JP2005011549A - Surface light source device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を面状光源にする面光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の面光源装置としての補助光源であるバックライトは、透過型の液晶表示装置を構成する透過型の液晶パネルの表示画面エリアの裏面に取り付けられている。そして、このバックライトは、小型な面光源である光源としての発光ダイオード(Light−Emitting Diode:LED)からの光を、矩形平板状の面状光源変換体である導光体により面状に屈折させて面状光源に変換させる。
【0003】
特に、このバックライトが携帯電話などの用途に使用される場合には、発光ダイオードを使用する傾向にあり、この場合に使用される導光体は、矩形状の樹脂成形品である。そして、この導光体の表裏面は、液晶パネルの画面方向に向けて効率良く光を照射させるために様々な形状とされていたり、この導光体の表裏面には、この導光体へと入射した光を透過あるいは反射させる様々な光学シートが貼り付けられたりしている。
【0004】
ここで、この導光体の一辺としての一端面である下端面の長手方向に沿って複数の発光ダイオードが配置されており、この発光ダイオードの個数は、所望する画面品位により決定されている。また、これら発光ダイオードからの光を導光体へと入射させるために、導光体の入光面である下端面に発光ダイオードを接触させたり、この導光体の下端部を肉薄して、この肉薄な位置に発光ダイオードを設置したりしている。
【0005】
そして、これら発光ダイオードから導光体へと入射した光は、この導光体およびこの導光体の裏面に貼り付けられた反射シートを介して液晶パネルへと照射される。したがって、この導光体は、液晶パネルの画面サイズにあった各発光ダイオードからの光の面光源への変換を実現している。
【0006】
さらに、この導光体の表面から照射される光は、この導光体の表面に取り付けられた光学シートを介して液晶パネルへと入射されて、この液晶パネルを備えた液晶表示装置を使用する使用者の目に入って視認されるばかりでなく、画面輝度むらなどの画面品位としても認識される(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
しかしながら、一般に、発光ダイオードを用いたバックライトの場合には、使用される液晶パネルの画面サイズにあった面光源へと各発光ダイオードからの光を変換するための導光体、反射シートあるいは各種の光学シートを経て、液晶パネルを介して使用者に光が認識される。この際には、導光体へと光が入射するときや、この導光体の内部を光が伝播するときなどに、各種光学シートおよび液晶パネルなどによる光の吸収や拡散などを経る。このため、これら発光ダイオードから供給されるエネルギの大部分を損失した状態、すなわち画面品位が低下した状態となり、画面輝度むらなどの観点から所望した画面品位を達成できなくなる場合がある。
【0008】
また、一般に、画面品位を確保するために消費電力を犠牲にして発光ダイオードの個数を増やしたり、消費電力を低く抑制してコストの軽減を図るために、これら発光ダイオードの個数を減らしたりして画面品位を犠牲にする場合がある。
【0009】
さらに、これら発光ダイオードから導光体へと入射した光は、指向性が強く、これら各発光ダイオードから導光体の下端面に対して垂直に入射する光の光軸に平行な光源面の法線方向を基準とした左右および上下方向に向けて角度a以上傾斜した方向では、これら各発光ダイオードから照射される光のエネルギが急速に減少して、これら発光ダイオードによる光の有効照射可能範囲以外となる。特に、これら発光ダイオードからの光が導光体に入射した後に放射状に伝播し、この導光体の各発光ダイオードに対向した下端面に隣り合う両側辺である両側面に到達した場合には、この導光体の両側面の界面において、この導光体の内部層から外部の空気層へと屈折光として拡散する光と反射光として導光体の内部へと戻る光とによって、光が吸収されて光のエネルギ損失が発生してしまい、画面輝度むらなどの画面品位の一つとなっている。
【0010】
このため、この画面品位を改善する方法として様々な手法が提案されている。代表的な例としては、導光体を囲って支持するホルダケースに高反射特性を有する樹脂を用いることが知られている。しかしながら、この手法を用いた場合には、導光体の外部へと照射された屈折光を、この導光体の内部へと戻すことができるが、この屈折光がホルダケースの表面にて反射されて導光体の側面を透過するため、従来損失していた屈折光のエネルギの少量を取り戻せるに過ぎないから、表示画面エリアの画面品位向上には不十分である。
【0011】
またさらに、導光体とホルダとの隙間に高反射シートを設けたり、導光体の側面に高反射シートを貼り付けたりする方法も知られている。この手法では、画面品位向上に大きく寄与する結果を得ることができるが、反射シートの表面あるいは裏面と導光体の側面とのそれぞれに粘着材が塗布される面が存在するため、この手法でもまた表示画面エリアの画面品位向上には不十分である。
【0012】
【特許文献1】
