JP2011159631A - Light guide, backlight apparatus and light source apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ライトガイド、バックライト装置及び光源装置に関し、特に、光源から導光板などに光を案内するためのライトガイド、及びそれを有するバックライト装置及び光源装置に関する。 The present invention relates to a light guide, a backlight device, and a light source device, and more particularly, to a light guide for guiding light from a light source to a light guide plate and the like, and a backlight device and a light source device having the light guide.
携帯電話や携帯情報端末等に備える液晶表示装置にあっては、表示部を明るく照明するためのバックライト装置が使用されている。このバックライト装置は、表示部である液晶パネルの背面に配置される導光板と、この導光板の側方に配置される発光素子(LED)や冷陰極管等の光源と、光源からの光を導光板に案内するためのライトガイドによって構成されている。このような構成を備えたバックライト装置は、導光板の側面から光を入射させるため、導光板の厚み方向に光源を配置しなくてよいので、装置全体を薄型化することができるという利点がある。 In a liquid crystal display device provided in a mobile phone, a portable information terminal, or the like, a backlight device for illuminating a display unit is used. The backlight device includes a light guide plate disposed on the back surface of a liquid crystal panel as a display unit, a light source such as a light emitting element (LED) or a cold cathode tube disposed on the side of the light guide plate, and light from the light source. It is comprised by the light guide for guiding to a light-guide plate. Since the backlight device having such a configuration allows light to be incident from the side surface of the light guide plate, there is no need to arrange a light source in the thickness direction of the light guide plate, so that the entire device can be reduced in thickness. is there.
ところで、近年においては、薄型の携帯電話やデジカメ等に液晶表示装置が搭載されることが多くなり、バックライト装置の小型化の要求が厳しくなっている。これに応じて導光板の薄型化が進んでいるが、光源として用いるLEDは、導光板の厚みと同程度に小型化することは困難であるという実情がある。しかるに、一般的にLEDの発光特性は指向性が低く、広角度に放射状に出射光が広がるものもあるため、LEDからの出射光をいかにして薄い導光板に効率的に入射させるかが問題となっている。 Incidentally, in recent years, liquid crystal display devices are often mounted on thin mobile phones, digital cameras, and the like, and the demand for downsizing of backlight devices has become strict. Accordingly, the light guide plate has been made thinner. However, it is difficult to downsize the LED used as the light source to the same extent as the thickness of the light guide plate. However, the light emission characteristics of LEDs are generally low in directivity, and some of the emitted light spreads radially at a wide angle, so it is a problem how to efficiently make the emitted light from the LED enter the thin light guide plate. It has become.
ここで、特許文献1においては、導光板の本体部から上方に向けて45度以下の角度に傾斜させた傾斜面が形成された受光部を設けたバックライト装置が開示されている。又、この傾斜面に対して略直角に傾斜させた受光面を設けており、かかる受光面に光源の発光面が平行になるように傾斜させることでバックライト装置の薄型化を図る技術が開示されている。
Here,
しかるに、前者の場合には、傾斜面に入射させた光が必ずしも全反射とならないため、傾斜面における反射率を増大させるために、傾斜面に反射膜を被覆している。しかしながら、反射膜の被覆を行うと導光板の製造工程が複雑となる。又、反射膜の特性上、それに吸収される光も少なくないので、光の利用効率が低下するという問題もある。更に、後者の場合には、バックライト装置の薄型化には寄与できるが、導光板の本体部の更なる薄型化のために、受光部において入射光の反射回数が数多くなるような際などに、光の利用効率がやはり低下するという問題がある。 However, in the former case, the light incident on the inclined surface is not necessarily totally reflected. Therefore, in order to increase the reflectance on the inclined surface, the inclined surface is covered with a reflective film. However, when the reflective film is coated, the manufacturing process of the light guide plate becomes complicated. Further, due to the characteristics of the reflective film, there is a problem that the light utilization efficiency is lowered because a lot of light is absorbed. Furthermore, in the latter case, it can contribute to reducing the thickness of the backlight device. However, in order to further reduce the thickness of the main body of the light guide plate, the number of times of reflection of incident light is increased in the light receiving portion. However, there is a problem that the light utilization efficiency is lowered.
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、薄い導光板に光源からの光を伝導できるにも関わらず、光の利用効率を高めることができるライトガイド、及びそれを用いたバックライト装置及び光源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 problems of the prior art, and a light guide capable of enhancing the light use efficiency despite being able to conduct light from a light source to a thin light guide plate, and An object is to provide a backlight device and a light source device used.
請求項1に記載のライトガイドは、光源と導光板との間に配置され、前記光源からの光を前記導光板に案内するためのライトガイドにおいて、
前記光源からの光を入射するための入射面と、
前記導光板に光を出射するための出射面と、
前記入射面と前記出射面とに交差する方向に延在し、互いに対向する天面及び底面とを有し、
前記導光板の厚み方向における前記入射面の寸法よりも、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法が小さくなるように、前記天面と前記底面の一方の面が、他方の面に対して傾斜しており、
前記天面と前記底面の少なくとも一方に、前記入射面より入射された光のうち、前記出射面以外の面から出射される光の量を抑制する光洩れ低減形状を備えた構造を設けたことを特徴とする。
また、前記ライトガイドにおいて、前記光洩れ低減形状は、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在し前記導光板の厚さ方向に沿って延在する平面を配置(仮想)した場合、前記光源から出射され前記平面に沿って進む光が前記光洩れ低減形状に入射した際に、その反射光が前記平面から離れるような方向成分を持たせる複数の反射面を持つ形状であることが好ましい。
The light guide according to
An incident surface for incident light from the light source;
An exit surface for emitting light to the light guide plate;
Extending in a direction intersecting the entrance surface and the exit surface, and having a top surface and a bottom surface facing each other,
One surface of the top surface and the bottom surface is relative to the other surface so that the size of the exit surface in the thickness direction of the light guide plate is smaller than the size of the entrance surface in the thickness direction of the light guide plate. Is inclined,
At least one of the top surface and the bottom surface is provided with a structure having a light leakage reduction shape for suppressing the amount of light emitted from a surface other than the light exit surface out of the light incident from the light incident surface. It is characterized by.
Further, in the light guide, when the light leakage reduction shape is arranged (virtual), a plane extending from the incident surface side toward the emission surface side and extending along the thickness direction of the light guide plate is disposed. When the light emitted from the light source and traveling along the plane enters the light leakage reduction shape, it has a shape having a plurality of reflection surfaces that give a direction component such that the reflected light leaves the plane. Is preferred.
本発明のライトガイドによれば、前記導光板の厚み方向における前記入射面の寸法よりも、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法が小さくなるように、前記天面と前記底面の一方の面が、他方の面に対して傾斜しているので、薄い導光板に対しても、それより厚みのある光源からの光を良好に案内することができる。一方で、前記光源の発光特性が低い場合、前記光源から出射された光の一部が、互いに傾斜した前記天面と前記底面とで反射を繰り返す内に全反射条件を満たさなくなり、前記天面又は前記底面から外方に洩れ出る恐れがある。これに対し、本発明においては、前記天面と前記底面の少なくとも一方に、前記入射面より入射された光のうち、前記出射面以外の面から出射される光の量を抑制する光洩れ低減形状を備えた構造を設けたので、前記入射面より入射した光が、互いに傾斜した前記天面と前記底面とで反射を繰り返しても全反射条件を満たしやすくなり、それにより前記天面又は前記底面から外方に洩れ出る光を抑制して光の利用効率を高めることができる。 According to the light guide of the present invention, one of the top surface and the bottom surface is such that the size of the exit surface in the thickness direction of the light guide plate is smaller than the size of the entrance surface in the thickness direction of the light guide plate. Since this surface is inclined with respect to the other surface, light from a light source having a thickness larger than that of the light guide plate can be guided well. On the other hand, when the light emission characteristics of the light source are low, a part of the light emitted from the light source does not satisfy the total reflection condition while repeating the reflection between the top surface and the bottom surface inclined to each other, and the top surface Or there is a risk of leaking outward from the bottom surface. On the other hand, in the present invention, light leakage is reduced by suppressing the amount of light emitted from a surface other than the light exit surface out of the light incident from the light incident surface on at least one of the top surface and the bottom surface. Since a structure having a shape is provided, it becomes easy for light incident from the incident surface to satisfy the total reflection condition even if the light is repeatedly reflected on the top surface and the bottom surface inclined with respect to each other. Light utilization efficiency can be improved by suppressing light leaking outward from the bottom surface.
