JP2006073458A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点状光源の背面からの漏れ光の利用効率を向上させることによって、輝度の向上と入光面付近の輝度ムラの改善を可能にする面状照明装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る面状照明装置は、導光板１と、導光板１の入光面１ｃに配置された点状光源２、２とを備える面状照明装置１０において、点状光源２、２からの光を反射する反射手段５を備え、反射手段５は、少なくともその一部が点状光源２、２の背面２ｂ、２ｂに直接対向している。これによって、点状光源２、２の背面２ｂ、２ｂからの漏れ光を効率良く反射することができ、面状照明装置１０の輝度の向上と入光面１ｃ付近の輝度ムラの改善が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、サイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられる面状照明装置に関するものである。

今日の電子機器の表示手段等には液晶表示装置が広く用いられているが、この液晶表示装置は自発光型ではないことから、夜間や暗所での視認性を確保するための照明手段が必要となる。従来、かかる照明手段として面状照明装置があり、その一形態として、サイドライト方式の面状照明装置が広く用いられている。サイドライト方式の面状照明装置は、透光性を有する導光板と、導光板の側端面に配置された棒状光源もしくは１つないし複数の点状光源を基本要素として構成されている。近年、携帯電話等の小型の電子機器への応用のために、小型化および省電力化の容易な点状光源を備えた面状照明装置が増加している。

図７は、上述したサイドライト方式の面状照明装置の要部を概略的に示す分解斜視図である。図７において、面状照明装置１００は、導光板１０１と、導光板１０１の一側端面である入光面１０１ｃに配置された点状光源１０２を備えている。通常、点状光源１０２としては発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられ、導光板１０１は、ポリカーボネート樹脂等を射出成形してなる透明部材である。また、点状光源１０２は、その一側面を出射面１０２ａとして、出射面１０２ａが導光板１０１の入光面１０１ｃに対向するように配置されている。

このような構成により、点状光源１０２からの出射光は、入光面１０１ｃから導光板１０１の内部へと進入し、裏面１０１ｂと出射面１０１ａとの間で反射を繰返して導光板１０１内を伝播する過程でその一部が出射面１０１ａから出射して、液晶表示装置等の被照明体を照射するものである。

ここで、点状光源として通常使用されるＬＥＤからの出射光には、その出射面とは異なる側面から漏出する光（以下、漏れ光ともいう）が存在するため、この漏れ光も導光板に入光させて照明光として利用できることが望ましい。特に、ＬＥＤの出射面とは反対側の面（以下、背面ともいう）からは多くの漏れ光が漏出するため、面状照明装置の十分な輝度を確保するためには、ＬＥＤ背面からの漏れ光の利用効率を高めることが重要となる。従来、このような漏れ光に対処する手段として、点状光源１０２を含む光源部を光反射性の部材で覆うことが実施されている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載の面状照明装置を示す側断面図である。この面状照明装置は、導光板１０１とＬＥＤ１０２とを備え、ＬＥＤ１０２は基板１０６上に実装されて導光板１０１のエッジ部に配置されている。さらに、この面状照明装置では、ＬＥＤ１０２の周囲を取り囲むように、ＬＥＤ１０２の光を反射させるための反射シート１０５が配置されている。
特開２００１−４３７１４号公報（図２）

しかしながら、図８に示した面状照明装置では、ＬＥＤ１０２の背面が基板１０６への実装面になっており、ＬＥＤ１０２の背面と反射シート１０５との間に基板１０６が介在するため、ＬＥＤの背面からの漏れ光が基板１０６に吸収されることで、漏れ光の利用効率が低下するという問題があった。また、一般に、点状光源を使用する面状照明装置では、点状光源の出射面からの出射光が前方への指向性を有するために、導光板の入光面付近において、点状光源の前方の明部領域と側方の暗部領域とで形成される輝度ムラが発生することが知られているが、図８に示した面状照明装置は、反射シート１０５からの反射光がある程度この暗部領域に入光するものの、その効果は輝度ムラを改善するために十分とはいえない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、点状光源の背面からの漏れ光の利用効率を向上させることによって、輝度の向上と入光面付近の輝度ムラの改善を可能にする面状照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る面状照明装置は、導光板と、該導光板の入光面に配置された点状光源とを備える面状照明装置において、前記点状光源からの光を反射する反射手段を備え、該反射手段は、少なくともその一部が前記点状光源の背面に直接対向していることを特徴とする。

