(57)【要約】【課題】簡単な構成で導光板の入光部近傍の輝度ムラを解消でき、かつ高輝度の平面光を得られる平面発光装置を提供する。【解決手段】互いに直交する第１の端面および第２の端面からの入射光を、発光面から出射させる導光板と、前記第１の端面に沿って複数の点光源を配置した第１の点光源群と、前記第２の端面に沿って複数の点光源を配置した第２の点光源群と、を備え、前記導光板は、前記第１の点光源群からの入射光のみを前記発光面に導く第１の光学パターンと、前記第２の点光源群からの入射光のみを前記発光面に導く第２の光学パターンと、を有し、前記第１の端面の近傍領域を、前記第１の光学パターンを設けない第１の光学未パターン領域とし、前記第２の端面の近傍領域を、前記第２の光学パターンを設けない第２の光学未パターン領域としたことを特徴とする平面発光装置が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに略直交する第１の端面および第２の端面からの入射光を、発光面から出射させる導光板と、
前記第１の端面に沿って複数の点光源を配置した第１の点光源群と、
前記第２の端面に沿って複数の点光源を配置した第２の点光源群と、
を備え、
前記導光板は、前記第１の点光源群からの入射光を前記発光面に導く第１の光学パターンと、前記第２の点光源群からの入射光を前記発光面に導く第２の光学パターンと、を有し、
前記導光板のうちの前記第１の端面の近傍領域を、前記第１の光学パターンを設けない第１の光学未パターン領域とし、
前記導光板のうちの前記第２の端面の近傍領域を、前記第２の光学パターンを設けない第２の光学未パターン領域とした
ことを特徴とする平面発光装置。
【請求項２】
前記第１の光学未パターン領域には、前記第２の光学パターンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の平面発光装置。
【請求項３】
前記第２の光学未パターン領域には、前記第１の光学パターンが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面発光装置。
【請求項４】
前記第１の光学パターンと前記第２の光学パターンとは、パターン形状が異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の平面発光装置。
【請求項５】
前記第１の光学パターンと前記第２の光学パターンのいずれか一方または両方は、光入射面となる平坦斜面、および湾曲面からなるムーンカットパターンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の平面発光装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の光学パターンの少なくともいずれかは、前記発光面となる前記導光板の第１の主面と、前記発光面の裏面となる前記導光板の第２の主面のいずれか一方または両方に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の平面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面発光装置に関し、例えば液晶ディプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）のバックライトや面型照明光源などとして用いることができる平面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの点光源を用いたサイドライト型バックライトは、従前の冷陰極放電灯（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）を使用した光源にはなかった、発光面に現れる明部および暗部が課題となっている。
【０００３】
ＬＥＤは、点光源であり、発光輝度が高いため、導光板の端部付近（入光部付近）におけるＬＥＤの正面に明部が発生する。また、ＬＥＤ間には、無発光部があるために、導光板の端部付近におけるＬＥＤ間には暗部が発生する。これらの明部と暗部のコントラスト差から、導光板の発光面における光源部付近（入光部近傍）に、明部・暗部の輝度ムラが発生する。
【０００４】
この輝度ムラを解消する技術としては、導光板の光源部付近に複数個の穴をあけ、導光板と穴内の屈折率差により光路を変更するものがあった（例えば特許文献１参照）。  
また、光源と導光板の間に、光の拡散部材および屈折部材を設けて、導光板に入光する前に拡散光とするものがあった（例えば特許文献２参照）。  
しかしながら、これらの従来の技術では、発光面から出射する平面光の輝度が低下するという課題があった。
【特許文献１】特開２００２−１７５７１３号公報
