JP2007194119A - 面発光装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 導光板の中心部分での光量不足を補うような面発光装置を提供すること目的とする。
【解決手段】 本発明の面発光装置は、略平板状の透明板材からなり、光射出面となる主面に対して斜めに傾斜した傾斜面を端部に有するように形成された導光板と、前記導光板の前記光射出面側から見た場合に前記傾斜面と少なくとも一部が重なるように配設され前記傾斜面に対して光を射出させる光照射部を有することを特徴とする。端部に傾斜面が形成されることで、導光板の面内方向への光反射ができ、大画面用の導光板でも中央部を明るくできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は面状光を射出する面発光装置に関し、特に複数の発光素子を直線状に並べた光源を面状光として出力する面発光装置に関する。

最近では、液晶表示装置のバックライトなどの光源として、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）や冷陰極管などで光を発生させ、その発光ダイオード素子や冷陰極管からの光を面状に発光させる面発光装置が用いられている。このような面発光装置においては、通常、導光板の一側面に発光ダイオード素子などが並べられるように配列され、その側面から入射した光が導光板の一方の主面で反射して対向する側の主面より射出する。導光板の一方の反射を行う主面には、複数の反射用のドットが形成され、この複数のドットによって側面から入射した光が射出面に対して反射されることになる。

このような反射用のドットを形成した導光板としては、ドットを一定の分布密度を有する領域として定義される帯状領域が形成されるように配置し、各帯状領域においてドットにより形成される間隔が隣接する帯状領域とは異なるように設定して、輝線の発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、導光板の反射面の光拡散ドットパターンとしては、光源から離れるに従ってドットの面積を順次拡大し、光源からより離れた領域における光拡散用の面積を増大させている技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。更に、導光板自体に斜面を形成したものを採用し、出射面や入射面を側面から入射した光が分散した位置で反射できるように構成したものも知られている（例えば、特許文献３参照。）。また、中央部で光がとどかなくなるような問題を中央部分で薄肉となるようなＶ字型の溝を形成するような技術も知られている（例えば、特許文献４参照。）。

特開２００３−４３２６６号公報 特開平８−２７１８９３号公報 特開平６−３１４０６９号公報 特開２００１―２２８４７７号公報

一般に導光板を用いることで、安定した光のガイドが可能であり、部品の組み立てに際してもアセンブリにかかる部分の中心に導光板が存在することで、例えば導光板の端面や表面に対して部品を位置合わせして行くことができ、その組み立て精度を高めることも可能である。しかしながら、面発光装置を比較的に大型の看板に用いる場合には、大型の看板全体を光らせる必要があることから、サイズが大型となる導光板が不可欠である。しかしながら、比較的に大型の導光板を採用した場合では、光源に近い位置である導光板の端部における光強度を得ることは容易なものの、光源に遠い位置にある導光板の中心部における光強度が低下してしまう。このため従来の技術では、比較的に大型の面積で中心部も端部も均一な面発光の輝度を得ることが困難とされていた。また、大型サイズの導光板は、材料となる透明樹脂材の価格も高くなる傾向にあり、全体的なコスト増を招くことにつながり易い。

そこで、本発明は、従来の技術における導光板を用いた面発光装置の様々な問題を解決し、特に導光板の中心部分での光量不足を補うような面発光装置を提供すること目的とする。

本発明の面発光装置は、上述の技術的な課題を解決するため、略平板状の透明板材からなり、光射出面となる主面に対して斜めに傾斜した傾斜面を端部に有するように形成された導光板と、前記導光板の前記光射出面側から見た場合に前記傾斜面と少なくとも一部が重なるように配設され前記傾斜面に対して光を射出させる光照射部を有することを特徴とする。

本発明の面発光装置の好適な実施形態においては、前記光照射部は、複数の発光ダイオード素子を略直線状に並べて配置した構造を有するものとすることができ、前記光射出面となる主面に対する前記傾斜面の傾斜角度は例えば３０乃至６０度の角度、より望ましくは４０乃至５０度の角度に設定することができ、更には導光板の形成材料の屈折率に応じて、前記導光板の前記光射出面側から見た場合に光照射部から前記導光板の前記光射出面側に直接透過する光が抑制され、光照射部からの光の出力の大部分が傾斜面で導光板の面内方向に向かうような角度であれば良い。

また本発明の他の面発光装置は、上述の技術的な課題を解決するため、透明板材からなり平板状に並べて配置される複数の略矩形状の導光板を有し、前記導光板の端部同士が隣接する部分に光射出面となる主面に対して斜めに傾斜した傾斜面を該導光板の端部に形成し、前記導光板の前記光射出面側から見た場合に前記傾斜面と重なるように配設され前記傾斜面に対して光を射出させる光照射部を有することを特徴とする。導光板は、単独で使用されるような形態であっても良く、複数枚の導光板を並べて配置して大型のパネルを構成するようなものであっても良い。

