JP5644413B2 - 導光体、面光源装置及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
一次光源から発せられる光を導光し、且つ、前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面、導光される光の一部が出射する光出射面、及び該光出射面の反対側の光反射面を有する、エッジライト方式面光源装置用の導光体であって、
前記光反射面及び前記光出射面の少なくとも一方は複数のレンズ列を備えており、該複数のレンズ列は前記光入射端面に垂直の方向にほぼ沿って延び且つ互いに略平行に配列されており、
前記光反射面には複数の凸状構造が付設されており、
前記複数の凸状構造のそれぞれは、前記光入射端面に垂直の方向に関する両端部と、前記両端部の間に位置し前記両端部より高さの大きな山頂部と、前記両端部の間にて前記山頂部を通って延びる稜線部とを有しており、且つ、前記光入射端面に垂直の方向と直交する断面の形状の前記稜線部を含む部分は高さのより小さい位置の断面形状と重複するように構成されていることを特徴とする、エッジライト方式面光源装置用導光体、
が提供される。
導光体4は、XY面と平行に配置され、全体として矩形板状をなしている。導光体4は、4つの側端面を有しており、そのうちのYZ面と略平行な1対の側端面のうちの一方が光入射端面41とされ、該光入射端面と対向するようにLEDが隣接配置されている。導光体4のYZ面と略平行な1対の側端面のうちの他方の側端面は、光入射端面と反対側の反対端面42とされている。導光体4の光入射端面41に略直交する2つの主面は、いずれもZ方向と略直交するように配置されており、一方の主面である上面が光出射面43とされ他方の主面である下面が光反射面44とされている。
図2に示されているように、光出射面43からの出射光のLED配列方向と平行なYZ面内での指向性を制御するために、導光体4の光反射面44及び光出射面43の少なくとも一方には、多数のレンズ列が形成されている。図2に示される形態においては、以下に説明するように、光反射面44に多数のレンズ列(第1のレンズ列)44aが形成されており、光出射面43に多数のレンズ列(第2のレンズ列)43bが形成されているが、本発明はこれに限定されない。
有効表示領域Fとは、図1に示されるように面光源装置の発光面上に透過型液晶表示素子等の表示素子(表示パネル)を配置して液晶表示装置等の画像表示装置を構成した場合に、面光源装置において実際に画像表示装置の有効表示のための照明に利用される光が発せられる領域(すなわち、画像表示装置の有効な表示領域に対応する面光源装置の領域)のことである。この有効表示領域Fは、たとえば導光体光出射面43内の領域及び導光体光反射面44内の領域についてもいうことができる。この有効表示領域Fは、面光源装置の発光領域に対して対角で1〜5mmほど小さい領域となることが多い。また、導光体光出射面43において、導光体4の光入射端面41に隣接する端縁から有効表示領域Fまでの距離は、面光源装置の形状及びサイズにもよるが、一般的に2〜10mm程度である。
導光体4の光出射面43または光反射面44が粗面化される場合には、粗面の平均傾斜角θaは、ISO4287/1−1984に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をxとして、得られた傾斜関数f(x)から次の(1)式および(2)式
Δa=(1/L)∫0 L|(d/dx)f(x)|dx ・・・ (1)
θa=tan−1(Δa) ・・・ (2)
を用いて求めることができる。ここで、Lは測定長さであり、Δaは平均傾斜角θaの正接である。粗面化は、ISO4287/1−1984による平均傾斜角θaが0.1〜10度の範囲のものとすることが、光出射面43内での輝度の均斉度の向上を図る点から好ましい。平均傾斜角θaは、さらに好ましくは0.2〜8度の範囲であり、より好ましくは0.3〜5度の範囲である。
図3は本発明によるエッジライト方式面光源装置用導光体の一実施形態(上記の導光体4)の光反射面を示す模式的斜視図であり、図4はその模式的M断面図(YZ断面図)であり、図5は図4の模式的N断面図(XZ断面図)である。また、図6は本発明によるエッジライト方式面光源装置用導光体の一実施形態における凸状構造を説明するための模式図である。図7は本発明によるエッジライト方式面光源装置用導光体の一実施形態における光反射面を示す模式図である。
(A)第1のレンズ列44aの延在方向の平均間隔が、光入射端面41から遠ざかるに従って短くなるような変化;
(B)第1のレンズ列44aの延在方向の長さが、光入射端面41から遠ざかるに従って長くなるような変化;
(C)高さが、光入射端面41から遠ざかるに従って高くなるような変化;
