JP4440335B2 - 光学素子、それを備えた光源ユニット及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明によれば、光学シートが、ピッチが10μm未満のマイクロレンズアレイを有し、且つ入射光を屈折させることによって拡散させる光拡散シートが光学シートの光出射面側に配置されているため、光の取り出し効率を高くすることができるとともに、点状光源がマトリクス状に配置されたバックライトの直交する2つの方向における輝度むらをも解消させることができる。
2…光源ユニット
3…光学素子
10…光拡散シート
10a…光入射面
10b…光出射面
11…マイクロレンズアレイ
12…マイクロレンズ
20…光学シート
20a…光入射面
20b…光出射面
21…マイクロレンズアレイ
22…マイクロレンズ
25…マイクロレンズ
30…光源デバイス
30a…光出射面
31…ケーシング
31a…凹部
32…点状光源
33…透光基板
34…線状光源
40…液晶表示セル
41a…偏光板
41b…偏光板
但し、
P:マイクロレンズアレイ21のピッチ、
n:自然数、
λ:マイクロレンズアレイ21に入射する光線の波長、
である。
上記実施形態では、マイクロレンズ22が所謂正三角形格子配列されている例について説明した。但し、本発明において、マイクロレンズ22の配列は所謂正三角形格子配列に限定されない。マイクロレンズ22は、図13に示すように、相互に直交するx方向及びy方向のそれぞれにおいて規則的且つ周期的に配列されていてもよい。図13に示すように、相互に直交するx方向及びy方向のそれぞれにおいて規則的且つ周期的にマイクロレンズ22を配列した場合、x方向とy方向とにおいてマイクロレンズアレイ21のピッチを略同一にすることができる。このため、x方向における光学シート20の光拡散性能と、y方向における光学シート20の光拡散性能とを略同一にすることができる。
上記実施形態では、光源デバイス30が複数の点状光源32を有する例について説明した。但し、本発明において、光源デバイス30に設ける光源の種類は点状光源に限定されない。例えば、光源デバイス30は、例えば、図14及び図15に示すように、並列に配列された複数の線状光源34を有するものであってもよい。線状光源34の種類は特に限定されない。線状光源34は、例えば、冷陰極蛍光ランプ(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)などであってもよい。
上記実施形態では、光学シート20の光出射面20bに、凸状に形成された複数のマイクロレンズ22を有するマイクロレンズアレイ21が形成されている例について説明した。但し、本発明において、マイクロレンズ22は、凹状であってもよい。また、マイクロレンズアレイ21は、光学シート20の光入射面20aに形成されていてもよい。マイクロレンズアレイ21は、光学シート20の光出射面20bと光入射面20aとの両方に形成されていてもよい。
光学シート20及び光拡散シート10のうちの少なくとも一方が複数配置されていてもよい。すなわち、光学シート20と光拡散シート10とのそれぞれの配置枚数は1枚に限定されない。
まず、縦10cm、横10cm、厚さ200μmのポリカーボネートフィルム(帝人化成(株)製 品名:パンライト1225LL)をロールプレスすることによって、直径9.4μmの略半球状のマイクロレンズ22が図4に示すピッチ9.9μmの正三角形格子パターンで形成された光学シート20を得た。マイクロレンズ22の占有率は、81.8%であった。
さらに、得られた光源ユニット2を目視することによって、虹色模様が視認されるか否かを確認した。
マイクロレンズアレイ21のピッチを5μm、マイクロレンズ22の直径を4.8μmとしたこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。なお、本実施例におけるマイクロレンズ22の占有率は、80.3%であった。
マイクロレンズアレイ21のピッチを3μm、マイクロレンズ22の直径を2.8μmとしたこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。なお、本実施例におけるマイクロレンズ22の占有率は、79%であった。
マイクロレンズアレイ21のピッチを1.8μm、マイクロレンズ22の直径を1.7μmとしたこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。なお、本実施例におけるマイクロレンズ22の占有率は、80.9%であった。
マイクロレンズアレイ21のピッチを1.5μm、マイクロレンズ22の直径を1.4μmとしたこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。なお、本実施例におけるマイクロレンズ22の占有率は、79%であった。
マイクロレンズ22を図13に示すように正方形格子パターンに配列させたこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
マイクロレンズ22を図13に示すように正方形格子パターンに配列させたこと以外は、上記実施例2と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
