JP2014086245A - Light guide plate, backlight unit and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光路制御に用いられる凹凸形状光学シート、光源ユニットおよびディスプレイ装置に関するものであって、とくに、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される導光板、バックライト・ユニット及びディスプレイ装置に関するものである。 The present invention relates to a concavo-convex optical sheet, a light source unit, and a display device used for illumination optical path control, and in particular, a light guide plate used for illumination optical path control in an image display device typified by a flat panel display, back The present invention relates to a light unit and a display device.
近年、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型液晶パネルやＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶パネルを使用した液晶ディスプレイ装置は、主としてＯＡ分野のカラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されている。このような液晶ディスプレイ装置においては、液晶パネルの背面側（観察者側とは反対側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。 In recent years, liquid crystal display devices using TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal panels and STN (Super Twisted Nematic) type liquid crystal panels are mainly commercialized mainly for color notebook PCs (personal computers) in the OA field. Such a liquid crystal display device employs a so-called backlight method in which a light source is disposed on the back side of the liquid crystal panel (opposite to the observer side) and the liquid crystal panel is illuminated with light from the light source. ing.
この種のバックライト方式に採用されているバックライト・ユニットとしては、大別して冷陰極管（ＣＣＦＴ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｔｕｂｅ）等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆる、「エッジライト方式」）と、導光板を用いずに冷陰極管（ＣＣＦＬ）等の光源ランプからの光で直接照明する「直下型方式」とがある。 The backlight unit employed in this type of backlight system is roughly divided into a light source lamp such as a cold cathode fluorescent tube (CCFT), and a flat plate made of an acrylic resin having excellent light transmittance. “Light guide plate light guide method” (so-called “edge light method”) for multiple reflection in the light guide plate and direct illumination with light from a light source lamp such as a cold cathode tube (CCFL) without using the light guide plate. "Direct type".
導光板ライトガイド方式のバックライト・ユニットが搭載された液晶ディスプレイ表示装置としては、例えば、図８に示すものが一般に知られている。図８に示す液晶ディスプレイ装置５０は、表裏両面を偏光板５１、５２に挟まれた液晶パネル５３が上部に位置して配設され、液晶パネル５３の下面側に略長方形板状のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やアクリル等の透明な基材からなる導光板５４が設置されており、この導光板５４の上面（光射出面５４ａ側）に拡散フィルム５５（拡散層）が設けられている。さらに、導光板５４の下面には、導光板５４に導入された光を効率よく液晶パネル５３に向け均一となるように散乱して反射させるための散乱反射パターン部（図示省略）が印刷などによって設けられるとともに、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム５６（反射層）が設けられている。
As a liquid crystal display device equipped with a light guide plate light guide type backlight unit, for example, the one shown in FIG. 8 is generally known. A liquid
また、導光板５４には、その側端部に光源ランプ５７が設けられており、さらに光源ランプ５７の光を効率よく導光板５４中に入射させるべく、光源ランプ５７の背面側を覆うようにして高反射率の反射板５８が設けられている。散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板５４内に入射した光に指向性を付与し、光射出面５４ａ側へと導くようになっている。これは、高輝度化を図るための工夫である。
In addition, the
しかし、図８に例示した液晶ディスプレイ装置５０では、視野角の制御が拡散フィルム５５の拡散性のみに委ねられており、その制御が難しいという問題があった。例えば、正面方向から見た場合は液晶ディスプレイの表示画面は明るいが、横方向から見た場合には表示画面が暗くなる場合があり、また液晶表示画面の中心部は明るく、周辺部が暗くなる欠点もあった。このように、光の利用効率が悪いという問題があった。
However, the liquid
一方、直下型方式は導光板の利用が困難な、大型の液晶ディスプレイなどの表示装置に用いられている。直下型方式の液晶ディスプレイ装置としては、図９に例示する装置が一般的に知られている。図９に示す液晶ディスプレイ装置６０は、表裏両面を偏光板６１、６２に挟まれた液晶パネル６３が上部に位置して配設され、液晶パネル６３の下面側に蛍光管等からなる光源６４が配置される。さらに、光源６４の上面側に拡散フィルム６５のような光学シートが設けられている。また、光源６４の背面には、光源６４から液晶パネル６３と反対の方向に向かう光を液晶パネル６３側へ反射させる反射板６６が配置されている。これによって、光源６４から射出される光は拡散フィルム６５で拡散され、この拡散光を高効率で液晶パネル６３の有効表示エリアに集光させるものである。
On the other hand, the direct type is used for a display device such as a large-sized liquid crystal display in which it is difficult to use a light guide plate. As a direct type liquid crystal display device, a device illustrated in FIG. 9 is generally known. A liquid
しかし、図９に示した液晶ディスプレイ装置６０では、視野角の制御が拡散フィルム６５の拡散性のみに委ねられているため、その制御は難しいという問題があった。例えば、液晶表示画面を正面方向から見た場合はその表示画面は明るいが、液晶表示画面を横方向から見た場合にはその表示画面が暗くなる場合があり、また液晶表示画面の中心部は明るく、周辺部が暗くなる欠点もあった。このように、光の利用効率が悪いという問題があった。
However, in the liquid
