JP2023079288A - 照明装置および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学シートに位置ズレが生じたときでも光源による輝度ムラを効果的に抑制する。【解決手段】バックライト装置は、複数のLEDと、複数のLEDから離れた位置に重ねて配置された複数の光学シートと、を備え、複数の光学シートは、第1反射シート42Aと、第2反射シート42Bと、を備えている。そして、第1反射シート42Aおよび第2反射シート42Bはそれぞれ、複数のLEDのそれぞれについて、当該LEDから発せられた光を変調させる単位領域Xを有し、この単位領域Xは、LEDに対向する光源領域Lを含む第1反射パターン層45A,45Bからなる変調領域であって、他の領域よりも相対的に光の反射率の高い変調領域を含む。第1反射シート42Aに設けられた変調領域と、第2反射シート42Bに設けられた変調領域とは、少なくとも互いの光源領域Lにおいて重畳されている。【選択図】図5
Description
本技術は、照明装置および表示装置に関する。
液晶表示装置などに用いられるバックライトシステムとして、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この特許文献1には、複数の光源と光弁との間に、基材上に輝度の均一性を向上させる複数の光調節ドットがパターン形成されている光散乱体を配置することで、複数の光源からの照明の輝度を均一化する構成について開示されている。また、光散乱体は、材質や厚みの異なる複数のものを配置してよいことが開示されている。
光調節ドットがパターン状に形成された光散乱体は、光源に対する位置がズレると、輝度を均一化する効果が大きく低減し得る。光散乱体の位置ズレは、製造誤差や組立誤差のほか、LEDの発熱に因る熱膨張に起因するものなどが考えられる。複数の光散乱体を重ねて用いる場合は、いずれかの光散乱体の位置がズレると、他の光散乱体の有する輝度の均一化機能を損なうことも考えられる。
本技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光学シートに位置ズレが生じたときでも光源による輝度ムラを効果的に抑制することを目的とする。
(1)本技術に係る照明装置は、複数の光源と、前記複数の光源から離れた位置に重ねて配置された複数の光学シートと、を備え、前記複数の光学シートは、第1の光学シートと、第2の光学シートと、を備え、前記第1の光学シートおよび前記第2の光学シートはそれぞれ、前記複数の光源のそれぞれについて、当該光源から発せられた光を変調させる単位領域を有し、前記単位領域は、前記光源に対向する光源領域を含む変調領域であって、他の領域よりも相対的に前記光の変調作用の高い変調領域を含み、前記第1の光学シートに設けられた前記変調領域である第1変調領域と、前記第2の光学シートに設けられた前記変調領域である第2変調領域とは、少なくとも互いの前記光源領域において重畳されている。
(2)また、本技術の一実施形態では、上記(1)の構成に加え、前記複数の光学シートは、前記複数の光源のそれぞれについて、前記変調領域である第3変調領域を含む前記単位領域を有する第3の光学シートをさらに備え、前記第3の光学シートに設けられた前記第3変調領域は、前記第1変調領域および前記第2変調領域と、少なくとも互いの前記光源領域において重畳されている。
(3)本技術の一実施形態では、上記(1)または(2)の構成に加え、前記第1の光学シートおよび前記第2の光学シートが備える光の変調作用は、光の反射および散乱の少なくとも一方を含んでいてもよい。
(4)本技術の一実施形態では、上記(1)~(3)のいずれか1つの構成に加え、前記変調領域は、前記光源領域の2倍以上の大きさを有していてもよい。
(5)本技術の一実施形態では、上記(1)~(4)のいずれか1つの構成に加え、前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域と、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域とは、形状および位置が同一であってもよい。
(6)本技術の一実施形態では、上記(1)~(4)のいずれか1つの構成に加え、前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域と、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域とは、形状が同一であって、少なくとも互いの前記光源領域が重畳する範囲で異なる位置に設けられていてもよい。
(7)本技術の一実施形態では、上記(1)~(4)のいずれか1つの構成に加え、前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域と、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域とは、互いの形状が相似しており、相対的に小さい前記変調領域の全部が相対的に大きい前記変調領域に重畳していてもよい。
(8)本技術の一実施形態では、上記(1)~(4)のいずれか1つの構成に加え、前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域と、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域とは、互いの形状が異なるものであって、互いの中心が重畳していてもよい。
(9)本技術の一実施形態では、上記(1)~(8)のいずれか1つの構成に加え、前記第1の光学シートは、前記第2の光学シートよりも前記複数の光源に近い位置に配置されており、前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域は、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域よりも、前記変調作用がより高くなる構成を備えていてもよい。
(10)本技術の一実施形態では、上記(1)~(9)のいずれか1つの構成に加え、前記第1の光学シートおよび前記第2の光学シートの少なくとも一方は、それぞれの前記単位領域であって、前記変調領域とは異なる位置に、前記光の変調作用の高い領域である副変調領域を含んでいてもよい。
(11)本技術の一実施形態では、上記(1)~(10)のいずれか1つの構成に加え、前記第1の光学シートと前記第2の光学シートとはいずれも、基材と、前記基材の前記変調領域に相当する位置に設けられ、前記光源から発せられた光を変調させる作用を有する変調パターンと、を備えていてもよい。
前記基材は、粒子を含むことで光散乱性を有する合成樹脂シートからなる拡散シートであってもよい。
前記基材は、粒子を含むことで光散乱性を有する合成樹脂シートからなる拡散シートであってもよい。
(12)本技術の一実施形態では、上記(11)の構成に加え、前記基材は、光散乱性を有する粒子を含む合成樹脂シートからなる拡散シートであってもよい。
(13)本技術の一実施形態では、上記(11)または(12)の構成に加え、前記基材は、一の表面に凹凸が付与されていてもよい。
(14)本技術の一実施形態では、上記(1)~(13)のいずれか1つの構成に加え、前記照明装置から照射される光を利用して画像を表示する表示パネルと、を備える表示装置第1の表面を有する基板と、各々が前記第1の表面に交わる壁面を有する一対の構造物であって、それぞれの前記壁面は互いに対向している一対の構造物と、前記第1の表面に備えられ、前記壁面の各々と90度以外の角度を為して前記壁面の間を横切る電極と、を備えていてもよい。
本技術によれば、光学シートに位置ズレが生じたときでも光源による輝度ムラを効果的に抑制することができる。
[実施形態1]
以下、本術の好適な実施形態について、図1~図9を適宜参照しつつ説明する。なお、図面の一部には、X軸、Y軸、及びZ軸を示しており、各軸はそれぞれ、幅方向、縦方向、厚み方向に沿うように描かれている。また、Z軸方向について、液晶パネル20の側を表側とし、バックライト装置30の側を裏側とする。
以下、本術の好適な実施形態について、図1~図9を適宜参照しつつ説明する。なお、図面の一部には、X軸、Y軸、及びZ軸を示しており、各軸はそれぞれ、幅方向、縦方向、厚み方向に沿うように描かれている。また、Z軸方向について、液晶パネル20の側を表側とし、バックライト装置30の側を裏側とする。
本実施形態の液晶表示装置10(表示装置の一例)は、図1および図2に示すように、概して、液晶パネル20(表示パネルの一例)と、バックライト装置30(照明装置の一例)と、ベゼル22と、を備えている。
液晶パネル20は、バックライト装置30から照射される光を利用して画像を表示する要素である。液晶パネル20は、全体として横長の矩形状をなしており、表示面が表側を向く姿勢でベゼル22とバックライト装置30との間に挟持されている。液晶パネル20は、所定の間隔で離間して配置される一対の透明な基板と、一対の基板間に封入された液晶層とを備えている。一方の基板は、アクティブマトリクス基板等と呼ばれ、他方に対向する表面に、互いに直交するソース配線およびゲート配線と、これらに接続されたスイッチング素子(例えばTFT)と、スイッチング素子に接続された透明な画素電極と、ゲート配線に平行な容量配線と、これらを覆うように積層される配向膜と、が設けられている。他方の基板は、対向基板と呼ばれ、R(赤色),G(緑色),B(青色)等の画素とこれらの画素を区切るブラックマトリクスとが所定の配列で配置されているカラーフィルタと、これらを覆うように積層される透明電極および配向膜と、が設けられている。両基板の外側の表面には偏光板が設けられている。液晶パネル20は、アクティブマトリクス基板に設けられた上記配線に所定の画像信号(例えば、ゲート配線への走査信号、ソース配線へのデータ信号、容量配線への容量信号)が供給されることで所定の画像を表示するように制御される。
