JP2011215548A - Lens sheet, surface light source unit and display device - Google Patents
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Abstract
【課題】発光部の像を目立たなくさせることができるレンズシートを提供する。
【解決手段】レンズシート30は、本体部32と、本体部上の複数の単位レンズ35と、を有する。主切断面において、単位レンズの外輪郭35aがシート面に対してなすレンズ面角度θa1は、頂部35b1から端部35b2へ向け、大きくなっていく。法線方向に対して80°の角度をなす隣の単位レンズに接する直線SLと交差する外輪郭上の基準点SPでのレンズ面角度α(°)と、基準点SPと端部とを結ぶ基準線分が基準点での基準接線に対してなす角度β(°)と、端部でのレンズ面角度γ(°)と、が所定の関係にある。
【選択図】図3A lens sheet capable of making an image of a light emitting portion inconspicuous is provided.
A lens sheet includes a main body portion and a plurality of unit lenses on the main body portion. In the main cut surface, the lens surface angle θa1 formed by the outer contour 35a of the unit lens with respect to the sheet surface increases from the top 35b1 toward the end 35b2. The lens surface angle α (°) at the reference point SP on the outer contour intersecting with the straight line SL that contacts the adjacent unit lens that forms an angle of 80 ° with respect to the normal direction, and the reference point SP and the end are connected. The angle β (°) formed by the reference line segment with respect to the reference tangent at the reference point and the lens surface angle γ (°) at the end have a predetermined relationship.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、輝度の面内ばらつきを均一化して光源をなす発光部の像を目立たなくさせることができるレンズシート、面光源装置および表示装置に関する。 The present invention relates to a lens sheet, a surface light source device, and a display device that can make in-plane variations in luminance uniform and make an image of a light emitting unit that forms a light source inconspicuous.
透過型表示装置に用いられる直下型の面光源装置は、光源と、光源からの光の進行方向を変化させるための複数の光制御シートと、を有している。光源としては、複数の発光部を並列配置してなる光源が、広く利用に供されている。複数の光制御シートの中には、一般的に、光源からの光を拡散させて発光部の像を隠す(目立たなくさせる)光拡散シートと、光の進行方向を正面方向へ絞り込み、正面方向輝度を向上させる集光シートと、が含まれている。 A direct type surface light source device used in a transmissive display device includes a light source and a plurality of light control sheets for changing the traveling direction of light from the light source. As a light source, a light source formed by arranging a plurality of light emitting units in parallel is widely used. Among the plurality of light control sheets, generally, a light diffusion sheet that diffuses light from a light source and hides the image of the light emitting part (makes it inconspicuous), and narrows the light traveling direction to the front direction, and the front direction And a light collecting sheet for improving luminance.
集光シートとしては、線状に延びる単位形状要素(単位光学要素)をその長手方向に直交する方向に配列(いわゆるリニアアレイ)してなる光学シートが広く用いられている(例えば、特許文献1)。とりわけ一般的に用いられている単位形状要素として、その長手方向に直交する断面における形状が円形状の一部分または楕円形状の一部分からなっている単位レンズが、知られている。 As the condensing sheet, an optical sheet formed by arranging unit-shaped elements (unit optical elements) extending linearly in a direction orthogonal to the longitudinal direction (so-called linear array) is widely used (for example, Patent Document 1). ). In particular, as a unit shape element that is generally used, there is known a unit lens whose shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction thereof is a circular part or an elliptic part.
一方、光源の構成に起因した輝度ムラを均一化させるための光拡散シートとしては、光拡散剤を分散させた拡散板(乳白板)が多用されてきた。ただし、光拡散剤を含む拡散板を用いて光源をなす発光部の像を消そうとすると、光拡散剤を多量に分散させる必要が生じ、この場合、光源光の利用効率が低下してしまうといった別の不具合が生じてしまう。 On the other hand, a diffuser plate (milky white plate) in which a light diffusing agent is dispersed has been frequently used as a light diffusion sheet for uniformizing luminance unevenness due to the configuration of the light source. However, if an image of the light emitting part that forms the light source is erased using a diffusion plate containing a light diffusing agent, it is necessary to disperse the light diffusing agent in a large amount, and in this case, the utilization efficiency of the light source light is reduced. Another problem will occur.
このため、例えば特許文献2に開示されているように、本体部と、本体部上に配置された同一形状からなる複数の凸状レンズと、を有した拡散シートも提案されている。特許文献2に開示された拡散シートにおいて、凸状レンズは、楕円柱の一部分からなる形状を有している。この凸状レンズは、光源の発光部の直上の領域において、発光部からの直接入射光を複数回全反射させて、光源側に戻す。これにより、発光部の直上の領域での正面方向輝度が高くなり過ぎることを防止している。一方、隣り合う二つの発光部の中間点に直面する領域では、傾斜して入射する光源からの直接入射光の進行方向を、正面方向に対する角度が小さくなるように、変化させて、当該光を透過させる。
For this reason, for example, as disclosed in
しかしながら、特許文献2に開示された拡散シートを用いた面光源装置では、正面方向からの輝度の面内部分布を或る程度均一化させることができるが、斜め方向から測定された輝度の面内分布を十分に均一化させることができないことがある。すなわち、正面方向からの観察において、光源をなす発光部の像を或る程度目立たなくさせることができるが、斜め方向から観察した場合、発光部の構成に対応した明暗のムラが生じ、発光部の像が観察されることがある。
However, in the surface light source device using the diffusion sheet disclosed in
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、輝度の面内バラツキを十分に均一化して、正面方向からだけでなく傾斜した方向からの観察においても、発光部の像を目立たなくさせることができるレンズシート、面光源装置および表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and the in-plane variation of the luminance is sufficiently uniformed so that the image of the light emitting portion is conspicuous not only in the front direction but also in the inclined direction. It is an object of the present invention to provide a lens sheet, a surface light source device, and a display device that can be eliminated.
本発明によるレンズシートは、
複数の光源を有した面光源装置に用いられ前記光源に直面して配置されるレンズシートであって、
シート状の本体部と、
前記本体部の出光側面上に設けられた複数の単位レンズと、を備え、
前記本体部の法線方向と、隣り合う二つの単位レンズの前記本体部から最も離間した各頂部とを通過する主切断面において、前記単位レンズの外輪郭への接線が前記本体部のシート面に対してなすレンズ面角度は、前記接線の前記単位レンズへの接点が、前記単位レンズの前記外輪郭上の前記頂部の側から前記本体部に最も接近した前記単位レンズの前記外輪郭上の端部の側へ向け、大きくなっていき、
前記主切断面において、前記本体部の法線方向に対して80°の角度をなすとともに前記二つの単位レンズのうちの一方の単位レンズの外輪郭に接する直線が前記二つの単位レンズのうちの他方の単位レンズと最初に交差する点を基準点とし、前記基準点における前記他方の単位レンズの外輪郭への接線を基準接線とし、前記他方の単位レンズの前記外輪郭上の二つの端部のうちの前記一方の単位レンズから離間する側の端部と、前記基準点と、を結ぶ線分を基準線分とした場合、前記基準接線のレンズ面角度α(°)と、前記基準線分が前記基準接線に対してなす角度β(°)と、前記他方の単位レンズの外輪郭へ前記一方の単位レンズから離間する側の端部において接する接線のレンズ面角度γ(°)と、前記単位レンズをなす材料の屈折率nとが、次の二つの式(A)および(B)を満たす。
Arccos(n×cosβ) ≦ α+10・・・式(A)
sinγ ≦ 1/n・・・式(B)
The lens sheet according to the present invention is:
A lens sheet used in a surface light source device having a plurality of light sources and arranged facing the light source,
A sheet-like body,
A plurality of unit lenses provided on the light exit side of the main body,
In the main cutting plane that passes through the normal direction of the main body part and each apex most distant from the main body part of two adjacent unit lenses, the tangent to the outer contour of the unit lens is the sheet surface of the main body part The contact angle of the tangent line to the unit lens is on the outer contour of the unit lens closest to the main body from the top side on the outer contour of the unit lens. Towards the end side,
In the main cut surface, a straight line that forms an angle of 80 ° with respect to the normal direction of the main body portion and touches the outer contour of one of the two unit lenses is one of the two unit lenses. Two points on the outer contour of the other unit lens, with a point first intersecting with the other unit lens as a reference point, a tangent to the outer contour of the other unit lens at the reference point as a reference tangent When the line segment connecting the end portion on the side away from the one unit lens and the reference point is a reference line segment, the lens surface angle α (°) of the reference tangent line and the reference line An angle β (°) formed by the minute with respect to the reference tangent, and a lens surface angle γ (°) of a tangent that is in contact with an outer contour of the other unit lens at an end portion on a side away from the one unit lens, Refractive index of the material forming the unit lens DOO satisfies the following two formulas (A) and (B).
Arccos (n × cosβ) ≦ α + 10 Formula (A)
sinγ ≤ 1 / n ... Formula (B)
本発明によるレンズシートが、ベース材と、前記ベース材中に分散された拡散成分と、を含んで構成され、
前記主切断面において、前記他方の単位レンズの外輪郭のうちの前記基準線分によって区切られた部分から前記基準線分におろした垂線の最大長さをdとし、前記単位レンズによって画成されるレンズ面からの距離がd以下の部分をレンズ表層部として、前記レンズ表層部内での前記拡散成分の体積割合を前記レンズ表層部内に含まれた前記拡散成分の平均半径で割った値が、前記レンズシートの前記レンズ表層部以外の部分内での前記拡散成分の体積割合を前記レンズシートの前記レンズ表層部以外の部分に含まれた前記拡散成分の平均半径で割った値未満となっている、あるいは、前記レンズ表層部内に拡散成分が含まれていないようにしてもよい。
The lens sheet according to the present invention comprises a base material and a diffusion component dispersed in the base material,
In the main cut surface, the maximum length of a perpendicular line drawn from the portion delimited by the reference line segment in the outer contour of the other unit lens is defined as d, and is defined by the unit lens. A portion obtained by dividing a volume ratio of the diffusing component in the lens surface layer portion by an average radius of the diffusing component contained in the lens surface layer portion is a lens surface layer portion where the distance from the lens surface is d or less. Less than the value obtained by dividing the volume ratio of the diffusing component in the portion other than the lens surface layer portion of the lens sheet by the average radius of the diffusing component included in the portion other than the lens surface layer portion of the lens sheet. Alternatively, a diffusion component may not be included in the lens surface layer portion.
あるいは、本発明によるレンズシートが、ベース材と、前記ベース材中に分散された拡散成分と、を含んで構成され、
前記主切断面において、前記他方の単位レンズの外輪郭のうちの前記基準線分によって区切られた部分から前記基準線分におろした垂線の最大長さをdとし、前記単位レンズによって画成されるレンズ面からの距離がd以下の部分をレンズ表層部として、前記レンズ表層部内での前記拡散成分の体積割合を前記レンズ表層部内に含まれた前記拡散成分の平均半径で割った値が、前記レンズシートの前記レンズ表層部以外の部分内での前記拡散成分の体積割合を前記レンズシートの前記レンズ表層部以外の部分に含まれた前記拡散成分の平均半径で割った値以下となっていてもよい。
Alternatively, the lens sheet according to the present invention includes a base material and a diffusion component dispersed in the base material,
In the main cut surface, the maximum length of a perpendicular line drawn from the portion delimited by the reference line segment in the outer contour of the other unit lens is defined as d, and is defined by the unit lens. A portion obtained by dividing a volume ratio of the diffusing component in the lens surface layer portion by an average radius of the diffusing component contained in the lens surface layer portion is a lens surface layer portion where the distance from the lens surface is d or less. The volume ratio of the diffusion component in the portion other than the lens surface layer portion of the lens sheet is equal to or less than the value obtained by dividing the volume ratio of the diffusion component contained in the portion other than the lens surface layer portion of the lens sheet. May be.
また、本発明によるレンズシートにおいて、前記複数の単位レンズは前記本体部上のある配列方向に配列され、各単位レンズは前記配列方向に交差する方向に延びていてもよい。 In the lens sheet according to the present invention, the plurality of unit lenses may be arranged in a certain arrangement direction on the main body, and each unit lens may extend in a direction intersecting the arrangement direction.
さらに、本発明によるレンズシートにおいて、前記主切断面において、前記単位レンズの外輪郭は、円弧、楕円弧および直線のうちの一つ、又は、複数の組み合わせによって近似され得る線として構成されていてもよい。 Furthermore, in the lens sheet according to the present invention, in the main cut surface, the outer contour of the unit lens may be configured as a line that can be approximated by one or a combination of an arc, an elliptic arc, and a straight line. Good.
本発明による面光源装置は、光源と、上述した本発明によるレンズシートのいずれかであって、前記光源に直面して配置されたレンズシートと、を備える。 A surface light source device according to the present invention includes a light source and a lens sheet that is one of the lens sheets according to the present invention described above and is disposed to face the light source.
