JP4367801B2

JP4367801B2 - Planar light source unit

Info

Publication number: JP4367801B2
Application number: JP20829999A
Authority: JP
Inventors: 崇志村
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: JP2001035229A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、透過型又は半透過型パネルを背面より照射するバックライト機構を有する表示装置の面状光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブック型のワードプロセッサやコンピュータ、又は携帯電話器、携帯ＴＶのような小型、薄型の情報機器の表示装置として、薄型でしかも見易いバックライト機構を有する液晶表示装置が用いられている。このようなバックライト機構としは、液晶パネルを背後から全面にわたり照射する面状光源が用いられており、この面状光源としては線状の発光源である蛍光ランプと、その光束を液晶パネルを照射する面状の光束に変換する導光板よりなるものが一般的であったが、近年、更なる薄型と長寿命化を目的として線状の発光源として蛍光ランプの代わりに複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を一列に配列したものが用いられるようになってきた。
【０００３】
図９および図１０はこのような従来のバックライト機構の一例として、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ光源を持つエッジライト方式のパネル用の面状光源ユニットを示す図であり、図９は斜視図、図１０はその断面図である。図９および図１０において、１１０は面状光源ユニットであり、導光部材１０１と光源として線状に配列した複数個のＬＥＤ１０２を有している。導光部材１０１は透明なプラスチック材等の透光部材よりなる板状で略直方体形状をしており、その一方の広い面を光出射面１０１ｂとし、該光出射面１０１ｂと対向する面には、光源からの光を対向する前記光出射面に向けて反射させるための手段として、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドット等の光拡散面１０１ａが形成されている。
【０００４】
更に、前記光拡散面１０１ａに近接して白色シート等の反射板１０３を配設する。ＬＥＤ１０２から放射する光は導光体１０１に入り、大部分の光は上面（光出射面）１０１ｂでは全反射、下面では全反射又はシボもしくは半球状ドット等の光拡散面１０１ａによる散乱を１回又は複数回行った後に上面より外部へ出射する。この際一部の光は下面を透過して反射板１０３に入射するが、ここで反射されて再び導光部材１０１に入り、直接に又は反射を経た後に上面より外部に出射することになる。外部に出射した光は、液晶パネル７透過し照明する。前記照明する面内の輝度の均一性を確保するために上記下面内のシボの粗さを調整したり、半球状ドットの形状、密度を場所により変えたりしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した面状光源ユニットには次のような問題点がある。すなわち、シボの粗さを調整したり、半球状ドットの形状、密度を場所により変えたりすることにより照明の面内の輝度のある程度の均一性を調整することはできるが、これにも限度があり、導光部材の側面の一辺から放射される光はある程度の均一性を持った線状光源である必要があり、それを実現するためにはＬＥＤ等の点光源を複数配列させ線状光源に近似するようにせざるを得ない。すなわち、ＬＥＤが１個だけであると、その指向性のため、発光の強さはその方向により大幅に変化するので、その影響がどうしても照明光の輝度の不均一な分布として現れ、均質な照明が不可能となる。よって、多数のＬＥＤが必要となり、コストアップ、消費電流の増大を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は従来技術における前記の問題点を改善することを課題とするものである。そして本発明は、かかる課題を解決し、エッジライト方式の面状光源ユニットにおいて光源として点光源に近い１個又は少ない個数のＬＥＤを用い、均一な面状の光束を出射することができるようにすることを目的とする。これにより、照明光が均一であり、且つ、光源のコストおよび消費電力の低減がなされた、安価な面状光源ユニットを提供することが可能となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、透光材よりなり板状の形状をなし、第１の主面を出光面とし、該第１の主面と対向する第２の主面に光拡散手段を設けた導光部材と、該導光部材の側面に近接して配した光源とを有するエッジライト方式の面状光源ユニットにおいて、前記導光部材に前記光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の厚み方向にくぼんだ盲穴を設け、前記導光部材の側面において前記光源と対向する部分の両側に導光部材の厚み方向に略平行な略円弧状の複数の溝よりなる反射部を設け、かつ、前記盲穴は前記第１の主面に開口を有し、前記第２の主面には開口を有さず、その底面には複数の凹凸等の光拡散手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、前記第１の手段において、前記反射部の略円弧状の溝は前記光源から遠くなるほど密に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、前記第１の手段又は第２の手段において、前記導光部材の前記光源と対向する部分の両側の側面同士のなす角は１８０゜よりも小であり、これらの側面により、導光部材の一部に略三角形の突き出し部分が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第３の手段のいずれかにおいて、前記導光部材に設けられた盲穴の平面形状は前記光源から見て左右対称となる略逆三角形状であり、その三角形の２つ等辺のなす頂点と対向する位置に前記光源を配したことを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するためにその第５の手段として本発明は、前記第４の手段において、前記前記略逆三角形形状の盲穴の前記光源に面する２辺は放物面の一部により形成されていることを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するためにその第６の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第３の手段のいずれかにおいて、前記導光部材に設けられた盲穴の平面形状は前記光源から見て左右対称となる略台型形状であり、その逆台型の短い下辺と対向する位置に前記光源を配したことを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するためにその第７の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第３の手段のいずれかにおいて、前記導光部材に設けられた盲穴の平面形状の前記前記光源に対向する側の境界の形状は光源に向かって下に凸の円弧状曲線又はこれに類似する多角形の辺よりなることを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するためにその第８の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第７の手段のいずれかにおいて、前記導光部材に設けた盲穴は前記第１の主面に開口を有し、前記第２の主面には開口を有さず、その底面は第２の主面に略平行であることを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するためにその第９の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第７の手段のいずれかにおいて、前記導光部材に設けた盲穴は前記第１の主面に開口を有し、前記第２の主面には開口を有さず、その盲穴の前記光源方向に垂直な断面は下に凸の２辺を有する５角形であることを特徴とする。
【００１８】
上記の課題を解決するためにその第１０の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第９の手段のいずれかにおいて、前記導光部材の第２の主面に設けた光拡散手段はシボまたは複数個の半球状ドットのくぼみであることを特徴とする。
【００１９】
上記の課題を解決するためにその第１１の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第１０手段のいずれかにおいて、前記光源はＬＥＤであることを特徴とする。
【００２０】
上記の課題を解決するためにその第１２の手段として本発明は、前記第１１手段乃において、前記ＬＥＤは白色ＬＥＤであることを特徴とする。
【００２１】
上記の課題を解決するためにその第１３の手段として本発明は、前記第１２手段において、前記ＬＥＤは前記導光部材の厚み方向に縦に配置されたＲ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤであることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。本実施の形態は入射光を左右に振り分ける作用を有する貫通穴を有する導光部材とその貫通穴に対向するＬＥＤを備えた面状光源ユニットに関するものである。図１は本実施の形態に係る面状光源ユニットの構成を示す斜視図であり、図２はその断面図であり、（ａ）は図１のＡーＡ断面図、（ｂ）はＢーＢ断面図である。図１において１０は面状光源ユニットであり、導光部材１と光源であるＬＥＤ２および反射板３により構成されている。導光部材１は光学プラスチック材料等の透光材よりなり、光屈折及び光反射する機能を有する略逆三角形の平面形状の盲穴４が後述する出光面１ｂである上面に開口するように設けられている。前記盲穴４はＬＥＤ２の略直上に配設されている。そして盲穴４の形状はＬＥＤ２に面する２辺（面）は略放物面４ａの形状をしている。放物面４ａの焦点から出た光は放物面４ａに当たると全反射により、放物面の軸線に平行な光となる。従って、ＬＥＤ２を放物面４ａの焦点に配置することにより、放物面４ａを反射した光を殆ど平行光線として左右に振り分けることができる。
【００２３】
前記導光部材１の入射部５の形状は半円形の逃げ部でありその両側の突き出した部分の側面１ｄには厚み方向に平行な複数の円弧溝よりなる反射部６が形成されている。この反射部６の溝は光源のＬＥＤから遠ざかるほど密に配置させている。なお、本例に示した反射部は円弧溝よりなるものであるが、この代わりに乱反射を起こす粗面等を部分的、又は全体的に側面に形成することにより、反射部としてもよい。
【００２４】
前記導光部材１の一方の広い面を出光面１ｂとし、その出光面１ｂと対向する面にはＬＥＤ２からの光を前記出光面１ｂに向け乱反射させるための放射手段として、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドットのくぼみ等よりなるなる光拡散面１ａを形成する。前記光拡散面１ａに接近して白色シート等の反射板３を配設することは従来技術と同様である。この反射板３の代わりに銀蒸着膜等を光拡散面１ａに付着させても同様の効果が得られる。又、図示は省略するが、必要に応じて、導光部材１の前記円弧溝よりなる反射部６が形成されている側面１ｄもしくはその他の側面に対向又は接触して、反射シートや銀蒸着等による反射部材を設けることもできる。上記した逆三角形の盲穴４以外に、その左右の所望の位置に図示しない複数個の貫通穴又は盲穴を形成し、自由に光の放射方向を調整することができる。なお、本実施の形態に用いるＬＥＤはＲ、Ｇ、Ｂのいずれか１色のＬＥＤであってもよいし、又、白色ＬＥＤであってもよい。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、盲穴４の底面４ｃは導光部材１の下面１ａと平行であり、その下側にには導光部材１のバイパス部１ｃが存在している。以上の構成により、面状光源ユニットの作用につき説明する。図１に示すように前記ＬＥＤ２から射出する光は導光部材１に入り、その一部は第１のルート▲１▼として前記盲穴４の放物面４ａで反射され、他の一部は図２（ａ）に示すように、第２のルート▲２▼として盲穴４の下側の前記バイパス部１ｃに入る。更に残りのものは図１に示すように、第３のルート▲３▼として、放物面４ａおよび盲穴４の下側のバイパス部１ｃ以外の部分を通って、すなわち、盲穴４の左右をすり抜けて導光部材１の主要発光部分に入る。
【００２６】
第１のルート▲１▼として放物面４ａで反射された光は図１に示すように円弧溝よりなる反射部６において、屈折、反射され、点光源があたかも線光源となるように、光路変換により左右に広げられ、広げられたその光が図２（ｂ）に示すように、導光部材１の上面である出光面１ｂ又は下面である光拡散面１ａに入射し、上面では全反射、下面では全反射もしくはシボ、半球状ドットのくぼみ等による散乱反射又は、透過光を下部の前記反射板３で散乱し、出光面１ｂより、照明光として出射する。この際、反射部６に入射する光の輝度は立体角の関係でＬＥＤから遠ざかるほど低下する傾向にある。しかし、前記のように、反射部６の複数の溝の密度はＬＥＤから遠ざかるほど密となっているので反射部６ら導光部材１内に反射される光の輝度はその左右の端部近傍においても低下しないようになっている。
【００２７】
なお、上記したように、反射部６が形成されている側面に対向又は接触して反射シート等の反射部材をが設ける場合には、反射部６又はこれら側面からの透過光を反射シート等により散乱して再び導光部材１内に戻し、光路変換の効率を高め、最終的には照明光の明るさを上げる効果を有する。
【００２８】
第２のルート▲２▼として、バイパス部１ｃに入った光は盲穴４の底面４ｃで全反射され、これと対向する導光部材１の下面である光拡散面１ａでは全反射もしくはシボ、半球状ドットのくぼみ等による散乱反射又は、透過光を下部の前記反射板で散乱し、これらの反射、散乱を繰り返しながら前記バイパス部１ｃを通過した後、上記したのと同様の原理により出光面１ｂより照明光として出射する。次に第３のルート▲３▼として盲穴４の左右を通って導光体１の主要発光部分に入った光は導光部材１の上面である出光面１ｂ又は下面である光拡散面１ａに入射し、上面では全反射、下面では全反射もしくはシボ、半球状ドットのくぼみ等による散乱反射又は、透過光を下部の前記反射板で散乱し、出光面１ｂより、照明光として出射する。
【００２９】
このように出光面１ｂからは３種類のルートを通った光が出射することになるが、前記の放物面４ａで反射される第１のルート▲１▼によるものは、左右に振り分けられるため、出光面１ｂのうち中央よりも左右の部分において光の輝度が大となる傾向がある。第３のルート▲３▼によるものも盲穴４の左右を通るため、同様に、出光面１ｂのうち中央よりも左右の部分において光の輝度が大となる傾向がある。これに対しバイパス部１ｃを通過する第２のルート▲２▼によるものは、主として中央を通過するため出光面１ｂのうち左右の部分よりも中央の部分において光の輝度が大となる傾向がある。
【００３０】
