WO2017159556A1 - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

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WO2017159556A1
WO2017159556A1 PCT/JP2017/009680 JP2017009680W WO2017159556A1 WO 2017159556 A1 WO2017159556 A1 WO 2017159556A1 JP 2017009680 W JP2017009680 W JP 2017009680W WO 2017159556 A1 WO2017159556 A1 WO 2017159556A1
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light
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light incident
unit
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PCT/JP2017/009680
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寿史 渡辺
博敏 安永
庸三 京兼
壮史 石田
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シャープ株式会社
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    • G02B6/0086Positioning aspects
    • G02B6/0088Positioning aspects of the light guide or other optical sheets in the package

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device and a display device.
  • Patent Document 1 As an example of a conventional liquid crystal display device, one described in Patent Document 1 below is known.
  • a plurality of pixels provided in a display region for displaying an image are shielded by a light shielding member having a light shielding curve portion having a curved planar shape.
  • a liquid crystal panel having a contour shape is provided.
  • the backlight device for irradiating the liquid crystal panel having the curved contour shape described in Patent Document 1 described above has a design in which, for example, the light emission range is a curved shape that follows the contour shape of the liquid crystal panel. It may be preferable. However, in the backlight device having such a configuration, there is a possibility that a bright portion or the like in which the emitted light increases locally as the light emission range is curved.
  • the present invention has been completed based on the above situation, and an object thereof is to suppress luminance unevenness.
  • the illumination device of the present invention includes a light source, a light guide plate in which an end surface facing the light source is a light incident end surface on which light is incident, and one of a pair of plate surfaces is a light output plate surface that emits light,
  • a light condensing part comprising a plurality of unit light converging parts provided in a form extending along a normal direction of the light incident end face on the light exit plate surface and arranged along an orthogonal direction orthogonal to the normal direction;
  • the light guide plate it is the end opposite to the light incident end surface, and at least a part of the end surface is a curved end surface having a curved planar shape, and at least a part of the light exit plate surface is And a light incident opposite end which is a light collecting part non-formation region where no light collecting part is formed.
  • the light emitted from the light source is incident on the light incident end surface of the light guide plate and then propagates through the light guide plate and is then emitted from the light exit plate surface.
  • Light that has propagated through the light guide plate and reached the light exit plate surface is urged to be emitted by a plurality of unit condensing units that constitute the condensing unit.
  • a condensing action is selectively given in the orthogonal direction orthogonal to the normal direction of the end face.
  • the light propagating in the light guide plate is incident on the light incident end face, travels along the normal direction of the light incident end face toward the light incident opposite end, and then has a planar shape at the light incident opposite end. Is totally reflected at the curved end face.
  • the light propagating in the opposite end portion of the incident light includes the reflected light traveling along the direction intersecting the normal direction in addition to the light traveling along the normal direction of the incident light end surface. Therefore, more light reaches the light exit plate surface at the opposite end of the light incident than the light exit plate surface at other portions.
  • the light exit plate surface is a light collecting part non-formation area where the light collecting part is not formed, the light incident opposite end part has more light than the other parts as described above.
  • the planar shape of the curved end surface of the light incident opposite end is an arc having a constant curvature radius. In this way, the traveling direction of the light totally reflected by the curved end surface opposite to the incident light becomes regular, so that the optical design related to the light collecting portion non-formation region becomes easy. .
  • the light passing portion where the light totally reflected by the curved end surface passes in the opposite end portion of the incident light is the region where the light collecting portion is not formed, so that the luminance related to the emitted light is sufficiently high.
  • the critical angle “ ⁇ ” of the light guide plate with respect to air is “arcsin (1 / n)” when the refractive index of the light guide plate is “n”.
  • the light incident opposite end portion is “r / 3” from the light incident opposite end surface of the light guide plate opposite to the light incident end surface.
  • a range up to a distance that is a range of “ ⁇ r” is set as the light collecting part non-formation region. In this way, if the light condensing part non-forming region is within a range smaller than “r / 3” from the light incident opposite end surface of the light guide plate, luminance unevenness caused by the light converging part is suppressed. If the distance is larger than “r”, there is a possibility that the light collecting function of the light collecting portion is lowered and the luminance is lowered.
  • Condensation part non-formation region is a range from the light incident opposite end face of the light guide plate to a distance that is in the range of “r / 3 to r”, thereby generating luminance unevenness while ensuring the luminance related to the emitted light Can be suitably suppressed. Moreover, since the range of the condensing part non-formation region and the condensing part can be simplified, the design and manufacture of the light guide plate can be facilitated.
  • the condensing part is formed so that a boundary position with the condensing part non-formation region is zigzag in a plan view. In this way, the boundary position between the light condensing part and the light condensing part non-forming region is compared with the case where the boundary position between the light converging part and the light condensing part non-forming area is linear in a plan view. Since it becomes inconspicuous, it is more suitable for suppressing luminance unevenness.
  • the plurality of unit light condensing units include one that reaches the light incident end surface opposite to the light incident end surface of the light guide plate. In this way, the light existing in the vicinity of the light incident opposite end surface in the light incident opposite end is urged to emit light by the unit condensing unit that reaches the light incident opposite end surface among the plurality of unit condensing units. The luminance is improved in the vicinity of the light incident opposite end face.
  • the condensing part is formed so that the protruding height from the light exit plate surface of the plurality of unit condensing parts becomes lower as the condensing part non-formation region is approached. In this way, the boundary position between the light condensing part and the light condensing part non-forming region is conspicuous as compared with the case where the protruding height from the light exit plate surface of the plurality of unit light converging parts is constant over the entire length. Since it becomes difficult, it becomes more suitable for suppressing luminance unevenness.
  • a portion overlapping with the curved end surface in the orthogonal direction is selectively set as the light collecting portion non-forming region.
  • the opposite end portion of the incident light is the condensing portion non-forming region over the entire region in the orthogonal direction, more condensing portions remain at the opposite end portion of the incident light.
  • the luminance according to the above is improved.
  • the portion overlapping the curved end surface in the direction perpendicular to the light incident opposite end portion is selectively set as the light collecting portion non-forming region, luminance unevenness is sufficiently suppressed.
  • the other of the pair of plate surfaces is a light output opposite plate surface, and the plurality of unit reflection portions that reflect light and promote light output from the light output plate surface on the light output opposite plate surface
  • the light-exiting reflecting portion is provided, and the light-receiving opposite end portion has a low distribution density of the plurality of unit reflecting portions in a portion overlapping the light-collecting portion non-forming region of the light-exiting opposite plate surface The low light output reflection area.
  • the promotion of light output by the light output reflection part is more preferably suppressed.
  • the brightness nonuniformity which may arise in emitted light is suppressed more suitably.
  • a display device of the present invention includes the above-described illumination device and a display panel that displays an image using light emitted from the illumination device. According to the display device having such a configuration, luminance unevenness hardly occurs in the illumination device that irradiates the display panel with light, and thus excellent display quality can be obtained.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Plan view of a backlight device provided in a liquid crystal display device A plan view showing the vicinity of the light incident opposite end of the light guide plate provided in the backlight device AA line sectional view of FIG.
  • the top view of the light-guide plate showing the ray tracing result concerning the light which propagates in the light-guide plate A plan view of the light guide plate for explaining the design method of the non-condensing part formation region Photograph showing experimental results of comparative examples related to comparative experiments Photograph showing experimental results of examples according to comparative experiments.
  • FIG. 9 is a plan view showing the vicinity of the light incident opposite end of the light guide plate provided in the backlight device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of a backlight device included in a liquid crystal display device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • a plan view showing the vicinity of the light incident opposite end of the light guide plate provided in the backlight device FIG. 9 is a plan view showing the vicinity of the light incident opposite end of the light guide plate provided in the backlight device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing the vicinity of the light incident opposite end of the light guide plate provided in the backlight device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • disconnected the backlight apparatus which concerns on other embodiment (2) of this invention along the short side direction Sectional drawing which cut
  • FIGS. 1 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the liquid crystal display device 10 is illustrated.
  • a part of each drawing shows an X axis, a Y axis, and a Z axis, and each axis direction is drawn to be a direction shown in each drawing.
  • the upper side of FIGS. 2, 3 and 6 is the front side, and the lower side is the back side.
  • the liquid crystal display device 10 has a substantially rectangular shape as a whole, but has an outer shape in which a pair of corners provided at one end on one long side is rounded into an arc. have.
  • the external shape of the liquid crystal display device 10 is reflected in each component described below.
  • the liquid crystal display device 10 includes a liquid crystal panel (display panel) 11 that can display an image, and a backlight device that is an external light source that is disposed on the back side of the liquid crystal panel 11 and irradiates the liquid crystal panel 11 with light for display. (Illuminating device) 12 and a fixing tape FT for fixing the liquid crystal panel 11 and the backlight device 12 are provided.
  • the fixing tape FT has a vertically long frame shape that follows the frame shape of the liquid crystal display device 10 (the non-display area of the liquid crystal panel 11).
  • an adhesive is applied to both surfaces of a light-shielding base material. It is preferable to consist of the light-shielding double-sided tape.
  • the liquid crystal display device 10 and each component following the outer shape thereof have the long side direction corresponding to the Y axis direction, the short side direction corresponding to the X axis direction, and the plate thickness direction corresponding to the Z axis direction of each drawing. ing.
  • the liquid crystal panel 11 with a pair of rounded corners following the liquid crystal display device 10 is a state in which a pair of substantially transparent glass substrates 11a and 11b are separated from each other by a predetermined gap, as shown in FIGS.
  • the liquid crystal is sealed between the substrates 11a and 11b.
  • the array substrate 11a disposed on the back side has a switching element (for example, TFT) connected to a source wiring and a gate wiring orthogonal to each other, and a pixel electrode connected to the switching element.
  • the CF substrate 11b arranged on the front side has a color filter in which colored portions such as R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a predetermined arrangement, A counter electrode, an alignment film, and the like are provided.
  • the flexible substrate 13 and the driver 14 are mounted on the array substrate 11a.
  • a pair of front and back polarizing plates 11c are attached to the outer surfaces of the pair of substrates 11a and 11b, respectively.
  • a backlight device 12 having a pair of corners rounded in accordance with the liquid crystal display device 10 includes, as shown in FIG. 1, an LED (Light Emitting Diode) 15 as a light source and an LED substrate on which the LEDs 15 are mounted. (Light source substrate) 16, a light guide plate 17 that guides light from the LED 15, an optical sheet (optical member) 18 that is stacked on the front side of the light guide plate 17, and a reflection that is stacked on the back side of the light guide plate 17.
  • a sheet (reflective member) 19 and a frame-like frame 20 that collectively surrounds these members 15 to 19 are provided.
  • the light guide plate 17, the optical sheet 18, the reflection sheet 19, and the frame 20 have a pair of corners rounded along the liquid crystal display device 10.
  • the backlight device 12 is arranged on the one side with respect to the light guide plate 17 by arranging the LEDs 15 (LED substrates 16) to be unevenly distributed near the ends on the side where the pair of corners are not rounded in the long side direction.
  • Edge light type (side light type) of the one side light incident type in which light is incident only from the light source will be described sequentially.
  • the LED 15 has a configuration in which an LED chip is sealed with a sealing material on a substrate portion fixed to the LED substrate 16.
  • the LED 15 is configured such that the LED chip emits, for example, blue light in a single color, and emits white light as a whole when a phosphor (yellow phosphor, green phosphor, red phosphor, etc.) is dispersed and mixed in the sealing material.
  • the LED 15 is a so-called side-emitting type in which the surface adjacent to the surface mounted on the LED substrate 16 is the light emitting surface 15a.
  • the LED substrate 16 has a horizontally long rectangular shape (the long side direction coincides with the X-axis direction and the short side direction coincides with the Y-axis direction).
  • the LED substrate 16 has a plate surface parallel to a plate surface such as the light guide plate 17, and the back plate surface of the LED substrate 16 is an LED mounting surface (light source mounting surface) 16 a on which the LED 15 is mounted.
  • a wiring pattern (not shown) for supplying power to the LEDs 15 is patterned on the LED mounting surface 16a, and a plurality of LEDs 15 are mounted in a line along the X-axis direction at intervals. .
