JP4945414B2 - 光学調整部材、並びに、それを備える照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
第1断面部の第1辺は、上記基材の表面と平行に接しており、
前記三角形状体は、第1断面部の第2辺上に隙間なく配置されており、且つ、前記各三角形状体の第4辺が第1断面部の第2辺と平行に接しており、
第2断面部の第5辺を含む上記線状体の面で屈折した後の輝度ピーク光線の進行方向と、第2断面部の第6辺を含む上記線状体の面で屈折した後の該輝度ピーク光線の進行方向とが、屈折前の輝度ピーク光線の進行方向に対して互いに逆であり、
前記三角形状体の数が2個以上9個以下である光学調整部材が提供される。
n0 sin I1 = n1 sin I2
0 ≦ sin (α1+α2−I2) ≦ 1/n1
I2 ≦ α1+α2 ≦ I2+90
−I2 ≦ β2−α1 ≦ 90−I2
を満たしていることが好ましい。
n0 sin I1 = n1 sin I2
0 ≦ sin (α1+α2−I2) ≦ 1/n1
I2 ≦ α1+α2 ≦ I2+90
−I2 ≦ β2−α1 ≦ 90−I2
の条件を満たしているので、基板及び線状体に入射した光線を、集光面において全反射させてロスすることなく、外部に取り出すことができる。
α1+α2 ≦ 2・I2max
を満たしていることが好ましい。
以下に、本発明の第1の実施形態として、本発明に係る光学調整部材、照明装置及び液晶表示装置の実施例を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。
実施例1の光学調整シート(光学調整部材)の概略構成図を図1に示した。この例の光学調整シート1は、図1に示すように、シート状の光透過性(透明)基材10と、基材10上に形成された複数の線状光学構造体13(線状体)とから構成される。
この例の光学調整シート1の製造方法は次の通りである。図1に示すような複数の線状光学構造体13からなる光学構造体の形状に対応する凹凸パターンが切削加工により表面に形成されたロール状の金型を用意する。次いで、用意した基材10と金型表面との間に、紫外線硬化樹脂を充填し、波長340〜420nmの紫外線を照射して充填した紫外線硬化樹脂を硬化させた。次いで、金型から基材10を剥離した。この例では、このようにして、基材10上に、紫外線硬化樹脂からなる複数の線状光学構造体13が形成された光学調整シート1を得た。
この例の光学調整シート1を用いた液晶表示装置の概略構成を図3に示した。なお、図3では、液晶表示装置の構成を分かり易くするために、各光学部材を離して記載しているが、実際の装置内では各光学部材は接した状態で重ねられている。この例の液晶表示装置100は、図3に示すように、液晶表示パネル7(液晶表示素子)と、バックライトユニット6(照明装置)とから構成される。
次に、この例の光学調整シート1において、光学調整シート1から出射された光の色分離が抑制される原理を図1〜3を参照しながら説明する。
図3に示したこの例の液晶表示装置100及びバックライトユニット6の光学特性を評価した。具体的には、輝度計を用いて正面輝度の測定を行なった。また、目視により色みの官能評価を行なった。具体的には、バックライトユニットからの出射光の色みを、主に正面方向から目視観察し、出射光の色の均一性を調べた。
◎:バックライトユニット6からの出射光55の色みが、光源からの出射光50と同じ白色であり、両者の相違を目視により判別できないレベル。
×:バックライトユニット6からの出射光55が、赤色、黄色等の色みを帯びていることが目視で確認できるレベル。
第2の実施形態として、発明者は、光学調整シートの第2線状プリズム部の数について有効な範囲を求めるために、第2線状プリズム部の数を変えつつ、光学調整シートの光学特性を調べた。具体的には、輝度計を用いて正面輝度の測定を行ない、さらに、目視による色みの官能評価を行なった。本発明の光学調整部材は、基材上に光透過性を有する複数の線状体を備え、その延在方向に直交する断面が略三角形であり、該断面を画成する3つの辺のうち、一つの辺が上記基材の表面と平行に接しており且つ他の2辺のうちの一方の辺が階段状であって、該基材の底面部に傾斜して入射された光線を、その階段状構造の一辺により基材の垂直方向に屈折し、他方の辺により色分離を緩和する補助光線を発生させる光学調整部材である。以下の測定の結果、本光学調整部材においてその階段数は2〜9の範囲が好適であることがわかった。
図9(A),(B)に示すように、比較例3の光学調整部材1Eは、第1線状プリズム部11の斜辺11c上に、1つの第2線状プリズム部12が配置されている。つまり、比較例3の光学調整部材1Eは、第2断面部をなす略三角形状体を1つ有している。この光学調整部材1Eでは、正面輝度は100%以上でるものの、色分離の抑制効果が不十分であり、出射光の色付きが目視で確認された。なお、比較例3において確認された出射光の色付きの程度は、前述の第1の実施形態の比較例2における色付きの程度よりは小さかった。
不図示の比較例4の光学調整部材は、第1線状プリズム部の斜辺上に、10個の第2線状プリズム部が配置されている。すなわち、比較例4の光学調整部材は、第2断面部をなす10個の略三角形状体を有する。比較例4の光学調整部材では、色分離の抑制効果が十分であって、出射光の色付きは目視で確認されなかったが、正面輝度が100%未満であった。
不図示の比較例5の光学調整部材は、第1線状プリズム部の斜辺上に、15個の第2線状プリズム部が配置されている。すなわち、比較例5の光学調整部材は、第2断面部をなす15個の略三角形状体を有する。比較例5の光学調整部材では、色分離の抑制効果が十分であって、出射光の色付きは目視で確認されなかったが、正面輝度が100%未満であった。
