(57)【要約】【課題】  広く理想的な視野角を有し、且つ高輝度な面状照明装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る面状照明装置１９は、面状光源ユニット１０と、面状光源ユニット１０の底面を覆うように設けられた反射シート１２と、面状光源ユニット１０の光出射面を覆うように設けられた視角調整シート１６と、視角調整シート１６を覆うように設けられ、面状光源ユニット１０から出射された光のうち特定の偏光成分の光のみを観察者側に透過し、該特定の偏光成分以外の偏光成分の光を上記光源方向に反射する光変換フィルム１７と、を有し、１０度以上２５度以下の広がりを有する光を出射するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０度以上２５度以下の広がりを有する光を出射する面状光源ユニットと、
上記面状光源ユニットの光出射面を覆うように設けられ、上記面状光源ユニットが出射した光を拡散して透過する視角調整手段と、
上記視角調整手段を覆うように設けられ、上記面状光源ユニットが出射した光のうち特定の偏光成分の光のみを透過し、該特定の偏光成分以外の偏光成分の光を上記光源方向に反射する光変換手段と、
を有する面状光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載された面状光源装置において、
上記視角調整手段は、少なくとも一方の表面にマット処理が施された光透過性フィルムにより構成されている面状光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載された面状光源装置において、
上記視角調整手段は、その厚さが５００μｍ以下である面状光源装置。
【請求項４】
１０度以上２５度以下の広がりを有する光を出射する面状光源ユニットと、
上記面状光源ユニットの光出射面を覆うように設けられ、上記面状光源ユニットが出射した光を拡散して透過する視角調整手段と、
上記視角調整手段を覆うように設けられ、上記面状光源ユニットが出射した光のうち特定の偏光成分の光のみを透過し、該特定の偏光成分以外の偏光成分の光を上記光源方向に反射する光変換手段と、
を有する面状光源装置を備えた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状光源装置及びそれを用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
広いコントラスト視野角を有する液晶パネルが出現したことにより、その視野角を生かすために、広い輝度視野角を持った面状照明装置の研究開発が盛んに行われている（例えば、特許文献１等）。
【０００３】
図２は、従来の面状照明装置２０を備えた液晶表示装置２の概略断面図である。
【０００４】
この液晶表示装置２は、面状照明装置２０と、面状照明装置２０の光出射面側に設けられた液晶パネル２７とを備えている。
【０００５】
面状照明装置２０は、光源２１と光源２１から出射された光が側端面から入射するように設けられた導光板２３と、導光板２３の背面側を覆うように設けられた反射シート２２と、導光板２３の光出射面を覆うように設けられた拡散シート２４と、拡散シート２４を覆うように設けられた第１レンズシート２５ａと第２レンズシート２５ｂとからなるレンズシート２５と、を備えている。
【０００６】
ここで、反射シート２２は、光源２１から出射された光を液晶パネル２７側に反射する機能を有する。また、導光板２３は、光源２１及び反射シート２２から入射した光を受光し、受光した光を内部で導光させることにより、液晶パネル２７側に均一な面状光を出射する機能を有する。
拡散シート２４は、導光板２３から出射された光を拡散して、大きな広がりを有し、斑のない光を出射する機能を有する。ところで、導光板２３から出射された光は比較的大きな広がりを有するものである。従って、導光板２３から出射された光が拡散シート２４によって拡散された場合、斑のない光になる一方で、大きく広がりすぎた光となってしまう。そこで、拡散シート２４から出射された光の広がりを適正なものとするために、面状照明装置２０では、図２の紙面に沿った横方向に導光板２３から出射された光を集光する第１レンズシート２５ａが設けられている。そして、第１レンズシート２５ａの上に、図２の紙面垂直方向に導光板２３から出射された光を集光する第２レンズシート２５ｂが設けられている。
