WO2021166432A1 - Light source unit, display device, and light source unit manufacturing device - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a light source unit and a display device, and more particularly to a light source unit and a display device designed in consideration of the light distribution characteristics of a minute light source.
- the present invention also relates to a light source unit manufacturing apparatus for manufacturing a light source unit.
- the light source unit used as the backlight of a display device such as a liquid crystal television is required to have uniform brightness on the light emitting surface in order to display a high-quality image.
- Examples of the conventional light source unit capable of uniform light irradiation include the light source module described in Patent Document 1.
- the light source module described in Patent Document 1 is used as a direct type backlight, and is provided with a transmission reflector (denoted as "lighting curtain” in Patent Document 1) between the light source and the light emitting surface. According to this configuration, even when a light source having strong directivity is used, it is possible to suppress brightness unevenness on the exit surface and uniformly irradiate the light.
- the base material and the reflection pattern form a first light scattering body, and a second light scattering body is arranged between the first light scattering body and at least one light source, and the first light scattering body is arranged.
- the light source unit according to any one of [1] to [8], wherein the reflection pattern is provided only on the first light scattering body among the second light scattering bodies.
- the present invention it is possible to realize a light source unit and a display device that are thin and have uniform brightness on the exit surface. Further, according to the present invention, it is possible to provide an apparatus for manufacturing the above-mentioned light source unit.
- the numerical range represented by using “-” means a range including the numerical values before and after "-” as the lower limit value and the upper limit value.
- “same”, “similar” and “same” are generally accepted in the technical field of the present invention, although they are slightly different from each other, except when they are completely the same. It shall include the case where it is within the error range.
- the terms “all”, “all”, “whole surface”, etc. include not only the case of 100% but also the error range generally accepted in the technical field to which the present invention belongs, for example. It shall include the case where it is 99% or more, 95% or more, or 90% or more.
- “parallel” includes a case where it is parallel to a reference line, a plane or a direction, and a case where it is substantially parallel to a slope of several degrees.
- the light source unit 14 is provided in the display device 10 as a direct type backlight unit, and is a planar illumination device in which the surface facing the LCD 12 side forms an exit surface.
- the light source unit 14 has a light source installation surface 22 on which at least one micro light source 16 is installed, and a translucent base material 24 arranged side by side with the light source installation surface 22.
- a reflection pattern 30 formed based on the light distribution characteristics of at least one micro light source 16 is provided on the first surface 26 of the base material 24 located on the light source installation surface 22 side.
- the reflection pattern 30 is composed of a plurality of unit patterns 32. In the cross-sectional view shown in FIG. 3, the number of each of the minute light source 16 and the unit pattern 32 is different from the actual number in order to simplify the illustration.
- the wider the interval d the easier it is to provide the reflection pattern 30, and the narrower the interval d, the better the effect of the reflection pattern 30 is exhibited.
- the display device 10 including the light source unit 14 is required to be thinner, but the thinner the display device 10, the narrower the interval d, which makes it difficult to provide the reflection pattern 30.
- the index values relating to the brightness distribution on the second surface 28, which is the exit surface show the behaviors shown in FIGS. 4 and 5 with respect to the change in the interval d. It changes with.
- the index value (numerical value on the vertical axis) shown in FIG. 4 is a value obtained by dividing the difference between the maximum point and the minimum point on the luminance distribution (histogram) on the second surface 28 by the average luminance value, and is convenient below. It is called "standardized dynamic range”.
- the maximum point of the luminance distribution corresponds to 97% of the cumulative histogram, and the minimum point corresponds to 3% of the cumulative histogram.
- the index value (numerical value on the vertical axis) shown in FIG. 5 is a value obtained by dividing the standard deviation (sigma) calculated from the two-dimensional distribution of the brightness on the second surface 28 by the average value of the brightness, and is convenient below. It is called "standardized sigma". Both the normalized dynamic range and the normalized sigma become smaller as the uniformity of the luminance distribution becomes higher.
- the interval d is set to 1 mm or more and 2 mm or less, thereby reducing the thickness of the light source unit 14 and improving the uniformity of brightness on the exit surface.
- the base material 24 and the reflection pattern 30 form the first light scattering body 34, and as shown in FIG. 3, the first light scattering body 34 and at least one micro light source 16 A second light scatterer 36 is arranged between them. Further, the reflection pattern 30 is provided only in the first light scattering body 34 among the first light scattering body 34 and the second light scattering body 36, and is not provided in the second light scattering body 36.
- the base material 24 that is, the first light scattering body 24 (that is, the first light scattering body) 34
- the robustness (resistance) to the deviation of the arrangement position is increased. More specifically, as can be seen from FIGS. 8 and 9, the effect of the brightness equalization on the exit surface by the reflection pattern 30 of the first light scatterer 34 is that of the first light scatterer 34, like the shading correction of the printer. It is affected by a slight deviation in the placement position.
- the first light scattering body 34 is compared with the case where the second light scattering body 36 is not provided. It is possible to further alleviate the decrease in brightness uniformity when the arrangement position is displaced.
- the effect of providing such a second light scattering body 36 is particularly effective when the light distribution intensity from the minute light source 16 is high in a limited range (that is, it has a peaky light distribution characteristic). Become.
- FIGS. 10 and 11 show changes in the index value when the arrangement position of the base material 24 is displaced under the same conditions as in FIGS. 8 and 9, except that the second light scattering body 36 is provided.
- the light source unit 14 includes a substrate 20 on which a minute light source 16 is installed, a first light scattering body 34 having a reflection pattern 30, and a second light scattering body 36.
- a substrate 20 on which a minute light source 16 is installed includes a substrate 20 on which a minute light source 16 is installed, a first light scattering body 34 having a reflection pattern 30, and a second light scattering body 36.
- each component device of the light source unit 14 will be described.
- the micro light source 16 is a point light source having strong directivity.
- the micro light source 16 is composed of the micro light emitting element 18 shown in FIG. 3, and is specifically called a mini LED (Light Emitting Diode) and has a chip size of 100 to 100. It consists of an LED that is 200 ⁇ m.
- the type of the micro light source 16 is not limited to the mini LED, and for example, a micro LED having a chip size of 100 ⁇ m or less may be used, or a micro light emitting element other than the LED, specifically, a micro LED. , A minute electroluminescence device, or a minute semiconductor laser may be used.
- a light diffusing lens (not shown) may be attached to the micro light emitting element 18.
- the light diffusing lens is a light diffusing lens that diffuses the light emitted from the mini LED, and is, for example, an aspherical lens, and is a known lens member capable of exerting a desired light diffusing effect (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-12417).
- the lens member disclosed in Japanese Patent Publication No. can be used as appropriate.
- the substrate 20 is a flat member, and is a rigid substrate, a flexible substrate, or a rigid flexible substrate which is usually used as a backlight unit of the LCD 12. Further, the substrate 20 has a flat plate-shaped base layer (not shown), and has a light source installation surface 22 on the side where the LCD 12 is located in the base layer.
- the material of the base layer is not particularly limited, and examples thereof include AGSP (Advanced Grade Solid-Bump Process), alumina, galaepo, PCB (Polychlorinated Biphenyl), and the like, and a material having a particularly high thermal conductivity is preferable.
- the portion of the light source installation surface 22 where the minute light source 16 is not arranged and is exposed is covered with a reflective layer and has light reflectivity.
- the base layer of the substrate 20 may be formed of a material having light diffusivity, for example, a light diffusing film, and in that case, the reflective layer may not be formed on the base layer.
- the first light scattering body 34 is composed of a reflective transmitter, and as shown in FIG. 3, a transparent or translucent base material 24 having light transmission and a reflection pattern 30 formed on the surface of the base material 24. And have.
- the base material 24 is made of a film material having a light-transmitting property, and if it transmits light, it is a transparent base material, a translucent base material, and other base materials having a light diffusing property. , Either way.
- the base materials 24 are arranged side by side so as to be parallel to the light source installation surface 22 of the substrate 20.
- the central position of the base material 24 coincides with the center position of the light source installation surface 22 in the XY direction, and the extension direction of the base material 24 is the light source installation surface 22. This is the position when it coincides with the extension direction of.
- the center position of the base material 24 corresponds to, for example, the position of the intersection of diagonal lines when the surface of the base material 24 is rectangular or square, and the center position of the circle when the surface of the base material 24 is a circle. Is applicable.
- the plurality of unit patterns 32 are regularly and symmetrically arranged with reference to the central position of the first surface 26.
- the unit pattern 32 is formed at equal pitches in each of the XY directions from the center position of the first surface 26.
- the pitch of the unit pattern 32 on the first surface 26 is the same as or substantially equal to the pitch of the minute light emitting element 18 on the light source installation surface 22.
- each unit pattern 32 is located directly above each minute light emitting element 18 when the base material 24 is in the regular arrangement position.
- each unit pattern 32 is a substantially conical pattern having a relatively wide hem as shown in FIG. That is, in the present embodiment, the unit pattern 32 has a shape that protrudes toward the light source installation surface 22 and whose diameter gradually decreases as it approaches the light source installation surface 22. As shown in FIG. 13, each unit pattern 32 may have a tapered shape in which the diameter is gradually reduced toward the light source installation surface 22, and as shown in FIG. 14, the diameter is discontinuously reduced at a plurality of reduced diameter points. By doing so, the shape may be a step (step).
- the material of the unit pattern 32 is a material having a high light reflectance (hereinafter referred to as a reflective material).
- a reflective material examples include white pigments and the like, and examples of the white pigments include titanium oxide, barium sulfate, potassium carbonate, silica, talc and clay.
- the reflective material other than the white pigment include conductive silver ink containing a silver complex as a main component (for example, conductive silver ink containing coated silver ultrafine particles as a main component).
- a thermoplastic resin composition containing the above-mentioned white pigment can be used as the reflective material.
- the formation (patterning) of the reflection pattern 30 on the first surface 26 may be performed by inkjet printing or printing by another method (for example, screen printing).
- the method of pattern formation (patterning) is not limited to printing, and may be metal vapor deposition or application of a reflective material. Further, after applying the reflective material to the entire surface of the first surface 26, the reflective material may be scraped off so that the above-mentioned unit pattern 32 remains to form the reflective pattern 30.
- each unit pattern 32 has a determined thickness, size, and arrangement position.
- the procedure for forming the reflection pattern 30 will be described in detail in a later section.
- the second light scatterer 36 scatters and diffuses the light from the minute light source 16 inside the second light scatterer 36.
- the second light scattering body 36 is in the form of a flat plate or a thin film, and as shown in FIG. 3, the first light scattering body 34 and at least one micro light source 16 (that is, a plurality of micro light emitting elements) in the Z direction. It is arranged so as to be parallel to the first light scattering body 34 with 18).
- the pattern formation data generation device 44 acquires information (for example, a measured value of the light distribution characteristic) regarding the light distribution characteristic of the minute light source 16 from the light distribution characteristic acquisition device 42.
- the pattern formation data generation device 44 determines the thickness, size, and arrangement position (hereinafter, thickness, etc.) of each unit pattern 32 through optical simulation based on the acquired light distribution characteristics.
- the thickness and the like are determined so as to satisfy the following first and second conditions.
- First condition The brightness in each of the specific region located at the position overlapping with at least one micro light source 16 and the peripheral region surrounding the specific region on the second surface 28 is equal to or less than the reference value.
- Second condition The degree of dispersion of the brightness on the second surface 28 is within the target range.
- Each calculation unit is further divided into smaller calculation areas as shown in FIGS. 17A and 17B.
- the calculation regions may be arranged in a grid pattern in the XY direction as shown in FIG. 17A, or may be arranged concentrically as shown in FIG. 17B.
- the calculation area P1 at the same position as the arrangement position of each minute light emitting element 18 in the XY direction corresponds to the above-mentioned specific area.
- the calculation areas P2 to P6 arranged so as to form a square frame or a ring surrounding the specific area outside the specific area correspond to the above-mentioned peripheral area.
- each calculation unit is divided into a multi-layered calculation area centered on the arrangement position of the minute light emitting element 18 as an example. I will explain it by listing it. For example, when the calculation unit shown in FIG. 17A is used, a 9 ⁇ 9 calculation area arranged in a matrix in the XY directions is handled. On the other hand, when the calculation unit shown in FIG. 17B is used, six calculation areas arranged concentrically are handled.
- step S006 If the determination result in step S006 is "Yes", that is, if the brightness in the calculation area Pi satisfies the target value, i is incremented and the calculation area Pi to be calculated is changed to the next area ( S007). Then, the process returns to step S005.
- step S009 when the brightness in the calculation area Pi greatly exceeds the target value, the thickness is changed so as to reduce the brightness. On the contrary, when the brightness in the calculation area Pi is much lower than the target value, the thickness is changed so as to increase the brightness.
- the brightness is lower than the target value. In that case, it is necessary to reduce (scatter) the brightness in a region closer to the specific region to guide the light to the above-mentioned calculation region Pi.
- the brightness satisfies the target value. Therefore, when the average value is calculated, the average value is lower than the previous target value (average brightness).
- the target value is set so that the thickness is scattered thicker. As a result, in the calculation area Pi, the possibility that the target value is satisfied with a value having a large pattern thickness increases.
- the calculation processing flow is executed by the above procedure, and steps S002 to S010 are repeated (looped) while changing the calculation area Pi to be calculated until the determination result in step S005 becomes "Yes".
- steps S002 to S010 are repeated (looped) while changing the calculation area Pi to be calculated until the determination result in step S005 becomes "Yes”.
- the thickness of the unit pattern 32 in each calculation area Pi is determined.
- the thickness in each calculation area is sequentially determined from the top to the bottom, and the calculation area in which the thickness is newly calculated (newly in each figure). The colored part) moves from the inside to the outside.
- step S005 when the determination result in step S005 becomes "Yes", the thickness in each calculation area Pi (that is, the thickness of the unit pattern 32) is determined. As a result, for each unit pattern 32, the thickness and the like that satisfy the above-mentioned first condition and second condition are determined.
- the pattern formation data of this embodiment is data for printer control (print data).
- the pattern forming apparatus 46 which is a printer, ejects ink according to the pattern forming data, so that a predetermined amount of ink lands at a predetermined position on the first surface 26.
- a plurality of unit patterns 32 are formed on the first surface 26 so as to have a thickness that satisfies the first condition and the second condition.
- the pattern forming apparatus 10 manufactures the base material 24 (that is, the first light scattering body 34) on which the reflection pattern 30 is formed. Then, the light source unit 14 is manufactured by combining the first light scattering body 34, the substrate 20 on which the minute light emitting element 18 is installed, and the second light scattering body 36.
- the pattern forming apparatus 46 is not limited to the inkjet printer, and may be configured by other apparatus, for example, a printing type printer other than the inkjet printer, or an ink coating apparatus. Alternatively, it may be an apparatus that uses screen printing technology to create a plate for forming a predetermined reflection pattern 30, and prints using the plate.
- a square substrate 20 was used in a plan view.
- mini LEDs which are minute light emitting elements 18, are arranged at each of the plurality of arrangement positions shown in FIG. Specifically, a total of nine mini LEDs were arranged at a substantially constant pitch in each direction in the XY directions from the central position of the light source installation surface 22.
- the pitch of the mini LEDs in the X direction was 5.386 mm
- the pitch of the mini LEDs in the Y direction was 6.066 mm.
- the reflectance, transmittance and absorption of the substrate 20 were set to 90%, 5% and 5%, respectively.
- the first light scattering body 34 is placed above the light source installation surface 22, parallel to the light source installation surface 22, and at the center position of the light source installation surface 22 and the center position of the surface of the base material 24 in the XY directions. Arranged so that they match.
- a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 0.1 mm was used as the base material 24 of the first light scatterer 34.
- the PET film had a square shape in a plan view, and its refractive index n was set to 1.576.
- the surface on the + Z side of the PET film (that is, the second surface located on the side opposite to the light source installation surface 22) is set as the light emitting surface, and the spreading angle at each part of the emitting surface is 10 degrees. bottom.
- Example 1 a reflection pattern 30 composed of a plurality of unit patterns 32 is provided on the ⁇ Z side surface (that is, the first surface) of the PET film used in the simulation model.
- the unit pattern 32 is made of titanium oxide, is arranged around the position directly above the mini LED in the XY direction, and is provided with a reflection pattern 30 consisting of a total of nine unit patterns 32, three in each of the vertical and horizontal directions.
- a layer (flat portion) made of titanium oxide is provided on the entire surface of the PET film on the ⁇ Z side as a base of the reflection pattern 30.
- the thickness of the flat portion was uniform and was 0.1 times the above-mentioned reference thickness t.
- Ray tracing simulation software product name: Light Tools
- the refractive index n of the PET film provided with the reflection pattern 30 was 1.4, and the absorption coefficient was 0.
- the distance between the light source installation surface 22 and the exit surface (that is, the surface on the + Z side of the PET film) is set to 1 mm.
- the distribution of brightness on the exit surface was simulated, and the simulation results are shown in FIG.
- the emission surface is compared with the case where the reflection pattern 30 is not provided.
- the distribution of brightness in is smoothed. Further, the thickness of the light source unit as a whole can be reduced by the amount that the interval is reduced.
- Example 2 the distribution of brightness on the exit surface was simulated, and the simulation result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 22, by setting the distance between the light source installation surface 22 and the emission surface to 2 mm, the brightness distribution on the emission surface can be further smoothed.
- Example 3 In Examples 3 and 4, the arrangement position of the PET film provided with the reflection pattern 30 was shifted from the regular position by 0.2 mm in the horizontal direction. Further, in Example 3, the distance between the light source installation surface 22 and the exit surface was set to 1 mm, and in Example 4, the distance was set to 2 mm. Further, in Examples 3 and 4, the thickness of each of the five pattern fragments constituting each unit pattern 32 was set to the value shown in Table 1. Other than that, the conditions were the same as in Example 1.
- the brightness distribution on the exit surface was simulated for each of Examples 3 and 4, and the simulation results are shown in FIGS. 23 and 24.
- the smoothness of the brightness on the exit surface is lowered.
- the smoothness is significantly reduced as compared with the case where the distance is 2 mm.
- a diffuser plate as a second light scatterer 36 was additionally arranged between the PET film provided with the reflection pattern 30 and the light source installation surface 22.
- the diffuser plate used is configured by applying titanium oxide to both sides of a PET film (thickness 0.3 mm) of the same type as the base material 24 of the first light scattering body 34 so as to have a uniform thickness.
- the titanium oxide layer is 2.63 times thicker than the above-mentioned reference thickness t.
- the diffuser plate is arranged so that the surface of the diffuser plate facing the light source installation surface 22 is 0.2 mm away from the light source installation surface 22 in the Z direction.
- the PET film was arranged at a regular position, and in Examples 7 and 8, the position of the PET film was shifted horizontally by 0.2 mm from the regular position. Further, in Examples 5 and 7, the distance between the light source installation surface 22 and the exit surface was set to 1 mm, and in Examples 6 and 8, the distance was set to 2 mm. Further, in Examples 5 to 8, the thickness of each of the five pattern fragments constituting each unit pattern 32 was set to the value shown in Table 1. Other than that, the conditions were the same as in Example 1.
- the brightness distribution on the exit surface was simulated for each of Examples 5 to 8, and the simulation results are shown in FIGS. 25 to 28.
- the additional diffuser plate between the PET film and the light source installation surface 22
- the brightness distribution on the exit surface can be further smoothed.
