JP2012164493A - 面光源装置及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】導光板の出射面から高輝度で、明暗ムラが抑えられ輝度均一性に優れた面光を出射させることができる面光源装置及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】導光板2の出射面2dに、上下方向(Y軸方向)に沿って断面が台形状の第1、第2の凸条8,9を、断面が台形状の第1、第2の凹条10a,10bを挟むようにして交互に形成して、導光板2の底面2cに、左右方向(X軸方向)に沿って断面形状がV字状の凹条7を形成し、出射面の第1の凸条8のX軸に対する傾斜面8b,8cの角度a1,a2を25度〜40度に設定し、第2の凸条9のX軸に対する傾斜面9b,9cの角度a3,a4を45度〜60度に設定する。
【選択図】図5
【解決手段】導光板2の出射面2dに、上下方向(Y軸方向)に沿って断面が台形状の第1、第2の凸条8,9を、断面が台形状の第1、第2の凹条10a,10bを挟むようにして交互に形成して、導光板2の底面2cに、左右方向(X軸方向)に沿って断面形状がV字状の凹条7を形成し、出射面の第1の凸条8のX軸に対する傾斜面8b,8cの角度a1,a2を25度〜40度に設定し、第2の凸条9のX軸に対する傾斜面9b,9cの角度a3,a4を45度〜60度に設定する。
【選択図】図5
Description
本発明は、複数の一次光源を有するエッジライト方式の面光源装置、及び該面光源装置を備えた画像表示装置に関し、特に、高い画面品位が要求される液晶表示装置、照明看板装置等に用いられるエッジライト方式の面光源装置、及び該面光源装置を備えた画像表示装置に関する。
画像表示装置に用いられる面光源装置には、直下方式とエッジライト方式の2つの方式がある。
直下方式の面光源装置は、発光面を形成する板状部材の背面に複数の一次光源を配置するものである。この方式は、発光面の背面に光源を配置するため、大型化がしやすいという特徴を備え、液晶表示装置を備えたテレビ受信機の表示部として広く使用されている。一般的に発光面を形成する板状部材は、拡散板、プリズムシート、拡散シートなどと呼ばれる複数の光学シートにより構成されている。
一方、エッジライト方式の面光源装置は、一次光源が導光板の側面にあるため、直下方式の面光源素子に比べて薄型化を図るのに有効であるという特徴を備え、携帯用ノートパソコンやモニタ等の表示部として広く使用されている。一次光源から出射した光は、PMMA(ポリメチルメタクリレート)などの透明高分子からなる透明板状の導光板内部を屈曲しつつ伝播して、該導光板に2つある主面のうちの一方である出射面から、液晶パネルに向けて出射される。また、導光板から出射された光をさらに集光させて高輝度化を図るため、拡散シート、プリズムシート、及び反射型偏光フィルムと呼ばれる光学シートが使用されている。
ところで、エッジライト方式の面光源装置では、導光板による光利用効率をより高めるために、例えば、特許文献1のように、出射面又は底面(出射面と反対側の面)に交互に配列された台形形状の凹条及び凸条を有している導光板が提案されている(例えば、特許文献1)。
前記特許文献1の発明では、導光板の入射端面より入射した光を底面に配設された凹条パターンにより、出射面の方向に効率よく反射させることができ、光利用効率をより高めることができると記載されている。また、導光板の入射端面より入射した光は、出射面に形成された台形状の凸条を介して出射面より出射することで、入射端面で垂直な方向で入射された光が正面方向に近い角度で出射できるため、従来使用されていたプリズムシート(指向性シート)を省略することができると記載されている。
近年、例えばテレビ用の画像表示装置としての液晶表示装置には、大型化、軽量化、薄型化、低消費電力化、低コスト化等が市場から強く要求されている。このため、液晶表示装置にエッジライト方式の面光源装置を設置する場合、特に光源(バックライト)には、低消費電力やローカルディミングと呼ばれる部分点灯制御を行うためLED光源が積極的に使用されている。
ところで、LED光源はまだ高価であり、コスト低減等ためにLED光源は導光板の入射端面の縁方向に沿って所定間隔で複数配置されている。このため、前記特許文献1に記載されたような導光板を使用した場合に、光利用効率をより高めて高輝度化を図ることができるが、LED光源が所定間隔で導光板の入射端面側に複数配置されるので、LED光源が位置している箇所と、隣り合う各LED光源間の中間部では輝度差が生じる。
これにより、導光板の出射面に明暗ムラが発生して、輝度が不均一になってしまう。
そこで、本発明は、導光板の出射面から高輝度で、明暗ムラが抑えられ輝度均一性に優れた面光を出射させることができる面光源装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために請求項1に記載の面光源装置は、導光板の少なくとも一方の側面側に、所定間隔で直線状に配置された複数の光源を有する一次光源が設置されたエッジライト方式の面光源装置であって、前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有し、前記導光板の底面側には光を反射する反射手段を備え、前記導光板の出射面側には1枚または複数の光学シートを備え、X軸と、X軸に直交するY軸で構成されるX−Y平面の法線をZ軸として、前記一次光源はX軸に平行に配置しており、前記反射手段、前記導光板、前記光学シートは前記X−Y平面に平行に配置しており、Z軸方向に前記反射手段、前記導光板、前記光学シートの順に構成されており、前記導光板の入射端面はX−Z平面に平行であり、前記導光板の底面にはX軸に平行な複数の凹条からなるパターンが形成されており、該複数の凹条の入射端面側にX軸に平行な斜面を有し、該斜面の前記導光板の底面に対する斜度(ラジアン)をRとした場合に、斜度Rは下記の式を満たし、
R≦{π/2−sin−1(0.422/nLGP)}/2
R≧sin−1(1/nLGP)−sin−1(0.643/nLGP)
(ただし、nLGP:導光板の基材の屈折率)
前記導光板の出射面には、Y軸方向に平行に形成された2種類の凸条パターンと、該2種類の凸条パターンに対応してその間にY軸方向に平行に形成された凹条パターンからなり、前記2種類の凸条パターンは、前記X−Z平面により切断した切断面がそれぞれ台形状に形成され、前記凹条パターンは、前記X−Z平面により切断した切断面がそれぞれ台形状に形成された凹凸パターンを有し、前記導光板の出射面に形成された一方のパターンの前記凸条のX軸に対する傾斜面の角度の絶対値は、25度〜40度に設定され、前記導光板の出射面に形成された他方のパターンの前記凸条のX軸に対する傾斜面の角度の絶対値は、45度〜60度に設定され、前記導光板の出射面に形成された前記2種類の凸条パターンは、前記凹条パターンを挟んで交互に又は所定の割合で並ぶようにして形成されていることを特徴としている。
R≦{π/2−sin−1(0.422/nLGP)}/2
R≧sin−1(1/nLGP)−sin−1(0.643/nLGP)
(ただし、nLGP:導光板の基材の屈折率)