【特許文献１】特開平８−９４８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、第１レンズシート２５ａ及び第２レンズシート２５ｂは、光を主面に対して垂直方向に集光する機能を有するものであるため、これらのレンズシート２５を備えた面状照明装置２０では理想的な広がりを有する光が得られないという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高輝度でありながら理想的な広がりを持った光を出射する面状照明装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る面状照明装置は、１０度以上２５度以下の広がりを有する光を出射する面状光源ユニットと、
上記面状光源ユニットの光出射面を覆うように設けられ、上記面状光源ユニットが出射した光を拡散して透過する視角調整手段と、
上記視角調整手段を覆うように設けられ、上記面状光源ユニットが出射した光のうち特定の偏光成分の光のみを透過し、該特定の偏光成分以外の偏光成分の光を上記光源方向に反射する光変換手段と、
を有するものである。
【００１０】
また、本発明に係る面状照明装置は、上記視角調整手段は、少なくとも一方の表面にマット処理が施された光透過性フィルムにより構成されているものであっても構わない。
【００１１】
また、本発明に係る面状照明装置は、上記拡散シートは、その厚さが５００μｍ以下であるものであっても構わない。より好ましい拡散シートの層厚は、３０μｍ以上かつ２００μｍ以下である。
【００１２】
本発明に係る液晶表示装置は、１０度以上２５度以下の広がりを有する光を出射する面状光源ユニットと、
上記面状光源ユニットの光出射面を覆うように設けられ、上記面状光源ユニットが出射した光を拡散して透過する視角調整手段と、
上記視角調整手段を覆うように設けられ、上記面状光源ユニットが出射した光のうち特定の偏光成分の光のみを透過し、該特定の偏光成分以外の偏光成分の光を上記光源方向に反射する光変換手段と、
を有する面状光源装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、視角調整手段よりも観察者側に光変換手段を有するので、光源から出射された光の利用効率を高めることができ、高輝度且つ理想的な広がりを持った光を出射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１の概略断面図である。
【００１６】
この液晶表示装置１は、面状照明装置１９と、面状照明装置１９の光出射面側に設けられた液晶パネル１８とを備えている。液晶パネル１８の面状照明装置１９側には偏光板１８ａが設けられている。そして、面状照明装置１９は、面状光源ユニット１０と、導光板１３の背面を覆うように設けられた反射シート１２と、面状光源ユニット１０の光出射面を覆うように設けられた視角調整シート１６と、視角調整シート１６を覆うように設けられた光変換フィルム１７とを有する。また、面状光源ユニット１０は、光源１１と、光源１１からの出射光が側端面から入射するように配設された導光板１３と、導光板１３を覆うように設けられた拡散シート１４と、拡散シート１４を覆うように設けられたレンズシート１５と、を備えている。
【００１７】
光源１１は、例えば、ＬＥＤや冷陰極線管（ＣＣＦＬ）等からなるものであり、導光板１３方向に光を出射する機能を有する。尚、この面状照明装置１９では、光源１１として、導光板１３の側端面に対向するように配設された棒状の光源が用いられているが（エッジライト方式）、本発明は何らこれに限定されるものではない。すなわち、光源は、導光板１３の底面、すなわち導光板１３と反射板１２との間に配設された面状の光源であっても勿論構わない（エリアライト方式）。
【００１８】
導光板１３は、例えば、アクリル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アモルファスポリオレフィン、ポリカーボネート等の樹脂等からなるものであり、側端面から光源１１の出射光を受光し、受光した光を内部で導光させることにより、液晶パネル１８側に均一な面状光を出射する機能を有する。この導光板１３は、光源１１側から先端側に向かって層厚が薄くなるテーパ状に形成されている。そして導光板１３の底面には、反射シート１２が設けられており、面状光源ユニット１０の底面は光反射面に構成されている。
【００１９】
反射シート１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）シート、銀（Ａｇ）シート、白色樹脂等をコートし基板、又はポリエステル系樹脂の多層構造を有するＥＳＲ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｕｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）シート等からなるものであり、光源１１から導光板１３に入射した光を液晶パネル１８側に反射する機能を有する。
