(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に光反射パターンが形成された導光板と、
前記導光板の前記光反射パターン側に配置された反射板と
を有する面状発光体であって、
前記面状発光体は、光源からの光を導入する光導入領域と、該光導入領域から導入された光により面発光する有効発光領域とに区画され、
前記光導入領域では、前記導光板と前記反射板とが、光源から前記有効発光領域に向かって小さくなるような間隙をおいて配置されており、
前記光反射パターンは、少なくとも光源側に面する第１の傾斜面と光源側に面していない第２の傾斜面とを有する、前記導光板の幅方向と平行に設けられた凸部であり、
前記凸部は、光源から離れるにしたがってピッチが大きくなるように形成されていることを特徴とする面状発光体。
【請求項２】
前記有効発光領域の前記導光板の幅方向をＸ、長手方向をＹ、厚さ方向をＺとしたとき、
前記光導入領域における前記光反射パターンの前記第１の傾斜面とＸＺ面とのなす角θ１は、該第１の傾斜面への入射光の入射角度が１５°以内となる角度に設定されることを特徴とする請求項１に記載の面状発光体。
【請求項３】
前記角θ１は、０〜３０°の範囲に設定されることを特徴とする請求項２に記載の面状発光体。
【請求項４】
前記有効発光領域の前記導光板の幅方向をＸ、長手方向をＹ、厚さ方向をＺとしたとき、
前記光導入領域における前記光反射パターンの前記第２の傾斜面とＸＹ平面とのなす角θ２は、光源の指向角の１／２より大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の面状発光体。
【請求項５】
前記角θ２は、０〜１５°の範囲に設定されることを特徴とする請求項４に記載の面状発光体。
【請求項６】
前記有効発光領域の前記導光板の幅方向をＸ、長手方向をＹ、厚さ方向をＺとしたとき、
前記光導入領域における前記導光板の上面は、ＸＹ平面に対して所定角度θ３だけ上向きに傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の面状発光体。
【請求項７】
前記所定角度θ３は、前記光導入領域の前記導光板内に入射した光の前記導光板の上面に対する入射角度が、臨界角以上となるように設定されることを特徴とする請求項６に記載の面状発光体。
【請求項８】
前記所定角度θ３は、０〜１５°の範囲に設定されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の面状発光体。
【請求項９】
光源と、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の面状発光体と
を有する面状発光体ユニット。
【請求項１０】
請求項９の面状発光体ユニットをバックライトユニットとして備える液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、薄型ノートパソコン等のサイドライト型のバックライトに用いられる面状発光体及び面状発光体ユニット、並びにこれを備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、薄型ノートパソコン等のサイドライト型のバックライトに用いられる導光部材として、ポリカーボネートやアクリルなどの透明樹脂からなる平板状の導光板の上面（出射面）又は下面に、ドット形状やプリズム状の凹凸パターン（光反射パターン）が形成されたものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。このような凹凸パターンは、一般に、対応する凹凸形状を有する型で射出成形される。このような構成によれば、導光板に入射した光を効率よく出射し、出射面内の出射光強度の均一性を向上させることができる。
【０００３】
近年、携帯電話、薄型ノートパソコン等は、軽量化、薄型化の要求が高まっており、これらのバックライトに用いられる導光部材についても同様の要求が高まっている。しかしながら、上述の射出成形法では、成形する樹脂の厚みが薄い場合、型内の隅々まで樹脂が行き渡らないといった問題があるため、導光部材の薄型化が困難となってきている。射出成形法では、携帯電話用の３インチ程度のサイズでは、一般的には０．３ｍｍ厚が限界とされている。
【０００４】
これに対し、最近では透明樹脂基板表面に凹凸パターンを形成した０．４ｍｍ厚以下の薄型バックライト用導光部材が提案されている。
