JP2007047635A - Backlight unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば液晶表示装置などに用いられる直下型のバックライトユニットに関する。 The present invention relates to a direct-type backlight unit used in, for example, a liquid crystal display device.
一般に、液晶表示装置における表示方法として、液晶層と液晶層を挟持する一対のガラス基板と一対のガラス基板のそれぞれに設けた偏光板とを有する液晶パネルを用いて電気的に液晶の配向状態を制御し、この液晶パネルに裏面側から照明光を照射するバックライトユニットによって液晶パネルを透過した透過光を視認する方法がある。
このような液晶表示装置に用いられるバックライトユニットにおいて、光源から照射した光のうち偏光板を透過する一方の直線偏光成分と直交する他方の直線偏光成分が液晶パネルの裏面側の偏光板で吸収されるので、光の利用効率が低減する。そこで、光源が照射した光を一方の直線偏光成分が他方の直線偏光成分よりも多く透過させる偏光分離素子を設けることで、偏光板で吸収される光の割合を低減して光の利用効率を向上させる構造が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。これらは、光源から出射した光を導光板に導入した後、液晶パネルに向けて光路を変更する、いわゆるエッジライト型のバックライトユニットに用いられている。
ところで、バックライトユニットの照射によってより鮮明な表示を得るためには、液晶パネルにより多くの光量の照明光を照射できる直下型のバックライトユニットが用いられている。このような直下型のバックライトユニットに適用可能な偏光分離素子として、複屈折材料層を多数積層して一方の直線偏光を透過させると共に他方の直線偏光を反射させる偏光分離素子や、基板上にコレステリック液晶を積層して一方の円偏光を透過させると共に逆回りの円偏光を反射させる偏光分離素子が提供されている(例えば、非特許文献1、2参照)。
In the backlight unit used in such a liquid crystal display device, the other linearly polarized light component orthogonal to one of the linearly polarized light components transmitted through the polarizing plate is absorbed by the polarizing plate on the back side of the liquid crystal panel. Therefore, the light use efficiency is reduced. Therefore, by providing a polarization separation element that transmits the light emitted from the light source more in one linearly polarized light component than in the other linearly polarized light component, the proportion of light absorbed by the polarizing plate is reduced and the light use efficiency is improved. The structure to improve is proposed (for example, refer patent documents 1-3). These are used in so-called edge light type backlight units in which light emitted from a light source is introduced into a light guide plate and then the optical path is changed toward a liquid crystal panel.
By the way, in order to obtain a clearer display by irradiation of the backlight unit, a direct type backlight unit capable of irradiating a large amount of illumination light to the liquid crystal panel is used. As a polarization separation element applicable to such a direct type backlight unit, a plurality of birefringent material layers are laminated to transmit one linearly polarized light and reflect the other linearly polarized light, or on a substrate. There has been provided a polarization separation element in which cholesteric liquid crystals are stacked to transmit one circularly polarized light and to reflect reverse circularly polarized light (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、上記従来のバックライトユニットに適用可能な偏光分離素子には、以下の課題が残されている。すなわち、前者の偏光分離素子では光の1/4波長程度の膜を多数積層する必要があり、また、後者の偏光分離素子では可視光領域において偏光分離機能を持たせるためにコレステリック液晶を複数積層する必要があるため、両者とも構造が複雑であり、製造が困難である。したがって、大面積化したときに、偏光分離機能を面内で均一化しにくいという問題がある。 However, the following problems remain in the polarization separation element applicable to the conventional backlight unit. That is, in the former polarization separation element, it is necessary to laminate a large number of films having a wavelength of about ¼ wavelength, and in the latter polarization separation element, a plurality of cholesteric liquid crystals are laminated in order to have a polarization separation function in the visible light region. Both of them are complex in structure and difficult to manufacture. Therefore, there is a problem that when the area is increased, it is difficult to make the polarization separation function uniform in the plane.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、光源が照射した光の利用効率を向上させると共に、構造が容易な偏光分離層を有する直下型のバックライトユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a direct type backlight unit having a polarization separation layer with an easy structure while improving the utilization efficiency of light irradiated by a light source. To do.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のバックライトユニットは、光源から照射された光のうち、第一直線偏光を偏光方向が該第一直線偏光と直交する第二直線偏光よりも多く透過させる偏光分離層を備える直下型のバックライトユニットにおいて、前記偏光分離層が、山部と谷部とが交互に形成された複数層の折曲フィルム層と、該各折曲フィルム層の間に介在された空気層とを有することを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the backlight unit of the present invention is a direct type including a polarization separation layer that transmits more of the first linearly polarized light than the second linearly polarized light whose polarization direction is orthogonal to the first linearly polarized light among the light irradiated from the light source. In the backlight unit, the polarization separation layer has a plurality of folded film layers in which peaks and valleys are alternately formed, and an air layer interposed between the folded film layers. It is characterized by.