そこで、前記第１▲１▼および第３のルート▲３▼による光の量と第２のルート▲２▼による光の量の割合を適切に選定することにより、互いにその輝度の特性を補完し合うようにすることにより、出光面１ｂ全体における照明のための出射光の輝度を均一又は略均一のものとすることができる。このような輝度のバランスは、例えば、前記盲穴４の左右方向の幅や、その深さｔ１とバイパス部１ｃの厚みｔ２の比率を適切に選択することにより達成することができる。又、この際、照明光の輝度の均一化のために下面１ａのシボの粗さを変えたり、半球状ドットのくぼみの形状、密度を場所により変えたりすることは従来技術と同様の作用をなすものである。このようにして、導光部材１の出光面１ｂから出射した照明光は液晶パネル７を透過し、輝度ムラのない照明がなされる。
【００３１】
以下に、図面に基づいて本発明の他の一つの実施の形態を説明する。本実施の形態は入射光を左右に振り分ける作用を有する貫通穴を備えた導光部材及びその貫通穴に対向するＬＥＤを備えた面状光源ユニットに関するものである。図３は本実施の形態に係る面状光源ユニットの構成を示す斜視図であり、図４はその断面図であり、（ａ）は図３のＡーＡ断面図、（ｂ）はＢーＢ断面図である。図３および図４に示すように本実施の形態に係る面状光源ユニット１０に関しては、導光部材１には光屈折及び光反射する機能を有する逆台形の平面形状を有する貫通穴８が設けられている。そして、その逆台形の短い下辺側面８ａに対向する位置にＬＥＤ２が配置されている。前記逆台形の貫通穴８の短い下辺側面８ａの両側の斜辺側面８ｂは放物面で構成することもできる。８ｃは貫通穴８において前記下辺側面８ａに対向する上辺側面である。図３、図４に示す他の構成および構成要素の記号については図１、２に示した面状光源ユニット１０と同様である。
【００３２】
以上の構成により、本実施の形態に係る面状光源ユニットの作用につき説明する。図３に示すように前記ＬＥＤ２から射出する光は導光部材１に入り、その中央部において、貫通穴８の前記下辺側面８ａに入射した光は、図４（ａ）にも示すように、当該側面を屈折により通過した後、貫通穴８内を通過し、反対側の上辺側面８ｃを屈折により通過して再び導光部材１内に入り、その後はすでに説明したのと同様の原理により最終的には、出光面１ｂより射出する。ここで、下辺側面８ａに対する光の入射角は最大の場合でも、導光部材１の（空気に対する）臨界角θｃより小となるように下辺側面８ａの寸法が設定されている。
【００３３】
貫通穴８の斜辺側面８ｂに入射した光は当該側面において全反射されて左右に振り分けられ、図４（ｂ）にも示すように、反射部６により反射された後、出光面１ｂの範囲に入り、すでに説明したのと同様の原理により最終的には、出光面１ｂより射出する。ここで、斜辺側面８ｂに対する光の入射角は最小の場合でも、導光部材１の（空気に対する）臨界角θｃより大となるように斜辺側面８ａの寸法、形状（特に角度）が設定されている。
【００３４】
導光部材１に入射した光のうち貫通穴８から外れてその両側に入射した光は直接に導光部材１の主要部の上下面に達し、すでに説明したのと同様の原理により最終的には、出光面１ｂより射出する。このようにして、ＬＥＤ２から導光部材１に入射した光は上記の３種類のルートを経て出光面から射出して照明光となるのであるが、各ルートを通過する光の量の割合を適切に設定することにより、すでに説明したのと同様の原理により出光面１ｂ全体における照明のための出射光の輝度を均一又は略均一のものとすることができる。具体的には、貫通穴８のＬＥＤ２からの距離、貫通穴の平面形状である逆台形の下辺、上辺および高さ寸法を適切に設定することにより、この目的を達成することができる。このようにして、導光部材１の出光面１ｂから出射した照明光は液晶パネル７を透過し、輝度ムラのない照明がなされる。
【００３５】
以下に、図面に基づいて本発明の他の一つ実施の形態をとして、図３に示した面状光源ユニットの変型例について説明する。図５は本変型例に係る面状光源ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図５に示すように、本実施の形態に係る面状光源ユニット１０において、導光部材１は貫通穴８を有しているが、その貫通穴８の平面形状は両弦形状であり、ＬＥＤに対向する側の境界は下に凸の略円筒面状の下側面８ｄであり、これと対向する側の境界は上に凸の略円筒面状の上側面８ｅである。図５に示す面状光源ユニット１０の他の部分の構成および記号は図３に示したものと同様である。
【００３６】
ＬＥＤ２から導光部材の下側面８ｄ（図５のｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４に至る側面）に入った光のうち、図５（ａ）に示すｐ２からｐ３に至る下側面８ｄの中央部分ｄ１に入射したものは、図５（ｂ）にも示すように、屈折によりこの部分を通過し、貫通穴８を経て、上側面８ｅを通過して再度導光部材１に入射する。下側面８ｄのうち前記中央部８ｄ１の両側の両側部８ｄ２に入射した光は、この部分において全反射され左右に振り分けられる。ここで、ＬＥＤ２からの下側面８ｄに対する入射角はＬＥＤ２の真上ではゼロでありそこから左右に離れるに従って連続的に増加して行くのであるが、前記中央部８ｄ１においては入射角は導光部材１の臨界角θｃよりも小であり、前記両側部８ｄ２（ｐ１〜ｐ２およびｐ３〜ｐ４の部分）においては入射角は導光部材１の臨界角θｃと同等またはそれよりも大となっている。導光部材１に入射した光のうち貫通穴８から外れてその両側に入射した光は直接に導光部材１の主要部の上下面に達する。
【００３７】
ＬＥＤ２から導光部材１に入射した光は上記の３種類のルートを経た後、すでに説明したのと同様の原理により出光面１ｂから射出して照明光となるのであるが、各ルートを通過する光の量の割合を適切に設定することにより、図３を用いて説明したのと基本的には同様の原理により出光面１ｂ全体における照明のための出射光の輝度を均一又は略均一のものとすることができ、液晶パネル７の均一な照明が可能となる。ただし、図５に示す面状光源ユニットにおいては、貫通穴８を屈折により通過する光に関しては前記下側面８ｄの中央部分８ｄ１は下に凸の曲面をなしているので、導光部材１はその部分において凹レンズの作用をなし、入射光を若干左右に広げ、その角度を維持して上側面８ｅを通過させる。これによりＬＥＤの指向性の欠点を改善し、結果として出射光の輝度の均一化の更なる改善に貢献する。
【００３８】
図５に示す面状光源ユニットにおいて、貫通穴８のＬＥＤからの距離、上側面８ｅの幅、下側面８ｄおよび上側面８ｅの曲率を適切に設定することにより、上記の３種類ルートによる光の量を調整し照明光の輝度の均一化の目的を達成することができる。
【００３９】
次に、図面に基づいて本発明の種々の実施の形態を総轄的に説明する。図６は本発明に係る面状光源ユニットの導光部材１に設けた盲穴４又は貫通穴８の各種の平面形状示す図であり、（ａ）は逆三角形状、（ｂ）逆台形形状、（ｃ）は両弦形形状のものを示す。これらの平面形状については、（ａ）の形状は図１に、（ｂ）の形状は図３に、（ｃ）の形状は図５に示したものと同じ形状である。図７は導光部材１に盲穴が設けられている場合の各種の盲穴の断面形状を示す図であり、図６のＡーＡ断面に沿った断面図である。ここで、図６（ｃ）に示す両弦形形状のものについては、その両弦の円弧状の部分の代わりに近似する多角形の辺を用いた形状であってもよい。
【００４０】
本発明の種々の実施の形態を整理してみると、先ず、平面形状がそれぞれ図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である貫通穴８を有する場合がある。このうち、（ｂ）、（ｃ）についてはすでに、それぞれ図３、図５に示すものとして説明されている。平面形状が図６（ａ）である貫通穴８を有するものについては、入射光の左右への振り分けは十分になされるものの、中央部において貫通穴を通過する光路が得られないので、その分だけ照明光の輝度を均一化する上では不利である。
【００４１】
次に、平面形状がそれぞれ図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である盲穴４を有する場合は、、それぞれにつき図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すＡ−Ａ断面形状を有する場合がある。このうち、図６（ａ）と図７（ａ）との組み合わせについてはすでに図１に示すものとして説明がなされている。図６（ａ）と図７（ｂ）の組み合わせによる盲穴を用いた面状光源ユニットの作用については基本的な、原理は図１に示したものと同様であるが、盲穴４の底面４ｃが下に凸の斜面４ｃ１、４ｃ２からなっており、盲穴４の下のバイパス部１ｃの厚みは中央に比し両側が大となっている。一方ＬＥＤの発光の指向性は中央で輝度が高く両側で輝度が低くなっている。従って、バイパス部１ｃの厚みと発光の指向性とが補完し合い、バイパス部１ｃを通過する光の密度は中央と両側で略均一となり、照明光の輝度の更なる均一化に貢献する。
【００４２】
図６（ａ）と図７（ｃ）の組み合わせによる盲穴を用いた面状光源ユニットの作用については基本的な原理は図１に示したものと同様であるが、図７（ｃ）に示すように盲穴４の底面４ｃに複数の凹凸４ｃ３がもうけられており、この凹凸４ｃ３の作用によりバイパス部１ｃを通過する光が左右にも分散され、ＬＥＤの発光の指向性が緩和され、照明光の輝度の更なる均一化に貢献する。
【００４３】
図６（ｂ）と図７（ａ）の組み合わせによる盲穴を用いた面状光源ユニットの作用については、図３に示して説明した、平面形状が図６（ｂ）に示される貫通穴８による作用と、図１に示して説明した盲穴４の作用を重ね合わせた効果を有し、全体として、照明光の輝度の均一化の効果を有する。図６（ｂ）と図７（ｂ）の組み合わせによる盲穴を用いた面状光源ユニットの作用については、図３に示して説明した、平面形状が図６（ｂ）に示される貫通穴８による作用と、上記した図７（ｂ）に係る盲穴の作用を重ね合わせた効果を有し、全体として、照明光の輝度の均一化の効果を有する。図６（ｂ）と図７（ｃ）の組み合わせによる盲穴を用いた面状光源ユニットの作用については、図３に示して説明した、平面形状が図６（ｂ）に示される貫通穴８による作用と、上記した図７（ｃ）に係る盲穴の作用を重ね合わせた効果を有し、全体として、照明光の輝度の均一化の効果を有する。
【００４４】
図６（ｃ）と図７（ａ）の組み合わせによる盲穴を用いた面状光源ユニットの作用については、図５に示して説明した、平面形状が図６（ｃ）に示される貫通穴８による作用と、図１に示して説明した、図７（ａ）に示される盲穴４の作用を重ね合わせた効果を有し、全体として、照明光の輝度の均一化の効果を有する。図６（ｃ）と図７（ｂ）の組み合わせによる盲穴を用いた面状光源ユニットの作用については、図５に示して説明した、平面形状が図６（ｃ）に示される貫通穴８による作用と、上記した図７（ｂ）に係る盲穴の作用を重ね合わせた効果を有し、全体として、照明光の輝度の均一化の効果を有する。図６（ｃ）と図７（ｃ）の組み合わせによる盲穴を用いた面状光源ユニットの作用については、図５に示して説明した、平面形状が図６（ｃ）である貫通穴８による作用と、上記した図７（ｃ）に係る盲穴の作用を重ね合わせた効果を有し、全体として、照明光の輝度の均一化の効果を有する。
【００４５】
以下に、図面に基づいて本発明の他の一つ実施の形態につき説明する。本実施の形態は多色照明のための面状光源ユニットに係るものである。図８は本実施の形態に係る面状光源ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡーＡ断面図である。図８に示すように、導光部材１の形状は図３に示して説明したものと同様である。図８に示すようにＬＥＤ２は、導光部材１の厚み方向に一列に重なって配置されたＲのＬＥＤ２ｒ、ＧのＬＥＤ２ｇおよびＢのＬＥＤ２ｂにより構成されている。これらＬＥＤである２ｒ、２ｇ、２ｂの平面的な位置は図３に示したＬＥＤ２の位置と同じである。他の点に関しては、図８に示す各要素の記号は図３の対応する要素の記号と同様である。
【００４６】
これらのＬＥＤに関し、導光部材１は左右対称となっているので、各色のＬＥＤである２ｒ、２ｇ、２ｂを個別に点灯した場合、導光部材１の出光面１ｂから出射される照明光の輝度の分布は左右対称であり且つ、すでに説明した原理により均一のものとなる。このようにして、液晶パネル７に対する均一な多色（マルチカラー）照明が可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、エッジライト方式の面状光源ユニットにおいて光源として１個又は小数のＬＥＤ等の点状光源を用い、導光部材に入射光を左右に振り分けるとともに、一部を通過させる作用を有する貫通穴又は盲穴を設けることにより、光源からの光を、効率よい光路変換により一様に広げ、線状光源のように指向性のない状態としてから、導光部材の上下の面に放射し出射面から、輝度の均一な面状の光束を出射することができるようにする。これにより、照明光が均一であり、且つ、光源のコストおよび消費電力の低減がなされた、安価な面状光源ユニットを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る面状光源ユニットの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す面状光源ユニットの断面図である。
【図３】本発明の他の一つの実施の形態に係る面状光源ユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示す面状光源ユニットの断面図である。
【図５】本発明のもう一つの実施の形態に係る面状光源ユニットの構成を示す斜視図および断面図である。
【図６】本発明の各種の実施の形態に係る面状光源ユニットの要部の構成を総轄的に示す上面図である。
【図７】図７のＡーＡ断面図である。
【図８】本発明の更なる一つの実施の形態である、多色照明のための面状光源ユニットの構成を示す斜視図および断面図である。
【図９】従来の面状光源ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す面状光源ユニットの断面図である。
【符号の説明】
１導光部材
１ａ光拡散面
１ｂ出光面
１ｃバイパス部
１ｄ側面
２ＬＥＤ
３反射板
４盲穴
４ａ放物面
５入射部
６反射部
７液晶パネル
８貫通穴
１０面状光源ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar light source unit of a display device having a backlight mechanism that irradiates a transmissive or transflective panel from the back.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a liquid crystal display device having a thin and easy-to-see backlight mechanism has been used as a display device for small and thin information devices such as book-type word processors, computers, mobile phones, and portable TVs. As such a backlight mechanism, a planar light source that irradiates the entire surface of the liquid crystal panel from behind is used. As this planar light source, a fluorescent lamp, which is a linear light source, and its luminous flux are passed through the liquid crystal panel. In general, a light guide plate that converts a planar light beam to be irradiated has been used, but in recent years, a plurality of LEDs (light emitting devices) are used instead of a fluorescent lamp as a linear light source for the purpose of further thinning and extending the life. Diodes are arranged in a row.
