JP2006164587A - 面光源素子およびこれを用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＥＤ等のような点光源を用いた場合でも導光体のコーナー部端面に光学パターンを形成することなく均一な明るさの面光源素子、およびこれを用いた画像表示装置を提供する。
【解決手段】 導光体１における少なくとも一対の対角するコーナー部端面を、その一方のコーナー部端面１Ａの法線方向が他方のコーナー部端面１Ｂの法線方向と異なるように設定することにより、少なくとも１つの点光源Ａによる導光体１の出射領域を他の点光源Ｂによる導光体１の出射領域とずらせているので、導光体１全体をカバーする出射領域とすることが可能となり、従来のように、導光体のコーナー部端面へ光学パターンを形成することなく、面内均一な明るさの面光源素子を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話、携帯情報端末（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画像表示装置に関する。

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）と情報を与える表示パネルとで構成され、該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、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）と導光板を組み合わせたものが用いられている。

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。このため導光板を用いて面光源にすると画面周辺が中央部に対し暗くなるといった問題がある。このため、点光源（ＬＥＤ）を導光板のコーナー部端面に配置することが知られている。

図７にＬＥＤを導光板のコーナー部端面に配置した場合の光線の軌跡の１例を示す。ＬＥＤからの光は、コーナー部端面で屈折後、導光板内に入射する。コーナー部端面に対して光が高角度で入射した場合は反射率が高くなるので、斜め方向へ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８に示すように導光板周辺部が中央部に対し暗くなり、依然として、均一な明るさの面光源素子が得られないという問題が残る。

これに対して、従来から、図９に示すようにコーナー部端面に光学パターンを形成して、光を拡散させることにより、この問題を解消することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３５７７１４

しかし、従来のように、導光板のコーナー部端面に光学パターンを形成することは、切削加工では微細化の限界、成形によるパターン転写では雌型へのパターン形成が困難という問題がある。

本発明は前記の課題に鑑みてなされたもので、ＬＥＤ等のような点光源を用いた場合でも導光体のコーナー部端面に光学パターンを形成することなく均一な明るさの面光源素子、およびこれを用いた画像示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明にかかる面光源素子は、複数の点光源と、これら点光源からの光が入射されて面状に光を出射する板状の導光体と、導光体の出射面側に設けられて、複数の凸部が該出射面と対向する面に形成され、かつ前記凸部の頂部が該出射面と密着して形成されて、導光体から出射する光を該出射面の正面方向に向かわせる出射光制御板とを備え、各点光源が導光体のコーナー部端面にそれぞれ配設され、前記導光体における少なくとも一対の対角するコーナー部端面を、その一方のコーナー部端面の法線方向が他方のコーナー部端面の法線方向と異なるように設定することにより、当該点光源による導光体の出射領域を他の点光源による導光体の出射領域とずらせてなる。

通常、各点光源による導光体の出射領域を一致させるところを、この構成によれば、導光体における少なくとも一対の対角するコーナー部端面を、その一方のコーナー部端面の法線方向が他方のコーナー部端面の法線方向と異なるように、つまり、導光体のコーナー部角部をカットするコーナーカット角度を異なるように設定することにより、少なくとも１つの点光源による導光体の出射領域を他の点光源による導光体の出射領域とずらせているので、導光体全体をカバーする出射領域とすることが可能となり、従来のように、導光体のコーナー部端面へ光学パターンを形成することなく、面内均一な明るさの面光源素子を得ることができる。

好ましくは、前記導光体の一対の対角するコーナー部端面を、その各端面の法線方向をそれぞれ導光体の出射面と平行で互いに離間する方向へずれるよう設定することにより、各コーナー部端面の点光源による導光体の出射領域をそれぞれ相反する導光体の周辺側へずらせてなる。したがって、導光体中央部および両側周辺部を出射領域とすることが可能となり、より面内均一な明るさの面光源素子を得ることができる。