請求項2に記載のライトガイドは、請求項1に記載の発明において、前記光洩れ低減形状は、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在し前記導光板の厚さ方向に沿って延在する平面を仮想平面としたとき、前記光源から出射され前記仮想平面に沿って進む光が前記光洩れ低減形状に入射した際に、その反射光が前記仮想平面から離れるような方向成分を持つ形状であることを特徴とするので、全反射条件を満たしやすくなる。 According to a second aspect of the present invention, in the light guide according to the first aspect, the light leakage reduction shape extends from the incident surface side toward the emission surface side and extends along the thickness direction of the light guide plate. When the plane extending in this manner is a virtual plane, the direction component is such that when the light emitted from the light source and traveling along the virtual plane enters the light leakage reduction shape, the reflected light leaves the virtual plane. It is easy to satisfy the total reflection condition.
請求項3に記載のライトガイドは、光源と導光板との間に配置され、前記光源からの光を前記導光板に案内するためのライトガイドにおいて、
前記光源からの光を入射するための入射面と、
前記導光板に光を出射するための出射面と、
前記入射面と前記出射面とに交差する方向に延在し、互いに対向する天面及び底面とを有し、
前記導光板の厚み方向における前記入射面の寸法よりも、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法が小さくなるように、前記天面と前記底面の一方の面が、他方の面に対して傾斜しており、
前記天面と前記底面の少なくとも一方に、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在し前記導光板の厚み方向に沿って延在する平面を仮想平面としたとき、前記光源から出射され前記仮想平面に沿って進む光の反射光が前記仮想平面から離れるような方向成分を持つ光洩れ低減形状を備えた構造を設けたことを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項1及び2の発明と同様である。
The light guide according to
An incident surface for incident light from the light source;
An exit surface for emitting light to the light guide plate;
Extending in a direction intersecting the entrance surface and the exit surface, and having a top surface and a bottom surface facing each other,
One surface of the top surface and the bottom surface is relative to the other surface so that the size of the exit surface in the thickness direction of the light guide plate is smaller than the size of the entrance surface in the thickness direction of the light guide plate. Is inclined,
When at least one of the top surface and the bottom surface extends from the incident surface side toward the exit surface side and extends along the thickness direction of the light guide plate as a virtual plane, the light source emits light. A structure having a light leakage reduction shape having a directional component such that reflected light of light traveling along the virtual plane is separated from the virtual plane is provided. The operational effects of the present invention are the same as those of the first and second aspects of the invention.
請求項4に記載のライトガイドは、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記光洩れ低減形状は、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在する筋状の凹凸であることを特徴とするので、例えば成形により大量生産が可能となる。なお、前記光洩れ低減形状は、前記天面及び/又は前記底面と一体的に形成されていても良いし、別個に形成されて前記天面及び/又は前記底面に接着されても良い。 According to a fourth aspect of the present invention, in the light guide according to any one of the first to third aspects, the light leakage reduction shape is a streak-like unevenness extending from the incident surface side toward the emission surface side. Therefore, mass production is possible by molding, for example. The light leakage reduction shape may be formed integrally with the top surface and / or the bottom surface, or may be formed separately and adhered to the top surface and / or the bottom surface.
請求項5に記載のライトガイドは、請求項4に記載の発明において、前記光洩れ低減形状は一対の傾斜面を複数対有し、前記一対の傾斜面の交差部は、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the light guide according to the fourth aspect, the light leakage reduction shape includes a plurality of pairs of inclined surfaces, and the intersection of the pair of inclined surfaces is from the incident surface side. It extends toward the exit surface side.
請求項6に記載のライトガイドは、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明において、前記入射面と前記出射面と前記天面と前記底面とに交差する方向に延在し、互いに対向する一対の側面を有し、前記一対の側面の間隔は、前記入射面側よりも前記出射面側において広くなっていることを特徴とするので、前記側面に入射する光は全反射条件を満たしやすくなるため好ましい。
The light guide according to
請求項7に記載のライトガイドは、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記入射面と前記出射面とに対して交差する方向に延在し且つ互いに対向する一対の側面を有し、前記一対の側面の間隔は、前記入射面側よりも前記出射面側において広くなっているとともに、前記光洩れ低減形状は、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在する交差部を有する一対の傾斜面を複数対有し、隣り合う前記交差部の前記入射面側における間隔が、前記出射面側における間隔よりも小さくなっていることを特徴とするので、前記入射面より入射した光の進行方向を制御することが容易になり、前記出射面での照度分布や輝度分布等各種特性を目的に合わせて制御することが可能になるため、出射面における照度ムラが低減される。また、前記入射面より入射した光線が全反射条件を満たしやすくなるため、光の利用効率を高めることができる。 A light guide according to a seventh aspect of the present invention is the light guide according to any one of the first to fourth aspects, wherein a pair of side surfaces extending in a direction intersecting the incident surface and the emission surface and facing each other are provided. And the distance between the pair of side surfaces is wider on the exit surface side than the entrance surface side, and the light leakage reduction shape extends from the entrance surface side toward the exit surface side. The incident surface has a plurality of pairs of inclined surfaces having intersecting portions, and an interval between adjacent intersecting portions on the incident surface side is smaller than an interval on the exit surface side. It is easier to control the traveling direction of incident light, and various characteristics such as illuminance distribution and luminance distribution on the exit surface can be controlled according to the purpose, reducing illuminance unevenness on the exit surface. Is done. In addition, since light incident from the incident surface easily satisfies the total reflection condition, the light use efficiency can be increased.
請求項8に記載のライトガイドは、請求項5又は7に記載の発明において、前記交差部における一対の傾斜面のなす角度をβとしたときに、下記条件式(4)を満たすことを特徴とする。
100° ≦ β ≦ 170° (4)
The light guide according to claim 8 is characterized in that, in the invention according to
100 ° ≦ β ≦ 170 ° (4)
前記交差部における一対の傾斜面のなす角βが条件式(4)を満たす場合、ライトガイドに入射した光線が全反射条件を満たしやすくなるため光利用効率を高めることができ、例えば傾斜面がない場合と比較し、約1.2倍もしくはそれ以上の光利用効率を実現出来る。特に、βが170°以下であれば、光線の進行方向の制御効果を高め、十分な光利用効率を得ることができる。一方、βが100°以上であれば、各傾斜面の先端部が欠けにくい形状となり製造が容易になると共に、ライトガイドに破片等が付着しにくいので、不要な散乱の影響などが抑制され、十分な光利用効率を得ることが出来る。尚、好ましくは、βが以下の式を満たすようにすれば、傾斜面がない場合と比較し、約1.3倍もしくはそれ以上の光利用効率を実現出来る。
116° ≦ β ≦ 165° (4’)
When the angle β formed by the pair of inclined surfaces at the intersecting portion satisfies the conditional expression (4), the light incident on the light guide can easily satisfy the total reflection condition, so that the light use efficiency can be improved. Compared to the case where there is no light, the light utilization efficiency is about 1.2 times or more. In particular, if β is 170 ° or less, the effect of controlling the traveling direction of the light can be enhanced, and sufficient light utilization efficiency can be obtained. On the other hand, if β is 100 ° or more, the tip portion of each inclined surface becomes a shape that is difficult to be chipped and manufacturing is easy, and fragments and the like are not easily attached to the light guide, so that the influence of unnecessary scattering is suppressed, Sufficient light utilization efficiency can be obtained. Preferably, if β satisfies the following formula, light utilization efficiency of about 1.3 times or more can be realized as compared with the case where there is no inclined surface.