[0003]
9 and 10 are views showing a planar light source unit for an edge light type panel having an LED (light emitting diode) array light source as an example of such a conventional backlight mechanism, and FIG. 9 is a perspective view. FIG. 10 is a sectional view thereof. 9 and 10, reference numeral 110 denotes a planar light source unit, which includes a light guide member 101 and a plurality of LEDs 102 arranged in a line as a light source. The light guide member 101 has a plate-like shape made of a transparent member such as a transparent plastic material and has a substantially rectangular parallelepiped shape. One of the wide surfaces is a light emission surface 101b, and the surface facing the light emission surface 101b is As a means for reflecting the light from the light source toward the facing light emitting surface, a light diffusing surface 101a such as a plurality of minute wrinkles or a plurality of hemispherical dots is formed on the surface.
[0004]
Further, a reflector 103 such as a white sheet is disposed in the vicinity of the light diffusing surface 101a. The light emitted from the LED 102 enters the light guide 101, and most of the light is totally reflected on the upper surface (light emitting surface) 101b, totally reflected on the lower surface, or scattered once by the light diffusion surface 101a such as a grain or hemispherical dot. Or after performing several times, it radiates | emits outside from the upper surface. At this time, a part of the light passes through the lower surface and enters the reflection plate 103, but is reflected here and enters the light guide member 101 again, and directly or after being reflected, is emitted to the outside from the upper surface. The light emitted to the outside passes through the liquid crystal panel 7 and illuminates. In order to ensure the uniformity of the luminance within the surface to be illuminated, the roughness of the texture in the lower surface is adjusted, or the shape and density of the hemispherical dots are changed depending on the location.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described planar light source unit has the following problems. In other words, it is possible to adjust the degree of uniformity of the brightness within the surface of the illumination by adjusting the roughness of the texture, or by changing the shape and density of the hemispherical dots depending on the location, but this also has a limit. The light emitted from one side of the light guide member needs to be a linear light source having a certain degree of uniformity. To achieve this, a plurality of point light sources such as LEDs are arranged to form a linear light source. It must be approximated to. In other words, if there is only one LED, the intensity of light emission varies greatly depending on the direction because of its directivity, so that the influence appears as a non-uniform distribution of the luminance of the illumination light, resulting in uniform illumination. Is impossible. Accordingly, a large number of LEDs are required, which causes a problem of increasing costs and increasing current consumption.
[0006]
The object of the present invention is to improve the above-mentioned problems in the prior art. Then, the present invention solves such a problem, and uses a single or small number of LEDs close to a point light source as a light source in an edge light type planar light source unit so that a uniform planar light beam can be emitted. The purpose is to do. As a result, it is possible to provide an inexpensive planar light source unit in which the illumination light is uniform and the cost and power consumption of the light source are reduced.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, as a first means of the present invention, the present invention provides a plate-like shape made of a light-transmitting material, having a first main surface as a light-emitting surface, and facing the first main surface. In an edge light type planar light source unit having a light guide member provided with a light diffusing means on the main surface of 2 and a light source arranged in the vicinity of the side surface of the light guide member, One or more blind holes recessed in the thickness direction having a function of refracting and reflecting the emitted light are provided, and are substantially parallel to the thickness direction of the light guide member on both sides of the side of the light guide member facing the light source. A reflecting portion comprising a plurality of substantially arc-shaped grooves is provided, and the blind hole has an opening in the first main surface, the second main surface has no opening, and the bottom surface has A light diffusing means such as a plurality of irregularities is provided .
[0009]
The present invention as the second means for solving the aforementioned problem, Oite the first hand stage, substantially arcuate groove of the reflecting portion that are densely arranged increasing distance from the light source It is characterized by.
[0010]
The present invention as the third means for solving the aforementioned problem, Oite the first means or the second hand stage, on both sides of the side surfaces of the light source and the opposed portions of the light guide member The formed angle is smaller than 180 °, and these side surfaces form a substantially triangular protruding portion on a part of the light guide member.
[0011]
The present invention as the fourth means for solving the above problems is characterized in, in one of the first means to the third means, the planar shape of the blind hole formed in the light guide member from the light source The light source is arranged at a position facing a vertex formed by two equilateral sides of the triangle.
[0012]
In order to solve the above problem, as a fifth means of the present invention, in the fourth means, the substantially inverted triangular blind hole having two sides facing the light source is formed by a part of a paraboloid. It is formed.
[0013]
The present invention as the sixth means for solving the above problems is characterized in, in one of the first means to the third means, the planar shape of the blind hole formed in the light guide member from the light source It has a substantially trapezoidal shape that is symmetric when viewed, and is characterized in that the light source is arranged at a position facing the short lower side of the inverted trapezoidal shape.
[0014]