  • the LED board 16 is arranged on the front side with respect to the frame 20 and the light guide plate 17, and is arranged so as to be sandwiched between these and the liquid crystal panel 11.
  • the LED substrate 16 has a lead-out wiring portion 16b that is led out of the frame 20 from the main body portion (portion on which the LED 15 is mounted).
  • the light guide plate 17 is made of a substantially transparent synthetic resin material (for example, acrylic resin such as PMMA or polycarbonate).
  • the light guide plate 17 has a refractive index sufficiently higher than that of air. Specifically, the light guide plate 17 is about 1.49 when made of acrylic resin, and about 1.57 when made of polycarbonate.
  • the light guide plate 17 is housed in a form surrounded by a frame 20, and is disposed immediately below the liquid crystal panel 11 and the optical sheet 18.
  • the end face on the left short side shown in FIG. 2 of the outer peripheral end face is opposed to the LED 15 and is a light incident end face (light source facing end face) 17 a on which light from the LED 15 is incident.
  • the end surface on the short side on the opposite side is the light incident opposite end surface (light source non-opposing end surface) 17d.
  • the plate surface facing the front side (the liquid crystal panel 11 side) of the pair of front and back plate surfaces is a light output plate surface 17 b that emits light toward the liquid crystal panel 11, and the plate surface facing the back side Is a light output opposite plate surface 17c opposite to the light output plate surface 17b.
  • the light guide plate 17 introduces light emitted from the LED 15 along the Y-axis direction from the light incident end surface 17a, and then propagates the light inside and then rises along the Z-axis direction. And has a function of emitting light from the light exit plate surface 17b toward the optical sheet 18 (front side, light exit side).
  • the optical sheet 18 has a plate surface parallel to a plate surface such as the light guide plate 17 and is interposed between the liquid crystal panel 11 and the light guide plate 17 in the Z-axis direction.
  • the light emitted from the light guide plate 17 has a function of emitting light toward the liquid crystal panel 11 while giving a predetermined optical action.
  • a plurality of optical sheets 18 (three in the present embodiment) are stacked on each other. Specifically, a diffusion sheet 18a, a first prism sheet 18b, and a second prism sheet 18c are sequentially formed from the back side.
  • the first prism sheet 18b and the second prism sheet 18c are preferably arranged so that the extending directions of the prisms are orthogonal to each other.
  • the adhesive material on the back surface side of the fixed tape FT is fixed to the front surface of the outer peripheral end of the second prism sheet 18c arranged on the most front side.
  • the diffusion sheet 18a for example, a trade name “D114” manufactured by Tsujiden Co., Ltd. is preferably used.
  • the first prism sheet 18b and the second prism sheet 18c for example, those of the trade name “BEF series” manufactured by 3M Japan Co., Ltd. are preferably used, but not necessarily limited thereto.
  • the reflection sheet 19 is arranged so that its plate surface is parallel to the plate surface of the light guide plate 17 and the like, and covers the light output opposite plate surface 17 c of the light guide plate 17.
  • the reflection sheet 19 is excellent in light reflectivity, and can efficiently start up light leaked from the light output opposite plate surface 17c of the light guide plate 17 toward the front side (light output plate surface 17b).
  • the reflection sheet 19 has an outer shape that is slightly larger than the light guide plate 17, and an end portion on one long side thereof is arranged so as to protrude to the LED 15 side from the light incident end surface 17 a.
  • the reflection sheet 19 is preferably fixed to the frame 20 with a double-sided tape (not shown).
  • the reflective sheet 19 it is preferable to use, for example, a trade name “ESR” manufactured by 3M Japan Co., Ltd., but not necessarily limited thereto.
  • the frame 20 is made of a synthetic resin having a white surface (for example, made of polycarbonate), and is formed in a frame shape whose outer shape is slightly larger than the light guide plate 17 as shown in FIGS.
  • the frame 20 is arranged so as to collectively surround the plurality of LEDs 15 and the light guide plate 17.
  • the adhesive material on the back surface side of the fixing tape FT having the light shielding property described above is fixed, and thereby the frame 20 is fixed to the liquid crystal panel 11 via the fixing tape FT. ing.
  • a light output reflection portion 21 that reflects light propagating through the light guide plate 17 and promotes light output from the light output plate surface 17 b is provided on the light output opposite plate surface 17 c of the light guide plate 17.
  • the light emission reflection part 21 is composed of a large number of unit reflection parts (light reflection dots) 21a printed on the light emission opposite plate surface 17c (for example, printing using a dispenser, printing using an inkjet, printing using a screen plate, etc.).
  • the distribution density is assumed to change according to the distance from the light incident end face 17a (LED 15).
  • the distribution density of the unit reflecting portions 21a constituting the light exit reflecting portion 21 is roughly increased as the distance from the light incident end surface 17a is increased in the Y-axis direction, and conversely, the distribution density is decreased as the distance from the light incident end surface 17a is approached.
  • the light emitted from the light output plate surface 17b is controlled to have a substantially uniform distribution in the surface.
  • a light condensing part (prism part) 22 that provides a condensing function to the emitted light is provided on the light output plate surface 17 b of the light guide plate 17.
  • the condensing part 22 is comprised by the several unit condensing part (unit prism) 22a which protrudes toward the front side (optical sheet 18 side) along the Z-axis direction from the light-emitting plate surface 17b.
  • the unit condensing unit 22a has a substantially chevron-shaped cross section cut along the X-axis direction (orthogonal direction orthogonal to the normal direction of the light incident end surface 17a), and the Y axis direction (normal line of the light incident end surface 17a).
  • Each unit condensing part 22a has a triangular cross-sectional shape, and has a pair of slopes 22a2 across the top part 22a1. According to the unit condensing unit 22a having such a configuration, when light propagating through the light guide plate 17 is emitted, the unit condensing unit 22a is refracted at the interface between each inclined surface 22a2 of the unit condensing unit 22a and the external air layer. Thus, it can be started up substantially in the front direction (normal direction of the light-emitting plate surface 17b).
  • the X-axis direction which is the arrangement direction of the plurality of unit light collecting units 22a, is a light collecting direction that imparts a light collecting action to the light.
  • the Y-axis direction which is the extending direction of the optical part 22a, is a non-condensing direction that hardly imparts a condensing function to light.
  • the unit condensing part 22a has a pair of inclined surfaces 22a2, the incident angle with respect to each inclined surface 22a2 exceeds the critical angle for the light that has propagated through the light guide plate 17 and reached the light exit plate surface 17b. Some of the light is likely to be generated, and such light is emitted from the light exit plate surface 17b. That is, the unit condensing unit 22a constituting the condensing unit 22 also has a function of prompting emission of light that has reached the light exit plate surface 17b.
  • the apex angle of the unit condensing unit 22a is preferably about 90 °, for example, and the arrangement pitch of the unit condensing units 22a is preferably about 30 ⁇ m, for example, but is not necessarily limited thereto.
  • the light guide plate 17 has an end opposite to the light incident end face 17a (LED 15 side) as a light incident opposite end 23, and the light incident opposite end.
  • a pair of corners in 23 are rounded in an arc shape following the outer shape of the backlight device 12, so that a part of the outer peripheral end surface is a pair of curved end surfaces 24.
  • the curved end surface 24 has an arc shape with a constant radius of curvature (for example, about 5 mm) when viewed in a plane, and its central angle is about 90 °.
  • the light propagating in the light incident opposite end portion 23 includes reflected light traveling substantially along the oblique direction intersecting with the Y-axis direction or substantially the X-axis direction.
  • the light exiting plate surface 17b of the light incident opposite end portion 23 receives more light than the light exit plate surface 17b of the portion other than the light incident opposite end portion 23. Will reach.
  • the condensing part 22 is formed in the whole area of the light emission plate surface 17b of the light incident opposite end part 23, the reflected light traveling along the above-described oblique direction or the reflected light traveling substantially along the X-axis direction. Is incident on the condensing part 22 and most of the incident angle with respect to each inclined surface 22a2 of the unit condensing part 22a does not exceed the critical angle and exits to the outside of the front side, and as a result, near the curved end face 24 There is a possibility that a local bright part may be generated. This occurs because reflected light traveling along the oblique direction or reflected light traveling substantially along the X-axis direction is incident on the condensing unit 22 extending along the Y-axis direction.
  • the light guide plate 17 in the light guide plate 17 according to the present embodiment, at least a part of the light exit plate surface 17 b at the light incident opposite end portion 23 is not formed with the light collecting portion 22. It is a part non-formation region 25.
  • the condensing part non-formation region 25 on the light exit plate surface 17b of the light incident opposite end 23 has a substantially flat shape with almost no unevenness (excluding very minute unevenness) macroscopically. Since such a condensing part non-formation region 25 is set on the light exit plate surface 17b of the light incident opposite end 23, more light is emitted from the light incident opposite end 23 as described above.
  • the light emission promoting function by the light collecting portion 22 is not exhibited in the light collecting portion non-forming region 25, and thus light emission from the light emitting plate surface 17b is suppressed. That is, even if the reflected light traveling along the oblique direction or the reflected light traveling substantially along the X-axis direction reaches the light exit plate surface 17b of the light incident opposite end 23, it extends along the Y-axis direction.
  • the formation range of the condensing part non-formation region 25 on the light exit plate surface 17b of the light incident opposite end 23 is specifically designed as follows.
  • the radius of curvature related to the curved end face 24 is “r”
  • the critical angle of the light guide plate 17 with respect to air is “ ⁇ ”.
  • the critical angle “ ⁇ ” of the light guide plate 17 is “arcsin (1 / n)” when the refractive index of the light guide plate 17 is “n”.
  • the center of curvature of the curved end surface 24 is the origin O
  • the Y axis passing through the origin O is parallel to the normal direction (Y axis direction) of the light incident end surface 17a and passes through the origin O.
  • the intercept is “r ⁇ sin ⁇ ⁇ (1-tan (90 ° ⁇ 2 ⁇ ))”.
  • the range partitioned by the straight line L having an inclination of “tan (90 ° ⁇ 2 ⁇ )” is designed to be the light collecting part non-formation region 25.
  • the X-axis and Y-axis of the orthogonal coordinates are shown by a one-dot chain line
  • the straight line L is shown by a two-dot chain line.
  • the straight line L described above coincides with the optical path of the reflected light totally reflected at the coordinate position (r ⁇ sin ⁇ , r ⁇ sin ⁇ ) with respect to the origin O of the orthogonal coordinates on the curved end surface 24. Yes.
  • the region A1 on the side opposite to the light incident end surface 17d side (the side opposite to the light incident end surface 17a side) in the Y-axis direction from the straight line L is totally reflected by the curved end surface 24 and is in the normal direction of the light incident end surface 17a.
  • the entire area of the reflected light concentration area A1 is used as the light collecting part non-formation area 25, so that the occurrence of luminance unevenness is most effectively suppressed while ensuring the luminance related to the emitted light as high as possible. Can do.
  • the condensing part non-formation region 25 having such a design has the formation range in the Y-axis direction continuously and gradually expanded as it approaches the center side from the end side in the X-axis direction at the light incident opposite end 23.
  • the boundary line with the light condensing part 22 (a line connecting the end faces opposite to the light incident end face 17a side in the plurality of unit light condensing parts 22a) BL1 is shallow and substantially V-shaped (see FIG. 4). ).
  • the light incident opposite end portion 23 is a portion of the light emitting opposite plate surface 17 c that overlaps with the light collecting portion non-formation region 25 that is formed as described above.
  • the plurality of unit reflection portions 21a constituting the portion 21 is a low light output reflection region 26 having a low distribution density.
  • the light exit reflection portion 21 is based on a design in which the distribution density of the unit reflection portions 21a increases as the distance from the light entrance end surface 17a increases in the Y-axis direction. In the low light output reflection region 26, the distribution density of the unit reflection portions 21a is exceptionally lowered in comparison with the portion on the light incident end surface 17a side in the Y-axis direction.
