JP2009187904A - Light source unit, back light unit, and display - Google Patents
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Description
本発明は、光源から入射した光を拡散して出射面から均一な照明光を出射する光源ユニット、この光源ユニットを用いて液晶パネル等を背面側から照明するバックライトユニット及びディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a light source unit that diffuses light incident from a light source and emits uniform illumination light from an emission surface, a backlight unit that illuminates a liquid crystal panel or the like from the back side using the light source unit, and a display device.
近年、液晶パネルを使用した液晶表示装置(LCD)がノート型パソコンやパソコン用ディスプレイ、情報端末機器等の画像表示手段、大型画面テレビ等の情報家電の画像表示手段、さらには携帯電話や個人用携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistance)の画像表示手段等として様々な分野で利用されてきている。液晶表示装置に代表されるディスプレイ装置では、提供される情報を認識するのに必要な光源を内蔵しているタイプの普及が著しい。 In recent years, liquid crystal display devices (LCDs) using liquid crystal panels have been used in notebook personal computers, personal computer displays, image display means for information terminal equipment, image display means for information appliances such as large-screen TVs, mobile phones and personal use. 2. Description of the Related Art It has been used in various fields as an image display means of a personal digital assistant (PDA: Personal Digital Assistance). In a display device represented by a liquid crystal display device, a type having a built-in light source necessary for recognizing provided information is remarkably widespread.
このようなディスプレイ装置においては、その薄型化の要求が年々高まっているが、薄型化を図った従来のディスプレイ装置としては、例えば特許文献1から5に記載されているように、液晶パネルの背面側に光源を配設し、この光源からの光を導光体を介して面発光に変換して液晶パネルを照射する面光源装置としていわゆるバックライトユニットを備えたものがある。 In such a display device, the demand for thinning has been increasing year by year, but as a conventional display device that has been thinned, for example, as described in Patent Documents 1 to 5, the back surface of a liquid crystal panel is used. Some surface light source devices that include a light source on the side, convert light from the light source into surface light emission via a light guide, and irradiate a liquid crystal panel include a so-called backlight unit.
これらのバックライトユニットは、例えば光源と画像表示部との間に配された導光体の上に、導光体の出射面から出射された面状の光の輝度分布を調整する透過率調整体ユニット、透過率調整体ユニットを通過した光を拡散させる拡散フィルム、この拡散光を特定方向(例えば画像表示部に対する法線方向)に向けるように集光する複数のプリズムシートを積層して構成されている。 These backlight units, for example, on the light guide disposed between the light source and the image display unit, the transmittance adjustment for adjusting the luminance distribution of the planar light emitted from the exit surface of the light guide Body unit, a diffusion film that diffuses light that has passed through the transmittance adjusting body unit, and a plurality of prism sheets that condense the diffused light so as to be directed in a specific direction (for example, a normal direction to the image display unit) Has been.
特にこれらの導光体は、光出射面の略中央部に設けた肉厚部において、光出射面に対向する背面に冷陰極線管からなる棒状光源を配設するための略かまぼこ形に延びる凹部を形成している。そして、導光体の背面では凹部を形成した肉厚部から両側の薄肉端部に向けて背面傾斜部を設けて形成されている。そして、特許文献1に記載されたバックライトユニットでは、導光体の光出射面に光源の真上を除いて断面三角形状の溝を形成して照明光の出射を促す光量補正面を形成している。導光体の光出射面側に光拡散板やプリズムシートを配設して、これにより全体の厚さを薄型化すると共に出射光の不自然な輝度ムラを低減できるようにしている。 In particular, these light guides are concave portions extending in a substantially cylindrical shape for disposing a rod-shaped light source composed of a cold cathode ray tube on the back surface facing the light emitting surface in a thick portion provided at the substantially central portion of the light emitting surface. Is forming. And in the back surface of a light guide, it forms by providing a back inclined part toward the thin edge part of both sides from the thick part which formed the recessed part. In the backlight unit described in Patent Document 1, a light quantity correction surface that promotes the emission of illumination light is formed by forming a groove with a triangular cross section on the light emitting surface of the light guide except for the portion directly above the light source. ing. A light diffusing plate or a prism sheet is disposed on the light exit surface side of the light guide, thereby reducing the overall thickness and reducing unnatural luminance unevenness of the emitted light.
また、特許文献2から5に記載されたバックライトユニット及び液晶表示装置では、導光体の光出射面側に透過率調整体ユニットを設けたり、プリズムシートや拡散シート等を設けて輝度ムラを低減してより均一な面発光による照明光を液晶パネル等の画像表示部に照射するようにしている。
ところで上述のバックライトユニットにおいては、導光板は透明樹脂等から構成され、高い透過率で光を通過させることが可能なものの、通過する光の一部は当該導光板に吸収されてしまう。このような導光板では、入射した光源からの光は屈折及び反射を繰り返して出射面に至るという過程をとるため、導光体内における光路が必然的に長くなり、光のエネルギーのロスが大きくなってしまうという問題があった。
また、導光板を備えている限り、バックライトユニットはある程度の重量及び厚さを有することになるため、現状以上の薄型化と軽量化を図ることが困難であるという問題があった。
By the way, in the above-mentioned backlight unit, the light guide plate is made of a transparent resin or the like, and allows light to pass therethrough with a high transmittance, but part of the light passing therethrough is absorbed by the light guide plate. In such a light guide plate, the light from the incident light source is repeatedly refracted and reflected to reach the exit surface, so that the optical path in the light guide is inevitably longer and the loss of light energy increases. There was a problem that.
Further, as long as the light guide plate is provided, the backlight unit has a certain amount of weight and thickness. Therefore, there is a problem that it is difficult to reduce the thickness and weight more than the current state.
