JP2010103013A - Planar light emitting illumination device and display - Google Patents
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Description
本発明は、アレイ状発光源を用いた面発光照明装置に関係するもので、特にLED光源の光を利用した薄型の均一な面発光照明装置に関するものである。さらに本発明は、前記照明装置を用いた液晶テレビ等の表示装置に関する。 The present invention relates to a surface-emitting illumination device using an array-shaped light source, and more particularly to a thin and uniform surface-emitting illumination device using light from an LED light source. Furthermore, the present invention relates to a display device such as a liquid crystal television using the lighting device.
近年薄型テレビとして液晶テレビが普及してきている。液晶テレビは自発光型ではないため、背面から光を照射する必要があり、バックライト(面発光照明装置が必要となる)。液晶テレビのバックライトは大面積の発光面を有し、且つ前面にわたって輝度が均一であることが求められている。
画像表示装置用のバックライトは、導光板の側面に配した光源の光を導光板で正面方向に誘導し、拡散シートで均一化するエッジライト方式と、照明面の裏側に光源を配し、光を拡散シートで均一化する直下方式が挙げられる。直下方式は光源を装置の背面に備えることから厚くなる傾向にあり、このため、携帯電話やモバイルパソコン、カーナビゲーションなど薄さを要求される分野では、光源を側面に備えることで薄型化が実現できるエッジライト方式が主流であった。
In recent years, liquid crystal televisions have become widespread as flat-screen televisions. Since a liquid crystal television is not a self-luminous type, it is necessary to irradiate light from the back surface, and a backlight (requires a surface emitting illumination device). A backlight of a liquid crystal television is required to have a light emitting surface with a large area and to have uniform luminance over the front surface.
The backlight for the image display device guides the light of the light source arranged on the side surface of the light guide plate in the front direction with the light guide plate, and makes the light source uniform on the diffusion sheet and the light source on the back side of the illumination surface, There is a direct method in which light is made uniform with a diffusion sheet. The direct method tends to be thicker because the light source is provided on the back of the device. For this reason, in fields where thinness is required, such as mobile phones, mobile PCs, and car navigation systems, the light source is provided on the side to reduce the thickness. The possible edge light method was the mainstream.
一方で、近年、テレビやパソコンモニターを中心にディスプレイの大型化および高輝度化の要求が高まってきた。特にディスプレイの大型化に伴い、上記エッジライト方式では、光源を配置できる周辺部の長さの表示面積に対する割合が減少して、光量が不足するため、十分な輝度を得ることができない。またエッジライト方式ではディスプレイの大型化に伴い導光板の重量が増加するといった問題もある。このようにエッジライト方式では、近年のディスプレイの大型化、高輝度化といった市場の要求に応えることが困難となってきた。 On the other hand, in recent years, there has been an increasing demand for larger displays and higher brightness mainly in televisions and personal computer monitors. In particular, with the increase in the size of the display, in the edge light system, the ratio of the length of the peripheral portion where the light source can be arranged to the display area decreases, and the amount of light is insufficient, so that sufficient luminance cannot be obtained. Further, the edge light system has a problem that the weight of the light guide plate increases as the display becomes larger. As described above, in the edge light system, it has become difficult to meet market demands such as an increase in display size and brightness in recent years.
そのため大型のディスプレイ用途では複数光源による直下方式が採用されている。この方式は、光源から放射される光束の割合が高く、且つ光源の数を自由に増加させることができる。すなわち、光量を自由に増加させることができるため、要求される高輝度が容易に得られる。 Therefore, in large display applications, a direct system using a plurality of light sources is adopted. In this method, the ratio of the luminous flux emitted from the light source is high, and the number of light sources can be increased freely. That is, since the amount of light can be increased freely, the required high brightness can be easily obtained.
しかしながら、直下方式では、ランプイメージの解消、薄型化、省エネルギーといった独特の課題を解決する必要がある。特に前記ランプイメージは、エッジライト方式よりもはるかに顕著な輝度ムラとして現れる。このため従来、エッジライト方式で用いられてきた手段、即ち、フィルム表面に拡散材を塗布した拡散フィルムなどの手段ではランプイメージの解消が困難である。 However, the direct method needs to solve unique problems such as elimination of lamp image, thinning, and energy saving. In particular, the lamp image appears as brightness unevenness much more remarkable than the edge light system. For this reason, it is difficult to eliminate the lamp image by means conventionally used in the edge light system, that is, means such as a diffusion film in which a diffusion material is applied to the film surface.
