JP2005148440A - Illumination light control sheet and display device using the same - Google Patents
Illumination light control sheet and display device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005148440A JP2005148440A JP2003386272A JP2003386272A JP2005148440A JP 2005148440 A JP2005148440 A JP 2005148440A JP 2003386272 A JP2003386272 A JP 2003386272A JP 2003386272 A JP2003386272 A JP 2003386272A JP 2005148440 A JP2005148440 A JP 2005148440A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- lens
- display device
- control sheet
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
Description
本発明は、液晶パネルを背面側から照射するバックライトシステムを備える透過型液晶表示装置に代表されるような表示装置に適用される、表示映像光の光路を好適に制御可能な光学部材に関する。 The present invention relates to an optical member capable of suitably controlling the optical path of display video light, which is applied to a display device represented by a transmissive liquid crystal display device including a backlight system that irradiates a liquid crystal panel from the back side.
近年、TFTやSTNからなる液晶パネルを使用した液晶表示装置は、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つつある。 In recent years, liquid crystal display devices using a liquid crystal panel made of TFT or STN are being commercialized mainly in (color) notebook PCs (personal computers) in the OA field.
このような液晶表示装置においては、従来より、液晶パネルの背面側に光源を配設し、この光源からの光で液晶パネルを照射する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。 In such a liquid crystal display device, a so-called backlight method, in which a light source is disposed on the back side of the liquid crystal panel and the liquid crystal panel is irradiated with light from the light source, has been conventionally employed.
このようなバックライトシステムとしては、大別して冷陰極管(CCFT)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の側端部に沿って取付け、光源ランプからの光を導光板内で多重反射させる、導光板ライトガイド方式(所謂、エッジライト方式)と、導光板を用いない直下型方式とがある。 Such a backlight system is roughly classified by attaching a light source lamp such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFT) along a side end portion of a flat light guide plate made of acrylic resin or the like having excellent light transmittance. There are a light guide plate light guide method (so-called edge light method) in which light from the multiple light is reflected in the light guide plate and a direct type method without using the light guide plate.
最近では、薄型化が容易なことから、導光体ライトガイド方式のバックライトシステムが主流となってきている。 Recently, a light guide light guide type backlight system has become mainstream because it is easy to reduce the thickness.
導光板ライトガイド方式のバックライトシステムが搭載された液晶表示装置としては、例えば図1に示すような構成のものが一般的に知られている。これにおいては、上部に偏光板71,73に挟まれた液晶パネル72が設けられ、その下面側に、略長方形板状のPMMA(ポリメチルメタクリレート)等からなる導光板79が配設されており、該導光板の上面(光出射面)に拡散フィルム(拡散層)78が設けられている。さらに、この導光板79の下面に、導光板79に導入された光を効率よく上記液晶パネル72方向に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82が印刷などによって設けらると共に、散乱反射パターン部82下方に反射フィルム(反射層)77が設けられている。
As a liquid crystal display device on which a light guide plate light guide type backlight system is mounted, for example, one having a configuration as shown in FIG. 1 is generally known. In this, a
また、上記導光板79には、側端部に沿って光源ランプ76が取り付けられており、さらに、光源ランプ76の光を効率よく導光板79中に入射させるべく、光源ランプ76の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクタ81が設けられている。
In addition, a
上記散乱反射パターン部82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、所定のパターン、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79内に入射した光に指向性を付与し、光出射面側へと光を導くようになっており、高輝度化を図るための一手段である。
The scattering
さらに、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、図2に示すように拡散フィルム78と液晶パネル72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)74および75を設けることが提案されている。このプリズムフィルム74,75は、導光板45の光出射面から出射され、拡散フィルム78で拡散された光を、高効率で液晶パネル72の有効表示エリアに集光させるものである。
Furthermore, in order to increase the light utilization efficiency and increase the brightness, prism films (prism layers) 74 and 75 having a light condensing function between the
上記プリズムフィルムとして、米国3M社の商標である輝度強調フィルム(Brightness Enhancement Film:BEF)が、広く普及している。 As the prism film, a brightness enhancement film (BEF), which is a trademark of 3M USA, is widely used.
BEFは、プリズムの反復的アレイを含んだフィルムである。そのプリズムは光の波長に比較して大きい。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。 BEF is a film that contains a repetitive array of prisms. The prism is large compared to the wavelength of light. BEF collects light from “off-axis” and redirects this light “on-axis” or “recycle” towards the viewer. To do.
ディスプレイの使用時(観察時)に、BEFは、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(正面)である。 When using the display (when observing), the BEF increases the on-axis brightness by reducing the off-axis brightness. Here, “on-axis” refers to a direction that matches the visual direction of the viewer, and is generally the normal direction (front) to the display screen.
プリズムの反復的アレイ構造が1方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能であり、水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、2枚のシートを重ねて組み合わせて用いられる。 When the repetitive array structure of prisms is arranged in only one direction, only the direction change or recycling in the parallel direction is possible, and in order to control the luminance of the display light in the horizontal and vertical directions, the parallel direction of the prism groups Are stacked and used in combination so that they are substantially orthogonal to each other.
