JPH06194651A - 面光源及び該面光源を用いた液晶表示装置 - Google Patents
面光源及び該面光源を用いた液晶表示装置Info
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- JPH06194651A JPH06194651A JP4357971A JP35797192A JPH06194651A JP H06194651 A JPH06194651 A JP H06194651A JP 4357971 A JP4357971 A JP 4357971A JP 35797192 A JP35797192 A JP 35797192A JP H06194651 A JPH06194651 A JP H06194651A
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- lens
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液晶表示に使用する面光源において均一な明
るい面発光を得ることができるレンチキュラーレンズの
提供する 【構成】 透光性平板又は直方体状空胴からなる導光体
層40と、それに隣接して側端面に設けられた光源ユニ
ット60と、導光体裏面の光反射層50と該導光体の光
放出面66に設けた長軸方向が互いに直交した2層のレ
ンチキュラーレンズ20とから構成される面光源。
るい面発光を得ることができるレンチキュラーレンズの
提供する 【構成】 透光性平板又は直方体状空胴からなる導光体
層40と、それに隣接して側端面に設けられた光源ユニ
ット60と、導光体裏面の光反射層50と該導光体の光
放出面66に設けた長軸方向が互いに直交した2層のレ
ンチキュラーレンズ20とから構成される面光源。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レンチキュラーレンズ
を2層に用いた面光源及びその面光源をバックライトと
して用いた液晶表示装置に関するものである。
を2層に用いた面光源及びその面光源をバックライトと
して用いた液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置として、直下型又はエッジ
ライト型の拡散面光源を用いたものが知られている(特
開平2−284102号、特開昭63−318003
号、実開平3−92601号等)。このような面光源で
は、放射光を所望の角度範囲内で均一等方的に拡散させ
るために、三角プリズム型の単位レンズ部を多数平行に
配置したレンチキュラーレンズを用いている。従来のレ
ンチキュラーレンズは、単位レンズ部の頂角α=60
°、90°のものが用いられていた。このレンチキュラ
ーレンズは、艶消透明拡散板(艶消透明シート)と組合
せて使用する場合には、単に、艶消透明拡散板のみを用
いたもの(米国特許第4729067号)よりも、光源
の光エネルギーを所望の限られた角度範囲内に重点的に
分配し、かつ、その角度範囲内では均一等方性の高い拡
散光を得ることはできた。
ライト型の拡散面光源を用いたものが知られている(特
開平2−284102号、特開昭63−318003
号、実開平3−92601号等)。このような面光源で
は、放射光を所望の角度範囲内で均一等方的に拡散させ
るために、三角プリズム型の単位レンズ部を多数平行に
配置したレンチキュラーレンズを用いている。従来のレ
ンチキュラーレンズは、単位レンズ部の頂角α=60
°、90°のものが用いられていた。このレンチキュラ
ーレンズは、艶消透明拡散板(艶消透明シート)と組合
せて使用する場合には、単に、艶消透明拡散板のみを用
いたもの(米国特許第4729067号)よりも、光源
の光エネルギーを所望の限られた角度範囲内に重点的に
分配し、かつ、その角度範囲内では均一等方性の高い拡
散光を得ることはできた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の技術では単に光等方拡散性層を用いた場合と比較し
て、光放出面の法線方向を中心とした30°〜60°の
角度度内に放出される光エネルギーの比率が高くなるた
め光エネルギーの損失は減少するが、前記の法線方向を
中心とした30〜90°の角度の範囲外には一部の狭い
角度範囲内ではあるが依然強く光の放出のピーク(サイ
ドローブ光)が生じ、周囲に不要な迷光(光ノイズ)を
発生することになる。更に、光の集光は長軸に直行する
面(主切断面)内のみであり、長軸に平行な面内に放出
される光は依然損失となり迷光となるからである。この
側面方向に洩れる光は、第三者にとっては、ノイズ(迷
光)となり好ましくない上に、更に、光エネルギーの損
失にもなる。
の技術では単に光等方拡散性層を用いた場合と比較し
て、光放出面の法線方向を中心とした30°〜60°の
角度度内に放出される光エネルギーの比率が高くなるた
め光エネルギーの損失は減少するが、前記の法線方向を
中心とした30〜90°の角度の範囲外には一部の狭い
角度範囲内ではあるが依然強く光の放出のピーク(サイ
ドローブ光)が生じ、周囲に不要な迷光(光ノイズ)を
発生することになる。更に、光の集光は長軸に直行する
面(主切断面)内のみであり、長軸に平行な面内に放出
される光は依然損失となり迷光となるからである。この
側面方向に洩れる光は、第三者にとっては、ノイズ(迷
光)となり好ましくない上に、更に、光エネルギーの損
失にもなる。
【0004】本発明の目的は、前述の課題を解決し、液
晶表示等の非発光の透過型表示装置において、消費電力
や発熱量を増大させることなく、所望の角度範囲内のみ
に均一且つ明るい面発光を得ることができる、レンチキ
ュラーレンズにより構成する面光源及びこれを用いた液
晶表示装置を提供することである。
晶表示等の非発光の透過型表示装置において、消費電力
や発熱量を増大させることなく、所望の角度範囲内のみ
に均一且つ明るい面発光を得ることができる、レンチキ
