JP4559791B2 - Display device - Google Patents

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本発明は液晶表示素子等の表示装置に関する。 The present invention relates to a display device such as a liquid crystal display element .

近年、携帯情報機器やフラットパネルディスプレイにおいて液晶表示装置が多用され、多くの液晶表示装置では、映像表示のためにバックライトユニットが使用されている。このバックライトユニットには高画質化、省電力化のために高輝度化が求められている。   In recent years, liquid crystal display devices are frequently used in portable information devices and flat panel displays, and in many liquid crystal display devices, a backlight unit is used for video display. The backlight unit is required to have high brightness for high image quality and power saving.

バックライトユニットは、その光源として例えば冷陰極管やLEDといった光源を有しており、これら光源からの光を面状にするために導光板を用いている。   The backlight unit has a light source such as a cold cathode tube or an LED as its light source, and a light guide plate is used to make light from these light sources into a planar shape.

例えば特許文献1においては、バックライトユニットの高輝度化を実現するために、正面輝度を向上させるためのレンズシートが用いられている。このレンズシートは、三角柱のプリズムを配置した構造を有し、冷陰極管やLEDといった線光源、もしくは点光源から発せられ、導光板に通されて面状光源として拡散される光のうち、導光板に対して斜め方向に出る光を液晶表示素子正面方向に向けるものである。   For example, in Patent Document 1, a lens sheet for improving the front luminance is used to increase the luminance of the backlight unit. This lens sheet has a structure in which triangular prisms are arranged. Of the light emitted from a line light source such as a cold cathode tube or an LED or a point light source and passed through a light guide plate and diffused as a planar light source, the lens sheet is guided. Light emitted in an oblique direction with respect to the light plate is directed in the front direction of the liquid crystal display element.

他方、バックライトユニットに用いることができる面光源として、エレクトロルミネッセンス素子(以下、「EL素子」という。)を適用する試みがなされている。このEL素子は軽量・薄型の面発光型素子である。EL素子は大別すると、有機材料に直流電圧を印加することにより、電子とホールを再結合させて発光する有機EL素子と、無機材料に交流電圧を印加して発光物質の電子を衝突励起させて発光する無機EL素子に分けられる。さらに、後者の無機EL素子は、1μm程度の膜圧を有する薄膜発光層の両側あるいは片側に絶縁層を備える薄膜型無機EL素子と、蛍光体粒子を有機バインダ中に分散させて発光層とする分散型無機EL素子に区別される。   On the other hand, an attempt has been made to apply an electroluminescence element (hereinafter referred to as “EL element”) as a surface light source that can be used in a backlight unit. This EL element is a light-weight and thin surface-emitting element. The EL elements can be broadly classified by applying a DC voltage to the organic material to recombine electrons and holes to emit light, and applying an AC voltage to the inorganic material to cause collisional excitation of electrons in the luminescent material. Inorganic EL elements that emit light. Furthermore, the latter inorganic EL element is a light-emitting layer by dispersing thin-film inorganic EL elements having an insulating layer on both sides or one side of a thin-film light-emitting layer having a film pressure of about 1 μm, and phosphor particles dispersed in an organic binder. A distinction is made between dispersed inorganic EL elements.

このようなEL素子をバックライトユニットへ適用する利点は、EL素子は面光源として用いることが可能であるので、前述の冷陰極管やLEDといった線光源、もしくは点光源からの光を用いて面光源を実現するために必要とした導光板が不要であることが挙げられる。   The advantage of applying such an EL element to a backlight unit is that the EL element can be used as a surface light source, and therefore the surface is obtained using light from a linear light source such as the aforementioned cold cathode tube or LED, or a point light source. It is mentioned that the light guide plate required for realizing the light source is unnecessary.

しかしながら、例えば分散型無機EL素子は輝度が十分ではない。そのため、現状では一部の携帯電話に用いられているのみである。また、例えば有機EL素子は近年急速に開発が進んでいるが、輝度と寿命の両立ができていない。面光源としてのEL素子のさらなる輝度向上が求められている。   However, for example, the dispersion type inorganic EL element has insufficient luminance. Therefore, it is only used for some mobile phones at present. In addition, for example, organic EL elements have been rapidly developed in recent years, but the brightness and the lifetime are not compatible. There is a demand for further improvement in luminance of EL elements as surface light sources.

