JP2020087541A - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

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寿史 渡辺
博敏 安永
Hirotoshi Yasunaga
博敏 安永
庸三 京兼
Yozo Kyokane
庸三 京兼
増田 岳志
Takashi Masuda
岳志 増田
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Abstract

【課題】精密な位置合わせを要することなく輝度ムラを抑制する。【解決手段】バックライト装置(照明装置)12は、LED(光源)13と、LED13に対して出光経路の出口側に配される光制御シート(光制御部材)17であって、光を透過する透光層18と、透光層18に対してLED13側に配される第1遮光部19と、透光層18に対して第1遮光部19側とは反対側に配される第2遮光部20と、を有する光制御シート17と、を備えるものであって、第1遮光部19及び第2遮光部20は、交互に繰り返し並ぶよう配されている【選択図】図1

Description

本発明は、照明装置及び表示装置に関する。
従来、液晶表示装置などに用いられる照明装置の一例として下記特許文献1,2に記載されたものが知られている。特許文献1に記載された照明装置である面照明光源装置は、指向性の強い発光源と、該発光源の放射方向に放射面を有する導光体と、前記発光源に囲設されると共に前記導光体の放射面以外の面を閉鎖するケーシングとによって構成されていて、前記ケーシングと前記導光体の間の全体に設けられた内側反射手段と、前記放射面に設けられ、前記発光源からの光を所定の割合で反射させる放射側反射手段とを具備する。また、特許文献2に記載された照明装置である面光源装置は、複数の発光素子が配列された素子配列面を有する発光部と、両表面が平坦であり、前記素子配列面に積層され、前記発光素子が入射側表面へ照射した光を内部にて伝搬して前記入射側表面とは反対側の出射側表面から取り出す導光板と、を有し、前記発光部の前記素子配列面は、前記発光素子を収納する複数の凹部を形成され、前記導光板の前記出射側表面は、前記発光素子に対向して位置し当該発光素子から前記出射側表面への光の入射角が臨界角未満となる非全反射領域に、当該光の少なくとも一部を反射する加工を施され、前記導光板の前記入射側表面は、光を拡散反射する加工を施されている。
特許第4280283号公報
特開2012−182023号公報
上記した特許文献1に記載された面照明光源装置は、発光源からの光を所定の割合で反射させる放射側反射手段は、発光源からの距離に応じて分布に疎密を有する反射ドットからなる。このため、反射ドットが放射面に形成された導光体が、発光源に対して精密に位置合わせされていないと、反射ドットの光学機能が適切に発揮されず、導光体の出射光に輝度ムラが生じるおそれがあった。また、上記した特許文献2に記載された面光源装置は、導光板における出射側表面及び入射側表面の加工として、表面に白色反射膜が形成されており、出射側表面の白色反射膜が非全反射領域に形成されるのに対し、入射側表面の白色反射膜が発光素子からの距離に応じて分布に疎密を有している。このため、出射側表面及び入射側表面に各白色反射膜が形成された導光板が発光素子に対して精密に位置合わせされていないと、各白色反射膜の光学機能が適切に発揮されず、導光板の出射光に輝度ムラが生じるおそれがあった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、精密な位置合わせを要することなく輝度ムラを抑制することを目的とする。
(1)本発明の一実施形態は、光源と、前記光源に対して出光経路の出口側に配される光制御部材であって、光を透過する透光層と、前記透光層に対して前記光源側に配される第1遮光部と、前記透光層に対して前記第1遮光部側とは反対側に配される第2遮光部と、を有する光制御部材と、を備える照明装置であって、前記第1遮光部及び前記第2遮光部は、交互に繰り返し並ぶよう配されている照明装置である。
このようにすれば、光源から発せられた光は、光源に対して出光経路の出口側に配される光制御部材によって外部への出射が制御される。光制御部材に照射される光のうち、第1遮光部や第2遮光部に当たる光は、第1遮光部や第2遮光部によって遮られることで外部に出射し難いものの、第1遮光部や第2遮光部に当たらない光は、透光層を透過して外部に出射し易くなっている。光制御部材において第1遮光部及び第2遮光部は、交互に繰り返し並ぶよう配されているから、透光層のうちの第1遮光部が非配置とされる部分には第2遮光部が配置されるのに対し、透光層のうちの第2遮光部が非配置とされる部分には第1遮光部が配置されることになる。ここで、第1遮光部及び第2遮光部は、光制御部材において透光層の厚み分の間隔を空けて光源側とその反対側とにそれぞれ配されているから、光源から発せられて透光層のうちの第1遮光部が非配置とされる部分に照射された光は、入射角が小さければ透光層を透過したところで第2遮光部によって遮られる可能性が高いものの、入射角が大きければ透光層を斜めに進行しつつ透過して第2遮光部が非配置とされる部分から出射する可能性が高くなる。なお、光源から発せられて透光層のうちの第2遮光部が非配置とされる部分に照射された光は、第1遮光部によって遮られる。そして、光源付近では、光制御部材に対して小さい入射角でもって入射する光が多く存在することから、多くの光が第1遮光部や第2遮光部によって遮られるのに対し、光源の周囲では、光源から離れるほど光制御部材に対して入射する光の入射角が大きくなるとともに、第1遮光部や第2遮光部によって遮られずに光制御部材を出射する光量が多くなる傾向にある。従って、透光層のうち、第1遮光部が配置される部分と、第2遮光部が配置される部分と、が光源に対してどのような位置関係であっても、光量が多い光源近傍では光の出射が抑制されるとともに、光量が少ない光源の周囲では光の出射が促進されて出射光量の均一化が図られる。つまり、光源と光制御部材とを精密に位置合わせせずとも輝度ムラを好適に抑制することができる。
本発明によれば、精密な位置合わせを要することなく輝度ムラを抑制することができる。
本発明の実施形態1に係る液晶表示装置の断面図 光制御シートの底面図 光制御シートの平面図 光制御シートの拡大断面図 本発明の実施形態2に係る光制御シートの拡大断面図 本発明の実施形態3に係る液晶表示装置の断面図 本発明の実施形態4に係る液晶表示装置の断面図 本発明の実施形態5に係る液晶表示装置の断面図 本発明の実施形態6に係る液晶表示装置の断面図 本発明の実施形態7に係る液晶表示装置の断面図 本発明の実施形態8に係る光制御シートの拡大断面図 本発明の実施形態9に係る液晶表示装置の断面図 本発明の他の実施形態(1)に係る光制御シートの底面図 光制御シートの平面図 本発明の他の実施形態(2)に係る光制御シートの底面図 光制御シートの平面図 本発明の他の実施形態(3)に係る光制御シートの底面図 光制御シートの平面図 本発明の他の実施形態(4)に係る光制御シートの底面図 光制御シートの平面図 本発明の他の実施形態(5)に係る光制御シートの底面図 光制御シートの平面図 本発明の他の実施形態(6)に係る液晶表示装置の断面図 本発明の他の実施形態(7)に係る液晶表示装置の断面図
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1から図3によって説明する。本実施形態では、液晶表示装置(表示装置)10及びそれに備わるバックライト装置(照明装置)12について例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、図1及び図3の上側を表側とし、同図下側を裏側とする。
液晶表示装置10は、図1に示すように、画像を表示可能な液晶パネル(表示パネル)11と、液晶パネル11に対して裏側に配されて液晶パネル11に表示のための光を照射する外部光源であるバックライト装置12と、を少なくとも備える。このうち、液晶パネル11は、一対のガラス基板が所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられるとともに、両ガラス基板間に液晶が封入された構成とされる。一方のガラス基板(アレイ基板、アクティブマトリクス基板)には、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子(例えばTFT)、そのスイッチング素子に接続された画素電極、さらには配向膜等が設けられ、他方のガラス基板(対向基板、CF基板)には、R(赤色),G(緑色),B(青色)等の各着色部が所定配列で配置されたカラーフィルタやカラーフィルタ間を仕切るブラックマトリクスの他に配向膜等が設けられている。なお、両ガラス基板の外側にはそれぞれ偏光板が配されている。また、図1では、液晶パネル11を簡略化して図示している。