特開2002−287144号公報(第3−4頁、および図3ないし図5)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、各発光ダイオードから導光体へと入射した光は、指向性が強く、これら発光ダイオードの光源面の法線方向から左右および上下方向に向けて角度a以上傾斜した方向では、これら各発光ダイオードから供給される光のエネルギが大幅に減少する。そもそも、画面品位劣化の原因は、各発光ダイオードの光源面法線方向から左右および上下方向に向けて角度a程傾斜した方向に照射された光が導光体の下端面に入射する際に、この角度aの方向へと照射されて導光体へと入射される光の入射角が全反射をとる臨界角とならない。このため、この角度aの方向へと照射された光が導光体の外部へと照射された際に屈折光となって、この導光体から液晶パネルへと照射される光のエネルギ損失を生じさせて、画面品位劣化要因の一つとなっている。
【0014】
したがって、この画面品位劣化要因の一つを解決するためには、特に、各発光ダイオードから角度aの方向へとの照射される光による導光体の側面への入射角や、導光体の材質を最適化することが求められる。そして、従来のように、導光体を矩形平板状、すなわち導光体の左右の側面を各発光ダイオードの光源面の法線方向に対して平行にした場合には、必然的に導光体の材料によって臨界角が変わり、この導光体の側面へと照射される光が全反射とならないため、この導光体の側面への屈折光が外部へと拡散されてしまう。このため、この導光体からの光のエネルギを損失させて、液晶パネルの表示画面エリアにおける画面品位を低下させる一つの要因となってしまい、導光体の表面全体の輝度品位の向上が容易ではないという問題を有している。
【0015】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、面状光源変換体の輝度品位を向上できる面光源装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源と、この光源に一辺を対向させて配設されこの光源からの光を一主面に向けて面状に屈折させて面状光源に変換する略四角形板状の面状光源変換体とを具備し、この面状光源変換体の前記光源に対向した一辺に隣り合う側辺は、前記光源から前記面状光源変換体の一端部を介して照射される光が臨界角以上の角度で入射する傾斜辺であるものである。
【0017】
そして、面状光源変換体の光源に対向した一辺に隣り合う側辺を、面状光源変換体の一辺を介して光源から照射される光が臨界角以上の角度で入射する傾斜辺としたことにより、光源から面状光源変換体の側辺へと入射する光の入射角が全反射をとる臨界角となる。このため、この面状光源変換体の側辺へと照射された光の屈折が防止されるので、この面状光源変換体の一主面から照射される光のエネルギ損失を防止できるとともに、この面状光源変換体の一主面全体の輝度品位が向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の面光源装置を備えた液晶表示装置の一実施の形態の構成を図1ないし図4を参照して説明する。
【0019】
図1ないし図4において、1は透過型の液晶表示装置で、この液晶表示装置1は、携帯電話などに用いられる、例えば2型などの薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)型である透過型の液晶パネル2を備えている。この液晶パネル2は、図示しない薄膜トランジスタが一主面である表面にマトリクス状に設けられた矩形平板状のアレイ基板3と対向基板4とを対向させて配設し、これらアレイ基板3と対向基板4との間に図示しない液晶が介挿されて構成されている。
【0020】
一方、液晶パネル2の中央に形成された表示領域としての表示画面エリア5の裏面側には、この液晶パネル2の表示画面エリア5へと光を照射させて透過させる補助光源としての面光源装置であるバックライト11の表面を対向させた状態で配設されている。このバックライト11は、一側面に形成された光源面12から面状の光を発光させる小型面光源としての白色発光の直方体状の発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)13a,13b,13cを複数、例えば3個備えている。
【0021】
そして、これら発光ダイオード13a,13b,13cは、それぞれに電気エネルギを供給して駆動させて発光させるフレキシブルなプリント配線基板(Flexible Print Circuit:FPC)である発光用基板14の表面に取り付けられている。この発光用基板14は、表面に各発光ダイオード13a,13b,13cが実装される細長矩形平板状の本体部14aを備えている。そして、この本体部14aの一側部における一端側には、この本体部14aから面一に突出し、この本体部14aの表面に実装された各発光ダイオード13a,13b,13cへと供給される電気エネルギを導通させる細長矩形平板状の接続片部14bの長手方向における一端部が一体的に接続されて、略L字状とされている。
【0022】
ここで、これら各発光ダイオード13a,13b,13cは、発光用基板14の本体部14aの表面に、この本体部14aの長手方向に沿って等間隔に離間された状態で取り付けられている。さらに、これら各発光ダイオード13a,13b,13cは、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの一側面のそれぞれが光源面12とされており、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12のそれぞれを発光用基板14の本体部14aの幅方向に沿わせた状態で、この本体部14aの表面に実装されている。
