JP2006031941A - Planar light source unit - Google Patents

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Tsunehiko Tanabe
常彦 田辺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a planar light source unit in which uniform emission of light is realized on an emitting surface without making the size larger than the size of a liquid crystal panel as much as possible. <P>SOLUTION: The planar light source unit 10 comprises a light guide body 1, a cylindrical lens 7, a plurality of white LEDs 4, a reflecting mirror 8, and a light diffusion member 11. The light guide body 1 is of plate shape and has an emitting surface 29 for emitting light. The cylindrical lens 7 is arranged at one end face 27 extending in a direction crossing the emitting surface 29 in the light guide body 1 and condenses light in the direction crossing the emitting surface 29 of the light guide body 1 (for example, in thickness direction of the light guide body). The white LED 4 is arranged as as to face one end face 27 of the light guide body 1 through the cylindrical lens 7. The reflecting mirror 8 is arranged so as to face the other end face 28 located on the opposite side to the one end face 27 in the light guide body 1. The light diffusion member 11 is arranged at the rear face side located on the opposite side to the emitting surface 29 in the light guide body 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、面状光源ユニットに関し、より特定的には、バックライト機構を有する表示装置においてバックライト機構として用いられる面状光源ユニットに関する。   The present invention relates to a planar light source unit, and more particularly to a planar light source unit used as a backlight mechanism in a display device having a backlight mechanism.

近年、ラップトップ型、あるいはノートブック型コンピュータや液晶テレビジョン用の表示装置として、薄型でしかも視認性の良いバックライト機構を有する液晶表示装置が用いられてきている(たとえば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art In recent years, a liquid crystal display device having a thin backlight and a highly visible backlight mechanism has been used as a display device for a laptop or notebook computer or a liquid crystal television (for example, see Patent Document 1). .

図12は、上記特許文献1に開示された従来のバックライト機構を構成する面状光源ユニットの斜視模式図である。図13は、図12の線分XIII−XIIIにおける断面模式図である。図12および図13を参照して、従来の面状光源ユニットを説明する。   FIG. 12 is a schematic perspective view of a planar light source unit constituting the conventional backlight mechanism disclosed in Patent Document 1. 13 is a schematic cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. A conventional planar light source unit will be described with reference to FIGS.

図12および図13に示すように、従来の面状光源ユニット110は、液晶パネル106の背面に光指向性シート103を介してバックライト機構として配置されており、導光体101と、線状光源104と、光拡散反射板102と、光拡散部材111とを備える。
導光体101は、光を良く通過させる物質をその構成材として用いることができる。たとえば、導光体101の材料としてメタクリル系の樹脂あるいはポリカーボネート樹脂を用いることができる。導光体101の端面に対向するように、線状光源104が配置されている。線状光源104を囲むように、光反射鏡105が配置されている。この光反射鏡105は、線上光源104の光を効率よく導光体101の端面に入射させるための反射鏡である。
As shown in FIGS. 12 and 13, the conventional planar light source unit 110 is disposed as a backlight mechanism on the back surface of the liquid crystal panel 106 via a light directing sheet 103, and has a light guide 101 and a linear shape. A light source 104, a light diffusing reflector 102, and a light diffusing member 111 are provided.
For the light guide body 101, a substance that allows light to pass therethrough can be used as its constituent material. For example, methacrylic resin or polycarbonate resin can be used as the material of the light guide body 101. A linear light source 104 is disposed so as to face the end face of the light guide 101. A light reflecting mirror 105 is disposed so as to surround the linear light source 104. The light reflecting mirror 105 is a reflecting mirror for causing the light from the linear light source 104 to efficiently enter the end face of the light guide 101.

導光体101の裏面側(光の出射面と反対側の表面)には、光拡散部材111がドット状に配置されている。光拡散部材111は、例えば、導光体101の材質に比較して高屈折率を持ち、且つ拡散反射率が大きい顔料などを用いることができる。具体的には、このような顔料であるチタンホワイトを含んだ塗料、または印刷インキなどを光拡散部材111として用いることができる。また、このような光拡散部材111は、上記の印刷インキなどをスクリーン印刷などの方法で導光体101の裏面上にドット状に印刷する。なお、光拡散部材111を形成することに代えて、導光体101の裏面を粗面化する、あるいはその裏面に小孔を開ける、もしくは裏面に小突起を付与するなどの手法を用いて、導光体101に光拡散性を付与することができる。図13から分かるように、光拡散部材111の下には光拡散反射板102が配置されている。この光拡散反射板102は、導光体101から出射した光を再び導光体101に戻し、光を効率よく使用するために用いられる。   On the back side of the light guide 101 (the surface opposite to the light exit surface), the light diffusion member 111 is arranged in a dot shape. For the light diffusing member 111, for example, a pigment having a high refractive index and a large diffuse reflectance as compared with the material of the light guide 101 can be used. Specifically, a paint containing titanium white as such a pigment, printing ink, or the like can be used as the light diffusing member 111. Further, such a light diffusing member 111 prints the above-described printing ink or the like in a dot shape on the back surface of the light guide 101 by a method such as screen printing. Instead of forming the light diffusing member 111, using a technique such as roughening the back surface of the light guide 101, or forming a small hole on the back surface, or providing a small protrusion on the back surface, Light diffusibility can be imparted to the light guide 101. As can be seen from FIG. 13, the light diffusion reflection plate 102 is disposed under the light diffusion member 111. The light diffusing reflector 102 is used to efficiently return the light emitted from the light guide 101 to the light guide 101 and use the light efficiently.

線状光源104としては、蛍光管、タングステン白熱管、オプティカルロッド、LEDなどを配列したものを用いることができる。また、導光体101の光の出射面上には、光指向性シート103が配置されている。光指向性シート103は、透光性材料からなり、導光体101より出射した光を前部の液晶パネル106に有効な平行光として入射させる。   As the linear light source 104, an array of fluorescent tubes, tungsten incandescent tubes, optical rods, LEDs, or the like can be used. Further, a light directing sheet 103 is disposed on the light exit surface of the light guide 101. The light directing sheet 103 is made of a light-transmitting material, and makes light emitted from the light guide 101 enter the front liquid crystal panel 106 as effective parallel light.

図14は、線状光源104として複数のLED104を用いた場合の面状光源ユニットを示す平面模式図である。図14を参照して、従来の面状光源ユニットの課題を説明する。   FIG. 14 is a schematic plan view showing a planar light source unit when a plurality of LEDs 104 are used as the linear light source 104. With reference to FIG. 14, the problem of the conventional planar light source unit will be described.

図14に示した従来の面状光源ユニットでは、上述のように線状光源として基板112上に配置された複数のLED104を用いている。LED104は、はんだ付けなどの手法により基板112上に実装されている。図14に示したように、線状光源として複数のLED104を用いる場合、線状光源としてのムラの少ない光を放射するためには、LED104の間隔を狭くするという対応が考えられる。しかし、このような手法を採用すると、必要なLED104の個数が増えるため、面状光源ユニットの製造コストや消費電力などが増大することになる。したがって、使用するLEDの数は極力少ない方が好ましい。このため、指向角の相対的に大きなLED104を用いて、LED104の必要数を少なくすることが考えられる。   The conventional planar light source unit shown in FIG. 14 uses a plurality of LEDs 104 arranged on the substrate 112 as a linear light source as described above. The LED 104 is mounted on the substrate 112 by a technique such as soldering. As shown in FIG. 14, in the case where a plurality of LEDs 104 are used as a linear light source, in order to emit light with less unevenness as a linear light source, a countermeasure of narrowing the interval between the LEDs 104 can be considered. However, when such a method is employed, the number of necessary LEDs 104 increases, which increases the manufacturing cost and power consumption of the planar light source unit. Therefore, it is preferable that the number of LEDs used is as small as possible. For this reason, it is conceivable to reduce the necessary number of LEDs 104 by using LEDs 104 having a relatively large directivity angle.

ここで、指向角の大きなLED104から出射された光線113は、導光体101の端面から導光体101中に入射する。光線113が導光体101に入射する際、スネルの公式に従った角度で導光体101中に広がる。たとえば、LED104からの光の出射角が40°であり、導光体101の屈折率nが1.5であるとき、導光体101中に入射した光(光線113)は出射角が約25°で広がる。このときの、導光体101中における水平方向での光線113の広がりを図14では示している。   Here, the light beam 113 emitted from the LED 104 having a large directivity angle enters the light guide 101 from the end face of the light guide 101. When the light beam 113 enters the light guide 101, it spreads into the light guide 101 at an angle according to Snell's formula. For example, when the light emission angle from the LED 104 is 40 ° and the refractive index n of the light guide 101 is 1.5, the light (light ray 113) incident on the light guide 101 has an emission angle of about 25. Spread at °. FIG. 14 shows the spread of the light beam 113 in the horizontal direction in the light guide 101 at this time.

しかし、このように複数のLED104(たとえば、複数の白色LED)を用いる場合、図14に示すように、隣接するLED104からの光が互いに干渉しない領域である光量不足部115が発生する。この結果、導光体101の上部表面(出射面)から出射される拡散光に局所的な明るさの濃淡が発生する(具体的には、光量不足部115からの光の明るさは、他の部分から出射する光の明るさより暗くなる)。   However, when a plurality of LEDs 104 (for example, a plurality of white LEDs) are used in this way, as shown in FIG. 14, a light quantity deficient portion 115 that is an area where the lights from adjacent LEDs 104 do not interfere with each other occurs. As a result, local brightness gradation occurs in the diffused light emitted from the upper surface (outgoing surface) of the light guide 101 (specifically, the brightness of the light from the light quantity deficient portion 115 is other than It becomes darker than the brightness of the light emitted from the part).

また、複数のLED104として3色(赤色(R)、緑色(G)、青色(B))のLED104を用いる場合、この3色のLED104からの光が全て混色することにより白色の光が導光体101から出射される混合色出射部121が存在する。一方、この混合色出射部121よりLED104側では、これらの3色のLED104からの光のうちの2色の光のみが混色している、あるいは全く混色していないため白色以外の単色の光が導光体101から出射する非白色光出射部119が存在する。この結果、導光体101から出射される光について、色ムラが発生することになる。   In addition, when the LEDs 104 of three colors (red (R), green (G), and blue (B)) are used as the plurality of LEDs 104, white light is guided by mixing all the lights from the LEDs 104 of the three colors. There is a mixed color emission part 121 emitted from the body 101. On the other hand, on the LED 104 side from the mixed color emitting portion 121, only two colors of the light from these three colors of LEDs 104 are mixed or not mixed at all. There is a non-white light emitting portion 119 that exits from the light guide 101. As a result, color unevenness occurs in the light emitted from the light guide body 101.

