JP2003068121A

JP2003068121A - 面発光装置

Info

Publication number: JP2003068121A
Application number: JP2001253012A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Otsu; 信之大津
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】コスト的及び歩留まりに優れた板厚変化のな
い平板状の複数の導光板を重ねて用い、導光板の側面か
ら導入される光を導光板の全面に導光し液晶に向けて出
光するときに、輝度ムラをなくすことができ、かつ高輝
度化を実現することができる面発光装置の提供。【解決手段】光源７からの光を側面１ａ、２ａから入
光する平面状の導光板１、２を液晶５の背面に配設して
構成される面発光装置であって、複数の導光板を所定高
さの空気層３を介して重ねるとともに、光源から離れる
につれて次第に密状態になるグラデーション状の光拡散
部４を平面に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面発光装置に係り
特に液晶バックライト用に好適に用いられる装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の面発光装置において液晶用バック
ライトとして使用される装置によれば、導光板の端面か
ら入射した光源からの光を、導光板の厚み方向に出光す
るように構成されている。この導光板内に導入された光
を前方に送る機能（導光作用）は、導光板の材料の光学
的純度、透過率、界面でマルチ反射する反射率などで一
義的に決まることが、シェルとフレネルによる反射と屈
折の法則、反射率と屈折率の法則、全反射と臨界角の法
則により規定されている。

【０００３】一方、導光板の内部に導光された光を、導
光板の外に出射するためには、導光板の平面部、あるい
は内部に何らかの光拡散部を形成する必要がある。一般
的には、導光板の平面部に白色の拡散剤を形成した拡散
出射層や導光板表面部に微小光学系（以下、ドットとも
言う）を形成し、光の屈折、反射、拡散などの光学作用
を利用して出射させている。

【０００４】一般的に、導光板を使用する場合に、光源
に近い側は明るくなるが、光源から遠い反対側が暗くな
る結果、輝度ムラが発生することが知られている。この
対策のために、例えば特開２０００−１００９６号公報
に開示のように光源から遠ざかるにつれて板厚が次第に
薄くなるように形成した２枚の導光板を、同じ板厚の中
間の導光板を挟むように設けて、輝度ムラの解消を図る
ように構成された液晶表示装置が提案されている。

【０００５】また、特開２０００−２６８６１７号公報
に開示のように、光源から遠ざかるにつれて板厚が薄く
なるように形成した２枚の導光板を、点対称に配置し、
夫々の導光板の側面に設けた光源からの光を導光し、光
拡散部で反射させて輝度ムラを解消する提案がなされて
いる。さらに、特開２０００−２８５７２１号公報によ
れば、板厚変化のない平板状の２枚の導光板を重ねた状
態で設け、夫々の側面に設けた光源からの光を導入し
て、所望の表示部を照明するように構成された装置が提
案されている。

【０００６】また、特開２０００−１１７２２号公報に
よれば、光源から遠ざかるにつれて板厚が薄くなるよう
に形成された２枚の導光板を、点対称に配置するととも
に、一方の導光板に輝度ムラ解消のために光拡散部をグ
ラデーション化を行うように配置して出光量を調整し
て、夫々の導光板の側面に設けた光源からの光を導光し
て輝度ムラを解消する提案がなされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように光拡散部であるドットを多く配置すると、その配
設位置における出光量を多くできるようになるが、それ
より先へ導かれる光量が減ってしまうことになる。ま
た、上記の特開２０００−２８５７２１号公報におい
て、板厚変化のない平板状の２枚の導光板を重ねて設け
ているが、この提案によれば部分的な表示部の照明を行
えれば十分であることから、導光板の夫々にグラデーシ
ョン化した光拡散部は設けられていない。

【０００８】また、上記のように光源から遠ざかるにつ
れて板厚を薄くなるように形成した２枚の導光板を点対
称位置に配置する場合には、導光板製造のためのテーパ
面を有した専用金型がその都度必要となるので汎用性が
ない問題があるので、板厚変化のない平板状の導光板を
使用することがコスト的及び歩留まり的に優れていると
されている。

