JP2000149635A - 面照明装置及びこの面照明装置を用いた表示装置 - Google Patents
面照明装置及びこの面照明装置を用いた表示装置Info
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Abstract
成で輝度分布が良好な面照明装置、およびこれを用いて
表示が良好な表示装置の提供を目的とする。 【解決手段】 導光板2の導光部3に貫通孔または凹状
孔よりなる光拡散孔3bを設け、LED光源1から照射
される光が、この光拡散孔3bの周面により全反射され
る光と、この光拡散孔3bの中央部付近を貫通する光と
に分離され、この導光板2内に取り込んだ光が導光板2
の幅方向に広がり有したものとすることにより輝度分布
の均一化を図る。
Description
面から照明する面照明装置に係り、特に発光ダイオード
(以下、「LED」と称する)等の点状光源を用いた面
照明装置及びこの面照明装置を利用した表示装置に関す
る。
テム等の液晶表示装置のバックライトとして用いられる
面照明装置は、小型、低消費電力であることからチップ
形状のLEDを用いた点状光源が使われている。さらに
最近では各種携帯情報端末、デジタルカメラ、ビデオカ
メラ等の携帯機器の表示部についても、その面照明装置
が、小型化、電池の長寿命化、耐衝撃性向上等のため、
冷陰極管を用いたものからLED光源に遷移しつつあ
る。
置に関しては多様な構成がある。例えば、特公平3−3
2075号公報に記載されているように、液晶表示体の
背面側に上面発光のLED光源を配置して液晶表示体の
裏面に向かって直接的に光を照射して照明を行うものが
ある。しかしながら、装置の薄型化や液晶表示素子の背
面における電子回路設置上の問題等から、携帯電話等の
液晶表示装置のバックライトとしては、この液晶表示体
の背面側に直接LED光源を配置するものは少なくなっ
ている。これに対して、携帯電話等の液晶表示装置のバ
ックライトとしては、液晶表示素子の表示面の外側にL
ED光源を配置する方法が多くとられており、例えば特
公平5−21233号公報のその記載がある。これはユ
ニットの表示面の外側に上面発光のLED光源を配置し
て反射面と樹脂板を用いて光を液晶表示ユニットの下方
に導くことによって照明するというものである。
LED光源を配置した一例を、従来の面照明装置として
図8、図9を用いて説明する。
同縦断面図であり、1はLED光源、2は導光板、3は
導光板2の導光部、3aは導光部3の入射面、4は導光
板2の発光部、5は発光部4の下面に形成された散乱
部、5aは乳白色〜白色インクで散乱部5に印刷された
散乱ドット、6は反射シート、7は拡散シート、8は導
光板2と反射シート6と拡散シート7を保持するホルダ
ー、9はホルダー8に形成された反射面である。
から発せられた光は反射面9により反射された後導光部
3の入射面3aから導光板2の内部に入射する。この導
光板2の内部に入射した光は散乱部5により一部は乱反
射されて発光部4から出射し、また一部は散乱部5を透
過して反射シート6により反射され再度導光板2の内部
に入射後発光部4から出射される。発光部4から出射さ
れた光は、拡散シート7により光の進行方向を乱される
ことにより若干の輝度分布の一様化が図られる。
は、LED光源1が点状光源であるため、もしLED光
源1が図8において高さ方向の中央に1個だけである
と、その部分だけが高輝度となる。したがって、発光部
4の明るさのむらである輝度分布が大きくなり、図8に
おけるA部近傍が暗くなる傾向にある。特に、この輝度
分布は照明すべき面積が拡大すれば顕著になる。このよ
うな輝度分布が生じると、液晶表示素子等のバックライ
トとして用いる場合、表示文字等が見難くなり、さらに
は暗くて認識できない表示部分を生じることにもなる。
この問題を解決するために、LED光源1の使用個数を
増やし、LED光源1の配置間隔を小さくすることによ
り、面照明装置の輝度分布を改善するという手段が従来
とられてきた。
話等の携帯機器の液晶表示装置において、その面照明装
置のLED光源1の使用個数を増やすと、消費電力の増
加のみならず、LED光源1の実装関連の煩雑さや製造
コストの上昇を招いてしまう。
て、図8においてBで示す寸法すなわち導光板2の導光