光拡散シート10として、図2及び図3に示すマイクロレンズアレイ11を有するシートを用いたこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。本実施例では、マイクロレンズ12を直径9.4μmの略半球状とし、マイクロレンズアレイ11のピッチを9.9μmとした。
マイクロレンズアレイ21のピッチを5μm、直径を4.8μmとしたこと以外は、上記実施例8と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
マイクロレンズアレイ21のピッチを3μm、直径を2.8μmとしたこと以外は、上記実施例8と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
光源デバイス30を、図14に示す線状光源34を有するものとし、光学シート20の寸法を縦30cm、横40cmとしたこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。具体的に、本実施例では、シャープ株式会社製の液晶テレビ(品名:AQUOS LC−20S1)を分解して、バックライトを取り出し、そのバックライトを光源デバイス30とした。光源デバイス30の寸法は、横395mm、縦285mm、厚さ17.8mmであった。
マイクロレンズアレイ21のピッチを5μm、直径を4.8μmとしたこと以外は、上記実施例11と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
マイクロレンズアレイ21のピッチを5μm、直径を4.4μmとして、マイクロレンズ22の占有率を70%にしたこと以外は、上記実施例2と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
マイクロレンズアレイ21のピッチを5μm、直径を4.1μmとして、マイクロレンズ22の占有率を60%にしたこと以外は、上記実施例2と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
マイクロレンズアレイ21のピッチを5μm、直径を3.7μmとして、マイクロレンズ22の占有率を50%にしたこと以外は、上記実施例2と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
マイクロレンズアレイのピッチを21.2μm、マイクロレンズの直径を20μmとしたこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニット2を作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
光拡散シート10のみを配置し、光学シート20を配置しなかったこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニットを作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
光学シート20のみを配置し、光拡散シート10を配置しなかったこと以外は、上記実施例1と同様に光源ユニットを作製し、輝度むらの測定及び視認検査を行った。
下記表3に示す条件としたこと以外は、上記実施例1と同様に光学シート20、光源ユニット2を作製し、上記実施例1と同様に平均輝度及び輝度むらを測定すると共に、虹色模様の視認テストを行った。さらに、ビーム光源とゴニオフォトメータの組み合わせ(シグマ光機社製、偏光解析装置)により、光学シート20に波長550nmの光ビームを入射させたときの法線方向(0度)における透過率、及び1次回折光の透過率を測定した。結果を下記の表3に示す。
下記表3に示す条件としたこと以外は、上記実施例16と同様に光学シート20、光源ユニット2を作製し、上記実施例16と同様に平均輝度、輝度むら、法線方向(0度)における透過率、及び1次回折光の透過率(1次回折光透過率)を測定すると共に、虹色模様の視認テストを行った。結果を下記の表3に示す。
下記表3に示す条件としたこと以外は、上記実施例16と同様に光学シート20、光源ユニット2を作製し、上記実施例16と同様に平均輝度、輝度むら、法線方向(0度)における透過率、及び1次回折光の透過率(1次回折光透過率)を測定すると共に、虹色模様の視認テストを行った。結果を下記の表3に示す。
下記表3に示す条件としたこと以外は、上記実施例16と同様に光学シート20、光源ユニット2を作製し、上記実施例16と同様に平均輝度、輝度むら、法線方向(0度)における透過率、及び1次回折光の透過率(1次回折光透過率)を測定すると共に、虹色模様の視認テストを行った。結果を下記の表3に示す。
下記表3に示す条件としたこと以外は、上記実施例16と同様に光学シート20、光源ユニット2を作製し、上記実施例16と同様に平均輝度、輝度むら、法線方向(0度)における透過率、及び1次回折光の透過率(1次回折光透過率)を測定すると共に、虹色模様の視認テストを行った。結果を下記の表3に示す。
下記表3に示す条件としたこと以外は、上記実施例16と同様に光学シート20、光源ユニット2を作製し、上記実施例16と同様に平均輝度、輝度むら、法線方向(0度)における透過率、及び1次回折光の透過率(1次回折光透過率)を測定すると共に、虹色模様の視認テストを行った。結果を下記の表3に示す。
