(57)【要約】【課題】導光板に凹溝状の光入射面を形成して、そこにチップ型ＬＥＤを配置する場合において、導光板の中央部分における輝度を低下させることなく、光入射面側の暗領域を可及的に小さくする。【解決手段】導光板１０の光源と対向する部分に凹溝状の光入射面１１０を形成するとともに、その光源としてチップ型ＬＥＤ２０を用いるサイドライト型のバックライト装置において、チップ型ＬＥＤ２０の光出射開口部２１ａの幅をＷとして、光入射面１１０の中央部に０．３Ｗ〜０．５Ｗなる幅の平坦面１１１を形成するとともに、その平坦面１１１の両端に所定の曲率で湾曲された曲面１１２を連設する。【選択図】    図１
2004212830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子の反観察面側に配置される導光板と、上記導光板の所定の側面に対向して配置される光源とを含み、上記側面の上記光源と対向する部分に凹溝状の光入射面が形成され、上記光源として、ほぼ楕円形状の光出射開口部を有するカップ状のパッケージ内に発光ダイオード素子を配置してなるチップ型ＬＥＤを用いる液晶表示素子用バックライト装置において、
上記光出射開口部の長軸方向の幅をＷとして、上記光入射面は、その中央部に０．３Ｗ〜０．５Ｗなる幅の平坦面を備え、上記平坦面の両端には、上記光入射面の開口端側に向けて所定の曲率で湾曲された曲面がそれぞれ連設されていることを特徴とする液晶表示素子用バックライト装置。
【請求項２】
上記曲面が、上記平坦面の両端から上記光入射面の開口端にかけて連続的に設けられている請求項１に記載の液晶表示素子用バックライト装置。
【請求項３】
上記曲面と上記光入射面の開口端との間の裾部に、側部平坦面が設けられている請求項１に記載の液晶表示素子用バックライト装置。
【請求項４】
上記導光板は、上記光入射面の両側に形成された凹部をさらに備えるとともに、上記凹部内にはその形状に合致する光反射板が配置されており、上記チップ型ＬＥＤとして、上記パッケージ内に２つの発光ダイオード素子が配置され、上記パッケージの側面からも発光可能な広指向性チップ型ＬＥＤを用いる請求項１，２または３に記載の液晶表示素子用バックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子用バックライト装置に関し、さらに詳しく言えば、サイドライト型バックライトの照明の均整化を図る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透過型もしくは半透過型の液晶表示素子は、その背面側（反観察面側）にバックライト装置を備えている。バックライト装置にはサイドライト型と直下型とがあるが、サイドライト型は直下型に比べて薄型化が可能であるため、特に携帯電話機用などの液晶表示素子に好ましく採用されている。
【０００３】
そこでまず、サイドライト型の一般的な構成を図３に示す模式的な断面図により説明する。これによると、サイドライト型バックライト装置は、液晶表示素子Ｐの裏面側（反観察面側）に配置される導光板１０と、導光板１０の側方に配置される光源２０とを備え、導光板１０および光源２０は、ホルダケース３０内に収納されている。
【０００４】
導光板１０は例えばアクリル樹脂板からなり、その所定の側面１１から光源２０の出射光が導光板１０内に入射される。通常、導光板１０の液晶表示素子Ｐと対向する光出射面側には光拡散板１２が設けられ、この光拡散板１２で覆われた領域が液晶表示素子Ｐに対する実質的な光出射面となる。なお、導光板１０の底面側には光反射板１３が設けられている。
【０００５】
サイドライト型では、多くの場合、光源２０としてチップ型の発光ダイオードが用いられる。チップ型の発光ダイオードは、光出射開口部を有するカップ状の耐熱性ポリマー製のパッケージ内に、発光ダイオード素子を配置して拡散剤などを含む封止剤にて封止してチップ化した光源であり、以下、チップ型ＬＥＤと表記する。
【０００６】
ところで、１個のチップ型ＬＥＤでは液晶表示素子Ｐに対する照射光量が足りない場合には、通常、複数個のチップ型ＬＥＤが用いられることになる。図４に導光板１０の側面１１に２個のチップ型ＬＥＤ２０を配置した状態を示す。
【０００７】
その際、照明の均整度を考慮して、チップ型ＬＥＤ２０はできるだけ均等間隔に配置され、また、光の損失を少なくするため、チップ型ＬＥＤ２０は導光板１０に対してできるだけ近付くように配置される。ちなみに、チップ型ＬＥＤ２０を導光板１０から離すと、導光板１０への入射光量が極端に低くなる。