そこで、上述の問題を解決する一つの方法として、図１０に示す液晶ディスプレイ装置７０では、米国３Ｍ社の商品である輝度強調フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）７１をバックライト用照明光源７４の上方の位置に配置し、さらに、ＢＥＦ７１の上方である光出射面側に図示しない光拡散フィルムを配置する方法が採用されている。ＢＥＦ７１は、透明基材７２の上面である光出射面に、断面が三角形状の単位プリズム７３が一方向に一定のピッチで配列されたフィルムである。この単位プリズム７３は光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）である。ＢＥＦは、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”する。
Therefore, as one method for solving the above-described problem, in the liquid
輝度強調フィルム７１は、ディスプレイ装置の使用時（観察時）に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させ、ディスプレイ装置の表示品位を向上させる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向である。また、輝度強調フィルム７１は、通常、単位プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの配列からなり、その配列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能となる。そのため、水平方向及び垂直方向の両方向での表示光の輝度制御を行なうためには、単位プリズム群の配列方向が互いに略直交するように、２枚のＢＥＦシートを重ねて組み合わせて用いる必要がある。
The
そこで、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るために、図１１に示すように、拡散フィルム５５と液晶パネル５３との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）５９（５９１、５９２）を設けることが提案されている。このプリズムフィルム５９１、５９２は導光板５４の光射出面５４ａから射出され、拡散フィルム５５で拡散された光を高効率で液晶パネル５３の有効表示エリアに集光させるものである。このようなＢＥＦを採用することにより、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。このようなＢＥＦに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイ装置に採用した技術は、例えば特許文献１乃至３などにおいて従来から知られている。
Therefore, recently, in order to increase the light use efficiency and increase the brightness, a prism film (prism) having a light condensing function between the
また、液晶表示装置には、薄型、高輝度、軽量、低消費電力であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い液晶表示装置に搭載されるバックライト・ユニットも軽量、高輝度、低消費電力であることが要求されている。特に、最近、目覚しく発展しているカラー液晶表示装置においては、液晶パネルの透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低いため、バックライト・ユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。 In addition, liquid crystal display devices are strongly required as market needs to be thin, high brightness, light weight, and low power consumption. Accordingly, backlight units mounted on liquid crystal display devices are also light weight, high brightness, Low power consumption is required. In particular, in color liquid crystal display devices that have been remarkably developed recently, the transmittance of the liquid crystal panel is much lower than that of a monochrome-compatible liquid crystal panel. It is essential to obtain power consumption.
さらに、最近では映像媒体の多様化に伴い、高画質化が進み、それに映像の臨場感を味わいたいというニーズから、３Ｄ表示が可能な液晶表示装置の需要が増加している。３Ｄ表示を液晶表示装置で行なう場合、専用メガネを必要とする「アクティブシャッター方式」という方式が現在一般的である。この方式は、右目用と左目用の映像を交互に表示し、専用メガネにあるシャッターが開閉することで、映像を右目用と左目用に振り分け立体的に表示させるものである。しかしながら、この方式では、発光時間が通常の半分になり、また専用メガネの偏光板や反射などのロスもあって通常の２Ｄ表示時に比べて輝度が１０分の１程度にまで低下することが知られている。そのため、３Ｄ用液晶表示装置には２Ｄ表示の通常の液晶表示装置よりも高輝度化が求められる。 Furthermore, with the recent diversification of video media, the demand for liquid crystal display devices capable of 3D display has increased due to the need for higher image quality and the desire to experience the realism of video. When 3D display is performed on a liquid crystal display device, a method called “active shutter method” that requires special glasses is currently common. In this method, right-eye and left-eye images are alternately displayed, and a shutter in dedicated glasses is opened and closed, so that the images are distributed and displayed three-dimensionally for right-eye and left-eye. However, with this method, it is known that the light emission time is reduced to half of the normal time, and the luminance decreases to about 1/10 compared to the normal 2D display due to the loss of the polarizing plate and reflection of the dedicated glasses. It has been. For this reason, the 3D liquid crystal display device is required to have higher luminance than a normal liquid crystal display device for 2D display.
液晶表示装置の輝度向上を実現するための方法として、最も確実かつ簡便であるのは光源を増やすことだが、これは上述した低消費電力という市場ニーズに反し、また発熱によって装置の劣化を誘発し、更にコストアップにも繋がるなど、多くの問題を生じさせるため、完全な解決策とはならない。 The most reliable and simple method for improving the brightness of a liquid crystal display device is to increase the number of light sources. This is contrary to the above-mentioned market demand for low power consumption, and heat generation induces deterioration of the device. In addition, it causes a lot of problems such as cost increase, so it is not a complete solution.
