JP5155023B2 - Surface light source element and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、携帯電話、PDA、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、テレビ受像機、広告用看板などに利用される面光源素子および前記面光源素子を用いた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a surface light source element used for a mobile phone, a PDA, a video camera, a car navigation system, a personal computer, a computer monitor, a television receiver, an advertising billboard, and a liquid crystal display device using the surface light source element. .
携帯電話、PDA、ビデオカメラなどの小型表示装置やカーナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、テレビ受像機、広告用看板などの中大型表示装置として広く使用されるようになった液晶ディスプレイは、面状に光を発する面光源素子(バックライト)と映像情報を与える透過型または半透過型の液晶表示パネルとで構成され、前記液晶表示パネルが与えた映像情報により光の透過率がコントロールされることによって文字および映像が表示される。 Liquid crystal displays that have come to be widely used as medium and large display devices such as small display devices such as mobile phones, PDAs, video cameras, car navigation systems, personal computers, computer monitors, television receivers, advertising billboards, It consists of a surface light source element (backlight) that emits light in a planar shape and a transmissive or transflective liquid crystal display panel that provides image information, and the light transmittance is controlled by the image information provided by the liquid crystal display panel. Characters and images are displayed.
近年、エッジライト型の光源として、ランプ寿命の長期化や軽量化の観点から、蛍光灯などの線状の発光素子に代わり発光ダイオードが注目されている。しかしながら、発光ダイオードなどの点状発光素子を用いると、各点状発光素子の間に暗領域が存在するため、面光源素子に輝度ムラが生じてしまう。特に、近年、発光ダイオードの性能向上により、発光ダイオードの高輝度化が進んでいる。しかし、このような高輝度化は、点状発光素子の数を減らして軽量化できるという利点がある一方で、使用数の減少に伴い各光源間の間隔が広がるため、暗領域と明領域との落差が激しくなり、面光源素子に対して、更なる輝度ムラを発生させる。 In recent years, light-emitting diodes have attracted attention as edge-light type light sources in place of linear light-emitting elements such as fluorescent lamps from the viewpoint of extending lamp life and weight. However, when a point light emitting element such as a light emitting diode is used, since a dark region exists between the respective point light emitting elements, luminance unevenness occurs in the surface light source element. In particular, in recent years, the brightness of light emitting diodes has been increasing due to the improvement in performance of light emitting diodes. However, such high brightness has the advantage that the number of point light emitting elements can be reduced to reduce the weight, but as the number of use decreases, the distance between the light sources increases, so that the dark area and the bright area The head of the light source becomes severe, and further uneven brightness is generated for the surface light source element.
このような輝度ムラを解消するため、特開2004−177890号公報(特許文献1)には、導光板と、この導光板の所定の辺の側面を光入射面として、その光入射面と対向的に配置される複数の発光ダイオードとで構成されたサイドライト型バックライト装置が開示されている。このバックライト装置では、前記導光板の光入射面の両端を傾斜させて、両端に配置される端部光源が導光板の中心側を向くように設定させることにより、端部光源の光を有効に用いて、導光板全体を明るくさせている。しかしながら、このようなバックライト装置では、依然として、発光ダイオード間に存在する暗領域に起因した輝度ムラを改善することはできない。
そこで、本発明の目的は、点状発光素子を用いても、光源からの光を、導光板内でより広い範囲に広げることが可能であり、光が導光板内で均一に広がり、面内の輝度均一性が向上して、外観品位が向上する面光源素子を提供することにある。
本発明の別の目的は、導光板内での光の進行方向を揃えることが可能であり、より高い輝度均一性が実現できる面光源素子を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、面内の輝度均一性を向上するとともに、導光体内の光を効率よく正面方向へ出射させることができる面光源素子を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to spread light from a light source over a wider range within a light guide plate even when a point light emitting element is used. It is an object of the present invention to provide a surface light source element that improves the luminance uniformity and improves the appearance quality.
Another object of the present invention is to provide a surface light source element capable of aligning the traveling direction of light within the light guide plate and realizing higher luminance uniformity.
Still another object of the present invention is to provide a surface light source element capable of improving in-plane luminance uniformity and efficiently emitting light in the light guide in the front direction.
本発明者らは上記の課題を解決するため以下の点について鋭意検討したところ、点状発光素子の数が少ない場合であっても、導光体の光入射端面において、点状発光素子の位置と対応させて、導光体に特定の凹部を形成すると、その直接光および間接光を有効利用して光源からの出射光を分散することができ、その結果、面内の輝度均一性を向上できることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors diligently studied the following points in order to solve the above-mentioned problems. Even when the number of point light emitting elements is small, the position of the point light emitting elements on the light incident end face of the light guide is not limited. When a specific recess is formed in the light guide, the direct light and indirect light can be effectively used to disperse the light emitted from the light source, resulting in improved in-plane brightness uniformity. The present invention has been completed by finding out what can be done.
すなわち、本発明は、導光体と、導光体の少なくとも一方の側面に配設された線状光源体とで構成された面光源素子であって、前記線状光源体は、線状光源体の長手方向に並んだ複数の点状発光素子で構成され;前記導光体は、前記光源体からの光を入射する面(または入射端面)において、各点状発光素子に対向する位置で前記光源体側を開口とした凹部形状を有する面光源素子である。 That is, this invention is a surface light source element comprised by the light guide and the linear light source body arrange | positioned at least one side surface of the light guide, Comprising: The said linear light source body is a linear light source. A plurality of point light emitting elements arranged in the longitudinal direction of the body; and the light guide is located at a position facing each point light emitting element on a surface (or an incident end surface) on which light from the light source body is incident. It is a surface light source element having a concave shape with the light source body side as an opening.
