光学部品、照明装置、及び表示装置
【課題】 光の出射方向を制御する光学部品であって、光利用効率が高く、且つ、容易に加工可能な光学部品を提供する
【解決手段】 光学部品では、第１のプリズムアレイが、入射平面と、交互に設けられた第１の面及び第２の面とを有する。第２のプリズムアレイが、出射平面と、交互に設けられた第３の平面及び第４の平面とを有する。第２の面は入射平面に対して第１の面より大きく傾斜している。第４の面は出射平面に対して第３の面より大きく傾斜している。入射平面、第１の面、及び第２の面はプリズム要素を構成しており、出射平面、第３の面、及び第４の面はプリズム要素を構成している。第１のプリズムアレイ及び第２のプリズムアレイは、互いのプリズム要素を対面させ、且つ、離間させている。
【解決手段】 光学部品では、第１のプリズムアレイが、入射平面と、交互に設けられた第１の面及び第２の面とを有する。第２のプリズムアレイが、出射平面と、交互に設けられた第３の平面及び第４の平面とを有する。第２の面は入射平面に対して第１の面より大きく傾斜している。第４の面は出射平面に対して第３の面より大きく傾斜している。入射平面、第１の面、及び第２の面はプリズム要素を構成しており、出射平面、第３の面、及び第４の面はプリズム要素を構成している。第１のプリズムアレイ及び第２のプリズムアレイは、互いのプリズム要素を対面させ、且つ、離間させている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品に関するものであり、特に、視野角コントロールに好適に用いることが可能な光学部品に関するものである。また、本発明は、このような光学部品を用いた照明装置及び表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話のディスプレイやパソコンディスプレイの覗き見防止、カーナビゲーションのフロントパネルへの映り込み防止のために、視野角コントロール技術を採用した光学部品が液晶ディスプレイ等のディスプレイに用いられている。このような光学部品は、ディスプレイからの光がある視野角の範囲内にのみに発せられるようにするものである。
【０００３】
このような光学部品として、非特許文献１に開示されたルーバーがある。このルーバーは、複数の遮光板を互いの主面を対面させて一方向に配列させたものである。かかるルーバーによれば、ある角度以上で当該ルーバーに入射する光を遮光することができる。
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に記載のルーバーは、透過させたい角度の光、即ち、当該ルーバーへの入射角が小さい光の一部も遮光してしまう。その結果、このルーバーを備えたディスプレイの輝度を明るくするためには、光源の出力を大きくする必要がある。
【０００５】
一方、特許文献１には、照明器具用のパネルとして、複数のプリズム要素を配列したパネルが開示されている。図１は、複数のプリズム要素を配列した従来のパネルに入射する光の軌跡を示す図である。図１の（ａ）には、出射面に対して直交する方向にパネルに入射する光Ｌの軌跡が示されている。図１の（ｂ）には、図中の下側から浅い角度で入射する光Ｌの軌跡が示されている。図１の（ｃ）には、図中の下側から深い角度で入射する光Ｌの軌跡が示されている。図１の（ｄ）には、図中の上側から浅い角度で入射する光Ｌの軌跡が示されている。また、図１の（ｅ）には、図中の上側から深い角度で入射する光Ｌの軌跡が示されている。
【０００６】
図１に示すように、このパネルは、出射平面と、交互に設けられた複数の第１の面及び複数の第２の面とを備えている。第１の面Ａ及び第２の面Ｂは、出射平面Ｃに対して傾斜する異なる面に沿って設けられている。第１の面Ａが出射平面に対して成す傾斜角度は、第２の面Ｂが出射平面に対して成す傾斜角度より小さい。また、隣り合う第１の面Ａと第２の面Ｂと出射平面とがプリズム要素を構成している。
【０００７】
図１に示すように、このパネルは、プリズム要素によって光の配光を変えることにより、図中の上方向には光が出射されないようにするものである。このパネルでは、図１の（ｅ）に示すように、図中の上側から深い角度で入射する光は、第２の面Ｂによって反射されて、図中の上方向に出射されてしまう。これを防ぐために、特許文献１に記載のパネルでは、第２の面Ｂを粗面とする加工が施されている。
【非特許文献１】“シンエツVCFにおける視野コントロール技術”、月刊ディスプレイ２００６年５月号、６２頁〜６９頁
【特許文献１】特許第３５６７８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示のパネルをディスプレイに適用するには、各プリズム要素の周期を数百μｍオーダーまで小さくする必要がある。このような周期のプリズム要素の第２の面を粗面とする加工は、困難であるか、又は、非常に高度な加工技術を必要とする。
【０００９】
本発明は、光の出射方向を制御する光学部品であって、光利用効率が高く、且つ、容易に加工可能な光学部品を提供することを目的としている。また、本発明は、このような光学部品を用いた照明装置、及び表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光学部品は、第１のプリズムアレイと、第２のプリズムアレイと、を備えている。第１のプリズムアレイは、入射平面と、複数の第１の面と、複数の第２の面と、を有している。複数の第１の面と複数の第２の面とは交互に設けられている。第２のプリズムアレイは、出射平面と、複数の第３の面と、複数の第４の面とを有している。複数の第３の面と複数の第４の面とは、交互に設けられている。隣り合う第１の面と第２の面は、入射平面に対して傾斜する二つの面であって、互いに交差する二つの面に沿って延びている。複数の第１の面が入射平面に対して成す傾斜角は、複数の第２の面が前記入射平面に対して成す傾斜角より小さい。隣り合う第１の面と第２の面と、入射平面とがプリズム要素を構成している。隣り合う第３の面と第４の面とは、出射平面に対して傾斜する二つの面であって、互いに交差する二つの面に沿って延びている。複数の第３の面が出射平面に対して成す傾斜角は、複数の第４の面が出射平面に対して成す傾斜角より小さい。隣り合う第３の面と第４の面と、出射平面とが、プリズム要素を構成している。第１のプリズムアレイと第２のプリズムアレイは、第１の面と第３の面が対面し、第２の面と第４の面が対面するように、離間して設けられている。第１のプリズムアレイの屈折率及び第２のプリズムアレイの屈折率は、当該第１のプリズムアレイと当該第２のプリズムアレイとの間の媒体の屈折率より大きくなっている。本発明の光学部品は、光を限られた方向に出射することができる。また、当該方向以外に向かう光の量、即ち、損失が少ない。さらに、この光学部品は、粗面加工を不要とすることができる。
【００１１】