そこで液晶表示装置の筐体内においては、背面および側面に白色の光反射層を設けるなどして、光源からの光量をロス無く取り出せるよう工夫している。しかしながら光反射層の近傍、とりわけ筐体内の角部付近においては、反射光の影響によって他の部位よりも多くの光が取り出され、面内に明暗を生じさせることがある。この明暗は導光板に複数枚の光学シート及び液晶パネルを積層した状態でも視認できることがあり、表示品位を著しく低下させる一因となる。 In view of this, in the housing of the liquid crystal display device, a white light reflecting layer is provided on the back surface and the side surface so that the amount of light from the light source can be taken out without loss. However, in the vicinity of the light reflection layer, particularly in the vicinity of the corners in the housing, more light is extracted than other parts due to the influence of the reflected light, and light and darkness may occur in the surface. This light and dark may be visible even when a plurality of optical sheets and a liquid crystal panel are laminated on the light guide plate, which is a cause of remarkably reducing the display quality.
本発明は上記のような実情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、単体で従来より面内における出射光の均一性を向上させる導光板、並びにそれを用いたバックライト・ユニット及びディスプレイ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a light guide plate that improves the uniformity of emitted light in a plane as compared with the prior art, and a backlight unit using the same. And providing a display device.
上記の課題を解決するための手段として、本発明の一局面は、光源および反射板と対向する少なくとも１つの光入射面と、光入射面と直交する光反射面と、光反射面の逆面側に光出射面とを有する透明な導光板であって、光出射面に、直線状に延在する凸状の構造体が複数平行に配列されたレンズアレイを有し、光反射面に、凹状の構造体が配置され、角部付近における凹状の構造体の平均高さが、中央付近における凹状の構造体の平均高さよりも小さいことを特徴とする導光板である。 As means for solving the above-described problems, one aspect of the present invention provides at least one light incident surface facing the light source and the reflector, a light reflective surface orthogonal to the light incident surface, and a reverse surface of the light reflective surface. A transparent light guide plate having a light emitting surface on the side, the light emitting surface having a lens array in which a plurality of convex structures extending in a straight line are arranged in parallel, and the light reflecting surface, The light guide plate is characterized in that a concave structure is disposed, and an average height of the concave structure near the corner is smaller than an average height of the concave structure near the center.
また、上記導光板において、光反射面を凸状の構造体の延在方向に１１等分、および延在方向の直交方向に１１等分し、合計１２１の領域に分割したとき、角部付近とは、延在方向および直交方向の端に相当する４領域を含む領域であり、且つ、中央付近とは、光反射面の中央に位置する１領域を含む領域であることを特徴とする。 Further, in the light guide plate, when the light reflecting surface is divided into 11 equal parts in the extending direction of the convex structure and 11 equal parts in the direction orthogonal to the extending direction, and divided into a total of 121 regions, the vicinity of the corners Is a region including four regions corresponding to the ends in the extending direction and the orthogonal direction, and the vicinity of the center is a region including one region located in the center of the light reflecting surface.
また、上記導光板において、角部付近における凹状の構造体の平均高さをＨＥ、中央付近における凹状の構造体の平均高さをＨＣとしたとき、０．８×ＨＣ≦ＨＥ＜ＨＣを満たすことを特徴とする。 In the light guide plate, when the average height of the concave structure near the corner is HE and the average height of the concave structure near the center is HC, 0.8 × HC ≦ HE <HC is satisfied. It is characterized by that.
また、上記導光板において、角部付近における凹状の構造体は、断面形状において変曲点を有し、底部から変曲点までの高さが、底部から頂点までの高さの７５％以上１００％以下であることを特徴とする。 In the light guide plate, the concave structure in the vicinity of the corner portion has an inflection point in the cross-sectional shape, and the height from the bottom portion to the inflection point is 75% or more of the height from the bottom portion to the vertex 100. % Or less.
また、上記導光板において、凹状の構造体の各々の底面積が同じであることを特徴とする。 In the light guide plate, the bottom areas of the concave structures are the same.
また、本発明の他の局面は、上記導光板と、光入射面に対向して配置される光源とを備えることを特徴とするバックライト・ユニットである。 According to another aspect of the present invention, there is provided a backlight unit including the light guide plate and a light source disposed to face the light incident surface.
また、上記バックライト・ユニットにおいて、光入射面以外の端面に対向して配置される光反射テープをさらに備えることを特徴とする。 The backlight unit may further include a light reflecting tape disposed to face an end surface other than the light incident surface.
また、上記バックライト・ユニットにおいて、導光板の出射面上に配置され、出射面から出射された面状の光の輝度分布を調整する光学シートをさらに備えることを特徴とする。 The backlight unit may further include an optical sheet that is disposed on the light emission surface of the light guide plate and adjusts the luminance distribution of the planar light emitted from the light emission surface.
また、本発明のさらに他の局面は、上記バックライト・ユニットと上記バックライト・ユニットから出射される光が背面側から入射されるように配置された画像表示素子とを備えることを特徴とする表示装置である。 Still another aspect of the present invention includes the backlight unit and an image display element disposed so that light emitted from the backlight unit is incident from the back side. It is a display device.
