JP3918281B2

JP3918281B2 - Surface light source device

Info

Publication number: JP3918281B2
Application number: JP05437498A
Authority: JP
Inventors: 亮介内藤; 正幸篠原; 茂青山
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2018-02-18
Also published as: JPH11232918A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源装置に関する。具体的にいうと、本発明は液晶表示装置や照明装置などに用いられる面光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（点光源を用いた従来の面光源装置）
従来例の面光源装置１を図１の分解斜視図及び図２の断面図により示す。面光源装置１は、光を閉じ込めるための導光板２と発光部３と反射板４とから構成されている。導光板２はポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の透明で屈折率の大きな樹脂により成形されており、導光板２の下面には凹凸加工や拡散反射インクのドット印刷等によって多数の拡散パターン５が形成されている。発光部３は、回路基板６上に複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）等のいわゆる点光源７を実装したものであって、導光板２の側面（光入射端面８）に対向している。反射板４は、反射率の高い例えば白色樹脂シートによって形成されており、両面テープ９によって両側部を導光板２の下面に貼り付けられている。
【０００３】
しかして、図２に示すように、発光部３から出射されて光入射端面８から導光板２の内部に導かれた光ｆは、導光板２内部で全反射することによって導光板２内部に閉じ込められる。導光板２内部の光ｆは拡散パターン５に入射すると拡散反射され、光出射面１０へ向けて全反射の臨界角よりも小さな角度で反射された光ｆが光出射面１０から外部へ取り出される。また、導光板２下面の拡散パターン５の存在しない箇所を透過した光ｆは、反射板４によって反射されて再び導光板２内部へ戻るので、導光板２下面からの光量損失を防止される。
【０００４】
しかし、このような面光源装置１にあっては、輝度分布を均一にするように拡散パターンを配置してあっても、図３（ａ）に示すように、点光源７の直前領域イでは導光板２が明るく光り、光入射端面８側における点光源７前方の中間領域ロでは導光板２が暗くなる。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ１−Ｃ１線に沿った光入射端面８近傍での輝度の変化を示しており、発光部３の近傍では、光入射端面８と平行な方向に沿って輝度のばらつきが大きくなっており、輝度変化の比が数倍〜１０数倍に達することもある。
【０００５】
また、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＣ２−Ｃ２線に沿った光入射端面８から遠い領域での輝度の変化を表わしている。光入射端面８から遠い側では、輝度の変化は小さく輝度の均一度は高くなっているが、両端で輝度が急激に低下している。すなわち、導光板２の光入射端面８と反対側の隅部ハが暗くなる。
【０００６】
従って、面光源装置は輝度分布の均一化が求められているにも拘らず、複数の光源を備えた面光源装置では、拡散パターンの形状や密度、拡散効果等を工夫しても、その輝度分布を均一化させることは困難であった。
【０００７】
（１つの点光源を用いた面光源装置）
一方、バックライト型の液晶表示装置は、薄くて軽量であるので、電子手帳、携帯型パソコン等の携帯情報端末や携帯電話等の携帯性の強い商品のディスプレイ装置として用いられている。このような携帯性の強い商品に用いる場合には、携帯性向上の面から、電池の長寿命化が強く要求されており、このディスプレイ装置に用いられるバックライトも低消費電力化が要求されている。
【０００８】
このためバックライトとして用いられる面光源装置の点光源（発光ダイオード）も高効率なものを使用し、使用する点光源の個数を減らすことによって低消費電力化が図られている。このような面光源装置１１は、究極的には図４に示すような１個の点光源７（発光ダイオード）を用いたものとなる。
【０００９】
しかし、このようにして点光源の数を減らしていくと、面光源装置の輝度ばらつきが大きくなり、例えば１個の点光源７を用いた面光源装置１１では、図４に示すように、点光源７の直前領域イでは輝度が非常に大きく、導光板２の四箇所の隅部ハでは輝度が低下して暗くなる。
【００１０】
従って、面光源装置、特に液晶表示装置のバックライトとして用いられる面光源装置にあっては、使用する点光源の数をできるだけ少なく、しかも輝度分布の均一性をできるだけ高くすることが求められている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
（先行技術例）
そこで、本発明の発明者らは、使用する点光源の数をできるだけ少なくし、しかも輝度分布の均一性を高くすることができる面光源装置の構造を提案している（以下、これを先行技術例という）。この面光源装置２１は、例えば図５に示すように、導光板２２の一方端面（光入射端面２３）の中央部にＬＥＤ等の点光源２４を配置し、光出射面２５における輝度を均一化するために多数の拡散パターン２６を導光板２２の下面に設けている。これらの拡散パターン２６は、点光源２１を中心として導光板２４の下面全面に放射状に配列されており、点光源２４を中心とする円周方向には光拡散作用を有していない。
【００１２】
また、各拡散パターン２６どうしは点光源２４からの距離が遠くなるにつれてピッチが短くなっており、点光源２４から離れるに従って拡散パターン密度が次第に大きくなっている。これは、点光源２４から遠くなるに従って、徐々に光出射面２５から光が出て点光源２４から到達する光の量が少なくなることと、点光源２４から離れるに従って光の拡がりが大きくなって光が弱くなるので、光が光出射面２５へ向けて反射される確率が距離とともに大きくなるようにし、これによって輝度が均一な面光源装置２１を実現している。
