JP2007188645A - Backlight unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話機や車載用ディスプレイ等に使用されるバックライトユニットに関する。詳しくは、光源近傍の表示品位を改善したバックライトユニットに関する。 The present invention relates to a backlight unit used for a mobile phone, a vehicle-mounted display, and the like. In detail, it is related with the backlight unit which improved the display quality of the light source vicinity.
一般に携帯電話機や車載用ディスプレイ等では、LCD(Liquid Crystal Display)により所望の画面を表示する。かかる携帯電話機等には、暗所でも画面を表示するため、LCD背面にバックライトユニットが設けられている。 In general, a mobile phone, an in-vehicle display, and the like display a desired screen by an LCD (Liquid Crystal Display). Such a cellular phone or the like is provided with a backlight unit on the back of the LCD in order to display a screen even in a dark place.
このようなバックライトユニットは、画面全体を均一に発光させることが求められていた。 Such a backlight unit is required to emit light uniformly over the entire screen.
そこで、従来では、発光ダイオードと、導光体と、レンズとを有する照明装置において、隣り合う発光ダイオードからの発光境界線が発光面内の有効発光領域の外縁線状で交差するように、レンズの大きさ又はその湾曲形状を設定したものが開示されている(例えば、以下の特許文献1)。
しかしながら、上記従来技術では、有効発光領域が発光ダイオードから離れた場所に位置するため、携帯電話機等のような小さな筐体には導光体が入りきらず、導光体の大きさが大きい分だけ筐体を大きく取らざるを得なかった。 However, in the above prior art, since the effective light emitting area is located away from the light emitting diode, the light guide does not enter into a small casing such as a mobile phone, and the size of the light guide is large. I had to take a large casing.
また、LCDの大きさを導光体全体に広げると、発光ダイオード近傍の導光体において発光領域が交差しておらず暗所が生じる。従って、発光ダイオードの近傍で暗所が生じ、表示品位は必ずしも良いものとは言えない。 Further, when the size of the LCD is extended to the entire light guide, the light emitting regions do not intersect with each other in the light guide near the light emitting diode, and a dark place is generated. Therefore, a dark place is generated in the vicinity of the light emitting diode, and the display quality is not necessarily good.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものでその目的は、光源からの光を効率良く導光板に取り込んで、光源近傍の表示品位を改善したバックライトユニットを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a backlight unit in which light from a light source is efficiently taken into a light guide plate and display quality in the vicinity of the light source is improved.
上記目的を達成するために、本発明は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードから点発光された光を面全体に発光させる導光板とを備えるバックライトユニットにおいて、前記導光板は前記発光ダイオードと対面する位置でR形状の入光端面を有し、前記入光端面は前記発光ダイオードからの前記光を散乱するように粗面で構成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a backlight unit including a light emitting diode and a light guide plate that emits light point-emitted from the light emitting diode over the entire surface, the light guide plate facing the light emitting diode. And an R-shaped light incident end surface, and the light incident end surface is formed of a rough surface so as to scatter the light from the light emitting diode.
また、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記入光端面の前記粗面はその粗さが変化するように構成されることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the backlight unit, the roughness of the rough surface of the light incident end surface is changed.
更に、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記入光端面は前記発光ダイオードの発光面と略平行な第1の面から前記発光ダイオード側に面の傾きが傾くように複数の面から構成され、前記複数の面の各面は前記粗面で構成されるとともに前記第1の面から除々に前記粗面の粗さが少なくなるように構成されることを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides the backlight unit, wherein the light incident end surface is composed of a plurality of surfaces such that the surface is inclined from the first surface substantially parallel to the light emitting surface of the light emitting diode toward the light emitting diode. Each of the plurality of surfaces is constituted by the rough surface, and the roughness of the rough surface is gradually reduced from the first surface.
更に、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記各面のうち最も前記発光ダイオード側に傾いた面は前記粗さの最も少ない鏡面で構成されることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the backlight unit, a surface inclined to the light emitting diode side among the surfaces is the mirror surface having the least roughness.
更に、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記入光端面は前記発光ダイオードの発光面と略平行な第1の面から前記発光ダイオード側に面の傾きが傾くように複数の面から構成され、前記複数の面の各面は前記粗面で構成されるとともに前記粗面の粗さは前記各面とも略同じに構成されることを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides the backlight unit, wherein the light incident end surface is composed of a plurality of surfaces such that the surface is inclined from the first surface substantially parallel to the light emitting surface of the light emitting diode toward the light emitting diode. Each surface of the plurality of surfaces is constituted by the rough surface, and the roughness of the rough surface is substantially the same as each surface.
