(57)【要約】【課題】光の利用効率を高めることができ、導光板からの出射光輝度をより一層高輝度化及び均一化すると共に、出射光の色合いの均一化を図る。【解決手段】光源４からの光が、導光板２の側面（入射面３）から内部に入射して伝播した後に、導光板２の出射面７から出射するようになっている面光源装置１である。この面光源装置１において、光源４は、略棒状の導光体１０と、この導光体１０の両端に配置されるＬＥＤ（点状発光体）１１，１１とからなっている。そして、この光源４は、導光板２の入射面３に沿って複数配置されている。【選択図】図１
2005209581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が、導光板の側面から内部に入射して伝播した後に、前記導光板の出射面から出射する面光源装置において、
前記光源は、略棒状の導光体と、この導光体の両端に配置される点状発光体とからなり、
前記光源が前記導光板の前記側面に沿って複数配置されたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
光源からの光が、導光板の側面から内部に入射して伝播した後に、前記導光板の出射面から出射する面光源装置において、
前記光源は、前記導光板の前記側面に沿って配置された略棒状の導光体と、この導光体の両端及びこの両端間に形成された入射面に配置される複数の点状発光体とからなることを特徴とする面光源装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の面光源装置と、この面光源装置によって照明される画像表示パネルとを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示パネル等の画像表示パネルを面状に照明する面光源装置及びこの面光源装置を備えた液晶表示装置等の画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置のバックライト等として使用されている面光源装置は、導光板の側面に複数のＬＥＤ（点状発光体としての発光ダイオード）を配置し、このＬＥＤからの光を導光板の内部に導入し、この導光板の内部に導入したＬＥＤからの光を導光板の出射面から液晶表示パネルに向けて照射し、液晶表示パネルを面状に照明するようにしたものが開発されている。しかしながら、光源としてのＬＥＤは、光の指向性が強いため、導光板からの出射光輝度にばらつきを生じやすいという問題を有していた。そこで、このようなＬＥＤを使用した面光源装置の問題点を解決するため、ＬＥＤの配置を工夫して導光板からの出射光輝度の均一化を図るようにした技術（特許文献１参照）や、ＬＥＤからの光の入射面形状を工夫して導光板からの出射光輝度の均一化を図るようにした技術（特許文献２参照）が開発された。また、導光板の対向する側面にそれぞれ複数のＬＥＤを配置し、それら複数のＬＥＤの光軸を導光板の側面に対して傾け、一方の側面側のＬＥＤの光軸が他方の側面側の隣合うＬＥＤ間に位置するようにして、導光板からの出射光輝度の均一化を図るようにした技術も既に開発されている（特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１８２６２８号公報
【特許文献２】特開平１０−２６０４０４号公報
【特許文献３】特開２００３−２９２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１乃至３の技術は、光源を蛍光ランプにした場合に比較して、導光板からの出射光輝度の均一化が未だ不十分であり、より一層出射光輝度の均一化を図ることができる技術の提供が望まれていた。
【０００５】
また、特許文献１乃至３の技術では、隣り合うＬＥＤの光が混ざり合い難い構成であるため、複数のＬＥＤの光の色合いにばらつきがある場合、その色合いのばらつきが導光板からの出射光の色のばらつきとして観察されるという不具合を有していた。
【０００６】
なお、このような従来技術の問題点を解決するため、例えば、図１０に示すように、導光体３０の両端にそれぞれＬＥＤ３１を配置し、このＬＥＤ３１から発せられた光を導光体３０の内部に取り入れた後、そのＬＥＤ３１からの光を導光体３０の導光板３２に対向する面３３から出射し、その導光体３０から出射する輝度の均一化された光を導光板３２内部に取り入れるようにした技術が案出された。しかし、このような改良された技術のＬＥＤ３１及び導光体３０を、出射面３４の面積が大きな導光板３２に対して適用した場合に、出射光輝度が低く、照明光が暗いという問題を有していた。
