JP2004111340A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、導光板のサイズを必要以上に大きくせず、また、使用する点光源の数の変化にも容易に対応でき、点光源間に暗部の発生をなくし、均一な発光輝度が得られる面光源装置を提供する。
【解決手段】この発明の面光源装置は、面状の導光板１と、この導光板１の反射面側に配設される反射シート２と、前記導光板１の入光側端面に沿って配設される複数のＬＥＤ３と、前記導光板１の出光面側に配設されるプリズムシート５と、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材４と、を備え、前記導光板１に、入光面から入射した光が入光面と対向する面及び反射部材で反射し入光面側へ戻ってくるように形成された導光板パターンを設けたことを特徴とする。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源装置に関し、板状の導光体部材の出光面と対向する面に凸部を繰り返し形成すると共に、導光板の出光面側にプリズムシートを配設し照明光の利用効率を向上させた面光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置においては、面光源装置により液晶表示パネルを照明し、これにより全体形状の薄型化を図っている。
【０００３】
通常、このような面光源装置に用いられる導光板には、シルク印刷、ドットパターン等の光散乱パターンを設け、光源から近い位置では単位面積あたりの被覆率ドットが小さく、光源から遠ざかるにつれて被覆率が高くなるようなパターン変化が施されている。すなわち、光源から近いほど輝度が高くなるので、光散乱させるパターンの単位面積あたりの密度を小さくし、光の散乱を少なくし、光源から遠ざかるにつれて光散乱させるパターンの単位面積あたりの密度を高くし光の散乱を多くする。
【０００４】
尚、被覆率は、例えば微小な凹凸で光散乱パターンを形成する場合には、単位面積あたりのドットの面積をいう。
【０００５】
このような光散乱パターンを形成することで、導光板全面に渡って均一に発光させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、図９に示すように、面状導光板１０１の入光側端面に沿って発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源１００を配設した面光源装置においては、従来のような光源から遠ざかるにつれて被覆率が高くなるようなグラデーションパターンでは、点光源（ＬＥＤ）１００から離れた面では均一な輝度が得られるが、点光源（ＬＥＤ）１００近傍では、点光源（ＬＥＤ）１００の前部が明るく、点光源（ＬＥＤ）１００…間が暗くなり、暗部１０２が視認され、発光輝度に明暗が生じるという問題がある。
【０００７】
この欠点を解決するために、点光源（ＬＥＤ）前部の導光板入光面に凹部や微細な形状を設けることで、点光源（ＬＥＤ）の指向性を広げる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、入射面より入射した光源からの光の利用効率を効用して、しかも高品位の照明光を出射することができるサイドライト型面光源装置を提案されている（例えば、特許文献２参照）。このものは、導光板の裏面に、１対の斜面を有する凸部を繰り返し形成すると共に、導光板の出光面に配置されるプリズムシートの導光板側に同種の凸部を繰り返し形成することにより、照明光を効率良く出射して照明光の利用効率を向上し、さらにモアレ等による出射光の品位の低下を低減するものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２６０４０４号公報
【特許文献２】
特開平１０−２６８１３８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
面光源装置は、用いられる液晶表示装置の大きさにより導光板の大きさ、用いるＬＥＤの個数が変わる。例えば、２．０インチサイズのものでは、３３．４×４４．３ｍｍ、厚み０．７ｍｍで、ＬＥＤが３個用いられる。また、３．５インチサイズのものでは、５６．２×７９．６ｍｍ、厚み１．０ｍｍで、ＬＥＤが６個用いられる。
【００１１】
また、輝度を多く取る場合にはＬＥＤの個数を増やすことがある。このように、使用するＬＥＤの個数、ピッチは色々なものがあり、従来の特許文献１の方法では、ＬＥＤの個数、ピッチが変わる度にそれに応じた入光面形状の変更を行うが必要であるなどの問題がる。さらに、導光板入光面に凹部を設けると、その部分がデッドスペースとなり、光源としてのサイズが大きくなるという難点もある。
【００１２】
一方、特許文献２のものは、蛍光灯などの線状光源を用いるもので、複数の点光源を用いる際の問題については何ら考慮されていない。
【００１３】