このような導光体101から出射される光の濃淡や色ムラを改善するため、従来さまざまな技術が提案されている。たとえば、特許文献2においては、導光体101の背面に反射シートを配置し、当該反射シートをLED104近傍において導光体101と部分的に接着することで、LED104近傍の導光体101についても均一に発光させるとしている。また、特許文献3では、異なる色のLEDを垂直方向(縦)に並べて、平面的に同一位置に配置することにより、異なる色のLED同士が導光体101中において同一な照明分布を示すことで、色ムラが発生しないとしている。また、特許文献4では、導光体1010の端面に1つまたは少数のLEDを配置し、導光体101にLEDからの入射光を左右に振り分けるとともに、一部を通過させる作用を有する穴を設けることにより、光源からの光を、効率よい光路変換により一様に広げ、線状光源のように指向性のない状態にすることで、低コストで均一な光を出射可能な面状光源ユニットを提供できるとしている。
特開平6−342161号公報 特開平9−92886号公報 特開平11−353920号公報 特開平6−342161号公報
Various techniques have been proposed in the past in order to improve the density and color unevenness of light emitted from the light guide 101. For example, in Patent Document 2, a reflective sheet is disposed on the back surface of the light guide body 101, and the reflective sheet is partially bonded to the light guide body 101 in the vicinity of the LED 104. It is supposed to emit light uniformly. Further, in Patent Document 3, LEDs of different colors exhibit the same illumination distribution in the light guide 101 by arranging LEDs of different colors in the vertical direction (vertical) and arranging them at the same position in a plane. Therefore, color unevenness is not generated. In Patent Document 4, one or a small number of LEDs are arranged on the end face of the light guide body 1010, and incident light from the LEDs is distributed to the light guide body 101 to the left and right, and a hole having a function of allowing a part to pass therethrough. By providing a planar light source unit that can uniformly emit light at low cost by uniformly spreading light from the light source by efficient optical path conversion and making it non-directional like a linear light source Can provide.
JP-A-6-342161 JP-A-9-92886 JP 11-353920 A JP-A-6-342161

しかし、上述した従来の技術では、図14に示した光量不足部115と他の部分との濃淡の差はある程度軽減されるものの、やはり光量不足部115は存在しており、液晶表示装置の表示品質を高いレベルに維持するためにはこのような光量不足部115を液晶パネル106(図13参照)とは重ならない領域に配置する必要がある。この結果、導光体101の幅が、少なくとも距離L1だけ液晶パネル106の幅より大きくなる。   However, in the above-described conventional technique, the light intensity deficiency portion 115 shown in FIG. 14 and other portions are reduced to some extent, but the light amount deficiency portion 115 still exists, and the display of the liquid crystal display device In order to maintain the quality at a high level, it is necessary to arrange such a light quantity deficient portion 115 in a region that does not overlap with the liquid crystal panel 106 (see FIG. 13). As a result, the width of the light guide 101 is larger than the width of the liquid crystal panel 106 by at least the distance L1.

さらに、LEDから広指向角で導光体101内部端面に入射した光は、導光体101と外部の空気との屈折率により決定される臨界角を超えた角度で導光体101の内部端面に入射することになるため、導光体101の端面を透過してしまう。このため、導光体101の出射面から出射する光の光量が低下することになっていた。   Further, the light incident on the inner end face of the light guide body 101 from the LED with a wide directivity angle has an angle exceeding the critical angle determined by the refractive index of the light guide body 101 and the external air, and the inner end face of the light guide body 101. , The light is transmitted through the end face of the light guide 101. For this reason, the light quantity of the light radiate | emitted from the output surface of the light guide 101 was to fall.

また、LED104として3色のLED104を用いる場合、上述したように光量不足部115よりさらに広い非白色出射部119が形成されるため、液晶表示装置の表示品質を考えると、この非白色出射部119についても液晶パネル106と重ならない領域に配置する必要がある。この結果、導光体101の幅を、距離L2だけ液晶パネル106の幅より大きくする必要がある。   Further, when the three-color LED 104 is used as the LED 104, the non-white light emitting portion 119 that is wider than the light quantity deficient portion 115 is formed as described above. Therefore, considering the display quality of the liquid crystal display device, this non-white light emitting portion 119 is used. Must be arranged in a region that does not overlap the liquid crystal panel 106. As a result, the width of the light guide 101 needs to be larger than the width of the liquid crystal panel 106 by the distance L2.

ここで、一般に液晶表示装置においては、表示面の周囲(すなわち額縁と呼ばれる部分)をできるだけ狭くすることが望まれている。このため、液晶パネル106の幅より導光体101の幅が大きくなることは好ましくない。なお、このような液晶パネル106のサイズより広くなる導光体101の部分を折り曲げた構造とすることも考えられるが、このような構造は複雑なものであり、この折り曲げ構造部においてLEDからの光が外部に漏れて光の利用効率が低下するなどの問題がある。したがって、このような折り曲げ構造も現実的な対策としては不十分であると考えられる。   Here, in general, in a liquid crystal display device, it is desired to make the periphery of the display surface (that is, a portion called a frame) as narrow as possible. For this reason, it is not preferable that the width of the light guide 101 is larger than the width of the liquid crystal panel 106. In addition, although it is possible to make the structure of the light guide body 101 bent so as to be larger than the size of the liquid crystal panel 106, such a structure is complicated. There is a problem in that light leaks to the outside and light utilization efficiency decreases. Therefore, such a bent structure is considered to be insufficient as a practical measure.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、そのサイズを極力液晶パネルのサイズより大きくすることなく、かつ、出射面における均一な光の出射を実現することができる面状光源ユニットを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to make uniform light emission on the emission surface without making the size larger than the size of the liquid crystal panel as much as possible. It is providing the planar light source unit which can implement | achieve.

この発明に従った面状光源ユニットは、導光体と、レンズと、複数の光源と、反射鏡と、光拡散部材とを備える。導光体は板状であって、光を出射する出射面を有する。レンズは、導光体において、出射面と交差する方向に延びる一方端面に配置され、導光体の出射面に対して交差する方向において光を集光する。複数の光源は、レンズを介して導光体の一方端面と対向するように配置される。反射鏡は、導光体において、一方端面と反対側に位置する他方端面に対向するように配置される。光拡散部材は、導光体において、出射面と反対側に位置する他方表面側に配置される。   The planar light source unit according to the present invention includes a light guide, a lens, a plurality of light sources, a reflecting mirror, and a light diffusing member. The light guide has a plate shape and has an emission surface for emitting light. The lens is disposed on one end surface of the light guide that extends in a direction intersecting the emission surface, and condenses light in a direction intersecting the emission surface of the light guide. The plurality of light sources are arranged so as to face one end surface of the light guide through the lens. The reflecting mirror is arranged in the light guide so as to face the other end surface located on the opposite side to the one end surface. The light diffusing member is disposed on the other surface side of the light guide that is located on the side opposite to the emission surface.

ここで、導光体の一方端面から、ある程度の出射角を有する光をそのまま導光体に入射させた場合、導光体の出射面に対してほぼ垂直な方向(導光体の厚み方向)に対してある角度以上で入射した光は、導光体内部での反射回数が不足し、複数の光源からの光(色)の混合が不十分な状態のまま、出射面から当該光が出射される。この結果、面状光源ユニットの出射面から出射される光にいわゆる濃淡や色ムラが発生する。   Here, when light having a certain emission angle is incident on the light guide as it is from one end face of the light guide, a direction substantially perpendicular to the light emission surface of the light guide (thickness direction of the light guide) The light incident at a certain angle or more with respect to the light is not reflected in the light guide, and the light is emitted from the emission surface while the light (color) from the plurality of light sources is not sufficiently mixed. Is done. As a result, so-called shading and color unevenness occur in the light emitted from the emission surface of the planar light source unit.

しかし、本発明に従った面状光源ユニットでは、上記レンズを配置することで、導光体の出射面と平行な方向に対する光の進行方向の角度を所定の範囲の値とすることができる。このため、導光体に入射する光が、導光体内部で、光(色)の混合が十分に行なわれるのに十分な回数だけ反射されるように、光の角度を調整することができる。この結果、複数の光源からの光を十分混合した、色ムラや濃淡の少ない均一な光を導光体の出射面から出射することができる。   However, in the planar light source unit according to the present invention, by arranging the lens, the angle of the light traveling direction with respect to the direction parallel to the exit surface of the light guide can be set to a value within a predetermined range. For this reason, the angle of the light can be adjusted so that the light incident on the light guide is reflected a sufficient number of times within the light guide to sufficiently mix the light (color). . As a result, it is possible to emit uniform light with little color unevenness and light and shade, in which light from a plurality of light sources is sufficiently mixed, from the exit surface of the light guide.

また、導光体の他方端面に反射鏡を配置することで、導光体の他方端面から出射した光を、反射鏡により反射させることによって、再度導光体に入射させることができる。この結果、導光体の他方端面から出射した光を導光体内部での光の混合および出射面からの光の出射に利用できる。したがって、出射面から出射する光の均一性および光量を向上させることができる。   Further, by disposing the reflecting mirror on the other end surface of the light guide, the light emitted from the other end surface of the light guide can be made incident again on the light guide by reflecting the light with the reflecting mirror. As a result, the light emitted from the other end surface of the light guide can be used for mixing the light inside the light guide and emitting the light from the emission surface. Therefore, it is possible to improve the uniformity and the amount of light emitted from the emission surface.

また、導光体の出射面から出射する光の均一性を向上させることができるため、従来のような光量不足部がほとんど解消される。そのため、本発明による面状光源ユニットを液晶表示装置に適用する場合、従来のように光量不足部を液晶パネルと重ならない位置に配置する必要が無い(つまり、面状光源ユニットのほぼ全面を液晶パネルへ光を供給するためのバックライトとして利用できる)。したがって、液晶表示装置におけるいわゆる額縁部(液晶表示部の周囲の部分)のサイズを小さくできる。   In addition, since the uniformity of the light emitted from the light exit surface of the light guide can be improved, the conventional light quantity deficient portion is almost eliminated. Therefore, when the planar light source unit according to the present invention is applied to a liquid crystal display device, it is not necessary to dispose the insufficient light amount portion at a position where it does not overlap with the liquid crystal panel as in the prior art (that is, almost the entire surface of the planar light source unit is liquid crystal). Can be used as a backlight to supply light to the panel). Therefore, the size of a so-called frame portion (portion around the liquid crystal display portion) in the liquid crystal display device can be reduced.

