JP5533174B2 - 照明ユニット及びそれを備えた表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に照明光路制御に用いられる照明ユニット、及びその照明ユニットを備えた表示装置に関するものである。詳しくは、輝度ムラの小さい均一な光を射出する照明ユニット、及びその照明ユニットを備えた表示装置に関するものである。

近年、液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるフラットパネルディスプレイとしては、提供される情報を認識するために必要な照明装置を内蔵しているタイプが普及している。
このような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、相当部分を占めている。
したがって、所定の輝度を提供するために必要な、照明装置の消費電力を低減することにより、液晶表示装置全体の省電力化に寄与することが可能となる。

ところで、液晶表示装置に使用される照明装置としては、主に、直下方式とエッジライト方式が挙げられる。
直下方式の照明装置は、光源を多数配置することが可能であるため、大型の（主として、２０インチ以上の）液晶表示装置に適用される場合が多い。
一方、エッジライト方式の照明装置は、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る場合が多い。

しかしながら、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るとともに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の液晶表示装置へ、採用され始めている。
一般的に、エッジライト方式は、光源が、導光板と呼ばれる透光性の板の端面にのみ配置される構造のため、光源の設置数に限界がある。したがって、液晶表示装置が大型になるにつれて、ディスプレイ全体を明るくすることが困難となるため、輝度を向上させる光学シートの役割が重要となる。

液晶表示装置の表示画面の輝度を向上させる手段としては、例えば、特許文献１から３に示されるようなレンズシートが開示されており、その代表として、米国３Ｍ社の登録商標である輝度向上フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）が広く使用されている。
以下、図９及び図１０を用いて、ＢＥＦの構成を説明する。なお、図９は、ＢＥＦ３４の配置の一例を示す断面模式図であり、図１０は、ＢＥＦ３４の斜視図である。ここで、図９及び図１０は、模式的に示した図であり、図中に示す各部の大きさや形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している場合がある。

図９及び図１０中に示すように、ＢＥＦ３４は、基材２４上に、断面三角形状の単位プリズム３６が一方向へ周期的に配列された光学フィルムである。なお、この単位プリズム３６は、光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）とされている。
また、ＢＥＦ３４は、「軸外（ｏｆｆ-ａｘｉｓ）」からの光を集光し、この光を視聴者に向けて「軸上（ｏｎ-ａｘｉｓ）」に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または「リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）」することが可能である。

すなわち、ＢＥＦ３４は、ディスプレイの使用時（観察時）に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させることが可能である。ここで、「軸上」とは、観測者Ｆ'の視野方向に一致する方向であり、一般的には、ディスプレイ画面に対する法線方向側である。
また、ＢＥＦ３４に代表されるレンズシートを用いる際には、透明基材上に拡散フィラーが塗布された拡散フィルムを、導光板１６とレンズシートとの間に配置することによって、導光板１６から出射される光のムラを抑えることが可能となる。

さらに、ＢＥＦ３４に代表されるレンズシートを用いる際には、レンズシートと液晶パネル３８との間に拡散フィルムを配置した場合、プリズムシートに起因する射出光のサイドローブを低減させることも可能となる。

一方、エッジライト方式において使用される導光板は、端面から入射される入射光を効率良く射出面へと導く光反射面が、射出面と対向する面に設けられることが一般的である。

ここで、光反射面は、光源からの入射光のうち、射出面から直接射出されない光を、導光板内の様々な方向に反射させて、射出面側に向かわせるためのものである。光反射面としては、例えば、特許文献４に示されているように、白色のドットパターンが印刷されたもの、あるいは、レンズ形状が付与されたもの等、効率よく射出面へと導くために様々な光反射面が提案されている。

しかしながら、特許文献４に示されているような光反射面においては、光反射面に形成された白色ドットパターンやレンズ形状等の光学構造物により、ムラが視認されるという問題がある。
上記のような、ムラが視認されるという問題の解決手段としては、導光板とレンズシートとの間に、例えば、特許文献５に示されるような、拡散フィルムを使用する方法が一般的である。

特公平１−３７８０１号公報 特開平６−１０２５０６号公報 特表平１０−５０６５００号公報 特開２００５−２９３９４０号公報 特開２００４−２９５０８０号公報

しかしながら、特許文献５に示されるような、光学構造物を隠蔽するために用いる拡散フィルムは、集光機能をほとんど有しておらず、正面方向の輝度が不足してしまう場合がある。
正面方向の輝度を十分に得るためには、ＢＥＦのようなレンズシートを複数枚重ねる必要があるため、装置の薄型化が困難となるという問題や、コストが増加してしまうという問題が生じる可能性がある。そのため、集光機能を有しながらも光学構造物を隠蔽することが可能な、光学シートが要求されている。