この発明によれば、偏光分離層が空気層を介在させて折曲フィルム層を複数積層して構成されているので、折曲フィルム層を1層とする場合と比較して偏光分離機能を増大させることができ、光源が照射した光の利用効率を向上させることができる。また、容易な構造となるので、製造コストの削減が図られ、偏光分離層を大面積化した際に偏光分離機能を偏光分離層の面内で均一化することができる。
ここで、山部及び谷部の折曲角を、折曲フィルム層に入射する光のブリュースター角をθB(deg)としたときに、180°−2θB以上180°−2(θB+15°)以下とすることが望ましい。これにより、偏光分離層の厚さ方向で入射した光のうち一方の第一直線偏光が折曲フィルム層をほぼ無反射で透過するので、第一直線偏光を第二直線偏光よりも多く透過させて偏光分離機能をより高めることができる。
According to this invention, since the polarization separation layer is formed by laminating a plurality of folded film layers with an air layer interposed therebetween, the polarization separation function is increased as compared with the case where the folded film layer is a single layer. And the utilization efficiency of the light irradiated by the light source can be improved. Further, since the structure is easy, the manufacturing cost can be reduced, and the polarization separation function can be made uniform in the plane of the polarization separation layer when the area of the polarization separation layer is increased.
Here, when the bending angle of the peak and the valley is the Brewster angle of light incident on the bent film layer, θ B (deg), 180 ° −2θ B or more, 180 ° −2 (θ B + 15 °) or less. As a result, one first linearly polarized light of the light incident in the thickness direction of the polarization separating layer is transmitted through the bent film layer almost without reflection, so that the first linearly polarized light is transmitted more than the second linearly polarized light to be polarized. The separation function can be further enhanced.
また、本発明のバックライトユニットは、光源から照射された光のうち、第一直線偏光を偏光方向が該第一直線偏光と直交する第二直線偏光よりも多く透過させる偏光分離層を備える直下型のバックライトユニットにおいて、前記偏光分離層が、山部と谷部とが交互に形成された折曲フィルム層と、該折曲フィルム層の少なくとも一方の面に形成されて該折曲フィルム層よりも屈折率の高い高屈折率層とを有することを特徴とする。 Further, the backlight unit of the present invention is a direct type provided with a polarization separation layer that transmits more of the first linearly polarized light than the second linearly polarized light whose polarization direction is orthogonal to the first linearly polarized light among the light irradiated from the light source. In the backlight unit, the polarization separation layer is formed on a folded film layer in which peaks and valleys are alternately formed, and is formed on at least one surface of the folded film layer. And a high refractive index layer having a high refractive index.
この発明によれば、偏光分離層が折曲フィルム層の少なくとも一面に高屈折率層を形成して折曲フィルム層及び高屈折率層全体の屈折率が大きくなっているので、高屈折率層を設けない場合と比較して第二直線偏光の反射率を高めて偏光分離機能を増大させることができ、光源が照射した光の利用効率を向上させることができる。また、容易な構造となるので、製造コストの削減が図られ、偏光分離層を大面積化した際に偏光分離機能を偏光分離層の面内で均一化することができる。
ここで、上述と同様に、山部及び谷部の折曲角を、180°−2θB以上180°−2(θB+15°)以下とすることが望ましい。
According to this invention, the polarization separation layer forms a high refractive index layer on at least one surface of the folded film layer, and the refractive index of the folded film layer and the entire high refractive index layer is increased. Compared with the case where the second linearly polarized light is not provided, the polarization separation function can be increased by increasing the reflectance of the second linearly polarized light, and the utilization efficiency of the light irradiated by the light source can be improved. Further, since the structure is easy, the manufacturing cost can be reduced, and the polarization separation function can be made uniform in the plane of the polarization separation layer when the area of the polarization separation layer is increased.
Here, similarly to the above, it is desirable that the bending angle of the peak portion and the valley portion is 180 ° −2θ B or more and 180 ° −2 (θ B + 15 °) or less.
本発明の直下型のバックライトユニットによれば、光源の光の利用効率を向上させると共に、偏光分離層の構造を容易にすることができる。したがって、製造コストの削減や、偏光分離層が大面積化されたときにおける面内での偏光分離機能の均一化を図られる。 According to the direct type backlight unit of the present invention, the light use efficiency of the light source can be improved and the structure of the polarization separation layer can be facilitated. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost and to make the polarization separation function uniform in the plane when the polarization separation layer is enlarged.
以下、本発明にかかる直下型のバックライトユニットの第1の実施形態を、図を参照しながら説明する。
本実施形態における直下型のバックライトユニットは、図1に示すような液晶表示装置1の照明手段として用いられる。この液晶表示装置1は、バックライトユニット2と、液晶パネル3とを備える。
Hereinafter, a first embodiment of a direct backlight unit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The direct type backlight unit in the present embodiment is used as illumination means of a liquid crystal display device 1 as shown in FIG. The liquid crystal display device 1 includes a backlight unit 2 and a liquid crystal panel 3.
