(57)【要約】【課題】導光板の光偏向要素を視認できなくするとともに、正面輝度を向上させる照明ユニットを提供すること。【解決手段】光源１１と、入射端面と射出面と光偏向面とを備えた導光板１０と、反射シート９と、を備えた面光源装置２と、拡散シート３と、光の拡散と輝度向上とを両立させる拡散集光シート４と、からなる照明ユニット７であって、光偏向面１２に備えた光偏向要素１３は、端面と平行な第一の方向に延在し、端面と垂直な第二の方向に配列してなる一次元配列で配置され、導光板は、光偏向要素の配列ピッチが５００μｍ以上の領域Ａと５００μｍ未満の領域Ｂの２つの領域に分けられ、拡散集光シートは、領域Ａから射出した光を、領域Ｂから射出した光よりも広い角度分布で、一次元方向、もしくは二次元方向に拡散する。【選択図】図１
2012190582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光源から射出される光を入射する端面と入射した光を観察側へと射出する射出面と入射した光を射出面へと導く光偏向面とを備えた導光板と、
射出面を除く導光板の面から射出する光を反射して導光板へと導く反射シートと、
を備えた面光源装置と、
面光源装置の射出面側に設けて入射した光を二次元方向に拡散する拡散シートと、
拡散シートの観察側に設けて光の拡散と輝度向上とを両立させる拡散集光シートと、
からなる照明ユニットであって、
導光板は、光偏向面に、該導光板に入射された光を射出面側へと導く光偏向要素を備え、光偏向要素は、端面と平行な第一の方向に延在し、端面と垂直な第二の方向に配列してなる一次元配列で配置され、導光板は、光偏向要素の配列ピッチが５００μｍ以上の領域Ａと５００μｍ未満の領域Ｂの２つの領域に分けられ、
拡散集光シートは、領域Ａから射出した光を、領域Ｂから射出した光よりも広い角度分布で、一次元方向、もしくは二次元方向に拡散することを特徴とする照明ユニット。
【請求項２】
拡散集光シートの観察側に面した光射出面の内、領域Ａに対向する領域には、円柱状の曲面により形成された複数のレンズが第一の方向に延在するように配列され、拡散集光シートの観察側に面した光射出面の内、領域Ｂに対向する領域には、断面が三角形状の複数のプリズムが第一の方向に延在するように配列されることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項３】
拡散集光シートの観察側に面した光射出面に、断面が三角形状の複数のプリズムが第一の方向に延在するように配列され、領域Ａに対向する拡散集光シートの領域に配列される複数のプリズムの表面には光拡散層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項４】
拡散集光シートの観察側に面した光射出面に、円柱状の曲面により形成された複数のレンズが第一の方向に延在するように配列され、領域Ａに対向する拡散集光シートの領域に配列される複数のレンズの表面には光拡散層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項５】
拡散集光シートの拡散シート側に面した光入射面の内、領域Ａに対向する領域に、粗面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項６】
拡散集光シートの拡散シート側に面した光入射面の内、領域Ａに対向する領域に、第二の方向に光を拡散する指向性拡散層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の照明ユニットに、該照明ユニットから出射した光を偏光させる反射型偏光分離シートを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の照明ユニット、または、請求項７に記載の照明装置のいずれかを、表示画像を規定する画像表示素子に備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に照明光路制御に使用される拡散集光シートを備えた照明ユニット、照明装置並びに表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の大型液晶テレビやフラットパネルディスプレイ等においては、主に、直下型方式の照明装置と、エッジライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置は、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源としての冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。
【０００３】
