JP2005235560A - Planar lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置等の照明手段として用いられる面状照明装置に関し、特に点状光源を使用したサイドライト型の面状照明装置に関する。 The present invention relates to a planar illumination device used as illumination means such as a liquid crystal display device, and more particularly to a sidelight type planar illumination device using a point light source.
従来、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子装置の表示デバイスとして液晶表示装置が広く使用されている。液晶は、ブラウン管等とは異なり自発光型の表示素子ではないため、たとえば透過型の液晶表示装置では、その液晶パネルに対して光を照射する照明手段が必須であり、外光を利用する反射型および半透過型の液晶表示装置でも、暗所での使用を可能にするために補助的な照明手段を備えている場合が多い。導光板と導光板の側方に配置された光源とを主要な構成要素とするサイドライト型の面状照明装置は、薄型化が容易であるという利点を有するため、このような液晶表示装置の照明手段として好適に使用されるものであり、その光源としては、線状光源である冷陰極管等が使用されてきた。しかし、近年、白色発光ダイオード(LED)の高性能化に伴い、さらなる小型・薄型化および低消費電力化を図るために、点状光源である白色LEDを光源とする面状照明装置が増加している。 Conventionally, liquid crystal display devices have been widely used as display devices for electronic devices such as personal computers and mobile phones. Since a liquid crystal is not a self-luminous display element unlike a cathode ray tube or the like, for example, in a transmissive liquid crystal display device, illumination means for irradiating light to the liquid crystal panel is indispensable, and reflection using external light is required. In many cases, the liquid crystal display device of the type and the transflective type is also provided with auxiliary illumination means to enable use in a dark place. A sidelight type planar illumination device having a light guide plate and a light source disposed on the side of the light guide plate as main components has an advantage that it can be easily thinned. It is suitably used as an illuminating means, and a cold cathode tube or the like that is a linear light source has been used as the light source. However, in recent years, with the improvement in performance of white light emitting diodes (LEDs), in order to further reduce the size and thickness and reduce power consumption, planar lighting devices using white LEDs as point light sources as light sources have increased. ing.
図6は、上述したサイドライト型の面状照明装置を、液晶表示装置のバックライトに応用する場合の構成を例として、概略的に示す分解斜視図である。図6において、面状照明装置100は、導光板101、点状光源102、反射部材103、光学部材104、105を備えている。ここで、点状光源102は白色LEDであり、導光板101は、たとえばポリカーボネート樹脂等を射出成形してなる透明部材である。一般に、導光板101の裏面101bには、光を拡散反射するためのパターンが形成されている。反射部材103は、導光板の裏面101bから漏れる光を正反射または拡散反射するためのシート材であり、光学部材には、通常、光を拡散して均一化するための光拡散シート104、および光を集光して正面輝度を向上させるためのプリズムシート105などが含まれる。多くの場合、これらの構成要素を枠状のハウジングフレーム106を用いて固定し、一体のバックライトユニットを構成するか、あるいは光学部材104、105上に配置される液晶パネル(図示せず)も含めて一体化して、1つの液晶表示装置を構成するものである(たとえば、特許文献1参照)。
FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing, as an example, a configuration in which the above-described sidelight type planar illumination device is applied to a backlight of a liquid crystal display device. In FIG. 6, the
面状照明装置100において、点状光源102からの出射光は、入光面101cから導光板101の内部へと進入し、裏面101bと出射面101aとの間で反射を繰返して導光板101内を伝播する過程で、その一部が裏面101bに形成された拡散反射パターンにより拡散反射されて出射面101aから出射し、液晶パネルを照射するものである。したがって、面状照明装置100の十分な輝度を確保するためには、まず点状光源102からの出射光の利用効率を高めることが重要である。一般に、点状光源102として使用されるLEDは、指向性を有する発光素子であり、面状照明装置100では、その主たる光出射方向が入光面101c方向となるように配置されるものであるが、LEDからの出射光には、パッケージまたは封止材を通じて入光面101c方向とは異なる方向に漏出する光(以下、漏れ光と呼ぶ)も含まれており、この漏れ光を照明光として利用できないために光の利用効率が低下するという問題があった。
In the
このような光源からの漏れ光に対処する手段として、LEDから側方に出射される光に対する反射面を導光板の一部に形成することが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2に記載されたような手段は、導光板が特定の形態を有することを前提にするものであると共に、漏れ光の反射効率についても十分なものであるとはいえない。 However, the means described in Patent Document 2 is based on the premise that the light guide plate has a specific form, and it cannot be said that the reflection efficiency of leaked light is sufficient.