しかしながら、これらの方法では視野範囲のコントロールは、拡散フィルム78の拡散性のみに委ねられており、そのコントロールは難しく、拡散方向の中心部が明るく周辺部にいくほど暗くなる特性は避けられない。そのため、液晶画面を横から見た時の輝度の低下が大きく、光の利用効率の低下の原因になっていた。
However, in these methods, the control of the visual field range is left only to the diffusibility of the
さらには、プリズムフィルムを用いる方法では、プリズムフィルムの枚数が2枚必要であるため、フィルムの吸収による光量の低下が大きく、また、光学部材数の増加に伴い、コストが上昇する原因にもなっていた。 Furthermore, in the method using a prism film, since the number of prism films is two, the amount of light is greatly reduced due to absorption of the film, and the cost increases as the number of optical members increases. It was.
ところで、このような液晶表示装置では、薄型で低消費電力、かつ、高輝度対応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システムも、薄型で低消費電力、かつ、高輝度であることが要求されている。 By the way, in such a liquid crystal display device, there is a strong demand as a market need to be thin, low power consumption and high brightness, and accordingly, the backlight system mounted on the liquid crystal display device is also thin. In addition, low power consumption and high luminance are required.
特に、最近、目覚ましい発展をみるカラー液晶表示装置においては、液晶パネルのパネル透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低く、そのため、バックライトシステム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の課題となっている。 In particular, in a color liquid crystal display device that has recently made remarkable progress, the panel transmittance of the liquid crystal panel is significantly lower than that of a monochrome-compatible liquid crystal panel. It has become an indispensable issue for obtaining power consumption.
しかしながら、上記したような従来の構成では、液晶表示装置のさらなる薄型化が図られる今日、高輝度、低消費電力の要請に充分に応えられているとは言い難く、ユーザからは、低価格,高輝度,高表示品位で、かつ、低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトシステムの開発が待ち望まれていた。 However, in the conventional configuration as described above, it is difficult to say that the demand for high luminance and low power consumption is sufficiently met today, where the liquid crystal display device is further reduced in thickness. The development of a backlight system capable of realizing a liquid crystal display device with high brightness, high display quality, and low power consumption has been awaited.
そこで、本出願人は、上記課題に鑑みて、ユーザの要求に応え得る、低価格,高輝度,高表示品位で、かつ低消費電力の液晶表示装置を提供することを目的として、以下に示す構成の液晶表示装置について提案を行なっている。 Therefore, in view of the above problems, the present applicant has shown the following for the purpose of providing a low-cost, high-brightness, high-display quality, and low-power consumption liquid crystal display device that can meet the user's request. A liquid crystal display device having a configuration has been proposed.
液晶パネルと、この液晶パネルに背面側から光を照射する光源手段とを備え、この光源手段に、光源からの光を液晶パネルへと導くレンズ層が設けられ、該レンズ層焦点面近傍に開口をもつ遮光部を有することを特徴とする。(特許文献1)
特許文献1に係る液晶表示装置の構成例を図3に示す。
A liquid crystal panel and a light source means for irradiating the liquid crystal panel with light from the back side are provided. The light source means is provided with a lens layer for guiding the light from the light source to the liquid crystal panel, and is opened near the focal plane of the lens layer. It has the light-shielding part which has. (Patent Document 1)
A configuration example of the liquid crystal display device according to
上部に偏光板11,13に挟まれた液晶パネル12が設けられ、その下面側に、略長方形板状のPMMA(ポリメチルメタクリレート)等からなる導光板79が配設されており、この導光板79の下面に、導光板79に導入された光を効率よく上記液晶パネル12方向に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82が印刷などによって設けられると共に、散乱反射パターン部82下方に反射フィルム(反射層)77が設けられている。
A
導光板79には、側端部に沿って光源ランプ76が取り付けられており、さらに、光源ランプ76の光を効率よく導光板79中に入射させるべく、光源ランプ76の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクタ81が設けられている。
A
散乱反射パターン部82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、所定のパターン、例えばドットパターンにて印刷形成したものである。散乱パターン部82などで散乱した光は、導光板79の上面から出射する。この光の出射側に、複数のレンズからなるレンズ層15を配置し、そのレンズ層15を構成するレンズの焦点面近傍に、各レンズ毎に対応する開口をもつ遮光層18を配置する。導光板79から出射した光は、遮光層18の開口部分のみを通過し、レンズ層15に入射する。遮光層は焦点近傍に配置してあるため、遮光層18の一点からでた光は、レンズによってある一定の方向の光としてレンズ層15から出射する。そこで、この遮光層18の開口の大きさによって、レンズ層から出射する光の方向を決定することが出来る。
表示装置の使用形態として、比較的大型(大画面)のTVやモニターなどを、大人数の観察者に対して表示映像を提供するために、装置を上方に設置し、観察者は下方から見上げる方式がある。(図9参照)
表示装置を上方に設置する上記方式では、広い範囲に渡る多数の観察者が、表示装置の画面を視覚することができるが、表示装置を単に上方の位置に設置しただけでは、画面が観察者に向かっていないため、表示映像光も観察者の位置する下方に向かって出射するような指向性を持っておらず、内蔵光源(バックライトなど)を備える液晶表示装置の場合は、内蔵光源からの投射光が有効に利用されていない。
As a usage form of the display device, a relatively large (large screen) TV, a monitor, or the like is installed on the upper side in order to provide a display image to a large number of observers, and the observer looks up from below. There is a method. (See Figure 9)
In the above method in which the display device is installed above, many observers over a wide range can see the screen of the display device. However, if the display device is simply installed at the upper position, the screen is an observer. In the case of a liquid crystal display device having a built-in light source (such as a backlight), the display image light does not have directivity so that the display image light is emitted downward toward the observer's position. The projected light is not used effectively.