  • the method of the light incident end surface 17a in the light incident opposite end portion 23 is set. Even if the amount of light traveling in the oblique direction crossing the line direction or the X-axis direction (orthogonal direction orthogonal to the normal direction) is greater than the amount of light in other portions, the promotion of light output by the light collecting unit 22 is suppressed. In addition to this, since the promotion of light output by the light output reflection portion 21 is suppressed, luminance unevenness that can occur in the light emitted from the light output plate surface 17b is more preferably suppressed.
  • the backlight device is a comparative example, and the backlight device 12 including the light guide plate 17 described before this paragraph is an example.
  • the backlight device according to the comparative example is substantially the same as the backlight device 12 according to the embodiment except for the configuration of the light guide plate, and a pair of corners are rounded in an arc shape.
  • FIGS. 9 and FIG. 10 show the experimental results of the comparative experiment.
  • the dot density is changed according to the brightness level, which is the amount of light per unit area of the light exit plate at the opposite end of the light entrance, and the brightness decreases as the dot density increases. The lower the dot density, the higher the luminance.
  • FIG. 9 shows the light guide plate according to the comparative example, the same reference numerals as those of the light guide plate 17 according to the example are given for convenience of explanation.
  • the vicinity of the curved end surface 24 in the light exit plate surface 17 b of the light incident opposite end portion 23 is compared with other portions.
  • the amount of emitted light is a little large, it does not increase significantly, and it can be said that the uniformity of luminance is sufficiently secured.
  • the reason why the luminance uniformity is ensured in this way is that the light existing in the light incident opposite end portion 23 is totally reflected by the curved end surface 24 and intersects with the Y axis direction in the oblique direction or the X axis direction.
  • the condensing part non-formation region 25 is secured on the light exiting plate surface 17b, so that the promotion of the light exiting by the light converging unit 22 is suppressed and the light exiting opposite plate surface It is presumed that the low light emission reflection region 26 is secured in 17c, thereby suppressing the promotion of light output by the light output reflection portion 21.
  • the backlight device (illumination device) 12 of the present embodiment has the LED (light source) 15 and the end surface facing the LED 15 as the light incident end surface 17a on which light is incident, and a pair of plate surfaces.
  • One of the light guide plate 17 is a light output plate surface 17b that emits light, and the light output plate surface 17b extends along the normal direction of the light incident end surface 17a and is aligned along an orthogonal direction orthogonal to the normal direction.
  • the light collecting plate 22 formed of a plurality of unit light collecting portions 22a and the end of the light guide plate 17 opposite to the light incident end surface 17a side, and at least a part of the end surface has a planar shape.
  • a curved curved end surface 24 is provided, and at least a part of the light exit plate surface 17 b includes a light incident opposite end portion 23 which is a light collecting portion non-formation region 25 where the light collecting portion 22 is not formed.
  • the light emitted from the LED 15 enters the light incident end surface 17a of the light guide plate 17 and then propagates through the light guide plate 17 and then exits from the light exit plate surface 17b.
  • the light that has propagated through the light guide plate 17 and reached the light exit plate surface 17b is urged to be emitted by the plurality of unit condensing units 22a that constitute the condensing unit 22, and the plurality of unit condensing units 22a are arranged at the time of emission.
  • a condensing action is selectively given in the direction, that is, the orthogonal direction orthogonal to the normal direction of the light incident end face 17a.
  • the light propagating in the light guide plate 17 enters the light incident end surface 17a, travels along the normal direction of the light incident end surface 17a toward the light incident opposite end portion 23, and then enters the light incident opposite end.
  • the portion 23 is totally reflected by the curved end surface 24 having a curved planar shape. Since the totally reflected light is reflected at a reflection angle corresponding to the incident angle with respect to the curved end surface 24, the light travels along a direction intersecting the normal direction of the light incident end surface 17a. For this reason, the light propagating in the light incident opposite end portion 23 includes the reflected light traveling along the direction intersecting the normal direction in addition to the light traveling along the normal direction of the light incident end surface 17a.
  • the light incident opposite end 23 is at least a part of the light exit plate surface 17b is a light collecting part non-formation region 25 in which the light collecting part 22 is not formed, as described above. Even if much light reaches the light exit plate surface 17b of the light incident opposite end 23, the light exit from the light exit plate surface 17b is suppressed. This makes it difficult for the amount of light emitted from the light exit plate surface 17b to be excessively large at the light incident opposite end portion 23, thereby suppressing unevenness in brightness that may occur in the emitted light.
  • the light incident opposite end 23 has a planar shape of the curved end surface 24 in an arc shape with a constant curvature radius.
  • the light incident opposite end 23 has a radius of curvature of the curved end surface 24 as “r”, a critical angle of the light guide plate 17 with respect to the air as “ ⁇ ”, the center of curvature as the origin O, and the origin O
  • the intercept is “r ⁇ sin ⁇ ⁇ (1-tan (90 ° ⁇ 2 ⁇ ))”
  • the range partitioned by the straight line L having an inclination of “tan (90 ° ⁇ 2 ⁇ )” is defined as the light collecting portion non-formation region 25.
  • the light passing portion 24 has a region where a large amount of light that is totally reflected by the curved end surface 24 passes through the condensing portion non-formation region 25. Therefore, it is possible to more suitably suppress the occurrence of uneven brightness.
  • the critical angle “ ⁇ ” of the light guide plate 17 with respect to air is “arcsin (1 / n)” when the refractive index of the light guide plate 17 is “n”.
  • the light guide plate 17 has the other of the pair of plate surfaces as a light output opposite plate surface 17c.
  • the light output opposite plate surface 17c reflects a light and promotes light output from the light output plate surface 17b.
  • the light exit reflecting portion 21 is provided, and the light incident opposite end portion 23 has a distribution density of the plurality of unit reflecting portions 21a in a portion overlapping the light collecting portion non-forming region 25 in the light exit opposite plate surface 17c.
  • the low light output reflection region 26 is low. Although more light reaches the light exit plate surface 17b of the light incident opposite end portion 23 as compared with other portions, the light condensing portion non-forming region of the light exit opposite plate surface 17c of the light incident opposite end portion 23 is present. Since the portion overlapping 25 is the low light output reflection region 26, the promotion of light output by the light output reflection unit 21 is more preferably suppressed. Thereby, the brightness nonuniformity which may arise in emitted light is suppressed more suitably.
  • the liquid crystal display device (display device) 10 includes the backlight device 12 described above and a display panel that displays an image using light emitted from the backlight device 12. According to the display device having such a configuration, luminance unevenness is unlikely to occur in the backlight device 12 that irradiates the display panel with light, so that excellent display quality can be obtained.
  • Embodiment 2 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11 or FIG. In this Embodiment 2, what changed the formation range of the condensing part non-formation area
  • the light condensing part non-formation region 125 is in the X-axis direction (orthogonal direction orthogonal to the normal direction of the light incident end surface 117a) at the light incident opposite end 123 of the light guide plate 117.
  • the radius of curvature of the curved end surface 124 is “r”
  • the light collecting part non-formation region 125 is “r / 3 ⁇ r” from the light incident opposite end surface 117d of the light guide plate 117. It is designed to be a range up to a distance that is a range.
  • the range from the light incident opposite end surface 117d to the distance “r / 3” and the range from the light incident opposite end surface 117d to the distance “r” are respectively shown by two-dot chain lines. . Therefore, the boundary line BL2 between the condensing part non-formation region 125 and the condensing part 122 on the light exiting plate surface 117b of the light incident opposite end 123 is between two two-dot chain lines shown in FIG. 12 in the Y-axis direction. Is located.
  • the light condensing part non-formation region is within a range smaller than “r / 3” from the light incident opposite end surface 117d of the light guide plate 117, the luminance unevenness caused by the light converging part 122 is suppressed. If the distance is larger than “r”, there is a possibility that the light collecting function of the light collecting unit 122 is lowered and the luminance is lowered.
  • the light collecting part non-formation region 125 is in a range from the light incident opposite end surface 117d of the light guide plate 117 to a distance that is in the range of “r / 3 to r”. Generation of luminance unevenness can be suitably suppressed while ensuring such luminance.
  • the ranges of the light condensing part non-formation region 125 and the light converging part 122 can be simplified, the design and manufacture relating to the light guide plate 117 are facilitated.
  • the light incident opposite end portion 123 has an incident angle on the opposite side to the light incident end surface 117a of the light guide plate 117 when the radius of curvature of the curved end surface 124 is “r”.
  • a range from the light opposite end face 117d to a distance in the range of “r / 3 to r” is the light collecting portion non-formation region 125. In this way, if the light condensing part non-formation region is in a range that is a distance smaller than “r / 3” from the light incident opposite end surface 117 d of the light guide plate 117, luminance unevenness caused by the light converging part 122.
  • the light condensing function by the light converging unit 122 may be lowered and the luminance may be lowered. is there.
  • the light condensing part non-formation region 125 is in a range from a light incident opposite end surface 117d of the light guide plate 117 to a distance that is in the range of “r / 3 to r”, so that the luminance related to the emitted light is secured. The occurrence of unevenness can be suitably suppressed.
  • the ranges of the light condensing part non-formation region 125 and the light converging part 122 can be simplified, the design and manufacture relating to the light guide plate 117 are facilitated.
  • the condensing part 222 is formed so that the boundary position with the condensing part non-formation region 225 is zigzag in a plan view.
  • the plurality of unit condensing units 222a constituting the condensing unit 222 include those having different extension lengths, and preferably those adjacent to each other in the X-axis direction have different extension lengths.
  • the arrangement of the unit condensing portions 222a having different extension lengths is random. In this way, as in Embodiment 2 described above, the boundary position between the condensing part 122 and the condensing part non-formation region 125 is a straight line when viewed in plan (see FIG. 12).
  • the plurality of unit condensing units 222a constituting the condensing unit 222 have an average distance between the end surface on the light incident opposite end surface 217d side and the light incident opposite end surface 217d of the light guide plate 217 in the Y-axis direction. r / 3 to r ”, which provides the same effects as those of the second embodiment.
  • the light collector 222 is formed such that the boundary position with the light collector non-formation region 225 is zigzag in a plan view.
  • the boundary between the light condensing part 222 and the light condensing part non-forming region 225 is compared with the case where the boundary position between the light converging part and the light condensing part non-forming region is linear when viewed in plan. Since the position becomes inconspicuous, it is more suitable for suppressing luminance unevenness.
  • Embodiment 4 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this Embodiment 4, what changed the structure of the condensing part 322 from above-described Embodiment 2 is shown. In addition, the overlapping description about the same structure, an effect
  • the condensing unit 322 has a protruding height from the light output plate surface 317 b in the plurality of unit condensing units 322 a as the light condensing unit non-formation region 325 approaches. It is formed to be low. Specifically, the plurality of unit condensing portions 322a have a constant protrusion height from the light exit plate surface 317b in the most part in the extending direction, but the end on the condensing portion non-forming region 325 side is As the protrusion height approaches the condensing part non-forming region 325, it gradually decreases gradually and the cross-sectional shape is inclined.
  • the condensing unit 322 has the protrusion height from the light exit plate surface 317b of the plurality of unit condensing units 322a approaching the condensing unit non-formation region 325. It is formed to be low.
  • the boundary between the light condensing part 322 and the light condensing part non-formation region 325 is compared with the case where the protruding height from the light output plate surface 317b in the plurality of unit light converging parts is constant over the entire length. Since the position becomes inconspicuous, it is more suitable for suppressing luminance unevenness.
  • Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the configuration of the light collecting unit 422 is changed from the third embodiment.
  • action, and effect as above-mentioned Embodiment 3 is abbreviate
  • the light collecting unit 422 includes a plurality of unit light collecting units 422 a that reach the light incident opposite end surface 417 d of the light guide plate 417.
  • a condensing unit 422 formed by randomly arranging a plurality of unit condensing units 422a having different extension lengths has an extension length equal to the long side dimension of the light guide plate 417 and an end face.
  • a unit condensing unit 422a that is flush with the light opposite end surface 417d is included.
  • the light existing near the light incident opposite end surface 417d in the light incident opposite end portion 423 is emitted by the unit condensing unit 422a that reaches the light incident opposite end surface 417d among the plurality of unit light condensing portions 422a. Therefore, the luminance is improved in the vicinity of the incident light opposite end face 417d.