更に、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記発光ダイオードは前記導光板の前記R形状の内部に配置されることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the backlight unit, the light emitting diode is disposed inside the R shape of the light guide plate.
本発明によれば、光源からの光を効率良く導光板に取り込んで、光源近傍の表示品位を改善したバックライトユニットを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the backlight unit which took in the light from a light source efficiently to a light-guide plate, and improved the display quality of the vicinity of a light source can be provided.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用されるディスプレイユニット1の外観構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of a
ディスプレイユニット1は、反射シート10と、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)20と、LED保持板21と、導光板30、及びLCD(Liquid Crystal Display:液晶ディスプレイ)50から構成される。図面上、最も上部に位置するLCD50が人間の視点位置に最も近い位置である。
The
尚、LED20と、LED保持板21、及び導光板30によりバックライトユニット40が構成される。
The
反射シート10は、最も下部に位置し、導光板30から漏れた光を反射してLCD50を照明する。また、反射シート10は、携帯電話機を外部で使用するときに太陽光を反射してLCD50を照明する機能もある。
The
LED20は、発光素子でありLCD50を照明する光源となる。尚、LED20の形状は、横長、縦長、正方形など様々な形状がある。
The
LED保持板21は、導光板30の側面に沿ってLED20が配置されるように、LED20を保持する。
The
導光板30は、反射シート10とLCD50との間に設けられている。導光板30は、LED20から点発光された光が内部で反射することでLCD50の面全体を照射する。そのため、導光板30は、LED20が位置する側面から離れるに従い除々にその厚さが薄くなるくさび形状と、平板形状がある。尚、導光板30によって反射された光の一部は、反射シート10側に向かうが、反射シート10で反射されてLCD50を照射する。
The
また、導光板30には、LED20と対向する位置にR形状の入光端面31を備える。入光端面31は、LED20から発光された光が導光板30に入光する導光板30の面であり、図1に示すように導光板30に対して凹状に形成される。
The
尚、LED20は、図2に示すように、このR形状内に配置される。導光板30の内側にLED20が配置されるため、携帯電話等の狭い筐体内にも本ディスプレイユニット1を配置させることができる。
The
更に、図1のディスプレイユニット1において、導光板30とLCD50との間に拡散シートやレンズシートを設けてもよい。
Further, in the
次に、導光板30の入光端面31について詳細に説明する。本実施例では、この端面31をシボ状の粗面により構成している。LED20からの入射光はこの粗面により導光板30内で散乱する。従って、散乱した光は導光板30全体を通るため、隣り合うLED20間において暗所が生じない。
Next, the light
図3(A)は、導光板30の入光端面31を鏡面にしたとき、入射光に対する光路の例を示す図である。矢印が光路を示す。LED20から発光された光は、鏡面を経由して導光板30に入光する。導光板30に入光した光路は鏡面の屈折率に依存するものの、入射光に対し略一直線に光路が形成される。従って、隣り合うLED20間で光路の届かない領域が存在し、暗所32が発生する。
FIG. 3A is a diagram illustrating an example of an optical path for incident light when the light
図3(B)は、導光板30の入光端面31をシボ状の粗面にしたときの入射光に対する光路の例を示す図である。図3(A)と同様に矢印が光路を示す。LED20からの入射光は導光板30内において粗面により散乱する。従って、導光板30内での光路はあらゆる方向に形成されるため、LED20間で暗所32は発生しない。よって、光源近傍の明暗による表示品位を改善することができる。
FIG. 3B is a diagram illustrating an example of an optical path for incident light when the light
しかも、入光端面31の形状をR形状としているため、LED20から発光された光が入光端面31のいずれの位置においても略直交するように入光し、入射光が反射する確率が低くなる。従って、LED20から発光された光を有効に導光板30に導くことができる。
In addition, since the shape of the light
また、入光端面31をR形状とすることで、入光端面31とLED20間の距離は非常に短くなり、図3(A)のように半円状にした場合と比較して、高さ方向に発光した光が導光板30に入光しないという事態を回避できる。
In addition, by making the light
本実施例におけるシボ状の粗面を細かく見ると、ランダムに凹凸が存在し、更にその凹凸にクレータ状の細かな凹凸が存在する。このような粗面を有する入光端面31は金型を特殊な加工により成型することで形成される。
When the grain-like rough surface in the present embodiment is viewed in detail, irregularities are present randomly, and further, there are fine crater-shaped irregularities on the irregularities. The light