表示装置の画面を下方の観察者に向けた状態で上方に設置するには、表示装置が落下することのない様、安定させて固定する必要がある。 In order to install the display device with the screen facing the viewer below, it is necessary to stabilize and fix the display device so that it does not fall.
本発明は、上記方式での表示装置の使用にあたり、表示装置の画面を下方の観察者に向けた状態で設置することなく、通常の設置状態でも、表示映像光が観察者の位置する下方に向かって出射するような指向性を持つことにより、観察者にとっては明るい表示映像が視覚され、表示装置の内蔵光源(バックライトなど)が有効に利用される構成の表示装置を提供することを目的とする。 In the use of the display device in the above-described method, the present invention does not install the display device with the screen facing the viewer below, and the display image light is located below the viewer's position even in a normal installation state. An object of the present invention is to provide a display device having a configuration in which a bright display image is visually recognized for an observer by having directivity that emits light toward the viewer, and a built-in light source (backlight, etc.) of the display device is effectively used. And
本発明では、表示装置を通常の設置状態で使用した場合でも、表示映像光が、画面に対する垂線を中心とする方向(すなわち、水平方向を中心とする方向)に出射する構成ではなく、前記垂線よりも下方を中心に、表示映像光が出射する構成とすることにより、上記目的を実現する。 In the present invention, even when the display device is used in a normal installation state, the display video light is not configured to be emitted in a direction centered on a perpendicular to the screen (that is, a direction centered on the horizontal direction), but the perpendicular The above object is realized by adopting a configuration in which display image light is emitted centering on the lower side.
バックライトを備える液晶表示装置においては、液晶パネルに対する照明光が、下方を中心とする非垂直な角度での照射成分を多くなるように改良する必要がある。 In a liquid crystal display device having a backlight, it is necessary to improve the illumination light for the liquid crystal panel so that the irradiation component at a non-vertical angle centered on the lower side is increased.
請求項1の発明に係る本発明の照明光制御シートは、
片面に単位レンズが配列されてなるレンズ部を有し、前記レンズ部による焦点距離近傍の反レンズ部側が平坦面であるレンズシートの前記平坦面に、レンズ部側からレンズシート主面に対して非垂直な角度で平行光を入射させた場合の、前記レンズ部による非集光部にあたる箇所に遮光パターンを形成した構成であることを特徴とする。
The illumination light control sheet of the present invention according to the invention of
It has a lens part in which unit lenses are arranged on one side, and the lens sheet has a flat surface on the side opposite to the lens distance near the focal length by the lens part. When parallel light is incident at a non-perpendicular angle, a light-shielding pattern is formed at a position corresponding to a non-condensing portion by the lens portion.
前記遮光パターンは、レンズ部側,反レンズ部側の少なくとも何れかの表面が光反射性を有することが好ましい。 It is preferable that at least one of the surfaces of the light shielding pattern on the lens portion side and the anti-lens portion side has light reflectivity.
本発明では、遮光パターンの形成箇所は、以下の関係で規定されることが望ましい。
・レンズシートを構成する材料の屈折率:n
・遮光パターンの開口部中心からの入射光が、対応する単位レンズ頂部から射出する際、レンズシート内部を伝播する角度:α
・上記の入射光が、単位レンズ頂部から射出する角度:β
・レンズシートの厚さ(単位レンズ頂部から、反レンズ部側の平坦面までの距離):T
以上の条件で、単位レンズ頂部からレンズシートに対する垂線が反レンズ部側の平坦面と交差する点から、開口部中心までのシフト量をsとした場合に、
s=Ttan(arcsin(sin(β)/n))
本発明の照明光制御シートを適用してなる表示装置は、
画素単位での選択的な透過/非透過に応じて表示画像が規定される透過型画像表示素子と、前記表示素子に光を照射する光源手段とを備え、
本発明の照明光制御シートを、前記光源手段と前記表示素子との間に配置してなる構成である。
In the present invention, it is desirable that the formation location of the light shielding pattern is defined by the following relationship.
-Refractive index of the material constituting the lens sheet: n
The angle at which incident light from the center of the opening of the light shielding pattern propagates through the lens sheet when it exits from the top of the corresponding unit lens: α
・ An angle at which the above incident light exits from the top of the unit lens: β
Lens sheet thickness (distance from the top of the unit lens to the flat surface on the side opposite to the lens): T
Under the above conditions, when the shift amount from the point where the perpendicular to the lens sheet from the top of the unit lens intersects the flat surface on the side opposite to the lens to the center of the opening is s,
s = Ttan (arcsin (sin (β) / n))
A display device to which the illumination light control sheet of the present invention is applied,
A transmissive image display element in which a display image is defined according to selective transmission / non-transmission in pixel units, and light source means for irradiating light to the display element,
The illumination light control sheet of the present invention is arranged between the light source means and the display element.