  • the light collecting unit 422 includes the unit light collecting units 422a that reach the light incident opposite end surface 417d opposite to the light incident end surface of the light guide plate 417. ing.
  • the light existing near the light incident opposite end surface 417d in the light incident opposite end portion 423 is emitted by the unit condensing unit 422a that reaches the light incident opposite end surface 417d among the plurality of unit light condensing portions 422a. Therefore, the luminance is improved in the vicinity of the incident light opposite end face 417d.
  • the light incident opposite end 523 selectively overlaps with the curved end surface 524 in the X-axis direction (a direction orthogonal to the normal direction of the light incident end surface 517 a). It is set as the condensing part non-formation area
  • the plurality of unit condensing units 522a constituting the condensing unit 522 are curved at both ends in the X-axis direction on the light exit plate surface 517b of the light incident opposite end 523.
  • the extension length of the arrangement that overlaps with the end face 524 is less than the long side dimension of the light guide plate 517, whereas the extension length of the arrangement that does not overlap the curved end face 524 in the center in the X-axis direction. Is equal to the long side dimension of the light guide plate 517.
  • both end portions in the X-axis direction where the curved end surface 524 is formed in the light incident opposite end portion 523 are selectively light collecting portion non-forming regions 525. In this way, as in the above-described first embodiment, compared to the case where the light incident opposite end portion 23 is the light collecting portion non-formation region 25 over the entire length in the X-axis direction (see FIGS. 4 and 5).
  • the portion of the light incident opposite end 523 that overlaps the curved end surface 524 in the X-axis direction is selectively set as the light collecting portion non-formation region 525, so that the luminance unevenness is sufficiently suppressed.
  • the portion overlapping the curved end surface 524 in the orthogonal direction is selectively set as the light collecting portion non-forming region 525.
  • the portion overlapping the curved end surface 524 in the orthogonal direction at the light incident opposite end portion 523 is selectively set as the light collecting portion non-forming region 525, the luminance unevenness is sufficiently suppressed.
  • Embodiment 7 A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this Embodiment 7, what changed the external shape of the light-guide plate 617 from above-mentioned Embodiment 2 is shown. In addition, the overlapping description about the same structure, an effect
  • the light guide plate 617 has a flat arc shape with a curved end surface 624 viewed in a plane.
  • the curved end surface 624 is configured by an elliptical arc when viewed in a plane.
  • the light condensing part non-formation region 625 is configured to “r ′ / 3 ⁇ r ′” from the light incident opposite end surface 617d of the light guide plate 617 when the radius of the minor axis of the ellipse relating to the curved end surface 624 is “r ′”. It is designed to be a range up to a distance that is a range. In FIG.
  • the present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings.
  • the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
  • the outer shape of the light guide plate can be changed as appropriate.
  • a curved end surface 24-1 may be arranged at the center position in the X-axis direction (orthogonal direction) of the light incident opposite end portion 23-1 of the light guide plate 17-1. Absent.
  • the specific configuration of the light collecting unit can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG.
  • a plurality of unit condensing units 22a-2 constituting the condensing unit 22-2 are intermittently arranged in the X-axis direction (orthogonal direction) (adjacent unit condensing units 22a- 2 may be a structure in which a substantially flat flat portion is interposed between the two.
  • adjacent unit condensing units 22a- 2 may be a structure in which a substantially flat flat portion is interposed between the two.
  • a configuration (lenticular lens) in which the cross-sectional shape of the plurality of unit condensing units 22a-4 constituting the condensing unit 22-4 may be a semicircular shape.
  • the curved end surface is formed by a circular arc or an elliptic curve is shown, but the curved end surface may be a part of a free curve.
  • the center angle of the curved end surface is 90 ° is shown, but the center angle of the curved end surface may be made larger or smaller than 90 °.
  • the specific numerical value of the curvature radius in the curved end face can be changed as appropriate.
  • the specific area ratio of the curved end surface to the entire end surface of the light incident opposite end can be changed as appropriate.
  • the case where a part of the end face of the light incident opposite end is a curved end face is shown, but the entire end face of the light incident opposite end is a curved end face. It doesn't matter.
  • the case where a part of the light incident opposite end portion is set as the light collecting portion non-forming region is shown, but the entire area of the light incident opposite end portion is set as the light collecting portion non-forming region. It does not matter.
  • the condensing part non-formation region extends over a range beyond the light incident opposite end (a part where a curved end surface is not formed in the normal direction of the light incident end surface).
  • the specific area ratio of the light condensing portion non-forming region in the light incident opposite end can be changed as appropriate.
  • the area ratio of the low light output reflection region and the light condensing part non-forming region is equal and arranged to overlap each other has been described. Although the area ratio with the region is the same, it is also possible to arrange them so as to partially overlap each other.
  • the area ratios may be different from each other. Further, the area ratios of the low light output reflection region and the light condensing portion non-forming region may be different from each other and may be partially overlapped with each other. (12) In each of the above-described embodiments, the case where the low light output reflection region is set on the light output opposite plate surface of the light guide plate is shown, but the present invention can also be applied to the case where the low light output reflection region is not set. (13) In addition to the above-described embodiments, specific material names used for the light guide plate can be changed as appropriate.
  • the critical angle of the light guide plate with respect to the air changes according to the refractive index of the material.
  • the design is also preferably changed by applying the method described in the first embodiment.