【００１３】
しかしながら、このように１つの小さな（あるいは、１箇所に集中された）点光源２４だけを用いた面光源装置２１にあっては、点光源２４から出射され導光板２２内に導入された光が導光板２２中を伝搬する時の光強度に応じて拡散パターン２６の密度が設計されているので、図５及び図６に示すように、設計時よりも大きな光強度の光ｆが導光板２２の端面まで達して全反射すると、全反射して導光板２２内へ戻った光ｆが再び拡散パターン２６で拡散され、端面の近傍で光出射面２５から出射される。このため、面光源装置２１の輝度分布が不均一となり、特に導光板２２の縁や隅が明るく光るという問題があった。なお、図において、２７は液晶表示パネル、２８は反射シートである。
【００１４】
本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、導光板内の光が導光板の縁で全反射することにより生じる、輝度分布の不均一を抑制することにある。
【００１９】
【発明の開示】
請求項１に記載の面光源装置は、光入射面より導入された光を閉じ込め、面状に広げて光出射面から出射させる導光板と、当該導光板の光出射面と反対側の面に形成された拡散パターンと、前記光入射面から導光板内に光を入射させるための、光入射面の幅と比較して小さな光源とを備えた面光源装置において、前記導光板のうち、光源として使用される光を出射する有効領域の外側に位置する非有効領域であって、前記光入射面から遠い側の隅部に、前記光源と結ぶ方向に垂直な第１の面と、前記光源と結ぶ方向に平行な第２の面を形成し、前記第１の面から導光板外部へ光を透過させることを特徴としている。
【００２０】
この面光源装置にあっては、非有効領域である、光入射面から遠い側の隅部に設けられた第１の面へ到達した光は当該第１の面を透過して非有効領域から外部へ出るので、光が非有効領域から再び有効領域へ戻るのを防止でき、輝度分布が不均一になるのを抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図７は本発明の一実施形態による面光源装置４１を示す分解斜視図であって、導光板４２と発光部４３と反射板４４とから構成されている。導光板４２はポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の屈折率の大きな透明樹脂材料によって成形されており、導光板４２の上面が光出射面４５となっており、下面には多数の拡散パターン４６が凹設されている。この導光板４２の下面両側部には、溝状をした反射板保持部４７が設けられており、導光板４２の光入射端面４８と反対側の端面には、下方へ向けてストッパー４９が垂下されている。
【００２２】
発光部４３にあっては、反射率の高い白色樹脂からなる外装ケース５０内に点光源５１を構成する発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）が納められている。点光源実装位置においては、外装ケース５０が開口されており、この開口内に透明樹脂５２を成形して点光源５１を封止している。
【００２３】
導光板４２の光入射端面４８からは一対の弾性片５３が一体成形により突設されており、両弾性片５３の先端部内面には係合爪５４が突出している。一方、外装ケース５０の両側面には、弾性片５３がぴったりと納まるような側面溝５５が凹設されている。しかして、発光部４３は弾性片５３を側面溝５５に納めるようにして弾性片５３間に挟持されており、弾性片５３の係合爪５４を背面に係合することによって脱落しないよう保持されている。
【００２４】
また、導光板４２の光入射端面４８の中央には、光結合凹部５６が形成されている。発光部４３においては、外装ケース５０の開口の上縁及び下縁からは、導光板４２の光結合凹部５６にはまり込むよう光結合凹部５６と合致した形状の光反射壁５７が延出している。導光板４２の光入射端面４８には、発光部４３が対向配置され、光結合凹部５６に発光部４３の光反射壁５７及びその間の透明樹脂５２がはまり込む。
【００２５】
ここで、光結合凹部５６は、点光源５１から出射されて導光板４２内部へ導かれた光の屈折方向を光学的に制御するものであって、点光源５１を中心とする各方位における導光板面積に比例した光量の光を各方位へ分配すると共に導光板４２の四隅にも光が届くようにしている。
【００２６】
反射板４４は表面反射率の高い材料によって形成されており、例えば硬質もしくは比較的軟質の白色プラスチックシートによって形成されている。この反射板４４は、両側部を反射板保持部４７に差し込んで導光板４２下面に保持される。
【００２７】
導光板４２の下面に設けられている拡散パターン４６の配置を図８に示す。導光板４２は、有効領域５８と非有効領域５９とに分けることができる。有効領域５８とは、図９に示すように、面光源装置４１の上に実装される液晶表示パネル６０の画像表示領域６１（画面）に対応する部分であって、ここから出射された光は液晶表示パネル６０の画像表示領域６１を透過して画像表示のために用いられる。これに対し、非有効領域５９とは、液晶表示パネル６０の画像表示領域６１外、例えば枠部分６２に対応する部分であって、ここから出射された光は液晶表示パネル６０の画像表示面６１を透過しない。
【００２８】
有効領域５８においては、各拡散パターン４６はかまぼこ形に凹設されたものであり、点光源５１を中心として放射状に配列されている。また、いずれの拡散パターン４６も長さ方向が点光源５１と結ぶ方向に対して９０°の角度をなすように配置されており、点光源５１を中心とする円周方向には拡散作用を有していない。しかも、拡散パターン４６のパターン密度は、導光板４２の輝度分布が均一となるように、点光源５１から遠い側では拡散パターン密度が大きくなっており、点光源５１に近づくにつれて拡散パターン密度が徐々に小さくなっている。
【００２９】
