JP2006012509A - Light guide plate and surface light emitting device using it - Google Patents

Light guide plate and surface light emitting device using it Download PDF

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JP2006012509A JP2004185810A JP2004185810A JP2006012509A JP 2006012509 A JP2006012509 A JP 2006012509A JP 2004185810 A JP2004185810 A JP 2004185810A JP 2004185810 A JP2004185810 A JP 2004185810A JP 2006012509 A JP2006012509 A JP 2006012509A
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琢郎 杉浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To exhibit high in-plane uniformity for luminance, and to emit light of high luminance. <P>SOLUTION: The light guide plate 10 has a pair of main faces 10a and 10b mutually opposed and an end surface 10c receiving incoming light from a light source 1. The main face 10a has a plurality of prisms 10d to constitute a prism surface. The main face 10b is corrugated to constitute a light emitting surface. Since the light guide plate 10 has an area the thickness of which is increased toward the direction separating away from the end surface 10c, in a position relatively close to the end surface 10c of the corrugated surface 10b and an area the thickness of which is reduced toward the direction separating away from the end surface 10c, emission of light in a position relatively close to the end surface 10c is suppressed, and emission of light in a position relatively distant from the end surface 10c, where light is not relatively emitted, is promoted. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、主に液晶表示装置などの表示装置に用いられる、導光板及びそれを用いた面発光装置に関する。   The present invention relates to a light guide plate and a surface light emitting device using the same, which are mainly used in a display device such as a liquid crystal display device.

従来から、表示装置、主に液晶表示装置の照明手段として、液晶表示パネルの背面側から表示面側に向けて光を供給する面発光装置、例えばバックライト装置が知られている。従来のバックライト装置は、通常、光源と、この光源からの光を液晶表示パネルに出射する導光板と、導光板からの光を効率良く液晶表示パネルに供給するためのプリズムシートとから主に構成される。この導光板は、平板形状を有しており、互いに対向する一対の主面及び互いに対向する一対の端面を有する。一対の主面の一方の主面上に液晶表示パネルが配置され、一対の端面の一方の端面近傍に光源が配置される。また、一対の主面の他方の主面上には、反射板が配置され、光源からの光を反射する。このような従来のバックライト装置として、特許文献1に開示されたものがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a surface light emitting device that supplies light from the back side of a liquid crystal display panel toward the display surface side, for example, a backlight device, is known as a lighting device for a display device, mainly a liquid crystal display device. Conventional backlight devices usually mainly include a light source, a light guide plate that emits light from the light source to the liquid crystal display panel, and a prism sheet for efficiently supplying light from the light guide plate to the liquid crystal display panel. Composed. The light guide plate has a flat plate shape and has a pair of main surfaces facing each other and a pair of end surfaces facing each other. A liquid crystal display panel is disposed on one main surface of the pair of main surfaces, and a light source is disposed in the vicinity of one end surface of the pair of end surfaces. A reflector is disposed on the other main surface of the pair of main surfaces, and reflects light from the light source. As such a conventional backlight device, there is one disclosed in Patent Document 1.

特公平7-27137号公報Japanese Patent Publication No. 7-27137

この従来のバックライト装置では、光源20から発した光が導光板21の端面21aから導光板21に入射し、導光板21の反射面21b側に配置された反射板22で反射して、反射面21bに対向する出射面21cから出射される。導光板21から出射された光は、導光板21の出射面側に配置されたプリズムシート23のプリズム23aにより光路が変更されて、導光板21に対してほぼ鉛直方向に進行して、プリズムシート23上に配置された液晶表示パネル(図示せず)に入射する。   In this conventional backlight device, light emitted from the light source 20 enters the light guide plate 21 from the end surface 21a of the light guide plate 21, is reflected by the reflection plate 22 disposed on the reflection surface 21b side of the light guide plate 21, and is reflected. The light is emitted from the emission surface 21c facing the surface 21b. The light emitted from the light guide plate 21 is changed in optical path by the prism 23a of the prism sheet 23 disposed on the light emission surface side of the light guide plate 21 and travels in a substantially vertical direction with respect to the light guide plate 21, thereby the prism sheet. The light is incident on a liquid crystal display panel (not shown) disposed on 23.

従来のバックライト装置では、導光板21の一方の端面21a側からのみ光を入射させているため、導光板21の光源20に近い領域(光源側)から光が出射され易く、導光板21の光源20から遠い領域(反光源側)から光が出射されにくい傾向がある。このため、導光板21の光源側での輝度が相対的に高く、導光板21の反光源側での輝度が相対的に低くなる。したがって、バックライト装置として、輝度に関して面内均一性が低いという問題がある。   In the conventional backlight device, light is incident only from the one end face 21a side of the light guide plate 21, so that light is easily emitted from a region near the light source 20 (light source side) of the light guide plate 21. There is a tendency that light is not easily emitted from a region (on the side opposite to the light source) from the light source 20. For this reason, the luminance on the light source side of the light guide plate 21 is relatively high, and the luminance on the side opposite to the light source of the light guide plate 21 is relatively low. Therefore, the backlight device has a problem that the in-plane uniformity is low with respect to luminance.

