(57)【要約】【課題】点状光源からの出射光の利用効率を改善するサイドライト型の面状照明装置を提供すること。【解決手段】点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、導光板１１の一端面である入光面１１ｃの側方に配置され、ハウジングフレームに形成された凹部からなる区画１５ａ、１５ｂ、１５ｃに収容されて、ハウジングフレーム１４の一辺をなす側壁１４ａと導光板１１の入光面１１ｃによって取り囲まれている。これによって、点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃのパッケージ等から側方および後方へ出射する漏れ光を反射してその進路を変更し、入光面１１ｃに入射させることが可能となる。各区画を形成する凹部は、導光板１１に形成しても、ハウジングフレーム１４と導光板１１の両方に形成してもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、該導光板の側方に配置された点状光源と、前記導光板を保持する枠状のハウジングフレームとを備える面状照明装置において、
前記点状光源は、前記ハウジングフレームの側壁と前記導光板の入光面によって取り囲まれた光源収容部に収容されていることを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
前記光源収容部は、前記ハウジングフレームおよび前記導光板のいずれか一方またはその両方に形成された凹部からなる１つまたは複数の区画を有し、該区画のそれぞれに、１つまたは複数の前記点状光源が配置され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】
前記区画の前記ハウジングフレーム側のコーナー部は、曲面状または平面状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記区画は、前記光源収容部を取り囲む前記ハウジングフレームの側壁側から前記導光板の入光面側に向けて広がる形状を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記点状光源は、フレキシブルプリント基板上に実装され、該フレキシブルプリント基板は、少なくともその一部が前記導光板に固着されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の照明手段として用いられる面状照明装置に関し、特に点状光源を使用したサイドライト型の面状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子装置の表示デバイスとして液晶表示装置が広く使用されている。液晶は、ブラウン管等とは異なり自発光型の表示素子ではないため、たとえば透過型の液晶表示装置では、その液晶パネルに対して光を照射する照明手段が必須であり、外光を利用する反射型および半透過型の液晶表示装置でも、暗所での使用を可能にするために補助的な照明手段を備えている場合が多い。導光板と導光板の側方に配置された光源とを主要な構成要素とするサイドライト型の面状照明装置は、薄型化が容易であるという利点を有するため、このような液晶表示装置の照明手段として好適に使用されるものであり、その光源としては、線状光源である冷陰極管等が使用されてきた。しかし、近年、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）の高性能化に伴い、さらなる小型・薄型化および低消費電力化を図るために、点状光源である白色ＬＥＤを光源とする面状照明装置が増加している。
【０００３】
図６は、上述したサイドライト型の面状照明装置を、液晶表示装置のバックライトに応用する場合の構成を例として、概略的に示す分解斜視図である。図６において、面状照明装置１００は、導光板１０１、点状光源１０２、反射部材１０３、光学部材１０４、１０５を備えている。ここで、点状光源１０２は白色ＬＥＤであり、導光板１０１は、たとえばポリカーボネート樹脂等を射出成形してなる透明部材である。一般に、導光板１０１の裏面１０１ｂには、光を拡散反射するためのパターンが形成されている。反射部材１０３は、導光板の裏面１０１ｂから漏れる光を正反射または拡散反射するためのシート材であり、光学部材には、通常、光を拡散して均一化するための光拡散シート１０４、および光を集光して正面輝度を向上させるためのプリズムシート１０５などが含まれる。多くの場合、これらの構成要素を枠状のハウジングフレーム１０６を用いて固定し、一体のバックライトユニットを構成するか、あるいは光学部材１０４、１０５上に配置される液晶パネル（図示せず）も含めて一体化して、１つの液晶表示装置を構成するものである（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
面状照明装置１００において、点状光源１０２からの出射光は、入光面１０１ｃから導光板１０１の内部へと進入し、裏面１０１ｂと出射面１０１ａとの間で反射を繰返して導光板１０１内を伝播する過程で、その一部が裏面１０１ｂに形成された拡散反射パターンにより拡散反射されて出射面１０１ａから出射し、液晶パネルを照射するものである。したがって、面状照明装置１００の十分な輝度を確保するためには、まず点状光源１０２からの出射光の利用効率を高めることが重要である。一般に、点状光源１０２として使用されるＬＥＤは、指向性を有する発光素子であり、面状照明装置１００では、その主たる光出射方向が入光面１０１ｃ方向となるように配置されるものであるが、ＬＥＤからの出射光には、パッケージまたは封止材を通じて入光面１０１ｃ方向とは異なる方向に漏出する光（以下、漏れ光と呼ぶ）も含まれており、この漏れ光を照明光として利用できないために光の利用効率が低下するという問題があった。
