JP2009272252A - Surface light source and transmission type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直下型の面光源装置、及び、これを備える透過型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a direct-type surface light source device and a transmissive display device including the same.
透過型の液晶ディスプレイ等を背面から照明する面光源(バックライト)として、各種方式の面光源装置が提案、実用化されている。面光源装置には、主として、面光源ではない光源を面光源に変換する方式により、エッジライト型と直下型とがある。
例えば、直下型では、複数配列された発光体からなる光源部と液晶パネル等との距離を適度にあけ、その間に拡散板や、光を収束させる作用を有する光学シート等を複数組み合わせて使用していた。
Various surface light source devices have been proposed and put to practical use as surface light sources (backlights) for illuminating a transmissive liquid crystal display or the like from the back. Surface light source devices include an edge light type and a direct type, mainly by converting a light source that is not a surface light source into a surface light source.
For example, the direct type uses a combination of a plurality of diffuser plates and optical sheets having a function of converging light between the light source unit made up of a plurality of arranged light emitters and a liquid crystal panel, etc. It was.
従来、このような面光源装置では、主に一方向における光の出射角度等を制御可能な光制御シートと、光拡散作用を有する拡散シート等とを組み合わせて、視野角の制御と輝度ムラの低減を図っていた(例えば、特許文献1参照)。しかし、拡散シートの拡散作用によって、正面方向での輝度が低下し、十分な輝度が得られなかった。
本発明の課題は、効率よく輝度ムラを低減でき、明るさが均一であり、正面輝度が高い面光源装置、及び、これを備える透過型表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a surface light source device that can efficiently reduce luminance unevenness, has uniform brightness, and has high front luminance, and a transmissive display device including the same.
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、照明光を発光する光源部(13)を備え、透過型表示部を背面から照明する直下型の面光源装置であって、光を散乱する作用を有する拡散材を含有する光学シート(14,15,27,38)を少なくとも1枚備え、前記拡散材は、主材部と、前記主材部との屈折率差が0.3以上である物質により前記主材部内に複数形成された副材部とを有していること、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,27,38,24,25,16)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の面光源装置において、前記主材部は、有機化合物を用いて形成されていること、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,27,38,24,25,16)である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の面光源装置において、前記副材部は、微細な気泡であること、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,27,38,24,25,16)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項に記載の面光源装置において、前記光学シートは、前記拡散材を含有する散乱層(142,152,27,382)を有しており、前記散乱層の膜厚をtμmとし、前記散乱層が含有する前記拡散材の体積濃度をc%とし、前記拡散材の平均粒径をrμmとすると、5<(c×t)/r<50という関係を満たすこと、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,27,38,24,25,16)である。
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の面光源装置において、前記拡散材による透過率の低下率をD%、前記拡散材によるヘイズ値をHz%とするとき、Hz/2≦D≦Hz、という関係を満たすこと、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,27,38,24,25,16)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項に記載の面光源装置において、前記拡散材によるヘイズ値は、50%以下であること、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,27,38,24,25,16)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項に記載の面光源装置において、前記光学シート(27)は、略平板状であること、を特徴とする面光源装置(12,13,27,24,25,16)である。
請求項8の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の面光源装置において、前記光学シート(14,15,38)は、出射側に凸となるように形成された単位レンズ(141,151,381)が一次元方向に複数配列されていること、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,38,24,25,16)である。
請求項9の発明は、請求項8に記載の面光源装置において、前記単位レンズ(141,151,381)は、長軸がシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する回転楕円体の一部であること、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,38,24,25,16)である。
請求項10の発明は、請求項8又は請求項9に記載の面光源装置において、前記光学シート(14,15,38)は、前記拡散材を含有する散乱層(142,152,382)を有し、前記散乱層は、前記単位レンズ(141,151,381)の表面凸形状に沿って形成されていること、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,38,24,25,16)である。
請求項11の発明は、請求項8から請求項10までのいずれか1項に記載の面光源装置において、前記光源部は複数配列された発光体(13)を有し、隣り合う前記発光体間の距離をLmmとし、前記発光体から前記光学シート(15,38)までの距離をdmm、前記単位レンズ(151,381)間の谷部におけるレンズ面に対する接面(T)と前記光学シートのシート面の法線(H)方向とがなす角度の最小値をθ、前記単位レンズの屈折率をnとするとき、arccos(n×cos(φ+θ))≦θ、φ=arcsin(sin(arctan(L/(2d)))/n)という関係を満たすこと、を特徴とする面光源装置(12,13,14,15,38,24,25,16)である。
請求項12の発明は、請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の面光源装置において、前記光学シート(27,38)より出射側には、レンズ形状を有するレンズシート(24,25)が配置されていること、を特徴とする面光源装置(12,13,27,38,24,25,16)である。
請求項13の発明は、請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の面光源装置(12,13,14,15,27,38,24,25,16)と、前記面光源装置によって背面から照射される透過型表示部(11)と、を備える透過型表示装置(10,20,30)である。
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to the Example of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.
The invention according to
According to a second aspect of the invention, there is provided the surface light source device according to the first aspect, wherein the main material portion is formed using an organic compound (12, 13, 14, 15). 27, 38, 24, 25, 16).
According to a third aspect of the present invention, in the surface light source device according to the first or second aspect, the sub-material portion is a fine bubble, wherein the surface light source device (12, 13, 14, 15). 27, 38, 24, 25, 16).
According to a fourth aspect of the present invention, in the surface light source device according to any one of the first to third aspects, the optical sheet is a scattering layer (142, 152, 27, 382) containing the diffusing material. When the film thickness of the scattering layer is t μm, the volume concentration of the diffusing material contained in the scattering layer is c%, and the average particle size of the diffusing material is rμm, 5 <(c × It is a surface light source device (12, 13, 14, 15, 27, 38, 24, 25, 16) characterized by satisfying the relationship t) / r <50.
According to a fifth aspect of the present invention, in the surface light source device according to any one of the first to fourth aspects, the transmittance reduction rate due to the diffusing material is D%, and the haze value due to the diffusing material is Hz%. The surface light source device (12, 13, 14, 15, 27, 38, 24, 25, 16) is characterized by satisfying the relationship of Hz / 2 ≦ D ≦ Hz.
The invention according to claim 6 is the surface light source device according to any one of
The surface light source device according to claim 7 is the surface light source device according to any one of
According to an eighth aspect of the present invention, in the surface light source device according to any one of the first to sixth aspects, the optical sheet (14, 15, 38) is formed to be convex toward the emission side. The surface light source device (12, 13, 14, 15, 38, 24, 25, 16) is characterized in that a plurality of unit lenses (141, 151, 381) are arranged in a one-dimensional direction.
According to a ninth aspect of the present invention, in the surface light source device according to the eighth aspect, the unit lens (141, 151, 381) is a part of an elliptic cylinder whose major axis continues perpendicular to the sheet surface, or The surface light source device (12, 13, 14, 15, 38, 24, 25, 16) is characterized in that the long axis is a part of a spheroid perpendicular to the sheet surface.
According to a tenth aspect of the present invention, in the surface light source device according to the eighth or ninth aspect, the optical sheet (14, 15, 38) includes a scattering layer (142, 152, 382) containing the diffusing material. The surface light source device (12, 13, 14, 15, 38, 24) is characterized in that the scattering layer is formed along the convex surface of the unit lens (141, 151, 381). 25, 16).
An eleventh aspect of the present invention is the surface light source device according to any one of the eighth to tenth aspects, wherein the light source section includes a plurality of light emitters (13) arranged adjacent to each other, and the light emitters adjacent to each other. The distance between the light emitter and the optical sheet (15, 38) is dmm, the contact surface (T) with respect to the lens surface at the valley between the unit lenses (151, 381) and the optical sheet. Where the minimum angle formed by the normal (H) direction of the sheet surface is θ and the refractive index of the unit lens is n, arccos (n × cos (φ + θ)) ≦ θ, φ = arcsin (sin (sin ( The surface light source device (12, 13, 14, 15, 38, 24, 25, 16) is characterized by satisfying the relationship arctan (L / (2d))) / n).