前記光源体は、前記発光素子を封止する透光性樹脂基板を備えており、前記透光性樹脂基板は、前記光源体から光を出射する面において、隣り合う発光素子の中間位置において、光出射面側を開口側とする第1の切欠部を備えている。さらに、前記導光体は、前記入射端面において、各第1の切欠部に対向する位置で前記光源体側を開口とした凸部形状を有している。 The light source includes a light-transmissive resin substrate for sealing the light emitting element, the transparent resin substrate, in the surface that emits light from the light source, at an intermediate position of the adjacent light-emitting elements, a light emitting surface side that have a first notch to the opening side. Further, the light guide body, at the incident end face, that has a convex shape that the opening of the light source side at a position facing the notch of the first.
さらに、前記透光性樹脂基板は、前記光源体から光を出射する面において、各点状発光素子の位置で、光出射面側を開口側とする第2の切欠部を備えていてもよい。 Furthermore, the translucent resin substrate may include a second cutout portion having a light emission surface side as an opening side at a position of each point light emitting element on a surface that emits light from the light source body. .
また、前記導光体の入射端面は、前記光源体からの光を入射する面において、前記第2の切欠部に対向する面では前記光源体から遠ざかり、前記第1の切欠部に対向する面では前記光源体に近づく波型形状を有していてもよい。このような波型の曲率半径は、例えば10〜40mm程度であってもよい。 The incident end surface of the light guide body is a surface that receives light from the light source body, and is a surface that faces away from the light source body on a surface that faces the second cutout portion and faces the first cutout portion. Then, you may have the waveform shape which approaches the said light source body. Such a wave-shaped curvature radius may be, for example, about 10 to 40 mm.
さらに、前記導光体からの光出射面側に、導光体内部の光を観察者側へ出射させる光出射シートが配設されていてもよく、前記光出射シートは、前記導光体の光出射面に、頂部が同一平面にあり、光反射機能を有する複数の突起部を有していてもよい。このような光出射シートが配設された面光源素子において、導光体は、厚みが均一な平板であってもよく、全反射型導光体であってもよい。 Furthermore, a light emitting sheet for emitting light inside the light guide to the viewer side may be disposed on the light emitting surface side from the light guide, and the light emitting sheet may be disposed on the light guide. The light emitting surface may have a plurality of protrusions having a top portion on the same plane and having a light reflecting function. In the surface light source element provided with such a light emitting sheet, the light guide may be a flat plate having a uniform thickness or a total reflection light guide.
また、前記光出射シートは、例えば、シリンドリカルレンズシートまたはマイクロレンズアレイシートなどであってもよい。 The light emitting sheet may be, for example, a cylindrical lens sheet or a microlens array sheet.
本発明によれば、点状発光素子を用いて線状発光体を形成しても、発光素子からの光を均一に分布させることができ、その結果面内の輝度均一性が向上して、外観品位に優れる面光源素子を得ることが出来る。 According to the present invention, even when a linear light emitter is formed using a point light emitting element, light from the light emitting element can be uniformly distributed, resulting in improved in-plane luminance uniformity, A surface light source element having excellent appearance quality can be obtained.
さらに、光源体が点状発光素子を封止する透光性樹脂基板を備え、この基板が発光素子間の中間位置に第1の切欠部を形成する場合、発光素子から導光体への入射経路を増やすことができ、発光素子からの光をさらに均一に分布させることができる。 Further, when the light source body includes a light-transmitting resin substrate that seals the point light-emitting element, and the substrate forms the first cutout at an intermediate position between the light-emitting elements, the light-emitting element enters the light guide body. The number of paths can be increased, and the light from the light emitting elements can be distributed more uniformly.
さらにまた、発光素子と対向する位置において、さらに切欠部、すなわち第2の切欠部を基板に形成すると、発光素子からの間接光の割合を高めることができ、導光体への光入射の均一性を向上できる。 Furthermore, if a notch, that is, a second notch is further formed in the substrate at a position facing the light emitting element, the proportion of indirect light from the light emitting element can be increased, and light incidence to the light guide is uniform. Can be improved.
さらに、光出射シートなどの光出射手段を備えた場合、面内の輝度均一性を向上するとともに、導光体内の光を効率よく正面方向へ出射させることができる面光源素子を得ることができる。 In addition, when a light emitting means such as a light emitting sheet is provided, a surface light source element capable of improving in-plane luminance uniformity and efficiently emitting light in the light guide in the front direction can be obtained. .
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解される。図面は必ずしも一定の縮尺で示されておらず、本発明の原理を示す上で誇張したものになっている。また、添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。 The present invention will be more clearly understood from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. The drawings are not necessarily drawn to scale, but are exaggerated in illustrating the principles of the invention. In the accompanying drawings, the same part number in the plurality of drawings indicates the same part.
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図1は、本発明の面光源素子の一形態を説明するための概略斜視図であり、図2は、図1の面光源素子の概略上面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining one embodiment of the surface light source element of the present invention, and FIG. 2 is a schematic top view of the surface light source element of FIG.