一般的な表示装置としては、
前記表示素子は、液晶パネルであり、
前記光源手段は、液晶パネルの全面に渡って、垂直でない角度での成分を多く光を照明するように機能し、
本発明の照明光制御シートに形成される遮光パターンは、上記の角度と対応付けられた角度で平行光を入射させた場合の非集光部にあたる箇所が遮光部となるように形成される。
As a general display device,
The display element is a liquid crystal panel,
The light source means functions to illuminate a large amount of components at non-vertical angles over the entire surface of the liquid crystal panel,
The light shielding pattern formed on the illumination light control sheet of the present invention is formed so that the portion corresponding to the non-light-collecting portion when the parallel light is incident at an angle corresponding to the above angle becomes the light shielding portion.
表示装置の画面を下方の観察者に向けた状態で設置することなく、通常の設置状態でも、表示映像光が観察者の位置する下方に向かって出射するような指向性を持つことにより、観察者にとっては明るい表示映像が視覚され、表示装置の内蔵光源(バックライトなど)が有効に利用される構成の表示装置が提供される。 Without having to place the screen of the display device facing the viewer below, even in a normal installation state, the display image light has directivity so that it emits downward toward the viewer's position. For a person, a bright display image is visually recognized, and a display device having a configuration in which a built-in light source (backlight or the like) of the display device is effectively used is provided.
本発明による表示装置は、上方(高所)に設置して、多数の観察者に対して表示映像を提供する上で非常に好適である。 The display device according to the present invention is very suitable for installing a display image to a large number of observers by installing the display device above (high place).
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
図4は、本発明による表示装置の一例について、要部を概念的に示す説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing the main part of an example of the display device according to the present invention.
画素単位で選択的に透過/非透過を制御することにより、表示画像を規定する画像表示素子である液晶パネル7の背面側(観察者と反対側。同図で左側)には、前記パネルに対して照明光を面状に照射するバックライトシステムと、前記システムの前面側(観察者側)には、本発明の照明光制御シート4が配置されてなる構成である。
By selectively controlling transmission / non-transmission on a pixel-by-pixel basis, on the back side of the
図4に例示されるバックライトシステムは、冷陰極管(CCFT)等の光源ランプ1から入射する光が、導光板2内で全反射を繰り返しながら、同図の下方向に伝播する際に、随所で導光板2から光3が、同図の右方向に出射される。
In the backlight system illustrated in FIG. 4, when light incident from a
光3の出射箇所や光量は、従来技術で述べたような散乱反射パターン部82の形成箇所や面積で制御される。
The exit location and the light amount of the
同図では、光3の出射方向を右下がりの矢印にて表わしているが、エッジライト方式の導光板のみでは、散乱反射パターン部82の形成手法によって、表示画面に対応する導光板の面内での光3の輝度分布を均一化することは可能であるが、出射方向の制御は困難であり、伝播方向に応じて、同図の場合は右下向きの光量が多くなる。
In the figure, the emission direction of the
エッジライト方式では、導光板の設計により光3の出射角度に差異はあるが、同図の場合、主面に対する垂線を基準として時計回りに50°〜80°の範囲で出射する場合が多く、概ね70°を中心とする。
In the edge light system, there is a difference in the emission angle of the
導光板によって面内で輝度分布が均一化された光を、表示画面に対して略垂直に(同図では、水平に左から右へ)照明光を出射させるために、従来技術で述べたようなBEFなどのプリズムフィルムが用いられているが、本発明では、表示装置を高所に設置して、下方の観察者に対して表示画像を視覚させる用途であるため、同図に示すような光3が好ましい。
As described in the prior art, the light whose luminance distribution is made uniform in the plane by the light guide plate is emitted substantially perpendicularly to the display screen (in the figure, horizontally from left to right). A prism film such as BEF is used, but in the present invention, the display device is installed at a high place so that the viewer can view the display image at a lower place.
次いで、光3は、照明光制御シート4に入射する。
Next, the
本発明の照明光制御シート4は、
片面に単位レンズが配列されてなるレンズ部6を有し、前記レンズ部による焦点距離近傍の反レンズ部側が平坦面であるレンズシートの前記平坦面に、レンズ部側からレンズシート主面に対して非垂直な角度で平行光を入射させた場合の、前記レンズ部による非集光部にあたる箇所に遮光パターン5が形成されている。
The illumination
It has a lens unit 6 in which unit lenses are arranged on one side, and the lens surface from the lens unit side to the main surface of the lens sheet is the flat surface of the lens sheet that has a flat surface on the side opposite to the lens by the lens unit. When the parallel light is incident at a non-perpendicular angle, the
ここで言う「レンズシート主面に対して非垂直な角度」が、上記の概ね70°を中心とする光3の角度に相当することになる。
The “angle non-perpendicular with respect to the lens sheet main surface” referred to here corresponds to the angle of the
同図の場合、レンズシートの平坦面の非遮光部(開口部)から入射した光がレンズ作用を受けて、液晶パネル7に出射する。
In the case of the figure, the light incident from the non-light-shielding part (opening part) on the flat surface of the lens sheet receives the lens action and is emitted to the
当然、上記開口部は、レンズシートのレンズ部側からレンズシート主面に対して非垂直な角度(70°を中心)で平行光を入射させた場合の、前記レンズ部による集光部にあたる箇所となる。 Of course, the opening corresponds to a condensing part by the lens part when parallel light is incident from the lens part side of the lens sheet at a non-perpendicular angle (centered at 70 °) with respect to the lens sheet main surface. It becomes.