バックライト装置30は、液晶パネル20に向けて、光を照射する要素である。バックライト装置30は、液晶パネル20より一回り小さい横長の矩形状をなし、液晶パネル20の裏側に液晶パネル20と重なるように配されている。バックライト装置30は、面状光源としてのLED基板50と、光学シート40と、を備えている。バックライト装置30は、これらのLED基板50および光学シート40を収容するための、フレーム32およびシャーシ34を付加的に備えている。
LED基板50は、光源としての複数のLED(Light Emitting Diode)52と、基板54と、反射層56と、を備えている。基板54は、複数のLED52を所定の配置で支持する要素であり、複数のLED52が実装される実装面52Aを有している。基板54は、液晶パネル20に概ね対応した形状を有している。基板54としては、実装面52Aに絶縁層を備える金属基板(アルミニウム系基板、銅系基板、鉄系基板)や、絶縁性樹脂基板等を用いることができる。基板54は、可撓性を有しないリジッド基板であってもよいし、可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。本実施形態における基板54は、放熱性の高いアルミニウム板の表側の面に、絶縁層として白色のガラスエポキシ樹脂層と、銅箔などの金属膜からなる配線パターンと、がこの順で積層された、プリント配線メタル基板である。LED基板50は、この配線パターンを通じてそれぞれのLED52に給電できるようになっている。本実施形態のバックライト装置30は、予め区画されたいくつかの調光領域ごとに独立してLED52を調光するローカルディミング(部分調光)制御を行うように構成されており、基板54は、この調光領域ごとにLED52に給電することが可能な配線パターンが備えられている。
複数のLED52はそれぞれ、電力が供給されることで発光する。LED52は、単独では点光源である。本実施形態の複数のLED52はそれぞれ、青色の単色発光ダイオードである。青色LEDは、例えばInGaN等の化合物半導体を発光材料として含んでおり、順方向に電圧が印加されることでバンドギャップに対応したエネルギーの波長領域(例えば、約400nm~500nm)の可視光線である青色光を単色発光する。複数のLED52は、例えば図3に示すように、縦方向および横方向に沿って、所定の間隔で配列されている。複数のLED52はそれぞれ、いわゆるトップビュー型、表面実装型、CSP(Chip Scale Package)型、フリップチップ実装型等と呼ばれる、基板54への表面実装に適した形態のものであるとよい。本実施形態では、複数のLED52として、最大寸法が1mm以下で略直方体形状を有するベアチップLEDである、いわゆるミニLEDを採用している。このミニLEDは、発光強度が最も高くなる光軸方向が表側(すなわち、+Z軸方向)である。ミニLEDは、必ずしもこれに限定されるものではないが、長辺の寸法が約0.3~0.6mm(例えば0.6mm)程度であり、他の辺の寸法が約0.1~0.3mm(例えば0.3mm)程度である。
基板54の表側の面(実装面)のうち、複数のLED52が備えられていない部分には、反射層56が備えられている。反射層56は、複数のLED52から発せられる光の利用効率を高めるために、複数のLED52から実装面に到達する光を表側に反射させるための要素である。反射層56としては、例えば、全光反射率が90%以上の鏡鏡面反射シートや、白色の発泡PET等からなる発泡樹脂シートを用いることができる。本実施形態における反射層56は、例えば、全光反射率が99%以上の高鏡面反射体(Enhanced Specular Reflector:ESR)から構成されている。このような反射層56を備えることで、バックライト装置30の照度を高めたり、使用電力の削減を図ることができる。反射層56は、例えば、シート状のものを光学用透明粘着剤(Optical Clear Adhesive:OCA)を使用して基板54に貼着するとよい。
このようなLED基板50は、例えば図3に仮想線で示すように、その実装面52AをLED52が一つずつ配されるように均等に区分することができる。以下、この領域のことを、便宜的に、単位LED領域という。本実施形態において、LED基板50には、単位LED領域が縦方向と横方向とに沿って配列される。
光学シート40は、光源から到達する光の強度,色,位相,偏光,および方向のうちの少なくともいずれかの要素を制御する要素である。本実施形態の光学シート40は、反射シート42と、波長変換シート48と、その他の光学シート49と、を備えている。これらの光学シート40はいずれも、液晶パネル20とほぼ同じ形状で、LED基板50よりも一回り大きな横長の矩形状をなしている。
反射シート42は、LED52(光源)から到達する光のうち、少なくとも一部の光をLED基板50に向けて反射させる要素である。より詳細には、反射シート42は、LED基板50に備えられた複数のLED52が発する指向性の高い光を、効果的に面状に散乱反射させるための部材である。以下、反射シート42についていう「反射」とは、「散乱反射」を含むものとする。反射シート42は、LED基板50から離れた位置において、実装面に沿うように配される。本技術において、反射シート42のうち、LED基板50の複数のLED52のそれぞれに対向する部分(投影部分)を、光源領域Lという。また、反射シート42は、それぞれのLED52について、当該LED52から到達する光が最も多くなる領域ごとに区分することができる。以下、この領域のことを、便宜的に、単位領域Xという。この単位領域Xは、例えば、LED基板50の単位LED領域に対向する領域として設定することができる。本実施形態において、反射シート42には、LED52の数に等しい数の単位領域Xが含まれており、一つの単位領域Xには一つの光源領域Lが含まれる。光源領域Lは、典型的には、単位領域Xの中心(面重心)に配される。複数の単位領域Xは、縦方向と横方向とに沿って配列される。
反射シート42は、基材43と、基材43の表面に設けられた反射パターン層44と、を備えている。基材43は、反射パターン層44を支持する要素である。基材43は、反射パターン層44を支持することができ、かつ、LED52が発した光を全体として透過することができるものであれば、その形状、構成、光学的特性は特に制限されない。基材43は、例えば、LED52(光源)が発する光に対して何らかの光学作用をもたらす、公知の各種の光学シートであってよい。また、基材43は、例えば、LED52が発する光に対して光学作用をもたらさない材料によって構成されていてもよい。これに対し、本実施形態における反射パターン層44は、本技術に係る変調領域を構成する要素である。反射パターン層44は、基材43と比較して、LED52が発する光に対する反射率(変調作用の一例)の相対的に高い材料によって構成される。このような構成によって、反射シート42は、本質的に、反射パターン層44が設けられていない部分と比較して、反射パターン層44が設けられた部分においてLED52からの光に対してより高い反射率を有するものとなっている。
本実施形態では、簡便のため、基材43は、LED52が発する光に対して透明な合成樹脂材料によって構成された均質かつ平滑なシートであって、LED52が発する光に対して有意な光学作用をもたらすものではない(ただし、多少の光の屈折は生じ得る)。この場合、反射シート42は、反射パターン層44が設けられた部分においてLED52が発する光を反射し、反射パターン層44が設けられていない部分においてLED52からの光を概ね反射することなく透過する。すなわち、反射シート42は、反射パターン層44が設けられた部分において、LED52からの光を反射(変調の一例)する変調領域を備えている。反射シート42のうち、反射パターン層44が設けられた部分は、厚み方向について、LED52が発する光に対する透過性を有していてもよいし、有していなくてもよい。一つの反射パターン層44の全光線反射率(JIS K 7375:2008、以下同じ。)は、これに限定されるものではないが、例えば30%以上60%以下(典型的には50%以下程度)であるとよい。
このような基材43は、例えば、透明な合成樹脂からなるシートによって好適に構成することができる。透明な合成樹脂としては、例えば、無色透明のポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)、トリアセチルセルロース(TAC)等の光学用樹脂が挙げられる。また本実施形態における反射パターン層44は、LED52が発する光に対する反射率の高い材料によって構成することができる。このような材料としては、金属(例えば、アルミニウム、金、銀等)または白色顔料(例えば、酸化チタン等)からなる層や、高鏡面反射(Enhanced Specular Reflector:ESR)シート等と呼ばれる光学シートによって好適に構成することができる。反射パターン層44は、例えば、基材43に所定の形状に、上記金属を蒸着したり、上記白色顔料およびバインダを含む塗料を供給したり、ESRシートを貼着したりすることで形成することができる。蒸着方法としては、イオンプレーティング等の物理蒸着法(PVD)、スパッタリング等の化学蒸着法(CVD)等であってよい。塗料供給方法としては、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、活版印刷法、オフセット印刷法等であってよい。なかでも、版の用意が比較的容易なスクリーン印刷法や、無版印刷法であるインクジェット印刷法を採用することが好ましい。ESRシートとしては、屈折率の異なるナノメートルオーダーの薄層を多数積層して光干渉反射させる、いわゆる光学多層膜干渉設計を有するシートが挙げられる。
