(57)【要約】【課題】点光源（ＬＥＤ）からの放射光の利用効率を高めて、高輝度な面状光を供給するとともに、光の明暗が生じるのを抑制して良好な表示品位を実現させることができるサイドライト型面照明装置を提供する。【解決手段】導光板１の側方端面１ａに沿って配置された点光源(ＬＥＤ)２からの光を前記側方端面１ａから導光板１内部に入光させるサイドライト型面照明装置Ｓ。前記導光板１の裏面の形状を、前記側方端面１ａから他方の側方端面１ｂに向かう所定の範囲は平坦面１ｄとし、この平坦面１ｄに続く残りの部分は当該導光板１の表面側に向かう上り傾斜面１ｅとしている。  【選択図】      図１
2006059763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板の側方端面に沿って配置された点光源からの光を前記側方端面から導光板内部に入光させるサイドライト型面照明装置であって、前記導光板の裏面の形状を、前記側方端面から他方の側方端面に向かう所定の範囲は平坦面とし、この平坦面に続く残りの部分は当該導光板の表面側に向かう上り傾斜面としたことを特徴とするサイドライト型面照明装置。
【請求項２】
導光板の対向する側方端面のそれぞれに沿って配置された点光源からの光を前記側方端面から導光板内部に入光させるサイドライト型面照明装置であって、前記導光板の裏面の形状を、それぞれの側方端面から他方の側方端面に向かう所定の範囲は平坦面とするとともに、この平坦面に続く残りの部分は当該導光板の表面側に向かう上り傾斜面とし、これにより導光板の裏面に断面略三角形の溝部を形成したことを特徴とするサイドライト型面照明装置。
【請求項３】
前記平坦面に光散乱手段が設けられている請求項１〜２のいずれかに記載のサイドライト型面照明装置。
【請求項４】
前記導光板の平坦面を形成する部分を断面矩形状部材で構成し、前記上り傾斜面を形成する部分を断面くさび型部材で構成した請求項１に記載のサイドライト型面照明装置。  
【請求項５】
前記断面矩形状部材における、光が入光する端面と対向する面に集光手段が設けられている請求項４に記載のサイドライト型面照明装置。
【請求項６】
前記点光源がＬＥＤであり、かつ、前記導光板の入光側端面の幅及び平坦面の長さが、当該ＬＥＤの指向角に適合するよう選定されている請求項１〜５のいずれかに記載のサイドライト型面照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサイドライト型面照明装置に関する。さらに詳しくは、ＬＥＤ等の点光源が導光板の側方端面に沿って配置されており、携帯型電話機、ビデオカメラ、ＶＴＲ装置等において、液晶表示パネル等の画像表示パネルを裏面側から面状に照明するバックライトとして好適に使用できるサイドライト型面照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型電話機やビデオカメラ等の機器には、画像表示装置としての液晶表示装置が使用されており、この液晶表示装置においては、被照明部材としての液晶表示パネルを背面側から照明する面照明装置が一般に採用されている。かかる面照明装置では、従来より、光源として蛍光管等の線光源が多用されてきたが、近年における低消費電力化及び装置の小型化の要請に応じて、ＬＥＤ等の点光源が用いられるようになっている（例えば、特許文献１又は２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−５１１３０号公報
【特許文献２】特開２００３−１３２７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記ＬＥＤは、蛍光管と比較して駆動電圧が低く、電源装置が簡単なため小型化でき、また低消費電力であるという利点があるが、ＬＥＤから照射される光は指向性が強いため、光の利用効率や出射光の均一性において問題を残している。
すなわち、図５に示されるように、断面が矩形状の導光板１１の場合、当該導光板１１の一方の側方端面１１ａからＬＥＤ１２の光を入光させると、ＬＥＤ１２から照射される光は指向性が強いため、導光板１１内に入光した光のうち少なからぬ部分が前記側方端面１１ａと対向する導光板１１の他方の側方端面１１ｂから抜け出てしまい、ＬＥＤ１２からの光を十分に利用することができないという問題がある。また、他方の側方端面１１ｂ側の輝度が低下するという問題もある。