【０００５】
このような光源からの漏れ光に対処する手段として、ＬＥＤから側方に出射される光に対する反射面を導光板の一部に形成することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−９８９４５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されたような手段は、導光板が特定の形態を有することを前提にするものであると共に、漏れ光の反射効率についても十分なものであるとはいえない。
【０００７】
上記課題に鑑みて、本発明は、点状光源からの出射光の利用効率を改善するサイドライト型の面状照明装置を提供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、本発明に係る面状照明装置は、導光板と、該導光板の側方に配置された点状光源と、前記導光板を保持する枠状のハウジングフレームとを備える面状照明装置において、前記点状光源は、前記ハウジングフレームの側壁と前記導光板の入光面によって取り囲まれた光源収容部に収容されていることを特徴とする。
【０００９】
また、別の態様では、本発明に係る面状照明装置は、前記光源収容部が、前記ハウジングフレームおよび前記導光板のいずれか一方またはその両方に形成された凹部からなる１つまたは複数の区画を有し、該区画のそれぞれに、１つまたは複数の前記点状光源が配置されることを特徴とする。
【００１０】
また、別の態様では、本発明に係る面状照明装置は、前記区画の前記ハウジングフレーム側のコーナー部が、曲面状または平面状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、別の態様では、本発明に係る面状照明装置は、前記区画が、前記光源収容部を取り囲む前記ハウジングフレームの側壁側から前記導光板の入光面側に向けて広がる形状を有していることを特徴とする。
【００１２】
また、別の態様では、本発明に係る面状照明装置は、前記点状光源が、フレキシブルプリント基板上に実装され、該フレキシブルプリント基板は、少なくともその一部が前記導光板に固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る面状照明装置によれば、点状光源から導光板の入光面方向とは異なる方向に出射された漏れ光は、光源収容部を取り囲む壁により反射されるため、その進路を入光面方向に変更して導光板に入射することが可能となり、光源からの出射光の利用効率が改善される。特に、光源収容部を複数の凹部に区画化し、各区画に点状光源を配置することによって、漏れ光の反射が各点状光源に近接した位置で生じるため、漏れ光をさらに効果的に集光して反射することが可能となる。その際、点状光源が配置される区画の形状を、ハウジングフレーム側のコーナー部を曲面状または平面状に形成するか、またはハウジングフレーム側から導光板側に向かって広がる形状に形成するか、またはその両方を実施することによって、点状光源の側方および後方に漏れた光の進路を効果的に前方に向けることが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る面状照明装置では、点状光源が実装されたフレキシブルプリント基板は、直接導光板に固着されているため、導光板の入光面に対して各点状光源を容易かつ正確に位置合わせすることが可能となり、光源からの出射光の利用効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態における面状照明装置１０の要部を示す平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ´線断面図である。この面状照明装置１０は、導光板１１、複数（本実施形態では３個）の点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１３、およびハウジングフレーム１４を備えている。導光板１１は、透明樹脂材料を成形してなる板状の導光体であり、好適な透明樹脂材料には、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポレオレフィン樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、エポキシ樹脂等が含まれる。また、ハウジングフレーム１４は、その中央に導光板１１を収容する領域を有する枠状部材であり、白色顔料を混入した樹脂材料により成形されて高い光反射性を有するものである。ハウジングフレーム１４の好適な材料には、白色顔料として酸化チタンを混入したポリカーボネート樹脂が含まれる。本実施形態では、導光板１１は、対向する二辺に形成された突起部１１ｄをハウジングフレーム１４の対応する凹部（図示せず）に係合させることによって固定されているが、導光板１１のハウジングフレーム１４に対する固定方法は、特に限定されるものではなく、たとえば両面粘着テープ等を使用するものであってもよい。
【００１６】
