JP2006244942A

JP2006244942A - 面光源装置及び画像表示装置

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Publication number: JP2006244942A
Application number: JP2005061876A
Authority: JP
Inventors: Noritoshi Hiraishi; 文紀平石
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-09-14

Abstract

【課題】照明光の明暗の差が観察されにくくすることを目的とする。
【解決手段】面光源装置２は、蛍光ランプ６からの光が導光板４の入射面５から入射して導光板４内を伝播し、この伝播の過程において導光板４の出射面１０から出射する光を光制御部材１１で導光板４の出射面１０の法線方向寄りに偏向し、その偏向した光で液晶表示パネル３を照明するようになっている。導光板４は、出射面１０から出射する光が所望の指向性をもって出射するように、内部を伝播する光に指向出射性を付与するプリズム状の突起１３が裏面７に形成されている。光制御部材１１は、導光板４の入射面５に対してほぼ平行な方向に延びる断面略三角形状の突起１４が入射面５から遠ざかる方向に多数形成されている。光制御部材１１の突起１４の大きさのうち、導光板４の入射面５近傍に対向する領域Ｗ１の突起１４ａが、他部Ｗ２の突起１４ｂよりも大きく形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、携帯電話，携帯端末装置，電子辞書，携帯ゲーム機，各種電子機器及びパソコン等の画像表示部材（例えば、液晶表示パネル）を背面側から照明する面光源装置及びこの面光源装置で画像表示部材を照明する画像表示装置に関するものである。

従来から、図４に示すように、パソコン等の液晶表示パネル（画像表示部材）１０３を背面側から面状に照明する面光源装置１０２は、導光板１０４の出射面１１０と液晶表示パネル１０３との間に光制御部材１１１を配置し、導光板１０４から出射した光を光制御部材１１１を透過させることにより、光の進行方向を光制御部材１１１によって導光板１０４の出射面１１０の法線方向（Ｚ方向）寄りに偏向して、液晶表示パネル１０３を効率的に照明できるようにし、液晶表示パネル１０３の表示面の明るさを増大するようになっている。

すなわち、このような面光源装置は、導光板１０４の裏面１０７側に形成された断面略三角形状のプリズム状の突起１１３であって、入射面１０５に直交する方向（Ｙ方向）に延びる突起１１３が、導光板１０４の入射面１０５に平行で且つ導光板１０４の出射面１１０に直交する仮想平面内において、導光板１０４の内部を伝播する光を導光板１０４の出射面１１０の法線方向寄りに偏向するようになっている。次いで、光制御部材１１１の裏面側に形成された断面略三角形状のプリズム状の突起１１４であって、導光板１０４の入射面１０５にほぼ平行な方向（Ｘ方向）に延びる突起１１４が、導光板１０４の入射面１０５に直交し且つ導光板１０４の出射面１１０に直交する仮想平面内において、導光板１０４の出射面１１０から出射した光を導光板１０４の法線方向に偏向して透過させるようになっている。その結果、液晶表示パネル１０３は、面光源装置１０２から出射する光によって効率的に照明されるようになっている（特許文献１）。

２００３−１３２７２３号公報

しかしながら、このような面光源装置１０２を使用して液晶表示パネル１０３を背面側から照明する画像表示装置１０１は、上述のように液晶表示パネル１０３の表示面の明るさを全体として増大させることができるものの、導光板１０４の入射面１０５近傍における出射光の輝度が他部（入射面１０５近傍以外の出射領域）からの出射光の輝度よりも低下し、導光板１０４の入射面１０５近傍の照明光が暗く観察されるという問題を有していた。

また、入射面１０５から入射した光は、導光板１０４内を導光する過程で出射面１１０から出射せず入射面１０５に対して反対側の面１０８まで到達し、一度導光板１０４外へ抜け出た後、導光板１０４を囲む筐体等の反射部材（図示せず）によって再度導光板１０４内に戻された場合に、面１０８近傍の出射面１１０で多くの光が出射し、照明光が明るく観察されるという問題を有していた。

また、このような画像表示装置１０１は、蛍光ランプ１０６の両側端部の電極部に対応するように、導光板１０４の出射面１１０の入射面１０５側両コーナー部に暗部を生じやすく、上記問題と相俟って、導光板１０４の入射面１０５近傍から出射する照明光が観察者によって暗く観察されやすくなるという問題を有していた。

