(57)【要約】【課題】      出光面のアクティブエリアを拡大でき、光源として配置するＬＥＤの種類にかかわらず、均斉度の高い色調の整った白色光を出射できると共に、生産性に優れた面光源装置を提供する。【解決手段】  導光板12の入光面に12a形成された凹凸部20が連続した曲面で構成されているので、導光板12に入光する光は、凹凸部20によって屈折し、入光面12aに沿う方向に向けて拡げられると共に、導光板12内にて散乱するようになる。また、凹凸部20における凹部20aの曲率半径R1を凸部20bの曲率半径R2よりも大きくすることによって、導光板12内に入光する光の入光率が低下するのを防止できる。さらに、ＬＥＤ14の出光領域Tに対して凹凸部20の凸部20bを２つ以上配設することによって、導光板12内に入光する光をより十分に散乱させることができる。【選択図】  図２
2006049192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入光面と前記入光面に対して直交する出光面とを有する導光板、および前記入光面に沿って配置された複数のＬＥＤを具備する面光源装置であって、
前記入光面には、前記出光面に直交する方向に複数本の平行な母線が延びる凹凸部が、連続した曲面にて設けられていることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記凹凸部における凹部の曲率半径が凸部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤの出光領域に対して前記凸部が２つ以上配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルのバックライトなどに利用される面光源装置のうち、特に光源としてＬＥＤを用いた面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
導光板を用いたエッジライト方式の面光源装置は、装置の厚さを薄くできることから、携帯情報端末やデジタルカメラなどの小型機器向け液晶表示パネルのバックライトとして利用されている。
【０００３】
近年、小型機器向けの液晶表示パネルでは、その省電力化が望まれており、図５に示すように、面光源装置(1)の導光板(2)に取り付けられる光源も、従来の冷陰極管に比べて消費電力の少ないＬＥＤ(発光ダイオード：Light Emitting Diode)(3)を用いたものが実用化されている。
【０００４】
しかしながら、従来の導光板(2)は入光面(4)がフラットに形成されていたことから、以下のような問題があった。すなわち、光源であるＬＥＤ(3)の発光する光は指向性が高く、入光面(4)がフラットな場合、屈折によって集光する。このため、面光源装置(1)を点灯した際に、出光面(5)の端部、具体的にはＬＥＤ(3)の発する光がＬＥＤ(3)から直接導光板(2)内へと入光しない部分に暗部(S)が生じるようになる。かかる暗部(S)は面光源として利用できないため、出光面(5)から面状に出光する光のうち面光源として有効に利用できる領域、すなわちアクティブエリア(A)が狭くなるという問題があった。
【０００５】
また、隣接するＬＥＤ(3)の発する光どうしが交差する部分を基点として当該光どうしが混ざり合う部分に輝線(B)が生じ、均斉度の高い面光源を得ることができないという問題もあった。
【０００６】
さらに、白色発光するＬＥＤ(3)として、ブルーとアンバーの２つの発光素子を並列に配設した２ｉｎ１タイプのものや、レッド，グリーンおよびブルーの３つの発光素子を並列に配設した３ｉｎ１タイプのものなどを用いた場合、各素子の発する光はその走向性が異なることから、入光面(4)から導光板(2)内に入光する際に各素子の発する光の屈折方向が互いに異なったものとなる。このため、各素子が発する光の色混ざりが悪くなり、出光面(5)から色調の整った白色の光を出射することができないという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決し得る技術として、図６に示すように、入光面(6)に平面のみ或いは平面と曲面とを組合わせて構成した断面略三角形状のプリズム部(7)を設け、導光板(8)に入光した光を広角に拡げる技術が提案されている(例えば、特許文献１および２参照。)。
【０００８】
かかる技術によれば、プリズム部(7)によって、導光板(8)内に入光する光が屈折して入光面(6)に沿う方向、つまり広角に拡げられるので、暗部(S)の面積を縮小でき、出光面(9)のアクティブエリア(A)を拡大することができる。
【特許文献１】特開２００３−２８８８０７号公報
【特許文献２】特開２００４−７９４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、入光面(6)にプリズム部(7)を設け、導光板(8)内に入光する光を単に屈折させて広角に拡げるだけの導光板(8)では、隣接するＬＥＤ(3)の発する光どうしが混ざり合う際に生じる輝線(B)を完全に解消することができず、均斉度の高い面光源を得ることができないという問題があった。
