JP2005108676A - Backlight device using light emitting diode - Google Patents

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Yoji Kawasaki
要二 川崎
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Harison Toshiba Lighting Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a backlight device which can suppress color irregularity and bright unevenness by using light emitting diodes. <P>SOLUTION: The backlight device comprises a light guide plate 1 which includes a light emitting face 1a, a light entering face 1b, and a reflecting face 1c, and gradually increases in its thickness from the light entering face 1b to a face opposed to the light entering face 1b; a plurality of light emitting diodes 3 arranged so as to supply emitting light to the light entering face 1b of the light guide plate 1; and a prism sheet 2 arranged on the light emitting face 1a of the light guide plate 1. The prism sheet 2 includes a prism surface 2a which continuously arranges thereon a number of prism columns, and a flat surface 2b opposed to the prism surface; and the internal angle of the prism columns opposed to the light emitting face 1a is 80-120°. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発光ダイオードを光源としたバックライトに関する。   The present invention relates to a backlight using a light emitting diode as a light source.

バックライトは、液晶テレビやノートパソコン等の液晶表示機器などに用いられている。   Backlights are used in liquid crystal display devices such as liquid crystal televisions and notebook computers.

発光ダイオードを用いたバックライト装置では、主に青色発光ダイオードに黄色の蛍光体を塗装した白色発光ダイオードを用いる場合と、青色、緑色、赤色(以後、RGB)の複数の発光ダイオードを用いる場合がある。前者は、その発光ダイオードの光を導光板に入射すれば出光面で白色が得られるが、液晶表示したときに色の再現性(特に赤色)に難があった。後者は、色の再現性がよく赤色もきれいに表示できるが、RGB光をバックライト装置の出光面から取り出す前に混光し、白色にしなければならないという欠点がある。   In a backlight device using a light emitting diode, a white light emitting diode in which a yellow phosphor is coated on a blue light emitting diode is used, and a plurality of light emitting diodes of blue, green, and red (hereinafter, RGB) are used. is there. In the former case, if the light from the light-emitting diode is incident on the light guide plate, white is obtained on the light-emitting surface, but there is a difficulty in color reproducibility (particularly red) when liquid crystal is displayed. The latter has good color reproducibility and can display red clearly, but has the disadvantage that it must be mixed and whitened before the RGB light is extracted from the light exit surface of the backlight device.

図7は、米国のLUMILEDS社が発表したRGBを混光して白色光を得るサイドライト式バックライト装置の構造を示す拡大断面図である。発光ダイオード101は基板102に複数実装され、さらに全ての発光ダイオード101のそれぞれのレンズをケース103の底部103aから出している。ケース103の底部103aの縁端からそれぞれ側壁103b、103cが延在する。奥に向かって厚みが厚くなるような逆くさび型の導光板104はその入光面104aに近接する出光面104bと第1の反射面104cの縁をケース103の側壁103b、103cで挟むように固定されている。さらに、導光板104の第1の反射面104cと第2の反射面104dには、導光板104の外に出射した光を再入射させるために反射手段105が備えられている。導光板104の出光面104bには、三角柱状に形成されたプリズム柱を多数配列しているプリズム面106aとその面に対向する平面106bを有するプリズムシート106を、そのプリズム面106aを向けて配設している。   FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a structure of a sidelight type backlight device that obtains white light by mixing RGB signals announced by LUMILEDS of the United States. A plurality of light emitting diodes 101 are mounted on the substrate 102, and the lenses of all the light emitting diodes 101 are projected from the bottom 103 a of the case 103. Side walls 103b and 103c extend from the edge of the bottom 103a of the case 103, respectively. The reverse wedge-shaped light guide plate 104, whose thickness increases toward the back, sandwiches the edges of the light exit surface 104b and the first reflection surface 104c adjacent to the light entrance surface 104a between the side walls 103b and 103c of the case 103. It is fixed. Further, the first reflecting surface 104c and the second reflecting surface 104d of the light guide plate 104 are provided with reflecting means 105 for allowing light emitted outside the light guide plate 104 to enter again. On the light exit surface 104b of the light guide plate 104, a prism sheet 106a having a plurality of prism columns formed in a triangular prism shape and a prism sheet 106 having a flat surface 106b opposite to the prism surface 106a is arranged with the prism surface 106a facing the prism surface 106a. Has been established.

