JP3743990B2

JP3743990B2 - Surface light source device

Info

Publication number: JP3743990B2
Application number: JP09263497A
Authority: JP
Inventors: 昌鎬鄭; 茂青山
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: JPH10283817A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶などを用いた表示画面を背面より照射する面光源装置（以下、バックライトという）に係り、特に、面内輝度を均一化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯電話などに用いられ、比較的、低消費電力、ローコストな液晶表示画面のバックライトとして、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）等の点光源を光源としたものが知られている。図２３に従来のＬＥＤを光源とするバックライトの一例を示す。バックライト１０１は、複数個のアレイ状に並べられたＬＥＤ１０２と、これらＬＥＤ１０２からの投光を光入射端面１０３ａにおいて入射し、面状に広げ、出光面１０３ｂより出射する矩形形状の導光板１０３とから成る。ＬＥＤ１０２からの投光は、反射板１０４により出光面１０３ｂ方向に反射され、導光板１０３の裏面に刻まれた凹凸パターン１０５と出光面１０３ｂ上に設けられた拡散板１０６により均一な光とされ、液晶表示装置の液晶パネル（不図示）に、その背面から照射される。
【０００３】
このようなバックライト１０１では、液晶パネルの大型化に伴い導光板１０３の面積が大きくなると、出光面１０３ｂ内の輝度の低下を防ぐためには、ＬＥＤ１０２の数を増やし、発光パワーを大きくする必要がある。例えば、図２４に示すような、携帯電話１１０の１．７インチの液晶表示装置１１１では、２個のＬＥＤで済むが、図２５に示すような携帯パーソナル情報装置１２０の３．５インチのカラー液晶表示装置１２１では、１０個のＬＥＤが必要である。また、近年、ＬＥＤの高輝度化に伴い、バックライト内のＬＥＤ数の削減が図られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２３に示すような構成のバックライト１０１では、面内輝度の均一化を図ることが困難であり、さらに、ＬＥＤ数を削減すると、より一層面内輝度の均一化を図ることが困難であるといった問題があった。以下、その理由を図２６乃至図２８を参照して説明する。図２６（ａ）はバックライト１０１の上面図、図２６（ｂ）は図２６（ａ）のＸ1 Ｘ1 ´，Ｘ2 Ｘ2 ´，Ｘ3 Ｘ3 ´断面における強度分布図である。図２６（ａ）に示すように、導光板１０３は、アレイ状に並べられたＬＥＤ１０２からの投光を光入射端面１０３ａから直接入射し、結合している。このため、図２６（ｂ）に示すように、光入射端面１０３ａ近傍のＸ1 Ｘ1 ´断面における入射光の強度は不均一となり、輝度ムラが生じ、バックライトとして有効な範囲が減少するといった問題があった。また、ＬＥＤ１０２からの投光を直接入射しているため、各々のＬＥＤ１０２の発光パワーにバラツキがあると、光入射端面１０３ａ近傍における入射光の強度はさらに不均一となり、バックライトとして有効な範囲がさらに減少するといった問題があった。
【０００５】
また、図２７（ａ）に示すバックライト１４０は、高輝度なＬＥＤ１０２を用いることで、素子数を削減し、低コスト化を図ったものである。このバックライト１４０では、ＬＥＤ１０２数を削減したため、ＬＥＤ１０２間の間隔が大きくなり、図２７（ｂ）に示すように、光入射端面１０３ａ近傍のＸ1 Ｘ1 ´断面における入射光の強度がより不均一となる。このため、バックライトとしての有効範囲がさらに減少する。
【０００６】
さらに、図２８（ａ）に示すバックライト１５０は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の光を照射する３種のＬＥＤ１０２を備え、カラーの液晶表示画面に用いられるものである。このバックライト１５０では、図２８（ｂ）に示すように、導光板１０３の光入射端面１０３ａ端部において、各ＬＥＤ１０２近傍ではその色が顕著に表れるため、色ムラが生じ、バックライトとしては有用ではない。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、点光源からの投光を線光源化手段を介して線状に広げてから導光板に入射させることにより、導光板の光入射端面における入射光の強度を均一化し、面内輝度の均一化を図ることができる面光源装置を提供することを目的とする。また、点光源数を削減しても、輝度を維持することができる面光源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光を投光する点光源と、この点光源からの投光が入射され、この入射光を面状に広げて出射する導光板とを備えた面光源装置において、前記導光板の光入射端面に沿って配置され、前記点光源からの投光を該導光板の入射辺に平行な方向に伝搬させながら該投光を該導光板の光入射端面に結合させる線光源化手段を備え、この線光源化手段は、前記導光板の光入射端面と空気層ギャップを介して接して光出射面となる側面を持つ線状導光体であり、かつ、前記導光板とは該線状導光体及び該導光板の上下表面の少なくとも一方で繋がれており、この繋がった部分以外は空気層ギャップを介して対向しており、この空気層ギャップは、点光源から離れるにつれて高さ方向寸法が小さくなるものとされ、該線状導光体に入射した前記点光源からの投光の一部を、前記側面で前記導光板への光入射方向とは反対方向に反射させ、さらにそれを該側面とは反対側の面で導光板方向に反射させることで、該導光板の入射辺に平行な方向に伝搬させながら、該投光を該導光板の光入射端面に結合させ、さらには、前記導光板の光入射端面と前記線状導光体の前記光出射面となる側面との間の前記空気層においても光を伝搬させながら、一部の光を該導光板内に入射させることによって、前記点光源からの光を線状に広げるものである。
【０００９】
この構成においては、点光源からの投光の一部は、線光源化手段内において反射を繰り返して線光源化された後に導光板に入射され、この導光板において面光源化される。このように、点光源からの投光は線光源化手段によって、導光板の入射辺に平行な方向に均一化された光となり、導光板の光入射端面に結合される。
【００１０】
また、点光源からの投光の一部は、導光板の光入射端面と線状導光体における導光板の光入射端面に対向する側面との間で反射を繰り返して線光源化された後に、導光板に入射され、面光源化される。
【００１２】
また、点光源からの投光は、空気層ギャップを介して対向する部分では全反射され、繋がった部分では線状導光体から導光板へ出射されるので、点光源からの投光を導光体の入射辺に平行な方向に伝搬させながら、一部の光を導光板内に入射させて、線状に広げることができる。
【００１５】
また、線状導光体は、点光源から離れるにつれてその厚み幅が薄くなる形状を成しており、さらに、線状導光体における導光板の光入射端面に対向する側面とは反対側の側面、及び点光源と相対する端面に反射板を配置したものであってもよい。この構成においては、点光源から導光板の入射辺に平行な方向に投光された光は、線状導光体における導光板の光入射端面に対向する側面とは反対側の側面、及び点光源と相対する端面に配置された反射板によって反射され、導光板の光入射端面に向けられる。これにより、矩形形状の導光体と比べて、効率良く光を出射させることができる。
また、線状導光体における導光板の光入射端面に対向する側面とは反対側の側面、及び点光源と相対する端面に反射板を配置するので、光漏れが少なくなり、効率良く光を導光板に向けて出射させることができる。
また、線状導光体における導光板の光入射端面に対向する側面に、この側面からの出射光の平行方向への指向性を高める素子を配置したものであってもよい。これにより、線状導光体から斜めに出射する光を素子により平行化し、面内輝度を均一化することができる。
また、線状導光体における導光板の光入射端面に対向する側面に、空気層を介して拡散シートを配置したものであってもよい。これにより、線状導光体からの出射光を、拡散シートによって拡散されほぼ均一に混じった光とし、面内輝度を均一化することができる。
また、線状導光体における導光板の光入射端面に対向する側面の表面に、周期的拡散パターンを設けたものであってもよい。これにより、線状導光体から斜めに出射する光を、拡散パターンにより平行化して導光板に入射させることができ、面内輝度を均一化することができる。
また、線状導光体における導光板の光入射端面に相対する側面の表面に非周期的拡散パターンを、導光板の光入射端面の表面に周期的拡散パターンを設けたものであってもよい。これにより、線状導光体から斜めに出射する光を、両拡散パターンによって平行化することができるので、面内輝度を均一化することができる。
また、線状導光体における導光板の光入射端面に対向する側面とは反対側の側面上に、周期的拡散パターンを設けたものであってもよい。これにより、点光源から光入射端面に対向する側面とは反対方向に出射又は反射された光を、周期的拡散パターンに通すことにより、拡散されほぼ均一に混じった光にすることができ、面内輝度を均一化することができる。