(面光源素子)
面光源素子1は、線状光源体2と導光体7とで構成され、線状光源体2は、導光体7の側面に配設されている。線状光源体2は、線状光源体2の長手方向に沿って並べられた複数の点状発光素子3を備え、これらの発光素子3は、透光性樹脂基板4によって封止されている。前記透光性樹脂基板4には、発光素子3からの光が出射する面を開口側として、前記発光素子3の位置する場所に対向して、複数の第2の切欠部5が設けられ、これらの隣り合う発光素子3の中間位置に対向して、複数の第1の切欠部6が設けられている。
(Surface light source element)
The surface
一方、導光体7は、光入射面(または入射端面)8において、線状光源体2からの光が入射する面を開口側として、入射端面8に凹部9を設けている。より詳細には、図2に示すように、導光体7の入射端面8において、導光体7は、光源体2の第2の切欠部5に対向する位置に、凹部9を設けており、また、光源体2の第1の切欠部6に対向する位置に、凸部10を設けている。
On the other hand, the
発光素子3から出射した光は、第2の切欠部5の中央部5aを中心として導光体7へ入射する直接光群11と、第1の切欠部6の中央部6aを中心として導光体7へ入射する間接光群12とに分かれる。
The light emitted from the
図3は、直接光群11および間接光群12のそれぞれについて、第2の切欠部の中心5aおよび第1の切欠部の中心6aを中心点(0°)とした場合の、各光群の拡散角度と光強度との関係を示すグラフを示している。実線は直接光群11の光強度を示し、点線は間接光群12の光強度を示す。
FIG. 3 shows the
図3から明らかなように、直接光群11の光強度は、第2の切欠部5の中央線5aが最も高く、中心から離れるほどその光強度は弱まるという特徴を有する。したがって、光強度を均衡化するために、導光体7の入射端面8を切欠部5に向かって凹部形状9にする。この凹部9により、直接光群11では、導光体7へ入射した後、中央線5aから離れる光の割合が高くなり、全体として、光強度の均衡化を達成することができる。
As is clear from FIG. 3, the light intensity of the
一方で、図3から明らかなように、間接光群12の光強度は、第1の切欠部の中心6aを中心としたW字形の光強度を示し、その両端の光強度が高くなるという特徴を有する。これは、図2に示すように、発光素子3から出射し、透光性樹脂基板4内部で内部反射した後に、第1の切欠部6から、切欠部の中央線6aに対して斜め方向に出射する光が多く存在するためである。したがって、このような斜め方向への出射光を、より中央線6a方向に向けるため、導光体7の入射端面8は、第1の切欠部6に対向する面では、光源体側に向かって、凸部10を形成していてもよい。
On the other hand, as is clear from FIG. 3, the light intensity of the indirect light group 12 is a W-shaped light intensity centered on the
このような構成により、本発明の面光源素子では、点状発光素子を用いて線状光源体を形成しても、点状発光素子から導光体への入射光を均一に分布させることが出来、点状発光素子により形成される暗領域と明領域との落差を低減し、均一な面発光を実現できる。 With such a configuration, in the surface light source element of the present invention, even if the linear light source body is formed using the point light emitting element, the incident light from the point light emitting element to the light guide can be uniformly distributed. In addition, the drop between the dark area and the bright area formed by the point light emitting elements can be reduced, and uniform surface emission can be realized.
図4は、本発明の面光源素子の別の実施形態を説明するための概略上面図である。面光源素子101において、導光体7は、線状光源体2を側面に備えて配置され、この線状光源体2は、透光性樹脂基板に封止されることなく、長手方向に並んだ複数の点状発光素子3で構成される。なお、図4においては、点状発光素子3は、必要に応じて設けられる反射部材16で囲まれている。
FIG. 4 is a schematic top view for explaining another embodiment of the surface light source element of the present invention. In the surface
そして、導光体7には、各点状発光素子3の位置する場所に対向して、光源体2からの光が入射する入射端面において、光入射面を開口側として、複数の凹部9が設けられる。ここで、凹部9は、発光素子3に対して、連続的に遠ざかる構造を有しており、発光素子3の中心軸5aにおいて、凹部9は最も窪んだ箇所となっている。
The
面光源素子101では、導光体の光入射面が特定の凹部を有するため、上記のような簡単な構造の光源体であっても、発光素子からの光を均一に分布させることができる。
In the surface
また図5は、本発明の面光源素子のさらに別の実施形態を説明するための概略上面図である。面光源素子1001において、面光源素子101において、導光体7は、線状光源体2を側面に備えて配置され、この線状光源体2は、線状光源体2の長手方向に沿って並べられた複数の点状発光素子3を備え、これらの発光素子3は、透光性樹脂基板4によって封止されている。前記基板4には、隣り合う発光素子3の中間位置に対向して、複数の第1の切欠部6が設けられている。
FIG. 5 is a schematic top view for explaining still another embodiment of the surface light source element of the present invention. In the surface light source element 1001, in the surface
そして、導光体7では、光源体2からの光が入射する入射端面において、各点状発光素子3の位置する場所に対向して、光入射面を開口側として、複数の凹部9が設けられ、さらに、第1の切欠部6に対向する位置に、複数の凸部10を設けている。
In the
面光源素子1001では、導光体の光入射面が特定の凹部および凸部を有するとともに、光源体が特定の切欠部を有するため、発光素子から導光体への入射経路を増やすとともに、導光体内部でさらに光を分散でき、発光素子からの光を均一に分布させることができる。 In the surface light source element 1001, the light incident surface of the light guide has specific concave portions and convex portions, and the light source body has specific cutout portions. Therefore, the number of incident paths from the light emitting element to the light guide is increased, and the light guide is guided. Light can be further dispersed inside the light body, and light from the light emitting elements can be evenly distributed.
なお、図示していないが、線状光源体は、導光体の少なくとも一方の側面に配設されていればよく、目的に応じて、導光体の向かい合う側面において、2本の線状光源体を設けてもよいし、導光体の側面すべてにおいて、例えば、4本の線状光源体を設けてもよい。
以下、各構成要素の詳細について、詳述する。
Although not shown, the linear light source body only needs to be disposed on at least one side surface of the light guide body, and two linear light sources are provided on the side surfaces facing the light guide body according to the purpose. For example, four linear light source bodies may be provided on all side surfaces of the light guide.
