(57)【要約】【課題】部品を追加することなく発光特性を改善することのできる面発光装置を提供する。【解決手段】導光板１０の非発光面側に設置した点発光素子（ＬＥＤ３０）を導光板１０に具備させた孔部２０に収容する。ＬＥＤ３０から出て導光板１０に入光した光が当該導光板１０の側端面の反射面１１で反射して戻り光となるように構成する。反射面１１を、孔部対向領域Ａ１とその両側の平坦領域Ａ２，Ａ２とに区画する。孔部対向領域Ａ１での反射面１１に平坦領域Ａ２での反射面１１に対する傾斜角度を付与することによって、孔部対向領域Ａ１に含まれる反射面１１で反射した戻り光の孔部２０への入光量を低減させる。孔部対向領域Ａ１に含まれる反射面１１は山形に形成することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面の反対側の面が非発光面として形成された導光板の非発光面側に設置された点発光素子が上記導光板に具備された孔部に収容されていて、上記点発光素子から出て上記孔部の壁面を通過することにより上記導光板に入光した光が当該導光板の側端面に形成された反射面で反射して戻り光となる面発光装置において、
上記反射面を、上記孔部との最短距離に位置する部分を含む孔部対向領域とその孔部対向領域を除く領域である平坦領域とに区画すると共に、上記孔部対向領域での上記反射面に上記平坦領域での上記反射面に対する傾斜角度を付与することによって、その孔部対向領域に含まれる反射面で反射した戻り光の上記孔部への入光量を低減させていることを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
上記孔部が円形に形成されていて、上記孔部対向領域に含まれる反射面は、その領域幅方向の中央部が上記孔部に最も近い箇所に位置し、かつ、その中央部を頂点とする山形に形成されている請求項１に記載した面発光装置。
【請求項３】
山形の上記反射面は、その頂点を挟む両側に対称形状の傾斜面を有する請求項２に記載した面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光装置、特に、ＬＥＤ（発光ダイオード）のような点発光素子を光源として、液晶パネルのバックライトなどに採用される面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４はこの種の面発光装置の従来例の要部を説明的に示した平面図、図５は図４に示した面発光装置の発光特性を示した説明図である。
【０００３】
図４の従来例による面発光装置は、導光板１０に形成された円形の孔部２０の中央に点発光素子としてのＬＥＤ３０が収容されている。孔部２０は、導光板１０の平坦な側端面の近傍箇所に位置している。そして、上記側端面に反射シート又は反射テープなどの光学反射膜４０を重ね合わせることによって、その側端面を反射面１１として形成してある。なお、図４において、５０は上記ＬＥＤ３０を搭載しているＬＥＤ基板を示している。
【０００４】
このように構成された従来例による面発光装置では、ＬＥＤ３０から出た光は、ＬＥＤ３０の周囲に進行し、円形の孔部２０の壁面を通過して導光板１０に入光する。そして、導光板１０に入光した光は矢印で示したように孔部２０の周囲の全方位に向けて進行し、導光板１０の片面によって形成されている発光面から出光して導光板１０が面発光する。また、ＬＥＤ３０から出て孔部２０の壁面を通過することにより導光板１０に入光した光の一部は、導光板１０の平坦な側端面によって形成されている反射面１１で反射して戻り光となる。
【０００５】
一方、先行例として、図６に示した構成を備えるバックライトが知られていた（たとえば、特許文献１参照）。同図に断面図で示したように、このバックライトは、ＬＥＤアレイ基板１００に配置された側面発光型ＬＥＤ１１０を導光板１２０の凹所１２１に配置してある。また、導光板１２０の下面に拡散反射シート１２２が、導光板１２０の上面には拡散シート１２３が、導光板１２０の側端面には反射シート１２４が、それぞれ配置されている。
【０００６】
