JP5311034B2 - Light source device, backlight unit, and display device - Google Patents
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Description
本発明は、照明光路制御に用いられる光源装置及びこれを用いたバックライトユニット並びに当該バックライトユニットを用いたディスプレイ装置に関する。詳しくは、輝度ムラのない均一な光を射出する光源装置及びバックライトユニット並びにディスプレイ装置に関するものである。 The present invention relates to a light source device used for illumination light path control, a backlight unit using the same, and a display device using the backlight unit. Specifically, the present invention relates to a light source device, a backlight unit, and a display device that emits uniform light without uneven brightness.
近年、大型の液晶テレビ等のディスプレイ装置においては、複数本の冷陰極管やLED(LightEmitting Diode)等を光源として配置した直下型方式バックライトユニットが採用されている。直下型方式バックライトユニットの液晶ディスプレイ装置としては、図7に例示する装置が一般的に知られている。図7の場合においては、上部に偏光板31、33に挟まれた液晶パネル35が設けられ、その下面側に、光源41から射出され、光拡散板や拡散フィルムのような光学シート50で拡散された光を、液晶パネル32の表示画面の有効表示エリアを通過させるものである。光源41からの表示画面とは反対側に照射された光を効率よく照明光として利用するために、光源41の背面には、反射層45が配置されている。
In recent years, in a display device such as a large-sized liquid crystal television, a direct type backlight unit in which a plurality of cold cathode tubes, LEDs (Light Emitting Diodes) and the like are arranged as a light source has been adopted. A device illustrated in FIG. 7 is generally known as a liquid crystal display device of a direct type backlight unit. In the case of FIG. 7, a
上述の液晶ディスプレイ装置及びバックライトユニットにおいては、光源イメージが表示画面において視認されないように、すなわち光源の配置された所と配置されていない所による表示画面の輝度ムラが生じないように、光源の真上に強い光拡散性機能を有する光拡散板を用いる必要がある。この場合、この光拡散板には強い拡散性能が要求される。そこで、光拡散板の厚さを厚く(例えば5mm程度)形成すると、ディスプレイ装置の薄型化が困難になったり、表示画面の有効表示エリアを通過させる光量(全光線透過率)が低下するという問題が生じる。また、別の方法として、光拡散板に含まれる光拡散粒子の量を増やすことも考えられるが、この場合も全光線透過率を著しく低下させるため、結果として表示画面が暗くなるという問題がある。 In the above-described liquid crystal display device and backlight unit, the light source image is not visually recognized on the display screen, that is, the luminance of the display screen is not uneven due to the location where the light source is disposed and the location where the light source is not disposed. It is necessary to use a light diffusing plate having a strong light diffusing function directly above. In this case, the light diffusion plate is required to have a strong diffusion performance. Therefore, when the thickness of the light diffusion plate is increased (for example, about 5 mm), it is difficult to reduce the thickness of the display device, and the amount of light (total light transmittance) that passes through the effective display area of the display screen is reduced. Occurs. As another method, it is conceivable to increase the amount of light diffusing particles contained in the light diffusing plate. However, in this case as well, there is a problem that the display screen becomes dark as a result because the total light transmittance is significantly reduced. .
