JP2007287673A - Plane light source apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面光源装置に関する。 The present invention relates to a surface light source device.
透過型画像表示装置(4)としては、例えば図1に示すように、透過型液晶セルなどの透過型画像表示部(5)の背面側に、直下型の面光源装置(1)が配置されたものが広く知られており、かかる面光源装置(1)としては、面内に複数の光源(21、22、…)が互いに間隔(L)を空けて配置され、該複数の光源(21、22、…)の前面側には、これらの光源からの光(F1、F2、…)の向きを変えて出射させる偏向構造板(3)が配置されたものが知られている〔特許文献1:特開平7−141908号公報の段落番号0012および図1〕。同文献に記載の偏向構造板は、隣り合う2つの光源(21、22)の間において、より近い方の光源からの光を前面側に向けて法線方向に出射させるように構成されているが、他方の光源からの光の出射方向は何ら考慮されていないのが通常であり、該他方の光源からの光を必ずしも法線方向に出射させ得るものではなかった。 As the transmissive image display device (4), for example, as shown in FIG. 1, a direct type surface light source device (1) is disposed on the back side of the transmissive image display portion (5) such as a transmissive liquid crystal cell. As such a surface light source device (1), in the surface, a plurality of light sources (21, 22,...) Are arranged with an interval (L) therebetween, and the plurality of light sources (21 , 22, ...) is known in which a deflection structure plate (3) for emitting the light (F1, F2, ...) from these light sources by changing the direction is known [Patent Document 1: Paragraph No. 0012 and FIG. 1 of JP-A-7-141908]. The deflection structure plate described in the same document is configured to emit light from a closer light source toward the front side in a normal direction between two adjacent light sources (21, 22). However, the light emission direction from the other light source is usually not considered at all, and the light from the other light source cannot always be emitted in the normal direction.
ところで、面光源装置(1)を構成する光源(21、22、…)の数は少ない方が、省エネルギーなどの観点から好ましい。
しかし、光源の数が少ないと、均一で高い輝度を確保することが困難である。
Incidentally, a smaller number of light sources (21, 22,...) Constituting the surface light source device (1) is preferable from the viewpoint of energy saving and the like.
However, if the number of light sources is small, it is difficult to ensure uniform and high luminance.
そこで本発明者は、光源(21、22、…)の数が少なくても、均一で高い輝度を確保できる面光源装置(1)を開発するべく鋭意検討した結果、本発明に至った。 Therefore, the present inventors have intensively studied to develop a surface light source device (1) that can ensure uniform and high luminance even when the number of light sources (21, 22,.
すなわち本発明は、面内に複数の光源(21、22、…)が互いに間隔(L)を空けて配置され、該複数の光源(21、22、…)の前面側に、該複数の光源からの光(F1、F2、…)の向きを変える偏向構造板(3)が配置されてなる面光源装置(1)であり、
前記偏向構造板(3)は、前記複数の光源(2)のうちの隣り合う2つの光源(21、22)の間の全面に亘って、該2つの光源(21、22)からの光(F1、F2)を共に前面側に向けて法線方向(a)に出射するように構成されてなることを特徴とする面光源装置(1)を提供するものである。
That is, according to the present invention, a plurality of light sources (21, 22,...) Are arranged in a plane at intervals (L), and the plurality of light sources are disposed on the front side of the plurality of light sources (21, 22,...). Is a surface light source device (1) in which a deflection structure plate (3) that changes the direction of light (F1, F2, ...) from
The deflecting structure plate (3) has a light (2) from the two light sources (21, 22) over the entire surface between two adjacent light sources (21, 22) of the plurality of light sources (2). Provided is a surface light source device (1) characterized in that F1 and F2) are both emitted in the normal direction (a) toward the front side.
本発明の面光源装置(1)は、隣り合う2つの光源(21、22)の間の全面に亘って、この2つの光源(21、22)からの光(F1、F2)を共に前面側に向けて法線方向(a)に出射することができるので、均一で明るく照明することができる。 The surface light source device (1) according to the present invention is configured so that the light (F1, F2) from the two light sources (21, 22) is both on the front side over the entire surface between the two adjacent light sources (21, 22). Since the light can be emitted in the normal direction (a) toward the light source, uniform and bright illumination can be achieved.
