JP2012048915A - Lighting device, and display device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話やモバイルコンピュータなどの携帯情報機器に用いられる表示装置や、その表示装置に用いられる照明装置に関する。 The present invention relates to a display device used for a portable information device such as a mobile phone or a mobile computer, and a lighting device used for the display device.
液晶表示装置は光源として照明装置を備えている。照明装置の種類としては、光源からの光を導光板の側面から入射して、導光板の上面(以下、出射面と称す)から出射させるエッジライト方式の照明装置が知られている。 The liquid crystal display device includes an illumination device as a light source. As a type of illumination device, an edge light type illumination device is known in which light from a light source is incident from a side surface of a light guide plate and is emitted from an upper surface of the light guide plate (hereinafter referred to as an emission surface).
従来、エッジライト方式の照明装置では、照明装置の輝度の向上と均一化を図るために、導光板の出射面や出射面とは反対側の対向面に多数の溝部やドットパターンを形成して光源からの光を拡散させることが提案されている。このような照明装置には、導光板の出射面または対向面に四角錘形状の拡散パターンを形成した構成が広く知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
Conventionally, in an edge light type illuminating device, in order to improve and equalize the luminance of the illuminating device, a large number of grooves and dot patterns are formed on the exit surface of the light guide plate and the opposite surface to the exit surface. It has been proposed to diffuse light from a light source. A configuration in which a quadrangular pyramid-shaped diffusion pattern is formed on the exit surface or the opposing surface of a light guide plate is widely known for such an illumination device (see, for example,
しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示されている拡散パターンのように、四角錘形状の微細構造体を用いた場合には、微細構造体を形成する四つの側面の全ての斜面によって光が反射されてしまう。図7は、導光板に四角錘形状の微細構造体が形成された照明装置を模式的に示す上視図である。光源からの光19は、微細構造体3の光源側斜面の底辺に対し、ほぼ垂直に入射しているため、導光板の出射面に対して垂直方向に出射する。一方、光源からの光18は、導光板2の側面により反射されると、微細構造体3の別の斜面(導光板の側面側斜面)にあたり反射される。このとき、光18は斜面の底辺に対して垂直に入射しにくく、光18は導光板の出射面に対して垂直方向に出射せず、拡散される。このように、微細構造体の形状を四角錘とすると、光源側斜面以外の斜面が拡散面となってしまい、光源からの光の利用効率が低下してしまう。
However, when a quadrangular pyramid-shaped microstructure is used, such as the diffusion patterns disclosed in
上記課題を解決するため、照明装置の導光板の上面(出射面)または下面(対向面)に反射面と2つの側面をもつ凹形状の微細構造体を設ける。導光板の表面を延長した仮想面を微細構造体の底面とすると、微細構造体の反射面はこの底面と40〜60度の角度を形成する。また微細構造体の2つの側面は、導光板の出射面に対して略垂直に形成される。さらに、反射面の底辺が光源と微細構造体を結んだ光路に対して略垂直となるように配置される。 In order to solve the above-described problems, a concave microstructure having a reflecting surface and two side surfaces is provided on the upper surface (outgoing surface) or the lower surface (opposing surface) of the light guide plate of the lighting device. When the virtual surface obtained by extending the surface of the light guide plate is the bottom surface of the fine structure, the reflection surface of the fine structure forms an angle of 40 to 60 degrees with the bottom surface. Further, the two side surfaces of the fine structure are formed substantially perpendicular to the exit surface of the light guide plate. Further, the reflection surface is arranged so that the bottom side is substantially perpendicular to the optical path connecting the light source and the fine structure.
また、微細構造体の形状は三角錐台としてもよい。
また、微細構造体の高さは1〜10μmとしてもよい。
さらに、微細構造体は光源からの距離が離れるに従い密度が大きくなるように配置されてもよい。
The shape of the fine structure may be a triangular frustum.
The height of the fine structure may be 1 to 10 μm.
Furthermore, the fine structures may be arranged so that the density increases as the distance from the light source increases.