- Display device 12 LCD (Liquid Crystal Display) 14 Light source unit 16 Micro light source 18 Micro light emitting element 20 Substrate 22 Light source installation surface 24 Base material 26 First surface 28 Second surface 30 Reflection pattern 32 Unit pattern 34 First light scatterer 36 Second light scatterer 40 Light source unit manufacturing equipment 42 Light distribution characteristic acquisition device 44 Pattern formation data generation device 46 Pattern formation device
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Abstract
Provided are a light source unit and a display device that can ensure uniformity of brightness at a light-emitting surface even when reduced in thickness. A light source unit having: a light source installation surface on which at least one micro light source is installed; a translucent base that is aligned with the light source installation surface; and a reflective pattern formed on a first surface of the base positioned on the light-source-installation-surface side, the reflective pattern being formed on the basis of the light distribution characteristics of the micro light source, wherein the gap between the light source installation surface and a second surface positioned on the side opposite the first surface in the base is 1-2 mm [inclusive].
Description
本発明は、光源ユニット及び表示装置に係り、特に、微小光源の配光特性を考慮して設計された光源ユニット及び表示装置に関する。また、本発明は、光源ユニットを製造する光源ユニット製造装置にも関する。
The present invention relates to a light source unit and a display device, and more particularly to a light source unit and a display device designed in consideration of the light distribution characteristics of a minute light source. The present invention also relates to a light source unit manufacturing apparatus for manufacturing a light source unit.
液晶テレビ等の表示装置のバックライトとして用いられる光源ユニットには、高品位な映像を表示するために、光出射面における輝度の均一性が求められている。均一な光照射が可能な従来の光源ユニットとしては、例えば、特許文献1に記載された光源モジュールが挙げられる。
The light source unit used as the backlight of a display device such as a liquid crystal television is required to have uniform brightness on the light emitting surface in order to display a high-quality image. Examples of the conventional light source unit capable of uniform light irradiation include the light source module described in Patent Document 1.
特許文献1に記載の光源モジュールは、直下型のバックライトとして利用され、光源と光出射面との間に、透過反射板(特許文献1では「ライティングカーテン」と表記)を備える。この構成によれば、指向性の強い光源を利用した場合にも、出射面での輝度ムラを抑えて均一に光を照射することができる。
The light source module described in Patent Document 1 is used as a direct type backlight, and is provided with a transmission reflector (denoted as "lighting curtain" in Patent Document 1) between the light source and the light emitting surface. According to this configuration, even when a light source having strong directivity is used, it is possible to suppress brightness unevenness on the exit surface and uniformly irradiate the light.
表示装置のバックライトである光源ユニットは、特許文献1の光源モジュールを含む従来品よりも薄型化されることが望まれている。また、光源ユニットの品質として、出射面における輝度の均一性についての更なる向上が求められている。しかし、光源ユニットでは、薄型化するほど、出射面での輝度の均一性が確保し難しくなる傾向にある。
It is desired that the light source unit, which is the backlight of the display device, be thinner than the conventional product including the light source module of Patent Document 1. Further, as the quality of the light source unit, further improvement in the uniformity of brightness on the exit surface is required. However, the thinner the light source unit, the more difficult it is to ensure the uniformity of brightness on the exit surface.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、以下に示す目的を解決することを課題とする。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、薄型化した場合にも出射面での輝度の均一性を確保することができる光源ユニット及び表示装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記の光源ユニットを製造するための光源ユニット製造装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the following object.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a light source unit and a display device capable of ensuring uniformity of brightness on an exit surface even when the thickness is reduced.
Another object of the present invention is to provide a light source unit manufacturing apparatus for manufacturing the above light source unit.
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、薄型化した場合にも出射面での輝度の均一性を確保することができる光源ユニット及び表示装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記の光源ユニットを製造するための光源ユニット製造装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the following object.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a light source unit and a display device capable of ensuring uniformity of brightness on an exit surface even when the thickness is reduced.
Another object of the present invention is to provide a light source unit manufacturing apparatus for manufacturing the above light source unit.
本発明者らが上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、微小光源の設置面と、第一面に反射パターンが形成された透光性の基材における第二面との間隔が、輝度の均一性に影響を及ぼすことが分かった。具体的には、間隔が広がるほど、反射パターンの形成が容易になり、間隔が狭くなるほど、反射パターンの効果が適切に発揮される。
以上の点を踏まえて、本発明者らは、上記の間隔が所定の数値範囲である場合に、光源ユニットを薄型化しつつ、光出射面における輝度の均一性を確保することを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記の課題が解決されることを見出した。 As a result of diligent studies by the present inventors to achieve the above object, the distance between the installation surface of the micro light source and the second surface of the translucent base material having the reflection pattern formed on the first surface has been determined. It was found to affect the uniformity of brightness. Specifically, the wider the interval, the easier it is to form the reflection pattern, and the narrower the interval, the more appropriately the effect of the reflection pattern is exhibited.
Based on the above points, the present inventors have found that when the above interval is within a predetermined numerical range, the light source unit is made thinner while ensuring the uniformity of brightness on the light emitting surface, and the present invention has been made. Was completed. That is, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.
以上の点を踏まえて、本発明者らは、上記の間隔が所定の数値範囲である場合に、光源ユニットを薄型化しつつ、光出射面における輝度の均一性を確保することを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記の課題が解決されることを見出した。 As a result of diligent studies by the present inventors to achieve the above object, the distance between the installation surface of the micro light source and the second surface of the translucent base material having the reflection pattern formed on the first surface has been determined. It was found to affect the uniformity of brightness. Specifically, the wider the interval, the easier it is to form the reflection pattern, and the narrower the interval, the more appropriately the effect of the reflection pattern is exhibited.
Based on the above points, the present inventors have found that when the above interval is within a predetermined numerical range, the light source unit is made thinner while ensuring the uniformity of brightness on the light emitting surface, and the present invention has been made. Was completed. That is, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.
[1] 少なくとも一つの微小光源が設置された光源設置面と、光源設置面と並べて配置された透光性を有する基材と、基材において光源設置面側に位置する第一面に、少なくとも一つの微小光源の配光特性に基づいて形成された反射パターンと、を有し、基材において第一面とは反対側に位置する第二面と光源設置面との間隔が1mm以上且つ2mm以下である、光源ユニット。
[2] 平面状の光源設置面を有する基板を有し、光源設置面において、少なくとも一つの微小光源としての複数の微小発光素子が、光源設置面の中央位置を基準として対称的に配置されている、[1]に記載の光源ユニット。
[3] 第一面において、反射パターンとしての複数の単位パターンが、第一面の中央位置を基準として対称的に形成されている、[1]又は[2]に記載の光源ユニット。
[4] 複数の単位パターンの各々が酸化チタンによって構成されている、[3]に記載の光源ユニット。
[5] 複数の単位パターンの各々は、光源設置面に向かって突出し、且つ、光源設置面に近付くにつれて直径が段階的に小さくなる形状を有する、[3]又は[4]に記載の光源ユニット。
[6] 複数の単位パターンの各々は、第二面における輝度の分布に関する指標値が設定条件を満たすために第一面に形成されている、[3]乃至[5]のいずれかに記載の光源ユニット。
[7] 下記の第一条件及び第二条件が満たされることで指標値が設定条件を満たし、複数の単位パターンの各々の厚み、サイズ及び配置位置が、第一条件及び第二条件を満たすように決められた厚み、サイズ及び配置位置である、[6]に記載の光源ユニット。
第一条件:第二面のうち、少なくとも一つの微小光源と重なる位置にある特定領域、及び、特定領域を囲む周辺領域の各々での輝度が基準値以下になること。
第二条件:第二面における輝度の分散度合いが目標範囲内にあること。
[8] 基材は、透光性を有するフィルム材料によって構成される、[1]乃至[7]のいずれかに記載の光源ユニット。
[9] 基材と反射パターンとが第一光散乱体を構成し、第一光散乱体と少なくとも一つの光源との間に、第二光散乱体が配置されており、第一光散乱体及び第二光散乱体のうち、第一光散乱体にのみ反射パターンが設けられている、[1]乃至[8]のいずれかに記載の光源ユニット。
[10] 光源設置面と平行であり且つ互いに直交する2つの方向の各々において、光源設置面に対する第一光散乱体の正規の配置位置と、第一光散乱体の実配置位置とのずれ量が0.2mm以下である、[9]に記載の光源ユニット。
[11] 液晶ディスプレイを有し、[1]乃至[10]のいずれかに記載の光源ユニットがバックライトユニットとして前記液晶ディスプレイの背面側に備えられている、表示装置。
[12] [1]乃至[10]のいずれかに記載の光源ユニットを製造する光源ユニット製造装置であって、少なくとも一つの微小光源の配光特性を取得する配光特性取得装置と、取得された配光特性に基づいて生成されたパターン形成データに従って、基材の第一面に反射パターンを形成するパターン形成装置と、を有する光源ユニット製造装置。 [1] At least on a light source installation surface on which at least one micro light source is installed, a translucent base material arranged side by side with the light source installation surface, and a first surface of the base material located on the light source installation surface side. It has a reflection pattern formed based on the light distribution characteristics of one micro light source, and the distance between the second surface located on the opposite side of the first surface of the base material and the light source installation surface is 1 mm or more and 2 mm. The light source unit below.
[2] A substrate having a flat light source installation surface is provided, and a plurality of micro light emitting elements as at least one micro light source are symmetrically arranged on the light source installation surface with reference to the central position of the light source installation surface. The light source unit according to [1].
[3] The light source unit according to [1] or [2], wherein a plurality of unit patterns as reflection patterns are symmetrically formed on the first surface with respect to the center position of the first surface.
[4] The light source unit according to [3], wherein each of the plurality of unit patterns is composed of titanium oxide.
[5] The light source unit according to [3] or [4], wherein each of the plurality of unit patterns protrudes toward the light source installation surface and has a shape in which the diameter gradually decreases as it approaches the light source installation surface. ..
[6] The description in any one of [3] to [5], wherein each of the plurality of unit patterns is formed on the first surface in order for the index value relating to the brightness distribution on the second surface to satisfy the setting condition. Light source unit.
[7] When the following first condition and second condition are satisfied, the index value satisfies the setting condition, and the thickness, size, and arrangement position of each of the plurality of unit patterns satisfy the first condition and the second condition. The light source unit according to [6], which has the thickness, size, and arrangement position determined in.
First condition: The brightness in each of the specific area located at the position where it overlaps with at least one minute light source and the peripheral area surrounding the specific area on the second surface is equal to or less than the reference value.
Second condition: The degree of dispersion of brightness on the second surface is within the target range.
[8] The light source unit according to any one of [1] to [7], wherein the base material is made of a translucent film material.
[9] The base material and the reflection pattern form a first light scattering body, and a second light scattering body is arranged between the first light scattering body and at least one light source, and the first light scattering body is arranged. The light source unit according to any one of [1] to [8], wherein the reflection pattern is provided only on the first light scattering body among the second light scattering bodies.
[10] Amount of deviation between the regular placement position of the first light scatterer and the actual placement position of the first light scatterer with respect to the light source installation surface in each of the two directions parallel to the light source installation surface and orthogonal to each other. The light source unit according to [9], wherein the light source unit is 0.2 mm or less.
[11] A display device having a liquid crystal display, wherein the light source unit according to any one of [1] to [10] is provided as a backlight unit on the back side of the liquid crystal display.
[12] A light source unit manufacturing apparatus that manufactures the light source unit according to any one of [1] to [10], and a light distribution characteristic acquisition apparatus that acquires the light distribution characteristics of at least one minute light source. A light source unit manufacturing device including a pattern forming device that forms a reflection pattern on the first surface of a base material according to pattern forming data generated based on the light distribution characteristics.
[2] 平面状の光源設置面を有する基板を有し、光源設置面において、少なくとも一つの微小光源としての複数の微小発光素子が、光源設置面の中央位置を基準として対称的に配置されている、[1]に記載の光源ユニット。
[3] 第一面において、反射パターンとしての複数の単位パターンが、第一面の中央位置を基準として対称的に形成されている、[1]又は[2]に記載の光源ユニット。
[4] 複数の単位パターンの各々が酸化チタンによって構成されている、[3]に記載の光源ユニット。
[5] 複数の単位パターンの各々は、光源設置面に向かって突出し、且つ、光源設置面に近付くにつれて直径が段階的に小さくなる形状を有する、[3]又は[4]に記載の光源ユニット。
[6] 複数の単位パターンの各々は、第二面における輝度の分布に関する指標値が設定条件を満たすために第一面に形成されている、[3]乃至[5]のいずれかに記載の光源ユニット。
[7] 下記の第一条件及び第二条件が満たされることで指標値が設定条件を満たし、複数の単位パターンの各々の厚み、サイズ及び配置位置が、第一条件及び第二条件を満たすように決められた厚み、サイズ及び配置位置である、[6]に記載の光源ユニット。
第一条件:第二面のうち、少なくとも一つの微小光源と重なる位置にある特定領域、及び、特定領域を囲む周辺領域の各々での輝度が基準値以下になること。
第二条件:第二面における輝度の分散度合いが目標範囲内にあること。
[8] 基材は、透光性を有するフィルム材料によって構成される、[1]乃至[7]のいずれかに記載の光源ユニット。
[9] 基材と反射パターンとが第一光散乱体を構成し、第一光散乱体と少なくとも一つの光源との間に、第二光散乱体が配置されており、第一光散乱体及び第二光散乱体のうち、第一光散乱体にのみ反射パターンが設けられている、[1]乃至[8]のいずれかに記載の光源ユニット。
[10] 光源設置面と平行であり且つ互いに直交する2つの方向の各々において、光源設置面に対する第一光散乱体の正規の配置位置と、第一光散乱体の実配置位置とのずれ量が0.2mm以下である、[9]に記載の光源ユニット。
[11] 液晶ディスプレイを有し、[1]乃至[10]のいずれかに記載の光源ユニットがバックライトユニットとして前記液晶ディスプレイの背面側に備えられている、表示装置。
[12] [1]乃至[10]のいずれかに記載の光源ユニットを製造する光源ユニット製造装置であって、少なくとも一つの微小光源の配光特性を取得する配光特性取得装置と、取得された配光特性に基づいて生成されたパターン形成データに従って、基材の第一面に反射パターンを形成するパターン形成装置と、を有する光源ユニット製造装置。 [1] At least on a light source installation surface on which at least one micro light source is installed, a translucent base material arranged side by side with the light source installation surface, and a first surface of the base material located on the light source installation surface side. It has a reflection pattern formed based on the light distribution characteristics of one micro light source, and the distance between the second surface located on the opposite side of the first surface of the base material and the light source installation surface is 1 mm or more and 2 mm. The light source unit below.
[2] A substrate having a flat light source installation surface is provided, and a plurality of micro light emitting elements as at least one micro light source are symmetrically arranged on the light source installation surface with reference to the central position of the light source installation surface. The light source unit according to [1].
[3] The light source unit according to [1] or [2], wherein a plurality of unit patterns as reflection patterns are symmetrically formed on the first surface with respect to the center position of the first surface.
[4] The light source unit according to [3], wherein each of the plurality of unit patterns is composed of titanium oxide.
[5] The light source unit according to [3] or [4], wherein each of the plurality of unit patterns protrudes toward the light source installation surface and has a shape in which the diameter gradually decreases as it approaches the light source installation surface. ..
[6] The description in any one of [3] to [5], wherein each of the plurality of unit patterns is formed on the first surface in order for the index value relating to the brightness distribution on the second surface to satisfy the setting condition. Light source unit.
[7] When the following first condition and second condition are satisfied, the index value satisfies the setting condition, and the thickness, size, and arrangement position of each of the plurality of unit patterns satisfy the first condition and the second condition. The light source unit according to [6], which has the thickness, size, and arrangement position determined in.
First condition: The brightness in each of the specific area located at the position where it overlaps with at least one minute light source and the peripheral area surrounding the specific area on the second surface is equal to or less than the reference value.
Second condition: The degree of dispersion of brightness on the second surface is within the target range.
[8] The light source unit according to any one of [1] to [7], wherein the base material is made of a translucent film material.
[9] The base material and the reflection pattern form a first light scattering body, and a second light scattering body is arranged between the first light scattering body and at least one light source, and the first light scattering body is arranged. The light source unit according to any one of [1] to [8], wherein the reflection pattern is provided only on the first light scattering body among the second light scattering bodies.
[10] Amount of deviation between the regular placement position of the first light scatterer and the actual placement position of the first light scatterer with respect to the light source installation surface in each of the two directions parallel to the light source installation surface and orthogonal to each other. The light source unit according to [9], wherein the light source unit is 0.2 mm or less.
[11] A display device having a liquid crystal display, wherein the light source unit according to any one of [1] to [10] is provided as a backlight unit on the back side of the liquid crystal display.
[12] A light source unit manufacturing apparatus that manufactures the light source unit according to any one of [1] to [10], and a light distribution characteristic acquisition apparatus that acquires the light distribution characteristics of at least one minute light source. A light source unit manufacturing device including a pattern forming device that forms a reflection pattern on the first surface of a base material according to pattern forming data generated based on the light distribution characteristics.
本発明によれば、薄型化され、且つ出射面での輝度の均一性が確保された光源ユニット及び表示装置が実現される。
また、本発明によれば、上記の光源ユニットを製造する装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a light source unit and a display device that are thin and have uniform brightness on the exit surface.
Further, according to the present invention, it is possible to provide an apparatus for manufacturing the above-mentioned light source unit.
また、本発明によれば、上記の光源ユニットを製造する装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a light source unit and a display device that are thin and have uniform brightness on the exit surface.
Further, according to the present invention, it is possible to provide an apparatus for manufacturing the above-mentioned light source unit.
本発明の一実施形態(以下、本実施形態)について、添付の図面に示す好適な実施形態を参照しながら、以下に詳細に説明する。
なお、以下に説明する装置構成、用途、及び用法は、本発明の代表的な実施態様に基づくものであるが、本発明は、そのような実施態様に限定されるものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下に説明する実施形態から変更又は改良され得る。また、当然ながら、本発明には、その等価物が含まれる。 An embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described in detail below with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
The device configuration, use, and usage described below are based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments. That is, the present invention may be modified or improved from the embodiments described below without departing from the spirit of the present invention. Also, of course, the present invention includes an equivalent thereof.
なお、以下に説明する装置構成、用途、及び用法は、本発明の代表的な実施態様に基づくものであるが、本発明は、そのような実施態様に限定されるものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下に説明する実施形態から変更又は改良され得る。また、当然ながら、本発明には、その等価物が含まれる。 An embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described in detail below with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
The device configuration, use, and usage described below are based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments. That is, the present invention may be modified or improved from the embodiments described below without departing from the spirit of the present invention. Also, of course, the present invention includes an equivalent thereof.
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「同じ」、「同様」及び「同一」は、完全に同一である場合の他、多少の相違するものの、その相違が本発明の技術分野において一般的に許容される誤差範囲にある場合を含むものとする。
また、本明細書において、「全部」、「いずれも」及び「全面」等というとき、100%である場合のほか、本発明が属する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
また、本明細書において、「平行」は、基準となるライン、面若しくは方向に対して平行である場合の他、数度の傾きがあるものの略平行である場合を含むものとする。 In the present specification, the numerical range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
Further, in the present specification, "same", "similar" and "same" are generally accepted in the technical field of the present invention, although they are slightly different from each other, except when they are completely the same. It shall include the case where it is within the error range.
Further, in the present specification, the terms "all", "all", "whole surface", etc. include not only the case of 100% but also the error range generally accepted in the technical field to which the present invention belongs, for example. It shall include the case where it is 99% or more, 95% or more, or 90% or more.
