JP2009150940A - Optical sheet, back light unit, back light device, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学シート、バックライトユニット、バックライト装置及びディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to an optical sheet, a backlight unit, a backlight device, and a display device.
大型の液晶テレビ等のディスプレイ装置においてはその薄型化の要求が年々高まっているが、薄型化を図った従来のディスプレイ装置としては、例えば特許文献1のように、液晶パネル等の画像表示部に向けて面状の光を出射するバックライトユニットを備えたものがある。このバックライトユニットは、光源、画像表示部との間に配されて光源からの光を画像表示部の面方向に拡散して出射面から出射する導光体の上に、導光体の出射面から出射された面状の光の輝度分布を調整する透過率調整体ユニット、透過率調整体ユニットを通過した光を拡散させる拡散フィルム、及び、この拡散光を特定方向(例えばディスプレイ画面に対する法線方向)に向けるように集光する複数のプリズムシートを積層して構成されている。
しかしながら、上記従来のバックライトユニットにおいて、透過率調整体ユニット、拡散フィルム及び複数のプリズムシートは、個別に作製された後に積層されるため、その製造が面倒であると共に、バックライトユニットの薄型化に限界が生じる、という問題がある。
本発明は、導光体の出射面において生じる光の輝度ムラを効率よく解消できると共に薄型化を図ることが可能な光学シート、これを備えるバックライトユニット、バックライト装置及びディスプレイ装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional backlight unit described above, the transmittance adjusting unit, the diffusion film, and the plurality of prism sheets are laminated after being manufactured individually, so that the manufacture of the backlight unit is troublesome and the backlight unit is thinned. There is a problem in that there is a limit.
The present invention provides an optical sheet that can efficiently eliminate uneven brightness of light generated on the light exit surface of the light guide and can be reduced in thickness, a backlight unit including the same, a backlight device, and a display device. With the goal.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の光学シートは、略板状に形成されて、一方の面が光源の光を出射させる出射面をなし、前記光を前記出射面全体から出射させるように構成された導光体に対し、その出射面に対向配置されて、前記出射面から出射された光を制御する光学シートであって、基材に形成されて一方の面が前記導光体の出射面からの光を入射する入射面をなすと共に他方の面が光の出射面をなす光透過性の透光性基材と、該透光性基材の出射面から突出するように当該透光性基材の出射面に一体に設けられて前記透光性基材の出射面から出射した光を集光する複数の光学素子と、前記透光性基材の入射面に一体に設けられて前記導光体の出射面から出射した光を遮る遮光層と、を備え、当該遮光層には、各光学素子の光軸と前記透光性基材の厚さ方向に重なるように前記遮光層の厚さ方向に貫通する開口部が複数形成され、前記導光体の出射面において前記光源からの光の輝度が最も高くなる照度または輝度ピーク領域に対向する位置に配された前記開口部は、その開口面積が最も小さく形成され、前記透光性基材の入射面に沿って照度または輝度が小さくなるにしたがって、前記開口部の開口面積が大きくなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The optical sheet of the present invention is formed in a substantially plate shape, one surface forms an emission surface that emits light from a light source, and the light guide is configured to emit the light from the entire emission surface. The optical sheet is disposed opposite to the emission surface and controls the light emitted from the emission surface, and is formed on a base material, and one surface is incident on the light from the emission surface of the light guide. A light-transmitting translucent substrate that forms an incident surface and the other surface forms a light-exiting surface, and an exit surface of the translucent substrate so as to protrude from the exit surface of the translucent substrate A plurality of optical elements that are integrally provided to collect light emitted from the emission surface of the translucent substrate, and an emission surface of the light guide that is integrally provided on the incident surface of the translucent substrate. A light shielding layer that shields light emitted from the optical element, and the light shielding layer overlaps the optical axis of each optical element and the thickness direction of the translucent substrate. A plurality of openings penetrating in the thickness direction of the light-shielding layer are formed, and arranged at a position facing the illuminance or luminance peak region where the luminance of light from the light source is highest on the exit surface of the light guide. The opening is formed to have the smallest opening area, and the opening area of the opening increases as the illuminance or luminance decreases along the incident surface of the translucent substrate. To do.
このように開口部の大きさを規定することにより、導光体の出射面において照度または輝度ピーク領域に近いほど遮光層において遮断する光の量を増加させることができる。したがって、導光体の出射面における光の輝度分布が不均一であっても、導光体の出射面から出射した光が遮光層の各開口部を通過することで、透光性基材の出射面から出射する光の輝度ムラを効率よく抑制することができる。
そして、この光学シートは、輝度ムラを抑制するための遮光層、及び、開口部を通過した光を集光する光学素子を、透光性基材の両面に一体に設けて構成されているため、当該光学シートをバックライトユニットやディスプレイ装置に設けることで、その薄型化を容易に図ることができる。
By defining the size of the opening in this manner, the amount of light blocked in the light shielding layer can be increased as the illuminance or luminance peak region is closer to the light exit surface of the light guide. Therefore, even if the luminance distribution of the light on the light exit surface of the light guide is non-uniform, the light emitted from the light exit surface of the light guide passes through each opening of the light shielding layer. Luminance unevenness of light emitted from the emission surface can be efficiently suppressed.
This optical sheet is configured by integrally providing a light shielding layer for suppressing luminance unevenness and an optical element for condensing light that has passed through the opening on both surfaces of the translucent substrate. By providing the optical sheet in a backlight unit or a display device, the thickness can be easily reduced.
また、前記光学シートにおいては、前記光学素子の光軸と、前記遮光層の厚さ方向に延びる前記開口部の中心軸とが、略一致していることが好ましい。
さらに、前記光学シートにおいては、前記導光体の出射面における前記照度または輝度ピーク領域と前記透光性基材の厚さ方向に重なる位置に配される前記光学素子は、その光軸に直交する幅寸法が最も小さく形成され、前記透光性基材の出射面に沿って照度または輝度が小さくなるほど前記光学素子の幅寸法が大きく形成されることがより好ましい。
In the optical sheet, it is preferable that the optical axis of the optical element and the central axis of the opening extending in the thickness direction of the light shielding layer substantially coincide with each other.
Furthermore, in the optical sheet, the optical element disposed at a position where the illuminance or luminance peak region on the light exit surface of the light guide overlaps with the thickness direction of the translucent substrate is orthogonal to the optical axis. It is more preferable that the width dimension of the optical element be formed larger as the illuminance or luminance decreases along the emission surface of the translucent substrate.
このように構成される光学シートは、開口部とこれに対応する光学素子との相対的な配置をアライメントすることなく、紫外線(UV)の照射によって容易に製造することができる。例えば、透光性基材の入射面に感光性樹脂フィルムを貼り付け、透光性基材の出射面側から紫外線を照射する。このUV照射の際には、各光学素子の集光作用によって、感光性樹脂フィルムのうち各光学素子の焦点及びその近傍領域のみにおいて、感光性樹脂フィルムの粘着性が低下する。その後、透光性基材と感光性樹脂フィルムとの積層体を、剥離紙上に形成した遮光層に押し当て、次いで、この積層体を剥離紙から剥離させる。これにより、光学素子の光軸を中心とした開口部を有する遮光層を簡単に形成することができる。 The optical sheet configured as described above can be easily manufactured by ultraviolet (UV) irradiation without aligning the relative arrangement of the opening and the corresponding optical element. For example, a photosensitive resin film is attached to the incident surface of the translucent substrate, and ultraviolet rays are irradiated from the exit surface side of the translucent substrate. At the time of this UV irradiation, the adhesiveness of the photosensitive resin film decreases only in the focal point of each optical element and in the vicinity thereof in the photosensitive resin film due to the light collecting action of each optical element. Thereafter, the laminate of the translucent substrate and the photosensitive resin film is pressed against the light shielding layer formed on the release paper, and then the laminate is released from the release paper. Thereby, the light shielding layer having an opening centered on the optical axis of the optical element can be easily formed.