続いて、バックライト装置12について詳しく説明する。バックライト装置12は、図1に示すように、光源であるLED13と、LED13が実装されたLED基板(光源基板)14と、LED基板14の表面を覆うよう配されて光を反射する反射シート15と、LED13に対して表側(出光側)に間隔を空けて配される光学シート(光学部材)16と、LED13に対して表側に間隔を空けて配されるとともに光学シート16に対して裏側に重なるよう配される光制御シート(光制御部材)17と、を備える。このように、本実施形態に係るバックライト装置12は、液晶パネル11の直下位置にLED13が配されており、いわゆる直下型とされる。なお、バックライト装置12は、LED基板14などを収容するシャーシや光学シート16及び光制御シート17の外周端部を保持する枠状のフレーム(シャーシ共々図示せず)などを備える。このフレームは、光の反射性に優れた白色を呈する合成樹脂製(例えばポリカーボネート製)とされるのが好ましい。以下では、バックライト装置12の各構成部品について詳しく説明する。
LED13は、図1に示すように、LED基板14の板面内においてX軸方向に沿って列をなすよう複数(本実施形態では3つ)が間隔を空けて並んで配されている。LED13の配列ピッチは、例えば5mm以下程度とされる。LED13は、LED基板14上に表面実装されるとともにその発光面13AがLED基板14側とは反対側を向いた、いわゆる頂面発光型とされている。LED13は、発光源であるLEDチップ(LED素子)を、封止材によってケース内に封止した構成とされる。LED13は、LEDチップが例えば青色光を単色発光するものとされ、封止材に蛍光体(黄色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体など)が分散配合されることで全体として白色光を発する。このLED13から発せられた光の配光分布は、LED13における正面方向、つまりLED基板14の板面(発光面13A)の法線方向(Z軸方向)に沿って進行する光の発光強度が最も高く、同法線方向に対してなす角度が増加するのに伴って曲線的に発光強度が低下する傾向とされる。つまり、LED13は、ランバーシアン型の配光分布を有する。このLED13の光軸は、発光面13Aの中心を通ってZ軸方向とほぼ平行をなしている。ここで言う「光軸」とは、LED13における発光光のうち、発光強度が最も高い(ピークとなる)光の進行方向と一致する軸のことである。なお、LED13から発せられた光は、X軸方向及びY軸方向については光軸周りに略同心円状に広がるようになっている。
LED基板14は、図1に示すように、表裏一対の板面が、反射シート15及び光制御シート17の板面に並行する板状をなしている。LED基板14は、表側の板面が反射シート15及び光制御シート17の板面と対向状をなしており、ここが上記したLED13が表面実装される実装面14Aとされる。LED基板14の実装面14Aには、銅箔などの金属膜からなる配線パターン(図示せず)が形成され、その配線パターンによって各LED13への給電がなされる。また、LED基板14の実装面14Aには、配線パターンを覆う形で白色を呈する光反射膜(図示せず)が形成されるのが好ましく、それにより光の利用効率の向上が図られる。なお、光反射膜に用いる材料としては、例えば太陽インキ製造株式会社製の白色レジスト(製品型番:PSR−4000など)が好ましいが、それ以外にも適宜に変更可能である。
反射シート15は、図1に示すように、LED基板14の実装面14Aをほぼ全域にわたって表側から覆う形で積層されており、各LED13と重畳する位置に各LED13を個別に通すためのLED挿通孔15Aが開口形成されている。LED挿通孔15Aは、LED基板14における各LED13と整合するようX軸方向に沿って複数が間隔を空けて並んで配されている。反射シート15は、全体が合成樹脂製で表面が光の反射性に優れた白色を呈するものであってもよいが、PETなどの合成樹脂製の基材の表面に銀などの金属を蒸着することで光の反射性に優れた銀色を呈するものであってもよい。
光学シート16は、図1に示すように、液晶パネル11やLED基板14などの板面に並行する板面を有するシート状をなしている。光学シート16は、Z軸方向(光学シート16などの板面の法線方向)について液晶パネル11と光制御シート17との間に介在する配置とされる。つまり、光学シート16は、バックライト装置12における出光経路の出口に配されていると言え、それにより、LED13から発せられて光制御シート17を透過・出射した光に所定の光学作用を付与しつつ液晶パネル11に向けて出射させる機能を有する。光学シート16には、互いに積層される4枚が含まれており、裏側から順に拡散シート、第1プリズムシート、第2プリズムシート、反射型偏光シートとされる。なお、図1では、光学シート16を簡略化して図示している。拡散シートは、ほぼ透明な合成樹脂製の基材中に光を拡散させるための拡散粒子を多数分散配合した構成とされている。第1プリズムシート及び第2プリズムシートは、ほぼ透明な合成樹脂製の基材における板面にX軸方向またはY軸方向に沿って延在する単位プリズムを、その延在方向と直交する方向(Y軸方向またはX軸方向)について多数並べて設けた構成とされており、入射光に対して単位プリズムの並び方向について選択的に集光作用を付与するものである。第1プリズムシート及び第2プリズムシートは、集光方向が互いに直交するよう配されている。反射型偏光シートは、光を偏光反射する反射型偏光フィルムを有しており、この反射型偏光フィルムによって光に含まれるp波を透過させ、s波を裏側へ反射させることができる。この反射型偏光シートによれば、本来ならば、液晶パネル11の偏光板によって吸収されるs波を、裏側(反射シート15側)へ反射させることで再利用を促進し、輝度の向上を図ることができる。
光制御シート17について詳しく説明する。光制御シート17は、図1に示すように、LED13に対してバックライト装置12における出光経路の出口側に配されている。光制御シート17は、液晶パネル11やLED基板14などの板面に並行する板面を有するシート状をなす透光層18を有する。透光層18は、ほぼ透明な透光性材料(例えばアクリルやPETなどの合成樹脂製材料)からなり、入射した光(可視光線)を殆ど透過するものである。透光層18の材料に係るヘイズ値は、30%以下とされるのが好ましい。透光層18における表裏一対の板面のうち、LED13の発光面13Aと対向状をなす裏側の板面が、光が入射される入光面18Aとされるのに対し、光学シート16と対向状をなす表側の板面が、光が出射される出光面18Bとされる。そして、光制御シート17は、透光層18に対して裏側、つまりLED13側に配される第1遮光部19と、透光層18に対して表側、つまり第1遮光部19側とは反対側に配される第2遮光部20と、を有する。これら第1遮光部19及び第2遮光部20は、共に透光層18に設けられている。具体的には、透光層18における一対の板面のうち、入光面18A(LED13側の板面)に第1遮光部19が、出光面18B(LED13側とは反対側の板面)に第2遮光部20が、それぞれ設けられている。従って、第1遮光部19及び第2遮光部20は、光制御シート17において透光層18の厚み分の間隔を空けて表側(LED13側)と裏側(LED13側とは反対側)とにそれぞれ配されている。
第1遮光部19及び第2遮光部20は、透過率よりも遮光率の方が高い材料からなり、好ましくは共に同一材料からなる。第1遮光部19及び第2遮光部20は、その遮光率が透光層18の遮光率よりも高くなっている。従って、光制御シート17に照射される光のうち、第1遮光部19及び第2遮光部20に当たったものは、その多くが遮られるようになっている。第1遮光部19及び第2遮光部20は、好ましくは光の反射性に優れた白色を呈するインクからなる。これに限らず、第1遮光部19及び第2遮光部20を、光の反射性に優れた金属材料からなるようにしても構わない。いずれにしても、第1遮光部19及び第2遮光部20は、光の反射率が光の吸収率よりも高くなっている。従って、仮に第1遮光部及び第2遮光部が光の吸収性に優れた黒色を呈するインクからなる場合に比べると、光の利用効率に優れる。第1遮光部19及び第2遮光部20の材料をインクとした場合には、製造に際してはインクジェット法により透光層18の板面に第1遮光部19及び第2遮光部20を印刷形成するのが好ましい。インクジェット法により形成される第1遮光部19及び第2遮光部20は、配列ピッチの下限が0.1mm程度となる。それ以外にも、第1遮光部19及び第2遮光部20は、スクリーン印刷法などの他の印刷法を用いて印刷形成されていても構わない。いずれにしても印刷法により第1遮光部19及び第2遮光部20を印刷形成すれば、製造コストの低廉化を図る上で好ましい。しかも、第1遮光部19及び第2遮光部20が白色を呈するインクからなる場合には、光を拡散反射することができるので、光の指向性を緩和することができ、輝度ムラの抑制を図る上で好適となる。第1遮光部19及び第2遮光部20に用いるインクの材料としては、例えば太陽インキ製造株式会社製の白色インク(製品型番:IJR−4000など)が好ましいが、それ以外にも適宜に変更可能である。一方、第1遮光部19及び第2遮光部20の材料を金属材料とした場合には、製造に際してはフォトリソグラフィ法により第1遮光部19及び第2遮光部20をパターニングするのが好ましい。フォトリソグラフィ法では、透光層18の板面上に成膜した金属膜に対してフォトレジストを積層し、そのフォトレジストを、フォトマスクを介して露光した後に現像し、フォトレジストをパターニングする。そのフォトレジストを介して金属膜をエッチングすることで、所定のパターンとされた金属膜からなる第1遮光部19や第2遮光部20を形成することができる。フォトリソグラフィ法によれば、印刷法に比べると、第1遮光部19及び第2遮光部20をより高い位置精度でもって形成することができ、パターンの微細化を図る上で好適となる。フォトリソグラフィ法により形成される第1遮光部19及び第2遮光部20は、配列ピッチが1μm以下になると回折の影響により特性が悪化するおそれがあるので、10μm程度とされるのが好ましいが、必ずしもその限りではない。しかも、第1遮光部19や第2遮光部20が金属材料からなる場合は、インクからなる場合に比べると、遮光率が高くなるので、LED13と光制御シート17との間のZ軸方向についての間隔が小さくしても、輝度ムラが生じ難くなり、薄型化を図る上で好適となる。第1遮光部19及び第2遮光部20に用いる金属材料としては、例えば銀、アルミニウム、銀またはアルミニウムを含む合金などを用いることができるが、これら以外にも適宜に変更可能である。