そこで、並列配列された複数の略線状光源(例えば冷陰極管など)を用いた場合には、例えば特許文献1、2に示すように、光拡散板の射出面に長尺状のプリズムやレンズを形成したり、あるいは光拡散板の表示画面側にプリズムシートやレンズシートを配置することで、表示画面の全光線透過率の低下を防ぎつつ、輝度ムラも生じないようにしている。このようなプリズム(プリズムシート)やレンズ(レンズシート)は、光拡散板から射出した拡散光を特定方向(例えば表示画面に対する法線方向)に向ける役割を果たす。そこで、線状光源と線状光源との間から射出される光を特定方向に偏向し、光源が配置されていない所においても特定方向の光線透過率(つまり輝度を示す)を増大させることで、光源の配置された所の輝度との差を小さくし、表示画面全体の輝度ムラの低減を図っている。
Therefore, when a plurality of substantially linear light sources (for example, cold cathode fluorescent lamps) arranged in parallel are used, as shown in
上述の略線状光源の場合には、線状光源は長手方向に対しては輝度が略均一であるのに対し、長手方向と垂直な方向に対しては光源が配置されている所と配置されていない所があり、輝度ムラが生じやすい。そのため、光源の長手方向と垂直な方向における輝度ムラを主に改善することで、表示画面全体の輝度ムラの低減を図っていた。しかし、略点状光源(例えばLEDなど)の場合には、点状光源が間隔をおいて二次元的に配列されており、光源の全周囲の二次元方向に対する輝度ムラを改善する必要があるため、より表示画面全体の輝度ムラが生じやすい。そこで例えば、光拡散板を厚くする方法、プリズムシートやレンズシートの枚数を増やす方法が考えられるが、薄型化が困難になったり、全光線透過率が低下したりしてしまい、上述の解決手段を用いても、輝度ムラが確認されてしまう。 In the case of the above-described substantially linear light source, the luminance of the linear light source is substantially uniform in the longitudinal direction, whereas the location where the light source is disposed in the direction perpendicular to the longitudinal direction is arranged. There are places where this is not done, and uneven brightness tends to occur. Therefore, the luminance unevenness of the entire display screen is reduced by mainly improving the luminance unevenness in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the light source. However, in the case of a substantially point light source (such as an LED), the point light sources are two-dimensionally arranged at intervals, and it is necessary to improve luminance unevenness in the two-dimensional direction around the entire light source. Therefore, the luminance unevenness of the entire display screen is more likely to occur. Therefore, for example, a method of increasing the thickness of the light diffusing plate and a method of increasing the number of prism sheets and lens sheets are conceivable. However, it is difficult to reduce the thickness, and the total light transmittance is reduced. Even if is used, luminance unevenness is confirmed.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、略点状光源においても、表示画面の全光線透過率の低下を防きながら、表示画面の輝度ムラを解消することができ、さらに、装置の薄型化も図ることができる光源装置、及び、これを備えるバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even in a substantially point light source, it is possible to eliminate luminance unevenness of the display screen while preventing a decrease in the total light transmittance of the display screen. An object of the present invention is to provide a light source device capable of reducing the thickness of the device, a backlight unit including the light source device, and a display device.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、請求項1の発明は、二次元的に配列された複数の光源と、前記光源から射出する光を拡散する光拡散部材と、前記光拡散部材から射出される光を制御する光学部材と、を備え、前記光学部材の射出面には、所定のピッチで形成された凸状の第一のシリンドリカルレンズと、該第一のシリンドリカルレンズと略直交する方向に形成された凸状の第二のシリンドリカルレンズと、を有しており、前記第一のシリンドリカルレンズのレンズ側面において、前記第二のシリンドリカルレンズに内包される領域の面積が、前記レンズ側面の全表面積に対して5%以上40%以下であり、前記第一及び第二のシリンドリカルレンズのレンズ幅に対するレンズ頂部までの高さの比を表すアスペクト比が0.3以上1.0以下であり、かつ、前記光拡散部材のヘーズ値が、60%以上95%以下であることを特徴とする光源装置である。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration. That is, the invention of claim 1 includes a plurality of light sources arranged two-dimensionally, a light diffusion member that diffuses light emitted from the light source, and an optical member that controls light emitted from the light diffusion member. And a convex first cylindrical lens formed at a predetermined pitch on the exit surface of the optical member, and a convex second formed in a direction substantially orthogonal to the first cylindrical lens. The area of the region included in the second cylindrical lens on the lens side surface of the first cylindrical lens is 5% or more to the total surface area of the lens side surface. % or less der is, an aspect ratio representing a ratio of height to the lens top relative to the lens width of the first and second cylindrical lenses is 0.3 to 1.0, and the light Haze value of dispersion member is a light source and wherein the 95% or less than 60%.