上記面状光源ユニットにおいて、レンズから出射して導光体に入射する光の進行方向が導光体の出射面とほぼ平行な方向および導光体の内部で集束する方向のいずれか一方を含むように、レンズの特性は決定されていることが好ましい。   In the planar light source unit, the traveling direction of the light emitted from the lens and incident on the light guide includes one of a direction substantially parallel to the light exit surface of the light guide and a direction of focusing inside the light guide. Thus, it is preferable that the characteristics of the lens are determined.

この場合、導光体に入射する光が、光(色)の混合が十分に行なわれるのに必要な回数だけ導光体内部で確実に反射されるようにすることができる。なお、ここで導光体1の出射面とほぼ平行な方向とは、出射面の延びる方向に対する傾斜角が±10°以下、より好ましくは±5°以下となっている方向を言う。   In this case, the light incident on the light guide can be reliably reflected inside the light guide as many times as necessary to sufficiently mix the light (color). Here, the direction substantially parallel to the exit surface of the light guide 1 refers to a direction in which an inclination angle with respect to the extending direction of the exit surface is ± 10 ° or less, more preferably ± 5 ° or less.

上記面状光源ユニットにおいて、レンズは、凸レンズおよびフレネルレンズのいずれか一方であってもよい。   In the planar light source unit, the lens may be either a convex lens or a Fresnel lens.

この場合、一般的な凸レンズまたはフレネルレンズを用いることで、特殊なレンズを用いることなく本発明による面状光源ユニットを容易に製造できる。   In this case, by using a general convex lens or Fresnel lens, the planar light source unit according to the present invention can be easily manufactured without using a special lens.

また、レンズとして厚みの相対的に小さなフレネルレンズを用いれば、面状光源ユニットを用いた液晶表示装置における表示面の周囲を容易に小さくすることができる。   Further, if a Fresnel lens having a relatively small thickness is used as the lens, the periphery of the display surface in the liquid crystal display device using the planar light source unit can be easily reduced.

上記面状光源ユニットにおいて、レンズは、導光体の内部で集束するように光を出射することが好ましい。上記面状光源ユニットにおいて、レンズにより光が集束された焦点の位置と導光体の一方端面との間の距離は、複数の光源からの光が互いに干渉することなく導光体の出射面から放出される領域の幅より大きいことが好ましい。   In the planar light source unit, the lens preferably emits light so as to be focused inside the light guide. In the above planar light source unit, the distance between the focal point where the light is focused by the lens and the one end surface of the light guide is such that the light from the plurality of light sources does not interfere with each other and does not interfere with each other. Preferably it is larger than the width of the region to be released.

この場合、焦点の位置と導光体の一方端面との間の距離が小さすぎて(レンズの焦点距離が小さすぎて)導光体内部側面に対する光の入射角度が大きくなり、結果的に導光体内部での光の反射回数が不足するといった現象の発生確率を低減できる。この結果、光の反射回数が不足することにより、導光体の出射面から出射する光の均一性が低下する可能性を低減できる。   In this case, the distance between the focal point and the one end surface of the light guide is too small (the focal length of the lens is too small), and the incident angle of light with respect to the inner side surface of the light guide becomes large. It is possible to reduce the probability of occurrence of a phenomenon in which the number of reflections of light within the light body is insufficient. As a result, it is possible to reduce the possibility that the uniformity of the light emitted from the light exit surface of the light guide body is lowered due to the insufficient number of times of light reflection.

上記面状光源ユニットにおいて、反射鏡は、導光体の出射面に対して交差する方向(たとえば、出射面に対して実質的に垂直な方向)における中央部が、導光体の他方端面から突出ように折り曲げられていることが好ましい。反射鏡の折り曲げられた部分の折り曲げ角度θは、出射面に平行な方向に対する、レンズから導光体への光の入射角をθとしたときに、 90°+θ1<θ<120°+2×θ1/3 という関係式を満足するように、反射鏡は構成されていることが好ましい。 In the planar light source unit, the reflecting mirror has a central portion in a direction intersecting with the exit surface of the light guide (for example, a direction substantially perpendicular to the exit surface) from the other end surface of the light guide. It is preferable to be bent so as to protrude. The bending angle θ of the bent portion of the reflecting mirror is 90 ° + θ 1 <θ <120 ° + 2 when the incident angle of light from the lens to the light guide with respect to the direction parallel to the exit surface is θ 1 × so as to satisfy the relational expression theta 1/3, the reflecting mirror is preferably formed.

この場合、反射鏡で反射された光を、効率的に導光体へ再入射させることができる。   In this case, the light reflected by the reflecting mirror can be efficiently reincident on the light guide.

上記面状光源ユニットにおいて、レンズは導光体と一体成形されていてもよい。   In the planar light source unit, the lens may be integrally formed with the light guide.

この場合、別部品としてレンズを用意する必要が無いため、面状光源ユニットの部品点数を削減できる。この結果、面状光源ユニットの製造コストを低減できる。   In this case, since it is not necessary to prepare a lens as a separate part, the number of parts of the planar light source unit can be reduced. As a result, the manufacturing cost of the planar light source unit can be reduced.

上記面状光源ユニットにおいて、光源は、白色のLED、または赤色、緑色、青色からなる3色のLEDの組合せのいずれかであってもよい。   In the planar light source unit, the light source may be a white LED or a combination of LEDs of three colors including red, green, and blue.

この場合、白色の光を出射面から出射させる面状光源ユニットを実現できる。   In this case, a planar light source unit that emits white light from the emission surface can be realized.

また、赤色、緑色、青色からなる3色のLEDの組合せを用いれば、白色のLEDによる光では輝度が不十分であるような場合に、それぞれ高輝度の3色のLEDを用いることにより、十分な輝度の光を容易に得ることができる。   In addition, if a combination of LEDs of three colors consisting of red, green, and blue is used, when the luminance of the white LED is insufficient, it is sufficient to use three LEDs of high luminance. Light with high brightness can be easily obtained.

このように、本発明によれば、レンズや反射鏡を配置することにより、導光体に入射する光が、導光体内部で、光(色)の混合が十分に行なわれるのに必要な回数だけ、導光体に入射した光を反射させることができるので、色ムラなどの無い均一な光を出射面から出射する面状光源ユニットを実現できる。   As described above, according to the present invention, by arranging the lens and the reflecting mirror, the light incident on the light guide is necessary to sufficiently mix the light (color) inside the light guide. Since the light incident on the light guide can be reflected as many times as possible, it is possible to realize a planar light source unit that emits uniform light without color unevenness from the exit surface.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

図1は、本発明による面状光源ユニットの平面模式図である。図2は、図1に示した線分II−IIにおける断面模式図である。図3は、図1に示した線分II−IIにおける断面の他の例を示す断面模式図である。図1〜図3を参照して、本発明による面状光源ユニット10を説明する。   FIG. 1 is a schematic plan view of a planar light source unit according to the present invention. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II shown in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the cross section taken along line II-II shown in FIG. The planar light source unit 10 according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、本発明による面状光源ユニット10は、光源である複数の白色LED4、シリンダレンズ7、導光体1、反射鏡8および光拡散部材11を備える。複数の白色LED4は、基板12上に直線状に整列した状態で配置されている。白色LED4と対向するように、図2および図3に示すように導光体1が配置されている。導光体1は板状の外形を有しており、白色LED4は板状の導光体1の相対的に小さな表面積を有する側面(一方端面27)と対向する位置に配置されている。つまり、複数の白色LED4は、導光体1の一方端面27に沿って配置されている。導光体1と白色LED4との間には、導光体1の側面に対向するようにシリンダレンズ7が配置されている。   As shown in FIG. 1, a planar light source unit 10 according to the present invention includes a plurality of white LEDs 4 that are light sources, a cylinder lens 7, a light guide 1, a reflecting mirror 8, and a light diffusing member 11. The plurality of white LEDs 4 are arranged in a straight line on the substrate 12. As shown in FIGS. 2 and 3, the light guide 1 is disposed so as to face the white LED 4. The light guide 1 has a plate-like outer shape, and the white LED 4 is disposed at a position facing the side surface (one end face 27) having a relatively small surface area of the plate-like light guide 1. That is, the plurality of white LEDs 4 are arranged along the one end face 27 of the light guide 1. A cylinder lens 7 is arranged between the light guide 1 and the white LED 4 so as to face the side surface of the light guide 1.

また、導光体1においてシリンダレンズ7と対向する側面(一方端面27)と反対側に位置する側面(他方端面28)側には、図2または図3に示すような断面形状の反射鏡8が配置されている。また、導光体1における上部表面である光の出射面29(図2参照)とは反対側に位置する表面(下部表面または裏面)には、複数の光拡散部材11が配置されている。なお、隣接する光拡散部材11の間の距離は、白色LED4から離れるに従って大きくなるように設定されている。   Further, on the side surface (the other end surface 28) opposite to the side surface (the one end surface 27) facing the cylinder lens 7 in the light guide 1, a reflecting mirror 8 having a cross-sectional shape as shown in FIG. Is arranged. A plurality of light diffusing members 11 are arranged on the surface (lower surface or back surface) located on the opposite side of the light emitting surface 29 (see FIG. 2), which is the upper surface of the light guide 1. In addition, the distance between the adjacent light-diffusion members 11 is set so that it may become large as it leaves | separates from white LED4.

このような面状光源ユニット10は、図4に示すようにたとえば液晶表示装置20のバックライトとして用いられる。図4は、本発明による面状光源ユニットを適用した液晶表示装置を示す断面模式図である。図4に示すように、本発明による面状光源ユニット10を適用した液晶表示装置20は、面状光源ユニット10の出射面29(上部表面)上に液晶パネル6を配置した構造となっている。液晶パネル6としては、たとえば透過型の液晶パネルを用いることができる。   Such a planar light source unit 10 is used, for example, as a backlight of a liquid crystal display device 20 as shown in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display device to which the planar light source unit according to the present invention is applied. As shown in FIG. 4, the liquid crystal display device 20 to which the planar light source unit 10 according to the present invention is applied has a structure in which the liquid crystal panel 6 is disposed on the emission surface 29 (upper surface) of the planar light source unit 10. . As the liquid crystal panel 6, for example, a transmissive liquid crystal panel can be used.