【０００８】
しかしながら、チップ型ＬＥＤ２０の一般的な光照射角度（指向性）は６５゜〜７５゜であるため、チップ型ＬＥＤ２０を導光板１０に近付けて配置すると、その光入射面側には、光的にカバーされない暗領域Ｄができてしまい、これが光ムラ発生の原因となる。
【０００９】
これを解決する方法の一つとして、導光板１０のチップ型ＬＥＤ２０と対向する側面１１の一部分に、図５（ａ）に示すような半円形，もしくは図５（ｂ）に示すような半楕円形の凹溝状の光入射面１４を形成し、その拡散レンズ作用により、チップ型ＬＥＤ２０からの光を広げることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２５８２８０（図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
これによれば、チップ型ＬＥＤ２０からの光が光入射面１４によって拡散されるため、チップ型ＬＥＤ２０を導光板１０に近接配置しても、上記した暗領域Ｄを可及的に小さくすることができるが、他方において、次のような別の問題が発生する。
【００１２】
すなわち、チップ型ＬＥＤ２０から出射される光の中で、導光板１０に対して直進的に入射される光による照射部分がもっとも輝度が高くなる。これを図４で言えば、導光板１０の中央部分が他の部分よりも明るくなる。
【００１３】
これに対して、図５（ａ），（ｂ）に示すような凹レンズ的な光入射面１４によると、確かにチップ型ＬＥＤ２０からの光が拡散されるものの、その反面、直進する光が少なくなるため、導光板１０の中央部分の輝度が低下し、全体として暗くなってしまうことになる。
【００１４】
そこで、本発明の課題は、導光板に凹溝状の光入射面を形成して、そこにチップ型ＬＥＤを配置する場合において、導光板の中央部分における輝度を低下させることなく、光入射面側の暗領域を可及的に小さくすることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、液晶表示素子の反観察面側に配置される導光板と、上記導光板の所定の側面に対向して配置される光源とを含み、上記側面の上記光源と対向する部分に凹溝状の光入射面が形成され、上記光源として、ほぼ楕円形状の光出射開口部を有するカップ状のパッケージ内に発光ダイオード素子を配置してなるチップ型ＬＥＤを用いる液晶表示素子用バックライト装置において、上記光出射開口部の長軸方向の幅をＷとして、上記光入射面は、その中央部に０．３Ｗ〜０．５Ｗなる幅の平坦面を備え、上記平坦面の両端には、上記光入射面の開口端側に向けて所定の曲率で湾曲された曲面がそれぞれ連設されていることを特徴としている。
【００１６】
このように、上記凹溝状の光入射面の中央部に、上記光出射開口部の長軸方向の幅をＷとして、０．３Ｗ〜０．５Ｗなる幅の平坦面が形成されているため、この平坦面の部分では、チップ型ＬＥＤからの光の多くが直進して導光板の中央部分に至る。また、平坦面の両端には所定曲率で湾曲された曲面が設けられているため、この曲面部分では光が拡散されることになる。したがって、導光板全体として、中央部分が明るく、しかも光入射面側の暗領域が可及的に小さくなる。
【００１７】
なお、平坦面の幅が０．３Ｗ未満であると直進する光の量が十分ではなく、導光板中央の輝度が低下してしまう。これに対して、平坦面の幅が０．５Ｗを超えると、上記曲面で拡散される光の量が少なくなり暗領域が解消されない。本発明において、より好ましい平坦面の幅は、０．３５Ｗ〜０．４５Ｗである。
【００１８】
本発明において、上記平坦面の両端から上記光入射面の開口端にかけての間は、その全体が上記曲面で形成されていてもよいし、あるいは上記曲面を一部分とし、残りの裾部を平坦面（側部平坦面）としてもよい。
【００１９】
また、本発明には、上記チップ型ＬＥＤとして、上記パッケージ内に２つの発光ダイオード素子が配置され、上記パッケージの両側面からも発光可能な広指向性チップ型ＬＥＤを用いる態様が含まれ、この態様においては、上記導光板には、上記光入射面の両側に凹部（好ましくは、円弧状の凹部）がさらに設けられ、上記凹部内にはその形状に合致する光反射板が配置される。
【００２０】
