JP4014026B2

JP4014026B2 - 面光源装置、画像表示装置及び導光板

Info

Publication number: JP4014026B2
Application number: JP2001318482A
Authority: JP
Inventors: 和央鈴木; 和正大角
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: JP2003123525A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯型電話機，携帯型電子端末装置，電子手帳，カーナビゲーション装置，ビデオカメラ，デジタルカメラ，ＶＴＲ装置等において、液晶表示パネルやその他の画像表示パネル等（被照明部材）を裏面側から面状に照明するバックライト等として使用される面光源装置及びこの面光源装置を備えた画像表示装置に関するものであり、また、これら面光源装置及び画像表示装置に使用される導光板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、携帯型電話機やビデオカメラ等には、画像表示装置としての液晶表示装置が使用されている。そして、液晶表示装置は、被照明部材としての液晶表示パネルを背面側から面状に照明する面光源装置が使用されている。
【０００３】
面光源装置は、導光板の一側面に対向するように棒状の蛍光ランプを配置し、この蛍光ランプの光を導光板の一側面からその内部に取り入れ、導光板の液晶表示パネルに対向する面（出射面）から面状の照明光を出射するようになっていた。しかし、近年、面光源装置の薄型化及び長寿命化を図るために、蛍光ランプの代わりに複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を一列に並べ、それらＬＥＤを光源として使用する面光源装置が開発された。
【０００４】
このようなＬＥＤを光源として使用する面光源装置は、点状光源のＬＥＤが指向性を有するため、線状光源である蛍光ランプを光源とする場合よりも輝度のバラツキを生じやすい。そのため、例えば、特開平１０−２６０４０４号公報に開示されたように、導光板のＬＥＤに対向する部分には湾曲形状のレンズを配置し、その湾曲の大きさ及び湾曲形状を工夫することにより、隣り合うＬＥＤの発光境界線の交差位置を調整して、出射面から出射される光の発光輝度の均一化を図るようにした技術が開発された。
【０００５】
また、例えば、特開２００１−２３４２３号公報に開示されたように、導光板の入射面（一側面）側の形状を略三角形状とし、その頂点部分にＬＥＤを配置して、ＬＥＤからの光を導光板内部に左右均等に入射させると共に、入射面に略半円形の反射面（縦溝）を多数形成して、その反射面で光を拡散させることにより、導光板の内部を伝播する光の指向性をなくし、導光板の出射面から出射される光の均一化を図るようにした技術が開発された。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の面光源装置は、導光板の出射面から出射される光の輝度の均一化を図るためには有効であるが、ユーザーにとって導光板の出射面の中央部を他部よりも明るくした方がかえって見やすい場合がある。このような場合において、出射光の輝度の均一化のみを目的とした従来の面光源装置は、ユーザーの要望に十分応えることができなかった。
【０００７】
そこで、本願出願人は、導光板の形状を工夫することにより、導光板の出射面の略中央部から出射される光の方が他部から出射する光よりも明るくなるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、導光板の少なくとも一側面に沿って複数のＬＥＤを配置し、この複数のＬＥＤからの光が前記導光板の内部に入射した後に前記導光板の内部を伝播し、この伝播の過程において前記導光板の出射面に対する入射角が臨界角以下になった光が前記導光板の出射面から出射するようになっている面光源装置に関するものである。この発明において、前記一側面の中央部に配置されるＬＥＤに対向する側面は、前記導光板の板厚方向に沿い、且つ、前記一側面に沿うように形成された平面である。また、前記中央部に配置されるＬＥＤを挟み、前記一側面に沿う方向における両端部に配置されるＬＥＤに対向する側面は、前記ＬＥＤの発光部を取り囲むように形成された湾曲面である。