(57)【要約】【課題】光源からの光を効率良く導光板に取り込んで、光源近傍の表示品位を改善したバックライトユニットを提供すること。【解決手段】ＬＥＤ２０と導光板３０から構成されるバックライトユニット４０において、ＬＥＤ２０と対面する導光板３０の入光端面３１はＲ形状のシボ状の粗面から構成される。また、入光端面３１における粗面の粗さは均一ではなく、ＬＥＤ２０の発光面と略平行な面を最も粗くし、最もＬＥＤ２０側に傾いた面の粗さを最も低くするように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードと、前記発光ダイオードから点発光された光を面全体に発光させる導光板とを備えるバックライトユニットにおいて、
前記導光板は前記発光ダイオードと対面する位置でＲ形状の入光端面を有し、前記入光端面は前記発光ダイオードからの前記光を散乱するように粗面で構成される、ことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記入光端面の前記粗面はその粗さが変化するように構成される、ことを特徴とする請求項１記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記入光端面は前記発光ダイオードの発光面と略平行な第１の面から前記発光ダイオード側に面の傾きが傾くように複数の面から構成され、前記複数の面の各面は前記粗面で構成されるとともに前記第１の面から除々に前記粗面の粗さが少なくなるように構成される、ことを特徴とする請求項２記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記各面のうち最も前記発光ダイオード側に傾いた面は前記粗さの最も少ない鏡面で構成される、ことを特徴とする請求項３記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記入光端面は前記発光ダイオードの発光面と略平行な第１の面から前記発光ダイオード側に面の傾きが傾くように複数の面から構成され、前記複数の面の各面は前記粗面で構成されるとともに前記粗面の粗さは前記各面とも略同じに構成される、ことを特徴とする請求項１記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記発光ダイオードは前記導光板の前記Ｒ形状の内部に配置される、ことを特徴とする請求項１記載のバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機や車載用ディスプレイ等に使用されるバックライトユニットに関する。詳しくは、光源近傍の表示品位を改善したバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に携帯電話機や車載用ディスプレイ等では、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）により所望の画面を表示する。かかる携帯電話機等には、暗所でも画面を表示するため、ＬＣＤ背面にバックライトユニットが設けられている。
【０００３】
このようなバックライトユニットは、画面全体を均一に発光させることが求められていた。
【０００４】
そこで、従来では、発光ダイオードと、導光体と、レンズとを有する照明装置において、隣り合う発光ダイオードからの発光境界線が発光面内の有効発光領域の外縁線状で交差するように、レンズの大きさ又はその湾曲形状を設定したものが開示されている（例えば、以下の特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−２６０４０４号公開公報
【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、上記従来技術では、有効発光領域が発光ダイオードから離れた場所に位置するため、携帯電話機等のような小さな筐体には導光体が入りきらず、導光体の大きさが大きい分だけ筐体を大きく取らざるを得なかった。
【０００６】