【００１０】
また、白色発光するＬＥＤ(3)として、特に２ｉｎ１タイプのものや３ｉｎ１タイプのものなどを用いた場合、各素子の発する光の色混ざりを改善することはできず、依然として出光面(9)から色調の整った均一な白色光を出光させることができないという問題もあった。
【００１１】
さらに、上述のようなプリズム部(7)を設けたとしても、図７に示すように、導光板(8)の入光面(6)に沿うように配置されるＬＥＤ(3)の配置位置がずれた場合には、暗部(S)の面積が拡大するようになる。そして、かかる暗部(S)がアクティブエリア(A)内に延出した場合には、当該面光源装置は不良品となる。このため、ＬＥＤ(3)を配置する際、極めて高い位置精度で配置しなければならず、生産効率を上げることができないという問題があった。
【００１２】
それゆえに、本発明の主たる課題は、出光面のアクティブエリアを拡大でき、光源として配置するＬＥＤの種類にかかわらず、均斉度の高い色調の整った光を高い輝度にて出射できる、生産性に優れた面光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載した発明は、「入光面(12a)と入光面(12a)に対して直交する出光面(12b)とを有する導光板(12)、および入光面(12a)に沿って配置された複数のＬＥＤ(14)を具備する面光源装置(10)であって、入光面(12a)には、出光面(12b)に直交する方向に複数本の平行な母線が延びる凹凸部(20)が、連続した曲面にて設けられている」ことを特徴とする。
【００１４】
この発明では、光源であるＬＥＤ(14)の発する光(L)が、入光面(12a)から導光板(12)内に入光する際、凹凸部(20)によって屈折し、入光面(12a)に沿う方向に向けて(つまり、広角に)拡げられる。このため、面光源装置(10)を点灯した際に、出光面(12b)の端部、具体的にはＬＥＤ(14)の発する光がＬＥＤ(14)から直接導光板(12)内へと入光しない部分に生じる暗部(S)の面積を縮小でき、当該出光面(12b)のアクティブエリア(A)を拡大することができる。
【００１５】
ここで特筆すべき点は、凹凸部(20)が連続した曲面で構成されている点である。かかる構成により、入光面(12a)を介して導光板(12)内へと入光した光は、導光板(12)内にて散乱するようになる。このため、前記暗部(S)を薄く目立たなくすることができると共に、隣接するＬＥＤ(14)の発する光(L)どうしを十分に混ぜ合わせて輝線が発生するのを防止でき、均斉度の高い面光源を得ることができる。
【００１６】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の面光源装置(10)において、「凹凸部(20)における凹部(20a)の曲率半径(R1)が凸部(20b)の曲率半径(R2)よりも大きい」ことを特徴とするもので、これにより、導光板(12)内に入光する光(L)の入光率が低下するのを防止することができる。したがって、ＬＥＤ(14)が発する光を導光板(12)内へと十分に入光させることができ、出光面(12b)より高い輝度の光を出光させることができる。
【００１７】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載の面光源装置(10)において、「ＬＥＤ(14)の出光領域(T)に対して凸部(20b)が２つ以上配設されている」ことを特徴とするもので、これにより、ＬＥＤ(14)からの光(L)が導光板(12)内に入光する際、当該光(L)をより十分に散乱させることができる。
【００１８】
このため、光源として２ｉｎ１タイプのＬＥＤ(14)や３ｉｎ１タイプのＬＥＤ(14)を用いた場合であっても、各素子の発する光を十分に混ぜ合わせることができ、出光面(12b)から色調の整った均一の光を出光させることができる。
【００１９】
また、前記暗部(S)をより薄く目立たなくすることができるので、入光面(12a)に沿って配置されるＬＥＤ(14)の配置位置が多少ずれて、出光面(12b)の端部に生じる暗部(S)の面積が拡がったとしても、これが不良品となる心配はない。このため、ＬＥＤ(14)を配置する際、極めて高い位置精度で配置する必要がなく、生産効率を上げることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、導光板の入光面に形成された凹凸部が連続した曲面で構成されているので、導光板に入光する光は、凹凸部によって屈折し、入光面に沿う方向に向けて拡げられると共に、導光板内にて散乱するようになる。このため、出光面におけるアクティブエリアを拡大することができると共に、輝線の発生を防止でき、均斉度の高い面光源を得ることができる。
【００２１】
また、凹凸部における凹部の曲率半径を凸部の曲率半径よりも大きくすることによって、導光板内に入光する光の入光率が低下するのを防止でき、出光面より高い輝度の光を出射することができる。
