JP2009218090A - 面状発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯状に光を出射する副導光体及び面状に光を出射する主導光板を備えた面状発光装置において、発光ムラを抑制すること及び副導光体の汎用性を向上させることを課題とする。
【解決手段】本発明は、光源３、副導光体２及び主導光板１を有し、副導光体２が帯状の出射部９と光を出射部９に向かって反射させる反射部１１とを備え、主導光板１における副導光体２の前記出射部９と対向する側部に光を入射させる帯状の入射部７が形成されるとともに主導光板１の一方の面に上記入射部７からの光を入射方向に対して交差方向に面状に出射させる出射面４が形成される面状発光装置において、副導光体２における出射部９から主導光板１に対して所定距離Ｄ遠ざかる位置に凹部１３を形成し、該凹部１３内に光源３を収容支持することにより、反射部１１で反射された光を出射部９における光源３に近い側の箇所から主導光板１に向かって出射させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、液晶ディスプレイのバックライト等として用いられる面状発光装置に関する。

液晶ディスプレイのバックライトとしては、光源及び導光板（主導光板）を備え、上記導光板の側部に光源からの光を入射させる帯状の入射部が形成されるとともに導光板の一方側の面に上記入射部から導光されてきた光を入射方向に対して交差方向（直交方向）に面状に出射させる出射面が形成される面状発光装置が従来公知である。このような面状発光装置は、導光板の積層方向から光を入射させる必要がないため薄型化できる一方で、出射面の発光ムラを抑制するため、可能な限り入射光量の分布を均一化させる必要がある。

そして、入射光量の分布を均一化するものとして、光源、副導光体及び主導光板を有し、副導光体が帯状の出射部と光源からの光を出射部に向かって反射させる反射部とを備え、主導光板における副導光体の前記出射部と対向する側部に光源からの光を入射させる帯状の入射部が形成されるとともに導光板の一方側の面に上記入射部から導光されてきた光を入射方向に対して交差方向に面状に出射させる出射面が形成される特許文献１，２に示す面状発光装置が公知になっている。
特許第３５４９０８７号公報 特許第３７４３９９０号公報

上記文献の面状発光装置は、副導光体の機能によって主導光板への入射光量の分布がある程度は均一化される一方で、光源が副導光体の出射部近傍に設けられているため、光源から直に主導光板の入射部に入射される光の光量が多くなり、主導光体の入射光量の分布を均一化させる上で、依然、課題が残るものとなっている。

くわえて、光源が副導光体の出射部近傍側の端部から突出するように設けられているため、出射部同士が隣接するように複数の副導光体を並列配置して副導光体よりも大きな主導光板に対応させようとする場合、突出した光源により並列配置した複数の副導光体間に隙間が生じる。その結果、副導光体の隣接する出射部間にも隙間が形成され、その隙間部分から光が出射されずに、副導光体の出射部から主導光板の入射部に出射される光の光量分布が不均一になるという課題もある。
本発明は、上記課題を解決し、帯状に光を出射する副導光体及び面状に光を出射する主導光板を備えた面状発光装置において、主導光板への入射光の光量分布がより均一化され、複数の副導光体を並列配置して副導光体よりも大きな主導光板に対応させた場合でも並列配置した副導光体間に隙間が生じることが防止され発光ムラが抑制される面状発光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の面状発光装置は、第１に、光源３、副導光体２及び主導光板１を有し、副導光体２が帯状の出射部９と光源３からの光を出射部９に向かって反射させる反射部１１とを備え、主導光板１における副導光体２の前記出射部９と対向する側部に主導光板１内に光を入射させる帯状の入射部７が形成されるとともに主導光板１の一方側の面に上記入射部７から導光されてきた光を入射方向に対して交差方向に面状に出射させる出射面４が形成される面状発光装置において、副導光体２における出射部９から主導光板１に対して所定距離Ｄ遠ざかる位置に凹部１３を形成し、該凹部１３内に光源３を収容支持することにより、反射部１１で反射された光を出射部９における光源３に近い側の箇所から主導光板１に向かって出射させることを特徴としている。

