JP2006185628A - Backlight - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の発光ダイオード等の発光素子を光源として用いたバックライトに関する。 The present invention relates to a backlight using a light emitting element such as a plurality of light emitting diodes as a light source.
近年、複数の発光ダイオード等の発光素子を、光源として導光板の入射面に配列したバックライトが提案されている。この種のバックライトでは、各発光素子が点発光する点光源であるため、光源に対して垂直な方向(すなわち、奥行き方向)のみならず、光源に対して水平な方向(すなわち、光源の配列方向)にも輝度ムラが発生し易い。 In recent years, backlights in which light emitting elements such as a plurality of light emitting diodes are arranged as light sources on the incident surface of a light guide plate have been proposed. In this type of backlight, since each light emitting element is a point light source that emits point light, not only a direction perpendicular to the light source (that is, the depth direction) but also a direction that is horizontal to the light source (that is, the arrangement of the light sources) (Direction), luminance unevenness is likely to occur.
そこで、例えば特許文献1には、導光板の反射面上に、ドット印刷等によって導光板の反射面上に円形の光反射パターン或いは円錐形の光反射凹部(以下、これらを総称して光反射部と称す)を配列し、各光反射部の面積率を、各光源に対して垂直方向に離間する程大きく形成し、且つ、各光源に対して水平方向に離間する程大きく形成する技術が開示されている。
しかしながら、上述の特許文献1に開示された技術では、円形或いは円錐形とすることによって面積率の異なる光反射部を反射面上に容易に形成することが可能であるものの、これらの光反射部は光源からの光を拡散反射させるものであるため(すなわち、導光板の発光面側に全反射させるものではないため)、その反射光の制御が困難である。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1 described above, although it is possible to easily form light reflecting portions having different area ratios on the reflecting surface by using a circular or conical shape, these light reflecting portions Since the light from the light source is diffusely reflected (that is, not totally reflected on the light emitting surface side of the light guide plate), it is difficult to control the reflected light.
しかも、上述のように光反射部で乱反射した光は、発光面から出光するまでの間に不要な反射を繰り返すため、光のエネルギーロスを生じやすく、発光面から出光する光の輝度を低下させる虞がある。 In addition, as described above, the light irregularly reflected by the light reflecting portion repeats unnecessary reflections until it is emitted from the light emitting surface, so that it easily causes light energy loss and lowers the luminance of the light emitted from the light emitting surface. There is a fear.
本発明は、輝度の低下を招くことなく、発光面から出光する光の輝度ムラを容易に調整することのできるバックライトを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a backlight capable of easily adjusting luminance unevenness of light emitted from a light emitting surface without causing a decrease in luminance.
本発明は、発光面と反射面とが互いに対向する平面矩形形状の導光板の少なくとも一端面に設定した入射面に沿って、点発光する光源を複数配列したバックライトであって、前記導光板は、前記点光源からの入射光を前記発光面側に反射する平坦面よりなる平坦傾斜面と、当該平坦傾斜面に連設する部分円弧状の湾曲面よりなる湾曲傾斜面と、を有する前記発光面側へ向けて先細の光反射凹部を前記反射面上に複数具備し、前記各光反射凹部を前記光源に対して離間する程相対的に大きく形成し、且つ、前記光源の導光路から外れたもの程相対的に大きく形成したことを特徴とする。 The present invention is a backlight in which a plurality of light sources that emit point light are arranged along at least one end face of a planar rectangular light guide plate in which a light emitting surface and a reflective surface face each other, Includes a flat inclined surface formed of a flat surface that reflects incident light from the point light source toward the light emitting surface, and a curved inclined surface formed of a partially arcuate curved surface provided continuously to the flat inclined surface. A plurality of light reflecting concave portions tapered toward the light emitting surface are provided on the reflecting surface, each light reflecting concave portion is formed relatively large as being separated from the light source, and from the light guide path of the light source. It is characterized in that it is formed relatively larger as it comes off.