【０００５】
また、図６に示されるように、断面がくさび状の導光板２１の場合、当該導光板２１の裏面側に形成された傾斜面２１ｃの存在により反射される光の割合が増加するため、図５に示される断面矩形状の導光板１１に比べると、光の利用効率は高くなる。しかしながら、導光板２１の側方端面２１ａ（ＬＥＤ２２からの光が入光する端面）寄りの余り光が当たらないエリア２３と、当該導光板２１の中央付近又は他方の側方端面２１ｂ寄りのエリアとの間にはっきりとした明暗が生じ、被照明部材への出射光の均一性が低下し、ひいては被照明部材の表示品位が低下するという問題がある。
【０００６】
さらに、導光板３１の側方端面３１ａに沿ってＬＥＤ３２を平行かつ等ピッチに配設した場合、ＬＥＤ３２からの放射光を平面的に観察すると、図７に示されるように、隣り合うＬＥＤ３２からの放射光が重なるエリア３３と、ほとんど光が当たらないエリア３４とが存在する。このため、両エリアの境界３５で明暗が目立ち、表示品位上問題となる。
本発明は、このような従来技術の有する問題点を解消するためになされたものであり、ＬＥＤ等の指向性の強い点光源を用いた面照明装置において、ＬＥＤからの放射光の利用効率を高めて、高輝度な面状光を供給するとともに、光の明暗が生じるのを抑制して良好な表示品位を実現させることができるサイドライト型面照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のサイドライト型面照明装置（以下、単に面照明装置という）は、導光板の側方端面に沿って配置された点光源からの光を前記側方端面から導光板内部に入光させる面照明装置であって、前記導光板の裏面の形状を、前記側方端面から他方の側方端面に向かう所定の範囲は平坦面とし、この平坦面に続く残りの部分は当該導光板の表面側に向かう上り傾斜面としたことを特徴としている。
また、導光板の対向する側方端面のそれぞれに沿って配置された点光源からの光を前記側方端面から導光板内部に入光させるサイドライト型面照明装置であって、前記導光板の裏面の形状を、それぞれの側方端面から他方の側方端面に向かう所定の範囲は平坦面とするとともに、この平坦面に続く残りの部分は当該導光板の表面側に向かう上り傾斜面とし、これにより導光板の裏面に断面略三角形の溝部を形成したことを特徴としている。
【０００８】
本発明の面照明装置では、点光源からの光が入光される導光板の端面（以下、入光端面ともいう）から所定範囲の導光板の裏面の形状を平坦面とし、残りの部分を上り傾斜面としている。その結果、点光源から放射された光のうち導光板の奥側（入光端面と対向する端面側）に向かうものの多くが前記傾斜面で反射され導光板内に戻るので、従来のように導光板の側方端面から抜け出ていた光の割合を低減させることができ、光の利用効率を高めることができる。また、入光端面寄りの導光板の裏面形状が平坦面であるので、傾斜面に比べ、導光板の表面（出光面）に向かう光の量を増やすことができる。このため、入光端面付近における暗部の発生を抑えて、導光板の出光面の輝度を均一にすることができる。
【０００９】
前記平坦面に光散乱手段が設けられているのが好ましい。光散乱手段を設けると、平坦面から導光板の出光面に向かう光の量を均一にすることができ、導光板の出光面の輝度をより均一にすることができる。
また、前記導光板の平坦面を形成する部分を断面矩形状部材で構成し、前記上り傾斜面を形成する部分を断面くさび型部材で構成してもよい。
【００１０】
前記断面矩形状部材における、光が入光する端面と対向する面に集光手段を設けることができる。このような集光手段を設けることで、導光板に入光された光を集光して断面くさび型部材に入光させることができ、これにより光の利用効率を高めるとともに、導光板の出射面の輝度をより均一にすることができる。