前記導光板の出射面には、Y軸方向に平行に形成された2種類の凸条パターンと、該2種類の凸条パターンに対応してその間にY軸方向に平行に形成された凹条パターンからなり、前記2種類の凸条パターンは、前記X−Z平面により切断した切断面がそれぞれ台形状に形成され、前記凹条パターンは、前記X−Z平面により切断した切断面がそれぞれ台形状に形成された凹凸パターンを有し、前記導光板の出射面に形成された一方のパターンの前記凸条のX軸に対する傾斜面の角度の絶対値は、25度〜40度に設定され、前記導光板の出射面に形成された他方のパターンの前記凸条のX軸に対する傾斜面の角度の絶対値は、45度〜60度に設定され、前記導光板の出射面に形成された前記2種類の凸条パターンは、前記凹条パターンを挟んで交互に又は所定の割合で並ぶようにして形成されていることを特徴としている。
請求項2に記載の面光源装置は、前記一次光源が、前記導光板の対向する2つの入射端面にそれぞれ配置されており、前記導光板の底面に形成された前記各凹条は、前記2つの入射端面に対してそれぞれX軸に平行な前記斜面を有することを特徴としている。
請求項3に記載の面光源装置は、前記導光板の底面に形成された前記各凹条は、断面形状がV字状であることを特徴としている。
請求項4に記載の面光源装置は、前記光学シートのうち、少なくとも1枚のプリズムシートを備えており、前記導光板の出射面側に最も近い前記プリズムシートの出射面に凸条プリズムを有しており、該凸条プリズムはその長手方向をX軸に平行に配置していることを特徴としている。
請求項5に記載の面光源装置は、前記プリズムシートと前記導光板の出射面との間に、透過光を拡散させる拡散シートを設置したことを特徴としている。
請求項6に記載の面光源装置は、前記光学シートのうち、少なくとも1枚の透過光を拡散させる拡散シートを配置していることを特徴としている。
請求項7に記載の画像表示装置は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の面光源装置の出射面側に透過型表示素子を備えることを特徴としている。
本発明に係る面光源装置によれば、導光板の上下方向の側面側に所定間隔で直線状に配置された複数の光源を有する一次光源を備えている場合に、光源の発光位置での輝度と、隣り合う各光源間での輝度とを略均一にすることができるので、出射面から高輝度で、明暗ムラが抑えられ輝度均一性に優れた面光を出射させることができる。
また、本発明に係る画像表示装置によれば、本発明の面光源装置を備えているので、高輝度で明暗ムラのない高品位な画像を表示することが可能となる。
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
〈実施形態1〉
図1は、本発明の実施形態1に係るエッジライト方式の面光源装置を示す分解斜視図、図2は、図1のA−A線断面図。なお、本実施形態に係る一次光源(発光ユニット)が上下面に設置されたエッジライト方式の面光源装置1では、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向を図のように定義し、X軸方向がこの面光源装置1の左右方向、Y軸方向が上下方向、Z軸方向が光の出射方向としている。以下の図においても同様である。
〈実施形態1〉
図1は、本発明の実施形態1に係るエッジライト方式の面光源装置を示す分解斜視図、図2は、図1のA−A線断面図。なお、本実施形態に係る一次光源(発光ユニット)が上下面に設置されたエッジライト方式の面光源装置1では、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向を図のように定義し、X軸方向がこの面光源装置1の左右方向、Y軸方向が上下方向、Z軸方向が光の出射方向としている。以下の図においても同様である。
図1、図2に示すように、本実施形態に係るエッジライト方式の面光源装置1は、透明樹脂(例えば、アクリル樹脂)などから形成された平板状の透明構造体である導光板2、この導光板2の上下方向(Y軸方向)の両面(以下、「入射端面」という)2a,2b側にそれぞれ配置された複数の発光ユニット3a、3b、導光板2の背面(以下、「底面」という)2c側に設置された反射シート4、導光板2の前面(以下、「出射面」という)2d側に設置された光学シートとしての拡散シート5、プリズムシート6を主構成部材として備えている。
導光板2の底面2cには、左右方向(X軸方向)に延びる凹条7が複数形成されている。また、導光板2の出射面2dには、上下方向(Y軸方向)に延びる断面形状が台形状の第1の凸条8と第2の凸条9が、凹条10a,10bを挟むようにして交互に所定のピッチで複数形成されている(導光板2の詳細については後述する)。
一次光源としての発光ユニット3a、3bは、導光板2の上下方向(Y軸方向)の両側に左右方向(X軸方向)に沿ってそれぞれ配置されており、各発光ユニット3a、3b内には、導光板2の左右方向(X軸方向)に沿って直線状に所定間隔で光源としてのLED(発光ダイオード)光源11が複数配置されている。LED光源11の配置間隔は、例えば1mm〜20mm程度である。なお、光源としてはLED光源11以外にも、離散的に配置可能な光源であれば他の光源を用いてもよい。
各発光ユニット3a、3bの各LED(光源)11から発せられた光は、導光板2の両側の入射端面2a,2bから導光板2内の上下方向(Y軸方向)へ出射される。
反射シート4は、導光板2の両側の入射端面2a,2bから入射された光のうちの導光板2の底面2cから外へ出射した光を、再度導光板2へ入射させる機能を有している。この反射シート4は、反射率95%以上のものが光の利用効率が高く望ましい。反射シート4の材質は、アルミ、銀、ステンレスなどの金属箔や、白色塗装、発泡PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂などが挙げられる。
導光板2の前面側である出射面2d側に設置された拡散シート5は、導光板2の出射面2dから出射された光を適度に均一化させる機能を有している。拡散シート5の前面側に設置されたプリズムシート6は、表面に微細な凸条のプリズムパターンが複数形成されており、導光板2の出射面2dから出射された光を、プリズムシート6を透過後に正面方向へ偏向させて、正面方向での輝度を高める機能を有している。
(導光板2の底面2cの構成)
図1に示したように、導光板2の底面2cには、所定のピッチで形成された凹条7が形成されている。これらの凹条7は断面形状がV字状に形成されており、Y軸方向に延びている。これらの凹条7の断面形状は、三角形、楔状、その他の多角形、波状、又は半楕円状などの所望の形状であってもよいが、凹条7の斜面の底面2cに対する平均斜度(以下、「斜度」という)は略等しいのが好ましい。
図1に示したように、導光板2の底面2cには、所定のピッチで形成された凹条7が形成されている。これらの凹条7は断面形状がV字状に形成されており、Y軸方向に延びている。これらの凹条7の断面形状は、三角形、楔状、その他の多角形、波状、又は半楕円状などの所望の形状であってもよいが、凹条7の斜面の底面2cに対する平均斜度(以下、「斜度」という)は略等しいのが好ましい。
そして、前記凹条7の斜面の底面2cに対する斜度Rが、下記の式(1)、(2)を満たすことによって、導光板の出射面の上に配設されている拡散シート5、プリズムシート6を透過後、必要とされる正面方向へ光を偏向することができる。
R≦[π/2−sin−1〔{sin(θMIN)}/nLGP〕]/2 …(1)
R≧θc−sin−1{(sinθMAX)/nLGP} …(2)
ただし、
