JP2001110224A - 面発光装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
- G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
- G02B6/0018—Redirecting means on the surface of the light guide
-
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- G02B6/002—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces
- G02B6/0021—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces for housing at least a part of the light source, e.g. by forming holes or recesses
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 輝度が高く、均一な輝度を得ることができる
面発光装置の提供。 【解決手段】 紡錘形の光量分布のLED1と、照明光
を側壁面から入射して平行な面内の光束を矩形発光面1
0から出射するために光導光材料から成形される導光板
3を備えた面発光装置であって、側壁面4の上下の長辺
から外側に向けて次第に広がる第1の傾斜面5,5と、
側壁面4の左右の短辺から外側に向けて次第に狭まる第
2の傾斜面6,6と、LED1を取り囲む形状部7とを
一体成形する。
面発光装置の提供。 【解決手段】 紡錘形の光量分布のLED1と、照明光
を側壁面から入射して平行な面内の光束を矩形発光面1
0から出射するために光導光材料から成形される導光板
3を備えた面発光装置であって、側壁面4の上下の長辺
から外側に向けて次第に広がる第1の傾斜面5,5と、
側壁面4の左右の短辺から外側に向けて次第に狭まる第
2の傾斜面6,6と、LED1を取り囲む形状部7とを
一体成形する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は面発光装置に係り、
特に液晶パネルの裏面に配置され、暗所での液晶パネル
の表示を見易くする液晶用面発光バックライトに好適な
技術に関するものである。
特に液晶パネルの裏面に配置され、暗所での液晶パネル
の表示を見易くする液晶用面発光バックライトに好適な
技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶用バックライトに要求される条件と
して、低消費電力であるが高輝度である事、矩形のバッ
クライト全面において均一な輝度となるように光量が分
布している事、安価である事、薄く軽量である事などが
挙げられる。
して、低消費電力であるが高輝度である事、矩形のバッ
クライト全面において均一な輝度となるように光量が分
布している事、安価である事、薄く軽量である事などが
挙げられる。
【0003】最近では低消費電力であるが高輝度を満足
するものとして、高輝度の発光ダイオード(以下、LE
Dともいう)素子が開発され、一部実用化されている。
また、今までの赤、黄緑、緑の発光色の他に新たに青色
のLEDも実用化されており、バックライト表示の高輝
度化、多色化、白色化が可能になっている。一方、コス
ト的な面からも、より少ない数のLEDで均一に矩形面
を発光する事が要求されるようになっており、その為の
工夫がいくつか提案されている。
するものとして、高輝度の発光ダイオード(以下、LE
Dともいう)素子が開発され、一部実用化されている。
また、今までの赤、黄緑、緑の発光色の他に新たに青色
のLEDも実用化されており、バックライト表示の高輝
度化、多色化、白色化が可能になっている。一方、コス
ト的な面からも、より少ない数のLEDで均一に矩形面
を発光する事が要求されるようになっており、その為の
工夫がいくつか提案されている。
【0004】例えば実開昭57−121979、実公昭
63−43763、特開昭63−168604号公報に
開示されるように、導光板の発光面と対向する面に光源
から遠ざかるに従って密度が高くなる様に光散乱手段を
講じて、光源に近い所から遠い所まで均一な輝度の面発
光を得るような工夫がなされている。また実開昭57−
121979号公報によれば、光源の射出光軸方向の散
乱度合いを小さくし、光源の発光分布による輝度の不均
一性を補正するようにしている。
63−43763、特開昭63−168604号公報に
開示されるように、導光板の発光面と対向する面に光源
から遠ざかるに従って密度が高くなる様に光散乱手段を
講じて、光源に近い所から遠い所まで均一な輝度の面発
光を得るような工夫がなされている。また実開昭57−
121979号公報によれば、光源の射出光軸方向の散