本発明のバックライトによれば、輝度の低下を招くことなく、発光面から出光する光の輝度ムラを容易に調整することができる。 According to the backlight of the present invention, it is possible to easily adjust the luminance unevenness of light emitted from the light emitting surface without causing a decrease in luminance.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図1はバックライトの分解斜視図、図2はバックライトの要部断面図、図3は導光板の反射面に配列される代表的な各光反射凹部を示す説明図、図4は導光板を図3のY1−Y1線、Yo−Yo線、及び、Yp−Yp線に相当する各線に沿ってそれぞれ示す要部断面図、図5は光反射凹部の形成方法の一例を示す部分拡大図、図6は光反射凹部の拡大図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view of a backlight, FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the backlight, and FIG. 3 is a representative light reflection arranged on the reflection surface of the light guide plate. FIG. 4 is an explanatory view showing the concave portion, FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part showing the light guide plate along each line corresponding to the Y1-Y1 line, Yo-Yo line, and Yp-Yp line in FIG. 3, and FIG. FIG. 6 is a partially enlarged view showing an example of a method for forming the recess, and FIG. 6 is an enlarged view of the light reflecting recess.
図1,2において符号1は液晶テレビ等に好適なバックライトを示し、このバックライト1は、上面が開口した扁平な略箱形形状のケース2を有する。ケース2は、例えば射出成型による樹脂成型品で構成され、背面板2aの内側一側寄りには隔壁3が立設している。そして、この隔壁3は、ケース2の内部を、LED収容室5と、導光室6とに画成している。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a backlight suitable for a liquid crystal television or the like. The backlight 1 has a flat, substantially box-
LED収容室5は、例えば、点発光する複数(例えば、3個)の表面実装型の発光ダイオード(以下、LEDと称す)10を光源として収容する。具体的には、LED収容室5の長手方向両端部には互いに対向する一対の基板保持溝5aが凹設しており、これら基板保持溝5aは、各LED10をLED基板11上に等間隔毎に実装した光源ユニット20をLED収容室5内に保持する。そして、図1,2に示すように、LED収容室5内に収容保持された各LED10は、隔壁3に凹設された連通溝7を介して、その発光面を導光室6に露呈する。
The
ここで、本実施形態において、各LED10は、所定色温度の白色光を発光する白色LEDである。このようなLED10は、例えば、R、G、Bの3つの発光体を1つのパッケージにして構成してもよく、また、例えば、単色のLEDに蛍光物質を塗布して出射光を白色光に変換するよう構成してもよい。
Here, in the present embodiment, each
導光室6は、例えば、一方の面に反射面30aを有する平面矩形形状の反射シート30と、発光面31aと反射面31bとが互いに平行に対向する平面矩形形状の導光板31と、一方の面に拡散シート33を貼着した平面矩形形状のレンズシート32と、を背面板2a側から順に積層して収容する。さらに、導光室6は、一方の面に反射面34aを有する短冊状の反射シート34を、各LED10に対向する側面板2bに沿って収容する。
The light guide chamber 6 includes, for example, a planar rectangular
なお、図中符号36は、ケース2に冠設するベゼルである。このベゼル36には、レンズシート32に貼着された拡散シート33を外部に露呈するための矩形の開口部36aが開口しており、図2に示すように、ベゼル36は、ケース2に冠設することにより、LED収容室5の上面開口部を閉塞し、さらに、レンズシート32(及び、拡散シート33)の縁辺部をケース2との間に挟持する。
図2〜4に示すように、各LED10に対向する導光板31の一端面は各LED10からの出射光を入射する入射面31cとして設定されており、この入射面31cから入射した光を反射して発光面31aに導く反射面31b上には、複数の光反射凹部50が凹設している。
As shown in FIGS. 2 to 4, one end surface of the
図6に示すように、各光反射凹部50は、発光面31aに向けて先細の半月状凹部(ムーンカット)であり、具体的には、各光反射凹部50は、反射面31bに対して所定角度(例えば、45°)で傾斜する平坦面よりなる平坦傾斜面50aと、当該平坦傾斜面50aに連設し、反射面31bに対して所定角度(例えば、45°)で傾斜する部分円弧状の湾曲面よりなる湾曲傾斜面50bとを有する。