【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、コスト的及び歩留まりに優れた
板厚変化のない平板状の複数の導光板を重ねて用い、導
光板の側面から導入される光を導光板の全面に導光し液
晶に向けて出光するときに、輝度ムラをなくすことがで
き、かつ高輝度化を実現す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】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明によれば、光源からの光
を側面から入光する平面状の導光板を液晶の背面に配設
して構成される面発光装置であって、複数の前記導光板
を所定高さの空気層を介して重ねるとともに、前記光源
から離れるにつれて次第に密状態になるグラデーション
状の光拡散部を前記導光板の平面に形成したことを特徴
としている。

【００１１】また、前記導光板は、前記液晶の背面に対
向して配置される第１の導光板と、前記第１の導光板に
前記空気層を介して配置される第２の導光板として設け
られ、前記第１の導光板の厚さを前記第２の導光板の厚
さより大きく設定するとともに、前記第１の導光板の前
記光源から離れた平面に前記光拡散部を形成し、前記第
２の導光板の平面の略全域に前記光拡散部を形成したこ
とを特徴としている。また、前記導光板は、前記液晶の
背面に対向して配置される第１の導光板と、前記第１の
導光板に前記空気層を介して配置される第２の導光板と
して設けられ、前記第１の導光板の厚さを前記第２の導
光板の厚さより小さく設定し、かつ前記第２の導光板の
全長を前記液晶の全長と略一致させ、前記第１の導光板
を前記液晶の略半分の全長とし、前記第１の導光板の平
面の略全域に前記光拡散部を形成し、前記第２の導光板
と前記第１の導光板との重なり部分以外の前記第２の導
光板の平面の略全域に前記光拡散部を形成し、かつ前記
第１の導光板と前記液晶との間に光拡散シートを介在さ
せたことを特徴としている。

【００１２】また、前記導光板は、前記液晶の背面に対
向して配置される第１の導光板と、前記第１の導光板に
前記空気層を介して配置される第２の導光板と、さらに
前記第２の導光板に前記空気層を介して配置される第３
の導光板として設けられ、前記第１の導光板の厚さを前
記第２の導光板の厚さより大きく設定し、前記第３の導
光板の厚さを前記第１の導光板の厚さと略同一にし、前
記第１の導光板の平面の略全域に第１の光拡散部を形成
し、前記第２の導光板の平面に前記第１の光拡散部より
短い第２の光拡散部を形成し、前記第３の導光板の平面
に前記第２の光拡散部より短い第３の光拡散部を形成し
たことを特徴としている。

【００１３】そして、前記光拡散部は、無数の凸状の形
状部、凹状の形状部、Ｖ状または凹状の溝部あるいは光
反射インク層として形成され、前記凸状の形状部または
前記光反射インク層の高さを前記空気層の高さと一致さ
せて前記導光板の前記重ねを可能にしたことを特徴とし
ている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な各実施形
態について、添付の図面を参照して説明すると、図１
(ａ)は第１の実施形態の面発光装置を一部破断して示し
た外観斜視図であり、図１(ｂ)は(ａ)のＸ-Ｘ線矢視断
面図である。

【００１５】図１において、面発光装置を携帯電話の液
晶表示用に用いる場合を示しているが、この他にパーム
トップコンピュータやデスクトップコンピュータ用の液
晶表示としても適用可能である。このためには、必要に
応じて光源からの光量を増加し、光源の配置位置も導光
板の一つの側面のみでなく、対向する側面や直交する側
面に配置することで照明面積を大きくできることにな
る。

【００１６】図１において、液晶５は透過型とも呼ば
れ、背面からの照明によりカラー乃至モノクロ画像を表
示する。この照明のために、本発明の面発光装置が背面
に配置されており、全面から矢印方向に向かう出光Ｌ
１、Ｌ２により背面からの照明を行うように構成されて
いる。

