JP2019067591A - Surface light source device and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面状の光を発する面光源装置、およびこの面光源装置を用いて表示パネルを裏面から照明することで、表示パネルに映像を表示させる表示装置に関する。 The present invention relates to a surface light source device that emits planar light, and a display device that displays an image on a display panel by illuminating the display panel from the back surface using the surface light source device.
液晶表示装置が備える液晶パネルは、自ら発光しない。そのため、液晶表示装置は、液晶パネルを照明する光源として、液晶パネルの裏面側にバックライト装置（面光源装置）を備えている。バックライト装置の構成の１つとして、複数の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤという。）を並べた直下型のバックライト装置がある。近年では、小型の高効率で高出力のＬＥＤが開発されている。そのため、バックライト装置に使用するＬＥＤの設置個数、または複数のＬＥＤが列状に配置された光源であるＬＥＤＢＡＲの設置個数を減らしても、計算上ではこれまでと同様の明るさを得ることができる。特許文献１には、シリンドリカルレンズによってＬＥＤから出射する光線を拡げ、面状の照明光に変換するバックライト装置が開示されている。
The liquid crystal panel included in the liquid crystal display does not emit light by itself. Therefore, the liquid crystal display device is provided with a backlight device (surface light source device) on the back side of the liquid crystal panel as a light source for illuminating the liquid crystal panel. As one configuration of the backlight device, there is a direct type backlight device in which a plurality of light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) are arranged. In recent years, small, high-efficiency, high-power LEDs have been developed. Therefore, even if the number of installed LEDs used for the backlight device or the number of installed LEDBARs that are light sources in which a plurality of LEDs are arranged in a row is reduced, the same brightness as before can be obtained in calculation. it can.
特許文献１に記載のバックライト装置においては、光がシリンドリカルレンズから空気中へと光が透過する際に、シリンドリカルレンズと空気との境界面にて一部の光が反射する。照明光の均一性向上には、その境界面を透過する直接光と、境界面で反射する反射光との両方を、照明光として利用する必要がある。しかし、その反射光は、光源から出射する光の発散角、つまりは境界面に対する光線の入射角が大きくなるほど増加する。このため、この反射光と境界面を透過する直接光との両方が、照明光として利用されない限り、面光源装置の照射面または光出射面における光の均一性を向上させることは困難である。特に、照射面の外周における光量の低下を抑えることは難しい。
In the backlight device described in
さらにシリンドリカルレンズが樹脂材料で構成される場合、屈折率の波長依存性により、波長の短い光線ほど上記境界面で反射し易くなる。そのため、照射面における波長ごとに光の均一性を向上させることは困難になる。 Furthermore, when the cylindrical lens is made of a resin material, the shorter the wavelength of the light beam, the easier it is to reflect at the interface due to the wavelength dependency of the refractive index. Therefore, it becomes difficult to improve the uniformity of light for each wavelength on the irradiated surface.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、照射面の色度均一性が向上する面光源装置の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a surface light source device in which the chromaticity uniformity of the irradiation surface is improved.
本発明に係る面光源装置は、光源と、光源を表面に保持する保持基板と、すくなくとも一部が保持基板に保持される設置面を含み、光源を覆って配置され、光源から出射される光線の配光を制御するシリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズの設置面に対面する主面を含む反射部と、を備える。反射部は、主面にシリンドリカルレンズから出射される光線を反射する反射面を含む。反射面の反射率特性は、波長６２０ｎｍから６４０ｎｍを含む波長域に最大反射率を有する。 The surface light source device according to the present invention includes a light source, a holding substrate for holding the light source on the surface, and an installation surface including at least a part of which is held by the holding substrate. And a reflective portion including a main surface facing the installation surface of the cylindrical lens. The reflective portion includes a reflective surface that reflects a light beam emitted from the cylindrical lens on the main surface. The reflectance characteristic of the reflective surface has the maximum reflectance in the wavelength range including the wavelength of 620 nm to 640 nm.
本発明によれば、照射面の色度均一性が向上する面光源装置の提供が可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a surface light source device in which the chromaticity uniformity of the irradiation surface is improved.
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。 The objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
本明細書における面光源装置およびその面光源装置を備える表示装置の実施の形態を図に基づいて説明する。なお、以下に示す実施の形態では、表示装置は液晶表示装置を、表示装置が備える表示パネルは液晶パネルを例に説明する。 Embodiments of a surface light source device and a display device including the surface light source device in the present specification will be described based on the drawings. Note that in the embodiment described below, the display device is described using a liquid crystal display device, and the display panel provided in the display device is described using a liquid crystal panel as an example.
