JP4684753B2 - Light control sheet and surface light source device - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置等の照明に用いられる光制御シート、及び、面光源装置に関するものである。 The present invention relates to a light control sheet used for illumination of a liquid crystal display device or the like, and a surface light source device.
透過型の液晶ディスプレイ等を背面から照明する面光源として各種方式の面光源装置が提案され、実用化している。面光源装置には、主として、面光源でない光源を面光源に変換する方式によりエッジライト型と直下型とがある。
例えば、直下型では、背面より並列の冷陰極管を用いて光を導入するようになっており、冷陰極管とＬＣＤパネル等の透過型表示部との距離を適度に空け、その間に拡散板を用い、さらに、光を収束させるシートを複数組み合わせて使用していた。
しかし、このような従来の方式では、必要とする光学シートの枚数が多い割に収束特性が不十分であり、それを補う為にＬＣＤパネルを改良して、斜め方向からの入射光に対しても画質を落とさない構造としていた。
Various surface light source devices have been proposed and put into practical use as surface light sources for illuminating a transmissive liquid crystal display or the like from the back. The surface light source device mainly includes an edge light type and a direct type by converting a light source that is not a surface light source into a surface light source.
For example, in the direct type, light is introduced using a parallel cold cathode tube from the back side, and a distance between the cold cathode tube and a transmissive display unit such as an LCD panel is appropriately spaced, and a diffusion plate therebetween. In addition, a plurality of sheets for converging light were used.
However, in such a conventional method, the convergence characteristic is insufficient for the large number of optical sheets required, and the LCD panel is improved to compensate for the incident light from an oblique direction. Also, the structure did not degrade the image quality.
しかし、この方式では、光の利用効率が低下する上、ＬＣＤパネルの構成も複雑となり、コスト増の要因になるという問題があった。
特に、直下型では、冷陰極管に近接した部分であるか否か（冷陰極管に至近の位置であるか、並列に並んだ冷陰極管の間隙部分に至近の位置であるか）によって光強度（輝度）にムラが発生し易い。これを抑えるために冷陰極管とＬＤＣとの間隔を大きく取ってしまうとディスプレイの厚さが厚くなってしまうという問題があった。また、ムラを抑えるために拡散を強くしたり、透過量を制限したりすると、光の使用量が低減してしまうという問題があった。
However, this method has a problem in that the light use efficiency is reduced and the configuration of the LCD panel is complicated, resulting in an increase in cost.
In particular, in the direct type, the light depends on whether it is a part close to the cold cathode tube (a position close to the cold cathode tube or a position close to a gap part of the cold cathode tubes arranged in parallel). Unevenness is likely to occur in intensity (luminance). In order to suppress this, if the distance between the cold cathode tube and the LDC is made large, there is a problem that the thickness of the display becomes thick. In addition, when the diffusion is increased or the transmission amount is limited in order to suppress unevenness, there is a problem that the amount of light used is reduced.
例えば、特許文献１及び２に記載の面光源装置では、遮光部分（ライティングカーテン，遮光ドット層）を設けることで均一性を維持しているが、この手法では、上述のように光の使用量が減少してしまっていた。
また、両面にレンチキュラーレンズを設けたシートを使用する方式も例えば、特許文献３で報告されているが、これは、２方向の拡散制御を行うための構成で、光を収束する機能はない。従って、冷陰極管との位置関係によってＬＣＤの場所毎に光軸がばらつくことにより、画面を観察する位置によって明るさのムラが発生したりするという問題もあった。
Also, a method using a sheet provided with lenticular lenses on both sides is reported, for example, in Patent Document 3, but this is a configuration for performing diffusion control in two directions and has no function of converging light. Therefore, there is a problem in that unevenness of brightness occurs depending on the position where the screen is observed because the optical axis varies depending on the location of the LCD depending on the positional relationship with the cold cathode tube.
本発明の課題は、画面を観察する位置によらずムラのない均一な照明を行うことができる光制御シート、及び、面光源装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a light control sheet and a surface light source device capable of performing uniform illumination without unevenness regardless of a position where a screen is observed.