本発明の光学部品では、第４の面が前記出射平面に対して成す角度が、８５度以下であることが好ましい。媒体は、空気の層であってもよい。第１のプリズムアレイの屈折率が、第２のプリズムアレイの屈折率より低いことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の照明装置は、上述の本発明の光学部品を備える。また、本発明の表示装置は、上述の本発明の光学部品を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光の出射方向を制御する光学部品であって、光利用効率が高く、且つ、容易に加工可能な光学部品が提供される。また、本発明によれば、このような光学部品を用いた照明装置、及び表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１５】
図２は、一実施形態に係る光学部品を概略的に示す図である。図２は、光学部品１０におけるプリズム要素の配列方向（ｘ方向）と入射平面から出射平面に向かう方向（ｚ方向）とに交差する方向（ｙ方向）に見た光学部品１０を概略的に示している。
【００１６】
図２に示す光学部品１０は、第１のプリズムアレイ１２及び第２のプリズムアレイ１４を備えている。第１のプリズムアレイ１２は、第２のプリズムアレイ１４に対して光源側に配置される部品である。この光学部品１０では、第１のプリズムアレイ１２に入射した光が第２のプリズムアレイ１４から出射される。
【００１７】
第１のプリズムアレイ１２は、入射平面１２ａ、複数の第１の面１２ｂ、及び、複数の第２の面１２ｃを有している。入射平面１２ａは、光源からの光が入射する面であり、実質的に平面を成している。
【００１８】
第１の面１２ｂと第２の面１２ｃは、交互に設けられている。隣り合う第１の面１２ｂ及び第２の面１２ｃは、入射平面１２ａに交差する二つの面であって、互いに交差する二つの面に沿って、それぞれ延びている。第１の面１２ｂが入射平面１２ａに対して成す角度α１は、第２の面１２ｃが入射平面１２ａに対して成す角度β１より小さい。このような面構成を有す第１のプリズムアレイ１２では、入射平面１２ａと、隣り合う第１の面１２ｂと第２の面１２ｃとが、プリズム要素を構成している。第１のプリズムアレイ１２では、このように構成されたプリズム要素が、一方向（ｘ方向）に配列されている。このように、第１のプリズムアレイ１２は、複数のプリズム要素を有しており、その配列方向における周期は、数百μｍ程度のものとすることができる。
【００１９】
第２のプリズムアレイ１４は、出射平面１４ａ、複数の第３の面１４ｂ、及び、複数の第４の面１４ｃを有している。出射平面１４ａは、この光学部品１０に入射した光が外部へと出射する面であり、実質的に平面を成している。
【００２０】
第３の面１４ｂと第４の面１４ｃも、交互に設けられている。隣り合う第３の面１４ｂ及び第４の面１４ｃは、出射平面１４ａに交差する二つの面であって、互いに交差する二つの面に沿って、それぞれ延びている。第３の面１４ｂが出射平面１４ａに対して成す角度α２は、第４の面１４ｃが出射平面１４ａに対して成す角度β２より小さい。このような面構成を有す第２のプリズムアレイ１４では、出射平面１４ａと、隣り合う第３の面１４ｂと第４の面１４ｃとが、プリズム要素を構成している。第２のプリズムアレイ１４では、このように構成されたプリズム要素が、一方向（ｘ方向）に配列されている。このように、第２のプリズムアレイ１４は、複数のプリズム要素を有しており、その配列方向における周期は、数百μｍ程度のものとすることができる。
【００２１】
第１のプリズムアレイ１２と第２のプリズムアレイ１４は、第１の面１２ｂと第３の面１４ｂとが対面し、第２の面１２ｃと第４の面１４ｃとが対面するように、互いに離間して設けられている。本実施形態では、第１のプリズムアレイ１２の入射平面１２ａから第１の面１２ｂと第２の面１２ｃとが交差する辺までの距離ｔ１と、第２のプリズムアレイ１４の出射平面１４ａから第３の面１４ｂと第４の面１４ｃとが交差する辺までの距離ｔ２との和より、入射平面１２ａと出射平面１４ａとの間の距離ｔが小さくなるように、第１のプリズムアレイ１２と第２のプリズムアレイ１４とが設けられている。
【００２２】
このように設けられた第１のプリズムアレイ１２と第２のプリズムアレイ１４との間には媒体１６が提供されている。媒体１６としては、空気層や接着層を用いることができる。第１のプリズムアレイ１２の屈折率ｎ１及び第２のプリズムアレイ１４の屈折率ｎ２は、この媒体１６の屈折率ｎ０より大きい。
【００２３】
光学部品１０では、第１のプリズムアレイ１２と第２のプリズムアレイ１４とが同じものであると、入射する光線の殆どが、入射角と等しい角度で出射してしまう。したがって、α１≠α２、β１≠β２、ｎ１≠ｎ２の何れかが成り立つ必要がある。
【００２４】
以下、このような光学部品１０に入射する光の軌跡について、説明する。図３は、一実施形態に係る光学部品に入射する光の軌跡を示す図である。図３は、入射平面１２ａに入射して第１の面１２ｂに至る光の軌跡を示している。図３においては、（ａ）に、入射角０°で入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されおり、（ｂ）に、プリズム要素の配列方向（ｘ方向）の一方側から他方側に傾斜して小さい入射角で（図中上側から浅い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｃ）に、プリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して大きい入射角で（図中上側から深い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｄ）に、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して小さい入射角で（図中下側から浅い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｅ）に、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して大きい入射角で（図中下側から深い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されている。ここでプリズム要素の配列方向の一方側とは、第１のプリズムアレイ１２の一つのプリズム要素において、第１の面１２ｂに対して第２の面１２ｃが位置する側である。また、プリズム要素の配列方向の他方側とは、第１のプリズムアレイ１２の一つのプリズム要素において、第２の面１２ｃに対して第１の面１２ｂが位置する側である。
【００２５】
図３の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示すように、入射平面１２ａに入射角０°で入射する光Ｌ、及び、プリズム要素の配列方向（ｘ方向）の一方側から他方側に傾斜して入射平面１２ａに入射する光Ｌは、同配列方向の一方側から他方側に傾斜して出射平面１４ａから出射される。
【００２６】
また、図３の（ｄ）に示すように、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して小さい入射角で入射平面１２ａに入射する光Ｌは、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して小さい出射角で出射平面１４ａから出射される。
【００２７】
