JP2000089031A - バックライト装置および面発光装置 - Google Patents

バックライト装置および面発光装置

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JP2000089031A JP10257131A JP25713198A JP2000089031A JP 2000089031 A JP2000089031 A JP 2000089031A JP 10257131 A JP10257131 A JP 10257131A JP 25713198 A JP25713198 A JP 25713198A JP 2000089031 A JP2000089031 A JP 2000089031A
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Hidetoshi Ito
秀敏 伊藤
Katsutoshi Hibino
克俊 日比野
Yoichi Tsuchiya
洋一 土屋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】導光板を薄型化すると、冷陰極管と導光板の結
合効率の低下から輝度が低下する。 【解決手段】従来の陰極管の代わりに棒状の光学素子を
配置し、その端面より点光源の光を入射して、棒状光学
素子の長手方向に一様な光を出射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バックライト装置
および面発光装置に関し、例えば、液晶ディスプレイ等
に用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】現在広く使用されているバックライト装
置は、図7に示すような導光体方式で、主に、導光板
1、陰極線管等による光源11、拡散板12、レンズフ
ィルム13a、13bからなる。最近、バックライト装
置は、携帯機器に用いられるものが多くなり、薄型化が
望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導光板
を薄型化したとしても、陰極線管の径を小さくするには
限界がある。したがって、導光板をあまり薄型化する
と、導光板に入射しない漏れの光量が多くなり、導光板
の輝度が低下してしまう。このため、従来の方法では、
バックライト装置の薄型化には限界があった。
【0004】そこで、本発明は、輝度低下を抑制しなが
ら導光板の薄型化を可能とすること、これによってバッ
クライト装置の薄型化を効率よく達成することを課題と
するものである。なお、この課題は、バックライト装置
のみならず、それ以外の面発光装置にも適用されるもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
幅広の側面から入射された光を上方の光出射面に導く導
光板を有するバックライト装置において、前記光入射面
に対しほぼ平行な状態で対向する第1の面およびこの第
1の面に対し前記光入斜面の長手方向に沿って傾斜した
第2の面とを有する導光部材と、この導光部材の先太側
の端部から当該導光部材内に光を入射させる光源とを有
することを特徴とする。
【0006】請求項2に係る発明は、請求項1におい
て、前記第2の面に反射層を配したことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1または2において、前
記第2の面に前記導光板の入射面の長手方向にほぼ垂直
な複数の溝が形成し、この溝の間隔を前記先太側の端部
から離れるに従って小さくしたことを特徴とする。
【0007】請求項4に係る発明は、請求項3におい
て、前記溝の断面形状を三角形状としたことを特徴とす
る。請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れかにお
いて、前記光源から前記導光部材を介して前記導光板に
至る光の経路内に波長変換体を設けたことを特徴とす
る。
【0008】請求項6に係る発明は、請求項3〜5の何
れかにおいて、溝と溝の間の平坦部にて反射された光が
その後第1の面で反射されるように、光源の光軸と導光
部材との配置を設定したことを特徴とする。請求項7に
係る発明は、請求項1〜6の何れかにおいて、導光部材
には第2の面と先太側に端部が2つ形成されているとと
もに、各先太側の端部から当該導光部材内に光を入射さ
せるための光源が2つ配されていることを特徴とする。
【0009】請求項8に係る発明は、請求項1〜7の何
れかにおいて、導光板と導光部材は、導光板の側面と第
1の面とを合わせるようにして一体成形されていること
を特徴とする。請求項9に係る発明は、点光源から入射
された光を面発光として出射する面発光装置であって、
幅広の側面、この側面にほぼ垂直な上面およびこのこの
上面に対し前記側面から離れるに従って接近する下面と
を有する導光板と、前記側面に対しほぼ平行な状態で対
向する第1の面およびこの第1の面に対し前記側面の長
