(57)【要約】【課題】　輝度分布が均一化され、輝度が向上された面光源装置を提供する。【解決手段】　光を出射する点光源状の発光部２６と、光入射面より導入された光を閉じ込めて光出射面２３から外部へ取り出すための導光板２２とからなる。導光板２２の下面には拡散パターンが形成されると共に、発光部２６の前方においては、導光板２２に円錐状をした空所２７が形成され、発光部２６から出射された光を空所２７の界面で反射させることにより導光板２２の隅部へ向かわせる。【選択図】　　　図５
2004014527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面より導入された光を閉じ込めて光出射面から外部へ取り出すための導光板と、導光板の光入射面側に配置された、導光板の幅と比較して小さな光源とを備え、
　光源から出射された光を光入射面から導光板内部に導いて導光板内部に閉じ込め、導光板の光出射面から外部へ取り出す面光源装置において、
　前記光源の前方において、導光板内を伝搬する光を拡散させて広げるための空所を導光板に形成したことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
光入射面より導入された光を閉じ込めて光出射面から外部へ取り出すための導光板と、導光板の光入射面側に配置された、導光板の幅と比較して小さな光源とを備え、
　光源から出射された光を光入射面から導光板内部に導いて導光板内部に閉じ込め、導光板の光出射面から外部へ取り出す面光源装置において、
　前記光源の前方において、導光板内を伝搬する光を導光板の有効領域の隅部へ向けて反射させるための空所を導光板に形成したことを特徴とする面光源装置。
【請求項３】
　前記空所は、導光板を表裏に貫通していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の面光源装置。
【請求項４】
　前記空所の一端は導光板の表裏のうち一方で開口し、前記空所の他端は導光板の表裏のうち他方と近接していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の面光源装置。
【請求項５】
　前記空所は、断面が三角形をしていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は面光源装置に関する。具体的にいうと、本発明は液晶表示装置や照明装置などに用いられる面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　（第１の従来例）
　従来例の面光源装置１を図１の分解斜視図及び図２の断面図により示す。面光源装置１は、光を閉じ込めるための導光板２と発光部３と反射板４とから構成されている。導光板２はポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の透明で屈折率の大きな樹脂により成形されており、導光板２の下面には凹凸加工や拡散反射インクのドット印刷等によって拡散パターン５が形成されている。発光部３は、回路基板６上に複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）等のいわゆる点光源７を実装したものであって、導光板２の側面（光入射面８）に対向している。反射板４は、反射率の高い例えば白色樹脂シートによって形成されており、両面テープ９によって両側部を導光板２の下面に貼り付けられている。
【０００３】
　また、面光源装置１において導光板２の光出射面１０の４方周縁を除いた矩形領域が、液晶等の照明に実際に使用される有効領域である。
【０００４】
　しかして、図２に示すように、発光部３から出射されて光入射面８から導光板２の内部に導かれた光ｆは、導光板２内部で全反射することによって導光板２内部に閉じ込められる。導光板２内部の光ｆは拡散パターン５に入射すると拡散反射され、光出射面１０へ向けて全反射の臨界角よりも小さな角度で反射された光ｆが光出射面１０から外部へ取り出される。また、導光板２下面の拡散パターン５の存在しない箇所を透過した光ｆは、反射板４によって反射されて再び導光板２内部へ戻るので、導光板２下面からの光量損失が防止される。
【０００５】
　点光源を用いた上記のような面光源装置１は、低消費電力化のため、点光源７で疑似的に線状光源化を図ったものであった。すなわち、点光源７を一列に配列することによって冷陰極線管のような線状光源を模したものである。従って、より低消費電力化を図るためには、点光源７の数を減らして、好ましくは１つの点光源７により高輝度で輝度ばらつきの少ない面光源装置１を得ることが望まれる。
【０００６】
　しかしながら、１つの点光源７で面光源装置１を光らせようとすると、図３に示すように、点光源７からの光ｆが導光板２の光入射面８で全反射するため、導光板２との結合効率が悪く、面光源装置１の輝度が低かった。さらに、導光板２の隅部分１１（図３で斜線を施した領域）が有効領域Ｒの隅部にまでわたって暗くなり、面光源装置１に大きな輝度ばらつきが発生していた。