以下に示す実施の形態において、表示装置および面光源装置は、ｘｙｚ直交座標に基づいて図示される。ｘ軸およびｙ軸を含むｘ−ｙ平面に対し垂直な方向がｚ軸方向である。例えば、表示装置が備える表示パネルが矩形を有する場合、その表示パネルの長辺方向をｘ軸方向とし、短辺方向をｙ軸方向とする。図１は、後述する実施の形態１における面光源装置２００の構成およびそれを含む液晶表示装置１００の構成を概略的に示す断面図である。図１において、液晶パネル１の長辺方向は紙面に垂直な方向であり、短辺方向は紙面の左右方向である。液晶表示装置１００の長辺方向つまり液晶パネル１の長辺方向が水平に、その短辺方向が垂直方向に設置された場合、ｘ軸方向が水平方向であり、ｙ軸方向が垂直方向である。また、その場合、液晶表示装置１００の上側がｙ軸の正方向（＋ｙ軸方向）であり、下側がｙ軸の負方向（−ｙ軸方向）である。また、液晶表示装置１００が映像を表示する方向がｚ軸の正方向（＋ｚ軸方向）であり、その反対方向がｚ軸の負方向（−ｚ軸方向）である。また、＋ｚ軸方向を表示面側という。−ｚ軸方向を裏面側という。また、液晶表示装置１００の表示面側から見て、右側がｘ軸の正方向（＋ｘ軸方向）であり、左側がｘ軸の負方向（−ｘ軸方向）である。「表示面側から見て」とは、＋ｚ軸方向から−ｚ軸方向を見ることである。なお、本明細書において、正負の符号を付さずに軸方向を記載した場合、正の方向と負の方向との両方を含む。例えば、ｙ軸方向と記載した場合、その記載は＋ｙ軸方向と−ｙ軸方向とを含む。これらの方向は、実施の形態１に限らず他の実施の形態においても同様である。
In the embodiments shown below, the display device and the surface light source device are illustrated based on xyz orthogonal coordinates. The direction perpendicular to the xy plane including the x axis and the y axis is the z axis direction. For example, when the display panel included in the display device has a rectangle, the long side direction of the display panel is set to the x-axis direction, and the short side direction is set to the y-axis direction. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a surface
＜実施の形態１＞
（液晶表示装置の構成）
図１は、実施の形態１における面光源装置２００の構成およびその面光源装置２００を含む液晶表示装置１００の構成を概略的に示す断面図である。液晶表示装置１００は、透過型の液晶パネル１および面光源装置２００を備える。また、液晶表示装置１００は、液晶パネル１と面光源装置２００との間に、光学シート２と光学シート３とをさらに備える。また、拡散板４が、面光源装置２００の光出射面に配置される。つまり、拡散板４は、面光源装置２００の開口部５３に設けられる。＋ｚ軸方向から−ｚ軸方向に向けて、液晶パネル１、光学シート２、光学シート３、拡散板４、面光源装置２００が順に配置される。液晶パネル１は、光学シート２および光学シート３を介して面光源装置２００と対向する裏面１ｂを有する。また、液晶パネル１は、裏面１ｂの反対側に表示面１ａを有する。裏面１ｂは、液晶パネル１の−ｚ軸方向の面であり、表示面１ａは、その＋ｚ軸方向の面である。表示面１ａは、平面状の矩形形状を有する。つまり、表示面１ａはｘ−ｙ平面に平行な方向に広がる平面を有する。また、その平面を構成するｘ軸方向の長辺とｙ軸方向の短辺とは直交する。なお、上記の表示面１ａの形状は一例であり、他の形状であってもよい。また、液晶パネル１は液晶層（図示せず）を含み、その液晶層はｘ−ｙ平面に平行な方向に広がる面状の構造を有する。
(Configuration of liquid crystal display)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a surface
面光源装置２００は、拡散板４から面状の光を出射し、光学シート３および光学シート２を通して、液晶パネル１の裏面１ｂを照明する。光学シート３は、拡散板４から放射された光の進行方向を、液晶パネル１の表示面１ａに対し、法線方向に向ける機能を有する。光学シート２は、細かな照明光のむらなどを低減し光学的な悪影響を抑制する。液晶パネル１は、裏面１ｂから入射した照明光を画像光に変換する。「画像光」とは画像情報を有する光のことである。
The surface
（面光源装置の構成）
面光源装置２００は、保持基板８、光源７、シリンドリカルレンズ６および第１反射部９を備える。また、実施の形態１においては、面光源装置２００は、第２反射部５および筐体１０をさらに備える。第２反射部５は、シリンドリカルレンズ６と光源７とを収容可能に容器形状に形成される。その第２反射部５は、底面５１、側面５２および開口部５３を含む。また、筐体１０は第２反射部５および保持基板８を保持して収納する部材である。第２反射部５は筐体１０の内壁に沿って配置される。筐体１０は、第２反射部５の形状を反映して、液晶パネル１が配置される方向に開口を含む容器形状を有する。筐体１０を構成する材料は、例えば、樹脂または金属板である。
(Configuration of surface light source device)
The surface
（保持基板）
図２は、面光源装置２００の光源７の周辺を拡大した断面図である。実施の形態１では、保持基板８は、ｘ軸方向に長い外形を有する。つまり、保持基板８は、後述するシリンドリカルレンズ６の長手の方向および光源７の配列方向に長い外形を有する。また、保持基板８は、その平面視において、矩形の板形状を有する。
(Holding board)
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the area around the
保持基板８は表面８１を有し、その表面８１には光源７が実装される。つまり、表面８１とは実装面であり、保持基板８は光源７が実装される実装基板である。保持基板８の表面８１は、例えば、白色のレジスト層あるいはレジスト層の上に白色のシルク層を含む。表面８１は反射面の機能を有する。
The holding
光源７とシリンドリカルレンズ６とが配置された保持基板８は、筐体１０の底面１０ａに保持される。筐体１０の底面１０ａに保持される保持基板８の面は、表面８１とは反対側の裏面８２である。その裏面８２とは保持基板８の−ｚ軸方向の面である。裏面８２は、光源７にて発生した熱を、表面８１を介して筐体１０に伝えて放熱する。さらに、保持基板８と筐体１０との間に放熱シートが設けられてもよい。その放熱シートは、放熱の効率をさらに高める効果を有する。