手方向に沿って傾斜した第2の面とを有する導光部材
と、この導光部材の先太側の端部から当該導光部材内に
光を入射させる点光源とを有することを特徴とする。
【0010】請求項10に係る発明は、請求項6におい
て、前記下面および前記第2の面には反射層が配されて
いることを特徴とする。請求項11に係る発明は、請求
項9または10において、前記側面の長手方向にほぼ垂
直な複数の溝を前記第2の面に形成し、この溝の間隔を
前記先太側の端部から離れるに従って小さくしたことを
特徴とする。
【0011】請求項12に係る発明は、請求項9〜11
の何れかにおいて、前記側面の長手方向にほぼ平行な複
数の溝を前記下面に形成し、この溝の間隔を前記側面か
ら離れるに従って小さくしたことを特徴とする。請求項
13に係る発明は、請求項11または12において、前
記溝の断面形状を三角形状としたことを特徴とする。
【0012】請求項14に係る発明は、請求項9〜13
の何れかにおいて、前記光源から前記導光部材を介して
前記導光板に至る光の経路内に波長変換体を設けたこと
を特徴とする。請求項15に係る発明は、請求項11〜
14の何れかにおいて、溝と溝の間の平坦部にて反射さ
れた光がその後第1の面で反射されるように、光源の光
軸と導光部材との配置を設定したことを特徴とする。
【0013】請求項16に係る発明は、請求項9〜15
の何れかにおいて、導光部材には第2の面と先太側に端
部が2つ形成されているとともに、各先太側の端部から
当該導光部材内に光を入射させるための光源が2つ配さ
れていることを特徴とする。請求項17に係る発明は、
請求項9〜16の何れかにおいて、導光板と導光部材
は、導光板の側面と第1の面とを合わせるようにして一
体成形されていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
に基づいて説明する。図1は本発明の第一の実施の形態
のバックライト装置を示す模式図で、(a)は斜視図、
(b)は上面図である。図において、導光板1の光の入
射面1aに対向した位置には棒状光学素子2が配されて
いる。棒状光学素子2は、アクリル樹脂、ポリカーボネ
イト樹脂等の光透過性の良い合成樹脂よりなる。また棒
状光学素子2の光の入射面2aに対向する位置には点光
源3が配されている。点光源3は具体的には青色のLE
Dであるが、これに代えて白色のLEDとしても良い。
【0015】図2は、図1の詳細を示す図である。棒状
光学素子2は、点光源からの光が入射される面2aと、
導光板1の入射面1aに平行な面2cと、この面2cに
対して傾斜した面2bとを備えたクサビ形の形状となっ
ている。ここで、面2bには、アルミ蒸着等により反射
膜が付されている。なお、この反射膜は、面2bの他
に、上面、下面および先細側の端面に付するようにして
もよい。
【0016】また、面2bには、面2cの長手方向にほ
ぼ垂直になるように複数の溝21が形成されている。溝
21の断面形状は、たとえば二等辺三角形状とすれば良
い。光源3から棒状光学素子2に入射された光31aや
31bは、かかる溝21によって反射方向が面2cに向
かうように持ち上げられ、これにより面2cから出射さ
れる。一方、溝と溝の間の平坦部に光が入射された場合
には、その反射光は面2cによって再び反射される。そ
の後、かかる反射は、図3に示すように、光が溝21に
達するまで繰り返される。そして、溝21に達すること
で、上記のように面2cから出射される。
【0017】ここで、仮に溝と溝の間隔を一様とした場
合には、点光源3から棒状光学素子2に入射された光
は、点光源3に近い位置ほど面2cから多く出射されて
しまう。かかる不都合を防止するために、溝と溝の間の
間隔は、点光源3に近いほど広く、遠いほど狭く設定さ
れている。このように溝の間隔を設定すれば、点光源か
らの光は棒状光学素子2の先細部の方に到達しやすくな
る。これにより、面2cから出射される光量をほぼ一様
とすることができる。
【0018】ところで、点光源3の光軸は、溝と溝の間
の平坦部と面2cとによって繰り返し反射されるよう
に、傾き角を設定する必要がある。図4にかかる傾き角
を設定するための原理図を示す。図において、光軸の傾
き角をγ、入射光線の屈折角をδ、面2cに対する光の
入射角をβ、面2aと面2cの挟角をαとすると、入射
角βは次式で表される。
【0019】β=(π/2)−(2α+δ) ここで、δは、n2sinγ=n1sinδを満たす。かかる入
射角βが全反射のための臨界角β0よりも大きければ、
光は面2cによって反射されることになる。かかる臨界
角β0は、棒状光学素子2の屈折率をn1、空気の屈折
率をn2とすると、 β0=sin-1(n2/n1) である。よって、光が面2cによって反射される条件
は、β≧β0であるので、光源の傾き角γは、次式を満
たす必要がある。
【0020】γ≦sin-1[(n1/n2)・sin{(π/
2)−2α−sin-1(n2/n1)}] 次に、導光板1の構成を図5を用いて説明する。図5
は、図1のバックライト装置の側面図である。図の通