【0023】
そして、これら発光ダイオード13a,13b,13cのそれぞれに長手方向における一辺である入光面としての下端面21aを対向させた状態で面状光源変換体としての略矩形平板状の導光体21が配設されている。この導光体21は、各発光ダイオード13a,13b,13cからの面状の光が下端面21aから入光されて、この面状の光を一主面である表面21bに向けて面状に屈折させて面状光源に変換させる役割を有する。この導光体21の裏面21cには、光学シートである矩形シート状の反射シート22が貼り付けられて取り付けられている。
【0024】
ここで、この導光体21は、ポリカーボネイト、アクリル、あるいはシクロオレフィンポリマなどの耐熱透明樹脂にて成形された樹脂成形材である。さらに、この導光体21の表面21bには、複数、例えば3枚の矩形シート状の種々のシート類である光学シート23が互いに重ね合わされた状態で貼り付けられて取り付けられている。
【0025】
また、この導光体21の下端面21aが位置する下端部には、発光用基板14の表面に実装された各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12のそれぞれを導光体21の下端面21aに対して平行に対向させた状態で、発光用基板14が取り付けられている。ここで、この発光用基板14の表面に実装された各発光ダイオード13a,13b,13cのそれぞれは、導光体21の下端面21aを長手方向に沿って、これら発光ダイオード13a,13b,13cの個数分、すなわち3分割した箇所のそれぞれの中央部に取り付けられている。
【0026】
そして、この導光体21の下端部に発光用基板14が取り付けられ、表面21bに各光学シート23が貼り合わされ、さらに裏面21cに反射シート22が貼り合わされて構成されてバックライト11が構成されている。この状態で、このバックライト11を構成する導光体21の幅方向における両側辺としての傾斜辺である側壁面21d,21eは、この導光体21の下端側から上端側に向けて幅寸法が徐々に大きくなるように傾斜している。なお、これら側壁面21d,21eは、導光体21における各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12に対向した下端面21aに隣り合っている。
【0027】
さらに、この導光体21の両側壁面21d,21eと、各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向とによって形成される、この導光体21の両側壁面21d,21eの傾斜角度Xは、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの指向性、および、導光体21の材料に起因した光の屈折率に応じて変化させられて設定されている。
【0028】
すなわち、この導光体21の両側壁面21d,21eの傾斜角度Xは、この導光体21の材料、各発光ダイオード13a,13b,13cの指向性に応じて、これら各発光ダイオード13a,13b,13cから発するエネルギの供給量の多い光が、導光体21の下端面21aを介してこの導光体21の両側壁面21d,21eへと入射する光が全反射をとる臨界角以上の角度で入射するように設定されている。
【0029】
より具体的に、この導光体21の両側壁面21d,21eは、各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12から供給される光のエネルギの供給量が多いとされている有効領域、すなわち、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向を基準にこれら発光ダイオード13a,13b,13cの長手方向に向けて傾斜させた角度aまでの領域において、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向に対して角度aの方向に向けて照射された光による導光体21の近接したいずれか一方の側壁面21d,21eへの入射角度をiとした場合に、X≧90−a−iおよびi=sin−1(1/n)の関係を満たすように構成されている。なお、nは、導光体21の材料に起因した、この導光体21による光の屈折率である。
【0030】
言い換えると、角度aは、各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12から導光体21の下端面21aへと垂直に入射する光の光軸から、これら各発光ダイオード13a,13b,13cによる光の有効照射可能範囲までの角度である。また、角度Xは、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12から導光体21の下端面21aへと垂直に入射する光の光軸と、この光の光軸に近接した導光体21のいずれか一方の側壁面21d,21eとによって形成される角度である。さらに、角度iは、この導光体21の両側壁面21d,21eへの各発光ダイオード13a,13b,13cから角度aで照射された光の入射角度である。
【0031】