乱度合いを小さくし、光源の発光分布による輝度の不均
一性を補正するようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この様に、従来は拡散
面の拡散密度(つまり拡散の割合)により、面発光の輝
度の均一性を得ようとしていた。すなわち、導光板の発
光面と対向する面に光源から遠ざかるに従って密度が高
くなる様に拡散面の拡散密度を最大にし、その他の場所
の拡散密度はLEDの輝度に合せて拡散密度を調整し、
発光面全体の輝度を均一にするようにしている。従っ
て、光源から光の最も届かない場所の輝度が発光面全体
の輝度を決定することなる。このために、たとえ輝度の
均一性は得られても全体として輝度が低くなる、つま
り、暗くなってしまう欠点があった。
面の拡散密度(つまり拡散の割合)により、面発光の輝
度の均一性を得ようとしていた。すなわち、導光板の発
光面と対向する面に光源から遠ざかるに従って密度が高
くなる様に拡散面の拡散密度を最大にし、その他の場所
の拡散密度はLEDの輝度に合せて拡散密度を調整し、
発光面全体の輝度を均一にするようにしている。従っ
て、光源から光の最も届かない場所の輝度が発光面全体
の輝度を決定することなる。このために、たとえ輝度の
均一性は得られても全体として輝度が低くなる、つま
り、暗くなってしまう欠点があった。
【0006】そこで、光源として、例えばLEDを高輝
度タイプにしたり、電流値を増加させたり、光源部の導
光板の厚みだけを厚くし、導光板に入射する光量を増や
すなどの様々な工夫をしていた。
度タイプにしたり、電流値を増加させたり、光源部の導
光板の厚みだけを厚くし、導光板に入射する光量を増や
すなどの様々な工夫をしていた。
【0007】ところで、LED1の発光光量分布は図1
(a)に図示の様に、発光光軸(z軸)が最も大きく、
光軸から角度がつくに従って小さくなる紡錘形である。
このために、光源(LED1)の両脇の部分が最も暗く
なり易い。加えて、図1(b)に図示のように平板の導
光板20の側壁部20aの近傍にLED1を配設した場
合には、LED1から遠くなる側壁部20aの入射部端
面で入射光がより多く屈折してしまうことから、光源両
脇はますます暗くなり暗部となってしまうことが知られ
ている。このため、図1(b)に図示される様に、光源
の光量分布はそのまま維持されるので、特に指向性を有
するLED1を光源として使用する場合は、光源両脇が
暗くなる問題がある。
(a)に図示の様に、発光光軸(z軸)が最も大きく、
光軸から角度がつくに従って小さくなる紡錘形である。
このために、光源(LED1)の両脇の部分が最も暗く
なり易い。加えて、図1(b)に図示のように平板の導
光板20の側壁部20aの近傍にLED1を配設した場
合には、LED1から遠くなる側壁部20aの入射部端
面で入射光がより多く屈折してしまうことから、光源両
脇はますます暗くなり暗部となってしまうことが知られ
ている。このため、図1(b)に図示される様に、光源
の光量分布はそのまま維持されるので、特に指向性を有
するLED1を光源として使用する場合は、光源両脇が
暗くなる問題がある。
【0008】そこで、特開平2−37322号公報に開
示の様に、導光板の端部が光源を包み込む様にする事も
提案されているが、導光板は基本的には平板構造である
ために上記のような指向性の高いLEDを光源とする場
合には光量の均一化が困難となる問題があった。
示の様に、導光板の端部が光源を包み込む様にする事も
提案されているが、導光板は基本的には平板構造である
ために上記のような指向性の高いLEDを光源とする場
合には光量の均一化が困難となる問題があった。
【0009】したがって、本発明は上記の問題点に鑑み
て成されたものであり、指向性の高い高輝度LEDを光
源とする場合において、光量の均一化を図ることができ
る面発光装置の提供を目的としている。
て成されたものであり、指向性の高い高輝度LEDを光
源とする場合において、光量の均一化を図ることができ
る面発光装置の提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、課
題を達成するために、本発明によれば、光源手段と、前
記光源手段からの照明光を側壁面から導光して、略矩形
発光面から出射するために導光材料から成形される導光
板とを備えた面発光装置であって、前記側壁面の上下の
長辺から外側に向けて次第に広がる第1の傾斜面と、前
記側壁面の左右の短辺から外側に向けて次第に狭まる第
2の傾斜面と、前記光源手段を取り囲む形状部を、前記
導光板とともに前記導光材料から一体成形することを特
徴としている。
題を達成するために、本発明によれば、光源手段と、前
記光源手段からの照明光を側壁面から導光して、略矩形
発光面から出射するために導光材料から成形される導光
板とを備えた面発光装置であって、前記側壁面の上下の
長辺から外側に向けて次第に広がる第1の傾斜面と、前
記側壁面の左右の短辺から外側に向けて次第に狭まる第