そして、光学素子の幅寸法を上述のように規定することで、各光学素子の幅寸法の大きさに対応した開口面積の大きさを有する開口部を形成することができる。例えば、幅寸法の大きい光学素子に対応して形成される開口部の開口面積は大きくなる。
さらに、光学素子の幅寸法を上述のように規定した場合には、透光性基材の出射面において照度または輝度が小さくなるほど光学素子による集光効率が高くなるため、これら複数の光学素子から出射される光の輝度ムラをさらに低減することができる。
Then, by defining the width dimension of the optical element as described above, it is possible to form an opening having an opening area corresponding to the width dimension of each optical element. For example, the opening area of the opening formed corresponding to the optical element having a large width dimension is increased.
Further, when the width dimension of the optical element is defined as described above, the light collection efficiency by the optical element increases as the illuminance or luminance decreases on the exit surface of the translucent substrate. The luminance unevenness of the emitted light can be further reduced.
また、前記光学シートにおいては、前記透光性基材の出射面に直交する前記複数の光学素子の幅方向の断面形状を互いに相似形状としてもよい。 Moreover, in the said optical sheet, it is good also considering the cross-sectional shape of the width direction of these optical elements orthogonal to the output surface of the said translucent base material as a mutually similar shape.
また、前記光学シートにおいては、前記透光性基材の出射面に直交する前記複数の光学素子の幅方向の断面形状は、前記導光体の出射面における前記照度または輝度ピーク領域と前記透光性基材の厚さ方向に重なる位置に配される前記光学素子の傾斜角度が最も大きく形成され、かつ、前記透光性基材の出射面に沿って照度または輝度が小さくなるにしたがって、前記光学素子の傾斜角度が小さくなるように、形成されてもよい。
さらに、前記光学シートにおいては、前記透光性基材の出射面から突出する前記複数の光学素子の高さ寸法を、互いにほぼ等しくしてもよい。
この場合には、光学シートの厚みを小さく形成することが可能となる。
In the optical sheet, the cross-sectional shape in the width direction of the plurality of optical elements orthogonal to the emission surface of the translucent substrate is the illuminance or luminance peak region on the emission surface of the light guide and the transmission peak. As the inclination angle of the optical element arranged at a position overlapping the thickness direction of the light-based substrate is formed largest, and as the illuminance or luminance decreases along the emission surface of the light-transmitting substrate, The optical element may be formed so that the tilt angle of the optical element is small.
Furthermore, in the optical sheet, the height dimensions of the plurality of optical elements protruding from the emission surface of the translucent substrate may be substantially equal to each other.
In this case, it is possible to reduce the thickness of the optical sheet.
また、前記光源が点光源であると共に、前記照度または輝度ピーク領域が前記点光源と前記導光体の厚さ方向に重なる前記導光体の出射面の領域である場合には、前記光学シートの光学素子を以下のように形成してもよい。
例えば、前記透光性基材の出射面側から見て、前記点光源と重なる一の光学素子が前記点光源を中心とした形状に形成され、他の複数の光学素子が前記点光源を中心とする環形状に形成されていてもよい。
また、例えば、前記透光性基材の出射面に沿う一方向を長手方向とする複数の光学素子が、前記一方向及びこれに直交する方向に配列されていてもよい。
In addition, when the light source is a point light source and the illuminance or luminance peak area is an area of the exit surface of the light guide that overlaps the point light source and the thickness direction of the light guide, the optical sheet The optical element may be formed as follows.
For example, when viewed from the exit surface side of the translucent substrate, one optical element overlapping the point light source is formed in a shape centered on the point light source, and the other plurality of optical elements centered on the point light source It may be formed in a ring shape.
In addition, for example, a plurality of optical elements whose longitudinal direction is one direction along the emission surface of the translucent substrate may be arranged in the one direction and a direction orthogonal thereto.
さらに、例えば、前記透光性基材の出射面側から見て、前記点光源と重なる一の光学素子が前記点光源を中心とした形状に形成され、他の複数の光学素子が前記一の光学素子から離れる方向に配列されていてもよい。
また、例えば、前記透光性基材の出射面側から見て、前記複数の光学素子が、前記点光源を中心として前記透光性基材の出射面に沿って放射状に形成されていてもよい。
Further, for example, when viewed from the exit surface side of the translucent substrate, one optical element overlapping the point light source is formed in a shape centered on the point light source, and the other plurality of optical elements are the one optical element. You may arrange in the direction away from an optical element.
Further, for example, when viewed from the emission surface side of the translucent substrate, the plurality of optical elements may be formed radially along the emission surface of the translucent substrate with the point light source as a center. Good.
そして、前記光源が前記導光体の出射面に沿う一方向に延びる棒状光源であると共に、前記照度または輝度ピーク領域が前記棒状光源と前記導光体の厚さ方向に重なる前記導光体の出射面の領域である場合には、例えば、前記複数の光学素子は、前記一方向に延びる長尺状に形成されると共に、前記導光体の出射面に沿って前記一方向に平行する方向に配列されていてもよい。 The light source is a rod-shaped light source extending in one direction along the exit surface of the light guide, and the illuminance or luminance peak region of the light guide overlaps with the rod-shaped light source in the thickness direction of the light guide. In the case of the region of the emission surface, for example, the plurality of optical elements are formed in a long shape extending in the one direction and are parallel to the one direction along the emission surface of the light guide. May be arranged.
さらに、前記光学シートにおいては、前記光学素子が凸状の曲面を有するレンズからなっていてもよい。
また、前記光学シートにおいては、前記光学素子が、プリズムからなっていてもよい。
Further, in the optical sheet, the optical element may be a lens having a convex curved surface.
In the optical sheet, the optical element may be a prism.
本発明に係るバックライトユニットは、前記光学シートと、前記光源と、前記導光体とを備え、前記導光体には、その出射面あるいはその反対側の他方の面から窪んで前記光源を収容する収容凹部が形成され、前記導光体の出射面は、略平坦面に形成され、前記他方の面は、前記収容凹部の形成領域から前記導光体の面方向の端部に向かうにしたがって前記導光体の厚さが薄くなるように、前記収容凹部の開口縁から傾斜する傾斜面を有して形成されていることを特徴とする。
この発明に係るバックライトユニットにおいては、光源からの光を導光体の出射面全体から出射させることができ、前述した光学シートと同様の効果を奏する。
The backlight unit according to the present invention includes the optical sheet, the light source, and the light guide, and the light guide is recessed from the emission surface or the other surface on the opposite side, and the light source is provided to the light guide. An accommodating recess for accommodating is formed, an emission surface of the light guide is formed in a substantially flat surface, and the other surface is directed from a region where the accommodating recess is formed toward an end portion in the surface direction of the light guide. Therefore, the light guide is formed with an inclined surface that is inclined from the opening edge of the housing recess so that the thickness of the light guide is reduced.
In the backlight unit according to the present invention, the light from the light source can be emitted from the entire emission surface of the light guide, and the same effect as the optical sheet described above can be obtained.