【００２２】
さらに、ＬＥＤの出光領域に対して凹凸部の凸部を２つ以上配設することによって、導光板内に入光する光をより十分に散乱させることができる。このため、光源として２ｉｎ１タイプのＬＥＤや３ｉｎ１タイプのＬＥＤを用いた場合であっても、色調の整った均一の光を出光面から出光させることができる。加えて、出光面に生じる暗部をより薄く目立たなくすることができるので、ＬＥＤを配置する際、極めて高い位置精度で配置する必要がなく、生産効率を上げることができる。
【００２３】
したがって、出光面のアクティブエリアを拡大でき、光源として配置するＬＥＤの種類にかかわらず、均斉度の高い色調の整った光を高い輝度にて面状に出射できる、生産性に優れた面光源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。図１に示すこの発明の一実施例の面光源装置(10)は、携帯情報端末やデジタルカメラなどの小型機器の液晶表示パネル(図示せず)を背面から照射するバックライトとして用いられるものであり、大略、導光板(12)，ＬＥＤ(14)，反射板(16) およびホルダ(18)などで構成されている。
【００２５】
導光板(12)は、例えばアクリル(ＰＭＭＡ樹脂)のような複屈折の小さい透光樹脂を射出成形法などにより成形した板状部材である。この導光板(12)の少なくとも一の側端面には入光面(12a)が形成されており、この入光面(12a)と直交する上面(図１における上面を意味する。以下、同じ。)には出光面(12b)が形成されている。また、この出光面(12b)と対面する下面(図１における下面を意味する。以下、同じ。)には非出光面(12c)が形成されている。
【００２６】
そして、入光面(12a)の全域には、出光面(12b)に直交する方向に複数本の平行な母線が延びる凹凸部(20)が形成されている。
【００２７】
この凹凸部(20)は、平面部分を有しない連続曲面で形成されており、凹部(20a)の曲率半径(R1)が凸部(20b)の曲率半径(R2)よりも大きくなるように構成されている。また、この凹凸部(20)は、後述するＬＥＤ(14)の出光領域(T)に対して凸部(20b)が２つ以上(図２では９つ)配設される大きさにて形成されている。
【００２８】
非出光面(12c)には、全面に亘って白色印刷ドット或いは反射グルーブなどで構成された所定の光学パターン(22)が設けられており、非出光面(12c)に向けて導波した光が出光面(12b)方向に効率よく方向転角されるようになっている。
【００２９】
ＬＥＤ(14)は、白色発光する光源であり、例えばＧａＮ系の青色ＬＥＤが発する光をケース内面に塗布したＹＡＧ(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系の蛍光物質を用いて白色光に変換する白色ＬＥＤや、ブルーとアンバーの２つの発光素子を並列に配設した２ｉｎ１タイプのＬＥＤ、およびレッド，グリーンおよびブルーの３つの発光素子を並列に配設した３ｉｎ１タイプのＬＥＤなどがこれに該当する。また、このＬＥＤ(14)は図示しないフレキシブル回路基板(ＦＰＣ)に実装され、導光板(12)の入光面(12a)に沿うようにして複数個(図１では３個、また図４では４個)配置されている。
【００３０】
反射板(16)は、導光板(12)の非出光面(12c)から漏れ出た光を導光板(12)側へ反射させるためのものであり、金属箔等のような正反射部材または白色ＰＥＴフィルム等のような乱反射部材で形成されている。
【００３１】
以上のように構成された各部品は、白色ＰＥＴ樹脂などの乱反射材料からなる上面が開口した筐体状のホルダ(18)の内部に収容される。ここで、ホルダ(18)を上述のように乱反射材料で構成することによって、導光板(12)内を導波して入光面(12a)以外の側端面から導光板(12)の外へと漏れ出た光が、ホルダ(18)の側面で反射して再び導光板(12)内へと戻されるようになる。したがって、ＬＥＤ(14)が発する光を効率的に漏れなく利用することができる。また、ホルダ(18)の底面が反射板として機能するため、上述の反射板(16)を省略することもできる。
【００３２】
なお、面光源装置(10)には、(図示しないが)出光面(12b)より面状に出光する光の指向性を緩和して光の外観，品位を高める拡散シートや、ＬＥＤ(14)からの光を反射して入光面(12a)に導くリフレクタなどを配設するようにしてもよい。
【００３３】
次に、本実施例の面光源装置(10)の作用について説明する。図示しない液晶表示パネルの背面に面光源装置(10)を配置してＬＥＤ(14)を点灯すると、ＬＥＤ(14)の発する光が、入光面(12a)から導光板(12)内に入光する。入光した光の一部は直接出光面(12b)から出光し、残部は入光面(12a)に対面する側端面に向かって出光面(12b)と非出光面(12c)との間を反射しながら進んでいく。
【００３４】