The holding
（光源）
光源７は、保持基板８の表面８１に配置される。実施の形態１では、面光源装置２００は、複数の光源７を備える。図３は、保持基板８の表面８１に配置された複数の光源７を示す平面図である。図３は、保持基板８の表面８１側に配置されるシリンドリカルレンズ６の図示を省略している。複数の光源７が保持基板８の表面８１に、離散的につまり所定の間隔を有して列状に配置される。その配列方向はｘ軸方向である。
(light source)
The
また、図２に示すように、光源７の−ｚ軸方向の面である裏面は保持基板８の表面８１に接している。それにより、光源７は保持基板８に保持されている。また、光源７は保持基板８に導通可能に接続され、光源７は裏面を介して給電される。また、実施の形態１では、裏面とは異なる他の面は発光面である。例えば、光源７の裏面と対向する表面は発光面である。または、例えば、光源７が直方体形状である場合には、裏面とは異なる５面が発光面である。なお、光源の光軸は、ｚ軸に平行であり、実施の形態１においては、後述するシリンドリカルレンズ６の光軸Ｃと平行である。
Further, as shown in FIG. 2, the back surface which is the surface in the −z-axis direction of the
光源７は、例えば、固体光源である。その固体光源とは、例えば、ＬＥＤである。または、例えば、光源７は、有機エレクトロルミネッセンス光源又は平面上に塗布された蛍光体に励起光を照射して発光する光源等を含む。なお、実施の形態１では、光源７はＬＥＤである。
The
（シリンドリカルレンズ）
シリンドリカルレンズ６は、保持基板８の表面８１に光源７を覆うように配置される。つまり、シリンドリカルレンズ６は、光源７の＋ｚ軸方向に、光源７を囲うように配置される。シリンドリカルレンズ６は、複数の光源７が配列される方向すなわちｘ軸方向に沿って長手を有する光学素子である。つまり、シリンドリカルレンズ６はｘ軸方向に延びる棒形状の光学素子である。
(Cylindrical lens)
The
シリンドリカルレンズ６は、円筒形の屈折面を有するレンズである。シリンドリカルレンズ６は、第１の方向に曲率を有し、その第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さない。シリンドリカルレンズ６から出射する光は、一方向だけに集光または発散される。例えば凸型のシリンドリカルレンズに平行に光が入射すると、その光は線状に集光する。この集光された線を焦線という。実施の形態１では、第１の方向は、光源７が配列される方向とは直交する方向、つまりｙ軸方向である。第２の方向は、光源７が配列される方向に平行な方向、つまりｘ軸方向である。
The
図２に示すように、シリンドリカルレンズ６の外形を構成する複数の面のうち、設置面６３の少なくとも一部が保持基板８に保持される。なお、実施の形態１では、シリンドリカルレンズ６は、第１反射部９を介して保持基板８に保持される。
As shown in FIG. 2, among the plurality of surfaces constituting the outer shape of the
シリンドリカルレンズ６の外形を構成する複数の面は、設置面６３とは異なる位置に、光入射面６１を含む。光入射面６１は、光源７を覆うように位置し、凹状の曲面または平面で形成される。光入射面６１は、光源７の配列方向に延在する。光入射面６１には、光源７から出射する光が入射する。
The plurality of surfaces constituting the outer shape of the
シリンドリカルレンズ６の外形を構成する複数の面は、設置面６３とは異なる位置に、光出射面６２を含む。光出射面６２は、光入射面６１に対して光源７とは反対側に位置する。すなわち、光出射面６２は、シリンドリカルレンズ６の＋ｚ軸方向の面である。光出射面６２は、光源７の配列方向とは直交する方向に曲率を有する凸状のシリンドリカル面を含む。つまり光出射面６２は、ｙ軸方向にシリンドリカル面を含む。光入射面６１から入射した光は光出射面６２からシリンドリカルレンズ６の外部へ出射する。
The plurality of surfaces constituting the outer shape of the
シリンドリカルレンズ６の光軸Ｃは、ｚ軸に平行である。「光軸」とは、レンズ又は球面鏡などの、中心と焦点とを通る直線である。光学素子がシリンドリカル面を有する場合には、曲率を有するその断面形状で定められる。実施の形態１では、光軸Ｃは、光源７が配列される方向に対し垂直な平面、つまりｘ軸方向に垂直なｙ−ｚ平面における光出射面６２の形状で定められる。
The optical axis C of the
また、シリンドリカルレンズ６は棒状の形状を有する。よって、面光源装置２００は、列状に並べられた複数の光源７に対し、その光源７の個数よりも少ない数のシリンドリカルレンズ６を備えることができる。実施の形態１において、面光源装置２００は複数の光源７を備えるが、シリンドリカルレンズ６の設置個数は１個である。このように、シリンドリカルレンズ６が棒状の形状を有する場合、面光源装置２００はシリンドリカルレンズ６の使用個数を減らすことができる。また、その装着工程は、１列に並べられた複数の光源７に対して、１つのシリンドリカルレンズ６を固定するだけでよく、接着等の固定作業が容易である。
The
また、棒状のシリンドリカルレンズ６は、押出し成形によって製造することができる。押出し成形による製造方法は、シリンドリカルレンズ６の長さを自由に変えることができる。例えば、液晶表示装置１００の大きさが異なる場合でも、同じ金型を用いて、長さだけを変更したシリンドリカルレンズ６の製造が可能である。光源７の数の増減に対して、シリンドリカルレンズ６の金型の変更が不要であるため、シリンドリカルレンズ６は、面光源装置２００の仕様の変更に対する汎用性が高い。また、面光源装置２００は、光源７の数を変えるだけで、その輝度の調整が可能である。このため、最適な光源７の個数と配置とを有する面光源装置２００の作製が可能である。
The rod-shaped
シリンドリカルレンズ６は透明材料で形成されており、例えば、その透明材料はアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等である。
The
シリンドリカルレンズ６は、光源７から出射した光の配光を変更する機能を有する。「配光」とは、空間に対する光源の光度分布をいう。つまり、光源から出射する光の空間的分布である。また、「光度」とは、発光体の放つ光の強さの程度を示すもので、ある方向の微小な立体角内を通る光束を、その微小立体角で割ったものである。つまり、光度とは、光源からどのくらい強い光が出ているかを表す物理量である。シリンドリカルレンズ６は、上記の構成を備えることにより、光源７から出射する光をｙ−ｚ平面上において集光するまたは発散させる。