本発明は、上述したような問題を解決するためになされたもので、導光板の光反射面の光学構造物を隠蔽し、且つ、正面方向の輝度を向上させることが可能な隠蔽レンズシートを備える照明ユニットと、この照明ユニットを備えた表示装置を提供することを目的とする。

本発明のうち、請求項１に記載した発明は、
光を射出する光源と、
前記光源が射出した光が入射する導光体入射面と、当該導光体入射面に入射された光を観測者側へ射出する導光体射出面と、前記導光体入射面に入射された光のうち前記導光体射出面から前記観測者側へ射出されなかった光を反射して導光体射出面へと導く光反射面と、を有する導光体と、
前記導光体射出面から射出された光が入射するレンズシート入射面と、当該レンズシート入射面に入射された光を均一化して前記観測者側へ射出するレンズシート射出面と、を有する隠蔽レンズシートと、を備えた照明ユニットであって、
前記隠蔽レンズシートは、光透過性を有する基材と、当該基材の前記観測者側の面上に少なくとも一方向に沿って配列された複数の射出面側線状レンズと、を有し、
前記複数の射出面側線状レンズは、それぞれ、前記配列方向と交差する方向に延在し、
隣り合う前記射出面側線状レンズの境界からの前記配列方向に沿った変位量をｘとし、前記射出面側線状レンズを前記配列方向で切った断面の輪郭線である上枠線を示す関数をｆ（ｘ）としたとき、以下の式（１）で表される傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分は、前記傾き密度ｄ（ｘ）の平均値の４倍未満であり、
前記変位量ｘが０のときの前記関数ｆ（ｘ）の接線の傾きであるｄｆ（ｘ）／ｄｘは、以下の式（２）に示す範囲に規定されており、
前記傾き密度ｄ（ｘ）が最大値となる前記変位量ｘをｘ０としたときにおける前記関数ｆ（ｘ）の接線の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘは、以下の式（３）に示す範囲に規定されていることを特徴とするものである。

次に、本発明のうち、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、前記導光体は、前記光反射面上に規則的に配置された複数の光学構造物を有し、
前記複数の光学構造物のうち任意の第一光学構造物から前記第一光学構造物と二番目に近接する第二近接光学構造物へ向かう方向と、前記射出面側線状レンズの配列方向とが同一方向または略同一方向であり、
前記傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分は、前記傾き密度ｄ（ｘ）の平均値の１．５倍未満であることを特徴とするものである。

次に、本発明のうち、請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載した発明であって、前記光反射面から射出された光を反射して前記導光体へと入射させる反射シートを備えることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項４に記載した発明は、請求項１から３のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記隠蔽レンズシートは、前記基材の前記導光体側の面上に形成された入射面側レンズを有することを特徴とするものである。

次に、本発明のうち、請求項５に記載した発明は、請求項１から４のうちいずれか１項に記載した照明ユニットと、表示画像を規定する画像表示素子と、を備えることを特徴とする表示装置である。
次に、本発明のうち、請求項６に記載した発明は、請求項５に記載した発明であって、前記画像表示素子は、画素単位での透過または遮光により画像を表示することを特徴とするものである。

本発明によれば、光源から射出される光を観測者側へと導く導光体の観測者側に、線状レンズアレイを備えた隠蔽レンズシートを有することで、導光体が有する光反射面の光学構造物により、線状レンズの配列方向に向かって反射されて射出面から射出される光を立ち上げることが可能となるため、光学構造物を線状に隠蔽することが可能となる。

また、上記の式（１）で表される傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分を、傾き密度ｄ（ｘ）の平均値の４倍未満とすることにより、接線の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘが、ある範囲の値を満遍なく有することとなるため、観測者側から観察したときの、光学構造物の線状の隠蔽を均一にすることが可能となる。このため、表示画面の輝度ムラを効果的に低減することが可能となる。

また、隠蔽レンズシートは、線状レンズアレイを備えた構成となっているため、集光機能を有しており、拡散シートよりも高い輝度を得ることが可能である。
以上により、本発明によれば、導光板の光反射面の光学構造物を隠蔽し、且つ、正面方向の輝度を向上させることが可能な照明ユニットと、この照明ユニットを備えた表示装置を提供することが可能となる。

