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JP2008129259A - 光学シート、面光源装置、スクリーン、表示装置 - Google Patents

光学シート、面光源装置、スクリーン、表示装置 Download PDF

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JP2008129259A
JP2008129259A JP2006313141A JP2006313141A JP2008129259A JP 2008129259 A JP2008129259 A JP 2008129259A JP 2006313141 A JP2006313141 A JP 2006313141A JP 2006313141 A JP2006313141 A JP 2006313141A JP 2008129259 A JP2008129259 A JP 2008129259A
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sheet
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Masahiro Goto
正浩 後藤
Daijiro Kodama
大二郎 児玉
Wataru Tokuhara
渡 徳原
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Abstract

【課題】温度や湿度等の環境の変化によって、膨張したり収縮したりした場合にも、変形量を吸収でき、歪んだり割れたりせずに位置を保持できる位置決め部を有した光学シート、及び、これを備えた面光源装置、スクリーン、表示装置を提供する。
【解決手段】光学シート14の少なくとも対向する2つの外形辺に、外形辺からシートの内側へ向かって凹んだ凹形状の位置決め部142を形成した。位置決め部142は、対向する2つの辺が平行であり、凹形状の底となる部分は、円形の一部となるように形成する。
【選択図】図2

Description

本発明は、光透過性を有するシート状の部材である光学シート、及び、これを備えた面光源装置、スクリーン、表示装置に関するものである。
従来、面光源装置やスクリーン等に用いられる拡散板やレンズシート等の光学シートは、例えば、シートの端部に円形又は長円形等の孔を設け、その孔と枠部材等に設けられた軸等を係合させること等によって、その位置が決められ、固定されている(例えば、特許文献1,特許文献2参照)。
しかし、特許文献1,特許文献2に記載される手法によって、光学シートを面光源装置の枠部材等に位置決めして固定すると、温度や湿度等、環境の変化によって光学シートが膨張したり収縮したりした場合に、光学シートの孔と枠部材の軸とによってその変形が規制され、変形量が吸収できないため、光学シートが歪んで、表示される映像に顕著なムラが生じたり、光学シートが破損したりするという問題があった。
特開2001−91947号公報 特開2002−196312号公報
本発明の課題は、温度や湿度等の環境の変化によって、膨張したり収縮したりした場合にも、変形量を吸収でき、歪んだり割れたりせずに位置を保持できる光学シート、及び、これを備えた面光源装置、スクリーン、表示装置を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1の発明は、光透過性を有するシート状の部材であって、シート面の法線方向から見た外形形状を形成する外形辺から、シートの内側に向かって凹んだ凹形状である位置決め部(142,242,342)を備える光学シート(14,24,34)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の光学シートにおいて、前記位置決め部(142,242,342)は、互いに平行な2つの辺を有すること、を特徴とする光学シート(14,24,34)である。
請求項3の発明は、請求項2に記載の光学シートにおいて、少なくとも1つの前記位置決め部(242g)は、前記2つの辺の間の幅が他の前記位置決め部(242f)とは異なること、を特徴とする光学シート(24)である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、シート面に対する法線方向から見た形状が略矩形であって、前記位置決め部(142,242,342)は、少なくとも対向する2つの前記外形辺に1つずつ設けられていること、を特徴とする光学シート(14,24,34)である。
