JP2008047490A - Illumination device, and display device using this - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光体の側面側に光源が配置された、所謂、サイドライト型の照明装置、及び、照明装置を用いて非自発光型の表示素子を照明することで表示を行う表示装置に関する。 The present invention relates to a so-called sidelight type illumination device in which a light source is disposed on a side surface of a light guide, and a display device that performs display by illuminating a non-self-luminous display element using the illumination device. About.
従来から、LEDから出射された光を、光を導光する導光体の側面から入射して、導光体の上面から出射し、この光をプリズムシートにより集光してバックライトの輝度を向上させる照明装置が一般に知られている。図7に従来のプリズムシートを2枚使用する照明装置の断面図を示す。図示するように、光源であるLED10の側方には、LED10の光を導光する導光体12が配置されている。導光体12の光を出射する面(以下、出射面12aと称す)の反対側の面(以下、対向面12bと称す)には多数の溝部11が形成されている。導光体12に入射した光はこの溝部11で反射して、図7中に矢印で示すように導光体12の出射面12aに対し略60度の角度をなして出射する。また、導光体12の対向面側には光を反射する反射シート13が配置され、導光体12の出射面側には光を拡散する拡散シート14が配置される。さらに、拡散シート14の上方に、光を垂直方向に指向させて出射するプリズムシート15が2枚積層して配置される。プリズムシート15の上面には、頂角が90度の三角形状の凸部(この凸部をプリズム16という)が列状に多数形成されている。下側のプリズムシート15aと上側のプリズムシート15bは、上方から見たときに互いのプリズムが略直交するように配置される。これらのプリズムシート15により導光体12から出射された光は垂直方向に指向される(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, the light emitted from the LED is incident from the side surface of the light guide that guides the light, exits from the upper surface of the light guide, and this light is collected by the prism sheet to increase the brightness of the backlight. Lighting devices that improve are generally known. FIG. 7 shows a cross-sectional view of a lighting device using two conventional prism sheets. As shown in the drawing, a
図8にプリズムシートを1枚使用する照明装置の断面図を示す。図示するように、LED10の側方には対向面12bに多数の溝部11が形成された導光体12が配置されている。導光体12に入射した光はこの溝部11で反射して、図8中に矢印で示すように導光体12の出射面12aに対し略30度の角度をなして出射する。導光体12の対向面側には反射シート13が配置され、出射面側には、光を垂直方向に指向して出射させる一体型プリズムシート17が配置される。プリズムシート17の下面には、頂角が60度のプリズム16が列状に多数形成されている。この様な構成のプリズムシート17により導光体12から出射された光は垂直方向に指向される。さらに、プリズムシート17の上面には、拡散シート14が配置されている(例えば、特許文献2参照)。
特許文献1や2に開示された照明装置では、導光体から出射した出射光を導光体の垂直方向に指向させるためにプリズムシートが必要不可欠であるため、プリズムシートを設置した分、照明装置の厚さや重量が増大してしまう。さらに、コストの高いプリズムシートの使用により照明装置のコストが増大してしまうという問題がある。
In the illumination devices disclosed in
また、プリズムシートのプリズムピッチと液晶パネルの画素ピッチが略同じ幅か整数倍の幅にあたるときに、プリズムピッチと画素ピッチとが干渉して、照明装置を正面から見たときに明暗模様が現れてしまうという問題がある。 Also, when the prism pitch of the prism sheet and the pixel pitch of the liquid crystal panel are substantially the same width or an integral multiple, the prism pitch and the pixel pitch interfere with each other, and a light and dark pattern appears when the illumination device is viewed from the front. There is a problem that it ends up.
そこで、本発明は、プリズムシートを用いなくとも、高輝度且つ輝度ムラのない照明装置、及び、表示装置を実現することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to realize an illumination device and a display device that have high luminance and no luminance unevenness without using a prism sheet.
上記課題を解決するため、本発明の照明装置は、導光体の出射面と対向面の少なくとも一方に、光を屈折又は反射させる反射面を有する反射構造を形成し、導光体の入光面近傍に出射面の中央部上方に光を集めるための集光手段を形成した。導光体の出射面と対向面の少なくとも一方に形成した傾斜面を集光手段として用いることとした。この傾斜面を導光体の外周部に形成した。あるいは、この傾斜面を入光面の側に形成した。また、光源の発光面の高さよりも導光体の入光面の高さが低くなるように構成した。 In order to solve the above-described problems, the illumination device of the present invention is configured such that a reflection structure having a reflection surface that refracts or reflects light is formed on at least one of the exit surface and the opposing surface of the light guide, Condensing means for collecting light was formed in the vicinity of the surface above the center of the exit surface. An inclined surface formed on at least one of the exit surface and the opposing surface of the light guide is used as the light collecting means. This inclined surface was formed on the outer periphery of the light guide. Alternatively, the inclined surface is formed on the light incident surface side. The height of the light incident surface of the light guide is lower than the height of the light emitting surface of the light source.
