WO1994027171A1 - Surface illuminant - Google Patents

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WO1994027171A1
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Kayoko Watai
Tsuyoshi Ishikawa
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Enplas Corporation
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    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Definitions

  • the present invention relates to a surface light source device used for a backlight of a liquid crystal display device.
  • FIG. 6 shows a configuration of a conventional surface light source device using a surface light source device using a light guide as a backlight of a liquid crystal display device.
  • 1 is a plate-shaped light guide made of a transparent material
  • 2 is a linear light source arranged near the incident end face 1 a of the light guide 1
  • 3 is a surface 1 b of the light guide 1.
  • the diffuser plate 4 disposed is a reflection member disposed on the back surface 1c of the light guide 1, and these constitute a surface light source device.
  • Reference numeral 5 denotes a liquid crystal display device.
  • the light from the light source 2 enters the light guide 1 from the incident end face 1a and is emitted from the surface (exit face) lb while being transmitted to the opposite end face 1d, and further diffuses. It becomes diffuse light through 3.
  • the diffused light passing through the diffusion plate 3 illuminates the liquid crystal display device 5.
  • Illumination light from the surface light source device is light that is diffused in all directions through the diffusion plate 3, but as a whole, the light is mostly in the direction indicated by arrows in FIG. As a result, there is light that does not enter the liquid crystal display device, and sufficient brightness cannot be obtained. The screen appears dark to the observer.
  • a prism sheet having a large number of prism surfaces is arranged between the diffusion plate 3 and the liquid crystal display device 5, so that light from the diffusion plate 3 is perpendicular to the surface.
  • a diffusion plate 3 ′ having a high degree of diffusion as shown in FIG. 7, light passing through the diffusion plate 3 ′ is sufficiently diffused as shown by an arrow, and FIG. It is conceivable to prevent the light traveling in an oblique direction from becoming particularly large as described above.
  • An object of the present invention is to provide a surface light source device using a light guide, particularly a high brightness surface light source device that enables observation on a bright screen when used in a backlight of a liquid crystal display device or the like.
  • the surface light source device comprises a linear light source disposed near the light guide and the incident end face thereof; a diffusion member having a relatively low diffusivity disposed on the surface of the light guide; and a back surface of the light guide.
  • a prism member disposed on the side of the diffusion member opposite to the light guide, the prism sheet having a surface orthogonal to the incident end face and the surface of the light guide.
  • the shape of the prism is such that a number of prisms whose cross section in the direction of incidence is smaller on the incident end face side than on the opposite side.
  • the shape of the prism sheet used in the present invention is the same regardless of the shape of the prism-shaped convex portion as long as the angle on the light source side in the above cross section is smaller than the angle on the opposite side. The operation and effect of the invention can be obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of the surface light source device of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a prism sheet used in the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view of a prism sheet used in the second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view of a prism sheet used in the third embodiment
  • FIG. 5 is a perspective view of a prism sheet used in the fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional surface light source device
  • FIG. The figure is a cross-sectional view of another conventional surface light source device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a state in which an embodiment of the present invention is used for illumination of a liquid crystal display device
  • FIG. 2 is a perspective view showing a part of a prism sheet used in this embodiment.
  • 1 is a light guide
  • 2 is a linear light source
  • 3 is a diffusing plate
  • 4 is a reflecting member, which have the same configuration as the surface light source device shown in FIGS. It is.
  • Reference numeral 5 denotes a liquid crystal display device.
  • the prism sheet 11 arranged between the diffusion plate 3 and the liquid crystal display device 5 is different from the prism sheet 10 shown in FIG.
  • the prism sheet 11 has a saw-tooth shape as shown in FIG. 2, and a cross section orthogonal to the incident end surface 1a and the surface 1b of the light guide 1 (in the direction of the arrow in FIG. 2).
  • the end face seen from the side is a shape in which many triangles are arranged side by side, and both angles A and B of each triangle are smaller than angle B on the light source side (incident end face side) on the opposite side. It has become.
  • the diffused light emitted from the diffuser plate 3 is directed upward as a whole as shown in FIG. 6 by the action of the prisms of this prism sheet, and thereby the diffused light is diffused.
  • the diffused light Is incident on the liquid crystal display device 5, and most of the diffused light is directed in a direction perpendicular or almost perpendicular to the prism sheet, for example, to provide a bright backlight of the liquid crystal display device.