本発明の第一実施形態における表示装置の概略構成を示す断面図である。 導光板の詳細な構成を示す図である。 隠蔽レンズシートの斜視図である。 図３のＩＶ‐ＩＶ線断面図である。 光線の進路と観測者側から観測した際の光強度の空間的依存性を示す図である。 擬似光源が並んだ場合の光強度の空間的依存性を示す図である。 上枠線を示す関数ｆ（ｘ）と接線の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ及び傾き密度ｄ（ｘ）の関係を示したグラフである。 光学構造物が六方配置されている場合の、線状レンズの配列方向の違いによる、擬似光源の広がり方の違いを示した図を示す図である。 ＢＥＦの配置の一例を示す断面模式図である。 ＢＥＦの斜視図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
以下、本実施形態に係る照明ユニットを、この照明ユニットを備えた表示装置と共に説明する。

（表示装置の構成）
まず、図１から図８を用いて、本実施形態の表示装置（ディスプレイ装置）の構成を説明する。ここで、図１から図８は、模式的に示した図であり、図中に示す各部の大きさや形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している場合がある。

図１は、本実施形態における表示装置１の概略構成を示す断面図である。
図１中に示すように、表示装置１は、画像表示パネル２と、照明ユニット４を備えている。
画像表示パネル２は、表示装置１において、最も観測者Ｆ側に配置されており、例えば、液晶パネルから構成されている。

また、画像表示パネル２は、表側偏光板６（偏光フィルム）と、裏側偏光板８（偏光フィルム）と、画像表示素子１０を備えており、表側偏光板６と裏側偏光板８との間に、画像表示素子１０が挟持されて構成されている。これにより、表側偏光板６及び裏側偏光板８と画像表示素子１０は、表側偏光板６、画像表示素子１０、裏側偏光板８の順番で積層している。

なお、本実施形態のように、画像表示パネル２を液晶パネルから構成した場合、画像表示素子１０は、二枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成されている。
本実施形態では、画像表示パネル２を、画素単位で光を透過または遮光して画像を表示する素子としている。
これは、画像表示パネル２を、画素単位で光を透過または遮光して画像を表示するものとした場合、照明ユニット４により輝度ムラの低減された光を利用することで、画像品位の高い画像を表示させることが可能となるためである。

また、画像表示素子１０として液晶表示素子を選択した場合、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることが可能となる。これは、液晶表示素子は、画素単位で光を透過または遮光して画像を表示する代表的な素子であるためである。
なお、画像表示パネル２は、画素単位で光を透過または遮光して画像を表示する素子に限定するものではない。

（照明ユニットの構成）
照明ユニット４は、エッジライト型のユニットであり、画像表示パネル２の光入射側に配置されている。なお、図１中では、照明ユニット４から画像表示パネル２へ入射する光を、符号「Ｋ」を付して示している。

また、照明ユニット４は、光源１２と、反射シート１４と、導光板１６と、隠蔽レンズシート１８を備えている。
光源１２は、例えば、線状光源や点状光源を用いて形成されており、導光板１６の一方の側端面（図１中では、左側の端面）側に配置されている。
ここで、線状光源の例としては、ＣＣＦＬ、ＨＣＦＬやＥＥＦＬ等の蛍光管が挙げられる。

一方、点状光源の例としては、白色ＬＥＤやＲＧＢ‐ＬＥＤ等のＬＥＤが挙げられる。
なお、本実施形態では、光源１２を、導光板１６の一方の側端面側に配置しているが、これに限定するものではなく、光源１２を、導光板１６の中心を間に挟んで対向する二端面（例えば、図１中における上面と下面や、両側面）側に配置してもよい。また、光源１２を、導光板１６の四面（図１中における上面、下面及び両側面）に配置してもよい。

反射シート１４は、光源１２及び導光板１６の背面を覆うように配置されており、光源１２からの光を反射する。具体的には、反射シート１４は、後述する光反射面２０から射出された光を反射し、この反射した光を導光板１６へと入射させる。
導光板１６は、光源１２から射出される光を観測者Ｆ側へと導く導光体を構成しており、板状の部材である。

なお、本実施形態では、導光板１６の形状を、楔形状に形成したが、これに限定するものではなく、導光板１６の形状を、平板形状に形成してもよい。
また、導光板１６は、導光体入射面と、導光体射出面と、光反射面を有している。
導光体入射面は、光源１２が射出した光が入射する面である。
導光体射出面は、導光体入射面に入射された光を観測者Ｆ側へ射出する面である。