これによれば、広指向性チップ型ＬＥＤの側面から出射される光が、上記光反射板により拡散されて導光板内に向けて照射されるため、液晶表示素子に対する高輝度で、かつ、高度に均整化された照明光が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、図１および図２を参照して、本発明のいくつかの実施形態について説明する。なお、図１，図２は、いずれも本発明の要部拡大図であり、図示しないその他の構成要素については、例えば前述した図３の構成と同じであってよい。
【００２２】
図１は、請求項１ないし請求項３に関する実施形態を示すもので、図１（ａ）は説明の便宜上、チップ型ＬＥＤ２０を縦置きとして、その光出射面を上から見た上面図であり、図１（ｂ）は第１実施形態に係る光入射面１１０を示す平面図で、図１（ｃ）は第２実施形態に係る光入射面１２０を示す平面図である。実際には、チップ型ＬＥＤ２０は、その光出射面が光入射面１１０，１２０と対向するように配置される。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、チップ型ＬＥＤ２０は、光出射開口部２１ａを有するカップ状の耐熱性ポリマーからなるパッケージ２１を備え、同パッケージ２１内に図示しない発光ダイオード素子が配置されている。
【００２４】
通常、光出射開口部２１ａは、ほぼ楕円形（長円形）であり、その長軸方向に沿った幅をＷとする。なお、パッケージ２１内において、発光ダイオード素子は拡散剤や蛍光体などを含む封止剤にて封止されており、また、パッケージ２１内にはリフレクタが設けられていてもよい。
【００２５】
図１（ｂ）に示す第１実施形態に係る光入射面１１０は、チップ型ＬＥＤ２０が配置される導光板１０の側面１１において、チップ型ＬＥＤ２０と対向する部分に凹溝状に形成されるが、この場合、光入射面１１０は全体が曲面ではなく、その一部分に平坦面１１１を備えている。
【００２６】
この平坦面１１１は、チップ型ＬＥＤ２０からの光がほとんど屈折しないで直進し得る凹凸のない平らな面であり、平面視において直線で表されるため「直線部」とも言う。平坦面１１１は、光入射面１１０の中央部分に配置されており、その幅（長さ）Ｗ１は、上記のように光出射開口部２１ａの長軸方向に沿った幅をＷとして、０．３Ｗ〜０．５Ｗの範囲内とされる。
【００２７】
平坦面１１１の両端には、光入射面１１０の開口端１１０ａ，１１０ａ側に向けて所定の曲率で湾曲された曲面１１２，１１２が連設されている。この第１実施形態において、曲面１１２，１１２は、平坦面１１１の両端から光入射面１１０の開口端１１０ａ，１１０ａに至る範囲にかけて連続的に形成されている。
【００２８】
この曲面１１２，１１２は、チップ型ＬＥＤ２０からの光を拡散させる拡散レンズとして作用する面で、平面視において曲線で表されるため、「曲線部」とも言う。曲面１１２，１１２は、同一曲率であることが好ましく、光入射面１１０の開口部側から見たその個々の幅をＷ２とすると、Ｗ２＝（Ｗ−Ｗ１）／２で表される。
【００２９】
上記した平坦面１１１の幅Ｗ１は、チップ型ＬＥＤ２０の一般的な光照射角度（指向性）が６５゜〜７５゜であることに基づいて決められたもので、平坦面１１１の幅Ｗ１が０．３Ｗ未満であると直進する光の量が十分ではなく、導光板１０の中央部分の輝度が低下してしまうことがあるため好ましくない。
【００３０】
これに対して、平坦面１１１の幅Ｗ１が０．５Ｗを超えると、曲面１１２，１１２で拡散される光の量が少なくなり、暗領域が解消されないことがあるため、これもまた好ましくない。本発明において、より好ましい平坦面１１１の幅Ｗ１は、０．３５Ｗ〜０．４５Ｗである。なお、光入射面１１０の深さは、チップ型ＬＥＤ２０の大きさや配置などに応じて適宜決められてよい。
【００３１】
図１（ｃ）に示す第２実施形態に係る光入射面１２０も、上記第１実施形態と同じく、その中央部分に０．３Ｗ〜０．５Ｗ（より好ましくは、０．３５Ｗ〜０．４５Ｗ）の平坦面（直線部）１２１と、その両端に連設された所定曲率の曲面（曲線部）１２２，１２２とを備えているが、この場合、曲面１２２，１２２は、平坦面１２１の両端から限られた幅Ｗ２ａ内に形成されており、曲面１２２，１２２と光入射面１２０の開口端１２０ａ，１２０ａとの間の裾部には、所定の角度で傾斜する側部平坦面１２３，１２３が設けられている。
【００３２】