一方、エッジライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やＬＥＤ等の光源が、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面（画像表示素子と対向する面）の逆側の面には、該導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向面が形成され、光偏向面に形成される光偏向要素としては例えば白色のドットパターンが印刷されたもの、あるいは、レンズ形状が付与されたもの等、効率よく射出面へと導くために様々な光偏向要素が提案されている。
【０００４】
しかしながら、エッジライト方式は、導光板と呼ばれる透光性の板の端面にのみ光源が配置される構造のため、光源設置数に限界がある。従って液晶表示装置が大型になるにつれ、ディスプレイ全体を明るくすることは難しくなり、輝度を向上させる光学シートの役割が重要となる。
【０００５】
液晶表示画面の輝度を向上させる手段として、米国３Ｍ社（ミネソタ  マイニング  アンド  マニュファクチャリング  カンパニー）の登録商標であるＢＥＦ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍｓ：輝度向上フィルム）がレンズシートとして広く使用されている。
図７、図８は下記特許文献１、２に説明されている輝度向上フィルムを示す図面であり、図７は、ＢＥＦを用いた従来の液晶表示装置の構成を説明するための模式断面図である。概略で、面光源１８２と、面光源１８２から出射した矢印で示す光を入射させる輝度向上フィルムとしてのＢＥＦ１８５と、液晶パネル１８４とが配設されている。図８は、図７に示すＢＥＦ１８５の斜視図であって、ＢＥＦ１８５は、透明基材１８６上に断面が三角形状の複数のプリズム１８７が一方向に周期的に配列されてなる光学フィルムである。このプリズム１８７の単位幅は光の波長に比較して大きいサイズであり、配列ピッチは光の波長に比較して大きくなるように構成され、ブロック矢印Ｆ’に示す方向に集光した光を射出することができる。
【０００６】
また、図６は、従来技術によるＢＥＦを含む液晶表示装置の配置構成を、光源１０１を導光板１００の端面に配置したエッジライト方式の照明装置を用いた例について示す要部断面図である。例えばＢＥＦを用いたレンズシート１９１は、“軸外（ｏｆｆ-ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を観察者に向けて“軸上（ｏｎ-ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”させることができる。すなわちＢＥＦは、液晶表示装置の使用時（観察時）に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させることができる。ここで言う「軸上」とは、図６において観察者の視覚方向Ｆに一致する方向であり、一般的には液晶パネル１８４の表示画面に対する法線方向である。
【０００７】
ところで、エッジライト方式において使用される導光板１００は、上述したとおり、射出面１００ａと対向する位置に光偏向面１００ｂを備え、光偏向面１００ｂには白色のドットパターンやマイクロレンズ（凹型、凸型）、その他レンズ形状の光偏向要素１０２が形成される。光偏向要素１０２として、或いは、一次元方向、もしくは二次元方向に配列された溝、もしくは突起による微小反射要素を形成し、これら微小反射要素の全反射によって光射出面側へ光を反射させて視覚方向Ｆ側へ光を射出させる構成など、輝度向上に関わる様々なバリエーションの導光板１００が提案されている。
【０００８】
しかしながら、どのような光偏向要素１０２であっても、規則的に、または規則性を有しながら擬似不規則的に配列された反射層や構造物で形成されるため、上述のように規則性を有する構造のＢＥＦに代表されるレンズシート１９１との間で、干渉によるモアレ干渉縞の問題や、光偏向面１００ｂのムラが視認されるといった問題がある。その解決手段として、導光板１００とレンズシート１９１との間に、特許文献３に示されるような拡散シート１９０を使用する方法が一般的である。
【０００９】
拡散シート１９０は、透明基材上に拡散フィラーが塗布された拡散フィルムを用いて、ＢＥＦに代表されるレンズシート１９１を用いる際に、導光板１００とレンズシート１９１との間に配置することによって、導光板１００の射出面１００ａから出射される光の輝度ムラを抑えてレンズシート１９１の平面上に均一な光を入射することができる。
【００１０】