本実施形態の反射シート42は、第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cの3枚の反射シートを備えている。第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cは、表側からこの順に配されている。図4A~図4Cはそれぞれ、これら3枚の反射シート42A,42B,42Cにおける一つの単位領域Xを示している。第1~第3反射シート42A,42B,42Cはそれぞれ、基材43A,43B,43Cと、反射パターン層44A,44B,44Cと、を備えている。また、反射パターン層44A,44B,44Cはそれぞれ、第1反射パターン層45A,45B,45Cと、第2反射パターン層46A,46B,46Cと、第3反射パターン層47A,47B,47Cと、の3通りのパターン層を備えている。これら3枚の反射シート42A,42B,42Cは、図5に示すように、典型的には、互いに完全に重ねて配置される。したがって、反射パターン層44A,44B,44Cは、3枚の反射シート42A,42B,42Cを重ねたときに、例えば、30%以上100%以下(典型的には、30%以上85%以下)程度の全光線反射率を示すように構成されているとよい。以下、3枚の反射シートについて区別する必要がある場合に、第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cのように区別して示し、3枚の反射シートにおいて共通する事項について述べる場合は、反射シート42のように総称する。
第1反射パターン層45A,45B,45Cは、1つの単位領域Xに1つずつ備えられ、これらはいずれも同一の形状であり、同一の反射特性を有している。第2反射パターン層46A,46B,46Cは、1つの単位領域Xに3つずつ備えられ、これらはいずれも同一の形状であり、同一の反射特性を有している。第3反射パターン層47A,47B,47Cは、1つの単位領域Xに1つずつ備えられ、これらはいずれも第2反射パターン層46A,46B,46Cと同一の形状であり、第2反射パターン層46A,46B,46Cと同一の反射特性を有している。第1反射パターン層45A,45B,45Cは、第2反射パターン層46A,46B,46Cおよび第3反射パターン層47A,47B,47Cと比較して、相対的に面積が大きい。
反射シート42は、それぞれのLED52から発せられる光を効果的に反射するために、それぞれの単位領域Xについて、少なくとも光源領域Lを含む位置に、3通りのパターン層のうちの第1反射パターン層45A,45B,45Cを備えている。第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cは、第1反射パターン層45A,45B,45Cを、互いに少しずつズレた位置に備えている。つまり、第1反射パターン層45A,45B,45Cは、少なくとも光源領域Lにおいて重畳されているものの、完全には重ならないように配されている。本実施形態の3枚の反射シート42において、それぞれの第1反射パターン層45A,45B,45Cは、その中心が、光源領域Lを中心として放射状に120°(=360°÷3[反射シートの枚数])ずつ異なる方向に向けて所定の寸法だけ離れたところに位置するように備えられている。
本実施形態の第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cはそれぞれ、第1反射パターン層45A,45B,45Cを中心としてその周辺に均等に3つの第2反射パターン層46A,46B,46Cを備えている。第2反射パターン層46A,46B,46Cはそれぞれ、第1反射パターン層45A,45B,45Cに対する配置が同じである。したがって、第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cをそれぞれ所定の寸法だけずらすことで、3枚の反射シート42A,42B,第3反射シート42Cの第1反射パターン層45A,45B,45Cおよび第2反射パターン層46A,46B,46Cは完全に重なるようになっている。
本実施形態の第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cはそれぞれ、第1反射パターン層45A,45B,45Cの周辺であって、いずれか2つの第2反射パターン層46A,46B,46Cの間となる位置に、第3反射パターン層47A,47B,47Cを備えている。第3反射パターン層47A,47B,47Cはそれぞれ、互いに重畳しないように、3つの第2反射パターン層46A,46B,46Cのうちの互いに異なる2つの第2反射パターン層46A,46B,46Cの間に配されている。第3反射パターン層47A,47B,47Cは、光源領域Lからの距離が同じである。
以上のような第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cを重ねると、図5に示すように、各単位領域Xにおいて、少なくとも光源領域Lを含む位置に、第1反射パターン層45A,45B,45Cが重畳することで反射率が3倍に高められた高反射率領域(変調領域の一例)が形成される。高反射率領域の周辺に、第1反射パターン層45A,45B,45Cのうちのいずれか2つが重畳することで反射率が2倍に高められた中反射率領域(変調領域の他の一例)が形成される。さらに、中反射率領域の周辺に、第1反射パターン層45A,45B,45Cが重畳することなく配された低反射率領域(変調領域の他の一例)が形成される。また、第1反射パターン層45A,45B,45Cの周辺に、第2反射パターン層46A,46B,46Cが重畳することで反射率が3倍に高められた高反射率領域が形成される。同様に、高反射率領域の周辺に、第2反射パターン層46A,46B,46Cのうちのいずれか2つが重畳することで反射率が2倍に高められた中反射率領域と、第2反射パターン層46A,46B,46Cが重畳することなく配された低反射率領域と、が形成される。また、第1反射パターン層45A,45B,45Cおよび第2反射パターン層46A,46B,46Cの間に、第3反射パターン層47A,47B,47Cによる低反射率領域が形成される。
なお、このような反射シート42について、反射パターン層44を印刷等により形成する場合、意図せずして反射パターン層44の印刷位置がずれる場合がある。また、バックライト装置30において、複数のLED52に対する反射シート42の取付位置がズレることも考えられる。さらに、複数のLED52が点灯時に発する熱によって反射シート42が熱膨張し、1つまたは複数のLED52に対する反射シート42の位置が相対的にズレることも考えられる。本技術において変調領域を構成する反射パターン層44は、光源領域Lと重畳し、かつ、光源領域Lを含むように(換言すると光源領域Lよりも広くなるように)構成されている。このような場合、反射シート42のいずれか1つの位置がずれた場合であっても、図6に示すように、光源領域Lが反射パターン層44から外れることを抑制することができる。
かかる観点から、第1反射パターン層45A,45B,45Cは、その中心から輪郭部(外形)までの寸法Rが、例えば、光源領域Lの中心から輪郭部までの寸法rの、2倍以上であるとよい。第1反射パターン層45A,45B,45Cの上記寸法Rは、例えば、光源領域Lについての上記寸法rに対して、好ましくは3倍以上、4倍以上、5倍以上等であってよい。本実施形態における反射パターン層44の中心から輪郭部までの寸法Rは、例えば、光源領域Lの中心から輪郭部までの寸法rに対して、約4倍となるように形成されている。例えば、反射パターン層44は、複数の反射シート42に生じ得る位置ズレを好適に吸収できる程度に大きな反射パターン層44を備えているとよい。このような構成とすることで、LED52に対する反射パターン層44(変調領域)のズレを緩和する効果を高めることができる。好適な一例として、例えば、光源として上記のサイズのミニLED(約300μm×600μm)を用いる場合、光源領域Lと重畳する第1反射パターン層45A,45B,45Cは、好ましくは直径が2mm(2mm以上)、例えば4mm(4mm以上)の円形、あるいはこれを包含する形状であるとよい。ただし、第1反射パターン層45A,45B,45Cが大きすぎると、光源の直上において暗部が形成されてしまう虞がある。したがって、光源領域Lと重畳する第1反射パターン層45A,45B,45Cは、その中心から輪郭部までの最大寸法が、単位領域Xの寸法以下程度に抑えられているとよい。
