(57)【要約】【課題】この発明は、暗線を無くし、見栄えの良い面光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】この発明の面光源装置は、面状導光板１と、面状導光板１を保持するフレーム６と、導光板１の入光面側端部に沿って配設される複数のＬＥＤ３と、導光板１の出光面側に配設されるプリズムシートと、導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材（フレーム）と、を備え、導光板１の入光面から入射した光が入光面と対向する面及び反射部材（フレーム）で反射し入光面側へ戻るように形成された面光源装置において、フレーム６にＬＥＤ３を収容する凹所６ｃが形成され、ＬＥＤ３の光出射側の側面と凹所６ｃとの端面との間隙Ｓを０．０１ｍｍ以上０．８０未満に規制した。【選択図】  図３
2005005067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状導光板と、この面状導光板を保持するフレームと、前記導光板の入光面側端部に沿って配設される複数の点光源と、前記導光板の出光面側に配設されるプリズムシートと、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材と、を備え、前記導光板の入光面から入射した光が入光面と対向する面及び反射部材で反射し入光面側へ戻るように形成された面光源装置において、前記フレームに点光源を収容する収容部が形成され、前記点光源の光出射側の側面と前記収容部との端面との間隙を０．０１ｍｍ以上０．８０未満に規制したことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
局所的にシボ密度を変化させたシボが出光面側に形成された面状導光板と、この面状導光板を保持するフレームと、前記導光板の入光面側端部に沿って配設される複数の点光源と、前記導光板の出光面側に配設されるプリズムシートと、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材と、を備え、前記導光板の入光面から入射した光が入光面と対向する面及び反射部材で反射し入光面側へ戻るように形成された面光源装置において、前記フレームに点光源を収容する収容部が形成され、前記収容部の少なくとも前記導光板に形成されたシボの深さ以上の端部は、前記点光源の光出射側の側面との間隙が０．０１ｍｍ以上０．８０未満になるように規制されていることを特徴とする面光源装置。
【請求項３】
前記点光源はフレキシブルプリントケーブルに取り着けられ、前記収容部は、フレキシブルプリントケーブルと点光源との取り着け領域を収容する第１の部分と前記点光源の光出射側の側面側に突出する第２の部分とで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源装置に関し、板状の導光体部材の出光面と対向する面に凸部を繰り返し形成すると共に、導光板の出光面側にプリズムシートを配設し照明光の利用効率を向上させた面光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置においては、面光源装置により液晶表示パネルを照明し、これにより全体形状の薄型化を図っている。
【０００３】
通常、このような面光源装置に用いられる導光板には、シルク印刷、ドットパターン等の光散乱パターンを設け、光源から近い位置では単位面積あたりの被覆率ドットが小さく、光源から遠ざかるにつれて被覆率が高くなるようなパターン変化が施されている。すなわち、光源から近いほど輝度が高くなるので、光散乱させるパターンの単位面積あたりの密度を小さくし、光の散乱を少なくし、光源から遠ざかるにつれて光散乱させるパターンの単位面積あたりの密度を高くし光の散乱を多くする。
【０００４】
尚、被覆率は、例えば微小な凹凸で光散乱パターンを形成する場合には、単位面積あたりのドットの面積をいう。
【０００５】
