JP2003059321A - Flat light source illuminating object - Google Patents
Flat light source illuminating objectInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光源と、該光源に
対向する端面から光を内部に導入して拡散し、反射面で
光を反射して反射光を外部に投射する導光板と、この反
射光を透過して法線方向の投射光として投射して被照明
体を照射するプリズムシートとを有する面状光源に関す
るものであり、特に、このような面状光源において、被
照明体を照射する光量を可能なかぎり大きくして、被照
明体をより明るく照明しようとする被照明体を照明する
面状光源に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source, and a light guide plate which introduces light from an end surface facing the light source into the inside and diffuses the light, reflects the light at a reflecting surface and projects the reflected light to the outside. The present invention relates to a planar light source having a prism sheet that transmits this reflected light and projects it as projection light in the normal direction to illuminate the illuminated object. In particular, in such a planar light source, the illuminated object is The present invention relates to a planar light source that illuminates an illuminated object that is intended to illuminate the illuminated object brighter by increasing the amount of light to be emitted.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示装置のフロントライトやバック
ライトとして使用される面状光源は既に公知となってい
る。この液晶表示装置のフロントライトやバックライト
として使用される面状光源は、光源と、この光源に対向
する端面から光を内部に導入して拡散し、反射面で光を
反射して反射光を外部に投射する導光板と、この反射光
を透過して法線方向の投射光として投射して被照明体で
ある液晶パネルを照射するプリズムシートとを有するよ
うに構成されている。2. Description of the Related Art A planar light source used as a front light or a back light of a liquid crystal display device is already known. A planar light source used as a front light or a back light of this liquid crystal display device introduces light from a light source and an end surface facing the light source into the inside to diffuse the light, and reflects the light at a reflecting surface to reflect the reflected light. It is configured to have a light guide plate that projects to the outside, and a prism sheet that transmits the reflected light and projects it as projection light in the normal direction to irradiate a liquid crystal panel that is an illuminated object.
【0003】そして、通常のフロントライトやバックラ
イトでは、市販品の導光板やプリズムシートを組み合わ
せて使用していることが多く、必ずしも導光板とプリズ
ムシートが最適の組み合わせとなっているとはかぎら
ず、光源であるLEDから投射された光を最大限に活用
していないことも多く、面状光源で液晶パネルなどの被
照明体を照明する光量は、光源であるLEDから投射さ
れた光の一部であるに過ぎないことが多い。In a normal front light or backlight, a commercially available light guide plate or prism sheet is often used in combination, and the light guide plate and prism sheet are not necessarily the optimum combination. Often, the light projected from the LED, which is the light source, is not used to the maximum extent, and the amount of light that illuminates the illuminated object such as the liquid crystal panel with the planar light source is equal to that of the light projected from the LED that is the light source. Often only a part.
【0004】以下、本発明と従来技術を液晶表示装置の
バックライトを例にして説明する。図4は従来技術の液
晶表示装置のバックライトの概要を模式的に示した断面
図である。図4に示すように、従来技術の液晶表示装置
のバックライト20は、LED(発光ダイオード)など
の光源21から投射された光が、光源21に対向して配
置された導光板22の端面22aから内部に導入され、
導光板22の内部で全反射を繰り返して拡散するととも
に、導光板22の下面の反射面22bで反射して上方に
向かった光が導光板22の上面22cから外部に投射さ
れる。The present invention and the prior art will be described below by taking a backlight of a liquid crystal display device as an example. FIG. 4 is a sectional view schematically showing an outline of a backlight of a conventional liquid crystal display device. As shown in FIG. 4, in a backlight 20 of a conventional liquid crystal display device, light projected from a light source 21, such as an LED (light emitting diode), has an end face 22 a of a light guide plate 22 arranged to face the light source 21. Introduced internally from
The light that is repeatedly reflected and diffused inside the light guide plate 22 and is reflected by the reflection surface 22b on the lower surface of the light guide plate 22 and directed upward is projected from the upper surface 22c of the light guide plate 22 to the outside.
