JP2008112739A - Backlight device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数個の発光ダイオードから出射した表示光を透過型表示パネルに照射するバックライト装置に関する。「透過型表示パネル」とは、たとえば液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)に組み込まれて用いられる透過型の液晶パネルである。本発明は、より特定的には、テレビジョン受像機などの大型画面において均一な輝度分布を得るためのバックライト装置に関する。 The present invention relates to a backlight device that irradiates a transmissive display panel with display light emitted from a plurality of light emitting diodes. The “transmissive display panel” is a transmissive liquid crystal panel that is used by being incorporated in, for example, a liquid crystal display (LCD). More specifically, the present invention relates to a backlight device for obtaining a uniform luminance distribution on a large screen such as a television receiver.
液晶表示装置は、表示装置として従来広く用いられてきた陰極線管(CRT:Cathode-Ray Tube)と比較して、表示画面の大型化、装置全体の軽量化、薄型化、消費電力の低減などが図りやすい。したがって、たとえば自発光型のPDP(Plasma Display Panel)などとともにテレビジョン受像機や各種のディスプレイ装置に用いられている。 Compared with a cathode ray tube (CRT) that has been widely used as a display device, the liquid crystal display device has a larger display screen, a lighter and thinner device, and reduced power consumption. Easy to plan. Therefore, for example, it is used for a television receiver and various display devices together with a self-luminous PDP (Plasma Display Panel).
ここで「液晶表示装置」とは、各種サイズの2枚の透明基板の間に液晶を封入し、電圧を印加することにより、液晶分子の向きを変え、その結果、光透過率を変化させることによって所定の画像等を光学的に表示する装置である。 Here, “liquid crystal display device” means that liquid crystal is sealed between two transparent substrates of various sizes and the direction of liquid crystal molecules is changed by applying a voltage, thereby changing the light transmittance. Is a device for optically displaying a predetermined image or the like.
液晶表示装置は液晶パネルを備えているが、液晶自体は発光体ではないために、たとえば液晶パネルの背面部に光源として機能するバックライト装置が設けられる。バックライト装置は、たとえば光源、反射板、拡散板、レンズシートなどを備え、液晶パネルに対して全面にわたって表示光を照射する。 Although the liquid crystal display device includes a liquid crystal panel, since the liquid crystal itself is not a light emitter, for example, a backlight device that functions as a light source is provided on the back surface of the liquid crystal panel. The backlight device includes, for example, a light source, a reflection plate, a diffusion plate, a lens sheet, and the like, and irradiates display light over the entire surface of the liquid crystal panel.
バックライト装置には、従来、光源として水銀やキセノンを蛍光管内に封入した冷陰極蛍光ランプ(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)を用いたものが多かった。しかし、近年、薄型化のため、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)素子を採用したバックライト装置が増加している。また、大型テレビジョン受像機用のバックライト装置としても、環境問題の盛り上がりから水銀を使用しないLED素子を2次元配列して照明装置として利用するLEDバックライト装置が注目されている。 Conventionally, many backlight devices use a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) in which mercury or xenon is enclosed in a fluorescent tube as a light source. However, in recent years, backlight devices that employ light emitting diode (LED) elements are increasing in order to reduce the thickness. In addition, as a backlight device for a large-sized television receiver, an LED backlight device that uses LED elements that do not use mercury as a two-dimensional array and is used as an illuminating device is attracting attention due to the rise of environmental problems.
しかし、LED素子は点光源であるため、輝度分布が均一なバックライト照明として使用するには、表示領域の全体が均一な輝度になるように光を拡散させる必要がある。そこで、導光板の周囲にLED素子を配置した「サイドライト型」と呼ばれる方式が用いられている。サイドライト型には導光板の横から光を入射させるタイプの他に導光板の光出射面に対向する位置にLED素子を配置し、反射面で反射させてから導光板のうちの他の部分に導光させるタイプがある。このタイプは通常、反射面に反射シートや反射膜が設置されており、部材増加によるコストアップや、反射シートや反射膜での光の吸収などが問題となる。 However, since the LED element is a point light source, in order to use it as backlight illumination with a uniform luminance distribution, it is necessary to diffuse light so that the entire display region has a uniform luminance. Therefore, a method called “side light type” in which LED elements are arranged around the light guide plate is used. In the side light type, in addition to the type in which light is incident from the side of the light guide plate, an LED element is disposed at a position facing the light exit surface of the light guide plate, and reflected by the reflective surface, then the other part of the light guide plate There is a type to guide light. In this type, a reflection sheet and a reflection film are usually installed on the reflection surface, and there are problems such as an increase in cost due to an increase in members and absorption of light by the reflection sheet and reflection film.