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、直下型の面光源装置に設けられ、光源（１３）から出射した光を拡散して均一化する光制御シートであって、出射側に、長軸がシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する回転楕円体の一部である単位レンズ（１４１）が多数形成されており、前記単位レンズより入射側に設けられ、光を反射させる作用を有した粒子を含有し、入射光の一部を反射して光源側へ戻す反射層（１４３）を備え、垂直入射光に対しての１／２拡散角は、前記単位レンズによる光拡散効果を除いて、２０°以内であり、前記単位レンズ及び前記反射層による垂直入射光に対する反射率は、４０％以上であること、を特徴とする光制御シート（１４）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の光制御シートにおいて、前記反射層（１４２）は、最も入射側に形成され、その入射側の面が該光制御シートの入射面となること、を特徴とする光制御シート（１４）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光制御シートにおいて、前記反射層は、光を拡散させる作用を有した粒子を含有すること、を特徴とする光制御シート（１４）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光制御シートにおいて、前記単位レンズの長半径は、短半径の１．５倍から３倍の長さであること、を特徴とする光制御シート（１４）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の拡散シートにおいて、２層以上の異なる層（１４２，１４３）を有しており、入射側の層の吸湿率は、出射側の層の吸湿率よりも高いこと、を特徴とする光制御シート（１４）である。
請求項６の発明は、透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、複数の光源（１３）を並列に並べた光源部と、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光制御シート（１４）と、を備える面光源装置である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の面光源装置において、前記光制御シート（１４）は、前記光源部に最も近い位置に設けられていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７に記載の面光源装置において、前記光源（１３）の前記光制御シート（１４）とは反対側には、光を前記光制御シート方向へ反射する光源側反射部（１２）が設けられていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項９の発明は、請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記光制御シート（１４）よりも観察側に前記光制御シートと同一又は異なる種類の光学シート（１４−２，１５）が少なくとも１枚さらに配置されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１０の発明は、請求項９に記載の面光源装置において、前記光制御シートよりも観察側に設けられた前記光学シートの内の一枚は、偏光分離シート（１５）であること、を特徴とする面光源装置である。
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to the Example of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.
The invention according to claim 1 is a light control sheet that is provided in a direct surface light source device and diffuses and uniformizes the light emitted from the light source (13), and has a long axis with respect to the sheet surface on the emission side. A plurality of unit lenses (141) each of which is a part of an elliptic cylinder that is orthogonal to each other or a part of a spheroid whose major axis is orthogonal to the sheet surface. Provided with a reflective layer (143) that contains particles having a function of reflecting light, reflects a part of incident light and returns it to the light source side, and has a 1/2 diffusion angle with respect to normal incident light , except the light diffusing effect of the unit lenses, Ri 20 ° within der, reflectance for normally incident light by the unit lenses and the reflective layer, light control, characterized in, that is 40% or more sheets (14) .
Invention 請 Motomeko 2, in the light control sheet according to claim 1, wherein the reflective layer (142) is formed on the most incident side, the surface on the incident side becomes the incident surface of the light control sheet The light control sheet (14) characterized by the above.
The invention according to claim 3 is the light control sheet according to claim 1 or 2 , wherein the reflective layer contains particles having a function of diffusing light. ) .
Invention 請 Motomeko 4, in the light control sheet according to any one of claims 1 to 3, the long radius, three times the length of 1.5 times the short radius of the unit lenses It is the light control sheet | seat (14) characterized by these .
Invention 請 Motomeko 5, in the diffusion sheet according to any one of claims 1 to 4, has two or more layers of different layers (142, 143), the incident side of the layer The light control sheet (14) is characterized in that the moisture absorption rate is higher than the moisture absorption rate of the emission side layer.
Invention of Claim 6 is a surface light source device which illuminates a transmission type display part from the back, Comprising: The light source part which arranged the some light source (13) in parallel, and any one of Claim 1-5 It is a surface light source device provided with the light control sheet | seat (14) as described in a term.
The surface light source device according to claim 7 is the surface light source device according to claim 6 , wherein the light control sheet (14) is provided at a position closest to the light source section. .
According to an eighth aspect of the present invention, in the surface light source device according to the sixth or seventh aspect, light is directed toward the light control sheet on the side of the light source (13) opposite to the light control sheet (14). The surface light source device is characterized in that a light source side reflecting portion (12) for reflection is provided.
The invention of claim 9 is the surface light source device according to any one of claims 6 to 8 , wherein the light control sheet (14) is of the same or different type as the light control sheet on the observation side. The surface light source device is characterized in that at least one optical sheet (14-2, 15) is further arranged.
The invention of claim 10 is the surface light source device according to claim 9 , wherein one of the optical sheets provided on the observation side of the light control sheet is a polarization separation sheet (15). The surface light source device characterized by the above.
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）垂直入射光に対しての１／２拡散角は、単位レンズによる光拡散効果を除いて、２０°以内であるので、単位レンズによる光の収束効果を低下することを防ぎ、光を効果的に収束することができる。すなわち、単位レンズ以外の拡散材等による拡散を強くすると、単位レンズによる光の収束効果が低下することを防ぐためには、拡散材による内部拡散を少なくし、１／２拡散角は、単位レンズによる光拡散効果を除いて、２０°以内とすることが有効である。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Since the ½ diffusion angle with respect to the normal incident light is within 20 ° excluding the light diffusion effect by the unit lens, the light convergence effect by the unit lens is prevented from being lowered, and the light is It can converge effectively. That is, when the diffusion by the diffusing material other than the unit lens is strengthened, in order to prevent the light convergence effect by the unit lens from decreasing, the internal diffusion by the diffusing material is reduced, and the ½ diffusion angle is determined by the unit lens. Except for the light diffusion effect, it is effective to be within 20 °.
（２）単位レンズ及び反射層による垂直入射光に対する反射率は、４０％以上であるので、輝度ムラを防止できる。 (2) the unit lens and reflectance against the vertical incident light due to reflection layer, because it is 40% or more, can prevent luminance unevenness.
