JP4282453B2 - Surface light source device - Google Patents
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Description
本発明は液晶表示装置などに用いられる面光源装置に関する。 The present invention relates to a surface light source device used for a liquid crystal display device or the like.
パーソナルコンピュータや携帯電話等に幅広く利用されている液晶表示装置は、液晶材が自己発光しないために、通常光源装置を具備している。特にモバイル機器に搭載される液晶表示装置の場合は、薄型軽量化を図るために、発光ダイオード(LED)や蛍光管等の光源と、薄型の導光板と、前記光源から出射し全反射を繰り返しながら導光板内部を導光する光を液晶表示パネル側に出射させる光取り出し手段と、を備えた面光源装置が一般的に用いられる。光取り出し手段としては、拡散反射インクのドット印刷による拡散パターンやプリズム等の凹凸形状が用いられることが多い。 A liquid crystal display device widely used in personal computers, mobile phones, and the like usually includes a light source device because the liquid crystal material does not emit light. In particular, in the case of a liquid crystal display device mounted on a mobile device, in order to reduce the thickness and weight, a light source such as a light emitting diode (LED) or a fluorescent tube, a thin light guide plate, and the light source repeatedly emits total reflection. In general, a surface light source device including light extraction means for emitting light guided through the light guide plate to the liquid crystal display panel side is generally used. As the light extraction means, a diffusing pattern obtained by dot printing of diffuse reflection ink, or an uneven shape such as a prism is often used.
従来の代表的な面光源装置の斜視図を図11に示す。図11に示す従来の面光源装置は、光源として使用する複数のLED30と、アクリル等の透明材料からなる導光板31と、導光板31の光出射面31aに対向する面に拡散反射インクのドット印刷によって形成された拡散パターン32と、導光板31の拡散パターン32が形成された面31b側に配置された反射板33と、によって構成されている。
A perspective view of a conventional typical surface light source device is shown in FIG. The conventional surface light source device shown in FIG. 11 has a plurality of
LED30から出射して光入射面31cから導光板31の内部に導かれた光は、全反射を繰り返しながら導光板31内部を進行する。そして、導光板31内部の光は拡散パターン32に当たると拡散パターン32により散乱し、その散乱光が全反射の臨界角よりも小さな角度で光出射面31aに入射すると光出射面31aから外部へ出射する。導光板31の下面31bの拡散パターン32が存在しない箇所を透過した光は、反射板33によって反射されて再び導光板31内部へ戻る。
Light emitted from the
拡散パターン32は光強度の面内の均一性を得るために、図11に図示したようにLED30から離れるにつれて、そのドット密度が高くなるように印刷されている。図11に示す従来の面光源装置は、面内で均一に発光する薄型の面光源装置であるため、多くの液晶表示装置の光源装置として用いられている。
In order to obtain in-plane uniformity of light intensity, the
モバイル機器に搭載される液晶表示装置は、一般にユーザーによって正面方向から視認されることが多い。したがって、モバイル機器に搭載される液晶表示装置においては、表示特性の中でも正面輝度が重視される。しかし、図11に示す従来の面光源装置は、光取り出し手段として散乱体である拡散パターン32を使用しているために、液晶表示パネル側の広い範囲に光が出射し、原理的に高い正面輝度を得ることは難しかった。
In general, a liquid crystal display device mounted on a mobile device is often viewed from the front by a user. Therefore, in a liquid crystal display device mounted on a mobile device, the front luminance is emphasized among the display characteristics. However, since the conventional surface light source device shown in FIG. 11 uses the
また、LEDの数を増やすことにより正面輝度を高くする方法もあるが、かかる方法を採ることは消費電力の増大を意味し、限られた容量のバッテリーで動作するモバイル機器に搭載される液晶表示装置の光源装置には向かなかった。 In addition, there is a method of increasing the front luminance by increasing the number of LEDs, but adopting such a method means an increase in power consumption, and a liquid crystal display mounted on a mobile device that operates with a battery with a limited capacity It was not suitable for the light source device of the device.
このような問題点を解決することができる面光源装置が、特許文献1と非特許文献1に記載されている。この面光源装置は、面光源装置の正面方向を中心とした非常に狭い範囲に出射光を集めることによって正面輝度を高くしている。以下、特許文献1と非特許文献1とに記載されている面光源装置を「正面輝度が高い従来の面光源装置」と呼ぶ。
正面輝度が高い従来の面光源装置の斜視図を図12に示し、正面輝度が高い従来の面光源装置の上面図を図13に示し、図12のD−D断面図を図14に示す。 FIG. 12 is a perspective view of a conventional surface light source device having a high front luminance, FIG. 13 is a top view of the conventional surface light source device having a high front luminance, and FIG. 14 is a sectional view taken along the line DD in FIG.
