JP2013134888A - Lighting device and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置等のディスプレイパネルに使用される照明装置および表示装置に関する。 The present invention relates to an illumination device and a display device used for a display panel such as a liquid crystal display device.
最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては、主に、直下型方式の照明装置またはエッジライト方式の照明装置が採用されている。 In recent large-sized liquid crystal televisions, flat display panels and the like, direct type illumination devices or edge light illumination devices are mainly employed.
直下型方式の照明装置では、複数の冷陰極管やLED(Light Emitting Diode)が光源として用いられ、液晶パネル等の画像表示素子パネルの背面に規則的に配置される。冷陰極管は線状光源であり、LEDは点状光源であるため、画像表示素子パネルと光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、冷陰極管やLEDが視認されないようにしている。 In the direct type illumination device, a plurality of cold cathode tubes and LEDs (Light Emitting Diodes) are used as light sources, and regularly arranged on the back surface of an image display element panel such as a liquid crystal panel. Since the cold cathode tube is a linear light source and the LED is a point light source, a diffuser plate having a strong light scattering property is used between the image display element panel and the light source, and the cold cathode tube and the LED are not visually recognized. I am doing so.
エッジライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やLEDが、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面(画像表示素子パネルと対向する面)と対向する面は光偏向面とされ、導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向要素が形成される。このような光偏向面に形成される光偏向要素としては、白色のインキがドット状に印刷されたものが一般的である(例えば特許文献1参照)。 In the edge light type lighting device, a plurality of cold cathode fluorescent lamps and LEDs are arranged on an end face of a light-transmitting plate called a light guide plate. Generally, the surface facing the exit surface of the light guide plate (the surface facing the image display element panel) is a light deflection surface, and the light deflection element that efficiently guides incident light incident from the end surface of the light guide plate to the exit surface. Is formed. A light deflection element formed on such a light deflection surface is generally one in which white ink is printed in a dot shape (see, for example, Patent Document 1).
ところで、最近では、液晶表示装置の動画性能改善やアクティブ方式の3D映像のクロストーク低減、または照明装置の高輝度化を目的として、射出面側にレンチキュラーレンズやプリズムレンズを配した導光板を備える構成が提案されている。
このような構成では、射出面が平坦である場合と比べて、レンチキュラーレンズやプリズムレンズによって射出光を射出面の正面方向へと集光することができるため高輝度な導光板を得ることができる。
By the way, recently, for the purpose of improving the moving image performance of the liquid crystal display device, reducing the crosstalk of the active 3D image, or increasing the brightness of the illumination device, a light guide plate having a lenticular lens and a prism lens arranged on the exit surface side is provided. A configuration is proposed.
In such a configuration, compared to the case where the exit surface is flat, the exit light can be condensed in the front direction of the exit surface by a lenticular lens or a prism lens, so that a high-intensity light guide plate can be obtained. .
しかしながら、エッジライト方式の照明装置は、導光板の光偏向面に形成された光偏向要素が視認されないよう、散乱性能が高い強拡散シートを積層する必要がある。特に最近のエッジライト方式の照明装置は、低コスト化の観点から配置されるLEDの数が減ってきており、また導光板の厚みも薄くなってきている。このため、光偏向要素がより視認されやすくなってきており、強拡散シートの重要性が高まってきている。
このようなエッジライト方式の照明装置において、導光板の射出面にレンチキュラーレンズやプリズムレンズを配しても、レンチキュラーレンズやプリズムレンズで射出面の正面方向に集光した射出光が、その上に積層される強拡散シートによって散乱されてしまう。このため、レンチキュラーレンズやプリズムレンズによる集光の効果が大幅に低減し、輝度も低下してしまうという問題が生じる。
そこでなされた本発明の目的は、光偏向要素を隠蔽しつつ、高輝度な照明装置、及び該照明装置を用いた表示装置を提供することである。
However, the edge light type illumination device needs to be laminated with a strong diffusion sheet having high scattering performance so that the light deflection element formed on the light deflection surface of the light guide plate is not visually recognized. Particularly in recent edge light type lighting devices, the number of LEDs arranged from the viewpoint of cost reduction has decreased, and the thickness of the light guide plate has also decreased. For this reason, the light deflection element is more easily visible, and the importance of the strong diffusion sheet is increasing.