一方、非有効領域５９においては、導光板４２の下面全体に凹凸パターン（例えば、１０μｍ程度の大きさ）からなる散乱パターン６３を設けている。この散乱パターン６３のパターン密度はできるだけ高くしておくことが望ましい。
【００３０】
しかして、図９に示すように、有効領域５８を伝搬する光は、有効領域５８では拡散パターン４６で拡散されることによって光出射面４５から均等に出射され、有効領域５８から非有効領域５９に入った光ｆは、非有効領域５９の散乱パターン６３によって強く散乱される。したがって、非有効領域５９の光が導光板４２で全反射して有効領域５８へ戻るのを防止し、面光源装置４１の輝度分布をより均一化することができる。
【００３１】
なお、非有効領域５９の散乱パターン６３は任意のものでよく、導光板４２の下面に凹設した凹凸パターンや溝、拡散反射インクの印刷層、あるいは図１０の散乱パターン６３のようにシボ加工など散乱が起きるものであればよい。
【００３２】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の別な実施形態による面光源装置７１に用いられている導光板４２の一部破断した断面図である。この実施形態では、非有効領域５９において導光板４２の上面及び下面にそれぞれ散乱パターン６３を設けている。従って、有効領域５８から非有効領域５９に入った光は、非有効領域５９の上面及び下面の両散乱パターン６３によって散乱されるので、全反射した光が導光板４２の有効領域５８へ再び戻って輝度分布を不均一にするのをより有効に防止できる。
【００３３】
（第３の実施形態）
図１２は本発明のさらに別な実施形態による面光源装置７２に用いられている導光板４２の一部破断した断面図である。この実施形態においては、非有効領域５９において、導光板４２中に散乱物質７３を分散させている。散乱物質７３は、導光板材料と屈折率の異なる樹脂粉や樹脂ビーズ、金属粉などであって、できるだけ細かなもの（１０μｍ程度）を高密度で分散させるのが望ましい。
【００３４】
こうして非有効領域５９に散乱物質７３を分散させてあると、有効領域５８から非有効領域５９に入った光ｆは、散乱物質により散乱され、導光板４２の端面で全反射して有効領域５８へ戻るのを抑制され、輝度分布の不均一を防止できる。
【００３５】
（第４の実施形態）
図１３は本発明のさらに別な実施形態による面光源装置７４に用いられている導光板４２の一部破断した断面図である。この実施形態においては、導光板４２の光入射端面４８を除く端面（外周３面）に凹凸パターンやシボ加工からなる散乱パターン７５を形成している。この散乱パターン７５もパターン密度ができるだけ高いことが望ましい。導光板４２の端面に散乱パターン７５を設けてあると、非有効領域５９に到達した光は、その端面で全反射されることなく散乱されるので、再び光が有効領域５８に戻って輝度不均一の原因となるのを防止される。
【００３６】
（第５の実施形態）
図１４は本発明のさらに別な実施形態による面光源装置に用いられている導光板４２の形状を示す斜視図である。この実施形態にあっては、導光板４２の光入射端面４８から遠い側の隅部を、非有効領域内において斜めにカットして面取り部７６を形成している。この面取り部７６は、矩形の導光板４２の場合に、点光源５１の光が入射する角度が全反射の臨界角よりも大きくて光が全反射する端面領域を斜めにカットして形成している。点光源５１から出た光ｆは、拡散パターン４６によって円周方向へは拡散されないから、有効領域５８から非有効領域５９へ入った光ｆが導光板４２の端面で全反射して有効領域５８へ戻り易い部分は、点光源５１から遠い側の隅部である（図５参照）。この実施形態では、この隅部を斜めにカットしているので、隅部に入射した光ｆは、導光板４２の端面で全反射することなく、面取り部７６から導光板４２の外部へ抜ける。よって、有効領域５８へ再び戻って輝度分布が不均一になるのを防止できる。
【００３７】
なお、面取り部７６の角度は、点光源５１から出た光が（平面視で）面取り部７６に垂直に入射するようなカット角とするのがよい。
【００３８】
（第６の実施形態）
導光板４２の長さと幅のうち、一方が他方よりも長い場合（縦長の場合、横長の場合）には、端面に入射する光の入射角が全反射の臨界角よりも大きくなって全反射する領域が長くなるので、図１４のように、ここを斜めカットすると有効領域５８までがカットされる恐れがある。
【００３９】
図１５に示す導光板４２は、このような場合に有効な実施形態であって、導光板４２端面の全反射の起きる領域を区分的に斜めカットし、この領域を点光源５１と結ぶ方向に垂直な複数の面７７と、点光源５１と結ぶ方向に平行な面７８とから構成している。したがって、導光板４２が縦長の場合や横長の場合でも、カット領域が有効領域５８に入り込まないようにして導光板４２端面における光の全反射を防止することができる。
【００４２】
（第７の実施形態）
図１６は本発明のさらに別な実施形態による面光源装置８１に用いられている導光板４２の形状を示す斜視図である。この実施形態にあっては、導光板４２の非有効領域５９において、黒色樹脂等の光吸収性の高い樹脂で形成された光吸収層８２によって導光板４２の上面、下面及び外周端面を被覆している。よって、有効領域５８から非有効領域５９へ入った光は、光吸収層８２で吸収され、有効領域５８へ再度戻るのを防ぐことができる。
【００４３】
しかし、光吸収層を導光板４２の縁に取り付ける際、光吸収層８２や導光板４２の製造誤差等によって光吸収層８２の端と導光板４２との間に空気層（隙間）８２ｃが生じると、この空気層で有効領域５８へ向けて光が反射される恐れがある。そこで、図１７に示した面光源装置８３では、非有効領域５９で導光板４２の縁を被覆している光吸収層８２のうち、上面側の辺８２ａと下面側の辺８２ｂの長さを異ならせている。例えば、上面側の辺８２ａを下面側の辺８２ｂよりも短くしておけば、上面側の辺８２ａで生じた空気層８２ｃで反射された光ｆは、下面側の辺８２ｂで吸収される。よって、光吸収層８２の短い側の辺８２ａで空気層８２ｃが生じるよう、短い側の辺８２ａが設計値よりも多少短い公差を持つように製造すれば、光吸収層８２と導光板４２の縁との間に空気層８２ｃが生じた場合にも、光が有効領域５８へ戻りにくくすることができる。