ュラーレンズにより構成する面光源及びこれを用いた液
晶表示装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、透光性平板または直方体状の空胴からな
る導光体と、該導光体の側端面の双方または一方に隣接
して設けられた線状または点状光源と該導光体裏面の反
射層と、該導光体表面の光放出面に設けられた2層のレ
ンチキュラーレンズとから構成される面光源に於いて、
該レンチキュラーレンズは、半円柱、半楕円柱またはこ
れらと類似の形状を有する柱状形状の単位レンズ部を、
その長軸方向が互いに平行となるように多数より形成さ
れてなり、且つ第1層のレンチキュラーレンズの長軸方
向と第2層のレンチキュラーレンズの長軸方向とが直交
しており、第1層のレンチキュラーレンズのレンズ面と
第2層のレンチキュラーレンズのレンズ面が同一方向ま
たは逆方向に接していることを特徴とする面光源であ
る。又、その面光源を1個以上の点光源又は線状光源
と、該光源の周辺を包囲しその1面を開口部としたラン
プハウスと、該開口部の光放出面に2層のレンチキュラ
ーレンズから構成するものである。該レンチキュラーレ
ンズの導光体側、または光源側に、更に光等方拡散性層
を設けることを特徴とするものである。又、該レンチキ
ュラーレンズによる面光源を透過型液晶表示素子と、該
液晶表示素子の背面に設けることにより液晶表示装置を
構成するものである。
めに本発明は、透光性平板または直方体状の空胴からな
る導光体と、該導光体の側端面の双方または一方に隣接
して設けられた線状または点状光源と該導光体裏面の反
射層と、該導光体表面の光放出面に設けられた2層のレ
ンチキュラーレンズとから構成される面光源に於いて、
該レンチキュラーレンズは、半円柱、半楕円柱またはこ
れらと類似の形状を有する柱状形状の単位レンズ部を、
その長軸方向が互いに平行となるように多数より形成さ
れてなり、且つ第1層のレンチキュラーレンズの長軸方
向と第2層のレンチキュラーレンズの長軸方向とが直交
しており、第1層のレンチキュラーレンズのレンズ面と
第2層のレンチキュラーレンズのレンズ面が同一方向ま
たは逆方向に接していることを特徴とする面光源であ
る。又、その面光源を1個以上の点光源又は線状光源
と、該光源の周辺を包囲しその1面を開口部としたラン
プハウスと、該開口部の光放出面に2層のレンチキュラ
ーレンズから構成するものである。該レンチキュラーレ
ンズの導光体側、または光源側に、更に光等方拡散性層
を設けることを特徴とするものである。又、該レンチキ
ュラーレンズによる面光源を透過型液晶表示素子と、該
液晶表示素子の背面に設けることにより液晶表示装置を
構成するものである。
【0006】本発明のレンチキュラーレンズは、単位レ
ンズの断面形状を円、楕円、カージオイド、ランキンの
卵形、サイクロイド、インボリュート曲線等の連続で滑
らかな曲線の一部である柱状体からなり、好ましくは設
計、製造の容易さ、集光、光の拡散特性(半値角、サイ
ドローブ比、半値角内輝度の等方性、法線方向の輝度)
等の点から円柱又は楕円柱である。集光、光の拡散特性
は周期P、曲率半径(楕円の場合は長半径又は短半径)
R、切込量Dおよびレンズ材料の屈折率で決まる。図5
参照
ンズの断面形状を円、楕円、カージオイド、ランキンの
卵形、サイクロイド、インボリュート曲線等の連続で滑
らかな曲線の一部である柱状体からなり、好ましくは設
計、製造の容易さ、集光、光の拡散特性(半値角、サイ
ドローブ比、半値角内輝度の等方性、法線方向の輝度)
等の点から円柱又は楕円柱である。集光、光の拡散特性
は周期P、曲率半径(楕円の場合は長半径又は短半径)
R、切込量Dおよびレンズ材料の屈折率で決まる。図5
参照
【0007】円の場合は、一般に曲率半径Rが大で、切
込量Dが大なる程、法線方向の輝度I(0°、ψ)は高
くなり、半値角θh は小さくなる。円の場合、半値角は
基本的には、焦点距離(曲率半径と切込量、及び屈折率
によって決まる)と周期によって決まる。図9、図10
のように半円柱状レンチキュラーレンズ層1層のみの場
合平坦面に垂直に入射する(入射角=0°)平行光束に
対しては、 θS =2tan-1(P/2f) の範囲に集光される。但し、ここでfは焦点距離、Pは
周期である。半値角θH は、 θH <θS となる。通常の面光源の場合は、レンチキュラーレンズ
に入る光は斜方向から入る光も混入するため、θS 、θ
H は上記の値より若干大きくなる。但し、直下型面光源
で、光源の直上の部分では上記の式は比較的よく成り立
つ。又、レンチキュラーレンズの裏面に光等拡散性層を
積層すると、θH θS は、光等方拡散性層がない場合よ
りも大きくなる。(図12、図17参照) そして、該レンチキュラーレンズを2層重ねて、且つ1
層目と2層目の長軸(稜)が互いに直交するようにする
と、図10、図11のように1層目のレンチキュラーレ
ンズで長軸と直交する面内(ψ=90°)でθS 内に集
光され、2層目のレンチキュラーレンズで長軸と平行な
面内(ψ=0°)でもθs 内に集光される。よって、同
量の光エネルギーが、 θ=−90°〜+90°から θ= (-1/2)・θH 〜 (+1/2)・θH の範囲に縮小され結
果、法線方向を中心としたθ= (-1/2)・θH 〜( +1/2)・
θH における範囲の輝度は向上する。又、−90°≦θ
≦ (-1/2)・θH 及び (+1/2)・θH ≦90°の範囲に放散
される迷光は減少する。そのうえ、図11から明白なよ
うに、以上の効果は水平方向、垂直方向ともに奏される
ものである。
込量Dが大なる程、法線方向の輝度I(0°、ψ)は高
くなり、半値角θh は小さくなる。円の場合、半値角は
基本的には、焦点距離(曲率半径と切込量、及び屈折率
によって決まる)と周期によって決まる。図9、図10
のように半円柱状レンチキュラーレンズ層1層のみの場
合平坦面に垂直に入射する(入射角=0°)平行光束に
対しては、 θS =2tan-1(P/2f) の範囲に集光される。但し、ここでfは焦点距離、Pは
