JPWO2008029911A1 - 面光源素子並びにこれに用いる光制御部材およびこれを用いた画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1の発明は、X軸と、X軸に直交するY軸とに平行なX−Y平面の法線の一方を正面方向として、少なくとも、X−Y平面に平行な出射面と、複数の点状光源と、2枚のシート状の光制御部材を備え、
前記複数の点状光源が、前記X−Y平面に平行な仮想平面内にX軸およびY軸方向に周期的に配置され、前記X−Y平面に平行な発光面を備え、
前記光制御部材が、前記X−Y平面に平行に、かつ、前記複数の点状光源の正面方向に配置され、前記出射面が、前記光制御部材の正面方向側に配置されている面光源素子であって、
前記2枚のうち、一方の光制御部材の出射面側に、X軸方向に直交しかつY軸方向に平行な複数の畝状凸部1からなる第1の光制御部を備え、
かつ、
前記2枚の光制御部材のうち、別の一方の出射面側に、X軸方向に平行かつY軸方向に直交する複数の畝状凸部2からなる第2の光制御部を備えており、
前記複数の点状光源の、X軸に平行に沿った1周期の長さをD1、Y軸に平行に沿った1周期の長さをD2として、任意に選択した点状光源の中心位置を原点、X軸方向の位置座標をX、Y軸方向の位置座標をYとして、X軸方向に平行かつY軸方向に直交する平面内において、前記選択した点状光源の前記発光面と、前記第1の光制御部との距離をH1、前記選択した点状光源から前記第1の光制御部に入射した光の、Xにおける出射面の正面方向への出光強度を表した関数をf1(X)とし、
g1(X)=f1(X−D1)+f1(X)+f1(X+D1)
としたとき、
−D1/2≦X≦D1/2の範囲で、
g1(X)の最小値であるg1(X)minと、最大値であるg1(X)maxの比、g1(X)min/g1(X)maxが0.8以上であり、
Xの最小値Xminが−3.0D1≦Xmin≦−0.5D1の範囲であり、
Xの最大値Xmaxが0.5D1≦Xmax≦3.0D1の範囲であり
(XminおよびXmaxは、f1(X)の値がX=0である任意に選択した点状光源付近を中心に減衰し、実質0になる両端の座標)、
任意の畝状凸部1のX軸方向の断面形状が、下記の式で表される(2N1+1)個の傾きの異なる領域−N1〜N1からなり、
δ1=(Xmax−Xmin)/(2N1+1)
Xi=i×δ1
α1i=tan−1(Xi/H1)
β1i=sin−1((1/n1)sinαi)
γ1i=sin−1(1/n1s)sinαi)
a1i∝f1(Xi+T1・tanγ1i)・cosΦ1i・cosβ1i/I1(α1i)/cos(α1i)/cos(Φ1i−β1i)
Φ1i=tan−1((n1・sinβ1i)/(n1・cosβ1i−1))
N1:自然数
i:−N1からN1の整数
n1:第1の光制御部の畝状凸部1の屈折率
n1s:第1の光制御部の基材の屈折率
a1i:領域iのX軸方向の幅
Φ1i:領域iの出射面に対する斜面の傾き
T1:第1の光制御部の入射面から畝状凸部1の底部までの厚み
I1(α1i):任意に選択した点状光源からX軸方向に沿ってα1iの方向へ単位角度あたりに放射する光の強度
かつ、
X軸方向に直交かつY軸方向に平行な平面内において、
前記選択した点状光源の前記発光面と、前記第2の光制御部との距離をH2、
前記選択した点状光源から前記第2の光制御部に入射した光の、Y軸方向の位置座標Yにおける出射面の正面方向への出光強度を表した関数をf2(Y)とし、
g2(Y)=f2(Y−D2)+f2(Y)+f2(Y+D2)
としたとき、
−D2/2≦Y≦D2/2の範囲で、
g2(Y)の最小値であるg2(Y)minと、最大値であるg2(Y)maxの比、g2(Y)min/g2(Y)maxが0.8以上であり、
Yの最小値Yminが−3.0D2≦Ymin≦−0.5D2の範囲であり、
Yの最大値Ymaxが0.5D2≦Ymax≦3.0D2の範囲であり
(YminおよびYmaxは、f2(Y)の値がY=0である任意に選択した点状光源付近を中心に減衰し、実質0になる両端の座標)、
任意の畝状凸部2のY軸方向の断面形状が、下記の式で表される(2N2+1)個の傾きの異なる領域−N2〜N2からなることを特徴とする面光源素子である。
δ2=(Ymax−Ymin)/(2N2+1)
Yj=j×δ2
α2j=tan−1(Yj/H2)
β2j=sin−1((1/n2)sinα2j)