そして、光制御シート17に備わる第1遮光部19及び第2遮光部20は、交互に繰り返し並ぶよう配されている。光制御シート17における第1遮光部19及び第2遮光部20の詳しい平面配置について図2A及び図2Bを用いて詳しく説明する。なお、図2Aでは第1遮光部19が網掛け状にして図示され、図2Bでは第2遮光部20が網掛け状にして図示されている。また、図2A及び図2Bでは、LED13を二点鎖線にて図示している。透光層18の入光面18Aに形成された第1遮光部19は、図2Aに示すように、平面形状が真円のドット状をなしている。第1遮光部19は、複数が透光層18の入光面18Aにおいて千鳥状(ジグザグ状)に分散して配されている。詳しくは、第1遮光部19は、X軸方向に沿って間隔を空けて並ぶ複数が1つの行を構成しており、この行がY軸方向について間隔を空けて複数並んでいるが、Y軸方向について隣り合う行がX軸方向についてずれた配置となっている。Y軸方向について隣り合う行同士におけるX軸方向についてのずれ量は、X軸方向についての第1遮光部19の配列ピッチ(配列間隔)の約半分程度とされる。従って、ある行においてX軸方向について隣り合う第1遮光部19の中間位置に、隣り合う行に含まれる第1遮光部19が配されることになる。第1遮光部19は、X軸方向についての配列ピッチと、X軸方向及びY軸方向に対する斜め方向についての配列ピッチと、がほぼ等しくされている。従って、X軸方向について隣り合う第1遮光部19と、それらの第1遮光部19に対して斜め方向について隣り合う第1遮光部19と、が正三角形の頂点に位置するよう配されている。複数の第1遮光部19は、透光層18の板面内において均一な分布となるよう分散配置されている。第1遮光部19の配列ピッチは、LED13の配列ピッチよりも狭くされており、具体的にはLED13の配列ピッチの1/5以下(より具体的には1mm以下)とされるのが好ましい。
透光層18の出光面18Bに形成された第2遮光部20は、図2Bに示すように、平面形状が真円のドット状の開口20Aが複数形成されたベタ状をなしている。この開口20Aは、平面に視て第1遮光部19と重畳する位置関係とされており、第1遮光部19と同様に複数が千鳥状に分散して配されている。つまり、第2遮光部20は、透光層18において平面に視て第1遮光部19が非配置とされる部分に選択的に配置されている、と言える。逆に言うと、第1遮光部19は、透光層18において平面に視て第2遮光部20が非配置とされる部分に選択的に配置されている。このように第1遮光部19及び第2遮光部20は、互いに反転する配置であり、透光層18の板面を相補的に平面充填するよう配されているとも言える。このことから、光制御シート17は、その板面が第1遮光部19が選択的に配置された第1遮光部配置領域と、第2遮光部20が選択的に配置された第2遮光部配置領域と、に区分されている。第2遮光部20は、透光層18の板面における占有面積が、第1遮光部19の同占有面積よりも大きくされている。つまり、透光層18の板面における占有面積は、第1遮光部19が50%よりも小さくされるのに対し、第2遮光部20が50%よりも大きくされている。第2遮光部20は、既述した第1遮光部19とは反転する配置であることから、透光層18の板面内において均一な分布となるよう配されている。第1遮光部19及び第2遮光部20は、図2A及び図2Bに示すように、X軸方向、Y軸方向及びそれらの斜め方向に沿って、各第1遮光部19の中心を通る直線をそれぞれ描画したとき、各直線に沿って交互に繰り返し並ぶ配列となっている。交互に並ぶ第1遮光部19及び第2遮光部20は、規則的に配列されており、その配列ピッチ(配列間隔)は、光制御シート17の板面内において全域にわたってほぼ一定とされる。ここで、光制御シート17を、平面に視てLED13が配置されるLED配置領域(光源配置領域)17Aと、LED13が非配置とされるLED非配置領域(光源非配置領域)17Bと、に区分したとき、第1遮光部19及び第2遮光部20は、LED配置領域17AとLED非配置領域17Bとで配列ピッチが等しくなるよう配されている。これにより、仮に第1遮光部及び第2遮光部の配列ピッチをLED配置領域17AとLED非配置領域17Bとで異ならせた場合に比べると、光制御シート17の製造が容易になるとともに、光制御シート17を設置する際にLED13に対する位置関係について配慮する必要がなくなる。
第1遮光部19及び第2遮光部20の詳しい関係性について図3を用いて説明する。第1遮光部19及び第2遮光部20は、図3に示すように、互いの境界部分が重なり合うことがない配置とされる。第1遮光部19の境界部分の端面19Aと、第2遮光部20の境界部分の端面(開口20A)と、は、互いに面一状をなす配置とされる。ここで、透光層18における透光性材料に係る屈折率を「n」とし、透光層18における臨界角を「θc」としたとき、臨界角θcは、次の式(1)により示される。
[数1]
θc=arcsin(1/n) (1)
上記した式(1)によれば、例えば、透光層18の材料をアクリルとした場合には、その屈折率nは約1.5であるから、透光層18の臨界角θcは約41.8度となる。さらには、透光層18の板厚を「d」とし、第1遮光部19の長さを「p」としたとき、光制御シート17は、第1遮光部19の長さpが次の式(2)を満たすよう構成されている。
[数2]
p=d・tanθc (2)
上記した式(2)によれば、例えば、透光層18の材料をアクリルとした場合には、tanθcの値が0.9程度となることから、第1遮光部19の長さpは、透光層18の板厚dよりも小さくなり、約0.9倍とされる。さらには、上記した式(2)によれば、透光層18の臨界角θcが45度よりも小さい限りは、第1遮光部19の長さpは、透光層18の板厚dよりも小さくなる。逆に言うと、透光層18の臨界角θcが45度よりも大きくなると、第1遮光部19の長さpは、透光層18の板厚dよりも大きくなる。なお、透光層18の臨界角θcが45度の場合は、第1遮光部19の長さpは、透光層18の板厚dと等しくなる。
光制御シート17が上記のような構成とされることで、次のような作用及び効果を得ることができる。まず、LED13の発光面13Aから発せられて光制御シート17に照射される光のうち、第1遮光部19や第2遮光部20に当たる光は、図1に示すように、第1遮光部19や第2遮光部20によって殆どが反射される形で遮られることで外部に出射し難いものの、第1遮光部19や第2遮光部20に当たらない光は、透光層18を透過して外部に出射し易くなっている。ここで、第1遮光部19及び第2遮光部20は、光制御シート17において透光層18の厚み分の間隔を空けて表側と裏側とにそれぞれ配されているから、LED13から発せられた光のうち、透光層18のうちの第1遮光部19が非配置とされて第2遮光部20が配置される部分に照射された光は、入射角が小さければ透光層18を透過したところで第2遮光部20によって遮られる可能性が高いものの、入射角が大きければ透光層18を斜めに進行しつつ透過して第2遮光部20が非配置とされる部分から出射する可能性が高くなる。なお、LED13から発せられて透光層18のうちの第1遮光部19が配置されて第2遮光部20が非配置とされる部分に照射された光は、第1遮光部19によって遮られる。また、透光層18の界面では、透光層18の屈折率nに応じて光の屈折が生じる。