あるいは、微細構造体は光源からの距離が離れるに従いサイズが大きくなるように配置されてもよい。
また、本発明の表示装置は、上記いずれかの照明装置の導光板の出射面上に非自発光型の表示素子が配置される。
Alternatively, the fine structure may be arranged so that its size increases as the distance from the light source increases.
In the display device of the present invention, a non-self-luminous display element is disposed on the light exit surface of the light guide plate of any one of the above illumination devices.
本発明の照明装置の構成によれば、光源からの光のうち、微細構造体の側面で拡散される光成分を減少させ、出射面に対して垂直方向の光成分を増やすことができるため、光の利用効率が高い照明装置を実現することができる。 According to the configuration of the illumination device of the present invention, among the light from the light source, the light component diffused on the side surface of the fine structure can be reduced, and the light component in the direction perpendicular to the emission surface can be increased. A lighting device with high light utilization efficiency can be realized.
光源と導光板を用いた照明装置および表示装置において、導光板の上面と下面のいずれか一方に凹形状の微細構造体を形成する。この微細構造体は、反射面と2つの側面をもち、導光板の表面を延長した仮想面を微細構造体の底面とすると、反射面は底面と40〜60度の角度を形成する。また、2つの側面は導光板の上面すなわち出射面に対して略垂直に形成される。さらに、微細構造体は、反射面の底辺が光源と微細構造体を結んだ光路に対して略垂直となるように配置される。微細構造体の形状は三角錐台でもよい。このような構成により、微細構造体の反射面でのみ光源からの光を導光板の上面、すなわち出射面方向へ反射することが可能となる。また、微細構造体の側面に当たった光は、拡散されずに再度導光板に入光し、他の微細構造体の反射面によって出射面方向へ反射される。そのため、出射面に対して垂直方向の光の成分を増やし、光源からの光の利用効率を上げることができる。
以下に本発明の照明装置および表示装置について図面を用いて具体的に説明する。
In a lighting device and a display device using a light source and a light guide plate, a concave microstructure is formed on either the upper surface or the lower surface of the light guide plate. This fine structure has a reflection surface and two side surfaces. When a virtual surface obtained by extending the surface of the light guide plate is a bottom surface of the fine structure, the reflection surface forms an angle of 40 to 60 degrees with the bottom surface. The two side surfaces are formed substantially perpendicular to the upper surface of the light guide plate, that is, the exit surface. Furthermore, the fine structure is disposed so that the bottom of the reflection surface is substantially perpendicular to the optical path connecting the light source and the fine structure. The shape of the fine structure may be a triangular frustum. With such a configuration, it is possible to reflect light from the light source only on the reflection surface of the fine structure toward the upper surface of the light guide plate, that is, the emission surface direction. Further, the light hitting the side surface of the fine structure enters the light guide plate again without being diffused, and is reflected in the direction of the emission surface by the reflection surface of the other fine structure. Therefore, the light component in the direction perpendicular to the emission surface can be increased, and the light use efficiency from the light source can be increased.