図1には、本発明の面光源装置(1)の一例を模式的に示す。
この面光源装置(1)は、等しい間隔(L)で棒状の光源(21、22、…)が同一面内に配置されている。光源(21、22、…)間の間隔(L)は通常15mm〜150mmである。光源(21、22、…)としては、例えば蛍光ランプ(冷陰極線管)のような直管状のもの、LEDのような点光源などを用いることができる。
FIG. 1 schematically shows an example of the surface light source device (1) of the present invention.
In this surface light source device (1), rod-shaped light sources (21, 22,...) Are arranged in the same plane at equal intervals (L). The distance (L) between the light sources (21, 22,...) Is usually 15 mm to 150 mm. As the light source (21, 22,...), For example, a straight tube such as a fluorescent lamp (cold cathode ray tube), a point light source such as an LED, or the like can be used.
複数の光源(21、22、…)は通常、ランプボックス(6)内に配置されている。このランプボックス(6)の内面は通常、光反射面になっている。 A plurality of light sources (21, 22,...) Are usually arranged in the lamp box (6). The inner surface of the lamp box (6) is usually a light reflecting surface.
複数の光源(21、22、…)の前面側には偏向構造板(3)が備えられている。偏向構造板(3)は通常、透明材料、例えば透明樹脂、透明ガラスからなる板状のものが使用される。 A deflection structure plate (3) is provided on the front side of the plurality of light sources (21, 22,...). As the deflection structure plate (3), a plate-shaped member made of a transparent material, for example, a transparent resin or transparent glass is usually used.
透明樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ABS樹脂(アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂)、メタクリル樹脂、MS樹脂(メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂)、ポリスチレン樹脂、AS樹脂(アクリロニトリル-スチレン共重合体樹脂)、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂などが挙げられる。偏向構造板(3)は、光拡散材が分散されていてもよい。 Examples of the transparent resin include polycarbonate resin, ABS resin (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer resin), methacryl resin, MS resin (methyl methacrylate-styrene copolymer resin), polystyrene resin, AS resin (acrylonitrile-styrene copolymer). Polymer resin), polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, and the like. In the deflection structure plate (3), a light diffusing material may be dispersed.
偏向構造板(3)の厚みは、通常は0.1mm〜15mm、好ましくは0.5mm〜10mm、より好ましくは1mm〜5mmである。 The thickness of the deflection structure plate (3) is usually 0.1 mm to 15 mm, preferably 0.5 mm to 10 mm, more preferably 1 mm to 5 mm.
偏向構造板(3)は通常、複数の光源(21、22)の全てを覆うように配置される。光源(21、22、…)と偏向構造板(3)との間の距離(d)は通常5mm〜50mmである。 The deflection structure plate (3) is usually arranged so as to cover all of the plurality of light sources (21, 22). The distance (d) between the light source (21, 22,...) And the deflection structure plate (3) is usually 5 mm to 50 mm.
偏向構造板(3)は、隣り合う2つの光源(21、22)の間で、全面に亘って、該2つの光源(21、22)からの光(F1、F2)を共に前面側に向けて法線方向(a)に出射するように構成されている。 The deflecting structure plate (3) directs the light (F1, F2) from the two light sources (21, 22) to the front side over the entire surface between two adjacent light sources (21, 22). The light is emitted in the normal direction (a).
〔第一実施態様〕
図2および図3に、本発明の面光源装置(1)を構成する偏向構造板(3)の実施態様の一例を模式的に示す。この偏向構造板(3)が適用される面光源装置(1)は、光源として30mmの間隔(L)で配置された複数の蛍光ランプ(21、22、…)を用いたものである。偏向構造板(3)は、この蛍光ランプ(21、22、…)と21mmの距離(d)を空けて配置されている。また、この偏向構造板(3)は、厚さ2mmで、屈折率1.57の透明樹脂で構成されている。
[First embodiment]
2 and 3 schematically show an example of an embodiment of the deflection structure plate (3) constituting the surface light source device (1) of the present invention. The surface light source device (1) to which the deflection structure plate (3) is applied uses a plurality of fluorescent lamps (21, 22,...) Arranged at intervals (L) of 30 mm as light sources. The deflection structure plate (3) is arranged with a distance (d) of 21 mm from this fluorescent lamp (21, 22,...). The deflection structure plate (3) is made of transparent resin having a thickness of 2 mm and a refractive index of 1.57.