The
（第１反射部）
第１反射部９は主面９１を含み、その主面９１がシリンドリカルレンズ６の設置面６３に対面するよう配置される。実施の形態１において、第１反射部９は、少なくとも一部が保持基板８の表面８１に保持されている。実施の形態１においては、第１反射部９の一部は、保持基板８の表面８１とシリンドリカルレンズ６とに挟持されている。平面視において、第１反射部９の外形は矩形を有し、光源７が配置される位置に対応して開口部９２を有する。また、第１反射部９は、シリンドリカルレンズ６の設置面６３から出射する光線を反射するようシリンドリカルレンズ６の設置面６３よりも大きい。なお、実施の形態１において、第１反射部９は、後述する第２反射部５とは分離して設けられる。
(First reflector)
The
第１反射部９は、主面９１にシリンドリカルレンズ６から出射される光線を反射する反射面９３を含む。実施の形態１では、反射面９３は、第１反射部９の主面９１の全面に設けられている。
The first reflecting
図４は、反射面９３が有する相対分光反射率特性を示す図である。反射面９３の反射率特性は、波長６２０ｎｍから６４０ｎｍを含む赤色の帯域に最大反射率を有する。さらに、実施の形態１において、反射面９３の反射率特性は、最大反射率を有する赤色の帯域から、波長５２５ｎｍから５３５ｎｍを含む緑色の帯域、さらに波長４５０ｎｍから４６０ｎｍを含む青色の帯域にかけて、反射率が段階的に低下する特性を有する。
FIG. 4 is a diagram showing relative spectral reflectance characteristics of the reflection surface 93. As shown in FIG. The reflectance characteristic of the reflecting surface 93 has the maximum reflectance in the red band including the wavelength of 620 nm to 640 nm. Furthermore, in the first embodiment, the reflectance characteristic of the reflecting surface 93 is reflected from the red band having the maximum reflectance to the green band including the wavelengths 525 nm to 535 nm and the blue band including the
第１反射部９は、反射部材であり、例えばシート状の部材である反射シートである。第１反射部９の反射面９３は、例えば、拡散反射面であってもよい。第１反射部９は、例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂を基材とした光反射シート又は基板の表面に金属を蒸着させた光反射シート等である。
The
上記の反射面９３の反射率特性は、第１反射部９の主面９１に任意の反射コーティングを施すことによって形成されてもよい。または、特定の波長の光線を吸収する染料または顔料が混在された材料によって形成されてもよい。これらの形成方法により、任意の反射率特性が得られる。
The reflectance characteristic of the reflective surface 93 described above may be formed by applying an optional reflective coating to the
（第２反射部）
図１に示すように、第２反射部５は、保持基板８に保持された光源７とシリンドリカルレンズ６とを収容可能に容器形状を有する。図５は、面光源装置２００の平面図である。なお図５は拡散板４の図示を省略している。第２反射部５は、図１および図５に示すように、底面５１及びその底面５１に接続する４つの側面５２（側面５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ）を含む。つまり第２反射部５は５つの面を備える。図１に示すように、第２反射部５の側面５２はその底面５１と対向する開口部５３の外周を囲う。実施の形態１において、第２反射部５の底面５１は拡散板４の矩形形状よりも小さい矩形形状を有する。また、第２反射部５の底面５１は拡散板４に平行つまり面光源装置２００の光出射面に平行に配置される。さらに、第２反射部５の側面５２は、その底面５１の外周と拡散板４の外周とを接続する。つまり、４つの側面５２は第２反射部５の底面５１の外周から拡散板４の外周に向けて傾斜している。このように、第２反射部５及び拡散板４は、中空の容器形状を構成する。
(2nd reflector)
As shown in FIG. 1, the
以下に第２反射部５の形状をｘｙｚ座標軸により説明する。図５に示すように、４つの側面５２のうち、底面５１のｘ軸方向と平行な辺に接続された２つの側面５２ａおよび側面５２ｂは、＋ｚ軸方向に向けて互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、＋ｙ軸方向の側面５２ａは、ｙ−ｚ平面に対して、−ｘ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、反時計回りの方向に傾斜している。また、−ｙ軸方向の側面５２ｂは、ｙ−ｚ平面に対して、−ｘ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、時計回りの方向に傾斜している。また、４つの側面５２のうち、底面５１のｙ方向と平行な辺に接続された２つの側面５２ｃおよび側面５２ｄも、＋ｚ軸方向に向けて互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、−ｘ軸方向の側面５２ｃは、ｚ−ｘ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、反時計回りの方向に傾斜している。また、＋ｘ軸方向の側面５２ｄは、ｚ−ｘ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、時計回りの方向に傾斜している。図１に示すように、第２反射部５の底面５１に対向する＋ｚ軸方向には、開口部５３が形成されている。
The shape of the second reflecting
