JP2004335401A

JP2004335401A - Light source unit, lighting system, and liquid crystal display

Info

Publication number: JP2004335401A
Application number: JP2003133063A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Oizumi; 満夫大泉; Hiroyasu Miyata; 裕安宮田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP4256716B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source unit improved in illuminance of light emitted from an emitting surface by efficiently using the light of a light source. <P>SOLUTION: Projections 16 are formed on the emitting surface 13a of a bar light guide body 13. Each projection 16 is formed into a wedge-like shape in a vertical section composed of a pair of slope parts formed by being tilted with respect to a horizontal reference surface z of the emitting surface 13a, one of the slope parts is formed as a gentle slope part 16a, and the other is formed as a steep slope part (slope part) 16b formed at a tilt angle larger than that of the slope part 16a. Light propagating the inside of the guide body 13 is reflected toward the emitting surface 13a by the slope part 16b of the emitting surface 13a to be emitted toward an incident surface 12a of a light guide plate 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光材を用いた光源ユニット、照明装置、及び液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置等に用いられるフロントライトやバックライト等の照明装置は、導光板とその側端面に配設された光源ユニットとを基本構成としており、光源ユニットから照射された光を導光板の側端面（入射面）から導入して、均一な照度の光を出射面全体から出射させることで、液晶パネル等の被照明体を照明するようになっている。
【０００３】
このような照明装置を構成する導光板に光を供給する光源ユニットは、導光板の側端面（入射面）全体にムラの無い均一な光を入射させるために、ＬＥＤ等の点光源の光を均一な照度で導光板の側端面（入射面）と同じ幅まで広げるバー導光体と称される角棒状の導光材とを備えている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３２４４２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の光源ユニットに用いられていたバー導光体は、導光板の側端面（入射面）に臨む出射面と反対側の面に断面Ｖ字形状の溝を形成し、この溝を形成した反射面で光源から伝搬される光を出射面方向に反射させて、導光板に向けて光を照射していた。そして、反射面を構成する溝には、反射効率を上げる目的でＡｌやＡｇ等の金属膜を形成していた。
【０００６】
しかしながら、このようなＶ字型の溝に金属等の反射膜を形成したバー導光体では、反射面での反射率が９０％程度にとどまり、また、反射回数の増大によって光源からの光の減衰が大きいといった課題があった。このため、バー導光体の更なる反射率の向上と光源からの光の効率的な利用によって、光源ユニットの照度アップが望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、光源の光を効率的に利用することによって、出射面から照射される光の照度を向上させた光源ユニットを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、光源と、該光源の光を側端の入射面から内部に導入し、出射面から均一な照度で出射させるバー導光体とを有し、該出射面に隣接して配置されて被照明物を照らす導光板に向けて光を供給する光源ユニットであって、前記バー導光体の出射面には、該バー導光体内部の伝搬光を反射および出射させるためのプリズム形状が形成されたことを特徴とする光源ユニットが提供される。
【０００９】
このような光源ユニットによれば、バー導光体内に導入されて伝搬する光を、ほぼ１００％の全反射によってロスなく出射させることができる。出射面から照射される光の照度の向上に大いに寄与する。
【００１０】
前記プリズム形状は、前記出射面に形成した複数の突条により構成され、前記突条の前記伝搬光の進行方向側に斜面部を形成するのが好ましい。また、前記斜面部に入射する伝搬光の進行方向と、該伝搬光の反射光の進行方向との成す角度が鈍角であることが好ましい。このような光源ユニットによれば、前記斜面部で反射される光量が増加し、出射面から出射される光量を増加させることができる。
【００１１】
前記突条は前記光源から離れるにつれて前記斜面部の傾斜角度を大きくなるように形成しても良く、また、前記突条は前記光源から離れるにつれて形成サイズが大きくなるように形成しても良い。このような光源ユニットによれば、出射面から出射される光が、出射面の全幅に渡って照度を均一にすることができ、輝度ムラを無くすことが可能になる。
【００１２】
前記斜面部の内面は、前記出射面の外面側を向くように形成してもよく、また、前記突条は、その頂部に平坦部が形成された断面視略台形状としてもよい。さらに、前記突条は断面視くさび状に形成してもよい。このような光源ユニットによれば、前記斜面部以外の面から光が漏れ出にくい構造となり、光源の利用効率を高めて照明光の輝度を向上させることができる。こうした斜面部の傾斜角度は４０°以上６０°以下に設定するのが好ましい。
【００１３】
上述した光源ユニットを、光源ユニットから出射された光を伝搬して被照明物に照射する導光板を備えた照明装置に適用すれば、照明装置から出射される光の照度の向上に大いに寄与する。また、この照明装置を液晶表示装置に適用すれば、液晶パネルの照明ムラを低減し、視認性に優れた鮮明な表示が可能な液晶表示装置の実現に寄与する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明のバー導光体を備えた液晶表示装置の概略を示す斜視図であり、図２は、図１に示す液晶表示装置の矢印２の位置における断面断面図である。液晶表示装置９は、図１及び図２に示すように、フロントライト（照明装置）１０と、その背面側（図示下面側）に配設された液晶パネル２０とを備えて構成されている。
【００１５】
フロントライト（照明装置）１０は、図１に示すように、略平板状の透明の導光板１２と、その入射面１２ａに沿って配設された、本発明の光源ユニット１１とを備えている。光源ユニット１１は、バー導光体１３と、このバー導光体１３の長さ方向の少なくとも一方の端面に配設された光源である発光素子（光源）１５とから構成されている。すなわち、フロントライト１０は、発光素子（光源）１５とバー導光体１３とからなる光源ユニット１１から照射された光が、導光板１２の入射面１２ａから導光板１２内に入光し、液晶パネル２０を照明する。
【００１６】
導光板１２の図中上面は凹凸面１２ｃとされ、緩斜面１４ａと反射面（急斜面）１４ｂとからなる断面略三角形状を成す突条１４が一面に配列形成されている。光源ユニット１１のバー導光体１３から導光板１２に入射した光は、導光板１２の内面側で緩斜面１４ａは光伝搬に寄与し、反射面（急斜面）１４ｂは液晶パネル２０に向けて落射させるという効果を繰り返しながら、導光板１２内を伝搬する。また、導光板１２の図中下面は出射面１２ｂとされ、導光板内部を伝搬する光（伝搬光）が凹凸面１２ｃで反射され、この出射面１２ｂから液晶パネル２０に向けて出射される。
【００１７】
液晶パネル２０は、対向して配置された上基板２１と下基板２２とを備えて構成された反射型の液晶表示装置であり、図１に点線で示す矩形状の領域２０Ｄが液晶パネル２０の表示領域とされており、表示領域２０Ｄ内に図示略の画素がマトリクス状に形成されている。
【００１８】
上記構成の液晶表示装置は、液晶パネル２０の表示領域２０Ｄ上に導光板１２が配置され、この導光板１２を透過して液晶パネル２０の表示を視認できるようになっている。また、外光が得られない暗所では、光源ユニット１１を点灯させ、バー導光体１３を介して導光板１２の入光面１２ａから導光板内部へ光を導入し、導光板内部を伝搬する光（伝搬光）を導光板１２の出射面１２ｂ側から液晶パネル２０へ向けて出射させ、液晶パネル２０を照明するようになっている。
【００１９】
図３は、光源ユニットの構成を示す断面図である。導光板１２に向けて光を出射する光源ユニット１１は、バー導光体１３と発光素子（光源）１５とから構成されている。バー導光体１３は、例えば、透明なアクリル樹脂などから構成された角棒状の透明部材である。発光素子（光源）１５は、１つ、または複数のＬＥＤから構成され、例えば白色光を照射する点光源である。こうした白色光は、白色ＬＥＤによって得ても良く、また、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色のＬＥＤを配列してバー導光体１３内で混合させて得ても良い。
【００２０】
バー導光体１３は、図３及び図４に示すように、導光板１２の入射面１２ａに対面する側が出射面１３ａを成し、この出射面１３ａの反対側が反射面１３ｂを形成している。バー導光体１３の出射面１３ａには、複数の突条１６が互いに平行に平面視ストライプ状に形成されてプリズム形状を成しており、出射面１３ａと反対側の反射面１３ｂは平坦に形成されている。また、発光素子（光源）１５に接する端面が入射面１３ｃを成し、この入射面１３ｃから発光素子（光源）１５の光がバー導光体１３内に導入される。
【００２１】
バー導光体１３の出射面１３ａに形成された突条１６は、出射面１３ａの水平基準面ｚに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成された縦断面くさび状のもので、これらの斜面部の一方が緩斜面部１６ａとされ、他方がこの緩斜面部１６ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部（斜面部）１６ｂとされている。また、前記緩斜面部１６ａは、出射面１３ａの水平基準面ｚに対して傾斜角θ_１を有して形成され、急斜面部１６ｂは傾斜角θ_２を有して形成されており、両者の傾斜方向は水平基準面ｚの法線に対して同一方向とされている。すなわち、急斜面部１６ｂの外面がバー導光体１３の反射面１３ｂ側を向き、内面は出射面１３ａの外側を向くように形成されている。
【００２２】
そして、バー導光体１３内部を図４では左側（発光素子１５側）から右側へ伝搬する光を、出射面１３ａの急斜面部１６ｂにより出射面１３ａ側へ反射して導光板１２の入射面１２ａに向けて出射させるようになっている。
【００２３】
ここで、図４及び図５を参照して前記急斜面部１６ｂによる伝搬光の反射作用について説明する。図５は、図４に示す急斜面部１６ｂを拡大して示す部分断面構成図である。本実施形態に係る光源ユニット１１では、図５に示すように、バー導光体１３内部から急斜面部１６ｂに入射する伝搬光Ｌ_ｉｎと、急斜面部１６ｂによる前記伝搬光Ｌ_ｉｎの反射光Ｌ_ｏｕｔとの成す角度θ_４が、鈍角となるように、傾斜角θ_２を有して前記急斜面部１６ｂが形成されている。すなわち、この急斜面部１６ｂ（突条１６）が形成された位置において伝搬光Ｌ_ｉｎが急斜面部１６ｂに対して４５°を越える入射角で入射するようにしている。
【００２４】
これにより、急斜面部１６ｂに入射した伝搬光Ｌ_ｉｎが透過されるのを最大限防止することが可能になり、その結果、急斜面部１６ｂで反射される光量が増加し、出射面１３ａから導光板１２に向けて出射される光量が増加する。なお、本発明者は上記急斜面部１４ｂの傾斜角の最適化により光源ユニット１１の出射光量を増加させ得ることを検証しており、後述の実施例に詳述している。
【００２５】
光源ユニット１１では、図４に示す緩斜面部１６ａの傾斜角θ_１は、水平基準面ｚに対して０．５°以上５°以下の範囲とされ、急斜面部１６ｂの傾斜角θ_２は４０°以上６０°以下の範囲とされることが好ましい。緩斜面部１６ａの傾斜角θ_１の範囲が、０．５°未満では、光源ユニット１１の平均輝度が低下し、５°を越える場合には、バー導光体１３内での出射光量を均一化することができなくなる。また、急斜面部１６ｂの傾斜角度θ_２が、４０°未満の場合、及び６０°を越える場合には、急斜面部１６ｂを透過して漏れ出る光量が多くなり出射面１３ａからの出射光量（すなわち光源ユニット１１の輝度）が低下するため好ましくない。さらに、突条１６の形成ピッチＰは０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下が好ましい。
