(57)【要約】【課題】点光源から出射された光を液晶表示画面に均一に照射するのに好適な形状の導光板を有する面状照明装置を提供する。【解決手段】点光源１２からの出射光を出射面１１ａから被照明体側に導くように構成されたほぼ透明な導光板１１を備える面状照明装置である。前記導光板１１は、互いに略平行な平行辺ＹＡ、ＹＢを有する５角形であって、頂点をＰとする上に凸の三角形状が形成されている。点光源配設辺ＰＱの端面ＹＣには点光源１２が、その出射光が前記導光板１１に入射するように密着して配設されている。前記点光源配設辺ＰＱの法線Ｈと、該点光源配設辺ＰＱに隣接する前記平行辺の一方の辺ＹＡとのなす傾斜角度αが、略｛５５−（点光源配設辺に隣接する平行辺の長さＹ１）／（平行辺の間隔Ｘ）×１５｝度となるように形成し、点光源１２から出射された光を液晶表示画面に均一に照射する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの出射光を出射面から被照明体側に導くように構成されたほぼ透明な導光板の一端面側に点光源を配置した面状照明装置において、前記導光板は、互いに略平行な平行辺を有する多角形をなすと共に、平行辺の一方の端を結ぶ仮想的な線を底辺とする上に凸の三角形状が少なくとも一つ以上形成され、該上に凸の三角形状の一辺をなす点光源配設辺の端面に前記点光源を配設することを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
前記点光源配設辺の法線と、該点光源配設辺に隣接する前記平行辺の一方の辺とのなす傾斜角度が、略｛５５−（点光源配設辺に隣接する平行辺の長さ）／（平行辺の間隔）×１５｝度であることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記面状照明装置は、点光源配設辺の端面に配設された前記点光源が、前記点光源配設辺に隣接する平行辺の延長線より前記点光源配設辺側となるように配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記導光板は、前記平行辺の長さと該平行辺の間隔との比が２．５〜１であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記導光板は、互いに略平行な平行辺を有する５角形をなすと共に、平行辺の一方の端を結ぶ仮想的な線を底辺とする上に凸の三角形状が一つ形成され、該上に凸の三角形状の一辺をなす点光源配設辺の端面に前記点光源を配設したことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記導光板は、互いに略平行な平行辺を有する６角形をなすと共に、平行辺の一方の端を結ぶ仮想的な線を底辺とする上に凸の三角形状が当該導光板の中心に対して点対称の位置に形成され、該上に凸の三角形状の一辺をなし点光源がそれぞれ配設される点光源配設辺は互いに平行に形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に用いられる面状照明装置に関し、特に点光源から出射された光を液晶表示画面に均一に照射するのに好適な形状の導光板を有する面状照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の補助照明装置として、板状導光板の側面に光源を配置した、所謂サイドライト型の面状照明装置が多用されている。導光板の側面に配置される光源として、導光板の横幅とほぼ一致した長さを有する蛍光管等の直線状の光源を用いることにより、導光板全体を均一に明るくすることができる。しかし、携帯電話のように低消費電力化が要求される機器では、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる必要がある。光源として点光源であるＬＥＤを用いた場合には、導光板全面に亘る輝度の均一性が問題になる。
【０００３】