図5は、照明光制御シート4に入射する光3の挙動を拡大して示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an enlarged behavior of the
導光板2から出射された光3は、70°を中心として拡がりを持った角度で、レンズシートの平坦面の非遮光部(開口部)から入射する。
The
同図で、ある開口部の上端部からの入射光と下端部からの入射光は、レンズ作用によって、出射角度にθの差がある2本の平行光束として出射することになる。 In the same figure, the incident light from the upper end of a certain opening and the incident light from the lower end are emitted as two parallel light beams having a difference of θ in the emission angle by the lens action.
光3には、レンズシートの開口部に至らない成分の光も当然存在するが、遮光パターン5の表面(同図では、反レンズ部側)が光反射性を有することにより、遮光パターン5に当たって反射された光は、導光板(光源)側へ戻り、各種の挙動(導光板の界面での反射,導光板内部への入射など)を繰り返して、レンズシートの開口部から入射する成分の光となるため、光源からの光が照明光として有効に利用される。
The
すなわち本発明では、BEFに代表されるプリズムフィルムが、フィルム主面に非垂直に入射する光を、フィルム主面に略垂直に方向を揃えて出射するように機能するのに対して、照明光制御シートの主面に非垂直に入射する光は、それに応じた非垂直な方向に出射するように機能する。 That is, in the present invention, the prism film represented by BEF functions to emit light that is incident non-perpendicularly to the film main surface in a direction substantially perpendicular to the film main surface, whereas illumination light The light that enters the main surface of the control sheet non-perpendicularly functions so as to be emitted in a non-perpendicular direction accordingly.
上記の機能の相違は、プリズムフィルムへの入射光が、単位プリズムと出射側空気層との界面で全反射を生じるように設計されているのに対して、本発明の照明光制御シートでは、単位レンズと出射側空気層との界面では、原則的に全反射を生じないことによる。 The difference in the above functions is that the incident light to the prism film is designed to cause total reflection at the interface between the unit prism and the exit side air layer, whereas in the illumination light control sheet of the present invention, This is because, in principle, total reflection does not occur at the interface between the unit lens and the exit-side air layer.
本発明における主要な特徴は、照明光制御シートに形成される遮光パターンの形成箇所のシフト(変位)にある。 The main feature of the present invention is the shift (displacement) of the formation location of the light shielding pattern formed on the illumination light control sheet.
上記のように、遮光パターンの開口部は、レンズシートのレンズ部側からレンズシート主面に対して非垂直な角度(70°を中心)で平行光を入射させた場合の、前記レンズ部による集光部にあたる箇所となる。 As described above, the opening portion of the light shielding pattern is formed by the lens portion when parallel light is incident at a non-perpendicular angle (centered at 70 °) with respect to the lens sheet main surface from the lens portion side of the lens sheet. It becomes a location corresponding to a condensing part.
そのような遮光パターンを、レンズシートの反レンズ部側に正確に形成するにあたっては、レンズシートのレンズ部自身の集光特性を利用して、その集光部/非集光部に応じた開口部/遮光部を規定する、所謂セルフアライメント法が好ましく用いられる。 In order to accurately form such a light shielding pattern on the side opposite to the lens portion of the lens sheet, the aperture corresponding to the condensing portion / non-condensing portion is utilized by utilizing the condensing characteristic of the lens portion of the lens sheet itself. A so-called self-alignment method for defining the part / light-shielding part is preferably used.
セルフアライメント法は、レンズシートの反レンズ部側の全面に、感光により何らかの変性を生じるフォトポリマ層を形成し、レンズ部側から70°の角度で、フォトポリマ層に変性を及ぼす光線を照射することで、変性部/非変性部を規定することで行なわれる。 In the self-alignment method, a photopolymer layer that undergoes some modification due to light exposure is formed on the entire surface of the lens sheet on the side opposite to the lens, and light rays that modify the photopolymer layer are irradiated at an angle of 70 ° from the lens unit. This is done by defining the modified / non-modified parts.
上記のような、表面反射性の高い遮光パターンの形成にあたっては、変性によって粘着性/非粘着性とされたフォトポリマ層の粘着性箇所に、Al箔を転写形成するなどの手法が採用される。 In forming the light-shielding pattern having high surface reflectivity as described above, a technique such as transferring an Al foil to the adhesive part of the photopolymer layer that has been made adhesive / non-adhesive by modification is employed. .
図6は、照明光制御シートの設計思想を示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the design concept of the illumination light control sheet.
遮光パターンの形成箇所は、以下の関係を満たすように規定されることになる。
・レンズシートを構成する材料の屈折率:n
・遮光パターンの開口部中心からの入射光が、対応する単位レンズ頂部から射出する際、レンズシート内部を伝播する角度:α(図4,5の場合、70°になる)
・上記の入射光が、単位レンズ頂部から射出する角度:β
・レンズシートの厚さ(単位レンズ頂部から、反レンズ部側の平坦面までの距離):T
以上の条件で、単位レンズ頂部からレンズシートに対する垂線が反レンズ部側の平坦面と交差する点から、開口部中心までのシフト量をsとした場合、
スネルの関係から、
n sin(α) = sin(β) (1)
tan(α)=s/T (2)
(1)(2)式より、
s=Ttan(arcsin(sin(β)/n))
図7は、照明光制御シートを遮光パターン側から見た説明図であり、同図中に示す開口部中心のシフト量sで、遮光パターンの形成箇所が規定され、表示光の出射方向が制御されることになる。
The location where the light shielding pattern is formed is defined so as to satisfy the following relationship.