【０００７】
また、このような従来技術の不具合を改良するため、図１１に示すように、導光体３５の両端面３６に沿って複数のＬＥＤ３７ａ〜３７ｄをそれぞれ配置し、導光体３５から導光板３２側に向かって出射する光量を増大させるようにした技術が開発された。しかし、このような技術では、導光体３５の表面のうち、導光板３２に対向する面３８以外の導光体３５の表面の面積が大きく、この導光体３５から外部に無駄に出射する光の割合が大きく、光の利用効率が低いという問題を有していた。
【０００８】
そこで、本発明は、光の利用効率を高めることができ、導光板からの出射光輝度をより一層高輝度化及び均一化すると共に、出射光の色合いの均一化を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、光源からの光が、導光板の側面から内部に入射して伝播した後に、前記導光板の出射面から出射する面光源装置に関するものである。このうち、前記光源は、略棒状の導光体と、この導光体の両端に配置される点状発光体とからなっている。そして、前記光源が前記導光板の前記側面に沿って複数配置されている。
【００１０】
請求項２の発明は、光源からの光が、導光板の側面から内部に入射して伝播した後に、前記導光板の出射面から出射する面光源装置に関するものである。このうち、前記光源は、前記導光板の前記側面に沿って配置された略棒状の導光体と、この導光体の両端及びこの両端間に形成された入射面に配置される複数の点状発光体とからなっている。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明に係る面光源装置と、この面光源装置によって照明される画像表示パネルとを備えたことを特徴とする画像表示装置に関するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、導光体の両端から導入した点状発光体からの光を導光体内の伝播の過程で混ぜ合わせ、導光体から導光板に向けて出射される光の色合いの均一化を図ると共に、輝度の均一化を図ることができる。そのため、導光板の内部に導入された後、導光板の出射面から出射される光は、色のばらつきが目立たない均一化された色合いで、且つ輝度が均一化された高品質の照明光となる。
【００１３】
また、本発明によれば、複数の点状発光体からの光が導光体を介して導光板内部に導入されるため、高輝度で均一な照明光を出射することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１５】
（第１の形態）
図１〜図２は、本発明の第１の形態に係る面光源装置１を示す図である。このうち、図１は、面光源装置１の平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す面光源装置１の断面図である。
【００１６】
これらの図に示すように、本実施の形態の面光源装置１は、略平板状の導光板２と、この導光板２の対向する一対の側面（入射面）３，３に沿って複数配置された光源４と、を備えている。そして、導光板２の裏面５側には必要に応じて反射シート６が適宜配置され、導光板２の出射面７側には出射光を拡散等する光制御部材８が適宜配置される。
【００１７】
このうち、導光板２は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ），ポリカーボネート（ＰＣ），シクロオレフィン系樹脂材料等の光透過性に優れた樹脂材料を使用して形成されている。この導光板２は、平面形状が略矩形形状に形成されており、その裏面５にシボ面やプリズム突起等の光出射促進手段（図示せず）を適宜形成してあり、導光板２内部を伝播する光を裏面５のシボ面やプリズム突起等で反射して、導光板２の出射面７からの光の出射を促し、導光板２の出射面７から出射する光量を均一化するようになっている。なお、導光板２の裏面５に形成されるプリズム突起としては、例えば、導光板２の入射面３に直交する方向の断面の形状が略三角形状を呈しており、入射面３から遠ざかる方向に沿って多数平行に形成されているものを挙げることができる。
【００１８】
また、光源４は、導光板２の材料と同様の材料（ＰＭＭＡ，ＰＣ等）で形成された導光体１０と、この導光体１０の両端にそれぞれ配置されたＬＥＤ（点状発光体としての発光ダイオード）１１とで構成されており、導光板２の入射面３，３に沿って複数配置されるようになっている。