  • the pair of corners at the light incident opposite end of the light guide plate each have a curved end surface. Only one of the pair of corners at the light incident opposite end may have a curved end surface.
  • the specific range of the light condensing part non-forming region can be changed as appropriate, but “r / 3 to r It is preferable that the distance is within the range of “ (17)
  • the case where a plurality of unit condensing units having different extension lengths are arranged at random is shown. It may be regularly arranged with sex.
  • the specific arrangement of the plurality of unit condensing units can be changed as appropriate.
  • the specific range of the inclined portion in the unit condensing unit can be changed as appropriate.
  • the plurality of unit light output portions may be formed by partially denting the light output opposite plate surface of the light guide plate. In that case, when the light guide plate is resin-molded, the mold shape may be transferred, or the light output opposite plate surface of the light guide plate may be cut.
  • the specific number and type of optical sheets used in the backlight device can be changed as appropriate.
  • the reflection sheet that covers the light output opposite plate surface of the light guide plate may be omitted.
  • the number of LEDs mounted on the LED substrate can be appropriately changed.
  • the side-emitting LED is shown, but a top-emitting LED can be used as the light source. Moreover, it is also possible to use light sources (organic EL etc.) other than LED.
  • a liquid crystal display device including a liquid crystal panel as a display panel has been described.
  • the present invention can also be applied to a MEMS display device including a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) display panel as a display panel. is there.
  • the case where the plurality of unit condensing units constituting the light condensing unit is configured to protrude from the light output plate surface has been described.
  • the part may be configured to have the light-emitting plate surface recessed.
  • the condensing unit composed of a plurality of unit condensing units having a concave shape is applied to the above-described embodiment 4, the depth of the dent from the light exit plate surface in the plurality of unit condensing units is determined by the condensing unit. What is necessary is just to make it become shallow gradually as it approaches a non-formation area
  • Condensing unit 22 a, 22 a-2, 22 a-3, 22 a-4, 222 a, 322 a, 422 a, 522 a ... unit condensing unit, 23, 23-1, 423 523 ... opposite end of incident light, 24, 24-1, 124, 524, 624 ... curve End surface, 25,125,225,325,525,625 ... condensing unit unformed region, 26 ... low light exit reflection region, L ... straight, O ... Origin

Abstract

バックライト装置(12)は、LED(15)と、LED(15)と対向する端面が光が入射される入光端面(17a)とされ、一対の板面の片方が光を出射させる出光板面(17b)とされる導光板(17)と、出光板面(17b)において入光端面(17a)の法線方向に沿って延在するとともに法線方向と直交する直交方向に沿って並ぶ形で設けられる複数の単位集光部(22a)からなる集光部(22)と、導光板(17)のうち入光端面(17a)側とは反対側の端部であって、端面の少なくとも一部が、平面形状が曲線状の曲線状端面(24)とされ、出光板面(17b)の少なくとも一部が、集光部(22)が形成されない集光部非形成領域(25)とされる入光反対端部(23)と、を備える。

Description

照明装置及び表示装置
 本発明は、照明装置及び表示装置に関する。
 従来の液晶表示装置の一例として下記特許文献1に記載されたものが知られている。この特許文献1に記載された液晶表示装置は、画像を表示する表示領域に備えられる複数の画素が、平面形状が曲線状である遮光曲線部を有する遮光部材によって遮光されることで曲線状の輪郭形状を有する液晶パネルを備える。
国際公開第2007-132574号公報
(発明が解決しようとする課題)
 上記した特許文献1に記載された曲線状の輪郭形状を有する液晶パネルに対して光を照射するバックライト装置は、例えば出光範囲を液晶パネルの輪郭形状に倣った曲線状とするのがデザイン上好ましい場合がある。ところが、そのような構成のバックライト装置においては、出光範囲を曲線化するのに伴って出射光が局所的に多くなる明部などが発生するおそれがあった。
 本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、輝度ムラを抑制することを目的とする。
(課題を解決するための手段)
 本発明の照明装置は、光源と、前記光源と対向する端面が光が入射される入光端面とされ、一対の板面の片方が光を出射させる出光板面とされる導光板と、前記出光板面において前記入光端面の法線方向に沿って延在するとともに前記法線方向と直交する直交方向に沿って並ぶ形で設けられる複数の単位集光部からなる集光部と、前記導光板のうち前記入光端面側とは反対側の端部であって、端面の少なくとも一部が、平面形状が曲線状の曲線状端面とされ、前記出光板面の少なくとも一部が、前記集光部が形成されない集光部非形成領域とされる入光反対端部と、を備える。
 このようにすれば、光源から発せられた光は、導光板の入光端面に入射してから導光板内を伝播した後に出光板面から出射される。導光板内を伝播して出光板面に到達した光は、集光部を構成する複数の単位集光部によって出射が促され、出射に際しては複数の単位集光部の並び方向、つまり入光端面の法線方向と直交する直交方向について選択的に集光作用が付与される。ここで、導光板内を伝播する光は、入光端面に入射してから入光反対端部へ向けて入光端面の法線方向に沿って進行した後、入光反対端部において平面形状が曲線状の曲線状端面にて全反射される。この全反射される光は、曲線状端面に対する入射角に応じた反射角でもって反射されているので入光端面の法線方向と交差する方向に沿って進行する。このため、入光反対端部内を伝播する光には、入光端面の法線方向に沿って進行する光に加えて、同法線方向と交差する方向に沿って進行する反射光が含まれており、入光反対端部の出光板面には、他の部分の出光板面に比べると、より多くの光が到達することになる。これに対し、入光反対端部は、出光板面の少なくとも一部が、集光部が形成されない集光部非形成領域とされているので、上記のように他の部分よりも多くの光が入光反対端部の出光板面に到達しても、出光板面からの出光が抑制されている。これにより、入光反対端部において出光板面からの出射光量が過度に多くなる事態が生じ難くなり、もって出射光に生じ得る輝度ムラが抑制される。
 本発明の実施態様として、次の構成が好ましい。
(1)前記入光反対端部は、前記曲線状端面の平面形状が、曲率半径が一定の円弧状とされる。このようにすれば、入光反対端部の曲線状端面にて全反射される光の進行方向が規則的なものとなるので、集光部非形成領域に係る光学設計が容易なものとなる。
(2)前記入光反対端部は、前記曲線状端面に係る前記曲率半径を「r」とし、空気に対する前記導光板の臨界角を「θ」とした上で、曲率中心を原点とし、前記原点を通るY軸が前記法線方向に並行し、前記原点を通るX軸が前記直交方向に並行する直交座標を考えたとき、切片が「r・sinθ・(1-tan(90°-2θ))」となり、傾きが「tan(90°-2θ)」となる直線により仕切られた範囲が前記集光部非形成領域とされる。このようにすれば、入光反対端部のうち、曲線状端面にて全反射される光が特に多く通る範囲が集光部非形成領域となるので、出射光に係る輝度を十分に高く担保しつつ輝度ムラの発生をより好適に抑制することができる。なお、空気に対する導光板の臨界角「θ」は、導光板の屈折率を「n」としたとき、「arcsin(1/n)」となる。
(3)前記入光反対端部は、前記曲線状端面に係る前記曲率半径を「r」としたとき、前記導光板における前記入光端面とは反対側の入光反対端面から「r/3~r」の範囲となる距離までの範囲が前記集光部非形成領域とされる。このようにすれば、仮に集光部非形成領域が、導光板における入光反対端面から「r/3」よりも小さい距離となる範囲であると、集光部に起因する輝度ムラの抑制を十分に図ることができなくなるおそれがあり、逆に「r」よりも大きい距離となる範囲であると、今度は集光部による集光機能が低下して輝度低下が生じるおそれがある。集光部非形成領域が、導光板における入光反対端面から「r/3~r」の範囲となる距離までの範囲とされることで、出射光に係る輝度を担保しつつ輝度ムラの発生を好適に抑制することができる。また、集光部非形成領域及び集光部の範囲をそれぞれ単純化することができるので、導光板に係る設計及び製造が容易なものとなる。
(4)前記集光部は、前記集光部非形成領域との境界位置が平面に視てジグザグ状となるよう形成されている。このようにすれば、仮に集光部と集光部非形成領域との境界位置を平面に視て直線状とした場合に比べると、集光部と集光部非形成領域との境界位置が目立ち難くなるので、輝度ムラを抑制する上でより好適となる。
(5)前記集光部は、複数の前記単位集光部に、前記導光板における前記入光端面とは反対側の入光反対端面に達するものが含まれている。このようにすれば、入光反対端部内において入光反対端面付近に存在する光が、複数の単位集光部のうち入光反対端面に達する単位集光部によって出光が促されることになるから、入光反対端面付近において輝度が向上する。
(6)前記集光部は、複数の前記単位集光部における前記出光板面からの突出高さが、前記集光部非形成領域に近づくのに連れて低くなるよう形成されている。このようにすれば、仮に複数の単位集光部における出光板面からの突出高さが全長にわたって一定とされる場合に比べると、集光部と集光部非形成領域との境界位置が目立ち難くなるので、輝度ムラを抑制する上でより好適となる。
(7)前記入光反対端部は、前記直交方向について前記曲線状端面と重なり合う部分が選択的に前記集光部非形成領域とされる。このようにすれば、仮に入光反対端部が直交方向について全域にわたって集光部非形成領域とされる場合に比べると、入光反対端部に集光部がより多く残存するので、出射光に係る輝度の向上が図られる。また、入光反対端部において曲線状端面と直交方向について重なり合う部分が選択的に集光部非形成領域とされることで、輝度ムラが十分に抑制される。
(8)前記導光板は、前記一対の板面の他方が出光反対板面とされ、前記出光反対板面には、光を反射して前記出光板面からの出光を促す複数の単位反射部からなる出光反射部が設けられており、前記入光反対端部は、前記出光反対板面のうち前記集光部非形成領域と重畳する部分が、複数の前記単位反射部の分布密度が低い低出光反射領域とされる。入光反対端部の出光板面には、他の部分に比べると、より多くの光が到達するものの、入光反対端部の出光反対板面のうち集光部非形成領域と重畳する部分が低出光反射領域とされることで、出光反射部による出光の促進がより好適に抑制されている。これにより、出射光に生じ得る輝度ムラがより好適に抑制される。
 次に、上記課題を解決するために、本発明の表示装置は、上記記載の照明装置と、前記照明装置から照射される光を利用して画像を表示する表示パネルと、を備える。このような構成の表示装置によれば、表示パネルに光を照射する照明装置に輝度ムラが生じ難くなっているので、優れた表示品位が得られる。
(発明の効果)
 本発明によれば、輝度ムラを抑制することができる。
本発明の実施形態1に係る液晶表示装置の分解斜視図 液晶表示装置を長辺方向に沿って切断した断面図 液晶表示装置を短辺方向に沿って切断した断面図 液晶表示装置に備わるバックライト装置の平面図 バックライト装置に備わる導光板の入光反対端部付近を示す平面図 図5のA-A線断面図 導光板内を伝播する光に係る光線追跡結果を表す導光板の平面図 集光部非形成領域の設計手法を説明するための導光板の平面図 比較実験に係る比較例の実験結果を示す写真 比較実験に係る実施例の実験結果を示す写真 本発明の実施形態2に係る液晶表示装置に備わるバックライト装置の平面図 バックライト装置に備わる導光板の入光反対端部付近を示す平面図 本発明の実施形態3に係るバックライト装置に備わる導光板の入光反対端部付近を示す平面図 本発明の実施形態4に係るバックライト装置を長辺方向に沿って切断した断面図 本発明の実施形態5に係る液晶表示装置に備わるバックライト装置の平面図 バックライト装置に備わる導光板の入光反対端部付近を示す平面図 本発明の実施形態6に係るバックライト装置に備わる導光板の入光反対端部付近を示す平面図 本発明の実施形態7に係るバックライト装置に備わる導光板の入光反対端部付近を示す平面図 本発明の他の実施形態(1)に係る液晶表示装置に備わるバックライト装置の平面図 本発明の他の実施形態(2)に係るバックライト装置を短辺方向に沿って切断した断面図 本発明の他の実施形態(3)に係るバックライト装置を短辺方向に沿って切断した断面図 本発明の他の実施形態(4)に係るバックライト装置を短辺方向に沿って切断した断面図