【００１７】光源は、点光源となる２個の白色発光ダイ
オード７と、これらの白色発光ダイオード７を対向面に
配置するとともに多数の傾斜面を形成した反射面８ａを
一体成形するように透明樹脂材料から成形される縦長の
導光板８から構成されており、上記の反射面８ａにおい
て白色発光ダイオード７からの光を全反射することによ
り、第１の導光板１と第２の導光板２に指向するように
した線光源を構成している。なお、光量増加のためには
例えば４個の白色発光ダイオード７を２個ごとに配置す
るなどして、随時光量アップを図ることができる。ま
た、線光源として陰極蛍光管他を用いることで導光板８
を省略するようにしても良い。

【００１８】液晶５の下方には、導光板８からの光を側
面１ａから入光する平面状の第１の導光板１が液晶５の
背面に近接して配設されている。この第１の導光板１の
下方には所定高さの空気層３を介して第２の導光板２が
重ねるように配設されている。この第２の導光板２の側
面２ａからは、導光板８からの光が入光される。

【００１９】以上の導光板８、１、２は所定の樹脂材料
から成形される枠体６を取り付け基部として図示のよう
に固定されている。この枠体６は、全体を白色の樹脂材
料を用いて図示の形状に成形することで、各導光板から
漏れ出た光を反射するように構成されており、より好ま
しくは表面６ａと側面６ｂにアルミ蒸着処理を行う鏡面
とすることで漏れ出た光が液晶５に向かい反射する。

【００２０】図示のように、第１の導光板１の厚さは、
第２の導光板２の厚さの４倍以上の厚さとなるように設
定されており、側面１ａ、２ａからの入光量に相違が発
生するようにして、第１の導光板１において光源からよ
り遠くまで光の伝達を行うようにしており、第２の導光
板２における光の伝達はより少なくしている。

【００２１】一方、第１の導光板１の裏面上には導光板
８から離れるにつれて次第に密状態になるグラデーショ
ン状の光拡散部４が図示の位置に形成されている。ま
た、第２の導光板２の裏面には略全域に渡り、図示のよ
うに光拡散分４がグラデーション状に形成されている。

【００２２】第１の導光板１と第２の導光板２の間には
空気層３が設けてある。この空気層の屈折率ｎ１を１と
し、各導光板の屈折率ｎ２としたとき、空気層は１、導
光板をアクリル樹脂で成形した場合には、約１．５とな
るのでｎ１＜ｎ２の条件となることから、第１の導光板
１の裏面から外部に出た光成分は、第２の導光板２の表
面に向かうように屈性して導光されて、第２の導光板２
の裏面に向かい、臨界各以上で向かう光成分は裏面で全
反射して、再度第１の導光板１の裏面から入光して、表
面から出光する。具体的には、第１の導光板１の厚みを
０．５（ｍｍ）、第２の導光板の厚みを０．３（ｍ
ｍ）、空気層３の高さ（厚み）を０．００２（ｍｍ）と
したときに、第１の導光板１における光の伝達と、第２
の導光板２における光の伝達と各光拡散分４における光
拡散により、第１の導光板１の全面から矢印方向に向か
う出光Ｌ１、Ｌ２を均一にできるようになった。

【００２３】次に、図２(ａ)は、第２の実施形態の面発
光装置の断面図である。本図において、既に説明済みの
構成部品については同様の符号を附して説明を割愛する
と、液晶５の背面に対向して配置される第１の導光板１
との間に、マット加工などにより全面に渡る光拡散を行
うようにした半透明の光拡散シート９が介在している。
また、図示のように第１の導光板１の全長は第２の導光
板２の全長の約半分の全長を有しており端面１ｂを形成
する一方で、この第１の導光板１の厚さを第２の導光板
２の厚さの約３分の１の厚さに設定している。