部3を光の入射方向に長くしておき、光が充分拡散され
た後で光を発光部4から出射させる構成としたものも既
に提案されている。ところが、導光板2が長くなり装置
全体も大きくなってしまうので、小型化への対応ができ
なくなる。
等の点状光源の使用数が少なくても簡易な構成で輝度分
布が良好な面照明装置を提供するとともに、背面の照明
としてLED等の点状光源の使用数が少なくても液晶表
示素子の表示を明瞭に認識できる表示装置を提供するこ
とにある。
め、本発明の面照明装置は、発光ダイオード等よりなる
点状光源と、前記点状光源からの入射光を導入して面状
に広げる導光部と、前記導光部からの光を面状に放出す
る発光部とを備え、前記導光部に、入射光を前記発光部
に向けて拡散させる貫通孔または凹状孔の光拡散孔を1
個以上設けたことを特徴とする。
となく、LED光源の入射光の広がりを大きくでき、こ
れにより輝度分布を良好にできる面照明装置を得ること
ができる。
の背面側に、先の面照明装置を、前記光拡散孔が前記液
晶表示素子の表示面と重ならない位置関係として配置し
たことを特徴とする。
も導光板等の大型化を図る必要がなく、輝度分布の均一
化が図られるため、液晶表示素子の表示を明瞭に認識で
きる表示装置を得ることができる。
イオード等よりなる点状光源と、前記点状光源からの入
射光を導入して面状に広げる導光部と、前記導光部から
の光を面状に放出する発光部とを備え、前記導光部に、
入射光を前記発光部に向けて拡散させる貫通孔または凹
状孔の光拡散孔を1個以上設けたことを特徴とする面照
明装置であり、導光板の導光部に入射した点状光源の光
の一部が光拡散孔の側壁にて反射し、導光板の幅方向に
光が拡散することにより輝度分布を均一にできるという
作用を有する。
開口断面形状がほぼ円形であることを特徴とする請求項
1記載の面照明装置であり、貫通孔または凹状孔よりな
る光拡散孔の開口断面が略円形であるため、これらの部
分と導光板の屈折率の差に起因する臨界角を境にして、
導光部に入射した点状光源の光の一部が反射と透過を生
じ、これにより導光板の幅方向に光が拡散して輝度分布
を均一にできるという作用を有する。
半径の異なる2つ以上の異径孔の組合せであることを特
徴とする請求項1記載の面照明装置であり、半径の異な
る異径孔を組み合わせて光拡散孔を構成することによ
り、導光板の厚み方向で入射光の拡散具合が調節できる
ため、より一層輝度分布を均一にできるという作用を有
する。
開口断面形状が2つ以上の略円弧を組み合わせであるこ
とを特徴とする請求項1記載の面照明装置であり、2つ
以上の略円弧を組み合わせて光拡散孔を構成することに
より、光拡散孔に入射し透過する光の進行方向を導光板
幅方向に広げることができ、輝度分布を均一にできると
いう作用を有する。
入され導光部で面状に広げられた入射光の強度分布の高
い領域に設けられた光拡散孔の孔面積が、点状光源から
導入され導光部で面状に広げられた入射光の強度分布の
低い領域に設けられた光拡散孔の孔面積より大きくした
ものであり、点状光源の明るさが強くなる入射光の強度
分布の高い領域に大きな光拡散孔による強い散乱効果が
得られ、点状光源の明るさが弱くなる入射光の強度分布
の低い領域に小さな光拡散孔による弱い散乱効果が得ら
れるため、これが合成されて導光板の幅方向に光が一様
に拡散し、発光部における輝度分布を均一にできるとい
う作用を有する。
背面側に、請求項1から5のいずれかに記載の面照明装
置を、前記光拡散孔が前記液晶表示素子の表示面と重な
らない位置関係として配置したことを特徴とする表示装
置であり、面照明装置における導光板の導光部に入射し
た点状光源の光の一部が光拡散孔の側壁にて反射し、導
光板の幅方向に光が拡散することにより輝度分布の均一
化が図られることにより液晶表示素子の表示を明瞭に認
識できるという作用を有する。
1,2,3,4,5,6及び7を用いて説明する。
態1における面照明装置の平面図、図2は同縦断面図で
ある。なお、図8及び図9に示した従来の技術と同じ構
成部材については共通の符号で指示する。
光ダイオードよりなるLED光源、2はポリカーボネイ
ト樹脂やアクリル樹脂などの高透明材料からなる導光
板、3は導光板2の導光部、3aは導光部3の入射面、