R:凹条7の導光板2の底面2cに対する斜度(ラジアン)
θMIN :導光板2の出射面2d上のプリズムシート6を透過後、正面近傍方向に出射させるために必要な入射角度の最小値であり、通常0.436ラジアン(25度)である。
θMAX :導光板2の出射面2d上のプリズムシート6を透過後、正面方向に出射する光を増加させるために必要な入射角度の最大値であり、通常0.698ラジアン(40度)である。
nLGP:導光板2の基材の屈折率
θc:導光板2の基材の全反射臨界角である{sin−1(1/nLGP)}。
R≧θc−sin−1{(sinθMAX)/nLGP} …(2)
ただし、
R:凹条7の導光板2の底面2cに対する斜度(ラジアン)
θMIN :導光板2の出射面2d上のプリズムシート6を透過後、正面近傍方向に出射させるために必要な入射角度の最小値であり、通常0.436ラジアン(25度)である。
θMAX :導光板2の出射面2d上のプリズムシート6を透過後、正面方向に出射する光を増加させるために必要な入射角度の最大値であり、通常0.698ラジアン(40度)である。
nLGP:導光板2の基材の屈折率
θc:導光板2の基材の全反射臨界角である{sin−1(1/nLGP)}。
例えば、プリズムシート6が、その出射面側に形成されたプリズム部6aの頂角が90度であるプリズムシート(例えば、住友スリーエム株式会社製の商品名BEFII)の場合、正面方向に出射させるために最適なプリズムシート底面への入射角度は、このプリズムシート6の凸条のプリズム部6aがX軸に平行に形成されているとき、おおむね上下方向(Y軸方向)に度数表示に換算して30度近傍である。同様にプリズムシート6のプリズム部6aの頂角が100度である場合は、おおむね上下方向(Y軸方向)に度数表示に換算して25度近傍である。
したがって、上記式(1)におけるθMINは25度(0.436ラジアン)である。そうすると、上記式(1)は、
R≦[π/2−sin−1〔{sin(0.422)}/nLGP〕]/2
となるので、下記の式(1’)のようになる。
R≦{π/2−sin−1(0.422/nLGP)}/2 …(1’)
R≦[π/2−sin−1〔{sin(0.422)}/nLGP〕]/2
となるので、下記の式(1’)のようになる。
R≦{π/2−sin−1(0.422/nLGP)}/2 …(1’)
導光板2の基材として透明性の高いアクリル樹脂を使用した場合を一例として、導光板2の底面2cに設けられた凹条7の平均斜度の望ましい範囲について説明する。
例えば、プリズムシート6が、その出射面側に形成されたプリズム部6aの頂角が90度であるプリズムシート(例えば、住友スリーエム株式会社製の商品名BEFII)の場合、前記θMINは度数表示で30度、nLGPは1.49であるため、式(1’)の右辺は35.2度となる。
凹条7の導光板2の底面2cに対する斜度を35.2度より大きくすると、導光板2の出射面2dから正面方向に近い角度の光が多くなり、導光板2の出射面2dの上方にプリズムシート6が配設されている場合、導光板2の出射面2dから正面方向に近い角度で出射された光は導光板2側に戻されてしまい、出射面2dからの出射される光(出射光)を増加させることが困難となる。
一方、プリズムシート6への入射角が度数表示で40度より大きくなると、プリズムシート6を透過後、正面方向への出射光を増加させることが困難となる。このため、導光板2の底面2cに配設されている凹条7の斜面にて全反射された光が、導光板2の出射面2dから40度以内により多くの光を出射させるために、凹条7の導光板2の底面2cに対する斜度Rは、上記式(2)におけるθMAXとして40度(0.698ラジアン)を代入することで求められる。
そうすると上記(2)式は、
R≧θc−sin−1{(0.698)/nLGP}
となるので、下記の式(2’)のようになる。
R≧sin−1(1/nLGP)−sin−1(0.643/nLGP) …(2’)
R≧θc−sin−1{(0.698)/nLGP}
となるので、下記の式(2’)のようになる。
R≧sin−1(1/nLGP)−sin−1(0.643/nLGP) …(2’)
そして、導光板2の基材がアクリル樹脂の場合は、屈折率nLGPが1.49であるため、式(2’)の右辺は16.6度になる。この場合、導光板2の底面2cに対する斜度を16.6度より小さくするとプリズムシート6に対して40度以上で入射する光の割合が大きくなるため、プリズムシート6によって正面方向に偏向させることが困難になり、正面方向への輝度向上にはつながらない。
すなわち、導光板2の底面2cに形成した凹条7のY軸に対する斜度Rの範囲としては、視野角特性に優れる点で、好ましくは20度以上32.5度以下の範囲内(115度≦頂角≦140度)、さらに高輝度でかつ視野角特性に優れる点で、より好ましくは22.5度以上30度以下の範囲内(120度≦頂角≦135度)で設定される。また、導光板2の底面2cに形成した凹条7の高さは、0.001mm〜0.1mmの範囲内で設定され、モアレ低減の点で好ましくは0.002mm〜0.05mmの範囲内、さらに発光ユニット3a、3b近傍の面輝度を均一化するために、より好ましくは0.002mm〜0.02mmの範囲内で設定される。
そして、本実施形態のように、導光板2の底面2cに形成した凹条7の断面がV字状である場合、V字状の凹条7は入射端面2a,2bに対して平行に形成されており、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度を前記範囲にすると、導光板2の出射面2d側にプリズムシート6に加えて拡散シート5を設置した場合、出射面2dから出射される光の正面方向の輝度をより高くすることができる。
次に、導光板2の底面2cに断面がV字状の凹条7が形成されている場合に、光が導光板8の出射面2dの上方に設置された拡散シート5、プリズムシート6を透過後、正面方向の輝度が向上する原理を、図3を参照して説明する。
導光板2の底面2cと出射面2dにおいて、X−Y平面に平行な面で全反射しながら伝播している光のうち、図3(a)に示すように、導光板2の底面2cに設けられたV字状の凹条7の斜面に上(入射角αが正)から光Cが入射する場合と、図3(b)に示すように、導光板2の底面2cに設けられたV字状の凹条7の斜面に下(入射角αが負)から光Cが入射する場合とがある。なお、図3(a),(b)において、Rは凹条7のY軸に対する斜度である。
導光板2の出射面2d上に設置した拡散シート5、プリズムシート6を透過後に正面方向に向けるには、導光板2の出射面2dからおおむね25度〜30度方向に多く出射するのが望ましく、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度Rを前記した本実施形態における適切な範囲に設定した場合、導光板2の出射面2dからおおむね25度〜30度方向に多く出射するケースは、図3(a)に示したように、光Cが上(入射角αが正)からV字状の凹条7の斜面に入射する。
一方、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度Rを前記した本実施形態における適切な範囲外にした場合、導光板2の出射面2dからおおむね25度〜30度方向に多く出射するケースは、図3(b)に示したように、光Cが下(入射角αが負)からV字状の凹条7に入射する。
図3(a),(b)に示すように、V字状の凹条7の斜面に入射する領域Wを、この凹条7の高さHで規格化すると、下記の式(3)のようになる。
