JP5322630B2 - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置、さらに詳しくは、直下型液晶表示装置に用いられる照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device, and more particularly to a lighting device used in a direct liquid crystal display device.
直下型液晶表示装置に用いられる照明装置には、一般的に、並列配置された複数の線状光源と、反射板と、線状光源および反射板からの光を拡散する拡散板とを有する照明装置が用いられている。液晶表示装置の薄型化のために、照明装置の厚み方向の線状光源と拡散板や液晶パネルとの間の距離を短くすることが要請されている。さらに、コストの低減のために、複数の線状光源を配置する間隔つまりピッチを大きくして、使用本数を削減することが要請されている。これら薄型化および線状光源の配置ピッチが大きくなることに伴って、拡散板による拡散のみでは線状光源の像が透けて見えてしまい、周期的な輝度ムラが生じるという問題点が顕著になっている。 An illumination device used for a direct type liquid crystal display device generally includes an illumination having a plurality of linear light sources arranged in parallel, a reflector, and a diffuser that diffuses light from the linear light source and the reflector. The device is used. In order to reduce the thickness of the liquid crystal display device, it is required to shorten the distance between the linear light source in the thickness direction of the lighting device and the diffusion plate or the liquid crystal panel. Further, in order to reduce the cost, it is required to increase the interval, that is, the pitch at which the plurality of linear light sources are arranged to reduce the number of lines used. As these thinnings and the arrangement pitch of the linear light sources increase, the problem that the image of the linear light source can be seen through only by the diffusion by the diffusion plate and periodic luminance unevenness occurs becomes significant. ing.
そのような輝度ムラを抑制するために、拡散板のうち線状光源に対向する領域に、線状光源に向けて突出するプリズム部を設けた照明装置が提案されている(特許文献1を参照)。
特許文献1に記載された照明装置は、線状光源の真上にプリズム部を配置することによって線状光源の真上の輝度が強くなることを防ぎ、輝度ムラを抑えている。このため、線状光源とプリズム部との位置関係を厳密に行わなければならず、プリズム部を備える拡散板などの光制御部材の製作や、液晶表示装置に照明装置を組み付けるときの光制御部材と線状光源との位置合わせなどが煩雑である。また、線状光源の配置条件(例えば、配置間隔など)に合致した光制御部材を製作しなければならないので、光制御部材の汎用性に欠け、光制御部材の製作コストの増加ひいては照明装置の製作コストの増加を招く要因となり得る。 The illumination device described in Patent Document 1 prevents the luminance directly above the linear light source from increasing by disposing the prism portion directly above the linear light source, and suppresses uneven luminance. For this reason, the positional relationship between the linear light source and the prism portion must be strictly performed, and the light control member for manufacturing a light control member such as a diffusion plate provided with the prism portion or assembling the illumination device to the liquid crystal display device The alignment between the light source and the linear light source is complicated. In addition, since the light control member that matches the arrangement conditions (for example, the arrangement interval) of the linear light source must be manufactured, the light control member lacks versatility, which increases the manufacturing cost of the light control member. It can be a factor that causes an increase in production cost.
線状光源の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定しておけば、製作や位置合わせの煩雑さを改善することが可能である。 Even if it matches the arrangement conditions of the linear light source, it is possible to improve the complexity of manufacturing and alignment by setting the configuration to suppress uneven brightness as versatility. It is.
本発明の目的は、線状光源の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善し得る照明装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an illuminating device that can improve the occurrence of periodic luminance unevenness through which an image of a linear light source can be seen with a versatile structure.
上記目的を達成する本発明は、並列配置された複数の線状光源と、反射板と、前記線状光源および前記反射板からの光を拡散する拡散板とを有する照明装置であって、前記線状光源と前記拡散板との間に配置され、前記線状光源に向けて突出するプリズム部が設けられ、前記線状光源および前記反射板からの光の経路を変更する第1の光経路変更部と、前記拡散板を挟んで前記線状光源とは反対側に配置され、出射面にレンズ部が設けられ、前記拡散板を透過した光の経路を変更する第2の光経路変更部と、を有し、前記第1の光経路変更部におけるプリズム部は、プリズム頂角が55°〜75°であり、前記プリズム部によって、前記線状光源同士の間の中間領域においては前記線状光源からの光を全反射し、前記第2の光経路変更部におけるレンズ部によって、前記線状光源に対向する領域においては透過してきた光の一部を入射時より小さい角度で出射し、残りの光を前記拡散板の側に全反射し、前記線状光源同士の間の中間領域においては透過してきた光を正面方向に出射してなる照明装置である。 The present invention that achieves the above object is a lighting device comprising a plurality of linear light sources arranged in parallel, a reflector, and a diffuser that diffuses light from the linear light source and the reflector. A first optical path that is disposed between the linear light source and the diffusion plate and includes a prism portion that protrudes toward the linear light source, and changes a path of light from the linear light source and the reflection plate. A second light path changing unit that is disposed on the opposite side of the linear light source across the diffuser plate, has a lens unit on the exit surface, and changes the path of the light transmitted through the diffuser plate And the prism portion in the first optical path changing portion has a prism apex angle of 55 ° to 75 °, and the prism portion causes the line in the intermediate region between the linear light sources. The light from the light source is totally reflected and is reflected in the second light path changing unit. In the region facing the linear light source, a part of the transmitted light is emitted at an angle smaller than that at the time of incidence, and the remaining light is totally reflected toward the diffusion plate, and the linear light source. It is an illuminating device that emits light that has passed through in the front direction in an intermediate region between them.
