(57)【要約】【課題】  面発光装置において、導光板より出射される光の損失を抑え、かつ出射される光が均一化するように、入射面を形成する。【解決手段】  光源１１１より発光された光を、導光板１０３の入射面１０３ａより入射し、出射面１０３Ａより出射する面発光装置であって、入射面１０３ａは、出射面１０３Ａ、Ｂと略直交し、導光板１０３の側面１０３Ｃ、Ｄとも略直交する面から構成される第１の領域２０１と、出射面１０３Ａ、Ｂと略直交するが、導光板１０３の側面１０３Ｃ、Ｄとは直交しない面から構成される第２の領域２０２と、を備え、第２の領域２０２は、光源１１１側に稜線２０２Ｒを配した三角柱を形成する２つの面２０２Ａ、Ｂから構成され、該２つの面２０２Ａ、Ｂは、出射面１０３Ａとのそれぞれの交線２０２Ａ−１、２０２Ｂ−１の長さが互いに異なるように構成されていることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源より発光された光を、平板状の導光板の入射面より入射し、該入射した光を出射面より出射する面発光装置であって、
前記入射面は、
前記出射面と略直交し、かつ前記平板状の導光板の側面とも略直交する面から構成される第１の領域と、
前記出射面と略直交するが、前記平板状の導光板の側面とは直交しない面から構成される第２の領域と、を備え、
前記第２の領域を構成する面は、前記光源側に稜線を配した三角柱を形成する２つの面から構成され、該２つの面は、前記出射面とのそれぞれの交線長さが互いに異なるように構成されていることを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記２つの面がなす角度は、前記入射面の前記第１の領域に平行な方向における、前記光源と前記第２の領域との位置関係により規定されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記入射面は、該入射面の中心線であって、前記出射面と直交する線に対して、線対称な形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記２つの面は、前記中心線に近い方の面と前記出射面との交線の長さよりも、前記中心線に遠い方の面と前記出射面との交線の長さの方が短くなるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の面発光装置。
【請求項５】
前記２つの面は、所定の曲面を介して接合されることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、透過型又は半透過型の液晶表示パネルにバックライトとして搭載される面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示パネル等を照明する装置として、フロントライト或いはバックライトと称される面発光装置が用いられている。面発光装置は、導光板の側方に点状又は線状の光源（ＬＥＤ）を配置し、光源からの光を入射面を介して導光板内に入射させ、導光板内で反射させた後、導光板の上方又は下方から出射させるものである。
【０００３】
一般に面発光装置では、導光板の上方又は下方から出射される光が均一になるように、光源からの光が、該入射面を介して入射される際に、屈折・拡散するよう該入射面がプリズム形状に形成されている（例えば、特許文献１乃至５参照）。
【０００４】
同文献によれば、入射面に直交する方向から見た場合（つまり、導光板の出射側から見た場合）に、二等辺三角形（場合によっては直角二等辺三角形）となるように入射面の形状（プリズム形状）を形成させることで、光の屈折及び拡散を実現している。
【特許文献１】特開２００３−１３２７２２号公報
【特許文献２】特開２００３−２８８８０７号公報
【特許文献３】特開２００４−１９３０５１号公報
【特許文献４】特開２００４−３１９５１４号公報
【特許文献５】特開２００５−１３５７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の場合、光源を複数使用した場合にあっては、光源からの光が、拡散効果によって、導光板内の側面にも多量に当たり、そこで更に屈折・反射を起こすこととなる。このように導光板内の側面においても屈折・反射が起こると、光は導光板の側面から外側に漏れることとなり、結果、光の損失が多くなるという問題がある。
【０００６】