【００４４】
また、樹脂製の光吸収層８２に代え、図１８に示す面光源装置８４のように、非有効領域５９において、導光板４２の外周面に黒色テープ等の光吸収性テープ８５を貼るようにすれば、簡易な構成により光を吸収して有効領域５８へ全反射するのを防止できる。あるいは、図１９に示す面光源装置８６のように、非有効領域５９において、導光板４２の外周面に黒色塗料等の光吸収性の高い塗料８７を塗っても同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】同上の面光源装置の概略断面図である。
【図３】（ａ）は同上の面光源装置の問題点を説明する図、（ｂ）は（ａ）のＣ１−Ｃ１線に沿った輝度の変化を示す図、（ｃ）は（ａ）のＣ２−Ｃ２線に沿った輝度の変化を示す図である。
【図４】１個の点光源を用いた面光源装置を示す図である。
【図５】先行技術例に用いられている導光板の拡散パターンを示す図である。
【図６】同上の先行技術例における問題点を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態による面光源装置を示す分解斜視図である。
【図８】同上の面光源装置に用いられている導光板の下面に設けられた拡散パターンを示す図である。
【図９】同上の実施形態による面光源装置の作用説明図である。
【図１０】本発明の別な実施形態による面光源装置を示す一部破断した断面図である。
【図１１】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置を示す一部破断した断面図である。
【図１２】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置を示す一部破断した断面図である。
【図１３】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置を示す一部破断した断面図である。
【図１４】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置に使用される導光板を示す斜視図である。
【図１５】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置に使用される導光板を示す斜視図である。
【図１６】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置を示す一部破断した断面図である。
【図１７】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置を示す一部破断した断面図である。
【図１８】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置を示す一部破断した断面図である。
【図１９】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置を示す一部破断した断面図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface light source device. Specifically, the present invention relates to a surface light source device used for a liquid crystal display device, a lighting device, and the like.
[0002]
[Prior art]
(Conventional surface light source device using point light source)
A conventional surface light source device 1 is shown in an exploded perspective view of FIG. 1 and a sectional view of FIG. The surface light source device 1 includes a light guide plate 2 for confining light, a light emitting unit 3, and a reflection plate 4. The light guide plate 2 is formed of a transparent resin having a large refractive index, such as polycarbonate resin or methacrylic resin. A large number of diffusion patterns 5 are formed on the lower surface of the light guide plate 2 by concavo-convex processing or dot printing of diffuse reflection ink. ing. The light emitting unit 3 is a component in which a so-called point light source 7 such as a plurality of light emitting diodes (LEDs) is mounted on a circuit board 6, and faces the side surface (light incident end surface 8) of the light guide plate 2. The reflection plate 4 is formed of, for example, a white resin sheet having a high reflectance, and both side portions are attached to the lower surface of the light guide plate 2 by a double-sided tape 9.