【００２６】
バー導光体１３を構成する突条１６を上述した範囲に形成するならば、バー導光体１３内を伝搬する光を、ほぼ１００％の全反射によってロスなく導光板１２に向けて出射させることができ、明るく明瞭な表示が可能な液晶表示装置の実現に大いに寄与する。
【００２７】
再び図２を参照して、液晶パネル２０は、対向して配置された上基板２１と下基板２２との間に液晶層２３が挟持され、この液晶層２３が基板２１，２２の内面側周縁部に沿って平面額縁状に設けられたシール材２４により封止された構成とされている。上基板２１の内面側（下基板２２側）には、液晶制御層２６が形成されており、下基板２２の内面側（上基板２１側）には、フロントライト１０の照明光や外光を反射させるための金属薄膜を有する反射層２７が形成され、この反射層２７上に液晶制御層２８が形成されている。
【００２８】
液晶制御層２６，２８は、液晶層２３を駆動制御するための電極や、配向膜等を含んで構成されており、上記電極をスイッチングするための半導体素子等も含むものである。また、場合によってはカラー表示のためのカラーフィルタを備えていてもよい。
【００２９】
反射層２７は、液晶表示パネル２０に入射した外光やフロントライト１０の照明光を反射させるためのアルミニウムや銀などの高反射率の金属薄膜からなる反射膜を備えるものであり、特定の方向で反射光が強くなり液晶表示装置の視認性が低下するのを防止するための光散乱手段を備えることが好ましい。この光散乱手段としては、反射膜に凹凸形状を付与したものや、樹脂膜中に樹脂膜を構成する材料と異なる屈折率の樹脂ビーズを分散させた散乱膜等を用いることができる。
【００３０】
以上のように、本発明の光源ユニット１１を備えた本実施形態の液晶表示装置では、液晶パネル２０の前面に配設された導光板１２に光を供給する光源ユニット１１におけるバー導光体１３の出射面１３ａにプリズム形状が形成されており、出射面１３ａの突条１６の急斜面部１６ｂが、バー導光体１３内部を伝搬する光に対して、鈍角の反射光を生じさせるように形成されていることで、急斜面部１６ｂに入射する伝搬光の反射率を向上させることができ、もって照明光の輝度を高めることができる。また、上記のように急斜面部１６ｂの反射率が向上することで、液晶表示パネル２０に対する照明に寄与しない無駄な漏れ光量が低減される。さらに、前記プリズム形状が導光板１２の入射面１２ａと対向する面に形成されているので、突条１６が破損するおそれが無い。
【００３１】
従って、本発明の光源ユニットおよびこれを備えた照明装置によれば、高輝度、かつ均一な照明光が得られ、こうした光源ユニット、照明装置を備えた液晶表示装置によれば、高コントラストの高品質の表示が得られる。
【００３２】
上記実施の形態では、光源ユニット１１におけるバー導光体１３の出射面１３ａに形成したプリズム形状として、突条１６を断面くさび状とし、出射面１３ａを断面視鋸刃状とした形状を備えた光源ユニットについて説明したが、この出射面１３ａのプリズム形状は、先の形状に限定されず、前記急斜面部を利用して効率よく照明光を出射できる構造を有していればよい。図６は、本発明に係る光源ユニットの他の実施形態である、断面略台形状の突条が複数配列形成された断面略矩形波状の出射面を有する導光板を備えたフロントライトの部分断面構造を示す断面図である。
【００３３】
図６に示す光源ユニット３０は、図１及び図２に示す光源ユニット１１のバー導光体１３に代えて、図６に示す部分断面構造を有するバー導光体３２を備えたものであり、その全体の外観は、図１に示す光源ユニット１１とほぼ同様である。
【００３４】
バー導光体３２はその下面側が出射面３２ｂとされ、出射面３２ｂと反対側が反射面３２ｃとされており、出射面３２ｂには紙面垂直方向に延在する複数の突条３４が配列形成されており、反射面３２ｃは平坦面とされている。上記突条３４は、平坦部３４ａを天井部とし、その幅方向両側に第１斜面部（斜面部）３４ｂと第２斜面部３４ｃとが形成された断面略台形状であり、前記第１斜面部３４ｂは、水平基準面ｚに対して傾斜角θ_２を有して傾斜しており、第２斜面部３４ｃは傾斜角θ_３を有して傾斜して形成されている。また、第１斜面部３４ｂと第２斜面部３４ｃとは、バー導光体３２の法線に対して同一側に傾斜している。隣接する突条３４，３４間は、平坦面に形成された底面部３４ｄとされており、本実施形態の光源ユニット３０においては、前記第１、第２斜面部３４ｂ、３４ｃ以外の出射面３２ｂの平面領域は、突条３４の平坦部３４ａとともに水平基準面ｚと平行な平坦面となるように形成されている。
【００３５】
上記第１斜面部３４ｂの傾斜角θ_２は、図４に示す急斜面部１６ｂの傾斜角θ_２と同様に、第１斜面部３４ｂに入射する伝搬光に対して鈍角（θ_４）を成す方向の反射光を生じさせる構成とされている。上記第２斜面部３４ｃの傾斜角θ_３は、４０°以上６０°以下の範囲とすることが好ましい。上記範囲とすることで、第１斜面部３４ｂから漏れ出る光が少なくなり、光源ユニット３０の輝度を高めることができる。また、突条３４の形成ピッチＰは０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下が好ましい。
【００３６】
バー導光体３２を構成する突条３４を上述した範囲に形成するならば、バー導光体３２内を伝搬する光を、ほぼ１００％の全反射によってロスなく導光板に向けて出射させることができ、明るく明瞭な表示が可能な液晶表示装置の実現に大いに寄与する。
【００３７】
上記構成を備えた本実施形態の光源ユニット３０によっても、第１斜面部３４ｂに入射する光を効率よく反射させて照明光とすることができるので、高輝度の照明光が得られる。また、前記第１斜面部３４ｂを透過して対向面３２ｃ側へ出射される光量が低減されるので、こうした光源ユニット３０を備えた照明装置を液晶表示装置に適用すれば、コントラストを低下させることがなく、高品位の表示を得ることができる。また、斜面部３４ｂ、３４ｃ以外の出射面３２ｂの平面領域が平坦面とされていることで、バー導光体３２内部を伝搬する光が斜面部以外の面から漏れ出にくい構造となっており、光源の利用効率を高めて照明光の輝度を向上させることができる。
【００３８】
上述した各実施形態の光源ユニット１１，３０においては、図４，６に示すバー導光体１３，３２における厚みＴ（突条１６，３４の頂点部、頂面部８と反射面１３ｂ，３２ｃとの間隔）は、バー導光体１３，３２の長手方向で一定とされ、突条１６，３４の急斜面部１６ｂおよび第１、第２斜面部３４ｂ、３４ｃの幅Ｌも出射面１３ａ，３２ｂの面内で一定とされているが、これらＴおよびＬを光源からの距離に応じて変化させれば、バー導光体の出射面から出射する光の照度を面内でより均一に揃え、ムラを無くすことができてより好ましい。
【００３９】
図７は、上述したバー導光体の厚みＴを光源からの距離に応じて変化させた実施形態の光源ユニットを示す断面図である。例えば液晶表示パネルに隣接して設置される導光板４０に向けて光を出射する光源ユニット４１は、前述した実施形態と同様にバー導光体４２と発光素子（光源）４３とから構成されている。バー導光体４２は、例えば、透明なアクリル樹脂などから構成された角棒状の透明部材であり、発光素子（光源）４３は、１つ、または複数のＬＥＤから構成され、例えば白色光を照射する点光源である。
【００４０】
バー導光体４２は、導光板４０の入射面４０ａに対面する側が出射面４２ａを成し、この出射面４２ａの反対側が反射面４２ｂを形成している。バー導光体４２の出射面４２ａには、複数の突条４４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成されてプリズム形状を成しており、出射面４２ａと反対側の反射面４２ｂは平坦に形成されている。
【００４１】
バー導光体４２の出射面４２ａに形成された突条４４は、前述した各実施形態と同様に、出射面４２ａの水平基準面ｚに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成された縦断面くさび状のもので、これらの斜面部の一方が緩斜面部４４ａとされ、他方がこの緩斜面部４４ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部（斜面部）４４ｂとされている。さらに、本実施形態においては、突条４４の頂点部と反射面４２ｂとの間隔で表現されるバー導光体４２の厚みを、バー導光体４２の長手方向Ａの位置によって変化させている。即ち、バー導光体４２の長手方向Ａの両端側では、厚みはＴ１として最小に形成され、そこからバー導光体４２の長手方向Ａの中央部に向かって、厚みがＴ２として最大に形成されている。
【００４２】
こうしたバー導光体４２の長手方向Ａの厚みの変化は、例えばＴ１が２．８ｍｍ程度、Ｔ２が３．０ｍｍ程度に設定され、その間が緩やかに盛り上がるように成型されれば良い。このように、バー導光体４２の長手方向Ａの厚みを発光素子（光源）４３からの距離に応じて変化させれば、出射面４２ａから導光板４０に向けて出射される光が、出射面４２ａの全幅に渡って照度を均一にすることができ、輝度ムラを無くすことが可能になる。
【００４３】
このような光源ユニット４１を用いて導光板４０から液晶パネルを照明すれば、バー導光体４２内を伝搬する光を、ほぼ１００％の反射率によってロスなく導光板４０に向けて出射させることができるので、液晶パネルの視認性向上に大いに寄与する。なお、本発明者は上記バー導光体４２の厚みを長手方向Ａで変化させることによって、光源ユニット４１の出射光量の均一化による輝度ムラ防止ができることを検証しており、後述の実施例に詳述している。
【００４４】
図８は、バー導光体における突条の急斜面部の幅Ｌを光源からの距離に応じて変化させた実施形態の光源ユニットを示す断面図である。例えば液晶表示パネルに隣接して設置される導光板５０に向けて光を出射する光源ユニット５１は、前述した実施形態と同様にバー導光体５２と発光素子（光源）５３とから構成されている。バー導光体５３は、例えば、透明なアクリル樹脂などから構成された角棒状の透明部材であり、発光素子（光源）５３は、１つ、または複数のＬＥＤから構成され、例えば白色光を照射する点光源である。
【００４５】
バー導光体５２は、導光板５０の入射面５０ａに対面する側が出射面５２ａを成し、この出射面５２ａの反対側が反射面５２ｂを形成している。バー導光体５２の出射面５２ａには、複数の突条５４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成されてプリズム形状を成しており、出射面５２ａと反対側の反射面５２ｂは平坦に形成されている。
【００４６】
バー導光体５２の出射面５２ａに形成された突条５４は、前述した各実施形態と同様に、出射面５２ａの水平基準面ｚに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成された縦断面くさび状のもので、これらの斜面部の一方が緩斜面部５４ａとされ、他方がこの緩斜面部５４ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部（斜面部）５４ｂとされている。
【００４７】
さらに、本実施形態においては、急斜面部（斜面部）５４ｂの幅を、バー導光体５２の長手方向Ａの位置によって変化させている。即ち、バー導光体５２の発光素子（光源）５３側では、急斜面部５４ｂの幅はＬ１として最小に形成され、発光素子５３に最も離れた側の急斜面部（斜面部）５４ｂの幅はＬ２として最大に形成され、急斜面部５４ｂの幅はＬ１からＬ２に向けて徐々に大きくなるように形成されている。これにより、急斜面部５４ｂの幅は発光素子（光源）５３から遠ざかるほど大きくなる。
【００４８】
こうしたバー導光体４２の長手方向Ａにおける急斜面部５４ｂの幅の変化は、例えばＬ１が１０μｍ程度、Ｌ２が５０μｍ程度に設定され、その間に形成される突条５４の急斜面部５４ｂの幅が徐々に大きくなるように成型されれば良い。このように、発光素子（光源）５３から遠ざかるほど急斜面部５４ｂの幅を徐々に大きくすることで、出射面５２ａから導光板５０に向けて出射される光が、出射面５２ａの全幅に渡って照度を均一にすることができ、輝度ムラを無くすことが可能になる。
【００４９】
このような光源ユニット５１を用いて導光板５０から液晶パネルを照明すれば、バー導光体５２内を伝搬する光を、ほぼ１００％の反射率によってロスなく導光板５０に向けて出射させることができるので、液晶パネルの視認性向上に大いに寄与する。なお、本発明者は突条５４の急斜面部５４ｂの幅を変化させることによって、光源ユニット５１の出射光量の均一化による輝度ムラ防止ができることを検証しており、後述の実施例に詳述している。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとするが、以下の実施例は本発明の技術範囲を限定するものではない。まず、第１の実施例として、図１、図２に示す第１実施形態と同様の構成のバー導光体１３を準備した。本発明のサンプルとして、バー導光体１３の緩斜面部１６ａの傾斜角θ_１を２．３°に設定し、急斜面部１６ｂの傾斜角θ_２を３５°〜５０°まで５°刻みで変化させた５個の測定サンプルと、傾斜角θ_２を６５°にした測定サンプルとを準備した。
【００５１】
一方、比較例として、特開２００２−３２４４２４号公報に示される、導光板の側端面（入射面）に臨む出射面と反対側の面に断面Ｖ字形状の溝を形成したバー導光体を従来の実施例のサンプルとして準備した。
【００５２】
こうして準備された本発明の実施例である６個のバー導光体１３と、従来のバー導光体に、同一輝度の光源からそれぞれ光を入射させ、出射された光の輝度を測定した。表１に、上述した第１の実施例の輝度測定の結果を示す。なお、輝度の項目は、従来の実施例のバー導光体からの出射光の輝度を１００とした場合の、各測定サンプルの輝度の比率を示している。
【００５３】
【表１】