かかる問題点を解決する以下のような面光源装置がある（例えば特許文献１参照。）。かかる面光源装置は、光入射面から導入された光を閉じ込めて伝搬させ，光出射面から外部へ取り出すための導光板を有している。また、該導光板の光入射面側の略中央には点光源が配置され、上記導光板の光出射面とは反対側の面のほぼ全体に拡散パターンが形成されている。更に上記拡散パターンは相互に間隔をあけて配置された複数の拡散パターン素子から構成され、各拡散パターン素子がその形状に長手方向の方向性を有し、この長手方向が拡散パターン素子と上記光源とを結ぶ方向に対してほぼ垂直である。
【０００４】
また、同様な課題を解決する点光源を配設した他の面照明装置もある（例えば特許文献２参照。）。かかる面照明装置の導光板には、その出射面に傾斜面アレーからなる光取り出し機構が設けられている。また、前記点光源は前記導光板の少なくとも一つのコーナー部分に配設されている。そして前記コーナー部分には前記光出射面のほぼ中心方向に光入射面を向けるようにコーナーカット面が形成されている。更に、その具体的構成要素として、前記コーナーカット面に凹凸加工、又は粗面加工が施されている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１５１８３０号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５７７１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記各装置では、以下のような問題点があった。即ち、特許文献１の面光源装置は、図５に示すように、導光板１１の入射面中央に点光源１２が配設されている。そのために、ほぼ１８０度に亘るエリア１５を均一に照明しなければならなかった。また、特許文献２の面照明装置は、図６に示すように長方形の導光板１１のコーナー部１３に点光源１２が配設されている。そのために前記特許文献１のようにほぼ１８０度に亘るエリアを均一に照明しなければならないという課題は解決できるものの、前記コーナー部１３は光出射面のほぼ中心方向に光入射面を向けるように形成されている。そのために、導光板１１の形状にかかわらず光の進行方向が定まり導光板１１の形状が長くなった場合には横方向の角部分Ｋが暗くなる。このことは、点光源１２の数を増やして前記コーナー部１３に対向する位置に設けても同様である。かかる問題を解決するために点光源１２を全てのコーナー部に設けると点光源の数が増加し消費電力が増すと共に部品数が増加して製造コストを上昇させるという問題がある。
【０００７】
かかる問題を解決するために、図６（ｂ）のように傾斜角θが１〜２０度なる傾斜面アレーからなる光取り出し機構１４を前記導光体１１の出射面１１ｂに形成している。該光取り出し機構１４は前記コーナー部１３とほぼ平行である。そのために光が直進する方向に対しては光を拡散する作用をなすものの、導光板１１の形状が長くなった場合には横方向の角部分Ｋを均一に照明することが難しい場合がある。そのために、コーナー部１３には入射光を左右に拡散させるコーナーカット面１３ａが形成されている。
【０００８】
本発明はかかる問題を解決して、点光源から出射された光を液晶表示画面に均一に照射するのに好適な形状の導光板を有する面状照明装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１記載の面状照明装置では、光源からの出射光を出射面から被照明体側に導くように構成されたほぼ透明な導光板の一端面側に点光源を配置した面状照明装置において、前記導光板は、互いに略平行な平行辺を有する多角形をなすと共に、平行辺の一方の端を結ぶ仮想的な線を底辺とする上に凸の三角形状が少なくとも一つ以上形成され、該上に凸の三角形状の一辺をなす点光源配設辺の端面に前記点光源を配設することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の面状照明装置は、請求項１に記載の面状照明装置において、前記点光源配設辺の法線と、該点光源配設辺に隣接する前記平行辺の一方の辺とのなす傾斜角度が、略｛５５−（点光源配設辺に隣接する平行辺の長さ）／（平行辺の間隔）×１５｝度であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の面状照明装置は、請求項１又は２に記載の面状照明装置において、前記面状照明装置は、点光源配設辺の端面に配設された前記点光源が、前記点光源配設辺に隣接する平行辺の延長線より前記点光源配設辺側となるように配設されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の面状照明装置は、請求項１から３の何れかに記載の面状照明装置において、前記導光板は、前記平行辺の長さと該平行辺の間隔との比が２．