そこで、本発明は、照明光の明暗の差が観察されにくくすることを目的とする。

請求項１の発明は、光源からの光が導光板の側面から入射して前記導光板内を伝播し、この伝播の過程において前記導光板の出射面から出射する光を前記導光板の前記出射面に対向するように配置した光制御部材で前記導光板の前記出射面の法線方向寄りに偏向し、その偏向した光で画像表示部材を照明するようになっている面光源装置に関するものである。この発明において、前記導光板は、前記出射面から出射する光が所望の指向性をもって出射するように、内部を伝播する光に指向出射性を付与する指向出射性付与手段を備えている。また、前記光制御部材は、前記導光板の前記側面に対してほぼ平行な方向に延びる、入射面と光反射面の一対の傾斜面からなる突起を、前記側面から遠ざかる方向に多数備えている。また、前記光制御部材の前記突起は、前記光反射面を前記導光板の前記出射面と平行な面に投影したときに生じる投影面の前記出射面と平行な面上における単位面積当たりに占める割合が、前記導光板の前記側面の近傍に対向する領域において他の部分よりも大となるように、その形状を異ならせて形成されている。

請求項２の発明は、請求項１の発明の面光源装置において、前記光制御部材の前記突起は、前記光反射面を前記導光板の前記出射面と平行な面に投影したときに生じる投影面の前記出射面と平行な面上における単位面積当たりに占める割合が、前記導光板の前記側面に対して反対側に位置する側面の近傍に対向する領域において、他部の突起よりも小となるように、その形状を異ならせて形成されている。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明に係る面光源装置と、この面光源装置によって照明される画像表示部材と、を備えたことを特徴とする画像表示装置である。

本発明によれば、導光板の入射面近傍や入射面と反対側の面近傍の出射面に対向する光制御部材の突起を、他部の突起の形状と異ならせて形成されており、突起一個当たりの光反射面の面積が他部の突起の光反射面の面積と異なるため、突起一個当たりの光の出射光量が突起の光反射面の大きさに比例して変化する。その結果、本発明によれば、照明光の明暗の差が観察されにくくなる。

以下、本発明の最良の形態を図面に基づき詳述する。

［第１形態］
図１乃至図２は、本実施の形態に係る画像表示装置１を示すものである。この画像表示装置１は、面光源装置２によって液晶表示パネル（画像表示部材）３を面状に照明するようになっている。

面光源装置２は、導光板４と、この導光板４の側面（入射面）５に対向するように光源としての蛍光ランプ６と、導光板４の裏面７側に配置された光反射部材８と、導光板４の出射面１０に対向するように配置された光制御部材１１と、を備えている。

この面光源装置２は、蛍光ランプ６からの光を導光板４の入射面５から導光板４の内部に入射させた後、この導光板４の内部を伝播する光のうち導光板４の出射面１０に対する入射角が臨界角以下になった光を導光板４の出射面１０から出射させ、その出射した光を光制御部材１１によって導光板４の出射面１０の法線方向寄りに偏向するようになっている。

導光板４は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂材料等の光透過性に優れた材料を使用して形成してある。この導光板４は、図１乃至図２に示すように、平面形状が略矩形形状の板状体であり、入射面５から遠ざかる（Ｙ方向に向かう）にしたがって板厚を漸減する（例えば、所定の傾斜角αで板厚を漸減する）ようになっている。すなわち、導光板４は、入射面５に直交する断面における形状が略楔形形状を呈しており、入射面５側から端面（入射面に対して反対側の側面）１２側に向かって伝播する光が傾斜する裏面７で反射される度毎に２αだけ出射面１０に対する入射角を減じるようになっている。そして、導光板４は、内部を伝播する光の出射面１０に対する入射角が臨界角以下になると、その光をスネルの法則にしたがって出射面１０から出射させるようになっている。

そして、導光板４の裏面７には、入射面５に対してほぼ直交する方向に延びるプリズム状の突起（指向出射性付与手段）１３を入射面５の長手方向（Ｘ方向）に沿って平行に且つ連続して多数形成してある。このプリズム状の突起１３は、断面略三角形状を呈しており、導光板４の裏面７の入射面５からその対向する端面１２まで全域に渡り形成してある。このプリズム状の突起１３は、導光板４の入射面５に平行で且つ出射面１０に直交する仮想平面内において、蛍光ランプ６からの光を導光板４の出射面１０の法線方向寄りに偏向するようになっている。ここで、指向出射性付与手段は、出射面１０から出射する光が所望の指向性をもって出射するように、導光板４の内部を伝播する光に指向出射性を付与するものであるかぎり、上述のように、導光板４の裏面７に形成した突起１３であって、入射面５に対してほぼ直交する方向に延びるプリズム状の突起１３に限定されず、導光板４の出射面１０に形成した突起であって、入射面５に対してほぼ直交する方向に延びるプリズム状の突起や、導光板４の裏面７及び出射面１０に形成した突起であって、入射面５に対してほぼ直交する方向に延びるプリズム状の突起でもよい。また、指向出射性付与手段は、出射面１０から出射する光が所望の指向出射性を維持することができる程度に、導光板４の裏面７及び／又は出射面１０に形成した粗面であってもよい。また、指向出射性付与手段は、導光板４の裏面７及び／又は出射面１０に形成した出射促進パターンであって、出射面１０から出射する光が所望の指向出射性を維持することができる程度に形成したものでもよい。なお、出射促進パターンとしては、半球状、角錐状、円錐状等の突起又は凹みが考えられる。また、ここで、指向出射性とは、光がランダムに拡散されて導光板４から出射する状態と異なり、光が特定の出射角度方向寄りに多く出射することをいう。