しかしながら、特に、光偏向要素１０２が一次元方向に配列された溝、もしくは突起であって、それらのピッチが大きい場合には、上記のように拡散シート１９０を使用して光の平面均一化を図った場合であっても、視覚方向Ｆ側で光偏向要素１０２が視認されてしまうことがある。すなわち、光偏向要素が視認されず、しかも高い輝度が得られる照明ユニットが容易に得られなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献３】特開２００４−２９５０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を視覚方向から隠蔽すると共に正面輝度を向上させることのできる照明ユニットおよび照明装置ならびにこの照明装置を用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、光源と、光源から射出される光を入射する端面と入射した光を観察側へと射出する射出面と入射した光を射出面へと導く光偏向面とを備えた導光板と、射出面を除く導光板の面から射出する光を反射して導光板へと導く反射シートと、を備えた面光源装置と、面光源装置の射出面側に設けて入射した光を二次元方向に拡散する拡散シートと、拡散シートの観察側に設けて光の拡散と輝度向上とを両立させる拡散集光シートと、からなる照明ユニットであって、導光板は、光偏向面に、該導光板に入射された光を射出面側へと導く光偏向要素を備え、光偏向要素は、端面と平行な第一の方向に延在し、端面と垂直な第二の方向に配列してなる一次元配列で配置され、導光板は、光偏向要素の配列ピッチが５００μｍ以上の領域Ａと５
００μｍ未満の領域Ｂの２つの領域に分けられ、拡散集光シートは、領域Ａから射出した光を、領域Ｂから射出した光よりも広い角度分布で、一次元方向、もしくは二次元方向に拡散することを特徴とする照明ユニットである。
【００１４】
本発明による拡散集光シートを備えた照明ユニットによれば、観察側から照明ユニットを目視した際に、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が拡散されることにより、光偏向要素の像が視認できないため照明ムラが少なく、しかも正面輝度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、拡散集光シートの観察側に面した光射出面の内、領域Ａに対向する領域には、円柱状の曲面により形成された複数のレンズが第一の方向に延在するように配列され、拡散集光シートの観察側に面した光射出面の内、領域Ｂに対向する領域には、断面が三角形状の複数のプリズムが第一の方向に延在するように配列されることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニットである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、拡散集光シートの観察側に面した光射出面に、断面が三角形状の複数のプリズムが第一の方向に延在するように配列され、領域Ａに対向する拡散集光シートの領域に配列される複数のプリズムの表面には光拡散層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニットである。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、拡散集光シートの観察側に面した光射出面に、円柱状の曲面により形成された複数のレンズが第一の方向に延在するように配列され、領域Ａに対向する拡散集光シートの領域に配列される複数のレンズの表面には光拡散層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニットである。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、拡散集光シートの拡散シート側に面した光入射面の内、領域Ａに対向する領域に、粗面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニットである。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、拡散集光シートの拡散シート側に面した光入射面の内、領域Ａに対向する領域に、第二の方向に光を拡散する指向性拡散層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニットである。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の照明ユニットに、該照明ユニットから出射した光を偏光させる反射型偏光分離シートを備えたことを特徴とする照明装置である。
【００２１】
本発明による照明装置によれば、反射型偏光分離シートを有することにより、照明ユニットから出射した光の内、特定の偏光成分を選択的に透過させ、他の偏光成分を反射させることができるので、液晶表示装置用の照明装置として、上記本発明の照明ユニットによる照明ムラの減少とともに、輝度を効率良く高めることができる。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜６に記載の照明ユニットまたは請求項７に記載の照明装置のいずれかを、表示画像を規定する画像表示素子に備えたことを特徴とする表示装置である。