そして、前記バックライトユニットにおいては、前記導光体と前記光学シートとの間に、光拡散粒子を混入した光拡散層が設けられていてもよい。
また、前記バックライトユニットにおいては、前記導光体が、その出射面と前記光源との間に光拡散粒子を混入した光拡散領域を含んで構成されていてもよい。
In the backlight unit, a light diffusion layer in which light diffusion particles are mixed may be provided between the light guide and the optical sheet.
In the backlight unit, the light guide may be configured to include a light diffusion region in which light diffusion particles are mixed between the emission surface and the light source.
これらのバックライトユニットによれば、光源からの光が光学シートに入射される前に、当該光を光拡散領域や光拡散層において拡散されるため、導光体側から光学シートに入射する光の輝度ムラを低減させることができる。したがって、透光性基材の出射面から出射する光の輝度ムラをよりいっそう抑制することができる。
また、光拡散領域を導光体に含ませた場合には、バックライトユニットの部品点数を削減することともに、バックライトユニットの薄型化を図ることもできる。
According to these backlight units, before the light from the light source is incident on the optical sheet, the light is diffused in the light diffusion region or the light diffusion layer. Luminance unevenness can be reduced. Accordingly, it is possible to further suppress the luminance unevenness of the light emitted from the emission surface of the translucent substrate.
When the light diffusion region is included in the light guide, the number of parts of the backlight unit can be reduced and the backlight unit can be made thinner.
また、前記バックライトユニットにおいては、前記光学シート及び前記導光体が相互に固定され、前記導光体と前記透光性基材との間に、前記開口部によって画定された空気層が形成されていてもよい。
この構成のバックライトユニットによれば、光学シートと導光体とを相互に固定することで、バックライトユニットの厚さ寸法を最小限に抑えることができる。また、導光体の出射面と透光性基材の入射面との間には透光性基材よりも屈折率の低い空気層が画成されているため、光が空気層から透光性基材に入射する際に当該光を効率よく集光することができる。
In the backlight unit, the optical sheet and the light guide are fixed to each other, and an air layer defined by the opening is formed between the light guide and the translucent substrate. May be.
According to the backlight unit having this configuration, the thickness dimension of the backlight unit can be minimized by fixing the optical sheet and the light guide to each other. In addition, since an air layer having a refractive index lower than that of the translucent substrate is defined between the exit surface of the light guide and the incident surface of the translucent substrate, light is transmitted from the air layer. The light can be efficiently collected when entering the conductive substrate.
なお、前記バックライトユニットにおいて、前記導光体は射出成形法によって作製されてもよいし、あるいは、押出し成形法により作製されてもよい。 In the backlight unit, the light guide may be manufactured by an injection molding method, or may be manufactured by an extrusion molding method.
本発明に係るバックライト装置は、前記バックライトユニットが、前記導光体の出射面に沿って複数連結して配列されていることを特徴とする。
なお、前記バックライト装置においては、複数の前記光学シートが、一体成形されていることがより好ましい。
また、前記バックライト装置においては、複数の前記導光体が、一体成形されていることがより好ましい。
The backlight device according to the present invention is characterized in that a plurality of the backlight units are connected and arranged along the emission surface of the light guide.
In the backlight device, it is more preferable that the plurality of optical sheets are integrally formed.
In the backlight device, it is more preferable that the plurality of light guides are integrally formed.
本発明のディスプレイ装置は、前記バックライトユニット、若しくは、前記バックライト装置と、前記透光性基材の出射面側に配されて、前記バックライトユニット若しく前記バックライト装置からの光を表示光として画像表示を行う画像表示部とからなることを特徴とする。 The display device of the present invention is arranged on the light emitting surface side of the backlight unit or the backlight device and the translucent substrate, and displays light from the backlight unit or the backlight device. And an image display unit that displays an image as light.
これらのバックライト装置やディスプレイ装置によれば、前述した光学シートやバックライトユニットと同様の効果を奏すると共に、ディスプレイ装置における画面の大型化を容易に図ることができる。また、複数の光学シートや導光体を一体成形することで、相互に隣り合うバックライトユニットの連結部分に跨って光が通過する際に、屈折等の光学的影響が生じることを防止できる。したがって、前述した連結部分に基づく輝度ムラの発生を防止できる。 According to these backlight devices and display devices, the same effects as the above-described optical sheet and backlight unit can be obtained, and the screen of the display device can be easily enlarged. In addition, by integrally forming a plurality of optical sheets and light guides, it is possible to prevent optical influences such as refraction from occurring when light passes across the connecting portions of backlight units adjacent to each other. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of luminance unevenness based on the above-described connection portion.
本発明によれば、導光体の出射面において生じる光の輝度ムラを効率よく解消できると共に薄型化を図ることが可能なバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the backlight unit and display apparatus which can aim at the thickness reduction while being able to eliminate efficiently the brightness | luminance nonuniformity of the light which arises in the output surface of a light guide can be provided.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、ここでは、本発明の実施形態に係る光学シートについて、それを用いたバックライトユニット、バックライト装置及びディスプレイ装置と共に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, an optical sheet according to an embodiment of the present invention will be described together with a backlight unit, a backlight device, and a display device using the optical sheet.
図1に示すように、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置100は、上方に光を照射するバックライト装置11の上側に、液晶表示素子(画面表示部)13を重ねて設けることで構成される液晶表示装置であり、液晶表示素子13から上側に向けて画像信号によって表示制御された表示光を出射することで、平面状の画像を表示するものである。
以下では、このような配置に基づいて、図1の上方向を単に表示画面側、下方向を単に背面側と称する場合がある。
なお、このディスプレイ装置100は、液晶表示素子13を備える液晶表示装置であるとしているが、少なくともバックライト装置11を含んで構成されていれば、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ELディスプレイ等のように、バックライト装置11からの光を表示光として画像表示を行う画像表示部の種類は問わない。
As shown in FIG. 1, a
Hereinafter, based on such an arrangement, the upper direction in FIG. 1 may be simply referred to as a display screen side, and the lower direction may be simply referred to as a back side.