【特許文献２】特開２００４−２１３０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、簡単な構成で導光板の入光部近傍の輝度ムラを解消でき、かつ高輝度の平面光を得られる平面発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、互いに直交する第１の端面および第２の端面からの入射光を、発光面から出射させる導光板と、前記第１の端面に沿って複数の点光源を配置した第１の点光源群と、前記第２の端面に沿って複数の点光源を配置した第２の点光源群と、を備え、前記導光板は、前記第１の点光源群からの入射光のみを前記発光面に導く第１の光学パターンと、前記第２の点光源群からの入射光のみを前記発光面に導く第２の光学パターンと、を有し、前記第１の端面の近傍領域を、前記第１の光学パターンを設けない第１の光学未パターン領域とし、前記第２の端面の近傍領域を、前記第２の光学パターンを設けない第２の光学未パターン領域としたことを特徴とする平面発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡単な構成で導光板の入光部近傍の輝度ムラを解消でき、かつ高輝度の平面光を得られる平面発光装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式分解斜視図である。  
また、図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態にかかる平面発光装置における点光源群および導光板の配置を表す平面図（下面図）である。なお、図２（ｂ）については後述する。    
また、図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる平面発光装置における導光板の光学パターンおよび光学未パターン領域の配置・配列を表す平面図（下面図）である。
【００１０】
また、図４、図５は、上記光学パターンの形状を表す図である。図４、図５のそれぞれにおいて、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。また、図４（ｃ）は、斜視図である。また。図５（ｃ）は、図５（ａ）及び（ｂ）に表した光学パターンの形成工程を示す側面図である。  
なお、以降の各図面の説明において、既出の図面に関して説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１１】
図１に示すように、第１の実施の形態の平面発光装置では、導光板１００の端部の略直交する２辺の端面１５０，１６０に沿って、基板２００に実装配列された複数の点光源である発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode））２０１，２０２が配置されている。また、導光板１００の発光面（第１の主面）１３０側には光学シート１０が配置されており、導光板１００の裏面（第２の主面）１４０側には反射シート２０が配置されている。そして、これらが、フロントフレーム３０およびバックフレーム４０で固定されている。
【００１２】
図２（ａ）および図３に示すように、略矩形の導光板１００の互いに直交する２辺に沿って、基板２００に実装された複数の点光源（ＬＥＤ）からなる点光源群（ＬＥＤ群）が配置されている。このＬＥＤ群は、第１の点光源群（ＬＥＤ群）２１０と第２の点光源群（ＬＥＤ群）２２０からなる。
【００１３】
第１のＬＥＤ群２１０は、導光板１００の１辺であり、光入射端面となる端面１５０に沿って配置されており、複数のＬＥＤ２０１を間隔（ピッチ寸法）ｐ１で基板２００に、略直線状に配列したものである。
【００１４】
また、第２のＬＥＤ群２２０は、上記１辺（端面１５０）と直交する他の一辺（端面１６０）に沿って配置されており、複数のＬＥＤ２０２を間隔（ピッチ寸法）ｐ２で基板２００に、略直線状に配列したものである。
【００１５】
導光板１００には、光学パターンが施されている。この光学パターンは、第１の光学パターン１１０と第２の光学パターン１２０からなる。第１の光学パターン１１０は、主に第１のＬＥＤ群２１０から導光板１００の端面１５０に入射した光を、導光板１００の発光面１３０に導く光学パターンである。また、第２の光学パターン１２０は、主に第２のＬＥＤ群２２０から導光板１００の端面１６０に入射した光を導光板１００の発光面１３０に導く光学パターンである。後に詳述するように、これら光学パターン１１０、１２０は、例えば導光板１００の裏面側（発光面１３０とは反対側の面）に設けられたＶ溝パターンなどとすることができる。  
ここで、第１の光学パターン１１０は、第２のＬＥＤ群２２０から導光板１００の端面１６０に入射した光の一部も導光板１００の発光面１３０に導いてもよい。ただし、第１の光学パターン１１０は、第２のＬＥＤ群２２０からの光よりも第１のＬＥＤ群２１０からの光を優先的に発光面１３０に導くことが望ましく、第１のＬＥＤ群２１０からの光のみを発光面１３０に導くことがより望ましい。  