Further, in the present specification, "parallel" includes a case where it is parallel to a reference line, a plane or a direction, and a case where it is substantially parallel to a slope of several degrees.
また、本明細書において、「同じ」、「同様」及び「同一」は、完全に同一である場合の他、多少の相違するものの、その相違が本発明の技術分野において一般的に許容される誤差範囲にある場合を含むものとする。
また、本明細書において、「全部」、「いずれも」及び「全面」等というとき、100%である場合のほか、本発明が属する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
また、本明細書において、「平行」は、基準となるライン、面若しくは方向に対して平行である場合の他、数度の傾きがあるものの略平行である場合を含むものとする。 In the present specification, the numerical range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
Further, in the present specification, "same", "similar" and "same" are generally accepted in the technical field of the present invention, although they are slightly different from each other, except when they are completely the same. It shall include the case where it is within the error range.
Further, in the present specification, the terms "all", "all", "whole surface", etc. include not only the case of 100% but also the error range generally accepted in the technical field to which the present invention belongs, for example. It shall include the case where it is 99% or more, 95% or more, or 90% or more.
Further, in the present specification, "parallel" includes a case where it is parallel to a reference line, a plane or a direction, and a case where it is substantially parallel to a slope of several degrees.
また、以下の説明中、「配光特性」は、光源からの光の広がり度合いを意味し、光源から各方向への強度(例えば、放射強度又は照度等)の分布である。配光特性は、通常、図1に示すような特性図によって表される。特性図では、強度が最大となる方向での出射光の強度を100%とし、各方向への出射光の強度を相対値(比率)として表している。
なお、配光は、光源が点として見える無限遠の距離から測定されるファーフィールド配光と、光源内の様々な点から出る光の分布が判別できる距離から測定されるニアフィールド配光とに分類される。以下では、特に断る場合を除き、配光は、ファーフィールド配光を意味することとする。 Further, in the following description, the "light distribution characteristic" means the degree of spread of light from the light source, and is the distribution of the intensity (for example, radiant intensity or illuminance) in each direction from the light source. The light distribution characteristics are usually represented by a characteristic diagram as shown in FIG. In the characteristic diagram, the intensity of the emitted light in the direction of maximum intensity is set to 100%, and the intensity of the emitted light in each direction is represented as a relative value (ratio).
The light distribution is divided into a farfield light distribution measured from an infinity distance where the light source can be seen as a point, and a nearfield light distribution measured from a distance at which the distribution of light emitted from various points in the light source can be discriminated. being classified. In the following, unless otherwise specified, light distribution means farfield light distribution.
なお、配光は、光源が点として見える無限遠の距離から測定されるファーフィールド配光と、光源内の様々な点から出る光の分布が判別できる距離から測定されるニアフィールド配光とに分類される。以下では、特に断る場合を除き、配光は、ファーフィールド配光を意味することとする。 Further, in the following description, the "light distribution characteristic" means the degree of spread of light from the light source, and is the distribution of the intensity (for example, radiant intensity or illuminance) in each direction from the light source. The light distribution characteristics are usually represented by a characteristic diagram as shown in FIG. In the characteristic diagram, the intensity of the emitted light in the direction of maximum intensity is set to 100%, and the intensity of the emitted light in each direction is represented as a relative value (ratio).
The light distribution is divided into a farfield light distribution measured from an infinity distance where the light source can be seen as a point, and a nearfield light distribution measured from a distance at which the distribution of light emitted from various points in the light source can be discriminated. being classified. In the following, unless otherwise specified, light distribution means farfield light distribution.
また、以下の説明中、「反射」とは、特に断る場合を除き、拡散反射(乱反射)を意味し、拡散と同義であることとする。
Also, in the following explanation, "reflection" means diffuse reflection (diffuse reflection) unless otherwise specified, and is synonymous with diffusion.
[本実施形態に係る表示装置の概要]
本実施形態に係る表示装置10は、図2に示すように、画像を表示する液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:以下、LCDと表記)12と、LCD12の背面側に配置された光源ユニット14とを有する。 [Outline of display device according to this embodiment]
As shown in FIG. 2, thedisplay device 10 according to the present embodiment includes a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD) 12 for displaying an image and a light source unit 14 arranged on the back side of the LCD 12. Have.
本実施形態に係る表示装置10は、図2に示すように、画像を表示する液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:以下、LCDと表記)12と、LCD12の背面側に配置された光源ユニット14とを有する。 [Outline of display device according to this embodiment]
As shown in FIG. 2, the
LCD12は、画像表示パネルとして機能し、LCD12の表示画面には、その背面側から光源ユニット14からの光が照射される。
The LCD 12 functions as an image display panel, and the display screen of the LCD 12 is irradiated with light from the light source unit 14 from the back side thereof.
光源ユニット14は、直下型のバックライトユニットとして表示装置10に備わっており、LCD12側を向いた表面が出射面をなす面状照明装置である。光源ユニット14は、図3に示すように、少なくとも一つの微小光源16が設置された光源設置面22と、光源設置面22と並べて配置された透光性を有する基材24とを有する。基材24において光源設置面22側に位置する第一面26に、少なくとも一つの微小光源16の配光特性に基づいて形成された反射パターン30が設けられている。反射パターン30は、図3に示すように、複数の単位パターン32によって構成されている。
なお、図3に示す断面図では、図示を簡略化するために、微小光源16及び単位パターン32のそれぞれの個数を、実際とは異なる個数としている。 Thelight source unit 14 is provided in the display device 10 as a direct type backlight unit, and is a planar illumination device in which the surface facing the LCD 12 side forms an exit surface. As shown in FIG. 3, the light source unit 14 has a light source installation surface 22 on which at least one micro light source 16 is installed, and a translucent base material 24 arranged side by side with the light source installation surface 22. A reflection pattern 30 formed based on the light distribution characteristics of at least one micro light source 16 is provided on the first surface 26 of the base material 24 located on the light source installation surface 22 side. As shown in FIG. 3, the reflection pattern 30 is composed of a plurality of unit patterns 32.
In the cross-sectional view shown in FIG. 3, the number of each of the minutelight source 16 and the unit pattern 32 is different from the actual number in order to simplify the illustration.
なお、図3に示す断面図では、図示を簡略化するために、微小光源16及び単位パターン32のそれぞれの個数を、実際とは異なる個数としている。 The
In the cross-sectional view shown in FIG. 3, the number of each of the minute
また、本実施形態では、基材において第一面26とは反対側に位置する第二面28と光源設置面22との間隔(図3中、記号dにて示す)が、1mm以上且つ2mm以下である。これにより、本実施形態では、光源ユニット14及び表示装置10の各々を薄型化しつつ、出射面での輝度の均一性を確保することができる。
Further, in the present embodiment, the distance between the second surface 28 located on the opposite side of the first surface 26 and the light source installation surface 22 (indicated by the symbol d in FIG. 3) of the base material is 1 mm or more and 2 mm. It is as follows. Thereby, in the present embodiment, it is possible to secure the uniformity of the brightness on the exit surface while making each of the light source unit 14 and the display device 10 thin.
より詳しく説明すると、間隔dが広くなるほど、反射パターン30を設けることが容易になり、間隔dが狭くなるほど、反射パターン30の効果が良好に発揮される。一方、光源ユニット14を含む表示装置10については、より薄型化されたものが求められるが、薄型化するほど、間隔dが狭くなるため、反射パターン30を設けることが困難となる。
More specifically, the wider the interval d, the easier it is to provide the reflection pattern 30, and the narrower the interval d, the better the effect of the reflection pattern 30 is exhibited. On the other hand, the display device 10 including the light source unit 14 is required to be thinner, but the thinner the display device 10, the narrower the interval d, which makes it difficult to provide the reflection pattern 30.
ここで、仮に基材24に反射パターン30が設けられていない場合、出射面である第二面28における輝度の分布に関する指標値は、間隔dの変化に対して、図4及び5に示す挙動にて変化する。
Here, if the base material 24 is not provided with the reflection pattern 30, the index values relating to the brightness distribution on the second surface 28, which is the exit surface, show the behaviors shown in FIGS. 4 and 5 with respect to the change in the interval d. It changes with.
図4に示す指標値(縦軸の数値)は、第二面28における輝度の分布(ヒストグラム)上の最大点と最小点の差分を、輝度の平均値で除した値であり、以下では便宜的に「規格化ダイナミックレンジ」という。なお、輝度の分布の最大点とは、累積ヒストグラムの97%に相当する点であり、最小点とは、累積ヒストグラムの3%に相当する。
図5に示す指標値(縦軸の数値)は、第二面28における輝度の二次元分布から算出される標準偏差(シグマ)を、輝度の平均値で除した値であり、以下では便宜的に「規格化シグマ」という。
規格化ダイナミックレンジ及び規格化シグマは、いずれも、輝度の分布の均一性が高いほど小さくなる。 The index value (numerical value on the vertical axis) shown in FIG. 4 is a value obtained by dividing the difference between the maximum point and the minimum point on the luminance distribution (histogram) on thesecond surface 28 by the average luminance value, and is convenient below. It is called "standardized dynamic range". The maximum point of the luminance distribution corresponds to 97% of the cumulative histogram, and the minimum point corresponds to 3% of the cumulative histogram.
The index value (numerical value on the vertical axis) shown in FIG. 5 is a value obtained by dividing the standard deviation (sigma) calculated from the two-dimensional distribution of the brightness on thesecond surface 28 by the average value of the brightness, and is convenient below. It is called "standardized sigma".
Both the normalized dynamic range and the normalized sigma become smaller as the uniformity of the luminance distribution becomes higher.
図5に示す指標値(縦軸の数値)は、第二面28における輝度の二次元分布から算出される標準偏差(シグマ)を、輝度の平均値で除した値であり、以下では便宜的に「規格化シグマ」という。
規格化ダイナミックレンジ及び規格化シグマは、いずれも、輝度の分布の均一性が高いほど小さくなる。 The index value (numerical value on the vertical axis) shown in FIG. 4 is a value obtained by dividing the difference between the maximum point and the minimum point on the luminance distribution (histogram) on the
The index value (numerical value on the vertical axis) shown in FIG. 5 is a value obtained by dividing the standard deviation (sigma) calculated from the two-dimensional distribution of the brightness on the
Both the normalized dynamic range and the normalized sigma become smaller as the uniformity of the luminance distribution becomes higher.
基材24に反射パターン30が設けられていない場合には、図4及び5から分かるように、輝度の均一性を確保する上では間隔dを比較的大きくする必要がある(例えば、図4及び5に示すケースでは15mm超とする)。
When the base material 24 is not provided with the reflection pattern 30, as can be seen from FIGS. 4 and 5, it is necessary to make the interval d relatively large in order to ensure the uniformity of brightness (for example, FIGS. 4 and 5). In the case shown in 5, it shall be over 15 mm).
これに対して、基材24の第一面26に反射パターン30を形成することにより、図6及び7に示すように、間隔dが1.0mm~2.0mmである場合にも、上記と同程度に輝度の均一性を確保することができる。ただし、図6及び7から分かるように、間隔dが小さくなると、輝度の均一性が確保され難くなり、間隔dが1mm未満であると、反射パターン30だけで均一性を確保することが困難になる。
On the other hand, by forming the reflection pattern 30 on the first surface 26 of the base material 24, as shown in FIGS. 6 and 7, even when the interval d is 1.0 mm to 2.0 mm, the above The uniformity of brightness can be ensured to the same extent. However, as can be seen from FIGS. 6 and 7, when the interval d becomes small, it becomes difficult to secure the uniformity of brightness, and when the interval d is less than 1 mm, it becomes difficult to secure the uniformity only by the reflection pattern 30. Become.
また、図8及び9から分かるように、基材24に反射パターン30を設けた構成において、基材24の配置位置が正規の位置からずれると、輝度の均一性が低下する。
図8及び9は、基材24の配置位置がずれた場合(具体的には、後述するXY方向に配置位置が0.2mmずれた場合)の指標値の変化を表しており、図8は、規格化ダイナミックレンジの変化を、図9は、規格化シグマの変化を示している。なお、図8及び9に示すケースでは、基材24の配置位置がずれることで、指標値が図中の矢印の向きに上昇する。 Further, as can be seen from FIGS. 8 and 9, in the configuration in which thereflection pattern 30 is provided on the base material 24, if the arrangement position of the base material 24 deviates from the regular position, the uniformity of brightness decreases.
8 and 9 show changes in the index value when the arrangement position of thebase material 24 is displaced (specifically, when the arrangement position is displaced by 0.2 mm in the XY direction, which will be described later). , Changes in normalized dynamic range, FIG. 9 shows changes in normalized sigma. In the cases shown in FIGS. 8 and 9, the index value increases in the direction of the arrow in the figure due to the displacement of the arrangement position of the base material 24.
図8及び9は、基材24の配置位置がずれた場合(具体的には、後述するXY方向に配置位置が0.2mmずれた場合)の指標値の変化を表しており、図8は、規格化ダイナミックレンジの変化を、図9は、規格化シグマの変化を示している。なお、図8及び9に示すケースでは、基材24の配置位置がずれることで、指標値が図中の矢印の向きに上昇する。 Further, as can be seen from FIGS. 8 and 9, in the configuration in which the
8 and 9 show changes in the index value when the arrangement position of the
ここで、間隔dが2.0mmである場合には、間隔dが1.0mmである場合に比べて、配置位置のずれが輝度の均一性に及ぼす影響が小さくなり、換言すると、配置位置のずれに対するロバスト性(耐性)が高くなる。
以上の点を踏まえ、本実施形態では、間隔dを1mm以上且つ2mm以下とし、これにより、光源ユニット14の薄型化、及び出射面における輝度の均一性の改善を図っている。 Here, when the interval d is 2.0 mm, the influence of the deviation of the arrangement position on the uniformity of the brightness becomes smaller than when the interval d is 1.0 mm. In other words, the arrangement position Robustness (tolerance) to slippage increases.
Based on the above points, in the present embodiment, the interval d is set to 1 mm or more and 2 mm or less, thereby reducing the thickness of thelight source unit 14 and improving the uniformity of brightness on the exit surface.
以上の点を踏まえ、本実施形態では、間隔dを1mm以上且つ2mm以下とし、これにより、光源ユニット14の薄型化、及び出射面における輝度の均一性の改善を図っている。 Here, when the interval d is 2.0 mm, the influence of the deviation of the arrangement position on the uniformity of the brightness becomes smaller than when the interval d is 1.0 mm. In other words, the arrangement position Robustness (tolerance) to slippage increases.
Based on the above points, in the present embodiment, the interval d is set to 1 mm or more and 2 mm or less, thereby reducing the thickness of the
また、本実施形態では、基材24と反射パターン30とが第一光散乱体34を構成しており、図3に示すように、第一光散乱体34と少なくとも一つの微小光源16との間に、第二光散乱体36が配置されている。また、反射パターン30は、第一光散乱体34及び第二光散乱体36のうち、第一光散乱体34のみに設けられており、第二光散乱体36には設けられていない。
Further, in the present embodiment, the base material 24 and the reflection pattern 30 form the first light scattering body 34, and as shown in FIG. 3, the first light scattering body 34 and at least one micro light source 16 A second light scatterer 36 is arranged between them. Further, the reflection pattern 30 is provided only in the first light scattering body 34 among the first light scattering body 34 and the second light scattering body 36, and is not provided in the second light scattering body 36.
以上のように、第一光散乱体34と微小光源16との間に、反射パターン30を備えない第二光散乱体36が配置されることで、基材24(すなわち、第一光散乱体34)の配置位置のずれに対するロバスト性(耐性)が高くなる。
詳しく説明すると、図8及び9から分かるように、第一光散乱体34の反射パターン30による出射面での輝度均一化の効果は、プリンタのシェーディング補正のように、第一光散乱体34の配置位置の僅かなずれに影響される。 As described above, by arranging the second light scattering body 36 having noreflection pattern 30 between the first light scattering body 34 and the micro light source 16, the base material 24 (that is, the first light scattering body 24) (that is, the first light scattering body) 34) The robustness (resistance) to the deviation of the arrangement position is increased.
More specifically, as can be seen from FIGS. 8 and 9, the effect of the brightness equalization on the exit surface by thereflection pattern 30 of the first light scatterer 34 is that of the first light scatterer 34, like the shading correction of the printer. It is affected by a slight deviation in the placement position.
詳しく説明すると、図8及び9から分かるように、第一光散乱体34の反射パターン30による出射面での輝度均一化の効果は、プリンタのシェーディング補正のように、第一光散乱体34の配置位置の僅かなずれに影響される。 As described above, by arranging the second light scattering body 36 having no
More specifically, as can be seen from FIGS. 8 and 9, the effect of the brightness equalization on the exit surface by the
一方、第二光散乱体36を第一光散乱体34と組み合わせることで、図10及び11に示すように、第二光散乱体36を設けない場合に比べて、第一光散乱体34の配置位置がずれた際の輝度の均一性低下をより緩和させることができる。このような第二光散乱体36を設けることの効果は、微小光源16からの配光強度が限定的な範囲で高くなる(すなわち、ピーキーな配光特性である)場合には、特に有効となる。
On the other hand, by combining the second light scattering body 36 with the first light scattering body 34, as shown in FIGS. 10 and 11, the first light scattering body 34 is compared with the case where the second light scattering body 36 is not provided. It is possible to further alleviate the decrease in brightness uniformity when the arrangement position is displaced. The effect of providing such a second light scattering body 36 is particularly effective when the light distribution intensity from the minute light source 16 is high in a limited range (that is, it has a peaky light distribution characteristic). Become.
なお、図10及び11は、第二光散乱体36を備える点を除き、図8及び9と同様の条件下で基材24の配置位置がずれた場合の指標値の変化を表している。
Note that FIGS. 10 and 11 show changes in the index value when the arrangement position of the base material 24 is displaced under the same conditions as in FIGS. 8 and 9, except that the second light scattering body 36 is provided.
ちなみに、第二光散乱体36を用いた場合に許容され得る基材24の配置位置のずれ量は、XY方向の各々において0.2mm以下である。XY方向は、光源設置面22と平行であり且つ互いに直交する2つの方向に相当する。ずれ量は、光源設置面22に対する第一光散乱体34の正規の配置位置と、第一光散乱体34の実配置位置とのずれ量である。
また、反射パターン30を有する第一光散乱体34と第二光散乱体36との併用による効果を良好に発揮させる上で、間隔dは、1.0mm以上且つ2.0mm未満に設定されているのが望ましい。 Incidentally, the amount of deviation of the arrangement position of thebase material 24 that can be tolerated when the second light scattering body 36 is used is 0.2 mm or less in each of the XY directions. The XY directions correspond to two directions parallel to the light source installation surface 22 and orthogonal to each other. The amount of deviation is the amount of deviation between the regular arrangement position of the first light scattering body 34 with respect to the light source installation surface 22 and the actual arrangement position of the first light scattering body 34.
Further, the interval d is set to 1.0 mm or more and less than 2.0 mm in order to satisfactorily exert the effect of the combined use of the firstlight scattering body 34 having the reflection pattern 30 and the second light scattering body 36. It is desirable to have it.