請求項2の発明は、前記第一及び第二のシリンドリカルレンズの断面が非球面形状である
ことを特徴とする請求項1記載の光源装置である。
The invention of
請求項3の発明は、前記光学部材の前記射出面側もしくは該射出面側の逆側の面側に、一方向に延在した形状を有する一次元光偏向部材もしくは前記一次元光偏向部材の形状が略直交した形状を有する二次元光偏向部材を有しており、該偏向部材の偏向方向が、前記第一のシリンドリカルレンズの長手方向と略45度傾いていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a one-dimensional light deflection member or a one-dimensional light deflection member having a shape extending in one direction on the emission surface side of the optical member or on the surface side opposite to the emission surface side. 2. A two-dimensional light deflecting member having a shape substantially orthogonal to the shape, wherein the deflecting direction of the deflecting member is inclined by approximately 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the first cylindrical lens. 1 or the light source apparatus according to
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の光源装置において、光反射性を有する反射層を、前記光源の前記光拡散部材とは逆側に配置することを特徴とする光源装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the light source device according to any one of the first to third aspects, a reflective layer having light reflectivity is disposed on a side opposite to the light diffusing member of the light source. A light source device.
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の光源装置において、少なくとも1種類以上の光学シートを、前記光源装置の前記光源と逆側に配置することを特徴とするバックライトユニットである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the light source device according to any one of the first to fourth aspects, at least one or more types of optical sheets are arranged on a side opposite to the light source of the light source device. It is a backlight unit.
請求項6の発明は、画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項5に記載のバックライトユニットと、を備えることを特徴とするディスプレイ装置である。
The invention of claim 6 comprises an image display element that defines a display image according to transmission / light-shielding in pixel units, and the backlight unit according to claim 5 on the back of the image display element. This is a characteristic display device.
本発明によれば、シリンドリカルレンズが略直交して二方向に配列された光学部材において、大きさの大きい第一のシリンドリカルレンズのレンズ側面に対して大きさの小さい第二のシリンドリカルレンズが重なる領域の面積を減らすことで、シリンドリカルレンズ同士の重なりにより生じるレンズによる光の偏向作用(レンズ効果)の低減を防ぐことができ、表示画面の輝度ムラの低減が可能となる。また、上述の光学部材により輝度ムラの低減が図れるため、光源と光学部材との間に配置する光拡散部材のヘーズ値を抑えることができる。そのため、輝度ムラの低減だけでなく、全光線透過率の低下の抑制、装置の薄型化も図ることができる光源装置、及び、これを備えるバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することができる。 According to the present invention, in the optical member in which the cylindrical lenses are arranged in two directions substantially orthogonal to each other, the region where the second cylindrical lens having a small size overlaps the lens side surface of the first cylindrical lens having a large size. By reducing the area, it is possible to prevent a reduction in the light deflection effect (lens effect) caused by the overlapping of the cylindrical lenses, and it is possible to reduce the luminance unevenness of the display screen. In addition, since the luminance unevenness can be reduced by the above-described optical member, the haze value of the light diffusing member disposed between the light source and the optical member can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a light source device that can not only reduce luminance unevenness but also suppress a decrease in total light transmittance and reduce the thickness of the device, and a backlight unit and a display device including the light source device.
以下に、本発明を実施するための形態を説明する。
まず本発明の実施の形態の一例を図1に示す。図1は本発明の光源装置20、バックライトユニット21およびディスプレイ装置22の一例を示す斜視図である。なお、図1から図7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。
Below, the form for implementing this invention is demonstrated.