In such an edge light type illumination device, even if a lenticular lens or a prism lens is arranged on the exit surface of the light guide plate, the exit light condensed in the front direction of the exit surface by the lenticular lens or the prism lens is on it. It will be scattered by the laminated strong diffusion sheet. For this reason, there arises a problem that the condensing effect by the lenticular lens or the prism lens is greatly reduced and the luminance is also lowered.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-luminance illumination device and a display device using the illumination device while concealing a light deflection element.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の第一の態様である照明装置は、光源と、光源から入射された光を予め定められた方向に導く導光体と、導光体から射出される光を拡散させる光拡散部と、を備え、導光体は、光源からの光が入射される入射面と、入射面に直交し、該入射面から入射した光を射出する射出面と、射出面に対向する光偏向面と、光偏向面に設けられ、入射面から入射した光を射出面側に偏向する複数の点状の光偏向要素と、を有し、光拡散部は、射出面に平行な第一の方向に連続し、導光体内部を導光する光の光路を規制して線状光として射出させる第一のレンズと、射出面に平行で第一の方向に直交する第二の方向に連続し、第一レンズから射出された線状光を面状に拡散させる第二のレンズと、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、光源からの光は、入射面から導光体に入射される。入射した光は、導光体の光偏向面の光偏向要素によって射出面に向けて偏向され、この光は、光偏向要素によって偏向された点状光が一部に含まれるが、これが、第一のレンズによって線状光とされ、第二のレンズによってさらに拡散されて均一な分布を有した面状光となる。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the illumination device according to the first aspect of the present invention includes a light source, a light guide that guides light incident from the light source in a predetermined direction, and light diffusion that diffuses light emitted from the light guide. A light guide, an incident surface on which light from the light source is incident, an exit surface that is orthogonal to the incident surface and emits light incident from the incident surface, and an optical deflection that faces the exit surface And a plurality of point-like light deflecting elements provided on the light deflecting surface and deflecting light incident from the incident surface toward the exit surface, and the light diffusing portion is a first parallel to the exit surface. A first lens that is continuous in the direction and restricts the optical path of the light guided inside the light guide and emits it as linear light, and is continuous in a second direction that is parallel to the emission surface and orthogonal to the first direction And a second lens that diffuses the linear light emitted from the first lens into a planar shape.
According to such a configuration, the light from the light source enters the light guide from the incident surface. The incident light is deflected toward the exit surface by the light deflecting element of the light deflecting surface of the light guide, and this light includes a part of the point light deflected by the light deflecting element. The light is converted into linear light by one lens, and is further diffused by the second lens to become planar light having a uniform distribution.
本発明の照明装置においては、第二のレンズから射出された光を拡散させる拡散シートがさらに形成されてもよい。 In the lighting device of the present invention, a diffusion sheet that diffuses the light emitted from the second lens may be further formed.
本発明の照明装置においては、光偏向要素は、光偏向面上で、入射面に直交する方向においては、入射面に近い側に対し、入射面から遠い側で光偏向要素の占める面積が多くなるよう形成され、入射面に平行な方向においては、単位面積当りの光偏向要素の占める面積が略均一とされてもよい。
導光体内部を導光する光の量は入射面に近いほど多く、離れるにつれ減少する。従って、光偏向要素を、入射面に近いほど多く形成することで、射出面から射出される光量の均等化を図ることができる。
In the illuminating device of the present invention, the light deflection element occupies a larger area on the light deflection surface in the direction orthogonal to the incident surface, on the side farther from the incident surface than the side closer to the incident surface. In the direction parallel to the incident surface, the area occupied by the light deflection element per unit area may be substantially uniform.
The amount of light that guides the inside of the light guide increases as it gets closer to the incident surface, and decreases as it moves away. Therefore, by forming more light deflection elements closer to the incident surface, it is possible to equalize the amount of light emitted from the emission surface.
本発明の照明装置において、光偏向要素は、各々が独立した凸状、または凹状のドット形状により形成されてもよい。 In the illuminating device of the present invention, the light deflection element may be formed in an independent convex shape or a concave dot shape.
本発明の照明装置においては、第一のレンズは、断面が円弧状または断面非円弧状で凸状または凹状とされたシリンドリカル形状、または一部が丸みを帯びたプリズム形状であって、第二の方向に沿って複数が並べて配置されてもよい。 In the illuminating device of the present invention, the first lens has a cylindrical shape whose cross section is an arc shape or a non-arc shape cross section and a convex shape or a concave shape, or a partially rounded prism shape, A plurality may be arranged side by side along the direction.
本発明の照明装置においては、第二のレンズは、断面が円弧状または断面非円弧状で凸状または凹状とされたシリンドリカル形状、または一部が丸みを帯びたプリズム形状であって、第一の方向に複数が並べて配置されてもよい。 In the illuminating device of the present invention, the second lens has a cylindrical shape in which the cross section is an arc shape or a non-arc shape in cross section and a convex shape or a concave shape, or a partially rounded prism shape, A plurality may be arranged side by side in this direction.
本発明の照明装置において、第二のレンズは、シート状の基材上に形成されてもよい。
そして、基材において第二のレンズが配置される面と対向する面に、光を拡散させる拡散層が形成されてもよい。
また、基材は、拡散性粒子が内部に分散されて構成されてもよい。
In the illumination device of the present invention, the second lens may be formed on a sheet-like base material.
And the diffusion layer which diffuses light may be formed in the surface facing the surface where the 2nd lens is arrange | positioned in a base material.
The base material may be configured by dispersing diffusible particles therein.
本発明の照明装置においては、導光体の光偏向面側に、導光体または光源から散乱した光を導光体側に反射させる反射板をさらに備えてもよい。 In the illuminating device of this invention, you may further provide the reflecting plate which reflects the light scattered from the light guide or the light source to the light guide side at the light deflection surface side of the light guide.
本発明の第二の態様である表示装置は、画素単位での光の透過または遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、本発明の照明装置と、を具備することを特徴とする。 A display device according to a second aspect of the present invention includes an image display element that defines a display image in accordance with transmission or shading of light in pixel units, and the illumination device of the present invention. .