【0005】この導光板22から外部に投射された光
は、プリズムシート23で受光する際に屈折して、液晶
パネル(図示しない)に向かう光となり、プリズムシー
ト23の上面から照明光として被照明体(図示しない液
晶パネル)に投射される。そして、導光板22の下方に
配置された反射シート24は、導光板22の下面から漏
洩した光を反射して再び導光板22に戻すためのもので
ある。The light projected from the light guide plate 22 to the outside is refracted when it is received by the prism sheet 23 and becomes a light toward a liquid crystal panel (not shown), and is illuminated from the upper surface of the prism sheet 23 as illumination light. It is projected on the body (a liquid crystal panel (not shown)). The reflection sheet 24 disposed below the light guide plate 22 is for reflecting the light leaked from the lower surface of the light guide plate 22 and returning it to the light guide plate 22 again.
【0006】図5は導光板の内部に入射した光の軌跡を
模式的に示す説明図である。図5に示すように、導光板
22の下面には階段状のプリズム又はV溝状のプリズム
(図示しない)が反射面22bとして形成されてている
ので、端面22aから導光板22の内部に入射した光源
21からの光は、図5に光線Aで示すように、この反射
面22bで反射して上方に向かい、上面22cで屈折し
て、導光板22の上面22cに垂直な法線に対して角度
θだけ傾斜した方向に投射される。そして、この光が導
光板22に接近して配置されたプリズムシート23の下
向きに配置されたマイクロプリズム23a(図4参照)
に入射する際に再び屈折して、プリズムシート23の上
面から被照明体である液晶パネル(図示しない)に向か
って照明光として投射される。FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the locus of light incident on the inside of the light guide plate. As shown in FIG. 5, a stepped prism or a V-groove prism (not shown) is formed as a reflecting surface 22b on the lower surface of the light guide plate 22, so that the light enters the light guide plate 22 from the end surface 22a. The light emitted from the light source 21 is reflected by the reflecting surface 22b, goes upward, is refracted by the upper surface 22c, and is reflected by a normal line perpendicular to the upper surface 22c of the light guide plate 22, as shown by a ray A in FIG. And is projected in a direction inclined by an angle θ. Then, this light is directed to the light guide plate 22 and the micro-prism 23a arranged downward of the prism sheet 23 (see FIG. 4).
When refracted, the light is refracted again and is projected as illumination light from the upper surface of the prism sheet 23 toward a liquid crystal panel (not shown) which is an illuminated object.
【0007】ここで、光線Bは、導光板22の上面22
cで全反射した後、再び導光板22の下面の反射面22
bで反射して上方に向かい、上面22cで屈折して、導
光板22の上面22cから投射される光を示し、光線C
は、導光板22の上面22cと下面の反射面22bの間
で反射を繰り返して導光板22の内部で拡散している光
の例を示す。そして、この実施例では、導光板22の下
面に反射面22bとして形成された階段状のプリズムの
反射面22bが傾斜しているので、反射するたびに反射
光の角度がより垂直に近い角度となり、上面22cから
投射される角度の光となって上面22cから上方に投射
されることになる。Here, the light beam B is the upper surface 22 of the light guide plate 22.
After being totally reflected by c, the reflecting surface 22 on the lower surface of the light guide plate 22 is again formed.
The light reflected by b is directed upward, and is refracted by the upper surface 22c to show the light projected from the upper surface 22c of the light guide plate 22.
Shows an example of light that is repeatedly reflected between the upper surface 22 c and the lower reflective surface 22 b of the light guide plate 22 and diffused inside the light guide plate 22. Further, in this embodiment, since the reflecting surface 22b of the stepped prism formed as the reflecting surface 22b on the lower surface of the light guide plate 22 is inclined, the angle of the reflected light becomes closer to a vertical angle each time it is reflected. The light having an angle projected from the upper surface 22c is projected upward from the upper surface 22c.