この発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたものにして、導光板のサイズを必要以上に大きくせず、また、使用する点光源の数の変化にも容易に対応でき、点光源間に暗部の発生をなくし、均一な発光輝度が得られる面光源装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明の面光源装置は、面状の導光板と、この導光板の反射面側に配設される反射シートと、前記導光板の入光側端面に沿って配設される複数の点光源と、前記導光板の出光面側に配設されるプリズムシートと、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材と、を備え、前記導光板に、入光面から入射した光が入光面と対向する面及び反射部材で反射し入光面側へ戻ってくるように形成された導光板パターンを設けたことを特徴とする。
【００１５】
上記した構成によれば、入射した光が入光面と対向する反射側端面及び反射部材で反射し入光面側へ戻ってくるようパターンを設計し、その戻り光によりＬＥＤ間を発光させるため暗部の発生がない良好な均一な輝度が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施形態にかかる面光源装置を示す分解斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、この実施形態の面光源装置は、面状の導光板１と、この導光板の反射面側に配設される反射シート２と、導光板１の入光側端面に沿って配設される複数の点光源としてのＬＥＤ３、導光板１の出光面側に配設されるプリズムシート５と、導光板１の入光面と対向する面に設けられた反射部材４と、で構成される。プリズムシート５の上に液晶表示パネル（図示せず）が設置される。
【００１８】
導光板１は、例えば、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）のような透光性樹脂を射出成形法により形成された板状部材である。
【００１９】
導光板１に形成される光散乱パターンとしてシボ（微小な凹凸）は、出光面側或いは反射面若しくは両面に設けられるが、この実施形態では図１の部分拡大図に示すように、出光面側にシボ１１が形成される。シボ１１の形状は、図２、図３に示すように、略球面状突起で、その表面は反射した光が散乱せず、規則正しく所定の方向を向くように平滑曲面に形成されている。
【００２０】
導光板１の反射面には、図１の部分拡大図に示すように、入光側端面から反射側端面に向かう縦軸に対して平行する方向にプリズムが形成されている。具体的にはピッチ５０μｍ、頂角１３５°の山形プリズムが形成されている。
【００２１】
一般的にシボ１１にはグラデーションを設け、入光側端面から反射側端面に向けて粗から密というように形成されるが、この実施形態では、全面に渡って均一にしており単位面積当たりのシボ密度はほぼ一定である。シボ密度は表面粗さで規定され、具体的には表面粗さＲａ０．０５〜０．３μｍになるように規定し形成した。
【００２２】
プリズムシート５は、アクリル樹脂のような透光性樹脂シートで形成され、片面に断面三角形の多数の平行凸条が形成されており、凸条の延長方向に直交する方向に出光面から出た指向性ある光を法線方向に方向転角する。配置方向は図１の部分拡大図に示すように、入光側端面から反射側端面に向かう縦軸に対して直交する方向に平行凸条５１が配置される。
【００２３】
反射シート２及び反射部材４は、正反射シート又は散乱型白色シートで形成されており、導光板１の反射面及び反射側端面の全面を覆うように配設されている。なお、白色ケースを近接してもよい。
【００２４】
又、図１には示していないが、図４に示すように、導光板１、反射シート２、ＬＥＤ３、反射部材４とは、白色ケース６で固定される。導光板１の側端面から漏れる光はこの白色ケース６で反射され、導光板１内に戻される。
【００２５】
また、図示はしていないが、ＬＥＤ３と導光板１との間には空気層が設けられ、これらＬＥＤ３と導光板１とを高反射部材にて囲むように構成し、ＬＥＤ３からの光をもれなく導光体１内に案内するように構成している。
【００２６】
図４及び図５を参照して、この発明につきさらに説明する。図４（ａ）は概略平面図、同（ｂ）は概略側面図、図５はこの発明の面光源装置における視野角と輝度の関係を示す特性図である。
【００２７】
ＬＥＤ３が点灯すると、ＬＥＤ３から出た光は、導光板１の入光側端面から導光板１内に入光する。入光した光は、反射側端面に向かって出光面と反射面との間を反射しながら進んでいく。導光板１のシボ１１及びプリズム１２の表面は平滑球面状であるから、表面にて反射された光は散乱されず、極く僅かに光の方向を変えながら反射を繰り返し導光する。シボ１１及びプリズム１２の表面にて反射され、徐々に光の進行角度が変化し出光面に臨界角以下の角度で当たるようになった時点で出光面より出射する。
【００２８】