また、点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、ＦＰＣ１３上に実装された白色ＬＥＤからなり、ＦＰＣ１３は、たとえば両面粘着テープ（図示せず）によって導光板１１の一方の主面１１ｂおよびハウジングフレーム１４に固定されている（図１（ｂ）参照）。この際、点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、導光板１１の一端面である入光面１１ｃの側方に、その主たる光出射方向が入光面１１ｃ方向となるように配置されており、ハウジングフレーム１４の一辺をなす側壁１４ａと導光板１１の入光面１１ｃによって取り囲まれた領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（以下、この領域を光源収容部と呼び、１５ａ、１５ｂ、１５ｃを全体として参照する場合には符号１５を付す）に収容されるものである。図１に示すように、この光源収容部１５は、側壁１４ａに形成された凹部からなる３つの区画１５ａ、１５ｂ、１５ｃに区画化され、点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、ハウジングフレーム１４の光反射性の壁に三方を囲まれて、区画１５ａ、１５ｂ、１５ｃにそれぞれ配置されている。また、各区画１５ａ、１５ｂ、１５ｃのハウジングフレーム側のコーナー部１８は、図１（ａ）において円弧状の曲線をなす曲面として形成されている。なお、ＦＰＣ１３は、導光板１１の裏面１１ｂ側に固着されるものとしたが、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、ＦＰＣ１３を出射面１１ａ側に固着するものとしてもよい。
【００１７】
次に、面状照明装置１０の動作を、液晶パネルの裏面側から光を照射するバックライトとして使用する場合を例として説明する。その際、光出射面を主面１１ａとし、対向する主面（裏面）１１ｂには、微細凹凸加工または白色インキのドット印刷等によって光を拡散反射する反射パターンが形成されているものとする。点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃから出射された光は、入光面１１ｃから導光板１１の内部へ進入し、出射面１１ａと裏面１１ｂとの間で反射を繰返して導光板１１内を伝播する過程で、その一部が裏面１１ｂに形成された反射パターンによって拡散反射され、出射面１１ａから出射して液晶パネルを照射する。このとき、面状照明装置１０は、光源から前方すなわち入光面１１ｃ方向に出射された光のみではなく、点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃのパッケージまたは封止材を通じて側方または後方に出射された漏れ光を、光源収容部１５を形成する壁１４ａ、１６、１７により反射してその進路を変更し、入光面１１ｃに入射させて照明光として利用する。また、点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃが実装されたＦＰＣ１３が直接導光板１１に固着されているため、点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃと導光板１１の入光面１１ｃとの間に位置ずれが生じることなく、光源から前方に出射された光についても効率良く取り込むことができる。さらに、本実施形態では、ＦＰＣ１３が光源収容部１５を覆ってハウジングフレーム１４にも固着されていることから、点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃと導光板１１の入光面１１ｃとの位置ずれの抑制効果はより大きくなり、特に、光源収容部１５に隔壁１６、１７が突設されているため、ＦＰＣ１３のハウジングフレーム１４への固着面積が増大し、その効果は飛躍的に大きくなる。本発明者等は、面状照明装置を図１に示す構成にすることによって、平均して１０％〜２０％程度の輝度の向上が見られることを確認した。
【００１８】
ここで、図１に示す面状照明装置１０では、各区画１５ａ、１５ｂ、１５ｃのハウジングフレーム１４側のコーナー部１８は、図１（ａ）において円弧状の曲線をなす曲面を有するものとしたが、このコーナー部１８の形状およびサイズは、使用するＬＥＤの発光特性等の条件を勘案の上、適宜設定されるものであり、たとえば、図２（ａ）に示すコーナー部２２のように、平面による面取り部として形成される場合を含み、あるいは、図２（ｂ）に示すコーナー部２４のように、特に曲面化または平面化の処理が施されていないコーナー部としてもよい。さらに、光源収容部の各区画は、点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの漏れ光の入光面１１ｃ方向への反射効率の向上を図るため、図２（ｃ）に示す区画２５ａのように、ハウジングフレーム１４の側壁１４ａ側から導光板１１の入光面１１ｃ側に向けて広がる形状に形成してもよく、その際、コーナー部２６は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）に基づいて上述したコーナー部と同様に形成することができる。
【００１９】
また、図１に示す面状照明装置１０では、各点状光源１２a、１２ｂ、１２ｃの間に隔壁１６、１７を突出させ、形成された各区画１５a、１５ｂ、１５ｃに、それぞれ１個の点状光源１２a、１２ｂ、１２ｃが配置されるものとした。この構成は、光源収容部１５を形成する上で、線状光源のように光源が連続的に延在するのではなく、複数の光源が点状に散在していることを最大限に利用している点で好ましいものである。ただし、本発明は、１区画に配置される点状光源の数に限定されるものではなく、１区画に複数の点状光源を配置する場合を含み、特に、図３に示す光源収容部３１のように、全体を１区画として、そこにすべての点状光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃを配置する場合を含むものである。