バックライトユニット2は、光源5と、拡散板6と、偏光分離層7と、これらを収納する筐体8とを備えている。
光源5は、例えば冷陰極蛍光灯で構成されており、無偏光の光を出射する。また、光源5には、この冷陰極蛍光灯を駆動制御する駆動回路(図示略)やインバータ(図示略)などが設けられている。
拡散板6は、光源5から出射した光を拡散し、光源5から偏光分離層7に向かう照明光の進行方向を均一にする。
The backlight unit 2 includes a light source 5, a
The light source 5 is composed of, for example, a cold cathode fluorescent lamp, and emits non-polarized light. The light source 5 is provided with a drive circuit (not shown) for driving and controlling the cold cathode fluorescent lamp, an inverter (not shown), and the like.
The
偏光分離層7は、3層に積層された折曲フィルム層11〜13と、各折曲フィルム層11〜13の間に介在された空気層14、15とによって構成されている。
折曲フィルム層11〜13は、例えば屈折率が1.493のPMMA(polymethyl methacrylate:ポリメチルメタクリレート)で構成された厚さ50μmの樹脂フィルムによって形成されている。また、折曲フィルム層11〜13は、同じ折曲角の山部及び谷部が交互に一定の間隔で複数繰り返して形成されており、その折曲角θP1が例えば40°、山部の頂点の間隔が例えば1mmとなっている。
The polarized light separating layer 7 is composed of folded
The folded
ここで、折曲フィルム層11〜13の折曲角θP1について説明する。まず、屈折率がn1の媒質Aから屈折率がn2の媒質Bとの界面に向けて進行する光のブリュースター角θBは、
θB=tan−1(n2/n1)
となる。そして、媒質Aと媒質Bとの界面への入射角をブリュースター角θBとすることで、一方の直線偏光であるP偏光が無反射で透過し、他方の直線偏光であるS偏光が界面で反射する。本実施形態では、媒質Aである空気の屈折率n1が1、媒質Bである折曲フィルム層11〜13の屈折率n2が1.493であるので、折曲フィルム層11〜13におけるブリュースター角θBが、56.19°となる。
また、一般的に、媒質Aと媒質Bとの界面に入射するP偏光の透過率とS偏光の透過率との比である偏光分離機能はブリュースター角θBよりも少し大きい入射角において最大となり、本実施形態ではブリュースター角θBよりも15°程度大きい入射角において偏光分離機能が最大となる。以上より、折曲フィルム層11〜13への入射角として好ましい範囲は56.19°〜71.19°となる。
これより、折曲フィルム層11〜13の折曲角θP1は、偏光分離層7に対して折曲フィルム層11〜13の積層方向、すなわち図1及び図2に示す矢印X方向に進行する光の入射角が56.19°〜71.19°となるように、37.62°〜67.62°であることが好ましいことになる。
Here, the bending angle θ P1 of the
θ B = tan −1 (n 2 / n 1 )
It becomes. Then, the incident angle to the interface between medium A and the medium B by a Brewster angle theta B, P-polarized light, which is one of the linearly polarized light is transmitted through the non-reflective, S-polarized light surface is the other of the linearly polarized light Reflect on. In the present embodiment, since the refractive index n 1 of the air that is the medium A is 1, and the refractive index n 2 of the
Maximum also generally, the polarization splitting function, which is the ratio of the P polarized light transmittance of incident on the interface between the medium A and the medium B and the transmittance of S polarization in incident angle slightly greater than the Brewster angle theta B next, the polarization splitting function is maximized at large incidence angles of about 15 ° than the Brewster angle theta B in this embodiment. From the above, a preferable range as the incident angle to the
Thus, the bending angle θ P1 of the
また、各折曲フィルム層11〜13の間には、透光性材料で形成されたビーズがスペーサ(間隙形成部材)17として配されている。なお、スペーサ17は、各折曲フィルム層11〜13の間に空気層14、15を確保できる程度の間隔で配置されていればよい。
本実施形態における折曲フィルム層11〜13は、例えば、頂角が40°の山部及び谷部が1mmの間隔で交互に複数配置された一対の金型を用いて、樹脂フィルムを挟持し、樹脂フィルムに熱圧をかけて成形することで形成される。また、各折曲フィルム層11〜13は、その縁部が接着やその他の方法によって一体化されている。これにより、折曲フィルム層11〜13のハンドリングが容易となる。
また、筐体8の内壁には、拡散板6や偏光分離層7で反射して筐体8の内壁に向かう光を反射させる内面反射層18が設けられている。
In addition, beads formed of a translucent material are arranged as spacers (gap forming members) 17 between the
For example, the folded
An
液晶パネル3は、液晶層21と、液晶層21の両面に配置された一対のガラス基板22、23と、ガラス基板22、23のそれぞれの外面に配置された偏光板24、25とを備えている。
一対のガラス基板22、23の互いが対向する内面には、液晶層21に電圧を印加するITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)などで形成された透明電極(図示略)が設けられている。