（４）光を拡散、反射、させる作用の少なくともひとつを有した粒子がシート内の少なくとも一部に添加されているので、光の反射率、拡散度合（１／２拡散角）等を任意の値にできる。 (4) Since particles having at least one of the functions of diffusing and reflecting light are added to at least a part of the sheet, the light reflectance, the degree of diffusion (1/2 diffusion angle) and the like can be arbitrarily set. Can be a value.
（５）入射光の一部を反射して光源側へ戻す反射層を有するので、輝度ムラを低減できる。 (5) because it has a reflection layer to return toward the light source and reflects a portion of the incident light, it can be reduced luminance unevenness.
（６）単位レンズは、長軸がシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する回転楕円体の一部であるので、円筒面又は球面に比べて、拡散特性を任意に制御できる。 (6) Since the unit lens is a part of an elliptic cylinder whose major axis is orthogonal to the sheet surface and continuous, or a part of a spheroid whose major axis is orthogonal to the sheet surface, the unit lens is a cylindrical surface. Alternatively, the diffusion characteristics can be arbitrarily controlled as compared with a spherical surface.
（７）単位レンズの長半径は、短半径の１．５倍から３倍の長さであるので、光を適度に収束させることができ、光の利用効率を下げることなく、均一な照明を行うために最適な拡散シートとすることができる。 (7) Since the long radius of the unit lens is 1.5 to 3 times the short radius, the light can be appropriately converged and uniform illumination can be achieved without reducing the light utilization efficiency. An optimum diffusion sheet can be obtained.
（８）入射側の層の吸湿率は、出射側の層の吸湿率よりも高いので、光源の点灯による発熱により光源側から乾燥しても、出射側へ凸とならず、他の光学シートと部分的に密着する部分がムラとして観察されてしまうことを防止できる。 (8) Since the moisture absorption rate of the incident side layer is higher than the moisture absorption rate of the emission side layer, even if it is dried from the light source side due to heat generated by turning on the light source, it does not protrude toward the emission side, and other optical sheets It is possible to prevent a portion that is partially adhered to being observed as unevenness.
（９）光制御シートは、光源部に最も近い位置に設けられているので、他の光学要素に入射する前に照明光を均一化できる。したがって、その後の光学要素により照明光の制御を容易に行える。 (9) Since the light control sheet is provided at a position closest to the light source unit, the illumination light can be made uniform before entering the other optical element. Therefore, the illumination light can be easily controlled by the subsequent optical element.
（１０）光源の光制御シートとは反対側には、光を光制御シート方向へ反射する光源側反射部が設けられているので、反射して戻った光を再利用することができ、輝度を落とすことなく輝度ムラを防止できる。 (10) Since the light source side reflecting portion that reflects light in the direction of the light control sheet is provided on the side opposite to the light control sheet of the light source, the light reflected and returned can be reused, and the luminance Luminance unevenness can be prevented without dropping.
ムラのない均一な照明をするという目的を、照明光の一部を反射して光源側に戻して利用することにより、光学シートの枚数を増加することなく実現した。 The purpose of uniform illumination without unevenness was realized without increasing the number of optical sheets by reflecting a part of the illumination light and returning it to the light source side.
図１は、本発明による透過型表示装置の実施例１を示す図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
本実施例における透過型表示装置１０は、ＬＣＤパネル１１，反射板１２，発光管１３，光制御シート１４，光制御シート１４−２，反射型偏光性シート１５等を備え、ＬＣＤパネル１１に形成される映像情報を反射板１２，発光管１３，光制御シート１４，光制御シート１４−２，反射型偏光性シート１５を備える面光源装置により背面から照明する透過型液晶表示装置である。
FIG. 1 is a diagram showing Example 1 of a transmissive display device according to the present invention.
In addition, each figure shown below including FIG. 1 is the figure shown typically, and the magnitude | size and shape of each part are exaggerated suitably for easy understanding.
The transmissive display device 10 in this embodiment includes an LCD panel 11, a reflecting plate 12, an arc tube 13, a light control sheet 14, a light control sheet 14-2, a reflective polarizing sheet 15, etc., and is formed on the LCD panel 11. This is a transmissive liquid crystal display device that illuminates the image information from the back by a surface light source device that includes the reflecting plate 12, the arc tube 13, the light control sheet 14, the light control sheet 14-2, and the reflective polarizing sheet 15.
ＬＣＤパネル１１は、所謂透過型の液晶表示素子により形成されており、３０インチサイズ、８００×６００ドットの表示を行うことができる。発光管１３の長手方向に沿った方向が、水平方向として使用され、発光管１３が並ぶ方向が、垂直方向として使用される。
発光管１３は、バックライトの光源部を形成する線光源の冷陰極管であり、本実施例では、略７５ｍｍ間隔で等間隔に６本が並列に並べられている。発光管１３の背面には、反射板１２が設けられている。
反射板１２は、発光管１３の光制御シート１４とは反対側（背面側）の全面にわたって設けられており、背面側へ進む照明光を拡散反射して光制御シート１４方向（出射方向）へ向かわせ、入射光照度を均一に近づける働きを持つ光源側反射部である。
The LCD panel 11 is formed of a so-called transmissive liquid crystal display element, and can display a 30-inch size and 800 × 600 dots. The direction along the longitudinal direction of the arc tube 13 is used as the horizontal direction, and the direction in which the arc tubes 13 are arranged is used as the vertical direction.