また、ＬＣＤの大きさを導光体全体に広げると、発光ダイオード近傍の導光体において発光領域が交差しておらず暗所が生じる。従って、発光ダイオードの近傍で暗所が生じ、表示品位は必ずしも良いものとは言えない。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものでその目的は、光源からの光を効率良く導光板に取り込んで、光源近傍の表示品位を改善したバックライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードから点発光された光を面全体に発光させる導光板とを備えるバックライトユニットにおいて、前記導光板は前記発光ダイオードと対面する位置でＲ形状の入光端面を有し、前記入光端面は前記発光ダイオードからの前記光を散乱するように粗面で構成されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記入光端面の前記粗面はその粗さが変化するように構成されることを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記入光端面は前記発光ダイオードの発光面と略平行な第１の面から前記発光ダイオード側に面の傾きが傾くように複数の面から構成され、前記複数の面の各面は前記粗面で構成されるとともに前記第１の面から除々に前記粗面の粗さが少なくなるように構成されることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記各面のうち最も前記発光ダイオード側に傾いた面は前記粗さの最も少ない鏡面で構成されることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記入光端面は前記発光ダイオードの発光面と略平行な第１の面から前記発光ダイオード側に面の傾きが傾くように複数の面から構成され、前記複数の面の各面は前記粗面で構成されるとともに前記粗面の粗さは前記各面とも略同じに構成されることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明は、前記バックライトユニットにおいて、前記発光ダイオードは前記導光板の前記Ｒ形状の内部に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光源からの光を効率良く導光板に取り込んで、光源近傍の表示品位を改善したバックライトユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明が適用されるディスプレイユニット１の外観構成を示す図である。
【００１７】
ディスプレイユニット１は、反射シート１０と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）２０と、ＬＥＤ保持板２１と、導光板３０、及びＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）５０から構成される。図面上、最も上部に位置するＬＣＤ５０が人間の視点位置に最も近い位置である。
【００１８】
尚、ＬＥＤ２０と、ＬＥＤ保持板２１、及び導光板３０によりバックライトユニット４０が構成される。
【００１９】
反射シート１０は、最も下部に位置し、導光板３０から漏れた光を反射してＬＣＤ５０を照明する。また、反射シート１０は、携帯電話機を外部で使用するときに太陽光を反射してＬＣＤ５０を照明する機能もある。
【００２０】
ＬＥＤ２０は、発光素子でありＬＣＤ５０を照明する光源となる。尚、ＬＥＤ２０の形状は、横長、縦長、正方形など様々な形状がある。
【００２１】
ＬＥＤ保持板２１は、導光板３０の側面に沿ってＬＥＤ２０が配置されるように、ＬＥＤ２０を保持する。
【００２２】
導光板３０は、反射シート１０とＬＣＤ５０との間に設けられている。導光板３０は、ＬＥＤ２０から点発光された光が内部で反射することでＬＣＤ５０の面全体を照射する。そのため、導光板３０は、ＬＥＤ２０が位置する側面から離れるに従い除々にその厚さが薄くなるくさび形状と、平板形状がある。尚、導光板３０によって反射された光の一部は、反射シート１０側に向かうが、反射シート１０で反射されてＬＣＤ５０を照射する。
【００２３】
また、導光板３０には、ＬＥＤ２０と対向する位置にＲ形状の入光端面３１を備える。入光端面３１は、ＬＥＤ２０から発光された光が導光板３０に入光する導光板３０の面であり、図１に示すように導光板３０に対して凹状に形成される。
【００２４】