次に、図1〜図3に示した面状光源ユニット10において出射面から光を出射する場合の動作を簡単に説明する。   Next, the operation when light is emitted from the emission surface in the planar light source unit 10 shown in FIGS. 1 to 3 will be briefly described.

図1〜図3に示すように、シリンダレンズ7は水平方向(図1において紙面に平行な方向)においてレンズの曲率を有していない。そのため、水平方向については、シリンダレンズ7が存在しない場合と同様に個々の白色LED4から放射状に広がるように、白色LED4から出射された光線13は進む。つまり、光線13は、導光体1の内部で白色LED4を中心として広がるように進んでいく。広がった光線13は、反射鏡8に向かって直進する光と、導光体1の側部端面(たとえば出射面29や裏面と交差する方向に延びる端面であって、導光体1の一方端面27と他方端面28とをつなぐ2つの端面)に向かう光とを含む。導光体1の側部端面に向かう光は、導光体1の側部端面(の内周側)において反射し、その進行方向を変えることになる。そして、光線13のいずれの成分も、最終的に導光体1の他方端面28から出射して反射鏡8に入手する。当該光線13は反射鏡8において反射され、その大部分が再び導光体1に入射する。   As shown in FIGS. 1 to 3, the cylinder lens 7 has no lens curvature in the horizontal direction (the direction parallel to the paper surface in FIG. 1). Therefore, in the horizontal direction, the light rays 13 emitted from the white LEDs 4 travel so as to spread radially from the individual white LEDs 4 as in the case where the cylinder lens 7 does not exist. That is, the light beam 13 proceeds so as to spread around the white LED 4 inside the light guide 1. The spread light beam 13 is light that travels straight toward the reflecting mirror 8 and a side end face of the light guide 1 (for example, an end face that extends in a direction crossing the exit face 29 or the back face, and one end face of the light guide 1. 2 and two end faces connecting the other end face 28) and light traveling toward the other end face 28. The light traveling toward the side end face of the light guide 1 is reflected on the side end face (the inner peripheral side) of the light guide 1 and changes its traveling direction. Then, any component of the light beam 13 is finally emitted from the other end face 28 of the light guide 1 and obtained in the reflecting mirror 8. The light beam 13 is reflected by the reflecting mirror 8, and most of it is incident on the light guide 1 again.

また、図2および図3に示すように、導光体1の垂直方向においては、シリンダレンズ7が存在することにより、白色LED4から出射した光はシリンダレンズ7の曲率によりその進行方向が変更される。このため、シリンダレンズ7が存在しない場合よりも導光体1へと入射する光の光量は多くなる。そして、入射した光は、図2および図3に示すように導光体1の側面(上部表面および下部表面)に反射されながら最終的にその一部が反射鏡8にまで到達し、反射鏡8において反射され再度導光体1へと入射する。そして、導光体1の裏面側に設置された光拡散部材11において散乱されることにより、導光体1の出射面29(上部表面)から出射される。   Further, as shown in FIGS. 2 and 3, in the vertical direction of the light guide 1, since the cylinder lens 7 exists, the traveling direction of the light emitted from the white LED 4 is changed by the curvature of the cylinder lens 7. The For this reason, the quantity of light incident on the light guide 1 is greater than when the cylinder lens 7 is not present. The incident light is reflected by the side surfaces (upper surface and lower surface) of the light guide 1 as shown in FIGS. 2 and 3, and finally part of the light reaches the reflecting mirror 8, and the reflecting mirror. The light is reflected at 8 and enters the light guide 1 again. And it is radiate | emitted from the output surface 29 (upper surface) of the light guide 1 by being scattered in the light-diffusion member 11 installed in the back surface side of the light guide 1. FIG.

なお、図2および図3は、それぞれシリンダレンズ7の曲率が異なる場合について、光線13の軌跡を示したものである。すなわち、図2は、シリンダレンズ7からの出射光がほぼ水平な方向(導光体1の出射面である上部表面にほぼ平行な方向)に光線13が進む場合の、光線13の軌跡を示している。一方、図3は、シリンダレンズ7の曲率が図2に示したシリンダレンズ7の曲率より大きい場合であって、シリンダレンズ7から出射した光線13が所定の距離で集束する場合の、光線13の軌跡を示している。   2 and 3 show the locus of the light beam 13 when the curvature of the cylinder lens 7 is different. That is, FIG. 2 shows the locus of the light beam 13 when the light beam 13 travels in a substantially horizontal direction (a direction substantially parallel to the upper surface, which is the output surface of the light guide 1). ing. On the other hand, FIG. 3 is a case where the curvature of the cylinder lens 7 is larger than the curvature of the cylinder lens 7 shown in FIG. 2, and the light beam 13 emitted from the cylinder lens 7 is focused at a predetermined distance. The trajectory is shown.

ここで、白色LED4としては、フリップチップ構造の高輝度LEDに代表されるような、微細な面光源を用いる。そのため、完全な平行光とする、あるいは1つの点(焦点)に集束するということが困難である。そこで、本発明においては、光束の広がりを最小限にした光線13を得ることを1つの目的としている。したがって、図2および図3に示したいずれの態様であってもよく、また、図2および図3に示した光線13の軌跡の両方を混合したような態様となるように、面状光源ユニット10を構成してもよい。   Here, as the white LED 4, a fine surface light source represented by a high-brightness LED having a flip chip structure is used. Therefore, it is difficult to obtain completely parallel light or to focus on one point (focal point). Accordingly, one object of the present invention is to obtain the light beam 13 that minimizes the spread of the light beam. Therefore, any one of the modes shown in FIGS. 2 and 3 may be used, and the planar light source unit may be configured so that both of the trajectories of the light beam 13 shown in FIGS. 2 and 3 are mixed. 10 may be configured.

なお、図2に示したように、光線13が小さな広がりのある光(導光体1の出射面29にほぼ平行な平行光)である場合では、光の広がりによりシリンダレンズ7の半値角における光線13が導光体1の側面(上部表面または下部表面)に入射−反射する位置30から、導光体1の端部までの距離D1が、図5に示した距離L1より大きくなるように構成された(所定の半値角を有する)シリンダレンズ7を用いることが好ましい。ここで、図5は、シリンダレンズの特性を説明するための液晶表示装置の平面模式図であって、液晶表示装置の面状光源ユニットを構成する導光体1に、シリンダレンズを介することなく白色LED4からの光が直接入射している場合を示している。図5では、複数の白色LED4を所定の間隔だけ離れた状態で配置している。   As shown in FIG. 2, in the case where the light beam 13 is a light having a small spread (parallel light substantially parallel to the exit surface 29 of the light guide 1), the light spreads at the half-value angle of the cylinder lens 7. The distance D1 from the position 30 where the light beam 13 is incident on and reflected from the side surface (upper surface or lower surface) of the light guide 1 to the end of the light guide 1 is larger than the distance L1 shown in FIG. It is preferable to use a configured cylinder lens 7 (having a predetermined half-value angle). Here, FIG. 5 is a schematic plan view of the liquid crystal display device for explaining the characteristics of the cylinder lens, and the light guide body 1 constituting the planar light source unit of the liquid crystal display device is not interposed via the cylinder lens. The case where the light from the white LED 4 is directly incident is shown. In FIG. 5, the plurality of white LEDs 4 are arranged in a state separated by a predetermined interval.

このとき、図5に示すように、それぞれの白色LED4から出射した光は、白色LED4を中心として広がりながら導光体1の内部に入射する。そして、図5の白色LED4の間に位置する領域には、導光体1において出射面から出射する光の光量が相対的に少ない光量不足部15が形成される。つまり、この光量不足部15は、シリンダレンズ7(図1参照)や反射鏡8が存在しない場合に白色LED4からの光が十分届かない領域であって、導光体1の出射面における当該部分から出射される光の光量は、導光体1における他の出射面の部分から出射される光の光量よりも少なくなっている。そして、上述した距離L1は、この光量不足部15の存在する部分の幅に対応する。   At this time, as shown in FIG. 5, the light emitted from each white LED 4 enters the light guide 1 while spreading around the white LED 4. In the region located between the white LEDs 4 in FIG. 5, the light quantity deficient portion 15 in which the light quantity of the light emitted from the emission surface in the light guide 1 is relatively small is formed. That is, the light quantity deficient portion 15 is a region where light from the white LED 4 does not reach sufficiently when the cylinder lens 7 (see FIG. 1) and the reflecting mirror 8 are not present, and the portion on the exit surface of the light guide 1. The amount of light emitted from the light guide 1 is smaller than the amount of light emitted from the other exit surface portion of the light guide 1. And the distance L1 mentioned above respond | corresponds to the width | variety of the part in which this light quantity insufficient part 15 exists.

また、図3に示すように、シリンダレンズ7の曲率が比較的大きく、シリンダレンズ7から出射した(半値角における)光がある焦点距離でほぼ集束するような集束光である場合には、シリンダレンズ7から出射した光が集束する位置(焦点)の位置31から導光体1の端部までの距離D2が、やはり上述した距離L1よりも大きくなるようにシリンダレンズ7の曲率などの特性を決定する。このようにすれば、導光体1の出射面からその全面に渡ってほぼ均一な光を出射することができる。   Further, as shown in FIG. 3, when the curvature of the cylinder lens 7 is relatively large and the light emitted from the cylinder lens 7 (at a half-value angle) is focused light that is substantially focused at a certain focal length, The characteristics such as the curvature of the cylinder lens 7 are set so that the distance D2 from the position 31 (focal point) where the light emitted from the lens 7 converges to the end of the light guide 1 is larger than the distance L1 described above. decide. In this way, substantially uniform light can be emitted from the exit surface of the light guide 1 over the entire surface.