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、光源が放射する光の利用効率を向上させることができるとともに、薄型化及び軽量化を図ることが可能な光源ユニット及びこれを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to improve the utilization efficiency of light emitted from a light source, and to use a light source unit that can be reduced in thickness and weight. An object of the present invention is to provide a backlight unit and a display device.
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る光源ユニットは、一方の面が光源の光を出射させる出射面をなし、前記光を前記出射面全域から出射させるように構成された光源ユニットにおいて、前記出射面の背面側に空気層を介して対向配置される拡散反射板を備え、前記光源の光が前記拡散反射板で反射して前記出射面から出射することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
That is, in the light source unit according to the present invention, one surface forms an emission surface that emits light from the light source, and the light source unit is configured to emit the light from the entire emission surface. The light source is characterized in that the light from the light source is reflected by the diffuse reflector and emitted from the exit surface.
このような特徴の光源ユニットにおいては、光源から出射した光が空気層を走行して散乱されつつ、拡散反射板で反射して拡散させられて出射面から外部へ出射することで、従来のような導光板も設けなくても、出射面までの光路長をかせぐことができると共に光を分散させることができる。 In the light source unit having such a feature, the light emitted from the light source travels through the air layer and is scattered, but is reflected and diffused by the diffuse reflector and emitted from the emission surface to the outside. Even without providing a light guide plate, the optical path length to the exit surface can be increased and the light can be dispersed.
また、本発明に係る光源ユニットは、前記光源として指向性のある点光源が直列に配列されてなる光源アレイを備えており、該光源アレイは、前記出射面の辺に沿った幅方向端部に、放射する光が前記拡散反射板に向かうように配置され、前記拡散反射板上における各前記点光源が放射する光の照射位置が分散させられていることを特徴としている。 The light source unit according to the present invention includes a light source array in which directional point light sources are arranged in series as the light source, and the light source array has an end in a width direction along a side of the emission surface. Further, the radiating light is arranged so as to be directed toward the diffusive reflecting plate, and the irradiation positions of the light radiated from the respective point light sources on the diffusing reflecting plate are dispersed.
光源アレイを構成する各点光源の向きを個別に調整して、拡散反射板上における各点光源による照射位置を分散させることによって、出射面から出る光をより均一化させることができ、より良好な面発光を得ることが可能となる。 By adjusting the direction of each point light source that composes the light source array and dispersing the irradiation position of each point light source on the diffuse reflector, the light emitted from the exit surface can be made more uniform, and better It is possible to obtain a simple surface emission.
さらに本発明に係る光源ユニットにおいては、前記拡散反射板が、前記光源アレイから、前記各点光源の配列方向に対して交差する方向へ向かって離間するに従い、背面側から前記出射面側に向かって、あるいは前記出射面側から背面側に向かって傾斜する傾斜面とされていることを特徴としている。 Furthermore, in the light source unit according to the present invention, as the diffusive reflecting plate moves away from the light source array in a direction intersecting with the arrangement direction of the point light sources, the diffuser reflecting plate moves from the back side toward the emission surface side. Or an inclined surface inclined from the emission surface side toward the back surface side.
このように拡散反射板を傾斜させることにより、光源から出射された光は拡散反射板の傾斜面で反射して散乱され、より均一な輝度の光として出射させられる。 By tilting the diffuse reflector in this way, the light emitted from the light source is reflected and scattered by the inclined surface of the diffuse reflector, and is emitted as light with a more uniform luminance.
また、本発明に係る光源ユニットにおいて、前記光源として、指向性のある点光源が直列に配列してなる光源アレイを備え、該光源アレイは、前記点光源の配列する方向に直交する方向に等間隔で複数配置され、前記拡散反射板が、各前記光源アレイから前記点光源の配列する方向に直交する方向に離間するに従い、背面側から前記出射面側に向かって傾斜する傾斜面とされていることを特徴としている。 In the light source unit according to the present invention, the light source includes a light source array in which directional point light sources are arranged in series, and the light source array is in a direction orthogonal to the direction in which the point light sources are arranged. A plurality of the diffuse reflectors are arranged at intervals, and the diffuse reflectors are inclined surfaces that incline from the back side toward the exit surface side as they are separated from each of the light source arrays in a direction perpendicular to the direction in which the point light sources are arranged. It is characterized by being.
このような特徴の光源ユニットによれば、導光板を用いずとも拡散反射板及び空気層による拡散、散乱の寄与を受けることに加えて、光源アレイが出射面の幅方向全域に均等に配設されているため、出射光の輝度分布をより均一化することが可能となる。 According to the light source unit having such a feature, in addition to receiving contributions of diffusion and scattering by the diffuse reflection plate and the air layer without using the light guide plate, the light source array is evenly arranged in the entire width direction of the emission surface. Therefore, the luminance distribution of the emitted light can be made more uniform.
さらに、当該光源ユニットでは、前記拡散反射板上における各前記点光源が放射する光の照射位置が分散させられていることが好ましい。
これにより、上記と同様に出射面から出る光をより均一化させることができ、より良好な面発光を得ることが可能となる。
Furthermore, in the light source unit, it is preferable that the irradiation positions of the light emitted from the point light sources on the diffuse reflector are dispersed.
Thereby, similarly to the above, the light emitted from the emission surface can be made more uniform, and better surface emission can be obtained.
前記光源は指向性のある点光源であるとともに、前記出射面と平行な面上にマトリックス状に複数配置されており、
前記拡散反射板が、各前記点光源をそれぞれ個別に取り囲む略四角錐面を形成していることを特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
The light source is a directional point light source, and a plurality of light sources are arranged in a matrix on a surface parallel to the emission surface,
The light source unit according to claim 1, wherein the diffuse reflection plate forms a substantially quadrangular pyramid surface that individually surrounds each of the point light sources.