本発明によれば、第1の光経路変更部におけるプリズム部、および第2の光経路変更部におけるレンズ部によって、線状光源同士の間の中間領域においても輝度の低下を抑えつつ、線状光源の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を改善することができる。 According to the present invention, the prism portion in the first optical path changing unit and the lens unit in the second optical path changing unit suppress the decrease in luminance even in the intermediate region between the linear light sources, and the linear shape. It is possible to improve the occurrence of periodic luminance unevenness through which the image of the light source can be seen.
また、第1と第2の光経路変更部は、線状光源の配置条件などに合わせて形状や組み付け位置を厳密に変更するものではないため、第1と第2の光経路変更部を汎用的に適用することができる。したがって、輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善することができ、第1と第2の光経路変更部の製作コストの増加を抑え、もって、照明装置の製作コストの増加を抑えることもできる。 Further, since the first and second optical path changing units do not strictly change the shape and assembly position in accordance with the arrangement condition of the linear light source, etc., the first and second optical path changing units are generally used. Can be applied. Therefore, the occurrence of uneven brightness can be improved by a general-purpose structure, and an increase in the manufacturing cost of the first and second optical path changing units is suppressed, thereby suppressing an increase in the manufacturing cost of the lighting device. You can also.
さらに、線状光源の配置条件などに合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、合致させるための部材の位置合わせ精度を緩く設定することができることから、合致させるための部材の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができ、位置合わせの煩雑さも低減することができる。 Furthermore, even when matching the arrangement conditions of the linear light source, etc., as a precondition, the configuration for suppressing the luminance unevenness is set with versatility, so the alignment accuracy of the member for matching is set. Since it can be set loosely, the production of the member for matching is not complicated, the increase in production cost can be suppressed, and the complexity of alignment can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る照明装置10を示す概略構成図、図2(A)は、第1と第2の光経路変更部60、70を備える実施形態に係る光線の軌跡を説明するための図、図2(B)は、第2の光経路変更部70を設けない場合の光線の軌跡を説明するための図、図3(A)〜(D)は、プリズム部61のプリズム頂角αの角度範囲の説明に供するための図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an
図1および図2(A)を参照して、照明装置10は、LCDパネル20の背面に配置されてLCDパネル20を照明するために用いられる。照明装置10は、概説すれば、並列配置された複数の線状光源30と、反射板40と、線状光源30および反射板40からの光を拡散する拡散板50と、第1の光経路変更部60と、第2の光経路変更部70と、を有している。第1の光経路変更部60は、線状光源30と拡散板50との間に配置され、線状光源30に向けて突出するプリズム部61が設けられ、線状光源30および反射板40からの光の経路を変更する(図2(A)の符号L1を参照)。第2の光経路変更部70は、拡散板50を挟んで線状光源30とは反対側に配置され、出射面にレンズ部71が設けられ、拡散板50を透過した光の経路を変更する(図2(A)の符号L2、L4を参照)。第1の光経路変更部60におけるプリズム部61は、プリズム頂角αが55°〜75°である。また、第2の光経路変更部70におけるレンズ部71によって、線状光源30に対向する領域Waにおいては透過してきた光の一部を拡散板50の側に全反射し(図2(A)の符号L3を参照)、線状光源30同士の間の中間領域Wbにおいては透過してきた光を正面方向に出射する(図2(A)の符号L4を参照)。なお、線状光源30に対向する領域Waと線状光源30同士の間の中間領域Wbとの境界の位置は、線状光源30および反射板40からの光が種々の方向に向いていることから、厳密に特定できるものではない。複数の線状光源30の配置間隔や、線状光源30と第1の光経路変更部60との間の距離などによって、境界の位置は変動する。但し、本発明は、線状光源30の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を改善することを目的としているため、かかる目的から、線状光源30に対向する領域Wa、および線状光源30同士の間の中間領域Wbは、対照となる照明装置10の仕様に応じて、自ずと定まることになる。以下、詳述する。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2 (A), the