According to a twelfth aspect of the present invention, in the surface light source device according to any one of the first to eleventh aspects, a lens sheet (24) having a lens shape on an emission side from the optical sheet (27, 38). , 25) is arranged, is a surface light source device (12, 13, 27, 38, 24, 25, 16).
The invention of
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本発明による面光源装置は、光を散乱する作用を有する拡散材を含有する光学シートを少なくとも1枚備え、拡散材は、主材部と、主材部との屈折率差が0.3以上である物質により主材部内に複数形成された副材部とを有しているので、主材部のみで拡散材を形成した場合に比べて、拡散材による光の散乱作用が大きくなる。よって、輝度ムラを低減し、明るさが均一であり、正面輝度の高い面光源装置とすることができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) The surface light source device according to the present invention includes at least one optical sheet containing a diffusing material having a function of scattering light, and the diffusing material has a difference in refractive index between the main material portion and the main material portion of 0. .3 or more sub-material portions formed in the main material portion with a substance of 3 or more, the light scattering effect by the diffusing material is larger than when the diffusing material is formed only by the main material portion. Become. Therefore, luminance unevenness can be reduced, the brightness can be uniform, and a surface light source device with high front luminance can be obtained.
(2)主材部は、有機化合物を用いて形成されているので、光学シートの拡散材が含まれる部分に対して、容易に分散させることができ、形成も容易である。 (2) Since the main material portion is formed using an organic compound, it can be easily dispersed and formed easily with respect to the portion of the optical sheet containing the diffusing material.
(3)副材部は、微細な気泡であるので、主材部と副材部との屈折率差を大きくすることができ、形成も容易である。 (3) Since the secondary material portion is a fine bubble, the difference in refractive index between the main material portion and the secondary material portion can be increased, and formation is easy.
(4)光学シートは、拡散材を含有する散乱層を有しており、散乱層の膜厚をtμmとし、散乱層が含有する拡散材の体積濃度をc%とし、拡散材の平均粒径をrμmとすると、5<(c×t)/r<50という関係を満たすので、正面輝度を落とすことなく、輝度ムラを低減することができる。 (4) The optical sheet has a scattering layer containing a diffusing material, the film thickness of the scattering layer is t μm, the volume concentration of the diffusing material contained in the scattering layer is c%, and the average particle diameter of the diffusing material If r is μm, the relationship of 5 <(c × t) / r <50 is satisfied, so that the luminance unevenness can be reduced without reducing the front luminance.
(5)拡散材による透過率の低下率をD%、拡散材によるヘイズ値をHz%とするとき、Hz/2≦D≦Hzという関係を満たすので、正面輝度を落とすことなく、輝度ムラを低減することができる。 (5) When the rate of decrease in transmittance by the diffusing material is D% and the haze value by the diffusing material is Hz%, the relationship of Hz / 2 ≦ D ≦ Hz is satisfied. Can be reduced.
(6)拡散材によるヘイズ値は、50%以下であるので、正面輝度を落とすことなく、輝度ムラを低減することができる。 (6) Since the haze value by the diffusing material is 50% or less, luminance unevenness can be reduced without reducing the front luminance.
(7)光学シートは、略平板状であるので、形成が容易である。 (7) Since the optical sheet is substantially flat, it is easy to form.
(8)光学シートは、出射側に凸となるように形成された単位レンズが一次元方向に複数配列されているので、拡散作用に加えて、視野角の制御が可能である。 (8) Since a plurality of unit lenses formed so as to be convex on the exit side of the optical sheet are arranged in a one-dimensional direction, the viewing angle can be controlled in addition to the diffusing action.
(9)単位レンズは、長軸がシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する回転楕円体の一部であるので、光の収束効果を高めることができる。また、所望する収束効果に合わせて、設計が容易に行える。 (9) The unit lens is a part of an elliptic cylinder whose major axis is perpendicular to the sheet surface, or a part of a spheroid whose major axis is perpendicular to the sheet surface. The convergence effect can be enhanced. Further, the design can be easily performed according to the desired convergence effect.
(10)光学シートは、前記拡散材を含有する散乱層を有し、散乱層は、単位レンズの表面凸形状に沿って形成されているので、散乱層が存在しない場合に、単位レンズからシート面に対して大きな出射角度で出射する光が、散乱層によって散乱される。これにより、大きな出射角度で出射していた光は、視野角範囲内の出射角度で出射したり、光源部側へ戻され、面光源装置の反射板等によって反射され、再利用されたりするので、正面輝度の向上や輝度ムラ低減の効果を高めることができる。 (10) The optical sheet has a scattering layer containing the diffusing material, and the scattering layer is formed along the convex shape of the surface of the unit lens. Therefore, when there is no scattering layer, the sheet is formed from the unit lens. Light emitted at a large emission angle with respect to the surface is scattered by the scattering layer. As a result, the light emitted at a large emission angle is emitted at an emission angle within the viewing angle range, returned to the light source unit side, reflected by the reflecting plate of the surface light source device, and reused. In addition, the effect of improving the front luminance and reducing the luminance unevenness can be enhanced.
(11)光学シートは、arccos(n×cos(φ+θ))≦θ、φ=arcsin(sin(arctan(L/(2d)))/n)という関係を満たすので、隣りあう発光体間の略中央に対応する位置の単位レンズ間の谷部から出射する光のように、光制御シートへの入射角度が大きな光であっても、シート面の略法線方向へ出射される。従って、発光体に対応する位置が明るく、発光体間は暗くなるというような、発光体の位置による輝度ムラを低減でき、かつ、正面輝度を向上させることができる。 (11) The optical sheet satisfies the relationship arccos (n × cos (φ + θ)) ≦ θ and φ = arcsin (sin (arctan (L / (2d))) / n). Even light having a large incident angle to the light control sheet, such as light emitted from a valley between unit lenses at a position corresponding to the center, is emitted in a substantially normal direction of the sheet surface. Therefore, it is possible to reduce luminance unevenness due to the position of the light emitters such that the position corresponding to the light emitters is bright and the space between the light emitters is dark, and the front luminance can be improved.
(12)光学シートより出射側には、レンズ形状を有するレンズシートが配置されているので、視野角の制御が可能である。 (12) Since a lens sheet having a lens shape is arranged on the exit side from the optical sheet, the viewing angle can be controlled.
(13)本発明による面光源装置と、面光源装置によって背面から照射される透過型表示部とを備える透過型表示装置であるので、輝度ムラが少なく、明るさが均一であり、正面輝度が高い透過型表示装置となり、良好な映像を表示できる。 (13) Since the transmissive display device includes the surface light source device according to the present invention and the transmissive display unit irradiated from the back by the surface light source device, the luminance unevenness is small, the brightness is uniform, and the front luminance is It becomes a high transmission type display device and can display a good image.
本発明は、効率よく輝度ムラを低減でき、明るさが均一であり、正面輝度が高い面光源装置、及び、これを備える透過型表示装置を提供するという目的を、主材部と、主材部との屈折率差が0.3以上である物質により主材部内に複数形成された副材部とを有し、光を散乱する作用を有する拡散材を含有する光学シートを少なくとも1枚備える面光源装置、及び、これを備える透過型表示装置とすることにより実現した。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface light source device capable of efficiently reducing luminance unevenness, uniform brightness, high front luminance, and a transmissive display device including the same. At least one optical sheet containing a diffusing material having a function of scattering light, and a plurality of sub-material portions formed in the main material portion by a substance having a refractive index difference of 0.3 or more from the portion This is realized by using a surface light source device and a transmissive display device including the surface light source device.
(第1実施形態)
図1は、本発明による透過型表示装置の第1実施形態を示す図である。
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、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、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、光学フィルムとしてもよいし、光学板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a transmissive display device according to a first embodiment of the present invention.
In addition, each figure shown below including FIG. 1 is the figure shown typically, and the magnitude | size and shape of each part are exaggerated suitably for easy understanding.