また、従来のバックライト装置では、導光板21からの出射光に指向性がないために、観察者方向に高い輝度の出射光を供給することができない。   Further, in the conventional backlight device, since the emitted light from the light guide plate 21 has no directivity, the emitted light with high luminance cannot be supplied in the observer direction.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、輝度に関して高い面内均一性を発揮することができ、しかも高輝度の光を出射することができる導光板及びそれを用いた面発光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a light guide plate capable of exhibiting high in-plane uniformity with respect to luminance and emitting high-luminance light, and a surface light emitting device using the same. The purpose is to provide.

本発明の導光板は、互いに対向する一対の主面と光源から光を入射する端面とを有する導光板であって、前記一対の主面の一方の主面は、複数のプリズムを有しており、前記プリズムのそれぞれは、前記端面に相対的に近い側の底角が前記端面に相対的に遠い側の底角よりも大きく、前記一対の主面の他方の主面は、前記端面から離れる方向に厚さが増加する領域及び前記端面から離れる方向に厚さが減少する領域の少なくともいずれかを有することを特徴とする。 The light guide plate of the present invention is a light guide plate having a pair of main surfaces facing each other and an end surface on which light is incident from a light source, and one main surface of the pair of main surfaces has a plurality of prisms. Each of the prisms has a base angle relatively closer to the end surface than a base angle relatively far from the end surface, and the other main surface of the pair of main surfaces extends from the end surface. It has at least any one of the area | region where thickness increases in the away direction, and the area | region where thickness decreases in the direction away from the said end surface, It is characterized by the above-mentioned.

この構成によれば、導光板の光出射面に、板厚が増加する領域及び板厚が減少する領域の少なくともいずれかを設けているので、導光板から出射する面内光量を制御することができ、輝度に関して高い面内均一性を発揮させることができる。また、複数のプリズムにより、導光板から出射される光の指向性を高くすることができる。このため、プリズムシートで光の方向を観測者に効率良く向けることができる。その結果、高い輝度の光を出射することが可能となる。   According to this configuration, since at least one of the region where the plate thickness increases and the region where the plate thickness decreases is provided on the light exit surface of the light guide plate, it is possible to control the in-plane light amount emitted from the light guide plate. It is possible to achieve high in-plane uniformity with respect to luminance. Moreover, the directivity of the light emitted from the light guide plate can be increased by the plurality of prisms. For this reason, the direction of light can be efficiently directed to the observer by the prism sheet. As a result, it is possible to emit light with high luminance.

本発明の導光板においては、前記端面から離れる方向に厚さが増加する領域は、少なくとも前記端面に相対的に近い位置に設けられたことが好ましい。   In the light guide plate of the present invention, it is preferable that the region whose thickness increases in a direction away from the end face is provided at a position relatively close to the end face.

この構成によれば、端面に相対的に近い位置に板厚が増加する領域を設ける。端面に相対的に近い位置は、相対的に光が出射し易いので、板厚が増加する領域を設けることにより光の出射を抑えることができる。これにより、導光板全体として出射光量の面内均一性をより向上させることができる。   According to this structure, the area | region where plate | board thickness increases is provided in the position relatively near an end surface. Since light is relatively easily emitted at a position relatively close to the end face, light emission can be suppressed by providing a region where the plate thickness increases. Thereby, the in-plane uniformity of the emitted light quantity can be further improved as the entire light guide plate.

本発明の導光板においては、前記端面から離れる方向に厚さが減少する領域は、少なくとも前記端面に相対的に遠い位置に設けられたことが好ましい。   In the light guide plate of the present invention, it is preferable that the region where the thickness decreases in the direction away from the end face is provided at least at a position relatively far from the end face.

この構成によれば、端面に相対的に遠い位置に板厚が減少する領域を設ける。端面に相対的に遠い位置は、相対的に光が出射しにくいので、板厚が減少する領域を設けることにより光の出射を促進することができる。これにより、導光板全体として出射光量の面内均一性をより向上させることができる。   According to this structure, the area | region where plate | board thickness reduces is provided in the position relatively far from an end surface. Since light is relatively difficult to emit at a position relatively far from the end face, light emission can be promoted by providing a region where the plate thickness decreases. Thereby, the in-plane uniformity of the emitted light quantity can be further improved as the entire light guide plate.

本発明の導光板においては、前記端面から離れる方向に厚さが増加する領域及び前記端面から離れる方向に厚さが減少する領域は曲面で構成されていることが好ましい。また、本発明の導光板においては、前記他方の主面は波状面で構成されていることが好ましい。   In the light guide plate of the present invention, it is preferable that the region where the thickness increases in the direction away from the end surface and the region where the thickness decreases in the direction away from the end surface are configured by curved surfaces. In the light guide plate of the present invention, it is preferable that the other main surface is a wavy surface.

本発明の面発光装置は、上記導光板と、前記導光板の端面の近傍に配置された光源と、前記導光板の他方の主面側に配置されており、前記他方の主面に対向する表面に複数のプリズムを有するプリズムシートと、を具備することを特徴とする。   The surface light-emitting device of the present invention is disposed on the other main surface side of the light guide plate, the light source disposed in the vicinity of the end surface of the light guide plate, and faces the other main surface. And a prism sheet having a plurality of prisms on the surface.

この構成によれば、面内均一性の高い導光板を備えているので、面内均一性の高い状態で効率良く光を液晶表示パネルに供給することが可能となる。   According to this configuration, since the light guide plate with high in-plane uniformity is provided, light can be efficiently supplied to the liquid crystal display panel in a state with high in-plane uniformity.