正面輝度が高い従来の面光源装置は、光源であるLED34と、アクリル等の透明材料からなる導光板35と、導光板35の光出射面35aに対向する面35bに形成された三角溝状のプリズム36と、によって構成されている。
A conventional surface light source device having a high front luminance has an
LED34から出射して光入射面35cから導光板35の内部に導かれた光は、全反射を繰り返しながら導光板35内部を進行する。そして、導光板35内部の光はプリズム36の反射面に当たるとプリズム36により反射し、その反射光が光出射面35aから外部へ出射する。
The light emitted from the
プリズム36の反射面は、図13に示すようにLED34を中心とした円の半径方向であるY方向に対して直交するX方向に延びるように形成されている。言い換えれば、プリズム36は、X方向に延びる溝によって構成されている。プリズム36の反射面の傾斜角度は、導光板35の内部を導光する光が、光出射面35aの法線方向に効率よく出射するように規定されている。なお、隣接する各プリズム36同士の間隔は、光強度の面内の均一性を得るために、図12〜図14で図示したようにLED34から離れるにつれて各プリズム36の間隔が短くなるように設計されている。
The reflecting surface of the
ここで、正面輝度が高い従来の面光源装置の出射面35aにおける光学特性の測定結果を図15に示す。図15は正面輝度が高い従来の面光源装置が具備する導光板35の出射面35aの中心部において測定した輝度-視野角度分布を示したものである。特性曲線37はLED34を中心とした円の半径方向であるY方向における測定の結果であり、特性曲線38はY方向に対して直交するX方向における測定の結果である。
Here, the measurement result of the optical characteristic in the
特性曲線38から分かるようにX方向における輝度の半値幅は約±3゜である。また、特性曲線37から分かるようにY方向における輝度の半値幅は約±15゜である。図11に示す従来の面光源装置について同様の測定を行うと、輝度の半値幅は±30゜以上であるため、正面輝度が高い従来の面光源装置では、出射光が光出射面35aの法線方向に効率的に集められていることが分かる。正面輝度が高い従来の面光源装置では、出射光が光出射面35aの法線方向に効率的に集められているため、正面輝度が飛躍的に向上している。
しかしながら、正面輝度が高い従来の面光源装置では、プリズムが描く円の中心に光源を配置しなければならないため、光源は点光源である必要があった。光源が円の中心からずれると、光が光出射面35aの法線方向からずれて出射するため、効率的に出射光を光出射面35aの法線方向に集めることができない。加えて、出射する光が光出射面35aの法線方向からずれる量及び角度は、導光板の光出射面内の場所によって異なるため、正面輝度が不均一になり、見栄えが悪かった。
However, in a conventional surface light source device having high front luminance, the light source must be a point light source because the light source must be arranged at the center of a circle drawn by the prism. When the light source deviates from the center of the circle, the light is emitted out of the normal direction of the
プリズムが描く円の中心位置から光源がずれた場合について、図16を参照して説明する。図16は、正面輝度が高い従来の面光源装置についてLEDを2個並列に配置した場合の上面図を示している。なお、図16において、図12〜図14と同一の部分には同一の符号を付す。 A case where the light source is shifted from the center position of the circle drawn by the prism will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows a top view of a conventional surface light source device having a high front luminance when two LEDs are arranged in parallel. In FIG. 16, the same parts as those in FIGS.
導光板35の形状やプリズム36の配置方法等、すなわちLEDの配置以外は図12〜図14に示す面光源装置と全く同一の構成である。なお、図16においてプリズム36が描く円の中心は、2個のLED34’、34’’のちょうど中間の位置としている。また、図16において、プリズム36については多数の表示を省略し、代表例として導光板35の中心部に位置するプリズムを一つだけ記載している。
Except for the shape of the
2つのLED34’、34’’から出射した光が導光板35内を導光し、中心部のプリズム36に入射したとすると、光はプリズム36の長手方向に対して直交する方向からΔθだけずれてプリズム36に入射するために、プリズム36で反射した結果、光出射面の法線方向からΔθずれて出射する。これに対して、光源が点光源つまりLEDが一個の場合は、光は必ずプリズム36の長手方向に対して直交する方向からプリズム36に入射するために、このような問題は発生せずに、光出射面の法線方向に出射する。
If the light emitted from the two
LED34’、34’’中心間の距離dとΔθとの関係を図17に示す。なお、図17は、導光板の中心部に位置するプリズムについての計算結果である。一般的な表面実装型のLEDでは、横幅が3.5mm程度であるため、実装のマージンを含めると、LED中心間の距離dは約5mm必要である。そうすると、図17のグラフよりΔθは約4.8゜である。これは、光出射面の法線方向から約4.8゜ずれて光が出射することを意味する。その結果、正面輝度は低下し、LED34’、34’’から発せられる光が±4.8゜に分かれて導光板から出射する不自然な輝度特性になる。
FIG. 17 shows the relationship between the distance d between the centers of the
また、この出射角のずれ量は、LEDとプリズムとの距離によっても変化し、LEDに近いプリズムから出射した光ほど、ずれ量は大きい。 Moreover, the deviation | shift amount of this output angle changes also with the distance of LED and a prism, and the deviation | shift amount is so large that the light radiate | emitted from the prism near LED.