その一方で、第2反射パターン層46A,46B,46Cおよび第3反射パターン層47A,47B,47Cは、第1反射パターン層45A,45B,45Cよりも小さい面積のものを、第1反射パターン層45A,45B,45Cの周囲に配するとよい。第2反射パターン層46A,46B,46Cおよび第3反射パターン層47A,47B,47Cの一つ当たりの面積を小さくすることで、これらのパターン層を反射シート42に高い占有率で配置することができる。第2反射パターン層46A,46B,46Cおよび第3反射パターン層47A,47B,47Cはそれぞれ独立して、直径(もしくは外形最小幅)が約0.1mm以上1mm以下程度(例えば、0.3mm,0.5mm等)であるとよい。第2反射パターン層46A,46B,46Cおよび第3反射パターン層47A,47B,47Cの大きさと配置とについては、様々な態様を考慮することができ、例えば、特開2019-129066号公報に開示された光反射パターン(22)を参考に設計することができる。
波長変換シート48は、複数のLED52から発せられる青色光(単色光の一例)を白色光に波長変換する要素である。図1に示すように、波長変換シート48は、他の光学シート49よりも光源側に配置される。波長変換シート48は、複数のLED52からの光を波長変換するための蛍光体(波長変換物質)を含有する波長変換層(蛍光体フィルム)と、波長変換層をその片面あるいは両面で支持することで保護する保護層(例えば、PCやアクリル系樹脂からなる保護フィルム)と、から構成されている。波長変換層は、LED52からの青色光を励起光(一次光)として、二次光を発光する蛍光体が含有されている。蛍光体には、二次光として緑色光を発する緑色蛍光体と、二次光として赤色光を発する赤色蛍光体と、が含まれている。これら緑色蛍光体および赤色蛍光体は、励起波長よりも長い波長の光を放出するダウンコンバージョン型(ダウンシフティング型)である。ここで言う緑色光は、緑色に属する波長領域(約500nm~約570nm)の可視光線であり、赤色光は、赤色に属する波長領域(約600nm~約780nm)の可視光線である。したがって、LED52から発せられた青色光は、その一部が波長変換シート48に含まれる緑色蛍光体および赤色蛍光体によって緑色光や赤色光に波長変換され、これら波長変換された緑色光および赤色光(二次光)と、LED52の青色光(一次光)と、の加法混色によって、バックライト装置30は概ね白色の光を発することができる。
波長変換層に含まれる緑色蛍光体および赤色蛍光体としては、一般式:Si6-ZAlZOZN8-Z:Eu(式中、0<Z<6を満たす。);や一般式:(Sr,Ca)AlSiN3:Eu;に代表される窒化アルミニウム系蛍光体、一般式:SrGa2S4:Eu;や一般式:CaS:Eu;に代表される硫化物系蛍光体、一般式:K2SiF6:Mn;に代表されるフッ化物系蛍光体、ZnSeやInP等に代表される量子ドット蛍光体(Quantum Dot Phosphor)が挙げられる。これらの蛍光体としては、なかでも、カドミウムを含まない量子ドット蛍光体が好ましい。量子ドット蛍光体は、ナノサイズ(例えば直径2nm~10nm程度)の半導体結晶中に電子・正孔や励起子を閉じ込めることでエネルギー状態が離散的なものとなっており、その量子サイズ効果によって、光ルミネセンスによる発光波長(発光色)をドットサイズに応じて適宜に設定することが可能となる。量子ドット蛍光体による発光は、その発光スペクトルにおけるピークが急峻となって半値全幅(FWHM:Full Width Half Max)が狭くなることから、色純度が極めて高くなるとともに、液晶表示装置10における色域を拡大することができる。また、波長変換層を挟み込む一対の保護層は、ほぼ透明な合成樹脂製でフィルム状をなしており、防湿性に優れることが好ましい。
その他の光学シート49は、上記の反射シート42および波長変換シート48を除く、各種の光学シートであってよい。本実施形態においては、他の光学シート49として、第1輝度向上シート49Aおよび第2輝度向上シート49Bを備えている。第1輝度向上シート49Aおよび第2輝度向上シート49Bは、いずれも輝度上昇フィルム(Brightness Enhancement Film:BEF),プリズムシート等とも呼ばれるものであり、光源であるLED52から、反射シート42および波長変換シート48を透過して到達した光を、液晶表示装置10の表側にいるユーザに向けて集光し、正面から液晶表示装置10を見たときの輝度を向上させる要素である。第1輝度向上シート49Aおよび第2輝度向上シート49Bはそれぞれ、透明なポリエステル等の合成樹脂製の基材シートの表面に、相対的に屈折率の高いアクリル樹脂等からなる複数の単位プリズム(例えば、三角プリズム)が配列された微細なプリズムパターンを備えている。このようなプリズムパターンによると、各単位プリズムによる屈折および反射の組み合せによって、単位プリズムの並び方向について、入射光に対する選択的な集光作用を発揮させることができる。その結果、光学シート49の裏側から入射した光を表側に集光させた状態で出射させることができる。またこのとき、第1輝度向上シート49Aと第2輝度向上シート49Bとにおける単位プリズムの並び方向を直交させることで、例えばX軸方向およびY軸方向のそれぞれについて集光作用が付与され、裏側からの光をより効率よく表側に集光させることができる。こらの第1輝度向上シート49Aおよび第2輝度向上シート49Bは、図1に示すように、液晶パネル20と波長変換シート48との間に配置されるとよい。
フレーム32およびシャーシ34は、LED基板50および光学シート40を収容するとともに、ベゼル22と協働して、液晶パネル20をバックライト装置30に一体的に組み付けるための要素である。
シャーシ34は、表側に開口部34Aを有する扁平な浅い箱体である。シャーシ34の内面には、開口部34Aに沿って、開口部34Aを拡大する段差部Gが設けられている。シャーシ34の底面は、正面視がLED基板50および光学シート40に対応した横長の矩形状をなしている。LED基板50は、シャーシ34の底板34Bに、例えば接着シートによって固定されている。
フレーム32は、シャーシ34の開口部34Aをその周縁において覆うようにシャーシ34に取り付けられる蓋部材である。フレーム32は、表側に配されて開口部32Aを有することで額縁状(枠状)をなす枠状部32Bと、この枠状部32Bの外縁から裏側に向けて延設される周壁部32Cと、を備える。枠状部32Bのうち、対向する一対の枠部(より好ましくは、いずれか一つの長辺枠部)には、光学シート40を位置決めしながら固定するための複数の係合部(図示せず)が設けられている。また、光学シート40の周縁部のうち、係合部に対応する位置には、係合孔が設けられた係合タブ部(不図示)が設けられている。光学シート40の係合孔は、通常、フレーム32の係合部に対してクリアランスの分だけ大きく形成され得る。このような光学シート40の係合孔に、シャーシ34の係止突部を挿通することで、光学シート40をフレーム32に位置決めしながら固定することができる。フレーム32は、段差部Gとの間で光学シート40のタブ部を挟持するように構成されている。
ベゼル22は、液晶パネル20をバックライト装置30に一体的に組み付けるための部材である。ベゼル22は、表側に配されて開口部22Aを有することで額縁状(枠状)をなす枠状部22Bと、この枠状部22Bの外縁から裏側に向けて延設される周壁部22Cと、を備える。ベゼル22は、フレーム32との間で液晶パネル20を略全周に亘って挟持するように構成されている。これにより、液晶パネル20がバックライト装置30に対して所定の位置に固定される。
フレーム32、シャーシ34、およびベゼル22は、反射特性、遮光性、耐食性、および剛性の少なくとも1つの特性に優れた材料によって構成することができる。このような材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム合金、電気亜鉛めっき綱等の金属材料や、白色のPC等の合成樹脂材料が挙げられる。本実施形態におけるフレーム32、シャーシ34、およびベゼル22は、白色PCによって構成されている。なお、液晶パネル20は付加的に、例えば、両面テープ(図示せず)によってフレーム32に固定されていてもよい。
上記の構成のバックライト装置30、およびこれを備える液晶表示装置10の作用効果について説明する。本実施形態におけるバックライト装置30は、複数のLED52(光源)と、複数のLED52から離れた位置に重ねて配置された複数の光学シート40と、を備えている。複数の光学シート40は、第1反射シート42A(第1の光学シート)と、第2反射シート42B(第2の光学シート)と、第3反射シート42C(第3の光学シート)と、を備えている。そして、第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cはそれぞれ、複数のLED52のそれぞれについて、当該LED52から発せられた光を変調させる単位領域Xを有し、この単位領域Xは、LED52に対向する光源領域Lを含む反射パターン層44A,44B,44C(変調領域)であって、他の領域よりも相対的に光の反射率(変調作用)の高い反射パターン層44A,44B,44C(変調領域)を含む。そして、第1反射シート42A(第1の光学シート)に設けられた変調領域である反射パターン層45A(第1変調領域)と、第2反射シート42B(第2の光学シート)に設けられた変調領域である反射パターン層45B(第2変調領域)とは、少なくとも互いの光源領域Lにおいて重畳されている。また、第2反射シート42B(第2の光学シート)に設けられた変調領域である反射パターン層45Bと、第3反射シート42Cに設けられた変調領域である反射パターン層45Cと、は少なくとも互いの光源領域Lにおいて重畳されている。
