JP2010092683A - Light guide plate and planar illumination device equipped with this - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、相互に対向する2つの光入射面から、光射出面の中心に向かうに従って板厚が厚くなる導光板、およびこれを備えた面状照明装置に関する。 The present invention relates to a light guide plate whose thickness increases from two light incident surfaces facing each other toward the center of a light exit surface, and a planar illumination device including the same.
液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射し、液晶表示パネルを照明する面状照明装置(以下、「バックライトユニット」ともいう)が用いられている。バックライトユニットは、照明用の光源が発する光を拡散して液晶表示パネルを照射する導光板、導光板から射出される光を均一化するプリズムシートや拡散シートなどの部品を用いて構成される。 As the liquid crystal display device, a planar illumination device (hereinafter also referred to as “backlight unit”) that irradiates light from the back side of the liquid crystal display panel and illuminates the liquid crystal display panel is used. The backlight unit is configured by using components such as a light guide plate that diffuses light emitted from a light source for illumination and irradiates the liquid crystal display panel, and a prism sheet and a diffusion sheet that uniformize light emitted from the light guide plate. .
現在、大型の液晶テレビのバックライトユニットは、照明用の光源を液晶表示パネルの背面に配置した、いわゆる直下型と呼ばれる方式が主流である。この方式では、光源である冷陰極管を液晶表示パネルの背面に複数本配置し、内部を白色の反射面として均一な光量分布と必要な輝度を確保している。
しかしながら、直下型のバックライトユニットでは、光量分布を均一にするために、液晶表示パネルに対して垂直方向の厚みが30mm程度必要であり、これ以下の薄型化が困難である。
At present, a backlight unit of a large-sized liquid crystal television is mainly used in a so-called direct type in which a light source for illumination is arranged on the back surface of a liquid crystal display panel. In this system, a plurality of cold-cathode tubes, which are light sources, are arranged on the back surface of the liquid crystal display panel, and a uniform light quantity distribution and necessary luminance are ensured with the inside as a white reflecting surface.
However, in order to make the light amount distribution uniform, the direct type backlight unit needs a thickness of about 30 mm in the vertical direction with respect to the liquid crystal display panel, and it is difficult to reduce the thickness below this.
これに対し、薄型化が可能なバックライトユニットとしては、照明用の光源から射出され、入射した光を、所定方向に導き、光が入射された面とは異なる面である光射出面から射出させる導光板を用いるバックライトユニットがある。
このような、導光板を用いたバックライトユニットとしては、透明樹脂に光を散乱させるための散乱粒子を混入させた導光板を用いる方式のバックライトユニットが提案されている。
On the other hand, as a backlight unit that can be thinned, it is emitted from a light emitting surface that is emitted from a light source for illumination, guides incident light in a predetermined direction, and is different from the surface on which the light is incident. There is a backlight unit using a light guide plate.
As such a backlight unit using a light guide plate, a backlight unit using a light guide plate in which scattering particles for scattering light in a transparent resin are mixed has been proposed.
例えば、特許文献1には、少なくとも1つの光入射面領域および少なくとも1つの光取出面領域を有する光散乱導光体と前記光入射面領域から光入射を行うための光源手段とを備え、前記光散乱導光体は前記光入射面から遠ざかるに連れて厚みを減ずる傾向を持った領域を有していることを特徴とする光散乱導光光源装置が記載されている。
また、特許文献2には、光散乱導光体と、光散乱導光体の光取出面側に配置されたプリズムシートと、光散乱導光体の裏面側に配置された反射体とを備えた面光源装置が記載されている。また、特許文献3には、プリズム列状の繰り返し起伏を有する光入射面と、光拡散性を与えられた光射出面とを備えた板状の光学材料からなる光出射方向修正素子を備えた液晶ディスプレイが記載され、特許文献4には、内部に散乱能を与えられた光散乱導光体と、前記光散乱導光体の端面部から光供給を行う光供給手段とを備えた光源装置が記載されている。
For example,
また、導光板としては、上記以外にも中間部の厚みが入射側の端部及び対向側の端部の厚みに比べ大きく形成されている導光板、光入射部(光入射面)から離れるに従って厚みが厚くなる方向に傾斜した反射面を有する導光板、表面部と裏面部との間の距離が入射部で最小になり、入射部から最大離距離において厚さが最大になるような形状を有する形状の導光板など、逆楔型の導光板も各種、提案されている(例えば、引用文献5から8参照。)。
ここで、バックライトユニットの主な使用先である大画面の薄型液晶テレビにおいては、画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布が要求される。すなわち、光射出面における光の輝度について、光入射面近傍(導光板の導光長をLとしたときの光入射面からL/10だけ中心よりに寄った位置)から射出する光の輝度に対する中央部から射出する光の輝度の割合を中高率[%]とすると、大画面の薄型液晶テレビにおいては、高い中高率が要求されている。
As the light guide plate, in addition to the above, the thickness of the intermediate portion is larger than the thickness of the end portion on the incident side and the end portion on the opposite side, and as the distance from the light incident portion (light incident surface) increases. A light guide plate having a reflective surface inclined in the direction of increasing thickness, and a shape in which the distance between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident portion, and the thickness is maximized at the maximum separation distance from the incident portion. Various types of reverse wedge type light guide plates such as a light guide plate having a shape have been proposed (see, for example, cited references 5 to 8).
Here, a large-screen thin-screen LCD TV, which is the main use of the backlight unit, requires a lighter distribution in the vicinity of the center of the screen than in the periphery, that is, a so-called medium-high or bell-shaped brightness distribution. The That is, with respect to the luminance of light on the light emitting surface, the luminance of light emitted from the vicinity of the light incident surface (a position closer to the center by L / 10 from the light incident surface when the light guide length of the light guide plate is L). When the ratio of the luminance of light emitted from the central portion is a medium to high ratio [%], a high medium to high ratio is required for a large-screen thin liquid crystal television.
図20,図21に、各種の逆楔型の導光板のうちの、1つの種類の導光板についての輝度分布(照度分布)のシミュレーション結果を示す。ここで、使用した逆楔型の導光板は、相互に対向する一対の側面が光入射面となり、これら光入射面において厚さaが最小(最も薄く)となり、2つの光入射面の中心において厚さ(a+b)が最大(最も厚く)なる。また背面(光反射面)は、2つの平面状の(平坦な)傾斜面によって構成されている。すなわち、背面は、それぞれの光入射面の下端からそれぞれ中心に向かって下方に傾斜した傾斜面となっている。つまり、光射出面が平面であるとすると、この光射出面に対する傾斜面のなす傾斜角(テーパ角θ)は一定となる。以下、適宜、この形状の導光板を「傾斜面の導光板」という。
これらの図では、横軸に、一方の光入射面(端部)の位置を0として、他方の光入射面(端部)までの距離[mm]をとっている。また、縦軸には、輝度(照度)をとっている。全体として、一方の光入射面から他方の光入射面までの輝度分布(照度分布)を示している。図20と図21において、傾斜面の導光板は、リファレンスとして図示しており、図20では、細い点線、また図21では、太い点線で示している。いずれも、光入射面となる端部の厚さが2[mm]であり、中心での厚さが3.6[mm]であり、同じ輝度分布を示している。
これらの図から、傾斜面の導光板においては、輝度分布が比較的なだらかであり、中高率の高い輝度分布を得ることがむずかしいことがわかる。この理由は、傾斜面における、光入射面近傍のテーパ角が小さいために、この近傍で反射された光が奥(中心)に届きにくいからである。
20 and 21 show the simulation results of the luminance distribution (illuminance distribution) for one type of light guide plate among various types of reverse wedge light guide plates. Here, the reverse wedge-shaped light guide plate used has a pair of side surfaces facing each other as a light incident surface, and the thickness a is minimum (thinnest) at these light incident surfaces, and at the center of the two light incident surfaces. The thickness (a + b) is maximized (thickest). The back surface (light reflecting surface) is composed of two flat (flat) inclined surfaces. That is, the back surface is an inclined surface inclined downward from the lower end of each light incident surface toward the center. That is, assuming that the light emission surface is a flat surface, the inclination angle (taper angle θ) formed by the inclined surface with respect to the light emission surface is constant. Hereinafter, the light guide plate having this shape is referred to as an “inclined light guide plate” as appropriate.
In these drawings, the horizontal axis indicates the distance [mm] to the other light incident surface (end) with the position of one light incident surface (end) as 0. In addition, the vertical axis represents luminance (illuminance). As a whole, the luminance distribution (illuminance distribution) from one light incident surface to the other light incident surface is shown. 20 and 21, the inclined light guide plate is shown as a reference, and is shown by a thin dotted line in FIG. 20 and a thick dotted line in FIG. 21. In both cases, the thickness of the end portion serving as the light incident surface is 2 [mm], and the thickness at the center is 3.6 [mm], indicating the same luminance distribution.
From these figures, it can be seen that in the light guide plate having an inclined surface, the luminance distribution is relatively gentle, and it is difficult to obtain a luminance distribution with a high medium / high ratio. The reason for this is that since the taper angle in the vicinity of the light incident surface on the inclined surface is small, the light reflected in this vicinity does not easily reach the back (center).
そこで、中高率の高い導光板を得るべく、逆楔型の導光板のうち、背面(光反射面)が楕円によって形成された導光板(以下適宜「楕円の導光板」という。)についてシミュレーションを行った。図20,図21にその結果を示す。
図20では、光入射面(端部)の厚さが2[mm]、楕円の長軸が両光入射面の下端を結ぶ線分と一致し、その長軸の長さが導光長Lと同じであり、また、短軸の半分の長さが1.6[mm](=3.6[mm]−2.0[mm])である。楕円については、光散乱粒子(後述)の粒子濃度をそれぞれ、0.1、0.1125、0.125、0.15[wt%]とした結果を示す。
Therefore, in order to obtain a light guide plate with a high medium / high ratio, a simulation is performed on a light guide plate (hereinafter referred to as an “elliptical light guide plate” as appropriate) having a back surface (light reflecting surface) formed of an ellipse among inverted wedge light guide plates. went. The results are shown in FIGS.
In FIG. 20, the thickness of the light incident surface (end) is 2 [mm], the major axis of the ellipse coincides with the line segment connecting the lower ends of the two light incident surfaces, and the length of the major axis is the light guide length L. And the length of half of the short axis is 1.6 [mm] (= 3.6 [mm] −2.0 [mm]). As for the ellipse, the results are shown in which the particle concentrations of light scattering particles (described later) are 0.1, 0.1125, 0.125, and 0.15 [wt%], respectively.
この結果、楕円の導光板においては、傾斜面の導光板と比較して、全体として輝度分布が上がって、全体効率は高くなるものの、中央部において輝度が落ち込んで、中高とは逆の結果となる、という問題がある。
また、図21では、楕円の形状は図20の場合と同様で、厚さについてはこれよりも3[mm](=5[mm]−2[mm])厚さが厚い、つまり、全体として厚さが3[mm]厚い導光板とした。ただし、粒子濃度については、図20のものと異なるものもある。
As a result, in the elliptical light guide plate, the luminance distribution as a whole is increased and the overall efficiency is higher than that of the inclined light guide plate. There is a problem of becoming.
In FIG. 21, the shape of the ellipse is the same as in FIG. 20, and the thickness is 3 [mm] (= 5 [mm] −2 [mm]) thicker than this, that is, as a whole The light guide plate was 3 [mm] thick. However, the particle concentration may be different from that of FIG.
図21から明らかなように、楕円の導光板においては、厚さが厚くなると、中央部の輝度の落ち込みに加え、全体効率も低下するという問題がある。
図21に示しような結果となった原因は、楕円の導光板にあっては、光入射面(端部)近傍では、楕円のテーパ角が急峻となるため、この近傍で反射される光は奥まで届きやすくなる一方、テーパ角は、この急峻な部分を過ぎると、急激に小さくなる傾向にあるため、この部分で反射する光が奥まで届きにくくなる。結果として、傾斜面の導光板と比較して、全体効率は高くなるものの、中高率が低下してしまう。さらに、厚さが厚くなると、全体効率も低下してしまう。
As is clear from FIG. 21, in the elliptical light guide plate, when the thickness is increased, there is a problem that the overall efficiency is lowered in addition to a decrease in luminance at the center.
The cause of the result shown in FIG. 21 is that in the elliptical light guide plate, the elliptical taper angle is steep in the vicinity of the light incident surface (end), so the light reflected in this vicinity is On the other hand, the taper angle tends to decrease rapidly after passing through this steep portion, so that the light reflected at this portion does not easily reach the back. As a result, although the overall efficiency is higher than that of the light guide plate having the inclined surface, the medium / high ratio is lowered. Furthermore, as the thickness increases, the overall efficiency also decreases.
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、導光板において、特に大型で、薄く軽量な導光板において、全体効率の低下を防止するとともに、中高な輝度分布(照度分布)を実現することができる導光板、およびこれを備えた面状照明装置を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the problems based on the above prior art, and in the light guide plate, in particular, in a large, thin and light light guide plate, the overall efficiency is prevented from being lowered and a medium-high luminance distribution (illuminance distribution) is obtained. An object of the present invention is to provide a light guide plate that can be realized, and a planar illumination device including the same.