116 ° ≦ β ≦ 165 ° (4 ′)
請求項9に記載のライトガイドは、請求項1乃至8のいずれかに記載の発明において、前記出射面において、前記光洩れ低減形状は前記導光板の入射面から、はみ出すように設けられていることを特徴とするので、前記導光板が薄い場合でも、前記ライトガイドの出射面側の強度を確保することができる。 According to a ninth aspect of the present invention, in the light guide according to any of the first to eighth aspects, the light leakage reducing shape is provided so as to protrude from the incident surface of the light guide plate. Thus, even when the light guide plate is thin, it is possible to ensure the strength of the light guide on the exit surface side.
請求項10に記載のライトガイドは、請求項1乃至8のいずれかに記載の発明において、前記出射面において、前記光洩れ低減形状の一部が前記導光板の入射面から、はみ出すように設けられていることを特徴とするので、前記導光板が薄い場合でも、前記ライトガイドの出射面側の強度を確保することができる。 A light guide according to a tenth aspect is the light guide according to any one of the first to eighth aspects, wherein a part of the light leakage reduction shape protrudes from the incident surface of the light guide plate on the emission surface. Therefore, even when the light guide plate is thin, it is possible to ensure the strength of the light guide on the exit surface side.
請求項11に記載のライトガイドは、請求項1乃至10のいずれかに記載の発明において、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法は、前記導光板の入射面の厚み以下であることを特徴とするので、前記導光板が薄い場合でも、前記ライトガイドの出射面側の強度を確保することができる。
The light guide according to claim 11 is the invention according to any one of
請求項12に記載のライトガイドは、請求項1乃至11のいずれかに記載の発明において、前記導光板の厚み方向における前記光洩れ低減形状の寸法が、前記入射面側から前記出射面側に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とするので、前記入射面より入射した光の進行方向を制御することが容易になり、前記出射面での照度分布や輝度分布等各種特性を目的に合わせて制御することが可能になるため、前記出射面における照度ムラが低減される。また、前記入射面より入射した光線が全反射条件を満たしやすくなるため、光の利用効率を高めることができる。 A light guide according to a twelfth aspect is the invention according to any one of the first to eleventh aspects, wherein a dimension of the light leakage reduction shape in the thickness direction of the light guide plate is from the incident surface side to the emission surface side. It is easy to control the traveling direction of light incident from the entrance surface, and for various characteristics such as illuminance distribution and luminance distribution on the exit surface. Since it can be controlled together, illuminance unevenness on the emission surface is reduced. In addition, since light incident from the incident surface easily satisfies the total reflection condition, the light use efficiency can be increased.
請求項13に記載のライトガイドは、請求項1乃至11のいずれかに記載の発明において、前記導光板の厚み方向における前記光洩れ低減形状の寸法が、前記入射面側から前記出射面側に向かって徐々に大きくなった後、徐々に小さくなっていることを特徴とするので、更に光の利用効率を高めることができる。 A light guide according to a thirteenth aspect is the light guide according to any one of the first to eleventh aspects, wherein a dimension of the light leakage reduction shape in the thickness direction of the light guide plate is from the incident surface side to the output surface side. Since it gradually increases and then decreases gradually, the light utilization efficiency can be further increased.
請求項14に記載のライトガイドは、請求項1〜13のいずれかに記載の発明において、前記光洩れ低減形状は、複数対設けられた傾斜面であって、一対の前記傾斜面の交差部が、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在している傾斜面と、谷を形成する2つの前記傾斜面同士の間であって、前記出射面側において、前記底面に沿った方向に延在する間隙面と、を有することを特徴とする。 A light guide according to a fourteenth aspect is the invention according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the light leakage reducing shape is a plurality of pairs of inclined surfaces, and is an intersection of the pair of inclined surfaces. Is between the inclined surface extending from the incident surface side toward the output surface side and the two inclined surfaces forming a valley, and along the bottom surface on the output surface side. And a gap surface extending in the direction.
例えば厚みの薄い前記導光板を用いる場合でも、前記ライトガイドの強度を確保するために、前記出射面を薄くできず、その結果前記出射面の天面側が前記導光板の入射面に対してはみ出してしまうことがある。かかる場合、前記ライドガイド内を進行していた光が、はみ出した前記出射面から前記導光板の外部に洩れだしてしまい、光の適切な利用を図れない場合がある。これに対し、本発明によれば、谷を形成する2つの前記傾斜面同士の間であって、前記出射面側において、前記底面に沿った方向に延在する間隙面を設けて、前記ライトガイド内部からの光を反射させ、それにより洩れ出す光を抑えることで光の適切な利用を図ることができる。尚、間隙面は平面でも曲面でも良い。 For example, even when the light guide plate having a small thickness is used, in order to ensure the strength of the light guide, the exit surface cannot be thinned, and as a result, the top surface side of the exit surface protrudes from the entrance surface of the light guide plate. May end up. In such a case, the light traveling in the ride guide may leak out of the light guide plate from the protruding exit surface, and the light may not be used appropriately. On the other hand, according to the present invention, a gap surface extending between the two inclined surfaces forming a valley and extending along the bottom surface is provided on the emission surface side, and the light The light can be used appropriately by reflecting light from the inside of the guide and thereby suppressing light leaking. The gap surface may be a flat surface or a curved surface.
請求項15に記載のライトガイドは、請求項14に記載の発明において、前記間隙面と交差する前記2つの傾斜面の交差線は、前記入射面側から前記出射面側に向かうにつれて徐々に離れていることを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the invention according to the fourteenth aspect, an intersection line of the two inclined surfaces intersecting the gap surface is gradually separated from the incident surface side toward the emission surface side. It is characterized by.
請求項16に記載のライトガイドは、請求項14又は15に記載の発明において、前記間隙面は前記出射面に接するが、前記入射面に接しないことを特徴とする。 A light guide according to a sixteenth aspect is characterized in that, in the invention according to the fourteenth or fifteenth aspect, the gap surface is in contact with the emission surface, but is not in contact with the incident surface.
請求項17に記載のライトガイドは、請求項1〜16のいずれかに記載の発明において、前記光洩れ低減形状は、複数対設けられた傾斜面であって、一対の前記傾斜面の交差部が、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在している傾斜面と、山を形成する2つの前記傾斜面にそれぞれ交差すると共に、前記出射面に接し且つ前記出射面に対して所定の角度で前記入射面側に傾いたテーパ面を有することを特徴とする。
A light guide according to claim 17 is the light guide according to any one of
本発明によれば、山を形成する2つの前記傾斜面にそれぞれ交差すると共に、前記出射面に接し且つ前記出射面に対して所定の角度で前記入射面側に傾いたテーパ面を設けて、前記ライトガイド内部からの光を反射させ、それにより洩れ出す光を抑えることで光の適切な利用を図ることができる。尚、テーパ面は平面でも曲面でも良い。 According to the present invention, a tapered surface that intersects each of the two inclined surfaces that form a mountain and is in contact with the emission surface and inclined toward the incident surface side at a predetermined angle with respect to the emission surface is provided. By reflecting light from the inside of the light guide and thereby suppressing light leaking out, it is possible to use light appropriately. The tapered surface may be a flat surface or a curved surface.