尚、ＬＥＤ２０は、図２に示すように、このＲ形状内に配置される。導光板３０の内側にＬＥＤ２０が配置されるため、携帯電話等の狭い筐体内にも本ディスプレイユニット１を配置させることができる。
【００２５】
更に、図１のディスプレイユニット１において、導光板３０とＬＣＤ５０との間に拡散シートやレンズシートを設けてもよい。
【００２６】
次に、導光板３０の入光端面３１について詳細に説明する。本実施例では、この端面３１をシボ状の粗面により構成している。ＬＥＤ２０からの入射光はこの粗面により導光板３０内で散乱する。従って、散乱した光は導光板３０全体を通るため、隣り合うＬＥＤ２０間において暗所が生じない。
【００２７】
図３（Ａ）は、導光板３０の入光端面３１を鏡面にしたとき、入射光に対する光路の例を示す図である。矢印が光路を示す。ＬＥＤ２０から発光された光は、鏡面を経由して導光板３０に入光する。導光板３０に入光した光路は鏡面の屈折率に依存するものの、入射光に対し略一直線に光路が形成される。従って、隣り合うＬＥＤ２０間で光路の届かない領域が存在し、暗所３２が発生する。
【００２８】
図３（Ｂ）は、導光板３０の入光端面３１をシボ状の粗面にしたときの入射光に対する光路の例を示す図である。図３（Ａ）と同様に矢印が光路を示す。ＬＥＤ２０からの入射光は導光板３０内において粗面により散乱する。従って、導光板３０内での光路はあらゆる方向に形成されるため、ＬＥＤ２０間で暗所３２は発生しない。よって、光源近傍の明暗による表示品位を改善することができる。
【００２９】
しかも、入光端面３１の形状をＲ形状としているため、ＬＥＤ２０から発光された光が入光端面３１のいずれの位置においても略直交するように入光し、入射光が反射する確率が低くなる。従って、ＬＥＤ２０から発光された光を有効に導光板３０に導くことができる。
【００３０】
また、入光端面３１をＲ形状とすることで、入光端面３１とＬＥＤ２０間の距離は非常に短くなり、図３（Ａ）のように半円状にした場合と比較して、高さ方向に発光した光が導光板３０に入光しないという事態を回避できる。
【００３１】
本実施例におけるシボ状の粗面を細かく見ると、ランダムに凹凸が存在し、更にその凹凸にクレータ状の細かな凹凸が存在する。このような粗面を有する入光端面３１は金型を特殊な加工により成型することで形成される。
【００３２】
入光端面３１をシボ状の粗面にしたときにどのように光が散乱するか、についてシュミレーションを行ってみた。この結果について以下説明する。
【００３３】
本シュミレーションでは、導光板３０の入光端面３１に対して複数のエリアに分割し、各エリアに各々異なる拡散度合いの粗面を有する複数のパターンでどのように光の強度が変化するかを調べた。図４（Ａ）、（Ｂ）はこの条件を示している。
【００３４】
図４（Ａ）は、各入光面エリアの位置関係を示す図である。即ち、入光端面３１を４つのエリアに左右対称に分割する。ＬＥＤ２０から発光された光と略直交する面を入力面エリア１とし、このエリア１に対して約「１０度」の傾きでＬＥＤ２０側に向いた面を入光面エリア２とする。更に、入光面エリア２に対して約「２０度」傾いた面を入光面エリア３、入光面エリア３に対して更に約「２０度」傾いた面を入光面エリア４とする。
【００３５】
図４（Ｂ）は、各パターンで各入光面エリアと拡散度合いとの関係を示す図である。縦軸は拡散度合いで、横軸は入光面エリアである。
【００３６】
「タイプＡ」は、入光面エリア１乃至４において、同じ拡散度合い「１００％」の粗面を有するタイプである。
【００３７】
「タイプＢ」は、入光面エリア１において、拡散度合い「１００％」、入光面エリア２から４に向かうに従い、除々にその拡散度合いを低くした粗面を有するタイプである。
【００３８】
「タイプＣ」も、入光面エリア１は拡散度合い「１００％」でありエリア４に向かうに従い除々にその拡散度合いを低くしているが、「タイプＢ」と比較して更に低い拡散度合いの粗面を有する。
【００３９】
「タイプＤ」や「タイプＥ」も略同様にエリア４に向かうに従い拡散度合いが低くなるものの、「タイプＥ」が最もその低くなる割合が多く、入光面エリア４では拡散度合い「０％」（略鏡面）となっている。
【００４０】
本シュミレーションは、各タイプにおいて、つまり夫々異なる粗さの粗面を有する入光端面３１において、どのように光の強度が変化するかについてのシュミレーションである。
【００４１】