そして、前記平面から前記導光板の内部に入射した光の開き角よりも、前記湾曲面から前記導光板の内部に入射した光の開き角を大きくした、ことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２の発明の画像表示装置は、上記請求項１の発明に係る面光源装置と、この面光源装置から出射される光によって面状に照明される被照明部材と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３の発明は、少なくとも一側面に沿って複数のＬＥＤを配置し、この複数のＬＥＤからの光のうちで、内部を伝播する過程において出射面に対する入射角が臨界角以下になった光が前記出射面から出射するようになっている導光板に関するものである。この発明において、前記一側面の中央部に配置されるＬＥＤに対向する側面は、板厚方向に沿い、且つ、前記一側面に沿うように形成された平面である。また、前記中央部に配置されるＬＥＤを挟み、前記一側面に沿う方向における両端部に配置されるＬＥＤに対向する側面は、前記ＬＥＤの発光部を取り囲むように形成された湾曲面である。そして、前記平面から導光板内部に入射した光の開き角よりも、前記湾曲面から前記導光板内部に入射した光の開き角を大きくした、ことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１〜図２は、本発明の実施の形態に係る面光源装置１を示すものである。このうち、図１は、面光源装置１の平面図である。又、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。
【００１３】
これらの図において、面光源装置１は、導光板２と、この導光板２の一側面３側に一列に複数配置された光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）４ａ〜４ｄと、を備えている。このうち、導光板２は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），シクロオレフィン系樹脂材料等の光透過性に優れた材料を使用して形成されており、ＬＥＤ４ａ〜４ｄに対向する一側面３側から遠ざかるに従って板厚が薄くなるような断面略楔形形状で（図２参照）、且つ平面形状が略矩形形状になるように形成されている（図１参照）。
【００１４】
また、導光板２は、複数のＬＥＤ４ａ〜４ｄのうちの両端部のＬＥＤ４ａ，４ｄに対向する側面部分が、ＬＥＤ４ａ，４ｄの発光部５ａ，５ｄを取り囲むように形成された略半円形の凹部６，６を形作る湾曲面７，７である。この湾曲面７は、対向するＬＥＤ４ａ，４ｄからの光の入射面となるものであり、ＬＥＤ４ａ，４ｄの発光部５ａ，５ｄから発せられた光の指向性を緩和して、光を拡散させるように機能する。
【００１５】
また、導光板２は、両端部のＬＥＤ４ａ，４ｄを除く他のＬＥＤ４ｂ，４ｃ（以下、便宜上中央部のＬＥＤ４ｂ，４ｃと称する）に対向する側面部分が、ＬＥＤ４ｂ，４ｃを収容する矩形形状の凹部８の最深部の平面１０である。この平面１０は、対向するＬＥＤ４ｂ，４ｃからの光の入射面となるものであり、導光板２の板厚方向（図２の上下方向）に対して直交する方向（導光板２の幅方向）に延びる平面である。なお、ＬＥＤ４ｂ，４ｃの発光部５ｂ，５ｃは、凹部８内に収容されるようになっている。
【００１６】
また、導光板２のＬＥＤ４ａ〜４ｄ側の両端部には、斜めに切り落とされたような形状の傾斜面１１が形成されている。この傾斜面１１は、導光板２内を伝播する光のうちで傾斜面１１に到達した光を導光板２の中央部側へ反射する機能を有している。
【００１７】
そして、このような面光源装置１は、導光板２の出射面１２側からのみ光が出射するように図外のケースの内部に収容され、ＬＥＤ４ａ〜４ｄからの光を照明に有効に使用するようになっている。
【００１８】
以上のような構成の面光源装置１は、光の進行方向を模式的に表した図３に示すように、両端部のＬＥＤ４ａ，４ｄからの光が湾曲面７，７から入射する際に指向性が緩和される一方、中央部のＬＥＤ４ｂ，４ｃからの光が平面１０から入射される際に指向性が緩和されるようなことがない。すなわち、湾曲面７，７から入射した光の開き角θ１と平面１０から入射した光の開き角θ２とを比較すると、湾曲面７，７から入射した光の開き角θ１が平面１０から入射した光の開き角θ２よりも大きくなり（θ１＞θ２）、導光板２の中央部を伝播する光の量が多くなる。そして、導光板２の内部に入射したＬＥＤ４ａ〜４ｄからの光は、導光板２の内部を伝播する過程において、導光板２の出射面１２に対する入射角が臨界角以下になった光が出射面１２から出射するようになっている。その結果、導光板２の出射面１２からの出射光輝度が端部側よりも中央部側の方が高くなり、導光板２の出射面１２の略中央部が明るく強調されることになる。
