JP3889958B2

JP3889958B2 - Surface light emitter and liquid crystal display device

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Publication number: JP3889958B2
Application number: JP2001363360A
Authority: JP
Inventors: 満夫大泉; 琢郎杉浦
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: JP2003161839A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光体および液晶表示装置に係り、特に、液晶表示装置の照明に用いるとき優れた画像輝度と照明の均一性とが得られる面発光体、およびこの面発光体を用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機や携帯用表示端末機などに多く用いられる反射型液晶表示装置は、一般に表示画面の照明を外光に依存しているので、外光が不足する環境下では表示画像の視認性が極端に低下するという問題があった。この問題を解決するために、反射型の液晶表示ユニットの表示面上にフロントライトと呼ばれる面発光体を装備して補助光源として用いる液晶表示装置が提案されている。この面発光体を備えた液晶表示装置は、昼間の屋外や明るい室内など外光が十分に得られる環境では外光により表示画面を照明し、暗い環境下では前記面発光体を発光させて表示画面全体を照明している。
【０００３】
従来から用いられている前記液晶表示装置の一例を図１９および図２０（ａ）（ｂ）に示す。図１９は前記液晶表示装置の斜視図であり、図２０（ａ）は前記液晶表示装置の一部を表示面側から見た平面図、図２０（ｂ）はその線Ｘ−Ｘで切った断面図である。
この液晶表示装置１００は、面発光体１０１と液晶表示ユニット５０とからなっている。面発光体１０１は概略、光源１０と導光体１２０と板状導光部３０とからなっている。光源１０は冷陰極管またはＬＥＤなどの発光素子からなり、導光体１２０および板状導光部３０は透明なアクリル樹脂などを射出成形して形成されている。液晶表示ユニット５０は板面の垂線方向に透光性の液晶表示板５１と反射層５２とからなっている。
【０００４】
導光体１２０は、細長い角柱状に成形され、その受光端面１２１が光源１０からの光を受光すると、入射した光を長手方向（図１９のＺ−Ｚ方向）に沿う出射面１２２から帯状光束Ｌ₁として出射するように構成されている。この導光体１２０は、その出射面１２２と対向する側面（反射面）１２３に、複数のプリズム状傾斜面１２４…が形成されている。このプリズム状傾斜面１２４…は何れもその稜線１２５が出射面１２２の幅方向（図１９のＹ軸方向）に延びていて、光源１０から導光体１２０に入射した光のうち、このプリズム状傾斜面１２４…に射突した光の多くは反射して出射面１２２から帯状光束Ｌ₁として出射される。このときプリズム状傾斜面１２４…の数や配置、それぞれの傾斜角などを適宜に選択することにより導光体１２０の出射面１２２から出射される帯状光束Ｌ₁の輝度と均一性が良好にバランスするよう調整される。
【０００５】
板状導光部３０は板状に成形され、導光体１２０の出射面１２２から出射した帯状光束Ｌ₁を側面（入射側面）３１から受光し、板面の一方である発光面３２から面状光束Ｌ₂として液晶表示ユニット５０の液晶表示板５１に向けて出射するように構成されている。板状導光部３０の発光面３２と対向する面（対向面）３３には、複数のプリズム状傾斜面３４…が形成されている。このプリズム状傾斜面３４…は何れもその稜線３５が導光体１２０の長手（Ｚ−Ｚ）方向に延びていて、入射側面３１から入射した帯状光のうち、このプリズム状傾斜面３４…に射突した光の多くは反射して発光面３２から面状光束Ｌ₂として出射される。このときプリズム状傾斜面３４…の数や配置、それぞれの傾斜角などを適宜に選択することにより板状導光部３０の発光面３２から出射される面状光束Ｌ₂の輝度と均一性が良好にバランスするよう調整される。
【０００６】
液晶表示ユニット５０の液晶表示板５１は一般に用いられているものであって、液晶分子の駆動によって、表示面に垂直な光の透過／不透過が動的に制御される。
液晶表示板５１に向けて出射された光のうち、液晶分子の配向によって板面の垂線方向に光透過性とされた液晶表示板５１の部分を透過した光は、反射層５２によって反射され、再び液晶表示板５１を垂直方向に透過し、更に板状導光部３０も透過する。これによって液晶表示板５１により形成された画像が板状導光部３０の上方から視認できるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記構成の液晶表示装置１００は小型の携帯用機器に多く用いられるので、面発光体１０１による照明に際しては、光源１０の小型化と共に消費電力を極力低減し、なおかつ充分な輝度と照明の均一性とを得ることが求められる。しかし、光源１０からの光は一般に拡散性であることに加え、面発光体１０１は前記のように光の進路が導光体１２０内と面状導光部３０内との２箇所でほぼ直角方向に反射を繰り返し、しかもその反射が入射光の一部しか利用できない前記プリズム状傾斜面に依存しているので導光損失が大きく、出射光に充分な輝度が得られないばかりか照明ムラも大きかった。特に導光体１２０における導光効率の悪さが指摘されていた。
本発明は前記の課題を解決するためになされたものであり、従ってその目的は、出射光に高い輝度が得られると共に照明ムラも軽減された面発光体並びに液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために本発明は、光を照射する光源部と、前記光源部から照射された光を受光端面で受光し、この受光端面から入射した光を長手方向に沿う一側面に設けられた複数のプリズム状傾斜面で反射し、この反射された光を前記一側面と対向する出射面から帯状光束として出射するように構成された柱状の導光体と、前記導光体の出射面から出射された帯状光束を一側面で受光し、この帯状光束を一方の板面から面状光束として出射するように構成された板状導光部とを備え、前記導光体の受光端面には、前記出射面と平行な方向に稜線が延びる１以上の筒形凸レンズ、前記出射面と平行な方向に稜線が延びる１以上の凸プリズム、又は、１以上の球面凸レンズの何れかの凸面形状が設けられていることを特徴とする面発光体を提供する。
本発明者らは、小型省電力の光源を用い、しかも反射型液晶表示装置のフロントライトとして充分な照度と照明の均一性が得られる面発光体を開発すべく鋭意研究の結果、面発光体の構成要素である導光体の受光端面を凸面形状に成形することにより、光源部から入射された光の拡散を適度に制御し、導光体の出射面から光を帯状光束として効率よく均一に出射させ得ることを見出し本発明に到達した。すなわち、従来のこの種の導光体においては、受光端面が平坦であったので、光源部から入射した光が導光体内で広い角度に拡散し、出射面以外の側面から光が漏洩したり直進したりして充分な光量が出射面から出射せず、光の利用効率が悪かった。本発明の導光体によれば、導光体内部の光の拡散が好適に制御され、出射面以外の側面から漏洩したり直進したりすることによる光の損失を抑制することができ、出射面からより多くの光をより均一な輝度の帯状光束として出射させることができる。
【０００９】
前記面発光体においては、稜線が出射面の幅方向に延びる筒形凸レンズ（シリンドリカルレンズ）を導光体の受光端面に形成し、この筒形凸レンズの曲率を選択することによって、出射面と、これに対向する側面との間の光の拡散角を好適に制御することができ、帯状光束の出射光量を向上させることができる。
筒形凸レンズは、受光端面に１条だけ形成されていてもよく、２条以上が平行して形成されていてもよい。
実験の結果、筒形凸レンズの曲率半径は、弦長（断面弧の弦の長さ）の０．５倍〜１．０倍の範囲内とすることがより効果的であることがわかった。
【００１０】
前記面発光体においては、１以上の球面凸レンズを導光体の受光端面に形成し、この球面凸レンズの曲率を選択することによって、出射面と、これに対向する側面との間の光の拡散角を好適に制御することができるばかりでなく、導光体の他の側面に対する光の拡散も制御できるので、帯状光束の出射光量と均一性とを更に向上させることができる。
球面凸レンズは、受光端面全体を覆うように１個だけ成形されていてもよく、２個以上が隣接は位置された形状に成形されていてもよい。
実験の結果、球面凸レンズの曲率半径は、弦長の０．５倍〜１．０倍の範囲内とすると、より効果的であることがわかった。球面凸レンズの曲率は帯状光束の出射方向と出射面の幅方向とで同じでも異なっていてもよい。
【００１１】
前記面発光体においては、稜線が前記出射面の幅方向に延びる凸プリズム（断面三角形）を導光体の受光端面に形成し、この凸プリズムの仰角を選択することによって、出射面と、これに対向する側面との間の光の拡散角を好適に制御することができ、帯状光束の出射光量と均一性とを向上させることができる。
凸プリズムは、受光端面に１条だけ形成されていてもよく、２条以上が平行して形成されていてもよい。
実験の結果、凸プリズムの仰角（底辺と斜辺とが挟む角）は、２°〜４０°の範囲内とすることがより効果的であることがわかった。凸プリズムの仰角は底辺を挟む双方が同じでも異なっていてもよい。
【００１２】
更に、前記受光端面には、円柱を軸心に沿って４等分した４分割筒形凸レンズの形状を有する凸レンズ部と、片側傾斜面の形状を有するプリズム部とが合体して形成される凸面の稜線が前記出射面と平行な方向に延びる１以上の複合型凸面形状が設けられている構成としてもよい。
この複合型凸面形状によっても、出射面と、これに対向する側面との間の光の拡散角を好適に制御することができ、帯状光束の出射光量と均一性とを向上させることができることがわかった。
前記複合型凸面形状は、受光端面に１条だけ形成されていてもよく、２条以上が平行して形成されていてもよい。また、凸レンズ部とプリズム部とは、これらの組が１稜線を共有していればよいので、それらの配列順序は特に限定されない。
【００１３】
前記複数のプリズム状傾斜面は、出射面と平行な方向に稜線が延び、この稜線を挟んだ一方の側が緩斜面部、他方の側が該緩斜面部より急峻な急斜面部とされていることが好ましい。これによって帯状光束の輝度と均一性を更に向上することができる。
【００１４】
前記板状導光部は、一方の板面から面状光束が出射されてもよくまたは双方の板面から同時に面状光束が出射されてもよい。また、面状光束が出射しない側の板面は、板面の垂線方向に光透過性であっても光反射性であってもよい。面発光体の面状光束を出射する側の板面を「発光面」、これと対向する側の板面を「対向面」という。この面発光体は、前記導光体が従来型の導光体よりも出射光の輝度および均一性において優れているので、板状導光部が従来型のものであっても、全体として発光面から出射される面状光束の輝度と均一性が向上している。
【００１５】
前記板状導光部の他方の板面には、一側面で受光した帯状光束を一方の板面に向かって反射させる複数のプリズム状傾斜面が設けられていることが好ましい。この板状導光部に設けられた複数のプリズム状傾斜面は、導光体の長手方向と平行な方向に稜線が延び、この稜線を挟んだ一方の側が緩斜面部、他方の側が該緩斜面部より急峻な急斜面部とされていることが好ましい。これによって本発明の面発光体は面状光束を１方向（発光面）に指向して出射できるようになり、かつ光が前記面発光体を垂直に透過できるようになり、本発明の面発光体を反射型液晶表示装置のフロントライトとして使用できるようになる。
また、前記導光体は、長手方向に沿う側面のうち前記出射面を除く側面が反射膜で覆われていることが好ましい。
また、前記光源部は、前記導光体の長手方向の両端に配置されていることが好ましい。
【００１６】
本発明は更に、前記の面発光体と液晶表示ユニットとを備えた液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置は、前記本発明の面発光体を液晶表示面の照明に用いるので小型省電力の光源を用いながら明るく視認性の高い画面が得られる。前記の面発光体と液晶表示ユニットとの組合わせ順序は特に限定されない。例えば板状導光部が板面の垂線方向に光透過性であり、かつ入射側面から入射した帯状光束が面状光束として一方の発光面から出射されるタイプの面発光体を上層に配置し、その下に反射型液晶表示ユニットを表示面が前記発光面と対向するように配置すれば、本発明の面発光体をフロントライトとする反射型液晶表示装置が得られる。また反射層を持たない透光性の液晶表示板を上層に配置し、その下に、板状導光部の対向面を光反射性とした本発明の面発光体を、その発光面が液晶表示板の裏面と対向するように配置すれば、前記面発光体をバックライトとする反射型液晶表示装置が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本実施の形態において参照される各図面は、本発明の思想を説明するためのものであり、各部の形状寸法は実際のものと異なる。
【００１８】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の面発光体を示す平面図である。
この面発光体１は概略、二つの光源部１０，１０と、この光源部１０，１０に挟まれた角柱状の導光体２０と、導光体２０の一側面（出射面２２）に入射側面３１を対向させて延びる方形の板状導光部３０とからなっている。図１においてこの面発光体１は中央線（Ｘ−Ｘ）に関して左右対称に構成されている。
光源部１０，１０は発光素子１１としてＬＥＤを内蔵するランプハウスからなり、それぞれ、一方に設けられた照射窓から導光体２０のそれぞれの受光端面２１に向けて光を照射するように配置されている。導光体２０および板状導光部３０はいずれも透明なアクリル樹脂から成形されている。
【００１９】
図２は、導光体２０の端部近辺を示す斜視図である。図１および図２において、導光体２０は概略、細長い角柱状に成形され、その長手方向に延びる４側面のうち、図示しない板状導光部３０の入射側面３１と対向して配置された側面が導光体２０に入射した光を出射する出射面２２とされ、この出射面２２と対向する側面が反射面２３とされている。
反射面２３には複数のプリズム状傾斜面２４…が形成されている。このプリズム状傾斜面２４…は、何れもその稜線２５が出射面２２の幅方向、すなわち導光体２０の厚みＴ方向に延びていて、導光体２０に入射した光を出射面２２側に均一に反射する形状に成形されている。図示しないが出射面２２を除く導光体２０の３方の側面は全て反射膜により覆われている。
【００２０】
導光体２０の双方の端面は、それぞれ光源部１０から照射された光を受光する受光端面２１とされている。これらの受光端面２１，２１は何れもそれぞれの光源部１０方向に凸となる筒形凸レンズ（シリンドリカルレンズ）の形状に成形されている。この筒形凸レンズ形状は、図２のＹ−Ｙで示す稜線の方向が、導光体２０の厚みＴ方向に延びていて、その曲率半径ｒは、この筒形凸レンズ形状の弦長Ｃ（この場合は導光体２０の幅Ｗに等しい）の０．５倍〜１．０倍の範囲内とされている。ここで弦長Ｃとは筒形凸レンズ形状の断面弧の弦の長さであり、導光体の幅Ｗとは、出射面２２と反射面２３との離間距離である。この受光端面２１の筒形凸レンズ形状が本実施形態の特徴となっている。
【００２１】
図３は本実施形態の面発光体１と液晶表示ユニット５０とを組合わせて構成した本発明の液晶表示装置の一例を示す、図１の線Ｘ−Ｘで切った断面図である。図１および図３において、板状導光部３０は概略方形の平板状に成形されてなり、その一方の側面が入射側面３１として導光体２０の出射面２２に対向して配置され、板状導光部３０の受光面とされている。
【００２２】
板状導光部３０の板面の一方は液晶表示ユニット５０の表示面５３と対向するように配置され、発光面３２とされている。発光面３２と対向する外側の板面は対向面３３とされている。対向面３３には複数のプリズム状傾斜面３４…が形成されている。このプリズム状傾斜面３４…は、何れもその稜線３５が導光体２０の出射面２２が延びる方向と平行になるように成形され、かつ導光体２０から板状導光部３０に入射した光を発光面３２の方向に均一に反射する形状に成形されている。
【００２３】
図３に示した液晶表示ユニット５０は液晶表示板５１とその下層に配された反射層５２とからなっている。液晶表示板５１は液晶層５４と、図示しないが液晶層を駆動する電極と、この電極に断続的に電位を印加する駆動回路と、偏光膜やカラーフィルタなどの光制御板とを有し、液晶層５４の液晶分子の配向により透光／遮光のスイッチングが行われるようになっている。液晶表示板５１の構成や駆動方式は特に限定されるものではない。
反射層５２は、一例を図４に示すように、有機膜５５の表面に内面が球面の一部をなす多数の凹部５６ａ…が重なり合うように連続して形成されており、この有機膜５５上に反射膜５７が成膜されてなっている。液晶表示板５１と反射層５２とは、液晶表示板５１の表示面５３が板状導光部３０の発光面３２と対向するように積層されることで、反射型液晶表示ユニットを構成している。
【００２４】
次に図１〜図３を用い、本実施形態の面発光体１の作用について説明する。まず概略の光の経路を説明すると、光源部１０，１０から放射されたＬＥＤ光は導光体２０のそれぞれの受光端面２１，２１から入射し、導光体２０内に導入される。導光体２０内に導入された光は反射面２３に成形された複数のプリズム状傾斜面２４…によって大部分の光は出射面２２の方向に反射され、出射面２２から、この細長い面全体が光る帯状光束Ｌ₁として出射し、入射側面３１から板状導光部３０内に導入される。板状導光部３０内に導入された光は、対向面３３に成形された複数のプリズム状傾斜面３４…によって大部分の光は発光面３２の方向に反射され、発光面３２から、面全体が光る面状光束Ｌ₂として液晶表示ユニット５０の表示面５３を照射する。
【００２５】
液晶表示ユニットの表示面５３を照射した光の内、液晶分子の配向によって遮光されることなく液晶層５４を透過した光は反射層５２に達し、この反射層５２によって反射され、再び液晶層５４を透過し、更に板状導光部３０を透過して直進する。板状導光部３０は、板面に対してほぼ垂直に入射する液晶表示ユニットからの反射光を透過することができるので、液晶層５４がパターン形成する画像光Ｌ₃は対向面３３から外部に出射され視認されるようになる。
この板状導光部３０は、入射側面３１以外の側面や上下の板面が、外光や光源光の余分な反射や散乱に起因するヘイズやグレアを防止し画像コントラストを高めるために反射防止膜が施されていてもよい。
【００２６】
前記実施形態の面発光体１において、導光体２０の受光端面２１の形状の効果を調べるため、筒形凸レンズ形状の曲率半径ｒを種々変化させた導光体の試作品を作成し、出射面２２から帯状光束として出射する光の輝度とその分布を測定した。出射光の輝度の測定は、出射面２２の長手方向に一方の端部から中央線Ｘ−Ｘまでの長さ（半長）を１７等分してそれぞれを測定点とし、図５に示すように、各測定点において、垂直線から出射面２２の長手方向に±２０°の範囲内で測定視野を振って輝度を測定し、その平均値を測定点における輝度とした。
【００２７】
（測定例１：平均出射光輝度）
受光端面２１の曲率半径ｒを０．５Ｃ〜２．５Ｃ（Ｃは弦長）の範囲内で変化させた実施例と、受光端面２１が平坦な比較例について前記各測定点で測定した輝度を、各曲率半径ごとに平均し、それぞれの比曲率半径（ｒ／Ｃ）において出射面２２全体から出射される帯状光束の平均輝度を求めた。測定結果を図６に示す。
図６の結果から、受光端面２１を筒形凸レンズ形状に成形した本実施形態の導光体２０は、受光端面が平坦な従来型の導光体より板状導光部３０に入射する光の平均輝度が明らかに勝っており、特に０．５ｒ／Ｃ〜１．０ｒ／Ｃの範囲内では従来型の導光体より１３％以上平均輝度が向上していることがわかる。
【００２８】
（測定例２：出射光輝度の均一性）
受光端面２１の曲率半径ｒを０．５Ｃ〜２．５Ｃの範囲内で変化させた実施例と、受光端面２１が平坦な比較例について前記各測定点で出射される光の輝度を測定し、それぞれの曲率半径における前記１７の測定点の輝度の内、最小値（min）と最大値（max）との比（min／max）を計算し、導光体の長手方向に沿う出射光輝度の均一性の指標とした。比較例のmin／maxは０．３であった。min／max値は大きい方が均一性が高い。
測定結果を図７に示す。
図７の結果から、受光端面２１を筒形凸レンズ形状に成形した本実施形態の導光体２０は、受光端面が平坦な従来型の導光体より導光体の長手方向に沿う出射光輝度の均一性が明らかに勝っており、部分的な出力ムラが少なくなっていることがわかる。
【００２９】
（測定例３：長手方向の出射光輝度均一性）
前記測定例２に関連して、前記１７測定点のそれぞれにおける出射光輝度を、本実施形態の一例である曲率半径ｒが０．６Ｃである導光体と、受光端面が平坦な従来型の導光体とについて測定した。
測定結果を図８に示す。測定位置は導光体の半長を１として表示した。
図８の結果から、実施形態の場合も比較例の場合も導光体の中央部に向かって輝度が上昇する傾向は見られるが、実施形態の場合は比較例に比べ端部と中央部との輝度出力の差が小さく、帯状光束の全長に亘って輝度の均一性が改善されていることがわかる。
【００３０】
以上説明した測定例１〜測定例３の結果から、受光端面が筒形凸レンズ形状に成形された本実施形態の導光体は、受光端面が平坦な従来型の導光体より出射光輝度が向上し、かつ帯状光束全体に亘って輝度の均一性が改善されていることがわかる。特に筒形凸レンズ部の曲率半径が弦長の０．５倍〜１．０倍の範囲内のときその効果が顕著である。
一般に光源からの拡散光の進路に凸レンズを挿入すれば、拡散する光が収束する結果、直進光が増大すると予想される。しかし本導光体の構成においては、導光体内を長手方向に直進する光は反射面２３で反射されることなく無駄になるので好ましくない。本発明はこの予想を覆し、意外にも光の進路に凸レンズを置くことで出射面２２からの光出力が増大しかつ帯状光束全体に亘って輝度ムラが改善されることを見出したことによりもたらされたものである。
【００３１】
（実施形態２）
実施形態２の面発光体は、導光体の受光端面形状が異なる以外は実施形態１と同様の構成を有する。従ってここでは主として導光体の受光端面形状について詳しく説明する。
図９は、この実施形態における導光体２０の一方の受光端面付近を示す斜視図である。図９において、この導光体２０は、実施形態１の場合と同様に長手方向に延びる４側面のうち、板状導光部の端面（図示せず）と対向して配置された側面が光を出射する出射面２２とされ、この出射面２２と対向する側面が反射面２３とされている。反射面２３には複数のプリズム状傾斜面２４…が形成されている。このプリズム状傾斜面２４…は、実施形態１と同様に何れもその稜線が導光体２０の厚みＴ方向に延びていて、導光体２０に入射した光を出射面２２側に反射する形状に成形されている。図示しないが出射面２２を除く導光体の３方の側面は全て反射膜により覆われている。
【００３２】
導光体２０の受光端面２６は、図示しない光源部から照射された光を受光する位置に配置されている。実施形態２の受光端面２６は、光源部方向に凸となる２条の筒形凸レンズ２６ａ，２６ｂの形状に成形されている。この筒形凸レンズ２６ａ，２６ｂは、いずれも稜線の方向Ｚａ，Ｚｂが導光体２０の厚みＴ方向に延びている。筒形凸レンズ２６ａ，２６ｂの曲率半径は同じでも異なっていてもよく、それぞれの弦長Ｃ（この場合弦長Ｃはそれぞれ導光体２０の半幅Ｗ／２とされているが、互いの弦長は異なっていてもよい）の０．５倍〜１．０倍の範囲内とされている。