そして、バックライト11は、各光学シート23を介して導光体21の表面21bを液晶パネル2の表示画面エリア5の裏面側に対向させた状態で、この液晶パネル2の表示画面エリア5の裏面側に取り付けられている。この状態で、これら液晶パネル2およびバックライト11は、矩形枠状のホルダケース31内に収容されてモジュール化されて液晶表示装置1とされている。
【0032】
次に、上記第1の実施の形態の作用を説明する。
【0033】
まず、発光用基板14から各発光ダイオード13a,13b,13cへと電気エネルギを供給して、これら各発光ダイオード13a,13b,13cのそれぞれを発光させる。
【0034】
すると、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12から発光した面状の光は、導光体21の下端面21aへと入射する。
【0035】
そして、この導光体21の下端面21aへと入射した光は、この導光体21の裏面21cに貼り付けられた反射シート22によって表面側に向けて面状に変換されて、液晶パネル2の表示画面エリア5の裏面へと照射される。
【0036】
またこのとき、各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12から照射されて導光体21の下端面21aから入射されて、この導光体21の内部から、この導光体21の両側壁面21d,21eへと入射した光は、これら両側壁面21d,21eに形成した傾斜角度Xによって臨界角以上の角度で入射して、これら両側壁面21d,21eにより全反射される。
【0037】
さらに、この液晶パネル2の表示画面エリア5の裏面側へと照射した光は、この液晶パネル2の表示画面エリア5を透過して使用者の目に入り、この液晶パネル2の表示画面エリア5にて表示される画像が使用者に視認される。
【0038】
上述したように、上記一実施の形態によれば、バックライト11の各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12から発光して導光体21の下端面21aへと入射した光のうち、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向を基準として左右および上下方向に向けて角度a程傾斜した方向へと照射される光は、これら発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向と導光体21の両側面とが平行である場合であっては、この導光体21の材料や各発光ダイオード13a,13b,13cの指向性によって、エネルギ供給量の多い光が導光体21の両側面へと臨界角よりも小さい角度で入射しまう。
【0039】
すなわち、これら発光ダイオード13a,13b,13cからの光が導光体21に入射した後に放射状に伝播し、この導光体21の両側面に到達した場合には、この導光体21の両壁面の界面において、この導光体21の内部層から外部の空気層へと屈折光として拡散する光と、反射光として導光体の内部へと戻る光とによって、これら導光体21の両側面へと入射する光のエネルギ損失が大きくなってしまい、この導光体21の表面21bから照射される面状の光を液晶パネル2へと透過させた際に、この液晶パネル2の表示画面エリア5に画面輝度むらなどが生じてしまうおそれがあるので、この液晶パネル2の表示画面エリア5の画面品位が劣化してしまう。
【0040】
そこで、材料がアクリルで光の屈折率が1.49である導光体21と、図3に示す指向性を有する発光ダイオード13a,13b,13cを用いた場合には、この図3に示すように、外気温が25℃であり、これら各発光ダイオードへの入力電流(IF)を20mAとし、これら各発光ダイオード13a,13b,13cから照射される光のエネルギ供給量が多い有効領域を、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向に対して左右および上下方向に50°まで傾斜させた領域として、この導光体21の両側壁面21d,21eへと入射する入射角が全反射をとる臨界角以上となるように設定した。
【0041】
具体的には、この導光体21の両側壁面21d,21eを下端側から上端側に向けて傾斜させた台形形状とし、これら両側壁面21d,21eによる各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向に対する傾斜角度を2.2°とした。この結果、各発光ダイオードへの入力電流(IF)を17mAとした場合には、図4に示すように、各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向に対して導光体21の両側面21f,21gが平行である図5に示す比較例となる従来のバックライト11に比べて、導光体21の表面21bの画面輝度が8%向上するとともに、この導光体21の表面21bの画面輝度むらが4%上昇した。
【0042】
したがって、導光体21の材料あるいは各発光ダイオード13a,13b,13cの指向性に応じて、これら各発光ダイオード13a,13b,13cから発するエネルギの供給量の多い光が導光体21の両側壁面21d,21eへと臨界角以上の角度で入射するように、導光体21の両側壁面21d,21eの傾斜角度Xを設定する。
【0043】