第２に、凹部１３が副導光体２の端部に切欠状に形成されてなることを特徴としている。

第３に、副導光体２が板状部材であることを特徴としている。

第４に、板状の副導光体２の周壁に反射部１１及び入射部９が形成されたことを特徴としている。

第５に、副導光体２の反射部１１を光源３から遠ざかる方向に向かって主導光板１側に傾斜させたことを特徴としている。

第６に、光源３が副導光体２の反射部１１に向かって光を照射するようにしてなることを特徴としている。

第７に、副導光体２の反射部１１が拡散反射部であることを特徴としている。

第８に、副導光体２の出射部９と主導光板１の入射部７との間に空気層Ｌが形成されるように副導光体２及び主導光板１を配置したことを特徴としている。

以上のように構成される本発明の面状発光装置によれば、副導光体における出射部から主導光板に対して所定距離遠ざかる位置に光源を配置することにより、光源からの光のより多くが、反射部で反射されて出射部における光源に近い側の箇所から主導光板に向かって出射されるようになるため、光源が副導光体の出射部近傍に設けられているものと比較して、光源から直に主導光板の入射部に入射される光の光量が少なくなり、主導光板への入射光量分布がより均一化されるという効果があるとともに、副導光体に形成される凹部に光源が収容支持されるため、複数の副導光体を並列配置して副導光体よりも大きな主導光板に対応させた場合でも並列配置した副導光体間に隙間が生じることが防止され発光ムラが抑制されるという効果がある。

また、凹部が副導光体の端部に切欠状に形成されてなることにより、光源の副導光体への組付け作業が簡易化され且つ凹部の形成が容易になるという効果がある。

また、光源が副導光体の反射部に向かって光を照射するようにしてなることにより、光源から主導光板の入射部に直接的に入射される光がさらに減少するため、主導光板への入射光の光量分布がより均一化されるという効果がある。

さらに、副導光体の反射部を拡散反射部で構成することにより、主導光板の入射光の光量分布がより均一化されるという効果がある。

なお、副導光体の出射部と主導光板の入射部との間に空気層が形成されるように副導光体及び主導光板を構成することにより、主導光板の入射光の光量分布がより均一化されるという効果がある。

図１乃至３は、本発明の面状発光装置を適用した液晶ディスプレイ用のバックライトの斜視図、平面図及び側面図である。本バックライトは、略直方形状に形成された主導光板１（導光板）と、副導光板２（副導光体）と、ＬＥＤ３（光源）とを備えている。

上記主導光板１の一方側の面（表面）が光を面状に出射させる出射面４になるとともに、他方側の面（裏面）が光を出射面４に向かって反射させる反射板６（反射体）の設置面５になる他、主導光板１の側周壁を構成する４つの帯状側部の一又は複数（図示する例では１つ）が光を入射させる入射部７になる。

主導光板１の表面には、入射部７が形成される側の辺に対して交差方向に（入射方向に）直線状に延びる断面視Ｖの字状（楔状）の溝４ａが、主導光板１の表面全体に亘り、所定間隔（図示する例では等間隔）で、多数並列状態で配置形成されている。一方、主導光板１の裏面には、入射部７が形成される側の辺と略平行に直線状に延びる断面視Ｖの字状（楔状）の溝５ａが、主導光板１の表面全体に亘り、所定間隔又は等間隔で、多数並列状態で配置されている。くわえて、主導光板１の側周壁にも、厚み方向に直線状に延びる溝１ａが多数並列状態で、配置形成されている。

主導光板１の入射部７から主導光板１内に入射される光の内、裏面側に向かう光は、裏側に形成された上記多数の溝５ａ及び反射板６等の作用によって出射面４側に拡散反射される。一方、表面側に向かう光も、表面側に形成された上記多数の溝４ａの作用等により全反射（拡散反射）されて大半が裏面側に向かう。さらに、側周に向かう光は、上記側周壁に設けられた上記溝１ａ等の作用によって拡散反射され、均一化された状態で、再び主導光体１内に戻される。

なお、図示する例では、主導光体１内の入射光が入射部７から遠ざかるにつれて弱まっていくのに対応させて、溝深さが略同一で隣合う溝５ａ間の間隔が入射部７から遠くなるほど狭くなるように上記複数の溝５ａを形成しているため、主導光体１内の裏面側における入射部７近傍側から遠方側に至る範囲で、拡散反射する光の光量は、略一定になる。