これらの問題を解決するために考えられた技術として、特開2002−222605号公報(特許文献1)に開示されたバックライト装置がある。このバックライト装置は、端部において光源から受けた光の向きを変えるために特殊な断面形状の部分を有する導光板を備えている。また、導光板を大型LCDに拡張するための技術として、特開2002−298629号公報(特許文献2)に開示したバックライト装置がある。このバックライト装置では、導光板の出射面のうちLED素子と対向する領域に窪みを設け、この窪みによりLED素子から出射した光を全反射し、導光板のうちの他の部分に導光させる構造となっている。このようにすると大型の表示領域のバックライト照明に必要な輝度を得るために多数のLEDを配置しても、LED素子の分散配置が可能になるため、局所的に発熱し、温度上昇が大きくなるという問題を回避できる。
しかしながら、特許文献1に開示されたバックライト装置においては、光の向きを変更するための部分が断面で見て鋸歯状であり、面の角度が急激に変化する部分がある。したがって、現実の製品を加工する上では、面の角度が急激に変化する部分にある程度の丸みが生じてしまい、実際にはその部分から光が漏れる。特許文献1に開示されたバックライト装置では、このような部分が多数あり、このような原因による光の漏れが多くなる。また、光の向きを変更するための部分は、断面形状が鋸歯状になるような複雑な形状であるため、設計や作製が困難であり、コストアップ要因にもなる。
However, in the backlight device disclosed in
大型LCDに拡張可能な特許文献2に開示されたバックライト装置においても、窪みの中央位置に面の角度が急激に変化する部分があり、実際には窪みの中央に丸みが生じる。このような丸みがLED素子と重なる位置にあると、LED素子から出射した光が窪み中央で全反射できず、窪みを透過して透過型表示パネルに直接入射するため、局所的に非常に輝度の高い領域ができてしまい、表示領域における輝度の十分な均一性を得ることが困難になる。また、特許文献2に開示された2つ以上のLED素子にわたって対向するように窪みが線状に形成されたバックライト装置においては、LED素子の位置ずれにより窪みから左右に導光する光量配分がずれてしまい、均一な輝度分布を得ることが困難となる。
Even in the backlight device disclosed in
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、反射面の傾きに急激な変化がなく、光の漏れを抑制できるバックライト装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a backlight device that can suppress light leakage without causing a rapid change in the inclination of the reflecting surface.
上記目的を達成するため、本発明に基づくバックライト装置は、帯状の入射領域を有する入射面と上記入射面に対向する出射面とを有する導光板と、上記入射領域を介して上記導光板の上記入射面に対向して複数の発光ダイオード素子が直線状に配置された発光ダイオード素子列とを備える。上記導光板は上記入射領域から見て少なくとも第1の側に延在する。上記導光板は、上記出射面の上記第1の側とは逆の第2の側に隣接するようにして上記入射領域の長手方向と平行に帯状に延在する曲面部を有する。上記曲面部は、上記発光ダイオード素子列から上記入射領域を透過して上記導光板内部に入射した光を受けて第1の側寄りに反射させるためのものである。上記曲面部の長手方向に垂直な面で切った断面形状は、Cを定数、n0を上記導光板の屈折率とし、0<α≦π/2−sin-1(1/n0)を満たす一定の角度αを想定することによって、上記入射領域の1点を原点として半径rおよび角度θによる極座標表示でr=exp(−θ/tanα+C)で表すことができる。 In order to achieve the above object, a backlight device according to the present invention includes a light guide plate having an incident surface having a band-shaped incident region and an output surface facing the incident surface, and the light guide plate through the incident region. A light-emitting diode element array in which a plurality of light-emitting diode elements are arranged in a straight line facing the incident surface. The light guide plate extends at least on the first side when viewed from the incident region. The light guide plate has a curved surface portion extending in a strip shape parallel to the longitudinal direction of the incident region so as to be adjacent to the second side opposite to the first side of the emission surface. The curved surface portion is for receiving the light that has passed through the incident region from the light emitting diode element array and entered the light guide plate, and reflects the light toward the first side. The cross-sectional shape of the curved surface section cut by a plane perpendicular to the longitudinal direction is such that C is a constant, n 0 is the refractive index of the light guide plate, and 0 <α ≦ π / 2−sin −1 (1 / n 0 ). Assuming a constant angle α to be satisfied, it can be expressed by r = exp (−θ / tan α + C) in a polar coordinate display with a radius r and an angle θ with one point of the incident region as the origin.
本発明によれば、反射面の傾きに急激な変化がなく、光の漏れを抑制できるバックライト装置を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there is no sudden change in the inclination of a reflective surface, and the backlight apparatus which can suppress the leakage of light is realizable.