[0003]
As shown in FIG. 2, the light f emitted from the light emitting unit 3 and guided to the inside of the light guide plate 2 from the light incident end face 8 is totally reflected inside the light guide plate 2 to be inside the light guide plate 2. Be trapped. The light f inside the light guide plate 2 is diffused and reflected when entering the diffusion pattern 5, and the light f reflected toward the light emitting surface 10 at an angle smaller than the critical angle of total reflection is extracted from the light emitting surface 10 to the outside. . Further, the light f that has passed through the portion where the diffusion pattern 5 does not exist on the lower surface of the light guide plate 2 is reflected by the reflecting plate 4 and returns to the inside of the light guide plate 2 again, thereby preventing light loss from the lower surface of the light guide plate 2.
[0004]
However, in such a surface light source device 1, even if the diffusion pattern is arranged so that the luminance distribution is uniform, as shown in FIG. The light guide plate 2 shines brightly, and the light guide plate 2 becomes dark in an intermediate region B in front of the point light source 7 on the light incident end face 8 side. FIG. 3B shows a change in luminance in the vicinity of the light incident end face 8 along the line C1-C1 in FIG. 3A. In the vicinity of the light emitting unit 3, the direction parallel to the light incident end face 8 is shown. The variation in luminance increases along the line, and the ratio of the luminance change may reach several to ten times.
[0005]
FIG. 3C shows a change in luminance in a region far from the light incident end face 8 along the line C2-C2 in FIG. On the side far from the light incident end face 8, the change in luminance is small and the uniformity of luminance is high, but the luminance is drastically reduced at both ends. That is, the corner C on the side opposite to the light incident end face 8 of the light guide plate 2 becomes dark.
[0006]
Therefore, even though the surface light source device is required to have a uniform luminance distribution, the surface light source device having a plurality of light sources has its brightness even if the shape, density, diffusion effect, etc. of the diffusion pattern are devised. It was difficult to make the distribution uniform.
[0007]
(A surface light source device using one point light source)
On the other hand, the backlight type liquid crystal display device is thin and lightweight, and thus is used as a display device for portable information terminals such as electronic notebooks and portable personal computers, and highly portable products such as cellular phones. When used in such highly portable products, there is a strong demand for longer battery life from the standpoint of improving portability, and the backlight used in this display device is also required to reduce power consumption. Yes.
[0008]
For this reason, a point light source (light emitting diode) of a surface light source device used as a backlight is also highly efficient, and power consumption is reduced by reducing the number of point light sources to be used. Such a surface light source device 11 ultimately uses a single point light source 7 (light emitting diode) as shown in FIG.
[0009]
However, when the number of point light sources is reduced in this way, the luminance variation of the surface light source device increases. For example, in the surface light source device 11 using one point light source 7, as shown in FIG. The luminance is very large in the area a immediately before the light source 7, and the luminance is lowered and darkened at the four corners C of the light guide plate 2.
[0010]
Accordingly, in a surface light source device, particularly a surface light source device used as a backlight of a liquid crystal display device, it is required to reduce the number of point light sources to be used as much as possible and to make the luminance distribution as uniform as possible. .
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
(Prior art example)
Therefore, the inventors of the present invention have proposed a structure of a surface light source device that can reduce the number of point light sources to be used as much as possible and can increase the uniformity of the luminance distribution (hereinafter referred to as prior art). Called example). For example, as shown in FIG. 5, the surface light source device 21 has a point light source 24 such as an LED arranged at the center of one end surface (light incident end surface 23) of the light guide plate 22, and uniformizes the luminance on the light emitting surface 25. For this purpose, a large number of diffusion patterns 26 are provided on the lower surface of the light guide plate 22. These diffusion patterns 26 are arranged radially on the entire lower surface of the light guide plate 24 with the point light source 21 as the center, and have no light diffusing action in the circumferential direction with the point light source 24 as the center.
[0012]
Further, the pitch between the diffusion patterns 26 decreases as the distance from the point light source 24 increases, and the diffusion pattern density gradually increases as the distance from the point light source 24 increases. This is because as the distance from the point light source 24 increases, the amount of light that gradually emerges from the light emitting surface 25 and reaches the point light source 24 decreases, and as the distance from the point light source 24 increases, the spread of the light increases. Since the light becomes weak, the probability that the light is reflected toward the light emitting surface 25 increases with distance, thereby realizing the surface light source device 21 with uniform luminance.