本発明の液晶表示装置は、上記面発光装置と、前記面発光装置のプリズムシート側に配置された液晶表示パネルと、を具備することを特徴とする。   The liquid crystal display device of the present invention comprises the above surface light emitting device and a liquid crystal display panel disposed on the prism sheet side of the surface light emitting device.

この構成によれば、面内均一性の高い導光板を備えているので、輝度に関して面内均一性の高い表示を観測者に提供することが可能となる。   According to this configuration, since the light guide plate with high in-plane uniformity is provided, it is possible to provide the observer with a display with high in-plane uniformity with respect to luminance.

本発明によれば、導光板の光出射面に、板厚が増加する領域及び板厚が減少する領域の少なくともいずれかを設けて、導光板から出射する面内光量を制御するので、輝度に関して高い面内均一性を発揮させることができる。   According to the present invention, the light emission surface of the light guide plate is provided with at least one of a region where the plate thickness increases and a region where the plate thickness decreases, and the in-plane light amount emitted from the light guide plate is controlled. High in-plane uniformity can be exhibited.

本発明者は、導光板の板厚の増減と臨界角との関係に着目し、導光板の光出射面に、板厚が増減する領域を設けることにより、導光板から出射する光量を制御できることを見出し本発明をするに至った。すなわち、本発明の骨子は、導光板の光出射面に、板厚が増加する領域及び板厚が減少する領域の少なくともいずれかを設けて、導光板から出射する面内光量を制御することにより、輝度に関して高い面内均一性を発揮させることである。   The present inventor can control the amount of light emitted from the light guide plate by focusing on the relationship between the increase and decrease in the thickness of the light guide plate and the critical angle, and providing a region on the light output surface of the light guide plate where the thickness increases or decreases. And led to the present invention. That is, the essence of the present invention is that by providing at least one of a region where the plate thickness increases and a region where the plate thickness decreases on the light exit surface of the light guide plate, the amount of light emitted from the light guide plate is controlled. It is to exhibit high in-plane uniformity with respect to luminance.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の一実施の形態に係る面発光装置を備えた液晶表示装置の概略構成を示す図である。また、図1(b)は、導光板のプリズムを説明するための図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device including a surface light emitting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a diagram for explaining the prism of the light guide plate.

図中10は導光板を示す。導光板10は、互いに対向する一対の主面10a,10bと、光源11から光を入射する端面10cとを有している。主面10aは、複数のプリズム10dを有しており、プリズム面を構成している。また、主面10bは、波状面であり、光出射面を構成している。なお、導光板10は、アクリル樹脂などの透明材料により構成される。   In the figure, reference numeral 10 denotes a light guide plate. The light guide plate 10 has a pair of main surfaces 10 a and 10 b that face each other and an end surface 10 c that receives light from the light source 11. The main surface 10a has a plurality of prisms 10d and constitutes a prism surface. Moreover, the main surface 10b is a wave-like surface, and comprises the light-projection surface. The light guide plate 10 is made of a transparent material such as acrylic resin.

導光板10の端面10cの近傍には、光源11が配置されている。なお、光源11は、端面10cから離して配置せずに、端面10cに接するように配置しても良い。導光板10の主面10a側には、反射板12が配置されている。なお、反射板12の材料としては、アルミニウムなどの高い反射率を有する材料により構成される。導光板10の主面10b側には、主面10bに対向する表面に複数のプリズム13aを有するプリズムシート13が配置されている。さらに、プリズムシート13側には、液晶表示パネル14が配置されている。   A light source 11 is disposed in the vicinity of the end face 10 c of the light guide plate 10. The light source 11 may be disposed so as to be in contact with the end surface 10c without being disposed away from the end surface 10c. On the main surface 10 a side of the light guide plate 10, the reflection plate 12 is disposed. In addition, as a material of the reflecting plate 12, it is comprised with the material which has high reflectances, such as aluminum. On the main surface 10b side of the light guide plate 10, a prism sheet 13 having a plurality of prisms 13a on the surface facing the main surface 10b is disposed. Further, a liquid crystal display panel 14 is disposed on the prism sheet 13 side.

主面(プリズム面)10aに設けられた複数のプリズム10dは、それぞれ同じ形状を有しており、具体的には図1(b)に示すような形状を有する。すなわち、それぞれのプリズム10dにおいては、端面10cに相対的に近い側の底角θ1が端面10cに相対的に遠い側の底角θ2よりも大きくなるように設定されている。このため、それぞれのプリズム10dは、急斜面10e及び緩斜面10fを有する。導光板10内を通る光は、主に緩斜面10fで反射して伝搬する。プリズム10dに急斜面10eと緩斜面10fを設けることにより、導光板10の先端(端面10cから最も離れた部分:反光源側)にまで効率良く光を送ることができる。 Each of the plurality of prisms 10d provided on the main surface (prism surface) 10a has the same shape, and specifically has a shape as shown in FIG. That is, in each prism 10d, the base angle θ 1 on the side relatively close to the end face 10c is set to be larger than the base angle θ 2 on the side relatively far from the end face 10c. For this reason, each prism 10d has a steep slope 10e and a gentle slope 10f. The light passing through the light guide plate 10 is reflected and propagated mainly by the gentle slope 10f. By providing the steep slope 10e and the gentle slope 10f on the prism 10d, light can be efficiently sent to the tip of the light guide plate 10 (the part farthest from the end face 10c: the opposite light source side).

