JP5593639B2 - Surface light source device and display device - Google Patents

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JP5593639B2 JP2009145387A JP2009145387A JP5593639B2 JP 5593639 B2 JP5593639 B2 JP 5593639B2 JP 2009145387 A JP2009145387 A JP 2009145387A JP 2009145387 A JP2009145387 A JP 2009145387A JP 5593639 B2 JP5593639 B2 JP 5593639B2
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Description

本発明は、優れた正面方向輝度および正面方向輝度の面内均一性を確保し得る面光源装置、光学部材、光学シートおよび表示装置に係り、とりわけ、光源光の利用効率を向上させることができ、またこれにともなって、輝度の角度分布をなだらかに変化させることができる面光源装置、光学部材、光学シートおよび表示装置に関する。   The present invention relates to a surface light source device, an optical member, an optical sheet, and a display device that can ensure excellent front direction luminance and in-plane uniformity of front direction luminance, and in particular, can improve the utilization efficiency of light source light. Also, in accordance with this, the present invention relates to a surface light source device, an optical member, an optical sheet, and a display device that can smoothly change the angular distribution of luminance.

透過型表示装置に用いられる直下型の面光源装置は、光源と、光源からの光の進行方向を変化させるための複数の光学シート(光学フィルム)と、を有している。光源としては、複数の発光部(典型的は、線状に延びる冷陰極管)を並列配置してなる光源が、広く利用に供されている。複数の光学シートの中には、光源からの光を拡散させて光源の像を隠す(目立たなくさせる)光拡散シートと、光の進行方向を正面方向へ絞り込み、正面方向輝度を向上させる集光シートと、が含まれている。   A direct type surface light source device used for a transmissive display device includes a light source and a plurality of optical sheets (optical films) for changing the traveling direction of light from the light source. As a light source, a light source in which a plurality of light emitting units (typically, cold cathode tubes extending in a linear shape) are arranged in parallel is widely used. Among the optical sheets, a light diffusing sheet that diffuses light from the light source and hides the image of the light source (makes it inconspicuous), and a light collection that narrows the light traveling direction to the front direction and improves the brightness in the front direction Sheet.

集光シートとしては、線状に延びる単位形状要素(単位光学要素)をその長手方向に直交する方向に配列(いわゆるリニアアレイ)してなる光学シートが広く用いられている(例えば、特許文献1)。とりわけ一般的に用いられている単位形状要素として、その長手方向に直交する断面(主切断面)における形状が円形状の一部分または楕円形状の一部分からなっている単位レンズが、知られている。この光学シートは、主として単位形状要素の配列方向に沿った面内において、光の進行方向を変化させて輝度の角度分布を調節することができる。したがって、特許文献1に開示されているように、単位形状要素の配列方向が互いに直交するようにして、二枚の光学シートが面光源装置に組み込まれることがある。この例では、異なる二方向において、輝度の角度分布を調節することができるようになる。   As the condensing sheet, an optical sheet formed by arranging unit-shaped elements (unit optical elements) extending linearly in a direction orthogonal to the longitudinal direction (so-called linear array) is widely used (for example, Patent Document 1). ). In particular, as a unit shape element that is generally used, there is known a unit lens whose shape in a cross section (main cut surface) perpendicular to the longitudinal direction thereof is a circular part or an elliptic part. This optical sheet can adjust the angular distribution of luminance by changing the traveling direction of light mainly in a plane along the arrangement direction of the unit shape elements. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, two optical sheets may be incorporated in the surface light source device such that the arrangement directions of the unit shape elements are orthogonal to each other. In this example, the angular distribution of luminance can be adjusted in two different directions.

複数の発光部が並列配置されてなる光源を用いた面光源装置においては、隣り合う二つの発光部の中間位置での正面方向輝度が低下する傾向がある。面光源装置に用いられる光学シートは、このような正面方向輝度の面バラツキを緩和させる光拡散機能も有している。そして、面光源装置に用いられる光学シートは、この不具合を防止して輝度の面内バラツキ(管ムラとも呼ばれる)を目立たなくさせることができるように、設計される。例えば、特許文献1では、光学シートのうちの隣り合う二つの発光部の中間位置に対面する部分へ発光部から直接入射する光が、当該位置に配置された単位形状要素の端部における屈折によって、少なくとも正面方向(光学シートの法線方向)を越えてその進行方向を変化させられ得るように、さらに好ましくは、全反射され得るようになっている。
WO2007/094426A1
In a surface light source device using a light source in which a plurality of light emitting units are arranged in parallel, the luminance in the front direction tends to decrease at an intermediate position between two adjacent light emitting units. The optical sheet used in the surface light source device also has a light diffusing function that alleviates such surface variations in luminance in the front direction. The optical sheet used in the surface light source device is designed so as to prevent this inconvenience and make the in-plane variation in brightness (also referred to as tube unevenness) inconspicuous. For example, in Patent Document 1, light directly incident from a light emitting unit to a portion facing an intermediate position between two adjacent light emitting units in an optical sheet is refracted at an end of a unit shape element disposed at the position. Further, it is preferable that total reflection can be performed so that the traveling direction can be changed beyond at least the front direction (the normal direction of the optical sheet).
WO2007 / 094426A1

ところが、特許文献1に開示された面光源装置においては、正面方向輝度を向上させるとともに輝度の面内バラツキを均一化させることが可能となる一方で、面光源装置の輝度の角度分布が急激に変化することがある。つまり、この面光源装置が組み込まれた表示装置を観察する場合に、観察方向をわずかに変化させた際に、映像の明るさの急激な変化(カットオフ)が生じてしまうことがある。このような現象(カットオフの発生)は、表示装置において、とりわけ、大型化され種々の方向から多数の観察者によって観察される表示装置において、非常に好ましくない。   However, in the surface light source device disclosed in Patent Document 1, it is possible to improve the luminance in the front direction and make the in-plane variation of the luminance uniform, while the angle distribution of the luminance of the surface light source device sharply increases. May change. That is, when observing a display device in which the surface light source device is incorporated, when the observation direction is slightly changed, a sudden change (cutoff) in the brightness of the image may occur. Such a phenomenon (occurrence of cut-off) is very undesirable in a display device, particularly in a display device that is enlarged and observed by a large number of observers from various directions.

また、昨今においては、環境問題が重要視される社会傾向にともなって、透過型表示装置(代表的には液晶表示装置)に対し、光源光の利用効率を向上させることも重要な問題として取り上げられてきている。そして、光源光の利用効率を向上させることにより、優れた正面方向輝度および正面方向輝度の面内均一性を維持しながら、輝度の角度分布をなだらかに変化させることができれば、非常に都合が良い。   In recent years, with the social trend in which environmental issues are regarded as important, it is also important to improve the light source light utilization efficiency for transmissive display devices (typically liquid crystal display devices). It has been. And it would be very convenient if the angular distribution of luminance could be changed gently while maintaining excellent frontal luminance and in-plane uniformity of frontal luminance by improving the light source light utilization efficiency. .

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、優れた正面方向輝度および正面方向輝度の面内均一性を維持しながら、光源光の利用効率を向上させることができ、またこれにともなって、輝度の角度分布をなだらかに変化させることができる面光源装置、光学部材、光学シートおよび表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and can improve the light source light utilization efficiency while maintaining excellent front direction luminance and in-plane uniformity of front direction luminance. Accordingly, an object of the present invention is to provide a surface light source device, an optical member, an optical sheet, and a display device that can smoothly change the angular distribution of luminance.

本件発明者らは、種々の実験を重ねた結果として、二枚の光学シートのうちの入光側に配置された第1光学シートの集光性を調節することによって、光源光の利用効率を改善し得ること、および、光源光の利用効率を改善することによって、正面方向輝度および正面方向輝度の面内均一性を維持しながら、輝度の角度分布をなだらかに変化させることが可能となること、を見出した。具体的には、入光側の第1光学シートの集光機能を低下させることにより、全反射されて光源側に戻されていた光が第1光学シートを透過し得るようになること、および、第1光学シートの集光機能を低下させることによって第1光学シートを透過するようになった光に対し、出光側の第2光学シートから集光作用を効果的に及ぼすことができ、これにより、正面方向輝度および正面方向輝度の面内均一性を維持しながら、輝度の角度分布をなだらかに変化させることが可能となること、を知見した。本件発明は、このような本件発明者らの知見によるものである。   As a result of repeating various experiments, the present inventors have adjusted the light collection efficiency of the first optical sheet disposed on the light incident side of the two optical sheets, thereby improving the light source light utilization efficiency. It can be improved, and by improving the light source light utilization efficiency, it becomes possible to change the angular distribution of luminance smoothly while maintaining in-plane uniformity of front direction luminance and front direction luminance. , Found. Specifically, by reducing the light condensing function of the first optical sheet on the light incident side, the light that has been totally reflected and returned to the light source side can be transmitted through the first optical sheet, and The light condensing function of the first optical sheet can be effectively reduced from the second optical sheet on the light output side with respect to the light transmitted through the first optical sheet by reducing the condensing function of the first optical sheet. Thus, it was found that the angular distribution of luminance can be changed gently while maintaining the front direction luminance and the in-plane uniformity of the front direction luminance. The present invention is based on such knowledge of the present inventors.

本発明による面光源装置は、並べて配列された複数の発光部を含む光源と、光源からの光を受けるシート状の光学部材と、を備え、前記光学部材は、第1光学シートと、第1光学シートの出光側に配置された第2光学シートと、を有し、前記第1光学シートは、シート状の第1本体部と、前記第1本体部上に並べて配列された複数の第1単位形状要素と、を有し、前記第2光学シートは、シート状の第2本体部と、前記第2本体部上に並べて配列された複数の第2単位形状要素と、を有し、前記第1単位形状要素の各々は、前記第1単位形状要素の配列方向と交差する方向であって前記発光部の配列方向とも交差する方向に、線状に延び、前記第2単位形状要素の各々は、前記第2単位形状要素の配列方向と交差する方向に、線状に延び、前記第1単位形状要素の配列方向は、前記第2単位形状要素の配列方向と交差しており、前記第1本体部の法線方向と前記第1単位形状要素の配列方向との両方に平行な第1光学シートの主切断面において、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への接線が前記第1本体部のシート面に対してなす角度は、前記接線の前記第1単位形状要素への接点が、前記第1本体部から最も離間した前記第1単位形状要素の前記外輪郭上の頂部から前記第1本体部に最も接近した前記第1単位形状要素の前記外輪郭上の端部へ向かうにつれて、大きくなっていき、一つの発光部で発光され前記第1光学シートの主切断面と平行な方向に進む光が、前記一つの発光部から前記第1光学シートまで一直線状に進んで前記第1光学シートへ入射して、その後、前記一つの発光部と当該一つの発光部と隣り合う他の発光部との中間位置に対面する位置に配置された第1単位形状要素の端部へ入射したとの仮定において、当該光が前記端部で屈折することにより、当該光の進行方向が前記第1光学シートの主切断面において前記第1本体部の法線方向を越えない範囲で変化して、当該光の進行方向と前記第1本体部の法線方向とによってなされる角度が小さくなるように、前記第1単位形状要素が構成されていることを特徴とする。   A surface light source device according to the present invention includes a light source including a plurality of light emitting units arranged side by side, and a sheet-like optical member that receives light from the light source, wherein the optical member includes a first optical sheet and a first optical sheet. A second optical sheet disposed on the light output side of the optical sheet, wherein the first optical sheet includes a sheet-shaped first main body portion and a plurality of first optical elements arranged side by side on the first main body portion. The second optical sheet has a sheet-like second main body part, and a plurality of second unit shape elements arranged side by side on the second main body part, and Each of the first unit shape elements extends linearly in a direction that intersects with the arrangement direction of the first unit shape elements and also intersects with the arrangement direction of the light emitting units, and each of the second unit shape elements Extends linearly in a direction intersecting the arrangement direction of the second unit shape elements, The arrangement direction of the first unit shape elements intersects with the arrangement direction of the second unit shape elements, and is parallel to both the normal direction of the first main body and the arrangement direction of the first unit shape elements. In the main cutting plane of the first optical sheet, the angle formed by the tangent to the outer contour of the first unit shape element with respect to the sheet surface of the first main body portion is the angle of the tangent to the first unit shape element. A contact point from the top on the outer contour of the first unit shape element furthest away from the first body portion to the end on the outer contour of the first unit shape element closest to the first body portion. As it goes, it becomes larger and light emitted from one light emitting unit and traveling in a direction parallel to the main cutting surface of the first optical sheet travels in a straight line from the one light emitting unit to the first optical sheet. Incident on the first optical sheet, and then the one Assuming that the light is incident on the end of the first unit-shaped element disposed at a position facing the intermediate position between the light emitting unit and the other light emitting unit adjacent to the one light emitting unit, the light And the light traveling direction changes within a range not exceeding the normal direction of the first main body portion on the main cutting surface of the first optical sheet, and the light traveling direction and the first main body are changed. The first unit shape element is configured such that the angle formed by the normal direction of the portion is small.

本発明による面光源装置において、前記一つの発光部と前記他の発光部との前記第1光学シートの主切断面における離間距離d、前記発光部から第1光学シートまでの前記第1光学シートの主切断面における離間距離h、および、前記第1光学シートの主切断面において前記単位形状要素の前記端部への接線と前記本体部のシート面とによってなされる角度θaaが、以下の式(1)を満たすようにしてもよい。
θaa < Arcsin(n×sin((θaa)-Arcsin(sin(Arctan(d/(h×2)))/n))) ・・・式(1)
In the surface light source device according to the present invention, the distance d in the main cutting surface of the first optical sheet between the one light emitting unit and the other light emitting unit, the first optical sheet from the light emitting unit to the first optical sheet. And the angle θaa formed by the tangent to the end of the unit-shaped element and the sheet surface of the main body portion on the main cutting surface of the first optical sheet is expressed by the following equation: (1) may be satisfied.
θaa <Arcsin (n × sin ((θaa) -Arcsin (sin (Arctan (d / (h × 2) )) / n))) (1)

また、本発明による面光源装置において、前記第1光学シートの主切断面において、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への前記接線が前記第1本体部のシート面に対して45°以上の角度をなすようになるのは、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への接線の接点の位置が、前記第1本体部のシート面と平行な方向において、前記第1単位形状要素の全幅のうちの85%以下を占める領域にある場合であり、前記第1光学シートの主切断面において、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への前記接線が前記第1本体部のシート面に対して10°以下の角度をなすようになるのは、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への接線の接点の位置が、前記第1本体部のシート面と平行な方向において、前記第1単位形状要素の全幅のうちの5%以上を占める領域にある場合であるようにしてもよい。   In the surface light source device according to the present invention, the tangent to the outer contour of the first unit shape element is 45 ° or more with respect to the sheet surface of the first main body portion on the main cutting surface of the first optical sheet. This is because the position of the contact point of the tangent to the outer contour of the first unit shape element is in the direction parallel to the sheet surface of the first main body portion. In the main occupying surface of the first optical sheet, the tangent to the outer contour of the first unit shape element is the sheet surface of the first main body portion. With respect to the outer contour of the first unit-shaped element in a direction parallel to the sheet surface of the first main body portion. 5% or more of the total width of the first unit shape element You may make it be a case in the area to occupy.

さらに、本発明による面光源装置において、前記第2光学シートの前記第2本体部の法線方向と前記第2光学シートの前記第2単位形状要素の配列方向との両方に平行な第2光学シートの主切断面において、前記第2本体部のシート面に平行な前記第2光学シートの前記第2単位形状要素の幅は、前記第2本体部の法線方向に沿った前記第2光学シートの前記第2単位形状要素の高さの1.5倍以上2.5倍以下であるようにしてもよい。   Further, in the surface light source device according to the present invention, the second optical parallel to both the normal direction of the second main body portion of the second optical sheet and the arrangement direction of the second unit shape elements of the second optical sheet. In the main cutting plane of the sheet, the width of the second unit shape element of the second optical sheet parallel to the sheet surface of the second main body portion is the second optical along the normal direction of the second main body portion. You may make it be 1.5 to 2.5 times the height of the said 2nd unit shape element of a sheet | seat.

本発明による光学部材は、並べて配列された複数の発光部を含む直下型の面光源装置に用いられるシート状の光学部材であって、シート状の第1本体部と、前記第1本体部上に並べて配列された複数の第1単位形状要素と、を有する第1光学シートと、前記第1光学シートの出光側に配置された第2光学シートであって、シート状の第2本体部と、前記第1本体部上に並べて配列された複数の第2単位形状要素と、を有する第2光学シートと、を備え、前記第1単位形状要素の各々は、前記第1単位形状要素の配列方向と交差する方向であって前記発光部の配列方向にも交差するようになる方向に、線状に延び、前記第2単位形状要素の各々は、前記第2単位形状要素の配列方向と交差する方向に、線状に延び、前記第1単位形状要素の配列方向は、前記第2単位形状要素の配列方向と交差しており、前記第1本体部の法線方向と前記第1単位形状要素の配列方向との両方に平行な第1光学シートの主切断面において、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への接線が前記第1本体部のシート面に対してなす角度は、前記接線の前記第1単位形状要素への接点が、前記第1本体部から最も離間した前記第1単位形状要素の前記外輪郭上の頂部から前記第1本体部に最も接近した前記第1単位形状要素の前記外輪郭上の端部へ向かうにつれて、大きくなっていき、一つの発光部で発光され前記第1光学シートの主切断面と平行な方向に進む光が、前記一つの発光部から前記第1光学シートまで一直線状に進んで前記第1光学シートへ入射して、その後、前記一つの発光部と当該一つの発光部と隣り合う他の発光部との中間位置に対面する位置に配置された第1単位形状要素の前記端部へ入射したとの仮定において、当該光が前記端部で屈折することにより、当該光の進行方向が前記第1光学シートの主切断面において前記第1本体部の法線方向を越えない範囲で変化して、当該光の進行方向と前記第1本体部の法線方向とによってなされる角度が小さくなるように、前記第1単位形状要素が構成されていることを特徴とする。   An optical member according to the present invention is a sheet-like optical member used in a direct-type surface light source device including a plurality of light emitting units arranged side by side, and includes a sheet-like first main body portion and the first main body portion. A first optical sheet having a plurality of first unit shape elements arranged side by side, a second optical sheet disposed on the light output side of the first optical sheet, and a sheet-like second main body portion; A second optical sheet having a plurality of second unit shape elements arranged side by side on the first main body portion, each of the first unit shape elements being an array of the first unit shape elements The second unit shape elements intersect with the arrangement direction of the second unit shape elements in a direction that intersects the direction and also intersects with the arrangement direction of the light emitting units. The first unit shape element array extends linearly in the direction of The direction intersects with the arrangement direction of the second unit shape elements, and the main cutting of the first optical sheet is parallel to both the normal direction of the first main body portion and the arrangement direction of the first unit shape elements In the plane, the angle formed by the tangent to the outer contour of the first unit shape element with respect to the sheet surface of the first body portion is such that the contact point of the tangent to the first unit shape element is the first body. As it goes from the top on the outer contour of the first unit shape element farthest from the portion toward the end on the outer contour of the first unit shape element closest to the first main body, the size increases. The light emitted from one light emitting unit and traveling in a direction parallel to the main cutting surface of the first optical sheet travels straight from the one light emitting unit to the first optical sheet and enters the first optical sheet. Then, the one light emitting unit and the one light emitting unit Assuming that the light is incident on the end of the first unit shape element disposed at a position facing an intermediate position between the light emitting unit and another light emitting unit adjacent thereto, the light is refracted at the end, The traveling direction of light changes in a range not exceeding the normal direction of the first main body portion on the main cut surface of the first optical sheet, and depends on the traveling direction of the light and the normal direction of the first main body portion. The first unit shape element is configured so that the angle formed is small.