図2に示すように、この偏向構造板(3)は、その光入射面、即ち光源側の表面が全面に亘って平坦である。 As shown in FIG. 2, the deflection structure plate (3) has a flat light incident surface, that is, a light source side surface over the entire surface.
また、この偏向構造板(3)は、隣り合う2つの光源(21、22)の間が30の領域(Am、m=0、1、2、…29)に区切られている。各領域(Am)の長さは1000μm(1mm)である。 The deflection structure plate (3) is divided into 30 regions (A m , m = 0, 1, 2,... 29) between two adjacent light sources (21, 22). The length of each region (A m ) is 1000 μm (1 mm).
図3に示すように、両光源(21、22)の直近に位置する領域(A0(m=0))において、光の出射面は平坦面になっており、その直下の光源(21、22)からの光は、そのまま、前面側に向けて、偏向構造板(3)の法線方向(a)に出射する。 As shown in FIG. 3, in the area (A 0 (m = 0)) located in the immediate vicinity of both light sources (21, 22), the light emission surface is a flat surface, and the light sources (21, The light from 22) is emitted as it is toward the front side in the normal direction (a) of the deflecting structure plate (3).
また、2つの光源(21、22)の間の29個の領域(Am(m=1、2、…29))において、偏向構造板(3)の光出射面は、それぞれ同じ断面形状の三角形が配列されたプリズムから構成されている。各領域(A1、A2、…A29)における三角形の数は、それぞれ20個であり、三角形の間隔(p)は50μmである。また、各領域(A1、A2、…A29)において、プリズムを構成する各三角形の2つの斜辺が法線(a)と為す角度(αm、βm)は、第1表に示すとおりである。
In 29 regions (A m (m = 1, 2,... 29)) between the two light sources (21, 22), the light exit surfaces of the deflecting structure plate (3) have the same cross-sectional shape. It is composed of prisms in which triangles are arranged. The number of triangles in each region (A 1 , A 2 ,... A 29 ) is 20, and the interval (p) between the triangles is 50 μm. In each region (A 1 , A 2 ,... A 29 ), angles (α m , β m ) formed by the two hypotenuses of each triangle constituting the prism and the normal line (a) are shown in Table 1. It is as follows.
第 1 表
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
m αm(°) βm(°) m αm(°) βm(°)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
1 85.1 24.2 16 38.1 41.9
2 80.5 24.8 17 36.3 44.1
3 76.1 25.4 18 34.7 46.5
4 72.0 26.1 19 33.3 49.0
5 68.0 26.8 20 32.0 51.7
6 64.4 27.7 21 30.7 54.5
7 60.9 28.6 22 29.6 57.6
8 57.6 29.6 23 28.6 60.9
9 54.5 30.7 24 27.7 64.4
10 51.7 32.0 25 26.8 68.0
11 49.0 33.3 26 26.1 72.0
12 46.5 34.7 27 25.4 76.1
13 44.1 36.3 28 24.8 80.5
14 41.9 38.1 29 24.2 85.1
15 39.9 39.9
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Table 1
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m α m (°) β m (°) m α m (°) β m (°)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
1 85.1 24.2 16 38.1 41.9
2 80.5 24.8 17 36.3 44.1
3 76.1 25.4 18 34.7 46.5
4 72.0 26.1 19 33.3 49.0
5 68.0 26.8 20 32.0 51.7
6 64.4 27.7 21 30.7 54.5
7 60.9 28.6 22 29.6 57.6
8 57.6 29.6 23 28.6 60.9
9 54.5 30.7 24 27.7 64.4
10 51.7 32.0 25 26.8 68.0
11 49.0 33.3 26 26.1 72.0
12 46.5 34.7 27 25.4 76.1
13 44.1 36.3 28 24.8 80.5
14 41.9 38.1 29 24.2 85.1
15 39.9 39.9
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
かかるプリズムにより、両光源(21、22)の間の全ての領域(A1、A2、…A29)において、両側の光源(21、22)からの光(F1、F2)を、いずれも、前面側に向けて、偏向構造板(3)の法線方向(a)に出射させることができる。 With this prism, in all the regions (A 1 , A 2 ,... A 29 ) between the two light sources (21, 22), the light (F1, F2) from the light sources (21, 22) on both sides is The light can be emitted in the normal direction (a) of the deflection structure plate (3) toward the front side.
