JP5531732B2 - 隠蔽レンズシートを用いた照明ユニット、及び、表示装置 - Google Patents
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Description
この照明装置で消費する電力は、液晶表示装置全体で消費する電力の相当部分を占める。
従って、所定の輝度を提供するのに必要な照明装置の消費電力を低減することは、液晶表示装置全体の省電力化に寄与することができる。
一方、エッジライト方式は光源の配置位置が限定されるため、大型化には向かず、主としてノート型パソコン、液晶モニター、携帯情報端末等に適用されている。
しかし最近では、照明装置用の光源として冷陰極管に替わってLED(Light Emitting Diode 発光ダイオード)が採用され始めたことにより、低消費電力化が図れ、薄型化の容易なエッジライト方式が、20インチ以上の中型ないし大型液晶表示装置へ採用され始めている。
図10は、BEF185の配置の一例を示す断面模式図であり、図11は、BEF185の斜視図である。図10、11に示すように、BEF185は、基材186上に、断面が三角形状の単位プリズム187が一方向に周期的に配列された光学フィルムである。この単位プリズム187は光の波長に比較して大きい幅(ピッチ)とされている。
まず本発明の実施の形態の一例を図1に示す。図1は本発明の照明ユニット6、表示装置7の一例を示す断面図である。なお、図1から図11は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
画像表示パネル35は、2枚の偏光板(偏光フィルム)31,33と、その間に挟持された画像表示素子32とからなる。
照明ユニット6は、エッジライト型のユニットであり、画像表示パネル35の光入射側に臨ませて配置されており、拡散要素を含んだ光学シート13、隠蔽レンズシート1、導光板25、光源41、及び反射シート43を含んで構成される。
光学構造物29としては、例えば、白色拡散反射ドットが印刷される。また別の例としては、マイクロレンズ形状やプリズム形状等の構造物が挙げられる。一例として、光学構造物29として、白色拡散反射ドットパターンが印刷された光反射面28を有し、平板形状の導光板25における光路図を図2に示す。
ここで、第1の線状レンズアレイ3と第2の線状レンズアレイ4の少なくとも一方を構成する単位レンズは、該単位レンズの延在方向に垂直な面で切った断面の上枠線が、非球面曲線である凸条形状としている。ここで、非球面曲線とは、非球面の頂点を含む面で切った断面の上枠線であり、円弧でない弧状の曲線である。
第1の線状レンズアレイ3の各単位レンズ側面において、第2の線状レンズアレイ4の単位レンズが接触する面積の総和が、第1の線状レンズアレイ3の各単位レンズ側面の全表面積に対して5%以上40%以下であることを特徴とする。
また、第1のレンズアレイ3の配列ピッチは、10μmから300μmまでの範囲が望ましい。
なお、光透過性の基材5には、光拡散剤が入っていても良い。
以下、各レンズアレイの構成について詳細に説明する。
ここで、第1の線状レンズアレイ3の単位レンズ側面とは、基材5よりも射出面側に突出したレンズ部の表面を指している。
第1の線状レンズアレイ3の単位レンズ側面の全表面積に対する内包される領域Sの面積の割合A(これを面積比率Aと呼ぶことにする)が40%を超える場合には、第1の線状レンズアレイ3の配列している方向に対して、十分に光を広げることができない。内包される領域Sは、レンズ側面の底部(基材5に近く)に位置し、レンズ断面の接線の基材5の表面に対する傾きが大きいため、擬似光源42からの光を大きく広げる効果が特に大きいからである。さらには、第1の線状レンズアレイ3に入射する光量が小さくなってしまう。
逆に、面積比率Aが5%未満の場合には、第1の線状レンズアレイ3が大きくなりすぎ薄型化を図れなくなったり、第2の線状レンズアレイ4の単位レンズが小さくなることにより生じる回折の効果が無視できなくなったり、隠蔽レンズシート1を作製することが困難になってしまうため、好ましくない。回折の効果を無視し十分な傾きを得るために、基材表面から第2の線状レンズアレイ4の単位レンズ頂部C2までの高さH2は5μm以上を満たす必要があり、部材の厚みを厚くしないために、基材表面から第1の線状レンズアレイ3の単位レンズ頂部C1までの高さH1は100μm以下を満たす必要がある。このことから、面積比率Aは5%以上の必要がある。
以下、図6乃至図8を用いて詳細に説明する。