また、上記表示装置において、画像表示素子は画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定することを特徴とする。 In the display device, the image display element defines a display image in accordance with transmission / shielding in pixel units.
光出射面の光むらを軽減し、面内の輝度均一性を向上させるためには、全方向に対して集光や拡散を行えるマイクロレンズシートや拡散シートを用いることも可能だが、これらは正面輝度の低下を引き起こしてしまうことが多い。しかし本発明では、反射光の影響によって輝度が過剰になってしまう導光板端部においてのみ意図的に光取り出し効率を低下させることによって、高い輝度を維持したまま輝度均一性を向上させることが出来る。 In order to reduce the light unevenness on the light exit surface and improve the in-plane brightness uniformity, it is possible to use a microlens sheet or a diffusion sheet that can collect and diffuse in all directions. It often causes a decrease in brightness. However, in the present invention, it is possible to improve luminance uniformity while maintaining high luminance by intentionally reducing the light extraction efficiency only at the edge of the light guide plate where the luminance becomes excessive due to the influence of reflected light. .
以下に本発明の一実施形態を説明する。本発明に係る導光板の概略図を、図１に示す。また、中央部および対角上の二箇所の角部を通過するように導光板を二分する、断面Ｐの概略図を図２に示す。導光板は、光源および反射板と対向する光入射面１と、光入射面１と略直交する光反射面２と、光反射面２の逆面の光出射面３とを有する。光反射面２には、複数の凹状の構造体が配置され、角部付近における凹状の構造体の平均高さが、中央付近における凹状の構造体の平均高さよりも小さい。また光出射面３に、直線状に延在する凸状の構造体が複数平行に配列されたレンズアレイが形成されている。全ての凹状構造体の高さが精確に同じであっても、多少のばらつきがあっても、どちらも好適に使用できる。ただし凹状構造体の高さのばらつきが大き過ぎると、光の取り出し効率が局所的に急変してしまう部位が生じることがあり、結果として表示品位を低下させる恐れがある。そのため格領域内における凹状構造体の高さのばらつきは小さいことが好ましい。
An embodiment of the present invention will be described below. A schematic view of a light guide plate according to the present invention is shown in FIG. Moreover, the schematic of the cross section P which bisects a light-guide plate so that it may pass through the center part and two corners on a diagonal is shown in FIG. The light guide plate has a light incident surface 1 facing the light source and the reflective plate, a light reflecting surface 2 substantially orthogonal to the light incident surface 1, and a
ここで角部付近とは、光反射面２を、凸状の構造体の延在方向に１１等分、および延在方向の直交方向に１１等分し、合計１２１の領域に分割したときの、延在方向および直交方向の端に相当する領域を含み、中央付近とは、光反射面２の中央に位置する１領域を含むことが好ましい。図３に１２１の領域に分割された光反射面２を示す。端の領域とは図３におけるＡＥ、中央に位置する１領域とは図３におけるＡＣである。 Here, the vicinity of the corner means that the light reflecting surface 2 is divided into 11 equal parts in the extending direction of the convex structure and 11 equal parts in the direction orthogonal to the extending direction and divided into a total of 121 regions. In addition, it includes a region corresponding to the end in the extending direction and the orthogonal direction, and the vicinity of the center preferably includes one region located in the center of the light reflecting surface 2. FIG. 3 shows the light reflecting surface 2 divided into 121 regions. The end region is AE in FIG. 3, and the one region located in the center is AC in FIG.
凹状構造体の断面概略図を図４に示す。図４中のＨ１，Ｈ２，Ｈ３は凹状構造体の高さを、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は凹状構造体の底面となる円の直径、もしくは凹状構造体の底面となる楕円の長径あるいは短径を、それぞれ表している。ただし凹状構造体の底面が、図４のｘ軸方向およびｙ軸方向に対して精確に平行に配置されてなくとも、好適に使用できる。 A schematic cross-sectional view of the concave structure is shown in FIG. In FIG. 4, H 1 , H 2 , and H 3 are the height of the concave structure, and B 1 , B 2 , and B 3 are the diameters of the circles that are the bottom surfaces of the concave structures, or the ellipses that are the bottom surfaces of the concave structures. The major axis or minor axis of each is shown. However, even if the bottom surface of the concave structure is not precisely arranged parallel to the x-axis direction and the y-axis direction in FIG.
また光反射面２における凹状構造体の底面は、円形状もしくは楕円形状であることが好ましいが、上記の形状に近似されるものであれば、精確な円形状もしくは楕円形状でなくとも好適に使用できる。 Further, the bottom surface of the concave structure in the light reflecting surface 2 is preferably circular or elliptical. However, if it is approximate to the above shape, it is preferably used even if it is not precise circular or elliptical. it can.
一般的な導光板においては角部が４箇所存在するが、４箇所全てにおいて凹状構造体の平均高さが精確に一致していなくとも好適に使用できる。 In a general light guide plate, there are four corners, but it can be suitably used even if the average height of the concave structures does not exactly match in all four places.
