JP2008053009A - 導光板及び面発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板上面の傾斜面から一次反射光が出光することを抑制し、輝度ムラの発生を低減すること。
【解決手段】光源２０からの光が入射される光源側側面１１ａと、光源２０からの光が出光する上面１２と、光源２０からの光を反射する反射面となる下面１３と、を有し、上面１２が、光源側側面１１ａの板厚が厚くなるように傾斜した傾斜面１２ｂを有する導光板１０において、光源２０からの光が下面１３で反射した一次反射光が傾斜面１２ｂを通過して出光することを低減する光拡散パターン１３ａを下面１３に形成したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、導光板及び面発光装置に関する。

携帯型電話機等においては、液晶表示器をその背面から照明する面発光装置が採用されている。面発光装置は一般に導光板の側面に光源を配置した構成が採用されている。このような面発光装置では、導光板の側面に入射した光源からの光が導光板の出光面から均一に出光することが望ましい。このため、従来より輝度ムラ等を解消するために導光板に様々なパターンを設けたものが提案されている。

例えば、特許文献１には、光源側側面に滑らかに連続した曲面からなる凹凸を設け、光の強度分布を均一化し、輝度ムラを緩和する技術が提案されている。また、特許文献２には、光源側側面に対して直交する方向に延びるプリズムの多条の凸部を蛇行するように設け、輝線の発生を緩和する技術が開示されている。

特開２００５−２２８７１９号公報 特開２００５−３４７１２２号公報

ところで、面発光装置が搭載される携帯型電話機等の装置の薄型化の要請に伴い、面発光装置にも薄型化が要求され、導光板が薄型化しつつある。しかし、光源の薄型化には限界があり、また、光源からの光を効率良く導光板内に入射させる必要がある。そこで、導光板を均一の板厚さとせずに、光源側の一部の領域の厚みを厚くし、出光面の領域の厚みを薄くする方策が取られている。

このような導光板では、板厚が厚い部分と薄い部分との境界部分において、出光面側となる上面が、光源側の板厚が厚くなるように傾斜した傾斜面を有することになる。この結果、反射面となる下面において反射した光源からの一次反射光が、傾斜面に対する絶対反射臨界角を超えて傾斜面から出光し易くなる。一次反射光は指向性が高い、強度の強い光であるため、傾斜面部分が明るくなってしまい、輝度ムラとなるスポットを生じてしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、導光板上面の傾斜面から一次反射光が出光することを抑制し、輝度ムラの発生を低減することにある。

本発明によれば、光源からの光が入射される光源側側面と、前記光源からの光が出光する上面と、前記光源からの光を反射する反射面となる下面と、を有し、前記上面が、前記光源側側面の板厚が厚くなるように傾斜した傾斜面を有する導光板において、前記光源からの光が前記下面で反射した一次反射光が前記傾斜面を通過して出光することを低減する光拡散パターンを前記下面に形成したことを特徴とする導光板が提供される。

この構成によれば、前記下面に前記光拡散パターンを形成したことで光源からの光が拡散され、一次反射光の反射角を制御することができ、前記傾斜面に対する絶対反射臨界角を超える一次反射光の発生を抑制することができる。これにより、前記傾斜面から一次反射光が出光することを抑制し、輝度ムラの発生を低減することができる。

また、本発明によれば、上記導光板を採用した面発光装置として、光源と、前記光源からの光が入射される光源側側面と、前記光源からの光が出光する上面と、前記光源からの光を反射する反射面となる下面と、を有し、前記上面が、前記光源側側面の板厚が厚くなるように傾斜した傾斜面を有する導光板と、前記下面に設けられた反射板と、を備えた面発光装置において、前記光源からの光が前記下面で反射した一次反射光が前記傾斜面を通過して出光することを低減する光拡散パターンを前記下面に形成したことを特徴とする面発光装置が提供される。

以上述べた通り、本発明によれば、導光板上面の傾斜面から一次反射光が出光することを抑制し、輝度ムラの発生を低減することができる。

＜全体構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る面発光装置１００の分解斜視図、図２（ａ）は面発光装置１００の側面視図である。面発光装置１００は、導光板１０と、光源２０と、反射シート３０と、光学シート４０ａ及び４０ｂを備える。

導光板１０は、透明な板状の部材から略方形状に形成されており、例えば、ポリカーボネート等により形成される。導光板１０は４つの側面１１ａ乃至１１ｄを有し、このうちの側面１１ａは光源２０からの光が入射される光源側側面を形成している。