また、反射パターン30を有する第一光散乱体34と第二光散乱体36との併用による効果を良好に発揮させる上で、間隔dは、1.0mm以上且つ2.0mm未満に設定されているのが望ましい。 Incidentally, the amount of deviation of the arrangement position of the
Further, the interval d is set to 1.0 mm or more and less than 2.0 mm in order to satisfactorily exert the effect of the combined use of the first
[本実施形態に係る光源ユニットの構成例]
本実施形態に係る光源ユニット14は、図3に示すように、微小光源16が設置された基板20、反射パターン30を有する第一光散乱体34、及び第二光散乱体36を備える。以下、光源ユニット14の各構成機器について説明する。 [Structure example of the light source unit according to this embodiment]
As shown in FIG. 3, thelight source unit 14 according to the present embodiment includes a substrate 20 on which a minute light source 16 is installed, a first light scattering body 34 having a reflection pattern 30, and a second light scattering body 36. Hereinafter, each component device of the light source unit 14 will be described.
本実施形態に係る光源ユニット14は、図3に示すように、微小光源16が設置された基板20、反射パターン30を有する第一光散乱体34、及び第二光散乱体36を備える。以下、光源ユニット14の各構成機器について説明する。 [Structure example of the light source unit according to this embodiment]
As shown in FIG. 3, the
(微小光源)
微小光源16は、指向性が強い点光源であり、本実施形態では、図3に示す微小発光素子18によって構成され、具体的にはミニLED(Light Emitting Diode)と呼ばれる、チップサイズが100~200μmであるLEDからなる。
ただし、微小光源16の種類については、ミニLEDに限定されるものではなく、例えば、チップサイズが100μm以下であるマイクロLEDを用いてもよく、あるいは、LED以外の微小発光素子、具体的には、微小なエレクトロルミネッセンス素子、又は微小な半導体レーザを用いてもよい。 (Micro light source)
The microlight source 16 is a point light source having strong directivity. In the present embodiment, the micro light source 16 is composed of the micro light emitting element 18 shown in FIG. 3, and is specifically called a mini LED (Light Emitting Diode) and has a chip size of 100 to 100. It consists of an LED that is 200 μm.
However, the type of the microlight source 16 is not limited to the mini LED, and for example, a micro LED having a chip size of 100 μm or less may be used, or a micro light emitting element other than the LED, specifically, a micro LED. , A minute electroluminescence device, or a minute semiconductor laser may be used.
微小光源16は、指向性が強い点光源であり、本実施形態では、図3に示す微小発光素子18によって構成され、具体的にはミニLED(Light Emitting Diode)と呼ばれる、チップサイズが100~200μmであるLEDからなる。
ただし、微小光源16の種類については、ミニLEDに限定されるものではなく、例えば、チップサイズが100μm以下であるマイクロLEDを用いてもよく、あるいは、LED以外の微小発光素子、具体的には、微小なエレクトロルミネッセンス素子、又は微小な半導体レーザを用いてもよい。 (Micro light source)
The micro
However, the type of the micro
本実施形態の微小発光素子18(すなわち、ミニLED)の配光特性について説明すると、光の出射方向のうち、光の強度が最も高くなる方向を0度としたときの視野角が、±65~±80度程度(すなわち、約130~160度の範囲)となる。なお、0度における輝度(すなわち、最大輝度)は、本発明の成立上、重要ではなく、特に限定されるものではない。
Explaining the light distribution characteristics of the micro light emitting element 18 (that is, the mini LED) of the present embodiment, the viewing angle when the direction in which the light intensity is highest is 0 degrees among the light emitting directions is ± 65. It is about ± 80 degrees (that is, in the range of about 130 to 160 degrees). The brightness at 0 degrees (that is, the maximum brightness) is not important for the establishment of the present invention and is not particularly limited.
また、微小発光素子18には、光拡散型レンズ(図示せず)が装着されてもよい。光拡散型レンズはミニLEDから出射された光を拡散させる光拡散型のレンズであり、例えば非球面レンズであり、所望の光拡散効果を奏し得る公知のレンズ部材(例えば、特開2013-12417号公報に開示されたレンズ部材)を適宜用いることができる。このような光拡散型レンズを微小発光素子18に装着することにより、より高輝度で且つ出射面上における輝度の均一性にも優れる光源ユニット14を提供することができる。
Further, a light diffusing lens (not shown) may be attached to the micro light emitting element 18. The light diffusing lens is a light diffusing lens that diffuses the light emitted from the mini LED, and is, for example, an aspherical lens, and is a known lens member capable of exerting a desired light diffusing effect (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-12417). The lens member disclosed in Japanese Patent Publication No.) can be used as appropriate. By attaching such a light diffusing lens to the micro light emitting element 18, it is possible to provide a light source unit 14 having higher brightness and excellent brightness uniformity on the emission surface.
(基板)
基板20は、平面状の部材であり、LCD12のバックライトユニットとして通常用いられるリジッド基板、フレキシブル基板若しくはリジッドフレキシブル基板である。また、基板20は、不図示である平板状のベース層を有し、ベース層においてLCD12が位置する側に光源設置面22を有する。ベース層の材質については、特に制限されないが、例えばAGSP(Advanced Grade Solid-Bump Process)、アルミナ、ガラエポ、及びPCB(Polychlorinated Biphenyl)等が挙げられ、特に熱伝導率が高い材質が好ましい。 (substrate)
Thesubstrate 20 is a flat member, and is a rigid substrate, a flexible substrate, or a rigid flexible substrate which is usually used as a backlight unit of the LCD 12. Further, the substrate 20 has a flat plate-shaped base layer (not shown), and has a light source installation surface 22 on the side where the LCD 12 is located in the base layer. The material of the base layer is not particularly limited, and examples thereof include AGSP (Advanced Grade Solid-Bump Process), alumina, galaepo, PCB (Polychlorinated Biphenyl), and the like, and a material having a particularly high thermal conductivity is preferable.
基板20は、平面状の部材であり、LCD12のバックライトユニットとして通常用いられるリジッド基板、フレキシブル基板若しくはリジッドフレキシブル基板である。また、基板20は、不図示である平板状のベース層を有し、ベース層においてLCD12が位置する側に光源設置面22を有する。ベース層の材質については、特に制限されないが、例えばAGSP(Advanced Grade Solid-Bump Process)、アルミナ、ガラエポ、及びPCB(Polychlorinated Biphenyl)等が挙げられ、特に熱伝導率が高い材質が好ましい。 (substrate)
The
光源設置面22には不図示の金属配線部が形成されている。この金属配線部を介して、少なくとも1つの微小光源16としての複数の微小発光素子18(例えば、ミニLED)が光源設置面22に設置されている。本実施形態では、複数の微小発光素子18が、光源設置面22の中央位置を基準として規則的且つ対称的に配置されている。一例を挙げると、光源設置面22の中央位置からXY方向において5~6mmの間隔で、複数の微小発光素子18がマトリクス状に配置されている。
なお、光源設置面22の中央位置は、例えば、光源設置面22が長方形又は正方形であれば、対角線の交点の位置が該当し、光源設置面22が円であれば、円の中心位置が該当する。 A metal wiring portion (not shown) is formed on the lightsource installation surface 22. A plurality of micro light emitting elements 18 (for example, mini LEDs) as at least one micro light source 16 are installed on the light source installation surface 22 via the metal wiring portion. In the present embodiment, the plurality of micro light emitting elements 18 are arranged regularly and symmetrically with respect to the central position of the light source installation surface 22. As an example, a plurality of minute light emitting elements 18 are arranged in a matrix at intervals of 5 to 6 mm in the XY direction from the central position of the light source installation surface 22.
The center position of the lightsource installation surface 22 corresponds to, for example, the position of the intersection of diagonal lines when the light source installation surface 22 is rectangular or square, and the center position of the circle when the light source installation surface 22 is a circle. do.
なお、光源設置面22の中央位置は、例えば、光源設置面22が長方形又は正方形であれば、対角線の交点の位置が該当し、光源設置面22が円であれば、円の中心位置が該当する。 A metal wiring portion (not shown) is formed on the light
The center position of the light
また、光源設置面22のうち、微小光源16が配置されずに露出している部分(非光源配置領域)は、反射層に覆われていて光反射性を有する。
なお、光拡散性を有する材料、例えば光拡散フィルムによって基板20のベース層が構成されてもよく、その場合にはベース層の上に反射層を形成しなくてもよい。 Further, the portion of the lightsource installation surface 22 where the minute light source 16 is not arranged and is exposed (non-light source arrangement region) is covered with a reflective layer and has light reflectivity.
The base layer of thesubstrate 20 may be formed of a material having light diffusivity, for example, a light diffusing film, and in that case, the reflective layer may not be formed on the base layer.
なお、光拡散性を有する材料、例えば光拡散フィルムによって基板20のベース層が構成されてもよく、その場合にはベース層の上に反射層を形成しなくてもよい。 Further, the portion of the light
The base layer of the
(第一光散乱体)
第一光散乱体34は、反射型透過体により構成され、図3に示すように、光透過性を有する透明又は半透明の基材24と、基材24の表面に形成された反射パターン30とを有する。 (First light scatterer)
The firstlight scattering body 34 is composed of a reflective transmitter, and as shown in FIG. 3, a transparent or translucent base material 24 having light transmission and a reflection pattern 30 formed on the surface of the base material 24. And have.
第一光散乱体34は、反射型透過体により構成され、図3に示すように、光透過性を有する透明又は半透明の基材24と、基材24の表面に形成された反射パターン30とを有する。 (First light scatterer)
The first
(基材)
基材24は、透光性を有するフィルム材料からなるが、光を透過するものでれば、透明の基材、半透明の基材、並びに、その他の光拡散性を備えた基材のうち、いずれでもよい。 (Base material)
Thebase material 24 is made of a film material having a light-transmitting property, and if it transmits light, it is a transparent base material, a translucent base material, and other base materials having a light diffusing property. , Either way.
基材24は、透光性を有するフィルム材料からなるが、光を透過するものでれば、透明の基材、半透明の基材、並びに、その他の光拡散性を備えた基材のうち、いずれでもよい。 (Base material)
The
基材24は、図3に示すように基板20の光源設置面22と平行となるように並べて配置される。光源設置面22に対する基材24の正規の配置位置は、XY方向において基材24の中央位置が光源設置面22の中央位置と一致し、且つ、基材24の延出方向が光源設置面22の延出方向と一致するときの位置である。
なお、基材24の中央位置は、例えば、基材24の表面が長方形又は正方形であれば、対角線の交点の位置が該当し、基材24の表面が円であれば、その円の中心位置が該当する。 As shown in FIG. 3, thebase materials 24 are arranged side by side so as to be parallel to the light source installation surface 22 of the substrate 20. As for the regular arrangement position of the base material 24 with respect to the light source installation surface 22, the central position of the base material 24 coincides with the center position of the light source installation surface 22 in the XY direction, and the extension direction of the base material 24 is the light source installation surface 22. This is the position when it coincides with the extension direction of.
The center position of thebase material 24 corresponds to, for example, the position of the intersection of diagonal lines when the surface of the base material 24 is rectangular or square, and the center position of the circle when the surface of the base material 24 is a circle. Is applicable.
なお、基材24の中央位置は、例えば、基材24の表面が長方形又は正方形であれば、対角線の交点の位置が該当し、基材24の表面が円であれば、その円の中心位置が該当する。 As shown in FIG. 3, the
The center position of the
基材24を構成するフィルム材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、及び、ポリ乳酸(PLA)等のポリエステル系樹脂;三酢酸セルロース等のセルロース系樹脂;ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、及び、シクロオレフィン系(COC、COP)樹脂等のポリオレフィン系樹脂;ポリメチルメタクレート(PMMA)等のアクリル系樹脂;ポリカーボネート(PC)樹脂;ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂等を挙げることができる。
Examples of the film material constituting the base material 24 include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polylactic acid (PLA); cellulose resins such as cellulose triacetate; polyethylene (PE). ), Polypropylene (PP), and polyolefin resins such as cycloolefin (COC, COP) resins; acrylic resins such as polymethylmethacrate (PMMA); polycarbonate (PC) resins; polytetrafluoroethylene (PTFE) Fluorescent resin and the like can be mentioned.
また、基材24は、1層からなるものでもよく、あるいは2層以上からなるものでもよい。例えば、複数層からなる基材24は、光拡散フィルムからなる層を含んでもよい。
ちなみに、本実施形態の基材24には、微小光源16が位置する側に、反射パターン30と同じ材質の反射層(不図示)が設けられている。この反射層は、厚みが均一であり且つ十分に小さい層である。 Further, thebase material 24 may be composed of one layer or two or more layers. For example, the base material 24 composed of a plurality of layers may include a layer composed of a light diffusing film.
Incidentally, thebase material 24 of the present embodiment is provided with a reflection layer (not shown) made of the same material as the reflection pattern 30 on the side where the minute light source 16 is located. This reflective layer is a layer having a uniform thickness and being sufficiently small.
ちなみに、本実施形態の基材24には、微小光源16が位置する側に、反射パターン30と同じ材質の反射層(不図示)が設けられている。この反射層は、厚みが均一であり且つ十分に小さい層である。 Further, the
Incidentally, the
また、透明フィルムを基材24として使用する場合、基材24の透過率(厳密には、微小光源16の発光波長帯域における平均光線透過率)は、50%以上であるのが好ましく、70%以上であるのがより好ましく、85%以上であるのが特に好ましい。
When the transparent film is used as the base material 24, the transmittance of the base material 24 (strictly speaking, the average light transmittance in the emission wavelength band of the minute light source 16) is preferably 50% or more, preferably 70%. The above is more preferable, and 85% or more is particularly preferable.
また、基材24は、光拡散性を備えたものでもよい。例えば、基材24の少なくとも一方の表面に凹凸形状若しくはプリズム形状を形成することで、基材24に光拡散性を付与してもよい。また、基材24の内部に無機微粒子又は有機微粒子を散在させることで、基材24に光拡散性を付与してもよい。
Further, the base material 24 may have light diffusivity. For example, light diffusivity may be imparted to the base material 24 by forming an uneven shape or a prism shape on at least one surface of the base material 24. Further, the base material 24 may be imparted with light diffusivity by interspersing inorganic fine particles or organic fine particles inside the base material 24.
また、基材24の屈折率は、基材24を透過する光線の入射角度が過度に制限されないように、空気の屈折率との関係から1.00~2.00であるのが好ましく、1.30~1.80であるのがより好ましい。
Further, the refractive index of the base material 24 is preferably 1.00 to 2.00 in relation to the refractive index of air so that the incident angle of the light rays passing through the base material 24 is not excessively limited. It is more preferably .30 to 1.80.
ここで、基材24の厚み方向、すなわち基材24と光源設置面22とが並ぶ方向をZ方向とし、基材24から見てLCD12が位置する側を+Z側とし、光源設置面22が位置する側を-Z側とする。基材24の-Z側の表面は、第一面26であり、第一面26には、前述したように反射パターン30が形成されている。また、基材24の+Z側の表面は、第二面28であり、第二面28は、例えば、LCD12の背面と対向し、本実施形態では光源ユニット14の光出射面を構成している。
Here, the thickness direction of the base material 24, that is, the direction in which the base material 24 and the light source installation surface 22 are aligned is the Z direction, the side where the LCD 12 is located as viewed from the base material 24 is the + Z side, and the light source installation surface 22 is located. The side to be used is the -Z side. The surface of the base material 24 on the −Z side is the first surface 26, and the reflection pattern 30 is formed on the first surface 26 as described above. The surface of the base material 24 on the + Z side is the second surface 28, and the second surface 28 faces, for example, the back surface of the LCD 12, and constitutes the light emitting surface of the light source unit 14 in the present embodiment. ..
(反射パターン)
反射パターン30は、基材24の第一面26に形成(パターニング)され、複数の微小発光素子18からの入射光(厳密には、第二光散乱体36を透過した光)を反射する。反射パターン30は、基材24の-Z側で基材24と積層されている。 (Reflection pattern)
Thereflection pattern 30 is formed (patterned) on the first surface 26 of the base material 24, and reflects incident light (strictly speaking, light transmitted through the second light scattering body 36) from the plurality of minute light emitting elements 18. The reflection pattern 30 is laminated with the base material 24 on the −Z side of the base material 24.
反射パターン30は、基材24の第一面26に形成(パターニング)され、複数の微小発光素子18からの入射光(厳密には、第二光散乱体36を透過した光)を反射する。反射パターン30は、基材24の-Z側で基材24と積層されている。 (Reflection pattern)
The
本実施形態において、反射パターン30は、例えば、図12に示すように微小発光素子18と同数の単位パターン32によって構成されている。
なお、図12に示す反射パターン30では、単位パターン32の個数が、図示の便宜上、実際とは異なる個数となっている。 In the present embodiment, thereflection pattern 30 is composed of, for example, the same number of unit patterns 32 as the minute light emitting elements 18 as shown in FIG.
In thereflection pattern 30 shown in FIG. 12, the number of unit patterns 32 is different from the actual number for convenience of illustration.
なお、図12に示す反射パターン30では、単位パターン32の個数が、図示の便宜上、実際とは異なる個数となっている。 In the present embodiment, the
In the
また、複数の単位パターン32は、第一面26の中央位置を基準として規則的且つ対称的に配置されている。具体的には、第一面26の中央位置からXY方向のそれぞれに等ピッチで単位パターン32が形成されている。ここで、第一面26における単位パターン32のピッチは、光源設置面22における微小発光素子18のピッチと同一であり、あるいは略等しい。これにより、それぞれの単位パターン32は、図3に示すように、基材24が正規の配置位置にある状態では各微小発光素子18の直上に位置することになる。
Further, the plurality of unit patterns 32 are regularly and symmetrically arranged with reference to the central position of the first surface 26. Specifically, the unit pattern 32 is formed at equal pitches in each of the XY directions from the center position of the first surface 26. Here, the pitch of the unit pattern 32 on the first surface 26 is the same as or substantially equal to the pitch of the minute light emitting element 18 on the light source installation surface 22. As a result, as shown in FIG. 3, each unit pattern 32 is located directly above each minute light emitting element 18 when the base material 24 is in the regular arrangement position.
また、それぞれの単位パターン32は、図13に示すように裾が比較的広い略円錐形状のパターンである。すなわち、本実施形態では、単位パターン32が光源設置面22に向かって突出し、且つ、光源設置面22に近付くにつれて直径が段階的に小さくなる形状を有している。
なお、各単位パターン32は、図13に示すように光源設置面22に向かって漸次的に縮径したテーパ形状でもよく、図14に示すように複数の縮径箇所にて不連続に縮径することでステップ(段差)をなした形状でもよい。
また、各単位パターン32の形状は、略円錐形状に限られず、三角錐又は四角錐形状でもよく、円柱又は平面視で多角形をなす角柱形状等でもよく、あるいは不定形でもよい。 Further, eachunit pattern 32 is a substantially conical pattern having a relatively wide hem as shown in FIG. That is, in the present embodiment, the unit pattern 32 has a shape that protrudes toward the light source installation surface 22 and whose diameter gradually decreases as it approaches the light source installation surface 22.
As shown in FIG. 13, eachunit pattern 32 may have a tapered shape in which the diameter is gradually reduced toward the light source installation surface 22, and as shown in FIG. 14, the diameter is discontinuously reduced at a plurality of reduced diameter points. By doing so, the shape may be a step (step).
Further, the shape of eachunit pattern 32 is not limited to a substantially conical shape, and may be a triangular pyramid or a quadrangular pyramid shape, a cylindrical shape, a prismatic shape forming a polygon in a plan view, or an indefinite shape.