【００２３】
本発明による表示装置によれば、観察側から目視した際に、面光源装置から出射した光を、拡散集光シートによって導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を視認できないように隠蔽してムラのない画面を表示するとともに、正面輝度が向上した明るい表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による拡散集光シートを備えた照明ユニットによれば、観察側から照明ユニットを目視した際に、導光板の光偏向面に形成される光偏向要素の像が拡散されることにより、光偏向要素の像が視認できないため照明ムラが少なく、しかも正面輝度を向上させることができる。
また、本発明による照明装置によれば、上記の照明ユニットの有する効果に加えて、反射型偏光分離シートを用いることにより、照明ユニットから出射した光の内、特定の偏光成分を選択的に透過させ、他の偏光成分を反射させるため、液晶表示装置用の照明装置として、輝度を効率良く高めることができる。
さらに本発明による表示装置によれば、観察側から目視した際に、面光源装置から出射した光を、拡散集光シートによって導光板の光偏向面に形成される光偏向要素を視認できないように隠蔽してムラのない画面を表示するとともに、正面輝度が向上し、明るくて画像品位の高い画像を表示させる表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態による拡散集光シートを備えた照明ユニットを含む液晶表示装置の配置構成例を示すための要部断面図である。
【図２】導光板の光偏向面に配列される光偏向要素を表す要部説明図である。
【図３】導光板の２種類の形態を示す模式断面図であって、（ａ）は、導光板の二つの端面に光源が配列される場合の、光偏向面に配列される光偏向要素を表す図である。（ｂ）は、導光板の一つの端面に光源が配列される場合の、光偏向面に配列される光偏向要素を表す図である。
【図４】本発明の実施形態による領域の区分けを説明するために示す、拡散集光シートを備えた照明ユニットの斜視図である。
【図５】本発明の拡散集光シートの例を表す模式断面図であって、（ａ）は、領域によりレンズまたはプリズムを並び分ける例である。（ｂ）は、領域により選択的に粗面を形成する例である。
【図６】従来技術による液晶表示装置の配置構成を示す要部断面図である。
【図７】ＢＥＦを用いた従来の液晶表示装置の構成を説明するための模式断面図である。
【図８】図７に示すＢＥＦの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態による表示装置の代表例として液晶画像を表示するための液晶表示装置１を示す要部縦断面図である。この液晶表示装置１は、光源１１から光を出射させる面光源装置２と、面光源装置の射出面側に設けて入射した光を二次元方向に拡散する拡散シート３と、拡散シートの観察側に設けて光の拡散と輝度向上とを両立させる拡散集光シート４と、入射した光の特定の偏光成分を反射させる反射型偏光分離シート５と、例えば液晶表示素子６として液晶画像を表示する画像表示素子と、を光の進行方向に向けて順次備えている。液晶表示素子６の更に光の進行方向前方側が観察側にあたる視覚方向Ｆである。
上記の液晶表示装置１は、面光源装置２と拡散シート３と拡散集光シート４とで照明ユニット７を構成し、照明ユニット７と反射型偏光分離シート５とで照明装置８を構成する。なお、図１において各構成の縮図は、模式的に示しており、実際のものとは一致しない。
【００２７】
面光源装置２は、平板形状をなす透光性の導光板１０の厚み方向の端面１０ａに隣接して光源１１が配設され、光源１１からの入射光は端面１０ａから導光板１０の内部に入って遠方側にも伝達されるとともに射出面１０ｂから観察側に射出され、導光板の射出面１
０ｂの逆側の面には、入射光を効率良く射出面へと導く光偏向面１２が形成されるという構成のエッジライト方式が採用されている。面光源装置２には、また、導光板１０の観察側とは反対の背面側を主として、射出面を除く導光板の面から射出する光を反射して再び導光板へと導く反射シート９が設けられている。
【００２８】
光源１１として例えば点状光源が用いられる。点状光源として例えばＬＥＤが用いられ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤやＲＧＢ−ＬＥＤや、有機ＥＬ光源等を採用できる。或いは、光源１１は冷陰極管（ＣＣＦＬ）に代表される蛍光管であっても良い。図１では、光源１１が導光板１０の対向する１つの厚み方向の端面１０ａに配置された例を示しているが、これに限らず、２つの端面１０ａに配置してもよい。導光板１０の形状は、平板形状に代えて楔形状等であっても良い。