EL素子の輝度向上の手段として前述の輝度向上用のレンズシートを用いることは可能であるが、このレンズシートは線光源、もしくは点光源から、面光源とするための導光板を通って拡散される斜め方向の光を正面方向に向けるものであり、面光源であるEL素子に用いた場合、斜め方向の光成分が相対的に少ないためにその効果は薄い。そのため、特許文献2に示されるような凸状もしくは凹状の錐状のレンズを配置したレンズシートが考案されている。
特開2004−004970号公報 特開2003−059641号公報
Although it is possible to use the above-described lens sheet for improving brightness as a means for improving the brightness of the EL element, this lens sheet is diffused from a line light source or a point light source through a light guide plate for use as a surface light source. When the EL device is a surface light source, the light component in the oblique direction is directed to the front direction, and its effect is weak because the light component in the oblique direction is relatively small. Therefore, a lens sheet has been devised in which convex or concave conical lenses as shown in Patent Document 2 are arranged.
JP 2004-004970 A JP 2003-059641 A

前述のEL素子自体の輝度向上は重要な課題であるが、同時に、光の利用効率の向上を図ることも重要な課題である。液晶表示装置においては通常、バックライトユニットからの光を液晶表示素子に透過し、画像を表示する。だが、液晶表示素子上の各表示画素にはそれぞれ配線やトランジスタが形成されており全ての光が液晶表示素子を透過するわけではない。液晶表示素子に入射する光のうちで透過する光の割合は開口率で示される。透過型の液晶表示素子の場合、開口率は通常10%〜50%程度である。すなわちバックライトユニットから発せられた光のうち半分以上は非透過部に照射され、非透過部に照射された光の多くは吸収される。よって、光の利用効率は低下し、液晶表示素子の輝度向上を妨げる要因の1つとなっている。特許文献2のようなEL素子の輝度向上用のレンズシートは、上記の低利用効率の問題に対する解決とはなっておらず、未だなお、低い利用効率の状態に留まったままである。   Improvement of the luminance of the above-described EL element itself is an important issue, but at the same time, improvement of light utilization efficiency is also an important issue. In a liquid crystal display device, light from a backlight unit is normally transmitted to a liquid crystal display element to display an image. However, each display pixel on the liquid crystal display element is formed with a wiring and a transistor, and not all light passes through the liquid crystal display element. Of the light incident on the liquid crystal display element, the ratio of the transmitted light is indicated by the aperture ratio. In the case of a transmissive liquid crystal display element, the aperture ratio is usually about 10% to 50%. That is, more than half of the light emitted from the backlight unit is irradiated to the non-transmissive portion, and most of the light irradiated to the non-transmissive portion is absorbed. Therefore, the light use efficiency is lowered, which is one of the factors that hinder the improvement of the luminance of the liquid crystal display element. The lens sheet for improving the luminance of the EL element as in Patent Document 2 is not a solution to the above problem of low utilization efficiency, and still remains in a state of low utilization efficiency.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも光の利用効率が向上したEL素子、および、EL素子等の光源に用いて光の利用効率を向上させるレンズシート、ならびに、これら光源を用いた輝度の高い表示装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, an EL element with improved light use efficiency than before, a lens sheet that improves light use efficiency using a light source such as an EL element, and the like, and An object of the present invention is to provide a display device with high brightness using these light sources.

本発明は、表示素子とバックライトユニットとの間に配されて前記バックライトユニットから入射した光を透過させて前記表示素子に出射するレンズシートを有する表示装置であって、前記表示素子は、表示画素に対応して設けられた開口部、および、光を透過しない非開口部を有し、前記レンズシートは、レンズシートに対して略平行方向に入射光を散乱させる効果を有する散乱レンズ部と、レンズシートに対して略垂直方向に入射光を指向させる効果を有する指向レンズ部とを有し、かつ前記レンズシートの前記指向レンズ部は、前記表示素子の前記開口部と平行であり、平面視で実質的に重なり合う位置に設けられていることを特徴とするThe present invention is a display device having a lens sheet that is arranged between a display element and a backlight unit and transmits light incident from the backlight unit and emits the light to the display element. A scattering lens portion having an opening provided corresponding to a display pixel and a non-opening that does not transmit light, and the lens sheet has an effect of scattering incident light in a direction substantially parallel to the lens sheet And a directional lens portion having an effect of directing incident light in a direction substantially perpendicular to the lens sheet, and the directional lens portion of the lens sheet is parallel to the opening of the display element, It is provided in the position which overlaps substantially by planar view .

前記レンズシートは、散乱レンズ部および前記指向レンズ部が所定の周期性をもって規則的に配列された構造であることを特徴とする The lens sheet has a structure in which a scattering lens portion and a directional lens portion are regularly arranged with a predetermined periodicity .