また、図２に示すように、実施の形態１の第２反射部５の底面５１は、第１反射部９とは分離しており、保持基板８が配置される位置に対応して開口を有する。その開口を形成する輪郭部５５は、保持基板８の両側に位置し、かつ、シリンドリカルレンズ６と筐体１０との間に配置される。つまり、輪郭部５５は、平面視においては、保持基板８の外周を囲むように、また、断面視においては、シリンドリカルレンズ６と筐体１０との間の空隙に配置される。
Further, as shown in FIG. 2, the
図１および図２に示すように第２反射部５の内側は反射面５４である。つまり、第２反射部５の内側は光を反射する部材である。第２反射部５は、例えばシート状の部材である反射シートである。第２反射部５の反射面５４は、例えば、拡散反射面であってもよい。第２反射部５は、例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂を基材とした光反射シート又は基板の表面に金属を蒸着させた光反射シート等である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the inner side of the second reflecting
（拡散板）
図１に示すように、拡散板４は、第２反射部５の底面５１に対面し、かつ、シリンドリカルレンズ６を覆って配置される。実施の形態１では、拡散板４は、開口部５３を覆うように配置される。拡散板４は、面光源装置２００の光出射面に配置される。つまり、拡散板４は、第２反射部５に対し＋ｚ軸方向に配置される。拡散板４は、例えば、薄板形状を有する。または、例えば、拡散板４はシート状である。または、拡散板４は透明基板とその透明基板上に形成された拡散膜を含む構成であっても良い。
(Diffusion plate)
As shown in FIG. 1, the diffusion plate 4 is disposed to face the
拡散板４は、透過する光を拡散させる。「拡散」とは、拡がり散ることである。つまり、光が散乱することである。なお、以下の説明において、例えば、「光線は拡散板４に到達する」などの説明をしている。上述したように、拡散板４は第２反射部５の開口部５３に配置されている。よって、「光線は拡散板４に到達する」という表現は、「光線は開口部５３に到達する」に言い換えることができる。また、開口部５３または拡散板４は、面光源装置２００の光出射面として機能している。このため、「光線は拡散板４に到達する」という表現は、「光線は面光源装置２００の光出射面に到達する」に言い換えることができる。
The diffusion plate 4 diffuses the transmitted light. "Diffusion" is spreading. That is, light is scattered. In the following description, for example, "a light beam reaches the diffusion plate 4" and the like are described. As described above, the diffusion plate 4 is disposed at the
（シリンドリカルレンズに関する前提技術）
実施の形態１における面光源装置２００の作用および効果を説明する前に、本明細書における前提技術を説明する。なお、本前提技術は、第１反射部９が設けられていない面光源装置を例に示す。
(Prerequisite technology for cylindrical lenses)
Before describing the operation and effects of the surface
図６は、第１反射部９が設けられていない面光源装置３００の光源７から出射する光線を示す図であり、＋ｘ軸方向からｙ−ｚ平面を観察した図である。図６は、光源７から＋ｚ軸方向に出射し、ｙ−ｚ平面のみに拡がる光線の一部である光線７３ａの図示を含む。光線７３ａは、光軸Ｃに対して狭い角度で光源７から出射する光線である。光源７から出射した光線７３ａは、光入射面６１にて屈折し、シリンドリカルレンズ６の内部へ入射する。スネルの法則により、屈折率の小さな媒質から屈折率の大きな媒質に入射する時、光線の屈折角は入射角よりも小さくなる。また、屈折率の大きな媒質から屈折率の小さな媒質に入射する時、光線の屈折角は入射角よりも大きくなる。シリンドリカルレンズ６がアクリル樹脂製である場合、図６に示すように、光線７３ａは、光入射面６１で−ｙ軸方向に屈折する。光線７３ａはシリンドリカルレンズ６の内部を進行し、光出射面６２に達する。光線７３ａは、凸面形状を有する光出射面６２によって、光軸Ｃに対する角度がさらに大きくなる方向つまり−ｙ軸方向に屈折する。
FIG. 6 is a view showing a light beam emitted from the
図７は、面光源装置３００の光源７から出射する光線を示す図であり、＋ｚ軸方向からｘ−ｙ平面を観察した図である。図７は光源７から出射する一部の光線７３ｂの図示を含む。光線７３ｂは、光源７から出射し、ｙ−ｚ平面上のみに拡がる光線のうち、光軸Ｃに対する角度が光線７３ａよりも広い光線である。ｙ−ｚ平面上のみに拡がる光線とは、図７において上下方向のみに拡がる光線のことである。
FIG. 7 is a view showing a light beam emitted from the
図８は、面光源装置３００の光源７から出射する光線を示す図であり、−ｙ軸方向からｚ−ｘ平面を観察した図である。図８は光源７から出射する一部の光線７３ｃの図示を含む。光線７３ｃは、光源７から出射し、ｙ−ｚ平面上のみに拡がる光線のうち、光軸Ｃに対する角度が光線７３ａよりも広い光線である。ｙ−ｚ平面上のみに拡がる光線とは、図６において上下方向のみに拡がる光線のことである。
FIG. 8 is a view showing a light beam emitted from the
図６から図８に示すように、シリンドリカルレンズ６は、光源７から出射する光を発散させる。シリンドリカルレンズ６から出射した光線７３ａ、７３ｂまたは７３ｃは拡散板４に到達する。各光線の図示は省略するが、図１に示す拡散板４に到達した光線の一部は反射して、第２反射部５の容器状の空間内を進行する。その光線は、第２反射部５の底面５１又は側面５２で反射されて、再び拡散板４に到達する。光は拡散板４を透過しながら拡散される。そして、拡散板４を透過した光は、均一性を有する面状の照明光となる。この照明光は、光学シート３及び光学シート２を介して、液晶パネル１の裏面１ｂに照射される。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
図９は、面光源装置３００の光源７から出射する光線を示す図であり、＋ｘ軸方向からｙ−ｚ平面を観察した図である。図９は、光源７から出射する一部の光線７３ｄの図示を含む。光線７３ｄは、図６に示した光線７３ａとは異なり、＋ｘ軸方向に拡がる角度成分、つまり＋ｘ軸方向のベクトル成分も有する。