請求項5の発明は、請求項4に記載の光学シートにおいて、少なくとも1つの前記位置決め部(142a,242f,242g,342a)は、前記位置決め部が設けられている前記外形辺の中央から離れた位置に設けられていること、を特徴とする光学シート(14,24,34)である。
請求項6の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、少なくとも一方の面に、レンズ形状又はプリズム形状(141)を有すること、を特徴とする光学シート(14,24,34)である。
請求項7の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の光学シート(14,24,34)と、前記光学シートよりも背面側に設けられた光源部(13)と、を備える面光源装置(10)である。
請求項8の発明は、請求項7に記載の面光源装置(10)を備える表示装置(1)である。
請求項9の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の光学シートを備えたスクリーンである。
請求項10の発明は、請求項9に記載のスクリーンと、映像光を投射する映像源と、を備える表示装置である。
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)光学シートは、シート面の法線方向から見た外形形状を形成する外形辺から、シートの内側に向かって凹んだ凹形状である位置決め部を備えるので、温度や湿度等の環境の変化によって光学シートが膨張、収縮等した場合にも、その変形量を吸収して、光学シートの位置を保持できる。
また、位置決め部は、端部からシートの内側へ向かって凹んだ凹形状であるので、円形状や楕円形状等の貫通孔の位置決め部を形成する場合に比べて、形成が容易である。
(2)位置決め部は、互いに平行な2つの辺を有するので、光学シートを保持する枠部材等に設けられた軸や爪部等の移動を滑らかに行うことができる。
(3)少なくとも1つの位置決め部は、2つの辺の間の幅が他の位置決め部とは異なるので、印等を設けなくとも、幅の異なる位置決め部の位置により、光学シートの表裏や上下左右等の誤認を防ぐことができる。
(4)光学シートは、シート面に対する法線方向から見た形状が略矩形であって、位置決め部は、少なくとも対向する2つの前記外形辺に1つずつ設けられているので、光学シートを確実に保持できる。
(5)少なくとも1つの前記位置決め部は、その位置決め部が設けられている前記外形辺の中央から離れた位置に設けられているので、印等を設けなくとも、幅の異なる位置決め部の位置により、光学シートの表裏や上下左右等の誤認を防ぐことができる。
(6)光学シートは、少なくとも一方の面に、レンズ形状又はプリズム形状を有するので、集光、拡散効果の高い光学シートとすることができる。
(7)面光源装置は、本発明による光学シートと、光学シートよりも背面側に設けられた光源部とを備えるので、組立てが容易であり、かつ、耐環境性を向上できる。また、光学シートの耐環境性の向上により、歪み等が発生しにくいので、輝度ムラ等も防止できる。
(8)表示装置は、本発明による面光源装置を備えるので、耐環境性がよく、温度や湿度の変化によって光学シートの大きさが変化した場合にも、ムラ等の生じない、良好な映像を表示できる。
(9)スクリーンは、本発明による光学シートを備えるので、耐環境性がよく、温度や湿度の変化によって光学シートの大きさが変化した場合にも、ムラ等の生じない、良好な映像を表示できる。
(10)表示装置は、本発明によるスクリーンと、映像光を投射する映像源とを備えるので、耐環境性がよく、温度や湿度の変化によって光学シートの大きさが変化した場合にも、ムラ等の生じない、良好な映像を表示できる。
本発明は、温度や湿度等の環境の変化によって膨張、収縮した場合にも、変形量を吸収でき、歪んだり割れたりせずに位置を保持できる光学シート、及び、これを備えた面光源装置、スクリーン、表示装置を提供するという目的を、光学シートの少なくとも対向する2つの外形辺に、内側に凹んだ形状である位置決め部を形成することにより実現した。
図1は、本発明による実施例1の光学シート14を備えた面光源装置10及び表示装置1を示す図である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