4は導光板2の発光部、5は発光部4の下面に形成され
た散乱部、5aは乳白色〜白色インクで散乱部5に印刷
された散乱ドット、6は高反射率の反射シート、7は拡
散シート、8は導光板2と反射シート6と拡散シート7
を保持するホルダー、9はホルダー8に形成された反射
面である。
はLED光源1の数を除いて従来の技術のものと同様で
あるが、本発明においては、導光部3に貫通孔として開
けた光拡散孔3b備える点が相違している。また、散乱
部5は多数印刷された散乱ドット5aにより散乱作用を
持たせてあり、面照明装置の輝度むらをより低減するた
め、LED光源1から遠ざかるにつれ散乱ドット5aの
印刷面積比率を上げている。なお、散乱ドット5aに代
えて、微少な突起または窪みを多数形成することにり散
乱作用を持たせるようにしてもよい。
られた光の多くは、反射面9により反射された後導光部
3の入射面3aから導光板2の内部に入射し、入射した
光の一部は貫通孔よりなる光拡散孔3bの周壁に当た
る。光拡散孔3bの周壁に当たった光の中で、光拡散孔
3bの周壁に対する光の入射角が屈折率差に起因する臨
界角以下となる光は、光拡散孔3bの周壁を透過して光
拡散孔3b中へ入り、再度光拡散孔3bの周壁を透過し
て導光板2内へ入ってくる。また、光拡散孔3bの周壁
に当たった光の中で、光拡散孔3bの周壁に対する光の
入射角が臨界角以上の光は、光拡散孔3bの周壁で全反
射し、図1のA部に進む。更に、光拡散孔3bの周壁に
当たらなかった光、および光拡散孔3bの周壁を透過し
た光、および光拡散孔3bの周壁に当たり反射した光の
3種類の光は、この後に散乱部5により光の一部は乱反
射され発光部4から出射し、また光のある一部は散乱部
5を透過し反射シート6により反射され発光部4から出
射される。これらの3種類の光の中で、光拡散孔3bの
周壁に当たって反射した光は、もしも光拡散孔3bが中
実であれば暗くなる図1のA部を照射する。発光部4か
ら出射された光は、拡散シート7により光の進行方向を
乱されることによりさらにの輝度分布の一様化が図られ
る。
の平面形状を円形としたが、これは導光板2の金型製作
時に光拡散孔の作製が容易であることが一つの理由であ
る。そして、貫通孔または凹状孔よりなる光拡散孔3b
の平面形状が円形であるが故に、これらの部分と導光板
2の屈折率の差に起因する臨界角を境にして、導光部3
に入射した点状光源の光の一部が反射と透過を生じ易く
することができる。しかしながら、光の導光設計上、光
拡散孔3bの平面形状を三角錐や直方体等の多角形にし
ても同様の効果が得られるものもある。
板(図示せず)から浮かせた構成を説明したが、たとえ
ば携帯電話に好適に利用できるようにするため、図3に
示すように、側面発光型のLED光源1を用いるように
してもよい。このような構成では、反射面9を介さずに
直接導光板2の入射面3aにLED光源1の光を入射さ
せることができ、図1及び図2の例と同様の効果が得ら
れる。
bを貫通孔としたが、必ずしも貫通させる必要はなく、
凹状孔としてもよい。凹状孔とした場合、貫通孔の場合
輝度がやや低くなる傾向にある図1のB部を明るくする
ことが可能となり、凹状孔の深さの設定により輝度分布
の調整が可能となる。
態2における面照明装置の導光板2の斜視図である。
bの断面は一様な内径の円ではなく、内径の異なる孔を
上下に配列した異径孔としている。このように光拡散孔
3bを異径孔とすることで、入射光の拡散具合を導光板
2の厚み方向で、上部分では弱く下部分では強くといっ
たように調節できるため、より一層輝度分布の均一化が
図られる。
態3における面照明装置の平面図であり、実施の形態1
で示したものと同じ構成部材については共通の符号で指
示する。
面の形状は円弧を2つ合わせLED光源1からの光の透
過路の中で幅を広げて展開させたものである。このよう
な開口断面の形状とすることにょって、光拡散孔3bに
入射して透過する光の進行方向を導光板2の幅方向に広
げることができ、輝度分布の均一化が図られる。
態4における面照明装置の平面図であり、光拡散孔3b
についての構成以外は先の例と全く同様である。
央に大径の及びその左右に小径の光拡散孔3bを3個配
列したものである。すなわち、LED光源1から導入さ
れ導光部3で面状に広げられた入射光の強度分布の高い