また、線状導光体の上面と導光板との光結合部上面に正反射テープを貼ったものであってもよい。これにより、線状導光体から出射した光は、正反射テープに反射されて、導光板に入射されるため、光漏れが少なくなり、効率良く導光板に向けて光を出射することができる。
また、点光源とこの点光源からの投光の広がりを抑える反射壁とからなる発光モジュールを備え、この発光モジュールから出射された光を線状導光体に結合させたものであってもよい。これにより、点光源からの投光を反射壁により反射させて広がりを抑え、効率良く線状導光体に向けて出射することができる。
また、点光源と線状導光板とを一体化させたものであってもよく、これにより、部品点数の削減と装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
また、空気層ギャップが点光源から離れるにつれ、狭くなるものであってもよい。これにより、点光源からの投光は、点光源から離れるにつれて線状導光体から導光板へ出射し易くなるので、入射辺に平行な方向での導光板への出射光量がほぼ均一とし、面内輝度を均一化することができる。
また、線状導光体の点光源と相対する端面のコーナー部が丸まっているものであってもよく、端面のコーナー部に向けて投光された光を、このコーナー部において反射させることができ、導光体の出射効率が向上する。
また、導光板の少なくとも２辺以上の光入射端面と線状導光体が繋がっているものであってもよく、これにより、２辺以上の光入射端面から、線状導光体において線状に広げられた光が入射されるので、一辺に線状導光体が繋がったものと比べて、面内輝度が均一となる。
また、点光源が線状の導光体の端面であって、導光板の光入射端面のコーナー部に配置されており、点光源からの光の一部を導光板に直接入射させる端面を設けたものであってもよく、これにより、導光板の点光源から伸びる対角線領域に生じる輝度ムラを抑えることができる。
また、線状導光体と導光板とが一体成型で作製されているものであってもよく、これにより、省部品化と省工数化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）図１（ａ）は本実施形態によるバックライトの斜視図、図１（ｂ）はこのバックライトの平面図である。バックライト１は、光を投光するＬＥＤ２（点光源）と、この投光を線光源化して出射面３ａより出射する線状の導光体３（線光源化手段）と、この線状化された光を光入射端面４ａにおいて入射し面光源化する導光板４とを備えている。導光板４は矩形形状を成しており、その矩形形状の長辺の一辺である光入射端面４ａに沿って導光体３が空気層６を介して配置されている。この導光体３はＬＥＤ２から離れるにつれてその厚み幅が薄くなるくさび型形状を成しており、その出射面３ａと反対側の側面３ｂ、ＬＥＤ２と相対する端面３ｃ、及び導光体３の上面には反射板５が配置される。なお、ＬＥＤ２は基板７上に配置されている。
【００１９】
導光体３は、ＬＥＤ２からの投光の一部を、出射面３ａにおいて導光板４への入射方向とは反対方向に反射させ、さらにそれを反射板５において導光板４方向に反射させることで、導光板４の入射辺４ｂに平行な方向に伝搬させながら、投光の一部を出射面３ａより出射し、導光板４の光入射端面４ａに結合させるものである。また、ＬＥＤ２からの投光の一部は、導光板４の光入射端面４ａと導光体３の出射面３ａとの間で反射を繰り返して線光源化された後に、導光板４に入射される。この入射光９は、導光板４において面光源化されて出光面４ｃより出射される。
【００２０】
このように、ＬＥＤ２からの投光を、導光体３を通して導光板４の入射辺４ｂに平行な方向に線光源化して、導光板４に入射させているので、ＬＥＤ２からの光を直接導光板４の光入射端面４ａに結合させるものに比べて、導光板４の光入射端面３ａにおける入射光の強度は均一となり、面内輝度を均一化することができる。また、光入射端面４ａと出射面３ａ間の空気層６においても光を伝搬させているので、より均一に導光板４の入射辺４ｂに平行な方向に光を広げることができる。また、導光体３はくさび型を成しているため、ＬＥＤ２から導光板４の３ｂにおいて反射させて、光入射端面４ａ方向に向けることができる。従って、矩形形状の導光体３と比べて、効率良く導光板４に向けて光を出射することができる。また、導光体３の出射面３ａとは反対側の側面３ｂ、及びＬＥＤ２と相対する端面３ｃに反射板５を配置したので、光漏れが少なくなり、さらに効率良く導光板４に向けて光を出射し、光を導光板４の光入射端面４ａに結合させることができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
図２（ａ）（ｂ）は本実施形態によるバックライトの平面図及び側面図であるバックライト１は、導光体３の出射面３ａに、出射面３ａからの出射光の平行方向への指向性を高めるプリズムシート１２を配置したものである。これにより、導光体３から斜めに出射する光を、プリズムシート１２により平行化して導光板４に入射させることができるので、導光板４の光入射端面３ａにおける入射光の強度を均一とし、面内輝度を均一化することができる。
【００２２】
（第３の実施形態）
図３は本実施形態によるバックライトの導光体３部分の平面図である。導光体３は、その出射面３ａに、空気層を介して拡散シート１３を配置したものである。導光体３からの出射光は拡散シート１３を通され、拡散されほぼ均一に混じった光となる。このため、均一に線状に広がった光を導光板４に入射させることができ、面内輝度を均一化することができる。
【００２３】
（第４の実施形態）
図４は本実施形態によるバックライトの導光体３部分の平面図である。導光体３は、その出射面３ａの表面に、周期的拡散パターン１４を設けたものである。ＬＥＤ２からの投光は、周期的拡散パターン１４により平行化されて導光板４の光入射端面４ａに結合されるので、光入射端面４ａにおける入射光の強度が均一となり、面内輝度を均一化することができる。
【００２４】
（第５の実施形態）
図５（ａ）（ｂ）は本実施形態によるバックライトの平面図及び拡大図である。バックライト１は、導光体３の出射面３ａの表面に非周期的拡散パターン１５を、導光板４の光入射端面４ａの表面に周期的拡散パターン１６を設けたものである。これにより、導光体３から斜めに出射する光を、両拡散パターン１５，１６により平行化して導光板４に入射させることができるので、導光板４の光入射端面４ａにおける入射光の強度が均一となり、面内輝度を均一化することができる。
【００２５】
（第６の実施形態）
図６は本実施形態によるバックライトの導光体３部分の平面図である。本実施形態においては、導光体３の出射面３ａとは反対側の側面３ｂ上に、周期的拡散パターン１７を設けている。これにより、ＬＥＤから光入射端面とは反対方向に出射又は反射された光を、周期的拡散パターン１７で、拡散され均一に混じった光とすることができるので、面内輝度を均一化することができる。
【００２６】
（第７の実施形態）
図７は本実施形態によるバックライトの要部断面図である。本実施形態に係るバックライト１は、導光体３の上面と導光板４との光結合部上面に正反射テープ１８を貼ったものである。これにより光漏れが少なくなるので、効率良く導光板４に向けて光を出射することができる。これにより、１つのＬＥＤ２でバックライトの輝度を維持することができる。また、バックライトの低消費電力化を図ることができる。
【００２７】
（第８の実施形態）
図８は本実施形態によるバックライトの要部平面図である。本実施形態においては、ＬＥＤ２を３原色の光を投光する３つのＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃとしたものであり、これにより、これらＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃからの投光を導光体３において結合し、線状化した後に出射面３ａより出射することができ、導光板の面内で起こり得る色ムラの発生を抑えることができる。
【００２８】
（第９の実施形態）
図９は本実施形態によるバックライトの要部平面図である。本実施形態は、ＬＥＤ２とこのＬＥＤ２からの投光の広がりを抑える反射壁１９ａとからなる発光モジュール１９を備え、この発光モジュール１９から出射された光を導光体３に結合させるものである。発光モジュール１９によりＬＥＤ２からの投光の広がりを抑えることができるので、効率良く導光体３において光を結合させることができる。これにより、少ないＬＥＤ数でバックライトの輝度を維持することができると共に、低消費電力化を図ることができる。
【００２９】
（第１０の実施形態）
図１０は本実施形態によるバックライトの平面図である。本実施形態に係るバックライト１は、ＬＥＤ２と導光体３とを一体化させたものである。これにより、部品点数が削減されるので、コスト削減を図ることができると共に、バックライト１の小型化を図ることができる。
【００３０】
（第１１の実施形態）
図１１（ａ）は本実施形態によるバックライトの斜視図、図１１（ｂ）はこのバックライトの導光体近傍の側面図、図１１（ｃ）は導光体の出射面と導光板の光入射端面間に設けられた継ぎ目と空気層ギャップ部分の高さ変化の様子を示す図である。このバックライト１は導光体３と導光板４とを上表面の一方で繋げ、この繋がった部分（以下、継ぎ目という）２０以外の部分を、空気層ギャップ２１を介して対向させたものである。空気層ギャップ２１は、その長さ方向（Ｘ方向：寸法Ｗ）においてＬＥＤ２から離れるにつれて狭く（すなわち、高さ方向（Ｚ方向）寸法が小さく）なり、継ぎ目２０は逆に広くなっている。