一方、図３の（ｅ）に示すように、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して大きい角度で入射平面１２ａに入射する光Ｌは、全反射により第２のプリズムアレイ１４には到達せず、その大半は第１のプリズムアレイ１２で全反射を繰り返しながら入射平面１２ａから抜け出す。したがって、この光学部品１０は、光源から入射する光の出射方向を制御することが可能である。
【００２８】
ここで、図３の（ｄ）に示す光線Ｌが光学部品１０の各面の法線となす角度を図４に示す。図４には、入射平面１２ａへの光線Ｌの入射角ｉ、入射平面１２ａからの光線Ｌの出射角θ１、第１の面１２ｂへの光線Ｌの入射角θ２、第１の面１２ｂからの光線Ｌの出射角θ３、第３の面１４ｂへの光線Ｌの入射角θ４、第３の面１４ｂからの光線Ｌの出射角θ５、出射平面１４ａへの光線Ｌの入射角θ６、出射平面１４ａからの光線Ｌの出射角θ７が示されている。
【００２９】
入射角ｉと出射角θ７との関係は、スネルの法則より以下の式の通りとなる。
ｓｉｎ（ｉ）＝ｎ１×ｓｉｎθ１ （１）
θ２＝θ１＋α１
ｎ１×ｓｉｎ（θ２）＝ｎ０×ｓｉｎ（θ３）
θ４＝θ３−α１＋α２
ｎ０×ｓｉｎ（θ４）＝ｎ２×ｓｉｎ（θ５）
θ６＝θ５−α２
ｎ２×ｓｉｎ（θ６）＝ｓｉｎ（θ７）
【００３０】
入射角ｉを、θ２が臨界角になるまで大きくしていくと、出射角θ７も大きくなる。よって、図３の（ｄ）のような軌跡をもつ光線Ｌの出射角θ７が大きくなるケースは、第１の面１２ｂへの光線の入射角θ２が臨界角となるような入射角ｉＲより、入射平面１２ａへの入射角iが僅かに小さいケースである。ここで入射角ｉＲについては、以下の関係式が成り立つ。
ｓｉｎ（ｉＲ）＝ｎ１×ｓｉｎ（ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ１）−α１））
【００３１】
図５に、ｉ＝ｉＲ−０．１°とした場合の、α２とθ７の関係を、α１、ｎ１、ｎ２、及び、ｎ０をパラメータとして示す。図５から明らかなように、パラメータを適宜選択することによって、出射角θ７を小さくすることができる。また、図５から明らかなように、ｎ１＜ｎ２の関係が満たされる場合に、出射角θ７を小さくすることができる。さらに、図５から明らかなように、ｎ０を小さくすると出射角θ７を小さくすることができる。したがって、媒体１６を空気層とすることが好ましい。
【００３２】
次に、入射平面１２ａに入射して第２の面１２ｃ又は第４の面１４ｃに至る光の軌跡について説明する。図６は、一実施形態に係る光学部品に入射する光の軌跡を示す図であり、入射平面１２ａに入射して第２の面１２ｃ又は第４の面１４ｃに至る光の軌跡を示している。図６においては、（ａ）に、プリズム要素の配列方向（ｘ方向）の他方側から一方側に傾斜して小さい入射角で（図中下側から浅い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｂ）に、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して大きい入射角で（図中下側から深い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｃ）に、プリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して小さい入射角（図中上側から浅い角度で）で入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｄ）及び（ｅ）に、プリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して大きい入射角で（図中上側から深い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されている。
【００３３】
図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して入射平面１２ａに入射する光Ｌは、その入射角によらず、第２の面１２ｃによって全反射され、プリズム要素の配列方向の一方側から他方側へと傾斜する方向に出射平面１４ａから出射される。
【００３４】
一方、図６の（ｃ）に示すように、入射平面１２ａにプリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して小さい入射角で入射する光Ｌは、第１の面１２ｂ及び媒体１６を経て第４の面１４ｃに至り、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して大きい出射角で出射される。しかしながら、このような出射光の量は少ない。かかる軌跡を辿る光が少ないためである。
【００３５】
また、図６の（ｄ）及び（ｅ）に示すように、入射平面１２ａにプリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して大きい入射角で入射する光Ｌは、第１の面１２ｂ、媒体１６、及び第３の面１４ｂを経て、第４の面１４ｃに至り、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して小さい出射角で出射平面１４ａから出射される。なお、このような光の出射角は、図１の（ｅ）の面Ｂを経て出射される光と比較すれば明らかなように、小さな角度となっている。これは、入射光線の角度が第１のプリズムアレイ１２によって変えられて、当該光線が第２のプリズムアレイ１４の第４の面１４ｃに対し浅い角度で入射し、したがって、出射光の出射角が小さくなるからである。
【００３６】
以上、図３及び図６を参照して光学部品１０における光線の軌跡について説明したが、図３及び図６と、図１を比較すれば明らかなように、光学部品１０は、損失となる光の量が少ない。即ち、光学部品１０は、光の利用効率に優れている。また、第２の面１２ｃ及び第４の面１４ｃを粗面に加工する必要もなく、光学部品１０の加工は容易になし得る。
【００３７】
ここで、図６の（ｄ）及び（ｅ）に示す光Ｌが、光学部品１０の各面の法線となす角を図７に示す。図７には、入射平面１２ａへの光線Ｌの入射角ｊ、入射平面１２ａからの光線Ｌの出射角γ１、第１の面１２ｂへの光線Ｌの入射角γ２、第１の面１２ｂからの光線Ｌの出射角γ３、第３の面１４ｂへの光線Ｌの入射角γ４、第３の面１４ｂからの光線Ｌの出射角γ５、第４の面１４ｃへの光線Ｌの入射角γ６、出射平面１４ａへの光線Ｌの入射角γ７、出射平面１４ａからの光線Ｌの出射角γ８が示されている。
【００３８】
図７に示す光線Ｌの入射平面１２ａへの入射角ｊと同光線Ｌの出射平面１４ａからの出射角γ８との関係は、スネルの法則より以下の式の通りとなる。
ｓｉｎ（ｊ）＝ｎ１×ｓｉｎ（γ１）
γ２＝γ１−α１
ｎ１×ｓｉｎ（γ２）＝ｎ０×ｓｉｎ（γ３）
γ４＝γ３＋α１−α２
ｎ０×ｓｉｎ（γ４）＝ｎ２×ｓｉｎ（γ５）
γ６＝１８０°−γ５−α２−β２
γ７＝β２−γ６
ｎ２×ｓｉｎ（γ７）＝ｓｉｎ（γ８）
【００３９】
図８〜図１０は、図７に示す光線Ｌの入射平面１２ａへの入射角ｊと出射平面１４ａからの出射角γ８との関係を示すグラフである。図８は、α１＝１５°の場合の関係を示しており、図９は、α１＝２０°の場合の関係を示しており、図１０は、α１＝２５°の場合の関係を示している。また、図８〜図１０は、α２、β２をパラメータとした場合の関係を示している。図８〜図１０の関係は、ｎ１=１．４、ｎ２=１．６、ｎ０=１．０とした場合に求められたものである。