γ2j=sin−1(1/n2s)sinα2j)
a2j∝f2(Yj+T2・tanγ2j)・cosΦ2j・cosβ2j/I2(α2j)/cos(α2j)/cos(Φ2j−β2j)
Φ2j=tan−1((n2・sinβ2j)/(n2・cosβ2j−1))
N2:自然数
j:−N2からN2の整数
n2:第2の光制御部の畝状凸部2の屈折率
n2s:第2の光制御部の基材の屈折率
a2j:領域jのY軸方向の幅
Φ2j:領域jの出射面に対する斜面の傾き
T2:第2の光制御部の入射面から畝状凸部2の底部までの厚み
I2(α2j):任意に選択した点状光源から第1の光制御部を通過し、Y軸方向に沿ってα2jの方向へ単位角度あたりに放射する光の強度
前記畝状凸部1のX軸方向の断面形状を表す領域−N1〜N1が、X軸の位置座標の順に並んでおり、
かつ、
前記畝状凸部2のY軸方向の断面形状を表す領域−N2〜N2が、Y軸の位置座標の順に並んでいることを特徴とする面光源素子である。
前記畝状凸部1のX軸方向の断面形状が、
該凸部を形成する(2N1+1)個の傾きの異なる領域のうち少なくとも1組の隣接する2つの領域の形状を曲線で近似した形状であり、
かつ、
前記畝状凸部2のY軸方向の断面形状が、
該凸部を形成する(2N2+1)個の傾きの異なる領域のうち少なくとも1組の隣接する2つの領域の形状を曲線で近似した形状であることを特徴とする面光源素子である。
前記第1の光制御部において、
X軸方向に平行かつY軸方向に直交する断面内において、正面方向に対して角度30度以内に出射する光の割合が全出射光の50%以上であり、
かつ、
前記第2の光制御部において、
X軸方向に直交かつY軸方向に平行な断面内において、正面方向に対して角度30度以内に出射する光の割合が全出射光の50%以上であることを特徴とする面光源素子である。
g1(X)=f1(X−D1)+f1(X)+f1(X+D1) (1)
としたとき、
−D1/2≦X≦D1/2の範囲で、
g1(X)の最小値であるg1(X)minと最大値であるg1(X)maxの比g1(X)min/g1(X)maxが0.8以上であることを特徴とする。
g2(X)=f2(Y−D2)+f2(Y)+f2(Y+D2) (2)
としたとき、
−D2/2≦Y≦D2/2の範囲で、
g2(Y)の最小値であるg2(Y)minと最大値であるg2(Y)maxの比g2(Y)min/g2(Y)maxが0.8以上であることを特徴とする。
Xi=i×δ1 (4)
α1i=tan−1(Xi/H1) (5)
β1i=sin−1((1/n1)sinαi) (6)
γ1i=sin−1(1/n1s)sinαi) (7)
a1i∝f1(Xi+T1・tanγ1i)・cosΦ1i・cosβ1i/I1(α1i)/cos(α1i)/cos(Φ1i−β1i) (8)
Φ1i=tan−1((n1・sinβ1i)/(n1・cosβ1i−1)) (9)
N1:自然数
i:−N1からN1の整数
n1:第1の光制御部の畝状凸部1の屈折率
n1s:第1の光制御部の基材の屈折率
a1i:領域iのX軸方向の幅
Φ1i:領域iの出射面に対する斜面の傾き
T1:第1の光制御部の入射面から畝状凸部1の底部までの厚み
I1(α1i):任意に選択した点状光源からX軸方向に沿ってα1iの方向へ単位角度あたりに放射する光の強度
Yj=j×δ2 (11)
α2j=tan−1(Yj/H2) (12)
β2j=sin−1((1/n2)sinα2j) (13)
γ2j=sin−1(1/n2s)sinα2j) (14)
a2j∝f2(Yj+T2・tanγ2j)・cosΦ2j・cosβ2j/I2(α2j)/cos(α2j)/cos(Φ2j−β2j) (15)
Φ2j=tan−1((n2・sinβ2j)/(n2・cosβ2j−1)) (16)
N2:自然数
j:−N2からN2の整数
n2:第2の光制御部の畝状凸部2の屈折率
n2s:第2の光制御部の基材の屈折率
a2j:領域jのY軸方向の幅
Φ2j:領域jの出射面に対する斜面の傾き
T2:第2の光制御部の入射面から畝状凸部2の底部までの厚み
I2(α2j):任意に選択した点状光源から第1の光制御部を通過し、Y軸方向に沿ってα2jの方向へ単位角度あたりに放射する光の強度
ここで、α1、β1、γ1、Φ1、α2、β2、γ2、Φ2などの角度はいずれも絶対値が90°未満で、基準線に対して、右回りに成す角度を正、左回りに成す角度を負とする。