As shown in FIG. 6, each
ここで、光反射凹部50は、例えば図5に示すように、円柱状のエンドミル51等の工具を用いて容易に削成することが可能である。すなわち、各光反射凹部50は、導光板31の反射面31bに対し、エンドミル51を所定角度α(例えば、α=45°)傾斜させた状態で押し当て、その先端面の一部を接触させることなく反射面31bを削ることにより、形成することができる。
Here, for example, as shown in FIG. 5, the
各光反射凹部50は、例えば図3に示すように、平坦傾斜面50aが入射面31cにそれぞれ正対した状態で、反射面31b上にマトリクス状に配列している。
For example, as shown in FIG. 3, each
さらに、各光反射凹部50は、発光面31aから均斉度の高い光を出射すべく、その大きさが反射面31b上での配設位置に応じて異なっている。具体的に説明すると、原則として、各光反射凹部50は、LED10に対して離間するもの程、相対的に大きく形成されている。ここで、LED10に対しての離間とは、LED10に対する垂直方向への離間、及び、LED10に対する水平方向への離間を含む。また、各光反射凹部50は、LED10に対して等しく離間するものであっても、各LED10から導光板31に入射する光の導光路(図3中において一点鎖線で囲まれた領域)から外れたもの程、相対的に大きく形成されている。さらに、LED10に対して等しく離間するものであっても、各光反射凹部50は、各LED10の導光路が重なる領域に位置するものが、単一のLED10の導光路上のものよりも相対的に小さく形成されている。
Furthermore, the size of each
すなわち、例えば、図3に示すX−Y座標系(但し、X1<Xl<Xm<Xn,Y1<Yo<Yp=Ymax)において、反射面31b上の座標(X1,Y1)に位置する光反射凹部50は、最も小さく形成されている。
That is, for example, in the XY coordinate system shown in FIG. 3 (where X1 <Xl <Xm <Xn, Y1 <Yo <Yp = Ymax), the light reflection located at the coordinates (X1, Y1) on the reflecting
また、座標(X1,Y1)に位置する光反射凹部50よりも、座標(X1,Yl)に位置する光反射凹部50が相対的に大きく形成され、さらに、座標(X1,Ym)に位置する光反射凹部50が相対的に大きく形成され、さらに、座標(X1,Yn)に位置する光反射凹部50が相対的に大きく形成されている。
Further, the
また、LED10の導光路から最も外れた座標(X1,Yp)に位置する光反射凹部50は最も大きく形成されており、この光反射凹部50よりも、座標(Xl,Yp)に位置する光反射凹部50が相対的に小さく形成され、さらに、座標(Xm,Yp)に位置する光反射凹部50が相対的に小さく形成されている。
Further, the light reflection
また、2つのLED10の導光路が重なる領域の座標(Xn,Yp)に位置する光反射凹部50は、LED10から同等の距離だけ離間する光反射凹部50よりも相対的に小さく形成されている。特に、この座標(Xn,Yp)に位置する光反射凹部50は、座標(Xm,Yp)に位置する光反射凹部50よりもLED10から離間するにも拘わらず、相対的に小さく形成されている。また、この座標(Xn,Yp)に位置する光反射凹部50は、座標(Xn,Yo)に位置する光反射凹部50よりもLED10から離間するにも拘わらず、相対的に小さく形成されている。
Further, the
ここで、各光反射凹部50の大きさは、同一径の円柱状のエンドミル51を用いて、その削成深さt(図5参照)によって容易に規定することが可能である。なお、各光反射凹部50の大きさは、上述の各原則に従ってそれぞれ設定されるものであるが、実験やシミュレーション等の結果に基づいて適宜補正してもよいことは勿論である。
Here, the size of each of the
次に、各光反射凹部50のより具体的な一例について、図4を参照して説明する。図4(a)〜(c)は、例えば、直径0.8mmのエンドミル51を用いて削成深さt=0.08mm〜0.4mmの範囲内で形成した各光反射凹部50が、反射面31b上において、LED10の水平方向(図3のX軸方向)に1.5mmピッチ、垂直方向(図3のY軸方向)に1mmピッチでマトリクス状に配列された対角長が約8インチの導光板31を示す。
Next, a more specific example of each
図4(a)は、図3のY1−Y1線に相当する位置での要部断面図であり、同図において、領域A〜Cは何れも単一のLED10の導光路上の領域に相当する。従って、各光反射凹部50は、入射面31cに最近のものが最も小さく(深さt=0.08mm)、入射面31cから離間するにつれて段階的に等比で大きくなっている。
4A is a cross-sectional view of the main part at a position corresponding to the Y1-Y1 line in FIG. 3, and in this figure, the areas A to C all correspond to areas on the light guide path of the