The liquid crystal panel 3 includes a liquid crystal layer 21, a pair of
Transparent electrodes (not shown) made of ITO (Indium Tin Oxide) for applying a voltage to the liquid crystal layer 21 are provided on the inner surfaces of the pair of
光源5から出射して拡散板6で拡散された照明光は、偏光分離層7に入射して一方の直線偏光成分であるP偏光成分と他方の直線偏光成分であるS偏光成分とに分離され、P偏光成分がS偏光成分よりも多く偏光分離層7を透過する。その後、液晶パネル3に入射する。ここで、偏光分離層7による偏光の分離方法について説明する。
Illumination light emitted from the light source 5 and diffused by the
図2に示すように、矢印X方向で偏光分離層7に入射するP偏光は、本実施形態のように折曲角θP1が40°の場合、折曲フィルム層11との界面に入射角70°(=90°−40°/2)で入射するので、入射した光の大部分が折曲フィルム層11を透過する。
そして、折曲フィルム層11を透過したP偏光は、折曲フィルム層11と同様に折曲フィルム層12、13を透過する。
As shown in FIG. 2, the P-polarized light incident on the polarization separation layer 7 in the direction of the arrow X is incident on the interface with the
Then, the P-polarized light transmitted through the
また、X方向で偏光分離層7に入射するS偏光は、折曲フィルム層11に入射角70°で入射するので、折曲フィルム層11の入射側の面11aで一部が反射され、残部が折曲フィルム層11を透過する。
折曲フィルム層11を透過した一部のS偏光は、折曲フィルム層11と同様に折曲フィルム層12、13で一部が反射し、残部が折曲フィルム層12、13を透過する。ところが、折曲フィルム層11〜13において反射、透過を順次繰り返すことにより、折曲フィルム層11〜13のうちの最終層である折曲フィルム層13を透過するS偏光は少なくなる。
一方、折曲フィルム層11で反射されたS偏光は、その反射位置から離れた他の位置で再び折曲フィルム層11に入射するが、そのときの入射角が30°となるので、その一部が折曲フィルム層11を透過することもある。しかし、三層構造の折曲フィルム層11〜13により複雑に反射を繰り返すので、最終層である折曲フィルム層13を透過するS偏光は極めて少なくなる。
以上のように、偏光分離層7でP偏光とS偏光とを分離する。
Further, since the S-polarized light incident on the polarization separation layer 7 in the X direction is incident on the
A part of the S-polarized light transmitted through the
On the other hand, the S-polarized light reflected by the
As described above, the polarization separation layer 7 separates P-polarized light and S-polarized light.
本実施形態では、折曲フィルム層が1層のみの場合には、P偏光の透過率が95.72%、反射率が4.28%、S偏光の透過率が70.33%、反射率が29.67%であるのに対し、偏光分離層7が折曲フィルム層11〜13を3層積層した構成とすることで、P偏光の透過率が74.6%、反射率が20.0%となり、S偏光の透過率が25.9%、反射率が68.8%となった。 In this embodiment, when there is only one folded film layer, the transmittance for P-polarized light is 95.72%, the reflectance is 4.28%, the transmittance for S-polarized light is 70.33%, and the reflectance is The polarization separation layer 7 has a configuration in which three folded film layers 11 to 13 are laminated so that the transmittance of P-polarized light is 74.6% and the reflectance is 20. The transmittance of S-polarized light was 25.9%, and the reflectance was 68.8%.
このように構成されたバックライトユニット2によれば、偏光分離層7が樹脂フィルムを折曲して形成された折曲フィルム層11〜13を積層した構成であり、折曲フィルム層を1層とした場合と比較して偏光分離機能を高くして光源の光の利用効率を向上させることができる。また、偏光分離層7の構造が容易となる。したがって、製造コストを削減することや、偏光分離機能を面内で均一化することができる。
ここで、スペーサ17を各折曲フィルム層11〜13間に配置しているので、空気層14、15を確実に確保できる。
According to the backlight unit 2 configured as described above, the polarization separation layer 7 has a configuration in which the bent film layers 11 to 13 formed by bending the resin film are stacked, and one bent film layer is formed. Compared with the case, the polarization separation function can be enhanced to improve the light use efficiency of the light source. Further, the structure of the polarization separation layer 7 becomes easy. Accordingly, the manufacturing cost can be reduced and the polarization separation function can be made uniform in the plane.