Xmin、Xmaxは、f1(X)の値がX=0である任意に選択した点状光源付近を中心に減衰し、実質0になるときの両端の座標である。Xmin〜Xmaxの間を等分に(2N1+1)分割すると、分割した各要素の幅δ1は式(3)で示される。このとき任意の要素の中心座標Xiは、式(4)で示される。X=0の位置にある点状光源から座標Xiの第1の光制御部の入射面への入射角度は、入射面の法線方向に対して式(5)で示される角度α1iとなる。
e1i=b1i・cos(Φ1i−β1i) (17)
となる。
b1i=a1i/cosΦ1i (18)
である。
e1i=a1i/cosΦ1i・cos(Φ1i−β1i) (19)
となる。
ここで、図16に示すように畝状凸部1のX軸方向の幅、即ちa1iの総和をP1とすると、角度α1iで第1の光制御部の基材部31に入射して、基材部を通過して畝状凸部32に向かう光8のうち領域iに向かう光の割合は、e1i/(P1・cosβ1i)である。
また、図17に示すように、座標Xiの点における光源を見込む角度Δα1iは、cosα1iに比例する。従って、座標Xiに入射する単位面積、単位角度あたりの光の強度は、cos2α1i/Δα1iに比例し、このことから、I1(α1i)・cos2α1i/cosα1i、つまりI1(α1i)・cosα1iに比例する。つまり、点状光源からの光がX=0の点で単位凸部に入射する光の単位角度あたりの強度に対し、座標X=Xiの点で単位凸部に入射する光の単位角度あたりの強度の割合はI1(α1i)・cosα1iである。従って、正面方向に出射する光は、I1(α1i)・cosα1i・e1i/(P1・cosβ1i)であり、式(19)より、a1i/cosΦ1i・cos(Φ1i―β1i)・I1(α1i)・cosα1i/(P1・cosβ1i)である。
f1(Xi+T・tanγ1i)∝a1i/cosΦ1i・cos(Φ1i―β1i)・I1(α1i)・cosα1i/(P1・cosβ1i) (20)
である。従って、
a1i∝P1・f1(Xi+T・tanγ1i)・cosΦ1i・cosβ1i/I1(α1i)/cosα1i/cos(Φ1i―β1i) (21)
となる。
a1i∝f1(Xi+T・tanγ1i)・cosΦ1i・cosβ1i/I1(α1i)/cosα1i/cos(Φ1i―β1i) (8)
が成立する。畝状凸部1の断面は、式(8)の関係を満足するような幅a1iの領域iからなる形状である。既に知られている通り、比例縮小光学系はほぼ同一の指向特性を示すので、畝状凸部の幅は自由に選定することができる。
H’=H/cosθ (25)
V=U/cosθ (26)
従って、
V=H・Δθ/cos2θ (27)
つまり、Vはcos2θに比例する。線状光源からのΔθ内の出射光の強度をI(θ)とすると、光制御部1への単位面積あたりの入射光の強度、即ち照度はI(θ)・cos2θに比例する。
図7に本発明の面光源素子に用いる第1の光制御部で光を正面に向ける原理を示す。点状光源から、屈折率n1の第1の光制御部2にα1iで入る入射光7は光制御部2の入射面6で屈折し、光制御部2の内部を通過し、この光8は出射面側の畝状凸部1で屈折して出射面側に出射する。このとき出射光9が正面方向に出射するのは畝状凸部1において、傾きが望ましい角度Φ1iである場合である。本発明では配置に基づくα1iの分布と入射光7の強度を考慮し、角度Φ1iの割合を調節することで正面方向への出射光強度の分布を調節できる。
β1i=sin−1(1/n1・sinα1i) (6)’
Φ1i=β1i−ε1i (28)
−n1・sinε1i=−sinω1i=sinΦ1i (ω1i=−Φ1i) (29)
式(28)および式(29)より、
−n1・sin(β1i−Φ1i)=sinΦ1i (30)
n1・(sinΦ1i・cosβ1i−cosΦ1i・sinβ1i)=sinΦ1i (30)’
式(30)’の両辺をcosΦ1iで除すると(sinΦ1i/cosΦ1i)=tanΦ1iなので)、
n1・(tanΦ1i・cosβ1i−sinβ1i)=tanΦ1i (30)’’
従って、Φ1iは次の式で表現される。
Φ1i=tan−1(n1/sinβ1i)/(n1i・cosβ1i−1) (9)
式(6)’、式(9)より、
Φ1i=tan−1{sinα1i/(n1・cos(sin−1((1/n1)sinα1i))−1)} (30)’’’
11:赤色のLED
12:青色のLED
13:緑色のLED
2:光制御部材
3:第1の光制御部