【００２０】
拡散シート１４は、例えば、ポリカーボネートやポリエステルの基材フィルムに、透明ビーズを混入した樹脂がコートされたシート等からなるものであり、導光板１３から出射した光を拡散透過し、より視野角の広い光にする機能を有する。
【００２１】
レンズシート１５は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等の樹脂からなる屈折偏角型のプリズムシート等からなるものであり、光を主面に対して垂直方向に集光する機能を有する。
【００２２】
そして、この面状照明装置１９では、レンズシート１５の法線に対して１０度以上且つ２５度以下の広がりを有する光がレンズシート１５から出射する。すなわち、面状照明装置１９の面状光源ユニット１０の輝度半値角（片側）が１０°〜２５°である。  視角調整シート１６は、例えば、ポリカーボネートやポリエステルの基材フィルムに、透明ビーズを混入した樹脂がコートされたシート等からなるものであり、面状光源ユニット１０から出射された光を拡散して透過し、より視野角の広い光にする機能を有する。尚、視角調整シート１６は、表面にマット処理（艶消し処理）を施したポリカーボネート等の光透過性フィルムであっても構わない。
【００２３】
また、視角調整シート１６は、５００μｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、より高い輝度を実現することができるからである。より好ましい視角調整シート１６の層厚は、３０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００２４】
光変換フィルム１７は、特定の偏光成分の光のみを液晶パネル１８側に透過し、それ以外の偏光成分を有する光を導光板１３側に反射する機能を有するものである。この光変換フィルム１７により導光板１３側に反射された光の一部は、反射シート１２や導光板１３内部等で散乱や反射を繰り返し、これらのスクランブル効果により、再び光変換フィルム１７が透過する特定の偏光成分を含む光として光変換フィルム１７に入射する。この際も、前回と同様に特定の偏光成分の光のみが透過し、それ以外の光が導光体１３側に反射される。こうした一連のプロセスを何度か繰り返すことにより、光源１１から出射された光のほぼすべてを特定の偏光成分の光として面状照明装置１９から出射することができる。その結果、より高い輝度を実現することができる。
【００２５】
この光変換フィルム１７は、例えば、コレステリック液晶シートや住友スリーエム株式会社製ＤＢＥＦ（商品名）等により構成することができるが、なんらこれに限定されるものではない。
【００２６】
この面状照明装置１９は、光変換フィルム１７を視角調整シート１６よりも液晶パネル１８側に配設することを一つの特徴とするものである。本発明の目的の一つである高輝度化は、光変換フィルム１７を視角調整シート１６よりも観察者側（図１で上側）に配設することにより初めて実現することができるものであり、光変換フィルム１７を視角調整シート１６と導光板１３との間に配設した場合は、所望の輝度を得ることができない。このことは、本発明者が誠意研究した結果、初めて見いだしたものである。
光変換フィルム１７は、液晶パネル１８に設けられた偏光板１８ａと透過軸を合わせることにより、特定の偏光成分の光を透過させ、その他の偏光成分の光を反射する構造である。そのため、光変換フィルム１７よりも液晶パネル１８側に視角調整フィルム１６がある場合は、光変換フィルム１７で透過した特定の偏光成分の光の一部が偏光板１８ａに至るまでに変波し偏光板１８ａを透過しない光となる。そのため、光変換フィルム１７を視角調整シート１６と導光板１３との間に配設した場合は所望の輝度を得ることができないものと考えられる。
【００２７】
上述の通り、本実施形態に係る面状照明装置１９は、広く理想的な視野角を有し、且つ高輝度なものである。そしてこの面状照明装置１９を有する液晶表示装置１もまた広く理想的な視野角を有し、且つ高輝度なものである。
【実施例】
【００２８】
図１に示す、上記実施形態と同様の形態を有する液晶表示装置１を実施例とした。
【００２９】
（比較例１）図３に示す液晶表示装置３を比較例１とした。
【００３０】