また、プリズム10dに図1(b)に示すような急斜面eと緩斜面fを設けることにより、導光板10から出射される光の指向性を高くすることができる。このため、後述するプリズムシートで光の方向を観測者に効率良く向けることができる。その結果、高い輝度の光を出射することが可能となる。   Further, by providing the prism 10d with the steep slope e and the gentle slope f as shown in FIG. 1B, the directivity of the light emitted from the light guide plate 10 can be increased. For this reason, the direction of light can be efficiently directed to the observer by the prism sheet described later. As a result, it is possible to emit light with high luminance.

主面(波状面)10bに設けられた波形状は、導光板10の厚さを厚くしたり、薄くしたりすることにより形成されており、具体的には、端面10cから離れる方向に厚さが増加する領域及び端面10cから離れる方向に厚さが減少する領域を有する。ここで、端面10cから離れる方向に厚さが増加する領域とは、光出射面である波状面から光が出射しにくい領域を意味し、端面10cから離れる方向に厚さが減少する領域とは、光出射面である波状面から光が出射し易い領域を意味する。   The corrugated shape provided on the main surface (wave surface) 10b is formed by increasing or decreasing the thickness of the light guide plate 10, and specifically, the thickness is increased in a direction away from the end surface 10c. And a region where the thickness decreases in a direction away from the end face 10c. Here, the region where the thickness increases in the direction away from the end surface 10c means a region where light is not easily emitted from the waved surface which is the light emitting surface, and the region where the thickness decreases in the direction away from the end surface 10c. It means a region where light is easily emitted from a wave-like surface that is a light emitting surface.

図2及び図3は、本発明の導光板の導光原理を説明するための図である。図2に示すような板厚が変わる(くさび型形状)導光板15において、光源側の端面15aから光が入射すると、その光は矢印のように光が導光板の主面を反射して光出射面15cから出射される。このとき、導光板15を導光する光の向きは、徐々に光出射面15cに対して垂直に近づく。そして、その光の向きと法線15bとのなす角が臨界角よりも小さくなると光が光出射面15cから出射する。図1(a)に示すプリズム面を有する導光板10は、図2に示すようなくさび型形状を有する導光板15と同じような導光状態となる。   2 and 3 are diagrams for explaining the light guide principle of the light guide plate of the present invention. In the light guide plate 15 whose thickness changes as shown in FIG. 2 (wedge shape), when light enters from the end surface 15a on the light source side, the light is reflected by the main surface of the light guide plate as indicated by an arrow. The light is emitted from the emission surface 15c. At this time, the direction of light guided through the light guide plate 15 gradually approaches perpendicular to the light exit surface 15c. Then, when the angle formed by the direction of the light and the normal line 15b becomes smaller than the critical angle, the light is emitted from the light emitting surface 15c. The light guide plate 10 having a prism surface shown in FIG. 1A is in a light guide state similar to the light guide plate 15 having a wedge shape as shown in FIG.

この導光状態に基づいて、空気(屈折率n=1.0)とアクリル樹脂(屈折率n=1.49)の界面での反射・出射について説明する。図3(a)に示すように、導光板15の厚さが減少する、すなわち法線15bが鉛直方向よりも時計回りに回転している状態では、光出射面15cから光が出射し易い(出射状態)。一方、図3(c)に示すように、導光板15の厚さが増加する、すなわち法線15bが鉛直方向よりも反時計回りに回転している状態では、光出射面15cから光が出射しにくい(反射状態)。したがって、図3(a)〜図3(c)に徐々に導光板15の板厚を増加させていくと、臨界角42°を境に光が出射する状態から反射する状態に変わっていく。   Based on this light guide state, reflection and emission at the interface between air (refractive index n = 1.0) and acrylic resin (refractive index n = 1.49) will be described. As shown in FIG. 3A, in the state where the thickness of the light guide plate 15 is reduced, that is, the normal line 15b is rotated more clockwise than the vertical direction, light is easily emitted from the light emitting surface 15c ( Emission state). On the other hand, as shown in FIG. 3C, when the thickness of the light guide plate 15 increases, that is, when the normal line 15b rotates counterclockwise from the vertical direction, light is emitted from the light emitting surface 15c. Difficult (reflective state) Therefore, when the thickness of the light guide plate 15 is gradually increased as shown in FIGS. 3A to 3C, the light is changed from being emitted to being reflected at the critical angle of 42 °.