一方、このような光の損失を防ぐために遮光シートを使用することも考えられるが、この場合、当該遮光シートにより遮光シートと光源との境界の輝度が上がってしまい、導光板より出射される光の均一性が損なわれてしまうといった問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、面発光装置において、光の損失を抑えつつ、出射される光が均一化するように、入射面を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために本発明に係る面発光装置は以下のような構成を備える。即ち、
光源より発光された光を、平板状の導光板の入射面より入射し、該入射した光を出射面より出射する面発光装置であって、
前記入射面は、
前記出射面と略直交し、かつ前記平板状の導光板の側面とも略直交する面から構成される第１の領域と、
前記出射面と略直交するが、前記平板状の導光板の側面とは直交しない面から構成される第２の領域と、を備え、
前記第２の領域を構成する面は、前記光源側に稜線を配した三角柱を形成する２つの面から構成され、該２つの面は、前記出射面とのそれぞれの交線長さが互いに異なるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、面発光装置において、光の損失を抑えつつ、出射される光が均一化するようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００１１】
［第１の実施形態］
１．面発光装置の構成
図１は本発明の一実施形態に係る面発光装置の分解斜視図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る面発光装置として例示する両面発光型バックライト装置（以下、単にバックライト装置と称す）は、互いに相反する面に発光面を持ち、その一方（表面）の第１の発光面で第１の表示パネル（メインパネル）１０１を照明すると共に、他方（背面）の第２の発光面で第２の表示パネル（サブパネル）１０２を照明する。メインパネル１０１及びサブパネル１０２の各々は、例えば、複数の画素がマトリクス状に形成された透過型又は半透過型の電気光学式（液晶）カラーパネルであり、サブパネル１０２の表示面積（画面サイズ）は、メインパネル１０１の表示面積（画面サイズ）の１／３となっている。
【００１３】
上記バックライト装置は、平板状の透明樹脂からなる導光板１０３と、この導光板１０３の表面に積層して配置されたシート状の第１の光学部材１０４、１０５及び遮光部材１０６と、導光板１０３の背面に積層して配置されたシート状の第２の光学部材１０７、１０８及び遮光部材１０９と、複数のＬＥＤなどの発光素子１１０を有する光源ユニット１１１とが、白色樹脂からなる両端が開口した方形状の反射フレーム１１２内に収容されて構成されている。
【００１４】
上記第１の発光面は、導光板の表面１０３Ａと、第１の光学部材１０４、１０５（及び遮光部材１０６の開口部１０６ａ）とを有し、第２の発光面は、導光板の背面１０３Ｂと、第２の光学部材１０７、１０８（及び遮光部材１０９の開口部１０９ａ）とを有する。また、光源ユニット１１１と反射フレーム１１２は、第１及び第２の発光面に共通する構成要素である。
【００１５】
光源ユニット１１１は、所定の配線パターンがプリントされた基板１１３ａ上に複数（例えば、４個）のＬＥＤなどの発光素子１１０が一列に配置されており、基板１１３ａの端部に結線用のコネクタ１１３ｂを有する。
【００１６】
導光板１０３は、略均一の厚さを有する方形状の板材（６つの平面のうち、隣り合う平面が互いに略直交している板材）により構成され、その厚さ方向の４つの側面の１つを入射面１０３ａとして光源ユニット１１１が近接して配置され、この入射面１０３ａから入射した光を拡散・散乱させながら表面と背面の両出射面１０３Ａ、１０３Ｂから出射させる。
【００１７】
導光板１０３の表面１０３Ａ及び背面１０３Ｂには、線状のプリズム溝若しくは半球状のドットパターンが研削加工により形成されている。
【００１８】
第１の光学部材１０４、１０５は、導光板１０３の表面に配置されるシート状の拡散部材と、この拡散部材の表面に配置されるシート状の集光部材である。拡散部材（第１の光学部材）１０４は導光板１０３の表面１０３Ａから出た光を拡散させる。集光部材（第２の光学部材）１０５は拡散部材１０４により拡散された光を集光して出光させる集光レンズの機能を有する。また、第１の遮光部材１０６は、メインパネル１０１の表示領域に対応した開口部１０６ａを有し、この開口部１０６ａ以外の周辺部分は、集光部材１０５の発光領域のうち当該開口部１０６ａに対応する領域以外から出光する光を遮蔽する。メインパネル１０１は、この遮光部材１０６の開口部１０６ａの周辺部位に両面テープなどで固定される。