31:第1の光制御部における、基材部分
32:畝状凸部1
32a:畝状凸部1の、領域iの斜面
4:第2の光制御部
5:反射板
6:第1の光制御部の主に光を入射する面
7:光制御部材の基材部分を進む光
8:畝状凸部1または畝状凸部2の内部を進む光
9:光制御部材から出射する光
10:プリズムシート
11:畝状凸部1の、領域iにα1i=0、α2j=0で入射した光
12:畝状凸部1の、領域iで屈折して出射する光
13:畝状凸部1の、領域iにα1i=0、α2j≠0で入射した光
14:畝状凸部1の、領域iにα1i=0、α2j≠0で入射した光のうち、領域iの斜面で全反射される光
D1:X軸方向における、点状光源の配列の周期
D2:Y軸方向における、点状光源の配列の周期
H1:点状光源の発光面から、第1の光制御部材の入射面までの距離
H2:点状光源の発光面から、第2の光制御部材の入射面までの距離
f1(X):X軸に平行かつY軸に直交する平面における、任意の点状光源からの光の、第1の光制御部から正面方向に出射する光の強度分布
f2(Y):X軸に直交しかつY軸に平行な平面における、任意の点状光源からの光の、第2の光制御部から正面方向に出射する光の強度分布
N1、N2:自然数
n1:畝状凸部1の屈折率
n1s:第1の光制御部の基材の屈折率
n2:畝状凸部2の屈折率
n2s:第2の光制御部の基材の屈折率
Xmax:f1(X)が0となるときの正方向のX座標
Xmin:f1(X)が0となるときの負方向のX座標
Ymax:f2(Y)が0となるときの正方向のY座標
Ymin:f2(Y)が0となるときの負方向のY座標
g1(X):f1(X−D1)+f1(X)+f1(X+D1);X軸に平行かつY軸に直交する平面における、任意の点状光源と両側に隣接する点状光源とからの光の、第1の光制御部から正面方向に出射する光の強度分布
g2(Y):f2(Y−D2)+f2(Y)+f2(Y+D2);X軸に直交しかつY軸に平行な平面における、任意の点状光源と両側に隣接する点状光源とからの光の、第1の光制御部から正面方向に出射する光の強度分布
g1(X)min:Xmin〜Xmax間のg1(X)の最小値
g1(X)max:Xmin〜Xmax間のg1(X)の最大値
g2(Y)min:Ymin〜Ymax間のg2(Y)の最小値
g2(Y)max:Ymin〜Ymax間のg2(Y)の最大値
δ1:δ1=(Xmax−Xmin)/2N1+1を満たすX軸方向における微小区間
δ2:δ2=(Ymax−Ymin)/2N2+1を満たすY軸方向における微小区間
Φ1i:畝状凸部1の、領域iの出射面に対する斜面の傾き
Φ2j:畝状凸部2の、領域jの出射面に対する斜面の傾き
Xi:Xmin〜Xmax間を(2N1+1)等分したときの各要素におけるX座標の中心値
Yj:Ymin〜Ymax間を(2N2+1)等分したときの各要素におけるY座標の中心値
a1i:第1の光制御部の畝状凸部1における領域iのX軸方向の幅
a2j:第2の光制御部の畝状凸部2における領域jのY軸方向の幅
T1:第1の光制御部の入射面から畝状凸部1の底部までの厚み
T2:第2の光制御部の入射面から畝状凸部2の底部までの厚み
I1(α1i):任意に選択した点状光源からX軸方向に沿ってα1iの方向へ単位角度あたりに放射する光の強度
I2(α2j):任意に選択した点状光源からY軸方向に沿ってα2jの方向へ単位角度あたりに放射する光の強度
α1i:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源から第1の光制御部に入射して領域iから出射する光の、点状光源からの光線方向が正面方向に対してなす角度
α2j:X軸に直交しかつY軸に平行な平面における、点状光源から第2の光制御部に入射して領域jから出射する光の、点状光源からの光線方向が正面方向に対してなす角度
β1i:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源から第1の光制御部に入射して領域iから出射する光の、畝状凸部1内部での光線方向が、正面方向に対してなす角度
β2j:X軸に直交しかつY軸に平行な平面における、点状光源から第2の光制御部に入射して領域jから出射する光の、畝状凸部2内部での光線方向が、正面方向に対してなす角度
γ1i:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源から第1の光制御部に入射して領域iから出射する光の、第1の光制御部の基材での光線方向が、正面方向に対してなす角度