また、同じようにプリズムシートのプリズム面を導光板の出光面に向けて配設した公知文献として、特開2000−147498のような技術がある。
ジェラード ハーバーズ著作 (Gerard Harbers)、「液晶表示のためのLEDバックライト」 (LED Backlighting for LCD displays)、2002年11月発表 [2003年8月25日検索]、ルミレッツ (Lumileds) (米国)、参照図 21頁 Wedge Shape、インターネット< URL http://www.lumileds.com/pdfs/techpaperspres/SID-BA.pdf>
Similarly, there is a technique such as Japanese Patent Laid-Open No. 2000-147498 as a well-known document in which the prism surface of the prism sheet is arranged facing the light exit surface of the light guide plate.
See Gerard Harbers, "LED Backlighting for LCD displays", published November 2002 [searched August 25, 2003], Lumileds (USA). Figure 21 Page Wedge Shape, Internet <URL http://www.lumileds.com/pdfs/techpaperspres/SID-BA.pdf>

プリズム面106aを出光面104bに向けて配設したプリズムシート106については、LUMILEDS社が発表した資料には何の説明もなかった。よって、プリズムシート106のプリズム面106aは、プリズム面106aから入射した光が図7の出射光107のようになる作用をすると考えた。したがって、プリズムシート106はプリズム面106aで入射光の方向を出光面104bの前方方向にし、平面106bから出射させる作用をすると判断した。よって、このプリズムシート106では、正面輝度は高くなるが、導光板の反射面の形状によっては出光面104bから出射光が偏って出光し、輝度ムラが発生する。   Regarding the prism sheet 106 arranged with the prism surface 106a facing the light exit surface 104b, there was no explanation in the material published by LUMILEDS. Therefore, it was considered that the prism surface 106a of the prism sheet 106 acts so that the light incident from the prism surface 106a becomes like the emitted light 107 in FIG. Therefore, it was determined that the prism sheet 106 acts to cause the incident light to be directed in front of the light exit surface 104b and to be emitted from the flat surface 106b on the prism surface 106a. Therefore, in this prism sheet 106, the front luminance is high, but depending on the shape of the reflection surface of the light guide plate, the outgoing light is biased and emitted from the light outgoing surface 104b, and luminance unevenness occurs.

ここで、図7のバックライトを製作し追試をすると、出光面から得られる光量が少なく、色ムラがあり、さらに均斉度が低いという結果が得られた。その原因を調査すると、第2の反射面104dにおける反射がうまく行われていないことがわかった。   Here, when the backlight shown in FIG. 7 was manufactured and a follow-up test was performed, the result was that the amount of light obtained from the light-emitting surface was small, there was color unevenness, and the uniformity was low. When the cause was investigated, it was found that the reflection at the second reflecting surface 104d was not performed well.

このことからも、プリズムシート106は、入射光を光の角度を正面方向にして平面106bから出射し、正面輝度を高くする作用はあるが、輝度ムラを減少させる作用はないと言える。   From this, it can be said that the prism sheet 106 emits incident light from the plane 106b with the angle of the light being in the front direction to increase the front luminance, but does not reduce the luminance unevenness.

従って、本発明は、色ムラおよび輝度ムラを抑止するバックライトを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a backlight that suppresses color unevenness and brightness unevenness.

上記目的を達成するために、本発明の発光ダイオードを用いたバックライトは、出光面、入光面および反射面を有し、入光面から対向する面に向かって厚さが大きくなる導光板と、この導光板の入光面に出射光を供給するように配設された複数の発光ダイオードと前記導光板の出射面に配置されたプリズムシートとを備え、このプリズムシートはプリズム柱を多数連続的に配列しているプリズム面、プリズム面に対向する平面を有し、出光面に面するプリズム柱の内角が80〜120度であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a backlight using the light emitting diode of the present invention has a light emitting surface, a light incident surface, and a reflective surface, and the light guide plate has a thickness that increases from the light incident surface toward the opposite surface. And a plurality of light emitting diodes arranged to supply outgoing light to the light incident surface of the light guide plate and a prism sheet arranged on the output surface of the light guide plate, the prism sheet having a large number of prism columns. The prism surface is arranged continuously and has a flat surface facing the prism surface, and the interior angle of the prism column facing the light exit surface is 80 to 120 degrees.