The present invention as the seventh means for solving the above problems is characterized in, in one of the first means or third means, wherein the light source of the planar shape of the blind hole formed in the light guide member The shape of the boundary on the side opposite to the light source is formed by an arcuate curve convex downward toward the light source or a polygonal side similar thereto.
[0015]
The present invention as the eighth means for solving the above problems is characterized in, in one of the first hand Dan乃 optimum seventh means, a blind hole provided in the light guide member is the first major The surface has an opening, the second main surface has no opening, and its bottom surface is substantially parallel to the second main surface.
[0016]
The present invention as the ninth means for solving the above problems is characterized in, in one of the first hand Dan乃 optimum seventh means, a blind hole provided in the light guide member is the first major The second main surface has no opening, and the blind hole has a cross section perpendicular to the light source direction that is a pentagon having two convex downward sides. .
[0018]
In order to solve the above problem, as a tenth means of the present invention, in any one of the first to ninth means, the light diffusion means provided on the second main surface of the light guide member is: It is characterized by being a wrinkle or a hollow of a plurality of hemispherical dots.
[0019]
As an eleventh means for solving the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that, in any one of the first to tenth means, the light source is an LED.
[0020]
In order to solve the above problems, as a twelfth means of the present invention, in the eleventh means, the LED is a white LED.
[0021]
The present invention as the 13th means to solve the aforementioned problem, Oite the twelfth hand stage, the LED is arranged vertically in the thickness direction of the light guide member R, G, 3 and B It is a color LED.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment relates to a planar light source unit including a light guide member having a through hole having an action of distributing incident light to the left and right and an LED facing the through hole. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a planar light source unit according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view thereof, (a) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is B sectional drawing. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a planar light source unit, which includes a light guide member 1, an LED 2 that is a light source, and a reflector 3. The light guide member 1 is made of a light-transmitting material such as an optical plastic material, and is provided so that a substantially inverted triangular planar blind hole 4 having a function of light refraction and light reflection is opened on an upper surface which is a light output surface 1b described later. It has been. The blind hole 4 is disposed almost directly above the LED 2. And the shape of the blind hole 4 has the shape of the substantially paraboloid 4a in two sides (surface) which face LED2. When the light emitted from the focal point of the paraboloid 4a hits the paraboloid 4a, it becomes light parallel to the axis of the paraboloid due to total reflection. Therefore, by arranging the LED 2 at the focal point of the paraboloid 4a, the light reflected by the paraboloid 4a can be distributed to the left and right as almost parallel rays.
[0023]
The shape of the incident portion 5 of the light guide member 1 is a semicircular relief portion, and a reflecting portion 6 made of a plurality of arc grooves parallel to the thickness direction is formed on the side surface 1d of the protruding portion on both sides thereof. The grooves of the reflection portion 6 are arranged densely as the distance from the LED of the light source increases. In addition, although the reflective part shown in this example consists of circular-arc grooves, it is good also as a reflective part by forming the rough surface etc. which cause irregular reflection in part or entirely on the side instead.
[0024]
One light-emitting surface of the light guide member 1 is a light-emitting surface 1b, and a surface facing the light-emitting surface 1b is a radiation means for irregularly reflecting light from the LED 2 toward the light-emitting surface 1b. A light diffusing surface 1a made of a fine grain or a hollow of a plurality of hemispherical dots is formed. Similar to the prior art, the reflector 3 such as a white sheet is disposed close to the light diffusion surface 1a. The same effect can be obtained by depositing a silver vapor deposition film or the like on the light diffusion surface 1a instead of the reflection plate 3. Although not shown in the drawings, if necessary, the light guide member 1 faces or contacts the side surface 1d on which the reflecting portion 6 made of the arc groove is formed, or a reflective sheet, silver vapor deposition, or the like. A reflective member can also be provided. In addition to the inverted triangular blind hole 4 described above, a plurality of through holes or blind holes (not shown) can be formed at desired positions on the left and right sides, and the light emission direction can be freely adjusted. The LED used in this embodiment may be an LED of any one color of R, G, and B, or may be a white LED.
[0025]
As shown in FIG. 2A, the bottom surface 4 c of the blind hole 4 is parallel to the lower surface 1 a of the light guide member 1, and the bypass portion 1 c of the light guide member 1 exists below the lower surface 1 a. With the above configuration, the operation of the planar light source unit will be described. As shown in FIG. 1, the light emitted from the LED 2 enters the light guide member 1, a part of which is reflected by the parabolic surface 4 a of the blind hole 4 as the first route (1), and the other part is As shown in FIG. 2A, the bypass route 1c below the blind hole 4 is entered as the second route (2). Further, as shown in FIG. 1, the remaining one passes through a part other than the parabolic surface 4 a and the bypass part 1 c below the blind hole 4 as a third route (3), that is, left and right of the blind hole 4. Enters the main light emitting portion of the light guide member 1.
[0026]
As shown in FIG. 1, the light reflected by the parabolic surface 4a as the first route {circle around (1)} is refracted and reflected by the reflecting portion 6 made of an arc groove so that the point light source becomes a linear light source. As shown in FIG. 2 (b), the light that is spread left and right by the conversion is incident on the light exit surface 1b that is the upper surface of the light guide member 1 or the light diffusion surface 1a that is the lower surface, and is totally reflected on the upper surface. The lower surface scatters or reflects the light due to total reflection or embossing, a hemispherical dot dent, or the like, or the transmitted light is scattered by the lower reflection plate 3 and is emitted from the light exit surface 1b as illumination light. At this time, the brightness of the light incident on the reflecting portion 6 tends to decrease as the distance from the LED increases due to the solid angle. However, as described above, since the density of the plurality of grooves of the reflecting portion 6 becomes denser away from the LED, the luminance of the light reflected from the reflecting portion 6 into the light guide member 1 is near the left and right end portions thereof. In this case, it does not drop.