-Refractive index of the material constituting the lens sheet: n
The angle at which incident light from the center of the opening of the light-shielding pattern is emitted from the top of the corresponding unit lens and propagates inside the lens sheet: α (70 ° in the case of FIGS. 4 and 5)
・ An angle at which the above incident light exits from the top of the unit lens: β
Lens sheet thickness (distance from the top of the unit lens to the flat surface on the side opposite to the lens): T
Under the above conditions, when the amount of shift from the point where the perpendicular to the lens sheet from the top of the unit lens intersects the flat surface on the side opposite to the lens to the center of the opening is s,
From Snell's relationship
n sin (α) = sin (β) (1)
tan (α) = s / T (2)
(1) From equation (2)
s = Ttan (arcsin (sin (β) / n))
FIG. 7 is an explanatory view of the illumination light control sheet as viewed from the light shielding pattern side. The position where the light shielding pattern is formed is defined by the shift amount s at the center of the opening shown in the figure, and the emission direction of the display light is controlled. Will be.
さらに、開口部の幅によって、光学特性を制御することも可能である。 Furthermore, the optical characteristics can be controlled by the width of the opening.
図8は、開口部の幅の大小に応じた輝度特性を示すグラフである。 FIG. 8 is a graph showing luminance characteristics corresponding to the width of the opening.
開口部が狭い場合、開口部中心の前後(表示装置の使用形態の上では、「上下」)に狭い範囲で、非常に高い輝度を示す。 When the opening is narrow, the brightness is very high in a narrow range before and after the center of the opening (“up and down” in the usage mode of the display device).
開口部が広い場合、開口部中心の前後に、上記の場合よりも広い範囲で、高い(上記の場合よりは低い)輝度を示す。 When the opening is wide, the luminance is high (lower than that in the above case) in a wider range than in the above case before and after the center of the opening.
前者が、狭い範囲で高い輝度を示す理由として、図5で説明したように、遮光パターンに当たって反射した光が、再度、開口部に入射するような挙動を示す成分が多い(再利用される度合が高い)ためである。 The reason why the former shows high brightness in a narrow range is that, as described with reference to FIG. 5, there are many components that behave such that the light reflected by the light shielding pattern is incident on the opening again (the degree of reuse). Is high).
開口部の幅を小さくするほど、バックライトの指向性は強くなり、逆に大きくすれば、指向性が低減し拡散度合いが強くなる。 The smaller the width of the opening, the stronger the directivity of the backlight. On the other hand, increasing the width reduces the directivity and increases the degree of diffusion.
照明光制御シート4を構成するレンズシートとして、凸シリンドリカルレンズ群が並列されてなるレンチキュラーシートであっても、単位レンズが2次元的に配列されてなるレンズシート(マイクロレンズ,フライアイレンズなどと称される)であっても良い。
Even if the lens sheet constituting the illumination
前者の場合は、開口部が線状(単位レンズの並列方向である垂直方向に並列)であるが、後者の場合は、開口部はスポット状であり、開口部形状を変形させることにより、方向によって拡散性を変化させることも可能になる。 In the former case, the opening is linear (parallel to the vertical direction that is the parallel direction of the unit lenses), but in the latter case, the opening is spot-like, and the direction can be changed by changing the shape of the opening. It is also possible to change the diffusivity.
例えば、水平方向に大きく垂直方向に小さな開口を用いれば、垂直方向に対して水平方向には広い観察領域を取ることが出来る。 For example, if an opening that is large in the horizontal direction and small in the vertical direction is used, a wide observation area can be taken in the horizontal direction with respect to the vertical direction.
一般に、液晶特性として上下方向の視域は小さいため、予めバックライトの特性を垂直方向に狭い視域とすることにより、より光の利用効率を高めることが出来る。 In general, since the viewing area in the vertical direction is small as the liquid crystal characteristics, the light utilization efficiency can be further improved by setting the backlight characteristics to be narrow in the vertical direction in advance.
1,76・・・光源ランプ
2,79・・・導光板
3・・・光
4・・・照明光制御シート
5・・・遮光パターン
7,72・・・液晶パネル
15・・・レンズ層
18・・・遮光層
71,73・・・偏光板
72・・・液晶パネル
74,75・・・プリズムフィルム(プリズム層)
77・・・反射フィルム(反射層)
78・・・拡散フィルム
81・・・ランプリフレクタ
82・・・散乱反射パターン
DESCRIPTION OF
77 ... Reflective film (reflective layer)
78 ... Diffuse
Claims (7)
前記遮光パターンは、凸シリンドリカルレンズ群によるストライプ状の集光箇所を開口部とする以外の表面が光反射性を有するストライプ状のパターンであることを特徴とする請求項1または2に記載の照明光制御シート。 The lens unit is a configuration in which convex cylindrical lens groups are arranged in parallel.
3. The illumination according to claim 1, wherein the light-shielding pattern is a striped pattern having a light-reflecting surface on a surface other than a stripe-shaped condensing portion formed by a convex cylindrical lens group as an opening. 4. Light control sheet.