例えば、特許文献３には、透明ベースフィルム上に光硬化性樹脂を塗工し、周面に溝が形成された金型ロールとニップロールとでこれらを挟み込んで密着させた後、紫外線により光硬化型樹脂を硬化させることで、光硬化型樹脂層の表面に凸部を形成するとともにベースフィルムと光硬化型樹脂層とが一体化されてなる導光板が開示されている。特許文献３によれば、従来の射出成形法を用いる場合よりも薄型化した導光部材が実現可能である。
【特許文献１】特開平０５−２４９４６１号公報
【特許文献２】特開２００７−１０８７９９号公報
【特許文献３】特開２０００−１４７２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献３のように導光板を薄くすることは可能であるが、光源の小型化は容易ではない。光源として用いる発光ダイオードの厚さは０．４ｍｍ程度であり、０．４ｍｍ以下の薄型の導光部材を用いる場合、光源からの光を導光部材の側面（入射面）から効率がよく導入することができないという問題がある。そのため、光源と導光部材の側面にかけてテーパー形状を有する接続部を設ける場合がある。しかしながら、特許文献３のような製造方法では、接続部材と導光部材の厚さが異なるため一体成形が困難であり、コストアップにつながる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、厚さ０．４ｍｍ以下の薄型の導光板を用いた場合においても、高い出射効率、及び出射光強度の高い均一性を維持しつつ、光源からの光の入射効率が高く、容易に製造でき且つ製造コストを低減することができる面状発光体及び面状発光体ユニット、並びにこれを備える液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、片面に光反射パターンが形成された導光板と、前記導光板の前記光反射パターン側に配置された反射板とを有する面状発光体であって、  前記面状発光体は、光源からの光を導入する光導入領域と、該光導入領域から導入された光により面発光する有効発光領域とに区画され、前記光導入領域では、前記導光板と前記反射板とが、光源から前記有効発光領域に向かって小さくなるような間隙をおいて配置されており、前記光反射パターンは、少なくとも光源側に面する第１の傾斜面と光源側に面していない第２の傾斜面とを有する、前記導光板の幅方向と平行に設けられた凸部であり、前記凸部は、光源から離れるにしたがってピッチが大きくなるように形成されていることを特徴とする面状発光体である。
【０００９】
本発明の第２の態様は、前記第１の態様にかかる面状発光体において、前記有効発光領域の前記導光板の幅方向をＸ、長手方向をＹ、厚さ方向をＺとしたとき、前記光導入領域における前記光反射パターンの前記第１の傾斜面とＸＺ面とのなす角θ１は、該第１の傾斜面への入射光の入射角度が１５°以内となる角度に設定されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様は、前記第２の態様にかかる面状発光体において、前記角θ１は、０〜３０°の範囲に設定されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様は、前記第１から第３のいずれかの態様にかかる面状発光体において、前記有効発光領域の前記導光板の幅方向をＸ、長手方向をＹ、厚さ方向をＺとしたとき、前記光導入領域における前記光反射パターンの前記第２の傾斜面とＸＹ平面とのなす角θ２は、光源の指向角の１／２より大きくなるように設定されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第５の態様は、前記第４の態様にかかる面状発光体において、前記角θ２は、０〜１５°の範囲に設定されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第６の態様は、前記第１から第５のいずれかの態様にかかる面状発光体において、前記有効発光領域の前記導光板の幅方向をＸ、長手方向をＹ、厚さ方向をＺとしたとき、前記光導入領域における前記導光板の上面は、ＸＹ平面に対して所定角度θ３だけ上向きに傾斜していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第７の態様は、前記第６の態様にかかる面状発光体において、前記所定角度θ３は、前記光導入領域の前記導光板内に入射した光の前記導光板の上面に対する入射角度が、臨界角以上となるように設定されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第８の態様は、前記第６又は第７の態様にかかる面状発光体において、前記所定角度θ３は、０〜１５°の範囲に設定されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第９の態様は、光源と、第１から第８のいずれかの態様にかかる面状発光体とを有する面状発光体ユニットである。