[0027]
As described above, when a reflective member such as a reflective sheet is provided facing or in contact with the side surface on which the reflective portion 6 is formed, the transmitted light from the reflective portion 6 or these side surfaces is transmitted by the reflective sheet or the like. The light is scattered and returned to the light guide member 1 again, thereby improving the optical path conversion efficiency and finally increasing the brightness of the illumination light.
[0028]
As the second route {circle around (2)}, the light that has entered the bypass portion 1c is totally reflected by the bottom surface 4c of the blind hole 4, and is totally reflected or wrinkled by the light diffusion surface 1a that is the lower surface of the light guide member 1 facing this. After scattering and reflection due to a hollow of a hemispherical dot or the like, the transmitted light is scattered by the lower reflection plate, and after passing through the bypass portion 1c while repeating these reflections and scattering, the light exit surface according to the same principle as described above 1b is emitted as illumination light. Next, as a third route {circle around (3)}, light entering the main light emitting portion of the light guide 1 through the left and right of the blind hole 4 is a light exit surface 1b which is the upper surface of the light guide member 1 or a light diffusion surface 1a which is the lower surface. The upper surface is totally reflected, and the lower surface is totally reflected or wrinkled, scattered or reflected by a dome of a hemispherical dot, or the transmitted light is scattered by the lower reflection plate and emitted from the light exit surface 1b as illumination light.
[0029]
Thus, the light exiting surface 1b emits light that has passed through three types of routes. However, the light emitted from the first route (1) reflected by the parabolic surface 4a is distributed to the left and right. The light intensity tends to increase in the left and right portions of the light exit surface 1b from the center. Since the third route {circle around (3)} also passes through the left and right blind holes 4, similarly, the light intensity tends to increase in the left and right portions of the light exit surface 1 b from the center. On the other hand, in the case of the second route {circle around (2)} that passes through the bypass portion 1c, since it mainly passes through the center, the luminance of light tends to be higher in the central portion than in the left and right portions of the light exit surface 1b. .
[0030]
Therefore, by appropriately selecting the ratio of the amount of light by the first route (1) and the third route (3) and the amount of light by the second route (2), the characteristics of the luminance are complemented each other. By matching, the brightness of the emitted light for illumination on the entire light exit surface 1b can be made uniform or substantially uniform. Such a brightness balance can be achieved, for example, by appropriately selecting the width of the blind hole 4 in the left-right direction and the ratio between the depth t1 and the thickness t2 of the bypass portion 1c. At this time, changing the roughness of the texture on the lower surface 1a in order to make the luminance of the illumination light uniform, or changing the shape and density of the indentation of the hemispherical dot depending on the location, has the same effect as the prior art. It is what you make. In this way, the illumination light emitted from the light exit surface 1b of the light guide member 1 is transmitted through the liquid crystal panel 7, and illumination without luminance unevenness is performed.
[0031]
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment relates to a light source member having a through hole having an action of distributing incident light to the left and right and a planar light source unit having an LED facing the through hole. 3 is a perspective view showing the configuration of the planar light source unit according to the present embodiment, FIG. 4 is a cross-sectional view thereof, (a) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is B sectional drawing. As shown in FIGS. 3 and 4, with respect to the planar light source unit 10 according to the present embodiment, the light guide member 1 is provided with a through hole 8 having an inverted trapezoidal planar shape having functions of light refraction and light reflection. It has been. And LED2 is arrange | positioned in the position which opposes the short lower side surface 8a of the inverted trapezoid. The hypotenuse side surfaces 8b on both sides of the short lower side surface 8a of the inverted trapezoidal through-hole 8 can also be configured as a paraboloid. Reference numeral 8 c denotes an upper side surface facing the lower side surface 8 a in the through hole 8. 3 and 4 are the same as those of the planar light source unit 10 shown in FIGS.
[0032]
With the above configuration, the operation of the planar light source unit according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the light emitted from the LED 2 enters the light guide member 1, and the light incident on the lower side surface 8 a of the through hole 8 at the center portion thereof is also shown in FIG. After passing through the side surface by refraction, it passes through the through hole 8, passes through the upper side surface 8c on the opposite side by refraction and enters the light guide member 1 again, and then finishes by the same principle as described above. Specifically, the light exits from the light exit surface 1b. Here, the dimension of the lower side surface 8a is set so that the incident angle of light with respect to the lower side surface 8a is smaller than the critical angle θc (with respect to air) of the light guide member 1 even when it is the maximum.
[0033]
The light incident on the oblique side surface 8b of the through-hole 8 is totally reflected on the side surface and distributed to the left and right, and after being reflected by the reflecting portion 6 as shown in FIG. Enter and finally exit from the light exit surface 1b according to the same principle as already described. Here, even when the incident angle of light with respect to the hypotenuse side 8b is minimum, the size and shape (particularly the angle) of the hypotenuse side 8a are set so as to be larger than the critical angle θc (with respect to air) of the light guide member 1. Yes.