上述課題を解決するために、本発明の第1態様は、表面と背面と4つの側面とによって略板状に形成され、前記表面に矩形形状の光射出面を有し、前記背面に光反射面を有し、前記4つの側面のうちの相互に対向する2つの側面にそれぞれ光入射面を有する導光板であって、その内部を伝播する光を散乱する散乱粒子を含み、前記光反射面は、前記2つの光入射面の長手方向に直交する断面が、前記光射出面の垂直2等分線に対して線対称に形成されるとともに、前記光射出面から離れる方向に向かって凸状で、かつ前記2つの光入射面から前記垂直2等分線に近づくほど前記光射出面からの距離が増加する線で形成され、さらに、前記線は、前記2つの光入射面の背面側端部にそれぞれ滑らかに接続されるとともに前記垂直2等分線に向かうに従って前記光射出面に対する傾斜角度が小さくなる2つの2次曲線の一部と、前記2次曲線の一部にそれぞれ滑らかに接続される2本の直線と、前記垂直2等分線上に中心を有し、前記2つの直線に滑らかに接続される円の一部とによって表される、ことを特徴とする導光板を提供するものである。 In order to solve the above-mentioned problem, a first aspect of the present invention is formed in a substantially plate shape by a surface, a back surface, and four side surfaces, has a rectangular light emission surface on the surface, and reflects light on the back surface. A light guide plate having a light incident surface on each of two opposing side surfaces of the four side surfaces, the light reflecting surface including scattering particles that scatter light propagating therein, The cross section orthogonal to the longitudinal direction of the two light incident surfaces is formed symmetrically with respect to the perpendicular bisector of the light emitting surface and is convex toward the direction away from the light emitting surface And the distance from the light exit surface increases as it approaches the vertical bisector from the two light incident surfaces, and the line is a back side end of the two light incident surfaces. Smoothly connected to each of the sections and toward the vertical bisector And a part of two quadratic curves with a small inclination angle with respect to the light exit surface, two straight lines smoothly connected to a part of the quadratic curve, and a center on the perpendicular bisector And a light guide plate characterized by being represented by a part of a circle smoothly connected to the two straight lines.
ここで、前記2つの光入射面が前記光射出面に対して直交する、ことが好ましい。
また、前記2次曲線が楕円である、ことが好ましい。
また、前記楕円は、その長軸が、一方の前記光入射面の背面側端部と、他方の前記光入射面の背面側端部とを結ぶ線分に一致する楕円である、ことが好ましい。
Here, it is preferable that the two light incident surfaces are orthogonal to the light exit surface.
The quadratic curve is preferably an ellipse.
Further, the ellipse is preferably an ellipse whose major axis coincides with a line segment connecting the back side end of one light incident surface and the back side end of the other light incident surface. .
また、前記散乱粒子が、前記散乱粒子の散乱断面積をΦ、前記散乱粒子の密度をNp、補正係数をKC、前記2つの光入射面から前記垂直2等分線までの長さをLG、としたときに、下記の不等式
1.1≦Φ・Np・LG・KC≦8.2
0.005≦KC≦0.1
を満足する、ことが好ましい。
The scattering particles have a scattering cross section of the scattering particles of Φ, a density of the scattering particles of N p , a correction coefficient of K C , and a length from the two light incident surfaces to the perpendicular bisector. When L G , the following inequality 1.1 ≦ Φ · N p · L G · K C ≦ 8.2
0.005 ≦ K C ≦ 0.1
It is preferable to satisfy
次に、上述課題を解決するために、本発明の第2態様は、上述第1態様の導光板と、前記導光板の一方の前記光入射面に対向配置された第1光源と、前記導光板の他方の前記光入射面に対向配置された第2光源とを備え、前記第1光源および前記第2光源は、発光面から青色光を射出する少なくとも1つのLEDチップと、前記LEDチップの前記発光面と前記導光板との間に配置され、前記発光面から射出される青色光を白色光に変換して射出する蛍光体塗布部および前記発光面から射出される青色光を青色光として射出する青色光透過部を有する蛍光部材と、を有する、ことを特徴とする面状照明装置を提供するものである。 Next, in order to solve the above-described problem, the second aspect of the present invention includes a light guide plate according to the first aspect, a first light source disposed to face one of the light incident surfaces of the light guide plate, and the light guide. A second light source disposed opposite to the other light incident surface of the light plate, wherein the first light source and the second light source emit at least one LED chip that emits blue light from the light emitting surface; and A phosphor coating part that is disposed between the light emitting surface and the light guide plate, converts blue light emitted from the light emitting surface into white light, and emits blue light emitted from the light emitting surface as blue light. And a fluorescent member having a blue light transmitting portion to be emitted.
本発明によれば、導光板の反射面の形状を、光入射面近傍は楕円の一部で構成し、これに直線を接続し、中央近傍は円の一部で構成することにより、光入射面近傍ではテーパ角を大きくとり、直線部分ではテーパ角が一定となり、さらに、中央部近傍ではテーパ角の落ち込みを楕円と比較して抑制することができるので、光入射面から入射された光を反射面で有効に反射して奥まで届かせることができる。これにより、全体効率を高め、また、中高な輝度分布を実現することができる。 According to the present invention, the shape of the reflection surface of the light guide plate is configured such that the vicinity of the light incident surface is constituted by a part of an ellipse, a straight line is connected thereto, and the vicinity of the center is constituted by a part of a circle, thereby allowing light incidence The taper angle is increased in the vicinity of the surface, the taper angle is constant in the straight line portion, and further, the taper angle drop can be suppressed in the vicinity of the central portion as compared with the ellipse, so that the light incident from the light incident surface can be reduced. It can be reflected effectively on the reflecting surface and reach the back. As a result, overall efficiency can be improved and a medium-high luminance distribution can be realized.
本発明に係る面状照明装置および導光板を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、導光板の2辺に光源からの光を入射させる2辺入射方式の面状照明装置を代表例とするが、本発明はこれに限定されないのはいうまでもないことである。
図1は、本発明に係る面状照明装置を備える液晶表示装置の概略を示す斜視図であり、図2は、図1に示した液晶表示装置のII−II線断面図である。図3(A)は、図2に示す面状照明装置(以下「バックライトユニット」ともいう。)の導光板およびその2辺に配置される光源を示す部分省略平面図であり、図3(B)は、図3(A)のB−B線断面図である。
A planar illumination device and a light guide plate according to the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
In the following description, a two-sided incidence type planar illumination device that makes light from a light source incident on two sides of a light guide plate is a representative example, but it goes without saying that the present invention is not limited to this. That is.
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a liquid crystal display device including a planar illumination device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the liquid crystal display device shown in FIG. 3A is a partially omitted plan view showing a light guide plate and light sources arranged on two sides of the planar illumination device (hereinafter also referred to as “backlight unit”) shown in FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
図1に示すように、液晶表示装置10は、バックライトユニット20と、そのバックライトユニット20の光射出面24a側に配置された液晶表示パネル12と、液晶表示パネル12を駆動する駆動ユニット14とを有する。なお、図1においては、バックライトユニット20の構成を示すため、液晶表示パネル12の一部の図示を省略している。
As shown in FIG. 1, the liquid
液晶表示パネル12は、予め特定の方向に配列してある液晶分子に、部分的に電界を印加して、この分子の配列を変え、液晶セル内に生じた屈折率の変化を利用して、液晶表示パネル12の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
駆動ユニット14は、液晶表示パネル12内の透明電極に電圧をかけ、液晶分子の向きを変えて液晶表示パネル12を透過する光の透過率を制御する。
The liquid
The
バックライトユニット20は、液晶表示パネル12の背面から、液晶表示パネル12の全面に光を照射する照明装置であり、液晶表示パネル12の画像表示面と略同一形状の光射出面24aを有する。
The
本発明に係るバックライトユニット(面状照明装置)20は、図1、図2、図3(A)、および図3(B)に示すように、2つの光源28、導光板30、間隔維持部材31、光学部材ユニット32、および反射板34を有する照明装置本体24と、下部筐体42、上部筐体44、補強部材(折返部材)46、および支持部材(すべり機構)48を有する筐体26とで構成されている。
また、図1に示すように、筐体26の下部筐体42(図2参照)の裏側には、光源28に電力を供給する複数の電源を収納する電源収納部49が取り付けられている。
以下、バックライトユニット20を構成する各構成部品について説明する。
As shown in FIGS. 1, 2, 3A, and 3B, the backlight unit (planar illumination device) 20 according to the present invention includes two
Further, as shown in FIG. 1, a
Hereinafter, each component which comprises the
照明装置本体24は、光を射出する光源28と、この光源28から射出された光を面状の光として射出する導光板30と、導光板30と光源28との光軸距離および光軸垂直距離を一定に保つ間隔維持部材31と、導光板30から射出された光を、散乱や拡散させてよりむらのない光とする光学部材ユニット32と、導光板30から漏出した光を反射させて導光板30に再度入射させる反射板34とを有する。
ここで、導光板30と光源28との光軸距離とは、図3(B)に示すように、一方の光源28(第1光源28)の発光面58と、導光板30の第1光入射面30dとの距離c、および他方の光源28(第2光源28)の発光面58と、導光板30の第2光入射面30eとの距離cをいう。また、導光板30と光源28との光軸垂直距離とは、導光板30と光源28の導光板30の厚さ方向に対するそれぞれの光軸間の距離をいう。
The illuminating device
Here, as shown in FIG. 3B, the optical axis distance between the
まず、光源28について説明する。
図4(A)は、図1および図2に示すバックライトユニット20の光源28の概略構成を示す概略斜視図であり、図4(B)は、図4(A)に示す光源28の断面図であり、図4(C)は、図4(A)に示す光源28を構成する1つのLED(発光ダイオード)チップ50のみを拡大して示す概略斜視図である。
図4(A)に示すように、光源28は、複数のLEDチップ50と、光源支持部52とを有する。
First, the
4A is a schematic perspective view showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 4A, the
LEDチップ50は、青色光を射出する発光ダイオードの表面に蛍光物質が塗布されたチップであり、所定面積の発光部51を有し、この発光部51の発光面58から白色光を射出する。
具体的には、LEDチップ50は、発光ダイオードの表面に塗布された蛍光物質が、発光ダイオードから射出された青色光が透過することにより蛍光する特性を有する。このため、LEDチップ50は、発光ダイオードから青色光を射出することで、青色光が透過された蛍光物質も発光し、この発光ダイオードから射出されそのまま蛍光物質を透過した青色光と、蛍光物質が蛍光されることで射出される光とで白色光が生成され、射出される。
ここで、LEDチップ50としては、GaN系発光ダイオード、InGaN系発光ダイオード等の表面にYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光物質を塗布したチップが例示される。
The
Specifically, the
Here, the
光源支持部52は、図4(B)に示すように、アレイ基板54と複数のフィン56とを有する。上述した複数のLEDチップ50は、所定間隔離間して一列でアレイ基板54上に配置されている。具体的には、光源28を構成する複数のLEDチップ50は、後述する導光板30の第1光入射面30dおよび第2光入射面30e(なお、これら第1光入射面30dと第2光入射面30eを区別する必要がない場合には、単に「光入射面」という。)の長手方向に沿って、言い換えれば、光射出面30aと第1光入射面30dとが交わる線と平行に、または、光射出面30aと第2光入射面30eとが交わる線と平行に、アレイ状に配列されてアレイ基板54上に固定されている。
As illustrated in FIG. 4B, the light
アレイ基板54は、一面が導光板30の最薄側端面である第1光入射面30dおよび第2光入射面30eに対向して配置される板状の部材である。アレイ基板54の導光板30の第1光入射面30d、第2光入射面30eに対向する面となる側面には、LEDチップ50が支持されている。
ここで、本実施形態のアレイ基板54は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成されており、LEDチップ50から発生する熱を吸収し、外部に放散させるヒートシンクとしての機能も有する。
The
Here, the
複数のフィン56は、それぞれ銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成された板状部材であり、アレイ基板54のLEDチップ50が配置されている面とは反対側の面に、隣接するフィン56と所定間隔離間して連結されている。