【００１８】
本発明の第１０の態様は、第９の態様にかかる面状発光体ユニットをバックライトユニットとして備える液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の面状発光体は、導光板と反射板が、光源から前記有効発光領域に向かって小さくなるような間隙をおいて配置された光導入領域を有するので、光源からの光を導光板と反射板との間の間隙から取り込むことができる。したがって、光源側の間隙を光源のサイズ及び指向角に合わせて設定することで、厚さ０．４ｍｍ以下の薄型の導光板を用いた場合にも、効率よく光を導入することができる。
【００２０】
導光板と反射板との間の間隙から取り込まれた光は、直接または反射板で反射した後に、導光板の下面に形成された光反射パターンを介して光導入領域の導光板内に入射し、さらに導光板での内面反射を繰り返して有効発光領域へ伝搬される。有効発光領域に伝搬された光は、導光板の反射面に形成された光反射パターンの存在により、導光板の発光面から効率よく出射されるので、高い出射効率、及び出射光強度の高い均一性を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の面状発光体は、片面に光反射パターンが形成された導光板と反射板とを用い、光導入領域となる一方端において、両者を光源から有効発光領域に向かって小さくなるような間隙をおいて配置するといった容易な方法で製造することができるので、面状発光体の製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる面状発光体ユニット１を示す分解斜視図である。面状発光体ユニット１は、主として光源２と、面状発光体１０と、拡散フィルム１４とを有している。面状発光体１０は、下面に光反射パターン１２が形成された導光板１１と、導光板１１の下面側に配置された反射板１２とから構成されている。導光板１１は、後に詳述するが、反射板１３と平行な発光面１１ｂと、この発光面１１ｂに対して所定角度傾斜した傾斜面１１ａとを有している。
【００２３】
面状発光体１０を構成する導光板１１は、光透過性樹脂により形成されている。光透過性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル等の透明な樹脂を好適に用いることができる。厚みとしては特に限定されず、光源よりも薄い０．４ｍｍ以下の薄型の導光板を用いることができるが、０．１ｍｍよりも薄いものが成形性、及び折り曲げ性に優れるため好ましい。また、反射板１３としては、光を反射しうるものであれば特に限定されないが、光を拡散反射しうるものを好適に用いることができ、例えば、白色化した結晶性樹脂フィルム、微細な気泡を有する樹脂フィルムの他、樹脂フィルム、ガラス板、金属板等にエンボス加工したものなどが挙げられる。
【００２４】
図２に、面状発光体１０の一部を拡大した断面図を示す。本実施形態の面状発光体１０は、導光板１１と反射板１３とが、光源２から遠ざかるにしたがって小さくなるような間隙をおいて配置された光導入領域Ｒ１と、導光板１１の下面に形成された光反射パターン１２と反射板１３とが接触するように配置された有効発光領域Ｒ２とに区画される。ここでいう前記間隙が小さくなるというのは、図２に示す第１の傾斜面Ａと第２の傾斜面Ｂとで作られる起伏（凹凸形状）があっても総体的に小さくなることを意味する。また、図２に示すように、有効発光領域Ｒ２における導光板１１の幅方向をＸ、長手方向をＹ、厚さ方向をＺとしたとき、光導入領域Ｒ１における導光板１１の上面（傾斜面）１１ａは、ＸＹ平面（すなわち発光面１１ｂ）に対して所定角度θ３だけ上向きに傾斜している。
【００２５】
導光板１１の下面に形成された光反射パターン１２は、光源２側に面する第１の傾斜面Ａと光源２側に面していない第２の傾斜面Ｂとを有する三角柱（凸部）が複数並列に配置された形状を有しており、これら三角柱は、導光板１１の幅方向（図中Ｘ方向）と平行に設けられている。このような光反射パターン１２の形成方法としては、凹凸形状を有する金型等を用いて、導光板１１を構成する樹脂基板表面に直接金型の凹凸形状を転写する方法や、樹脂基板上にさらに樹脂を塗工し、塗工した樹脂層に金型の凹凸形状を転写する方法を採用することができる。なお、有効発光領域における光反射パターンは、本実施形態の三角柱形状に限定されず、従来公知のドット形状やプリズム形状の凹凸パターンを採用してもよい。