First, an example of an embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a
ディスプレイ装置22は、画像表示素子32とバックライトユニット21とから構成されている。また、本発明の実施形態であるバックライトユニット21は、光源装置20と、光源装置20の光源42と逆側に配置された少なくとも1種類以上の光学シート54と、から構成される。さらに、本発明の実施形態である光源装置20は、観察者側方向Fに向かって、光反射性を有する反射層46、二次元的に配列された複数の光源42、光拡散板などの光拡散部材51、本発明の実施形態である光学部材52、プリズムシートなどの光偏向部材53、が配置されて構成されている。
The
光源42は、画像表示素子32へと光を供給するものであり、二次元的に配列されて構成されている。光源42に用いる発光源としては、例えば、青色発光ダイオードに黄色蛍光体もしくは緑色及び赤色蛍光体を添加した擬似白色LEDや、RGB型LEDなどが挙げられる。その他にも、有機ELや半導体レーザー等を用いた略点状光源も用いることができる。
The
反射層46は、複数の光源42の観察者側Fと反対側に配置され、光源42から射出された光のうち光源42の観察者側Fに配置された複数の光学部材により反射された光をさらに拡散反射させることで観察者側Fに射出させることができる。このように反射層46を用いることによって、光の利用効率を高めることができる。反射層46としては、光を高効率で反射させる部材であればよく、例えば、透明樹脂の中に銀やアルミニウムの粒子や硫酸バリウムの粒子などを含有した構成の反射フィルム、反射板などを使用することができる。
The
光拡散部材51は、透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散された光拡散剤(粒子)から構成されている。
The
光拡散部材51に使用される透明樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、PET、ポリプロピレン等を使用することができる。
As the transparent resin used for the
透明樹脂中に分散される光拡散剤としては、例えば、無機物又は樹脂からなる透明粒子を使用することができる。無機物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ及びチタニアなどの酸化物からなる粒子又は炭酸カルシウム及び硫酸バリウムなどの他の粒子を使用することができる。樹脂からなる透明粒子としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂若しくはそれらの架橋体、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフルオロビニリデン及びエチレンーテトラフルオロエチレン共重合体などのフッ素樹脂、又は、シリコーン樹脂からなる粒子を使用することができる。 As the light diffusing agent dispersed in the transparent resin, for example, transparent particles made of an inorganic substance or a resin can be used. As the transparent particles made of an inorganic substance, for example, particles made of an oxide such as silica, alumina and titania, or other particles such as calcium carbonate and barium sulfate can be used. Transparent particles made of resin include acrylic resin, styrene resin, acrylic styrene resin or cross-linked products thereof, melamine formaldehyde resin, polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy resin, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and polyfluorovinylidene. And particles made of a fluororesin such as an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer or a silicone resin can be used.
ここで、光拡散部材51における透明樹脂とこの透明樹脂の中に分散される光拡散剤との屈折率差は、十分な光拡散特性を得るために異なる必要がある。この屈折率差は0.02以上であることが望ましい。また、上記光拡散剤は、1種類だけで用いても良いし、2種類以上を混合して用いても良い。
Here, the difference in refractive index between the transparent resin in the
製造方法としては、透明樹脂中に光拡散剤を分散して、押出し成形や射出成形等の成形法により行うことができる。光拡散部材51の厚みは、薄型化へ対応するために4mm以下が好ましいが、一方で、たわみを防止するために1mm以上であることが好ましい。
As a production method, a light diffusing agent is dispersed in a transparent resin, and the production can be performed by a molding method such as extrusion molding or injection molding. The thickness of the
ただし、光拡散部材51の観察者側Fに配置される光学部材52や光偏向部材53の輝度ムラ低減効果を十分に引き出すため、光拡散部材のヘーズ値は、JISK7136に準じた方法で60%以上95%以下であることが望ましい。ヘーズ値が60%未満の場合、光源42から射出された強い指向性を持った光がそのまま観測者側Fへと射出されるため、輝度ムラが目立ってしまい良くない。逆に、ヘーズ値が95%を超える場合、光源42から射出した光はほぼ全て光拡散部材51により拡散されてしまうため、光拡散部材51より観察者側Fに配置される光学部材52や光偏向部材53の輝度ムラ低減効果はほとんど発揮されなくなる。この場合、輝度ムラに関しては、光拡散部材51のみを配置した場合と比較して、有意な差がなくなってしまうため、良くない。
However, the haze value of the light diffusing member is 60% by a method according to JISK7136 in order to sufficiently bring out the luminance unevenness reducing effect of the
また、ヘーズ値が95%以下であることで、光の透過率の低減、つまり、全光線透過率の低減も防ぐことができる。 In addition, since the haze value is 95% or less, it is possible to prevent a reduction in light transmittance, that is, a reduction in total light transmittance.