The
液晶表示素子13は、液晶15を2つの偏光板17,19により挟み込んで構成されている。そして、バックライト装置11は、液晶表示素子13の表示画面と略同一の光射出面(発光面)を有しており、複数のバックライトユニット21を表示画面に沿って配列して構成されている。
各バックライトユニット21は、図1,2に示すように、一つの光源23と、当該光源23の表示画面側に順番に配される導光体25、及び、光学シート27とを備えて構成されている。そして、本実施形態の光源23は点光源であり、全方位に向けて発光するように構成されている。このような光源23としては、発光ダイオード(LED)が好ましい。発光ダイオードとしては、例えば、単色に発光する発光素子を組み合わせて、白色に発光する方式がよく知られている。また携帯電話などのモバイル機器では、青色に発光する発光素子に黄色の蛍光体を搭載して、擬似白色に発光する方式の白色LEDがある。なお、点光源である光源23としては、上記に例示したものに限らず、例えばモバイル機器に設けられるもののように、一つの単色発光素子に他の蛍光体を搭載したものであってもよい。また、光源23は、点光源であればLEDに限らず、例えば通常の蛍光ランプ、ハロゲンランプ、半導体レーザー等であってもよい。
The liquid
As shown in FIGS. 1 and 2, each
導光体25は、透明性を有する材料によって平面視略矩形の略板状に形成されている。そして、導光体25の一方の面は、光源23からの光が出射する出射面25aをなしており、平坦に形成されている。また、導光体25の他方の面側の面方向中央部分には、前述した光源23が配されるようになっている。すなわち、導光体25には、その他方の面から窪んで光源23を収容する断面略U字状の収容凹部29が形成されている。
そして、導光体25の他方の面は、収容凹部29の形成領域から導光体25の面方向の端部に向かうにしたがって導光体25の厚さが薄くなるように、収容凹部29の開口縁から傾斜する傾斜面25bを有して形成されている。すなわち、この導光体25では、収容凹部29を形成した近傍領域が最も厚みの大きい厚肉部となり、導光体25の端部が最も厚みの薄い薄肉部となっている。
なお、前述した傾斜面25bの具体的な形状としては、例えば収容凹部29を中心とした円錐面や角錘面が挙げられる。また、図示例においては、傾斜面25bが収容凹部29の開口縁から導光体25の面方向の端部に向けて直線状に形成されているが、例えば図3(a),(b)に示すように、曲線状に形成されていてもよい。ここで、曲線状の傾斜面25bは、図3(a)のように内方に窪むように形成されてもよいし、図3(b)のように膨らむように形成されてもよい。また、傾斜面25bは、例えば図3(c)に示すように、傾斜角度の異なる直線状の平坦面を複数組み合わせて形成されてもよい。さらに、傾斜面25bは、例えば図3(d)に示すように、凹状の曲面と凸状の曲面とを連ねて形成してもよい。さらに、傾斜面25bは、例えば、図2、図3(a)〜(d)に示す形状を組み合わせた形状に形成されてもよい。
The
Then, the other surface of the
In addition, as a concrete shape of the
この導光体25を形成する材料としては、透明性の他に、耐熱性、機械的強度、製造に耐える耐溶剤性などがあれば、用途に応じて種々の材料を使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレ−ト(PET),ポリブチレンテレフタレ−ト,ポリエチレンナフタレ−ト,ポリエチレンテレフタレート‐イソフタレート共重合体,テレフタル酸‐シクロヘキサンジメタノール‐エチレングリコール共重合体,ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンナフタレートの共押し出しフィルムなどのポリエステル系樹脂、ナイロン6,ナイロン66,ナイロン610などのポリアミド系樹脂、ポリエチレン,ポリプロピレン(PP),ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどのビニル系樹脂、ポリアクリレート,ポリメタアクリレート,ポリメチルメタアクリレート(PMMA)などのアクリル系樹脂、ポリイミド,ポリアミドイミド,ポリエーテルイミドなどのイミド系樹脂、ポリアリレ−ト,ポリスルホン,ポリエーテルスルホン,ポリフェニレンエ−テル,ポリフェニレンスルフィド(PPS),ポリアラミド,ポリエーテルケトン,ポリエーテルニトリル,ポリエーテルエーテルケトン,ポリエーテルサルファイトなどのエンジニアリング樹脂、ポリカーボネート(PC),ポリスチレン,高衝撃ポリスチレン,AS樹脂,ABS樹脂などのスチレン系樹脂、セロファン,セルローストリアセテート,セルロースダイアセテート,ニトロセルロースなどのセルロース系フィルム、などが挙げられる。
そして、この導光体25は、例えば、加熱した原料樹脂を押出し成形や射出成形によって成形する方法、型中でモノマー、オリゴマー等を重合させて成形する注形重合法等を用いて作製することができる。
As a material for forming the
And this
導光体25の傾斜面25bには光反射板31が配されている。なお、この光反射板31は、図示例のように傾斜面25bに固定されるとしてもよいが、少なくとも傾斜面25bを覆うように配されていればよく、例えば傾斜面25bとの間に隙間をあけて配されてもよい。この場合、傾斜面25bに対向する光反射板31は、その反射面31aが傾斜面25bと平行となるように配されることが望ましい。
この光反射板31は、PETやPP等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
さらに、収容凹部29の下側には、光反射性を有するリフレクタ33がその開口部分を塞ぐように配されている。このリフレクタ33は、例えば、上記光反射板31と同じ素材、すなわち、表面に十分な反射性を付与した樹脂素材、金属箔もしくは金属板により形成することができる。したがって、光源23から収容凹部29の下側に向かう光は、このリフレクタ33において反射されてから導光体25に入射される。
A
This
Further, a
以上のように構成することで、光源23の光は、直接、あるいは、リフレクタ33で反射した後に導光体25に入射される。そして、この入射光は、導光体25の内部を通過して直接導光体25の出射面25aから出射する、あるいは、傾斜面25bにおいて反射した後に出射面25aから出射する。なお、一部の光は傾斜面25bを透過するが、透過した光は光反射板31において反射された後に出射面25aから出射する。すなわち、導光体25は、光源23の光をその出射面25a全体から出射させるように構成されている。
With the above configuration, the light from the
なお、この導光体25において、前述した収容凹部29の深さ寸法や形状は、光源23全体を収容できるように形成されることが好ましく、光源23の寸法や導光体25の光学的特性、機械的強度、経年変化などを考慮して決定することが好ましい。
この収容凹部29の形状としては、例えば図4(a)に示すように、U字状に形成されていてもよいし、図4(b)に示すように、その上面を平坦面としてもよい。平坦面とした場合には、導光体25の出射面25aの中央部分を明るくすることができる。また、例えば図4(c)〜(g)のように先細り形状に形成してもよく、この場合には、光源23直上に位置する導光体25の出射面25aを暗くすることができる。なお、先細り形状の場合には、図4(c)のようにV字状、図4(d)のように収容凹部の内側に膨らむ曲面形状、図4(e)のように収容凹部の外側に膨らむ曲面形状としてもよい。また、図4(f),(g)のように複数の平坦面や曲面を組み合わせた形状としてもよく、この場合には、導光体25の出射面25aにおける配光分布の自由度が向上する。さらに、収容凹部29は、例えば、図4(c)〜(g)に示す形状を組み合わせた形状に形成されてもよい。
In the
As the shape of the
また、導光体25の厚みや、導光体25の面方向中央部分と端部の厚みの比率は、光源23の寸法や導光体25の出射面25aにおける配光分布などに応じて任意に変更することができる。
そして、このように構成された導光体25において、その出射面25aにおける光源23からの光の輝度分布が、出射面25aの中央部分において輝度が最も高くなり、出射面25aの端部に向かうにしたがって輝度が低くなる。すなわち、出射面25aのうち光源23と導光体25の厚さ方向に重なる領域が、光源23からの光の輝度が最も高くなる照度または輝度ピーク領域となる。
Moreover, the thickness of the
In the
光学シート27は、導光体25の出射面25aに対向配置されており、導光体25の出射面25aから出射された光を透過させて液晶表示素子13に向けて入射させるように構成されている。この光学シート27は、平面視矩形状に形成されており、基材に形成されて光透過性を有する透光性基材41と、その出射面41aから突出するように当該出射面41a全体にわたって一体に設けられた複数のレンズ部(光学素子)43と、透光性基材41の入射面41bにわたって一体に設けられた光反射層45とを備えている。なお、透光性基材41の出射面41aは、光が出射する表示画面側の面を示しており、入射面41bは導光体25の出射面25aに対向して当該出射面25aからの光が入射する面を示している。
The
各レンズ部43は、透光性基材41の出射面41aから出射した光を集光するように形成されており、断面視で透光性基材41の出射面41aに面する平坦面と、出射面から突出するように形成された凸状の曲面とを有する形状を呈している。
これら複数のレンズ部43のうち、光源23と透光性基材41の厚さ方向に重なる位置に配されるレンズ部43の断面は、その光軸に直交する幅寸法が最も小さく形成されている。そして、透光性基材41の出射面41aに沿って光源23から離れるほどレンズ部43の断面の幅寸法が大きく形成される。なお、これら幅寸法の異なるレンズ部43の断面形状は、互いに相似形状となっており、結果として、その高さ寸法が相互に異なる。すなわち、透光性基材41の出射面41aにおける複数のレンズ部43の曲面の接触角度は互いに等しくなっている。
Each
Among the plurality of
以上のような断面形状を有する複数のレンズ部43の配列パターンとしては、例えば以下のものが考えられる。
例えば、図5に示すように、透光性基材41の出射面41a側から見て、同心円状に配列されることが挙げられる。すなわち、透光性基材41の出射面41a側から見て、光源23と重なる一のレンズ部43が光源23を中心とする円形状に形成され、他の複数のレンズ部43が一のレンズ部43を中心とする円環形状に形成されている。この場合には、図3のA−A矢視断面図が図2の断面となる。