線状光源30は、冷陰極線管(CCFL)の他、点状のLEDを線状に配列した光源も含まれる。反射板40は、線状光源30から出射された光を第1の光経路変更部60に向けて反射する。第1の光経路変更部60などによって反射された光も、反射板40によって再び反射される。拡散板50は、樹脂基材に光拡散材を含有して形成されている。
The
第1の光経路変更部60は、例えば、プリズムシートを透明粘着フィルムによって拡散板50に貼り付けて構成されている。プリズムシートは、公知のように、例えば、紫外線硬化性樹脂(UV樹脂)から形成されている。プリズム部61は、線状光源30に向けて、図1においては下側に向けて突出している。プリズム部61の高さおよびピッチは適宜選択できるが、例えば、高さは50μm程度、ピッチも50μm程度である。拡散板50およびプリズムシートは、図示例のように一体化してもよいし、別々のシートのままでもよい。プリズム部61は、線状光源30の長手方向に平行に伸びている。
The first optical
第2の光経路変更部70は、例えば、上記のプリズムシートの同一の材料を使用したレンチキュラーレンズシート、マイクロレンズアレイシートから構成されている。レンズ部71をなすレンチキュラーレンズのピッチ、あるいはマイクロレンズの直径は、例えば、30〜150μm程度で、LCDパネルの画素との間にモアレが生じないように適宜選択される。レンズ部71は、線状光源30の長手方向に平行に伸びている。
The second optical
図3を参照して、プリズム部61のプリズム頂角αの角度範囲について説明する。正面方向に出射する光の入射角度を考えるため、逆方向から垂直に光を入射させてたどると、図3(A)に示すように、プリズム頂角αが90°のときには、光が2回全反射して入射側へ戻ってしまうため、プリズム部61の側から入射して垂直に出射する光はない。図3(C)に示すように、プリズム頂角αが80°のときには、プリズム部61の屈折率が一般的な光学用プラスチック(1.49〜1.6)においては、光源側に出射はするものの、出射光線の向きが出射点より光源とは逆側になり、やはり、プリズム側から入射して垂直に出射する光はない。逆方向から垂直に入射させた光線が、水平に出射するプリズムの角度計算したところ、n=1.5のときは、76.2°、n=1.6のときは、74.8°である。図3(B)に示すように、プリズム頂角αが60°のときには、全反射後の第2面(図中右側の面)に垂直入射するため、出射光線のシート面に対する出射光線の角度は、60°である。プリズム頂角αが、それよりも狭角となると、第2面での屈折の方向が厚み方向になるため、広い範囲の光を垂直に立ち上げる作用が弱くなる。上記の考察および後述する実施例の結果に基づいて、プリズム頂角αは、60°よりやや狭角な55°から75°の範囲が望ましい。より好ましくは、プリズム頂角αは、60°〜70°である。
The angle range of the prism apex angle α of the
図2(A)を参照して、第1と第2の光経路変更部60、70を備える実施形態の照明装置10によれば、線状光源30同士の間の中間領域Wbにおいては、線状光源30の光が第1の光経路変更部60における図中下向きのプリズム部61によって、全反射して観察側へ指向するため、線状光源30の像が広い範囲で観察される(L1を参照)。また、第2の光経路変更部70におけるレンズ部71に垂直に近い角度で入射するため、効率よく透過して、正面方向に向けて出射する(L4を参照)。一方、線状光源30の直上部つまり線状光源30に対向する領域Waにおいては、線状光源30の光がプリズム部61によって、左右に2分割され(L1を参照)、レンズ部71に40〜50°の角度で入射する。一部の光は、レンズ部71の作用によって、入射時より小さい角度で出射するが(L2を参照)、一部の光は、レンズ面で全反射して拡散板50側へ戻る(L3を参照)。その結果、拡散板50のみに比較して、線状光源30の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を抑えることができる。
With reference to FIG. 2 (A), according to the illuminating
第1の光経路変更部60は、内部全反射を利用して、線状光源30の光線の方向を広い範囲で観察方向へ指向させるプリズム要素を配列したシートであるので、レンチキュラーレンズなどの屈折を使用したものよりも大きな屈折力を有し、線状光源30と線状光源30との中間点(領域Wb)においても輝度の低下を抑えることができる。
Since the first light
図2(B)は、第2の光経路変更部70を設けない場合の、線状光源30の直上部つまり線状光源30に対向する領域Waにおける、光線の軌跡を示している。この場合には、レンズ部71の作用が得られないため、40°〜50°から観察した場合に、強い輝度ムラが観察される。したがって、第2の光経路変更部70を設けることによって、40°〜50°から観察した場合の輝度ムラの発生を抑えることができる。
FIG. 2B shows the ray trajectory in the region Wa directly above the linear
第1と第2の光経路変更部60、70は、線状光源30の配置条件(例えば、配置間隔など)に合わせて形状や組み付け位置を厳密に変更するものではない。このため、照明すべきLCDパネル20の側の要求によって線状光源30の配置条件が変更された場合であっても、第1と第2の光経路変更部60、70を汎用的に適用することができる。したがって、輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善することができ、第1と第2の光経路変更部60、70の製作コストの増加を抑え、もって、照明装置10の製作コストの増加を抑えることができる。
The first and second optical
図4は、第2の光経路変更部70の背面のうちレンズ部71の境界に対応する部位に反射層72を設けた改変例を示す概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a modified example in which a