【００３１】
ＬＥＤ２からの投光のうち、空気層ギャップ２１に入射した光９ａは、全反射され、導光体３に沿ってＸ方向に伝搬される。また、上部の継ぎ目２０から伝搬中の一部の光９ｂが導光板４側に漏れている。このように、Ｘ方向に光を伝搬させながら、一部の光を導光板４側に入射させることで、ＬＥＤ２からの投光を線光源化させている。これにより、第１実施形態のものと同様に、導光板４の光入射端面４ａにおける入射光の強度を均一とし、面内輝度の均一化を図ることができる。
【００３２】
ここで、空気層ギャップ２１部分をＬＥＤ２から離れるにつれて狭くした理由を図１２を参照して説明する。図１２（ａ）に示すように、空気層ギャップ２１部分の高さを一定とした場合には、ＬＥＤ２からの投光のうち、多くの光が、空気層ギャップ２１を越えることができず、導光体３に沿ってＸ方向に伝搬され続け、ＬＥＤ２と相対する端面３ｃから抜けて損失する。このため、導光体３の出射効率は低いものとなる。また、この場合には、図１２（ｂ）に示すように、継ぎ目２０から導光板４側へ漏れる光は、ＬＥＤ２から離れるにつれて急激に減少する。このため、Ｘ方向における導光板４への出射光量は不均一となる。それに対し、本実施形態では、空気層ギャップ２１を介して対向する部分をＬＥＤ２から離れるにつれて狭くしたことにより、ＬＥＤ２から離れるにつれてＬＥＤ２からの投光が導光板４に漏れ易くなるため、導光体３の出射効率の向上が図れる。また、図１２（ｃ）に示すように、継ぎ目２０から導光板４側へ漏れる光の量をほぼ均一化することができるため、面内輝度の均一化を図ることができる。また、導光体３と導光板４とを一体成型で作成すれば、省部品化及び省工数化を図り、コスト削減を図ることができる。
【００３３】
（第１２の実施形態）
図１３（ａ）は本実施形態によるバックライトの平面図である。このバックライトは、上述の図１１に示したバックライト１における導光体３のＬＥＤ２と相対する端面３ｃのコーナー部２２が丸まっているものである。図１３（ｂ）に示すように、導光体３のＬＥＤ２と相対する端面３ｃのコーナー部が直角となっている場合には、端面３ｃから多くの投光が抜ける。しかし、図１３（ａ）に示すように、端面３ｃのコーナー部２２に丸みをつけることにより、このコーナー部２２に向けて反射された光を反射させ、導光板４に向けて出射させることができるため、導光体３の出射効率の向上を図ることができる。
【００３４】
（第１３の実施形態）
図１４（ａ）は本実施形態によるバックライトの斜視図、図１４（ｂ）はこのバックライトの導光板における光の広がりを説明するための平面図、図１４（ｃ）は上述の図１１に示したバックライト１の導光体４における光の広がりを説明するための平面図である。このバックライト１は、上述の図１１に示したバックライトにおける継ぎ目２２の表面に、空気層ギャップ２１に沿ってポッチ（***部）２３をアレイ状に並べたものである。これにより、図１４（ｂ）に示すように、ポッチ２３により継ぎ目２２から導光体４に漏れる光のうちの半分は、進行方向とは逆方向に分散され、導光板４全面で均一化される。従って、図１４（ｃ）に示すように、導光板４内のＬＥＤ２から離れたコーナー部において光量不足となり、輝度ムラが発生することを防ぐことができる。
【００３５】
（第１４の実施形態）
図１５（ａ）は本実施形態によるバックライトの平面図、図１５（ｂ）はこのバックライトのＬＥＤ２近傍の斜視図である。このバックライト３１は、導光板４の矩形形状の２辺を光入射端面４ａとし、これらの光入射端面４ａに導光体３を繋げたものである。ＬＥＤ２は導光体３の端面であって、導光板４の光入射端面４ａのコーナー部に配置されており、このＬＥＤ２の正面には、ＬＥＤ２からの光の一部を導光板４に直接入射させるための窓３２（端面）が設けられている。ＬＥＤ２からの投光のうち、正面方向に出射された光は、窓３２から直接導光板４に入射される。図１５（ｃ）に示すように、窓３２のない構成にあっては、導光板４の対角線領域に光量不足で影ができ、輝度ムラが発生し易いが、この問題を解決することができる。また、２つの光入射端面４ａより線状に広げられた光が入射されるので、一つの導光体３が繋げられたものと比して、入射光の強度は均一となり、面内輝度を均一化することができる。
【００３６】
（第１５の実施形態）
図１６は本実施形態によるバックライトの分解斜視図であり、図１７（ａ）（ｂ）は同側面図及び斜視図、図１７（ｃ）は同バックライトの作用を説明するための図である。このバックライト４０は、発光モジュール４１と導光板４とを備えたものである。発光モジュール４１は、アレイ状に並べられ光を投光する複数のＬＥＤ４２と、このＬＥＤ４２を保持する基板７上に設けられた白色樹脂等で形成された反射面４３とから成る。この反射面４３は、導光板４の光入射端面４ａの下位置に結合され入射辺４ｂ方向に伸びる垂直反射面４３ａと、この垂直反射面４３ａに続く下面反射面４３ｂと、この垂直反射面４３ａに対向する基板側反射面４３ｃとから構成され、一体的に作製されたものである。この光源モジュール４１の上面には、ＬＥＤ４２からの投光の上方向の広がりを抑える上面反射面４４が設けられている。
【００３７】
ＬＥＤ４２からの投光のうち、光入射端面４ａ及び上面反射面４４に向かった光４５は、導光板４への入射方向（Ｙ方向）を保ちながら、導光板４の光入射端面４ａに直接入射される。ＬＥＤ４２からの投光のうち、垂直反射面４３ａに向かった光４６は、この垂直反射面４３ａ、下面反射面４３ｂ及び基板側反射面４３ｃとの間で多重反射されて、Ｘ方向に広げられ、導光板４の光入射端面４ａに入射される。
【００３８】
ここで、ＬＥＤ４２からの投光の一部を多重反射させることによる作用効果について、図１８及び図１９を参照して説明する。図１８（ａ）は単体のＬＥＤ４２からの投光の強度分布図、図１８（ｂ）は反射面４３において多重反射された単体のＬＥＤ４２からの投光の強度分布図、図１９（ａ）は、アレイ状に並べられた複数のＬＥＤ４２からの投光の強度分布図、図１９（ｂ）は反射面４３において多重反射された複数のＬＥＤ４２からの投光の強度分布図である。図１８（ａ）に示すように、単体のＬＥＤ４２からの投光の強度は、その正面位置において最も強いものとなっている。このため、図１９（ａ）に示すように、アレイ状に並べられた複数のＬＥＤ４２からの投光の強度も各ＬＥＤ４２の正面位置において最も強いものとなっている。従って、この投光を直接導光板４の光入射端面４ａに入射させると、光入射端面４ａにおける入射光の強度は均一とならず、面内輝度の均一化を図ることができない。ＬＥＤ４２からの投光を反射面４３間において多重反射させると、図１８（ｂ）に示すように、一部の光はＸ方向に分散されて広げられる。これにより、図１９（ｂ）に示すように、光入射端面４ａにおける入射光の強度は均一となり、面内輝度の均一化を図ることができる。また、ＬＥＤ４２からの投光を多重反射させて、Ｘ方向に均一化しているので、各ＬＥＤ４２による発光パワーにばらつきがあっても、その影響を少なくすることができる。
【００３９】
このように、本実施形態のバックライト４０によれば、ＬＥＤ４２からの投光を反射面４３間において多重反射させ、Ｘ方向に均一化させてから導光体４の光入射端面４ａに結合させているので、入射光の強度が均一化となり、面内輝度の均一化を図ることができる。また、発光モジュール４１の上面に上面反射面４４を配置したので、ＬＥＤ４２から上方向に投光された光も導光板４に入射させることができ、発光モジュール４１の出射効率の向上を図ることができる。また、この上面反射面４４を正反射テープとしてもよく、この場合においては、容易かつ低コストで上面反射面４４を形成することができる。
【００４０】
さらに、発光モジュール４１が、上面反射面４４と一体成型されているものであってもよい。図２０（ａ）にこの発光モジュール４１を備えたバックライト４０の側面図を、図２０（ｂ）に発光モジュール４１の斜視図を示す。このバックライト４１の発光モジュール４１は、垂直反射面４３ａ、下面反射面４３ｂ、基板側反射面４３ｃ及び上面反射面４４が一体的に作製されたものであり、垂直反射面４３ａと上面反射面４４の間に導光板４が挟みこまれて固定されている。このように、４つの反射面を一体的に作製したので、部品点数を削減し、低コスト化を図ることができる。
【００４１】
（第１６の実施形態）
図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）は本実施形態によるバックライトの側断面図、斜視図及び上面図である。このバックライト５０の光源モジュール５１は、上述の図１６に示したバックライト４０における発光モジュール４１の下面反射面４３ｂを導光板４の光入射端面４ａ側で上下方向の厚みが狭くなるようなテーパー状の反射面５２としたものである。ＬＥＤ４２からの投光のうち、光入射端面４ａ及び上面反射面４４に向かった光４５は、導光板４への入射方向（Ｙ方向）を保ちながら、導光板４の光入射端面４ａに直接入射される。ＬＥＤ４２からの投光のうち、テーパー反射面５２に向かった光４６は、一部後方へ反射され、さらに基板側反射面４３ｃで前方へ戻され、その間にＸ方向への広がりを持つ。これにより、ＬＥＤ４２からの投光はＸ方向に均一化されるので、上述の図１６に示したバックライト４０と同様、導光板４の光入射端面４ａにおける入射光の強度は均一となり、面内輝度は均一となる。また、図２２に示すように、テーパー反射面を正反射テープ５３としてもよく、これにより、容易かつ低コストで下部反射面を形成することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、点光源からの投光を線光源化手段により線光源化し、この線光源化した光を導光板により面光源化するので、点光源からの投光を直接導光板に入射させるものに比べて、面内輝度を均一化することができる。