光学部材52は、斜視図を図2(a)、X方向における断面図を図2(b)、Y方向における断面図を図2(c)に示すように、光透過性基材64の射出面に、所定のピッチで形成された凸状の第一のシリンドリカルレンズ61と、該第一のシリンドリカルレンズ61と略直交する方向に形成された凸状の第二のシリンドリカルレンズ62と、を有しており、第一のシリンドリカルレンズ61のレンズ側面において、第二のシリンドリカルレンズ62に内包される領域Sの面積が、前記第一のシリンドリカルレンズ61のレンズ側面の全表面積に対して5%以上40%以下であることを特徴とする。ここで、所定のピッチとは50μmから600μmまでの範囲内であるとする。なお、光透過性基材64には、光拡散剤が入っていても良い。
2A is a perspective view, FIG. 2B is a cross-sectional view in the X direction, and FIG. 2C is a cross-sectional view in the Y direction. On the surface, there are a convex first
シリンドリカルレンズが一方向に並んだレンチキュラーレンズシートは、レンズの曲面により、光源42からの光をレンズの配列している方向に広い範囲にわたって立ち上げることができる。そのため、光源42をレンチキュラーレンズシートを通して観測すると、一次元的に大きく広がって見える。シリンドリカルレンズが略直交して配列したクロスレンチキュラーレンズシートでは光を二次元的に広げることができるため、一枚のレンズシートで二次元的に配列された複数の光源42に対して、輝度ムラ低減効果を有する。
The lenticular lens sheet in which the cylindrical lenses are arranged in one direction can raise the light from the
しかし、長手方向が略直交する第二のシリンドリカルレンズよりも長い第一のシリンドリカルレンズ61のレンズ側面の一部は略直交する第二のシリンドリカルレンズ62に内包されてしまい、内包される側面領域Sの分だけ第一のシリンドリカルレンズ61のレンズ効果が失われてしまう。第一のシリンドリカルレンズ61のレンズ側面の全表面積に対する内包される領域Sの面積の割合A(これを面積比率Aと呼ぶことにする)が40%を超える場合には、第一のシリンドリカルレンズ61の配列している方向に対して、十分に光を広げることができない。内包される領域Sは、レンズ側面の低部(基材64に近く)に位置し、傾きが大きいため、光源42からの光を大きく広げる効果が特に大きいためである。逆に、面積比率Aが5%未満の場合には、第一のシリンドリカルレンズ61が大きくなりすぎ薄型化を図れなくなったり、第二のシリンドリカルレンズ62が小さくなりすぎ光を十分に広げるだけの傾きを持った領域が少なくなってしまったり、第二のシリンドリカルレンズ62が小さくなりすぎて生じる回折の効果が無視できなくなったりしてしまうため、好ましくない。回折の効果を無視し十分な傾きを得るためには第二のシリンドリカルレンズ62のレンズ頂部C2の高さH2は10μm以上、部材の厚みを厚くしないためには第一のシリンドリカルレンズ61のレンズ頂部C1の高さH1は100μm以下を満たす必要がある。このことから、面積比率Aは5%以上の必要がある。ここで、第一のシリンドリカルレンズ61のレンズ側面とは、基材64よりも射出面側に突出したレンズ部の表面を指している。
However, a part of the lens side surface of the first
図3は、本発明の実施の形態における光学部材52に入射する光の光路を示す光路図である。(a)の方向から見ると、光源42から射出された光は、第二のシリンドリカルレンズ62により図3に示されるように正面方向へと向けられるため、観測者側Fから観測すると、光源42が広がったように見え、実質的に広い光源42aが存在するかのように見える。また、光路を(b)の方向から見ると、第一のシリンドリカルレンズ61の効果により、同様に、実質的に広い光源42bが存在するかのように見える。その結果、観測者側Fから観測すると、光源42は、図3の42a、42bのように略十字形状に広がって観測される。一方で、面積比率Aが大きい場合における入射する光の光路を示す光路図を示したのが図4である。第一のシリンドリカルレンズ61のレンズ側面が少ないため、(b)の方向から見ると、射出光hb2に示すようにレンズの影響を受けずほぼそのまま通過してしまう光があり、正面方向へと向けられる光の範囲は図4の42bのように小さくなってしまう。そのため、輝度ムラ低減効果が小さくなる。
FIG. 3 is an optical path diagram showing an optical path of light incident on the
第一及び第二のシリンドリカルレンズ61、62のレンズ幅W1、W2に対する基材64からレンズ頂部C1、C2までの高さH1、H2の比を表すアスペクト比は、それぞれ0.3以上1.0以下であることが望ましい。アスペクト比が大きいほど、レンズ面の傾きが大きい値も持つため、より広範囲の光を広げる効果を持つ。しかし、アスペクト比が1.0以上では、シリンドリカルレンズの金型の切削が難しく成形時に賦形性が悪くなるため、望ましくない。
