JP5699550B2 - 隠蔽構造体を備えた照明ユニット、照明装置、表示装置 - Google Patents
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本発明は、主に照明光路制御に使用される隠蔽構造体を備えた照明ユニット、照明装置並びに表示装置に関するものである。
最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては主に、直下型方式の照明装置と、エッジライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置は、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源としての冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。
一方、エッジライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やＬＥＤ等の光源が、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面（画像表示素子と対向する面）の逆側の面には、該導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向面が形成され、光偏向面に形成される光偏向要素としては例えば白色のドットパターンが印刷されたもの、あるいは、レンズ形状が付与されたもの等、効率よく射出面へと導くために様々な光偏向要素が提案されている。
しかしながら、エッジライト方式は、導光板と呼ばれる透光性の板の端面にのみ光源が配置される構造のため、光源設置数に限界がある。従って液晶表示装置が大型になるにつれ、ディスプレイ全体を明るくすることは難しくなり、輝度を向上させる光学シートの役割が重要となる。
液晶表示画面の輝度を向上させる手段として、米国３Ｍ社の登録商標である輝度向上フィルム（ＢｒｉｇｈｔｎｅｓｓＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）がレンズシートとして広く使用されている。
図１８、図１９は下記特許文献１、２に記載された輝度向上フィルムを示すものである。図１８は、概略で面光源１８２と、面光源１８２から出射した光を入射させる輝度向上フィルムとしてのＢＥＦ１８５と、液晶パネル１８４とが配設されている。図１９に示すように、ＢＥＦ１８５は、透明基材１８６上に断面三角形状の単位プリズム１８７が一方向に周期的に配列されてなる光学フィルムである。この単位プリズム１８７は光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）に構成されている。
図１８、図１９は下記特許文献１、２に記載された輝度向上フィルムを示すものである。図１８は、概略で面光源１８２と、面光源１８２から出射した光を入射させる輝度向上フィルムとしてのＢＥＦ１８５と、液晶パネル１８４とが配設されている。図１９に示すように、ＢＥＦ１８５は、透明基材１８６上に断面三角形状の単位プリズム１８７が一方向に周期的に配列されてなる光学フィルムである。この単位プリズム１８７は光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）に構成されている。
ＢＥＦ１８５は、“軸外（ｏｆｆ-ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を観察者に向けて“軸上（ｏｎ-ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”させることができる。すなわちＢＥＦ１８５は、液晶表示装置の使用時（観察時）に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させることができる。ここで言う「軸上」とは、図１４、図１５において観察者の視覚方向Ｆに一致する方向であり、一般的には液晶パネル１８４の表示画面に対する法線方向側である。
また、図２０に示すように、ＢＥＦ１８５に代表されるレンズシート１９１を用いる際に、透明基材上に拡散フィラーが塗布された拡散フィルム１９０を導光板１００とレンズシート１９１との間に配置することによって、導光板１００から出射される光の輝度ムラを抑えることができる。
さらにまた、レンズシート１９１と液晶パネル１８４との間に拡散フィルム１９０を配置した場合には、プリズムシートに起因する射出光のサイドローブを低減させることができるとともに、規則的に配列されたレンズと液晶画素との間に生じるモアレ干渉縞を防ぐことができる。
ところで、エッジライト方式において使用される導光板１００は、上述したとおり、射出面と対向する位置に光偏向面１００ｂを備え、光偏向面１００ｂには白色のドットパターンやマイクロレンズ（凹型、凸型）、その他レンズ形状の光偏向要素１０２が形成される。
しかしながら、どのような光偏向要素１０２であっても、規則的に、または規則性を有する擬似不規則的に配列された反射層や構造物で形成されるため、上述のＢＥＦ１８５に代表されるレンズシートとの干渉（モアレ干渉縞）の問題や、光偏向面１００ｂのムラが視認されるといった問題があり、その解決手段としては、導光板１００とレンズシート１９１との間に、特許文献４に示されるような拡散フィルム１９０を使用する方法が一般的である。
また、ＢＥＦ１８５は正面方向の輝度を向上させる最も効率的なレンズシートの１つではあるが、２０インチを超える中型ないし大型の液晶表示装置においては、ＢＥＦ１８５の集光作用だけでは表示が暗くなってしまう。正面輝度を更に向上させる方法の一つとして例えばＢＥＦ１８５を２枚クロスに配置する方法が挙げられるが、液晶表示装置の視野角が極端に狭くなるという問題が生じる。ノートパソコンや携帯情報端末等に比べて、テレビ用途としての液晶表示装置においては、十分な視野角が必要であり、特に水平方向に十分な視野角が必要となる。
従って、光偏向面１００ｂに形成される光偏向要素１０２を隠蔽するために、集光作用をほとんど有さない拡散シート１９０を配置しなければならず、また液晶表示装置に必要な正面輝度を得るためには、ＢＥＦ１８５を１枚使用するだけでは足りないという問題がある。
エッジライト方式の照明装置の正面輝度向上の手法として特許文献５には、断面形状が三角プリズム形状であるレンズシートと、断面形状が楕円形状であるレンズシートとを、略直交して配置する手段が開示されている。しかしながら、導光板１００に形成される光偏向要素１０２を隠蔽するために、導光板１００と楕円レンズシートとの間に拡散フィルム１９０を配置する必要があり、また、輝度向上効果が最も得られる三角プリズムレンズシートとしては、例えば上述したＢＥＦ１８５が、正面輝度の向上効果が得られるものの、サイドローブ光が発生してしまうため、三角プリズムレンズシートと液晶表示素子との間には拡散フィルム１９０を配置する必要がある。従って、特許文献５で示される構成では、拡散フィルムを２枚、楕円レンズシート、及び三角プリズムレンズシートと、４枚もの光学フィルムが必要となり、コストがかさんでしまう。
また、特許文献６には、一方の面にアレー状光学素子を形成し、他方の面には異方性散乱機能を有する光学シートによって、光学シートへの入射光を制御し、高輝度、且つ拡散シートを省略することが出来る面光源装置が開示されている。すなわち、導光板１００から射出される光は、導光板１００内の伝搬軸方向（特許文献６における前方方向）へと光強度の偏りをもって射出され、この射出光に対して、光学シートの一方の面に形成された異方性散乱機能によって、該射出光を制御することで、拡散シート１９０を省略することが可能というものである。つまり、射出光強度の射出角度の偏りを制御することを目的としている。
しかしながら、光偏向要素１０２は所定の間隔で、更に様々な配置で形成されている。様々な配置としては例えば正方配置、長方配置、または六方配置などが挙げられる。そのため、導光板１００の射出面１００ａにおいては、光偏向要素１０２との相対位置によって、射出光の射出角度、及び射出強度が異なる。そのために光偏向要素１０２に起因する輝度ムラが生じ、これを隠蔽する必要がある。従って単に前方方向へと強度の偏りがある射出光を制御するということだけでは、上述した導光板１００の光偏向要素１０２を隠蔽することは難しい。更に異方性散乱機能面にコリメート光を入射した際の射出光の片側半値角の差が１０度以上と開示されているが、片側半値角の差が１０度以上となる異方性散乱を光学シートの裏面に形成した場合、正面輝度の低下が著しい。
しかしながら、光偏向要素１０２は所定の間隔で、更に様々な配置で形成されている。様々な配置としては例えば正方配置、長方配置、または六方配置などが挙げられる。そのため、導光板１００の射出面１００ａにおいては、光偏向要素１０２との相対位置によって、射出光の射出角度、及び射出強度が異なる。そのために光偏向要素１０２に起因する輝度ムラが生じ、これを隠蔽する必要がある。従って単に前方方向へと強度の偏りがある射出光を制御するということだけでは、上述した導光板１００の光偏向要素１０２を隠蔽することは難しい。更に異方性散乱機能面にコリメート光を入射した際の射出光の片側半値角の差が１０度以上と開示されているが、片側半値角の差が１０度以上となる異方性散乱を光学シートの裏面に形成した場合、正面輝度の低下が著しい。
特許文献７では、導光板１００の光偏向要素１０２を隠蔽する光学シートとして、シートの両面に光学的構造を有し、どちらか一方、または両方が異方性レンズである光偏向シートが開示されている。しかしながら、エッジライト方式には、プリズムシートのプリズムが形成される面とは対向する面に入射する光を屈折により集光するシステムと、プリズムシートのプリズムが形成される面に入射する光を反射して集光するシステムとの２種類があり、特許文献７は後者のシステムに関し、前者のシステムにおける導光板１００の光偏向要素１０２を隠蔽するという課題の解決には至らない。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を隠蔽すると共に正面輝度を向上させることのできる隠蔽構造体を備えた照明ユニット、照明装置及びこの照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。
本発明による照明ユニットは、光源と、前記光源から射出される光を入射する入射面と入射した光を観察者側へと射出する射出面と前記入射した光を前記射出面へと導く光偏向面とを備えた導光体と、前記射出面とは反対側の面から射出する光を反射して前記導光体へと導く反射シートと、を少なくとも備えた面光源装置と、前記面光源装置の光射出面側に隠蔽構造体を備えた照明ユニットであって、前記導光体は、前記光偏向面に、前記導光体に入射された光を前記射出面側へと導く光偏向要素を備え、前記光偏向要素は、第一の方向に第一のピッチＰ１で略等間隔に配列し、また前記第一の方向とは略直交する第二の方向に、前記第一のピッチＰ１よりも大きい第二のピッチＰ２で略等間隔に配列してなる二次元配列で配置され、前記隠蔽構造体は、光入射面側である第二主面と、光射出面側である第一主面とを備えた部材であって、前記第一主面には、第一の単位レンズが複数形成され、前記第一の単位レンズは、前記第一主面に入射した光を、前記第一の方向に拡散し、前記第二主面は、前記第二主面に入射した光を、前記第一の方向よりも前記第二の方向に広い角度分布で拡散する指向性拡散層であって、前記指向性拡散層は、前記隠蔽構造体の前記第一の単位レンズのない構成において、前記第二主面側からコリメート光を垂直入射したときの前記第一主面からの射出光の光強度の前記第二の方向への角度分布の半値角が、３度以上１０度未満であることを特徴とする、隠蔽構造体を備えた照明ユニットである。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、観察側から照明ユニットを目視した際に、隠蔽構造体に設けた指向性拡散層と第一の単位レンズによって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が拡散されることで視認できない上に、正面輝度を向上させることができる。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、観察側から照明ユニットを目視した際に、隠蔽構造体に設けた指向性拡散層と第一の単位レンズによって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が拡散されることで視認できない上に、正面輝度を向上させることができる。
また、本発明による照明ユニットでは、第一の単位レンズは、少なくとも頂点を含む領域が曲面で形成されたレンズであることを特徴とする。