このような特徴の光源ユニットによれば、光源がアレイ状とされていない点光源の場合であっても、導光板を用いずとも拡散反射板及び空気層による拡散、散乱の寄与を受けることに加えて、点光源が出射面の幅方向全域に均等に配設されているため、出射光の輝度分布をより均一化することが可能となる。 According to the light source unit having such a feature, even if the light source is a point light source that is not in the form of an array, it can receive the contribution of diffusion and scattering by the diffuse reflector and the air layer without using the light guide plate. In addition, since the point light sources are evenly arranged in the entire width direction of the exit surface, the brightness distribution of the exit light can be made more uniform.
また、上記のいずれかの光源ユニットにおいては、前記拡散反射板における各前記点光源による照射位置に位置に凹凸が設けられていることが好ましい。 In any one of the light source units described above, it is preferable that an unevenness is provided at a position at an irradiation position by each of the point light sources on the diffuse reflector.
このように凹凸を設けることによって拡散反射板における拡散性を向上させることができ、より輝度ムラ低減を図ることが可能となる。 By providing the unevenness in this way, it is possible to improve the diffusibility of the diffusive reflecting plate, and to further reduce the luminance unevenness.
さらに、上記のいずれかの光源ユニットでは、前記点光源は、LEDであることが好ましい。 Furthermore, in any one of the light source units described above, the point light source is preferably an LED.
LEDを用いることによって、点光源の高輝度化及び省エネルギー化を実現することができる。 By using the LED, it is possible to realize high brightness and energy saving of the point light source.
本発明に係るバックライトユニットは、上記のいずれか一向に記載の光源ユニットと、前記光源ユニットの前記出射面側に対向配置されて、該出射面から出射された光を制御する光学シートとを備えたことを特徴としている。 A backlight unit according to the present invention includes the light source unit according to any one of the above, and an optical sheet that is disposed to face the light emission surface of the light source unit and controls light emitted from the light emission surface. It is characterized by that.
このようなバックライトユニットによれば、光空気層を伝播して当該出射面の背面側に配設された拡散反射板での反射を経た後に出射面から出射されるため、光源からの光は拡散反射板での拡散効果を得ることができることに加え、当該空気層における散乱効果の寄与を十分に受けることができる。したがって、従来のような導光板を用いずとも、輝度ムラを低減することができ、バックライトユニット自体の薄型化及び軽量化を図ることが可能となる。 According to such a backlight unit, the light from the light source is emitted from the exit surface after being propagated through the optical air layer and reflected by the diffuse reflector disposed on the back side of the exit surface. In addition to being able to obtain a diffusing effect on the diffusive reflector, the contribution of the scattering effect in the air layer can be sufficiently received. Therefore, luminance unevenness can be reduced without using a conventional light guide plate, and the backlight unit itself can be made thinner and lighter.
また、本発明に係るバックライトユニットにおいては、前記光源ユニットと前記光学シートとの間に、光拡散粒子を混入した光拡散板が設けられていることを特徴としている。 In the backlight unit according to the present invention, a light diffusion plate mixed with light diffusion particles is provided between the light source unit and the optical sheet.
これにより、光源ユニットから出射される光が光学シートに入射される前に、当該光を光拡散板において拡散させることができるため、導光体側から光学シートに入射する光の輝度ムラを低減させることができる。 Thereby, before the light emitted from the light source unit is incident on the optical sheet, the light can be diffused in the light diffusing plate, so that the luminance unevenness of the light incident on the optical sheet from the light guide side is reduced. be able to.
さらに、本発明に係るバックライトユニットでは、透光性基材と該透光性基材の入射面側に配設された光反射層とを有していて、該光反射層は光を透過する開口部及び光を反射させる光反射部とを備えた光制御シートとを備え、前記光源ユニットの出射面を透過する光の照度または輝度の高い領域では前記光制御シートの開口部の面積を小さくし、照度または輝度の低い領域では前記開口部の面積を大きく設定したことを特徴としている。 Furthermore, the backlight unit according to the present invention has a light transmissive substrate and a light reflection layer disposed on the incident surface side of the light transmissive substrate, and the light reflection layer transmits light. And a light control sheet including a light reflecting part for reflecting light, and in an area where the illuminance or luminance of light transmitted through the emission surface of the light source unit is high, the area of the opening of the light control sheet is It is characterized in that the area of the opening is set large in a region where the illuminance or luminance is low.
これにより、光源ユニットの出射面から出射する光を光制御シートによってほぼ均一な照度または輝度として透過させて照度または輝度のバランスのよい光を出射させることができる。
なお、光制御シートを設けずに、拡散板のみによって光源ユニットからの光を散乱させてプリズムレンズシートやレンチキュラーレンズシートを介してほぼ均一な光を画像表示部に向けて出射させてもよい。
Thereby, the light emitted from the emission surface of the light source unit can be transmitted as substantially uniform illuminance or luminance by the light control sheet, and light with a good balance of illuminance or luminance can be emitted.
Instead of providing the light control sheet, the light from the light source unit may be scattered only by the diffusion plate, and substantially uniform light may be emitted toward the image display unit via the prism lens sheet or the lenticular lens sheet.
本発明に係るディスプレイ装置は、上記のいずれかに記載のバックライトユニットと、前記光学シートの出射面側に配置されて、前記バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う画像表示部とからなることを特徴としている。 A display device according to the present invention includes the backlight unit according to any one of the above, and an image display unit that is disposed on an emission surface side of the optical sheet and displays an image using light from the backlight unit as display light. It is characterized by consisting of.