(実施の形態1)
(構成)
図1〜図4を参照して、本発明に基づく実施の形態1におけるバックライト装置について説明する。本実施の形態におけるバックライト装置の斜視図を図1に、断面図を図2に
それぞれ示す。図3はバックライト装置から導光板2だけを取り出して斜め下から見た斜視図である。
(Embodiment 1)
(Constitution)
With reference to FIGS. 1-4, the backlight apparatus in
このバックライト装置101は、帯状の入射領域20を有する入射面21とこの入射面21に対向する出射面22とを有する導光板2と、入射領域20を介して導光板2の入射面21に対向して複数の発光ダイオード素子(以下「LED素子」という。)1が直線状に配置された発光ダイオード素子列(以下「LED素子列」という。)11とを備える。導光板2は入射領域20から見て少なくとも第1の側90に延在する。導光板2は、出射面22の第1の側90とは逆の第2の側91に隣接するようにして入射領域20の長手方向93と平行に帯状に延在する曲面部23を有する。曲面部23は、LED素子列11から入射領域20を透過して導光板2内部に入射した光を受けて第1の側90寄りに反射させるためのものである。曲面部23の長手方向93に垂直な面で切った断面形状は、Cを定数、n0を導光板2の屈折率とし、0<α≦π/2−sin-1(1/n0)を満たす一定の角度αを想定することによって、入射領域20の1点を原点として半径rおよび角度θによる極座標表示でr=exp(−θ/tanα+C)で表すことができる。
The
なお、図1ではLED素子1は回路基板3に実装されている。図1の例では4個のLED素子1を配置しているが、LED素子1の数は、必要な輝度とLED素子1の出力とに応じて決めればよい。
In FIG. 1, the
(曲面部の断面形状)
曲面部23の断面形状について拡大図である図4を参照してより詳しく説明する。図4に示すように、曲面部23の断面形状は、光が導光板2に入射領域内の1点を原点Oとして、極座標表示(r,θ)で
r=exp(−θ/tanα+C) ‥‥‥‥‥‥‥‥(1)
により表される形をしている。ここで、Cは定数であり、αは、導光板2の屈折率をn0
として、
α0=π/2−sin-1(1/n0) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)
0<α≦α0 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)
となる任意の値である。図4に示すようにr=exp(−θ/tanα)は原点Oと曲線部23上の任意の点Aとを結ぶ直線と、曲線部23の点Aでの接線とがなす角が常にαとなる関数であり、導光板2の全反射角をφとすると
φ=sin-1(1/n0) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(4)
であるので、(3)式は
0<α≦π/2−φ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(5)
となり、原点Oから出射した光は曲面部23に全反射角以上の入射角で入射する、すなわち原点Oから出射した光は全て全反射する、曲面形状であることが分かる。なお、図4では曲面部23はα≦θ≦π/2+αの範囲では(1)式に従った形状となっており、θ=αの点で出射面22につながり、θ=π/2+αの点で入射面21に垂直な面である垂直面30につながっている。
(Cross-section shape of curved surface)
The cross-sectional shape of the
The shape is represented by Here, C is a constant, and α is the refractive index of the light guide plate 2 n 0.
As
α 0 = π / 2−sin −1 (1 / n 0 ) (2)
0 <α ≦ α 0 ……………………………………………………………………………………………………………… (3)
Is an arbitrary value. As shown in FIG. 4, r = exp (−θ / tan α) is such that the angle formed by the straight line connecting the origin O and an arbitrary point A on the
Therefore, the expression (3) is 0 <α ≦ π / 2−φ (5)
Thus, it can be seen that the light emitted from the origin O is incident on the
いくつかの好ましい事項をまとめると、以下のとおりである。
○ 曲面部23は、断面形状の極座標表示におけるθがα≦θ≦π/2+αを満たす範囲にのみ存在することが好ましい。
Some preferred items are summarized as follows.
The
○ 導光板2は入射面21に対し垂直な面である垂直面30を有し、曲面部23は、断面形状の極座標表示におけるθがθ=π/2+αとなる位置で垂直面30に連なっていることが好ましい。
The
○ 曲面部23は、断面形状の極座標表示におけるθがθ=αとなる位置で出射面22
に連なっていることが好ましい。
The
It is preferable that it is connected to.