【００４０】
図８〜図１０を参照すれば明らかなように、入射角ｊ、即ち、プリズム要素の一方側から他方側に傾斜して入射平面１２ａに入射する光Ｌの入射角が大きくなると、出射角γ８、即ち、プリズム要素の他方側から一方側に傾斜して出射平面１４ａから出射する光Ｌの出射角も大きくなる。
【００４１】
また、図８〜図１０から明らかなように、出射角γ８に対しては、第４の面１４ｃが出射平面１４ａと成す角度β２が最も影響する。したがって、角度β２は８５°以下とすることが好ましい。
【００４２】
図１１は、本発明の実施例の光学部品に関する光の輝度の角度による分布を示す図である。図１１において、円形のプロットは、入射平面１２ａへの入射光の入射角度と輝度の関係を示しており、四角形のプロットは出射平面１４ａからの出射光の出射角度と輝度の関係を示している。角度０°の方向とは、入射平面１２ａ及び出射平面１４ａの法線方向である。マイナスの角度の光は、プリズム要素の配列方向における一方側から他方側に傾斜する方向に進む光である。
【００４３】
図１１に示す輝度の角度分布は、以下のパラメータの光学部品１０によって得たものである。
プリズム要素の周期０．３ｍｍ、
α１＝１７°
β１=８９°
α２=１６°、
β２=７６、
ｔ１＝０．２５ｍｍ、
ｔ２=０．２５ｍｍ、
ｔ＝０．４４ｍｍ
媒体１６：空気層
第１のプリズムアレイの屈折率：１．４
第２のプリズムアレイの屈折率：１．６
【００４４】
図１１に示すように、入射光の輝度は、入射平面１２ａの法線に対して対称な角度分布を有していた。この入射光が光学部品１０に入射し出射平面１４ａから出射されると、その出射光では、図１１に示すように、プリズム要素の配列方向における他方側から一方側に傾斜する方向に進む成分が低減されていた。したがって、光学部品１０は、光の出射方向を制御することが可能であることが確認された。
【００４５】
以下、上述した光学部品を用いた表示装置について説明する。図１２は、一実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。図１２に示す表示装置２０は、照明装置２２と、液晶パネル２４と、を備えている。照明装置２２は、光学部品１０、導光板２６、光源２８、及び、反射板３０を有している。なお、照明装置２２は、反射板３０を有していなくてもよい。この表示装置２０では、導光板２６の端面に入射する光が、光学部品１０に入射する。光学部品１０に入射する光の一部が液晶パネル２４の背面に入射して当該液晶パネル２４の表面から出射される。この表示装置２０は、光学部品１０を備えているので、その視野角が制御されている。また、表示装置２０は、光学部品１０を備えているので、光の利用効率に優れている。
【００４６】
図１３は、別の実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。図１３に示す表示装置２０Ａは、照明装置２２Ａ、及び、液晶パネル２４を備えている。照明装置２２Ａは、光学部品１０、光源２８、及び、拡散板３２を有している。表示装置２０Ａでは、光源２８からの光が拡散板３２によって拡散されて光学部品１０に入射する。光学部品１０に入射する光の一部が液晶パネル２４の背面に入射して当該液晶パネル２４の表面から出射される。表示装置２０Ａも、表示装置２０と同様に、光学部品１０を備えているので、その視野角が制御されている。また、表示装置２０Ａも、光の利用効率に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】複数のプリズム要素を配列した従来のパネルに入射する光の軌跡を示す図である。
【図２】一実施形態に係る光学部品を概略的に示す図である。
【図３】一実施形態に係る光学部品に入射する光の軌跡を示す図である。
【図４】図３の（ｄ）に示す光線が一実施形態に係る光学部品の各面の法線となす角度を示す図である。
【図５】第２のプリズムアレイにおける第３の面と出射平面がなす角度α２と図４に示す光線の出射平面からの出射角との関係を示すグラフである。
【図６】一実施形態に係る光学部品に入射する光の軌跡を示す図である。
【図７】図６の（ｄ）及び（ｅ）に示す光線が一実施形態に係る光学部品の各面の法線となす角度を示す図である。
【図８】図７に示す光線の入射平面への入射角と出射平面から出射角との関係を示すグラフである。
【図９】図７に示す光線の入射平面への入射角と出射平面から出射角との関係を示すグラフである。
【図１０】図７に示す光線の入射平面への入射角と出射平面から出射角との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例の光学部品に関する光の輝度の角度分布を示す図である。
【図１２】一実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。
【図１３】別の実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…光学部品、１２…第１のプリズムアレイ、１２ａ…入射平面、１２ｂ…第１の面、１２ｃ…第２の面、１４…第２のプリズムアレイ、１４ａ…出射平面、１４ａ…出射平面
１４ｂ…第３の面、１４ｃ…第４の面、１６…媒体、２０，２０Ａ…表示装置、２２，２２Ａ…照明装置、２４…液晶パネル、２６…導光板、２８…光源、３０…反射板、３２…拡散板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品に関するものであり、特に、視野角コントロールに好適に用いることが可能な光学部品に関するものである。また、本発明は、このような光学部品を用いた照明装置及び表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話のディスプレイやパソコンディスプレイの覗き見防止、カーナビゲーションのフロントパネルへの映り込み防止のために、視野角コントロール技術を採用した光学部品が液晶ディスプレイ等のディスプレイに用いられている。このような光学部品は、ディスプレイからの光がある視野角の範囲内にのみに発せられるようにするものである。
【０００３】
このような光学部品として、非特許文献１に開示されたルーバーがある。このルーバーは、複数の遮光板を互いの主面を対面させて一方向に配列させたものである。かかるルーバーによれば、ある角度以上で当該ルーバーに入射する光を遮光することができる。
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に記載のルーバーは、透過させたい角度の光、即ち、当該ルーバーへの入射角が小さい光の一部も遮光してしまう。その結果、このルーバーを備えたディスプレイの輝度を明るくするためには、光源の出力を大きくする必要がある。
【０００５】
一方、特許文献１には、照明器具用のパネルとして、複数のプリズム要素を配列したパネルが開示されている。図１は、複数のプリズム要素を配列した従来のパネルに入射する光の軌跡を示す図である。図１の（ａ）には、出射面に対して直交する方向にパネルに入射する光Ｌの軌跡が示されている。図１の（ｂ）には、図中の下側から浅い角度で入射する光Ｌの軌跡が示されている。図１の（ｃ）には、図中の下側から深い角度で入射する光Ｌの軌跡が示されている。図１の（ｄ）には、図中の上側から浅い角度で入射する光Ｌの軌跡が示されている。また、図１の（ｅ）には、図中の上側から深い角度で入射する光Ｌの軌跡が示されている。