このようなディスプレイ装置によれば、前述した光源ユニットやバックライトユニットと同様の効果を奏する。 According to such a display device, the same effects as those of the light source unit and the backlight unit described above can be obtained.
本発明に係る光源ユニット、バックライトユニット及びディスプレイ装置によれば、導光板を介さずとも光源の光をバランスの良い面発光に変換することができるため、光のエネルギーロスを低減さえて利用効率を向上させることが可能となるとともに、薄型化及び軽量化を図ることが可能となる。 According to the light source unit, the backlight unit, and the display device according to the present invention, the light from the light source can be converted into a well-balanced surface light emission without using a light guide plate. It is possible to reduce the thickness and weight.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図1及び図2は本発明の第一実施形態のディスプレイ装置を示すものであり、図1はディスプレイ装置の要部縦断面図、図2はディスプレイ装置における光源ユニットの光源の配置を示す正面模式図である。
なお、本実施形態に係る光源ユニット、バックライトユニットについては、それを用いたディスプレイ装置とともに説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 show a display device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of the display device, and FIG. 2 is a schematic front view showing an arrangement of light sources of a light source unit in the display device. FIG.
The light source unit and the backlight unit according to this embodiment will be described together with a display device using the light source unit and the backlight unit.
図1において、本実施形態によるディスプレイ装置1は、上方に光を照射するバックライトユニット2の上側に、液晶表示素子(画面表示部)3を設けることで構成される液晶表示装置である。
液晶表示部3は、例えば矩形格子状に形成された複数の画素領域ごとに、画像信号に応じて光の透過状態を制御する表示素子またはパネル5と、この表示素子またはパネル5に入射する光の偏光方向を制御する偏光板4a及び出射する光の偏光方向を制御する偏光板4bとから構成される。
この液晶表示部3は、駆動ユニットMに接続されており、この駆動ユニットMによって駆動されるようになっている。
In FIG. 1, the display device 1 according to the present embodiment is a liquid crystal display device configured by providing a liquid crystal display element (screen display unit) 3 above a
The liquid
The liquid
このような配置において、図1の上方向を単に表示画面側、下方向を単に背面側又は光源側、左右方向を幅方向と称する場合がある。
なお、ディスプレイ装置1は、液晶表示部3を備える液晶表示装置であるとしているが、少なくともバックライトユニット2を含んで構成されていれば、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ELディスプレイ等でもよく、バックライトユニット2からの光を表示光又は投射光として投射して画像表示を行う画像表示部の種類は問わない。
In such an arrangement, the upper direction in FIG. 1 may be simply referred to as the display screen side, the lower direction may simply be referred to as the back side or the light source side, and the left-right direction may be referred to as the width direction.
The display device 1 is a liquid crystal display device including the liquid
バックライトユニット2における光学系は、図1に示すように、背面側から表示画面側に向かって、光源ユニット10、光制御シート20、拡散板6、光学シート7が順次積層されて構成されている。
As shown in FIG. 1, the optical system in the
光源ユニット10は、その外郭に例えば平面視矩形状の箱型形状をなす筐体11を備え、内部に設けられた光源の光を、該筐体11の表示画面側の面に開口された同じく例えば平面視矩形状の出射面12から面発光として出射できるように構成されている。
The
この筐体11内の内底面11a及び内側面11bには、その全域に亘って拡散反射板13(13a、13b)が敷設されている。このうち、内底面11a側の拡散反射板13aは、筐体11の平面視形状とほぼ同一の寸法を有する略板状をなし、上記出射面12に平行に対向するようにして配設されている。
A diffuse reflection plate 13 (13a, 13b) is laid on the
そして、本実施形態において、光源は、図2に示すように、点光源であるLED15が複数ライン状に配列されて形成されたLEDアレイ14が採用されている。なお、配光ピークを有する指向性を備えた光源であれば、点光源はLED15に限定されず、例えば通常の蛍光ランプ、ハロゲンランプ、半導体レーザー等であってもよい
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the light source employs an
このLEDアレイ14は、図1における紙面に直行する方向に延び、筐体11内部の幅方向両端部に対向して一対が配置されている。このように配設されたLEDアレイ14においては、当該LEDアレイ14を構成する個々のLED15は、それぞれが放射状に出射する光のうち配光ピークの光の進行方向が拡散反射板13aを向くように傾斜して配置されている。したがって、各LED15から放射される光は、その大部分が拡散反射板13aに向かうことになり、直接的に出射面12に向かう光はない。なお、例えば半導体レーザー等の指向性の強い光源を用いた場合には、放射される光のほとんどを直接的に出射面12に向かわせることなく拡散反射板13aにのみ向かわせることも可能である。
The
さらに、このLEDアレイ14においては、出射面12から出射される光が均一になるように、拡散反射板13a上における各LED15が放射する光の照射位置が分散するように、各LEDの傾斜角が調節されている。