本発明によれば、第一の単位レンズと指向性拡散層によって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明によれば、第一の単位レンズと指向性拡散層によって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
また、本発明による照明ユニットでは、指向性拡散層は、少なくとも頂点を含む領域が曲面で形成された第二の単位レンズを複数形成してなることを特徴とする。
本発明によれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明によれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
また、本発明による照明ユニットでは、第一主面には、互いに並設された第一の単位レンズが略等間隔で複数形成され、第一の単位レンズは、第二の方向に延在する一軸レンズからなることを特徴とする。
本発明によれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明によれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
また、本発明による照明ユニットでは、第二主面には、互いに並設された第二の単位レンズが複数形成され、第二の単位レンズは、第一の方向に延在する一軸レンズからなることを特徴とする。
本発明によれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明によれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
また、本発明による照明ユニットでは、
第一の単位レンズの端部を０として、第一の方向に測った変位をｘ、第一の単位レンズの断面高さをｆ（ｘ）、ピッチをＱ１としたとき、ｆ（ｘ）が
を満たし、かつ、
で定義される値 Ｄ が、１．５以上５以下であることを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
第一の単位レンズの端部を０として、第一の方向に測った変位をｘ、第一の単位レンズの断面高さをｆ（ｘ）、ピッチをＱ１としたとき、ｆ（ｘ）が
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
また、本発明による照明ユニットは、
変位ｘが０の点におけるｆ（ｘ）の微分ｄｆ（ｘ）/ｄｘの絶対値が、
の範囲で規定されることを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
変位ｘが０の点におけるｆ（ｘ）の微分ｄｆ（ｘ）/ｄｘの絶対値が、
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
また、本発明による照明ユニットは、
Ｒ（ｘ）が最大値となる前記変位ｘをｘ０としたとき、変位ｘがｘ０におけるｆ（ｘ）の微分ｄｆ（ｘ）/ｄｘの絶対値が、
の範囲で規定されることを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
Ｒ（ｘ）が最大値となる前記変位ｘをｘ０としたとき、変位ｘがｘ０におけるｆ（ｘ）の微分ｄｆ（ｘ）/ｄｘの絶対値が、
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
また、本発明による照明ユニットは、第二の単位レンズの高さをＨ２、ピッチをＱ２としたときに、アスペクト比を次式（Ｈ２／Ｑ２）×１００ で定義される数値とすると、前記第二主面上のいずれの位置においても、前記第二の単位レンズの前記アスペクト比が４以上１０以下であることを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
また、本発明による照明ユニットは、
第二の単位レンズは、頂点を含む領域に形成される第一の面と、端部を含む領域に形成される第二の面により形成され、前記第一の面と前記第二の面の境界部において、傾斜角が非連続に変化し、前記第二の面の任意の点の傾斜角が、前記第一の面の任意の点の傾斜角よりも大きくなることを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
第二の単位レンズは、頂点を含む領域に形成される第一の面と、端部を含む領域に形成される第二の面により形成され、前記第一の面と前記第二の面の境界部において、傾斜角が非連続に変化し、前記第二の面の任意の点の傾斜角が、前記第一の面の任意の点の傾斜角よりも大きくなることを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明による照明装置は、
前記隠蔽構造体の前記第二主面は略四角形であって、前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺と、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺との交点のうちの任意の一つを原点とする仮想的な座標軸を設定し、前記第一の方向に平行な軸をＸ軸とし、前記第二の方向に平行な軸をＹ軸とし、前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺の長さをＷ１とし、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺の長さをＷ２とし、前記隠蔽構造体の前記第一の単位レンズのない構成において、前記第二主面側から前記第二主面上の任意の座標（Ｘ、Ｙ）にコリメート光を垂直入射したときの、前記第一主面からの射出光の光強度の前記第二の方向への角度分布の半値角（deg）をΦ（Ｘ，Ｙ）とし、Ｘ０は０以上Ｗ１ 以下の任意の定数とすると、Ｙを ０ からＷ２／２ まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
前記隠蔽構造体の前記第二主面は略四角形であって、前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺と、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺との交点のうちの任意の一つを原点とする仮想的な座標軸を設定し、前記第一の方向に平行な軸をＸ軸とし、前記第二の方向に平行な軸をＹ軸とし、前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺の長さをＷ１とし、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺の長さをＷ２とし、前記隠蔽構造体の前記第一の単位レンズのない構成において、前記第二主面側から前記第二主面上の任意の座標（Ｘ、Ｙ）にコリメート光を垂直入射したときの、前記第一主面からの射出光の光強度の前記第二の方向への角度分布の半値角（deg）をΦ（Ｘ，Ｙ）とし、Ｘ０は０以上Ｗ１ 以下の任意の定数とすると、Ｙを ０ からＷ２／２ まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明による照明装置は、
座標（Ｘ，Ｙ）上にある、もしくは座標（Ｘ，Ｙ）の最も近傍にある前記第二の単位レンズの前記アスペクト比をΩ（Ｘ，Ｙ）としたとき、Ｙを ０ からＷ２／２ まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記アスペクト比Ω（Ｘ０，Ｙ）が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
座標（Ｘ，Ｙ）上にある、もしくは座標（Ｘ，Ｙ）の最も近傍にある前記第二の単位レンズの前記アスペクト比をΩ（Ｘ，Ｙ）としたとき、Ｙを ０ からＷ２／２ まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記アスペクト比Ω（Ｘ０，Ｙ）が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明による照明装置は、
前記第二の単位レンズが、間に平坦部が形成されるように互いに離間して複数配列され、座標（Ｘ，Ｙ）上にある、もしくは座標（Ｘ，Ｙ）の最も近傍にある平坦部の幅をΔ（Ｘ，Ｙ）とすると、Ｙを０からＷ２／２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記平坦部の幅Δ（Ｘ０，Ｙ）が単調増加することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
前記第二の単位レンズが、間に平坦部が形成されるように互いに離間して複数配列され、座標（Ｘ，Ｙ）上にある、もしくは座標（Ｘ，Ｙ）の最も近傍にある平坦部の幅をΔ（Ｘ，Ｙ）とすると、Ｙを０からＷ２／２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記平坦部の幅Δ（Ｘ０，Ｙ）が単調増加することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明による照明装置は、
前記導光体は、前記光源から射出される光を入射する一つの入射面を備え、前記一つの入射面は、前記第一の方向に平行であって、前記隠蔽構造体の前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺と、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺との交点のうち、前記一つの入射面に近接する側の任意の交点を原点とする仮想的な座標軸を設定し、前記第一の方向に平行な軸をＸ軸とし、前記第二の方向に平行な軸をＹ軸とすると、Ｙを ０ からＷ２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
前記導光体は、前記光源から射出される光を入射する一つの入射面を備え、前記一つの入射面は、前記第一の方向に平行であって、前記隠蔽構造体の前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺と、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺との交点のうち、前記一つの入射面に近接する側の任意の交点を原点とする仮想的な座標軸を設定し、前記第一の方向に平行な軸をＸ軸とし、前記第二の方向に平行な軸をＹ軸とすると、Ｙを ０ からＷ２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明による照明装置は、
Ｙを ０ からＷ２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記アスペクト比Ω（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
Ｙを ０ からＷ２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記アスペクト比Ω（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明による照明装置は、
Ｙを０からＷ２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記平坦部の幅Δ（Ｘ０、Ｙ）が単調増加することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
Ｙを０からＷ２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記平坦部の幅Δ（Ｘ０、Ｙ）が単調増加することを特徴とする。
本発明による隠蔽構造体を備えた照明ユニットによれば、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が広がることで、光偏向要素が視認できなくなる。さらに、正面輝度も向上させることができる。
本発明による照明装置は、上述したいずれかに記載された照明ユニットと、該照明ユニットから出射した光を集光させる集光シートとを備えることを特徴とする。
隠蔽構造体の射出光を集光シートのプリズムによって集光させることで正面輝度がさらに向上する。
隠蔽構造体の射出光を集光シートのプリズムによって集光させることで正面輝度がさらに向上する。
また、本発明による照明装置は、照明ユニットから出射した光を偏光させる偏光分離シートを備えたことを特徴とする。
偏光分離シートを備えた場合、照明ユニットから出射した光を偏光させることができる。
偏光分離シートを備えた場合、照明ユニットから出射した光を偏光させることができる。
本発明による表示装置は、上述したいずれかに記載された照明装置と、表示画像を規定する画像表示素子とを有することを特徴とする。
本発明による表示装置によれば、観察側から目視した際に、面光源装置から出射した光を、隠蔽構造体によって導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を視認できないように隠蔽すると共に正面輝度を向上させることができる。