そこで、拡散材を含有した拡散シートが広く用いられている。この方式では、良好な拡散性と光利用効率を得るために、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の基材樹脂に、無機粒子や架橋有機微粒子を光拡散材と配合して、光拡散シートを作製する方法がある。 Therefore, a diffusion sheet containing a diffusion material is widely used. In this method, in order to obtain good diffusibility and light utilization efficiency, inorganic particles and cross-linked organic fine particles are added to the base resin such as methacrylic resin, polycarbonate resin, styrene resin, vinyl chloride resin. And a method of preparing a light diffusion sheet.
これまでは、光源として光利用効率が高く、また低コストである冷陰極管を光源として用いたバックライトが主流であった。冷陰極管のランプイメージは、拡散シートによって拡散され均一な面光源とすることが可能である。従来の照明装置は均一な面光源とするために光源と拡散シートの間で30mm程度の間隔を空けることで面光源を実現することが可能となっていた。 Until now, backlights using cold cathode tubes, which have high light utilization efficiency as a light source and are low cost, have been the mainstream. The lamp image of the cold cathode tube can be diffused by a diffusion sheet to form a uniform surface light source. In order to make a conventional illuminating device a uniform surface light source, it has been possible to realize a surface light source by providing an interval of about 30 mm between the light source and the diffusion sheet.
しかしながら近年、更なる低消費電力化やディスプレイの色再現性の向上が必要であることから、バックライトの光源を冷陰極管ではなく赤、緑、青の3色LEDを用いたものや白色のLEDを光源として用いることが増えてきている。 In recent years, however, further reduction in power consumption and improvement in color reproducibility of the display are necessary. Therefore, the backlight light source is not a cold cathode tube but uses red, green and blue three-color LEDs or white light. The use of LEDs as light sources is increasing.
このような液晶ディスプレイでは、各LEDから出射された各色の光は、LEDを配置された面とプリズムシートとの間の空間と光拡散シートとで、その光強度及び混合色が均一化される。 In such a liquid crystal display, the light intensity and mixed color of the light of each color emitted from each LED is made uniform in the space between the surface on which the LED is arranged and the prism sheet and the light diffusion sheet. .
しかしながらディスプレイの厚さを低減するために、LED光源と各種光学シートをある程度近接させた状況において、出射される光の強度を均一化しようとすると、LEDの数を増やして配置密度を大きくする必要があり。従ってこの場合には多数のLEDが必要となりコスト高となると共に消費電力が大きくなる問題があった。また発光光源と拡散シートの距離を大きくとることによって出射される光の強度を均一化する方法などがとられているが、バックライトの厚みが非常に大きくなる問題点があった。 However, in order to reduce the thickness of the display, it is necessary to increase the number of LEDs and increase the arrangement density in order to make the intensity of the emitted light uniform in a situation where the LED light source and various optical sheets are close to each other to some extent. There is. Therefore, in this case, there are problems that a large number of LEDs are required, resulting in an increase in cost and an increase in power consumption. Further, a method of making the intensity of emitted light uniform by increasing the distance between the light emitting light source and the diffusion sheet is taken, but there is a problem that the thickness of the backlight becomes very large.