垂直面30からは光が漏れる可能性があるが、一般的に導光板に使用されているPMMA(ポリメタクリル酸メチル)において光が導光板に入射する領域が出射面に平行であれば、以下の理由により光は漏れない。
Although light may leak from the
図5を参照して説明する。入射面21における空気中から導光板2への入射角σは最大で90°となり得るが、PMMAの屈折率は1.49であるため、最大入射角σ=90°で入射した光81は、導光板2内での光82としては、
sin-1(1/1.49)=42.1° ‥‥‥‥‥‥‥(6)
と計算されるように出射角τ=42.1°で進行する。これがτの最大値である。この場合の垂直面30における導光板2から空気中への入射角υ(ウプシロン)は、
90−42.1=47.9° ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(7)
となる。これがυの最小値である。PMMAから空気中へ入射する場合の全反射角は(6)式により42.1°である、すなわち入射角が42.1°より大きい場合に全反射となる。これに対してυの最小値47.9°は42.1°より大きいので、光81の入射角σの大きさにかかわらず光82は垂直面30では必ず全反射することとなる。したがって、垂直面30における導光板2の外部への光の漏れは生じない。
This will be described with reference to FIG. Although the incident angle σ from the air on the
sin −1 (1 / 1.49) = 42.1 ° (6)
It proceeds at an emission angle τ = 42.1 ° as calculated. This is the maximum value of τ. In this case, the incident angle υ (upsilon) from the
90-42.1 = 47.9 ° ………………………………………………………… (7)
It becomes. This is the minimum value of υ. The total reflection angle when entering from the PMMA into the air is 42.1 ° according to the equation (6), that is, the total reflection occurs when the incident angle is larger than 42.1 °. On the other hand, since the minimum value 47.9 ° of υ is larger than 42.1 °, the light 82 is always totally reflected on the
なお、ここでは垂直面30は、入射面21に対して垂直な面であるが、図6、図7に示す側面31,32のように、曲面部23と入射面21との間に位置する側面が入射面21に対して正確に垂直でない場合であっても、曲面部23がこの側面に滑らかにつながるようにθの角度を適宜調整すればよい。図6、図7では導光板以外の構成要素は図示を省略している。
Here, the
次に、定数Cについて説明する。定数Cは適宜設定すればよいが、図4に示すように曲面設計時の原点Oから出射面22までの導光板2の厚み方向の距離をdとして、
C=α/tanα+ln(d/sinα) ‥‥‥‥‥‥‥(8)
となっていることが好ましい。こうすると、曲面部23と導光板の出射面22は滑らかにつながるからである。曲面部23と出射面22との境目に角部があると輝度ムラの原因となるため、Cを(8)式の値にすることにより、輝度ムラを抑制することが好ましい。
Next, the constant C will be described. The constant C may be set as appropriate, but as shown in FIG.
C = α / tan α + ln (d / sin α) (8)
It is preferable that This is because the
また、原点Oは、入射領域20のうち、第1の側90の端にある点とすることが好ましい。図4ではこの条件に合うように原点Oが設定されている。これは、入射面21における光入射領域20の中で、曲面部23への入射角が最も小さくなるのが第1の側90の端となるためであり、この位置を原点Oとして曲面部23を設計すれば光入射領域20から入射した全ての光が全反射条件を満たす角で曲面部23に入射することとなって、その結果、曲面部23での導光板2外部への光漏れをなくせるためである。
The origin O is preferably a point at the end of the
(作用・効果)
本実施の形態におけるバックライト装置では、LED素子列から入射面を介して導光板内に進入した光は漏れることなく曲面部で第1の側に向けて向きを変えられ、導光板内を伝わっていき、いずれかの場所で出射面から出射して表示光として利用される。したがって、反射面の傾きに急激な変化がなく、光の漏れを抑制できるバックライト装置となる。
(Action / Effect)
In the backlight device according to the present embodiment, light that has entered the light guide plate from the LED element array via the incident surface can be redirected toward the first side at the curved surface portion without leaking, and is transmitted through the light guide plate. The light is emitted from the emission surface at any location and used as display light. Therefore, there is no abrupt change in the inclination of the reflecting surface, and the backlight device can suppress light leakage.
なお、バックライト装置101においては、導光板2の第1の側90の端部は単純に垂直面となって何ら光源は配置されていないが、第1の側90の端部においても第2の側91の端部と対称に曲面部23、LED素子列11、回路基板3を配置した構成としてもよい。
In the
(実施の形態2)
(構成)
図8を参照して、本発明に基づく実施の形態2におけるバックライト装置について説明する。本実施の形態におけるバックライト装置102は、実施の形態1で説明したバックライト装置101を単位バックライト部として複数の単位バックライト部を含み、複数の単位バックライト部が互いに隣接して平面的に配列されたものである。すなわち、図8に示すように、バックライト装置101を単位バックライト部40a,40bとして平面的に複数個を配列したものである。図8では単位バックライト部40a,40bは同じ向きに並べられている。すなわち、複数の単位バックライト部40a,40bの各々は、出射面22に対して曲面部23a,23bがいずれも同じ側(図8における左側)に位置するように配列されている。
(Embodiment 2)
(Constitution)
With reference to FIG. 8, the backlight apparatus in
図8に示すバックライト装置102においては、複数の単位バックライト部は、第1単位バックライト部40aと、第1単位バックライト部40aに隣接する第2単位バックライト部40bとを含み、第1単位バックライト部40aの導光板2aは、第2単位バックライト部40b側の端部に出射面22から連続して垂直に落ち込む平面である垂直落込み面35を有しており、第2単位バックライト部40bの曲面部23bは、第1単位バックライト部40aの垂直落込み面35と隣接している。
In the
(作用・効果)
このような構成とすることによって、実施の形態1で示したバックライト装置の1つだけでは対応しきれないような大画面の表示装置にも適用することが可能となる。配列の仕方としては図8に示したように同じ向きで並べるほかにも以下のようなものであってもよい。
(Action / Effect)
With such a configuration, it is possible to apply to a display device with a large screen that cannot be handled by only one of the backlight devices described in