【0008】この導光板22の上面22cからプリズム
シート23に向かって投射される光の法線Nに対する角
度θは、従来技術の導光板22を使用するときには、そ
の平均的な投射角度がほぼ60°〜63°とされてお
り、これに対応して、図4の上側に拡大図で示すよう
に、プリズムシート23のマイクロプリズム23aの頂
角として60°〜63°のものが採用されていた。The angle θ of the light projected from the upper surface 22c of the light guide plate 22 toward the prism sheet 23 with respect to the normal line N is about 60 when the conventional light guide plate 22 is used. In this case, the apex angle of the micro prisms 23a of the prism sheet 23 is 60 ° to 63 °, as shown in an enlarged view on the upper side of FIG. .
【0009】図6はマイクロプリズムの頂角が60°の
ときに、導光板に入射した光の軌跡をコンピュータでシ
ュミレーションした図である。導光板22に入射した光
の軌跡をコンピュータでシュミレーションして作図する
と、図6に示すように、マイクロプリズムの頂角が60
°のときには、プリズムシート23の上面に垂直な法線
からやや左側に傾いた方向の光として液晶パネル25に
投射されることが明らかになった。照明光として液晶パ
ネル25を透過する光は、プリズムシート23から液晶
パネル25に投射される光の法線方向の成分となるの
で、シュミレーションの結果からすると、マイクロプリ
ズムの頂角を60°とすることによって、液晶パネル2
5に投射される光が10°〜25°程度傾いた光として
投射され、結果として、プリズムシート23から投射さ
れる光の1.5パーセントから10パーセント近い光を
ロスしていたことになる。FIG. 6 shows a computer simulation of the locus of light incident on the light guide plate when the apex angle of the micro prism is 60 °. When the trajectory of the light incident on the light guide plate 22 is simulated by a computer and drawn, as shown in FIG. 6, the apex angle of the micro prism is 60.
It was revealed that when the angle was °, the light was projected on the liquid crystal panel 25 as light in a direction slightly tilted to the left from the normal line perpendicular to the upper surface of the prism sheet 23. The light that passes through the liquid crystal panel 25 as the illumination light becomes a component in the normal direction of the light projected from the prism sheet 23 onto the liquid crystal panel 25. Therefore, from the result of simulation, the apex angle of the micro prism is set to 60 °. Therefore, the liquid crystal panel 2
The light projected on 5 is projected as light inclined by about 10 ° to 25 °, and as a result, about 1.5% to about 10% of the light projected from the prism sheet 23 is lost.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の問題点を解消して、導光板に入射し、下面の反射
面で反射してプリズムシートを透過した光がほぼ法線に
平行に投射されるように構成した被照明体を照明する面
状光源を提供することを目的とするものであり、より具
体的には、導光板に入射し、下面の反射面で反射してプ
リズムシートを透過した光が、ほぼ法線に平行に投射す
るように構成して、液晶パネルにおける光のロスを最小
にした液晶表示装置のバックライトを提供することを目
的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves these problems of the prior art, and the light incident on the light guide plate, reflected by the lower reflecting surface and transmitted through the prism sheet is substantially parallel to the normal line. It is intended to provide a planar light source that illuminates an object to be illuminated, which is configured to be projected onto a prism. More specifically, the prism is incident on a light guide plate and reflected by a reflection surface on the lower surface. An object of the present invention is to provide a backlight of a liquid crystal display device in which light transmitted through a sheet is projected substantially parallel to a normal line to minimize light loss in a liquid crystal panel.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来技術の問題点を解決するものであって、光源と、該光
源に対向する端面から光を内部に導入して拡散し、反射
面で光を反射して反射光を外部に投射する導光板と、該
反射光を透過して法線方向の投射光として投射して被照
明体を照明するプリズムシートとを有する面状光源にお
いて、前記プリズムシートのマイクロプリズムの頂角が
65°〜75°であって、このマイクロプリズムを下向
きに配置したことを特徴とする被照明体を照明する面状
光源によって達成することができる。ここで、前記被照
明体が液晶パネルであって、面状光源が前記液晶パネル