光反射面２０は、導光板１６の観測者Ｆ側とは反対側の面（図１中では、下面）に形成されており、導光体入射面に入射された光のうち、導光体射出面から観測者Ｆ側へ射出されなかった光を導光板１６内の様々な方向に反射させて、導光体射出面へと導くための面であり、光反射面２０上へ規則的に配置された、複数の光学構造物２２を含んでいる。すなわち、導光体１６は、複数の光学構造物２２を有している。なお、図２は、導光板１６の詳細な構成を示す図である。また、図２中では、説明のために、導光板１６の形状を、平板形状として示している。また、図２中には、導光体入射面に入射された光や、光反射面２０で反射した光等を、矢印で示している。

光学構造物２２としては、例えば、白色拡散反射ドットが印刷される。また、光学構造物２２の別の例としては、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。本実施形態では、一例として、光学構造物２２を、白色拡散反射ドットのパターンとした場合を説明する。なお、図２中には、白色拡散反射ドットのパターン（光学構造物２２）が印刷された光反射面２０を有する平板型状の導光板１６における、光路図を示している。

導光板１６は、一般的に、透明の板であるため、このような光反射面２０の光学構造物２２は、擬似光源として観測者Ｆ側より視認される。
また、本実施形態のようなエッジライト型の照明ユニット４は、直下型の照明ユニットとは異なり、導光板１６からの射出光は角度分布においてもムラが多く、均一な拡散光とは大きく異なる。

そのため、エッジライト型の照明ユニット４においては、一般的に、導光板１６の上には、光反射面２０を隠蔽するため、また、射出光の角度分布ムラを低減するために、強い拡散性を有する拡散フィルム等が配置される。しかしながら、このような拡散フィルムは、集光性能をほとんど有していない。
そこで、本実施形態の照明ユニット４においては、図１中に示すように、導光板１６と画像表示パネル２との間に隠蔽レンズシート１８を配置することにより、導光板１６の光反射面２０の光学構造物２２による擬似光源を隠蔽し、導光板１６からの射出光を拡散することなく、光学的なムラを低減し、正面方向へと集光することとした。

（隠蔽レンズシートの構成）
以下、図１及び図２を参照しつつ、図３から図８を用いて、隠蔽レンズシート１８の詳細な構成を説明する。
図３は、隠蔽レンズシート１８の斜視図であり、図４は、図３のＩＶ‐ＩＶ線断面図である。
図３及び図４中に示すように、隠蔽レンズシート１８は、レンズシート入射面と、レンズシート射出面を有している。
レンズシート入射面は、導光体射出面から射出された光が入射する面である。

レンズシート射出面は、レンズシート入射面に入射された光を均一化して、観測者Ｆ側へ射出する面である。
また、隠蔽レンズシート１８は、基材２４と、複数の射出面側線状レンズ２６を有している。
基材２４は、光透過性の材料を用いて、板状に形成されている。

複数の射出面側線状レンズ２６は、基材２４の観測者Ｆ側の面上に、一方向に配列されている。
また、複数の射出面側線状レンズ２６は、それぞれ、複数の射出面側線状レンズ２６の配列方向と交差する方向に延在している。

なお、本実施形態では、簡単のため、複数の射出面側線状レンズ２６が一方向に配列された形状について説明するが、複数の射出面側線状レンズ２６の構成は、一方向に配列もしくは延在したレンズのみである必要はなく、例えば、直交または略直交する二方向に配列したクロスレンズ形状であっても良い。

また、隠蔽レンズシート１８は、光透過性の基材２４上に、ＵＶ樹脂や放射線硬化樹脂を塗布して成形されるか、または、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等を用いて、本発明の技術分野では良く知られている成形法である、押し出し成形法、射出成形法、あるいは、熱プレス成形法によって形成されている。

また、隠蔽レンズシート１８は、以下の式（１）で表される傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が、傾き密度ｄ（ｘ）の平均値の４倍未満となるように形成されている。

ここで、上記の式（１）では、
ｘ：隣り合う射出面側線状レンズ２６の境界からの、配列方向に沿った変位量
ｆ（ｘ）：射出面側線状レンズ２６を配列方向で切った断面の輪郭線である上枠線を示す関数である。

また、上記の式（１）の右辺は、上枠線２８の接線３０の傾きであるｄｆ（ｘ）／ｄｘの、変位量ｘに対する微分値の逆数であり、接線３０の傾きであるｄｆ（ｘ）／ｄｘの中で、例えば、変位量ｘがｘ１の場合における、傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝ｘ１）の占める割合に比例する値である。なお、以降の説明では、簡易的に、この値を、傾き密度ｄ（ｘ）と規定する。また、傾き密度ｄ（ｘ）の平均値とは、射出面側線状レンズ２６の配列ピッチをＰとしたとき、以下の式（４）により表される。