さらに、本発明の一態様として、前記点状光源は回路基板に実装され、該回路基板は、前記導光板の出射面または反射面に平行に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様として、前記点状光源は回路基板に実装され、前記反射手段は、当該回路基板に反射処理を施すことにより形成されることを特徴とする。

また、本発明の一態様として、前記反射手段は、光路変換手段を有することを特徴とする。

さらに、前記反射手段は、棒状導光体を含むことを特徴とする。

本発明に係る面状照明装置によれば、反射手段の少なくとも一部が点状光源の背面に直接対向しているため、点状光源の背面からの漏れ光を効率的に反射して導光板に入光させることができ、漏れ光の利用効率を向上させることが可能となる。これによって、面状照明装置の輝度が向上すると共に、導光板の入光面付近に発生する輝度ムラを低減することができる。この際、点状光源が実装されるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の回路基板を、導光板の出射面または反射面に平行に配置することによって、点状光源の背面と反射手段との間に介在物を有さない構成を容易に達成することができる。

また、本発明に係る面状照明装置によれば、回路基板に白色印刷等の反射処理を施すことにより反射手段を形成することで、点状光源の背面が回路基板への実装面となるような配置構成においても、背面からの漏れ光の利用効率を増大させて面状照明装置の輝度を向上させることが可能となる。

さらに、本発明に係る面状照明装置によれば、反射手段が光路変換手段を備えることによって、漏れ光の反射方向を制御することができるため、特に、導光板の暗部に効率的に漏れ光を入射させることで、導光板の入光面付近に発生する輝度ムラをより効果的に低減することができる。このような光路変換手段は、棒状導光体を含む反射手段を使用することによって容易に形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における面状照明装置１０の要部を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。本実施形態における面状照明装置１０は、導光板１と、導光板１の一側端面である入光面１ｃに配置された２つの点状光源２、２と、反射手段５とを備えている。本実施形態において、点状光源２、２を実装する回路基板であるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）４は、導光板１の反射面１ｂ側に反射面１ｂに平行に配置されており、一側面を出射面２ａ、２ａとする白色ＬＥＤである各点状光源２、２は、その出射面２ａ、２ａに連接する底面を実装面としてＦＰＣ４上に実装され、出射面２ａ、２ａを導光板１の入光面１ｃに対向させて配置されている。また、各点状光源２、２の出射面２ａ、２ａとは反対側の面（以下、背面という）２ｂ、２ｂには、反射手段５が、背面２ｂ、２ｂに直接対向するように配置されている。

ここで、導光板１は、透明樹脂を射出成形してなる板状の透光性部材であり、その材料としては、成形性および光学特性のバランスに優れているアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂等が好ましいが、これに代えて、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、フッ素系透明ポリマー、エポキシ樹脂等を用いることも可能である。その製造方法についても、射出成形が生産性、製品精度の点で優れているが、これに限定されるものではなく、熱加圧成形、押し出し成形、注型法等、各種樹脂成形方法が適用可能である。また、反射手段５は、高反射性を有するシート状部材であり、例えば発泡または白色顔料の分散等によって樹脂基材を白色化した白色フィルムが好適に使用されるが、その他、銀等の金属を蒸着したフィルム、あるいは、鏡面加工を施したアルミ板等の金属板などを使用することもできる。

面状照明装置１０において、点状光源２、２から導光板１に入射する光には、点状光源２、２の出射面２ａ、２ａから出射されて直接入光面１ｃに入射する光と共に、出射面２ａ、２ａとは異なる面から漏出した後に反射手段５によって反射されて入光面１ｃに向かう漏れ光が含まれており、その際、本実施形態における面状照明装置１０では、上述したように、反射手段５が、点状光源２の背面２ｂとの間に介在物を有することなく、背面２ｂに直接対向するように配置されているため、特に点状光源２の背面２ｂからの漏れ光を効率良く反射して、導光板１に入射させることができる。これによって、面状照明装置１０の輝度が増大するだけでなく、２つの点状光源２、２の間に形成される暗部領域に十分多くの漏れ光が入光することになり、導光板１の入光面付近に発生する輝度ムラが低減される。