本発明によれば、光源からの光は、入射面から導光体に入射される。入射した光は、導光体の光偏向面の光偏向要素によって射出面に向けて偏向される。この光は、光偏向要素によって偏向された点状光が一部に含まれるが、これが、第一のレンズによって線状光とされ、この線状光は第一のレンズに直交する第二のレンズによって面状光とされる。
つまり、散乱性能が高い強拡散シートを積層することなく、光偏向要素が視認されないようにすることができる。強拡散シートによって光が散乱されてしまうこともないので、高輝度な照明装置とすることができる。したがって、光偏向要素を隠蔽しつつ、高輝度な照明装置、及び該照明装置を用いた表示装置を提供することができる。
According to the present invention, the light from the light source enters the light guide from the incident surface. The incident light is deflected toward the exit surface by the light deflection element of the light deflection surface of the light guide. The light includes a part of point light deflected by the light deflecting element, which is converted into linear light by the first lens, and the linear light is a second light orthogonal to the first lens. It is made planar light by the lens.
That is, it is possible to prevent the light deflection element from being visually recognized without stacking a strong diffusion sheet having high scattering performance. Since light is not scattered by the strong diffusion sheet, a high-luminance lighting device can be obtained. Therefore, it is possible to provide a high-luminance illumination device and a display device using the illumination device while hiding the light deflection element.
以下、添付図面を参照して、本発明による照明装置および表示装置を実施するための一形態を説明する。しかし、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。
図1は、本発明の実施の形態における導光体7を備える照明装置3、及び該照明装置3を具備する表示装置1の概略断面図であり、各部位の縮図は実際とは一致しない。
Hereinafter, an embodiment for carrying out an illumination device and a display device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited only to this embodiment.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an illuminating device 3 including a light guide 7 and a display device 1 including the illuminating device 3 according to an embodiment of the present invention.
図1に示す表示装置1は、画像表示素子2と、この画像表示素子2の光入射側に臨ませて配置された照明装置3を備える。 A display device 1 shown in FIG. 1 includes an image display element 2 and an illumination device 3 arranged facing the light incident side of the image display element 2.
画像表示素子としては、例えば液晶表示素子2が挙げられる。液晶表示素子2は、液晶層9の両面に偏光板10、11を備える構造をとる。液晶表示素子2は、画素単位で光を透過または遮光することによって表示画像を規定することにより、画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて、画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。 As an image display element, the liquid crystal display element 2 is mentioned, for example. The liquid crystal display element 2 has a structure including polarizing plates 10 and 11 on both surfaces of the liquid crystal layer 9. The liquid crystal display element 2 is a typical element that displays an image by defining a display image by transmitting or blocking light in pixel units, and has higher image quality than other display elements. And manufacturing cost can be reduced.
照明装置3は、画像表示素子2の光入射側に臨ませて配置された、弱拡散シート(拡散シート)28、拡散レンズシート20、導光体7、反射板5、及び光源6を備えている。 The illumination device 3 includes a weak diffusion sheet (diffusion sheet) 28, a diffusion lens sheet 20, a light guide body 7, a reflection plate 5, and a light source 6 disposed so as to face the light incident side of the image display element 2. Yes.
反射板5は、少なくとも導光体7と対向する面に配置されているが、更に導光体7の4つの側端面のうち、光源6が配置されない面と対向する位置に配置してもよい。 Although the reflecting plate 5 is disposed at least on the surface facing the light guide 7, it may be disposed at a position facing the surface where the light source 6 is not disposed among the four side end surfaces of the light guide 7. .
光源6としては例えば点光源が挙げられる。点光源としては、LED(発光ダイオード)が挙げられ、LEDとしては白色LEDや光の3原色である赤色、緑色、青色のチップで構成されるRGB−LED等が挙げられる。
また、光源6はCCFL(冷陰極管)に代表される蛍光管であってもよい。
このような光源6は、プレート状の導光体7の1つの入射面7Lに沿うよう配置されている。これに限らず、光源6は、導光体7において対向する2つの端面に配置する場合、または4つの端面に配置される場合などもあり得る。また導光体7の形状は、図1に示すような平板形状ではなく、楔形状等であってもよい。
An example of the light source 6 is a point light source. Examples of the point light source include an LED (light emitting diode), and examples of the LED include a white LED and an RGB-LED composed of red, green, and blue chips that are the three primary colors of light.
The light source 6 may be a fluorescent tube represented by CCFL (cold cathode tube).
Such a light source 6 is arranged along one incident surface 7 </ b> L of the plate-shaped light guide 7. Not only this but the light source 6 may be arrange | positioned in two end surfaces which oppose in the light guide 7, or may be arrange | positioned in four end surfaces. Further, the shape of the light guide 7 may be a wedge shape or the like instead of the flat plate shape as shown in FIG.
導光体7は、透過性を有した材料から形成され、液晶表示素子2に対向する側が射出面7bとされ、射出面7bとは反対側の面には光偏向面7aが形成されている。 The light guide 7 is made of a material having transparency, the side facing the liquid crystal display element 2 is an emission surface 7b, and the light deflection surface 7a is formed on the surface opposite to the emission surface 7b. .