り、導光板1は、下面1bが上面1cに対して傾斜した
クサビ形状をしている。かかる導光板1は、上記棒状光
学素子2と同様、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂
等の光透過性の良い合成樹脂よりなる。また、下面1b
には、アルミ蒸着等により反射膜が付されている。さら
に、下面1bには、入射面1aの長手方向にほぼ平行な
溝11が形成されている。溝11の断面形状は、たとえ
ば二等辺三角形状とすれば良い。
【0021】また、溝と溝の間の間隔は、入射面1aに
近いほど広く、遠いほど狭く設定されている。このよう
にすることにより、上記棒状光学素子2の場合と同様、
入射面1aから導光板1に入射された光を導光板1の先
細側の端部に到達させ、上面1cから出射される光を上
面全体に渡って一様とすることができる。なお、溝11
の作用は、上記棒状光学素子2における溝21と同様、
導光板1内を進行する光を上面1c側に持ち上げ、上面
1cから出射させるものである。
【0022】以上、バックライト装置の実施の形態を説
明したが、かかるバックライト装置によれば、従来装置
のように陰極線管を用いず、点光源を採用できるので、
導光板1と棒状光学素子2の厚みを、陰極線管の寸法に
制限されることなく薄型化することができる。なお、本
発明に係る実施の形態は、上記に限られるものではな
く、種々の変更が可能である。たとえば、棒状光学素子
2の端面または、点光源3と棒状光学素子2の間に、集
光作用のある光学素子を設けても良い。
【0023】また、上記実施の形態に係る光源は単色の
青色LEDであるので、カラー表示用のバックライト装
置として用いることができない。そこで、カラー表示用
とするためには、棒状光学素子2の端面、又は、点光源
3と棒状光学素子2の間、又は、棒状光学素子2と導光
板1との間等に波長変換素子を配し、白色に近い波長帯
域に変換するようにすればよい。波長変換素子として
は、たとえば、蛍光色素を含有した樹脂プレートを用い
ることができる。
【0024】さらに、上記実施の形態では、光源を1つ
のみ配する構成としたが、これに代えて光源を2つ配す
るようにしても良い。図6にその構成例を示す。導光板
1の光入射面1aに対向して棒状光学素子20が配され
ている。また棒状光学素子の入射面20a1、20a2
に対向する位置に、それぞれ点光源301、302が配
されている。また、棒状光学素子20は、出射面20c
が導光板1の入射面1aに平行で、点光源3に近い両端
面側が広く、点光源301、302から遠い中央側が狭
くなるように、光の反射面20bがV字形となってい
る。また、反射面20bには、上記第1の実施形態と同
様、複数の溝が形成されている。かかる実施形態の作用
は、上記の実施形態と同様である。
【0025】なお、上述した各実施の形態では、棒状光
学素子と導光板とを別体としたが、これらを一体にて形
成しても良い。たとえば、図1に示す実施の形態では、
入射面1aと面2cとを接合するように一体成形すれば
良い。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来例の
ように陰極線管を用いず、点光源を採用できるので、導
光板の厚みを、陰極線管の寸法に制限されることなく薄
型化することができる。また、副次的には、冷陰極管を
用いずに光源のLED化等を用いることにより、インバ
ータ回路が削減でき、低消費電力化を実現できるとの効
果も達せられる。さらに、DC電源のみので駆動でき、
制御を容易とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成を示す図
【図2】本発明の実施の形態の詳細を示す図
【図3】本発明の実施の形態の詳細を示す図
【図4】本発明の実施の形態の原理を説明する図
【図5】本発明の実施の形態の構成を示す図
【図6】本発明の他の実施形態を示す図
【図7】従来技術の基本構成を示す図
【符号の説明】
1 導光板 1a 入射面 11 溝 2 棒状光学素子 2a 入射面 2b 反射面 2c 出射面 20a1 入射面 20a2 入射面 20b 反射面 20c 出射面 21 溝 3 点光源 301 点光源 302 点光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 洋一 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 2H038 AA52 AA55 BA03 BA10 BA45 5C096 AA22 BA02 CC06 CD02 CD05 CD33 CD42 CD43 CD53 CE02 CE25 5F041 DC91 EE23 EE25 FF11 5G435 AA00 CC12 EE27 FF03 FF08 GG23 GG27 HH02

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 幅広の側面から入射された光を上方の光
    出射面に導く導光板を有するバックライト装置におい