[0013]
However, in the surface light source device 21 using only one small (or concentrated in one place) point light source 24 as described above, the light emitted from the point light source 24 and introduced into the light guide plate 22 is transmitted. Since the density of the diffusion pattern 26 is designed according to the light intensity when propagating through the light guide plate 22, as shown in FIGS. When the light reaches the end face and is totally reflected, the light f that has been totally reflected and returned into the light guide plate 22 is diffused again by the diffusion pattern 26 and is emitted from the light emitting face 25 in the vicinity of the end face. For this reason, the luminance distribution of the surface light source device 21 becomes non-uniform, and in particular, there is a problem that the edges and corners of the light guide plate 22 shine brightly. In the figure, 27 is a liquid crystal display panel, and 28 is a reflection sheet.
[0014]
The present invention has been made in view of the drawbacks of the conventional example described above, and the object of the present invention is to provide nonuniform luminance distribution caused by total reflection of light in the light guide plate at the edge of the light guide plate. It is to suppress.
[0019]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
The surface light source device according to claim 1 confines light introduced from the light incident surface, spreads the light into a planar shape and emits the light from the light exit surface, and a surface opposite to the light exit surface of the light guide plate. In the surface light source device including the formed diffusion pattern and a light source smaller than the width of the light incident surface for allowing light to enter the light guide plate from the light incident surface, the light source among the light guide plates A non-effective area located outside an effective area for emitting light used as a first surface perpendicular to a direction connecting to the light source at a corner far from the light incident surface; and the light source A second surface parallel to the direction to be connected is formed, and light is transmitted from the first surface to the outside of the light guide plate .
[0020]
In this surface light source device, the light that has reached the first surface provided at the corner on the side far from the light incident surface, which is an ineffective region , passes through the first surface and passes through the ineffective region. Since it goes outside, it is possible to prevent light from returning from the non-effective area to the effective area again, and to prevent the luminance distribution from becoming non-uniform.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a surface light source device 41 according to an embodiment of the present invention, and is composed of a light guide plate 42, a light emitting unit 43, and a reflection plate 44. The light guide plate 42 is formed of a transparent resin material having a large refractive index, such as polycarbonate resin or methacrylic resin. The upper surface of the light guide plate 42 is a light emitting surface 45, and a number of diffusion patterns 46 are recessed on the lower surface. Has been. On both sides of the lower surface of the light guide plate 42, groove-shaped reflection plate holding portions 47 are provided. A stopper 49 hangs downward on the end surface opposite to the light incident end surface 48 of the light guide plate 42. Has been.
[0022]
In the light emitting unit 43, a light emitting diode chip (LED chip) constituting the point light source 51 is housed in an exterior case 50 made of a white resin having a high reflectance. At the point light source mounting position, an exterior case 50 is opened, and the point light source 51 is sealed by molding a transparent resin 52 in the opening.
[0023]
A pair of elastic pieces 53 protrudes from the light incident end face 48 of the light guide plate 42 by integral molding, and an engaging claw 54 protrudes from the inner surfaces of the distal end portions of both elastic pieces 53. On the other hand, side grooves 55 are provided in the both side surfaces of the outer case 50 so that the elastic pieces 53 can be received exactly. Thus, the light emitting portion 43 is sandwiched between the elastic pieces 53 so that the elastic piece 53 is accommodated in the side groove 55, and is held so as not to fall off by engaging the engaging claw 54 of the elastic piece 53 with the back surface. ing.
[0024]
An optical coupling recess 56 is formed at the center of the light incident end face 48 of the light guide plate 42. In the light emitting portion 43, light reflecting walls 57 having a shape matching the light coupling recess 56 extend from the upper and lower edges of the opening of the outer case 50 so as to fit into the light coupling recess 56 of the light guide plate 42. . The light emitting portion 43 is disposed opposite to the light incident end face 48 of the light guide plate 42, and the light reflecting wall 57 of the light emitting portion 43 and the transparent resin 52 therebetween are fitted in the light coupling recess 56.
[0025]
Here, the light coupling recess 56 optically controls the refraction direction of the light emitted from the point light source 51 and guided to the inside of the light guide plate 42, and is guided in each direction around the point light source 51. The light quantity proportional to the area of the light plate is distributed to each direction, and the light reaches the four corners of the light guide plate 42.
[0026]
The reflector 44 is made of a material having a high surface reflectance, and is made of, for example, a hard or relatively soft white plastic sheet. The reflection plate 44 is held on the lower surface of the light guide plate 42 by inserting both side portions into the reflection plate holding portion 47.
[0027]
The arrangement of the diffusion pattern 46 provided on the lower surface of the light guide plate 42 is shown in FIG. The light guide plate 42 can be divided into an effective area 58 and an ineffective area 59. As shown in FIG. 9, the effective area 58 is a portion corresponding to the image display area 61 (screen) of the liquid crystal display panel 60 mounted on the surface light source device 41, and the light emitted therefrom is The image is transmitted through the image display area 61 of the liquid crystal display panel 60 and used for image display. On the other hand, the non-effective area 59 is a part corresponding to the frame part 62 outside the image display area 61 of the liquid crystal display panel 60, for example, and the light emitted therefrom is the image display surface 61 of the liquid crystal display panel 60. Does not pass through.