このような光散乱パターンを形成することで、導光板全面に渡って均一に発光させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、図９に示すように、面状導光板１０１の入光側端面に沿って発光ダイオード（ＬＥＤ）１００を配設した面光源装置においては、従来のような光源から遠ざかるにつれて被覆率が高くなるようなグラデーションパターンでは、ＬＥＤ１００から離れた面では均一な輝度が得られるが、ＬＥＤ１００近傍では、ＬＥＤ１００の前部が明るく、ＬＥＤ１００…間が暗くなり、暗部１０２が視認され、発光輝度に明暗が生じるという問題がある。
【０００７】
この欠点を解決するために、点光源（ＬＥＤ）前部の導光板の入光面に凹部や微細な形状を設けることで、ＬＥＤの指向性を広げる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２６０４０４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
面光源装置は、用いられる液晶表示装置の大きさにより導光板の大きさ、用いるＬＥＤの個数が変わる。例えば、２．０インチサイズのものでは、３３．４×４４．３ｍｍ、厚み０．７ｍｍで、ＬＥＤが３個用いられる。また、３．５インチサイズのものでは、５６．２×７９．６ｍｍ、厚み１．０ｍｍで、ＬＥＤが６個用いられる。
【００１０】
また、輝度を多く取る場合にはＬＥＤの個数を増やすことがある。このように、使用するＬＥＤの個数、ピッチは色々なものがあり、従来の特許文献１の方法では、ＬＥＤの個数、ピッチが変わる度にそれに応じた入光面形状の変更を行うが必要であるなどの問題がある。さらに、導光板入光面に凹部を設けると、その部分がデッドスペースとなり、光源としてのサイズが大きくなるという難点もある。
【００１１】
そこで、この出願人は、導光板のサイズを必要以上に大きくせず、また、使用するＬＥＤの数の変化にも容易に対応でき、ＬＥＤ間に暗部の発生をなくし、均一な発光輝度が得られる面光源装置を先に提案した（例えば、特願２００２−３１０４０７号参照）。
【００１２】
図１０に上記した面光源装置を示す。この面光源装置は、面状の導光板１と、この導光板の反射面側に配設される反射シート２と、導光板１の入光側端面に沿って配設される複数の点光源としてのＬＥＤ３…、導光板１の出光面側に配設されるプリズムシート５と、導光板１の入光面と対向する面に設けられた反射部材４と、で構成される。プリズムシート５の上に液晶表示パネル（図示せず）が設置される。
【００１３】
導光板１に形成される光散乱パターンとしてシボ（微小な凹凸）は、出光面側或いは反射面若しくは両面に設けられるが、この例では、図１０の部分拡大図に示すように、出光面側にシボ１１が形成される。シボ１１の形状は、略球面状突起で、その表面は反射した光が散乱せず、規則正しく所定の方向を向くように平滑曲面に形成されている。
【００１４】
図１１に示すように、このシボ１１は、均一なパターンではなく、ＬＥＤ３近傍の発光状態に応じてパターンを変化させている。ＬＥＤ３の前部は明、ＬＥＤ３、３の間は暗であるので、ＬＥＤ３の前部の部分は３１は、シボ１１の密度を疎、ＬＥＤ３、３間の部分３２はシボ１１の密度が密となるようにパターンを変化させている。
【００１５】
この導光板１に形成されるシボ１１は、ＬＥＤ３、３間の部分３２はシボ１１の密度を密にした以外は、単位面積当たりのシボ密度をほぼ均一に設けている。シボ密度は表面粗さで規定され、具体的には表面粗さＲａ０．０５〜０．３μｍになるように規定し形成されている。そして、ＬＥＤ３、３間は密になるように、表面粗さＲａ０．３μｍに規定し形成されている。
【００１６】
導光板１の反射面には、図１０の部分拡大図に示すように、入光側端面から反射端面に向かう縦軸に対して平行する方向にプリズムが形成されている。具体的には、ピッチ５０μｍ、頂角１３５°の山形プリズムが形成されている。
【００１７】
プリズムシート５は、アクリル樹脂のような透光性樹脂シートで形成され、片面に断面三角形の多数の平行凸条が形成されており、凸条の延長方向に直交する方向に出光面から出た指向性ある光を法線方向に方向転角する。配置方向は図７の部分拡大図に示すように、入光側端面から反射側端面に向かう縦軸に対して直交する方向に平行凸条５１が配置される。