本発明による表示装置によれば、観察側から目視した際に、面光源装置から出射した光を、隠蔽構造体によって導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を視認できないように隠蔽すると共に正面輝度を向上させることができる。
本発明による照明ユニット、照明装置並びに該照明装置を用いた表示装置によれば、観察側から目視した際に、隠蔽構造体によって、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素が視認されず、正面輝度を高くすることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態による表示装置として液晶画像を表示するための液晶表示装置１を示す要部縦断面図である。この液晶表示装置１は、光源１１から光を出射させる面光源装置２と、レンズシートからなる隠蔽構造体３と、輝度を上昇させるための集光シートとしてのプリズムシート４と、偏光分離シート５と、例えば液晶表示素子として液晶画像を表示する画像表示素子６とを光の進行方向に向けて順次備えている。画像表示素子６の更に光の進行方向前方側が視覚方向Ｆとされている。
これらの液晶表示装置１は、面光源装置２と隠蔽構造体３とで照明ユニット７を構成し、照明ユニット７とプリズムシート４と偏光分離シート５とで照明装置８を構成する。なお、図１において各構成の縮図は実際のものとは一致しない。
図１は、本発明の実施の形態による表示装置として液晶画像を表示するための液晶表示装置１を示す要部縦断面図である。この液晶表示装置１は、光源１１から光を出射させる面光源装置２と、レンズシートからなる隠蔽構造体３と、輝度を上昇させるための集光シートとしてのプリズムシート４と、偏光分離シート５と、例えば液晶表示素子として液晶画像を表示する画像表示素子６とを光の進行方向に向けて順次備えている。画像表示素子６の更に光の進行方向前方側が視覚方向Ｆとされている。
これらの液晶表示装置１は、面光源装置２と隠蔽構造体３とで照明ユニット７を構成し、照明ユニット７とプリズムシート４と偏光分離シート５とで照明装置８を構成する。なお、図１において各構成の縮図は実際のものとは一致しない。
面光源装置２は、例えば平板形状をなす導光板１０の厚み方向の端面１０ａに光源１１が配設され、導光板１０の背面側に反射板９が設けられている。そのため、この照明ユニット７はエッジライト方式が採用されている。
光源１１として例えば点状光源が用いられる。点状光源として例えばＬＥＤが用いられ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤやＲＧＢ−ＬＥＤや、有機ＥＬ光源等を採用できる。或いは、光源１１はＣＣＦＬに代表される蛍光管であっても良い。図１では、光源１１が導光板１０の対向する２つの厚み方向の端面１０ａに配置された例を示しているが、これに限らず、１つの端面１０ａのみに配置してもよく、または４つの端面１０ａにそれぞれ配置されてもよい。導光板１０の形状は、平板形状に代えて楔形状等であっても良い。
光源１１として例えば点状光源が用いられる。点状光源として例えばＬＥＤが用いられ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤやＲＧＢ−ＬＥＤや、有機ＥＬ光源等を採用できる。或いは、光源１１はＣＣＦＬに代表される蛍光管であっても良い。図１では、光源１１が導光板１０の対向する２つの厚み方向の端面１０ａに配置された例を示しているが、これに限らず、１つの端面１０ａのみに配置してもよく、または４つの端面１０ａにそれぞれ配置されてもよい。導光板１０の形状は、平板形状に代えて楔形状等であっても良い。
導光板１０の視覚方向Ｆの射出面１０ｂとは反対側の面には光偏向面１２が形成されている。光偏向面１２には、光源１１から導光板１０へ入射する光を射出面１０ｂ側へ偏向する光偏向要素１３が形成されており、光偏向要素１３として、例えば白色拡散反射ドットが印刷されている。また光偏向要素１３の別の例として、マイクロレンズ形状やプリズム形状等の構造物を用いてもよい。
図２は本実施形態における導光板１０の光偏向面１２を示す図であり、光偏向面１２には光偏向要素１３が分散して配設されている。図２では光偏向要素１３の形状が円形で示されているが、これに限らず楕円形状やプリズム形状等の形状を採用することができる。
光偏向面１２に、互いに直交する第一の方向ｑ１と第二の方向ｑ２とを仮想的に破線で示す。そして、光偏向要素１３は第一及び第二の方向ｑ１，ｑ２の交点に設けられており、しかも第一の方向ｑ１にはピッチＰ１で配列され、第二の方向にはピッチＰ１より大きいピッチＰ２で配列された二次元配置とされる。ここで、第一の方向ｑ１及び第二の方向ｑ２は、液晶表示装置１の互いに直交する縦方向及び横方向である垂直視野及び水平視野に対して任意に選択することが出来る。図２に示す例では、第一の方向ｑ１が水平視野に、第二の方向ｑ２が垂直視野にそれぞれ一致するものとする。
図２は、第一の方向ｑ１と第二の方向ｑ２が互いに直交している光偏向面１２の一例を示すが、それに限らず第一の方向ｑ１と第二の方向ｑ２が互いに傾いて交差した光偏向面１２を形成する場合もありうる。
光偏向面１２に、互いに直交する第一の方向ｑ１と第二の方向ｑ２とを仮想的に破線で示す。そして、光偏向要素１３は第一及び第二の方向ｑ１，ｑ２の交点に設けられており、しかも第一の方向ｑ１にはピッチＰ１で配列され、第二の方向にはピッチＰ１より大きいピッチＰ２で配列された二次元配置とされる。ここで、第一の方向ｑ１及び第二の方向ｑ２は、液晶表示装置１の互いに直交する縦方向及び横方向である垂直視野及び水平視野に対して任意に選択することが出来る。図２に示す例では、第一の方向ｑ１が水平視野に、第二の方向ｑ２が垂直視野にそれぞれ一致するものとする。
図２は、第一の方向ｑ１と第二の方向ｑ２が互いに直交している光偏向面１２の一例を示すが、それに限らず第一の方向ｑ１と第二の方向ｑ２が互いに傾いて交差した光偏向面１２を形成する場合もありうる。
図１に示す隠蔽構造体３は、基部１５と、その光入射面を第二主面１５ｂとし、光射出面を第一主面１５ａとする。そして、第二主面１５ｂには第二主面１５ｂに入射した光を第一の方向ｑ１よりも第二の方向ｑ２に広い角度分布で拡散する指向性拡散層１７が形成される。第一主面１５ａには、第一の単位レンズ１６が複数形成される。
図３は、隠蔽構造体３の第二主面１５ｂが略四角形である場合の図であり、四角形の各頂点をＯ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４とすると、各頂点の任意の一つを原点として仮想的な座標軸を設定する（図３ではＯ１を原点とした）。第一の方向ｑ１に平行な座標軸をＸ軸、第二の方向ｑ２に平行な座標軸をＹ軸とする。さらに、第二主面１５ｂの端辺Ｏ１Ｏ２上の任意の点をＬ（Ｘ０、０）とし、点Ｌを通り第二の方向ｑ２に平行に引いた仮想的な直線の、端辺Ｏ３Ｏ４との交点をＮ（Ｘ０、Ｗ２）、直線ＬＮの中点をＭ（Ｘ０、Ｗ２／２）とした。Ｗ１は、第一の方向ｑ１に平行な端辺の長さであり、Ｗ２は、第二の方向ｑ２に平行な端辺の長さであり、Ｋ１とＫ２はそれぞれ、端辺Ｏ１Ｏ４と端辺Ｏ２Ｏ３の中点である。
図４（ａ）は、隠蔽構造体３を俯瞰的に眺めた図である。ここでは、第一の単位レンズ１６がレンチキュラーレンズであり、指向性拡散層１７もレンチキュラーレンズであり、第一の単位レンズ１６と、指向性拡散層１７のレンチキュラーレンズが互いに直交している場合を示している。
図４（ｂ）は隠蔽構造体３を第一の方向ｑ１に沿って切断したときの断面図であり、図４（ｃ）は第二の方向ｑ２に沿って切断したときの断面図である。
第一の単位レンズ１６としては、レンチキュラーレンズの他に、頂点もしくは側面が湾曲したプリズムや、面内の２方向にレンチキュラーレンズが交差したクロスレンチキュラーレンズ、面内に２次元的に配列されたマイクロレンズなどが例として挙げられる。
指向性拡散層１７としては、レンチキュラーレンズの他に、２次元的に配列した楕円マイクロレンズや、ヘアラインのような微細なピッチで形成された直線状の凹凸構造や、互いに平行に配列した波型形状の凹凸構造や、針状のフィラーをフィラーの向きが一方向に揃うようにコーティングした層などが例として挙げられる。
第一の単位レンズ１６としては、レンチキュラーレンズの他に、頂点もしくは側面が湾曲したプリズムや、面内の２方向にレンチキュラーレンズが交差したクロスレンチキュラーレンズ、面内に２次元的に配列されたマイクロレンズなどが例として挙げられる。
指向性拡散層１７としては、レンチキュラーレンズの他に、２次元的に配列した楕円マイクロレンズや、ヘアラインのような微細なピッチで形成された直線状の凹凸構造や、互いに平行に配列した波型形状の凹凸構造や、針状のフィラーをフィラーの向きが一方向に揃うようにコーティングした層などが例として挙げられる。
第一の単位レンズ１６は、図５に示すように、断面視で例えば丸みを帯びた頂部とその両側の湾曲側面とが滑らかに接続された曲面形状に形成されている。第一の単位レンズ１６の頂部Ｔ１の接線角度は０度であり、第一の単位レンズ１６の端部Ｅ１における第一主面１５ａに対する接線の角度はα１であり、頂部から第一主面１５ａに至るにつれ、接線角度αは次第に大きくなる。
従って、第一主面１５ａに第一の単位レンズ１６が多数配置された隠蔽構造体３の第二主面１５ｂに指向性拡散層１７を形成しない状態で、第二主面１５ｂ側から略ランバート光を射出するように点光源を設置した場合、点光源から射出された斜め方向の光Ｋが第一のレンズ１６表面での屈折により正面方向へ立ち上げられ、隠蔽構造体３の第一主面１５ａ側から点光源を観察すると、点光源は線状光源として視認される。ここで、導光板１０の光偏向面１２に形成された光偏向要素１３であらゆる方向に進路を変更された光のうち、導光板１０の光射出面１０ｂから射出される光は、その配光分布はランバート光と異なるが、点光源と同義として扱うことが出来る。
従って、第一主面１５ａに第一の単位レンズ１６が多数配置された隠蔽構造体３の第二主面１５ｂに指向性拡散層１７を形成しない状態で、第二主面１５ｂ側から略ランバート光を射出するように点光源を設置した場合、点光源から射出された斜め方向の光Ｋが第一のレンズ１６表面での屈折により正面方向へ立ち上げられ、隠蔽構造体３の第一主面１５ａ側から点光源を観察すると、点光源は線状光源として視認される。ここで、導光板１０の光偏向面１２に形成された光偏向要素１３であらゆる方向に進路を変更された光のうち、導光板１０の光射出面１０ｂから射出される光は、その配光分布はランバート光と異なるが、点光源と同義として扱うことが出来る。
すなわち、例えば図２で示されたような円形の光偏向要素１３の各々を点光源としてみたとき、第一の単位レンズ１６が配置された隠蔽構造体３を導光板１０の光射出面１０ｂ側に配設して第一主面１５ａ側から観察すると、図６（ａ）に示されるように円形の光偏向要素１３が第一の方向ｑ１に線状に広がって見える。第一の方向ｑ１に線状に広がった光偏向要素１３は、第一の方向ｑ１にピッチＰ１で繰り返し配列された光偏向要素１３同士が重なり合い、その結果、第二の方向ｑ２にピッチＰ２／２で等間隔に配列した線状の縞模様として観察される。
このような線状の縞模様を隠蔽するために、隠蔽構造体３の第二主面１５ｂには第一の方向ｑ１よりも第二の方向ｑ２に広い角度分布で拡散する指向性拡散層１７が形成される。第二主面１５ｂに入射した光を指向性拡散層１７により第二の方向ｑ２に拡散させ、さらに第一主面１５ａに形成した第一の単位レンズ１６によって第一の方向ｑ１に拡散させることで、光偏向要素１３の像が二次元的に広がり、光偏向要素１３が視認されなくなる。指向性拡散層１７は第一の方向ｑ１には必ずしも光を拡散させなくても良い。第一の方向ｑ１へ拡散したとしても、第一の単位レンズ１６の光の拡散方向と同一になるので、光偏向要素１３が線状に広がり、隠蔽性に大きく寄与しないからである。図６（ｂ）に示すように光偏向要素１３の像が２次元的に広がると、図６（ａ）で観察されていた線状の縞模様が隠蔽されて、光偏向要素１３が視認されなくなる。
ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）を用いて指向性拡散層１７に求められる拡散作用について説明する。
隠蔽構造体３の第二主面１５ｂに指向性拡散層１７を形成し、第一主面１５ａが平坦面の状態、すなわち第一の単位レンズ１６がない状態で、第二主面１５ｂ側からコリメート光Ｇを第二主面１５ｂに垂直に入射すると、第一主面１５ａから射出する光は、第一の方向ｑ１と比べて第二の方向ｑ２に広い角度分布で拡散する。図７（ａ）は、第二主面１５ｂの座標（Ｘ，Ｙ）に垂直入射したコリメート光Ｇが、第一主面１５ａから第二の方向ｑ２に広がって射出する様子を模式的に表した図であり、指向性拡散層１７がレンチキュラーレンズ（第二の単位レンズ）である場合を示している。この図では、分かりやすくするためコリメート光Ｇのスポットサイズと比べて第二の単位レンズ１７のピッチが大きく描かれているが、実際にはコリメート光Ｇのスポットサイズよりも第二の単位レンズ１７のピッチが小さいものとする。