導光板１０の上面１２は光源２０からの光が出光する出光面部１２ａと、傾斜面部１２ｂと、出光面部１２ａと平行な光源側上面部１２ｃと、を有する。また、導光板１０の下面１３は光源２０の光を反射する反射面を構成し、下面１３は出光面部１２ａと平行である。下面１３には光拡散パターンが形成されている。詳細は後述する。

傾斜面部１２ｂは、側面１１ａ側において導光板１０の板厚を相対的に厚くするために出光面部１２ａ及び光源側上面部１２ｃに対して傾斜して形成されており、出光面部１２ａにおける導光板１０の厚みは光源側上面部１２ｃにおける厚みよりも相対的に薄くなっている。

光源２０はＬＥＤ等の点光源であり、本実施形態の場合、側面１１ａに沿って複数配設されている。反射シート３０は、導光板１０の下面１３下に設けられており、光源２０からの光が下面１３で反射せずに透過した場合にこれを反射して再び導光板１０の内部に入射させるものである。光学シート４０ａ、４０ｂは導光板１０の出光面部１２ａ上に配設され、例えばプリズムシートや拡散シートであり、出光面部１２ａから出光する光の輝度の調整や輝度ムラの調整を行なう。なお、シートにはフィルム、板の双方が含まれる。

係る構成からなる面発光装置１００では、光源２０から出射した光が導光板１０内で反射を繰り返しながら伝播し、出光面部１２ａから出光することになる。照明対象となる液晶表示器２００は光学シート４０ａ及び４０ｂ上に配設され、出光面部１２ａから出光した光は液晶表示器２００を通過し、その表示画面を照明することになる。

＜下面の光拡散パターン＞
次に、導光板１０の下面１３に形成した光拡散パターンについて説明する。図２（ｂ）は導光板１０の下面１３を示す図である。下面１３のうち、各光源２０の近傍にはそれぞれ光拡散パターン１３ａが形成されている。光拡散パターン１３ａは、複数の凹部又は凸状部もしくはこれらの組合せからなり、本実施形態の場合、複数の凹部から構成されている。この光拡散パターン１３ａは光源２０からの光が下面１３で反射した一次反射光が傾斜面部１２ｂを通過して出光することを低減するものである。その原理について説明する。

まず、光拡散パターン１３ａを設けない場合（従来の構成）の問題点について説明する。図３（ａ）は光拡散パターン１３ａを設けない場合の一次反射光の説明図である。同図に示すように、光源２０から導光板１０内に入射した光は下面１３で反射して上面１２へ向う（一次反射光）。この時、導光板１０の厚みが均一であれば上面１２への一次反射光の入射角は仮想線Ｌ１と一次反射光とがなす角度θ１となる。

しかし、本実施形態のように導光板１０の厚みが均一でない場合、傾斜面部１２ｂへの一次反射光の入射角は傾斜面部１２ｂと一次反射光とがなす角度θ２となり、角度θ１よりも大きくなる。このため、傾斜面部１２ｂに対する絶対反射臨界角を超えて傾斜面部１２ｂへ向う一次反射光が多くなり、傾斜面部１２ｂから出光する一次反射光が増加する。一次反射光は指向性が強く、かつ、強度が強いため、傾斜面部１２から光が出光すると、これが光学シート４０ａ及び４０ｂに入射し、面発光装置１００から出光する光のうち、傾斜面部１２ｂ側の一部の領域の輝度が高くなり、輝度ムラが生じる。

一方、本実施形態のように下面１３に光拡散パターン１３ａを設けると、光源２０からの光を拡散して一次反射光の反射角を制御することができ、図３（ｂ）に示すように、一次反射光の下面１３での反射角を小さくすることができる。この結果、傾斜面部１２ｂに対する絶対反射臨界角を超えて傾斜面部１２ｂへ向う一次反射光を少なくすることができる。こうして本実施形態では傾斜面部１２ｂから一次反射光が出光することを抑制し、輝度ムラの発生を低減することができる。

なお、光拡散パターン１３ａを形成することで、下面１３から出光する光が増える場合があるが、図３（ｂ）において符号１で示す反射光のように、反射シート３０によって反射されて導光板１０に戻るので、面発光装置１００の出光量を低下させることはない。

光拡散パターン１３ａを構成する凹部、凸部の形状は、傾斜面部１２ｂの角度、導光板１０の屈折率に応じて定めることができ、傾斜面部１２ｂに対する絶対反射角度にて傾斜面部１２ｂへ向う一次反射光が増加するように定めることができる。

本実施形態のように光源２０を点光源とした場合、光源２０から照射される光は放射状に広がるので、光拡散パターン１３ａは光源２０の周囲を取り巻くように形成されることが望ましい。例えば、図２（ｂ）に示すように、光源２０を中心とした、仮想線１３ｂで示す、半円形状の領域に形成するか、或いは、光源２０を中心とした半長円形状の領域に形成することができる。