【００１８】
反射シート２及び反射部材４は、正反射シート又は散乱型白色シートで形成されており、導光板１の反射面及び反射側端面の全面を覆うように配設されている。なお、白色フレームを近接してもよい。
【００１９】
又、図１０には示していないが、図１２に示すように、導光板１、反射シート２、ＬＥＤ３、反射部材４とは、白色フレーム６で固定される。導光板１の側端面から漏れる光はこの白色フレーム６で反射され、導光板１内に戻される。
【００２０】
ＬＥＤ３が点灯すると、ＬＥＤ３から出た光は、導光板１の入光側端面から導光板１内に入光する。入光した光は、反射側端面に向かって出光面と反射面との間を反射しながら進んで行く。導光板１のシボ１１及びプリズム１２の表面は平滑面であるから、表面にて反射された光は散乱されず、ごく僅かに光の方向を変えながら反射を繰り返し導光する。シボ１１及びプリズム１２の表面にて反射され、徐々に光の進行角度が変化し、出光面に臨界角以下の角度で当たるようになった時点で出光面より出射する。
【００２１】
また、導光板１より出射せず、反射側端面まで到達した光は反射側端面または反射部材４（反射フレーム６）で反射され、戻り光となり、入光側端面へ向かって進んで行き、同様に、出光面に臨界角以下の角度で当たるようになった時点で出光面より出射する。そして、入光面側のフレーム６の端面まで到達した光はフレーム６で反射され、導光板１内に戻る。
【００２２】
シボ１１がＬＥＤ３の前部の部分３１は疎、ＬＥＤ３、３間の部分３２は密になるようにパターンを変化させているので、ＬＥＤ３、３間は光の散乱が多くなり、この部分が暗部になるのが抑制され、輝度ムラが解消する。
【００２３】
図１１に示すように、ＬＥＤ３、３間の部分のシボ１１を密にすることで、ＬＥＤ３、３間の暗部を無くすことができた。
【００２４】
ところで、上記したＬＥＤ３はフレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）に半田を用いて取り着けられ、樹脂性フレームに設けられた収容部にＬＥＤを嵌め込み、フレームにＦＰＣを取り着けることにより、フレームにＬＥＤを固定している。
【００２５】
図１４に示すように、フレーム６に設けられたＬＥＤ３の収容部６は、ＬＥＤ３の端子３ａをＦＰＣに半田で固定する領域３ｂの大きさだけ余裕をもって形成されており、その分ＬＥＤ３とフレーム６の間に間隙ができる。
【００２６】
図１５に示すように、反射光がフレーム６の端面６ｄで反射して発光する箇所と、間隙Ｓにより、反射せず発光しない部分ができ、暗線Ｂが発生し、見栄えが悪くなることがあった。
【００２７】
この発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたものにして、暗線を無くし、見栄えの良い面光源装置を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この発明の面光源装置は、面状導光板と、この面状導光板を保持するフレームと、前記導光板の入光面側端部に沿って配設される複数の点光源と、前記導光板の出光面側に配設されるプリズムシートと、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材と、を備え、前記導光板の入光面から入射した光が入光面と対向する面及び反射部材で反射し入光面側へ戻るように形成された面光源装置において、前記フレームに点光源を収容する収容部が形成され、前記点光源の光出射側の側面と前記収容部との端面との間隙を０．０１ｍｍ以上０．８０未満に規制したことを特徴とする。
【００２９】