より具体的には、各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12から供給される光のエネルギの供給量が多いとされている領域、すなわち、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向を基準にこれら発光ダイオード13a,13b,13cの長手方向に向けて傾斜させた角度aまでの領域において、これら各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12の法線方向に対して角度aの方向に向けて照射された光による導光体21の近接したいずれか一方の側壁面21d,21eへの入射角度をiとし、導光体21による光の屈折率をnとした場合に、X≧90−a−iおよびi=sin−1(1/n)の関係を満たすように、導光体21の両側壁面21d,21eの傾斜角度Xを設定する。
【0044】
この結果、各発光ダイオード13a,13b,13cの光源面12からエネルギ供給量の多い光が、この導光体21の両側壁面21d,21eへと全反射をとる臨界角以上の角度で入射することとなる。このため、この導光体21の両側壁面21d,21eへと照射する光の屈折を防止できるので、この導光体21の表面21bから面状に照射される光のエネルギ損失を防止できるとともに、この導光体21の表面21b全体の輝度品位を向上できる。したがって、この導光体21の表面21bから照射される面状の光を液晶パネル2へと透過させた際に、この液晶パネル2の表示画面エリア5に画面輝度むらなどが生じにくくなるので、この液晶パネル2の表示画面エリア5の画面品位を向上できる。
【0045】
なお、上記一実施の形態では、液晶パネル2の表示画面エリア5の裏面に導光体21を配設し、この導光体21の表面21bからの面状の光をこの液晶パネル2の表示画面エリア5の裏面側から透過させる透過型の液晶表示装置1について説明したが、導光体21の表面21bからの面状の光をこの液晶パネル2の表示画面エリア5の裏面側からある程度の割合で透過させる半透過型の液晶表示装置1であってもよく、さらには、液晶パネル2の表示画面エリア5の表面に導光体21を配設し、この導光体21の裏面21cから面状の光を照射させて、この面状の光を液晶パネル2の表示画面エリア5の表面に照射させて反射させるフロントライトを備えた反射型の液晶表示装置1であっても、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【0046】
さらに、導光体21の下端面21aに対向させて発光ダイオード13a,13b,13cを3つほど配置したが、この導光体21の下端面21aに対向させて設置される発光ダイオード13a,13b,13cは少なくとも1つ以上であればよい。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、面状光源変換体の側辺を、光源から面状光源変換体の一辺を介して照射される光が臨界角以上の角度で入射する傾斜辺としたことにより、光源から面状光源変換体の側辺へと入射する光が全反射され、この面状光源変換体の側辺へと照射された光の屈折を防止できるので、この面状光源変換体の一主面から照射される光のエネルギ損失を防止できるとともに、この面状光源変換体の一主面全体の輝度品位を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の面光源装置の一実施の形態の一部を示す説明図である。
【図2】同上面光源装置を備えた液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図3】同上面光源装置の光源として用いられる発光ダイオードの指向性を示すグラフである。
【図4】同上面光源装置の線状光源変換体の一主面の輝度を示す説明図である。
【図5】比較例の面光源装置の線状光源変換体の一主面の輝度を示す説明図である。
【符号の説明】
11 面光源装置としてのバックライト
13a,13b,13c 光源としての発光ダイオード
21 面状光源変換体としての導光体
21d,21e 傾斜辺としての側壁面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface light source device that uses light from a light source as a planar light source.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a backlight as an auxiliary light source as this type of surface light source device is attached to the back surface of the display screen area of a transmissive liquid crystal panel constituting the transmissive liquid crystal display device. This backlight refracts light from a light-emitting diode (LED) as a light source, which is a small surface light source, into a planar shape by a light guide that is a rectangular plate-like planar light source converter. To convert it into a planar light source.