Hereinafter, details of each component will be described in detail.
(線状光源体)
線状光源体は、光源体の長手方向に並べられた複数の点状発光素子3を備えている。前記発光素子3は、少なくとも発光チップ3aを備えていればよいが、発光体チップ3aを保護するため、ドーム型の封止部3bにより発光チップ3aを被覆してもよい。
(Linear light source)
The linear light source body includes a plurality of point
発光体チップ3aは、LED(Light Emitting Diode)チップ、LD(Laser Diode)チップ、EL(Electroluminescence)チップなどであってもよいが、これらのうち、LEDチップが好ましい。発光素子は、高輝度タイプのものであってもよく、例えば、発光素子の光度は、約300mCd以上、より好ましくは約500mCd以上であってもよい。なお、発光素子の光度の上限は、発熱および消費電力の許容範囲内でより高いのが好ましいが、例えば、100mCd以下であってもよい。 The light emitting chip 3a may be an LED (Light Emitting Diode) chip, an LD (Laser Diode) chip, an EL (Electroluminescence) chip, etc. Among them, an LED chip is preferable. The light emitting element may be of a high luminance type. For example, the luminous intensity of the light emitting element may be about 300 mCd or more, more preferably about 500 mCd or more. Note that the upper limit of the luminous intensity of the light emitting element is preferably higher within the allowable range of heat generation and power consumption, but may be, for example, 100 mCd or less.
さらに、線状光源体2は、これらの点状発光素子3を封止する透光性樹脂基板4を備えていてもよい。このような線状光源体は、封止部3bで覆われた発光体チップ3aを、所定の位置に並べ、次いで、透光性樹脂基板4を形成する透光性樹脂により、これらの発光素子を埋設することにより得ることができる。
Further, the linear
透光性樹脂は、光透過性材料で形成されており、いわゆる透明であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂のいずれでも好ましく用いることができる。例えば、このような樹脂としては、(メタ)アクリル系樹脂、(メタ)アクリル−スチレン系共重合樹脂、スチレン系樹脂、芳香族ビニル系樹脂、環状オレフィン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系共重合樹脂、塩化ビニル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。このような透明樹脂の屈折率は、例えば、1.48〜1.62程度が好ましく、より好ましくは1.50〜1.60程度である。 The light transmissive resin is formed of a light transmissive material, and any of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photo curable resin can be preferably used as long as it is so-called transparent. Examples of such resins include (meth) acrylic resins, (meth) acrylic-styrene copolymer resins, styrene resins, aromatic vinyl resins, cyclic olefin resins, ethylene-vinyl acetate copolymer resins. , Vinyl chloride resin, vinyl ester resin, polycarbonate, fluororesin, urethane resin, silicone resin, amide resin, imide resin, polyester resin, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, etc. . For example, the refractive index of such a transparent resin is preferably about 1.48 to 1.62, and more preferably about 1.50 to 1.60.
透光性樹脂は、必要に応じて、蛍光体を含んでいてもよい。なお、前記封止部3bは、蛍光体を含んだ透光性樹脂で形成される場合が多いが、基板4自体に蛍光体が含まれる場合、蛍光体を含まなくてもよい。
The translucent resin may contain a phosphor as necessary. In many cases, the sealing portion 3b is formed of a translucent resin including a phosphor. However, when the
前記基板4には、隣り合う発光素子の中間位置に対向して設けられる第1の切欠部6が存在する。このような切欠部を形成することにより、光源体を形成する点状発光素子の数が少なくとも、点状発光素子からの光を、直接光群と間接光群とに分布させることができ、光の均一性を高めることができる。さらに、必要に応じて、発光素子から出射する間接光群の割合を高める観点から、基板4には、発光素子3に対向して設けられる第2の切欠部5が形成されてもよい。
The
第1の切欠部6および第2の切欠部5の形状は、発光素子からの光を直接光群と間接光群とに分布できる限り特に限定されないが、通常、切欠部の底部を中心として左右対称なU字形やV字形であることが多い。また、第2の切欠部5および第1の切欠部6は、一方がV字形であり、他方がU字形であってもよい。これらの形状のうち、好ましい形状は、第2の切欠部5および第1の切欠部6の双方がV字形である。
発光素子からの光を直接光群および間接光群に分布させやすくする観点から、第2の切欠部5の深さは、第1の切欠部6の深さよりも浅くてもよい。第2の切欠部の深さは、第1の切欠部の深さの5/6以下、好ましくは2/3以下であってもよい。
The shapes of the
From the viewpoint of facilitating distribution of light from the light emitting element to the direct light group and the indirect light group, the depth of the
なお、光源体3は、導光体7と相対する面を除き、その周囲を反射部材16で囲い、光の利用効率を高めてもよい。
反射部材16としては、拡散反射光や正反射光を発生できる限り特に材質は限定されず、公知の反射部材を用いることができる。光効率の観点から正反射光を発生できる反射部材が好ましい。さらに、軽量性の観点から、オレフィン系樹脂などから形成された樹脂成形品に金属などを被覆または蒸着した反射部材(たとえば、反射シート)を用いるのが好ましい。
The
The material of the reflecting
(導光体)