Here, since the
なお、本実施形態において、各折曲フィルム層11〜13の間にスペーサ17を介在させているが、各折曲フィルム層11〜13の入射側及び出射側の面のうち少なくともいずれか一方の面を微細な凹凸形状が形成されたマット面としてもよい。このようにしても、各折曲フィルム層11〜13が密着することを容易に防止できる。
In addition, in this embodiment, although the
次に、第2の実施形態について、図3を参照しながら説明する。なお、ここで説明する実施形態は、その基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第1の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図3においては、図2と同一構成要素に同一符号を付し、その説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The embodiment described here has the same basic configuration as the first embodiment described above, and is obtained by adding another element to the first embodiment described above. Therefore, in FIG. 3, the same components as those in FIG.
第2の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、バックライトユニットが1層の折曲フィルム層31と折曲フィルム層31の入射側及び出射側の両面に高屈折率層32、33とが設けられた偏光分離層34を有する点である。
折曲フィルム層31は、第1の実施形態における折曲フィルム層11と同様に、PMMAの樹脂フィルムによって構成され、その折曲角θP2が40°、山部の頂点の間隔が1mmとなっている。
高屈折率層32、33は、例えば屈折率が2.28である酸化チタンによって構成され、折曲フィルム層31の両面に蒸着法によって形成されている。この高屈折率層32、33の厚さは、それぞれ可視光領域である波長380nm〜780nmの中から代表的な波長550nmの光において1/4波長となるように、例えば60.3nm(=550nm/(2.28×4))となっている。したがって、高屈折率層32は、光の薄膜干渉現象により、いわゆる増反射膜となっている。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the backlight unit has one folded
Similar to the
The high refractive index layers 32 and 33 are made of, for example, titanium oxide having a refractive index of 2.28, and are formed on both surfaces of the
したがって、偏光分離層34に入射するP偏光の大部分は、折曲フィルム層31の入射側の面に形成された高屈折率層32、折曲フィルム層31及び高屈折率層33を透過する。
一方、S偏光は、高屈折率層32の入射側の面で一部が反射され、残部が透過するが、高屈折率層32、33を設けて反射率を高めているので、偏光分離層34において大部分のS偏光が反射される。
本実施形態では、偏光分離層34が折曲フィルム層31の入射側及び出射側の両面に高屈折率層32、33を設けており、P偏光の透過率が80.9%、反射率が19.1%となり、S偏光の透過率が31.7%、反射率が68.3%となった。
Therefore, most of the P-polarized light incident on the
On the other hand, the S-polarized light is partially reflected on the incident-side surface of the high
In the present embodiment, the
このように構成されたバックライトユニットは、高屈折率層32、33により反射率を高め、その結果S偏光の透過率をより小さくしたものであり、偏光分離機能を高くして光源5の光の利用効率を向上させることができる。また、偏光分離層34の構造が容易であり、製造コストの削減や偏光分離機能の面内均一化を図ることができる。
The backlight unit configured as described above has a higher refractive index by the high refractive index layers 32 and 33, and as a result, has a smaller transmittance of S-polarized light. The utilization efficiency can be improved. Further, the structure of the
次に、第3の実施形態について、図4及び図5を参照しながら説明する。なお、ここで説明する実施形態は、その基本的構成が上述した第2の実施形態と同様であり、上述の第2の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図4及び図5においては、図3と同一構成要素に同一符号を付し、その説明を省略する。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. The embodiment described here has the same basic configuration as the second embodiment described above, and is obtained by adding another element to the second embodiment described above. Therefore, in FIG.4 and FIG.5, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 3, and the description is abbreviate | omitted.