【００３３】
実施形態２の導光体は、実施形態１の場合と同様に反射型液晶表示ユニットの表示面上に重ねて点灯するとき、実施形態１の場合と実質的に同様に明るくかつ照明ムラのない照明効果が得られた。
【００３４】
（実施形態３）
実施形態３の面発光体は、導光体の受光端面形状が異なる以外は実施形態１と同様の構成を有する。従ってここでは主として導光体の受光端面形状について詳しく説明する。
図１０は、この実施形態における導光体２０の一方の受光端面付近を示す斜視図である。図１０において、この導光体２０は、実施形態１の場合と同様に長手方向に延びる４側面のうち、板状導光部の端面（図示せず）と対向して配置された側面が光を出射する出射面２２とされ、この出射面２２と対向する側面が反射面２３とされている。
【００３５】
導光体２０の受光端面２７は、図示しない光源部から照射された光を受光する位置に配置されている。実施形態３の受光端面２７は、光源部方向に凸となる球面凸レンズの形状に成形されている。この球面凸レンズ形状は、その曲率半径が弦長Ｃ、この場合は導光体２０の対角線長の０．５倍〜１．０倍の範囲内とされている。
【００３６】
実施形態３の導光体は、実施形態１の場合と同様に反射型液晶表示ユニットの表示面上に重ねて点灯するとき、実施形態１の場合と実質的に同様に明るくかつ照明ムラのない照明効果が得られた。
【００３７】
（実施形態４）
実施形態４の面発光体は、導光体の受光端面形状が異なる以外は実施形態１と同様の構成を有する。従ってここでは主として導光体の受光端面形状について詳しく説明する。
図１１は、この実施形態における導光体２０の受光端面付近を示す平面図である。図１１において、この導光体２０は、実施形態１の場合と同様に長手方向に延びる４側面のうち、板状導光部３０の入射側面３１と対向して配置された側面が光を出射する出射面２２とされ、この出射面２２と対向する側面が反射面２３とされている。
【００３８】
導光体２０の受光端面２８は、光源部１０から照射された光を受光する位置に配置されている。実施形態４の受光端面２８は、光源部１０方向に凸となる凸プリズムの形状に成形されている。この凸プリズムの稜線は出射面２２の幅方向に延びている。凸プリズム形状の底辺を挟む双方の仰角θ，θは同じでも異なってもよいが、２°〜４０°の範囲内とされている。
【００３９】
次に本実施形態の面発光体の作用について図１１を用いて説明する。まず概略の光の経路を説明すると、光源部１０から放射されたＬＥＤ光は導光体２０の受光端面２８から入射し、導光体２０内に導入される。導光体２０内に導入された光は反射面２３に成形された複数のプリズム状傾斜面２４…によって大部分の光が出射面２２の方向に反射され、出射面２２から、この面全体が光る帯状光束として出射し、板状導光部３０の入射側面３１から板状導光部３０内に導入される。板状導光部３０内に導入された光は対向面３３に成形された複数のプリズム状傾斜面３４…によって大部分の光は発光面３２の方向に反射され、発光面３２から、面全体が光る面状光束として図示しない液晶表示ユニットの表示面を照射する。
【００４０】
液晶表示ユニットの表示面を照射した光の内、液晶層において液晶分子の配向によって遮光されることなく透過した光は反射層に達し、この反射層によって反射され、再び液晶表示板を透過し、更に板状導光部３０を透過して直進し、対向面３３から外部に放射され視認されることになる。この板状導光部３０は、導光体から光が入射する入射側面３１以外の側面や上下の板面は、外光や光源光の余分な反射や散乱に起因するヘイズやグレアを防止し画像コントラストを高めるために反射防止膜が施されていてもよい。
【００４１】
前記実施形態の導光体において、導光体の受光端面２７の仰角θを種々変化させた試作品を作成し、出射面２２から帯状光束として出射する光の輝度を測定した。ただし凸プリズム形状の双方の仰角θ，θは等しくした。
輝度の測定は、実施形態１の場合と同様に出射面２２の長手方向に一方の端部から中央線Ｘ−Ｘまでの長さ（半長）を１７等分してそれぞれを測定点とし、各測定点において、垂直線から出射面２２の長手方向に±２０°の範囲内で測定視野を振って輝度を測定し、その平均値を測定点における輝度とした。
【００４２】
（測定例５：平均出射光輝度）
受光端面２８の仰角θを０°〜５０°の範囲内で変化させ、前記各測定点で出力される出射光輝度を測定し、更に各仰角ごとに前記輝度の平均値を計算し、それぞれの仰角において出射面２２全体から出射される帯状光束の平均輝度を求めた。比較例は仰角θが０°の平坦面の場合である。
測定結果を図１２に示す。
図１２の結果から、受光端面２８を凸プリズム形状に成形した本実施形態の導光体は、受光端面が平坦な従来型の導光体より板状導光部３０に入射する光の平均輝度が勝っており、特に２°〜４０°の範囲内では従来型の導光体より明らかに平均の出射光輝度が向上していることがわかる。特に仰角が２０°〜３０°の範囲内では従来型の導光体より１３％も平均出射光輝度が向上している。
【００４３】
（測定例６：輝度の均一性）
受光端面２８の仰角θを２°〜５０°の範囲内で変化させた実施例と、受光端面が平坦な比較例（θ＝０°）について前記各測定点で出射される光の輝度を測定し、それぞれの仰角θにおける前記１７の測定点の輝度の内、最小値（min）と最大値（max）との比（min／max）を計算し、導光体の長手方向に沿う出射光輝度の均一性の指標とした。比較例のmin／maxは０．３であった。min／max値は大きい方が均一性が高い。
測定結果を図１３に示す。
図１３の結果から、受光端面２８をプリズム状に成形した本実施形態の導光体は、受光端面が平坦な従来型の導光体より導光体の長手方向に沿う出射光輝度の均一性が勝っており、部分的な出力ムラが少なくなっていることがわかる。
【００４４】
（測定例７：長手方向の出射光輝度均一性）
前記測定例６に関連して、前記１７測定点のそれぞれにおける出射光輝度を、本実施形態の一例である端面プリズムの仰角が３０°である導光体と、受光端面が平坦な従来型の導光体とについて測定した。
測定結果を図１４に示す。測定位置は導光体の半長を１として表示した。
図１４の結果から、比較例の場合は導光体の中央部に向かって輝度が漸次上昇する傾向が見られる。これに対して本実施形態の場合は端部と中央部の輝度が高く中間部では輝度が低下して比較例と同程度になるが全域を通して出射光輝度の差が小さく、帯状光束の全長に亘って輝度の均一性が改善されていることがわかる。
【００４５】
以上説明した測定例５〜測定例７の結果から、導光体の受光端面をプリズム形状に成形した本実施形態の導光体は、受光端面が平坦な従来型の導光体より出射光輝度が向上し、かつ帯状光束全体に亘って出射光輝度の均一性が改善されていることがわかる。特に仰角が２°〜４０°の範囲内のときその効果が顕著であった。
【００４６】
（実施形態５）
実施形態５の面発光体は、導光体の受光端面形状が異なる以外は実施形態１と同様の構成を有する。従ってここでは主として導光体の受光端面形状について詳しく説明する。
図１５は、この実施形態における導光体２０の受光端面付近を示す平面図である。図１５において、この導光体２０は、実施形態１の場合と同様に長手方向に延びる４側面のうち、板状導光部３０の受光端面３１と対向して配置された側面が出射面２２とされ、この出射面２２と対向する側面が反射面２３とされている。反射面２３には複数のプリズム状傾斜面２４…が形成されている。
【００４７】
導光体２０の受光端面２９は、光源部１０から照射された光を受光する位置に配置されている。実施形態５の受光端面２９は、光源部１０方向に凸となる２条の凸プリズム形状２９ａ，２９ｂに成形されている。この凸プリズム形状２９ａ，２９ｂは、いずれも稜線の方向が導光体２０の厚み方向に延びている。凸プリズム形状２９ａ，２９ｂの各仰角はそれぞれが同じでも異なっていてもよいが、いずれも２°〜４０°の範囲内とされている。
【００４８】
実施形態５の面発光体は、実施形態１の場合と同様に反射型液晶表示ユニットの表示面上に重ねて点灯するとき、実施形態１の場合と実質的に同様に明るくかつ照明ムラのない照明効果が得られた。
【００４９】
（実施形態６）
実施形態６の面発光体は、導光体の受光端面形状が異なる以外は実施形態１と同様の構成を有する。従ってここでは主として導光体の受光端面形状について詳しく説明する。
図１６は、この実施形態における導光体２０の受光端面付近を示す平面図である。図９において、この導光体２０は、実施形態１の場合と同様に長手方向に延びる４側面のうち、板状導光部３０の受光端面３１と対向して配置された側面が出射面２２とされ、この出射面２２と対向する側面が反射面２３とされている。
【００５０】
導光体２０の受光端面４０は、光源部１０から照射された光を受光する位置に配置されている。実施形態６の受光端面４０は、４分割筒形凸レンズの形状を有するレンズ部４０ａと片側傾斜面の形状を有するプリズム部４０ｂとが合体して１条の凸面が形成された複合型凸面形状となっている。ここで「４分割筒形凸レンズ部」とは、円柱を軸心に沿って４等分した形状である。レンズ部４０ａとプリズム部４０ｂとが合体して形成される凸面の稜線は導光体２０の厚み方向（すなわち幅Ｗに対して垂直方向）に延びている。試作した導光体６Ａ，６Ｂ，６Ｃの受光端面におけるレンズ部４０ａの曲率半径ｒとプリズム部４０ｂの底辺長さＬとの関係を、導光体２０の幅Ｗに対する比として図１６に表示した。
【００５１】
実施形態６の面発光体は、導光体の受光端面の形状が図１６に示す６Ａ，６Ｂ，６Ｃの何れであっても、反射型液晶表示ユニットの表示面上に重ねて点灯するとき、実施形態１の場合と実質的に同様に明るくかつ照明ムラのない照明効果が得られた。
【００５２】
（実施形態７）
実施形態７の面発光体は、導光体の受光端面形状が異なる以外は実施形態１と同様の構成を有する。従ってここでは主として導光体の受光端面形状について詳しく説明する。
図１７は、この実施形態における導光体２０の受光端面付近を示す平面図である。図１７において、この導光体２０は、実施形態６の場合と同様に長手方向に延びる４側面のうち、板状導光部３０の受光端面３１と対向して配置された側面が出射面２２とされ、この出射面２２と対向する側面が反射面２３とされている。
【００５３】
導光体２０の受光端面４１は、光源部１０から照射された光を受光する位置に配置されている。実施形態７の受光端面４１は、実施形態６と同様に４分割筒形凸レンズの形状を有するレンズ部４１ａと片側傾斜面の形状を有するプリズム部４１ｂとが合体して１条の凸面が形成された複合型凸面形状となっている。ただしレンズ部４１ａとプリズム部４１ｂとの板状導光部３０に向かっての配列順序が実施形態６の場合とは逆になっている。すなわちレンズ部４１ａが板状導光部３０側に配置されている。試作した導光体７Ａ，７Ｂ，７Ｃの受光端面におけるレンズ部４１ａの曲率半径ｒとプリズム部４１ｂの底辺長さＬとの関係を、導光体２０の幅Ｗに対する比として図１７に表示した。
【００５４】
実施形態７の面発光体は、導光体の受光端面の形状が図１７に示す７Ａ，７Ｂ，７Ｃの何れであっても、反射型液晶表示ユニットの表示面上に重ねて点灯するとき、実施形態１の場合と実質的に同様に明るくかつ照明ムラのない照明効果が得られた。
【００５５】
（実施形態８）
実施形態８の面発光体は、導光体の受光端面形状が異なる以外は実施形態１と同様の構成を有する。従ってここでは主として導光体の受光端面形状について詳しく説明する。
図１８（ａ）は、この実施形態における導光体２０の受光端面付近を示す平面図である。図１８（ａ）において、この導光体２０は、実施形態１の場合と同様に長手方向に延びる４側面のうち、板状導光部３０の受光端面３１と対向して配置された側面が出射面２２とされ、この出射面２２と対向する側面が反射面２３とされている。
【００５６】
導光体２０の受光端面４２は、光源部１０から照射された光を受光する位置に配置されている。実施形態８の受光端面４２は、４分割筒形凸レンズの形状を有するレンズ部４２ａと片側傾斜面の形状を有するプリズム部４２ｂとが合体して１条の凸面を形成し、この複合型凸面形状がプリズム部４２ｂ，４２ｂを内側にして対称的に２条配列されている。いずれも稜線の方向は導光体２０の厚み方向（すなわち幅Ｗに対して垂直方向）に延びている。
【００５７】
図１８（ａ）に示した受光端面４２の配列順序は、板状導光部３０の側から
［レンズ部４２ａ−プリズム部４２ｂ−プリズム部４２ｂ−レンズ部４２ａ］
となっている。試作例として、図１８（ｂ）〜図１８（ｄ）に示すようにそれぞれレンズ部４２ａとプリズム部４２ｂとの配列順序を変更し、ただし必ずレンズ部４２ａとプリズム部４２ｂとが組合わされて１条の凸面を形成するようにして導光体を作成した。図番と前記組合わせとの関係を以下に示す。
図１８（ｂ）：［レンズ部４２ａ−プリズム部４２ｂ−レンズ部４２ａ−プリズム部４２ｂ］
図１８（ｃ）：［プリズム部４２ｂ−レンズ部４２ａ−レンズ部４２ａ−プリズム部４２ｂ］
図１８（ｄ）：［プリズム部４２ｂ−レンズ部４２ａ−プリズム部４２ｂ−レンズ部４２ａ］
【００５８】
実施形態８の面発光体は、図１８（ａ）〜図１８（ｄ）に示す何れの組合わせのものも、反射型液晶表示ユニットの表示面上に重ねて点灯するとき、実施形態１の場合と実質的に同様に明るくかつ照明ムラのない照明効果が得られた。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の面発光体は、導光体の受光端面から入射した光を出射面から帯状光束として出射するように構成され、前記受光端面が凸面形状に成形されているので、端面が平坦な従来の導光体に比べ、出射面から出射される帯状光束の輝度および均一性が向上している。
本発明の面発光体は、前記導光体と板状導光部とを有し、前記板状導光部が、前記導光体から出射された帯状光束を入射側面から受光し、板面から面状光束として出射するように構成されているので、端面が平坦な導光体を用いた従来の面発光体に比べ、板状導光部の板面から出射される面状光束の輝度および均一性が向上している。
本発明の液晶表示装置は、前記本発明の面発光体と液晶表示ユニットとを備えているので、従来の面発光体を用いたものに比べ、表示画像が明るく、かつ明るさの均一性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の面発光体を示す平面図である。
【図２】前記実施形態の導光体の端部近辺を示す斜視図である。
【図３】前記実施形態の面発光体と液晶表示ユニットとを組合わせて構成した本発明の液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図４】前記液晶表示装置に用いられる反射層の一例を示す斜視図である。
【図５】導光体の出射面から出射される出射光の輝度を測定する方法を示す平面図である。
【図６】平均出射光輝度の測定結果を示すグラフである。
【図７】出射光輝度の均一性の測定結果を示すグラフである。
【図８】導光体の長手方向の出射光輝度均一性の測定結果を示すグラフである。
【図９】実施形態２における導光体の受光端面付近を示す斜視図である。
【図１０】実施形態３における導光体の受光端面付近を示す斜視図である。
【図１１】実施形態４における導光体の受光端面付近を示す平面図である。
【図１２】平均出射光輝度の測定結果を示すグラフである。
【図１３】出射光輝度の均一性の測定結果を示すグラフである。
【図１４】導光体の長手方向の出射光輝度均一性の測定結果を示すグラフである。
【図１５】実施形態５における導光体の受光端面付近を示す平面図である。
【図１６】実施形態６における導光体２０の受光端面付近を示す平面図である。
【図１７】実施形態７における導光体の受光端面付近を示す平面図である。
【図１８】（ａ）〜（ｄ）は何れも、実施形態８における導光体の受光端面付近を示す平面図である。
【図１９】従来から用いられている液晶表示装置の一例を示す斜視図である。
【図２０】（ａ）は前記従来の液晶表示装置の一部を表示面側から見た平面図、（ｂ）はその線Ｘ−Ｘで切った断面図である。
【符号の説明】
１０…光源部、
２０…導光体、２１…受光端面、２２…出射面、２３…反射面、
３０…板状導光部、３１…入射側面、３２…発光面、３３…対向面、
５０…液晶表示ユニット、５１…液晶表示板、５２…反射層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionIsThe present invention relates to a surface light emitter and a liquid crystal display device. Particularly, when used for illumination of a liquid crystal display device, excellent image brightness and illumination uniformity are obtained.SurfaceThe present invention relates to a light emitter and a liquid crystal display device using the surface light emitter.
[0002]
[Prior art]
Reflective liquid crystal display devices often used for mobile phones, portable display terminals, etc. generally rely on outside light for illumination of the display screen, so that the visibility of the displayed image is extremely high in an environment where the outside light is insufficient. There was a problem that it dropped. In order to solve this problem, a liquid crystal display device has been proposed in which a surface light emitter called a front light is provided on the display surface of a reflective liquid crystal display unit and used as an auxiliary light source. A liquid crystal display device equipped with this surface light emitter illuminates the display screen with external light in an environment where sufficient external light is obtained, such as outdoors in the daytime or in a bright room, and causes the surface light emitter to emit light in a dark environment. The entire screen is illuminated.
[0003]
An example of the conventional liquid crystal display device is shown in FIGS. 19 and 20A and 20B. 19 is a perspective view of the liquid crystal display device, FIG. 20A is a plan view of a part of the liquid crystal display device as viewed from the display surface side, and FIG. 20B is cut along the line XX. It is sectional drawing.
The liquid crystal display device 100 includes a surface light emitter 101 and a liquid crystal display unit 50. The surface light emitter 101 generally includes a light source 10, a light guide 120, and a plate-like light guide 30. The light source 10 includes a light emitting element such as a cold cathode tube or an LED, and the light guide 120 and the plate-shaped light guide 30 are formed by injection molding a transparent acrylic resin or the like. The liquid crystal display unit 50 includes a translucent liquid crystal display plate 51 and a reflective layer 52 in the direction perpendicular to the plate surface.
[0004]
The light guide 120 is formed into an elongated prismatic shape. When the light receiving end surface 121 receives light from the light source 10, the light guide 120 transmits the incident light from the emission surface 122 along the longitudinal direction (the ZZ direction in FIG. 19) to a belt-like light flux. L₁It is comprised so that it may radiate | emit as. The light guide 120 is formed with a plurality of prism-like inclined surfaces 124 on a side surface (reflective surface) 123 facing the emission surface 122. Each of the prism-shaped inclined surfaces 124 has a ridge line 125 extending in the width direction of the emission surface 122 (Y-axis direction in FIG. 19), and the prism-shaped inclined surface 124 out of the light incident on the light guide 120 from the light source 10. Most of the light that hits the inclined surface 124 is reflected and is reflected from the exit surface 122 to a strip-like light beam L.₁Is emitted. At this time, a band-like light beam L emitted from the emission surface 122 of the light guide 120 is selected by appropriately selecting the number and arrangement of the prism-like inclined surfaces 124.₁The brightness and uniformity of the image are adjusted so as to be well balanced.