【００５４】
表１から明らかなように、本発明のフロントライト（照明装置）のように、急斜面部１６ｂの傾斜角θ_２を４０°〜５５°に設定することによって、従来の構成のフロントライトに比較して、出射光の輝度を高められることが確認された。特に、傾斜角θ_２を４５°〜５０°に設定すると、従来の構成のフロントライトに比較して１．２倍の輝度の出射光が得られることが判明した。
【００５５】
次に、第２の実施例として、図６に示す第２実施形態と同様の構成のバー導光体３２を準備した。本発明のサンプルとして、バー導光体３２の第１斜面部３４ｂの傾斜角θ_２および第２斜面部３４ｃの傾斜角θ_３をそれぞれ３５°〜５０°まで５°刻みで変化させた５個の測定サンプルと、傾斜角θ_２，θ_３を６５°にした測定サンプルとを準備した。
【００５６】
一方、比較例として、第１実施例同様に特開２００２−３２４４２４号公報に示される、導光板の側端面（入射面）に臨む出射面と反対側の面に断面Ｖ字形状の溝を形成したバー導光体を従来の実施例のサンプルとして準備した。
【００５７】
こうして準備された本発明の実施例である６個のバー導光体３２と、従来のバー導光体に、同一輝度の光源からそれぞれ光を入射させ、出射された光の輝度を測定した。表２に、上述した第２の実施例の輝度測定の結果を示す。なお、輝度の項目は、従来の実施例のバー導光体からの出射光の輝度を１００とした場合の、各測定サンプルの輝度の比率を示している。
【００５８】
【表２】