 <実施形態1>
 本発明の実施形態1を図1から図10によって説明する。本実施形態では、液晶表示装置10について例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、図2,図3及び図6などの上側を表側とし、同図下側を裏側とする。
 液晶表示装置10は、図1に示すように、全体としては縦長の略長方形状をなしているが、一方の長辺側の端部に備わる一対の角部がそれぞれ円弧状に丸められた外形を有している。この液晶表示装置10の外形は、以下に説明する各構成部品のそれぞれに反映されている。液晶表示装置10は、画像を表示可能な液晶パネル(表示パネル)11と、液晶パネル11に対して裏側に配されて液晶パネル11に表示のための光を照射する外部光源であるバックライト装置(照明装置)12と、液晶パネル11及びバックライト装置12を固定するための固定テープFTと、を備えている。このうち、固定テープFTは、液晶表示装置10の額縁形状(液晶パネル11の非表示領域)に倣う縦長の枠状をなしており、例えば遮光性を有する基材の両面に粘着材が塗布されてなる遮光両面テープからなるのが好ましい。なお、液晶表示装置10及びその外形に倣う各構成部品は、その長辺方向がY軸方向と、短辺方向がX軸方向と、板厚方向が各図面のZ軸方向と、それぞれ一致している。
 液晶表示装置10に倣って一対の角部が丸められた液晶パネル11は、図2及び図3に示すように、ほぼ透明な一対のガラス製の基板11a,11bが所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられ両基板11a,11b間に液晶が封入された構成とされる。一対の基板11a,11bのうち、裏側に配されるアレイ基板11aには、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子(例えばTFT)と、そのスイッチング素子に接続された画素電極、さらには配向膜等が設けられ、表側に配されるCF基板11bには、R(赤色),G(緑色),B(青色)等の各着色部が所定配列で配置されたカラーフィルタや対向電極、さらには配向膜等が設けられている。このうち、アレイ基板11aには、フレキシブル基板13及びドライバ14が実装されている。なお、一対の基板11a,11bの外面側には、表裏一対の偏光板11cがそれぞれ貼り付けられている。
 液晶表示装置10に倣って一対の角部が丸められたバックライト装置12は、図1に示すように、光源であるLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)15と、LED15が実装されたLED基板(光源基板)16と、LED15からの光を導光する導光板17と、導光板17の表側に積層配置される光学シート(光学部材)18と、導光板17の裏側に積層配置される反射シート(反射部材)19と、これらの部材15~19を一括して取り囲む枠状のフレーム20と、を少なくとも備える。このうち、導光板17、光学シート18、反射シート19及びフレーム20は、液晶表示装置10に倣って一対の角部が丸められている。このバックライト装置12は、長辺方向について一対の角部が丸められていない側の端部寄りにLED15(LED基板16)が偏在する形で配されることで、導光板17に対して片側からのみ入光される片側入光タイプのエッジライト型(サイドライト型)とされる。以下、バックライト装置12の構成部品について順次に説明する。
 LED15は、図1及び図2に示すように、LED基板16に固着される基板部上にLEDチップを封止材により封止した構成とされる。LED15は、LEDチップが例えば青色光を単色発光するものとされ、封止材に蛍光体(黄色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体など)が分散配合されることで全体として白色光を発する。LED15は、LED基板16に実装される面に隣接する面が発光面15aとなる、いわゆる側面発光型とされている。
 LED基板16は、図1及び図2に示すように、全体として横長の(長辺方向をX軸方向と、短辺方向をY軸方向と、それぞれ一致させた)長方形状をなしている。LED基板16は、その板面が導光板17などの板面に並行し、そのうちの裏側の板面が、上記したLED15が実装されるLED実装面(光源実装面)16aとされる。このLED実装面16aには、LED15に対して給電するための配線パターン(図示せず)がパターニングされるとともに、複数のLED15がX軸方向に沿って間隔を空けて並ぶ形で実装されている。LED基板16は、フレーム20及び導光板17に対して表側に配され、これらと液晶パネル11との間に挟み込まれる形で配されている。また、LED基板16は、本体部分(LED15が実装された部分)からフレーム20外へ引き出される引き出し配線部16bを有している。
 導光板17は、ほぼ透明な合成樹脂材料(例えばPMMAなどのアクリル樹脂やポリカーボネートなど)からなる。導光板17は、屈折率が空気よりも十分に高くなっており、具体的にはアクリル樹脂製の場合には約1.49程度とされ、ポリカーボネート製の場合には約1.57程度とされる。導光板17は、図1及び図2に示すように、フレーム20によりその周りが取り囲まれた形で収容されるとともに、液晶パネル11及び光学シート18の直下位置に配されている。導光板17は、その外周端面のうち図2に示す左側の短辺側の端面が、LED15と対向状をなすとともにLED15からの光が入射される入光端面(光源対向端面)17aとされるのに対し、その反対側(図2に示す右側)の短辺側の端面が入光反対端面(光源非対向端面)17dとされる。導光板17は、表裏一対の板面のうち、表側(液晶パネル11側)を向いた板面が、光を液晶パネル11に向けて出射させる出光板面17bとされ、裏側を向いた板面が出光板面17bとは反対側の出光反対板面17cとされる。このような構成により、導光板17は、LED15からY軸方向に沿って発せられた光を入光端面17aから導入するとともに、その光を内部で伝播させた後にZ軸方向に沿って立ち上げて出光板面17bから光学シート18側(表側、光出射側)へ向けて出射させる機能を有している。
 光学シート18は、図1及び図2に示すように、その板面が導光板17などの板面に並行するとともに、Z軸方向について液晶パネル11と導光板17との間に介在する形で配されることで、導光板17からの出射光に所定の光学作用を付与しつつ液晶パネル11に向けて出射させる機能を有する。光学シート18は、複数枚(本実施形態では3枚)が互いに積層されており、具体的には裏側から順に、拡散シート18a、第1プリズムシート18b、第2プリズムシート18cとされる。第1プリズムシート18b及び第2プリズムシート18cは、互いにプリズムの延在方向が直交する関係となるよう配置されるのが好ましい。最も表側に配される第2プリズムシート18cの外周端部における表側の面には、固定テープFTにおける裏面側の粘着材が固着されている。また、拡散シート18aとしては、例えば株式会社ツジデン製の商品名「D114」などを用いるのが好ましい。また、第1プリズムシート18b及び第2プリズムシート18cとしては、例えばスリーエムジャパン株式会社製の商品名「BEFシリーズ」のものなどを用いるのが好ましいが、必ずしもこの限りではない。
 反射シート19は、図1及び図2に示すように、その板面が導光板17などの板面に並行するとともに、導光板17の出光反対板面17cを覆う形で配される。反射シート19は、光反射性に優れており、導光板17の出光反対板面17cから漏れた光を表側(出光板面17b)に向けて効率的に立ち上げることができる。反射シート19は、導光板17よりも一回り大きな外形を有しており、その一方の長辺側の端部が入光端面17aよりもLED15側に突き出す形で配されている。反射シート19は、フレーム20に対して図示しない両面テープなどによって固定されるのが好ましい。また、反射シート19としては、例えばスリーエムジャパン株式会社製の商品名「ESR」などを用いるのが好ましいが、必ずしもこの限りではない。
 フレーム20は、表面が白色を呈する合成樹脂製(例えばポリカーボネート製)とされており、図1及び図2に示すように、外形が導光板17より一回り大きな枠状に形成されている。フレーム20は、複数のLED15及び導光板17などを一括して取り囲む形で配されている。フレーム20の表側の面には、既述した遮光性を有する固定テープFTにおける裏面側の粘着材が固着されており、これにより固定テープFTを介して液晶パネル11に対してフレーム20が固定されている。
 ここで、導光板17に関してより詳しく説明する。導光板17の出光反対板面17cには、図2に示すように、導光板17内を伝播する光を反射して出光板面17bからの出光を促す出光反射部21が設けられている。出光反射部21は、出光反対板面17cに印刷(例えばディスペンサを用いた印刷、インクジェットを用いた印刷、スクリーン版を用いた印刷など)された多数の単位反射部(光反射ドット)21aからなるものとされており、その分布密度が入光端面17a(LED15)からの距離に応じて変化するものとされる。具体的には、出光反射部21を構成する単位反射部21aの分布密度は、概略的には、Y軸方向について入光端面17aから遠ざかるほど高くなり、逆に入光端面17aに近づくほど低くなる傾向にあり、それにより出光板面17bからの出射光が面内において概ね均一な分布となるよう制御されている。
 導光板17の出光板面17bには、図3に示すように、出射光に集光作用を付与する集光部(プリズム部)22が設けられている。集光部22は、出光板面17bからZ軸方向に沿って表側(光学シート18側)に向けて突出する複数の単位集光部(単位プリズム)22aにより構成されている。単位集光部22aは、X軸方向(入光端面17aの法線方向と直交する直交方向)に沿って切断した断面形状が略山形をなすとともに、Y軸方向(入光端面17aの法線方向)に沿って直線的に延在しており、出光板面17bにおいてX軸方向に沿って複数がほぼ隙間無く並んで配置されている。各単位集光部22aは、断面形状が三角形状をなしており、頂部22a1を挟んで一対の斜面22a2を有している。このような構成の単位集光部22aによれば、導光板17内を伝播した光が出射する際に、単位集光部22aの各斜面22a2と外部の空気層との界面にて屈折されることで、概ね正面方向(出光板面17bの法線方向)に向けて立ち上げられるようになっている。このような集光作用は、単位集光部22aに対してX軸方向に沿って入射する光には作用するものの、X軸方向と直交するY軸方向に沿って入射する光には殆ど作用することないものとされる。従って、本実施形態に係る集光部22は、複数の単位集光部22aの並び方向であるX軸方向が光に集光作用を付与する集光方向とされるのに対し、各単位集光部22aの延在方向であるY軸方向が光に集光作用を殆ど付与しない非集光方向とされている。また、単位集光部22aは、一対の斜面22a2を有しているので、導光板17内を伝播して出光板面17bに到達した光には、各斜面22a2に対する入射角が臨界角を超えないものが生じ易くなっており、そのような光については出光板面17bから出射される。つまり、集光部22を構成する単位集光部22aは、出光板面17bに達した光の出射を促す機能をも有している。なお、単位集光部22aの頂角は、例えば90°程度されるのが好ましく、また単位集光部22aの配列ピッチは、例えば30μm程度とされるのが好ましいが、必ずしもこの限りではない。
 ところで、上記した導光板17は、図4に示すように、入光端面17a側(LED15側)とは反対側の端部が入光反対端部23とされており、その入光反対端部23における一対の角部がバックライト装置12の外形に倣って円弧状に丸められることで、外周端面の一部が一対の曲線状端面24とされている。曲線状端面24は、平面に視て曲率半径(例えば5mm程度)が一定の円弧状をなしており、その中心角が約90°程度とされる。このような曲線状端面24が入光反対端部23に形成されていると、入光端面17aから導入された光には、Y軸方向に沿ってほぼ真っ直ぐに導光板17内を伝播した後に、曲線状端面24に当たってそこで全反射されるものが生じる。この曲線状端面24にて全反射される光は、図7に示すように、曲線状端面24に対する入射角に応じた反射角でもって反射されているのでY軸方向と交差する斜め方向やほぼX軸方向(法線方向と直交する直交方向)に沿って進行することになる。このため、入光反対端部23内を伝播する光には、Y軸方向に沿って進行する光に加えて、Y軸方向と交差する斜め方向に沿って進行する反射光やほぼX軸方向に沿って進行する反射光が含まれており、入光反対端部23の出光板面17bには、入光反対端部23以外の部分の出光板面17bに比べると、より多くの光が到達することになる。仮に、入光反対端部23の出光板面17bの全域に集光部22が形成されていると、上記した斜め方向に沿って進行する反射光やほぼX軸方向に沿って進行する反射光が集光部22に入射し、その多くが単位集光部22aの各斜面22a2に対する入射角が臨界角を超えないものとなって表側外部へと出射してしまい、結果として曲線状端面24付近に局所的な明部が生じるおそれがある。これは、Y軸方向に沿って延在する集光部22に対して斜め方向に沿って進行する反射光やほぼX軸方向に沿って進行する反射光が入射するために生じるものである。
 これに対し、本実施形態に係る導光板17は、図5及び図6に示すように、入光反対端部23における出光板面17bの少なくとも一部が、集光部22が形成されない集光部非形成領域25とされている。入光反対端部23の出光板面17bにおける集光部非形成領域25は、巨視的に凹凸が殆ど存在しない(ごく微小な凹凸は除く)ほぼ平坦な形状とされている。このような集光部非形成領域25が入光反対端部23の出光板面17bに設定されているので、上記のように他の部分よりも多くの光が入光反対端部23の出光板面17bに到達しても、集光部非形成領域25では集光部22による出光促進機能が発揮されないので、出光板面17bからの出光が抑制されている。つまり、斜め方向に沿って進行する反射光やほぼX軸方向に沿って進行する反射光が入光反対端部23の出光板面17bに到達しても、そこはY軸方向に沿って延在する集光部22が存在しない集光部非形成領域25であってほぼ平坦な板面となっているので、出光板面17bに到達した光は全反射して導光板17内を伝播することになり、仮に集光部22が入光反対端部23に存在する場合との比較において出光板面17bから出光し難くなっている。これにより、入光反対端部23において出光板面17bからの出射光量が過度に多くなって局所的に明るい明部の発生が抑制され、もって出射光に生じ得る輝度ムラが抑制される。しかも、入光反対端部23の曲線状端面24は、曲率半径が一定の円弧状をなしているので、曲線状端面24にて全反射される光の進行方向が規則的なものとなっている。これにより、集光部非形成領域25の形成範囲などの光学設計が容易なものとなる。