上述したように、光源１２から射出された光は、導光板１６に入射して観測者Ｆ側へと射出されるが、その多くの光は、光反射面２０に含まれている複数の光学構造物２２により反射されて、導光体射出面側に向かう。そのため、観測者Ｆ側から観測した場合、光学構造物２２が擬似光源のように視認される。

ここで、本実施形態の隠蔽レンズシート１８は、傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が、平均値の４倍未満となるように形成されているため、接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘは、ある範囲の値を満遍なく有することとなる。

そのため、観測者Ｆ側から観察したとき、擬似光源は線状に均一に広がったように見える。これは、接線３０の傾きが満遍ないことで、あらゆる角度の入射光を、満遍なく均一に立ち上げることが可能であるためである。すなわち、変位量ｘに対して傾き密度ｄ（ｘ）の変化が大きいということは、特定の傾きが多くなってしまう、もしくは、少なくなってしまうということである。この場合、擬似光源が線状のように広がっても、特定の傾きに対応した位置において、明るい点、もしくは、暗い点が生じてしまう。

図５は、光線の進路と観測者Ｆ側から観測した際の光強度の空間的依存性を示す図であり、図５（ａ）は、射出面側線状レンズ２６が、満遍ない傾きを持ったレンズである場合を示す図、図５（ｂ）は、射出面側線状レンズ２６が、特定の傾きしか持たないプリズムである場合を示す図である。なお、図５中の破線は、隠蔽レンズシート１８を配置しなかった場合の光強度の空間的依存性を示している。また、図５中では、光線の進路を、符号「ｈ」または「ｈ’」を付して示している。

図５（ａ）中に示すように、射出面側線状レンズ２６が、満遍ない傾きを持ったレンズである場合、観測者Ｆ側から観測した際の光強度は、射出面側線状レンズ２６の配列方向に向かって、なだらかに変化する。したがって、擬似光源３２は、線状へ均一に広がって視認される。

一方、図５（ｂ）中に示すように、射出面側線状レンズ２６が、特定の傾きしか持たないプリズムである場合、観測者Ｆ側から観測した際の光強度は、二つの急激なピークを有することになる。したがって、擬似光源３２は、二つにスプリットして視認されるのみで、輝度ムラ低減の効果は小さい。

本発明の発明者等は、傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が平均値に対する割合を、詳細に変化させた様々な形状の射出面側線状レンズ２６を作製し、擬似光源３２の隠蔽され具合を検討した結果、上記の割合が４倍以上である場合には、明るい点と暗い点が視認可能であり、上記の割合が４倍未満である場合には、均一に広がっている、つまり、隠蔽されるということを確認した。

さらに、本発明の発明者等は、変位量ｘが０のときの接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）が、以下の式（２）の範囲に規定されることが望ましいことを確認した。

これは、ｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）が大きい方が、より斜めに進む光を立ち上げることができるため、擬似光源３２を広い範囲に亘って線状に広げることができるためである。

具体的には、上記の式（２）において、傾きが１．４３というのは、角度で表すと５５ｄｅｇになり、この値以上でなければ、擬似光源３２の線状の広がりが十分とは言えない。一方、上記の式（２）において、傾きが３．７３というのは、角度で表すと７５ｄｅｇになり、この値を超える角度（傾き）では、レンズの切削や成形が困難である。
そのため、ｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）の値が１．４３から３．７３の範囲に含まれることが望ましい。

図６は、擬似光源３２が並んだ場合の光強度の空間的依存性を示す図であり、図６（ａ）は、傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が平均値の４倍未満の場合を示す図、図６（ｂ）は、傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が平均値の４倍を超える場合を示す図である。また、図６（ｃ）は、変位量ｘが０のときの接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）が１．４３未満の場合を示す図である。

図６（ａ）中に示すように、傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が平均値の４倍未満の場合には、光強度はなだらかに変化し、擬似光源３２が並んで重なりを生じても隠蔽性には問題ない。
一方、図６（ｂ）中に示すように、傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が平均値の４倍を超える場合には、擬似光源３２は、基本的には線状に広がるが、僅かに二つのピークを有している。

ここで、擬似光源３２が並んで重なりを生じたときには、二つのピークが強調し合う場合があり、大きな輝度ムラを生じてしまう場合がある。また、傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が平均値をはるかに超える場合には、図５（ｂ）中に示すように、重なりがなくとも、大きな輝度ムラとなる。
また、図６（ｃ）中に示すように、変位量ｘが０のときの接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）が１．４３未満の場合には、擬似光源３２の広がり方が不十分になり、擬似光源３２による輝度ムラを消すことができない。