【００２６】
面状発光体１０の製造方法としては、例えば、光反射パターン１２が形成された一枚の導光板を、光導入領域Ｒ１と有効発光領域Ｒ２との境界部分で折り曲げ、光導入領域Ｒ２となる一方端において、導光板と反射板とを光源から遠ざかるにしたがって小さくなるような間隙をおいて配置する方法を採用することができる。なお、折り曲げ部は曲率を有していてもよい。本発明の面状発光体１０は、このように極めて容易な方法で製造することができるので、製造コストを低減することが可能となる。
【００２７】
次に、光導入領域Ｒ１における光反射パターン１２について、詳細に説明する。
図３に、面状発光体１０の光導入領域Ｒ１を拡大した断面図を示す。有効発光領域の導光板１１の幅方向をＸ、長手方向をＹ、厚さ方向をＺとしたとき（図１及び図２参照）、光導入領域Ｒ１における光反射パターン１２の第１の傾斜面ＡとＸＺ面とのなす角θ１は、第１の傾斜面Ａへの入射光の入射角度が１５°以内となる角度に設定されることが好ましく、例えば０〜３０°に設定される。これにより、第１の傾斜面Ａでの反射率を５％以内に抑えることが可能になり、光源からの光を第１の傾斜面Ａから導光板１１中に効率よく透過させることができる。
【００２８】
光導入領域Ｒ１における光反射パターン１２の第２の傾斜面ＢとＸＹ平面とのなす角θ２は、光源の指向角の１／２より大きくなるように設定されることが好ましく、例えば０〜１５°に設定される。光源側に面していない第２の傾斜面Ｂに光が当たると、光の一部は導光板１１内に入射するが、この第２の傾斜面Ｂから入射した光は、図４に示すように、傾斜面１１ａへの入射角が臨界角より小さくなるため、外部へ出射してしまい、有効発光領域へ伝搬されない。したがって、角θ２を光源の指向角の半分より大きくすることが好ましく、これにより第２の傾斜面Ｂから光が導光板１１に入射することを抑えることができ、光の利用効率を高めることができる。なお、第２の傾斜面Ｂから導光板１１に入射せず、第２の傾斜面Ｂで反射した光は、その後、反射板１３との間で反射を繰り返しながら進行する。
【００２９】
導光板１１の傾斜面１１ａのＸＹ平面に対する傾斜角θ３は、導光板１１内に入射した光の傾斜面１１ａに対する入射角度が、臨界角以上となるように設定されることが好ましく、例えば、１５°以下に設定される。これにより、図５に示すように、導光板１１内に透過した光（入射光）を、傾斜面１１ａへ臨界角以上で入射させ、有効発光領域Ｒ２に向かって反射させることができる。
【００３０】
傾斜面１１ａで反射した光を、その後、第２の傾斜面Ｂと傾斜面１１ａとの間の内面反射を繰り返しながら有効発光領域Ｒ２へ向かって進ませるためには、図５に示すθ２＋θ３の大きさを適切に設定することが重要である。すなわち、２回目以降に傾斜面１１ａへ入射する光の入射角は、θ２＋θ３の大きさによって変化するが、傾斜面１１ａに対する入射角が小さくなりすぎると、光の一部が外部へ飛び出したり、光源側に向かって反射したりして、光の利用効率が低下してしまう。したがって、角θ２と角θ３の和は、導光板１１を構成する樹脂の屈折率にもよるが、１５°以下であることが好ましく、これにより光の利用効率の低下を抑制することができる。
【００３１】
このような構成の面状発光装置１においては、図２に示すように、光源２から出射された光を、導光板１１と反射板１３との間の間隙から取り込むことができるので、光源２側の間隙を光源２のサイズ及び指向角に合わせて設定することで、光源２よりも導光板１１の厚さが薄い場合にも、効率よく光を導光板１１に導入することができる。
【００３２】
そして、導光板１１と反射板１３との間の間隙から取り込まれた光は、直接あるいは反射板１３で反射した後に、光反射パターン１２の第１の傾斜面Ａから導光板１１内に入射し、導光板１１での内面反射を繰り返して有効発光領域Ｒ２へ伝播される。有効発光領域Ｒ２に伝播された光は、導光板１１の下面に形成された光反射パターン１２の第１の傾斜面Ａで反射され、光発光面１１ｂから外部へ効率良く出射される。また、第１の傾斜面Ａへの入射角度が小さく、傾斜面Ａを通過した光は、反射板１３によって反射され、再度、導光板１１内へ取り込まれ、導光板１１の下面からの光量の損失が防止される。
【００３３】