[0005]
The plate-shaped light guide 30 is formed into a plate shape, and a strip-shaped light beam L emitted from the light exit surface 122 of the light guide 120.₁Is received from the side surface (incident side surface) 31, and the planar light beam L is emitted from the light emitting surface 32 which is one of the plate surfaces.₂As shown, the light is emitted toward the liquid crystal display plate 51 of the liquid crystal display unit 50. A plurality of prism-like inclined surfaces 34 are formed on a surface (opposing surface) 33 facing the light emitting surface 32 of the plate-like light guide 30. Each of the prism-like inclined surfaces 34... Has a ridge 35 extending in the longitudinal (Z-Z) direction of the light guide 120. Of the strip-shaped light incident from the incident side 31, the prism-like inclined surfaces 34. Most of the projected light is reflected and is emitted from the light emitting surface 32 to the planar light beam L.₂Is emitted. At this time, the planar light flux L emitted from the light emitting surface 32 of the plate-like light guide 30 is selected by appropriately selecting the number and arrangement of the prism-like inclined surfaces 34.₂The brightness and uniformity of the image are adjusted so as to be well balanced.
[0006]
The liquid crystal display plate 51 of the liquid crystal display unit 50 is generally used, and transmission / non-transmission of light perpendicular to the display surface is dynamically controlled by driving liquid crystal molecules.
Of the light emitted toward the liquid crystal display plate 51, the light transmitted through the portion of the liquid crystal display plate 51 that is made light transmissive in the direction perpendicular to the plate surface by the orientation of the liquid crystal molecules is reflected by the reflective layer 52, The light passes again through the liquid crystal display panel 51 in the vertical direction, and further passes through the plate-shaped light guide 30. As a result, the image formed by the liquid crystal display plate 51 can be viewed from above the plate-shaped light guide 30.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
  Since the liquid crystal display device 100 having the above-described configuration is often used for small portable devices, when the surface light emitter 101 is used for illumination, the light source 10 is reduced in size and the power consumption is reduced as much as possible, and sufficient luminance and illumination uniformity are achieved. It is required to obtain. However, the light from the light source 10 is generally diffusive, and the surface light emitter 101 has a light path substantially perpendicular at the two locations of the light guide 120 and the planar light guide 30 as described above. Since the reflection depends on the prism-like inclined surface that can be used only for a part of the incident light, the light guide loss is large and sufficient luminance is not obtained for the emitted light. It was big. In particular, the poor light guide efficiency in the light guide 120 has been pointed out.
  The present invention has been made to solve the above-described problems. Therefore, the object of the present invention is to obtain high luminance in the emitted light and to reduce illumination unevenness.FaceThe object is to provide a light emitting body and a liquid crystal display device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present inventionA light source unit that emits light and light received from the light source unit is received by the light receiving end surface, and this light receptionLight incident from the end face along the longitudinal directionReflected by a plurality of prism-like inclined surfaces provided on one side surface, and the reflected light is an exit surface facing the one side surface.A columnar light guide configured to be emitted as a strip-shaped luminous flux fromA strip-shaped light guide configured to receive a strip-shaped light beam emitted from the light-emitting surface of the light guide on one side surface and emit the strip-shaped light beam as a planar light beam from one plate surface; and Light guidePhotosensitive end faceOne of one or more cylindrical convex lenses whose ridge lines extend in a direction parallel to the emission surface, one or more convex prisms whose ridge lines extend in a direction parallel to the emission surface, or one or more spherical convex lensesConvex shapeIs providedIt is characterized bySurface emitterI will provide a.
  As a result of earnest research, the present inventors have developed a surface light emitter that uses a small power-saving light source and that can provide sufficient illuminance and illumination uniformity as a front light of a reflective liquid crystal display device. By forming the light receiving end face of the light guide that is a component of the light source into a convex shape,PartThe present inventors have found that the diffusion of light incident from the light source can be appropriately controlled and light can be efficiently and uniformly emitted from the light exit surface of the light guide as a band-like light beam. In other words, in the conventional light guide of this type, the light receiving end face is flat.PartThe light incident on the light diffuses at a wide angle in the light guide, and light leaks from the side surfaces other than the light exit surface or travels straight, so that a sufficient amount of light is not emitted from the light exit surface and the light use efficiency is poor. According to the light guide of the present invention, the diffusion of light inside the light guide is suitably controlled, and it is possible to suppress the loss of light due to leakage from the side surface other than the emission surface or straight advance, and the emission More light can be emitted from the surface as a strip-shaped light flux with more uniform brightness.
[0009]
  SaidFor surface emitters, the edgeA cylindrical convex lens (cylindrical lens) in which the line extends in the width direction of the exit surface) Of the light guideFormed on the light receiving end faceShiThis cylindrical convex lenOfBy selecting the curvatureWhatOutput surface and the opposite sideFace andIt is possible to suitably control the light diffusion angle between the two and improve the amount of light emitted from the belt-shaped light flux.
  Cylindrical convex lenTheOnly one strip may be formed on the light receiving end face, or two or more strips may be formed in parallel.
  As a result of experiment, cylindrical convex lenOfThe radius of curvature is,stringIt has been found that it is more effective to set the length within the range of 0.5 times to 1.0 times the length (length of the chord of the cross-sectional arc).
[0010]
  SaidFor surface emittersOne or more spherical convex lensesIs formed on the light receiving end face of the light guide.This spherical convex lenOfBy selecting the curvatureWhatThe exit surface, The side facing thisIn addition to being able to suitably control the light diffusion angle between and the light guide, it is also possible to control the light diffusion to the other side of the light guide, thus further improving the emitted light quantity and uniformity of the strip-shaped light flux Can do.
  Spherical convex lensIsOnly one piece may be formed so as to cover the entire light receiving end surface, and two or more pieces may be formed in a shape in which the adjacent portions are positioned.
  As a result of experiment, spherical convex lenOfThe radius of curvature is,stringIt turned out that it is more effective when it is in the range of 0.5 to 1.0 times the length. Spherical convex lenOfThe curvature may be the same or different between the emission direction of the belt-shaped light flux and the width direction of the emission surface.
[0011]
  SaidFor surface emittersThe ridge line extends in the width direction of the exit surface.ConvexPrism (cross-sectional triangle)Is formed on the light receiving end face of the light guide., This convex prizOfBy selecting the elevation angleWhatThe exit surface, The side facing thisThe diffusion angle of the light between the two can be suitably controlled, and the amount of emitted light and uniformity of the strip-shaped light beam can be improved.
  Convex prismIsOnly one strip may be formed on the light receiving end face, or two or more strips may be formed in parallel.
  As a result of experiment, convex prismOfIt has been found that it is more effective to set the elevation angle (the angle between the base and the hypotenuse) within the range of 2 ° to 40 °. Convex PrizOfThe elevation angle may be the same or different on both sides of the base.
[0012]
  More,The light receiving end faceInIsA convex ridge line formed by combining a convex lens portion having a shape of a quadrant cylindrical convex lens obtained by dividing a cylinder into four equal parts along an axis and a prism portion having a shape of a one-side inclined surface is parallel to the emission surface. It is good also as a structure provided with the 1 or more type | mold complex convex shape extended in various directions.
  Even with this complex convex shape,, The side facing thisIt was found that the diffusion angle of the light between the light beam and the light beam can be suitably controlled, and the amount of emitted light and the uniformity of the belt-like light beam can be improved.
  The complex convex shape is,Only one strip may be formed on the light receiving end face, or two or more strips may be formed in parallel. Also,Since the convex lens part and the prism part only have to share one ridge line, their arrangement order is not particularly limited.
[0013]
  The plurality of prism-like inclined surfaces have a ridge line extending in a direction parallel to the emission surface, and one side sandwiching the ridge line is a gentle slope part, and the other side is a steep slope part steeper than the gentle slope part.It is preferable. This can further improve the brightness and uniformity of the strip-shaped light flux.