The arc tube 13 is a cold-cathode tube of a linear light source that forms a light source unit of a backlight. In this embodiment, six are arranged in parallel at regular intervals of about 75 mm. A reflection plate 12 is provided on the back surface of the arc tube 13.
The reflection plate 12 is provided over the entire surface of the arc tube 13 on the side opposite to the light control sheet 14 (back side), and diffusely reflects the illumination light traveling toward the back side toward the light control sheet 14 (outgoing direction). It is a light source side reflecting section that has a function of making the incident light illuminance uniform and close.
図２は、光制御シート１４を示す斜視図である。
光制御シート１４は、発光管１３から出射した光の輝度ムラを低減させて均一化するレンチキュラーレンズシートであり、出射側に光を収束して出射する単位レンズ１４１が形成されている。単位レンズ１４１は、連続する楕円筒の一部の形状となっており、光制御シート１４の出射側表面は、この単位レンズ１４１が平行に多数並べて配置されてレンチキュラーレンズ面となっている。単位レンズ１４１の並ぶ方向は、発光管１３の並ぶ方向と一致している（図１参照）。
FIG. 2 is a perspective view showing the light control sheet 14.
The light control sheet 14 is a lenticular lens sheet that reduces and equalizes luminance unevenness of light emitted from the arc tube 13, and a unit lens 141 that converges and emits light is formed on the emission side. The unit lens 141 has a shape of a part of a continuous elliptic cylinder, and the light-emitting surface of the light control sheet 14 is a lenticular lens surface in which a large number of the unit lenses 141 are arranged in parallel. The direction in which the unit lenses 141 are aligned is the same as the direction in which the arc tubes 13 are aligned (see FIG. 1).
図３は、光制御シート１４を図２中に矢印で示したＳ１−Ｓ２断面で切断した断面図である。
単位レンズ１４１は、図３に示した断面において、長半径が０．１２ｍｍ、短半径が０．０６ｍｍの楕円となっており、その長軸が光制御シート１４のシート面に対して直交し、ピッチ０．１ｍｍとなるように配置されている。また、光制御シート１４の厚さは、２ｍｍである。
なお、本実施例において、単位レンズ１４１の楕円の長半径は、短半径の２倍となっているが、この値（長半径／短半径）は１．５〜３倍であることが発光管１３に近接した部分であるか否かにより生じる輝度ムラを防ぐ上で望ましい。
3 is a cross-sectional view of the light control sheet 14 taken along the S1-S2 cross section indicated by the arrow in FIG.
In the cross section shown in FIG. 3, the unit lens 141 is an ellipse having a major radius of 0.12 mm and a minor radius of 0.06 mm, and its major axis is orthogonal to the sheet surface of the light control sheet 14, It arrange | positions so that it may become a pitch 0.1mm. Moreover, the thickness of the light control sheet 14 is 2 mm.
In this embodiment, the major radius of the ellipse of the unit lens 141 is twice the minor radius, but this value (major radius / minor radius) is 1.5 to 3 times the arc tube. This is desirable for preventing unevenness in brightness caused by whether or not the portion is close to 13.
また、光制御シート１４は、レンズ層１４２と、反射層１４３とを有している。
レンズ層１４２は、単位レンズ１４１を含む出射側の層である。
反射層１４３は、レンズ層１４２よりも入射側に設けられており、光を拡散及び散乱する作用を有した粒子と、光を反射させる作用を有した粒子との両方を含み、入射光の一部を反射して発光管１３側へ戻す反射層である。本実施例の反射層１４３には、光を拡散及び散乱するアクリル架橋ビーズの微粒子を２重量部、光を反射するアルミニウムの微粒子を１重量部含んでいる。
なお、レンズ層１４２と、反射層１４３とは、吸湿率が異なっており、入射側の反射層１４３の吸湿率が出射側のレンズ層１４２の吸湿率よりも高くなっている。これにより、光制御シート１４の成形時に略フラットな形状とし、吸湿したときには、入射側へ凸な形状となって、発光管１３の点灯による発熱により光源側から乾燥しても、出射側へ凸とならない。
光制御シート１４の作用については、後述する。
The light control sheet 14 includes a lens layer 142 and a reflective layer 143.
The lens layer 142 is a layer on the emission side including the unit lens 141.
The reflection layer 143 is provided on the incident side with respect to the lens layer 142, and includes both particles having an action of diffusing and scattering light and particles having an action of reflecting light. parts is a reflection layer to return to the light emitting tube 13 side and reflects the. The reflective layer 143 of this embodiment includes 2 parts by weight of fine particles of acrylic crosslinked beads that diffuse and scatter light, and 1 part by weight of aluminum fine particles that reflect light.
The lens layer 142 and the reflective layer 143 have different moisture absorption rates, and the moisture absorption rate of the entrance-side reflection layer 143 is higher than the moisture absorption rate of the exit-side lens layer 142. As a result, when the light control sheet 14 is molded, the light control sheet 14 has a substantially flat shape. When the light control sheet 14 absorbs moisture, the light control sheet 14 has a convex shape toward the incident side. Not.