In addition, the terms “plate”, “sheet”, “film” and the like are used, but these are generally used in the order of thickness, “plate”, “sheet”, “film”. I am using it. However, since there is no technical meaning in such proper use, the description in the claims is used in the unified description of the sheet. Accordingly, the terms “sheet”, “plate”, and “film” can be appropriately replaced. For example, the optical sheet may be an optical film or an optical plate.
Furthermore, numerical values such as dimensions and material names of each member described in the present specification are examples of the embodiment, and the present invention is not limited thereto, and may be appropriately selected and used.
本実施形態の透過型表示装置10は、LCD(Liquid Crystal Display)パネル11,反射板12,発光管13,第1の光制御シート14,第2の光制御シート15,偏光反射シート16等を備え、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液晶表示装置である。なお、LCDパネル11を背面から照明する面光源装置(バックライト装置)としては、反射板12,発光管13,第1の光制御シート14,第2の光制御シート15,偏光反射シート16が該当している。
第1の光制御シート14,第2の光制御シート15,偏光反射シート16は、それぞれのシート面が、互いに略平行となるように配置されている。
なお、シート面とは、各シートにおいて、その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、本明細書中、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。例えば、第1の光制御シート14では、シート面は、第1の光制御シート14全体として見たときにおける、第1の光制御シート14の平面方向となる面であり、第1の光制御シート14の入射面(発光管13側の面)と平行な面である。
また、理解を容易にするため、以下の明細書中では、垂直方向、水平方向とは、特に断りがある場合を除いて、面光源装置又は透過型表示装置の使用状態における垂直方向、水平方向であるとする。
The
The first
In addition, the sheet surface indicates a surface that is a planar direction of the sheet when viewed as the entire sheet in each sheet, and the same definition also in the present specification and claims. Used. For example, in the first
In order to facilitate understanding, in the following specification, the vertical direction and the horizontal direction are the vertical direction and the horizontal direction in the usage state of the surface light source device or the transmissive display device, unless otherwise specified. Suppose that
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り、本実施形態では、対角32インチサイズ(740mm×420mm)、1280×768ドットの表示を行うことができる。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。
発光管13は、面光源装置の光源部を形成する発光体である。本実施形態では、発光管13は、線光源の冷陰極管であり、図1中には6本のみ示したが、実際には略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の第1の光制御シート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第1の光制御シート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している。
The
The
The
第1の光制御シート14は、発光管13より出射側(LCDパネル11側)に配置され、出射側に凸となる第1の単位レンズ141が水平方向に複数配列された光学シートである。この第1の光制御シート14は、主に水平方向における光の制御作用を有する。
また、第2の光制御シート15は、第1の光制御シート14より出射側(LCDパネル11側)に配置され、出射側に凸となる第2の単位レンズ151が垂直方向に複数配列された光学シートである。この第2の光制御シート15は、主に垂直方向における光の制御作用を有している。
The first
Further, the second
第1の光制御シート14と第2の光制御シート15とは、各単位レンズの配列方向及び光の制御方向が、水平方向と垂直方向であり、シート面の法線方向から見たときに、直交している。第1の光制御シート14と第2の光制御シート15とをこのように配置することにより、垂直方向と水平方向との2方向での光の制御がそれぞれ独立して可能であり、最適な視野角を得ることができる。
また、通常、表示装置等においては、垂直方向における視野角の制御が重要視される。従って、本実施形態のように、垂直方向に第2の単位レンズ151が複数配列された第2の光制御シート15を、第1の光制御シート14よりLCDパネル11側(出射側)に配置することにより、第2の光制御シート15が及ぼす垂直方向における光の制御作用は、第1の光制御シート14が及ぼす水平方向における光の制御作用よりも大きなものとなり、より最適な視野角を実現できる。
When the first
Usually, in a display device or the like, control of the viewing angle in the vertical direction is regarded as important. Therefore, as in the present embodiment, the second
発光管13と第1の光制御シート14との間には、所定の間隔があけられるように、不図示のスペーサが設けられている。
偏光反射シート16は、第2の光制御シート15とLCDパネル11との間に配置されており、視野角を狭めることなく輝度を上昇させる作用を有する偏光分離シートである。本実施形態では、偏光反射シート16は、DBEF(住友スリーエム株式会社製)であり、その厚さは、0.4mmである。
A spacer (not shown) is provided between the
The
第1の光制御シート14及び第2の光制御シート15の形状等の詳細について説明する。
図2は、第1の光制御シート14を、図1中に矢印で示したS1−S2で切断した断面の拡大図である。
第1の光制御シート14は、出射側に凸となるように形成された第1の単位レンズ141が水平方向に複数配列されている。
第1の単位レンズ141は、長軸が第1の光制御シート14のシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部であり、図2に示した断面において、長半径a1=0.250mm(250μm)、短半径b1=0.125mm(125μm)の楕円形状の一部となっている。この第1の単位レンズ141は、そのレンズ高さ(厚さ方向における第1の単位レンズ141の頂部から谷部までの距離)h1=0.102mm(102μm)、配列されたピッチP1=0.204mm(204μm)となるように形成されている。
また、第1の光制御シート14の厚さW1=1.5mmであり、後述する第2の光制御シート15の厚さW2よりも厚い。なお、第1の光制御シート14の厚さとしては、1.0〜2.0mmの範囲内であることが、成形性や耐環境性の観点から好ましい。
Details of the shapes and the like of the first
FIG. 2 is an enlarged view of a cross section of the first
In the first
The
Further, the thickness W1 of the first
本実施形態では、第1の単位レンズ141は、屈折率1.59のPC(ポリカーボネート)樹脂を用いて形成されている。なお、第1の単位レンズ141を形成する樹脂としては、PC樹脂の他に、AS(アクリロニトリル−スチレン)樹脂や、MS(メタクリレート−スチレン)樹脂、PMMA(メタクリル酸メチル)樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂、シクロオレフィン樹脂等を用いることができる。
なお、第1の光制御シート14は、吸湿性の低い材料(非晶性のPET樹脂等)を用いて形成されることが、発光管13からの熱によってシートの表裏に吸湿率差が生じることに起因するシートの反りを防止する観点から好ましい。
In the present embodiment, the
Note that the first
第1の単位レンズ141の観察面側(LCDパネル11側)の表層内側部分には、拡散材を含有する第1の散乱層142が第1の単位レンズ141の凸形状に沿って形成されている。第1の散乱層142の膜厚t1は、第1の単位レンズ141の頂部に相当する位置で、約25μmである。
なお、第1の散乱層142は、図2では、第1の単位レンズ141の頂部付近が厚く、第1の単位レンズ141間の谷部付近が薄く形成されているように示したが、これに限らず、例えば、第1の単位レンズ141の頂部付近が薄く、谷部付近が厚く形成される形態としてもよいし、第1の単位レンズ141の形状に沿って略均一な厚みで形成される形態としてもよい。
A
In FIG. 2, the
第1の散乱層142は、拡散材を含有しているが、ベースとなる樹脂は、第1の単位レンズ141と同一の樹脂(本実施形態では、PC樹脂)で形成されている。
第1の光制御シート14は、本実施形態では、拡散材を含有するPC樹脂層と、拡散材を含有しないPC樹脂層を2層押し出し成形し、成形時に拡散材を含有するPC樹脂層側に第1の単位レンズ141が形成されており、図2に示す断面では、拡散材の有無で、第1の散乱層142と、第1の単位レンズ141の第1の散乱層142以外の部分とが判別できる形態となっている。
The
In the present embodiment, the first
本実施形態では、第1の散乱層142に用いる拡散材として平均粒径r=5μmの多泡ビーズを用いている。この多泡ビーズは、アクリル樹脂によって形成された主材部と、主材部内に複数形成された微細な気泡である副材部とを有する微小ビーズであり、その平均屈折率は、約1.27である。
ここで、多泡ビーズは、多数の微細な気泡を含有しているため、屈折率として平均屈折率を用いたが、この平均屈折率とは、多泡ビーズが含有する気泡の径が光の波長に対して十分に小さい場合に、多泡ビーズ全体として見たときの平均的な屈折率である。本実施形態では、多泡ビーズが含有する気泡の径は、光の波長に対して十分小さいので、屈折率として平均屈折率を用いた。なお、多泡ビーズが含有する気泡の径が光の波長に対してある程度の大きさを有する場合には、多泡ビーズの屈折率は含有する気泡(例えば、空気)の屈折率と略等しくなり、1.0程度となる。
In the present embodiment, multi-bubble beads having an average particle diameter r = 5 μm are used as the diffusing material used for the
Here, since the multi-bubble beads contain a large number of fine bubbles, the average refractive index was used as the refractive index. This average refractive index is the diameter of the bubbles contained in the multi-bubble beads. When it is sufficiently small with respect to the wavelength, it is an average refractive index when viewed as the whole foamed beads. In this embodiment, since the diameter of the bubbles contained in the multi-bubble beads is sufficiently small with respect to the wavelength of light, the average refractive index is used as the refractive index. When the diameter of the bubbles contained in the multi-bubble beads has a certain size with respect to the wavelength of light, the refractive index of the multi-bubble beads is substantially equal to the refractive index of the bubbles (eg, air) contained therein. , About 1.0.
