JP2012216428A - Light source module, and electronic device equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源モジュール及びそれを備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a light source module and an electronic apparatus including the light source module.
近年、液晶表示装置においては、薄型化を図るために、光源からの光を導光板によって面状に出射させるサイドエッジ(「サイドライト」ともいう)型導光板を備えたバックライトが多用されている。 In recent years, in order to reduce the thickness of a liquid crystal display device, a backlight having a side edge (also referred to as “sidelight”) type light guide plate that emits light from a light source in a planar shape by the light guide plate has been widely used. Yes.
このようなサイドエッジ型導光板では、導光板の長手方向の例えば両端部にLED等の光源を配置し、導光板の長手方向の各端面から、光を入射させ、導光板の内部中央へその光を全反射させながら、導光板の表面に光を出射するようになっている。 In such a side-edge type light guide plate, light sources such as LEDs are arranged at both end portions in the longitudinal direction of the light guide plate, light is incident from each end face in the longitudinal direction of the light guide plate, and the light source plate enters the inner center of the light guide plate. Light is emitted to the surface of the light guide plate while totally reflecting the light.
しかしながら、サイドエッジ型導光板においては、熱膨張により導光板が伸縮し、導光板の長手方向においては伸縮量が大きい。このため、導光板の端部においては、光源を導光板に密着させることはできず、熱膨張による伸縮量を見越した隙間を有する構造となっている。この結果、隙間の存在により光源の導光板への入射効率が悪くなるという問題点を有している。この問題は、導光板が大型になればなるほど、伸縮量が大きくなり、光源と導光板との隙間を大きくしなければならないので、入射効率がさらに低下する。 However, in the side edge type light guide plate, the light guide plate expands and contracts due to thermal expansion, and the amount of expansion and contraction is large in the longitudinal direction of the light guide plate. For this reason, at the edge part of a light-guide plate, a light source cannot be closely_contact | adhered to a light-guide plate, but it has a structure which has the clearance | gap which anticipated the expansion-contraction amount by thermal expansion. As a result, there is a problem that the incidence efficiency of the light source to the light guide plate is deteriorated due to the presence of the gap. The problem is that the larger the light guide plate, the greater the amount of expansion and contraction, and the greater the gap between the light source and the light guide plate.
そこで、この問題を解決するために、例えば特許文献1及び2に開示された表示装置用バックライトが提案されている。
In order to solve this problem, for example, display device backlights disclosed in
図19に示すように、特許文献1のバックライト100では、導光板110の下方に発光ダイオード101が設けられている。そして、導光板110の表面における発光ダイオード101の直上においては、発光ダイオード101からの光を導光板101の両端部側へ反射すべく、曲面からなる反射面111・111が形成されている。また、発光ダイオード101の下側には反射シート102が設けられている。
As shown in FIG. 19, in the
上記の構成により、導光板110の厚み方向の伸縮量は大きくないので、発光ダイオード101を導光板101に近接して配設することができる。また、発光ダイオード101の下側に設けられた反射シート102の存在とも相俟って、発光ダイオード101から出射された光の略全てが導光板110に導入されるので、サイドエッジ(「サイドライト」ともいう)型導光板よりも光の導光板110への結合効率及び光利用効率を向上できるものとなっている。
With the above configuration, the
また、図20に示すように、特許文献2のバックライト200では、導光板210の一端に受光面211a及び反射面211bを有する受光反射部211が形成されている。また、光源であるLED201は、導光板210における受光反射部211の真下に配置されている。
As shown in FIG. 20, in the
しかしながら、特許文献1及び2のバックライトには、以下の問題がある。
However, the backlights of
まず、特許文献1に開示された表示装置用バックライト100では、導光板110に曲面からなる反射面111・111を形成しなければならない。したがって、導光板110を加工しなければならないので、コスト高になり、特に、大型導光板の加工は面積が大きく困難であるという問題点を有している。
First, in the
また、反射面111・111で光が全反射するため、導光板110の表面における発光ダイオード101の直上は、光が全く透過せず暗部となり、輝度むらが発生する。また、反射面111・111について一部だけを反射させ残りの部分を透過させる構成とした場合であっても、反射率を極めて高精度で制御しないかぎり、暗部または明部が生じ輝度むらが発生する。
In addition, since the light is totally reflected by the
また、特許文献1の表示装置用バックライト100では、導光板に加工を施す必要があるので、単なる平板状の導光板より、コスト高になる欠点がある。また、発光ダイオード101の直上の輝度が周囲より明るくなり、輝線が発生するので、均一な輝度分布を作ることができないという欠点がある。
Further, the
また、特許文献2のバックライト200では、導光板210の側部の一端のみに形成された受光反射部211から光を入射させる構成になっている。このため、導光板210の中央にLED201を配置することができない。それゆえ、特に大型の導光板を必要とする大型TVでは、導光板210における中央部の光強度が低下するという問題がある。
Further, the
また、バックライト200の製造方法に着目すると、受光反射部211の加工のため、コスト高となるという問題点がある。
Further, when attention is paid to the manufacturing method of the
まず、導光板210の一部の形状を加工し受光反射部211を形成する場合、導光板210の加工にコストがかかるという問題がある。また、受光反射部211の加工に耐え得る程度に導光板210の厚さを大きくする必要がある。
First, when the light receiving
また、受光反射部211を導光板210と別部材で形成し導光板210に接着する場合、受光反射部211を厚さ数mmの導光板210の側面に接着する必要があるので、接着が非常に困難である。それゆえ、導光板210の側面と受光反射部211との接着にコストがかかるという問題がある。
Further, when the light receiving / reflecting
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上させ、かつ輝度ムラを抑制し得る、低コスト化が達成された光源モジュール及びそれを備えた電子機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is to increase the coupling efficiency from the light source to the light guide plate without improving the light guide plate, to improve the light utilization efficiency, and An object of the present invention is to provide a light source module capable of suppressing luminance unevenness and achieving cost reduction, and an electronic device including the same.
本発明の光源モジュールは、上記の課題を解決するために、平板状の導光板と、上記導光板の下方に配された光源と、上記導光板と上記光源との間に配された光結合部材とを備え、上記光結合部材は、上記導光板と平行な面で当接する頂部平坦面と、光源からの光を反射し上記頂部平坦面へ導く反射面とを有し、上記導光板に光結合せずに上記光結合部材に戻った光を、上記頂部平坦面に向けて反射する、上記光源と同一面に設けられた第1反射部材をさらに備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a light source module according to the present invention includes a flat light guide plate, a light source disposed below the light guide plate, and an optical coupling disposed between the light guide plate and the light source. The light coupling member has a top flat surface that abuts on a surface parallel to the light guide plate, and a reflection surface that reflects light from a light source and guides the light to the top flat surface. It is characterized by further comprising a first reflecting member provided on the same surface as the light source, which reflects light returning to the optical coupling member without optical coupling toward the flat top surface.
本発明の光源モジュールでは、平板状の導光板の下方に光源を設けると共に、導光板と光源との間に光源から出射された光を導光板に結合させる光結合部材が設けられている。このため、導光板の下方の光源から出射された光は光結合部材を介して導光板に光結合する。 In the light source module of the present invention, a light source is provided below the flat light guide plate, and an optical coupling member that couples light emitted from the light source to the light guide plate is provided between the light guide plate and the light source. For this reason, the light emitted from the light source below the light guide plate is optically coupled to the light guide plate via the optical coupling member.
上記の構成によれば、上記光結合部材は、上記導光板と平行な面で当接する頂部平坦面と、光源からの光を反射し上記頂部平坦面へ導く反射面とを有するので、光源から出射された光は、光結合部材に入射し上記反射面にて反射する。そして、上記反射面にて反射された光は、上記頂部平坦面に導かれ、導光板の下面に対し斜め方向に入射する。導光板に対し斜め方向に入射した光は、導光板の内部を全反射しながら導光板の端部まで移動し、その途中で光路変換素子にて全反射条件が破れて外部に出射される。 According to said structure, since the said optical coupling member has the top flat surface which contact | abuts in the surface parallel to the said light-guide plate, and the reflective surface which reflects the light from a light source and guides it to the said top flat surface, The emitted light enters the optical coupling member and is reflected by the reflecting surface. Then, the light reflected by the reflecting surface is guided to the top flat surface and is incident on the lower surface of the light guide plate in an oblique direction. The light incident on the light guide plate in an oblique direction moves to the end of the light guide plate while totally reflecting the inside of the light guide plate, and the total reflection condition is broken by the optical path conversion element on the way, and is emitted to the outside.