ここで、ＬＥＤ(14)からの光(L)は、入光面(12a)から導光板(12)内に入光する際、凹凸部(20)とりわけ凸部(20b)によって入光面(12a)に沿う方向に向けて(つまり、広角に)屈折するようになる。このため、面光源装置(10)を点灯した際に、出光面(12b)の端部、具体的にはＬＥＤ(14)の発する光がＬＥＤ(14)から直接導光板(12)内へと入光しない部分に生じる暗部(S)の面積を縮小でき、当該出光面(12b)のアクティブエリア(A)を拡大することができる(図３および４参照)。
【００３５】
また、特筆すべき点は、凹凸部(20)が連続した曲面で構成されている点である。かかる構成により、入光面(12a)を介して導光板(12)内へと入光した光(L)は、導光板(12)内にて散乱するようになる。このため、前記暗部(S)を薄く目立たなくすることができると共に、隣接するＬＥＤ(14)の発する光(L)どうしを十分に混ぜ合わせて輝線が発生するのを防止でき、均斉度の高い面光源を得ることができる。
【００３６】
さらに、凹凸部(20)における凹部(20a)の曲率半径(R1)が凸部(20b)の曲率半径(R2)よりも大きいので、導光板(12)内に入光する光(L)の入光率が低下するのを防止することができる。したがって、ＬＥＤ(14)からの光(L)を導光板(12)内へと十分に入光させることができ、出光面(12b)より高い輝度の光を出光させることができる。
【００３７】
そして、ＬＥＤ(14)の出光領域(T)に対して凸部(20b)が２つ以上配設されているので、ＬＥＤ(14)からの光(L)が導光板(12)内に入光する際、当該光(L)をより十分に散乱させることができる。このため、光源として２ｉｎ１タイプのＬＥＤ(14)や３ｉｎ１タイプのＬＥＤ(14)を用いた場合であっても、各素子の発する光を十分に混ぜ合わせることができ、色調の整った均一の光を出光面(12b)から出光させることができる。加えて、前記暗部(S)をより薄く目立たなくすることができるので、入光面(12a)に沿って配置されるＬＥＤ(14)の配置位置が多少ずれて、出光面(12b)の端部に生じる暗部(S)の面積が拡がったとしても、これが不良品となる心配はない。このため、ＬＥＤ(14)を配置する際、極めて高い位置精度で配置する必要がなく、生産効率を上げることができる。
【００３８】
このように本実施例の面光源装置(10)によれば、出光面(12b)のアクティブエリア(A)を拡大でき、光源として配置するＬＥＤ(14)の種類にかかわらず、均斉度の高い色調の整った光を高い輝度にて面状に出光できる、生産性に優れた面光源装置を提供することができる。
【００３９】
なお、上述の例では、図１に示すように、入光面(12a)の全域に凹凸部(20)を設ける場合を示したが、この凹凸部(20)を入光面(12a)におけるＬＥＤ(14)の出光領域(T)に対応する部分のみに設けるようにしてもよい。凹凸部(20)の形成範囲をこのようにすることによって、上述の作用・効果を奏するのは勿論のこと、入光面(12a)の加工範囲を縮小でき、面光源装置(10)(具体的には導光板(12))をより経済的に作製することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の面光源装置は、アクティブエリアを拡大できると共に、ＬＥＤが発する光の色混ざりを向上させ、色調の整った均一の光を出光させることができるので、小型機器向け液晶表示パネルのバックライトとしてのみならず、ＬＥＤを光源としたあらゆる種類のバックライトに適用可能である。例えば、ＴＶ受像機やコンピュータディスプレイなどの大型液晶表示パネル用バックライトなどとしても好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例の面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明における一実施例の面光源装置の要部を拡大して示す上面図である。
【図３】本発明における一実施例の面光源装置の作用を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例の面光源装置の要部を示す上面図である。
【図５】従来の面光源装置(入光面がフラットなもの)の要部を示す上面図である。
【図６】従来の面光源装置(入光面にプリズム部を設けたもの)の要部を示す上面図である。
【図７】従来の面光源装置の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
(10)・・・面光源装置
(12)・・・導光板
(12a)・・・入光面
(12b)・・・出光面
(12c)・・・非出光面
(14)・・・ＬＥＤ
(16)・・・反射板
(18)・・・ホルダ
(20)・・・凹凸部
(20a)・・・凹部
(20b)・・・凸部
【図１】
2006049192.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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