本発明による光学部材において、前記一つの発光部と前記他の発光部との前記第1光学シートの主切断面における離間距離d、前記発光部から第1光学シートまでの前記第1光学シートの主切断面における離間距離h、および、前記第1光学シートの主切断面において前記単位形状要素の前記端部への接線と前記本体部のシート面とによってなされる角度θaaが、以下の式(2)を満たすようにしてもよい。
θaa < Arcsin(n×sin((θaa)-Arcsin(sin(Arctan(d/(h×2)))/n))) ・・・式(2)
In the optical member according to the present invention, a distance d in the main cutting surface of the first optical sheet between the one light emitting unit and the other light emitting unit, and the first optical sheet from the light emitting unit to the first optical sheet. The separation distance h in the main cutting plane and the angle θaa formed by the tangent to the end of the unit-shaped element and the sheet plane of the main body in the main cutting plane of the first optical sheet are expressed by the following formula ( 2) may be satisfied.
θaa <Arcsin (n × sin ((θaa) -Arcsin (sin (Arctan (d / (h × 2) )) / n))) (2)

また、本発明による光学部材において、前記第1光学シートの主切断面において、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への前記接線が前記第1本体部のシート面に対して45°以上の角度をなすようになるのは、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への接線の接点の位置が、前記第1本体部のシート面と平行な方向において、前記第1単位形状要素の全幅のうちの85%以下を占める領域にある場合であり、前記第1光学シートの主切断面において、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への前記接線が前記第1本体部のシート面に対して10°以下の角度をなすようになるのは、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への接線の接点の位置が、前記第1本体部のシート面と平行な方向において、前記第1単位形状要素の全幅のうちの5%以上を占める領域にある場合であるようにしてもよい。   In the optical member according to the present invention, the tangent to the outer contour of the first unit-shaped element is 45 ° or more with respect to the sheet surface of the first main body portion on the main cutting surface of the first optical sheet. An angle is formed because the position of the contact point of the tangent to the outer contour of the first unit shape element is in the direction parallel to the sheet surface of the first main body portion, and the entire width of the first unit shape element. Of the first optical sheet, the tangent to the outer contour of the first unit shape element is on the sheet surface of the first main body portion. The angle of 10 ° or less with respect to the first unit-shaped element is that the position of the contact point of the tangent to the outer contour of the first unit-shaped element is in the direction parallel to the sheet surface of the first main body portion. Occupies 5% or more of the full width of one unit shape element It may be the case where it is in the area to be checked.

さらに、本発明による光学部材において、前記第2光学シートの前記第2本体部の法線方向と前記第2光学シートの前記第2単位形状要素の配列方向との両方に平行な第2光学シートの主切断面において、前記第2本体部のシート面に平行な前記第2光学シートの前記第2単位形状要素の幅は、前記第2本体部の法線方向に沿った前記第2光学シートの前記第2単位形状要素の高さの1.5倍以上2.5倍以下であるようにしてもよい。   Furthermore, in the optical member according to the present invention, the second optical sheet parallel to both the normal direction of the second main body portion of the second optical sheet and the arrangement direction of the second unit shape elements of the second optical sheet. The width of the second unit shape element of the second optical sheet parallel to the sheet surface of the second main body section is the second optical sheet along the normal direction of the second main body section. The height of the second unit shape element may be 1.5 times or more and 2.5 times or less.

本発明による光学シートは、並べて配列された複数の発光部を含む直下型の面光源装置に用いられる光学シートであって、シート状の本体部と、前記本体部上に並べて配列された複数の単位形状要素と、を備え、前記単位形状要素の各々は、前記単位形状要素の配列方向と交差する方向であって前記発光部の配列方向にも交差するようになる方向に、線状に延び、前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な光学シートの主切断面において、前記単位形状要素の前記外輪郭への接線が前記本体部のシート面に対してなす角度は、前記接線の前記単位形状要素への接点が、前記本体部から最も離間した前記単位形状要素の前記外輪郭上の頂部から前記本体部に最も接近した前記単位形状要素の前記外輪郭上の端部へ向かうにつれて、大きくなっていき、一つの発光部で発光され前記主切断面と平行な方向に進む光が、前記一つの発光部から前記光学シートまで一直線状に進んで前記光学シートへ入射して、その後、前記一つの発光部と当該一つの発光部と隣り合う他の発光部との中間位置に対面する位置に配置された単位形状要素の前記端部へ入射したとの仮定において、当該光が前記端部で屈折することにより、当該光の進行方向が前記主切断面において前記本体部の法線方向を越えない範囲で変化して、当該光の進行方向と前記本体部の法線方向とによってなされる角度が小さくなるように、前記単位形状要素が構成されていることを特徴とする。   An optical sheet according to the present invention is an optical sheet used in a direct type surface light source device including a plurality of light emitting units arranged side by side, and includes a sheet-like main body unit and a plurality of side by side arranged on the main body unit. Each of the unit shape elements extends linearly in a direction that intersects with the arrangement direction of the unit shape elements and also intersects with the arrangement direction of the light emitting units. In the main cutting surface of the optical sheet parallel to both the normal direction of the main body portion and the arrangement direction of the unit shape elements, the tangent to the outer contour of the unit shape elements is relative to the sheet surface of the main body portion. The contact angle of the tangent line to the unit shape element is such that the outside of the unit shape element closest to the main body portion from the top on the outer contour of the unit shape element furthest away from the main body portion. To the edge on the contour As the light increases, the light emitted from one light-emitting unit and traveling in a direction parallel to the main cutting surface travels in a straight line from the one light-emitting unit to the optical sheet and enters the optical sheet. Then, assuming that the light is incident on the end portion of the unit-shaped element disposed at a position facing the intermediate position between the one light-emitting portion and the other light-emitting portion adjacent to the one light-emitting portion. Is refracted at the end portion, so that the traveling direction of the light changes in a range not exceeding the normal direction of the main body at the main cutting plane, and the traveling direction of the light and the normal direction of the main body The unit shape element is configured so that the angle formed by and becomes smaller.

本発明による光学シートにおいて、前記一つの発光部と前記他の発光部との前記主切断面における離間距離d、前記本体部の法線方向への前記発光部から光学シートまでの前記主切断面における離間距離h、および、前記主切断面において前記単位形状要素の前記端部への接線と前記本体部のシート面とによってなされる角度θaaが、以下の式(3)を満たすようにしてもよい。
θaa < Arcsin(n×sin((θaa)-Arcsin(sin(Arctan(d/(h×2)))/n))) ・・・式(3)
In the optical sheet according to the present invention, a distance d in the main cutting surface between the one light emitting unit and the other light emitting unit, the main cutting surface from the light emitting unit to the optical sheet in the normal direction of the main body unit. And the angle θaa formed by the tangent to the end portion of the unit-shaped element and the sheet surface of the main body portion in the main cut surface satisfy the following expression (3). Good.
θaa <Arcsin (n × sin ((θaa) -Arcsin (sin (Arctan (d / (h × 2) )) / n))) Equation (3)

また、本発明による光学シートにおいて、前記主切断面において、前記単位形状要素の前記外輪郭への前記接線が前記本体部のシート面に対して45°以上の角度をなすようになるのは、前記単位形状要素の前記外輪郭への接線の接点の位置が、前記本体部のシート面と平行な方向において、前記単位形状要素の全幅のうちの85%以下を占める領域にある場合であり、前記主切断面において、前記単位形状要素の前記外輪郭への前記接線が前記本体部のシート面に対して10°以下の角度をなすようになるのは、前記単位形状要素の前記外輪郭への接線の接点の位置が、前記本体部のシート面と平行な方向において、前記単位形状要素の全幅のうちの5%以上を占める領域にある場合であるようにしてもよい。   Further, in the optical sheet according to the present invention, the tangent to the outer contour of the unit-shaped element is at an angle of 45 ° or more with respect to the sheet surface of the main body part in the main cutting surface. The position of the contact point of the tangent to the outer contour of the unit shape element is in a region occupying 85% or less of the total width of the unit shape element in a direction parallel to the sheet surface of the main body part, In the main cutting plane, the tangent to the outer contour of the unit-shaped element makes an angle of 10 ° or less with respect to the sheet surface of the main body part to the outer contour of the unit-shaped element. The position of the contact point of the tangent line may be in a region occupying 5% or more of the total width of the unit shape element in the direction parallel to the sheet surface of the main body portion.

本発明による表示装置は、上述したいずれかの本発明による面光源装置と、前記面光源装置の出光側に配置された透過型表示部と、を備えることを特徴とする。   A display device according to the present invention includes any one of the surface light source devices according to the present invention described above and a transmissive display unit disposed on a light output side of the surface light source device.

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.

図1乃至図12は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図1は透過型表示装置および面光源装置の概略構成を示す斜視図である。図2および図3は、第1光学シートを示す主切断面における断面図である。図4〜図8は、第1単位形状要素の配列方向および各第1単位形状要素の長手方向の両方に交差する方向に進んで第1光学シートから出射する光の屈折を説明するための図である。図9〜図11は、第1光学シートの出光面での輝度の面内分布を説明するための図である。図12は、輝度の角度分布を示すグラフである。   1 to 12 are diagrams for explaining an embodiment according to the present invention. Among these, FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a transmissive display device and a surface light source device. 2 and 3 are cross-sectional views of the main cut surface showing the first optical sheet. 4 to 8 are diagrams for explaining refraction of light that travels in a direction intersecting both the arrangement direction of the first unit shape elements and the longitudinal direction of each first unit shape element and is emitted from the first optical sheet. It is. 9-11 is a figure for demonstrating the in-plane distribution of the brightness | luminance in the light emission surface of a 1st optical sheet. FIG. 12 is a graph showing the angular distribution of luminance.

図1に示された透過型表示装置10は、透過型表示部15と、透過型表示部15の背面側に配置され透過型表示部15を背面側から面状に照らす面光源装置20と、を備えている。透過型表示部15は、面光源装置20からの光の透過または遮断を画素毎に制御するシャッターとして機能し、画像を形成する装置である。   The transmissive display device 10 shown in FIG. 1 includes a transmissive display unit 15, a surface light source device 20 that is disposed on the back side of the transmissive display unit 15 and illuminates the transmissive display unit 15 in a planar shape from the back side, It has. The transmissive display unit 15 functions as a shutter that controls transmission or blocking of light from the surface light source device 20 for each pixel and forms an image.

本実施の形態において、透過型表示部15は、液晶パネル(液晶セル)から構成されている。つまり、透過型表示装置10は液晶表示装置として機能する。液晶パネル(透過型表示部)15は、一対の偏光板16,17と、一対の偏光板間に配置された液晶層18と、を有している。偏光板16,17は、入射した光を直交する二つの偏光成分に分解し、一方の方向の偏光成分を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向の偏光成分を吸収する機能を有している。   In the present embodiment, the transmissive display unit 15 includes a liquid crystal panel (liquid crystal cell). That is, the transmissive display device 10 functions as a liquid crystal display device. The liquid crystal panel (transmissive display unit) 15 has a pair of polarizing plates 16 and 17 and a liquid crystal layer 18 disposed between the pair of polarizing plates. The polarizing plates 16 and 17 have a function of decomposing incident light into two orthogonal polarization components, transmitting the polarization component in one direction, and absorbing the polarization component in the other direction orthogonal to the one direction. doing.

液晶層18には、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加された液晶層18の配向は変化するようになる。入光側に配置された下偏光板16を透過した特定方向の偏光は、電界印加された液晶層18を通過する際にその偏光方向を90°回転させ、電界印加されていない液晶層18を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、液晶層18への電界印加の有無によって、下偏光板16を透過した特定方向の偏光が、下偏光板16の出光側に配置された上偏光板17をさらに透過するか、あるいは、上偏光板17で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。   An electric field can be applied to the liquid crystal layer 18 for each region where one pixel is formed. Then, the orientation of the liquid crystal layer 18 applied with an electric field changes. The polarized light in a specific direction transmitted through the lower polarizing plate 16 disposed on the light incident side rotates the polarization direction by 90 ° when passing through the liquid crystal layer 18 to which an electric field is applied. Maintains its polarization direction as it passes. For this reason, depending on whether or not an electric field is applied to the liquid crystal layer 18, polarized light in a specific direction transmitted through the lower polarizing plate 16 is further transmitted through the upper polarizing plate 17 disposed on the light output side of the lower polarizing plate 16, or Whether the light is absorbed and blocked by the upper polarizing plate 17 can be controlled.

このようにして液晶パネル(透過型表示部)15では、面光源装置20からの光の透過または遮断を画素毎に制御し得るようになっている。なお、液晶パネル(液晶セル)の構成は、従来の液晶表示装置に組み込まれている装置(部材)と同様に構成することができ、ここでは、これ以上の詳細な説明を省略する。   In this way, the liquid crystal panel (transmission type display unit) 15 can control transmission or blocking of light from the surface light source device 20 for each pixel. The configuration of the liquid crystal panel (liquid crystal cell) can be configured in the same manner as a device (member) incorporated in a conventional liquid crystal display device, and detailed description thereof is omitted here.

ところで、この明細書において、「出光側」とは、進行方向を折り返されることなく光源25から透過型表示部15を経て観察者へ向かう光の進行方向における下流側(観察者側、図2および図3においては紙面の上側)のことであり、「入光側」とは、進行方向を折り返されることなく光源25から透過型表示部15を経て観察者へ向かう光の進行方向における上流側のことである。   By the way, in this specification, the “light-emitting side” means the downstream side (observer side, FIG. 2 and FIG. 2) in the traveling direction of light traveling from the light source 25 to the observer through the transmissive display unit 15 without folding the traveling direction. In FIG. 3, the upper side of the paper surface is the “incident side”, and the upstream side in the traveling direction of the light traveling from the light source 25 to the observer through the transmissive display unit 15 without being folded back. That is.

次に、面光源装置20について説明する。面光源装置20は、図1に示すように、光源25と、光源25からの光を透過させるシート状の光学部材28と、を有している。光学部材28は、面光源装置20の最出光側に配置され、発光面(出光面)を構成する。そして、この光学部材28は、透過型表示部15の下偏光板16と隣り合うようになる。また、図1に示す例においては、光を拡散させる光拡散シートが、設けられていない。   Next, the surface light source device 20 will be described. As illustrated in FIG. 1, the surface light source device 20 includes a light source 25 and a sheet-like optical member 28 that transmits light from the light source 25. The optical member 28 is disposed on the most light emitting side of the surface light source device 20 and constitutes a light emitting surface (light emitting surface). The optical member 28 is adjacent to the lower polarizing plate 16 of the transmissive display unit 15. Moreover, in the example shown in FIG. 1, the light-diffusion sheet which diffuses light is not provided.

面光源装置20は、直下型のバックライトユニットとして構成されている。このため、光源25は光学シート40の入光側において光学部材28と対面するようにして配置されている。また、光源25は、反射板22によって背面側から覆われている。反射板22は、光学シート40の側に開口部(窓)を有する箱状に形成されている。   The surface light source device 20 is configured as a direct type backlight unit. Therefore, the light source 25 is disposed so as to face the optical member 28 on the light incident side of the optical sheet 40. The light source 25 is covered from the back side by the reflection plate 22. The reflection plate 22 is formed in a box shape having an opening (window) on the optical sheet 40 side.

本実施の形態において、光源25は、線状に延びる複数の発光部25aを有している。線状に延びる複数の発光部25aは、その長手方向が互いに並行となるように並べて配置されている。すなわち、線状に延びる複数の発光部25aは、ある仮想の平面上に、並列配置されている。発光部25aは、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯から構成され得る。ただし、この例に限られず、光源25が、点状のLED(発光ダイオード)や白熱電球、面状のEL(電場発光体)等の種々の態様の発光部を有するようにしてもよい。   In the present embodiment, the light source 25 has a plurality of light emitting portions 25a extending linearly. The plurality of light emitting portions 25a extending linearly are arranged side by side so that their longitudinal directions are parallel to each other. That is, the plurality of light emitting portions 25a extending linearly are arranged in parallel on a certain virtual plane. The light emitting unit 25a can be configured by a fluorescent lamp such as a linear cold cathode tube, for example. However, the light source 25 is not limited to this example, and the light source 25 may include various types of light emitting units such as a point LED (light emitting diode), an incandescent light bulb, and a planar EL (electroluminescent).