周期である。半値角θH は、 θH <θS となる。通常の面光源の場合は、レンチキュラーレンズ
に入る光は斜方向から入る光も混入するため、θS 、θ
H は上記の値より若干大きくなる。但し、直下型面光源
で、光源の直上の部分では上記の式は比較的よく成り立
つ。又、レンチキュラーレンズの裏面に光等拡散性層を
積層すると、θH θS は、光等方拡散性層がない場合よ
りも大きくなる。(図12、図17参照) そして、該レンチキュラーレンズを2層重ねて、且つ1
層目と2層目の長軸(稜)が互いに直交するようにする
と、図10、図11のように1層目のレンチキュラーレ
ンズで長軸と直交する面内(ψ=90°)でθS 内に集
光され、2層目のレンチキュラーレンズで長軸と平行な
面内(ψ=0°)でもθs 内に集光される。よって、同
量の光エネルギーが、 θ=−90°〜+90°から θ= (-1/2)・θH 〜 (+1/2)・θH の範囲に縮小され結
果、法線方向を中心としたθ= (-1/2)・θH 〜( +1/2)・
θH における範囲の輝度は向上する。又、−90°≦θ
≦ (-1/2)・θH 及び (+1/2)・θH ≦90°の範囲に放散
される迷光は減少する。そのうえ、図11から明白なよ
うに、以上の効果は水平方向、垂直方向ともに奏される
ものである。
【0008】透光性基材は、ポリメタアクリル酸メチ
ル,ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステル又は
メタアクリル酸エステルの単独若しくは共重合体,ポリ
エチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレート
等のポリエステル,ポリカーボネート,ポリスチレン、
ポリメチルペンテン等熱可塑性樹脂、或いは紫外線又は
電子線で架橋した、多官能のウレタンアクリレート、ポ
リエステルアクリレート等のアクリレート、不飽和ポリ
エステル等透明な樹脂,透明な硝子等、透明なセラミッ
クス等の透光性材料から形成される円柱又は曲面形状を
した柱状或いは板状の部材である。
ル,ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステル又は
メタアクリル酸エステルの単独若しくは共重合体,ポリ
エチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレート
等のポリエステル,ポリカーボネート,ポリスチレン、
ポリメチルペンテン等熱可塑性樹脂、或いは紫外線又は
電子線で架橋した、多官能のウレタンアクリレート、ポ
リエステルアクリレート等のアクリレート、不飽和ポリ
エステル等透明な樹脂,透明な硝子等、透明なセラミッ
クス等の透光性材料から形成される円柱又は曲面形状を
した柱状或いは板状の部材である。
【0009】この透光性基材は、背面光源用として用い
る場合には、厚みが20〜1000μm程度であって、
平面形状のものを用いることが好ましいが、エッジライ
ト型で導光体が空胴の場合又は、直下型の場合で且つ、
光等方性拡散層も薄いフイルムの場合、透光性基材は撓
みや変形を生じない程度の厚み、樹脂の場合はその材質
により1〜10mm程度とする。また、単位レンズ部1
2のピッチは、用途にもよるが、ほぼ10〜500μm
が好ましい。
る場合には、厚みが20〜1000μm程度であって、
平面形状のものを用いることが好ましいが、エッジライ
ト型で導光体が空胴の場合又は、直下型の場合で且つ、
光等方性拡散層も薄いフイルムの場合、透光性基材は撓
みや変形を生じない程度の厚み、樹脂の場合はその材質
により1〜10mm程度とする。また、単位レンズ部1
2のピッチは、用途にもよるが、ほぼ10〜500μm
が好ましい。
【0010】レンズ形状を形成する方法としては、例え
ば、公知の熱プレス法(特開昭56−157310号公
報記載)、紫外線硬化性の熱可塑性樹脂フィルムにロー
ルエンボス版によってエンボス加工したのちに、紫外線
を照射してそのフィルムを硬化させる方法(特開昭61
−156273号公報記載)、レンズ形状を刻設したロ
ール凹版上に紫外線又は電子線硬化性樹脂液を塗布し凹
部に充填後、樹脂液を介してロール凹版上に透明基材フ
イルムを被覆したまま紫外線又は電子線を照射し硬化さ
せた樹脂と、それに接着した基材フイルムとをロール凹
版から離型し、ロール凹版のレンズ形状を硬化樹脂層に
賦型する方法(特開平3ー223883号、米国特許第
4576850号等)等を用いる。
ば、公知の熱プレス法(特開昭56−157310号公
報記載)、紫外線硬化性の熱可塑性樹脂フィルムにロー
ルエンボス版によってエンボス加工したのちに、紫外線
を照射してそのフィルムを硬化させる方法(特開昭61
−156273号公報記載)、レンズ形状を刻設したロ
ール凹版上に紫外線又は電子線硬化性樹脂液を塗布し凹
部に充填後、樹脂液を介してロール凹版上に透明基材フ
イルムを被覆したまま紫外線又は電子線を照射し硬化さ
せた樹脂と、それに接着した基材フイルムとをロール凹
版から離型し、ロール凹版のレンズ形状を硬化樹脂層に
賦型する方法(特開平3ー223883号、米国特許第
4576850号等)等を用いる。
【0011】透光性基材に要求される透光性は、各用途
の使用に支障のない程度に、拡散光を最低限透過するよ
うに選定する必要があり、無色透明の他に、着色透明又
は艶消半透明であってもよい。ここで、艶消透明とは、
透過光を半立体角内のあらゆる方向にほぼ均一等方的に
拡散透過させる性質をいい、光等方拡散性と同義語に用
いられる。つまり、艶消透明とは、透明性基材の表面の
法線方向とのなす角をθとした場合に、平行光束を裏面
から入射させたとき(入射角i=0°)における透過光
強度の角度分布 I0 (θ)がcos分布 〔I0 (θ)=I0 mpcosθ、−90°≦θ≦90
°〕、θは法線Nとのなす角、I0 mpは法線方向の透過
光強度又はそれに類似する分布となることをいう。な