それゆえ、上記の構成によれば、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するための光源と導光板との隙間が不要となる。したがって、上記の構成によれば、光源からの出射光が外部に直接漏れることを防止することができ、光源から導光板への結合効率を向上させることができる。 Therefore, according to the above configuration, unlike the conventional side edge type light guide plate, the backlight is a type directly under the light guide plate, so that the thermal expansion required in the side edge type light guide plate is avoided. Therefore, a gap between the light source and the light guide plate is not necessary. Therefore, according to said structure, the emitted light from a light source can be prevented from leaking directly outside, and the coupling efficiency from a light source to a light-guide plate can be improved.
また、上記の構成では、導光板とは別体の光結合部材を設けることにより、平板状の導光板に対して斜めに光を入射させるので、導光板の内部では入射光が全反射しながら導光される。 Further, in the above configuration, by providing a light coupling member separate from the light guide plate, light is incident on the flat light guide plate at an angle, so that incident light is totally reflected inside the light guide plate. Light is guided.
この結果、導光板を加工しなくても光源からの光結合部材を介した入射光を導光板の内部にて導光させることができる。 As a result, incident light from the light source via the optical coupling member can be guided inside the light guide plate without processing the light guide plate.
したがって、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得る光源モジュールを提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a light source module that can increase the coupling efficiency from the light source to the light guide plate and improve the light use efficiency without processing the light guide plate.
また、上記の構成によれば、上記第1反射部材は、上記光源と同一面において、上記導光板に光結合せずに上記光結合部材に戻った光(迷光)を、上記頂部平坦面に向けて反射する。これにより、光源と光結合部材との位置ずれによって光路がずれた状態であっても、迷光を減少させ、かつ光結合率の低下を防ぐことができる。その結果、輝度ムラを抑制することができる。 Further, according to the above configuration, the first reflecting member causes light (stray light) that has not been optically coupled to the light guide plate and returned to the optical coupling member to the top flat surface on the same plane as the light source. Reflect toward you. Thereby, even in a state where the optical path is shifted due to the positional shift between the light source and the optical coupling member, stray light can be reduced and a decrease in the optical coupling rate can be prevented. As a result, luminance unevenness can be suppressed.
なお、特許文献1〜4には、本願発明における第1反射部材を設けることが一切記載されていない。つまり、特許文献1〜4では、導光板に光結合せずに光結合部に戻った光を、再度導光板に光結合するように再反射させることはできない。
本発明の光源モジュールでは、上記第1反射部材は、再反射面を有し、上記再反射面によって反射され、かつ上記導光板に光結合する光が、上記光結合部材に戻らずに上記導光板に光結合する光と交差していることが好ましい。 In the light source module of the present invention, the first reflecting member has a re-reflecting surface, and the light reflected by the re-reflecting surface and optically coupled to the light guide plate does not return to the optical coupling member and is guided to the light source module. It preferably crosses light that is optically coupled to the optical plate.
上記の構成によれば、上記再反射面によって反射され、かつ上記導光板に光結合(入射)する光の方向が、上記導光板における縦又は横方向の中心線に対して、上記光結合部材に戻らずに上記導光板に光結合(入射)する光の方向と逆方向を向いている。これにより、上記導光板の広範囲に光を照射することができる。 According to the above configuration, the direction of the light reflected by the re-reflecting surface and optically coupled (incident) to the light guide plate is the optical coupling member with respect to the vertical or horizontal center line of the light guide plate. The direction of light that is optically coupled (incident) to the light guide plate is not reversed and is directed in the opposite direction. Thereby, light can be irradiated to the wide range of the said light-guide plate.
本発明の光源モジュールでは、上記第1反射部材は、上記反射面にて上記導光板と反対方向へ反射された光を、さらに上記頂部平坦面に向けて反射することが好ましい。 In the light source module of the present invention, it is preferable that the first reflecting member reflects light reflected by the reflecting surface in a direction opposite to the light guide plate toward the top flat surface.
上記の構成によれば、上記光結合部材を小型化して、上記導光板に光結合しない光が増加した場合、すなわち、迷光が増加した場合でも、当該光を上記頂部平坦面に向けて反射することによって、輝度ムラを抑制することができる。 According to said structure, when the said optical coupling member is reduced in size and the light which is not optically coupled to the said light-guide plate increases, ie, when stray light increases, the said light is reflected toward the said top flat surface. As a result, luminance unevenness can be suppressed.
本発明の光源モジュールでは、上記再反射面は、鏡面または金属膜が形成された面であってもよい。 In the light source module of the present invention, the re-reflecting surface may be a mirror surface or a surface on which a metal film is formed.
上記再反射面は、全反射が可能な面であることが好ましい。ただし、迷光と上記再反射面との角度によって、鏡面、金属膜が形成された面等を使い分けることができる。 The re-reflecting surface is preferably a surface capable of total reflection. However, depending on the angle between the stray light and the re-reflecting surface, a mirror surface, a surface on which a metal film is formed, or the like can be used properly.
本発明の光源モジュールでは、上記光源から放射された光の全部が少なくとも1回上記反射面に当たるようになっていることが好ましい。 In the light source module of the present invention, it is preferable that all of the light emitted from the light source strikes the reflecting surface at least once.
光源は、所定の放射角度で光を放射する。このような放射角度で放射する光の一部が上記光結合部材の反射面で反射せずに導光板に入射した場合、導光板内部で反射せず光漏れが生じるおそれがある。上記の構成によれば、上記光源から放射された光の全部が少なくとも1回上記反射面に当たるようになっているので、上記光漏れを回避することができ、光結合効率をより向上させることができる。 The light source emits light at a predetermined radiation angle. When a part of the light radiated at such a radiation angle is incident on the light guide plate without being reflected by the reflection surface of the optical coupling member, there is a possibility that light is leaked without being reflected inside the light guide plate. According to said structure, since all the light radiated | emitted from the said light source strikes the said reflective surface at least once, the said light leakage can be avoided and optical coupling efficiency can be improved more. it can.
本発明の光源モジュールでは、上記反射面は、上記頂部平坦面から垂れ下がって形成された曲面であって、上記光源から放射された光が上記頂部平坦面で集光するようになっていることが好ましい。 In the light source module of the present invention, the reflection surface is a curved surface formed by hanging from the top flat surface, and the light emitted from the light source is condensed on the top flat surface. preferable.
ここでいう「集光する」とは、光が絞られて(光束径が次第に小さくなりながら)上記頂部平坦面に導かれることを意味する。 “Condensate” here means that the light is focused (with the light beam diameter gradually becoming smaller) and guided to the top flat surface.
上記の構成によれば、上記反射面は、上記頂部平坦面から垂れ下がって形成された曲面であって、上記光源から放射された光が上記頂部平坦面で集光して導光板に入射するので、光結合効率をさらに向上させることができる。 According to the above configuration, the reflection surface is a curved surface formed by hanging from the top flat surface, and the light emitted from the light source is collected on the top flat surface and enters the light guide plate. The optical coupling efficiency can be further improved.
本発明の光源モジュールでは、上記反射面は、断面が放物線からなる放物面であり、上記放物面の焦点位置は、上記光源よりも上記光結合部材の中央部に近くなっていることが好ましい。 In the light source module of the present invention, the reflecting surface is a parabolic surface having a parabolic cross section, and a focal position of the parabolic surface is closer to a central portion of the optical coupling member than the light source. preferable.
ここでいう「放物面」とは、特定方向においてその断面形状が同一の放物線となる面を意味する。例えば、上記光結合部材が上記導光板における縦又は横方向の中心線上に設けられている場合、この中心線の方向に対して垂直な断面形状が該中心線の方向において同一の放物線となる面である。 The term “paraboloid” as used herein means a surface having a parabola having the same cross-sectional shape in a specific direction. For example, when the optical coupling member is provided on a vertical or horizontal center line of the light guide plate, a surface in which a cross-sectional shape perpendicular to the direction of the center line is the same parabola in the direction of the center line It is.
