JP6837579B2 - バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Description
他方、直下型バックライトの薄型化のために、点光源として、従来よりも小さいサイズのLED素子、所謂ミニLEDないしはマイクロLED素子を用いることも検討されている。
導光体が、入射面の複数の点光源の各々に対向する各位置に設けられ、かつ導光体中を導光する方向に各々光の進行方向を変化させる複数の光進行方向変換部と、最小点灯単位に対応する単位領域毎に、単位領域内の周縁部における密度を、単位領域内の中央部における密度よりも高くして設けられ、かつ導光体を導光した光を出射させる複数の光取出部とを備えているバックライトユニットである。
ここで、「2次元格子状に配列されている」とは、2次元格子の格子点に点光源が配置されることを意味する。
光進行方向変換部が凹部を備える場合には、凹部が出射面に備えられており、凹部が出射面において広い開口を有し、対向する点光源に向かって先細る形状であることが好ましい。
液晶表示装置1は、液晶表示素子50と、液晶表示素子50のバックライト入射面側に配置された、本発明の一実施形態のバックライトユニット2とを備えている。
まず、図1および図2を参照して光源部10について説明する。図2は、光源部10の一部を示す平面模式図である。
光源部10は、点光源14が配置されている反射板12を含む。図2に示すように点光源14は、反射板12上に2次元状に配置されている。そして、光源部10は、反射板12の周縁に設けられた、内側に反射面を有する側壁13を備えている。
点光源14は、LEDであっても良いし、レーザー光源であってもよい。色再現性の向上と、より効率良く光を面内方向に拡げることができる点で、レーザー光源が好ましい。また、点光源14は白色光源であっても良いし、異なる発光色の光源が複数使用されてもよい。さらに、点光源14は単色光源であっても良い。単色光源を用いる場合には、バックライトユニット、もしくは液晶表示素子が蛍光体を含む部材を有し、単色光源から出射した光を蛍光体で波長変換することによって、白色光やその他所望の発光色を得ることができる。たとえば、点光源として青色または紫外線を発光するLEDを用い、蛍光体として量子ドット蛍光体を用いることができる。点光源の数はローカルディミングのエリア分割数に直結するため、エリア分割数を上げるためには、点光源の数を増加させればよい。より小さいサイズの点光源を用いることにより、個数を増加させることができる。このような点光源としては、サイズSが1.0mm以下、好ましくは0.6mm以下、より好ましくは0.15mm以下のミニLEDないしはマイクロLEDが好適である。
点光源の配置は、2次元格子状に配列された格子状配置が好適であるが、三角形配置および六角形配置などでもよく、本発明はこれらに限定されない。なお、ここで「2次元格子状に配列された格子状配置」とは、一方向に一定のピッチで複数の点光源が配列された光源列が、その一方向に交差する方向に複数列配列され、2次元格子の格子点に点光源が位置した配置を意味する。上記一方向と交差する方向とが直交しており、光源列における点光源のピッチと光源列の配列ピッチとが同一である場合、図2に示すように格子が正方形となり、光源列における点光源のピッチと光源列の配置ピッチとが相違する場合、格子が長方形となる。また、上記一方向と交差する方向が直交していない場合、格子は平行四辺形となる。このように点光源は、規則的に配列されていることが好ましいが、発明の効果を得られる範囲で不規則に配列されていてもよい。なお、最も近い点光源同士の間隔Pは2mm以上20mm以下であることが好ましい。規則配列されている場合には、点光源同士の間隔は配置ピッチを意味する。
点光源14が配置される基板は反射板に限らない。しかしながら、点光源14から導光体20に向けて出射された光のうち、導光体20により反射された光をさらに反射させて光の利用効率を上げるために、点光源14を反射板12上に配置することが好ましい。反射板12は、特に制限なく、公知のものが、各種、利用可能である。光を効率的に用いるために、吸収が小さく反射率が高い反射面を有することが好ましい。例えば、白色PET(polyethylene terephthalate)、または、ポリエステル系樹脂を用いた多層膜フイルムからなる反射面を有するものが好適であるが、これに限るものではない。ポリエステル系樹脂を用いた多層膜フイルムとしては、例えば、3M社製のESR(商品名)が挙げられる。
次に、図1〜図4を参照して導光体20について説明する。図3は、導光体20の一部を示す平面模式図であり、図4は、図3に示す導光体20のIV−IV線断面図である。
導光体20は、入射面20aに入射された光源部10からの光の輝度を均一化して出射面20bから出射する面状の部材である。
導光体20としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ベンジルメタクリレート、MS樹脂(ポリメタクリルスチレン)、シクロオレフィンポリマ、シクロオレフィンコポリマ、およびセルロースジアセテートあるいはセルローストリアセテートなどのセルロースアシレート等、公知のバックライト装置に用いられる導光板と同様の透明性が高い樹脂で形成された導光シートが挙げられる。上記樹脂は熱可塑性樹脂に限らず、例えば、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等の電離放射線硬化性樹脂あるいは熱硬化性樹脂であってもよい。