透光層18(光制御シート17)の板面内のうちのLED13付近では、図1に示すように、LED13から透光層18の板面に対して垂直に近い角度、つまり小さい入射角で入射する光が多いので、それらの光は第1遮光部19が配置される部分では第1遮光部19により反射され、第1遮光部19が非配置とされる部分では透光層18を透過してから多くが第2遮光部20により反射され、いずれにしても殆どがLED13側に戻される。一方、光制御シート17の板面内のうちのLED13の周囲では、LED13から透光層18の板面に対して垂直に近い角度で入射する光よりも、大きい入射角で入射する光の方が多くなっているので、それらの光は第1遮光部19が配置される部分では第1遮光部19により反射されるものの、第1遮光部19が非配置とされる部分では透光層18を透過し第2遮光部20が非配置とされる部分から出射する可能性があり、入射角が大きくなるほど出射する可能性が高くなる傾向にある。そして、透光層18に対して入射する光の入射角は、透光層18の板面内においてLED13から離れるほど大きくなる傾向にある。従って、透光層18のうち、第1遮光部19が配置される部分と、第2遮光部20が配置される部分と、がLED13に対してどのような位置関係であっても、光量が多く存在するLED13近傍では光の出射が抑制されるとともに、存在する光量が少ないLED13の周囲では光の出射が促進されて出射光量の均一化が図られる。つまり、LED13と光制御シート17とを精密に位置合わせしなくても輝度ムラを好適に抑制することができる。これにより、バックライト装置12を製造する際の生産性が向上し、また液晶表示装置10において表示される画像に係る表示品位が向上する。
ここで、LED13から出射されてから直接的に第1遮光部19における裏側の面に当たった光は、図1に示すように、そこで拡散反射されて多くがLED13側に戻された後に反射シート15により再度反射されるため、一部は透光層18を透過して出射光として利用されるものの、残りについては出射光として利用されない。これに比べると、第2遮光部20により拡散反射された光は、LED13側に戻される過程で第1遮光部19における表側の面にて再度拡散反射されて外部に出射されるものが多く、出射光として利用される可能性が高くなっている。本実施形態では、第2遮光部20は、図2A及び図2Bに示すように、第1遮光部19よりも占有面積が大きくされているから、仮に占有面積を逆の関係とした場合に比べると、第2遮光部20により拡散反射されてから出射光として利用される光量が多くなる。これにより、光の利用効率がより高くなり、輝度の向上を図る上でより好適となる。
続いて、第1遮光部19の長さpの設定に関して詳しく説明する。まず、透光層18に対する入射角が臨界角θcを超えない光は、図3に示すように、透光層18の出光面18Bにおける界面にて全反射されることなく外部に出射するのに対し、透光層18に対する入射角が臨界角θcを超える光は、透光層18の出光面18Bにおける界面にて全反射されてLED13側に戻されることになる。ここで、仮に第1遮光部19の長さpが「d・tanθc」よりも小さい場合(「p<d」の場合)には、透光層18に対する入射角が臨界角θcを超えずに本来であれば出射する光の一部が第2遮光部20に当たることで遮られるため、出射光量が減少してしまう。一方、仮に上記とは逆に第1遮光部19の長さpが「d・tanθc」よりも大きい場合(「p>d」の場合)には、透光層18に対する入射角が臨界角θcを超える光の一部が透光層18のうちの第2遮光部20が非配置とされる部分における界面にて全反射されてLED13側に戻されるのに加え、透光層18に占める第1遮光部19の面積比率が大きくなるために第1遮光部19による遮光量が増加し、結果として出射光量が減少してしまう。これに対し、光制御シート17が第1遮光部19の長さpが「d・tanθc」と等しくなるよう構成されることで、第2遮光部20による遮光が過剰になるのを避けることができるとともに、透光層18のうちの第2遮光部20が非配置とされる部分における界面にて光が全反射されるのを避けることができ、さらには透光層18に占める第1遮光部19の面積比率が過大になるのを避けることができる。以上により、光制御シート17の出射光量を十分に確保することができる。その上で、第1遮光部19は、平面形状が真円となるよう形成されているので、第1遮光部19の長さpが全方位にわたって一定となる。従って、透光層18のうち第1遮光部19が非配置とされる部分に対してどの方位から光が入射しても、第2遮光部20による遮光が過剰になるのを避けることができるとともに、透光層18のうちの第2遮光部20が非配置とされる部分における界面にて光が全反射されるのを避けることができ、さらには透光層18に占める第1遮光部19の面積比率が過大になるのを避けることができる。これにより、光制御シート17の出射光量をより多く確保することができる。
以上説明したように本実施形態のバックライト装置(照明装置)12は、LED(光源)13と、LED13に対して出光経路の出口側に配される光制御シート(光制御部材)17であって、光を透過する透光層18と、透光層18に対してLED13側に配される第1遮光部19と、透光層18に対して第1遮光部19側とは反対側に配される第2遮光部20と、を有する光制御シート17と、を備えるものであって、第1遮光部19及び第2遮光部20は、交互に繰り返し並ぶよう配されている。
このようにすれば、LED13から発せられた光は、LED13に対して出光経路の出口側に配される光制御シート17によって外部への出射が制御される。光制御シート17に照射される光のうち、第1遮光部19や第2遮光部20に当たる光は、第1遮光部19や第2遮光部20によって遮られることで外部に出射し難いものの、第1遮光部19や第2遮光部20に当たらない光は、透光層18を透過して外部に出射し易くなっている。光制御シート17において第1遮光部19及び第2遮光部20は、交互に繰り返し並ぶよう配されているから、透光層18のうちの第1遮光部19が非配置とされる部分には第2遮光部20が配置されるのに対し、透光層18のうちの第2遮光部20が非配置とされる部分には第1遮光部19が配置されることになる。ここで、第1遮光部19及び第2遮光部20は、光制御シート17において透光層18の厚み分の間隔を空けてLED13側とその反対側とにそれぞれ配されているから、LED13から発せられて透光層18のうちの第1遮光部19が非配置とされる部分に照射された光は、入射角が小さければ透光層18を透過したところで第2遮光部20によって遮られる可能性が高いものの、入射角が大きければ透光層18を斜めに進行しつつ透過して第2遮光部20が非配置とされる部分から出射する可能性が高くなる。なお、LED13から発せられて透光層18のうちの第2遮光部20が非配置とされる部分に照射された光は、第1遮光部19によって遮られる。そして、LED13付近では、光制御シート17に対して小さい入射角でもって入射する光が多く存在することから、多くの光が第1遮光部19や第2遮光部20によって遮られるのに対し、LED13の周囲では、LED13から離れるほど光制御シート17に対して入射する光の入射角が大きくなるとともに、第1遮光部19や第2遮光部20によって遮られずに光制御シート17を出射する光量が多くなる傾向にある。従って、透光層18のうち、第1遮光部19が配置される部分と、第2遮光部20が配置される部分と、がLED13に対してどのような位置関係であっても、光量が多いLED13近傍では光の出射が抑制されるとともに、光量が少ないLED13の周囲では光の出射が促進されて出射光量の均一化が図られる。つまり、LED13と光制御シート17とを精密に位置合わせせずとも輝度ムラを好適に抑制することができる。このように、LED13と光制御シート17とが特定の位置関係になくても光制御シート17の光学機能が十分に発揮されることから、例えば熱環境の変化に起因して光制御シート17に熱膨張や熱収縮が生じ、それに伴ってLED13に対する各遮光部19,20の位置関係が変化した場合であっても、光制御シート17の光学機能が損なわれることがなく、輝度ムラが好適に抑制される。
また、透光層18は、光を透過する透光性材料からなる。このようにすれば、透光層18によって第1遮光部19と第2遮光部20との間の間隔を一定に保持することができるので、仮に透光層が空気層とされる場合に比べると、第1遮光部19と第2遮光部20との位置関係を安定的に保つことができる。これにより、LED13から発せられた光が、透光層18における第1遮光部19が非配置とされる部分に入射して斜めに進行した後、第2遮光部20により遮られるか遮られることなく出射するか、を透光層18に対する入射角に応じて適切に制御することができる。
また、透光層18の板厚をdとし、透光層18における透光性材料に係る屈折率に基づく臨界角をθcとし、第1遮光部19の長さをpとしたとき、光制御シート17は、上記した式(2)を満たすよう構成される。
まず、透光層18に対する入射角が臨界角θcを超えない光は、透光層18の界面にて全反射されることなく外部に出射するのに対し、透光層18に対する入射角が臨界角θcを超える光は、透光層18の界面にて全反射されてLED13側に戻される。ここで、仮に第1遮光部19の長さpが「d・tanθc」よりも小さい場合には、透光層18に対する入射角が臨界角θcを超えない光の一部が第2遮光部20に当たることで遮られるため、出射光量が減少してしまう。一方、仮に上記とは逆に第1遮光部19の長さpが「d・tanθc」よりも大きい場合には、透光層18に対する入射角が臨界角θcを超える光の一部が透光層18のうちの第2遮光部20が非配置とされる部分における界面にて全反射されてLED13側に戻されるのに加え、透光層18に占める第1遮光部19の面積比率が大きくなるために第1遮光部19による遮光量が増加し、結果として出射光量が減少してしまう。これに対し、光制御シート17が上記した式(2)を満たすよう構成されることで、第2遮光部20による遮光が過剰になるのを避けることができるとともに、透光層18のうちの第2遮光部20が非配置とされる部分における界面にて光が全反射されるのを避けることができ、さらには透光層18に占める第1遮光部19の面積比率が過大になるのを避けることができる。以上により、光制御シート17の出射光量を十分に確保することができる。