本発明による面光源装置が、前記レンズシートよりも出光側に配置された光学シートを、さらに備え、
前記レンズシートの前記複数の単位レンズは前記本体部上のある配列方向に配列され、各単位レンズは前記配列方向に交差する方向に延びており、
前記光学シートは、シート状の基部と、前記基部の出光側面上に配列され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる複数の単位形状要素と、を有し、
前記レンズシートの前記単位レンズの配列方向と、前記光学シートの前記単位形状要素の配列方向と、が平行になるように、前記レンズシートおよび前記光学シートが配置されていてもよい。
The surface light source device according to the present invention further comprises an optical sheet disposed on the light output side of the lens sheet,
The plurality of unit lenses of the lens sheet are arranged in a certain arrangement direction on the main body, and each unit lens extends in a direction intersecting the arrangement direction,
The optical sheet has a sheet-like base, and a plurality of unit-shaped elements arranged on the light exit side surface of the base, each extending linearly in a direction intersecting the arrangement direction,
The lens sheet and the optical sheet may be arranged so that the arrangement direction of the unit lenses of the lens sheet is parallel to the arrangement direction of the unit shape elements of the optical sheet.
また、本発明によるレンズシートにおいて、前記光学シートの前記基部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方向に平行な光学シートの主切断面内を前記光学シートの前記基部の法線方向に対して80°傾斜した方向に進む平行光束を、前記光学シートの入光面に入射させた場合に、前記光学シートの主切断面で計測される前記光学シートの出光面での輝度の角度分布において、ピーク輝度が正面方向から45°以下の範囲に出現し、且つ、ピーク輝度の半分の輝度が確保される角度域の幅が15°以下であるようにしてもよい。 Further, in the lens sheet according to the present invention, the normal of the base of the optical sheet is within the main cutting plane of the optical sheet parallel to both the normal direction of the base of the optical sheet and the arrangement direction of the unit shape elements. When a parallel light beam traveling in a direction inclined by 80 ° with respect to the direction is incident on the light incident surface of the optical sheet, the luminance of the light exit surface of the optical sheet measured at the main cut surface of the optical sheet is measured. In the angular distribution, the peak luminance may appear in a range of 45 ° or less from the front direction, and the width of the angular region in which half the peak luminance is ensured may be 15 ° or less.
さらに、本発明によるレンズシートにおいて、
前記光学シートの前記基部の法線方向と前記単位形状要素の配列方向との両方向に平行な光学シートの主切断面において、前記単位形状要素の出光面は、前記光学シートの前記基部の法線方向を中心として対称であり、
前記光学シートの主切断面において、前記単位形状要素の外輪郭が前記基部のシート面に対してなす出光面角度、または、前記単位形状要素の外輪郭への接線が前記基部のシート面に対してなす出光面角度は、前記単位形状要素の前記出光面上の前記基部から最も離間した頂部の側から前記単位形状要素の前記出光面上の端部の側へ向け大きくなっていく或いは一定であり、
前記レンズシートの主切断面において、前記レンズシートから前記光源の発光部までの前記レンズシートの前記本体部の法線方向に沿った距離hと、
前記レンズシートの主切断面において、隣り合う二つの発光部の間の前記単位レンズの配列方向に沿った距離kと、
前記レンズシートをなす材料の屈折率nと、
前記単位レンズの端部での前記レンズ面角度γと、
前記光学シートをなす材料の屈折率n2と、
前記単位形状要素の端部での出光面角度θeと、が次の式(C)〜(F)を満たすようにしてもよい。
-10°≦ (θe) - Arcsin((n2) × sin((θe) - (θia2))) ≦ 10°・・・式(C)
(θia2) = Arcsin((1/(n2)) × (sin(θi2))) ・・・式(D)
(θi2) = γ- Arcsin(n × sin(γ-(θia1))) ・・・式(E)
(θia1) = Arcsin((1/n) × (sin(Arctan(k/2/h)))) ・・・式(F)
Furthermore, in the lens sheet according to the present invention,
In the main cutting surface of the optical sheet parallel to both the normal direction of the base portion of the optical sheet and the arrangement direction of the unit shape elements, the light exit surface of the unit shape element is the normal line of the base portion of the optical sheet. Symmetric about the direction,
In the main cut surface of the optical sheet, the light exit surface angle formed by the outer contour of the unit shape element with respect to the sheet surface of the base, or the tangent to the outer contour of the unit shape element with respect to the sheet surface of the base The angle of the light exit surface formed from the top of the unit shape element that is the farthest from the base on the light exit surface is increased or constant from the side of the end of the unit shape element on the light exit surface. Yes,
A distance h along the normal direction of the main body portion of the lens sheet from the lens sheet to the light emitting portion of the light source at the main cutting surface of the lens sheet;
In the main cut surface of the lens sheet, a distance k along the arrangement direction of the unit lenses between two adjacent light emitting portions, and
The refractive index n of the material forming the lens sheet;
The lens surface angle γ at the end of the unit lens;
A refractive index n2 of the material forming the optical sheet;
The light exit surface angle θe at the end of the unit shape element may satisfy the following expressions (C) to (F).
-10 ° ≦ (θe)-Arcsin ((n2) × sin ((θe)-(θia2))) ≦ 10 ° ・ ・ ・ Formula (C)
(θia2) = Arcsin ((1 / (n2)) × (sin (θi2))) (Equation (D)
(θi2) = γ- Arcsin (n × sin (γ- (θia1))) ・ ・ ・ Equation (E)
(θia1) = Arcsin ((1 / n) × (sin (Arctan (k / 2 / h)))) ・ ・ ・ Formula (F)
さらに、本発明による面光源装置が、前記光学シートの出光側に配置された第2の光学シートを、さらに備え、前記第2の光学シートのヘイズ値は、10以上90以下であるようにしてもよい。 Furthermore, the surface light source device according to the present invention further includes a second optical sheet disposed on the light output side of the optical sheet, and the haze value of the second optical sheet is 10 or more and 90 or less. Also good.
さらに、本発明による面光源装置が、前記光学シートの出光側に配置された偏光分離シートを、さらに備えるようにしてもよい。 Furthermore, the surface light source device according to the present invention may further include a polarization separation sheet disposed on the light output side of the optical sheet.
さらに、本発明による面光源装置において、前記光源は、前記レンズシートの前記単位レンズの配列方向と平行な方向に配列された複数の発光部を有し、各発光部は、その配列方向と交差する方向に延びていてもよい。 Furthermore, in the surface light source device according to the present invention, the light source has a plurality of light emitting units arranged in a direction parallel to the arrangement direction of the unit lenses of the lens sheet, and each light emitting unit intersects the arrangement direction. You may extend in the direction to do.
本発明による表示装置は、上述した本発明による面光源装置のいずれかと、前記面光源装置に対向して配置された透過型表示部と、を備える。 A display device according to the present invention includes any one of the above-described surface light source devices according to the present invention and a transmissive display unit disposed to face the surface light source device.
本発明によれば、輝度の面内バラツキを十分に均一化して、正面方向からだけでなく傾斜した方向からの観察においても、光源をなす発光部の像を目立たなくさせることができる。 According to the present invention, the in-plane variation in luminance can be sufficiently uniformed so that the image of the light emitting portion that makes up the light source is inconspicuous not only from the front direction but also from an inclined direction.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.
図1乃至図5は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図1は表示装置および面光源装置の概略構成を示す斜視図である。図2はレンズシートの斜視図であり、図3はレンズシートの主切断面における断面図である。図4および図5は、レンズシートの主切断面を通る断面において面光源装置を示す図であって、面光源装置の作用を説明するための図である。 1 to 5 are diagrams for explaining an embodiment according to the present invention. Among these, FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the display device and the surface light source device. FIG. 2 is a perspective view of the lens sheet, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the main cut surface of the lens sheet. 4 and 5 are diagrams showing the surface light source device in a cross section passing through the main cutting surface of the lens sheet, and are diagrams for explaining the operation of the surface light source device.
図1に示された表示装置10は、透過型表示部15と、透過型表示部15の背面側に配置され透過型表示部15を背面側から面状に照らす面光源装置20と、を備えている。透過型表示部15は、面光源装置20からの光の透過または遮断を画素毎に制御するシャッターとして機能し、画像を形成する装置である。
The
本実施の形態において、透過型表示部15は、液晶表示パネルから構成されている。つまり、透過型表示装置10は液晶表示装置として機能する。液晶表示パネル(透過型表示部)15は、一対の偏光板16,17と、一対の偏光板間に配置された液晶層18と、を有している。偏光板16,17は、入射した光を直交する二つの偏光成分に分解し、一方の方向の偏光成分を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向の偏光成分を吸収する機能を有している。
In the present embodiment, the
液晶層18には、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加された液晶層18の配向は変化するようになる。入光側に配置された下偏光板16を透過した特定方向の偏光は、電界印加された液晶層18を通過する際にその偏光方向を90°回転させ、電界印加されていない液晶層18を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、液晶層18への電界印加の有無によって、下偏光板16を透過した特定方向の偏光が、下偏光板16の出光側に配置された上偏光板17をさらに透過するか、あるいは、上偏光板17で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。
An electric field can be applied to the
このようにして液晶パネル(透過型表示部)15では、面光源装置20からの光の透過または遮断を画素毎に制御し得るようになっている。なお、液晶パネル(液晶セル)の構成は、従来の液晶表示装置に組み込まれている装置(部材)と同様に構成することができ、ここでは、これ以上の詳細な説明を省略する。
In this way, the liquid crystal panel (transmission type display unit) 15 can control transmission or blocking of light from the surface
ところで、この明細書において、「出光側」とは、進行方向を折り返されることなく光源25から透過型表示部15を経て観察者へ向かう光の進行方向における下流側(観察者側、図2〜図5においては紙面の上側)のことであり、「入光側」とは、進行方向を折り返されることなく光源25から透過型表示部15を経て観察者へ向かう光の進行方向における上流側のことである。
By the way, in this specification, the “light exit side” means the downstream side (observer side, FIG. 2 to FIG. 2) in the traveling direction of light from the
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「対称」等の用語については、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。 In addition, terms used in this specification for specifying shapes and geometric conditions, for example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, and “symmetric” are not limited to strict meanings, Interpretation will be made including errors to the extent that an expected function can be expected.
次に、面光源装置20について説明する。面光源装置20は、直下型のバックライトユニットとして構成されている。このため、面光源装置20は、図1に示すように、光源25と、光源25に対向して配置された複数の光制御シートと、を有している。光制御シートには、光源25に直面する位置に配置されたレンズシート30と、レンズシート30の出光側に配置された光学シート40と、光学シート40の出光側に配置された第2光学シートとしての偏光分離シート50と、が含まれている。なお、ここで「直面する」とは、レンズシート30が、複数の光制御シートの中で、最も光源側に配置されていることを意味している。
Next, the surface
光源25は、複数の線状の発光部25aを有している。複数の発光部25aは、ある仮想の平面上に規則的に並べて配列されている。具体的には、複数の発光部25aは、仮想平面上の一つの配列方向に配列され、各発光部25aは当該配列方向と交差する仮想平面上の方向に延びている。図示する例において、複数の発光部25aは、並列配置された冷陰極管から構成され、例えば、水平方向に延びるように配列される。
The
光源25をなす複数の発光部25aは、反射板22によって背面側から覆われている。反射板22は、レンズシート30の側に開口部(窓)を有する箱状に形成されている。反射板22は、図1に示すように、光源25からの光を透過型表示部15の側へ向けるための部材である。反射板22の少なくとも内側表面は、例えば金属等の高い反射率を有する材料からなっている。
A plurality of light emitting
次に、レンズシート30について説明する。図1に示すように、レンズシート30は、そのシート面が、光源25をなす発光部25aが配列された仮想平面と平行になるようにして、光源25の発光部25aに対面して配置されている。レンズシート30は、詳しくは後述するように、光源25の発光部25aからの直線入射光に対して各発光部25aからの距離に応じて異なる光学的作用を及ぼし、これにより、発光部25aの像を目立たなくさせる機能(光拡散機能)を、主として有している。
Next, the
なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。 In the present specification, the terms “sheet”, “film”, and “plate” are not distinguished from each other only based on the difference in names. Therefore, for example, a “sheet” is a concept including a member that can also be called a film or a plate.