そこで特許文献1、2および3のように厚みを少なくして、かつ、LEDの数を少なくする方法として、導光板を用いてその一部に配置された光源からの光を多重反射させることで面光源とする構造が提案されている。導光板を用いる場合、薄型化を可能とし、輝度の均一性の改善が図られるという利点がある。しかしながらこれらの照明装置は、場所ごとに映像に合わせて明るさを変化させることが難しく、暗い映像の部分は暗くして明るい部分のみをバックライト点灯させるような使用方法ができない。また特許文献4においては、複数の発光光源を配列してアレイ状に構成される照明装置において、前記発光光源は、それぞれ、対応する導光体と組み合わされて、各照明単位を構成しており、前記導光体は、前記発光光源から射出する光束を入射し、内部で反射、散乱して、線状あるいは面状に展開した光速を出射するように構成されていることを特長とする照明装置が記載されているが、部分的に点灯することは可能であるがタイリングした面光源の境界線が見えることと、境界線での輝度が変化する課題がある。
Therefore, as described in
小さな面光源素子を複数個近接して配列させ大型の面光源素子とした場合に、面光源素子同士の境界線において、他の部分と比較して急激に暗くまたは明るくなり。面発光照明装置として利用した場合、アレイ同士の境界線が見えてしまうことや、明るさが不均一となってしまう課題がある。本発明の課題は、アレイ同士の境界線が見えず。面内の輝度分布が不均一とならない面発光照明装置を提供することにある。さらに当該面発光照明装置を用いた表示装置を提供することを課題とする。 When a plurality of small surface light source elements are arranged close to each other to make a large surface light source element, the boundary line between the surface light source elements becomes darker or brighter than other portions. When used as a surface emitting illumination device, there are problems that the boundary line between the arrays can be seen and the brightness becomes non-uniform. The problem of the present invention is that the boundary line between arrays cannot be seen. An object of the present invention is to provide a surface emitting illumination device in which the in-plane luminance distribution does not become uneven. It is another object of the present invention to provide a display device using the surface-emitting illumination device.
本発明者らは上記の課題を解決するため以下の手段を用いた。 The present inventors used the following means in order to solve the above problems.
まず、本発明は、
複数の線状または面状の照明単位を配列して、アレイ状に構成される照明装置において、各照明単位と一定の距離を離して光拡散性部材が配置され、2つの隣り合う照明単位間の、非発光領域の最短距離をA、非発光領域の直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を、輝度が最大輝度から1割低下するまでの角度θで定義すると、照明単位から拡散性部材までの距離Dが
D×tanθ>3A
を満たすことを特徴とする面発光照明装置である。
First, the present invention
In a lighting device configured in an array by arranging a plurality of linear or planar illumination units, a light diffusing member is arranged at a certain distance from each illumination unit, and between two adjacent illumination units If the shortest distance of the non-light-emitting region is defined as A, and the diffusion angle characteristic of the light diffusing member in the portion directly above the non-light-emitting region is defined by the angle θ until the luminance decreases by 10% from the maximum luminance, the diffusibility from the illumination unit The distance D to the member is D × tan θ> 3A
It is the surface emitting illumination device characterized by satisfy | filling.
また本発明は、前記面発光照明装置において、前記照明単位の発光領域の直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を、輝度が最大輝度から1割低下するまでの角度θcで定義すると、非発光領域の直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を示す角度θが、発光領域の中心部直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を示す角度θcと比較して大きくなることを特徴とする上記の面発光照明装置である。 Further, in the surface emitting illumination device according to the present invention, when the diffusion angle characteristic of the light diffusing member in the portion immediately above the light emitting region of the illumination unit is defined by an angle θ c until the luminance decreases by 10% from the maximum luminance, The angle θ indicating the diffusion angle characteristic of the light diffusing member in the portion immediately above the non-light emitting region is larger than the angle θ c indicating the diffusion angle property of the light diffusing member in the portion immediately above the central portion of the light emitting region. It is said surface emitting illumination device characterized by the above.
また、他の本発明は、前記照明単位が、線状または面状の発光光源で構成されているか、あるいは、発光光源と導光体とで構成されていることを特徴とする上記の面発光照明装置である。さらに、前記発光光源はLED光源であるのが好ましい。 In another aspect of the present invention, the illumination unit is composed of a linear or planar light source, or is composed of a light source and a light guide. It is a lighting device. Further, the light emitting source is preferably an LED light source.
さらに本発明は、上記の面発光照明照明装置上に透過型表示素子を設けたことを特徴とする表示装置である。 Furthermore, the present invention is a display device characterized in that a transmissive display element is provided on the surface emitting illumination lighting device.