を照明するバックライトであることが望ましい。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the problems of the prior art as described above, and introduces light from the light source and the end surface facing the light source into the inside, diffuses and reflects the light. A planar light source having a light guide plate that reflects light on a surface and projects reflected light to the outside, and a prism sheet that transmits the reflected light and projects it as projection light in a normal direction to illuminate an illuminated object The planar light source for illuminating an illuminated object is characterized in that the apex angle of the micro prism of the prism sheet is 65 ° to 75 ° and the micro prism is arranged downward. Here, it is preferable that the illuminated body is a liquid crystal panel and the planar light source is a backlight that illuminates the liquid crystal panel.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細について、実
施例を示す図面に基づいて説明する。図1は本発明の被
照明体を照明する面状光源、特に液晶表示装置のバック
ライトとした実施例を模式的に示す断面図である。ここ
で、本発明の液晶表示装置のバックライト1は、LED
(発光ダイオード)などからなる光源2と導光板3とを
有し、導光板3の上面に接近してプリズムシート4が、
下面に接近して反射板5が配置されていることは、従来
技術と同様である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The details of the present invention will be described below with reference to the drawings illustrating an embodiment. FIG. 1 is a sectional view schematically showing an embodiment of a planar light source for illuminating an object to be illuminated according to the present invention, particularly a backlight of a liquid crystal display device. Here, the backlight 1 of the liquid crystal display device of the present invention is an LED.
The light guide plate 3 has a light source 2 formed of (light emitting diode) and the like, and the prism sheet 4 approaches the upper surface of the light guide plate 3 and
As in the prior art, the reflector 5 is arranged close to the lower surface.
【0013】そして、従来技術の液晶表示装置のバック
ライトと同様に、LED(発光ダイオード)などの光源
2から投射された光が、光源2に対向して配置された導
光板3の端面3aから内部に導入され、図5において従
来技術として説明した導光板22と全く同様に、導光板
3の上面3cと下面の反射面3bとの間で全反射を繰り
返して導光板3の内部に拡散するとともに、導光板3の
下面の反射面3bで反射してより垂直に近い角度となっ
た光が導光板3から外部に屈折して投射され、プリズム
シート4のマイクロプリズム4aで再び屈折して液晶パ
ネル(図示しない)に向かって照明光として投射され
る。また、導光板3の下方に配置された反射シート5
は、導光板3の下面から漏洩した光を反射して再び導光
板3に戻すためのものであることも同様である。As in the backlight of the conventional liquid crystal display device, the light projected from the light source 2 such as an LED (light emitting diode) is emitted from the end surface 3a of the light guide plate 3 arranged facing the light source 2. Just like the light guide plate 22 that is introduced inside and described as the prior art in FIG. 5, total reflection is repeatedly performed between the upper surface 3c and the lower reflection surface 3b of the light guide plate 3 and diffused inside the light guide plate 3. At the same time, the light reflected by the reflection surface 3b on the lower surface of the light guide plate 3 and having a more nearly vertical angle is refracted and projected from the light guide plate 3 to the outside, and refracted again by the microprisms 4a of the prism sheet 4 and the liquid crystal It is projected as illumination light toward a panel (not shown). In addition, the reflection sheet 5 arranged below the light guide plate 3
Is also for reflecting the light leaked from the lower surface of the light guide plate 3 and returning it to the light guide plate 3 again.
【0014】ここで、本発明の被照明体を照明する面状
光源では、プリズムシート4のマイクロプリズム4aの
頂角は、図4の上側に拡大図で示すように、65°〜7
5°に形成され、マイクロプリズム4aが下向きになる
ように配置されている。そして、マイクロプリズム4a
の頂角をこのように形成することによって、図2及び図
3に示すように、プリズムシート4から被照明体である
液晶パネル6に投射される照明光を、プリズムシート4
の上面にほぼ垂直な光とすることができる。Here, in the planar light source for illuminating the object to be illuminated of the present invention, the apex angle of the microprisms 4a of the prism sheet 4 is 65 ° to 7 °, as shown in an enlarged view on the upper side of FIG.