下記表3に示す条件としたこと以外は、上記実施例16と同様に光学シート20、光源ユニット2を作製し、上記実施例16と同様に平均輝度、輝度むら、法線方向(0度)における透過率、及び1次回折光の透過率(1次回折光透過率)を測定すると共に、虹色模様の視認テストを行った。結果を下記の表3に示す。
下記表3に示す条件としたこと以外は、上記実施例16と同様に光学シート20、光源ユニット2を作製し、上記実施例16と同様に平均輝度、輝度むら、法線方向(0度)における透過率、及び1次回折光の透過率(1次回折光透過率)を測定すると共に、虹色模様の視認テストを行った。結果を下記の表3に示す。
Claims (15)
- 光入射面と、光出射面とを有する光学シートと、
前記光学シートの前記光出射面側に配置され、入射光を屈折させることによって拡散させる光拡散シートと、
を備える光学素子であって、
前記光入射面及び前記光出射面の少なくとも一方に、マイクロレンズアレイが形成されており、
前記マイクロレンズアレイは、凸状または凹状に形成された複数のマイクロレンズが10μm未満のピッチで周期的且つマトリクス状に配列されている、
光学素子。 - 前記マイクロレンズは、凸状に形成されており、
前記マイクロレンズアレイは、前記光出射面に形成されている、請求項1に記載の光学素子。 - 前記マイクロレンズアレイのピッチは5μm以下である、請求項1または2に記載の光学素子。
- 前記マイクロレンズアレイのピッチは3μm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記光拡散シートは、複数のマイクロレンズが10μm以上のピッチで配列されたマイクロレンズアレイを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記光学シートのマイクロレンズは、平面視略円形であり、
平面視における前記光学シートのマイクロレンズの直径は、前記光学シートのマイクロレンズアレイのピッチの50%以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学素子。 - 平面視における前記光学シートのマイクロレンズの直径は、前記光学シートのマイクロレンズアレイのピッチの80%以上である、請求項6に記載の光学素子。
- 前記光入射面と前記光出射面とのうちの前記マイクロレンズアレイが形成されている側の面における前記マイクロレンズの占有率が80%以上であり、
前記マイクロレンズアレイのピッチ(μm)をX軸とし、前記マイクロレンズの高さを前記マイクロレンズの直径で除算して得られる前記マイクロレンズのアスペクト比をY軸とする図17に示す座標系において、(前記マイクロレンズアレイのピッチ、前記マイクロレンズのアスペクト比)が、点A(1.0,0.875)、点B(1.0,0.625)、点C(1.5,0.375)、点D(2.0,0.375)、点E(2.0,0.625)及び点F(1.5,0.875)をこの順に直線で結んで形成される領域内に位置する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学素子。 - 前記マイクロレンズアレイのピッチ(μm)をX軸とし、前記マイクロレンズの高さを前記マイクロレンズの直径で除算して得られる前記マイクロレンズのアスペクト比をY軸とする図17に示す座標系において、(前記マイクロレンズアレイのピッチ、前記マイクロレンズのアスペクト比)が点G(1.0,0.75)、点H(1.5,0.5)、点I(2.0,0.5)及び点J(1.5,0.75)をこの順に直線で結んで形成される領域内に位置する、請求項8に記載の光学素子。
- 前記光学シートのマイクロレンズアレイは、前記光学シートが拡散角0度における透過率よりも高い透過率を有する透過光のピークを0度以外の拡散角において有するように形成されている、請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記光学シートの複数のマイクロレンズは、第1の方向と、前記第1の方向と直交する第2の方向との両方において規則的且つ周期的に配列されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記光学シートの複数のマイクロレンズは、平面視において、隣接するマイクロレンズの中心を結んでなる図形が正三角形となるように配列されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学素子。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学素子と、
前記光学素子の光入射面側に配置され、前記光入射面に向けて光を出射させる光源デバイスと、
を備える光源ユニット。 - 前記光源デバイスは、複数の点状光源を有する、請求項13に記載の光源ユニット。
- 請求項13または14に記載の光源ユニットと、
前記光拡散シートの光出射面側に配置された液晶表示セルと、
を備える液晶表示装置。
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