さらに、本発明のまた他の面発光装置は、上述の技術的な課題を解決するため、略平板状の透明板材からなり、光射出面となる主面に対して斜めに傾斜した一対の傾斜面を断面略Ｖ字状の溝若しくは孔を形成するように形成した導光板と、前記導光板の前記光射出面側から見た場合に前記溝と重なるように配設され前記傾斜面に対して光を射出させる光照射部を有することを特徴とする。

本発明の面発光装置によれば、光射出面となる主面に対して斜めに傾斜した傾斜面を有する端部により、光照射部を導光板の光射出面側から見た場合に該傾斜面と少なくとも一部が重なるように配設されていても、光照射部から導光板の光射出面側へ直接透過する光の大部分は抑制され、導光板の面内方向に光を反射させるようにすることができる。その結果、周囲に光源を配置しただけでは暗くなりがちな光照射面の中央部についても、例えば導光板を並べて配置した装置構造とすることで、傾斜面を有する端部を光射出面内に配置するようなことができ、中央部の輝度低下を防ぐことができ、ひいては表示装置の大型化を図ることができる。

本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態の面発光装置の要部斜視図である。図１に示すように、本実施形態の面発光装置では、光射出部として機能する複数の発光ダイオード素子１１が略直線状に並べて配置されており、一対の導光板１２、１３がその直線状に並べられた複数の発光ダイオード素子１１の両側に配設された構造とされている。

発光ダイオード素子１１は、図１中に上方向となる、導光板１２、１３の光射出面１８、１９の略法線方向に光を射出する構造を有している。発光ダイオード素子１１は、図１において円筒状で示しているが、他の形状でも良く、例えば平板状や弾丸状の光発生部を有する構造であっても良い。また、導光板１２、１３の光射出面１８、１９の略法線方向に光を射出するような構造の発光ダイオードであれば他の構造であっても良い。

導光板１２、１３の端部には、光射出面となる主面に対して斜めに傾斜した傾斜面１４、１５が形成されている。この傾斜面１４、１５は導光板１２、１３の光射出面１８、１９に対して３０度乃至６０度、より望ましくは４０度乃至５０度の傾きをもって形成される。傾斜面１４、１５の上側となる導光板１２、１３の端部には、突き合わせ面１６、１７が形成され、この突き合わせ面１６、１７を突き合わせる形で、一対の導光板１２、１３が接合され、各導光板１２、１３の光射出面１８、１９が面一となるようにそれぞれ支持される。

ここで導光板１２、１３は、互いに対向する光射出面１８、１９とその光射出面の裏面側となる反射面をそれぞれ主面とする透明合成樹脂からなる板状部材であり、図示を省略しているが、反射面に対向する位置には反射板が形成され、側部より導入された光を光射出面１８、１９側に反射するための反射ドットも形成される。導光板１２、１３の構成材料としては、例えばポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート（PMMA）などのアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂(PS)、スチレン・アクリロニトリル樹脂(SAN)、ウレタン樹脂、シクロオレフィン樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂、非晶性フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビニルエステル樹脂などの各種の透明性高分子材料を用いることができ、これらの変性材料や複数の樹脂材料の組み合わせであっても良い。また、導光板の一部若しくは全面に蛍光材料を含有するような構造を有していても良い。

また、本実施形態においては、端部に傾斜面１４、１５を形成する必要があることから、斜めに切断した透明板材と例えば突き合わせ面１６、１７程度の厚みを有する透明板材を貼り合わせた構造の複合材料を用いることもできる。さらに二枚の板材の貼り合わせ部分に側部より導入された光を光射出面１８、１９側に反射するための反射ドットや散光用のシートを介在させるような構造にしても良い。また、傾斜面１４、１５に反射防止膜などを形成することも可能である。

図２はこのような構造の面発光装置を平面状に並べて配置した装置を示す平面図であり、全体として一体の大型の発光面積を有する面発光装置となっている。図２に示すように、それぞれ略矩形状の導光板２０が２行３列となるように平面状に並べて配置されており、これら６つの集合体の外周部には、水平方向を光の射出方向とする光照射部２１が形成され、これら６つの集合体の外周以外の内側に境界部分には、傾斜面が形成されると共に該傾斜面にその一部が重なるように配置される光照射部２２が形成される。この光照射部２２は光の射出方向が導光板の主面の法線方向である。

傾斜面が形成される隣接する導光板２０同士の間の領域に、重なるように光照射部２２を配置することで、光照射部２２から射出した光を斜面部で反射させて導光板２０の面内方向に反射させ、導光板２０の図示しない反射ドットなどによりさらに反射させて、導光板２０の光射出面を面発光させる。このとき、光照射部２２の位置は大型の発光面積を有する面発光装置の内側であることから、中央部に近い部分でも、光照射部２２との距離が比較的に近くなるため、大画面の中央部が暗くなることを未然に防止することができる。光の射出側から導光板方向を見た場合には、その裏面側の光照射部２２からの光の大部分は傾斜面によって反射され直接透過しないことから、光照射部２２の光射出方向が導光板の主面の法線方向であるにもかかわらず、傾斜面の部分は他の部分と同等の明るさをもって発光することになり、面発光の光分布の均一性に優れることになる。