The operation of the light control sheet 14 will be described later.
光制御シート１４−２は、光制御シート１４と同一形状のシートであり、光制御シート１４の単位レンズ１４１の並ぶ方向に対して光制御シート１４−２の並ぶ方向が直交するように配置されているシートである。光制御シート１４−２を光制御シート１４に対して直交して配置することにより、光の収束方向を直交する２方向にできるとともに、後述する輝度ムラの低減効果をより高めている。なお、本実施例では、光制御シート１４−２として光制御シート１４と同一形状のシートを配置したが、これに限らず、全く異なるシートを配置してもよいし、光制御シート１４と他のシートを重ねなくてもよい。
反射型偏光性シート１５は、ＬＣＤパネル１１と光制御シート１４−２との間に配置され、視野角を狭めることなく輝度を上昇させる偏光分離シートである。本実施例では、ＤＢＥＦ（住友スリーエム株式会社製）を使用している。
The light control sheet 14-2 is a sheet having the same shape as the light control sheet 14, and is arranged so that the direction in which the light control sheets 14-2 are arranged is orthogonal to the direction in which the unit lenses 141 of the light control sheet 14 are arranged. It is a sheet. By arranging the light control sheet 14-2 perpendicularly to the light control sheet 14, the light convergence direction can be changed to two orthogonal directions, and the effect of reducing luminance unevenness described later is further enhanced. In the present embodiment, a sheet having the same shape as the light control sheet 14 is disposed as the light control sheet 14-2. However, the present invention is not limited to this, and a completely different sheet may be disposed. It is not necessary to overlap the sheets.
The reflective polarizing sheet 15 is a polarization separating sheet that is disposed between the LCD panel 11 and the light control sheet 14-2 and increases the luminance without narrowing the viewing angle. In this embodiment, DBEF (manufactured by Sumitomo 3M Limited) is used.
図４は、光制御シート１４に垂直に入射する光の進み方を説明する図である。
光制御シート１４の発光管１３に直近の位置に入射する光の多くは、光制御シート１４に略垂直に入射する。一方、光制御シート１４の発光管１３から遠い位置（発光管１３の間隙部分に近い位置）に入射する光は、光制御シート１４に垂直に入射する成分が少ない。したがって、光制御シート１４に垂直に入射する光がそのまま出射することを抑制し、かつ、その抑制された光を光制御シート１４の発光管１３から遠い位置に適度な入射角度（垂直以外の入射角度）を持った状態で入射させることができれば、発光管１３に近接した部分であるか否かによる輝度ムラを防ぐことができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining how the light vertically incident on the light control sheet 14 travels.
Most of the light that enters the arc tube 13 of the light control sheet 14 at the closest position enters the light control sheet 14 substantially perpendicularly. On the other hand, the light incident on the position of the light control sheet 14 far from the arc tube 13 (the position close to the gap portion of the arc tube 13) has a small amount of components that enter the light control sheet 14 perpendicularly. Accordingly, it is possible to suppress the light incident on the light control sheet 14 from being emitted as it is, and to apply the suppressed light to a position far from the light emitting tube 13 of the light control sheet 14 at an appropriate incident angle (incident other than vertical). If the light can be incident in a state having an angle, luminance unevenness due to whether or not the portion is close to the arc tube 13 can be prevented.
本実施例では、光制御シート１４に反射層１４３を設けたことにより、光制御シート１４に垂直に入射する光の略５０％をこの反射層１４３のみの効果として発光管１３側へ反射して戻す（例えば、光線Ａ）。
また、光制御シート１４に垂直に入射する光の内、いずれの微粒子の影響を受けることなくレンズ層１４２へ到達する光についても、単位レンズ１４１の形状により全反射される成分があり、そのような成分については、略２０％が発光管１３側へ戻される（例えば、光線Ｂ）。
これらの光線Ａ，Ｂのように、光制御シート１４に垂直に入射する光の内で発光管１３側へ反射して戻される光は、光制御シート１４全体で見ると合計で略７０％となる。
In this embodiment, by providing the reflection layer 143 on the light control sheet 14, approximately 50% of the light incident perpendicularly to the light control sheet 14 is reflected to the arc tube 13 side as an effect of the reflection layer 143 alone. Return (for example, ray A).
In addition, among the light that is perpendicularly incident on the light control sheet 14, there is a component that is totally reflected by the shape of the unit lens 141 with respect to the light that reaches the lens layer 142 without being affected by any fine particles. About 20% of the components are returned to the arc tube 13 (for example, the light beam B).
Like the light rays A and B, the light that is reflected and returned to the arc tube 13 out of the light perpendicularly incident on the light control sheet 14 is about 70% in total when viewed from the light control sheet 14 as a whole. Become.