また、第1の散乱層142及び後述する第2の散乱層152に用いる拡散材は、樹脂製である主材部と、主材部との屈折率差が0.3以上である物質により主材部内に複数形成された副材部とを有するものが、大きな散乱作用を得るという観点から望ましい。この理由については、後述する。
本実施形態では、拡散材である多泡ビーズの主材部となるアクリル樹脂の屈折率が1.49、副材部である気泡の屈折率が略1.0である。よって、本実施形態では、主材部と副材部との屈折率差は約0.49であり、0.3以上である。
The diffusing material used for the
In this embodiment, the refractive index of the acrylic resin that is the main material portion of the multi-bubble beads that are the diffusing material is 1.49, and the refractive index of the bubbles that are the sub-material portion is approximately 1.0. Therefore, in this embodiment, the refractive index difference between the main material portion and the secondary material portion is about 0.49, which is 0.3 or more.
図3は、第2の光制御シート15を図1に矢印で示したS3−S4断面で切断した断面の拡大図である。
第2の光制御シート15は、その出射側(LCDパネル11側)に凸となるように形成された第2の単位レンズ151が垂直方向に複数配列されている。
第2の単位レンズ151は、長軸が第2の光制御シート15のシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部であり、図3に示した断面において、長半径a2=0.12mm(120μm)、短半径b2=0.06mm(60μm)の楕円形状の一部となっている。第2の単位レンズ151は、そのレンズ高さ(厚さ方向における第2の単位レンズ151の頂部から谷部までの距離)h2=0.05mm(50μm)、ピッチP2=0.10mm(100μm)である。また、第2の光制御シート15の厚さW2=0.6mmである。第2の光制御シート15の厚さとしては、0.3〜1.0mmの範囲内が、成形性や耐環境性の観点から望ましい。
本実施形態では、第2の単位レンズ151は、屈折率1.57のAS樹脂を用いて形成されている。なお、第2の単位レンズ151を形成する樹脂としては、PC樹脂や、MS樹脂、PMMA樹脂、PET樹脂、シクロオレフィン樹脂等も用いることができる。
FIG. 3 is an enlarged view of a cross section of the second
The second
The
In the present embodiment, the
第2の単位レンズ151の観察面側(LCDパネル11側)の表層内側部分には、拡散材を含有する第2の散乱層152が第2の単位レンズ151の凸形状に沿って形成されている。第2の散乱層152の膜厚t2は、第2の単位レンズ151の頂部に相当する位置で、約25μmである。
本実施形態では、第2の散乱層152に用いる拡散材として、第1の散乱層142が含有する拡散材と同一の多泡ビーズを用いている。
なお、第2の散乱層152は、図3では、第2の単位レンズ151の頂部付近が厚く、第2の単位レンズ151間の谷部付近が薄く形成されているように示したが、これに限らず、例えば、第2の単位レンズ151の頂部付近が薄く、谷部付近が厚く形成される形態としてもよいし、第2の単位レンズ151の形状に沿って略均一な厚みで形成される形態としてもよい。
本実施形態では、第2の光制御シート15は、第1の光制御シート14と同様に、2層押し出し成形によって形成されており、第2の散乱層152は、拡散材を含有しているが、ベースとなる樹脂は、第2の単位レンズ151と同一の樹脂(AS樹脂)で形成されているので、図3に示す断面では、拡散材の有無で、第2の散乱層152と、第2の単位レンズ151の第2の散乱層152以外の部分とが判別できる形態となっている。
A
In this embodiment, as the diffusing material used for the
In FIG. 3, the
In the present embodiment, the second
ここで、第1の単位レンズ141の長半径a1と短半径b1との比a1:b1、及び、第2の単位レンズ151の長半径a2と短半径b2との比a2:b2は、1.5:1〜3:1の範囲内であることが、各単位レンズによる集光性を向上させる観点から好ましい。本実施形態では、a1:b1=2:1,a2:b2=2:1である。
また、第1の単位レンズ141のレンズ高さh1に対する配列ピッチP1の比P1/h1、及び、第2の単位レンズ151のレンズ高さh2に対する配列ピッチP2の比P2/h2は、1.8〜2.2の範囲内であることが、各単位レンズのレンズ形状による集光作用と、成形性や耐環境性の向上とを両立する観点から好ましい。本実施形態では、P1/h1=2.0,P2/h2=2.0である。
Here, the ratio a1: b1 between the major radius a1 and the minor radius b1 of the
Further, the ratio P1 / h1 of the arrangement pitch P1 to the lens height h1 of the
各光制御シートに散乱層を設けない場合、発光管13間の略中央に対応する位置に形成された単位レンズへ入射する光等、光制御シートに大きな入射角度で入射する光は、光制御シートから大きな出射角度(光制御シートのシート面に対して大きな出射角度)で出射する傾向がある。また、入射角度が小さい場合にも、単位レンズ界面で全反射する等して単位レンズの表面形状に沿って進む光は、光制御シートから大きな出射角度で出射する傾向がある。
そこで、本実施形態では、第1の光制御シート14及び第2の光制御シート15に、それぞれ、第1の単位レンズ141,第2の単位レンズ151の表面形状に沿って形成された第1の散乱層142,第2の散乱層152を形成した。この第1の散乱層142,第2の散乱層152を設けることにより、各散乱層が無い場合に視野角範囲外の大きな出射角度で出射する光は、それぞれの散乱層を通過する距離が長くなり、多く散乱される。従って、各散乱層を設けない場合に大きな出射角度で出射していた光の一部は、各散乱層を設けることにより、小さな出射角度に修正されて各光制御シートから出射し、また他の光の一部は、発光管13側へ戻されて再利用され、大きな出射角度で出射する光はごく僅かとすることができる。よって、輝度ムラの低減や、正面輝度の向上、視野角範囲外に生じる不要な輝度のピークの低減を図ることができる。
When each light control sheet is not provided with a scattering layer, light incident on the light control sheet at a large incident angle, such as light incident on a unit lens formed at a position substantially corresponding to the center between the
Therefore, in the present embodiment, the first
ここで、一般的に、拡散材と拡散材が含まれる部分との屈折率差が大きい方が、拡散材が光に及ぼす散乱作用が大きくなる。
従来、拡散材として広く使用されている樹脂製等のビーズは、樹脂製の粒子状のものであり、副材部等は有していない。そのため、そのような樹脂ビーズ等を拡散材とした場合、拡散材と散乱層のベースとなる樹脂との屈折率差は、0.01〜0.12程度となる。
これに対して、第1の散乱層142,第2の散乱層152が含有している多泡ビーズは、主材部(本実施形態では、アクリル樹脂)と、主材部内に複数形成された副材部(本実施形態では、気泡、すなわち気体)とを有しており、主材部と副材部との屈折率差は0.3以上(本実施形態では、0.49)である。そのため、本実施形態の第1の散乱層142及び第2の散乱層152は、屈折率差0.49の微小な拡散材が多数分散している状態と同じとみなすことができる。従って、多泡ビーズが光に及ぼす散乱作用は、従来、拡散材として使用されている樹脂製ビーズ等に比べて大きくなる。
また、主材部を有機化合物により形成することによって、各散乱層のベースとなる樹脂(本実施形態の第1の散乱層では、PC樹脂)に対する拡散材の分散性が向上し、拡散材を散乱層内に略均一に分散して混練することができる。
よって、第1の散乱層142,第2の散乱層152は、光に及ぼす散乱作用が大きいので、各単位レンズから視野角範囲外へ出射する光を散乱し、視野角範囲内へ出射する光の割合を増やし、正面輝度を向上させる効果が高い。
Here, generally, the larger the difference in the refractive index between the diffusing material and the portion including the diffusing material, the greater the scattering effect of the diffusing material on the light.