The lighting device and display device of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
図1は、本実施例の照明装置の構成を模式的に示す断面図である。光源1の前方に、光源1から出光した光を導光する導光板2が配置される。光源1は、導光板2の入射面に対向して配置される。導光板2の出射面4と反対の面(以下、対向面と称す)には、複数の微細構造体3が凹形状に形成される。導光板2の対向面側の下方には反射板15が配置される。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the illumination device of this embodiment. A
図2は、本実施例の微細構造体3の構成を模式的に示す斜視図である。図示するように本発明の微細構造体3は形状が三角錐台で、反射面5と、2つの側面6と、出射面に対して略平行な上底7及び底面の5つの面から形成される。なお、本実施例では、導光板の対向面を延長した仮想面を微細構造体3の底面とする。微細構造体3の高さは1〜10μm程度である。反射面5は光源1に対向するように配置され、光源からの光を導光板の出射面に対して垂直方向へ反射する機能を持つ。また、反射面5と底面とが成す角度は40〜60度である。側面6は導光板の出射面に対して略垂直になるように形成される。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the
図3は本実施例の微細構造体3の別の実施形態である。図示するように微細構造体3は直線9と曲線8から形成されてもよい。このような形状にすることにより、射出成型時の成型性がよくなり、金型と射出成型品の形状の差を小さくすることができる。
FIG. 3 shows another embodiment of the
次に図4を用いて導光板2内の光の挙動について説明する。光源からの光19は、微細構造体3の斜面の底辺に対し垂直に入射しているため、導光板に対して垂直方向に反射され出射面から出射する。また、光源からの光18は、導光板21の側面により反射され、微細構造体3aの側面にあたると屈折して再度導光板に入光する。再度入光した光は別の微細構造体3bの反射面により導光板に対して垂直方向へ反射される。このように微細構造体の側面6を出射面に対して略垂直に形成することにより、微細構造体の側面に当たった光を再度導光板に入光させ、別の微細構造体の反射面によって導光板の出射面に対して垂直方向へ反射することが可能となる。そのため、光源からの光のうち、微細構造体の側面によって拡散される光の成分が減少し、導光板の出射面に対して垂直に進む光の成分が増加するので、照明装置の光の利用効率を向上させることができる。
Next, the behavior of light in the
次に、図5(a)と図5(b)を用いて微細構造体3の配置について説明する。図5(a)と図5(b)は本実施例の照明装置の構成を模式的に示す上視図である。
Next, the arrangement of the
図5(a)に示すように、導光板2の対向面側には複数の微細構造体3が配置される。各微細構造体3は、その反射面が光源1に対向するように設置される。さらに微細構造体3は、反射面5の底辺が光源1とそれぞれの微細構造体3を結ぶ光路10に対して略垂直になるように配置される。このように微細構造体3を配置することで、光源1から入射した光は微細構造体3の反射面により反射され、出射面から垂直方向に出射されるため、光の利用効率を最も高くすることができる。
As shown in FIG. 5A, a plurality of
また、複数の微細構造体3は光源1から離れるに従って、密度が大きくなるように配置される。導光板2では光源1に近いほど光量が多いため、このように配置することにより光源1から入射した光を導光板2の出射面4から均一に出射させることができる。
Further, the plurality of
図5(b)は、本実施例の照明装置の別の実施形態を模式的に示す図である。本実施形態では、微細構造体3は、光源1から離れるに従って、サイズが大きくなるように配置される。このように配置することで、図5(a)に示す構成と同様に、光源1から入射した光を導光板2の出射面4から均一に出射させることができる。また、微細構造体3は光源1から離れるに従って、密度、サイズとも大きくなるように配列してもよい。
FIG.5 (b) is a figure which shows typically another embodiment of the illuminating device of a present Example. In the present embodiment, the
図6は、本実施例の表示装置を模式的に示す断面図である。本実施例の表示装置は、実施例1に記載の照明装置17の上方に液晶表示素子16が配置された構成で、液晶表示素子16は照明装置17により照射される。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the display device of this example. The display device of the present embodiment has a configuration in which the liquid
液晶表示素子16は、液晶パネル12と、液晶パネル12の上下面に貼り付けられた偏光板11により形成される。液晶パネル12は、図示しないが、2枚のガラス基板の間隙に液晶層がシール材により封入される。液晶表示素子16の下方には、照明装置17が設置され、液晶表示素子16の背面から照明光を照射する。照明装置17は、光源1と、光源1の側方に配置した導光板2と、導光板2の背面に設置した反射板15と、導光板2の出射面上に設置した拡散板14と、リムシート13を備える。導光板2には、実施例1に示したのと同様に微細構造体3が形成される。
The liquid
なお、上述の各実施例では微細構造体を対向面に凹形状に形成したが、微細構造体は出射面に凹形状で形成されてもよい。その場合には、導光板の下方に反射板を配置する。これにより、光源からの光は微細構造体の反射面によって反射され、対向面から出射すると反射板によって反射されて導光板に戻り、出射面から出射することができる。 In each of the above-described embodiments, the fine structure is formed in a concave shape on the opposing surface, but the fine structure may be formed in a concave shape on the output surface. In that case, a reflecting plate is disposed below the light guide plate. Thereby, the light from the light source is reflected by the reflecting surface of the fine structure, and when it is emitted from the opposing surface, it is reflected by the reflecting plate, returns to the light guide plate, and can be emitted from the emitting surface.