上記の構成によれば、上記反射面は、断面が放物線からなる放物面であり、上記放物面の焦点位置は、上記光源よりも上記光結合部材の中央部に近くなっている。すなわち、上記光源が上記放物面の焦点位置よりも端部側に存在するので、光源から放射される光を反射面で全反射することができ、効率よく頂部平坦面に光を到達させることが可能になる。その結果、光源から放射される光を効率的に導光板に光結合させることができる。 According to said structure, the said reflective surface is a parabolic surface where a cross section becomes a parabola, and the focal position of the said parabolic surface is near the center part of the said optical coupling member rather than the said light source. That is, since the light source exists on the end side of the focal position of the paraboloid, the light emitted from the light source can be totally reflected by the reflecting surface, and the light can efficiently reach the top flat surface. Is possible. As a result, light emitted from the light source can be efficiently optically coupled to the light guide plate.
本発明の光源モジュールでは、上記反射面は、断面が楕円からなる楕円面であり、上記楕円面の一方の焦点位置は、上記光源よりも上記光結合部材の中央部に近くなっており、他方の焦点位置は、上記導光板の下面上に存在することが好ましい。 In the light source module of the present invention, the reflection surface is an ellipsoid whose section is an ellipse, and one focal position of the ellipse is closer to the center of the optical coupling member than the light source, Is preferably located on the lower surface of the light guide plate.
ここでいう「楕円面」とは、特定方向においてその断面形状が同一の楕円の弧となる面を意味する。例えば、上記光結合部材が上記導光板における縦又は横方向の中心線上に設けられている場合、この中心線の方向に対して垂直な断面形状が該中心線の方向において同一の楕円の弧となる面である。 The term “elliptical surface” as used herein means a surface that forms an arc of an ellipse having the same cross-sectional shape in a specific direction. For example, when the optical coupling member is provided on the vertical or horizontal center line of the light guide plate, the cross-sectional shape perpendicular to the direction of the center line is the same elliptical arc in the direction of the center line. It is a surface.
上記の構成によれば、上記反射面は、断面が楕円からなる楕円面であり、上記楕円面の一方の焦点位置は、上記光源よりも上記光結合部材の中央部に近くなっており(すなわち上記光源が上記楕円面の焦点位置よりも端部側に存在する)、他方の焦点位置は、上記導光板の下面上に存在する。これにより、光源から放射される光を反射面で全反射することができる。それゆえ、光源から放射される光を効率的に導光板に光結合させることができる。また、楕円面は、放物面よりも光を絞って導光板に光結合させることが可能である。 According to the above configuration, the reflecting surface is an ellipsoid whose section is an ellipse, and one focal position of the ellipsoid is closer to the center of the optical coupling member than the light source (that is, The light source exists on the end side of the focal position of the elliptical surface), and the other focal position exists on the lower surface of the light guide plate. Thereby, the light radiated | emitted from a light source can be totally reflected by a reflective surface. Therefore, the light emitted from the light source can be efficiently optically coupled to the light guide plate. In addition, the elliptical surface can be optically coupled to the light guide plate by focusing light more than the parabolic surface.
本発明の光源モジュールでは、上記光源は、複数のLEDからなっており、上記反射面は、各LEDから放射された光を反射し上記頂部平坦面へ導くようになっていることが好ましい。 In the light source module of the present invention, it is preferable that the light source is composed of a plurality of LEDs, and the reflection surface reflects light emitted from each LED and guides it to the top flat surface.
上記の構成によれば、LEDは形状が小さくかつ照度も大きいので、光源モジュールの光源として適切である。 According to the above configuration, since the LED has a small shape and a high illuminance, it is suitable as a light source for the light source module.
本発明の光源モジュールでは、上記光結合部材における上記頂部平坦面は、上記導光板における縦又は横方向の中心線上に設けられており、上記反射面は、上記中心線に対して対称になるように2つ形成されており、上記LEDは、上記反射面に対応するように2列に並んで設けられていることが好ましい。 In the light source module of the present invention, the top flat surface of the optical coupling member is provided on a vertical or horizontal center line of the light guide plate, and the reflection surface is symmetrical with respect to the center line. Preferably, the LEDs are provided in two rows so as to correspond to the reflecting surface.
上記の構成によれば、上記光結合部材における上記頂部平坦面は、上記導光板における縦又は横方向の中心線上に設けられており、上記反射面は、上記中心線に対して対称になるように2つ形成されており、上記LEDは、上記反射面に対応するように2列に並んで設けられているので、導光板における縦又は横方向の中心線上の輝度が最も高くなる。例えば液晶パネルの縦又は横方向の中心線上の輝度を高くする方が見易い画面となる。この点で、例えば本発明の光源モジュールを液晶表示装置に組み込んだ場合、輝度分布において適切な液晶表示装置を提供することが可能となる。 According to said structure, the said top flat surface in the said optical coupling member is provided on the centerline of the vertical or horizontal direction in the said light-guide plate, and the said reflective surface is symmetrical with respect to the said centerline. Since the LEDs are provided in two rows so as to correspond to the reflecting surface, the luminance on the vertical or horizontal center line of the light guide plate is the highest. For example, the screen becomes easier to see when the luminance on the vertical or horizontal center line of the liquid crystal panel is increased. In this regard, for example, when the light source module of the present invention is incorporated in a liquid crystal display device, it is possible to provide a liquid crystal display device suitable for the luminance distribution.
本発明の光源モジュールでは、上記導光板における上記中心線の方向及び厚さ方向の両方に垂直な方向において、上記頂部平坦面の幅は、上記LEDからの光により照射される上記導光板下面の光線照射領域の幅と同じであることが好ましい。 In the light source module of the present invention, in the direction perpendicular to both the direction of the center line and the thickness direction of the light guide plate, the width of the top flat surface is equal to that of the lower surface of the light guide plate irradiated with light from the LED. The width is preferably the same as the width of the light irradiation region.
上記の構成によれば、上記導光板における上記中心線の方向及び厚さ方向の両方に垂直な方向において、上記頂部平坦面の幅は、上記LEDからの光により照射される上記導光板下面の光線照射領域の幅と同じであるので、2列に並んだLEDから放射される光を効率的に導光板に光結合させることができる。 According to the above configuration, in the direction perpendicular to both the center line direction and the thickness direction of the light guide plate, the width of the top flat surface is equal to that of the lower surface of the light guide plate irradiated by the light from the LEDs. Since it is the same as the width of the light irradiation region, the light emitted from the LEDs arranged in two rows can be efficiently optically coupled to the light guide plate.
本発明の光源モジュールでは、上記光結合部材は、上記反射面を2つ有し、この2つの反射面は、上記導光板における縦又は横方向の中心線に沿って延びるV字面を構成するように形成されており、上記頂部平坦面は、2つの反射面に連結し、かつ上記中心線に対して対称になるように2つ形成されており、上記LEDは、その出射光が上記V字面で分岐するように1列に並んで設けられていることが好ましい。 In the light source module of the present invention, the optical coupling member has two reflection surfaces, and the two reflection surfaces constitute a V-shaped surface extending along a vertical or horizontal center line of the light guide plate. The top flat surface is connected to two reflecting surfaces and is formed so as to be symmetric with respect to the center line. The LED emits light of the V-shaped surface. It is preferable that they are arranged in a line so as to be branched.
上記の構成によれば、LEDから放射された光は、上記2つの反射面により構成されるV字面にて、光路が2つの方向に分岐する。そして、2つの方向の光路に分岐した光はそれぞれ、2つの反射面に連結し、かつ上記中心線に対して対称になるように形成された2つの頂部平坦面に導かれ、導光板と光結合することになる。 According to the above configuration, the light emitted from the LED has its optical path branched in two directions on the V-shaped surface formed by the two reflecting surfaces. Then, the light branched into the optical paths in the two directions is respectively connected to the two reflecting surfaces and guided to the two top flat surfaces formed so as to be symmetric with respect to the center line. Will be combined.