お、Ii (θ)の定義については後述する。
の使用に支障のない程度に、拡散光を最低限透過するよ
うに選定する必要があり、無色透明の他に、着色透明又
は艶消半透明であってもよい。ここで、艶消透明とは、
透過光を半立体角内のあらゆる方向にほぼ均一等方的に
拡散透過させる性質をいい、光等方拡散性と同義語に用
いられる。つまり、艶消透明とは、透明性基材の表面の
法線方向とのなす角をθとした場合に、平行光束を裏面
から入射させたとき(入射角i=0°)における透過光
強度の角度分布 I0 (θ)がcos分布 〔I0 (θ)=I0 mpcosθ、−90°≦θ≦90
°〕、θは法線Nとのなす角、I0 mpは法線方向の透過
光強度又はそれに類似する分布となることをいう。な
お、Ii (θ)の定義については後述する。
【0012】2層構成を形成するレンチキュラーレンズ
の各層は図5のように単一層でも、図6のように透光性
基板上に透光性材料からなるレンチキュラーレンズ層を
形成してもよい。又、長軸の向きは図3、図4のように
相互に直交させる。相接触させるプリズム面は図3のよ
うに同一方向でも、図4のように逆方向の何れをも問わ
ない。
の各層は図5のように単一層でも、図6のように透光性
基板上に透光性材料からなるレンチキュラーレンズ層を
形成してもよい。又、長軸の向きは図3、図4のように
相互に直交させる。相接触させるプリズム面は図3のよ
うに同一方向でも、図4のように逆方向の何れをも問わ
ない。
【0013】又、該2層のレンチキュラーレンズの光源
側または導光体側に光等方拡散性層を必要に応じて設け
ることも可能である。(図7) この層の存在により半値角はレンチキュラーレンズのみ
の場合よりも少し広がるが、その代わり半値角内の輝度
の等方性は向上し、図20にあるような導光体裏面にお
けるパターン状の光反射光層の像も目立たなくなる。
側または導光体側に光等方拡散性層を必要に応じて設け
ることも可能である。(図7) この層の存在により半値角はレンチキュラーレンズのみ
の場合よりも少し広がるが、その代わり半値角内の輝度
の等方性は向上し、図20にあるような導光体裏面にお
けるパターン状の光反射光層の像も目立たなくなる。
【0014】面光源の光の分布状態を評価するには、次
のパラメータが有効である。 拡散角 拡散角は、例えば、透過光強度Ii (θ)が、図13に
示すように、主ローブのピーク方向(主ローブの最も透
過光強度が強い方向であって、必ずしも法線方向とは限
らない)の透過光強度Impの10%以上の強度を有する
範囲内の角度θ10% で評価するのがよい。又、Impの5
0%以上の強度を有する範囲内の角度即ち、半値角θH
で評価することもできる。 サイドロープ対主ローブ比 拡散角θ10% が最適範囲(30°≦θ10% ≦100°)
であっても、サイドローブによる光強度が大きいと、結
局、前述した光の損失、第三者へのノイズ光の洩漏を防
ぐことはできない。このサイドローブによる影響を評価
するのがサイドローブ対主ローブ比Rであって、次式で
与えられる。 R=(Isp/Imp)×100 〔%〕 ただし、Isp:サイドローブのピーク方向強度 Imp:主ローブのピーク方向強度 このように、光の効率活用、第三者(液晶表示素子の側
面方向)への光ノイズの影響の防止の点から、R≦20
%であれば実質上、サイドローブのこれらの影響は無視
できることが判明した。
のパラメータが有効である。 拡散角 拡散角は、例えば、透過光強度Ii (θ)が、図13に
示すように、主ローブのピーク方向(主ローブの最も透
過光強度が強い方向であって、必ずしも法線方向とは限
らない)の透過光強度Impの10%以上の強度を有する
範囲内の角度θ10% で評価するのがよい。又、Impの5
0%以上の強度を有する範囲内の角度即ち、半値角θH
で評価することもできる。 サイドロープ対主ローブ比 拡散角θ10% が最適範囲(30°≦θ10% ≦100°)
であっても、サイドローブによる光強度が大きいと、結
局、前述した光の損失、第三者へのノイズ光の洩漏を防
ぐことはできない。このサイドローブによる影響を評価
するのがサイドローブ対主ローブ比Rであって、次式で
与えられる。 R=(Isp/Imp)×100 〔%〕 ただし、Isp:サイドローブのピーク方向強度 Imp:主ローブのピーク方向強度 このように、光の効率活用、第三者(液晶表示素子の側
面方向)への光ノイズの影響の防止の点から、R≦20
%であれば実質上、サイドローブのこれらの影響は無視
できることが判明した。
【0015】(透過光強度Ii (θ)、Ii (θ,ψ)
の定義)光拡散透過性の物質を透過する光の強度(輝度
等で表示)の角度依存性は、透過光線方向と入射光線方
向とに依存する。この透過光強度の角度依存性を評価す
るための値を示すものが、Ii (θ)である。すなわ
ち、透過光強度Ii (θ)とは、図14に示すように、
入射角iの光線を入射させたときに、さまざまな方向に
拡散透過して出光していく光のうちで、光放出面の法線
方向に対して角θ方向へ進行する光強度と定義される。
又、レンチキュラーレンズの如き光の収束、発散特性に
異方性がある物の透過光強度の角度依存性を評価する為
には、図10、図11のように3次元球座標(γ、θ、
ψ)をとり、θ方向、及びψ方向に通過する強度はIi
(θ,ψ)を用いる。
の定義)光拡散透過性の物質を透過する光の強度(輝度
等で表示)の角度依存性は、透過光線方向と入射光線方
向とに依存する。この透過光強度の角度依存性を評価す
るための値を示すものが、Ii (θ)である。すなわ
ち、透過光強度Ii (θ)とは、図14に示すように、
入射角iの光線を入射させたときに、さまざまな方向に
拡散透過して出光していく光のうちで、光放出面の法線
方向に対して角θ方向へ進行する光強度と定義される。
又、レンチキュラーレンズの如き光の収束、発散特性に
異方性がある物の透過光強度の角度依存性を評価する為
には、図10、図11のように3次元球座標(γ、θ、