光源支持部52に、複数のフィン56を設けることで表面積を広くすることができ、かつ、放熱効果を高くすることができる。これにより、LEDチップ50の冷却効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、光源支持部52のアレイ基板54をヒートシンクとして用いたが、LEDチップ50の冷却が必要ない場合は、ヒートシンクに代えて放熱機能を備えない板状部材をアレイ基板として用いてもよい。
Each of the plurality of
By providing a plurality of
In the present embodiment, the
ここで、図4(C)に示すように、本実施形態のLEDチップ50の発光部51の発光面58は、LEDチップ50の配列方向の長さよりも、配列方向に直交する方向の長さが短い長方形形状、つまり、後述する導光板30の厚み方向(光射出面30aに垂直な方向)が短辺となる長方形形状を有する。言い換えれば、発光面58は、導光板30の光射出面30aに垂直な方向の長さをa1、配列方向の長さをb1としたときに、b1>a1となる形状である。また、LEDチップ50の配置間隔をqとするとq>b1である。このように、LEDチップ50の発光部51の発光面58の導光板30の光射出面30aに垂直な方向の長さa1、配列方向の長さb1、LEDチップ50の配置間隔qの関係が、q>b1>a1を満たすことが好ましい。
発光面58を長方形形状とすることにより、大光量の出力を維持しつつ、薄型な光源28とすることができる。光源28を薄型化することにより、面状照明装置を薄型にすることができる。また、LEDチップ50の配置個数を少なくすることができる。
Here, as shown in FIG. 4C, the
By making the
なお、LEDチップ50は、光源58をより薄型にできるため、導光板30の厚み方向を短辺とする長方形形状とすることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、正方形形状、円形形状、多角形形状、楕円形形状等種々の形状のLEDチップを用いることができる。
In addition, since the
また、本実施形態では、LEDチップ50を1列に並べ、単層構造としたが、本発明はこれに限定されず、アレイ支持体に複数のLEDチップ50を配置した構成のLEDアレイを複数個、積層させた構成の多層LEDアレイを光源58として用いることもできる。このようにLEDアレイを積層させる場合でもLEDチップ50を長方形形状とし、LEDアレイを薄型にすることで、より多くのLEDアレイを積層させることができる。このように、多層のLEDアレイを積層させる、つまり、LEDアレイ(LEDチップ)の充填率を高くすることで、より大光量を出力することができる。また、LEDアレイのLEDチップ50と隣接する層のLEDアレイのLEDチップ50も上述と同様に配置間隔が上記式を満たすことが好ましい。つまり、LEDアレイは、LEDチップ50と隣接する層のLEDアレイのLEDチップ50とを所定距離離間させて積層させることが好ましい。
In the present embodiment, the LED chips 50 are arranged in a single row to form a single layer structure. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of LED arrays having a configuration in which a plurality of
次に、導光板30について説明する。
図5は、導光板30の形状を示す概略斜視図である。ただし、同図においては、後述の2等分線α方向の一部を省略している。図6(A)は、図5に示す導光板30のVI−VI線断面図であり、図6(B),(C),および(D)は、図6(A)に示す導光板30の部分拡大断面図である。
Next, the
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the shape of the
図5に示すように、導光板30は、略板状に形成されていて、6つの面、すなわち、表面(図5中で上向きの面)と背面(図5中で下向きの面)と4つの側面とを有している。
表面には、矩形形状(長方形形状)でかつ平面状の(平坦な)光射出面30aが形成されている。光射出面30aは、4つの辺、すなわち、相互に対向する一対(2つ)の長辺mと、これらに直交して相互に対向する一対(2つ)の短辺nとを有している。ここで、2つの短辺nのそれぞれの中点を結ぶ直線、すなわち、2つの長辺nから等しい距離にあって、これら長辺nに平行な直線を光射出面30aの2等分線αとし、また、この2等分線αを通って光射出面30aに直交する平面を平面Hとすると、導光板30は、全体がこの平面Hに対して対称となるように形成されている。
As shown in FIG. 5, the
A rectangular (rectangular) and planar (flat)
背面には、光射出面30aに対向する光反射面30hが形成されている。光反射面30hは、上述の平面Hによって、第1光反射面30bと第2光反射面30cとに分けられ、これら第1光反射面30bと第2光反射面30cとは、平面Hを基準として対称となっている。
光反射面30hは、上述の光射出面30aが平面状に形成されているのに対して、後述するように曲面で構成されており、また、全体としてみると、光射出面30aからの距離は、それぞれ長辺mに対応する部分が最も小さく、平面Hに対応する部分が最も大きくなっている。つまり、導光板30は、それぞれの長辺mに対応する位置で最も薄く(厚さtmin)、長辺mから離れて平面Hに近づくに従って徐々に増加し、そして、平面Hに対応する位置で最も厚く(厚さtmax)なっている。なお、光反射面30h(第1光反射面30bおよび第2光反射面30c)については、後に詳述する。
A
The
4つの側面30d,30e,30f,30gのうち、相互に対向する2つの側面30d,30eは、それぞれ光射出面30aの長辺mを含む側面であり、長辺mに沿って帯状に長く延在している。2つの側面30d,30eは、いずれも光射出面30aに対して直交していて、相互に平行に配置されている。2つの側面30d,30eのうち、第1光反射面30b側の側面30dが第1光入射面(以下「第1光入射面30d」という。)となり、第2光反射面30c側の側面30eが第2光入射面(以下「第2光入射面30e」という。)となる。これら第1光入射面30d,第2光入射面30eには、それぞれ長手方向に沿って配置された第1光源28、第2光源28が対面するように配置され、これら光源28から射出された光が入射される。
Of the four
残りの2つの側面30f,30gは、それぞれ光射出面30aの短辺nを含む側面であり、短辺nに沿って延在している。2つの側面30f,30gは、いずれも光射出面30aおよび2つの光入射面に対して直交していて、相互に平行に配置されている。これら側面30f,30gの形状は、上述の光入射面が形成されている側面が帯状であるのとは異なり、光反射面30hに対応する辺(稜線)が光反射面30hに倣って形成されている。本実施形態の導光板30は、これら側面30f,30gの形状は、導光板30における、2等分線α(または長辺m)に直交する断面Sの形状と同じである。さらに、この断面形状は、2等分線αに沿った任意の位置において同形である。また、断面Sの向きは、光源28から射出されて光入射面に入射される光の進行方向(伝播方向)と略一致する。
The remaining two
つづいて、導光板30における光の伝播経路に沿った方向の形状、つまり、導光板30の、2等分線αに直交する断面Sの形状、特に、第1光反射面30b、第2光反射面30cの形状について詳述する。
ここで、比較のために、図11を参照して、第1光反射面33bおよび第2光反射面33cが、平面状に形成されている導光板30Aについて説明する。また、図12を参照して、光反射面全体が、楕円の一部によって形成されている導光板30Bについて説明する。なお、図11,図12は、図6に相当する図面、すなわち、それぞれ導光板30A,30Bの、2等分線αに直交する断面Sを示す図である。これらの導光板30A,30Bにおいては、光射出面30a、第1光入射面30d、第2光入射面30eは、図6(A)に示す導光板30と同じである。
Subsequently, the shape of the
Here, for comparison, the
図11に示すように、導光板30Aの光反射面33hは、平面状の2つの傾斜面、すなわち、第1光反射面33bと第2光反射面33cとによって構成されている。ここで、第1光入射面30d,第2光入射面30eの下端をそれぞれ端縁(背面側端部)30i,30jとし、また、光射出面30aの垂直2等分線である中心線βと光反射面33hとの交点を点30kとしたとき、第1光反射面33bは端縁30iと点30kとを結ぶ線分として表れる。同様に、第2光反射面33cは、端縁30jと点30kとを結ぶ線分として表れる。ここで、光射出面30aに対する第1光反射面33bおよび第2光反射面33cの傾斜角度をテーパ角θ(ただしθ>0°)とする。導光板30Aは、図6(A)に示す導光板30と同様、断面Sが、中心線βに対して線対称であり、また、厚さについては、第1光入射面30dおよび第2光反射面30eにおいて最小(tmin)となり、中心(中心線β)において最大(tmax)となる。
As shown in FIG. 11, the
図12に示すように、導光板30Bは、光入射面35hが楕円の一部によって形成されている。ここで、楕円の長軸をk1とすると、この長軸k1は、2つの端縁30i,30jを結ぶ線分と一致する。また、この楕円の中心C1は、長軸k1と中心線βとが交差する点となる。また、短軸k2は、中心線βと一致する。ここで、短軸k2の半分の長さをbとする。なお、この長さbについては、後述するように、楕円の形状を決定するパラメータとして、光射出面30aからの距離が最大となる点30kを超えない範囲内で、適宜に変更している。図12に示す光反射面35hは、楕円の下半分を切り取った形状をしていて、中心線βを基準として、線対称に形成されている。この光反射面35hにおいては、楕円の接線と光射出面30aとがなす角度が上述のテーパ角θに相当し、このテーパ角θは、2つの光入射面(第1光入射面30dおよび第2光入射面30e)で最大の90度となり、2つの光入射面から離れて中心線βに近づくほど減少し、中心線βにおいて0度となる。
As shown in FIG. 12, in the
図11に示す導光板30Aにおいては、従来技術で指摘したように、テーパ角θが一定であり、特に、導光板30Aのサイズが大きい場合(導光長Lが長い場合)には、テーパ角θが小さくなる。このため、光入射面から入射されて、光反射面33hのうちの、光入射面近傍で反射された光が、導光板30Aの中心近部まで届かない。このため輝度分布の中高を実現することが困難である。この不具合を解消するためには、テーパ角θを大きく取ることが考えられるが、この場合には、導光板30Aの板厚が厚くなるという問題がある。
これに対して、図12に示す導光板30Bは、光反射面35hの、光入射面近傍のテーパ角θは大きく取れるため、この近傍で反射される光については有効に中心近傍まで届かせることができる。しかし、楕円の性質上、光入射面から少し中心側によると、テーパ角θが急激に小さくなる。このため光を有効に中心近傍まで届かせることができないという問題があった。
In the
On the other hand, the
そこで、本実施形態においては、光反射面30hを、楕円の一部と直線と円の一部とを組み合わせて構成することで上述の問題を解消するようにした。
図6(A)においては、導光板30の断面Sにおいて、光射出面30aは水平な直線で表され、また、第1光入射面30dは、光射出面30aの一方の端縁(同図では左端)から垂直に垂下する直線で表され、また、第2光入射面30eは、光射出面30aの他方の端縁(同図では右端)から垂直に垂下する直線で表されている。これら第1光入射面30d,第2光入射面30eとは同じ長さで相互に平行である。ここで、図6(A)に示す導光板30についても、図12で説明した導光板30Bと同様、楕円の中心をC1、長軸をk1、短軸をk2、短軸k2の半分の長さをbとする。また、同図に示す導光板30においても、その厚さは、2つの光入射面において最小(tmin)となり、中心(中心線β)において最大(tmax)となる。
Therefore, in the present embodiment, the above-described problem is solved by configuring the
6A, in the cross section S of the
図6(A)に示す導光板30の断面Sに表れる光反射面30hの形状は、第1光入射面30d側の端縁30iに接続された2次曲線としての楕円の一部A1と、第2光入射面30e側の端縁30jに接続された2次曲線としての楕円の一部A2と、これら楕円の一部A1,A2にそれぞれ接続される直線A3,A4と、これら直線A3,A4の間に接続される円の一部(円弧)A5とを組み合わせて構成されている。上述のように、第1反射面30bと第2反射面30cとが、平面Hに対して(したがって、中心線βに対して)対称であるため、それぞれの一部である楕円の一部A1と楕円の直線一部A2とは中心線βに対して対象であり、直線A3と直線A4とは中心線βに対して対象であり、円弧の一部A5は中心線βに対して対称である。
The shape of the
上述の楕円は、中心C1を中心とし、長軸k1の長さが導光長Lと等しい楕円である。短軸k2については、その半分の長さbを、b<tmax−tminの範囲内で種々に変化させることにより、楕円の形状を変更している。なお、楕円の一部A1,A2は、中心線βを基準として線対称に形成されていて同形であるので、以下では、楕円の一部A2について主に説明する。楕円の一部A2は、その外側の端縁(中心線βから遠い側の端縁)を、第2光入射面30eの端縁30jに滑らかに接続させている。つまり、楕円の一部A2の外側の端縁における接線が、第2光入射面30eと一致している。これにより、滑らかに接続されないことに起因する帯むらの発生を防止している。この楕円の一部A2は、光射出面30aに対するテーパ角θ(微分係数と等しい)が、第2光入射面30eにおいて90度となり、これから離れて中心(中心線β)に近づくほど減少する。この楕円の一部A2は、その内側の端部の接続点T1に直線A4の外側の端部に滑らかに接続される。ここで、滑らかに接続されるとは、直線A4のテーパ角θが、接続点T1における楕円の一部A2の接線の角度とが一致するということである。
The above ellipse is an ellipse having the center C1 as the center and the length of the major axis k1 equal to the light guide length L. For the minor axis k2, the shape of the ellipse is changed by variously changing the half length b within the range of b <tmax−tmin. Since the ellipse parts A1 and A2 are formed symmetrically with respect to the center line β and have the same shape, the ellipse part A2 will be mainly described below. A part A2 of the ellipse has an outer edge (an edge far from the center line β) smoothly connected to the
直線A4は、光出射面30aに対して、第2光入射面30d側の端部が近く、逆に、中心線β側が遠くなるように傾斜していて、テーパ角θ(傾斜角)は、一定となっている。このテーパ角θについては、例えば、図11に示す導光板30Aのように、第1光反射面33bおよび第2光反射面33cが平面状のである場合の、これらの光反射面30hのテーパ角θに設定することができる。この直線A4の、中心線β側の端部に、次に説明する円の一部A5の端部が接続される。
The straight line A4 is inclined so that the end on the second
この円は、図6(D)に示すように、その中心C3が、中心線β上で、かつ円の一部A5よりも上側に位置する。したがって、円の一部aA5の、光射出面30aに対するテーパ角θは、中心(中心線β)において0となり、第2光入射面30eに近づくほど大きくなる。このため、テーパ角θが上述の直線A4と一致する点を接続点T2とする。この接続点T2において、直線A4と円の一部A5との微分係数が一致して両者は滑らかに接続されることになる。これにより、滑らかに接続されないことに起因する帯むらの発生を防止している。なお、直線A4と円の一部A5との接続点T2は、円の半径Rを変えることで、位置を変更することができる。例えば、円の半径Rを小さくするほど、接続点T2は、中心線βに近づき、反対に、円の半径Rを大きくするほど、接続点T2は、中心線βから離れて、第2光入射面30eに近づく。
As shown in FIG. 6D, the center C3 of the circle is located on the center line β and above the part A5 of the circle. Therefore, the taper angle θ of the part aA5 of the circle with respect to the
ここで、本発明においては、第1光入射面30dと第2光入射面30eとの間の光が伝播する導光長Lは、22インチ(22”)の画面サイズ以上の液晶表示パネル12を対象としているので、280mm以上であり、最大65インチ(65”)の画面サイズ以上の液晶表示パネル12を対象とするので、830mm以下である必要がある。より詳細には、22インチ(22”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、280mm以上、320mm以下であり、37インチ(37”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、480mm以上、500mm以下であり、42インチ(42”)および46インチ(46”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、515mm以上、620mm以下であり、52インチ(52”)および57インチ(57”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、625mm以上、770mm以下であり、65インチ(65”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、785mm以上、830mm以下であるのが良い。
Here, in the present invention, the light guide length L through which the light propagates between the first
また、導光板30の厚みが最も薄い光入射面の最小厚さtminは、0.5mm以上、3.0mm以下であるのが好ましい。
その理由は、最小厚さが小さ過ぎると、光入射面が小さくなり過ぎて、光源28からの光入射が少なくなり、光射出面30aから十分な輝度の光を射出することができない。一方、最小厚さが大き過ぎると、最大厚さが厚くなり過ぎ、重量が重すぎて液晶表示装置などの光学部材として適さないし、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさないからである。
また、導光板30の厚さが最も厚い中心線βでの最大厚みtmaxは、1.0mm以上、6.0mm以下であるのが好ましい。
その理由は、最大厚さが厚くなり過ぎる場合、重量が重すぎて液晶表示装置などの光学部材として適さないし、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさないからであり、最大厚さが薄くなり過ぎる場合、中央部の湾曲部30hの曲率半径Rが大きすぎて成形に適さないし、平板の場合と同様に、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では、光利用効率が55%以上を満たさないし、逆に、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では 中高分布を実現できないからである。