γ2j:X軸に直交しかつY軸に平行な平面における、点状光源から第2の光制御部に入射して領域jから出射する光の、第2の光制御部の基材での光線方向が、正面方向に対してなす角度
b1i:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、領域iの斜面の長さ
b2j:X軸に直交しかつY軸に平行な平面における、領域jの斜面の長さ
e1i:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源から第1の光制御部に入射して領域iから出射する光の、第1の光制御部内部での光線方向に垂直な方向への領域iの斜面の射影の長さ。
ξ1i:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、領域iの斜面の角度が、畝状凸部1内部での光線方向と垂直な角度に対してなす角度
η1i:畝状凸部1における領域iの斜面の法線と、領域iの斜面に入射した光線方向とのなす角度
θ:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源から第1の光制御部に入射して出射面から出射する光の、点状光源からの光線方向が正面方向に対してなす角度
Δθ:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、入射角度θの光を中心にした微小範囲が点状光源の中心となす角度
H’:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源から角度(θ−Δθ)で出射した光が通る第1の光制御部における入射面上の点と、点状光源の中心とを結ぶ線分を、点状光源と角度θで出射した光が通る直線上に射影した長さ(点状光源から角度θで出射した光が通る第1の光制御部における入射面上の点と、点状光源の中心との距離にほぼ等しい)
V:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源からの入射角度θを中心とする角度範囲Δθの光が通過する第1の光制御部における入射面上の領域の長さ
U:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源からの入射角度θを中心とする角度範囲Δθの光が通過する第1の光制御部における入射面上の領域の、入射角度θに垂直な角度への射影
ε1i:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源から第1の光制御部に入射して畝状凸部1の領域iに向かう光の、畝状凸部1内での光線方向が、領域iの斜面の法線に対してなす角度
ω1i:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、点状光源から第1の光制御部に入射して畝状凸部1の領域iに向かう光の、畝状凸部1から出射する光線方向が、領域iの斜面の法線に対してなす角度
P1:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、畝状凸部1の幅
Δα1i:X軸に平行かつY軸に直交する平面における、座標Xiより点状光源を見込む角度
L1(X)min:X軸に沿った1周期における、面光源素子正面方向の輝度の最小値
L1(X)max:X軸に沿った1周期における、面光源素子正面方向の輝度の最大値
L2(Y)min:Y軸に沿った1周期における、面光源素子正面方向の輝度の最小値
L2(Y)max:Y軸に沿った1周期における、面光源素子正面方向の輝度の最大値
z:頂点を原点とした場合の、畝状凸部1または畝状凸部2の断面形状の、高さ方向の座標
ρ:頂部を原点とした場合の、畝状凸部1または畝状凸部2の断面形状の、X軸方向またはY軸方向の位置座標
点状光源のX軸方向およびY軸方向の周期D1、D2は短いほうが、輝度均一性と色の均一性とがよく、高い輝度が得られる為、望ましい。しかし、周期が短すぎると点状光源の個数が増加し、消費電力の増加、また発熱の問題が発生する。X軸方向およびY軸方向の周期は7mmから70mmが望ましい。より望ましくは15mmから50mmである。
本実施例の面光源素子の構成は、図1の略図で示す通りである。