第3の実施形態と第2の実施形態との異なる点は、バックライトユニットが表面に高屈折率層32、33が形成された折曲フィルム層31と、複屈折材料層41とを備える偏光分離層42を有する点である。
複屈折材料層41は、例えばポリカーボネート(PC)のような光弾性係数の高い樹脂フィルムを図5に示す矢印A方向に延伸することによって形成され、延伸方向の屈折率n1とこれと直交する方向の屈折率n2とが異なっている。そして、複屈折材料層41は、偏光方向ごとの屈折率の差Δと内部を透過する光路長との積であるリタデーション量によって偏光方向を変えるものである。そして、複屈折材料層41は、その厚さをdとしたときに、P偏光に対するリタデーション量Δdが1/2波長分となるように設定されている。なお、図5においては、説明のために折曲フィルム層31と複屈折材料層41とをずらして図示している。
The difference between the third embodiment and the second embodiment is that the backlight unit includes a
The
したがって、高屈折率層32に入射したP偏光の大部分は、折曲フィルム層31を透過し、複屈折材料層41に入射する。ここで、複屈折材料層41がP偏光に対して1/2波長板として機能するので、複屈折材料層41に入射したP偏光は、90°旋回してS偏光に変換されて出射する。
一方、S偏光は、折曲フィルム層31で一部が反射し、折曲フィルム層31において反射したS偏光が再び折曲フィルム層31に入射する。このとき、S偏光が折曲フィルム層31に入射角30°で入射するので、再入射したS偏光の一部が折曲フィルム層31を透過する。そして、折曲フィルム層31を透過したS偏光は、入射角40°で複屈折材料層41に入射する。ここで、複屈折材料層41に入射したS偏光のリタデーション量は、
Δd/cos(40°)=1.3Δd
となる。これにより、複屈折材料層41に入射したS偏光は、P偏光よりも0.3Δdだけ多く旋回するので、複屈折材料層41から出射する際に、P偏光成分を有する楕円偏光となって出射する。
Therefore, most of the P-polarized light incident on the high
On the other hand, a part of the S-polarized light is reflected by the
Δd / cos (40 °) = 1.3 Δd
It becomes. As a result, the S-polarized light incident on the
このように構成されたバックライトユニットにおいても、上述した第2の実施形態と同様の作用、効果を有するが、折曲フィルム層31の出射側に複屈折材料層41を設けることで、複屈折材料層41に入射したS偏光を楕円偏光に変換したものであり、偏光分離機能を向上させることができる。
なお、本実施形態において、複屈折材料層41は、入射角0°で入射するP偏光をS偏光に変換し、入射角40°で入射するS偏光をS偏光のまま出射させるように設定されてもよい。これにより、偏光分離機能をより向上させることができる。
また、複屈折材料層41は、入射角0°で入射するP偏光をP偏光のまま出射させるように設定されてもよい。ここで、複屈折材料層41は、入射角0°で入射するP偏光をP偏光のまま出射させて入射角40°で入射するS偏光をP偏光に変換して出射するように設定されてもよい。
The backlight unit configured in this way also has the same operations and effects as those of the second embodiment described above. However, by providing the
In the present embodiment, the
Further, the
次に、第4の実施形態について、図6を参照しながら説明する。なお、ここで説明する実施形態は、その基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第1の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図6においては、図2と同一構成要素に同一符号を付し、その説明を省略する。 Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. The embodiment described here has the same basic configuration as the first embodiment described above, and is obtained by adding another element to the first embodiment described above. Therefore, in FIG. 6, the same components as those in FIG.
第4の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、バックライトユニットが折曲フィルム層51〜53を空気層54、55を介在させた状態で積層した偏光分離層56を有し、折曲フィルム層51〜53のうち積層方向で隣接する2つの折曲角が互いに異なる点である。
折曲フィルム層51、53は、上述した第1の実施形態と同様に、折曲角θP3が例えば40°であり、頂点の間隔が1mmとなっている。
また、折曲フィルム層52は、折曲角θP4が例えば60°であり、頂点の間隔が折曲フィルム層51、53と同様に1mmとなっている。
The difference between the fourth embodiment and the first embodiment is that the backlight unit has a
As in the first embodiment described above, the folded film layers 51 and 53 have a folding angle θ P3 of 40 °, for example, and a vertex interval of 1 mm.
Further, the
したがって、この偏光分離層56に入射するP偏光の大部分は、上述した第1の実施形態と同様に、各折曲フィルム層51〜53を透過して出射する。一方、S偏光の大部分は、上述と同様に、折曲フィルム層51の入射側の面で反射される。
Therefore, most of the P-polarized light incident on the
このように構成されたバックライトユニットにおいても、上述した第1の実施形態と同様の作用、効果を有するが、偏光分離層56が折曲フィルム層51〜53のうち積層方向で隣接する2つの折曲フィルム層で異なる折曲角としたものであり、折曲フィルム層51〜53の入射側及び出射側の頂点を除く他の面が互いに密着することを容易に防止できる。
なお、本実施形態において、折曲フィルム層51〜53の折曲角は、積層方向で隣接する2つの折曲フィルム層の折曲角が互いに異なっていればよく、入射角が上述した56.19°〜71.19°となるように、37.62°〜67.62°の範囲内の折曲角であれば適宜変更してもよい。
The backlight unit configured in this way also has the same operations and effects as those of the first embodiment described above, but the
In addition, in this embodiment, the bending angle of the folding film layers 51-53 should just differ from the bending angle of the two bending film layers adjacent in a lamination direction, and the incident angle mentioned above. If it is a bending angle within the range of 37.62 ° to 67.62 °, the angle may be appropriately changed so as to be 19 ° to 71.19 °.