前述したように、第2の光経路変更部70を設けずに、プリズム部61を備える第1の光経路変更部60のみの場合には、斜めから観察した場合に、輝度ムラが観察されてしまう。この角度は、例えば、プリズム頂角αが60°の場合に約40°である。したがって、垂直入射する光よりも約40°以上の角度で入射する光を多く反射または散乱して、拡散板50の側に帰してしまうような光学要素と組み合わせることが好ましい。このような光学要素としては、例えば、レンズ側が出光側を向いた、レンチキュラーレンズシート、マイクロレンズアレイシートを挙げることができる。
As described above, in the case of only the first optical
図1に示した第2の光経路変更部70の背面は平坦面であるが、図4に示すように、第2の光経路変更部70の背面(非レンズ部側)のうちレンズ部71の境界に対応する部位に反射層72をさらに形成してもよい。反射層72にある程度の厚み(幅の1/10から1/3)を持たせることによって、斜めの光がより一層遮光されやすくなり、斜めから観察した場合の輝度ムラを解消することができるからである。
Although the back surface of the second optical
図5(A)(B)は、第1の光経路変更部60におけるプリズム部61の先端形状を変えた改変例を示す概略構成図、図5(C)は、隣り合うプリズム部61同士を隙間部を隔てて配置した改変例を示す概略構成図である。
5A and 5B are schematic configuration diagrams showing a modified example in which the tip shape of the
第1の光経路変更部60におけるプリズム部61の先端を平坦面62aに形成して平坦化したり(図5(A))、曲面62bに形成して丸めたりしてもよい(図5(B))。また、第1の光経路変更部60における隣り合うプリズム部61同士を隙間部63aを隔てて配置し、プリズム部61同士の間に平坦部63bを形成してもよい(図5(C))。
The tip of the
このように構成することによって、符号L5aによって示す光や、符号L5bによって示す光のため、斜めから観察した際の素抜けや、正面から観察した際の、線状光源30の直上部の光の隙間も軽減される。平坦面62aや曲面62bの幅は、プリズムの幅の1/6〜1/3が好ましい。隙間部63aには、レンチキュラーレンズを入れてもよい。
With this configuration, because of the light indicated by the symbol L5a and the light indicated by the symbol L5b, the omission of light when observed from an oblique direction, or the light directly above the linear
図6は、光を反射する白色ペイント51を拡散板50の出射側に形成した改変例を示す概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a modified example in which the
拡散板50から斜めに出射する光を緩和するために、拡散板50の出射側に形成され透過してきた光を反射する白色ペイント51を、線状光源30に対向する領域Waにおいては、線状光源30同士の間の中間領域Wbに比べて密に形成するとよい。白色ペイント51は、白色ドットあるいは白色ストライプの形状を有し、印刷によって形成される。白色ペイント51の密度は、単位面積当たりの白の面積であり、「密に形成する」とは、単位面積当たりの白の面積を大きくすることを指す。
In order to alleviate the light emitted obliquely from the
白色ペイント51を形成するにあたり、第1の光経路変更部60におけるプリズム部61および第2の光経路変更部70におけるレンズ部71の作用によって、既にかなり線状光源30の輝度ムラが低減されている。このため、プリズム部61を有していない拡散板50に単に白色ペイント51を形成したものに比べて、白色ペイント51の濃度あるいは密度が小さく、線状光源30の直上部と中間部との白の濃度(密度)の差が小さい。したがって、線状光源30と白色の印刷パターンとの位置合わせ精度を緩く設定することができる。
In forming the
このように、線状光源30の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、拡散板50の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、拡散板50の位置合わせの煩雑さを低減または招くことがない。
In this way, even when the arrangement conditions of the linear
図7は、第1の光経路変更部60におけるプリズム部61の一部をレンチキュラーレンズ64とした改変例を示す概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a modified example in which a part of the
図示するように、第1の光経路変更部60の線状光源30に対向する領域Waに、プリズム部61に代えて、レンチキュラーレンズ64を配置してもよい。線状光源30同士の間の中間領域Wbは、プリズム部61をそのまま配置してある。
As shown in the drawing, a
このように構成することによって、斜めから観察した際の素抜けや、正面から観察した際の、線状光源30の直上部の光の隙間も軽減される。
By configuring in this way, the gaps between light when observed obliquely and light immediately above the linear
この場合も、第1の光経路変更部60におけるプリズム部61および第2の光経路変更部70におけるレンズ部71の作用によって、既にかなり線状光源30の輝度ムラが低減されているので、線状光源30とレンチキュラーレンズ64との位置合わせ精度を緩く設定することができる。線状光源30の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、レンチキュラーレンズ64を配置する第1の光経路変更部60の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、第1の光経路変更部60の位置合わせの煩雑さも招くことがない。
Also in this case, the luminance unevenness of the linear