The aspect ratios representing the ratios of the heights H1 and H2 from the
第一及び第二のシリンドリカルレンズ61、62の断面形状は、完全な半円形(球面レンズ)に限られるのもではなく、半楕円形(楕円面レンズ)、放物線形(放物面レンズ)などの、非球面形状のもの、さらには、2次以降の項を有する高次非球面形状のものなども用いることができる。完全な半円形状のレンズでは、レンズ側面において接線の傾きが大きい(例えば1.0以上)領域の面積は小さいため、光を広げる効果は限られるが、非球面形状のレンズでは、レンズ側面において接線の傾きが大きい領域の面積も十分とることができるため、より光を広げる効果を得ることができる。
The cross-sectional shape of the first and second
また、第一、第二のシリンドリカルレンズ61、62の形状は同じでも良いし、異なっていても良い。第一、第二のシリンドリカルレンズ61、62の形状が同じ場合には、図3の42aと図3の42bの大きさはほぼ同等になる。一方、二つのシリンドリカルレンズの形状を異なるものにした場合、図3の42aと図3の42bの大きさを変えることができる。光源42の間隔が短く配列している方向に対してはシリンドリカルレンズのアスペクト比を小さくし、光源42の間隔が離れて配列されている方向に対してはシリンドリカルレンズのアスペクト比を大きくする。このようにすることで、隣接する略点状光源42の間隔が方向によって異なっている場合にも、表示画面全体の輝度ムラを低減することができる。
The shapes of the first and second
光学部材52は、光透過性基材64上にUVや放射線硬化樹脂を用いて成形されるか、またはPET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、COP(シクロオレフィンポリマー)等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法によって形成することができる。
The
さらに輝度ムラを低減させる方法として、光源42の配置において光源42が最近接する方向と光学部材52のレンズの長手方向とを斜めに傾ける方法、光学部材52の観察者側Fにプリズムシートなどの光偏向部材53を配置する方法が挙げられる。但し、後者の場合、光偏向部材53の光偏向方向は、第一のシリンドリカルレンズ61の長手方向と、略45度傾いている必要がある。ここで、光偏向部材53としては、一方向に延在するプリズムシートや凸または凹レンチキュラーレンズシートなどの一次元光偏向部材や、一方向に延在する一次元光偏向要素が略直交してなる形状やマイクロレンズ形状などの二次元光偏向部材が挙げられる。なお、プリズム形状は、多角形形状または湾曲側面を有するプリズム形状としても良い。もちろん、光偏向部材53として、光学部材52と同一のものを用いても良い。なお、どちらか一方の方法を取っても良いし、両方の方法を組み合わせても良い。
Further, as a method of reducing luminance unevenness, in the arrangement of the
図5(a)は上述の前者の方法をとらない配置、図5(b)は上述の前者の方法をとった配置において、観測者側Fから観測したときの光源の広がりを示した図である。この方法により、図5(b)に示すように、光学部材52により略十字形状に広がった光を、効率良く輝度ムラ低減に利用することができる。
FIG. 5A is a diagram showing the spread of the light source when observed from the observer side F in an arrangement that does not use the former method, and FIG. 5B is an arrangement that uses the former method. is there. By this method, as shown in FIG. 5B, the light spread in a substantially cross shape by the
後者の場合には、光学部材52の光を広げる効果を示さない方向に対して光を広げる効果を持つ光偏向部材53を配置することで、どの方向に対しても光を広げる効果を有することができるようになる。図6には、光偏向部材53として、マイクロレンズシートを配置した場合の光路図を示す。マイクロレンズの効果により、図6に示すように、光学部材52の光を広げる効果を示さない方向に対しても光を広げることができるようになる。
In the latter case, the
また、この光偏向部材53は、光拡散部材51と光学部材52の間に配置しても良い。
The