【００４３】
また、線光源化手段を導光板の光入射端面と空気層を介して接する面を持つ線状導光体とすることにより、点光源からの投光は、導光板の光入射端面と線状導光体における導光板の光入射端面に対向する面との間で反射を繰り返しされるので、線光源化された光を導光板に入射させることができ、面内輝度を均一化することができる。
【００４５】
また、線状導光体と導光板とを、それらの上下表面の少なくとも一方で繋ぎ、この繋がった部分以外を空気層ギャップを介して対向させているので、点光源からの投光を、導光体の入射辺に平行な方向に伝搬させながら、一部の光を導光板内に入射させて、線状に広げることができる。これにより、導光板の光入射端面における入射光の強度を均一とし、面内輝度を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態によるバックライトの斜視図、（ｂ）はこのバックライトの平面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施形態によるバックライトの平面図、（ｂ）はこのバックライトの側面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態によるバックライトの導光体部分の平面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態によるバックライトの導光体部分の平面図である。
【図５】（ａ）は第５の実施形態によるバックライトの平面図、（ｂ）は出射面と光入射端面の拡大図である。
【図６】本発明の第６の実施形態によるバックライトの導光体部分の平面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態によるバックライトの断面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態によるバックライトの平面図である。
【図９】本発明の第９の実施形態によるバックライトの平面図である。
【図１０】本発明の第１０の実施形態によるバックライトの平面図である。
【図１１】（ａ）は第１１の実施形態によるバックライトの斜視図、（ｂ）はこのバックライトの側面図、（ｃ）は導光体の出射面と導光板の光入射端面間に設けられた継ぎ目と空気層ギャップ部分の高さ変化の様子を示す図である
【図１２】空気層ギャップ部分の高さ変化と、導光板への出射光量との関係を説明するための図であり、（ａ）は空気層ギャップ部分の高さが一定なバックライトの側断面図、（ｂ）は（ａ）のバックライトの導光板への出射光量、（ｃ）は第１１の実施形態によるバックライトの導光板への出射光量を示す図である。
【図１３】（ａ）は本発明の第１２の実施形態によるバックライトの平面図、（ｂ）はコーナー部が直角である場合の問題点を説明するための平面図である。
【図１４】（ａ）は本発明の第１３の実施形態によるバックライトの斜視図、（ｂ）は窓からの入射光の広がりを説明するための平面図、（ｃ）はポッチを備えていないバックライトの問題点を説明するための平面図である。
【図１５】（ａ）は本発明の第１４の実施形態によるバックライトの平面図、（ｂ）はこのバックライトのＬＥＤ近傍の斜視図、（ｃ）は窓を備えていないバックライトの問題点を説明するための平面図である。
【図１６】本発明の第１５の実施形態によるバックライトの分解斜視図である。
【図１７】（ａ）は第１５の実施形態によるバックライトの側面図、（ｂ）はこのバックライトの斜視図、（ｃ）はこのバックライトの上面図である。
【図１８】（ａ）は単体のＬＥＤからの投光の強度分布図、（ｂ）は反射面において多重反射された単体のＬＥＤからの投光の強度分布図である。
【図１９】（ａ）は、アレイ状に並べられた複数のＬＥＤからの投光の強度分布図、（ｂ）は反射面において多重反射された複数のＬＥＤからの投光の強度分布図である。
【図２０】（ａ）は第１５の実施形態によるバックライトの変形例の側面図、（ｂ）はこのバックライトを構成する発光モジュールの斜視図である
【図２１】（ａ）は第１６に実施形態によるバックライトの側断面図、（ｂ）はこのバックライトの斜視図、（ｃ）はこのバックライトの上面図である。
【図２２】第１５の実施形態によるバックライトの変形例の側断面図である
【図２３】従来のＬＥＤを光源とするバックライトの斜視図である。
【図２４】液晶表示装置を備えた携帯電話の外観図である。
【図２５】液晶表示装置を備えた携帯パーソナル情報装置の外観図である。
【図２６】（ａ）は従来のバックライトの上面図、（ｂ）はこのバックライトの導光板内の強度分布を示す図である。
【図２７】（ａ）は従来のバックライトの上面図、（ｂ）はこのバックライトの導光板内の強度分布を示す図である。
【図２８】（ａ）は従来のカラーの液晶表示画面に用いられるバックライトの上面図、（ｂ）はこのバックライトの問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１バックライト（面光源装置）
２ＬＥＤ（点光源）
３導光体（線状導光体）
３ａ出射面（線状導光体における導光板の光入射端面に対向する側面）
４導光板
４ａ光入射端面
４ｂ入射辺
２１空気層ギャップ
３１バックライト（面光源装置）
４０バックライト（面光源装置）
４１発光モジュール
４２ＬＥＤ（点光源）
４３，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ反射面
４４反射面（反射壁）
５０バックライト（面光源装置）
５１発光モジュール
５２下面の反射面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface light source device (hereinafter referred to as a backlight) that irradiates a display screen using liquid crystal or the like from the back, and more particularly to a technique for uniformizing in-plane luminance.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a backlight using a point light source such as a light emitting diode (hereinafter referred to as an LED) as a light source is known as a backlight of a liquid crystal display screen that is used for a cellular phone or the like and has relatively low power consumption and low cost. FIG. 23 shows an example of a backlight using a conventional LED as a light source. The backlight 101 includes a plurality of LEDs 102 arranged in an array, and a light guide plate 103 having a rectangular shape that emits light from the LEDs 102 at a light incident end surface 103a, spreads in a planar shape, and exits from a light exit surface 103b. Consists of. The light emitted from the LED 102 is reflected in the direction of the light exit surface 103b by the reflector 104, and is made uniform light by the uneven pattern 105 carved on the back surface of the light guide plate 103 and the diffuser plate 106 provided on the light exit surface 103b. A liquid crystal panel (not shown) of the liquid crystal display device is irradiated from the back side.