上記構成によると、例えば、第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cのそれぞれについて、光の反射作用(変調作用)が相対的に高い反射パターン層(変調領域)を、光源領域Lを含む相対的に広い領域に設けるようにしている。これにより、例えば、バックライト装置30を組み立てる際に、複数のLED52(光源)に対して第1反射シート42A、第2反射シート42B、および第3反射シート42Cのいずれか1つの位置がズレた場合であっても、図6に示すように、他の反射シート42の反射パターン層44の位置はズレない。したがって、例えば、変調領域である高反射率領域の面積は減少するものの、光源領域Lに対する高反射率領域の位置ズレは小さく抑えられ、また、中反射率領域の面積が増大される。その結果、1枚の反射シート42の位置ズレによる複数のLED52の光の均質化効果の低減を抑制することができる。延いては、光源から発せられる光を効果的に変調させることができる。加えて、万一、いずれか1つの反射シート42(光学シート)の位置が大きくずれた場合であっても、他の反射シート42(光学シート)の変調領域によって光を変調させることができるため、全体として光の反射作用(変調作用)が著しく低下することが抑制される。その結果、複数のLED52(光源)による輝度ムラを効果的に抑制することができる。
なお、参考のため、複数の反射パターン層44AX,44BX,44CXを一枚の基材43Xに備えた形態の参考例の反射シート40Xについて、反射シート40XがLED52Xに対して位置ズレしていないときの単位領域Xを図7に、反射シート40XがLED52Xに対してズレ量ΔDだけズレたときの単位領域Xを図8に、それぞれ示した。複数の反射パターン層44AX,44BX,44CXを一枚の基材43Xに備えてしまうと、この反射シート40Xが位置ズレしたときに全ての反射パターン層44AX,44BX,44CXが基材43Xと共にズレてしまうため、LED52Xに対して変調領域は全体的にズレてしまい、変調領域の周縁近くにLED52Xが配置されると、LED52Xの比較的強い発光が表側に透過されやすくなる。一方で、変調領域の周縁から遠く離れた位置にLED52Xが配置されると、LED52Xからの発光が表側に透過されにくくなる。その結果、反射シート40Xに位置ずれがない場合と比較して、明るさがより強調される部分と、暗さがより強調される部分と、が発生して輝度ムラを生じ得る。本技術によると、このような変調領域の全体的なズレを効果的に抑制することができる。
本実施形態におけるバックライト装置30において、複数の反射シート42(光学シート)は、複数のLED52(光源)のそれぞれについて、変調領域である反射パターン層44C(第3変調領域)を含む単位領域Xを有する第3反射シート42C(第3の光学シート)をさらに備えている。そしてさらに、第3反射シート42Cに設けられた変調領域である反射パターン層45Cと、第1反射シート42Aに設けられた変調領域である反射パターン層45Aと、は少なくとも互いの光源領域Lにおいて重畳されている。上記構成によると、複数のLED52からの光を少なくとも3枚の反射シート42(光学シート)によって変調させることができる。1枚の反射シート42(光学シート)が負担する変調作用の割合が低減されるため、反射シート42が2枚の場合よりも、1枚の反射シート42の位置ズレによる光の変調作用の低下を抑制することができる。また、反射シート42の数を3枚以上とすることで、各反射シート42の位置ズレの方向が分散される可能性を高めることができ、1枚の反射シート42(光学シート)の位置ズレを他の反射シート42(光学シート)で効果的に補うことができる。かかる作用効果は、複数の反射シート42(光学シート)のうちの任意の2つまたは3つの反射シート42(光学シート)について同様に奏される。反射シート42(光学シート)が3枚もしくはそれ以上の複数である場合には、それぞれの反射シート42(光学シート)について同様の効果が発揮される。
本実施形態におけるバックライト装置30において、第1反射シート42A(第1の光学シート)、第2反射シート42B(第2の光学シート)、および第3反射シート42C(第3の光学シート)が備える光の変調作用は、光の反射および散乱の少なくとも一方を含む。本実施形態では、各反射シート42は、光の反射および散乱の両方の変調作用を備えている。複数の光学シートがいわゆる反射シートである場合、他の領域より光の反射作用の高い反射領域を変調領域として上記のとおりに設けることで、反射シートが位置ずれを生じたときでも、光源からの光の反射効果の低減を効果的に抑制することができる。
本実施形態におけるバックライト装置30において、変調領域を構成する反射パターン層44は、光源領域Lの2倍以上の大きさを有している。このように、変調領域を光源領域Lよりも広く設定することで、いずれかの反射シート42(光学シート)が位置ズレを生じた場合にも変調領域が元の光源領域Lからずれることが抑制されて、光の変調作用の低減を効果的に抑制することができる。
本実施形態におけるバックライト装置30において、第1反射シート42A(第1の光学シート)における反射パターン層45A(第1変調領域)と、第2反射シート42B(第2の光学シート)における反射パターン層45B(第2変調領域)とは、形状が同一であって、少なくとも互いの光源領域Lが重畳する範囲で異なる位置に設けられている。形状が同一の変調領域を、光源領域Lを重畳させた状態でずらして配置することで、変調領域の全体の面積を増やすことができる。これにより、光の変調作用を示す領域を容易に拡大することができる。また、各反射シート42の反射パターン層44(変調領域)が重なる領域では、光の変調作用を高めることができる。これにより、光の変調作用に容易に諧調をつけることができる。換言すると、光の変調作用に容易にグラデーションを付与することができる。
本実施形態におけるバックライト装置30において、第1反射シート42A(第1の光学シート)、第2反射シート42B(第2の光学シート)、および第3反射シート42C(第2の光学シート)の少なくとも一つは、それぞれの単位領域Xであって、光源領域Lを含む変調領域を構成する第1反射パターン層45A,45B,45Cとは異なる位置に、光の変調作用の高い領域である副変調領域を構成する第2反射パターン層46A,46B,46Cおよび第3反射パターン層47A,47B,47Cを含む。このような構成によると、反射シート42は、光源の直上の第1反射パターン層のみによってではなく、光源のない領域に配される第2反射パターン層46A,46B,46Cおよび第3反射パターン層47A,47B,47Cによっても、光を反射させることができる。上記構成によると、光源から離れた位置においてもより多くの光を変調させることができる。
本実施形態において、複数の反射シート42における反射パターン層44の厚みは、いずれも同一であった。例えば、第1反射パターン層45A,45B,45Cをスクリーン印刷で形成する場合、一度の印刷(スキージの操作)によって印刷できる反射パターン層44の厚みを、安定してスクリーン印刷が可能な所定の厚み(例えば20μm)とすると、第1反射パターン層45A,45B,45Cをほぼ同一の厚みで安定して作成することができる。すると、例えば、光源領域Lにおける第1反射パターン層45A,45B,45Cが重畳した部分の反射パターン層44の厚みは、複数の第1反射パターン層45A,45B,45Cの合計の厚み(例えば60μm)となる。この合計の厚みは、例えば、一度のスクリーン印刷(スキージの操作)によって印刷できる印刷膜の最大厚み(例えば30μm)を超過するものとなり得る。したがって、本技術によると、光の変調作用の高い反射パターン層45を容易かつ安定して得ることができる点において好適である。なお、複数の反射シートにおける反射パターン層の厚みは、複数の反射シートのそれぞれについて異なっていてもよい。
また、図9は、本実施形態の第1反射シート42A(第1の光学シート)、および第2反射シート42B(第2の光学シート)のみに着目して模式的に示した断面図である。反射パターン層45A,45Bにおいて、到達した光は、その一部が拡散反射されて、その一部が拡散透過する。したがって、第1反射パターン層45Aと第2反射パターン層46Aが重畳した領域では、到達した光の一部が、これら第1反射パターン層45Aおよび第1反射パターン層45Bの間で散乱反射され、第1反射パターン層45Aおよび第1反射パターン層45Bの間ではシート面に沿う方向に伝播する。このように、複数の反射シート42を備えることで、光源領域Lに到達した光を効果的に拡散することができる。
本実施形態における液晶表示装置10(表示装置)は、上記の照明装置30と、照明装置30から照射される光を利用して画像を表示する表示パネル20と、を備えている。照明装置30は、例えば光源領域Lを含む変調領域を備える光学シート40を複数備えており、そのうちのいずれかが位置ずれを生じた場合であっても、複数のLED52(光源)による輝度ムラを効果的に抑制することができる。
[実施形態2]