本実施の形態におけるバックライト装置の変形例を図9に示す。図9に示すバックライト装置103においては、複数の単位バックライト部は、第1単位バックライト部41aと、前記第1単位バックライト部に隣接する第2単位バックライト部41bとを含む。第1単位バックライト部41aと第2単位バックライト部41bとの境界においては、第1単位バックライト部41aの曲面部23hと第2単位バックライト部41bの曲面部23iとが互いに対向している。このような構成であれば、導光板同士の境界部に配置した1枚の回路基板3e上にLED素子列11の2列分をまとめて実装できるため、基板枚数を減らすことができ、その結果、コストダウンすることができる。また、特許文献2でLED素子の位置ずれにより窪みの左右に導光する光量の配分がずれてしまうという問題に対しても、図9に示すバックライト装置103ではそれぞれの曲面部にLED素子が配置されているため、解決することができる。しかし、熱源としてのLED素子1が回路基板3eという狭い領域に多数集中する構成となるため、適正に放熱させるためには注意が必要である。
A modification of the backlight device in this embodiment is shown in FIG. In the
なお、実施の形態1,2で説明したバックライト装置において、LED素子1と入射面21との間に樹脂を介在させて接続した場合や、入射面21に回折格子を設けた場合や、屈折率が1.4以下の材料を導光板に用いた場合には、導光板の曲面部23と入射面21との間の側面で光は全反射せず一部の光が導光板の外に出射してくるが、このように側面から出射した光は隣接する導光板に入射し、そのまま隣接する導光板内を進行するため、光の損失を抑制することも可能である。
In the backlight devices described in the first and second embodiments, when the
(実施の形態3)
(構成)
図10を参照して、本発明に基づく実施の形態3におけるバックライト装置について説明する。本実施の形態におけるバックライト装置104においては、複数の単位バックライト部43a,43bは、導光板同士が一体物として形成されている。バックライト装置104は図8に示したバックライト装置102において導光板同士をつなげて一体化した構造に対応する。
(Embodiment 3)
(Constitution)
With reference to FIG. 10, the backlight apparatus in
(作用・効果)
本実施の形態においても、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。導光板が一体物となっていることにより、導光板の部品点数を減らすことができる。導光板としては一体物で形成できる程度の面積であるがLED素子列が1列だけでは光量が不足する程度に大きな画面に用いるには、本実施の形態におけるバックライト装置が有効である。
(Action / Effect)
Also in the present embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained. Since the light guide plate is integrated, the number of parts of the light guide plate can be reduced. Although the light guide plate has an area that can be formed as a single body, the backlight device according to the present embodiment is effective for use on a large screen where the amount of light is insufficient with only one LED element row.
さらに、本実施の形態におけるバックライト装置の変形例としては、図11に示すバックライト装置105であってもよい。このバックライト装置105は図9に示したバックライト装置103において導光板同士をつなげて一体化した構造に対応する。バックライト装置105は複数の単位バックライト部45a,45bを備えている。
Furthermore, as a modification of the backlight device in the present embodiment, the
本実施の形態では、単位バックライト部同士がつながっている部分では導光板の谷部分が生じ、そのため、加工の都合でやむを得ず谷部分の最深部などに丸みを生じるが、従来例のように最深部の直下にLED素子が配置されているわけではないため、最深部に入射する光成分はLED素子から斜めに進行するもののみとなり、これらの光成分は最深部で全反射するか、あるいは、これらの丸みから出射したとしても隣接する単位バックライト部の導光板に再度入射することとなる。したがって、従来例で問題となったような局所的に輝度の高い領域ができにくくなる。 In the present embodiment, the valley portion of the light guide plate occurs in the portion where the unit backlight portions are connected to each other, and for this reason, the deepest portion of the valley portion is unavoidably rounded due to processing, but the deepest portion as in the conventional example Since the LED element is not arranged directly below the part, the light component incident on the deepest part is only the one that travels obliquely from the LED element, and these light components are totally reflected at the deepest part, or Even if it radiates | emits from these roundness, it will inject into the light guide plate of an adjacent unit backlight part again. Therefore, it is difficult to form a locally high-brightness region that has been a problem in the conventional example.
ただし、実施の形態2,3のように複数の単位バックライト部を並べた場合には表示領域の内部に曲面部が位置することとなる。曲面部では光の出射がないため、局所的に暗くなってしまう。そこで、必要な光量を曲面部から意図的に漏らすことが好ましい。そのためには、
(a)α≧π/2−φとする、
(b)設計時の原点を図4の点Oから左側にずらす、
などの何通りかの対策が考えられる。ただし、図8に示すバックライト装置102に上記対策を行なうと、LED素子からの光が直接外部に出射してくるため、LED素子付近の輝度が上がってしまう可能性があり、注意が必要である。望ましくは図9に示すバックライト装置103のように、1枚の導光板の上で互いに対向する2つのLED素子列から導光板内を導光してきた光を曲面部から出射させる方法が、輝度ムラの抑制が容易になるのでよい。
However, when a plurality of unit backlight portions are arranged as in the second and third embodiments, the curved surface portion is located inside the display area. Since there is no light emission at the curved surface portion, it becomes dark locally. Therefore, it is preferable to intentionally leak the necessary light quantity from the curved surface portion. for that purpose,
(A) α ≧ π / 2−φ,
(B) The design origin is shifted to the left from the point O in FIG.