反射板22は、図1に示すように、光源25からの光を光学部材28の側へ向けるための部材である。反射板22の少なくとも内側表面は、例えば金属等の高い反射率を有する材料からなっている。   As shown in FIG. 1, the reflection plate 22 is a member for directing light from the light source 25 toward the optical member 28. At least the inner surface of the reflecting plate 22 is made of a material having a high reflectance such as metal.

次に、光学部材28について説明する。本実施の形態において、光学部材28は、第1光学シート30と、第1光学シート30の出光側に配置された第2光学シート40と、を有するシート状の部材として構成されている。光学部材28は、そのシート面が、光源25の発光部25aが配列された仮想平面と平行になるようにして、光源25の発光部25aと対面するようにして配置されている。   Next, the optical member 28 will be described. In the present embodiment, the optical member 28 is configured as a sheet-like member having the first optical sheet 30 and the second optical sheet 40 disposed on the light output side of the first optical sheet 30. The optical member 28 is disposed so that its sheet surface is parallel to a virtual plane on which the light emitting portions 25a of the light sources 25 are arranged, and faces the light emitting portions 25a of the light sources 25.

このシート状の光学部材28は、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向ndおよびその近傍の方向における輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)を有している。また、シート状の光学部材28は、光源25の構成に起因した、より具体的には、発光部25aの配列に起因した輝度のムラ(管ムラとも呼ばれる)を緩和して、輝度の面内分布を均一化させて光源25の発光部25aの像を目立たなくさせる機能(光拡散機能)も併せ持っている。   This sheet-like optical member 28 has a function (condensing function) that changes the traveling direction of light incident from the light incident side and emits the light from the light output side, and intensively improves the luminance in the front direction nd and the vicinity thereof. )have. Further, the sheet-like optical member 28 alleviates luminance unevenness (also referred to as tube unevenness) due to the configuration of the light source 25, more specifically, due to the arrangement of the light emitting portions 25a, thereby improving the luminance in-plane. It also has a function (light diffusion function) for making the distribution uniform and making the image of the light emitting portion 25a of the light source 25 inconspicuous.

なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。   In the present specification, the terms “sheet”, “film”, and “plate” are not distinguished from each other only based on the difference in names. Therefore, for example, a “sheet” is a concept including a member that can also be called a film or a plate.

また、本明細書において「シート面(フィルム面、板面)」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。そして、本実施の形態においては、第1光学シート30のシート面、第1光学シート30の後述する第1本体部32のシート面、第2光学シート40のシート面、第2光学シート40の後述する第2本体部42のシート面、面光源装置20の発光面、および、透過型表示装置10の表示面等は、互いに平行となっている。   Further, in this specification, the “sheet surface (film surface, plate surface)” corresponds to the planar direction of the target sheet-like member when the target sheet-like member is viewed globally and globally. Refers to the surface. In the present embodiment, the sheet surface of the first optical sheet 30, the sheet surface of the first main body portion 32 described later of the first optical sheet 30, the sheet surface of the second optical sheet 40, and the second optical sheet 40. A sheet surface of the second main body 42, which will be described later, a light emitting surface of the surface light source device 20, a display surface of the transmissive display device 10, and the like are parallel to each other.

さらに、本明細書において「正面方向」とは、光学部材28のシート面に対する法線の方向nd(例えば図2参照)であり、第1光学シート30のシート面への法線方向、第2光学シートのシート面への法線方向、および、面光源装置20の発光面の法線方向等にも一致する。   Further, in the present specification, the “front direction” is a direction nd of the normal to the sheet surface of the optical member 28 (see, for example, FIG. 2), the normal direction to the sheet surface of the first optical sheet 30, the second direction. This also coincides with the normal direction to the sheet surface of the optical sheet, the normal direction of the light emitting surface of the surface light source device 20, and the like.

まず、入光側に配置された第1光学シート30について説明する。第1光学シート30は、上述した集光機能および光拡散機能の両方を発揮するようになる。ただし、第1光学シート30は、主として第1単位形状要素35の配列方向と平行な面において集光機能を発揮する。すなわち、第1光学シート30の集光機能は、主として、第1単位形状要素35の配列方向と平行な面における輝度の角度分布に影響を及ぼし得る。   First, the first optical sheet 30 disposed on the light incident side will be described. The 1st optical sheet 30 comes to exhibit both the condensing function and light-diffusion function which were mentioned above. However, the first optical sheet 30 exhibits a light collecting function mainly on a plane parallel to the arrangement direction of the first unit shape elements 35. In other words, the light condensing function of the first optical sheet 30 can mainly affect the angular distribution of luminance in a plane parallel to the arrangement direction of the first unit shape elements 35.

図1に示すように、第1光学シート30は、シート状の第1本体部32と、第1本体部32の出光側に位置する第1レンズ部34と、を有している。第1レンズ部34は、シート状の第1本体部32の出光側面32a上に並べて配列された多数の第1単位形状要素(単位光学要素、単位レンズ)35を有している。本実施の形態においては、第1単位形状要素35が第1本体部32の出光側面32a上に隙間無く配置されている。この結果、第1光学シート30の出光面30aは、第1単位形状要素35の出光面35aのみによって構成されている。   As shown in FIG. 1, the first optical sheet 30 includes a sheet-like first main body portion 32 and a first lens portion 34 positioned on the light output side of the first main body portion 32. The first lens unit 34 includes a large number of first unit shape elements (unit optical elements, unit lenses) 35 arranged side by side on the light exit side surface 32 a of the sheet-like first main body unit 32. In the present embodiment, the first unit shape element 35 is disposed on the light exit side surface 32 a of the first main body portion 32 without a gap. As a result, the light exit surface 30 a of the first optical sheet 30 is constituted only by the light exit surface 35 a of the first unit shape element 35.

なお、本明細書において、「レンズ」の語は球面等の曲面から構成されるいわゆる狭義のレンズの他、平面から構成されるいわゆる狭義のプリズム、及び、曲面と平面とで構成される光学素子を包含する広義の意味で用いる。   In this specification, the term “lens” refers to a so-called narrow-sense lens composed of a curved surface such as a spherical surface, a so-called narrow-sense prism composed of a plane, and an optical element composed of a curved surface and a plane. It is used in a broad sense that includes

図2および図3は、第1光学シート30の第1本体部32のシート面の法線方向ndおよび第1単位形状要素35の配列方向の両方に平行な断面(「第1光学シートの主切断面」とも呼ぶ)において、第1光学シート30を示している。なお、図2および図3に示された断面は、図1のII−II線に沿った断面にも対応する。   2 and 3 are cross sections parallel to both the normal direction nd of the sheet surface of the first main body portion 32 of the first optical sheet 30 and the arrangement direction of the first unit shape elements 35 (“the main optical sheet main surface”). The first optical sheet 30 is shown in FIG. 2 and 3 also correspond to the cross section taken along the line II-II in FIG.

図2および図3に示すように、第1本体部32は、第1単位形状要素35を支持するシート状部材として機能する。図2および図3に示すように、本実施の形態において、第1本体部32の出光側面32a上には、第1単位形状要素35が隙間をあけることなく並べて配置され第1本体部32上に第1レンズ部34を形成している。その一方で、図2および図3に示すように、本実施の形態において、第1本体部32は、出光側面32aに対向する入光側面32bとして、第1光学シート30の入光面30bをなす平坦(平ら)で平滑な面を有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the first main body 32 functions as a sheet-like member that supports the first unit shape element 35. As shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment, the first unit-shaped elements 35 are arranged side by side on the light output side surface 32 a of the first main body portion 32 without leaving a gap. A first lens portion 34 is formed on the first. On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment, the first main body 32 has a light incident surface 30 b of the first optical sheet 30 as a light incident side surface 32 b that faces the light output side surface 32 a. It has a flat (flat) and smooth surface.

なお、本明細書で用いる「平滑」とは、光学的な意味合いでの平滑を意味するものである。すなわち、ここでは、或る程度の割合の可視光が、第1光学シート30の入光面30b(第1本体部32の入光側面32b)においてスネルの法則を満たしながら屈折するようになる程度を意味している。したがって、例えば、第1本体部32の入光側面32b(第1光学シート30の入光面30b)の十点平均粗さRz(JISB0601)が最短の可視光波長(0.38μm)以下となっていれば、十分、平滑に該当する。   As used herein, “smoothing” means smoothing in an optical sense. That is, here, a certain proportion of visible light is refracted while satisfying Snell's law on the light incident surface 30b of the first optical sheet 30 (light incident side surface 32b of the first main body portion 32). Means. Therefore, for example, the ten-point average roughness Rz (JISB0601) of the light incident side surface 32b of the first main body 32 (light incident surface 30b of the first optical sheet 30) is equal to or shorter than the shortest visible light wavelength (0.38 μm). If so, it is sufficiently smooth.

次に、第1単位形状要素35について詳述する。図1に示すように、第1単位形状要素35は、第1単位形状要素35の配列方向と交差する方向に線状に延びている。本実施の形態において、第1単位形状要素35は直線状に延びている。また、第1単位形状要素35の長手方向は、第1本体部32のシート面と平行な面上において、第1単位形状要素35の配列方向に直交している。図1に示すように、第1単位形状要素35の配列方向は光源25の発光部25aの長手方向と交差している。本実施の形態においては、第1単位形状要素35の配列方向が光源25の発光部25aの長手方向と直交しており、各第1単位形状要素35の長手方向が各発光部25aの長手方向と平行となっている。   Next, the first unit shape element 35 will be described in detail. As shown in FIG. 1, the first unit shape element 35 extends linearly in a direction intersecting with the arrangement direction of the first unit shape elements 35. In the present embodiment, the first unit shape element 35 extends linearly. Further, the longitudinal direction of the first unit shape elements 35 is orthogonal to the arrangement direction of the first unit shape elements 35 on a plane parallel to the sheet surface of the first main body portion 32. As shown in FIG. 1, the arrangement direction of the first unit shape elements 35 intersects the longitudinal direction of the light emitting part 25 a of the light source 25. In the present embodiment, the arrangement direction of the first unit shape elements 35 is orthogonal to the longitudinal direction of the light emitting portion 25a of the light source 25, and the longitudinal direction of each first unit shape element 35 is the longitudinal direction of each light emitting portion 25a. It is parallel to.

図1に示すように、本実施の形態において、第1光学シートの主切断面における各第1単位形状要素35の断面形状は、第1単位形状要素35の長手方向(直線状に延びている方向)に沿って一定となっている。また、第1光学シート30の第1レンズ部34を形成する複数の第1単位形状要素35は、全て同様に構成されている。以下において、第1光学シート30に含まれる第1単位形状要素35の主切断面における断面形状についてさらに詳細に説明する。   As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the cross-sectional shape of each first unit shape element 35 on the main cut surface of the first optical sheet extends in the longitudinal direction (linearly) of the first unit shape element 35. Direction). The plurality of first unit shape elements 35 forming the first lens portion 34 of the first optical sheet 30 are all configured in the same manner. Hereinafter, the cross-sectional shape of the first unit shape element 35 included in the first optical sheet 30 at the main cutting surface will be described in more detail.

図2および図3に示すように、本実施の形態において、第1光学シートの主切断面における各第1単位形状要素35の断面形状は、出光側に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、第1光学シートの主切断面において、第1本体部32のシート面と平行な第1単位形状要素35の幅は、第1本体部32の法線方向ndに沿って第1本体部32から離間するにつれて小さくなっていく。   As shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment, the cross-sectional shape of each first unit shape element 35 on the main cut surface of the first optical sheet is a shape that tapers toward the light output side. Yes. That is, the width of the first unit shape element 35 parallel to the sheet surface of the first main body portion 32 on the main cutting surface of the first optical sheet is the first main body portion along the normal direction nd of the first main body portion 32. It becomes smaller as it moves away from 32.

また、図3に示すように、第1光学シートの主切断面において、第1単位形状要素35の外輪郭は、つなぎ合わされた三以上の弧(円弧または楕円弧)から、本実施の形態においては三つの楕円弧A1,A2,A3から、構成されている。互いにつなぎ合わされた隣り合う二つ弧(弧A1および弧A2、並びに、弧A2および弧A3)は、つなぎ合わせ部分において、共通する接線CTLを有している。すなわち、隣り合う二つの弧は連続的に接続している。これにより、第1光学シート30の出光面30aにおける輝度の角度分布をなだらかに変化させることができ、観察方向を変化させた際に明るさが急激に変化すること(カットオフが発生すること)を防止することができる。   Further, as shown in FIG. 3, in the main cutting plane of the first optical sheet, the outer contour of the first unit-shaped element 35 is composed of three or more arcs (arc or elliptical arc) joined together. It consists of three elliptical arcs A1, A2 and A3. Two adjacent arcs connected to each other (arc A1 and arc A2, and arc A2 and arc A3) have a common tangent CTL at the connecting portion. That is, two adjacent arcs are connected continuously. Thereby, the angular distribution of the luminance on the light exit surface 30a of the first optical sheet 30 can be changed gently, and the brightness changes abruptly when the observation direction is changed (cutoff occurs). Can be prevented.

また、本実施の形態においては、第1光学シートの主切断面における第1単位形状要素35の外輪郭は、第1本体部32の法線方向ndと平行な軸を対称軸として、線対称となっている。これにより、第1光学シート30の出光面30aにおける輝度の角度分布は、第1単位形状要素35の配列方向に平行な面において、正面方向を中心として対称となる。   In the present embodiment, the outer contour of the first unit shape element 35 on the main cut surface of the first optical sheet is line-symmetric with respect to an axis parallel to the normal direction nd of the first main body 32. It has become. Thereby, the angular distribution of the luminance on the light exit surface 30a of the first optical sheet 30 is symmetric about the front direction on a plane parallel to the arrangement direction of the first unit shape elements 35.

さらに、図3に示すように、第1単位形状要素35の外輪郭への接線TLが主切断面において第1本体部32のシート面(本実施の形態においては、第1本体部32の出光側面32a)に対してなす角度(「出光面角度」とも呼ぶ)θaは、接線TLの第1単位形状要素35への接点TPが、第1本体部32の法線方向ndに第1本体部32から最も離間した第1単位形状要素35の外輪郭(出光面)35a上の頂部35b1から、第1本体部32の法線方向ndにおいて第1本体部32に隣接する第1単位形状要素35の外輪郭(出光面)35a上の両端部35b2へ向かうにつれて、大きくなっていく。なお、ここでいう、出光面角度θaが「大きくなっていく」とは、出光面角度θaが常に大きく変化していくこと(図2および図3に示された本実施の形態における態様)だけではなく、少なくとも一部の領域において出光面角度θaが変化しない場合も含む概念である。すなわち、ここでいう、出光面角度θaが「大きくなっていく」とは、接点TPが外輪郭(出光面)35a上の頂部35b1から外輪郭(出光面)35a上の端部35b2へ向かう際に、出光面角度θaが「小さくなることがない」ことを意味している。   Furthermore, as shown in FIG. 3, the tangent TL to the outer contour of the first unit shape element 35 is the sheet surface of the first main body 32 on the main cut surface (in this embodiment, the light output of the first main body 32). The angle (also referred to as “light-emitting surface angle”) θa formed with respect to the side surface 32 a) is the first body part in the normal direction nd of the first body part 32 when the contact TP of the tangent TL to the first unit shape element 35 is The first unit shape element 35 adjacent to the first main body portion 32 in the normal direction nd of the first main body portion 32 from the top 35b1 on the outer contour (light-emitting surface) 35a of the first unit shape element 35 farthest from the second main body 32. Increases toward both ends 35b2 on the outer contour (light exit surface) 35a. Here, the light exit surface angle θa “becomes larger” only means that the light exit surface angle θa constantly changes greatly (the mode in the present embodiment shown in FIGS. 2 and 3). Instead, the concept includes a case where the light exit surface angle θa does not change in at least a part of the region. That is, here, the light exit surface angle θa is “increased” when the contact point TP travels from the top portion 35b1 on the outer contour (light exit surface) 35a to the end portion 35b2 on the outer contour (light exit surface) 35a. Further, it means that the light exit surface angle θa is “not reduced”.