[0003]
In particular, when this backlight is used for applications such as mobile phones, there is a tendency to use light emitting diodes, and the light guide used in this case is a rectangular resin molded product. The front and back surfaces of the light guide have various shapes in order to efficiently irradiate light toward the screen direction of the liquid crystal panel. The front and back surfaces of the light guide are connected to the light guide. Various optical sheets that transmit or reflect incident light are attached.
[0004]
Here, a plurality of light emitting diodes are arranged along the longitudinal direction of the lower end surface which is one end surface as one side of the light guide, and the number of the light emitting diodes is determined by a desired screen quality. Moreover, in order to make the light from these light emitting diodes enter the light guide, the light emitting diode is brought into contact with the lower end surface which is the light incident surface of the light guide, or the lower end of the light guide is made thin, A light emitting diode is installed at this thin position.
[0005]
And the light which injected into these light guides from these light emitting diodes is irradiated to a liquid crystal panel through this light guide and the reflective sheet affixed on the back surface of this light guide. Therefore, this light guide realizes conversion of light from each light emitting diode to a surface light source suitable for the screen size of the liquid crystal panel.
[0006]
Furthermore, the light irradiated from the surface of the light guide is incident on the liquid crystal panel through an optical sheet attached to the surface of the light guide, and a liquid crystal display device including the liquid crystal panel is used. In addition to being visually recognized by the user, it is also recognized as screen quality such as uneven screen brightness (see, for example, Patent Document 1).
[0007]
However, in general, in the case of a backlight using light emitting diodes, a light guide for reflecting light from each light emitting diode to a surface light source suitable for the screen size of the liquid crystal panel used, a reflective sheet, or various types The light is recognized by the user through the liquid crystal panel through the optical sheet. At this time, when light enters the light guide or when light propagates through the light guide, light is absorbed or diffused by various optical sheets and liquid crystal panels. For this reason, most of the energy supplied from these light emitting diodes is lost, that is, the screen quality is lowered, and the desired screen quality may not be achieved from the viewpoint of unevenness of screen brightness.
[0008]
In general, the number of light emitting diodes is increased at the expense of power consumption to ensure screen quality, or the number of light emitting diodes is decreased to reduce power consumption and reduce costs. Screen quality may be sacrificed.
[0009]
Furthermore, the light incident on the light guide from these light emitting diodes has a strong directivity, and the light source surface method parallel to the optical axis of the light incident perpendicularly to the lower end surface of the light guide from each of the light emitting diodes. In directions inclined at an angle a or more toward the left and right and up and down directions with reference to the line direction, the energy of light emitted from each of these light emitting diodes rapidly decreases, and the light is not effectively irradiated by these light emitting diodes. It becomes. In particular, when the light from these light-emitting diodes propagates radially after entering the light guide, and reaches both side surfaces that are adjacent to the lower end surface facing each light-emitting diode of this light guide, Light is absorbed by the light diffusing as refracted light from the inner layer of the light guide to the external air layer and the light returning to the inside of the light guide as reflected light at the interfaces on both sides of the light guide. As a result, energy loss of light occurs, which is one of the screen quality such as screen brightness unevenness.