本発明の表示装置において、レンズシートは、レンズシートに対して略平行方向に入射光を散乱させる効果を有する散乱レンズ部と、レンズシートに対して略垂直方向に入射光を指向させる効果を有する指向レンズ部とを有し、かつ前記レンズシートの前記指向レンズ部は、表示素子の開口部と平行であり、平面視で実質的に重なり合う位置に設けられており、これにより光源からの光を光指向効果を有するレンズに集光することが可能であり、光の利用効率が従来よりも向上された表示装置を実現することができる。 In the display device of the present invention , the lens sheet has a scattering lens portion having an effect of scattering incident light in a direction substantially parallel to the lens sheet, and an effect of directing incident light in a direction substantially perpendicular to the lens sheet. The directional lens portion of the lens sheet is parallel to the opening of the display element, and is provided at a position that substantially overlaps in plan view. a is possible that the condensing lens having a light directing effect can be light use efficiency to realize a display device which is improved than before.

以下、添付の図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子(EL素子)1の断面概略図である。EL素子1はレンズシート11、透明基板12、透明電極13、発光層14、背面電極15を有する。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electroluminescence element (EL element) 1 according to the present invention. The EL element 1 includes a lens sheet 11, a transparent substrate 12, a transparent electrode 13, a light emitting layer 14, and a back electrode 15.

本実施形態のEL素子1においては、駆動電源(図示せず)によって透明電極13と背面電極15との間に所定の駆動電圧を印加するにより発光層14が発光し、発光層14からの光は透明電極13、透明基板12、レンズシート11を介してEL素子の上方へ出射する。   In the EL element 1 of the present embodiment, the light emitting layer 14 emits light when a predetermined driving voltage is applied between the transparent electrode 13 and the back electrode 15 by a driving power source (not shown), and light from the light emitting layer 14 is emitted. Is emitted upward of the EL element through the transparent electrode 13, the transparent substrate 12, and the lens sheet 11.

本実施形態のレンズシート11は透明基板12と一体に形成されており、光散乱効果を有するレンズ(以下、「散乱レンズ」という。)11aと、光指向効果を有するレンズ(以下、「指向レンズ」という。)11bの2種類のレンズがその表面に形成されている。   The lens sheet 11 of this embodiment is formed integrally with the transparent substrate 12, and has a lens 11a having a light scattering effect (hereinafter referred to as "scattering lens") and a lens having a light directing effect (hereinafter referred to as "directing lens"). The two types of lenses 11b are formed on the surface.

散乱レンズ11aと指向レンズ11bは、図2に示すように特定の周期d、例えば1つのレンズ11aまたは11bにつき100μm間隔で配列される。EL素子1において、両レンズ11a、11bは縦横ともに交互に配列されている。本実施形態では両レンズ11a、11bに四角錐体形状のレンズを用い、幅方向にはそれぞれ2個ずつ、長さ方向には2個ないし3個の周期で交互に散乱レンズ11a、指向レンズ11bを配列している。また、散乱レンズ11aの高さは指向レンズ11bよりも低く形成される。散乱レンズ11aの高さは、好ましくは指向レンズ11bの高さの1/2以下である。また、レンズの頂角は散乱レンズ11aでは好ましくは120度以上であり、指向レンズ11bでは好ましくは120度以下である。   As shown in FIG. 2, the scattering lens 11a and the directional lens 11b are arranged at a specific period d, for example, at an interval of 100 μm per one lens 11a or 11b. In the EL element 1, both the lenses 11a and 11b are alternately arranged both vertically and horizontally. In the present embodiment, a quadrangular pyramid-shaped lens is used for both the lenses 11a and 11b. The scattering lens 11a and the directional lens 11b are alternately arranged in a cycle of two or two in the width direction and two or three in the length direction. Is arranged. Moreover, the height of the scattering lens 11a is formed lower than that of the directional lens 11b. The height of the scattering lens 11a is preferably ½ or less of the height of the directional lens 11b. Further, the apex angle of the lens is preferably 120 degrees or more in the scattering lens 11a, and is preferably 120 degrees or less in the directional lens 11b.

レンズシート11の材質は、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリオレフィンン、ポリカーボネート、ポリエステル等の高分子材やガラス、などが挙げられる。   Examples of the material of the lens sheet 11 include polymer materials such as acrylic resin, polystyrene, polyolefin, polycarbonate, and polyester, and glass.

透明基板12は少なくとも所望の帯域の光を透過する材質と厚さであれば特にその材質や厚さはともに限定されず、例えば、材質としてはポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド等の高分子材料やガラス、石英等を用いることができる。   The material and thickness of the transparent substrate 12 are not particularly limited as long as the transparent substrate 12 is a material and thickness that transmits at least a desired band of light. For example, the material is a high material such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polyimide, and polyamide. Molecular materials, glass, quartz and the like can be used.