    て、前記光入射面に対しほぼ平行な状態で対向する第1
    の面およびこの第1の面に対し前記光入斜面の長手方向
    に沿って傾斜した第2の面とを有する導光部材と、この
    導光部材の先太側の端部から当該導光部材内に光を入射
    させる光源とを有することを特徴とするバックライト装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記第2の面には反
    射層が配されていることを特徴とするバックライト装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、前記第2の
    面には、前記導光板の入射面の長手方向にほぼ垂直な複
    数の溝が形成されており、この溝の間隔を前記先太側の
    端部から離れるに従って小さくしたことを特徴とするバ
    ックライト装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記溝の断面形状は
    三角形状であることを特徴とする請求項3に記載のバッ
    クライト装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記光
    源から前記導光部材を介して前記導光板に至る光の経路
    内に波長変換体を設けたことを特徴とするバックライト
    装置。
  6. 【請求項6】 請求項3〜5の何れかにおいて、溝と溝
    の間の平坦部にて反射された光がその後第1の面で反射
    されるように、光源の光軸と導光部材との配置を設定し
    たことを特徴とするバックライト装置。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6の何れかにおいて、導光部
    材には第2の面と先太側に端部が2つ形成されていると
    ともに、各先太側の端部から当該導光部材内に光を入射
    させるための光源が2つ配されていることを特徴とする
    バックライト装置。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7の何れかにおいて、導光板
    と導光部材は、導光板の側面と第1の面とを合わせるよ
    うにして一体成形されていることを特徴とするバックラ
    イト装置。
  9. 【請求項9】 点光源から入射された光を面発光として
    出射する面発光装置であって、幅広の側面、この側面に
    ほぼ垂直な上面およびこのこの上面に対し前記側面から
    離れるに従って接近する下面とを有する導光板と、前記
    側面に対しほぼ平行な状態で対向する第1の面およびこ
    の第1の面に対し前記側面の長手方向に沿って傾斜した
    第2の面とを有する導光部材と、この導光部材の先太側
    の端部から当該導光部材内に光を入射させる点光源とを
    有することを特徴とする面発光装置。
  10. 【請求項10】 請求項6において、前記下面および前
    記第2の面には反射層が配されていることを特徴とする
    面発光装置。
  11. 【請求項11】 請求項9または10において、前記第
    2の面には、前記側面の長手方向にほぼ垂直な複数の溝
    が形成されており、この溝の間隔を前記先太側の端部か
    ら離れるに従って小さくしたことを特徴とする面発光装
    置。
  12. 【請求項12】 請求項9〜11の何れかにおいて、前
    記下面には、前記側面の長手方向にほぼ平行な複数の溝
    が形成されており、この溝の間隔を前記側面から離れる
    に従って小さくしたことを特徴とする面発光装置。
  13. 【請求項13】 請求項11または12において、前記
    溝の断面形状は三角形状であることを特徴とする面発光
    装置。
  14. 【請求項14】 請求項9〜13の何れかにおいて、前
    記光源から前記導光部材を介して前記導光板に至る光の
    経路内に波長変換体を設けたことを特徴とする面発光装
    置。
  15. 【請求項15】 請求項11〜14の何れかにおいて、
    溝と溝の間の平坦部にて反射された光がその後第1の面
    で反射されるように、光源の光軸と導光部材との配置を
    設定したことを特徴とするバックライト装置。
  16. 【請求項16】 請求項9〜15の何れかにおいて、導
    光部材には第2の面と先太側に端部が2つ形成されてい
    るとともに、各先太側の端部から当該導光部材内に光を
    入射させるための光源が2つ配されていることを特徴と
    するバックライト装置。
  17. 【請求項17】 請求項9〜16の何れかにおいて、導
    光板と導光部材は、導光板の側面と第1の面とを合わせ
    るようにして一体成形されていることを特徴とするバッ
    クライト装置。
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