したがって、本発明では、導光板の入光面から入射した発光ダイオードからの出射光が、導光板内で反射を繰り返しながら導光板の出光面から出射する。さらに反射手段によっても、反射または出射し、反射した光は導光板の出光面から入射し、再び導光板内で反射し、再び出光面から出射した光は反射手段で反射または出射する。これらを繰り返すことで、光が偏って出射することを防ぐことができるため輝度ムラが改善され、また、導光板の出光面から出射するまでの光路長が長くなるため導光板内でのRGB光の混光が促進され、色ムラの発生を抑止できる。   Therefore, in this invention, the emitted light from the light-emitting diode that has entered from the light incident surface of the light guide plate is emitted from the light output surface of the light guide plate while being repeatedly reflected in the light guide plate. Further, the light reflected or emitted by the reflecting means is incident on the light exit surface of the light guide plate, is reflected again in the light guide plate, and the light emitted from the light exit surface is reflected or emitted again by the reflector. By repeating these steps, luminance unevenness can be prevented because light can be prevented from being emitted in a biased manner, and the RGB light in the light guide plate can be lengthened since the optical path length from the light exit surface of the light guide plate is increased. Is promoted, and the occurrence of color unevenness can be suppressed.

(第1の実施の形態)
以下に、本発明の第1の実施の形態を図1乃至図5を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態であるバックライトの側面図である。
(First embodiment)
In the following, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view of a backlight according to the first embodiment of the present invention.

本発明のバックライトは、導光板1、第1のプリズムシート2、発光ダイオード3、拡散シート4、第2のプリズムシート5、第3のプリズムシート6、第1の反射シート7、第2の反射シート8で構成されている。   The backlight of the present invention includes a light guide plate 1, a first prism sheet 2, a light emitting diode 3, a diffusion sheet 4, a second prism sheet 5, a third prism sheet 6, a first reflecting sheet 7, and a second reflecting sheet. The reflection sheet 8 is used.

導光板1は、透明のアクリル樹脂等からなり、出光面1a、入光面1b、第1の反射面1c、第2の反射面1d、およびこれらの面を接続する側面(図示してはいない)からなる異形六面体形状である。導光板のそれぞれの面の界面における全反射は、エネルギーロスのない完璧な反射であり、このことは、本発明で重要な要素である。   The light guide plate 1 is made of a transparent acrylic resin or the like, and has a light exit surface 1a, a light incident surface 1b, a first reflection surface 1c, a second reflection surface 1d, and side surfaces connecting these surfaces (not shown). ). The total reflection at the interface of each surface of the light guide plate is a perfect reflection with no energy loss, and this is an important factor in the present invention.

出光面1aは、導光板1に入射した光が出射する面であり、液晶表示機器等に導光板1を配設した場合、この面が表示画面側になる。また、出光面1aは光が出射するだけの面ではなく、出光面1aに対する入射角が導光板1の材料によって異なる臨界角よりも大きい角度で入射すると、出光面では反射をする面でもある。さらに、本発明では、第1のプリズムシート2で反射した光が入射する場合もある。   The light exit surface 1a is a surface from which light incident on the light guide plate 1 is emitted. When the light guide plate 1 is disposed in a liquid crystal display device or the like, this surface is the display screen side. The light exit surface 1a is not only a surface from which light is emitted, but also a surface that reflects on the light exit surface when the incident angle with respect to the light exit surface 1a is incident at an angle larger than the critical angle that differs depending on the material of the light guide plate 1. Furthermore, in the present invention, the light reflected by the first prism sheet 2 may enter.

入光面1bは、出光面1aと垂直をなし、発光ダイオード3からの出射光が入射する面である。また、導光板1に入射した光によっては入光面1bで反射することもある。   The light incident surface 1b is a surface that is perpendicular to the light output surface 1a and on which light emitted from the light emitting diode 3 enters. Further, the light incident on the light guide plate 1 may be reflected by the light incident surface 1b.

第1の反射面1cは、入光面1bと垂直よりも大きな角度で接続された面であり、光を反射する面となる。つまり、入光面1aから第2の反射面1dにかけて厚みが厚くなる逆くさび型の導光板になるように配設された面である。   The first reflecting surface 1c is a surface that is connected to the light incident surface 1b at an angle larger than perpendicular, and is a surface that reflects light. That is, it is a surface disposed so as to be a reverse wedge-shaped light guide plate whose thickness increases from the light incident surface 1a to the second reflecting surface 1d.