It is formed at 5 ° and is arranged so that the micro prism 4a faces downward. And the micro prism 4a
By forming the apex angle of the prism sheet in this way, as shown in FIGS. 2 and 3, the illumination light projected from the prism sheet 4 to the liquid crystal panel 6 which is the illuminated object is reflected by the prism sheet 4.
The light can be almost perpendicular to the upper surface of the.
【0015】図2及び図3はマイクロプリズムの頂角が
65°及び70°のときに、導光板3に入射した光の軌
跡をコンピュータでシュミレーションした図である。図
に示すように、プリズムシート4から被照明体である液
晶パネル6に投射される照明光は、マイクロプリズムの
頂角が65°である図2の実施例ではわずかに左に傾い
ており、マイクロプリズムの頂角が70°である図3の
実施例ではわずかに右に傾く傾向を示しているが、プリ
ズムシート4の上面にほぼ垂直な光となっている。この
傾斜角は、図から明らかなように、最大で15°程度の
ものであり、照明光として液晶パネル6を透過する光
は、プリズムシート4から投射される光の4パーセント
以下のロスとすることができる。2 and 3 are diagrams in which the locus of light incident on the light guide plate 3 is simulated by a computer when the apex angles of the micro prisms are 65 ° and 70 °. As shown in the drawing, the illumination light projected from the prism sheet 4 onto the liquid crystal panel 6 which is the object to be illuminated is slightly tilted to the left in the embodiment of FIG. 2 in which the apex angle of the micro prism is 65 °, In the embodiment of FIG. 3 in which the apex angle of the micro prism is 70 °, the light tends to be tilted slightly to the right, but the light is almost perpendicular to the upper surface of the prism sheet 4. As is clear from the figure, this inclination angle is about 15 ° at the maximum, and the light transmitted through the liquid crystal panel 6 as the illumination light has a loss of 4% or less of the light projected from the prism sheet 4. be able to.
【0016】また、このシュミレーションの結果による
と、最適なマイクロプリズムの頂角は65°と70°と
の中間で頂角が70°に近い点にあることが明らかであ
り、頂角を70°を中心とする65°〜75°の範囲と
することによって、照明光として液晶パネル6を透過す
る光のロスを数パーセント以下として、実質的に無視す
ることができる程度に減少させることができる。Further, according to the result of this simulation, it is clear that the optimum apex angle of the micro prism is between 65 ° and 70 °, and the apex angle is close to 70 °, and the apex angle is 70 °. By setting the angle in the range of 65 ° to 75 ° centered at, the loss of light that passes through the liquid crystal panel 6 as the illumination light can be reduced to a few percent or less, and can be reduced to a substantially negligible level.
【0017】以上に述べたように、本発明の被照明体を
照明する面状光源、特に、実施例としての液晶表示装置
のバックライトは、プリズムシートのマイクロプリズム
の頂角を65°〜75°とするものであって、本発明
は、以上に述べた実施の形態に述べられた方法に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて各種の変更や改良を行うことができるのは勿論であ
る。As described above, the planar light source for illuminating the object to be illuminated according to the present invention, particularly the backlight of the liquid crystal display device as the embodiment, has an apex angle of the micro prism of the prism sheet of 65 ° to 75 °. The present invention is not limited to the method described in the above-mentioned embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. Of course you can.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明の被照明体を照明する面状光源、
特に、実施例としての液晶表示装置のバックライトは、
以上に説明したように、プリズムシートのマイクロプリ
ズムの頂角を65°〜75°とすることによって、照明
光として液晶パネルを透過する光のロスを実質的に無視
することができる程度に減少させることができるもので
あり、液晶パネルにおける光のロスを最小にした液晶表
示装置のバックライトを提供することを可能としたもの
である。The surface light source for illuminating the object to be illuminated of the present invention,
In particular, the backlight of the liquid crystal display device as an example,
As described above, by setting the apex angle of the micro-prisms of the prism sheet to 65 ° to 75 °, the loss of light that passes through the liquid crystal panel as illumination light is reduced to such an extent that it can be substantially ignored. It is possible to provide a backlight of a liquid crystal display device in which light loss in the liquid crystal panel is minimized.