本実施例における表示装置1は、LCD(Liquid Crystal Display)パネル11,反射板12,発光管13,光学シート14を備え、LCDパネル11に形成される映像情報を背面から照明して表示する透過型表示装置である。なお、面光源装置10としては、反射板12,発光管13,光学シート14が該当しており、この面光源装置10は、LCDパネルを背面から照明するバックライト装置として用いられている。
LCDパネル11は、透過型の液晶表示素子により形成された透過型表示部である。LCDパネル11は、発光管13の長手方向に沿った方向が、水平方向として使用され、発光管13が並ぶ方向が、垂直方向として使用される。本実施例では、LCDパネル11は、対角32インチサイズ(縦420mm×横740mm)であり、768×1280ドットの表示が可能である。
発光管13は、面光源装置10(バックライト装置)の光源部を形成する線光源の冷陰極管であり、本実施例では、略20mm間隔で等間隔に18本が並列に並べられている。発光管13の背面には、反射板12が設けられている。
反射板12は、発光管13の光学シート14とは反対側(背面側)の全面にわたって設けられており、背面側へ進む照明光を拡散反射して光学シート14方向(出射方向)へ向かわせ、入射光照度を均一に近付ける働きを有する。
光学シート14は、光透過性を有するシート状の部材であり、その片面には全面に、単位レンズ141が形成されたレンズシートであり、後述の位置決め部142によって、不図示の枠部材に形成された軸状の保持部Pに保持されている。本実施例の光学シート14は、発光管13から出射した光の輝度ムラを低減させて均一化するとともに、必要な出射角度範囲内に出射光を集光する機能を有する。
なお、光学シート14は、シート状の部材であるとしたが、板、シート、フィルム等の言葉は、一般的な使い方として、厚さが厚い物から順に、板、シート、フィルムとされており、本明細書でもそれに倣って使用しているが、この使い分けには、技術的な意味が無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は適宜置き換えることができるものとする。例えば、光学シートは、光学板としてもよいし、光学フィルムとしてもよい。
単位レンズ141は、その断面形状が略直角二等辺三角形であり、出射側に光を収束して出射する機能を有し、光学シート14の出射側表面に多数並べて配置されている。単位レンズ141の並ぶ方向は、発光管13の並ぶ方向(水平方向)と一致している(図1参照)。
本実施例では、光学シート14は、耐衝撃性を有するアクリル樹脂を用いて形成され、その厚さ(光学シート14の入射面から単位レンズ141の頂点までの高さ)は0.5mmであり、単位レンズ141の並ぶピッチは、0.15mmである。
図2は、実施例1の光学シート14をシート面の法線方向から見た図である。図2は、光学シート14の出射側から見た図であり、不図示の枠部材に形成された保持部Pに保持された状態を示している。なお、理解を容易にするため、単位レンズ141は省略して示している。また、シート面とは、シート全体として見たときにおけるシートの平面方向となる面を示すものであり、以下の説明中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。
この光学シート14は、シート面の法線方向から見た形状は略矩形であり、シート面の法線方向から見た外形形状を形成する各外形辺(矩形の各辺)には、それぞれ位置決め部142(142a,142b,142c,142d)が形成されている。なお、説明のため、各外形辺に設けられた位置決め部142を、位置決め部142a,142b,142c,142dとし、それぞれ、光学シート14の使用状態において、光学シート14を出射側のシート面の法線方向からみて上辺,左辺,下辺,右辺にそれぞれ設けられているものとする。
位置決め部142は、保持部Pと係合することにより、光学シート14を枠部材に取り付け可能とし、シート面内方向の位置を決める機能を有する部分である。位置決め部142は、光学シート14の外形辺に形成され、外形辺からシートの内側へ向かって凹んだ形状となっている。位置決め部142の形状の詳細については、後述する。
枠部材は、例えば、LCDパネル11と光学シート14の周囲等に設けられた枠状の部材であり、光学シート14のシート面内方向の位置、及び、光の進行方向の位置を規制するための部材である。枠部材は、LCDパネル11及び光学シート14の外形辺に沿うような形状であり、LCDパネル11で映像を表示する領域への光を遮らないように設けられている。