【００１９】
このような面光源装置１は、導光板２の出射面１２に対向するように配置される被照明部材としての液晶表示パネル１３を面状に照明する。そして、少なくとも、本実施の形態の面光源装置１と液晶表示パネル１３とで画像表示装置としての液晶表示装置１４を構成する。
【００２０】
なお、導光板２の出射面１２と液晶表示パネル１３との間には、導光板２から出射した光を拡散させる拡散シートを配置したり、また、導光板２から出射した光を導光板２の出射面１２の放線方向寄りに集めるプリズムシートを配置するようにしてもよい。さらに、導光板２の下面（出射面とは反対側の面）１５側には、導光板２の下面１５に対向するように反射シートを配置し、導光板２の下面１５から出射する光をその反射シートで反射して導光板２の内部に戻すようにしてもよい。
【００２１】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る面光源装置１の平面図を示すものである。なお、前述の第１の実施の形態に係る面光源装置１と同一の構成部分については同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２２】
本実施の形態は、中央部の隣り合うＬＥＤ４ｂ，４ｃを仕切る仕切壁１６が形成されている。すなわち、本実施の形態は、中央部の各ＬＥＤ４ｂ，４ｃに対応させて矩形形状の凹部１７，１７を形成し、その凹部１７，１７の最深部に入射面となる平面１８，１８が形成されている。なお、凹部１７，１７は、少なくともＬＥＤ４ｂ，４ｃの発光部５ｂ，５ｃを隙間をもって取り囲むことができるようになっている。
【００２３】
本実施の形態の面光源装置は、ＬＥＤ４ｂ，４ｃの発光部５ｂ，５ｃから発せられる光の拡がり角が大きい場合に、仕切壁１６の側面をも光の入射面にすることができ、仕切壁１６から取り込んだ光をも照明に有効利用することができる。
【００２４】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る面光源装置１の平面図を示すものである。なお、前述の第１の実施の形態に係る面光源装置１と同一の構成部分については同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２５】
本実施の形態において、導光板２は、両端部のＬＥＤ４ａ，４ｄに対向する側面部分のみに前述の第１の実施の形態と同様の湾曲面７，７で形作られた凹部６，６が形成されている。一方、導光板２の中央部のＬＥＤ４ｂ，４ｃに対向する側面部分には、前述の第１及び第２の実施の形態のような凹部８，１７，１７が形成されず、導光板２の一側面３の平面２０がそのままＬＥＤ４ｂ，４ｃからの光の入射面として使用されるようになっている。
【００２６】
このように、中央部のＬＥＤ４ｂ，４ｃが両端部のＬＥＤ４ａ，４ｄよりも図５中左側にずれて配置されているため、中央部のＬＥＤ４ｂ，４ｃからの入射光の境界線Ｌ１と両端部のＬＥＤ４ａ，４ｄからの入射光の境界線Ｌ２との交点２１ａの位置、及び中央部のＬＥＤ４ｂからの入射光の境界線Ｌ１と中央部のＬＥＤ４ｃからの入射光の境界線Ｌ１との交点２１ｂの位置が、前述の第１の実施の形態における交点２２ａ，２２ｂの位置よりも導光板２の一側面３寄りにずれる（図１参照）。その結果、本実施の形態の導光板２は、第１の実施の形態の導光板２と比較して、明暗の差が生じにくい領域が一側面寄りに広がる。なお、図５及び図１において、交点２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂよりも図中右側部分は、出射光輝度に明暗の差が生じにくく、明暗の差が生じにくい領域であり、高品質の照明が可能になる。
【００２７】
［その他の実施の形態］
前述の各実施の形態において、導光板２の一側面３側に４個のＬＥＤ４ａ〜４ｄを配置する態様を例示したが、これに限られず、例えば、図６に示すように、３個のＬＥＤ２４ａ，２４ｂ，２４ｃを導光板２の一側面３側に配置し、両端部のＬＥＤ２４ａ，２４ｃの入射面を略半円形の凹部６の湾曲面７とし、中央部のＬＥＤ２４ｂの入射面を矩形形状の凹部２５の平面２６としてもよい。また、５個以上のＬＥＤを導光板の一側面側に配置するようにし、少なくとも一側面の両端部にそれぞれ配置されるＬＥＤからの光を、導光板の一側面に形成した略半円形の凹部の湾曲面から入射させ、中央部の複数のＬＥＤからの光を導光板の一側面の平面から入射させるようにしてもよい。