【００２９】
導光板１０の視覚方向Ｆの射出面１０ｂとは反対側の面には前述の光偏向面１２が形成されている。光偏向面１２には、光源１１から導光板１０へ入射する光を射出面１０ｂ側へ偏向する光偏向要素１３が形成されており、光偏向要素１３として、例えば断面が三角形状の溝が端面１０ａと平行な方向に延在して配列される。また、光偏向要素１３の別の例として、断面が曲面状の溝を形成しても良い。あるいは、溝ではなく、突起状の構造体を端面１０ａと平行に配列しても良い。
【００３０】
図２は本実施形態における導光板１０の光偏向面１２を示す図であり、光偏向面１２には光偏向要素１３が端面１０ａに平行な方向に延在して配列される。ここで、光偏向面１２と平行な面内で、導光板１０の端面１０ａに平行な方向を第一の方向、端面１０ａと垂直な方向を第二の方向と呼ぶことにする。図２では光偏向要素１３の断面が曲面形状で示されているが、曲面に限らず三角形状や、多角形状でも良い。また、図２に、光偏向面１２と平行な面内に存在し、互いに直交する第一の方向と第二の方向とを矢印で示す。そして、光偏向要素１３は第一の方向に平行な方向に延在し、第二の方向にピッチＰ（Ｌ）で配列される。ここで、Ｌは、端面１０ａからの距離を表し、ピッチＰ（Ｌ）は、端面１０ａからの距離の関数であることを示す。
【００３１】
ところで、導光板１０に形成される光偏向要素１３は、導光板１０の端面１０ａ近傍のピッチを大きく、端面１０ａから離れた位置のピッチが小さくなるように、パターンを配列するのが望ましい。光偏向要素１３の断面が半円形であって、その半径と配列ピッチが一律に等しい場合は、光源１１と対向する導光板１０の端面１０ａ近傍の方が光源から遠い位置よりも入射する光量が多いため、多くの光が散乱される。その結果、導光板１０の中央部付近の正面輝度が低下し、輝度ムラが強く発生してしまう。そこで、上記の現象を解消するために、光量の多い端面１０ａ近傍では光があまり散乱されないように光偏向要素１３の配列のピッチを広げ、導光板１０の端面１０ａから離れるに従ってピッチが小さくなるように光偏向要素１３を形成することで、導光板の中央部へ光が伝播しやすくなり、導光板１０の中央部付近の正面輝度を高め、輝度ムラを解消することが可能になる。
【００３２】
図３（ａ）、（ｂ）は、導光板１０の端面１０ａに対向して配列される光源１１と、光偏向面１２に配列される光偏向要素１３の配列パターンの例を表している。
図３（ａ）は、導光板１０の２つの端面１０ａに対向して光源１１が配列され、光源１１から第二の方向に離れるにつれてパターンのピッチが小さくなり、導光板１０の中央部でパターンのピッチが最小となるような光偏向要素１３の配列パターンを表す図である。
図３（ｂ）は、導光板１０の１つの端面１０ａに対向して光源１１が配列され、光源１１から第二の方向に離れるにつれてパターンのピッチが小さくなり、光源１１に近接して対向する端面１０ａとは逆側の端面付近の光偏向面でパターンのピッチが最小となるような光偏向要素１３の配列パターンを表す図である。
【００３３】
ここで、光源１１に近接して対向する端面１０ａ近傍で、光偏向要素１３の配列のピッチをあまり広げると、導光板１０の上に、前述の図６で説明した拡散シート１９０やＢＥＦで代表されるレンズシート１９１、また、反射型偏光分離シート５などを載せても、光偏向要素１３が明るい輝線として視認されてしまう場合がある。それに対して、本発明における照明ユニットでは、ＢＥＦ１８５や類似のレンズシート１９１の代わりに、後述する拡散集光シート４を配置することで、導光板１０の光偏向要素１３を視認できなくすることが可能になる。
【００３４】
図４は、本発明の実施形態による領域の区分けを説明するために示す、拡散集光シートを備えた照明ユニットの斜視図である。図４に示すように、導光板１０の光偏向面１２に配列された光偏向要素１３のピッチが５００μｍ以上の領域を領域Ａとし、ピッチが５００μｍ未満の領域を領域Ｂとする。一般的に、表示装置に対する人の眼の分解能の制約のため、５００μｍ以上の大きさの画像はそれより小さい画像より視認し易くなる境界値と位置付けられるので、光偏向要素１３のピッチによる領域区分を５００μｍで分けて対応するものである。
【００３５】