また、他の先行例として、図７に示した構成を備えるバックライトも知られていた（たとえば、特許文献２参照）。このバックライトでは、ＬＥＤ２００の両側に２枚の導光板２０１，２０２が配置されている。導光板２０１，２０２の下面にはそれぞれ反射シート２０３，２０４が配置され、導光板２０１，２０２の上面には隔離板２０５が配置されている。そして、隔離板２０５に山形反射体２１０が配置されている。さらに、隔離板２０５の上方に一定間隔をあけて拡散板２０６が配置され、その拡散板２０６の上に光学シート２０８が配置されていて、拡散板２０６と隔離板２０５との間に中空部２０７が形成されている。さらに、図示していないけれども、導光板２０１，２０２の側方に半円柱状のリフレクタが設けられていて、導光板２０１，２０２の側端面から出た光がリフレクタにより中空部２０７に導入され、山形反射体２１０の表面で反射し、拡散板２０６や光学シート２０７を外部に出射するようになっている。
【０００７】
さらに他の先行例として、ＬＥＤ光源の近傍に光反射性の高い高反射部材を配置することによって光利用効率を改善し、液晶パネルの輝度を向上させることのできるバックライト装置についての研究もなされている（たとえば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９１４１号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１５２２号公報
【特許文献３】特開２００４−３１０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図４を参照して説明した従来例による面発光装置において、導光板１０の平坦な側端面によって形成されている反射面１１で反射して戻り光となった光（図４には、特に符号Ａを付した矢印によって戻り光を示してある）が、ＬＥＤ３０を収容している導光板１０の孔部２０の壁面を経てその孔部２０に入射して吸収されてしまうという事態が起こるので、反射面１１で反射した戻り光が導光板１０の発光面を面発光させることに効率よく使われないという状況の起こることが考えられる。
【００１０】
そこで、この構成を備えた面発光装置による発光特性を調査したところ、図５に示した結果が得られた。すなわち、導光板１０におけるＬＥＤ３０の設置箇所付近の背部、言い換えると、孔部２０を挟んで導光板１０の反射面１１の反対側部分では、ＬＥＤ３０の設置箇所の背部の領域Ｚ１を挟む両側に光が集中して高輝度領域Ｚ２，Ｚ２が現れる反面で、それらの高記領域Ｚ２，Ｚ２の間の上記領域Ｚ１では高輝度領域Ｚ２，Ｚ２に比べて極端に輝度が低くなり、さらに、高輝度領域Ｚ２，Ｚ２から平坦な反射面１１の沿面方向に沿って遠ざかっていくほど発光光量が少なくなるような光量差の大きな明暗領域Ｚ３，Ｚ３が現れ、さらに、高輝度領域Ｚ２，Ｚ２と明暗領域Ｚ３，Ｚ３との境界部分では明るさに比較的大きな差の生じることが判明した。また、上記高輝度領域Ｚ２，Ｚ２は、反射面１１で反射して孔部２０の近接箇所を通過した戻り光（矢印Ａ１，Ａ１で例示してある）によって発現することが判明した。
【００１１】
ここで説明した高輝度領域Ｚ２，Ｚ２や高輝度領域Ｚ２，Ｚ２に比べて極端に輝度の低い領域Ｚ１、明暗領域Ｚ３，Ｚ３などが発現することや、高輝度領域Ｚ２，Ｚ２と明暗領域Ｚ３，Ｚ３との境界部分での比較的大きな明るさの差異が出現することなどは、上掲の特許文献１〜３によって提案されている技術によっては容易に解消することができない。
【００１２】
本発明は、以上の状況の下でなされたものであり、図４を参照して説明した面発光装置の構成を基本構成とし、その基本構成にわずかな変更を加えるだけで、部品を追加することなく発光特性を改善することのできる面発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る面発光装置は、発光面の反対側の面が非発光面として形成された導光板の非発光面側に設置された点発光素子が上記導光板に具備された孔部に収容されていて、上記点発光素子から出て上記孔部の壁面を通過することにより上記導光板に入光した光が当該導光板の側端面に形成された反射面で反射して戻り光となるように構成されている。そして、上記反射面を、上記孔部との最短距離に位置する部分を含む孔部対向領域とその孔部対向領域を除く領域である平坦領域とに区画すると共に、上記孔部対向領域での上記反射面に上記平坦領域での上記反射面に対する傾斜角度を付与することによって、その孔部対向領域に含まれる反射面で反射した戻り光の上記孔部への入光量を低減させている。
【００１４】
この構成であると、導光板の側端面に形成された反射面に区画されている孔部対向領域で反射した戻り光の、点発光素子を収容している孔部への入光量が低減する。そのため、戻り光が孔部に入射して吸収されてしまうという事態が起こりにくくなり、それだけ戻り光が導光板の発光面を面発光させることに効率よく使われるようになる。その結果、図５を参照して説明した輝度の極端に低い領域Ｚ１や、輝度の極端に高い高輝度領域Ｚ２，Ｚ２が発現しにくくなり、また、高輝度領域Ｚ２，Ｚ２と明暗領域Ｚ３，Ｚ３との境界部分の明るさの差異も少なくなり、さらに、明暗領域Ｚ３，Ｚ３での明るい部分と暗い部分との光量差も少なくなる。