[0003]
In such a backlight 101, when the area of the light guide plate 103 is increased with an increase in the size of the liquid crystal panel, it is necessary to increase the number of LEDs 102 and increase the light emission power in order to prevent the luminance in the light exit surface 103b from decreasing. is there. For example, in the 1.7 inch liquid crystal display device 111 of the cellular phone 110 as shown in FIG. 24, two LEDs are sufficient, but the 3.5 inch color of the portable personal information device 120 as shown in FIG. The liquid crystal display device 121 requires 10 LEDs. In recent years, with the increase in luminance of LEDs, the number of LEDs in the backlight has been reduced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the backlight 101 having the configuration as shown in FIG. 23, it is difficult to make the in-plane luminance uniform. Further, if the number of LEDs is reduced, it is difficult to make the in-plane luminance more uniform. There was a problem such as. Hereinafter, the reason will be described with reference to FIGS. FIG. 26A is a top view of the backlight 101, and FIG. 26B is an intensity distribution diagram in the X1 X1 ', X2 X2', and X3 X3 'cross sections of FIG. As shown in FIG. 26 (a), the light guide plate 103 directly enters the light projections from the LEDs 102 arranged in an array from the light incident end face 103a and combines them. For this reason, as shown in FIG. 26 (b), the intensity of incident light in the X1 X1 'cross section near the light incident end face 103a becomes uneven, luminance unevenness occurs, and the effective range as a backlight decreases. there were. In addition, since the light emitted from the LEDs 102 is directly incident, if the light emission power of each LED 102 varies, the intensity of the incident light near the light incident end surface 103a becomes more uneven, and there is a range effective as a backlight. There was a problem of further reduction.
[0005]
In addition, the backlight 140 shown in FIG. 27A uses a high-brightness LED 102 to reduce the number of elements and reduce the cost. In this backlight 140, since the number of LEDs 102 is reduced, the interval between the LEDs 102 is increased, and as shown in FIG. 27B, the intensity of incident light in the X1 X1 ′ cross section near the light incident end face 103a is more uneven. Become. For this reason, the effective range as a backlight further decreases.
[0006]
Furthermore, the backlight 150 shown in FIG. 28A includes three types of LEDs 102 that emit light of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), and is used for a color liquid crystal display screen. It is what In this backlight 150, as shown in FIG. 28B, the color appears remarkably in the vicinity of each LED 102 at the end of the light incident end face 103a of the light guide plate 103, resulting in color unevenness, which is useful as a backlight. is not.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. By projecting light from a point light source into a linear shape through a linear light source, and then entering the light guide plate, It is an object of the present invention to provide a surface light source device capable of uniformizing the intensity of incident light at the light incident end surface and uniforming in-plane luminance. It is another object of the present invention to provide a surface light source device that can maintain luminance even when the number of point light sources is reduced.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes a point light source that projects light, and a light guide plate that receives light projected from the point light source and spreads and emits the incident light in a planar shape. In the surface light source device provided, it is disposed along the light incident end face of the light guide plate, and projects light from the point light source in a direction parallel to the incident side of the light guide plate. The light projection is coupled to the light incident end face of the light guide plate while propagating. Line light source forming means, this line light source forming means, The light guide plate is a linear light guide having a side surface that is in contact with the light incident end face of the light guide plate via an air layer gap and serves as a light output surface, and the light guide plate is the linear light guide and the light guide plate. It is connected to at least one of the upper and lower surfaces, and other than this connected part is opposed through an air layer gap, and this air layer gap is assumed to have a height dimension that decreases with distance from the point light source, Incident on the linear light guide Part of the projection from the point light source On the side Reflect the light in the direction opposite to the light incident direction to the light guide plate, On the opposite side of the side By reflecting in the direction of the light guide plate, the light projection is coupled to the light incident end surface of the light guide plate while propagating in a direction parallel to the incident side of the light guide plate. In addition, while propagating light also in the air layer between the light incident end surface of the light guide plate and the side surface serving as the light output surface of the linear light guide, a part of the light is transmitted into the light guide plate. The light from the point light source is spread linearly by being incident on Is.
[0009]
In this configuration, a part of the light projected from the point light source is repeatedly reflected in the linear light source forming means to be converted into a linear light source, and then incident on the light guide plate, and is converted into a surface light source in the light guide plate. In this way, the light projected from the point light source becomes light that is made uniform in a direction parallel to the incident side of the light guide plate by the line light source forming means, and is coupled to the light incident end face of the light guide plate.
[0010]
Also, Part of the light projected from the point light source is converted into a linear light source after being repeatedly reflected between the light incident end surface of the light guide plate and the side surface of the linear light guide facing the light incident end surface of the light guide plate. The light is incident on the light plate and turned into a surface light source.
[0012]
Also, The light emitted from the point light source is totally reflected at the part facing through the air layer gap, and is emitted from the linear light guide to the light guide plate at the connected part. While propagating in a direction parallel to the incident side, a part of the light can be incident on the light guide plate and spread linearly.
[0015]
Also, The linear light guide has a shape in which the thickness width decreases as the distance from the point light source increases, and the side surface opposite to the side facing the light incident end surface of the light guide plate in the linear light guide, In addition, a reflecting plate may be disposed on the end surface facing the point light source. In this configuration, the light projected from the point light source in the direction parallel to the incident side of the light guide plate is a side surface of the linear light guide opposite to the side facing the light incident end surface of the light guide plate, and a point. The light is reflected by the reflecting plate disposed on the end surface facing the light source and directed to the light incident end surface of the light guide plate. Thereby, light can be emitted more efficiently than a rectangular light guide.
In addition, since the reflecting plate is disposed on the side of the linear light guide opposite to the side facing the light incident end of the light guide plate and the end facing the point light source, light leakage is reduced and light is efficiently transmitted. The light can be emitted toward the light guide plate.
Moreover, the element which raises the directivity to the parallel direction of the emitted light from this side surface may be arrange | positioned on the side surface facing the light-incidence end surface of the light-guide plate in a linear light guide. Thereby, the light emitted obliquely from the linear light guide can be made parallel by the element, and the in-plane luminance can be made uniform.
Further, a diffusion sheet may be disposed on the side surface of the linear light guide facing the light incident end surface of the light guide plate with an air layer interposed therebetween. Thereby, the emitted light from the linear light guide can be made to be light diffused by the diffusion sheet and mixed almost uniformly, and the in-plane luminance can be made uniform.
In addition, a periodic diffusion pattern may be provided on the surface of the side surface of the linear light guide that faces the light incident end surface of the light guide plate. Thereby, the light emitted obliquely from the linear light guide can be made parallel by the diffusion pattern and incident on the light guide plate, and the in-plane luminance can be made uniform.
In addition, a non-periodic diffusion pattern may be provided on the surface of the side surface of the linear light guide opposite to the light incident end surface of the light guide plate, and a periodic diffusion pattern may be provided on the surface of the light incident end surface of the light guide plate. . Thereby, since the light radiate | emitted diagonally from a linear light guide can be parallelized by both diffusion patterns, in-plane brightness | luminance can be equalize | homogenized.
In addition, a periodic diffusion pattern may be provided on the side surface opposite to the side surface facing the light incident end surface of the light guide plate in the linear light guide. This allows light emitted or reflected from the point light source in the direction opposite to the side opposite to the light incident end face to pass through the periodic diffusion pattern to be diffused and almost uniformly mixed light. The inner brightness can be made uniform.
Further, a regular reflection tape may be attached to the upper surface of the optical coupling portion between the upper surface of the linear light guide and the light guide plate. Thereby, since the light emitted from the linear light guide is reflected by the specular reflection tape and enters the light guide plate, light leakage is reduced and light can be efficiently emitted toward the light guide plate. .
Further, a light emitting module including a point light source and a reflection wall that suppresses the spread of light projected from the point light source may be provided, and light emitted from the light emitting module may be combined with a linear light guide. . Thereby, the light projection from the point light source can be reflected by the reflecting wall to suppress the spread, and can be emitted toward the linear light guide efficiently.
In addition, the point light source and the linear light guide plate may be integrated, thereby reducing the number of parts and reducing the size of the apparatus.
[0016]
Also, It may be narrower as the air layer gap moves away from the point light source. This makes it easier for light emitted from the point light source to be emitted from the linear light guide to the light guide plate as the distance from the point light source increases, so that the amount of light emitted to the light guide plate in a direction parallel to the incident side is substantially uniform, The in-plane luminance can be made uniform.
Further, the corner portion of the end surface facing the point light source of the linear light guide may be rounded, and the light projected toward the corner portion of the end surface may be reflected at this corner portion. This can improve the emission efficiency of the light guide.
Further, the light incident end face of at least two sides of the light guide plate may be connected to the linear light guide, and thereby, the linear light guide from the light incident end face of two or more sides is linear. Therefore, the in-plane luminance is uniform as compared with the case where the linear light guide is connected to one side.
In addition, the point light source is an end face of the linear light guide, and is disposed at the corner of the light incident end face of the light guide plate, and is provided with an end face that allows a part of the light from the point light source to directly enter the light guide plate. Accordingly, luminance unevenness generated in a diagonal region extending from the point light source of the light guide plate can be suppressed.