即ち、例えばライン状に配列されたLED15の配光ピークの向きが揃えられている場合には、拡散反射板13aの一部が過剰に照射されることになり輝度ムラの発生原因となる。そこで、各LED15から放射される光の配光ピークをそれぞれ変化させることによって、拡散反射板13上の照射位置の位置を適宜ずらし、出射面12から出射される光の均一化を図っている。このような、拡散反射板上における照射位置の分散方法としては、例えば図2の模式図に示すように、幅方向に対向するLEDによる照射位置を一致させ、当該照射位置を、各LEDが配列する方向に向かって幅方向に連続的に変化させたものであってもよい。また、出射面12からの光の均一化が図れる限り、このような分散方法に限定されず、他の方法であってもよい。
Furthermore, in this
That is, for example, when the direction of the light distribution peak of the
なお、このLEDアレイ14は筐体11内部の幅方向両端部に一対が対向配置される他、幅方向一端部に一本が配置されたものや、平面視矩形状の筐体11の四辺に沿って2組が配置されたものであってもよい。
In addition, the
また、光源ユニット10においては、筐体11の表示画面側の面の開口である出射面12の周縁は、LEDアレイ14が配設箇所付近の筐体11の内側面11bの上端からから幅方向中央に向かって張り出す光遮断部16とされており、これにより拡散反射板13で拡散反射された光が、表示画面側から外れた横方向に向かうことを回避している。
Further, in the
なお、以上のように構成された光源ユニット10の筐体11内は上述の構成要素がある他は空気層17とされており、各LED15が放射した光は当該空気層17によって散乱効果の寄与を受けつつ拡散反射板13で拡散反射され、さらに空気層17で散乱された後、出射面12から出射することになる。
The inside of the
光制御シート20は上記の光源ユニット10の出射面12に沿って積層されており、例えば平面視矩形状をなし、光透過性を有する透光性基材21と、透光性基材21の光入射面側において光源ユニット10の出射面12に対向して設けられている光反射層22とが一体に配設されている。この光反射層22は、例えば同心円状、又は格子状に配設され、当該光反射層22に当たる一部の光を反射して散乱させようとしている。
The
透光性基材21を形成する材料としては、透明性の他に、耐熱性、機械的強度、製造に耐える耐溶剤性などがあれば、用途に応じて種々の材料を使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレ−ト(PET),ポリブチレンテレフタレ−ト,ポリエチレンナフタレ−ト,ポリエチレンテレフタレート‐イソフタレート共重合体,テレフタル酸‐シクロヘキサンジメタノール‐エチレングリコール共重合体,ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンナフタレートの共押し出しフィルムなどのポリエステル系樹脂、ナイロン6,ナイロン66,ナイロン610などのポリアミド系樹脂、ポリエチレン,ポリプロピレン(PP),ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどのビニル系樹脂、ポリアクリレート,ポリメタアクリレート,ポリメチルメタアクリレート(PMMA)などのアクリル系樹脂、ポリイミド,ポリアミドイミド,ポリエーテルイミドなどのイミド系樹脂、ポリアリレ−ト,ポリスルホン,ポリエーテルスルホン,ポリフェニレンエ−テル,ポリフェニレンスルフィド(PPS),ポリアラミド,ポリエーテルケトン,ポリエーテルニトリル,ポリエーテルエーテルケトン,ポリエーテルサルファイトなどのエンジニアリング樹脂、ポリカーボネート(PC),ポリスチレン,高衝撃ポリスチレン,アクリロニトリルポリスチレン共重合体,ABS樹脂などのスチレン系樹脂、セロファン,セルローストリアセテート,セルロースダイアセテート,ニトロセルロースなどのセルロース系フィルム、などが挙げられる。
そして、透光性基材21は、例えば、加熱した原料樹脂を押出し成形や射出成形によって成形する方法、型中でモノマー、オリゴマー等を重合させて成形する注形重合法等を用いて作製することができる。
As a material for forming the
And the
また、光制御シート20において、光反射層22は、光源ユニット10の出射面12から透光性基材21に向かう光を部分的に反射させて光制御シート20から表示画面側に出射する光の輝度分布または照度分布をより均一にするように制御するものである。
Further, in the
光反射層22は、光制御シート20に入射する光を反射させる光反射部23と、隣接する光反射部23、23の間に設けられていて光を透過させる開口部24とが例えば交互に複数形成されている。
The
光反射層22の光反射部23は、例えば白色層又は金属層で形成され、白色層の材料としては、例えば二酸化チタン、硫酸バリウム及び酸化マグネシウムなどの無機物からなる白色顔料を透明樹脂中に混入させてなる複合材料を使用することができる。また、金属層としては、例えば銀及びアルミニウムなどの高反射率であり且つ光吸収の少ない材料からなる蒸着層を使用することができる。
The
そして、光反射層22は、印刷又は蒸着により透光性基材21の入射面側に直接形成してもよいが、例えば転写により形成してもよい。転写により光反射層22を形成する際には、例えば透光性基材21の光入射面に感光性樹脂フィルムを貼り付け、透光性基材21に対して感光性フィルムと反対側の面にレンズ部を設けて、透光性基材21を介して感光性樹脂フィルムを紫外線で露光する。これにより、レンズ部の集光作用によってレンズ部の焦点及びその近傍の領域のみにおいて、感光性樹脂フィルムの粘着力が低下する。
And although the
その後、透光性基材21と感光性樹脂フィルムとの積層体を剥離紙上に押し当て、次いで、この積層体を剥離紙から剥離させる。このようにして、レンズ部の焦点及びその近傍の領域に開口部24を有した光反射層22が得られる。このようにして形成される光反射層22の各開口部24は、その中心軸が対応するレンズ部の光軸と一致するように形成される。
Then, the laminated body of the
なお、印刷法を使用する場合でも、例えば前述したように、透光性基材21の製造時にその光入射面に段差を設けておくことで、簡易的に印刷で光反射層22を形成できる。ただし、光反射層22の各開口部24の中心軸をレンズ部の光軸と一致させるためには、レンズ部と段差の形成位置との相対的なアライメントが必要となる。
Even when the printing method is used, for example, as described above, the
このような光制御シート20の出射面側に、当該光制御シート20から出射する光を拡散する拡散板6が配設されている。この拡散板6は、透明樹脂材料に光を散乱させるための微粒子(光拡散粒子)を分散混入して構成されており、光制御シート20の出射面から若干の空間を介して配設されている。微粒子は拡散板6を構成する透明樹脂材料と異なる屈折率のものを採用する必要がある。これにより、拡散板6内に入射する光は微粒子によって屈折して十分に散乱してほぼ均一に拡散されて光学シート7方向に出射する。なお、微粒子に代えて空気を含む微細な空洞を分散して混入させてもよい。
また、光学シート7に向けて光を出射する拡散板6の出射面は、光源ユニット10の出射面12及び光制御シート20の出射面と同様に平坦に形成されている。
A
In addition, the exit surface of the