一方、導光板１より出射せず反射側端面まで到達した光は、反射側端面または反射部材４で反射され戻り光となり入光側端面へ向かって進んで行き、同様に出光面に臨界角以下の角度で当たるようになった時点で出光面より出射する。
【００２９】
従って、図５に示すように、導光板１より出射する光は非常に絞られた寝た光となり、この出光面から出た指向性のある光をプリズムシート５により法線方向に方向転角する。視野角０度付近で効率良く光が出向される。
【００３０】
次に、図６に示すように、導光板１と、反射シート２と、ＬＥＤ３、反射部材４、白色ケース６をこの発明の実施形態と同じものを用い、プリズムシート５の代わりに拡散シート７と２枚のレンズシート８，９を用いた面光源装置を用意した。この面光源装置の視野角と輝度との関係を測定した結果を図７に示す。
【００３１】
図７に示すように、拡散シート７と２枚のレンズシート８，９を用いた面光源装置においては、プリズムシートを用いたこの発明のものに比べて輝度が低下している。
【００３２】
この実施例によれば、従来のグラデーションパターンのように、入光面から入射した光を入光面と対向する反射側端面に届くまでの間で殆ど消費（出光面より出射）させるのではなく、入射した光が入光面と対向する反射側端面及び反射部材で反射し入光面側へ戻ってくるようパターンを設計し、その戻り光によりＬＥＤ間を発光させるため暗部の発生がない良好な均一な輝度の面光源装置を得ることができる。
【００３３】
導光板用金型の製造は、導光板用金型に平行にブラストノズルを前後左右に移動させ、球形のビーズを所定圧力で均一に導光板用金型のキャビティ面にショットしてブラスト加工を行った。キャビティ面には全面に亙って均一な凹部が形成される。この金型を使用して形成された導光板のシボ形成面には、キャビティ面の均一な凹部が転写された球形凸形のシボが全面に亙って均一に形成される。
【００３４】
図８は面光源装置としての均彩度を表した図であり、（ａ）は本実施形態、（ｂ）入光面から入射した光を入光面と対向する反射側端面に届くまでの間で殆ど消費（出光面より出射）させる構成にした比較例である。この発明の実施形態は入射した光が入光面と対向する反射側端面及び反射部材で反射し入光面側へ戻ってくるようシボの表面粗さＲａを０．０５〜０．３μｍで最適化し、その戻り光によりＬＥＤ間を発光させるため暗部の発生がない良好な均一性の面光源を得ることができる。
【００３５】
一方、Ｒａが大きい比較例では、入光面から入射した光を入光面と対向する反射側端面に届くまでの間で殆ど消費（出光面より出射）されるため、ＬＥＤ間に暗部が発生している。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明は、従来のグラデーションパターンのように、入光面から入射した光を入光面と対向する反射側端面に届くまでの間で殆ど消費させるのではなく、入射した光が入光面と対向する反射側端面及び反射部材で反射し入光面側へ戻ってくるようパターンを設計し、その戻り光によりＬＥＤ間を発光させるため暗部の発生がない良好な均一な輝度の面光源装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態にかかる面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の導光板に形成されるシボの形状を示す模式的側面図である。
【図３】この発明の導光板に形成されるシボの表面状態を示す図である。
【図４】この発明の実施形態にかかる面光源装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図である。
【図５】この発明の面光源装置における視野角と輝度の関係を示す特性図である。
【図６】この発明の比較例を示す概略側面図である。
【図７】比較例における視野角と輝度の関係を示す特性図である。
【図８】面光源装置としての均彩度を表した図であり、（ａ）は本実施形態、（ｂ）入光面から入射した光を入光面と対向する反射側端面に届くまでの間で殆ど消費（出光面より出射）させる構成にした比較例である。
【図９】従来の面光源装置の平面図である。
【符号の説明】
１　導光板
２　反射シート
３　ＬＥＤ
４　反射部材
５　プリズムシート

Claims (2)

1. 面状の導光板と、この導光板の反射面側に配設される反射シートと、前記導光板の入光側端面に沿って配設される複数の点光源と、前記導光板の出光面側に配設されるプリズムシートと、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材と、を備え、前記導光板に、入光面から入射した光が入光面と対向する面及び反射部材で反射し入光面側へ戻ってくるように形成された導光板パターンを設けたことを特徴とする面光源装置。
2. 前記導光板の出光面の全面に渡って単位面積当たりのシボ密度がほぼ一定のシボが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。

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