In addition, the linear light guide and the light guide plate may be formed by integral molding, thereby reducing parts and man-hours.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First Embodiment) FIG. 1A is a perspective view of a backlight according to this embodiment, and FIG. 1B is a plan view of the backlight. is there. The backlight 1 includes an LED 2 (point light source) that projects light, a linear light guide 3 (line light source forming means) that emits the projected light as a linear light source and emits it from the exit surface 3a, and the linearization. And a light guide plate 4 that enters the incident light at the light incident end face 4a to form a surface light source. The light guide plate 4 has a rectangular shape, and the light guide 3 is disposed through the air layer 6 along the light incident end face 4a which is one side of the long side of the rectangular shape. The light guide 3 has a wedge shape whose width decreases as the distance from the LED 2 increases. The side surface 3b opposite to the light exit surface 3a, the end surface 3c facing the LED 2, and the top surface of the light guide 3 The reflector 5 is disposed on the side. The LED 2 is disposed on the substrate 7.
[0019]
The light guide 3 reflects a part of the light projected from the LED 2 in the direction opposite to the direction of incidence on the light guide plate 4 on the emission surface 3a, and further reflects it in the direction of the light guide plate 4 on the reflection plate 5. Thus, while propagating in a direction parallel to the incident side 4 b of the light guide plate 4, a part of the light projection is emitted from the emission surface 3 a and coupled to the light incident end surface 4 a of the light guide plate 4. Further, a part of the light projected from the LED 2 is repeatedly reflected between the light incident end surface 4 a of the light guide plate 4 and the light exit surface 3 a of the light guide 3 to be converted into a line light source, and then incident on the light guide plate 4. The The incident light 9 is converted into a surface light source in the light guide plate 4 and emitted from the light exit surface 4c.
[0020]
As described above, the light emitted from the LED 2 is converted into a linear light source in the direction parallel to the incident side 4b of the light guide plate 4 through the light guide 3 and is incident on the light guide plate 4. Therefore, the light from the LED 2 is directly guided. Compared with the one coupled to the light incident end face 4a of the light plate 4, the intensity of the incident light at the light incident end face 3a of the light guide plate 4 becomes uniform, and the in-plane luminance can be made uniform. Further, since the light is propagated also in the air layer 6 between the light incident end face 4a and the exit face 3a, the light can be spread more uniformly in the direction parallel to the incident side 4b of the light guide plate 4. Further, since the light guide 3 has a wedge shape, it can be reflected from the LED 2 at the light guide plate 3b and directed toward the light incident end face 4a. Accordingly, light can be emitted toward the light guide plate 4 more efficiently than the rectangular light guide 3. Further, since the reflecting plate 5 is disposed on the side surface 3b opposite to the light exiting surface 3a of the light guide 3 and the end surface 3c facing the LED 2, light leakage is reduced and light is directed toward the light guide plate 4 more efficiently. Can be coupled to the light incident end face 4 a of the light guide plate 4.
[0021]
(Second Embodiment)
2A and 2B are a plan view and a side view of the backlight according to the present embodiment. The backlight 1 is arranged on the light exit surface 3a of the light guide 3 in the parallel direction of the light emitted from the light exit surface 3a. A prism sheet 12 that enhances directivity is disposed. Thereby, since the light emitted obliquely from the light guide 3 can be collimated by the prism sheet 12 and incident on the light guide plate 4, the intensity of the incident light on the light incident end surface 3a of the light guide plate 4 is made uniform, The in-plane luminance can be made uniform.
[0022]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a plan view of the light guide 3 portion of the backlight according to the present embodiment. The light guide 3 is obtained by disposing a diffusion sheet 13 on the emission surface 3a with an air layer interposed therebetween. Light emitted from the light guide 3 passes through the diffusion sheet 13 and is diffused into light that is mixed almost uniformly. For this reason, the light spread uniformly in a linear shape can be made incident on the light guide plate 4, and the in-plane luminance can be made uniform.
[0023]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a plan view of the light guide 3 portion of the backlight according to the present embodiment. The light guide 3 is provided with a periodic diffusion pattern 14 on the surface of the emission surface 3a. Since the light emitted from the LED 2 is collimated by the periodic diffusion pattern 14 and coupled to the light incident end face 4a of the light guide plate 4, the intensity of incident light at the light incident end face 4a becomes uniform, and the in-plane luminance is made uniform. can do.
[0024]
(Fifth embodiment)
5A and 5B are a plan view and an enlarged view of the backlight according to the present embodiment. The backlight 1 is provided with an aperiodic diffusion pattern 15 on the surface of the exit surface 3 a of the light guide 3 and a periodic diffusion pattern 16 on the surface of the light incident end surface 4 a of the light guide plate 4. Thereby, the light emitted obliquely from the light guide 3 can be made parallel by both the diffusion patterns 15 and 16 and incident on the light guide plate 4, so that the intensity of the incident light on the light incident end surface 4 a of the light guide plate 4 is increased. It becomes uniform and in-plane luminance can be made uniform.
[0025]
(Sixth embodiment)
FIG. 6 is a plan view of the light guide 3 portion of the backlight according to the present embodiment. In the present embodiment, the periodic diffusion pattern 17 is provided on the side surface 3b of the light guide 3 opposite to the exit surface 3a. Thereby, the light emitted or reflected from the LED in the direction opposite to the light incident end surface can be diffused and uniformly mixed by the periodic diffusion pattern 17, so that the in-plane luminance is made uniform. Can do.
[0026]
(Seventh embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the backlight according to the present embodiment. In the backlight 1 according to the present embodiment, a regular reflection tape 18 is attached to the upper surface of the light coupling portion between the upper surface of the light guide 3 and the light guide plate 4. As a result, light leakage is reduced, so that light can be efficiently emitted toward the light guide plate 4. Thereby, the brightness | luminance of a backlight can be maintained with one LED2. Further, the power consumption of the backlight can be reduced.
[0027]
(Eighth embodiment)
FIG. 8 is a plan view of the main part of the backlight according to the present embodiment. is there. In the present embodiment, the LED 2 is made up of three LEDs 2a, 2b, and 2c that project light of three primary colors. Thereby, the light projection from these LEDs 2a, 2b, and 2c is combined in the light guide 3. After being linearized, the light can be emitted from the emission surface 3a, and the occurrence of color unevenness that can occur in the surface of the light guide plate can be suppressed.
[0028]
(Ninth embodiment)
FIG. 9 is a plan view of an essential part of the backlight according to the present embodiment. In the present embodiment, a light emitting module 19 including an LED 2 and a reflection wall 19 a that suppresses the spread of light projection from the LED 2 is provided, and light emitted from the light emitting module 19 is coupled to the light guide 3. Since the spread of the light projection from the LED 2 can be suppressed by the light emitting module 19, the light can be efficiently combined in the light guide 3. As a result, the luminance of the backlight can be maintained with a small number of LEDs, and power consumption can be reduced.
[0029]
(Tenth embodiment)
FIG. 10 is a plan view of the backlight according to the present embodiment. The backlight 1 according to the present embodiment is an integrated LED 2 and a light guide 3. Thereby, since the number of parts is reduced, cost reduction can be achieved and the backlight 1 can be downsized.
[0030]
(Eleventh embodiment)
FIG. 11A is a perspective view of the backlight according to the present embodiment, FIG. 11B is a side view of the vicinity of the light guide of the backlight, and FIG. 11C is an output surface of the light guide and the light guide plate. It is the figure which shows the state of the height change of the joint which is provided between the light incident end faces and the air layer gap part is there. The backlight 1 is formed by connecting the light guide 3 and the light guide plate 4 on one side of the upper surface, and opposing portions other than the connected portion (hereinafter referred to as a joint) 20 via an air layer gap 21. is there. The air layer gap 21 becomes narrower (that is, the height direction (Z direction) is smaller) as it is away from the LED 2 in the length direction (X direction: dimension W), and the seam 20 is wider.
[0031]
Of the light projection from the LED 2, the light 9 a incident on the air layer gap 21 is totally reflected and propagates along the light guide 3 in the X direction. Further, a part of the light 9b propagating from the upper joint 20 leaks to the light guide plate 4 side. In this way, a portion of the light is incident on the light guide plate 4 side while propagating the light in the X direction, whereby the light projection from the LED 2 is converted into a linear light source. Thereby, similarly to the first embodiment, the intensity of incident light on the light incident end face 4a of the light guide plate 4 can be made uniform, and the in-plane luminance can be made uniform.