2 光源
3 導光板
4 反射シート
5 拡散シート
6 照明装置
7 液晶表示パネル
10 基材
11 第1線状プリズム部
11a 第1断面部
12 第2線状プリズム部
12a 第2断面部
12f 集光面
12r 補正面
13 線状光学構造体
13b 階段面
13c 平坦面
52 輝度ピーク光線
53,54 屈折光
100 液晶表示装置
Claims (15)
- 所定の方向から光が入射される光学調整部材であって、
上記光が入射される光入射面を有し、且つ、光透過性を有する基材と、
上記基材の、上記光入射面と反対側の面の上に設けられた光透過性を有する複数の線状体とを備え、
上記線状体の延在方向に直交する断面が、第1〜第3辺で画成された三角形状の第1断面部と、複数の三角形状体を含み、各三角形状体が第1断面部より面積が小さく且つ第4〜第6辺で画成されている第2断面部とを有し、
第1断面部の第1辺は、上記基材の表面と平行に接しており、
前記複数の三角形状体は、第1断面部の第2辺上に隙間なく配置されており、且つ、前記各三角形状体の第4辺が第1断面部の第2辺と平行に接しており、
第2断面部の第5辺を含む上記線状体の面で屈折した後の輝度ピーク光線の進行方向と、第2断面部の第6辺を含む上記線状体の面で屈折した後の該輝度ピーク光線の進行方向とが、屈折前の輝度ピーク光線の進行方向に対して互いに逆であり、
前記三角形状体の数が2個以上9個以下である光学調整部材。 - 前記複数の三角形状体の第5及び第6辺のうち、第1断面部の第1辺に対向する頂角に近い方の辺が、他方の辺より短い請求項1に記載の光学調整部材。
- 第1断面部の第3辺の第1辺に対する傾斜方向が、前記光学調整部材に入射された光線の輝度特性において輝度が最大となる方向と略平行である請求項1又は2に記載の光学調整部材。
- 前記複数の線状体が、その延在方向に直交する方向に周期的に配置されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学調整部材。
- 前記線状体の屈折率がn1であって、前記基材及び前記線状体を取り囲む空気の屈折率n0が1.0であって、前記空気と前記基材との界面の法線方向と前記空気中における前記光線の方向とのなす角度がI1であって、前記法線方向と前記線状体の内部における前記光線の方向とのなす角度がI2であって、第1辺と第2辺、第4辺と第5辺、及び、第4辺と第6辺のなす角度がそれぞれα1、α2及びβ2であるとき、
n0 sin I1 = n1 sin I2
0 ≦ sin (α1+α2−I2) ≦ 1/n1
I2 ≦ α1+α2 ≦ I2+90
−I2 ≦ β2−α1 ≦ 90−I2
を満たしている請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学調整部材。 - 前記線状体の屈折率がn1であって、前記光線の、前記基材及び前記線状体を取り囲む空気と前記線状体との界面における全反射の臨界角がI2maxであって、sin I2max = 1/n1を満たし、第1辺と第2辺、及び、第4辺と第5辺のなす角度がそれぞれα1及びα2であるとき、
α1+α2 ≦ 2・I2max
を満たしている請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学調整部材。 - 所定の方向から光が入射される光学調整部材であって、
上記光が入射される光入射面を有し、且つ、光透過性を有する基材と、
前記基材上の、上記光入射面と反対側の面に設けられた光透過性を有する複数の線状体とを備え、
前記線状体の延在方向に直交する断面が略三角形であり、該断面を画成する3つの辺のうち、一つの辺が前記基材の表面と平行に接しており且つ他の2辺のうちの一方の辺に2段以上9段以下の階段部が形成されており、前記階段部の一方の斜面で屈折した後の輝度ピーク光線の進行方向と、前記階段部の他方の斜面で屈折した後の該輝度ピーク光線の進行方向とが、屈折前の輝度ピーク光線の進行方向に対して互いに逆である光学調整部材。 - 前記基材の屈折率が前記線状体の屈折率と同じである請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学調整部材。
- 前記基材が、前記線状体の屈折率とは異なる屈折率を有し、且つ、平行平板状に形成されている請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学調整部材。
- 照明装置であって、
光源と、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学調整部材と、
前記光源から出射された光を前記光学調整部材に導くための導光板とを備える照明装置。 - 前記光学調整部材が導光板に接して配置されている請求項10に記載の照明装置。
- さらに、前記導光板の前記光学調整部材側とは反対側に配置された反射部材を備える請求項10または11に記載の照明装置。
- 液晶表示装置であって、
光源と、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学調整部材と、
前記光源から出射された光を前記光学調整部材に導くための導光板と、
前記光学調整部材の前記導光板側とは反対側に配置された液晶表示素子とを備える液晶表示装置。 - 前記光学調整部材が導光板に接して配置されている請求項13に記載の液晶表示装置。
- さらに、前記導光板の前記光学調整部材側とは反対側に配置された反射部材を備える請求項13または14に記載の液晶表示装置。
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