図７（ｂ）は、第一主面１５ａから射出する光の強度の角度分布を表す。第一主面１５ａの鉛直方向の軸ｑ３と第一の方向ｑ１を含む面内における光強度の角度分布の曲線を３１ａとし、第一主面１５ａの鉛直方向の軸ｑ３と第二の方向ｑ２を含む面内における光強度の角度分布の曲線を３１ｂとすると、曲線３１ａと比べて曲線３１ｂの方が広がりの幅が大きくなる。図示した角度θaは曲線３１ａの半値角（鉛直方向ｑ３の光強度に対して光強度が半減する角度）であり、角度 θb は曲線３１ｂの半値角である。
隠蔽構造体３の第二主面１５ｂに指向性拡散層１７を形成し、第一主面１５ａが平坦面の状態、すなわち第一の単位レンズ１６がない状態で、第二主面１５ｂ側からコリメート光Ｇを第二主面１５ｂに垂直に入射すると、第一主面１５ａから射出する光は、第一の方向ｑ１と比べて第二の方向ｑ２に広い角度分布で拡散する。図７（ａ）は、第二主面１５ｂの座標（Ｘ，Ｙ）に垂直入射したコリメート光Ｇが、第一主面１５ａから第二の方向ｑ２に広がって射出する様子を模式的に表した図であり、指向性拡散層１７がレンチキュラーレンズ（第二の単位レンズ）である場合を示している。この図では、分かりやすくするためコリメート光Ｇのスポットサイズと比べて第二の単位レンズ１７のピッチが大きく描かれているが、実際にはコリメート光Ｇのスポットサイズよりも第二の単位レンズ１７のピッチが小さいものとする。
図７（ｂ）は、第一主面１５ａから射出する光の強度の角度分布を表す。第一主面１５ａの鉛直方向の軸ｑ３と第一の方向ｑ１を含む面内における光強度の角度分布の曲線を３１ａとし、第一主面１５ａの鉛直方向の軸ｑ３と第二の方向ｑ２を含む面内における光強度の角度分布の曲線を３１ｂとすると、曲線３１ａと比べて曲線３１ｂの方が広がりの幅が大きくなる。図示した角度θaは曲線３１ａの半値角（鉛直方向ｑ３の光強度に対して光強度が半減する角度）であり、角度 θb は曲線３１ｂの半値角である。
第二主面１５ｂ上の任意の座標（Ｘ，Ｙ）にコリメート光Ｇを入射したとき、射出光の半値角θbが３度以上１０度未満の範囲内にあれば、導光板に配列される全ての光偏向要素１３が視認されなくなる。さらに、隠蔽構造体３を組み込んだ照明ユニット７、照明装置８、液晶表示装置１の正面輝度を、隠蔽構造体３を拡散シートに置き換えたものと比べて３％以上上昇させることができ、照明ユニット７、照明装置８、液晶表示装置１を視覚方向Ｆ側から眺めたときに、拡散シートを置いた場合と比較して目視で明るくなることが確認できる。
ここでの拡散シートとは、フィルム状基材の表面に透明ビーズを分散したバインダー樹脂をコーティングしたシートを指す。例えば、恵和株式会社製ＢＳ９１２が例として挙げられる。
半値角θbが１０度以上の場合、拡散シートと比べた隠蔽構造体３の正面輝度の上昇率が３％未満となり、正面輝度が低くなる。ただし光偏向要素１３は視認されない。
半値角θbが３度未満の場合、正面輝度は拡散シートと比べて３％以上上昇し、正面輝度は高いが、光偏向要素１３が視認される。
ここでの拡散シートとは、フィルム状基材の表面に透明ビーズを分散したバインダー樹脂をコーティングしたシートを指す。例えば、恵和株式会社製ＢＳ９１２が例として挙げられる。
半値角θbが１０度以上の場合、拡散シートと比べた隠蔽構造体３の正面輝度の上昇率が３％未満となり、正面輝度が低くなる。ただし光偏向要素１３は視認されない。
半値角θbが３度未満の場合、正面輝度は拡散シートと比べて３％以上上昇し、正面輝度は高いが、光偏向要素１３が視認される。
上述したように正面輝度が上昇し光偏向要素１３が視認できなくなるような第一の単位レンズ１６の形状について説明する。図４（ｂ）に示すように、第一の単位レンズ１６の端部Ｅ１を０とし、第一の方向ｑ１に沿って測った変位を ｘ としたときの、第一の単位レンズ１６の断面高さを ｆ（ｘ） とすると、点 ｘ における ｆ（ｘ） の曲率半径 Ｒ（ｘ） は、以下の式で表される。
図８（ａ）は、第一の単位レンズ１６の断面高さを表すグラフ、図８（ｂ）は断面高さ ｆ（ｘ） の微分値 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ の絶対値を表すグラフ、図８（ｃ）は曲率半径Ｒ（ｘ）を表すグラフである。図８（ｃ）は、 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ の絶対値の傾斜が最も緩やかになる点 ｘ を ｘ０ とすると、ｘ＝ｘ０ においてピークを有する曲線を形成する。曲率半径 Ｒ（ｘ） は、 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ の微分値の逆数に比例するので、 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ の傾斜が水平に近くなれば、上式の分母が０に近づき、曲率半径 Ｒ（ｘ） は ｘ＝ｘ０ で強度の強いピークを形成する。
曲率半径 Ｒ（ｘ） が大きくなるに従って、曲面が平面に近づく。そのため、 Ｒ（ｘ）が ｘ＝ｘ０ で鋭く立ち上がるピークを形成している場合、第一の単位レンズ１６が点ｘ＝ｘ０ で平面に近い形状であることを表す。逆に、 Ｒ（ｘ） のピークがなだらかな場合は、第一の単位レンズ１６が円筒形状に近いことを示している。第一の単位レンズ１６が完全な円筒形状であれば、曲率半径Ｒ（ｘ） は一定値となる。
光偏向要素１３が視認されなくするには、第一の単位レンズ１６が光偏向要素１３を第一の方向ｑ１に線状に広げるのが好ましい。例えば、第一の単位レンズ１６が円筒形状であれば、第一主面１５ａに入射した光が均等に拡散されるので、第一の方向ｑ１に線状に広げることができる。しかしこの場合第一の単位レンズ１６に入射した光があらゆる方向に均等に拡散されてしまうため集光作用が弱くなり、正面輝度が上がらない。
第一の単位レンズ１６の曲率半径 Ｒ（ｘ） が、点 ｘ＝ｘ０ において強度の大きなピークを形成する場合、ｘ＝ｘ０ における面の曲率半径が大きいので、 ｘ＝ｘ０ 近傍に入射した光が拡散されずに特定の方向へ集光し、正面輝度を上昇させることができる。しかし、第一の単位レンズ１６で強く集光しすぎると、逆に光の拡散作用が弱まり、光偏向要素１３が視認されてしまうことがある。
ここで、下式で記すパラメータ Ｄ を定義する。
ここで、 ｍａｘ は最大値、 ｍiｎ は最小値を表し、 Ｒ（ｘ）は曲率半径で、Ｒ（ｘ）の平均値は下式で定義する。
Ｄ は、曲率半径 Ｒ（ｘ） のコントラストを表す値である。 Ｄ が大きい場合は、曲率半径Ｒ（ｘ） が ｘ＝ｘ０ で強度の大きなピークを形成し、 Ｄ が小さい場合は Ｒ（ｘ） がなだらかなピークを形成する。 Ｄ がゼロになる場合、曲率半径 Ｒ（ｘ）は ｘ によらずに一定値となり、これはレンズが円筒形状である場合に相当する。従って、 Ｄ の値を大きくすれば、レンズの拡散作用を弱めて集光作用を強めることができる。Ｄ の値を小さくすれば、レンズの集光作用を弱めて拡散作用を強めることができる。
段落５６で定義した値 Ｄ が １．５ 以上 ５ 以下の範囲内にある場合、第一の単位レンズ１６が集光作用と拡散作用を兼ね備えるため、このような第一の単位レンズ１６を配した隠蔽構造体３は、集光作用と拡散作用をバランスよく発揮することができる。そのため、光偏向要素１３が視認できなくなる。さらに、照明ユニット７、照明装置８、液晶表示装置１の正面輝度が、隠蔽構造体３の代わりに拡散シートを置いたものと比べて３％以上上昇する。
Ｄ の値が ５ よりも大きくなる場合、第一の単位レンズ１６の拡散作用が弱いので、光偏向要素１３が視認されてしまう。逆にＤ の値が １．５ よりも小さくなる場合、第一の単位レンズ１６の拡散作用が強いので、正面輝度が３％未満となる。
Ｄ の値が ５ よりも大きくなる場合、第一の単位レンズ１６の拡散作用が弱いので、光偏向要素１３が視認されてしまう。逆にＤ の値が １．５ よりも小さくなる場合、第一の単位レンズ１６の拡散作用が強いので、正面輝度が３％未満となる。
さらには、断面高さ ｆ（ｘ） の ｘ＝０ での微分 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ （ｘ＝０）の絶対値が、下式の範囲で規定されることが望ましい。
ｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０） の絶対値が大きい方が、より斜めに進む光を視覚方向Ｆ側に立ち上げることができ、光偏向要素１３を広い範囲にわたって第一の方向ｑ１に線状に広げる。 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ が １．４３ というのは、 ｆ（ｘ） の接線の傾き角度で表すと ５５ｄｅｇ になり、５５ｄｅｇ以上でなければ、線状の広がりが十分とは言えない。一方、 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ の絶対値が ３．７３ というのは、角度で表すと ７５ｄｅｇ になり、７５ｄｅｇ以上では第一の単位レンズ１６を作製する際の金型の切削やレンズの成形が困難になる。そのため、 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝０） の絶対値の値は １．４３ から ３．７３ の範囲に含まれることが望ましい。
第一の単位レンズ１６の集光作用をより強めるために、曲率半径 Ｒ（ｘ） が最大値となる変位 ｘ を ｘ０ としたとき、変位 ｘ が ｘ０ における ｄｆ（ｘ）／ｄｘ の絶対値が、下式の範囲に規定されていると良い。
ｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝ｘ０） の絶対値が ０．７０ の場合は、 ｆ（ｘ） のｘ＝ｘ０ での接線の傾き角度が ３５ｄeｇ に相当し、 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ（ｘ＝ｘ０） の絶対値が １．４３ の場合は ５５ｄｅｇ に相当する。傾斜角度が ３５ｄｅｇ〜５５ｄｅｇ の場合に、隠蔽構造体３に入射した光が、視覚方向Ｆ側へ立ち上げられるので、隠蔽構造体３の正面輝度が上昇する。
次に、隠蔽構造体３の正面輝度が上昇し光偏向要素１３が視認できなくなるような、最適な指向性拡散層１７の形状について説明する。
指向性拡散層１７の一例として、第一の方向ｑ１に延在し、第二の方向ｑ２に配列する第二の単位レンズ１７を隠蔽構造体３の第二主面１５ｂに配列する。第二の単位レンズ１７は少なくとも頂点Ｔ１を含む領域が曲面で形成される。このような第二の単位レンズ１７に光を入射させると、入射光は第一の方向ｑ１には拡散されず、第二の方向ｑ２に拡散される。そのため、光偏向要素１３の像は第二の方向ｑ２に線状に広がる。
第二の単位レンズ１７は、第一の単位レンズ１６との組み合わせで、光偏向要素１３の像を面状に広げることで、隠蔽構造体３が視認されなくなる。しかし、第二の単位レンズ１７による拡散作用が強すぎると、隠蔽構造体３の正面輝度が上がらなくなる。図９に示すように、アスペクト比の高い円筒レンズが第二主面１５ｂに配された場合、円筒レンズの側面部から透過する斜め光Ｋが多量に発生し、透過した斜め光が第一主面１５aで屈折して視覚方向Ｆ以外の方向へ散逸し、正面輝度が上がらなくなってしまう。
隠蔽構造体３の正面輝度が、拡散シートと比べて少なくとも３％以上正面輝度を上昇させるために、半値角 θb が３度以上１０度未満の範囲になるように、第二の単位レンズ１７のアスペクト比を設定する。アスペクト比は、第二の単位レンズ１７のピッチをＱ２、高さをｈ２とすると、式 （ｈ２／Ｑ２）×１００ で表される値とする。 半値角θbが３度未満の場合、第二の単位レンズ１７の拡散作用が弱いので光偏向要素１３が視認されてしまう。半値角 θb が１０度以上の場合、第二の単位レンズ１７の拡散作用が強すぎて正面輝度が３％以上上がらなくなる。
第二の単位レンズ１７の最適なアスペクト比の範囲は、４ 以上１０以下である。アスペクト比が ４ よりも小さい場合、第二の単位レンズ１７の拡散作用が弱いので光偏向要素１３が視認されてしまう。アスペクト比が １０ よりも大きい場合、第二の単位レンズ１７の拡散作用が強すぎて正面輝度が３％以上上がらなくなる。
第二の単位レンズ１７の最適なアスペクト比の範囲は、４ 以上１０以下である。アスペクト比が ４ よりも小さい場合、第二の単位レンズ１７の拡散作用が弱いので光偏向要素１３が視認されてしまう。アスペクト比が １０ よりも大きい場合、第二の単位レンズ１７の拡散作用が強すぎて正面輝度が３％以上上がらなくなる。
第二の単位レンズ１７の曲面形状としては、断面形状が円や楕円の一部、あるいは２次関数や４次関数のような多項式関数、あるいは三角関数などで規定される曲面が挙げられる。これらのレンズのアスペクト比を上記の範囲に設定することで、隠蔽構造体３の正面輝度が上昇し、光偏向要素１３は視認されない。