次に、実施例1の面光源素子の出射面の正面方向に透過型の液晶パネルを配置して観察すると、複数の点状光源を用いることによって、色再現性が良く、更に輝度と色の均一性の高い、画面品位の良い明るい画像が得られる。
z(ρ)=30ρ−2/(1+(1−900ρ2)0.5) (31)
z:頂部を原点とした場合の、畝状凸部1または畝状凸部2の断面形状の高さ方向の座標
ρ:頂部を原点とした場合の、畝状凸部1または畝状凸部2の断面形状の、X軸方向またはY軸方向の位置座標
z(ρ)=33ρ2 (32)
z:頂点を原点とした場合の、畝状凸部1または畝状凸部2の断面形状の高さ方向の座標
ρ:頂部を原点とした場合の、畝状凸部1または畝状凸部2の断面形状の、X軸方向またはY軸方向の位置座標
Claims (6)
- X軸と、X軸に直交するY軸とに平行なX−Y平面の法線の一方を正面方向として、
少なくとも、X−Y平面に平行な出射面と、複数の点状光源と、2枚のシート状の光制御部材を備え、
前記複数の点状光源が、前記X−Y平面に平行な仮想平面内にX軸およびY軸方向に周期的に配置され、前記X−Y平面に平行な発光面を備え、
前記光制御部材が、前記X−Y平面に平行に、かつ、前記複数の点状光源の正面方向に配置され、
前記出射面が、前記光制御部材の正面方向側に配置されている面光源素子であって、
前記2枚の光制御部材のうち、一方の出射面側に、X軸方向に直交しかつY軸方向に平行な複数の畝状凸部1からなる第1の光制御部を備え、
かつ、
前記2枚の光制御部材のうち、別の一方の出射面側に、X軸方向に平行かつY軸方向に直交する複数の畝状凸部2からなる第2の光制御部を備えており、
前記複数の点状光源の、X軸に平行に沿った1周期の長さをD1、Y軸に平行に沿った1周期の長さをD2として、任意に選択した点状光源の中心位置を原点、X軸方向の位置座標をX、Y軸方向の位置座標をYとして、
X軸方向に平行かつY軸方向に直交する平面内において、
前記選択した点状光源の前記発光面と、前記第1の光制御部との距離をH1、前記選択した点状光源から前記第1の光制御部に入射した光の、Xにおける出射面の正面方向への出光強度を表した関数をf1(X)とし、
g1(X)=f1(X−D1)+f1(X)+f1(X+D1)
としたとき、
−D1/2≦X≦D1/2の範囲で、
g1(X)の最小値であるg1(X)minと、最大値であるg1(X)maxの比、g1(X)min/g1(X)maxが0.8以上であり、
Xの最小値Xminが−3.0D1≦Xmin≦−0.5D1の範囲であり、
Xの最大値Xmaxが0.5D1≦Xmax≦3.0D1の範囲であり
(XminおよびXmaxは、f1(X)の値がX=0である任意に選択した点状光源付近を中心に減衰し、実質0になる両端の座標)、
任意の畝状凸部1のX軸方向の断面形状が、下記の式で表される(2N1+1)個の傾きの異なる領域−N1〜N1からなり、
δ1=(Xmax−Xmin)/(2N1+1)
Xi=i×δ1
α1i=tan−1(Xi/H1)
β1i=sin−1((1/n1)sinαi)
γ1i=sin−1(1/n1s)sinαi)
a1i∝f1(Xi+T1・tanγ1i)・cosΦ1i・cosβ1i/I1(α1i)/cos(α1i)/cos(Φ1i−β1i)
Φ1i=tan−1((n1・sinβ1i)/(n1・cosβ1i−1))
(ただし、N1:自然数
i:−N1からN1の整数
n1:第1の光制御部の畝状凸部1の屈折率
n1s:第1の光制御部の基材の屈折率
a1i:領域iのX軸方向の幅
Φ1i:領域iの出射面に対する斜面の傾き
T1:第1の光制御部の入射面から畝状凸部1の底部までの厚み
I1(α1i):任意に選択した点状光源からX軸方向に沿ってα1iの方向へ単位角度あたりに放射する光の強度)
かつ、
X軸方向に直交かつY軸方向に平行な平面内において、
前記選択した点状光源の前記発光面と、前記第2の光制御部との距離をH2、前記選択した点状光源から前記第2の光制御部に入射した光の、Y軸方向の位置座標Yにおける出射面の正面方向への出光強度を表した関数をf2(Y)とし、
g2(Y)=f2(Y−D2)+f2(Y)+f2(Y+D2)
としたとき、
−D2/2≦Y≦D2/2の範囲で、
g2(Y)の最小値であるg2(Y)minと、最大値であるg2(Y)maxの比、g2(Y)min/g2(Y)maxが0.8以上であり、
Yの最小値Yminが−3.0D2≦Ymin≦−0.5D2の範囲であり、