In addition, the minimum thickness tmin of the light incident surface where the
The reason is that if the minimum thickness is too small, the light incident surface becomes too small, the light incident from the
The maximum thickness tmax at the center line β where the
The reason is that if the maximum thickness is too thick, the weight is too heavy and it is not suitable as an optical member such as a liquid crystal display device, and light penetrates and penetrates, so that the light utilization efficiency does not satisfy 55% or more. If the maximum thickness is too thin, the radius of curvature R of the central
本発明においては、導光板30の形状を、2つの光入射面から中央に向かうに従って厚さが厚くなるような形状(以下、逆楔形状という)にすることにより、入射した光をより奥に伝播しやすくして、光利用効率を維持しながら面内均一性を向上させ、さらに、中高な、いわゆる釣鐘状の輝度分布を得るものである。すなわち、このような形状とすることにより、上述したの光反射面が平面状の傾斜面(図11参照)の導光板30A(以下適宜「傾斜面の導光板」という。)ものや、光反射面が楕円状(図12参照)のもの(以下適宜「楕円の導光板」という。)と比較して、効率が高く中高な、いわゆる釣鐘状の分布とすることができる。
In the present invention, the
図3(A)および(B)に示す導光板30では、2つの光入射面(第1光入射面30dおよび第2光入射面30e)から入射した光は、導光板30の内部に含まれる散乱微粒子(詳細は後述する)によって散乱されつつ、導光板30内部を通過し、直接、もしくは、光反射面30h(第1反射面30bおよび第2反射面30c)で反射した後、光射出面30aから射出する。このとき、光反射面30hから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は、導光板30の光反射面30hを覆うようにして配置される反射シート(図示せず)によって反射され再び導光板30の内部に入射する。
In the
導光板30は、透明樹脂に、光を散乱させるための微小な散乱粒子が混錬分散されて形成されている。導光板30に用いられる透明樹脂の材料としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ベンジルメタクリレート、MS樹脂、あるいはCOP(シクロオレフィンポリマー)のような光学的に透明な樹脂が挙げられる。導光板30に混錬分散させる散乱粒子としては、トスパール、シリコーン、シリカ、ジルコニア、誘電体ポリマ等を用いることができる。このような散乱粒子を導光板30の内部に含有させることによって、均一で輝度むらが少ない照明光を光射出面から射出することができる。
The
ここで、本発明のバックライトユニット20に用いる導光板30に分散させる散乱微粒子の粒径が、4.0μm以上、かつ12.0μm以下である必要がある。その理由は、高い散乱効率を得ることができ、前方散乱性が大きくかつ波長依存性が少なく、色むらがないように選択できるからである。
なお、本発明のバックライトユニット20に用いる導光板30に分散させる散乱微粒子の最適な粒径選択については、波長依存性の観点に加え、以下の点をも考慮するのが好ましい。
まず、単一の粒子による散乱光強度分布(角度分布)においては、前方0〜5°に散乱する光が90%以上となる条件を満たすようにする必要がある。なぜならば、逆楔形状の本発明のバックライトユニット20に用いる導光板30は、導光板30の側面の2つの光入射面から最低でも240mm以上の距離、片面入射の場合は、光入射面から最低480mm以上の距離を導光する必要があるからであり、前方0〜5°に散乱する光が90%未満では、導光板30の奥まで光が導光できないからである。
Here, the particle diameter of the scattering fine particles dispersed in the
In addition, it is preferable to consider the following points in addition to the wavelength dependency in selecting the optimum particle size of the scattering fine particles to be dispersed in the
First, in the scattered light intensity distribution (angular distribution) by a single particle, it is necessary to satisfy the condition that the light scattered in the
このため、散乱微粒子の粒径が、4.0μmより小さいと、すなわち、4.0μm未満では、散乱が等方性となるため、上記条件を満たすことができない。なお、母材としてアクリル樹脂、粒子としてシリコーン樹脂を選択した場合は、シリコーン樹脂散乱微粒子の粒径は、4.5μm以上とするのがより好ましい。
一方、散乱微粒子の粒径が、12.0μmより大きいと、すなわち、12.0μm超では、粒子の前方散乱性が強くなりすぎるため、系内の平均自由行程が大きくなり、散乱回数が減少することから、入射端付近で光源(LED)間の輝度むら(ホタルムラ)が表れてしまうため、上限値は、12.0μmに制限される。
その理由は、粒子濃度が高すぎる場合、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できないからであり、粒子濃度が低すぎる場合、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさないからである。
For this reason, when the particle diameter of the scattering fine particles is smaller than 4.0 μm, that is, when the particle diameter is smaller than 4.0 μm, the scattering becomes isotropic, so the above condition cannot be satisfied. When an acrylic resin is selected as the base material and a silicone resin is selected as the particles, the particle size of the silicone resin scattering fine particles is more preferably 4.5 μm or more.
On the other hand, if the particle size of the scattering fine particles is larger than 12.0 μm, that is, if it exceeds 12.0 μm, the forward scattering property of the particles becomes too strong, so that the mean free path in the system increases and the number of scattering decreases. For this reason, luminance unevenness (firefly unevenness) between the light sources (LEDs) appears near the incident end, and thus the upper limit value is limited to 12.0 μm.
The reason is that if the particle concentration is too high, it becomes a phenomenon similar to that of a flat plate, so that a medium-high luminance distribution cannot be realized. If the particle concentration is too low, light penetrates and passes through. This is because the utilization efficiency does not satisfy 55% or more.
このように、本発明の散乱微粒子の粒子径の限定範囲に含まれる最適な粒径(粒子屈折率と母材屈折率との組み合わせ)を選択することにより、波長むらのない出射光を得ることができる。
なお、上述した例では、単一粒径の散乱微粒子を用いているが、本発明はこれに限定されず、複数粒径の散乱微粒子を混合して用いても良い。
Thus, by selecting an optimum particle size (combination of particle refractive index and base material refractive index) included in the limited range of the particle size of the scattering fine particles of the present invention, it is possible to obtain outgoing light with no wavelength unevenness. Can do.
In the above-described example, scattering particles having a single particle diameter are used. However, the present invention is not limited to this, and a mixture of scattering particles having a plurality of particle diameters may be used.
また、散乱粒子の濃度は、本発明のバックライトユニット20に用いる導光板30の導光長Lが280〜830mmであるので、0.008wt%以上、0.76wt%以下である必要がある。
具体的には、導光長Lが280mm≦L≦320mmである場合には、散乱粒子の濃度を0.02wt%以上0.22wt%以下とする必要がある。
また、導光板の導光長を画面サイズ22インチ対応のL=280mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.1wt%以上、0.32wt%以下とすることがより好ましく、0.14wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.14wt%以上、0.5wt%以下とすることがより好ましく、0.21wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.25wt%以上、0.76wt%以下とすることがより好ましく、0.35wt%とすることが最も好ましい。
また、導光長Lが480mm≦L≦500mmである場合には、散乱粒子の濃度を0.02wt%以上0.22wt%以下とする必要がある。
また、導光板30の導光長Lを画面サイズ37インチ対応のL=480mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.02wt%以上、0.085wt%以下とすることがより好ましく、0.047wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.03wt%以上、0.12wt%以下とすることがより好ましく、0.065wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.06wt%以上、0.22wt%以下とすることがより好ましく、0.122wt%とすることが最も好ましい。
Moreover, since the light guide length L of the
Specifically, when the light guide length L is 280 mm ≦ L ≦ 320 mm, the concentration of the scattering particles needs to be 0.02 wt% or more and 0.22 wt% or less.
When the light guide length of the light guide plate is L = 280 mm corresponding to a screen size of 22 inches and the particle diameter of the scattering particles is 4.5 μm, the concentration of the scattering particles is 0.1 wt% or more and 0.32 wt%. More preferably, it is more preferably 0.14 wt%. When the particle size of the scattering particles is 7.0 μm, the concentration of the scattering particles is more preferably 0.14 wt% or more and 0.5 wt% or less, and most preferably 0.21 wt%. . Furthermore, when the particle diameter of the scattering particles is 12.0 μm, the concentration of the scattering particles is more preferably 0.25 wt% or more and 0.76 wt% or less, and most preferably 0.35 wt%. .
When the light guide length L is 480 mm ≦ L ≦ 500 mm, the concentration of the scattering particles needs to be 0.02 wt% or more and 0.22 wt% or less.
Further, when the light guide length L of the
また、導光長Lが515mm≦L≦620mmである場合には、散乱粒子の濃度を0.015wt%以上、0.16wt%以下とするのが良い。
また、導光板30の導光長Lを画面サイズ42インチ対応のL=560mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.015wt%以上、0.065wt%以下とすることがより好ましく、0.035wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.02wt%以上、0.09wt%以下とすることがより好ましく、0.048wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.04wt%以上、0.16wt%以下とすることがより好ましく、0.09wt%とすることが最も好ましい。
Further, when the light guide length L is 515 mm ≦ L ≦ 620 mm, the concentration of the scattering particles is preferably 0.015 wt% or more and 0.16 wt% or less.
In addition, when the light guide length L of the
また、導光板30の導光長Lを画面サイズ46インチ対応のL=590mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.015wt%以上、0.060wt%以下とすることがより好ましく、0.031wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.02wt%以上、0.08wt%以下とすることがより好ましく、0.043wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.035wt%以上、0.15wt%以下とすることがより好ましく、0.081wt%とすることが最も好ましい。
Further, when the light guide length L of the
また、導光長Lを625mm≦L≦770mmとする場合には、散乱粒子の濃度を0.01wt%以上、0.12wt%以下とするのが良い。
また、導光板30の導光長Lを画面サイズ52インチ対応のL=660mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.010wt%以上0.050wt%以下とすることがより好ましく、0.025wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.015wt%以上0.060wt%以下とすることがより好ましく、0.034wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.030wt%以上0.120wt%以下とすることがより好ましく、0.064wt%とすることが最も好ましい。
When the light guide length L is 625 mm ≦ L ≦ 770 mm, the concentration of the scattering particles is preferably 0.01 wt% or more and 0.12 wt% or less.
When the light guide length L of the
さらに、導光板30の導光長を画面サイズ57インチ対応のL=730mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.010wt%以上、0.040wt%以下とすることがより好ましく、0.021wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.010wt%以上、0.050wt%以下とすることがより好ましく、0.028wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.020wt%以上0.100wt%以下とすることが好ましく、0.053wt%とすることが最も好ましい。
Further, when the light guide length of the
また、導光長Lを785mm≦L≦830mmとする場合には、散乱粒子の濃度を0.006wt%以上、0.08wt%以下とすること好ましい。
さらに、導光板30の導光長を画面サイズ65インチ対応のL=830mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.008wt%以上、0.030wt%以下とすることがより好ましく、0.016wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.009wt%以上、0.040wt%以下とすることがより好ましく、0.022wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.020wt%以上、0.080wt%以下とすることがより好ましく、0.041wt%とすることが最も好ましい。
When the light guide length L is 785 mm ≦ L ≦ 830 mm, it is preferable that the concentration of the scattering particles is 0.006 wt% or more and 0.08 wt% or less.