第二の単位レンズ１７の形状の他の例として、図１０に示すように、頂点Ｔ２を含む領域に形成される第一の面１７ａと、端部Ｅ２を含む領域に形成される第二の面１７ｂにより形成され、第一の面１７ａと第二の面１７ｂの境界部Ｃにおいて、傾斜角が非連続に変化し、第二の面１７ｂの任意の点の傾斜角が、第一の面１７ａの任意の点の傾斜角よりも大きくなるようなレンズであっても良い。ここで、図１０は、第二の単位レンズ１７の特徴を分かりやすくするため第二主面１５ｂ側を図４（ａ）とは反転して表記した。
第二の面１７ｂは急傾斜な面であるため、光偏向要素１３の像を第二の方向ｑ２に広く広げることができる。一方、第一の面１７ａは緩傾斜な面であるので、視覚方向Ｆに直進する光が多くなり、正面輝度を上げることができる。２つの領域それぞれの傾斜角度や、第二の単位レンズ１７に占める第一の面１７ａと第二の面１７ｂの面積比などを調整することで、第二の単位レンズ１７の集光作用や拡散作用の強さを自由に変化させることができ、正面輝度を３％以上上昇させ、光偏向要素１３が視認されなくすることができる。
第二の面１７ｂは急傾斜な面であるため、光偏向要素１３の像を第二の方向ｑ２に広く広げることができる。一方、第一の面１７ａは緩傾斜な面であるので、視覚方向Ｆに直進する光が多くなり、正面輝度を上げることができる。２つの領域それぞれの傾斜角度や、第二の単位レンズ１７に占める第一の面１７ａと第二の面１７ｂの面積比などを調整することで、第二の単位レンズ１７の集光作用や拡散作用の強さを自由に変化させることができ、正面輝度を３％以上上昇させ、光偏向要素１３が視認されなくすることができる。
ところで、導光板１０に形成される光偏向要素１３は、導光板１０の端面１０ａからの位置にかかわらず一律な半径のパターンを形成するよりも、位置によって半径が異なるパターンを形成する方が望ましい。光偏向要素１３の半径が一律に等しい場合、光源１１と対向する導光板１０の端面１０ａ近傍で光が散乱されすぎて、導光板１０の中央部付近の正面輝度が低下してしまうため、端面１０ａ近傍では光があまり散乱されないように半径の小さな光偏向要素１３を形成し、導光板１０の端面１０ａから離れるに従って半径が大きくなるような光偏向要素１３を形成する。このような光偏向要素１３のパターンを形成することで、導光板の中央部へ光が伝播しやすくなり、導光板１０の中央部付近の正面輝度を高めることが可能になる。
図１１（ａ）〜（ｃ）は、導光板１０の端面１０ａに対向して配列される光源１１と、光偏向面１２に配列される光偏向要素１３の配列パターンの例を表している。
図１１（ａ）は、導光板１０の４つの端面１０ａに対向して光源１１が配列され、導光板１０の中央部でパターンの半径が最大となり、端面１０ａに近づくにつれてパターンの半径が小さくなるような光偏向要素１３の配列パターンを表す図である。
図１１（ｂ）は、導光板１０の２つの端面１０ａに対向して光源１１が配列され、光源１１から第二の方向ｑ２方向に離れるにつれてパターンの半径が大きくなり、導光板１０の中央部でパターンの半径が最大となるような光偏向要素１３の配列パターンを表す図である。
図１１（ｃ）は、導光板１０の１つの端面１０ａに対向して光源１１が配列され、光源１１から第二の方向ｑ２方向に離れるにつれてパターンの半径が大きくなり、光源１１と対向する端面１０ａとは逆側の端面１０ａ付近でパターンの半径が最大となるような光偏向要素１３の配列パターンを表す図である。
図１１（ｂ）、（ｃ）では、第一の方向ｑ１方向ではパターンの半径が一定とした場合の光偏向要素１３を描いているが、必要に応じて第一の方向ｑ１方向でパターンの半径を変化させる場合もありうる。
図１１（ａ）は、導光板１０の４つの端面１０ａに対向して光源１１が配列され、導光板１０の中央部でパターンの半径が最大となり、端面１０ａに近づくにつれてパターンの半径が小さくなるような光偏向要素１３の配列パターンを表す図である。
図１１（ｂ）は、導光板１０の２つの端面１０ａに対向して光源１１が配列され、光源１１から第二の方向ｑ２方向に離れるにつれてパターンの半径が大きくなり、導光板１０の中央部でパターンの半径が最大となるような光偏向要素１３の配列パターンを表す図である。
図１１（ｃ）は、導光板１０の１つの端面１０ａに対向して光源１１が配列され、光源１１から第二の方向ｑ２方向に離れるにつれてパターンの半径が大きくなり、光源１１と対向する端面１０ａとは逆側の端面１０ａ付近でパターンの半径が最大となるような光偏向要素１３の配列パターンを表す図である。
図１１（ｂ）、（ｃ）では、第一の方向ｑ１方向ではパターンの半径が一定とした場合の光偏向要素１３を描いているが、必要に応じて第一の方向ｑ１方向でパターンの半径を変化させる場合もありうる。
このように、光偏向要素１３の半径が導光板１０の端面１０ａからの距離によって変化する場合、隠蔽構造体３の指向性拡散層１７の拡散の強弱も、端面１０ａからの距離によって変化させても良い。例えば、光偏向要素１３の半径が小さい部分では強く拡散し、光偏向要素１３の半径が大きい部分では弱く拡散するように、指向性拡散層１７の拡散の強弱を変化させる。ここで述べた「拡散が強い」とは図７（ｂ）に示した光強度の角度分布が広い場合を表し、「拡散が弱い」とは光強度の角度分布が狭い場合を表す。光偏向要素１３の半径が大きい部分では、指向性拡散層１７の拡散が弱くても光偏向要素１３の像が重なりやすくなるため、光偏向要素１３を十分に視認できなくすることが可能である。指向性拡散層１７の拡散が弱ければ、その分正面輝度も上昇させることができる。このように、光偏向要素１７の半径の大きさに応じて指向性拡散層１７の拡散の強弱を変化させることで、隠蔽構造体３による導光板１０の中央部の正面輝度を効果的に上昇させることができる。
図１１（ａ）に示すように光源１１が４つの端面１０ａに対向して配列される場合、もしくは図１１（ｂ）に示すように光源１１が２つの端面１０ａに対向して配列される場合、一般的な導光板１０の光偏向要素１３の半径は、導光板１０の中央部で最大となる。この場合、隠蔽構造体３の指向性拡散層１７の拡散が、導光板１０の中央部で最も弱くなるように形成するのが望ましい。
隠蔽構造体３の第一の単位レンズ１６のない構成において、第二主面１５ｂ側からコリメート光Ｇを直線ＬＮ上の点（Ｘ０、Ｙ）に照射したときの、第一主面１５ａからの射出光の光強度の第二の方向ｑ２への角度分布の半値角が関数Φ（Ｘ０、Ｙ）で表されるとすると、Ｙを０からＷ2／２まで連続的に変化させたときにΦ（Ｘ０、Ｙ）が単調減少するような指向性拡散層１７を第二主面１５ｂに形成する。ここで、Ｗ2は第二主面１５ｂの第二の方向ｑ２に平行な端辺の幅であり、Ｘ０は第二主面１５ｂの端辺Ｏ１Ｏ２上の任意の点とする。図１２は、関数Φ（Ｘ０、Ｙ）の一例を表すグラフであり、Ｙ＝０とＹ＝Ｗ2／２の間で単調減少し、Ｙ＝Ｗ2／２で極小値を持つ。
半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が、Ｙを０からＷ2／２まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層１７の一例として、アスペクト比が変化する第二の単位レンズ１７を隠蔽構造体３の第二主面１５ｂに形成する方法が挙げられる。図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、隠蔽構造体３の端辺Ｏ１Ｏ２近傍のアスペクト比が最も大きく、端辺Ｏ１Ｏ２から離れるに従ってアスペクト比が単調減少し、中線Ｋ１Ｋ２近傍でアスペクト比が最小となるように第二の単位レンズ１７を配列した隠蔽構造体３を示す図である。図１３（ａ）は中線Ｋ１Ｋ２に沿って２つに切断した隠蔽構造体３のうち、端辺Ｏ１Ｏ２を含む側の隠蔽構造体３を俯瞰して眺めた図である。図１３（ｂ）は図１３（ａ）の隠蔽構造体３を直線ＬＭに沿って切断したときの断面図を示す。点（Ｘ０、Ｙ）における第二の単位レンズ１７’のアスペクト比をΩ（Ｘ０、Ｙ）とすると、Ω（Ｘ０、Ｙ）はＹを０からＷ2／２まで連続的に変化させたときに単調減少するように、第二の単位レンズ１７を配列する。
半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が、Ｙを０からＷ2／２まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層１７の別の一例として、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように隣り合う第二の単位レンズ１７の間に平坦部を形成し、平坦部の幅が隠蔽構造体３の端辺Ｏ１Ｏ２近傍で最も小さく、端辺Ｏ１Ｏ２から離れるに従って単調増加し、中線Ｋ１Ｋ２近傍で最大となるように第二の単位レンズ１７を配列する方法が挙げられる。図１４（ａ）は中線Ｋ１Ｋ２に沿って２つに切断した隠蔽構造体３のうち、端辺Ｏ１Ｏ２を含む側の隠蔽構造体３を俯瞰して眺めた図である。図１４（ｂ）は図１４（ａ）の隠蔽構造体３を直線ＬＭに沿って切断したときの断面図を示す。点（Ｘ０、Ｙ）を含む、もしくは最も近傍にある平坦部の幅をΔ（Ｘ０、Ｙ）とすると、Δ（Ｘ０、Ｙ）がＹを０からＷ2／２まで連続的に変化させたときに単調増加するように、第二の単位レンズ１７が配列される。
図１１（ｃ）は、光源１１が一つの端面１０ａに対向して配列される場合の光偏向要素１３のパターンの例であり、光源１１から離れるに従って半径が小さくなるように光偏向要素１３のパターンを配列する。この場合、隠蔽構造体３の指向性拡散層１７の拡散が、光源１１の近傍で弱く、光源１１から離れるにつれて徐々に強くなるように形成するのが望ましい。
隠蔽構造体３の端辺Ｏ１Ｏ２側に光源１１が配列される場合、隠蔽構造体３の第一の単位レンズ１６のない構成において、第二主面１５ｂ側からコリメート光Ｇを直線ＬＮ上の点（Ｘ０、Ｙ）に照射したときの、第一主面１５ａからの射出光の光強度の第二の方向ｑ２への角度分布の半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が、Ｙを０からＷ2まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層１７を第二主面１５ｂに形成する。ここで、Ｗ2は第二主面１５ｂの第二の方向ｑ２に平行な端辺の幅であり、Ｘ０は第二主面１５ｂの端辺Ｏ１Ｏ２上の任意の点とする。図１５は、関数Φ（Ｘ０、Ｙ）の一例を表すグラフであり、Ｙ＝０とＹ＝Ｗ2の間で単調減少する。
半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が、Ｙを０からＷ2まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層１７の一例として、アスペクト比が変化する第二の単位レンズ１７を隠蔽構造体３の第二主面１５ｂに形成する方法が挙げられる。図１６（ａ）、（ｂ）は、隠蔽構造体３の端辺Ｏ１Ｏ２近傍のアスペクト比が最も大きく、端辺Ｏ１Ｏ２から離れるに従ってアスペクト比が単調減少するように第二の単位レンズ１７を配列した隠蔽構造体３を示す図である。図１６（ｂ）は図１６（ａ）の隠蔽構造体３を直線ＬＮに沿って切断したときの断面図を示す。点（Ｘ０、Ｙ）における第二の単位レンズ１７’のアスペクト比をΩ（Ｘ０、Ｙ）とすると、Ω（Ｘ０、Ｙ）はＹを０からＷ2まで連続的に変化させたときに単調減少するように、第二の単位レンズ１７を配列する。
半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が、Ｙを０からＷ2まで連続的に変化させたときに単調減少するような指向性拡散層１７の別の一例として、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように隣り合う第二の単位レンズ１７の間に平坦部を形成し、平坦部の幅が隠蔽構造体３の端辺Ｏ１Ｏ２近傍で最も小さく、端辺Ｏ１Ｏ２から離れるに従って単調増加するように第二の単位レンズ１７を配列する方法が挙げられる。図１７（ｂ）は図１７（ａ）の隠蔽構造体３を直線ＬＮに沿って切断したときの断面図を示す。点（Ｘ０、Ｙ）を含む、もしくは最も近傍にある平坦部の幅をΔ（Ｘ０、Ｙ）とすると、Δ（Ｘ０、Ｙ）がＹを０からＷ2まで連続的に変化させたときに単調増加するように、第二の単位レンズ１７が配列される。
隠蔽構造体３に輝度向上シートとしてプリズムシート４を載せた場合に、隠蔽構造体３の第二の単位レンズ１７とプリズムシート４のプリズム２０同士が干渉して発生するモアレを防止するために、第二の単位レンズ１７のピッチはプリズムシート４のピッチと比べてできるだけ細かくするのが好ましい。第二の単位レンズ１７の配列ピッチを細かくすることで、第二の単位レンズ１７と画像表示素子６との干渉によるモアレも抑えることも可能になる。
あるいは、第二の単位レンズ１７のピッチ、もしくは高さ、もしくはその両方がランダムに変動するように形成しても良い。それにより、隠蔽構造体３とプリズムシート４、もしくは画像表示素子６との干渉によるモアレを抑えることができる。