ψ)をとり、θ方向、及びψ方向に通過する強度はIi
(θ,ψ)を用いる。
【0016】(光等方拡散性層)光等方拡散性層2は、
前記透光性材料に光拡散剤(艶消剤)として、炭酸カル
シウム、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム等の無機質微
粒子、又は、アクリル樹脂等の樹脂ビーズ粒子を分散さ
せたものが用いられ、その粒子の径は、略1〜20μm
位のものが使用される。光等方拡散性層は、前記透光性
材料に前記光拡散剤を練り込んだ樹脂材料を押出成形、
カレンダ成形等でシート化した、単一層(図7)として
形成ものが使用できる。また、前記透光性材料のシート
(又は板)上に、前記透光性材料に光拡散剤を分散させ
たコーテイング液を塗布或いは印刷した構成物(図8)
でもよい。さらに、前記透光性材料のシート(又は板)
の表面を、サンドブラスト,エンボス加工等によって、
中心線平均粗さ1〜20μmの微小凹凸(砂目等)模様
を形成したものでもよい。
前記透光性材料に光拡散剤(艶消剤)として、炭酸カル
シウム、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム等の無機質微
粒子、又は、アクリル樹脂等の樹脂ビーズ粒子を分散さ
せたものが用いられ、その粒子の径は、略1〜20μm
位のものが使用される。光等方拡散性層は、前記透光性
材料に前記光拡散剤を練り込んだ樹脂材料を押出成形、
カレンダ成形等でシート化した、単一層(図7)として
形成ものが使用できる。また、前記透光性材料のシート
(又は板)上に、前記透光性材料に光拡散剤を分散させ
たコーテイング液を塗布或いは印刷した構成物(図8)
でもよい。さらに、前記透光性材料のシート(又は板)
の表面を、サンドブラスト,エンボス加工等によって、
中心線平均粗さ1〜20μmの微小凹凸(砂目等)模様
を形成したものでもよい。
【0017】図7〜図8は、レンチキュラーレンズと光
等方拡散性層との層構成を示す図である。レンチキュラ
ーレンズ10と光等方拡散性層30とを積層して使用す
る場合には、レンチキュラーレンズが観察側、光等方拡
散性層が光源側になるように構成する。このとき、レン
チキュラーレンズ1の単位レンズ部が観察側であっても
が光源側であってもよい。また、光等方拡散性層は、シ
ート(又は板)状のもの図1、図8、でもよいし、光等
方拡散性層33のように、レンチキュラーレンズに直接
塗布したもの図8や、エッジライトの拡散を全面に均一
になるようパターン状(図20)に印刷することもでき
る。
等方拡散性層との層構成を示す図である。レンチキュラ
ーレンズ10と光等方拡散性層30とを積層して使用す
る場合には、レンチキュラーレンズが観察側、光等方拡
散性層が光源側になるように構成する。このとき、レン
チキュラーレンズ1の単位レンズ部が観察側であっても
が光源側であってもよい。また、光等方拡散性層は、シ
ート(又は板)状のもの図1、図8、でもよいし、光等
方拡散性層33のように、レンチキュラーレンズに直接
塗布したもの図8や、エッジライトの拡散を全面に均一
になるようパターン状(図20)に印刷することもでき
る。
【0018】(直下型の面光源の説明)図2は、直下型
面光源のを示した断面図、図12は実施例の輝度分布を
説明する線図である。直下型の面光源図2は、ケース6
4内に、蛍光灯などの線状光源61が設けられており、
ケース開口側に、レンチキュラーレンズ20と光等方拡
散性層31を設けたものである。
面光源のを示した断面図、図12は実施例の輝度分布を
説明する線図である。直下型の面光源図2は、ケース6
4内に、蛍光灯などの線状光源61が設けられており、
ケース開口側に、レンチキュラーレンズ20と光等方拡
散性層31を設けたものである。
【0018】(光反射層の実施例)図19、20は、エ
ッジライト型の面光源に用いられる光反射層の実施例を
示す図である。光反射層50は、光を拡散反射させる性
能を持つ層であって、以下のように構成することができ
る。 (a) の光反射層51のように、導光板層40の片面
に、高隠蔽性かつ白色度の高い顔料、例えば、二酸化チ
タン,アルミニウム等の粉末を分散させた白色層を塗装
などによって形成する。 (b) の光反射層56のように、サンドブライト加
工,エンボス加工等によって艶消微細凹凸を形成した導
光板41の凹凸模様面に、更に、アルミニウム,クロ
ム,銀等のような金属をメッキ又は蒸着等して、金属薄
膜層56を形成する。 (c) の光反射層は図19(a) と同様ではあるが隠蔽
性が低く単にマット面を塗布で形成した白色層53に、
金属薄膜層57を形成する。 図20(a) 、(b) のように、網点状の白色層53に
形成し、光源4から遠ざかるに従って面積率を増やし
て、光源の光量が減衰するのを補正するようにしてもよ
い。
ッジライト型の面光源に用いられる光反射層の実施例を
示す図である。光反射層50は、光を拡散反射させる性
能を持つ層であって、以下のように構成することができ
る。 (a) の光反射層51のように、導光板層40の片面
に、高隠蔽性かつ白色度の高い顔料、例えば、二酸化チ
タン,アルミニウム等の粉末を分散させた白色層を塗装
などによって形成する。 (b) の光反射層56のように、サンドブライト加
工,エンボス加工等によって艶消微細凹凸を形成した導
光板41の凹凸模様面に、更に、アルミニウム,クロ
ム,銀等のような金属をメッキ又は蒸着等して、金属薄
膜層56を形成する。 (c) の光反射層は図19(a) と同様ではあるが隠蔽
性が低く単にマット面を塗布で形成した白色層53に、
金属薄膜層57を形成する。 図20(a) 、(b) のように、網点状の白色層53に
形成し、光源4から遠ざかるに従って面積率を増やし
て、光源の光量が減衰するのを補正するようにしてもよ
い。
【0020】本発明の面光源はその端部より光を導入す
るエッジライト型(図1)、裏面より光を照射する直下
型(図2)がある。エッジライト型の導光体はガラス、
