JP2007087659A - Plane lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光ダイオードなどの点光源を用いて、主に液晶用バックライトとして用いる面照明装置に関する。 The present invention relates to a surface illumination device that uses a point light source such as a light emitting diode and is mainly used as a backlight for liquid crystal.
現在、白色発光ダイオードを光源としたバックライトが携帯電話などの液晶表示装置で用いられている。白色発光ダイオードは、主に青色発光チップとその光に励起され黄色発光する蛍光体を組み合わせた構成のものが主流を占めている。このようなタイプの白色発光ダイオードは、赤色領域の発光強度が相対的に小さいため、液晶表示した際の赤色再現性が乏しいという欠点があった。 Currently, a backlight using a white light emitting diode as a light source is used in a liquid crystal display device such as a cellular phone. White light-emitting diodes are mainly composed of a combination of a blue light-emitting chip and a phosphor that emits yellow light when excited by the light. Such a type of white light emitting diode has a drawback that red reproducibility is poor when liquid crystal is displayed because the light emission intensity in the red region is relatively small.
そこで、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光ダイオードを用い、それらの放射光を白色に合成することによって、色再現性を向上させることができるが、そのためには混色してから導光板より出射させることが必要である。導光板内でRGB光を白色に合成するために、厚みが入光端面部で最小になり、入光端面部に対向する反入光端面部で最大になる導光板を備えた照明装置が示されている。 Therefore, the color reproducibility can be improved by using red (R), green (G), and blue (B) light emitting diodes and synthesizing the emitted light into white. It is necessary that the light is emitted from the light guide plate. In order to synthesize RGB light in white within the light guide plate, an illumination device having a light guide plate having a thickness that is minimized at the light incident end surface and maximized at the counter light incident end facing the light incident end surface is shown. Has been.
このような形状の導光板に入射されたRGB光は、導光板表面や裏面で反射しても、出射臨界角に達することなく進行していくことになり、途中で出射することなく反入光端面部まで到達することができるとしている。そして、反入光端面部で反射した光は入光端面部に再帰していくが、表面や裏面で反射するたびに出射臨界角に近づき、ついには充分に白色に合成された光が表面あるいは裏面より出射すると説明している。(例えば、特許文献1)
上記した特許文献1の技術は、出射分布を導光板表面や裏面の偏光素子によって制御する構造のため、実際には白色に合成される前のRGB単色光が偏光素子によって出射し、発光面上に色ムラが発生する。
Since the technique of
この発明の目的は、白色合成されていない発光色の異なる単色光を導光板から出射させないようにして色度均一性の高い面照明装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a surface illumination device having high chromaticity uniformity by preventing monochromatic light having different emission colors not synthesized from being emitted from a light guide plate.
上記した課題を解決するために、この発明の面照明装置は、異なる発光色の点光源を直線状に配列した点光源アレイと、対向配置された前記点光源アレイからの光の入光面と光を出射させる発光面との交差角度を略90°とし、前記発光面に対向する裏面の前記入光面から所定距離まで傾斜部を形成し、該傾斜部と前記入光面との交差角度を90°以上とした導光板と、を具備したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a surface illumination device according to the present invention includes a point light source array in which point light sources of different emission colors are arranged in a straight line, and a light incident surface of light from the point light source array arranged in an opposing manner. The angle of intersection with the light emitting surface that emits light is approximately 90 °, an inclined portion is formed from the light incident surface on the back surface facing the light emitting surface to a predetermined distance, and the angle of intersection between the inclined portion and the light incident surface And a light guide plate having an angle of 90 ° or more.
この発明によれば、裏面の入光面付近領域に形成した傾斜部以外には、ドット状に分布させた拡散反射手段を導光板に設けたことで、白色合成されていない単色光を導光板から出射させずに色ムラのない面照明を実現する。 According to the present invention, in addition to the inclined portion formed in the vicinity of the light incident surface on the back surface, the diffused reflecting means distributed in a dot shape is provided on the light guide plate, so that the monochromatic light which is not synthesized in white is guided to the light guide plate. Surface illumination without color unevenness is realized without being emitted from the light source.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1、図2は、それぞれこの発明の面照明装置の第1の実施形態について説明するためのもので、図1は分解斜視図、図2は図1が組み立てられた状態の断面図である。 FIG. 1 and FIG. 2 are each for explaining a first embodiment of the surface illumination device of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view, and FIG. 2 is a sectional view of the assembled state of FIG. .