請求項18に記載のライトガイドは、請求項5,7、14〜17のいずれかに記載の発明において、前記一対の傾斜面の前記交差部の角度は該交差部の全長に渡って一定であることを特徴とする。
The light guide according to claim 18 is the invention according to any one of
請求項19に記載のライトガイドは、請求項1〜18のいずれかに記載の発明において、 前記天面及び前記底面は、前記導光板の底面に対して傾斜するように組み付けられることを特徴とするので、光の利用効率を高めることができる。
The light guide according to claim 19 is the invention according to any one of
請求項20に記載のライトガイドは、請求項1〜18のいずれかに記載の発明において、前記底面は、前記導光板の底面に対して同一平面上に位置するように組み付けられることを特徴とするので、前記ライトガイドを備えたバックライト装置等の製造が容易となる。
The light guide according to
請求項21に記載のライトガイドは、請求項1乃至20のいずれかに記載の発明において、前記入射面を複数有することを特徴とするので、組立が容易となり前記ライトガイドを備えたバックライト装置の製造が容易になる。
The light guide according to claim 21 is characterized in that, in the invention according to any one of
請求項22に記載のライトガイドは、請求項1乃至21のいずれかに記載の発明において、前記光源はLEDであることを特徴とする。 A light guide according to a twenty-second aspect is the light-emitting device according to any one of the first to twenty-first aspects, wherein the light source is an LED.
請求項23に記載のバックライト装置は、請求項1乃至22のいずれかに記載のライトガイドを有することを特徴とする。 A backlight device according to a twenty-third aspect has the light guide according to any one of the first to twenty-second aspects.
請求項24に記載のバックライト装置は、光源と液晶素子との間に配置され、前記光源からの光が入射されるライトガイドと、前記ライトガイドを通過した光を前記液晶素子に向かって出射する導光板とを備えたバックライト装置であって、
前記ライトガイドは、
前記光源からの光を入射するための入射面と、
前記導光板に光を出射するための出射面と、
前記入射面と前記出射面とに交差する方向に延在し、互いに対向する天面及び底面とを有し、
前記導光板の厚み方向における前記入射面の寸法よりも、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法が小さくなるように、前記天面と前記底面の一方の面が、他方の面に対して傾斜しており、
前記天面と前記底面の少なくとも一方に、前記入射面より入射された光のうち、前記出射面以外の面から出射される光の量を抑制する光洩れ低減形状を備えた構造が設けられていることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明と同様である。
The backlight device according to claim 24, which is disposed between a light source and a liquid crystal element, emits light from the light source, and light that has passed through the light guide toward the liquid crystal element. A backlight device comprising a light guide plate that
The light guide is
An incident surface for incident light from the light source;
An exit surface for emitting light to the light guide plate;
Extending in a direction intersecting the entrance surface and the exit surface, and having a top surface and a bottom surface facing each other,
One surface of the top surface and the bottom surface is relative to the other surface so that the size of the exit surface in the thickness direction of the light guide plate is smaller than the size of the entrance surface in the thickness direction of the light guide plate. Is inclined,
At least one of the top surface and the bottom surface is provided with a structure having a light leakage reduction shape that suppresses the amount of light emitted from a surface other than the light exit surface out of the light incident from the light incident surface. It is characterized by being. The operational effects of the present invention are the same as those of the first aspect of the present invention.
請求項25に記載のバックライト装置は、光源と、前記光源と導光板との間に配置され、前記光源からの光を前記導光板に案内するためのライトガイドとを一体的に取り付けた光源装置であって、
前記ライトガイドは、
前記光源からの光を入射するための入射面と、
前記導光板に光を出射するための出射面と、
前記入射面と前記出射面とに交差する方向に延在し、互いに対向する天面及び底面とを有し、
前記導光板の厚み方向における前記入射面の寸法よりも、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法が小さくなるように、前記天面と前記底面の一方の面が、他方の面に対して傾斜しており、
前記天面と前記底面の少なくとも一方に、前記入射面より入射された光のうち、前記出射面以外の面から出射される光の量を抑制する光洩れ低減形状を備えた構造が設けられていることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明と同様である。
The backlight device according to claim 25, wherein a light source and a light guide disposed between the light source and the light guide plate, and a light guide for guiding light from the light source to the light guide plate are integrally attached. A device,
The light guide is
An incident surface for incident light from the light source;
An exit surface for emitting light to the light guide plate;
Extending in a direction intersecting the entrance surface and the exit surface, and having a top surface and a bottom surface facing each other,
One surface of the top surface and the bottom surface is relative to the other surface so that the size of the exit surface in the thickness direction of the light guide plate is smaller than the size of the entrance surface in the thickness direction of the light guide plate. Is inclined,
At least one of the top surface and the bottom surface is provided with a structure having a light leakage reduction shape that suppresses the amount of light emitted from a surface other than the light exit surface out of the light incident from the light incident surface. It is characterized by being. The operational effects of the present invention are the same as those of the first aspect of the present invention.