また、第1遮光部19は、平面形状が真円となるよう形成されている。このようにすれば、第1遮光部19の長さpが全方位にわたって一定となる。従って、透光層18のうち第1遮光部19が非配置とされる部分に対してどの方位から光が入射しても、第2遮光部20による遮光が過剰になるのを避けることができるとともに、透光層18のうちの第2遮光部20が非配置とされる部分における界面にて光が全反射されるのを避けることができ、さらには透光層18に占める第1遮光部19の面積比率が過大になるのを避けることができる。これにより、光制御シート17の出射光量をより多く確保することができる。
また、透光層18における一対の板面18A,18Bのうち、LED13側の板面である入光面18Aに第1遮光部19が、LED13側とは反対側の板面である出光面18Bに第2遮光部20が、それぞれ設けられている。このようにすれば、仮に第1遮光部19及び第2遮光部20のうちのいずれか一方を透光層18と別の部材に設けるようにした場合に比べると、部品点数の削減が図られる。
また、第1遮光部19及び第2遮光部20は、光の吸収率よりも光の反射率が高い。このようにすれば、仮に光の吸収率が光の反射率よりも高い場合に比べると、第1遮光部19及び第2遮光部20により反射した光をより多く出射光として利用することができるので、光の利用効率が高くなり、輝度の向上を図る上で好適となる。
また、第2遮光部20は、第1遮光部19よりも占有面積が大きい。第1遮光部19により反射された光は、そのままLED13側に戻されるため、出射光として利用される可能性は低くなっている。これに比べて、第2遮光部20により反射された光は、LED13側に戻される過程で第1遮光部19により反射されて外部に出射される場合もあることから、出射光として利用される可能性が高くなっている。第2遮光部20が第1遮光部19よりも占有面積が大きくされることで、光の利用効率がより高くなり、輝度の向上を図る上でより好適となる。
また、光制御シート17は、平面に視てLED13が配置されるLED配置領域(光源配置領域)17Aと、LED13が非配置とされるLED非配置領域(光源非配置領域)17Bと、に区分されており、第1遮光部19及び第2遮光部20は、LED配置領域17AとLED非配置領域17Bとで配列間隔が等しくなるよう配されている。このようにすれば、仮に第1遮光部及び第2遮光部20の配列間隔をLED配置領域17AとLED非配置領域17Bとで異ならせた場合に比べると、光制御シート17の製造が容易になる。なお、上記のようにLED配置領域17AとLED非配置領域17Bとで第1遮光部19及び第2遮光部20の配列間隔が等しくなっていても、第1遮光部19及び第2遮光部20の光制御機能は適切に発揮されて輝度ムラが好適に抑制されるようになっている。
また、本実施形態に係る液晶表示装置10は、上記記載のバックライト装置12と、バックライト装置12から照射される光を利用して画像を表示する液晶パネル(表示パネル)11と、を備える。このような液晶表示装置10によれば、バックライト装置12の出射光に輝度ムラが生じ難くなっているから、優れた表示品位が得られる。
<実施形態2>
本発明の実施形態2を図4によって説明する。この実施形態2では、第1遮光部119及び第2遮光部120の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る第1遮光部119及び第2遮光部120は、図4に示すように、境界部分同士が重なり合うよう配されている。詳しくは、平面形状が真円の第1遮光部119における外周端部は、第2遮光部120の開口120Aにおける開口縁部に対して全周にわたって平面に視て重畳するよう配されている。第1遮光部119と第2遮光部120との重畳部分は、平面に視て円環状(ドーナツ状)をなしており、その重畳幅W1は全周にわたってほぼ一定とされる。この光制御シート117は、その板面が上記した実施形態1に記載した第1遮光部配置領域及び第2遮光部配置領域に加えて、第1遮光部119及び第2遮光部120が共に配置される遮光部併設領域に区分される。本実施形態によれば、光制御シート117のうちの第1遮光部119が非配置とされる部分に照射される光のうち、入射角が0度よりも少し大きい程度の光が第1遮光部119及び第2遮光部120における重畳部分(遮光部併設領域)により遮られる可能性が高くなる。従って、図示しないLEDの近傍において光制御シート117に対する入射角が小さい光が多く存在していても、それらの光が第1遮光部119及び第2遮光部120における重畳部分によって効率的に遮られるので、LEDの近傍において局所的な明部が視認され難くなる。これにより、輝度ムラの発生がより好適に抑制される。
以上説明したように本実施形態によれば、第1遮光部119及び第2遮光部120は、境界部分同士が重なり合うよう配されている。このようにすれば、仮に第1遮光部及び第2遮光部における境界部分同士が重なり合わない配置とされる場合に比べると、光制御シート117に対する入射角が小さい光をより多く遮ることができる。特に、LED近傍に配される第1遮光部119及び第2遮光部120には、入射角が小さい光が多く照射されるが、その光を第1遮光部119及び第2遮光部120において重なり合う境界部分によって多く遮ることができるので、LED近傍からの光の出射が抑制されて局所的な明部が視認され難くなる。また、境界部分同士が重なり合っているために、第1遮光部119と第2遮光部120を形成する際に多少の位置ずれが発生した場合でも、LED近傍の光を遮ることができ、それにより局所的な明部が視認され難くなる。
<実施形態3>
本発明の実施形態3を図5によって説明する。この実施形態3では、上記した実施形態1から光制御シート217の構成などを変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係るバックライト装置212には、図5に示すように、光制御シート217及び光学シート216を裏側(LED213側)から支持する支持部材21が備えられる。支持部材21は、Z軸方向についてLED基板214(反射シート215)と光制御シート217との間に介在する形で配されており、LED基板214側から光制御シート217に向けて先細りの柱状をなしている。支持部材21は、反射シート215と同様に光の反射性に優れた白色を呈する合成樹脂製とされる。また、支持部材21は、隣り合うLED213のほぼ中間位置に配されている。光制御シート217及び光学シート216は、支持部材21によって裏側から支持されることで、撓みなどの変形が抑制される。これに対し、光制御シート217には、透光層218に対して第1遮光部219を介してLED213側に重なるよう積層形成される保護層22が設けられている。保護層22は、透光層218と同様にほぼ透明な透光性材料からなる。保護層22を透光層218と同一材料または屈折率が同じ材料とすれば、界面にて光の屈折が生じるのを避けることができる点で好ましい。しかし、保護層22と透光層218とを屈折率が異なる材料により構成することも可能であり、その場合は保護層22の材料に係るヘイズ値を30%以下とするのが好ましい。保護層22は、透光層218における入光面218Aを覆うとともに第1遮光部219を覆うよう、ベタ状に設けられている。そして、支持部材21は、光制御シート217のうちの保護層22に当接されるようになっているから、支持部材21が第1遮光部219に対して擦れるなどのように干渉して第1遮光部219を剥離させる、といった問題が生じ難くなっている。これにより、第1遮光部219の光制御機能を適切に発揮させることができる。
以上説明したように本実施形態によれば、第1遮光部219は、透光層218におけるLED213側の板面に設けられており、透光層218に対して第1遮光部219を介してLED213側に重なるよう積層形成される保護層22と、光制御シート217に対してLED213側に配されていて保護層22に当接して光制御シート217を支持する支持部材21と、を備える。このようにすれば、光制御シート217は、LED213側に配される支持部材21によって支持されることで、撓みなどの変形が抑制される。支持部材21は、光制御シート217のうち、透光層218に対して第1遮光部219を介してLED213側に重なるよう積層形成される保護層22に当接されるから、支持部材21が第1遮光部219に対して干渉して第1遮光部219を剥離させるなどの問題が生じ難くなっている。これにより、第1遮光部219の光制御機能を適切に発揮させることができる。
<実施形態4>