[0010]
For this reason, various methods have been proposed as methods for improving the screen quality. As a typical example, it is known to use a resin having high reflection characteristics for a holder case that surrounds and supports a light guide. However, when this method is used, the refracted light irradiated to the outside of the light guide can be returned to the inside of the light guide, but this refracted light is reflected by the surface of the holder case. Since the light is transmitted through the side surface of the light guide, only a small amount of energy of the refracted light that has been lost can be recovered, which is insufficient for improving the screen quality of the display screen area.
[0011]
Furthermore, a method of providing a highly reflective sheet in the gap between the light guide and the holder, or attaching a highly reflective sheet to the side surface of the light guide is also known. Although this method can obtain results that greatly contribute to improving the screen quality, there is a surface on which the adhesive material is applied on each of the front or back surface of the reflective sheet and the side surface of the light guide. Moreover, it is insufficient for improving the screen quality of the display screen area.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2002-287144 A (page 3-4, and FIGS. 3 to 5)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the light incident on the light guide from each light emitting diode has a strong directivity, and in a direction inclined at an angle a or more from the normal direction of the light source surface of these light emitting diodes to the left and right and up and down directions, The energy of light supplied from each of these light emitting diodes is greatly reduced. In the first place, the cause of the deterioration of the screen quality is that when the light irradiated in the direction inclined by an angle a from the light source surface normal direction of each light emitting diode toward the left and right directions is incident on the lower end surface of the light guide, The incident angle of light irradiated in the direction of the angle a and incident on the light guide does not become a critical angle for total reflection. For this reason, when the light irradiated in the direction of the angle a is irradiated to the outside of the light guide, it becomes refracted light, and the energy loss of the light irradiated from the light guide to the liquid crystal panel is reduced. This is one of the causes of screen quality degradation.
[0014]
Therefore, in order to solve one of the factors that deteriorate the screen quality, in particular, the incident angle to the side surface of the light guide due to the light irradiated from each light emitting diode in the direction of angle a, It is required to optimize the material. And, as in the prior art, when the light guide is a rectangular flat plate, that is, when the left and right side surfaces of the light guide are parallel to the normal direction of the light source surface of each light-emitting diode, the light guide inevitably The critical angle varies depending on the material, and the light irradiated onto the side surface of the light guide is not totally reflected, so that the refracted light toward the side surface of the light guide is diffused to the outside. For this reason, the energy of the light from the light guide is lost, which is one factor that lowers the screen quality in the display screen area of the liquid crystal panel, and the luminance quality of the entire surface of the light guide is easily improved. It has a problem of not.
[0015]
This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the surface light source device which can improve the brightness | luminance quality of a planar light source converter.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a light source and a substantially square plate-like planar light source that is disposed with one side facing the light source and refracts light from the light source toward a principal surface to convert it into a planar light source. And the side of the planar light source converter that is adjacent to the side facing the light source has a light irradiated from the light source through one end of the planar light source converter with a critical angle or more. The inclined side is incident at an angle of.