[0014]
  AboveThe plate-shaped light guide,From one platePlanar luminous fluxMay be emitted or simultaneously from both plate surfacesPlanar luminous fluxIt may be emitted. Further, the plate surface on which the planar light beam is not emitted may be light transmissive or light reflective in the direction perpendicular to the plate surface. The plate surface of the surface light emitter that emits the planar light beam is referred to as “light emitting surface”, and the plate surface on the opposite side is referred to as “opposing surface”. Since the light guide is superior in brightness and uniformity of the emitted light than the conventional light guide, the surface light emitter emits light as a whole even if the plate-shaped light guide is of the conventional type. The brightness and uniformity of the planar light beam emitted from the surface is improved.
[0015]
  The other plate surface of the plate-shaped light guide unit is provided with a plurality of prism-shaped inclined surfaces that reflect the strip-shaped light beam received on one side surface toward the one plate surface.It is preferable. thisThe plurality of prism-like inclined surfaces provided on the plate-like light guide portion have ridge lines extending in a direction parallel to the longitudinal direction of the light guide, and one side sandwiching the ridge line is a gentle slope portion, and the other side is the gentle slope surface. Steep slopes that are steeper thanIt is preferable. As a result, the surface light emitter of the present invention can emit a planar light beam directed in one direction (light emitting surface), and light can be transmitted vertically through the surface light emitter. The body can be used as a front light of a reflective liquid crystal display device.
  Moreover, it is preferable that the side surface except the said output surface is covered with the reflecting film among the side surfaces along a longitudinal direction.
  Moreover, it is preferable that the said light source part is arrange | positioned at the both ends of the longitudinal direction of the said light guide.
[0016]
  The present invention further provides a liquid crystal display device comprising the surface light emitter and a liquid crystal display unit. Since the liquid crystal display device of the present invention uses the surface light emitter of the present invention for illumination of the liquid crystal display surface, a bright and highly visible screen can be obtained while using a small power-saving light source. The combination order of the surface light emitter and the liquid crystal display unit is not particularly limited. For example, a surface light emitter of the type in which the plate-shaped light guide is light-transmitting in the direction perpendicular to the plate surface and a strip-shaped light beam incident from the incident side surface is emitted as a planar light beam from one light emitting surface is disposed in the upper layer. If a reflective liquid crystal display unit is arranged below the light emitting surface, a reflective liquid crystal display device using the surface light emitter of the present invention as a front light can be obtained. In addition, a translucent liquid crystal display panel having no reflective layer is disposed in the upper layer, and the surface light emitter of the present invention in which the opposing surface of the plate-like light guide is made light-reflective is provided. By disposing the display panel so as to face the back surface of the display plate, a reflective liquid crystal display device using the surface light emitter as a backlight can be obtained.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. Each drawing referred to in this embodiment is for explaining the idea of the present invention, and the shape and size of each part is different from the actual one.
[0018]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing a surface light emitter according to Embodiment 1 of the present invention.
This surface light emitter 1 is roughly incident on two light source parts 10, 10, a prismatic light guide 20 sandwiched between the light source parts 10, 10, and one side surface (outgoing surface 22) of the light guide 20. It consists of a rectangular plate-shaped light guide 30 that extends with the side surfaces 31 facing each other. In FIG. 1, the surface light emitter 1 is configured symmetrically with respect to the center line (XX).
The light sources 10 and 10 are lamp houses that incorporate LEDs as the light emitting elements 11, and are arranged so as to irradiate light from the irradiation window provided on one side toward the respective light receiving end faces 21 of the light guide 20. ing. Both the light guide 20 and the plate-like light guide 30 are formed from a transparent acrylic resin.
[0019]
FIG. 2 is a perspective view showing the vicinity of the end of the light guide 20. 1 and 2, the light guide 20 is roughly formed into an elongated prismatic shape, and is arranged to face the incident side surface 31 of the plate-like light guide unit 30 (not shown) among the four side surfaces extending in the longitudinal direction. The side surface is an emission surface 22 that emits light incident on the light guide 20, and the side surface facing the emission surface 22 is a reflection surface 23.
The reflecting surface 23 is formed with a plurality of prismatic inclined surfaces 24. Each of the prism-like inclined surfaces 24... Has a ridge line 25 extending in the width direction of the emission surface 22, that is, in the thickness T direction of the light guide 20, so that the light incident on the light guide 20 is directed toward the emission surface 22. It is molded into a shape that reflects uniformly. Although not shown, all three side surfaces of the light guide 20 except the emission surface 22 are covered with a reflective film.
[0020]
Both end faces of the light guide 20 are light receiving end faces 21 that receive light emitted from the light source unit 10. Each of the light receiving end faces 21 and 21 is formed in the shape of a cylindrical convex lens (cylindrical lens) that is convex in the direction of the light source unit 10. In this cylindrical convex lens shape, the direction of the ridge line indicated by YY in FIG. 2 extends in the direction of the thickness T of the light guide 20, and the radius of curvature r is the chord length C of this cylindrical convex lens shape (this In this case, the width is equal to 0.5 to 1.0 times the width W of the light guide 20). Here, the chord length C is the length of the chord of the cross-section arc of the cylindrical convex lens shape, and the width W of the light guide is the separation distance between the emission surface 22 and the reflection surface 23. The cylindrical convex lens shape of the light receiving end face 21 is a feature of this embodiment.
[0021]
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1 showing an example of the liquid crystal display device of the present invention configured by combining the surface light emitter 1 and the liquid crystal display unit 50 of the present embodiment. In FIG. 1 and FIG. 3, the plate-shaped light guide portion 30 is formed in a substantially rectangular flat plate shape, and one side surface thereof is disposed as the incident side surface 31 so as to oppose the light exit surface 22 of the light guide body 20. The light receiving surface of the light guide 30 is formed.
[0022]
One of the plate surfaces of the plate-shaped light guide unit 30 is disposed so as to face the display surface 53 of the liquid crystal display unit 50, and serves as a light emitting surface 32. The outer plate surface facing the light emitting surface 32 is a facing surface 33. A plurality of prismatic inclined surfaces 34 are formed on the facing surface 33. Each of the prism-shaped inclined surfaces 34 is shaped so that the ridge 35 thereof is parallel to the direction in which the exit surface 22 of the light guide 20 extends, and enters the plate-shaped light guide 30 from the light guide 20. The light is uniformly reflected in the direction of the light emitting surface 32.
[0023]
The liquid crystal display unit 50 shown in FIG. 3 includes a liquid crystal display plate 51 and a reflective layer 52 disposed below it. The liquid crystal display plate 51 includes a liquid crystal layer 54, an electrode that drives the liquid crystal layer (not shown), a drive circuit that intermittently applies a potential to the electrode, and a light control plate such as a polarizing film or a color filter. Switching between light transmission and light shielding is performed by the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 54. The configuration and driving method of the liquid crystal display panel 51 are not particularly limited.
As shown in FIG. 4, the reflective layer 52 is continuously formed on the surface of the organic film 55 so that a large number of concave portions 56 a. A reflective film 57 is formed on the surface. The liquid crystal display plate 51 and the reflective layer 52 are stacked so that the display surface 53 of the liquid crystal display plate 51 faces the light emitting surface 32 of the plate-like light guide 30 to constitute a reflective liquid crystal display unit. Yes.
[0024]
Next, the operation of the surface light emitter 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a general light path will be described. LED light emitted from the light source units 10 and 10 is incident from the light receiving end faces 21 and 21 of the light guide 20 and introduced into the light guide 20. Most of the light introduced into the light guide 20 is reflected in the direction of the exit surface 22 by the plurality of prism-like inclined surfaces 24... Formed on the reflection surface 23. Is a belt-like luminous flux L₁And is introduced into the plate-shaped light guide 30 from the incident side surface 31. Most of the light introduced into the plate-shaped light guide 30 is reflected in the direction of the light emitting surface 32 by the plurality of prism-like inclined surfaces 34 formed on the opposing surface 33. Planar luminous flux L₂The display surface 53 of the liquid crystal display unit 50 is irradiated.
[0025]