本発明の実施形態4を図6によって説明する。この実施形態4では、上記した実施形態1から光制御シート317の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る光制御シート317は、図6に示すように、透光層318に対して裏側に重なるよう配される第2の透光層23を備える。第2の透光層23は、透光層318と同様にほぼ透明な透光性材料からなる。第2の透光層23を透光層318と同一材料または屈折率が同じ材料とすれば、界面にて光の屈折が生じるのを避けることができる点で好ましい。しかし、第2の透光層23と透光層318とを屈折率が異なる材料により構成することも可能であり、その場合は第2の透光層23の材料に係るヘイズ値を30%以下とするのが好ましい。第2の透光層23における表裏一対の板面のうち、LED313の発光面313Aと対向状をなす裏側の板面が、光が入射される入光面23Aとされるのに対し、透光層318と対向する表側の板面が、光が出射される出光面23Bとされる。第1遮光部319及び第2遮光部320のうちの第1遮光部319は、第2の透光層23における入光面23Aに、第2遮光部320は、透光層318における出光面318Bに、それぞれ設けられている。従って、本実施形態では、光制御シート317の製造に際しては、透光層318における出光面318Bに第2遮光部320を、第2の透光層23における入光面23Aに第1遮光部319を、連続的に設け、これら透光層318及び第2の透光層23を重なるよう配すればよい。従って、上記した実施形態1のように、透光層18における入光面18Aに第1遮光部19を設けた後、透光層18を反転させて出光面18Bに第2遮光部20を設けるようにした場合(図1を参照)に比べると、第1遮光部319と第2遮光部320との位置関係にずれが生じ難くなる。しかも、第2の透光層23は、光制御シート317の中で最もLED313に近い側に配されることになるので、例えば上記した実施形態3に記載した支持部材21(図5を参照)を備える場合には、その支持部材21が第2の透光層23に当接されることになり、支持部材21が第1遮光部319に干渉するのを避けられる。
以上説明したように本実施形態によれば、第1遮光部319及び第2遮光部320のうちの一方は、透光層318に設けられており、第1遮光部319及び第2遮光部320のうちの他方が設けられていて透光層318に対して重なるよう配されていて透光性材料からなる第2の透光層23を備える。光制御シート317の製造に際しては、透光層318における一方の板面に第1遮光部319及び第2遮光部320のうちの一方を、第2の透光層23における一方の板面に第1遮光部319及び第2遮光部320のうちの他方を、連続的に設け、これら透光層318及び第2の透光層23を重なるよう配すればよい。従って、仮に、透光層における一方の板面に第1遮光部を設けた後、透光層を反転させて他方の板面に第2遮光部を設けるようにした場合に比べると、第1遮光部319と第2遮光部320との位置関係にずれが生じ難くなる。
また、透光層318は、LED313側とは反対側の板面に第2遮光部320が設けられているのに対し、第2の透光層23は、透光層318に対してLED313側に重なるよう配されていてLED313側とは反対側の板面に第1遮光部319が設けられている。このようにすれば、光制御シート317の中で第2の透光層23が最もLED313に近い側に配されることになる。従って、光制御シート317に対してLED313側に配される部材が第1遮光部319に対して干渉するのを第2の透光層23により防ぐことができる。
<実施形態5>
本発明の実施形態5を図7によって説明する。この実施形態5では、上記した実施形態4から光制御シート417の構成などを変更したものを示す。なお、上記した実施形態4と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る光制御シート417は、図7に示すように、第2の透光層423にLED413から発せられた一次光を波長変換して二次光を発する蛍光体が含まれている。これに伴い、LED413は、第2の透光層423に含まれる蛍光体により波長変換される一次光(励起光)を発する構成に変更されている。具体的には、LED413は、青色光を発する青色LEDチップ(青色LED素子)を、蛍光体を含有しない封止材によってケース内に封止した構成とされ、それにより一次光である青色光を単色発光するものとされる。ここで言う青色光は、青色に属する波長領域(約400nm〜約500nm)の可視光線である。これに対し、第2の透光層423は、蛍光体として、青色光を波長変換して緑色光を発する緑色蛍光体と、青色光を波長変換して赤色光を発する赤色蛍光体と、を含んでいる。第2の透光層423に含まれる緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、励起波長が蛍光波長よりも短波長とされるダウンコンバージョン型(ダウンシフティング型)となっている。ここで言う緑色光は、緑色に属する波長領域(約500nm〜約570nm)の可視光線であり、赤色光は、赤色に属する波長領域(約600nm〜約780nm)の可視光線である。第2の透光層423に含まれる緑色蛍光体及び赤色蛍光体としては、量子ドット蛍光体(Quantum Dot Phosphor)が用いられるのが好ましい。量子ドット蛍光体は、ナノサイズ(例えば直径2nm〜10nm程度)の半導体結晶中に電子・正孔や励起子を三次元空間全方位で閉じ込めることで、離散的エネルギー準位を有しており、そのドットのサイズを変えることで発光光のピーク波長(発光色)などを適宜に選択することが可能とされる。この量子ドット蛍光体の発光光(蛍光光)は、その発光スペクトルにおけるピークが急峻となってその半値幅が狭くなることから、色純度が極めて高くなるとともにその色域が広いものとなる。
このような構成によれば、LED413から発せられた青色光は、第2の透光層423に入射すると、その一部が緑色蛍光体及び赤色蛍光体によって緑色光や赤色光に波長変換される。従って、透光層418に入射する光には、第2の透光層423にて波長変換されなかった青色光と、第2の透光層423にて波長変換された緑色光及び赤色光と、が含まれることになるので、透光層418の出射光は、これらの光の加法混色によって白色光となる。このように、本実施形態に係る光制御シート417は、光制御機能に加えて波長変換機能を有していて高機能化が図られているので、仮に光学シート416に波長変換機能を有する波長変換シートを追加する場合に比べると、光学シート416の使用枚数を削減することができる。
以上説明したように本実施形態によれば、第2の透光層423は、LED413から発せられた一次光を波長変換して二次光を発する蛍光体を含む。このようにすれば、LED413から発せられた一次光は、一部が第2の透光層423に含まれる蛍光体により二次光に波長変換されるものの、一部は波長変換されずに第2の透光層423を透過した後、各遮光部419,420によって遮られたり透光層418を透過したりする。これにより、光制御シート417の高機能化を図ることができる。また、仮に第2の透光層に光を拡散させる機能などを持たせた場合に比べると、第2の透光層423に含ませる蛍光体によって各遮光部419,420の光制御機能が損なわれ難くなっている。
<実施形態6>
本発明の実施形態6を図8によって説明する。この実施形態6では、上記した実施形態4から光制御シート517の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態4と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る光制御シート517は、図8に示すように、第2の透光層523が透光層518に対して表側に重なるよう配される構成となっている。これに伴い、第1遮光部519及び第2遮光部520のうちの第1遮光部519は、透光層518における入光面518Aに、第2遮光部520は、第2の透光層523における入光面523A(LED513側の板面)にそれぞれ設けられている。このような構成によれば、第2の透光層523は、光制御シート517の中で最もLED513側から遠い側に配されることになる。従って、第2の透光層523に何らかの光学機能を持たせるようにしても、各遮光部519,520の光制御機能が損なわれるのが避けられる。
以上説明したように本実施形態によれば、透光層518は、LED513側の板面に第1遮光部519が設けられているのに対し、第2の透光層523は、透光層518に対してLED513側とは反対側に重なるよう配されていてLED513側の板面に第2遮光部520が設けられている。このようにすれば、光制御シート517の中で第2の透光層523が最もLED513側から遠い側に配されることになる。従って、第2の透光層523に何らかの光学機能を持たせるようにしても、各遮光部519,520の光制御機能が損なわれるのが避けられる。
<実施形態7>
本発明の実施形態7を図9によって説明する。この実施形態7では、上記した実施形態6から光制御シート617を変更したものを示す。なお、上記した実施形態6と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る光制御シート617は、図9に示すように、第2の透光層623が光を拡散させる光拡散機能を有する。第2の透光層623に光拡散機能を持たせるにあたっては、例えば第2の透光層623内に光を拡散させる光拡散粒子を分散配合させるようにしてもよいが、それ以外にも第2の透光層623における入光面623Aや出光面623Bに光を拡散させる粗面を形成するようにしてもよい。いずれにしても、第2の透光層623に光拡散機能を持たせるようにすれば、透光層618を透過した光は、第2の透光層623を透過する際に拡散させられつつ外部へと出射することになる。これにより、各遮光部619,620の光制御機能を損なうことなく、輝度ムラをより好適に抑制することができる。