【０００６】
図１に示すように、このパネルは、出射平面と、交互に設けられた複数の第１の面及び複数の第２の面とを備えている。第１の面Ａ及び第２の面Ｂは、出射平面Ｃに対して傾斜する異なる面に沿って設けられている。第１の面Ａが出射平面に対して成す傾斜角度は、第２の面Ｂが出射平面に対して成す傾斜角度より小さい。また、隣り合う第１の面Ａと第２の面Ｂと出射平面とがプリズム要素を構成している。
【０００７】
図１に示すように、このパネルは、プリズム要素によって光の配光を変えることにより、図中の上方向には光が出射されないようにするものである。このパネルでは、図１の（ｅ）に示すように、図中の上側から深い角度で入射する光は、第２の面Ｂによって反射されて、図中の上方向に出射されてしまう。これを防ぐために、特許文献１に記載のパネルでは、第２の面Ｂを粗面とする加工が施されている。
【非特許文献１】“シンエツVCFにおける視野コントロール技術”、月刊ディスプレイ２００６年５月号、６２頁〜６９頁
【特許文献１】特許第３５６７８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示のパネルをディスプレイに適用するには、各プリズム要素の周期を数百μｍオーダーまで小さくする必要がある。このような周期のプリズム要素の第２の面を粗面とする加工は、困難であるか、又は、非常に高度な加工技術を必要とする。
【０００９】
本発明は、光の出射方向を制御する光学部品であって、光利用効率が高く、且つ、容易に加工可能な光学部品を提供することを目的としている。また、本発明は、このような光学部品を用いた照明装置、及び表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光学部品は、第１のプリズムアレイと、第２のプリズムアレイと、を備えている。第１のプリズムアレイは、入射平面と、複数の第１の面と、複数の第２の面と、を有している。複数の第１の面と複数の第２の面とは交互に設けられている。第２のプリズムアレイは、出射平面と、複数の第３の面と、複数の第４の面とを有している。複数の第３の面と複数の第４の面とは、交互に設けられている。隣り合う第１の面と第２の面は、入射平面に対して傾斜する二つの面であって、互いに交差する二つの面に沿って延びている。複数の第１の面が入射平面に対して成す傾斜角は、複数の第２の面が前記入射平面に対して成す傾斜角より小さい。隣り合う第１の面と第２の面と、入射平面とがプリズム要素を構成している。隣り合う第３の面と第４の面とは、出射平面に対して傾斜する二つの面であって、互いに交差する二つの面に沿って延びている。複数の第３の面が出射平面に対して成す傾斜角は、複数の第４の面が出射平面に対して成す傾斜角より小さい。隣り合う第３の面と第４の面と、出射平面とが、プリズム要素を構成している。第１のプリズムアレイと第２のプリズムアレイは、第１の面と第３の面が対面し、第２の面と第４の面が対面するように、離間して設けられている。第１のプリズムアレイの屈折率及び第２のプリズムアレイの屈折率は、当該第１のプリズムアレイと当該第２のプリズムアレイとの間の媒体の屈折率より大きくなっている。本発明の光学部品は、光を限られた方向に出射することができる。また、当該方向以外に向かう光の量、即ち、損失が少ない。さらに、この光学部品は、粗面加工を不要とすることができる。
【００１１】
本発明の光学部品では、第４の面が前記出射平面に対して成す角度が、８５度以下であることが好ましい。媒体は、空気の層であってもよい。第１のプリズムアレイの屈折率が、第２のプリズムアレイの屈折率より低いことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の照明装置は、上述の本発明の光学部品を備える。また、本発明の表示装置は、上述の本発明の光学部品を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光の出射方向を制御する光学部品であって、光利用効率が高く、且つ、容易に加工可能な光学部品が提供される。また、本発明によれば、このような光学部品を用いた照明装置、及び表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１５】
図２は、一実施形態に係る光学部品を概略的に示す図である。図２は、光学部品１０におけるプリズム要素の配列方向（ｘ方向）と入射平面から出射平面に向かう方向（ｚ方向）とに交差する方向（ｙ方向）に見た光学部品１０を概略的に示している。
【００１６】
図２に示す光学部品１０は、第１のプリズムアレイ１２及び第２のプリズムアレイ１４を備えている。第１のプリズムアレイ１２は、第２のプリズムアレイ１４に対して光源側に配置される部品である。この光学部品１０では、第１のプリズムアレイ１２に入射した光が第２のプリズムアレイ１４から出射される。
【００１７】
第１のプリズムアレイ１２は、入射平面１２ａ、複数の第１の面１２ｂ、及び、複数の第２の面１２ｃを有している。入射平面１２ａは、光源からの光が入射する面であり、実質的に平面を成している。
【００１８】
第１の面１２ｂと第２の面１２ｃは、交互に設けられている。隣り合う第１の面１２ｂ及び第２の面１２ｃは、入射平面１２ａに交差する二つの面であって、互いに交差する二つの面に沿って、それぞれ延びている。第１の面１２ｂが入射平面１２ａに対して成す角度α１は、第２の面１２ｃが入射平面１２ａに対して成す角度β１より小さい。このような面構成を有す第１のプリズムアレイ１２では、入射平面１２ａと、隣り合う第１の面１２ｂと第２の面１２ｃとが、プリズム要素を構成している。第１のプリズムアレイ１２では、このように構成されたプリズム要素が、一方向（ｘ方向）に配列されている。このように、第１のプリズムアレイ１２は、複数のプリズム要素を有しており、その配列方向における周期は、数百μｍ程度のものとすることができる。
【００１９】
第２のプリズムアレイ１４は、出射平面１４ａ、複数の第３の面１４ｂ、及び、複数の第４の面１４ｃを有している。出射平面１４ａは、この光学部品１０に入射した光が外部へと出射する面であり、実質的に平面を成している。
【００２０】
第３の面１４ｂと第４の面１４ｃも、交互に設けられている。隣り合う第３の面１４ｂ及び第４の面１４ｃは、出射平面１４ａに交差する二つの面であって、互いに交差する二つの面に沿って、それぞれ延びている。第３の面１４ｂが出射平面１４ａに対して成す角度α２は、第４の面１４ｃが出射平面１４ａに対して成す角度β２より小さい。このような面構成を有す第２のプリズムアレイ１４では、出射平面１４ａと、隣り合う第３の面１４ｂと第４の面１４ｃとが、プリズム要素を構成している。第２のプリズムアレイ１４では、このように構成されたプリズム要素が、一方向（ｘ方向）に配列されている。このように、第２のプリズムアレイ１４は、複数のプリズム要素を有しており、その配列方向における周期は、数百μｍ程度のものとすることができる。
【００２１】