したがって、正面輝度が高い従来の面光源装置では、LEDを1個しか使用することができず、光を集め正面輝度を高めたとしても限界があった。 Therefore, in the conventional surface light source device with high front luminance, only one LED can be used, and there is a limit even if light is collected to increase front luminance.
なお、ユーザーによって正面から所定の角度だけ傾いた方向で視認される液晶表示装置にバックライトして用いられる面光源装置では、正面輝度の向上ではなく正面から所定の角度傾いた方向の輝度の向上が要求される。 In addition, in a surface light source device that is used by backlighting a liquid crystal display device that is viewed by a user in a direction inclined by a predetermined angle from the front, the luminance in a direction inclined by a predetermined angle from the front is improved instead of improving the front luminance. Is required.
本発明は、上記の問題点に鑑み、複数の光源を用いても正面方向に効率的に光を集めて正面輝度を向上させることが可能な面光源装置並びにこれを備えた液晶表示装置及びモバイル機器を提供することを目的とする。また、本発明は、上記の問題点に鑑み、複数の光源を用いても正面から所定の角度傾いた方向に効率的に光を集めて正面から所定の角度傾いた方向の輝度を向上させることが可能な面光源装置並びにこれを備えた液晶表示装置及びモバイル機器を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a surface light source device that can efficiently collect light in the front direction and improve front luminance even when a plurality of light sources are used, and a liquid crystal display device and a mobile device including the surface light source device. The purpose is to provide equipment. Further, in view of the above problems, the present invention efficiently collects light in a direction inclined at a predetermined angle from the front even when a plurality of light sources are used, and improves the luminance in the direction inclined at the predetermined angle from the front. An object of the present invention is to provide a surface light source device capable of realizing the above, a liquid crystal display device including the same, and a mobile device.
上記目的を達成するために本発明に係る面光源装置においては、少なくとも2個の点光源と、前記点光源ごとに設けられて前記点光源から発せられた光を反射する反射手段と、前記反射手段により反射された光を内部で進行させる導光板と、前記導光板内部を進行する光を複数の箇所において非散乱性反射によって前記導光板の光出射面から所定の方向で外部へ出射させる光取り出し手段と、を備え、前記点光源各々の前記反射手段による虚像の位置が導光板の法線方向から見て略一致し、前記光取り出し手段の各反射面が、前記点光源各々の前記反射手段による虚像の位置を略中心とした円の半径方向に対して直交する方向に延びるように形成されている。なお、前記所定の方向は、前記導光板の光出射面の法線方向でも良く、前記導光板の光出射面の法線方向から所定の角度だけ傾いた方向であっても良い。 In order to achieve the above object, in the surface light source device according to the present invention, at least two point light sources, a reflection unit that is provided for each point light source and reflects light emitted from the point light source, and the reflection A light guide plate that internally propagates the light reflected by the means, and light that emits the light traveling inside the light guide plate to the outside in a predetermined direction from the light exit surface of the light guide plate at a plurality of locations by non-scattering reflection A position of a virtual image by the reflecting means of each of the point light sources substantially coincides when viewed from the normal direction of the light guide plate, and each reflecting surface of the light extracting means has the reflection of each of the point light sources. It is formed so as to extend in a direction orthogonal to the radial direction of the circle with the position of the virtual image by the means as the approximate center. The predetermined direction may be a normal direction of the light output surface of the light guide plate, or may be a direction inclined by a predetermined angle from the normal direction of the light output surface of the light guide plate.
このような構成によると、複数の点光源を具備し且つ点光源各々の反射手段による虚像全てを略中心とした円の半径方向に対して直交する方向に延びるように光取り出し手段の各反射面が形成されているので、複数の点光源から発せられる光がそれぞれ異なる方向で光取り出し手段の各反射面に入射することはなくすべて前記半径方向で光取り出し手段の各反射面に入射し、光出射面から所定の方向で導光板から出射される。これにより、正面輝度或いは正面から所定の角度傾いた方向の輝度を向上させることができ、尚かつ自然な輝度特性を得ることができる。 According to such a configuration, each reflection surface of the light extraction means includes a plurality of point light sources and extends in a direction orthogonal to the radial direction of a circle having substantially all the virtual images formed by the reflection means of each point light source. Therefore, the light emitted from the plurality of point light sources does not enter the reflecting surfaces of the light extraction means in different directions, but enters all the reflection surfaces of the light extraction means in the radial direction. The light is emitted from the light guide plate in a predetermined direction from the emission surface. As a result, the front luminance or the luminance in a direction inclined by a predetermined angle from the front can be improved, and a natural luminance characteristic can be obtained.