光学シート7は、拡散板6から出射される光を透過させて液晶表示部3に向けて入射させるように構成されている。この光学シート7は、例えば平面視矩形状に形成されていて光透過性を有する透光性基材8と、この透光性基材8の液晶表示部3側の出射面に配列されたプリズムレンズ部9とで構成されている。
The optical sheet 7 is configured to transmit the light emitted from the diffusing
プリズムレンズ部9は、例えば断面三角形で一方向(例えば図1で紙面に直交する方向)に連続して延びる単位プリズム9aがその延在方向に直交する方向に複数配列されている。単位プリズム9aは光の波長に比較して大きいピッチであり、拡散板6を通して入射する液晶表示部3から外れる方向の光を集光して、液晶表示部3を通して視聴者に向けて軸上に方向転換させる。
In the
このようにして、液晶表示部3の観察時に、プリズムレンズ部9は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。ここでいう軸上とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向である。
In this way, when observing the liquid
なお、プリズムレンズ部9の反復的アレイ構造が1方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルが可能である。水平面内で互いに直交する二方向での表示光の輝度制御を行なうために、単位プリズム9a群の並列方向が互いに略直交するように2枚の光学シート7を重ねて組み合わせて用いてもよい。
When the repetitive array structure of the
プリズムレンズ部9は、例えばPET、PC、PMMA、COP(シクロオレフィンポリマー)、アクリルニトリルスチレン共重合体等を用いて、周知の押し出し成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成される。この場合、透光性基材8を上述した光制御シート20における透光性基材21と同様の材料で形成して、プリズムレンズ部9とは別の材料で作製してもよいし、これら透光性基材8及びプリズムレンズ部9を同一の材料からなる一つの基材から一体に形成してもよい。
The
なお、光学シート7としてプリズムレンズ部9に代えて略かまぼこ形のレンチキュラーレンズやマイクロレンズアレイを透光性基材8上に配列させたものをレンズシートとして採用してもよい。
In addition, instead of the
本実施の形態によるディスプレイ装置1は上述の構成を備えているから、バックライトユニット2によって液晶表示部3を照明する場合、光源ユニット10の筐体11内のLEDアレイ14を点灯すると、個々のLED15の配光ピークの向きに従って、当該LED15が放射する光の大部分は直接的に出射面12に向かうのではなく拡散反射板13aに向かう。このように光が拡散反射板13aに至る過程においては、空気層17を通過することにより該空気層17により散乱効果の寄与を受けて適宜散乱させられる。
そして、このような光は、拡散反射板13aによって反射されるとともに一定の範囲に拡散させられた後に、直接的に、あるいは側方の拡散反射板13bでの反射・拡散を経てから出射面12に向かい面発光として出射される。この際にも空気層17を通過することにより拡散効果の寄与を受け適宜拡散させられる。
Since the display device 1 according to the present embodiment has the above-described configuration, when the liquid
Such light is reflected by the diffuse
以上のように光源ユニット10の出射面12から出射した光は当該出射面12全面に分散して出射され、光制御シート20を通過することにより、照度または輝度分布がより均一な分布に均される。
そして、光制御シート20を通過した光は拡散板6内に進入して微粒子で屈折されて散乱し、ほぼ均一に拡散した状態で光学シート7へ入射する。
As described above, the light emitted from the
The light that has passed through the
光学シート7では、プリズムレンズ部9に配列された各単位プリズム9aで屈折させられて集光させられ、液晶表示部3に進入する。そのため、液晶表示部3で集光させられた光は軸上輝度が高く輝度分布の曲線のピーク幅も適度に広げられて、観察者から液晶画像を視認できる。
In the optical sheet 7, the light is refracted and condensed by the
このようなディスプレイ装置1における光源ユニット10においては、LEDアレイ14の個々のLED15から放射される光の大部分は直接的に出射面12に至ることはなく、空気層17を伝播して拡散反射板13aでの反射を経た後に出射面12から出射される。よってLED15からの光は拡散反射板13aでの拡散効果を得ることができる他、LED15からの放射された光が出射面12から出射されるまでの光路長を長くなることに伴い空気層17における散乱効果の寄与を十分に受けることができる。
In such a
したがって、光を効果的に拡散・散乱させることができるため、出射光の不自然な輝度ムラを低減することが可能となる。即ち、従来のような導光板を介さずとも光源の光を効果的に面発光に変換することができるため、光のエネルギーロスを低減させて利用効率を向上させることが可能となるとともに、光源ユニット10、バックライトユニット2及びディスプレイ装置1の軽量コンパクト化を図ることが可能となる。
Therefore, since light can be effectively diffused and scattered, it is possible to reduce unnatural luminance unevenness of emitted light. That is, the light from the light source can be effectively converted into surface light emission without using a conventional light guide plate, so that it is possible to reduce the energy loss of light and improve the utilization efficiency, and The
また、LEDアレイ14を構成する各LED15の拡散反射板13a上における各LED15による照射位置を分散させることによって、出射面12から出る光をより均一化させることができ、より良好な面発光を得ることが可能となる。
Further, by dispersing the irradiation position of each
次に以上のような第一実施形態の第一の変形例について説明する。
この変形例においては、図3に示すように、出射面12の背面側に対向配置される拡散反射板13aが、幅方向両端部に配設されたそれぞれのLEDアレイ14から幅方向中央部に向けて離間するに従い、背面側から出射面12側に向かって(図3(a)参照)、あるいは出射面12側から背面側に向かって(図3(b)参照)傾斜するように配置されている。
Next, a first modification of the first embodiment as described above will be described.