この導光原理を利用して、光出射面から出射させる光を制御する。すなわち、光出射面からできるだけ光を出射させないようにする領域には、端面から離れるにしたがって厚さが増加する領域を設け、光出射面から光を出射させる領域には、端面から離れるにしたがって厚さが減少する領域を設ける。通常、光源に近い領域では、光出射面から出射される光量が相対的に多く、光源から離れるにしたがって光出射面から出射される光量が相対的に少なくなる。このため、端面に相対的に近い位置に、端面から離れる方向に厚さが増加する領域を設け、端面に相対的に遠い位置に、端面から離れる方向に厚さが減少する領域を設けることが望ましい。図1(a)に示す波状面10bは、このようなことを考慮して形状設計されている。このように導光板の形状設計を行うことにより、導光板の位置による光の出射量を制御することができる。そのため、輝度に関する面内均一性を向上させることが可能となる。なお、端面から離れる方向に厚さが増加する領域及び端面から離れる方向に厚さが減少する領域は曲面で構成されていることが好ましい。   Using this light guide principle, the light emitted from the light exit surface is controlled. That is, a region where the light is emitted from the light exit surface as much as possible is provided with a region where the thickness increases as the distance from the end surface is increased, and a region where the light is emitted from the light exit surface is increased as the distance from the end surface is increased. An area where the thickness is reduced is provided. Usually, in a region near the light source, the amount of light emitted from the light emitting surface is relatively large, and the amount of light emitted from the light emitting surface is relatively small as the distance from the light source is increased. For this reason, an area where the thickness increases in a direction away from the end face is provided at a position relatively close to the end face, and an area where the thickness decreases in a direction away from the end face is provided at a position relatively far from the end face. desirable. The corrugated surface 10b shown in FIG. 1A is designed in consideration of this. By designing the shape of the light guide plate in this way, the amount of light emitted according to the position of the light guide plate can be controlled. Therefore, it is possible to improve the in-plane uniformity regarding luminance. In addition, it is preferable that the area | region where thickness increases in the direction away from an end surface and the area | region where thickness decreases in the direction away from an end surface are comprised by the curved surface.

なお、導光板10のプリズム面10aに対向する主面10bは、波状面に限定されず、光出射面からできるだけ光を出射させないようにする領域に厚さが増加する領域を設け、及び/又は、光出射面から光を出射させる領域に厚さが減少する領域を設けるのであれば、種々変更することが可能である。例えば、導光板10のプリズム面10aに対向する主面10bを、図4に示すように、先端(反光源側)に厚さが減少する領域を設けた面(先端側のみが曲面10gでその他の部分が平坦面10j)にしても良い。すなわち、導光板10の端面10cから遠い側(反光源側)において、主面10bから出射する光量が相対的に少ないので、厚さが減少する領域を設けて主面10bから出射し易くする。   The main surface 10b facing the prism surface 10a of the light guide plate 10 is not limited to a wavy surface, and a region where the thickness is increased is provided in a region where light is not emitted from the light emitting surface as much as possible, and / or If a region where the thickness is reduced is provided in a region where light is emitted from the light emitting surface, various changes can be made. For example, as shown in FIG. 4, the main surface 10b facing the prism surface 10a of the light guide plate 10 is a surface provided with a region where the thickness is reduced at the tip (on the opposite side of the light source) (only the tip side is a curved surface 10g and others) May be the flat surface 10j). That is, since the amount of light emitted from the main surface 10b is relatively small on the side farther from the end face 10c of the light guide plate 10 (on the side opposite to the light source), a region where the thickness decreases is provided to facilitate emission from the main surface 10b.

次に、上記構成を有する図1(a)に示す液晶表示装置における面発光装置の動作について説明する。   Next, the operation of the surface light emitting device in the liquid crystal display device shown in FIG.

光源11から発した光は、端面10cから入射して導光板10内を反射しながら伝搬する。このとき、プリズム面10aのプリズム10dを抜けて透過した光は指向性の高い光となる。導光板10を透過した光は、反射板12で反射されて、光路が変わり再び導光板10に入射する。この反射光は、既に臨界角に満たないので、導光板10を透過して波状面10bから出射する。この出射光は、プリズムシート13でほぼ鉛直方向に向きが変えられて液晶表示パネル14に入射する。このように急斜面10e及び緩斜面10fを図1(b)に示す形態で有するプリズム10dによりプリズム面10aから出射する光に指向性を与えることにより、プリズムシート13を通したときの光が効率良くほぼ鉛直方向に向くので、高い輝度で光を液晶表示パネル14に供給することができる。   Light emitted from the light source 11 is incident from the end face 10c and propagates while being reflected in the light guide plate 10. At this time, the light transmitted through the prism 10d of the prism surface 10a becomes light with high directivity. The light transmitted through the light guide plate 10 is reflected by the reflection plate 12, the optical path is changed, and is incident on the light guide plate 10 again. Since this reflected light is already less than the critical angle, it passes through the light guide plate 10 and exits from the waved surface 10b. The emitted light is changed in the direction substantially vertical by the prism sheet 13 and enters the liquid crystal display panel 14. In this way, the prism 10d having the steep slope 10e and the gentle slope 10f in the form shown in FIG. 1B gives directivity to the light emitted from the prism surface 10a, so that the light passing through the prism sheet 13 can be efficiently transmitted. Since it is directed substantially in the vertical direction, light can be supplied to the liquid crystal display panel 14 with high luminance.