上記課題に鑑みて、本発明は、点状光源からの出射光の利用効率を改善するサイドライト型の面状照明装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a sidelight type planar illumination device that improves the utilization efficiency of light emitted from a point light source.
上記の目的を達成するために、本発明に係る面状照明装置は、導光板と、該導光板の側方に配置された点状光源と、前記導光板を保持する枠状のハウジングフレームとを備える面状照明装置において、前記点状光源は、前記ハウジングフレームの側壁と前記導光板の入光面によって取り囲まれた光源収容部に収容されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a planar illumination device according to the present invention includes a light guide plate, a point light source disposed on the side of the light guide plate, and a frame-shaped housing frame that holds the light guide plate. The point light source is housed in a light source housing portion surrounded by a side wall of the housing frame and a light incident surface of the light guide plate.
また、別の態様では、本発明に係る面状照明装置は、前記光源収容部が、前記ハウジングフレームおよび前記導光板のいずれか一方またはその両方に形成された凹部からなる1つまたは複数の区画を有し、該区画のそれぞれに、1つまたは複数の前記点状光源が配置されることを特徴とする。 In another aspect, the planar illumination device according to the present invention is configured such that the light source housing portion includes one or a plurality of sections including a recess formed in one or both of the housing frame and the light guide plate. The point light source is arranged in each of the sections.
また、別の態様では、本発明に係る面状照明装置は、前記区画の前記ハウジングフレーム側のコーナー部が、曲面状または平面状に形成されていることを特徴とする。 In another aspect, the planar illumination device according to the present invention is characterized in that a corner portion on the housing frame side of the section is formed in a curved surface shape or a planar shape.
また、別の態様では、本発明に係る面状照明装置は、前記区画が、前記光源収容部を取り囲む前記ハウジングフレームの側壁側から前記導光板の入光面側に向けて広がる形状を有していることを特徴とする。 In another aspect, the planar lighting device according to the present invention has a shape in which the section extends from a side wall side of the housing frame surrounding the light source housing portion toward a light incident surface side of the light guide plate. It is characterized by.
また、別の態様では、本発明に係る面状照明装置は、前記点状光源が、フレキシブルプリント基板上に実装され、該フレキシブルプリント基板は、少なくともその一部が前記導光板に固着されていることを特徴とする。 In another aspect, in the planar illumination device according to the present invention, the point light source is mounted on a flexible printed circuit board, and at least a part of the flexible printed circuit board is fixed to the light guide plate. It is characterized by that.
本発明に係る面状照明装置によれば、点状光源から導光板の入光面方向とは異なる方向に出射された漏れ光は、光源収容部を取り囲む壁により反射されるため、その進路を入光面方向に変更して導光板に入射することが可能となり、光源からの出射光の利用効率が改善される。特に、光源収容部を複数の凹部に区画化し、各区画に点状光源を配置することによって、漏れ光の反射が各点状光源に近接した位置で生じるため、漏れ光をさらに効果的に集光して反射することが可能となる。その際、点状光源が配置される区画の形状を、ハウジングフレーム側のコーナー部を曲面状または平面状に形成するか、またはハウジングフレーム側から導光板側に向かって広がる形状に形成するか、またはその両方を実施することによって、点状光源の側方および後方に漏れた光の進路を効果的に前方に向けることが可能となる。 According to the planar illumination device according to the present invention, the leakage light emitted from the point light source in the direction different from the light incident surface direction of the light guide plate is reflected by the wall surrounding the light source housing portion, and therefore the path is It becomes possible to change the direction of the light incident surface to enter the light guide plate, and the utilization efficiency of the light emitted from the light source is improved. In particular, by dividing the light source accommodating portion into a plurality of recesses and arranging point-like light sources in each of the compartments, reflection of leakage light occurs at a position close to each point-like light source, so that leakage light is collected more effectively. Light can be reflected. At that time, the shape of the section where the point light source is arranged is formed in a shape in which the corner portion on the housing frame side is curved or planar, or in a shape that spreads from the housing frame side toward the light guide plate side, Alternatively, by performing both of them, it is possible to effectively direct the path of the light leaked to the side and rear of the point light source forward.