[0028]
In the effective area 58, the diffusion patterns 46 are concavely formed in a kamaboko shape, and are arranged radially with the point light source 51 as the center. Each of the diffusion patterns 46 is arranged so that the length direction forms an angle of 90 ° with respect to the direction connecting to the point light source 51, and has a diffusing action in the circumferential direction around the point light source 51. Not done. Moreover, the diffusion pattern density of the diffusion pattern 46 increases on the side far from the point light source 51 so that the luminance distribution of the light guide plate 42 becomes uniform, and the diffusion pattern density gradually increases toward the point light source 51. It is getting smaller.
[0029]
On the other hand, in the non-effective area 59, a scattering pattern 63 made of an uneven pattern (for example, a size of about 10 μm) is provided on the entire lower surface of the light guide plate. It is desirable that the pattern density of the scattering pattern 63 be as high as possible.
[0030]
Therefore, as shown in FIG. 9, the light propagating through the effective region 58 is uniformly emitted from the light exit surface 45 by being diffused by the diffusion pattern 46 in the effective region 58, and is then emitted from the effective region 58 to the non-effective region 59. The light f that has entered is strongly scattered by the scattering pattern 63 of the ineffective region 59. Therefore, it is possible to prevent the light in the ineffective area 59 from being totally reflected by the light guide plate 42 and return to the effective area 58, and to make the luminance distribution of the surface light source device 41 more uniform.
[0031]
The scattering pattern 63 of the non-effective area 59 may be arbitrary, and a concave / convex pattern or groove formed in the lower surface of the light guide plate 42, a printed layer of diffuse reflection ink, or a textured pattern such as the scattering pattern 63 of FIG. Anything that causes scattering is acceptable.
[0032]
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a partially broken cross-sectional view of a light guide plate 42 used in a surface light source device 71 according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, scattering patterns 63 are provided on the upper and lower surfaces of the light guide plate 42 in the ineffective area 59. Accordingly, the light that has entered the ineffective area 59 from the effective area 58 is scattered by the scattering patterns 63 on the upper and lower surfaces of the ineffective area 59, so that the totally reflected light returns again to the effective area 58 of the light guide plate 42. Therefore, it is possible to more effectively prevent the luminance distribution from becoming uneven.
[0033]
(Third embodiment)
FIG. 12 is a partially broken cross-sectional view of the light guide plate 42 used in the surface light source device 72 according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the scattering material 73 is dispersed in the light guide plate 42 in the ineffective area 59. The scattering material 73 is desirably resin powder, resin beads, metal powder, or the like having a refractive index different from that of the light guide plate material, and is as fine as possible (about 10 μm) dispersed at high density.
[0034]
When the scattering material 73 is dispersed in the non-effective region 59 in this way, the light f that has entered the non-effective region 59 from the effective region 58 is scattered by the scattering material, and is totally reflected by the end face of the light guide plate 42. It is possible to prevent the brightness distribution from being uneven.
[0035]
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is a partially broken cross-sectional view of the light guide plate 42 used in the surface light source device 74 according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a concavo-convex pattern or a scattering pattern 75 formed by embossing is formed on the end surface (the outer peripheral three surfaces) excluding the light incident end surface 48 of the light guide plate 42. It is desirable that the scattering pattern 75 has a pattern density as high as possible. If the scattering pattern 75 is provided on the end face of the light guide plate 42, the light that has reached the ineffective area 59 is scattered without being totally reflected by the end face. It is prevented from causing uniformity.
[0036]
(Fifth embodiment)
FIG. 14 is a perspective view showing the shape of a light guide plate 42 used in a surface light source device according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the chamfered portion 76 is formed by obliquely cutting the corner of the light guide plate 42 on the side far from the light incident end surface 48 within the ineffective region. In the case of the rectangular light guide plate 42, the chamfered portion 76 is formed by obliquely cutting an end face region where the light incident from the point light source 51 is larger than the critical angle of total reflection and the light is totally reflected. Yes. Since the light f emitted from the point light source 51 is not diffused in the circumferential direction by the diffusion pattern 46, the light f entering the non-effective area 59 from the effective area 58 is totally reflected by the end face of the light guide plate 42. The portion that is easy to return to is the corner on the side far from the point light source 51 (see FIG. 5). In this embodiment, since the corner is cut obliquely, the light f incident on the corner passes through the chamfered portion 76 to the outside of the light guide plate 42 without being totally reflected by the end face of the light guide plate 42. Accordingly, it is possible to prevent the luminance distribution from returning to the effective region 58 again and becoming non-uniform.
[0037]
The angle of the chamfered portion 76 is preferably set to a cut angle at which light emitted from the point light source 51 enters the chamfered portion 76 perpendicularly (in plan view).