前述の導光板内の光の伝播と散乱に関する説明に従えば、エッジライト方式において散乱光の傾向による輝度ムラを解消するために、光源１１から導光板に光を取り込む端面１０ａに近い領域を光偏向要素１３のピッチが大きい領域Ａとして、光源から遠ざかる領域を光偏向要素１３のピッチが小さい領域Ｂとすることが妥当である。導光板より観察側に設けて光の拡散と輝度向上とを両立させる拡散集光シート４は、一般的に視認され易いピッチが５００μｍ以上の領域Ａの光偏向要素１３を視認できなくすることを目的として、領域Ａから射出した光を、領域Ｂから射出した光よりも広い角度分布で、一次元方向、もしくは二次元方向に拡散することを特徴とする。すなわち、領域Ａから射出した視認され易い配列パターンの光を、拡散集光シート４で、他の領域より強く拡散することにより、領域Ａで発生しピッチが大きいため目立ち易い光偏向要素１３の像を拡散し、目立たなくすることが可能になる。一方、領域Ｂでは、もともと光偏向要素１３のピッチが狭いため、領域Ｂから射出した光は集光拡散シート４であまり拡散しなくても、光偏向要素１３の像は目立たない。
【００３６】
図５は、本発明における拡散集光シート４の例を導光板の領域Ａおよび領域Ｂとの関係で表す模式断面図であって、（ａ）は、領域によりレンズまたはプリズムを並び分ける例であり、（ｂ）は、領域により選択的に粗面を形成する例である。
【００３７】
図５（ａ）に図示するように、拡散集光シート４の一例として、拡散集光シート４の光射出面の領域Ａに対向する領域をＡ’とすると、領域Ａ’上に円柱状の曲面により形成された複数のレンズを第一の方向に平行に延在するように配列する。さらに、拡散集光シート４の光射出面の領域Ｂに対向する領域をＢ’とすると、領域Ｂ’上に断面が三角形状の複数のプリズムが第一の方向に平行に延在するように配列する。領域Ａ’には曲面レンズが配列されているため、領域Ａから射出した光を拡散し、光偏向要素１３の像を目立たなくすることができる。領域Ｂ’に配列されているプリズムは光を拡散させずに集光する効果があるので、拡散集光シート４の輝度上昇に寄与する。
【００３８】
あるいは、拡散集光シート４の光射出面の全面に断面が三角形状の複数のプリズムを第一の方向に平行に延在するように配列し、領域Ａ’上の複数のプリズムの表面に、光拡散層を形成しても良い。プリズム表面の光拡散層によって、領域Ａ’は領域Ａから射出した光を拡散し、光偏向要素１３の像を目立たなくすることができる。領域Ｂ’に配列されるプリズムには光拡散層が形成されなくても、対向する領域Ｂの光偏向要素１３のピッチが狭いため、光偏向要素１３が視認されることは無い。また、領域Ｂ’に配列されるプリズムの集光効果によって、拡散集光シート４の輝度上昇に寄与する。
【００３９】
あるいは、拡散集光シート４の光射出面の全面に円柱状の曲面により形成された複数のレンズを第一の方向に平行に延在するように配列し、領域Ａ’上の複数のレンズの表面に光拡散層を形成しても良い。レンズの拡散効果と光拡散層の拡散効果の両方により、領域Ａから射出した光を拡散するので、領域Ａに配列される光偏向要素１３を効果的に目立たなくすることができる。また、領域Ｂ’に配列される複数のレンズは、プリズムほどではないが集光効果を有するため、正面輝度向上に寄与する。
【００４０】
あるいは、図５（ｂ）に図示するように、拡散集光シート４の光入射面の内、領域Ａと対向する領域Ａ”上に、粗面を形成しても良い。粗面を形成することで、領域Ａから射出した光が領域Ａ”で拡散されるので、領域Ａの光偏向要素１３を目立たなくすることができる。領域Ｂと対向する領域Ｂ”は、完全な平坦面としても良いし、領域Ａ”より拡散性の弱い粗面を形成しても良い。また、本例のように、粗面の選択的形成により画像の拡散性に差をつける手法にあっては、拡散集光シート４の輝度向上面の機能は、上記の例と同様な方法で実現できる。すなわち、拡散集光シート４の光射出面の全面に断面が三角形状の複数のプリズムを第一の方向に平行に延在するように配列するか、あるいは、拡散集光シート４の光射出面の全面に円柱状の曲面により形成された複数のレンズを第一の方向に平行に延在するように配列することにより、拡散集光シートに一定の集光効果を付与することができ、照明ユニットの輝度向上に寄与することができる。
【００４１】
あるいは、拡散集光シート４の光入射面の内、領域Ａと対向する領域Ａ”上に、粗面に替えて、第二の方向に拡散性を有する指向性拡散層を形成しても良い。
【００４２】
本実施形態による照明ユニット７に含まれる導光板１０は、透明性の高いアクリル系の材料を用いるのが良く、特にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）は透明性が高いため好ましい。但し、透明性の高い材料であれば、これに限定されることはない。導光板１０は、この技術分野では良く知られている押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって成型する。導光板１０の光偏向面１２に形成される光偏向要素１３は、これらの方法で一体成型することができる。光偏向要素１３は、例えばプリズム形状やレンズ形状を機械切削等で形成した金型の版、もしくは、ＵＶ硬化樹脂や放射線硬化樹脂等を用いてレンズ形状を成形した樹脂版の型を使用して、成型する樹脂材料と樹脂版の型を圧着させて成型する方法でも良い。