【００２４】そして、第２の導光板２の全長は液晶５の
全長と略一致させている。また、第２の導光板２と第１
の導光板１との重なり部分以外の第２の導光板の裏面の
略全域に光拡散部４をグラデーション状に夫々形成して
いる。以上の構成により、第１の導光板１における光の
伝達と、第２の導光板２における光の伝達と各光拡散分
４における光拡散により、第１の導光板１の全面から矢
印方向に向かう出光Ｌ１、Ｌ２を均一にできるととも
に、第１の導光板１の端面１ｂで発生する光のラインを
上記の光拡散シート９の光拡散効果により消滅できるよ
うにしている。

【００２５】続いて図２(ｂ)は、第３の実施形態の面発
光装置の断面図である。本図において、既に説明済みの
構成部品については同様の符号を附して説明を割愛する
と、導光板としては、液晶５の背面に対向して配置され
る第１の導光板１と、この第１の導光板１に対して空気
層３を介して配置される第２の導光板２と、さらにこの
第２の導光板２に対して空気層３を介して配置される第
３の導光板１０として設けられている。そして、図示の
ように第１の導光板１の厚さを第２の導光板２の厚さの
約２倍に大きく設定し、さらに第３の導光板１０の厚さ
を第１の導光板１の厚さと略同一にしている。

【００２６】また、第１の導光板１の裏面の略全域に第
１の光拡散部４ａを形成し、第２の導光板２の裏面にお
いて、光源から離れた部分から始まる第２の光拡散部４
ｂを図示のように形成し、第３の導光板１０の裏面にお
いて光源から離れた部分から始まる第３の光拡散部４ｃ
を図示のように形成している。以上の構成により、第１
の導光板１における光の伝達と第１の光拡散分４ａによ
る光の拡散と、第２の導光板２における光の伝達と第２
の光拡散分４ｂにおける光拡散と、第３の導光板１０に
おける光の伝達と第３の光拡散分４ｃにおける光拡散に
より、液晶５に向かう光を均一にできるようになる。

【００２７】図３(ａ)〜(ｄ)は、上記の導光板に形成さ
れる光拡散部４の外観斜視図であって、図３(ａ)におい
て、光拡散部４は、無数の凸状の形状部として導光板と
同一素材から射出成形されており、内部に光を導入し、
ランダムに矢印方向に出光するように設けられている。
また図３(ｂ)において、光拡散部４は凹状の形状部とし
て導光板と同様の素材から形成されており、凹部の内壁
部からランダムに出光する。さらに、図３(ｃ)におい
て、光拡散部４は、光反射インク層として形成されてお
り、図示のように出光する。また、図３(ｄ)において、
光拡散部４はＶ溝状に形成されており、傾斜面から出光
するように一体成形されている。

【００２８】ここで、図３(ａ)に図示の凸状の形状部ま
たは図３(ｃ)に図示の光反射インク層として設け、これ
らの高さを上記の空気層３の高さと一致させることで、
スペーサ部材を別途準備することなくじかに導光板を重
ねるようにできる。

【００２９】また、ここまで光拡散部４を導光板１の裏
面に配設する構成について説明してきたが、同じ構成に
て光拡散部４は導光板１の表面に配設しても良いし、両
面に配設しても良い。また、特許請求の範囲に規定され
る構成の範囲内にて適宜組み合わせて使用できることは
勿論である。

【００３０】以上説明したように、各導光板の光拡散部
４は、略全面にグラデーション化し形成してあることか
ら、主として光源より遠い側の出光の均一化を実現でき
る。このために、光源に近い側には光拡散部を形成しな
いか、少なくしている。このために光拡散部４が形成さ
れていない部分において、臨界角以上で平面に入光する
光であれば、全反射条件が満たされ、導光板からの漏れ
光の少ない光を、光源より遠い側へ導くことが出来るよ
うになる。また、このようにしてロスが少ない光は光源
より遠い側に配置したドットまで到達することができ、
高輝度に出光することができる。