2の傾斜面と、前記光源手段を取り囲む形状部を、前記
導光板とともに前記導光材料から一体成形することを特
徴としている。
【0011】また、前記形状部は、凹状曲面を有してい
ることを特徴としている。
ることを特徴としている。
【0012】また、前記凹状曲面に連続して切り欠き部
を形成したことを特徴としている。また、前記光源手段
は、少なくとも1つの発光する発光ダイオード(LE
D)素子であることを特徴としている。
を形成したことを特徴としている。また、前記光源手段
は、少なくとも1つの発光する発光ダイオード(LE
D)素子であることを特徴としている。
【0013】また、前記導光材料は、射出成形可能なア
クリル、ポリカーボネイトを含む透明樹脂であることを
特徴としている。
クリル、ポリカーボネイトを含む透明樹脂であることを
特徴としている。
【0014】そして、前記略矩形発光面の片側に光拡散
板を、また前記略矩形発光面の他方側に光反射板を配設
したことを特徴としている。
板を、また前記略矩形発光面の他方側に光反射板を配設
したことを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な一実施形
態につき、添付図面を参照して説明する。
態につき、添付図面を参照して説明する。
【0016】図2(a)は、LED1とともに示した導
光板3の平面図、図2(b)はLED1とともに示した
導光板3の左側面図である。また、図3は図2(a)の
正面図であり、導光板3の矩形発光面10の片側に設け
られた光拡散板14と、矩形発光面10の他方側に設け
られた光反射板13とともに図示した図面である。
光板3の平面図、図2(b)はLED1とともに示した
導光板3の左側面図である。また、図3は図2(a)の
正面図であり、導光板3の矩形発光面10の片側に設け
られた光拡散板14と、矩形発光面10の他方側に設け
られた光反射板13とともに図示した図面である。
【0017】そして、図4(a)、(b)は、図2、図
3に基づく外観斜視図である。
3に基づく外観斜視図である。
【0018】図2〜4を参照して、面発光装置の概略構
成について説明すると、導光板3の表面は鏡面仕上げさ
れており、内部における全反射を行なうように構成され
ており、またLED1は図1で述べたように紡錘形の光
量分布を有しており、フレキシブル基板2に実装されて
いる。このフレキシブル基板2は、図4(b)に図示の
ように直角に曲げることができるので、導光板3の縁部
に沿うように配置してから折り曲げるようにしてLED
1が形状部7の空間内に位置できるように構成されてい
る。
成について説明すると、導光板3の表面は鏡面仕上げさ
れており、内部における全反射を行なうように構成され
ており、またLED1は図1で述べたように紡錘形の光
量分布を有しており、フレキシブル基板2に実装されて
いる。このフレキシブル基板2は、図4(b)に図示の
ように直角に曲げることができるので、導光板3の縁部
に沿うように配置してから折り曲げるようにしてLED
1が形状部7の空間内に位置できるように構成されてい
る。
【0019】このLED1は、図2(b)に図示のよう
に導光板3の中心線が紡錘のZ軸に一致するように配設
されることで、図中の破線図示の仮想側壁面4を介して
LED1からの照明光を入射して平行な面内の光束を導
光して、矩形発光面10から出射する。すなわち、寸法
矢印10で示した範囲内における矩形発光面10から均
一な発光を行なうようにする。仮想側壁面4は図示のよ
うに上下の長辺と左右の短辺を有することから、仮想側
壁面4の中央にLED1を配置したままでは中央部分の
光量が多くなり左右部分と均一となる光量分布を得るこ
とができなくなり、図1(b)により述べたような暗部
が両脇部分に発生してしまう。
に導光板3の中心線が紡錘のZ軸に一致するように配設
されることで、図中の破線図示の仮想側壁面4を介して
LED1からの照明光を入射して平行な面内の光束を導
光して、矩形発光面10から出射する。すなわち、寸法
矢印10で示した範囲内における矩形発光面10から均
一な発光を行なうようにする。仮想側壁面4は図示のよ
うに上下の長辺と左右の短辺を有することから、仮想側
壁面4の中央にLED1を配置したままでは中央部分の
光量が多くなり左右部分と均一となる光量分布を得るこ
とができなくなり、図1(b)により述べたような暗部
が両脇部分に発生してしまう。
【0020】そこで、上記の仮想側壁面4の長辺から外
側に向けて次第に広がる第1の傾斜面5、5と、仮想側
壁面4の左右の短辺から外側に向けて次第に狭まる第2
の傾斜面6、6と、LED1を取り囲む形状部7とを所
定樹脂材料を用いて導光板3とともに一体成形すること
により、矩形発光面10からの光量分布を均一にするよ
うにしている。
側に向けて次第に広がる第1の傾斜面5、5と、仮想側
壁面4の左右の短辺から外側に向けて次第に狭まる第2
の傾斜面6、6と、LED1を取り囲む形状部7とを所
