JP2005116268A

JP2005116268A - 面光源装置

Info

Publication number: JP2005116268A
Application number: JP2003347186A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Okuda; 辰美奥田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Mavic Media Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Mavic Media Co Ltd
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】この発明は、中央部分の輝度を高くした面光源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】この発明の面光源装置は、面状導光板１と、この面状導光板を保持するフレームと、導光板１の入光面側端部に沿って配設される複数のＬＥＤ３…と、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、を備え、ＬＥＤ３…は、少なくと両端部側に配置されるＬＥＤ３、３が中央部に位置するＬＥＤ３，３より前記反射部材４側に近寄って配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、面光源装置に関し、特に、板状の導光体部材と複数の点光源を用いた面光源装置に関するものである。

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。

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。

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。

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。

しかしながら、図３に示すように、面状導光板１０１の入光側端面に沿って複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）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、ＬＥＤ１００から離れた面では均一な輝度が得られるが、ＬＥＤ１００近傍では、ＬＥＤ１００の前部が明るく、ＬＥＤ１００…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。

この欠点を解決するために、点光源（ＬＥＤ）前部の導光板の入光面に凹部や微細な形状を設けることで、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）。

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。

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ある。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。

そこで、この出願人は、導光板のサイズを必要以上に大きくせず、また、使用するＬＥＤの数の変化にも容易に対応でき、ＬＥＤ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先に提案した（例えば、特願２００２−３１０４０７号参照）。

図４に上記した面光源装置を示す。この面光源装置は、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。

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、この例では、図４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、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。

このシボ１１は、均一なパターンではなく、ＬＥＤ３近傍の発光状態に応じてパターンを変化させている。ＬＥＤ３の前部は明、ＬＥＤ３、３の間は暗であるので、ＬＥＤ３の前部の部分は、シボ１１の密度を疎、ＬＥＤ３、３間の部分はシボ１１の密度が密となるようにパターンを変化させている。

この導光板１に形成されるシボ１１は、ＬＥＤ３、３間の部分３２はシボ１１の密度を密にした以外は、単位面積当たりのシボ密度をほぼ均一に設けている。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されている。そして、ＬＥＤ３、３間は密になるように、表面粗さＲａ０．３μｍに規定し形成されている。

導光板１の反射面には、図４の部分拡大図に示すように、入光側端面から反射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。

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７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。

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、白色フレームを近接してもよい。

又、図４には示していないが、図５に示すように、導光板１、反射シート２、ＬＥＤ３、反射部材４とは、白色フレーム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フレーム６で反射され、導光板１内に戻される。

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行く。導光板１のシボ１１及びプリズム１２の表面は平滑面であるから、表面にて反射された光は散乱されず、ご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。

また、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（反射フレーム６）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。そして、入光面側のフレーム６の端面まで到達した光はフレーム６で反射され、導光板１内に戻る。

シボ１１がＬＥＤ３の前部の部分３１は疎、ＬＥＤ３、３間の部分３２は密になるようにパターンを変化させているので、ＬＥＤ３、３間は光の散乱が多くなり、この部分が暗部になるのが抑制され、輝度ムラが解消する。
特開平１０−２６０４０４号公報

ところで、上記した面光源装置の構成により、ＬＥＤ３，３間の暗部を無くすことはできるが、使用する表示装置においては、中央輝度を一番高くするバックライトが望まれる場合がある。しかしながら、上記した構成においては、上手く中央部分に輝度のピークを得ることができなかった。

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、中央部分の輝度を高くした面光源装置を提供することを目的とする。

この発明の面光源装置は、面状導光板と、この面状導光板を保持するフレームと、前記導光板の入光面側端部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、前記点光源は、少なくと両端部側に配置される点光源が中央部に位置する点光源より前記反射部材側に近寄って配置されることを特徴とする。

上記した構成によれば、導光板の中央部分から出射する光が多くなり、中央部分の輝度を高くすることができる。

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用いた液晶表示装置を示す分解斜視図、図２は、概略平面図である。尚、従来例と同一部分には同一符号を付す。

図１及び図２に示すように、この面光源装置は、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。

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、この例では、前述と同様に、出光面側にシボ１１が形成される。シボ１１の形状は、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。

このシボ１１は、均一なパターンではなく、ＬＥＤ３近傍の発光状態に応じてパターンを変化させている。ＬＥＤ３の前部は明、ＬＥＤ３、３の間は暗であるので、ＬＥＤ３の前部の部分は３１は、シボ１１の密度を疎、ＬＥＤ３、３間の部分３２はシボ１１の密度が密となるようにパターンを変化させている。

導光板１の反射面には、前述と同様に、入光側端面から反射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。

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、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。

又、図２に示すように、導光板１、反射シート２、ＬＥＤ３、反射部材４とは、白色フレーム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フレーム６で反射され、導光板１内に戻される。

さて、この発明の面光源装置は、輝度ピークを中央部に持ってくるため、ＬＥＤ３を一直線上に並べるのではなく、少し円弧状になるようにＬＥＤ３を配列している。即ち、両端側のＬＥＤを少し対向面側に進めて配置している。この実施形態では、４個のＬＥＤ３…を配置し、中央部の２つのＬＥＤより、両端側の２つのＬＥＤを少し対向面側に進めて配置している。このため、導光板１０の入光側端面１０は両端部が少し斜めになっている。

この両端部に配置されるＬＥＤ３，３からは、光がそれぞれ対向する斜め方向の端部に向かって光が送られることになる。

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。真ん中の２つのＬＥＤ３、３は真っ直ぐ進行方向に進み、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行く。導光板１のシボ１１及びプリズム１２の表面は平滑面であるから、表面にて反射された光は散乱されず、ご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。

シボ１１がＬＥＤ３の前部の部分３１は疎、ＬＥＤ３、３間の部分３２は密になるようにパターンを変化させているので、ＬＥＤ３、３間は光の散乱が多くなり、この部分が暗部になるのが抑制され、輝度ムラが解消する。

また、端部に配置されるＬＥＤ３，３からは、光がそれぞれ対向する斜め方向の端部に向かって、反射側端面のそれぞれ対向する角部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行く。導光板１のシボ１１及びプリズム１２の表面は平滑面であるから、表面にて反射された光は散乱されず、ご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。

このように、ＬＥＤ３…を配置することで、導光板１の中央部分の輝度を高くすることができる。

尚、上記した実施形態においては、導光板１の入光面端部は、両端を斜め方向に切り取った、上側から見て台形状に形成しているが、円弧状に形成しても良い。

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。この発明の実施形態にかかる面光源装置を示す平面図である。従来の面光源装置を示す平面図である。この発明の前提となる面光源装置を示す分解斜視図である。図４に示した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
３ＬＥＤ
４反射部材
５プリズムシート

Claims

面状導光板と、この面状導光板を保持するフレームと、前記導光板の入光面側端部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、前記点光源は、少なくと両端部側に配置される点光源が中央部に位置する点光源より前記反射部材側に近寄って配置されることを特徴とする面光源装置。