本発明によれば、薄い導光板に対しても光源からの光を容易に伝導できるにも関わらず、光の利用効率を高めることができるライトガイド、及びそれを用いたバックライト装置及び光源装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, although the light from a light source can be easily conducted also with respect to a thin light-guide plate, the light guide which can improve the utilization efficiency of light, and a backlight apparatus and a light source device using the same Can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態をさらに詳細に説明する。図1は、本実施の形態にかかるライトガイド及び光源装置LAを含むバックライト装置BLの断面図であり、図2は、図1のバックライト装置をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図1、2において、筐体1内には、3つの光源であるLED2と薄い板状の導光板3とが配置され、その間に3つの(図2参照)ライトガイド4が配置されている。光透過性を有する導光板3の上面には、微細な凸部(又は凹部)3aが形成されている。光散乱部である凸部3aは、LED2から遠ざかるに従って大きく(高く)なっており、又その配置間隔が狭まっており、それにより導光板3の上面から照射される光を全体的に均一に近づけることができる。更に、導光板3の上面には拡散板5が配置され、拡散板5の上面には液晶表示素子6が配置されている。尚、ライトガイド4にLED2を一体的に取り付けることによって、光源装置LAを構成できる。又、バックライト装置BLは、LED2と、ライトガイド4と、導光板3と、拡散板5とから構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a backlight device BL including a light guide and a light source device LA according to the present embodiment. FIG. 2 is a sectional view of the backlight device of FIG. FIG. In FIGS. 1 and 2, an
図1、2において、LED2から出射された光は、ライトガイド4によって、導光板3内に導かれ、その上面から拡散板5を介して液晶表示素子6の下面に向かって均一に照射されるようになっている。
1 and 2, the light emitted from the
図3は、ライトガイド4の概略斜視図である。なお、図3において、導光板3の厚み方向を上下方向(Y方向)とし、導光板3の幅方向を左右方向(X方向)とする。PC、PMMAなどの透明な樹脂から一体的に形成されたライトガイド4は、天面4aと、底面4bと、側面4c、4dと、これらに交差する入射面4eと出射面4fとを有している。
FIG. 3 is a schematic perspective view of the
入射面4eはLED2の出射面2a(図1参照)に接触又は近接配置され、出射面4fは導光板3の入射面3b(図1参照)に接触又は近接配置されている。入射面4eの上下方向の寸法D1は、出射面4fの上下方向の寸法D2よりも大きくなっており、また入射面4eの左右方向の寸法L1は、出射面4fの左右方向の寸法L2よりも小さくなっている。かかる形状を有するので、ライトガイド4は、LED2から出射された光を薄い導光板3に案内することができる。
The
更に、ライトガイド4は、天面4aに光洩れ低減形状4Mを形成している。ここで、入射面4eの上下方向の寸法D1とは、光洩れ低減形状を除いたライトガイド4の入射面4e側の上下方向の寸法を表し、出射面4fの上下方向の寸法D2とは、光洩れ低減形状を除いたライトガイド4の出射面4f側の上下方向の寸法を表す。
Furthermore, the
図4は、光洩れ低減形状を説明するための図である。図4において、底面4bに直交する面としてYZ平面(仮想平面とする)を定める。YZ平面は、導光板3の幅方向におけるLED2の中心を通り且つ導光板3の厚さ方向に沿って延在するものとする。ここで、点線で示す天面4A’が底面4bに対して出射面側(図4で奥側)に向かうに従って狭くなるように傾斜しているものとする。かかる場合、YZ平面の手前側の縁から出射され、YZ平面に沿って進む光は、入射角が小さい間は全反射条件が成り立つため、点線矢印で示すように点Aにおいて天面4A’により反射され、続いて点B’において底面4bにより反射され、反射後においてもYZ平面から離れることはない。しかるに、天面4A’が底面4bに対して出射面側に傾斜しているので、点Aにおける入射角θ1よりも、点Bにおける入射角θ2’の方が大きくなる。従って、反射を繰り返すうちに、いずれかの入射角が閾値を超えると全反射条件が崩れ、光は天面4A’又は底面4bを通過して外部に洩れ出す恐れがある。
FIG. 4 is a diagram for explaining a light leakage reduction shape. In FIG. 4, a YZ plane (imaginary plane) is defined as a plane orthogonal to the
ここで、光洩れ低減形状として、底面4bに対して出射面側に傾斜しているのみならず、左側面側にも狭くなるように傾斜した天面4Aを設けた構成を考える(実線参照)。図4の例では、天面4A’、4Aの交差位置において、YZ平面が交差しているものとする。かかる構成によれば、YZ平面の手前側の縁から出射され、YZ平面に沿って進む光は、実線矢印で示すように点Aにおいて天面4Aにより反射され、続いて点B’とは異なる点Bにおいて底面4bにより反射されるが、点BはYZ平面内に存在していない。これを言い換えると、点Aにおいて天面4Aにより反射された光は、YZ平面に直交するX方向成分を持ち、YZ平面から離れる方向に進み、点B’より離れた点Bに入射することとなる。従って、天面4A‘を用いた場合も、天面4Aを用いた場合も、点Aにおける入射角θ1が同一であるとした場合、点Bにおける入射角θ2は、点B’における入射角θ2’よりも小さくなり、これによって、天面4Aを用いた場合には天面4A’を用いた場合より反射を繰り返しても全反射条件を満たす可能性が高まることとなる。
Here, as a light leakage reduction shape, a configuration is considered in which a
但しこの効果は、YZ平面内に沿って、或いはこのYZ平面内に平行な平面に沿って光洩れ低減形状に入射する光線、つまりY方向及びZ方向の成分のみをもつ入射光線に限られるものではない。Y方向、Z方向に加えX方向の成分をもつ入射光線についても同様の効果が得られる。すなわち、入射光線のY方向成分の一部又は全てが前記天面4AによってX方向又はZ方向に変換される結果、光線が全反射条件を満たす可能性が高まる。
However, this effect is limited to rays incident on the light leakage reduction shape along the YZ plane or along a plane parallel to the YZ plane, that is, incident rays having only components in the Y and Z directions. is not. Similar effects can be obtained with respect to incident rays having components in the X direction in addition to the Y and Z directions. That is, a part or all of the Y direction component of the incident light beam is converted into the X direction or the Z direction by the
このように、光洩れ低減形状は、ライトガイド4の天面4a及び底面4bのいずれか一方を側面4c又は4dの上下方向(高さ方向)の幅が狭くなる方向に一様に傾斜させることだけでも、その機能を発揮できる。更に、本実施の形態では、図3に示すように、天面4aの一部を変形させて、交差する一対の細長い傾斜面(これを筋状の凹凸又はプリズムという)4g、4hを複数対設けており、一対の傾斜面4g、4hの交差部(これをプリズムの頂点という)4iが入射面4eから出射面4fに向かって延在するようにしているので、ライトガイド4の上下方向の寸法を小さくでき、バックライト装置の小型化に寄与することができる。尚、図3〜13に示す本実施の形態においては、一対の傾斜面4g、4hが光洩れ低減形状4Mを構成する。尚、一部の図面においては図示を省略しているが、後述するように一対の傾斜面4g、4hの間に間隙面4kが形成されている場合、間隙面4kも光洩れ低減形状4Mに含まれ、更に、後述するように一対の傾斜面4g、4hに接続するテーパ面4pが形成されている場合、テーパ面4pも光洩れ低減形状4Mに含まれるものとする。
As described above, the light leakage reduction shape is such that one of the
図5は、本発明者の行ったシミュレーション結果を示す図である。図5(a)においては、ライトガイド4を図3のZ軸方向に投影した状態を示し、図5(b)は、ライトガイド4を図3のX軸方向に投影した状態を示している。図5によれば、ライトガイド4に入射した光は、天面4aのプリズムと底面4bとの間で、R1〜R10の順序で反射しながら出射面に向かうことが理解される。
FIG. 5 is a diagram showing a simulation result performed by the present inventor. 5A shows a state in which the
ここで、ライトガイド4の好ましい形態について述べる。図6(a)は、ライトガイド4の光洩れ低減形状を除いた部分の側面図であり、図6(b)は、ライトガイド4の上面図であり、図6(c)は、光洩れ低減形状の部分のみを取り出した図であり、一対の傾斜面4g、4hを出射面側に向かってみた拡大図である。入射面4eにおける高さ方向の寸法をD1とし、出射面4fにおける高さ方向の寸法をD2とし、入射面4eと出射面4fとの間隔(全長)をL3とし、入射面4eと天面4aとの角度をθ1とし、入射面4eと底面4bとの角度をθ2としたときに、角度θ1又はθ2のうちいずれか小さいほうの角度が以下の式(1)の上限値を下回ると、ライトガイド4の全長L3を小さく抑えることができ、また下限値を上回るようにすると、全反射条件を満たしやすくなるので好ましい。
70°<θ<90° (1)
Here, the preferable form of the
70 ° <θ <90 ° (1)
又、入射面4eの面積が、出射面4fの面積より大きいと、光を効率よく分配できるので好ましい。即ち、入射面4eにおける幅方向の寸法をL1とし、出射面4fにおける幅方向の寸法をL2としたときに、以下の式が成立するようにライトガイド4を設計すると好ましい。
L1×D1≦L2×D2 (2)
Moreover, it is preferable that the area of the
L1 × D1 ≦ L2 × D2 (2)
図6(b)において、ライトガイド4の中心線と、光洩れ低減形状であるプリズムの頂点とのなす角度γが、以下の式を満たすようにすると、全反射条件を満たしやすくなるので好ましい。なお、角度γは0°でも有効である。
0°≦γ≦40° (3)
In FIG. 6B, it is preferable that the angle γ formed by the center line of the