５〜１であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の面状照明装置は、請求項１から４の何れかに記載の面状照明装置において、前記導光板は、互いに略平行な平行辺を有する５角形をなすと共に、平行辺の一方の端を結ぶ仮想的な線を底辺とする上に凸の三角形状が一つ形成され、該上に凸の三角形状の一辺をなす点光源配設辺の端面に前記点光源を配設したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の面状照明装置は、請求項１から４の何れかに記載の面状照明装置において、前記導光板は、互いに略平行な平行辺を有する６角形をなすと共に、平行辺の一方の端を結ぶ仮想的な線を底辺とする上に凸の三角形状が当該導光板の中心に対して点対称の位置に形成され、該上に凸の三角形状の一辺をなし点光源がそれぞれ配設される点光源配設辺は互いに平行に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１により本発明における面状照明装置の第１の実施形態について説明する。本発明は、点光源を用いた面状照明装置の導光板における横方向の角部が均一に照明できないという課題を解決するために、導光板１１の形状を図１に示すような形状にした。即ち、導光板１１の形状を互いに略平行な平行辺ＹＡ、ＹＢを有する多角形（図１では５角形）としたものである。更に、前記多角形は、平行辺ＹＡ、ＹＢの一方の端Ｑ及びＲを結ぶ仮想的な線を底辺とし、頂点をＰとする上に凸の三角形状が形成されている。該上に凸の三角形状の一辺をなす点光源配設辺ＰＱの端面ＹＣに点光源１２としての発光ダイオード（ＬＥＤ）が、その出射光が前記導光板１１に入射するように配設されている。また、前記多角形は、平行辺ＹＡ、ＹＢの他方の端Ｓ及びＴの内角は、それぞれ略直角である。なお、互いに略平行な平行辺ＹＡ、ＹＢの長さＹ１とＹ２は、それぞれ等しくてもよく、あるいは異なっていてもよいが、被照明体である液晶表示装置が通常は四角形であることから、Ｙ１とＹ２は等しいことが望ましく、以下においてＹ１＝Ｙ２＝Ｙとする。
【００１６】
なお、導光板１１は、伝搬する光線を十分に利用するため、点光源１２が配設されている点光源配設辺ＰＱの端面ＹＣ以外の側端部に、例えば反射率８５％以上なる正反射性の反射フィルムが貼り付けられている。より具体的には、銀若しくはアルミニウムをコートした面を反射面とする反射フィルムを貼り付けることが好適である。また、導光板１１の作用は、従来から周知の導光板と同様であり、詳細な説明は省略するが、その概略は以下のようである。即ち、点光源１２から出射して点光源配設辺ＰＱの端面ＹＣから導光板１１の内部に導かれた光は，導光板１１内部で全反射することによって導光板１１内部を進行するが、導光板１１の表面に形成された拡散パタ−ンに入射した光は進路が変更され、導光板１１から外部へ出射する。導光板１１下面１１ｂには図示していない反射板が設けられ、前記下面１１ｂから出た光は、前記反射板によって反射されて再び導光板１１内部へ戻る。
【００１７】
前記導光板１１の点光源配設辺ＹＣの法線Ｈと、該点光源配設辺ＹＣに隣接する前記平行辺の一方の辺ＹＡとのなす傾斜角度αは、略｛５５−（点光源配設辺に隣接する平行辺の長さＹ）／（平行辺の間隔Ｘ）×１５｝度である。また、前記平行辺の長さＹと該平行辺の間隔Ｘとの比は、望ましくは２．５〜１である。導光板１１の材質と、点光源１２の放射角度分布特性、及び後述する拡散パターンの形状により、前記平行辺の長さＹと該平行辺の間隔Ｘとの比は前記の値以外であってもよい。このようにコーナー部分に光出射面のほぼ中心方向に光入射面を向けるようにコーナーカット面が形成されている特許文献２の面照明装置とは異なり、導光板１１の形状によって点光源１２から導光板１１内に出射される光の方向を決定している本発明は、導光板全体から均一な光を出射することができる。