また、例えば図6に示すように、透光性基材41の出射面41aに沿う一方向を長手方向とする複数のレンズ部43(シリンドリカルレンズ)が、一方向及びこれに直交する方向に配列されて全体としてクロスレンチキュラーアレイを構成することが挙げられる。すなわち、この構成では平面視で矩形状に形成された複数のレンズ部43が透光性基材41の出射面41aの縦横方向に配列されている。この場合には、図6のB−B矢視断面図やC−C矢視断面図が図2の断面となる。
As an arrangement pattern of the plurality of
For example, as shown in FIG. 5, the light-transmitting
For example, as shown in FIG. 6, a plurality of lens portions 43 (cylindrical lenses) whose longitudinal direction is one direction along the
さらに、例えば図7に示すように、透光性基材41の出射面41a側から見て、一のレンズ部43が光源23を中心とする平面視円形状に形成され、他の複数のレンズ部43が一のレンズ部43から離れる方向に放射状に配列されて、全体として所謂マイクロレンズアレイを構成することが挙げられる。この場合には、図7のD−D矢視断面図が図2の断面となる。なお、図示例では各レンズ部43が平面視円形状に形成されているが、複数のレンズ部43が平面視で相似形状に形成されていれば例えば平面視矩形状に形成されていてもよい。
また、例えば図8,9に示すように、透光性基材41の出射面41a側から見て、複数のレンズ部43が、光源23を中心として透光性基材41の出射面41aに沿って放射状に形成されていることが挙げられる。この構成においては、図9(a)に示すように、個々のレンズ部43の長手方向の厚みが、光源23の直上部分を基点として透光性基材41の出射面41aに沿って導光体25の端部に向かうにしたがって厚くなる。なお、個々のレンズ部43の幅方向の断面形状は、図9(b)に示すように、凸状の曲面を有する形状となっている。
Further, for example, as shown in FIG. 7, when viewed from the
For example, as shown in FIGS. 8 and 9, when viewed from the
以上のように構成されるレンズ部43は、例えば、PET、PC、PMMA、COP(シクロオレフィンポリマー)、アクリルニトリルスチレン共重合体等を用いて、周知の押し出し成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成される。この場合、透光性基材41及びレンズ部43は、図10(a)に示すように、それぞれ別の材料の別の基材から作製してもよいし、例えば図10(b)に示すように、同一の材料からなる一つの基材から構成してもよい。また、透光性基材41の入射面41bには、例えば図10(c)に示すように、段差41cを設けて成型されてもよい。さらに、レンズ部43は、例えば、透光性基材41上にUVや放射線硬化樹脂(UVや放射線で硬化する材料を含む樹脂であれば特に種類は限定しない)を用いて成形されるとしてもよい。
なお、複数のレンズ部43が同心円状に配列される場合には、透光性基材41も含めて平面視円形状に作製されることがある。この場合には、透光性基材41及びレンズ部43からなるレンズシートを断裁して多角形状(長方形、四角形、正六角形など)に切り抜いてもよい。断裁方法としては、カッター、丸ノコなどの刃を使用した方法、レーザー断裁、打ち抜きなどを使用してもよい。また、断裁するタイミングは、レンズシート、光学シート27、およびバックライトユニット21のいずれの作製段階で行ってもよい。ただし、部材のロスを少なくするという観点では、レンズシートの段階で断裁するのが好ましい。
The
In addition, when the some
光反射層45は、図2や図9に示すように、導光体25の出射面25aから透光性基材41に向かう光を反射するように構成されている。この光反射層45には、その厚さ方向に貫通する開口部45aが複数形成されている。各開口部45aは、レンズ部43の光軸と透光性基材41の厚さ方向に重なる位置に配されており、各々の直上にあるレンズ部43の幅寸法よりも狭く形成されている。すなわち、光源23と透光性基材41の厚さ方向に重なる位置に配される開口部45aは、その開口面積が最も小さく形成され、他の開口部45aは透光性基材41の出射面41aに沿って光源23から離れるにしたがって、その開口面積が大きく形成される。また、各開口部45aの平面視形状は、図5〜8に示すレンズ部43の形状に応じた形状に形成されている。例えば、レンズ部43の平面視形状が図3に示す円環形状である場合には、開口部45aの平面視形状も円環形状となる。
As shown in FIGS. 2 and 9, the
この光反射層45は、例えば、白色層又は金属層である。ここで、白色層の材料としては、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム及び酸化マグネシウムなどの無機物からなる白色顔料を透明樹脂中に混入させてなる複合材料を使用することができる。また、金属層としては、例えば、銀及びアルミニウムなどの高反射率であり且つ光吸収の少ない材料からなる蒸着層を使用することができる。
The
そして、光反射層45は、印刷又は蒸着により透光性基材41の入射面41bに直接形成してもよいが、例えば転写により形成する方が好ましい。
転写により光反射層45を形成する際には、例えば、透光性基材41の入射面41bに、感光性樹脂フィルムを貼り付け、レンズ部43及び透光性基材41を介して感光性樹脂フィルムを紫外線で露光する。これにより、レンズ部43の集光作用によってレンズ部43の焦点及びその近傍の領域のみにおいて、感光性樹脂フィルムの粘着力が低下する。その後、透光性基材41と感光性樹脂フィルムとの積層体を、剥離紙上に形成した光反射層45に押し当て、次いで、この積層体を剥離紙から剥離させる。このようにして、レンズ部43の焦点及びその近傍の領域に開口部45aを有した光反射層45が得られる。
このようにして形成される光反射層45の各開口部45aは、図10に示すように、その中心軸O2が対応するレンズ部43の光軸O1と一致するように形成される。
And although the
When the
Each
なお、印刷法を使用する場合でも、例えば前述したように、透光性基材41の製造時にその入射面41bに段差を設けておくことで、簡易的に印刷で光反射層45を形成できる。ただし、光反射層45の各開口部45aの中心軸O2をレンズ部43の光軸O1と一致させるためには、レンズ部43と前記段差の形成位置との相対的なアライメントが必要となる。
Even when the printing method is used, for example, as described above, the
さらに、図2,9に示すように、バックライトユニット21は、導光体25と光学シート27との間に、導光体25の出射面25aから光学シート27に向けて出射される光を拡散する光拡散層51を設けて構成されている。この光拡散層51は、透明樹脂材料に光を散乱させるための微粒子(光拡散粒子)53を混入して構成されており、導光体25の出射面25aに固定されている。また、光学シート27に向けて光を出射する光拡散層51の出射面51aは、導光体25の出射面25aと同様に平坦に形成されている。なお、光拡散層51は、導光体25の作製時に一体に形成されてもよいが、導光体25と個別に形成した後に導光体25の出射面25aに固定されてもよい。また、光拡散層51と導光体25とを一体成形する場合には、光拡散層51が導光体25と同一の透明樹脂材料によって構成されることが好ましいが、異なる透明樹脂材料によって構成されてもよい。
Further, as shown in FIGS. 2 and 9, the
そして、前述した光学シート27は、透光性を有する粘着剤や接着剤等の接合層55により光拡散層51を介して導光体25の出射面25aに固定されている。ここで、接合層55は、光反射層45の開口部45aには入り込まないことが好ましい。すなわち、光拡散層51と透光性基材41との間には、図示例のように、開口部45aによって画定された空気層59が形成されていることが好ましい。このように透光性基材41よりも屈折率の低い空気層59を画成することで、光が空気層59から透光性基材41に入射する際に当該光を効率よく集光することができる。
なお、光学シート27と導光体25とは、接合層55を用いずに、例えば光学シート27と導光体25とをそれぞれディスプレイ装置100の筐体(不図示)に固定してもよい。この場合には、例えば図11に示すように、光学シート27と導光体25との間に隙間が形成されてもよいし、例えばこの隙間がなくてもよい。
And the
For example, the
そして、バックライト装置11は、図1に示すように、前述したバックライトユニット21を導光体25の端部において連結して構成されており、複数の導光体25の出射面25aが同一平面をなしている。なお、図示例においては、導光体25の端面が平坦面に形成されているが、例えば、相互に隣り合う導光体25の端面に相互に係合する凹凸形状を形成してもよい。このように形成することで、相互に隣り合う導光体25の端面の間に導光体25の厚さ方向に貫く隙間の発生を防ぐことができる。
As shown in FIG. 1, the
以上のように、本実施形態に係る光学シート27及びバックライトユニット21においては、導光体25の出射面25aのうち光源23からの光の輝度が最も高くなる照度または輝度ピーク領域に対応する位置に形成された開口部45aが最も小さく形成され、導光体25の出射面25aにおける光の輝度が小さくなる領域ほど開口部45aが大きく形成されている。このため、導光体25の出射面25aにおける光の輝度が大きいほど、光反射層45において遮断する光の量を増加させることができる。したがって、導光体25の出射面25aにおける光の輝度分布が不均一であっても、導光体25の出射面25aから出射した光が光反射層45の各開口部45aを通過することで、透光性基材41の出射面41aから出射する光の輝度ムラを効率よく抑制することができる。
そして、この光学シート27は、輝度ムラを抑制するための光反射層45、及び、開口部45aを通過した光を集光するレンズ部43を、透光性基材41の両面に一体に設けて構成されているため、当該光学シート27をバックライトユニット21やバックライト装置11、ディスプレイ装置100に設けることで、その薄型化を容易に図ることができる。
As described above, in the
The