上記目的を達成するために本発明に係る面光源装置においては、少なくとも2個の紫外光源と、前記紫外光源から発せられた紫外光によって励起され可視光を放射し、可視光を発する点光源となる波長変換体と、前記波長変換体から発せられた光を導入し内部で進行させる導光板と、前記導光板内部を進行する光を複数の箇所において非散乱性反射によって前記導光板の光出射面から所定の方向で外部へ出射させる光取り出し手段と、を備え、前記波長変換体の一面に前記導光板が接するとともに前記波長変換体の前記導光板に接していない面に反射面が形成され、前記光取り出し手段の各反射面が、前記波長変換体を略中心とした円の半径方向に対して直交する方向に延びるように形成されている。なお、前記所定の方向は、前記導光板の光出射面の法線方向でも良く、前記導光板の光出射面の法線方向から所定の角度だけ傾いた方向であっても良い。 In order to achieve the above object, in the surface light source device according to the present invention, at least two ultraviolet light sources, a point light source that emits visible light by being excited by ultraviolet light emitted from the ultraviolet light source, and emits visible light; A wavelength converter, a light guide plate that introduces light emitted from the wavelength converter and travels inside, and light that travels inside the light guide plate is emitted from the light guide plate by non-scattering reflection at a plurality of locations. And a light extraction means for emitting the light from the surface to the outside in a predetermined direction. The light guide plate is in contact with one surface of the wavelength converter, and a reflective surface is formed on the surface of the wavelength converter that is not in contact with the light guide plate. The reflecting surfaces of the light extraction means are formed so as to extend in a direction orthogonal to the radial direction of a circle whose center is the wavelength converter. The predetermined direction may be a normal direction of the light output surface of the light guide plate, or may be a direction inclined by a predetermined angle from the normal direction of the light output surface of the light guide plate.
このような構成によると、波長変換体を中心とした円の半径方向に対して直交する方向に延びるように光取り出し手段の各反射面が形成されているので、波長変換体に複数の紫外光源から紫外光が発せられても波長変換体から発せられる可視光は前記半径方向で光取り出し手段の各反射面に入射し、光出射面から所定の方向で導光板から出射される。これにより、正面輝度或いは正面から所定の角度傾いた方向の輝度を向上させることができ、尚かつ自然な輝度特性を得ることができる。 According to such a configuration, each reflection surface of the light extraction means is formed so as to extend in a direction orthogonal to the radial direction of the circle centering on the wavelength converter, so that the wavelength converter has a plurality of ultraviolet light sources. Visible light emitted from the wavelength converter is incident on each reflecting surface of the light extraction means in the radial direction and emitted from the light guide plate in a predetermined direction from the light emitting surface. As a result, the front luminance or the luminance in a direction inclined by a predetermined angle from the front can be improved, and a natural luminance characteristic can be obtained.
また、上記目的を達成するために本発明に係る面光源装置は、上記いずれかの構成の面光源装置をバックライトとして備えている。 In order to achieve the above object, a surface light source device according to the present invention includes the surface light source device having any one of the above configurations as a backlight.
また、上記目的を達成するために本発明に係るモバイル機器は、上記構成の液晶表示装置を備えている。 In order to achieve the above object, a mobile device according to the present invention includes the liquid crystal display device having the above configuration.
本発明によると、複数の光源を用いても正面方向に効率的に光を集めて正面輝度を向上させることが可能な面光源装置並びにこれを備えた液晶表示装置及びモバイル機器を実現することができる。また、本発明によると、複数の光源を用いても正面から所定の角度傾いた方向に効率的に光を集めて正面から所定の角度傾いた方向の輝度を向上させることが可能な面光源装置並びにこれを備えた液晶表示装置及びモバイル機器を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a surface light source device that can efficiently collect light in the front direction and improve front luminance even when a plurality of light sources are used, and a liquid crystal display device and a mobile device including the surface light source device. it can. In addition, according to the present invention, even if a plurality of light sources are used, a surface light source device capable of efficiently collecting light in a direction inclined at a predetermined angle from the front and improving luminance in a direction inclined at a predetermined angle from the front. In addition, a liquid crystal display device and a mobile device including the same can be realized.
本発明の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。なお、以下で参照する図1〜図6及び図8〜図10では、簡略のためにプリズムの個数を少なく記載しているが、実際の導光板にはもっと多数のプリズムが形成されている。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIGS. 1 to 6 and FIGS. 8 to 10 referred to below, the number of prisms is reduced for the sake of simplicity, but a larger number of prisms are formed on an actual light guide plate.
まず、本発明の第一実施形態について説明する。本発明の第一実施形態に係る面光源装置の斜視図を図1に示し、本発明の第一実施形態に係る面光源装置の上面図を図2に示し、図1のA−A断面図を図3に示す。 First, a first embodiment of the present invention will be described. A perspective view of the surface light source device according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, a top view of the surface light source device according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. 2, and AA sectional view of FIG. Is shown in FIG.