図8は、第1の光経路変更部60におけるプリズム部61の一部(プリズム部65)のプリズム頂角α’を変えた改変例を示す概略構成図、図9(A)(B)は、小さくしたプリズム頂角α’の説明に供する図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a modified example in which the prism apex angle α ′ of a part of the prism unit 61 (prism unit 65) in the first optical
図8に示すように、第1の光経路変更部60の線状光源30に対向する領域Waにおけるプリズム部65のプリズム頂角α’を、線状光源30同士の間の中間領域Wbにおけるプリズム部61のプリズム頂角αよりも小さくしてもよい。
As shown in FIG. 8, the prism apex angle α ′ of the
より具体的には、屈折入射後、他方の面で全反射した光線が略正面方向に出射する角度とすると、屈折率が1.5〜1.6のとき、約40°である。この場合、全反射プリズムは、入射光の角度偏差を拡大するため、垂直に入射した光線を垂直に出射させるといっても、何も形成しない平坦面とするのとは異なり、上部正面付近での光源像が拡大されるので、光源像を視認しにくくする働きがある。 More specifically, the angle at which the light beam totally reflected by the other surface is incident in the front direction after refraction incidence is about 40 ° when the refractive index is 1.5 to 1.6. In this case, the total reflection prism enlarges the angular deviation of the incident light, so that even if the vertically incident light beam is emitted vertically, it is different from a flat surface where nothing is formed. Since the light source image is enlarged, it has a function of making it difficult to visually recognize the light source image.
この場合も、第1の光経路変更部60におけるプリズム部61および第2の光経路変更部70におけるレンズ部71の作用によって、既にかなり線状光源30の輝度ムラが低減されているので、線状光源30とプリズム頂角α’を小さくしたプリズム部65との位置合わせ精度を緩く設定することができる。線状光源30の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、プリズム部61の一部(プリズム部65)のプリズム頂角α’を小さくした第1の光経路変更部60の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、第1の光経路変更部60の位置合わせの煩雑さも招くことがない。
Also in this case, the luminance unevenness of the linear
図9(A)を参照して、屈折率をnとしたとき、下から垂直に入射した光線が、入射面で屈折した後、反対側の斜面で全反射して、再び垂直に出射するとき、次の条件を満足する。 Referring to FIG. 9A, when the refractive index is n, a light beam incident vertically from below is refracted by the incident surface, then totally reflected by the slope on the opposite side, and then emitted vertically again. Satisfy the following conditions.
ncos(3φ)=cos(2φ)
表計算ソフトの機能のひとつである「特定の計算結果を導き出すために代入すべき値を逆算する計算機能」を用いて、上記条件を満たすφを計算した。
ncos (3φ) = cos (2φ)
Using one of the functions of the spreadsheet software, “calculation function for back-calculating a value to be substituted to derive a specific calculation result”, φ satisfying the above condition was calculated.
n=1.50、1.52、1.58、1.60のとき、それぞれのφは、
φ=19.65、19.87、20.49、20.68
であった。これより、プリズム頂角αは約40°である。線状光源30に対向する領域Waにおける先端角(プリズム頂角α’)は、これよりも小さくするのが好ましい。
When n = 1.50, 1.52, 1.58, 1.60, each φ is
φ = 19.65, 19.87, 20.49, 20.68
Met. Accordingly, the prism apex angle α is about 40 °. The tip angle (prism apex angle α ′) in the region Wa facing the linear
図9(B)を参照して、先端角をさらに小さくした場合、例えば、先端角を30度とした場合には、上記同様、逆方向から光線を入射させて検討した結果、屈折率1.5〜1.6において、屈折のみで、全反射を伴わないで抜ける光の角度は、約60°以上にしか存在しない。 Referring to FIG. 9B, when the tip angle is further reduced, for example, when the tip angle is set to 30 degrees, as described above, as a result of studying the incidence of light from the opposite direction, a refractive index of 1. In 5 to 1.6, the angle of light that exits without refraction only and without total reflection is only about 60 ° or more.