第２の光学パターン１２０についても同様に、第１のＬＥＤ群２１０からの光よりも第２のＬＥＤ群２２０からの光を優先的に発光面１３０に導くことが望ましく、第２のＬＥＤ群２２０からの光のみを発光面１３０に導くことがより望ましい。
【００１６】
第１の光学パターン１１０は、導光板１００においての第１のＬＥＤ群２１０の近傍領域（端面１５０の近傍領域）には設けられておらず、この領域は第１の光学未パターン領域１０１とされている。この第１の光学未パターン領域１０１は、第１のＬＥＤ群２１０からの入射光による輝度ムラを解消するためのものである。第１のＬＥＤ群２１０のピッチ寸法ｐ１を用いると、第１の光学未パターン領域１０１の幅寸法ｄ１は、
ｄ１＞（ｐ１）／２
を満たすものとすることが望ましい。  
この理由を以下に説明する。図６の模式平面図に表したように、本実施形態の平面発光装置においては、使用するＬＥＤ２０１の指向角に準じた明暗の境界の重なりが発生する。どちらのＬＥＤからも直接光が届かないことによって発生する暗部の部分をクロスポイントよりも導光板１００（バックライト光源の有効発光エリア）の外側に配置することができる。
例えば、ＬＥＤ２０１と導光板１００との隙間を空気（屈折率ｎ＝１）、導光板１００の材料をアクリル（屈折率ｎ＝１．４９）、とした場合、ＬＥＤ２０１から放射された光の臨界角は、ｓｉｎ−１（１／１．４９）＝４２．１６°となり、アクリル導光板への光の入射角度が最大で略４２°となる。ＬＥＤは点発光のように見えるが、実際にはＬＥＤチップの発光面全体が発光しているため、小さいながらも光源は面発光光源であることを考慮すると、最大の入射角度の略４２°は、略４５°が許容の範囲と考えることができる。目視で使用する導光板方式のバックライト光源であれば、ｄ１をｄ１＞ｐ１／２の距離にすることで、明暗の境界の重なりによって発生する暗部をバックライト光源の有効発光エリア内に入らないよう外側のみに留めることができる。
【００１７】
また、第２の光学パターン１２０は、導光板１００においての第２のＬＥＤ群２２０の近傍領域（端面１６０の近傍領域）には設けられておらず、この領域は第２の光学未パターン領域１０２とされている。この第２の光学未パターン領域１０２は、第２のＬＥＤ群２２０からの入射光による輝度ムラを解消するためのものである。第２のＬＥＤ群２２０のピッチ寸法ｐ２を用いると、第２の光学未パターン領域１０２の幅寸法ｄ２は、
ｄ２＞（ｐ２）／２
を満たすものとすることが望ましい。  
なお、この理由は、上記ｄ１＞（ｐ１）／２とする理由と同様である。
【００１８】
第１の光学未パターン領域１０１には、第２の光学パターン１２０が設けられている。つまり、この第１の光学未パターン領域１０１では、第１のＬＥＤ群２１０からの入射光は発光面１３０に導かれず、第２のＬＥＤ群２２０からの入射光が発光面１３０に導かれる。第２のＬＥＤ群２２０は、第１の光学未パターン領域１０１から離れて配置されているため、第２のＬＥＤ群２２０による輝度ムラを生じることはない。
【００１９】
同様に、第２の光学未パターン領域１０２には、第１の光学パターン１１０が設けられている。つまり、第２のＬＥＤ群２２０からの入射光は発光面１３０に導かれず、第１のＬＥＤ群２１０からの入射光のみが発光面１３０に導かれる。第１のＬＥＤ群２１０は、第２の光学未パターン領域１０２から離れて配置されているため、第１のＬＥＤ群２１０による輝度ムラを生じることはない。
【００２０】
導光板１００において、第１のＬＥＤ群２１０および第２のＬＥＤ群２２０から十分離れた領域（端面１５０からｄ１以上離れ、かつ端面１６０からｄ２以上離れた領域）では、第１の光学パターン１１０と第２の光学パターン１２０とが混在している。この領域では、第１のＬＥＤ群２１０からの入射光は第１の光学パターン１１０によって発光面１３０に導かれ、第２のＬＥＤ群２２０からの入射光は第２の光学パターン１２０によって発光面１３０に導かれる。このため、光源から離れていても高輝度の平面光を得られる。
【００２１】
このように、導光板１００に、光学パターン１１０，１２０および光学未パターン領域１０１，１０２を配することにより、導光板１００の端部近傍において、近接するＬＥＤ群からの入射光を光学パターンにより反射させて発光面側に屈折、出射させることはせず、近接しない他のＬＥＤ群からの入射光を発光面側に屈折、出射させて利用することにより、導光板１００の端部においても、明線・暗線の輝度ムラのない、均一なバックライト（平面光）を得ることができる。
【００２２】
前述したように、第１の光学パターン１１０は主に第１のＬＥＤ群２１０からの入射光を、第２の光学パターン１２０は主に第２のＬＥＤ群２２０からの入射光を、それぞれ導光板１００の発光面１３０に導く光学パターンである。そのため、光学パターン１１０，１２０のそれぞれ、例えば、図４に示すＶ溝パターン、あるいは図５に示すムーンカットパターンが望ましい。