あるいは、第二の単位レンズ１７のピッチ、もしくは高さ、もしくはその両方がランダムに変動するように形成しても良い。それにより、隠蔽構造体３とプリズムシート４、もしくは画像表示素子６との干渉によるモアレを抑えることができる。
隠蔽構造体３にプリズムシート４を重ねて使用した場合、隠蔽構造体３を単体で使用する場合と比べて、照明ユニット７の正面輝度をさらに上昇させることが可能になる。
プリズムシート４は基部１９上に例えば断面三角形のプリズム２０を一方向に延在させたものを複数平行に配列させた構成を有している（図１参照）。ここで、プリズムシート４のプリズム２０の向きが第一の単位レンズ１６の延在する方向と直交するように配置した場合を考える。
以下の説明では、プリズムシート４をプリズム２０の向きが照明ユニット７の水平視野方向と一致する向きに配置した場合を考え、プリズム２０が延在する方向と平行な方向をＨ方向（水平方向）それと直交する方向をＶ方向（垂直方向）と呼ぶ。
プリズムシート４は基部１９上に例えば断面三角形のプリズム２０を一方向に延在させたものを複数平行に配列させた構成を有している（図１参照）。ここで、プリズムシート４のプリズム２０の向きが第一の単位レンズ１６の延在する方向と直交するように配置した場合を考える。
以下の説明では、プリズムシート４をプリズム２０の向きが照明ユニット７の水平視野方向と一致する向きに配置した場合を考え、プリズム２０が延在する方向と平行な方向をＨ方向（水平方向）それと直交する方向をＶ方向（垂直方向）と呼ぶ。
第一の単位レンズ１６は、Ｈ方向に広がった光の角度分布を絞り、集光する機能を有している。隠蔽構造体３における第一の単位レンズ１６を透過した光が、プリズムシート４のプリズム２０によりＶ方向の光の角度分布が絞られて、視覚方向Ｆへ射出される。
特に３２インチ以上の大型の液晶表示装置１としてテレビを挙げると、水平視野が広いことが望まれる。断面三角形のプリズム２０は集光作用が強い分、視野を狭くする。一方、第一の単位レンズ１６は拡散作用と集光作用とを有する。従って、プリズム２０を水平視野方向に延在するように配列することで、垂直視野は狭くなるがプリズム２０を載せない場合と比べて正面輝度が上昇する。
例えば、プリズムシート４のプリズム２０は隠蔽構造体３を構成する第一の単位レンズ１６と同形状であっても良く、または別形状のレンズであっても良い。或いは、プリズム２０は、丸みを帯びた三角プリズムレンズや、頂角が１００度〜１２０度程度の三角プリズムレンズ等、視野を狭くせずに集光作用を得られるレンズであってもよい。
本実施形態による照明ユニット７に含まれる隠蔽構造体３は、基部１５の第一主面１５ａに第一の単位レンズ１６が、第二主面１５ｂに第二の単位レンズ１７が、UV硬化樹脂や放射線硬化樹脂等を用いて成形されるか、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等を用いて、この技術分野では良く知られている押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって一体で形成することができる。あるいは、ＵＶ硬化樹脂や放射線硬化樹脂等を用いてレンズ形状を成形した樹脂版の型を使用して、成型する樹脂材料と樹脂版の型を圧着させて押し出すことにより第一の単位レンズ１６、もしくは第二の単位レンズ１７を成型しても良い。
また、画像表示素子６は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であることが好ましい。画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであれば、本実施形態による照明ユニット７により、画像表示素子６を透過する画像の視覚方向Ｆへの輝度が向上し、光強度の視角度依存性が低減する。さらに、光偏向要素１３が視認できなくなり、画像品位の高い画像を表示させることができる。
なお、画像表示素子６は液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子を画像表示素子６と同一の符号を用いて説明すると、図１に示すように、液晶表示素子６は液晶パネル２２の前後に偏光板２３，２３が積層して構成されている。液晶表示素子６は画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
なお、画像表示素子６は液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子を画像表示素子６と同一の符号を用いて説明すると、図１に示すように、液晶表示素子６は液晶パネル２２の前後に偏光板２３，２３が積層して構成されている。液晶表示素子６は画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
なお、本発明における隠蔽構造体３は、液晶表示装置１としてのテレビ以外にも、例えば、室内や屋外の照明用途としても利用できる。特に、隠蔽構造体３を組み込んだ照明ユニット７は、明るさのムラがなく正面輝度の高い光を発光できるので、屋内や屋外の特定空間を均一に明るく照明することができる。
図１において、例えばＬＥＤからなる点状光源を備えた光源１１から出射された光は導光板１０の二辺または四辺における厚み方向の端面を通して導光板１０内に入射され、光偏向面１２に配列された例えば白色拡散反射ドットからなる光偏向要素１３に向かう。
光偏向面１２における光偏向要素１３は、水平方向をなす第一の方向ｑ１にピッチＰ１で、垂直方向をなす第二の方向ｑ２にピッチＰ２で二次元配置されている。そして、光源１１からの光は光偏向要素１３で導光板１０の射出面１０ｂに向けて偏向させられる。導光板１０を出射した光は、図５に示すように、例えば入射角θ を以て入射面である第二主面１５ｂから隠蔽構造体３内に入射する。
光偏向面１２における光偏向要素１３は、水平方向をなす第一の方向ｑ１にピッチＰ１で、垂直方向をなす第二の方向ｑ２にピッチＰ２で二次元配置されている。そして、光源１１からの光は光偏向要素１３で導光板１０の射出面１０ｂに向けて偏向させられる。導光板１０を出射した光は、図５に示すように、例えば入射角θ を以て入射面である第二主面１５ｂから隠蔽構造体３内に入射する。
隠蔽構造体３では、基部１５の射出面である第一主面１５ａに第一の単位レンズ１６が、入射面である第二主面１５ｂには第二の単位レンズ１７が互いに直交するように配列され、第二の単位レンズ１７は例えば光偏向要素１３が配列された第一の方向ｑ１（Ｈ方向）と平行に延在して第二の方向ｑ２（Ｖ方向）に配列されている。第一の単位レンズ１６は光偏向要素１３の第二の方向ｑ２（Ｖ方向）と平行に延在して第一の方向ｑ１（Ｈ方向）に配列されている。そして、隠蔽構造体３の光射出側に配設されたプリズムシート４はプリズム２０が第一の方向ｑ１（Ｈ方向）に平行に延在して第二の方向ｑ２（Ｖ方向）に配列されている。
そのため、第二の単位レンズ１７で第二の方向ｑ２に拡散し、第一の単位レンズ１６は第一の方向ｑ１へ広がった光の角度分布を絞って集光し、更にプリズムシートの断面三角形のプリズム２０によって集光し、正面輝度が上昇する。
しかも、第一の単位レンズ１６とプリズムシート４のプリズムレンズ２０によって垂直視野は狭くなるが正面輝度が上昇し、プリズムシート４のプリズムレンズ２０は第二の方向には延在していないから、水平視野を広く確保できる。特に、大型の液晶表示装置１では、垂直方向より水平方向に広い視野を確保する必要があるため、好ましい。
しかも、第一の単位レンズ１６とプリズムシート４のプリズムレンズ２０によって垂直視野は狭くなるが正面輝度が上昇し、プリズムシート４のプリズムレンズ２０は第二の方向には延在していないから、水平視野を広く確保できる。特に、大型の液晶表示装置１では、垂直方向より水平方向に広い視野を確保する必要があるため、好ましい。
また、導光板１０の光偏向面１２に配設した光偏向要素１３は、第一の方向ｑ１のピッチＰ１より第二の方向のピッチＰ２が大きく設定されている。そして、第一の単位レンズ１６の延在方向が第二の方向ｑ２と一致し、第二の単位レンズ１７の延在方向が第一の方向ｑ１と一致するため、光偏向要素１３の像は第一の方向と第二の方向に二次元的な面として広がる。
そのため、液晶表示装置１において液晶表示素子６の画像を視覚方向Ｆから観察した際、光偏向要素１３の像は視認されない。
そのため、液晶表示装置１において液晶表示素子６の画像を視覚方向Ｆから観察した際、光偏向要素１３の像は視認されない。
上述のように、本実施形態による照明ユニット７及び照明装置８を備えた液晶表示装置１によれば、隠蔽構造体３における第一の単位レンズ１６を規定する曲率半径Ｒ（ｘ） や、断面高さの微分値 ｄｆ（ｘ）／ｄｘ を最適な範囲に設定し、さらに半値角 θｂ が３度以上１０度未満の第二の単位レンズ１７を配列することで、光偏向要素１３が視認されなくなり、正面輝度を拡散フィルムと比べて３％以上上昇する。
そして、視覚方向Ｆから液晶表示素子６の画像を目視した際に、隠蔽構造体３によって導光板１０の光偏向面１２に形成される光偏向要素１３を面状に拡散させることで隠蔽して視認できないようにすると共に、水平方向の視野角を広げ、正面輝度を向上させることができる。
しかも、液晶表示素子６は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であって画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであるため、液晶表示素子６を透過する画像の視覚方向Ｆへの輝度が向上し、光強度の視野角依存性が低減する。さらに、光偏向要素１３が視認されなくなり、画像品位の高い画像を表示することができる。
そして、視覚方向Ｆから液晶表示素子６の画像を目視した際に、隠蔽構造体３によって導光板１０の光偏向面１２に形成される光偏向要素１３を面状に拡散させることで隠蔽して視認できないようにすると共に、水平方向の視野角を広げ、正面輝度を向上させることができる。
しかも、液晶表示素子６は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であって画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであるため、液晶表示素子６を透過する画像の視覚方向Ｆへの輝度が向上し、光強度の視野角依存性が低減する。さらに、光偏向要素１３が視認されなくなり、画像品位の高い画像を表示することができる。
次に、本発明の実施例として、実施例１〜９による隠蔽構造体３と比較例１〜５による隠蔽構造体３とを製作して、それぞれを液晶表示装置１の照明装置８に組み込んで正面輝度の評価と、光偏向要素１３の視認性の評価を行った。
＜面光源装置２の作製＞
面光源装置２を以下のように作製した。
まず、４ｍｍ厚の導光板１０を用意し、光源１１としてＬＥＤを導光板１０の四辺の厚み方向の端面１０ａに設置した。導光板１０の光偏向面１２には、白色の反射インキを印刷法によって形成した。白色の反射インキは光偏向面１２に規則的に配置し、その大きさを光源１１が設置された導光板１０の端面１０ａに近いほど小さく導光板１０の中心に近づくほど大きく形成した。
白色の反射インキは、図２に示すように、第一の方向ｑ１と液晶表示装置１の画面水平方向とを一致させ、第一の方向ｑ１の配列ピッチＰ１を約１．４５ｍｍとし、第二の方向ｑ２の配列ピッチＰ２を約２．５ｍｍとした。そして、導光板１０の光偏向面１２側の背面には反射板９を配置することで、面光源装置２を得た。
面光源装置２を以下のように作製した。
まず、４ｍｍ厚の導光板１０を用意し、光源１１としてＬＥＤを導光板１０の四辺の厚み方向の端面１０ａに設置した。導光板１０の光偏向面１２には、白色の反射インキを印刷法によって形成した。白色の反射インキは光偏向面１２に規則的に配置し、その大きさを光源１１が設置された導光板１０の端面１０ａに近いほど小さく導光板１０の中心に近づくほど大きく形成した。
白色の反射インキは、図２に示すように、第一の方向ｑ１と液晶表示装置１の画面水平方向とを一致させ、第一の方向ｑ１の配列ピッチＰ１を約１．４５ｍｍとし、第二の方向ｑ２の配列ピッチＰ２を約２．５ｍｍとした。そして、導光板１０の光偏向面１２側の背面には反射板９を配置することで、面光源装置２を得た。
＜隠蔽構造体３とプリズムシート４の作製＞
照明装置８における隠蔽構造体３とプリズムシート４を、以下に述べる方法で作製した。隠蔽構造体３とプリズムシート４の材料としてポリカーボネート樹脂を用いた。ポリカーボネート樹脂は屈折率が約１．５９と高いため、正面輝度が高く、光偏向要素１３が視認されない隠蔽構造体３を得ることが出来る。隠蔽構造体３の第一の単位レンズ１６と第二の単位レンズ１７は、ポリカーボネート樹脂を用いて押し出し成型により形成した。同様の方法で、プリズムシート４も作製した。
実施例１〜９、比較例１〜５による隠蔽構造体３の具体的な構成は後述する。