光制御部材１１は、光透過性に優れた樹脂材料（例えば，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＭＭＡ、ＰＣ）でフィルム状に形成してあり、図１乃至図２に示すように、平面形状が導光板４の出射面１０とほぼ同様の矩形形状になるように形成してある。そして、この光制御部材１１は、その導光板４の出射面１０に対向する側（図１及び図２の下面側）に、導光板４の入射面５に対してほぼ平行な方向（図のＸ方向にほぼ沿う方向）に延びるプリズム状の突起１４を、平行に且つ連続して多数形成してある。この光制御部材１１のプリズム状の突起１４は、入射面と光反射面の一対の傾斜面で断面略三角形状に形成してあり、導光板４の入射面５に直交し且つ出射面１０に直交する仮想平面内において、導光板４の出射面１０から出射する光を導光板４の出射面１０の法線方向寄りに偏向するように機能する。

また、光制御部材１１は、プリズム状の突起１４のうち、導光板４の入射面５近傍の出射面１０に対向する領域Ｗ１の突起４ａの大きさが、他の領域Ｗ２の突起４ｂの大きさよりも大きく形成してある。ここで、光制御部材１１のプリズム状の突起１４のうち、導光板４の入射面５近傍の出射面１０に対向する領域Ｗ１の突起１４ａ同士を同じ大きさに形成してあり、その突起１４ａ以外の突起１４ｂ同士を同じ大きさに形成してある。

光反射部材８は、白色の顔料を混ぜてシート状にした光反射性に優れたＰＥＴシートや、アルミニウム等の光反射性に優れた金属をシート状樹脂部材（例えば、ＰＥＴシート）の表面に蒸着したフィルム状部材であり、図１及び図２に示すように、平面形状が導光板４の裏面７とほぼ同様の矩形形状になっている。この光反射部材８は、導光板４の裏面７側から出射する光を反射して導光板４内部に戻すように機能する。尚、光反射部材８は、導光板４が収容される筐体（図示せず）の内部を光反射性に優れた表面（白色化した表面）とし、その光反射機能を備えた筐体自体を光反射部材としてもよい。また、この光反射部材８は、銀やアルミニウムの鏡面反射部材でもよい。

このような構成の本実施形態によれば、図２に示すように、光制御部材１１は、導光板４の入射面５近傍の出射面１０に対向する領域Ｗ１の突起１４ａ一個当たりの光反射面１５ａの面積を他の領域Ｗ２の突起１４ｂ一個当たりの光反射面１５ｂの面積よりも大きくすることができたので、領域Ｗ１の突起１４ａ一個当たりの出射光量が他の領域Ｗ２の突起１４ｂ一個当たりの出射光量よりも多くなる。その結果、限られた部位（一個の突起１４ａ，１４ｂ）によって反射された後に出射する光の輝度は、導光板４の入射面５近傍の出射面１０に対向する領域Ｗ１において高く、他の領域Ｗ２において低い。したがって、本実施形態によれば、観察者は、導光板４の入射面５近傍からの出射光を従来よりも明るいと感じることができ、体感として照明光の明るさが均一化したかのように感じる。

［第２形態］
以下、本発明の第２形態に係る面光源装置２及びこれを備えた画像形成装置１を、図３に基づき説明する。

すなわち、本実施形態は、上述の第１形態の光制御部材１１において、導光板４の端面１２近傍の出射面１０に対向する領域Ｗ３の突起１４ｃの大きさを、他部（導光板４の端面１２近傍に対向する領域Ｗ３以外の領域）Ｗ１，Ｗ２の突起１４ａ，１４ｂの大きさよりも小さくしてある。