それゆえ、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するための光源と導光板との隙間が不要となる。したがって、上記の構成によれば、光源からの出射光が外部に直接漏れることを防止することができ、光源から導光板への結合効率を向上させることができる。また、導光板を加工しなくても光源からの光結合部材を介した入射光を導光板の内部にて導光させることができる。 Therefore, unlike the conventional side edge type light guide plate, the backlight is directly under the light guide plate. Therefore, a light source and a light guide plate for avoiding thermal expansion required in the side edge type light guide plate are provided. No gap is required. Therefore, according to said structure, the emitted light from a light source can be prevented from leaking directly outside, and the coupling efficiency from a light source to a light-guide plate can be improved. Further, incident light from the light source via the optical coupling member can be guided inside the light guide plate without processing the light guide plate.
さらに、上記の構成によれば、1列に並んだLEDからの出射光をV字面で2つの光路に分岐させているので、LEDの配列が単純になり、LEDの実装にかかる労力を削減できるという利点がある。 Furthermore, according to the above configuration, the emitted light from the LEDs arranged in a row is branched into two optical paths on the V-shaped surface, so that the arrangement of the LEDs becomes simple and the labor required for mounting the LEDs can be reduced. There is an advantage.
本発明の電子機器は、上記の課題を解決するために、上述の光源モジュールを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-described light source module.
これにより、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上させ、かつ輝度ムラを抑制し得る電子機器を提供することができる。 Accordingly, it is possible to provide an electronic device that can increase the coupling efficiency from the light source to the light guide plate, improve the light utilization efficiency, and suppress luminance unevenness without processing the light guide plate.
本発明の光源モジュールは、以上のように、平板状の導光板と、上記導光板の下方に配された光源と、上記導光板と上記光源との間に配された光結合部材とを備え、上記光結合部材は、上記導光板と平行な面で当接する頂部平坦面と、光源からの光を反射し上記頂部平坦面へ導く反射面とを有し、上記導光板に光結合せずに上記光結合部材に戻った光を、上記頂部平坦面に向けて反射する、上記光源と同一面に設けられた第1反射部材をさらに備えている構成である。 As described above, the light source module of the present invention includes a flat light guide plate, a light source disposed below the light guide plate, and an optical coupling member disposed between the light guide plate and the light source. The optical coupling member has a top flat surface that abuts on a plane parallel to the light guide plate, and a reflective surface that reflects light from the light source and guides the light to the top flat surface, and does not optically couple to the light guide plate. The light reflecting member is further provided with a first reflecting member provided on the same surface as the light source for reflecting the light returning to the light coupling member toward the top flat surface.
また、本発明の電子機器は、以上のように、上記光源モジュールを備えた構成である。 Moreover, the electronic device of this invention is the structure provided with the said light source module as mentioned above.
それゆえ、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上させ、かつ輝度ムラを抑制することができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to increase the coupling efficiency from the light source to the light guide plate, improve the light use efficiency, and suppress luminance unevenness without processing the light guide plate.
本発明の一実施形態について図1〜図18に基づいて説明すれば、以下のとおりである。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
本実施の形態の液晶表示装置(電子機器)1は、図2に示すように、下から順に、バックライト10、拡散シート2、プリズムシート3、液晶パネル4及びベゼル5にて構成されている。
As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device (electronic device) 1 according to the present embodiment includes a
上記バックライト10は、下から順に、光源モジュール20、一筋の開口を有するシャーシ11、反射シート12(第2反射部材)及び導光板13にて構成されている。シャーシ11は、図示せぬ光結合部材が導光板13に当接する部分で2つに区切られ11a・11bで構成される。反射シート12も、シャーシ11と同様に図示せぬ光結合部材が導光板13に当接する部分で2つに区切られ、反射シート12a・12bで構成される。シャーシ11a・11bと反射シート12a・12bとの間にスリット14が形成される。スリット14は、光結合部材30が導光板13に当接する位置付近で複数に区切られて形成されている。また、光源モジュール20には、図1及び図3に示すように、帯状に形成された光源ホルダー21の上にシート状のヒートシンク22が設けられていると共に、このヒートシンク22の上には、
LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)基板24a・24bが設けられ、光源としてのLEDチップ25a・25bがLED基板24a・24b上に配置されている。LEDチップ25a・25bは非常に微細なサイズであるため、図3では、図面の煩雑さを防ぐ目的で記載を割愛する。なお、本実施の形態では、光源としてLEDチップ25a・25bを用いているが、これに限るものではなく、例えば、パッケージに収納されたLEDでもよく、有機EL発光素子又は無機EL発光素子を用いることも可能である。なお、シャーシ11と光源ホルダー21が板状部材の成形等で一体に形成されていても構わない。
The
LED (Light Emitting Diode)
上記LEDチップ25a・25bの上部には、上記光結合部材30が設けられている。すなわち、LED基板24a・24b上にLEDチップ25a・25bが配列され、その上部に光結合部材30が配置される。LEDチップが破損するのを防止するために、スペーサ23a・23bを設けていることが好ましい。
The
すなわち、本実施の形態の液晶表示装置1は、図1に示すように、液晶パネル4と、液晶パネル4に光を照射する導光板13と、導光板13に光を結合する光学素子としての光結合部材30と、上記光結合部材30に入射光を発するLEDチップ(光源)25a・25bと、導光板13に光結合せずに光結合部材30に戻った光を頂部平坦面31に向けて反射するプリズム35a・35bとを備え、上記液晶パネル4、導光板13、光結合部材30、LEDチップ25a・25bがこの順に並んで設けられたものからなっている。プリズム35a・35bは、LEDチップ25a・25bと略同一面に設けられている。したがって、本実施の形態の液晶表示装置1におけるバックライト10は、LEDチップ25a・25bが導光板13の下方に設けられた光源直下型のバックライト10となっている。
That is, the liquid
図1に示すように、液晶表示装置の裏面側には、突出部として光源モジュール20が設けられており、その内部に光結合部材30とLEDチップ25a・25bとが格納された構成となっている。また、光源モジュール20は、液晶表示装置1の長手方向に帯状に形成されており、内部に格納されている光結合部材30も液晶表示装置1の長手方向(図1の紙面奥行方向)に帯状に形成されている。つまり、「突出部」は後述する液晶パネルの光源モジュール20を構成する部材の中の光結合部材及び光源及びそのカバー等で構成されると換言できる。
As shown in FIG. 1, a
本実施の形態では、突出部(光源モジュール20)がシャーシ11の平坦面から突出した断面長方形状にて形成されているが、これに限定されるものではなく、断面が半円形、半楕円形、三角形等の四角形以外の多角形であっても構わない。つまり、本発明において、突出部とは、断面四角形の凸部形状のみを意図するものではなく、内部に光結合部材や光源等を格納できる機能を有する限り、種々の形状・大きさが許容される。
In the present embodiment, the projecting portion (light source module 20) is formed in a rectangular cross section projecting from the flat surface of the