また、導光体25の出射面25aにおける光の輝度が小さくなる領域ほどレンズ部43の幅寸法が大きく形成されているため、照度または輝度が小さくなるほどレンズ部43による集光効率が高くなり、これら複数のレンズ部43から出射される光の輝度ムラをさらに低減することができる。
さらに、光拡散層51を設けることで、光源23からの光が光学シート27に入射される前に拡散されるため、導光体25側から光学シート27に入射する光の輝度ムラを低減させることができる。
Moreover, since the width dimension of the
Further, by providing the
また、導光体25の傾斜面25bに光反射板31を設けたり、収容凹部29の開口部分を塞ぐリフレクタ33を設けることで、光源23の光の殆どを導光体25の出射面25aから出射させることができるため、光源23の光の利用効率を向上させることができる。
そして、この実施形態に係るバックライト装置11やディスプレイ装置100によれば、上述した効果のほかに、ディスプレイ装置100における画面の大型化を容易に図ることができる。また、複数の光学シート27や導光体25を一体成形することで、相互に隣り合うバックライトユニット21の連結部分に跨って光が通過する際に、屈折等の光学的影響が生じることも防止できる。したがって、前述した連結部分に基づく輝度ムラの発生を防止できる。
Further, the
And according to the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、ディスプレイ装置100において、液晶表示素子13と光学シート27との間に、光の屈折・透過・反射・偏光作用によって拡散・集光効果を達成する光学シートが配されていてもよい。なお、この光学シートとしては、例えば拡散フィルム、プリズムシート、偏光分離反射シート等が挙げられる。このように構成した場合でも、上記実施形態と同様の効果を奏する。
また、バックライト装置11においては、例えば図12に示すように複数の光学シート27が一体成形されていてもよいし、例えば図13に示すように、複数の導光体25が一体成形されていてもよく、さらに、複数の光拡散層51が一体に形成されていてもよい。なお、これら導光体25、光学シート27及び光拡散層51の一体成形は、図示例に限らず、適宜組み合わせて実施してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the
In the
さらに、複数のバックライトユニット21を連結したバックライト装置11の状態では、複数の導光体25の出射面25aが同一平面をなすとしたが、これに限ることはなく、例えば複数の導光体25の出射面25aの全体あるいは一部が同一の曲面をなすとしても構わない。この場合には、複数の導光体25の出射面25aを同一の曲率をもった曲面に形成しておけばよい。
また、複数のバックライトユニット21を連結した状態において、複数の導光体25の出射面25aによってその全面に一定周期の起伏が形成されるように各導光体25を構成してもよい。
さらに、ディスプレイ装置100は、複数のバックライトユニット21からなるバックライト装置11を備えるとしたが、例えば1つのバックライトユニット21を備えるとしても構わない。
Furthermore, in the state of the
In addition, in a state where a plurality of
Further, the
また、上記実施形態においては、光源23を点光源としたバックライトユニット21について説明したが、本発明は光源をライン状の棒状光源としたバックライトユニットに適用することもできる。以下、図14を参照して棒状光源を使用した場合のバックライトユニットの構成について説明する。
図14に示すように、このバックライトユニット121は、上記実施形態と同様に、棒状光源である一つの光源123と、光源123の表示画面側に順番に配される導光体125及び光学シート127とを備えて構成されている。
導光体125の断面形状は、上記実施形態の導光体25と同様に、その他方の面に光源123を収容する収容凹部129を形成し、この収容凹部129の両側に形成される傾斜面125b及び平坦な出射面125aを有する形状に形成されている。ここで、収容凹部129は導光体125の出射面125aに沿う一方向に延びて形成されている。また、収容凹部129は、導光体125の中で最も厚みの大きい厚肉部に形成されている。さらに、傾斜面125bは、導光体125の出射面125aに沿って一方向の直交する方向に向かうにしたがって薄くなるように形成されている。これにより、この直交方向の端部における導光体125の厚みが最も薄い薄肉部となる。
Moreover, in the said embodiment, although the
As shown in FIG. 14, the
The cross-sectional shape of the
なお、収容凹部129に収容される光源123としては、例えば通常の蛍光管、冷陰極管、熱陰極管、外部電極管、列状に配置されたLEDや半導体レーザーなどが挙げられるが、特に、冷陰極管、外部電極管又は列状に配列されたLEDとすることが好ましい。
また、この光源123は、例えば前記一方向に延びる円柱状あるいは角柱状に形成された透明な柱状導光体と、厚さ方向に沿う柱状導光体の上下に配置されるLEDとから構成されていてもよい。このように光源123を構成した場合には、柱状導光体の上下からLEDの光を入射した際に、柱状導光体の側方にLEDの光を出射することができる。
Examples of the
In addition, the
また、光学シート127は、上記実施形態と同様に、透光性基材141、複数のレンズ部(光学素子)143、及び、開口部145aを有する光反射層145を備えている。透光性基材141の出射面141aに配される各レンズ部143は、前記一方向に延びる長尺状に形成される単位レンズである。そして、これら複数のレンズ部143は、透光性基材141の出射面141aに沿って前記一方向に平行する方向に配列されている。また、複数のレンズ部143のうち、光源123と透光性基材141の厚さ方向に重なる位置に配されるレンズ部143の断面は、その配列方向に沿う幅寸法が最も小さく形成されている。そして、前記配列方向に沿って光源123から離れるほどレンズ部143の幅寸法が大きく形成されている。なお、図示例においては、上記実施形態と同様に、複数のレンズ部143の断面形状は互いに相似形状となっている。
また、光反射層145の複数の開口部145aは、長尺状に形成された各レンズ部143に対応づけてその長手方向に延びるスリット状にそれぞれ形成されており、複数のレンズ部143の配列方向に間隔をあけて配列されている。
このように構成されたバックライトユニット121においても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
In addition, the
The plurality of
The
さらに、導光体25,125において光源23,123を収容する収容凹部29,129は、導光体25,125の他方の面側に形成されることに限らず、導光体25の厚肉部に形成されていれば、例えば導光体25,125の出射面25a,125aに形成されていてもよい。なお、この構成では、収容凹部29,129の開口を上記実施形態と同様のリフレクタ33により塞ぐなどして、光源23,123の光が導光体25,125を介さずに光学シート27,127に直接入射されることを防止することが好ましい。そして、このように構成した場合には、光源23,123の光が導光体25,125の傾斜面25b,125bや光反射板31において反射した後に出射面25a,125aから出射されることになる。
Further, the
また、バックライトユニット21,121は、導光体25,125の出射面25a,125aに固定される光拡散層51を設けて構成されるとしたが、少なくとも光源23,123と光学シート27,127との間に光を拡散する光拡散領域を形成して構成されていればよい。したがって、例えば導光体25,125自体が、その出射面25a,125aと光源23,123との間に微粒子53を混入した光拡散領域を含んで構成されてもよい。この光拡散領域は、例えば図15に示すように、導光体25全体にわたって形成されてもよいが、例えば図16に示すように、出射面25a側に寄せて形成されることがより好ましい。これらの場合には、バックライトユニット21,121の構成部品点数を削減できると共に、バックライトユニット21,121の薄型化を図ることもできる。
ただし、画面上における輝度ムラが光学シート27,127によって十分に解消されている場合には、上述した光拡散層51や光拡散領域を形成しなくてもよい。
In addition, the
However, when the luminance unevenness on the screen is sufficiently eliminated by the
さらに、幅寸法の異なるレンズ部43,143の断面形状は、互いに相似形状であるとしたが、例えば高さ寸法をほぼ等しくしても構わない。この構成の場合には、光学シート27,127の厚みを小さく抑えることができるため、バックライトユニット21,121やバックライト装置11、ディスプレイ装置100の薄型化をさらに図ることができる。また、幅寸法の異なるレンズ部43,143の断面形状が相似形状でない場合には、必ずしも高さ寸法が等しくする必要はなく、透光性基材41,141の出射面41a,141aにおけるレンズ部43,143の傾斜角度が異なっていればよい。具体的には、複数のレンズ部43,143のうち、光源23,123と透光性基材41,141の厚さ方向に重なる位置に配されるレンズ部43,143の傾斜角度が最も大きく形成され、さらに、透光性基材41,141の出射面41a,141aに沿って光源23,123から離れるほどレンズ部43,143の傾斜角度が小さく形成されていればよい。このように傾斜角度を異ならせても、相似形状とした場合と同様に、レンズ部43,143による集光領域を変化させることができる。
Furthermore, although the cross-sectional shapes of the
また、レンズ部43,143や開口部45a,145aの大きさは、光源23,123の位置に基づいて定めているが、導光体25,125の出射面25a,125aにおいて光源23,123からの光の輝度が最も高くなる照度または輝度ピーク領域に基づいて定めればよい。例えば、照度または輝度ピーク領域が出射面25a,125aにおいて光源23と厚さ方向に重なる位置周囲の円環状の領域となる場合には、この円環状領域と透光性基材41の厚さ方向に重なる当該透光性基材41,141の出射面41a,141aに配されるレンズ部43,143の幅寸法、及び、光反射層45,145に形成される開口部45a,145aの開口面積を最も小さく形成し、照度または輝度が小さくなるにしたがってレンズ部43,143の幅寸法や開口部45a,145aの開口面積を大きく形成すればよい。