また、この発明の面光源装置は、局所的にシボ密度を変化させたシボが出光面側に形成された面状導光板と、この面状導光板を保持するフレームと、前記導光板の入光面側端部に沿って配設される複数の点光源と、前記導光板の出光面側に配設されるプリズムシートと、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材と、を備え、前記導光板の入光面から入射した光が入光面と対向する面及び反射部材で反射し入光面側へ戻るように形成された面光源装置において、前記フレームに点光源を収容する収容部が形成され、前記収容部の少なくとも前記導光板に形成されたシボの深さ以上の端部は、前記点光源の光出射側の側面との間隙が０．０１ｍｍ以上０．８０未満になるように規制されていることを特徴とする。
【００３０】
また、この発明は、前記点光源はフレキシブルプリントケーブルに取り着けられ、前記収容部は、フレキシブルプリントケーブルと点光源との取り着け領域を収容する第１の部分と前記点光源の光出射側の側面側に突出する第２の部分とで構成されていることを特徴とする。
【００３１】
上記した構成によれば、入射した光が入光面と対向する反射側端面及び反射部材で反射し入光面側へ戻ってくる戻り光によりＬＥＤ間を発光させるため暗部の発生がない良好な均一な輝度が得られる。しかも、点光源の光出射側の側面と前記収容部との端部との間隙を極めて小さく規制したので、間隙の影響による暗線を無くすことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施形態にかかる面光源装置を用いた液晶表示装置を示す分解斜視図である。尚、従来例と同一部分には同一符号を付す。
【００３３】
図１に示すように、白色の樹脂で形成された矩形の枠状フレーム６は、外枠６ａの内周面に沿って内枠６ｂが形成されている。この内枠６ｂの上には、プリズムシート５、遮光両面接着テープ７ｂ、液晶パネル５が重ねられた状態で固定されている。液晶パネル８は、偏光板８ａ、液晶層を間に設けたガラス板８ｂ及び偏光板８ｃで構成され、各偏光板８ａ、８ｃがガラス板８ｂの光入射側と出射側にそれぞれ貼り付けられた状態で、遮光両面接着テープ５ｂに接着されている。そして、内枠６ｂの内側面に導光板１が嵌合して固定されている。
【００３４】
この導光板１にも、図１０に示した導光板１と同じくはＬＥＤ３近傍の発光状態に応じてパターンを変化させたシボが設けられている。すなわち、この実施形態の導光板１は、例えば、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）のような透光性樹脂により平行平板状に形成される。そして、導光板１には、図示はしないが出射面より出射する光を前記出射面の法線方向より所定の方向に指向させて出射させるために微小なシボ群からなるパターン面が設けられる。このパターン面に形成されるシボ（微小な凹凸）は、出射面側或いは反射面若しくは両面に設けられるが、この実施形態では、出射面側にシボが形成される。シボ形状は、略球面状突起で、その表面は反射した光が散乱せず、規則正しく所定の方向を向くように平滑曲面に形成されている。そして、シボは、ＬＥＤ３の前部の部分３１は、シボ１１の密度を疎、ＬＥＤ３、３間の部分３２はシボ１１の密度が密となるようにパターンを変化させている。
【００３５】
また、図示はしないが、導光板１の反射面には、入射側端面から反射側端面に向かう縦軸に対して平行する方向にプリズムが形成されている。
【００３６】
又、内枠６ｂの下面には、両面接着テープ２ｂを介して反射シート２が接着されて固定されている。更に、図に示すように、光源として、例えば、３つのＬＥＤ３…、サージ防止ダイオード３ｓをフレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）９ｈの所定の箇所に半田等を用いて取り付けられている。また、フレーム６の一側面には、ＬＥＤ３…を収容する凹所（収容部）６ｃが所定の位置に形成されている。ＬＥＤ３、サージ防止ダイオード３ｓを、フレーム６の凹所６ｃに嵌め込み、ＦＰＣ９ｈを内枠６ｂの上面に取り付ける。これらＬＥＤ３…、導光板１、プリズムシート５、フレーム６等によりバックライトユニットが構成される。
【００３７】
図１に示すこの実施形態の面光源装置と、図１０に示す面光源示装置が相違するところは、フレーム６の凹所６ｃの端部と白色ＬＥＤ３端部との間の間隙Ｓの寸法である。
【００３８】