図10は、第1の光経路変更部60におけるプリズム部61の一部をリニアフレネルレンズ66とした改変例を示す概略構成図である。図11(A)は、図10に示される改変例における光線の軌跡を示す図、図11(B)は、拡散板50のみの対比例における光線の軌跡を示す図である。図12は、リニアフレネルレンズ66におけるレンズの角度を示す図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating a modified example in which a part of the
図10に示すように、第1の光経路変更部60の線状光源30に対向する領域Waに、プリズム部61に代えて、リニアフレネルレンズ66を線状光源30に向かい合う面つまりプリズム部61と同じ側の面に配置してもよい。線状光源30同士の間の中間領域Wbは、プリズム部61をそのまま配置してある。
As shown in FIG. 10, in a region Wa of the first light
このように構成することによって、線状光源30の光がリニアフレネルレンズ66とプリズム部61とによって、シートの全域において、拡散板50のみの対比例に比べて、シートに対してほぼ垂直に観察側へ指向する(図11(A)(B)を参照)。このため、拡散板50の拡散(ヘイズ)をあまり強くしなくても、線状光源30像の素抜けによる輝度ムラを解消することができる。また、従来の拡散板に比べて、拡散(ヘイズ)を小さくすることができる。
With this configuration, the light from the linear
この場合も、第1の光経路変更部60におけるプリズム部61および第2の光経路変更部70におけるレンズ部71の作用によって、既にかなり線状光源30の輝度ムラが低減されているので、線状光源30とリニアフレネルレンズ66との位置合わせ精度を緩く設定することができる。線状光源30の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、リニアフレネルレンズ66を配置する第1の光経路変更部60の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、第1の光経路変更部60の位置合わせの煩雑さも招くことがない。
Also in this case, the luminance unevenness of the linear
図12を参照して、リニアフレネルレンズ66におけるレンズの角度は、周知の入光フレネルのレンズ角度の以下の計算式により計算することができる。
Referring to FIG. 12, the angle of the lens in the
tanφ=sinθ/(n2−cosθ)
ここに、φ:レンズ角度、θ:光線の角度
である。
tan φ = sin θ / (n 2 −cos θ)
Here, φ is the lens angle, and θ is the angle of the light beam.
図13は、図10に示される改変例のさらなる改変例を示す概略構成図、図14は、図13に示される改変例において用い得るハイブリッドプリズムを示す図である。 FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a further modification of the modification shown in FIG. 10, and FIG. 14 is a diagram showing a hybrid prism that can be used in the modification shown in FIG.
リニアフレネルレンズ66は、図10に示される改変例のように線状光源30に向かい合う面に配置する場合に限定されず、拡散板50に向かい合う面つまりプリズム部61とは反対側の面に配置してもよい。
The
図13に二点鎖線によって囲んで示すように、プリズム部61の端部とリニアフレネルレンズ66の端部とは、数ピッチ分重なるように配置することが好ましい。プリズム部61およびリニアフレネルレンズ66の少なくとも一方によって、斜めからの光の光経路を変更できるからである。
As shown by being surrounded by a two-dot chain line in FIG. 13, it is preferable that the end portion of the
図14を参照して、プリズム部61とリニアフレネルレンズ66との境界付近には、全反射プリズムとリニアフレネルレンズとを1つのピッチ内に共存させた、WO02/027399に記載されているハイブリッドプリズム67を使用してもよい。
Referring to FIG. 14, a hybrid prism described in WO02 / 027399 in which a total reflection prism and a linear Fresnel lens coexist in one pitch near the boundary between the
(実施例)
以下、実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されないことは言うまでもない。
(Example)
Hereinafter, examples will be described, but it goes without saying that the present invention is not limited to the examples.
厚さ50μmの二軸延伸ポリエステルフィルム(東洋紡績株式会社製のコスモシャイン(登録商標)A4300)の一方の面に、屈折率1.55のUV樹脂によって、ピッチ50μm、プリズム頂角を、29°、45°、55°、60°、62°、66°、69°、75°、90°のプリズムシートを作成した。 One side of a 50 μm thick biaxially stretched polyester film (Cosmo Shine (registered trademark) A4300 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) is made of a UV resin having a refractive index of 1.55 and a pitch of 50 μm and a prism apex angle of 29 °. 45 °, 55 °, 60 °, 62 °, 66 °, 69 °, 75 °, and 90 ° prism sheets were prepared.