  • FIG. 3 shows another prism sheet of the second embodiment.
  • Each prism sheet 12 has a quadrangular pyramid shape, and the angle of inclination of the light source side surface 12 a of each pyramid is opposite. It is smaller than the inclination angle of the side surface 12b. In such a shape By doing so, the prism sheet 12 made of a pyramid-shaped prism also has the same effect as the case where the prism sheet 11 is used, and the same effect can be obtained.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a prism sheet 13 of the third embodiment.
  • This prism sheet 13 is composed of a number of conical prisms, the apexes of which are slightly opposite to the light source, and the angle corresponding to the angle A of the prism sheet of the embodiment shown in FIG. It is smaller than the corresponding angle.
  • FIG. 5 is a perspective view of a prism sheet 14 used in the surface light source device of the fourth embodiment.
  • the prism sheet 14 has a trapezoidal cross section obtained by cutting off the apex portion of each prism of the prism sheet 12 used in the surface light source device of the second embodiment, that is, a quadrangular pyramid prism. is there. Therefore, the inclination angle of the slope 14a of the prism is smaller than the inclination angle of the slope 14b, thereby having the same operation and effect as in the second embodiment.
  • the angle A is desirably 45 ° or less, and the angle B is desirably between 35 ° and 60 °. In other words, it is desirable to set in the following range.
  • a single-lamp surface light source device having one linear light source is shown, but a multi-lamp surface light source device having two or more linear light sources is provided.
  • the present invention can also be applied to an arrangement.
  • the present invention can be applied to a two-light type in which a linear light source is also arranged on the end face 1 d of the light guide.
  • the prism sheet used is such that the shape of the prism on the end face 1 d side is opposite to that on the end face 1 a side (small angle A is opposite to end face 1 d side and large angle B is opposite to end face 1 d side). Side) and the direction switches at the center of the end face 1a and the end face 1d.
  • a plurality of prism sheets may be stacked.
  • the prism shape of the prism sheet above the second sheet may be such that the end surfaces 1a and 1d have the same inclination.
