JP2005228719A - Light guide plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は例えば液晶パネルを背面より照射するサイドライト型面状光源に用いられる導光板に関し、特に携帯電話等の小型の液晶パネルに適するサイドライト型面状光源用の導光板に関する。 The present invention relates to a light guide plate used for a sidelight type planar light source that irradiates a liquid crystal panel from the back side, for example, and more particularly to a light guide plate for a sidelight type planar light source suitable for a small liquid crystal panel such as a cellular phone.
近年、ブック型のワードプロセッサやコンピュータ、又は携帯電話機、携帯TVのような小型、薄型の情報機器の表示装置として、薄型でしかも見易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いる。このようなバックライト機構としては、液晶パネルを背後から全面にわたり照射する面状光源が用いられており、この面状光源としては蛍光ランプ又はLED(発光ダイオード)よりなる光源と、その光束を液晶パネルに照射する面状の光束に変換する導光板よりなるものが一般的である。この中で、特に近年は、更なる小型、薄型化と長寿命化を目的として光源としてLED等を用いた面状光源が多く使用されるようになってきている。また、これらの面状光源は光源を導光板の真下に配置する直下型と、光源を導光板の側方に配置するサイドライト型とに大別されるが、携帯電話機などの小型化・薄型化が重視される機器には、もっぱらサイドライト型が採用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, a liquid crystal display device having a thin and easy-to-see backlight mechanism has been used as a display device for small and thin information devices such as book-type word processors, computers, mobile phones, and portable TVs. As such a backlight mechanism, a planar light source that irradiates the entire surface of the liquid crystal panel from behind is used. As this planar light source, a light source composed of a fluorescent lamp or an LED (light emitting diode) and a light flux of the liquid crystal are used. In general, a light guide plate that converts a planar light beam to be irradiated on the panel is used. Among these, particularly in recent years, a planar light source using an LED or the like as a light source has been increasingly used for the purpose of further miniaturization, thinning and long life. In addition, these planar light sources are roughly classified into a direct type in which the light source is disposed directly under the light guide plate and a side light type in which the light source is disposed on the side of the light guide plate. The sidelight type is adopted exclusively for the equipment where emphasis is placed on manufacturing.
このような従来技術の具体例として、板状の透明材料からなる導光板の一つの角部に面取りを施し、この面取りによって形成された側面を光入射面とし、この光入射面に対向して配置された光源からの光を光路変換してその上面から照明対象物に対し面状の照明光を出射するサイドライト型面状光源の導光板が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。図5は、従来技術におけるサイドライト型面状光源の要部を示し、図5(a)は平面図、図5(b)は図5(a)におけるC−C断面図である。また、図6は導光板の光入射面付近を示す部分拡大平面図である。以下、図を用いて上記従来技術におけるサイドライト型面状光源について説明する。 As a specific example of such a prior art, one corner of a light guide plate made of a plate-like transparent material is chamfered, and a side surface formed by this chamfering is used as a light incident surface, and is opposed to the light incident surface. A light guide plate of a side light type planar light source is disclosed in which light from a light source arranged is converted into an optical path and planar illumination light is emitted from the upper surface to an illumination object (see, for example, Patent Document 1). ). 5A and 5B show a main part of a conventional sidelight type planar light source. FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 6 is a partially enlarged plan view showing the vicinity of the light incident surface of the light guide plate. Hereinafter, the side light type planar light source in the above-described prior art will be described with reference to the drawings.