また、本明細書において「シート面(フィルム面、板面)」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。そして、本実施の形態においては、レンズシート30のシート面、レンズシート30の後述する本体部32のシート面、光学シート40のシート面、偏光分離シート(第2光学シート)50のシート面、面光源装置20の発光面20a、および、透過型表示装置10の表示面10a等は、互いに平行となっている。
Further, in this specification, the “sheet surface (film surface, plate surface)” corresponds to the planar direction of the target sheet-like member when the target sheet-like member is viewed globally and globally. Refers to the surface. In the present embodiment, the sheet surface of the
さらに、本明細書において「正面方向」とは、面光源装置20の発光面20aに対する法線の方向nd(例えば図3参照)であり、レンズシート30のシート面への法線方向nd、光学シート40のシート面への法線方向nd、および、表示装置10の表示面10aの法線方向nd等にも一致する。
Further, in this specification, the “front direction” is a normal direction nd (see, for example, FIG. 3) with respect to the
さらに、本明細書において、「レンズ」の語は球面等の曲面から構成されるいわゆる狭義のレンズの他、平面から構成されるいわゆる狭義のプリズム、及び、曲面と平面とで構成される光学素子を包含する広義の意味で用いる。 Further, in this specification, the term “lens” refers to a so-called narrow-sense lens composed of a curved surface such as a spherical surface, a so-called narrow-sense prism composed of a plane, and an optical element composed of a curved surface and a plane. It is used in a broad sense that includes
図2に示すように、レンズシート30は、本体部32と、本体部32上に設けられた複数の単位レンズ(単位光学要素、単位形状要素)35と、を有している。図2および図3に示すように、本体部32は、互いに対向する出光側面32aおよび入光側面32bを有したシート状の部材として形成されている。本体部32は、単位レンズ35を支持するシート状部材として機能する。
As shown in FIG. 2, the
図2および図3に示すように、本実施の形態において、本体部32の出光側面32a上には、単位レンズ35が隙間をあけることなく並べて配置されている。この結果、レンズシート30の出光面30aは、単位レンズ35の出光面(レンズ面)35aのみによって構成されている。その一方で、図3に示すように、本実施の形態において、本体部32の入光側面32bは、平坦(平ら)な面として、レンズシート30の入光面30bを構成している。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment,
次に、単位レンズ35について詳述する。図1に示すように、多数の単位レンズ35は、本体部32の出光側面32a上のある配列方向に配列されている。各単位レンズ35は、その配列方向と交差する方向に、線状に延びている。とりわけ本実施の形態において、単位レンズ35は直線状に延びている。また、単位レンズ35の長手方向は、本体部32のシート面と平行な面上において、単位レンズ35の配列方向に直交している。また、図1に示すように、単位レンズ35の配列方向は、光源25の発光部25aの配列方向と平行となっている。
Next, the
図3〜図5では、レンズシート30の本体部32のシート面の法線方向ndおよび単位レンズ35の配列方向の両方に平行な断面(「レンズシートの主切断面」とも呼ぶ)において、レンズシート30が示されている。図2に示すように、本実施の形態において、レンズシートの主切断面における各単位レンズ35の断面形状は、単位レンズ35の長手方向(直線状に延びている方向)に沿って一定となっている。また、レンズシート30に含まれた複数の単位レンズ35は、全て同様に構成されている。以下において、レンズシート30に含まれる単位レンズ35の主切断面における断面形状についてさらに詳細に説明する。
3 to 5, in a cross section parallel to both the normal direction nd of the sheet surface of the
図3〜図5に示すように、本実施の形態において、レンズシートの主切断面における各単位レンズ35の断面形状は、出光側に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、レンズシートの主切断面において、本体部32のシート面と平行な単位レンズ35の幅は、本体部32の法線方向ndに沿って本体部32から離間するにつれて小さくなっていく。
As shown in FIGS. 3 to 5, in the present embodiment, the cross-sectional shape of each
レンズシートの主切断面において、単位レンズ35の外輪郭は、円弧、楕円弧および直線のいずれか、又は、これらのうちの二以上の組み合わせによって近似され得る線として、構成されている。とりわけ本実施の形態においては、レンズシートの主切断面における単位レンズ35の断面形状は、楕円の一部分または円の一部分に相当する形状を有している。そして、本実施の形態においては、レンズシートの主切断面における単位レンズ35の外輪郭は、本体部32の法線方向ndと平行な軸を対称軸として、線対称となっている。これにより、レンズシート30の出光面30aにおける輝度の角度分布は、単位レンズ35の配列方向に平行な面において、正面方向を中心として略対称となる。
On the main cut surface of the lens sheet, the outer contour of the
また、図3に示すように、単位レンズ35の外輪郭(レンズ面)35aへの接線TLが主切断面においてレンズシート30のシート面(本実施の形態においては、本体部32の出光側面32a)に対してなす角度(「レンズ面角度」とも呼ぶ)θa1は、接線TLの単位レンズ35への接点TPが、本体部32の法線方向ndに本体部32から最も離間した単位レンズ35の外輪郭(レンズ面)35a上の頂部35b1から、本体部32の法線方向ndにおいて本体部32に最も近接する単位レンズ35の外輪郭(レンズ面)35a上の両端部35b2へ向け、大きくなっていく。なお、ここでいう、出光面角度θa1が「大きくなっていく」とは、出光面角度θa1が常に大きく変化していくこと(図3に示された本実施の形態における態様)だけではなく、少なくとも一部の領域において出光面角度θa1が変化しない場合も含む概念である。すなわち、ここでいう、出光面角度θa1が「大きくなっていく」とは、接点TPが外輪郭(出光面)35a上の頂部35b1から外輪郭(出光面)35a上の端部35b2へ向かう際に、出光面角度θa1が「小さくなることがない」ことを意味している。
Further, as shown in FIG. 3, the tangent TL to the outer contour (lens surface) 35a of the
また、本実施の形態においては、図3に示すように、レンズシートの主切断面において、本体部32の法線方向ndに対して80°の角度をなすとともに隣り合う二つの単位レンズ35−1,35−2のうちの一方の単位レンズ35−1の外輪郭35aに接する直線SLが他方の単位レンズ35−2と最初に交差する点を基準点SPとし、
基準点SPにおける他方の単位レンズ35−2の外輪郭35aへの接線を基準接線STLとし、
他方の単位レンズ35−2の外輪郭35a上の二つの端部35b2のうちの一方の単位レンズ35−1から離間する側の端部35b2−2と、基準点SPと、を結ぶ線分を基準線分SSとした場合、
基準接線STLのレンズ面角度α(°)と、
基準線分SSが基準接線STLに対してなす角度のうちの90°以下の角度β(°)と、
他方の単位レンズ35−2の外輪郭(レンズ面)35aに、一方の単位レンズ35−1から離間する側の端部35b2−2において、接する接線TLのレンズ面角度γ(°)と、
レンズシート30をなす材料の屈折率n1とが、次の式(1)および(2)を満たすようになっている。
Arccos((n1) × cosβ) ≦ α+10・・・式(1)
cosγ ≦ 1/(n1)・・・式(2)
このようなレンズシート50によれば、詳しくは後述するように、80°近傍の出射角度でレンズシート30の出光面30aから出射する光の発生を効果的に防止することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, two unit lenses 35-adjacent to each other at an angle of 80 ° with respect to the normal direction nd of the
A tangent to the
Of the two end portions 35b2 on the
The lens surface angle α (°) of the reference tangent STL,
An angle β (°) of 90 ° or less of angles formed by the reference line segment SS with respect to the reference tangent line STL, and
The lens surface angle γ (°) of the tangent TL that contacts the outer contour (lens surface) 35a of the other unit lens 35-2 at the end 35b2-2 on the side away from the one unit lens 35-1.
The refractive index n1 of the material forming the
Arccos ((n1) x cosβ) ≤ α + 10 ... Formula (1)
cosγ ≤ 1 / (n1) ... Formula (2)
According to such a
以上のような構成からなる単位レンズ35の具体例として、単位レンズ35の配列方向に沿った単位レンズ35の配列ピッチP1(図5参照、本実施の形態においては、単位レンズ35の幅に相当する)を1μm〜500μmとすることができる。また、レンズシート30のシート面への法線方向ndに沿った本体部32の出光側面32aからの単位レンズ35の突出高さH1(図5参照)を0.25μm〜250μmとすることができる。
As a specific example of the
そして、このようなレンズシート30は、押し出し加工により、あるいは、基材上に単位レンズ35を賦型することにより、極めて容易に作製することができる。レンズシート30をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート(集光シート)用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂(電離放射線硬化型樹脂等)が好適に使用され得る。このような表示装置に組み込まれる光学シート(集光シート)用の材料として広く使用されている材料を用いた場合、作製されたレンズシート30の単位レンズ35の屈折率は1.45〜1.65の範囲内となる。
Such a
また、例示した透明樹脂等からなるベース材中に、拡散成分が分散されていてもよい。ここでいう拡散成分とは、ベース材とは異なる屈折率を有した粒子状物のことである。この拡散成分をなす粒子状物は、金属化合物であってもよいし、気体を含有した多孔質物であってもよいし、さらには、単なる気泡であってもよい。 Moreover, the diffusion component may be dispersed in the base material made of the exemplified transparent resin. Here, the diffusion component is a particulate matter having a refractive index different from that of the base material. The particulate matter constituting the diffusion component may be a metal compound, a porous material containing a gas, or a simple bubble.
なお、レンズシート30がベース材と拡散成分とを有している場合には、上述した式(1)および(2)を満たすことによって発現されるレンズ面35aの光学的機能が害されることのないよう、レンズ表層部39(図3参照)が次のように構成されていることが好ましい。なお、ここでは、図3に示すように、レンズシートの主切断面において、他方の単位レンズ35−2の外輪郭35aのうちの基準線分SSによって区切られた部分から基準線分SSにおろした垂線PLの最大長さをdとし、単位レンズ35によって画成されるレンズ面35aからの距離がd以下の部分のことをレンズ表層部39としている。
In addition, when the
まず、単位レンズ35のレンズ面35aでの光学的機能が害されることのないように、レンズシート30内においてレンズ表層部39に局所的に拡散成分が付与されていないことが好ましい。すなわち、レンズ表層部39内での拡散成分の体積割合(ν1)をレンズ表層部39内に含まれた拡散成分の平均半径(r1)で割った値(=(ν1)/(r1))が、レンズシート30のレンズ表層部39以外の部分内での拡散成分の体積割合(ν2)をレンズシート30のレンズ表層部39以外の部分に含まれた拡散成分の平均半径(r2)で割った値(=(ν2)/(r2))未満となっていることが好ましい。なお、拡散成分の体積割合を拡散成分の平均半径で割った値が大きいことは、レンズシート30内を進む光が拡散成分へ衝突しやすいことを意味する。したがって、拡散成分が気体を含有した物質からなる場合、ここでいう体積割合は、基準となる体積に対する、気体の部分を含んだ拡散成分が占めている体積の比のことを意味する。
First, it is preferable that a diffusion component is not locally given to the lens
さらには、レンズ表層部39が、レンズ表層部39以外の部分より低い割合で拡散成分を分散され、レンズ表層部39の拡散機能が、レンズシート30のレンズ表層部39以外の部分の拡散機能よりも弱くなっていることが好ましい。すなわち、レンズ表層部39内での拡散成分の体積割合(ν1)をレンズ表層部39内に含まれた拡散成分の平均半径(r1)で割った値(=(ν1)/(r1))が、レンズシート30のレンズ表層部39以外の部分内での拡散成分の体積割合(ν2)をレンズシート30のレンズ表層部39以外の部分に含まれた拡散成分の平均半径(r2)で割った値(=(ν2)/(r2))以下となっていることが好ましい。
Further, the lens
さらに好ましくは、レンズ表層部39が拡散成分を含んでいない。なお、ここでいう、拡散成分を含んでいないとは、厳密な意味で判断されることなく、上述した式(1)および(2)を満たすことによって発現される光学的機能が害される程度に、拡散成分を含んでいるか否かで判断される。具体的には、レンズ表層部39内での拡散成分の体積割合(0以上1以下の数値:ν1)、レンズシートの主切断面での基準線分SSの長さL(μm)、レンズ表層部39内に含まれた拡散成分の平均半径r1(μm)が、次の式(i)が満たす場合に、レンズ表層部39内に拡散成分が含まれていないと判断する。
L×(ν1)/(r1)≦ 0.07 ・・・式(i)
More preferably, the lens
L × (ν1) / (r1) ≦ 0.07 Formula (i)
ところで、本明細書において、レンズシート30内に分散された拡散成分の半径は、当該拡散成分と同体積の球の半径によって特定する。また、上述した体積割合(体積比)と同様に、拡散成分が気体を含有した物質からなる場合、拡散成分の体積は含有された空気の部分も含めて計測し、当該気体を含有した物質からなる拡散成分の半径を算出することとする。
By the way, in this specification, the radius of the diffusion component dispersed in the
次に、光学シート40について説明する。光学シート40は、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向ndおよびその近傍の方向における輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)を、主として有している。
Next, the
光学シート40は、基部42と、基部42上に設けられた複数の単位形状要素(単位光学要素、単位プリズム)45と、を有している。図4および図5に示すように、基部42は、互いに対向する出光側面42aおよび入光側面42bを有したシート状の部材として形成されている。基部42は、単位形状要素45を支持するシート状部材として機能する。
The
図4および図5に示すように、本実施の形態において、基部42の出光側面42a上には、単位形状要素45が隙間をあけることなく並べて配置されている。この結果、光学シート40の出光面40aは、単位形状要素45の出光面45aのみによって構成されている。その一方で、図3に示すように、本実施の形態において、基部42の入光側面42bは、平坦(平ら)な面として、光学シート40の入光面40bを構成している。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the present embodiment,
図1に示すように、多数の単位形状要素45は、基部42の出光側面42a上のある配列方向に配列されている。各単位形状要素45は、その配列方向と交差する方向に、線状に延びている。とりわけ本実施の形態において、単位形状要素45は直線状に延びている。また、単位形状要素45の長手方向は、基部42のシート面と平行な面上において、単位形状要素45の配列方向に直交している。
As shown in FIG. 1, a large number of
図1に示すように、正面方向からの観察において、光学シート40の単位形状要素45の配列方向は、レンズシート30の単位レンズ35の配列方向と平行になっている。したがって、単位形状要素45の配列方向は、光源25の発光部25aの配列方向と平行になっている。
As shown in FIG. 1, in the observation from the front direction, the arrangement direction of the
図4および図5では、光学シート40の基部42のシート面の法線方向ndおよび単位形状要素45の配列方向の両方に平行な断面(「光学シートの主切断面」とも呼ぶ)において、光学シート40が示されている。本実施の形態においては、図4および図5に示すように、光学シートの主切断面において、各単位形状要素45は、出光側に突出する三角形形状となっている。そして、正面方向輝度を集中的に向上させるという観点から、当該断面形状がとりわけ二等辺三角形形状であるとともに、等辺の間に位置する頂角が基部42の出光側面42aから出光側に突出するように、各単位形状要素45が構成されている。