【００１８】
点光源配設辺ＰＱの端面ＹＣに配設された前記点光源１２が、前記点光源配設辺ＰＱに隣接する平行辺ＹＡの延長線Ｍより前記点光源配設辺ＰＱ側となるように配設されている。即ち面状照明装置は、点光源１２を含めても導光板１１の幅Ｘ以下とすることができる。また、前記点光源配設辺ＰＱの長さＷは、厳密に限定されるものではなく、はんだ付け部を含めた点光源１２が上記条件を満たして配設可能な長さがあればよい。
【００１９】
前記点光源１２としては周知のＬＥＤが用いられ、例えば、図７に示すような、ＩｎＧａＮ青色発光ダイオードチップ１２０を透明な基材１２１に配設し、その周囲をＹＡＧ蛍光体１２２で被い、ケース１２３に入れたもので、青色発光ダイオードチップ１２０から発した青色と、該青色発光ダイオードチップ１２０によって励起されたＹＡＧ蛍光体１２２が発する黄色との混色により白色光Ｉを発するものである。当該ＬＥＤ１２の光が出射される出射面１２４は、点光源配設辺ＰＱの端面ＹＣに接するように、略平面に形成されている。なお、前記ＬＥＤ１はこれ以外に、例えばＩｎＧａＮ紫外ＬＥＤと白色蛍光体を用いて白色光を発するものであってもよい。
【００２０】
また、導光板１１は、入射した光の進行方向に対して一様な厚さを有するものとして図示するが、これ以外に楔型形状であってもよく、また、出射面１１ａ及び該出射面１１ａに対する面１１ｂに後述する拡散パターンを凹凸加工や拡散反射インクのドット印刷等によって形成してもよい。当該導光板１１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いる。
【００２１】
以下、図２により本発明における面状照明装置の第２の実施形態について説明する。前記導光板１１は、互いに略平行な平行辺ＹＡ、ＹＢを有する６角形である。更に、前記多角形は、平行辺ＹＡ、ＹＢの一方の端Ｑ及びＲを結ぶ仮想的な線を底辺とし、頂点をＰとする上に凸の三角形状が形成されている。又、平行辺ＹＡ、ＹＢの一方の端Ｓ及びＴを結ぶ仮想的な線を底辺とし、頂点をＰとする上に凸の三角形状が形成されている。なお、互いに略平行な平行辺ＹＡ、ＹＢの長さＹ１とＹ２は、被照明体である液晶表示装置が通常は四角形であることから、それぞれ等しいことが望ましく、以下においてＹ１＝Ｙ２＝Ｙとする。
【００２２】
前記２つの三角形状は、導光板１１の中心に対して点対称の位置に形成されている。そして、上に凸の三角形状の一辺をなす点光源配設辺ＰＱの端面ＹＣに点光源１２としての発光ダイオード（ＬＥＤ）がそれぞれ配設されている。前記２つの上に凸の三角形状の一辺をなし、第１及び第２の点光源１２がそれぞれ配設される点光源配設辺ＹＣは、互いに平行に形成されている。第２の実施形態は、点光源１２としての発光ダイオード（ＬＥＤ）が対向して配設されていることから、前記平行辺の長さＹと該平行辺の間隔Ｘとの比が２．５よりも大きい場合、あるいは、更に導光板１１の明るさとその均一性の向上が要求される場合に適している。
【００２３】
前記点光源配設辺ＹＣの法線Ｈと、該点光源配設辺ＹＣに隣接する前記平行辺の一方の辺ＹＡとのなす傾斜角度αは、略｛５５−（点光源配設辺に隣接する平行辺の長さＹ）／（平行辺の間隔Ｘ）×１５｝度である。
【００２４】
更に、点光源配設辺ＰＱの端面ＹＣに配設された前記第１の点光源１２の端が、前記点光源配設辺ＰＱに隣接する平行辺ＹＡの延長線Ｍより前記点光源配設辺ＰＱ側となるように配設されている。同様に第２の点光源１２の端が、前記点光源配設辺ＰＴに隣接する平行辺ＹＢの延長線Ｍより前記点光源配設辺ＰＴ側となるように配設されている。即ち面状照明装置は、第１及び第２の点光源１２を含めても導光板１２の幅Ｘ以下とすることができる。
【００２５】