定樹脂材料を用いて導光板3とともに一体成形すること
により、矩形発光面10からの光量分布を均一にするよ
うにしている。
【0021】より詳しくは、図3において、矩形発光面
10の発光面側となる面に対して略45度の傾斜角度を
有するように第1の傾斜面5を設定し、また反射面側と
なる面に対しては、15度前後の傾斜角度とした第1の
傾斜面5を設けている。
10の発光面側となる面に対して略45度の傾斜角度を
有するように第1の傾斜面5を設定し、また反射面側と
なる面に対しては、15度前後の傾斜角度とした第1の
傾斜面5を設けている。
【0022】また、第2の傾斜面6は、図2(a)に図
示のように上記の仮想側壁面4に対して20度前後の傾
斜角度となるように設定されており、フラット面11に
おいてそれぞれ終結している。
示のように上記の仮想側壁面4に対して20度前後の傾
斜角度となるように設定されており、フラット面11に
おいてそれぞれ終結している。
【0023】このフラット面11、11で挟まれる部分
において、形状部7が形成されており、この形状部7
は、図示のように凹状曲面8を有している。この結果、
図5(a)の部分拡大部に図示するように、この凹状曲
面8における入射点における法線をLED1より上記の
仮想側壁面4側に位置させることで、凹状曲面8で屈折
した光束が左右に指向させるようにしている。すなわ
ち、LED1からの入射光が導光板3の形状部7で屈折
する際に、入射光位置の法線が入射光束より前方にあれ
ば、導光した内部では配光が広がる方向に屈折すること
になる。
において、形状部7が形成されており、この形状部7
は、図示のように凹状曲面8を有している。この結果、
図5(a)の部分拡大部に図示するように、この凹状曲
面8における入射点における法線をLED1より上記の
仮想側壁面4側に位置させることで、凹状曲面8で屈折
した光束が左右に指向させるようにしている。すなわ
ち、LED1からの入射光が導光板3の形状部7で屈折
する際に、入射光位置の法線が入射光束より前方にあれ
ば、導光した内部では配光が広がる方向に屈折すること
になる。
【0024】一方、この凹状曲面8と、フラット面1
1、11の間には、光束を第2の傾斜面6,6に指向さ
せるための切り欠き部9が連続形成されており、図5
(b)の拡大図に図示のように切り欠き部面9bから入
光した光束が屈折せずに直に第2の傾斜面6に指向する
ようにして、全反射できるようにしている。
1、11の間には、光束を第2の傾斜面6,6に指向さ
せるための切り欠き部9が連続形成されており、図5
(b)の拡大図に図示のように切り欠き部面9bから入
光した光束が屈折せずに直に第2の傾斜面6に指向する
ようにして、全反射できるようにしている。
【0025】以上のように導光板3のLED1を取り囲
む形状部を第1の傾斜面5と第2の傾斜面6から連続形
成されるフラット面11において凹型に設けることで、
LED光源等の指向性のある光源から出た光が上記のよ
うに夫々屈折し、導光板内部の配光が広がる様になる結
果、光源両脇の暗部の発生が完全に解消されることにな
り、発光面輝度の均一化の基準となる最暗部の輝度を高
くすることができるようになり、結果的に発光面輝度を
高くする事が出来る。
む形状部を第1の傾斜面5と第2の傾斜面6から連続形
成されるフラット面11において凹型に設けることで、
LED光源等の指向性のある光源から出た光が上記のよ
うに夫々屈折し、導光板内部の配光が広がる様になる結
果、光源両脇の暗部の発生が完全に解消されることにな
り、発光面輝度の均一化の基準となる最暗部の輝度を高
くすることができるようになり、結果的に発光面輝度を
高くする事が出来る。
【0026】以上説明したように、導光板3の仮想壁面
4から発光面の領域に向かって薄くする楔形状の入射端
部にすると、入射光部端部の凹部の底(光軸位置)では
導光板が薄く、凹部の両端に進むに従って、導光板は厚
くなるので、光源光軸上の入射光量が(導光板が薄くな
るので)制限され、拡散密度をそれほど少なくせずにす
み、発光面の輝度の均一化が容易になる。
4から発光面の領域に向かって薄くする楔形状の入射端
部にすると、入射光部端部の凹部の底(光軸位置)では
導光板が薄く、凹部の両端に進むに従って、導光板は厚
くなるので、光源光軸上の入射光量が(導光板が薄くな
るので)制限され、拡散密度をそれほど少なくせずにす
み、発光面の輝度の均一化が容易になる。
【0027】尚、LED1は、単数もしくは複数の単色
あるいは2色以上発光する発光ダイオード(LED)素
子であっても良く、また光導光材料は、射出成形可能な
アクリル、ポリカーボネイトを含む透明樹脂である。
あるいは2色以上発光する発光ダイオード(LED)素
子であっても良く、また光導光材料は、射出成形可能な
アクリル、ポリカーボネイトを含む透明樹脂である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