Of the light irradiating the display surface 53 of the liquid crystal display unit, the light transmitted through the liquid crystal layer 54 without being blocked by the orientation of the liquid crystal molecules reaches the reflection layer 52, is reflected by the reflection layer 52, and is again reflected by the liquid crystal layer 54. , And further passes through the plate-like light guide 30 and goes straight. Since the plate-shaped light guide 30 can transmit the reflected light from the liquid crystal display unit that is incident substantially perpendicular to the plate surface, the image light L formed by the liquid crystal layer 54 is patterned._ThreeIs emitted to the outside from the facing surface 33 and is visually recognized.
The plate-shaped light guide 30 has anti-reflection to prevent haze and glare caused by extraneous reflection and scattering of outside light and light source light on the side surfaces other than the incident side surface 31 and the upper and lower plate surfaces, and to increase the image contrast. A film may be provided.
[0026]
In the surface light emitter 1 of the above-described embodiment, in order to investigate the effect of the shape of the light receiving end face 21 of the light guide 20, prototypes of the light guide with various curvature radii r of the cylindrical convex lens shape are created and emitted. The brightness and distribution of light emitted from the surface 22 as a band-like light beam were measured. The brightness of the emitted light is measured by dividing the length (half length) from one end portion to the center line XX in the longitudinal direction of the emission surface 22 into 17 equal parts, which are used as measurement points, as shown in FIG. In addition, at each measurement point, the luminance was measured by moving the measurement visual field within a range of ± 20 ° from the vertical line to the longitudinal direction of the emission surface 22, and the average value was taken as the luminance at the measurement point.
[0027]
(Measurement example 1: Average emitted light brightness)
The brightness measured at each measurement point in the example in which the radius of curvature r of the light receiving end face 21 was changed within the range of 0.5C to 2.5C (C is the chord length) and the comparative example in which the light receiving end face 21 was flat. Then, averaging was performed for each radius of curvature, and the average luminance of the strip-like light beam emitted from the entire emission surface 22 at each specific curvature radius (r / C) was obtained. The measurement results are shown in FIG.
From the result of FIG. 6, the light guide 20 of the present embodiment in which the light receiving end face 21 is formed into a cylindrical convex lens shape has the light incident on the plate-shaped light guide unit 30 from a conventional light guide with a flat light receiving end face. It can be seen that the average luminance is clearly superior, and that the average luminance is improved by 13% or more over the conventional light guide, particularly within the range of 0.5 r / C to 1.0 r / C.
[0028]
(Measurement Example 2: Uniformity of emitted light brightness)
The brightness of the light emitted at each measurement point is measured for an example in which the radius of curvature r of the light receiving end face 21 is changed within a range of 0.5C to 2.5C and a comparative example in which the light receiving end face 21 is flat. The ratio (min / max) between the minimum value (min) and the maximum value (max) among the luminances of the 17 measurement points at the respective radii of curvature is calculated, and the emitted light luminance along the longitudinal direction of the light guide is calculated. It was used as an index of uniformity. The min / max of the comparative example was 0.3. The higher the min / max value, the higher the uniformity.
The measurement results are shown in FIG.
From the result of FIG. 7, the light guide 20 of the present embodiment in which the light receiving end face 21 is formed into a cylindrical convex lens shape is emitted light intensity along the longitudinal direction of the light guide from a conventional light guide with a flat light receiving end face. It can be seen that the uniformity of the output is clearly superior and the partial output unevenness is reduced.
[0029]
(Measurement Example 3: Uniformity of emitted light in the longitudinal direction)
In relation to the measurement example 2, the emitted light intensity at each of the 17 measurement points is the same as that of the light guide having the curvature radius r of 0.6C, which is an example of this embodiment, and the conventional light receiving end face is flat. Measured for the light guide.
The measurement results are shown in FIG. The measurement position was displayed with the half length of the light guide as 1.
From the result of FIG. 8, although the tendency which a brightness | luminance raises toward the center part of a light guide is seen also in the case of an embodiment and a comparative example, in the case of an embodiment, an edge part and a center part are compared with a comparative example. It can be seen that the difference in luminance output is small, and the uniformity of luminance is improved over the entire length of the strip-shaped light flux.
[0030]
From the results of Measurement Example 1 to Measurement Example 3 described above, the light guide body of the present embodiment in which the light receiving end surface is formed into a cylindrical convex lens shape has an emitted light luminance that is higher than that of a conventional light guide with a flat light receiving end surface. It can be seen that the luminance is uniform and the luminance uniformity is improved over the entire belt-shaped light flux. The effect is particularly remarkable when the radius of curvature of the cylindrical convex lens portion is in the range of 0.5 to 1.0 times the chord length.
In general, if a convex lens is inserted in the path of diffused light from a light source, it is expected that the light traveling straight will increase as a result of convergence of the diffused light. However, in the configuration of the light guide, light that travels straight in the longitudinal direction in the light guide is not reflected on the reflecting surface 23 and is wasted. The present invention overturns this expectation and unexpectedly finds that by placing a convex lens in the light path, the light output from the exit surface 22 is increased and the luminance unevenness is improved over the entire belt-shaped light flux. It is a fallen thing.
[0031]
(Embodiment 2)
The surface light emitter of Embodiment 2 has the same configuration as that of Embodiment 1 except that the shape of the light receiving end face of the light guide is different. Therefore, here, the light receiving end face shape of the light guide will be mainly described in detail.
FIG. 9 is a perspective view showing the vicinity of one light receiving end face of the light guide 20 in this embodiment. In FIG. 9, the light guide 20 has a side surface disposed facing the end surface (not shown) of the plate-shaped light guide portion among the four side surfaces extending in the longitudinal direction as in the case of the first embodiment. The side surface opposite to the emission surface 22 is a reflection surface 23. The reflecting surface 23 is formed with a plurality of prismatic inclined surfaces 24. Each of the prism-like inclined surfaces 24 has a ridge line extending in the thickness T direction of the light guide 20 as in the first embodiment, and reflects light incident on the light guide 20 toward the exit surface 22 side. It is molded into. Although not shown, all three side surfaces of the light guide except the emission surface 22 are covered with a reflective film.
[0032]
The light receiving end face 26 of the light guide 20 is disposed at a position for receiving light emitted from a light source (not shown). The light receiving end face 26 of the second embodiment is formed in the shape of two cylindrical convex lenses 26a and 26b that are convex in the direction of the light source. The cylindrical convex lenses 26 a and 26 b both have ridge line directions Za and Zb extending in the thickness T direction of the light guide 20. The curvature radii of the cylindrical convex lenses 26a and 26b may be the same or different, and their respective chord lengths C (in this case, the chord length C is the half width W / 2 of the light guide 20, respectively). May be different) within a range of 0.5 to 1.0 times.
[0033]
When the light guide of the second embodiment is lit on the display surface of the reflective liquid crystal display unit in the same manner as in the first embodiment, the light guide is substantially bright and free from illumination unevenness as in the first embodiment. A lighting effect was obtained.
[0034]
(Embodiment 3)
The surface light emitter of Embodiment 3 has the same configuration as that of Embodiment 1 except that the shape of the light receiving end face of the light guide is different. Therefore, here, the light receiving end face shape of the light guide will be mainly described in detail.
FIG. 10 is a perspective view showing the vicinity of one light receiving end face of the light guide 20 in this embodiment. In FIG. 10, the light guide 20 has a side surface disposed opposite to an end surface (not shown) of the plate-shaped light guide portion among the four side surfaces extending in the longitudinal direction as in the case of the first embodiment. The side surface opposite to the emission surface 22 is a reflection surface 23.
[0035]
The light receiving end face 27 of the light guide 20 is disposed at a position for receiving light emitted from a light source (not shown). The light receiving end face 27 of the third embodiment is formed in the shape of a spherical convex lens that is convex in the direction of the light source. In this spherical convex lens shape, the radius of curvature is in the range of chord length C, in this case 0.5 to 1.0 times the diagonal length of the light guide 20.
[0036]
When the light guide of the third embodiment is lit on the display surface of the reflective liquid crystal display unit in the same manner as in the first embodiment, the light guide is substantially bright and free from illumination unevenness as in the first embodiment. A lighting effect was obtained.