以下、図３により本発明における面状照明装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、図１に示した第１の実施形態における導光板１１の光出射面１１ａの表面に拡散パターンＫｎを形成したものである。図３においては、発明の理解を容易にするために拡散パターンＫｎの数と大きさは実際とは異なる数と大きさで図示している。かかる拡散パターンＫｎの数、大きさは、後述するようにして導光板１１の大きさ、点光源１２の明るさなどによって実験的に定められるものである。
【００２６】
拡散パターンＫｎは、以下のように配置されている。即ち、導光板１１の辺ＹＡ、ＹＢに平行な仮想的な線ｙｎと、これと直交する仮想的な線ｙｍとの交点に千鳥状に相互に配置されている（ｎ、ｍは整数。）。該拡散パターンＫｎは、例えば円形であり、上に凸な円弧状をしていて、前記点光源１２からの仮想的な中心点Ｇからの距離が離れるに従って拡散パターンＫｎの直径が大きくなるように形成されている。又、前記点光源１２からの仮想的な直線Ｌからの角度θが大になるに従って拡散パターンＫｎの直径が大きくなるように形成されている。
【００２７】
例えば、略仮想的な直線Ｌ上にある拡散パターンＫ４とＫ６とでは、拡散パターンＫ６が拡散パターンＫ４より距離が離れているために拡散パターンＫ６の径が大きい。また、拡散パターンＫ４とＫ５とでは、拡散パターンＫ５が拡散パターンＫ４よりθが大のために拡散パターンＫ５の径が大きい。以下同様にして拡散パターンＫｎの大きさが決定される。
【００２８】点光源１２から出射する光は角度分布を有し、また、前記点光源１２からの距離が離れるに従って導光板１１内を伝搬する光が弱くなる。前記点光源１２の中心点Ｇから離れるに従って上記のようにして決定した拡散パターンを配置することで、直線Ｌからの角度と前記点光源１２からの距離の影響をなくすことができ、導光板１１の光出射面１１ａ全面に亘って均一な出射光を得ることができる。また、各拡散パタ−ンを格子状（千鳥状）に配置した構成としたことにより、従来の円弧状に拡散パターンを配置した場合と比較して、導光板１１の作製（マスクの作製）が極めて容易となった。
【００２９】
図４は、前記実施形態３における導光板１１の出射面１１ａにおける輝度の実測値の相対値である。平行辺ＹＡ、ＹＢの長さＹ１とＹ２は、それぞれ等しく、前記平行辺の長さＹ１と該平行辺の間隔Ｘの比は４／３、傾斜角度αは３５度である。図４（ａ）の○印で示す点の輝度は図４（ｂ）のようになり、輝度の最小値と最大値の比は０．８８であり、実用的な輝度のバラツキの範囲内である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明における面状照明装置によれば、導光板が互いに略平行な平行辺を有する多角形をなすと共に上に凸の三角形状が少なくとも一つ以上形成され、該上に凸の三角形状の一辺をなす点光源配設辺の端面に前記点光源が配設されている。そして、前記点光源から出射される光の方向を点光源配設辺の角度により適宜決定することで、導光板の角部分の輝度も均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における面状照明装置の第１の実施形態を示す上面図（図１（ａ））とイ方向から見た図（図１（ｂ））である。
【図２】本発明における面状照明装置の第２の実施形態を示す上面図である。
【図３】本発明における面状照明装置の第３の実施形態を示す上面図である。
【図４】本発明における面状照明装置の明るさの実測値である。
【図５】従来の面状照明装置の実施形態を示す上面図である。
【図６】従来の面状照明装置における実施形態を示す上面図（図６（ａ））と光取りだし機構の説明図（図６（ｂ））である。
【図７】発光ダイオードの断面図である。
【符号の説明】
１１  導光板
１２  点光源
１３  コーナー部
Ｋｎ  拡散パターン
【図１】
2004253318.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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