この液晶表示装置３は、面状照明装置３９と、面状照明装置３９の光出射面側に設けられた液晶パネル３８とを備えている。液晶パネル３８の面状照明装置３９側には偏光板３８ａが設けられている。そして、面状照明装置３９は、面状光源ユニット３０と、導光板３３の背面を覆うように設けられた反射シート３２と、面状光源ユニット３０の光出射面を覆うように設けられた光変換フィルム３７と、光変換フィルム３７を覆うように設けられた視角調整シート３６とを有する。また、面状光源ユニット３０は、光源３１と、光源３１からの出射光が側端面から入射するように配設された導光板３３と、導光板３３を覆うように設けられた拡散シート３４と、拡散シート３４を覆うように設けられたレンズシート３５と、を備えている。
すなわち、比較例１に係る液晶表示装置３は、光変換フィルム３７が視角調整シート３６と面状光源ユニット３０との間に設けられている点で実施例に係る液晶表示装置１と異なるものであるが、それ以外は液晶表示装置１と同一の構成を有するものである。尚、各構成部材の材料は、実施例１に係る液晶表示装置１の各構成部材の材料と同一である。
【００３１】
（比較例２）図４に示す液晶表示装置４を比較例２とした。
【００３２】
この液晶表示装置４は、面状照明装置４９と、面状照明装置４９の光出射面側に設けられた液晶パネル４８とを備えている。液晶パネル４８の面状照明装置４９側には偏光板４８ａが設けられている。そして、面状照明装置４９は、面状光源ユニット４０と、導光板４３の背面を覆うように設けられた反射シート４２と、面状光源ユニット４０の光出射面を覆うように設けられた視角調整シート４６とを有する。また、面状光源ユニット４０は、光源４１と、光源４１からの出射光が側端面から入射するように配設された導光板４３と、導光板４３を覆うように設けられた拡散シート４４と、拡散シート４４を覆うように設けられたレンズシート４５と、を備えている。
すなわち、比較例２に係る液晶表示装置４は、光変換フィルムが配設されていない点で実施例に係る液晶表示装置１と異なるが、それ以外は液晶表示装置１と同一の構成を有するものである。尚、各構成部材の材料は、実施例１に係る液晶表示装置１の各構成部材の材料と同一である。
【００３３】
（比較例３）図５に示す液晶表示装置５を比較例３とした。
【００３４】
この液晶表示装置５は、面状光源ユニット５０と、面状光源ユニット５０の光出射面側に設けられた液晶パネル５８とを備えている。液晶パネル５８の面状光源ユニット５０側には偏光板５８ａが設けられている。そして、面状光源ユニット５０は、面状光源ユニット５０と、導光板５３の背面を覆うように設けられた反射シート５２とを有する。また、面状光源ユニット５０は、光源５１と、光源５１からの出射光が側端面から入射するように配設された導光板５３と、導光板５３を覆うように設けられた拡散シート５４と、拡散シート５４を覆うように設けられたレンズシート５５と、を備えている。
すなわち、比較例３に係る液晶表示装置５は、視角調整シート及び光変換フィルムを有さない点で実施例に係る液晶表示装置１と異なるが、それ以外は、液晶表示装置１と同一の構成を有するものである。尚、各構成部材の材料は、実施例１に係る液晶表示装置１の各構成部材の材料と同一である。
【００３５】
実施例に係る液晶表示装置１と比較例に係る液晶表示装置３、４、及び５について、それぞれ２種のピーク輝度（最大輝度）Ｃｘ−ｚ及びＣｙ−ｚを測定した。
【００３６】
ここで、ピーク輝度（最大輝度）Ｃｘ−ｚとは、図６に示すように、光源の光出射方向に平行し、液晶表示装置の属する平面上、液晶表示装置の中央を通る軸をｙ軸、液晶表示装置の属する平面上、液晶表示装置の中央でｙ軸と直交する軸をｘ軸、そしてｘ軸とｙ軸との交点（「原点０」とする）でｘ軸及びｙ軸と直交し、液晶表示装置の属する平面に垂直な軸をｚ軸とした場合に、ｘ−ｚ平面において最も高い輝度を示す箇所における輝度のことであり、またピーク輝度（最大輝度）Ｃｙ−ｚとは、ｙ−ｚ平面において最も高い輝度を示す箇所における輝度のことである。
【００３７】
このＣｘ−ｚは、原点０からの距離が一定となるように保持した状態で輝度計（ＴＯＰＣＯＮ  ＢＭ−５Ａ）をｘ−ｚ平面上を移動させながら輝度を測定することにより測定した。Ｃｙ−ｚも同様に、原点０からの距離が一定となるように保持した状態で輝度計（ＴＯＰＣＯＮ  ＢＭ−５Ａ）をｙ−ｚ平面上を移動させながら輝度を測定することにより測定した。
【００３８】
次に、実施例に係る液晶表示装置１と比較例に係る液晶表示装置３、４、及び５について、それぞれ２種の半値角幅θｘ−ｚ及びθｙ−ｚを測定した。
【００３９】