ポリメタアクリル酸メチル,ポリアクリル酸メチル等の
アクリル酸エステル又はメタアクリル酸エステルの単独
若しくは共重合体,ポリエチレンテレフタレート,ポリ
ブチレンテレフタレート等のポリエステル,ポリカーボ
ネート,ポリスチレン、ポリメチルペンテン等の透明物
質固体の板または裏面の光反射層と表面のレンチキュラ
ーレンズ層との間隙を空胴(中空または真空)として用
いることができる。
るエッジライト型(図1)、裏面より光を照射する直下
型(図2)がある。エッジライト型の導光体はガラス、
ポリメタアクリル酸メチル,ポリアクリル酸メチル等の
アクリル酸エステル又はメタアクリル酸エステルの単独
若しくは共重合体,ポリエチレンテレフタレート,ポリ
ブチレンテレフタレート等のポリエステル,ポリカーボ
ネート,ポリスチレン、ポリメチルペンテン等の透明物
質固体の板または裏面の光反射層と表面のレンチキュラ
ーレンズ層との間隙を空胴(中空または真空)として用
いることができる。
【0021】
【実施例】実施例について図面を参照にして説明する
と、図3は本発明によるレンチキュラーレンズのレンズ
面が同方向になるようにし、且つそれぞれの長軸方向が
互いに直交するように2層のレンチキュラーレンズを積
層し、更に1層目のレンチキュラーレンズの平坦面に光
等方拡散性層を介して透明導光板上に積層し、図1に示
すエッジライト型面光源を構成した。この面光源の諸元
は次のとおりである。 レンチキュラーレンズ ・形 状 :断面半円形(半円柱) ・曲率半径:R=30μm ・周 期 :P=60μm ・切込量 :D=30μm ・屈折率 :n=1.5 ・使用材料:ポリメチルメタクリレート樹脂 光等方拡散層 艶消しサンドブラスト処理2軸延伸ポリエチレンテレフ
タレートフイルム25μm厚。 エッジライト ・導光板 :ポリメチルメタクリレート板 ・光 源 :線状蛍光灯 ・裏面材料:炭酸カルシウム粉末入りの光等方拡散性塗
膜の裏面に金属アルミニウムを真空蒸着を施した2軸延
伸ポリエチレンテレフタレートを積層(図17)
と、図3は本発明によるレンチキュラーレンズのレンズ
面が同方向になるようにし、且つそれぞれの長軸方向が
互いに直交するように2層のレンチキュラーレンズを積
層し、更に1層目のレンチキュラーレンズの平坦面に光
等方拡散性層を介して透明導光板上に積層し、図1に示
すエッジライト型面光源を構成した。この面光源の諸元
は次のとおりである。 レンチキュラーレンズ ・形 状 :断面半円形(半円柱) ・曲率半径:R=30μm ・周 期 :P=60μm ・切込量 :D=30μm ・屈折率 :n=1.5 ・使用材料:ポリメチルメタクリレート樹脂 光等方拡散層 艶消しサンドブラスト処理2軸延伸ポリエチレンテレフ
タレートフイルム25μm厚。 エッジライト ・導光板 :ポリメチルメタクリレート板 ・光 源 :線状蛍光灯 ・裏面材料:炭酸カルシウム粉末入りの光等方拡散性塗
膜の裏面に金属アルミニウムを真空蒸着を施した2軸延
伸ポリエチレンテレフタレートを積層(図17)
【0022】〔比較例 1〕実施例に用いた表面材料の
うち光等方拡散性層のみを施した透明導光板。図16 〔比較例 2〕実施例に用いた表面材料として光等方拡
散性層を施した透明導光板の上に3角プリズム型レンチ
キュラーレンズを設けた面光源。図18 尚、この3角プリズムの諸元は次のとおりである。 ・頂 角 :90° ・周 期 :100μm ・両底角 :45° ・形 状 :直角2等辺3角形を主切断面とする3角柱 ・屈折率 :n=1.5 ・使用材料:ポリメチルメタクリレート樹脂
うち光等方拡散性層のみを施した透明導光板。図16 〔比較例 2〕実施例に用いた表面材料として光等方拡
散性層を施した透明導光板の上に3角プリズム型レンチ
キュラーレンズを設けた面光源。図18 尚、この3角プリズムの諸元は次のとおりである。 ・頂 角 :90° ・周 期 :100μm ・両底角 :45° ・形 状 :直角2等辺3角形を主切断面とする3角柱 ・屈折率 :n=1.5 ・使用材料:ポリメチルメタクリレート樹脂
【0023】本発明の実施例における面光源から放出さ
れる光の輝度の角度分布を測定した結果は、表1及び図
16〜図18に示すとおり、比較例1と比べ、半値角が
狭く、法線方向輝度も高い。又、比較例2に比べサイド
ローブがない。
れる光の輝度の角度分布を測定した結果は、表1及び図
16〜図18に示すとおり、比較例1と比べ、半値角が
狭く、法線方向輝度も高い。又、比較例2に比べサイド
ローブがない。
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように直交した
2層のレンチキュラーレンズより構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。
2層のレンチキュラーレンズより構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。
【0025】光等方拡散性層のみに比べ、輝度が所望の
角度内に集中し、法線近傍の輝度が高く、接線方向近傍
に放散する迷光も少なく、エネルギーの利用効率が高
い。
角度内に集中し、法線近傍の輝度が高く、接線方向近傍
に放散する迷光も少なく、エネルギーの利用効率が高
い。
【0026】光等方拡散性層を用いなくても、図11に
示すようにレンズの曲率、屈折率等で光線の集光特性が
決定されるため所望の角度範囲内に略ぼ等方的な輝度を
もつ面光源が得られる。
示すようにレンズの曲率、屈折率等で光線の集光特性が
決定されるため所望の角度範囲内に略ぼ等方的な輝度を
もつ面光源が得られる。
【0027】光等方拡散性層と3角プリズム型レンチキ
ュラーレンズとを用いた場合に比べサイドローブの発生
もなく、迷光の量も低減され光エネルギーの利用効率は
更に良好となる。
ュラーレンズとを用いた場合に比べサイドローブの発生
もなく、迷光の量も低減され光エネルギーの利用効率は
更に良好となる。
【0028】所望の角度内への輝度の集光は、1方向