【００５９】
表２から明らかなように、本発明のフロントライト（照明装置）のように、バー導光体３２の第１斜面部３４ｂの傾斜角θ_２および第２斜面部３４ｃの傾斜角θ_３をそれぞれ４０°〜５５°に設定することによって、従来の構成のフロントライトに比較して、出射光の輝度を高められることが確認された。特に、傾斜角θ_２，θ_３を４５°〜５０°に設定すると、従来の構成のフロントライトに比較して約１．２倍程度の輝度の出射光が得られることが判明した。
【００６０】
第３の実施例として、図７に示す第３実施形態と同様の構成のバー導光体４２を準備した。本発明のサンプルとして、バー導光体４２の最大厚みＴ２を３．０ｍｍに設定し、最小厚みＴ１を２．９５ｍｍ，２．８０ｍｍ，２．５０ｍｍにそれぞれ設定した３個の測定サンプルを準備した。
【００６１】
一方、比較例としては、上述した各実施例のごとく、特開２００２−３２４４２４号公報に示される断面Ｖ字形状の溝を形成したバー導光体を従来の実施例のサンプルとして準備した。
【００６２】
こうして準備された本発明の実施例である３個のバー導光体４２と、従来のバー導光体に、同一輝度の光源からそれぞれ光を入射させ、出射された光の輝度および輝度ムラを測定した。表３に、上述した第３の実施例の輝度および輝度ムラ測定の結果を示す。なお、輝度の項目は、従来の実施例のバー導光体からの出射光の輝度を１００とした場合の、各測定サンプルの輝度の比率を示し、輝度ムラの項目は、出射光の輝度の最小値を最大値で割って１００を掛けた百分率である。
【００６３】
【表３】

【００６４】
表３から明らかなように、本発明のフロントライト（照明装置）のように、バー導光体４２の厚みを変化させることによって、従来の構成のフロントライトに比較して、出射光の輝度を高め、かつ輝度ムラを低減できることが確認された。特に、最大厚みＴ２が３．０ｍｍの時に、最小厚みＴ１を２．８０ｍｍ〜２．５０ｍｍに設定すると、従来の構成のフロントライトに比較して１．１倍の輝度の出射光が得られることが判明した。また、最小厚みＴ１が２．８０ｍｍ付近では、輝度ムラが大幅に改善されていることが判明した。
【００６５】
更に、第４の実施例として、図８に示す第４実施形態と同様の構成のバー導光体５２を準備した。本発明のサンプルとして、バー導光体５２の急斜面部５４ｂの最小幅はＬ１を１０μｍに設定し、急斜面部５４ｂの最大幅Ｌ２を３０μｍ，５０μｍ，７０μｍにそれぞれ設定した３個の測定サンプルを準備した。
【００６６】
一方、比較例としては、上述した各実施例のごとく、特開２００２−３２４４２４号公報に示される断面Ｖ字形状の溝を形成したバー導光体を従来の実施例のサンプルとして準備した。
【００６７】
こうして準備された本発明の実施例である３個のバー導光体５２と、従来のバー導光体に、同一輝度の光源からそれぞれ光を入射させ、出射された光の輝度および輝度ムラを測定した。表４に、上述した第４の実施例の輝度および輝度ムラ測定の結果を示す。なお、輝度の項目は、従来の実施例のバー導光体からの出射光の輝度を１００とした場合の、各測定サンプルの輝度の比率を示し、輝度ムラの項目は、出射光の輝度の最小値を最大値で割って１００を掛けた百分率である。
【００６８】
【表４】