なお、照度または輝度ピーク領域が複数存在する場合には、開口面積の最も小さい開口部45a,145aを照度または輝度ピーク領域毎に対応づけて複数形成すればよい。
The sizes of the
If there are a plurality of illuminance or luminance peak areas, a plurality of
さらに、透光性基材41,141の出射面41a,141aには複数のレンズ部43,143が形成されるとしたが、少なくとも透光性基材41,141の出射面41a,141aから出射した光を集光する複数の光学素子が形成されていればよい。すなわち、例えば図17に示すように、透光性基材41の出射面41aには複数のプリズム(光学素子)44が形成されてもよい。この場合でも、複数のプリズム44の断面の幅寸法は、レンズ部43の場合と同様に導光体25の出射面25aにおいて光源23からの光の輝度が最も高くなる照度または輝度ピーク領域に基づいて定めればよい。
Furthermore, although the plurality of
また、例えば複数のプリズム44は相似形状に形成されてもよいし、あるいは、図示例のように複数のプリズム44の高さ寸法を揃えてもよい。なお、複数のプリズム44の高さ寸法を揃える場合には、導光体25の出射面25aにおける光の照度または輝度ピーク領域の直上に配される一のプリズム44の頂角を最も小さくし、照度または輝度ピーク領域から透光性基材41の出射面41aに沿って離れるにしたがい他のプリズム44の頂角を大きくすればよい。
さらに、複数のプリズム44の平面視形状は、上記実施形態のレンズ部43と同様に、例えば図5〜8や図14(b)に示した形状に形成されてもよい。
以上のようにプリズム44を設ける場合でも、図示例のように、光反射層45の各開口部45aはその中心軸O2が対応するプリズム44の光軸O3と一致するように形成されることが好ましい。
Further, for example, the plurality of
Furthermore, the planar view shape of the plurality of
Even when the
また、上記実施形態において、透光性基材41,141の入射面41b,141bには、光反射層45,145が設けられるとしたが、少なくとも光を遮断する遮光層が設けられていればよい。したがって、この遮光層には上記実施形態と同様の開口部45a,145aが形成されていればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the light reflection layers 45 and 145 were provided in the entrance surfaces 41b and 141b of the
(実施例)
以上のように構成される光学シート27を備えるバックライトユニット21において、その出射面側から観察した結果を図18に示す。なお、この観察実験は、図6に示すようにシリンドリカルレンズであるレンズ部43を複数配列した光学シート27を用いて実施した。また、図18(a)は光学シート27を備えていないバックライトユニットで観察を行った結果であり、図18(b)は光学シート27を備えるバックライトユニット21で観察を行った結果である。
その結果、光学シート27を備えていない場合には、導光体25の出射面25aの中央部分が明るくなり、輝度ムラが大きくなる。これに対して、光学シート27を備える場合には、これを備えていない場合と比較して、光学シート27の出射面41a側においてその中央部分だけが明るくなることがなく、均一化が図られていることがわかる。
(Example)
In the
As a result, when the
11 バックライト装置
13 液晶表示素子(画像表示部)
21,121 バックライトユニット
23,123 光源
25,125 導光体
25a,125a 出射面
25b,125b 傾斜面
27,127 光学シート
29,129 収容凹部
41,141 透光性基材
41a,141a 出射面
41b,141b 入射面
43,143 レンズ部(光学素子)
44 プリズム(光学素子)
45,145 光反射層(遮光層)
45a,145a 開口部
51 光拡散層
53 微粒子(光拡散粒子)
O1 光軸
O2 中心軸
11
21, 121
44 Prism (optical element)
45,145 Light reflecting layer (light shielding layer)
45a,
O1 Optical axis O2 Central axis
Claims (23)
基材に形成されて一方の面が前記導光体の出射面からの光を入射する入射面をなすと共に他方の面が光の出射面をなす光透過性の透光性基材と、該透光性基材の出射面から突出するように当該透光性基材の出射面に一体に設けられて前記透光性基材の出射面から出射した光を集光する複数の光学素子と、前記透光性基材の入射面に一体に設けられて前記導光体の出射面から出射した光を遮る遮光層と、を備え、
当該遮光層には、各光学素子の光軸と前記透光性基材の厚さ方向に重なるように前記遮光層の厚さ方向に貫通する開口部が複数形成され、
前記導光体の出射面において前記光源の光の照度または輝度が最も高くなる照度または輝度ピーク領域に対向する位置に配された前記開口部は、その開口面積が最も小さく形成され、
前記透光性基材の入射面に沿って照度または輝度が小さくなるにしたがって、前記開口部の開口面積が大きくなることを特徴とする光学シート。 It is formed in a substantially plate shape, and one surface forms an emission surface for emitting light from the light source, and is disposed opposite to the emission surface with respect to a light guide configured to emit the light from the entire emission surface. An optical sheet for controlling light emitted from the emission surface,
A light-transmissive translucent substrate formed on a base material, wherein one surface forms an incident surface on which light from the light exit surface of the light guide is incident and the other surface forms a light output surface; A plurality of optical elements that are integrally provided on the exit surface of the translucent substrate so as to protrude from the exit surface of the translucent substrate and collect light emitted from the exit surface of the translucent substrate; A light shielding layer that is integrally provided on the incident surface of the translucent substrate and blocks light emitted from the emission surface of the light guide,
In the light shielding layer, a plurality of openings are formed that penetrate in the thickness direction of the light shielding layer so as to overlap the optical axis of each optical element and the thickness direction of the light transmissive substrate,
The opening disposed at a position facing the illuminance or luminance peak area where the illuminance or luminance of the light from the light source is highest on the exit surface of the light guide is formed with the smallest opening area,
The optical sheet according to claim 1, wherein an opening area of the opening increases as the illuminance or luminance decreases along the incident surface of the translucent substrate.
前記透光性基材の出射面に沿って照度または輝度が小さくなるほど前記光学素子の幅寸法が大きく形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学シート。 The optical element disposed at a position where the illuminance or luminance peak region on the light exit surface of the light guide overlaps with the thickness direction of the translucent substrate is formed with the smallest width dimension orthogonal to the optical axis. ,
3. The optical sheet according to claim 1, wherein the width of the optical element is increased as the illuminance or luminance decreases along the emission surface of the translucent substrate.
前記透光性基材の出射面側から見て、前記点光源と重なる一の光学素子が前記点光源を中心とした形状に形成され、