【００１９】
第２の光学部材１０７、１０８は、導光板１０３の裏面に配置されるシート状の拡散部材と、この拡散部材の裏面に配置されるシート状の集光部材である。拡散部材（第２の光学部材）１０７は導光板１０３の裏面から出た光を拡散させる。集光部材（第２の光学部材）１０８は、拡散部材１０７により拡散された光を集光して出光させる集光レンズの機能と、拡散部材１０７により拡散された光のうちＰ波のみを（５０％程度の光を）透過して出光させ、Ｎ波を反射する偏光レンズの機能とを有する。また、第２の遮光部材１０９は、サブパネル１０２の表示領域に対応した開口部１０９ａを有し、この開口部１０９ａ以外の周辺部分は、集光部材１０８の発光領域のうち当該開口部１０９ａに対応する領域以外から出光する光を遮蔽する。サブパネル１０２は、この遮光部材１０９の開口部１０９ａの周辺部位に両面テープなどで固定される。
【００２０】
上記第２の光学部材である集光部材１０８に偏光レンズの機能を持たせたのは、メインパネルを照明する際に第２の発光面側に出射した光が第２の光学部材である集光部材１０８で反射して、メインパネル側において、サブパネルの表示領域に対応する影ができるのを防ぐためである。
【００２１】
また、導光板１０３の背面１０３Ｂのドットパターンを粗く加工することで、背面１０３Ｂからの発光量を増加させることができると共に、上記影も消すことができる。
【００２２】
２．入射面１０３ａの構成
次に入射面１０３ａの構成を説明する。図２は、本実施形態にかかる面発光装置の導光板１０３の入射面１０３ａおよび複数の発光素子ならびに入射面１０３ａの一部を拡大して示した図である。
【００２３】
同図において、１０３ａは入射面であり、１１０は発光素子である。同図に示すように、入射面１０３ａは出射面１０３Ａ及び１０３Ｂと直交し、かつ側面１０３Ｃ、１０３Ｄとも直交する面２０１を有する（第１の領域）。
【００２４】
更に、入射面１０３ａは出射面１０３Ａ及び１０３Ｂと直交するが、側面１０３Ｃ、１０３Ｄとは直交しない面２０２を有する（第２の領域）。面２０２は、出射面１０３Ａまたは１０３Ｂの正面から見ると、発光素子１１０側に頂点を有する三角形状となっている（つまり、面２０２は発光素子１１０側に稜線２０２Ｒを有する三角柱形状となっている）。
【００２５】
なお、稜線２０２Ｒを挟む２つの面２０２Ａと２０２Ｂとが有する辺２０２Ａ−１（面２０２Ａと出射面１０３Ａとの交線）と２０２Ｂ−１（面２０２Ｂと出射面１０３Ａとの交線）とは、互いに長さが異なっている（（２０２Ａ−１）＞（２０２Ｂ−１）。つまり、上述の三角形状は二等辺三角形以外の三角形である）。
【００２６】
なお、図２の例では、辺２０２Ａ−１と２０２Ｂ−１は互いに略直交しているが、本発明は特にこれに限られるものではなく、辺２０２Ａ−１と２０２Ｂ−１とのなす角度が９０度より大きい角度であっても、あるいは９０度未満の角度であってもよい（入射面１０３ａに平行な方向における発光素子１１０との位置関係に応じて規定するようにしてもよい）。
【００２７】
また、図２の例では、入射面１０３ａに占める面２０２Ａと面２０２Ｂとの割合（第１の領域と第２の領域との割合）は、約１：４．５となっているが、本発明は特にこれに限られるものではなく、面２０２Ａの割合を更に小さくしてもよいし、あるいはこれ以上に大きくしてもよい。
【００２８】
また、図２の例では、辺２０２Ａ−１と２０２Ｂ−１の長さの比は、約２：１となっているが、本発明は特にこれに限られるものではなく、これ以外の比率であってもよい（ただし、１：１以外の比率である）。
【００２９】
また、図２の例では、入射面１０３ａの拡大図として、中心線（入射面１０３ａの中心線。出射面１０３Ａと直交する）の右側部分の一部のみを取り出して示したが、中心線の左側部分については、中心線に対して線対称に構成されているものとする。つまり、２つの面２０２Ａと２０２Ｂは、中心線に近い方の面２０２Ａと出射面１０３Ａとの交線（辺２０２Ａ−１）の長さよりも、中心線に遠い方の面２０２Ｂと出射面１０３Ａとの交線（辺２０２Ｂ−１）の長さの方が短くなるように構成されている（これにより、導光板に入射される光に方向性を持たせることができる）。
【００３０】
３．入射面１０３ａを用いた場合の光の分布
次に上記入射面１０３ａを介して光を入射させた場合の導光板１０３内での光の分布について説明する。
【００３１】