さらに観察者側Fに少なくとも一枚の光学シート54を配置しても良い。光学シート54としては、拡散シートやプリズムシート、反射型偏光分離シートなどが挙げられる。光学シート54により、集光もしくは拡散機能をもたせ、明るさ・配光特性等の光学特性を調整することができる。
Furthermore, at least one
図1に示すように、本発明の実施形態であるディスプレイ装置22の最も観測者側Fには、画像表示素子32がある。画像表示素子32は、2枚の偏光板(偏光フィルム)31,33と、その間に挟持された液晶パネル35とからなる。液晶パネル35は、例えば、2枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成される。
As shown in FIG. 1, there is an
画像表示素子32は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する素子であることが望ましい。画素単位で光を透過/遮光して画像を表示するものであれば、光源装置20により光源42のムラの低減された光を利用することで、画像品位の高い画像を表示させることができる。
画像表示素子32は、液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることができる。
The
The
上記のようなバックライトユニットおよびディスプレイ装置を用いて、実際に行った実施例について以下に記載する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Examples actually performed using the backlight unit and the display device as described above will be described below. In addition, this invention is not limited only to these Examples.
光源42として擬似白色LEDを用いて、現行のバックライトとして一般的な配置となるよう、LEDを間隔25mmの正方形が並んだ頂点部に配置し、その間には反射層46として白色PETを配置した。その上面に、光拡散部材51、光学部材52、光偏向部材53、光学シート54の順に配置し、図1のようなバックライトユニット21を作成した。このバックライトユニット21を用いて、LEDの光射出面と光拡散板の底面との距離を20mm、18mmとし、輝度ムラ及び輝度の評価を行った。評価は、目視により判断した。
(実施例)
A pseudo white LED is used as the
(Example)
光拡散部材51としてヘーズ値の異なる複数種類の光拡散板、光学部材52として面積比率A及びアスペクト比の異なる複数種類のクロスレンチキュラーレンズシート、光偏向部材53として光学部材52と同一のもの、光学シート54として拡散シートを用意した。光拡散板のヘーズ値は、JISK7136に準じた方法で10%、50%、60%、90%、95%、99%のものとした。クロスレンチキュラーレンズシートは、面積比率Aを3%、5%、20%、30%、40%、50%、60%と変化させ、そのそれぞれに対してアスペクト比が0.2、0.3、0.5、1.0のものを作成した。どのシートも第一、第二のレンズ形状は同じものとした。光偏向部材53における第一のシリンドリカルレンズ61の長手方向は、光学部材52における第一のシリンドリカルレンズ61とは45度傾くように配置している。
(比較例)
A plurality of types of light diffusing plates having different haze values as the
(Comparative example)
比較例として、ヘーズ値の異なる光拡散板、頂角が90度の一方向に延在したプリズムシート、頂角が90度の一方向に延在したプリズムシート、拡散シートを用意した。二枚のプリズムシートは略直交するように配置した。光拡散板のヘーズ値は、JISK7136に準じた方法で10%、50%、60%、90%、95%、99%のものとした。 As comparative examples, a light diffusing plate having a different haze value, a prism sheet having an apex angle extending in one direction of 90 degrees, a prism sheet having an apex angle extending in one direction of 90 degrees, and a diffusion sheet were prepared. The two prism sheets were arranged so as to be substantially orthogonal. The haze value of the light diffusing plate was set to 10%, 50%, 60%, 90%, 95%, 99% by a method according to JISK7136.