[0034]
Of the light incident on the light guide member 1, the light that has been removed from the through-hole 8 and incident on both sides thereof directly reaches the upper and lower surfaces of the main part of the light guide member 1, and finally is based on the same principle as described above. Exits from the light exit surface 1b. In this way, the light incident on the light guide member 1 from the LED 2 is emitted from the light exit surface through the above three types of routes to become illumination light, but the ratio of the amount of light passing through each route is appropriately set. By setting to, the luminance of the emitted light for illumination on the entire light exit surface 1b can be made uniform or substantially uniform based on the same principle as already described. Specifically, this object can be achieved by appropriately setting the distance of the through hole 8 from the LED 2, the lower side, the upper side, and the height dimension of the inverted trapezoid that is the planar shape of the through hole. In this way, the illumination light emitted from the light exit surface 1b of the light guide member 1 is transmitted through the liquid crystal panel 7, and illumination without luminance unevenness is performed.
[0035]
Hereinafter, a modified example of the planar light source unit shown in FIG. 3 will be described as another embodiment of the present invention based on the drawings. 5A and 5B are diagrams showing a configuration of a planar light source unit according to this modification, in which FIG. 5A is a perspective view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 5, in the planar light source unit 10 according to the present embodiment, the light guide member 1 has a through hole 8, and the planar shape of the through hole 8 is a double chord shape, and the LED The boundary on the side facing the lower surface 8d is a lower surface 8d having a substantially cylindrical surface that is convex downward, and the boundary on the side facing this is an upper surface 8e having a substantially cylindrical surface that is convex upward. The configuration and symbols of other parts of the planar light source unit 10 shown in FIG. 5 are the same as those shown in FIG.
[0036]
Of the light that enters the lower surface 8d of the light guide member from the LED 2 (side surfaces extending from p1, p2, p3, and p4 in FIG. 5), the central portion d1 of the lower surface 8d that extends from p2 to p3 shown in FIG. As shown in FIG. 5 (b), the light incident on the light passes through this portion by refraction, passes through the through hole 8, passes through the upper side surface 8 e, and enters the light guide member 1 again. The light incident on both side portions 8d2 of the lower side surface 8d on both sides of the central portion 8d1 is totally reflected at this portion and distributed to the left and right. Here, the incident angle with respect to the lower surface 8d from the LED 2 is zero immediately above the LED 2, and continuously increases as the distance from the left and right is increased. However, the incident angle in the central portion 8d1 is the light guide member. The incident angle is equal to or larger than the critical angle θc of the light guide member 1 at both side portions 8d2 (portions p1 to p2 and p3 to p4). . Of the light incident on the light guide member 1, the light that has been removed from the through hole 8 and incident on both sides thereof directly reaches the upper and lower surfaces of the main part of the light guide member 1.
[0037]
The light incident on the light guide member 1 from the LED 2 passes through each of the routes after being emitted from the light exit surface 1b according to the same principle as described above after passing through the above three types of routes. By appropriately setting the ratio of the amount of light, the luminance of the emitted light for illumination on the entire light emitting surface 1b is basically or substantially uniform based on the same principle as described with reference to FIG. And uniform illumination of the liquid crystal panel 7 becomes possible. However, in the planar light source unit shown in FIG. 5, the central portion 8d1 of the lower side surface 8d has a downwardly convex curved surface with respect to the light passing through the through hole 8 by refraction. The portion acts as a concave lens, and the incident light is spread slightly to the left and right, and the angle is maintained to pass through the upper side surface 8e. Thereby, the directivity defect of LED is improved, and as a result, it contributes to the further improvement of the uniformization of the brightness | luminance of emitted light.
[0038]
In the planar light source unit shown in FIG. 5, by appropriately setting the distance of the through hole 8 from the LED, the width of the upper side surface 8e, and the curvature of the lower side surface 8d and the upper side surface 8e, The amount can be adjusted to achieve the purpose of uniforming the brightness of the illumination light.
[0039]
Next, various embodiments of the present invention will be described comprehensively based on the drawings. 6A and 6B are diagrams showing various planar shapes of the blind hole 4 or the through hole 8 provided in the light guide member 1 of the planar light source unit according to the present invention, wherein FIG. 6A is an inverted triangle shape, and FIG. 6B is an inverted trapezoidal shape. , (C) shows a double chord shape. Regarding these planar shapes, the shape of (a) is the same as that shown in FIG. 1, the shape of (b) is the same as that shown in FIG. 3, and the shape of (c) is the same as that shown in FIG. FIG. 7 is a view showing cross-sectional shapes of various blind holes when the light guide member 1 is provided with blind holes, and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Here, the double-chord shape shown in FIG. 6C may be a shape using a polygonal side that approximates instead of the arc-shaped portion of the both chords.
[0040]
When the various embodiments of the present invention are arranged, first, there may be a case where the planar shape has the through-holes 8 which are (a), (b) and (c) in FIG. Of these, (b) and (c) have already been described as shown in FIGS. 3 and 5, respectively. In the case of the through hole 8 having the planar shape shown in FIG. 6A, although the incident light is sufficiently distributed to the left and right, an optical path passing through the through hole cannot be obtained in the central portion. This is disadvantageous in making the luminance of the illumination light uniform.
[0041]