第2の反射面1dは、出光面1aと第1の反射面1cに接続され、反射面となる。この際、第1の反射面1cとなす角度は、90度より大きな角度が望ましく、90超〜120度の範囲が良い。さらに出光面1aで良好な輝度を得るには、95〜115度の範囲がよく、より良好なのは101〜111度の範囲がよい。   The second reflecting surface 1d is connected to the light exit surface 1a and the first reflecting surface 1c and becomes a reflecting surface. At this time, the angle formed with the first reflecting surface 1c is desirably an angle larger than 90 degrees, and is preferably in the range of more than 90 to 120 degrees. Further, in order to obtain good luminance on the light exit surface 1a, the range of 95 to 115 degrees is good, and the better range is 101 to 111 degrees.

第1のプリズムシート2は、プリズム柱を多数連続的に配列しているプリズム面2aと、プリズム面2aに対向する平面2bを有するようなシートであり、このプリズム面2aを導光板1の出光面1aに向けて配設する。ここで、本発明のプリズム柱とは、正三角形や二等辺三角形などを断面にもつ三角柱の他に、その三角柱の角が丸みを帯びているものなども含んでいる。本発明では、第1のプリズムシート2のプリズム柱の内角を80〜120度とし、さらに望ましくは、90〜110度である。この第1のプリズムシート2により、導光板1の出光面1aからの出射光をプリズム面2aから入射し、平面2bから出射させるか、反射させる。このことについては後で説明する。   The first prism sheet 2 is a sheet having a prism surface 2a in which a large number of prism columns are continuously arranged and a flat surface 2b facing the prism surface 2a. It arrange | positions toward the surface 1a. Here, the prism column of the present invention includes not only a triangular column having a regular triangle, an isosceles triangle, etc. in the cross section, but also a prism column whose corner is rounded. In the present invention, the internal angle of the prism column of the first prism sheet 2 is set to 80 to 120 degrees, and more preferably 90 to 110 degrees. By the first prism sheet 2, the light emitted from the light exit surface 1a of the light guide plate 1 enters from the prism surface 2a and is emitted from the plane 2b or reflected. This will be described later.

発光ダイオード3は、RGBなどの単色の発光ダイオードを複数用い、基板(図示していない)上に配置している。基板は導光板1の入光面1bと平行になるように配設され、すなわち複数の発光ダイオード3と導光板1の入光面1bとの距離もほぼ同じになるように配置されている。   The light emitting diode 3 uses a plurality of monochromatic light emitting diodes such as RGB and is disposed on a substrate (not shown). The substrate is disposed so as to be parallel to the light incident surface 1b of the light guide plate 1, that is, the distance between the plurality of light emitting diodes 3 and the light incident surface 1b of the light guide plate 1 is also substantially the same.

拡散シート4は、第1のプリズムシート2の平面2b側に配設され、その平面2bから出射した光を拡散させ、均斉度を高める働きをする。   The diffusion sheet 4 is disposed on the plane 2b side of the first prism sheet 2 and functions to increase the uniformity by diffusing the light emitted from the plane 2b.

第2および第3のプリズムシート5、6は、第1のプリズムシート2と異なり、プリズム面が導光板1の出光面1aの正面方向を向くように配設している。また、第2および第3のプリズムシート5、6は、導光板1の出光面1aの前方の正面輝度を高める効果を得るため、プリズム柱の角度は第1のプリズムシート2ほど大きくないものを使用している。   Unlike the first prism sheet 2, the second and third prism sheets 5 and 6 are arranged such that the prism surface faces the front direction of the light exit surface 1 a of the light guide plate 1. The second and third prism sheets 5 and 6 have an effect of increasing the front luminance in front of the light exit surface 1a of the light guide plate 1 so that the prism column angle is not as large as that of the first prism sheet 2. I use it.

第1および第2の反射シート7、8は、鏡面反射性や高反射性をもつシートからなり、導光板1の第1の反射面、第2の反射面および側面に配設される。このシートは導光板1から出射した光を導光板1に再入射させ光の損失を減少させる働きをする。   The first and second reflection sheets 7 and 8 are made of a sheet having a specular reflection property or a high reflection property, and are disposed on the first reflection surface, the second reflection surface, and the side surface of the light guide plate 1. This sheet serves to reduce the loss of light by allowing the light emitted from the light guide plate 1 to reenter the light guide plate 1.