(D)第2の領域45bの平均傾斜角が、光入射端面41から遠ざかるに従って大きくなるような変化;
の少なくとも1つを有することが出来る。これにより、光出射面43の輝度均斉度を向上させ或いは輝度むらを低減することができ、また、他の光学部材の周期構造との干渉模様などの発生が抑制される。
複数の凸状構造45は、特に光入射端面41に垂直のX方向に関して連続して形成されていてもよい。この場合、光入射端面41に垂直のX方向に関する両端部451,452の高さは零ではないこともあり得る。図8に、連続して形成された凸状構造45の模式的平面図を示す。
図9は、以上のような凸状構造と第1のレンズ列及び第2のレンズ列との配置に関する変形形態例を示す模式図である。これらの図はYZ断面を示すものであり、図9(a)に示されるように、導光体4の光出射面43が上側に位置し、導光体4の光反射面44が下側に位置する。光反射面44に第1のレンズ列44aが存在するか否か、光出射面43に第2のレンズ列43bが存在するか否か、更には凸状構造45が第1のレンズ列44aの先端部及び斜面並びに互いに隣接する2つの第1のレンズ列44aの境界部のいずれに位置するか(複数に位置することあり)、の組合せにより、種々の形態が可能である。尚、図9(b)〜(g)では、一部の部材の符号を省略している。
光反射面44に第1のレンズ列44aが存在し、
光出射面43に第2のレンズ列が存在せず、
凸状構造45が第1のレンズ列44aの先端部に位置する。
光反射面44に第1のレンズ列44aが存在し、
光出射面43に第2のレンズ列が存在せず、
凸状構造45が互いに隣接する2つの第1のレンズ列44aの境界部に位置する。
光反射面44に第1のレンズ列44aが存在し、
光出射面43に第2のレンズ列が存在せず、
凸状構造45が第1のレンズ列44aの斜面に位置する。
光反射面44に第1のレンズ列が存在せず、
光出射面43に第2のレンズ列43bが存在し、
凸状構造45が光反射面44の適宜の場所に位置する。
光反射面44に第1のレンズ列44aが存在し、
光出射面43に第2のレンズ列43bが存在し、
凸状構造45が第1のレンズ列44aの先端部に位置する。
光反射面44に第1のレンズ列44aが存在し、
光出射面43に第2のレンズ列43bが存在し、
凸状構造45が互いに隣接する2つの第1のレンズ列44aの境界部に位置する。
光反射面44に第1のレンズ列44aが存在し、
光出射面43に第2のレンズ列43bが存在し、
凸状構造45が第1のレンズ列44aの斜面に位置する。
本実施形態では、光出射面43及び光反射面44をそれぞれ形成するための形状転写面を有する成形用型部材を用いて透光性樹脂(組成物)を成形することを含んで、上記の面光源装置用導光体4を製造する。
凸状構造は、下記(A’)〜(D’)の変化:
(A’)レンズ列の延在方向の平均間隔が、導光体4の中央に向かって各光入射端面41から遠ざかるに従って短くなるような変化;
(B’)レンズ列の延在方向の長さが、導光体4の中央に向かって各光入射端面41から遠ざかるに従って長くなるような変化;
(C’)高さが、導光体4の中央に向かって各光入射端面41から遠ざかるに従って高くなるような変化;
(D’)第2の領域の平均傾斜角が、導光体4の中央に向かって各光入射端面41から遠ざかるに従って大きくなるような変化;
の少なくとも1つを有する。
面光源装置の一次光源を点灯させて、輝度計(TOPCON社製BM−7)を用いて画像表示装置の有効表示領域における法線方向の輝度を測定した。このとき、測定は有効表示領域Fの10mm内側をX方向及びY方向それぞれ20分割した400点の位置で行い、その平均値を算出した。判定は、比較例1のものと比較して、
◎:140%以上高い;
○:120%以上140%未満;
△:同等以上120%未満;
×:同等未満;
とした。
上記の輝度測定において、400点の位置での測定値における最小輝度/最大輝度[%]を算出した。判定は70%以上を○とした。
図9(d)に示されるような導光体を、以下のようにして、製造した。
実施例1と同様にして、表1に示されるような光出射面及び光反射面を持つ導光体を製造した。ここで、第1及び第2の転写面形成金型における第1のレンズ列及び第2のレンズ列を転写形成するための転写面の形成は、断面形状以外は、実施例1における第2の転写面形成金型における第2のレンズ列を転写形成するための転写面の形成と同様にした。尚、凸状構造の高さは基準面(レンズ列がある場合にはその表面)からの最大高さとした。
(実施例2):図9(e)
(実施例3):図9(a)
(実施例4):図9(e)
(実施例5):図9(b)
(実施例6):図9(f)
(実施例7):図9(b)
(実施例8):図9(f)
であった。