また、両光源(21、22)の間の29個の領域(A1、A2、…A29)のそれぞれにおいて、同じ断面形状の三角形が20個ずつ配列されているので、面光源装置(1)からの配向分布(出射光の角度分布)を適当な範囲に広げることができる。 Further, in each of the 29 regions (A 1 , A 2 ,... A 29 ) between the two light sources (21, 22), 20 triangles having the same cross-sectional shape are arranged, so that the surface light source device ( The orientation distribution (angle distribution of outgoing light) from 1) can be expanded to an appropriate range.
〔第二実施態様〕
図4および図5には、偏向構造板(3)の他の実施態様の一例を模式的に示す。この偏向構造板(3)が適用される面光源装置(1)は、光源として30mmの間隔(L)で配置された複数の蛍光ランプ(21、22、…)を用いたものである。偏向構造板(3)は、この蛍光ランプ(21、22、…)と21mmの距離(d)を空けて配置されている。この偏向構造板(3)は、厚さ2mmで、屈折率1.49の透明樹脂で構成されている。
[Second embodiment]
4 and 5 schematically show examples of other embodiments of the deflection structure plate (3). The surface light source device (1) to which the deflection structure plate (3) is applied uses a plurality of fluorescent lamps (21, 22,...) Arranged at intervals (L) of 30 mm as light sources. The deflection structure plate (3) is arranged with a distance (d) of 21 mm from this fluorescent lamp (21, 22,...). This deflection structure plate (3) is made of a transparent resin having a thickness of 2 mm and a refractive index of 1.49.
図4に示すように、この偏向構造板(3)の光入射面、即ち光源側の表面は、全面に亘って平坦である。 As shown in FIG. 4, the light incident surface of the deflecting structure plate (3), that is, the surface on the light source side is flat over the entire surface.
図5に示すように、隣り合う2つの光源(21、22)の間において、光出射面は、29個の三角形が配列された構造のプリズムで構成されており、各三角形の2つの斜辺が法線(a)と為す角度(αn、βn、n=1、…、29)は、第2表に示すとおりである。
As shown in FIG. 5, between two adjacent light sources (21, 22), the light exit surface is composed of a prism having a structure in which 29 triangles are arranged. The angles (α n , β n , n = 1,..., 29) formed with the normal line (a) are as shown in Table 2.
第 2 表
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n αn(°) βn(°) n αn(°) βn(°)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
1 84.4 19.2 16 32.5 36.6
2 79.1 19.7 17 30.8 38.8
3 74.1 20.3 18 29.2 41.3
4 69.5 20.9 19 27.7 44.0
5 65.1 21.6 20 26.4 46.9
6 60.9 22.3 21 25.2 50.1
7 57.1 23.2 22 24.1 53.4
8 53.4 24.1 23 23.2 57.1
9 50.1 25.2 24 22.3 60.9
10 46.9 26.4 25 21.6 65.1
11 44.0 27.7 26 20.9 69.5
12 41.3 29.2 27 20.3 74.1
13 38.8 30.8 28 19.7 79.1
14 36.6 32.5 29 19.2 84.4
15 34.4 34.4
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
かかるプリズムにより、両光源(21、22)の間の全域に亘って、両側の光源(21、22)からの光(F1、F2)を、いずれも、前面側に向けて、偏向構造板(3)の法線方向(a)に出射させることができる。
Table 2
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n α n (°) β n (°) n α n (°) β n (°)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
1 84.4 19.2 16 32.5 36.6
2 79.1 19.7 17 30.8 38.8
3 74.1 20.3 18 29.2 41.3
4 69.5 20.9 19 27.7 44.0
5 65.1 21.6 20 26.4 46.9
6 60.9 22.3 21 25.2 50.1
7 57.1 23.2 22 24.1 53.4
8 53.4 24.1 23 23.2 57.1
9 50.1 25.2 24 22.3 60.9
10 46.9 26.4 25 21.6 65.1
11 44.0 27.7 26 20.9 69.5
12 41.3 29.2 27 20.3 74.1
13 38.8 30.8 28 19.7 79.1
14 36.6 32.5 29 19.2 84.4
15 34.4 34.4
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
With this prism, the light (F1, F2) from the light sources (21, 22) on both sides over the entire area between both light sources (21, 22), both toward the front side, the deflection structure plate ( The light can be emitted in the normal direction (a) of 3).