本明細書において、「LEDチップ25a・25b(光源)と同一面に設けられたプリズム35a・35b(第1反射部材)」とは、プリズム35a・35bがLEDチップ25a・25bと同一面に設けられていることを意味し、プリズム35a・35bがLEDチップ25a・25bの配置されている面の延長線上に設けられていることも含む。
In this specification, “the
ここで、本実施の形態では、光結合部材30は、図4に示すように、導光板13とLEDチップ25a・25bからなる光源25との間に設けられた断面略かまぼこ状の帯体からなっていると共に、光結合部材30の材質は導光板13の材質と同じ樹脂からなっている。詳細には、光結合部材30における導光板13側の表面は、平板状の導光板13に当接する頂部平坦面31と、この頂部平坦面31から両端側にそれぞれ垂下する垂下曲面(反射面)32・32(32a・32b)とからなっている。なお、導光板13と光結合部材30とは、別部材であり、その間に空気が介在しないようになっている。具体的には、両部材は、接着剤やレーザ溶着により接合されている。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
バックライト10によれば、例えばLEDチップ25aから出射された光が光結合部材30の垂下曲面32にて反射され、その反射光が光結合部材30の頂部平坦面31に到達し、到達方向を維持して導光板13に入射する。図5(a)に示すように、導光板13の下面には、反射シート12が設けられている。このため、導光板13に入射された光は、図4、図5(a)等に示す導光板13の右側の内部を全反射して進み、図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板13中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板13の液晶パネル4側表面から出射し、前記拡散シート2及びプリズムシート3を通して液晶パネル4に向かう。なお、LEDチップ25bから出射された光も図9に示すように、LEDチップ25aからの光とは対称に進む。
According to the
このようにバックライト10によれば、光結合部材30の厚さ方向の伸縮量は大きくないため、伸縮量を考慮して、LEDチップ25と光結合部材30との間にクリアランスを設ける必要がない。また、LEDチップ25からの出射光は、光結合部材30に入射すると、垂下曲面32にて反射され、頂部平坦面31を介して導光板13に入射する。光結合部材30の材質は導光板13の材質と同じ樹脂からなっているので、LEDチップ25からの出射光は、光の損失なしに頂部平坦面31を通過し導光板13に入射する。それゆえ、LEDチップ25からの出射光が外部に直接漏れることを防止することができ、光結合効率を向上させることができる。
As described above, according to the
また、バックライト10によれば、導光板13と光結合部材30とは別部材であり、かつ通常使用されている平板状の導光板13に光結合部材30が接着された構造である。このため、特許文献1に開示されている技術思想である、導光板13への加工が不要となり、コストダウンを実現することができる。
Moreover, according to the
また、本実施の形態のバックライト10では、LEDチップ25からの出射光は、導光板13に対して垂直方向に放射して、光結合部材30に入射する。そして、光結合部材30の側面の垂下曲面32にて反射し、光路の方向が、(導光板13に対して)垂直方向から(導光板13に対して)斜め方向に変換されて、頂部平坦面31を介して導光板13に光結合する。
Further, in the
一方、光源からの光を光結合部材を介して導光板に対して斜め方向に導光板内部に導入し、導光板と光結合する技術として、上記特許文献3及び上記特許文献4に開示された技術が知られている。両公報に開示された技術では、光源(LED)は、導光板に対して斜めに配置されている。すなわち、光源からの光の出射方向が導光板に対して斜め方向である。上記特許文献4においては、光源を斜めに保持するための台座が開示されている。
On the other hand, as a technique for introducing light from the light source into the light guide plate in an oblique direction with respect to the light guide plate via the optical coupling member and optically coupling with the light guide plate, the technology disclosed in Patent Document 3 and
しかし、特許文献3及び特許文献4に開示された技術のように導光板に対して斜め方向に入射するようにLEDを斜めに配置することは、一般的に困難である。例えば、LEDを斜めに配置するために、シャーシにLEDを斜めに保持するための台座(例えば特許文献4に開示された台座)を設置した上で、この台座にLEDを斜め方向から実装する必要がある。このため、特許文献3及び特許文献4に開示された技術では、バックライトの組立が困難となり、実用に供し得ない。
However, it is generally difficult to dispose the LEDs obliquely so as to enter the light guide plate in an oblique direction as in the techniques disclosed in Patent Document 3 and
これに対し、バックライト10では、出射光が導光板13に対して垂直方向に放射するようにLEDチップ25が配置されている。すなわち、特許文献3及び4に記載の技術のように、導光板に対して斜め方向に入射するようにLEDを斜めに配置する必要がなく、LEDチップ25を平板状のシャーシ11に対し垂直にかつ真上から実装するのみである。それゆえ、本実施の形態のバックライト10では、組立方法や構造が単純化することが可能である。このように、本実施の形態のバックライト10は、特許文献3及び4の技術に対し、構造的な面で、LEDチップ25を垂直に実装できるというメリットがある。
On the other hand, in the
また、上記垂下曲面32・32の形状は、LEDチップ25からの出射光を全反射する機能を有していればよい。例えば、図5(a)に示すように、垂下曲面32・32の形状は、断面放物線(帯状体である光結合部材30の伸びる方向に垂直な断面において放物線となる形状)であってもよい。ただし、必ずしもこれに限らず、図6(a)〜(c)に示すように、断面楕円(帯状体である光結合部材30の伸びる方向に垂直な断面において楕円の弧となる形状)とすることも可能である。また、光結合部材30における導光板13側とは反対側の表面、つまり光結合部材30の下端は、下端平坦面33となっている。また、光結合部材30の下端側の中央部には凹部34が形成されている。ただし、必ずしもこれに限らず、凹部34が存在しなくてもよい。すなわち、本実施の形態では、垂下曲面32・32にて反射する光の導光板13への光路が確保できればよいので、光路とならない部分(光が通過しない部分)は凹部34としてくり抜くことができる。これにより、コスト削減を図ることができる。尚、凹部34に図示せぬ反射シート等の反射手段を設けることも可能である。これにより、頂部平坦面31での導光板13から液晶パネル4への照射を向上させることができる。
Moreover, the shape of the said hanging
また、光結合部材30の下端平坦面33・33の下側には、LEDチップ25a・25bがそれぞれ近接して設けられている。垂下曲面32が断面放物線からなる場合、これらLEDチップ25a・25b(における中央部側(頂部平坦面31側)の端部)は、図6(b)に示すように、断面放物線からなる垂下曲面32・32の焦点f1の位置よりも端部側に存在することが好ましい。これにより、LEDチップ25a・25bから放射される光を垂下曲面32で全反射することができ、効率よく頂部平坦面31に光を到達させることが可能になる。その結果、LEDチップ25a・25bから放射される光を効率的に導光板13に光結合させることができ、サイドエッジ型の構成よりも光結合効率を向上させることができる。
In addition,
また、垂下曲面32が断面楕円からなる場合、図6(b)及び図7に示すように、LEDチップ25a・25b(における中央部側(頂部平坦面31側)の端部)は、断面楕円からなる垂下曲面32・32における一方の焦点f2の位置よりも端部側に存在することが好ましい。さらに、この場合、図6(c)に示すように、垂下曲面32・32における他方の焦点f3は、導光板13の下面に一致していることが好ましい。これにより、LEDチップ25a・25bから放射される光を垂下曲面32で全反射することができる。それゆえ、LEDチップ25a・25bから放射される光を効率的に導光板13に光結合させることができる。断面楕円からなる垂下曲面32は、断面放物線からなる垂下曲面32よりも光を絞って導光板13に光結合させることが可能である。それゆえ、光結合効率を向上させる観点から、垂下曲面32は、断面楕円からなることがより好ましい。
When the hanging
LEDチップ25a・25bと垂下曲面32の焦点f2との位置関係について、図7を参照して、さらに詳述する。図7は、LEDチップ25a・25bと垂下曲面32の焦点f2との位置関係を示し、図7(a)は、LEDチップ25aの発光点が焦点f2よりも端部側にある場合の光路を示した断面図であり、図7(b)は、LEDチップ25aの発光点が焦点f2と一致する場合の光路を示した断面図であり、図7(c)は、LEDチップ25aの発光点が焦点f2よりも中央部側にある場合の光路を示した断面図である。また、図7(d)は、LEDチップ25aにおける中央部側(頂部平坦面31側)の端部が焦点f2よりも端部側にある場合を示す断面図であり、図7(e)は、LEDチップ25aにおける中央部側の端部が焦点f2よりも中央部側にある場合を示す断面図である。
The positional relationship between the
LEDチップ25a・25bと垂下曲面32の焦点f2との位置関係は、図6(b)に示すように、(a)LEDチップ25aの発光点が焦点f2よりも端部側にある場合、(b)LEDチップ25aの発光点が焦点f2と一致する場合、(c)LEDチップ25aの発光点が焦点f2よりも中央部側にある場合が考えられる。
Positional relationship between the
図7(a)から、LEDチップ25aの発光点が焦点f2よりも端部側にある場合、LEDチップ25aから放射された光は、全て頂部平坦面31を通過し導光板13と光結合することがわかる。また、図7(b)から、LEDチップ25aの発光点が焦点f2と一致する場合、LEDチップ25aから放射された光は、全て頂部平坦面31(導光板13の下面)上に存在する焦点f3に集光する。一方、LEDチップ25aの発光点が焦点f2よりも中央部側にある場合、図7(c)からLEDチップ25aから放射された光の大部分は、頂部平坦面31を通過せず導光板13と光結合しないことがわかる。
From FIG. 7 (a), when the light emitting point of the
ここで、LEDチップ25aは、有限のサイズを有している。それゆえ、LEDチップ25aからの放射光は、光結合部材30の下面(下端平坦面33)に、少なくともLEDチップ25aのサイズで入射する。このとき、図7(d)に示すように、LEDチップ25aにおける中央部側の端部が焦点f2よりも端部側にある場合、LEDチップ25aから放射された全ての光は、光結合部材30の下面における焦点f2または焦点f2よりも端部側から出射するので、頂部平坦面31を通過し導光板13と光結合する。それゆえ、図7(d)に示すように、LEDチップ25aにおける中央部側の端部が焦点f2よりも端部側にある場合、光結合効率が向上することが可能になる。
Here, the