次に、第1の実施の形態において出光面から光が出射するまでの光路の説明をする。図2は、図1に示すバックライトにおける光路の一例を示す説明図である。   Next, an optical path until light is emitted from the light exit surface in the first embodiment will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an optical path in the backlight shown in FIG.

図2(a)において、導光板1が逆くさび型形状をしているので、図に示すような導光板1の入光面1bに入射した発光ダイオード3からの出射光は、最初に導光板1の出光面1aに入射した入射角θより、次に入光面1aに入射した入射角θの方が角度が大きくなっている。つまり、第2の反射面1dに近づくにつれて入射角が大きくなるので、最初に出光面1aに対して臨界角より大きな角度で入射した場合、第2の反射面1dに反射するまでに臨界角を越えることはない。次に、第2の反射面1dで反射するが、その反射した光の出光面に対する入射角が臨界角より大きい場合、今度は逆に入光面1aに近づくにつれて入射角θ、θのように入射角は小さくなっていく。つまり、第2の反射面1dで反射した後は、入光面1aに近づくにつれて入射角が小さくなるので、徐々に臨界角に近づき、臨界角より入射角が小さくなると出光面から出射することになる。 In FIG. 2A, since the light guide plate 1 has a reverse wedge shape, the light emitted from the light emitting diode 3 incident on the light incident surface 1b of the light guide plate 1 as shown in FIG. The incident angle θ 2 incident on the light incident surface 1 a is larger than the incident angle θ 1 incident on the first light exit surface 1 a. That is, since the incident angle increases as it approaches the second reflecting surface 1d, when the light is incident on the light emitting surface 1a at an angle larger than the critical angle for the first time, the critical angle is increased before the light is reflected by the second reflecting surface 1d. Never exceed. Next, the light is reflected by the second reflecting surface 1d. If the incident angle of the reflected light with respect to the light exiting surface is larger than the critical angle, the incident angles θ 3 and θ 4 are increased as the light incident surface 1a is approached. As shown, the incident angle becomes smaller. That is, after the light is reflected by the second reflecting surface 1d, the incident angle becomes smaller as it approaches the light incident surface 1a. Therefore, the incident angle gradually approaches the critical angle, and when the incident angle becomes smaller than the critical angle, the light exits from the light emitting surface. Become.

図2(b)において、図のような光路の場合、第2の反射面1dで反射した後、臨界角よりも小さい入射角αになった光は、出光面1aから出射し、第1のプリズムシート2のプリズム面2aでの屈折を経て、平面2bに入射する。その際の、入射角βが第1のプリズムシート2の臨界角よりも大きい場合、平面2bで全反射し、プリズム面2aから出射、出光面1aから入射し、第1の反射面1cで反射する。そして、再び出光面1aに入射角αで入射する。この角度が臨界角より小さいとき出光面1aから出射し、プリズム面2aでの屈折を経て、平面2bに入射する。ここでの光路では、再入射した光が第1の反射面1cで反射し、角度が立ち上げられて出光面に入射したため、入射角α<入射角α、入射角β<入射角βになり、さらに入射角βが臨界角よりも小さくなったため、平面2bから出射した。 In FIG. 2 (b), when the optical path as shown, after being reflected by the second reflecting surface 1d, the light becomes smaller incident angle alpha 1 than the critical angle, is emitted from the light emitting surface 1a, the first After being refracted by the prism surface 2a of the prism sheet 2, the light enters the plane 2b. In this case, when the incident angle β 1 is larger than the critical angle of the first prism sheet 2, the light is totally reflected by the plane 2 b, emitted from the prism surface 2 a, entered from the light exit surface 1 a, and is reflected by the first reflecting surface 1 c. reflect. Then, at an angle of incidence alpha 2 again light emitting surface 1a. When this angle is smaller than the critical angle, the light exits from the light exit surface 1a, enters the plane 2b through refraction at the prism surface 2a. In the optical path here, the re-incident light is reflected by the first reflecting surface 1c, and the angle is raised and incident on the light exiting surface. Therefore, the incident angle α 2 <incident angle α 1 and the incident angle β 2 <incident angle. Since it was β 1 and the incident angle β 2 was smaller than the critical angle, the light was emitted from the plane 2b.

したがって、本発明ではこのような光路になるために、導光板が入光面から奥に向かうにつれて傾斜している形状であることが重要であるが、目視的に傾斜していなくても、図3のような傾斜面と段差を複数配列したフレネルレンズ形状のように光学的に傾斜している導光板でもよい。   Therefore, in order to obtain such an optical path in the present invention, it is important that the light guide plate has a shape that is inclined as it goes from the light incident surface to the back. 3 may be a light guide plate that is optically inclined like a Fresnel lens shape in which a plurality of inclined surfaces and steps are arranged.