【００２３】
例えば、図３において、第１の光学パターン１１０を図４に示すＶ溝パターンとし、第２の光学パターン１２０を図５に示すムーンカットパターンとすることが可能である。逆に、第１の光学パターン１１０をムーンカットパターンとし、第２の光学パターン１２０をＶ溝パターンとすることも可能である。つまり、第１の光学パターン１１０と第２の光学パターン１２０とを、パターン形状の異なるものとすることが可能である。
【００２４】
なお、両光学パターンをＶ溝パターンとすること、あるいは両光学パターンをムーンカットパターンとすることも可能である。つまり、両光学パターンとして、同じパターンを用いることも可能である。
【００２５】
図４に示すＶ溝パターンは、光源方向に平坦斜面からなる光入射面１１１を有し、その反対方向にも平坦斜面を有する形状である。このＶ溝パターンでは、Ｖ溝の延在方向に対して略直交する方向から入射する光が全反射されて発光面１３０に導くことができる。つまり、矢印Ｌで表したように、光源（ＬＥＤ）からの光が光入射面１１１に当たると全反射して光路が変化し、発光面（出光面）１３０に導くことができる。
【００２６】
さらに、このＶ溝パターンは、導光板１００の一端から他端に向けて連続的に形成された連続パターンとすることも可能であり、または、断続的なパターンとすることも可能である。断続的なパターンとした場合には、両側面にも平坦面を有する複数のＶ溝パターンを配置することとなる。
【００２７】
図５に示すムーンカットパターンは、光源方向に平坦斜面からなる光入射面１２１を有し、光源方向と反対方向に湾曲面１２２を有する形状である（図５（ａ）参照）。このような形状のムーカットパターンは、図５（ｂ）に示すように、被加工物である導光板１００に、加工工具であるエンドミル９０を、角度を付けて当接させ、切削加工することにより、形成することができる。  
図２（ｂ）は、図２（ａ）の導電板１００部分の拡大図であり、第１の光学パターン１１０、第２の光学パターン１２０として、図５に示すムーンカットパターンを用いた例である。
【００２８】
このムーカットパターンでは、矢印Ｌで表したように光源（ＬＥＤ）からの光が光入射面（平坦斜面）１２１に当たると全反射して光路が変化し、発光面（出光面）１３０に導くことができる。全反射が保たれる場合には、平坦斜面１２１に入射する光の方向とその反射光の方向は直交する。しかし、平坦斜面１２１に対して、上記のように入射光・反射光が直交しない場合には、平坦斜面１２１において全反射が崩れ、出光面１３０方向に伝搬しない。  
このことは、導光板１００の３辺、４辺から入光させる場合にも成り立つ。すなわち、図２（ａ）にてＬＥＤ群を設けていない、導光板１００の第３、第４の端面側にもＬＥＤ群を設け、これらにそれぞれ対応するムーンカットパターンを設けることも可能である。
【００２９】
なお、図４および図５では、光学パターン（Ｖ溝パターン、ムーンカットパターン）を導光板１００の裏面（第２の主面）１４０に設けている。
【００３０】
発光面（第１の主面）１３０側に溝加工による角があると、光ムラが起こることがあるため、発光面１３０側には凹凸加工を実施しないことが望ましい。
【００３１】
以上のように本発明の第１の実施の形態によれば、導光板の直交する２つの端面に沿ってＬＥＤ群を配置し、導光板においてのそれぞれのＬＥＤ群の近傍領域には、その近傍のＬＥＤ群からの光を発光面に導く光学パターンを形成せず、他方のＬＥＤ群からの光を発光面に導く光学パターンのみを形成することにより、簡単な構成で導光板の入光部近傍の輝度ムラを解消でき、かつ高輝度の平面光を得ることができる。
【００３２】
図７（ａ）は、本発明の第２の実施の形態にかかる平面発光装置においての点光源群および導光板の配置を表す平面図（下面図）である。  
また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の導光板１００部分の拡大図であり、第１の光学パターン１１０、第２の光学パターン１２０として、図５に示すムーンカットパターンを用いた例である。  
なお、図７において、既出の図面に関して説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
本発明の第２の実施の形態にかかる平面発光装置は、上記第１の実施の形態において、導光板１００の光学パターンの配置を変更するとともに、第２の点光源群（ＬＥＤ群）の配置・配列を変更したものである。
【００３４】
この第２の実施の形態においても、略矩形の導光板１００の直交する２辺の端面１５０，１６０に沿って、第１の点光源群（ＬＥＤ群）２１０、第２の点光源群（ＬＥＤ群）２２０をそれぞれ配置している。第１のＬＥＤ群２１０は上記第１の実施の形態と同じように、導光板１００の１辺全体に渡って配置してある。
【００３５】