[0037]
(Embodiment 4)
The surface light emitter of Embodiment 4 has the same configuration as that of Embodiment 1 except that the light receiving end face shape of the light guide is different. Therefore, here, the light receiving end face shape of the light guide will be mainly described in detail.
FIG. 11 is a plan view showing the vicinity of the light receiving end face of the light guide 20 in this embodiment. In FIG. 11, among the four side surfaces extending in the longitudinal direction in the light guide 20 as in the case of the first embodiment, the side surface disposed facing the incident side surface 31 of the plate-shaped light guide unit 30 emits light. The side surface facing the emission surface 22 is a reflection surface 23.
[0038]
The light receiving end face 28 of the light guide 20 is disposed at a position for receiving the light emitted from the light source unit 10. The light receiving end face 28 of the fourth embodiment is formed in the shape of a convex prism that is convex in the direction of the light source unit 10. The ridge line of the convex prism extends in the width direction of the emission surface 22. The elevation angles θ and θ on both sides of the bottom of the convex prism shape may be the same or different, but are in the range of 2 ° to 40 °.
[0039]
Next, the operation of the surface light emitter of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a general light path will be described. LED light emitted from the light source unit 10 enters from the light receiving end face 28 of the light guide 20 and is introduced into the light guide 20. Most of the light introduced into the light guide 20 is reflected in the direction of the emission surface 22 by the plurality of prism-like inclined surfaces 24... Formed on the reflection surface 23, and this entire surface is reflected from the emission surface 22. The light is emitted as a luminous band-shaped light flux and is introduced into the plate-shaped light guide 30 from the incident side surface 31 of the plate-shaped light guide 30. Most of the light introduced into the plate-like light guide 30 is reflected in the direction of the light emitting surface 32 by the plurality of prism-like inclined surfaces 34 formed on the opposing surface 33, and from the light emitting surface 32, the entire surface is reflected. A display surface of a liquid crystal display unit (not shown) is irradiated as a planar light beam that shines.
[0040]
Of the light irradiating the display surface of the liquid crystal display unit, the light transmitted without being blocked by the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer reaches the reflective layer, is reflected by this reflective layer, passes through the liquid crystal display plate again, Further, the light travels straight through the plate-shaped light guide 30, and is emitted from the facing surface 33 to the outside for visual recognition. This plate-shaped light guide 30 prevents haze and glare caused by extraneous reflection and scattering of outside light and light source light on the side surfaces other than the incident side surface 31 where light enters from the light guide and the upper and lower plate surfaces. An antireflection film may be provided to increase the image contrast.
[0041]
In the light guide of the above-described embodiment, prototypes in which the elevation angle θ of the light receiving end face 27 of the light guide was variously changed were created, and the luminance of light emitted as a strip-shaped light beam from the emission surface 22 was measured. However, the elevation angles θ and θ of both convex prisms were the same.
As in the case of the first embodiment, the luminance is measured by dividing the length (half length) from one end to the center line XX in the longitudinal direction of the emission surface 22 into 17 equal parts, At each measurement point, the luminance was measured by moving the measurement field of view within a range of ± 20 ° from the vertical line to the longitudinal direction of the emission surface 22, and the average value was taken as the luminance at the measurement point.
[0042]
(Measurement Example 5: Average emitted light brightness)
The elevation angle θ of the light receiving end face 28 is changed within a range of 0 ° to 50 °, the emitted light luminance output at each measurement point is measured, and the average value of the luminance is calculated for each elevation angle. The average luminance of the strip-shaped light beam emitted from the entire emission surface 22 at the elevation angle was obtained. A comparative example is the case of a flat surface with an elevation angle θ of 0 °.
The measurement results are shown in FIG.
From the result of FIG. 12, the light guide of the present embodiment in which the light receiving end face 28 is shaped into a convex prism shape has an average luminance of light incident on the plate-like light guide 30 from a conventional light guide with a flat light receiving end face. It can be seen that the average emitted light luminance is clearly improved over the conventional light guide in the range of 2 ° to 40 °. In particular, when the elevation angle is in the range of 20 ° to 30 °, the average emitted light luminance is improved by 13% compared to the conventional light guide.
[0043]
(Measurement Example 6: Uniformity of luminance)
The brightness of light emitted at each measurement point is measured for an example in which the elevation angle θ of the light receiving end face 28 is changed within a range of 2 ° to 50 ° and a comparative example (θ = 0 °) in which the light receiving end face is flat. Then, the ratio (min / max) of the minimum value (min) and the maximum value (max) among the luminances of the 17 measurement points at each elevation angle θ is calculated, and the emitted light along the longitudinal direction of the light guide It was used as an index of luminance uniformity. The min / max of the comparative example was 0.3. The higher the min / max value, the higher the uniformity.
The measurement results are shown in FIG.
From the result of FIG. 13, the light guide of the present embodiment in which the light receiving end face 28 is shaped into a prism shape is more uniform in emitted light brightness along the longitudinal direction of the light guide than the conventional light guide with a flat light receiving end face. It can be seen that partial output unevenness is reduced.
[0044]
(Measurement Example 7: Uniformity of emitted light brightness in the longitudinal direction)
In relation to the measurement example 6, the emitted light intensity at each of the 17 measurement points is the same as that of the conventional type in which the elevation angle of the end face prism as an example of this embodiment is 30 ° and the light receiving end face is flat. Measured for the light guide.
The measurement results are shown in FIG. The measurement position was displayed with the half length of the light guide as 1.
From the result of FIG. 14, in the case of the comparative example, there is a tendency that the luminance gradually increases toward the central portion of the light guide. On the other hand, in the case of this embodiment, the luminance at the end and the central portion is high, and the luminance is reduced at the middle portion, which is about the same as the comparative example, but the difference in the emitted light luminance is small throughout the entire area, and the total length of the strip-shaped light flux It can be seen that the luminance uniformity is improved.
[0045]
From the results of Measurement Example 5 to Measurement Example 7 described above, the light guide of the present embodiment in which the light receiving end face of the light guide is shaped into a prism shape has a higher emission light intensity than the conventional light guide with a flat light receiving end face. It can be seen that the uniformity of the emitted light luminance is improved over the entire belt-shaped light flux. The effect was particularly remarkable when the elevation angle was in the range of 2 ° to 40 °.
[0046]
(Embodiment 5)
The surface light emitter of Embodiment 5 has the same configuration as that of Embodiment 1 except that the shape of the light receiving end face of the light guide is different. Therefore, here, the light receiving end face shape of the light guide will be mainly described in detail.
FIG. 15 is a plan view showing the vicinity of the light receiving end face of the light guide 20 in this embodiment. In FIG. 15, in the light guide 20, among the four side surfaces extending in the longitudinal direction as in the case of the first embodiment, the side surface disposed facing the light receiving end surface 31 of the plate-shaped light guide unit 30 is the emission surface 22. The side surface facing the emission surface 22 is a reflection surface 23. The reflecting surface 23 is formed with a plurality of prismatic inclined surfaces 24.
[0047]
The light receiving end face 29 of the light guide 20 is disposed at a position for receiving the light emitted from the light source unit 10. The light receiving end face 29 of the fifth embodiment is formed into two convex prism shapes 29 a and 29 b that are convex in the direction of the light source unit 10. In both the convex prism shapes 29 a and 29 b, the direction of the ridge line extends in the thickness direction of the light guide 20. The elevation angles of the convex prism shapes 29a and 29b may be the same or different, but both are within the range of 2 ° to 40 °.
[0048]
When the surface light emitter of Embodiment 5 is lit on the display surface of the reflective liquid crystal display unit in the same manner as in Embodiment 1, it is substantially bright and free from illumination unevenness as in Embodiment 1. A lighting effect was obtained.
[0049]
(Embodiment 6)
The surface light emitter of Embodiment 6 has the same configuration as that of Embodiment 1 except that the light receiving end face shape of the light guide is different. Therefore, here, the light receiving end face shape of the light guide will be mainly described in detail.