Conventionally, beads made of resin or the like widely used as a diffusing material are in the form of particles made of resin and do not have a secondary material portion or the like. Therefore, when such resin beads or the like are used as the diffusing material, the difference in refractive index between the diffusing material and the resin serving as the base of the scattering layer is about 0.01 to 0.12.
On the other hand, the multi-bubble beads contained in the
Further, by forming the main material portion from an organic compound, the dispersibility of the diffusing material with respect to the resin serving as the base of each scattering layer (in the first scattering layer of the present embodiment, the PC resin) is improved, It can be dispersed and uniformly kneaded in the scattering layer.
Therefore, since the
また、第1の散乱層142は、発光管13側に配置された第1の光制御シート14に設けられているので、拡散材(本実施形態では、多泡ビーズ)で拡散された光の多くを、発光管13側へ戻して反射板12等で反射させて再利用することができる。再利用された光が再び第1の光制御シート14に入射する位置や角度は、初めに入射した位置から離れた位置となり異なる入射角度となるので、光をより確実に散乱することができる。よって、輝度ムラ低減効果を高めることができる。また、再利用することにより、第1の光制御シート14への入射角度が変わるので、視野角範囲内の出射角度で出射する光を増やすことができ、正面輝度を向上させることができる。
Moreover, since the
さらに、第2の散乱層152は、LCDパネル11側に配置された第2の光制御シート15に設けられているので、第2の散乱層152と反射板12との距離は、第1の散乱層142と反射板12との距離より大きい。従って、第2の散乱層152によって散乱され、発光管13側へ戻され再利用された光は、最初に第2の光制御シートに入射した位置に対して、より離れた位置へ入射させることができ、また、再利用することにより視野角範囲内の出射角度で出射する光を増やすことができる。従って、光をより効率よく拡散することができ、より均一に明るい面光源装置とすることができる。
さらにまた、第2の散乱層152を設けない場合には、第2の光制御シート15から大きな出射角度で出射する光によって、所望する視野角範囲外に不要な輝度のピークが発生する場合がある。しかし、本実施形態では、第2の散乱層152により、そのような光が散乱されるので、視野角範囲外の不要な輝度のピークを低減する効果を高めることができる。
Further, since the
Furthermore, when the
第1の散乱層142,第2の散乱層152は、ともに、散乱層の厚さをtμm、散乱層中の拡散材(本実施形態では、多泡ビーズ)の体積濃度(すなわち、散乱層全体の体積中に占める拡散材全体の体積の割合)をc%、拡散材の平均粒径をrμmとするとき、下記の式を満たすことが望ましい。
5<(c×t)/r<50 ・・・(式1)
(式1)は、散乱層を透過する光が、散乱層に含有される拡散材に光が当たって散乱される度合い(すなわち、散乱層を透過する光が拡散材に当たる当たり易さ)の好ましい範囲を示している。例えば、(c×t)/r≦5である場合には、散乱層を透過する光が拡散材に当たって散乱される度合いが小さく、輝度ムラを十分解消できない。また、(c×t)/r≧50である場合には、散乱層を透過する光が拡散材に当たって散乱される度合いが大き過ぎ、正面輝度の低下を招く場合がある。以上のことから、(式1)を満たすことが望ましい。
Both the
5 <(c × t) / r <50 (Formula 1)
(Equation 1) is preferable because the light transmitted through the scattering layer scatters when the light impinges on the diffusing material contained in the scattering layer (ie, the ease with which the light transmitted through the scattering layer hits the diffusing material). The range is shown. For example, when (c × t) / r ≦ 5, the degree of scattering of the light transmitted through the scattering layer hits the diffusing material is small and luminance unevenness cannot be solved sufficiently. Further, when (c × t) / r ≧ 50, the degree to which the light transmitted through the scattering layer is scattered by hitting the diffusing material is so large that the front luminance may be lowered. From the above, it is desirable to satisfy (Equation 1).
本実施形態では、第1の散乱層142が含有する多泡ビーズの体積濃度c1=5%、第1の散乱層142の膜厚t1=25μm、多泡ビーズの平均粒径r=5μmであるので、
(c1×t1)/r=(5×25)/5=25
となり、第1の散乱層142は、(式1)を満たしている。
また、第2の散乱層152が含有する多泡ビーズの体積濃度c2=2.5%、第2の散乱層152の膜厚t2=25μm、多泡ビーズの平均粒径r=5μmであるので、
(c2×t2)/r=(2.5×25)/5=12.5
となり、第2の散乱層152は、(式1)を満たしている。
よって、第1の散乱層142及び第2の散乱層152は、正面輝度を保ちつつ、輝度ムラを低減できる。
In the present embodiment, the volume concentration c1 of the multi-bubble beads contained in the
(C1 × t1) / r = (5 × 25) / 5 = 25
Thus, the
Further, the volume concentration c2 of the multi-bubble beads contained in the
(C2 × t2) / r = (2.5 × 25) /5=12.5
Thus, the
Therefore, the
さらに、第1の光制御シート14,第2の光制御シート15は、各散乱層が含有する拡散材によるヘイズ値が50%以下であり、かつ、拡散材による透過率の低下率をD%、拡散材によるヘイズ値をHz%とするとき、Hz/2≦D≦Hzという関係を満たすことが好ましい。
拡散材によるヘイズ値とは、各光制御シートの単位レンズが光に及ぼす作用を除いた場合に、拡散材によって生じるヘイズ値を意味しており、本実施形態では、各散乱層によるヘイズ値である。
このヘイズ値が50%より大きい場合、散乱される度合いが大きすぎ、正面輝度が落ちる。従って、拡散材によって生じるヘイズ値は、50%以下が好ましい。
Further, in the first
The haze value by the diffusing material means the haze value generated by the diffusing material when the action of the unit lens of each light control sheet on the light is excluded, and in this embodiment, the haze value by each scattering layer is is there.
When this haze value is larger than 50%, the degree of scattering is too large, and the front luminance decreases. Therefore, the haze value generated by the diffusing material is preferably 50% or less.
また、拡散材による透過率の低下率とは、各光制御シートの単位レンズが光に及ぼす作用を除いた場合に、拡散材を含有しないとき(すなわち、散乱層を設けないとき)の透過率に対して、拡散材を含有するとき(すなわち、散乱層を設けたとき)の透過率が低下する割合を意味しており、本実施形態では、各散乱層によって透過率が低下する割合である。
この拡散材による透過率の低下率D%が、拡散材によるヘイズ値Hz%に対して、D<Hz/2である場合、拡散材による散乱の度合いが小さく、輝度ムラを低減する効果が十分得られない。また、D>Hzである場合、画面が暗くなり、正面輝度も低下する。
本実施形態では、第1の散乱層142は、ヘイズ値が25%、透過率の低下率が15%であり、第2の散乱層152は、ヘイズ値が14%、透過率の低下率が8%であり、ともに上述の範囲を満たしている。よって、第1の光制御シート14及び第2の光制御シート15は、正面輝度を保ちながら、輝度ムラを低減できる。
The rate of decrease in transmittance due to the diffusing material refers to the transmittance when no diffusing material is contained (that is, when no scattering layer is provided) when the effect of the unit lens of each light control sheet on light is excluded. On the other hand, it means the ratio at which the transmittance is reduced when a diffusing material is contained (that is, when a scattering layer is provided). In this embodiment, the transmittance is reduced by each scattering layer. .