【００１５】
本発明では、上記孔部が円形に形成されていて、上記孔部対向領域に含まれる反射面は、その領域幅方向の中央部が上記孔部に最も近い箇所に位置し、かつ、その中央部を頂点とする山形に形成されている、という構成を採用することが可能である。
【００１６】
さらに、山形の上記反射面は、その頂点を挟む両側に対称形状の傾斜面を有する、という構成を採用することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明に係る面発光装置によれば、導光板の側端面によって形成された反射面が、点発光素子を収容している孔部との最短距離に位置する部分を含む孔部対向領域とその両側の平坦領域とに区画され、孔部対向領域での反射面を、たとえは山形形状に形成することによって、反射面で反射した戻り光が、図５に示した明暗領域Ｚ３，Ｚ３に効率よく到達するようにしてある。そのため、図５に示した明暗領域Ｚ３，Ｚ３での明るい部分と暗い部分との光量差が少なくなるだけでなく、図５に示した高輝度領域Ｚ２，Ｚ２の光量が低減して領域Ｚ１との光量差が少なくなり、さらに、図５に示した高輝度領域Ｚ２，Ｚ２と明暗領域Ｚ３，Ｚ３との境界部分の明るさの差異も少なくなる。したがって、導光板の発光面の全体に亘って光量差が少なくなって一様な明るさの発光が得られるようになり、面発光装置の発光特性が改善される。
【００１８】
また、この効果は、導光板の反射面を形成している側端面の一部の形状を変更するだけで得られるので、特別の部品を追加したりする必要がないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る面発光装置の要部の縦断面図である。
【図２】図１の面発光装置の要部の平面図である。
【図３】図１又は図２の面発光装置の発光特性を示した説明図である。
【図４】面発光装置の従来例の要部を説明的に示した平面図である。
【図５】図４の面発光装置の発光特性を示した説明図である。
【図６】先行例としてのバックライトの断面図である。
【図７】先行例としてのバックライトの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明の実施形態に係る面発光装置の要部の縦断面図であり、図２は図１の面発光装置の要部の平面図である。また、図３は図１又は図２に示した面発光装置の発光特性を示した説明図である。
【００２１】
図１及び図２に示したように、この実施形態による面発光装置は、導光板１０に形成された円形の孔部２０の中央に、基板５０に搭載された点発光素子としてのＬＥＤ３０が収容されている。導光板２０の下面には、上記孔部２０との重なり箇所が円形に欠除された反射シート１２が配備されていて、当該導光板２０の下面が非発光面として形成されているのに対し、当該導光板２０の上面が光の通過を許容する発光面１３とし形成されている。したがって、非発光面は発光面１３の反対側の面によって形成されている。ＬＥＤ３０は、導光板１０の非発光面側に設置され、反射シート１２の円形欠除部分を通して上記孔部２０に収容されている。
【００２２】
孔部２０は、導光板１０の平坦な側端面の近傍箇所に位置していて、その孔部２０の内側上部に、ＬＥＤ３０から出た光をＬＥＤ３０の周囲側方に向けて反射する反射体２１が設置されている。また、導光板１０の側端面に反射シート又は反射テープなどの光学反射膜４０を重ね合わせることによって、その側端面を反射面１１として形成してある。
【００２３】
図２に示したように、この実施形態において、導光板１０の側端面によって形成されている反射面１１は、孔部２０との最短距離に位置する部分を含む孔部対向領域Ａ１とその孔部対向領域Ａ１を除く領域、言い換えると孔部対向領域Ａ１の両側の平坦領域Ａ２，Ａ２とに区画されている。そして、上記孔部対向領域Ａ１において、反射面１１が平面視Ｖ形に凹入した形状に変更されている。孔部対向領域Ａ１の両側の平坦領域Ａ２，Ａ２は元の平坦な形状のまま残されている。
【００２４】
この実施形態において、上記した孔部対向領域Ａ１の長さは導光体１０の孔部２０の直径と略同等程度に定められている。孔部対向領域Ａ１では、凹入状の反射面１１が当該領域Ａ１の中央部を頂点とする山形に形成されていて、その頂点（中央部）ａが上記孔部２０に最も近い箇所に位置し、かつ、その頂点を挟む両側部分が対称形状の平坦な傾斜面ｂ，ｂとして形成されている。