FIG. 9 is a view showing a light beam emitted from the
図１０は、面光源装置３００の光源７から出射する光線を示す図であり、＋ｚ軸方向からｘ−ｙ平面を観察した図である。図１０は、光源７から出射する一部の光線７３ｆの図示を含む。光線７３ｆは、ｘ軸方向のベクトル成分を有する。なお、ｘ軸方向に拡がる角度成分を有する光線とは、図１０において、斜め方向あるいはｘ軸と平行に拡がる光線を意味する。
FIG. 10 is a view showing a light beam emitted from the
図９に示す光線７３ｄや図１０に示す光線７３ｆは、図６に示したｙ−ｚ平面上のみを伝搬する光線７３ａよりも光出射面６２に対する入射角が大きくなる。これは、光出射面６２に対する入射角にｘ軸方向のベクトル成分が合成されるためである。そのためｘ軸方向のベクトル成分が大きな光線は光出射面６２で全反射条件を満たしやすい。
The
図９に示す光線７３ｅは、光源７から出射した光線７３ｄのうち光出射面６２に対する入射角度が大きく、全反射された光線を示す。光出射面６２で全反射された光線７３ｅは−ｚ軸方向へ進み、その一部はシリンドリカルレンズ６の設置面６３あるいは側面の一部にて屈折して第２反射部５に達する。図示は省略するが、第２反射部５に到達した光線は、拡散反射され、一部の光線は再度、シリンドリカルレンズ６の内部へ入射し、その他の光線は、拡散板４へ到達する。シリンドリカルレンズ６の内部へ入射した光線は、光出射面６２で屈折され出射する。光出射面６２から出射した光線は拡散板４へ到達する。また、光出射面６２で全反射された光線の一部は、保持基板８の表面８１へ達する。その光線は、表面８１で反射され、再度、シリンドリカルレンズ６の内部へ入射する。そして、その光線は、シリンドリカルレンズ６の光出射面６２にて屈折し、拡散板４に到達する。
A
以上のように、光源７から出射し拡散板４に到達する光線は、２つの成分、つまり直接光成分と反射光成分とに分けることができる。直接光成分とは、光源７から出射した光線のうち、シリンドリカルレンズ６で屈折した後、直接、拡散板４に到達する光線である。反射光成分とは、シリンドリカルレンズ６の内部で全反射した後、第２反射部５で拡散反射してから、拡散板４に到達する光線である。反射光成分は、第２反射部５による拡散反射の影響を含むため、シリンドリカルレンズ６によってその空間的な輝度分布を制御することが難しい。
As described above, the light beam emitted from the
実施の形態１における面光源装置２００が光源７から出射する光を効率良く利用するためには、反射光成分を含めて配光を制御する必要がある。また、面光源装置２００がその光出射面で均一な輝度分布を有する照明光を得るためには、直接光成分および反射光成分のバランスをシリンドリカルレンズ６で制御することが好ましい。例えば、シリンドリカルレンズ６が反射光成分の分布に合わせて直接光成分の分布をあえて不均一にする等の制御が必要となる。
In order to efficiently use the light emitted from the
さらに、シリンドリカルレンズ６が樹脂材料で構成される場合、シリンドリカルレンズ６を透過する光線は、樹脂材料に起因する屈折率の波長依存性の影響を受ける。屈折率の波長依存性とは、媒質を透過する波長により屈折率が異なることを意味し、一般的には波長が短いほど屈折率が高くなる傾向を有する。
Furthermore, when the
屈折率の波長依存性により、光入射面６１上の同じ位置に入射する光線であっても、光線が有する波長に応じて異なる屈折角で屈折する。その結果、波長の異なる光線は、各波長に応じて異なる光出射面６２上の位置に到達する。
Due to the wavelength dependency of the refractive index, even a light beam incident on the same position on the
図１１は、面光源装置３００の光源７から出射する光線を示す図であり、＋ｘ軸方向からｙ−ｚ平面を観察した図である。図１１は、図９に示した光線７３ｄおよび７３ｅよりも短波長の光線７３ｇおよび光線７３ｈの図示を含む。光線７３ｄよりも波長が短い光線７３ｇは、光出射面６２に対して、光線７３ｄよりも小さい入射角であっても、全反射条件を満たす。そのため、光源７から出射されシリンドリカルレンズ６の内部へと反射される光線に関して、波長が長い光線７３ｅよりも波長が短い光線７３ｈの方が割合が大きくなる。その結果、面光源装置の照射面つまり面光源装置の光出射面において、青色の波長成分が強くなり、面内の色度均一性が劣化する。このように、シリンドリカルレンズ６を透過する光線の波長によって、レンズの光学作用に差が生じ、面内の色度均一性の確保が難しくなる。
FIG. 11 is a view showing a light beam emitted from the
（第１反射部の作用および効果）
実施の形態１の面光源装置２００の第１反射部９は、主面９１に図４に示す反射率特性を有する反射面９３が設けられている。その反射率特性は、赤色帯域（波長６２０〜６４０ｎｍ）に反射率の最大値を有する。さらに、その反射率特性は、赤色帯域から、緑色帯域（波長５２５〜５３５ｎｍ）、さらに青色帯域（波長４５０〜４６０ｎｍ）にかけて、反射率が段階的に低下するという特徴を有する。
(Operation and effect of first reflecting portion)
The first reflecting
図１２は、実施の形態１における面光源装置２００の光源７から出射する光線を示す図であり、＋ｘ軸方向からｙ−ｚ平面を観察した図である。図１２は、図１１に示した光線７３ｇおよび７３ｈと同様の短波長の光線７３ｊおよび光線７３ｋの図示を含む。
FIG. 12 is a diagram showing a light beam emitted from the
光源７から出射される光線７３ｊのうち、光出射面６２にて反射し第１反射部９に入射する光線７３ｋは、赤色帯域の成分よりも青色帯域の成分の方が高い。しかし、図４に示した反射率特性を有する第１反射部９においては、赤色帯域の成分の方が青色帯域の成分よりも反射率が高いため、第１反射部９にて反射された光線は、赤色から青色の帯域において、均一な成分を有する。このように、第１反射部９が波長に対して段階的な反射率特性を有することで、第１反射部９にて反射された光線は、色度の偏りが相殺される。
Of the light rays 73 j emitted from the