In this modification, as shown in FIG. 3, the diffuse
図3(a)のように拡散反射板13aの幅方向中央部が出射面12と近接するように傾斜している場合には、中央部において照度及び輝度を大きくすることができる。
また、図3(b)のように拡散反射板13aの幅方向中央部が出射面12と離間するように傾斜している場合には、幅方向中央ぶにおいて照度及び輝度を小さくすることができる。したがって、光源ユニット10の構成、即ちLEDアレイ14を構成する各LED15の配光ピークの向きに応じて、適宜照度及び輝度を調節することが可能となる。
When the central part in the width direction of the diffuse
3B, when the central portion in the width direction of the
次に第一の実施形態の第二の変形例として、例えば図4に示すように、拡散反射板13a上における個々のLED15が放射する光の照射位置に凹凸部18を設けたものであってもよい。これにより、拡散反射板13aにおける拡散性を向上させることができ、光源ユニット10の出射面12より出射される光の輝度ムラ低減をより効果的に図ることが可能となる。なお、図4においては、拡散反射板13aの幅方向中央部に凹凸部18が設けられているものを示したが、図2に示すLED15による照射位置に応じて、凹凸部18の配設位置を適宜変えることが可能である。
Next, as a second modification of the first embodiment, for example, as shown in FIG. 4, an
次に本発明の第二の実施形態のディスプレイ装置1について図5を用いて説明する。この第二の実施形態のディスプレイ装置40は、光源ユニット30の構成について第一の実施形態のディスプレイ装置1と相違している。なお、第一の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
Next, the display apparatus 1 of 2nd embodiment of this invention is demonstrated using FIG. The
この第二の実施形態における光源ユニット30の筐体31は、平面視矩形状の箱型形状をなしており、筐体31の表示画面側の面全域が出射面32として開口した形状とされている。
The
また、光源としては第一の実施形態と同様に、LED35が複数直列連結したLEDアレイ34が用いられているが、本実施形態のLED35は、放射する光の配光ピークが一方向を向いているのではなく、LED35を中心とした一面上に放射状に広がる配光ピークを有するものが採用されている。
このように一平面上に放射状の配光ピークを備えさせる手法としては、例えばLED35のレンズ形状にプリズム形状を成形する等によりレンズ自体の形状を変化させる方法や、別体としてプリズム等の光学素子を取り付ける方法等がある。
また各LED35の出射面32側のレンズ表面には光遮断部材36が取り付けられており、直接的に出射面32に向かう光を遮断している。
Further, as in the first embodiment, an
As a method of providing a radial light distribution peak on one plane in this way, for example, a method of changing the shape of the lens itself by shaping the prism shape into the lens shape of the
Further, a
このように構成されたLEDアレイ34は、筐体11内に図5における紙面手前側から奥側に向かって延びるようにして、複数本が幅方向全域に一定の間隔を空けて平行に配設されている。この際、各LED35はその配光ピークが当該LED35を中心として幅方向に放射状に広がる向きに調節されている。
The
そして、上記のようなLEDアレイ34の直ぐ背面側には、当該LEDアレイ34から各LED35の配列方向に対して交差する方向の両側に向かって離間するに従い、それぞれ背面側から出射面32側に向かって傾斜する拡散反射材33aが設けられている。このような拡散反射材33aが連結することで、全体として幅方向全域に凹凸形状をなす拡散反射板33が形成され、この拡散反射板33の凹凸の凹部にLEDアレイ34が配置されることになる。
なお、当該拡散反射板33を構成する各拡散反射材33aは図5に示す平板状のものの他、幅方向に湾曲する円弧面を有する湾曲した板状のものであってもよい。また、拡散反射板33上に、第一の実施形態の第一変形例で示した凹凸部18が形成されたものであってもよい。
The
Each of the diffuse
また、このLEDアレイ34においては、第一の実施形態と同様に、出射面32から出射される光が均一になるように、各LED35が放射する光の照射位置がそれぞれの拡散反射材33a上にて変化するようにLED35の向きが調節されている。
Further, in this
なお、以上のように構成された光源ユニット30の筐体31内は上述の構成要素の他は空気層37とされている。
In addition, the inside of the
なお、本第二の実施形態の変形例として、光源がLEDアレイ34でなく、例えば単一のLED35が点光源として個別に配置されたものであってもよい。
この場合、点光源であるLED35は筐体31内において出射面12と平行な一面上にマトリックス状に配置される。そして、各LED35の周囲を囲むようにして拡散反射材33aが傾斜して配設される。これによって、拡散反射板33は全体として四角錐面又は円錐面をなす凹部がマトリックス状に配置された構成となり、各凹部の底頂部に単一のLED35が配置されることになる。
なお、拡散反射板33が四角錐面、円錐面を形成するもののみならず、三角錐面、六角錐面等の他の多角錐面を形成するものであってもよい。
As a modified example of the second embodiment, the light source may not be the
In this case, the
The diffuse
本実施形態のディスプレイ装置40においてバックライトユニット2により液晶表示部3を照射する場合、光源ユニット30の筐体31内のLEDアレイ34が点灯すると、個々のLED35の配光ピークの向きに従って幅方向に放射される。このとき、各LED35には光遮断部材36が設けられているため、当該LED35から直接的に出射面32に向かう光の大部分が当該光遮断部36によって遮断される。
また、各LEDアレイ34は拡散反射板33の凹部に設けられているため、幅方向と同一平面状に放射された光は拡散反射板33に向かって走行する。そしてこの拡散反射板33で反射されるとともに一定の範囲に拡散させられた後に、出射面32から出射することになる。
なお、LED35から放射された光は空気層37を伝播するので、当該空気層37によって適宜散乱させられる。
When the liquid
Further, since each
In addition, since the light radiated | emitted from LED35 propagates the
このような第二の実施形態における光源ユニット30においても、LED35の光が直接的に出射面32に向かうことはなく拡散反射板33を介するため、光路長を長くとることができ、これにより空気層37における散乱効果の寄与を十分に受けることができる。したがって、第一の実施形態と同様に出射光の不自然な輝度ムラを低減することが可能となる。
Also in the
また、第二の実施形態では光源ユニット30の筐体31内の幅方向全域に亘ってLEDアレイ34が均等に配置されているため、幅方向端部のみに光源を備えた第一の実施形態に比べて、より効果的に輝度ムラの低減を図ることが可能となる。
In the second embodiment, since the
さらに、本第二の実施形態における光源ユニット30の変形例として、例えば図6に示すような構成のものであってもよい。この変形例では、LED35は幅方向の一方(図6において右側)にのみ光を放射し、それに対応するように拡散反射材33aもLED35の光の放射方向に傾斜して配置されている。これによっても上記第二の実施形態と同様に、輝度ムラを効果的に低減させた面発光を行うことが可能となる。
Furthermore, as a modification of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。即ち、光源ユニット10、30において光源の光を直接的に出射させず空気層17、37を伝播させながら拡散反射板13、33を介して出射させるというのが本発明の本質であり、これを備える限りいかなる実施態様をも包含する。