Furthermore, when the light guide length of the
以上から、本発明においては、導光板30の2つの光入射面間の導光長Lに応じて、導光板30に分散させる散乱粒子の粒径および濃度が、所定の関係を満たす必要があることが分かる。
そこで、本発明においては、導光板30の導光長が、280mm以上、320mm以下である時、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.1wt%以上、0.76wt%以下である必要があり、かつ、図7に示すグラフのように、散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.1)、(4.0,0.32)、(7.0,0.14)、(7.0,0.5)、(12.0,0.25)および(12.0,0.76)で囲まれる領域内にある必要がある。
From the above, in the present invention, the particle size and concentration of the scattering particles dispersed in the
Therefore, in the present invention, when the light guide length of the
また、本発明においては、導光板30の導光長Lが、480mm以上、500mm以下である時、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.02wt%以上、0.22wt%以下である必要があり、かつ、図8(A)に示すグラフのように、散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.02)、(4.0,0.085)、(7.0,0.03)、(7.0,0.12)、(12.0,0.06)および(12.0,0.22)で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板30の導光長Lが、515mm以上、620mm以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.015wt%以上、0.16wt%以下であり、かつ、図8(B)に示すグラフのように、粒径(μm)を横軸とし、粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.015)、(4.0,0.065)、(7.0,0.02)、(7.0,0.09)、(12.0,0.035)および(12.0,0.16)で囲まれる領域内にある必要がある。
In the present invention, when the light guide length L of the
When the light guide length L of the
また、導光板30の導光長Lが、625mm以上、770mm以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.01wt%以上、0.12wt%以下であり、かつ図9(A)に示すグラフのように、粒径(μm)を横軸とし、粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.01)、(4.0,0.05)、(7.0,0.01)、(7.0,0.06)、(12.0,0.02)および(12.0,0.12)で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板30の導光長Lが、785mm以上、830mm以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.008wt%以上、0.08wt%以下であり、かつ、図9(B)に示すグラフのように、粒径(μm)を横軸とし、粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.008)、(4.0,0.03)、(7.0,0.009)、(7.0,0.04)、(12.0,0.02)および(12.0,0.08)で囲まれる領域内にある必要がある。
When the light guide length L of the
When the light guide length L of the
散乱粒子の粒径および濃度が、図7、図8(A)および(B)、図9(A)および(B)に示すグラフの6点で囲まれた領域内にある必要がある理由は、この領域を外れると、粒子濃度が高すぎる場合には、平板と同じとなり、中高な輝度分布を実現できない。一方、粒子濃度が低すぎる場合には、光が突き抜けて透過してしまうために光利用効率55%以上を満たさなくなるからであり、粒径が小さすぎる場合には、光利用効率はよくなるが、中高な輝度分布を実現できない一方、粒径が大きすぎる場合には、中高な輝度分布を実現できるが、光利用効率が低いからである。 The reason why the particle size and concentration of the scattering particles need to be within the region surrounded by the six points in the graphs shown in FIG. 7, FIG. 8 (A) and (B), FIG. 9 (A) and (B). Outside this region, if the particle concentration is too high, it becomes the same as a flat plate, and a medium-high luminance distribution cannot be realized. On the other hand, if the particle concentration is too low, the light penetrates and passes through, so the light utilization efficiency of 55% or more is not satisfied. If the particle size is too small, the light utilization efficiency is improved, This is because a medium-high luminance distribution cannot be realized, while if the particle size is too large, a medium-high luminance distribution can be realized, but the light utilization efficiency is low.
このように本発明における散乱微粒子の粒子濃度の限定範囲に含まれる最適な粒子濃度を選択することにより、平板形状の導光板に分散させた場合に比べて光利用効率を高めて射出させることができる。本発明においては、少なくとも55%以上、すなわち70%を超える光利用効率を達成することができる。
以上から、最適な粒子径および粒子濃度の組み合わせを選択できるので、これらの組み合わせを選択することで、10mm程度の混合長でLED光源からの出射光をむらなく射出させることができる。
Thus, by selecting the optimum particle concentration included in the limited range of the particle concentration of the scattering fine particles in the present invention, it is possible to emit light with higher light utilization efficiency compared to the case where it is dispersed in a flat light guide plate. it can. In the present invention, light utilization efficiency of at least 55% or more, that is, exceeding 70% can be achieved.
From the above, since an optimal combination of particle diameter and particle concentration can be selected, the light emitted from the LED light source can be emitted uniformly with a mixing length of about 10 mm by selecting these combinations.
このような内部に散乱微粒子を分散させた本発明のバックライトユニット(面状照明装置)20に用いる導光板30は、2つの光入射面(第1光入射面30dおよび第2光入射面30e)から入射した光が光射出面30aから射出された割合を示す光の利用効率が55%以上である必要がある。この理由は、光の利用効率が55%未満では、必要な輝度を得るためには、より出力の大きな光源が必要となるが、より出力の大きな光源を用いると、光源が高温となり、消費電力が大きくなるばかりか、導光板30の反りや伸びが大きくなり、所要の明るさの分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布が得られなくなるからである。
また、光射出面30aの光入射面近傍から射出する光の輝度に対する光射出面30aの中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、0%より大きく25%以下であるである必要がある。その理由は、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布だからである。
このような導光板30は、押出成形法や射出成形法を用いて製造することができる。
The
Further, the medium to altitude degree of the luminance distribution of the light emitting surface indicating the ratio of the luminance of the light emitted from the central portion of the
Such a
ここで、導光板30は、光入射面となる第1光入射面30dおよび第2光入射面30eと、光射出面30aと、光反射面30hとなる第1反射面30bおよび第2反射面30cの少なくとも1面の表面粗さRaを380nmより小さくすること、つまりRa<380nmとすることが好ましい。
光入射面となる第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの表面粗さRaを380nmよりも小さくすることで、導光板表面の拡散反射を無視することができ、つまり、導光板表面での拡散反射を防止することができ、入射効率を向上させることができる。
Here, the
By making the surface roughness Ra of the first
また、光射出面30aの表面粗さRaを380nmよりも小さくすることで、導光板表面の拡散反射透過を無視することができ、つまり導光板表面での拡散反射透過を防止することができ、全反射により奥まで光を伝えることができる。
さらに、光反射面30hとなる第1反射面30bおよび第2反射面30cの表面粗さRaを380nmよりも小さくすることで、拡散反射を無視することができ、つまり光反射面30hでの拡散反射を防止でき、全反射成分をより奥まで伝えることができる。
Further, by making the surface roughness Ra of the
Furthermore, by making the surface roughness Ra of the first reflecting
次に、間隔維持部材31について説明する。
ここで、図10(A)は、図2示すバックライトユニット20の間隔維持部材31の周辺部の概略構成を示す正面図であり、図10(B)は、図10(A)のB−B線断面図である。
間隔維持部材31は、光源支持部52(より正確には光源支持部52のアレイ基板54)の導光板30の2つの光入射面側の面のLEDチップ50が配置されていない領域に固定された所定の厚みを有する部材であり、導光板30側の先端がLEDチップ50の発光部51の発光面58よりも導光板30の対向する光入射面側に突出している。間隔維持部材31は、導光板30の対向する光入射面側に突出している部分の先端が、導光板30の対向する光入射面と当接している。
また、本実施形態の間隔維持部材31は、光源支持部52上の面において、LEDチップ50の外周の4辺のうち、導光板30の背面側となる面を除く3辺を覆うように配置されている。
Next, the
Here, FIG. 10 (A) is a front view showing a schematic configuration of the periphery of the
The
In addition, the
間隔維持部材31は、耐熱性が高く、また、導光板と接触している部分が導光板30を損傷させないような衝撃吸収性(つまりクッション性)を有する材料、例えば、シリコンゴム等で作製されている。また、間隔維持部材31の作製に用いる材料は、衝撃吸収性を有するが、外力が作用しても実質的な形状は変化しない程度の剛性を有する材料でもある。
上記材料で間隔維持部材31を作製することで、導光板30が伸縮し、導光板30と間隔維持部材31とが擦れたりした場合でも導光板30が損傷することを防止でき、さらに光源からの熱により加熱された場合でも変性、変形することを防止できる。
なお、間隔維持部材31の光源支持部52への固定方法は特に限定されず、種々の固定方法を用いることができるが、間隔維持部材31と光源支持部52とを化学的または機械的に結合させることで、間隔維持部材31を光源支持部52に固定することが好ましい。
ここで、化学的な結合方法としては、導光板30と化学変化を起こさない接着剤である、導光板素材と同類の接着剤やシリコーン接着剤により両者を結合する方法が例示され、機械的な結合方法としては、ネジにより固定する方法が例示される。
The
By producing the
In addition, the fixing method of the space |
Here, as a chemical bonding method, a method of bonding the
間隔維持部材31を設けることで、導光板30が伸縮した場合(特に導光板30が膨張した場合)でも光源28の発光部51の発光面58と、導光板30の対向する光入射面との距離を一定にすることができる。これにより、導光板30の対向する光入射面と、光源28のLEDチップ50の発光部52の発光面58とが接触することで、LEDチップ50が故障したり、LEDチップ50の位置ずれが生じたり、導光板30の光入射面が損傷することを防止することができる。
また、間隔維持部材31を光源支持部52のLEDチップ50の外周、つまり、LEDチップ50が配置されていない領域に設けることで、LEDチップ50に外力が働くことをより確実に防止でき、LEDチップ50が損傷することをより確実に防止することができる。
また、発光面58と光入射面との距離を一定にできることで、導光板30が伸縮した場合や、装置に振動が生じた場合でも同じ位置関係で、発光面58から発光された光を導光板30に入射させることができる。これにより、導光板30が伸縮しても、輝度むらのない光を光射出面30aから射出させることができる。
By providing the
Further, by providing the
In addition, since the distance between the
また、間隔維持部材31は、LEDチップ50の発光部51の発光面58と、導光板30の対向する光入射面との距離c(図3(B)参照)を0.1mm以上0.5mm以下とすることが好ましい。距離cを0.1mm以上0.5mm以下とすることで、LEDチップ50から射出された光の利用効率を高くすることができ、光を効率よく利用できかつ、光射出面30aからより輝度の高い光を射出させることができる。
The
次に、図2を参照して、光学部材ユニット32について説明する。
光学部材ユニット32は、導光板30の光射出面30aから射出された照明光をより輝度むらのない光にして、照明装置本体24の光射出面24aから、より輝度むらのない照明光を射出するためのもので、導光板30の光射出面30aから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート32aと、光入射面と光射出面30aとの接線と平行なマイクロプリズム列が形成されたプリズムシート32bと、プリズムシート32bから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート32cとを有する。
Next, the
The
拡散シート32a,32c、プリズムシート32bとしては、本出願人の出願に係る特開2005−234397号公報の[0028]〜[0033]に開示されているものを適用することができる。
As the
なお、本実施形態では、光学部材ユニット32を2枚の拡散シート32a,32cと、これら2枚の拡散シート32a,32cの間に配置したプリズムシート32bとで構成したが、プリズムシート32bおよび拡散シート32a,23cの配置順序や配置枚数は特に限定されず、また、プリズムシート32b、拡散シート32a,32cとしても特に限定されず、導光板30の光射出面30aから射出された照明光の輝度むらをより低減することができるものであれば、種々の光学部材を用いることができる。
例えば、光学部材ユニット32として、上述の拡散シート32a,32cおよびプリズムシート32bに、加えて、または代えて、拡散反射体からなる多数の透過率調整体を輝度むらに応じて配置した透過率調整部材も用いることもできる。
In the present embodiment, the
For example, as the
次に、照明装置本体24の反射板34について説明する。
反射板34は、導光板30の光反射面30h(第1反射面30bおよび第2反射面30c)から漏洩する光を反射して、再び導光板30に入射させるために設けられており、光の利用効率を向上させることができる。反射板34は、導光板30の光反射面30hに対応した形状で、光反射面30hを覆うように形成される。本実施形態では、図6に示すように導光板30の光反射面30hが楕円の一部A1,A2、直線A3,A4、および円の一部A5によって形成されているので、反射板34もこれに倣った形状に形成されている。
Next, the reflecting
The reflecting
反射板34は、導光板30の光反射面30hから漏洩する光を反射することができれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、PETやPP(ポリプロピレン)等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
The
上部誘導反射板36は、導光板30と拡散シート32aとの間、つまり、導光板30の光射出面30a側に、光源28および導光板30の光射出面30aの端部(第1光入射面30d側の端部および第2光入射面30e側の端部)を覆うようにそれぞれ配置されている。言い換えれば、上部誘導反射板36は、光軸方向に平行な方向において、導光板30の光射出面30aの一部から光源28のアレイ基板54の一部までを覆うように配置されている。つまり、2つの上部誘導反射板36が、導光板30の両端部にそれぞれ配置されている。