【００１９】
このうち、導光体１０は、導光板２の入射面３に直交する断面の形状が略矩形形状の細長い棒状体である。この導光体１０は、その板厚が導光板２の板厚とほぼ同様の板厚に形成されており、導光板２の入射面３に対向する側面（導光体の出射面）１２から出射した光が導光板２の入射面３に効率的に入射するようになっている。
【００２０】
ＬＥＤ１１は、発光素子の光放射面を除き、光放射面の周囲を樹脂材料で覆うようにしたパッケージ構造を呈しており、露出した光放射面が導光体１０の端面（入射面）１３内に位置するような大きさに形成され、光放射面から出射した光が無駄なく導光体１０内に入射するようになっている。
【００２１】
導光板２の裏面５側に適宜配置される反射シート６は、白色の顔料を混ぜてシート状に形成された光反射性に優れたＰＥＴシートや、銀等の光反射性に優れた金属を蒸着した樹脂フィルム等であり、導光板２の裏面５とほぼ同様の矩形形状に形成されている。この反射シート６は、導光板２の裏面５から出射した光を反射して導光板２の内部に戻すように機能する。なお、反射シート６は、導光板２が収容される筐体（図示せず）の表面が光反射性に優れたものであれば、省略することができる。
【００２２】
光制御部材８は、例えば、光拡散性能に優れた光拡散シートや、光の進行方向を所望の方向に偏向させることが可能なプリズムシート等であり、要求される光出射特性に応じて単独又は適宜組み合わせて使用される。この光制御部材８は、光透過性に優れたＰＥＴ，ＰＭＭＡ，ＰＣ，ポリオレフィン系樹脂等の樹脂材料で形成されている。
【００２３】
このような構成の本実施の形態によれば、ＬＥＤ１１、１１から発せられた光が導光体１０の内部に導入され、導光体１０の内部を伝播する過程において、対向するＬＥＤ１１，１１の光同士が混ざり合い、対向する一対のＬＥＤ１１，１１から発光した光の色合いのばらつきがなくなり、光の色合いが均質化する。
【００２４】
そして、導光体１０の内部を伝播するＬＥＤ１１，１１からの光は、導光体１０の出射面（導光板２の入射面３に対向する側面）１２に対する入射角が臨界角以下になると、導光体１０の出射面１２から出射する。導光体１０の出射面１２からは輝度がほぼ一様の光が出射する。したがって、導光板２には、複数の導光体１０から出射される面状の光であって、輝度がほぼ均一化した光が入射面３から入射する。
【００２５】
導光板２の内部に入射した光は、導光板２の内部を伝播する過程において、導光板２の裏面５のシボ面等によって反射され、導光板２の出射面７からの出射を促進され、導光板２の出射面７から導光板２の外部に出射する。
【００２６】
導光板２の出射面７から出射した光は、適宜配置される光制御部材８を通過した後、液晶表示パネル等の画像表示パネル１４を裏面側から面状に照明するようになっている。
【００２７】
なお、面光源装置１と液晶表示パネル等の画像表示パネル１４とで液晶表示装置等の画像表示装置１５が構成される。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、複数の光源４から出射された均質の面状の光が導光板２の入射面３から広範囲に入射するため、複数のＬＥＤ１１から出射した指向性のある光を導光板３の内部に直接導入する場合に比較して、導光板２の出射面７から出射する光の出射光輝度が均一化し、高品質の照明が可能になる。
【００２９】
また、本実施の形態によれば、略棒状の導光体１０と、この導光体１０の両入射面（端面）１３に対向するように配置された一対のＬＥＤ１１とで光源４を構成し、この光源４を導光板２の入射面３に沿って複数直列的に配置してあるため、一本の導光体とこの導光体の端面に一対配置されたＬＥＤとで光源を構成する従来例に比較して、出射光輝度を高めることができ、明るく高品質の照明が可能になる。
【００３０】
また、本実施の形態によれば、導光体１０の両入射面１３にそれぞれ単数だけＬＥＤ１１を配置するようになっているため、導光体の入射面に複数個のＬＥＤを配置する従来例に比較して、導光体１０の外表面の面積を小さくすることができ、外部に漏れる光を少なくすることができる。その結果、本実施の形態は、ＬＥＤ１１の光を照明光として利用できる割合が高くなり、ＬＥＤ１１の光の利用効率を高めることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態において、光源４を構成する導光体１０の外表面を光反射部材で覆い、導光板２の入射面３に対向する出射面１２とＬＥＤ１１に対向する入射面（端面）１３のみを露出するようにして、ＬＥＤ１１からの光が照明光としてより一層有効に利用されるように構成してもよい。