また、本発明における面状光源ユニット10においては、図1〜図3に示すように、白色LED4が配置された側とは反対側の導光体1の端面(他方端面28)に対向するように、反射鏡8が設置されている。発明者は、この反射鏡8の折曲げ角θ(図6参照)について適切な数値範囲があることを見出した。以下、図6を参照しながら具体的に説明する。図6は、本発明による面状光源ユニットを構成する反射鏡の折曲げ角に関する説明を行なうための断面模式図である。   Moreover, in the planar light source unit 10 in the present invention, as shown in FIGS. 1 to 3, it faces the end surface (the other end surface 28) of the light guide 1 on the side opposite to the side where the white LED 4 is arranged. In addition, a reflecting mirror 8 is installed. The inventor has found that there is an appropriate numerical range for the bending angle θ of the reflecting mirror 8 (see FIG. 6). Hereinafter, this will be specifically described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the bending angle of the reflecting mirror constituting the planar light source unit according to the present invention.

図6に示すように、白色LED4(図2参照)から出射した光線13は、シリンダレンズ7を介して導光体1の端面に入射する。このとき、入射した光線13はスネルの法則に従って屈折する。導光体1に入射した光線13は導光体1の内部で広がる。広がった光線13のうち、一部は反射鏡8側の他方端面28へ直進し、またその一部は導光体1の側面(上部表面または下部表面)に入射する。下部表面に入射した光線13の一部は、上述したように光拡散部材11に入射して散乱反射され、拡散光となって導光体1の出射面29(上部表面)から出射する。また、光拡散部材11が配置されていない部分では、相互反射を繰返し、上述した他方端面28へ直進する光線13の成分とともに、最終的に反射鏡8に入射する。そして、この反射鏡8で光線13は反射され再び導光体1に入射する。   As shown in FIG. 6, the light beam 13 emitted from the white LED 4 (see FIG. 2) enters the end surface of the light guide 1 via the cylinder lens 7. At this time, the incident light beam 13 is refracted according to Snell's law. The light beam 13 incident on the light guide 1 spreads inside the light guide 1. Part of the spread light beam 13 goes straight to the other end face 28 on the reflecting mirror 8 side, and part of the light ray 13 enters the side surface (upper surface or lower surface) of the light guide 1. A part of the light beam 13 incident on the lower surface enters the light diffusing member 11 as described above, is scattered and reflected, and becomes diffused light and is emitted from the emission surface 29 (upper surface) of the light guide 1. Further, in a portion where the light diffusing member 11 is not disposed, mutual reflection is repeated, and finally enters the reflecting mirror 8 together with the component of the light beam 13 traveling straight to the other end face 28 described above. The light beam 13 is reflected by the reflecting mirror 8 and is incident on the light guide 1 again.

反射鏡8における光線13の挙動は、以下のようなものである。すなわち、図6に示すように、反射鏡8側の導光体1の端面から出射した光線13a〜13cは、スネルの法則に従ってシリンダレンズ7の出射角θ1と同じ角度θ1で導光体1の端面から出射される。そして、この出射した光線13a〜13cは、それぞれ反射鏡8において反射される。なお、反射鏡8は中心線25を中心に対称な形状となっている。中心線25は、導光体1の厚み方向の中心を通り、出射面29と平行な方向に延びる。また、図6に示した光線13a〜13cは代表的な光であって、シリンダレンズ7の下側から導光体1に入射する光線(シリンダレンズの出射角が−θ1である場合の光線)も、反射鏡8の中心線25を対称に線対称な挙動を示す。そして、反射鏡8で反射される光線13a〜13cをより効率的に導光体1へ再び入射させるためには、以下のような条件を反射鏡8が有していることが好ましい。 The behavior of the light beam 13 in the reflecting mirror 8 is as follows. That is, as shown in FIG. 6, the light beams 13a to 13c emitted from the end face of the light guide 1 on the reflecting mirror 8 side are guided at the same angle θ 1 as the emission angle θ 1 of the cylinder lens 7 according to Snell's law. 1 is emitted from one end face. The emitted light beams 13a to 13c are reflected by the reflecting mirror 8, respectively. The reflecting mirror 8 has a symmetrical shape about the center line 25. The center line 25 passes through the center of the light guide 1 in the thickness direction and extends in a direction parallel to the emission surface 29. Also, the light rays 13a to 13c shown in FIG. 6 are typical light, and are light rays that enter the light guide 1 from the lower side of the cylinder lens 7 (light rays when the emission angle of the cylinder lens is −θ 1). ) Also behaves symmetrically about the center line 25 of the reflecting mirror 8. In order to make the light beams 13a to 13c reflected by the reflecting mirror 8 enter the light guide 1 again more efficiently, the reflecting mirror 8 preferably has the following conditions.

以下、説明のために反射鏡8の反射面と導光体1の端面とのなす角度を反射鏡角θ2と規定する。そして、上述のように光線13a〜13cがより効率的に導光体1へと再び入射するためには、まず第1に反射鏡8の反射面における当該光線13a〜13cの反射回数を少なくすることにより、反射損失を最小限にすることが必要である。すなわち、光線13bのように反射鏡8において複数回反射した場合には、反射鏡8において1回だけ反射された光線13aに比べて反射鏡8における反射の際の反射損失が多くなってしまうという問題がある。そこで、反射鏡8での光の反射回数を少なくする(光線13bのように反射鏡8において2回反射されることを防止する)ことを考える。具体的には、反射鏡8で1回反射した光が反射鏡8の反射面と平行な方向あるいは導光体1側に向かう方向へと反射されればよい。 Hereinafter, for the sake of explanation, the angle formed by the reflecting surface of the reflecting mirror 8 and the end surface of the light guide 1 is defined as the reflecting mirror angle θ 2 . In order to make the light beams 13a to 13c reenter the light guide 1 more efficiently as described above, first, the number of reflections of the light beams 13a to 13c on the reflecting surface of the reflecting mirror 8 is first reduced. Therefore, it is necessary to minimize the reflection loss. That is, when the light is reflected at the reflecting mirror 8 a plurality of times like the light ray 13b, the reflection loss at the time of reflection at the reflecting mirror 8 is larger than the light ray 13a reflected at the reflecting mirror 8 only once. There's a problem. Therefore, it is considered to reduce the number of times the light is reflected by the reflecting mirror 8 (to prevent the light from being reflected twice by the reflecting mirror 8 like the light beam 13b). Specifically, the light reflected once by the reflecting mirror 8 may be reflected in a direction parallel to the reflecting surface of the reflecting mirror 8 or in a direction toward the light guide 1 side.

より具体的には、図6に示した角度θ3が角度θ2よりも大きくなることが必要である。そして、この角度θ3は90°−(2×θ2+θ1)という式で表わすことができる。つまり、入射光(導光体1に入射する光線13)の角度θ1(指向角)と角度θ2との間に、90°−(2×θ2+θ1)>θ2という関係が成立すればよい。この式を整理すると、θ2<30°−θ1/3となる。 More specifically, the angle θ 3 shown in FIG. 6 needs to be larger than the angle θ 2 . The angle θ 3 can be expressed by an equation of 90 ° − (2 × θ 2 + θ 1 ). That is, a relationship of 90 ° − (2 × θ 2 + θ 1 )> θ 2 is established between the angle θ 1 (directivity angle) and the angle θ 2 of the incident light (the light beam 13 incident on the light guide 1). do it. Rearranging this equation, it becomes θ 2 <30 ° -θ 1/ 3.

また、導光体1の出射面からより効率的に光を出射させるためには、第2の条件として、導光体1に入射した光が導光体1の上部表面および下部表面で反射する回数をより多くする(相互反射回数を多くする)ことが必要である。このように導光体1の内部において、反射鏡8で反射されて再度導光体1に入射した光が、導光体1の上部表面および下部表面で反射を繰返すためには、上述した角度θ3が0°より大きくなることが必要である。具体的には、90°−(2×θ2+θ1)>0という式を満たすことが必要である。この式を整理すると、θ2<45°−θ1/2という式になる。 In order to emit light more efficiently from the exit surface of the light guide 1, as a second condition, light incident on the light guide 1 is reflected on the upper surface and the lower surface of the light guide 1. It is necessary to increase the number of times (increase the number of mutual reflections). As described above, in order to repeat the reflection of the light reflected by the reflecting mirror 8 and incident on the light guide 1 again on the upper surface and the lower surface of the light guide 1 in the light guide 1, the angle described above is used. It is necessary that θ 3 be greater than 0 °. Specifically, it is necessary to satisfy the equation 90 ° − (2 × θ 2 + θ 1 )> 0. If this formula is arranged, the formula θ 2 <45 ° −θ 1/2 is obtained.

そして、上述したそれぞれの関係式において、指向角である角度θ1を近似的に0°とした場合には、反射鏡角θ2は30°<θ2<45°となる。この結果、上述したような条件を満足する反射鏡8の折曲げ角θの範囲としては、90°<θ<120°となる。 In each of the above relational expressions, when the angle θ 1 that is the directivity angle is approximately 0 °, the reflector angle θ 2 is 30 ° <θ 2 <45 °. As a result, the range of the bending angle θ of the reflecting mirror 8 that satisfies the above-described conditions is 90 ° <θ <120 °.

このような折曲げ角θを有する反射鏡8を配置することで、反射鏡8からの反射光をより効果的に導光体1へと再び入射させることができる。そして、導光体1の裏面側においては、上述したように光拡散部材11が配置されている。光拡散部材11は点状光源である白色LED4側に向かうにつれて密には配置され、反射鏡8側に行くほど疎になるような配置(グラデーションされた配置)となっている。このような配置の光拡散部材11に光線13(図2参照)が入射して散乱反射されることにより、導光体1の出射面全体が均一に明るくなるように光線13が拡散する。つまり、あたかも反射鏡8側に光源が存在するかのように見え、結果的に導光体1の出射面において均一な輝度を得ることができる。   By disposing the reflecting mirror 8 having such a bending angle θ, the reflected light from the reflecting mirror 8 can be incident on the light guide 1 again more effectively. The light diffusing member 11 is arranged on the back side of the light guide 1 as described above. The light diffusing members 11 are arranged densely toward the white LED 4 which is a point light source, and are arranged so as to become sparse toward the reflecting mirror 8 (graded arrangement). The light beam 13 (see FIG. 2) enters the light diffusing member 11 having such an arrangement and is scattered and reflected, so that the light beam 13 is diffused so that the entire exit surface of the light guide 1 is uniformly brightened. That is, it looks as if the light source exists on the reflecting mirror 8 side, and as a result, uniform luminance can be obtained on the exit surface of the light guide 1.