4 and 5, in a cross section parallel to both the normal direction nd of the sheet surface of the
また、本実施の形態において、光学シートの主切断面における各単位形状要素45の断面形状は、直角二等辺三角形形状となっており、単位形状要素45の長手方向(直線状に延びている方向)に沿って一定となっている。また、光学シート40に含まれた複数の単位形状要素45は、全て同様に構成されている。
Further, in the present embodiment, the cross-sectional shape of each
以上のような構成からなる単位形状要素45の具体例として、単位形状要素45の配列方向に沿った単位形状要素45の配列ピッチP2(図5参照:本実施の形態においては、第2単位形状要素45の幅に相当する)を1μm〜200μmとすることができる。また、光学シート40のシート面への法線方向ndに沿った基部42の出光側面42aからの第2単位形状要素45の突出高さH2(図5参照)を0.25μm〜150μmとすることができる。そして、このような光学シート40は、上述したレンズシート30と同様の方法により、かつ、上述したレンズシート30と同様の材料を用いて形成され得る。さらに、単位形状要素55の断面形状が二等辺三角形状である場合には、正面方向輝度を集中的に向上させる観点から、等辺の間に位置するとともに出光側に突出する頂角の角度θd(図5参照)が、80°以上120°以下となっていることが好ましく、90°であればさらに好ましい。
As a specific example of the
なお、上述したように、本実施の形態では、単位形状要素45の配列方向と単位レンズ35の配列方向とが平行となるように、レンズシート30および光学シート40が互いに対して位置決めされている。このような態様においては、単位形状要素45の配列と単位レンズ35の配列とに起因してモアレが発生する可能性がある。このようなモアレを目立たなくするためには、レンズシート30における単位レンズ35のピッチP1および光学シート40における単位形状要素45のピッチP2を、次の二式の両方が満たされるように、設定することが有効である。次の式において、Pbは、ピッチP1およびピッチP2のうちの大きい方の値であり、Psは、ピッチP1およびピッチP2のうちの小さい方の値であり、nは0または整数である。
(Pb)/(Ps)≧2.3
(Pb)/(Ps)≠n〜n±0.2
As described above, in the present embodiment, the
(Pb) / (Ps) ≧ 2.3
(Pb) / (Ps) ≠ n to n ± 0.2
また、上述したように、光学シート40には優れた集光機能を発揮することが期待されている。例えば、光学シートの主切断面内を光学シート40の基部42の法線方向ndに対して80°傾斜した方向に進む平行光束を、光学シート40の入光面40bに入射させた場合に、光学シートの主切断面で計測される光学シート40の出光面40aでの輝度の角度分布において、ピーク輝度が正面方向から45°以下の範囲に出現し、且つ、ピーク輝度の半分の輝度が確保される角度域の幅(以下においては、単に半値幅とも呼ぶ)が15°以下となっていることが好ましい。このような光学シート40によれば、透過光に対して、優れた集光機能を及ぼすことができる。
Further, as described above, the
実際に市販されている液晶テレビの面光源装置に組み込まれている光学シート(集光シート)の半値幅は、通常、上述した15°以下となっている。ここで、図11には、面光源装置用の集光シートとして広く普及している三種類の光学シートであって、それぞれ、シート状の基部と、基部上に並列配置された複数の単位形状要素と、を有する光学シートについて、輝度の角度分布を調査したグラフを示している。このグラフにおいて、縦軸は輝度比を表しており、横軸は各輝度を測定した角度を表している。グラフ上に示された輝度の角度分布は、光学シートの出光面で測定されたものであり、光学シートの主切断面内の各方向ついての輝度の分布である。光学シートへの入射光は、正面方向に対して80°傾斜して光学シートの主切断面にそって進む平行光束とした。サンプルAについてのピーク輝度は正面方向から略38°傾斜した方向で測定され、サンプルBおよびサンプルCについてのピーク輝度は、正面方向から略37°傾斜した方向で測定された。サンプルAについての半値幅は略3°であり、サンプルBについての半値幅は略4°であり、サンプルCについての半値幅は略14°であった。 The half width of an optical sheet (light collecting sheet) incorporated in a surface light source device of a liquid crystal television that is actually marketed is usually 15 ° or less. Here, FIG. 11 shows three types of optical sheets that are widely used as a condensing sheet for a surface light source device, each having a sheet-like base and a plurality of unit shapes arranged in parallel on the base. The graph which investigated the angular distribution of the brightness | luminance about the optical sheet which has an element is shown. In this graph, the vertical axis represents the luminance ratio, and the horizontal axis represents the angle at which each luminance was measured. The luminance angular distribution shown on the graph is measured on the light exit surface of the optical sheet, and is a luminance distribution for each direction in the main cutting plane of the optical sheet. The incident light on the optical sheet was a parallel light beam that was inclined by 80 ° with respect to the front direction and traveled along the main cut surface of the optical sheet. The peak luminance for sample A was measured in a direction inclined approximately 38 ° from the front direction, and the peak luminance for sample B and sample C was measured in a direction inclined approximately 37 ° from the front direction. The full width at half maximum for sample A was approximately 3 °, the full width at half maximum for sample B was approximately 4 °, and the full width at half maximum for sample C was approximately 14 °.
なお、これに対して、上記サンプルA〜Cと同様の計測を行った場合に、ピーク輝度が正面方向から60°傾斜した方向に出現し、半値幅が30°となる比較サンプルAに係る光学シートを作製した。この比較サンプルAに係る光学シートを、一般的な面光源装置に集光シートとして組み込んだ場合、斜め方向からは光源をなす発光管の像は視認されなかったが、正面方向からは光源をなす発光管の像が視認された。 On the other hand, when the same measurement as the samples A to C is performed, the optical component according to the comparative sample A in which the peak luminance appears in a direction inclined by 60 ° from the front direction and the half-value width becomes 30 °. A sheet was produced. When the optical sheet according to this comparative sample A was incorporated as a condensing sheet in a general surface light source device, the image of the arc tube forming the light source was not visually recognized from the oblique direction, but the light source was formed from the front direction. An image of the arc tube was seen.
加えて、本実施の形態においては、レンズシートの主切断面におけるレンズシート30から光源25の発光部25aまでのレンズシート30の本体部32の法線方向ndに沿った距離h(発光部の大きさが無視できない場合には、レンズシート30から発光部25aの中心間での距離)と、レンズシートの主切断面における隣り合う二つの発光部25aの間の単位レンズ35の配列方向に沿った距離k(発光部の大きさが無視できない場合には、二つの発光部25aの中心間での距離)と、レンズシート30をなす材料の屈折率n1と、単位レンズ35の端部35b2でのレンズ面角度γと、光学シート40をなす材料の屈折率n2と、単位形状要素45の端部45b2での出光面角度θeと、が次の式(3)〜(6)を満たすようになっている。このようなレンズシート30および光学シート40の組み合わせによれば、詳しくは後述するように、正面方向輝度が低下してしまう傾向がある隣り合う二つの発光部25aの中間点に対面する領域においても、高い正面方向輝度を確保することが可能となる。
-10°≦ (θe) - Arcsin((n2) × sin((θe) - (θia2))) ≦ 10°・・・式(3)
(θia2) = Arcsin((1/(n2)) × (sin(θi2))) ・・・式(4)
(θi2) = γ- Arcsin((n1) × sin(γ-(θia1))) ・・・式(5)
(θia1) = Arcsin((1/(n1)) × (sin(Arctan(k/2/h)))) ・・・式(6)
In addition, in the present embodiment, the distance h along the normal direction nd of the
-10 ° ≦ (θe)-Arcsin ((n2) × sin ((θe)-(θia2))) ≦ 10 ° ・ ・ ・ Equation (3)
(θia2) = Arcsin ((1 / (n2)) × (sin (θi2))) (4)
(θi2) = γ- Arcsin ((n1) × sin (γ- (θia1))) (5)
(θia1) = Arcsin ((1 / (n1)) × (sin (Arctan (k / 2 / h)))) (6)
次に、偏光分離シート50について説明する。偏光分離シート50は、いわゆる反射型偏光シートであって、液晶表示パネル15の下偏光板16を透過し得る特定偏光成分の光を透過し、特定偏光成分以外の偏光成分の光を反射するように構成された部材である。偏光分離シート50で反射された特定偏光成分以外の偏光成分の光は、光学シート40およびレンズシート30の側へ戻るようになる。このような戻り光は、光学シート40やレンズシート30での反射や屈折により、その偏光状態を変化させ得る。そして、この戻り光が、偏光状態を変化させた後に再び偏光分離シート50へ入射した際には、偏光分離シート50を透過し映像を表示する光として有効に利用され得る。
Next, the
このような偏光分離シート50としては、米国3M社から入手可能な「DBEF」(登録商標)を用いることができる。また、「DBEF」以外にも、韓国Shinwha Intertek社から入手可能な高輝度偏光シート「WRPS」(登録商標)や、あるいは、ワイヤーグリッド偏光子等を用いることもできる。さらには、例えばコレステリック規則性を有したコレステリック液晶層からなる旋光選択層と、旋光選択層の液晶表示パネル15側に積層された四分の一波長層(λ/4位相差層)と、を有してなるフィルム部材を、偏光分離シート50として用いることができる。
As such a
次に、以上のような面光源装置20および表示装置10の作用について説明する。まず、表示装置10および面光源装置20の全体的な作用について説明する。
Next, the operation of the surface
光源25の発光部25aで発光された光は、直接または反射板22で反射した後に観察者側に進む。観察者側に進む光は、レンズシート30に入射する。
The light emitted from the
図4に示すように、正面方向ndに対する進行方向の傾斜角度が小さい光L41,L43は、すなわち、入射角度が小さい光L41,L43は、単位レンズ35の出光面(レンズ面)35aにおいて全反射しやすい傾向がある。典型的には、入射角度が小さい光L41,L43が、単位レンズ35のレンズ面35aのうちのレンズ面角度θa1が大きい領域に入射すると全反射しやすくなる。
As shown in FIG. 4, the light L41 and L43 having a small inclination angle in the traveling direction with respect to the front direction nd, that is, the lights L41 and L43 having a small incident angle are totally reflected on the light exit surface (lens surface) 35a of the
ここで、図4に示されているように、反射板22で反射されてレンズシート30へ入射する光を除くと、すなわち、光源25の発光部25aから、直接、レンズシート30へ入射する光L41〜L48については、当該光のレンズシート30への入射位置がレンズシート30のシート面と平行な方向に光源25の発光部25aから離れるにしたがって、レンズシート30への入射角度が大きくなる。すなわち、一直線状に進んでレンズシート30へ直接入射する光源光(以下において「直接入射光」とも呼ぶ)については、入射位置が発光部25aから離れるにしたがって、レンズシート30の法線方向ndに対する傾斜角度が大きくなっていく。
Here, as shown in FIG. 4, when light reflected by the
すなわち、このような全反射は、光源25からの光が小さな入射角度で直接入射するようになる光源25の発光部25aの直上位置において、生じやすくなる。そして、単位形状要素35の出光面(レンズ面)35aにおいて全反射した光には、その後さらに全反射を繰り返して進行方向を入光側(光源側)へ転換する光L41,L43も多く含まれる。これにより、正面方向輝度がその他の領域と比較して高くなり過ぎる傾向がある、光源25の発光部25aの直上に位置する領域において、輝度が高くなり過ぎることを防止することができる。
That is, such total reflection is likely to occur at a position directly above the
なお、入射角度が小さい光L42であっても、単位レンズ35のレンズ面35aのうちのレンズ面角度θa1が小さい領域に入射した場合には、全反射することなく、レンズ面35aを介してレンズシート30から出射する。このため、光源25の発光部25aに対面する領域における明るさが暗くなり過ぎることが防止される。
Even if the light L42 has a small incident angle, when the light enters the region of the
その一方で、正面方向ndに対する進行方向の傾斜角度が比較的に大きい光は、すなわち、入射角度が比較的に大きな光は、単位形状要素35の出光面(レンズ面)35aにおいて全反射されにくく、レンズ面35aを介してレンズシート30から出射する傾向がある。上述したように、輝度分布に大きな影響を及ぼす直接入射光については、入射位置が発光部25aから離れるにしたがって、レンズシート30の法線方向ndに対する傾斜角度が大きくなっていく。これにより、その他の領域と比較して暗くなる傾向がある、隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する領域において、十分な明るさを確保することができる。
On the other hand, light having a relatively large inclination angle in the traveling direction with respect to the front direction nd, that is, light having a relatively large incident angle is hardly totally reflected on the light exit surface (lens surface) 35a of the
また、図4に示すように、レンズシート30の単位レンズ35から出射する光L42,L44〜L47は、単位レンズ(単位レンズ)35の出光面(レンズ面)35aにおいて屈折する。この屈折により、正面方向ndから傾斜した方向に進む光L42,L44〜L47の進行方向(出射方向)は、主として、レンズシート30へ入射する直前における光の進行方向と比較して、レンズシート30のシート面への法線方向ndに対する角度が小さくなるように、曲げられる。すなわち、単位レンズ35は、透過光に対して集光作用も及ぼすようになる。
As shown in FIG. 4, the light L <b> 42 and L <b> 44 to L <b> 47 emitted from the
なお、レンズシート30へ入射する前とレンズシート30から出射した後での光の進行方向の角度変化量は、正面方向ndから大きく傾斜してレンズシート30へ入射する光に対して大きくなる傾向がある。つまり、単位レンズ35の集光作用は、正面方向ndから大きく傾斜して進む光に対して、より効果的に及ぼされる。これにより、正面方向輝度がその他の領域と比較して暗くなる傾向がある、隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する領域において、正面方向輝度を効果的に上昇させることができる。