[0038]
(Sixth embodiment)
When one of the length and width of the light guide plate 42 is longer than the other (vertically long or horizontally long), the incident angle of light incident on the end face is larger than the critical angle of total reflection, and total reflection Since the area to be processed becomes long, if it is cut obliquely as shown in FIG. 14, the area up to the effective area 58 may be cut.
[0039]
The light guide plate 42 shown in FIG. 15 is an effective embodiment in such a case, and a region where total reflection occurs on the end face of the light guide plate 42 is cut obliquely in a piecewise manner, and this region is connected in a direction connecting the point light source 51. A plurality of vertical surfaces 77 and a surface 78 parallel to the direction connecting to the point light source 51 are configured. Therefore, even when the light guide plate 42 is vertically long or horizontally long, it is possible to prevent total reflection of light at the end face of the light guide plate 42 by preventing the cut area from entering the effective area 58.
[0042]
( Seventh embodiment)
FIG. 16 is a perspective view showing the shape of the light guide plate 42 used in the surface light source device 81 according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the non-effective area 59 of the light guide plate 42, the upper surface, the lower surface, and the outer peripheral end surface of the light guide plate 42 are covered with a light absorbing layer 82 formed of a resin having high light absorption such as black resin. ing. Therefore, light that has entered the ineffective area 59 from the effective area 58 is absorbed by the light absorption layer 82 and can be prevented from returning to the effective area 58 again.
[0043]
However, when the light absorption layer is attached to the edge of the light guide plate 42, an air layer (gap) 82 c is generated between the end of the light absorption layer 82 and the light guide plate 42 due to manufacturing errors of the light absorption layer 82 or the light guide plate 42. In this air layer, light may be reflected toward the effective area 58. Therefore, in the surface light source device 83 shown in FIG. 17 , the length of the upper side 82 a and the lower side 82 b in the light absorbing layer 82 covering the edge of the light guide plate 42 with the ineffective area 59 is set. It is different. For example, if the upper surface side 82a is shorter than the lower surface side 82b, the light f reflected by the air layer 82c generated on the upper surface side 82a is absorbed by the lower surface side 82b. Therefore, if the short side 82a is manufactured to have a slightly shorter tolerance than the design value so that the air layer 82c is formed on the short side 82a of the light absorption layer 82, the light absorption layer 82 and the light guide plate 42 can be formed. Even when the air layer 82c is formed between the edges, the light can be hardly returned to the effective region 58.
[0044]
Further, instead of the resin light absorption layer 82, a light absorbing tape 85 such as a black tape is attached to the outer peripheral surface of the light guide plate 42 in the non-effective area 59 as in the surface light source device 84 shown in FIG. 18. By doing so, it is possible to prevent light from being absorbed and totally reflected to the effective region 58 with a simple configuration. Alternatively, as in the surface light source device 86 shown in FIG. 19 , the same applies even when a paint 87 having a high light absorption property such as a black paint is applied to the outer peripheral surface of the light guide plate 42 in the ineffective area 59.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a conventional surface light source device.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the above surface light source device.
3A is a diagram for explaining a problem of the surface light source device of the above, FIG. 3B is a diagram showing a change in luminance along the C1-C1 line of FIG. 3A, and FIG. It is a figure which shows the change of the brightness | luminance along line C2-C2.
FIG. 4 is a diagram showing a surface light source device using one point light source.
FIG. 5 is a diagram showing a diffusion pattern of a light guide plate used in a prior art example.
FIG. 6 is a diagram for explaining a problem in the above prior art example.
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a surface light source device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a diffusion pattern provided on the lower surface of the light guide plate used in the surface light source device same as above.
FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the surface light source device according to the embodiment.
FIG. 10 is a partially broken sectional view showing a surface light source device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a partially broken cross-sectional view showing a surface light source device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a partially broken cross-sectional view showing a surface light source device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a partially broken cross-sectional view showing a surface light source device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a perspective view showing a light guide plate used in a surface light source device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a perspective view showing a light guide plate used in a surface light source device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a partially broken cross-sectional view showing a surface light source device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a partially cutaway sectional view showing a surface light source device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a partially broken sectional view showing a surface light source device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a partially broken sectional view showing a surface light source device according to still another embodiment of the present invention.

Claims

A light guide plate that confines light introduced from the light incident surface, spreads the light into a plane, and emits the light from the light output surface, a diffusion pattern formed on a surface opposite to the light output surface of the light guide plate, and the light incident surface In a surface light source device having a light source smaller than the width of the light incident surface for making light incident on the light guide plate from
Of the light guide plate, a non-effective area located outside an effective area for emitting light used as a light source, and at a corner far from the light incident surface, perpendicular to the direction connecting to the light source. A surface light source device, wherein a first surface and a second surface parallel to a direction connecting to the light source are formed, and light is transmitted from the first surface to the outside of the light guide plate .