一方、図7(e)に示すように、LEDチップ25aにおける中央部側の端部が焦点f2よりも中央部側にある場合、LEDチップ25aから放射された光の一部は、光結合部材30の下面における焦点f2よりも中央部側から出射することになり、導光板13と光結合しない光となる。よって、図7(e)のように、LEDチップ25aにおける中央部側の端部が焦点f2よりも中央部側にある場合、光結合効率が低くなるので、好ましくない。
On the other hand, as shown in FIG. 7 (e), if the end of the central portion side of the
また、帯状体である光結合部材30の伸びる方向(以下、単に「伸長方向」とする)及び導光板13の厚さ方向の両方に垂直な方向(以下、単に「幅方向」とする)において、頂部平坦面31の幅Xは、LEDチップ25a・25bにより導光板13の下面に照射される光線照射領域の幅と同じであることが好ましい。これにより、LEDチップ25a・25bから放射される光を効率的に導光板13に光結合させることができる。図8(a)は、頂部平坦面31の幅と導光板13下面に照射される光線照射領域の幅との関係を模式的に示した断面図であり、図8(b)は、頂部平坦面31の幅が光線照射領域の幅よりも小さい場合を示し、図8(c)は、頂部平坦面31の幅が光線照射領域の幅よりも大きい場合を示す。なお、図8(a)〜(c)では、図面の明確さの観点から、LEDチップ25aから放射された光のみを示している。なお、図8(a)〜(c)において、プリズム35aの記載を省略している。
Further, in a direction (hereinafter simply referred to as “width direction”) perpendicular to both the direction in which the
実際には、LEDチップ25bからも光が放射されている。図8(a)に示す構成においては、LEDチップ25aから放射された光の光路は、LEDチップ25bから放射された光の光路と、導光板13下面で交差する。ここでいう「光線照射領域」とは、LEDチップ25a・25bの放射光により照射された導光板13下面の領域を意味する。
Actually, light is also emitted from the
頂部平坦面31の幅が光線照射領域の幅よりも小さい場合(垂下曲面32・32’が形成され頂部平坦面31の幅がX1である場合)、光結合効率が低下するため好ましくない。図8(b)に示すように、LEDチップ25aから放射される光は、垂下曲面32で反射して、その一部が点線で囲んだ部分に到達する。点線で囲んだ部分に到達した光は、光結合部材30の外部に漏れるか、あるいは反射されて反対側のLEDチップ25bに到達し迷光L1となる。その結果、光結合効率が低下する。
When the width of the top
また、頂部平坦面31の幅が光線照射領域の幅よりも大きい場合(垂下曲面32・32’’が形成され頂部平坦面31の幅がX2である場合)も、光結合効率が低下するため好ましくない。図8(c)に示すように、頂部平坦面31を通過し導光板13に入射した光の一部L2が光結合部材30内に再度反射してしまう。この結果、光結合効率が低下する。
Further, when the width of the top
このように伸長方向及び導光板13の厚さ方向に垂直な方向において、頂部平坦面31の幅は、光線照射領域の幅よりも大きくても小さくても、光結合効率が低下してしまう。したがって、頂部平坦面31の幅は、LEDチップ25a・25bにより導光板13の下面に照射される光線照射領域の幅と同じであることが好ましい。
Thus, in the direction perpendicular to the extending direction and the thickness direction of the
また、光結合部材30の高さは、LEDチップ25a・25bから放射された光が垂下曲面32・32で少なくとも1回当たる高さであることが好ましい。LEDチップ25a・25bは、所定の放射角度で光を放射する。一般的に、LEDチップ25a・25bの放射角度は、84°である。このような放射角度で放射する光の一部が垂下曲面32・32で反射せずに導光板13に入射した場合、導光板13内部で反射せず光漏れが生じるおそれがある。このような光漏れを回避するために、LEDチップ25a・25bからの放射光の全てが垂下曲面32・32で少なくとも1回反射されるように、光結合部材30の高さが設定されていることが好ましい。
The height of the
この結果、本実施の形態の液晶表示装置1におけるバックライト10では、図10(a)(b)に示すように、液晶表示装置1の画面の中央部に横切って帯状の光源モジュール20を設けることにより、図12(a)(b)に示す輝度分布を有する導光板13からの出射光を得ることができる。そして、この画面の中央が明るいという輝度分布は、液晶表示装置1を適切に表示するための輝度分布に一致している。したがって、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも、優れているといえる。なお、図10(a)(b)に示す中央直下型導光板方式の他に、図11(a)(b)に示す下辺直下型導光板方式で光源モジュール20を設けることも可能である。
As a result, in the
また、本実施の形態のバックライト10では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、図13に示すように、液晶パネル4の端部に光源が存在しないので、液晶パネル4の端部に直接、フレーム6を設けることが可能である。その結果、額縁寸法を小さくすることが可能になる。
Also, in the
また、本実施の形態の液晶表示装置1におけるバックライト10では、導光板13の直下にLEDチップ25を備えた光源モジュール本体20が配置されている。導光板110の厚み方向の伸縮量は大きくないので、導光板13の伸縮量を考慮したクリアランスを設定する必要がない。それゆえ、光結合効率を向上させることができる。
Moreover, in the
表1は、本実施の形態のバックライト10とサイドエッジ型バックライトとについて、光結合効率を比較した結果を示す。表1においては、光結合部材30の垂下曲面32が断面放物線からなる構成、光結合部材30の垂下曲面32が断面楕円からなる構成、及び比較例としてサイドエッジ型バックライトについて、光結合効率を算出した。
Table 1 shows the result of comparing the optical coupling efficiency of the
表1の結果から、光結合部材30を備えたバックライト10は、サイドエッジ型バックライトよりも光結合効率が大きくなっていることがわかる。
From the results in Table 1, it can be seen that the
ところで、上述したように、本実施形態の光源モジュール20は、図15に示すように、液晶パネル4と、液晶パネル4に光を照射する導光板13と、導光板13に光を結合する光学素子としての光結合部材30と、上記光結合部材30に入射光を発するLEDチップ25a・25bとを備え、導光板13に光結合せずに光結合部材30に戻った光を頂部平坦面31に向けて反射するプリズム35a・35bをさらに備え、上記液晶パネル4、導光板13、光結合部材30、LEDチップ25a・25bがこの順に並んで設けられたものからなっている。なお、LEDチップ25a・25bとプリズム35a・35bとは略同一面上、好ましくは同一面上に並んで設けられている。また、LEDチップ25(LEDチップ25a・25b)の一部分とプリズム35(プリズム35a・35b)の一部分とが同一面に存在していれば、本実施形態に含まれる。例えば、LEDチップ25(LEDチップ25a・25b)の上面とプリズム35(プリズム35a・35b)の下面とが略同一面上、好ましくは同一面上に存在していれば、本実施形態に含まれる。
Incidentally, as described above, the
ここで、図14のように、プリズム35a・35bを備えていない場合、LEDチップ25a・25bを、光結合部材30に対する所定の位置からずれた場所に配置すると、導光板13に統合しない光が迷光L3となり、輝度ムラが発生するおそれがある。具体的には、図14に示すように、導光板13に統合しない一部の光が、LEDチップ25aと反対側の垂下曲面32にて、LEDチップ25aからの出射方向(導光板13に向かう方向)とは反対側に反射され、反射された光が迷光L3となる。さらに具体的には、光結合部材30の位置ずれにより光路がずれた場合に、光結合部材30以外の余分な個所にも光照射されて、当該余分な箇所により下方(導光板13と反対の方向)に反射される光成分が迷光となる。また、位置ずれに強い光結合部材30を設計すると、装置が大型になる。
Here, as shown in FIG. 14, when the
これに対して、本実施形態では、図15に示すように、LEDチップ25a・25bと略同一面上、好ましくは同一面上にプリズム(第1反射部材)35(プリズム35a・35b)が設けられている。プリズム35によって、迷光を再度、光結合部材30に指向させることができる。これにより、光結合部材30の位置がずれた状態であっても、迷光を低減し、かつ光結合率の低下を防ぐことができる。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 15, prisms (first reflecting members) 35 (
要するに、プリズム35a・35bを備えていない場合、図14に示すように、主として、「LEDチップ25a・25bと同じ側の垂下曲面32にてLEDチップ25a・25bからの出射方向(導光板13に向かう方向)と同じ側に反射された光」が、頂部平坦面31に入射する。これに対して、プリズム35a・35bを備えている場合、図15に示すように、主として、「LEDチップ25a・25bと同じ側の垂下曲面32にてLEDチップ25a・25bからの出射方向(導光板13に向かう方向)と同じ側に反射された光」、並びに、「LEDチップ25a・25bと同じ側の垂下曲面32にてLEDチップ25a・25bからの出射方向(導光板13に向かう方向)と同じ側に反射され、かつLEDチップ25a・25bと反対側の垂下曲面32にて導光板13と反対方向へ反射された光を、プリズム35a・35bにてさらに反射した光」が、頂部平坦面31に入射する。
In short, in the case where the
また、本実施形態の光源モジュール20は、(i)製造上の公差が大きくなり、組み立てが容易になる、(ii)より大きな光源を用いることが可能となる、(iii)光結合部材(レンズ)を小型化することができる、(iv)より薄い導光板に結合させることが可能となる、という効果を奏する。
In addition, the
プリズム35(プリズム35a・35b)について、以下に詳しく説明する。
The prism 35 (
プリズム35の形成位置は、光結合部材30の下面(導光板13と反対側の面)で迷光成分が集光する箇所である。
The formation position of the
プリズム35の形状は、特に限定されず、迷光成分が導光板13に再結合するような形状である。具体的には、プリズム35は、LEDチップ25を配置している面との間の角度が、好ましくは35°〜50°、より好ましくは40°〜46°の範囲となるように、LEDチップ25からの近位端を起点として起立して設けられている再反射面を有していることが好ましい。これにより、35°〜50°に設定しておけば、30%以上の迷光成分を再結合させることができ、40°〜46°に設定しておけば、30%以上の迷光成分を再結合させることができる。また、上記再反射面によって反射され、かつ導光板13に入射する光が、光結合部材30に戻らずに導光板13に入射する光と交差する(逆方向になる)。
The shape of the
プリズム35の形成は、光結合部材30の一部を上記形状にくり抜くこと、等によって行うことができる。
The