前記遮光パターンは、単位凸レンズ群によるスポット状の集光箇所を開口部とする以外の表面が光反射性を有することを特徴とする請求項1または2に記載の照明光制御シート。 The lens unit is configured by two-dimensionally arranging unit convex lens groups,
3. The illumination light control sheet according to claim 1, wherein the light shielding pattern has a light reflecting surface other than a spot-like light condensing portion formed by the unit convex lens group as an opening. 4.
・レンズシートを構成する材料の屈折率:n
・遮光パターンの開口部中心からの入射光が、対応する単位レンズ頂部から射出する際、レンズシート内部を伝播する角度:α
・上記の入射光が、単位レンズ頂部から射出する角度:β
・レンズシートの厚さ(単位レンズ頂部から、反レンズ部側の平坦面までの距離):T
以上の条件で、単位レンズ頂部からレンズシートに対する垂線が反レンズ部側の平坦面と交差する点から、開口部中心までのシフト量をsとした場合に、
s=Ttan(arcsin(sin(β)/n)) The illumination light control sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the formation position of the light shielding pattern is defined by the following relationship.
-Refractive index of the material constituting the lens sheet: n
The angle at which incident light from the center of the opening of the light shielding pattern propagates through the lens sheet when it exits from the top of the corresponding unit lens: α
・ An angle at which the above incident light exits from the top of the unit lens: β
Lens sheet thickness (distance from the top of the unit lens to the flat surface on the side opposite to the lens): T
Under the above conditions, when the shift amount from the point where the perpendicular to the lens sheet from the top of the unit lens intersects the flat surface on the side opposite to the lens to the center of the opening is s,
s = Ttan (arcsin (sin (β) / n))
請求項1〜5の何れかに記載の照明光制御シートを、前記光源手段と前記表示素子との間に配置してなる構成の表示装置。 A transmissive image display element in which a display image is defined according to selective transmission / non-transmission in pixel units, and light source means for irradiating light to the display element,
A display device having a configuration in which the illumination light control sheet according to claim 1 is disposed between the light source means and the display element.
前記光源手段は、液晶パネルの全面に渡って、垂直でない角度での成分を多く光を照明するように機能し、
請求項1〜5の何れかに記載の照明光制御シートに形成される遮光パターンは、上記の角度と対応付けられた角度で平行光を入射させた場合の非集光部にあたる箇所に形成したことを特徴とする請求項6記載の表示装置。 The display element is a liquid crystal panel,
The light source means functions to illuminate a large amount of components at non-vertical angles over the entire surface of the liquid crystal panel,
The light-shielding pattern formed on the illumination light control sheet according to any one of claims 1 to 5 is formed at a location corresponding to a non-condensing portion when parallel light is incident at an angle corresponding to the above-described angle. The display device according to claim 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003386272A JP2005148440A (en) | 2003-11-17 | 2003-11-17 | Illumination light control sheet and display device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003386272A JP2005148440A (en) | 2003-11-17 | 2003-11-17 | Illumination light control sheet and display device using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005148440A true JP2005148440A (en) | 2005-06-09 |
Family
ID=34694001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003386272A Pending JP2005148440A (en) | 2003-11-17 | 2003-11-17 | Illumination light control sheet and display device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005148440A (en) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006351485A (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Hitachi Maxell Ltd | Lighting system and display device |
JP2007003908A (en) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Toppan Printing Co Ltd | Optical film applicable to backlight for liquid crystal display device |
JP2007242410A (en) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Epson Imaging Devices Corp | Lighting device, electro-optical device, and manufacturing method therefor |
JP2007256575A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Toppan Printing Co Ltd | Lens array sheet, optical sheet, and back light |
KR100855137B1 (en) * | 2005-09-22 | 2008-08-28 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Light controlling sheet and surface light source device |
JP2008225228A (en) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Toppan Printing Co Ltd | Optical sheet and backlight unit and display using the same |
JP2008281647A (en) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Citizen Electronics Co Ltd | Optical member, back light unit and display device |
US7665877B2 (en) | 2005-06-29 | 2010-02-23 | Lg Display Co., Ltd. | Prism sheet, backlight unit using the same, and method for fabricating the prism sheet |
US7758209B2 (en) | 2007-05-31 | 2010-07-20 | Hitachi Displays, Ltd. | Illumination device and liquid crystal display device using the same |
US7927520B2 (en) | 2005-06-20 | 2011-04-19 | Hitachi Maxell, Ltd. | Method for lighting apparatus and display apparatus |
CN107132694A (en) * | 2017-06-14 | 2017-09-05 | 上海天马微电子有限公司 | Backlight module and display device |
CN108919546A (en) * | 2018-07-09 | 2018-11-30 | 京东方科技集团股份有限公司 | A kind of display panel and its control method, display device |
WO2019111763A1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-06-13 | 富士フイルム株式会社 | Louver film, planar light source device, and liquid crystal display device |
WO2020140817A1 (en) * | 2019-01-04 | 2020-07-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | Display device and manufacturing method therefor |
WO2021111297A1 (en) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 3M Innovative Properties Company | Optical layer and optical system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04251221A (en) * | 1991-01-09 | 1992-09-07 | Mitsubishi Electric Corp | Liquid crystal display device and projection type display device using this device |
JPH1164608A (en) * | 1997-08-26 | 1999-03-05 | Dainippon Printing Co Ltd | Lenticular lens |
JP2000284268A (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Toppan Printing Co Ltd | Liquid crystal display device |
JP2003029345A (en) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Hitachi Ltd | Transmission type screen and back projection image display using the same |
-