図1において、11は一面が開放された箱型のケースであり、このケース11の対向する長辺側の内側面111,112には、複数の発光ダイオード12を配線基板131,132上に直線状に配列して構成した点光源アレイ141,142が取り付けられる。点光源アレイ141,142は、赤、緑、青などの異なる発光色の発光ダイオードを周期的に配線基板に配列したものや、1つのパッケージに異なる発光色の発光ダイオードを複合実装したものを、配線基板131,132にそれぞれ配列したもので構成される。
In FIG. 1,
発光ダイオード12の放射側前方には、メチルメタアクリレート(アクリル)やポリカーボネート等の透明樹脂で形成される導光板15が配置される。導光板15の入光面151,152と発光ダイオード12の放射側と対向配置させ、発光ダイオード12の放射光を入光面151,152に入射させるようにしている。
A
図3、図4に示すように、導光板15は両側入光タイプであり、発光面153と入光面151,152との交差角度θ1を、それぞれ略90°とする。また、発光面153に対向する裏面154の入光面部付近領域には、傾斜部155,156をそれぞれ形成し、傾斜部155,154と入光面151,152との交差角度θ2を、それぞれ90°以上とする。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
傾斜部155,156を除く裏面154には、図3に示すように、光の出射バランスを均斉化させるために、白色インキ印刷等により面積の異なる拡散反射機能を有するドット17S,17M,17Lからなる拡散反射部17が形成されている。拡散反射部17は、入光面151,152から遠くなるにつれて次第に面積が大きくなるような配置としている。
As shown in FIG. 3, the
すなわち、入力面151,152に近い位置には、面積が小さいドット17Sの拡散反射領域S1,S2をそれぞれ形成し、入力面151,152から拡散反射領域S1,S2より遠い領域には、ドット17Sよりも大きい面積のドット17Mの拡散反射領域M1,M2をそれぞれ形成する。さらに、拡散反射領域M1とM2の間には、最も大きい面積のドット17Lの大きさの拡散反射領域Lを形成する。
That is, the diffuse reflection regions S1 and S2 of the
導光板15の裏面154とケースとの間には反射シート18を配置する。反射シート18は屈曲させ導光板15の傾斜部155,156の位置まで配置する。反射シート18は導光板15の裏面から漏れ出た光を発光面153側に戻すためのもので、白色PETなど、拡散性を有しているものでも、銀蒸着や誘電体多層膜など鏡面反射性を有しているものでもよい。
A
導光板15の発光面153と対向する位置には、水平や垂直方向に集光させたり均斉化させたりする機能を有する、例えば白色PET(Polyethylene Terephthalate)等で形成される拡散シート20,21を配置する。拡散シート21上には、表示窓221が形成されたフレーム22を配置する。
ここで、発光ダイオードから導光板の入光面に入射される付近を拡大して示すとともに、発光ダイオードから放射される光の光路例を示した図5の断面図を参照し、導光板の作用について説明する。 Here, the vicinity of the light incident from the light emitting diode to the light incident surface of the light guide plate is enlarged and the operation of the light guide plate is described with reference to the cross-sectional view of FIG. 5 showing an example of the optical path of the light emitted from the light emitting diode. Will be described.
発光ダイオード12から放射された光は、導光板15の入光面151,152に入射される。導光板15に入射された直後の光は、入光面151付近の傾斜部155,156では拡散反射部17が形成されていないことから、そこで反射した場合にも、点線aの光線例のように発光面151から出射せず、導光板15内を進行する。
The light emitted from the
このように、導光板15へ入射された直後の白色合成されていない単色光は、直ちに発光面153から出射させるのではなく、導光板15内で白色に合成させた光を出射させることで色ムラを発生させることを防ぐことができる。傾斜部155,156の領域を通過させ、拡散反射部17によって反射された光の一部は、入光面151,152側に戻る。戻り光が傾斜部155,156で反射された場合には、発光面153にその全反射臨界角より小さい角度で進入することができるので、傾斜部155,156領域の発光面からも出射させることができる。
As described above, the monochromatic light that is not white-combined immediately after entering the
導光板15がアクリル製で入光面151,152と傾斜部155,156の交差角度θ2が120°であって、拡散反射部17による戻り光bが発光面153に対して略平行(図中は10°弱程度)で傾斜部155,156を反射した場合、発光面153には入光角θ3は約30°で進入することになる。このとき、アクリル材料の全反射臨界角42°であり、この臨界角より入光角が小さくなるため、発光面153から光cを出射させることができる。このような出射光は、導光板15内ですでに白色合成が行われているため、入光面151,152近傍の発光面153においても色ムラは発生しない。
The
この実施形態は、異なる色を発光させる発光ダイオードからの光を、導光板内で白色合成させた状態で導光板の発光面から発光させるようにしたため、色むらを防止でき均斉度の向上を図ることができる。 In this embodiment, light from the light emitting diodes that emit different colors is emitted from the light emitting surface of the light guide plate in a state where white light is combined in the light guide plate, so that uneven color can be prevented and uniformity can be improved. be able to.