また、本発明の表示装置は、上述のいずれかの構成の照明装置と、非自発光型の表示素子を備えているため、プリズムシートを用いなくとも高輝度且つ輝度ムラのない表示装置を実現することができる。 In addition, since the display device of the present invention includes the illumination device having any of the above-described structures and a non-self-luminous display element, a display device with high luminance and no luminance unevenness can be realized without using a prism sheet. can do.
本発明によれば、プリズムシートを用いなくても高輝度且つ輝度ムラのない表示装置が実現できる。 According to the present invention, a display device with high luminance and no luminance unevenness can be realized without using a prism sheet.
本発明の照明装置は、光源からの光が入射する入光面と、この光を導光して出光する出射面と、この出射面に対向する対向面を有する導光体を備えており、出射面と対向面の少なくとも一方に、光を屈折又は反射させる反射面を持つ反射構造が複数形成されている。そして、入光面近傍の出射面と対向面の少なくとも一方には、光を出射面の中央部上方に集光する集光手段が形成されている。このような構成によれば、プリズムシートを用いなくても、照明装置あるいは表示装置の観測者の視点にあわせて輝度が最適になるように設定することができる。ここで、集光手段として、出射面と対向面の少なくとも一方の面に傾斜面を形成した。この傾斜面は入光面と接するように形成されている。このような構成では、別途集光のための部品を用意する必要がないため、工数及びコストを削減することができる。また、この傾斜面を、導光体の入光面の反対側に形成してもよいし、導光体の外周部にわたって形成してもよい。傾斜面の傾斜角の範囲として0.1〜30度程度であれば、中央部に集光できるようになる。入光面側の傾斜面と、入光面とは反対側の傾斜面は、それぞれが出射面となす角度を異なるように構成しても良い。導光体のサイズや視点の位置によっては、角度を互いに異なるように構成したほうが良い場合がある。 The illuminating device of the present invention includes a light incident surface on which light from a light source is incident, an emission surface that guides the light and emits light, and a light guide that has a facing surface facing the emission surface, A plurality of reflecting structures having reflecting surfaces that refract or reflect light are formed on at least one of the exit surface and the opposing surface. Then, at least one of the exit surface and the opposing surface in the vicinity of the light entrance surface is formed with a condensing means for condensing the light above the central portion of the exit surface. According to such a configuration, the luminance can be set to be optimal according to the viewpoint of the observer of the illumination device or the display device without using a prism sheet. Here, as the light condensing means, an inclined surface was formed on at least one of the exit surface and the opposing surface. This inclined surface is formed in contact with the light incident surface. In such a configuration, it is not necessary to separately prepare a condensing part, so that the man-hour and cost can be reduced. Moreover, this inclined surface may be formed on the opposite side of the light incident surface of the light guide, or may be formed over the outer periphery of the light guide. If the range of the inclination angle of the inclined surface is about 0.1 to 30 degrees, the light can be condensed at the center. The inclined surface on the light incident surface side and the inclined surface on the opposite side to the light incident surface may be configured to have different angles with respect to the exit surface. Depending on the size of the light guide and the position of the viewpoint, it may be better to configure the angles different from each other.
さらに、導光体の入光面の高さよりも、光源の発光面が高くなるように構成した。このような構成によれば、発光面から出射された光が傾斜面へ入射する角度を大きくすることができるため、光をより大きく屈折させることができる。したがって、出射面中央部上方への集光能力を高めることができる。さらに、導光体を厚くすることなく集光能力を高めることができるため、照明装置をより薄型化することができる。 Further, the light emitting surface of the light source is configured to be higher than the height of the light incident surface of the light guide. According to such a configuration, since the angle at which the light emitted from the light emitting surface enters the inclined surface can be increased, the light can be refracted more greatly. Therefore, the light condensing ability to the upper part of the emission surface central portion can be enhanced. Furthermore, since the light collecting ability can be increased without increasing the thickness of the light guide, the lighting device can be made thinner.
あるいは、入射面の高さ方向での中心線と、光源の発光面の高さ方向の中心線が略一致するように構成した。このような構成によれば、発光面の中心部から出射される高輝度の光を効率的に入射面に入射させることができるため、出射面中央部上方への集光能力を高めることができる。 Alternatively, the center line in the height direction of the incident surface and the center line in the height direction of the light emitting surface of the light source are configured to substantially coincide. According to such a configuration, since high-intensity light emitted from the central portion of the light emitting surface can be efficiently incident on the incident surface, the ability to collect light toward the upper central portion of the outgoing surface can be increased. .