プリズム35の高さ(導光板13の厚さ方向における距離)は、LEDチップ25から放射される光の障害にならないような高さである。
The height of the prism 35 (the distance in the thickness direction of the light guide plate 13) is a height that does not hinder the light emitted from the
プリズム35の反射面(上記再反射面)は、全反射が可能な面であることが好ましい。ただし、迷光と上記再反射面との角度によって、鏡面(ミラー面)、金属膜が形成された面等を使い分けることができる。なお、金属膜が形成された面は、金属等の蒸着膜を形成することなどによって製造することができる。
The reflecting surface (the re-reflecting surface) of the
本実施形態の光源モジュール20における製造上の公差について、以下に詳しく説明する。
The manufacturing tolerance in the
図16に、LEDチップと光結合部材(レンズ)との位置ずれ量と、結合効率と、の関係を、プリズムがある場合(図16におけるAのグラフ)とプリズムが無い場合(図16におけるBのグラフ)とで比較して示した。 FIG. 16 shows the relationship between the amount of misalignment between the LED chip and the optical coupling member (lens) and the coupling efficiency, when there is a prism (graph A in FIG. 16) and when there is no prism (B in FIG. 16). It is shown in comparison with the graph.
その結果、プリズムが無い場合には、0.2mmの位置ずれによって10%以上結合効率が低下する。一方、本実施形態におけるプリズムを有する場合には、0.2mmの位置ずれが生じても結合効率は一定であることが分かる。また、10%結合効率が低下するのは0.3mmの位置ずれが生じた場合であり、プリズムを有する場合の公差は、プリズムが無い場合に対して1.5倍となる。 As a result, when there is no prism, the coupling efficiency is reduced by 10% or more due to a positional deviation of 0.2 mm. On the other hand, when the prism according to the present embodiment is provided, it can be seen that the coupling efficiency is constant even if a positional deviation of 0.2 mm occurs. Further, the 10% coupling efficiency is lowered when a positional deviation of 0.3 mm occurs, and the tolerance when the prism is provided is 1.5 times that when the prism is not provided.
言い換えれば、図14に示すように、光結合部材を、シリンダ型の光結合部材と導光板とを接着する構造とし、シリンダ形状の曲面付近から光を入光させることにより、LEDチップから直接光が漏れることの抑制が可能となっている。しかしながら、LEDチップを所定の位置からずれた場所に配置すると、図14に示すように、導光板に結合しない光が迷光となり、輝度ムラが発生する。迷光への対策として、図15に示すように、シリンダ型の光結合部材の下部にプリズム形状を設けて、導光板に結合せず、かつLEDチップと反対の曲面で反射された光を、プリズム形状で反射させることによって、導光板に再結合させる。これにより、光結合部材を小型化しつつ、位置ずれに強くすることができる。 In other words, as shown in FIG. 14, the light coupling member has a structure in which a cylindrical light coupling member and a light guide plate are bonded to each other, and light is incident from the vicinity of the curved surface of the cylinder shape so that light is directly emitted from the LED chip. Can be prevented from leaking. However, when the LED chip is disposed at a position deviated from a predetermined position, as shown in FIG. 14, light that is not coupled to the light guide plate becomes stray light, and luminance unevenness occurs. As a countermeasure against stray light, as shown in FIG. 15, a prism shape is provided at the bottom of a cylindrical optical coupling member, and light that is not coupled to the light guide plate and reflected by a curved surface opposite to the LED chip is converted into a prism. It is re-coupled to the light guide plate by reflecting in shape. As a result, the optical coupling member can be made more resistant to displacement while being downsized.
尚、本実施の形態においては光源モジュール本体20には、2列のLEDチップ25a・25bが設けられていた。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、図17(a)(b)に示すように、光結合部材40の片側のみに1列のLEDチップ25が配された構成とすることも可能である。
In the present embodiment, the light
また、1列のLEDチップ25が配された構成としては、図18に示すような構成であってもよい。以下、本実施形態のバックライト10の変形例について、さらに詳述する。図18は、バックライト10の変形例を模式的に示した断面図である。
Further, as a configuration in which one row of
図18に示すように、光結合部材30’は、2つの反射面32’を有している。そして、この2つの反射面32’は、導光板13における縦又は横方向の中心線Lに沿って延びるV字面を構成するように形成されている。また、頂部平坦面31は、2つの反射面32’に連結し、かつ中心線Lに対して対称になるように2つ形成されている。
As shown in FIG. 18, the optical coupling member 30 'has two reflecting surfaces 32'. The two reflecting
また、図18に示す構成では、LEDチップ25は、1列に並んで配置されている。そして、LEDチップ25から放射された光は、2つの反射面32’により構成されたV字面で、2つの方向に分岐するようになっている。なお、V字面を構成する2つの反射面32’は、LEDチップ25からの出射光を全反射する面であればよく、例えば図5や図6に示された、断面放物線または断面楕円からなる垂下曲面32であってもよい。
In the configuration shown in FIG. 18, the LED chips 25 are arranged in a line. And the light radiated | emitted from
図18に示す構成であっても、LEDチップ25からの出射光が外部に直接漏れることを防止することができ、光結合効率を向上させることができる。また、導光板13と光結合部材30とは別部材であり、かつ通常使用されている平板状の導光板13に光結合部材30が接着された構造である。このため、導光板13への加工が不要となり、コストダウンを実現することができる。
Even in the configuration shown in FIG. 18, it is possible to prevent light emitted from the
さらに、図18に示された構成では、1列に並んだLEDチップ25からの出射光をV字面で2つの光路に分岐させて、光結合部材30’の幅方向の両側から出射させている。それゆえ、LEDチップ25の配列が単純になり、LEDチップ25の実装にかかる労力を削減できるという利点がある。
Further, in the configuration shown in FIG. 18, the light emitted from the LED chips 25 arranged in a row is branched into two optical paths on the V-shaped surface and emitted from both sides in the width direction of the
その一方で、図18に示された構成では、LEDチップ25からの出射光がV字面で2つの光路に分岐しているため、LEDチップ25の真上にある導光板13領域の輝度が低下するという課題が残されている。しかし、この課題は、光結合部材30’を複列配置し、光結合部材30’上の暗部(中心線Lの沿ったV字面近傍)に光を入射させることで解決することができる。それゆえ、図18に示す構成では、光結合部材30’は、複列配置されていることが好ましい。なお、導光板13における中心線L近傍の輝度を向上させる観点では、図4に示すような、2列のLEDチップ25a・25bを備える構成が好ましい。
On the other hand, in the configuration shown in FIG. 18, since the emitted light from the
また、図18に示された構成では、LEDチップ25が少しでもずれると、出射光の輝度が大きく変動するという課題が残されている。この課題に対しては、LEDチップ25の位置決め精度を向上させることで解決することができる。
Further, in the configuration shown in FIG. 18, there remains a problem that the luminance of the emitted light greatly fluctuates when the
具体的には、図18に示すように、プリズム35を備えることによって、上記課題を解決することができる。プリズム35を備えていれば、迷光を低減し、かつ光結合率の低下を防ぐことができため、輝度ムラを抑制することが可能となる。
Specifically, as shown in FIG. 18, the above problem can be solved by providing a
なお、本発明は、照明装置として、以下のように表現することもできる。 In addition, this invention can also be expressed as follows as an illuminating device.