また、本実施の形態においては、次の式(4)が満たされるように、第1単位形状要素35が構成されている。式(4)が満たされるように第1単位形状要素35が構成されると、図2に示すように、一つの発光部25a1で発光され第1光学シートの主切断面と平行な方向に進む光L21が、一つの発光部25a1から第1光学シート30まで一直線状に進んで第1光学シート30へ入射して、その後、一つの発光部25a1と当該一つの発光部25a1と隣り合う他の発光部25a2との中間位置CPに対面する位置に配置された第1単位形状要素35の端部35b2へ入射した場合に、当該光L31が第1単位形状要素35の端部35b2で屈折することにより、当該光L31の進行方向が第1光学シートの主切断面において第1本体部32の法線方向ndを越えない範囲で変化して、当該光L31の進行方向と第1本体部32の法線方向ndとによってなされる角度が小さくなるようになる。つまり、第1単位形状要素35の端部35b2での屈折により、光L31の進行方向は第1光学シート30の法線方向に対する傾斜角度が小さくなるように変化するが、光L31の進行方向が第1光学シート30の法線方向に対して傾斜する側(例えば、図2に示された光L31では、出光側に向け、単位形状要素35の配列方向における紙面の右側)は、変化しないようになっている。結果として、後に詳述するように、優れた正面方向輝度および正面方向輝度の面内均一性を維持しながら、光源光の利用効率を向上させることができ、またこれにともなって、輝度の角度分布をなだらかに変化させることが可能となる。
θaa < Arcsin(n×sin((θaa)-Arcsin(sin(Arctan(d/(h×2)))/n))) ・・・式(4)
Moreover, in this Embodiment, the 1st unit shape element 35 is comprised so that following Formula (4) may be satisfy | filled. When the first unit shape element 35 is configured so as to satisfy Expression (4), as shown in FIG. 2, the light is emitted by one light emitting portion 25a1 and proceeds in a direction parallel to the main cutting surface of the first optical sheet. The light L21 travels in a straight line from one light emitting unit 25a1 to the first optical sheet 30 and enters the first optical sheet 30, and then one light emitting unit 25a1 and another adjacent to the one light emitting unit 25a1. The light L31 is refracted at the end 35b2 of the first unit shape element 35 when incident on the end 35b2 of the first unit shape element 35 disposed at a position facing the intermediate position CP with the light emitting unit 25a2. As a result, the traveling direction of the light L31 changes within a range not exceeding the normal direction nd of the first main body portion 32 on the main cut surface of the first optical sheet, and the traveling direction of the light L31 and the first main body portion 32 Normal direction nd and Thus the angle made becomes smaller. That is, due to refraction at the end portion 35b2 of the first unit shape element 35, the traveling direction of the light L31 changes so that the inclination angle with respect to the normal direction of the first optical sheet 30 becomes small, but the traveling direction of the light L31 is The side inclined with respect to the normal direction of the first optical sheet 30 (for example, the light L31 shown in FIG. 2 is directed toward the light output side, the right side of the drawing surface in the arrangement direction of the unit shape elements 35) does not change. It has become. As a result, as described in detail later, it is possible to improve the light source light utilization efficiency while maintaining excellent frontal luminance and in-plane uniformity of frontal luminance, and accordingly, the luminance angle It becomes possible to change the distribution gently.
θaa <Arcsin (n × sin ((θaa) -Arcsin (sin (Arctan (d / (h × 2) )) / n))) (4)

なお、式(4)中において、dは、光源25に含まれる隣り合う二つの発光部25aの、第1本体部32のシート面へ沿った、第1光学シートの主切断面における離間距離である。より厳密には、図2および図3に示すように、dは、隣り合う二つの発光部25aの中心間の離間距離である。hは、図2および図3に示すように、光源25の発光部25から第1光学シート30までの、第1本体部32の法線方向ndに沿った、第1光学シートの主切断面における離間距離である。より厳密には、図2および図3に示すように、hは、光源25の発光部25aの中心と第1光学シート30の入光面30bとの間の離間距離である。θaaは、図3に示すように、第1光学シートの主切断面において第1単位形状要素35の端部35b2への接線TLと第1本体部32のシート面とによってなされる角度(以下において、出光面底角とも呼ぶ)である。   In the formula (4), d is a separation distance on the main cutting surface of the first optical sheet along the sheet surface of the first main body portion 32 between two adjacent light emitting units 25a included in the light source 25. is there. More precisely, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, d is a separation distance between the centers of two adjacent light emitting portions 25a. 2 and 3, h is a main cut surface of the first optical sheet along the normal direction nd of the first main body portion 32 from the light emitting portion 25 of the light source 25 to the first optical sheet 30. Is a separation distance. More precisely, as shown in FIGS. 2 and 3, h is a separation distance between the center of the light emitting part 25 a of the light source 25 and the light incident surface 30 b of the first optical sheet 30. As shown in FIG. 3, θaa is an angle formed by a tangent TL to the end 35b2 of the first unit shape element 35 and the sheet surface of the first main body 32 on the main cut surface of the first optical sheet (hereinafter, referred to as “theta”). , Also referred to as the base angle of the light exit surface).

また、第1光学シートの主切断面において、第1単位形状要素35の外輪郭35aへの接線TLが第1本体部32のシート面に対して45°以上(90°以下)の角度をなすようになるのは、第1単位形状要素35の外輪郭35aへの接線TLの接点TPの位置が、第1本体部32のシート面と平行な方向において、第1単位形状要素35の全幅のうちの85%以下を占める領域にある場合となっていることが好ましい。すなわち、出光面角度θaが出光面35aの端部35b2から頂部35b1へ向けて小さくなっていく第1単位形状要素35においては、第1光学シートの主切断面において、第1単位形状要素35の端部35b2から第1本体部32のシート面と平行な方向に第1単位形状要素35の幅の42.5%の長さ分だけずれた位置での出光面角度θaが(0°以上)45°以下となっていることが好ましい。加えて、第1光学シートの主切断面において、第1単位形状要素35の外輪郭35aへの接線TLが第1本体部32のシート面に対して(0°以上)10°以下の角度をなすようになるのは、第1単位形状要素35の外輪郭35aへの接線TLの接点TPの位置が、第1本体部32のシート面と平行な方向において、第1単位形状要素35の全幅のうちの少なくとも5%を占める領域にある場合となっていることが好ましい。すなわち、出光面角度θaが出光面35aの頂部35b1から端部35b2へ向けて大きくなっていく第1単位形状要素35においては、第1光学シートの主切断面において、第1単位形状要素35の頂部35b1から第1本体部32のシート面と平行な方向に第1単位形状要素35の幅の2.5%の長さ分だけずれた位置での出光面角度θaが(0°以上)10°以下となっていることが好ましい。   Further, the tangent TL to the outer contour 35a of the first unit shape element 35 forms an angle of 45 ° or more (90 ° or less) with respect to the sheet surface of the first main body portion 32 on the main cutting surface of the first optical sheet. This is because the position of the contact point TP of the tangent line TL to the outer contour 35a of the first unit shape element 35 is the full width of the first unit shape element 35 in the direction parallel to the sheet surface of the first main body portion 32. It is preferable to be in a region that occupies 85% or less of them. That is, in the first unit shape element 35 in which the light exit surface angle θa becomes smaller from the end 35b2 to the top 35b1 of the light exit surface 35a, the first unit shape element 35 of the first optical sheet is cut in the main cut surface. The light exit surface angle θa at a position displaced by 42.5% of the width of the first unit shape element 35 in the direction parallel to the sheet surface of the first main body 32 from the end 35b2 (0 ° or more) It is preferable that it is 45 degrees or less. In addition, on the main cut surface of the first optical sheet, the tangent TL to the outer contour 35a of the first unit shape element 35 has an angle of 10 ° or less (0 ° or more) with respect to the sheet surface of the first main body portion 32. What is formed is that the position of the contact point TP of the tangent line TL to the outer contour 35a of the first unit shape element 35 is the full width of the first unit shape element 35 in the direction parallel to the sheet surface of the first main body portion 32. Of these, it is preferable to be in a region occupying at least 5%. That is, in the first unit shape element 35 in which the light exit surface angle θa increases from the top portion 35b1 to the end portion 35b2 of the light exit surface 35a, the first unit shape element 35 on the main cut surface of the first optical sheet. The light exit surface angle θa at a position shifted from the top 35b1 by a length of 2.5% of the width of the first unit shape element 35 in the direction parallel to the sheet surface of the first main body 32 is 10 (0 ° or more). It is preferable that it is below.

本件発明者らが実験を重ねたところ、以上のように設計された第1光学シート30によれば、正面方向から第1単位形状要素35の配列方向に大きく傾斜した方向(例えば60°〜80°傾斜した方向)に輝度の不要なピークが形成されてしまうことを防止し得ることが、確認された。すなわち、第1単位形状要素35の配列方向における輝度の角度分布に特異点が形成されてしまうことを防止し、これにより、サイドローブの発生を防止することができた。   When the present inventors have repeated experiments, according to the first optical sheet 30 designed as described above, a direction (for example, 60 ° to 80 °) that is largely inclined from the front direction to the arrangement direction of the first unit shape elements 35. It was confirmed that it was possible to prevent an unnecessary peak in luminance from being formed in the (inclined direction). That is, it was possible to prevent the formation of singular points in the angular distribution of luminance in the arrangement direction of the first unit shape elements 35, thereby preventing the occurrence of side lobes.

また、本件発明者らが実験を重ねたところ、以上のように設計された第1光学シート30を含む光学部材28によれば、正面方向から傾斜した方向から面光源装置20または表示装置10を観察した場合における明るさの面内バラツキを十分に目立たなくさせ得ることが、確認された。すなわち、以上のように設計された第1光学シート30を含む光学部材28によれば、正面方向から傾斜した方向の輝度の面内分布を十分に均一化させることができる。   Moreover, when the present inventors repeated experiments, according to the optical member 28 including the first optical sheet 30 designed as described above, the surface light source device 20 or the display device 10 is viewed from the direction inclined from the front direction. It was confirmed that the in-plane variation in brightness when observed could be made sufficiently inconspicuous. That is, according to the optical member 28 including the first optical sheet 30 designed as described above, the in-plane distribution of luminance in the direction inclined from the front direction can be sufficiently uniformed.

その一方で、第1光学シートの主切断面において、第1単位形状要素35の外輪郭35aへの接線TLが第1本体部32のシート面に対して(0°以上)45°以上の角度をなすようになるのは、第1単位形状要素35の外輪郭35aへの接線TLの接点TPの位置が、第1本体部32のシート面と平行な方向において、第1単位形状要素35の全幅のうちの少なくとも75%の領域にある場合となっていることが好ましい。すなわち、出光面角度θaが出光面35aの端部35b2から頂部35b1へ向けて小さくなっていく第1単位形状要素35においては、第1光学シートの主切断面において、第1単位形状要素35の端部35b2から第1本体部32のシート面と平行な方向に第1単位形状要素35の幅の37.5%の長さ分だけずれた位置での出光面角度θaが45°以上(90°以下)となっていることが好ましい。加えて、第1光学シートの主切断面において、第1単位形状要素35の外輪郭35aへの接線TLが第1本体部32のシート面に対して(0°以上)10°以下の角度をなすようになるのは、第1単位形状要素35の外輪郭35aへの接線TLの接点TPの位置が、第1本体部32のシート面と平行な方向において、第1単位形状要素35の全幅のうちの15%以下を占める領域にある場合となっていることが好ましい。すなわち、出光面角度θaが出光面35aの頂部35b1から端部35b2へ向けて大きくなっていく第1単位形状要素35においては、第1光学シートの主切断面において、第1単位形状要素35の頂部35b1から第1本体部32のシート面と平行な方向に第1単位形状要素35の幅の7.5%の長さ分だけずれた位置での出光面角度θaが10°以上(90°以下)となっていることが好ましい。本件発明者らが実験を重ねたところ、以上のように設計された第1光学シート30を含む光学部材28によれば、十分に優れた正面方向輝度が確保され得ることが、確認された。   On the other hand, on the main cutting surface of the first optical sheet, the tangent TL to the outer contour 35a of the first unit shape element 35 is an angle of 45 ° or more (0 ° or more) with respect to the sheet surface of the first main body portion 32. The position of the contact point TP of the tangent TL to the outer contour 35a of the first unit shape element 35 is in the direction parallel to the sheet surface of the first main body portion 32. It is preferable to be in a region of at least 75% of the total width. That is, in the first unit shape element 35 in which the light exit surface angle θa becomes smaller from the end 35b2 to the top 35b1 of the light exit surface 35a, the first unit shape element 35 of the first optical sheet is cut in the main cut surface. The light exit surface angle θa at a position shifted by 37.5% of the width of the first unit shape element 35 in the direction parallel to the sheet surface of the first main body 32 from the end 35b2 is 45 ° or more (90 It is preferable that it is (degrees or less). In addition, on the main cut surface of the first optical sheet, the tangent TL to the outer contour 35a of the first unit shape element 35 has an angle of 10 ° or less (0 ° or more) with respect to the sheet surface of the first main body portion 32. What is formed is that the position of the contact point TP of the tangent line TL to the outer contour 35a of the first unit shape element 35 is the full width of the first unit shape element 35 in the direction parallel to the sheet surface of the first main body portion 32. Of these, it is preferable to be in a region occupying 15% or less. That is, in the first unit shape element 35 in which the light exit surface angle θa increases from the top portion 35b1 to the end portion 35b2 of the light exit surface 35a, the first unit shape element 35 on the main cut surface of the first optical sheet. The light exit surface angle θa at a position shifted by 7.5% of the width of the first unit shape element 35 in the direction parallel to the sheet surface of the first main body portion 32 from the top portion 35b1 is 10 ° or more (90 ° The following is preferable. As a result of repeated experiments by the present inventors, it has been confirmed that according to the optical member 28 including the first optical sheet 30 designed as described above, sufficiently excellent front direction luminance can be ensured.

以上のような構成からなる第1単位形状要素35の具体例として、第1単位形状要素35の幅W(図3参照)を1μm〜200μmとすることができる。また、第1光学シート30のシート面への法線方向ndに沿った第1本体部32の出光側面32aからの第1単位形状要素35の突出高さH(図3参照)を0.25μm〜50μmとすることができる。   As a specific example of the first unit shape element 35 configured as described above, the width W (see FIG. 3) of the first unit shape element 35 can be set to 1 μm to 200 μm. Further, the protrusion height H (see FIG. 3) of the first unit shape element 35 from the light exit side surface 32a of the first main body 32 along the normal direction nd to the sheet surface of the first optical sheet 30 is 0.25 μm. It can be set to ˜50 μm.

そして、このような第1光学シート30は、押し出し加工により、あるいは、基材上に第1単位形状要素35を賦型することにより、極めて容易に作製することができる。第1光学シート30をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート(集光シート)用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂(電離放射線硬化型樹脂等)が好適に使用され得る。このような表示装置に組み込まれる光学シート(集光シート)用の材料として広く使用されている材料を用いた場合、作製された第1光学シート30の第1単位形状要素35の屈折率は1.45〜1.60の範囲内となる。   And such a 1st optical sheet 30 can be produced very easily by extrusion process or by shape | molding the 1st unit shape element 35 on a base material. Various materials can be used as the material forming the first optical sheet 30. However, it is widely used as a material for an optical sheet (condensing sheet) incorporated in a display device, and has excellent mechanical characteristics, optical characteristics, stability, workability and the like, and can be obtained at a low price, for example, Transparent resins mainly composed of one or more of acrylic, styrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, acrylonitrile and the like, and epoxy acrylate and urethane acrylate-based reactive resins (ionizing radiation curable resins and the like) can be suitably used. When a material widely used as a material for an optical sheet (light collecting sheet) incorporated in such a display device is used, the refractive index of the first unit shape element 35 of the manufactured first optical sheet 30 is 1. Within the range of .45 to 1.60.

次に、光学部材28の第2光学シート40について説明する。第2光学シート40は、上述した集光機能、すなわち、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させて正面方向(法線方向)ndの輝度を集中的に向上させる機能を有したシート状の部材である。ただし、第2光学シート40は、主として第1光学シート30の第1単位形状要素35の配列方向と交差する方向において集光機能を発揮するようになっている。すなわち、第2光学シート40の集光機能は、主として、第1光学シート30の第1単位形状要素35の配列方向と交差する面における輝度の角度分布に影響を及ぼし得るようになっている。第2光学シート40は、以上のような集光機能を発揮し得る種々のシート状部材として構成され得る。図1に示された本実施の形態における第2光学シート40は、一例であって、上述した第1光学シート30と概ね同様の構成を有している。   Next, the second optical sheet 40 of the optical member 28 will be described. The second optical sheet 40 intensively improves the brightness in the front direction (normal direction) nd by changing the traveling direction of the light incident from the light incident side and emitting the light from the light output side by changing the traveling direction of the light. It is a sheet-like member having a function of However, the second optical sheet 40 exhibits a light collecting function mainly in a direction intersecting with the arrangement direction of the first unit shape elements 35 of the first optical sheet 30. That is, the light condensing function of the second optical sheet 40 can mainly influence the angular distribution of luminance in the plane intersecting the arrangement direction of the first unit shape elements 35 of the first optical sheet 30. The 2nd optical sheet 40 may be comprised as various sheet-like members which can exhibit the above condensing functions. The second optical sheet 40 in the present embodiment shown in FIG. 1 is an example, and has substantially the same configuration as the first optical sheet 30 described above.

図1に示すように、本実施の形態における第2光学シート40は、シート状の第2本体部42と、第2本体部42の出光側に位置する第2レンズ部44と、を有している。第2レンズ部44は、シート状の第2本体部42の出光側面42a上に並べて配列された多数の第2単位形状要素(単位光学要素、単位レンズ)45を有している。本実施の形態においては、第2単位形状要素45が第2本体部42の第2出光側面42a上に隙間無く配置されている。この結果、第2光学シート40の出光面は、第2単位形状要素45の出光面のみによって構成されている。   As shown in FIG. 1, the second optical sheet 40 in the present embodiment has a sheet-like second main body portion 42 and a second lens portion 44 located on the light output side of the second main body portion 42. ing. The second lens portion 44 has a large number of second unit shape elements (unit optical elements, unit lenses) 45 arranged side by side on the light exit side surface 42a of the sheet-like second main body portion 42. In the present embodiment, the second unit shape element 45 is disposed on the second light exit side surface 42 a of the second main body portion 42 without a gap. As a result, the light exit surface of the second optical sheet 40 is constituted only by the light exit surface of the second unit shape element 45.

第2単位形状要素45は、第2本体部42の出光側面42a上に並べて配列されている。図1に示すように、第2単位形状要素45は、第2単位形状要素45の配列方向と交差する方向に線状に延びている。本実施の形態において、第2単位形状要素45は直線状に延びている。また、第2単位形状要素45の長手方向は、第2本体部42のシート面と平行な面上において、第2単位形状要素45の配列方向に直交している。   The second unit shape elements 45 are arranged side by side on the light exit side surface 42 a of the second main body portion 42. As shown in FIG. 1, the second unit shape element 45 extends linearly in a direction intersecting with the arrangement direction of the second unit shape elements 45. In the present embodiment, the second unit shape element 45 extends linearly. The longitudinal direction of the second unit shape elements 45 is orthogonal to the arrangement direction of the second unit shape elements 45 on a plane parallel to the sheet surface of the second main body portion 42.

また、図1に示すように、第2光学シート40の第2単位形状要素45の配列方向は、第1光学シート30の第1単位形状要素35の配列方向と交差している。本実施の形態においては、第2光学シート40の第2単位形状要素45の配列方向は、第1光学シート30の第1単位形状要素35の配列方向と直交している。そして、本実施の形態において、第2光学シート40の第2単位形状要素45の配列方向は、光源25の発光部25aの長手方向と平行に延び、第2光学シート40の第2単位形状要素45の長手方向は、各発光部25aの長手方向と直交している。   As shown in FIG. 1, the arrangement direction of the second unit shape elements 45 of the second optical sheet 40 intersects the arrangement direction of the first unit shape elements 35 of the first optical sheet 30. In the present embodiment, the arrangement direction of the second unit shape elements 45 of the second optical sheet 40 is orthogonal to the arrangement direction of the first unit shape elements 35 of the first optical sheet 30. In the present embodiment, the arrangement direction of the second unit shape elements 45 of the second optical sheet 40 extends parallel to the longitudinal direction of the light emitting portion 25a of the light source 25, and the second unit shape elements of the second optical sheet 40 The longitudinal direction of 45 is orthogonal to the longitudinal direction of each light emitting portion 25a.