以上をまとめると、実施の形態１における面光源装置２００は、光源７と、光源７を表面８１に保持する保持基板８と、すくなくとも一部が保持基板８に保持される設置面６３を含み、光源７を覆って配置され、光源７から出射される光線の配光を制御するシリンドリカルレンズ６と、シリンドリカルレンズ６の設置面６３に対面する主面９１を含む反射部（第１反射部９）と、を備える。第１反射部９は、主面９１にシリンドリカルレンズ６から出射される光線を反射する反射面９３を含む。反射面９３の反射率特性は、波長６２０ｎｍから６４０ｎｍを含む帯域に最大反射率を有する。
Summarizing the above, the surface
以上のような構成を有する面光源装置２００は、シリンドリカルレンズ６の光出射面６２を透過した光線と、光出射面６２にて反射した光線の両方を用いて面状の光の色度均一性を向上させることができる。
The surface
このような面光源装置２００は、液晶表示装置１００のバックライト以外に、例えば、部屋の照明等で用いられる照明装置としても利用できる。また、面光源装置２００は、例えば、写真などを裏面から照明する広告表示装置などにも利用できる。
In addition to the backlight of the liquid
また、実施の形態１における面光源装置２００において、第１反射部９の反射面９３の反射率特性は、その最大反射率を有する帯域から、波長５２５ｎｍから５３５ｎｍを含む帯域、さらに波長４５０ｎｍから４６０ｎｍを含む帯域にかけて、反射率が段階的に低下する特性を有する。
In the surface
以上のような構成を有する面光源装置２００は、青色から赤色までの帯域について色度均一性を向上させることができる。
The surface
また、実施の形態１における面光源装置２００において、第１反射部９の反射面９３は、第１反射部９の主面９１の全面に設けられる。
Further, in the surface
以上のような構成を有する面光源装置２００は、第１反射部９に入射する全ての光線に対して色度均一性を向上させることができる。
The surface
また、実施の形態１における表示装置（液晶表示装置１００）は、上述した面光源装置２００と、面光源装置２００から出射する面状の光を画像光に変換する表示パネル（液晶パネル１）と、を備える。
Further, the display device (liquid crystal display device 100) according to the first embodiment includes the above-described surface
以上のような構成を有する液晶表示装置１００は色度均一性が向上した照明光にて照明されるため、その画質が向上する。液晶表示装置１００は、従来よりも高い映像品質を実現することができる。
Since the liquid
なお、実施の形態１では、表示装置は液晶表示装置１００、表示装置が備える表示パネルは液晶パネル１を例に説明したが、他の種類の表示パネルを備える他の表示装置であっても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
In the first embodiment, the display device is the liquid
＜実施の形態１の変形例＞
図２に示したように、実施の形態１における面光源装置２００の第１反射部９と第２反射部５とは、それぞれが切り離された部材であったが、一体の部材であってもよい。その場合、第１反射部９の外縁部９４と、第２反射部５の輪郭部５５とが接続された反射部が設けられる。このような構成であっても、上記と同様の効果を奏する。
<Modification of
As shown in FIG. 2, although the 1st
＜実施の形態２＞
図１３は、実施の形態２における第１反射部９の構成を示す平面図である。実施の形態１では、第１反射部９の反射面９３は、主面９１の全面に設けられていたが、実施の形態２では、主面９１の一部領域９５に設けられている。
Second Embodiment
FIG. 13 is a plan view showing the configuration of the first reflecting
その一部領域９５は、シリンドリカルレンズ６の設置面６３から一部領域９５に入射する単位面積当たりの光強度が、一部領域９５とは異なる主面９１の他の領域に入射する単位面積当たりの光強度よりも高い領域である。つまり、一部領域９５とは、第１反射部９の主面９１において、シリンドリカルレンズ６の光出射面６２で反射される光線が集中する領域と一致させている。一部領域９５は、例えば、光源７が配置される開口部９２の外側に沿って設けられる。また、その一部領域９５に設けられた反射面９３は、実施の形態１と同様に図４に示す段階的な反射率特性を有する。
The partial area 95 has a light intensity per unit area which is incident on the partial area 95 from the
このような構成を有する面光源装置２００は、面状の光の色度均一性を向上させることができる。特に、シリンドリカルレンズ６の光出射面６２で反射した光線が集中する一部領域９５に反射面９３が設けられることにより、効率的に色度均一性を向上させることができる。
The surface
上述の各実施の形態においては、部品間の位置関係もしくは部品の形状を示すために、「平行」や「垂直」などの用語を用いている。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含む。このため、請求の範囲内の部品間の位置関係もしくは部品の形状の記載は、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含む。 In each of the above-described embodiments, terms such as "parallel" and "vertical" are used to indicate the positional relationship between parts or the shape of parts. These include ranges in which manufacturing tolerances and assembly variations are taken into consideration. For this reason, the description of the positional relationship between parts or the shape of parts within the scope of the claims includes a range in which manufacturing tolerances or assembly variations are taken into consideration.