JP2005038755A - 面光源素子およびそれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＥＤ等の点光源を用いた場合でも均一な明るさの面光源素子およびこの面光源素子を利用した表示装置の提供を目的とする。
【解決手段】 上記の課題を解決する本発明の面光源素子は、光が少なくとも一部の端面から入射される導光体と、該導光体の入射端面に配置された点光源からなり、該点光源の発光面と導光体の入射端面とが光学的に密着していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯型ゲーム機、携帯電話、個人情報端末（ＰＤＡ）等に用いられる面光源素子およびこれを用いた直視型の表示装置に関する。

携帯電話等に使用される表示装置は、面状に光を発する面光源素子（バックライト）と情報を与える透過型表示パネルとで構成され、該透過型表示パネルが与えた情報により光の透過率がコントロールされることによって文字および映像が表示される。バックライトとしては、消費電力の低さ、サイズなどの点から発光ダイオード（以下、本明細書ではこれを「ＬＥＤ」と称する。）と導光体を組み合わせたものが多く用いられている。透過型表示パネルとしては透過型の液晶表示パネルが多く用いられている。

前述したように、小型の表示装置では、省消費電力化のため光源にＬＥＤが用いられる（特許文献１参照）。しかし、ＬＥＤの発光面積は小さく、ほぼ点光源であり、また出射光の分布も正面方向に輝度が高くなっているため、導光体を用いて面光源にすると画面周辺が中央部に対して暗くなるという問題がある。また点光源を線光源に変換しこれを面光源にするといった提案（特許文献２参照）もなされているが、部品点数が多くなりコストアップに繋がるといった問題がある。

特開平１０−１９９３１６号公報 特開２００１−２３６８１１号公報

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、ＬＥＤ等の点光源を用いた場合でも均一な明るさの面光源素子を提供することを目的とする。また、本発明は、この面光源素子を利用した表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の面光源素子は、光が少なくとも一部の端面から入射される導光体と、該導光体の入射端面に配置された点光源からなり、該点光源の発光面と導光体の入射端面とが光学的に密着していることを特徴とする。光学的な密着は、導光体を構成する材料との屈折率差が０．１以下である媒介物質を介してなされることが望ましい。さらに、該媒介物質が紫外線硬化性樹脂であることが望ましい。

導光体の出射面に対向する面（以下、本明細書ではこれを「導光体裏面」と称する。）にはシボ加工またはレンズパターンが形成されていてもよい。さらに、導光体の出射面側に、複数の凸部が形成され、かつ該凸部の頂部が導光体の出射面と光学的に密着してなる出射光制御板を有していてもよい。
さらに点光源はＬＥＤであることが望ましい。
また前記面光源素子と透過型表示素子とを組み合わせることで、薄型で高品質な小型表示装置を得ることができる。

本発明によれば、点光源、特にＬＥＤを光源として用いた場合においても、面内の明るさが均一な面光源素子およびそれを用いた画質の良好な表示装置を得ることができる。

図１に、本発明における面光源素子の１例の概略構成図を示す。この面光源素子は、点光源１と、該点光源１が端面の一部に設けられた導光体２と、点光源１の発光面と導光体の入射端面とを光学的に密着させる手段（媒介物質３）とからなる。点光源１としては、輝度、大きさおよび消費電力の点でＬＥＤを用いるのが望ましい。

図２に、点光源１の発光面と導光体２の入射端面とが光学的に密着していない場合における光線の軌跡の１例を示す。導光体２の入射端面に照射された光は、屈折後、導光体内に入射する。入射端面に対して大きい角度で入射した光に対しては反射率が高くなるため、入射端面の法線方向に対し斜め方向への光のエネルギー伝播は小さい。さらに、屈折により伝播角度が制限される。このため図３に示すように面光源周辺部が中央部に対し暗くなる。

ここで図４に示すように、点光源１の発光面と導光体２の入射端面とを媒介物質３を介して光学的に密着させることで、導光体２の入射端面方向に沿って伝播する光が発生するため、面内の明るさムラを低減することが可能となる。