また、第2本体部42の法線方向ndおよび第2単位形状要素45の配列方向の両方に平行な切断面(「第2光学シートの主切断面」とも呼ぶ)における各第2単位形状要素45の断面形状は、図2および図3に示された第1単位形状要素35と、同様に構成され得る。図1から理解され得るように、本実施の形態においては、第2光学シートの主切断面における第2単位形状要素45の断面形状は、楕円の一部分または円の一部分に相当する形状を有している。また、第2光学シートの主切断面における第2単位形状要素45の断面形状は、第2単位形状要素45の長手方向(直線状に延びている方向)に沿って一定となっている。さらに、第2レンズ部44を形成する複数の第2単位形状要素45は、全て同様に構成されている。ただし、図示する例に限られず、第2光学シート40以外の面光源装置20の構成、例えば光源25の構成等に応じて、第2単位形状要素45の構成を適宜変更してもよい。   In addition, each second unit shape element on a cut surface (also referred to as “main cut surface of the second optical sheet”) parallel to both the normal direction nd of the second main body portion 42 and the arrangement direction of the second unit shape elements 45. The cross-sectional shape of 45 may be configured similarly to the first unit shape element 35 shown in FIGS. 2 and 3. As can be understood from FIG. 1, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the second unit shape element 45 in the main cutting surface of the second optical sheet has a shape corresponding to a part of an ellipse or a part of a circle. ing. Further, the cross-sectional shape of the second unit shape element 45 on the main cutting surface of the second optical sheet is constant along the longitudinal direction of the second unit shape element 45 (direction extending linearly). Further, the plurality of second unit shape elements 45 forming the second lens portion 44 are all configured similarly. However, the configuration is not limited to the illustrated example, and the configuration of the second unit shape element 45 may be appropriately changed according to the configuration of the surface light source device 20 other than the second optical sheet 40, for example, the configuration of the light source 25.

以上のような構成からなる第2単位形状要素45の具体例として、第2単位形状要素45の幅を1μm〜200μmとすることができる。また、第2光学シート40のシート面への法線方向ndに沿った第2本体部42の出光側面42aからの第2単位形状要素45の突出高さを0.25μm〜50μmとすることができる。そして、このような第2光学シート40は、上述した第1光学シート30と同様の方法により、かつ、上述した第1光学シート30と同様の材料を用いて形成され得る。   As a specific example of the second unit shape element 45 configured as described above, the width of the second unit shape element 45 can be set to 1 μm to 200 μm. The projecting height of the second unit shape element 45 from the light exit side surface 42a of the second main body 42 along the normal direction nd to the sheet surface of the second optical sheet 40 may be 0.25 μm to 50 μm. it can. Such a second optical sheet 40 can be formed by the same method as the first optical sheet 30 described above and using the same material as the first optical sheet 30 described above.

なお、本件発明者らが実験を重ねたところ、第2光学シートの主切断面において、第2本体部42のシート面に平行な方向に沿った第2光学シート40の第2単位形状要素45の幅Wを、第2本体部42の法線方向ndに沿った第2本体部42からの第2単位形状要素45の高さHの1.5倍以上2.5倍以下とすることが、上述した第1光学シート30との組み合わせにおいて好ましいことが知見された。第2単位形状要素45の幅Wおよび第2単位形状要素45の高さHをこの範囲内に設定した場合、この範囲外に設定した場合と比較して、正面方向輝度を効果的に上昇させることができるためである。   When the inventors repeated experiments, the second unit shape element 45 of the second optical sheet 40 along the direction parallel to the sheet surface of the second main body portion 42 at the main cutting surface of the second optical sheet. The width W of the second main body 42 may be 1.5 to 2.5 times the height H of the second unit shape element 45 from the second main body 42 along the normal direction nd of the second main body 42. It has been found that this is preferable in combination with the first optical sheet 30 described above. When the width W of the second unit shape element 45 and the height H of the second unit shape element 45 are set within this range, the front direction luminance is effectively increased as compared with the case where the width is set outside this range. Because it can.

次に、以上のような第1光学シート30、光学部材28、面光源装置20および透過型表示装置10の作用について説明する。   Next, operations of the first optical sheet 30, the optical member 28, the surface light source device 20, and the transmissive display device 10 as described above will be described.

まず、透過型表示装置10および面光源装置20の全体的な作用について説明する。   First, the overall operation of the transmissive display device 10 and the surface light source device 20 will be described.

光源25の発光部25aで発光された光は、直接または反射板22で反射した後に観察者側に進む。観察者側に進んだ光は、光学部材28の第1光学シート30に入射する。   The light emitted from the light emitting unit 25a of the light source 25 travels to the viewer side directly or after being reflected by the reflecting plate 22. The light that has traveled to the viewer side enters the first optical sheet 30 of the optical member 28.

図2に示すように、第1光学シート30の第1単位形状要素35から出射する光L21〜L28は、第1単位形状要素(単位レンズ)35の出光面(レンズ面)において屈折する。この屈折により、正面方向ndから傾斜した方向に進む光L21〜L28の進行方向(出射方向)は、主として、第1光学シート30へ入射する直前における光の進行方向と比較して、第1光学シート30のシート面への法線方向ndに対する角度が小さくなるように、曲げられる。このような第1光学シート30の作用により、第1単位形状要素35は、透過光の進行方向を正面方向nd側に絞り込むことができる。すなわち、第1単位形状要素35は、透過光に対して集光作用を及ぼすようになる。   As shown in FIG. 2, light L21 to L28 emitted from the first unit shape element 35 of the first optical sheet 30 is refracted on the light exit surface (lens surface) of the first unit shape element (unit lens) 35. Due to this refraction, the traveling direction (outgoing direction) of the lights L21 to L28 traveling in the direction inclined from the front direction nd is mainly compared with the traveling direction of the light just before entering the first optical sheet 30. The sheet 30 is bent so that the angle with respect to the normal direction nd to the sheet surface becomes small. By such an action of the first optical sheet 30, the first unit shape element 35 can narrow the traveling direction of the transmitted light to the front direction nd side. That is, the first unit shape element 35 has a light collecting effect on the transmitted light.

そして、第1光学シート30へ入射する前と第1光学シート30から出射した後での光の進行方向の角度変化量は、正面方向ndから大きく傾斜して第1光学シート30へ入射する光(例えば、図2における光L21,L25)に対して大きくなる。つまり、第1単位形状要素35の集光作用は、正面方向ndから大きく傾斜して進む光に対して、より効果的に及ぼされる。   The angle change amount in the traveling direction of the light before entering the first optical sheet 30 and after exiting from the first optical sheet 30 is significantly inclined from the front direction nd and enters the first optical sheet 30. (For example, the light L21 and L25 in FIG. 2) becomes larger. That is, the light condensing action of the first unit shape element 35 is more effectively exerted on the light traveling with a large inclination from the front direction nd.

ここで、図2に示されているように、反射板22で反射されて第1光学シート30へ入射する光を除くと、すなわち、光源25の発光部25aから、直接、第1光学シート30へ入射する光L21〜L28については、当該光の第1光学シート30への入射位置が第1光学シート30のシート面と平行な方向に光源25の発光部25aから離れるにしたがって、第1光学シート30への入射角度θ1が大きくなる。すなわち、一直線状に進んで第1光学シート30へ直接入射する光源光(以下において「直接入射光」とも呼ぶ)については、入射位置が発光部25aから離れるにしたがって、第1光学シート30の法線方向ndに対する傾斜角度が大きくなっていく。この結果、光源25の発光部25aから離れた領域に入射する光に対して、集光作用を効果的に及ぼすことができる。   Here, as shown in FIG. 2, when the light reflected by the reflecting plate 22 and incident on the first optical sheet 30 is excluded, that is, the first optical sheet 30 directly from the light emitting portion 25a of the light source 25. As for the light L21 to L28 incident on the first optical sheet 30 as the incident position of the light on the first optical sheet 30 moves away from the light emitting unit 25a of the light source 25 in a direction parallel to the sheet surface of the first optical sheet 30. Incident angle θ1 to the sheet 30 increases. That is, with respect to the light source light (hereinafter also referred to as “direct incident light”) that is linearly incident directly on the first optical sheet 30, the method of the first optical sheet 30 is performed as the incident position moves away from the light emitting unit 25a. The inclination angle with respect to the line direction nd increases. As a result, the light condensing action can be effectively exerted on the light incident on the region of the light source 25 away from the light emitting portion 25a.

その一方で、図2に示すように、正面方向ndに対する進行方向の傾斜角度が小さい光L24は、単位形状要素35の出光面(レンズ面)において全反射を繰り返し、その進行方向を入光側(光源側)へ転換することもある。このため、光源25からの光が小さな入射角度θ1で直接入射するようになる光源25の発光部25aの直上位置において、輝度が高くなり過ぎることを防止することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the light L24 having a small inclination angle in the traveling direction with respect to the front direction nd repeats total reflection on the light exit surface (lens surface) of the unit-shaped element 35, and the traveling direction is changed to the incident side It may change to (light source side). For this reason, it is possible to prevent the luminance from becoming too high at a position immediately above the light emitting portion 25a of the light source 25 where the light from the light source 25 is directly incident at a small incident angle θ1.

このように、光源25の発光部25aからの離間距離に依存して透過光に対して第1単位形状要素35から主として及ぼされる光学的作用が相違する。これにより、光源25の発光部25aの配列に応じて発生する輝度ムラ(管ムラ)を効果的に低減し、光源の像(ライトイメージ)を目立たなくさせることもできる。すなわち、第1光学シート30は、輝度の面内バラツキを均一化させる光拡散機能も有している。このような光拡散機能は、第1光学シート30の第1単位形状要素35の配列方向と光源25の発光部25aの長手方向とが交差するようにして、光源25に対して第1光学シート30を配置することにより、発揮されるようになる。とりわけ、このような光拡散機能は、図1に示すように、第1光学シート30の第1単位形状要素35の配列方向と光源25の発光部25aの長手方向とが直交するようにして、すなわち、第1光学シート30の単位形状要素35の配列方向と光源25の発光管25aの配列方向とが平行となるようにして、光源25に対して第1光学シート30を配置することによって、より効果的に発揮されるようになる。   As described above, the optical action mainly exerted from the first unit shape element 35 on the transmitted light is different depending on the separation distance of the light source 25 from the light emitting portion 25a. Thereby, the luminance unevenness (tube unevenness) generated according to the arrangement of the light emitting portions 25a of the light source 25 can be effectively reduced, and the light source image (light image) can be made inconspicuous. In other words, the first optical sheet 30 also has a light diffusing function that makes the in-plane variation in luminance uniform. Such a light diffusion function is such that the arrangement direction of the first unit shape elements 35 of the first optical sheet 30 and the longitudinal direction of the light emitting portion 25a of the light source 25 intersect with each other with respect to the light source 25. By arranging 30, it comes to be demonstrated. In particular, as shown in FIG. 1, such a light diffusion function is performed so that the arrangement direction of the first unit shape elements 35 of the first optical sheet 30 and the longitudinal direction of the light emitting portion 25a of the light source 25 are orthogonal to each other. That is, by arranging the first optical sheet 30 with respect to the light source 25 so that the arrangement direction of the unit shape elements 35 of the first optical sheet 30 and the arrangement direction of the arc tube 25a of the light source 25 are parallel to each other, It will come out more effectively.

以上のようにして、第1光学シート30から出射する光の出射角度は、第1光学シート30の単位形状要素35の配列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。   As described above, the emission angle of the light emitted from the first optical sheet 30 is within a narrow angle range centered on the front direction on a plane parallel to the arrangement direction of the unit shape elements 35 of the first optical sheet 30. It is narrowed down.

光学部材28の第1光学シート30を出光した光は、その後、光学部材28の第2光学シート40へ入射する。第2光学シート40は、第1光学シート30での作用と同様にして(例えば、図2の光L26〜L28に対する作用と同様にして)、第2単位形状要素45の出光面での屈折により、透過光に対して集光作用を及ぼすようになる。つまり、第2光学シート40では、第1光学シート30で集光させられた光に対し、さらに集光作用が及ぼされるようになる。   The light emitted from the first optical sheet 30 of the optical member 28 then enters the second optical sheet 40 of the optical member 28. The second optical sheet 40 is refracted at the light exit surface of the second unit shape element 45 in the same manner as the action of the first optical sheet 30 (for example, the same as the action of the light L26 to L28 in FIG. 2). Then, it has a condensing effect on the transmitted light. That is, in the second optical sheet 40, the light condensing action is further exerted on the light condensed by the first optical sheet 30.

ただし、第2光学シート40でその進行方向を大きく変化させられる光は、主として、第2光学シートの主切断面と平行に進む成分であり、第1光学シート30で集光させられた成分とは異なる。つまり、第2光学シート40は、第2単位形状要素45の配列方向と平行な方向において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に光の進行方向を絞り込むようになり、その一方で、第1光学シート30は、第1単位形状要素35の配列方向と平行な方向において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に光の進行方向を絞り込むようになる。したがって、第2光学シート40での光学的作用によって、第1光学シート30で上昇されられた正面方向輝度を害すことなく、さらに、正面方向輝度を上昇させることができる。   However, the light whose traveling direction is largely changed by the second optical sheet 40 is a component that travels in parallel with the main cutting surface of the second optical sheet, and the component condensed by the first optical sheet 30. Is different. That is, the second optical sheet 40 narrows the traveling direction of light within a narrow angle range centered on the front direction in a direction parallel to the arrangement direction of the second unit shape elements 45, while The one optical sheet 30 narrows the traveling direction of light within a narrow angle range centering on the front direction in a direction parallel to the arrangement direction of the first unit shape elements 35. Accordingly, the front direction luminance can be further increased without harming the front direction luminance raised by the first optical sheet 30 due to the optical action of the second optical sheet 40.

第1光学シート30および第2光学シート40からなる光学部材28を出射した光は、透過型表示部15の下偏光板16に入射する。下偏光板16は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。下偏光板16を透過した光は、画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板17を透過するようになる。このようにして、透過型表示部15によって、面光源装置20からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、透過型表示装置10の観察者が、映像を観察することができるようになる。   The light emitted from the optical member 28 composed of the first optical sheet 30 and the second optical sheet 40 enters the lower polarizing plate 16 of the transmissive display unit 15. The lower polarizing plate 16 transmits one polarization component of incident light and absorbs the other polarization component. The light transmitted through the lower polarizing plate 16 selectively passes through the upper polarizing plate 17 according to the state of electric field application to each pixel. In this manner, the light from the surface light source device 20 is selectively transmitted for each pixel by the transmissive display unit 15 so that the observer of the transmissive display device 10 can observe the image. Become.

ここで、第1光学シート30および第2光学シート40からなる光学部材28で及ぼされる作用について、さらに詳しく説明しておく。   Here, the action exerted by the optical member 28 including the first optical sheet 30 and the second optical sheet 40 will be described in more detail.

まず、主に図2および図3を参照して、第1光学シートの主切断面と平行に進んで光源25の発光部25aから第1光学シート30へ直接入射する光に対して及ぼされる作用について説明する。   First, referring mainly to FIG. 2 and FIG. 3, the effect exerted on the light that travels parallel to the main cutting surface of the first optical sheet and directly enters the first optical sheet 30 from the light emitting portion 25 a of the light source 25. Will be described.

一般的に、集光シートとして用いられる第1光学シート30の単位形状要素35の配列間隔は、光源25の発光部25aの配列間隔に比べて非常に小さくなる。したがって、一つの発光部25aから第1光学シート30へ一直線状に進んで第1光学シート30へ直接入射する光(第1光学シート30への直接入射光)について検討すると、図3に示すように、一つの第1単位形状要素35の出光面35aの各部に入射する光L31〜L35の進入角度(図2および図3参照:第1光学シート30内における光の進行方向が第1光学シート30の法線方向ndに対してなす角度)θ2は、当該第1単位形状要素35への入射位置によらず、略一定とみなせる。また、上述したように、本実施の形態においては、出光面角度θaは頂部35b1から端部35b2へ向けて大きくなっていく。このような第1単位形状要素35の入射光に対する集光機能は、出光面35の頂部35b1から端部35b2へ向けてしだいに強くなっていく。   In general, the arrangement interval of the unit-shaped elements 35 of the first optical sheet 30 used as the light collecting sheet is much smaller than the arrangement interval of the light emitting units 25a of the light source 25. Accordingly, when light that directly proceeds from the light emitting unit 25a to the first optical sheet 30 and is directly incident on the first optical sheet 30 (direct incident light on the first optical sheet 30) is examined, as illustrated in FIG. Furthermore, the incident angles of the light L31 to L35 incident on each part of the light exit surface 35a of one first unit shape element 35 (see FIG. 2 and FIG. 3: the traveling direction of the light in the first optical sheet 30 is the first optical sheet. 30) (the angle formed with respect to the normal line direction nd) θ2 can be regarded as substantially constant regardless of the incident position on the first unit shape element 35. In addition, as described above, in the present embodiment, the light exit surface angle θa increases from the top 35b1 toward the end 35b2. The condensing function of the first unit shape element 35 with respect to the incident light gradually becomes stronger from the top 35b1 to the end 35b2 of the light exit surface 35.