保持部Pは、枠部材に設けられており、位置決め部142に対応する位置に配置された凸状の部分である。保持部Pは、位置決め部142と係合することによって、光学シート14の位置を決め、かつその位置で光学シート14を保持する機能を有する。本実施例では、保持部Pは、シート面に平行な断面の形状が略円形状である略円柱状の部材である。
図3は、位置決め部142b付近の拡大図である。なお、図3では、シート面の法線方向から見た位置決め部142を拡大して示しており、図2と同様に、単位レンズ141は省略して示してある。ここでは、位置決め部142bを例に挙げて説明するが、形状に関しては、他の位置決め部142a,142c,142dも同様である。
本実施例の位置決め部142bは、保持部Pを挟んで対向する2つの辺が平行な直線であり、2つの辺の間の幅Wは、保持部Pの径よりも多少大きい。位置決め部142bの凹形状の底となる部分は、幅Wを径とする円形の一部から形成されている。また、位置決め部142bが形成されている外形辺から位置決め部142bの凹形状の底までの寸法Lは、保持部Pの径よりも大きい。本実施例では、幅W=5mm、寸法L=20mm、凹形状の底となる部分の半径2.5mmであり、保持部Pの径は、4.5mmである。
従って、保持部Pと各位置決め部142は、自由度を有して係合しており、光学シート14は、枠部材に対して所定の自由度を有しながら、枠部材にシート面方向の位置を決められ、保持されている。
上述のような位置決め部142が、図2に示すように、光学シート14の各外形辺にそれぞれ形成されている。本実施例では、位置決め部142b,142c,142dは、各位置決め部が設けられている各外形辺の中央に形成されている。しかし、位置決め部142aは、位置決め部142aが形成されている外形辺の中央から水平方向にずれた位置に形成されている。本実施例では、図2に示すように、位置決め部142aは、外形辺の中央から10mm右にずれた位置に形成されている。
このように形成することによって、光学シート14の表裏、上下左右方向を示すことができ、光学シート14を正しく取り付けることができる。
ここで、位置決め部が、従来の円形状の貫通孔であった場合を考える。そのような形状の位置決め部であった場合、温度や湿度等の変化によって、光学シートが膨張や収縮等してその大きさが変化しようとすると、保持部Pと位置決め部によって、光学シートの外形辺の位置が規制されているため、光学シートが歪んで映像にムラが生じたり、光学シートに大きな負荷がかかって割れたりする場合があった。
また、位置決め部が長円形状や楕円形状の貫通孔であった場合には、円形であった場合よりも、上述のような光学シートの大きさの変化には対応できるが、貫通孔の寸法によって変化が規制され、歪み等が生じる場合があった。
しかし、本実施例の位置決め部142では、光学シート14が、温度や湿度等の環境の変化によって縮んだり膨張したりした場合にも、光学シート14の変形に位置決め部142及が対応でき、光学シートの割れや歪みを防止できる。
また、本実施例の位置決め部142は、貫通孔ではなく、外形辺からシートの内側に向かって凹んだ凹形状であるので、従来のような貫通孔に比べて加工が容易であり、また、複数枚重ねた光学シートに同時に位置決め部を形成できるので、生産性も向上できる。
なお、本実施例では、位置決め部142は、光学シート14の各外形辺に1つずつ、合計4つ設けられる例を示したが、これに限らず、少なくとも対向する2つの外形辺に1つずつ設けられているならば、位置決め部の数は、3つや5つでもよいし、特に限定しない。
図4は、実施例1の光学シートの変形例を示す図である。図4(a)は、位置決め部が3つの場合の光学シート14−2の一例を示し、図4(b)は、位置決め部が2つの場合の光学シート14−3の一例を示している。
変形例の光学シート14−2は、実施例1の光学シート14と略同様の形状であるが、1つの外形辺に位置決め部が形成されていない。変形例の光学シート14−3は、実施例1の光学シート14と略同様の形状であるが、2つの外形辺には、位置決め部が形成されていない。
図4に示すように、位置決め部が3つ、2つ等の場合においても、いずれか1つの位置決め部(図4(a)では、位置決め部142a、図4(b)では、位置決め部142e)の位置を、外形辺の中央から外形辺に沿って離れた位置に形成することによって、光学シートの表裏の誤認を防止できる。また、そのいずれか1つの位置決め部の、外形辺から凹形状の底となる部分までの寸法Lや対向する2つの辺の間の幅Wを、他の位置決め部と異ならせてもよい。