導光板10の波状面10bには、端面10c(光源11)に相対的に近い位置に、端面10c(光源11)から離れる方向に厚さが増加する領域を設け、端面10c(光源11)に相対的に遠い位置に、端面10c(光源11)から離れる方向に厚さが減少する領域を設けてあるので、相対的に光が出射し易い、端面10cに相対的に近い位置での光の出射が抑えられ、相対的に光が出射しない、端面10cに相対的に遠い位置での光の出射が促進される。このため、波状面10bから出射される光の面内均一性が高い状態で液晶表示パネル14に光を供給することができる。   The wavy surface 10b of the light guide plate 10 is provided with a region whose thickness increases in a direction away from the end surface 10c (light source 11) at a position relatively close to the end surface 10c (light source 11), and the end surface 10c (light source 11). Since a region where the thickness decreases in a direction away from the end face 10c (light source 11) is provided at a relatively far position, the light at a position relatively close to the end face 10c is relatively easy to emit light. The emission is suppressed, and the emission of light at a position relatively far from the end face 10c where light is not emitted relatively is promoted. For this reason, light can be supplied to the liquid crystal display panel 14 in a state where the in-plane uniformity of the light emitted from the waved surface 10b is high.

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
図1(a)に示すようなプリズム面に対向する主面が波状面10bである面発光装置A、図4に示すようなプリズム面に対向する主面が平坦面10j及び曲面10gである面発光装置B、並びに参考として図5に示すようなプリズム面に対向する主面がすべて平坦面10jである面発光装置Cを準備した。なお、図5に示す面発光装置は、本発明者が平成15年12月5日出願の特願2003−407392号において提案した形態である。この内容は参照によりここに含めておく。
Next, examples performed for clarifying the effects of the present invention will be described.
A surface light emitting device A in which the principal surface facing the prism surface as shown in FIG. 1A is a wavy surface 10b, and a surface in which the principal surface opposite to the prism surface as shown in FIG. 4 is a flat surface 10j and a curved surface 10g. A light-emitting device B and a surface light-emitting device C whose main surfaces facing the prism surface as shown in FIG. The surface light emitting device shown in FIG. 5 is a form proposed by the present inventor in Japanese Patent Application No. 2003-407392 filed on Dec. 5, 2003. This content is included here by reference.

図6は、図1(a)、図4及び図5に示す面発光装置における導光板の板厚の分布を示す特性図である。図6から分かるように、図1(a)に示す波状面(菱形)では、光源側から10mmの位置まで板厚が減少し、その後光源から30mmの位置まで板厚が増加し、再び反光源側まで板厚が減少している。図4に示す平坦面+曲面(四角)では、光源から30mmの位置まで平坦で、その後反光源側まで板厚が減少している。図5に示す平坦面(三角)では、光源側から反光源側まで板厚が一定である。   FIG. 6 is a characteristic diagram showing the distribution of the thickness of the light guide plate in the surface light emitting device shown in FIGS. 1 (a), 4 and 5. As can be seen from FIG. 6, in the corrugated surface (diamond) shown in FIG. 1 (a), the plate thickness decreases from the light source side to the position of 10 mm, and then increases from the light source to the position of 30 mm. The plate thickness has decreased to the side. The flat surface + curved surface (square) shown in FIG. 4 is flat from the light source to a position of 30 mm, and then the plate thickness is reduced to the side opposite to the light source. On the flat surface (triangle) shown in FIG. 5, the plate thickness is constant from the light source side to the counter light source side.

図7は、図1(a)、図4及び図5に示す面発光装置における導光板の曲面の傾きの分布を示す特性図である。図7は、図6に示すそれぞれの板厚の変化に基づいて、主面の傾き×(−1)を示している。図7から分かるように、波状面では、光源側から10〜20mmで傾き×(−1)が小さく、反光源側に向かって傾き×(−1)が大きくなっている。平坦面+曲面では、光源から25mmの位置まで傾き×(−1)が変わらず、その後反光源側まで傾き×(−1)が増加している。平坦面では、光源側から反光源側まで傾き×(−1)が一定である。 FIG. 7 is a characteristic diagram showing the distribution of the inclination of the curved surface of the light guide plate in the surface light emitting device shown in FIGS. 1 (a), 4 and 5. FIG. 7 shows the inclination of the main surface × (−1) based on the change in the respective plate thicknesses shown in FIG. As can be seen from FIG. 7, in the wavy surface, the inclination x (−1) is small at 10 to 20 mm from the light source side, and the inclination x (−1) is large toward the counter light source side. In the flat surface + curved surface, the inclination × (−1) does not change from the light source to the position of 25 mm, and thereafter the inclination × (−1) increases to the opposite light source side. On a flat surface, the inclination x (-1) is constant from the light source side to the counter light source side.

次に、図1(a)、図4及び図5に示す面発光装置における輝度分布を測定した。輝度は、それぞれの面発光装置を半透過型液晶表示装置に装着し、光源として白色LED2灯(それぞれ10mA)を用いて発光させたときの液晶表示装置における輝度を測定した。このとき、面発光装置面を25分割して、各部分の輝度を測定した。なお、測定器としては、輝度色度測定器(Risa-Color:ハイランド社製、商品名)を用い、測定器から液晶表示装置までの距離を500mmとした。 Next, the luminance distribution in the surface light emitting device shown in FIGS. 1A, 4 and 5 was measured. As for the luminance, the luminance of the liquid crystal display device was measured when each surface light emitting device was mounted on a transflective liquid crystal display device and light was emitted using two white LEDs (10 mA each) as a light source. At this time, the surface light emitting device surface was divided into 25, and the luminance of each part was measured. In addition, as a measuring device, the brightness | luminance chromaticity measuring device (Risa-Color: the product made by Highland, brand name) was used, and the distance from a measuring device to a liquid crystal display device was 500 mm.