結果として、一つの第1単位形状要素35へ入射する直接入射光L32〜L35について考えると、図3に示すように、光の入射位置が単位形状要素35の頂部35b1から離間してから端部35b2に近付くにつれて、当該光の出射方向は、正面方向に近付き、さらには、正面方向を越えて曲げられて透過してきた単位形状要素35の外輪郭35aに接近していく(例えば、図3の光L33)。そして、直接入射光が単位形状要素35の端部35b2近傍に入射すると、出光面35aで全反射して入光側に戻ることもある(例えば、図3の光L32)。したがって、第1単位形状要素35の出光面35aのうちで最も強い集光機能を有する端部35b2に入射する直接入射光が、端部35b2での屈折により、正面方向を越えて曲げられるようになっている場合(例えば、図2の光L23)、すなわち、当該直接入射光の出射方向が第1光学シート30の法線方向ndよりも当該光が透過した第1単位形状要素35の側に傾斜している場合には、第1光学シート30の出光面30aで高い正面方向輝度を期待することができる。このような第1単位形状要素35から出射する直接入射光には、正面方向へ出射する光(例えば、図3の光L34)が必ず含まれるようになるからである。   As a result, when considering the directly incident lights L32 to L35 incident on one first unit shape element 35, as shown in FIG. 3, after the light incident position is separated from the top 35b1 of the unit shape element 35, the end portion is reached. As it approaches 35b2, the light emission direction approaches the front direction, and further approaches the outer contour 35a of the unit-shaped element 35 that has been bent and transmitted beyond the front direction (for example, FIG. 3). Light L33). When the directly incident light enters the vicinity of the end 35b2 of the unit shape element 35, it may be totally reflected by the light exit surface 35a and return to the light incident side (for example, the light L32 in FIG. 3). Therefore, the directly incident light incident on the end portion 35b2 having the strongest condensing function among the light exit surfaces 35a of the first unit shape element 35 is bent beyond the front direction by refraction at the end portion 35b2. 2 (for example, the light L23 in FIG. 2), that is, the emission direction of the directly incident light is closer to the first unit shape element 35 through which the light is transmitted than the normal direction nd of the first optical sheet 30. When it is inclined, high front direction luminance can be expected on the light exit surface 30 a of the first optical sheet 30. This is because such direct incident light emitted from the first unit shape element 35 always includes light emitted in the front direction (for example, the light L34 in FIG. 3).

ところで、発光部25aから遠く離れていない位置に配置された第1単位形状要素35の端部35b2から出射する直接入射光L23の出射方向、すなわち、第1光学シート30への入射角度θ1が比較的に小さくなる直接入射光L23の第1単位形状要素35からの出射方向は、端部35b2での屈折により、法線方向ndを越えて曲げられ得る。その一方で、上述したように本実施の形態においては、二つの発光部25aの中間位置CPに対面する部分へ進んだ直接入射光L21,L25,L31の進行方向は、当該位置に配置された第1単位形状要素35の端部35b2における屈折により、正面方向を越えない範囲で、曲げられるようになっている。したがって、本実施の形態において、二つの発光部25aの中間位置CPおよびこの近傍の領域から第1光学シート30を出射する直接入射光L21,L31は、正面方向以外の方向に出射することになる。このため、第1光学シート30の出光面30aを正面方向から観察した場合、図9(a)、図9(b)および図9(c)に示すように、隣り合う二つの発光部25aの間の領域Zbでの明るさが、その他の領域Zaでの明るさと比較して、暗くなってしまう。   Incidentally, the emission direction of the direct incident light L23 emitted from the end portion 35b2 of the first unit shape element 35 arranged at a position not far from the light emitting portion 25a, that is, the incident angle θ1 to the first optical sheet 30 is compared. The outgoing direction of the directly incident light L23 that becomes smaller from the first unit shape element 35 can be bent beyond the normal direction nd by refraction at the end 35b2. On the other hand, as described above, in the present embodiment, the traveling directions of the directly incident lights L21, L25, L31 that have traveled to the portion facing the intermediate position CP of the two light emitting sections 25a are arranged at the positions. Due to the refraction at the end 35b2 of the first unit shape element 35, the first unit shape element 35 can be bent in a range not exceeding the front direction. Therefore, in the present embodiment, the directly incident lights L21 and L31 that are emitted from the first optical sheet 30 from the intermediate position CP of the two light emitting portions 25a and the region in the vicinity thereof are emitted in directions other than the front direction. . Therefore, when the light exit surface 30a of the first optical sheet 30 is observed from the front direction, as shown in FIGS. 9 (a), 9 (b), and 9 (c), two adjacent light emitting portions 25a The brightness in the area Zb in between becomes darker than the brightness in the other areas Za.

なお、隣り合う二つの光源25の発光部25aの中間位置CPに対面する第1単位形状要素35の端部35b2へ入射する直接入射光L31については、以下の式(5)〜式(9)が成り立つ。ここで、式(5)〜式(9)中における各角度θaa,θ1,θ2,θ3,θ4、θ5は、図3に示すとおりである。すなわち、θ1は、第1光学シート30への入射角度(第1光学シート30への入射面の法線方向(本実施の形態においては、第1本体部32のシート面の法線方向)に対する光の傾斜角度)である。θ2は、第1本体部32内を透過する際の傾斜角度である。θ3は、第1単位形状要素35の出光面35aに対する入射角度(第1単位形状要素35の出光面35aの法線方向に対する光の入射方向の傾斜角度)である。θ4は、第1単位形状要素35の出光面35aに対する出射角度(第1単位形状要素35の出光面35aの法線方向に対する光の出射方向の傾斜角度)である。θ5は、第1光学シート30の法線方向に対して出射方向がなす角度、すなわち出射角度である。また、式中のnは第1光学シート30(第1単位形状要素35および第1本体部32)をなす材料の屈折率の値である。また、式(5)中の、dおよびhは、上述の式(4)中で用いたものと同じである。
tan(θ1) = d/2/h= d/(h×2) ・・・式(5)
sin(θ1) = n × sin(θ2) ・・・式(6)
θ3 = θaa - θ2 ・・・式(7)
sin(θ4) = n × sin(θ3) ・・・式(8)
θ5 = θaa - θ4 ・・・式(9)
ここで、図3に示すように、第1単位形状要素35の端部35b2から出射する直接入射光L31の出射方向が、当該端部35b2を通る法線方向ndを中心として、透過してきた第1単位形状要素35とは反対の側となるためには、次の式(10)のように、式(9)中の角度θ5が0°よりも大きくなっていなければならない。そして、式(5)〜式(8)を用いて、式(10)を記載し直すと、上述した式(4)の条件が得られるようになる。
θ5 = θa - θ4 > 0 ・・・式(10)
θaa < Arcsin(n×sin((θaa)-Arcsin(sin(Arctan(d/(h×2)))/n))) ・・・式(4)
In addition, about the direct incident light L31 which injects into the edge part 35b2 of the 1st unit shape element 35 which faces the intermediate position CP of the light emission part 25a of two adjacent light sources 25, the following formula | equation (5)-Formula (9) Holds. Here, the angles θaa, θ1, θ2, θ3, θ4, and θ5 in the equations (5) to (9) are as shown in FIG. That is, θ1 is relative to the incident angle to the first optical sheet 30 (the normal direction of the incident surface to the first optical sheet 30 (in the present embodiment, the normal direction of the sheet surface of the first main body portion 32)). (Tilt angle of light). θ2 is an inclination angle when passing through the first main body portion 32. θ3 is an incident angle of the first unit shape element 35 with respect to the light exit surface 35a (an inclination angle of the light incident direction with respect to the normal direction of the light exit surface 35a of the first unit shape element 35). θ4 is an emission angle of the first unit shape element 35 with respect to the light output surface 35a (an inclination angle of the light emission direction with respect to the normal direction of the light output surface 35a of the first unit shape element 35). θ5 is an angle formed by the emission direction with respect to the normal direction of the first optical sheet 30, that is, the emission angle. Further, n in the formula is the value of the refractive index of the material forming the first optical sheet 30 (the first unit shape element 35 and the first main body portion 32). Further, d and h in the formula (5) are the same as those used in the above formula (4).
tan (θ1) = d / 2 / h = d / (h × 2) ... Formula (5)
sin (θ1) = n × sin (θ2) (6)
θ3 = θaa-θ2 (7)
sin (θ4) = n × sin (θ3) (8)
θ5 = θaa-θ4 (9)
Here, as shown in FIG. 3, the emission direction of the direct incident light L31 emitted from the end portion 35b2 of the first unit shape element 35 has passed through the normal direction nd passing through the end portion 35b2. In order to be on the side opposite to the one-unit shape element 35, the angle θ5 in the equation (9) must be larger than 0 ° as in the following equation (10). And if Formula (10) is rewritten using Formula (5)-Formula (8), the conditions of Formula (4) mentioned above will be obtained.
θ5 = θa-θ4> 0 (Equation 10)
θaa <Arcsin (n × sin ((θaa) -Arcsin (sin (Arctan (d / (h × 2) )) / n))) (4)

第1単位形状要素35の出光面35aでの屈折に関するこれまでの説明は、第1光学シートの主切断面と平行に進んで第1光学シート30を透過する光についての説明である。次に、図4〜図8を参照しながら、第1光学シートの主切断面に対して傾斜して進み光源25の発光部25aから第1光学シート30へ直接入射する光に対して及ぼされる作用ついて説明する。   The description so far regarding refraction at the light exit surface 35 a of the first unit shape element 35 is for light that travels parallel to the main cutting surface of the first optical sheet and passes through the first optical sheet 30. Next, with reference to FIGS. 4 to 8, the light is applied to light that is inclined with respect to the main cutting surface of the first optical sheet and is directly incident on the first optical sheet 30 from the light emitting unit 25 a of the light source 25. The operation will be described.

図4は、隣り合う二つの発光部25aの中間位置CPに対面する位置に配置された第1光学シート30の第1単位形状要素35を示す斜視図である。図4に示された第1単位形状要素35の出光面35aの端部35b2では、第1光学シートの主切断面に対して傾斜した方向に進んで第1光学シート30へ入射した直接入射光L41と、第1光学シートの主切断面と平行に進んで第1光学シート30へ入射した直接入射光L42と、が屈折している。また、図6〜図8は、それぞれ、図4に示された第1光学シート30(第1単位形状要素35)を出光側、正面側、および、側方から示す図である。   FIG. 4 is a perspective view showing the first unit shape element 35 of the first optical sheet 30 disposed at a position facing the intermediate position CP between the two adjacent light emitting sections 25a. At the end 35b2 of the light exit surface 35a of the first unit shape element 35 shown in FIG. 4, the direct incident light that has entered the first optical sheet 30 in a direction inclined with respect to the main cutting surface of the first optical sheet. L41 and the direct incident light L42 that has entered the first optical sheet 30 in parallel with the main cutting surface of the first optical sheet are refracted. FIGS. 6 to 8 are views showing the first optical sheet 30 (first unit shape element 35) shown in FIG. 4 from the light output side, the front side, and the side, respectively.

図4に示された直接入射光L41,L42は、位置Aにおいて、第1光学シート30へ入射している。第1光学シートの主切断面に対して傾斜して進む光L41は、その後、第1単位形状要素35の端部35b2に位置する位置Bを介し、第1光学シート30から出射している。一方、第1光学シートの主切断面と平行に進む光L42は、位置Aを介して第1単位形状要素35に入射した後、第1単位形状要素35の端部35b2に位置する位置Baを介し、第1光学シート30から出射している。   The direct incident lights L41 and L42 shown in FIG. 4 are incident on the first optical sheet 30 at the position A. Thereafter, the light L41 that is inclined with respect to the main cutting surface of the first optical sheet is emitted from the first optical sheet 30 via the position B located at the end 35b2 of the first unit shape element 35. On the other hand, the light L42 traveling parallel to the main cutting surface of the first optical sheet enters the first unit shape element 35 via the position A, and then moves to the position Ba positioned at the end 35b2 of the first unit shape element 35. Through the first optical sheet 30.

第1光学シートの主切断面と平行に進んで第1光学シート30へ入射した直接入射光L42は、図2における光L21および図3における光L31と同一光路を取る光である。そして、この光L42については、第1光学シートの主切断面において、スネル法則に基づき屈折を検討すればよい。   The direct incident light L42 that travels parallel to the main cut surface of the first optical sheet and enters the first optical sheet 30 is light that takes the same optical path as the light L21 in FIG. 2 and the light L31 in FIG. And about this light L42, refraction should just be examined based on Snell's law in the main section of the 1st optical sheet.

一方、第1光学シートの主切断面に対して傾斜して進む直接入射光L41については、出射位置Bにおける出光面35aへの接面TSに直交する面Paであるとともに、直接入射光L41の出射位置Bへの進入方向(つまり、直接入射光L41の第1光学シート30内における進行方向)と平行な面Paにおいて、スネル法則に基づいた屈折を検討しなければならならい。本例では、位置Aと、位置Bと、位置Aからの接面TSに対する垂線が接面TSと交差する位置C(垂線の足)と、によって画定される面Paにおいて、直接入射光L41の屈折を検討しなければならない。図5には、位置Aと、位置Bと、位置Cと、を通過する平面Paが示されている。また、この平面Paにおいて、直接入射光L41が第1単位形状要素35から出射する際の界面は、位置Bと位置Cとを結ぶ直線で表される。そして、出射界面をなす直線B−Cが特定されることによって、直接入射光L41の第1単位形状要素35の出光面35aへの入射角度θ3a(図5参照)が特定され、スネルの法則に従って、さらに直接入射光L41の出射方向が特定されるようになる。   On the other hand, the direct incident light L41 that is inclined with respect to the main cutting surface of the first optical sheet is a surface Pa that is orthogonal to the contact surface TS to the light exit surface 35a at the exit position B, and the direct incident light L41. Refraction based on Snell's law must be considered on the plane Pa parallel to the entry direction to the emission position B (that is, the traveling direction of the directly incident light L41 in the first optical sheet 30). In this example, in the surface Pa defined by the position A, the position B, and the position C (perpendicular to the perpendicular) with respect to the contact surface TS from the position A, the direct incident light L41 Refraction must be considered. FIG. 5 shows a plane Pa that passes through position A, position B, and position C. Further, on this plane Pa, the interface when the directly incident light L41 is emitted from the first unit shape element 35 is represented by a straight line connecting the position B and the position C. Then, by specifying the straight line BC that forms the output interface, the incident angle θ3a (see FIG. 5) of the direct incident light L41 on the light exit surface 35a of the first unit shape element 35 is specified, and Snell's law is followed. Further, the emission direction of the direct incident light L41 is specified.

ところで、図7に示された正面図(第1光学シートの主切断面にも相当)および図4に示された斜視図から理解され得るように、第1単位形状要素35の長手方向から観察した際に第1単位形状要素35内を同一方向に進む二つの光L41,L42を比較した場合には、第1光学シートの主切断面に対して傾斜して進む光L41の出光面35aへの入射角度θ3a(図5参照)が、第1光学シートの主切断面と平行に進む光L42の出光面35aへの入射角度θ3(図7参照)よりも大きくなる。したがって、第1光学シートの主切断面と平行に進む光L42の出光面35aへの入射角度θ3が全反射臨界角度を超えている場合には、第1光学シートの主切断面に対して傾斜して進む光L41の出光面35aへの入射角度θ3aも全反射臨界角度を超えることになる。つまり、つまり、第1光学シートの主切断面と平行に進む光L42が、第1単位形状要素35の出光面35aで全反射している場合には、第1光学シートの主切断面に傾斜して進む光L41も全反射することになる。   By the way, as can be understood from the front view shown in FIG. 7 (corresponding also to the main cutting surface of the first optical sheet) and the perspective view shown in FIG. 4, the first unit-shaped element 35 is observed from the longitudinal direction. When the two lights L41 and L42 traveling in the same direction in the first unit shape element 35 are compared, the light exiting surface 35a of the light L41 traveling inclined with respect to the main cutting surface of the first optical sheet is obtained. Is larger than the incident angle θ3 (see FIG. 7) of the light L42 that travels parallel to the main cutting surface of the first optical sheet on the light exit surface 35a. Therefore, when the incident angle θ3 of the light L42 traveling parallel to the main cut surface of the first optical sheet on the light exit surface 35a exceeds the total reflection critical angle, the light L42 is inclined with respect to the main cut surface of the first optical sheet. The incident angle θ3a of the light L41 traveling on the light exit surface 35a also exceeds the total reflection critical angle. That is, in other words, when the light L42 traveling parallel to the main cutting surface of the first optical sheet is totally reflected by the light exit surface 35a of the first unit shape element 35, it is inclined to the main cutting surface of the first optical sheet. The light L41 that travels in this way is also totally reflected.

その一方で、第1光学シートの主切断面と平行に進む光が平行に進む光L42が、第1単位形状要素35の出光面35aで全反射していない場合には、第1光学シートの主切断面に傾斜して進む光L41も全反射せず出射する可能性がある。とりわけ、図示するように、第1光学シートの主切断面と平行に進む光L42が、その進行方向が正面方向を越えないようにして、第1単位形状要素35の出光面35aで屈折する場合には、第1光学シートの主切断面に傾斜して進む光L41の出射方向は、第1単位形状要素35の配列方向からの視野(図8)では正面方向から傾斜しているものの、第1単位形状要素35の長手方向からの視野(図7)では正面方向に平行となり得る。   On the other hand, when the light L42 that travels in parallel with the main cutting surface of the first optical sheet is not totally reflected by the light exit surface 35a of the first unit shape element 35, the light of the first optical sheet There is also a possibility that the light L41 that is inclined toward the main cutting plane is emitted without being totally reflected. In particular, as shown in the figure, the light L42 traveling parallel to the main cutting surface of the first optical sheet is refracted by the light exit surface 35a of the first unit-shaped element 35 such that the traveling direction does not exceed the front direction. The emission direction of the light L41 that is inclined toward the main cutting surface of the first optical sheet is inclined from the front direction in the field of view from the arrangement direction of the first unit shape elements 35 (FIG. 8). In the field of view from the longitudinal direction of the unit-shaped element 35 (FIG. 7), it can be parallel to the front direction.