好ましくは、点光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）である。この場合、コーナー部端面内に点光源を収めることが可能となり、より小型化が可能となる。

好ましくは、前記面光源素子と液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を組み合わせることで、小型で両面発光可能な画像表示装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる面光源素子を示す斜視図である。この面光源素子は、小型の画像表示装置に用いられるものであって、例えば一対の点光源Ａ、Ｂと、点光源Ａ、Ｂからの光が入射されて面状に光を出射する板状の導光体１と、導光体１から出射された光の角度分布を制御する出射光制御板５とを備えている。

点光源Ａ、Ｂは例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、導光体１は例えばアクリル樹脂製の扁平な直方体からなる。点光源Ａ、Ｂは、導光体１の対角する２つのコーナー部端面１Ａ、１Ｂにそれぞれ配設される。出射光制御板５は、導光体１の出射面４側に設けられて、複数の凸部（マイクロプリズムアレイ）８が該出射面４と対向する面に形成され、かつ前記複数の凸部８の頂部が該出射面４と密着して形成されて、導光体１から出射する光を該出射面４の正面方向に向かわせる。該凸部８は、出射面４と直交する方向に切断した断面（垂直断面）形状が、例えば放物線状、三角形状などの形状を有する。該凸部８のパターンは１次元ばかりでなく、２次元的に配置されていてもよい。

図３に示すように、点光源Ａから導光体１のコーナー部端面１Ａへ入射した光は、導光体１内部を反射しつつ伝播する。そして、光は出射光制御板５の凸部８と導光体１が光学的に密着した密着部９から凸部８内に進行し、凸部８の反射面１０で反射して導光体１の出射面４に対し垂直に近い角度、つまり正面方向へ出射する。

この場合、図４に示すように、出射光制御板５の凸部８は、複数の方向からの光に対して光を偏向できるように、出射面４と平行な方向に切断した断面（水平断面）形状が円形になるようにしてある。

図２（Ａ）に示すように、通常、光源Ａを配置したコーナー部端面の法線方向（破線）と、光源Ｂを配置したコーナー部端面の法線方向とを一致させることにより、光源Ａによる出射領域と光源Ｂによる出射領域とを一致させる。しかし、本発明では、導光体１の１つのコーナー部端面１Ａは、その法線方向が、他のコーナー部端面１Ｂの法線方向と異なるように、つまり、コーナー部端面１Ａの角部がカットされたコーナーカット角度を、他のコーナー部端面１Ｂのコーナーカット角度と異なるよう設定されている。図２（Ａ）のように、コーナー部端面の法線方向を従来のコーナー部端面の法線方向よりも導光体１の周辺部側にずらしているので、図２（Ｂ）のように、導光体１へ入射する光の進行方向は従来の光の進行方向よりも導光体１の周辺部側にずれることとなり、点光源Ａによる導光体１の出射領域を他の点光源Ｂによる導光体１の出射領域に対して周辺部側にずらせている。

これにより、１つの点光源Ａによる導光体１の出射領域を他の点光源Ｂによる導光体１の出射領域とずらせているので、導光体１全体をカバーする出射領域とすることが可能となり、従来のように、導光体のコーナー部端面へ光学パターンを形成することなく、面内の明るさムラを低減して、面内均一な明るさの面光源素子を得ることができる。

なお、上記した実施形態では、１つのコーナー部端面１Ａの法線方向のみをずらしているが、対角する他方のコーナー部端面１Ｂの法線方向についても同時にずらして、各コーナー部端面１Ａ、１Ｂの法線方向をそれぞれ導光体１の出射面４と平行でかつ互いに離間する方向へずれるよう設定することにより、各コーナー部端面１Ａ、１Ｂの点光源Ａ、Ｂによる導光体１の出射領域をそれぞれ相反する導光体１の周辺側へずらせてもよい。この場合、導光体中央部および両側周辺部を出射領域とすることが可能となり、より面内均一な明るさの面光源素子を得ることができる。