【００３１】しかも、コスト的及び歩留まりに優れた板
厚変化のない平板状の複数の導光板を重ねて用いるの
で、例えば導光板をアクリル、ポリカーボネイトなどの
透明樹脂材料から射出成形するための成形金型構造を簡
単にできることになる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コスト的及び歩留まりに優れた板厚変化のない平板状の
複数の導光板を重ねて用い、導光板の側面から導入され
る光を導光板の全面に導光し液晶に向けて出光するとき
に、輝度ムラをなくすことができ、かつ高輝度化を実現
することができる面発光装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)は、第１の実施形態の面発光装置を一部破
断して示した外観斜視図であり、(ｂ)は、(ａ)のＸ-Ｘ
線矢視断面図である。

【図２】(ａ)は、第２の実施形態の面発光装置の断面
図、(ｂ)は、第３の実施形態の面発光装置の断面図であ
る。

【図３】(ａ)〜(ｄ)は、導光板に形成される光拡散部４
の外観斜視図である。

【符号の説明】

１第１の導光板２第２の導光板３空気層４光拡散部５液晶６枠体７白色発光ダイオード８導光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA14Z FA23Z FA31Z FA41Z FB02 LA12 LA16 LA18 5G435 AA03 AA08 AA17 BB12 BB15 EE27 FF06 FF08 GG24 HH04 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を側面から入光する平面状
の導光板を液晶の背面に配設して構成される面発光装置
であって、複数の前記導光板を所定高さの空気層を介して重ねると
ともに、前記光源から離れるにつれて次第に密状態にな
るグラデーション状の光拡散部を前記導光板の平面に形
成したことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】前記導光板は、前記液晶の背面に対向し
て配置される第１の導光板と、前記第１の導光板に前記
空気層を介して配置される第２の導光板として設けら
れ、前記第１の導光板の厚さを前記第２の導光板の厚さより
大きく設定するとともに、前記第１の導光板の前記光源から離れた平面に前記光拡
散部を形成し、前記第２の導光板の平面の略全域に前記光拡散部を形成
した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】前記導光板は、前記液晶の背面に対向し
て配置される第１の導光板と、前記第１の導光板に前記
空気層を介して配置される第２の導光板として設けら
れ、前記第１の導光板の厚さを前記第２の導光板の厚さより
小さく設定し、かつ前記第２の導光板の全長を前記液晶
の全長と略一致させ、前記第１の導光板を前記液晶の略
半分の全長とし、前記第１の導光板の平面の略全域に前記光拡散部を形成
し、前記第２の導光板と前記第１の導光板との重なり部分以
外の前記第２の導光板の平面の略全域に前記光拡散部を
形成し、かつ前記第１の導光板と前記液晶との間に光拡散シート
を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の面発光
装置。
【請求項４】前記導光板は、前記液晶の背面に対向し
て配置される第１の導光板と、前記第１の導光板に前記
空気層を介して配置される第２の導光板と、さらに前記
第２の導光板に前記空気層を介して配置される第３の導
光板として設けられ、前記第１の導光板の厚さを前記第２の導光板の厚さより
大きく設定し、前記第３の導光板の厚さを前記第１の導
光板の厚さと略同一にし、前記第１の導光板の平面の略全域に第１の光拡散部を形
成し、前記第２の導光板の平面に前記第１の光拡散部より短い
第２の光拡散部を形成し、前記第３の導光板の平面に前記第２の光拡散部より短い
第３の光拡散部を形成したことを特徴とする請求項１に
記載の面発光装置。
【請求項５】前記光拡散部は、無数の凸状の形状部、
凹状の形状部、Ｖ状または凹状の溝部あるいは光反射イ
ンク層として形成され、前記凸状の形状部または前記光
反射インク層の高さを前記空気層の高さと一致させて前
記導光板の前記重ねを可能にした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。