以上のような隠蔽レンズシート１８は、隠蔽効果が高いだけでなく、レンズシートであるために、集光効果を有している。そのため、輝度向上の目的においても利用できる。
また、本実施形態の隠蔽レンズシート１８は、隠蔽レンズシート１８の集光効果をより高めるために、傾き密度ｄ（ｘ）が最大値となる変位量ｘをｘ０としたときに、変位量ｘがｘ０のときにおける上枠線２８（ｆ（ｘ））の接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝ｘ０）を、図７中に示す関係を参照して、以下の式（３）に示す範囲に規定する。なお、図７は、上述した上枠線２８を示す関数ｆ（ｘ）と接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ及び傾き密度ｄ（ｘ）の関係を示したグラフである。

これは、上述したように、傾き密度ｄ（ｘ）の変化は、小さい方が隠蔽性能は高いが、完全に一定にならないと隠蔽が不十分になるわけではないため、輝度を向上させるためには、接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘが１．０付近になる割合を増加させても良いためである。具体的には、傾きが０．７０〜１．４３、つまり、角度で表すと３５ｄｅｇ〜５５ｄｅｇ付近の傾斜面による集光効果が高いためである。

（隠蔽レンズシートの配置）
本実施形態のように、導光板１６の光反射面２０に、複数の光学構造物２２が規則的に配置されている場合、隠蔽レンズシート１８は、任意の第一光学構造物２２から、この第一光学構造物２２に二番目に近接する第二近接光学構造物２２へ向かう方向と、射出面側線状レンズ２６の配列方向が略同一となるように配置する。

図８は、光学構造物２２が六方配置されている場合の、射出面側線状レンズ２６の配列方向の違いによる、擬似光源３２の広がり方の違いを示した図を示す図である。詳細には、図８（ａ）は、射出面側線状レンズ２６の配列方向が、任意の第一光学構造物２２ｐから、この第一光学構造物２２ｐに最も近接する最近接光学構造物２２ｑへ向かう方向と略同一方向である場合を示す図である。また、図８（ｂ）は、射出面側線状レンズ２６の配列方向が、任意の第一光学構造物２２ｐから、この第一光学構造物２２ｐと二番目に近接する第二接光学構造物２２ｒへ向かう方向に略同一方向である場合を示す図である。

図８（ａ）中に示すように、射出面側線状レンズ２６の配列方向が、第一光学構造物２２ｐから最近接光学構造物２２ｑへ向かう方向と略同一方向である場合では、擬似光源３２は、第一光学構造物２２ｐから最近接光学構造物２２ｑへ向かう方向に広がっているが、光学構造物２２ｐから第二近接光学構造物２２ｒに向かう方向には広がらないため、大きな隙間を作ってしまう。

一方、図８（ｂ）中に示すように、射出面側線状レンズ２６の配列方向が、第一光学構造物２２ｐから第二接光学構造物２２ｒへ向かう方向と略同一方向である場合では、擬似光源３２は、第一光学構造物２２ｐから第二近接光学構造物２２ｒへ向かう方向に広がり、第一光学構造物２２ｐから最近接光学構造物２２ｑに向かう方向には広がらないが、この間は近接しているため、大きな隙間にはならない。

そのため、図８（ｂ）中に示すような配置の方が、図８（ａ）中に示すような配置よりも、輝度ムラを抑制することが可能となる。また、このとき、傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が、傾き密度ｄ（ｘ）の平均値の１．５倍未満となることが望ましい。これは、上述したように、図８（ｂ）中に示すような配置の場合、擬似光源３２は隙間の広い方向に広がるため、僅かな輝度ムラが目立って観測されてしまうためである。

図８（ｂ）中に示すような配置の場合にも、発明者等は、傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が平均値に対する割合を、詳細に変化させた様々な形状の射出面側線状レンズ２６を作製し、擬似光源３２の隠蔽され具合を検討した結果、この割合が１．５倍未満の場合には、均一に広がっている、つまり、隠蔽されるということを確認した。

（応用例）
以下、第一実施形態の応用例を列挙する。
（１）第一実施形態では、照明ユニット４の構成を、光源１２と、反射シート１４と、導光板１６と、隠蔽レンズシート１８を備えた構成としたが、これに限定するものではなく、照明ユニット４の構成を、さらに、隠蔽レンズシート１８の観測者Ｆ側の面に配置した、拡散要素を含んだ光学シートを備えた構成としてもよい。

この場合、光学シートが拡散要素を含むことで、隠蔽レンズシート１８により線状に広がった光をぼやかして、全方位的に広げることが可能となる。これにより、より輝度ムラを低減させることが可能となる。