【００２８】
前述の各実施の形態は、導光板２の一側面３側にのみＬＥＤを複数配置しているが、導光板２の複数の側面側にそれぞれＬＥＤを配置するようにしてもよい。
【００２９】
また、前述の各実施の形態は、図２に示すように、断面形状が略楔形形状に形成された導光板２を例示したが、これに限られず、断面形状が略矩形形状の薄板状導光板２でもよく、また、断面形状が略中央部で薄くなる略Ｖ字形状の導光板にも適用できる。
【００３０】
また、導光板２の下面１４又は出射面１２に光拡散処理を施したり、導光板２の内部に導光板２の素材と異なる屈折率の微粒子を混在させることにより、導光板２内を伝播する光を拡散させて光の出射を促すようにしてもよい。さらに、導光板の下面又は出射面の略中央部における光拡散率が他部よりも高くなるようにして、導光板の下面又は出射面の略中央部からの光の出射を促し、前述の各実施の形態の作用効果と相俟って、一層効果的に導光板の略中央部からの出射光輝度を高めることが可能になる。
【００３１】
また、上述の各実施の形態において、ＬＥＤと湾曲面との隙間寸法や湾曲面の形状（大きさと曲率）、及びＬＥＤと平面との隙間寸法等は、ＬＥＤの性能や導光板２のサイズ等の各種条件に応じて適宜最良の数値が決定される。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、導光板の両端部側に配置されたＬＥＤからの光を導光板の側面である湾曲面から入射させることにより、ＬＥＤからの光の指向性を緩和する一方、前記両端部のＬＥＤの間に配置されるＬＥＤからの光を導光板の側面である平面から入射させることにより、ＬＥＤからの光の指向性を損なわないようにし、導光板の中央部側の光の伝播量を多くし、導光板の出射面の中央部からの出射光輝度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る面光源装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。
【図３】図１の一部を拡大して示す面光源装置の部分平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る面光源装置の平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る面光源装置の平面図である。
【図６】本発明のその他の実施の形態に係る面光源装置の平面図である。
【符号の説明】
１……面光源装置、２……導光板、３……一側面、４ａ〜４ｄ……ＬＥＤ、５ａ〜５ｄ……発光部、７……湾曲面、１０，１８，２０，２６……平面、１２……出射面、１３……液晶表示パネル（被照明部材）、１４……液晶表示装置（画像表示装置）

Claims

導光板の少なくとも一側面に沿って複数のＬＥＤを配置し、この複数のＬＥＤからの光が前記導光板の内部に入射した後に前記導光板の内部を伝播し、この伝播の過程において前記導光板の出射面に対する入射角が臨界角以下になった光が前記導光板の出射面から出射するようになっている面光源装置において、
前記一側面の中央部に配置されるＬＥＤに対向する側面は、前記導光板の板厚方向に沿い、且つ、前記一側面に沿うように形成された平面であり、
前記中央部に配置されるＬＥＤを挟み、前記一側面に沿う方向における両端部に配置されるＬＥＤに対向する側面は、前記ＬＥＤの発光部を取り囲むように形成された湾曲面であり、
前記平面から前記導光板の内部に入射した光の開き角よりも、前記湾曲面から前記導光板の内部に入射した光の開き角を大きくした、
ことを特徴とする面光源装置。
前記請求項１に記載の面光源装置と、この面光源装置から出射される光によって面状に照明される被照明部材と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
少なくとも一側面に沿って複数のＬＥＤを配置し、この複数のＬＥＤからの光のうちで、内部を伝播する過程において出射面に対する入射角が臨界角以下になった光が前記出射面から出射するようになっている導光板において、
前記一側面の中央部に配置されるＬＥＤに対向する側面は、板厚方向に沿い、且つ、前記一側面に沿うように形成された平面であり、
前記中央部に配置されるＬＥＤを挟み、前記一側面に沿う方向における両端部に配置されるＬＥＤに対向する側面は、前記ＬＥＤの発光部を取り囲むように形成された湾曲面であり、
前記平面から導光板内部に入射した光の開き角よりも、前記湾曲面から前記導光板内部に入射した光の開き角を大きくした、
ことを特徴とする導光板。