第１のプリズムアレイ１２と第２のプリズムアレイ１４は、第１の面１２ｂと第３の面１４ｂとが対面し、第２の面１２ｃと第４の面１４ｃとが対面するように、互いに離間して設けられている。本実施形態では、第１のプリズムアレイ１２の入射平面１２ａから第１の面１２ｂと第２の面１２ｃとが交差する辺までの距離ｔ１と、第２のプリズムアレイ１４の出射平面１４ａから第３の面１４ｂと第４の面１４ｃとが交差する辺までの距離ｔ２との和より、入射平面１２ａと出射平面１４ａとの間の距離ｔが小さくなるように、第１のプリズムアレイ１２と第２のプリズムアレイ１４とが設けられている。
【００２２】
このように設けられた第１のプリズムアレイ１２と第２のプリズムアレイ１４との間には媒体１６が提供されている。媒体１６としては、空気層や接着層を用いることができる。第１のプリズムアレイ１２の屈折率ｎ１及び第２のプリズムアレイ１４の屈折率ｎ２は、この媒体１６の屈折率ｎ０より大きい。
【００２３】
光学部品１０では、第１のプリズムアレイ１２と第２のプリズムアレイ１４とが同じものであると、入射する光線の殆どが、入射角と等しい角度で出射してしまう。したがって、α１≠α２、β１≠β２、ｎ１≠ｎ２の何れかが成り立つ必要がある。
【００２４】
以下、このような光学部品１０に入射する光の軌跡について、説明する。図３は、一実施形態に係る光学部品に入射する光の軌跡を示す図である。図３は、入射平面１２ａに入射して第１の面１２ｂに至る光の軌跡を示している。図３においては、（ａ）に、入射角０°で入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されおり、（ｂ）に、プリズム要素の配列方向（ｘ方向）の一方側から他方側に傾斜して小さい入射角で（図中上側から浅い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｃ）に、プリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して大きい入射角で（図中上側から深い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｄ）に、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して小さい入射角で（図中下側から浅い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｅ）に、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して大きい入射角で（図中下側から深い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されている。ここでプリズム要素の配列方向の一方側とは、第１のプリズムアレイ１２の一つのプリズム要素において、第１の面１２ｂに対して第２の面１２ｃが位置する側である。また、プリズム要素の配列方向の他方側とは、第１のプリズムアレイ１２の一つのプリズム要素において、第２の面１２ｃに対して第１の面１２ｂが位置する側である。
【００２５】
図３の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示すように、入射平面１２ａに入射角０°で入射する光Ｌ、及び、プリズム要素の配列方向（ｘ方向）の一方側から他方側に傾斜して入射平面１２ａに入射する光Ｌは、同配列方向の一方側から他方側に傾斜して出射平面１４ａから出射される。
【００２６】
また、図３の（ｄ）に示すように、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して小さい入射角で入射平面１２ａに入射する光Ｌは、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して小さい出射角で出射平面１４ａから出射される。
【００２７】
一方、図３の（ｅ）に示すように、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して大きい角度で入射平面１２ａに入射する光Ｌは、全反射により第２のプリズムアレイ１４には到達せず、その大半は第１のプリズムアレイ１２で全反射を繰り返しながら入射平面１２ａから抜け出す。したがって、この光学部品１０は、光源から入射する光の出射方向を制御することが可能である。
【００２８】
ここで、図３の（ｄ）に示す光線Ｌが光学部品１０の各面の法線となす角度を図４に示す。図４には、入射平面１２ａへの光線Ｌの入射角ｉ、入射平面１２ａからの光線Ｌの出射角θ１、第１の面１２ｂへの光線Ｌの入射角θ２、第１の面１２ｂからの光線Ｌの出射角θ３、第３の面１４ｂへの光線Ｌの入射角θ４、第３の面１４ｂからの光線Ｌの出射角θ５、出射平面１４ａへの光線Ｌの入射角θ６、出射平面１４ａからの光線Ｌの出射角θ７が示されている。
【００２９】
入射角ｉと出射角θ７との関係は、スネルの法則より以下の式の通りとなる。
ｓｉｎ（ｉ）＝ｎ１×ｓｉｎθ１ （１）
θ２＝θ１＋α１
ｎ１×ｓｉｎ（θ２）＝ｎ０×ｓｉｎ（θ３）
θ４＝θ３−α１＋α２
ｎ０×ｓｉｎ（θ４）＝ｎ２×ｓｉｎ（θ５）
θ６＝θ５−α２
ｎ２×ｓｉｎ（θ６）＝ｓｉｎ（θ７）
【００３０】
入射角ｉを、θ２が臨界角になるまで大きくしていくと、出射角θ７も大きくなる。よって、図３の（ｄ）のような軌跡をもつ光線Ｌの出射角θ７が大きくなるケースは、第１の面１２ｂへの光線の入射角θ２が臨界角となるような入射角ｉＲより、入射平面１２ａへの入射角iが僅かに小さいケースである。ここで入射角ｉＲについては、以下の関係式が成り立つ。
ｓｉｎ（ｉＲ）＝ｎ１×ｓｉｎ（ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ１）−α１））
【００３１】
図５に、ｉ＝ｉＲ−０．１°とした場合の、α２とθ７の関係を、α１、ｎ１、ｎ２、及び、ｎ０をパラメータとして示す。図５から明らかなように、パラメータを適宜選択することによって、出射角θ７を小さくすることができる。また、図５から明らかなように、ｎ１＜ｎ２の関係が満たされる場合に、出射角θ７を小さくすることができる。さらに、図５から明らかなように、ｎ０を小さくすると出射角θ７を小さくすることができる。したがって、媒体１６を空気層とすることが好ましい。
【００３２】
次に、入射平面１２ａに入射して第２の面１２ｃ又は第４の面１４ｃに至る光の軌跡について説明する。図６は、一実施形態に係る光学部品に入射する光の軌跡を示す図であり、入射平面１２ａに入射して第２の面１２ｃ又は第４の面１４ｃに至る光の軌跡を示している。図６においては、（ａ）に、プリズム要素の配列方向（ｘ方向）の他方側から一方側に傾斜して小さい入射角で（図中下側から浅い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｂ）に、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して大きい入射角で（図中下側から深い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｃ）に、プリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して小さい入射角（図中上側から浅い角度で）で入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されており、（ｄ）及び（ｅ）に、プリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して大きい入射角で（図中上側から深い角度で）入射平面１２ａに入射する光Ｌの軌跡が示されている。