透明電極13は導電性を有し、かつ所望の帯域の光を透過する材質と厚さであれば、特にその材質や厚さはともに限定されず、例えば材質としては、ITOやZnO等の金属酸化物、Au、Ag、Al等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、PEDOT/PSS、ポリチオフェン等の高分子材料等を用いることができる。   As long as the transparent electrode 13 is conductive and has a thickness and a material that transmits light in a desired band, the material and thickness are not particularly limited. For example, the material is a metal such as ITO or ZnO. Oxides, metals such as Au, Ag, and Al, polymer materials such as polyaniline, polypyrrole, PEDOT / PSS, and polythiophene can be used.

発光層14は、例えば硫化亜鉛等の無機化合物やAlq3などの有機化合物の単層、もしくは複層で構成される。なお、複層で構成される場合、発光に寄与しない層、例えば無機強誘電体からなる絶縁層や、NPDなどの有機化合物からなる正孔輸送層などを含んでもよい。   The light emitting layer 14 is composed of, for example, a single layer or multiple layers of an inorganic compound such as zinc sulfide or an organic compound such as Alq3. In the case of being composed of multiple layers, a layer that does not contribute to light emission, for example, an insulating layer made of an inorganic ferroelectric material, a hole transport layer made of an organic compound such as NPD, or the like may be included.

背面電極15は導電性であれば特に限定されず、例えば材質としては、ITOやZnO等の金属酸化物、Au、Ag、Al、Cu等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、PEDOT/PSS等の高分子材や、カーボン等を用いることができる。また、背面電極15側から光を取り出す場合には、発光波長に対して透明な電極材料、例えば透明電極12と同様の材料で構成してもよい。   The back electrode 15 is not particularly limited as long as it is conductive. For example, the material is a metal oxide such as ITO or ZnO, a metal such as Au, Ag, Al, or Cu, or a polymer such as polyaniline, polypyrrole, or PEDOT / PSS. A material, carbon, etc. can be used. Moreover, when taking out light from the back electrode 15 side, you may comprise with the electrode material transparent with respect to light emission wavelength, for example, the material similar to the transparent electrode 12, for example.

次に、本実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

図3は図1と同様の横断面模式図であり、さらに本発明の効果を示すため、内部の発光層14から上向きに発せられる光の光路のうち、2つの光路を実線および破線の矢印を用いて表している。発光層14は全方位的に発光するため、層14から出射された光はあらゆる方向性を備えてプリズムシート11に入射するが、図示した以外の光路を有する光についても同様に、本発明の効果は発揮される。本図に示した光路では、素子1内部の層の境界面における屈折を省略して図示しているが、当然のことながら、素子1内部において屈折が生じてもよい。その場合でも、本発明の効果は同様に発揮される。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view similar to FIG. 1, and in order to show the effect of the present invention, two optical paths of light emitted upward from the inner light emitting layer 14 are represented by solid and broken arrows. It represents using. Since the light emitting layer 14 emits light in all directions, the light emitted from the layer 14 is incident on the prism sheet 11 with any directionality. However, the light having an optical path other than that shown in the drawing is similarly applied to the present invention. The effect is demonstrated. In the optical path shown in the figure, the refraction at the boundary surface of the layer inside the element 1 is omitted, but it should be understood that refraction may occur inside the element 1. Even in that case, the effect of the present invention is exhibited in the same manner.

発光層14から透明基板12へ入射した光31および32は、透明基板12を透過し、透明基板12上方のレンズシート11へ入射する。それら光のうち、レンズシート11の散乱レンズ11aに入射された光31は、散乱レンズ11aの上方の外部との境界面で屈折(以下、散乱レンズ11aとEL素子1の外部との界面における出射光の屈折作用を特に「散乱効果」と称す。)し、光31は、レンズシート11の外側より指向レンズ11bに照射される。このとき光31は、その一部の光31bがレンズ内部に入射し、残りの光31aは指向レンズ11bで反射され、レンズシート11の上方へ反射する。他方、レンズシート11の指向レンズ11bに入射した光32は、指向レンズ11bの上方の外部との境界面で屈折(以下、指向レンズ11bとEL素子1の外部との界面における出射光の屈折作用および界面における光の反射作用を特に「指向効果」と称す。)し、光32はレンズシート上方へ出射される。   Lights 31 and 32 incident on the transparent substrate 12 from the light emitting layer 14 pass through the transparent substrate 12 and enter the lens sheet 11 above the transparent substrate 12. Of these lights, the light 31 incident on the scattering lens 11a of the lens sheet 11 is refracted at the boundary surface with the outside above the scattering lens 11a (hereinafter referred to as the output at the interface between the scattering lens 11a and the outside of the EL element 1). The refracting action of the incident light is particularly referred to as a “scattering effect”. At this time, a part of the light 31 is incident on the inside of the lens, and the remaining light 31a is reflected by the directional lens 11b and reflected upward of the lens sheet 11. On the other hand, the light 32 incident on the directional lens 11b of the lens sheet 11 is refracted at the boundary surface with the outside above the directional lens 11b (hereinafter, the refracting action of the emitted light at the interface between the directional lens 11b and the outside of the EL element 1). The light reflecting action at the interface is particularly referred to as “directing effect”), and the light 32 is emitted above the lens sheet.