さて、本発明者等は、上記したＬＥＤ３とフレーム６の凹所６ｃの間隙Ｓについて、鋭意検討した。その結果、この間隙は、できるだけ小さい方が良いことが分かった。そして、その寸法が０．８０ｍｍ以上になると、上記した暗線が生じた。このことから、ＬＥＤ３の実装ずれ分を考慮し０．０１ｍｍ以上で０．８０未満にＬＥＤ３の出光面とフレーム６の凹所６ｃとの端部との間隙Ｓを設定するようにフレーム６を設計する。
【００３９】
上記の観点に基づき設計したフレーム６の第１の実施形態につき、図２及び図３を参照して更に説明する。
【００４０】
図２に示すように、フレーム６の凹所６ｃは、ＦＰＣに取り着けた半田領域３ｂの部分を収容する大きさの第１の部分６０とＬＥＤ３の出光面近傍にひさし状に突き出た第２の部分６１とで形成されている。そして、このひさし状の第２の部分６１とＬＥＤ３の出光面との間の間隙Ｓは、０．０１ｍｍ以上０．０８０未満になるように寸法が決められている。即ち、ＬＥＤ３、３間に形成されるフレームはＴの字状に形成されて、ＬＥＤ３を収納する凹所６ｃの第１の部分６０と第２の部分６１とを形成している。
【００４１】
図２及び図３に示すように、ＬＥＤ３の実装ずれ分の間隙Ｓは生じるが、この間隙Ｓは、０．０１ｍｍ以上０．０８０未満になるように設計されているので、戻り光がフレーム６の端面６ｄにあたり、反射されると、隙間による暗線は無くなるか殆ど細くて見えない。
【００４２】
このように、ＬＥＤ３の端子３ａと、ＦＰＣ９ｈと半田する半田領域３ｂは、第１の部分６０で逃げながら、暗線の問題となる間隙Ｓは、ひさし状の第２部分６１により、ＬＥＤ３とフレーム６との間の間隙Ｓを極めて少なきでき、間隙の影響による暗線を無くすことができる。
【００４３】
次に、このフレーム６の凹所６ｃの第２の実施形態につき図４に従い説明する。この図４に示す実施形態は、凹所６ｃを鼓状に形成し、ＬＥＤ３の出光面近傍に位置するフレーム部分（第２の部分６１）をアーチ状にして間隙Ｓを小さくしたものである。この間隙Ｓも０．０１ｍｍ以上０．０８０未満になるように寸法が決められている。
【００４４】
尚、上記した実施形態は、ＬＥＤ３の端子が左右に設けられ、半田領域が左右に存在する場合について説明した。ＬＥＤ３の端子が左右に無く、ＬＥＤ３の上下の端面などに作られ、半田によりＬＥＤ３をＦＰＣに固定してもＬＥＤ３の左右には半田領域を確保する必要が無い場合には、図５に示す第３の実施形態のように、フレーム６の収納凹所６ｃに半田領域の逃げ部分を設ける必要がない。この場合には、凹所６ｃを単に矩形状にし、凹所６ｃの幅をＬＥＤ３の実装ずれ分だけの余裕を持たし、ＬＥＤ３とフレーム６との間の間隙Ｓを０．０１ｍｍ以上０．０８０未満になるように凹所６ｃの幅寸法を決めればよい。
【００４５】
上記した第１ないし第３の実施形態においては、導光板１の入光面の厚さ方向における凹所６ｃの第２の部分６１とＬＥＤ３の端面との間隙Ｓは同じ幅寸法で形成されている。即ち、導光板１の厚み方向（上下方向）に対しては、凹所６ｃの端部は上下方向に対して直線状に形成されている。これに対して、図６ないし図８に示す第４の実施形態における凹所６ｃの端部は上下方向に対して段部を形成している。図６は、この発明の第４の実施形態にかかる面光源装置のＬＥＤの出光面側から見た要部を示す拡大斜視図、図７は、この発明の第４の実施形態にかかる面光源装置の要部を示す拡大平面図、図８は、この発明の第４の実施形態にかかる面光源装置のＬＥＤの出光面側から見た要部を示す正面図である。
【００４６】
図６ないし図８に示すように、導光板１の出射面側に位置する凹所６ｃとＬＥＤ３との間隙Ｓは、０．０１ｍｍ以上０．０８０未満になるように形成されている。そして、少なくともＬＥＤ３の端子３ａと半田領域３ｂ収容するために凹所６ｃのＦＰＣ９ｈが装着される側には、間隙に余裕を持たせて第１の部分６０を形成している。
【００４７】
図６、図８に示すように、ＬＥＤ３の出光面側から凹所６を臨むと、導光板１の出射面側の凹所６ｃ側には、所定の幅のひさし状の第２の部分６１ａが形成され、そのひさし状の第２の部分６１ａより、ＦＰＣ９ｈ側にはＬＥＤ３の端子３ａと半田領域３ｂを逃がすために、間隙に余裕を持たせた第１の部分６０が設けられている。そして、この第２の部分６１ａの厚さ方向の寸法、即ち、導光板１の入光面の厚さ方向の寸法における第１の部分６１ａは、導光板１に設けられるシボ１１の深さ以上に形成している。