【００６９】
表４から明らかなように、本発明のフロントライト（照明装置）のように、バー導光体５２の急斜面部５４ｂの幅を光源から遠ざかるにつれて大きくすることによって、従来の構成のフロントライトに比較して、出射光の輝度を高め、かつ輝度ムラを低減できることが確認された。特に、急斜面部５４ｂの最大幅Ｌ２を大きく設定するほど、従来の構成のフロントライトに比較して輝度も大きくなることが判明した。また、急斜面部５４ｂの最大幅Ｌ２が５０μｍ付近では、輝度ムラが大幅に改善されていることが判明した。
【００７０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の光源ユニットによれば、バー導光体内に導入されて伝搬する光を、ほぼ１００％の反射率によってロスなく出射させることができる。出射面から照射される光の照度の向上に大いに寄与する。前記プリズム形状を前記出射面に形成した複数の突条により構成し、前記突条の前記伝搬光の進行方向側に斜面部を形成したり、あるいは、前記斜面部に入射する伝搬光の進行方向と、該伝搬光の反射光の進行方向との成す角度とを鈍角に形成すれば、前記斜面部で反射される光量が増加し、出射面から出射される光量を増加させることができる。
【００７１】
前記光源から離れるにつれて前記斜面部の傾斜角度を大きくなるように形成したり、前記光源から離れるにつれて前記突条の形成サイズが大きくなるようにすれば、出射面から出射される光が、出射面の全幅に渡って照度を均一にすることができ、輝度ムラを無くすことが可能になる。
【００７２】
また、前記斜面部の内面を前記出射面の外面側を向くように形成したり、前記突条の頂部に平坦部が形成された断面視略台形状としたり、あるいは、前記突条を断面視くさび状に形成すれば、前記斜面部以外の面から光が漏れ出にくい構造となり、光源の利用効率を高めて照明光の輝度を向上させることができる。こうした斜面部の傾斜角度は４０°以上６０°以下に設定するのが好ましい。
【００７３】
上述した光源ユニットを、光源ユニットから出射された光を伝搬して被照明物に照射する導光板を備えた照明装置に適用すれば、照明装置から出射される光の照度の向上に大いに寄与する。また、この照明装置を単純マトリクス型あるいはアクティブマトリクス型の液晶表示装置に適用すれば、液晶パネルの照明ムラを低減し、視認性に優れた鮮明な表示が可能な液晶表示装置の実現に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光源ユニットを備えた液晶表示装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す液晶表示装置の断面構成図である。
【図３】図３は、図２に示す光源ユニットを説明するための断面図である。
【図４】図４は、図３に示す光源ユニットの導光状態を説明するための部分断面図である。
【図５】図５は、図４に示す突条による伝搬光の反射状態を説明するための拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る光源ユニットの第２の実施形態を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明に係る光源ユニットの第３の実施形態を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明に係る光源ユニットの第４の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
９液晶表示装置
１０フロントライト
１１光源ユニット
１３バー導光体
１３ａ出射面
１３ｃ入射面
１５発光素子（光源）
１６突条
１６ａ緩斜面部（斜面部）
１６ｂ急斜面部（斜面部）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source unit using a light guide, a lighting device, and a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
A lighting device such as a front light or a backlight used for a liquid crystal display device or the like basically includes a light guide plate and a light source unit disposed on a side end surface thereof, and emits light emitted from the light source unit to a side of the light guide plate. Light from an end surface (incident surface) is introduced, and light with uniform illuminance is emitted from the entire exit surface, thereby illuminating an illuminated object such as a liquid crystal panel.
[0003]
A light source unit that supplies light to a light guide plate that constitutes such a lighting device emits light from a point light source such as an LED in order to make uniform light without unevenness incident on the entire side end surface (incident surface) of the light guide plate. It has a square rod-shaped light guide material called a bar light guide that spreads to the same width as the side end surface (incidence surface) of the light guide plate with uniform illuminance. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-324424
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The bar light guide used in the conventional light source unit as described above forms a groove having a V-shaped cross section on a surface opposite to an emission surface facing a side end surface (incident surface) of the light guide plate, and this groove is formed. The light propagated from the light source is reflected in the direction of the emission surface on the reflection surface on which the light is formed, and the light is irradiated toward the light guide plate. Then, a metal film such as Al or Ag is formed in the groove constituting the reflection surface for the purpose of increasing the reflection efficiency.
[0006]
However, in such a bar light guide in which a reflective film made of metal or the like is formed in such a V-shaped groove, the reflectance on the reflective surface is only about 90%, and the light from the light source is increased due to an increase in the number of reflections. There was a problem that attenuation was large. Therefore, it is desired to further increase the illuminance of the light source unit by further improving the reflectance of the bar light guide and efficiently using the light from the light source.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a light source unit in which the illuminance of light emitted from an emission surface is improved by efficiently using light from a light source. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a light source, and a bar light guide for introducing light from the light source into the inside from a side incident surface and emitting the light with uniform illuminance from an exit surface. A light source unit that is disposed adjacent to the light exit surface and supplies light toward a light guide plate that illuminates the illumination target; and the light exit surface of the bar light guide has an internal surface inside the bar light guide. A light source unit is provided, wherein a prism shape for reflecting and emitting the propagating light is formed.
[0009]
According to such a light source unit, the light introduced into the bar light guide and propagated can be emitted without loss by almost 100% total reflection. This greatly contributes to the improvement of the illuminance of light emitted from the emission surface.
[0010]
It is preferable that the prism shape is constituted by a plurality of ridges formed on the emission surface, and a slope portion is formed on a side of the ridges in a traveling direction of the propagation light. Further, it is preferable that an angle formed between a traveling direction of the propagating light incident on the slope portion and a traveling direction of the reflected light of the propagating light is an obtuse angle. According to such a light source unit, the amount of light reflected on the slope portion increases, and the amount of light emitted from the emission surface can be increased.
[0011]
The protrusion may be formed so that the inclination angle of the slope portion increases as the distance from the light source increases, and the protrusion may increase in size as the distance from the light source increases. According to such a light source unit, the illuminance of the light emitted from the emission surface can be made uniform over the entire width of the emission surface, and luminance unevenness can be eliminated.
[0012]
An inner surface of the slope portion may be formed so as to face an outer surface side of the emission surface, and the ridge may have a substantially trapezoidal shape in a cross section having a flat portion formed on a top portion thereof. Further, the ridge may be formed in a wedge shape in cross section. According to such a light source unit, a structure is provided in which light does not easily leak from a surface other than the slope portion, and the use efficiency of the light source can be increased, and the luminance of illumination light can be improved. It is preferable that the inclination angle of such a slope portion be set to 40 ° or more and 60 ° or less.
[0013]
If the above-described light source unit is applied to a lighting device including a light guide plate that propagates light emitted from the light source unit and irradiates the object to be illuminated, it greatly contributes to improvement in illuminance of light emitted from the lighting device. . In addition, if this lighting device is applied to a liquid crystal display device, the unevenness of illumination of the liquid crystal panel is reduced, which contributes to the realization of a liquid crystal display device with excellent visibility and capable of clear display.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a liquid crystal display device provided with a bar light guide according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display device 9 includes a front light (illumination device) 10 and a liquid crystal panel 20 disposed on the back side (the lower side in the drawing).
[0015]
As shown in FIG. 1, the front light (illumination device) 10 includes a substantially flat transparent light guide plate 12 and a light source unit 11 of the present invention disposed along the incident surface 12a. . The light source unit 11 includes a bar light guide 13 and a light emitting element (light source) 15 as a light source disposed on at least one end face of the bar light guide 13 in the longitudinal direction. That is, in the front light 10, light emitted from the light source unit 11 including the light emitting element (light source) 15 and the bar light guide 13 enters the light guide plate 12 from the incident surface 12 a of the light guide plate 12, The panel 20 is illuminated.
[0016]
The upper surface of the light guide plate 12 in the figure is an uneven surface 12c, and the projections 14 having a substantially triangular cross section composed of a gentle slope 14a and a reflection surface (steep slope) 14b are arranged on one surface. Light incident on the light guide plate 12 from the bar light guide 13 of the light source unit 11 contributes to light propagation on the inner side of the light guide plate 12 on the gentle slope 14a, and falls on the reflective surface (steep slope) 14b toward the liquid crystal panel 20. The light propagates through the light guide plate 12 while repeating the effect of causing the light to propagate. The lower surface in the figure of the light guide plate 12 is an emission surface 12b, and light (propagating light) propagating inside the light guide plate is reflected by the uneven surface 12c, and is emitted from the emission surface 12b toward the liquid crystal panel 20.
[0017]
The liquid crystal panel 20 is a reflection type liquid crystal display device including an upper substrate 21 and a lower substrate 22 which are arranged to face each other. A rectangular area 20 </ b> D indicated by a dotted line in FIG. The display area is a display area, and pixels (not shown) are formed in a matrix in the display area 20D.
[0018]
In the liquid crystal display device having the above configuration, the light guide plate 12 is disposed on the display area 20D of the liquid crystal panel 20, and the display on the liquid crystal panel 20 can be visually recognized through the light guide plate 12. In a dark place where external light cannot be obtained, the light source unit 11 is turned on, light is introduced from the light incident surface 12a of the light guide plate 12 to the inside of the light guide plate via the bar light guide 13, and propagates inside the light guide plate. The emitted light (propagating light) is emitted from the emission surface 12b side of the light guide plate 12 toward the liquid crystal panel 20 to illuminate the liquid crystal panel 20.
[0019]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the light source unit. The light source unit 11 that emits light toward the light guide plate 12 includes a bar light guide 13 and a light emitting element (light source) 15. The bar light guide 13 is, for example, a rectangular rod-shaped transparent member made of a transparent acrylic resin or the like. The light emitting element (light source) 15 includes one or a plurality of LEDs, and is, for example, a point light source that emits white light. Such white light may be obtained by a white LED, or may be obtained by arranging LEDs of three primary colors of R, G and B and mixing them in the bar light guide 13.
[0020]
As shown in FIGS. 3 and 4, the side of the bar light guide 13 that faces the incident surface 12a of the light guide plate 12 forms an output surface 13a, and the opposite side of the output surface 13a forms a reflective surface 13b. . On the exit surface 13a of the bar light guide 13, a plurality of ridges 16 are formed in a stripe shape in a plan view in parallel with each other to form a prism shape, and the reflection surface 13b on the opposite side to the exit surface 13a is flat. Is formed. Further, an end face in contact with the light emitting element (light source) 15 forms an incident surface 13c, and light from the light emitting element (light source) 15 is introduced into the bar light guide 13 from the incident surface 13c.
[0021]
The ridge 16 formed on the exit surface 13a of the bar light guide 13 is a wedge-shaped vertical section formed by a pair of slopes formed to be inclined with respect to the horizontal reference plane z of the exit surface 13a. One of these slope portions is a gentle slope portion 16a, and the other is a steep slope portion (slope portion) 16b formed at a steeper inclination angle than the gentle slope portion 16a. Further, the gentle slope portion 16a has an inclination angle θ with respect to the horizontal reference plane z of the emission surface 13a. ₁ And the steep slope portion 16b has an inclination angle θ. ₂ The inclination directions of the two are the same as the normal to the horizontal reference plane z. That is, the outer surface of the steep slope portion 16b is formed so as to face the reflection surface 13b side of the bar light guide 13, and the inner surface is formed so as to face the outside of the emission surface 13a.
[0022]
In FIG. 4, light propagating from the left side (light emitting element 15 side) to the right side in the bar light guide 13 is reflected toward the emission surface 13 a by the steep slope portion 16 b of the emission surface 13 a, and the incident surface 12 a of the light guide plate 12 The light is emitted toward.
[0023]
Here, the reflection of the propagation light by the steep slope 16b will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional configuration diagram showing the steep slope portion 16b shown in FIG. In the light source unit 11 according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the propagation light L incident on the steep slope portion 16 b from inside the bar light guide 13. _in And the propagation light L by the steep slope portion 16b _in Reflected light L _out Angle θ ₄ Is an obtuse angle so that the inclination angle θ ₂ And the steep slope portion 16b is formed. That is, at the position where the steep slope portion 16b (the ridge 16) is formed, the propagation light L _in Is incident on the steep slope portion 16b at an angle of incidence exceeding 45 °.
[0024]
Thus, the propagation light L incident on the steep slope portion 16b _in As a result, the amount of light reflected by the steep slope portion 16b increases, and the amount of light emitted from the emission surface 13a toward the light guide plate 12 increases. The inventor has verified that the amount of light emitted from the light source unit 11 can be increased by optimizing the inclination angle of the steep slope portion 14b, and this is described in detail in Examples described later.
[0025]
In the light source unit 11, the inclination angle θ of the gentle slope portion 16a shown in FIG. ₁ Is in the range of 0.5 ° to 5 ° with respect to the horizontal reference plane z, and the inclination angle θ of the steep slope portion 16b is ₂ Is preferably in the range of 40 ° to 60 °. Angle of inclination θ of gentle slope 16a ₁ If the range is less than 0.5 °, the average luminance of the light source unit 11 decreases, and if it exceeds 5 °, it is not possible to make the amount of light emitted from the bar light guide 13 uniform. Also, the inclination angle θ of the steep slope portion 16b ₂ However, when the angle is less than 40 ° or more than 60 °, the amount of light passing through the steep slope 16b and leaking increases, and the amount of light emitted from the emission surface 13a (that is, the luminance of the light source unit 11) is preferably reduced. Absent. Further, the formation pitch P of the ridges 16 is preferably 0.1 mm or more and 0.4 mm or less.
[0026]
If the ridges 16 constituting the bar light guide 13 are formed in the above-described range, the light propagating in the bar light guide 13 is emitted toward the light guide plate 12 without loss by almost 100% total reflection. This can greatly contribute to the realization of a liquid crystal display device capable of bright and clear display.
[0027]
Referring again to FIG. 2, the liquid crystal panel 20 has a liquid crystal layer 23 sandwiched between an upper substrate 21 and a lower substrate 22 which are arranged to face each other. It is configured to be sealed by a sealing material 24 provided in a flat frame shape along the portion. The liquid crystal control layer 26 is formed on the inner surface side (lower substrate 22 side) of the upper substrate 21, and the illumination light and the external light of the front light 10 are provided on the inner surface side of the lower substrate 22 (upper substrate 21 side). A reflection layer 27 having a metal thin film for reflection is formed, and a liquid crystal control layer 28 is formed on the reflection layer 27.
[0028]
The liquid crystal control layers 26 and 28 include electrodes for controlling the driving of the liquid crystal layer 23, an alignment film, and the like, and also include a semiconductor element for switching the electrodes. In some cases, a color filter for color display may be provided.
[0029]
The reflective layer 27 includes a reflective film made of a metal thin film of high reflectivity such as aluminum or silver for reflecting external light incident on the liquid crystal display panel 20 or illumination light of the front light 10 in a specific direction. It is preferable to provide a light scattering means for preventing the reflected light from becoming strong and reducing the visibility of the liquid crystal display device. As the light scattering means, a reflection film having an uneven shape, a scattering film in which resin beads having a different refractive index from the material constituting the resin film are dispersed in the resin film, or the like can be used.
[0030]
As described above, in the liquid crystal display device of the present embodiment including the light source unit 11 of the present invention, the bar light guide 13 in the light source unit 11 that supplies light to the light guide plate 12 disposed on the front surface of the liquid crystal panel 20. The exit surface 13a has a prism shape, and the steep slope 16b of the ridge 16 of the exit surface 13a is formed so as to generate obtuse reflected light with respect to light propagating inside the bar light guide 13. By doing so, it is possible to improve the reflectance of the propagating light incident on the steep slope portion 16b, thereby increasing the luminance of the illumination light. In addition, as described above, the reflectance of the steep slope portion 16b is improved, so that the amount of unnecessary leakage light that does not contribute to illumination of the liquid crystal display panel 20 is reduced. Further, since the prism shape is formed on the surface facing the incident surface 12a of the light guide plate 12, there is no possibility that the ridge 16 is damaged.
[0031]
Therefore, according to the light source unit of the present invention and the illuminating device including the same, high-luminance and uniform illumination light can be obtained. An indication of quality is obtained.
[0032]
In the above-described embodiment, as the prism shape formed on the emission surface 13a of the bar light guide 13 in the light source unit 11, the projection 16 has a wedge-shaped cross section and the emission surface 13a has a saw-tooth shape in cross section. Although the light source unit has been described, the prism shape of the emission surface 13a is not limited to the above shape, and may have any structure that can efficiently emit illumination light using the steep slope portion. FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a front light according to another embodiment of the light source unit according to another embodiment of the present invention, which includes a light guide plate having a substantially rectangular wave-shaped exit surface in which a plurality of ridges having a substantially trapezoidal cross section are arranged. It is sectional drawing which shows a structure.
[0033]
The light source unit 30 shown in FIG. 6 includes a bar light guide 32 having a partial cross-sectional structure shown in FIG. 6 instead of the bar light guide 13 of the light source unit 11 shown in FIG. 1 and FIG. The overall appearance is almost the same as the light source unit 11 shown in FIG.
[0034]
The lower surface side of the bar light guide 32 is an emission surface 32b, and the opposite side to the emission surface 32b is a reflection surface 32c. A plurality of protrusions 34 extending in the direction perpendicular to the paper are arranged on the emission surface 32b. The reflection surface 32c is a flat surface. The ridge 34 has a substantially trapezoidal cross section in which a flat portion 34a serves as a ceiling portion and a first slope portion (slope portion) 34b and a second slope portion 34c are formed on both sides in the width direction. The portion 34b has an inclination angle θ with respect to the horizontal reference plane z. ₂ And the second inclined surface portion 34c has an inclination angle θ. ₃ And is formed to be inclined. Further, the first slope portion 34b and the second slope portion 34c are inclined to the same side with respect to the normal line of the bar light guide 32. A bottom surface 34d formed as a flat surface is formed between the