〔第三実施態様〕
更に他の実施態様として、図4および図5に示す偏向構造板(3)であって、隣り合う2つの光源(21、22)の間に、光出射面は、599個の三角形が配列された構造のプリズムで構成されている場合において、各三角形の2つの斜辺が法線(a)と為す角度(αn、βn、n=1、…、599)の算出式を式(1)および式(2)として示す。
[Third embodiment]
As still another embodiment, in the deflection structure plate (3) shown in FIGS. 4 and 5, 599 triangles are arranged on the light exit surface between two adjacent light sources (21, 22). In the case of a prism having a structure, a formula for calculating the angle (α n , β n , n = 1,..., 599) between the two hypotenuses of each triangle and the normal (a) And shown as equation (2).
αn(°)=-1.50×10-7×n3+3.23×10-4×n2-0.2503×n+90・・・(1)
βn(°)=-1.50×10-7×(600-n)3+3.23×10-4×(600-n)2-0.2503×(600-n)+90
・・・(2)
α n (°) =-1.50 × 10 −7 × n 3 + 3.23 × 10 −4 × n 2 −0.2503 × n + 90 (1)
β n (°) =-1.50 × 10 -7 × (600-n) 3 + 3.23 × 10 -4 × (600-n) 2 -0.2503 × (600-n) +90
... (2)
かかるプリズムにより、両光源(21、22)の間の全域に亘って、両側の光源(21、22)からの光(F1、F2)を、いずれも、前面側に向けて、偏向構造板(3)の法線方向(a)に出射させることができる。 With this prism, the light (F1, F2) from the light sources (21, 22) on both sides over the entire area between both light sources (21, 22), both toward the front side, the deflection structure plate ( The light can be emitted in the normal direction (a) of 3).
〔透過型液晶表示装置への適用〕
上記した本発明の面光源装置(1)は、均一で明るく照明することができるので、例えば図1に示すように、本発明の面光源装置(1)を透過型画像表示部(5)の背面側に配置した透過型画像表示装置(4)は、均一で明るい表示画像を与えることができる。透過型画像表示部(5)としては、例えば液晶セル(51)の両面に偏光板(52)が積層された透過型液晶表示装置が挙げられる。
[Application to transmissive liquid crystal display devices]
Since the surface light source device (1) of the present invention described above can illuminate uniformly and brightly, for example, as shown in FIG. 1, the surface light source device (1) of the present invention is connected to the transmissive image display unit (5). The transmissive image display device (4) arranged on the back side can provide a uniform and bright display image. Examples of the transmissive image display unit (5) include a transmissive liquid crystal display device in which polarizing plates (52) are laminated on both surfaces of a liquid crystal cell (51).
1:面光源装置
21、22、…:光源 F1、F2、…:光源からの光 L:光源同士の間隔
3:偏向構造板 a:法線 Am(m=0、1、2、…29):領域
d:光源と偏向構造板との間の距離
αn、βn:2つの斜辺が法線(a)と為す角度
4:透過型画像表示装置
5:透過型画像表示部(透過型液晶表示装置) 51:液晶セル 52:偏光板
6:ランプボックス
1: Surface light source device
21, ...: source F1, F2, ...: the light from the light source L: light interval between 3: deflecting structure plate a: normal A m (m = 0,1,2, ... 29): regions
d: Distance between the light source and the deflection structure plate
α n , β n : Angle between two hypotenuses and the normal (a) 4: Transmission type image display device 5: Transmission type image display unit (transmission type liquid crystal display device) 51: Liquid crystal cell 52: Polarizing plate 6: Lamp box
Claims (2)
前記偏向構造板は、前記複数の光源のうちの隣り合う2つの光源の間の全面に亘って、該2つの光源からの光を共に前面側に向けて法線方向に出射するように構成されていることを特徴とする面光源装置。 A surface light source device in which a plurality of light sources are spaced apart from each other, and a deflection structure plate that changes the direction of light from the plurality of light sources is disposed on the front side of the plurality of light sources.
The deflecting structure plate is configured to emit light from the two light sources in the normal direction toward the front surface over the entire surface between two adjacent light sources of the plurality of light sources. A surface light source device.
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