このようにして測定された輝度値から、導光板における輝度分布と面内均一性を求めた。なお、面内均一性(%)は、(最低輝度値/最高輝度値)×100により求めた。図8は、図1(a)、図4及び図5に示す面発光装置における輝度分布を示す特性図である。図8から分かるように、平坦面では、最も光が出射し易い光源から15mmの部分で最も輝度が高く、反光源側に進むにしたがって輝度が落ちる傾向がある。平坦面+曲面では、最も光が出射し易い光源から15mmの部分で最も輝度が高いが、板厚を減少させた、反光源側で平坦面の場合よりも輝度が高くなっている。波状面では、板厚を増加させた、光源から15mmの部分での輝度が抑えられ、板厚を減少させた、反光源側で平坦面の場合よりも輝度が高くなっている。したがって、図6及び図8から分かるように、板厚の増加・減少を行った部分で輝度の抑制・向上が見られることから、導光板のプリズム面に対向する面の形状を適切に変えることにより、出射光量を制御して輝度の面内均一性を向上できることが分かる。実際に、波状面の面内均一性は55%であり、平坦面+曲面の面内均一性は43%であり、平坦面の面内均一性は40%であった。   From the luminance values thus measured, the luminance distribution and in-plane uniformity in the light guide plate were obtained. The in-plane uniformity (%) was obtained by (minimum luminance value / maximum luminance value) × 100. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the luminance distribution in the surface light emitting device shown in FIGS. 1 (a), 4 and 5. FIG. As can be seen from FIG. 8, on the flat surface, the luminance is highest at the portion of 15 mm from the light source that is most likely to emit light, and the luminance tends to decrease as it goes to the opposite light source side. On the flat surface + curved surface, the luminance is highest at a portion of 15 mm from the light source from which light is most easily emitted, but the luminance is higher than that of the flat surface on the side opposite to the light source where the plate thickness is reduced. On the wavy surface, the luminance at the portion of 15 mm from the light source with the plate thickness increased is suppressed, and the luminance is higher than that on the flat surface on the side opposite to the light source with the plate thickness decreased. Therefore, as can be seen from FIGS. 6 and 8, since the luminance is suppressed and improved in the portion where the thickness is increased / decreased, the shape of the surface of the light guide plate facing the prism surface is appropriately changed. Thus, it can be seen that the in-plane uniformity of luminance can be improved by controlling the amount of emitted light. Actually, the in-plane uniformity of the wavy surface was 55%, the in-plane uniformity of the flat surface + curved surface was 43%, and the in-plane uniformity of the flat surface was 40%.

図9は、図1(a)、図4及び図5に示す面発光装置における輝度の変化率を示す特性図である。図9から分かるように、波状面では、光源側から10〜20mmで変化率が小さく、反光源側に向かって変化率が大きくなっている。平坦面+曲面では、光源から25mmの位置まで変化率があまり変わらず、その後反光源側まで変化率が増加している。平坦面では、光源側から反光源側まで変化率が一定である。したがって、図7及び図9から分かるように、主面の傾き×(−1)と輝度の変化率は同じような傾向を示す。これにより、導光板のプリズム面に対向する面の形状と輝度の面内均一性とが関連していることが分かる。したがって、導光板の輝度分布に基づいて導光板のプリズム面に対向する面の形状を特定することにより、すなわち輝度が高い位置に板厚が増加する領域を設け、輝度が低い位置に板厚が減少する領域を設けることにより、導光板のサイズに拘わらず輝度に関する面内均一性に優れた導光板、面発光装置を実現することが可能である。 FIG. 9 is a characteristic diagram showing the rate of change in luminance in the surface light emitting devices shown in FIGS. 1 (a), 4 and 5. As can be seen from FIG. 9, on the wavy surface, the rate of change is small at 10 to 20 mm from the light source side, and the rate of change is increased toward the counter light source side. On the flat surface + curved surface, the rate of change does not change much from the light source to the position of 25 mm, and then the rate of change increases to the opposite light source side. On the flat surface, the rate of change is constant from the light source side to the counter light source side. Therefore, as can be seen from FIG. 7 and FIG. 9, the inclination of the main surface × (−1) and the rate of change in luminance show the same tendency. Thereby, it turns out that the shape of the surface facing the prism surface of the light guide plate is related to the in-plane uniformity of luminance. Therefore, by specifying the shape of the surface facing the prism surface of the light guide plate based on the luminance distribution of the light guide plate, that is, a region where the plate thickness increases is provided at a position where the luminance is high, and the plate thickness is set at a position where the luminance is low. By providing the decreasing region, it is possible to realize a light guide plate and a surface light emitting device that are excellent in in-plane uniformity regarding luminance regardless of the size of the light guide plate.

以上説明したように、本発明では、導光板の光出射面に、板厚が増加する領域及び板厚が減少する領域の少なくともいずれかを設けて、導光板から出射する面内光量を制御するので、輝度に関して高い面内均一性を発揮させることができる。 As described above, in the present invention, at least one of a region where the plate thickness increases and a region where the plate thickness decreases is provided on the light exit surface of the light guide plate, and the in-plane light quantity emitted from the light guide plate is controlled. Therefore, high in-plane uniformity with respect to luminance can be exhibited.