0 ° ≦ γ ≦ 40 ° (3)
図6(c)における傾斜面4g、4hのなす角βは、以下の式の下限値以上とすることで、全反射条件を満たしやすくなり、また上限値以下とすることで、ライトガイド4の高さを抑えることができる。
100°≦ β ≦ 170° (4)
The angle β formed by the
100 ° ≦ β ≦ 170 ° (4)
図7は、本実施の形態の変形例にかかるライトガイドの側面図である。図7(a)に示すように、LED2の出射面に対向するライトガイド4の入射面に対して、ライトガイド4の天面4aとのなす角度θ1と、ライトガイド4の底面4bとのなす角度θ2とが等しくなる場合のみならず、図7(b)に示すように、ライトガイド4の入射面に対して、ライトガイド4の天面4aとのなす角度θ1と、ライトガイド4の底面4bとのなす角度θ2を異ならせても良い。又、図7(c)に示すように、ライトガイド4の入射面に対して、ライトガイド4の天面4a(或いは底面4b)とのなす角度θ1(或いはθ2)を鈍角とすることもできる。
FIG. 7 is a side view of a light guide according to a modification of the present embodiment. As shown in FIG. 7A, the angle θ1 formed by the
図8は、本実施の形態の変形例にかかるライトガイドの天面を拡大して示す拡大図である。図8(a)に示すように、傾斜面4g、4hは水平面に対して同一角度で立ち上がる場合のみならず、図8(b)に示すように、異なる角度で立ち上がっていても良い。又、図8(c)に示すように、隣接するプリズム間に平面4jを配置しても良いし、図8(d)に示すように、傾斜面4g、4hの交差部4iを平面としても良い。更に、図8(e)に示すように、プリズムの表面を曲面としても良い。かかる場合、傾斜面4g、4hは交差部において滑らかに接続されることとなる。また、これら変形例の形状は、例えばライトガイド4の長さ方向(奥行き方向)の途中から出現するよう構成したり、途中から切り替えて複数の形状が組み合わされるよう構成したりすることもできる。
FIG. 8 is an enlarged view showing an enlarged top surface of the light guide according to the modification of the present embodiment. As shown in FIG. 8A, the
図9は、本実施の形態の変形例にかかるライトガイドの上面図である。図9(a)に示すように、プリズムの頂点である交差部4iは、ライトガイド4の中心線に対して両側に傾いて延在する場合のみならず、図9(b)に示すように、ライトガイド4の中心線と平行に延在しても良いし、図9(c)に示すように、ライトガイド4の中心線に対して一方向に傾いて延在しても良い。更に、図9(d)に示すように、交差部4iは放射状に延在しても良いし、直線でなく曲線を描くように延在しても良い。又、図9(e)及び図9(f)に示すようにライトガイドの側面4c、4dは曲面であっても良い。尚、図9(b)(c)(d)における点線はプリズムの谷部(谷稜線)を表しており、例えば、図9(a)では、このプリズムの谷部を省略して図示している。
FIG. 9 is a top view of a light guide according to a modification of the present embodiment. As shown in FIG. 9 (a), the
図10は、別な実施の形態にかかるライトガイドの斜視図であり、図11は、図10に示すライトガイドの上面図である。図10においても同様に、導光板3の厚み方向を上下方向(Y方向)とし、導光板3の幅方向を左右方向(X方向)とする。PC、PMMA、シクロオレフィンポリマーなどの透明な樹脂から一体的に形成されたライトガイド4は、天面4aと、底面4bと、側面4c、4dと、これらに交差する入射面4eと出射面4fとを有している。更に、天面4aの一部が変形し、交差する一対の細長い傾斜面(これを筋状の凹凸又はプリズムという)4g、4hを複数対設けており、一対の傾斜面4g、4hの交差部(これをプリズムの頂点という)4iが入射面4eから出射面4fに向かって延在するようにしている。また、隣接し合う対の傾斜面4h、4g同士の交差部を谷稜線4jと規定する。
FIG. 10 is a perspective view of a light guide according to another embodiment, and FIG. 11 is a top view of the light guide shown in FIG. Similarly, in FIG. 10, the thickness direction of the
入射面4eはLED2の出射面2a(図1参照)に接触又は近接配置され、出射面4fは導光板3の入射面3b(図1参照)に接触又は近接配置されている。側面4c、4dの入射面4e側における上下方向の寸法D1は、出射面4f側における上下方向の寸法D2よりも大きくなっており、また入射面4eの左右方向の寸法L1は、出射面4fの左右方向の寸法L2よりも小さくなっている。加えて、隣り合う交差部4i同士の入射面4e側における間隔W1が、出射面4f側における間隔W2よりも小さくなっている。又、入射面4e側の筋状の凹凸の数は、出射面4f側の筋状の凹凸の数に等しい。尚、本実施の形態においては、導光板3の厚み方向における光洩れ低減形状を形成する一対の傾斜面4g、4hの寸法が、入射面4e側から出射面4f側に向かって徐々に大きくなっている。
The
ここで、図10において、交差部4iにおける一対の傾斜面4g、4hのなす角をβとしたときに、下記条件式(4)を満たすこととなる。
100° ≦ β ≦ 170° (4)
Here, in FIG. 10, when the angle formed by the pair of
100 ° ≦ β ≦ 170 ° (4)
このような形状を有するので、入射面4eより入射した光の進行方向を制御することが容易になり、出射面4fでの照度分布や輝度分布等各種特性を目的に合わせて制御することが可能になるため、出射面4fにおける照度ムラが低減される。また、入射面4eより入射した光線が全反射条件を満たしやすくなるため、光の利用効率を高めることができる。
Since it has such a shape, it is easy to control the traveling direction of light incident from the
図12は、本発明者が行ったシミュレーションを結果を示す図である。図12には、図10,11に示す実施の形態において、入射面と天面とのなす角θ1を70°<θ1<90°を満たす範囲の一例として89.6°とし、屈折率1.525の樹脂素材を用いてライトガイドを構成した際に、光洩れ低減形状であるプリズムの頂角βを90°〜180°まで変化させた一例の結果を示している。尚、頂角βが180°とは、プリズムにより光洩れ低減形状がなく、天面が平面であることを指す。図12において、縦軸は光の効率であり、横軸はプリズムの頂角βである。図12に示す結果によれば、βが100°以上、170°以下の範囲で、光の利用効率を0.44以上確保することができる。更に、βが116°以上、165°以下の範囲で、光の利用効率を0.52以上確保することができる。
FIG. 12 is a diagram showing the results of a simulation performed by the inventor. 12, in the embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the angle θ <b> 1 between the incident surface and the top surface is 89.6 ° as an example of a range satisfying 70 ° <θ <b> 1 <90 °, and the
ところで、バックライト装置において、比較的厚みの薄い導光板3を用いる場合がある。しかるに、導光板3の入射面3bの厚みに合わせて、ライトガイド4の出射面4fの厚みを薄くすると、ライトガイド4の強度が不足し、曲げや折損等の恐れが生じる。又、剛性低下による成形不良などの問題も生じる。そこで、ライトガイド4の出射面4f側の強度を確保するために、出射面4fの天面4a側を、導光板3の入射面3bに対してはみ出させることがある。
By the way, in the backlight device, the
かかる場合、図13に示すように、ライドガイド4内を進行していた光が、はみ出した出射面4fの領域から導光板3の上部に位置する拡散板5に、側面から入射してしまい、拡散板5から出射する光の強度分布が不均一となる恐れがある。以下の実施の形態では、かかる不具合を緩和もしくは解消することができる。
In such a case, as shown in FIG. 13, the light traveling in the
図14は、別な実施の形態にかかるライトガイド4と導光板3とを示す斜視図であり、組み立てた状態を示している。本実施の形態において、厚み方向を上下方向としたときに、光洩れ低減形状を含めたライトガイド4の出射面4f側の最大厚みT1に対し、導光板3の入射面3bの厚みT2は薄くなっている。また、ライトガイドの出射面における高さ方向の寸法D2は、導光板3の入射面3bの厚みT2より小さくなっている。従って、ライトガイド4の出射面4f側において、傾斜面4g、4hで形成される山部(すなわち光洩れ低減形状)の一部が、入射面3bから上方にはみ出した状態(全ての傾斜面に限られず一部がはみ出せば足りる)となっている。なお、傾斜面4g、4hで形成される山部から傾斜面4g、4hのそれぞれが間隙面4kと交差する交差線4m、4nまで(すなわち光洩れ低減形状全体)が入射面3bからはみ出しても良いが、本発明の効果を得るためには、光洩れ低減形状の少なくとも一部が、入射面3bからはみ出した状態であればよい。
FIG. 14 is a perspective view showing a
更に本実施の形態において、複数対設けられた傾斜面のうち、谷を形成する2つの傾斜面4h、4g同士の間であって、底面4bに沿って延在する平面である間隙面4kを設けている。間隙面4kと、それに交差する2つの傾斜面4h、4gの交差線4m、4nは、入射面4e側から出射面4f側に向かうにつれて徐々に離れているので、製造が容易となっている。即ち、間隙面4kは上方から見て三角形状を有している。更に、間隙面4kは、出射面4fに接するが、入射面4eに接しないように形成されている。尚、間隙面4kは、入射面3b内で終端していると好ましい。間隙面4kが形成されているために、導光板3の厚み方向における光洩れ低減形状を構成する傾斜面4g、4hの寸法は、入射面4e側から出射面4f側に向かって徐々に大きくなった後、徐々に小さくなっている(図15参照)。一対の傾斜面4g、4hのなす角度βは交差部4iの全長にわたって一定であるので、製造が容易となっている。それ以外の構成については、図10に示す実施の形態と同様であるため説明を省略する。図14〜16に示す本実施の形態においては、一対の傾斜面4g、4h及び間隙面4kが光洩れ低減形状4Mを構成する。