また、上述の各実施例では、微細構造体の形状を三角錐台としたが、三角錐であってもよい。ただし、三角錐台のほうが、成形での信頼性を向上させることができる。 In each of the above-described embodiments, the shape of the fine structure is a triangular frustum, but it may be a triangular pyramid. However, the triangular frustum can improve the reliability in molding.
また、上述の各実施例の光源1は点光源であり、サイドビュータイプの白色LEDを想定しているが、トップビュータイプの白色LEDでも砲弾型タイプの白色LEDでも白色以外の色であってもかまわない。白色LEDとして青色LEDに黄色の蛍光体をポッティングしたタイプを用いてもよい。また、導光板2として、COP(シクロオレフィンポリマー)、PMMA、PC等の透明樹脂の成型品を用いてもよい。
Further, the
本発明に係る照明装置、及び、表示装置は、例えば、携帯電話、デジタルカメラ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 and a digital camera.
1 光源
2 導光板
3 微細構造体
4 出射面
5 反射面
6 側面
7 上底
8 曲線
9 直線
10 光路
11 偏光板
12 液晶パネル
13 リムシート
14 拡散板
15 反射板
16 液晶表示素子
17 照明装置
18、19 光源からの光
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光源からの光を側面から入射し、上面から出射する導光板と、
前記導光板の上面と下面のいずれか一方に形成された凹形状の微細構造体を備え、
前記微細構造体は、底面に対して40〜60度の角度を形成する反射面と、前記上面に対して略垂直な2つの側面をもち、
前記反射面の底辺が前記光源と前記微細構造体を結んだ光路に対して略垂直となるように配置されることを特徴とする照明装置。 A light source;
A light guide plate that makes light from the light source incident from a side surface and exits from an upper surface;
A concave microstructure formed on either the upper surface or the lower surface of the light guide plate;
The microstructure has a reflective surface that forms an angle of 40 to 60 degrees with respect to the bottom surface, and two side surfaces that are substantially perpendicular to the top surface,
An illumination device, wherein the bottom surface of the reflecting surface is disposed so as to be substantially perpendicular to an optical path connecting the light source and the fine structure.
前記光源からの光を側面から入射し、上面から出射する導光板と、
前記導光板の上面と下面のいずれか一方に形成された凹形状の微細構造体と、
前記導光板の上方に配置された非自発光型の表示素子を備え、
前記微細構造体は、底面に対して40〜60度の角度を形成する反射面と、前記上面に対して略垂直な2つの側面をもち、
前記反射面の底辺が前記光源と前記微細構造体を結んだ光路に対して略垂直となるように配置されることを特徴とする表示装置。 A light source;
A light guide plate that makes light from the light source incident from a side surface and exits from an upper surface;
A concave microstructure formed on either the upper surface or the lower surface of the light guide plate;
A non-self-luminous display element disposed above the light guide plate;
The microstructure has a reflective surface that forms an angle of 40 to 60 degrees with respect to the bottom surface, and two side surfaces that are substantially perpendicular to the top surface,
A display device, wherein the bottom surface of the reflecting surface is arranged so as to be substantially perpendicular to an optical path connecting the light source and the fine structure.
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JP2010188733A JP2012048915A (en) | 2010-08-25 | 2010-08-25 | Lighting device, and display device having the same |
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CN106950641A (en) * | 2017-05-11 | 2017-07-14 | 京东方科技集团股份有限公司 | A kind of light guide plate, optics module and the display device that is all-trans |
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2010
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