導光体7は、線状光源体3から出射された光を、入射端面8から入射させ、入射端面8からの入射光は、導光体7内部を全反射しながら伝播していき、適当な光出射手段により導光体7の出射面13から導光体正面へと出射される。
(Light guide)
The
導光体7は、線状光源体2からの光を入射する入射端面8において、各点状発光素子に対向する位置で前記光源体側を開口とした複数の凹部9を有する。凹部9の形状は、直接光群11を中心軸5aより外側に向かって拡散させることができるかぎり特に限定されず様々な形状で形成することができるが、連続した曲面で形成されるのが好ましい。このような曲面により、直接光群11を連続的に拡散させることができる。このような曲面は曲率半径が10〜40mm程度、より好ましくは15〜35mm程度であってもよい。また凹部の深さ(d)は、0.1〜0.7mm程度、より好ましくは0.2〜0.6mm程度であってもよい。
The
また、必要に応じて、導光体7は、光源体2からの光を入射する入射端面8において、第1の切欠部6に対向する位置で、光源体2に向かって凸部10を有していてもよい。このような凸部10を形成することにより、間接光群12中の斜め方向の入射光を、中心軸6a方向に向けることができる。凸部10の形状も、間接光群12中の斜め方向の入射光を、中心軸6a方向に向けることができる限り特に限定されず、さまざまな形状とすることができるが、連続した曲面で形成されるのが好ましい。このような曲面により、間接光群12を連続的に拡散させることができる。このような曲面は、曲率半径が10〜40mm程度、より好ましくは15〜35mm程度であってもよい。また凸部の高さ(h)は、0.1〜0.7mm程度、より好ましくは0.2〜0.6mm程度であってもよい。高さhが0.1より小さいと、光の制御能力が不足して、十分な均一性を得ることができない場合がある。また、0.7より大きいと、光源と導光板の隙間から光が漏れて光の損失が生じてしまい、輝度の低下が著しく大きくなる場合がある。
If necessary, the
凹部9および凸部10は、それぞれ独立して形成されてもよいが、凹部9と凸部10とが連続して形成され、入射端面8が波型形状を有するのが好ましい。この場合、それぞれの曲率半径は、同一であっても異なっていてもよいが、成形性の観点から、同一であるのが好ましい。
Although the
導光体の素材は、いわゆる透明であれば、材質は有機材料(例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂など)、無機材料(例えば、ガラスなど)のいずれでもよい。有機材料の一例としては、(メタ)アクリル系樹脂、(メタ)アクリル−スチレン系共重合樹脂、スチレン系樹脂、芳香族ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系共重合樹脂、塩化ビニル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。これらのうち、(メタ)アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、環状オレフィン樹脂、ガラス等が好ましい。 As long as the material of the light guide is so-called transparent, the material may be either an organic material (for example, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a photo-curable resin) or an inorganic material (for example, glass). Examples of organic materials include (meth) acrylic resins, (meth) acrylic-styrene copolymer resins, styrene resins, aromatic vinyl resins, olefin resins, ethylene-vinyl acetate copolymer resins, vinyl chloride. Resin, vinyl ester resin, polycarbonate resin, fluororesin, urethane resin, silicone resin, amide resin, imide resin, polyester resin, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin and the like. Of these, (meth) acrylic resin, polycarbonate resin, cyclic olefin resin, glass and the like are preferable.
可視光波長の光が伝播するときの損失を少なくする観点から、このような導光体の屈折率は、例えば、1.48〜1.62程度が好ましく、より好ましくは1.50〜1.60程度である。 From the viewpoint of reducing loss when light having a visible light wavelength propagates, the refractive index of such a light guide is preferably, for example, about 1.48 to 1.62, and more preferably 1.50 to 1.2. About 60.
導光体の厚みは、後述する光出射手段の有無に合わせて自由に調節でき、例えば、光出射手段として、光出射シートを用いない場合、線状光源体2の長手方向と交差する断面において、光源体側から厚みが徐々に減少するテーパー形状の断面を有していてもよい。このような形状とすることにより、光源体2から導光体への入射する光は、導光体内部で全反射しつつ、その一方で全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射した光は、導光体の外部へ出射する。
The thickness of the light guide can be freely adjusted according to the presence or absence of the light emitting means described later. For example, in the case where the light emitting sheet is not used as the light emitting means, in the cross section intersecting the longitudinal direction of the linear
また、光出射シートを用いる場合、導光体の厚みは、面内で均一であるのが好ましい。面内の厚みを均一とすることにより、入射光は導光体内部を全反射することができ、光の利用効率を向上できる。 Moreover, when using a light-emitting sheet | seat, it is preferable that the thickness of a light guide is uniform in a surface. By making the in-plane thickness uniform, the incident light can be totally reflected inside the light guide, and the light utilization efficiency can be improved.
導光体の厚み(テーパー形状の場合、最も厚い部分)は、例えば、0.2〜0.8mm程度、好ましくは0.3〜0.7mm程度であってもよい。 The thickness of the light guide (the thickest part in the case of a tapered shape) may be, for example, about 0.2 to 0.8 mm, preferably about 0.3 to 0.7 mm.