また、本発明に係る面状照明装置では、点状光源が実装されたフレキシブルプリント基板は、直接導光板に固着されているため、導光板の入光面に対して各点状光源を容易かつ正確に位置合わせすることが可能となり、光源からの出射光の利用効率が向上する。 Moreover, in the planar lighting device according to the present invention, the flexible printed circuit board on which the point light source is mounted is directly fixed to the light guide plate, so that each point light source can be easily and against the light incident surface of the light guide plate. Accurate alignment is possible, and utilization efficiency of light emitted from the light source is improved.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1(a)は、本発明の一実施形態における面状照明装置10の要部を示す平面図、図1(b)はそのA−A´線断面図である。この面状照明装置10は、導光板11、複数(本実施形態では3個)の点状光源12a、12b、12c、フレキシブルプリント基板(FPC)13、およびハウジングフレーム14を備えている。導光板11は、透明樹脂材料を成形してなる板状の導光体であり、好適な透明樹脂材料には、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポレオレフィン樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、エポキシ樹脂等が含まれる。また、ハウジングフレーム14は、その中央に導光板11を収容する領域を有する枠状部材であり、白色顔料を混入した樹脂材料により成形されて高い光反射性を有するものである。ハウジングフレーム14の好適な材料には、白色顔料として酸化チタンを混入したポリカーボネート樹脂が含まれる。本実施形態では、導光板11は、対向する二辺に形成された突起部11dをハウジングフレーム14の対応する凹部(図示せず)に係合させることによって固定されているが、導光板11のハウジングフレーム14に対する固定方法は、特に限定されるものではなく、たとえば両面粘着テープ等を使用するものであってもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig.1 (a) is a top view which shows the principal part of the planar
また、点状光源12a、12b、12cは、FPC13上に実装された白色LEDからなり、FPC13は、たとえば両面粘着テープ(図示せず)によって導光板11の一方の主面11bおよびハウジングフレーム14に固定されている(図1(b)参照)。この際、点状光源12a、12b、12cは、導光板11の一端面である入光面11cの側方に、その主たる光出射方向が入光面11c方向となるように配置されており、ハウジングフレーム14の一辺をなす側壁14aと導光板11の入光面11cによって取り囲まれた領域15a、15b、15c(以下、この領域を光源収容部と呼び、15a、15b、15cを全体として参照する場合には符号15を付す)に収容されるものである。図1に示すように、この光源収容部15は、側壁14aに形成された凹部からなる3つの区画15a、15b、15cに区画化され、点状光源12a、12b、12cは、ハウジングフレーム14の光反射性の壁に三方を囲まれて、区画15a、15b、15cにそれぞれ配置されている。また、各区画15a、15b、15cのハウジングフレーム側のコーナー部18は、図1(a)において円弧状の曲線をなす曲面として形成されている。なお、FPC13は、導光板11の裏面11b側に固着されるものとしたが、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、FPC13を出射面11a側に固着するものとしてもよい。
The
次に、面状照明装置10の動作を、液晶パネルの裏面側から光を照射するバックライトとして使用する場合を例として説明する。その際、光出射面を主面11aとし、対向する主面(裏面)11bには、微細凹凸加工または白色インキのドット印刷等によって光を拡散反射する反射パターンが形成されているものとする。点状光源12a、12b、12cから出射された光は、入光面11cから導光板11の内部へ進入し、出射面11aと裏面11bとの間で反射を繰返して導光板11内を伝播する過程で、その一部が裏面11bに形成された反射パターンによって拡散反射され、出射面11aから出射して液晶パネルを照射する。このとき、面状照明装置10は、光源から前方すなわち入光面11c方向に出射された光のみではなく、点状光源12a、12b、12cのパッケージまたは封止材を通じて側方または後方に出射された漏れ光を、光源収容部15を形成する壁14a、16、17により反射してその進路を変更し、入光面11cに入射させて照明光として利用する。また、点状光源12a、12b、12cが実装されたFPC13が直接導光板11に固着されているため、点状光源12a、12b、12cと導光板11の入光面11cとの間に位置ずれが生じることなく、光源から前方に出射された光についても効率良く取り込むことができる。さらに、本実施形態では、FPC13が光源収容部15を覆ってハウジングフレーム14にも固着されていることから、点状光源12a、12b、12cと導光板11の入光面11cとの位置ずれの抑制効果はより大きくなり、特に、光源収容部15に隔壁16、17が突設されているため、FPC13のハウジングフレーム14への固着面積が増大し、その効果は飛躍的に大きくなる。本発明者等は、面状照明装置を図1に示す構成にすることによって、平均して10%〜20%程度の輝度の向上が見られることを確認した。