このため、図9、図10および図11に示すように、第1光学シート30の出光面30aの観察角度θvを、正面方向から第1単位形状要素35の長手方向に傾斜させていくと、隣り合う二つの発光部25aの間に存在していた明るさの暗い部分の幅がしだいに細くなっていき、最終的に、明るさの明るい部分同士がくっつくようになる。それどころか、このように正面方向から第1単位形状要素35の長手方向に傾斜した方向から観察した場合、正面から観察した際に暗かった領域(隣り合う二つ発光部25aの間に対面する領域)Zbが、正面から観察した際に明るかった領域(発光部25aの直上の領域およびその周囲の領域)Zaよりも明るくなる傾向がある。正面から観察した際に明るかった領域Zaに配置された第1単位形状要素35の出光面35aでは、第1光学シートの主切断面と平行に進む直接入射光が正面方向まで屈折される。そして、第1光学シートの主切断面に対して傾斜して進む直接入射光は、このような出光面35aに入射した際に、全反射しやすくなるためである。   For this reason, as shown in FIGS. 9, 10 and 11, when the observation angle θv of the light exit surface 30a of the first optical sheet 30 is inclined from the front direction to the longitudinal direction of the first unit shape element 35, The width of the dark part of the brightness existing between the two adjacent light emitting parts 25a gradually becomes narrower, and finally the bright parts of the light stick to each other. On the contrary, when observed from the direction inclined in the longitudinal direction of the first unit shape element 35 from the front direction in this way, a region that is dark when observed from the front (region facing between two adjacent light emitting portions 25a) Zb tends to be brighter than the area Za (the area immediately above the light emitting portion 25a and the surrounding area) Za bright when observed from the front. On the light exit surface 35a of the first unit shape element 35 arranged in the bright area Za when observed from the front, the directly incident light traveling parallel to the main cut surface of the first optical sheet is refracted in the front direction. This is because the direct incident light that is inclined with respect to the main cut surface of the first optical sheet is likely to be totally reflected when entering the light exit surface 35a.

なお、第1光学シート30へ入射する光には、光源25の発光部25aから第1光学シートへ一直線状に直接入射する直接入射光だけでなく、反射板22で反射されて入射する拡散光も存在する。ただし、第1光学シート30の出光面35aにおける輝度の面内分布は主として直接入射光の透過分布によって支配され、反射板22からの拡散光は、直接入射光に起因した輝度の面内分布を緩和させるに過ぎない。   The light incident on the first optical sheet 30 is not only the direct incident light that is directly incident on the first optical sheet in a straight line from the light emitting unit 25a of the light source 25, but also the diffused light that is reflected by the reflecting plate 22 and incident. Is also present. However, the in-plane distribution of luminance at the light exit surface 35a of the first optical sheet 30 is mainly governed by the transmission distribution of the direct incident light, and the diffused light from the reflector 22 exhibits the in-plane distribution of luminance due to the direct incident light. It only relaxes.

以上のことから、第1光学シート30の出光面35における輝度の面内分布については、正面方向輝度に関して、隣り合う二つの光源25の発光部25aの中間位置CPに対面する位置およびその近傍の領域(図9(a)の領域Zb)において暗くなる。一方、正面方向から第1単位形状要素35の長手方向に傾斜した方向での輝度の面内分布については、観察角度θvにも依存するが、逆に隣り合う二つの光源25の発光部25aの中間位置CPに対面する位置およびその近傍の領域(図9(a)の領域Zb)において明るくなる傾向がある。   From the above, regarding the in-plane distribution of luminance on the light exit surface 35 of the first optical sheet 30, with respect to the luminance in the front direction, the position facing the intermediate position CP of the light emitting portions 25a of the two adjacent light sources 25 and the vicinity thereof. It becomes dark in the region (region Zb in FIG. 9A). On the other hand, the in-plane distribution of luminance in the direction inclined from the front direction to the longitudinal direction of the first unit shape element 35 depends on the observation angle θv, but conversely, the light emitting portions 25a of the two light sources 25 adjacent to each other. There is a tendency to become brighter at a position facing the intermediate position CP and an area in the vicinity thereof (area Zb in FIG. 9A).

その後、光学部材28の第1光学シート30から出射した光は、第2光学シート40へ入射する。上述したように第2光学シート40は、第2単位形状要素45の配列方向に沿った面内、言い換えると、第1単位形状要素35の長手方向に沿った面内において、光の進行方向を正面方向および正面方向を中心とした狭い角度範囲に集中的に絞り込むように、機能する。したがって、正面方向から第1単位形状要素35の長手方向に傾斜した方向に、第1光学シート35の出光面35aから出射していた光L101,L111は、第2光学シート40の出光面(第2単位形状要素45の出光面)での屈折により、その出射方向を正面方向に向けられ得る。すなわち、正面方向から第1単位形状要素35の長手方向に傾斜した方向へ向けて第1光学シート35の出光面35aから出射していた光L101,L111は、第2光学シート40で及ぼされる集光作用により、光学部材28の出光面における正面方向輝度の上昇に貢献する光となる。   Thereafter, the light emitted from the first optical sheet 30 of the optical member 28 enters the second optical sheet 40. As described above, the second optical sheet 40 has the light traveling direction in the plane along the arrangement direction of the second unit shape elements 45, in other words, in the plane along the longitudinal direction of the first unit shape elements 35. It functions to concentrate on a narrow angle range centering on the front direction and the front direction. Therefore, the light L101 and L111 emitted from the light exit surface 35a of the first optical sheet 35 in the direction inclined in the longitudinal direction of the first unit shape element 35 from the front direction is the light exit surface (first surface) of the second optical sheet 40. Due to refraction at the light exit surface) of the 2 unit shape element 45, the exit direction can be directed to the front direction. That is, the lights L101 and L111 emitted from the light exit surface 35a of the first optical sheet 35 in the direction inclined from the front direction to the longitudinal direction of the first unit shape element 35 are collected by the second optical sheet 40. Due to the light action, the light contributes to an increase in front direction luminance on the light exit surface of the optical member 28.

上述したように、第1光学シート30の出光面30aのうちの隣り合う二つの発光部25aの中間位置CPに対面する位置を含む領域Zbにおいて、多くの光L101,L111が、正面方向から第1単位形状要素35の長手方向に傾斜した方向に出射するようになる。すなわち、第1光学シート30の出光面30aにおいては、隣り合う二つの発光部25aの中間位置CPに対面する位置を含む領域Zbにおける正面方向輝度が低く、輝度の面内バラツキが発生する。その一方で、第2光学シート40の出光面においては、第2光学シート40での集光作用により、隣り合う二つの発光部25aの中間位置CPに対面する位置を含む領域Zbにおける正面方向輝度を効果的に上昇させることができる。   As described above, in the region Zb including the position facing the intermediate position CP of the two adjacent light emitting portions 25a in the light exit surface 30a of the first optical sheet 30, a large amount of light L101, L111 is transmitted from the front direction. The light is emitted in a direction inclined in the longitudinal direction of the one unit shape element 35. That is, on the light exit surface 30a of the first optical sheet 30, the luminance in the front direction is low in the region Zb including the position facing the intermediate position CP between the two adjacent light emitting sections 25a, and in-plane variation in luminance occurs. On the other hand, on the light exit surface of the second optical sheet 40, the luminance in the front direction in the region Zb including the position facing the intermediate position CP of the two adjacent light emitting units 25 a due to the light condensing action on the second optical sheet 40. Can be effectively increased.

ところで、特許文献1では、隣り合う二つの発光部25aの中間位置CPに対面する単位形状要素の端部に入射した光の出射方向が、当該端部での屈折により、端部を通過する集光シートの法線方向ndと光が透過してきた単位形状要素の外輪郭との間の範囲に向けられることが、好ましいとされている。すなわち、図3における角度θ5が0°以下となることが好ましいとされてきた。確かにこのような集光シートによれば、全ての単位形状要素において、正面方向に出射する直接入射光を確保することができる。これにより、優れた正面方向輝度および優れた正面方向輝度の均一性を期待することができる。   By the way, in Patent Document 1, the emission direction of the light incident on the end portion of the unit shape element facing the intermediate position CP between the two adjacent light emitting portions 25a is a collection that passes through the end portion due to refraction at the end portion. It is considered preferable to be directed to a range between the normal direction nd of the light sheet and the outer contour of the unit shape element through which light has been transmitted. That is, it has been preferred that the angle θ5 in FIG. 3 is 0 ° or less. Certainly, according to such a condensing sheet, direct incident light emitted in the front direction can be secured in all unit shape elements. Thereby, the outstanding front direction brightness | luminance and the uniformity of the outstanding front direction brightness | luminance can be anticipated.

一方、本実施の形態では、第1光学シート30の出光面30aにおいて、一部の領域Zbにおける正面方向輝度が低下し、これにともなって、十分な正面方向輝度の面内均一性を確保することができない可能性もある。しかしながら、上述してきたように、第1光学シート30の出光側に配置されるとともに第1光学シート30とは異なる方向における集光機能を有した第2光学シート40を第1光学シート30と組み合わせることにより、一部の領域Zbにおける正面方向輝度を集中的に上昇させることができる。   On the other hand, in the present embodiment, in the light exit surface 30a of the first optical sheet 30, the front luminance in a part of the region Zb is lowered, and accordingly, in-plane uniformity of sufficient front luminance is ensured. It may not be possible. However, as described above, the second optical sheet 40 disposed on the light output side of the first optical sheet 30 and having a light collecting function in a direction different from the first optical sheet 30 is combined with the first optical sheet 30. Thus, it is possible to intensively increase the luminance in the front direction in a part of the region Zb.

この結果、第2光学シート40の出光面(本実施の形態では、光学部材28の出光面、さらには面光源装置20の発光面に相当)において、正面方向輝度の面内バラツキは解消され、優れた正面方向輝度、および、正面方向輝度の優れた面内均一性を確保することができる。本件発明者が実験を重ねたところ、図示する実施の形態にように光源25と光学部材28との間に拡散板を設けることなく、市販されている液晶表示装置(液晶テレビ)において必要とされる輝度の面内均一性が確保され得ることが、確認された。   As a result, the in-plane variation of the luminance in the front direction is eliminated on the light exit surface of the second optical sheet 40 (in this embodiment, the light exit surface of the optical member 28 and further the light emission surface of the surface light source device 20). It is possible to ensure excellent front direction luminance and excellent in-plane uniformity of front direction luminance. As a result of repeated experiments by the present inventors, it is required for a commercially available liquid crystal display device (liquid crystal television) without providing a diffusion plate between the light source 25 and the optical member 28 as in the illustrated embodiment. It was confirmed that in-plane uniformity of brightness can be ensured.

また、第1光学シート30の出光面30aのうちの隣り合う二つの発光部25aの中間位置CPに対面する位置を含む領域Zbにおける正面方向輝度の上昇に貢献する光L101,L111(図10および図11参照)は、上述してきたように、第1光学シートの主切断面に対して傾斜して進む直接入射光である。このような光を利用可能としたのは、第1光学シート30の第1単位形状要素35の集光性を弱めたことに起因している。   In addition, light L101, L111 that contributes to the increase in frontal luminance in the region Zb including the position facing the intermediate position CP of the two adjacent light emitting portions 25a of the light exit surface 30a of the first optical sheet 30 (FIG. 10 and FIG. 10). As described above, FIG. 11) is the direct incident light that travels inclined with respect to the main cut surface of the first optical sheet. The reason why such light can be used is that the light condensing property of the first unit shape element 35 of the first optical sheet 30 is weakened.

一方、特許文献1に開示された従来好ましいとされてきた集光シートにおいては、隣り合う二つの発光部25aの中間位置CPに対面する位置に配置された単位形状要素も十分に強い集光機能を有している。したがって、第1光学シートの主切断面に対して傾斜して進む直接入射光L101,L111は、単位形状要素へ入射した際に全反射しやすくなり、結果として多くの光が、光源25の側に戻されるようになる。光源25の側に戻された光は反射を繰り返すことによって再利用可能となるが、反射を繰り返す度に損失が発生してしまう。したがって、多量の光を反射によって光源側に戻すと、光の利用効率を低下させることになる。   On the other hand, in the concentrating sheet disclosed in Patent Document 1 that has been regarded as preferable in the past, the unit-shaped element disposed at a position facing the intermediate position CP between the two adjacent light emitting portions 25a is also sufficiently strong. have. Therefore, the direct incident lights L101 and L111 that are inclined with respect to the main cut surface of the first optical sheet are likely to be totally reflected when entering the unit shape element. Will be returned to. The light returned to the light source 25 can be reused by repeating the reflection, but a loss occurs every time the reflection is repeated. Therefore, when a large amount of light is returned to the light source side by reflection, the light use efficiency is lowered.

すなわち、本実施の形態においては、従来好ましいとされてきた集光シートにおいて、利用されていなかった光を利用することができる。そして、このように光源光の利用効率を上昇させながら、優れた正面方向輝度、および、正面方向輝度の優れた面内均一性を維持することを可能としている。これにより、図12に示すように、広角度領域における輝度を改善することができ、結果として、視野角の拡大することができるとともに、輝度の角度分布をなだらかに変化させることができる。   That is, in the present embodiment, light that has not been used can be used in a light collecting sheet that has been considered preferable in the past. And while improving the utilization efficiency of light source light in this way, it is possible to maintain excellent frontal luminance and excellent in-plane uniformity of frontal luminance. As a result, as shown in FIG. 12, the luminance in a wide angle region can be improved, and as a result, the viewing angle can be expanded and the luminance angular distribution can be changed gently.

なお、図12は、本件発明者らが種々条件を変更して行った多数の実験のうちの一つで計測された輝度の角度分布を示している。図12中の実線は、上述してきた本実施の形態における面光源装置と同一の構成を有する面光源装置に対する測定結果である。これに対して、図12中の点線は、実線の実験に用いられた面光源装置の第1光学シートを別の集光シートに置き換えて構成された面光源装置に対する測定結果である。点線の実験に用いられた面光源装置の集光シートは、特許文献1に開示された集光シートと同様に、図3に示されたθ5が0°なるように構成されていた。   FIG. 12 shows the angular distribution of luminance measured in one of many experiments conducted by the inventors changing various conditions. The solid line in FIG. 12 is the measurement result for the surface light source device having the same configuration as the surface light source device in the present embodiment described above. On the other hand, the dotted line in FIG. 12 is a measurement result for the surface light source device configured by replacing the first optical sheet of the surface light source device used in the solid line experiment with another light collecting sheet. The condensing sheet of the surface light source device used for the dotted line experiment was configured such that θ5 shown in FIG. 3 was 0 °, similarly to the condensing sheet disclosed in Patent Document 1.

以上のような本実施の形態によれば、入光側の第1光学シート30の集光機能を調節しておくことにより、全反射されて光源25の側に戻されていた光L101,L111が第1光学シート30を透過し得るようにしている。すなわち、第1光学シート30の集光機能を調節することによって、光の利用効率を改善することを可能にしている。また、第1光学シート30の集光機能を調節することによって第1光学シート30を透過するようになった光L101,L111に対し、出光側の第2光学シート40から集光作用を効果的に及ぼすことができる。この結果、優れた正面方向輝度および優れた正面方向輝度の面内均一性を維持しながら、輝度の角度分布をなだらかに変化させることを可能としている。   According to the present embodiment as described above, the light L101 and L111 that have been totally reflected and returned to the light source 25 side by adjusting the light collecting function of the first optical sheet 30 on the light incident side. Can pass through the first optical sheet 30. That is, the light utilization efficiency can be improved by adjusting the light collecting function of the first optical sheet 30. Further, by adjusting the light collecting function of the first optical sheet 30, the light collecting action from the second optical sheet 40 on the light output side is effectively applied to the light L101 and L111 that are transmitted through the first optical sheet 30. Can be affected. As a result, it is possible to smoothly change the angular distribution of luminance while maintaining in-plane uniformity of excellent front direction luminance and excellent front direction luminance.

なお、以上の実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、変形の一例について説明する。   Various modifications can be made to the above embodiment. Hereinafter, an example of modification will be described.

例えば、上述した実施の形態において、第1光学シート30の第1単位形状要素35が互いに隣接して配置されている例を示したが、これに限られない。例えば、図13に示すように、隣り合う二つの第1単位形状要素35間に平坦部38が形成されていてもよいし、図14に示すように、隣り合う二つの第1単位形状要素35間に凹部39が形成されていてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the example in which the first unit shape elements 35 of the first optical sheet 30 are disposed adjacent to each other has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 13, a flat portion 38 may be formed between two adjacent first unit shape elements 35, or as shown in FIG. 14, two adjacent first unit shape elements 35. A recess 39 may be formed therebetween.

なお、変形例を説明するための図13および図14において、図1〜図12に示す上述の実施の形態と同一に構成され得る部分には同一符号を付している。   In FIGS. 13 and 14 for explaining the modification, the same reference numerals are given to the parts that can be configured in the same manner as the above-described embodiment shown in FIGS.

また、上述した実施の形態において、第1光学シート30の第1単位形状要素35がすべて同一の構成を有する例を示したが、これに限られない。一例として、一枚の第1光学シート30内に異なる形状を有した単位形状要素が含まれていてもよい。   In the above-described embodiment, the example in which all the first unit shape elements 35 of the first optical sheet 30 have the same configuration has been described, but the present invention is not limited thereto. As an example, unit-shaped elements having different shapes may be included in one first optical sheet 30.

さらに、上述した実施の形態において、第2光学シート40の一例を説明したが、上述した第2光学シート40は単なる例示に過ぎず、種々の変更を行うことができる。例えば、第2光学シート40の第2単位形状要素45の断面形状が、主切断面において、円形状の一部分または楕円形状の一部分からなっている例を示したが、これに限られない。第2単位形状要素45の断面形状を、例えば、三角形等の多角形形状にしてもよい。その他、第1光学シート30の第1単位形状要素35の配列方向と交差する方向において集光機能を発揮し得る種々の部材から、第2光学シート40を構成することができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example of the second optical sheet 40 has been described. However, the above-described second optical sheet 40 is merely an example, and various changes can be made. For example, although the cross-sectional shape of the 2nd unit shape element 45 of the 2nd optical sheet 40 showed the example which consists of a part of circular shape or a part of elliptical shape in the main cut surface, it is not restricted to this. The cross-sectional shape of the second unit shape element 45 may be a polygonal shape such as a triangle, for example. In addition, the 2nd optical sheet 40 can be comprised from the various member which can exhibit a condensing function in the direction which cross | intersects the sequence direction of the 1st unit shape element 35 of the 1st optical sheet 30. FIG.