W/H=sin(R+α)/sin(R) …(3)
W/Hが大きい方が、より多くの光を導光板2の出射面2dから所望するθ方向に出射できる。これにより、上記式(3)よりαが正、すなわち、光が上からV字状の凹条7の斜面に入射する方がW/Hが大きくなり、より多くの光を所望するθ方向に出射できることがわかる。
図4(a)は、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度Rを、前記した適切な範囲である25度にした場合と、前記した適切な範囲外である40度にした場合における、導光板2の出射面2dから出射する光の上下方向(Y軸方向)の角度光度分布の測定結果である。なお、図4(a)では、導光板2の出射面2d側に拡散シート5、プリズムシート6は設置していない。
図4(a)に示すように、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度を25度にした場合には正面方向(図の−20〜20度程度の範囲)への光の出射が抑制され、正面から外れた左右方向(図の−50〜−30度程度の範囲、及30〜50度程度の範囲)に多く光が出射されている。一方、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度を40度にすると、正面方向(図の−10〜10度程度の範囲)への光の出射が増加している。
図4(b)は、導光板2の出射面2d側に拡散シート5のみを設置して、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度Rを、前記した適切な範囲である25度にした場合と、前記した適切な範囲外である40度にした場合における、導光板2の出射面2dから出射する光の上下方向(Y軸方向)の角度光度分布の測定結果である。
図4(b)に示すように、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度を25度にした場合には正面方向(図の−15〜15度程度の範囲)への光の出射がやや抑制され、正面から少し外れた方向(図の−30〜−15度程度の範囲、及15〜30度程度の範囲)に多く光が出射されている。一方、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度を40度にすると、正面方向(図の−5〜5度程度の範囲)への光の出射にピークがあり、その外側左右方向では光の出射が漸次減少している。
図4(c)は、導光板2の出射面2d側に拡散シート5、プリズムシート6を設置して、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度Rを、前記した適切な範囲である25度にした場合と、前記した適切な範囲外である40度にした場合における、導光板2の出射面2dから出射する光の上下方向(Y軸方向)の角度光度分布の測定結果である。
図4(c)に示すように、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度を25度にした場合には、光がプリズムシート6を透過した後に正面方向に偏向されるため、正面方向(図の−30〜30度程度の範囲)の輝度が高くなっている。一方、V字状の凹条7の底面2cに対する斜度を40度にした場合には、正面方向(図の−20〜20度程度の範囲)において輝度ムラがある。
従って、上記したように凹条7の斜面の導光板2の底面2cに対する斜度を前記した適切な範囲内にすることにより、光が導光板2の出射面2dの前方に設置した拡散シート5を透過した後、正面方向への出射は抑制されたまま、上下方向30度をピークとして多く光が出射されるため、プリズムシート6を透過後、効率よく正面方向へ光が偏向されて輝度の向上が達成される。
また、導光板2の底面2cに形成された凹条7の断面が、例えば台形状である場合においても、V字状と同じ原理により輝度の向上が達成される。
(導光板2の出射面2cの構成)
図2、図5に示すように、導光板2の出射面2dには、所定のピッチで形成された2種類の断面が台形状の第1、第2の凸条8,9が、2種類の断面が台形状の第1、第2の凹条10a,10bを挟むようにして交互に形成されている。これらの第1、第2の凸条8,9および第1、第2の凹条10a,10bは、Y軸方向(上下方向)に延びている。本実施形態のように、出射面2dに形成された第1、第2の凸条8,9が、断面が台形状であると、出射面2dの正面方向における正面輝度はより高くなり、かつ視野角特性が広くなる点でより好ましい形態である。
図2、図5に示すように、導光板2の出射面2dには、所定のピッチで形成された2種類の断面が台形状の第1、第2の凸条8,9が、2種類の断面が台形状の第1、第2の凹条10a,10bを挟むようにして交互に形成されている。これらの第1、第2の凸条8,9および第1、第2の凹条10a,10bは、Y軸方向(上下方向)に延びている。本実施形態のように、出射面2dに形成された第1、第2の凸条8,9が、断面が台形状であると、出射面2dの正面方向における正面輝度はより高くなり、かつ視野角特性が広くなる点でより好ましい形態である。
例えば、図5に示した導光板1の出射面2dの表面には、符号A、B、C及びDを各頂点とする断面が台形状の第1の凸条8と、符号A´、B´、C´及びD´を各頂点とする断面が台形状の第2の凸条9とが離間して、所定のピッチで形成されている。
また、第1、第2の凹条10a,10b間には、符号C´、D´、A、及びBを各頂点とする断面が台形状の第1の凹条10aと、符号G、F、A´及びB´を各頂点とする断面が台形状の第2の凹条10bが所定のピッチで形成されている。なお、以下の説明では「上底」、「下底」の用語を用いるが、これは上下方向を意味するのではなく、説明のためである。台形状の第1、第2の凸条と第1、第2の凹条の平行な対辺のうち、短い辺を「上底」、長い辺を「下底」として説明している。
導光板2の出射面2dに形成された第1、第2の凸条8,9と第1、第2の凹条10a,10bの台形状とは、厳密な意味での台形状に限定されない。後述する説明により明らかなように、X−Y平面に平行な高さの異なる平面である上底と下底とを山形に連結する斜面を挟んで連続していれば、例えば、上底又は下底と斜面の連結部が曲面状であってもよい。このような曲面状の連結部を有する台形状は、比較的成形が容易なため生産上有利なだけでなく、連結部の破損が起こり難いので好ましい。
また、前記上底、下底の少なくとも一部がX−Y平面に対して傾きを有していてもよく、例えば、上底及び又は下底がY軸方向を長手方向とする緩やかな波状であることや、微細な凹凸を有することで出光の均一性を高めることができる。なお、前記上底、下底のX−Y平面に対する傾きの平均は、X−Y平面に対して角度を有さないことが好ましい。また、この傾きが10度以下の部分が全体の50%以上を占めることが望ましい。
また、複数の上底、下底はそれぞれ互いに同じX−Y平面内にあることで、効率良く光を導くことができるだけでなく、導光板2の重心が安定する、押し出し成形などでの工業的に有利な連続生産が容易になる、などの効果がある。
次に、台形状に形成された第1、第2の凸条8,9と第1、第2の凹条10a,10bの機能について、図5を用いて説明する。