図5(a)に示すように、このサイドライト型面状光源は導光板1と光源2として1個の発光ダイオード(LED)を備えている。導光板1は無色透明なプラスチック材等からなり略直方体形状をした板状部材の一つの角部1dに面取りを施し、この面取りによって形成された側面を光入射面1aとし、この光入射面1aと対向する位置に光源2が配置されている。また、図5(b)に示すように、導光板1の上面は光出射面1bとなっており、光出射面1bと対向する下面1cには、導光板1の内部に入射した後の光6bを光出射面1bに向けて反射させるための手段として、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドット等が設けられ下面1cは光反射面となっている。
また、導光板1は、液晶パネル7の裏面側に配置され、多くの場合、導光板1の下面側には光源2からの光を液晶パネル側に向かわせるための光反射シート3が設けられている。さらに、導光板1の上面側には光源2からの光を均一に分散させるための拡散シート4や光を集光させるためのプリズムシート5が設けられている場合が多い。
As shown in FIG. 5A, the side light type planar light source includes a
The
また、光源2から照射された照射光6aは光入射面1aから入射し、導光板1の内部に入射した後の光6として導光板内部で反射を繰り返しながら光出射面1bに向かって伝搬し、臨界角以下の成分を導光板1の光出射面1bから照明光8として外部に出射する。この時、照明光8は拡散シート4やプリズムシート5によって分散され液晶パネル7を背後から照明する。これにより、このサイドライト型面状光源は、この導光板1の光出射面1bに発光面を形成して、光源2より照射された照射光6aによりサイドライト型面状光源を形成するようになされている。
The
このようなサイドライト型面状光源においては、図6に示すように光源2からの照射光6aが入射角aで導光板1に入射する際、光の屈折が生じ、導光板1の内部に入射した後の光6bとなって法線となす角bで入射する。導光板1の材料であるアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等は空気より屈折率が大きいため、法線となす角bは入射角aよりも小さくなる。この時、光源2より照射される照射光6aは発光ダイオード(LED)自身の指向性をもっており、この指向性を持った照射光6aが光入射面1aで屈折して入射するため導光板1の内部に入射した後の光5の指向性は光源2の照射光の指向性より狭くなり、図5(a)に示すように導光板1の内部に入射した後の光の領域9が狭くなる。
In such a sidelight type planar light source, as shown in FIG. 6, when the
図7は、光源2からの照射光6aと導光板1の内部に入射した後の光6bとの指向性を示したものである。図7(a)は光源2としての発光ダイオード(LED)自身の照射光6aの指向性を示し、図7(b)は光源2の照射光6aが光入射面1aから導光板1の内部に入射した後の光6bの指向性を示している。光源2としての点光源である発光ダイオード(LED)自身の照射光6aは図7(a)の曲線101に示すような指向性を有する。この指向性を有する照射光6aを導光板1の内部に入射した後の光6bの指向性は図7(b)の曲線102に示すような指向性を示し、前述したように、導光板1の内部に入射した後の光6bの指向性の方がLED自身の照射光6aの指向性より狭くなる。このため、光入射面を平坦な面により形成した従来技術の導光板1においては、導光板1に入射した後の光6bの強度分布が不均一になるという問題があった。
FIG. 7 shows the directivity of the
このような問題を解決するために略直方体の導光板の一側面を光入射面とし、この光入射面に複数の均一なプリズムよりなる凹凸を設けた導光板の例が開示されている。(例えば、特許文献2参照。)。また、前述導光板の角部に面取りを施して形成した光入射面に複数の均一なプリズムよりなる凹凸を設けた例もある。この導光板は、光入射面の形状が異なっており、その他は前述の導光板1と同様であるため光入射面について説明し、その他の説明は省略する。図8は導光板を示し、図8(a)は導光板の平面図、図8(b)は図8(a)のA部における光入射面を示す部分拡大斜視図である。また、図9は、図8(a)のA部における光入射面を示す部分拡大平面図である。以下、この導光板について図に基づいて説明する。
In order to solve such a problem, an example of a light guide plate is disclosed in which one side surface of a substantially rectangular parallelepiped light guide plate is used as a light incident surface, and the light incident surface is provided with irregularities made of a plurality of uniform prisms. (For example, refer to Patent Document 2). There is also an example in which the light incident surface formed by chamfering the corner portion of the light guide plate is provided with unevenness made up of a plurality of uniform prisms. This light guide plate is different in the shape of the light incident surface and is otherwise the same as the
図8(a)に示すように、導光板11は、その角部11dに面取りが施され、この面取りによって形成される側面に光入射面11aが形成されている。この光入射面11aには図8(b)に示すように導光板11の厚み方向に走る複数のプリズム状の凸部12が均一に分布して凹凸が形成されている。ここで、凸部12と凸部12の間は導光板11の厚み方向に略並行な複数の尺状の平面部13となっている。また、プリズム状の凸部12は1対の斜面12a、12bを接続して断面が略三角形形状に形成されている。