導光体7の光偏向面7aには、光源6からの入射光を射出面7b側へと偏向する光偏向要素18が形成されている。光偏向要素18としては、例えば白色拡散反射ドットが印刷される。また光偏向要素18としての別の例としては、凹型、または凸型のマイクロレンズ形状やプリズム形状等の構造物が挙げられる。 On the light deflection surface 7 a of the light guide 7, a light deflection element 18 that deflects incident light from the light source 6 toward the emission surface 7 b is formed. As the light deflection element 18, for example, white diffuse reflection dots are printed. Another example of the light deflection element 18 includes a concave or convex structure such as a microlens shape or a prism shape.
図2(a)は、光偏向要素18が、例えば凹型のマイクロレンズである場合の本発明の導光体7の斜視図である。図2(b)は入射面7L側から見た断面図であり、図2(c)は入射面7Lと直交する方向の断面図である。
光偏向要素18は、図2(a)、(c)に示すように、入射面7Lに直交する方向においては、入射面7Lに近い側に対し、入射面7Lから遠い側で、光偏向要素18の単位面積あたりの占める面積が多くなる疎密分布で配され、図2(a)、(b)に示すように、入射面7Lに平行な方向においては、単位面積当りの光偏向要素18の占める面積は略均一となるようにするのが好ましい。
導光体7内部を導光する光の量は入射面7Lに近いほど多く、離れるにつれ減少する。従って、光偏向要素18は入射面7Lに近いほど少なく、離れるにつれ多くすることで、射出面7bから射出される光量の均等化を図ることができる。
ここで、光偏向要素18に疎密を設けて配置することに代えて、光偏向要素18の大きさを変えてもよい。すなわち、入射面7Lに近いほど光偏向要素18の大きさが小さくなり、離れるにつれ大きくする。これによっても、射出面7bから射出される光量の均等化を図ることができる。
FIG. 2A is a perspective view of the light guide 7 of the present invention when the light deflection element 18 is, for example, a concave microlens. 2B is a cross-sectional view as viewed from the incident surface 7L side, and FIG. 2C is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the incident surface 7L.
As shown in FIGS. 2A and 2C, the light deflection element 18 is arranged on the side farther from the incident surface 7L than the side closer to the incident surface 7L in the direction orthogonal to the incident surface 7L. As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), in the direction parallel to the incident surface 7L, the light deflection elements 18 per unit area It is preferable that the occupied area is substantially uniform.
The amount of light that guides the inside of the light guide 7 increases as the distance from the incident surface 7L increases, and decreases as the distance increases. Accordingly, the number of the light deflection elements 18 decreases as the distance from the incident surface 7L increases, and as the distance from the light deflection element 18 increases, the amount of light emitted from the emission surface 7b can be equalized.
Here, the size of the light deflection element 18 may be changed instead of arranging the light deflection element 18 in a sparse / dense manner. In other words, the closer to the incident surface 7L, the smaller the size of the light deflection element 18, and the larger the distance is. This also makes it possible to equalize the amount of light emitted from the exit surface 7b.
導光体7の射出面7bには、図2(a)〜(c)に示されるように、導光体7の射出面7bに、第一のレンズ(光拡散部)19が形成される。この第一のレンズ19の機能について、以下詳細に説明する。 As shown in FIGS. 2A to 2C, a first lens (light diffusion portion) 19 is formed on the exit surface 7 b of the light guide 7 on the exit surface 7 b of the light guide 7. . The function of the first lens 19 will be described in detail below.
第一のレンズ19は、射出面7bに沿い、入射面7Lと直交する方向(第一の方向)に延在するレンズであり、射出面7b上に複数本が規則的に配置される。このような第一のレンズ19としては、図3(a)に示されるような、断面形状が円弧状、または図3(b)に示されるような非円弧状の凸湾曲シリンドリカルレンズであることが望ましい。
このような複数の第一のレンズ19は、射出面7b上において、入射面7Lに沿った方向に、互いに接するように密に配置してもよいし、互いに間隔を隔てて間欠的に配置することもできる。
The first lens 19 is a lens that extends in the direction (first direction) perpendicular to the incident surface 7L along the exit surface 7b, and a plurality of lenses are regularly arranged on the exit surface 7b. The first lens 19 is a convex curved cylindrical lens having a circular arc shape as shown in FIG. 3A or a non-arc-shaped cylindrical lens as shown in FIG. Is desirable.
The plurality of first lenses 19 may be arranged densely so as to contact each other in the direction along the incident surface 7L on the exit surface 7b, or intermittently arranged at intervals. You can also.
第一のレンズ19の効果について図4から図5を用いて説明する。
図4(a)は、第一のレンズ19が無い導光体7の上面図であり、図4(b)は入射面7L側から見た側面図である。そして図5(a)は第一のレンズ19が形成された導光体7の上面図であり、図5(b)は入射面7L側から見た側面図である。それぞれ、長方形である導光体7の長辺のうちの1辺の中心部に光源6が配置された場合の光の振る舞いを図示している。
The effect of the first lens 19 will be described with reference to FIGS.