(例えば図11のX軸方向)のみではなく、全方向(図
11のX軸方向及びY軸方向)に対して行われる。その
ため、従来の3角プリズム型レンチキュラーレンズと光
等方拡散性層を用いる方式に比べ、法線方向近傍の高輝
度化、光エネルギー利用効率の向上、及び迷光の低減効
果が大きい。
(例えば図11のX軸方向)のみではなく、全方向(図
11のX軸方向及びY軸方向)に対して行われる。その
ため、従来の3角プリズム型レンチキュラーレンズと光
等方拡散性層を用いる方式に比べ、法線方向近傍の高輝
度化、光エネルギー利用効率の向上、及び迷光の低減効
果が大きい。
【0029】従来方式に比べ、より高輝度化、低迷光
化、低消費電力化された所望の視野角をもつ液晶表示装
置を得ることができる。
化、低消費電力化された所望の視野角をもつ液晶表示装
置を得ることができる。
【図1】エッジライト型面光源の断面図である。
【図2】直下型面光源の断面図である。
【図3】レンズ面が同一方向に直交接している2層レン
チキュラーレンズの斜視図である。
チキュラーレンズの斜視図である。
【図4】レンズ面が逆方向に直交接している2層レンチ
キュラーレンズの斜視図である。
キュラーレンズの斜視図である。
【図5】単層レンチキュラーレンズの斜視図である。
【図6】光等方拡散性層を設けた単層レンチキュラーレ
ンズの斜視図である。
ンズの斜視図である。
【図7】光等方性拡散層を設けた2層レンチキュラーレ
ンズの断面図である。
ンズの断面図である。
【図8】光等方性拡散性層がコーテイングにより形成さ
れた2層レンチキュラーレンズの断面図である。
れた2層レンチキュラーレンズの断面図である。
【図9】1層レンチキュラーレンズによる光の集光拡散
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図10】1層レンチキュラーレンズの輝度分布を示す
図である。
図である。
【図11】2層レンチキュラーレンズの輝度分布を示す
図である。
図である。
【図12】1層のレンチキュラーレンズにより放出する
光の分布図である。
光の分布図である。
【図13】光等方性拡散性層を通過した光の輝度分布を
示す図である。
示す図である。
【図14】光等方性拡散層を通過した光の強度を説明す
るための図である。
るための図である。
【図15】導光板層内に於ける光線の図である。
【図16】光等方性拡散性層を通過した光の輝度分布を
示す図である。
示す図である。
【図17】光等方拡散性層及び2層レンチキュラーレン
ズで構成した面光源より放出する光の分布図である。
ズで構成した面光源より放出する光の分布図である。
【図18】光等方性拡散性層と3角プリズム1層の面光
源より放出する光の分布図である。
源より放出する光の分布図である。
【図19】エッジライト型面光源に用いられた光反射層
の断面図である。
の断面図である。
【図20】パターン状に形成された光拡散性層による2
層レンチキュラーレンズによるエッジライト型面光源の
構成図である。
層レンチキュラーレンズによるエッジライト型面光源の
構成図である。
10 単層レンチキュラーレンズ 11 レンチキュラーレンズの円周部 R:曲率半径 12 レンチキュラーレンズの切込部 D:切込量 13、14 レンチキュラーレンズの光源ユニット側 16 3角プリズム 20 2層レンチキュラーレンズ 21 2層レンチキュラーレンズの単層部 22 2層レンチキュラーレンズ平坦部の接合部 23 レンズ面が同一方向に積層された2層レンチキュ
ラーレンズ 24 レンズ面が逆方向に積層された2層レンチキュラ
ーレンズ 30 光等方性拡散層 31 直下型面光源の光等方性拡散層 32 レンチキュラーレンズに接合した光等方性拡散層 33 塗布により形成された光等方性拡散層 34 金属蒸着により形成された光等方性拡散層 40 導光板層 41 表面に微細凹凸模様を形成した導光板層、 50 光反射層 51 塗布により形成された光反射層 52 金属蒸着膜の凹凸模様面を形成されるための塗布
層 53 金属蒸着膜の凹凸模様面をパターン状に形成した
塗布層 56 導光板の凹凸模様面に蒸着により形成される光反
射層 57 塗布による凹凸模様面に蒸着により形成される光
反射層 60 光源ユニット 61 線状光源(蛍光灯) 62 光源用反射板 63 ランプハウス 64 直下型面光源のランプハウス 66 光放出面
ラーレンズ 24 レンズ面が逆方向に積層された2層レンチキュラ
ーレンズ 30 光等方性拡散層 31 直下型面光源の光等方性拡散層 32 レンチキュラーレンズに接合した光等方性拡散層 33 塗布により形成された光等方性拡散層 34 金属蒸着により形成された光等方性拡散層 40 導光板層 41 表面に微細凹凸模様を形成した導光板層、 50 光反射層 51 塗布により形成された光反射層 52 金属蒸着膜の凹凸模様面を形成されるための塗布
層 53 金属蒸着膜の凹凸模様面をパターン状に形成した
塗布層 56 導光板の凹凸模様面に蒸着により形成される光反
射層 57 塗布による凹凸模様面に蒸着により形成される光
反射層 60 光源ユニット 61 線状光源(蛍光灯) 62 光源用反射板 63 ランプハウス 64 直下型面光源のランプハウス 66 光放出面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増渕 暢 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 透光性平板又は直方体状の空胴からなる
導光体(40)と、該導光体の側端面の双方または一方に隣
接して設けられた線状または点状の光源ユニット(60)
と、該導光体裏面の光反射層(50)と、該導光体表面の光
放出面(66)に設けた2層のレンチキュラーレンズ(20)と
から構成される面光源(図1)に於いて、該レンチキュ
ラーレンズは、半円柱、半楕円柱またはこれらと類似の
形状を有する柱状形状の単位レンズ部を、その長軸方向
が互いに平行となるように多数より形成されてなり、且