As shown in FIG. 8A, the
また、導光板11においては図9に示すように光入射面11aに設けたプリズム状の凸部12における1対の斜面12a、12bの効果により、光入射面11aを擬似的平面と見なした時、光入射面11aに入射する入射角が大きい光に対しても導光板11の内部に入射後の光15、17の法線となす角を前述の導光板1よりも増大させ、結果として光入射面11a全体に関し、導光板11内部への入射後の光の角度範囲を増大させることができ、図8(a)に示すように導光板11の内部に入射した後の光の領域19が広くなる。また、平面部13については前述の導光板1における平面状の光入射面1aの場合と同様、導光板11内部に入射した後の光16となって導光板11の内部に入射される。
Further, in the
しかしながら、前述の導光板11においては図9に示すようにプリズム状の凸部12と平面部13とによって形成される光入射面11aの形状が不連続な形状であるため光入射面11aから導光板11の内部に入射した後の光15、16、17の指向性は図10に示すような歪んだ形状となる。図9において導光板11の平面部13から導光板11の内部に入射した後の光16は、図10における曲線104に示す指向性を示す。また、図9において凸部12の一方の斜面12aから導光板11の内部に入射した後の光17は、図10における曲線105に示す指向性を示す。また、図9において凸部12の他方の斜面12bから導光板11の内部に入射した後の光15は、図10における曲線103に示す指向性を示す。このように光入射面11aから導光板11の内部に入射した後の光15、16、17の指向性が歪んだ形状となり、この指向性に対応して導光板11に入射した後の光の強度分布が不均一化するという問題があった。
また、このような光の強度分布が不均一な導光板11を用いたサイドライト型面状光源による液晶表示装置においては、光源からの輝線が発生したり、表示画面に輝度ムラが発生し表示画面の品位が著しく低下するという問題があった。
However, in the
Further, in such a liquid crystal display device using a side-light type planar light source using the
(発明の目的)
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決して光源付近での輝線の発生や、輝度ムラを防止し、導光板に入射した後の光の強度分布を均一化することができるサイドライト型面状光源の導光板を提供することにある。
(Object of invention)
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, prevent the generation of bright lines near the light source, prevent uneven brightness, and make the light intensity distribution after entering the light guide plate uniform. It is providing the light-guide plate of a type | mold planar light source.
上記目的を達成するための本発明の導光板は、多角形形状をなし透光性を有する板状部材の側面を光入射面とし該光入射面に対向して配置された光源からの光を光路変換してその上面から照明対象物に対し面状の照明光を出射する導光板において、板状部材の角部のうちの少なくとも一つの角部に面取りを施し、この面取りによって形成された側面を光入射面とし、該光入射面に滑らかに連続した曲面からなる凹凸が形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the light guide plate of the present invention has a polygonal shape and has a light-transmitting surface as a light incident surface, and transmits light from a light source disposed facing the light incident surface. In the light guide plate that changes the optical path and emits planar illumination light from the upper surface to the illumination object, at least one corner of the corner of the plate member is chamfered, and the side surface formed by this chamfering Is a light incident surface, and unevenness including a smoothly continuous curved surface is formed on the light incident surface.
また、光入射面に形成されている凹凸は滑らかな曲面からなる凹部と滑らかな曲面からなる凸部とが導光板の光入射面の長手方向に交互に繰り返し形成されていることを特徴とする。
また、光入射面に形成されている曲面は2次曲面からなることを特徴とする。
また、曲面を粗面にしたことを特徴とする。
また、板状部材は略直方体の形状をなすことを特徴とする。
Further, the unevenness formed on the light incident surface is characterized in that concave portions made of smooth curved surfaces and convex portions made of smooth curved surfaces are alternately and repeatedly formed in the longitudinal direction of the light incident surface of the light guide plate. .