入光端面31をシボ状の粗面にしたときにどのように光が散乱するか、についてシュミレーションを行ってみた。この結果について以下説明する。
A simulation was performed on how light is scattered when the light
本シュミレーションでは、導光板30の入光端面31に対して複数のエリアに分割し、各エリアに各々異なる拡散度合いの粗面を有する複数のパターンでどのように光の強度が変化するかを調べた。図4(A)、(B)はこの条件を示している。
In this simulation, the light
図4(A)は、各入光面エリアの位置関係を示す図である。即ち、入光端面31を4つのエリアに左右対称に分割する。LED20から発光された光と略直交する面を入力面エリア1とし、このエリア1に対して約「10度」の傾きでLED20側に向いた面を入光面エリア2とする。更に、入光面エリア2に対して約「20度」傾いた面を入光面エリア3、入光面エリア3に対して更に約「20度」傾いた面を入光面エリア4とする。
FIG. 4A is a diagram showing the positional relationship of each light incident surface area. That is, the light
図4(B)は、各パターンで各入光面エリアと拡散度合いとの関係を示す図である。縦軸は拡散度合いで、横軸は入光面エリアである。 FIG. 4B is a diagram showing the relationship between each light incident surface area and the degree of diffusion in each pattern. The vertical axis represents the degree of diffusion, and the horizontal axis represents the light incident surface area.
「タイプA」は、入光面エリア1乃至4において、同じ拡散度合い「100%」の粗面を有するタイプである。
“Type A” is a type having a rough surface with the same diffusion degree “100%” in the light
「タイプB」は、入光面エリア1において、拡散度合い「100%」、入光面エリア2から4に向かうに従い、除々にその拡散度合いを低くした粗面を有するタイプである。
“Type B” is a type having a rough surface with a diffusion degree of “100%” in the light
「タイプC」も、入光面エリア1は拡散度合い「100%」でありエリア4に向かうに従い除々にその拡散度合いを低くしているが、「タイプB」と比較して更に低い拡散度合いの粗面を有する。
In “Type C”, the
「タイプD」や「タイプE」も略同様にエリア4に向かうに従い拡散度合いが低くなるものの、「タイプE」が最もその低くなる割合が多く、入光面エリア4では拡散度合い「0%」(略鏡面)となっている。 “Type D” and “Type E” are almost the same, and the degree of diffusion decreases toward the area 4, but “Type E” has the lowest ratio, and in the light incident surface area 4, the degree of diffusion is “0%”. (Substantially mirror surface).
本シュミレーションは、各タイプにおいて、つまり夫々異なる粗さの粗面を有する入光端面31において、どのように光の強度が変化するかについてのシュミレーションである。
This simulation is a simulation of how the intensity of light changes in each type, that is, on the light
「拡散度合い」について説明する。図5(A)乃至(C)はその例を示す。拡散度合い「100%」とは、入射光70に対して略「100%」散乱する場合である。但し、実際には、図5(A)に示すように、反射光71の「5%」を除いた「95%」が導光板30内で散乱する。
The “diffusion degree” will be described. FIGS. 5A to 5C show examples thereof. The diffusion degree “100%” is a case where the
また、拡散度合い「50%」とは、図5(B)に示すように、入射光70に対して「50%」が面内で拡散する場合である。入射光70のうち「5%」が反射光71として反射し、残りの「45%」が導光板30内を直進する。
Further, the diffusion degree “50%” is a case where “50%” is diffused in-plane with respect to the incident light 70 as shown in FIG. “5%” of the
更に、拡散度合い「0%」とは、図5(C)に示すように、入射光70が面内で散乱しない場合である。入射光70のうち「5%」が反射光71として反射し、「95%」が導光板30内を直進することになる。鏡面と略同じ状態である。
Further, the diffusion degree “0%” is a case where the
つまり、「拡散度合い」とは、面の粗さを示す指標であって、面に対して直交した光が面内に入光するときにどれだけ直進せずに面内で拡散したかの割合いを示すものである。 In other words, the “diffusion degree” is an index indicating the roughness of the surface, and the ratio of how much light that is orthogonal to the surface diffuses in the surface without going straight when entering the surface. It shows that.