Yの最大値Ymaxが0.5D2≦Ymax≦3.0D2の範囲であり
(YminおよびYmaxは、f2(Y)の値がY=0である任意に選択した点状光源付近を中心に減衰し、実質0になる両端の座標)、
任意の畝状凸部2のY軸方向の断面形状が、下記の式で表される(2N2+1)個の傾きの異なる領域−N2〜N2からなることを特徴とする面光源素子。
δ2=(Ymax−Ymin)/(2N2+1)
Yj=j×δ2
α2j=tan−1(Yj/H2)
β2j=sin−1((1/n2)sinα2j)
γ2j=sin−1(1/n2s)sinα2j)
a2j∝f2(Yj+T2・tanγ2j)・cosΦ2j・cosβ2j/I2(α2j)/cos(α2j)/cos(Φ2j−β2j)
Φ2j=tan−1((n2・sinβ2j)/(n2・cosβ2j−1))
(ただし、N2:自然数
j:−N2からN2の整数
n2:第2の光制御部の畝状凸部2の屈折率
n2s:第2の光制御部の基材の屈折率
a2j:領域jのY軸方向の幅
Φ2j:領域jの出射面に対する斜面の傾き
T2:第2の光制御部の入射面から畝状凸部2の底部までの厚み
I2(α2j):任意に選択した点状光源から第1の光制御部を通過し、Y軸方向に沿ってα2jの方向へ単位角度あたりに放射する光の強度) - 請求項1に記載の面光源素子であって、
前記畝状凸部1のX軸方向の断面形状を表す領域−N1〜N1が、X軸の位置座標の順に並んでおり、
かつ、
前記畝状凸部2のY軸方向の断面形状を表す領域−N2〜N2が、Y軸の位置座標の順に並んでいることを特徴とする面光源素子。 - 請求項1または2に記載の面光源素子であって、
前記畝状凸部1のX軸方向の断面形状が、該凸部を形成する(2N1+1)個の傾きの異なる領域のうち少なくとも1組の隣接する2つの領域の形状を曲線で近似した形状であり、
かつ、
前記畝状凸部2のY軸方向の断面形状が、該凸部を形成する(2N2+1)個の傾きの異なる領域のうち少なくとも1組の隣接する2つの領域の形状を曲線で近似した形状であることを特徴とする面光源素子。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の面光源素子であって、
前記第1の光制御部におけるX軸方向に平行かつY軸方向に直交する断面内において、正面方向に対して角度30度以内に出射する光の割合が全出射光の50%以上であり、
かつ、
前記第2の光制御部におけるX軸方向に直交かつY軸方向に平行な断面内において、正面方向に対して角度30度以内に出射する光の割合が全出射光の50%以上であることを特徴とする面光源素子。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の面光源素子が備える、X軸またはY軸に沿って光線方向を制御する光制御手段を有するシート状の光制御部材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の面光源素子の前記正面方向に透過型表示装置を配置することを特徴とする画像表示装置。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002525791A (ja) * | 1998-09-10 | 2002-08-13 | アライドシグナル・インコーポレイテッド | 照明装置 |
JP2004319458A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-11-11 | Fujitsu Display Technologies Corp | 面照明装置及びそれを用いた液晶表示装置 |
JP2005243347A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Sharp Corp | 発光装置及びこれを用いた表示装置 |
JP2005340750A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Ledパッケージ及びこれ設けた液晶表示装置用バックライトアセンブリー |
JP2006228576A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Sony Corp | バックライト装置及び液晶表示装置 |
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