【００３３】
図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して入射平面１２ａに入射する光Ｌは、その入射角によらず、第２の面１２ｃによって全反射され、プリズム要素の配列方向の一方側から他方側へと傾斜する方向に出射平面１４ａから出射される。
【００３４】
一方、図６の（ｃ）に示すように、入射平面１２ａにプリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して小さい入射角で入射する光Ｌは、第１の面１２ｂ及び媒体１６を経て第４の面１４ｃに至り、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して大きい出射角で出射される。しかしながら、このような出射光の量は少ない。かかる軌跡を辿る光が少ないためである。
【００３５】
また、図６の（ｄ）及び（ｅ）に示すように、入射平面１２ａにプリズム要素の配列方向の一方側から他方側に傾斜して大きい入射角で入射する光Ｌは、第１の面１２ｂ、媒体１６、及び第３の面１４ｂを経て、第４の面１４ｃに至り、プリズム要素の配列方向の他方側から一方側に傾斜して小さい出射角で出射平面１４ａから出射される。なお、このような光の出射角は、図１の（ｅ）の面Ｂを経て出射される光と比較すれば明らかなように、小さな角度となっている。これは、入射光線の角度が第１のプリズムアレイ１２によって変えられて、当該光線が第２のプリズムアレイ１４の第４の面１４ｃに対し浅い角度で入射し、したがって、出射光の出射角が小さくなるからである。
【００３６】
以上、図３及び図６を参照して光学部品１０における光線の軌跡について説明したが、図３及び図６と、図１を比較すれば明らかなように、光学部品１０は、損失となる光の量が少ない。即ち、光学部品１０は、光の利用効率に優れている。また、第２の面１２ｃ及び第４の面１４ｃを粗面に加工する必要もなく、光学部品１０の加工は容易になし得る。
【００３７】
ここで、図６の（ｄ）及び（ｅ）に示す光Ｌが、光学部品１０の各面の法線となす角を図７に示す。図７には、入射平面１２ａへの光線Ｌの入射角ｊ、入射平面１２ａからの光線Ｌの出射角γ１、第１の面１２ｂへの光線Ｌの入射角γ２、第１の面１２ｂからの光線Ｌの出射角γ３、第３の面１４ｂへの光線Ｌの入射角γ４、第３の面１４ｂからの光線Ｌの出射角γ５、第４の面１４ｃへの光線Ｌの入射角γ６、出射平面１４ａへの光線Ｌの入射角γ７、出射平面１４ａからの光線Ｌの出射角γ８が示されている。
【００３８】
図７に示す光線Ｌの入射平面１２ａへの入射角ｊと同光線Ｌの出射平面１４ａからの出射角γ８との関係は、スネルの法則より以下の式の通りとなる。
ｓｉｎ（ｊ）＝ｎ１×ｓｉｎ（γ１）
γ２＝γ１−α１
ｎ１×ｓｉｎ（γ２）＝ｎ０×ｓｉｎ（γ３）
γ４＝γ３＋α１−α２
ｎ０×ｓｉｎ（γ４）＝ｎ２×ｓｉｎ（γ５）
γ６＝１８０°−γ５−α２−β２
γ７＝β２−γ６
ｎ２×ｓｉｎ（γ７）＝ｓｉｎ（γ８）
【００３９】
図８〜図１０は、図７に示す光線Ｌの入射平面１２ａへの入射角ｊと出射平面１４ａからの出射角γ８との関係を示すグラフである。図８は、α１＝１５°の場合の関係を示しており、図９は、α１＝２０°の場合の関係を示しており、図１０は、α１＝２５°の場合の関係を示している。また、図８〜図１０は、α２、β２をパラメータとした場合の関係を示している。図８〜図１０の関係は、ｎ１=１．４、ｎ２=１．６、ｎ０=１．０とした場合に求められたものである。
【００４０】
図８〜図１０を参照すれば明らかなように、入射角ｊ、即ち、プリズム要素の一方側から他方側に傾斜して入射平面１２ａに入射する光Ｌの入射角が大きくなると、出射角γ８、即ち、プリズム要素の他方側から一方側に傾斜して出射平面１４ａから出射する光Ｌの出射角も大きくなる。
【００４１】
また、図８〜図１０から明らかなように、出射角γ８に対しては、第４の面１４ｃが出射平面１４ａと成す角度β２が最も影響する。したがって、角度β２は８５°以下とすることが好ましい。
【００４２】
図１１は、本発明の実施例の光学部品に関する光の輝度の角度による分布を示す図である。図１１において、円形のプロットは、入射平面１２ａへの入射光の入射角度と輝度の関係を示しており、四角形のプロットは出射平面１４ａからの出射光の出射角度と輝度の関係を示している。角度０°の方向とは、入射平面１２ａ及び出射平面１４ａの法線方向である。マイナスの角度の光は、プリズム要素の配列方向における一方側から他方側に傾斜する方向に進む光である。
【００４３】
図１１に示す輝度の角度分布は、以下のパラメータの光学部品１０によって得たものである。
プリズム要素の周期０．３ｍｍ、
α１＝１７°
β１=８９°
α２=１６°、
β２=７６、
ｔ１＝０．２５ｍｍ、
ｔ２=０．２５ｍｍ、
ｔ＝０．４４ｍｍ
媒体１６：空気層
第１のプリズムアレイの屈折率：１．４
第２のプリズムアレイの屈折率：１．６
【００４４】
図１１に示すように、入射光の輝度は、入射平面１２ａの法線に対して対称な角度分布を有していた。この入射光が光学部品１０に入射し出射平面１４ａから出射されると、その出射光では、図１１に示すように、プリズム要素の配列方向における他方側から一方側に傾斜する方向に進む成分が低減されていた。したがって、光学部品１０は、光の出射方向を制御することが可能であることが確認された。
【００４５】
以下、上述した光学部品を用いた表示装置について説明する。図１２は、一実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。図１２に示す表示装置２０は、照明装置２２と、液晶パネル２４と、を備えている。照明装置２２は、光学部品１０、導光板２６、光源２８、及び、反射板３０を有している。なお、照明装置２２は、反射板３０を有していなくてもよい。この表示装置２０では、導光板２６の端面に入射する光が、光学部品１０に入射する。光学部品１０に入射する光の一部が液晶パネル２４の背面に入射して当該液晶パネル２４の表面から出射される。この表示装置２０は、光学部品１０を備えているので、その視野角が制御されている。また、表示装置２０は、光学部品１０を備えているので、光の利用効率に優れている。
【００４６】
図１３は、別の実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。図１３に示す表示装置２０Ａは、照明装置２２Ａ、及び、液晶パネル２４を備えている。照明装置２２Ａは、光学部品１０、光源２８、及び、拡散板３２を有している。表示装置２０Ａでは、光源２８からの光が拡散板３２によって拡散されて光学部品１０に入射する。光学部品１０に入射する光の一部が液晶パネル２４の背面に入射して当該液晶パネル２４の表面から出射される。表示装置２０Ａも、表示装置２０と同様に、光学部品１０を備えているので、その視野角が制御されている。また、表示装置２０Ａも、光の利用効率に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】複数のプリズム要素を配列した従来のパネルに入射する光の軌跡を示す図である。