When the transmittance reduction rate D% by the diffusing material is D <Hz / 2 with respect to the haze value Hz% by the diffusing material, the degree of scattering by the diffusing material is small, and the effect of reducing luminance unevenness is sufficient. I can't get it. In addition, when D> Hz, the screen becomes dark and the front luminance decreases.
In the present embodiment, the
図4は、第2の光制御シート15と発光管13との関係を示す図である。なお、理解を容易にするために、第1の光制御シート14及び第2の散乱層152は省略して示している。
第2の光制御シート15は、発光管13の位置に応じた輝度ムラを防止する観点から、隣り合う発光管13間の距離、すなわち、発光管13が配列されたピッチをLmmとし、発光管13と第2の光制御シート15との距離をdmm、第2の光制御シート15の隣り合う第2の単位レンズ151間の谷部における第2の単位レンズ151のレンズ面に対する接面Tと第2の光制御シート15のシート面の法線H方向とがなす角度の最小値をθ、第2の単位レンズ151の屈折率をnとするとき、以下の2式を満たすことが望ましい。
arccos(n×cos(φ+θ))≦θ ・・・(式2)
φ=arcsin(sin(arctan(L/(2d)))/n) ・・・(式3)
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the second
From the viewpoint of preventing luminance unevenness according to the position of the
arccos (n × cos (φ + θ)) ≦ θ (Formula 2)
φ = arcsin (sin (arctan (L / (2d))) / n) (Formula 3)
本実施形態では、図1に示すように、光源部には、発光体として線光源である発光管13が、垂直方向に所定の間隔で配置されている。一般的に、このような光源部を用いた面光源装置等では、発光体の位置に対応した線状の輝度ムラが発生し易い。
第1の光制御シート14は、水平方向に配列された第1の単位レンズ141により、主として水平方向における光の制御作用を有しており、第1の散乱層142を有しているといえども、垂直方向における制御作用は微弱である。
一方、第2の光制御シート15は、発光管13の配列方向である垂直方向の制御作用を有している。従って、第2の光制御シート15は、発光管13からの光を垂直方向に拡散及び収束することにより、発光管13の位置に対応した輝度ムラを低減する効果をより高めるために、(式2)及び(式3)を満たすことが望ましい。各式に関して、以下に説明する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1,
The first
On the other hand, the second
(式3)より、角度φは、発光管13間の略中央に対応する位置に形成された隣り合う第2の単位レンズ151間の最も谷部から出射する光L1が、第2の光制御シート15内でシート面の法線H方向となす角度である(図4参照)。
また、(式2)は、発光管13から発せられた光が、発光管13間の略中央に対応する位置に形成された隣り合う第2の単位レンズ151間の谷部から出射する際に、第2の単位レンズ151のレンズ形状によって屈折し、シート面の法線H方向、もしくは図4中に破線で示す光L3のように、シート面の法線H方向に対してわずかに角度をなす方向(以下、これらの方向を略法線方向とする)へ出射することを意味している。
From (Equation 3), the angle φ indicates that the light L1 emitted from the most valley portion between the adjacent
Further, (Expression 2) is obtained when light emitted from the
発光管13間の略中央に対応する位置に形成された隣り合う第2の単位レンズ151間の最も谷部から出射する光がレンズ面に対する接面Tとなす角度の最小値θが、(式2)を満たさない場合、第2の単位レンズ151間の最も谷部から出射する光は、第2の光制御シート15から大きな出射角度で出射してしまう(光L2)。そのため、発光管13間が暗くなり、発光管13に対応する位置が明るくなるという輝度ムラが生じてしまう。
しかし、最小値θが(式2)を満たす場合、最も谷部から出射する光は、第2の光制御シート15の略法線方向へ出射する(光L1及び光L3)。
The minimum value θ of the angle between the light emitted from the most valley portion between the adjacent
However, when the minimum value θ satisfies (Equation 2), the light most emitted from the trough is emitted in the substantially normal direction of the second light control sheet 15 (light L1 and light L3).
よって、第2の光制御シート15において、上記(式2),(式3)が満たされることにより、発光管13間においても、大きな出射角度で光が出射することなく、シート面の略法線方向へ出射することができる。従って、発光管13の位置に対応した輝度ムラを低減することができ、明るさの均一な面光源装置とすることができる。
なお、第2の光制御シート15が(式2),(式3)を満たす場合、図4中に示す光L1は、第2の散乱層152に対して略垂直に入射又は小さな入射角度で入射し、第2の散乱層152を通過する距離が短い。よって、第2の散乱層152による影響が小さく、略法線方向へ出射することができる。
Therefore, in the second
When the second
また、本実施形態では、第1の単位レンズ141の配列ピッチP1と第2の単位レンズ151の配列ピッチP2とは、LCDパネル11の画素ピッチをP0とするとき、
P2≦P1<P0 ・・・(式4)
という関係を満たしていることが望ましい。
まず、第2の光制御シート15は、LCDパネル11側に配置されるため、モアレ防止の観点から、その配列ピッチP2は、LCDパネル11の画素ピッチP0より小さく、その精度が高いことが要求される。また、通常、表示装置等では、水平方向に比べて垂直方向における視野角の制御が重要視されるため、垂直方向における光の制御作用を有している第2の光制御シート15は、第2の単位レンズ151のレンズ形状や配列ピッチに関して、精度の高いものが要求される。
In the present embodiment, the arrangement pitch P1 of the
P2 ≦ P1 <P0 (Formula 4)
It is desirable to satisfy this relationship.
First, since the second
一方、第1の光制御シート14は、第1の単位レンズ141による光の収束作用を得るために、第1の単位レンズ141のレンズ形状の精度が要求されるが、第2の光制御シート15より厚さが厚いため、P2>P1となるような細かいピッチで作製することが困難である。従って、第1の単位レンズ141のレンズ形状の精度と成形性を確保するために、P2≦P1であることが好ましい。また、P1≧P0である場合には、モアレが発生し易くなるため、P1<P0であることが望ましい。
On the other hand, the first
よって、第1の単位レンズ141の配列ピッチP1,第2の単位レンズ151の配列ピッチP2,LCDパネル11の画素ピッチP0は、(式4)を満たすことが望ましい。本実施形態では、P1=204μm,P2=100μm、P0=510μmであり、(式4)を満たしている。
なお、モアレ防止の効果をさらに高める観点から、第2の単位レンズ151の配列ピッチP2は、画素ピッチP0の1/5以下であることがより好ましい。また、これによりモアレを低減できるので、第2の光制御シート15よりLCDパネル11側に、さらに光拡散作用を有する光学シート等を設けなくともよくなり、輝度の低下を防止でき、生産コストを低減できる。
Therefore, it is desirable that the arrangement pitch P1 of the
In order to further enhance the effect of preventing moire, the arrangement pitch P2 of the
また、上述のように、表示装置等では、垂直方向における視野角の制御が重要視されるので、第2の単位レンズ151は、集光作用を得る観点から、レンズ高さh2に対する配列ピッチP2の比P2/h2の値が小さい、すなわち、レンズ形状の勾配が比較的急なものが望ましい。
一方、第1の単位レンズ141は、水平方向における光の制御作用を有しているため、第2の単位レンズ151に比べて、レンズ高さh1に対する配列ピッチP1の比P1/h1の値が大きい、すなわち、レンズ形状の勾配がゆるやかなものであっても、必要な集光性を得ることができる。
Further, as described above, in the display device or the like, since the control of the viewing angle in the vertical direction is regarded as important, the
On the other hand, since the
よって、第1の単位レンズ141,第2の単位レンズ151は、それぞれのレンズ高さをh1,h2、配列ピッチをP1,P2とするとき、
P1/h1≦P2/h2 ・・・(式5)
という関係を満たすことが望ましい。
本実施形態では、P1/h1=204/102=2.0、P2/h2=100/50=2.0であり、(式5)を満たしている。
なお、本実施形態では、第1の光制御シート14の厚さW1が厚いので、第1の単位レンズ141は、P1/h1=2.2〜3.0程度のゆるやかなレンズ形状とすれば、集光性を確保しながら容易に成形できる。
Therefore, when the
P1 / h1 ≦ P2 / h2 (Formula 5)
It is desirable to satisfy this relationship.