画像表示装置１は、導光板４の入射面５に対して反対側に位置する端面１２近傍において、導光板４の端面１２から外部に出射した光がフレーム等で反射されて再度導光板４の内部に戻り、その再度導光板４内に戻った光が導光板４の端面１２近傍の出射面１０から出射する。この際、導光板４の内部を蛍光ランプ６側から伝播してきた光も導光板４の出射面１０から出射する。したがって、導光板４の端面１２近傍の出射面１０から光が出射しやすく、導光板４の端面１２近傍の出射光が導光板４の他部（導光板４の端面１２近傍に対向する領域Ｗ３以外の領域）Ｗ１，Ｗ２から出射する出射光よりも明るく観察されるという問題を生じやすい。

しかし、本実施形態によれば、光制御部材１１の突起１４ａ，１４ｂ，１４ｃのうちで、導光板４の端面１２近傍の出射面１０に対向する領域Ｗ３の突起１４ｃは、一個当たりの光反射面１５ｃの面積が導光板４の他部に対向する領域Ｗ１，Ｗ２の突起１４ａ，１４ｂよりも小さくなるため、出射光が各突起１４ｃ，１４ｃ毎に分散され、観察者によって観察される突起１４ｃ一個当たりの出射光輝度が低く抑えられる。その結果、本実施形態によれば、光制御部材１１を介して出射される光の明暗のばらつきがより一層目立ちにくくなる。

上述の各実施形態で示した光反射面１５ａ，１５ｂ，１５ｃの面積とは、光反射面１５ａ，１５ｂ，１５ｃを導光板４の出射面１０と平行な面に投影した場合の投影面積を意味する。そして、領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３での光反射面１５ａ，１５ｂ，１５ｃの面積の関係を、入射面５に直交する断面（図５参照）において二次元的に数式で示すと以下のようになる。

なお、上述の第１形態の光制御部材１１において、導光板４の入射面５近傍の出射面１０に対向する領域Ｗ１と他部Ｗ２との境界部分の突起１４の大きさを、導光板４の入射面５側から離れるにしたがって小さくなるように形成するようにしてもよい。

また、上述の第２形態の光制御部材１１において、導光板４の端面１２近傍の出射面１０に対向する領域Ｗ３と他部Ｗ２との境界部分の突起の大きさを、導光板４の端面１２側から離れるにしたがって大きくなるように形成するようにしてもよい。

また、上述の各実施形態の光制御部材１１において、要求される出射光特性に応じて、適宜突起１４の大きさを変化させるようにしてもよい。

本発明の面光源装置は、画像表示部材として液晶表示パネルを使用する画像表示装置のみならず、室内照明装置や広告プレートの面状光源として広く使用することが可能である。

本発明を適用した第１態様の面光源装置及びこれを備えた画像表示装置の分解斜視図である。図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す面光源装置及びこれを備えた画像表示装置の断面図である。本発明を適用した第２態様の面光源装置及びこれを備えた画像表示装置の断面図であり、図２に対応する断面図である。従来の面光源装置及びこれを備えた画像表示装置の分解斜視図である。図３における光制御部材の突起を拡大して示す図である。

符号の説明

１……画像表示装置、２……面光源装置、３……液晶表示パネル（画像表示部材）、４……導光板、５……入射面（側面）、６……ＬＥＤ（光源）、１０……出射面、１１……光制御部材、１２……一端、１３……他端、１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）……突起、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ……光反射面

Claims

光源からの光が導光板の側面から入射して前記導光板内を伝播し、この伝播の過程において前記導光板の出射面から出射する光を前記導光板の前記出射面に対向するように配置した光制御部材で前記導光板の前記出射面の法線方向寄りに偏向し、その偏向した光で画像表示部材を照明するようになっている面光源装置において、
前記導光板は、前記出射面から出射する光が所望の指向性をもって出射するように、内部を伝播する光に指向出射性を付与する指向出射性付与手段を備え、
前記光制御部材は、前記導光板の前記側面に対してほぼ平行な方向に延びる、入射面と光反射面の一対の傾斜面からなる突起を、前記側面から遠ざかる方向に多数備え、
前記光制御部材の前記突起は、前記光反射面を前記導光板の前記出射面と平行な面に投影したときに生じる投影面の前記出射面と平行な面上における単位面積当たりに占める割合が、前記導光板の前記側面の近傍に対向する領域において他の部分よりも大となるように、その形状を異ならせて形成されている、
ことを特徴とする面光源装置。
前記光制御部材の前記突起は、前記光反射面を前記導光板の前記出射面と平行な面に投影したときに生じる投影面の前記出射面と平行な面上における単位面積当たりに占める割合が、前記導光板の前記側面に対して反対側に位置する側面の近傍に対向する領域において、他部の突起よりも小となるように、その形状を異ならせて形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
前記請求項１又は２に記載の面光源装置と、この面光源装置によって照明される画像表示部材と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。