【００４３】
本実施形態による照明ユニット７に含まれる拡散集光シート４は、ＵＶ硬化樹脂や放射線硬化樹脂等を用いて成形されるか、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等を用いて、この技術分野では良く知られている押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって一体で形成することができる。あるいは、ＵＶ硬化樹脂や放射線硬化樹脂等を用いてレンズ形状を成形した樹脂版の型を使用して、成型する樹脂材料と樹脂版の型を圧着させて押し出すことにより成型しても良い。
【００４４】
領域Ａ’上のプリズム、もしくは曲面レンズの表面に光拡散層を選択的に形成する方法としては、プリズム、もしくは曲面レンズを機械切削等で切削した金型に、サンドブラスト等のブラスト処理を選択的に行うことによって粗面を形成する方法がある。表面が荒れたプリズム、もしくは曲面レンズは拡散性を有するため、光偏向要素１３を効果的に目立たなくすることができる。あるいは、成型した拡散集光シート４のプリズム、もしくは曲面レンズの表面に、拡散フィラーを混入した層を選択的にコーティングすることで、拡散層を形成しても良い。
【００４５】
領域Ａ”に形成される粗面としては、例えばサンドブラスト等のブラスト処理によって形成した２次元的な粗面を形成しても良いし、或いは、球の一部からなるマイクロレンズを形成しても良い。また、指向性拡散層としては、ヘアラインのような微細なピッチで形成された直線状の凹凸構造や、楕円体の一部からなるマイクロレンズ、或いは、互いに平行に配列した波型形状の凹凸構造を形成しても良い。或いは、針状のフィラーを互いに方向を揃えてコーティングする方法でも良い。
【００４６】
また、液晶表示素子６で例示した画像表示素子は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であることが好ましい。画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであれば、本実施形態による照明ユニット７により、画像表示素子を透過する画像の視覚方向Ｆへの輝度が向上し、光強度の視角度依存性が低減する。さらに、本実施形態による照明ユニット７により、光偏向要素１３が視認できなくなり、画像品位の高い画像を表示させることができる。
【００４７】
さらに、照明ユニット７に反射型偏光分離シートを載せて、照明装置８が構成される。反射型偏光分離シートとして、例えばＤＢＥＦ（３Ｍ社登録商標）に代表されるような反射型偏光分離シートが使用できる。反射型偏光分離シートは、液晶パネルの偏光板で吸収される偏光成分を持つ光を反射し、偏光板を透過する偏光成分を持つ光のみを透過させることができるため、液晶ディスプレイの輝度を効率的に高めることができる。
【００４８】
なお、画像表示素子は液晶表示素子６であることが好ましい。図１に示すように、液晶表示素子６は液晶パネル２２の前後に偏光板２３，２３が積層して構成されている。液晶表示素子６は画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
【００４９】
なお、本発明における拡散集光シート４は、テレビ等の液晶表示装置１として以外にも、例えば、室内や屋外の照明用途としても利用できる。特に、拡散集光シート４を組み込んだ照明ユニット７は、明るさのムラがなく正面輝度の高い光を発光できるので、屋内や屋外の特定空間を均一に明るく照明することができる。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明の実施例として、実施例１〜３による拡散集光シート４と比較例１による拡散集光シート４を製作して、それぞれを液晶表示装置１の照明装置８に組み込んで正面輝度の評価と、光偏向要素１３の視認性の評価を行った。
【００５１】
＜面光源装置２の作製＞
面光源装置２を以下のように作製した。
まず、光偏向面１２に断面が三角形状の溝が形成された、３ｍｍ厚の導光板１０を用意し、光源１１として複数個のＬＥＤを導光板１０の一辺の厚み方向の端面１０ａに対向するように一列に配列した。導光板１０は、ＬＥＤと対面する辺の長さが５５０ｍｍ、それと直交する辺の長さが３１０ｍｍの板とした。
導光板１０の光偏向面１２には、頂角９０°で断面が三角形状の複数の溝を、ＬＥＤと対面する端面１０ａと平行な方向に延在するように配列した。溝の配列ピッチは、ＬＥＤ側から離れるにつれて直線的に減少するように設計し、ＬＥＤ側の端面１０ａの最近傍で８００μｍ、ＬＥＤと逆側の端面１０ａの最近傍で６０μｍとなるように、配列した。断面三角形状の溝の幅は５０μｍ、溝の深さは２５μｍとした。