ただし、本実施形態の隠蔽レンズシート１８により、輝度ムラの低減が可能となるため、拡散要素を含んだ光学シートは、拡散が強い拡散シートを使用する必要はない。そのため、全光線透過率を大きくすることが可能となり、この拡散要素を含んだ光学シートによる輝度の低減を抑えることが可能となる。

（２）第一実施形態では、隠蔽レンズシート１８の、導光体射出面から射出する光が入射するレンズシート入射面の構成を、特に限定していないが、例えば、隠蔽レンズシート１８のレンズシート入射面に、線状レンズ等からなる入射面側レンズを賦形することにより、導光板１６から射出される光を、正面方向へと立ち上げることが可能である。これは、導光板１６から射出される光は、光反射面２０により反射し、射出されるため、観測者Ｆ側に向かって大きく角度のついた光が多いためである。

また、その他にも、隠蔽レンズシート１８のレンズシート入射面には、隠蔽効果を高めるために、線状レンズ等からなる入射面側レンズを賦形することもできる。すなわち、本実施形態の隠蔽レンズシート１８は、入射面側の形状に関わらず、隠蔽効果・輝度向上効果を得ることが可能であるため、より効果を高めるために、隠蔽レンズシート１８の入射面側に、線状レンズ等からなる入射面側レンズを賦形しても良い。

（３）第一実施形態では、照明ユニット４を、表示装置１に適用したが、これに限定するものではなく、照明ユニット４は、光源１２から射出された光を効率的に集光する機能を有する照明ユニット４として、例えば、照明装置等に適用してもよい。

（実施例）
図１から図８を参照して、上述した第一実施形態において説明した構成の照明ユニット４に対し、輝度と隠蔽性の評価を行った結果について説明する。
照明ユニット４としては、光学構造物２２として白色のドットパターンが六方配置で規則的に形成されたアクリル製の導光板１６の四辺に白色ＬＥＤを配置し、その観測者Ｆ側に、隠蔽レンズシート１８、拡散シートの順で重ねた物を四種類（実験例１〜４）用意した。
そして、輝度と隠蔽性の評価は、照明ユニット４の輝度ムラを目視により確認し、また、正面輝度をトプコン社製の分光放射輝度計ＳＲ−３Ａにて測定して行なった。

（実験例１）
実験例１の照明ユニット４では、隠蔽レンズシート１８の材料として、ポリカーボネート樹脂を用いた。これは、ポリカーボネート樹脂は屈折率が約１．５９と高いため、より集光性能が高い隠蔽レンズシート１８を得ることが可能であるためである。

また、実験例１の照明ユニット４では、射出面側線状レンズ２６の上枠線２８を、上枠線２８の接線３０の傾きの傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分が、傾き密度ｄ（ｘ）の平均値のｎ倍になるような形状とした。
ここで、ｎの値は、６．０、４．０、２．５、１．９、１．７、１．５、１．２、１．０の８つの異なる値を用意した。また、変位量ｘが０のときの接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）の値は、全て２．７５とした。

（実験例２）
実験例２の照明ユニット４では、変位量ｘが０のときの接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）の値を１．７３とした以外は、全て、実験例１の照明ユニット４と同様とした。
（実験例３）
実験例３の照明ユニット４では、変位量ｘが０のときの接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）の値を１．４３とした以外は、全て、実験例２の照明ユニット４と同様とした。
（実験例４）
実験例４の照明ユニット４では、変位量ｘが０のときの接線３０の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）の値を１．１９とした以外は、全て、実験例３の照明ユニット４と同様とした。

（比較例）
実験例１〜４の照明ユニット４に対する比較例として、隠蔽レンズシート１８の代わりに拡散シートを用いた照明ユニットを使用した。
（評価結果）
実験例及び比較例に対する、輝度ムラの評価結果を表１に示す。

なお、表１中では、目視により、輝度ムラが観測できなかったものを「○」と示し、輝度ムラが観測できたものを「×」と示している。
また、表１中において、各枠の左側には、射出面側線状レンズ２６の配列方向が、任意の第一光学構造物２２ｐから、この第一光学構造物２２ｐに最も近接する最近接光学構造物２２ｑへ向かう方向に略同一な配置における結果を示している。

一方、表１中において、各枠の右側には、第一光学構造物２２ｐから最近接光学構造物２２ｑへ向かう方向とは略直行する、第一光学構造物２２ｐと二番目に近接する第二近接光学構造物２２ｒへ向かう方向に略同一な配置における結果を示している。
表１中に示されているように、輝度ムラの評価結果は、各枠の左側及び右側に示したどちらの配置においても、ｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）が１．１９の隠蔽レンズシートは、擬似光源３２の線状への広がりの広さが十分ではないため、直線にならず線分の広がりにしかなっておらず、「×」であった。