【００４８】
このように形成した第４の実施形態においては、少なくとも導光板１のシボ１１が形成された部分の戻り光は、０．０１ｍｍ以上０．０８０未満の間隙のフレーム６の端面６ｄにあたる。シボ１１部分の端面６ｄに反射された戻り光により、隙間Ｓによる暗線を細くして見栄えを良くすることができる。
【００４９】
なお、導光板１とフレーム６との寸法公差により、フレーム６の端面６ｄと導光板１との間に隙間が生じる場合もあるが、ＬＥＤ３が端面６ｄよりプラス公差で突出するように、各寸法決めて固定することで、ＬＥＤ３と導光板１との間を密接させることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明は、上記した構成によれば、入射した光が入光面と対向する反射側端面及び反射部材で反射し入光面側へ戻ってくる戻り光によりＬＥＤ間を発光させるため暗部の発生がない良好な均一な輝度が得られる。しかも、点光源の光出射側の側面と前記収容部との端面との間隙を極めて小さく規制したので、間隙の影響による暗線を無くすことができ、見栄えの良い面光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態にかかる面光源装置を用いた液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の第１の実施形態にかかる面光源装置の要部を示す拡大平面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態にかかる面光源装置の要部を示す拡大平面図である。
【図４】この発明の第２の実施形態にかかる面光源装置の要部を示す拡大平面図である。
【図５】この発明の第３の実施形態にかかる面光源装置の要部を示す拡大平面図である。
【図６】この発明の第４の実施形態にかかる面光源装置のＬＥＤの出光面側から見た要部を示す拡大斜視図である。
【図７】この発明の第４の実施形態にかかる面光源装置の要部を示す拡大平面図である。
【図８】この発明の第４の実施形態にかかる面光源装置のＬＥＤの出光面側から見た要部を示す正面図である。
【図９】従来の面光源装置を示す平面図である。
【図１０】この発明の前提となる面光源装置を示す分解斜視図である。
【図１１】図１０に示した面光源装置に用いられる導光板の要部を示す拡大平面図である。
【図１２】この発明の前提となる面光源装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図である。
【図１３】この発明の前提となる面光源装置の要部を示す拡大平面図である。
【図１４】この発明の前提となる面光源装置の要部を示す拡大平面図である。
【図１５】この発明の前提となる面光源装置の問題点を示す拡大平面図である。
を示
【符号の説明】
１  導光板
２  反射シート
３  ＬＥＤ
４  反射部材
５  プリズムシート
６ｃ  凹所（収容部）
６０  第１の部分
６１  第２の部分
【図１】
2005005067.tif 000003
【図２】
2005005067.tif 000004
【図３】
2005005067.tif 000005
【図４】
2005005067.tif 000006
【図５】
2005005067.tif 000007
【図６】
2005005067.tif 000008
【図７】
2005005067.tif 000009
【図８】
2005005067.tif 000010
【図９】
2005005067.tif 000011
【図１０】
2005005067.tif 000012
【図１１】
2005005067.tif 000013
【図１２】
2005005067.tif 000014
【図１３】
2005005067.tif 000015
【図１４】
2005005067.tif 000016
【図１５】
2005005067.tif 000017