このように、上部誘導反射板36を配置することで、光源28から射出された光が導光板30に入射することなく、光射出面30側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源28のLEDチップ50から射出された光を効率よく導光板30の光入射面に入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
The upper
As described above, by arranging the upper
Thereby, the light inject | emitted from the
下部誘導反射板38は、導光板30の光射出面30a側とは反対側、つまり、第1反射面30b側および第2反射面30c側に、光源28の一部を覆うように配置されている。また、下部誘導反射板38の導光板中心側の端部は、反射板34と連結されている。
下部誘導反射板38を設けることで、光源28から射出された光が導光板30に入射することなく、導光板30の光反射面30h側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源28のLEDチップ50から射出された光を効率よく導光板30の光入射面に入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
ここで、上部誘導反射板36および下部誘導反射板38としては、上述した反射板34に用いる各種材料を用いることができる。
なお、本実施形態では、反射板34と下部誘導反射板38と連結させたが、これに限定されず、それぞれを別々の部材としてもよい。
The lower
By providing the lower
Thereby, the light inject | emitted from the
Here, as the
In the present embodiment, the reflecting
ここで、上部誘導反射板36および下部誘導反射板38は、光源28から射出された光を光入射面側に反射させ、光源28から射出された光を光入射面に入射させることができ、導光板30に入射した光を導光板30中心側に導くことができれば、その形状および幅は特に限定されない。
また、本実施形態では、上部誘導反射板36を導光板30と拡散シート32aとの間に配置したが、上部誘導反射板36の配置位置はこれに限定されず、光学部材ユニット32を構成するシート状部材の間に配置してもよく、光学部材ユニット32と上部筐体44との間に配置してもよい。
Here, the upper
In the present embodiment, the
次に、筐体26について説明する。
図2に示すように、筐体26は、照明装置本体24を収納して支持し、かつその光射出面24a側と反射板34側とから挟み込み、固定するものであり、下部筐体42と上部筐体44と補強部材(折返部材)46と支持部材(すべり機構)48とを有する。
Next, the
As shown in FIG. 2, the
下部筐体42は、上面が開放され、底面部と、底面部の4辺に設けられ底面部に垂直な側面部とで構成された形状である。つまり、1面が開放された略直方体の箱型形状である。下部筐体42は、図2に示すように、上方から収納された照明装置本体24を底面部および側面部で支持すると共に、照明装置本体24の光出面24a以外の面、つまり、照明装置本体24の光出面24aとは反対側の面(背面)および側面を覆っている。
The
上部筐体44は、上面に開口部となる照明装置本体24の矩形状の光射出面24aより小さい矩形状の開口が形成され、かつ下面が開放された直方体の箱型形状である。
上部筐体44は、図2に示すように、面状照明装置本体24および下部筐体42の上方(光射出面側)から、照明装置本体24およびこれが収納された下部筐体42をその4方の側面部42aも覆うように被せられて配置されている。
The
As shown in FIG. 2, the
補強部材46は、断面の形状が常に同一の凹(U字)型となる形状である。つまり、延在方向に垂直な断面の形状がU字形状となる棒状部材である。
補強部材46は、図2に示すように、下部筐体42の側面部42aと上部筐体44の側面部44aとの間に嵌挿され、U字形状の一方の平行部の外側面が下部筐体42の側面部42aと連結され、他方の平行部の外側面が上部筐体44の側面部44aと連結されている。
ここで、下部筐体42と補強部材46との接合方法、補強部材46と上部筐体44との接合方法としては、ボルトおよびナット等を用いる方法、接着剤を用いる方法等種々の公知の方法を用いることができる。
The reinforcing
As shown in FIG. 2, the reinforcing
Here, as a method for joining the
このように、下部筐体42と上部筐体44との間に補強部材46を配置することで、筐体26の剛性を高くすることができ、導光板30が反ることを防止できる。これにより、例えば、輝度むらがなくまたは少なく光を効率よく射出させることができ、かつ、反りが生じ易い導光板30を用いる場合であっても、反りをより確実に矯正でき、または、導光板30に反りが生じることをより確実に防止でき、輝度むら等のない、または低減された光を光射出面24aから射出させることができる。
なお、筐体26の上部筐体44、下部筐体42、および補強部材46には、金属、樹脂等の種々の材料を用いることができる。なお、材料としては、軽量で高強度の材料を用いることが好ましい。
また、本実施形態では、補強部材46を別部材としたが、上部筐体44または下部筐体42と一体にして形成してもよい。また、補強部材46を設けない構成としてもよい。
Thus, by arranging the reinforcing
Note that various materials such as metal and resin can be used for the
In this embodiment, the reinforcing
支持部材48は、延在方向に垂直な断面の形状が同一となる形状である。つまり、延在方向に垂直な断面の形状が同一の棒状部材である。
支持部材48は、図2に示すように、反射板34と下部筐体42との間、より具体的には、導光板30の光入射面側の端部に対応する位置の反射板34と下部筐体42との間に配置され、導光板30および反射板34を下部筐体42に固定し、支持する。
支持部材48により反射板34を支持することで、導光板30と反射板34とを密着させることができる。さらに、導光板30および反射板34を、下部筐体42の所定位置に固定することができる。
The
As shown in FIG. 2, the
The
また、本実施形態では、支持部材48を独立した部材として設けたが、これに限定されず、下部筐体42、または反射板34と一体で形成してもよい。つまり、下部筐体42の一部に突起部を形成し、この突起部を支持部材48として用いてもよく、また、反射板34の一部に突起部を形成し、この突起部を支持部材48として用いてもよい。
また、配置位置も特に限定されず、反射板34と下部筐体42との間の任意の位置に配置することができるが、導光板30を安定して保持するために、導光板30の端部側、つまり、本実施形態では、第1光入射面30d近傍および第2光入射面30e近傍に配置することが好ましい。
In the present embodiment, the
Further, the arrangement position is not particularly limited, and the arrangement position can be arranged at an arbitrary position between the
また、支持部材48の形状は特に限定されず、種々の形状とすることができ、また、種々の材料で作成することもできる。例えば、支持部材48を複数設け、所定間隔毎に配置してもよい。
また、支持部材48を反射板34と下部筐体42とで形成される空間の全域を埋める形状とし、つまり、反射板側の面を反射板34に倣った形状とし、下部筐体側の面を下部筐体42に倣った形状としてもよい。このように、支持部材48により反射板34の全面を支持する場合は、導光板30と反射板34とが離れることを確実に防止することができ、反射板34を反射した光により輝度むらが生じることを防止することができる。
Further, the shape of the
Further, the
バックライトユニット20は、基本的に以上のような構成である。
バックライトユニット20は、導光板30の両端にそれぞれ配置された光源28から射出された光が導光板30の光入射面(第1光入射面30dおよび第2光入射面30e)に入射する。それぞれの面から入射した光は、導光板30の内部に含まれる散乱体によって散乱されつつ、導光板30内部を通過し、直接、または第1反射面30bおよび第2反射面30cで反射した後、光射出面30aから射出する。このとき、第1反射面30bおよび第2反射面30cから漏出した一部の光は、反射板34によって反射されて再び導光板30の内部に入射する。
このようにして、導光板30の光射出面30aから射出された光は、光学部材ユニット32を透過し、照明装置本体24の光射出面24aから射出され、液晶表示パネル12を照明する。
液晶表示パネル12は、駆動ユニット14により、位置に応じて光の透過率を制御することで、液晶表示パネル12の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
The
In the
In this way, the light emitted from the
The liquid
また、光源28の光源支持部52の光入射面側の面に間隔維持部材31を設けることで、上述したように、LEDチップ50の発光部51の発光面58と導光板30とが接触することを防止し、LEDチップ50と導光板30が損傷すること等を防止でき、かつ、光入射面と発光面58との距離を一定に維持することができる。LEDチップ50と導光板30が損傷することで、輝度むらが生じたり、バックライトユニット20として故障したりすることを防止できる。また、光入射面と発光面58との距離を一定に維持できることで、発光面58から射出した光を一定条件で導光板30に入射させることができ、距離が変化することでも輝度むらが発生することを防止できる。また、高い光利用効率を維持することができる。
Further, by providing the
また、間隔維持部材31は、光を透過する透明な材料で作製することが好ましい。間隔維持部材31を透明にすることで、光源28から発光された光や、導光板30から一旦射出されてまた導光板30に再入射する光を間隔維持部材31が吸収することを防止でき、光の利用効率を高くすることができる。
Moreover, it is preferable to produce the space |
ここで、上記実施形態では、間隔維持部材31をLEDチップ50の外周3辺を覆うように配置したが、これに限定されず、光源支持部に固定され、LEDチップ50の発光部51の発光面58と導光板30の光入射面とが接触することを防止し、導光板30の光入射面を傷つけず、かつ、両者の距離を一定にする各種部材を用いることができる。
また、本実施形態は、光射出面30aから、より輝度の高い光を効率よく射出することができるため、導光板30の光入射面を、光射出面30aと交わる辺が長辺となり、側面と交わる辺が短辺となる形状としたが、本発明はこれに限定されず、光射出面30aを正方形形状としてもよく、光入射面側を短辺とし側面側を長辺としてもよい。
Here, in the said embodiment, although the space |
Further, in the present embodiment, since light with higher luminance can be efficiently emitted from the
また、導光板30を作製するに際し、上記の透明樹脂に可塑剤を混入して導光板を作製してもよい。
このように、透明材料と可塑剤とを混合した材料で導光板30を作製することで、導光板30をフレキシブルにすること、つまり、柔軟性のある導光板とすることができ、導光板を種々の形状に変形させることが可能となる。従って、導光板の表面を種々の曲面に形成することができる。
このように導光板30をフレキシブルにすることにより、例えば、導光板30、または、この導光板30を用いたバックライトユニット20を電飾(イルミネーション)関係の表示板として用いる場合に、曲率を持つ壁にも装着することが可能となり、導光板30をより多くの種類、より広い使用範囲の電飾やPOP(POP広告)等に利用することができる。
Moreover, when producing the
Thus, by making the
By making the
ここで、可塑剤としては、フタル酸エステル、具体的には、フタル酸ジメチル(DMP)、フタル酸ジエチル(DEP)、フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル(DOP(DEHP))、フタル酸ジノルマルオクチル(DnOP)、フタル酸ジイソノニル(DINP)、フタル酸ジノニル(DNP)、フタル酸ジイソデジル(DIDP)、フタル酸混基エステル(C6〜C11)(610P、711P等)、フタル酸ブチルベンジル(BBP)が例示される。また、フタル酸エステル以外にも、アジピン酸ジオクチル(DOA)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)、アジピン酸ジノルマルアルキル(C6、8、10)(610A)、アジピン酸ジアルキル(C7、9)(79A)、アゼライン酸ジオクチル(DOZ)、セバシン酸ジブチル(DBS)、セバシン酸ジオクチル(DOS)、リン酸トリクレシル(TCP)、アセチルクエン酸トリブチル(ATBC)、エポキシ化大豆油(ESBO)、トリメリット酸トリオクチル(TOTM)、ポリエステル系、塩素化パラフィン等が例示される。 Here, as the plasticizer, phthalate ester, specifically, dimethyl phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP), dibutyl phthalate (DBP), di-2-ethylhexyl phthalate (DOP (DEHP)) ), Di-normal octyl phthalate (DnOP), diisononyl phthalate (DINP), dinonyl phthalate (DNP), diisodecyl phthalate (DIDP), phthalic acid mixed ester (C 6 to C 11 ) (610P, 711P, etc.) And butylbenzyl phthalate (BBP). In addition to phthalate esters, dioctyl adipate (DOA), diisononyl adipate (DINA), di-normal alkyl adipate (C6, 8, 10 ) (610A), dialkyl adipate (C7, 9 ) ( 79A), dioctyl azelate (DOZ), dibutyl sebacate (DBS), dioctyl sebacate (DOS), tricresyl phosphate (TCP), tributyl acetylcitrate (ATBC), epoxidized soybean oil (ESBO), trimellitic acid Examples include trioctyl (TOTM), polyester, and chlorinated paraffin.
以上、本発明に係るバックライトユニット20について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
As described above, the
また、例えば、光源28のLEDチップ50として、青色LEDの発光面にYAG蛍光物質を塗布した構成としたが、これに限定されず、赤色LEDや緑色LED等の他の単色LEDの発光面に蛍光物質を配置した構成のLEDチップを用いてもよい。
また、光源28として、赤色LED、緑色LED、青色LEDの3種類のLEDを組み合わせた構成のLEDユニットを用いることもできる。この場合は、3種類のLEDから射出された光を混色することで白色光とすることができる。
さらにLEDの代わりに半導体レーザー(LD)を用いることもできる。
In addition, for example, the
In addition, as the
Further, a semiconductor laser (LD) can be used instead of the LED.
また、導光板30と光源28との間に導光板30に近い屈折率の材料で形成された混同部を配置してもよい。また、導光板20の光入射面および/または側面の一部を他の部分よりも屈折率の小さい材料で形成してもよい。
光源28から射出された光が入射する部分を他の部分よりも屈折率を小さくすることで、光源28から射出された光をより効率よく入射させることができ、光利用効率をより高くすることができる。
Further, a confusion portion made of a material having a refractive index close to that of the
By reducing the refractive index of the portion where the light emitted from the
また、例えば、導光板30の側面相互が向い合う位置で導光板30を複数並列に配置し、複数の導光板30により1つの光射出面30aを形成してもよい。この場合は、両端の導光板30の他の導光板30と隣接していない側の側面のみに副光源を配置する構成としてもよい。
Further, for example, a plurality of
また、光射出面30aから中高な輝度分布の光を射出することができるため、導光板30は、上述した各種範囲を満たすことが好ましいが、以下のような範囲の導光板30を用いることも好ましい。
In addition, since light with a medium and high luminance distribution can be emitted from the
導光板30は、導光板30に含まれる散乱粒子の散乱断面積をΦ、光の入射する方向において導光板30の光入射面から光射出面30aに直交する方向の厚みが最大となる位置までの長さ、本実施形態では、導光板30の光の入射する方向(導光板30の第1光入射面30dに垂直な方向、以下「光軸方向」ともいう。)の半分の長さをLG、導光板30に含まれる散乱粒子の密度(単位体積当たりの粒子数)をNp、補正係数をKCとした場合に、Φ・Np・LG・KCの値が1.1以上であり、かつ8.2以下であり、さらに、補正係数KCの値が0.005以上0.1以下であるという関係を満たしている。導光板30は、このような関係を満たす散乱粒子を含んでいるので、均一で輝度むらが少ない照明光を光射出面から射出することができる。
The
一般的に、平行光束を等方媒質に入射させた場合の透過率Tは、Lambert−Beer則により下記式(1)で表される。
T=I/I0=exp(−ρ・x)・・・(1)
ここで、xは距離、I0は入射光強度、Iは出射光強度、ρは減衰定数である。
In general, the transmittance T when a parallel light beam is incident on an isotropic medium is expressed by the following formula (1) according to the Lambert-Beer rule.
T = I / I 0 = exp (−ρ · x) (1)
Here, x is a distance, I 0 is incident light intensity, I is outgoing light intensity, and ρ is an attenuation constant.