実施例及び比較例の結果を表1、表2に示した。輝度ムラに関しては、輝度ムラが観測できなかったものを○、観測できたものを×とした。輝度に関しては、現行の一般的な構成であるヘーズ値99%の比較例よりも明るかったものを○、同程度以下だったものを×とした。
結果、面積比率Aが5%−40%、アスペクト比が0.3−1.0、光拡散板のヘーズ値が60%−95%のとき、より高い輝度ムラ低減効果が確認され、また、輝度低減も抑制できることが確認された。なお、面積比率Aが3%のものは、回折により色ムラが観測された。 As a result, when the area ratio A is 5% -40%, the aspect ratio is 0.3-1.0, and the haze value of the light diffusion plate is 60% -95%, a higher luminance unevenness reduction effect is confirmed, It was confirmed that brightness reduction can also be suppressed. When the area ratio A was 3%, color unevenness was observed by diffraction.
F…観察者側方向、K、h…光、L…視認面(ディスプレイ表示面)、20…光源装置、21、44…バックライトユニット、22、70…ディスプレイ装置、31、33…偏光板、32…液晶パネル、35…液晶層、41、42…光源、42a、42b、42c…見かけ上の光源、45、46…反射層、50…光学シート、51…光拡散部材、52…(クロスレンチキュラーレンズ形状の)光学部材、53…光偏向部材、54…光学シート、61…第一のシリンドリカルレンズ、62…第二のシリンドリカルレンズ、64…光透過性基材、S…第一のシリンドリカルレンズにおいて第二のシリンドリカルレンズに内包される側面領域、C…レンズ頂部、W…レンズ幅、H…基材64からレンズ頂部までの高さ。
F: observer side direction, K, h ... light, L ... viewing surface (display display surface), 20 ... light source device, 21, 44 ... backlight unit, 22, 70 ... display device, 31, 33 ... polarizing plate, 32 ... Liquid crystal panel, 35 ... Liquid crystal layer, 41, 42 ... Light source, 42a, 42b, 42c ... Apparent light source, 45, 46 ... Reflective layer, 50 ... Optical sheet, 51 ... Light diffusion member, 52 ... (Cross lenticular) In a lens-shaped optical member, 53... A light deflecting member, 54... An optical sheet, 61... First cylindrical lens, 62 ... second cylindrical lens, 64. Side surface region included in second cylindrical lens, C: lens top, W: lens width, H: height from
Claims (6)
前記光源から射出する光を拡散する光拡散部材と、
前記光拡散部材から射出される光を制御する光学部材と、
を備え、
前記光学部材の射出面には、
所定のピッチで形成された凸状の第一のシリンドリカルレンズと、該第一のシリンドリカルレンズと略直交する方向に形成された凸状の第二のシリンドリカルレンズと、を有しており、
前記第一のシリンドリカルレンズのレンズ側面において、前記第二のシリンドリカルレンズに内包される領域の面積が、前記レンズ側面の全表面積に対して5%以上40%以下であり、
前記第一及び第二のシリンドリカルレンズのレンズ幅に対するレンズ頂部までの高さの比を表すアスペクト比が0.3以上1.0以下であり、かつ、
前記光拡散部材のヘーズ値が、60%以上95%以下である
ことを特徴とする光源装置。 A plurality of light sources arranged two-dimensionally;
A light diffusing member for diffusing light emitted from the light source;
An optical member for controlling light emitted from the light diffusion member;
With
On the exit surface of the optical member,
A convex first cylindrical lens formed at a predetermined pitch, and a convex second cylindrical lens formed in a direction substantially orthogonal to the first cylindrical lens,
In the lens side surface of the first cylindrical lens, the area of the region enclosed in the second cylindrical lens state, and are 5% to 40% relative to the total surface area of the lens side surface,
An aspect ratio representing a ratio of the height to the lens top with respect to the lens width of the first and second cylindrical lenses is 0.3 or more and 1.0 or less, and
The light source device, wherein a haze value of the light diffusing member is 60% or more and 95% or less .
前記画像表示素子の背面に、請求項5に記載のバックライトユニットと、
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。 An image display element that defines a display image according to transmission / shading in pixel units;
The backlight unit according to claim 5 on the back surface of the image display element,
A display device comprising:
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