レンズシート11がこのような形状を有することによりEL素子1をその上方より見た場合、EL素子1には輝度の高い部位と低い部位が特定の周期で繰り返される。図4は発光状態にあるEL素子1を上方より、つまりレンズシート11を上方より見た部分平面図である。レンズシート11を上方より見た場合、表面に指向レンズ11bが形成されている領域R1においては高い輝度で発光が認められ、表面に散乱レンズ11aが形成されている他の領域R2においては、その輝度は領域R1における輝度と比べて相対的に低い輝度での発光が認められる。図4においては、その輝度の差をハッチングで示している。   When the lens element 11 has such a shape, when the EL element 1 is viewed from above, the EL element 1 has a high luminance portion and a low luminance portion repeated at a specific cycle. FIG. 4 is a partial plan view of the EL element 1 in a light emitting state as viewed from above, that is, the lens sheet 11 from above. When the lens sheet 11 is viewed from above, light is emitted with high luminance in the region R1 where the directional lens 11b is formed on the surface, and in the other region R2 where the scattering lens 11a is formed on the surface, Luminescence with a relatively low luminance is recognized compared to the luminance in the region R1. In FIG. 4, the difference in luminance is indicated by hatching.

散乱レンズ11aが配置されている領域R2では、光がレンズシート11と略平行な方向に出射光は散乱され、よって上方より見た場合には輝度の低い領域となり、指向レンズ11bが配されている領域R1では光がレンズシート11と略垂直な方向に指向され、かつ光散乱効果を有するレンズ11aからの横斜め方向に拡散された光も上方向に指向されることで、集光され、上方より見た場合に相対的に輝度の高い領域となる。   In the region R2 where the scattering lens 11a is disposed, the emitted light is scattered in a direction substantially parallel to the lens sheet 11, so that when viewed from above, the region has a low luminance, and the directional lens 11b is disposed. In the region R1, the light is directed in a direction substantially perpendicular to the lens sheet 11, and the light diffused in the horizontal oblique direction from the lens 11a having a light scattering effect is also directed upward, thereby being condensed. When viewed from above, the region has a relatively high luminance.

このように、散乱レンズ11aおよび指向レンズ11bを用いてレンズシート11表面に散乱効果および指向効果を与えることにより、EL素子1に、所望の光強度の強弱の分布を与えることができる。よって、強い輝度が必要とされる領域に光のエネルギを集中させて光を利用することにより、EL素子1全体の光の利用効率が向上する。   Thus, by giving the scattering effect and the directing effect to the surface of the lens sheet 11 using the scattering lens 11a and the directional lens 11b, it is possible to give the EL element 1 a distribution of the intensity of the desired light intensity. Therefore, the light use efficiency of the entire EL element 1 is improved by concentrating light energy in a region where strong luminance is required and using the light.

上述した実施形態においては、レンズシートとして上方に凸状のレンズを用いた例を用いて説明したが、凹状であっても良い。また、レンズ形状に四角錐形状を用いた例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、多角錐や円錐、または半球状といった曲面形状を有するレンズであってもよい。さらにレンズの配列は縦横共に交互に配列された場合を示したが、一方向のみに交互な配列を与えてもよく、この場合レンズ形状は上記形状以外にも、図5に示すように、その長手方向がレンズシート11の面に平行に配列された少なくとも2種類の三角柱形状レンズ11c、11dを用いることができる。また、本実施形態においては、1種類の散乱レンズ11bと1種類の指向レンズ11aの2種類のレンズのみで説明したが、例えば散乱レンズが複数種類あってもよく、指向レンズが複数種類あってもよく、さらには、それぞれが複数種類あってもよい。また、レンズシート11は透明基板12と一体に成形された構成をしているが、別体に形成され重ね合わされてもよく、さらに接着剤等で張り合わされてもよい。 In the embodiment described above it has been described using an example of using a lens convex upwardly as the lens sheet, may be concave. Further, although an example using a quadrangular pyramid shape as the lens shape has been described, the present invention is not limited to this, and a lens having a curved surface shape such as a polygonal pyramid, a cone, or a hemisphere may be used. . Furthermore, although the case where the arrangement of the lenses is alternately arranged in both the vertical and horizontal directions is shown, the arrangement may be given only in one direction. In this case, the lens shape is not limited to the above shape, as shown in FIG. At least two types of triangular prism lenses 11c and 11d whose longitudinal directions are arranged in parallel to the surface of the lens sheet 11 can be used. Further, in the present embodiment, only two types of lenses, one type of scattering lens 11b and one type of directional lens 11a, have been described. However, for example, there may be a plurality of types of scattering lenses and a plurality of types of directional lenses. Furthermore, there may be a plurality of types. Moreover, although the lens sheet 11 has a structure formed integrally with the transparent substrate 12, it may be formed separately and overlaid, and may be further laminated with an adhesive or the like.