【図1】本発明の被照明体を照明する面状光源、特に液
晶表示装置のバックライトの実施例を模式的に示す断面
図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing an embodiment of a planar light source for illuminating an object to be illuminated of the present invention, particularly a backlight of a liquid crystal display device.
【図2】マイクロプリズムの頂角が65°のときに、導
光板に入射した光の軌跡をコンピュータでシュミレーシ
ョンした図である。FIG. 2 is a diagram obtained by simulating with a computer the trajectory of light incident on a light guide plate when the apex angle of the micro prism is 65 °.
【図3】マイクロプリズムの頂角が70°のときに、導
光板に入射した光の軌跡をコンピュータでシュミレーシ
ョンした図である。FIG. 3 is a computer simulation diagram of the trajectory of light incident on the light guide plate when the apex angle of the micro prism is 70 °.
【図4】従来技術の液晶表示装置におけるバックライト
の概要を模式的に示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an outline of a backlight in a conventional liquid crystal display device.
【図5】導光板の内部に入射した光の軌跡を模式的に示
す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the locus of light incident on the inside of the light guide plate.
【図6】マイクロプリズムの頂角が60°のときに、導
光板に入射した光の軌跡をコンピュータでシュミレーシ
ョンした図である。FIG. 6 is a diagram in which a computer simulates the locus of light incident on the light guide plate when the apex angle of the micro prism is 60 °.
1 液晶表示装置のバックライト 2 光源 3 導光板 3a 端面 3b 反射面 3c 上面 4 プリズムシート 4a マイクロプリズム 5 反射シート 6 液晶パネル 1 Backlight of liquid crystal display 2 light sources 3 Light guide plate 3a end face 3b Reflective surface 3c upper surface 4 prism sheet 4a Micro prism 5 Reflective sheet 6 LCD panel
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/1335 520 G02F 1/1335 520 1/13357 1/13357 G09F 9/00 324 G09F 9/00 324 336 336J // F21Y 101:02 F21Y 101:02 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G02F 1/1335 520 G02F 1/1335 520 1/13357 1/13357 G09F 9/00 324 G09F 9/00 324 336 336J // F21Y 101: 02 F21Y 101: 02
Claims (2)
内部に導入して拡散し、反射面で光を反射して反射光を
外部に投射する導光板と、該反射光を透過して法線方向
の投射光として投射して被照明体を照明するプリズムシ
ートとを有する面状光源において、 前記プリズムシートのマイクロプリズムの頂角が65°
〜75°であって、このマイクロプリズムを下向きに配
置したことを特徴とする被照明体を照明する面状光源。1. A light source, a light guide plate for introducing and diffusing light from an end surface facing the light source, reflecting the light on a reflecting surface and projecting the reflected light to the outside, and transmitting the reflected light. And a prism sheet for illuminating an object to be illuminated by projecting light as projection light in a normal direction, the apex angle of the microprisms of the prism sheet is 65 °.
A planar light source for illuminating an object to be illuminated, characterized in that the micro-prism is arranged downward, at an angle of ˜75 °.
状光源が前記液晶パネルを照明するバックライトである
ことを特徴とする請求項1記載の被照明体を照明する面
状光源。2. The planar light source for illuminating an illuminated object according to claim 1, wherein the illuminated object is a liquid crystal panel, and the planar light source is a backlight for illuminating the liquid crystal panel.
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Cited By (7)
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