次に、第5の実施形態について、図7を参照しながら説明する。なお、ここで説明する実施形態は、その基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第4の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図7においては、図6と同一構成要素に同一符号を付し、その説明を省略する。 Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. The embodiment described here has the same basic configuration as that of the first embodiment described above, and is obtained by adding another element to the above-described fourth embodiment. Therefore, in FIG. 7, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第5の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、バックライトユニットが不均一な厚さの折曲フィルム層61、62を空気層63を介在させた状態で2層積層した偏光分離層64を有する点である。
折曲フィルム層61、62は、それぞれ入射側の面の折曲角θP5が例えば60°、出射側の面の折曲角θP6が例えば40°、頂点の間隔が1mmであって、山部が谷部よりも厚い樹脂フィルムによって形成されている。
The difference between the fifth embodiment and the first embodiment is that the backlight unit has two layers of folded film layers 61 and 62 having a non-uniform thickness with the
Each of the bent film layers 61 and 62 has an incident side surface bending angle θ P5 of, for example, 60 °, an output side surface bending angle θ P6 of, for example, 40 °, and a vertex interval of 1 mm. The part is formed of a resin film that is thicker than the valley.
したがって、この偏光分離層64に入射したP偏光の大部分は、上述した第1の実施形態と同様に、各折曲フィルム層61、62を透過して出射する。ここで、各折曲フィルム層61、62は出射側の面の折曲角が入射側の面の折曲角よりも小さいので、P偏光は各折曲フィルム層61、62から山部の頂点側に集光して出射される。
一方、S偏光の大部分は、上述と同様に、折曲フィルム層61の入射側の面で反射される。
Therefore, most of the P-polarized light incident on the
On the other hand, most of the S-polarized light is reflected by the incident-side surface of the folded
このように構成されたバックライトユニットにおいても、上述した第4の実施形態と同様の作用、効果を有するが、折曲フィルム層61、62のそれぞれにおいて、出射側の面の折曲角を入射側の面の折曲角よりも小さくすることで、各折曲フィルム層61、62を透過する光を集光することができる。
なお、本実施形態において、折曲フィルム層61、62の折曲角は、出射側の面の折曲角が入射側の面の折曲角よりも小さければよく、入射側の面の折曲角を37.62°〜67.62°の範囲内で適宜変更してもよい。
The backlight unit configured in this way also has the same operations and effects as the fourth embodiment described above, but the bending angle of the exit-side surface is incident on each of the bent film layers 61 and 62. By making it smaller than the bending angle of the side surface, it is possible to collect the light transmitted through each of the bent film layers 61 and 62.
In the present embodiment, the bending angles of the bent film layers 61 and 62 only have to be smaller than the bending angle of the incident side surface and the bending angle of the incident side surface. The angle may be appropriately changed within the range of 37.62 ° to 67.62 °.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では折曲フィルム層としてPMMAで構成された樹脂フィルムを用いているが、アクリルやPS(ポリスチレン)、PC(ポリカーボネート)、COP(シクロオレフィンポリマー)など、他の樹脂フィルムを用いてもよい。
また、折曲フィルム層の厚さや折曲角、間隔などを設計に応じて適宜変更してもよい。
また、各空気層の厚さも設計に応じて適宜変更してもよい。
また、偏光分離層と光源との間に拡散シートが配されているが、拡散シートを配置しない構成としてもよい。また、偏光分離層と液晶パネルとの間に拡散シートやプリズムシートを配置した構成としてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, although the resin film comprised by PMMA is used as a bending film layer in the said embodiment, other resin films, such as an acryl, PS (polystyrene), PC (polycarbonate), COP (cycloolefin polymer), are used. May be.
Moreover, you may change suitably the thickness, bending angle, space | interval, etc. of a bending film layer according to design.
Further, the thickness of each air layer may be appropriately changed according to the design.
Moreover, although the diffusion sheet is arrange | positioned between the polarization separation layer and the light source, it is good also as a structure which does not arrange | position a diffusion sheet. Moreover, it is good also as a structure which has arrange | positioned the diffusion sheet and the prism sheet between the polarization splitting layer and the liquid crystal panel.