In the present embodiment, P1 / h1 = 204/102 = 2.0 and P2 / h2 = 100/50 = 2.0, which satisfies (Equation 5).
In this embodiment, since the thickness W1 of the first
以上のことから、本実施形態によれば、輝度ムラが少なく、明るさが均一であり、正面輝度の高い面光源装置及び透過型表示装置とすることができ、良好な映像を表示できる。 From the above, according to the present embodiment, it is possible to provide a surface light source device and a transmissive display device with little luminance unevenness, uniform brightness, and high front luminance, and a good image can be displayed.
(第2実施形態)
図5は、本発明による透過型表示装置の第2実施形態を示す図である。
第2実施形態の透過型表示装置20は、第1の光制御シート14及び第2の光制御シート15に代わって、拡散シート27,第1の光制御シート24,第2の光制御シート25を備えている点が、第1実施形態の透過型表示装置10とは異なる。よって、前述の第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第2実施形態の透過型表示装置20は、LCDパネル11,反射板12,発光管13,拡散シート27,第1の光制御シート24,第2の光制御シート25,偏光反射シート16を備えている。面光源装置としては、反射板12,発光管13,拡散シート27,第1の光制御シート24,第2の光制御シート25,偏光反射シート16が該当している。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a transmissive display device according to a second embodiment of the present invention.
In the
The
拡散シート27は、発光管13の出射側(LCDパネル11側)であって、面光源装置を形成する光学シートのうちで最も光源側(発光管13側)に設けられた略平板状の光学シートである。
この拡散シート27は、拡散材として多泡ビーズが略均一に混練されたPC樹脂を用いて押し出し成形されており、その厚さが2mmである。多泡ビーズは、第1実施形態の第1の散乱層142等に用いたものと同一の形態のものを使用しており、アクリル樹脂製の平均粒径r=5μmの微小ビーズであり、平均屈折率は1.27である。
The
The
第1の光制御シート24は、出射側に凸となる第1の単位レンズ241が水平方向に複数配列されており、水平方向における光の制御作用を有している。
第1の単位レンズ241は、長軸が第1の光制御シート24のシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部であり、シート面に垂直であって水平方向に平行な断面での断面形状が、第1実施形態の第2の単位レンズ151と略同様の楕円形状(長半径120μm、短半径60μm)の一部となっている。第1の単位レンズ241は、そのレンズ高さ50μm、配列ピッチ100μmとなるように形成されている。また、第1の光制御シート24の厚さは、0.6mmである。本実施形態では、第1の単位レンズ241は、散乱層を備えていない。
第2の光制御シート25は、出射側に凸となる第2の単位レンズ251が垂直方向に複数配列されており、垂直方向における光の制御作用を有している。この第2の光制御シート25は、第1実施形態に示した第2の光制御シート15と略同様の形態であるが、第2の散乱層を備えていない点で異なる。
In the first
The
The second
本実施形態の拡散シート27は、略均一に多泡ビーズを含有しているので、拡散シート27全体を散乱層としてみなすことができる。本実施形態では、拡散シート27の厚さ、すなわち、散乱層の厚さをtとするとt=2mm(2000μm)、含有する多泡ビーズの体積濃度をcとするとc=0.1%、多泡ビーズの平均粒径r=5μmであるので、
(c×t)/r=(0.1×2000)/5=40
となり、(式1)を満たしている。従って、正面輝度を保ちつつ輝度ムラを低減できる。
また、拡散シート27のヘイズ値は、35%であり、拡散シート27の拡散材による透過率の低下率(拡散シート27が多泡ビーズを含まない場合の透過率に対して、多泡ビーズを含有する場合の透過率の低下した割合)は、20%であり、ヘイズ値が50%以下であり、かつ、Hz/2≦D≦Hzを満たすので、輝度ムラ低減や正面輝度向上の効果を得ることができる。
Since the
(C × t) / r = (0.1 × 2000) / 5 = 40
Thus, (Equation 1) is satisfied. Therefore, luminance unevenness can be reduced while maintaining the front luminance.
Further, the haze value of the
なお、本実施形態において、第2の光制御シート25は、第1実施形態に示した第2の光制御シート15と同様に、(式2)及び(式3)を満たすものとすれば、正面輝度の向上や輝度ムラ低減効果を高めることができる。
In the present embodiment, the second
本実施形態によれば、拡散シート27は、最も発光管13側に配置されるので、拡散材によって発光管13から発せられた光の多くを確実に散乱して、再び発光管13側へ戻して再利用することができ、輝度ムラ低減効果を高めることができる。
また、拡散シート27を最も発光管13側に設けることにより光を確実に散乱できるので、第1の光制御シート24,第2の光制御シート25は、各単位レンズの表面形状に沿った散乱層を設けなくともよい。従って、第1の光制御シート24,第2の光制御シート25を容易に製造できる。
さらに、拡散シート27は、略平板状であり、押し出し成形によって形成されているので、製造が容易である。
According to the present embodiment, since the
Further, since the light can be reliably scattered by providing the
Furthermore, the
(第3実施形態)
図6は、本発明による透過型表示装置の第3実施形態を示す図である。
第3実施形態の透過型表示装置30は、前述の第2実施形態の透過型表示装置20と略同様の形態であるが、拡散シート27に代わって第3の光制御シート38を備えている点が異なる。よって、前述の第2実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第3実施形態の透過型表示装置30は、LCDパネル11,反射板12,発光管13,第3の光制御シート38,第1の光制御シート24,第2の光制御シート25,偏光反射シート16を備えている。面光源装置としては、反射板12,発光管13,第3の光制御シート38,第1の光制御シート24,第2の光制御シート25,偏光反射シート16が該当している。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a transmissive display device according to a third embodiment of the present invention.