FIG. 16 is a plan view showing the vicinity of the light receiving end face of the light guide 20 in this embodiment. In FIG. 9, among the four side surfaces extending in the longitudinal direction as in the case of the first embodiment, the light guide 20 has a side surface disposed opposite to the light receiving end surface 31 of the plate-shaped light guide unit 30. The side surface facing the emission surface 22 is a reflection surface 23.
[0050]
The light receiving end face 40 of the light guide 20 is disposed at a position for receiving light emitted from the light source unit 10. The light receiving end surface 40 of Embodiment 6 is a composite convex surface shape in which a lens portion 40a having the shape of a four-divided cylindrical convex lens and a prism portion 40b having a shape of one side inclined surface are combined to form a single convex surface. It has become. Here, the “four-divided cylindrical convex lens portion” is a shape obtained by dividing a cylinder into four equal parts along the axis. The convex ridgeline formed by combining the lens portion 40a and the prism portion 40b extends in the thickness direction of the light guide 20 (that is, the direction perpendicular to the width W). The relationship between the curvature radius r of the lens portion 40a and the base length L of the prism portion 40b on the light receiving end faces of the light guides 6A, 6B, and 6C manufactured as prototypes is displayed as a ratio to the width W of the light guide 20 in FIG. .
[0051]
When the surface light emitter of Embodiment 6 is turned on on the display surface of the reflective liquid crystal display unit regardless of the shape of the light receiving end surface of the light guide 6A, 6B, or 6C shown in FIG. As in the case of Embodiment 1, a lighting effect that is bright and free from uneven illumination was obtained.
[0052]
(Embodiment 7)
The surface light emitter of the seventh embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the light receiving end face shape of the light guide is different. Therefore, here, the light receiving end face shape of the light guide will be mainly described in detail.
FIG. 17 is a plan view showing the vicinity of the light receiving end face of the light guide 20 in this embodiment. In FIG. 17, in the light guide 20, among the four side surfaces extending in the longitudinal direction as in the case of the sixth embodiment, the side surface disposed facing the light receiving end surface 31 of the plate-shaped light guide unit 30 is the emission surface 22. The side surface facing the emission surface 22 is a reflection surface 23.
[0053]
The light receiving end face 41 of the light guide 20 is disposed at a position for receiving the light emitted from the light source unit 10. In the light receiving end surface 41 of the seventh embodiment, as in the sixth embodiment, a lens portion 41a having a quadrant cylindrical convex lens shape and a prism portion 41b having a one-side inclined surface shape are combined to form a single convex surface. It has a complex convex shape. However, the arrangement order of the lens part 41a and the prism part 41b toward the plate-like light guide part 30 is reversed from that in the sixth embodiment. That is, the lens part 41a is arranged on the plate-like light guide part 30 side. The relationship between the radius of curvature r of the lens portion 41a and the base length L of the prism portion 41b at the light receiving end faces of the light guides 7A, 7B, and 7C manufactured as prototypes is displayed as a ratio to the width W of the light guide 20 in FIG. .
[0054]
When the surface light emitter of Embodiment 7 is turned on over the display surface of the reflective liquid crystal display unit, the light receiving end surface of the light guide is any of 7A, 7B, and 7C shown in FIG. As in the case of Embodiment 1, a lighting effect that is bright and free from uneven illumination was obtained.
[0055]
(Embodiment 8)
The surface light emitter of the eighth embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the light receiving end face shape of the light guide is different. Therefore, here, the light receiving end face shape of the light guide will be mainly described in detail.
FIG. 18A is a plan view showing the vicinity of the light receiving end face of the light guide 20 in this embodiment. In FIG. 18A, the light guide 20 has a side surface disposed opposite to the light receiving end surface 31 of the plate-shaped light guide unit 30 among the four side surfaces extending in the longitudinal direction as in the case of the first embodiment. A light exit surface 22 is provided, and a side surface facing the light exit surface 22 is a reflective surface 23.
[0056]
The light receiving end face 42 of the light guide 20 is disposed at a position for receiving light emitted from the light source unit 10. In the light receiving end surface 42 of the eighth embodiment, a lens portion 42a having the shape of a four-divided cylindrical convex lens and a prism portion 42b having the shape of a one-side inclined surface are combined to form a single convex surface. Are arranged symmetrically with the prism portions 42b, 42b inside. In either case, the direction of the ridge line extends in the thickness direction of the light guide 20 (that is, the direction perpendicular to the width W).
[0057]
The arrangement order of the light receiving end faces 42 shown in FIG. 18A is from the plate-like light guide 30 side.
[Lens 42a-Prism 42b-Prism 42b-Lens 42a]
It has become. As a prototype example, the arrangement order of the lens part 42a and the prism part 42b is changed as shown in FIGS. 18B to 18D, respectively. However, the lens part 42a and the prism part 42b are always combined, and A light guide was formed so as to form a convex surface of the strip. The relationship between the figure number and the combination is shown below.
FIG. 18B: [Lens part 42a-Prism part 42b-Lens part 42a-Prism part 42b]
FIG. 18C: [Prism part 42b-Lens part 42a-Lens part 42a-Prism part 42b]
FIG. 18D: [Prism part 42b-Lens part 42a-Prism part 42b-Lens part 42a]
[0058]
As for the surface light emitter of the eighth embodiment, any combination shown in FIGS. 18 (a) to 18 (d) is lit on the display surface of the reflective liquid crystal display unit, and is turned on. The lighting effect was obtained in substantially the same manner as in the case with no illumination unevenness.
[0059]
【The invention's effect】
  Of the present inventionSurface emissionBodyLight guideThe light incident from the light receiving end surface is configured to be emitted from the output surface as a band-shaped light flux, and the light receiving end surface is formed in a convex shape, so that it is emitted from the output surface compared to a conventional light guide with a flat end surface. The brightness and uniformity of the strip-shaped luminous flux are improved.
  The surface light emitter of the present invention isGuidanceAn optical body and a plate-shaped light guide, and the plate-shaped light guide is configured to receive a strip-shaped light beam emitted from the light guide from an incident side surface and emit the light from the plate surface as a planar light beam. Therefore, the luminance and uniformity of the planar light beam emitted from the plate surface of the plate-shaped light guide unit are improved as compared with the conventional surface light emitter using a light guide having a flat end surface.
  Since the liquid crystal display device of the present invention includes the surface light emitter of the present invention and a liquid crystal display unit, the display image is brighter and the brightness is uniform than those using the conventional surface light emitter. It has improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a surface light emitter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the vicinity of the end of the light guide according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal display device of the present invention configured by combining the surface light emitter of the embodiment and a liquid crystal display unit.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a reflective layer used in the liquid crystal display device.
FIG. 5 is a plan view showing a method for measuring the luminance of outgoing light emitted from an outgoing surface of a light guide.
FIG. 6 is a graph showing measurement results of average emitted light luminance.
FIG. 7 is a graph showing measurement results of uniformity of emitted light luminance.
FIG. 8 is a graph showing measurement results of luminance uniformity of emitted light in the longitudinal direction of the light guide.
FIG. 9 is a perspective view showing the vicinity of the light receiving end face of the light guide in the second embodiment.
FIG. 10 is a perspective view showing the vicinity of a light receiving end face of a light guide in a third embodiment.
FIG. 11 is a plan view showing the vicinity of a light receiving end face of a light guide in a fourth embodiment.
FIG. 12 is a graph showing measurement results of average emitted light luminance.
FIG. 13 is a graph showing measurement results of uniformity of emitted light luminance.
FIG. 14 is a graph showing measurement results of luminance uniformity of emitted light in the longitudinal direction of the light guide.
FIG. 15 is a plan view showing the vicinity of a light receiving end face of a light guide in a fifth embodiment.
FIG. 16 is a plan view showing the vicinity of a light receiving end face of a light guide body in a sixth embodiment.
FIG. 17 is a plan view showing the vicinity of the light receiving end face of the light guide in the seventh embodiment.
FIGS. 18A to 18D are plan views showing the vicinity of the light receiving end face of the light guide according to the eighth embodiment.
FIG. 19 is a perspective view illustrating an example of a conventionally used liquid crystal display device.
20A is a plan view of a part of the conventional liquid crystal display device as viewed from the display surface side, and FIG. 20B is a cross-sectional view taken along the line XX.
[Explanation of symbols]
10 ... light source part,
20 ... light guide, 21 ... light-receiving end face, 22 ... emission surface, 23 ... reflection surface,
30 ... Plate-shaped light guide part, 31 ... Incident side surface, 32 ... Light emitting surface, 33 ... Opposite surface,
50 ... Liquid crystal display unit, 51 ... Liquid crystal display panel, 52 ... Reflective layer.