【図２】一実施形態に係る光学部品を概略的に示す図である。
【図３】一実施形態に係る光学部品に入射する光の軌跡を示す図である。
【図４】図３の（ｄ）に示す光線が一実施形態に係る光学部品の各面の法線となす角度を示す図である。
【図５】第２のプリズムアレイにおける第３の面と出射平面がなす角度α２と図４に示す光線の出射平面からの出射角との関係を示すグラフである。
【図６】一実施形態に係る光学部品に入射する光の軌跡を示す図である。
【図７】図６の（ｄ）及び（ｅ）に示す光線が一実施形態に係る光学部品の各面の法線となす角度を示す図である。
【図８】図７に示す光線の入射平面への入射角と出射平面から出射角との関係を示すグラフである。
【図９】図７に示す光線の入射平面への入射角と出射平面から出射角との関係を示すグラフである。
【図１０】図７に示す光線の入射平面への入射角と出射平面から出射角との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例の光学部品に関する光の輝度の角度分布を示す図である。
【図１２】一実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。
【図１３】別の実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…光学部品、１２…第１のプリズムアレイ、１２ａ…入射平面、１２ｂ…第１の面、１２ｃ…第２の面、１４…第２のプリズムアレイ、１４ａ…出射平面、１４ａ…出射平面
１４ｂ…第３の面、１４ｃ…第４の面、１６…媒体、２０，２０Ａ…表示装置、２２，２２Ａ…照明装置、２４…液晶パネル、２６…導光板、２８…光源、３０…反射板、３２…拡散板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射平面と、交互に設けられた複数の第１の面と複数の第２の面とを有する第１のプリズムアレイと、
出射平面と、交互に設けられた複数の第３の面と複数の第４の面とを有する第２のプリズムアレイと、
を備え、
前記複数の第１の面及び前記複数の第２の面のうち隣り合う第１の面と第２の面は、前記入射平面に対して傾斜し、且つ、互いに交差する面に沿って延びており、前記複数の第１の面が前記入射平面に対して成す傾斜角は、前記複数の第２の面が前記入射平面に対して成す傾斜角より小さく、該隣り合う第１の面と第２の面と、前記入射平面とがプリズム要素を構成しており、
前記複数の第３の面及び前記複数の第４の面のうち隣り合う第３の面と第４の面は、前記出射平面に対して傾斜し、且つ、互いに交差する面に沿って延びており、前記複数の第３の面が前記出射平面に対して成す傾斜角は、前記複数の第４の面が前記出射平面に対して成す傾斜角より小さく、該隣り合う第３の面と第４の面と、前記出射平面とがプリズム要素を構成しており、
前記第１のプリズムアレイと前記第２のプリズムアレイは、前記第１の面と前記第３の面が対面し、前記第２の面と前記第４の面が対面するように、離間して設けられており、
前記第１のプリズムアレイの屈折率及び前記第２のプリズムアレイの屈折率は、該第１のプリズムアレイと該第２のプリズムアレイとの間の媒体の屈折率より大きい、
光学部品。
【請求項２】
前記第４の面が前記出射平面に対して成す角度が、８５度以下である、請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記媒体は、空気の層である、請求項２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記第１のプリズムアレイの屈折率が、前記第２のプリズムアレイの屈折率より低い、請求項３に記載の光学部品。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光学部品を備える照明装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光学部品を備える表示装置。
【請求項１】
入射平面と、交互に設けられた複数の第１の面と複数の第２の面とを有する第１のプリズムアレイと、
出射平面と、交互に設けられた複数の第３の面と複数の第４の面とを有する第２のプリズムアレイと、
を備え、
前記複数の第１の面及び前記複数の第２の面のうち隣り合う第１の面と第２の面は、前記入射平面に対して傾斜し、且つ、互いに交差する面に沿って延びており、前記複数の第１の面が前記入射平面に対して成す傾斜角は、前記複数の第２の面が前記入射平面に対して成す傾斜角より小さく、該隣り合う第１の面と第２の面と、前記入射平面とがプリズム要素を構成しており、
前記複数の第３の面及び前記複数の第４の面のうち隣り合う第３の面と第４の面は、前記出射平面に対して傾斜し、且つ、互いに交差する面に沿って延びており、前記複数の第３の面が前記出射平面に対して成す傾斜角は、前記複数の第４の面が前記出射平面に対して成す傾斜角より小さく、該隣り合う第３の面と第４の面と、前記出射平面とがプリズム要素を構成しており、
前記第１のプリズムアレイと前記第２のプリズムアレイは、前記第１の面と前記第３の面が対面し、前記第２の面と前記第４の面が対面するように、離間して設けられており、
前記第１のプリズムアレイの屈折率及び前記第２のプリズムアレイの屈折率は、該第１のプリズムアレイと該第２のプリズムアレイとの間の媒体の屈折率より大きい、
光学部品。
【請求項２】
前記第４の面が前記出射平面に対して成す角度が、８５度以下である、請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記媒体は、空気の層である、請求項２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記第１のプリズムアレイの屈折率が、前記第２のプリズムアレイの屈折率より低い、請求項３に記載の光学部品。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光学部品を備える照明装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光学部品を備える表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１５１００（Ｐ２０１０−１５１００Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７７１０３（Ｐ２００８−１７７１０３）
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（５９９１０９９０６）住友電工ファインポリマー株式会社 (203)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（５９９１０９９０６）住友電工ファインポリマー株式会社 (203)
【Ｆターム（参考）】
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