本発明の第一実施形態に係る面光源装置は、発光面が揃えられて導光板3の厚み方向に並列に並べて配置された光源1及び2と、その光源1及び2から発せられる光を内部に閉じ込めて導光させる導光板3と、その導光板3の光出射面3aに対向する面3bに形成されたプリズム4と、によって構成されている。
The surface light source device according to the first embodiment of the present invention includes
本実施形態では、光源1及び2に導光板3の幅寸法と比較して十分に幅の狭いLEDを用いる。これにより、光源1及び2は導光板3にとって点光源となる。2個のLEDの導光板厚み方向の位置がずれないように、接着剤を用いて光源1であるLEDの底面と光源2であるLEDの上面を貼り合わせる。こうして得られたLEDの連結体を、発光面が導光板3の光入射面3cに密着するように配置する。
In the present embodiment, LEDs having a sufficiently narrow width as compared with the width dimension of the
導光板3はアクリル等の透明な材料からなる。本実施形態では、導光板3を射出成形によって作成する。導光板3は、略長方形状の平板であり、一角に光入射面3cが形成される。また、2個のLEDから発せられる光を効率的に内部に取り込めるように光出射面3a周辺部分の厚みを厚くし、薄型軽量化を図るために他の部分の厚みを薄くしている。さらに、導光板3の厚みが異なる部分をつなげる領域は、導光を妨げないように緩やかな曲線を描く形状としている。なお、特に薄型軽量化を図る必要がない場合は、導光板3全体を均一の厚さで作成しても良い。
The
本実施形態では、プリズムの形状をあらかじめ射出成形用金型に作成しておき、導光板3の射出成形と同時にプリズム4も作成している。なお、プリズムを透明なシート上に形成し、プリズムが形成されていない導光板に接着剤を介して前記透明シートを貼りあわせる形態であっても良い。
In the present embodiment, the shape of the prism is created in advance in an injection mold, and the
プリズム4の反射面は、図1及び図2に示すように、光源1及び2である2個のLEDを中心とした円の半径方向であるY方向に対して直交するX方向に延びるように形成されている。言い換えれば、プリズム4は、X方向に延びる溝によって構成されている。そして、導光板3の内部を全反射しながら導光する光が光出射面3aの法線方向に効率よく出射するように、プリズム4の反射面の傾斜角度を規定している。なお、光強度の面内の均一性を得るために、図1〜図3に図示したように光源1及び2である2個のLEDから離れるにつれて、隣接する各プリズム4同士の間隔が短くなるように設計している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the reflecting surface of the
このような構成の面光源装置では、光源1及び2である2個のLEDから出射して光入射面3cから導光板3の内部に導かれた光は、全反射を繰り返しながら導光板3内部を進行する。そして、導光板3内部の光はプリズム4の反射面に当たるとプリズム4により反射し、その反射光が光出射面3aから外部へ出射する。
In the surface light source device having such a configuration, the light emitted from the two LEDs, which are the
本発明の第一実施形態に係る面光源装置によると、2個の光源を具備し且つ光源1及び2である2個のLEDを中心とした円の半径方向に対して直交する方向に延びるように各プリズムの反射面が形成されているので、2個の光源から発せられる光が互いに異なる方向で各プリズムの反射面に入射することはなく互いに前記半径方向で各プリズムの反射面に入射し、光出射面の法線方向で導光板から出射される。これにより、図12〜図14に示した正面輝度が高い従来の面光源装置と比較して約2倍の正面輝度を得ることができ、尚かつ自然な輝度特性を得ることができる。
The surface light source device according to the first embodiment of the present invention includes two light sources and extends in a direction orthogonal to the radial direction of a circle centered on the two LEDs that are the
なお、本実施形態では、2個の光源を用いたが、原理的にはもっと多くの光源を使用することもでき、配置した光源の個数倍だけ正面輝度が向上する。 In this embodiment, two light sources are used. However, in principle, more light sources can be used, and the front luminance is improved by the number of the arranged light sources.
また、本実施形態のように導光板の法線方向から見て複数の光源が完全に一致することが望ましいが、複数の光源が多少ずれて配置されていても構わない。導光板の法線方向から見たずれ量は、出射光の半値幅を考慮して、±1.5mm以内であることが好ましい。 In addition, as in the present embodiment, it is desirable that the plurality of light sources coincide completely when viewed from the normal direction of the light guide plate, but the plurality of light sources may be arranged slightly deviated. The amount of deviation seen from the normal direction of the light guide plate is preferably within ± 1.5 mm in consideration of the half-value width of the emitted light.
また、本実施形態では、導光板3の内部を導光する光が光出射面3aの法線方向に出射するようにプリズム4の反射面の角度を規定したが、本発明はこれに限定されることは無く、光出射面3aの法線方向から所定の角度だけ傾いて光が出射するように設計してもよい。
In the present embodiment, the angle of the reflecting surface of the
次に、本発明の第二実施形態について説明する。本発明の第二実施形態に係る面光源装置の斜視図を図4に示し、本発明の第二実施形態に係る面光源装置の上面図を図5に示し、図4のB−B断面図を図6に示す。また、本発明の第二実施形態に係る面光源装置が具備する光源の虚像位置を図7に示す。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a perspective view of a surface light source device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a top view of the surface light source device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. Is shown in FIG. Moreover, the virtual image position of the light source which the surface light source device which concerns on 2nd embodiment of this invention comprises is shown in FIG.