なお、各単位パターン32は、図13に示すように光源設置面22に向かって漸次的に縮径したテーパ形状でもよく、図14に示すように複数の縮径箇所にて不連続に縮径することでステップ(段差)をなした形状でもよい。
また、各単位パターン32の形状は、略円錐形状に限られず、三角錐又は四角錐形状でもよく、円柱又は平面視で多角形をなす角柱形状等でもよく、あるいは不定形でもよい。 Further, each
As shown in FIG. 13, each
Further, the shape of each
単位パターン32の材質は、光反射率が高い材料(以下、反射材と言う)である。反射材としては、例えば、白色顔料等が挙げられ、白色顔料としては、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カリウム、シリカ、タルク及びクレイ等が挙げられる。白色顔料以外の反射材としては、銀錯体を主成分とする導電性銀インク(例えば、被覆銀超微粒子を主成分とする導電性銀インク)等が挙げられる。また、反射材としては、上記の白色顔料を含む熱可塑性樹脂組成物を用いることができる。反射材として用いる熱硬化性樹脂組成物の具体例としては、公知のウレタン樹脂とイソシアネート化合物との組合せ、エポキシ樹脂とポリアミン又は酸無水物との組合せ、シリコーン樹脂と架橋剤との組合せのような、主剤と硬化剤とを含む2成分型の熱硬化性樹脂、並びに、アミン、イミダゾール及びリン系等の硬化促進剤を含有する3成分型の熱硬化性樹脂を用いることができる。具体的には、特開2014-129549に記載されているシリコーン系の熱硬化性樹脂を用いた光反射層を例示することができる。
なお、本実施形態では、酸化チタンを反射材として用いて単位パターン32を形成することとする。 The material of theunit pattern 32 is a material having a high light reflectance (hereinafter referred to as a reflective material). Examples of the reflective material include white pigments and the like, and examples of the white pigments include titanium oxide, barium sulfate, potassium carbonate, silica, talc and clay. Examples of the reflective material other than the white pigment include conductive silver ink containing a silver complex as a main component (for example, conductive silver ink containing coated silver ultrafine particles as a main component). Further, as the reflective material, a thermoplastic resin composition containing the above-mentioned white pigment can be used. Specific examples of the thermosetting resin composition used as the reflective material include a combination of a known urethane resin and an isocyanate compound, a combination of an epoxy resin and a polyamine or an acid anhydride, and a combination of a silicone resin and a cross-linking agent. , A two-component thermosetting resin containing a main agent and a curing agent, and a three-component thermosetting resin containing a curing accelerator such as amine, imidazole, and phosphorus can be used. Specifically, a light-reflecting layer using a silicone-based thermosetting resin described in JP-A-2014-129549 can be exemplified.
In this embodiment, titanium oxide is used as a reflective material to form theunit pattern 32.
なお、本実施形態では、酸化チタンを反射材として用いて単位パターン32を形成することとする。 The material of the
In this embodiment, titanium oxide is used as a reflective material to form the
第一面26における反射パターン30の形成(パターニング)は、インクジェット方式の印刷、あるいは、その他の方式(例えば、スクリーン印刷等)の印刷によって行われてもよい。ただし、パターン形成(パターニング)の手法は、印刷に限定されず、金属蒸着、若しくは反射材の塗布でもよい。また、第一面26の全面に反射材を塗布した後に、上記の単位パターン32が残るように反射材を削り取って反射パターン30を形成してもよい。
The formation (patterning) of the reflection pattern 30 on the first surface 26 may be performed by inkjet printing or printing by another method (for example, screen printing). However, the method of pattern formation (patterning) is not limited to printing, and may be metal vapor deposition or application of a reflective material. Further, after applying the reflective material to the entire surface of the first surface 26, the reflective material may be scraped off so that the above-mentioned unit pattern 32 remains to form the reflective pattern 30.
そして、本実施形態では、光源設置面22に設置された微小光源16(詳しくは、微小発光素子18であるミニLED)の配光特性に基づき、反射パターン30が第一面26に形成されている。
具体的には、反射パターン30をなす複数の単位パターン32の各々は、第二面28における輝度の分布に関する指標値(例えば、規格化ダイナミックレンジ及び規格化シグマ等)が設定条件を満たすように第一面26に形成される。ここで、設定条件とは、光源ユニット14の要求仕様として、規格化ダイナミックレンジ及び規格化シグマ等の指標値が満たすべき数値範囲である。 Then, in the present embodiment, thereflection pattern 30 is formed on the first surface 26 based on the light distribution characteristics of the micro light source 16 (specifically, the mini LED which is the micro light emitting element 18) installed on the light source installation surface 22. There is.
Specifically, each of the plurality ofunit patterns 32 forming the reflection pattern 30 is set so that the index values (for example, standardized dynamic range and standardized sigma, etc.) relating to the luminance distribution on the second surface 28 satisfy the setting conditions. It is formed on the first surface 26. Here, the setting condition is a numerical range that the index values such as the standardized dynamic range and the standardized sigma should satisfy as the required specifications of the light source unit 14.
具体的には、反射パターン30をなす複数の単位パターン32の各々は、第二面28における輝度の分布に関する指標値(例えば、規格化ダイナミックレンジ及び規格化シグマ等)が設定条件を満たすように第一面26に形成される。ここで、設定条件とは、光源ユニット14の要求仕様として、規格化ダイナミックレンジ及び規格化シグマ等の指標値が満たすべき数値範囲である。 Then, in the present embodiment, the
Specifically, each of the plurality of
より詳しく説明すると、出射面のうち、微小発光素子18の直上に位置する領域では目標値まで減光するように単位パターン32の厚み、サイズ及び配置位置が決められる。また、微小発光素子18の直上付近に位置する領域では各拡散光及び反射光を減光するように単位パターン32の厚み、サイズ及び配置位置が決められる。
ここで、単位パターン32の厚みは、単位パターン32の底面(+Z側の端)から頂部(-Z側の端)までの長さであり、単位パターン32のサイズは、単位パターン32の最大直径である。また、単位パターン32の配置位置は、XY方向における単位パターン32の中心位置(円形をなす単位パターン32の底面の中心位置)である。 More specifically, the thickness, size, and arrangement position of theunit pattern 32 are determined so as to dimming to the target value in the region of the exit surface located directly above the micro light emitting element 18. Further, in the region located immediately above the minute light emitting element 18, the thickness, size and arrangement position of the unit pattern 32 are determined so as to dimming each diffused light and reflected light.
Here, the thickness of theunit pattern 32 is the length from the bottom surface (+ Z side end) to the top (−Z side end) of the unit pattern 32, and the size of the unit pattern 32 is the maximum diameter of the unit pattern 32. Is. The arrangement position of the unit pattern 32 is the center position of the unit pattern 32 in the XY direction (the center position of the bottom surface of the circular unit pattern 32).
ここで、単位パターン32の厚みは、単位パターン32の底面(+Z側の端)から頂部(-Z側の端)までの長さであり、単位パターン32のサイズは、単位パターン32の最大直径である。また、単位パターン32の配置位置は、XY方向における単位パターン32の中心位置(円形をなす単位パターン32の底面の中心位置)である。 More specifically, the thickness, size, and arrangement position of the
Here, the thickness of the
そして、各単位パターン32が決められた厚み、サイズ及び配置位置となるように反射パターン30が第一面26に形成される。なお、反射パターン30を形成する手順については、後の項で詳述する。
Then, the reflection pattern 30 is formed on the first surface 26 so that each unit pattern 32 has a determined thickness, size, and arrangement position. The procedure for forming the reflection pattern 30 will be described in detail in a later section.
(第二光散乱体)
第二光散乱体36は、その内部で微小光源16からの光を散乱させて拡散させる。本実施形態において、第二光散乱体36は、平板又は薄膜状であり、図3に示すようにZ方向において第一光散乱体34と少なくとも一つの微小光源16(すなわち、複数の微小発光素子18)との間で第一光散乱体34と平行となるように配置されている。 (Second light scatterer)
The second light scatterer 36 scatters and diffuses the light from the minutelight source 16 inside the second light scatterer 36. In the present embodiment, the second light scattering body 36 is in the form of a flat plate or a thin film, and as shown in FIG. 3, the first light scattering body 34 and at least one micro light source 16 (that is, a plurality of micro light emitting elements) in the Z direction. It is arranged so as to be parallel to the first light scattering body 34 with 18).
第二光散乱体36は、その内部で微小光源16からの光を散乱させて拡散させる。本実施形態において、第二光散乱体36は、平板又は薄膜状であり、図3に示すようにZ方向において第一光散乱体34と少なくとも一つの微小光源16(すなわち、複数の微小発光素子18)との間で第一光散乱体34と平行となるように配置されている。 (Second light scatterer)
The second light scatterer 36 scatters and diffuses the light from the minute
各微小発光素子18から発せられた光は、第二光散乱体36に入射されて第二光散乱体36内で散乱し、やがて第二光散乱体36を透過する。これにより、出射面である第二面28での輝度の均一性を向上させ、さらに、第一光散乱体34の位置ずれに対するロバスト性を高めることができる。
The light emitted from each micro light emitting element 18 is incident on the second light scattering body 36, scattered in the second light scattering body 36, and eventually passes through the second light scattering body 36. As a result, the uniformity of the brightness on the second surface 28, which is the exit surface, can be improved, and the robustness against the misalignment of the first light scatterer 34 can be improved.
第二光散乱体36には、前述したように、反射パターン30が形成されていない。具体的に説明すると、第二光散乱体36は、基層と散乱層を含む積層体からなる。基層は、透光性を有する板材又はフィルム材によって構成され、例えば、ポリカーボネート又はアクリル樹脂等からなる半透明の樹脂フィルム上に光拡散構造(例えば、微小且つランダムなレンズアレイ等)が形成された光学フィルムが基層として利用可能である。散乱層は、反射パターン30のように点在するのではなく、基層の表面(例えば、第一光散乱体34側に位置する表面)の全体に略均一な厚みで形成されている。散乱層を構成する材料は、反射パターン30と同じ反射材であり、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カリウム、シリカ、タルク及びクレイ等が利用可能である。
なお、第二光散乱体36は、上記の積層体に限定されず、透明な樹脂により形成された基材内に、基材とは屈折率が異なる光散乱粒子を分散させて構成される導光部材を第二光散乱体36として利用してもよい。 As described above, thereflection pattern 30 is not formed on the second light scattering body 36. Specifically, the second light scattering body 36 is composed of a laminated body including a base layer and a scattering layer. The base layer is composed of a translucent plate material or film material, and a light diffusion structure (for example, a minute and random lens array or the like) is formed on a translucent resin film made of, for example, polycarbonate or acrylic resin. An optical film can be used as the base layer. The scattering layers are not scattered like the reflection pattern 30, but are formed with a substantially uniform thickness on the entire surface of the base layer (for example, the surface located on the first light scattering body 34 side). The material constituting the scattering layer is the same reflective material as the reflective pattern 30, and for example, titanium oxide, barium sulfate, potassium carbonate, silica, talc, clay and the like can be used.
The second light scattering body 36 is not limited to the above-mentioned laminated body, and is configured by dispersing light scattering particles having a refractive index different from that of the base material in a base material formed of a transparent resin. The optical member may be used as the second light scattering body 36.
なお、第二光散乱体36は、上記の積層体に限定されず、透明な樹脂により形成された基材内に、基材とは屈折率が異なる光散乱粒子を分散させて構成される導光部材を第二光散乱体36として利用してもよい。 As described above, the
The second light scattering body 36 is not limited to the above-mentioned laminated body, and is configured by dispersing light scattering particles having a refractive index different from that of the base material in a base material formed of a transparent resin. The optical member may be used as the second light scattering body 36.
第二光散乱体36が光源設置面22に近付くほど、微小光源16から第二光散乱体36に向かう光の広がりが大きくなる。また、第一光散乱体34と第二光散乱体36との間の距離が大きくなるほど、第二光散乱体36からの光の広がり(拡散度合い)が大きくなる。このような傾向を考慮し、第二光散乱体36は、光の広がりの効果を最大限発揮することができる位置に配置されるのが望ましい。
The closer the second light scattering body 36 is to the light source installation surface 22, the greater the spread of light from the minute light source 16 toward the second light scattering body 36. Further, the larger the distance between the first light scattering body 34 and the second light scattering body 36, the larger the spread (diffusion degree) of the light from the second light scattering body 36. In consideration of such a tendency, it is desirable that the second light scattering body 36 is arranged at a position where the effect of light spreading can be maximized.
以上までに、本実施形態の光源ユニット14の構成例について説明したが、上記の構成は、あくまでも一例に過ぎず、他の構成も考えられる。
本実施形態では、基材24の+Z側の表面である第二面28が出射面であることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、第二面28にプリズムシートを重ね、そのプリズムシートの+Z側の表面を出射面としてもよい。
また、本実施形態では、第二光散乱体36が設けられているが、第二光散乱体36が設けられていない構成であってもよい。
また、本実施形態に係る光源ユニット14は、表示装置10のバックライトユニットとして用いられるものであるが、これに限定されず、面発光の照明装置として用いられてもよい。 Although the configuration example of thelight source unit 14 of the present embodiment has been described above, the above configuration is merely an example, and other configurations are also conceivable.
In the present embodiment, thesecond surface 28, which is the surface on the + Z side of the base material 24, is the exit surface, but the present invention is not limited to this. For example, a prism sheet may be superposed on the second surface 28, and the surface on the + Z side of the prism sheet may be used as the exit surface.
Further, in the present embodiment, the second light scattering body 36 is provided, but the configuration may be such that the second light scattering body 36 is not provided.
Further, thelight source unit 14 according to the present embodiment is used as a backlight unit of the display device 10, but is not limited to this, and may be used as a surface emitting lighting device.
本実施形態では、基材24の+Z側の表面である第二面28が出射面であることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、第二面28にプリズムシートを重ね、そのプリズムシートの+Z側の表面を出射面としてもよい。
また、本実施形態では、第二光散乱体36が設けられているが、第二光散乱体36が設けられていない構成であってもよい。
また、本実施形態に係る光源ユニット14は、表示装置10のバックライトユニットとして用いられるものであるが、これに限定されず、面発光の照明装置として用いられてもよい。 Although the configuration example of the
In the present embodiment, the
Further, in the present embodiment, the second light scattering body 36 is provided, but the configuration may be such that the second light scattering body 36 is not provided.
Further, the
[光源ユニット製造装置]
次に、本実施形態の光源ユニット14を製造する光源ユニット製造装置40について説明する。光源ユニット製造装置40は、図15に示すように配光特性取得装置42、パターン形成データ生成装置44、及びパターン形成装置46を有する。 [Light source unit manufacturing equipment]
Next, the light sourceunit manufacturing apparatus 40 for manufacturing the light source unit 14 of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 15, the light source unit manufacturing apparatus 40 includes a light distribution characteristic acquisition apparatus 42, a pattern forming data generating apparatus 44, and a pattern forming apparatus 46.
次に、本実施形態の光源ユニット14を製造する光源ユニット製造装置40について説明する。光源ユニット製造装置40は、図15に示すように配光特性取得装置42、パターン形成データ生成装置44、及びパターン形成装置46を有する。 [Light source unit manufacturing equipment]
Next, the light source
(配光特性取得装置)
配光特性取得装置42は、光源ユニット14に用いられる微小光源16の配光特性(厳密には、配光特性に関する情報)を取得する装置であり、例えば公知の配光特性測定装置によって構成される。配光特性測定装置としては、ゴニオメータ、回転ステージ又は回転ミラーによって光源を回転させ、その角度における照度(光度)を照度計又は輝度計により測定する装置が利用可能である。その一例としては、システムエンジニアリング社製のLED照明配向測定システムNeoLight、及び浜松ホトニクス社製の輝度配光特性測定装置C9920-11等が挙げられる。
また、上記以外の配光特性測定装置として、LED素子又はLEDモジュールの配光分光分布特性を予め設定した条件で測定するLED配光測定装置(例えば、OptCom社の測定装置等)も利用可能である。この装置では、鉛直配光ステージ及び水平配光ステージを制御してLED放射角を調整し、光検出器に対向するように位置決めを行った上で、測定条件に応じて装置の点灯電源を制御して点灯させ、計測制御機器により分光分布を測定する。 (Light distribution characteristic acquisition device)
The light distributioncharacteristic acquisition device 42 is a device that acquires the light distribution characteristics (strictly speaking, information on the light distribution characteristics) of the minute light source 16 used in the light source unit 14, and is composed of, for example, a known light distribution characteristic measuring device. NS. As the light distribution characteristic measuring device, a device in which a light source is rotated by a goniometer, a rotating stage or a rotating mirror, and the illuminance (luminous intensity) at that angle is measured by an illuminance meter or a luminance meter can be used. Examples thereof include the LED illumination orientation measurement system NeoLight manufactured by System Engineering Co., Ltd. and the luminance light distribution characteristic measuring device C9920-11 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.
Further, as a light distribution characteristic measuring device other than the above, an LED light distribution measuring device (for example, a measuring device manufactured by OptiCom) that measures the light distribution spectral distribution characteristics of the LED element or the LED module under preset conditions can also be used. be. In this device, the vertical light distribution stage and the horizontal light distribution stage are controlled to adjust the LED emission angle, and the LED emission angle is positioned so as to face the photodetector, and then the lighting power supply of the device is controlled according to the measurement conditions. And turn it on, and measure the spectral distribution with a measurement control device.
配光特性取得装置42は、光源ユニット14に用いられる微小光源16の配光特性(厳密には、配光特性に関する情報)を取得する装置であり、例えば公知の配光特性測定装置によって構成される。配光特性測定装置としては、ゴニオメータ、回転ステージ又は回転ミラーによって光源を回転させ、その角度における照度(光度)を照度計又は輝度計により測定する装置が利用可能である。その一例としては、システムエンジニアリング社製のLED照明配向測定システムNeoLight、及び浜松ホトニクス社製の輝度配光特性測定装置C9920-11等が挙げられる。
また、上記以外の配光特性測定装置として、LED素子又はLEDモジュールの配光分光分布特性を予め設定した条件で測定するLED配光測定装置(例えば、OptCom社の測定装置等)も利用可能である。この装置では、鉛直配光ステージ及び水平配光ステージを制御してLED放射角を調整し、光検出器に対向するように位置決めを行った上で、測定条件に応じて装置の点灯電源を制御して点灯させ、計測制御機器により分光分布を測定する。 (Light distribution characteristic acquisition device)
The light distribution
Further, as a light distribution characteristic measuring device other than the above, an LED light distribution measuring device (for example, a measuring device manufactured by OptiCom) that measures the light distribution spectral distribution characteristics of the LED element or the LED module under preset conditions can also be used. be. In this device, the vertical light distribution stage and the horizontal light distribution stage are controlled to adjust the LED emission angle, and the LED emission angle is positioned so as to face the photodetector, and then the lighting power supply of the device is controlled according to the measurement conditions. And turn it on, and measure the spectral distribution with a measurement control device.
(パターン形成データ生成装置)
パターン形成データ生成装置44は、反射パターン30を形成するためのデータ(以下、パターン形成データと言う。)を生成する装置であり、例えば、不図示のプロセッサを備えたコンピュータによって構成される。プロセッサは、例えばCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro-Processing Unit)等によって構成され、装置内の記憶装置(不図示)に記憶された光学シミュレーション用のプログラムを実行する。このシミュレーションプログラムの実行を通じて、パターン形成データ生成装置44は、微小光源16の配光特性に基づいて反射パターン30の形成条件を決め、その条件を示すパターン形成データを生成する。 (Pattern formation data generator)
The pattern formationdata generation device 44 is a device that generates data for forming the reflection pattern 30 (hereinafter, referred to as pattern formation data), and is configured by, for example, a computer provided with a processor (not shown). The processor is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro-Processing Unit), and executes a program for optical simulation stored in a storage device (not shown) in the device. Through the execution of this simulation program, the pattern formation data generation device 44 determines the formation conditions of the reflection pattern 30 based on the light distribution characteristics of the minute light source 16, and generates pattern formation data indicating the conditions.
