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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Description
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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)
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、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、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)
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)
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、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)
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。
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。
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。
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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