前記点光源がＬＥＤであり、かつ、前記導光板の入光側端面の幅及び平坦面の長さが、当該ＬＥＤの指向角に適合するよう選定されているのが好ましい。このように選定することにより、ＬＥＤから放射された光を最大限に有効利用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の面照明装置によれば、導光板の側方端面から抜け出ていた光の割合を低減させることができ、光の利用効率を高めることができる。また、入光端面寄りの導光板の裏面形状が平坦面であるので、傾斜面に比べ、導光板の表面（出光面）に向かう光の量を増やすことができる。このため、入光端面付近における暗部の発生を抑えて、導光板の出光面の輝度を均一にすることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づき本発明の面照明装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る面照明装置Ｓの断面を示しており、この面照明装置Ｓは、少なくとも導光板１と、この導光板１の側方端面１ａに沿って配置された、点光源であるＬＥＤ２とを備えており、ＬＥＤ２から放射された光を前記側方端面１ａから導光板１内部に入光させる、いわゆるサイドライト型面照明装置である。通常、１つの面照明装置Ｓには、複数のＬＥＤ２が配置されるが、その個数は、装置の発光面積や必要とする明るさ、ＬＥＤ２の輝度、さらには許容される消費電力等を考慮して選定することができる。また、指向性の強い点光源としては、ＬＥＤ（通常、半値角６〜５５°程度の指向角である）を用いることができる。
【００１３】
図１に示される面照明装置Ｓは、さらに、導光板１の裏面と対向するように配置され、白色ポリエチレンテレフタレート等の光反射性に優れたフィルムで形成された反射シート３と、導光板１の出射面１ｃと対向するように配置された、光制御部材であるプリズムシート４及び拡散シート５とを備えている。なお、図１において、６は拡散シート５の上方において前記導光板１の出射面１ｃと対向するように配置された、被照明部材である液晶表示パネルである。
【００１４】
前記導光板１は、光透過性の材料、例えばポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン等の透明樹脂やガラスで作製することができ、その材料は本発明において特に限定されるものではないが、透明性、耐候性及び加工性の点よりポリメチルメタクリレートを用いるのが好ましい。この導光板１の裏面の形状は、前記側方端面１ａから他方の側方端面１ｂに向かう所定の範囲は平坦面１ｄとし、この平坦面１ｄに続く残りの部分は当該導光板１の表面（出射面１ｃ）側に向かう上り傾斜面１ｅとされている。
【００１５】
前記平坦面１ｄの好適な長さ（図１において左右方向の寸法）、すなわち導光板１の側方端面１ａから、平坦面１ｄと上り傾斜面１ｅの境界Ｐまでの好適な距離は、ＬＥＤ２の発光特性(指向角)及び側方端面１ａの幅（図１において上下方向の寸法）により変化するが、図６に関連して説明したエリア２３の長さ（図６において左右方向の寸法）が目安となる。この長さは、一般的な面照明装置では、約５〜２０ｍｍ程度である。
【００１６】
図４は、このような平坦面１ｄの好適な長さＡを選定する手法を説明する図である。図４において、αはＬＥＤ２の放射光の指向角、ｈは導光板１の裏面からＬＥＤ２の発光部の中央までの高さ、Ｄは導光板１の入光側端面１ａの幅（入光側端面１ａにおける導光板１の厚さ）、ｔはＬＥＤ２の導光板１側表面と、導光板１の入光側端面１ａとの間の距離をそれぞれ表している。図４より理解されるように、指向角αが大きくなるとＡは短くなり、またｔが大きくなってもＡは短くなる。また、Ｄが一定の場合、ｈが大きくなるとＡは長くなり、入光側端面１ａ寄りの導光板１裏面に暗部が生じ、逆にｈが小さくなるとＡは短くなり、入光側端面１ａ寄りの導光板１裏面が異常発光する惧れがある。さらに、ｈとＤの関係について、ｈ／Ｄが大きくなるとＡは長くなり、逆にｈ／Ｄが小さくなるとＡは短くなる。これらのことを踏まえ、導光板１の入光側端面１ａの幅及び平坦面１ｄの長さＡを、ＬＥＤ２の指向角αに適合するように、すなわちＬＥＤ２から放射された光が、入光部ムラ（輝度ムラ）が見えない程度に平坦散乱面に照射されると共に、傾斜面にも発光量の大部分が当たる位置になるように選定するのが好ましい。導光板１の寸法を最適化することにより、ＬＥＤから放射された光を最大限に有効利用することができる。