パターン形成データ生成装置44は、反射パターン30を形成するためのデータ(以下、パターン形成データと言う。)を生成する装置であり、例えば、不図示のプロセッサを備えたコンピュータによって構成される。プロセッサは、例えばCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro-Processing Unit)等によって構成され、装置内の記憶装置(不図示)に記憶された光学シミュレーション用のプログラムを実行する。このシミュレーションプログラムの実行を通じて、パターン形成データ生成装置44は、微小光源16の配光特性に基づいて反射パターン30の形成条件を決め、その条件を示すパターン形成データを生成する。 (Pattern formation data generator)
The pattern formation
具体的に説明すると、パターン形成データ生成装置44は、配光特性取得装置42から、微小光源16の配光特性に関する情報(例えば、配光特性の測定値)を取得する。パターン形成データ生成装置44は、取得された配光特性に基づき、各単位パターン32の厚み、サイズ及び配置位置(以下、厚み等)を、光学シミュレーションを通じて決定する。このとき、厚み等は、下記の第一条件及び第二条件を満たすように決定される。
第一条件:第二面28のうち、少なくとも一つの微小光源16と重なる位置にある特定領域、及び、特定領域を囲む周辺領域の各々での輝度が基準値以下になること。
第二条件:第二面28における輝度の分散度合いが目標範囲内にあること。 Specifically, the pattern formationdata generation device 44 acquires information (for example, a measured value of the light distribution characteristic) regarding the light distribution characteristic of the minute light source 16 from the light distribution characteristic acquisition device 42. The pattern formation data generation device 44 determines the thickness, size, and arrangement position (hereinafter, thickness, etc.) of each unit pattern 32 through optical simulation based on the acquired light distribution characteristics. At this time, the thickness and the like are determined so as to satisfy the following first and second conditions.
First condition: The brightness in each of the specific region located at the position overlapping with at least one microlight source 16 and the peripheral region surrounding the specific region on the second surface 28 is equal to or less than the reference value.
Second condition: The degree of dispersion of the brightness on thesecond surface 28 is within the target range.
第一条件:第二面28のうち、少なくとも一つの微小光源16と重なる位置にある特定領域、及び、特定領域を囲む周辺領域の各々での輝度が基準値以下になること。
第二条件:第二面28における輝度の分散度合いが目標範囲内にあること。 Specifically, the pattern formation
First condition: The brightness in each of the specific region located at the position overlapping with at least one micro
Second condition: The degree of dispersion of the brightness on the
そして、第一条件及び第二条件が満たされることで、規格化シグマ及び規格化ダイナミックレンジ等の指標値が前述の設定条件を満たすようになる。
なお、第一条件における「特定領域」は、第二面28のうち、各微小発光素子18とZ方向において重なる位置にある領域であり、分かり易くは各微小発光素子18の直上に位置する領域である。仮に第一面26に複数の単位パターン32が形成されない場合を想定すると、特定領域での輝度が最も高くなる。
第一条件における「周辺領域」は、第二面28において特定領域を取り囲むように配置された領域であり、特定領域と隣接する側から外側に向かって層状に並んで存在する。
第一条件における「基準値」は、特定領域での輝度に対して設定される目標値であり、例えば、第一面26に複数の単位パターン32が形成されない場合での第二面28の各領域における輝度を平均化した値(平均輝度)である。 Then, when the first condition and the second condition are satisfied, the index values such as the standardized sigma and the standardized dynamic range satisfy the above-mentioned setting conditions.
The "specific region" in the first condition is a region of thesecond surface 28 that overlaps with each of the minute light emitting elements 18 in the Z direction, and is easily understood as a region directly above each of the minute light emitting elements 18. Is. Assuming that a plurality of unit patterns 32 are not formed on the first surface 26, the brightness in a specific region is the highest.
The "peripheral region" in the first condition is a region arranged so as to surround the specific region on thesecond surface 28, and exists in a layered manner from the side adjacent to the specific region to the outside.
The "reference value" in the first condition is a target value set for the brightness in a specific region, and for example, each of thesecond surfaces 28 when a plurality of unit patterns 32 are not formed on the first surface 26. It is a value obtained by averaging the brightness in the region (average brightness).
なお、第一条件における「特定領域」は、第二面28のうち、各微小発光素子18とZ方向において重なる位置にある領域であり、分かり易くは各微小発光素子18の直上に位置する領域である。仮に第一面26に複数の単位パターン32が形成されない場合を想定すると、特定領域での輝度が最も高くなる。
第一条件における「周辺領域」は、第二面28において特定領域を取り囲むように配置された領域であり、特定領域と隣接する側から外側に向かって層状に並んで存在する。
第一条件における「基準値」は、特定領域での輝度に対して設定される目標値であり、例えば、第一面26に複数の単位パターン32が形成されない場合での第二面28の各領域における輝度を平均化した値(平均輝度)である。 Then, when the first condition and the second condition are satisfied, the index values such as the standardized sigma and the standardized dynamic range satisfy the above-mentioned setting conditions.
The "specific region" in the first condition is a region of the
The "peripheral region" in the first condition is a region arranged so as to surround the specific region on the
The "reference value" in the first condition is a target value set for the brightness in a specific region, and for example, each of the
第二条件における「輝度の分散度合い」とは、第二面28の各領域(すなわち、特定領域及び周辺領域のそれぞれ)での輝度の分布に関する評価指標であり、換言すると、輝度の平滑性を示している。
第二条件における「目標範囲」とは、輝度の分散度合いに対して設定される数値範囲であり、例えば、分散度合いの目標値と同一又は同一とみなすことができる範囲(誤差範囲)である。なお、本実施形態において、目標範囲は、第一条件の基準値に基づいて設定される。 The "luminance dispersion degree" in the second condition is an evaluation index regarding the distribution of luminance in each region of the second surface 28 (that is, each of the specific region and the peripheral region), in other words, the smoothness of luminance. Shown.
The "target range" in the second condition is a numerical range set with respect to the degree of dispersion of the luminance, and is, for example, a range (error range) that can be regarded as the same as or the same as the target value of the degree of dispersion. In the present embodiment, the target range is set based on the reference value of the first condition.
第二条件における「目標範囲」とは、輝度の分散度合いに対して設定される数値範囲であり、例えば、分散度合いの目標値と同一又は同一とみなすことができる範囲(誤差範囲)である。なお、本実施形態において、目標範囲は、第一条件の基準値に基づいて設定される。 The "luminance dispersion degree" in the second condition is an evaluation index regarding the distribution of luminance in each region of the second surface 28 (that is, each of the specific region and the peripheral region), in other words, the smoothness of luminance. Shown.
The "target range" in the second condition is a numerical range set with respect to the degree of dispersion of the luminance, and is, for example, a range (error range) that can be regarded as the same as or the same as the target value of the degree of dispersion. In the present embodiment, the target range is set based on the reference value of the first condition.
パターン形成データ生成装置44は、上記の第一条件及び第二条件が満たされるように各単位パターン32の厚み等を決めるにあたり、所定の演算処理を実施する。この演算処理フローは、図16に示す手順に従って進められる。以下、図16を参照しながら、上記の演算処理フローについて説明する。
The pattern formation data generation device 44 performs a predetermined arithmetic process in determining the thickness and the like of each unit pattern 32 so that the above first condition and the second condition are satisfied. This arithmetic processing flow proceeds according to the procedure shown in FIG. Hereinafter, the above arithmetic processing flow will be described with reference to FIG.
(演算処理フロー)
演算処理フローを実施するにあたり、第二面28を複数の計算単位に区画する。具体的に説明すると、第二面28を、XY方向において各微小発光素子18の配置位置を中心とする複数の領域に区切り、それぞれを計算単位とする。ここで、計算単位は、第二面28において微小発光素子18と同じ数だけ存在し、本実施形態では、図17A及び図17Bに示すように方形状の領域となる。 (Calculation processing flow)
In carrying out the calculation processing flow, thesecond surface 28 is divided into a plurality of calculation units. Specifically, the second surface 28 is divided into a plurality of regions centered on the arrangement position of each minute light emitting element 18 in the XY direction, and each of them is used as a calculation unit. Here, there are as many calculation units as the micro light emitting elements 18 on the second surface 28, and in the present embodiment, they are rectangular regions as shown in FIGS. 17A and 17B.
演算処理フローを実施するにあたり、第二面28を複数の計算単位に区画する。具体的に説明すると、第二面28を、XY方向において各微小発光素子18の配置位置を中心とする複数の領域に区切り、それぞれを計算単位とする。ここで、計算単位は、第二面28において微小発光素子18と同じ数だけ存在し、本実施形態では、図17A及び図17Bに示すように方形状の領域となる。 (Calculation processing flow)
In carrying out the calculation processing flow, the
各計算単位は、図17A及び17Bに示すように、さらに細かな計算領域に分けられる。ここで、計算領域は、図17Aに示すようにXY方向に格子状に並んでもよく、図17Bに示すように同心円上に並んでもよい。
各計算単位のうち、XY方向における各微小発光素子18の配置位置と同じ位置にある計算領域P1は、上述の特定領域に相当する。特定領域の外側で特定領域を取り囲む方形枠又は環をなすように並んだ計算領域P2~P6は、上述の周辺領域に相当する。 Each calculation unit is further divided into smaller calculation areas as shown in FIGS. 17A and 17B. Here, the calculation regions may be arranged in a grid pattern in the XY direction as shown in FIG. 17A, or may be arranged concentrically as shown in FIG. 17B.
Of each calculation unit, the calculation area P1 at the same position as the arrangement position of each minutelight emitting element 18 in the XY direction corresponds to the above-mentioned specific area. The calculation areas P2 to P6 arranged so as to form a square frame or a ring surrounding the specific area outside the specific area correspond to the above-mentioned peripheral area.
各計算単位のうち、XY方向における各微小発光素子18の配置位置と同じ位置にある計算領域P1は、上述の特定領域に相当する。特定領域の外側で特定領域を取り囲む方形枠又は環をなすように並んだ計算領域P2~P6は、上述の周辺領域に相当する。 Each calculation unit is further divided into smaller calculation areas as shown in FIGS. 17A and 17B. Here, the calculation regions may be arranged in a grid pattern in the XY direction as shown in FIG. 17A, or may be arranged concentrically as shown in FIG. 17B.
Of each calculation unit, the calculation area P1 at the same position as the arrangement position of each minute
なお、計算領域のサイズ(メッシュサイズ)及び区画方式については、特に限定されないが、以下では、各計算単位を、微小発光素子18の配置位置を中心にした多層の計算領域に区切るケースを例に挙げて説明する。例えば、図17Aに図示の計算単位を用いる場合には、XY方向にマトリックス状に配置された9×9の計算領域を取り扱う形になる。他方、図17Bに図示の計算単位を用いる場合には、同心円状に並んだ6つの計算領域を取り扱う形になる。
The size (mesh size) and partitioning method of the calculation area are not particularly limited, but in the following, each calculation unit is divided into a multi-layered calculation area centered on the arrangement position of the minute light emitting element 18 as an example. I will explain it by listing it. For example, when the calculation unit shown in FIG. 17A is used, a 9 × 9 calculation area arranged in a matrix in the XY directions is handled. On the other hand, when the calculation unit shown in FIG. 17B is used, six calculation areas arranged concentrically are handled.
演算処理フロー中の各ステップは、一つの計算単位を対象にして実施される。演算処理フローでは、図16に示すように、先ず、計算単位におけるすべての計算領域を初期値に設定する(S001)。初期値を求めるには、仮に第一面26に複数の単位パターン32が形成されない場合を想定し、その場合の第二面28の各領域における輝度の分布を求める。そして、輝度の分散度合いとしての平滑性を評価し、その評価値が最も小さくなる厚みを初期値とする。
Each step in the calculation processing flow is carried out for one calculation unit. In the calculation processing flow, as shown in FIG. 16, first, all the calculation areas in the calculation unit are set to the initial values (S001). In order to obtain the initial value, it is assumed that a plurality of unit patterns 32 are not formed on the first surface 26, and the brightness distribution in each region of the second surface 28 in that case is obtained. Then, the smoothness as the degree of dispersion of the brightness is evaluated, and the thickness at which the evaluation value is the smallest is set as the initial value.
次に、各計算領域が初期値に設定された状態で、微小発光素子18が点灯した場合の計算単位における輝度の分布を計算し、平滑性を評価する(S002)。そして、ステップS002で計算した輝度の分布における平均値を目標値(すなわち、前述した第一条件の基準値)として設定する(S003)。
Next, with each calculation area set to the initial value, the brightness distribution in the calculation unit when the minute light emitting element 18 is turned on is calculated, and the smoothness is evaluated (S002). Then, the average value in the luminance distribution calculated in step S002 is set as the target value (that is, the reference value of the first condition described above) (S003).
以降のステップは、計算領域毎に繰り返されるため、計算対象とする計算領域をPiとし、i=1に設定する(S004)。ここで、iは、XY方向において微小発光素子18の配置位置を基準として決められ、iが小さいほど、微小発光素子18に近いことを意味する。なお、i=1である場合の計算領域、すなわちP1は、微小発光素子18の直上に位置する特定領域である。
Since the subsequent steps are repeated for each calculation area, the calculation area to be calculated is set to Pi and i = 1 is set (S004). Here, i is determined based on the arrangement position of the minute light emitting element 18 in the XY direction, and the smaller i is, the closer to the minute light emitting element 18. The calculation area when i = 1, that is, P1 is a specific area located directly above the minute light emitting element 18.
次のステップS005では、ステップS003にて設定した目標値(平均輝度)に対して、ステップS002で計算した分布の輝度が、予め設定された誤差範囲内であるかを判定する。また、ステップS005では、ステップS002で評価した平滑性が、目標値を基準として決められた設定範囲内であり、詳しくは目標値の誤差範囲内であって目標値を満たすかを判定する。
In the next step S005, it is determined whether the brightness of the distribution calculated in step S002 is within the preset error range with respect to the target value (average brightness) set in step S003. Further, in step S005, it is determined whether the smoothness evaluated in step S002 is within the set range determined with reference to the target value, and more specifically, is within the error range of the target value and satisfies the target value.
ステップS005での判定結果が「Yes」である場合、分布の輝度が目標値を満たし、平滑性が設定範囲内にあるので、演算処理フローを終了する。
他方、ステップS005での判定結果が「No」である場合、計算領域Piにおける輝度が目標値を達成しているかどうかを判定する(S006)。なお、最初に行われるステップS006では、i=1であるため、特定領域における輝度が目標値を達成しているかどうかを判定することになる。 When the determination result in step S005 is "Yes", the luminance of the distribution satisfies the target value and the smoothness is within the set range, so that the calculation processing flow is terminated.
On the other hand, when the determination result in step S005 is "No", it is determined whether or not the brightness in the calculation area Pi has achieved the target value (S006). In the first step S006, since i = 1, it is determined whether or not the brightness in the specific region has achieved the target value.
他方、ステップS005での判定結果が「No」である場合、計算領域Piにおける輝度が目標値を達成しているかどうかを判定する(S006)。なお、最初に行われるステップS006では、i=1であるため、特定領域における輝度が目標値を達成しているかどうかを判定することになる。 When the determination result in step S005 is "Yes", the luminance of the distribution satisfies the target value and the smoothness is within the set range, so that the calculation processing flow is terminated.
On the other hand, when the determination result in step S005 is "No", it is determined whether or not the brightness in the calculation area Pi has achieved the target value (S006). In the first step S006, since i = 1, it is determined whether or not the brightness in the specific region has achieved the target value.
ステップS006での判定結果が「Yes」である場合、すなわち、計算領域Piにおける輝度が目標値を満たしているなら、iをインクリメントし、計算対象とする計算領域Piを次の領域に変更する(S007)。その後、ステップS005に戻る。
If the determination result in step S006 is "Yes", that is, if the brightness in the calculation area Pi satisfies the target value, i is incremented and the calculation area Pi to be calculated is changed to the next area ( S007). Then, the process returns to step S005.
他方、ステップS006での判定結果が「No」である場合、すなわち、計算領域Piにおける輝度が目標値を満たさないなら、後述するステップS008にて別途の判定を行う。そして、ステップS008での判定結果が「No」である場合には、計算領域Piでの厚み(つまり、計算領域Pi上での単位パターン32の厚み)を変更する(S009)。
On the other hand, if the determination result in step S006 is "No", that is, if the brightness in the calculation area Pi does not satisfy the target value, another determination is made in step S008 described later. Then, when the determination result in step S008 is "No", the thickness in the calculation area Pi (that is, the thickness of the unit pattern 32 on the calculation area Pi) is changed (S009).
ステップS009では、計算領域Piにおける輝度が目標値を大きく超える場合に、輝度を低下させるように厚みを変更する。反対に、計算領域Piにおける輝度が目標値を大きく下回る場合には、輝度を上昇させるように厚みを変更する。
なお、厚みを変更する際には、厚みの変化量と輝度の変化量との関係(相関)を予め特定し、特定した相関関係をテーブルデータとして記憶するとよい。そして、ステップS009では、テーブルデータを参照して適正な輝度となるような厚みの変化量を求め、求めた変化量にて厚みを変更するのが好ましい。 In step S009, when the brightness in the calculation area Pi greatly exceeds the target value, the thickness is changed so as to reduce the brightness. On the contrary, when the brightness in the calculation area Pi is much lower than the target value, the thickness is changed so as to increase the brightness.
When changing the thickness, it is preferable to specify in advance the relationship (correlation) between the amount of change in thickness and the amount of change in brightness, and store the specified correlation as table data. Then, in step S009, it is preferable to obtain a change amount of the thickness so as to obtain an appropriate brightness by referring to the table data, and change the thickness according to the obtained change amount.
なお、厚みを変更する際には、厚みの変化量と輝度の変化量との関係(相関)を予め特定し、特定した相関関係をテーブルデータとして記憶するとよい。そして、ステップS009では、テーブルデータを参照して適正な輝度となるような厚みの変化量を求め、求めた変化量にて厚みを変更するのが好ましい。 In step S009, when the brightness in the calculation area Pi greatly exceeds the target value, the thickness is changed so as to reduce the brightness. On the contrary, when the brightness in the calculation area Pi is much lower than the target value, the thickness is changed so as to increase the brightness.
When changing the thickness, it is preferable to specify in advance the relationship (correlation) between the amount of change in thickness and the amount of change in brightness, and store the specified correlation as table data. Then, in step S009, it is preferable to obtain a change amount of the thickness so as to obtain an appropriate brightness by referring to the table data, and change the thickness according to the obtained change amount.
また、ステップS009では、変更後の厚みが予め決められた厚みの調整範囲を超えないように厚みを変更する。変更後の厚みが上記の調整範囲の上限値又は下限値に達した場合には、計算領域Piに対する計算回数を所定値(具体的には、上限回数)に変更する。その場合、後述のステップS008での判定結果が「Yes」となってステップS002まで戻り、輝度の分布を計算して平滑性を評価する。その後、次のステップS003を実施して目標値を設定する。
Further, in step S009, the thickness is changed so that the changed thickness does not exceed the predetermined thickness adjustment range. When the changed thickness reaches the upper limit value or the lower limit value of the above adjustment range, the number of calculations for the calculation area Pi is changed to a predetermined value (specifically, the upper limit number of times). In that case, the determination result in step S008 described later becomes “Yes” and returns to step S002, the brightness distribution is calculated, and the smoothness is evaluated. After that, the next step S003 is performed to set the target value.