4A is a top view of the light guide 7 without the first lens 19, and FIG. 4B is a side view seen from the incident surface 7L side. FIG. 5A is a top view of the light guide 7 on which the first lens 19 is formed, and FIG. 5B is a side view seen from the incident surface 7L side. Each illustrates the behavior of light when the light source 6 is disposed at the center of one of the long sides of the light guide 7 that is rectangular.
図4(a)、(b)に示すように、第一のレンズ19が無い場合、光源6から射出された光が入射面7Lから導光体7に入射し、導光体7内部を扇状に広がりながら導光する。一方、第一のレンズ19がある場合、図5(a)、(b)に示されるように、入射面7Lから入射した光は、第一のレンズ19によって内部反射を繰り返し、一方向に導光する。すなわち、導光が扇状に広がらずにある領域を導光するため、例えばスキャニングバックライトやローカルディミングといった、バックライトの発光領域制御に有用である。 As shown in FIGS. 4A and 4B, when the first lens 19 is not provided, the light emitted from the light source 6 enters the light guide 7 from the incident surface 7L, and the inside of the light guide 7 is fan-shaped. Light is guided while spreading. On the other hand, when the first lens 19 is present, as shown in FIGS. 5A and 5B, the light incident from the incident surface 7L repeats internal reflection by the first lens 19 and is guided in one direction. Shine. That is, since the light guide is guided in a certain area without spreading in a fan shape, it is useful for controlling the light emission area of the backlight such as scanning backlight or local dimming.
第一のレンズ19のもう1つの効果について図6(a)、(b)を用いて説明する。図6(a)、(b)は、一例として導光体7の長辺2辺に沿って複数の光源6を配置し、光偏向要素18は入射面7Lに近いほど疎に、離れるほど、すなわち導光体7の中心部に近いほど密に配置し、入射面7Lと平行な方向においては略均一に配置した場合の輝度分布を示している。 Another effect of the first lens 19 will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b), as an example, a plurality of light sources 6 are arranged along two long sides of the light guide 7, and the light deflection element 18 is sparser as it is closer to the incident surface 7L. That is, the luminance distribution is shown when the light guide 7 is arranged closer to the center and closer in the direction parallel to the incident surface 7L.
光偏向要素18は入射面7Lに近いほど、少なく、または形状が小さくなって配置されると、光源6から導光体7に入射して導光体7内部を導光する光のうち、光偏向要素18によってその進路が変えられた光が射出面7bから射出される。
図6(a)は第一のレンズ19が無い場合の輝度分布である。光偏向要素18は導光体7の中心ほど輝度が高くなるよう配置されている。しかしながら、導光体7の光源6が配置されない短辺側に三角形状の暗部Dが生じてしまう。この暗部Dは、図4(a)、(b)で示されているように、光源6から導光体7に入射した光が扇状に広がって導光することに起因し、複数の光源6による導光の重ね合わせ、そして光源6が配置されない短辺からの光漏れなどによって生じるものである。従って、通常は暗部Dが生じないように、そして導光体7中心輝度が高まるように、光偏向要素18は二次元の疎密パターンで形成する必要がある。
If the light deflection element 18 is arranged closer to the incident surface 7L, or the number of the light deflection elements 18 is smaller, the light deflecting element 18 enters the light guide 7 from the light source 6 and guides the inside of the light guide 7. The light whose path is changed by the deflection element 18 is emitted from the emission surface 7b.
FIG. 6A shows the luminance distribution when the first lens 19 is not provided. The light deflection element 18 is arranged so that the luminance becomes higher toward the center of the light guide 7. However, a triangular dark portion D is generated on the short side where the light source 6 of the light guide 7 is not disposed. As shown in FIGS. 4A and 4B, the dark portion D is caused by the fact that light incident on the light guide 7 from the light source 6 spreads in a fan shape and guides the light. Are caused by superposition of the light guides and light leakage from the short side where the light source 6 is not disposed. Therefore, normally, the light deflection element 18 needs to be formed in a two-dimensional dense pattern so that the dark portion D does not occur and the central luminance of the light guide 7 is increased.
一方、図6(b)は第一のレンズ19が形成された場合の輝度分布である。光偏向要素18は、上述と同様に、導光体7の中心部に近づくほど輝度が高くなるよう配置されている。図5(a)、(b)で示したように、光源6から導光体7に入射した光は扇状に広がらず直進するため、図6(a)で示されるような暗部Dは生じない。つまり、複雑な二次元の疎密パターンを設計せずとも、一次元の疎密パターンでも暗部Dが生じない照明装置3を得ることができる。これは特に、本発明の導光体7を、押出成形等により、ロールトゥロールでシームレスに成形したい場合に優位である。 On the other hand, FIG. 6B shows the luminance distribution when the first lens 19 is formed. Similarly to the above, the light deflection element 18 is arranged so that the luminance increases as it approaches the center of the light guide 7. As shown in FIGS. 5A and 5B, the light incident on the light guide 7 from the light source 6 does not spread in a fan shape and travels straight, so that the dark part D as shown in FIG. 6A does not occur. . That is, it is possible to obtain the lighting device 3 in which the dark portion D does not occur even in the one-dimensional dense / dense pattern without designing a complicated two-dimensional dense / dense pattern. This is particularly advantageous when it is desired to seamlessly form the light guide body 7 of the present invention by roll-to-roll by extrusion molding or the like.