[0032]
Here, the reason why the air gap 21 is narrowed as the distance from the LED 2 increases will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12A, when the height of the air layer gap 21 is constant, a lot of light out of the light emitted from the LED 2 cannot pass through the air layer gap 21, Propagation continues in the X direction along the light guide 3, and is lost through the end surface 3 c facing the LED 2. For this reason, the emission efficiency of the light guide 3 is low. Further, in this case, as shown in FIG. 12B, the light leaking from the joint 20 to the light guide plate 4 side rapidly decreases as the distance from the LED 2 increases. For this reason, the amount of light emitted to the light guide plate 4 in the X direction is not uniform. On the other hand, in this embodiment, since the part which opposes via the air gap 21 is made narrow as it leaves | separates from LED2, since the light projection from LED2 becomes easy to leak to the light-guide plate 4 as it leaves | separates from LED2, light guide 3 can improve the emission efficiency. Further, as shown in FIG. 12C, since the amount of light leaking from the joint 20 to the light guide plate 4 side can be made almost uniform, the in-plane luminance can be made uniform. Further, if the light guide 3 and the light guide plate 4 are formed by integral molding, it is possible to reduce the number of parts and man-hours, and to reduce the cost.
[0033]
(Twelfth embodiment)
FIG. 13A is a plan view of the backlight according to the present embodiment. In this backlight, the corner portion 22 of the end surface 3c facing the LED 2 of the light guide 3 in the backlight 1 shown in FIG. 11 is rounded. As shown in FIG. 13B, when the corner portion of the end surface 3c facing the LED 2 of the light guide 3 is a right angle, a lot of light is emitted from the end surface 3c. However, as shown in FIG. 13A, by rounding the corner portion 22 of the end face 3c, the light reflected toward the corner portion 22 can be reflected and emitted toward the light guide plate 4. Therefore, the emission efficiency of the light guide 3 can be improved.
[0034]
(13th Embodiment)
14A is a perspective view of the backlight according to the present embodiment, FIG. 14B is a plan view for explaining the spread of light in the light guide plate of the backlight, and FIG. 14C is the above-described FIG. It is a top view for demonstrating the breadth of the light in the light guide 4 of the backlight 1 shown in FIG. In this backlight 1, potches (bumps) 23 are arranged in an array along the air gap 21 on the surface of the joint 22 in the backlight shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 14B, half of the light leaking from the joint 22 to the light guide 4 by the potch 23 is dispersed in the direction opposite to the traveling direction, and is made uniform over the entire surface of the light guide plate 4. The Therefore, as shown in FIG. 14C, it is possible to prevent the occurrence of luminance unevenness due to insufficient light quantity at the corner portion away from the LED 2 in the light guide plate 4.
[0035]
(Fourteenth embodiment)
FIG. 15A is a plan view of the backlight according to the present embodiment, and FIG. 15B is a perspective view of the vicinity of the LED 2 of the backlight. The backlight 31 has two sides of the light guide plate 4 in a rectangular shape as light incident end faces 4a, and the light guide 3 is connected to the light incident end faces 4a. The LED 2 is an end face of the light guide 3 and is arranged at a corner portion of the light incident end face 4 a of the light guide plate 4. A part of the light from the LED 2 is directly incident on the light guide plate 4 on the front surface of the LED 2. A window 32 (end face) is provided for this purpose. Of the light projection from the LED 2, the light emitted in the front direction is directly incident on the light guide plate 4 through the window 32. As shown in FIG. 15C, in the configuration without the window 32, the diagonal region of the light guide plate 4 is shadowed due to insufficient light quantity, and uneven brightness tends to occur, but this problem can be solved. . In addition, since the light spread linearly from the two light incident end faces 4a is incident, the intensity of the incident light is uniform and the in-plane luminance is reduced as compared with the case where one light guide 3 is connected. It can be made uniform.
[0036]
(Fifteenth embodiment)
FIG. 16 is an exploded perspective view of the backlight according to the present embodiment, FIGS. 17A and 17B are side and perspective views, and FIG. 17C is a diagram for explaining the operation of the backlight. is there. The backlight 40 includes a light emitting module 41 and a light guide plate 4. The light emitting module 41 includes a plurality of LEDs 42 arranged in an array and projecting light, and a reflecting surface 43 formed of a white resin or the like provided on the substrate 7 that holds the LEDs 42. The reflective surface 43 is coupled to a position below the light incident end surface 4a of the light guide plate 4 and extends in the direction of the incident side 4b, a lower reflective surface 43b following the vertical reflective surface 43a, and the vertical reflective surface 43a. And a substrate-side reflecting surface 43c facing each other, and are integrally manufactured. On the upper surface of the light source module 41, an upper surface reflection surface 44 that suppresses the upward spread of light emitted from the LEDs 42 is provided.
[0037]
Of the light projected from the LED 42, the light 45 directed toward the light incident end surface 4 a and the upper surface reflecting surface 44 is directly incident on the light incident end surface 4 a of the light guide plate 4 while maintaining the incident direction (Y direction) to the light guide plate 4. Is done. Of the light emitted from the LED 42, the light 46 directed toward the vertical reflection surface 43a is multiple-reflected between the vertical reflection surface 43a, the lower surface reflection surface 43b, and the substrate side reflection surface 43c and spread in the X direction. The light is incident on the light incident end surface 4 a of the light guide plate 4.
[0038]
Here, the effect by carrying out the multiple reflection of the part of the light projection from LED42 is demonstrated with reference to FIG.18 and FIG.19. 18A is an intensity distribution diagram of light projection from a single LED 42, FIG. 18B is an intensity distribution diagram of light projection from a single LED 42 that is multiple-reflected on the reflecting surface 43, and FIG. FIG. 19B is an intensity distribution diagram of light projections from the plurality of LEDs 42 that are multiple-reflected on the reflection surface 43. As shown to Fig.18 (a), the intensity | strength of the light projection from single LED42 is the strongest in the front position. For this reason, as shown in FIG. 19A, the intensity of light projection from the plurality of LEDs 42 arranged in an array is the strongest at the front position of each LED 42. Accordingly, when this light projection is directly incident on the light incident end face 4a of the light guide plate 4, the intensity of the incident light on the light incident end face 4a is not uniform, and the in-plane luminance cannot be made uniform. When the light projection from the LED 42 is multiple-reflected between the reflecting surfaces 43, a part of the light is dispersed and spread in the X direction as shown in FIG. Thereby, as shown in FIG. 19B, the intensity of the incident light at the light incident end face 4a becomes uniform, and the in-plane luminance can be made uniform. In addition, since the light projection from the LEDs 42 is subjected to multiple reflection and uniformized in the X direction, even if the light emission powers of the LEDs 42 vary, the influence can be reduced.
[0039]
As described above, according to the backlight 40 of the present embodiment, the light projection from the LED 42 is multiple-reflected between the reflection surfaces 43 and is uniformized in the X direction, and then combined with the light incident end surface 4a of the light guide 4. Therefore, the intensity of incident light becomes uniform, and the in-plane luminance can be made uniform. Moreover, since the upper surface reflecting surface 44 is disposed on the upper surface of the light emitting module 41, the light projected upward from the LED 42 can also be incident on the light guide plate 4, and the emission efficiency of the light emitting module 41 can be improved. it can. Further, the upper surface reflection surface 44 may be a regular reflection tape. In this case, the upper surface reflection surface 44 can be formed easily and at low cost.
[0040]
Further, the light emitting module 41 may be integrally formed with the upper surface reflecting surface 44. FIG. 20A shows a side view of the backlight 40 provided with the light emitting module 41, and FIG. 20B shows a perspective view of the light emitting module 41. As shown in FIG. The light emitting module 41 of the backlight 41 is one in which a vertical reflection surface 43a, a lower surface reflection surface 43b, a substrate side reflection surface 43c, and an upper surface reflection surface 44 are integrally formed. The light guide plate 4 is sandwiched between and fixed. As described above, since the four reflecting surfaces are integrally manufactured, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
[0041]
(Sixteenth embodiment)
21A, 21B, and 21C are a side sectional view, a perspective view, and a top view of the backlight according to the present embodiment. is there. The light source module 51 of the backlight 50 has a taper such that the thickness in the vertical direction of the lower reflective surface 43b of the light emitting module 41 in the backlight 40 shown in FIG. 16 is reduced on the light incident end surface 4a side of the light guide plate 4. The reflecting surface 52 has a shape. Of the light projected from the LED 42, the light 45 directed toward the light incident end surface 4 a and the upper surface reflecting surface 44 is directly incident on the light incident end surface 4 a of the light guide plate 4 while maintaining the incident direction (Y direction) to the light guide plate 4. Is done. Of the light emitted from the LED 42, the light 46 directed toward the tapered reflecting surface 52 is partially reflected backward and further returned forward by the substrate-side reflecting surface 43c, and has a spread in the X direction therebetween. Thereby, since the light projection from the LED 42 is made uniform in the X direction, the intensity of the incident light at the light incident end surface 4a of the light guide plate 4 becomes uniform, as in the backlight 40 shown in FIG. The brightness is uniform. Further, as shown in FIG. 22, the tapered reflection surface may be a regular reflection tape 53, whereby the lower reflection surface can be formed easily and at low cost.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the light emitted from the point light source is converted into a line light source by the linear light source forming means, and the light converted to the line light source is converted into a surface light source by the light guide plate. The in-plane luminance can be made uniform as compared with the case where light is directly incident on the light guide plate.