ここで、導光体1の裏面側に拡散反射率の高い光拡散物質を部分的に塗布することにより光拡散部材11を構成してもよいが、光線13を拡散させる手法としては他の手法を用いてもよい。たとえば、導光体1の側面(裏面)を粗面化する、あるいは裏面に小さな穴を形成する、あるいは側面に小突起を形成するといったような手法を用いることにより、光線13を散乱反射させてもよい。また、特に図示していないが、光拡散部材11が配置された導光体1の裏面の下部には、導光体1において散乱反射して裏面側に透過した光などを反射して、再び導光体1に入射させるための光拡散反射板を設けておくことが好ましい。   Here, the light diffusing member 11 may be configured by partially applying a light diffusing substance having a high diffuse reflectance to the back side of the light guide 1. However, as a method for diffusing the light beam 13, another method may be used. May be used. For example, the light beam 13 is scattered and reflected by using a technique such as roughening the side surface (back surface) of the light guide 1, forming a small hole on the back surface, or forming a small protrusion on the side surface. Also good. Although not particularly shown, the light diffused and reflected by the light guide 1 and transmitted to the back side is reflected on the lower part of the back surface of the light guide 1 where the light diffusing member 11 is disposed. It is preferable to provide a light diffusing reflector for making it incident on the light guide 1.

図7は、本発明による面状光源ユニットの第1の変形例を示す平面模式図である。図7を参照して、本発明による面状光源ユニットの第1の変形例を説明する。   FIG. 7 is a schematic plan view showing a first modification of the planar light source unit according to the present invention. With reference to FIG. 7, the 1st modification of the planar light source unit by this invention is demonstrated.

図7に示した面状光源ユニット10は、基本的には図1〜図3に示した面状光源ユニット10と同様の構造を備えるが、光源の種類が異なる。すなわち、図7に示した面状光源ユニット10は、3色のLED17a、17b、16、18を備える。LED16は赤色の光を出射するLED(赤色LED)である。LED17a、17bは緑色の光を出射するLED(緑色LED)である。LED18は、青色の光を出射するLED(青色LED)である。このような3色のLEDを配置して、それぞれのLED16、17a、17b、18から出射した光を混合することにより白色の光を得ることができる。   The planar light source unit 10 shown in FIG. 7 basically has the same structure as the planar light source unit 10 shown in FIGS. 1 to 3, but the type of light source is different. That is, the planar light source unit 10 shown in FIG. 7 includes three color LEDs 17a, 17b, 16, and 18. The LED 16 is an LED (red LED) that emits red light. The LEDs 17a and 17b are LEDs (green LEDs) that emit green light. The LED 18 is an LED (blue LED) that emits blue light. By arranging such three-color LEDs and mixing the light emitted from the respective LEDs 16, 17a, 17b, 18, white light can be obtained.

また、図1〜図3に示した面状光源ユニットにおいては、シリンダレンズ7の特性に関して、図2、図3に示した距離D1、D2に関する基準値である距離L1として、光量不足部15(図5参照)の幅L1(図5参照)を用いたが、図7に示すような3色のLED16、17a、17b、18を用いる場合には、この基準値としての距離L1は図8に示すように3色のLED16〜18からのそれぞれの光が完全に混合される領域が導光体1の全面となる位置までの距離を採用することが好ましい。なお、図8は、図7に示した面状光源ユニットを構成するシリンダレンズ7の特性を説明するための模式図である。また、図9は、図8に示した面状光源ユニットの断面模式図である。   Further, in the planar light source unit shown in FIGS. 1 to 3, regarding the characteristics of the cylinder lens 7, the light quantity deficient portion 15 (as a distance L1 which is a reference value for the distances D1 and D2 shown in FIGS. Although the width L1 (see FIG. 5) of FIG. 5 is used, when the three-color LEDs 16, 17a, 17b and 18 as shown in FIG. 7 are used, the distance L1 as the reference value is shown in FIG. As shown, it is preferable to adopt the distance to the position where the region where the light from the three color LEDs 16 to 18 is completely mixed becomes the entire surface of the light guide 1. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the characteristics of the cylinder lens 7 constituting the planar light source unit shown in FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the planar light source unit shown in FIG.

図8に示すように、3色のLED16〜18から出射した光は、このLED16〜18からある程度離れた部分でそれぞれの光が完全に混合した状態となる。このような領域(混合色出射部21)では、白色の光(混合色光23(図9参照))が導光体1の出射面から出射される。また、LED16〜18により近い部分では、十分に光の混合が行われないため、LED16〜18からのそれぞれの光または十分混色されていない光(単色光22(図9参照))が導光体1の出射面から出射する。このような単色光22が出射する部分を非白色光出射部19と呼ぶ。そして、このような3色のLED16〜18を用いた場合における基準値としての距離L1は、非白色光出射部19の幅(図8における距離L1)を採用することになる。図9に示すように、非白色光出射部19からは単色光22が出射され、混合色出射部21(図8参照)からは混合色光23(すなわち白色の光線)が出射される。このような構成においても、図1〜図3に示した面状光源ユニットと同様に導光体1から光を効率よくかつ均一に出射することができる。   As shown in FIG. 8, the light emitted from the three color LEDs 16 to 18 is in a state in which the respective lights are completely mixed at a part away from the LEDs 16 to 18 to some extent. In such a region (mixed color emitting portion 21), white light (mixed color light 23 (see FIG. 9)) is emitted from the exit surface of the light guide 1. Further, since light is not sufficiently mixed in the portion closer to the LEDs 16 to 18, the light from the LEDs 16 to 18 or light that is not sufficiently mixed (monochromatic light 22 (see FIG. 9)) is a light guide. 1 exits from the exit surface. Such a portion from which the monochromatic light 22 is emitted is referred to as a non-white light emitting portion 19. And the distance L1 as a reference value in the case of using such three-color LEDs 16 to 18 adopts the width of the non-white light emitting portion 19 (distance L1 in FIG. 8). As shown in FIG. 9, the monochromatic light 22 is emitted from the non-white light emitting unit 19, and the mixed color light 23 (that is, white light) is emitted from the mixed color emitting unit 21 (see FIG. 8). Even in such a configuration, light can be efficiently and uniformly emitted from the light guide 1 as in the planar light source unit shown in FIGS.

図10は、図1〜図3に示した本発明による面状光源ユニットの第2の変形例を示す断面模式図である。図10を参照して、本発明による面状光源ユニットの第2の変形例を説明する。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a second modification of the planar light source unit according to the present invention shown in FIGS. A second modification of the planar light source unit according to the present invention will be described with reference to FIG.

図10に示した面状光源ユニット10は、基本的には図1〜図3に示した面状光源ユニット10と同様の構造を備えるが、独立したシリンダレンズ7を配置するのではなく、導光体1を部分的に加工することにより凸レンズ部9を形成している点が異なる。このような凸レンズ部9を導光体1の端部に形成し、白色LED4と対向するように配置しても、図1〜図3に示した面状光源ユニット10と同様の効果を得ることができる。また、図1〜図3に示した別部品であるシリンダレンズ7を用いる場合より、レンズ部分の占める体積を小さくできるので、面状光源ユニット10の小型化を図ることができる。さらに、導光体1とレンズとが一体になっているので、面状光源ユニット10の部品点数を図1〜図3に示した面状光源ユニット10の部品点数より削減することができるので、面状光源ユニットの製造コストを削減できる。   The planar light source unit 10 shown in FIG. 10 basically has the same structure as that of the planar light source unit 10 shown in FIGS. 1 to 3, but does not include an independent cylinder lens 7 but a guide. The difference is that the convex lens portion 9 is formed by partially processing the light body 1. Even if such a convex lens portion 9 is formed at the end of the light guide 1 and disposed so as to face the white LED 4, the same effect as the planar light source unit 10 shown in FIGS. Can do. Moreover, since the volume which a lens part occupies can be made small rather than the case where the cylinder lens 7 which is another components shown in FIGS. 1-3 is used, size reduction of the planar light source unit 10 can be achieved. Furthermore, since the light guide 1 and the lens are integrated, the number of parts of the planar light source unit 10 can be reduced from the number of parts of the planar light source unit 10 shown in FIGS. The manufacturing cost of the planar light source unit can be reduced.

図11は、図1〜図3に示した本発明による面状光源ユニットの第3の変形例を示す断面模式図である。図11を参照して、本発明による面状光源ユニットの第3の変形例を説明する。   FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a third modification of the planar light source unit according to the present invention shown in FIGS. With reference to FIG. 11, the 3rd modification of the planar light source unit by this invention is demonstrated.

図11に示した面状光源ユニット10は、基本的には図10に示した面状光源ユニット10と同様の構造を備えるが、導光体1の端部に凸レンズ部9ではなくフレネルレンズ部14が形成されている点が異なる。このように、階段状に屈折角が異なるフレネルレンズ部14を導光体1の端部に形成しても、図10に示した面状光源ユニットと同様の効果を得ることができる。さらに、フレネルレンズ部14は図10に示した凸レンズ部9よりその厚みが薄いため、面状光源ユニット10の更なる小型化を図ることができる。なお、図10に示した凸レンズ部9および図11に示したフレネルレンズ部14は、それぞれ加工性から適宜選択することができる。   The planar light source unit 10 shown in FIG. 11 basically has the same structure as that of the planar light source unit 10 shown in FIG. 10 except that the end portion of the light guide 1 is not a convex lens unit 9 but a Fresnel lens unit. The difference is that 14 is formed. As described above, even when the Fresnel lens portion 14 having different refraction angles in a stepwise manner is formed at the end portion of the light guide 1, the same effect as the planar light source unit shown in FIG. 10 can be obtained. Further, since the thickness of the Fresnel lens portion 14 is thinner than that of the convex lens portion 9 shown in FIG. 10, the planar light source unit 10 can be further reduced in size. In addition, the convex lens part 9 shown in FIG. 10 and the Fresnel lens part 14 shown in FIG. 11 can each be suitably selected from workability.