【００２５】
面発光装置が上記構成を有していると、ＬＥＤ３０から出た光は、ＬＥＤ３０の周囲に進行し、円形の孔部２０の壁面を通過して導光板１０に入光する。そして、導光板１０に入光した光は図２に矢印Ｌ２で例示したように孔部２０の周囲の全方位に向けて進行し、導光板１０の片面によって形成されている発光面１３から出て導光板１０が面発光する。また、ＬＥＤ３０から出て孔部２０の壁面を通過することにより導光板１０に入光した光の一部は、導光板１０の側端面によって形成されている反射面１１の全体で反射して戻り光となる。
【００２６】
そして、その戻り光のうち、傾斜面ｂ，ｂによって形成された反射面１１で反射した戻り光は、傾斜面ｂ，ｂの傾斜角度（平坦領域Ａ２の反射面１１に対する傾斜角度）に見合う方向に進行する。この実施形態では、孔部対向領域Ａ１に含まれる傾斜面ｂ，ｂによって形成された反射面１１で反射した戻り光が、図２の矢印Ｌ１，Ｌ１に示したように孔部２０に入光しない方向に進行するように傾斜面ｂ，ｂの傾斜角度を定めてある。そのため、傾斜面ｂ，ｂによって形成されている反射面１１で反射した戻り光Ｌ１，Ｌ１の孔部２０への入光量が低減されるか、あるいは、戻り光Ｌ１，Ｌ１が孔部２０へまったく入光しなくなり、孔部２０の両側へ進行して発光面１３から出るようになるので、その戻り光Ｌ１，Ｌ１が面発光に有効に利用されることになる。
【００２７】
そこで、この実施形態による面発光装置の発光特性を調査したところ、図３に示した結果が得られた。すなわち、導光板１０の側端面によって形成されている孔部対向領域Ａ１及びその両側の平坦領域Ａ２，Ａ２に属する反射面１１で反射した戻り光が、孔部３０に入光して吸収されるという事態が起こりにくくなる。特に、傾斜面ｂ，ｂによって形成されて孔部対向領域Ａ１に含まれている反射面１１で反射した戻り光Ｌ１，Ｌ１が、孔部３０を挟む両側に振り分けられて進行するため、その戻り光Ｌ１，Ｌ１が平坦領域Ａ２，Ａ２に含まれる反射面１１で反射した戻り光と混ざり合い、図５を参照して説明したような領域Ｚ１や光輝度領域Ｚ２，Ｚ２、明暗領域Ｚ３，Ｚ３の区別がつきにくくなる。具体的には、図３に示した導光板１０の発光面１３において、孔部２０の背部の光量が最も多くなってその部分Ｐが最も明るくなり、その部分から孔部２０を挟む両側へ向けて矢印Ｙ１，Ｙ２の方向に遠ざかっていくほど暗くなるけれども、明るい部分と暗い部分との光量差がそれほど大きくなることはない。
【００２８】
このことを図５に示した発光特性と対比して説明すると、孔部２０の背部の同じ範囲での発光面の光量差（明暗）において、図５に示した発光特性では、領域Ｚ１と光輝度領域Ｚ２，Ｚ２との相互間では明るさに大きな相違があり、、明暗領域Ｚ３，Ｚ３でも明るい部分と暗い部分とで明るさに大きな相違があり、さらに、光輝度領域Ｚ２，Ｚ２と明暗領域Ｚ３，Ｚ３との境界部分で明るさに大きな相違があったけれども、図３に示した発光特性では、上記と同じ範囲内での明るさの相違が極端に減少した。したがって、導光板１０の発光面１３の全体に亘って光量差が少なくなって一様な明るさの発光が得られるようになり、従来例による面発光装置よりもその発光特性が改善された。
【００２９】
この実施形態では、孔部対向領域Ａ１に含まれる反射面１１の形状を山形とし、かつ、傾斜面ｂ，ｂを平坦面に形成してあるけれども、この点は、反射面１１を他の形状としたり、傾斜面ｂ，ｂを湾曲面に形成したりすることも可能である。要するに、それらの形状は、孔部対向領域Ａ１に含まれる反射面１１で反射した戻り光の孔部２０への入光量が低減するような形状に定めておけばよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  導光板
１１  反射面
１３  発光面
２０  孔部
３０  ＬＥＤ（点発光素子）
Ａ１  孔部対向領域
Ａ２  平坦領域
ａ  反射面の頂点
ｂ，ｂ  傾斜面
Ｌ１  孔部対向領域に含まれる反射面で反射した戻り光
【図１】
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【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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