実施形態2では、バックライト装置に備える反射シート142(光学シート)について説明する。反射シート142は、図10に示すように、第1反射シート142A(第1の光学シート)、第2反射シート142B(第2の光学シート)、および第3反射シート142C(第3光学シート)を備えている。第1反射シート142Aにおける第1変調領域を構成する反射パターン層145Aと、第2反射シート142Bにおける第2変調領域を構成する反射パターン層145Bと、第3反射シート142Cにおける第3変調領域を構成する反射パターン層145Cと、は互いの形状および大きさが同一であり、厚み方向について全体が重畳している。その他の構成については、実施形態1と同様であり、重複する構成、作用及び効果については説明は省略する。
実施形態2では、バックライト装置に備える反射シート142(光学シート)について説明する。反射シート142は、図10に示すように、第1反射シート142A(第1の光学シート)、第2反射シート142B(第2の光学シート)、および第3反射シート142C(第3光学シート)を備えている。第1反射シート142Aにおける第1変調領域を構成する反射パターン層145Aと、第2反射シート142Bにおける第2変調領域を構成する反射パターン層145Bと、第3反射シート142Cにおける第3変調領域を構成する反射パターン層145Cと、は互いの形状および大きさが同一であり、厚み方向について全体が重畳している。その他の構成については、実施形態1と同様であり、重複する構成、作用及び効果については説明は省略する。
このような構成において、複数の反射シート142がLED152に対して全て同じ方向にズレる可能性は極めて低い。したがって、いずれかの反射シート142がいずれかの方向にズレた場合であっても、反射パターン層145A,145B,145Cがすべてズレる可能性も極めて低く、実施形態1の場合と同様に、光の変調作用の低下を抑制することができる。延いては、照明ムラが生じ難いバックライト装置を構成することができる。
[実施形態3]
実施形態3では、バックライト装置に備える反射シート242(光学シート)について説明する。反射シート242は、図11に示すように、第1反射シート242A(第1の光学シート)、第2反射シート242B(第2の光学シート)、および第3反射シート242C(第3光学シート)を備えている。第1反射シート242Aにおける第1変調領域を構成する反射パターン層245Aと、第2反射シート242Bにおける第2変調領域を構成する反射パターン層245Bと、第3反射シート242Cにおける第3変調領域を構成する反射パターン層245Cと、は互いの形状(大きさ)は異なるものの、いずれも円形で互いの形状が相似しており、互いの中心が重畳している。反射パターン層245A、反射パターン層245B、および反射パターン層245Cは、表側からこの順に重ねられており、表側に近い反射シート242ほど、反射パターン層245A,245B,245Cの大きさが小さくなる。その他の構成については、実施形態1~2と同様であってよく、重複する構成、作用及び効果については説明は省略する。
実施形態3では、バックライト装置に備える反射シート242(光学シート)について説明する。反射シート242は、図11に示すように、第1反射シート242A(第1の光学シート)、第2反射シート242B(第2の光学シート)、および第3反射シート242C(第3光学シート)を備えている。第1反射シート242Aにおける第1変調領域を構成する反射パターン層245Aと、第2反射シート242Bにおける第2変調領域を構成する反射パターン層245Bと、第3反射シート242Cにおける第3変調領域を構成する反射パターン層245Cと、は互いの形状(大きさ)は異なるものの、いずれも円形で互いの形状が相似しており、互いの中心が重畳している。反射パターン層245A、反射パターン層245B、および反射パターン層245Cは、表側からこの順に重ねられており、表側に近い反射シート242ほど、反射パターン層245A,245B,245Cの大きさが小さくなる。その他の構成については、実施形態1~2と同様であってよく、重複する構成、作用及び効果については説明は省略する。
このような反射シート242において、変調領域を構成する反射パターン層245A,245B,245Cの形状が相似形状であることで、より小さい反射パターン層245A,245Bをより大きい反射パターン層245B,245Cに重畳させたときに、全体の光の変調作用を、光源領域が重畳する部分で相対的に高めることができる。また、それぞれの反射パターン層245A,245B,245Cは、互いの形状が異なるものの、互いの中心が重畳しているから、光の反射率(変調作用)に諧調を容易につけることができる。換言すると、光の反射率に容易にグラデーションを付与することができる。さらに、それぞれの反射パターン層245A,245B,245Cは、LED252から離れるほど面積が小さくなる順で配されている。LED252は点灯時に発熱するため、LED252に近い(裏側の)反射シート242ほど位置ずれを生じやすい傾向がある。このような構成によると、LED252に近い反射シート242Cほど反射パターン層245Cの大きさが大きいため、LED252の発熱によってLED252に近い側の反射シート242Cがズレた場合でも、光の反射作用の低下が好適に抑制される。
[実施形態4]
実施形態4では、バックライト装置に備える反射シート342(光学シート)について説明する。反射シート342は、図12に示すように、第1反射シート342A(第1の光学シート)、第2反射シート342B(第2の光学シート)、および第3反射シート342C(第3光学シート)を備えている。第1反射シート342Aにおける第1変調領域を構成する反射パターン層345Aと、第2反射シート342Bにおける第2変調領域を構成する反射パターン層345Bと、第3反射シート342Cにおける第3変調領域を構成する反射パターン層345Cと、は互いの形状(大きさ)は異なるものの、いずれも円形で互いの形状が相似しており、互いの中心が重畳している。第1反射シート342Aの反射パターン層345A、第2反射シート342Bの反射パターン層345B、および第3反射シート342Cの反射パターン層345Cは、表側からこの順に重ねられており、表側に近い反射シート342ほど、反射パターン層345A,345B,345Cの大きさが大きくなる。その他の構成については、実施形態1~3と同様であってよく、重複する構成、作用及び効果については説明は省略する。
実施形態4では、バックライト装置に備える反射シート342(光学シート)について説明する。反射シート342は、図12に示すように、第1反射シート342A(第1の光学シート)、第2反射シート342B(第2の光学シート)、および第3反射シート342C(第3光学シート)を備えている。第1反射シート342Aにおける第1変調領域を構成する反射パターン層345Aと、第2反射シート342Bにおける第2変調領域を構成する反射パターン層345Bと、第3反射シート342Cにおける第3変調領域を構成する反射パターン層345Cと、は互いの形状(大きさ)は異なるものの、いずれも円形で互いの形状が相似しており、互いの中心が重畳している。第1反射シート342Aの反射パターン層345A、第2反射シート342Bの反射パターン層345B、および第3反射シート342Cの反射パターン層345Cは、表側からこの順に重ねられており、表側に近い反射シート342ほど、反射パターン層345A,345B,345Cの大きさが大きくなる。その他の構成については、実施形態1~3と同様であってよく、重複する構成、作用及び効果については説明は省略する。
このような反射シート342において、変調領域を構成する反射パターン層345A,345B,345Cの形状が相似形状であることで、より大きい反射パターン層345A,345Bをより小さい反射パターン層345B,345Cに重畳させたときに、全体の光の変調作用を、光源領域Lが重畳する部分で相対的に高めることができる。また、それぞれの反射パターン層345A,345B,345Cは、互いの形状が異なるものの、互いの中心が重畳しているから、光の反射率(変調作用)に諧調を容易につけることができる。換言すると、光の反射率に容易にグラデーションを付与することができる。さらに、それぞれの反射パターン層345A,345B,345Cは、LED352から離れるほど面積が大きくなる順で配されている。反射シート342がLED352から離れるにつれて、LED352から発せられる光は拡散されるため、LED352から遠い反射パターン層345Aほどその面積が大きいことで、より多くの光を効果的に反射させることができる。このような構成によると、LED352からの光を、効果的に拡散することができる。
[実施形態5]
実施形態5では、バックライト装置に備える反射シート442(光学シート)について説明する。反射シート442は、図13に示すように、第1反射シート442A(第1の光学シート)、第2反射シート442B(第2の光学シート)、および第3反射シート442C(第3光学シート)を備えている。第1反射シート442Aにおける第1変調領域を構成する反射パターン層445Aと、第2反射シート442Bにおける第2変調領域を構成する反射パターン層445Bと、第3反射シート442Cにおける第3変調領域を構成する反射パターン層445Cと、は互いの形状(大きさ)が同じであり、互いの中心が重畳している。第1反射シート442Aの反射パターン層445A、第2反射シート442Bの反射パターン層445B、および第3反射シート442Cの反射パターン層445Cは、表側からこの順に重ねられており、表側に近い反射シート442ほど、反射パターン層445A,445B,445Cの屈折率が小さくなる。屈折率の調整は、例えば、反射パターン層445A,445B,445Cのそれぞれを、屈折率の異なる樹脂インクを供給(例えば、印刷)することで形成するとよい。その他の構成については、実施形態1~4と同様であってよく、重複する構成、作用及び効果については説明は省略する。