Further, in the present embodiment, the
図15は、図14に示す実施の形態を側方から見た図である。本実施の形態によれば、ライトガイド4の入射面4eから入射した光のうち、天面4aの近傍を通過する光の一部が、間隙面4kで全反射されることにより、導光板3の入射面3bを通過するように方向付けされるようになっている。これにより、入射面3bからはみ出した光洩れ低減形状の出射面4f側の領域から、導光板3の外部に洩れ出す光を抑制することができる。
FIG. 15 is a side view of the embodiment shown in FIG. According to the present embodiment, a part of the light that passes through the vicinity of the
図16は、本発明者が行ったシミュレーションの結果を示すグラフであり、縦軸が光の洩れ率であり、横軸が導光板の入射面厚みT2に対する光洩れ低減形状を含めたライトガイドの出射面側の最大厚みT1である。本発明者は、水平面(ここでは導光板3の底面と平行である面をいう)に対する間隙面4kの傾き角を、0°、0.1°、0.2°、0.3°と変えて検討したところ、いずれの条件でも、T1/T2を大きくするにつれて光の洩れ率が増大することが判明した。尚、別の検討結果では、T1/T2が、1.1〜1.5の範囲で光の利用効率が高くなることがわかっている。
FIG. 16 is a graph showing the results of a simulation performed by the present inventor. The vertical axis represents the light leakage rate, and the horizontal axis represents the light guide including the light leakage reduction shape with respect to the incident surface thickness T2 of the light guide plate. This is the maximum thickness T1 on the exit surface side. The inventor changed the inclination angle of the
図17は、更に別な実施の形態にかかるライトガイド4と導光板3とを示す斜視図であり、組み立てた状態を示している。本実施の形態においては、複数対設けられた傾斜面のうち、山を形成する2つの傾斜面4g、4hにそれぞれ交差すると共に、出射面4fに接し且つ出射面4fに対して所定の角度で入射面4e側に傾いたテーパ面4pを設けている。かかるテーパ面4pは、出射面4fに対して角度δで傾いた仮想平面Qにより、複数対の傾斜面4g、4hを一括して削ぎ落とすことで形成できるが、各テーパ面4pの傾き角を互いに異ならせるようにしても良い。尚、本実施の形態においては、ライトガイド4の出射面4f側の最大厚みT1と、導光板3の入射面3bの厚みは等しくなっている。テーパ面4pが形成されているために、導光板3の厚み方向における光洩れ低減形状を構成する傾斜面4g、4hの寸法は、入射面4e側から出射面4f側に向かって徐々に大きくなった後、徐々に小さくなっている(図18参照)。一対の傾斜面4g、4hのなす角度βは交差部4iの全長にわたって一定である。それ以外の構成については、図10に示す実施の形態と同様であるため説明を省略する。図17〜19に示す本実施の形態においては、一対の傾斜面4g、4h及びテーパ面4pが光洩れ低減形状4Mを構成する。
FIG. 17 is a perspective view showing a
図18は、図17に示す実施の形態を側方から見た図である。本実施の形態によれば、ライトガイド4の入射面4eから入射した光のうち、天面4aの近傍を通過する光の一部が、テーパ面4pで全反射されることにより、導光板3の入射面3bを通過するように方向付けされるようになっている。これにより出射面4f以外の面から、導光板3の外部に洩れ出す光を抑制することができる。尚、本実施の形態に、図14,15に示す間隙面4kを付加しても良い。
FIG. 18 is a side view of the embodiment shown in FIG. According to the present embodiment, among the light incident from the
図19は、本発明者が行ったシミュレーションの結果を示すグラフであり、(a)においては、縦軸が光の利用効率であり、横軸がライトガイドのテーパ面と出射面とのなす角度δであり、(b)においては、縦軸が光の洩れ率であり、横軸が図18に示すライトガイドのテーパ面と出射面とのなす角度δである。図19から明らかなように、テーパ面4pは75°〜85°の範囲で光の洩れ率が最も低く、光の利用効率が最も高くなることが判明した。
FIG. 19 is a graph showing the results of a simulation performed by the present inventor. In (a), the vertical axis represents the light utilization efficiency, and the horizontal axis represents the angle formed between the tapered surface of the light guide and the exit surface. In (b), the vertical axis is the light leakage rate, and the horizontal axis is the angle δ between the tapered surface of the light guide and the exit surface shown in FIG. As is clear from FIG. 19, it was found that the tapered
図20は、別な変形例にかかるライトガイド4の側面図である。図20に示すように、光洩れ低減形状を構成する傾斜面4g、4hは、出射面4e側では天面4aに設け、入射面4f側では底面4bに設けるようにしても良い。このとき、天面4a側の傾斜面4g、4hと、底面4b側の傾斜面4g、4hとは上下方向に重合しないことが望ましい。
FIG. 20 is a side view of a
図21は、別な変形例にかかるライトガイド4及び導光板3の側面図である。図21(a)に示すように、ライトガイド4の出射面4fと導光板3の入射面3bを密着するように組み付けたとき、ライトガイド4の底面4bが導光板3の底面3cに対して傾くように配置されていると、入射面3bから取り込まれる光の量が増大し、光の利用効率が高まる。
FIG. 21 is a side view of a
一方、図21(b)に示すように、ライトガイド4の出射面4fと導光板3の入射面3bを密着するように組み付けたとき、ライトガイド4の底面4bが導光板3の底面3cに対して同一平面上に配置されていると、組付性が向上する。
On the other hand, as shown in FIG. 21B, the
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、プリズムは底面4bのみに設けても良く、天面4aと底面4bの双方に形成されていても良い。又、天面4a及び/又は底面4bを平面状として、ここにプリズムを形成したシートを貼り付けても良い。
The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. For example, the prism may be provided only on the
1 筐体
2LED
3 導光板
4 ライトガイド
4A,4A’、4a 天面
4b 底面
4c、4d 側面
4e 入射面
4f 出射面
4g、4h 傾斜面
4i 交差部
4k 間隙面
4p テーパ面
5 拡散板
6 液晶表示素子
1
3
Claims (25)
前記光源からの光を入射するための入射面と、
前記導光板に光を出射するための出射面と、
前記入射面と前記出射面とに交差する方向に延在し、互いに対向する天面及び底面とを有し、
前記導光板の厚み方向における前記入射面の寸法よりも、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法が小さくなるように、前記天面と前記底面の一方の面が、他方の面に対して傾斜しており、
前記天面と前記底面の少なくとも一方に、前記入射面より入射された光のうち、前記出射面以外の面から出射される光の量を抑制する光洩れ低減形状を備えた構造を設けたことを特徴とするライトガイド。 In a light guide that is disposed between a light source and a light guide plate and guides light from the light source to the light guide plate,
An incident surface for incident light from the light source;
An exit surface for emitting light to the light guide plate;
Extending in a direction intersecting the entrance surface and the exit surface, and having a top surface and a bottom surface facing each other,
One surface of the top surface and the bottom surface is relative to the other surface so that the size of the exit surface in the thickness direction of the light guide plate is smaller than the size of the entrance surface in the thickness direction of the light guide plate. Is inclined,
At least one of the top surface and the bottom surface is provided with a structure having a light leakage reduction shape for suppressing the amount of light emitted from a surface other than the light exit surface out of the light incident from the light incident surface. Light guide characterized by.