次に、プリズムシートのプリズム柱の角度の大小による光路の違いを説明する。図4は、図1に示すバックライトにおける第1のプリズムシート付近の入射光の光路の一例を示す説明図である。そして、図4(a)はプリズム柱の内角φが110度、(b)はφが65度であり、どちらも導光板1の出光面1aに同じ入射角度の入射光9a〜9jで入射させ、導光板から出射後の光路を図示している。 Next, the difference in the optical path depending on the angle of the prism column of the prism sheet will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of an optical path of incident light in the vicinity of the first prism sheet in the backlight illustrated in FIG. Then, FIG. 4 (a) interior angle phi 1 of the prism pillar 110 degrees, (b) is phi 2 is 65 degrees, both with incident light 9a~9j the same angle of incidence light emitting surface 1a of the light guide plate 1 The optical path after entering and exiting from the light guide plate is shown.

図4(a)では、入射光9a〜9c、9eはプリズム面2a1から入射、屈折し、平面2bで全反射し、プリズム面2a2から出射、屈折している。出射後、入射光9aはそのまま出光面1aに入射し、入射光9b、9c、9eは、プリズム面2a1に入射または反射され(ここでは反射光のみ図示)、出光面1aとの入射角度が入射光9aより小さい角度で出光面1aに入射している。入射光9dは、プリズム面2a1から入射、屈折し、プリズム面2a2で全反射して平面2bに入射している。そこで、臨界角よりも入射角が小さくなっているため平面2bより出射している。   In FIG. 4A, incident light 9a to 9c, 9e is incident and refracted from the prism surface 2a1, totally reflected by the plane 2b, and emitted and refracted from the prism surface 2a2. After the emission, the incident light 9a is directly incident on the light exit surface 1a, and the incident light 9b, 9c, 9e is incident or reflected on the prism surface 2a1 (only the reflected light is shown here), and the incident angle with the light exit surface 1a is incident. The light is incident on the light exit surface 1a at an angle smaller than that of the light 9a. The incident light 9d is incident and refracted from the prism surface 2a1, is totally reflected by the prism surface 2a2, and is incident on the plane 2b. Therefore, since the incident angle is smaller than the critical angle, the light is emitted from the plane 2b.

図4(b)では、入射光9f〜9jは、プリズム面2a1に入射、屈折し、プリズム面2a2で全反射し、平面2bより出射している。   In FIG. 4B, incident lights 9f to 9j are incident and refracted on the prism surface 2a1, totally reflected by the prism surface 2a2, and emitted from the plane 2b.

図4(a)、(b)からわかるように、プリズム柱の内角が120度の方は同じ角度で入射した光でも、平面2bで全反射したり、出射したりしており、平面2bで全反射しても、導光板に再入射する際に、出光面1aに入射する角度も変化して入射されている。つまり、プリズム柱の内角によって、プリズム面2aが光に対して作用する効果が異なることが言える。よって、本発明では、適度に平面2bで反射または出射させるため、プリズム柱の内角が広すぎて平面2bから出射しにくくなく、また、プリズム柱の内角が狭すぎて平面2bで反射しないことがないように、プリズムシートのプリズム柱の内角を80〜120度にするのが好適であり、さらに好適なのは90〜110度の範囲である。   As can be seen from FIGS. 4 (a) and 4 (b), when the inner angle of the prism column is 120 degrees, even the light incident at the same angle is totally reflected or emitted from the plane 2b. Even if the light is totally reflected, the angle of incidence on the light exit surface 1a is also changed when entering the light guide plate again. That is, it can be said that the effect of the prism surface 2a acting on the light varies depending on the internal angle of the prism column. Therefore, in the present invention, in order to appropriately reflect or emit light on the plane 2b, the prism column has an inner angle that is not so wide that it is not easily emitted from the plane 2b, and the prism column has an inner angle that is too narrow to reflect on the plane 2b. It is preferable that the inner angle of the prism column of the prism sheet is set to 80 to 120 degrees, and more preferably 90 to 110 degrees.