この半値角幅θｘ−ｚは、ｚ軸を始点として原点０からの距離が一定となるように保持した状態でｘ−ｚ平面上を輝度計（ＴＯＰＣＯＮ  ＢＭ−５Ａ）を移動させながら輝度を測定していき、先に測定したＣｘ−ｚの半分の輝度となるポイントを測定し、そのポイントと原点０とを結ぶ直線とｚ軸とのなす角度を測定することにより求めた。同様に、半値角幅θｙ−ｚは、ｚ軸を始点として原点０からの距離が一定となるように保持した状態でｙ−ｚ平面上を輝度計（ＴＯＰＣＯＮ  ＢＭ−５Ａ）を移動させながら輝度を測定していき、先に測定したＣｙ−ｚの半分の輝度となるポイントを測定し、そのポイントと原点０とを結ぶ直線とｚ軸とのなす角度を測定することにより求めた。
【００４０】
表１は、実施例に係る液晶表示装置１と比較例に係る液晶表示装置３，４及び５とのピーク輝度と半値角幅を示すものである。尚、ピーク輝度の欄の括弧内の値は、比較例３に係る液晶表示装置５のピーク輝度を１．００とした場合のそれぞれの液晶表示装置のピーク輝度の相対値である。
【００４１】
【表１】
2006054144.tif 000003
表１に示すように、実施例に係る液晶表示装置１のＣｘ−ｚは、１１１．６ｃｄ／ｍ2であったのに対して、比較例に係る液晶表示装置３、４、及び５では、それぞれ６５．０ｃｄ／ｍ2、５７．０ｃｄ／ｍ2、１１４．５ｃｄ／ｍ2であった。また、液晶表示装置１のＣｙ−ｚは、１１４．５ｃｄ／ｍ2であったのに対して、比較例に係る液晶表示装置３、４、及び５では、それぞれ６５．３ｃｄ／ｍ2、５７．３ｃｄ／ｍ2、１１４．５ｃｄ／ｍ2であった。
【００４２】
このように、実施例に係る液晶表示装置１と視角調整シートを有さない比較例３に係る液晶表示装置５では、非常に高いピーク輝度が観測された。一方、光変換フィルム３７を視角調整シート３６と面状照明装置３０との間に配設した比較例１に係る液晶表示装置３では、液晶表示装置１のピーク輝度の約６割程度の低いピーク輝度が観測された。また、光変換フィルムを有さない比較例２に係る液晶表示装置４では、液晶表示装置１のピーク輝度の約５割程度の低いピーク輝度が観測された。この結果から、光変換フィルムを視角調整シートの上に（液晶パネル側に）配設することにより、視角調整シートを配設しない比較例３に係る液晶表示装置５と同等の高いピーク輝度を実現できることがわかる。
【００４３】
また、表１に示すように、実施例に係る液晶表示装置１のθｘ−ｚは−３７°〜＋４４°であったのに対して、比較例に係る液晶表示装置３、４、及び５では、それぞれ−３２°〜＋３２°、−３７°〜＋４０°、−２７°〜＋２６°であった。また、液晶表示装置１のθｙ−ｚ半値角幅は−３２°〜＋４０°であったのに対して、比較例に係る液晶表示装置３、４、及び５では、それぞれ−３６°〜＋３６°、−３６°〜＋３８°、−２３°〜＋２４°であった。
【００４４】
このように、高いピーク輝度を有する実施例に係る液晶表示装置１は、比較例１及び２に係る液晶表示装置３及び４と同等の広い半値角幅を有し、その半値角幅は視角調整シートを有さない比較例３に係る液晶表示装置５よりも非常に大きいものであった。
【００４５】
以上の結果から、導光板の光出射面側に導光板を覆うように拡散シートを配設し、視角調整フィルムを覆うように光変換フィルムを配設することにより広く理想的な視野角と高い輝度とを同時に実現できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置１の概略断面図である。
【図２】従来の面状照明装置２０を備えた液晶表示装置２の概略断面図である。
【図３】比較例１に係る液晶表示装置３の概略断面図である。
【図４】比較例２に係る液晶表示装置４の概略断面図である。
【図５】比較例３に係る液晶表示装置５の概略断面図である。
【図６】ピーク輝度測定及び半値角幅測定における定義軸を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、２、３、４、５  液晶表示装置
１０、３０、４０、５０  面状光源ユニット
１１、２１、３１、４１、５１  光源
１２、２２、３２、４２、５２  反射シート
１３、２３、３３、４３、５３  導光板
１４、２４、３４、４４、５４  拡散シート
１５、２５、３５、４５、５５  レンズシート
１６、３６、４６  視角調整シート
１７、３７  光変換フィルム
１９、２０、３９、４９  面状照明装置
１８、２７、３８、４８、５８  液晶パネル
１８ａ、３８ａ、４８ａ、５８ａ  偏光板
【図１】
2006054144.tif 000004
【図２】
2006054144.tif 000005
【図３】
2006054144.tif 000006
【図４】
2006054144.tif 000007
【図５】
2006054144.tif 000008
【図６】
2006054144.tif 000009