There are several possible countermeasures. However, if the above countermeasure is applied to the
(実施の形態4)
(構成)
本発明に基づく実施の形態4について説明する。実施の形態2で参照した図9では複数の単位バックライト部を用いているが、本実施の形態では、図9に示す構成において単位バックライト部を1つのみとし、さらに改良を加えた構成について説明する。
(Embodiment 4)
(Constitution)
本実施の形態におけるバックライト装置107を図12に示す。バックライト装置107は、1枚の導光板2hを含む。バックライト装置107の断面図を図13に示す。バックライト装置107は、出射面の第2の側91に隣接する曲面部23のほかに、前記出射面の前記第1の側に隣接するもうひとつの曲面部23jを有し、入射面21は、前記もうひとつの曲面部23jに対応する位置にもうひとつの帯状の入射領域20jを有する。
A
この構成においても通常であれば、実施の形態3の後で上述したように、曲面部23,23jで局所的に暗くなることが問題となるが、互いに対向する2つの辺にそれぞれ配列されたLED素子列11,11jから何らかの経路を通って導光してきた光を、曲面部23,23jから出射させることによって、実施の形態3の後で述べたと同様に曲面部23,23j上の輝度均一化が可能である。
Even in this configuration, if it is normal, as described above after the third embodiment, it becomes a problem that the
ここで、たとえば図12における左側の曲面部23から出射する光量を調整するには、曲面部23付近の散乱度を上げればよいが、対象とする曲面部23に近接するLED素子列11からの光ではなく、対向する辺にあるLED素子列11jからの光を主に散乱させることが求められる。対象とする曲面部23に近接するLED素子列11からの光をその曲面部23付近で散乱させてしまうとLED素子列付近の輝度が必要以上に上がってしまうからである。
Here, for example, in order to adjust the amount of light emitted from the left
同様に、図12における右側の曲面部23jから出射する光量を調整するには、曲面部23j付近において、対向する辺にあるLED素子列11からの光を主に散乱させることが求められる。
Similarly, in order to adjust the amount of light emitted from the right
次に、各曲面部付近の入射面21において、近接するLED素子列からの光をあまり散乱させずに、対向する辺にあるLED素子列からの光を主に散乱させる構成について述べる。本実施の形態におけるバックライト装置107はこの構成を備えている。バックライト装置107から導光板2hを単独で取り出して斜め下から見た斜視図を図14に示す。
Next, a configuration will be described in which light from the LED element rows on the opposite sides is mainly scattered on the
この構成を説明をするに当たっては、これまでの「曲面部」を「第2の曲面部」、「もうひとつの曲面部」を「第1の曲面部」と読み替え、「帯状の入射領域」を「第2の帯状入射領域」、「もうひとつの帯状の入射領域」を「第1の帯状入射領域」と読み替える。したがって、符号を付して表記すると、第1の曲面部23j、第2の曲面部23、第1の帯状入射領域20j、第2の帯状入射領域20となる。「曲面部」、「帯状入射領域」のいずれに関しても「第1」のものの符号に添え字「j」が付き、「第2」のものの符号には添え字「j」が付かないという点で要注意である。
In describing this configuration, the previous “curved surface portion” is replaced with “second curved surface portion”, “another curved surface portion” is replaced with “first curved surface portion”, and “band-shaped incident region” is replaced with “Second band-shaped incident area” and “another band-shaped incident area” are read as “first band-shaped incident area”. Therefore, when a reference numeral is given, the first
このバックライト装置107は、第1の帯状入射領域20jから導光板2h内に入射し、第1の曲面部23jで反射した光と、第2の帯状入射領域20から導光板2内に入射し、第2の曲面部23で反射した光とが、ともに最初に到達可能な入射面21上の領域である第1の光散乱領域26aと、入射面21上において第1の帯状入射領域20と第2の帯状入射領域20jとに挟まれた部分であって第1の光散乱領域26aに該当しない部分である第2の光散乱領域26bとを有し、第2の光散乱領域26bは第1の光散乱領域26aよりも散乱度が大きくなっている。第2の光散乱領域26bは、第1の光散乱領域26aを挟み込むようにして2ヶ所に分かれている。
The
入射面21における第1の光散乱領域26aと第2の光散乱領域26bとの区別についてより詳しく説明する。図15に示すように、第2の側91の入射領域である第2の帯状入射領域20から入射した光は曲面部23で全反射し、その後、入射面21に到達する。この光は入射面21に到達するまでに導光板2内を第1の側90に向かって進むので、第2の側91の第2の帯状入射領域20から近い位置に、第2の帯状入射領域20から入射した光がほとんど到達しない領域が生じる。この領域を第2の光散乱領域26bとしている。一方、第2の帯状入射領域20からある程度以上離れたところには、第1の帯状入射領域20から入射した光も反対側の第1の帯状入射領域20jから入射した光もともに最初に到達可能な領域が生じる。これを第1の光散乱領域26aとしている。ここでいう「最初に到達可能」とは各帯状入射領域から入射した光が対応する曲面部で1回反射した後に、他の面で反射することなく、直接到達する導光板の最初の外面となりうるという意味である。
The distinction between the first
図14に示すように、入射面21には、第2の帯状入射領域20、第2の光散乱領域26b、第1の光散乱領域26a、第2の光散乱領域26b、第1の帯状入射領域20jという順で各領域が並ぶこととなる。