 入光反対端部23の出光板面17bにおける集光部非形成領域25の形成範囲は、具体的には以下のように設計されている。まず、曲線状端面24に係る曲率半径を「r」とし、空気に対する導光板17の臨界角を「θ」とする。導光板17の臨界角「θ」は、導光板17の屈折率を「n」としたとき、「arcsin(1/n)」となる。具体的には、導光板17の材料がアクリル樹脂の場合は、「n=1.49」であるから、「θ=42.2°」程度となり、導光板17の材料がポリカーボネートの場合は、「n=1.57」であるから、「θ=39.6°」程度となる。そして、図8に示すように、曲線状端面24に係る曲率中心を原点Oとし、原点Oを通るY軸が入光端面17aの法線方向(Y軸方向)に並行し、原点Oを通るX軸が入光端面17aの法線方向と直交する直交方向(X軸方向)に並行する直交座標を考えたとき、切片が「r・sinθ・(1-tan(90°-2θ))」となり、傾きが「tan(90°-2θ)」となる直線Lにより仕切られた範囲が集光部非形成領域25となる設計とされている。なお、図8では、図7と同じ光線追跡結果に加えて、上記直交座標のX軸及びY軸を一点鎖線により、直線Lを二点鎖線により図示している。上記した直線Lは、曲線状端面24のうち、上記した直交座標の原点Oに対して(r・sinθ,r・sinθ)となる座標位置にて全反射された反射光の光路と一致している。この直線LよりもY軸方向について入光反対端面17d側(入光端面17a側とは反対側)の領域A1は、曲線状端面24にて全反射されて入光端面17aの法線方向と交差する斜め方向やX軸方向に沿って進行する殆どの光が通る反射光集中領域A1となっている。本実施形態では、この反射光集中領域A1の全域を集光部非形成領域25としているので、出射光に係る輝度を最大限に高く担保しつつ輝度ムラの発生を最も効率的に抑制することができる。このような設計の集光部非形成領域25は、入光反対端部23においてX軸方向について端側から中央側に近づくのに従ってY軸方向についての形成範囲が連続的に漸次拡張されており、集光部22との境界線(複数の単位集光部22aにおける入光端面17a側とは反対側の端面を結んだ線)BL1が浅い略V字型をなしている(図4を参照)。
 さらには、入光反対端部23は、図6に示すように、出光反対板面17cのうち、上記のような形成範囲とされる集光部非形成領域25と重畳する部分が、出光反射部21を構成する複数の単位反射部21aの分布密度が低い低出光反射領域26とされている。詳しくは、出光反射部21は、既述した通り、Y軸方向について入光端面17aから遠ざかるほど単位反射部21aの分布密度が高くなる設計を基本としているのであるが、入光反対端部23の低出光反射領域26においては、それよりもY軸方向について入光端面17a側の部分との比較において、例外的に単位反射部21aの分布密度を低くしている。このように入光反対端部23の出光反対板面17cに集光部非形成領域25と重畳する低出光反射領域26を設定すれば、入光反対端部23内において入光端面17aの法線方向と交差する斜め方向やX軸方向(法線方向と直交する直交方向)に進行する光量が他の部分内の光量よりも多くなっていても、集光部22による出光の促進が抑制されるのに加えて、出光反射部21による出光の促進が抑制されるので、出光板面17bからの出射光に生じ得る輝度ムラがより好適に抑制される。
 上記のような作用及び効果を実証するため、以下の比較実験を行った。比較実験は、出光板面の全域にわたって集光部を設けるとともに、出光反対板面において出光反射部が例外なく入光端面から遠ざかるほど単位反射部の分布密度を高くなる設計の導光板を備えたバックライト装置を比較例とし、本段落以前に記載した導光板17を備えたバックライト装置12を実施例としている。なお、比較例に係るバックライト装置は、導光板の構成以外は実施例に係るバックライト装置12とほぼ同様であり、一対の角部が円弧状に丸められている。そして、これら比較例及び実施例に係る各バックライト装置のLEDを点灯したときにおける導光板の入光反対端部における出光板面の面内の輝度分布を測定した。比較実験の実験結果を図9及び図10に示す。図9及び図10では、入光反対端部における出光板面の単位面積当たりの光量である輝度の高低に応じてドットの密度を変化させるようにしており、ドットの密度が高くなるほど輝度が低く、ドットの密度が低くなるほど輝度が高いものとされる。なお、図9に図示されるのは比較例に係る導光板ではあるが、説明の都合上、実施例に係る導光板17と同じ符号を付している。
 比較実験の実験結果について説明する。比較例に係るバックライト装置によれば、図9に示すように、入光反対端部23の出光板面17bのうち、曲線状端面24付近には、出射光量が局所的に多い明部が生じていることが分かる。これは、入光反対端部23内に存在する光に、曲線状端面24にて全反射されてY軸方向と交差する斜め方向に沿って進行する光やほぼX軸方向に沿って進行する光が多く含まれ、その光が集光部を構成する単位集光部の斜面にて出光が促されたため、と推考される。これに対し、実施例に係るバックライト装置12によれば、図10に示すように、入光反対端部23の出光板面17bのうち、曲線状端面24付近は、他の部分に比べると、出射光量が少々多いものの、際立って多くはなっておらず、輝度の均一性が十分に担保されている、と言える。このように輝度の均一性が担保される理由は、入光反対端部23内に存在する光に、曲線状端面24にて全反射されてY軸方向と交差する斜め方向やX軸方向に沿って進行する光が多く含まれていても、出光板面17bに集光部非形成領域25が確保されることで、集光部22による出光の促進が抑制されるとともに、出光反対板面17cに低出光反射領域26が確保されることで、出光反射部21による出光の促進が抑制されることに因るものと推考される。
 以上説明したように本実施形態のバックライト装置(照明装置)12は、LED(光源)15と、LED15と対向する端面が、光が入射される入光端面17aとされ、一対の板面の片方が光を出射させる出光板面17bとされる導光板17と、出光板面17bにおいて入光端面17aの法線方向に沿って延在するとともに法線方向と直交する直交方向に沿って並ぶ形で設けられる複数の単位集光部22aからなる集光部22と、導光板17のうち入光端面17a側とは反対側の端部であって、端面の少なくとも一部が、平面形状が曲線状の曲線状端面24とされ、出光板面17bの少なくとも一部が、集光部22が形成されない集光部非形成領域25とされる入光反対端部23と、を備える。
 このようにすれば、LED15から発せられた光は、導光板17の入光端面17aに入射してから導光板17内を伝播した後に出光板面17bから出射される。導光板17内を伝播して出光板面17bに到達した光は、集光部22を構成する複数の単位集光部22aによって出射が促され、出射に際しては複数の単位集光部22aの並び方向、つまり入光端面17aの法線方向と直交する直交方向について選択的に集光作用が付与される。ここで、導光板17内を伝播する光は、入光端面17aに入射してから入光反対端部23へ向けて入光端面17aの法線方向に沿って進行した後、入光反対端部23において平面形状が曲線状の曲線状端面24にて全反射される。この全反射される光は、曲線状端面24に対する入射角に応じた反射角でもって反射されているので入光端面17aの法線方向と交差する方向に沿って進行する。このため、入光反対端部23内を伝播する光には、入光端面17aの法線方向に沿って進行する光に加えて、同法線方向と交差する方向に沿って進行する反射光が含まれており、入光反対端部23の出光板面17bには、他の部分の出光板面17bに比べると、より多くの光が到達することになる。これに対し、入光反対端部23は、出光板面17bの少なくとも一部が、集光部22が形成されない集光部非形成領域25とされているので、上記のように他の部分よりも多くの光が入光反対端部23の出光板面17bに到達しても、出光板面17bからの出光が抑制されている。これにより、入光反対端部23において出光板面17bからの出射光量が過度に多くなる事態が生じ難くなり、もって出射光に生じ得る輝度ムラが抑制される。
 また、入光反対端部23は、曲線状端面24の平面形状が、曲率半径が一定の円弧状とされる。このようにすれば、入光反対端部23の曲線状端面24にて全反射される光の進行方向が規則的なものとなるので、集光部非形成領域25に係る光学設計が容易なものとなる。
 また、入光反対端部23は、曲線状端面24に係る曲率半径を「r」とし、空気に対する導光板17の臨界角を「θ」とした上で、曲率中心を原点Oとし、原点Oを通るY軸が法線方向に並行し、原点Oを通るX軸が直交方向に並行する直交座標を考えたとき、切片が「r・sinθ・(1-tan(90°-2θ))」となり、傾きが「tan(90°-2θ)」となる直線Lにより仕切られた範囲が集光部非形成領域25とされる。このようにすれば、入光反対端部23のうち、曲線状端面24にて全反射される光が特に多く通る範囲が集光部非形成領域25となるので、出射光に係る輝度を十分に高く担保しつつ輝度ムラの発生をより好適に抑制することができる。なお、空気に対する導光板17の臨界角「θ」は、導光板17の屈折率を「n」としたとき、「arcsin(1/n)」となる。
 また、導光板17は、一対の板面の他方が出光反対板面17cとされ、出光反対板面17cには、光を反射して出光板面17bからの出光を促す複数の単位反射部21aからなる出光反射部21が設けられており、入光反対端部23は、出光反対板面17cのうち集光部非形成領域25と重畳する部分が、複数の単位反射部21aの分布密度が低い低出光反射領域26とされる。入光反対端部23の出光板面17bには、他の部分に比べると、より多くの光が到達するものの、入光反対端部23の出光反対板面17cのうち集光部非形成領域25と重畳する部分が低出光反射領域26とされることで、出光反射部21による出光の促進がより好適に抑制されている。これにより、出射光に生じ得る輝度ムラがより好適に抑制される。
 また、本実施形態に係る液晶表示装置(表示装置)10は、上記記載のバックライト装置12と、バックライト装置12から照射される光を利用して画像を表示する表示パネルと、を備える。このような構成の表示装置によれば、表示パネルに光を照射するバックライト装置12に輝度ムラが生じ難くなっているので、優れた表示品位が得られる。
 <実施形態2>
 本発明の実施形態2を図11または図12によって説明する。この実施形態2では、集光部非形成領域125の形成範囲を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
 本実施形態に係る集光部非形成領域125は、図11に示すように、導光板117の入光反対端部123においてX軸方向(入光端面117aの法線方向と直交する直交方向)に沿ってほぼ真っ直ぐで一定幅の帯状の範囲とされる。そして、集光部非形成領域125は、図12に示すように、曲線状端面124に係る曲率半径を「r」としたとき、導光板117の入光反対端面117dから「r/3~r」の範囲となる距離までの範囲となるよう設計されている。なお、図12では、入光反対端面117dから「r/3」の距離までの範囲と、入光反対端面117dから「r」の距離までの範囲と、をそれぞれ二点鎖線により図示している。従って、入光反対端部123の出光板面117bにおいて集光部非形成領域125と集光部122との境界線BL2は、Y軸方向について図12に示される2本の二点鎖線の間に位置している。ここで、仮に集光部非形成領域が、導光板117における入光反対端面117dから「r/3」よりも小さい距離となる範囲であると、集光部122に起因する輝度ムラの抑制を十分に図ることができなくなるおそれがあり、逆に「r」よりも大きい距離となる範囲であると、今度は集光部122による集光機能が低下して輝度低下が生じるおそれがある。その点、上記したように集光部非形成領域125が、導光板117における入光反対端面117dから「r/3~r」の範囲となる距離までの範囲とされることで、出射光に係る輝度を担保しつつ輝度ムラの発生を好適に抑制することができる。また、集光部非形成領域125及び集光部122の範囲をそれぞれ単純化することができるので、導光板117に係る設計及び製造が容易なものとなる。
 以上説明したように本実施形態によれば、入光反対端部123は、曲線状端面124に係る曲率半径を「r」としたとき、導光板117における入光端面117aとは反対側の入光反対端面117dから「r/3~r」の範囲となる距離までの範囲が集光部非形成領域125とされる。このようにすれば、仮に集光部非形成領域が、導光板117における入光反対端面117dから「r/3」よりも小さい距離となる範囲であると、集光部122に起因する輝度ムラの抑制を十分に図ることができなくなるおそれがあり、逆に「r」よりも大きい距離となる範囲であると、今度は集光部122による集光機能が低下して輝度低下が生じるおそれがある。集光部非形成領域125が、導光板117における入光反対端面117dから「r/3~r」の範囲となる距離までの範囲とされることで、出射光に係る輝度を担保しつつ輝度ムラの発生を好適に抑制することができる。また、集光部非形成領域125及び集光部122の範囲をそれぞれ単純化することができるので、導光板117に係る設計及び製造が容易なものとなる。
 <実施形態3>
 本発明の実施形態3を図13によって説明する。この実施形態3では、上記した実施形態2から集光部222の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態2と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
 本実施形態に係る集光部222は、図13に示すように、集光部非形成領域225との境界位置が平面に視てジグザグ状となるよう形成されている。詳しくは、集光部222を構成する複数の単位集光部222aには、延在長さが異なるものが含まれており、好ましくはX軸方向について隣り合うもの同士で延在長さが異なる配置とされるとともに、延在長さが異なる単位集光部222aの配列がランダムなものとされる。このようにすれば、上記した実施形態2のように、集光部122と集光部非形成領域125との境界位置を平面に視て直線状とした場合(図12を参照)に比べると、集光部222と集光部非形成領域225との境界位置が目立ち難くなるので、輝度ムラを抑制する上でより好適となる。なお、集光部222を構成する複数の単位集光部222aは、Y軸方向について入光反対端面217d側の端面と、導光板217の入光反対端面217dとの間の平均距離が、「r/3~r」の範囲となっており、それにより上記した実施形態2と同様の効果が得られる。
 以上説明したように本実施形態によれば、集光部222は、集光部非形成領域225との境界位置が平面に視てジグザグ状となるよう形成されている。このようにすれば、仮に集光部と集光部非形成領域との境界位置を平面に視て直線状とした場合に比べると、集光部222と集光部非形成領域225との境界位置が目立ち難くなるので、輝度ムラを抑制する上でより好適となる。
 <実施形態4>
 本発明の実施形態4を図14によって説明する。この実施形態4では、上記した実施形態2から集光部322の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態2と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
 本実施形態に係る集光部322は、図14に示すように、複数の単位集光部322aにおける出光板面317bからの突出高さが、集光部非形成領域325に近づくのに連れて低くなるよう形成されている。詳しくは、複数の単位集光部322aは、延在方向について殆どの部分における出光板面317bからの突出高さが一定とされるものの、集光部非形成領域325側の端部については、上記突出高さが集光部非形成領域325に近づくのに従って連続的に漸次減少して断面形状が傾斜状をなしている。このようにすれば、上記した実施形態1~3のように、単位集光部における出光板面からの突出高さが全長にわたって一定とされる場合(図6を参照)に比べると、集光部322と集光部非形成領域325との境界位置が目立ち難くなるので、輝度ムラを抑制する上でより好適となる。
 以上説明したように本実施形態によれば、集光部322は、複数の単位集光部322aにおける出光板面317bからの突出高さが、集光部非形成領域325に近づくのに連れて低くなるよう形成されている。このようにすれば、仮に複数の単位集光部における出光板面317bからの突出高さが全長にわたって一定とされる場合に比べると、集光部322と集光部非形成領域325との境界位置が目立ち難くなるので、輝度ムラを抑制する上でより好適となる。