つ第1層のレンチキュラーレンズの長軸方向と第2層の
レンチキュラーレンズの長軸方向とが直交しており、第
1層のレンチキュラーレンズのレンズ面と第2層のレン
チキュラーレンズのレンズ面が同一方向(図3)または
逆方向(図4)に接していることを特徴とする面光源。 - 【請求項2】 1個以上の点光源又は線状光源(61)と、
該光源の周辺を包囲しその1面を開口部としたランプハ
ウス(64)と、該開口部に設けてなる光放出面(66)に2層
のレンチキュラーレンズ(20)から構成される面光源に於
いて、該レンチキュラーレンズは、半円柱、半楕円柱ま
たはこれらと類似の形状を有する柱状形状の単位レンズ
部を、その長軸方向が互いに平行となるように多数より
形成されてなり、且つ第1層のレンチキュラーレンズの
長軸方向と第2層のレンチキュラーレンズの長軸方向と
が直交しており、第1層のレンチキュラーレンズのレン
ズ面と第2層のレンチキュラーレンズのレンズ面が同一
方向または逆方向に接していることを特徴とする面光
源。 - 【請求項3】 該レンチキュラーレンズの導光体側、ま
たは光源側(13,14)に、更に光等方拡散性層(30)を有す
ることを特徴とする請求項1又は2記載の面光源。 - 【請求項4】 透過型液晶表示素子と、該液晶表示素子
の背面に設けられた請求項1乃至3記載の面光源とから
構成されることを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357971A JPH06194651A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 面光源及び該面光源を用いた液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357971A JPH06194651A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 面光源及び該面光源を用いた液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194651A true JPH06194651A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18456893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4357971A Withdrawn JPH06194651A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 面光源及び該面光源を用いた液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194651A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996023245A1 (en) * | 1995-01-26 | 1996-08-01 | Toray Industries, Inc. | Liquid crystal display device |
| JPH08278404A (ja) * | 1995-04-10 | 1996-10-22 | Toppan Printing Co Ltd | レンズシートおよびその製造方法 |
| JPH09159837A (ja) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 光拡散性導光板およびその製造方法 |
| EP1698914A1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-06 | Entire Technology Co., Ltd. | Direct type backlight module with a diffuser plate and manufacturing method of said diffuser plate |
| WO2010119617A1 (ja) | 2009-04-14 | 2010-10-21 | シャープ株式会社 | 面光源装置および該面光源装置を備えた表示装置 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4357971A patent/JPH06194651A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996023245A1 (en) * | 1995-01-26 | 1996-08-01 | Toray Industries, Inc. | Liquid crystal display device |
| JPH08278404A (ja) * | 1995-04-10 | 1996-10-22 | Toppan Printing Co Ltd | レンズシートおよびその製造方法 |
| JPH09159837A (ja) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 光拡散性導光板およびその製造方法 |
| EP1698914A1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-06 | Entire Technology Co., Ltd. | Direct type backlight module with a diffuser plate and manufacturing method of said diffuser plate |
| WO2010119617A1 (ja) | 2009-04-14 | 2010-10-21 | シャープ株式会社 | 面光源装置および該面光源装置を備えた表示装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |