JP2001143518A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型、軽量、低消費電力を実現し、低コスト
でかつ、高輝度のＬＥＤを光源とした面光源装置を提供
する。 【解決手段】 所定の光入射面から入射された入射光に
より所定面上に光を発光する導光体１１と、この導光体
の光入射面に光を供給する光分配体１２と、この光分配
体に近接して配置され上記導光体が発光するためのＬＥ
Ｄからなる光源１３を備えた面光源装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話等の配置
スペースが小さく、ＬＥＤ等を光源とした液晶表示装置
の照明装置に有用な面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話の液晶表示装置にはその照明と
してバックライト等の面光源装置が使用されている。こ
の面光源装置の光源としては冷陰極管が一般的であっ
た。例えば、図３は従来から知られた面光源装置の斜視
図であるが、これに示すように、面光源装置は、冷陰極
管２１、リフレクタ２２、導光体２３、反射シート２
４、拡散シート２５から構成されている。近年、携帯電
話の小型化、低消費電力化の要求が高まるにつれ、消費
電力が小さく、インバータが不要なＬＥＤの使用が進め
られている。しかし、ＬＥＤは冷陰極管と異なり線状光
源でないため均一面状発光が難しく、均一化を図るため
に透過率の小さい拡散フィルムが必要であった。このた
め、面光源装置の輝度を確保するためにはＬＥＤを複数
個（３〜４個）使用されていた。その一例は、図４に示
すようにＬＥＤ３１、導光体３２、反射シート３３、拡
散シート３４で構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の冷
陰極管を用いた面光源装置では消費電力が大きいため電
池寿命が短く、また駆動回路としてインバータが必要な
ため、携帯電話の小型軽量化が難しい問題があった。

【０００４】また、上記問題点を解決するために改良さ
れたＬＥＤを光源とした面光源装置では、面状均一発光
が難しいことから、均一化を図るために拡散角度の大き
く、透過率の低い拡散フィルムを使用するため、輝度が
低下する問題があった。所定の輝度を確保するためには
ＬＥＤを３個から４個使用する必要があり、コストアッ
プも問題点の一つであった。

【０００５】さらに、最近、液晶表示のカラー化の要求
が高まるにつれ白色ＬＥＤの使用が検討されているが、
白色ＬＥＤは高価であるため、赤、緑、青のＬＥＤユニ
ットを使用するのが一般的である。この３色を完全に混
色するためには、やはり拡散角度が大きく、透過率の低
い拡散フィルムが必要であり、ＬＥＤユニットを３組か
ら４組使用するのが一般的でコストアップの原因となっ
ていた。

【０００６】そこで本発明は、上述した従来の技術が有
する問題点に鑑み、小型、軽量、低消費電力を実現し、
低コストでかつ、高輝度のＬＥＤを光源とした面光源装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、次のものに関
する。 （１）所定の光入射面から入射された入射光により、所
定面上に光を発光する導光体と、この導光体の上記光入
射面に光を供給する光分配体と、この光分配体に近接し
て配置され、上記導光体が発光するための光源を備えた
ことを特徴とする面光源装置。 （２）導光体及び光分配体は、各々を光反射面から受け
た光を反射させる反射面を有する上記（１）に記載の面
光源装置。 （３）光分配体の反射面にＶ字形状の突起が形成されて
いる上記（２）に記載の面光源装置。 （４）Ｖ字形状部に散乱反射層を設けた上記（３）に記
載の面光源装置。 （５）光分配体の形状が楔形状部を有する上記（４）に
記載の面光源装置。 （６）一対または複数対の光分配体を配置し、入光に有
効な位置に光源を配置した上記（１）ないし上記（５）
のいずれかに記載の面光源装置。 （７）一対または複数対の光分配体と導光体が一体に形
成された上記（６）に記載の面光源装置。

【０００８】本発明によれば、光源から出力された光を
光分配体を介して導光体に均一に効率良く導出するよう
にしたため、面光源装置の高輝度化、輝度均一化が図れ
る。さらに、光分配体に散乱反射層を設けることで、輝
度の大幅な低減なしに混色が可能になる。結果として、
１個または２個のＬＥＤの使用で所定の輝度、輝度均一
性が確保でき、携帯電話等で小型、軽量、低消費電力が
可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る照明装置の実
施形態について、図１を参照して説明する。

【００１０】図１（ａ）は、本発明に係る面光源装置の
一実施形態の構成を示す平面図、図１（ｂ）はその右側
面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）、（ｂ）で示され
る面光源装置の裏面に反射シート及び表面に拡散シート
を配置させた面光源装置を示す斜視図であり、図１
（ｄ）は光分配体と導光体を一体に形成した実施形態に
よる斜視図である。

【００１１】この実施形態の面光源装置は、図１（ｂ）
に示すように、光を発光するための導光体１１と、導光
体１１に接して配置され、（好ましくは図面に示すよう
に、導光体１１の上方に配置され、）導光体１１に光を
分散発光させて供給する光分配体１２と、導光体１１が
発光するための光を出力する光源であるＬＥＤ１３から
構成されている。これには、図１（ｃ）に示すように、
導光体１１の裏面には反射シート１４と、導光体１１の
表面には拡散シート１５が配置され、光分配体１２に近
接して配置されている。導光体１１の裏面には、反射シ
ート１４などの反射体が必要になるが、拡散シート等の
拡散体は必ずしも必要とされない。

【００１２】導光体１１は、上記光分配体１２により分
散発光された光が入射される光入射面とこの入射された
光により光を発光する発光面（上面）とを有する。

【００１３】光分配体１２は、ＬＥＤ１３からの光が入
射される光入射面と、この光入射面から入射され光分配
体１２内部で分散発光された光が出射される、導光体１
１の光入射面と接する光出射面とを有する。

【００１４】次に、上記面状発光体１１の具体例を詳細
に説明する。面状発光体１１は、幅３０ｍｍ、長さ３０
ｍｍ、厚み０．７ｍｍのアクリル板製で、その下面（以
下、反射面という）に断面Ｖ字形状の光入射方向に直行
又はほぼ直行した方向に連続して突起（以下、Ｖ状突起
という）１１ａの配列が形成されている。

【００１５】上記Ｖ状突起１１ａは、Ｖの幅が５０μｍ
で、かつ、高さが１５．５μｍの寸法に形成され、光入
射面から遠ざかるほどピッチ間隔を狭くすることにより
光入射面から遠ざかるほど反射率を高め、導光体１１か
ら出射する光の輝度を均一にする配列となっている。

【００１６】このような面状導光体１１は、上述したＶ
状突起の配列と反対形状を有する金型（母型）に載置し
たアクリル板を、熱プレス成形法により成形して、アク
リル板の片面を上述した反射面の形状に転写して形成さ
れる。

【００１７】なお、この面状導光体１１を形成する際に
使用される金型の材質としては、切削性がよく精密な加
工に適したもので、かつ、耐食性があるものが好まし
く、一例として銅合金がある。中でも、燐青銅が使用さ
れ、ダイヤモンドカッターバイトを使用するダイヤモン
ドターニング金型加工機を用いて、金属ブロック面上に
前記Ｖ状突起に対応した溝が形成されたものが使用され
る。なお、本実施形態では反射構造としてＶ状突起の導
光体を使用したが、一体成形で多数のドットを形成した
導光体、多数のドットを印刷した導光体でもさしつかえ
はない。

【００１８】光源は、導光体の上方であって、導光体幅
の中央又はほぼ中央に配置される。一対の光分配体は、
光源の下に光入射面が対向するように、導光体入射面の
上に配置される。この光源と一対の光分配体が一組にな
って導光体入射面上に複数組配置されてもよい。光源か
らの光が直接導光体入射面に届かないようにされる。そ
のために例えば一対の光分配体を光入射面の下端（又は
下部）で接触させることが好ましい。

【００１９】光分配体は、図２に示すように、光分配体
の光入射面１２１、光分配体の光反射面１２２及び光分
配体の光出射面１２３を有し、光入射面１２１は、光導
体入射面１１１の垂線と鋭角をなす。光反射面１２２と
導光体入射面１１１とは、鋭角をなす。導光体入射面１
１１と光出射面１２３との間には、空気層を有すること
が好ましい。角度は、平行でも鋭角でもよい。

【００２０】次に、上記光分配体１２の具体例を、図１
（ａ）及び図２を参照して詳細に説明する。図１（ａ）
中に示した光分配体１２は、楔（三角形）底辺が４ｍ
ｍ、高さ１５ｍｍ、厚み０．７ｍｍのアクリル板製で、
その反射面（面状発光体１１と接する先出射面の反対側
の面）には、Ｖ状突起１２ａ幅２００μｍ、高さ１００
μｍが連続に形成されており、ＬＥＤ１３から供給され
た光を、Ｖ状突起に反射させて、均一な輝度の出射光を
光出射面１２３から面状導光体１１に出力するように構
成されている。