領域に設けられた大径の光拡散孔3bの孔面積が、LE
D光源1から導入され導光部3で面状に広げられた入射
光の強度分布の低い領域に設けられた小径の光拡散孔3
bの孔面積より大きくなっている。このため導光板2に
入射した光は、LED光源1の明るさが強くなる導光部
3の中央側で大きな光拡散孔3bにより強く散乱され、
LED光源1の明るさが弱くなる導光部3の端に近い側
で小さな光拡散孔3bにより弱く散乱される。そして、
これらの強く散乱された光と弱く散乱された光とが合成
されて、導光板2の幅方向に光が一様に拡散し、発光部
4における輝度分布の均一化が図られる。
態5における表示装置の縦断面図である。
の形態1で示した面照明装置の構成部材であり、その詳
細は既に説明した通りである。そして、本発明の表示装
置は、実施の形態1で説明した面照明装置の上に液晶表
示素子10を搭載し、その表面の表示面部11から液晶
表示を可能としたものである。
孔よりなる光拡散孔3bを備えていて、先に説明したよ
うに点状光源の光の一部が導光板の幅方向に拡散するこ
とにより、照明光の輝度分布の均一化が図られる。した
がって、この照明光すなわちバックライトによる光の輝
度分布が、液晶素子10の表示面部11において均一に
なるために、液晶表示素子の文字や数字等の表示が見や
すくなり、明瞭に認識できる。
が、(実施の形態1)〜(実施の形態5)ではLED光
源1を、単一のLEDチップが実装されたものとして記
述したが、異なる発光波長を有するLEDチップを複数
個実装した光源とすることもできる。この光源を用いる
と、機器からの制御信号に応じて発光色が変化可能な面
照明装置が実現できる。また、上記実施の形態ではLE
D光源1が一個として説明したが、照明すべき面積が大
きくなった場合、LED光源1を複数にすることも当然
考えられる。
を備えることにより、光の発光部における輝度分布を均
一にできるという効果を有する。
が略円形であるから、光の発光部における輝度分布をさ
らに均一化できるという効果を有する。
る異径孔の組合せとすることによって、より一層、輝度
分布を均一にできるという効果を有する。
が2つ以上の略円弧を組み合わせたものであるから、光
の発光部における輝度分布が均一になるという効果を有
する。
れ導光部で面状に広げられた入射光の強度分布の高い領
域に設けられた光拡散孔の孔面積が、点状光源から導入
され導光部で面状に広げられた入射光の強度分布の低い
領域に設けられた光拡散孔の孔面積より大きくしている
から、光の発光部における輝度分布が均一になるという
効果を有する。
備えた面照明装置を備えることによって、点状光源の使
用数を少なくでき、液晶表示素子の表示を明瞭に認識で
きるという効果を有する。
面図
断面図
ける面照明装置の縦断面図
光板の斜視図
面図
面図
面図
Claims (6)
- 【請求項1】発光ダイオード等よりなる点状光源と、前
記点状光源からの入射光を導入して面状に広げる導光部
と、前記導光部からの光を面状に放出する発光部とを備
え、前記導光部に、入射光を前記発光部に向けて拡散さ
せる貫通孔または凹状孔の光拡散孔を1個以上設けたこ
とを特徴とする面照明装置。 - 【請求項2】前記光拡散孔の開口断面形状がほぼ円形で
あることを特徴とする請求項1記載の面照明装置。 - 【請求項3】前記光拡散孔は半径の異なる2つ以上の異
径孔の組合せであることを特徴とする請求項1記載の面
照明装置。 - 【請求項4】前記光拡散孔の開口断面形状が2つ以上の
略円弧を組み合わせであることを特徴とする請求項1記
載の面照明装置。 - 【請求項5】前記点状光源から導入され前記導光部で面
状に広げられた入射光の強度分布の高い領域に設けられ
た前記光拡散孔の孔面積が、前記点状光源から導入され
前記導光部で面状に広げられた入射光の強度分布の低い
領域に設けられた前記光拡散孔の孔面積より大きくした
ことを特徴とする請求項1記載の面照明装置。 - 【請求項6】液晶表示素子の背面側に、請求項1から5
のいずれかに記載の面照明装置を、前記光拡散孔が前記
液晶表示素子の表示面と重ならない位置関係として配置
したことを特徴とする表示装置。
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