第1の実施の形態において、導光板から出射した光は、第1のプリズムシートによって出射または反射する。反射した光は、導光板に再入射し、再び第1のプリズムシートに再入射し、出射または反射する。これらを繰り返すことにより、光路長が長くなるためにRGB光の混光が促進され、色ムラを抑止することができ、さらに、第1のプリズムシートで、出射または反射を繰り返すことで、さまざまな出光面から光が出射することになるので、均斉度が増し、輝度ムラも抑止できる。   In the first embodiment, the light emitted from the light guide plate is emitted or reflected by the first prism sheet. The reflected light reenters the light guide plate, reenters the first prism sheet, and exits or reflects. By repeating these, the optical path length becomes long, so that the mixing of RGB light is promoted and color unevenness can be suppressed. Further, by repeating the emission or reflection with the first prism sheet, various light emission can be achieved. Since light is emitted from the light exit surface, the uniformity is increased and uneven brightness can be suppressed.

ここで、第1のプリズムシートのプリズム面に拡散加工を施したり、図5(a)のように角に丸みを付けたり、図5(b)のようにプリズム柱をランダムな形状にしたり、図5(c)のようにプリズム柱の大きさに変化をつけたりすることで、プリズムが規則的に並んでいることが原因として発生する干渉縞を防止することができ、さらに均斉度を増すことができる。   Here, the prism surface of the first prism sheet is subjected to diffusion processing, the corners are rounded as shown in FIG. 5A, the prism pillars are made into random shapes as shown in FIG. 5B, By changing the size of the prism column as shown in FIG. 5C, interference fringes generated due to the regular arrangement of the prisms can be prevented, and the uniformity can be further increased. Can do.

(第2の実施の形態)
図6は、本発明の第2の実施の形態であるバックライトの側面図である。この第2の実施の形態の各部について、図1の第1の実施の形態のバックライトの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a side view of a backlight according to the second embodiment of the present invention. About each part of this 2nd Embodiment, the same part as each part of the backlight of 1st Embodiment of FIG. 1 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted.

第2の実施の形態では、第2の反射面1dを図7の第2の反射面104dと同様の反射面に形成している。   In the second embodiment, the second reflecting surface 1d is formed on the same reflecting surface as the second reflecting surface 104d in FIG.

図6と図7で構造上の異なる点は、導光板の出光面にプリズム柱の内角が80〜120度の第1のプリズムシート2を配設したことである。導光板に発光ダイオードからの出射光が入射するまでの構造も異なるが、本発明では関係ないので考慮しない。効果としての違いは、図7は、導光板104の出光面104bから出射した後、プリズムシート106のプリズム面106aに入射して、平面106bから出射している。図6では、同じように第1のプリズムシート2のプリズム面2aに入射して平面2bで全反射し、導光板1に再入射して第2の反射面1cで反射、その後再び第1のプリズムシート2のプリズム面2aに入射し、今度は平面2bへの入射角が臨界角より小さくなったことで、平面2bから出射している。   6 and FIG. 7 is different in structure in that the first prism sheet 2 whose prism column inner angle is 80 to 120 degrees is disposed on the light exit surface of the light guide plate. The structure until the light emitted from the light emitting diode enters the light guide plate is also different, but is not considered because it is not relevant in the present invention. The difference in effect is that, in FIG. 7, the light exits from the light exit surface 104 b of the light guide plate 104, enters the prism surface 106 a of the prism sheet 106, and exits from the flat surface 106 b. In the same manner, in FIG. 6, the light is incident on the prism surface 2 a of the first prism sheet 2, totally reflected by the plane 2 b, re-entered the light guide plate 1, reflected by the second reflecting surface 1 c, and then again the first The light is incident on the prism surface 2a of the prism sheet 2, and this time, the incident angle to the flat surface 2b is smaller than the critical angle, so that the light is emitted from the flat surface 2b.

図7では、課題でも述べたように、出光面104bから得られる光量が少なく、色ムラがあり、さらに均斉度が低いという結果になったが、図6では、反射手段である第1のプリズムシート2により、導光板1の出光面1aで何度も入光、出光を繰り返す光が発生するので、その間にRGB光の混光が促進され、色ムラが改善される。   In FIG. 7, as described in the problem, the light amount obtained from the light exit surface 104b is small, the color unevenness is further reduced, and the uniformity is low. In FIG. 6, the first prism which is the reflecting means is obtained. The sheet 2 generates light that repeatedly enters and exits the light exit surface 1 a of the light guide plate 1, so that mixing of RGB light is promoted and color unevenness is improved.