(光出射手段)
導光体内部で全反射により伝播する光を、導光体の出射面から出射させるために、公知または慣用の光出射手段を設けてもよい。例えば、図6〜図8には、線状光源体2の長手方向と交差する断面において、各種光出射手段を配設した面光源素子が示されている。
(Light emitting means)
In order to emit the light propagating by total reflection inside the light guide from the exit surface of the light guide, a known or conventional light emitting means may be provided. For example, FIGS. 6 to 8 show surface light source elements in which various light emitting means are arranged in a cross section intersecting with the longitudinal direction of the linear
まず、図6には、本発明で用いられる光出射手段の一実施形態として、導光体17の内部に分散された拡散材15が示される。導光体17の内部には、拡散材15が略均一に分散されるとともに、導光体17の光出射面13および光入射面8以外の側面には、反射部材16が設けられてもよい。拡散材15が添加された導光体17では、導光体内部で全反射する光が、拡散材15により散乱され、この散乱光が、導光体17の光出射面13に対して、全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射することにより、光出射面13から導光体17の外部、すなわち観察者側へ光が出射する。
First, FIG. 6 shows a diffusing
拡散材15は、前記導光体の形成材料を用いて形成することができ、導光体を形成する部材とは、屈折率が異なる材料より形成された粒体などが例示できる。また、反射部材16は、前記光源体の項で述べた反射部材と同じ材質のものを利用できる。
The diffusing
また、図7には、本発明で用いられる光出射手段の別の実施形態として、導光体27の光出射面13に、および/または光出射面13とは反対側の底面18に、凹凸加工や拡散反射インク等のドット印刷等によって形成された拡散パターン19が示される。このような光出射手段を配設した導光体27では、導光体内部で全反射する光が、拡散パターン19により拡散反射され、この拡散反射光が、導光体27の光出射面13に対して、全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射することにより、光出射面13から導光体27の外部へ出射される。なお、光出射面13側に拡散パターン19が形成される場合、導光体17の光出射面13および光入射面8以外の側面には、反射部材16が設けられてもよい。
Further, FIG. 7 shows another embodiment of the light emitting means used in the present invention on the
なお、図6および図7に示す各光出射手段(導光体内部への拡散材の添加、拡散パターンの形成など)は、単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。さらに、このような光出射手段は、拡散シート、プリズムシートなどの各種光学シートと組み合わせて使用してもよい。 Each of the light emitting means (addition of a diffusing material to the inside of the light guide, formation of a diffusion pattern, etc.) shown in FIGS. 6 and 7 may be used alone or in combination. Further, such a light emitting means may be used in combination with various optical sheets such as a diffusion sheet and a prism sheet.
さらに、図8には、本発明で用いられる光出射手段のさらに別の実施形態として、導光体37の光出射面13に配設された光出射シート21が示される。この光出射シート21は、頂部22が同一平面にあり、光反射機能を有する複数の突起部23を有する。前記頂部22は、導光体37の出射面13と接している。この光出射シートは、導光体37と一体成型されてもよいし、粘着材などにより導光体37と一体化されてもよい。このような光出射シート21を配設した場合、反射シートや拡散シート、プリズムシートなどの光学シートを使用することなく、光の出射機能に優れた面光源素子を得ることができる。
Further, FIG. 8 shows a light emitting sheet 21 disposed on the
光源体2からの入射光は、導光体37内を全反射しながら伝播し、前記導光体37と突起部23の頂部22との接着部にこの伝播光が達すると、前記接着部から前記光出射シート21側に光が取出される。このような導光体37は、散乱反射や拡散反射を利用せずに全反射のみを利用する発光原理であるため、光利用効率が高いという特長を有するため好ましい。
Incident light from the
光出射シート21を備えた面光源素子は、突起部23の形状に応じて出射角度を制御することができる。つまり、接着部で取出された光は面光源素子の法線方向から傾いているため、前記突起部23の斜面に入射され、全反射乃至屈折されることとなる。ここで、前記斜面においては空気と突起部23を形成する樹脂材料の界面が存在しており、比較的大きな屈折率差を有する。したがって、前記斜面に入射された光は全反射条件を満たすことになり、面光源素子の法線方向に光は反射し観察者側に発光される。このとき前記斜面の傾きを最適化することにより出射光の指向性をコントロールできるため、プリズムシートなどの集光部材が不必要となる。 The surface light source element provided with the light emission sheet 21 can control the emission angle according to the shape of the protrusion 23. That is, since the light extracted by the bonding portion is inclined from the normal direction of the surface light source element, it is incident on the inclined surface of the projection 23 and is totally reflected or refracted. Here, there is an interface between the air and the resin material forming the protrusion 23 on the inclined surface, and it has a relatively large refractive index difference. Therefore, the light incident on the slope satisfies the total reflection condition, and the light is reflected in the normal direction of the surface light source element and emitted to the observer side. At this time, since the directivity of the emitted light can be controlled by optimizing the inclination of the inclined surface, a condensing member such as a prism sheet is unnecessary.
なお、光出射シート21を備える場合、光出射シート21の大きさは導光体37よりも小さくなければならない。光出射シート21の大きさが導光体37よりも大きい場合、光利用効率が低くなり、更に面光源素子から迷光が確認される可能性がある。つまり、光源体2からの光が導光体37に到達する前に光出射シート21に入射した場合、前記光出射シート21の中を光が伝播し、想定していない方向に光が取り出される可能性があるからである。したがって、光出射シート21の大きさは、導光体37よりも小さくしなければならない。特に、導光体37の入射端面38には、光出射シート21が存在しないのが好ましい。
When the light emitting sheet 21 is provided, the size of the light emitting sheet 21 must be smaller than that of the
図7には突起部23として一次元のシリンドリカルレンズのような形状が示されているが、二次元のマイクロレンズ(フライアイレンズ)のような形状であっても良く、更に突起部の形状は上記に限定されず、いかなる形状であっても構わない。また、突起部のサイズは特に限定されないが、突起部を不可視化するためには100μm以下であることが好ましく、更には50μm以下であることがより好ましい。 In FIG. 7, a shape like a one-dimensional cylindrical lens is shown as the protrusion 23, but it may be a shape like a two-dimensional microlens (fly eye lens), and the shape of the protrusion is It is not limited to the above, and any shape may be used. The size of the protrusion is not particularly limited, but is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less in order to make the protrusion invisible.