The curved surface formed on the light incident surface is a quadratic curved surface.
Further, the curved surface is roughened.
Further, the plate-like member has a substantially rectangular parallelepiped shape.
以上のように本発明の導光板は、板状部材の角部に面取りを施し、この面取りによって形成された側面を光入射面とし、光入射面の形状を連続した凹凸の滑らかな曲面とすることにより導光板内部に入射した後の光の指向性を滑らかに補正することができる。これにより、導光板に入射した後の光の強度分布分布が均一化され光源付近での輝線の発生や輝度ムラを防止することができる。この結果、本発明の導光板と発光ダイオードとにより高品位のサイドライト型面状光源を構成することができる。さらに本発明の導光板を用いたサイドライト型面状光源により液晶表示パネルを照明すれば、液晶表示装置の表示画面における輝度ムラを低減して高品位の表示画面を表示することができる。 As described above, in the light guide plate of the present invention, the corners of the plate-like member are chamfered, the side surface formed by the chamfering is used as a light incident surface, and the shape of the light incident surface is a continuous curved surface with a smooth surface. Thus, the directivity of light after entering the light guide plate can be corrected smoothly. Thereby, the intensity distribution of the light after entering the light guide plate is made uniform, and generation of bright lines and luminance unevenness in the vicinity of the light source can be prevented. As a result, a high-quality side light type planar light source can be configured by the light guide plate and the light emitting diode of the present invention. Further, if the liquid crystal display panel is illuminated by a sidelight type planar light source using the light guide plate of the present invention, it is possible to reduce the luminance unevenness on the display screen of the liquid crystal display device and display a high quality display screen.
以下、本発明の実施形態について図1から図4を参照して詳細に説明する。図1は本実施の形態の導光板を用いたサイドライト型面状光源の示す図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)のD−D断面図である。本実施形態における導光板は光入射面の形状が従来技術と異なっており、その他の基本的な構成は前述の従来技術と類似している。したがって、従来例と同様な構成要素については同一番号を付与し説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. 1A and 1B are diagrams showing a sidelight type planar light source using a light guide plate according to the present embodiment. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. FIG. The light guide plate in the present embodiment is different from the prior art in the shape of the light incident surface, and the other basic configuration is similar to the above-described prior art. Therefore, the same components as those in the conventional example are given the same reference numerals and description thereof is omitted.
図1に示すように本実施形態におけるサイドライト型面状光源は導光板21と光源2として1個の発光ダイオード(LED)を備えている。導光板21は無色透明なプラスチック材等からなり略直方体形状をした板状部材の一つの角部21dに面取りを施し、この面取りによって形成された側面を光入射面21aとし、導光板21の上面は光出射面21bとなっている。この光出射面21bと対向する下面21cには、導光板21内に入射した後の光26を光出射面21bに向けて反射させるための手段として、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドット等が設けられ下面21cは光反射面となっている。
As shown in FIG. 1, the side light type planar light source in the present embodiment includes a