なお、本実施形態における面状照明装置１０において、ＦＰＣ４は、導光板１の出射面１ａ側に出射面１ａに平行に配置されていてもよい。また、点状光源を実装する基板はＦＰＣに限定されるものではなく、例えば、高い放熱性が要求される場合に使用されるアルミニウムを基材とした回路基板を適用することもできる。

以下、図２〜図６を参照して、本発明に係る面状照明装置の他の実施形態を説明するが、各図を通じて、上述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を使用する。
図２は、本発明の第２の実施形態における面状照明装置２０の要部を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図である。また、図３は、面状照明装置２０で使用されるＦＰＣ１４を示す平面図である。本実施形態における面状照明装置２０は、導光板１と、導光板１の一側端面である入光面１ｃに配置された２つの点状光源１２、１２とを備えている。また、本実施形態において、ＦＰＣ１４は、導光板１の入光面１ｃに平行に配置されており、頂面を出射面１２ａ、１２ａとする白色ＬＥＤである各点状光源１２、１２は、その出射面１２ａ、１２ａとは反対側の底面を実装面としてＦＰＣ１４上に実装され、出射面１２ａ、１２ａを導光板１の入光面１ｃに対向させて配置されている。

本実施形態におけるＦＰＣ１４は、少なくとも点状光源１２、１２が実装される側の表面１４ａに、点状光源１２の電極が半田付けされるランド部１６を除いて高反射材が印刷されており、図３に示すハッチング部がその印刷領域に相当する。高反射材としては、例えば硫酸バリウムや二酸化チタン等の白色顔料が分散された白色インクを使用することができる。また、図３において、各点状光源１２、１２の実装領域１７、１７は破線で示されている。本実施形態では、各点状光源１２、１２の背面は、点状光源１２、１２の底面すなわちＦＰＣ１４への実装面に相当し、ＦＰＣ１４の実装領域１７、１７上に各点状光源１２、１２を実装することによって、同時に、各点状光源１２，１２の背面に直接対向するように、高反射材が印刷されたＦＰＣ１４からなる反射手段が配置されることになる。

このように、本実施形態における面状照明装置２０は、そのＦＰＣ１４に本発明に係る反射手段の機能を兼用させることによって、上述した第１の実施形態と同様の作用・効果を得るものである。なお、高反射材の印刷に代えて、白色テープ等の反射テープを貼着することにより、ＦＰＣ１４の表面に反射処理を施すようにしてもよい。また、第１の実施形態と同様に、ＦＰＣ１４に代えてアルミニウムを基材とした回路基板等を用いてもよい。

図４は、本発明の第３の実施形態における面状照明装置３０の要部を示す図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図である。また、図５は、面状照明装置３０で使用される棒状導光体２６を示す斜視図である。本実施形態における面状照明装置３０は、導光板１、点状光源２、２、ＦＰＣ４、および反射手段２５を備えているが、導光板１、点状光源２、２、およびＦＰＣ４の構成については上述した第１の実施形態における面状照明装置１０と同様のものであるため、その説明は省略し、ここでは、反射手段２５について説明する。

本実施形態における反射手段２５は、棒状導光体２６と、反射層２７とから構成され、棒状導光体２６は、その一側面２６ａを点状光源２、２の背面２ｂ、２ｂに直接対向させて配置され、反対側の側面２６ｂ側には反射層２７が配置されている。ここで、棒状導光体２６は、導光板１の材料と同様の材料によって成形された棒状の透光部材であり、図５に示すように、側面２６ｂの所定の領域には、棒状導光体２６の高さ方向ｈに沿って延在し長手方向ｌに沿って配列された多条の三角プリズムからなる光路変換手段２８が形成されている。光路変換手段２８が形成される所定の領域は、反射手段２５が点状光源２、２の背面側に配置されたときに、点状光源２、２の指向性により入光面１ｃ付近に発生する暗部（図４（ａ）の領域Ｂに相当）に対向する範囲を含むものであることが好ましい。また、反射層２７は、好ましくは、上述したような高反射性の白色フィルムから構成されて側面２６ｂ側に配置されるものであるが、棒状導光体２６の側面２６ｂに銀またはアルミニウム等を蒸着することにより棒状導光体２６と一体に形成されるものであってもよい。