さらに、光制御シート１４に垂直に入射する光の内、光線Ｃのように微粒子により拡散された後にレンズ層１４２へ到達するものもある。そして、光制御シート１４に垂直に入射する光であって、レンズ層１４２へ到達するものについては、反射層１４３を通過したことにより拡散してレンズ層１４２へ到達するが、その１／２拡散角は略３°である。 Further, among the light that is perpendicularly incident on the light control sheet 14, there is one that reaches the lens layer 142 after being diffused by the fine particles, such as a light ray C. Then, light that is perpendicularly incident on the light control sheet 14 and reaches the lens layer 142 is diffused by passing through the reflection layer 143 and reaches the lens layer 142, but is diffused by half of the light. The angle is approximately 3 °.
光線Ａ及び光線Ｂのように発光管１３側へ戻された光は、反射板１２により拡散反射されて再度光制御シートに入射する。この再入射時には、拡散反射されていることから、同じ位置に同じ角度で進む光は稀であり、光制御シート１４の発光管１３から遠い位置に適度な入射角度を持って入射する光を多くできる。したがって、光制御シート１４を設けることにより、発光管１３に近接した部分であるか否かによる輝度ムラを防ぐことができ、均一な面光源とできる。 The light returned to the arc tube 13 side, such as the light rays A and B, is diffusely reflected by the reflector 12 and enters the light control sheet again. At this re-incidence, since the light is diffusely reflected, light that travels to the same position at the same angle is rare, and a large amount of light that enters the light control sheet 14 at a position far from the arc tube 13 with an appropriate incident angle. it can. Therefore, by providing the light control sheet 14, it is possible to prevent luminance unevenness depending on whether or not the portion is close to the arc tube 13, and a uniform surface light source can be obtained.
ここで、光制御シート１４の作用を決める上で重要なパラメータとして、光制御シート１４の反射率と、１／２拡散角とを挙げることができる。反射率については、低すぎると輝度ムラ低減の効果が減少してしまうが、高すぎると光制御シート１４から出射するまでに反射を多数回繰返してしまい、反射損失が増大し、効率が低下するので、全体の輝度低下に繋がってしまう。また、拡散半値角については、あまり高くしてしまうと、光の収束性が低くなってしまい、正面輝度が低下してしまう。 Here, as the important parameters for determining the action of the light control sheet 14, the reflectance of the light control sheet 14 and the ½ diffusion angle can be cited. If the reflectance is too low, the effect of reducing the luminance unevenness is reduced, but if it is too high, the reflection is repeated many times before the light is emitted from the light control sheet 14, increasing the reflection loss and reducing the efficiency. Therefore, it leads to the whole brightness fall. Further, if the diffusion half-value angle is too high, the light convergence is lowered, and the front luminance is lowered.
反射率及び１／２拡散角が輝度ムラ及び正面輝度に与える影響を調べるために、光制御シート全体での反射率を１５，３０，４０，５０，７０％と変化させ、また、それぞれについて１／２拡散角を３，２０，３０，７０°と変化させて輝度ムラ及び正面輝度を調べた。
図５は、反射率及び１／２拡散角が輝度ムラ及び正面輝度に与える影響を調べた実験結果を示す図である。
実験的にこれらのパラメータについて検討した結果、反射率は、４０％以上であると輝度ムラ低減の効果を発揮できることがわかった。そこで、本実施例では、さらなる効果を得るために反射率７０％としている。
また、１／２拡散角については、２０°を超えると正面輝度の低下が現れ始めるので、２０°以内であることが望ましい。
In order to investigate the influence of the reflectance and the 1/2 diffusion angle on the luminance unevenness and the front luminance, the reflectance of the entire light control sheet is changed to 15, 30, 40, 50, 70%, and 1 for each. The luminance unevenness and the front luminance were examined by changing the / 2 diffusion angle to 3, 20, 30, and 70 °.
FIG. 5 is a diagram showing experimental results obtained by examining the influence of the reflectance and the ½ diffusion angle on luminance unevenness and front luminance.
As a result of experimentally examining these parameters, it has been found that the effect of reducing the luminance unevenness can be exhibited when the reflectance is 40% or more. Therefore, in this embodiment, the reflectance is 70% in order to obtain further effects.
Moreover, about 1/2 diffusion angle, when it exceeds 20 degrees, since the fall of front luminance will begin to appear, it is desirable that it is within 20 degrees.
本実施例による光制御シート１４を用いた面光源装置（１２，１３，１４，１４−２，１５）では、従来の面光源装置において一般的な構成である無指向性の乳白拡散板とマットフィルム、輝度上昇フィルム（ＢＥＦ：住友スリーエム株式会社製）、反射型偏光性シート１５を組み合わせた場合と比較して、正面輝度が略１０％も向上し、また、輝度ムラも殆どなかった。 In the surface light source device (12, 13, 14, 14-2, 15) using the light control sheet 14 according to the present embodiment, an omnidirectional milk white diffuser plate and a mat, which are general configurations in the conventional surface light source device. Compared with the case where a film, a brightness enhancement film (BEF: manufactured by Sumitomo 3M Limited), and the reflective polarizing sheet 15 were combined, the front luminance was improved by about 10%, and there was almost no luminance unevenness.