なお、本実施形態のレンズシートは、エレクトロルミネッセンス素子で構成される面状光源の他、導光板等を用いた従来型の光源に使用することもできる。   In addition, the lens sheet of this embodiment can also be used for the conventional light source which used the light-guide plate etc. other than the planar light source comprised with an electroluminescent element.

図6(a)および図6(b)は本発明に係る表示装置の構成を示しており、図6(a)は、図6(b)の斜視図のA−Aにおける横断面概略図である。表示装置4はEL素子41、レンズシート411、液晶表示素子42を有する。 6 (a) and 6 (b) show the configuration of the display device according to the present invention, and FIG. 6 (a) is a schematic cross-sectional view taken along line AA of the perspective view of FIG. 6 (b). is there. The display device 4 includes an EL element 41, a lens sheet 411, and a liquid crystal display element 42.

EL素子41は上記実施形態で説明したEL素子1のうち、レンズシート11を除いた部分と実質的に同等であり、少なくとも図面上方に向かって発光可能に配置されている。上記実施形態とは異なり、レンズシート411はEL素子41とは別体で構成される。このレンズシート411は、上記実施形態のレンズシート11と実質的に同等であって、散乱効果を有する散乱レンズ411aおよび指向効果を有する指向レンズ411bを備えている。 The EL element 41 is substantially the same as the part excluding the lens sheet 11 in the EL element 1 described in the above embodiment, and is arranged to emit light at least upward in the drawing. Unlike the above embodiment, the lens sheet 411 is configured separately from the EL element 41. The lens sheet 411 is substantially equivalent to the lens sheet 11 of the above-described embodiment, and includes a scattering lens 411a having a scattering effect and a directional lens 411b having a directing effect.

レンズシート411はEL素子41と表示素子42との間に配置される。EL素子41及びレンズシート411は、表示素子42のバックライトユニットとして機能する。   The lens sheet 411 is disposed between the EL element 41 and the display element 42. The EL element 41 and the lens sheet 411 function as a backlight unit for the display element 42.

表示素子42は透過型もしくは半透過型の、マトリックス駆動される液晶表示素子であり、例えばTN型液晶表示素子、STN型液晶表示素子、DSTN型液晶表示素子、TFT型液晶表示素子、MIM型液晶表示素子などを用いることができ、特にTFT型液晶表示素子が好ましい。   The display element 42 is a transmissive or transflective matrix-driven liquid crystal display element. For example, a TN liquid crystal display element, an STN liquid crystal display element, a DSTN liquid crystal display element, a TFT liquid crystal display element, or an MIM liquid crystal. A display element or the like can be used, and a TFT type liquid crystal display element is particularly preferable.

前述のように、このような透過型もしくは半透過型のマトリックス駆動の液晶表示素子42は配線やトランジスタ、さらに表示画素間のブラックマトリックスなどを有するため、表示素子42の全ての部分においてバックライトからの光が透過されるわけではない。つまり、液晶表示素子42において光を透過可能な部分である開口部(透光部)421は限定されている。   As described above, such a transmissive or transflective matrix-driven liquid crystal display element 42 includes wirings, transistors, and a black matrix between display pixels. Is not transmitted. That is, the opening (translucent portion) 421 that is a portion through which light can be transmitted in the liquid crystal display element 42 is limited.