以上により、主導光板１は、入射部７から主導光板１内に入射される帯状の入射光を、入射光に対して交差方向（ここでは、直交方向）に、出射面４から面状に出射させる。この際の出射光の光量分布は、入射部７から入射される帯状の入射光の光量分布に依存し、入射光の光量分布が均一である場合には、出射光の光量分布も均一化される。

上記副導光板２は、１つの主導光板１に対して複数（図示する例では２つ）用意される。各副導光板２は、周壁を構成する複数の帯状側部の内、主導光板１の入射部７と平行状態で対向する側部が出射部９になり、副導光板２における上記入射部７側の辺に対して対辺をなす側の側部が反射部１１になる。

この反射部１１の表面には副導光板２の厚み方向に直線状に延びる断面視Ｖの字状（楔状）の溝１１ａが、反射部１１全体に亘り、所定間隔又は等間隔に多数並列状態で配置されているため、上記反射部１１は拡散反射部になる。なお、図示する例では、上記複数の溝１１ａが、溝深さが略同一且つ隣合う溝１１ａ間の間隔が入射部７から遠くなるほど狭くなるように形成され、ＬＥＤ３からの照射光がＬＥＤ３から遠ざかるにつれて弱まっていくのに対応させているため、反射部１１で拡散反射する光の光量分布は全体に亘り均一化される。

この拡散反射部１１の一方側端部と出射部の一方側端部とを連接する出射部９に対して垂直方向に延びる側部１２（凹部側側部）における拡散反射部１１側の端部には、切欠状の凹部１３が形成されている一方で、上記拡散反射部１１の他方側端部と出射部９の他方側端部とは、出射部９に対して垂直方向に延びる側部１４（凹部側側部の辺と対辺をなす凹部対向辺側側部）によって連接されている他、上記拡散反射部１１は、凹部１３から遠ざかる方向（ＬＥＤ３の照射方向）に向かって主導光板１側に傾斜するように形成されている。

上記ＬＥＤ３は、拡散反射部１１に向かって光を照射するような姿勢で、副導光板２の凹部１３内に収容支持（取付固定）されている。すなわち、凹部１３がＬＥＤ３の照射光を副導光板２内に入射させる入射部になる。そして、ＬＥＤ３から照射された光は、拡散反射部１１によって拡散反射され、出射部９から均一且つ帯状に出射される。

さらに、前述した凹部１３は、副導光体２における主導光板１に対して遠ざかる方向に副導光板２の出射部９から所定距離Ｄ（間隔）だけ離れた位置に設けられているため、ＬＥＤ３から照射される一部の光は、拡散反射部１１によって拡散反射され、副導光板２内のＬＥＤ３と出射部９との間の箇所２ａ（近傍部）を通過して、出射部９における凹部１３側端部（ＬＥＤに近い側の箇所）から出射される。

このことにより、副導光板２の出射部９におけるＬＥＤ３に近い側の箇所から出射される光の光量が、出射部９における他の部分から出射される光の光量と比較して多くなることが抑制され、副導光板２の出射光量がより均一化される。なお、上記間隔Ｄは、凹部１３の切欠深さ、ＬＥＤ３の照射方向、拡散反射部１１の傾斜角度、拡散反射部１１の拡散度合等に対応して決定される。

また、図示する例では、上記構成の副導光板２の帯状出射部９は主導光板１の帯状入射部７の略半分の長さに形成されている。このため、凹部側側部１２と凹部対向辺側側部１４とが当接するように、２つの副導光板２，２を並列配置して、２つの副導光板２，２の出射部９，９同士を連接させ、副導光板２よりも大きな主導光板１に対応させている。この際、２つの副導光板２，２の側部１２，１４同士を密着させることにより、２つの副導光板２，２間に隙間が生じること、すなわち、副導光板２，２の隣接する出射部９，９間に隙間が形成されることを防止している。そして、このことにより、主導光体１に向かって出射される光の光量分布がより均一化される。