【００２１】光分配体１２の反射面は反射体であれば材
質、形状に制限はないが、Ｖ状突起が望ましく、Ｖ状突
起が散乱反射層であることがより望ましい。

【００２２】なお、図１（ｄ）に示すように、導光体１
１と一対の光分配体１２，１２とは、２ｍｍ程度の接続
部１６，１６で連続するように、一体に形成するように
してもよい。

【００２３】上述した実施形態に係る照明装置の実施試
験結果を具体的に述べる。光源としてＬＥＤはＦＡＧＢ
１３０１ＣＥ（スタンレー電気株式会社製、商品名）を
使用した。このＬＥＤに電圧（電流２０ｍＡ）を印加し
た。その結果、面光源装置から２５ｃｄ／ｍ２の均一な
輝度を有する光が出力された。

【００２４】比較例として図３に示す面光源装置を評価
した。一体成形ドットの導光体３２の側面に光源として
上記ＬＥＤを４個近接させた。各ＬＥＤに２０ｍＡの電
流が流れるよう電圧を印加し輝度を測定した結果、３２
ｃｄ／ｍであった。また、図１（ｄ）に示したように導
光体１１と一対の光分配体１２，１２を一体に形成して
一体化したものの場合の輝度は３８ｃｄ／ｍｍであっ
た。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
源から出力された光を光分配体を介して導光体に導出す
るようにしたことにより、高輝度、輝度均一性に優れた
面光源装置を提供できる。

【００２６】従って、従来の面光源装置に比べ、ＬＥＤ
の数を１個または２個に低減できるため、携帯電話等で
は、小型、軽量化、かつ低消費電力化、低コスト化が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る面光源装置の一実施形態
の構成を示す平面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）は
これに反射シート及び拡散シートを配置した全体構成を
示す斜視図、（ｄ）は導光体と光分配体を一体に形成し
た実施形態の斜視図である。

【図２】光分配体の平面図である。

【図３】従来の面光源装置の一例の構成を示す斜視図で
ある。

【図４】面光源装置の比較例とした従来の面光源装置の
全体構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１．導光体 １１１．導光体入射面 １１ａ．Ｖ状突起 １２．光分配体 １２ａ．Ｖ字形状突起 １２１．光分配体の光入
射面 １２２．光分配体の光反射面 １２３．光分配体の光出
射面 １３．光源（ＬＥＤ） １４．反射シート １５．拡散シート １６．接続部（導光体
と光分配体との接続部） ２１．冷陰極管 ２２．リフレクタ ２３．導光体 ２４．反射シート ３１．ＬＥＤ ３２．導光体 ３３．反射シート ３４．拡散シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田谷 昌人 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社五所宮事業所内 (72)発明者 高岩 寿行 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社五所宮事業所内 (72)発明者 石川 善康 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社五所宮事業所内 (72)発明者 柿木 正 福岡県田川市大字糒2320番地 九州日立化 成工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA14Z FA23Z FA31Z LA11 LA12 LA18 MA10

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の光入射面から入射された入射光に
   より、所定面上に光を発光する導光体と、この導光体の
   上記光入射面に光を供給する光分配体と、この光分配体
   に近接して配置され、上記導光体が発光するための光源
   を備えたことを特徴とする面光源装置。
2. 【請求項２】 導光体及び光分配体は、各々を光反射面
   から受けた光を反射させる反射面を有することを特徴と
   する請求項１に記載の面光源装置。
3. 【請求項３】 光分配体の反射面にＶ字形状の突起が形
   成されていることを特徴とする請求項２に記載の面光源
   装置。
4. 【請求項４】 Ｖ字形状部に散乱反射層を設けたことを
   特徴とする請求項３に記載の面光源装置。
5. 【請求項５】 光分配体の形状が楔形状部を有すること
   を特徴とする請求項４に記載の面光源装置。
6. 【請求項６】 一対または複数対の光分配体を配置し、
   入光に有効な位置に光源を配置したことを特徴とする請
   求項１乃至請求項５のいずれかに記載の面光源装置。
7. 【請求項７】 一対または複数対の光分配体と導光体が
   一体に形成されたことを特徴とする請求項６に記載の面
   光源装置。