しかし、この第２の実施の形態では、第２のＬＥＤ群２２０は、第１のＬＥＤ群２１０が配置された辺と直交する辺の一部であって、第１のＬＥＤ群２１０の近傍にのみ配置されている。なお、これに伴って、基板２００もこの辺の全体には延びておらず、第１のＬＥＤ群２１０の近傍の一部に留まっている。
【００３６】
第１のＬＥＤ群２１０からの入射光を発光面に導く第１の光学パターン１１０は、第１のＬＥＤ群２１０の近傍領域を除いた領域に形成されている。第２のＬＥＤ群２２０からの入射光を発光面に導く第２の光学パターン１２０は、ＬＥＤ２０２の光軸方向の領域であって、第１のＬＥＤ群２１０の近傍領域に形成されている。
【００３７】
つまり、第１の光学パターン１１０を形成した領域には、第２の光学パターン１２０は形成されず、第２の光学未パターン領域１０２となっている。逆に、第２の光学パターン１２０を形成した領域には、第１の光学パターン１１０は形成されず、第１の光学未パターン領域１０１となっている。
【００３８】
第２のＬＥＤ群２２０のＬＥＤ２０２の配置間隔（ピッチ寸法）ｐ３は、第１のＬＥＤ群２１０の配置間隔ｐ１、および上記第１の実施の形態においての第２のＬＥＤ群２２０の配置間隔ｐ２（図２参照）よりも短くしてある。
【００３９】
第１のＬＥＤ群２１０では、これを構成するＬＥＤ２０１間の距離が離れているため（ピッチ寸法ｐ１）、ＬＥＤ２０１は、配光特性が広いほうが望ましく、例えばその指向角特性が１００°〜１２０°のＬＥＤを用いる。これに対し、第２のＬＥＤ群は、指向角が広い必要はなく、第２の光学パターン１２０で有効に光を利用できるように、指向性角が狭いものが望ましい。このように、ＬＥＤ２０１とＬＥＤ２０２には、互いに配光特性の異なるものを用いることができる。
【００４０】
導光板１００の第１のＬＥＤ群２１０の近傍領域（第１の光学未パターン領域１０１）では、第２の光学パターン１２０によって第２のＬＥＤ群２２０からの入射光を発光面１３０に導いているため、第１のＬＥＤ群２１０による輝度ムラの発生がなく、発光輝度は均一である。
【００４１】
また、導光板１００の中央領域（第２の光学未パターン領域１０２）では、第１の光学パターン１１０によって第１のＬＥＤ群２１０からの入射光を発光面１３０に導いているが、この領域は第１のＬＥＤ群２１０から十分に離れているので、発光輝度は均一である。
【００４２】
以上のように本発明の第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、導光板の入光部近傍の輝度ムラを解消でき、かつ高輝度の平面光を得ることができる。さらに、第２のＬＥＤ群を導光板の端面の全体ではなく一部に設けており、２つの光学パターンが混在した領域がないので、さらに簡易な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる平面発光装置における点光源群および導光板の配置を表す模式平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる平面発光装置の導光板における光学パターンおよび光学未パターン領域の配置・配列を表す模式平面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる平面発光装置における光学パターン（Ｖ溝パターン）の形状を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる平面発光装置における光学パターン（ムーンカットパターン）の形状を表す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる平面発光装置における光学未パターン領域の幅寸法の条件を説明する模式平面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態にかかる平面発光装置における点光源群および導光板の配置を表す模式平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  光学シート、  ２０  反射シート、  ３０  フロントフレーム、  ４０  バックフレーム、１００  導光板、１０１  第１の光学未パターン領域、  １０２  第２の光学未パターン領域、  １１０  第１の光学パターン、  １１１  光入射面、  １１２  光学パターン、１１３  第１の面、  １１４  第２の面、１２０  第２の光学パターン、  １２１  光入射面、  １２２  湾曲面、  １３０  発光面、  １４０  裏面、  １５０，１６０  端面、  ２００  基板、  ２０１，２０２  ＬＥＤ、  ２１０  第１のＬＥＤ群、  ２２０  第２のＬＥＤ群
【図１】
2008282688.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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