上記減衰定数ρは、粒子の散乱断面積Φと媒質に含まれる単位体積当たりの粒子数Npとを用いて下記式(2)で表される。
ρ=Φ・Np・・・(2)
したがって、導光板30の光軸方向の半分の長さをLGとすると、光の取り出し効率Eoutは、下記式(3)で与えられる。ここで、導光板の光軸方向の半分の長さLGは、導光板30の光入射面に垂直な方向における導光板30の一方の光入射面から導光板30の中心(中心線β)までの長さとなる。
また、光の取り出し効率とは、入射光に対する、導光板30の光入射面から光軸方向に長さLG離間した位置に到達する光の割合であり、例えば、図2に示す導光板30の場合は、端面に入射する光に対する導光板30の中心(導光板の光軸方向の半分の長さとなる位置)に到達する光の割合である。
Eout∝exp(−Φ・Np・LG)・・・(3)
The attenuation constant ρ is expressed by the following equation (2) using the scattering cross-sectional area Φ of particles and the number of particles N p per unit volume contained in the medium.
ρ = Φ · N p (2)
Thus, half the length of the optical axis of the
Furthermore, the light extraction efficiency and are, with respect to the incident light, the fraction of light reaching the position spaced the length L G in the optical axis direction from the light incident surface of the
E out ∝exp (−Φ · N p · L G ) (3)
ここで式(3)は有限の大きさの空間におけるものであり、式(1)との関係を補正するための補正係数KCを導入する。補正係数KCは、有限の空間の光学媒質中で光が伝搬する場合に経験的に求められる無次元の補正係数である。そうすると、光の取り出し効率Eoutは、下記式(4)で表される。
Eout=exp(−Φ・Np・LG・KC)・・・(4)
Here the formula (3) applies to a space of limited size, to introduce a correction coefficient K C for correcting the relationship between the expression (1). The compensation coefficient K C is a dimensionless compensation coefficient empirically obtained where light optical medium of limited dimensions propagates. Then, the light extraction efficiency E out is expressed by the following formula (4).
E out = exp (-Φ · N p · L G · K C) ··· (4)
式(4)に従えば、Φ・Np・LG・KCの値が3.5のときに、光の取り出し効率Eoutが3%であり、Φ・Np・LG・KCの値が4・7のときに、光の取り出し効率Eoutが1%である。
この結果より、Φ・Np・LG・KCの値が大きくなると、光の取り出し効率Eoutが低くなることが分かる。光は導光板30の光軸方向へ進むにつれて散乱するため、光の取り出し効率Eoutが低くなると考えられる。
According to the equation (4), when the value of Φ · N p · L G · K C is 3.5, the light extraction efficiency E out is 3%, and Φ · N p · L G · K C When the value of is 4.7, the light extraction efficiency E out is 1%.
From this result, it is understood that the light extraction efficiency E out decreases as the value of Φ · N p · L G · K C increases. Since light is scattered as it travels in the optical axis direction of the
したがって、Φ・Np・LG・KCの値は大きいほど導光板30として好ましい性質であることが分かる。つまり、Φ・Np・LG・KCの値を大きくすることで、光の入射面と対向する面から射出される光を少なくし、光射出面30aから射出される光を多くすることができる。すなわち、Φ・Np・LG・KCの値を大きくすることで、入射面に入射する光に対する光射出面30aから射出される光の割合(以下「光利用効率」ともいう。)を高くすることができる。具体的には、Φ・Np・LG・KCの値を1.1以上とすることで、光利用効率を50%以上にすることができる。
Therefore, it can be seen that the larger the value of Φ · N p · L G · K C , the more preferable properties for the
ここで、Φ・Np・LG・KCの値は大きくすると、導光板30の光射出面30aから射出する光の照度むらが顕著になるが、Φ・Np・LG・KCの値を8.2以下とすることで、照度むらを一定以下(許容範囲内)に抑えることができる。なお、照度と輝度は略同様に扱うことができる。従って、本発明においては、輝度と照度とは、同様の傾向があると推測される。
以上より、本発明のバックライトユニット20に用いる導光板30のΦ・Np・LG・KCの値は、1.1以上かつ8.2以下であるという関係を満たすことが好ましく、2.0以上かつ7.0以下であることがより好ましい。また、Φ・Np・LG・KCの値は、3.0以上であればさらに好ましく、4.7以上であれば最も好ましい。
また、補正係数KCは、0.005以上0.1以下であることが好ましい。
Here, when the value of Φ · N p · L G · K C is increased, the illuminance unevenness of the light emitted from the
From the above, it is preferable that the values of Φ · N p · L G · K C of the
The correction coefficient K C is preferably 0.005 or more and 0.1 or less.
以下、図5,図6に示す導光板30について、実施例に基づいて具体的に説明する。
図13,図14,図15は、導光板30の楕円断面のテーパ角(傾斜角)の変化を示すグラフである。これらは、導光板30の導光長Lが異なり、この順に、L=480,560,590[mm]である。
図13,図14,図15のうち、図13は、L=480[mm](37インチ対応)の導光板30の楕円断面のテーパ角(傾斜角)の変化を示す。横軸には、導光板30における、奥行き方向の中央(図6(A)の中心線β)を基準とした、端部(同図の第2光入射面30e参照)までの位置[mm]をとっている。これは、中心線βからの距離と同じである。ただし、0〜150[mm]の範囲は省略している。一方、縦軸は、テーパ角(deg)をとっている。
Hereinafter, the
13, 14, and 15 are graphs showing changes in the taper angle (tilt angle) of the elliptical cross section of the
13, 14, and 15, FIG. 13 shows changes in the taper angle (inclination angle) of the elliptical cross section of the
同図中の楕円は、図6(A)および図12を参照して説明した楕円である。すなわち、中心C1を中心として、長軸k1の長さがL(図13に示す例では、L=480[mm])で、短軸k2の長さの半分がbである。ここで、楕円は、短軸の半分の長さbが、b=1.0[mm]からb=1.6[mm]までの間を0.1[mm]ごとに7個のものが図示、すなわち、b=1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6のものがこの順に、下から順に図示されている。また、同図中には、37インチの導光板30を、図11に示す形状に作製した場合の傾斜面(第2光反射面30h1)のテーパ角θ=0.48[deg]を図示している。同図においては、各楕円のテーパ角は、光入射面(第1光入射面30dおよび第2光入射面30e)で最大の90度となり、光入射面近傍では、急峻なテーパ角を示す。中央に向かって、急峻な部分を過ぎると、徐々に緩やかにテーパ角を減少させていく。この楕円のテーパ角を示す右上がりの曲線と、傾斜面のテーパ角を示す水平な直線とのそれぞれの交点の横軸の位置が、それぞれの楕円のテーパ角と、傾斜面のテーパ角との大小関係が逆転される位置を示している。これらの交点は、楕円におけるbが大きいほど(短軸が長いほど)、中心側(同図中では左側)にシフトする。例えば、bの値が最も大きいb=1.6[mm]の楕円は、最も中心側の点Pで示す位置、188[mm]で傾斜面と交差する。すなわち、b=1.6[mm]の楕円のテーパ角は、この点Pよりも光入射面側(同図では右側)では、傾斜面のテーパ角を上回り、この逆に、この点Pよりも中心側では、傾斜面のテーパ角を下回る。このことは、少なくとも、点Pよりも光入射面側においては、楕円の方が傾斜面よりも、入射光を奥側まで届かせるのに有効であることを意味する。
The ellipse in the figure is the ellipse described with reference to FIG. 6 (A) and FIG. That is, with the center C1 as the center, the length of the major axis k1 is L (L = 480 [mm] in the example shown in FIG. 13), and half of the length of the minor axis k2 is b. Here, the ellipse has a length b which is half of the short axis, and is 7 pieces every 0.1 [mm] between b = 1.0 [mm] and b = 1.6 [mm]. In the drawing, that is, b = 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, and 1.6 are illustrated in this order from the bottom. In addition, in the drawing, the taper angle θ = 0.48 [deg] of the inclined surface (second light reflecting surface 30h1) when the 37-inch
図14は、L=560[mm](42インチ対応)の導光板30の楕円断面の傾斜角の変化を示す。なお、42インチのものは、図11に示すように、光反射面33hを傾斜面で形成した場合のテーパ角は、0.42[度]である。そこで、bの値を変えたときの楕円と、他の条件は、図13の導光板30と同様である。
図15は、L=590[mm](46インチ対応)の導光板30の楕円断面の傾斜角の変化を示す。なお、42インチのものは、図11に示すように、光反射面33hを傾斜面で形成した場合のテーパ角は、0.42[度]である。他の条件は、図13,図14の導光板30と同様である。
FIG. 14 shows a change in the inclination angle of the elliptical cross section of the
FIG. 15 shows a change in the inclination angle of the elliptical cross section of the
これら図13〜図15から、L=480,560,590のいずれの場合においても、楕円におけるbの値を、上述のb=1.0〜1.6[mm]に設定した場合には、図11に示すように光反射面33hをテーパ角が一定の傾斜面としたときよりも、テーパ角を大きくとることが可能な領域を、光入射面近傍に確保できることがわかる。例えば、b=1.6[mm]について見ると、図13〜図15中のそれぞれの点Pよりも光入射面側(図中では右側)の領域が、傾斜面よりもテーパ角が大きくなる領域である。また、Lが一定の場合には、bの値が大きいほど、点Pを中央よりに寄せられることがわかる。
From FIGS. 13 to 15, in any case of L = 480, 560, and 590, when the value of b in the ellipse is set to the above b = 1.0 to 1.6 [mm], As shown in FIG. 11, it can be seen that a region where the taper angle can be increased can be secured in the vicinity of the light incident surface as compared with the case where the
各楕円のテーパ角は、光入射面で最大の90度となり、光入射面部近傍では、急峻なテーパ角を示す。急峻な部分を過ぎると、徐々に緩やかにテーパ角を減少させていく。そして、中心で0度となる。これに対し、円は、その直径Rによってテーパ角は異なるものの、傾向としては、中心で0であり、中心から離れて光入射面に近づくほど大きくなる。本実施形態では、楕円の一部A2と、円の一部A5との間を、直線A4で結んでいる。 The taper angle of each ellipse is 90 degrees at the maximum on the light incident surface, and shows a steep taper angle in the vicinity of the light incident surface portion. After passing the steep part, the taper angle is gradually reduced gradually. And it becomes 0 degree at the center. On the other hand, although the taper angle varies depending on the diameter R of the circle, it tends to be 0 at the center and becomes larger as the distance from the center approaches the light incident surface. In this embodiment, a part A2 of the ellipse and a part A5 of the circle are connected by a straight line A4.
これら楕円の一部A2のテーパ角と、直線A4のテーパ角とが同じになった点、すなわち両者の交点が、楕円の一部A2と直線A4とが滑らかに接続される点となる。例えば、図13においては、b=1.6[mm]の楕円の一部A2と、テーパ角θ=0.48[deg]の直線A4とは、点Pで示す位置、188[mm]で交差する。この点Pから光入射面までの距離は、中心から光入射面までの距離が、37インチの場合で480/2=240[mm]であることから、240−188=52[mm]となる。 The point at which the taper angle of the part A2 of the ellipse and the taper angle of the straight line A4 are the same, that is, the intersection of both is the point at which the part A2 of the ellipse and the straight line A4 are smoothly connected. For example, in FIG. 13, a part A2 of an ellipse with b = 1.6 [mm] and a straight line A4 with a taper angle θ = 0.48 [deg] are at a position indicated by a point P, 188 [mm]. Intersect. The distance from this point P to the light incident surface is 240-188 = 52 [mm] because the distance from the center to the light incident surface is 480/2 = 240 [mm] in the case of 37 inches. .
図示例では、長軸の長さが480[mm]で、短軸の長さの半分bがb=1.6[mm]の楕円の一部A2と、直線A4とは、中心から188[mm]の位置、光入射面(端部)からは52[mm]の位置で交差することになる。すなわち、この楕円の一部A2と直線A4とは、この点Pで滑らかに接続されることになる。そして、テーパ角は、この点Pよりも光入射面側においては、直線A4よりも楕円の一部A2の方が大きく、逆にこの点よりも中心側においては、楕円の一部A2よりも直線A4の方が大きくなる。つまり楕円の一部A2と直線A4とを滑らかに接続することで、光入射面近傍では、楕円の一部A2の急峻なテーパ角を使用し、また、中心側では楕円よりもテーパ角が大きい直線A4を使用することができる。この効果については後に説明する。 In the illustrated example, a part A2 of an ellipse having a major axis length of 480 [mm] and a minor axis length b of b = 1.6 [mm] and a straight line A4 are 188 [m] from the center. mm], and intersects at a position of 52 [mm] from the light incident surface (end). That is, the part A2 of the ellipse and the straight line A4 are smoothly connected at this point P. The taper angle is larger on the light incident surface side than the point P on the part A2 of the ellipse than on the straight line A4. Conversely, on the center side of the point, it is larger than the part A2 of the ellipse. The straight line A4 is larger. That is, by smoothly connecting the part A2 of the ellipse and the straight line A4, the steep taper angle of the part A2 of the ellipse is used in the vicinity of the light incident surface, and the taper angle is larger than the ellipse on the center side. A straight line A4 can be used. This effect will be described later.