また、本発明の導光体7を用いた表示装置1は、画面中心ほど輝度が高いことが望ましい。第一のレンズ19が形成された導光体7の光偏向要素18は一次元の疎密であるため、入射面7Lと直交する方向については疎密パターンを適宜調整することで、画面中心部の輝度を高めることが可能であるが、入射面7Lと平行な方向においては、輝度は略均一である。そこで、複数の光源6への投入電流を調整することで入射面7Lと平行な方向についても、画面中心ほど輝度が高くなるよう調整することが可能である。 Moreover, as for the display apparatus 1 using the light guide 7 of this invention, it is desirable that a brightness | luminance is so high that the screen center. Since the light deflection element 18 of the light guide 7 on which the first lens 19 is formed is one-dimensional sparse / dense, the luminance at the center of the screen can be adjusted by appropriately adjusting the sparse / dense pattern in the direction orthogonal to the incident surface 7L. However, the luminance is substantially uniform in the direction parallel to the incident surface 7L. Therefore, by adjusting the input current to the plurality of light sources 6, it is possible to adjust the luminance in the direction parallel to the incident surface 7 </ b> L so that the luminance becomes higher toward the center of the screen.
さらに、第一のレンズ19の別の効果について、図7(a)、(b)を用いて説明する。図7(a)は、本発明の導光体7の上面図であり、簡略のため、第一のレンズ19は表示していない。図7(b)は本発明の導光体7の入射面7L側から見た側面図であり、簡略のため、光源6は表示せず、光偏向要素18は代表の1つのみ表示としている。光偏向要素18によって進路を変えられた光が射出面7bに配置された第一のレンズ19による屈折によって、更に進路を変えて射出される。このとき、導光体7を射出面7b側から観察すると、第一のレンズ19の屈折効果により、点状の光偏向要素18がつながって線状光Lとして視認される。そして線状光Lの延在する方向は、第一のレンズ19が配列される方向と同一である。 Furthermore, another effect of the first lens 19 will be described with reference to FIGS. FIG. 7A is a top view of the light guide 7 of the present invention, and the first lens 19 is not shown for the sake of simplicity. FIG. 7B is a side view of the light guide 7 according to the present invention as viewed from the incident surface 7L side. For the sake of simplicity, the light source 6 is not displayed and only one representative light deflection element 18 is displayed. . The light whose path has been changed by the light deflecting element 18 is emitted while the path is further changed by refraction by the first lens 19 disposed on the exit surface 7b. At this time, when the light guide 7 is observed from the exit surface 7 b side, the point-shaped light deflection element 18 is connected and visually recognized as the linear light L by the refraction effect of the first lens 19. The extending direction of the linear light L is the same as the direction in which the first lenses 19 are arranged.
点状に形成される光偏向要素18を線状光Lへと偏向させる第一のレンズ19としては、前記したように、図3(a)に示されるような断面円弧状、または図3(b)に示されるような断面非円弧状の凸湾曲シリンドリカルレンズであることが望ましい。射出面7bに対する凸湾曲シリンドリカルレンズの接線角度は、位置によって変化するため、点状の光偏向要素18を線状光Lへと変換することが容易であるためである。
一方で、第一のレンズ19として、一般にプリズムレンズは好ましくない。射出面7bに対するプリズムレンズは接線角度が一定であるため、点状の光偏向要素18は線状光Lへと変換されず、2つの点状光にスプリットされるためである。プリズムレンズを採用する場合には、図8(a)に示されるような、頂部が湾曲したプリズムレンズ、または図8(b)に示されるような、側面が湾曲したプリズムレンズであることが望ましい。
As described above, as the first lens 19 for deflecting the light deflection element 18 formed in a dot shape to the linear light L, as shown in FIG. It is desirable that the convex curved cylindrical lens has a non-circular cross section as shown in b). This is because the tangent angle of the convexly curved cylindrical lens with respect to the exit surface 7b varies depending on the position, so that it is easy to convert the dotted light deflection element 18 into the linear light L.
On the other hand, a prism lens is generally not preferable as the first lens 19. This is because the prism lens with respect to the exit surface 7b has a constant tangent angle, so that the dotted light deflection element 18 is not converted into the linear light L but split into two dotted lights. When a prism lens is employed, it is desirable that the prism lens has a curved top as shown in FIG. 8A or a prism lens with a curved side as shown in FIG. 8B. .
拡散レンズシート20は、本発明の導光体7の射出面7b側に配置されている。拡散レンズシート20は、その一面側が導光体7と対向する入射面20aとされ、他面側が入射面20aと対向する射出面20bとされている。
この拡散レンズシート20は、透光性の基材21と、射出面20b側に設けられ、第一のレンズ19によって線状光Lとされた光を面状光に変換する第二のレンズ(光拡散部)22と、を備えている。
The diffusing lens sheet 20 is disposed on the exit surface 7b side of the light guide 7 of the present invention. The diffusing lens sheet 20 has an incident surface 20a facing the light guide 7 on one surface side and an exit surface 20b facing the incident surface 20a on the other surface side.