光出射シート21における突起部の配置については特に限定されないが、面光源素子における面内の光の均整度を重視する場合、光源に近い領域を疎に、光源から遠い領域を密に配置し、配置密度をなめらかに変調させることが好ましい。このようにすることで、面光源素子の面内均一な発光を実現することができる。 The arrangement of the protrusions in the light emitting sheet 21 is not particularly limited, but when placing importance on the in-plane light uniformity in the surface light source element, the area close to the light source is sparse and the area far from the light source is densely arranged, It is preferable to smoothly modulate the arrangement density. In this way, uniform light emission in the surface of the surface light source element can be realized.
なお、光出射シート21において、突起部が形成される主面(以下、入射側の主面と呼ぶことがある。)に対して反対側の主面(以下、出射側の主面と呼ぶことがある。)は平坦であっても、微細な凹凸が形成されていても良い。出射側の主面が平坦である場合、面光源素子の出射光の角度分布は、入射側の主面に形成される突起部の形状に依存する。一方、出射側の主面に微細な凹凸が形成される場合、面光源素子の出射光の角度分布は、入射側の主面に形成される突起部の形状および出射側の主面に形成される微細な凹凸に依存する。つまり、入射側の主面に形成される突起部の形状を制御することにより出射光に指向性を付与し、出射側の主面に形成される微細な凹凸の形状を制御することにより、出射光に所望の視野角を与えることが可能となる。なお、「出射光の指向性」とは面光源素子の出射光のピーク輝度が前記面光源素子の法線方向から傾いていることを表し(ただし、0度の傾きも含む)、「出射光の視野角」とは面光源素子の出射光のピーク輝度に対する半値幅を表す。 Note that, in the light emitting sheet 21, a main surface opposite to a main surface (hereinafter, sometimes referred to as an incident-side main surface) on which a protrusion is formed (hereinafter, referred to as an output-side main surface). May be flat or may have fine irregularities formed thereon. When the main surface on the emission side is flat, the angular distribution of the emitted light from the surface light source element depends on the shape of the protrusion formed on the main surface on the incident side. On the other hand, when fine irregularities are formed on the main surface on the emission side, the angular distribution of the emitted light of the surface light source element is formed on the shape of the protrusion formed on the main surface on the incident side and the main surface on the emission side. Depends on fine irregularities. In other words, directivity is imparted to the emitted light by controlling the shape of the protrusion formed on the incident-side main surface, and the output is controlled by controlling the shape of the fine irregularities formed on the main surface on the emission side. It becomes possible to give a desired viewing angle to the incident light. “Direction of emitted light” means that the peak luminance of the emitted light from the surface light source element is inclined from the normal direction of the surface light source element (including an inclination of 0 degree). The “viewing angle of” represents the half-value width with respect to the peak luminance of the light emitted from the surface light source element.
光出射シート21の厚みは、光を観察者側へ出射できる特に限定されないが、例えば、0.25mm以下が好ましい。ここで、光出射シート21の厚みは、入射側の主面と出射側の主面との厚みで定義され、入射側の主面における突起部の頂部から出射側の主面までの長さに対応する。ただし、出射側の主面に微細な凹凸が形成されている場合は、入射側の主面における突起部の頂部から出射側の主面における微細な凹凸の平均高さまでの長さとする。 Although the thickness of the light emission sheet | seat 21 is not specifically limited which can radiate | emit light to the observer side, For example, 0.25 mm or less is preferable. Here, the thickness of the light emission sheet 21 is defined by the thickness of the incident-side main surface and the emission-side main surface, and is the length from the top of the protrusion on the incident-side main surface to the emission-side main surface. Correspond. However, when fine irregularities are formed on the main surface on the emission side, the length is from the top of the protrusion on the main surface on the incident side to the average height of the fine irregularities on the main surface on the emission side.
(液晶表示装置)
上記のようにして得られた本発明の面光源素子の出射面側に、映像情報を与える透過型または半透過型の液晶パネルを設けることにより、本発明に係る液晶表示装置を得ることができる。
(Liquid crystal display device)
A liquid crystal display device according to the present invention can be obtained by providing a transmissive or transflective liquid crystal panel for providing video information on the exit surface side of the surface light source element of the present invention obtained as described above. .
(実施例1)
図1および図2に示すように、線状光源体2が、導光体7の側面に設けられたエッジライト型面光源素子を作製した。
線状光源体2では、直列に並ぶ発光素子3がアクリル樹脂(屈折率1.49)から形成された透光性樹脂基板4で封止され、また、発光素子3と対応する位置にV字型の第2の切欠部5が形成され、発光素子3同士の中間地点と対応する位置にV字型の第1の切欠部6が形成されている。
Example 1
As shown in FIGS. 1 and 2, an edge-light type surface light source element in which the linear
In the linear
一方、導光体7の入射端面8は、凹部および凸部の曲率半径がともに19mmであり、凹部の深さおよび凸部の高さがともに0.5mmである波型形状を有していた。また、導光体は、面内で均一な厚み0.6mmを有していた。さらに、この導光体7の上面に、導光体7の入射端面より3mm程度内側に、55mm×73mmのマイクロレンズタイプの光制御シート21を配設し、厚さ0.007mmの接着剤層(屈折率1.51)を介して、導光体と一体化した。光制御シートは、レンズ高さ0.017mm、レンズ直径0.030mmの複数の突起部23を備えており、これらの突起部23の頂点22は、導光体7の光出射面13と接着剤により接合している。
なお、光制御シートと導光体との一体化は、具体的には、以下のようにして行った。まず、アクリル樹脂で形成された厚さ0.6mmのアクリル板を約58mm×約73mmに切り出し、導光体基板とした。
On the other hand, the
Specifically, the integration of the light control sheet and the light guide was performed as follows. First, an acrylic plate made of acrylic resin and having a thickness of 0.6 mm was cut out to about 58 mm × about 73 mm to obtain a light guide substrate.