導光体裏面に対して図５に示すように、散乱反射を発生させるシボ加工４ａを施すことで、導光体中を伝搬する光を出射面側に偏向させ、面光源素子を発光させることができる。シボ加工４ａは導光体裏面の全面に施しても良いし、ドット状に離散的に施しても良い。また、点光源１からの距離に応じてシボ加工４ａの程度を変化させても良い。

また図６に示すように、レンズパターン４ｂを導光体裏面に形成し屈折、反射で伝播方向を制御し発光させることもできる。レンズパターンの配置は、導光体裏面全体に均一に分布させても良いし、点光源１からの距離に応じて分布を変化させても良い。

さらに図７に示すように、複数の凸パターンが形成された出射光制御板５を、該凸パターンを形成する凸部の頂部と導光体２の出射面とが光学的に密着するように導光体出射面側に配することでも発光させることができる。

導光体の材料としては、透明材料であれば特に制限されないが、加工性の点から透明樹脂が好適に用いられ、アクリル系樹脂であるのが透明性の点で望ましい。導光体は、透明樹脂板を所定の大きさに切り出して使用しても良いし、射出成形等の周知の成形方法で製造することもできる。

点光源１の発光面と導光体２の入射端面との光学的な密着には、シリコーンオイル、透明接着剤などの媒介物質３を介して行うことができるが、取り扱いの容易さの点から紫外線硬化性樹脂からなる接着剤（以下、本明細書ではこれを「紫外線硬化型接着剤」と称する。）を用いるのが好ましい。導光体２の入射端面と媒介物質３との界面における反射を低く抑えるためには、導光体２を構成する材料の屈折率と媒介物質３の屈折率との差は０．１以下であることが望ましい。例えば、屈折率が１．４９のアクリル樹脂を用いた導光体に対して、接着性の観点からアクリル系の紫外線硬化型接着剤を媒介物質として選択すると、その屈折率は１．５３程度であるため、導光体材料との屈折率差が０．１以下となる。なお、ＬＥＤは通常エポキシ系の透明熱硬化性樹脂で封止されており、その屈折率はおよそ１．５４であるため、前記紫外線硬化型接着剤との屈折率差は、こちらの界面でも０．１以下が保たれている。

点光源１は図８に示すように、導光体２のコーナー部に配置することもできる。この場合は、点光源１からの光の発散角を小さくすることがができるため、光の利用効率の点で有利である。

上述した点光源１、導光体２、媒介物質３などよりなる面光源素子を用い、図９のごとく、該面光源素子の発光面側に液晶表示パネル６等の透過型光変調装置である透過型表示パネルを設けることで表示装置を構成することができる。

本発明の面光源素子の１例にかかる概略構成図である。 従来の構成での光線の軌跡を示す。 従来の構成での面内の明るさを示す図である。 本発明での媒介物質の機能を説明する図である。 本発明の面光源素子の１例である。 本発明の面光源素子の１例である。 本発明の面光源素子の１例である。 本発明で用いることの出来るＬＥＤの配置例である。 面光源上に透過型液晶表示パネルを設けた本発明の表示装置の１例である。 従来の面光源素子にかかる概略構成図。

符号の説明

１；点光源、２；導光体、３；媒介物質、５；出射光制御板、６液晶パネル

Claims (8)

1. 光が少なくとも一部の端面から入射される導光体と、該導光体の入射端面に配置された点光源とを有し、該点光源の発光面と該導光体の入射端面とが光学的に密着していることを特徴とする面光源素子。
2. 光学的な密着が、導光体を構成する材料との屈折率差が０．１以下である媒介物質を介してなされることを特徴とする請求項１に記載の面光源素子。
3. 媒介物質が紫外線硬化性樹脂である請求項２に記載の面光源素子。
4. 導光体の光出射面に対向する面に、シボ加工がなされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面光源素子。
5. 導光体の光出射面に対向する面に、レンズパターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面光源素子。
6. 導光体の出射面側に、複数の凸部が形成され、かつ該凸部の頂部が導光体の出射面と光学的に密着してなる出射光制御板を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面光源素子。
7. 点光源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の面光源素子。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の面光源素子と該面光源素子の発光面上に設けられる透過型表示パネルとを有する表示装置。
   
   

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