The diffusing lens sheet 20 is provided on the light-transmitting base material 21 and the emission surface 20b side, and a second lens (which converts the light converted into the linear light L by the first lens 19 into planar light ( Light diffusing unit) 22.
第二のレンズ22は、基材21の表面(射出面20b側)において、導光体7の射出面7bに形成される第一のレンズ19とは略直交する方向(第二の方向)に延在する。線状光Lを面状光へと変換する第二のレンズ22の形状としては、図3(a)に示される断面円弧状、または図3(b)に示されるような断面非円弧状の凸湾曲シリンドリカルレンズであることが望ましい。または図8(a)に示されるような、頂部が湾曲したプリズムレンズ、または図8(b)に示されるような、側面が湾曲したプリズムレンズであることが望ましい。
このような第二のレンズ22は、第一のレンズ19が延在する方向に沿って、複数本を並べて設けられている。これら複数本の第二のレンズ22は、互いに接するように密に配置しても良いし、互いに間隔を隔てて間欠的に配置することもできる。
The second lens 22 is in a direction (second direction) substantially orthogonal to the first lens 19 formed on the emission surface 7b of the light guide 7 on the surface (exit surface 20b side) of the base material 21. Extend. As the shape of the second lens 22 for converting the linear light L into the planar light, the cross-sectional arc shape shown in FIG. 3A or the non-circular cross-section shape shown in FIG. A convexly curved cylindrical lens is desirable. Alternatively, a prism lens having a curved top portion as shown in FIG. 8A or a prism lens having a curved side surface as shown in FIG. 8B is desirable.
A plurality of such second lenses 22 are provided side by side along the direction in which the first lens 19 extends. The plurality of second lenses 22 may be arranged densely so as to be in contact with each other, or may be arranged intermittently at intervals.
このような拡散レンズシート20は等方性の拡散性を有していてもよい。具体的には、導光体7に対向する側の拡散レンズシート20の入射面20aに拡散層を設ける。これには、入射面20aを粗面化して光を拡散させる凹凸を形成することで拡散性を与えてもよいし、入射面20aに拡散フィラーを塗工する等して、光を拡散させる物質によるコーティングを施してもよい。また、拡散レンズシート20の基材21を、その内部に、光を拡散させる拡散性粒子が分散された構成のものとすることもできる。
これにより、導光体7に形成される光偏向要素18、第一のレンズ19、及び拡散レンズシート20に形成される第二のレンズ22との間に生じるモアレ干渉縞を抑制することができる。
Such a diffusing lens sheet 20 may have isotropic diffusibility. Specifically, a diffusion layer is provided on the incident surface 20 a of the diffusion lens sheet 20 on the side facing the light guide 7. For this purpose, the incident surface 20a may be roughened to form a concavity and convexity for diffusing light, or a diffuser may be applied to the incident surface 20a, for example, to diffuse light. You may apply coating by. Further, the base material 21 of the diffusing lens sheet 20 may have a configuration in which diffusible particles that diffuse light are dispersed therein.
Thereby, moire interference fringes generated between the light deflection element 18 formed on the light guide 7, the first lens 19, and the second lens 22 formed on the diffusion lens sheet 20 can be suppressed. .
本実施形態においては、拡散レンズシート20の射出面20b側に、弱拡散シート28が配置されている。
弱拡散シート28は、その表面に、光を拡散させる物質によるコーティング、または光を拡散させる凹凸が形成された構成とすることができる。また、弱拡散シート28は、その内部に、光を拡散させる拡散性粒子が分散された構成のものとすることもできる。
この弱拡散シート28により、導光体7に形成される光偏向要素18、第一のレンズ19、及び拡散レンズシート20に形成される第二のレンズ22との間に生じるモアレ干渉縞を抑制することができ、更に第二のレンズ22と液晶表示素子2との間に生じるモアレ干渉縞をも抑制することができる。
In the present embodiment, the weak diffusion sheet 28 is disposed on the exit surface 20 b side of the diffusion lens sheet 20.
The weak diffusion sheet 28 may have a configuration in which a coating with a substance that diffuses light or unevenness that diffuses light is formed on the surface thereof. Further, the weak diffusion sheet 28 may have a configuration in which diffusible particles that diffuse light are dispersed therein.
This weak diffusion sheet 28 suppresses moire interference fringes generated between the light deflection element 18 formed on the light guide 7, the first lens 19, and the second lens 22 formed on the diffusion lens sheet 20. Furthermore, moire interference fringes generated between the second lens 22 and the liquid crystal display element 2 can also be suppressed.
上述したように、光源6で発した光は、導光体7において光偏向要素18によって偏向され、第一のレンズ19によって線状光Lへと変換される。さらに、導光体7の射出面7b側に配置された拡散レンズシート20の第二のレンズ22によって、線状光Lが面状光へと変換される。これにより、点状に視認される光偏向要素18が面状光へと変換されるため、観察者に視認されることはない。 As described above, the light emitted from the light source 6 is deflected by the light deflection element 18 in the light guide 7 and converted into the linear light L by the first lens 19. Further, the linear light L is converted into planar light by the second lens 22 of the diffusing lens sheet 20 disposed on the light exit surface 7 b side of the light guide 7. Thereby, since the light deflection element 18 visually recognized in the form of dots is converted into planar light, it is not visually recognized by the observer.