・アスペクト比2.7のレンズ列は、幅50μm(Y方向寸法)、高さ18.4μm(Z方向寸法)、先端部分の曲率半径Rが16μmで頂角90度の三角形状のものであり;
・アスペクト比9.3のレンズ列は、幅40μm(Y方向寸法)、高さ4μm(Z方向寸法)、曲率半径52μmの円弧形状に内接する様に、曲率半径34μmの円弧形状3個の組み合わせからなる曲線形状(Wave形状)のものであり;
・アスペクト比3.0のレンズ列は、幅40μm(Y方向寸法)、高さ13.4μm(Z方向寸法)、先端部分の曲率半径がR16μmで頂角が90度の三角形状のものである。
光反射面に凸状構造45を形成する代わりに、光反射面を粗面化したこと及びレンズ列の性状を変化させたこと以外は、実施例1と同様に実施した。
4 導光体
41 光入射端面
42 反対端面
43 光出射面
43b 第2のレンズ列
44 光反射面
44a 第1のレンズ列
45 凸状構造
45a 第1の領域
45b 第2の領域
451,452 端部
453 山頂部
454 稜線部
6 光偏向素子
61 入光面
62 出光面
65 プリズム列
7 光拡散素子
8 光反射素子
10 リフレクタ
11 透過型液晶表示パネル
F 有効表示領域
Claims (9)
- 一次光源から発せられる光を導光し、且つ、前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面、導光される光の一部が出射する光出射面、及び該光出射面の反対側の光反射面を有する、エッジライト方式面光源装置用の導光体であって、
前記光反射面は、前記光入射端面に垂直の方向にほぼ沿って延び且つ互いに略平行に配列される複数のレンズ列を備えており、
前記光反射面の前記複数のレンズ列には複数の凸状構造がランダムに付設されており、
前記複数の凸状構造のそれぞれは、前記光入射端面に垂直の方向に関する両端部と、前記両端部の間に位置し前記両端部より高さの大きな山頂部と、前記両端部の間にて前記山頂部を通って延びる稜線部とを有しており、且つ、前記光入射端面に垂直の方向と直交する断面の形状の前記稜線部を含む部分は高さのより小さい位置の断面形状と重複するように構成されていることを特徴とする、エッジライト方式面光源装置用導光体。 - 前記複数の凸状構造は、前記複数のレンズ列の互いに隣接する2つのレンズ列の境界部に付設されていることを特徴とする請求項1に記載のエッジライト方式面光源装置用導光体。
- 前記複数の凸状構造のそれぞれの前記稜線部は滑らかに延びていることを特徴とする、請求項1または2に記載のエッジライト方式面光源装置用導光体。
- 前記複数の凸状構造の少なくとも2つは、前記光入射端面に垂直の方向に互いに連続するように配列されていることを特徴とする、請求項1乃至3の何れか一項に記載のエッジライト方式面光源装置用導光体。
- 前記導光体は1つの前記光入射端面を有し、
前記複数の凸状構造のそれぞれは、前記光入射端面から遠ざかるに従って高さが増加する第1の領域と、前記光入射端面から遠ざかるに従って高さが減少する又は変わらない第2の領域とを有することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエッジライト方式面光源装置用導光体。 - 前記導光体は互いに反対側に位置する2つの前記光入射端面を有し、
前記複数の凸状構造のそれぞれは、前記導光体の中央に向かって前記光入射端面から遠ざかるに従って高さが増加する第1の領域と、前記導光体の中央に向かって前記光入射端面から遠ざかるに従って高さが減少する又は変わらない第2の領域とを有することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエッジライト方式面光源装置用導光体。 - 前記複数の凸状構造のそれぞれは、前記第2の領域での前記稜線部の平均傾斜角が0.5度以上7度以下であることを特徴とする、請求項5または6に記載のエッジライト方式面光源装置用導光体。
- 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のエッジライト方式面光源装置用導光体と、
前記導光体の光出射面に隣接して配置され、前記導光体の光出射面に対向する入光面に前記光入射端面と平行な方向にほぼ沿って延び且つ互いに略平行に配列された複数のプリズム列が形成されているプリズムシートと、
前記導光体の光入射端面に隣接して配置された一次光源と、
を備えることを特徴とするエッジライト方式面光源装置。 - 請求項8に記載のエッジライト方式面光源装置と、該エッジライト方式面光源装置から発せられる光により照明される表示パネルとを備えることを特徴とする画像表示装置。
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