図6(b)において、開口部421はそれぞれ、表示装置4を構成する画素の1つ1つである。また、液晶表示素子42に含まれる画素の配列と、レンズシート411に含まれる指向レンズ411bの配列とは実質的に一致するように配列されている。よって、開口部421と指向レンズ411bの位置は平面視で実質的に一致している。同時に、液晶表示素子42の光を透過しない部分つまり非開口部(非透光部)422と、レンズシート411に含まれる散乱レンズ411aとは平面視で実質的に一致する。   In FIG. 6B, each of the openings 421 is a pixel that constitutes the display device 4. In addition, the arrangement of the pixels included in the liquid crystal display element 42 and the arrangement of the directional lenses 411b included in the lens sheet 411 are arranged so as to substantially match. Therefore, the positions of the opening 421 and the directional lens 411b substantially coincide with each other in plan view. At the same time, the portion of the liquid crystal display element 42 that does not transmit light, that is, the non-opening portion (non-light transmitting portion) 422, and the scattering lens 411a included in the lens sheet 411 substantially coincide with each other in plan view.

レンズ411a、411bを四角錐形状に構成する本実施形態では、四辺形である開口部421の周囲を規定する四辺と、直下に位置する指向レンズ411b群の周縁部を規定する四辺形の四辺とが平面視で実質的に重なり合うことが望ましい。なお、レンズ411a、411bが四角錐形状以外の形状を有する場合においては、開口部421の直下に位置する指向レンズ411b群の最も外側に位置する指向レンズ411bの頂点を繋いで仮想的に形成される多角形が四辺形を構成し、平面視で直上の開口部421を規定する四辺形の内部に完全に含まれる位置にあって、上記の仮想的に形成される四辺形の第1辺、第2辺、第3辺、および、第4辺と、開口部の周囲を規定する四辺形の第1辺、第2辺、第3辺、および、第4辺とがそれぞれ平行であることが望ましい。   In the present embodiment in which the lenses 411a and 411b are configured in a quadrangular pyramid shape, a quadrilateral that defines the periphery of the opening 421 that is a quadrilateral, and a quadrilateral four sides that define the peripheral edge of the directional lens 411b group located immediately below It is desirable that they substantially overlap in plan view. When the lenses 411a and 411b have shapes other than the quadrangular pyramid shape, the lenses 411a and 411b are virtually formed by connecting the vertices of the directional lens 411b located on the outermost side of the directional lens 411b group located directly below the opening 421. The first side of the quadrilateral that is virtually formed as described above, in a position that is completely included in the quadrangle that defines the opening 421 immediately above in plan view, The second side, the third side, and the fourth side may be parallel to the first side, the second side, the third side, and the fourth side of the quadrangle that defines the periphery of the opening. desirable.

また、個々の開口部421の開口領域の面積と、その直下に位置する指向レンズ411b群の配されているレンズシート411上の領域の面積とは同一であることが望ましい。なぜなら、面積が同一でないとき、特に、指向レンズ411b群の領域の面積がその直上にある開口部421の開口領域よりも大きい場合、光の利用効率が低下するおそれがあり、逆に、指向レンズ411b群の領域の面積がその直上にある開口部421の開口領域よりも小さい場合、液晶表示装置の輝度の低下を招くおそれがあるからである。   In addition, it is desirable that the area of the opening region of each opening 421 and the area of the region on the lens sheet 411 in which the group of directional lenses 411b located immediately below are the same. This is because, when the areas are not the same, in particular, when the area of the directional lens 411b group is larger than the opening area of the opening 421 immediately above the area, there is a possibility that the light use efficiency may be reduced. This is because when the area of the region of the 411b group is smaller than the opening region of the opening 421 immediately above it, the luminance of the liquid crystal display device may be lowered.

以上のように構成される表示装置の動作を説明する。EL素子41は図示しない駆動電源から電圧を印加されることで発光し、発せられた光はレンズシート411を介して液晶表示素子42に照射される。レンズシート411では入射された光が散乱レンズ411aで散乱されることで指向レンズ411bに集光され、指向レンズ411bにより上方向へ指向されて照射される。指向レンズ411b上には液晶表示素子42の開口部421が配置されているため、指向レンズ411bで集光された光は、開口部421に入射し、そして透過して表示装置4の表示面4aより出射される。よって、EL素子41の発する光の利用効率が向上される。   The operation of the display device configured as described above will be described. The EL element 41 emits light when a voltage is applied from a driving power source (not shown), and the emitted light is irradiated to the liquid crystal display element 42 through the lens sheet 411. In the lens sheet 411, the incident light is scattered by the scattering lens 411a, thereby being condensed on the directional lens 411b, and directed upward by the directional lens 411b. Since the opening 421 of the liquid crystal display element 42 is disposed on the directional lens 411b, the light condensed by the directional lens 411b is incident on the opening 421 and is transmitted therethrough, so that the display surface 4a of the display device 4 is displayed. Is emitted. Therefore, the utilization efficiency of the light emitted from the EL element 41 is improved.