「拡散度合い」について説明する。図５（Ａ）乃至（Ｃ）はその例を示す。拡散度合い「１００％」とは、入射光７０に対して略「１００％」散乱する場合である。但し、実際には、図５（Ａ）に示すように、反射光７１の「５％」を除いた「９５％」が導光板３０内で散乱する。
【００４２】
また、拡散度合い「５０％」とは、図５（Ｂ）に示すように、入射光７０に対して「５０％」が面内で拡散する場合である。入射光７０のうち「５％」が反射光７１として反射し、残りの「４５％」が導光板３０内を直進する。
【００４３】
更に、拡散度合い「０％」とは、図５（Ｃ）に示すように、入射光７０が面内で散乱しない場合である。入射光７０のうち「５％」が反射光７１として反射し、「９５％」が導光板３０内を直進することになる。鏡面と略同じ状態である。
【００４４】
つまり、「拡散度合い」とは、面の粗さを示す指標であって、面に対して直交した光が面内に入光するときにどれだけ直進せずに面内で拡散したかの割合いを示すものである。
【００４５】
次にこのような条件でのシュミレーション結果について説明する。図６は、「タイプＡ」の各角度（「ｄｅｇ」）における光の強度（「ｃｄ」）を示すものである。縦軸が光の強度で、横軸が角度を示す。ここで角度とは、図７に示すように、導光板３０の中心線３３に対する角度で、図面上時計周り方向が「＋」、反時計方向が「−」である。
【００４６】
比較対象として全ての入光面エリアが鏡面（拡散度合い「０％」）の場合を示す。全て鏡面のタイプを実線で示し、「タイプＡ」を点線で示す。
【００４７】
図６に示すように、角度「０」の近傍では、全て鏡面の方が「タイプＡ」より光の強度は大きな値となっている。つまり、導光板３０を直進する光の強度は、全て鏡面にしたほうが大きくなる。
【００４８】
しかし、角度「４０度」から「５０度」において、「タイプＡ」は緩やかに光の強度が少なくなっているが、全て鏡面の場合は急激に少なくなっている。この角度領域での光の強度の急激な落ち込みにより、丁度光源付近において人間の視覚に明暗を生じさせることになる。
【００４９】
つまり、導光板３０の入光端面３１を拡散度合い「１００％」の粗面にした方が、入光端面３１を全て鏡面にした場合よりも、丁度、ＬＥＤ２０による光源近傍における光の強度の落ち込みを低くすることができる。従って、光源近傍付近のＬＣＤ５０に表示される映像の表示品位は、粗面にした方が鏡面にした場合と比較してより良いものとなる。
【００５０】
図８は、「タイプＢ」の各角度に対する光の強度を示すシュミレーション結果である。「タイプＢ」は、前述したように、入射光に対して略直交する面（入光面エリア１）が最も拡散度合いを大きくし、ＬＥＤ２０側に除々に面を傾けるに従い拡散度合いを低くしたタイプのものである。
【００５１】
この場合も、全て鏡面にした場合と比較して角度「４０度」から「５０度」の領域で光の強度は緩やかに変化している。従って、光源近傍での映像の表示品位は高く保たれたものとなる。
【００５２】
この「タイプＢ」と、「タイプＡ」とを比較してみる。同じく角度「４０度」から「５０度」の領域に着目すると、光の強度は若干「タイプＢ」の方が「タイプＡ」より高くなっている。
【００５３】
つまり、この角度領域での光の強度は「タイプＢ」の方が高い分だけ、輝度が高くなる。従って、同じ個数のＬＥＤ２０があっても、除々に粗面を鏡面にした方が光源近傍の輝度が高くなる。
【００５４】
このことは、「タイプＣ」の結果を示す図９や、「タイプＤ」の結果を示す図１０、「タイプＤ」の結果を示す図１０、更に、「タイプＥ」の結果を示す図１１を見るとその傾向がはっきりする。
【００５５】
つまり、光源の存在する角度「４０度」から「５０度」の領域において、「タイプＣ」、「タイプＤ」、「タイプＥ」となるに従い、除々に光の強度、つまり輝度は高くなっていく。
【００５６】
入光端面３１の粗面の粗さは均一ではなく、ＬＥＤ２０からの入射光が略直交する面（ＬＥＤ２０の発光面と略平行な面）の拡散度合いを最も高くし（最も粗くし）、ＬＥＤ２０側に傾くに従いその面の拡散度合いを低して（粗さを除々に低くして）、最もＬＥＤ２０側に傾いた面での拡散度合いを最も低くすることで（粗さを最も低くすることで）、光源近傍の光の輝度を除々に高くすることができる。
【００５７】