【００３２】
また、本実施の形態において、光源４を光反射部材で形成されたランプリフレクターの内部に収容し、光源４の導光体１０から漏出する光をランプリフレクターで反射して、その反射光を導光板２の入射面３に案内するようにしてもよい。
【００３３】
また、本実施の形態において、導光板２の裏面５に適宜形成するシボ面は、その密度を適宜変更して、導光板２の出射光の輝度をより一層均一化するようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施の形態において、導光板２の裏面５に適宜形成するプリズム突起は、その頂角や突起高さを入射面３からの距離に応じて変化させるようにしてもよい。
【００３５】
また、本実施の形態において、導光板２の出射面７に粗面を適宜形成し、出射光を出射面７の粗面で拡散するようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施の形態において、導光板２の出射面７にプリズム突起を適宜形成し、光の出射方向を所望の方向に偏向するようにしてもよい。
【００３７】
また、本実施の形態は、導光板２の対向する一対の側面（入射面３）に複数の光源４を配置する構成を例示しているが、これに限られず、導光板２の複数の側面にそれぞれ複数の光源４を配置したり、導光板２の４側面（対向する２対の側面）にそれぞれ複数の光源４を配置するようにしてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態において、図３に示す光源４の平面図において、導光体１０の背面１６は、その平面形状が入射面（端面）１３から中央部に向かって幅寸法が漸減するように曲面で形成されている。このようにすれば、導光体１０内を伝播するＬＥＤ１１からの光の反射方向を制御し、導光体１０の出射面１２から出射する光の輝度をより一層均一化させることが可能である。また、この図３において、導光体１０の背面１６に粗面を形成し、その粗面で光を乱反射させることにより、導光体１０の出射面１２から出射する光の輝度のより一層の均一化及び色合いの均一化を図ることが可能である。
【００３９】
（第２の形態）
図４は、本発明の第２の形態に係る面光源装置１の平面図を示すものである。この図４に示す本実施の形態の面光源装置１は、第１の形態の変形例であり、光源４を構成する導光体１０の端部を導光体１０の出射面１２側から背面１６側に向けて斜めに切り落としたような形状になっている。すなわち、導光体１０は、その平面形状において、出射面１２側の辺が長く、背面１６側の辺が短くなるような、略等脚台形形状を呈している。そして、この面光源装置１の導光体１０の入射面１３に対向するようにＬＥＤ１１がそれぞれ配置されている。
【００４０】
このような構成の面光源装置１は、各導光体１０の入射面１３の法線が導光板２の内部で交叉するようになっており、ＬＥＤ１１からの光を導光体１０の内部で混ぜ合わせると共に、導光体１０から出射した光を導光板２の内部でも交叉させて混ぜ合わせるようになっている。
【００４１】
（第３の形態）
図５は、本発明の第３の形態に係る面光源装置１の平面図を示すものである。この図５に示す本実施の形態の面光源装置１は、導光体２０の形状及びＬＥＤ１１の配置が前述の第２の形態と相違する。すなわち、面光源装置１の導光体２０は、両端が斜めに切り落とされて一対の入射面２１が形成され、これら入射面２１，２１間に均等の間隔で略Ｖ字形状の溝２２が複数形成されている。そして、この面光源装置１は、導光体２０の入射面２１に対向するようにＬＥＤ１１がそれぞれ配置され、溝２２に対応する位置にＬＥＤ１１が配置されている。なお、略Ｖ字形状の溝２２は、傾斜した入射面２３ａ，２３ｂで形作られている。また、略Ｖ字形状の溝２２に対応する位置に配置されるＬＥＤ１１は、導光板２の入射面３に対向するように配置されており、入射面２３ａ，２３ｂに均等に光が入射するように配置されている。
【００４２】
このような構成の面光源装置１は、導光体２０の隣り合う一対の入射面（２１，２３ａ），（２３ｂ，２３ａ），（２３ｂ，２１）の各法線が導光板２の内部で交叉するようになっており、ＬＥＤ１１からの光を導光体２０の内部で混ぜ合わせると共に、導光体２０から出射した光を導光板２の内部でも交叉させて混ぜ合わせるようになっている。
【００４３】
（第４の形態）