また、図7では、導光板104の出光面104bから出射した光がプリズムシート106に入射すると、ほとんどの光がプリズムシート106の平面106bから出射していた。つまり、導光板104の第2の反射面104dで光を偏って反射してしまい、出光面104bでも偏って出射してしまった場合、プリズムシート106の平面106bから出射した光もばらつきがあり、輝度ムラも発生した。これについて、図6では、図4(a)に見られるように、プリズムシートに偏って入射した光でも、出射や反射をする。また、反射した光も、導光板に入射する入射角が違う9aや9bなどのような光になる効果もあるので、導光板のさまざまな出光面から出射することになり、輝度ムラも改善される。   In FIG. 7, when light emitted from the light exit surface 104 b of the light guide plate 104 enters the prism sheet 106, most of the light exits from the flat surface 106 b of the prism sheet 106. That is, when the light is deflected and reflected by the second reflecting surface 104d of the light guide plate 104 and is also emitted by the light exiting surface 104b, the light emitted from the flat surface 106b of the prism sheet 106 also varies. Brightness unevenness also occurred. In this regard, in FIG. 6, as seen in FIG. 4A, even light incident on the prism sheet is emitted and reflected. In addition, since the reflected light also has the effect of becoming light such as 9a and 9b having different incident angles incident on the light guide plate, the light is emitted from various light exit surfaces of the light guide plate, and brightness unevenness is improved. The

本発明の第1の実施の形態であるバックライトの側面図。The side view of the backlight which is the 1st Embodiment of this invention. 図1に示すバックライトにおける光路の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the optical path in the backlight shown in FIG. フレネルレンズの形状を示す側面図。The side view which shows the shape of a Fresnel lens. 図1に示すバックライトにおける第1のプリズムシート付近の入射光の光路の一例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of an optical path of incident light in the vicinity of a first prism sheet in the backlight illustrated in FIG. 1. 第1のプリズムシートのその他の形状を示す拡大側面図。The enlarged side view which shows the other shape of a 1st prism sheet. 本発明の第2の実施の形態であるバックライトの側面図。The side view of the backlight which is the 2nd Embodiment of this invention. 従来のバックライトの側面図。The side view of the conventional backlight.

符号の説明Explanation of symbols

1 導光板
1a 出光面
1b 入光面
1c 第1の反射面
1d 第2の反射面
2 第1のプリズムシート
2a プリズム面
2b 平面
3 発光ダイオード
4 拡散シート
5 第2のプリズムシート
6 第3のプリズムシート
7 第1の反射シート
8 第2の反射シート
9a〜9j 入射光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light guide plate 1a Light emission surface 1b Light incident surface 1c 1st reflective surface 1d 2nd reflective surface 2 1st prism sheet 2a Prism surface 2b Plane 3 Light emitting diode 4 Diffusion sheet 5 2nd prism sheet 6 3rd prism Sheet 7 First reflection sheet 8 Second reflection sheets 9a to 9j Incident light

Claims (2)

出光面、入光面および反射面を有し、入光面から対向する面に向かって厚さが大きくなる導光板と、この導光板の入光面に出射光を供給するように配設された複数の発光ダイオードと、プリズム面、プリズム面に対向する出射面を有し、プリズム面を前記導光板の出光面に向けて配設し、かつ出光面に面するプリズム柱の内角が80〜120度であるプリズムシートを具備していることを特徴とする特徴とする発光ダイオードを用いたバックライト。 A light guide plate having a light exit surface, a light entrance surface, and a reflection surface, the thickness of which increases from the light entrance surface toward the opposite surface, and is arranged to supply outgoing light to the light entrance surface of the light guide plate A plurality of light emitting diodes, a prism surface, and a light exit surface facing the prism surface, the prism surface being disposed toward the light exit surface of the light guide plate, and an inner angle of the prism column facing the light exit surface being 80 to A backlight using a light-emitting diode, characterized by comprising a prism sheet of 120 degrees. 前記プリズムシートは主に出光面からの入射光を反射し、前記導光板の出光面に入射させるとともに、出光面からの残余の入射光を出射することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードを用いたバックライト。 2. The light emitting diode according to claim 1, wherein the prism sheet mainly reflects incident light from a light exit surface, enters the light exit surface of the light guide plate, and emits remaining incident light from the light exit surface. Backlight using.
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