【００１７】
前記平坦面１ｄには、導光板１内部を伝播する光を散乱させ、その光が導光板１の出射面１ｃから出射するのを促進させる光散乱手段７が設けられている。この光散乱手段７は、例えば平坦面１ｄにシボ加工やブラスト処理を施したり、又はシボ面等の光散乱パターンをスクリーン印刷することにより形成することができる。このような光散乱手段７を設けることにより、平坦面１ｄから導光板１の出射面１ｃに向かう光の量を均一にすることができ、導光板１の出射面１ｃの輝度をより均一にすることができる。
【００１８】
図２は本発明の他の実施の形態に係る面照明装置Ｓの断面を示しており、この面照明装置Ｓは、図１に示されるものと異なり、導光板が二つの部材から構成されている。すなわち、導光板１の平坦面１ｄを形成する部分を断面矩形状部材で構成し、上り傾斜面１ｅを形成する部分を断面くさび型部材で構成している。導光板１の材質は、図１に示されるものと同じ材質を採用することができるが、断面矩形状部材及び断面くさび型部材の両方を同じ材質としてもよいし、また断面矩形状部材を断面くさび型部材とは異なる屈折率の透明樹脂やガラスで作製してもよい。両部材の屈折率を変えることにより、光の光路長や進行方向が変わるため、最適な組合せにより、発光品位が向上するという効果が得られる。
【００１９】
導光板１を二つの部材で構成する場合、前記断面矩形状部材における、光が入光する端面１ａと対向する端面に集光手段８を設けることができる。この集光手段８は、例えば端面にレンチキュラー状の溝又はレンズ群を形成することで得ることができる。このような溝又はレンズ群を形成することで、導光板１に入光された光を集光して断面くさび型部材に入光させることができ、これにより光の利用効率を高めるとともに、導光板１の出射面１ｃの輝度をより均一にすることができる。
【００２０】
図３は本発明のさらに他の実施の形態に係る面照明装置Ｓの断面を示しており、この面照明装置Ｓは、高い輝度を得るために導光板１の対向する側方端面１ａ、１ｂのそれぞれに沿ってＬＥＤ２が配置されている。この実施の形態では、前記導光板１の裏面の形状を、それぞれの側方端面１ａ、１ｂから他方の側方端面に向かう所定の範囲は平坦面１ｄとするとともに、この平坦面１ｄに続く残りの部分は当該導光板１の表面側に向かう上り傾斜面１ｅとし、これにより導光板１の裏面に断面略三角形の溝部１０を形成している。図３に示される実施の形態においても、図２の実施の形態と同様に、導光板１の平坦面１ｄを形成する部分を断面矩形状の別部材で構成してもよい。また、この断面矩形状部材における、光が入光する端面１ａと対向する端面に集光手段を設けることもできる
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の面照明装置の一実施の形態の断面説明図である。
【図２】本発明の面照明装置の他の実施の形態の断面説明図である。
【図３】本発明の面照明装置のさらに他の実施の形態の断面説明図である。
【図４】本発明の面照明装置における点光源と導光板の平坦面の寸法関係を説明する図である。
【図５】ＬＥＤを光源として用いた従来の面照明装置の一例の断面説明図である。
【図６】ＬＥＤを光源として用いた従来の面照明装置の他の例の断面説明図である。
【図７】導光板の端面に沿って配設されたＬＥＤから放射された光の様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００２２】
１導光板
２ＬＥＤ
３反射シート
４プリズムシート
５拡散シート
６液晶表示パネル
Ｓ面照明装置
【図１】
2006059763.tif 000003
【図２】
2006059763.tif 000004
【図３】
2006059763.tif 000005
【図４】
2006059763.tif 000006
【図５】
2006059763.tif 000007
【図６】
2006059763.tif 000008
【図７】
2006059763.tif 000009