ここで、本実施例と比較するために、以下の３つの比較例を用意した。
比較例１：本実施例の面光源装置から光制御シート１４を省略した面光源装置
比較例２：光制御シート１４の反射層のみによる反射率を３０％とした面光源装置
比較例３（実施例２）：光制御シート１４の反射層のみによる反射率を７０％とした面光源装置
なお、比較例３として用意した面光源装置は、本発明の反射率に関する要件を満たしており、本願発明の範囲内の装置であるので、実施例２と併記する。
また、比較例２，３（実施例２）における光制御シートの１／２拡散角は、本実施例と同じ３°である。
以上の３つの比較例、及び、本実施例を正面から観察して得た輝度分布図を図６〜９に示す。なお、図６〜９では、実験のため本来の大きさよりも小型の面光源としており、発光管１３も３本となっている。
Here, in order to compare with the present embodiment, the following three comparative examples were prepared.
Comparative Example 1: A surface light source device in which the light control sheet 14 is omitted from the surface light source device of this example. Comparative example 2: A surface light source device in which the reflectance of only the reflection layer of the light control sheet 14 is 30%. Example 2): A surface light source device in which the reflectance of only the reflection layer of the light control sheet 14 is 70%. Note that the surface light source device prepared as Comparative Example 3 satisfies the requirements regarding the reflectance of the present invention, and the present invention. Since this is an apparatus within the range, it will be described together with the second embodiment.
Moreover, the 1/2 diffusion angle of the light control sheet in Comparative Examples 2 and 3 (Example 2) is 3 ° as in this example.
Luminance distribution diagrams obtained by observing the above three comparative examples and this example from the front are shown in FIGS. 6 to 9, the surface light source is smaller than the original size for the experiment, and the number of arc tubes 13 is three.
図６は、比較例１の輝度分布図である。
図７は、比較例２の輝度分布図である。
図８は、本実施例の輝度分布図である。
図９は、比較例３（実施例２）の輝度分布図である。
比較例１（図６）では、発光管の位置に対応した輝度ムラがはっきりと現れているのに対して、本実施例（図８）では、輝度ムラが問題にならない程度まで解消されていることがわかる。一方、反射率の低い比較例２（図７）では、輝度ムラ低減効果が少なく、改善の余地があった。なお、反射率の高い比較例３（実施例２）（図９）では、本実施例よりもさらに高い輝度ムラ低減効果が得られている。
FIG. 6 is a luminance distribution diagram of the first comparative example.
FIG. 7 is a luminance distribution diagram of Comparative Example 2.
FIG. 8 is a luminance distribution diagram of this embodiment.
FIG. 9 is a luminance distribution diagram of Comparative Example 3 (Example 2).
In Comparative Example 1 (FIG. 6), luminance unevenness corresponding to the position of the arc tube appears clearly, whereas in this example (FIG. 8), the luminance unevenness is eliminated to the extent that it does not become a problem. I understand that. On the other hand, in Comparative Example 2 (FIG. 7) having a low reflectance, there was little effect of reducing luminance unevenness and there was room for improvement. In Comparative Example 3 (Example 2) (FIG. 9) having a high reflectance, a luminance unevenness reducing effect higher than that in this example is obtained.
本実施例によれば、光制御シート１４により、垂直に入射する光の多くを光源側へ戻して再利用することにより、輝度ムラのない均一な照明を可能とした。また、光制御シート１４は、１／２拡散角が３°と小さく、拡散作用が低いので光の収束作用を損なうことがなく、正面輝度が低下することもない。 According to the present embodiment, the light control sheet 14 allows much of the vertically incident light to be returned to the light source side and reused, thereby enabling uniform illumination without luminance unevenness. In addition, the light control sheet 14 has a small ½ diffusion angle of 3 ° and a low diffusing action, so that the light converging action is not impaired and the front luminance is not lowered.
（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施例において、光制御シート１４は、連続する楕円筒の一部を単位レンズの形状としたレンチキュラーレンズシートである例を示したが、これに限らず、例えば、回転楕円体の一部を単位レンズ形状とした、レンズアレイ（いわゆる蝿の目レンズ）シートであってもよい。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
(1) In the present embodiment, the light control sheet 14 is an example of a lenticular lens sheet in which a part of a continuous elliptic cylinder is formed as a unit lens shape. It may be a lens array (so-called eyelet lens) sheet partially formed as a unit lens shape.
（２）本実施例において、光制御シート１４、光制御シート１４−２、反射型偏光性シート１５を組み合わせて面光源装置、及び、透過型表示装置とした例を示したが、これに限らず、例えば、光制御シート１４−２を省略してもよいし、反射型偏光性シート１５を省略してもよいし、これら以外の各種光学シートと光制御シート１４とを組み合わせて面光源装置、及び、透過型表示装置を形成してもよい。 (2) In the present embodiment, an example in which the light control sheet 14, the light control sheet 14-2, and the reflective polarizing sheet 15 are combined to form a surface light source device and a transmissive display device has been described. For example, the light control sheet 14-2 may be omitted, the reflective polarizing sheet 15 may be omitted, or a surface light source device combining various optical sheets and the light control sheet 14 other than these. A transmissive display device may be formed.