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention. That is, the essence of the present invention is that the
1 ディスプレイ装置
2 バックライトユニット
3 液晶表示部
6 拡散板
7 光学シート
10 光源ユニット
11 筐体
12 出射面
13 拡散反射板
14 LEDアレイ(光源アレイ)
15 LED(点光源)
16 光遮断部
17 空気層
20 光制御シート
21 透光性基材
22 光反射層
23 光反射部
24 開口部
30 光源ユニット
31 筐体
32 出射面
33 拡散反射板
33a 拡散反射材
34 LEDアレイ
35 LED
36 光遮断部材
37 空気層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
15 LED (point light source)
16
20
36
Claims (12)
前記出射面の背面側に空気層を介して対向配置される拡散反射板を備え、前記光源の光が前記拡散反射板で反射して前記出射面から出射することを特徴とする光源ユニット。 In one light source unit configured to emit the light from the light source, the light source unit configured to emit the light from the entire emission surface,
A light source unit, comprising: a diffuse reflector that is disposed opposite to the back surface of the light exit surface via an air layer, wherein light from the light source is reflected by the diffuse reflector and emitted from the light exit surface.
該光源アレイは、前記出射面の辺に沿った幅方向端部に、放射する光が前記拡散反射板に向かうように配置され、
前記拡散反射板上における各前記点光源が放射する光の照射位置が分散させられていることを特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。 A light source array in which directional point light sources are arranged in series as the light source,
The light source array is arranged at the end in the width direction along the side of the emission surface so that the emitted light is directed toward the diffuse reflector,
The light source unit according to claim 1, wherein irradiation positions of light emitted from the point light sources on the diffuse reflector are dispersed.
該光源アレイは、前記点光源の配列する方向に直交する方向に等間隔で複数配置され、
前記拡散反射板が、各前記光源アレイから前記点光源の配列する方向に直交する方向に離間するに従い、背面側から前記出射面側に向かって傾斜する傾斜面とされていることを特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。 As the light source, comprising a light source array in which directional point light sources are arranged in series,
A plurality of the light source arrays are arranged at equal intervals in a direction orthogonal to the direction in which the point light sources are arranged,
The diffusive reflector is an inclined surface that is inclined from the back surface side toward the emission surface side as it is separated from each light source array in a direction perpendicular to the direction in which the point light sources are arranged. The light source unit according to claim 1.
前記拡散反射板が、各前記点光源をそれぞれ個別に取り囲む略四角錐面を形成していることを特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。 The light source is a directional point light source, and a plurality of light sources are arranged in a matrix on a surface parallel to the emission surface,
The light source unit according to claim 1, wherein the diffuse reflection plate forms a substantially quadrangular pyramid surface that individually surrounds each of the point light sources.
記載の光源ユニット。 The light source unit according to claim 2, wherein the point light source is an LED.
前記光源ユニットの前記出射面側に対向配置されて、該出射面から出射された光を制御する光学シートとを備えたことを特徴とするバックライトユニット。 The light source unit according to any one of claims 1 to 8,
A backlight unit, comprising: an optical sheet disposed opposite to the light emission surface side of the light source unit to control light emitted from the light emission surface.
該光反射層は光を透過する開口部及び光を反射させる光反射部とを備えた光制御シートとを備え、
前記光源ユニットの出射面を透過する光の照度または輝度の高い領域では前記光制御シートの開口部の面積を小さくし、
照度または輝度の低い領域では前記開口部の面積を大きく設定したことを特徴とする請求項9または10に記載のバックライトユニット。 Having a light transmissive substrate and a light reflection layer disposed on the incident surface side of the light transmissive substrate;
The light reflecting layer includes a light control sheet including an opening that transmits light and a light reflecting portion that reflects light.
In the area with high illuminance or brightness of light transmitted through the emission surface of the light source unit, the area of the opening of the light control sheet is reduced,
The backlight unit according to claim 9 or 10, wherein an area of the opening is set to be large in a region where illuminance or luminance is low.
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