adjacent ridges

34, 34. In the light source unit 30 of the present embodiment, the emission surface 32b other than the first and

second slope portions

34b, 34c. Is formed to be a flat surface parallel to the horizontal reference surface z together with the flat portion 34a of the ridge 34.
[0035]
The inclination angle θ of the first slope portion 34b ₂ Is the inclination angle θ of the steep slope portion 16b shown in FIG. ₂ Similarly to the above, an obtuse angle (θ ₄ ) To generate reflected light. The inclination angle θ of the second slope portion 34c ₃ Is preferably in the range of 40 ° to 60 °. With the above range, light leaking from the first slope portion 34b is reduced, and the brightness of the light source unit 30 can be increased. Further, the formation pitch P of the protrusions 34 is preferably 0.1 mm or more and 0.4 mm or less.
[0036]
If the ridges 34 constituting the bar light guide 32 are formed in the above-described range, the light propagating in the bar light guide 32 is emitted toward the light guide plate without loss by almost 100% total reflection. This greatly contributes to the realization of a liquid crystal display device capable of bright and clear display.
[0037]
Even with the light source unit 30 of the present embodiment having the above-described configuration, the light incident on the first slope portion 34b can be efficiently reflected and used as illumination light, so that high-luminance illumination light can be obtained. In addition, since the amount of light that passes through the first slope portion 34b and is emitted toward the facing surface 32c is reduced, the contrast can be reduced by applying an illumination device including the light source unit 30 to a liquid crystal display device. And a high-quality display can be obtained. In addition, since the plane area of the emission surface 32b other than the

slope portions

34b and 34c is a flat surface, light propagating inside the bar light guide 32 does not easily leak from surfaces other than the slope portions. In addition, the use efficiency of the light source can be increased, and the luminance of the illumination light can be improved.
[0038]
In the

light source units

11 and 30 of the above-described embodiments, the thickness T of the bar light guides 13 and 32 (the apex portions of the

ridges

16 and 34, the top surface portion 8, and the reflection surfaces 13b and 32c) shown in FIGS. Is constant in the longitudinal direction of the bar light guides 13 and 32, and the width L of the steep slope 16b and the first and