すなわち、この第２実施形態に係る光入射面１２０においては、平坦面１２２の両肩部分のみが拡散レンズとして作用する曲面１２２，１２２とされ、開口端１２０ａ，１２０ａ側の裾部は、側部平坦面１２３，１２３とされている。ここで、光入射面１１０の開口部側から見た曲面１２２の幅をＷ２，側部平坦面１２３の幅をＷ３とすると、Ｗ３＝｛Ｗ−（Ｗ１＋Ｗ２）｝／２で表される。
【００３３】
この第２実施形態に係る光入射面１２０は、側部平坦面１２３，１２３を備えているため、チップ型ＬＥＤ２０として、上記パッケージ２１内に２つの発光ダイオード素子が配置され、上記パッケージの両側面２１ｂ，２１ｂからも発光可能な広指向性のチップ型ＬＥＤ（ツインＬＥＤ）を用いる場合に好適である。
【００３４】
すなわち、この光入射面１２０によれば、ツインＬＥＤの両側面２１ｂ，２１ｂから出射される光を、側部平坦面１２３，１２３から直進的に導光板１０内に導き入れることができるため、液晶表示素子に対して光の損失が少ない高効率の照明が得られる。
【００３５】
次に、図２を参照して、上記第２実施形態に係る光入射面１２０を含み、チップ型ＬＥＤ２０として上記ツインＬＥＤ２００を用いる場合のより好ましい第３実施形態について説明する。
【００３６】
この第３実施形態においては、上記光入射面１２０の両側に、その側部平坦面１２３，１２３と対向する面を有する凹部１３０，１３０が設けられる。この凹部１３０，１３０は、側部平坦面１２３，１２３からの光を拡散させるものであるため、例えば三角形状のような凹部であってもよいが、円弧状の凹部であることが好ましい。
【００３７】
この凹部１３０，１３０内には、同凹部に合致する凸形状の光反射板３１０，３１０が配置される。光反射板３１０，３１０は、例えばホルダケース３０（図３参照）の一部を利用して形成することができ、その表面色は光反射率の高い例えば白色であることが好ましい。
【００３８】
この第３実施形態によれば、ツインＬＥＤ２００の上面の光出射開口部２１ａから出射される光のうちの多くは光入射面１２０の平坦面１２１より直進して導光板１０の中央部分に向かい、残りの一部は曲面１２２にて拡散されて導光板１０内に入射される。
【００３９】
また、ツインＬＥＤ２００の両側面２１ｂ，２１ｂからの光は、光入射面１２０の側部平坦面１２３，１２３から導光板１０内に入り、光反射板３１０，３１０にて乱反射的に拡散されて導光板１０内を照らす。したがって、液晶表示素子側から見れば、高輝度であって、ムラのない照明光が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導光板の光源と対向する部分に凹溝状の光入射面を形成するとともに、その光源としてチップ型ＬＥＤを用いるサイドライト型のバックライト装置において、チップ型ＬＥＤの光出射開口部の幅をＷとして、光入射面の中央部に０．３Ｗ〜０．５Ｗなる幅の平坦面を形成するとともに、その平坦面の両端に所定の曲率で湾曲された曲面を連設したことにより、導光板の中央部分における輝度を低下させることなく、光入射面側の暗領域を可及的に小さくすることができる。
【００４１】
また、上記光入射面の裾部に側部平坦面を形成するとともに、光入射面の両側に凹部を形成して同凹部内に光反射板を配置することにより、パッケージ内に２つの発光ダイオード素子が配置され、そのパッケージの両側面からも発光可能な広指向性チップ型ＬＥＤ（ツインＬＥＤ）の光を有効に利用することができるバックライト装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に用いられるチップ型ＬＥＤの光出射開口部を示す上面図，（ｂ）本発明の第１実施形態に係る光入射面を示す拡大平面図，（ｃ）本発明の第２実施形態に係る光入射面を示す拡大平面図。
【図２】本発明による第３実施形態の要部を示す拡大平面図。
【図３】サイドライト型バックライト装置の一般的な構成を模式的に示す断面図。
【図４】図３の模式的な平面図。
【図５】従来の構成に係る光入射面の２例を示す模式的な平面図。
【符号の説明】
１０  導光板
２０  チップ型ＬＥＤ
２１  パッケージ
２１ａ  光出射開口部
２１ｂ  側面
１１０，１２０  光入射面
１１１，１２１  平坦面
１１２，１２２  曲面
１２３  側部平坦面
１３０  凹部
３１０  光反射板
【図１】
2004212830.tif 000003
【図２】
2004212830.tif 000004
【図３】
2004212830.tif 000005
【図４】
2004212830.tif 000006
【図５】
2004212830.tif 000007