【０００７】
　なお、面光源装置の従来例としては、下記特許文献１、特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開平０６−５１１３０号
【特許文献２】特開昭６１−２４０５０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　本発明は上記のような従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、面光源装置の輝度分布を均一化し、また輝度を向上させることにある。
【０００９】
　本発明にかかる面光源装置は、光入射面より導入された光を閉じ込めて光出射面から外部へ取り出すための導光板と、導光板の光入射面側に配置された、導光板の幅と比較して小さな光源とを備え、光源から出射された光を光入射面から導光板内部に導いて導光板内部に閉じ込め、導光板の光出射面から外部へ取り出す面光源装置において、前記光源の前方において、導光板内を伝搬する光を拡散させて広げるための空所を導光板に形成したことを特徴としている。
【００１０】
　本発明にかかる別な面光源装置は、光入射面より導入された光を閉じ込めて光出射面から外部へ取り出すための導光板と、導光板の光入射面側に配置された、導光板の幅と比較して小さな光源とを備え、光源から出射された光を光入射面から導光板内部に導いて導光板内部に閉じ込め、導光板の光出射面から外部へ取り出す面光源装置において、前記光源の前方において、導光板内を伝搬する光を導光板の有効領域の隅部へ向けて反射させるための空所を導光板に形成したことを特徴としている。
【００１１】
　本発明の面光源装置における前記空所は、導光板を表裏に貫通していてもよく、あるいは、空所の一端が導光板の表裏のうち一方で開口し、空所の他端が導光板の表裏のうち他方と近接していてもよい。また、導光板の空所は、断面が三角形と成っていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
　本発明にかかる面光源装置にあっては、光源の前方に空所を形成しているから、光源から空所に向けて出射された光が、導光板と空所の境界面で全反射したり屈折したりすることにより、導光板内部で拡散され、導光板の全体に広がる。特に、導光板と空所との境界面で光が後方へ全反射されるので、導光板の隅部分にも光が到達し、導光板の隅部分が暗くなるのが防止される。従って、導光板の幅に比較して小さな光源を用いる場合にも、面光源装置の輝度分布を均一化することができる。
【００１３】
　本発明にかかる別な面光源装置にあっては、光源の前方に空所を形成しているから、光源から空所に向けて出射された光が、導光板と空所の境界面で後方へ全反射されるので、導光板の隅部分に光が到達し、導光板の隅部分が暗くなるのが防止される。
【００１４】
　空所の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、空所を導光板を貫通していない構成とすれば、空所からの導光板の厚み方向への光の漏れが低減し、輝度分布の均一性が低下しない。また、断面三角形状の空所を設ければ、その三角形の形状を変化させることにより空所で反射された光の方向を制御することができ、面光源装置の輝度分布の均一性がより向上するといった優れた効果がある。
【００１５】
　なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
　図４は本発明の実施例１による面光源装置２１を示す斜視図、図５はその一部破断した縦断面図である。この面光源装置２１にあっては、屈折率の大きな透明樹脂材料によって形成されている導光板２２の上面が光出射面２３となっており、下面には凹凸加工や拡散反射インクのドット印刷等によって拡散パターン（図示せず）が形成されている。この導光板２２の下面には、表面反射率の高い材料、例えば硬質もしくは比較的軟質の白色プラスチックシートによって形成された反射板２４が設けられている。また、光出射面２３の中央の矩形領域が有効領域Ｒとなっている。この有効領域Ｒは例えば液晶表示装置の面光源装置（バックライト）として用いられる場合でいえば、液晶表示パネルの画素が形成されている領域と対向している領域である。さらに、導光板２２の光入射面２５の中央に対向する位置には、発光部２６（点光源）が配置されており、発光部２６の前方において、導光板２２には、先端が細くなった略円錐形状ないし砲弾型の空所２７が形成されており、空所２７の上端は導光板２２の上面（光出射面２３）の近傍に達している。
【００１８】
　発光部２６は、導光板２２の幅に比べて小さな光源であって、図５に示すように、白色樹脂等の表面反射率の高い材質からなる外装部材２８によって点光源状の発光素子２９を包んだものである。発光素子２９においては、一方のリード端子３０の先端にＬＥＤ等の微小発光素子チップ３１をダイボンドし、発光素子チップ３１と他方のリード端子の先端とをボンディングワイヤで結線した後、発光素子チップ３１及び一方のリード端子３０及び他方のリード端子を透明封止樹脂３２中にモールドして形成されている。この結果、発光素子２９は光出射側の一面（前面）だけが外装部材２８から露出している。なお、発光素子２９としては、豆電球等を用いても差し支えない。