本実施形態において、レンズシート411は、図1〜図5で説明した形態と同様に様々な形状と配列をとることができる。またレンズシート411はEL素子41と別体に構成されているが、EL素子41と一体の構成でも良い。また逆に、液晶表示素子42と一体に形成されてもよい。 In the present embodiment, the lens sheet 411 can take various shapes and arrangements as in the embodiments described with reference to FIGS . The lens sheet 411 is configured separately from the EL element 41, but may be configured integrally with the EL element 41. Conversely, it may be formed integrally with the liquid crystal display element 42.

本発明のエレクトロルミネッセンス素子は、光を部分的に集光し指向することで、特定のパターンで高輝度化が可能となる。そのため、液晶表示素子を用いた表示装置のバックライトユニット用光源として特に有用である。更に本発明の表示装置は、このエレクトロルミネッセンス素子を用いることで高輝度画像表示が可能となり、携帯情報端末やフラットパネルディスプレイ用の表示装置として特に有用である。   The electroluminescence element of the present invention can increase the brightness with a specific pattern by partially condensing and directing light. Therefore, it is particularly useful as a light source for a backlight unit of a display device using a liquid crystal display element. Furthermore, the display device of the present invention can display a high luminance image by using this electroluminescence element, and is particularly useful as a display device for a portable information terminal or a flat panel display.

本発明の実施形態によるエレクトロルミネッセンス素子の横断面概略図1 is a schematic cross-sectional view of an electroluminescent device according to an embodiment of the present invention. 図1に示したエレクトロルミネッセンス素子の斜視図1 is a perspective view of the electroluminescence element shown in FIG. 図1に示したレンズシート内を透過する光の光路及び出射方向を示す模式図Schematic diagram showing the optical path and emission direction of light transmitted through the lens sheet shown in FIG. 図1に示したレンズシートの部分平面図Partial plan view of the lens sheet shown in FIG. 本発明の実施形態の変形例を示す斜視図The perspective view which shows the modification of embodiment of this invention (a):本発明の実施形態による表示装置の横断面概略図、(b):本発明の実施形態による表示装置の斜視図(A): cross-sectional schematic view of a display device according to an embodiment of the present invention, (b): a perspective view of a display device according to an embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 エレクトロルミネッセンス素子
11 レンズシート
11a 散乱レンズ
11b 指向レンズ
12 透明基板
13 透明電極
14 発光層
15 背面電極
31 散乱レンズを通過する光の光路
32 指向レンズを通過する光の光路
4 表示装置
41 エレクトロルミネッセンス素子
411 レンズシート
411a 散乱レンズ
411b 指向レンズ
42 液晶表示素子
421 液晶表示素子の開口部(透光部)
422 液晶表示素子の非開口部(非透光部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electroluminescent element 11 Lens sheet 11a Scattering lens 11b Directional lens 12 Transparent substrate 13 Transparent electrode 14 Light emitting layer 15 Back electrode 31 Optical path of light passing through scattering lens 32 Optical path of light passing through directional lens 4 Display device 41 Electroluminescent element 411 Lens sheet 411a Scattering lens 411b Directional lens 42 Liquid crystal display element 421 Opening (translucent part) of liquid crystal display element
422 Non-opening part (non-translucent part) of liquid crystal display element

Claims (2)

表示素子とバックライトユニットとの間に配されて前記バックライトユニットから入射した光を透過させて前記表示素子に出射するレンズシートを有する表示装置であって、前記表示素子は、表示画素に対応して設けられた開口部、および、光を透過しない非開口部を有し、前記レンズシートは、レンズシートに対して略平行方向に入射光を散乱させる効果を有する散乱レンズ部と、レンズシートに対して略垂直方向に入射光を指向させる効果を有する指向レンズ部とを有し、かつ前記レンズシートの前記指向レンズ部は、前記表示素子の前記開口部と平行であり、平面視で実質的に重なり合う位置に設けられていることを特徴とする表示装置 A display device having a lens sheet that is disposed between a display element and a backlight unit and transmits light incident from the backlight unit and emits the light to the display element, the display element corresponding to a display pixel And a non-opening that does not transmit light, and the lens sheet has an effect of scattering incident light in a direction substantially parallel to the lens sheet, and a lens sheet A directional lens portion having an effect of directing incident light in a substantially vertical direction, and the directional lens portion of the lens sheet is parallel to the opening of the display element and is substantially in plan view A display device characterized in that the display device is provided at an overlapping position . 前記レンズシートは、散乱レンズ部および前記指向レンズ部が所定の周期性をもって規則的に配列された構造であることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置 The display device according to claim 1, wherein the lens sheet has a structure in which a scattering lens unit and the directional lens unit are regularly arranged with a predetermined periodicity .
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