2003
- 2003-11-17 JP JP2003386272A patent/JP2005148440A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04251221A (en) * | 1991-01-09 | 1992-09-07 | Mitsubishi Electric Corp | Liquid crystal display device and projection type display device using this device |
JPH1164608A (en) * | 1997-08-26 | 1999-03-05 | Dainippon Printing Co Ltd | Lenticular lens |
JP2000284268A (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Toppan Printing Co Ltd | Liquid crystal display device |
JP2003029345A (en) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Hitachi Ltd | Transmission type screen and back projection image display using the same |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7927520B2 (en) | 2005-06-20 | 2011-04-19 | Hitachi Maxell, Ltd. | Method for lighting apparatus and display apparatus |
JP4503497B2 (en) * | 2005-06-20 | 2010-07-14 | 日立マクセル株式会社 | Lighting device and display device |
JP2006351485A (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Hitachi Maxell Ltd | Lighting system and display device |
JP2007003908A (en) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Toppan Printing Co Ltd | Optical film applicable to backlight for liquid crystal display device |
US7665877B2 (en) | 2005-06-29 | 2010-02-23 | Lg Display Co., Ltd. | Prism sheet, backlight unit using the same, and method for fabricating the prism sheet |
KR100855137B1 (en) * | 2005-09-22 | 2008-08-28 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Light controlling sheet and surface light source device |
US7628502B2 (en) | 2005-09-22 | 2009-12-08 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Light controlling sheet and surface light source device |
JP2007242410A (en) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Epson Imaging Devices Corp | Lighting device, electro-optical device, and manufacturing method therefor |
JP4544182B2 (en) * | 2006-03-08 | 2010-09-15 | エプソンイメージングデバイス株式会社 | Illumination device, electro-optical device, and manufacturing method thereof |
JP2007256575A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Toppan Printing Co Ltd | Lens array sheet, optical sheet, and back light |
JP2008225228A (en) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Toppan Printing Co Ltd | Optical sheet and backlight unit and display using the same |
JP2008281647A (en) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Citizen Electronics Co Ltd | Optical member, back light unit and display device |
US7758209B2 (en) | 2007-05-31 | 2010-07-20 | Hitachi Displays, Ltd. | Illumination device and liquid crystal display device using the same |
CN107132694A (en) * | 2017-06-14 | 2017-09-05 | 上海天马微电子有限公司 | Backlight module and display device |
CN107132694B (en) * | 2017-06-14 | 2020-06-23 | 上海天马微电子有限公司 | Backlight module and display device |
WO2019111763A1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-06-13 | 富士フイルム株式会社 | Louver film, planar light source device, and liquid crystal display device |
CN111448486A (en) * | 2017-12-04 | 2020-07-24 | 富士胶片株式会社 | Louver film, surface light source device and liquid crystal display device |
JPWO2019111763A1 (en) * | 2017-12-04 | 2021-02-04 | 富士フイルム株式会社 | Louver film, surface light source device and liquid crystal display device |
CN108919546A (en) * | 2018-07-09 | 2018-11-30 | 京东方科技集团股份有限公司 | A kind of display panel and its control method, display device |
CN108919546B (en) * | 2018-07-09 | 2022-08-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | Display panel, control method thereof and display device |
WO2020140817A1 (en) * | 2019-01-04 | 2020-07-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | Display device and manufacturing method therefor |
US11828958B2 (en) | 2019-01-04 | 2023-11-28 | Chongqing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
WO2021111297A1 (en) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 3M Innovative Properties Company | Optical layer and optical system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3613065B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP4170084B2 (en) | Planar light source device and display device | |
TW408241B (en) | Surface light source device of side light type and liquid crystal display | |
JP2005539355A (en) | Light emitting device having polarized radiation waveguide plate | |
JP4423933B2 (en) | Optical sheet and backlight unit and display using the same | |
JP2007194214A (en) | Light guide plate and display device provided with the same | |
US20090073722A1 (en) | Light source device, display device using same, and terminal device | |
JP2005148440A (en) | Illumination light control sheet and display device using the same | |
JP2004213019A (en) | Light guide method and its system, and back light assembly having the same and liquid crystal display device | |
WO2016194716A1 (en) | Edge-lit backlight device and liquid crystal display device | |
JP2009176512A (en) | Surface light source device and image display apparatus | |
JP2009140905A (en) | Light guide plate and backlight | |
JP4218294B2 (en) | Display device | |
JP4147776B2 (en) | Backlight for LCD | |
JP2009109873A (en) | Optical sheet, backlight unit and display device | |
JP2006134661A (en) | Planar light source and liquid crystal display device using this | |
JP3472510B2 (en) | Surface emitting device | |
JP4506358B2 (en) | Liquid crystal display | |
US20110037923A1 (en) | Light condensing film, backlight module and liquid crystal display | |
KR100705737B1 (en) | Backlight unit having reflect plate having multiple reflect surface | |
JP2010245005A (en) | Surface light source | |
JP2007057871A (en) | Optical sheet and backlight unit for display | |
JP2009158468A (en) | Backlight | |
JPH10319393A (en) | Liquid crystal display device | |
JP2009265380A (en) | Back light and optical sheet for back light |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061024 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090714 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090910 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091117 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100118 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100316 |