まず、図5において、A,D間の直線長さ(第1の凸条8の下底の幅)をW1とし、B,C間の直線長さ(第1の凸条8の上底8aの幅)をW2とし、A,D´間の直線長さ(第1の凹条10aの上底10cの幅)をW3とし、第1の凸条8の高さ(又は第1の凹条10aの深さ)をHとし、直線ADと直線ABとが成す傾斜面8bの角度をa1、直線ADと直線DCとが成す傾斜面8cの角度をa2、及びD,D´間の直線長さをP1とする。このP1は、第1の凸条8の下底の幅(直線ADの長さ)W1と第2の凹条10aの上底10cの幅W3の和に等しい。
同様に、A´,D´間の直線長さ(第2の凸条9の下底の幅)をW4とし、B´,C´間の直線長さ(第2の凸条9の上底9aの幅)をW5とし、F,A´間の直線長さ(第2の凹条10bの上底10dの幅)をW6とし、第2の凸条9の高さ(又は第2の凹条10bの深さ)をH´とし、直線A´D´と直線A´B´とが成す傾斜面9bの角度をa3、直線A´D´と直線D´C´とが成す傾斜面9cの角度をa4、及びD´,F間の直線長さをP2とする。このP2は、第2の凸条9の下底の幅(直線A´D´の長さ)W4と第2の凹条10bの上底10dの幅W6の和に等しい。
このように、導光板2の出射面2dの表面には、第1の凸条8と第2の凸条9との間に第1の凹条10aが形成され、第2の凸条9と次の第1の凸条8との間に第2の凹条10bが形成されており、この配列がX軸方向(左右方向)に連続するようにして形成されている。なお、本実施形態では、図5において、P1+P2の直線長さの範囲のパターンが連続している。
また、導光板2の出射面2dにおいて、第1、第2の各凸条8,9の断面形状を台形状にして、第1、第2の各凸条8,9の上底にそれぞれ適宜の幅W2、W5を設けることにより、導光板2の入射端面2dから入射した伝播光をY軸方向(上下方向)に沿って導光板2の中央側へと導く役目を担っている。
更に、導光板2の出射面2dにおいて、第1、第2の各凹条10a,10bの断面形状を台形状にして、第1、第2の各凹条10a,10bの下底にそれぞれ適宜の幅W3、W6を設けることにより、前述の幅W2、W5と同様に導光板2の入射端面2a,2bから入射した光をY軸方向(上下方向)に沿って導光板2内部へ導く役目と、X軸方向(左右方向)への拡散していく伝播光成分のエネルギー分量を調整している。
この幅W2(W5)が狭すぎて傾斜面8b,8c(9b,9c)の寄与が大きくなりすぎると、X軸方向に伝播している光が当該傾斜面から出射してしまうため、鉛直方向の輝度を高める効果を十分に発揮することが困難とる。更に伝播光のうち、入射端面に該直交する直進伝播光成分が、底面2cに形成されている凹条7で反射されて、出射面2dに形成されている第1の凸条8の上底8a及び第2の凸条9の上底9aから出射されると鉛直方向の輝度を高める効果に寄与するため、幅W2(W5)が狭すぎると鉛直方向の輝度を高める効果を十分に発揮することが困難となる。
また、この幅W3及びW5が狭すぎて傾斜面8b,8cや傾斜面9b,9cの寄与が大きくなり過ぎても、傾斜面8b,8cや傾斜面9b,9cから出射した光の一部は、隣り合う凸条パターンの傾斜面に入射して、再び導光板2内部に戻されるため、輝度を高める効果を十分に発揮することが困難となる。
これに対して、幅W2、W5及び幅W3、W6を傾斜面8b,8c、9b,9cに対して相対的に広く設定しすぎると、傾斜面の寄与が相対的に少なくなり、X軸方向の伝播光のうち、当該傾斜面にて全反射した光の中には、新たに導光板2の底面2cに形成した凹条7の斜面にて全反射し、出射面2dからY軸方向(上下方向)へおおむね25度〜30度の角度で出射する光が新たに生成されるが、この寄与が低下するため、鉛直方向の輝度を高める効果を十分に発揮することが困難となる。
また、導光板2の出射面2dに形成される、第1、第2の凸条8,9及び/又は第1、第2の凹条10a,10bの形状、大きさ、ピッチは、導光板2の大きさ、面光源装置1の表示性能及び仕様等との関係を考慮して決定される。これにより、導光板2の出射面2dから出射される光の輝度を適度に保ち、かつ適切な視野角を得ることができる。
前記した第1、第2の凸条8,9(又は第1、第2の凹条10a,10b)の一般的な高さH(H´)は、0.001〜0.1mmの範囲内から選択され、より好ましい高さは0.005〜0.05mm、最も好ましい高さは0.01〜0.03mmの範囲内から選択される。
また、一般的な傾斜角a1及び傾斜角a2は、それぞれ25〜40度の範囲内から選択され、より好ましい傾斜角a1及び傾斜角a2はそれぞれ30〜37度の範囲内から選択される。更に、一般的な傾斜角a3及び傾斜角a4は、それぞれ45〜60度の範囲内から選択され、より好ましい傾斜角a3及び傾斜角a4はそれぞれ48〜57度の範囲内から選択される。
また、一般的な下底の幅W1は0.01〜0.5mmの範囲内、より好ましくは0.015〜0.27mmの範囲内、最も好ましくは0.015〜0.18mmの範囲内から選択される。また、上底の幅W2は0.001〜0.4mmの範囲内から選択され、より好ましい幅W2は0.001〜0.1mmの範囲内、最も好ましくは0.005〜0.05mmの範囲内から選択される。また、一般的な幅W3は0.0001〜0.5mmの範囲内から選択され、より好ましい幅W3は0.0001〜0.3mmの範囲内、最も好ましくは0.001〜0.15mmの範囲内から選択される。
また、導光板2の出射面2dに形成される第1、第2の凸条8,9と第1、第2の凹条10a,10bの好ましい態様においては、幅W1,W2,W3とピッチP1との関係で特定の比率を保って形成されている台形状のパターンを有し、同様に幅W4、W5、W6とピッチP2との関係で特定の比率を保って形成されている台形状のパターンを有している。
即ち、第1の凸条8の上底の幅W2に対する第1の凹条10aの上底の幅W3の比(W3/W2)は0.01〜200の範囲内が好ましく、より好ましくは0.02〜100の範囲内、最も好ましくは0.1〜10の範囲内にある。
また、(W2+W3)に対する(P1−W2−W3)の比は、0.04〜400の範囲内が好ましく、より好ましくは0.2〜200の範囲内、最も好ましくは0.3〜150の範囲内である。なお、幅W4、W5、W6とピッチP2との関係においても同様である。
更に、幅W2に対する幅W3の比、及び幅W5に対する幅W6の比をこれらの範囲内に保つことにより、導光板2の出射面2dから出射される光の輝度を適度に保ち、かつ、適切な視野角を得るための条件設定が容易となる。ここで、幅W2に対する幅W3の比、及び幅W5に対する幅W6の比が0.1〜10の範囲であると、導光板2の出射面2dの上に配設された拡散シート5、プリズムシート6(図1参照)を透過後、正面方向から出射される光の輝度を高めることができる。
また、(W2+W3)に対する(P1−W2−W3)の比、又は(W5+W6)に対する(P2−W5−W6)の比が0.3〜150の範囲であると、導光板2の出射面2dの上に配設された拡散シート5、プリズムシート6(図1参照)を透過後、鉛直方向の輝度の低下を抑制しつつ視野角特性を確保することができる。
上記したように、本実施形態の面光源装置1は、導光板2の出射面2dに、所定のピッチで形成された断面が台形状の第1、第2の凸条8,9が、断面が台形状の第1、第2の凹条10a,10bを挟むようにして交互に形成されることにより、導光板2の上下方向側の両側に光源(LED光源11)が離散的に配置される構成においても、出射面2dにおいて輝度を略均一化することができる。以下、出射面2dにおいて輝度を略均一化することができる理由について説明する。