また本発明の導光板は、上記の４箇所全てにおいて凹状構造体の平均高さが中央付近における凹状構造体の平均高さより小さくされていることが最も好ましいが、最低でも一箇所の角部において凹状構造体の平均高さが中央付近におけるより小さくされているならば、充分に優位性を発揮することが出来る。 In the light guide plate of the present invention, it is most preferable that the average height of the concave structure is smaller than the average height of the concave structure in the vicinity of the center at all four positions, but at least at one corner. If the average height of the concave structure is made smaller than that in the vicinity of the center, the superiority can be sufficiently exerted.
角部付近の凹状構造体が断面形状において変曲点がある場合、底面から変曲点までは中央付近の凹状構造体と形状が一致していることが最も好ましいが、精確に一致していなくとも好適に使用できる。また、底面から変曲点までの高さが、底面から頂点までの高さの７５％以上１００％以下であることが好ましい。ここでいう変曲点とは、断面形状の曲率が不連続的に変化する点をいい、図４においてＰＩ２，ＰＩ３で示した点である。また、変曲点までの高さとはｈ２，ｈ３で、頂点までの高さとはＨ２，Ｈ３で示した距離である。 If the concave structure near the corner has an inflection point in the cross-sectional shape, it is most preferable that the shape from the bottom to the inflection point is the same as the concave structure near the center, but not exactly. Both can be preferably used. The height from the bottom surface to the inflection point is preferably 75% or more and 100% or less of the height from the bottom surface to the vertex. The inflection point here refers to a point where the curvature of the cross-sectional shape changes discontinuously, and is indicated by PI 2 and PI 3 in FIG. Further, the height to the inflection point is h 2 and h 3 , and the height to the vertex is the distance indicated by H 2 and H 3 .
また、凹状の構造体の各々は、配置位置によらず、底面積がほぼ同じであることが好ましい。ここでいう底面積とは、図４におけるＢ１，Ｂ２，Ｂ３を直径とする円の面積、もしくはＢ１，Ｂ２，Ｂ３を長径あるいは短径とする楕円の面積のことを指す。 In addition, each of the concave structures preferably has substantially the same bottom area regardless of the arrangement position. The bottom area here refers to the area of a circle whose diameter is B 1 , B 2 , B 3 in FIG. 4, or the area of an ellipse whose major axis or minor axis is B 1 , B 2 , B 3. .
角部において出射光量が多く、面内の輝度均一性が低い場合、角部の凹状構造体の平均高さを中央付近におけるより小さくすることで輝度均一性を向上させることが出来るが、角部の凹状構造体の平均高さを小さくし過ぎると、角部の輝度が他の部位よりも低くなり、結果として表示品位を低下させる。従って、角部の凹状構造体の平均高さは一定の範囲内に収まっている必要がある。 When the emitted light quantity is large at the corner and the in-plane luminance uniformity is low, the luminance uniformity can be improved by making the average height of the concave structure at the corner smaller than in the vicinity of the center. If the average height of the concave structure is made too small, the luminance of the corners becomes lower than other parts, resulting in a reduction in display quality. Therefore, the average height of the concave structure at the corner needs to be within a certain range.
本発明の導光板は、角部付近の凹状構造体の平均高さＨＥと、中央付近の凹状構造体の平均高さＨＣによって規定されるものであるが、光出射面３全体における輝度均一性を実現するためには、その他の領域においても極端に凹状構造体の高さが変わらないことが好ましい。最も好ましくは、その他の領域において、各領域の凹状構造体の平均高さは、ＨＥ以上かつＨＣ以下であると良い。 The light guide plate of the present invention is defined by the average height HE of the concave structure near the corner and the average height HC of the concave structure near the center. In order to realize the above, it is preferable that the height of the concave structure does not change extremely in other regions. Most preferably, in other regions, the average height of the concave structure in each region is preferably HE or more and HC or less.
光反射面２における各領域内に配置された凹状構造体は、規則的に配置されていても良いし、ランダムに配置されていても良い。ただし、バックライト・ユニット内に配列された光源５と、導光板の光取り出し効率の間には密接な関係があるため、バックライト・ユニットに合わせて光反射面２における凹状構造体は的確に配置することが好ましい。
The concave structures arranged in each region on the light reflecting surface 2 may be regularly arranged or randomly arranged. However, since there is a close relationship between the
上記を鑑みると、光量の多い光源５付近においては凹状構造体の配置密度が低く、逆に中央付近においては凹状構造体の配置密度が高いことが最も好ましい。その際、配置される凹状構造体のピッチ・密度は連続的に変化していても良いし、断続的に変化していても良い。
In view of the above, it is most preferable that the arrangement density of the concave structures is low near the
光反射面２において、複数配置された凹状構造体を除く部位は、平坦であることが最も簡便かつ効果的である。ただし平坦部位に微細な凹凸があったとしても、好適に使用することが出来る。 In the light reflecting surface 2, it is most simple and effective that the portions excluding a plurality of the concave structures are flat. However, even if there are fine irregularities in the flat part, it can be suitably used.