second slopes

34b and 34c of the

ridges

16 and 34 is also equal to the width of the emission faces 13a and 32b. Although it is constant in the plane, if these T and L are changed in accordance with the distance from the light source, the illuminance of the light emitted from the exit surface of the bar light guide is more uniformly arranged in the plane, and the unevenness is obtained. Is more preferred.
[0039]
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a light source unit according to an embodiment in which the thickness T of the bar light guide is changed according to the distance from the light source. For example, a light source unit 41 that emits light toward a light guide plate 40 installed adjacent to a liquid crystal display panel includes a bar light guide 42 and a light emitting element (light source) 43 as in the above-described embodiment. I have. The bar light guide 42 is, for example, a rectangular rod-shaped transparent member made of a transparent acrylic resin or the like, and the light emitting element (light source) 43 is made up of one or a plurality of LEDs and emits, for example, white light. It is a point light source.
[0040]
In the bar light guide 42, the side facing the incident surface 40a of the light guide plate 40 forms an output surface 42a, and the opposite side of the output surface 42a forms a reflection surface 42b. On the exit surface 42a of the bar light guide 42, a plurality of ridges 44 are formed in a stripe shape in a plan view in parallel with each other to form a prism shape, and the reflection surface 42b on the opposite side to the exit surface 42a is flat. Is formed.
[0041]
The ridges 44 formed on the emission surface 42a of the bar light guide 42 are formed by a pair of slope portions formed to be inclined with respect to the horizontal reference plane z of the emission surface 42a, similarly to the above-described embodiments. One of these slopes is a gentle slope 44a, and the other is a steep slope (slope) 44b formed at a steeper inclination angle than the gentle slope 44a. ing. Further, in the present embodiment, the thickness of the bar light guide 42 represented by the distance between the apex of the ridge 44 and the reflection surface 42b is changed depending on the position of the bar light guide 42 in the longitudinal direction A. . That is, at both end sides of the bar light guide 42 in the longitudinal direction A, the thickness is formed as a minimum as T1, and from there toward the center of the bar light guide 42 in the longitudinal direction A, the thickness is formed as a maximum as T2. Have been.
[0042]
Such a change in the thickness of the bar light guide 42 in the longitudinal direction A may be set, for example, such that T1 is set to about 2.8 mm and T2 is set to about 3.0 mm, and the space between them is gently raised. As described above, if the thickness of the bar light guide 42 in the longitudinal direction A is changed in accordance with the distance from the light emitting element (light source) 43, light emitted from the emission surface 42a toward the light guide plate 40 is emitted. The illuminance can be made uniform over the entire width of the surface 42a, and unevenness in luminance can be eliminated.
[0043]
When the liquid crystal panel is illuminated from the light guide plate 40 using such a light source unit 41, the light propagating in the bar light guide 42 is emitted toward the light guide plate 40 with a loss of almost 100% without loss. This greatly contributes to improving the visibility of the liquid crystal panel. The present inventor has verified that by changing the thickness of the bar light guide 42 in the longitudinal direction A, it is possible to prevent luminance unevenness by uniformizing the amount of light emitted from the light source unit 41. It is detailed.
[0044]
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a light source unit according to an embodiment in which the width L of the steep slope portion of the ridge in the bar light guide is changed according to the distance from the light source. For example, a light source unit 51 that emits light toward a light guide plate 50 installed adjacent to a liquid crystal display panel includes a bar light guide 52 and a light emitting element (light source) 53 as in the above-described embodiment. I have. The bar light guide 53 is, for example, a rectangular rod-shaped transparent member made of a transparent acrylic resin or the like, and the light emitting element (light source) 53 is made up of one or a plurality of LEDs, and emits, for example, white light. It is a point light source.
[0045]
In the bar light guide 52, the side facing the incident surface 50a of the light guide plate 50 forms an emission surface 52a, and the opposite side of the emission surface 52a forms a reflection surface 52b. On the exit surface 52a of the bar light guide 52, a plurality of ridges 54 are formed in a stripe shape in a plan view in parallel with each other to form a prism shape, and the reflection surface 52b opposite to the exit surface 52a is flat. Is formed.
[0046]
The ridge 54 formed on the emission surface 52a of the bar light guide 52 is constituted by a pair of slopes formed to be inclined with respect to the horizontal reference plane z of the emission surface 52a, as in the above-described embodiments. One of these slopes is a gentle slope 54a, and the other is a steep slope (slope) 54b formed at a steeper inclination angle than the gentle slope 54a. ing.
[0047]
Further, in the present embodiment, the width of the steep slope portion (slope portion) 54b is changed depending on the position of the bar light guide 52 in the longitudinal direction A. That is, on the light emitting element (light source) 53 side of the bar light guide 52, the width of the steep slope portion 54b is formed as a minimum as L1, and the width of the steep slope portion (slope portion) 54b farthest from the light emitting element 53 is L2. The width of the steep slope portion 54b is formed so as to gradually increase from L1 to L2. Thereby, the width of the steep slope portion 54b increases as the distance from the light emitting element (light source) 53 increases.
[0048]
Such a change in the width of the steep slope portion 54b in the longitudinal direction A of the bar light guide 42 is, for example, L1 set to about 10 μm and L2 set to about 50 μm, and the width of the steep slope portion 54b of the ridge 54 formed therebetween gradually increases. What is necessary is just to be molded so that it may become large. In this way, by gradually increasing the width of the steep slope portion 54b as the distance from the light emitting element (light source) 53 increases, the light emitted from the emission surface 52a toward the light guide plate 50 can extend over the entire width of the emission surface 52a. Illuminance can be made uniform, and luminance unevenness can be eliminated.
[0049]
When the liquid crystal panel is illuminated from the light guide plate 50 using such a light source unit 51, the light propagating in the bar light guide 52 is emitted toward the light guide plate 50 with almost 100% reflectance without any loss. This greatly contributes to improving the visibility of the liquid crystal panel. The present inventor has verified that by changing the width of the steep slope portion 54b of the ridge 54, it is possible to prevent luminance unevenness by uniformizing the amount of light emitted from the light source unit 51, which will be described in detail in Examples described later. ing.
[0050]
【Example】
Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by examples, but the following examples do not limit the technical scope of the present invention. First, as a first example, a bar light guide 13 having the same configuration as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 was prepared. As a sample of the present invention, the inclination angle θ of the gentle slope portion 16a of the bar light guide 13 ₁ Is set to 2.3 °, and the inclination angle θ of the steep slope portion 16b is set. ₂ And the inclination angle θ were changed at 35 ° to 50 ° in increments of 5 °. ₂ Was set to 65 ° and a measurement sample was prepared.
[0051]
On the other hand, as a comparative example, a bar light guide having a groove having a V-shaped cross section formed on a surface opposite to an emission surface facing a side end surface (incidence surface) of a light guide plate disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-324424 is disclosed. It was prepared as a sample of a conventional example.
[0052]
Light from a light source having the same brightness was applied to each of the six bar light guides 13 according to the embodiment of the present invention thus prepared and the conventional bar light guide, and the brightness of the emitted light was measured. Table 1 shows the results of the luminance measurement of the first embodiment described above. The item of luminance indicates the ratio of the luminance of each measurement sample when the luminance of light emitted from the bar light guide of the conventional example is set to 100.
[0053]
[Table 1]

[0054]
As is clear from Table 1, like the front light (illumination device) of the present invention, the inclination angle θ of the steep slope portion 16b is set. ₂ Is set to 40 ° to 55 °, it was confirmed that the brightness of the emitted light can be increased as compared with a front light having a conventional configuration. In particular, the inclination angle θ ₂ Is set to 45 ° to 50 °, it has been found that emission light having a luminance 1.2 times as high as that of a front light having a conventional configuration can be obtained.
[0055]
Next, as a second example, a bar light guide 32 having the same configuration as that of the second embodiment shown in FIG. 6 was prepared. As a sample of the present invention, the inclination angle θ of the first slope portion 34b of the bar light guide 32 ₂ And the inclination angle θ of the second slope portion 34c ₃ Were measured at 35 ° to 50 ° in increments of 5 °, and the inclination angle θ ₂ , Θ ₃ Was set to 65 ° and a measurement sample was prepared.
[0056]
On the other hand, as a comparative example, similarly to the first embodiment, a groove having a V-shaped cross section is formed on the surface opposite to the light exit surface facing the side end surface (incident surface) of the light guide plate as shown in JP-A-2002-324424. The prepared bar light guide was prepared as a sample of the conventional example.
[0057]
Light from a light source having the same brightness was applied to each of the six bar light guides 32 according to the embodiment of the present invention thus prepared and the conventional bar light guide, and the brightness of the emitted light was measured. Table 2 shows the results of the luminance measurement of the second embodiment described above. The item of luminance indicates the ratio of the luminance of each measurement sample when the luminance of light emitted from the bar light guide of the conventional example is set to 100.
[0058]
[Table 2]

[0059]
As is clear from Table 2, like the front light (illumination device) of the present invention, the inclination angle θ of the first slope portion 34b of the bar light guide 32. ₂ And the inclination angle θ of the second slope portion 34c ₃ It is confirmed that the brightness of the emitted light can be increased as compared with the conventional front light by setting the angles to 40 ° to 55 °. In particular, the inclination angle θ ₂ , Θ ₃ Is set to 45 ° to 50 °, it has been found that emitted light having a brightness of about 1.2 times as high as that of a front light having a conventional configuration can be obtained.
[0060]
As a third example, a bar light guide 42 having the same configuration as that of the third embodiment shown in FIG. 7 was prepared. As the samples of the present invention, three measurement samples were prepared in which the maximum thickness T2 of the bar light guide 42 was set to 3.0 mm and the minimum thickness T1 was set to 2.95 mm, 2.80 mm, and 2.50 mm, respectively. .
[0061]
On the other hand, as a comparative example, a bar light guide having a groove having a V-shaped cross section disclosed in JP-A-2002-324424 was prepared as a sample of the conventional example, as in each of the above-described examples.
[0062]
Lights from the light sources having the same brightness are respectively input to the three bar light guides 42 according to the embodiment of the present invention thus prepared and the conventional bar light guide, and the brightness and the brightness unevenness of the emitted light are reduced. It was measured. Table 3 shows the results of the luminance and luminance unevenness measurement of the third embodiment described above. The luminance item indicates the ratio of the luminance of each measurement sample when the luminance of the light emitted from the bar light guide of the conventional example is 100, and the luminance unevenness item indicates the luminance of the emitted light. The percentage is the minimum divided by the maximum divided by 100.
[0063]
[Table 3]