Next, the operation of the
ここで、図1に示す面状照明装置10では、各区画15a、15b、15cのハウジングフレーム14側のコーナー部18は、図1(a)において円弧状の曲線をなす曲面を有するものとしたが、このコーナー部18の形状およびサイズは、使用するLEDの発光特性等の条件を勘案の上、適宜設定されるものであり、たとえば、図2(a)に示すコーナー部22のように、平面による面取り部として形成される場合を含み、あるいは、図2(b)に示すコーナー部24のように、特に曲面化または平面化の処理が施されていないコーナー部としてもよい。さらに、光源収容部の各区画は、点状光源12a、12b、12cからの漏れ光の入光面11c方向への反射効率の向上を図るため、図2(c)に示す区画25aのように、ハウジングフレーム14の側壁14a側から導光板11の入光面11c側に向けて広がる形状に形成してもよく、その際、コーナー部26は、図1、図2(a)、図2(b)に基づいて上述したコーナー部と同様に形成することができる。
Here, in the
また、図1に示す面状照明装置10では、各点状光源12a、12b、12cの間に隔壁16、17を突出させ、形成された各区画15a、15b、15cに、それぞれ1個の点状光源12a、12b、12cが配置されるものとした。この構成は、光源収容部15を形成する上で、線状光源のように光源が連続的に延在するのではなく、複数の光源が点状に散在していることを最大限に利用している点で好ましいものである。ただし、本発明は、1区画に配置される点状光源の数に限定されるものではなく、1区画に複数の点状光源を配置する場合を含み、特に、図3に示す光源収容部31のように、全体を1区画として、そこにすべての点状光源12a、12b、12cを配置する場合を含むものである。
Further, in the
さらに、光源収容部として利用可能なスペース等の条件によっては、本発明に係る面状光源装置の光源収容部は、図4(a)に示すように、導光板11側に形成された凹部からなる区画41a、41b、41cを有するものであっても、または図4(b)に示すように、ハウジングフレーム14側と導光板側11の両方に形成された凹部からなる区画42a、42b、42cを有するものであってもよい。なお、この場合でも、各区画41a、41b、41c、42a、42b、42cの形状およびハウジングフレーム側のコーナー部43の形状は、図1〜図3に基づいて上述した光源収容部の場合と同様に形成することができる。
Furthermore, depending on conditions such as a space that can be used as the light source accommodating portion, the light source accommodating portion of the planar light source device according to the present invention is formed from a recess formed on the
ここで、本発明に係る面状照明装置では、光源収容部の上側および下側を光反射部材で覆うことによって、光源からの出射光の利用効率をさらに向上させることもできる。適切な光反射部材には、ハウジングフレームを形成する光反射性の樹脂材料の他、銀等の金属を蒸着したフィルム、または、白色フィルムまたは白色の塗料を印刷したフィルムなどのシート材、あるいは、鏡面加工を施したアルミ板等の金属板などが含まれる。本発明は、この手段の具体的な実施の態様に限定されるものではないが、たとえば、面状照明装置をバックライトとして使用する場合の好ましい態様は、次のようなものである。 Here, in the planar illumination device according to the present invention, the utilization efficiency of the emitted light from the light source can be further improved by covering the upper side and the lower side of the light source housing portion with the light reflecting member. Suitable light reflecting members include a sheet material such as a film on which a metal such as silver is vapor-deposited, a white film or a film on which white paint is printed, in addition to a light-reflective resin material that forms a housing frame, or This includes metal plates such as aluminum plates that have been mirror-finished. Although the present invention is not limited to a specific embodiment of this means, for example, a preferred embodiment in the case of using a planar illumination device as a backlight is as follows.