[0043]
Also, By making the linear light source means a linear light guide having a surface that is in contact with the light incident end face of the light guide plate through the air layer, the light projection from the point light source is connected to the light incident end face of the light guide plate and the linear light guide. Since reflection is repeated between the surface of the body facing the light incident end face of the light guide plate, the light that has been made into a linear light source can be made incident on the light guide plate, and the in-plane luminance can be made uniform.
[0045]
Also, Since the linear light guide and the light guide plate are connected to at least one of the upper and lower surfaces thereof, and the portions other than the connected portions are opposed to each other through the air layer gap, the light projection from the point light source is performed on the light guide. While propagating in a direction parallel to the incident side, a part of the light can be incident on the light guide plate and spread linearly. Thereby, the intensity | strength of the incident light in the light-incidence end surface of a light-guide plate can be made uniform, and in-plane brightness | luminance can be equalize | homogenized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view of a backlight according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view of the backlight.
2A is a plan view of a backlight according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a side view of the backlight.
FIG. 3 is a plan view of a light guide part of a backlight according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a light guide part of a backlight according to a fourth embodiment of the present invention.
5A is a plan view of a backlight according to a fifth embodiment, and FIG. 5B is an enlarged view of an emission surface and a light incident end surface.
FIG. 6 is a plan view of a light guide part of a backlight according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a backlight according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of a backlight according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view of a backlight according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view of a backlight according to a tenth embodiment of the present invention.
11A is a perspective view of a backlight according to an eleventh embodiment, FIG. 11B is a side view of the backlight, and FIG. 11C is a view between an exit surface of a light guide and a light incident end surface of a light guide plate. It is a figure which shows the mode of the height change of the provided seam and the air layer gap part.
12A and 12B are diagrams for explaining the relationship between the change in the height of the air layer gap portion and the amount of light emitted to the light guide plate. FIG. 12A is a side of the backlight in which the height of the air layer gap portion is constant. Sectional drawing, (b) shows the amount of light emitted to the light guide plate of the backlight of (a), and (c) shows the amount of light emitted to the light guide plate of the backlight according to the eleventh embodiment.
FIG. 13A is a plan view of a backlight according to a twelfth embodiment of the present invention, and FIG. 13B is a plan view for explaining a problem when a corner portion is a right angle.
14A is a perspective view of a backlight according to a thirteenth embodiment of the present invention, FIG. 14B is a plan view for explaining the spread of incident light from a window, and FIG. 14C includes a potch. It is a top view for demonstrating the problem of a non-backlight.
15A is a plan view of a backlight according to a fourteenth embodiment of the present invention, FIG. 15B is a perspective view of the vicinity of the LED of the backlight, and FIG. 15C is a problem of a backlight not having a window. It is a top view for demonstrating a point.
FIG. 16 is an exploded perspective view of a backlight according to a fifteenth embodiment of the present invention.
17A is a side view of a backlight according to a fifteenth embodiment, FIG. 17B is a perspective view of the backlight, and FIG. 17C is a top view of the backlight.
18A is an intensity distribution diagram of light projection from a single LED, and FIG. 18B is an intensity distribution diagram of light projection from a single LED multiple-reflected on a reflecting surface.
19A is an intensity distribution diagram of light projections from a plurality of LEDs arranged in an array, and FIG. 19B is an intensity distribution diagram of light projections from a plurality of LEDs that are multiple-reflected on a reflecting surface. is there.
20A is a side view of a modified example of the backlight according to the fifteenth embodiment, and FIG. 20B is a perspective view of a light emitting module constituting the backlight.
21A is a side sectional view of a backlight according to a sixteenth embodiment, FIG. 21B is a perspective view of the backlight, and FIG. 21C is a top view of the backlight.
FIG. 22 is a side sectional view of a modification of the backlight according to the fifteenth embodiment.
FIG. 23 is a perspective view of a backlight using a conventional LED as a light source.
24 is an external view of a mobile phone including a liquid crystal display device. FIG.
FIG. 25 is an external view of a portable personal information device including a liquid crystal display device.
26A is a top view of a conventional backlight, and FIG. 26B is a diagram showing an intensity distribution in the light guide plate of the backlight.
27A is a top view of a conventional backlight, and FIG. 27B is a diagram showing an intensity distribution in the light guide plate of the backlight.
28A is a top view of a backlight used in a conventional color liquid crystal display screen, and FIG. 28B is a diagram for explaining problems of the backlight.
[Explanation of symbols]
1 Backlight (surface light source device)
2 LED (point light source)
3 Light guide (Linear light guide)
3a Emission surface (side surface facing the light incident end surface of the light guide plate in the linear light guide)
4 Light guide plate
4a Light incident end face
4b Incident side
21 Air layer gap
31 Backlight (surface light source device)
40 Backlight (surface light source device)
41 Light emitting module
42 LED (point light source)
43, 43a, 43b, 43c Reflective surface
44 Reflective surface (reflective wall)
50 Backlight (surface light source device)
51 Light emitting module
52 Reflective surface on the bottom

Claims

光を投光する点光源と、この点光源からの投光が入射され、この入射光を面状に広げて出射する導光板とを備えた面光源装置において、
前記導光板の光入射端面に沿って配置され、前記点光源からの投光を該導光板の入射辺に平行な方向に伝搬させながら該投光を該導光板の光入射端面に結合させる線光源化手段を備え、
この線光源化手段は、前記導光板の光入射端面と空気層ギャップを介して接して光出射面となる側面を持つ線状導光体であり、かつ、前記導光板とは該線状導光体及び該導光板の上下表面の少なくとも一方で繋がれており、この繋がった部分以外は空気層ギャップを介して対向しており、この空気層ギャップは、点光源から離れるにつれて高さ方向寸法が小さくなるものとされ、
該線状導光体に入射した前記点光源からの投光の一部を、前記側面で前記導光板への光入射方向とは反対方向に反射させ、さらにそれを該側面とは反対側の面で導光板方向に反射させることで、該導光板の入射辺に平行な方向に伝搬させながら、該投光を該導光板の光入射端面に結合させ、さらには、
前記導光板の光入射端面と前記線状導光体の前記光出射面となる側面との間の前記空気層においても光を伝搬させながら、一部の光を該導光板内に入射させることによって、前記点光源からの光を線状に広げることを特徴とする面光源装置。In a surface light source device including a point light source that projects light, and a light guide plate that receives light projected from the point light source and spreads the incident light into a planar shape,
A line that is disposed along the light incident end face of the light guide plate and couples the light projection to the light incident end face of the light guide plate while propagating the light emitted from the point light source in a direction parallel to the incident side of the light guide plate. Comprising light source means,
The linear light source forming means is a linear light guide having a side surface that is in contact with the light incident end face of the light guide plate via an air layer gap and serves as a light output surface, and the light guide plate is the linear guide. The light body and at least one of the upper and lower surfaces of the light guide plate are connected to each other, and other than the connected portions are opposed to each other through an air layer gap. Is supposed to be small,
Some of the light projected from the point light source incident on said linear light guide, wherein the light incident direction to the light guide plate on the side is reflected in the opposite direction, further opposite to that of the side surface By reflecting in the direction of the light guide plate at the surface, the light projection is coupled to the light incident end surface of the light guide plate while propagating in a direction parallel to the incident side of the light guide plate ,
A part of light is allowed to enter the light guide plate while propagating light also in the air layer between the light incident end surface of the light guide plate and the side surface serving as the light output surface of the linear light guide. The surface light source device is characterized in that the light from the point light source is spread linearly .