【００１９】
　しかして、発光素子チップ３１から前面以外の方向、例えば背面方向へ出射された光は、透明封止樹脂３２中を通って透明封止樹脂３２と外装部材２８との境界面に達し、この境界面で反射される。このようにして外装部材２８との境界面で１回又は複数回反射した光は、発光素子２９の前面から前方に向けて出射され、光入射面２５から導光板２２の内部へ導入される。このように、発光部２６によって発光素子２９からの光を前面に集めて出射させることができるので、発光素子２９と導光板２２との光結合効率を高め、面光源装置２１の輝度を向上させることができる。
【００２０】
　さらに、導光板２２に導入された光のうち、発光部２６から空所２７に向けて出射された光は、図６に示すように、発光部２６の前方に形成された略円錐状の空所２７の境界面によって、様々な方向に全反射したり屈折したりすることにより、導光板２２内部で拡散され、導光板２２の全体に広がる。特に、導光板２２と空所２７との境界面で光が後方へ全反射されるので、有効領域Ｒの隅部Ｑにも光が到達し、隅部Ｑが暗くなるのが防止される。従って、導光板２２の幅に比較して小さな発光部２６（点光源）を用いる場合にも、面光源装置２１の輝度分布を均一化することができる。
【実施例２】
【００２１】
　図７は本発明の実施例２による面光源装置４１を示す斜視図、図８はその一部破断した縦断面図である。この面光源装置４１にあっては、空所４２は、導光板２２を貫通する円柱形とされている。本実施例及び以下の実施例で示すように、空所４２の形状は特に限定されるものではなく、形状によって輝度分布に与える影響が異なっている。
【００２２】
　発光部２６から出射された光は、図８に示すように、実施例１と同様にして、効率良く導光板２２に結合し、空所４２に達した光は導光板２２のほぼ面方向に反射されて導光板２２全体に拡散される。この際、導光板２２と空所４２との境界面で光が後方へ全反射されるので、有効領域Ｒの隅部Ｑにも光が到達し、隅部Ｑが暗くなるのを防止することができる。
【実施例３】
【００２３】
　図９は本発明の実施例３による面光源装置４３を示す斜視図、図１０は同上の一部破断した縦断面図である。この面光源装置４３にあっては、空所４４は、導光板２２を貫通していない、すなわち、実施例２において、光出射面２３に達しない円柱とされている。このように、空所４４が光出射面２３に達していない構成とすれば、空所４４からの導光板２２の厚み方向への光ｆの漏れ（図１０において破線で示す）が低減し、輝度分布の均一性の低下を防止することができる。
【００２４】
　発光部２６から出射された光は、図１０に示すように、実施例１と同様にして、効率良く導光板２２に結合し、空所４４に達した光は導光板２２全体に拡散される。この際、空所４４の上面が導光板２２の光出射面２３から露出していないので、実施例２に比べ、空所４４からの導光板２２の厚み方向への光ｆの漏れが低減する。
【実施例４】
【００２５】
　図１１は本発明の実施例４による面光源装置４５を示す平面図、図１２はその一部破断した縦断面図である。この面光源装置４５にあっては、実施例１〜３において、空所４６を、断面三角形としている。そして、断面三角形状の空所４６の頂点を発光部２６に向け、三角形の底辺を発光部２６と頂点との結線に直交させるように配置すれば、発光部２６からの光が効率よく有効領域Ｒの光源側左右両隅部Ｑに集まり、面光源装置４５の輝度分布の均一性がより向上するといった優れた効果がある。
【実施例５】
【００２６】
　（照明装置）
　図１３は本発明にかかる面光源装置を利用した照明装置５１を示す斜視図である。この照明装置５１においては、光量を大きくして輝度を高くするため、４つの発光部５２を用いている。この照明装置５１は室内照明用や自動車のテールランプなどに用いられるものである。なお、実施例１と同様の部材には同符号を付してある。
【実施例６】
【００２７】
　（液晶表示装置）
　図１４は本発明にかかる面光源装置を用いた液晶表示装置６１を示す分解斜視図である。この面光源装置６０にあっては、導光板２２に赤（Ｒ）６２ａ、緑（Ｇ）６２ｂ、青（Ｂ）６２ｃの３色の発光素子を備えた発光部６２が装着されている。面光源装置６０の光出射面２３には、拡散シート６３が対向配置され、その上面に液晶表示パネル６４が対向配置されている。液晶表示パネル６４は、透明電極やＴＦＴ、カラーフィルタ、ブラックマトリクス等を形成された２枚の液晶基板（ガラス基板、フィルム基板）６５、６６間に液晶材料を封止し、液晶基板６５、６６の両外面に偏光板６７を配置したものである。
【００２８】
　このような液晶表示装置６１によれば、表示面の輝度分布を均一にすることができ、液晶表示装置６１の高品質化を図ることができる。