なお、図6乃至図8は、図4及び図5と同様に擬似光源42とそれが広がった状態を観察者側Fから観測した場合における図であるが、擬似光源42は、光源41の入射光が反射面28に設けられた光学構造物29で反射することによって観察されるものであるから、擬似光源42の位置と光学構造物29の位置はほぼ一致している。よって、ここでは光学構造物29と線状レンズアレイの位置関係の説明のため、擬似光源42に変えて光学構造物29を図示している。
図からわかるように、(a)の配置では、第2近接光学構造物29rに向かう方向に擬似光源42の光を広げることが出来ないために、輝度ムラが生じやすい。一方で、(b)の配置においては、光量が少なくなってしまう第2近接光学構造物に向かう方向に向かって、擬似光源42の光を立ち上げることが出来るために、輝度ムラを更に生じにくくすることが出来る。
図8に、光学構造物29が六方配置されている例を示す。図8(a),(b)のどちらも、第1の線状レンズアレイ3の配列方向と第2の線状レンズアレイ4の配列方向とのなす角は、任意の光学構造物29pに対する最近接光学構造物29q、29q’がなす角60度に等しい。また、図6,7の例と同様に、線状レンズアレイの配列方向と任意の光学構造物29pから第2近接光学構造物29rに向かう方向とが略同一である図8(b)方が図8(a)よりも、輝度ムラの低減効果は高い。
画像表示素子32として選択される液晶表示素子は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることができる。
以下、実施例に基づいて本発明について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
(実施例2)
(比較例1)
(比較例2)
また、比較例1に関しては、輝度はいずれも比較例2よりも向上しているが、輝度ムラは明確に確認できた。
Claims (6)
- 光源と、
前記光源から射出される光を入射する第1の入射面と、前記第1の入射面と略直交し入射光を観察者側へと射出する第1の射出面と、前記第1の射出面と対向し前記入射光のうち直接射出されなかった光を前記射出面へと導く光反射面を有する導光体と、
前記導光体の前記第1の射出面から射出する光を入射する第2の入射面と、前記第2の入射面と対向し前記入射光を均一化して射出する第2の射出面を有するレンズシートと、
を備えた照明ユニットであって、
前記レンズシートは、光透過性の基材と、前記基材の第2の射出面側に、複数の線状の単位レンズが所定のピッチで一方向に配列された第1の線状レンズアレイと、複数の線状の単位レンズが前記第1の線状レンズアレイの配列方向と略直交する方向に配列された第2の線状レンズアレイとを有し、
前記第1の線状レンズアレイと前記第2の線状レンズアレイの少なくとも一方を構成する単位レンズは、前記単位レンズの延在方向に垂直な面で切った断面の上枠線が非球面曲線である凸条形状であり、
前記第1の線状レンズアレイの各単位レンズ側面に前記第2の線状レンズアレイの単位レンズが接触する面積の総和が、前記第1の線状レンズアレイの各単位レンズ側面の全表面積に対して5%以上40%以下であり、
前記光源から前記第1の入射面を通して入射された光を擬似光源として反射する複数の光学構造物が前記光反射面に該光反射面に沿い正方または六方に規則的に配列して設けられ、
前記光学構造物において、任意の光学構造物から該光学構造物に2番目に近接する前記光学構造物へ向かう方向と、前記第1の線状レンズアレイ又は前記第2の線状レンズアレイの何れか一方の配列方向が略同一である、
ことを特徴とする照明ユニット。 - 前記第1の線状レンズアレイの配列方向と前記第2の線状レンズアレイ配列方向とのなす角度が、任意の光学構造物からこの光学構造物に最も近接する2つの最近接光学構造物へ向かう方向がなす角度に等しいことを特徴とする請求項1に記載の照明ユニット。
- 前記導光体の前記観察者と逆側に、前記導光体の前記光反射面側から射出する光を反射して再度前記導光体へ導く反射シートをさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の照明ユニット。
- 前記レンズシートの前記観察者側に、拡散要素を含んだ光学シートをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の照明ユニット。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の照明ユニットと、
表示画像を規定する画像表示素子とを有する、
ことを特徴とする表示装置。 - 前記画像表示素子が、画素単位での透過/遮光により画像を表示することを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
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