また、導光体20の素材としては、上記の樹脂の他、ガラスを用いてもよい。
導光体20の厚みdは、100μm〜500μmが好ましい。
導光体20の厚みdに対する点光源14の配置ピッチPの比d/Pは1:2〜1:60が好ましく、1:5〜1:20がより好ましい。
導光体20には、複数の点光源14の各々に対向する各位置に光進行方向変換部30が設けられている。光進行方向変換部30は、導光体20中を導光する方向に、対応する点光源14から出射された光の進行方向を変化させる。すなわち、光進行方向変換部30は、対応する点光源14から出射された光の進行方向を、その光が導光体20内で面内方向に拡がって伝搬されるように変化させる。光進行方向変換部30としては、対応する点光源14から出射され、光進行方向変換部30に入射された光の進行方向を、導光体20中を導光する方向に変化させる機能を奏するものであれば、その形態は限定されない。「導光体20中を導光する方向」とは、その方向に進む光が導光体20の入射面20aあるいは出射面20bに対して全反射する角度で入射する方向である。
(d×tanθc)×2+L3<L1 式I
を満たすことが好ましい。上式Iを満たす十分な大きさの凹部を設けることで、より多くの光源の発光を面方向に広げることができる。
さらに、
L1<(d×tanθc)×3+L3 式II
を満たすことがより好ましい。上式IIを満たす大きさの凹部とすることで、導光体20の加工を最小限に留めることができる。
凹部32を構成する傾斜面33が出射面20bとなす角度θは、点光源14の直上で最も大きく、点光源から離れるに従って小さくなっていることが好ましい。
傾斜面33が出射面20bとなす角度θは、凹部32からの光漏れを低減し、より多くの光を面方向に導光させる観点から、40°以上であることが好ましい。また加工の容易さから50°以下であることが好ましく、より好ましくは42°〜45°である。
S×√2×1.5≦L2 式III
を満たすことが好ましい。
また、第2の凹部36を構成する円錐の側面37と底面のなす角度φは45°以上であることが好ましい。
なお、光反射部材134に代えて光吸収部材を備えていてもよい。光吸収部材としては、50%以上の光を吸収するが、少なくとも0%よりも大きい量の光を透過する部材を用いればよい。また、光反射部材134に代えて、入射光を拡散する拡散部材を備えていてもよい。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (10)
- 互いに対向する入射面と出射面とを備えた導光体と、該導光体の前記入射面に対向して2次元状に配置された複数の点光源を有する光源部とを備え、前記光源部からの光を前記導光体の前記入射面に入射し、前記出射面から光を出射させるバックライトユニットであって、前記複数の点光源のうち2つ以上の点光源を最小点灯単位としてローカルディミング駆動されるバックライトユニットであり、
前記導光体が、前記入射面の前記複数の点光源の各々に対向する各位置に設けられ、かつ前記導光体中を導光する方向に各々光の進行方向を変化させる複数の光進行方向変換部と、前記最小点灯単位に対応する単位領域毎に、該単位領域内の周縁部における密度を、該単位領域内の中央部における密度よりも高くして設けられ、かつ該導光体を導光した光を出射させる複数の光取出部とを備えているバックライトユニット。 - 前記複数の点光源のうち1つの点光源のみを点灯させた場合の該1つの点光源の近傍領域における光取出率が50%未満である請求項1に記載のバックライトユニット。
- 前記複数の点光源のうち1つの点光源のみ点灯させた場合の該1つの点光源を含む前記単位領域における光取出率が70%以上である請求項1または2に記載のバックライトユニット。
- 前記導光体の前記単位領域の前記中央部において、前記点光源の配置が疎な箇所に対応する領域に、前記点光源の配置が密な箇所に対応する領域よりも高い密度で前記光取出部が備えられている請求項1から3のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 前記単位領域において、前記複数の点光源が2次元格子状に配列されている請求項1から4のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 前記導光体の前記単位領域の前記中央部において、前記2次元格子状に配列されている前記複数の点光源の対角線の交点において前記光取出部の密度分布が極大値を有する請求項5に記載のバックライトユニット。
- 前記光進行方向変換部が、前記出射面に対して非平行な面を有する凹部を備えている請求項1から6いずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 前記凹部が前記出射面に備えられており、該凹部が前記出射面において広い開口を有し、対向する前記点光源に向かって先細る形状である請求項7に記載のバックライトユニット。
- 前記光進行方向変換部が、前記入射面から前記出射面に貫通する貫通孔と、該貫通孔の前記出射面側に配置された光反射部材、光拡散部材もしくは光吸収部材とを備えている請求項1から6いずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 液晶表示素子と、
請求項1から9のいずれか1項に記載のバックライトユニットとを備えた液晶表示装置。
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