光出射面３の形状例として、図５に示すように、凸状シリンドリカル形状やレンチキュラー形状、三角プリズム形状や多角プリズム形状などが挙げられるが、導光板内の光を導光する役割を担うと同時に、正面方向へ光を取り出すことが出来れば、上記の形状に限らない。その際、並列する全ての凸状構造体の高さが精確に同じである必要はなく、高さの異なる凸状構造体を有していても良い。
Examples of the shape of the
また、直線状に延在する凸状の構造体が複数平行に配列されたレンズアレイは、精確に直線状でなくとも良く、一部または全体が緩やかに湾曲していても良い。 Further, the lens array in which a plurality of convex structures extending in a straight line are arranged in parallel may not be exactly linear, and a part or the whole of the lens array may be gently curved.
光入射面１は平坦形状であっても良いし、一部または全体に微細な凹凸形状を有していても良い。 The light incident surface 1 may have a flat shape, or may have a fine uneven shape partially or entirely.
また、微細なレンズ形状は光学密着、ムラ、ニュートンリングなどの外観特性を向上することもできる。 Further, the fine lens shape can improve appearance characteristics such as optical adhesion, unevenness, and Newton ring.
本発明の導光板は複層構造でも良く、透明層を含んでいても良い。 The light guide plate of the present invention may have a multilayer structure and may include a transparent layer.
本発明の導光板は光反射面２の表面形状に依存するものであり、導光板の厚みについては特に制限は無い。 The light guide plate of the present invention depends on the surface shape of the light reflecting surface 2, and the thickness of the light guide plate is not particularly limited.
本発明の導光板を形成する主たる材料は、光透過性を考慮するとアクリル系樹脂が好ましく、特にＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）が良い。ただし、ポリカーボネート樹脂やポリスチレン樹脂、フッ素系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、アクリル−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体など、一般的によく用いられている様々な材料においても有効である。また、主となる材料の中に分散された透明粒子を具備することも可能である。 The main material for forming the light guide plate of the present invention is preferably an acrylic resin in view of light transmittance, and particularly PMMA (polymethyl methacrylate). However, polycarbonate resin, polystyrene resin, fluorine-based acrylic resin, epoxy acrylate resin, methylstyrene resin, fluorene resin, cycloolefin polymer, polyethylene terephthalate, polypropylene, acrylic-styrene copolymer, styrene-butadiene-acrylonitrile copolymer, etc. It is also effective in various commonly used materials. It is also possible to have transparent particles dispersed in the main material.
本発明の導光板は、一例として、まず樹脂ペレットを溶融し、押出機にてダイより一定の厚みを有する板状に樹脂を押し出し、その板状の樹脂に賦形を施すことによって製造することができる。なお、最終的に同一の表面形状を有する導光板を作製できるならば、その作製手段については特に制限は無い。 As an example, the light guide plate of the present invention is manufactured by first melting resin pellets, extruding the resin into a plate having a certain thickness from a die using an extruder, and shaping the plate-like resin. Can do. If the light guide plate having the same surface shape can be finally produced, the production means is not particularly limited.
本発明の導光板は、用途に応じて光学シートを積層して使用しても良く、また光学シートの枚数は適宜増やしても良い。ただしシート境界面が増え過ぎることによる光量ロスを考慮すれば、４枚以下の積層であることが好ましい。 The light guide plate of the present invention may be used by laminating optical sheets according to applications, and the number of optical sheets may be increased as appropriate. However, in consideration of a light amount loss due to an excessive increase in the sheet boundary surface, it is preferable that the number of layers is four or less.