次に、厚さ0.125mmのアクリルフィルム(屈折率1.49)を用意し、この片面にアクリル系拡散層を厚さ0.010mmで均一に塗布した。また、このアクリルフィルムの他方の面、すなわち、拡散層が塗布された面の反対面に、アクリル系紫外線硬化性樹脂(屈折率1.52)を塗布し、紫外線硬化性樹脂層を形成した。次いで紫外線硬化性樹脂層を、マイクロレンズ形成用雌型に対して押し付け、アクリルフィルム側から紫外線を照射し、前記樹脂層を硬化させ、上記マイクロレンズパターンを一方の面に備え、他方の面に拡散層を備えた光制御シートを得た。 Next, an acrylic film (refractive index: 1.49) having a thickness of 0.125 mm was prepared, and an acrylic diffusion layer was uniformly applied on one side with a thickness of 0.010 mm. An acrylic ultraviolet curable resin (refractive index 1.52) was applied to the other surface of the acrylic film, that is, the surface opposite to the surface on which the diffusion layer was applied, to form an ultraviolet curable resin layer. Next, the ultraviolet curable resin layer is pressed against the microlens-forming female mold, irradiated with ultraviolet rays from the acrylic film side, the resin layer is cured, the microlens pattern is provided on one side, and the other side is provided. A light control sheet provided with a diffusion layer was obtained.
そして、得られた光制御シートを上記寸法に切り出し、導光体基板の一方の面に接着剤を塗布して、前記光制御シートのレンズパターンとを対向させて貼り合わせ、導光体と光制御シートとを一体化した。
発光素子として設けた白色LED(光度約650mCd)を点灯し、面光源素子の正面方向を0°として、斜め30°の方向から面光源素子を目視したところ、面光源素子の表面はスジ上の縞が存在せず、輝度分布は均一であった。
(実施例2)
導光体7の入射端面8を、凹部および凸部の曲率半径がともに2mmであり、凹部の深さおよび凸部の高さがともに0.3mmである波型形状とする以外は、実施例1と同様にして、面光源素子の輝度分布を確認した。すると、面光源素子の表面はスジ上の縞が存在せず、輝度分布は均一であった。
(比較例1)
導光体7の入射端面8に波型形状を形成することなく、平坦面とする以外は、実施例1と同様にして、面光源素子の輝度分布を確認した。すると、面光源素子の表面はスジ上の縞が存在し明暗が激しく、輝度分布は不均一であった。
Then, the obtained light control sheet is cut into the above-mentioned dimensions, an adhesive is applied to one surface of the light guide substrate, and the lens pattern of the light control sheet is bonded to face each other, and the light guide and light are bonded together. Integrated control sheet.
When a white LED (luminous intensity: about 650 mCd) provided as a light emitting element is turned on, the front surface direction of the surface light source element is 0 °, and the surface light source element is visually observed from an oblique direction of 30 °, the surface of the surface light source element is There were no stripes and the luminance distribution was uniform.
(Example 2)
Example except that the
(Comparative Example 1)
The luminance distribution of the surface light source element was confirmed in the same manner as in Example 1 except that the wave-like shape was not formed on the
1,101,1001:面光源素子
2:線状光源体
3:発光素子
4:透光性樹脂基板
5:第2の切欠部
6:第1の切欠部
7:導光体
8:入射端面
9:凹部
10:凸部
21:光出射シート
22:頂部
23:突起部
1, 101, 1001: surface light source element 2: linear light source body 3: light emitting element 4: translucent resin substrate 5: second notch 6: first notch 7: light guide 8: incident end face 9 : Concave part 10: Convex part 21: Light emitting sheet 22: Top part 23: Protrusion part
Claims (8)
前記線状光源体は、線状光源体の長手方向に並んだ複数の点状発光素子で構成され;
前記導光体は、前記光源体からの光を入射する面において、各点状発光素子に対向する位置で前記光源体側を開口とした凹部形状を有しており、さらに
前記光源体は、前記発光素子を封止する透光性樹脂基板を備え、前記透光性樹脂基板は、前記光源体から光を出射する面において、前記隣り合う発光素子の中間位置で、光出射面側を開口側とする第1の切欠部を備え;
前記導光体は、前記光源体からの光を入射する面において、各第1の切欠部に対向する位置で前記光源体側を開口とした凸部形状を有する面光源素子。 A surface light source element composed of a light guide and a linear light source disposed on at least one side of the light guide,
The linear light source body includes a plurality of point light emitting elements arranged in a longitudinal direction of the linear light source body;
The light guide body, in the plane of incident light from the light source, and have a concave shape that the opening of the light source side at positions facing the point-like light-emitting element, further
The light source body includes a light-transmitting resin substrate that seals the light-emitting element, and the light-transmitting resin substrate emits light at an intermediate position between the adjacent light-emitting elements on a surface that emits light from the light source body. A first notch having an emission surface side as an opening side;
The light guide body is a surface light source element having a convex shape with an opening on the light source body side at a position facing each first notch on a surface on which light from the light source body is incident .
前記光出射シートは、前記導光体の光出射面に、頂部が同一平面にあり、光反射機能を有する複数の突起部を有する面光源素子。 In any one of Claims 1-4 , further, the light emission sheet | seat which radiate | emits the light inside a light guide to the observer side is arrange | positioned by the light emission surface side from the said light guide,
The light emitting sheet is a surface light source element having a plurality of protrusions having a light reflecting function, the top of which is on the same plane on the light emitting surface of the light guide.
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