Note that the amount of change in the angle of the traveling direction of light before entering the
以上のように、光源25の発光部25aからの離間距離に依存して入射光に対して単位レンズ35から主として及ぼされる光学的作用が相違する。これにより、光源25をなす発光部25aの配列方向に沿った明るさの分布、とりわけ正面方向輝度の分布を均一化させることができる。
As described above, the optical action mainly exerted from the
レンズシート30から出射した光は、次に、レンズシート30の出光側に配置された光学シート40へ入射する。光学シート40は、単位形状要素45の出光面(プリズム面)45aでの屈折により光の進行方向を変化させて出射させる。単位形状要素45の出光面(プリズム面)45aにおける屈折では、正面方向ndから傾斜した方向に進む光L42,L44,L45,L47の進行方向(出射方向)は、主として、レンズシート30へ入射する直前における光の進行方向と比較して、レンズシート30のシート面への法線方向ndに対する角度が小さくなるように、曲げられる。その一方で、正面方向ndに対して大きく傾斜していない方向から単位形状要素45の出光面45aへ入射した光L48は、出光面45aで全反射され、その進行方向を光源25側へ転換する。
The light emitted from the
このように、光学シート40は、光の進行方向を正面方向ndへ偏向して出射させる。その一方で、進行方向を正面方向へ偏向させることができない光、典型的には、既に正面方向または正面方向近傍の方向へ進んでいる光を、反射損失が無い全反射によって、光源側へ戻している。このようにして、光学シート40は、光源光を損失させることなく、正面方向ndおよびその近傍の方向における輝度を集中的に向上させる。
In this way, the
なお、本実施の形態における面光源装置20では、上述したように、式(3)〜式(6)が満たされるように、レンズシート30および光学シート40が設計されている。このようなレンズシート30および光学シート40の組み合わせによれば、正面方向輝度が低下してしまう傾向がある隣り合う二つの発光部25aの間の中間点CPに対面する位置においても、高い正面方向輝度を確保することが可能となる。より具体的には、最も大きな入射角度でレンズシート30へ入射した直接入射光L51(図5参照)、すなわち、単位レンズ35の配列方向に沿って隣り合う二つの発光部25aのうちの一つで発光されて当該隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する位置においてレンズシート30へ入射した直接入射光L51が、単位レンズ35のレンズ面35aのうちの端部35b2を介してレンズシート30から出射し、その後の光学シート40での集光機能によって、正面方向ndに対して±10°の角度域内の方向へ進むようになる。この点について、図5を参照しながら詳細に検討する。
In the surface
まず、図5を主として参照しながら、単位レンズ35の配列方向に沿って隣り合う二つの発光部25aのうちの一つ25a−1で発光され、当該隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する単位レンズ35を介してレンズシート30から出射する光の出射角度θi2(レンズシート30からの出射光の進行方向がレンズシート30の法線方向ndに対してなす角度)について、検討する。具体的には、当該隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する位置においてレンズシート30へ入射した直接入射光L51の進入角度(レンズシート30内における光の進行方向がレンズシート30の法線方向ndに対してなす角度)θia1をまず特定する。次に、この進入角度θia1を用いてレンズシート30から出射する光の出射角度θi2を特定する。
First, referring mainly to FIG. 5, light is emitted from one of the two light emitting
図5に示すように、単位レンズ35の配列方向に沿って隣り合う二つの発光部25aのうちの一つ25a−1で発光され、当該隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する位置においてレンズシート30へ入光面30bを介して入射する直接入射光の入射角度θi1は、次の式(7)によって表される。そして、当該光のレンズシート30へ入光面30bでの屈折について、スネル法則にしたがって、式(8)が成り立つ。そして、式(7)および式(8)から、上述の式(6)が導出される。
(θi1) = Arctan(k/2/h) ・・・式(7)
sin(θi1) = (n1) × sin(θia1) ・・・式(8)
(θia1) = Arcsin((1/(n1)) × (sin(Arctan(k/2/h))))・・・式(6)
As shown in FIG. 5, light is emitted from one of the two light emitting
(θi1) = Arctan (k / 2 / h) (7)
sin (θi1) = (n1) × sin (θia1) (8)
(θia1) = Arcsin ((1 / (n1)) × (sin (Arctan (k / 2 / h)))) (6)
次に、当該光L51の単位レンズ35のレンズ面(外輪郭)35aでの屈折について、スネル法則にしたがって、式(9)が成り立つ。式(9)において、図5に示すように、角度θx1は、単位レンズ35のレンズ面(外輪郭)35aへの入射角度であり、角度θy1は単位レンズ35のレンズ面(外輪郭)35aからの出射角度である。そして、入射角度θx1については、図5から理解され得るように、式(10)が成り立つ。
(n1) × sin(θx1) = sin(θy1) ・・・式(9)
(θx1)= γ - (θia1) ・・・式(10)
Next, with respect to refraction of the light L51 on the lens surface (outer contour) 35a of the
(n1) x sin (θx1) = sin (θy1) (9)
(θx1) = γ-(θia1) (10)
そして、単位レンズ35の配列方向に沿って隣り合う二つの発光部25aのうちの一つ25a−1で発光され、当該隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する単位レンズ35を介してレンズシート30から出射する光の出射角度θi2(出射方向がレンズシート30の法線方向ndに対してなす角度)は、式(11)で表される。
(θi2) = γ - (θy1) ・・・式(11)
Then, light is emitted from one of the two light emitting
(θi2) = γ-(θy1) (11)
算出されたレンズシート30から出射する光の出射角度θi2は、光学シート40への入射角度に相当する。そして、光学シート40から出射する光の出射角度θzは、レンズシート30から出射する光の出射角度θi2と同様にして、以下のようにして算出される。まず、図5に示すように、光学シート40へ入射した光の進入角度(光学シート40内における光の進行方向が光学シート40の法線方向ndに対してなす角度)と、光学シートをなす材料の屈折率n2と、単位形状要素45の出光面(外輪郭)45aへの入射角度θx2と、単位レンズ35のレンズ面(外輪郭)35aからの出射角度θy2と、の間には次(12)〜(14)が成り立つ。この結果、この光の出射角度θz(光学シートの法線方向に対してなす角度)は、光学シート40の単位形状要素45の出光面45aが光学シート40のシート面に対してなす角度θeを用いて、式(15)によって表される。そして、式(12)〜式(15)から、式(16)が導き出される。
sin(θi2) = (n2) × sin(θia2) ・・・式(12)
(θx2) = θe - (θia2) ・・・式(13)
(n2) × sin(θx2) = sin(θy2) ・・・式(14)
(θz) = θe - (θy2) ・・・式(15)
(θz) = θe - Arcsin((n2) × sin((θe) - (θia2))) ・・・式(16)
The calculated emission angle θi2 of the light emitted from the
sin (θi2) = (n2) × sin (θia2) (12)
(θx2) = θe-(θia2) (13)
(n2) x sin (θx2) = sin (θy2) (14)
(θz) = θe-(θy2) (15)
(θz) = θe-Arcsin ((n2) x sin ((θe)-(θia2))) (16)
したがって、上述した式(3)が満たされる場合、単位レンズ35の配列方向に沿って隣り合う二つの発光部25aのうちの一つ25a−1で発光されて当該隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する位置においてレンズシート30へ入射した直接入射光L51が、正面方向ndに対して±10°の角度域の方向に向けて、光学シート40から出射するようになる。
Therefore, when the above-described formula (3) is satisfied, light is emitted from one of the two light emitting
以上のようにして、光学シート40から出射する光の出射角度は、光学シート40の単位形状要素45の配列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。
As described above, the emission angle of the light emitted from the
光学シート40を出光した光は、その後、偏光分離シート50へ入射する。偏光分離シート50では、偏光分離シート50の出光側に配置された透過型表示部15の下偏光板16を透過し得る偏光成分のみを透過させ、その他の偏光成分を再利用可能とするよう光源側へ反射する。
The light emitted from the
偏光分離シート50を介して面光源装置20から発光された光は、透過型表示部15の下偏光板16に入射する。下偏光板16を透過した光は、画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板17を透過するようになる。このようにして、透過型表示部15によって、面光源装置20からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、透過型表示装置10の観察者が、映像を観察することができるようになる。
The light emitted from the surface
以上が面光源装置20および表示装置10の全体的な作用である。
The above is the overall operation of the surface
ところで、上述したように、従来のリニア配列された凸状レンズを有する拡散シートを用いた面光源装置(例えば、上述した特許文献2:JP20006−65277A)においては、正面方向輝度の面内分布を均一化することができたとしても、正面方向ndからは観察されなかった光源をなす発光管の像が、面光源装置または表示装置を斜め方向から観察すると、視認されてしまうといった不具合が生じていた。 Incidentally, as described above, in a surface light source device (for example, Patent Document 2: JP20006-65277A described above) using a diffusion sheet having a conventional linearly arranged convex lens, the in-plane distribution of luminance in the front direction is obtained. Even if it can be made uniform, there is a problem that an image of the arc tube that forms a light source that is not observed from the front direction nd is visually recognized when the surface light source device or the display device is observed from an oblique direction. It was.
本発明者らは、発光部の像が斜め方向から観察されやすくなる原因について、鋭意研究を行い、その結果として、以下のことを知見した。特許文献2に開示された拡散シートの出光側での輝度の角度分布を調査したところ、正面方向を中心としたメインローブとは別途に、70°以上の領域に、とりわけ80°辺りにピークを有するサイドローブが出現していた。すなわち、面光源装置に組み込まれた拡散シートの出光面での輝度の角度分布において、正面方向から大きく傾斜した方向にサイドローブが形成されていた。
The inventors of the present invention have intensively studied the cause of the fact that the image of the light emitting part is easily observed from an oblique direction, and as a result, have found the following. As a result of investigating the angular distribution of luminance on the light exit side of the diffusion sheet disclosed in
さらにサイドローブを調査したところ、凸状レンズのレンズ面に入射して当該レンズ面で一度全反射し、その後、凸状レンズのその他のレンズ面を介して拡散シートから出射する光によって、このサイドローブが構成されていることが確認された。そして、凸状レンズのレンズ面に入射して当該レンズ面で全反射するようになる光は、本実施の形態においても既に説明したように、正面方向に対して大きく傾斜しない方向へ進む光である。すなわち、正面方向から大きく傾斜することなく発光部から当該発光部へ対面する拡散シートの領域へ入射する入射光が、主となって、サイドローブを形成する。 When the side lobe was further investigated, it was incident on the lens surface of the convex lens and once totally reflected by the lens surface, and then the side surface was reflected by light emitted from the diffusion sheet through the other lens surface of the convex lens. It was confirmed that the lobe was constructed. The light that enters the lens surface of the convex lens and is totally reflected by the lens surface is light that travels in a direction that does not significantly incline with respect to the front direction, as already described in the present embodiment. is there. That is, incident light that enters the region of the diffusion sheet that faces the light emitting portion from the light emitting portion without largely tilting from the front direction mainly forms side lobes.
拡散シートから出光側に出射した光は、集光シート等の光制御シートによって、その進行方向を変化させられることになるが、このサイドローブをなす光は、拡散されることなく、むしろ集光シートで狭い角度域の方向へ集光される。とりわけ、サイドローブをなす光のうちの拡散シートからの出射角度が大きい光は、視覚的に区別が困難な程、狭い角度範囲内に方向へ絞り込まれる。 The light emitted from the diffusion sheet to the light exit side can be changed in its traveling direction by a light control sheet such as a light condensing sheet, but the light that forms this side lobe is not diffused but rather condensed. It is condensed in the direction of a narrow angle range by the sheet. In particular, the light having a large emission angle from the diffusion sheet among the light forming the side lobes is narrowed down in a narrow angle range so that it is difficult to distinguish visually.
上述したように、サイドローブをなす光は、主として各発光部から当該発光部に対面する拡散シートへ入射する光であり、光源の構成に対応した分布で拡散シートへ入射する光である。したがって、サイドローブ光が集光される前記狭い角度域の方向からの観察では、光源の構成に対応した分布で、明るく観察される領域が存在するようになる。そして、この明るく観察される領域こそが光源をなす発光部の像であった。 As described above, the light that forms the side lobe is mainly light that is incident on the diffusion sheet facing the light emitting unit from each light emitting unit, and is incident on the diffusion sheet with a distribution corresponding to the configuration of the light source. Therefore, in the observation from the direction of the narrow angle region where the sidelobe light is collected, there is a region that is brightly observed with a distribution corresponding to the configuration of the light source. This brightly observed area is the image of the light emitting part that forms the light source.