なお、本実施形態の光反射パターン１２は、図２に示すように、その三角柱（凸部）は一定ピッチｄで配列されているが、光源２からの距離に応じて凸部のピッチを変化させてもよい。その場合、凸部のピッチは、光源から離れるにしたがって大きくすることが好ましい。これにより、導光板１１内での反射回数を少なくすることができるため、より効率よく有効発光領域Ｒ２へと光を導くことができる。
【００３４】
また、光反射パターン１２の角θ１及び角θ２についても、光源２からの距離に応じて変化させてもよい。その場合、角θ１及び角θ２をそれぞれ光源２から離れるにしたがって小さくすることが好ましい。角θ１を小さくすることにより、光源２から直接あるいは反射板１３に反射して入射する光の入射角を小さくして入光効率をより高めることができる。また、角θ２を小さくすることによりθ２＋θ３が小さくなるため、導光板１１内での反射回数が少なくなるため、より効率よく有効発光領域Ｒ２へと光を導くことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、光導入領域における光反射パターン１２を、三角柱が複数並列に配置された形状としたが、これに限定されず、少なくとも光源側に面する第１の傾斜面Ａと光源側に面していない第２の傾斜面Ｂとを有する凸部であればどのような形状であってもよい。例えば、図１及び図２に示した光反射パターン１２に代えて、図６（ａ）〜（ｃ）に示す光反射パターン２２，３２，４２を採用することができる。
【００３６】
図６（ａ）に示す光反射パターン２２は、第１及び第２の傾斜面Ａ，Ｂに加えて平面Ｃを有する構成であり、図６（ｂ）に示す光反射パターン３２は、第１及び第２の傾斜面Ａ，Ｂに加えて平面Ｄを有する構成であり、図６（ｃ）に示す光反射パターン４２は、第１及び第２の傾斜面Ａ，Ｂに加えて平面Ｃ，Ｄを有する構成である。
これら図６（ａ）〜（ｃ）に示すいずれの構成においても、光反射パターン１２と同様の機能を発揮することができる。
【００３７】
次に、本発明の面状発光体ユニットをバックライトユニットとして備えた液晶表示装置について説明する。
図７は、液晶表示装置２０の構成を示す断面図である。液晶表示装置２０は、図１で示した面状発光体ユニット１と、透過型の液晶表示パネル１５とを備えている。
【００３８】
液晶表示装置２０においては、光源２から出射された光は、上述のように、導光板１１の光導入領域に導入されて有効発光領域へ伝搬され、導光板１１の発光面１１ｂから出射される。導光板１１から出射された光は、拡散フィルム１４を透過することによって面状発光体ユニット１に垂直な方向に偏向され、指向角を広げられた後、液晶表示パネル１５を照明する。
【００３９】
液晶表示装置２０においては、バックライトユニットとして本発明の面状発光体ユニット１を用いることで、高い出射効率、及び出射光強度の高い均一性を得ることができるとともに、液晶表示装置自体の薄型化及び製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態にかかる面状発光体ユニットを示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる面状発光体の一部を拡大した断面図である。
【図３】面状発光体の光導入領域を拡大した断面図である。
【図４】第２の傾斜面に入射した光の進路を説明するための図である。
【図５】導光板１１内に入射した光の進路を説明するための図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ光反射パターンの変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の面状発光ユニットを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      面状発光体ユニット
２      光源
１０    面状発光体
１１    導光板
１１ａ  傾斜面
１１ｂ  発光面
１２，２２，３２,４２    光反射パターン
１３    反射板
１４    拡散フィルム
１５    液晶表示パネル
２０    液晶表示装置
【図１】
0005275693.tif 000002
【図２】
0005275693.tif 000003
【図３】
0005275693.tif 000004
【図４】
0005275693.tif 000005
【図５】
0005275693.tif 000006
【図６】
0005275693.tif 000007
【図７】
0005275693.tif 000008