なお、図4(b)に示すように、位置決め部が2つの場合には、位置決め部142b,142eは光学シート14−3の対向する2つの外形辺にそれぞれ1つずつ形成することが、光学シートを枠部材によって位置決めし、その位置を保持する上で好ましい。
実施例2の光学シート24は、実施例1に示した光学シート14と略同様の形態であるが、位置決め部の形状が全て同一ではない点が、実施例1とは異なる。よって、前述した実施例1と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図5は、実施例2の光学シート24を出射側のシート面の法線方向から見た図である。図5では、図2と同様に、単位レンズは省略して示している。
実施例2の光学シート24は、対向する2つの外形辺に、それぞれ1つずつ位置決め部242(242f,242g)が形成されている。本実施例では、位置決め部242f,242gは、光学シート24の使用状態において、シート面の法線方向から見て、左辺と右辺とに相当する外形辺に、各外形辺の中央から外形辺に沿って30mm離れた位置(図5では、上辺側)に形成されている。
位置決め部242fは、実施例1に示した位置決め部142と略同様の形状である。この位置決め部242fは、実施例1と同様の保持部Pと係合している。
位置決め部242gは、位置決め部242fと同様の形状であるが、対向する2つの辺の間の幅W2、外形辺から凹形状の底となる部分までの寸法L2が、位置決め部242fよりも大きい。本実施例では、幅W2=7mm、寸法L2=25mmである。この位置決め部242gは、上述の保持部Pより径が大きく、幅W2より径が小さい保持部P2に係合している。この保持部P2は、保持部Pと略同様の部材であるが、その径が6.5mmであり、保持部Pとは異なる。
本実施例のような位置決め部242f,242gとすることにより、光学シートの表裏、上下左右を誤認することなく、少ない位置決め部で枠部材に保持させることができ、光学シートの位置を決めることができる。
なお、本実施例では、位置決め部242gの幅W2、寸法L2がともに他の位置決め部242fよりも大きい例を示したが、これに限らず、例えば、幅W2、寸法L2の双方が他の位置決め部よりも小さくてもよいし、幅W2、寸法L2のどちらか一方が他の位置決め部よりも大きい、又は、小さくてもよい。
また、本実施例では、位置決め部242が2つ設けられる例を示したが、位置決め部の数は3つ、4つ等でもよく、特に限定しない。
図6は、実施例3の光学シート34を出射側のシート面の法線方向から見た図である。
実施例3の光学シート34は、実施例1に示した光学シート14と略同様の形状であるが、各位置決め部が、各外形辺に形成されたシート凸部343(343a,343b,343c,343d)に形成されている。シート凸部343は、光学シート34の各外形辺に、光学シート34から外側に突出して形成された部分であり、位置決め部342(342a,342b,342c,342d)をそれぞれ有している。本実施例では、シート凸部343は、略矩形に形成され、その外形辺の中央に位置決め部342が形成されている。また、シート凸部343の大きさは、光学シートから突出した寸法T1=20mm、幅T2=40mmである。
実施例3の光学シート34では、シート凸部343b,343c,343dは、各外形辺の中央付近に形成されているが、シート凸部343aは、外形辺の中央から外形辺に沿って離れた位置(図6では、中央より右側)に形成され、位置決め部342aは、外形辺の中央から30mm離れた位置に形成されている。
本実施例によれば、光学シート34にシート凸部343を設け、シート凸部に位置決め部342を形成したので、光学シート34の領域を有効に利用できる。
(変形例)
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
(1)各実施例において、単位レンズは、その断面が略直角二等辺三角形である例を示したが、これに限らず、例えば、その断面が円形や楕円形の一部であってもよい。
また、各実施例において、単位レンズは、垂直方向に並べられる例を示したが、これに限らず、例えば、水平方向に並べてもよいし、2次元方向に配列された、いわゆるハエの目レンズ等でもよい。