図2(A)および(B)に示す構成の光源28および導光板30を用い、導光板30の導光長L=560[mm](42インチ対応)、その形状、すなわち最大厚さtmax[mm]、最小厚さtmin(=a)[mm]、楕円の短軸の半分b[mm]、円の半径R[mm]、導光板30に分散させる散乱微粒子の粒子濃度[wt%]を変えて、シミュレーションを行った。その結果を図20〜図22に示し、これらの結果を、図19にまとめた。図19に示すように、全体効率[%]、全体効率比較(1)[%]、全体効率比較(2)[%]、中高率計数値計算[%]、中高率グラフ判断、中央部照度、中央部照度比較(1)、中央部照度比較(2)を求めた。
2A and 2B, the light guide length L of the
ここで、比較基準(1)は、リファレンスとして示し、tmin=a=2[mm]、tmax=3.59[mm]、粒子濃度0.1[wt%]の「傾斜面の導光板」である。
また、比較基準(2)は、「楕円の導光板」であり、a=2[mm]、楕円の長軸の長さ=L=560[mm]、短軸の半分b=1.6[mm]、粒子濃度0.1125[wt%]である。
また、全体効率は、導光板30の2つの光入射面(第1光入射面30dおよび第2光反射面30c)から入射される光に対する光射出面30aから射出される光の割合を示す。
Here, the comparison reference (1) is shown as a reference, and is “an inclined surface light guide plate” with tmin = a = 2 [mm], tmax = 3.59 [mm], and a particle concentration of 0.1 [wt%]. is there.
The comparison reference (2) is “ellipse light guide plate”, where a = 2 [mm], the length of the major axis of the ellipse = L = 560 [mm], and the half of the minor axis b = 1.6 [ mm] and a particle concentration of 0.1125 [wt%].
The overall efficiency indicates a ratio of light emitted from the
また、中高率Dは、0<D≦25、D={(Lcen−Ledg)/Lcen}×100[%]で表される。ここで、LcenおよびLedgは、それぞれ中央部における輝度および画面端側(入射部付近:端部からL/10だけ中心よりに寄った位置)の輝度を表す。
なお、テーパ角θの決定は、シミュレーションにより行われるが、粒子濃度の実測値とシミュレーション値との間に差がある場合には、その差を考慮して輝度分布を把握し、中高度合Dを決定し、テーパ角θを決定する必要がある。この差がある場合には、予め、粒子濃度の実測値とシミュレーション値との間の差を求めておくのが好ましい。
Further, the medium-high rate D is represented by 0 <D ≦ 25 and D = {(Lcen−Ledg) / Lcen} × 100 [%]. Here, Lcen and Ledg represent the luminance at the central portion and the luminance at the screen end side (near the incident portion: a position closer to the center by L / 10 from the end portion), respectively.
The taper angle θ is determined by simulation. If there is a difference between the measured value of the particle concentration and the simulation value, the luminance distribution is grasped in consideration of the difference, and the intermediate altitude D It is necessary to determine the taper angle θ. When there is this difference, it is preferable to obtain the difference between the actually measured value of the particle concentration and the simulation value in advance.
(実施例1)
実施例1の条件および結果を、図17、および図16の、上下4段あるうちの第3段に示す。実施例1は、画面サイズが42インチに対応する導光板30の導光長L[mm]がL=560mm、最大厚さtmax=4.02[mm]、最小厚さtmin=a=2[mm]、楕円の長軸の半分b=が1.6[mm]、円の半径R=20000[mm]、および粒子濃度[wt%]を図示のように種々変えた。そして、全体効率、全体効率比較(1)、全体効率比較(2)、中高率数値計算を求めた。また、中高率のグラフからの判断を行い、その良否を良「○」、否「×」で示した。また、中央部照度、中央部照度比較(1)、中央部照度比較(2)を求めた。なお、比較(1)は、リファレンス(比較基準(1))を100%としたときのパーセンテージであり、比較(2)は、楕円の比較基準(2)を100%としたときのパーセンテージである。なお、以下では、比較基準(1)を適宜、「傾斜面」、または「傾斜面の導光板」という。また、比較基準(2)を適宜「楕円」または「楕円の導光板」という。また、本発明を適宜「楕円+テーパ+円」または「楕円+テーパ+円の導光板」という。
Example 1
The conditions and results of Example 1 are shown in FIG. 17 and FIG. 16 in the third stage of the four upper and lower stages. In the first embodiment, the light guide length L [mm] of the
なお、図18は、図17と同じ実施例の結果を示している。これらの違いは、図17では、比較対照として、「傾斜面」が図示されているのに対し、図18では、「楕円」が図示されている点である。すなわち、図17は、図16の第2段と第3段とが図示されたものであり、図18は、図16の第1段の一部と第3段とが図示されたものである。
図17、および図16の第2段と第3段から明らかなように、「楕円+テーパ+円」は、「傾斜面」と比較して、いずれの粒子濃度においても、全体効率および中央部照度が「傾斜面」以上となった。つまり、全体効率比較(1)および中央部照度比較(1)が100%以上となった。中高率については、0.15[wt%]において、「傾斜面」を上回ったが、これは、中高率グラフ判断で否「×」である。
以上の結果から、「楕円+テーパ+円」は、主に、全体効率、中央部照度において、「傾斜面」よりも優れているといえる。
また、図18、および図16の第1段の一部,第3段から明らかなように、「楕円+テーパ+円」は、「楕円」と比較して、粒子濃度0.1375[wt%]において、すべての項目で、「楕円」を上回った。
(実施例2)
図19,および図16の第1段の一部と第4段を参照して、実施例2について説明する。これらの結果から、bが1.6[mm]から1.2[mm]に変化し、Rが20000[mm]から27500[mm]になっても、全体的な傾向としては、実施例1と同様であり、「楕円+テーパ+円」は、粒子濃度0.1[wt%]の全体効率を除いて、いずれの粒子濃度においても、全体効率および中央部照度は、「楕円」を上回っている。また、中高率については、0.125および0.15において、「楕円」を上回るものの、0.15では、中高率グラフ判断が否「×」となる。
以上の図16〜図19からは、「楕円+テーパ+円」は、粒子濃度を適切に設定すれば、全体効率、中高率、中央部照度のいずれにおいても、「傾斜面」および「楕円」を上回ることができる。
以上から、本発明の効果は明らかである。
なお、以上の説明では、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eに接続する2次曲線として、楕円の一部A1,A2を使用する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの楕円の一部A1,A2に類似した微分係数(テーパ角θ)を有する放物線や双曲線の一部を使用することができる。
FIG. 18 shows the result of the same example as FIG. These differences are that, in FIG. 17, an “inclined surface” is shown as a comparison, whereas in FIG. 18, an “ellipse” is shown. That is, FIG. 17 illustrates the second stage and the third stage in FIG. 16, and FIG. 18 illustrates a part of the first stage and the third stage in FIG. .
As is apparent from the second and third stages of FIG. 17 and FIG. 16, the “ellipse + taper + circle” has an overall efficiency and a central portion at any particle concentration compared to the “inclined surface”. The illuminance is more than “inclined surface”. That is, the overall efficiency comparison (1) and the central illumination comparison (1) were 100% or more. The medium / high rate exceeded the “inclined surface” at 0.15 [wt%], but this is “x” in the medium / high rate graph judgment.
From the above results, it can be said that “ellipse + taper + circle” is superior to the “inclined surface” mainly in overall efficiency and central portion illumination.
Further, as is clear from a part of the first stage and the third stage of FIG. 18 and FIG. 16, the “ellipse + taper + circle” has a particle concentration of 0.1375 [wt%] compared to “ellipse”. ] In all items exceeded "Ellipse".
(Example 2)
The second embodiment will be described with reference to part of the first stage and the fourth stage in FIGS. 19 and 16. From these results, even when b is changed from 1.6 [mm] to 1.2 [mm] and R is changed from 20000 [mm] to 27500 [mm], the overall tendency is as in Example 1. In the case of “ellipse + taper + circle” except for the overall efficiency of the particle concentration of 0.1 [wt%], the overall efficiency and the central portion illuminance exceed the “ellipse” at any particle concentration. ing. In addition, the medium / high ratio is higher than “ellipse” in 0.125 and 0.15, but the medium / high ratio graph judgment is “x” in 0.15.
From FIG. 16 to FIG. 19, “ellipse + taper + circle” indicates “inclined surface” and “ellipse” in any of the overall efficiency, medium / high rate, and central illumination when the particle concentration is appropriately set. Can be exceeded.
From the above, the effect of the present invention is clear.
In the above description, the case where the ellipse parts A1 and A2 are used as the quadratic curve connected to the first
10 液晶表示装置
12 液晶表示パネル
14 駆動ユニット
20 バックライトユニット(面状照明装置)
24 照明装置本体
24a 光射出面
26 筐体
28 光源(第1光源、第2光源)
30 導光板
30A 導光板
30B 導光板
30a 光射出面
30b 第1光反射面
30c 第2光反射面
30d 第1光入射面
30e 第2光入射面
30f 短辺側の側面
30g 短辺側の側面
30h 光反射面
30i 端縁(背面側端部)
30j 端縁(背面側端部)
30k 点
31 間隔維持部材
32 光学部材ユニット
32a 拡散シート
32b プリズムシート
32c 拡散シート
33b 第1光反射面
33c 第2光反射面
33h 光反射面
34 反射板
35b 第1光反射面
35c 第2光反射面
35h 光反射面
36 上部誘導反射板
38 下部誘導反射板
42 下部筐体
42a 側面部
44 上部筐体
44a 側面部
46 補強部材(折返部材)
48 支持部材(すべり機構)
49 電源収納部
50 LEDチップ(発光ダイオード)
51 発光部
52 光源支持部
54 アレイ基板
56 フィン
58 発光面
A1,A2 楕円の一部
A3,A4 直線
A5 円の一部
a 光入射面の幅
b 楕円の長軸の半分の長さ
k1 長軸
k2 短軸
m 長辺
n 短辺
L 導光長
S 断面
T1,T2 接続点
α 2等分線
β 中心線(垂直2等分線)
θ テーパ角(傾斜角)
DESCRIPTION OF
24
30
30j edge (back side edge)
48 Support member (sliding mechanism)
49
51
θ Taper angle (tilt angle)
Claims (6)
その内部を伝播する光を散乱する散乱粒子を含み、
前記光反射面は、前記2つの光入射面の長手方向に直交する断面が、前記光射出面の垂直2等分線に対して線対称に形成されるとともに、前記光射出面から離れる方向に向かって凸状で、かつ前記2つの光入射面から前記垂直2等分線に近づくほど前記光射出面からの距離が増加する線で形成され、
さらに、前記線は、
前記2つの光入射面の背面側端部にそれぞれ滑らかに接続されるとともに前記垂直2等分線に向かうに従って前記光射出面に対する傾斜角度が小さくなる2つの2次曲線の一部と、前記2次曲線の一部にそれぞれ滑らかに接続される2本の直線と、前記垂直2等分線上に中心を有し、前記2つの直線に滑らかに接続される円の一部とによって表される、
ことを特徴とする導光板。 The front surface, the back surface, and the four side surfaces are formed in a substantially plate shape, the surface has a rectangular light emission surface, the back surface has a light reflection surface, and the four side surfaces face each other. A light guide plate having a light incident surface on each of two side surfaces,
Contains scattering particles that scatter light propagating inside it,
In the light reflecting surface, a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the two light incident surfaces is formed symmetrically with respect to a perpendicular bisector of the light emitting surface, and in a direction away from the light emitting surface. And is formed with a line that increases in distance from the light exit surface as it approaches the vertical bisector from the two light incident surfaces,
Furthermore, the line is
A portion of two quadratic curves that are smoothly connected to the back side end portions of the two light incident surfaces and that have a smaller inclination angle with respect to the light exit surface toward the vertical bisector, and Represented by two straight lines that are each smoothly connected to a part of a quadratic curve, and a part of a circle that has a center on the perpendicular bisector and is smoothly connected to the two straight lines,
A light guide plate characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の導光板。 The two light incident surfaces are orthogonal to the light exit surface;
The light guide plate according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の導光板。 The quadratic curve is an ellipse;
The light guide plate according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の導光板。 The ellipse is an ellipse whose major axis coincides with a line segment connecting the back side end of one light incident surface and the back side end of the other light incident surface.
The light guide plate according to claim 3.
1.1≦Φ・Np・LG・KC≦8.2
0.005≦KC≦0.1
を満足する、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の導光板。 The scattering particles have a scattering cross section of the scattering particles of Φ, a density of the scattering particles of N p , a correction coefficient of K C , and a length from the two light incident surfaces to the perpendicular bisector of L G , The following inequality 1.1 ≦ Φ · N p · L G · K C ≦ 8.2
0.005 ≦ K C ≦ 0.1
Satisfy,
The light-guide plate of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
前記導光板の一方の前記光入射面に対向配置された第1光源と、前記導光板の他方の前記光入射面に対向配置された第2光源とを備え、
前記第1光源および前記第2光源は、
発光面から青色光を射出する少なくとも1つのLEDチップと、
前記LEDチップの前記発光面と前記導光板との間に配置され、前記発光面から射出される青色光を白色光に変換して射出する蛍光体塗布部および前記発光面から射出される青色光を青色光として射出する青色光透過部を有する蛍光部材と、を有する、
ことを特徴とする面状照明装置。 The light guide plate according to any one of claims 1 to 5,
A first light source disposed opposite to the one light incident surface of the light guide plate, and a second light source disposed opposite to the other light incident surface of the light guide plate,
The first light source and the second light source are:
At least one LED chip emitting blue light from the light emitting surface;
A phosphor coating unit that is disposed between the light emitting surface of the LED chip and the light guide plate, converts blue light emitted from the light emitting surface into white light, and emits blue light emitted from the light emitting surface. A fluorescent member having a blue light transmitting portion that emits blue light as a blue light,
A planar illumination device characterized by that.
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