本発明は、各照明単位の境界線を目立たなくすると共に、面内の輝度分布を均等にすることが可能となる。発光していない領域が広い場合には、光拡散性能を有する部材の拡散性能を挙げ、かつ各照明単位から光拡散性能を有する部材との距離をある程度離す必要がある。発光していない領域が狭い場合には、光拡散性部材の拡散性能を下げ、かつ、各照明単位と光拡散性部材との距離を短くすることができ、光利用効率の向上や照明装置の厚みの低減をすることができる。 The present invention makes it possible to make the boundary line of each illumination unit inconspicuous and make the in-plane luminance distribution uniform. When the region that does not emit light is wide, it is necessary to increase the diffusion performance of the member having the light diffusion performance, and to make a certain distance from each illumination unit to the member having the light diffusion performance. When the area not emitting light is narrow, the diffusion performance of the light diffusing member can be lowered, and the distance between each illumination unit and the light diffusing member can be shortened. The thickness can be reduced.
また各照明単位の境界線上において光拡散性部材の拡散能力を、各照明単位の中心直上における拡散能力に比べ向上させることによって、境界線をより目立たなくすることが可能となる。特に各照明単位から出た光が重なり合うことで、境界線上において他の部分よりも明るくなる現象を押えることで、よりいっそうの輝度の均一化も同時に達成することが可能となる。 Moreover, it becomes possible to make a boundary line inconspicuous by improving the diffusion capability of the light diffusing member on the boundary line of each illumination unit as compared with the diffusion capability immediately above the center of each illumination unit. In particular, it is possible to achieve even more uniform brightness by suppressing the phenomenon that the light emitted from each illumination unit overlaps to suppress the phenomenon of being brighter than other parts on the boundary line.
上記の照明装置上に透過型表示素子を設けることによって、各照明装置を全て点灯させた場合には、大面積の均一な輝度分布を有する照明装置となる共に、各照明装置を独自に点灯させることも可能となる。このような照明装置上に透過型表示素子を設けることによって、部分発光するバックライトとして使用することができ、低消費電力、高コントラストを実現することが可能となる。 By providing a transmissive display element on the above lighting device, when all the lighting devices are turned on, the lighting device has a large luminance and a uniform luminance distribution, and each lighting device is turned on independently. It is also possible. By providing a transmissive display element on such a lighting device, it can be used as a backlight that partially emits light, and low power consumption and high contrast can be realized.
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1に示すように照明単位1が複数個、並んで配置されており、各照明単位1を並べて配置した際に、各照明単位1が重なり合う境界線近辺において、光拡散性部材2を配置しない状態で、面発光照明の正面から輝度測定を行った場合に、最大の輝度と比較して5割以下の箇所を非発光領域Aとし、各照明単位1から光拡散性能部材2までの距離をDとする。また図2に示すように光拡散性部材の拡散角度特性として、輝度が最大輝度から1割低下するまでの角度θで定義した場合に、AとDとθの関係が
D×tanθ>3A
を満たすように設置する。Dの距離が大きくなれば境界線は見えずらくなるが、照明装置全体が厚くなってしまう。またθが大きくなっても境界線は見えずらくなるが、光利用効率が低下する問題がある。非発光部分の距離Aをなるべく小さくすることによって距離Dと拡散半値幅を小さくすることが可能となり薄型で光利用効率の高い照明装置を実現することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 1, a plurality of
Install to meet the requirements. If the distance D increases, the boundary line becomes difficult to see, but the entire lighting device becomes thick. Further, even if θ becomes large, the boundary line becomes difficult to see, but there is a problem that the light utilization efficiency is lowered. By reducing the distance A of the non-light-emitting portion as much as possible, the distance D and the diffusion half-value width can be reduced, and a thin and highly efficient lighting device can be realized.