 <実施形態5>
 本発明の実施形態5を図15によって説明する。この実施形態5では、上記した実施形態3から集光部422の構成を変更したものを示す。なお、上記した実施形態3と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
 本実施形態に係る集光部422は、図15に示すように、複数の単位集光部422aに、導光板417の入光反対端面417dに達するものが含まれている。詳しくは、延在長さが異なる複数の単位集光部422aをランダムに配列してなる集光部422には、延在長さが導光板417の長辺寸法と等しくなるとともに、端面が入光反対端面417dと面一状となる単位集光部422aが含まれている。このようにすれば、入光反対端部423内において入光反対端面417d付近に存在する光が、複数の単位集光部422aのうち入光反対端面417dに達する単位集光部422aによって出光が促されることになるから、入光反対端面417d付近において輝度が向上する。
 以上説明したように本実施形態によれば、集光部422は、複数の単位集光部422aに、導光板417における入光端面とは反対側の入光反対端面417dに達するものが含まれている。このようにすれば、入光反対端部423内において入光反対端面417d付近に存在する光が、複数の単位集光部422aのうち入光反対端面417dに達する単位集光部422aによって出光が促されることになるから、入光反対端面417d付近において輝度が向上する。
 <実施形態6>
 本発明の実施形態6を図16または図17によって説明する。この実施形態6では、上記した実施形態1から集光部非形成領域525の形成範囲を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
 本実施形態に係る入光反対端部523は、図16に示すように、X軸方向(入光端面517aの法線方向と直交する直交方向)について曲線状端面524と重なり合う部分が選択的に集光部非形成領域525とされている。詳しくは、集光部522を構成する複数の単位集光部522aは、図17に示すように、入光反対端部523の出光板面517bにおいてX軸方向について両端側にあって各曲線状端面524と重なり合う配置のものの延在長さが導光板517の長辺寸法に満たないのに対し、X軸方向について中央側にあって曲線状端面524とは重なり合わない配置のものの延在長さが導光板517の長辺寸法と等しくなっている。これにより、入光反対端部523のうち曲線状端面524が形成されたX軸方向についての両端部が選択的に集光部非形成領域525となっている。このようにすれば、上記した実施形態1のように、入光反対端部23がX軸方向について全長にわたって集光部非形成領域25とされる場合(図4及び図5を参照)に比べると、入光反対端部523に集光部522がより多く残存するので、出射光に係る輝度の向上が図られる。また、入光反対端部523において曲線状端面524とX軸方向について重なり合う部分が選択的に集光部非形成領域525とされることで、輝度ムラが十分に抑制される。
 以上説明したように本実施形態によれば、入光反対端部523は、直交方向について曲線状端面524と重なり合う部分が選択的に集光部非形成領域525とされる。このようにすれば、仮に入光反対端部が直交方向について全域にわたって集光部非形成領域とされる場合に比べると、入光反対端部523に集光部522がより多く残存するので、出射光に係る輝度の向上が図られる。また、入光反対端部523において曲線状端面524と直交方向について重なり合う部分が選択的に集光部非形成領域525とされることで、輝度ムラが十分に抑制される。
 <実施形態7>
 本発明の実施形態7を図18によって説明する。この実施形態7では、上記した実施形態2から導光板617の外形を変更したものを示す。なお、上記した実施形態2と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
 本実施形態に係る導光板617は、図18に示すように、曲線状端面624が平面に視て扁平な円弧状をなしている。詳しくは、曲線状端面624は、平面に視て楕円曲線の円弧により構成されている。そして、集光部非形成領域625は、曲線状端面624に係る楕円の短軸の半径を「r′」としたとき、導光板617の入光反対端面617dから「r′/3~r′」の範囲となる距離までの範囲となるよう設計されている。なお、図18では、入光反対端面617dから「r′/3」の距離までの範囲と、入光反対端面617dから「r′」の距離までの範囲と、をそれぞれ二点鎖線により図示している。これにより、本実施形態によれば、上記した実施形態2に記載されたものと同等の効果が得られる。
 <他の実施形態>
 本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
 (1)上記した各実施形態以外にも、導光板の外形は適宜に変更可能である。例えば、図19に示すように、導光板17-1の入光反対端部23-1のうち、X軸方向(直交方向)について中央位置に曲線状端面24-1が配置されていても構わない。
 (2)上記した各実施形態以外にも、集光部の具体的な構成は適宜に変更可能である。例えば、図20に示すように、集光部22-2を構成する複数の単位集光部22a-2がX軸方向(直交方向)について間欠的に並ぶ構成(隣り合う単位集光部22a-2の間にほぼフラットな平坦状部が介在する構成)であっても構わない。
 (3)上記した各実施形態以外にも、集光部の具体的な構成は適宜に変更可能である。例えば、図21に示すように、集光部22-3を構成する複数の単位集光部22a-3の断面形状が台形状であっても構わない。
 (4)上記した各実施形態以外にも、集光部の具体的な構成は適宜に変更可能である。例えば、図22に示すように、集光部22-4を構成する複数の単位集光部22a-4の断面形状が半円形状とされた構成(レンチキュラーレンズ)であっても構わない。
 (5)上記した各実施形態では、曲線状端面が真円曲線または楕円曲線の円弧からなる場合を示したが、曲線状端面が自由曲線の一部とすることも可能である。
 (6)上記した各実施形態では、曲線状端面の中心角が90°となる場合を示したが、曲線状端面の中心角を90°より大きくしたり、小さくしたりしても構わない。また、曲線状端面における曲率半径の具体的な数値は適宜に変更可能である。
 (7)上記した各実施形態にて図示したもの以外にも、入光反対端部の端面全体に対する曲線状端面の具体的な面積比率は適宜に変更可能である。
 (8)上記した各実施形態では、入光反対端部の端面の一部が曲線状端面とされる場合を示したが、入光反対端部の端面の全域が曲線状端面とされていても構わない。
 (9)上記した各実施形態では、入光反対端部の一部が集光部非形成領域とされる場合を示したが、入光反対端部の全域が集光部非形成領域とされていても構わない。また、集光部非形成領域が、入光反対端部を超えた範囲(入光端面の法線方向について曲線状端面が形成されない部分)に及ぶ設計を採ることも可能である。
 (10)上記した各実施形態にて図示したもの以外にも、入光反対端部に占める集光部非形成領域の具体的な面積比率は適宜に変更可能である。
 (11)上記した各実施形態では、低出光反射領域と集光部非形成領域との面積比率が等しく且つ互いに重畳する配置とした場合を示したが、低出光反射領域と集光部非形成領域との面積比率が等しいものの、互いに部分的に重畳する配置とすることも可能である。それ以外にも、低出光反射領域と集光部非形成領域とのいずれか一方の全域が他方に対して重畳するものの互いに面積比率が異なっていても構わない。さらには、低出光反射領域と集光部非形成領域との面積比率が互いに異なるとともに、互いに部分的に重畳する配置であっても構わない。
 (12)上記した各実施形態では、導光板の出光反対板面に低出光反射領域が設定された場合を示したが、低出光反射領域が設定されないものにも本発明は適用可能である。
 (13)上記した各実施形態以外にも、導光板に用いる具体的な材料名は適宜に変更可能である。導光板の材料変更を行う場合は、その材料の屈折率に応じて空気に対する導光板の臨界角が変化することから、それに応じて入光反対端部における集光部非形成領域の具体的な設計も実施形態1に記載した手法を適用するなどして変更するのが好ましい。
 (14)上記した各実施形態(他の実施形態(1)を除く)では、導光板の入光反対端部における一対の角部がそれぞれ曲線状端面を有する構成を示したが、導光板の入光反対端部における一対の角部のいずれか一方のみが曲線状端面を有する構成であっても構わない。
 (15)上記した他の実施形態(1)を除く各実施形態と他の実施形態(1)とを組み合わせて、曲線状端面が3つ有する導光板を用いることも可能である。また、曲線状端面を4つ以上有する導光板を用いることも可能である。
 (16)上記した実施形態2,7にて図示したもの以外にも、集光部非形成領域の具体的な範囲は適宜に変更可能であるが、入光反対端面から「r/3~r」の範囲となる距離までの範囲とされるのが好ましい。
 (17)上記した実施形態3,5では、延在長さが異なる複数の単位集光部がランダムに配列された場合を示したが、延在長さが異なる複数の単位集光部が周期性を持って規則的に配列されていてもよい。また、実施形態3,5にて図示したもの以外にも、複数の単位集光部における具体的な配列は適宜に変更可能である。
 (18)上記した実施形態4にて図示したもの以外にも、単位集光部における傾斜状部分の具体的な範囲は適宜に変更可能である。
 (19)上記した実施形態6にて図示したもの以外にも、複数の単位集光部における具体的な配列は適宜に変更可能である。
 (20)上記した実施形態7以外にも、楕円曲線のどの部分を曲線状端面とするかについては適宜に変更可能である。
 (21)上記した各実施形態に記載された技術事項を複数適宜に組み合わせて用いることも勿論可能である。
 (22)上記した各実施形態では、出光反射部を構成する複数の単位出光部が導光板の出光反対板面に印刷されて形成される場合を示したが、蒸着法により複数の単位出光部を導光板の出光反対板面に形成することも可能である。その他にも、複数の単位出光部が導光板の出光反対板面を部分的に凹ませて形成されていてもよい。その場合、導光板を樹脂成形する際に金型形状を転写したり、導光板の出光反対板面を切削加工したりすればよい。
 (23)上記した各実施形態以外にも、バックライト装置に用いる光学シートの具体的な枚数や種類は適宜に変更可能である。
 (24)上記した各実施形態以外にも、導光板の出光反対板面を覆う反射シートが省略されていても構わない。
 (25)上記した各実施形態以外にも、LED基板におけるLEDの実装数は適宜に変更可能である。
 (26)上記した各実施形態では、側面発光型のLEDを示したが、頂面発光型のLEDを光源として用いることも可能である。また、LED以外の光源(有機ELなど)を用いることも可能である。
 (27)上記した各実施形態では、表示パネルとして液晶パネルを備える液晶表示装置について示したが、表示パネルとしてMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)表示パネルを備えるMEMS表示装置にも本発明は適用可能である。
 (28)上記した各実施形態では、集光部を構成する複数の単位集光部が出光板面から突出する形態とされる場合を示したが、集光部を構成する複数の単位集光部が出光板面を凹ませる形態とされていても構わない。特に、凹状をなす複数の単位集光部からなる集光部を、上記した実施形態4に適用した場合には、複数の単位集光部における出光板面からの凹み深さが、集光部非形成領域に近づくのに連れて次第に浅くなるようにすればよい。
 10...液晶表示装置(表示装置)、11...液晶パネル(表示パネル)、12...バックライト装置(照明装置)、15...LED(光源)、17,17-1,117,217,417,517,617...導光板、17a,117a,517a...入光端面、17b,117b,317b...出光板面、17c...出光反対板面、17d,117d,217d,417d,517d,617d...入光反対端面、21...出光反射部、21a...単位反射部、22,22-2,22-3,22-4,122,222,322,422,522...集光部、22a,22a-2,22a-3,22a-4,222a,322a,422a,522a...単位集光部、23,23-1,423,523...入光反対端部、24,24-1,124,524,624...曲線状端面、25,125,225,325,525,625...集光部非形成領域、26...低出光反射領域、L...直線、O...原点

Claims (10)

  1.  光源と、
     前記光源と対向する端面が光が入射される入光端面とされ、一対の板面の片方が光を出射させる出光板面とされる導光板と、
     前記出光板面において前記入光端面の法線方向に沿って延在するとともに前記法線方向と直交する直交方向に沿って並ぶ形で設けられる複数の単位集光部からなる集光部と、
     前記導光板のうち前記入光端面側とは反対側の端部であって、端面の少なくとも一部が、平面形状が曲線状の曲線状端面とされ、前記出光板面の少なくとも一部が、前記集光部が形成されない集光部非形成領域とされる入光反対端部と、を備える照明装置。
  2.  前記入光反対端部は、前記曲線状端面の平面形状が、曲率半径が一定の円弧状とされる請求項1記載の照明装置。
  3.  前記入光反対端部は、前記曲線状端面に係る前記曲率半径を「r」とし、空気に対する前記導光板の臨界角を「θ」とした上で、曲率中心を原点とし、前記原点を通るY軸が前記法線方向に並行し、前記原点を通るX軸が前記直交方向に並行する直交座標を考えたとき、切片が「r・sinθ・(1-tan(90°-2θ))」となり、傾きが「tan(90°-2θ)」となる直線により仕切られた範囲が前記集光部非形成領域とされる請求項2記載の照明装置。
  4.  前記入光反対端部は、前記曲線状端面に係る前記曲率半径を「r」としたとき、前記導光板における前記入光端面とは反対側の入光反対端面から「r/3~r」の範囲となる距離までの範囲が前記集光部非形成領域とされる請求項2記載の照明装置。
  5.  前記集光部は、前記集光部非形成領域との境界位置が平面に視てジグザグ状となるよう形成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の照明装置。
  6.  前記集光部は、複数の前記単位集光部に、前記導光板における前記入光端面とは反対側の入光反対端面に達するものが含まれている請求項5記載の照明装置。
  7.  前記集光部は、複数の前記単位集光部における前記出光板面からの突出高さが、前記集光部非形成領域に近づくのに連れて低くなるよう形成されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の照明装置。
  8.  前記入光反対端部は、前記直交方向について前記曲線状端面と重なり合う部分が選択的に前記集光部非形成領域とされる請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の照明装置。
  9.  前記導光板は、前記一対の板面の他方が出光反対板面とされ、前記出光反対板面には、光を反射して前記出光板面からの出光を促す複数の単位反射部からなる出光反射部が設けられており、
     前記入光反対端部は、前記出光反対板面のうち前記集光部非形成領域と重畳する部分が、複数の前記単位反射部の分布密度が低い低出光反射領域とされる請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の照明装置。
  10.  請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の照明装置と、前記照明装置から照射される光を利用して画像を表示する表示パネルと、を備える表示装置。
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