略平板状の導光板と、該導光板の下方に配置された光源および光再反射部材と、該導光板と該光源との間に配置された光結合部材と、を備え、該光結合部材の表面部は、該導光板と略平行な平面で該導光板に当接した光結合部と、頂部の該平面に対して傾斜した、平面または曲面からなる光反射部と、を備え、前記光源の光は、上記光結合部の一部と上記光反射部の一部とを少なくとも含む照射領域に導光板に垂直な方向から傾斜した方向に照射され、前記光源の光のうちで前記光反射部に照射された光成分は、前記光反射部で反射されたうえでさらに前記光再反射部材による再反射を経て前記光結合部に照射されることを特徴とする照明装置。 A substantially flat light guide plate, a light source and a light re-reflecting member disposed below the light guide plate, and a light coupling member disposed between the light guide plate and the light source, the light coupling member The surface portion includes a light coupling portion that is in contact with the light guide plate in a plane substantially parallel to the light guide plate, and a light reflection portion that is inclined with respect to the plane of the top portion and has a flat surface or a curved surface, Light from the light source is irradiated in a direction inclined from a direction perpendicular to the light guide plate to an irradiation region including at least a part of the light coupling part and a part of the light reflecting part. The light component irradiated to the reflection unit is reflected by the light reflection unit, and further re-reflected by the light re-reflection member to be applied to the light coupling unit.
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and the present invention is also applied to an embodiment obtained by appropriately combining technical means disclosed in the embodiment. It is included in the technical scope of the invention.
本発明は、テレビ、モニター等の液晶表示装置のバックライトに用いることができ、特に、光源直下型のバックライトに適用可能である。 The present invention can be used for a backlight of a liquid crystal display device such as a television or a monitor, and is particularly applicable to a backlight directly under the light source.
1 液晶表示装置
2 拡散シート
3 プリズムシート
4 液晶パネル
10 バックライト(光源モジュール)
11 シャーシ
11a・11b シャーシ
12 反射シート(第2反射部材)
13 導光板
14 スリット
20 光源モジュール本体
23 スペーサ
23a・23b スペーサ
24 LED基板
24a・24b LED基板
25 LEDチップ(光源、LED)
25a・25b LEDチップ(光源、LED)
30 光結合部材
31 頂部平坦面
32 垂下曲面(反射面)
33 下端平坦面
34 凹部
35 プリズム(第1反射部材)
35a・35b プリズム(第1反射部材)
DESCRIPTION OF
11
13
25a / 25b LED chip (light source, LED)
30
33
35a / 35b prism (first reflective member)
Claims (13)
上記導光板の下方に配された光源と、
上記導光板と上記光源との間に配された光結合部材とを備え、
上記光結合部材は、上記導光板と平行な面で当接する頂部平坦面と、光源からの光を反射し上記頂部平坦面へ導く反射面とを有し、
上記導光板に光結合せずに上記光結合部材に戻った光を、上記頂部平坦面に向けて反射する、上記光源と同一面に設けられた第1反射部材をさらに備えていることを特徴とする光源モジュール。 A flat light guide plate;
A light source disposed below the light guide plate;
An optical coupling member disposed between the light guide plate and the light source;
The optical coupling member has a top flat surface that abuts on a surface parallel to the light guide plate, and a reflective surface that reflects light from a light source and guides the light to the top flat surface.
The light source plate further includes a first reflecting member provided on the same surface as the light source, which reflects light returning to the light coupling member without being optically coupled to the light guide plate toward the top flat surface. A light source module.
上記再反射面によって反射され、かつ上記導光板に光結合する光が、上記光結合部材に戻らずに上記導光板に光結合する光と交差していることを特徴とする請求項1に記載の光源モジュール。 The first reflecting member has a re-reflecting surface,
The light reflected by the re-reflecting surface and optically coupled to the light guide plate intersects with the light optically coupled to the light guide plate without returning to the light coupling member. Light source module.
上記光源から放射された光が上記頂部平坦面で集光するようになっていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の光源モジュール。 The reflective surface is a curved surface formed by hanging from the top flat surface,
The light source module according to claim 1, wherein light emitted from the light source is condensed on the top flat surface.
上記放物面の焦点位置は、上記光源よりも上記光結合部材の中央部に近くなっていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の光源モジュール。 The reflecting surface is a parabolic surface whose section is a parabola,
The light source module according to claim 1, wherein a focal position of the paraboloid is closer to a central portion of the optical coupling member than the light source.
上記楕円面の一方の焦点位置は、上記光源よりも上記光結合部材の中央部に近くなっており、他方の焦点位置は、上記導光板の下面上に存在することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の光源モジュール。 The reflecting surface is an ellipsoid whose cross section is an ellipse,
The one focal position of the elliptical surface is closer to the center of the optical coupling member than the light source, and the other focal position is on the lower surface of the light guide plate. The light source module of any one of -7.
上記反射面は、各LEDから放射された光を反射し上記頂部平坦面へ導くようになっていることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の光源モジュール。 The light source is composed of a plurality of LEDs,
The light source module according to any one of claims 1 to 8, wherein the reflection surface reflects light emitted from each LED and guides the light to the top flat surface.
上記反射面は、上記中心線に対して対称になるように2つ形成されており、
上記LEDは、上記反射面に対応するように2列に並んで設けられていることを請求項9に記載の光源モジュール。 The top flat surface of the optical coupling member is provided on a vertical or horizontal center line of the light guide plate,
Two reflecting surfaces are formed so as to be symmetrical with respect to the center line,
The light source module according to claim 9, wherein the LEDs are provided in two rows so as to correspond to the reflective surface.
上記頂部平坦面は、2つの反射面に連結し、かつ上記中心線に対して対称になるように2つ形成されており、
上記LEDは、その出射光が上記V字面で分岐するように1列に並んで設けられていることを特徴とする請求項9に記載の光源モジュール。 The optical coupling member has two reflection surfaces, and the two reflection surfaces are formed so as to constitute a V-shaped surface extending along a vertical or horizontal center line of the light guide plate,
The top flat surface is formed so as to be connected to two reflecting surfaces and symmetrical with respect to the center line,
The light source module according to claim 9, wherein the LEDs are provided in a line so that the emitted light branches off at the V-shaped surface.
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---|---|---|---|
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WO2024038790A1 (en) * | 2022-08-16 | 2024-02-22 | 株式会社小糸製作所 | Vehicle lamp |
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