一方、光源２０として、冷陰極線管等の線状光源を採用した場合は、図５（ａ）に示すように、線状光源２０’に沿うよう、帯状の範囲に光拡散パターン１３ａを形成することが望ましい。

次に、光拡散パターン１３ａの形成範囲はなるべく狭い範囲とすることが望ましい。光拡散パターン１３ａは、下面１３での光の反射角を小さくするものであるため、広範囲に形成すると、出光面部１２ａからの光の出光率が低下する場合があるからである。図４は光拡散パターン１３ａの形成範囲の例を示す説明図である。

まず、光拡散パターン１３ａは、一次反射光が傾斜面部１２ｂに入射される範囲において形成することができる。例えば、図４に示す領域Ｒ１であり、領域Ｒ１は光源２０側の側面１１ａから出光面部１２ａまでの領域である。

領域Ｒ１に光拡散パターン１３ａを形成した場合、出光面部１２ａと傾斜面部１２ｂとの境界部分近傍において、出光面部１２ａからの出光量が低下する場合がある。そこで、領域Ｒ２に光拡散パターン１３ａを形成することもできる。領域Ｒ２は側面１１ａから、側面１１ａと傾斜面部１２ｂの中央部（仮想線ＣＬで示す）との間の距離の範囲である。この例の場合、傾斜面部１２ｂの出光面部１２ａ側の領域において、一次反射光が傾斜面部１２ｂから多少出光する可能性はあるが、出光面部１２ａと傾斜面部１２ｂとの境界部分近傍において、出光面部１２ａからの出光量が低下することを防止することができる。

また、領域Ｒ３は、傾斜面部１２ｂの端部をそれぞれ通る、傾斜面部１２ｂの絶対反射臨界角θ３方向の仮想線Ｌ２及びＬ３と下面１３との交点間の領域である。この領域Ｒ３に光拡散パターン１３ａを形成した場合、絶対反射臨界角θ３を超えて傾斜面部１２ｂへ向う一次反射光をより効果的に減少することができる。

なお、本実施形態では、導光板１０の上面１２が光源側上面部１２ｃを有する構成を例示したが、図５（ｂ）に示すように上面１２が光源側上面部１２ｃを有さず、出光面部１２ａと傾斜面部１２ｂのみを有する導光板についても本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態に係る面発光装置１００の分解斜視図である。 （ａ）は面発光装置１００の側面視図、（ｂ）は導光板１０の下面１３を示す図である。 （ａ）は光拡散パターン１３ａを設けない場合の一次反射光の説明図、（ｂ）は光拡散パターン１３ａを設けた場合の一次反射光の説明図である。 光拡散パターン１３ａの形成範囲の例を示す説明図である。 線状光源２０’を用いた場合の光拡散パターン１３ａの形成例を示す図、（ｂ）は光源側上面部１２ｃを有しない導光板１０の例を示す図である。

符号の説明

１０ 導光板
１２ 上面
１２ｂ 傾斜面部
１３ 下面
１３ａ 光拡散パターン
２０ 光源
１００ 面発光装置

Claims (6)

1. 光源からの光が入射される光源側側面と、
   前記光源からの光が出光する上面と、
   前記光源からの光を反射する反射面となる下面と、を有し、
   前記上面が、前記光源側側面の板厚が厚くなるように傾斜した傾斜面を有する導光板において、
   前記光源からの光が前記下面で反射した一次反射光が前記傾斜面を通過して出光することを低減する光拡散パターンを前記下面に形成したことを特徴とする導光板。
2. 前記光拡散パターンは、前記下面に形成された複数の凹部又は凸部であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 前記光拡散パターンは、前記光源側側面から、前記光源側側面と前記傾斜面の中央部との間の距離の範囲において形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
4. 前記光拡散パターンは、前記一次反射光が前記傾斜面に入射される範囲において形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
5. 前記光源が点光源であり、
   前記光拡散パターンは、前記点光源を中心とした半円形状の領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
6. 光源と、
   前記光源からの光が入射される光源側側面と、前記光源からの光が出光する上面と、前記光源からの光を反射する反射面となる下面と、を有し、前記上面が、前記光源側側面の板厚が厚くなるように傾斜した傾斜面を有する導光板と、
   前記下面に設けられた反射板と、
   を備えた面発光装置において、
   前記光源からの光が前記下面で反射した一次反射光が前記傾斜面を通過して出光することを低減する光拡散パターンを前記下面に形成したことを特徴とする面発光装置。

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