本発明の第二実施形態に係る面光源装置は、導光板13の一角上部に並べて配置された光源11及び12と、その光源11及び12から発せられる光を内部に閉じ込めて導光させる導光板13と、その導光板13の光出射面13aに対向する面13bに形成されたプリズム14と、によって構成されている。
The surface light source device according to the second embodiment of the present invention includes
導光板13はアクリル等の透明な材料からなる。本実施形態では、導光板13を射出成形によって作成する。導光板13は、略長方形状の平板であり、一角に短辺側面13fとのなす角が112.5゜である側面13d及び長辺側面13gとのなす角が112.5゜である側面13eが形成されている。そして、側面13d及び13eを反射面にする。側面13d及び13eを反射面にする方法としては、例えば側面13d及び13eに金属薄膜を蒸着する方法が挙げられる。
The
本実施形態では、プリズムの形状をあらかじめ射出成形用金型に作成しておき、導光板13の射出成形と同時にプリズム14も作成している。なお、プリズムを透明なシート上に形成し、プリズムが形成されていない導光板に接着剤を介して前記透明シートを貼りあわせる形態であっても良い。
In this embodiment, the shape of the prism is created in advance in an injection mold, and the
本実施形態では、光源11及び12に導光板13の幅寸法と比較して十分に幅の狭いLEDを用いる。これにより、光源11及び12は導光板13にとって点光源となる。反射面である側面13dによる光源11の虚像11’(図7を参照)の位置と反射面である側面13eによる光源12の虚像12’(図7を参照)の位置とが導光板13の法線方向から見てほぼ一致するように、導光板13の光出射面13a上に接着剤を介して光源11であるLED及び光源12であるLEDを固定する。
In the present embodiment, LEDs having a sufficiently narrow width as compared with the width dimension of the
プリズム14の反射面は、図5及び図7に示すように、光源11の虚像11’及び光源12の虚像12’を中心とした円の半径方向であるY方向に対して直交するX方向に延びるように形成されている。言い換えれば、プリズム14は、X方向に延びる溝によって構成されている。そして、導光板13の内部を全反射しながら導光する光が光出射面13aの法線方向に効率よく出射するように、プリズム14の反射面の傾斜角度を規定している。なお、光強度の面内の均一性を得るために、図4〜図6に図示したように光源11及び12である2個のLEDから離れるにつれて、隣接する各プリズム14同士の間隔が短くなるように設計している。
As shown in FIGS. 5 and 7, the reflecting surface of the
本発明の第二実施形態に係る面光源装置によると、2個の光源を具備し且つ光源11の虚像及び光源12の虚像を中心とした円の半径方向に対して直交する方向に延びるように各プリズムの反射面が形成されているので、2個の光源から発せられる光が互いに異なる方向で各プリズムの反射面に入射することはなく互いに前記半径方向で各プリズムの反射面に入射し、光出射面の法線方向で導光板から出射される。これにより、図11〜図13に示した正面輝度が高い従来の面光源装置と比較して約2倍の正面輝度を得ることができ、尚かつ自然な輝度特性を得ることができる。
The surface light source device according to the second embodiment of the present invention includes two light sources and extends in a direction orthogonal to the radial direction of a circle centered on the virtual image of the
なお、本実施形態では、2個の光源を用いたが、原理的にはもっと多くの光源を使用することもでき、配置した光源の個数倍だけ正面輝度が向上する。 In this embodiment, two light sources are used. However, in principle, more light sources can be used, and the front luminance is improved by the number of the arranged light sources.
また、導光板の法線方向から見て複数の光源の虚像が完全に一致することが望ましいが、複数の光源が多少ずれて配置されていても構わない。導光板の法線方向から見たずれ量は、出射光の半値幅を考慮して、±1.5mm以内であることが好ましい。 In addition, it is desirable that the virtual images of the plurality of light sources completely coincide with each other when viewed from the normal direction of the light guide plate, but the plurality of light sources may be arranged slightly deviated. The amount of deviation seen from the normal direction of the light guide plate is preferably within ± 1.5 mm in consideration of the half-value width of the emitted light.
また、本実施形態では、光源を導光板の上面に配置したが、導光板の内部に封入しても良く、導光板の下面に配置しても良い。 In the present embodiment, the light source is disposed on the upper surface of the light guide plate. However, the light source may be enclosed in the light guide plate or may be disposed on the lower surface of the light guide plate.
また、本実施形態では、導光板13の内部を導光する光が光出射面13aの法線方向に出射するようにプリズム14の反射面の角度を規定したが、本発明はこれに限定されることは無く、光出射面13aの法線方向から所定の角度だけ傾いて光が出射するように設計してもよい。
In the present embodiment, the angle of the reflecting surface of the
次に、本発明の第三実施形態について説明する。本発明の第三実施形態に係る面光源装置の斜視図を図8に示し、本発明の第三実施形態に係る面光源装置の上面図を図9に示し、図8のC−C断面図を図10に示す。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows a perspective view of the surface light source device according to the third embodiment of the present invention, FIG. 9 shows a top view of the surface light source device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. Is shown in FIG.