光源2は導光板21の光入射面21aと対向する位置に配置されている。光源2から照射した照射光25は光入射面21aから入射した後、導光板21の内部に入射した後の光26として入射され、導光板21の内部で反射を繰り返しながら光出射面21bに向かって伝搬し、臨界角以下の成分を導光板21の光出射面21bから照明光28として外部に出射する。外部に出射した照明光28は液晶パネル7を背後から照明する。これにより本実施形態におけるサイドライト型面状光源は、この導光板21の光出射面21bに発光面を形成して、光源2より照射された照射光25によりサイドライト型面状光源を形成するようになされている。
The
図2は図1のB部の拡大図であり、図2(a)は導光板21の光入射面21aを示す部分拡大平面図、図2(b)は光入射面21aの部分拡大斜視図である。図2に示すように、導光板21の光入射面21aには導光板21の厚み方向に延長される滑らかな曲面からなる凸部22と、同じく厚み方向に延長される滑らかな曲面からなる凹部23とが導光板21の光入射面21aの長手方向に交互に繰り返し形成され、滑らかに連続した曲面からなる凹凸が形成されている。ここでこの凹凸は、凸部22と凹部23とが直接接続して形成される。さらに凸部22と凹部23とは滑らかな2次曲面で形成されており、導光板21の厚み方向に一定の断面形状により形成されている。したがって凸部22と凹部23との横断面形状は2次曲線となる。
2 is an enlarged view of part B of FIG. 1, FIG. 2 (a) is a partially enlarged plan view showing a
この2次曲線については特に限定されるものではないが、本実施形態においては、図3に示すように、x軸とy軸の交点24を中心とし、x軸方向の半径C、y軸方向の半径Dでx2/C2+y2/D2=1の式で表される楕円27の楕円弧からなる2次曲線で凸部22と凹部23との横断面形状を形成した。即ち、楕円27の中心24を通るy軸で楕円27を分断し、一方の楕円弧からなる2次曲線を凸部22の横断面形状とし、他方の楕円弧からなる2次曲線を凹部23の横断面形状としたものである。また、この時の楕円27のy軸方向が光入射面21aを巨視的に平面と見なした場合、この平面と平行となるように凸部22と凹部23との形状が形成される。さらに、この楕円27の半径C、Dは30〜500μmの範囲で所定の値に設定されることが好ましい。
The quadratic curve is not particularly limited. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the radius C in the x-axis direction and the y-axis direction are centered on the
以上のように本実施形態における導光板21は、図2(a)に示すように連続した凹凸の滑らかな2次曲線からなる光入射面21aより光源2の照射光を入射することによって、導光板21内部に入射した後の光26の強度分布が均一化され、その指向性が図4(a)の曲線106に示すような滑らかな指向性に補正される。これによって光源2付近での輝線の発生や輝度ムラを防止することができる。尚、図4(b)、図4(c)に示す曲線107、108は、楕円27の半径C、Dの比であるD/Cの値を変え、光入射面21aを形成する凸部22と凹部23の形状を変化させた時の導光板21内部に入射した後の光26の指向性を示したものである。このように、凸部22と凹部23の形状を変化させることにより導光板21に入射した後の光26の指向性を制御することができる。したがって導光板21と光源2との位置関係等に合わせて楕円27の半径C、Dの比であるD/Cの値を変えることによって光入射面21aの形状を最適化し、光入射面21aから導光板21の内部に入射した後の光26の指向性を滑らかに補正することができる。
As described above, the
また、図1(b)に示すように導光板21の内部に入射した後の光26は、光出射面21bと下面21cとの間で反射を繰り返しながら伝搬し、臨界角以下の成分からなる照明光28を光出射面21bより出射して液晶表示パネル7の背後から照明する。この結果、液晶表示パネル7の表示画面における輝度ムラを低減して高品位の表示画面を表示することができる。
Further, as shown in FIG. 1B, the light 26 after entering the inside of the
尚、本実施形態においては、板状部材の形状を略直方体とした例で説明したが、これに限定されるものではなく、その他の多角形形状の板状部材から導光板を形成する場合も適用できる。
また、板状部材の一箇所の角部に面取りを施し光入射面とし、この光入射面と対向して1個の光源を配置した例で説明したが、板状部材の複数の角部に面取りを施し複数の光入射面を形成した導光板と、それぞれの光入射面に対向して配置した光源とを有するサイドライト型面状光源の場合にも適用できる。
In addition, in this embodiment, although the example which made the shape of the plate-shaped member the substantially rectangular parallelepiped was demonstrated, it is not limited to this, The case where a light-guide plate is formed from the other polygon-shaped plate-shaped member may be used. Applicable.
Moreover, although the corner part of one place of the plate-shaped member was chamfered to form a light incident surface, and one light source was disposed opposite to the light incident surface, the plurality of corner parts of the plate-shaped member were described. The present invention can also be applied to a side light type planar light source having a light guide plate that is chamfered to form a plurality of light incident surfaces and a light source that is disposed to face each light incident surface.