また、この調査において、本件発明者らは、サイドローブを形成する光のうち、正面方向に対して80°程度傾斜して進む光が、斜め方向から発光管の像を視認化させる主要因となっていることを確認した。 Further, in this investigation, the inventors of the present invention are the main factors that make visible the image of the arc tube from the oblique direction, among the light forming the side lobes, the light traveling at an angle of about 80 ° with respect to the front direction. It was confirmed that
上述した本実施の形態で説明したような優れた集光機能を有した集光シート(光学シート)は、拡散シートの出光側においてメインローブを形成していた光が出射する角度域内の方向に、サイドローブを形成していた光も偏向させるようになる。そして、このうちサイドローブをなす光のうちの正面方向に対する傾斜角度が比較的に小さい光が偏向される方向には、比較的多量のメインローブを形成していた光が偏向されている。したがって、サイドローブをなす光のうちの正面方向に対する傾斜角度が小さい光は、比較的に目立たない光となる。一方、サイドローブをなす光のうちの正面方向に対する傾斜角度が比較的に大きい光が偏向される方向には、メインローブを形成していた光は少量しか偏向されていない。このため、サイドローブをなす光のうちの正面方向に対する傾斜角度が比較的に大きい光は、メインローブを形成していた光とは区別されて、斜め方向から視認されるようになる。 The condensing sheet (optical sheet) having the excellent condensing function as described in the present embodiment described above is in the direction within the angle range where the light that forms the main lobe on the light exit side of the diffusion sheet exits. The light that formed the side lobe is also deflected. Of the light forming the side lobes, the light that has formed a relatively large amount of the main lobe is deflected in the direction in which the light having a relatively small inclination angle with respect to the front direction is deflected. Therefore, light having a small inclination angle with respect to the front direction among the light forming the side lobes becomes relatively inconspicuous light. On the other hand, only a small amount of light forming the main lobe is deflected in the direction in which light having a relatively large inclination angle with respect to the front direction is deflected. For this reason, light having a relatively large inclination angle with respect to the front direction among the light forming the side lobes is distinguished from the light forming the main lobe and is viewed from an oblique direction.
その一方で、80°を超える出射角度で拡散シートから出射するとともに80°を超える入射角度で集光シートへ入射しようとする光の反射率は極めて高くなり、80°を超える出射角度で拡散シートから出射した光の多くは、光学シートへ入射することはない。すなわち、斜め方向から観察される発光管の像を形成する光にはなり得ない。 On the other hand, the reflectance of the light which is emitted from the diffusion sheet at an emission angle exceeding 80 ° and enters the light collecting sheet at an incident angle exceeding 80 ° is extremely high, and the diffusion sheet is emitted at an emission angle exceeding 80 °. Most of the light emitted from the light does not enter the optical sheet. That is, it cannot be light that forms an image of the arc tube observed from an oblique direction.
そもそも、70°辺りに高いピークを有するサイドローブは一般的に形成され難く、高いピークを有したサイドローブは、そのピークが80°辺り出現するように、形成される。 In the first place, a side lobe having a high peak around 70 ° is generally difficult to form, and a side lobe having a high peak is formed so that the peak appears around 80 °.
そして、以上のことを考慮して、本実施の形態によるレンズシート30は、上述した式(1)および式(2)を満たすことによって、斜め方向から観察され得る発光部25aの像を主として形成するようになる光、すなわち、サイドローブを構成する光、とりわけ正面方向に対して80°傾斜した光が出射し得る領域35abにおけるレンズ面35aの構成に特徴を有し、発光部25aの像を形成する光の、レンズシート30のレンズ面35aからの出射を、抑制することによって、面光源装置20を斜め方向から観察した場合においても光源25をなす発光部25aの像を目立たなくさせている。この点ついて、図3を主として参照しながら、さらに説明する。
In consideration of the above, the
まず、前提条件として、レンズシート30は、発光部25aの直上に対面する領域の明るさを抑えることによって、正面方向輝度の面内分布を均一化させるといった機能を有していなければならない。このため、少なくとも、正面方向に進む光を、レンズシート30の単位レンズ35のレンズ面35aで、全反射させることができなければならない。とりわけ、本実施の形態では、単位レンズ35のレンズ面角度θa1、すなわち、レンズ面35aへの接線TLが本体部32のシート面に対してなす角度θa1は、接線TLの接点がレンズ面上において頂部35b1から端部35b2に向けて小さくなっていく。したがって、最も全反射が生じやすくなるレンズ面35aの端部35b2において、正面方向へ進む光が、全反射するようにならなければならない。上述した式(2)は、正面方向へ進む光が、単位レンズ35のレンズ面35aの端部35b2で全反射するための条件である。
First, as a precondition, the
次に、図3に示すように、レンズシート30の主切断面においては、単位レンズ35のレンズ面35aのうちの、正面方向ndに対して80°傾斜した直線SLであって隣りに位置した他の単位レンズ35に接している直線SLとの交点である基準点SPから頂部35b1までの領域35abから、正面方向に対して一方の側へ80°傾斜した方向に出射しサイドローブを主として構成するようになる光が、出射し得る。この単位レンズ35のレンズ面角度θa1は頂部35b1から端部35b2に向けて大きくなっていく。
Next, as shown in FIG. 3, the main cut surface of the
したがって、単位レンズ35のレンズ面35aで一度全反射した後に、レンズ面35a上の頂部35b2から基準点SPまでの領域に入射する光の、レンズ面35aへの入射角度(当該光の入射方向がレンズ面35aへの接線に対してなす角度)は、基準点SPの位置において、最も小さくなる。つまり、サイドローブを主として構成し得るレンズ面35aで一度全反射した光は、レンズ面35a上の頂部35b2から基準点SPまでの領域において、基準点SPに入射した場合に、最も、全反射することなくレンズ面35aを通過してレンズシート30から出射しやすくなる。また、当該光がレンズ面35aで全反射する位置が、レンズ面35a上の端部35b2である場合に、次にレンズ面35aへ入射する際における、レンズ面35aに対する入射角度が最も小さくなる。
Therefore, after the total reflection once by the
以上のことから、レンズ面35a上の端部35b2と基準点SPとの間を結ぶ基準線分SSに沿った光路を通過する光が、サイドローブを構成する一度レンズ面35a上で全反射した光のうち、最も、正面方向に対して80°傾斜した光が出射し得るレンズ面35a上の領域35abを介してレンズシートから出射しやすくなる光である。そして、スネル法則から、基準線分SSに沿って基準点SP上においてレンズ面35aへ入射する光の出射方向が基準接線STLに対してなす角度は、式(1)の左辺「Arccos((n1)×cosβ)」によって表される。したがって、式(1)が満たされる場合、基準線分に沿った光路を進み基準点SPを通過してレンズシート30をいったん出射した光は、同一高さを有した隣の単位レンズ35−1へ入射するようになる。当該光は、単位レンズ35−1で進路方向を変化させ、もはや、斜め方向からの観察において視認される発光部25aの像の原因となるサイドローブを構成し得なくなる。
From the above, the light passing through the optical path along the reference line segment SS connecting the end 35b2 on the
すなわち、上述した式(1)および式(2)が満たされる場合には、斜め方向へ発光部25aの像を発生させる主原因と考えられる正面方向ndに対して80°傾斜した光が出射し得る領域35abから、一度レンズ面35aで全反射した光が、出射したとしても、隣の単位レンズ35に入射する傾向が生じる。この結果、式(1)および式(2)が満たされる場合には、目立ったサイドローブが形成されることが防止され、面光源装置20または表示装置10を斜め方向から観察した場合であっても、正面方向ndと同様に、光源25をなす発光部25aの像が視認されることを効果的に防止することができる。
That is, when the above-described equations (1) and (2) are satisfied, light that is inclined by 80 ° with respect to the front direction nd, which is considered to be a main cause of generating an image of the
以上のように本実施の形態によれば、正面方向輝度の面内ばらつきを効果的に均一化させて、正面方向ndから観察において、光源25をなす発光部25aの像を目立たなくさせることができる。さらに、本実施の形態によれば、上述した式(1)および式(2)を満たすレンズシート30によって、単位レンズ35のレンズ面35a上で一度全反射した光が、斜め方向から観察され得る発光部25aの像を主として形成するようになる光、すなわち、サイドローブを構成する光、とりわけ正面方向ndに対して80°傾斜した光が出射し得るレンズ面35a上の領域35abを通過して、出射する方向を制限している。これにより、面光源装置20の発光面20aでの斜め方向で測定された輝度の面内分布を均一化させ、正面方向ndからだけでなく斜め方向から観察した場合においても、光源25をなす発光部25aの像(管ムラ)を効果的に目立たなくさせることができる。
As described above, according to the present embodiment, the in-plane variation of the luminance in the front direction can be effectively uniformed so that the image of the
また、このような発光部25aの像を目立たなくさせる観点からは、上述したように、レンズシート30が拡散成分を含有している場合、
条件(a):レンズ表層部39内における拡散成分の体積割合(ν1)をレンズ表層部39内に含まれた拡散成分の平均半径(r1)で割った値(=(ν1)/(r1))が、レンズシート30のレンズ表層部39以外の部分内における拡散成分の体積割合(ν2)をレンズシート30のレンズ表層部39以外の部分内に含まれた拡散成分の平均半径(r2)で割った値(=(ν2)/(r2))以下となっていることが好ましく、
条件(b):レンズ表層部39内における拡散成分の体積割合(ν1)をレンズ表層部39内に含まれた拡散成分の平均半径(r1)で割った値(=(ν1)/(r1))が、レンズシート30のレンズ表層部39以外の部分内における拡散成分の体積割合(体積割合(ν2)をレンズシート30のレンズ表層部39以外の部分内に含まれた拡散成分の平均半径(r2)で割った値(=(ν2)/(r2))未満となっていることがより好ましく、
条件(c):レンズ表層部39内に拡散成分が含まれていないことがさらに好ましい。
From the viewpoint of making the image of the
Condition (a): Value obtained by dividing the volume ratio (ν1) of the diffusion component in the lens
Condition (b): A value obtained by dividing the volume ratio (ν1) of the diffusing component in the lens
Condition (c): It is more preferable that no diffusion component is contained in the lens
上述してきたように、本実施の形態によるレンズシート30において、レンズ表層部39内を通過する光は、サイドローブを形成しないようになっている。レンズ表層部39内を通過する光が、拡散成分に衝突して進行方向を不規則的に変化させ、これにより、サイドローブが形成されてしまうことを防止するため、上記条件(a)〜(c)が有効となる。
As described above, in the
実際に、拡散成分を異なる体積割合で含んだ複数のレンズシートを用意し、実験を行った。複数のレンズシートに含まれた拡散成分の半径は、全て同一とした。複数のレンズシートは、主切断面における断面形状が同一であり、拡散成分の体積割合のみにおいて互いから異なるようにした。また、複数のレンズシートは、上述した式(1)および式(2)を満たしていた。 Actually, a plurality of lens sheets containing diffusing components at different volume ratios were prepared and tested. The radii of the diffusion components included in the plurality of lens sheets are all the same. The plurality of lens sheets have the same cross-sectional shape at the main cut surface and differ from each other only in the volume ratio of the diffusion component. Further, the plurality of lens sheets satisfied the above-described expressions (1) and (2).
各レンズシートを光源に直面する位置に配置し、光源の背面には反射板を設けた。光源および反射板としては、市販されている液晶テレビ内に組み込まれていた光源および反射板であって、並列配置された冷陰極管およびその冷陰極管の背面に配置されていた拡散反射板をそれぞれ利用した。 Each lens sheet was disposed at a position facing the light source, and a reflector was provided on the back surface of the light source. As the light source and the reflection plate, a light source and a reflection plate incorporated in a commercially available liquid crystal television, which are a cold cathode tube arranged in parallel and a diffuse reflection plate arranged on the back of the cold cathode tube. We used each.
さらに、レンズシートの出光側に光学シートを配置して、反射板と、光源と、レンズシートと、光学シートと、からなる面光源装置を作製した。各レンズシートに対する光学シートとして、実際に広く利用されている三種類の集光シート(光学シート1:スリーエム社から入手可能な「BEF」、光学シート2:スリーエム社から入手可能な「RBEF」、大日本印刷株式会社から入手可能な「H2K」)をそれぞれ用いた。いずれのレンズシートと光学シートとの組み合わせにおいても、上述した式(3)〜(6)が満たされていた。 Furthermore, an optical sheet was disposed on the light output side of the lens sheet, and a surface light source device including a reflector, a light source, a lens sheet, and an optical sheet was produced. As optical sheets for each lens sheet, three kinds of light collecting sheets that are widely used in practice (optical sheet 1: “BEF” available from 3M, optical sheet 2: “RBEF” available from 3M, “H2K” available from Dai Nippon Printing Co., Ltd. was used. In any combination of the lens sheet and the optical sheet, the above-described formulas (3) to (6) were satisfied.