[0064]
As is clear from Table 3, by changing the thickness of the bar light guide 42 like the front light (illumination device) of the present invention, the brightness of the emitted light can be reduced as compared with the front light of the conventional configuration. It has been confirmed that the brightness can be increased and the brightness unevenness can be reduced. In particular, when the maximum thickness T2 is 3.0 mm and the minimum thickness T1 is set to 2.80 mm to 2.50 mm, emission light having a luminance 1.1 times higher than that of a conventional front light can be obtained. There was found. Further, it was found that when the minimum thickness T1 was about 2.80 mm, the luminance unevenness was significantly improved.
[0065]
Further, as a fourth example, a bar light guide 52 having the same configuration as that of the fourth embodiment shown in FIG. 8 was prepared. As the samples of the present invention, three measurement samples were prepared in which the minimum width L1 of the steep slope portion 54b of the bar light guide 52 was set to 10 μm and the maximum width L2 of the steep slope portion 54b was set to 30 μm, 50 μm, and 70 μm. did.
[0066]
On the other hand, as a comparative example, a bar light guide having a groove having a V-shaped cross section disclosed in JP-A-2002-324424 was prepared as a sample of the conventional example, as in each of the above-described examples.
[0067]
Lights from the light sources having the same brightness are respectively incident on the three bar light guides 52 according to the embodiment of the present invention thus prepared and the conventional bar light guide, and the brightness and the brightness unevenness of the emitted light are reduced. It was measured. Table 4 shows the results of the luminance and luminance unevenness measurement of the fourth embodiment described above. The luminance item indicates the ratio of the luminance of each measurement sample when the luminance of the light emitted from the bar light guide of the conventional example is 100, and the luminance unevenness item indicates the luminance of the emitted light. The percentage is the minimum divided by the maximum divided by 100.
[0068]
[Table 4]

[0069]
As is clear from Table 4, by increasing the width of the steep slope portion 54b of the bar light guide 52 as it goes away from the light source, as in the front light (illumination device) of the present invention, it can be compared with the front light of the conventional configuration. As a result, it was confirmed that the luminance of the emitted light can be increased and the luminance unevenness can be reduced. In particular, it has been found that the larger the maximum width L2 of the steep slope portion 54b, the greater the brightness as compared with a conventional front light. In addition, it was found that when the maximum width L2 of the steep slope portion 54b was about 50 μm, the luminance unevenness was significantly improved.
[0070]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the light source unit of the present invention, light that is introduced into the bar light guide and propagated can be emitted without loss with a reflectance of almost 100%. This greatly contributes to the improvement of the illuminance of light emitted from the emission surface. The prism shape is constituted by a plurality of ridges formed on the emission surface, and a slope is formed on the side of the ridge on which the propagation light travels, or the propagation direction of the propagation light incident on the slope. If the angle between the propagating light and the traveling direction of the reflected light is formed to be an obtuse angle, the amount of light reflected on the slope portion increases, and the amount of light emitted from the exit surface can be increased.
[0071]
If the inclination angle of the slope portion is increased as the distance from the light source increases, or if the size of the protrusion is increased as the distance from the light source increases, the light emitted from the emission surface is reduced. , The illuminance can be made uniform over the entire width, and the luminance unevenness can be eliminated.
[0072]
Further, the inner surface of the slope portion may be formed so as to face the outer surface side of the emission surface, the trapezoid may have a substantially trapezoidal cross section in which a flat portion is formed on the top of the projection, or the projection may have a cross section. If it is formed in a wedge shape, the structure is such that light hardly leaks out of the surface other than the inclined surface portion, and the use efficiency of the light source can be increased and the luminance of the illumination light can be improved. It is preferable that the inclination angle of such a slope portion be set to 40 ° or more and 60 ° or less.
[0073]
If the above-described light source unit is applied to a lighting device including a light guide plate that propagates light emitted from the light source unit and irradiates the object to be illuminated, it greatly contributes to improvement in illuminance of light emitted from the lighting device. . Further, if this illumination device is applied to a simple matrix type or active matrix type liquid crystal display device, it reduces uneven illumination of the liquid crystal panel and contributes to the realization of a liquid crystal display device with excellent visibility and capable of clear display. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a liquid crystal display device provided with a light source unit of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of the liquid crystal display device shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view for explaining the light source unit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a partial cross-sectional view for explaining a light guiding state of the light source unit shown in FIG.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view for explaining a reflection state of propagating light by a ridge shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a sectional view showing a second embodiment of the light source unit according to the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a third embodiment of the light source unit according to the present invention.
FIG. 8 is a sectional view showing a fourth embodiment of the light source unit according to the present invention.
[Explanation of symbols]
9 Liquid crystal display
10 Front light
11 Light source unit
13 bar light guide
13a Outgoing surface
13c incident surface
15 Light-emitting element (light source)
16 Ridge
16a gentle slope (slope)
16b Steep slope (slope)

Claims

光源と、該光源の光を側端の入射面から内部に導入し、出射面から均一な照度で出射させるバー導光体とを有し、該出射面に隣接して配置されて被照明物を照らす導光板に向けて光を供給する光源ユニットであって、
前記バー導光体の出射面には、該バー導光体内部の伝搬光を反射および出射させるためのプリズム形状が形成されたことを特徴とする光源ユニット。A light source, and a bar light guide that introduces light from the light source into the inside from the side incident surface and emits the light with uniform illuminance from the exit surface, and is disposed adjacent to the exit surface to be illuminated. A light source unit that supplies light toward a light guide plate that illuminates the
A light source unit, wherein a prism shape for reflecting and emitting propagation light inside the bar light guide is formed on an emission surface of the bar light guide.

前記プリズム形状は、前記出射面に形成した複数の突条により構成され、前記突条の前記伝搬光の進行方向側に斜面部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。2. The light source unit according to claim 1, wherein the prism shape is configured by a plurality of ridges formed on the emission surface, and a slope portion is formed on a side of the ridge on a traveling direction of the propagation light. 3.

前記斜面部に入射する伝搬光の進行方向と、該伝搬光の反射光の進行方向との成す角度が鈍角であることを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。The light source unit according to claim 2, wherein an angle between a traveling direction of the propagating light incident on the slope portion and a traveling direction of the reflected light of the propagating light is an obtuse angle.

前記突条は前記光源から離れるにつれて前記斜面部の傾斜角度が大きくなることを特徴とする請求項２または３に記載の光源ユニット。4. The light source unit according to claim 2, wherein the inclination angle of the slope portion increases as the protrusions are separated from the light source. 5.

前記突条は前記光源から離れるにつれて形成サイズが大きくなることを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載の光源ユニット。The light source unit according to claim 2, wherein a size of the protrusion increases as the distance from the light source increases.

前記斜面部の内面は、前記出射面の外面側を向くように形成したことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の光源ユニット。The light source unit according to claim 2, wherein an inner surface of the slope portion is formed so as to face an outer surface side of the emission surface.

前記突条は、その頂部に平坦部が形成された断面視略台形状としたことを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の光源ユニット。The light source unit according to any one of claims 2 to 6, wherein the ridge has a substantially trapezoidal shape in cross-section having a flat portion formed on a top portion thereof.

前記突条は断面視くさび状に形成したことを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１項に記載の光源ユニット。The light source unit according to claim 2, wherein the ridge is formed in a wedge shape in a cross-sectional view.

前記斜面部の傾斜角度を４０°以上６０°以下に設定したことを特徴とする請求項２ないし８のいずれか１項に記載の光源ユニット。The light source unit according to any one of claims 2 to 8, wherein an inclination angle of the slope portion is set to 40 ° or more and 60 ° or less.

請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光源ユニットと、該光源ユニットから出射された光を伝搬して被照明物に照射する導光板とを備えたことを特徴とする照明装置。A lighting device, comprising: the light source unit according to any one of claims 1 to 9; and a light guide plate that propagates light emitted from the light source unit to irradiate an object to be illuminated.

請求項１０に記載の照明装置と、液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device comprising the lighting device according to claim 10 and a liquid crystal display panel.