次にこのような条件でのシュミレーション結果について説明する。図6は、「タイプA」の各角度(「deg」)における光の強度(「cd」)を示すものである。縦軸が光の強度で、横軸が角度を示す。ここで角度とは、図7に示すように、導光板30の中心線33に対する角度で、図面上時計周り方向が「+」、反時計方向が「−」である。
Next, the simulation result under such conditions will be described. FIG. 6 shows the light intensity (“cd”) at each angle (“deg”) of “Type A”. The vertical axis represents the light intensity, and the horizontal axis represents the angle. Here, as shown in FIG. 7, the angle is an angle with respect to the
比較対象として全ての入光面エリアが鏡面(拡散度合い「0%」)の場合を示す。全て鏡面のタイプを実線で示し、「タイプA」を点線で示す。 As a comparison target, a case where all the light incident surface areas are mirror surfaces (diffuse degree “0%”) is shown. All mirror types are indicated by solid lines, and "Type A" is indicated by dotted lines.
図6に示すように、角度「0」の近傍では、全て鏡面の方が「タイプA」より光の強度は大きな値となっている。つまり、導光板30を直進する光の強度は、全て鏡面にしたほうが大きくなる。
As shown in FIG. 6, in the vicinity of the angle “0”, the intensity of light is higher in all the mirror surfaces than in “Type A”. In other words, the intensity of the light traveling straight through the
しかし、角度「40度」から「50度」において、「タイプA」は緩やかに光の強度が少なくなっているが、全て鏡面の場合は急激に少なくなっている。この角度領域での光の強度の急激な落ち込みにより、丁度光源付近において人間の視覚に明暗を生じさせることになる。 However, from the angle “40 degrees” to “50 degrees”, the light intensity of “Type A” gradually decreases, but in the case of all mirror surfaces, it decreases rapidly. The sharp drop in light intensity in this angular region causes light and darkness in human vision just near the light source.
つまり、導光板30の入光端面31を拡散度合い「100%」の粗面にした方が、入光端面31を全て鏡面にした場合よりも、丁度、LED20による光源近傍における光の強度の落ち込みを低くすることができる。従って、光源近傍付近のLCD50に表示される映像の表示品位は、粗面にした方が鏡面にした場合と比較してより良いものとなる。
That is, when the light
図8は、「タイプB」の各角度に対する光の強度を示すシュミレーション結果である。「タイプB」は、前述したように、入射光に対して略直交する面(入光面エリア1)が最も拡散度合いを大きくし、LED20側に除々に面を傾けるに従い拡散度合いを低くしたタイプのものである。
FIG. 8 is a simulation result showing the intensity of light with respect to each angle of “type B”. As described above, “Type B” is a type in which the surface substantially perpendicular to the incident light (light incident surface area 1) has the largest diffusion degree, and the degree of diffusion decreases as the surface is gradually inclined toward the
この場合も、全て鏡面にした場合と比較して角度「40度」から「50度」の領域で光の強度は緩やかに変化している。従って、光源近傍での映像の表示品位は高く保たれたものとなる。 Also in this case, the intensity of light changes gently in the region of the angle “40 degrees” to “50 degrees” as compared with the case where all are mirror surfaces. Accordingly, the display quality of the video in the vicinity of the light source is kept high.
この「タイプB」と、「タイプA」とを比較してみる。同じく角度「40度」から「50度」の領域に着目すると、光の強度は若干「タイプB」の方が「タイプA」より高くなっている。 Compare this "Type B" with "Type A". Similarly, paying attention to the region from the angle “40 degrees” to “50 degrees”, the light intensity of “type B” is slightly higher than that of “type A”.
つまり、この角度領域での光の強度は「タイプB」の方が高い分だけ、輝度が高くなる。従って、同じ個数のLED20があっても、除々に粗面を鏡面にした方が光源近傍の輝度が高くなる。
That is, the intensity of light in this angular region is higher as “Type B” is higher. Therefore, even when the same number of
このことは、「タイプC」の結果を示す図9や、「タイプD」の結果を示す図10、「タイプD」の結果を示す図10、更に、「タイプE」の結果を示す図11を見るとその傾向がはっきりする。 This is because FIG. 9 shows the result of “type C”, FIG. 10 shows the result of “type D”, FIG. 10 shows the result of “type D”, and FIG. 11 shows the result of “type E”. The trend is clear when you look at.