As shown in FIG. 14, the
(作用・効果)
本実施の形態におけるバックライト装置107では、第2の光散乱領域26bの散乱度が第1の光散乱領域26aの散乱度より大きくなっているので、曲面部23付近の第2の光散乱領域26bでは近接するLED素子列11からの光をあまり散乱させずに、対向するLED素子列11jからの光を主に散乱させることができる。これにより曲面部23付近の輝度ムラの抑制が可能となる。ここでは図12における左端の辺に注目して説明したが、対向する辺であるところの図12における右端の辺の近傍においても同様である。すなわち、曲面部23j付近の第2の光散乱領域26bでは近接するLED素子列11jからの光をあまり散乱させずに、対向するLED素子列11からの光を主に散乱させることができる。これにより曲面部23j付近の輝度ムラの抑制が可能となる。
(Action / Effect)
In the
以上の説明で用いた「散乱度」とは、入射面における正反射からの平均的なずれの大きさを表し、このずれが大きいほど出射面で全反射条件が満たせない確率が上がる。したがって、出射面における光の出射量が増加することになる。 The “scattering degree” used in the above description represents the average deviation from regular reflection on the incident surface, and the larger this deviation, the higher the probability that the total reflection condition cannot be satisfied on the exit surface. Therefore, the amount of light emitted from the exit surface increases.
前記第1,第2の光散乱領域は、領域内に配置された複数の光散乱要素を含み、前記第2の光散乱領域における前記複数の光散乱要素の密度または個別サイズは、前記第1の光散乱領域におけるよりも大きくなっていることが好ましい。このようにすれば、容易に散乱度を大きくすることができるからである。 The first and second light scattering regions include a plurality of light scattering elements disposed in the region, and the density or individual size of the plurality of light scattering elements in the second light scattering region is the first light scattering region. It is preferable that it is larger than that in the light scattering region. This is because the degree of scattering can be easily increased in this way.
ここで、「光散乱要素」は、ドットパターン、シボパターン、マイクロプリズム、マイクロレンズのいずれかであることが好ましい。これらであれば、容易に実現することができるからである。 Here, the “light scattering element” is preferably any one of a dot pattern, a texture pattern, a microprism, and a microlens. This is because these can be easily realized.
なお、本実施の形態では、単位バックライト部が1つのみのバックライト装置107について説明したが、本実施の形態において説明した発明は、単位バックライト部が1つの場合に限らず、複数の単位バックライト部を備える構成においても適用可能である。
In this embodiment, the
(実施の形態5)
(構成)
図16、図17を参照して、本発明に基づく実施の形態5におけるバックライト装置について説明する。図16に示すように、本実施の形態におけるバックライト装置106は、実施の形態1で説明したバックライト装置101を単位バックライト部として複数の単位バックライト部を含み、複数の単位バックライト部が互いに隣接して平面的に配列されたものと類似している。複数の単位バックライト部は、第1単位バックライト部47aと、第1単位バックライト部47aに隣接する第2単位バックライト部47bとを含む。第1単位バックライト部47aは、出射面22fを有する導光板2fを含む。第2単位バックライト部47bは、出射面22を有する導光板2を含む。第1単位バックライト部47aと第2単位バックライト部47bとの境目の近傍の断面を拡大したところを図17に示す。第2単位バックライト部47bの第1単位バックライト部47a側の端部は曲面部23bとなっており、前記第1単位バックライト部47aの前記第2単位バックライト部47b側の端部は、第2単位バックライト部47bの曲面部23bの形状に沿って凹む凹面部25となっている。第2単位バックライト部47bの曲面部23bと第1単位バックライト部47aの凹面部25とは、外気が進入自在な間隙24を介して対向している。すなわち、この間隙24は空気層である。
(Embodiment 5)
(Constitution)
With reference to FIGS. 16 and 17, a backlight device according to Embodiment 5 of the present invention will be described. As shown in FIG. 16, the
(作用・効果)
本実施の形態では、導光板2から間隙24の空気層に出射した一部の光は隣接する導光板2fに再度取り込まれるので、表示光として利用することができる。ただし、間隙24の間隔が非常に狭いと、結露などにより間隙24内に水が入り、間隙24が必ずしも空気層でなくなる可能性がある。間隙24が空気層でなくなると導光板2から曲面部23bに入射した光が全反射しなくなり、曲面部23bから間隙24に抜け、そのまま導光板2fに入射し、さらに導光板2f内を透過して出射面22fから出射する。そのため、このLED素子列11近傍の帯状の領域だけ輝度が高くなり、表示領域全体としては輝度分布が均一ではなくなる。結露などの影響を抑制するには、間隙24の間隔を一定以上に広くすればよい。そのためには、たとえば図17に示すように間隙24の間隔を維持するためのスペーサ部材4を間隙24内に配置するとよい。本実施の形態におけるバックライト装置106は、好ましいことに、第2単位バックライト部47bの曲面部23bと第1単位バックライト部47aの凹面部25との間には間隙24を維持するためのスペーサ部材4が配置されている。