本発明者は、図5に示した導光板2の出射面2dの第1の凸条8の角度a1(角度a2)と第2の凸条9の角度a3(角度a4)をそれぞれ変化させて、出射面2dにおける輝度の均一性を評価した結果、出射面2dに形成された第1の凸条8の角度a1、角度a2を25度〜40度に設定し、第2の凸条9の角度a3、角度a4を45度〜60度の設定することで、出射面2dにおける輝度が略均一化されることを見い出した。
即ち、第1の凸条8の傾斜面8b、8cの角度a1(角度a2)は、第2の凸条9の傾斜面9b、9cの角度a3(角度a4)よりも小さいため、第1の凸条8の傾斜面8b、8cによる全反射でX軸方向(左右方向)に関して逆方向に進行方向を偏向する能力が低い。このため、導光板2内部で伝播光をある領域に閉じ込めることが困難になる。
よって、X−Y平面上、入射端面の法線方向に対して伝播角が広くなるため、隣り合う各LED光源から放たれた光は、入射端面から導光板2内に入り、ある角度をもって導光板2内部を広がっていく。これにより、この第1の凸条8に関しては、互い隣り合う各LED光源から出射された光の重ね合わせにより、隣り合う各LED光源間の輝度の方が、LED光源の発光位置での輝度よりも高くなる。
一方、第2の凸条9の傾斜面9b、9cの角度a3(角度a4)は、第1の凸条8の傾斜面8b、8cの角度a1(角度a2)よりも大きいため、導光板2内部に入射した伝播光を、第2の凸条9の傾斜面9b、9cによる全反射によってX軸方向成分の符号を反転することができるため、X軸方向の略幅範囲に伝播光を閉じ込める性質が強まる。
このため、この第2の凸条9においては、前記した構成の第1の凸条8よりも隣り合う各LED光源から放たれた光から出射された光の重ね合わせによる輝度の向上効果が弱い。これにより、この第2の凸条9に関しては、LED光源の発光位置の輝度の方が、隣り合う各LED光源間での輝度よりも高くなる。
このように、出射面2dに形成された第1の凸条8の角度a1、角度a2を25度〜40度に設定し、第2の凸条9の角度a3、角度a4を45度〜60度の設定することで、出射面2dにおける輝度が略均一化され、出射面2dにおいて明暗ムラを抑制することができる。
そして、図1に示したようなエッジライト方式の面光源装置1に、出射面2dに前記した構成の第1、第2の凸条8,9(図5参照)を形成した導光板2を備えた場合における輝度を測定し、輝度の均一性を評価した。図6(a)は、この輝度測定結果であり、図中のAは直線状に所定間隔で配置されたLED光源の位置を示している。なお、図6(a)において、縦軸は輝度、横軸はLED光源が配置されているX軸方向(左右方向)の距離であり、図では入射端面よりY軸方向に該15mmの距離で、端面からY軸方向に沿って100〜200mmの範囲における入射面近傍の輝度を測定している(図6(b),(c)においても同様である)。
本実施形態における導光板の輝度測定では、発光ユニットに発光幅5.6mmのLED光源を12.2mmのピッチで直線状に複数配置している。また、第1の凸条8の傾斜面8b、8cの角度a1、角度a2を35度とし、第2の凸条9の傾斜面9b、9cの角度a3、角度a4を55度として、この第1、第2の各凸条8,9が第1、第2の各凹条10a,10bを挟むようにして交互に形成されている。
図6(b),(c)は、それぞれ比較例としての輝度測定結果である。図6(b)に示した比較例の輝度測定では、LED光源は同様に配置して、第1の凸条8の傾斜面の角度a1、角度a2を35度とし、第2の凸条の傾斜面の角度a3、角度a4も35度として、この第1、第2の各凸条が第1、第2の各凹条を挟むようにして交互に形成されている。
また、図6(c)に示した比較例の輝度測定では、LED光源は同様に配置して、第1の凸条8の傾斜面8b、8cの角度a1、角度a2を55度とし、第2の凸条9の傾斜面9b、9cの角度a3、角度a4も55度として、この第1、第2の各凸条8,9が第1、第2の各凹条10a,10bを挟むようにして交互に形成されている。
これらの輝度測定結果から明らかなように、図6(b)に示した比較例の場合では、LED光源位置での輝度の方が隣り合う各LED光源間での輝度よりも低くなった。一方、図6(c)に示した比較例の場合では、逆にLED光源位置での輝度の方が隣り合う各LED光源間での輝度よりも高くなった。
これに対して、図6(a)に示した本実施形態の場合では、LED光源位置での輝度と隣り合う各LED光源間での輝度とが、上記の各比較例の場合よりも大幅に均一化された。これにより、本実施形態の面光源装置1は、導光板2の出射面2d全面において明暗ムラを抑制することができる。
〈実施例1〉
以下、上記した本発明の特徴を有する導光板を作製して、明暗ムラの抑制効果についての評価を行った。
以下、上記した本発明の特徴を有する導光板を作製して、明暗ムラの抑制効果についての評価を行った。
(導光板)
出射面側のスタンパ(以下、「スタンパ1」という)は、金型入れ子に2種類のダイヤモンドバイトを用いて、1つは上底0.02mm、底角35度、高さ0.02mmの台形状の第1の凹条をピッチ0.166mmで切削加工にて作製し、もう1つのダイヤモンドバイトである上底0.02mm、底角55度、高さ0.02mmの台形状の第2の凹条を同じくピッチ0.166mmで、第1の凹条の中間位置に切削加工で作製して、この切削入れ子から直接電鋳を行い、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して、第1、第2の凸条を作製した。
出射面側のスタンパ(以下、「スタンパ1」という)は、金型入れ子に2種類のダイヤモンドバイトを用いて、1つは上底0.02mm、底角35度、高さ0.02mmの台形状の第1の凹条をピッチ0.166mmで切削加工にて作製し、もう1つのダイヤモンドバイトである上底0.02mm、底角55度、高さ0.02mmの台形状の第2の凹条を同じくピッチ0.166mmで、第1の凹条の中間位置に切削加工で作製して、この切削入れ子から直接電鋳を行い、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して、第1、第2の凸条を作製した。
一方、底面側のスタンパ(以下、「スタンパ2」という)は、頂角130度のダイヤモンドバイトを用いて、頂角が130度のプリズムパターンを、入光端面側から中央に向けて、深さ0.006mm〜0.011mmまで漸次深くし、当該深さに合わせて所定の間隔で配列させて、V字状の凹条を切削加工で作製し、この切削入れ子から直接電鋳を行い、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
そして、これらのスタンパ1及びスタンパ2を、転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて例えば、40インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は、横×縦×高さが901×517×3.5mmであった。
この実施例1における導光板の出射面の台形状の第1の凸条は、図5における高さHが0.02mm、天頂部幅W2が0.02mm、底面幅W1が0.077mm、角度a1、a2が35度であり、出射面の台形状の第2の凸条は、図5における高さHが0.02mm、天頂部幅W2が0.02mm、底面幅W1が0.048mm、角度a3、a4が55度であり、第2の凸条は隣接する第1の凸条と第1凸条の中間に配置され、それぞれピッチ0.166mmで交互に配置されている。