図4(b)は、図3のYo−Yo線に相当する位置での要部断面図であり、同図において、領域AはLED10の導光部から外れた領域に相当し、領域B,Cは単一のLED10の導光路上の領域に相当する。従って、領域Aにおいて、各光反射凹部50は、入射面31cから離間するにつれて段階的に等比で小さくなっている。また、領域Bにおいて、入射面31cに最も近い光反射凹部50は、入射面31cから最も離間する領域Aの光反射凹部50よりも相対的に小さく、且つ、領域B,Cにおいて、各光反射凹部50は、入射面31cから離間するにつれて段階的に等比で大きくなっている。
4B is a cross-sectional view of a main part at a position corresponding to the Yo-Yo line in FIG. 3, in which the region A corresponds to a region removed from the light guide portion of the
図4(c)は、図3のYp−Yp線に相当する位置での要部断面図であり、同図において、領域A,BはLED10の導光路から外れた領域に相当し、領域Cは2つのLED10の導光路が重なる領域に相当する。また、領域Aにおいて、入射面31cに最も近い光反射凹部50は、LED10の導光部から最も外れた遠方に位置する。従って、領域A,Bにおいて、各光反射凹部50は、入射面31cに最近のものが最も大きく(深さt=0.4mm)、入射面31cから離間するにつれて段階的に等比で小さくなっている。また、領域Cにおいて、入射面31cに最も近い光反射凹部50は、入射面31cから最も離間する領域Bの光反射凹部50よりも相対的に小さく、各光反射凹部50は、入射面31cから離間するにつれて段階的に大きくなっている。
FIG. 4C is a cross-sectional view of the main part at a position corresponding to the Yp-Yp line in FIG. 3. In FIG. 4, regions A and B correspond to regions out of the light guide path of the
このような構成において、各LED10から導光板31に入射された光は、そのほとんどが各光反射凹部50の平坦傾斜面50aによって発光面31a側に全反射する(図4(a)〜(c)参照)。また、平坦傾斜面50aで反射されずに反射シート34に到達し、当該反射シート34の反射面34aで反射した入射光の一部(戻り光)も、各光反射凹部50の湾曲傾斜面50bで発光面31a側に無駄なく反射する。
In such a configuration, most of the light incident on the
このような実施形態によれば、導光板31の反射面31bに形成する各光反射凹部50を、入射面31cに正対する平坦面よりなる平坦傾斜面50aと、この平坦傾斜面50aに連設する部分円弧状の湾曲面よりなる湾曲傾斜面50bとを有する発光面31a側に先細の凹部で構成し、各LED10から導光板31への入射光のほとんどを平坦傾斜面50aによって発光面31a側に全反射させることにより、導光板31に入射した光が発光面31aから出光するまでの間に不要な反射を繰り返すことを低減することができる。従って、入射光のエネルギーロスを低減することができ、発光面31aから出光する光の輝度を格段に向上させることができる。
According to such an embodiment, the
また、平坦傾斜面50aはLED10からの入射光を全反射させるものであるため、各平坦傾斜面50aの面積比の設定により反射面31b上の各部で発光面31a側に反射させる光量を容易に制御することができ、発光面31aから出向する光の輝度ムラを容易に調整することができる。すなわち、各光反射凹部50を、各LED10に対して離間する程相対的に大きく形成し、且つ、各LED10の導光路から外れたもの程相対的に大きく形成することにより、均斉度の高い光を発光面31aから出光させることができる。
Further, since the flat inclined surface 50a totally reflects the incident light from the
さらに、導光板31内において、各LED10の導光路が重なる領域に位置する各光反射凹部50を、単一のLED10の導光路上のものよりも相対的に小さく形成することにより、より均斉度の高い光を発光面31aから出光させることができる。
Furthermore, in the
また、各光反射凹部50を同一径の円柱状のエンドミル51によって削成し、各光反射凹部50の大きさをエンドミル51による削成深さで規定することにより、平坦傾斜面50aの面積比を容易に制御することができる。特に、大きな平坦傾斜面50aを必要とする領域においては、エンドミル51による削成深さが深く、平坦傾斜面50aを導光板31内のより深い位置まで臨ませることができるので、入射光をより効果的に発光面31a側に反射させることができる。
Further, each
なお、上述の実施形態においては、反射面上に各光反射凹部を格子状に配列した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、反射面上に各光反射凹部を千鳥状に配列してもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the light reflecting recesses are arranged in a lattice shape on the reflecting surface has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, each light reflecting on the reflecting surface. The recesses may be arranged in a staggered pattern.