上述した本発明に従った面状光源ユニット10の特徴的な構成を要約すれば、面状光源ユニット10は、導光体1と、レンズとしてのシリンダレンズ7(または凸レンズ部9、あるいはフレネルレンズ部14)と、複数の光源としての白色LED4または3色のLED16、17a、17b、18と、反射鏡8と、光拡散部材11とを備える。導光体1は板状であって、光を出射する出射面(上部表面)を有する。シリンダレンズ7は、導光体1において、出射面と交差する方向に延びる一方端面27に配置され、導光体1の出射面29に対して交差する方向(たとえば導光体1の厚み方向)において光を集光する。白色LED4または3色のLED16、17a、17b、18は、シリンダレンズ7を介して導光体1の一方端面27と対向するように配置される。反射鏡8は、導光体1において、一方端面27と反対側に位置する他方端面28に対向するように配置される。光拡散部材11は、導光体1において、出射面29と反対側に位置する他方表面側(裏面側)に配置される。   To summarize the characteristic configuration of the above-described planar light source unit 10 according to the present invention, the planar light source unit 10 includes a light guide 1 and a cylinder lens 7 (or a convex lens unit 9 or a Fresnel lens) as a lens. Unit 14), white LEDs 4 or three-color LEDs 16, 17a, 17b, 18 as a plurality of light sources, a reflecting mirror 8, and a light diffusing member 11. The light guide 1 is plate-shaped and has an emission surface (upper surface) for emitting light. In the light guide 1, the cylinder lens 7 is disposed on one end surface 27 extending in a direction intersecting with the emission surface, and intersects with the emission surface 29 of the light guide 1 (for example, the thickness direction of the light guide 1). To collect the light. The white LED 4 or the three color LEDs 16, 17 a, 17 b, 18 are arranged so as to face the one end face 27 of the light guide 1 through the cylinder lens 7. The reflecting mirror 8 is disposed in the light guide 1 so as to face the other end face 28 located on the opposite side of the one end face 27. The light diffusing member 11 is disposed on the other surface side (rear surface side) located on the opposite side to the emission surface 29 in the light guide 1.

ここで、導光体1の一方端面27(シリンダレンズ7などが配置された側の端面)から、ある程度の出射角を有する光線13をそのまま導光体1に入射させた場合、導光体1の出射面29(上部表面)に対してほぼ垂直な方向(導光体1の厚み方向)に対してある角度以上で入射した光線13は、導光体1内部での反射回数が不足し、複数の点状光源としての白色LED4または3色のLED16、17a、17b、18からの光(色)の混合が不十分な状態となる。そして、このように色の混合が不十分であるとき、面状光源ユニット10の出射面から出射される光線13にいわゆる濃淡や色ムラが発生する。   Here, when the light beam 13 having a certain emission angle is incident on the light guide 1 as it is from one end surface 27 (end surface on which the cylinder lens 7 or the like is disposed) of the light guide 1, the light guide 1. The light beam 13 incident at a certain angle or more with respect to the direction substantially perpendicular to the light exit surface 29 (upper surface) (the thickness direction of the light guide 1) is insufficient in the number of reflections inside the light guide 1. Mixing of light (color) from the white LED 4 or the three color LEDs 16, 17 a, 17 b, and 18 as a plurality of point light sources becomes insufficient. When the color mixing is insufficient as described above, so-called shading and color unevenness occur in the light beam 13 emitted from the emission surface of the planar light source unit 10.

しかし、本発明に従った面状光源ユニット10では、上記シリンダレンズ7などを配置することで、導光体1の出射面29と平行な方向に対する光線13の進行方向の角度を所定の範囲の値とすることができる。このため、導光体1に入射する光線13が、導光体1内部で、光(色)の混合が十分に行なわれるのに必要な回数だけ反射されるように、光線13の角度(光線13の導光体1に対する入射角)を調整することができる。この結果、複数のLED4または3色のLED16、17a、17b、18からの光を十分混合した、色ムラや濃淡の少ない均一な光を導光体1の出射面から出射することができる。   However, in the planar light source unit 10 according to the present invention, by arranging the cylinder lens 7 and the like, the angle of the traveling direction of the light beam 13 with respect to the direction parallel to the emission surface 29 of the light guide 1 is within a predetermined range. Can be a value. For this reason, the angle of the light beam 13 (light beam) is reflected so that the light beam 13 incident on the light guide body 1 is reflected as many times as necessary to sufficiently mix the light (color) within the light guide body 1. 13 incident angles with respect to the light guide 1 can be adjusted. As a result, the light from the plurality of LEDs 4 or the three-color LEDs 16, 17 a, 17 b, and 18 can be emitted from the light exit surface of the light guide 1, with uniform color with little color unevenness and shading.

また、導光体1の他方端面28側に反射鏡8を配置することで、導光体1の他方端面28から出射した光線13を、反射鏡8により反射させることによって、再度導光体1に入射させることができる。この結果、導光体1の他方端面28から出射した後再び導光体1に入射した光を導光体1内部での光の混合および出射面29からの光の出射に利用できる。したがって、出射面29から出射する光の均一性および光量を向上させることができる。   Further, by disposing the reflecting mirror 8 on the other end face 28 side of the light guide 1, the light beam 13 emitted from the other end face 28 of the light guide 1 is reflected by the reflecting mirror 8, thereby again guiding the light guide 1. Can be made incident. As a result, the light emitted from the other end face 28 of the light guide 1 and then incident on the light guide 1 again can be used for mixing light inside the light guide 1 and emitting light from the emission face 29. Therefore, the uniformity and the amount of light emitted from the emission surface 29 can be improved.

また、導光体1の出射面29から出射する光の均一性を向上させることができるため、従来のような光量不足部115(図14参照)がほとんど解消される。そのため、本発明による面状光源ユニット10を図4に示すように液晶表示装置20に適用する場合、従来のように光量不足部115を液晶パネル6と重ならない位置に配置する必要が無い(つまり、面状光源ユニット10の導光体1のほぼ全面を、液晶パネル6へ光を供給するためのバックライトとして利用できる)。したがって、液晶表示装置20におけるいわゆる額縁部(液晶表示部の周囲の部分)のサイズを小さくできる。   Moreover, since the uniformity of the light emitted from the light exit surface 29 of the light guide 1 can be improved, the conventional light quantity deficient portion 115 (see FIG. 14) is almost eliminated. Therefore, when the planar light source unit 10 according to the present invention is applied to the liquid crystal display device 20 as shown in FIG. 4, it is not necessary to dispose the light quantity deficient portion 115 at a position that does not overlap with the liquid crystal panel 6 as in the prior art (that is, The almost entire surface of the light guide 1 of the planar light source unit 10 can be used as a backlight for supplying light to the liquid crystal panel 6). Therefore, the size of a so-called frame portion (portion around the liquid crystal display portion) in the liquid crystal display device 20 can be reduced.

上記面状光源ユニット10において、シリンダレンズ7から出射して導光体1に入射する光の進行方向は、図2に示すように導光体1の出射面29とほぼ平行な方向および図3に示すように導光体1の内部で集束する方向のいずれか一方を含むように、シリンダレンズ7の特性が決定されていることが好ましい。   In the planar light source unit 10, the traveling direction of the light emitted from the cylinder lens 7 and incident on the light guide 1 is substantially parallel to the emission surface 29 of the light guide 1, as shown in FIG. It is preferable that the characteristics of the cylinder lens 7 are determined so as to include one of the directions of focusing inside the light guide 1 as shown in FIG.

この場合、導光体1に入射する光が、光(色)の混合が十分に行なわれるのに必要な回数だけ導光体1内部で確実に反射されるようにすることができる。なお、ここで導光体1の出射面29とほぼ平行な方向とは、出射面29の延びる方向に対する傾斜角が±10°以下、より好ましくは±5°以下となっている方向を言う。   In this case, the light incident on the light guide 1 can be reliably reflected inside the light guide 1 as many times as necessary to sufficiently mix the light (color). Here, the direction substantially parallel to the exit surface 29 of the light guide 1 refers to a direction in which an inclination angle with respect to the extending direction of the exit surface 29 is ± 10 ° or less, more preferably ± 5 ° or less.

上記面状光源ユニット10において、レンズは、図10に示した凸レンズ部9のような凸レンズおよび図11に示したフレネルレンズ部14のようなフレネルレンズのいずれか一方であってもよい。この場合、一般的な凸レンズまたはフレネルレンズを用いることで、特殊なレンズを用いることなく本発明による面状光源ユニット10を容易に製造できる。   In the planar light source unit 10, the lens may be either a convex lens such as the convex lens unit 9 shown in FIG. 10 or a Fresnel lens such as the Fresnel lens unit 14 shown in FIG. In this case, the planar light source unit 10 according to the present invention can be easily manufactured by using a general convex lens or Fresnel lens without using a special lens.

また、レンズとして厚みの相対的に小さなフレネルレンズ部14を用いれば、面状光源ユニット10を用いた液晶表示装置における表示面の周囲(額縁部)を容易に小さくすることができる。   Further, if the Fresnel lens portion 14 having a relatively small thickness is used as a lens, the periphery (frame portion) of the display surface in the liquid crystal display device using the planar light source unit 10 can be easily reduced.

上記面状光源ユニット10において、レンズの例としてのシリンダレンズ7は、図3に示すように導光体1の内部で集束するように光線13を出射することが好ましい。図3に示すように、上記面状光源ユニット10において、シリンダレンズ7により光線13が集束された焦点の位置31と導光体1の一方端面27との間の距離D2は、複数の光源としての白色LED4からの光が互いに干渉することなく導光体1の出射面29から放出される領域(つまり図5に示した光量不足部15)の幅L1より大きいことが好ましい。   In the planar light source unit 10, the cylinder lens 7 as an example of the lens preferably emits the light beam 13 so as to be focused inside the light guide 1 as shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, in the planar light source unit 10, the distance D <b> 2 between the focal position 31 where the light beam 13 is focused by the cylinder lens 7 and the one end surface 27 of the light guide 1 is a plurality of light sources. It is preferable that the light from the white LEDs 4 is larger than the width L1 of the region (that is, the light quantity deficient portion 15 shown in FIG. 5) emitted from the emission surface 29 of the light guide 1 without interfering with each other.

この場合、焦点の位置31と導光体1の一方端面27との間の距離D2が小さすぎて(シリンダレンズ7の焦点距離が小さすぎて)導光体1内部の側面に対する光線13の入射角度が大きくなり、結果的に導光体1内部での光線13の反射回数が不足するといった事態の発生確率を低減できる。この結果、導光体1内部での光線13の反射回数が不足することにより、導光体1の出射面29から出射する光の均一性が低下する可能性を低減できる。   In this case, the distance D2 between the focal point position 31 and the one end surface 27 of the light guide 1 is too small (the focal length of the cylinder lens 7 is too small), and the light beam 13 is incident on the side surface inside the light guide 1. As a result, the probability of occurrence of a situation in which the angle increases and as a result the number of reflections of the light beam 13 within the light guide 1 is insufficient can be reduced. As a result, since the number of reflections of the light beam 13 within the light guide 1 is insufficient, the possibility that the uniformity of light emitted from the emission surface 29 of the light guide 1 is reduced can be reduced.