「タイプＥ」の粗面を用いた場合に輝度が高いことから、各ＬＥＤ２０間のピッチを「タイプＡ」と比較して広くとることができる。各ＬＥＤ２０のピッチが離れた場合でも一定の光の強度を得ることができる。従って、ＬＥＤ２０の個数を少なくすることができるため、バックライトユニット４０、強いては、ディスプレイユニット１のコストを削減することができる。このようなタイプの粗面は、例えば携帯電話やＰＤＡなどの情報携帯端末に利用されることが好ましい。
【００５８】
一方で、「タイプＡ」の粗面を用いても各ＬＥＤ２０間のピッチを狭くとることで、輝度は高くなる。特に、図６乃至図１１には示されていないが、隣接するＬＥＤ２０からの光が角度「４０度」から「５０度」の領域に届くため、全体としてかなり高い輝度が得られる。
【００５９】
従って、隣接するＬＥＤ２０からの光を考慮すると、「タイプＡ」の粗面を用いてもピッチを狭くすることで、動画などの映像がＬＣＤ５０に表示されるのに十分な輝度を得ることができる。このようなタイプの粗面は、例えばカーナビゲーション装置のディスプレイに利用されることが好ましい。
【００６０】
以上から、導光板３０の入光端面３１を粗面とすることで、光源近傍の明暗をなくして表示品位を向上させることができる。更に、その粗面の粗さを面の角度に応じて変化させることで、光源近傍におけるＬＣＤ５０に表示される映像の輝度を変化させることができ、表示品位を向上させることもできる。
【００６１】
前述の例では、入光面エリアの位置関係に関し、入光面エリア２は入光面エリア１に対して約「１０度」傾け、入光面エリア３は入光面エリア２に対して約「２０度」、入光面エリア４も入光面エリア３に対して約「２０度」傾けた例で説明した。勿論、入光端面３１の各入光面はこれに限らず、除々にＬＥＤ２０側に傾けるように構成できればどのような角度でもよい。また、入光面エリアの個数も前述した例の「４個」に限らず、複数あれば何個でもよい。いずれの場合でも、前述の例と同様な作用効果を奏する。
【００６２】
また、前述の例では、ＬＥＤ２０が導光板３０の一方の側面に配置された方式で説明したが、それ以外にも例えば両側面にＬＥＤ２０が配置された方式でのバックライトユニット４０でもよい。ＬＥＤ２０と対面する位置でＲ形状のシボ状の粗面があれば前述の例と同様の作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本ディスプレイユニットは、例えば、携帯電話機やＰＤＡなどの情報携帯端末のディスプレイや、カーナビゲーション装置等の車載用のディスプレイに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１はディスプレイユニットの外観構成例を示す図である。
【図２】図２は導光板の入光端面にＬＥＤが配置された例を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は入光端面が鏡面の場合の光路の例、図３（Ｂ）は入光端面がＲ形状のシボ面の場合の光路の例を示す。
【図４】図４（Ａ）は各入光面エリアの位置関係、図４（Ｂ）は各タイプの入光面エリアと拡散度合いのとの関係、を示す図である。
【図５】図５（Ａ）は拡散度合い「１００％」の場合の光路の例、図５（Ｂ）は「５０％」の光路の例、図５（Ｃ）は「０％」の光路の例を示す。
【図６】図６はタイプＡの角度と光の強度との関係を示す図である。
【図７】図７は角度を説明するための概念図である。
【図８】図８はタイプＢの角度と光の強度との関係を示す図である。
【図９】図９はタイプＣの角度と光の強度との関係を示す図である。
【図１０】図１０はタイプＤの角度と光の強度との関係を示す図である。
【図１１】図１１はタイプＥの角度と光の強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  ディスプレイユニット、１０  反射シート、２０  ＬＥＤ（発光ダイオード）、２１  ＬＥＤ保持板、  ３０  導光板、３１  入光端面、３２  暗所、３３  中心線、４０  バックライトユニット、５０  ＬＣＤ、７０  入射光、７１  反射光
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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