また、光源として点光源を用い、反射構造の反射面が光源の発光面に向くように複数の反射構造を配置することとした。例えば、点光源を中心とする同心円上に反射構造を配列することとした。このような配列によれば、発光面における反射効率の均一化が可能になり、発光面内のムラが減少する。 Further, a point light source is used as the light source, and a plurality of reflecting structures are arranged so that the reflecting surface of the reflecting structure faces the light emitting surface of the light source. For example, the reflection structure is arranged on a concentric circle centering on the point light source. According to such an arrangement, it is possible to make the reflection efficiency uniform on the light emitting surface and reduce unevenness in the light emitting surface.
また、本発明の表示装置は、上述の構成の照明装置の出射面側に、非自発光型の表示素子を備えることとした。このような構成によれば、プリズムシートを用いなくとも高輝度且つ輝度ムラのない表示装置が実現できる。 In addition, the display device of the present invention includes a non-self-luminous display element on the exit surface side of the illumination device having the above-described configuration. According to such a configuration, a display device having high luminance and no luminance unevenness can be realized without using a prism sheet.
以下に、本発明に係る照明装置、及び、表示装置の実施例について図を参照して説明する。ここでは、光源としてLED素子を、非自発光型の表示素子として液晶パネルを用いた構成を説明する。 Embodiments of a lighting device and a display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a configuration using an LED element as a light source and a liquid crystal panel as a non-self-luminous display element will be described.
図1に本実施例の照明装置を有する表示装置の断面構成を模式的に示す。図示するように、光を出射するLED1の側方に、LED1から出射された光を導光する導光体2が配置されている。導光体2には光を出射する面(この面を出射面2aと称す)と出射面2aと対向する面(この面を対向面2bと称す)があり、この対向面2bには、光を屈折・反射させる多数の凹状の反射構造6が形成されている。この反射構造6は、光を屈折又は反射させる反射面を備えている。導光体2の出射面2aのLED1側の部分に傾斜面7を形成した。すなわち、導光体2の出射面2aの断面形状を台形状とした。ここで、傾斜面7と出射面2aのなす角が0.1度から30度の範囲内となるように導光体2が構成されている。また、図示するように、導光体2の対向面側には光を反射する反射シート3が配置され、導光体2の出射面側には光を拡散する拡散シート4が配置されている。さらに、拡散シート4の上方には、非自発光型の表示素子である液晶パネル5が配置されている。ここでは、光源としてLED1を用いたが、これ以外にも光源として冷陰極管等を用いてもよい。
FIG. 1 schematically shows a cross-sectional configuration of a display device having the illumination device of this embodiment. As shown in the drawing, a
導光体2に形成された反射構造6は別部材として取り付けられるわけではなく、導光体2の対向面2bに内側に窪んだ凹部により形成されたものである。本実施例では、樹脂を型成形することで導光体2を形成しているため、導光体2の型成形時に同時に反射構造6を形成することが容易である。ここでは、導光体2をポリカーボネートにより形成し、導光体2の屈折率は1.58程度である。これ以外の材料、例えばアクリル等を用いて導光体2を形成してもよい。
The
以上の説明は、反射構造6を導光体2の対向面2bに形成した構成を例に行ったが、反射構造6の形成位置はこれに限らない。図2は反射構造6の他の形成部位等を例示する模式図である。すなわち、図2(a)は出射面2aに反射構造6が形成された構成であり、図2(b)は対向面2bと出射面2aの両方に反射構造6が形成された構成である。この反射構造6は凹状に限らず、凸状の反射構造6としてもよい。また、上述した反射構造6の形成位置以外にも種種の組合せが可能なことは当業者にとっては明らかなことである。
In the above description, the configuration in which the
次に、本実施例における導光体の入光部とLEDの位置関係について図面を用いて説明する。LED1の外観を図3に模式的に示す。このLED1は特定の一面から光を発光する。この面を発光面1aと称す。なお、LED1は蛍光体を含有した樹脂で発光素子を覆った構成である。そのため、発光素子の光は樹脂中の蛍光体により散乱されて発光面1aから出光される。このように散乱はされるものの、発光面1aの中心部の輝度は外周部のそれよりも若干高いものとなっている。図4は導光体の入光部とLEDの発光面との位置関係を説明する断面図である。図示するように、傾斜面7は導光体2の入光面側に形成されており、導光体2の入光面2cの高さhはLED1の発光面1aの高さHより低くなっている。傾斜面7と導光体2の出射面2aのなす角度を大きくすることより、光をより大きく屈折させることができる。
Next, the positional relationship between the light incident portion of the light guide and the LED in this embodiment will be described with reference to the drawings. The appearance of the
さらに、導光体2の入光面2cの高さ方向の中心線と、LED1の発光面1aの高さ方向の中心線が一致するように配置した構成を図4(a)に示す。これにより、発光面1aの中心部から出射される高輝度の光を効率的に入光面2cに入射させることができる。また、図4(b)に示すように導光体2の入光面2cの下端とLED1の発光面1aの下端を一致するように配置しても良い。この場合には傾斜面7を対向面に設けることが望ましい。あるいは、図4(c)に示すように導光体2の入光面2cの上端とLED1の発光面1aの上端を一致するように配置しても良い。この場合には傾斜面7を出射面に設けることが望ましい。また、図4(b)、図4(c)に示す構成ではLED1を基準にして、導光体2を設置することが可能なため、LED1と導光体2の位置決めが容易となる。