他の複数の光学素子が前記点光源を中心とする環形状に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の光学シート。 The light source is a point light source, and the illuminance or luminance peak area is an area of the exit surface of the light guide that overlaps the point light source in the thickness direction of the light guide,
One optical element overlapping with the point light source is formed in a shape centered on the point light source when viewed from the exit surface side of the translucent substrate,
The optical sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of other optical elements are formed in a ring shape centered on the point light source.
前記透光性基材の出射面に沿う一方向を長手方向とする複数の光学素子が、前記一方向及びこれに直交する方向に配列されていることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の光学シート。 The light source is a point light source, and the illuminance or luminance peak area is an area of the exit surface of the light guide that overlaps the point light source in the thickness direction of the light guide,
The plurality of optical elements having a longitudinal direction in one direction along the emission surface of the translucent substrate are arranged in the one direction and a direction orthogonal to the one direction. The optical sheet according to any one of the above.
前記透光性基材の出射面側から見て、前記点光源と重なる一の光学素子が前記点光源を中心とした形状に形成され、
他の複数の光学素子が前記一の光学素子から離れる方向に配列されていることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の光学シート。 The light source is a point light source, and the illuminance or luminance peak area is an area of the exit surface of the light guide that overlaps the point light source in the thickness direction of the light guide,
One optical element overlapping with the point light source is formed in a shape centered on the point light source when viewed from the exit surface side of the translucent substrate,
The optical sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of other optical elements are arranged in a direction away from the one optical element.
前記透光性基材の出射面側から見て、前記複数の光学素子が、前記点光源を中心として前記透光性基材の出射面に沿って放射状に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の光学シート。 The light source is a point light source, and the illuminance or luminance peak area is an area of the exit surface of the light guide that overlaps the point light source in the thickness direction of the light guide,
The plurality of optical elements are formed radially along the exit surface of the translucent substrate with the point light source as the center, as viewed from the exit surface side of the translucent substrate. The optical sheet according to any one of claims 1 to 6.
前記複数の光学素子は、前記一方向に延びる長尺状に形成されると共に、前記導光体の出射面に沿って前記一方向に平行する方向に配列されていることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の光学シート。 The light source is a rod-shaped light source extending in one direction along the light-emitting surface of the light guide, and the light-emitting surface of the light guide overlaps the illuminance or luminance peak region in the thickness direction of the light-guide and the light source. Is an area of
The plurality of optical elements are formed in a long shape extending in the one direction, and are arranged in a direction parallel to the one direction along an emission surface of the light guide. The optical sheet according to any one of claims 1 to 6.
前記導光体には、その出射面あるいはその反対側の他方の面から窪んで前記光源を収容する収容凹部が形成され、
前記導光体の出射面は、略平坦面に形成され、
前記他方の面は、前記収容凹部の形成領域から前記導光体の面方向の端部に向かうにしたがって前記導光体の厚さが薄くなるように、前記収容凹部の開口縁から傾斜する傾斜面を有して形成されていることを特徴とするバックライトユニット。 A backlight unit comprising the optical sheet according to any one of claims 1 to 13, the light source, and the light guide.
The light guide is formed with an accommodation recess for accommodating the light source by being recessed from the emission surface or the other surface on the opposite side,
The light exit surface of the light guide is formed in a substantially flat surface,
The other surface is inclined so as to incline from the opening edge of the housing recess so that the thickness of the light guide decreases from the region where the housing recess is formed toward the end in the surface direction of the light guide. A backlight unit having a surface.
前記導光体と前記透光性基材との間に、前記開口部によって画定された空気層が形成されることを特徴とする請求項14から請求項18の何れか1項に記載のバックライトユニット。 The optical sheet and the light guide are fixed to each other,
The back according to any one of claims 14 to 18, wherein an air layer defined by the opening is formed between the light guide and the translucent substrate. Light unit.
The backlight unit according to any one of claims 14 to 19, or the backlight device according to any one of claims 20 to 22, and an emission surface of the translucent substrate. And an image display unit that displays an image using light from the backlight unit or the backlight device as display light.
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