図5は、図1に示す面状照明装置10の構成に加えて、光学部材51および光反射部材53をそれぞれ導光板11の光出射面11a側および裏面11b側に配置した面状照明装置の構成を、図1(b)と同様の断面図で示した図である。ここで、光学部材51は、光を拡散して均一化するための光拡散シートや光を集光して正面輝度を向上させるためのプリズムシートであり、光反射部材53は、導光板の裏面11bから漏れる光を反射して導光板11に再入射させるための光反射シートである。この場合、光反射部材53は、上述したシート材または金属板からなるものであり、光源収容部15(図1(a)参照)の下側を光反射部材で覆うことは、この光反射部材23を光源収容部15の下側にまで延長して配置することによって達成される。また、光学部材51をハウジングフレーム14に固定するには、通常、遮光性の両面粘着テープ52が使用されるが、光源収容部15の上側を光反射部材で覆うことは、この両面粘着テープとして、光反射層52aと遮光層52bの二層を有するものを使用し、光源収容部15側に光反射層52aが対向するように配置することによって達成される。
FIG. 5 shows a planar illumination device in which an
以上、本発明に係る面状照明装置を、主としてバックライトとして使用する場合を例として説明してきた。バックライトは、液晶パネルを視認する側から光を照射するために導光板表面に光拡散性がないことが要求されるフロントライトとは異なり、光拡散シート等の手段によって輝度の均一化を図ることがきるため、本発明の応用例として好ましいものであるが、本発明は、導光板の構成や導光板からの光の照射方法によって限定されるものではないため、フロントライトを含む任意のサイドライド型面状照明装置に適用可能である。また、以上の説明では、点状光源は、四辺形の導光板の一端面に配置されるものとしたが、本発明は、任意の形状の導光板の複数の端面に対して点状光源を配置する場合を含むものである。 The case where the planar illumination device according to the present invention is mainly used as a backlight has been described above as an example. Unlike the front light, which is required to have no light diffusibility on the surface of the light guide plate in order to irradiate light from the side where the liquid crystal panel is viewed, the backlight is made uniform by means such as a light diffusion sheet. Therefore, the present invention is preferable as an application example of the present invention. However, the present invention is not limited by the configuration of the light guide plate or the light irradiation method from the light guide plate, and therefore any side including the front light. It can be applied to a ride type planar illumination device. In the above description, the point light source is disposed on one end surface of the quadrilateral light guide plate. However, the present invention provides a point light source with respect to a plurality of end surfaces of the light guide plate having an arbitrary shape. It includes the case where it arranges.
10 面状照明装置
11 導光板
12a,12b,12c 点状光源
13 フレキシブルプリント基板
14 ハウジングフレーム
15 光源収容部
15a,15b,15c 区画
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記点状光源は、前記ハウジングフレームの側壁と前記導光板の入光面によって取り囲まれた光源収容部に収容されていることを特徴とする面状照明装置。 In a planar lighting device comprising a light guide plate, a point light source arranged on the side of the light guide plate, and a frame-shaped housing frame that holds the light guide plate,
The planar illumination device, wherein the point light source is housed in a light source housing portion surrounded by a side wall of the housing frame and a light incident surface of the light guide plate.
The point light source is mounted on a flexible printed circuit board, and at least a part of the flexible printed circuit board is fixed to the light guide plate. Planar lighting device.
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Legal Events
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