そして、照明装置3、並びに表示装置1は、導光体7の射出面7b側に散乱性の高い拡散シートを積層せずとも光偏向要素18を隠蔽することができ、導光体7の射出面7bに形成された第一のレンズ19による集光効果を阻害しないため、高輝度な照明装置3を得ることができる。 The illumination device 3 and the display device 1 can conceal the light deflection element 18 without stacking a highly scattering diffusion sheet on the light exit surface 7 b side of the light guide 7. Since the light condensing effect by the first lens 19 formed on the surface 7b is not hindered, the high-luminance illumination device 3 can be obtained.
(その他の実施形態)
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、本発明の照明装置3は表示装置1のみに適用されるものではない。すなわち光源6から射出された光を効率的に集光する機能を有する照明装置3として例えば照明機器などにも使用できることは当然である。
また、弱拡散シート28は、必須の構成ではなく、第一のレンズ19、第二のレンズ22により十分に均等な照明光が得られるのであれば、弱拡散シート28を省略してもよい。
また、第一のレンズ19を導光体7に一体に形成し、第二のレンズ22を基材21に設けるようにしたが、第二のレンズ22のように、第一のレンズ19をシート状の基材に形成して、導光体7とは別体とすることもできる。また、第一のレンズ19を基材21に一体に形成してもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and various modifications can be considered within the technical scope thereof.
For example, the illumination device 3 of the present invention is not applied only to the display device 1. That is, as a matter of course, the illumination device 3 having a function of efficiently collecting the light emitted from the light source 6 can be used for, for example, an illumination device.
Further, the weak diffusion sheet 28 is not an essential configuration, and the weak diffusion sheet 28 may be omitted as long as sufficiently uniform illumination light is obtained by the first lens 19 and the second lens 22.
In addition, the first lens 19 is formed integrally with the light guide 7 and the second lens 22 is provided on the base material 21. However, like the second lens 22, the first lens 19 is attached to the sheet. The light guide 7 can be formed separately from the light guide 7. Further, the first lens 19 may be formed integrally with the base material 21.
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。 In addition to this, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate without departing from the gist of the present invention.
1…表示装置、2…液晶表示素子(画像表示素子)、3…照明装置、5…反射板、6…光源、7…導光体、7L…入射面、7a…光偏向面、7b…射出面、18…光偏向要素、19…第一のレンズ(光拡散部)、20…拡散レンズシート、20a…入射面、20b…射出面、21…基材、22…第二のレンズ(光拡散部)、28…弱拡散シート(拡散シート) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Display apparatus, 2 ... Liquid crystal display element (image display element), 3 ... Illuminating device, 5 ... Reflecting plate, 6 ... Light source, 7 ... Light guide, 7L ... Incident surface, 7a ... Light deflection surface, 7b ... Ejection Surface 18, light deflecting element 19, first lens (light diffusing part), 20 diffusing lens sheet, 20 a, incident surface, 20 b, exit surface, 21 substrate, 22, second lens (light diffusion) Part), 28 ... Weak diffusion sheet (diffusion sheet)
Claims (11)
前記光源から入射された光を予め定められた方向に導く導光体と、
前記導光体から射出される前記光を拡散させる光拡散部と、
を備え、
前記導光体は、
前記光源からの光が入射される入射面と、
前記入射面に直交し、該入射面から入射した前記光を射出する射出面と、
前記射出面に対向する光偏向面と、
前記光偏向面に設けられ、前記入射面から入射した前記光を前記射出面側に偏向する複数の点状の光偏向要素と、を有し、
前記光拡散部は、
前記射出面に平行な第一の方向に連続し、前記導光体内部を導光する前記光の光路を規制して線状光として前記射出させる第一のレンズと、
前記射出面に平行で前記第一の方向に直交する第二の方向に連続し、前記第一レンズから射出された前記線状光を面状に拡散させる第二のレンズと、を備えることを特徴とする照明装置。 A light source;
A light guide that guides light incident from the light source in a predetermined direction;
A light diffusing portion for diffusing the light emitted from the light guide;
With
The light guide is
An incident surface on which light from the light source is incident;
An exit surface that is orthogonal to the incident surface and emits the light incident from the incident surface;
A light deflection surface facing the exit surface;
A plurality of point-like light deflecting elements provided on the light deflecting surface and deflecting the light incident from the incident surface toward the exit surface;
The light diffusion part is
A first lens that is continuous in a first direction parallel to the emission surface, and that emits the light as linear light by regulating an optical path of the light that guides the inside of the light guide;
A second lens that is parallel to the emission surface and is continuous in a second direction orthogonal to the first direction, and diffuses the linear light emitted from the first lens into a planar shape. A lighting device.
請求項1から10のいずれか一項に記載の照明装置と、
を具備することを特徴とする表示装置。 An image display element that defines a display image according to light transmission or shading in pixel units;
The lighting device according to any one of claims 1 to 10,
A display device comprising:
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WO2020257021A1 (en) * | 2019-06-19 | 2020-12-24 | Corning Incorporated | Integrated light guide plate and lighting device having same |
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