上記面状光源ユニット10において、反射鏡8は、導光体1の出射面29に対して交差する方向(たとえば、出射面29に対して実質的に垂直な方向)における中央部が、導光体1の他方端面28から突出ように(反射鏡8の中央部が他方端面28から遠ざかる凸形状となるように)折り曲げられていることが好ましい。反射鏡8の折り曲げられた部分の折り曲げ角度θ(図6参照)は、出射面29に平行な方向に対する、シリンダレンズ7から導光体1への光の入射角をθとしたときに、 90°+θ1<θ<120°+2×θ1/3 という関係式を満足するように、反射鏡8は構成されていることが好ましい。また、上記入射角θを実質的に0°と近似できる場合、90°<θ<120° という関係式を満足するように、反射鏡8は構成されていてもよい。この場合、反射鏡8で反射された光を、効率的に導光体1へ再入射させることができる。 In the planar light source unit 10, the reflecting mirror 8 has a central portion in the direction intersecting the exit surface 29 of the light guide 1 (for example, a direction substantially perpendicular to the exit surface 29). The body 1 is preferably bent so as to protrude from the other end face 28 (so that the central portion of the reflecting mirror 8 has a convex shape moving away from the other end face 28). The bending angle θ (see FIG. 6) of the bent portion of the reflecting mirror 8 is set such that the incident angle of light from the cylinder lens 7 to the light guide 1 with respect to the direction parallel to the emission surface 29 is θ 1 . 90 ° + θ 1 <θ <so as to satisfy the relationship of 120 ° + 2 × θ 1/ 3 expression, it is preferable that the reflecting mirror 8 is constructed. Further, when the incident angle θ 1 can be approximated to 0 °, the reflecting mirror 8 may be configured to satisfy the relational expression of 90 ° <θ <120 °. In this case, the light reflected by the reflecting mirror 8 can be efficiently incident on the light guide 1 again.

上記面状光源ユニット10において、図10または図11に示すようにレンズとしての凸レンズ部9またはフレネルレンズ部14は導光体1と一体成形されていてもよい。この場合、別部品としてレンズを用意する必要が無いため、面状光源ユニット10の部品点数を削減できる。この結果、面状光源ユニット10の製造コストを低減できる。   In the planar light source unit 10, the convex lens portion 9 or the Fresnel lens portion 14 as a lens may be integrally formed with the light guide 1 as shown in FIG. 10 or FIG. In this case, since it is not necessary to prepare a lens as a separate part, the number of parts of the planar light source unit 10 can be reduced. As a result, the manufacturing cost of the planar light source unit 10 can be reduced.

上記面状光源ユニットにおいて、光源は、図1などに示した白色LED4、または図7に示すような赤色、緑色、青色からなる3色のLED16、17a、17b、18の組合せのいずれかであってもよい。この場合、白色の光を出射面29から出射させる面状光源ユニット10を実現できる。また、赤色、緑色、青色からなる3色のLED16、17a、17b、18の組合せを用いれば、白色LED4による光では輝度が不十分であるような場合に、それぞれ高輝度の3色のLED16、17a、17b、18を用いることにより、十分な輝度の光を容易に得ることができる。   In the above planar light source unit, the light source is either the white LED 4 shown in FIG. 1 or the like, or a combination of three colors LEDs 16, 17 a, 17 b, and 18, which are red, green, and blue as shown in FIG. May be. In this case, the planar light source unit 10 that emits white light from the emission surface 29 can be realized. In addition, if the combination of LEDs 16, 17 a, 17 b, and 18 of three colors consisting of red, green, and blue is used, when the luminance of the white LED 4 is insufficient, the high-luminance three-color LEDs 16, By using 17a, 17b, 18 light with sufficient luminance can be easily obtained.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本発明による面状光源ユニットの平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the planar light source unit according to the present invention. 図1に示した線分II−IIにおける断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram in line segment II-II shown in FIG. 図1に示した線分II−IIにおける断面の他の例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the other example of the cross section in line segment II-II shown in FIG. 本発明による面状光源ユニットを適用した液晶表示装置を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the liquid crystal display device to which the planar light source unit by this invention is applied. シリンダレンズの特性を説明するための液晶表示装置の平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the liquid crystal display device for demonstrating the characteristic of a cylinder lens. 本発明による面状光源ユニットを構成する反射鏡の折曲げ角に関する説明を行なうための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating regarding the bending angle of the reflective mirror which comprises the planar light source unit by this invention. 本発明による面状光源ユニットの第1の変形例を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the 1st modification of the planar light source unit by this invention. 図7に示した面状光源ユニットを構成するシリンダレンズ7の特性を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the characteristic of the cylinder lens 7 which comprises the planar light source unit shown in FIG. 図8に示した面状光源ユニットの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the planar light source unit shown in FIG. 図1〜図3に示した本発明による面状光源ユニットの第2の変形例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the 2nd modification of the planar light source unit by this invention shown in FIGS. 1-3. 図1〜図3に示した本発明による面状光源ユニットの第3の変形例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the 3rd modification of the planar light source unit by this invention shown in FIGS. 1-3. 従来のバックライト機構を構成する面状光源ユニットの斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram of the planar light source unit which comprises the conventional backlight mechanism. 図12の線分XIII−XIIIにおける断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram in line segment XIII-XIII of FIG. 線状光源として複数のLEDを用いた場合の面状光源ユニットを示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the planar light source unit at the time of using several LED as a linear light source.

符号の説明Explanation of symbols

1 導光体、4 白色LED、6 液晶パネル、7 シリンダレンズ、8 反射鏡、9 凸レンズ部、10 面状光源ユニット、11 光拡散部材、12 基板、13,13a〜13c 光線、14 フレネルレンズ部、15 光量不足部、16、17a、17b、18 LED、19 非白色光出射部、20 液晶表示装置、21 混合色出射部、22 単色光、23 混合色光、25 中心線、27 一方端面、28 他方端面、29 出射面、30,31 位置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light guide, 4 White LED, 6 Liquid crystal panel, 7 Cylinder lens, 8 Reflective mirror, 9 Convex lens part, 10 Planar light source unit, 11 Light diffusing member, 12 Substrate, 13, 13a-13c Light beam, 14 Fresnel lens part , 15 Light quantity deficient part, 16, 17a, 17b, 18 LED, 19 Non-white light emitting part, 20 Liquid crystal display device, 21 Mixed color emitting part, 22 Monochromatic light, 23 Mixed color light, 25 Center line, 27 One end face, 28 The other end face, 29 exit face, 30, 31 position.

Claims (7)

板状であって、光を出射する出射面を有する導光体と、
前記導光体において、前記出射面と交差する方向に延びる一方端面に配置され、前記出射面と交差する方向において光を集光するレンズと、
前記レンズを介して前記導光体の一方端面と対向するように配置される複数の光源と、
前記導光体において、前記一方端面と反対側に位置する他方端面に対向するように配置される反射鏡と、
前記導光体において、前記出射面と反対側に位置する他方表面側に配置された光拡散部材とを備える、面状光源ユニット。
A light guide that is plate-shaped and has an exit surface that emits light; and
In the light guide, a lens that is disposed on one end surface that extends in a direction that intersects the exit surface, and that collects light in a direction that intersects the exit surface;
A plurality of light sources arranged to face one end face of the light guide through the lens;
In the light guide, a reflecting mirror disposed to face the other end surface located on the opposite side to the one end surface;
A planar light source unit, comprising: a light diffusing member disposed on the other surface side located on the opposite side to the emission surface in the light guide.
前記レンズから出射して前記導光体に入射する光の進行方向は、前記導光体の出射面とほぼ平行な方向および前記導光体の内部で集束する方向のいずれか一方を含むように、前記レンズの特性が決定されている、請求項1に記載の面状光源ユニット。   The traveling direction of the light emitted from the lens and incident on the light guide includes either one of a direction substantially parallel to the light exit surface of the light guide and a direction of focusing inside the light guide. The planar light source unit according to claim 1, wherein characteristics of the lens are determined. 前記レンズは、凸レンズおよびフレネルレンズのいずれか一方である、請求項1または2に記載の面状光源ユニット。   The planar light source unit according to claim 1, wherein the lens is one of a convex lens and a Fresnel lens. 前記レンズは、前記導光体の内部で集束するように光を出射し、
前記レンズにより光が集束された焦点の位置と前記導光体の前記一方端面との間の距離は、前記複数の光源からの光が互いに干渉することなく前記導光体の出射面から放出される領域の幅より大きい、請求項1〜3のいずれか1項に記載の面状光源ユニット。
The lens emits light so as to be focused inside the light guide,
The distance between the focal point where the light is focused by the lens and the one end surface of the light guide is such that light from the plurality of light sources is emitted from the exit surface of the light guide without interfering with each other. The planar light source unit according to claim 1, wherein the planar light source unit is larger than a width of the region.
前記反射鏡は、前記導光体の前記出射面に対して交差する方向における中央部が、前記導光体の前記他方端面から突出ように折り曲げられており、
前記反射鏡の折り曲げられた部分の折り曲げ角度θは、前記出射面に平行な方向に対する、前記レンズから前記導光体への光の入射角をθとしたときに、
90°+θ1<θ<120°+2×θ1/3
という関係式を満足するように、前記反射鏡は構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の面状光源ユニット。
The reflecting mirror is bent so that a central portion in a direction intersecting the exit surface of the light guide projects from the other end surface of the light guide,
The bending angle θ of the bent portion of the reflecting mirror is set such that the incident angle of light from the lens to the light guide with respect to the direction parallel to the emission surface is θ 1 .
90 ° + θ 1 <θ < 120 ° + 2 × θ 1/3
The planar light source unit according to claim 1, wherein the reflecting mirror is configured to satisfy the relational expression:
前記レンズは、前記導光体と一体成形されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の面状光源ユニット。   The planar light source unit according to claim 1, wherein the lens is integrally formed with the light guide. 前記光源は、白色のLED、または赤色、緑色、青色からなる3色のLEDの組合せのいずれかである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の面状光源ユニット。   The planar light source unit according to any one of claims 1 to 6, wherein the light source is one of a white LED or a combination of LEDs of three colors including red, green, and blue.
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