（３）本実施例において、光制御シート１４は、１種類の単位レンズ１４１を出射側に並べられている例を示したが、これに限らず、例えば、複数種類の単位レンズを組み合わせて出射側に配置してもよい。 (3) In this embodiment, the light control sheet 14 shows an example in which one type of unit lens 141 is arranged on the emission side. However, the present invention is not limited to this. For example, the light control sheet 14 emits by combining a plurality of types of unit lenses. It may be arranged on the side.
（４）本実施例において、光制御シート１４は、レンズ層１４２と反射層１４３の２層を有している例を示したが、これに限らず、例えば、光拡散作用を有した微粒子を光制御シートの全体に分散させて１層としてもよい。 (4) In this embodiment, the light control sheet 14 has two examples of the lens layer 142 and the reflection layer 143. However, the present invention is not limited to this. For example, fine particles having a light diffusing action are used. The light control sheet may be dispersed throughout the light control sheet.
１０ 透過型表示装置
１１ ＬＣＤパネル
１２ 反射板
１３ 発光管
１４ 光制御シート
１４１ 単位レンズ
１４２ レンズ層
１４３ 反射層
１４−２ 光制御シート
１５ 反射型偏光性シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transmission type display apparatus 11 LCD panel 12 Reflector 13 Light emission tube 14 Light control sheet 141 Unit lens 142 Lens layer 143 Reflective layer 14-2 Light control sheet 15 Reflective polarizing sheet
Claims (10)
出射側に、長軸がシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する回転楕円体の一部である単位レンズが多数形成されており、
前記単位レンズより入射側に設けられ、光を反射させる作用を有した粒子を含有し、入射光の一部を反射して光源側へ戻す反射層を備え、
垂直入射光に対しての１／２拡散角は、前記単位レンズによる光拡散効果を除いて、２０°以内であり、
前記単位レンズ及び前記反射層による垂直入射光に対する反射率は、４０％以上であること、
を特徴とする光制御シート。 A light control sheet that is provided in a direct type surface light source device and diffuses and uniformizes light emitted from a light source,
A large number of unit lenses having a part of an elliptic cylinder whose major axis is continuous perpendicular to the sheet surface or a part of a spheroid whose major axis is perpendicular to the sheet surface are formed on the exit side. And
The unit lens is provided on the incident side, contains particles having a function of reflecting light, and includes a reflective layer that reflects part of the incident light and returns it to the light source side,
1/2 spread angle with respect to normally incident light, except for light diffusion effect by the unit lenses state, and are within 20 °,
The reflectance with respect to the normal incident light by the unit lens and the reflective layer is 40% or more,
Light control sheet characterized by .
前記反射層は、最も入射側に形成され、その入射側の面が該光制御シートの入射面となること、
を特徴とする光制御シート。 The light control sheet according to claim 1 ,
The reflective layer is formed on the most incident side, and the surface on the incident side becomes the incident surface of the light control sheet;
Light control sheet characterized by.
前記反射層は、光を拡散させる作用を有した粒子を含有すること、
を特徴とする光制御シート。 In the light control sheet according to claim 1 or 2 ,
The reflective layer contains particles having an action of diffusing light;
Light control sheet characterized by.
前記単位レンズの長半径は、短半径の１．５倍から３倍の長さであること、
を特徴とする光制御シート。 In the light control sheet according to any one of claims 1 to 3 ,
The long radius of the unit lens is 1.5 to 3 times the short radius,
Light control sheet characterized by.
２層以上の異なる層を有しており、入射側の層の吸湿率は、出射側の層の吸湿率よりも高いこと、
を特徴とする光制御シート。 In the diffusion sheet according to any one of claims 1 to 4 ,
It has two or more different layers, the moisture absorption rate of the incident side layer is higher than the moisture absorption rate of the emission side layer,
Light control sheet characterized by.
複数の光源を並列に並べた光源部と、
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光制御シートと、
を備える面光源装置。 A surface light source device that illuminates a transmissive display unit from the back,
A light source unit in which a plurality of light sources are arranged in parallel;
The light control sheet according to any one of claims 1 to 5 ,
A surface light source device comprising:
前記光制御シートは、前記光源部に最も近い位置に設けられていること、
を特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to claim 6 ,
The light control sheet is provided at a position closest to the light source unit;
A surface light source device.
前記光源の前記光制御シートとは反対側には、光を前記光制御シート方向へ反射する光源側反射部が設けられていること、
を特徴とする面光源装置。 In the surface light source device according to claim 6 or 7 ,
A light source side reflecting portion that reflects light toward the light control sheet is provided on the opposite side of the light source from the light control sheet;
A surface light source device.
前記光制御シートよりも観察側に前記光制御シートと同一又は異なる種類の光学シートが少なくとも１枚さらに配置されていること、
を特徴とする面光源装置。 In the surface light source device according to any one of claims 6 to 8 ,
That at least one optical sheet of the same or different type from the light control sheet is further arranged on the observation side of the light control sheet;
A surface light source device.
前記光制御シートよりも観察側に設けられた前記光学シートの内の一枚は、偏光分離シートであること、
を特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to claim 9 ,
One of the optical sheets provided on the observation side of the light control sheet is a polarization separation sheet,
A surface light source device.
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