また、上記第1の実施形態において、各折曲フィルム層の間にスペーサを設けているが、各折曲フィルム層が密着しないように枠体などで固定できれば、スペーサを設けない構成としてもよい。
また、上記第1、第4、第5の実施形態において、折曲フィルム層の積層数を設計に応じて適宜変更してもよい。
また、上記第1、第4、第5の実施形態において、上記第3の実施形態と同様に、折曲フィルム層の出射側に複屈折材料層を設けてもよい。これにより、折曲フィルム層を透過したS偏光を楕円偏光に変換するので、偏光分離機能をより向上させることができる。
また、上記第1、第4、第5の実施形態においても、上記第2または第3の実施形態と同様に、折曲フィルム層の入射側及び出射側の表面に高屈折率層を形成してもよい。さらに、高屈折率層は、折曲フィルム層の入射側と出射側との少なくとも一方に形成されていればよい。
また、上記第2、3の実施形態において、高屈折率層として酸化チタンを用いているが、ITOなど、可視光領域において透光性を有し、かつ折曲フィルム層に用いられる樹脂フィルムよりも高屈折率な材料であってもよい。また、高屈折率層は蒸着法に限らず、スパッタ法など他の薄膜形成方法によって形成してもよい。さらに、樹脂中に折曲フィルム層に用いられる樹脂フィルムよりも高屈折率なナノ粒子を分散させたものを折曲フィルム層の表面に積層する構成としてもよい。
また、上記第2、第3の実施形態において、高屈折率層の厚さは、高屈折率層の屈折率をnとしたときに、(400/(4×n))nm以上(700/(4×n))nm以下であれば適宜変更してもよい。
また、上記第3の実施形態において、複屈折材料層として一方向に延伸したPCを用いているが、他の光弾性係数が高いフィルムを一方向に延伸したものを用いてもよく、また、方解石や水晶など他の一軸性複屈折材料を用いてもよい。
また、上記第4、第5の実施形態においても、上記第1の実施形態と同様に、各折曲フィルム層の間にスペーサを設けてもよく、折曲フィルム層の入射側と出射側との少なくとも一方の面をマット面としてもよい。
Moreover, in the said 1st Embodiment, although the spacer is provided between each bending film layer, as long as it can fix with a frame etc. so that each bending film layer may not closely_contact | adhere, it is good also as a structure which does not provide a spacer. .
Moreover, in the said 1st, 4th, 5th embodiment, you may change suitably the lamination | stacking number of a bending film layer according to design.
Moreover, in the said 1st, 4th, 5th embodiment, you may provide a birefringent material layer in the output side of a bending film layer similarly to the said 3rd Embodiment. Thereby, since the S polarization | polarized-light which permeate | transmitted the bending film layer is converted into an elliptical polarization | polarized-light, a polarization separation function can be improved more.
Also in the first, fourth, and fifth embodiments, similarly to the second or third embodiment, a high refractive index layer is formed on the incident side surface and the exit side surface of the folded film layer. May be. Furthermore, the high refractive index layer should just be formed in at least one of the incident side and output side of a bending film layer.
In the second and third embodiments, titanium oxide is used as the high refractive index layer. However, from a resin film such as ITO, which has translucency in the visible light region and is used for the bent film layer. May be a material having a high refractive index. Further, the high refractive index layer is not limited to vapor deposition, and may be formed by other thin film forming methods such as sputtering. Furthermore, it is good also as a structure which laminates | stacks on the surface of a bending film layer what disperse | distributed the nanoparticle whose refractive index is higher than the resin film used for a bending film layer in resin.
In the second and third embodiments, the thickness of the high refractive index layer is (400 / (4 × n)) nm or more (700 /), where n is the refractive index of the high refractive index layer. If (4 × n)) nm or less, it may be appropriately changed.
In the third embodiment, a PC stretched in one direction is used as the birefringent material layer, but another film having a high photoelastic coefficient stretched in one direction may be used. Other uniaxial birefringent materials such as calcite and quartz may be used.
Also in the fourth and fifth embodiments, as in the first embodiment, a spacer may be provided between each folded film layer, and the incident side and the exit side of the folded film layer At least one of the surfaces may be a mat surface.
2 バックライトユニット
5 光源
7、32、42、56、64 偏光分離層
11〜13、31、51〜53、61、62 折曲フィルム層
14、15、54、55、63 空気層
17 スペーサ(間隙形成部材)
41 複屈折材料層
2 Backlight unit 5
41 Birefringent material layer
Claims (9)
前記偏光分離層が、山部と谷部とが交互に形成された複数層の折曲フィルム層と、該各折曲フィルム層の間に介在された空気層とを有することを特徴とするバックライトユニット。 In the direct-type backlight unit including a polarization separation layer that transmits more of the first linearly polarized light than the second linearly polarized light whose polarization direction is orthogonal to the first linearly polarized light among the light emitted from the light source,
The polarized light separating layer includes a plurality of folded film layers in which peaks and valleys are alternately formed, and an air layer interposed between the folded film layers. Light unit.
前記偏光分離層が、山部と谷部とが交互に形成された折曲フィルム層と、該折曲フィルム層の少なくとも一方の面に形成されて該折曲フィルム層よりも屈折率の高い高屈折率層とを有することを特徴とするバックライトユニット。 In the direct-type backlight unit including a polarization separation layer that transmits more of the first linearly polarized light than the second linearly polarized light whose polarization direction is orthogonal to the first linearly polarized light among the light emitted from the light source,
The polarization separation layer is formed on a folded film layer in which peaks and valleys are alternately formed, and is formed on at least one surface of the folded film layer and has a higher refractive index than the folded film layer. A backlight unit comprising a refractive index layer.
The backlight unit according to any one of claims 1 to 8, wherein the polarization separation layer includes a birefringent material layer disposed on an exit side of the bent film layer.
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