導光板ライトガイド方式であるバックライト・ユニットは、一辺、二辺または四辺に光源５を備えたものが一般的だが、本発明の導光板の優位性を充分に発揮するためには、一辺または二辺に光源５を備えることが好ましい。光源５が二辺である場合の液晶ディスプレイ装置（表示装置）の構成例を、図６に示す。
The backlight unit that is a light guide plate light guide system is generally provided with a
バックライト・ユニット内において、導光板の光入射面１と光源５との距離が極端に離れていると、光入射面１に一度も当たらずに脇に漏れる光線量が多くなり、その結果として光出射面３の正面輝度の低下を引き起こす。そのため、熱によって導光板に反りや歪みが生じない程度に、導光板の光入射面１と光源５との隙間は小さくすることが好ましい。
In the backlight unit, if the distance between the light incident surface 1 of the light guide plate and the
本発明が充分に優位性を発揮するためには、バックライト・ユニット内にて光入射面１以外の端面４と対向する辺からの反射光が多いことが前提となっており、筐体内の側面に設けられた白色の光反射層が充分に光を反射する必要がある。そのため、上記の光反射層における光反射が少なく、吸収や発熱等による光量ロスが多い場合、筐体内の側面に光反射テープ６を貼ることにより、光反射効率を向上させることが好ましい。
In order for the present invention to exhibit a sufficient advantage, it is assumed that there is a lot of reflected light from the side facing the end surface 4 other than the light incident surface 1 in the backlight unit. The white light reflecting layer provided on the side surface needs to reflect light sufficiently. Therefore, when there is little light reflection in said light reflection layer and there are many light quantity losses by absorption, heat_generation | fever, etc., it is preferable to improve the light reflection efficiency by sticking the
またバックライト・ユニット内に光反射テープ６を具備する場合、光入射面１以外の端面４と対向する全ての辺に光反射テープ６を具備することが最も好ましいが、最低でも一辺に光反射テープ６が具備されているならば、充分に優位性を発揮することが出来る。
In addition, when the
バックライト・ユニットの光源５としては、ＣＣＦＬ、ＬＥＤ、有機又は無機ＥＬなど、様々な光源を使用できる。また、バックライト・ユニットに内蔵される光源５の個数には特に制限は無い。
As the
以上のように作製した導光板は、従来の導光板と比較して端部における過剰な光出射を抑制し、光出射面３の輝度均一性を向上させる。バックライト・ユニットに使用する際は、市販の光学シートなど様々な光学部材と共に本発明の導光板を組み合わせて使用することにより、所望の表示性能を持つディスプレイを提供することができる。
The light guide plate produced as described above suppresses excessive light emission at the end portion as compared with the conventional light guide plate, and improves the luminance uniformity of the
本発明は、このような導光板を搭載したバックライト・ユニット及びディスプレイ装置などについても向けられる。すなわち、導光板と、その光入射面１に対向して配置される光源とを備えることでバックライト・ユニットを構成することができる。バックライト・ユニットは、光入射面以外の端面に対向して配置される光反射テープをさらに備えてもよい。あるいは、導光板の出射面上に配置され、出射面から出射された面状の光の輝度分布を調整する光学シートをさらに備えてもよい。また、バックライト・ユニットと、これから出射される光が背面側から入射されるように配置された画像表示素子とを備えることで表示装置を構成することができる。ここで画像表示素子は、画素単位での透過／遮光によって表示画像を規定する。 The present invention is also directed to a backlight unit, a display device, and the like on which such a light guide plate is mounted. In other words, a backlight unit can be configured by including a light guide plate and a light source disposed to face the light incident surface 1. The backlight unit may further include a light reflecting tape disposed to face an end surface other than the light incident surface. Or you may further provide the optical sheet which is arrange | positioned on the output surface of a light-guide plate, and adjusts the luminance distribution of the planar light radiate | emitted from the output surface. Moreover, a display apparatus can be comprised by providing a backlight unit and the image display element arrange | positioned so that the light radiate | emitted from this may enter from a back side. Here, the image display element defines a display image by transmission / shielding in pixel units.
本発明では、反射光の影響によって輝度が過剰になってしまう導光板端部において、凹状の構造体の平均高さを、中央付近における凹状の構造体の平均高さよりも小さくして光取り出し効率を低下させることによって、輝度均一性を向上させることが出来る。 In the present invention, at the edge of the light guide plate where the luminance becomes excessive due to the influence of reflected light, the average height of the concave structure is made smaller than the average height of the concave structure near the center, and the light extraction efficiency The luminance uniformity can be improved by reducing the.
本発明の導光板を作製し、その効果を確認するべく評価を実施した。その製造法として、まず樹脂ペレットを溶融し、押出機にてダイより一定の厚みを有する板状に樹脂を押し出し、その板状の樹脂に賦形を施すことによって本発明の導光板を得るという手法を用いた。 The light guide plate of the present invention was produced and evaluated to confirm its effect. As its manufacturing method, resin pellets are first melted, and the resin is extruded into a plate having a certain thickness from a die by an extruder, and the plate-shaped resin is shaped to obtain the light guide plate of the present invention. The method was used.
以下に示す結果は材料にＰＭＭＡを用い、光出射面３としてレンチキュラーレンズ、光反射面２として凹状ドットを使用した、厚さ３ｍｍの導光板による評価結果である。また端面４に関しては、上記の方法で導光板を作製した後、断裁・研磨などの処理を行うことにより滑らかな平坦状の端面４を形成した。角部付近の凹状構造体に関しては形状に若干のバラツキが生じることはあるが、変曲点までの高さが頂点までの高さの７５％以上１００％以下となるよう調整している。
The results shown below are evaluation results using a light guide plate having a thickness of 3 mm, using PMMA as a material, using a lenticular lens as the
（輝度均一性評価）
液晶テレビの液晶パネルを外し、光出射面３が上方に向くようにテレビを静置し、導光板・拡散フィルム・９０°プリズム・拡散フィルムをこの順番に積層した状態で、導光板の鉛直方向から輝度測定を実施した。測定装置にはＳＲ−ＵＬ２（株式会社トプコン製）を使用し、暗所にて液晶テレビと５０ｃｍの距離から俯瞰する形で実施した。その際、式ＨＥ＝Ｍ×ＨＣにおけるＭの異なる複数種のサンプル（即ち、角部における凹状構造体の高さが異なる複数種のサンプル）を作製し、基準サンプルより輝度均一性の高いものであれば充分に有用であると判断した。ここでいう輝度均一性とは、１２１の領域の正面輝度のうち最も低い数値をＬｍｉｎとし、最も高い数値をＬｍａｘとしたとき、（Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘ×１００）で算出される値（即ち、面内の最高輝度に対する最低輝度の割合）とし、値が１００に近いほど輝度均一性が高い。また基準サンプルとは、角部付近における凹状の構造体の平均高さＨＥと、中央付近における凹状の構造体の平均高さＨＣとが一致するもの（即ち、Ｍ＝１であるもの）であり、且つ全て箇所における凹状の構造体が図４（ａ）に示した形状である場合を指す。
(Brightness uniformity evaluation)
Remove the liquid crystal panel of the liquid crystal television, place the television still so that the
輝度均一性評価の結果を図７及び表１に示す。 The results of the luminance uniformity evaluation are shown in FIG.