Next, in the case where the planar shape has blind holes 4 which are (a), (b) and (c) in FIG. 6, respectively, it is shown in (a), (b) and (c) in FIG. It may have an AA cross-sectional shape. Among these, the combination of FIG. 6 (a) and FIG. 7 (a) has already been described as shown in FIG. The basic operation of the planar light source unit using the blind hole by the combination of FIG. 6 (a) and FIG. 7 (b) is the same as that shown in FIG. 4c consists of slopes 4c1 and 4c2 that protrude downward, and the thickness of the bypass portion 1c under the blind hole 4 is larger on both sides than the center. On the other hand, the directivity of light emission of the LED is high at the center and low at both sides. Therefore, the thickness of the bypass part 1c and the directivity of light emission complement each other, and the density of light passing through the bypass part 1c becomes substantially uniform at the center and both sides, which contributes to further uniformization of the luminance of the illumination light.
[0042]
The basic principle of the action of the planar light source unit using the blind hole by the combination of FIG. 6A and FIG. 7C is the same as that shown in FIG. 1, but FIG. As shown, a plurality of irregularities 4c3 are provided on the bottom surface 4c of the blind hole 4, and the light passing through the bypass portion 1c is dispersed to the left and right by the action of the irregularities 4c3, and the light emission directivity of the LEDs is relaxed, Contributes to further uniform brightness of illumination light.
[0043]
The action of the planar light source unit using the blind hole by the combination of FIG. 6B and FIG. 7A is described with reference to FIG. 3, and the through hole 8 whose planar shape is shown in FIG. 1 and the effect of the blind hole 4 shown and described in FIG. 1 are combined, and as a whole, it has the effect of equalizing the luminance of the illumination light. The action of the planar light source unit using the blind hole by the combination of FIG. 6B and FIG. 7B is described with reference to FIG. 3, and the through hole 8 whose planar shape is shown in FIG. And the effect of the blind hole according to FIG. 7B described above are superimposed, and as a whole, the effect of equalizing the luminance of the illumination light is obtained. The action of the planar light source unit using the blind hole by the combination of FIG. 6B and FIG. 7C is described with reference to FIG. 3, and the through hole 8 whose planar shape is shown in FIG. And the effect of the blind hole according to FIG. 7C described above are superimposed, and as a whole, the effect of equalizing the luminance of the illumination light is obtained.
[0044]
The operation of the planar light source unit using the blind hole by the combination of FIG. 6C and FIG. 7A is described with reference to FIG. 5, and the through hole 8 whose planar shape is shown in FIG. 1 and the effect of the blind hole 4 shown in FIG. 7A described and shown in FIG. 1 are combined, and the brightness of the illumination light is uniformed as a whole. The operation of the planar light source unit using the blind hole by the combination of FIG. 6C and FIG. 7B is described with reference to FIG. 5, and the through hole 8 whose planar shape is shown in FIG. And the effect of the blind hole according to FIG. 7B described above are superimposed, and as a whole, the effect of equalizing the luminance of the illumination light is obtained. The action of the planar light source unit using the blind hole by the combination of FIG. 6C and FIG. 7C is based on the through-hole 8 having the planar shape shown in FIG. This has the effect of superimposing the action and the action of the blind hole according to FIG. 7C described above, and has the effect of uniforming the luminance of the illumination light as a whole.
[0045]
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment relates to a planar light source unit for multicolor illumination. 8A and 8B are diagrams showing the configuration of the planar light source unit according to the present embodiment. FIG. 8A is a perspective view, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 8, the shape of the light guide member 1 is the same as that shown in FIG. As shown in FIG. 8, the LED 2 includes an R LED 2 r, a G LED 2 g, and a B LED 2 b that are arranged in a line in the thickness direction of the light guide member 1. The planar positions of these LEDs 2r, 2g, and 2b are the same as the positions of the LEDs 2 shown in FIG. In other respects, the symbol of each element shown in FIG. 8 is the same as the symbol of the corresponding element in FIG.
[0046]
With respect to these LEDs, the light guide member 1 is symmetric. Therefore, when the LEDs 2r, 2g, and 2b of the respective colors are individually turned on, the illumination light emitted from the light exit surface 1b of the light guide member 1 is reduced. The luminance distribution is symmetric and is uniform according to the principle already described. In this way, uniform multicolor illumination for the liquid crystal panel 7 is possible.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a point light source such as one or a small number of LEDs is used as a light source in an edge light type planar light source unit, and incident light is distributed to the right and left of the light guide member. By providing a through-hole or blind hole having an action of passing the part, the light from the light source is uniformly spread by efficient optical path conversion, and the light guide member has no directivity like a linear light source. The planar light beam with uniform brightness can be emitted from the emission surface. As a result, it is possible to provide an inexpensive planar light source unit in which the illumination light is uniform and the cost and power consumption of the light source are reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a planar light source unit according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the planar light source unit shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a planar light source unit according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of the planar light source unit shown in FIG.
FIGS. 5A and 5B are a perspective view and a sectional view showing a configuration of a planar light source unit according to another embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 6 is a top view generally showing a configuration of a main part of a planar light source unit according to various embodiments of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIGS. 8A and 8B are a perspective view and a cross-sectional view showing a configuration of a planar light source unit for multicolor illumination according to still another embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a conventional planar light source unit.
10 is a cross-sectional view of the planar light source unit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light guide member 1a Light-diffusion surface 1b Light emission surface 1c Bypass part 1d Side surface 2 LED
3 Reflecting plate 4 Blind hole 4a Parabolic surface 5 Incident part 6 Reflecting part 7 Liquid crystal panel 8 Through hole 10 Planar light source unit