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。 In the present invention, within the scope of the invention, each embodiment can be freely combined, or each embodiment can be appropriately modified or omitted. Although the present invention has been described in detail, the above description is an exemplification in all aspects, and the present invention is not limited thereto. It is understood that countless variations not illustrated are conceivable without departing from the scope of the present invention.
１ 液晶パネル、５ 第２反射部、６ シリンドリカルレンズ、７ 光源、８ 保持基板、９ 第１反射部、６３ 設置面、８１ 表面、９１ 主面、９３ 反射面、９５ 一部領域、１００ 液晶表示装置、２００ 面光源装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光源を表面に保持する保持基板と、
すくなくとも一部が前記保持基板に保持される設置面を含み、前記光源を覆って配置され、前記光源から出射される光線の配光を制御するシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズの前記設置面に対面する主面を含む反射部と、を備え、
前記反射部は、前記主面に前記シリンドリカルレンズから出射される前記光線を反射する反射面を含み、
前記反射面の反射率特性は、波長６２０ｎｍから６４０ｎｍを含む帯域に最大反射率を有する面光源装置。 Light source,
A holding substrate for holding the light source on the surface;
A cylindrical lens that includes an installation surface at least a part of which is held by the holding substrate, is disposed to cover the light source, and controls distribution of light emitted from the light source;
A reflecting portion including a main surface facing the installation surface of the cylindrical lens;
The reflection unit includes a reflection surface that reflects the light beam emitted from the cylindrical lens on the main surface,
The surface light source device having the maximum reflectance in a band including wavelengths of 620 nm to 640 nm.
前記最大反射率を有する前記帯域から、波長５２５ｎｍから５３５ｎｍを含む帯域、さらに波長４５０ｎｍから４６０ｎｍを含む帯域にかけて、反射率が段階的に低下する特性を有する請求項１に記載の面光源装置。 The reflectance characteristic of the reflective surface is
2. The surface light source device according to claim 1, wherein the reflectance gradually decreases from the band having the maximum reflectance to a band including wavelengths of 525 nm to 535 nm and a wavelength of 450 nm to 460 nm.
前記一部領域は、前記シリンドリカルレンズの前記設置面から前記一部領域に入射する単位面積当たりの光強度が、前記一部領域とは異なる前記主面の他の領域に入射する単位面積当たりの光強度よりも高い領域である請求項１または請求項２に記載の面光源装置。 The reflective portion is provided in a partial region of the main surface of the reflective portion,
In the partial area, the light intensity per unit area incident on the partial area from the installation surface of the cylindrical lens is per unit area in which light intensity per unit area is different from the partial area. The surface light source device according to claim 1 or 2, which is a region higher than the light intensity.
前記面光源装置から出射する面状の光を画像光に変換する表示パネルと、を備える表示装置。 The surface light source device according to any one of claims 1 to 4;
A display panel configured to convert planar light emitted from the surface light source device into image light.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2017190638A JP2019067591A (en) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | Surface light source device and display device |
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2017
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