以上説明したように本実施形態によれば、第2の透光層623は、光を拡散させる光拡散機能を有する。このようにすれば、透光層618を透過した光は、第2の透光層623を透過する際に拡散させられつつ外部へと出射する。これにより、各遮光部619,620の光制御機能を損なうことなく、輝度ムラをより好適に抑制することができる。
<実施形態8>
本発明の実施形態8を図10によって説明する。この実施形態8では、上記した実施形態1から第1遮光部719及び第2遮光部720の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る第1遮光部719及び第2遮光部720は、図10に示すように、境界部分の間に間隔が空くよう配されている。詳しくは、平面形状が真円の第1遮光部719における外周端部は、第2遮光部720の開口720Aにおける開口縁部に対して全周にわたって間隔を空けて配されている。つまり、この光制御シート717は、その板面が上記した実施形態1に記載した第1遮光部配置領域及び第2遮光部配置領域に加えて、第1遮光部719及び第2遮光部720が共に非配置される遮光部非配置領域に区分される。この遮光部非配置領域は、平面に視て円環状(ドーナツ状)をなしており、その幅W2は全周にわたってほぼ一定とされる。本実施形態によれば、遮光部非配置領域の分だけ光制御シート717の出射光量が増加するので、輝度の向上を図る上で好適となる。
<実施形態9>
本発明の実施形態9を図11によって説明する。この実施形態9では、上記した実施形態1から第1遮光部819及び第2遮光部820の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る光制御シート817は、図11に示すように、LED配置領域817Aでは、第1遮光部819及び第2遮光部820の境界部分同士が重なり合うよう配されるのに対し、LED非配置領域817Bでは、第1遮光部819及び第2遮光部820の境界部分の間に間隔が空くよう配されている。つまり、LED配置領域817Aでは、第1遮光部819及び第2遮光部820が上記した実施形態2(図4を参照)と同様の配置とされるのに対し、LED非配置領域817Bでは、第1遮光部819及び第2遮光部820が上記した実施形態8(図10を参照)と同様の配置とされる。このような構成によれば、光量が多く存在するLED配置領域817Aにおける光の出射がより抑制されるのに対し、存在する光が少ないLED非配置領域817Bにおける光の出射がより促進されるので、輝度ムラの抑制を図る上でより好適となる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した各実施形態以外にも、第1遮光部及び第2遮光部の平面形状は適宜に変更可能である。例えば、図12Aに示すように、第1遮光部19−1の平面形状を正方形とすることも可能である。この場合、第2遮光部20−1は、図12Bに示すように、平面形状が正方形の開口20A−1が千鳥状に分散配置される構成となる。
(2)上記した(1)以外にも、図13Aに示すように、平面形状が正方形の第1遮光部19−2がマトリクス状(行列状)に並んで配されていてもよい。第1遮光部19−2は、X軸方向及びY軸方向に沿ってそれぞれ複数ずつ並んで配されている。第2遮光部20−2は、図13Bに示すように、平面形状が正方形の開口20A−2がマトリクス状に分散配置される構成となる。
(3)上記した(1),(2)以外にも、図14A及び図14Bに示すように、第1遮光部19−3及び第2遮光部20−3がX軸方向及びY軸方向について交互に繰り返し並ぶよう市松配置されていても構わない。この場合、第1遮光部19−3及び第2遮光部20−3の占有面積が同等になる。
(4)上記した(1)〜(3)以外にも、図15Aに示すように、第1遮光部19−4が平面に視て波形(屈曲箇所が湾曲する形)に蛇行する形状であっても構わない。第1遮光部19−4は、Y軸方向に沿って延在しつつ途中で繰り返し蛇行する形状とされており、X軸方向に沿って複数が間隔を空けて並んで配されている。第2遮光部20−4は、図15Bに示すように、平面形状が波形に蛇行する開口20A−4がX軸方向に沿って複数間隔を空けて並ぶ構成となる。
(5)上記した(1)〜(4)以外にも、図16Aに示すように、第1遮光部19−5がY軸方向に沿って延在する縦長の帯状をなしていてもよい。第1遮光部19−5は、Y軸方向に沿って光制御シート17−5の全長にわたって延在しており、X軸方向に沿って複数が間隔を空けて並んで配されている。第2遮光部20−5は、図16Bに示すように、平面形状が縦長の帯状をなす開口20A−5がX軸方向に沿って複数間隔を空けて並ぶ構成となる。
(6)上記した各実施形態では、光学シートを備えたバックライト装置を示したが、図17に示すように、光学シートを省略したバックライト装置12−6であっても構わない。光学シートを備えないバックライト装置12−6であっても、光制御シート17−6によって十分に輝度ムラの少ない出射光が得られる。
(7)上記した各実施形態では、第1遮光部と第2遮光部とにより挟み込まれる透光層が透光性材料からなる場合を示したが、図18に示すように、透光層18−7が空気層であっても構わない。この場合、光制御シート17−7は、透光層18−7を挟み込むよう配される一対の透光板24,25を備え、透光層18−7に対して裏側に配される一方の透光板24における出光面24Aに第1遮光部19−7が、透光層18−7に対して表側に配される他方の透光板25における入光面25Aに第2遮光部20−7が、それぞれ設けられる構成とされる。
(8)上記した各実施形態及び(1)〜(3)以外にも、第1遮光部及び第2遮光部の具体的な平面形状は適宜に変更可能である。例えば、第1遮光部の平面形状は、真円や正方形以外に楕円、長方形、台形、菱形、三角形、五角形以上の多角形などでも構わない。第2遮光部は、変更された第1遮光部の平面形状が開口の平面形状となる。
(9)上記した(4)では、第1遮光部及び第2遮光部の開口がY軸方向に沿って延在しつつ蛇行する場合を示したが、第1遮光部及び第2遮光部の開口がX軸方向に沿って延在しつつ蛇行する平面形状であっても構わない。また、第1遮光部及び第2遮光部の開口が波形に蛇行する場合以外にも、第1遮光部及び第2遮光部の開口が、屈曲箇所に角が生じるよう蛇行する平面形状であっても構わない。
(10)上記した(5)では、第1遮光部及び第2遮光部の開口がY軸方向に沿って延在する縦長の帯状とされる場合を示したが、第1遮光部及び第2遮光部の開口がX軸方向に沿って延在する横長の帯状とされる平面形状であっても構わない。また、第1遮光部及び第2遮光部の開口がX軸方向及びY軸方向の斜め方向に沿って延在する帯状とされる平面形状であっても構わない。
(11)上記した各実施形態(上記した(3)を除く)では、第1遮光部の占有面積が第2遮光部の占有面積よりも大きくなる場合を示したが、第1遮光部の占有面積が第2遮光部の占有面積よりも小さくなっていてもよく、また第1遮光部及び第2遮光部の占有面積が同等であってもよい。例えば、各実施形態における第1遮光部と第2遮光部との関係を逆転させることも可能である。
(12)上記した各実施形態では、第1遮光部及び第2遮光部における光の反射率が光の吸収率よりも高い場合を示したが、第1遮光部及び第2遮光部における光の吸収率が光の反射率よりも高くなっていても構わない。例えば、第1遮光部及び第2遮光部の材料を、光の吸収性に優れた黒色を呈するインクなどとすることも可能である。
(13)上記した各実施形態以外にも、第1遮光部及び第2遮光部における具体的な材料や形成方法などは適宜に変更可能である。その場合、第1遮光部と第2遮光部とで材料や形成方法などを異ならせることも可能である。また、第1遮光部及び第2遮光部は、一定程度光を透過しても構わないが、その場合でも遮光率が透光率よりも高いことが必要である。つまり、第1遮光部及び第2遮光部は、必ずしも遮光率がほぼ100%である必要はない。
(14)上記した各実施形態では、第1遮光部の長さpが「d・tanθc」と等しい場合を示したが、第1遮光部の長さpが「d・tanθc」よりも大きい構成(「p>d」となる構成)や第1遮光部の長さpが「d・tanθc」よりも小さい構成(「p<d」となる構成)であっても構わない。
(15)上記した実施形態2,9では、第1遮光部の外周端部が全周にわたって第2遮光部の開口における開口縁部と重畳する場合を示したが、第1遮光部の外周端部が周方向について部分的に第2遮光部の開口における開口縁部と重畳する構成であっても構わない。
(16)上記した実施形態8,9では、第1遮光部の外周端部と、第2遮光部の開口における開口縁部と、の間に全周にわたって間隔が空けられる場合を示したが、第1遮光部の外周端部と、第2遮光部の開口における開口縁部と、の間に周方向について部分的に間隔が空けられる構成であっても構わない。