本発明の第三実施形態に係る面光源装置は、蛍光体25に隣接して配置される紫外光源21及び22と、紫外光源21及び22から発せられる紫外光によって励起され可視光を放射する波長変換体である蛍光体25と、光入射面23cに蛍光体25が配置されその蛍光体25から発せられる可視光を内部に閉じ込めて導光させる導光板23と、その導光板23の光出射面23aに対向する面23bに形成されたプリズム24と、によって構成されている。ここで、紫外光源とは、波長が400nm以下の光を主に発光する光源をいう。
The surface light source device according to the third embodiment of the present invention has
本実施形態では、赤発光の蛍光体(化成オプトニクス社製P22-RE3)と、緑発光の蛍光体(化成オプトニクス社製LP-G3)と、青発光の蛍光体(化成オプトニクス社製LP-B4)を適量ずつ混合することによって発光色が白色の蛍光体を作成し、その作成した蛍光体を導光板23の光入射面23cに約3mmの幅となるように塗布することで蛍光体25を形成する。蛍光体25の幅を導光板3の幅寸法と比較して十分に狭くすることで、紫外光によって励起されて可視光を発する蛍光体25は導光板3にとって点光源となる。なお、蛍光体25から発せられる可視光を効率的に導光板23の内部に入射させるために、蛍光体25の導光板23に接していない面に反射面(例えば金属薄膜)を形成しても良い。
In this embodiment, a red-emitting phosphor (P22-RE3 manufactured by Kasei Optonics), a green-emitting phosphor (LP-G3 manufactured by Kasei Optonics), and a blue-emitting phosphor (produced by Kasei Optonics) LP-B4) is mixed in appropriate amounts to produce a phosphor having a white luminescent color, and the produced phosphor is applied to the
また、本実施形態では、紫外光源21及び22に紫外発光型のLED(日亜化学社製NSHU550A)を使用する。
In the present embodiment, ultraviolet light emitting LEDs (NSHU550A manufactured by Nichia Corporation) are used for the
導光板23はアクリル等の透明な材料からなる。本実施形態では、導光板23を射出成形によって作成する。導光板23は、略長方形状の平板であり、一角に光入射面23cが形成される。
The
本実施形態では、プリズムの形状をあらかじめ射出成形用金型に作成しておき、導光板23の射出成形と同時にプリズム24も作成している。なお、プリズムを透明なシート上に形成し、プリズムが形成されていない導光板に接着剤を介して前記透明シートを貼りあわせる形態であっても良い。
In the present embodiment, the shape of the prism is created in advance in an injection mold, and the
プリズム24の反射面は、図8及び図9に示すように、蛍光体25を中心とした円の半径方向であるY方向に対して直交するX方向に延びるように形成されている。言い換えれば、プリズム24は、X方向に延びる溝によって構成されている。そして、導光板23の内部を全反射しながら導光する光が光出射面23aの法線方向に効率よく出射するように、プリズム24の反射面の傾斜角度を規定している。なお、光強度の面内の均一性を得るために、図8〜図10に図示したように蛍光体25から離れるにつれて、隣接する各プリズム24同士の間隔が短くなるように設計している。
As shown in FIGS. 8 and 9, the reflecting surface of the
このような構成の面光源装置では、蛍光体25から出射して光入射面23cから導光板23の内部に導かれた光は、全反射を繰り返しながら導光板23内部を進行する。そして、導光板23内部の光はプリズム24の反射面に当たるとプリズム24により反射し、その反射光が光出射面23aから外部へ出射する。
In the surface light source device having such a configuration, the light emitted from the
本発明の第三実施形態に係る面光源装置によると、紫外光によって励起されて可視光を発する蛍光体25を中心とした円の半径方向に対して直交する方向に延びるように各プリズムの反射面が形成されているので、蛍光体25に2個の紫外光源21及び22から紫外光が発せられても蛍光体25から発せられる可視光は前記半径方向で各プリズムの反射面に入射し、光出射面の法線方向で導光板から出射される。これにより、図12〜図14に示した正面輝度が高い従来の面光源装置と比較して約2倍の正面輝度を得ることができ、尚かつ自然な輝度特性を得ることができる。
According to the surface light source device according to the third embodiment of the present invention, the reflection of each prism so as to extend in a direction orthogonal to the radial direction of the circle centering on the
なお、本実施形態では、2個の紫外光源を用いたが、原理的にはもっと多くの紫外光源を使用することもでき、配置した紫外光源の個数倍だけ正面輝度が向上する。 In the present embodiment, two ultraviolet light sources are used. However, in principle, more ultraviolet light sources can be used, and the front luminance is improved by a factor of the number of arranged ultraviolet light sources.
また、紫外光によって励起されて可視光を放射する波長変換体の発光色は、本実施形態のように白色であることが望ましい。 In addition, the emission color of the wavelength converter that emits visible light when excited by ultraviolet light is desirably white as in the present embodiment.