(2)各実施例において、光学シートは、片面に単位レンズが多数並べて配置されたレンズシートである例を示したが、これに限らず、その両面にレンズ形状又はプリズム形状が形成されていてもよいし、レンズ形状を持たず、その内部に拡散材等を含有した無指向性の光拡散シート等でもよい。
(3)各実施例において、位置決め部の凹形状の底となる部分の形状が、位置決め部の対向する2つの辺の間の幅を径とする円形の一部である例を示したが、これに限らず、特にその形状は限定しない。
図7は、位置決め部の形状の変形例を示す図である。図7(a)は、光学シート44に形成された位置決め部442の形状が略矩形である例を示し、図7(b)は、光学シート54に形成された位置決め部542の凹形状の底となる部分の形状が、略楕円形状の一部である例を示している。
位置決め部の凹形状の底となる部分の形状は、光学シートを保持する枠部材の保持部の形状等に合わせて、適宜自由に選択してよい。
(4)各実施例において、光学シートは、透過型表示装置に備えられる面光源装置に用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、背面投射型表示装置等に用いられるスクリーン等に用いてもよい。
(5)各実施例において、面光源装置は、反射板,発光管,光学シートからなる例を示したが、これに限らず、例えば、無指向性の光拡散作用を有する乳白板等を発光管と光学シートとの間に設けて、発光管の配列間隔による輝度ムラを防止してもよいし、他のレンズシート等を光学シートと組み合わせて用いてもよい。この場合、乳白板や他のレンズシート等は、本発明の光学シートと同様の位置決め部を形成してもよい。
本発明による実施例1の光学シート14を備えた面光源装置10及び表示装置1を示す図である。 実施例1の光学シート14をシート面の法線方向から見た図である。 位置決め部142b付近の拡大図である。 実施例1の光学シートの変形例を示す図である。 実施例2の光学シート24を出射側のシート面の法線方向から見た図である。 実施例3の光学シート34を出射側のシート面の法線方向から見た図である。 位置決め部の形状の変形例を示す図である。
符号の説明
1 表示装置
10 面光源装置
11 LCDパネル
12 反射板
13 発光管
14,24,34 光学シート
141 単位レンズ
142,242,342 位置決め部

Claims (10)

  1. 光透過性を有するシート状の部材であって、
    シート面の法線方向から見た外形形状を形成する外形辺から、シートの内側に向かって凹んだ凹形状である位置決め部を備える光学シート。
  2. 請求項1に記載の光学シートにおいて、
    前記位置決め部は、互いに平行な2つの辺を有すること、
    を特徴とする光学シート。
  3. 請求項2に記載の光学シートにおいて、
    少なくとも1つの前記位置決め部は、前記2つの辺の間の幅が他の前記位置決め部とは異なること、
    を特徴とする光学シート。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、
    シート面に対する法線方向から見た形状が略矩形であって、
    前記位置決め部は、少なくとも対向する2つの前記外形辺に1つずつ設けられていること、
    を特徴とする光学シート。
  5. 請求項4に記載の光学シートにおいて、
    少なくとも1つの前記位置決め部は、前記位置決め部が設けられている前記外形辺の中央から離れた位置に設けられていること、
    を特徴とする光学シート。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の光学シートにおいて、
    少なくとも一方の面に、レンズ形状又はプリズム形状を有すること、
    を特徴とする光学シート。
  7. 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の光学シートと、
    前記光学シートよりも背面側に設けられた光源部と、
    を備える面光源装置。
  8. 請求項7に記載の面光源装置を備える表示装置。
  9. 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の光学シートを備えたスクリーン。
  10. 請求項9に記載のスクリーンと、
    映像光を投射する映像源と、
    を備える表示装置。
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