具体的に説明すると、厚みが上限に達する計算領域Piでは、これ以上輝度を減らすことができないので、目標値を低下させる必要がある。ここで、計算領域Piの輝度は、低下する順番に計算するので、上記の状況は、i=1、すなわち特定領域にしか起きない。この点を踏まえて、厚みを初期値よりも増加させ、特定領域の輝度が低下した状態で平均値を再度計算する。これにより、平均輝度、すなわち目標値は、それ以前の値より低下する。この結果、パターンの厚みを小さい値としつつ目標値を満たす可能性が高まる。
Specifically, in the calculation area Pi where the thickness reaches the upper limit, the brightness cannot be reduced any more, so it is necessary to lower the target value. Here, since the brightness of the calculation area Pi is calculated in the order of decrease, the above situation occurs only in i = 1, that is, a specific area. Based on this point, the thickness is increased from the initial value, and the average value is recalculated in a state where the brightness of the specific region is reduced. As a result, the average brightness, that is, the target value, is lower than the previous values. As a result, the possibility of satisfying the target value while reducing the thickness of the pattern is increased.
反対に、厚みが下限に達する計算領域Piでは、目標値より輝度が低下している状態にある。その場合、特定領域により近い領域での輝度を低下(散乱)させて、上記の計算領域Piに光を導く必要がある。上記の計算領域Piより手前にある計算領域P[i-1]等では、輝度が目標値を満たしているため、平均値を計算すると、それ以前の目標値(平均輝度)よりも低下する。この点を踏まえて手前の計算領域P[i-1]等では、厚みをより厚く散乱するようにして目標値を設定する。この結果、計算領域Piでは、パターンの厚みが大きい値で目標値を満たす可能性が高まる。
On the contrary, in the calculation area Pi where the thickness reaches the lower limit, the brightness is lower than the target value. In that case, it is necessary to reduce (scatter) the brightness in a region closer to the specific region to guide the light to the above-mentioned calculation region Pi. In the calculation area P [i-1] or the like in front of the above calculation area Pi, the brightness satisfies the target value. Therefore, when the average value is calculated, the average value is lower than the previous target value (average brightness). Based on this point, in the calculation area P [i-1] and the like in the foreground, the target value is set so that the thickness is scattered thicker. As a result, in the calculation area Pi, the possibility that the target value is satisfied with a value having a large pattern thickness increases.
図16のフローに戻って説明すると、ステップS009にて計算領域Piでの厚みを変更した後には、変更後の厚みを適用して、微小発光素子18が点灯した場合の計算単位における輝度の分布を計算する(S010)。また、この時点で、計算領域Piについての計算回数を+1だけ増やす(カウントアップする)。
Returning to the flow of FIG. 16, after changing the thickness in the calculation area Pi in step S009, the changed thickness is applied to distribute the brightness in the calculation unit when the minute light emitting element 18 is lit. Is calculated (S010). At this point, the number of calculations for the calculation area Pi is increased (counted up) by +1.
その後、ステップS006に戻り、計算領域Piにおける輝度が目標値を達成しているかどうかを判定する。この判定結果が「Yes」であるなら、ステップS007を実施し、その後にステップS005に戻る。反対に、ステップS006での判定結果が「No」である場合には、ステップS008を実施し、計算領域Piについての計算回数が所定値(上限回数)を超えているかを判定する。ステップS008での判定結果が「No」である場合には、ステップS009を実施して計算領域Piでの厚みを変更する。
After that, the process returns to step S006, and it is determined whether or not the brightness in the calculation area Pi has achieved the target value. If the determination result is "Yes", step S007 is performed, and then the process returns to step S005. On the contrary, when the determination result in step S006 is "No", step S008 is executed to determine whether the number of calculations for the calculation area Pi exceeds a predetermined value (upper limit number of times). If the determination result in step S008 is "No", step S009 is executed to change the thickness in the calculation area Pi.
他方、ステップS008での判定結果が「Yes」である場合に、目標値を修正するためにステップS002に戻る。つまり、ステップS002を実施し、この時点で設定されている各計算領域での厚みに基づいて、微小発光素子18が点灯した場合の計算単位における輝度の分布を計算する。その後、ステップS003を実施し、ステップS002で計算した分布における輝度の平均値を、新たな目標値に設定する。
On the other hand, when the determination result in step S008 is "Yes", the process returns to step S002 to correct the target value. That is, step S002 is performed, and the distribution of the brightness in the calculation unit when the minute light emitting element 18 is turned on is calculated based on the thickness in each calculation area set at this time. After that, step S003 is performed, and the average value of the brightness in the distribution calculated in step S002 is set as a new target value.
以上の手順にて演算処理フロー中が実施され、ステップS005での判定結果が「Yes」となるまで、計算対象とする計算領域Piを変えながら、ステップS002~ステップS010を繰り返す(ループする)。これにより、図18A及び18Bに示すように、各計算領域Piでの単位パターン32の厚みが決定する。
なお、図18A及び18Bの各図では、上から下に向かって各計算領域での厚みが順次決められていく様子を表しており、新たに厚みが計算される計算領域(各図で新たに着色された部分)は、内側から外側に移っていく。 The calculation processing flow is executed by the above procedure, and steps S002 to S010 are repeated (looped) while changing the calculation area Pi to be calculated until the determination result in step S005 becomes "Yes". Thereby, as shown in FIGS. 18A and 18B, the thickness of theunit pattern 32 in each calculation area Pi is determined.
In addition, in each figure of FIGS. 18A and 18B, the thickness in each calculation area is sequentially determined from the top to the bottom, and the calculation area in which the thickness is newly calculated (newly in each figure). The colored part) moves from the inside to the outside.
なお、図18A及び18Bの各図では、上から下に向かって各計算領域での厚みが順次決められていく様子を表しており、新たに厚みが計算される計算領域(各図で新たに着色された部分)は、内側から外側に移っていく。 The calculation processing flow is executed by the above procedure, and steps S002 to S010 are repeated (looped) while changing the calculation area Pi to be calculated until the determination result in step S005 becomes "Yes". Thereby, as shown in FIGS. 18A and 18B, the thickness of the
In addition, in each figure of FIGS. 18A and 18B, the thickness in each calculation area is sequentially determined from the top to the bottom, and the calculation area in which the thickness is newly calculated (newly in each figure). The colored part) moves from the inside to the outside.
なお、処理アルゴリズムとしては、元々解が存在しない状況下でも適正にフローを停止する必要があるので、全体のループ回数を別にカウントしておき、ループ回数が上限回数を超えた場合には「解無し」としてフローを停止する。
As a processing algorithm, it is necessary to stop the flow properly even in a situation where there is no solution originally, so the total number of loops is counted separately, and when the number of loops exceeds the upper limit, "Solution" Stop the flow as "None".
そして、ステップS005での判定結果が「Yes」となった時点で各計算領域Piでの厚み(すなわち、単位パターン32の厚み)が決定する。これにより、各単位パターン32について、前述した第一条件及び第二条件を満たすような厚み等が決まる。
Then, when the determination result in step S005 becomes "Yes", the thickness in each calculation area Pi (that is, the thickness of the unit pattern 32) is determined. As a result, for each unit pattern 32, the thickness and the like that satisfy the above-mentioned first condition and second condition are determined.
(パターン形成装置)
パターン形成装置46は、パターン形成データ生成装置44によって生成されたパターン形成データに従って、基材24の第一面26に反射パターン30を形成する。本実施形態のパターン形成装置46は、インクジェット型のプリンタによって構成されており、第一面26の各部に向けて反射材含有のインクを吐出して複数の単位パターン32を形成する。このとき、パターン形成装置46は、各単位パターン32の厚み等がパターン形成データに規定された厚み等となるように、インクの吐出タイミング及び吐出量等を調整する。 (Pattern forming device)
Thepattern forming apparatus 46 forms the reflection pattern 30 on the first surface 26 of the base material 24 according to the pattern forming data generated by the pattern forming data generating apparatus 44. The pattern forming apparatus 46 of the present embodiment is composed of an inkjet printer, and ejects ink containing a reflective material toward each part of the first surface 26 to form a plurality of unit patterns 32. At this time, the pattern forming apparatus 46 adjusts the ink ejection timing, the ejection amount, and the like so that the thickness and the like of each unit pattern 32 become the thickness and the like specified in the pattern forming data.
パターン形成装置46は、パターン形成データ生成装置44によって生成されたパターン形成データに従って、基材24の第一面26に反射パターン30を形成する。本実施形態のパターン形成装置46は、インクジェット型のプリンタによって構成されており、第一面26の各部に向けて反射材含有のインクを吐出して複数の単位パターン32を形成する。このとき、パターン形成装置46は、各単位パターン32の厚み等がパターン形成データに規定された厚み等となるように、インクの吐出タイミング及び吐出量等を調整する。 (Pattern forming device)
The
すなわち、本実施形態のパターン形成データは、プリンタ制御用のデータ(印刷データ)である。プリンタであるパターン形成装置46がパターン形成データに従ってインクを吐出することで、第一面26の所定位置に所定量のインクが着弾する。この結果、第一面26には、第一条件及び第二条件を満たす厚み等となるように複数の単位パターン32が第一面26に形成される。
That is, the pattern formation data of this embodiment is data for printer control (print data). The pattern forming apparatus 46, which is a printer, ejects ink according to the pattern forming data, so that a predetermined amount of ink lands at a predetermined position on the first surface 26. As a result, a plurality of unit patterns 32 are formed on the first surface 26 so as to have a thickness that satisfies the first condition and the second condition.
以上のようにして、パターン形成装置10により、反射パターン30が形成された基材24(すなわち、第一光散乱体34)が製造される。そして、第一光散乱体34と、微小発光素子18が設置された基板20と、第二光散乱体36とを組み合わせることで光源ユニット14が製造される。
As described above, the pattern forming apparatus 10 manufactures the base material 24 (that is, the first light scattering body 34) on which the reflection pattern 30 is formed. Then, the light source unit 14 is manufactured by combining the first light scattering body 34, the substrate 20 on which the minute light emitting element 18 is installed, and the second light scattering body 36.
なお、パターン形成装置46は、インクジェット型のプリンタには限定されず、それ以外の装置、例えば、インクジェット型以外の印刷方式のプリンタ、又はインク塗布装置によって構成されてもよい。あるいは、スクリーン印刷技術を用い、所定の反射パターン30を形成するための版を作成し、その版を利用して印刷を行う装置であってもよい。
The pattern forming apparatus 46 is not limited to the inkjet printer, and may be configured by other apparatus, for example, a printing type printer other than the inkjet printer, or an ink coating apparatus. Alternatively, it may be an apparatus that uses screen printing technology to create a plate for forming a predetermined reflection pattern 30, and prints using the plate.
以下、下記の実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
なお、下記の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容及び処理手順等については、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は、下記の実施例によって限定的に解釈されるべきものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples.
The materials, amounts used, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the invention should not be construed as limiting by the examples below.
なお、下記の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容及び処理手順等については、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は、下記の実施例によって限定的に解釈されるべきものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples.
The materials, amounts used, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the invention should not be construed as limiting by the examples below.
[輝度分布に関する光学シミュレーション]
実施例1~8及び比較例1では、光源ユニットの出射面における輝度の分布を光学シミュレーションによって算出した。ここで、出射面各部の輝度は、変動するものとし、その平均値で除した相対的な値にて評価することとする。 [Optical simulation of brightness distribution]
In Examples 1 to 8 and Comparative Example 1, the brightness distribution on the exit surface of the light source unit was calculated by optical simulation. Here, the brightness of each part of the exit surface is assumed to fluctuate, and is evaluated by a relative value divided by the average value.
実施例1~8及び比較例1では、光源ユニットの出射面における輝度の分布を光学シミュレーションによって算出した。ここで、出射面各部の輝度は、変動するものとし、その平均値で除した相対的な値にて評価することとする。 [Optical simulation of brightness distribution]
In Examples 1 to 8 and Comparative Example 1, the brightness distribution on the exit surface of the light source unit was calculated by optical simulation. Here, the brightness of each part of the exit surface is assumed to fluctuate, and is evaluated by a relative value divided by the average value.
光学シミュレーションに用いたモデル(以下、シミュレーションモデル)では、平面視で正方形状の基板20を用いた。また、光源設置面22上には、微小発光素子18であるミニLEDを、図19に示す複数の配置位置のそれぞれに配置した。具体的には、光源設置面22の中央位置からXY方向の各方向に略一定ピッチで計9個のミニLEDを配置した。X方向におけるミニLEDのピッチは、5.386mmとし、Y方向におけるミニLEDのピッチは、6.066mmとした。
In the model used for the optical simulation (hereinafter, simulation model), a square substrate 20 was used in a plan view. Further, on the light source installation surface 22, mini LEDs, which are minute light emitting elements 18, are arranged at each of the plurality of arrangement positions shown in FIG. Specifically, a total of nine mini LEDs were arranged at a substantially constant pitch in each direction in the XY directions from the central position of the light source installation surface 22. The pitch of the mini LEDs in the X direction was 5.386 mm, and the pitch of the mini LEDs in the Y direction was 6.066 mm.
各ミニLEDのチップサイズは、230μm×120μm×130μmとした。各ミニLEDの配光特性は、図1に示す配光特性とし、その視野角を130度とし、最も明るいミニLED直上近傍における強度を0.32W/sr mm2とした。
The chip size of each mini LED was 230 μm × 120 μm × 130 μm. The light distribution characteristics of each mini LED were the light distribution characteristics shown in FIG. 1, the viewing angle was 130 degrees, and the intensity in the vicinity directly above the brightest mini LED was 0.32 W / sr mm 2 .
また、シミュレーションモデルでは、光源設置面22の露出部分における光散乱が、光の入射角に応じた散乱であり、COSN乗則(N=2)に従うこととした。
なお、基板20の反射率、透過率及び吸収率については、それぞれ、90%、5%、5%とした。 Further, in the simulation model, the light scattering in the exposed portion of the lightsource installation surface 22 is the scattering according to the incident angle of the light, and it is determined that the COSN power law (N = 2) is obeyed.
The reflectance, transmittance and absorption of thesubstrate 20 were set to 90%, 5% and 5%, respectively.
なお、基板20の反射率、透過率及び吸収率については、それぞれ、90%、5%、5%とした。 Further, in the simulation model, the light scattering in the exposed portion of the light
The reflectance, transmittance and absorption of the
また、シミュレーションモデルでは、第一光散乱体34を光源設置面22の上方に、光源設置面22と平行で、且つ、XY方向において光源設置面22の中央位置と基材24の表面の中央位置が一致するように配置した。第一光散乱体34の基材24としては、厚み0.1mmのポリエチレンテレフタレート(PET)製フィルムを用いた。PETフィルムは、平面視で正方形状であり、その屈折率nについては1.576とした。
また、シミュレーションモデルでは、PETフィルムの+Z側の表面(すなわち、光源設置面22とは反対側に位置する第二面)を光の出射面とし、出射面各部での広がり角については10度とした。 Further, in the simulation model, the firstlight scattering body 34 is placed above the light source installation surface 22, parallel to the light source installation surface 22, and at the center position of the light source installation surface 22 and the center position of the surface of the base material 24 in the XY directions. Arranged so that they match. As the base material 24 of the first light scatterer 34, a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 0.1 mm was used. The PET film had a square shape in a plan view, and its refractive index n was set to 1.576.
Further, in the simulation model, the surface on the + Z side of the PET film (that is, the second surface located on the side opposite to the light source installation surface 22) is set as the light emitting surface, and the spreading angle at each part of the emitting surface is 10 degrees. bottom.
また、シミュレーションモデルでは、PETフィルムの+Z側の表面(すなわち、光源設置面22とは反対側に位置する第二面)を光の出射面とし、出射面各部での広がり角については10度とした。 Further, in the simulation model, the first
Further, in the simulation model, the surface on the + Z side of the PET film (that is, the second surface located on the side opposite to the light source installation surface 22) is set as the light emitting surface, and the spreading angle at each part of the emitting surface is 10 degrees. bottom.
(比較例1)
反射パターン30が形成されていないPETフィルムからなる第一光散乱体34を用い、光源設置面22と出射面(すなわち、PETフィルムの+Z側の表面)との間隔を14mmとした。この場合の出射面における輝度の分布をシミュレーションし、そのシミュレーション結果を図20に示す。
反射パターン30が形成されていない場合には、図20から分かるように、出射面のうち、ミニLEDの直上位置及びその近傍では輝度が著しく上昇し、これらの場所と他の場所との間で輝度の差が比較的大きくなる。
なお、図20以降の各図は、輝度の大きさを白黒の濃淡で可視化して表しているとともに(各図中の左側のグラフ)、輝度の平滑性をヒストグラムによって表している(各図中の右側のグラフ)。 (Comparative Example 1)
Afirst light scatterer 34 made of PET film on which the reflection pattern 30 was not formed was used, and the distance between the light source installation surface 22 and the emission surface (that is, the surface on the + Z side of the PET film) was set to 14 mm. The distribution of brightness on the exit surface in this case is simulated, and the simulation result is shown in FIG.
When thereflection pattern 30 is not formed, as can be seen from FIG. 20, the brightness increases remarkably in the position directly above the mini LED and in the vicinity thereof on the exit surface, and between these places and other places. The difference in brightness is relatively large.
In each figure after FIG. 20, the magnitude of brightness is visualized by shading in black and white (graph on the left side in each figure), and the smoothness of brightness is shown by a histogram (in each figure). The graph on the right side of).
反射パターン30が形成されていないPETフィルムからなる第一光散乱体34を用い、光源設置面22と出射面(すなわち、PETフィルムの+Z側の表面)との間隔を14mmとした。この場合の出射面における輝度の分布をシミュレーションし、そのシミュレーション結果を図20に示す。
反射パターン30が形成されていない場合には、図20から分かるように、出射面のうち、ミニLEDの直上位置及びその近傍では輝度が著しく上昇し、これらの場所と他の場所との間で輝度の差が比較的大きくなる。
なお、図20以降の各図は、輝度の大きさを白黒の濃淡で可視化して表しているとともに(各図中の左側のグラフ)、輝度の平滑性をヒストグラムによって表している(各図中の右側のグラフ)。 (Comparative Example 1)
A
When the
In each figure after FIG. 20, the magnitude of brightness is visualized by shading in black and white (graph on the left side in each figure), and the smoothness of brightness is shown by a histogram (in each figure). The graph on the right side of).
(実施例1)
実施例1では、シミュレーションモデルに用いられるPETフィルムの-Z側の表面(すなわち、第一面)に、複数の単位パターン32からなる反射パターン30を設けた。単位パターン32は、酸化チタンからなり、XY方向においてミニLEDの直上位置を中心として配置され、縦横3つずつ計9個の単位パターン32からなる反射パターン30を設けた。 (Example 1)
In Example 1, areflection pattern 30 composed of a plurality of unit patterns 32 is provided on the −Z side surface (that is, the first surface) of the PET film used in the simulation model. The unit pattern 32 is made of titanium oxide, is arranged around the position directly above the mini LED in the XY direction, and is provided with a reflection pattern 30 consisting of a total of nine unit patterns 32, three in each of the vertical and horizontal directions.