【実施例７】
【００２９】
　（液晶表示装置を備えた電子手帳等）
　本発明にかかる液晶表示装置は、携帯電話や弱電力無線機のような無線情報伝達装置、携帯用パソコン、電子手帳や電卓のような情報処理装置などに用いられるのに好ましい。図１５は本発明にかかる例えば図１４に示したような液晶表示装置６１をディスプレイ用に備えた携帯電話７１を示す斜視図、図１６はその機能ブロック図である。携帯電話７１の正面にはダイアル入力用のテンキー等のボタンスイッチ７２を備え、その上方に液晶表示装置６１が配置され、上面にアンテナ７３が設けられている。しかして、ボタンスイッチ７２からダイアル等を入力すると、入力されたダイアル情報等が送信回路７４を通じてアンテナ７３から電話会社の基地局へ送信される。一方、入力されたダイアル情報等は液晶駆動回路７５へ送られ、液晶表示装置６１が液晶駆動回路７５により駆動されてダイアル情報等が液晶表示装置６１に表示される。
【００３０】
　また、図１７は本発明にかかる例えば図１４に示したような液晶表示装置６１をディスプレイ用に備えた電子手帳８１を示す斜視図、図１８はその機能プロックである。電子手帳８１は、カバー８２を開くと、キー入力部８３と液晶表示装置６１を備えており、内部には液晶駆動回路８４や演算処理回路８５等が設けられている。しかして、例えばキー入力部８３からテンキーやカナキー等を入力すると、入力情報が液晶駆動回路８４に送られて液晶表示装置６１に表示される。ついで、演算キー等の制御キーを押すと、演算処理回路８５で所定の処理や演算が実行され、その結果が液晶駆動回路８４に送られて液晶表示装置６１に表示される。
【００３１】
　なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更できることはいうまでもない。例えば、光学的境界面としては、溝に代えて孔を設けてもよいし、溝の表面、もしくは光入射面の点光源（発光部）両側に、印刷等によって透明屈折層（光散乱層）を形成してもよい。あるいは、溝は光入射面以外の面に設けても良い。これによって、有効領域外の導光板周縁に侵入した光をより効率良く有効領域内に集めることができるので、さらなる均一性の向上及び高輝度化が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
　本発明は面光源装置であって、照明装置として用いることもでき、液晶表示装置等のバックライトなどにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来例による面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】同上の縦断面図である。
【図３】導光板の有効領域を示す平面図である。
【図４】本発明の実施例１による面光源装置を示す斜視図である。
【図５】同上の一部破断した縦断面図である。
【図６】空所によって光が導光板全体に拡散されている様子を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例２による面光源装置を示す斜視図である。
【図８】同上の一部破断した縦断面図である。
【図９】本発明の実施例３による面光源装置を示す斜視図である。
【図１０】同上の一部破断した縦断面図である。
【図１１】本発明の実施例４による面光源装置を示す平面図である。
【図１２】同上の一部破断した縦断面図である。
【図１３】本発明の面光源装置を用いた照明装置の斜視図である。
【図１４】本発明の面光源装置を用いた液晶表示装置の分解斜視図である。
【図１５】本発明にかかる液晶表示装置をディスプレイ用に備えた携帯電話を示す斜視図である。
【図１６】同上の携帯電話において液晶表示装置を駆動するための構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明にかかる液晶表示装置をディスプレイ用に備えた電子手帳を示す斜視図である。
【図１８】同上の電子手帳において液晶表示装置を駆動するための構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
　２２　導光板
　２３　光出射面
　２５　光入射面
　２６　発光部（光源）
　２７、４２、４４、４６　空所
　２９　発光素子
　Ｒ　有効領域
　Ｑ　隅部
【図１】
2004014527.tif 000003
【図２】
2004014527.tif 000004
【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】
2004014527.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004014527.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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