Further, FIG. 4A shows a configuration in which the center line in the height direction of the
図5に、出射面2aが平坦な導光体2と本実施例のように傾斜面7を有する導光体2の光の出射方向を模式的に示す。図示していないが、図中の導光体2の左側の端面が入光面2cであり、入光面と対向するようにLEDが設けられている。ここでは、照明装置からの光を実際に使用する観察者の視点Vpを想定して説明する。図5(a)は導光体2の出射面2aが平坦な構成を示している。このような構成では、図中の矢印で示すように、出射面2aから出射する光は出射面2aに対して垂直な方向に出射する。これに対して、図5(b)に、出射面2aに傾斜面7を備える構成を示す。この様な構成では、図中の矢印のように、出射面2aを通る光は出射面2aに対して垂直な方向に出射するが、傾斜面7を通る光は視点Vpの方向に屈折する。このように、本実施例の照明装置では、視点Vpに光が集光されることとなり、視点Vpにおける輝度を増大させることができる。また、入光面側に設けられた斜面(図中、左側の斜面)と入光面の反対側に設けられた斜面(図中、右側の斜面)は、それぞれの斜面と出射面とのなす角度が異なるように構成しても良い。導光体のサイズや視点Vpの位置によって、斜面の角度を変えて設定するほうが効果的である。また、集光手段として導光体2の出射面2a又は対向面2bの少なくとも一方に形成した傾斜面7を用いているので、集光のための部品を用意する必要がなく、工数及びコストを削減することができる。
FIG. 5 schematically shows the light emission direction of the
図6は出射面2aの全周に亘って傾斜面7が形成された導光体2とLED1を模式的に示す外観図である。集光手段である傾斜面7を入光面2cの近傍だけではなく、導光体の出射面2aの全周に形成することにより集光能力が増加することは明白である。
FIG. 6 is an external view schematically showing the
このように、本発明によれば、プリズムシートがなくとも実用上問題のない輝度やムラが実現できるが、本発明の照明装置の出射面側にプリズムシートを設けて観測者の視点に光を集めることもできるのは言うまでもない。 As described above, according to the present invention, brightness and unevenness that do not cause a practical problem can be realized without a prism sheet. However, a prism sheet is provided on the exit surface side of the illumination device of the present invention to emit light from the viewpoint of the observer. Needless to say, it can also be collected.
本発明に係る照明装置、及び、表示装置は、例えば、携帯電話、PDA、カーナビゲーション、テレビ等の表示機器に適用できる。 The illumination device and the display device according to the present invention can be applied to display devices such as a mobile phone, a PDA, a car navigation system, and a television.
1 LED
1a 発光面
2 導光体
2a 出射面
2b 対向面
2c 入光面
3 反射シート
4 拡散シート
5 液晶パネル
6 反射構造
7 傾斜面
1 LED
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記光源からの光が入射する入光面と、前記光を出光する出射面と、前記出射面に対向する対向面と、を有する導光体と、
前記入光面近傍の前記出射面と前記対向面の少なくとも一方に形成された、前記光を前記出射面の中央部上方に集光する集光手段と、
前記出射面と前記対向面の少なくとも一方に形成された、前記光を屈折又は反射させる反射面を有する複数の反射構造と、を備えることを特徴とする照明装置。 A light source having a light emitting surface;
A light guide having a light incident surface on which light from the light source is incident, an emission surface that emits the light, and a facing surface that faces the emission surface;
Condensing means for condensing the light above the central portion of the exit surface, formed on at least one of the exit surface and the opposing surface in the vicinity of the light entrance surface;
A lighting device comprising: a plurality of reflecting structures formed on at least one of the emitting surface and the opposing surface and having a reflecting surface that refracts or reflects the light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006224195A JP2008047490A (en) | 2006-08-21 | 2006-08-21 | Illumination device, and display device using this |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4865082B1 (en) * | 2010-11-16 | 2012-02-01 | 株式会社東芝 | Liquid crystal display device and backlight module |
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2006
- 2006-08-21 JP JP2006224195A patent/JP2008047490A/en active Pending
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