前記光源からの光を入射するための入射面と、
前記導光板に光を出射するための出射面と、
前記入射面と前記出射面とに交差する方向に延在し、互いに対向する天面及び底面とを有し、
前記導光板の厚み方向における前記入射面の寸法よりも、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法が小さくなるように、前記天面と前記底面の一方の面が、他方の面に対して傾斜しており、
前記天面と前記底面の少なくとも一方に、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在し前記導光板の厚み方向に沿って延在する平面を仮想平面としたとき、前記光源から出射され前記仮想平面に沿って進む光の反射光が前記仮想平面から離れるような方向成分を持つ光洩れ低減形状を備えた構造を設けたことを特徴とするライトガイド。 In a light guide that is disposed between a light source and a light guide plate and guides light from the light source to the light guide plate,
An incident surface for incident light from the light source;
An exit surface for emitting light to the light guide plate;
Extending in a direction intersecting the entrance surface and the exit surface, and having a top surface and a bottom surface facing each other,
One surface of the top surface and the bottom surface is relative to the other surface so that the size of the exit surface in the thickness direction of the light guide plate is smaller than the size of the entrance surface in the thickness direction of the light guide plate. Is inclined,
When at least one of the top surface and the bottom surface extends from the incident surface side toward the exit surface side and extends along the thickness direction of the light guide plate as a virtual plane, the light source emits light. A light guide having a light leakage reduction shape having a directional component such that reflected light of light traveling along the virtual plane is separated from the virtual plane.
前記光洩れ低減形状は、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在する交差部を有する一対の傾斜面を複数対有し、隣り合う前記交差部の前記入射面側における間隔が、前記出射面側における間隔よりも小さくなっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のライトガイド。 It has a pair of side surfaces that extend in a direction intersecting the entrance surface and the exit surface and face each other, and the distance between the pair of side surfaces is wider on the exit surface side than the entrance surface side. And
The light leakage reduction shape has a plurality of pairs of inclined surfaces having intersections extending from the incident surface side toward the emission surface side, and an interval between the adjacent intersection portions on the incident surface side is: The light guide according to claim 1, wherein the light guide is smaller than an interval on the emission surface side.
100° ≦ β ≦ 170° (4) 8. The light guide according to claim 5, wherein the following conditional expression (4) is satisfied, where β is an angle formed by a pair of inclined surfaces at the intersection.
100 ° ≦ β ≦ 170 ° (4)
複数対設けられた傾斜面であって、一対の前記傾斜面の交差部が、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在している傾斜面と、
谷を形成する2つの前記傾斜面同士の間であって、前記出射面側において、前記底面に沿った方向に延在する間隙面と、を有することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のライトガイド。 The light leakage reducing shape is
A plurality of pairs of inclined surfaces, wherein an intersection of the pair of inclined surfaces extends from the incident surface side toward the emission surface side; and
14. A gap surface extending between the two inclined surfaces forming a valley and extending in a direction along the bottom surface on the emission surface side. Light guide according to Crab.
複数対設けられた傾斜面であって、一対の前記傾斜面の交差部が、前記入射面側から前記出射面側に向かって延在している傾斜面と、
山を形成する2つの前記傾斜面にそれぞれ交差すると共に、前記出射面に接し且つ前記出射面に対して所定の角度で前記入射面側に傾いたテーパ面を有することを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載のライトガイド。 The light leakage reducing shape is
A plurality of pairs of inclined surfaces, wherein an intersection of the pair of inclined surfaces extends from the incident surface side toward the emission surface side; and
2. A tapered surface that intersects each of the two inclined surfaces forming a mountain and is in contact with the emission surface and is inclined toward the incident surface side at a predetermined angle with respect to the emission surface. The light guide in any one of -16.
前記ライトガイドは、
前記光源からの光を入射するための入射面と、
前記導光板に光を出射するための出射面と、
前記入射面と前記出射面とに交差する方向に延在し、互いに対向する天面及び底面とを有し、
前記導光板の厚み方向における前記入射面の寸法よりも、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法が小さくなるように、前記天面と前記底面の一方の面が、他方の面に対して傾斜しており、
前記天面と前記底面の少なくとも一方に、前記入射面より入射された光のうち、前記出射面以外の面から出射される光の量を抑制する光洩れ低減形状を備えた構造が設けられていることを特徴とするバックライト装置。 A backlight device that is disposed between a light source and a liquid crystal element, and includes a light guide that receives light from the light source and a light guide plate that emits light that has passed through the light guide toward the liquid crystal element. There,
The light guide is
An incident surface for incident light from the light source;
An exit surface for emitting light to the light guide plate;
Extending in a direction intersecting the entrance surface and the exit surface, and having a top surface and a bottom surface facing each other,
One surface of the top surface and the bottom surface is relative to the other surface so that the size of the exit surface in the thickness direction of the light guide plate is smaller than the size of the entrance surface in the thickness direction of the light guide plate. Is inclined,
At least one of the top surface and the bottom surface is provided with a structure having a light leakage reduction shape that suppresses the amount of light emitted from a surface other than the light exit surface out of the light incident from the light incident surface. A backlight device characterized by comprising:
前記ライトガイドは、
前記光源からの光を入射するための入射面と、
前記導光板に光を出射するための出射面と、
前記入射面と前記出射面とに交差する方向に延在し、互いに対向する天面及び底面とを有し、
前記導光板の厚み方向における前記入射面の寸法よりも、前記導光板の厚み方向における前記出射面の寸法が小さくなるように、前記天面と前記底面の一方の面が、他方の面に対して傾斜しており、
前記天面と前記底面の少なくとも一方に、前記入射面より入射された光のうち、前記出射面以外の面から出射される光の量を抑制する光洩れ低減形状を備えた構造が設けられていることを特徴とする光源装置。 A light source device that is disposed between a light source and a light guide that is disposed between the light source and the light guide plate and guides light from the light source to the light guide plate.
The light guide is
An incident surface for incident light from the light source;
An exit surface for emitting light to the light guide plate;
Extending in a direction intersecting the entrance surface and the exit surface, and having a top surface and a bottom surface facing each other,
One surface of the top surface and the bottom surface is relative to the other surface so that the size of the exit surface in the thickness direction of the light guide plate is smaller than the size of the entrance surface in the thickness direction of the light guide plate. Is inclined,
At least one of the top surface and the bottom surface is provided with a structure having a light leakage reduction shape that suppresses the amount of light emitted from a surface other than the light exit surface out of the light incident from the light incident surface. A light source device characterized by comprising:
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