(Action / Effect)
In the present embodiment, a part of the light emitted from the
なお、実施の形態2〜5では、1つのバックライト装置の中に単位バックライト部が2つのみ配列されている例を示したが、単位バックライト部の数は2に限らない。表示領域のサイズや形状に合わせて3以上の単位バックライト部を配列した構成としてもよい。単位バックライト部の配列は1列に限らず、2列以上として、2次元的に配列することとしてもよい。
In
なお、上記各実施の形態では、導光板の材質はPMMAである例を示したが、PMMA以外であってもよい。 In each of the above embodiments, the material of the light guide plate is PMMA. However, the material may be other than PMMA.
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 LED素子、2,2f,2h 導光板、3,3e 回路基板、4 スペーサ部材、11 LED素子列、20 入射領域(第2の帯状入射領域)、20j もうひとつの帯状の入射領域(第1の帯状入射領域)、21 入射面、22,22f 出射面、23 曲面部(第2の曲面部)、23a,23b,23h,23i 曲面部、23j もうひとつの曲面部(第1の曲面部)、24 間隙、25 凹面部、26a 第1の光散乱領域、26b 第2の光散乱領域、30 垂直面、31,32 側面、35 垂直落込み面、40a,41a,47a 第1単位バックライト部、40b,41b,47b 第2単位バックライト部、43a,43b,45a,45b 単位バックライト部、81,82 光、90 第1の側、91 第2の側、93 (入射領域および曲面部の)長手方向、101,102,103,104,105,106,107 バックライト装置。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記入射領域を介して前記導光板の前記入射面に対向して複数の発光ダイオード素子が直線状に配置された発光ダイオード素子列とを備え、
前記導光板は前記入射領域から見て少なくとも第1の側に延在し、
前記導光板は、前記出射面の前記第1の側とは逆の第2の側に隣接するようにして前記入射領域の長手方向と平行に帯状に延在する曲面部を有し、
前記曲面部は、前記発光ダイオード素子列から前記入射領域を透過して前記導光板内部に入射した光を受けて第1の側寄りに反射させるためのものであり、
前記曲面部の長手方向に垂直な面で切った断面形状は、Cを定数、n0を前記導光板の
屈折率とし、0<α≦π/2−sin-1(1/n0)を満たす一定の角度αを想定するこ
とによって、前記入射領域の1点を原点として半径rおよび角度θによる極座標表示でr=exp(−θ/tanα+C)で表すことができる、バックライト装置。 A light guide plate having an incident surface having a band-shaped incident region and an output surface facing the incident surface;
A plurality of light emitting diode elements arranged in a straight line facing the incident surface of the light guide plate through the incident region;
The light guide plate extends at least on the first side when viewed from the incident region;
The light guide plate has a curved surface portion extending in a strip shape parallel to the longitudinal direction of the incident region so as to be adjacent to the second side opposite to the first side of the emission surface,
The curved surface part is for receiving the light that has passed through the incident region from the light emitting diode element array and entered the light guide plate and reflects the light toward the first side,
The cross-sectional shape of the curved surface section cut by a plane perpendicular to the longitudinal direction is such that C is a constant, n 0 is the refractive index of the light guide plate, and 0 <α ≦ π / 2−sin −1 (1 / n 0 ). By assuming a constant angle α to be satisfied, the backlight device can be expressed by r = exp (−θ / tan α + C) in polar coordinate display using a radius r and an angle θ with one point of the incident region as an origin.
前記曲面部は、前記断面形状の前記極座標表示におけるθがθ=π/2+αとなる位置で前記垂直面に連なっている、請求項1から3のいずれかに記載のバックライト装置。 The light guide plate has a vertical surface which is a surface perpendicular to the incident surface,
4. The backlight device according to claim 1, wherein the curved surface portion is connected to the vertical surface at a position where θ in the polar coordinate display of the cross-sectional shape is θ = π / 2 + α.
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