【００２０】
さらに、光源収容部として利用可能なスペース等の条件によっては、本発明に係る面状光源装置の光源収容部は、図４（ａ）に示すように、導光板１１側に形成された凹部からなる区画４１ａ、４１ｂ、４１ｃを有するものであっても、または図４（ｂ）に示すように、ハウジングフレーム１４側と導光板側１１の両方に形成された凹部からなる区画４２ａ、４２ｂ、４２ｃを有するものであってもよい。なお、この場合でも、各区画４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４２ａ、４２ｂ、４２ｃの形状およびハウジングフレーム側のコーナー部４３の形状は、図１〜図３に基づいて上述した光源収容部の場合と同様に形成することができる。
【００２１】
ここで、本発明に係る面状照明装置では、光源収容部の上側および下側を光反射部材で覆うことによって、光源からの出射光の利用効率をさらに向上させることもできる。適切な光反射部材には、ハウジングフレームを形成する光反射性の樹脂材料の他、銀等の金属を蒸着したフィルム、または、白色フィルムまたは白色の塗料を印刷したフィルムなどのシート材、あるいは、鏡面加工を施したアルミ板等の金属板などが含まれる。本発明は、この手段の具体的な実施の態様に限定されるものではないが、たとえば、面状照明装置をバックライトとして使用する場合の好ましい態様は、次のようなものである。
【００２２】
図５は、図１に示す面状照明装置１０の構成に加えて、光学部材５１および光反射部材５３をそれぞれ導光板１１の光出射面１１ａ側および裏面１１ｂ側に配置した面状照明装置の構成を、図１（ｂ）と同様の断面図で示した図である。ここで、光学部材５１は、光を拡散して均一化するための光拡散シートや光を集光して正面輝度を向上させるためのプリズムシートであり、光反射部材５３は、導光板の裏面１１ｂから漏れる光を反射して導光板１１に再入射させるための光反射シートである。この場合、光反射部材５３は、上述したシート材または金属板からなるものであり、光源収容部１５（図１（ａ）参照）の下側を光反射部材で覆うことは、この光反射部材２３を光源収容部１５の下側にまで延長して配置することによって達成される。また、光学部材５１をハウジングフレーム１４に固定するには、通常、遮光性の両面粘着テープ５２が使用されるが、光源収容部１５の上側を光反射部材で覆うことは、この両面粘着テープとして、光反射層５２ａと遮光層５２ｂの二層を有するものを使用し、光源収容部１５側に光反射層５２ａが対向するように配置することによって達成される。
【００２３】
以上、本発明に係る面状照明装置を、主としてバックライトとして使用する場合を例として説明してきた。バックライトは、液晶パネルを視認する側から光を照射するために導光板表面に光拡散性がないことが要求されるフロントライトとは異なり、光拡散シート等の手段によって輝度の均一化を図ることがきるため、本発明の応用例として好ましいものであるが、本発明は、導光板の構成や導光板からの光の照射方法によって限定されるものではないため、フロントライトを含む任意のサイドライド型面状照明装置に適用可能である。また、以上の説明では、点状光源は、四辺形の導光板の一端面に配置されるものとしたが、本発明は、任意の形状の導光板の複数の端面に対して点状光源を配置する場合を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態における面状照明装置の要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´線断面図である。
【図２】本発明の一実施形態において、光源収容部をなす区画の各種の態様を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態において、光源収容部の別の態様を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態において、導光板側に凹部を形成した光源収容部を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態において、光源収容部の上下を光反射部材で覆う場合の例を示す、図１（ｂ）と同様の断面図である。
【図６】従来の面状照明装置の典型的な構成を概略的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    面状照明装置
１１    導光板
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ    点状光源
１３    フレキシブルプリント基板
１４    ハウジングフレーム
１５    光源収容部
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  区画
【図１】
2005235560.tif 000003
【図２】
2005235560.tif 000004
【図３】
2005235560.tif 000005
【図４】
2005235560.tif 000006
【図５】
2005235560.tif 000007
【図６】
2005235560.tif 000008