Claims

A light source unit that emits light;
The light irradiated from the light source unit is received by the light receiving end surface, the light incident from the light receiving end surface is reflected by a plurality of prism-like inclined surfaces provided on one side surface along the longitudinal direction, and the reflected light is A columnar light guide configured to be emitted as a strip-shaped light beam from an emission surface facing one side surface ;
A strip-shaped light guide configured to receive the strip-shaped light beam emitted from the light exit surface of the light guide on one side surface and emit the strip-shaped light beam as a planar light beam from one plate surface; and
The light receiving end surface of the light guide has one or more cylindrical convex lenses whose ridge lines extend in a direction parallel to the emission surface, one or more convex prisms whose ridge lines extend in a direction parallel to the emission surface, or one or more A surface light emitter characterized by being provided with any convex shape of a spherical convex lens .

2. The surface light emitter according to claim 1, wherein a radius of curvature of the cylindrical convex lens is in a range of 0.5 to 1.0 times a chord length.

2. The surface light emitter according to claim 1, wherein an elevation angle across the bottom of the convex prism is in a range of 2 ° to 40 °.

2. The surface light emitter according to claim 1, wherein a radius of curvature of the spherical convex lens is in a range of 0.5 to 1.0 times a chord length.

A convex ridge line formed by combining a convex lens portion having a shape of a quadrant cylindrical convex lens obtained by dividing a cylinder into four equal parts along an axis and a prism portion having a shape of a one-side inclined surface on the light receiving end surface. 2. The surface light emitter according to claim 1, wherein one or more complex convex shapes extending in a direction parallel to the emission surface are provided.

The plurality of prism-like inclined surfaces have a ridge line extending in a direction parallel to the emission surface, and one side sandwiching the ridge line is a gentle slope part, and the other side is a steep slope part steeper than the gentle slope part. The surface light emitter according to any one of claims 1 to 5.

The other plate surface of the plate-shaped light guide part is provided with a plurality of prism-shaped inclined surfaces for reflecting the strip-shaped light beam received by the one side surface toward the one plate surface. Item 7. The surface light emitter according to any one of Items 1 to 6.

The plurality of prism-like inclined surfaces provided in the plate-like light guide portion have ridge lines extending in a direction parallel to the longitudinal direction of the light guide, one side sandwiching the ridge line is a gentle slope portion, and the other side is the 8. The surface light emitter according to claim 7, wherein the surface light emitter is steeper than the gentle slope.

The surface light emitter according to any one of claims 1 to 8, wherein a side surface of the light guide body excluding the emission surface among the side surfaces along the longitudinal direction is covered with a reflective film.

The said light source part is arrange | positioned at the both ends of the longitudinal direction of the said light guide, The surface light-emitting body as described in any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned.

A liquid crystal display device comprising the surface light emitter according to claim 1 and a liquid crystal display unit.

The liquid crystal display unit has a liquid crystal display plate and a reflective layer disposed in a lower layer of the liquid crystal display plate,
The liquid crystal display device according to claim 11, wherein the surface light emitter is disposed such that one plate surface of the plate-shaped light guide portion faces a display surface of the liquid crystal display unit.