導光板１０の材料としてＰＭＭＡ樹脂を用い、ＰＭＭＡ樹脂の押し出し成型により導光板１０の光偏向要素１３を一体で成型した。光偏向要素１３は、断面三角形状の突起が形成された樹脂版を、溶融したＰＭＭＡ樹脂に押し当てて成型することで、作製した。樹脂版
は、機械切削によりプリズム状の溝を形成したロールからＵＶ硬化樹脂でＰＥＴ基材上に反転形状を転写することにより作製した。
導光板１０の光偏向面１２側の背面には反射シート９を配置することで、面光源装置２を得た。
【００５２】
＜拡散集光シート４の作製＞
拡散集光シート４の材料としてポリカーボネート樹脂を用いた。ポリカーボネート樹脂は屈折率が約１．５９と高いため、正面輝度の高い拡散集光シート４を得ることが出来る。拡散集光シート４は、ポリカーボネート樹脂を用いて押し出し成型により形成した。
実施例１〜３、比較例１による拡散集光シート４の具体的な構成は後述する。
【００５３】
＜照明装置８の作製＞
照明装置８は以下のように作製した。
先ず、面光源装置２の光射出面側に拡散シート３を配置して、さらにその光射出面側に拡散集光シート４を配置して照明ユニット７を作製する。拡散シート３は、全光線透過率６０％、Ｈｚ８５％で、ＰＥＴ基材の上に拡散微粒子をコーティングしたフィルムを使用した。
さらに、拡散シート３の上に、拡散集光シート４を配設した。更にその上に反射型偏光分離シート５としてＤＢＥＦ（３Ｍ社製）を配置することで、照明装置８を得た。
【００５４】
実施例１〜３、および比較例１による拡散集光シート４の作製条件は、以下のとおりである。
（実施例１）
拡散集光シート４の光射出面の領域Ａ’に、ピッチ５０μｍ、高さ２３μｍ、頂部の曲率半径が１２μｍの曲面レンズを形成した。領域Ｂ’には、ピッチ５０μｍ、高さ２５μｍのプリズムを形成した。拡散集光シート４の光入射面は平坦面とした。
（実施例２）
拡散集光シート４の光射出面には、全面にピッチ５０μｍ、高さ２５μｍのプリズムを形成した。光入射面の領域Ａ”に表面粗さＲｚが６．０μｍの粗面を形成した。領域Ｂ”は、平坦面とした。
（実施例３）
拡散集光シート４の光射出面には、全面にピッチ５０μｍ、高さ２５μｍのプリズムを形成した。光入射面には、領域Ａ”に指向性拡散層を形成した。指向性拡散層として、アスペクト比（高さ／ピッチ）が０．０８でピッチが２０μｍ、断面が円の一部からなる曲面レンズを、端面１０ａと平行な方向に配列した。領域Ｂ”は、平坦面とした。
【００５５】
（比較例１）
拡散集光シート４の光射出面に、全面にピッチ５０μｍ、高さ２５μｍのプリズムを形成した。また、光入射面の全面に渡って、表面粗さＲｚが６．０μｍの粗面を形成した。
【００５６】
＜正面輝度の評価＞
次に、照明装置８として、面光源装置２に拡散シート３と、さらにその光射出面側に比較例１、実施例１〜３による拡散集光シート４をそれぞれ載せ、その上に反射型偏光分離シート５としてＤＢＥＦを載せて照明装置８をそれぞれ組み立てた。
そして、比較例、実施例１〜３による照明装置８の外観評価と、正面輝度の測定を行った。正面輝度の測定に際して、輝度測定器として（株）トプコン製の分光放射輝度計ＳＲ３を使用した。
評価に際して、正面輝度は、比較例を用いた照明装置８の正面輝度の測定値を１とした。
【００５７】
実施例１の正面輝度を測定した結果、１．０７５が得られた。
実施例２の正面輝度を測定した結果、１．０４０が得られた。
実施例３の正面輝度を測定した結果、１．０５５が得られた。
実施例１〜３における照明装置８の外観評価を行った結果、全てにおいて、光偏向要素１３は視認されなかった。
【００５８】
以上の実施例１〜３、比較例１の測定結果より、実施例１〜３における拡散集光シート４を組み込んだ照明装置８の正面輝度は、比較例１を組み込んだものと比べて、正面輝度が上昇し、なおかつ光偏向要素１３が視認されないことを実証できた。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・液晶表示装置
２・・・面光源装置
３・・・拡散シート
４・・・拡散集光シート
５・・・反射型偏光分離シート
６・・・液晶表示素子
７・・・照明ユニット、
８・・・照明装置
９・・・反射シート
１０・・・導光板
１０ａ・・・端面
１０ｂ・・・射出面
１１・・・光源
１２・・・光偏向面
１３・・・光偏向要素
２２・・・液晶パネル
２３・・・偏光板
１００・・・導光板
１００ａ・・・射出面
１００ｂ・・・光偏向面
１０１・・・光源
１０２・・・光偏向要素
１８２・・・面光源
１８４・・・液晶表示素子
１８５・・・ＢＥＦ
１８６・・・透明基材
１８７・・・プリズム
１９０・・・拡散シート
１９１・・・レンズシート（ＢＥＦ）
２００・・・液晶表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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