斜め方向から面光源装置を観察した場合に、光源をなす冷陰極管の像が視認されるか否かを調査した。調査結果からは、発光管の像を目立たなくさせるために上記条件(a)〜(c)が有効であることが確認された。表1には、実験結果の一部を示す。表1において、「◎」は、注意深く観察しても光源の構成に対応した明るさのむらを確認することができなかったサンプルに付している。「○」は、光源の構成に対応した明るさのむらが、通常の観察力で視認することができない程度に、目立っていなかったサンプルに付している。「△」は、光源の構成に対応した明るさのむらがうっすらと発生していたサンプルに付している。さらに、各サンプルについて上述した式(i)の左辺を求めた。算出された値を、表1中の「式(i)の」の欄に付す。サンプル3に係る光学シートは、上述した条件(a)〜(c)のいずれも満たしていなかった。 When the surface light source device was observed from an oblique direction, it was investigated whether or not an image of the cold cathode tube forming the light source was visually recognized. From the investigation results, it was confirmed that the above conditions (a) to (c) were effective in order to make the arc tube image inconspicuous. Table 1 shows a part of the experimental results. In Table 1, “◎” is attached to a sample in which unevenness in brightness corresponding to the configuration of the light source could not be confirmed even by careful observation. “◯” is attached to a sample that is not so conspicuous that the unevenness of brightness corresponding to the configuration of the light source cannot be visually recognized with normal observation power. “Δ” is attached to a sample in which uneven brightness is slightly generated corresponding to the configuration of the light source. Furthermore, the left side of the above-described formula (i) was obtained for each sample. The calculated value is attached to the column of “Expression (i)” in Table 1. The optical sheet according to Sample 3 did not satisfy any of the conditions (a) to (c) described above.
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図6〜図10を適宜参照しながら、変形の一例について説明する。なお、以下で参照する図6〜図10では、上述の実施の形態で説明した部分と対応する部分には、上述の実施の形態で用いた符号を使用している。 Note that various modifications can be made to the above-described embodiment. Hereinafter, an example of modification will be described with reference to FIGS. 6 to 10 as appropriate. In FIGS. 6 to 10 referred to below, the reference numerals used in the above-described embodiment are used for portions corresponding to the portions described in the above-described embodiment.
例えば、上述した実施の形態において、レンズシート30の単位レンズ35が互いに隣接して配置されている例を示したが、これに限られない。例えば、図6に示すように、隣り合う二つの単位レンズ35間に平坦部37が形成されていてもよいし、図7に示すように、隣り合う二つの単位レンズ35間に凹部38が形成されていてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the example in which the
また、上述した実施の形態において、レンズシート30の本体部32の出光側には、単一の形状を有した単位レンズ35のみが設けられている例を示したが、これに限られず、レンズシート30が、互いに同一に構成された複数の第1の単位レンズと、互いに同一に構成された複数の第2の単位レンズと、を有するようにしてもよい。この変形例では、光源25の発光部25aに直面する位置においては、高さの高い方の単位レンズが、上述した式(1)および(2)を満たすようになっていることが好ましい。
In the above-described embodiment, an example in which only the
さらに、上述した実施の形態において、レンズシート30が並列配置された線状の単位レンズを有する例を示したが、これに限られない。レンズシート30が、二次元配列された、すなわち、平面上の異なる二方向に分散して配置された単位レンズを有するようにしてもよい。この変形例において、単位レンズは、球の一部分(例えば、半球)に相当する形状や、回転楕円体の一部分に相当する形状を有するようにしてもよい。
Furthermore, although the example which has the linear unit lens with which the
さらに、上述した実施の形態において光学シート40を例示したが、異なる構成の光学シートを用いることができる。例えば、光学シート40の単位形状要素45の主切断面における断面形状が、図8に示すように、曲線状に形成されていてもよい。また、光学シート40が、単一な構成の単位形状要素45のみを含んでいる例を示したが、これに限られず、光学シートが、互い異なる構成を有した単位形状要素が含んでいてもよい。
Furthermore, although the
なお、図8に示すように、単位形状要素45が主切断面において曲線状の外輪郭を有する場合には、光学シートの主切断面において、単位形状要素45の外輪郭45への接線TLが基部42のシート面に対してなす出光面角度θa2は、単位形状要素45の出光面45a上の基部42から最も離間した頂部45b1の側から単位形状要素45の出光面45a上の端部45b2の側へ向け大きくなっていき、且つ、レンズシートとの組み合わせにおいて、以下の式(17)〜式(20)を満たすように、構成されていることが好ましい。
-10°≦ (θe) - Arcsin((n2) × sin((θe) - (θia2))) ≦ 10°・・・式(17)
(θia2) = Arcsin((1/(n2)) × (sin(θi2))) ・・・式(18)
(θi2) = γ- Arcsin(n × sin(γ-(θia1))) ・・・式(19)
(θia1) = Arcsin((1/n) × (sin(Arctan(k/2/h)))) ・・・式(20)
これらの式中において、θeは、レンズ面45aの端部45b2における出光面角度θa2であり、n2は、光学シート40の材料の屈折率であり、その他の記号は、上述の実施の形態と同様である。式(18)〜式(20)における、レンズシート30内での進行角度θia1、レンズシート30からの出射角度(光学シート40への入射角度)θi2、および、光学シート40内での進行角度θia2は、上述の実施の形態と同様にして算出される。そして、式(17)において、「(θe) - Arcsin((n2) × sin((θe) - (θia2)))」は、光学シート40からの出射角度θz(図8参照)を表している。なお、出射角度θzは、以下の式(21)および式(23)から算出される。
(θx2) = θe - (θia2) ・・・式(21)
(n2) × sin(θx2) = sin(θy2) ・・・式(22)
(θz) = θe - (θy2) ・・・式(23)
As shown in FIG. 8, when the
−10 ° ≦ (θe) −Arcsin ((n2) × sin ((θe) − (θia2))) ≦ 10 ° ・ ・ ・ Equation (17)
(θia2) = Arcsin ((1 / (n2)) × (sin (θi2))) (18)
(θi2) = γ-Arcsin (n × sin (γ- (θia1))) (19)
(θia1) = Arcsin ((1 / n) × (sin (Arctan (k / 2 / h)))) (20)
In these equations, θe is the light exit surface angle θa2 at the end 45b2 of the
(θx2) = θe-(θia2) (21)
(n2) x sin (θx2) = sin (θy2) Equation (22)
(θz) = θe-(θy2) (23)
式(17)〜式(20)が満たされる場合、単位レンズ35の配列方向に沿って隣り合う二つの発光部25aのうちの一つ25a−1で発光されて当該隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する位置においてレンズシート30へ入射した直接入射光L81が、正面方向ndに対して±10°の角度域内の方向に向けて、光学シート40から出射するようになる。これにより、正面方向輝度が低下してしまう傾向がある隣り合う二つの発光部25aの中間点CPに対面する領域においても、高い正面方向輝度を確保することが可能となる。なお、図8に示す例においても、光学シートの主切断面において、単位形状要素45の出光面45aは、光学シート45の基部42の法線方向ndを中心として対称となっている。
When Expressions (17) to (20) are satisfied, light is emitted from one of the two
さらに、上述した実施の形態では、並列配置された直線状の冷陰極管によって光源25が構成されている例を示したが、これに限られない。例えば、図9に示すように、レンズシートのシート面と平行な仮想平面上に二次元配列された点状発光体25b(例えば、発光ダイオード(LED))によって光源25が構成されるようにしてもよい。図9に示す例において、点状発光体は、異なる二方向のそれぞれに一定のピッチで配列されている。
Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the
さらに、上述した実施の形態において、レンズシート30が組み込まれた面光源装置20および表示装置10の全体構成の一例を説明したが、この例に限られず、適宜変更することができる。例えば、図9および図10に示すように、さらなる光学シート60を面光源装置20を組み込んでもよい。さらなる光学シート60は、本体部62と、本体部の出光側面上に設けられた複数の単位形状要素65と、を含んでおり、上述した光学シート40と同様に構成され得る。ただし、図9および図10に示す例では、光学シート40の単位形状要素45の配列方向と、さらなる光学シート60の単位形状要素65の配列方向と、は交差(図示する例では、直交)している。このような図9および図10に示す例によれば、光学シート40の集光機能とさらなる光学シート60の集光機能とによって、異なる二方向の成分を集光させることができる。なお、図9に示す例においては、レンズシート30と光学シート40との間にさらなる光学シート60が配置されている。一方、図10に示す例においては、レンズシート30とさらなる光学シート60との間にさらなる光学シート40が位置するようになっている。
Furthermore, in the above-described embodiment, an example of the overall configuration of the surface
さらに、図9および図10に示すように、面光源装置20から偏光分離シート50を削除してもよい。あるいは、ヘイズ値が10以上90以下の光拡散シートを面光源装置20へ組み込んでもよい。
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, the
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。 In addition, although the some modification with respect to embodiment mentioned above was demonstrated above, naturally, it is also possible to apply combining several modifications suitably.
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to this Example.
(実施例1に係る面光源装置)
光源と、光源を背面側から覆う反射板と、光源に直面する位置に配置されたレンズシートと、レンズシートの出光側に配置された光学シート(集光シート)と、光学シートの出光側に配置され発光面をなす光拡散シートと、を有した実施例1に係る面光源装置を作製した。すなわち、実施例1に係る光学シートは、偏光分離シートが光拡散シートに置き換えられた点において、上述した実施の形態で説明した面光源装置と異なり、他の構成は、上述した実施の形態で説明した面光源装置と同一にした。
(Surface light source device according to Example 1)
A light source, a reflector covering the light source from the back side, a lens sheet disposed at a position facing the light source, an optical sheet (condensing sheet) disposed on the light output side of the lens sheet, and a light output side of the optical sheet A surface light source device according to Example 1 having a light diffusing sheet disposed and forming a light emitting surface was produced. That is, the optical sheet according to Example 1 is different from the surface light source device described in the above-described embodiment in that the polarization separation sheet is replaced with a light diffusion sheet, and other configurations are the same as those in the above-described embodiment. The same as the surface light source device described.
光源および反射板は、市販されている液晶テレビに搭載されていたものを利用した。光源は、上述した実施の形態と同様に、並列配置された冷陰極管によって構成されていた。 The light source and the reflector used what was mounted in the commercially available liquid crystal television. The light source is composed of cold cathode tubes arranged in parallel as in the above-described embodiment.
光学シートとしては、米国3M社から入手可能なRBEF(登録商標)を用いた。単位形状要素(単位プリズム)の配列ピッチは、50μmであった。また、光拡散シートは、市販されている液晶テレビに搭載されていたものであって、ヘイズ値が80のものを利用した。 As the optical sheet, RBEF (registered trademark) available from 3M USA was used. The arrangement pitch of the unit shape elements (unit prisms) was 50 μm. In addition, the light diffusing sheet was mounted on a commercially available liquid crystal television and had a haze value of 80.
レンズシートとしては、上述した実施の形態と同一に構成されたものを利用した。単位レンズの配列ピッチは、225μmであった。また、このレンズシートの単位レンズでは、上述した式(1)および式(2)を満たしていた。なお、式(1)の左辺の値は、式(1)の右辺の値よりも5(°)小さくなった。 As the lens sheet, a lens sheet having the same configuration as that of the above-described embodiment is used. The arrangement pitch of the unit lenses was 225 μm. Further, the unit lens of this lens sheet satisfied the above-described formulas (1) and (2). Note that the value on the left side of Equation (1) was 5 (°) smaller than the value on the right side of Equation (1).
(比較例1に係る面光源装置)
光源と、光源を背面側から覆う反射板と、光源に直面する位置に配置されたレンズシートと、レンズシートの出光側に配置された光学シート(集光シート)と、光学シートの出光側に配置され発光面をなす光拡散シートと、を有した比較例1に係る面光源装置を作製した。比較例1に係る面光源装置は、異なるレンズシートを用いた点において実施例1に係る面光源装置と異なり、他の構成要素(すなわち、光源、反射板、光学シート、光拡散シート)は、実施例1に係る面光源装置と同一のものを使用した。
(Surface light source device according to Comparative Example 1)
A light source, a reflector covering the light source from the back side, a lens sheet disposed at a position facing the light source, an optical sheet (condensing sheet) disposed on the light output side of the lens sheet, and a light output side of the optical sheet A surface light source device according to Comparative Example 1 having a light diffusing sheet disposed and forming a light emitting surface was produced. The surface light source device according to Comparative Example 1 is different from the surface light source device according to Example 1 in that different lens sheets are used, and other components (that is, a light source, a reflector, an optical sheet, and a light diffusion sheet) are: The same surface light source device as in Example 1 was used.
比較例1に係る面光源装置のレンズシートにおいて、単位レンズの配列ピッチは、225μmであった。また、比較例1に係るレンズシートの単位レンズは、上述した式(2)を満たしていたが、上述した式(1)を満たしていなかった。なお、式(1)の左辺の値は、式(1)の右辺の値よりも10(°)大きくなった。 In the lens sheet of the surface light source device according to Comparative Example 1, the arrangement pitch of the unit lenses was 225 μm. Further, the unit lens of the lens sheet according to Comparative Example 1 satisfied the above-described formula (2), but did not satisfy the above-described formula (1). Note that the value on the left side of Equation (1) was 10 (°) larger than the value on the right side of Equation (1).