底面のV字状の凹条は、平均底角にあたる凹条の入射端面側のX軸に平行な斜面の底面に対する斜度は25度であり、V字状の凹条の深さは入射端面側0.006mmから中央部0.011mmまで漸次緩やかに深くなるように変化させて、V字状の凹条のピッチは入射端面側0.385mmから中央部0.073mmまで漸次緩やかに減少するように変化させた。
(発光ユニット)
発光ユニットとしては、LED光源(例えば、LGイノテック株式会社製のLEDモジュール;外寸5.6mm×3.0mm、発光長4.6mm)を用い、当該発光ユニットを直線上に等間隔(10.0mm)で90個配置させた。そして、前記導光板をその底面のV字状の凹条がX軸に平行になるように配置して、X軸に平行となる両端面(入射端面)に発光ユニットをそれぞれ配置させた。この発光ユニットは対向する2つの入射端面に配置されるため、全部で180(=90×2)配置される。
発光ユニットとしては、LED光源(例えば、LGイノテック株式会社製のLEDモジュール;外寸5.6mm×3.0mm、発光長4.6mm)を用い、当該発光ユニットを直線上に等間隔(10.0mm)で90個配置させた。そして、前記導光板をその底面のV字状の凹条がX軸に平行になるように配置して、X軸に平行となる両端面(入射端面)に発光ユニットをそれぞれ配置させた。この発光ユニットは対向する2つの入射端面に配置されるため、全部で180(=90×2)配置される。
(拡散シート、プリズムシート)
導光板の出射面側に拡散シート(例えば、株式会社ツジデン製:型番D121UZ)を1枚配置し、さらにその上にプリズムシート(例えば、住友スリーエム株式会社製:型番BEFIII−90/50T−7)を、そのプリズム部の長辺がX軸と平行になるように配置し、さらにその上に拡散シート(例えば、恵和株式会社製:型番PBS072H)を配置する。
導光板の出射面側に拡散シート(例えば、株式会社ツジデン製:型番D121UZ)を1枚配置し、さらにその上にプリズムシート(例えば、住友スリーエム株式会社製:型番BEFIII−90/50T−7)を、そのプリズム部の長辺がX軸と平行になるように配置し、さらにその上に拡散シート(例えば、恵和株式会社製:型番PBS072H)を配置する。
(反射シート)
導光板の底面側に反射シート(例えば、東レ株式会社製:型番E6SL)を配置する。
導光板の底面側に反射シート(例えば、東レ株式会社製:型番E6SL)を配置する。
そして、これらの部材(発光ユニット、拡散シート、プリズムシート、反射シート)を金属フレ−ムに収納させ、その上からポリスチレン製の支持枠にて背面の金属フレームを結合させた。このようにして形成された本実施例のエッジライト方式の面光源装置(バックライト装置)を安定化電源装置に接続して、所定の電圧、電流を発光ユニット(LEDモジュール)に印加して、出射面から出射される光の輝度を測定した。
なお、この輝度測定では、輝度計(例えば、株式会社トプコン製:TOPCON BM−7)を用い、支持枠の出射面側の開口領域の内寸887.6×500.2mmに対して、それぞれ10分割した交点となる位置の9点を測定した。輝度測定による評価は、9点の平均輝度を用いた。この結果、面内平均輝度は8341cd/m2であった。
<比較例>
この比較例は、前記実施例1で作製された導光板の出射面に形成された断面が台形状の凸条が1種類のみであり、その上底は0.02mm、底角は55度、高さが0.02mmでピッチが0.054mmに設定されている。なお、発光ユニット、拡散シート、プリズムシート、反射シートは前記実施例と同様である。
この比較例は、前記実施例1で作製された導光板の出射面に形成された断面が台形状の凸条が1種類のみであり、その上底は0.02mm、底角は55度、高さが0.02mmでピッチが0.054mmに設定されている。なお、発光ユニット、拡散シート、プリズムシート、反射シートは前記実施例と同様である。
そして、実施例1と同様に、出射面の台形状の凸条は上底0.02mm、底角55度、高さ0.02mmを、直接金型入れ子にダイヤモンドバイトで切削加工にて作製し、この切削入れ子から直接電鋳を行い、ニッケル電鋳層を形成した。原盤を剥離して、上底0.02mm、底角55度、高さ0.02mmでパターンをピッチ0.054mmの間隔で配列させて、底面側のスタンパ3を作製した。
そして、このスタンパ3と実施例1で使用したスタンパ2を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて40インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。導光板の外寸は横×縦×高さが901×517×3.5mmであった。
この導光板の出射面の台形状の凸条は、高さHが0.02mm、天頂部幅W2が0.02mm、底面幅W1が0.048mmであり、ピッチ0.054mmで配置されている。また、底面には、実施例1と同じ断面形状がV字状である凹条がX軸に平行に形成されている。
そして、この導光板以外は前記実施例1と同様に構成されたエッジライト方式の面光源装置(バックライト装置)を安定化電源装置に接続して、所定の電圧、電流を発光ユニット(LEDモジュール)に印加して、出射面から出射される光の輝度を測定した。
前記実施例1と同様に、輝度計(例えば、株式会社トプコン製:TOPCON BM−7)を用い、支持枠の出射面側の開口領域の内寸887.6×500.2mmに対して、それぞれ10分割した交点となる位置の9点の輝度を測定した。輝度測定による評価は、9点の平均輝度を用いた。この結果、面内平均輝度は8411cd/m2であった。
そして、前記実施例1の導光板を有する面光源装置と前記比較例の導光板を有する面光源装置を用いて、導光板の出射面から出射される光の明暗ムラの評価実験を行った。図7(a)は、前記実施例1の導光板を有する面光源装置による明暗ムラの評価結果であり、図7(b)は、前記比較例の導光板を有する面光源装置による明暗ムラの評価結果である。
図7(a),(b)において、横軸は導光板の入射端面から導光板内のY軸方向(上下方向)への距離、縦軸は、△L/Laveである。なお、△Lは、LED光源位置での輝度と隣り合う各LED光源間での輝度から算出した輝度差の絶対値、Laveは、LED光源位置での輝度と隣り合う各LED光源間での輝度の平均値である。また、横軸において、0〜10(mm)の範囲は、入射端面の縁部周囲がフレーム枠で遮蔽された領域であり、入射端面の縁から10(mm)内側に入った位置から光が出射される。なお、図7(a),(b)において、符号Bは△L/Lave(%)が2.5%のラインであり、このラインBよりも小さければ実用上の明暗ムラは無視できる。
図7(a),(b)に示した評価結果から明らかなように、実施例1の導光板を有する面光源装置では導光板内のY軸方向(上下方向)においての明暗ムラは小さいが、比較例の導光板を有する面光源装置では導光板内のX軸方向(上下方向)において、特に入射端面近傍(図の10〜20(mm)の範囲)での明暗ムラが大きかった。
このように、本実施形態のエッジライト方式の面光源装置は、前記した構成の導光板を有しているので、出射面から高輝度で、明暗ムラが抑えられ輝度均一性に優れた面光を出射させることができる。