また、上述の実施形態においては、導光板の一端面に入射面を設定し、この単一の入射面に沿ってLEDを配列した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光板の複数の端面に入射面を設定し、各入射面に沿ってLEDをそれぞれ配列してもよいことは勿論である。この場合、反射面上には、各入射面にそれぞれ対応した指向性を有する各光反射凹部(すなわち、各入射面毎にそれぞれ正対する各光反射凹部)が形成される。 In the above-described embodiment, an example in which an incident surface is set on one end surface of the light guide plate and LEDs are arranged along the single incident surface has been described. However, the present invention is not limited to this. Of course, incident surfaces may be set on a plurality of end surfaces of the light guide plate, and LEDs may be arranged along the respective incident surfaces. In this case, each light reflecting recess having directivity corresponding to each incident surface is formed on the reflecting surface (that is, each light reflecting recess facing each incident surface).
また、上述の実施形態においては、円柱状のエンドミルを用いて反射面上に光反射凹部を直接的に削成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、予めエンドミルで光反射凹部を削成した導光板を用いて金型を作成し、当該金型を用いた射出成型等によって導光板を成型することで反射面上に光反射凹部を形成してもよい。勿論、このように金型を介して反射面上に光反射凹部を形成することも、エンドミルを用いて反射面上に光反射凹部を削成するという概念に含まれるものである。 Moreover, in the above-described embodiment, an example in which the light reflecting concave portion is directly cut on the reflecting surface using a cylindrical end mill has been described, but the present invention is not limited thereto, for example, Even if the light reflection recess is formed on the reflection surface by creating a mold using the light guide plate in which the light reflection recess has been cut in advance by an end mill, and molding the light guide plate by injection molding using the mold. Good. Of course, the formation of the light reflecting recesses on the reflecting surface through the mold as described above is also included in the concept of cutting the light reflecting recesses on the reflecting surface using an end mill.
また、上述の実施形態においては、光源としてLEDを採用した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、点発光する他の発光素子を光源として用いてもよいことは勿論である。 In the above-described embodiment, an example in which an LED is used as a light source has been described. However, the present invention is not limited thereto, and other light emitting elements that emit point light may be used as a light source. It is.
1…バックライト、10…発光ダイオード(光源)、31…導光板、31a…発光面、31b…反射面、31c…入射面、50…光反射凹部、50a…平坦傾斜面、50b…湾曲傾斜面、51…エンドミル(工具)
代理人 弁理士 伊 藤 進
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Backlight, 10 ... Light emitting diode (light source), 31 ... Light guide plate, 31a ... Light emission surface, 31b ... Reflection surface, 31c ... Incident surface, 50 ... Light reflection recessed part, 50a ... Flat inclined surface, 50b ... Curved inclined surface 51 ... End mill (tool)
Agent Patent Attorney Susumu Ito
Claims (3)
前記導光板は、前記点光源からの入射光を前記発光面側に反射する平坦面よりなる平坦傾斜面と、当該平坦傾斜面に連設する部分円弧状の湾曲面よりなる湾曲傾斜面と、を有する前記発光面側へ向けて先細の光反射凹部を前記反射面上に複数具備し、
前記各光反射凹部を前記光源に対して離間する程相対的に大きく形成し、且つ、前記光源の導光路から外れたもの程相対的に大きく形成したことを特徴とするバックライト。 A backlight in which a plurality of light sources emitting point light are arranged along an incident surface set to at least one end surface of a planar rectangular light guide plate in which a light emitting surface and a reflective surface are opposed to each other,
The light guide plate includes a flat inclined surface formed of a flat surface that reflects incident light from the point light source toward the light emitting surface, a curved inclined surface formed of a partially arcuate curved surface connected to the flat inclined surface, and A plurality of tapered light reflecting recesses on the reflecting surface toward the light emitting surface side,
The backlight is characterized in that each of the light reflecting concave portions is formed to be relatively large as it is separated from the light source, and the light reflecting recess is formed to be relatively large as it is separated from the light guide path of the light source.
前記各光反射凹部の大きさを、前記エンドミルによる削成深さで規定したことを特徴とする請求項1または請求項2記載のバックライト。 Each of the light reflecting recesses is formed on the reflecting surface by a cylindrical tool having the same diameter inclined at a set angle,
3. The backlight according to claim 1, wherein the size of each of the light reflecting recesses is defined by a cutting depth by the end mill.
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