角部付近における凹状の構造体が図４（ｂ）に示した形状である場合の結果を、図７においては実線で示し、表１においては角部形状欄にｂと示した。また角部付近における凹状の構造体が図４（ｃ）に示した形状である場合の結果を、図７においては点線で示し、表１においては角部形状欄にｃと示した。いずれもＭが０．８以上１未満において、輝度均一性が、基準サンプルである比較例１より向上していることを確認できた。 The result in the case where the concave structure near the corner has the shape shown in FIG. 4B is shown by a solid line in FIG. 7, and b is shown in the corner shape column in Table 1. In addition, the result when the concave structure near the corner has the shape shown in FIG. 4C is shown by a dotted line in FIG. 7, and c in the corner shape column in Table 1. In each case, when M was 0.8 or more and less than 1, it was confirmed that the luminance uniformity was improved as compared with Comparative Example 1 as a reference sample.
本発明に係る導光板、バックライト・ユニット及びディスプレイ装置は、様々な用途において、好適に利用することができる。とくにバックライト方式の表示システム等において好適に利用することができる。 The light guide plate, the backlight unit, and the display device according to the present invention can be suitably used in various applications. In particular, it can be suitably used in a backlight type display system.
１ 光入射面
２ 光反射面
３ 光出射面
４ 端面
５ 光源
６ 反射テープ
７ 筐体フレーム
５０ 液晶ディスプレイ装置
５１ 偏光板
５２ 偏光板
５３ 液晶パネル
５４ 導光板
５５ 拡散フィルム
５６ 反射フィルム
５７ 光源ランプ
５８ 反射板
５９ プリズムフィルム
６０ 液晶ディスプレイ装置
６１ 偏光板
６２ 偏光板
６３ 液晶パネル
６４ 光源
６５ 拡散フィルム
６６ 反射板
７０ 液晶ディスプレイ装置
７１ 輝度強調フィルム（ＢＥＦ）
７２ 透明基材
７３ 単位プリズム
７４ 光源
５９１ プリズムフィルム
５９２ プリズムフィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light incident surface 2 Light
72
Claims (10)
前記光出射面に、直線状に延在する凸状の構造体が複数平行に配列されたレンズアレイを有し、
前記光反射面に、凹状の構造体が配置され、
角部付近における前記凹状の構造体の平均高さが、中央付近における前記凹状の構造体の平均高さよりも小さいことを特徴とする導光板。 A transparent light guide plate having at least one light incident surface facing the light source and the reflective plate, a light reflective surface orthogonal to the light incident surface, and a light exit surface on the opposite side of the light reflective surface,
The light exit surface has a lens array in which a plurality of convex structures extending linearly are arranged in parallel,
A concave structure is disposed on the light reflecting surface,
An average height of the concave structure near the corner is smaller than an average height of the concave structure near the center.
前記角部付近とは、前記延在方向および前記直交方向の端に相当する４領域を含む領域であり、且つ、前記中央付近とは、前記光反射面の中央に位置する１領域を含む領域であることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。 When the light reflecting surface is divided into 11 equal parts in the extending direction of the convex structure and 11 equal parts in the direction orthogonal to the extending direction, and divided into a total of 121 regions,
The vicinity of the corner is a region including four regions corresponding to the ends in the extending direction and the orthogonal direction, and the vicinity of the center is a region including one region located in the center of the light reflecting surface. The light guide plate according to claim 1, wherein the light guide plate is a light guide plate.
０．８×ＨＣ≦ＨＥ＜ＨＣ
を満たすことを特徴とする、請求項１または２に記載の導光板。 When the average height of the concave structure near the corner is HE, and the average height of the concave structure near the center is HC,
0.8 × HC ≦ HE <HC
The light guide plate according to claim 1, wherein:
断面形状において変曲点を有し、
底部から前記変曲点までの高さが、底部から頂点までの高さの７５％以上１００％以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の導光板。 The concave structure in the vicinity of the corner is
Has an inflection point in the cross-sectional shape,
4. The light guide plate according to claim 1, wherein a height from the bottom to the inflection point is 75% or more and 100% or less of a height from the bottom to the top.
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