このプリズムシートを、厚さ1.3mm、ヘイズ100%、透過率62%(株式会社東洋精機製作所製のヘイズガードIIを用いて測定)のバルク光拡散板に、透明粘着フィルムによって貼り付け、プリズム拡散板を作成した。 This prism sheet is attached to a bulk light diffusion plate having a thickness of 1.3 mm, a haze of 100%, and a transmittance of 62% (measured using a haze guard II manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) with a transparent adhesive film. A diffusion plate was created.
次に、上記のプリズムシートと同一の材料を使用して、ピッチ130μmのレンチキュラーレンズシートを作成した。このレンチキュラーレンズシートの平坦面側のレンズの境界部に対応する部位に白色ストライプを形成した。 Next, a lenticular lens sheet having a pitch of 130 μm was prepared using the same material as that of the prism sheet. A white stripe was formed at a portion corresponding to the boundary portion of the lens on the flat surface side of the lenticular lens sheet.
冷陰極線管(CCFL)間隔が30mmのバックライトユニット(BLU)に、冷陰極線管の中心とプリズム拡散板との距離が5mm、7mm、10mm、15mmとなるように、15cm×21cmの支持枠を4種類作成した。 To a backlight unit (BLU) with a cold cathode ray tube (CCFL) interval of 30 mm, a support frame of 15 cm × 21 cm is provided so that the distance between the center of the cold cathode ray tube and the prism diffusion plate is 5 mm, 7 mm, 10 mm, and 15 mm. Four types were created.
9種類のプリズム拡散板と、プリズムシートを貼り合せていない拡散板とを、支持枠に設置し、その上に上記レンチキュラーレンズシートを載せて、2次元色彩輝度計(コニカミノルタセンシング株式会社製CA−2000)を0.5m離して、サンプルの面内の明るさムラを測定した。 Nine types of prism diffusion plates and a diffusion plate not bonded with a prism sheet are placed on a support frame, and the above lenticular lens sheet is placed on the two-dimensional color luminance meter (CA manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd.). -2000) was separated by 0.5 m, and in-plane brightness unevenness was measured.
図15は、サンプル品の面内の明るさムラを測定したデータの一例を示すグラフである。グラフの横軸は冷陰極線管の配列方向の位置座標を示し、縦軸は輝度を示している。補正前の測定データ(図15中の線La)は、中央が明るく、周辺程暗くなっている。測定データそのものを2次曲線近似し、その極大値で近似曲線が平坦化されるよう元のデータを補正した。図15中の線Lbは、補正のための近似曲線を示し、線Lcは、補正後のデータを示している。なお、図15には、明暗変化の大きいプリズムシートを貼り合せていない拡散板の場合についての補正の様子を示してある。補正されたデータは、周期30mmの三角関数となっている。 FIG. 15 is a graph showing an example of data obtained by measuring in-plane brightness unevenness of a sample product. The horizontal axis of the graph indicates the position coordinates in the arrangement direction of the cold cathode ray tubes, and the vertical axis indicates the luminance. The measurement data before correction (line La in FIG. 15) is brighter at the center and darker at the periphery. The measurement data itself was approximated to a quadratic curve, and the original data was corrected so that the approximate curve was flattened at the maximum value. A line Lb in FIG. 15 indicates an approximate curve for correction, and a line Lc indicates data after correction. FIG. 15 shows a state of correction in the case of a diffusion plate in which a prism sheet having a large change in brightness is not bonded. The corrected data is a trigonometric function with a period of 30 mm.
補正されたデータをもとに、波形の極大値の平均に対する、極小値の平均の比を求めた結果を、下記の表1に示す。 Table 1 below shows the results of calculating the ratio of the average of the local minimum to the average of the local maximum of the waveform based on the corrected data.
上記の比の値が1に近いほど、光源の輝度ムラは観察されにくい。目視による比較において、0.82以上になると輝度ムラがかなり改善され、0.9以上になると輝度ムラがさらに改善されて輝度ムラが視認されにくくなり、0.95以上になると輝度ムラが視認されることはほとんど無かった。 The closer the value of the ratio is to 1, the less the luminance unevenness of the light source is observed. In the comparison by visual observation, the luminance unevenness is considerably improved when the value is 0.82 or more, the luminance unevenness is further improved when the value is 0.9 or more, and the luminance unevenness becomes difficult to be visually recognized. There was almost nothing to do.