また、断面が2次曲線からなる凸部と凹部とが交互に繰り返し形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば断面が3次、4次等の多次曲線からなる凸部と凹部とが交互に繰り返し形成しても良い。
また、凸部と凹部とを直接接続する例で説明したが、これに限定されるものではなく、凸部と凹部との間を滑らかな曲面で接続しても良い。
また、凸部または凹部を一種類の曲面で形成する例で説明したが、複数の曲面を組み合わせて凸部または凹部を形成しても良い。
Further, the case where the convex portion and the concave portion having a quadratic cross section are alternately and repeatedly formed has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, the convex portion having a multi-order curve such as a cubic or quadratic cross section. The portions and the recesses may be alternately and repeatedly formed.
Moreover, although the example which directly connects a convex part and a recessed part was demonstrated, it is not limited to this, You may connect between a convex part and a recessed part with a smooth curved surface.
Moreover, although the example which forms a convex part or a recessed part with one type of curved surface demonstrated, you may form a convex part or a recessed part combining several curved surfaces.
また本実施形態においては、導光板の光入射面に表面処理を施さない例で説明したが、これに限らず、この光入射面を粗面により形成して光拡散面としてもよい。これによって、さらに輝度ムラを低減することができる。
また、光入射面に一種類の凸部と凹部とを交互に繰り返し形成する場合について説明したが、これに限らず、光源から照射する照射光の指向性等に応じて光源より遠ざかるに従って凸部及び凹部の形状を徐々に変化させてもよい。これによって、指向性をより滑らかにすることができる。
In this embodiment, the example in which the light incident surface of the light guide plate is not subjected to the surface treatment has been described. However, the present invention is not limited to this, and the light incident surface may be formed as a rough surface to be a light diffusion surface. Thereby, luminance unevenness can be further reduced.
In addition, the case where one type of convex portion and concave portion are alternately and repeatedly formed on the light incident surface has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the convex portion is further away from the light source according to the directivity of irradiation light emitted from the light source. In addition, the shape of the recess may be gradually changed. Thereby, directivity can be made smoother.
さらに本実施形態では液晶表示装置のサイドライト型面状光源に本発明の導光板を適用する場合について説明したが、これに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面状光源に広く適用することができる。 Further, in the present embodiment, the case where the light guide plate of the present invention is applied to the sidelight type surface light source of the liquid crystal display device has been described. However, the present invention is not limited to this, and the sidelight type surface light source of various lighting devices, display devices, and the like. Can be widely applied to.
1
導光板
1a 光入射面
1b 光出射面
1c 下面
1d 角部
2 光源(LED)
3 反射シート
4 拡散シート
5 プリズムシート
6a 光源からの照射光
6b 導光板の内部に入射した後の光
7 液晶パネル
8 導光板から照射する照明光
9 光の領域
11
導光板
11a 光入射面
11b 光出射面
11c 下面
11d 角部
12 凸部
12a、12b 斜面
13 平面部
15、16、17 導光板の内部に入射した後の光
19 光の領域
21 導光板
21a 光入射面
21b 光出射面
21c 導光板の下面
21d 角部
22 凸部
23 凹部
24 楕円の中心
25 照明光
26 導光板の内部に入射した後の光
27 楕円
28 導光板から出射する照明光
29 光の領域
1
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記板状部材の角部のうちの少なくとも一つの角部に面取りを施し、この面取りによって形成された側面を光入射面とし、該光入射面に滑らかに連続した曲面からなる凹凸が形成されていることを特徴とする導光板。 The side surface of a plate-shaped member having a polygonal shape and having translucency is used as a light incident surface, and light from a light source arranged opposite to the light incident surface is converted into an optical path from the upper surface to the illumination object. In the light guide plate that emits the illumination light of
A chamfer is applied to at least one of the corners of the plate-like member, and a side surface formed by the chamfering is used as a light incident surface, and irregularities including a smoothly continuous curved surface are formed on the light incident surface. A light guide plate characterized by comprising:
The light guide plate according to claim 1, wherein the plate-like member has a substantially rectangular parallelepiped shape.
Priority Applications (5)
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