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態において説明した寸法、材質などは一例であり、適宜変更して実施することが可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented with various modifications. For example, the dimensions, materials, and the like described in the above embodiments are examples, and can be implemented with appropriate changes.

(a)は、本発明の一実施の形態に係る面発光装置を備えた液晶表示装置の概略構成を示す図である。(b)は、導光板のプリズムを説明するための図である。(A) is a figure which shows schematic structure of the liquid crystal display device provided with the surface emitting device which concerns on one embodiment of this invention. (B) is a figure for demonstrating the prism of a light-guide plate. 本発明の導光板の導光原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the light guide principle of the light-guide plate of this invention. (a)〜(c)は、本発明の導光板の導光原理を説明するための図である。(A)-(c) is a figure for demonstrating the light guide principle of the light-guide plate of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る面発光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the surface emitting device which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る面発光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the surface emitting device which concerns on other embodiment of this invention. 図1(a)、図4及び図5に示す面発光装置における導光板の板厚の分布を示す特性図である。It is a characteristic view which shows distribution of the board thickness of the light-guide plate in the surface emitting device shown to Fig.1 (a), FIG.4, and FIG.5. 図1(a)、図4及び図5に示す面発光装置における導光板の曲面の傾きの分布を示す特性図である。It is a characteristic view which shows distribution of the inclination of the curved surface of the light-guide plate in the surface emitting device shown to Fig.1 (a), FIG.4, and FIG.5. 図1(a)、図4及び図5に示す面発光装置における輝度分布を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the luminance distribution in the surface emitting device shown to Fig.1 (a), FIG.4, and FIG.5. 図1(a)、図4及び図5に示す面発光装置における輝度の変化率を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the change rate of the brightness | luminance in the surface emitting device shown to Fig.1 (a), FIG.4, and FIG.5. 従来の面発光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conventional surface light-emitting device.

符号の説明Explanation of symbols

10,15 導光板
10a 主面(プリズム面)
10b 主面(波状面)
10c,15a 端面
10d,13a プリズム
10e 急斜面
10f 緩斜面
10g 板厚減少領域
10h 板厚増加領域
10j 平坦面
11 光源
12 反射板
13 プリズムシート
14 液晶表示パネル
15b 法線
15c 光出射面
10, 15 Light guide plate 10a Main surface (prism surface)
10b Main surface (wavy surface)
10c, 15a End face 10d, 13a Prism 10e Steep slope 10f Slow slope 10g Plate thickness decreasing area 10h Plate thickness increasing area 10j Flat surface 11 Light source 12 Reflector 13 Prism sheet 14 Liquid crystal display panel 15b Normal line 15c Light emitting surface

Claims (7)

互いに対向する一対の主面と光源から光を入射する端面とを有する導光板であって、前記一対の主面の一方の主面は、複数のプリズムを有しており、前記プリズムのそれぞれは、前記端面に相対的に近い側の底角が前記端面に相対的に遠い側の底角よりも大きく、前記一対の主面の他方の主面は、前記端面から離れる方向に厚さが増加する領域及び前記端面から離れる方向に厚さが減少する領域の少なくともいずれかを有することを特徴とする導光板。   A light guide plate having a pair of main surfaces facing each other and an end surface for receiving light from a light source, wherein one main surface of the pair of main surfaces has a plurality of prisms, and each of the prisms is The base angle on the side relatively close to the end surface is larger than the base angle on the side far from the end surface, and the other main surface of the pair of main surfaces increases in thickness in a direction away from the end surface. A light guide plate having at least one of a region where the thickness decreases and a region where the thickness decreases in a direction away from the end surface. 前記端面から離れる方向に厚さが増加する領域は、少なくとも前記端面に相対的に近い位置に設けられたことを特徴とする請求項1記載の導光板。   The light guide plate according to claim 1, wherein the region where the thickness increases in a direction away from the end surface is provided at least at a position relatively close to the end surface. 前記端面から離れる方向に厚さが減少する領域は、少なくとも前記端面に相対的に遠い位置に設けられたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の導光板。   The light guide plate according to claim 1, wherein the region where the thickness decreases in a direction away from the end face is provided at least at a position relatively far from the end face. 前記端面から離れる方向に厚さが増加する領域及び前記端面から離れる方向に厚さが減少する領域は曲面で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の導光板。   The area | region where thickness increases in the direction away from the said end surface, and the area | region where thickness decreases in the direction away from the said end surface are comprised by the curved surface, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Light guide plate. 前記他方の主面は波状面で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の導光板。   The light guide plate according to any one of claims 1 to 4, wherein the other main surface is formed of a waved surface. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の導光板と、前記導光板の端面の近傍に配置された光源と、前記導光板の他方の主面側に配置されており、前記他方の主面に対向する表面に複数のプリズムを有するプリズムシートと、を具備することを特徴とする面発光装置。   The light guide plate according to any one of claims 1 to 5, a light source disposed in the vicinity of an end surface of the light guide plate, and the other main surface side of the light guide plate, wherein the other main surface is disposed. A surface light emitting device comprising: a prism sheet having a plurality of prisms on a surface facing the surface. 請求項6記載の面発光装置と、前記面発光装置のプリズムシート側に配置された液晶表示パネルと、を具備することを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device comprising: the surface light emitting device according to claim 6; and a liquid crystal display panel disposed on a prism sheet side of the surface light emitting device.
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