さらに、上述した実施の形態において、面光源装置20の光源25の発光部25aが、線状に延びる冷陰極管からなる例を示したが、これに限られない。光源25として、点状のLED(発光ダイオード)や面状のEL(電場発光体)等からなる発光部を有するようにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the light emitting unit 25a of the light source 25 of the surface light source device 20 is formed of a cold cathode tube extending linearly, but is not limited thereto. As the light source 25, a light emitting unit composed of a dot-like LED (light emitting diode), a planar EL (electroluminescent body), or the like may be provided.

さらに、上述した実施の形態において、第1光学シート30が組み込まれた光学部材28、面光源装置20および透過型表示装置10の全体構成の一例を説明したが、この例に限られず、適宜変更することができる。例えば、種々の機能を有した光学シート(一例として、光拡散シート)等を、光学部材28,面光源装置20および透過型表示装置10にさらに組み込んでもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example of the entire configuration of the optical member 28 in which the first optical sheet 30 is incorporated, the surface light source device 20, and the transmissive display device 10 has been described. can do. For example, an optical sheet (for example, a light diffusion sheet) having various functions may be further incorporated in the optical member 28, the surface light source device 20, and the transmissive display device 10.

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。   In addition, although the some modification with respect to embodiment mentioned above was demonstrated above, naturally, it is also possible to apply combining several modifications suitably.

図1は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、透過型表示装置および面光源装置の概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention, and is a perspective view showing a schematic configuration of a transmissive display device and a surface light source device. 図2は、図1のII−II線に沿った断面図であって、図1の面光源装置に組み込まれた第1光学シートを示す図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and shows the first optical sheet incorporated in the surface light source device of FIG. 図3は、図2と同様の断面において、図2の光学シートを示す拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view showing the optical sheet of FIG. 2 in the same cross section as FIG. 図4は、第1光学シートの主切断面と平行に進む光、および、第1単位形状要素の配列方向および各第1単位形状要素の長手方向の両方に交差する方向に進む光の第1単位形状要素の出光面での屈折について説明するための斜視図である。FIG. 4 shows the first of the light traveling in parallel with the main cutting surface of the first optical sheet and the light traveling in the direction intersecting both the arrangement direction of the first unit shape elements and the longitudinal direction of each first unit shape element. It is a perspective view for demonstrating the refraction | bending in the light emission surface of a unit shape element. 図5は、第1単位形状要素の出光面における接面に直交する平面であって、第1単位形状要素の配列方向および各第1単位形状要素の長手方向の両方に交差する方向に進む図4に示された光の進行方向と平行な平面において、当該光の屈折作用を説明するための図である。FIG. 5 is a view orthogonal to the contact surface on the light exit surface of the first unit shape element and going in a direction intersecting both the arrangement direction of the first unit shape elements and the longitudinal direction of each first unit shape element. FIG. 6 is a diagram for explaining the refracting action of light on a plane parallel to the light traveling direction shown in FIG. 図6は、図4の第1光学シートを出光側(上方)から示す図である。FIG. 6 is a view showing the first optical sheet of FIG. 4 from the light exit side (above). 図7は、第1単位形状要素の長手方向と平行な方向(正面側)から図4の第1光学シートを示す図である。また、図7は、第1単位形状要素の出光面における接面に直交する平面であって第1光学シートの主切断面と平行に進む図4に示された光の進行方向と平行な平面において、当該光の屈折作用を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the first optical sheet of FIG. 4 from a direction (front side) parallel to the longitudinal direction of the first unit shape element. FIG. 7 is a plane orthogonal to the contact surface on the light exit surface of the first unit shape element and parallel to the main cutting plane of the first optical sheet and parallel to the light traveling direction shown in FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the refraction action of the light. 図8は、第1単位形状要素の配列方向と平行な方向(側方)から図4の第1光学シートを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the first optical sheet of FIG. 4 from a direction (side) parallel to the arrangement direction of the first unit shape elements. 図9は、第1光学シートの出光面における正面方向の輝度の面内分布を説明するための図である。このうち、図9(a)は、第1光学シートを出光側(上方)から示す図である。図9(b)は、第1単位形状要素の配列方向と平行な方向(側方)から第1光学シートを示す図である。図9(c)は、図9(b)のc−c線に沿った断面図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the in-plane distribution of luminance in the front direction on the light exit surface of the first optical sheet. Among these, Fig.9 (a) is a figure which shows a 1st optical sheet from the light emission side (above). FIG. 9B is a diagram illustrating the first optical sheet from a direction (side) parallel to the arrangement direction of the first unit shape elements. FIG. 9C is a cross-sectional view taken along the line cc in FIG. 9B. 図10は、正面方向から第1単位形状要素の長手方向に傾斜した方向での第1光学シートの出光面における輝度の面内分布を説明するための図である。このうち、図10(a)は、第1光学シートを出光側(上方)から示す図である。図10(b)は、第1単位形状要素の配列方向と平行な方向(側方)から第1光学シートを示す図である。図10(c)は、図10(b)のc−c線に沿った断面図である。FIG. 10 is a diagram for explaining in-plane distribution of luminance on the light exit surface of the first optical sheet in a direction inclined in the longitudinal direction of the first unit shape element from the front direction. Among these, Fig.10 (a) is a figure which shows a 1st optical sheet from the light emission side (above). FIG.10 (b) is a figure which shows a 1st optical sheet from the direction (side) parallel to the arrangement direction of a 1st unit shape element. FIG.10 (c) is sectional drawing along the cc line of FIG.10 (b). 図11は、図10よりも大きな傾斜角度で正面方向から第1単位形状要素の長手方向に傾斜した方向での第1光学シートの出光面における輝度の面内分布を説明するための図である。このうち、図11(a)は、第1光学シートを出光側(上方)から示す図である。図11(b)は、第1単位形状要素の配列方向と平行な方向(側方)から第1光学シートを示す図である。図11(c)は、図11(b)のc−c線に沿った断面図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the in-plane distribution of luminance on the light exit surface of the first optical sheet in a direction inclined from the front direction to the longitudinal direction of the first unit shape element at a larger inclination angle than FIG. 10. . Among these, Fig.11 (a) is a figure which shows a 1st optical sheet from the light emission side (above). FIG.11 (b) is a figure which shows a 1st optical sheet from the direction (side) parallel to the sequence direction of a 1st unit shape element. FIG.11 (c) is sectional drawing along the cc line | wire of FIG.11 (b). 図12は、面光源装置の出光面における輝度の角度分布を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the angular distribution of luminance on the light exit surface of the surface light source device. 図13は、図2と同様の断面において、第1光学シートの一変形例を説明するための図である。FIG. 13 is a view for explaining a modification of the first optical sheet in the same cross section as FIG. 図14は、図2と同様の断面において、第1光学シートの他の変形例を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining another modification of the first optical sheet in the same cross section as FIG.

10 透過型表示装置
15 透過型表示部
16 下偏光板
17 上偏光板
18 液晶層
20 面光源装置
25 光源
25a 発光部
28 光学部材
30 第1光学シート
30a 出光面
30b 入光面
32 第1本体部
32a 出光側面
32b 入光側面
34 第1レンズ部
35 第1単位形状要素
35a 出光面
35b1 頂部
35b2 端部
40 第2光学シート
42 第2本体部
42a 出光側面
44 第2レンズ部
45 第2単位形状要素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transmission type display apparatus 15 Transmission type display part 16 Lower polarizing plate 17 Upper polarizing plate 18 Liquid crystal layer 20 Surface light source device 25 Light source 25a Light emission part 28 Optical member 30 1st optical sheet 30a Light emission surface 30b Light incident surface 32 1st main-body part 32a Light exit side surface 32b Light entrance side surface 34 First lens portion 35 First unit shape element 35a Light exit surface 35b1 Top portion 35b2 End portion 40 Second optical sheet 42 Second body portion 42a Light exit side surface 44 Second lens portion 45 Second unit shape element

Claims (6)

並べて配列された複数の発光部を含む光源と、
光源からの光を受けるシート状の光学部材と、を備え、
前記光学部材は、第1光学シートと、第1光学シートの出光側に配置された第2光学シートと、を有し、
前記第1光学シートは、シート状の第1本体部と、前記第1本体部上に並べて配列された複数の第1単位形状要素と、を有し、
前記第2光学シートは、シート状の第2本体部と、前記第2本体部上に並べて配列された複数の第2単位形状要素と、を有し、
前記第1単位形状要素の各々は、前記第1単位形状要素の配列方向と交差する方向であって前記発光部の配列方向とも交差する方向に、線状に延び、
前記第2単位形状要素の各々は、前記第2単位形状要素の配列方向と交差する方向に、線状に延び、
前記第1単位形状要素の配列方向は、前記第2単位形状要素の配列方向と交差しており、
前記第1本体部の法線方向と前記第1単位形状要素の配列方向との両方に平行な第1光学シートの主切断面において、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への接線が前記第1本体部のシート面に対してなす角度は、前記接線の前記第1単位形状要素への接点が、前記第1本体部から最も離間した前記第1単位形状要素の前記外輪郭上の頂部から前記第1本体部に最も接近した前記第1単位形状要素の前記外輪郭上の端部へ向かうにつれて、大きくなっていき、
一つの発光部で発光され前記第1光学シートの主切断面と平行な方向に進む光が、前記一つの発光部から前記第1光学シートまで一直線状に進んで前記第1光学シートへ入射して、その後、前記一つの発光部と当該一つの発光部と隣り合う他の発光部との中間位置に対面する位置に配置された第1単位形状要素の端部へ入射したとの仮定において、当該光が前記端部で屈折することにより、当該光の進行方向が前記第1光学シートの主切断面において前記第1本体部の法線方向を越えない範囲で変化して、当該光の進行方向と前記第1本体部の法線方向とによってなされる角度が小さくなるように、前記第1単位形状要素が構成されている
ことを特徴とする面光源装置。
A light source including a plurality of light emitting units arranged side by side;
A sheet-like optical member that receives light from the light source,
The optical member includes a first optical sheet, and a second optical sheet disposed on the light output side of the first optical sheet,
The first optical sheet has a sheet-like first main body part and a plurality of first unit shape elements arranged side by side on the first main body part,
The second optical sheet has a sheet-like second main body part, and a plurality of second unit shape elements arranged side by side on the second main body part,
Each of the first unit shape elements extends linearly in a direction that intersects with the arrangement direction of the first unit shape elements and also intersects with the arrangement direction of the light emitting units,
Each of the second unit shape elements extends linearly in a direction intersecting with the arrangement direction of the second unit shape elements,
The arrangement direction of the first unit shape elements intersects with the arrangement direction of the second unit shape elements,
In the main cutting surface of the first optical sheet parallel to both the normal direction of the first main body and the arrangement direction of the first unit shape elements, the tangent to the outer contour of the first unit shape elements is the The angle formed with respect to the seat surface of the first main body is such that the contact point of the tangent to the first unit shape element is the top of the outer contour of the first unit shape element farthest from the first main body portion. From the end of the first unit shape element closest to the first body portion toward the end on the outer contour,
Light emitted from one light emitting unit and traveling in a direction parallel to the main cutting surface of the first optical sheet travels straight from the one light emitting unit to the first optical sheet and enters the first optical sheet. Then, on the assumption that the light is incident on the end of the first unit-shaped element disposed at a position facing an intermediate position between the one light-emitting part and the other light-emitting part adjacent to the one light-emitting part, When the light is refracted at the end, the traveling direction of the light changes in a range not exceeding the normal direction of the first main body at the main cut surface of the first optical sheet, and the traveling of the light The surface light source device, wherein the first unit shape element is configured so that an angle formed by a direction and a normal direction of the first main body is small.
前記第1光学シートをなす材料の屈折率の値nと、前記一つの発光部と前記他の発光部との前記第1光学シートの主切断面における離間距離d、前記発光部から第1光学シートまでの前記第1光学シートの主切断面における離間距離h、および、前記第1光学シートの主切断面において前記単位形状要素の前記端部への接線と前記本体部のシート面とによってなされる角度θaaが、以下の式(1)を満たす
ことを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。
θaa < Arcsin(n×sin((θaa)-Arcsin(sin(Arctan(d/(h×2)))/n))) ・・・式(1)
The refractive index value n of the material constituting the first optical sheet, the distance d between the one light emitting part and the other light emitting part on the main cutting surface of the first optical sheet, the first optical from the light emitting part A separation distance h at the main cutting surface of the first optical sheet to the sheet, and a tangent to the end of the unit-shaped element and the sheet surface of the main body at the main cutting surface of the first optical sheet. The surface light source device according to claim 1, wherein the angle θaa satisfies the following expression (1).
θaa <Arcsin (n × sin ((θaa) -Arcsin (sin (Arctan (d / (h × 2) )) / n))) (1)
前記第1光学シートの主切断面において、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への前記接線が前記第1本体部のシート面に対して45°以上の角度をなすようになるのは、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への接線の接点の位置が、前記第1本体部のシート面と平行な方向において、前記第1単位形状要素の全幅のうちの85%以下を占める領域にある場合であり、
前記第1光学シートの主切断面において、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への前記接線が前記第1本体部のシート面に対して10°以下の角度をなすようになるのは、前記第1単位形状要素の前記外輪郭への接線の接点の位置が、前記第1本体部のシート面と平行な方向において、前記第1単位形状要素の全幅のうちの5%以上を占める領域にある場合である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の面光源装置。
In the main cutting surface of the first optical sheet, the tangent to the outer contour of the first unit shape element is at an angle of 45 ° or more with respect to the sheet surface of the first main body part. A region in which the position of a contact point of a tangent to the outer contour of the first unit shape element occupies 85% or less of the total width of the first unit shape element in a direction parallel to the sheet surface of the first main body. In the case of
In the main cutting surface of the first optical sheet, the tangent to the outer contour of the first unit-shaped element comes to form an angle of 10 ° or less with respect to the sheet surface of the first main body part. A region in which the position of the contact point of the tangent to the outer contour of the first unit shape element occupies 5% or more of the total width of the first unit shape element in a direction parallel to the sheet surface of the first main body. The surface light source device according to claim 1, wherein the surface light source device is a surface light source device.
前記第2光学シートの前記第2本体部の法線方向と前記第2光学シートの前記第2単位形状要素の配列方向との両方に平行な第2光学シートの主切断面において、前記第2本体部のシート面に平行な前記第2光学シートの前記第2単位形状要素の幅は、前記第2本体部の法線方向に沿った前記第2光学シートの前記第2単位形状要素の高さの1.5倍以上2.5倍以下である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の面光源装置。
In the main cutting surface of the second optical sheet parallel to both the normal direction of the second main body portion of the second optical sheet and the arrangement direction of the second unit shape elements of the second optical sheet, the second The width of the second unit shape element of the second optical sheet parallel to the sheet surface of the main body portion is a height of the second unit shape element of the second optical sheet along the normal direction of the second main body portion. The surface light source device according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface light source device is 1.5 times or more and 2.5 times or less.
並べて配列された複数の発光部と、
前記発光からの光を受ける光学シートと、を備え、
前記光学シートは、シート状の本体部と前記本体部上に並べて配列された複数の単位形状要素と、を備え、
前記単位形状要素の各々は、前記単位形状要素の配列方向と交差する方向であって前記発光部の配列方向にも交差するようになる方向に、線状に延び、
前記本体部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方に平行な光学シートの主切断面において、前記単位形状要素の前記外輪郭への接線が前記本体部のシート面に対してなす角度は、前記接線の前記単位形状要素への接点が、前記本体部から最も離間した前記単位形状要素の前記外輪郭上の頂部から前記本体部に最も接近した前記単位形状要素の前記外輪郭上の端部へ向かうにつれて、大きくなっていき、
一つの発光部で発光され前記主切断面と平行な方向に進む光が、前記一つの発光部から前記光学シートまで一直線状に進んで前記光学シートへ入射して、その後、前記一つの発光部と当該一つの発光部と隣り合う他の発光部との中間位置に対面する位置に配置された単位形状要素の前記端部へ入射したとの仮定において、当該光が前記端部で屈折することにより、当該光の進行方向が前記主切断面において前記本体部の法線方向を越えない範囲で変化して、当該光の進行方向と前記本体部の法線方向とによってなされる角度が小さくなるように、前記単位形状要素が構成されている
ことを特徴とする直下型の面光源装置
A plurality of light emitting units arranged side by side ;
An optical sheet that receives light from the light emission , and
The optical sheet includes a sheet-like main body portion, and a plurality of unit shaped elements arranged side by side on the main body portion,
Each of the unit shape elements extends linearly in a direction that intersects with the arrangement direction of the unit shape elements and also intersects with the arrangement direction of the light emitting units,
In the main cutting surface of the optical sheet parallel to both the normal direction of the main body portion and the arrangement direction of the unit shape elements, a tangent to the outer contour of the unit shape elements is relative to the sheet surface of the main body portion. The angle formed is such that the contact point of the tangent to the unit shape element is the outer contour of the unit shape element closest to the main body from the top on the outer contour of the unit shape element farthest from the main body. As you go to the top edge,
Light emitted from one light emitting unit and traveling in a direction parallel to the main cutting surface travels straight from the one light emitting unit to the optical sheet and enters the optical sheet, and then the one light emitting unit. And the light is refracted at the end, assuming that the light enters the end of the unit-shaped element arranged at a position facing an intermediate position between the one light-emitting unit and another adjacent light-emitting unit. As a result, the traveling direction of the light changes in a range not exceeding the normal direction of the main body at the main cutting plane, and the angle formed by the traveling direction of the light and the normal direction of the main body is reduced. As described above, a direct-type surface light source device in which the unit shape element is configured.
請求項1〜のいずれか一項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置の出光側に配置された透過型表示部と、を備える
ことを特徴とする表示装置。
The surface light source device according to any one of claims 1 to 5 ,
And a transmissive display unit disposed on the light output side of the surface light source device.
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