輝度が高く、均一な輝度を得ることができる面発光装置
を提供することができる。
輝度が高く、均一な輝度を得ることができる面発光装置
を提供することができる。
【図1】(a)は高輝度LEDの光量分布を示した図、
(b)は従来の導光板3とLED1を示した平面図。
(b)は従来の導光板3とLED1を示した平面図。
【図2】(a)はLED1とともに示した導光板3の平
面図、(b)はLED1とともに示した導光板3の左側
面図である。
面図、(b)はLED1とともに示した導光板3の左側
面図である。
【図3】図2(a)の正面図であり、導光板3の矩形発
光面10の片側に設けられた光拡散板14と、矩形発光
面10の他方側に設けられた光反射板13とともに図示
した図面である。
光面10の片側に設けられた光拡散板14と、矩形発光
面10の他方側に設けられた光反射板13とともに図示
した図面である。
【図4】(a)、(b)は、図2、図3に基づく外観斜
視図である。
視図である。
【図5】(a)、(b)形状部7の部分拡大部である。
1 LED(光源手段) 2 フレキシブル基板 3 導光板 4 仮想側壁面 5 第1の傾斜面 6 第2の傾斜面 7 形状部 8 凹状曲面部 9 切り欠き部 10 矩形発光面 11 フラット面
フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼木 正明 東京都板橋区志村2丁目18番10号 日本電 産コパル株式会社内 Fターム(参考) 2H038 AA55 BA06 BA45 2H091 FA14Z FA23Y FA31Z FA45Z FB02 FC01 FC17 LA18 5F041 AA05 EE23 EE25 FF11
Claims (6)
- 【請求項1】 光源手段と、前記光源手段からの照明光
を側壁面から導光して、略矩形発光面から出射するため
に導光材料から成形される導光板とを備えた面発光装置
であって、 前記側壁面の上下の長辺から外側に向けて次第に広がる
第1の傾斜面と、前記側壁面の左右の短辺から外側に向
けて次第に狭まる第2の傾斜面と、前記光源手段を取り
囲む形状部を、前記導光板とともに前記導光材料から一
体成形することを特徴とする面発光装置。 - 【請求項2】 前記形状部は、凹状曲面を有しているこ
とを特徴とする請求項1に記載の面発光装置。 - 【請求項3】 前記凹状曲面に連続して切り欠き部を形
成したことを特徴とする請求項2に記載の面発光装置。 - 【請求項4】 前記光源手段は、少なくとも1つの発光
する発光ダイオード(LED)素子であることを特徴と
する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の面発光装
置。 - 【請求項5】 前記導光材料は、射出成形可能なアクリ
ル、ポリカーボネイトを含む透明樹脂であることを特徴
とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の面発光装
置。 - 【請求項6】 前記略矩形発光面の片側に光拡散板を、
また前記略矩形発光面の他方側に光反射板を配設したこ
とを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
面発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28589599A JP2001110224A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 面発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP28589599A JP2001110224A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 面発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001110224A true JP2001110224A (ja) | 2001-04-20 |
Family
ID=17697421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28589599A Withdrawn JP2001110224A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 面発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2001110224A (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-10-06 JP JP28589599A patent/JP2001110224A/ja not_active Withdrawn
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