面光源装置を発光した状態で、光源の構成に対応した明るさのむらを評価した。すなわち、光源をなす発光管の配列方向に沿って各発光管に対応した明るい領域が間隔をあけて形成されているか否かを評価した。光源の構成に対応した明るさのむらの有無は、面光源装置を正面方向から観察した場合と、発光管の配列方向および正面方向を含む面内において正面方向から傾斜した方向から面光源装置を観察した場合と、で確認した。 With the surface light source device emitting light, the brightness unevenness corresponding to the configuration of the light source was evaluated. That is, it was evaluated whether or not bright regions corresponding to each arc tube were formed at intervals along the arrangement direction of the arc tubes forming the light source. The presence or absence of uneven brightness corresponding to the configuration of the light source can be determined by observing the surface light source device from the front direction and from the direction inclined from the front direction in the plane including the arrangement direction of the arc tube and the front direction. And if confirmed.
結果を表2に示す。表2の「正面むら」には、面光源装置を正面方向から観察した場合の結果を示しており、「斜めむら」には、面光源装置を斜め方向から観察した場合の結果を示している。表2において、「○」は、注意深く観察しても光源の構成に対応した明るさのむらを確認することができなかったサンプルに付している。「△」は、光源の構成に対応した明るさのむらがうっすらと発生していたサンプルに付している。「×」は、光源の構成に対応した明るさのむらが明瞭に発生していたサンプルに付している。 The results are shown in Table 2. In Table 2, “front unevenness” indicates the result when the surface light source device is observed from the front direction, and “oblique unevenness” indicates the result when the surface light source device is observed from the oblique direction. . In Table 2, “◯” is attached to a sample in which unevenness of brightness corresponding to the configuration of the light source could not be confirmed even by careful observation. “Δ” is attached to a sample in which uneven brightness is slightly generated corresponding to the configuration of the light source. “X” is attached to a sample in which uneven brightness is clearly generated corresponding to the configuration of the light source.
10 表示装置
10a 表示面
15 透過型表示部
20 面光源装置
20a 発光面
25 光源
25a 発光部(発光管)
30 レンズシート
30a 出光面
30b 入光面
32 本体部
32a 出光側面
32b 入光側面
35 単位レンズ
35a レンズ面(出光面、外輪郭)
35b1 頂部
35b2 端部(基端部)
37 平坦部
38 凹部
39 レンズ表層部
40 光学シート(集光シート)
40a 出光面
40b 入光面
42 本体部
42a 出光側面
42b 入光側面
45 単位形状要素
45a レンズ面(出光面、外輪郭)
45b1 頂部
45b2 端部(基端部)
50 偏光分離シート
DESCRIPTION OF
30
35b1 top 35b2 end (base end)
37
40a
45b1 Top 45b2 End (base end)
50 Polarized light separation sheet
Claims (13)
シート状の本体部と、
前記本体部の出光側面上に設けられた複数の単位レンズと、を備え、
前記本体部の法線方向と、隣り合う二つの単位レンズの前記本体部から最も離間した各頂部とを通過する主切断面において、前記単位レンズの外輪郭への接線が前記本体部のシート面に対してなすレンズ面角度は、前記接線の前記単位レンズへの接点が、前記単位レンズの前記外輪郭上の前記頂部の側から前記本体部に最も接近した前記単位レンズの前記外輪郭上の端部の側へ向け、大きくなっていき、
前記主切断面において、前記本体部の法線方向に対して80°の角度をなすとともに前記二つの単位レンズのうちの一方の単位レンズの外輪郭に接する直線が前記二つの単位レンズのうちの他方の単位レンズと最初に交差する点を基準点とし、前記基準点における前記他方の単位レンズの外輪郭への接線を基準接線とし、前記他方の単位レンズの前記外輪郭上の二つの端部のうちの前記一方の単位レンズから離間する側の端部と、前記基準点と、を結ぶ線分を基準線分とした場合、前記基準接線のレンズ面角度α(°)と、前記基準線分が前記基準接線に対してなす角度β(°)と、前記他方の単位レンズの外輪郭へ前記一方の単位レンズから離間する側の端部において接する接線のレンズ面角度γ(°)と、前記単位レンズをなす材料の屈折率nとが、次の式(A)および(B)を満たす、レンズシート。
Arccos(n×cosβ) ≦ α+10・・・式(A)
sinγ ≦ 1/n・・・式(B) A lens sheet used in a surface light source device having a plurality of light sources and arranged facing the light source,
A sheet-like body,
A plurality of unit lenses provided on the light exit side of the main body,
In the main cutting plane that passes through the normal direction of the main body part and each apex most distant from the main body part of two adjacent unit lenses, the tangent to the outer contour of the unit lens is the sheet surface of the main body part The contact angle of the tangent line to the unit lens is on the outer contour of the unit lens closest to the main body from the top side on the outer contour of the unit lens. Towards the end side,
In the main cut surface, a straight line that forms an angle of 80 ° with respect to the normal direction of the main body portion and touches the outer contour of one of the two unit lenses is one of the two unit lenses. Two points on the outer contour of the other unit lens, with a point first intersecting with the other unit lens as a reference point, a tangent to the outer contour of the other unit lens at the reference point as a reference tangent When the line segment connecting the end portion on the side away from the one unit lens and the reference point is a reference line segment, the lens surface angle α (°) of the reference tangent line and the reference line An angle β (°) formed by the minute with respect to the reference tangent, and a lens surface angle γ (°) of a tangent that is in contact with an outer contour of the other unit lens at an end portion on a side away from the one unit lens, Refractive index of the material forming the unit lens DOO satisfies the following formula (A) and (B), the lens sheet.
Arccos (n × cosβ) ≦ α + 10 Formula (A)
sinγ ≤ 1 / n ... Formula (B)
前記主切断面において、前記他方の単位レンズの外輪郭のうちの前記基準線分によって区切られた部分から前記基準線分におろした垂線の最大長さをdとし、前記単位レンズによって画成されるレンズ面からの距離がd以下の部分をレンズ表層部として、前記レンズ表層部内での前記拡散成分の体積割合を前記レンズ表層部内に含まれた前記拡散成分の平均半径で割った値が、前記レンズシートの前記レンズ表層部以外の部分内での前記拡散成分の体積割合を前記レンズシートの前記レンズ表層部以外の部分に含まれた前記拡散成分の平均半径で割った値未満となっている、あるいは、前記レンズ表層部内に拡散成分が含まれていない、請求項1に記載されたレンズシート。 A base material, and a diffusion component dispersed in the base material,
In the main cut surface, the maximum length of a perpendicular line drawn from the portion delimited by the reference line segment in the outer contour of the other unit lens is defined as d, and is defined by the unit lens. A portion obtained by dividing a volume ratio of the diffusing component in the lens surface layer portion by an average radius of the diffusing component contained in the lens surface layer portion is a lens surface layer portion where the distance from the lens surface is d or less. Less than the value obtained by dividing the volume ratio of the diffusing component in the portion other than the lens surface layer portion of the lens sheet by the average radius of the diffusing component included in the portion other than the lens surface layer portion of the lens sheet. The lens sheet according to claim 1, wherein a diffusion component is not included in the lens surface layer portion.
前記主切断面において、前記他方の単位レンズの外輪郭のうちの前記基準線分によって区切られた部分から前記基準線分におろした垂線の最大長さをdとし、前記単位レンズによって画成されるレンズ面からの距離がd以下の部分をレンズ表層部として、前記レンズ表層部内での前記拡散成分の体積割合を前記レンズ表層部内に含まれた前記拡散成分の平均半径で割った値が、前記レンズシートの前記レンズ表層部以外の部分内での前記拡散成分の体積割合を前記レンズシートの前記レンズ表層部以外の部分に含まれた前記拡散成分の平均半径で割った値以下となっている、請求項1に記載されたレンズシート。 A base material, and a diffusion component dispersed in the base material,
In the main cut surface, the maximum length of a perpendicular line drawn from the portion delimited by the reference line segment in the outer contour of the other unit lens is defined as d, and is defined by the unit lens. A portion obtained by dividing a volume ratio of the diffusing component in the lens surface layer portion by an average radius of the diffusing component contained in the lens surface layer portion is a lens surface layer portion where the distance from the lens surface is d or less. Less than the value obtained by dividing the volume ratio of the diffusing component in the portion other than the lens surface layer portion of the lens sheet by the average radius of the diffusing component included in the portion other than the lens surface layer portion of the lens sheet. The lens sheet according to claim 1.
請求項1〜5のいずれか一項に記載されたレンズシートであって、前記光源に直面して配置されたレンズシートと、を備える、面光源装置。 A light source;
A surface light source device comprising: the lens sheet according to claim 1, wherein the lens sheet is disposed facing the light source.
前記レンズシートの前記複数の単位レンズは前記本体部上のある配列方向に配列され、各単位レンズは前記配列方向に交差する方向に延びており、
前記光学シートは、シート状の基部と、前記基部の出光側面上に配列され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる複数の単位形状要素と、を有し、
前記レンズシートの前記単位レンズの配列方向と、前記光学シートの前記単位形状要素の配列方向と、が平行になるように、前記レンズシートおよび前記光学シートが配置されている、請求項6に記載の面光源装置。 An optical sheet disposed on the light output side of the lens sheet;
The plurality of unit lenses of the lens sheet are arranged in a certain arrangement direction on the main body, and each unit lens extends in a direction intersecting the arrangement direction,
The optical sheet has a sheet-like base, and a plurality of unit-shaped elements arranged on the light exit side surface of the base, each extending linearly in a direction intersecting the arrangement direction,
The lens sheet and the optical sheet are arranged so that an arrangement direction of the unit lenses of the lens sheet is parallel to an arrangement direction of the unit shape elements of the optical sheet. Surface light source device.
前記光学シートの主切断面において、前記単位形状要素の外輪郭が前記基部のシート面に対してなす出光面角度、または、前記単位形状要素の外輪郭への接線が前記基部のシート面に対してなす出光面角度は、前記単位形状要素の前記出光面上の前記基部から最も離間した頂部の側から前記単位形状要素の前記出光面上の端部の側へ向け大きくなっていく或いは一定であり、
前記レンズシートの主切断面において、前記レンズシートから前記光源の発光部までの前記レンズシートの前記本体部の法線方向に沿った距離hと、
前記レンズシートの主切断面において、隣り合う二つの発光部の間の前記単位レンズの配列方向に沿った距離kと、
前記レンズシートをなす材料の屈折率nと、
前記単位レンズの端部での前記レンズ面角度γと、
前記光学シートをなす材料の屈折率n2と、
前記単位形状要素の端部での出光面角度θeと、が次の式(C)〜(F)を満たす、請求項7または8に記載の面光源装置。
-10°≦ (θe) - Arcsin((n2) × sin((θe) - (θia2))) ≦ 10°・・・式(C)
(θia2) = Arcsin((1/(n2)) × (sin(θi2))) ・・・式(D)
(θi2) = γ- Arcsin(n × sin(γ-(θia1))) ・・・式(E)
(θia1) = Arcsin((1/n) × (sin(Arctan(k/2/h)))) ・・・式(F) In the main cutting surface of the optical sheet parallel to both the normal direction of the base portion of the optical sheet and the arrangement direction of the unit shape elements, the light exit surface of the unit shape element is the normal line of the base portion of the optical sheet. Symmetric about the direction,
In the main cut surface of the optical sheet, the light exit surface angle formed by the outer contour of the unit shape element with respect to the sheet surface of the base, or the tangent to the outer contour of the unit shape element with respect to the sheet surface of the base The angle of the light exit surface formed from the top of the unit shape element that is the farthest from the base on the light exit surface is increased or constant from the side of the end of the unit shape element on the light exit surface. Yes,
A distance h along the normal direction of the main body portion of the lens sheet from the lens sheet to the light emitting portion of the light source at the main cutting surface of the lens sheet;
In the main cut surface of the lens sheet, a distance k along the arrangement direction of the unit lenses between two adjacent light emitting portions, and
The refractive index n of the material forming the lens sheet;
The lens surface angle γ at the end of the unit lens;
A refractive index n2 of the material forming the optical sheet;
The surface light source device according to claim 7 or 8, wherein a light exit surface angle θe at an end of the unit shape element satisfies the following expressions (C) to (F).
-10 ° ≦ (θe)-Arcsin ((n2) × sin ((θe)-(θia2))) ≦ 10 ° ・ ・ ・ Formula (C)
(θia2) = Arcsin ((1 / (n2)) × (sin (θi2))) (Equation (D)
(θi2) = γ- Arcsin (n × sin (γ- (θia1))) ・ ・ ・ Equation (E)
(θia1) = Arcsin ((1 / n) × (sin (Arctan (k / 2 / h)))) ・ ・ ・ Formula (F)
前記第2の光学シートのヘイズ値は、10以上90以下である、請求項7〜9のいずれか一項に記載の面光源装置。 A second optical sheet disposed on the light exit side of the optical sheet,
The surface light source device according to claim 7, wherein the second optical sheet has a haze value of 10 or more and 90 or less.
前記面光源装置に対向して配置された透過型表示部と、を備える、表示装置。 A surface light source device according to any one of claims 6 to 12,
A transmissive display unit disposed to face the surface light source device.
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- 2010-04-02 JP JP2010086163A patent/JP2011215548A/en not_active Withdrawn
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