また、本実施形態では、導光板23の内部を導光する光が光出射面23aの法線方向に出射するようにプリズム24の反射面の角度を規定したが、本発明はこれに限定されることは無く、光出射面23aの法線方向から所定の角度だけ傾いて光が出射するように設計してもよい。
In the present embodiment, the angle of the reflecting surface of the
上述した本発明に係る面光源装置は、例えば液晶表示装置のバックライトとして用いると良い。液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを駆動するドライブ回路と、バックライトとによって構成される。ここで、液晶表示パネルの一構成例について説明する。液晶表示パネルは、アクティブマトリクス基板に配向膜を塗布し、これを透明電極、配向膜、及びカラーフィルタ等が配設されている透明絶縁性対向基板と張り合わせ両基板間に液晶を封入したものであり、前記アクティブマトリクス基板は、透明絶縁性基板上に、複数のゲート配線と複数のソース配線を互いに直交するように配設し、その交差部に前記ドライブ回路により制御されるスイッチング素子を形成し、前記ゲート配線と前記ソース配線によって包囲された画素領域を覆う透明電極が形成したものである。 The above-described surface light source device according to the present invention is preferably used as a backlight of a liquid crystal display device, for example. The liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel, a drive circuit that drives the liquid crystal display panel, and a backlight. Here, a configuration example of the liquid crystal display panel will be described. A liquid crystal display panel is obtained by applying an alignment film to an active matrix substrate, and laminating the liquid crystal between both substrates by laminating a transparent insulating counter substrate on which a transparent electrode, an alignment film, a color filter, and the like are disposed. In the active matrix substrate, a plurality of gate wirings and a plurality of source wirings are arranged on a transparent insulating substrate so as to be orthogonal to each other, and a switching element controlled by the drive circuit is formed at the intersection. A transparent electrode that covers a pixel region surrounded by the gate wiring and the source wiring is formed.
なお、本発明に係る面光源装置をバックライトとして用いる液晶表示装置において、本発明に係る面光源装置と液晶表示パネルとの間に、本発明に係る面光源装置からの出射光の方向を変えるためのプリズムシートを設けても良い。 In the liquid crystal display device using the surface light source device according to the present invention as a backlight, the direction of the emitted light from the surface light source device according to the present invention is changed between the surface light source device according to the present invention and the liquid crystal display panel. A prism sheet may be provided.
また、上述した本発明に係る液晶表示装置は、携帯電話装置、PDAなどのモバイル機器に搭載するとよい。 The above-described liquid crystal display device according to the present invention may be mounted on a mobile device such as a mobile phone device or a PDA.
1、2、11、12 光源
3、13、23 導光板
4、14、24 プリズム
21、22 紫外光源
25 蛍光体
1, 2, 11, 12
Claims (4)
前記点光源ごとに設けられて前記点光源から発せられた光を反射する反射手段と、 Reflecting means that is provided for each point light source and reflects light emitted from the point light source;
前記反射手段により反射された光を内部で進行させる導光板と、 A light guide plate that internally propagates the light reflected by the reflecting means;
前記導光板内部を進行する光を複数の箇所において非散乱性反射によって前記導光板の光出射面から所定の方向で外部へ出射させる光取り出し手段と、 Light extraction means for emitting light traveling inside the light guide plate to the outside in a predetermined direction from the light exit surface of the light guide plate by non-scattering reflection at a plurality of locations;
を備え、前記点光源各々の前記反射手段による虚像の位置が導光板の法線方向から見て略一致し、The position of the virtual image by the reflecting means of each of the point light sources substantially coincides when viewed from the normal direction of the light guide plate,
前記光取り出し手段の各反射面が、前記点光源各々の前記反射手段による虚像の位置を略中心とした円の半径方向に対して直交する方向に延びるように形成されることを特徴とする面光源装置。 Each of the reflection surfaces of the light extraction means is formed so as to extend in a direction orthogonal to a radial direction of a circle having a substantially centered position of a virtual image by the reflection means of each of the point light sources. Light source device.
前記紫外光源から発せられた紫外光によって励起され可視光を放射し、可視光を発する点光源となる波長変換体と、 A wavelength converter that is excited by ultraviolet light emitted from the ultraviolet light source, emits visible light, and becomes a point light source that emits visible light;
前記波長変換体から発せられた光を導入し内部で進行させる導光板と、 A light guide plate that introduces light emitted from the wavelength converter and advances the light internally;
前記導光板内部を進行する光を複数の箇所において非散乱性反射によって前記導光板の光出射面から所定の方向で外部へ出射させる光取り出し手段と、 Light extraction means for emitting light traveling inside the light guide plate to the outside in a predetermined direction from the light exit surface of the light guide plate by non-scattering reflection at a plurality of locations;
を備え、前記波長変換体の一面に前記導光板が接するとともに前記波長変換体の前記導光板に接していない面に反射面が形成され、A reflective surface is formed on the surface of the wavelength converter that is not in contact with the light guide plate, and the light guide plate is in contact with one surface of the wavelength converter.
前記光取り出し手段の各反射面が、前記波長変換体を略中心とした円の半径方向に対して直交する方向に延びるように形成されることを特徴とする面光源装置。A surface light source device, wherein each reflection surface of the light extraction means is formed to extend in a direction orthogonal to a radial direction of a circle having the wavelength converter as a center.
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