実施例1では、シミュレーションモデルに用いられるPETフィルムの-Z側の表面(すなわち、第一面)に、複数の単位パターン32からなる反射パターン30を設けた。単位パターン32は、酸化チタンからなり、XY方向においてミニLEDの直上位置を中心として配置され、縦横3つずつ計9個の単位パターン32からなる反射パターン30を設けた。 (Example 1)
In Example 1, a
各単位パターン32は、図14に示すように、互いに異径である5個の円柱状パターン断片を同心円状に重ねたものである。各パターン断片の半径は、先端側から順に0.5mm、1.0mm、1.6mm、2.2mm、2.65mmとした。各パターン断片の厚みは、それぞれ、表1に示す値に設定した。なお、表1に示す厚みは、基準厚みt(t=0.00759mm)に対する比率で表した値である。
As shown in FIG. 14, each unit pattern 32 is a concentric stack of five columnar pattern fragments having different diameters from each other. The radii of each pattern fragment were 0.5 mm, 1.0 mm, 1.6 mm, 2.2 mm, and 2.65 mm in order from the tip side. The thickness of each pattern fragment was set to the value shown in Table 1. The thickness shown in Table 1 is a value expressed as a ratio with respect to the reference thickness t (t = 0.00759 mm).
また、本実施形態では、反射パターン30の下地として、酸化チタンからなる層(平坦部)をPETフィルムの-Z側の表面全体に設けた。平坦部の厚みは、均一であり、上述した基準厚みtの0.1倍とした。
Further, in the present embodiment, a layer (flat portion) made of titanium oxide is provided on the entire surface of the PET film on the −Z side as a base of the reflection pattern 30. The thickness of the flat portion was uniform and was 0.1 times the above-mentioned reference thickness t.
また、反射パターン30を設けたPETフィルムの光学パラメータ(拡散係数及び吸収係数等)については、透過率及び反射率がシミュレーションによる計算値と実測値との間で一致するように決定した。透過率及び反射率の計測には、光線追跡シミュレーションソフト(製品名:Light Tools)を用いた。
なお、反射パターン30を設けたPETフィルムの屈折率nについては、1.4とし、吸収係数については、0とした。 Further, regarding the optical parameters (diffusion coefficient, absorption coefficient, etc.) of the PET film provided with thereflection pattern 30, it was determined that the transmittance and the reflectance match between the calculated value by the simulation and the measured value. Ray tracing simulation software (product name: Light Tools) was used to measure the transmittance and reflectance.
The refractive index n of the PET film provided with thereflection pattern 30 was 1.4, and the absorption coefficient was 0.
なお、反射パターン30を設けたPETフィルムの屈折率nについては、1.4とし、吸収係数については、0とした。 Further, regarding the optical parameters (diffusion coefficient, absorption coefficient, etc.) of the PET film provided with the
The refractive index n of the PET film provided with the
さらに、実施例1では、光源設置面22と出射面(すなわち、PETフィルムの+Z側の表面)との間隔を1mmとした。
Further, in Example 1, the distance between the light source installation surface 22 and the exit surface (that is, the surface on the + Z side of the PET film) is set to 1 mm.
以上の状況の下で出射面における輝度の分布をシミュレーションし、そのシミュレーション結果を図21に示す。同図から分かるように、反射パターン30が設けられたPETフィルムを用い、且つ光源設置面22と出射面との間隔を1mmとすると、反射パターン30が設けられていない場合に比べて、出射面における輝度の分布を平滑化することができる。また、間隔を小さくした分、光源ユニット全体としての厚みを小さくすることができる。
Under the above circumstances, the distribution of brightness on the exit surface was simulated, and the simulation results are shown in FIG. As can be seen from the figure, when a PET film provided with the reflection pattern 30 is used and the distance between the light source installation surface 22 and the emission surface is 1 mm, the emission surface is compared with the case where the reflection pattern 30 is not provided. The distribution of brightness in is smoothed. Further, the thickness of the light source unit as a whole can be reduced by the amount that the interval is reduced.
(実施例2)
実施例2では、各単位パターン32を構成する5つのパターン断片の各々の厚みを、表1に示す値に設定した。また、実施例2では、光源設置面22と出射面(すなわち、PETフィルムの+Z側の表面)との間隔を1mmとした。それ以外については、実施例1と同様の条件とした。 (Example 2)
In Example 2, the thickness of each of the five pattern fragments constituting eachunit pattern 32 was set to the value shown in Table 1. Further, in Example 2, the distance between the light source installation surface 22 and the exit surface (that is, the surface on the + Z side of the PET film) was set to 1 mm. Other than that, the conditions were the same as in Example 1.
実施例2では、各単位パターン32を構成する5つのパターン断片の各々の厚みを、表1に示す値に設定した。また、実施例2では、光源設置面22と出射面(すなわち、PETフィルムの+Z側の表面)との間隔を1mmとした。それ以外については、実施例1と同様の条件とした。 (Example 2)
In Example 2, the thickness of each of the five pattern fragments constituting each
実施例2について出射面における輝度の分布をシミュレーションし、そのシミュレーション結果を図22に示す。図22から分かるように、光源設置面22と出射面との間隔を2mmとすることにより、出射面における輝度の分布をより平滑化することができる。
For Example 2, the distribution of brightness on the exit surface was simulated, and the simulation result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 22, by setting the distance between the light source installation surface 22 and the emission surface to 2 mm, the brightness distribution on the emission surface can be further smoothed.
(実施例3,4)
実施例3,4では、反射パターン30が設けられたPETフィルムの配置位置を正規の位置から水平方向に0.2mmだけずらした。また、実施例3では、光源設置面22と出射面との間隔を1mmとし、実施例4では、間隔を2mmとした。また、実施例3、4では、各単位パターン32を構成する5つのパターン断片の各々の厚みを、表1に示す値に設定した。それ以外の点については、実施例1と同様の条件とした。 (Examples 3 and 4)
In Examples 3 and 4, the arrangement position of the PET film provided with thereflection pattern 30 was shifted from the regular position by 0.2 mm in the horizontal direction. Further, in Example 3, the distance between the light source installation surface 22 and the exit surface was set to 1 mm, and in Example 4, the distance was set to 2 mm. Further, in Examples 3 and 4, the thickness of each of the five pattern fragments constituting each unit pattern 32 was set to the value shown in Table 1. Other than that, the conditions were the same as in Example 1.
実施例3,4では、反射パターン30が設けられたPETフィルムの配置位置を正規の位置から水平方向に0.2mmだけずらした。また、実施例3では、光源設置面22と出射面との間隔を1mmとし、実施例4では、間隔を2mmとした。また、実施例3、4では、各単位パターン32を構成する5つのパターン断片の各々の厚みを、表1に示す値に設定した。それ以外の点については、実施例1と同様の条件とした。 (Examples 3 and 4)
In Examples 3 and 4, the arrangement position of the PET film provided with the
実施例3、4の各々について出射面における輝度の分布をシミュレーションし、それぞれのシミュレーション結果を図23、図24に示す。これらの図から分かるように、反射パターン30が設けられたPETフィルムの配置位置がずれると、出射面における輝度の平滑性が低下する。特に、光源設置面22と出射面との間隔が1mmである場合には、間隔が2mmである場合に比べて平滑性の低下が顕著となる。
The brightness distribution on the exit surface was simulated for each of Examples 3 and 4, and the simulation results are shown in FIGS. 23 and 24. As can be seen from these figures, if the arrangement position of the PET film provided with the reflection pattern 30 is displaced, the smoothness of the brightness on the exit surface is lowered. In particular, when the distance between the light source installation surface 22 and the exit surface is 1 mm, the smoothness is significantly reduced as compared with the case where the distance is 2 mm.
(実施例5~8)
実施例5~8では、反射パターン30が設けられたPETフィルムと、光源設置面22との間に、第二光散乱体36としての拡散板を追加して配置した。
利用した拡散板は、第一光散乱体34の基材24と同種類のPETフィルム(厚み0.3mm)の両面に、酸化チタンを均一の厚みとなるように塗布して構成される。酸化チタンの層は、前述した基準厚みtに対して、2.63倍の厚みである。また、拡散板は、Z方向おいて、拡散板の光源設置面22との対向面が光源設置面22から0.2mm離れた位置となるように配置される。
また、実施例5、6では、PETフィルムを正規の位置に配置し、実施例7、8では、PETフィルムの位置を正規の位置から水平に0.2mmだけずらした。また、実施例5、7では、光源設置面22と出射面との間隔を1mmとし、実施例6、8では、間隔を2mmとした。また、実施例5~8では、各単位パターン32を構成する5つのパターン断片の各々の厚みを、表1に示す値に設定した。それ以外の点については、実施例1と同様の条件とした。 (Examples 5 to 8)
In Examples 5 to 8, a diffuser plate as a second light scatterer 36 was additionally arranged between the PET film provided with thereflection pattern 30 and the light source installation surface 22.
The diffuser plate used is configured by applying titanium oxide to both sides of a PET film (thickness 0.3 mm) of the same type as thebase material 24 of the first light scattering body 34 so as to have a uniform thickness. The titanium oxide layer is 2.63 times thicker than the above-mentioned reference thickness t. Further, the diffuser plate is arranged so that the surface of the diffuser plate facing the light source installation surface 22 is 0.2 mm away from the light source installation surface 22 in the Z direction.
Further, in Examples 5 and 6, the PET film was arranged at a regular position, and in Examples 7 and 8, the position of the PET film was shifted horizontally by 0.2 mm from the regular position. Further, in Examples 5 and 7, the distance between the lightsource installation surface 22 and the exit surface was set to 1 mm, and in Examples 6 and 8, the distance was set to 2 mm. Further, in Examples 5 to 8, the thickness of each of the five pattern fragments constituting each unit pattern 32 was set to the value shown in Table 1. Other than that, the conditions were the same as in Example 1.
実施例5~8では、反射パターン30が設けられたPETフィルムと、光源設置面22との間に、第二光散乱体36としての拡散板を追加して配置した。
利用した拡散板は、第一光散乱体34の基材24と同種類のPETフィルム(厚み0.3mm)の両面に、酸化チタンを均一の厚みとなるように塗布して構成される。酸化チタンの層は、前述した基準厚みtに対して、2.63倍の厚みである。また、拡散板は、Z方向おいて、拡散板の光源設置面22との対向面が光源設置面22から0.2mm離れた位置となるように配置される。
また、実施例5、6では、PETフィルムを正規の位置に配置し、実施例7、8では、PETフィルムの位置を正規の位置から水平に0.2mmだけずらした。また、実施例5、7では、光源設置面22と出射面との間隔を1mmとし、実施例6、8では、間隔を2mmとした。また、実施例5~8では、各単位パターン32を構成する5つのパターン断片の各々の厚みを、表1に示す値に設定した。それ以外の点については、実施例1と同様の条件とした。 (Examples 5 to 8)
In Examples 5 to 8, a diffuser plate as a second light scatterer 36 was additionally arranged between the PET film provided with the
The diffuser plate used is configured by applying titanium oxide to both sides of a PET film (thickness 0.3 mm) of the same type as the
Further, in Examples 5 and 6, the PET film was arranged at a regular position, and in Examples 7 and 8, the position of the PET film was shifted horizontally by 0.2 mm from the regular position. Further, in Examples 5 and 7, the distance between the light
実施例5~8の各々について出射面における輝度の分布をシミュレーションし、それぞれのシミュレーション結果を図25~28に示す。これらの図から分かるように、追加の拡散板をPETフィルムと光源設置面22との間に配置することにより、出射面における輝度の分布をより一層平滑化することができる。また、追加の拡散板を設けることで、PETフィルムの位置ずれによる平滑化の低下を緩和させることができる。
The brightness distribution on the exit surface was simulated for each of Examples 5 to 8, and the simulation results are shown in FIGS. 25 to 28. As can be seen from these figures, by arranging the additional diffuser plate between the PET film and the light source installation surface 22, the brightness distribution on the exit surface can be further smoothed. Further, by providing an additional diffusion plate, it is possible to alleviate the deterioration of smoothing due to the misalignment of the PET film.
以上までに説明した本発明の実施例1~8の各々の条件は、いずれも本発明の範囲にあるから、本発明の効果は明らかである。
Since each of the conditions of Examples 1 to 8 of the present invention described above is within the scope of the present invention, the effect of the present invention is clear.
10 表示装置
12 LCD(液晶ディスプレイ)
14 光源ユニット
16 微小光源
18 微小発光素子
20 基板
22 光源設置面
24 基材
26 第一面
28 第二面
30 反射パターン
32 単位パターン
34 第一光散乱体
36 第二光散乱体
40 光源ユニット製造装置
42 配光特性取得装置
44 パターン形成データ生成装置
46 パターン形成装置 10Display device 12 LCD (Liquid Crystal Display)
14Light source unit 16 Micro light source 18 Micro light emitting element 20 Substrate 22 Light source installation surface 24 Base material 26 First surface 28 Second surface 30 Reflection pattern 32 Unit pattern 34 First light scatterer 36 Second light scatterer 40 Light source unit manufacturing equipment 42 Light distribution characteristic acquisition device 44 Pattern formation data generation device 46 Pattern formation device
12 LCD(液晶ディスプレイ)
14 光源ユニット
16 微小光源
18 微小発光素子
20 基板
22 光源設置面
24 基材
26 第一面
28 第二面
30 反射パターン
32 単位パターン
34 第一光散乱体
36 第二光散乱体
40 光源ユニット製造装置
42 配光特性取得装置
44 パターン形成データ生成装置
46 パターン形成装置 10
14
Claims (12)
- 少なくとも一つの微小光源が設置された光源設置面と、
前記光源設置面と並べて配置された透光性を有する基材と、
前記基材において前記光源設置面側に位置する第一面に、前記少なくとも一つの微小光源の配光特性に基づいて形成された反射パターンと、を有し、
前記基材において前記第一面とは反対側に位置する第二面と前記光源設置面との間隔が1mm以上且つ2mm以下である、光源ユニット。 A light source installation surface on which at least one micro light source is installed,
A translucent base material arranged side by side with the light source installation surface,
The base material has a reflection pattern formed based on the light distribution characteristics of at least one micro light source on the first surface located on the light source installation surface side.
A light source unit in which the distance between the second surface of the base material, which is located on the side opposite to the first surface, and the light source installation surface is 1 mm or more and 2 mm or less. - 平面状の前記光源設置面を有する基板を有し、
前記光源設置面において、前記少なくとも一つの微小光源としての複数の微小発光素子が、前記光源設置面の中央位置を基準として対称的に配置されている、請求項1に記載の光源ユニット。 It has a substrate having a flat surface for installing the light source, and has a flat substrate.
The light source unit according to claim 1, wherein a plurality of micro light emitting elements as the at least one micro light source are symmetrically arranged on the light source installation surface with respect to a central position of the light source installation surface. - 前記第一面において、前記反射パターンとしての複数の単位パターンが、前記第一面の中央位置を基準として対称的に形成されている、請求項1又は2に記載の光源ユニット。 The light source unit according to claim 1 or 2, wherein a plurality of unit patterns as the reflection patterns are symmetrically formed on the first surface with respect to the central position of the first surface.
- 前記複数の単位パターンの各々が酸化チタンによって構成されている、請求項3に記載の光源ユニット。 The light source unit according to claim 3, wherein each of the plurality of unit patterns is composed of titanium oxide.
- 前記複数の単位パターンの各々は、前記光源設置面に向かって突出し、且つ、前記光源設置面に近付くにつれて直径が段階的に小さくなる形状を有する、請求項3又は4に記載の光源ユニット。 The light source unit according to claim 3 or 4, wherein each of the plurality of unit patterns protrudes toward the light source installation surface and has a shape in which the diameter gradually decreases as the light source installation surface approaches the light source installation surface.
- 前記複数の単位パターンの各々は、前記第二面における輝度の分布に関する指標値が設定条件を満たすために前記第一面に形成されている、請求項3乃至5のいずれか一項に記載の光源ユニット。 The invention according to any one of claims 3 to 5, wherein each of the plurality of unit patterns is formed on the first surface in order for the index value relating to the brightness distribution on the second surface to satisfy the setting condition. Light source unit.
- 下記の第一条件及び第二条件が満たされることで、前記指標値が前記設定条件を満たし、
前記複数の単位パターンの各々の厚み、サイズ及び配置位置が、前記第一条件及び前記第二条件を満たすように決められた厚み、サイズ及び配置位置である、請求項6に記載の光源ユニット。
第一条件:前記第二面のうち、前記少なくとも一つの微小光源と重なる位置にある特定領域、及び、前記特定領域を囲む周辺領域の各々での輝度が基準値以下になること。
第二条件:前記第二面における輝度の分散度合いが目標範囲内にあること。 When the following first condition and second condition are satisfied, the index value satisfies the setting condition.
The light source unit according to claim 6, wherein the thickness, size, and arrangement position of each of the plurality of unit patterns are the thickness, size, and arrangement position determined so as to satisfy the first condition and the second condition.
First condition: The brightness in each of the specific region located at the position overlapping the at least one micro light source and the peripheral region surrounding the specific region on the second surface is equal to or less than the reference value.
Second condition: The degree of dispersion of the brightness on the second surface is within the target range. - 前記基材は、透光性を有するフィルム材料によって構成される、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光源ユニット。 The light source unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the base material is made of a film material having translucency.
- 前記基材と前記反射パターンとが第一光散乱体を構成し、
前記第一光散乱体と前記少なくとも一つの光源との間に、第二光散乱体が配置されており、
前記第一光散乱体及び前記第二光散乱体のうち、前記第一光散乱体にのみ前記反射パターンが設けられている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光源ユニット。 The base material and the reflection pattern form a first light scatterer.
A second light scatterer is arranged between the first light scatterer and the at least one light source.
The light source unit according to any one of claims 1 to 8, wherein the reflection pattern is provided only on the first light scattering body among the first light scattering body and the second light scattering body. - 前記光源設置面と平行であり且つ互いに直交する2つの方向の各々において、前記光源設置面に対する前記第一光散乱体の正規の配置位置と、前記第一光散乱体の実配置位置とのずれ量が0.2mm以下である、請求項9に記載の光源ユニット。 The deviation between the regular arrangement position of the first light scatterer and the actual arrangement position of the first light scatterer with respect to the light source installation surface in each of the two directions parallel to the light source installation surface and orthogonal to each other. The light source unit according to claim 9, wherein the amount is 0.2 mm or less.
- 液晶ディスプレイを有し、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光源ユニットがバックライトユニットとして前記液晶ディスプレイの背面側に備えられている、表示装置。 A display device having a liquid crystal display, wherein the light source unit according to any one of claims 1 to 10 is provided as a backlight unit on the back side of the liquid crystal display.
- 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光源ユニットを製造する光源ユニット製造装置であって、
前記少なくとも一つの微小光源の配光特性を取得する配光特性取得装置と、
取得された前記配光特性に基づいて生成されたパターン形成データに従って、前記基材の前記第一面に前記反射パターンを形成するパターン形成装置と、を有する光源ユニット製造装置。 A light source unit manufacturing apparatus for manufacturing the light source unit according to any one of claims 1 to 10.
A light distribution characteristic acquisition device that acquires the light distribution characteristics of at least one of the minute light sources, and
A light source unit manufacturing apparatus comprising a pattern forming apparatus for forming the reflection pattern on the first surface of the base material according to the pattern forming data generated based on the acquired light distribution characteristics.
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