[0017]
And the side adjacent to the one side facing the light source of the planar light source converter is an inclined side where the light emitted from the light source through one side of the planar light source converter is incident at an angle greater than the critical angle. Thus, the incident angle of light incident on the side of the planar light source converter from the light source becomes a critical angle for total reflection. For this reason, since refraction of the light irradiated to the side of the planar light source converter is prevented, energy loss of light irradiated from one main surface of the planar light source converter can be prevented, and The luminance quality of the entire main surface of the planar light source converter is improved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of an embodiment of a liquid crystal display device provided with the surface light source device of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0019]
1 to 4, reference numeral 1 denotes a transmissive liquid crystal display device. The liquid crystal display device 1 is a transmissive liquid crystal display device used in a mobile phone or the like, for example, a thin film transistor (TFT) type such as
[0020]
On the other hand, a surface light source device as an auxiliary light source that irradiates and transmits light to the display screen area 5 of the
[0021]
The light-emitting
[0022]
Here, these
[0023]
A
[0024]
Here, the
[0025]
Further, at the lower end where the
[0026]
Then, the
[0027]
Further, the slopes of the side wall surfaces 21d and 21e of the
[0028]
That is, the inclination angle X of the both side wall surfaces 21d and 21e of the
[0029]
More specifically, the both side wall surfaces 21d and 21e of the
[0030]
In other words, the angle a is determined by the
[0031]
Then, the backlight 11 has the
[0032]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
[0033]
First, electrical energy is supplied from the
[0034]
Then, the planar light emitted from the
[0035]
The light incident on the
[0036]
At this time, the light is emitted from the
[0037]
Furthermore, the light irradiated to the back side of the display screen area 5 of the
[0038]
As described above, according to the embodiment, out of the light emitted from the
[0039]
That is, when the light from the
[0040]
Therefore, when the
[0041]
Specifically, both side wall surfaces 21d and 21e of the
[0042]
Therefore, depending on the material of the
[0043]
More specifically, a region where the amount of light energy supplied from the
[0044]
As a result, light with a large amount of energy supplied from the
[0045]
In the above embodiment, the
[0046]
Further, about three
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, the side of the planar light source converter is an inclined side on which light irradiated from the light source through one side of the planar light source converter is incident at an angle greater than the critical angle. The light incident on the side of the planar light source converter is totally reflected, and refraction of the light irradiated to the side of the planar light source converter can be prevented, so one main surface of this planar light source converter Energy loss of the light emitted from the light source can be prevented, and the luminance quality of the entire main surface of the planar light source converter can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a part of an embodiment of a surface light source device of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a liquid crystal display device provided with the upper surface light source device.
FIG. 3 is a graph showing the directivity of a light emitting diode used as a light source of the upper surface light source device.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing luminance of one main surface of the linear light source conversion body of the upper surface light source device.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing luminance of one main surface of a linear light source conversion body of a surface light source device of a comparative example.
[Explanation of symbols]
11
Claims (3)
この光源に一辺を対向させて配設されこの光源からの光を一主面に向けて面状に屈折させて面状光源に変換する略四角形板状の面状光源変換体とを具備し、
この面状光源変換体の前記光源に対向した一辺に隣り合う側辺は、前記光源から前記面状光源変換体の一辺を介して照射される光が臨界角以上の角度で入射する傾斜辺である
ことを特徴とした面光源装置。A light source;
An approximately square plate-shaped planar light source conversion body that is arranged with one side facing the light source and refracts light from the light source toward the principal surface and converts the light into a planar light source;
The side of the planar light source converter that is adjacent to the side facing the light source is an inclined side where light emitted from the light source through one side of the planar light source converter is incident at an angle greater than a critical angle. A surface light source device characterized by being.
ことを特徴とした請求項1記載の面光源装置。2. The surface light source device according to claim 1, wherein the inclination angle of the inclined side of the planar light source converter is set according to at least the directivity of the light source and the refractive index of the planar light source converter.
この光源から前記面状光源変換体へと垂直に入射する光の光軸と、この面状光源変換体の傾斜辺との角度をXとし、
この面状光源変換体の傾斜辺への前記光源から角度aで照射された光の入射角をiとし、
前記面状光源変換体の光の屈折率をnとした場合に、
X≧i−90+aおよびi=sin−1(1/n)の関係を有する
ことを特徴とした請求項1または2記載の面状光源装置。The angle from the optical axis of light perpendicularly incident on the planar light source conversion body from the light source to the light irradiable range by this light source is a,
The angle between the optical axis of light perpendicularly incident on the planar light source converter from this light source and the inclined side of the planar light source converter is X,
The incident angle of light irradiated at an angle a from the light source to the inclined side of the planar light source converter is i,
When the refractive index of light of the planar light source converter is n,
The planar light source device according to claim 1, wherein the planar light source device has a relationship of X ≧ i−90 + a and i = sin −1 (1 / n).
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