  • the surface light source device of the present invention by disposing a prism sheet on the surface of the diffusion plate and by making the prism shape special, most of the diffused light emitted from the prism sheet goes in a direction perpendicular to or close to the sheet surface. In this way, for example, a bright light source is used when used as a backlight of a liquid crystal display device.

Description

明 細 書
面光源装置
技術分野
本発明は、 液晶表示装置のバックライ 卜に用いる面光源装置に関す るものである。
背景技術
従来の面光源装置で、 導光体を用いた面光源装置を液晶表示装置の バックライ トとして使用した状態での構成は、 第 6図に示す通りである。 この第 6図において 1は透明材料よりなり板状の導光体、 2は導光体 1の 入射端面 1 aの近傍に配置した直線状の光源、 3は導光体 1の表面 1 bに 配置した拡散板、 4は導光体 1の裏面 1 cに配置した反射部材で、 これら で面光源装置を構成する。 又 5は液晶表示装置である。
この面光源装置において、 光源 2よりの光は、 入射端面 1 aより導 光体 1内に入射しその反対側端面 1 dへ伝達される間に表面 （出射面） l b より出射し更に拡散板 3を通って拡散光となる。 この拡散板 3を通った拡 散光により液晶表示装置 5を照明する。
この面光源装置による照明光は、 拡散板 3を通ってあらゆる方向に 拡散される光であるが、 全体としては、 第 6図に矢印にて示す方向への光 が多い。 そのため液晶表示装置に入射しない光があり十分な明るさが得ら れず、 又液晶表示装置へ入射する光でも拡散板 3より垂直に近い方向へ向 かう光が少なく、 したがって液晶表示装置前面にて観察する観察者にとつ ては画面が暗く見える。
この欠点を解消するために表面が多数のプリズム状になったプリズ ムシ一トを拡散板 3と液晶表示装置 5との間に配置することによって、 拡 散板 3よりの光をその面に垂直な方向に向けるようにすることが考えられ るが、 対称形のプリズムシ一トでは十分な効果は得られない。 又第 7図に示すように拡散度の強い拡散板 3 ' を用いることによつ て、 矢印のように拡散板 3 ' を通った光が、 十分に拡散されるようにして、 第 6図のように斜方向へ向かう光が特に大になるのを防止することが考え られる。
しかしこの方法によれば、 拡散作用が強いため、 拡散板面にほぼ垂 直に向かう光も相対的に減少するため、 液晶表示装置の前面にて観察する 場合の明るさを改善出来ない。 従って、 この場合プリズムシート 1 0を配 置しても明るさを増やすことは出来ない。
本発明は、 導光体を用いた面光源装置で、 特に液晶表示装置のバッ クライ ト等に用いた場合明るい画面での観察を可能にした高輝度の面光源 装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の面光源装置は、 導光体とその入射端面の近くに配置した直線状 の光源と、 導光体の表面に配置した比較的拡散度の弱い拡散部材と、 導光 体の裏面に設けた反射部材とよりなり、 更に拡散部材の導光体とは反対の 側に配置したプリズムシ一卜よりなるもので、 このプリズムシ一トがその 表面に導光体の入射端面と表面とに直交する方向の断面が入射端面側の角 が反対側の角よりも小であるプリズムを多数並べた形状である。 このよう な形状のプリズムシートを用いることにより、 拡散部材よりの全体として 光源より離れる斜め上方に向かう拡散光を上方へ向けて一層明るい面光源 となる。
又、 本発明で用いるプリズムシ一卜の形状としては、 プリズム状の 凸部が、 上記の断面において光源側の角がその反対側の角よりも小であれ ばどのような形状であっても同様の作用効果が得られる。
図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の面光源装置の実施例の構成を示す断面図、 第 2 図は、 本発明の第 1の実施例で用いるプリズムシートの斜視図、 第 3図は、 本発明の第 2の実施例で用いるプリズムシートの斜視図、 第 4図は、 本発 明の第 3の実施例で用いるプリズムシートの斜視図、 第 5図は、 本考案の 第 4の実施例で用いるプリズムシー卜の斜視図、 第 6図は従来の面光源装 置の断面図、 第 7図は、 従来の他の面光源装置の断面図である。
発明を実施するための最良の形態
次に本発明の面光源装置の実施例を図面をもとに説明する。 第 1図 は本発明の実施例を液晶表示装置の照明に用いた状態の断面図、 第 2図は この実施例で用いるプリズムシー卜の一部分を示した斜視図である。 これ ら図において、 1は導光体、 2は直線状の光源、 3は拡散板、 4は反射部 材で、 これらは、 第 6図， 第 7図等に示す面光源装置と同様の構成である。 又 5は液晶表示装置である。 更にこの実施例では、 拡散板 3と液晶表示装 置 5との間に配置したプリズムシート 1 1力、 第 7図に示すプリズムシ一 ト 1 0と異なっている。 つまり、 このプリズムシート 1 1は、 第 2図に示 すような鋸歯状であって、 その導光体 1の入射端面 1 aと表面 1 bとに直 交する断面 （第 2図の矢印方向より見た端面） が多数の三角形を並べて配 置した形状で、 しかも各三角形の両方の角 Aと角 Bが、 光源側 （入射端面 側） の角 Aがそれと反対側の角 Bよりも小になっている。
