射を抑制し、光学シート60から液晶表示パネル15に光を効率よく透過させることができる。
液晶表示パネル15の下偏光板14と光学シート60の本体部65とが一体となっている部材は、上述した光学シート60と同様に、賦型することにより、あるいは、押し出し成型により、作成することができる。この部材をなす材料としては、例えばトリアセチルセルロース(TAC)が用いられる。
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
産業上の利用分野
以上に説明した面光源装置20または表示装置10は、一例として以下の用途に適用することができる。
・車載表示装置への適用
画像光の出射方向を制御することで、フロントガラス等への画像の映り込み等を防止しながら、運転手などの視聴者に向けて画像を明るく表示することができる。
・現金自動預け払い機(ATM)の表示装置及び当該表示装置の面光源装置への適用
ATMの操作時に、横からの覗き見を防止することができる。
・デジタルサイネージへの適用
光学シートの単位プリズムの向きを変化させることで、デジタルサイネージ(電子看板、電子広告板、電子掲示板等とも呼稱される)の設置場所や視聴者の位置に好適な光学特性を得ることができる。斯かる好適な光学特性とは、例えば、デジタルサイネージの表示面から想定される視聽者に向かう方向に出射光のピーク輝度方向を合致させ、又輝度の角度分布を想定される視聽者の分布する範囲を包含させる様に設定することが挙げられる。
・電車車内の表示装置への適用
視聴者は表示装置を下方から観察することになるので、視聴者(設置位置よりも下方向)に向けて画像を表示することが好ましい。また、中吊り広告の位置に適用する場合には、電車は細長いことから、横方向への視野角の広がりは不要となる。したがって、視聴者に向けて効率的に画像を表示することができる。
・警備室等の表示装置への適用
多数の表示装置の各々を、中央に位置する視聴者(警備員)に合わせた出光特性にできる。
・テーブルディスプレイへの適用
ディスプレイが内蔵された机に対し、視聴者はいつも同じ相対位置に位置する。したがって、視聴者の位置に合わせた出光特性に設定できる。
・アミューズメント施設への適用
例えばゲームセンターに設置されるゲーム機器の表示装置等、設置位置と使用者の位置関係が通常であれば一定となる場合に、表示面から特定の使用者(観察者)に向かう方向に出射光のピーク輝度方向を合致させる光学特性にできる。
・照明への適用
間接照明やデスク用ライト等、照明の用途や照明の設置位置等に合わせて出光特性を適宜設定することができる。
・自動改札の表示装置、及び当該表示装置の面光源装置への適用
改札通過者の目線の位置が限られるので、出射光のピーク輝度方向をその位置(乃至は目線の方向)に合わせた出光特性とすることが望ましい。
・腕時計用表示装置への適用
正面から見るためには腕を捻る必要があり、多くの場合腕時計の斜め下方向から観察される。其の為、出射光のピーク輝度方向と輝度角度分布とを、通常多用される腕時計の位置と観察者の目の位置とを結ぶ方向の範囲を包含するように設定する。また、日光下で観察されることも多いので、高い輝度を有していることが望ましい。
・その他の例として、飛行機等のシート裏の表示装置、飛行機等の安全設備の説明等に用いられる表示装置、観光バスなどの天井付近の表示装置、空港や駅などの運行案内の表示装置、複数画面(例えば、水平面内の画面と鉛直面内の画面)を有するゲーム機の少なくとも一方の表示装置、液晶操作パネル(キーボード等)等への適用も可能である。