また、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、点光源Ａ〜Ｄを導光体１の全コーナー部端面１Ａ〜１Ｄにそれぞれ配置してもよい。図５（Ａ）〜（Ｄ）は点光源Ａ〜Ｄごとの出射領域をそれぞれ表している。この場合も同様に各光源からの光の出射領域が異なるように、各コーナー部端面１Ａ〜１Ｄのコーナーカット角度をそれぞれ調整することにより、面内均一な明るさの面光源素子を得ることができる。

本発明では、点光源（ＬＥＤ）の発光面と導光体１のコーナー部端面との光学的密着には、例えば紫外線硬化型の接着剤を用いている。導光体端面と紫外線硬化型樹脂の界面での反射を低く抑えるためには、導光板の屈折率と紫外線硬化型樹脂の屈折率差は０．１以下であることが望ましい。

本発明の面光源素子に用いる導光体としては、上記したアクリル樹脂のほかに、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等の透明性に優れるものが挙げられる。また、出射光制御板５の凸部８の形状は該凸部形状のネガ型となる金型を用いて、熱プレス法、紫外線硬化による２Ｐ法、出射成形法や押出成形法などによって成形することができる。該金型は、金属板を切削加工して作製しても良いし、凸部形状を光造形法、レーザー直接描画もしくはレジストリフロー法で作製した後、該凸部形状を用いて電鋳処理などを行い金型としてもよい。

図６のように、上記した面光源素子を用い、その発光面上に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１２等の透過型光変調装置を設けることにより、直視型の画像表示装置を構成することができる。

なお、この実施形態では、導光体１を扁平な直方体としているが、三角柱や五角柱以上の多角柱としてもよい。

（Ａ）は本発明の一実施形態にかかる面光源素子を示す斜視図、（Ｂ）はその一部平面図である。 （Ａ）は図１の光源による導光体の出射領域を示す平面図、（Ｂ）は導光体へ入射する光線の軌跡を示す平面図である。 出射光制御板の凸部における光線の軌跡を示す側面図である。 出射光制御板の平面図である。 本発明の面光源素子の他例を示す平面図である。 本発明にかかる画像表示装置を示す側面図である。 導光体へ入射する光線の軌跡を示す平面図である。 従来の導光体の出射領域を示す平面図である。 従来の面光源素子を示す斜視図である。

符号の説明

１：導光体
１Ａ、１Ｂ：コーナー部端面
４：出射面
５：出射光制御板
８：凸部
１２：液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
Ａ、Ｂ：点光源（ＬＥＤ）

Claims (4)

1. 複数の点光源と、これら点光源からの光が入射されて面状に光を出射する板状の導光体と、導光体の出射面側に設けられて、複数の凸部が該出射面と対向する面に形成され、かつ前記凸部の頂部が該出射面と密着して形成されて、導光体から出射する光を該出射面の正面方向に向かわせる出射光制御板とを備え、
   各点光源が前記導光体のコーナー部端面にそれぞれ配設され、
   前記導光体における少なくとも一対の対角するコーナー部端面を、その一方のコーナー部端面の法線方向が他方のコーナー部端面の法線方向と異なるように設定することにより、当該点光源による導光体の出射領域を他の点光源による導光体の出射領域とずらせてなる面光源素子。
2. 請求項１において、
   前記導光体の一対の対角するコーナー部端面を、その各端面の法線方向がそれぞれ導光体の出射面と平行で互いに離間する方向へずれるよう設定することにより、各コーナー部端面の点光源による導光体の出射領域をそれぞれ相反する導光体の周辺側へずらせてなる面光源素子。
3. 請求項１または２に記載の面光源素子で点光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする面光源素子。
4. 請求項１または２に記載の面光源素子の発光面上に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を設けてなる画像表示装置。
   
   
   

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