Claims

A light guide member made of a translucent material, having a plate-like shape, the first main surface being a light exit surface, and a second main surface opposite to the first main surface; In an edge light type planar light source unit having a light source arranged close to a side surface of an optical member, the light guide member has a function of refracting and reflecting light emitted from the light source in one or more thickness directions. A blind hole is provided, and on both sides of a portion facing the light source on the side surface of the light guide member, a reflecting portion including a plurality of substantially arc-shaped grooves substantially parallel to the thickness direction of the light guide member is provided.
The blind hole has an opening in the first main surface, no opening in the second main surface, and a light diffusion means such as a plurality of irregularities is provided on the bottom surface. A planar light source unit.

2. The planar light source unit according to claim 1, wherein the substantially arc-shaped grooves of the reflection portion are arranged densely with distance from the light source.

The angle formed by the side surfaces on both sides of the portion of the light guide member facing the light source is smaller than 180 °, and a substantially triangular protruding portion is formed on a part of the light guide member by these side surfaces. The planar light source unit according to claim 1 or 2 , characterized in that

It planar shape of the blind hole formed in the light guide member has a substantially inverted triangular shape to be symmetrical as viewed from the light source, which arranged the light source at a position opposite to the forming vertices of two equilateral of the triangle The planar light source unit according to any one of claims 1 to 3 , wherein:

The planar light source unit according to claim 4 , wherein two sides of the substantially inverted triangular blind hole facing the light source are formed by a part of a paraboloid.

Wherein the planar shape of the blind hole formed in the light guide member is a substantially trapezoidal shape which becomes symmetrical when viewed from the light source, which arranged the light source at a position short lower facing of the inverted frustum-type The planar light source unit according to any one of claims 1 to 3 .

Side of the boundary of the shape facing the light source of the planar shape of the blind hole provided in the light guide member, characterized in that from the sides of a polygon similar convex curve or to down towards the light source The planar light source unit according to any one of claims 1 to 3 .

The planar light source unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the bottom surface of the blind hole formed in the light guide member is substantially parallel to the second major surface.

A cross section perpendicular to the light source direction of the blind hole formed in the light guide member, the surface of any one of claims 1 to 7, characterized in that a pentagon with two sides of the downwardly convex Light source unit.

The planar light source according to any one of claims 1 to 9 , wherein the light diffusion means provided on the second main surface of the light guide member is a texture or a hollow of a plurality of hemispherical dots. unit.

The planar light source unit according to any one of claims 1 to 10 , wherein the light source is an LED.

The planar light source unit according to claim 11 , wherein the LED is a white LED.

The planar light source unit according to claim 12 , wherein the LEDs are LEDs of three colors of R, G, and B arranged vertically in the thickness direction of the light guide member.