(17)上記した実施形態2,8,9に記載した構成に、上記した(1)〜(7)の構成などを組み合わせることも可能である。
(18)上記した実施形態3に記載した支持部材を、上記した実施形態6,7などに追加することも可能である。
(19)上記した実施形態4,5では、第2の透光層における出光面に第1遮光部が設けられた場合を示したが、第2の透光層における入光面に第1遮光部を設けるようにしてもよい。
(20)上記した実施形態4,5に記載した構成に、上記した実施形態3に記載した保護層を追加することも可能である。
(21)上記した実施形態5では、光源として青色光を発するLEDを用いた場合を示したが、光源として青色以外の色の光を発するLEDを用いることも可能であり、その場合は第2の透光層に含有させる蛍光体が呈する色もLEDの光の色に応じて変更すればよい。例えば、マゼンタ色の光を発するLEDを用いる場合には、第2の透光層に含有させる蛍光体としてマゼンダ色の補色となる緑色を呈する緑色蛍光体を用いるようにすれば、バックライト装置の照明光(出射光)を白色化することができる。
(22)上記した(21)以外にも、紫色の光を発するLEDを用いる場合には、第2の透光層に含有させる蛍光体として紫色の補色となる黄緑色を呈するよう緑色蛍光体及び黄色蛍光体を用いるようにすれば、バックライト装置の照明光(出射光)を白色化することができる。
(23)上記した(21),(22)以外にも、シアン色の光を発するLEDを用いる場合には、第2の透光層に含有させる蛍光体としてシアン色の補色となる赤色を呈する赤色蛍光体を用いるようにすれば、バックライト装置の照明光(出射光)を白色化することができる。
(24)上記した各実施形態では、第2の透光層が緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む構成とされる場合を示したが、第2の透光層に黄色蛍光体のみを含ませた構成としたり、黄色蛍光体に加えて赤色蛍光体や緑色蛍光体を含ませた構成としたりすることも可能である。
(25)上記した各実施形態では、第2の透光層に量子ドット蛍光体を含有させた構成のものを例示したが、他の種類の蛍光体を第2の透光層に含有させるようにしても構わない。第2の透光層に含有させる他の蛍光体としては、例えば硫化物蛍光体が挙げられるが、必ずしもその限りではない。
(26)上記した実施形態6,7では、第2の透光層における入光面に第2遮光部が設けられた場合を示したが、第2の透光層における出光面に第2遮光部を設けるようにしてもよい。
(27)上記した実施形態7では、第2の透光層が光拡散機能を有する場合を示したが、それ以外にも、第2の透光層が、光を集光する集光機能、光を偏光反射する偏光反射機能(輝度向上機能)などを備えても構わない。
(28)上記した各実施形態以外にも、LEDの具体的な並び数や配置は適宜に変更可能である。例えば、LEDがLED基板の板面内においてX軸方向及びY軸方向に沿って複数ずつ並んでいても構わない。その場合、LEDは、マトリクス状に配列されていても、千鳥状に配列されていても構わない。
(29)上記した各実施形態以外にも、光学シートの具体的な積層順、種類、積層枚数などは適宜に変更可能である。例えば、光学シートに、上記した実施形態5に記載したような蛍光体を含有した波長変換シートを含ませることも可能である。その場合は、光源に関しては、実施形態5と同様に、青色光を単色発光するLEDを用いるのが好ましい。
(30)上記した各実施形態では、反射シートを備えるバックライト装置を示したが、反射シートを省略することも可能である。その場合でも、LED基板の板面上に形成された光反射膜によって光を反射することで、十分な光の利用効率を得ることが可能である。
(31)上記した各実施形態では、光源としてLEDを用いた場合を示したが、それ以外にも例えば有機EL素子、レーザダイオードなどを光源として用いることも可能である。
(32)上記した各実施形態では、表示パネルとして液晶パネルを例示したが、他の種類の表示パネル(MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)表示パネルなど)であっても構わない。
10…液晶表示装置(表示装置)、11…液晶パネル(表示パネル)、12,12−1,212…バックライト装置(照明装置)、13,213,313,413,513…LED(光源)、17,17−5,17−6,17−7,117,217,317,417,517,617,717,817…光制御シート(光制御部材)、17A,817A…LED配置領域(光源配置領域)、17B,817B…LED非配置領域(光源非配置領域)、18,218,318,418,518,618…透光層、19,19−1,19−2,19−3,19−4,19−5,19−7,119,219,319,419,519,619,719,819…第1遮光部、20,20−1,20−2,20−3,20−4,20−5,20−7,120,320,420,520,620,720,820…第2遮光部、21…支持部材、22…保護層、23,423,523,623…第2の透光層、d…板厚、p…長さ、θc…臨界角

Claims (15)

  1. 光源と、
    前記光源に対して出光経路の出口側に配される光制御部材であって、光を透過する透光層と、前記透光層に対して前記光源側に配される第1遮光部と、前記透光層に対して前記第1遮光部側とは反対側に配される第2遮光部と、を有する光制御部材と、を備える照明装置であって、
    前記第1遮光部及び前記第2遮光部は、交互に繰り返し並ぶよう配されている照明装置。
  2. 前記透光層は、光を透過する透光性材料からなる請求項1記載の照明装置。
  3. 前記透光層の板厚をdとし、前記透光層における前記透光性材料に係る屈折率に基づく臨界角をθcとし、前記第1遮光部の長さをpとしたとき、
    前記光制御部材は、次の式(1)を満たすよう構成される請求項2記載の照明装置。
    [数1]
    p=d・tanθc (1)
  4. 前記透光層における一対の板面のうち、前記光源側の板面に前記第1遮光部が、前記光源側とは反対側の板面に前記第2遮光部が、それぞれ設けられている請求項2または請求項3記載の照明装置。
  5. 前記第1遮光部及び前記第2遮光部のうちの一方は、前記透光層に設けられており、
    前記第1遮光部及び前記第2遮光部のうちの他方が設けられていて前記透光層に対して重なるよう配されていて透光性材料からなる第2の透光層を備える請求項2または請求項3記載の照明装置。
  6. 前記透光層は、前記光源側とは反対側の板面に前記第2遮光部が設けられているのに対し、前記第2の透光層は、前記透光層に対して前記光源側に重なるよう配されていて前記光源側とは反対側の板面に前記第1遮光部が設けられている請求項5記載の照明装置。
  7. 前記第2の透光層は、前記光源から発せられた一次光を波長変換して二次光を発する蛍光体を含む請求項6記載の照明装置。
  8. 前記透光層は、前記光源側の板面に前記第1遮光部が設けられているのに対し、前記第2の透光層は、前記透光層に対して前記光源側とは反対側に重なるよう配されていて前記光源側の板面に前記第2遮光部が設けられている請求項5記載の照明装置。
  9. 前記第2の透光層は、光を拡散させる光拡散機能を有する請求項8記載の照明装置。
  10. 前記第1遮光部は、前記透光層における前記光源側の板面に設けられており、
    前記透光層に対して前記第1遮光部を介して前記光源側に重なるよう積層形成される保護層と、
    前記光制御部材に対して前記光源側に配されていて前記保護層に当接して前記光制御部材を支持する支持部材と、を備える請求項2から請求項9のいずれか1項に記載の照明装置。
  11. 前記第1遮光部及び前記第2遮光部は、境界部分同士が重なり合うよう配されている請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の照明装置。
  12. 前記第1遮光部及び前記第2遮光部は、光の吸収率よりも光の反射率が高い請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の照明装置。
  13. 前記第2遮光部は、前記第1遮光部よりも占有面積が大きい請求項12記載の照明装置。
  14. 前記光制御部材は、平面に視て前記光源が配置される光源配置領域と、前記光源が非配置とされる光源非配置領域と、に区分されており、
    前記第1遮光部及び前記第2遮光部は、前記光源配置領域と前記光源非配置領域とで配列間隔が等しくなるよう配されている請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の照明装置。
  15. 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の照明装置と、
    前記照明装置から照射される光を利用して画像を表示する表示パネルと、を備える表示装置。
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