つまり、光源の存在する角度「40度」から「50度」の領域において、「タイプC」、「タイプD」、「タイプE」となるに従い、除々に光の強度、つまり輝度は高くなっていく。 That is, the light intensity, that is, the luminance gradually increases in the region of the angle “40 degrees” to “50 degrees” where the light source exists as it becomes “type C”, “type D”, and “type E”. Go.
入光端面31の粗面の粗さは均一ではなく、LED20からの入射光が略直交する面(LED20の発光面と略平行な面)の拡散度合いを最も高くし(最も粗くし)、LED20側に傾くに従いその面の拡散度合いを低して(粗さを除々に低くして)、最もLED20側に傾いた面での拡散度合いを最も低くすることで(粗さを最も低くすることで)、光源近傍の光の輝度を除々に高くすることができる。
The roughness of the rough surface of the light
「タイプE」の粗面を用いた場合に輝度が高いことから、各LED20間のピッチを「タイプA」と比較して広くとることができる。各LED20のピッチが離れた場合でも一定の光の強度を得ることができる。従って、LED20の個数を少なくすることができるため、バックライトユニット40、強いては、ディスプレイユニット1のコストを削減することができる。このようなタイプの粗面は、例えば携帯電話やPDAなどの情報携帯端末に利用されることが好ましい。
Since the brightness is high when a rough surface of “Type E” is used, the pitch between the
一方で、「タイプA」の粗面を用いても各LED20間のピッチを狭くとることで、輝度は高くなる。特に、図6乃至図11には示されていないが、隣接するLED20からの光が角度「40度」から「50度」の領域に届くため、全体としてかなり高い輝度が得られる。
On the other hand, even if a “type A” rough surface is used, the brightness increases by narrowing the pitch between the
従って、隣接するLED20からの光を考慮すると、「タイプA」の粗面を用いてもピッチを狭くすることで、動画などの映像がLCD50に表示されるのに十分な輝度を得ることができる。このようなタイプの粗面は、例えばカーナビゲーション装置のディスプレイに利用されることが好ましい。
Therefore, in consideration of the light from the
以上から、導光板30の入光端面31を粗面とすることで、光源近傍の明暗をなくして表示品位を向上させることができる。更に、その粗面の粗さを面の角度に応じて変化させることで、光源近傍におけるLCD50に表示される映像の輝度を変化させることができ、表示品位を向上させることもできる。
From the above, by making the light
前述の例では、入光面エリアの位置関係に関し、入光面エリア2は入光面エリア1に対して約「10度」傾け、入光面エリア3は入光面エリア2に対して約「20度」、入光面エリア4も入光面エリア3に対して約「20度」傾けた例で説明した。勿論、入光端面31の各入光面はこれに限らず、除々にLED20側に傾けるように構成できればどのような角度でもよい。また、入光面エリアの個数も前述した例の「4個」に限らず、複数あれば何個でもよい。いずれの場合でも、前述の例と同様な作用効果を奏する。
In the above example, with respect to the positional relationship of the light incident surface area, the light
また、前述の例では、LED20が導光板30の一方の側面に配置された方式で説明したが、それ以外にも例えば両側面にLED20が配置された方式でのバックライトユニット40でもよい。LED20と対面する位置でR形状のシボ状の粗面があれば前述の例と同様の作用効果を奏する。
In the above-described example, the
本ディスプレイユニットは、例えば、携帯電話機やPDAなどの情報携帯端末のディスプレイや、カーナビゲーション装置等の車載用のディスプレイに利用される。 This display unit is used for, for example, a display of a portable information terminal such as a mobile phone or a PDA, or an in-vehicle display such as a car navigation device.
1 ディスプレイユニット、10 反射シート、20 LED(発光ダイオード)、21 LED保持板、 30 導光板、31 入光端面、32 暗所、33 中心線、40 バックライトユニット、50 LCD、70 入射光、71 反射光
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記導光板は前記発光ダイオードと対面する位置でR形状の入光端面を有し、前記入光端面は前記発光ダイオードからの前記光を散乱するように粗面で構成される、ことを特徴とするバックライトユニット。 In a backlight unit comprising a light emitting diode and a light guide plate that emits light point-emitted from the light emitting diode over the entire surface,
The light guide plate has an R-shaped light incident end face at a position facing the light emitting diode, and the light incident end face is formed of a rough surface so as to scatter the light from the light emitting diode. Backlight unit to be used.
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