くわえて、副導光板２の出射部９と主導光板１の入射部７との間に薄い空気層Ｌができるように、副導光板２及び主導光板１を配置している。この空気層Ｌ間を光が通過することにより、主導光体１への入射光の光量分布がより均一化される。ちなみに、副導光板２と主導光板１は別体形成されているため、副導光板２の出射部９と主導光板１の入射部７とを当接させた場合でも、副導光板２の出射部９と主導光板１の入射部７との間には薄い空気層Ｌが形成されるため、副導光板２と主導光板１の位置合せをそれほど厳密に行う必要はない。

以上のように構成される本バックライトによれば、ＬＥＤ３からの光が均一な帯状の光になって副導光板２の出射部９から主導光体１の入射部７に向かって出射される。入射部７から入射された均一な帯状の光は、主導光板１内を導光され、均一な面状の光になって出射面４から出射される。このため、バックライトの発光ムラが防止される。

次に、図４に基づき、本発明の別実施形態に関して、前述した実施形態と異なる部分について説明する。
図４（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ本発明の別実施形態を示すバックライトの平面図である。図４（Ａ）に示すように、副導光板２は、凹部対向辺側端部１４，１４同士を密着状態で当接させて並列配置することも可能である。

また、同図（Ｂ）に示すように、凹部対向辺側側部１４と凹部側側部１２を密着状態で当接されて、３つ以上の副導光板２を配列配置することも可能である。これによって、一種類の副導光板２を様々な大きなの主導光板１に対応させることができるため、副導光板２の汎用性が高い。

さらに、同図（Ｃ）に示すように、主導光板１の側周壁を構成する４つの側部の内、２つの各側部に、一又は複数（図示する例では３つ）の副導体板を設けてもよい。

本発明の面状発光装置を適用した液晶ディスプレイ用のバックライトの斜視図である。 本発明の面状発光装置を適用した液晶ディスプレイ用のバックライトの平面図である。 本発明の面状発光装置を適用した液晶ディスプレイ用のバックライトの側面図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ本発明の別実施形態を示すバックライトの平面図である。

符号の説明

１ 主導光板（導体板）
２ 副導光板（副導光体）
３ ＬＥＤ（光源）
４ 出射面
７ 入射部
９ 出射部
１１ 拡散反射部（反射部）
１３ 凹部（入射部）
Ｄ 所定距離（間隔）
Ｌ 空気層

Claims (8)

1. 光源（３）、副導光体（２）及び主導光板（１）を有し、副導光体（２）が帯状の出射部（９）と光源（３）からの光を出射部（９）に向かって反射させる反射部（１１）とを備え、主導光板（１）における副導光体（２）の前記出射部（９）と対向する側部に主導光板（１）内に光を入射させる帯状の入射部（７）が形成されるとともに主導光板（１）の一方側の面に上記入射部（７）から導光されてきた光を入射方向に対して交差方向に面状に出射させる出射面（４）が形成される面状発光装置において、副導光体（２）における出射部（９）から主導光板（１）に対して所定距離（Ｄ）遠ざかる位置に凹部（１３）を形成し、該凹部（１３）内に光源（３）を収容支持することにより、反射部（１１）で反射された光を出射部（９）における光源（３）に近い側の箇所から主導光板（１）に向かって出射させる面状発光装置。
2. 凹部（１３）が副導光体（２）の端部に切欠状に形成されてなる請求項１の面状発光装置。
3. 副導光体（２）が板状部材である請求項１又は２の面状発光装置。
4. 板状の副導光体（２）の周壁に反射部（１１）及び入射部（９）が形成された請求項３の面状発光装置。
5. 副導光体（２）の反射部（１１）を光源（３）から遠ざかる方向に向かって主導光板（１）側に傾斜させた請求項１，２，３又は４の面状発光装置。
6. 光源（３）が副導光体（２）の反射部（１１）に向かって光を照射するようにしてなる請求項１，２，３，４又は５の面状発光装置。
7. 副導光体（２）の反射部（１１）が拡散反射部である請求項１，２，３，４，５又は６の面状発光装置。
8. 副導光体（２）の出射部（９）と主導光板（１）の入射部（７）との間に空気層（Ｌ）が形成されるように副導光体（２）及び主導光板（１）を構成した請求項１，２，３，４，５，６又は７の面状発光装置。

Images