図６は、本発明の第４の形態に係る面光源装置１の平面図を示すものであり、第１の形態の変形例を示す図である。この図６に示すように、本実施の形態に係る面光源装置１は、光源４と導光板２との間に、導光板２の入射面３とほぼ同様の出射面２４を有する略棒状の第２の導光体２５を介装し、ＬＥＤ１１からの光を導光体１０及び第２の導光体２５を介して導光板２に導入するようにしている。このように構成することにより、ＬＥＤ１１からの光を導光体１０及び第２の導光体２５で二重に混ぜ合わせることができ、導光板２内に導入する光の色合い及び輝度をより一層均一化することができる。
【００４４】
（第５の形態）
図７は、本発明の第５の形態に係る面光源装置１の平面図を示すものであり、第４の形態に係る面光源装置１の変形例を示すものである。すなわち、本実施の形態の面光源装置１は、第２の導光体２５の導光体１０に対向する面に、多数のプリズム突起２６を形成し、導光体１０から第２の導光体２５側に入射するＬＥＤ１１からの光の進行方向を偏向して、第２の導光体２５の内部で光が混ざりやすくすることにより、光の色合い及び輝度の均一化の効果をより一層図るようにしたものである。
【００４５】
（第６の形態）
図８及び図９は、本発明の第６の形態に係る面光源装置１を示すものである。このうち、図８が面光源装置１の平面図であり、図９が図８のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す面光源装置１の断面図である。
【００４６】
これらの図に示すように、導光板２の一方の側面（入射面）３側にのみ、複数の光源４を配置し、これら複数の光源４からの光を導光板２内部に導入するようにしてもよい。この際、導光板２は、図９に示すように、入射面３から遠ざかるに従って板厚を減ずるような略くさび形形状の断面形状に形成してもよい。なお、導光板２を図８に示すような略くさび形形状の断面形状とせずに、導光板２の出射面７と裏面５とが略平行の断面形状とし、その裏面５に光の出射を促す粗面等の光出射促進手段を形成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る面光源装置及び画像表示装置は、光源として蛍光ランプを使用できない条件下において、輝度が均一で且つ高輝度の照明光で画像表示パネルを照明できるため、高品質の画像表示が要求される場合に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の形態に係る面光源装置の平面図であって、光制御部材を取り外して示す面光源装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す面光源装置の断面図である。
【図３】第１の形態に係る面光源装置の導光体の変形例を示す面光源装置の一部平面図である。
【図４】本発明の第２の形態に係る面光源装置の平面図である。
【図５】本発明の第３の形態に係る面光源装置の平面図である。
【図６】本発明の第４の形態に係る面光源装置の平面図である。
【図７】本発明の第５の形態に係る面光源装置の平面図である。
【図８】本発明の第６の形態に係る面光源装置の平面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す面光源装置の断面図である。
【図１０】第１の従来例を示す面光源装置の一部平面図である。
【図１１】第２の従来例を示す面光源装置の一部平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１……面光源装置、２……導光板、３……入射面（側面）、４……光源、７……出射面、１０，２０……導光体、１１……ＬＥＤ（点状発光体）、１４……液晶表示パネル（画像表示パネル）、１５……液晶表示装置（画像表示装置）、２３ａ，２３ｂ……入射面
【図１】
2005209581.tif 000003
【図２】
2005209581.tif 000004
【図３】
2005209581.tif 000005
【図４】
2005209581.tif 000006
【図５】
2005209581.tif 000007
【図６】
2005209581.tif 000008
【図７】
2005209581.tif 000009
【図８】
2005209581.tif 000010
【図９】
2005209581.tif 000011
【図１０】
2005209581.tif 000012
【図１１】
2005209581.tif 000013