実施形態5では、バックライト装置に備える反射シート442(光学シート)について説明する。反射シート442は、図13に示すように、第1反射シート442A(第1の光学シート)、第2反射シート442B(第2の光学シート)、および第3反射シート442C(第3光学シート)を備えている。第1反射シート442Aにおける第1変調領域を構成する反射パターン層445Aと、第2反射シート442Bにおける第2変調領域を構成する反射パターン層445Bと、第3反射シート442Cにおける第3変調領域を構成する反射パターン層445Cと、は互いの形状(大きさ)が同じであり、互いの中心が重畳している。第1反射シート442Aの反射パターン層445A、第2反射シート442Bの反射パターン層445B、および第3反射シート442Cの反射パターン層445Cは、表側からこの順に重ねられており、表側に近い反射シート442ほど、反射パターン層445A,445B,445Cの屈折率が小さくなる。屈折率の調整は、例えば、反射パターン層445A,445B,445Cのそれぞれを、屈折率の異なる樹脂インクを供給(例えば、印刷)することで形成するとよい。その他の構成については、実施形態1~4と同様であってよく、重複する構成、作用及び効果については説明は省略する。
LED452に近い反射パターン層445Cには、LED452から到達する光の密度(光束)がより高くなるため、少ない面積でより多くの光を反射(変調)させることができる。これに加え、上記構成によると、LED452に近い反射パターン層445Cの屈折率がより大きいため、より多くの光を大きく拡散することができる。これにより、LED452からの光を、効果的に拡散することができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態において光源はLEDであった。しかしながら、光源はLEDに限定されず、指向性の強い光源を採用する場合に本技術を好ましく適用することができる。また、LEDは、ミニLEDに限定されず、より寸法の大きなLEDや、より寸法の小さなLED(例えば、マイクロLED)等を用いてもよい。また、LED52が出射する一次光の波長領域は青色波長域に限定されず、青色以外の単色が発光されてもよい。その場合、波長変換シート48に含まれる波長変換材料は、LED52が発光する一次光を白色に変換し得るように、適宜選択することができる。
(2)上記実施形態において、複数の光源のそれぞれは、一つのLED(発光素子)を含んでいた。しかしながら、複数の光源のそれぞれは、局所的に配される二つ以上の発光素子を含んでいてもよい。換言すると、例えば、二つ以上の発光素子が一つにパッケージされるなどして局所的に配されている場合は、これを一つの光源とみなすことができる。
(3)上記実施形態1において、複数のLED52(光源)は、基板54の縦方向および横方向に沿って配列されていた。しかしながら、複数のLED52の配列態様はこれに限定されず、基板54の平面内の任意の方向であってよい。複数のLED52は、基板54の実装面に均一に配置される範囲において、例えば、千鳥配列、六角格子状配列等の他の態様で配列されていてもよい。
(4)上記実施形態1において、基板54は、表側の面に反射層56を備えていた。しかしながら、基板54の構成はこの例に限定されず、例えば、基板54は、表側の面に白色のガラスエポキシ樹脂層が露出されていてもよい。白色のガラスエポキシ樹脂層によっても、LEDから到達する光を表側に反射する効果を奏することができる。
(5)上記実施形態1において、LED基板50は、基板54上に複数のLED52が備えられ、複数のLED52はその表面が露出されていた。しかしながら、LED基板50の構成はこの例に限定されず、例えば、LED基板50は、表側の面の少なくとも一部に、透明保護層を備えていてもよい。透明保護層は、複数のLED52および基板54の一部または全部を表側から覆うように設けられていてもよい。透明保護層は、屈折率が高い樹脂等によって構成することで、複数のLED52からの出光率を高め、より多くの光を光学シート40に入射させることができるために好ましい。このような樹脂材料としては、例えば、シリコン樹脂、PET、アクリル系樹脂等の、屈折率が1超過(例えば、1.2以上、1.4以上)の高屈折率樹脂材料が好適例として挙げられる。透明保護層をLED基板50の全面に設ける場合には、例えば、樹脂モールド法を採用して透明保護層を形成したり、シート状の当該透明樹脂をOCAを使用してLED基板50に貼着するとよい。透明保護層をLED基板50の表側面の一部に設ける場合には、例えば、樹脂ポッティング法を採用するとよい。
(6)上記実施形態1において、波長変換シート48は、波長変換層を支持する保護層として、保護フィルムを用いていた。波長変換シート48の構成はこの例に限定されず、例えば、波長変換層を裏側(光源側)においてダイクロイックフィルターによって支持してもよい。
(7)上記実施形態1において、プリズムシート49A,49Bは、同一の構成のものを2枚用い、互いのプリズム方向が直交するように一方を90°回転させて配置させていた。しかしながら、プリズムシート49A,49Bは、いずれか1枚のみを備えるようにしてもよいし、一対のプリズムシート49A,49Bを2組以上用いるようにしてもよい。また、一対のプリズムシート49A,49Bの間に、他の光学シートを配置するようにしてもよい。
(8)上記実施形態1において他の光学シート49は、プリズムシート49A,49Bであった。しかしながら、他の光学シート49としては、プリズムシート49A,49Bに加えて、あるいは、プリズムシート49A,49Bに代えて、公知の各種の光学シートを用いることができる。このような光学シートとしては、一例として、反射型偏光シート、ダイクロイックフィルタ、散乱シート、ターニングフィルム: (Direction Turning Film:DTF)等が挙げられる。
反射型偏光シートは、偏光薄膜が積層された多層薄膜構造を有し、液晶パネル20の下側偏光板によって吸収されてしまう光の損失を防ぎ、視野角を妨げることなく液晶表示装置10の輝度を高めることができる。反射型偏光シートとしては、例えば、住友スリーエム株式会社製のDBEF(Dual Brightness Enhancement Film)を好ましく用いることができる。
ダイクロイックフィルタは、特定の波長領域の光を反射し、残りの波長領域を透過する光フィルタである。ダイクロイックフィルタとしては、例えば、青色光を反射して黄色光を透過するフィルタや、黄色光を反射して青色光を透過するフィルタ等が挙げられる。ダイクロイックフィルタは、例えば、波長変換シート48の波長変換層よりも光源側に配置するとよい。ダイクロイックフィルタは、波長変換シート48の光源側の保護層にOCAを介して固定してもよい。ダイクロイックフィルタは、独立したシートとして配してもよい。DTFは、光射出方向制御フィルムとも呼ばれる拡散板の一種であり、このフィルムを透過する光の光軸を変角させることができる。散乱シートは、全面に光拡散作用が付与されている光学シートである。ターニングフィルム (Direction Turning Film:DTF)は、当該フィルムに入射した光を、その光軸に対して所定の角度で向きを変えて出光させる作用を有する光学シートである。
(9)上記実施形態1において、反射シート42の基材43は、LED52が発する光に対して有意な光学作用をもたらすものではなかった。しかしながら、反射シート42の基材43は、LED52が発する光に対して有意な光学作用をもたらすものであってよく、例えば、上記の他の光学シート49のいずれか1種または2種以上の組み合わせであってよい。これにより、光学シートの枚数および厚みを押えて、光源の直上において光源から発せられる光を効率よく変調させることができる。
(10)上記実施形態5において、表側に近い反射シート442ほど、反射パターン層445A,445B,445Cの屈折率が小さくされていた。しかしながら、反射パターン層445A,445B,445Cの屈折率は、表側に近い反射シートほど大きくしてもよい。このような構成によると、LED452から離れてより拡散された光を、反射率の高い反射パターン層445Aによって拡散反射することができる。これにより、反射パターン層445A,445B,445Cによる光の拡散度合いにムラが出難く、LEDからの光をより均一なものにすることができる。
(11)また、上記実施形態5では、屈折率の異なる樹脂インクを用いて、反射パターン層445A,445B,445Cの屈折率を調整していた。しかしながら、反射パターン層445A,445B,445Cの形成に用いる樹脂インクは、反射率が調整されていてもよい。樹脂インクは、屈折率と反射率のいずれか一方または両方が調整されているとよい。樹脂インクの反射率の調整は、例えば、インクに分散させる顔料の種類や大きさを変えるとよい。顔料としては、微細なシリカ粒子や、金属光沢を発する粒子(例えば雲母等)を採用するとよい。樹脂インクは、顔料を高濃度に含む樹脂インクを採用することで反射率の高い反射パターンを形成することができる。しかしながら、顔料を相対的に低濃度で含む樹脂インクを採用して重ね印刷することで、反射率の高い反射パターンを形成してもよい。