表1に示される実験結果より、冷陰極線管の中心とプリズム拡散板との距離が5mm〜15mmの範囲においては、プリズム頂角が55°〜75°において輝度ムラの発生を抑制する効果を得ることができ、プリズム頂角が60°〜70°において、特に、有効であることがわかった。 From the experimental results shown in Table 1, when the distance between the center of the cold cathode ray tube and the prism diffusion plate is in the range of 5 mm to 15 mm, the effect of suppressing the occurrence of luminance unevenness is obtained when the prism apex angle is 55 ° to 75 °. It was found that the prism apex angle is particularly effective when the prism apex angle is 60 ° to 70 °.
プリズム頂角が55°〜75°においては、斜めからの目視による観察においても、輝度ムラは観察されなかった。 When the apex angle of the prism is 55 ° to 75 °, luminance unevenness was not observed even in the visual observation from an oblique direction.
上側のレンチキュラーレンズシートを外した状態も観察した。斜めからの目視による観察をしたところ、プリズム頂角が55°〜75°であっても、弱いものの多少の輝度ムラが観察された。 The state where the upper lenticular lens sheet was removed was also observed. As a result of visual observation from an oblique direction, even though the prism apex angle was 55 ° to 75 °, some luminance unevenness was observed although it was weak.
以上の実施例から、本発明の照明装置10における第1と第2の光経路変更部60、70によって、線状光源30の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を改善できるという効果を確認した。
From the above embodiments, the first and second light
10 照明装置、
20 LCDパネル、
30 線状光源、
40 反射板、
50 拡散板、
51 白色ペイント、
60 第1の光経路変更部、
61 プリズム部、
62a 平坦面、
62b 曲面、
63a 隙間部、
63b 平坦部、
64 レンチキュラーレンズ、
65 プリズム頂角α’のプリズム部、
64 レンチキュラーレンズ、
66 リニアフレネルレンズ、
67 ハイブリッドプリズム、
70 第2の光経路変更部、
71 レンズ部、
72 反射層、
α、α’ プリズム頂角(α>α’)、
Wa 線状光源に対向する領域、
Wb 線状光源同士の間の中間領域。
10 Lighting device,
20 LCD panel,
30 linear light source,
40 reflector,
50 diffuser,
51 white paint,
60 1st optical path changing part,
61 Prism part,
62a flat surface,
62b curved surface,
63a gap,
63b flat part,
64 lenticular lens,
65 Prism part of prism apex angle α ′,
64 lenticular lens,
66 linear Fresnel lens,
67 Hybrid prism,
70 a second optical path changing unit,
71 Lens section,
72 reflective layer,
α, α ′ Prism apex angle (α> α ′),
Wa The area facing the linear light source,
Wb Intermediate region between linear light sources.
Claims (8)
前記線状光源と前記拡散板との間に配置され、前記線状光源に向けて突出するプリズム部が設けられ、前記線状光源および前記反射板からの光の経路を変更する第1の光経路変更部と、
前記拡散板を挟んで前記線状光源とは反対側に配置され、出射面にレンズ部が設けられ、前記拡散板を透過した光の経路を変更する第2の光経路変更部と、を有し、
前記第1の光経路変更部におけるプリズム部は、プリズム頂角が55°〜75°であり、前記プリズム部によって、前記線状光源同士の間の中間領域においては前記線状光源からの光を全反射し、
前記第2の光経路変更部におけるレンズ部によって、前記線状光源に対向する領域においては透過してきた光の一部を入射時より小さい角度で出射し、残りの光を前記拡散板の側に全反射し、前記線状光源同士の間の中間領域においては透過してきた光を正面方向に出射してなる照明装置。 A lighting device comprising a plurality of linear light sources arranged in parallel, a reflector, and a diffuser that diffuses light from the linear light source and the reflector,
A first light that is disposed between the linear light source and the diffuser plate, has a prism portion that protrudes toward the linear light source, and changes a path of light from the linear light source and the reflecting plate. A route change unit;
A second optical path changing unit that is disposed on the opposite side of the linear light source with the diffusion plate interposed therebetween, has a lens portion provided on the exit surface, and changes a path of light transmitted through the diffusion plate. And
The prism portion in the first light path changing portion has a prism apex angle of 55 ° to 75 °, and the prism portion allows light from the linear light source to be emitted in an intermediate region between the linear light sources. Total reflection
The lens unit in the second light path changing unit emits a part of the transmitted light in a region facing the linear light source at an angle smaller than that at the time of incidence, and the remaining light is directed to the diffusion plate side. An illuminating device that emits light that is totally reflected and transmitted in an intermediate region between the linear light sources in a front direction.
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