なお、上記した実施形態1、実施例1では、導光板2の出射面2dに、所定のピッチで形成された断面が台形状の第1、第2の凸条8,9が、断面が台形状の第1、第2の凹条10a,10bを挟むようにして交互に形成された構成であったが、この構成に限らす、導光板の出射面に形成された2種類の台形状の凸条パターン(第1、第2の凸条)が所定の割合で並ぶように形成してもよい。
例えば、前記第1の凸条8と前記第2の凸条9の割合が1:2となるような配列とし、この配列を繰り返すように構成してもよい。
〈実施形態2〉
図8は、本発明の実施形態2に係る画像表示装置としての液晶表示装置を示す分解斜視図である。
図8は、本発明の実施形態2に係る画像表示装置としての液晶表示装置を示す分解斜視図である。
図8に示すように、この液晶表示装置20は、前記したエッジライト方式の面光源装置1の出射面側の正面方向(Z軸方向)に、周知の透過型の液晶パネル21が配置された構成であり、パネル枠21の内側縁部21a内に有効な画像表示面22が設けられている。図7の面光源装置1の構成は、図1に示した実施形態1と同様である。なお、この液晶表示装置20としては、例えば、液晶テレビやパソコンの液晶モニタなどが挙げられる。
前記したようにこの面光源装置1は、出射面から高輝度で、明暗ムラが抑えられ輝度均一性に優れた面光を出射させることができる。よって、この液晶パネル21が大画面の場合でも、高輝度で明暗ムラのない高品位な画像を表示することが可能となる。
1 面光源装置
2 導光板
2a,2b 入射端面
2c 底面
2d 出射面
3a,3b 発光ユニット(一次光源)
4 反射シート
5 拡散シート
6 プリズムシート
7 凹条
8 第1の凸条(凸条パターン)
9 第2の凸条(凸条パターン)
10a 第1の凹条(凹条パターン)
10b 第2の凹条(凹条パターン)
11 LED光源
20 液晶表示装置(画像表示装置)
21 液晶パネル(透過型表示素子)
2 導光板
2a,2b 入射端面
2c 底面
2d 出射面
3a,3b 発光ユニット(一次光源)
4 反射シート
5 拡散シート
6 プリズムシート
7 凹条
8 第1の凸条(凸条パターン)
9 第2の凸条(凸条パターン)
10a 第1の凹条(凹条パターン)
10b 第2の凹条(凹条パターン)
11 LED光源
20 液晶表示装置(画像表示装置)
21 液晶パネル(透過型表示素子)
Claims (7)
- 導光板の少なくとも一方の側面側に、所定間隔で直線状に配置された複数の光源を有する一次光源が設置されたエッジライト方式の面光源装置であって、
前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有し、
前記導光板の底面側には光を反射する反射手段を備え、前記導光板の出射面側には1枚または複数の光学シートを備え、
X軸と、X軸に直交するY軸で構成されるX−Y平面の法線をZ軸として、前記一次光源はX軸に平行に配置しており、前記反射手段、前記導光板、前記光学シートは前記X−Y平面に平行に配置しており、Z軸方向に前記反射手段、前記導光板、前記光学シートの順に構成されており、前記導光板の入射端面はX−Z平面に平行であり、
前記導光板の底面にはX軸に平行な複数の凹条からなるパターンが形成されており、該複数の凹条の入射端面側にX軸に平行な斜面を有し、該斜面の前記導光板の底面に対する斜度(ラジアン)をRとした場合に、斜度Rは下記の式を満たし、
R≦{π/2−sin−1(0.422/nLGP)}/2
R≧sin−1(1/nLGP)−sin−1(0.643/nLGP)
(ただし、nLGP:導光板の基材の屈折率)
前記導光板の出射面には、Y軸方向に平行に形成された2種類の凸条パターンと、該2種類の凸条パターンに対応してその間にY軸方向に平行に形成された凹条パターンからなり、前記2種類の凸条パターンは、前記X−Z平面により切断した切断面がそれぞれ台形状に形成され、前記凹条パターンは、前記X−Z平面により切断した切断面がそれぞれ台形状に形成された凹凸パターンを有し、
前記導光板の出射面に形成された一方のパターンの前記凸条のX軸に対する傾斜面の角度の絶対値は、25度〜40度に設定され、前記導光板の出射面に形成された他方のパターンの前記凸条のX軸に対する傾斜面の角度の絶対値は、45度〜60度に設定され、
前記導光板の出射面に形成された前記2種類の凸条パターンは、前記凹条パターンを挟んで交互に又は所定の割合で並ぶようにして形成されていることを特徴とする面光源装置。 - 前記一次光源が、前記導光板の対向する2つの入射端面にそれぞれ配置されており、前記導光板の底面に形成された前記各凹条は、前記2つの入射端面に対してそれぞれX軸に平行な前記斜面を有することを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。
- 前記導光板の底面に形成された前記各凹条は、断面形状がV字状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の面光源装置。
- 前記光学シートのうち、少なくとも1枚のプリズムシートを備えており、前記導光板の出射面側に最も近い前記プリズムシートの出射面に凸条プリズムを有しており、該凸条プリズムはその長手方向をX軸に平行に配置していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の面光源装置。
- 前記プリズムシートと前記導光板の出射面との間に、透過光を拡散させる拡散シートを設置したことを特徴とする請求項4に記載の面光源装置。
- 前記光学シートのうち、少なくとも1枚の透過光を拡散させる拡散シートを配置していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の面光源装置。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の面光源装置の出射面側に透過型表示素子を備えることを特徴とする画像表示装置。
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JP2011023362A JP2012164493A (ja) | 2011-02-04 | 2011-02-04 | 面光源装置及び画像表示装置 |
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JP2011023362A Pending JP2012164493A (ja) | 2011-02-04 | 2011-02-04 | 面光源装置及び画像表示装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108594354A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-28 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光学模组及显示装置 |
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2011
- 2011-02-04 JP JP2011023362A patent/JP2012164493A/ja active Pending
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