図３は光照射部と導光板の位置関係を示す図である。光照射部を構成する発光ダイオード素子３１は略円筒形状であり、図３に示すように導光板３２の光射出面側から見た場合に円形状である。この発光ダイオード素子３１は例えば複数の素子が直線状に並んで構成される光照射部の一部を取り出して示したものである。発光ダイオード素子３１は、導光板３２の光射出面側から見た場合に半球部分が導光板３２の端部と重なるような位置関係で配設されている。図３で導光板からはみ出している側に、もう一方の導光板が同様に発光ダイオード素子３１と重なるように配設される。

図４は他の面発光装置の一例を示す断面図である。端部に傾斜面４５、４７を有する導光板４４、４６が平面状に並べられるように配設され、これら一対の傾斜面４５、４７が位置する領域に対応して、光の射出方向を導光板４４、４６の表面側とする発光ダイオード素子４３が取り付けられている。また、導光板４４の図中左側の端部は、他の導光板に隣接しない端部であり、この導光板４４の端部には光の射出方向を導光板の面内方向とする発光ダイオード素子４２が配設されている。また、各導光板４４、４６の底部側には、各導光板から裏面側に反射してきた光を表面側に反射するための反射板４８、４９が設けられている。

このように１つの導光板４４に対して複数の光射出部となる発光ダイオード素子４２、４３から光を入射させる構造とすることができ、特に発光ダイオード素子４３の光射出方向が導光板４４、４６の主面の法線方向であるにもかかわらず、傾斜面４５、４７の部分は他の部分と同等の明るさをもって発光することになり、面発光の光分布の均一性に優れることになる。

図５は、他の面発光装置の例であり、光を射出する発光ダイオード素子５１に対応して一対の傾斜面が対向してなる断面Ｖ字状の溝若しくは孔５３が導光板５２に形成される。このような導光板５２の端部でない位置に断面Ｖ字状となる溝若しくは孔５３を形成しても、端部に傾斜面を有する面発光装置と同様に、発光ダイオード素子５１の光射出方向が導光板５２の主面の法線方向であるにもかかわらず、傾斜面の部分は他の部分と同等の明るさをもって発光することになり、面発光の光分布の均一性に優れることになる。従って、大画面の表示装置を構成する場合に極めて有利である。

本発明の面発光装置の一例を示す斜視図である。 本発明の面発光装置の他の一例を示す平面図である。 本発明の面発光装置のさらに他の一例の要部を示す平面図である。 本発明の面発光装置のまた更に他の一例を示す平面図である。 本発明の面発光装置のさらに他の一例を示す断面図である。

符号の説明

１１、３１、４２、４３、５１ 発光ダイオード素子
１２、１３、２０、３２、４４、４６、５２ 導光板
１４、１５、４５、４７ 傾斜面
５３ 孔

Claims (8)

1. 略平板状の透明板材からなり、光射出面となる主面に対して斜めに傾斜した傾斜面を端部に有するように形成された導光板と、
   前記導光板の前記光射出面側から見た場合に前記傾斜面と少なくとも一部が重なるように配設され前記傾斜面に対して光を射出させる光照射部を有することを特徴とする面発光装置。
2. 前記光照射部は、複数の発光ダイオード素子を略直線状に並べて配置した構造を有することを特徴とする請求項１記載の面発光装置。
3. 前記光射出面となる主面に対する前記傾斜面の傾斜角度は３０乃至６０度の角度であることを特徴とする請求項１記載の面発光装置。
4. 透明板材からなり平板状に並べて配置される複数の略矩形状の導光板を有し、前記導光板の端部同士が隣接する部分に光射出面となる主面に対して斜めに傾斜した傾斜面を該導光板の端部に形成し、前記導光板の前記光射出面側から見た場合に前記傾斜面と重なるように配設され前記傾斜面に対して光を射出させる光照射部を有することを特徴とする面発光装置。
5. 前記光照射部は、複数の発光ダイオード素子を略直線状に並べて配置した構造を有することを特徴とする請求項４記載の面発光装置。
6. 前記導光板の端部同士が隣接しない導光板の端部では当該導光板の側面から導光板が延長される方向に第２の光照射部からの光が導入されることを特徴とする請求項４記載の面発光装置。
7. 略平板状の透明板材からなり、光射出面となる主面に対して斜めに傾斜した一対の傾斜面を断面略Ｖ字状の溝若しくは孔に形成するように形成した導光板と、
   前記導光板の前記光射出面側から見た場合に前記溝と重なるように配設され前記傾斜面に対して光を射出させる光照射部を有することを特徴とする面発光装置。
8. 前記光照射部は、複数の発光ダイオード素子を略直線状に並べて配置した構造を有することを特徴とする請求項７記載の面発光装置。