図３は、上記入射面１０３ａを介して光を入射させた場合の導光板１０３内での光の分布をシミュレーションした結果を示す図である。
【００３２】
図３（ａ）は、シミュレーションを実行するにあたって設定された発光素子の配置と、入射面の形状（出射面側から見た場合の形状）とを示している。なお、図３（ａ）に示した発光素子の位置と入射面の形状は、図３（ｂ）に示す導光板の参照番号３００に示す位置に設定されているものとする（通常、入射面の形状ならびに発光素子の配置は左右対称となるように構成されることから、右半分または左半分の何れか一方のみをシミュレーションすれば足りる。つまり、いずれか一方のみをシミュレーションし、残りの半分については該シミュレーションした結果を折り返して表示させることで全体の光の分布を得ることができる。そこで、ここでは、右半分のみをシミュレーションした）。図３（ｂ）は、導光板の右半分に対してのシミュレーション結果である。
【００３３】
ここで、比較のために図４に従来の入射面を介して光を入射させた場合の導光板内の光の分布をシミュレーションした結果を示す（入射面の形状以外はすべて図３と同じ条件でシミュレーションを行った）。
【００３４】
図３と図４とを比較すると明らかなように、図３の方が全体的に明度が高い部分が多く、しかも、導光板の左側中央部における明度が特に高い。なお、上述のように導光板の左半分については、右半分のシミュレーション結果と対称関係となる（つまり、左半分の導光板の右側中央部における明度が高くなる）ことから、導光板の右半分と左半分をあわせた全体の光の分布としては、中央部の明度が高い結果となる。
【００３５】
このように、本実施形態の入射面によれば、光源ユニットから導光板に入射される光に方向性を持たせることが可能となる。
【００３６】
この結果、導光板の中央部の明度が高くなり、遮光シートに反射することで輝度が上がるであろう境界部分との輝度の間でバランスをとることが可能となり、結果、導光板内の輝度の均一性が向上する。
【００３７】
つまり、遮光シートにより光の損失を防止しつつ、遮光シートによる悪影響（境界部分の輝度が上がり、光の均一性が損なわれてしまう点）を排除することが可能となる。
【００３８】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、２つの面２０２Ａと２０２Ｂとが稜線２０２Ｒを挟んで接合された構成となっているが、本発明は特にこれに限られず、該２つの面２０２Ａと２０２Ｂとを所定の曲率を有する曲面を介して接合するようにしてもよい。
【００３９】
また、上記第１の実施形態では、両面発光型バックライト装置を一例に説明したが、本発明はこれに限られず、片面発光型バックライト装置にも適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に一実施形態に係る面発光装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る面発光装置の導光板１０３の入射面１０３ａおよび複数の発光素子ならびに入射面１０３ａの一部を拡大して示した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る面発光装置の入射面１０３ａを介して光を入射させた場合の導光板１０３内での光の分布をシミュレーションした結果を示す図である。
【図４】従来の面発光装置の入射面を介して光を入射させた場合の導光板内の光の分布をシミュレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１    ：第１の表示パネル（メインパネル）
１０２    ：第２の表示パネル（サブパネル）
１０３    ：導光板
１０３ａ  ：入射面
１０３Ａ  ：導光板の表面
１０３Ｂ  ：導光板の背面
１０３Ｃ  ：導光板の側面
１０３Ｄ  ：導光板の側面
１０４    ：第１の光学部材（拡散部材）
１０５    ：第１の光学部材（集光部材）
１０６    ：第１の遮光部材
１０６ａ  ：第１の遮光部材の開口部
１０７    ：第２の光学部材（拡散部材）
１０８    ：第２の光学部材（集光部材）
１０９    ：第２の遮光部材
１０９ａ  ：第２の遮光部材の開口部
１１０    ：発光素子
１１１    ：光源ユニット
１１２    ：反射フレーム
１１３ａ  ：基板
１１３ｂ  ：コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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