照明装置８における隠蔽構造体３とプリズムシート４を、以下に述べる方法で作製した。隠蔽構造体３とプリズムシート４の材料としてポリカーボネート樹脂を用いた。ポリカーボネート樹脂は屈折率が約１．５９と高いため、正面輝度が高く、光偏向要素１３が視認されない隠蔽構造体３を得ることが出来る。隠蔽構造体３の第一の単位レンズ１６と第二の単位レンズ１７は、ポリカーボネート樹脂を用いて押し出し成型により形成した。同様の方法で、プリズムシート４も作製した。
実施例１〜９、比較例１〜５による隠蔽構造体３の具体的な構成は後述する。
＜照明装置８の作製＞
照明装置８は以下のように作製した。
先ず、面光源装置２の光射出面側に隠蔽構造体３を配置して照明ユニット７を作製する。隠蔽構造体３は、第一の単位レンズ１６が延在する方向と導光板１０の光偏向要素１３が配列される第二の方向ｑ２とを一致させた。また、第二の単位レンズ１７が延在する方向と光偏向要素１３が配列される第一の方向ｑ１とを一致させた。
さらに、隠蔽構造体３の上に、集光シートとして頂角９０°をなす断面三角形のプリズム２０が配列されたプリズムシート４を配設した。プリズムシート４は、プリズム２０の延在する方向が隠蔽構造体３における第一の単位レンズ１６の延在する方向と垂直になるように配置し、更にその上に偏光分離反射シート５としてＤＢＥＦ（３Ｍ社製）を配置することで、照明装置８を得た。
照明装置８は以下のように作製した。
先ず、面光源装置２の光射出面側に隠蔽構造体３を配置して照明ユニット７を作製する。隠蔽構造体３は、第一の単位レンズ１６が延在する方向と導光板１０の光偏向要素１３が配列される第二の方向ｑ２とを一致させた。また、第二の単位レンズ１７が延在する方向と光偏向要素１３が配列される第一の方向ｑ１とを一致させた。
さらに、隠蔽構造体３の上に、集光シートとして頂角９０°をなす断面三角形のプリズム２０が配列されたプリズムシート４を配設した。プリズムシート４は、プリズム２０の延在する方向が隠蔽構造体３における第一の単位レンズ１６の延在する方向と垂直になるように配置し、更にその上に偏光分離反射シート５としてＤＢＥＦ（３Ｍ社製）を配置することで、照明装置８を得た。
次に、実施例１〜９と比較例１〜５による隠蔽構造体３を次のように作製した。
（実施例１〜２）
ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが以下の（ａ）と（ｂ）の異なる２種類の第一の単位レンズ１６を設計し、第一主面１５ａ上に第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。
それぞれの隠蔽構造体３の第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍ、アスペクト比６．０の円筒の一部からなる第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した。
（ａ）Ｄ＝１．６（実施例１）
（ｂ）Ｄ＝４．８（実施例２）
（実施例１〜２）
ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが以下の（ａ）と（ｂ）の異なる２種類の第一の単位レンズ１６を設計し、第一主面１５ａ上に第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。
それぞれの隠蔽構造体３の第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍ、アスペクト比６．０の円筒の一部からなる第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した。
（ａ）Ｄ＝１．６（実施例１）
（ｂ）Ｄ＝４．８（実施例２）
（実施例３〜４）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、第二主面１５ｂには、アスペクト比が以下の（ｃ）、（ｄ）であって、ピッチＱ２が２０μｍの円筒の一部からなる第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。
（ｃ）アスペクト比＝５．１ （実施例３）
（ｄ）アスペクト比＝７．５ （実施例４）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、第二主面１５ｂには、アスペクト比が以下の（ｃ）、（ｄ）であって、ピッチＱ２が２０μｍの円筒の一部からなる第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。
（ｃ）アスペクト比＝５．１ （実施例３）
（ｄ）アスペクト比＝７．５ （実施例４）
（実施例５〜７）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、隠蔽構造体３の第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍで、頂点の曲率半径とアスペクト比が以下の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）であって、断面高さｇ（ｙ） が二次関数で表される第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、３種類作製した。ここでｙ は、図４（ｃ）に示すように第二の単位レンズ１７の端部Ｅ２を０とし、第二の方向ｑ２に沿って測った変位であり、ｇ（ｙ）は変位ｙ における第二の単位レンズ１７の高さである。
（ｅ）曲率半径＝６０μｍ アスペクト比＝５．４ （実施例５）
（ｆ）曲率半径＝５０μｍ アスペクト比＝６．４ （実施例６）
（ｇ）曲率半径＝４０μｍ アスペクト比＝９．１ （実施例７）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、隠蔽構造体３の第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍで、頂点の曲率半径とアスペクト比が以下の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）であって、断面高さｇ（ｙ） が二次関数で表される第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、３種類作製した。ここでｙ は、図４（ｃ）に示すように第二の単位レンズ１７の端部Ｅ２を０とし、第二の方向ｑ２に沿って測った変位であり、ｇ（ｙ）は変位ｙ における第二の単位レンズ１７の高さである。
（ｅ）曲率半径＝６０μｍ アスペクト比＝５．４ （実施例５）
（ｆ）曲率半径＝５０μｍ アスペクト比＝６．４ （実施例６）
（ｇ）曲率半径＝４０μｍ アスペクト比＝９．１ （実施例７）
（実施例８〜９）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍで、頂点の曲率半径とアスペクト比が以下の（ｈ）、（ｉ）であって、断面高さｇ（ｙ） が四次関数で表される第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。
（ｈ）曲率半径＝６５μｍ アスペクト比＝６．４ （実施例８）
（ｉ）曲率半径＝５２μｍ アスペクト比＝８．２ （実施例９）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍで、頂点の曲率半径とアスペクト比が以下の（ｈ）、（ｉ）であって、断面高さｇ（ｙ） が四次関数で表される第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。
（ｈ）曲率半径＝６５μｍ アスペクト比＝６．４ （実施例８）
（ｉ）曲率半径＝５２μｍ アスペクト比＝８．２ （実施例９）
（比較例１〜２）
ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが以下の（ｊ）と（ｋ）の異なる２種類の第一の単位レンズ１６を設計し、隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。それぞれの隠蔽構造体３の第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍ、アスペクト比６．０の円筒の一部からなる第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した。
（ｊ）Ｄ＝１．２ （比較例１）
（ｋ）Ｄ＝６．１ （比較例２）
ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが以下の（ｊ）と（ｋ）の異なる２種類の第一の単位レンズ１６を設計し、隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。それぞれの隠蔽構造体３の第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍ、アスペクト比６．０の円筒の一部からなる第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した。
（ｊ）Ｄ＝１．２ （比較例１）
（ｋ）Ｄ＝６．１ （比較例２）
（比較例３）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍで、円筒の一部からなり、アスペクト比が以下の（ｌ）である、第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した。
（ｌ）アスペクト比＝１１．０ （比較例３）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍで、円筒の一部からなり、アスペクト比が以下の（ｌ）である、第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した。
（ｌ）アスペクト比＝１１．０ （比較例３）
（比較例４〜５）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍで、頂点の曲率半径とアスペクト比が以下の（ｍ）と（ｎ）であって、断面高さｇ（ｙ） が二次関数で表される第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。
（ｍ）曲率半径＝２５μｍ アスペクト比＝１２．７ （比較例４）
（ｎ）曲率半径＝１３０μｍ アスペクト比＝３．０ （比較例５）
隠蔽構造体３の第一主面１５ａ上に、ピッチＱ１が５０μｍで、Ｄが４．８の第一の単位レンズ１６を第二の方向ｑ２に平行に延在するように配列し、第二主面１５ｂには、ピッチＱ２が２０μｍで、頂点の曲率半径とアスペクト比が以下の（ｍ）と（ｎ）であって、断面高さｇ（ｙ） が二次関数で表される第二の単位レンズ１７を第一の方向ｑ１に平行に延在するように配列した隠蔽構造体３を、２種類作製した。
（ｍ）曲率半径＝２５μｍ アスペクト比＝１２．７ （比較例４）
（ｎ）曲率半径＝１３０μｍ アスペクト比＝３．０ （比較例５）
＜正面輝度の評価＞
次に、照明装置８として、面光源装置２に比較例１〜５、実施例１〜９による隠蔽構造体３をそれぞれ載せ、その上にプリズムシート４を断面三角形のプリズム２０が延在する方向が第一の方向ｑ１と平行になるように配置し、さらにその上に偏光分離シート５としてＤＢＤＦを載せて照明装置８をそれぞれ組み立てた。
そして、比較例１〜５、実施例１〜９による隠蔽構造体３毎に正面輝度の測定を行った。正面輝度の測定に際して、輝度測定器としてＴＯＰＣＯＮ製分光放射輝度計ＳＲ３を使用した。
評価に際して、正面輝度は、照明装置８から隠蔽構造体３を取り去り、拡散シートに置き換えたときの正面輝度の測定値を１とした。今回用いた拡散シートは、恵和株式会社製拡散シートＢＳ９１２を使用した。
次に、照明装置８として、面光源装置２に比較例１〜５、実施例１〜９による隠蔽構造体３をそれぞれ載せ、その上にプリズムシート４を断面三角形のプリズム２０が延在する方向が第一の方向ｑ１と平行になるように配置し、さらにその上に偏光分離シート５としてＤＢＤＦを載せて照明装置８をそれぞれ組み立てた。
そして、比較例１〜５、実施例１〜９による隠蔽構造体３毎に正面輝度の測定を行った。正面輝度の測定に際して、輝度測定器としてＴＯＰＣＯＮ製分光放射輝度計ＳＲ３を使用した。
評価に際して、正面輝度は、照明装置８から隠蔽構造体３を取り去り、拡散シートに置き換えたときの正面輝度の測定値を１とした。今回用いた拡散シートは、恵和株式会社製拡散シートＢＳ９１２を使用した。
＜隠蔽性の評価＞
隠蔽性の評価は、照明装置８を視覚方向Ｆから目視で見て、導光板１０の光偏向面１２に設けた光偏向要素１３としての白色反射インキの像が視認されるかどうかを確認することで行った。白色の反射インキの像が視認された場合は×、視認されない場合は○と評価した。