(12)上記実施形態において、反射シート42の基材43は透過性の高い材料によって構成されていた。また、基材43は、厚みが均一なシート状をなしていた。しかしながら、反射シートの基材の態様はこれに限定されない。反射シート542の基材543は、例えば図14に示されるように、基材543とは屈折率の異なる拡散粒子543Pを含有することで光散乱性を有する合成樹脂シート(拡散シートの一例)によって構成されていてもよい。また、反射シート642の基材643は、例えば図15に示されるように、基材643の裏側の面に、半球状の凹凸643Pが配列されて備えられていてもよい。さらに、反射シート742の基材743は、例えば図16に示されるように、基材743の裏側の面に、三角柱状のプリズム743Pが配列されて備えられていてもよい。なお、プリズム743Pとしては、半円柱状のレンチキュラーレンズが配列されていてもよい。また、反射シートは、その基材の表側および裏側の少なくとも一方の面であって、変調領域に相当する位置に、加工(例えば、ブレスト加工、レーザー加工等の粗面化加工)が施されることによって変調パターンが形成されていてもよい。この変調パターンは、光源から発せられた光を変調させる作用を有するものとして構成される。反射シート542,642,742の基材543,643,743をこのような構成にすることで、反射シート542,642,742がズレた場合であっても、光源552,652,752からの光のムラの発生を抑制することができる。
10…液晶表示装置(表示装置)
20…液晶パネル(表示パネル)
30…バックライト装置(照明装置)
40…光学シート
42,142,242,342,442,542,642,742…反射シート
43,143,243,343,443,543,643,743…基材
44…反射パターン層
48…波長変換シート
49…他の光学シート
50…LED基板
52,152,252,352,452,552,652,752…LED(光源)
52A…実装面
54…基板
56…反射層
L…光源領域
X…単位領域
20…液晶パネル(表示パネル)
30…バックライト装置(照明装置)
40…光学シート
42,142,242,342,442,542,642,742…反射シート
43,143,243,343,443,543,643,743…基材
44…反射パターン層
48…波長変換シート
49…他の光学シート
50…LED基板
52,152,252,352,452,552,652,752…LED(光源)
52A…実装面
54…基板
56…反射層
L…光源領域
X…単位領域
Claims (14)
- 複数の光源と、
前記複数の光源から離れた位置に重ねて配置された複数の光学シートと、
を備え、
前記複数の光学シートは、第1の光学シートと、第2の光学シートと、を備え、
前記第1の光学シートおよび前記第2の光学シートはそれぞれ、前記複数の光源のそれぞれについて、当該光源から発せられた光を変調させる単位領域を有し、
前記単位領域は、前記光源に対向する光源領域を含む変調領域であって、他の領域よりも相対的に前記光の変調作用の高い変調領域を含み、
前記第1の光学シートに設けられた前記変調領域である第1変調領域と、前記第2の光学シートに設けられた前記変調領域である第2変調領域とは、少なくとも互いの前記光源領域において重畳されている、照明装置。 - 前記複数の光学シートは、前記複数の光源のそれぞれについて、前記変調領域である第3変調領域を含む前記単位領域を有する第3の光学シートをさらに備え、
前記第3の光学シートに設けられた前記第3変調領域は、前記第1変調領域および前記第2変調領域と、少なくとも互いの前記光源領域において重畳されている、
請求項1に記載の照明装置。 - 前記第1の光学シートおよび前記第2の光学シートが備える光の変調作用は、光の反射および散乱の少なくとも一方を含む、請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記変調領域は、前記光源領域の2倍以上の大きさを有している、
請求項1~3のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域と、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域とは、形状および位置が同一である、請求項1~4のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域と、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域とは、形状が同一であって、少なくとも互いの前記光源領域が重畳する範囲で異なる位置に設けられている、
請求項1~4のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域と、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域とは、互いの形状が相似しており、相対的に小さい前記変調領域の全部が相対的に大きい前記変調領域に重畳している、請求項1~4のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域と、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域とは、互いの形状が異なるものであって、互いの中心が重畳している、請求項1~4のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記第1の光学シートは、前記第2の光学シートよりも前記複数の光源に近い位置に配置されており、
前記第1の光学シートにおける前記第1変調領域は、前記第2の光学シートにおける前記第2変調領域よりも、前記変調作用がより高くなる構成を備えている、請求項1~8のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記第1の光学シートおよび前記第2の光学シートの少なくとも一方は、それぞれの前記単位領域であって、前記変調領域とは異なる位置に、前記光の変調作用の高い領域である副変調領域を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記第1の光学シートと前記第2の光学シートとはいずれも、
基材と、
前記基材の前記変調領域に相当する位置に設けられ、前記光源から発せられた光を変調させる作用を有する変調パターンと、
を備えている、
請求項1~10のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記基材は、粒子を含むことで光散乱性を有する合成樹脂シートからなる拡散シートである、請求項11に記載の照明装置。
- 前記基材は、一の表面に凹凸が付与されている、請求項11または12に記載の照明装置。
- 請求項1~13のいずれか1項に記載の照明装置と、
前記照明装置から照射される光を利用して画像を表示する表示パネルと、を備える表示装置。
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JP2021192675A JP2023079288A (ja) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 照明装置および表示装置 |
US17/987,803 US11789312B2 (en) | 2021-11-29 | 2022-11-15 | Lighting device and display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021192675A JP2023079288A (ja) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 照明装置および表示装置 |
Publications (1)
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JP2023079288A true JP2023079288A (ja) | 2023-06-08 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2021192675A Pending JP2023079288A (ja) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 照明装置および表示装置 |
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JP2020087541A (ja) * | 2018-11-16 | 2020-06-04 | シャープ株式会社 | 照明装置及び表示装置 |
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2021
- 2021-11-29 JP JP2021192675A patent/JP2023079288A/ja active Pending
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2022
- 2022-11-15 US US17/987,803 patent/US11789312B2/en active Active
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