本実施形態における面状照明装置３０によれば、上述した第１の実施形態における面状照明装置１０と同様の作用・効果が得られるだけでなく、反射手段２５が光路変換手段２８を有することによって、図４（ａ）に模式的に示す光路Ｐのように、点状光源２、２の背面２ｂ、２ｂからの漏れ光の反射方向を制御して、その反射光を点状光源２、２の間に生ずる暗部領域Ｂに効率的に導くことができ、入光面１ｃ付近発生する輝度ムラをより効果的に低減することができる。
なお、本発明に係る光路変換手段２８は、上述したような多条の三角プリズムに限定されるものでなく、多角形状または円弧状等の様々な形状の凹凸構造を含む任意の適切な形状とすることができる。また、光路変換手段２８の形成面は、点状光源２、２に対向する側の側面２６ａとしてもよい。

さらに、本実施形態における光路変換手段を有する反射手段は、図６に示すように、高反射性のシート状部材３１の表面３１ａに、例えば多条の三角プリズムからなる光路変換手段３２を直接設けてなるものであってもよい。このような反射手段３５は、例えば、上述した高反射性の白色フィルムからなるシート状部材３１の上記所定の領域に、光路変換手段３２として輝度増大用のプリズムシートを接着剤等により固定することによって形成することができる。あるいは、高反射性のシート状部材３１自体に光路変換手段３２に相当する任意の適切な凹凸構造を形成するか、または、そのような凹凸構造を有する基材上に蒸着または印刷等により高反射膜を形成する等の手段によって、シート状部材３１に光路変換手段３２を一体に形成するものであってもよい。
図４に示す面状照明装置３０において、反射手段２５の代りに、この反射手段３５をその表面３１ａが点状光源２、２の背面２ｂ、２ｂに直接対向するように配置することによって、上述した面状照明装置３０と同様の作用・効果が得られるものである。

なお、図１、図２、図４において、説明のために、面状照明装置１０、２０、３０を構成する導光板１、点状光源２、１２、反射手段５、２５等の各構成要素が互いに離隔されて図示されている場合があるが、本発明に係る面状照明装置が、これらの構成要素間の間隔の有無に限定されないことはいうまでもない。

本発明の第１の実施形態における面状照明装置の要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第２の実施形態における面状照明装置の要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図２に示す面状照明装置におけるＦＰＣを示す平面図である。 本発明の第３の実施形態における面状照明装置の要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図４に示す面状照明装置における棒状導光体を示す斜視図である。 光路変換手段を有する反射手段の別の態様を示す斜視図である。 従来の面状照明装置の要部を示す斜視図である。 点状光源からの漏れ光の反射手段を有する従来の面状照明装置を示す側断面図である。

符号の説明

１：導光板、２，１２：点状光源、４：フレキシブルプリント基板、５，２５，３５：反射手段、１４：フレキシブルプリント基板（反射手段）、２６：棒状導光体、２８，３２：光路変換手段

Claims (5)

1. 導光板と、該導光板の入光面に配置された点状光源とを有する面状照明装置において、
   前記点状光源からの光を反射する反射手段を備え、該反射手段は、少なくともその一部が前記点状光源の背面に直接対向していることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記点状光源は回路基板に実装され、該回路基板は、前記導光板の出射面または反射面に平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記点状光源は回路基板に実装され、前記反射手段は、当該回路基板に反射処理を施すことにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置
4. 前記反射手段は、光路変換手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
5. 前記反射手段は、棒状導光体を含むことを特徴とする請求項４に記載の面状照明装置。
   

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