隠蔽性の評価は、照明装置８を視覚方向Ｆから目視で見て、導光板１０の光偏向面１２に設けた光偏向要素１３としての白色反射インキの像が視認されるかどうかを確認することで行った。白色の反射インキの像が視認された場合は×、視認されない場合は○と評価した。
＜第二のレンズの拡散角度の評価＞
比較例１〜５、実施例１〜９で作製した隠蔽構造体３の第二の単位レンズ１７を第二主面１５ｂに形成し、第一主面１５ａは平坦面としたシートをそれぞれ用意し、第二主面１５ｂ側からコリメート光を垂直入射したときの、第一主面１５ａからの射出光の光強度の第二の方向ｑ２への角度分布の半値角θbを、ゴニオフォトメーターを用いて測定した。ゴニオフォトメーターは、村上色彩技術研究所製自動変角光度計ＧＰ２００を使用した。
比較例１〜５、実施例１〜９で作製した隠蔽構造体３の第二の単位レンズ１７を第二主面１５ｂに形成し、第一主面１５ａは平坦面としたシートをそれぞれ用意し、第二主面１５ｂ側からコリメート光を垂直入射したときの、第一主面１５ａからの射出光の光強度の第二の方向ｑ２への角度分布の半値角θbを、ゴニオフォトメーターを用いて測定した。ゴニオフォトメーターは、村上色彩技術研究所製自動変角光度計ＧＰ２００を使用した。
比較例１〜５と実施例１〜９における隠蔽構造体３を組み込んだ照明装置８の正面輝度と隠蔽性の評価結果と、隠蔽構造体３の半値角θｂ の測定結果を表１に記す。
実施例１と実施例２より、第一主面１５ａに形成した第一の単位レンズ１６の形状を規定する値Ｄ が、１．５と５の間では正面輝度が拡散フィルムと比べて３％以上増加し、光偏向要素１３が視認されないことが確認された。Ｄ が１．５よりも小さい場合（比較例１）、光偏向要素１３が視認されないが、正面輝度は拡散フィルムと比べて３％未満の増加量であった。Ｄが５よりも大きい場合（比較例２）、正面輝度は拡散フィルムと比べて３％以上増加したが、光偏向要素１３が視認された。
実施例３〜実施例９より、隠蔽構造体３の半値角 θｂ が３度以上１０度未満の範囲である場合、正面輝度が拡散フィルムと比べて３％以上増加し、光偏向要素１３が視認されないことが確認された。
隠蔽構造体３の半値角 θｂ が３度よりも小さい場合（比較例５）、正面輝度は拡散フィルムと比べて３％以上増加するが、光偏向要素１３が視認された。
隠蔽構造体３の半値角 θｂ が１０度以上の場合（比較例３、比較例４）、光偏向要素１３は視認されないが、正面輝度は拡散フィルムと比べて３％未満の増加量であった。
隠蔽構造体３の半値角 θｂ が３度よりも小さい場合（比較例５）、正面輝度は拡散フィルムと比べて３％以上増加するが、光偏向要素１３が視認された。
隠蔽構造体３の半値角 θｂ が１０度以上の場合（比較例３、比較例４）、光偏向要素１３は視認されないが、正面輝度は拡散フィルムと比べて３％未満の増加量であった。
以上の実施例１〜９、比較例１〜５の測定結果より、実施例１〜９における隠蔽構造体３を組み込んだ照明装置８の正面輝度は、比較例１〜５を組み込んだものと比べて、正面輝度が拡散シートと比べて３％以上上昇し、光偏向要素１３が視認されないことを実証できた。
１ 液晶表示装置
２ 面光源装置
３ 隠蔽構造体
４ プリズムシート
５ 偏光分離反射シート
６ 液晶表示素子
７ 照明ユニット、
８ 照明装置
９ 反射板
１０ 導光板
１０ａ 端面
１１ 光源
１２ 光偏向面
１３ 光偏向要素
１５ 基部
１５ａ 第一主面
１５ｂ 第二主面
１６ 第一の単位レンズ
１７ 第二の単位レンズ
１７ａ 第一の面
１７ｂ 第二の面
１９ 基部
２０ プリズム
２２ 液晶パネル
２３ 偏光板
１００ 導光板
１００ａ 射出面
１００ｂ 光偏向面
１０１ 光源
１０２ 光偏向要素
１８２ 光源
１８４ 液晶パネル
１８５ ＢＥＦ
１８６ 基材
１８７ プリズム
１９０ 拡散シート
１９１ レンズシート
２ 面光源装置
３ 隠蔽構造体
４ プリズムシート
５ 偏光分離反射シート
６ 液晶表示素子
７ 照明ユニット、
８ 照明装置
９ 反射板
１０ 導光板
１０ａ 端面
１１ 光源
１２ 光偏向面
１３ 光偏向要素
１５ 基部
１５ａ 第一主面
１５ｂ 第二主面
１６ 第一の単位レンズ
１７ 第二の単位レンズ
１７ａ 第一の面
１７ｂ 第二の面
１９ 基部
２０ プリズム
２２ 液晶パネル
２３ 偏光板
１００ 導光板
１００ａ 射出面
１００ｂ 光偏向面
１０１ 光源
１０２ 光偏向要素
１８２ 光源
１８４ 液晶パネル
１８５ ＢＥＦ
１８６ 基材
１８７ プリズム
１９０ 拡散シート
１９１ レンズシート
Claims (19)
- 光源と、
前記光源から射出される光を入射する入射面と入射した光を観察者側へと射出する射出面と前記入射した光を前記射出面へと導く光偏向面とを備えた導光体と、
前記射出面とは反対側の面から射出する光を反射して前記導光体へと導く反射シートと、
を少なくとも備えた面光源装置と、
前記面光源装置の光射出面側に隠蔽構造体を備えた照明ユニットであって、
前記導光体は、前記光偏向面に、前記導光体に入射された光を前記射出面側へと導く光偏向要素を備え、
前記光偏向要素は、第一の方向に第一のピッチＰ１で略等間隔に配列し、
また前記第一の方向とは略直交する第二の方向に、前記第一のピッチＰ１よりも大きい第二のピッチＰ２で略等間隔に配列してなる二次元配列で配置され、
前記隠蔽構造体は、光入射面側である第二主面と、光射出面側である第一主面とを備えた部材であって、
前記第一主面には、第一の単位レンズが複数形成され、
前記第一の単位レンズは、前記第一主面に入射した光を、前記第一の方向に拡散し、
前記第二主面は、前記第二主面に入射した光を、前記第一の方向よりも前記第二の方向に広い角度分布で拡散する指向性拡散層であって、
前記指向性拡散層は、前記隠蔽構造体の前記第一の単位レンズのない構成において、前記第二主面側からコリメート光を垂直入射したときの前記第一主面からの射出光の光強度の前記第二の方向への角度分布の半値角が、３度以上１０度未満であることを特徴とする、
隠蔽構造体を備えた照明ユニット。
- 前記第一の単位レンズは、少なくとも頂点を含む領域が曲面で形成されたレンズであることを特徴とする、請求項１に記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。
- 前記指向性拡散層は、少なくとも頂点を含む領域が曲面で形成された第二の単位レンズを複数形成してなることを特徴とする、請求項１〜請求項２のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。
- 前記第一主面には、互いに並設された第一の単位レンズが略等間隔で複数形成され、前記第一の単位レンズは、第二の方向に延在する一軸レンズからなることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。
- 前記第二主面には、互いに並設された第二の単位レンズが略等間隔で複数形成され、前記第二の単位レンズは、第一の方向に延在する一軸レンズからなることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。
- 前記第一の単位レンズの端部を０として、前記第一の方向に測った変位をｘ、前記第一の単位レンズの断面高さをｆ（ｘ）、ピッチをＱ１としたとき、ｆ（ｘ）が
- 前記変位ｘが０の点におけるｆ（ｘ）の微分ｄｆ（ｘ）/ｄｘの絶対値が、以下の式の範囲で規定されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。
- 前記Ｒ（ｘ）が最大値となる前記変位ｘをｘ０としたとき、前記変位ｘがｘ０におけるｆ（ｘ）の微分ｄｆ（ｘ）/ｄｘの絶対値が、以下の式の範囲で規定されることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。
- 前記第二の単位レンズの高さをＨ２、ピッチをＱ２としたときに、アスペクト比を次式（Ｈ２／Ｑ２）×１００ で定義される数値とすると、前記第二主面上のいずれの位置においても、前記第二の単位レンズの前記アスペクト比が４以上１０以下であることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。
- 前記第二の単位レンズは、頂点を含む領域に形成される第一の面と、端部を含む領域に形成される第二の面により形成され、前記第一の面と前記第二の面の境界部において、傾斜角が非連続に変化し、前記第二の面の任意の点の傾斜角が、前記第一の面の任意の点の傾斜角よりも大きくなることを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。
- 前記隠蔽構造体の前記第二主面は略四角形であって、前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺と、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺との交点のうちの任意の一つを原点とする仮想的な座標軸を設定し、前記第一の方向に平行な軸をＸ軸とし、前記第二の方向に平行な軸をＹ軸とし、
前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺の長さをＷ１とし、
前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺の長さをＷ２とし、
前記隠蔽構造体の前記第一の単位レンズのない構成において、前記第二主面側から前記第二主面上の任意の座標（Ｘ、Ｙ）にコリメート光を垂直入射したときの、前記第一主面からの射出光の光強度の前記第二の方向への角度分布の半値角（deg）をΦ（Ｘ、Ｙ）とし、
Ｘ０ は ０ 以上 Ｗ１ 以下の任意の定数とすると、
Ｙを ０ からＷ２／２ まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 - 座標（Ｘ，Ｙ）上にある、もしくは座標（Ｘ，Ｙ）の最も近傍にある前記第二の単位レンズの前記アスペクト比をΩ（Ｘ、Ｙ）としたとき、
Ｙを０からＷ２／２ まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記アスペクト比Ω（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする、請求項１１に記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 - 前記第二の単位レンズが、間に平坦部が形成されるように互いに離間して複数配列され、座標（Ｘ，Ｙ）上にある、もしくは座標（Ｘ，Ｙ）の最も近傍にある平坦部の幅をΔ（Ｘ、Ｙ）とすると、
Ｙを０からＷ２／２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記平坦部の幅Δ（Ｘ０、Ｙ）が単調増加することを特徴とする、請求項１１〜請求項１２のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 - 前記導光体は、前記光源から射出される光を入射する一つの入射面を備え、
前記一つの入射面は、前記第一の方向に平行であって、
前記隠蔽構造体の前記第二主面の前記第一の方向に平行な端辺と、前記第二主面の前記第二の方向に平行な端辺との交点のうち、前記一つの入射面に近接する側の任意の交点を原点とする仮想的な座標軸を設定し、前記第一の方向に平行な軸をＸ軸とし、前記第二の方向に平行な軸をＹ軸とすると、
Ｙを ０ からＷ２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記半値角Φ（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 - Ｙを ０ からＷ２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記アスペクト比
Ω（Ｘ０、Ｙ）が単調減少することを特徴とする、請求項１４に記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 - Ｙを０からＷ２まで連続的に変化させたときに、Ｘ＝Ｘ０ における前記平坦部の幅
Δ（Ｘ０、Ｙ）が単調増加することを特徴とする、請求項１４〜請求項１５のいずれかに記載の隠蔽構造体を備えた照明ユニット。 - 請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の隠蔽構造体と、一枚以上の輝度向上フィルムを含んだ照明装置。
- 請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の隠蔽構造体と、反射型偏光分離シートを含んだ照明装置。
- 請求項１７〜請求項１８のいずれか１項に記載の照明装置と、表示画像を規定する画像表示素子と、を有することを特徴とする表示装置。
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