The
The
第3の光制御シート38は、第3の単位レンズ381がPC樹脂により形成され、シートの厚さが0.7mmである点以外は、第1実施形態に示した第2の光制御シート15と略同形態の光学シートである。
この第3の光制御シート38は、出射側に凸となる第3の単位レンズ381が垂直方向に複数配列されており、垂直方向における光の制御作用を有している。第3の単位レンズ381のLCDパネル11側の表層部分内側には、拡散材として多泡ビーズを含有する第3の散乱層382が形成されている。第3の単位レンズ381及び第3の散乱層382の形状、寸法、材料等は、第1実施形態に示した第2の光制御シート15と同様である。
第3の光制御シート38は、(式1),(式2)及び(式3)を満たしており、第3の散乱層382のヘイズ値が20%、拡散材による透過率の低下率が12%であり、ヘイズ値50%以下、かつ、Hz/2≦D≦Hzという条件を満たしている。
The third
In the third
The third
よって、本実施形態によれば、第3の散乱層382による散乱作用と、第3の単位レンズ381による垂直方向における制御作用とを有する第3の光制御シート38を設けているので、発光管13の位置に対応した輝度ムラを低減する効果を高めることができる。
Therefore, according to the present embodiment, since the third
(変形形態)
以上説明した各実施形態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、それらも本発明の範囲内である。
(1)第2実施形態及び第3実施形態において、第1の光制御シート24,第2の光制御シート25は、散乱層を備えていない例を示したが、これに限らず、例えば、第1の光制御シート24及び第2の光制御シート25の双方、又は、どちらか一方に、各単位レンズを形成する樹脂との屈折率差が比較的小さい樹脂製の微小ビーズを拡散材として含有する散乱層を、各単位レンズの出射側の表層部分内側に、各単位レンズの凸形状に沿って形成してもよい。このような形態とすることにより、正面輝度を過度に低下させることなく、輝度ムラ低減効果を高めることができる。
(Deformation)
Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In 2nd Embodiment and 3rd Embodiment, although the 1st
(2)各実施形態において、発光体として線光源である発光管13が1次元方向に配列される例を示したが、これに限らず、例えば、2次元方向に配列された点光源であるLED(Light Emitting Diode)等の発光体を用いてもよい。この場合、例えば、第1実施形態では、第2の光制御シート15に加え、第1の光制御シート14も(式2),(式3)を満たすことが、輝度ムラ防止の観点から好ましい。
(2) In each embodiment, an example in which the
(3)各実施形態において、第1の単位レンズ141,241、第2の単位レンズ151,251、第3の単位レンズ381は、長軸がシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部である例を示したが、これに限らず、例えば、長軸がシート面に対して直交する回転楕円体の一部としてもよい。
(3) In each embodiment, the
(4)各実施形態において、第1の散乱層142、第2の散乱層152、拡散シート27、第3の散乱層382は、有機化合物を用いて形成された主材部と、主材部内に複数の微細な気泡を副材部として含有した多泡ビーズを、拡散材として含有する例を示したが、これに限らず、主材部と、主材部内に複数形成された副材部とを有し、主材部と副材部との屈折率差が0.3以上である粒子状又はビーズ状のものであればよく、例えば、複数の気泡を含有したガラスビーズや、酸化チタンや酸化バリウム等の無機物の微細粒子を副材部として含有した樹脂ビーズ等を用いてもよい。
(4) In each embodiment, the
(5)各実施形態において、第2の光制御シート15,25とLCDパネル11との間に、偏光反射シート16を設ける例を示したが、これに限らず、例えば、光拡散作用を有し、出射側の面に微細な凹凸形状(マット形状)や、拡散材がコーティングされた拡散シート等を配置して、さらに輝度ムラ防止効果を高めてもよい。また、第2の光制御シート15,25とLCDパネル11との間に光学シート等を設けずに面光源装置を構成してもよい。
(5) In each embodiment, the example in which the
(6)各実施形態において、第1の単位レンズ141,241及び第2の単位レンズ151,251、第3の単位レンズ381は、1種類のレンズ形状からなる例を示したが、これに限らず、例えば、複数種類のレンズからなる単位レンズとしてもよい。
(6) In each embodiment, the
(7)第2実施形態及び第3実施形態において、第1の単位レンズ241及び第2の単位レンズ251の配列ピッチは、共に100μmであり、ファインピッチである例を示したが、これに限らず、例えば、水平方向における光の制御作用を有する第1の単位レンズ241を、第1実施形態の第1の単位レンズ141と略同等の寸法とし、その配列ピッチを第2の単位レンズ251の配列ピッチより大きくしてもよい。このような形態とすることにより、単位レンズによる集光作用を確保しながら成形を容易にできる。
(7) In the second and third embodiments, the arrangement pitch of the
10,20,30 透過型表示装置
11 LCDパネル
12 反射板
13 発光管
14,24 第1の光制御シート
141,241 第1の単位レンズ
142 第1の散乱層
15,25 第2の光制御シート
151,251 第2単位レンズ
152 第2の散乱層
16 偏光反射シート
27 拡散シート
38 第3の光制御シート
381 第3の単位レンズ
382 第3の散乱層
DESCRIPTION OF
Claims (13)
光を散乱する作用を有する拡散材を含有する光学シートを少なくとも1枚備え、
前記拡散材は、主材部と、前記主材部との屈折率差が0.3以上である物質により前記主材部内に複数形成された副材部とを有していること、
を特徴とする面光源装置。 A direct-type surface light source device that includes a light source unit that emits illumination light and illuminates a transmissive display unit from the back,
Comprising at least one optical sheet containing a diffusing material having the effect of scattering light,
The diffusing material has a main material portion and a plurality of sub-material portions formed in the main material portion by a substance having a refractive index difference of 0.3 or more between the main material portion,
A surface light source device.
前記主材部は、有機化合物を用いて形成されていること、
を特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to claim 1,
The main material part is formed using an organic compound;
A surface light source device.
前記副材部は、微細な気泡であること、
を特徴とする面光源装置。 In the surface light source device according to claim 1 or 2,
The secondary material part is a fine bubble,
A surface light source device.
前記光学シートは、前記拡散材を含有する散乱層を有しており、
前記散乱層の膜厚をtμmとし、前記散乱層が含有する前記拡散材の体積濃度をc%とし、前記拡散材の平均粒径をrμmとすると、
5<(c×t)/r<50
という関係を満たすこと、
を特徴とする面光源装置。 In the surface light source device according to any one of claims 1 to 3,
The optical sheet has a scattering layer containing the diffusing material,
When the film thickness of the scattering layer is t μm, the volume concentration of the diffusion material contained in the scattering layer is c%, and the average particle diameter of the diffusion material is rμm,
5 <(c × t) / r <50
Satisfying the relationship
A surface light source device.
前記拡散材による透過率の低下率をD%、前記拡散材によるヘイズ値をHz%とするとき、
Hz/2≦D≦Hz
という関係を満たすこと、
を特徴とする面光源装置。 In the surface light source device according to any one of claims 1 to 4,
When the transmittance reduction rate due to the diffusing material is D%, and the haze value due to the diffusing material is Hz%,
Hz / 2 ≦ D ≦ Hz
Satisfying the relationship
A surface light source device.
前記拡散材によるヘイズ値は、50%以下であること、
を特徴とする面光源装置。 In the surface light source device according to any one of claims 1 to 5,
The haze value by the diffusing material is 50% or less,
A surface light source device.
前記光学シートは、略平板状であること、
を特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to any one of claims 1 to 6,
The optical sheet is substantially flat;
A surface light source device.
前記光学シートは、出射側に凸となるように形成された単位レンズが一次元方向に複数配列されていること、
を特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to any one of claims 1 to 6,
In the optical sheet, a plurality of unit lenses formed so as to be convex on the emission side are arranged in a one-dimensional direction.
A surface light source device.
前記単位レンズは、長軸がシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する回転楕円体の一部であること、
を特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to claim 8,
The unit lens is a part of an elliptic cylinder whose major axis is orthogonal to the sheet surface and continuous, or a part of a spheroid whose major axis is orthogonal to the sheet surface,
A surface light source device.
前記光学シートは、前記拡散材を含有する散乱層を有し、
前記散乱層は、前記単位レンズの表面凸形状に沿って形成されていること、
を特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to claim 8 or 9,
The optical sheet has a scattering layer containing the diffusing material,
The scattering layer is formed along the convex surface of the unit lens;
A surface light source device.
前記光源部は複数配列された発光体を有し、隣り合う前記発光体間の距離をLmmとし、
前記発光体から前記光学シートまでの距離をdmm、前記単位レンズ間の谷部におけるレンズ面に対する接面と前記光学シートのシート面の法線方向とがなす角度の最小値をθ、前記単位レンズの屈折率をnとするとき、
arccos(n×cos(φ+θ))≦θ
φ=arcsin(sin(arctan(L/(2d)))/n)
という関係を満たすこと、
を特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to any one of claims 8 to 10,
The light source unit has a plurality of light emitters arranged, and the distance between the adjacent light emitters is Lmm,
The distance from the light emitter to the optical sheet is dmm, the minimum value of the angle formed by the contact surface with the lens surface at the valley between the unit lenses and the normal direction of the sheet surface of the optical sheet is θ, and the unit lens When the refractive index of n is n,
arccos (n × cos (φ + θ)) ≦ θ
φ = arcsin (sin (arctan (L / (2d))) / n)
Satisfying the relationship
A surface light source device.
前記光学シートより出射側には、レンズ形状を有するレンズシートが配置されていること、
を特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to any one of claims 1 to 11,
A lens sheet having a lens shape is disposed on the emission side from the optical sheet,
A surface light source device.
前記面光源装置によって背面から照射される透過型表示部と、
を備える透過型表示装置。 A surface light source device according to any one of claims 1 to 12,
A transmissive display unit irradiated from the back by the surface light source device;
A transmissive display device.
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