また、ｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）が１．４３以上のものにおいても、ｎの値が６．０以上のものに関しては、擬似光源３２が線状に広がった中で、点状に明るい点が観測でき、「×」であった。また、ｎの値が１．５以下のものに関しては、各枠の左側及び右側に示したどちらの配置においても「○」であり、ｎの値が１．７以上４．０以下のものに関しては、配置を最近接光学構造物へ向かう方向に配列方向が略平行とすることで「○」とすることができた。

輝度に関しては、全ての実験例に関しても、比較例よりも高い輝度を得ることが可能であることが確認された。
以上により、ｎの値が４．０以下、かつ、ｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０）が１．４３以上の隠蔽レンズシート１８は、比較例よりも高輝度であり、十分な隠蔽性を得ることが可能であることが確認された。

１ 表示装置
２ 画像表示パネル
４ 照明ユニット
６ 表側偏光板
８ 裏側偏光板
１０ 画像表示素子
１２ 光源
１４ 反射シート
１６ 導光板
１８ 隠蔽レンズシート
２０ 光反射面
２２ 光学構造物
２２ｐ 第一光学構造物
２２ｑ 最近接光学構造物
２２ｒ 第二接光学構造物
２４ 基材
２６ 射出面側線状レンズ
２８ 上枠線
３０ 上枠線２８の接線
３２ 擬似光源
３４ ＢＥＦ
３６ 単位プリズム
３８ 液晶パネル
Ｆ、Ｆ' 観測者
Ｋ 照明ユニット４から画像表示パネル２へ入射する光
Ｐ 射出面側線状レンズ２６の配列ピッチ
ｈ、ｈ’ 光線の進路

Claims (6)

1. 光を射出する光源と、
   前記光源が射出した光が入射する導光体入射面と、当該導光体入射面に入射された光を観測者側へ射出する導光体射出面と、前記導光体入射面に入射された光のうち前記導光体射出面から前記観測者側へ射出されなかった光を反射して導光体射出面へと導く光反射面と、を有する導光体と、
   前記導光体射出面から射出された光が入射するレンズシート入射面と、当該レンズシート入射面に入射された光を均一化して前記観測者側へ射出するレンズシート射出面と、を有する隠蔽レンズシートと、を備えた照明ユニットであって、
   前記隠蔽レンズシートは、光透過性を有する基材と、当該基材の前記観測者側の面上に少なくとも一方向に沿って配列された複数の射出面側線状レンズと、を有し、
   前記複数の射出面側線状レンズは、それぞれ、前記配列方向と交差する方向に延在し、
   隣り合う前記射出面側線状レンズの境界からの前記配列方向に沿った変位量をｘとし、前記射出面側線状レンズを前記配列方向で切った断面の輪郭線である上枠線を示す関数をｆ（ｘ）としたとき、以下の式（１）で表される傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分は、前記傾き密度ｄ（ｘ）の平均値の４倍未満であり、
   前記変位量ｘが０のときの前記関数ｆ（ｘ）の接線の傾きであるｄｆ（ｘ）／ｄｘは、以下の式（２）に示す範囲に規定されており、
   前記傾き密度ｄ（ｘ）が最大値となる前記変位量ｘをｘ０としたときにおける前記関数ｆ（ｘ）の接線の傾きｄｆ（ｘ）／ｄｘは、以下の式（３）に示す範囲に規定されていることを特徴とする照明ユニット。
   

   

   

   
2. 前記導光体は、前記光反射面上に規則的に配置された複数の光学構造物を有し、
   前記複数の光学構造物のうち任意の第一光学構造物から前記第一光学構造物と二番目に近接する第二近接光学構造物へ向かう方向と、前記射出面側線状レンズの配列方向とが同一方向または略同一方向であり、
   前記傾き密度ｄ（ｘ）の最大値と最小値の差分は、前記傾き密度ｄ（ｘ）の平均値の１．５倍未満であることを特徴とする請求項１に記載した照明ユニット。
3. 前記光反射面から射出された光を反射して前記導光体へと入射させる反射シートを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した照明ユニット。
4. 前記隠蔽レンズシートは、前記基材の前記導光体側の面上に形成された入射面側レンズを有することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載した照明ユニット。
5. 請求項１から４のうちいずれか１項に記載した照明ユニットと、表示画像を規定する画像表示素子と、を備えることを特徴とする表示装置。
6. 前記画像表示素子は、画素単位での透過または遮光により画像を表示することを特徴とする請求項５に記載した表示装置。

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