図6は、この発明の第2の実施形態について説明するための導光板の断面図である。この実施形態は、入光面151,152付近の傾斜部155,156で一旦導光板15の厚みが増加し、導光板15の底面154の中央に向かうにつれて再び薄くなる傾斜部61,62を設けたものである。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a light guide plate for explaining a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the
この実施形態では、入光面151,152付近での合成されない単色光が導光板15の発光面から出射されないばかりか、入光面151から入射された光が傾斜部61を反射して発光面153に、入光面152から入射された光が傾斜部62を反射して発光面153から確実に出射させていることから、発光面153全体の輝度も増加させた面照明が得られる。
In this embodiment, not only monochromatic light that is not synthesized in the vicinity of the
図7は、この発明の第3の実施形態について説明するための導光板の断面図である。この実施形態は、第1の実施形態の導光板15を片側入光タイプに置き換えた場合のものである。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a light guide plate for explaining a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the
この実施形態では、入光面を片側のみにした場合にあっても、入光面151付近での合成されない単色光が導光板15の発光面153から出射されない面照明を実現することができる。
In this embodiment, even when the light incident surface is only on one side, it is possible to realize surface illumination in which monochromatic light that is not synthesized near the
さらに図8は、この発明の第4の実施形態について説明するための導光板の断面図である。この実施形態は、第3の実施形態の導光板15の裏面に傾斜を持たせた傾斜裏面1541としたものである。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a light guide plate for explaining a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is an
この実施形態では、入光面151付近での合成されない単色光が導光板15の発光面153から出射されない図7の実施形態の面照明の効果に加え、傾斜裏面1541を設けたことにより、入光面152から入射された光が傾斜裏面1541を反射して発光面153から確実に出射させていることから、図7に比して発光面153全体の輝度も向上させることができる。
In this embodiment, monochromatic light that is not synthesized in the vicinity of the
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、拡散反射部17の大きさの変化を領域毎に変化させるのではなく、同じ面積の拡散反射部を領域毎に密度を変化させてもよい。この場合、入光面から遠い領域程密度が密となる。また、入光面から離れるほど漸次面積や密度が増えるように配置してもよく、この場合はより均斉度の向上が期待できる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, instead of changing the size of the diffuse
さらに、上記の各実施形態の導光板の傾斜部の形状は平面としたが、この傾斜部の面形状を曲面あるいは段形状としてもよい。 Furthermore, although the shape of the inclined portion of the light guide plate in each of the above embodiments is a plane, the surface shape of the inclined portion may be a curved surface or a step shape.
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、上記した実施形態によって把握される技術思想をその効果とともに以下に説明する。
(1)異なる発光色の点光源を直線状に配列した点光源アレイと、対向配置された前記点光源アレイからの光の入光面と光を出射させる発光面との交差角度を略90°とし、前記発光面に対向する裏面の前記入光面から所定距離まで第1の傾斜部を形成し、該第1の傾斜部と前記入光面との交差角度を90°以上とし、前記第1の傾斜部から前記裏面に向けて再び薄くなる第2の傾斜部を形成した導光板と、を具備することを特徴とする。
Next, in addition to the technical idea described in the claims, the technical idea grasped by the above-described embodiment will be described below together with its effects.
(1) The angle of intersection between a point light source array in which point light sources of different emission colors are linearly arranged and a light incident surface from the point light source array arranged opposite to the light emitting surface for emitting light is approximately 90 °. A first inclined portion is formed from the light incident surface on the back surface facing the light emitting surface to a predetermined distance, and an intersection angle between the first inclined portion and the light incident surface is 90 ° or more, and And a light guide plate having a second inclined portion that becomes thinner again from the one inclined portion toward the back surface.
この技術思想では、入光面付近での点光源色のまま出射させることを防止できるとともに、第2の傾斜部で導光板の発光面側により多くの光を反射させることができることから発光面での輝度の向上も図ることができる。 In this technical idea, it is possible to prevent the point light source color from being emitted in the vicinity of the light incident surface, and it is possible to reflect more light on the light emitting surface side of the light guide plate at the second inclined portion. The luminance can be improved.
11 ケース
12 発光ダイオード
131,132 配線基板
141,142 点光源アレイ
15 導光板
151,152 入光面
153 発光面
154 裏面
155,156,61,62 傾斜部
17 拡散反射部
17S,17M,17L ドット
18 反射シート
19 拡散板
20,21 拡散シート
22 フレーム
221 表示窓
S1,S2,M1,M2,L 拡散反射領域
1541 傾斜裏面
11
Claims (3)
対向配置された前記点光源アレイからの光の入光面と光を出射させる発光面との交差角度を略90°とし、前記発光面に対向する裏面の前記入光面から所定距離まで傾斜部を形成し、該傾斜部と前記入光面との交差角度を90°以上とした導光板と、を具備したことを特徴とする面照明装置。 A point light source array in which point light sources of different emission colors are linearly arranged;
The crossing angle between the light incident surface from the point light source array disposed opposite to the light emitting surface for emitting light is set to approximately 90 °, and the inclined portion extends from the light incident surface on the back surface facing the light emitting surface to a predetermined distance. And a light guide plate having an intersection angle between the inclined portion and the light incident surface of 90 ° or more.
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