この実施例によれば、 拡散板 3より出る拡散光が、 全体として図 6 に示すような方向に向かうのを、 このプリズムシー卜のプリズムの作用に より上方に向けこれによつて、 拡散光を液晶表示装置 5へ入射させ、 又拡 散光の多くがプリズムシ一卜に対し垂直又はぼぼ垂直な方向へ向かうよう にして例えば液晶表示装置の明るいバックライ トになし得る。
第 3図は、 他の第 2の実施例のプリズムシートで、 このプリズムシー ト 1 2は、 各プリズムが 4角錐状をなし、 夫々の角錐の光源側の面 1 2 a の傾き角は反対側の面 1 2 bの傾き角よりも小である。 このような形状に することにより角錐状プリズムよりなるプリズムシート 1 2もプリズムシー ト 1 1を使用した場合と同じ作用を有し、 同様の効果が得られる。
第 4図は、 第 3の実施例のプリズムシート 1 3を示す斜視図である。 このプリズムシート 1 3は、 多数の円錐状プリズムで、 その頂点が若干光 源と反対側に向いていて、 図 2に示す実施例のプリズムシ一卜の角 Aに対 応する角度が角 Bに対応する角度よりも小になっている。
第 5図は、 第 4の実施例の面光源装置で用いるプリズムシート 1 4 の斜視図である。 このプリズムシー ト 1 4は、 第 2の実施例の面光源装置 で用いるプリズムシ一ト 1 2の各プリズムつまり 4角錐状のプリズムの頂 角部分を切り取った形状の断面が台形状をなすものである。 したがってプ リズムの斜面 1 4 aの傾き角は斜面 1 4 bの傾き角より小になっており、 これによつて、 実施例 2と同様の作用効果を有するものである。
以上の各実施例は、 プリズムシートのそれぞれの凸部 （プリズム） の形状の代表的なものを示した。 これら実施例以外の形状のプリズムシ一 ト （各プリズムの形状が頂角ゃ稜等の角部を曲面にしたものを含め他の形 状のプリズムを有するシート） においても、 各プリズムの光源側の角が反 対側の角よりも小になっていれば、 同様の作用効果を有するプリズムシ一 卜となる。
又前記の角 Aは 4 5 ° 以下であることが望ましく、 角 Bは 3 5 ° か ら 6 0 ° までの間であることが望ましい。 つまり下記の範囲に設定される ことが望ましい。
A≤ 4 5 °
3 5 ° B≤ 6 0。
A < B
実施例として、 直線状の光源を一つ配置した 1灯式の面光源装置に ついて示したが二つ以上複数の直線状の光源を配置した多灯式の面光源装 置に対しても本発明を適用し得る。 例えば第 1図において、 導光体の端面 1 dにも直線状の光源を配置して 2灯式としたものにも適用出来る。 この 場合、 用いるプリズムシートは、 そのプリズムの形状が端面 1 d側では、 端面 1 a側とで向きが逆 （小さい角 Aが端面 1 d側で大きい角 Bが端面 1 d 側とは反対の側） になり端面 1 aと端面 1 dの中心で向きが切換わる。 又 一灯式、 多灯式にかかわらず、 プリズムシ- トは複数枚重ねるようにして もよい。 この場合、 2枚目より上側のプリズムシー トのプリズム形状は端 面 1 a側と 1 d側とが同一の傾きのものでもよい。
産業上の利用可能性
本発明の面光源装置は、 拡散板の表面にプリズムシ一トを配置すると 共にそのプリズム形状を特殊な形状とすることによりプリズムシートより 出る拡散光の多くがシート面に垂直又はそれに近い方向に向かうようにし て、 例えば液晶表示装置のバックライ トとして使用する時に明るい光源に なるようにした。

Claims

請 求 の 範 囲
1， 導光体と、 前記導光体の少なく とも一つの入射端面の近くに配置し た直線状の光源と、 前記導光体の表面側に配置された拡散部材と、 前記導 光体の裏面に配置された反射部材と、 前記拡散部材の導光体とは反対側に 配置した少なくとも一方の面にプリズム状の凸部を多数有するプリズムシー 卜とよりなり、 前記プリズムシー卜の各凸部が前記導光体の入射端面およ び表面のそれぞれに対し直交する方向の断面において、 その光源側の傾き 角が光源と反対側の傾き角より小であることを特長とする面光源装置。
2 . 前記光源が一つの端面側のみに配設されている特許請求の範囲第 1 項の面光源装置。
3 . 下記の条件を満足する特許請求の範囲第 2項の面光源装置。
A≤ 4 5 °
3 5 ° ≤ B≤ 6 0 0
A < B
但し、 Aは前記プリズムシー トの凸部の光源側の角、 Bは前記プリズ ムシ一 トの凸部の光源と反対側の角である。
4 . 前記プリズムシートの凸部が、 前記導光体の入射端面および表面の それぞれに対し直交する方向の断面が鋸歯状をなし該断面に垂直方向に伸 びる形状をした特許請求の範囲第 1、 2又は 3項のいずれかの面光源装置。
5， 前記プリズムシ一トの凸部が 4角錐状をなしている特許請求の範囲 第 1、 2又は 3項のいずれかの面光源装置。
6 . 前記プリズムシートの凸部が円錐状をなしている請求項 1、 2又は 3のいずれかの面光源装置。
7 . 前記プリズムシ一トの凸部が 4角錐状をなしその頂角付近を該シー ト表面に平行な面で切り取った断面台形状をなす特許請求の範囲第 1、 2 又は 3項のいずれかの面光源装置。
8 . 前記プリズムシ- トの凸部が錐状でその頂部を曲面に形成した特許 請求の範囲 1、 2又は 3のいずれかの面光源装置。
フ 一
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EP (1) EP0650077B1 (ja)
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