本発明の照明装置において図3、図4に示した非発光領域の直上部分において光拡散性部材2の拡散性能を示す角度θが中心部分の拡散性能を示す角度θcより大きい高拡散領域3を設けることによって、各照明単位からの光が重なり合って光強度が強くならずに均一な輝度とすることが可能となる。拡散性能を強くするためには、白色インクをドット状に印刷する方法や、微粒子を含んだポリマー溶液を塗工して乾燥させる方法などが挙げられる。
In the illuminating device of the present invention, the
各照明単位は、線状または面状の発光光源で構成される。この場合、線状または面状の発光光源としては、冷陰極管、LED、有機EL素子、無機EL素子などが用いられる。特に、前記発光光源はLED光源であるのが好ましい。
また、各照明単位は、発光光源と導光体とで構成されていても良い。この場合発光光源としては、点状または線状のものが用いられるのが好ましく、具体的には、冷陰極管、LED、有機EL素子、無機EL素子が挙げられる。特に、前記発光光源はLED光源であるのが好ましい。
Each illumination unit is composed of a linear or planar light source. In this case, a cold cathode tube, LED, organic EL element, inorganic EL element, or the like is used as the linear or planar light source. In particular, the light emitting light source is preferably an LED light source.
Moreover, each illumination unit may be comprised with the light emission light source and the light guide. In this case, it is preferable to use a light emitting light source in the form of a dot or a line. Specific examples include a cold cathode tube, an LED, an organic EL element, and an inorganic EL element. In particular, the light emitting light source is preferably an LED light source.
特に、照明単位1が点状LED光源4と導光体5とで構成される場合には、図5に示すような点状LED光源4がサイドエミッションタイプであり、導光体5内部に埋め込まれる構造となっているのが、非発光部分の距離Aを小さくできるとともに、輝度の均一性と光源の厚さが両立できる点から好ましい。
In particular, when the
<実施例1>
以下に本発明を実施例にて更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<Example 1>
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
40mm角の正方向形状で面発光する照明単位を3×3個配列して並べた。非発光領域Aは2mmである。照明装置から10mm離れた位置に拡散角度特性がθ=45°の拡散板を配置した。9つの照明装置を全て点灯したところ境界線は、認識されず均一な面光源となっていることが確認された。 3 × 3 illumination units that emit light in a 40 mm square positive shape were arranged and arranged. The non-light emitting area A is 2 mm. A diffusion plate having a diffusion angle characteristic of θ = 45 ° was disposed at a position 10 mm away from the illumination device. When all nine lighting devices were turned on, the boundary line was not recognized and was confirmed to be a uniform surface light source.
<実施例2>
40mm角の正方向形状で面発光する照明装置を3×3個、合計9個配列して並べた、非発光領域Aは0.1mmで、照明装置から10mm離れた位置に拡散角度特性がθc=45°の拡散板を配置した。拡散板は照明装置間の非発光領域の直上に白色インクのドット印刷を付与してθ>θcとした。照明装置を点灯したところ照明装置の境界領域で明るくなることはなく、均一な面光源となっていることが確認された。
<Example 2>
9 × 3 lighting devices that emit light in a 40 mm square shape in the positive direction are arranged and arranged in total. The non-light emitting area A is 0.1 mm, and the diffusion angle characteristic is θ at a position 10 mm away from the lighting device. A diffusion plate of c = 45 ° was arranged. Diffuser was granted dot printing of the white ink theta> theta c directly on the non-emission regions between the illumination device. When the lighting device was turned on, it was confirmed that the lighting device did not become bright in the boundary region of the lighting device, and the surface light source was uniform.
1.照明単位、2.光拡散性を有する部材、3.拡散性能が他の部分より強い箇所
4.LED光源、5.導光体
1. Lighting unit; 3. A member having a light diffusing property, 3. A portion where the diffusing performance is stronger than other portions. LED light source, 5. Light guide
Claims (7)
D×tanθ>3A
を満たすことを特徴とする面発光照明装置。 In a lighting device configured in an array by arranging a plurality of linear or planar illumination units, a light diffusing member is arranged at a certain distance from each illumination unit, and between two adjacent illumination units If the shortest distance of the non-light-emitting region is defined as A, and the diffusion angle characteristic of the light diffusing member in the portion directly above the non-light-emitting region is defined by the angle θ until the luminance decreases by 10% from the maximum luminance, the diffusibility from the illumination unit The distance D to the member is D × tan θ> 3A
The surface emitting illumination device characterized by satisfying the above.
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- 2008-10-24 JP JP2008274664A patent/JP2010103013A/en active Pending
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