JP2010205481A

JP2010205481A - 面光源装置

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Publication number: JP2010205481A
Application number: JP2009047881A
Authority: JP
Inventors: Motoyasu Yoshii; 基也寿芳井; Yasuhisa Shiroyama; 泰久白山; Tomohiro Koyanagi; 智裕小柳
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】有効領域の占める割合を高くすることにより小型化が図れ、その有効領域内の輝度ムラを低減して光がより均一に出射される面光源装置を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの点光源を含む発光部１と、発光部１と対向して点光源からの光が入射する入射側面２Ａ、および、入射した光が出射する出射主表面２Ｂを有する導光板２を備える。また、面光源装置は、入射側面側の出射主表面２Ｂの端部の上方から発光部１の上方に亘って配置され、かつ、出射主表面２Ｂとは反対側の面の下方から発光部１の下方に亘って配置される反射部材３，４と、反射部材３，４および導光板２の間に配置される非拡散性光透過部材５，６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、面光源装置に関し、特に、点光源であるＬＥＤ(Light Emitting Diode)素子の光を導光板の端部から入射させ、導光板の主表面から出射させる面光源装置に関する。

液晶バックライトなどの発光装置として、点光源であるＬＥＤ素子の光を面状に発光させる面光源装置が用いられている。面光源装置は、導光板の端部からＬＥＤ素子の光を入射させ、その導光板の主表面全体から光が出射されるように構成される。面光源装置においては、導光板の主表面から均一に光が出力されることが重要であり、この均一性を実現するために種々の構造が提案されている。

図１４(Ａ)は、従来の面光源装置の構成を示す一部断面模式図、(Ｂ)は、(Ａ)のＸＩＶ(Ｂ)−ＸＩＶ(Ｂ)線を矢印方向から見た断面平面図である。図１４(Ａ)に示すように、従来の面光源装置は、ＬＥＤ素子などの点光源を少なくとも１つ含む発光部１が、導光板２の入射側面２Ａと対向するように配置されている。光が出射する導光板２の出射主表面２Ｂの上面に光学部材９が設けられている。

発光部１の上面から、導光板２の端部および光学部材９の端部の上面にわたって非拡散性光透過部材１３が配置されている。非拡散性光透過部材１３の上面に反射部材３が配置され、反射部材３の上面に遮光部材８が配置されている。導光板２および発光部１の下方には、反射部材４が配置されている。発光部１の周囲には、空気層７が形成されている。図１４(Ｂ)に示すように、発光部１は所定の間隔を置いて配置されている。

図１４(Ａ)中に、発光部１から出た光の軌跡の一例を軌跡Ｌ１２，Ｌ１３として示している。軌跡Ｌ１２は、導光板２の入射側面２Ａに対向する発光部１の面から出た光が空気層７を通過して、導光板２の内部を屈折しながら発光部１の遠方に伝播する光の軌跡を示したものである。軌跡Ｌ１３は、発光部１の上面から出た光が非拡散性光透過部材１３の内部を伝播して反射部材３で反射されて導光板２に入射した後、反射部材４で反射されて発光部１に近い出射主表面２Ｂから出射する光の軌跡を示したものである。

発光部１の近傍では軌跡Ｌ１３のように、発光部１の近傍の出射主表面２Ｂから出射する光が多くなるため明るくなり、対照的に、隣り合う発光部１同士の間は暗くなるといった輝度ムラが発生してしまう。よって、従来の面光源装置では、面光源装置の発光部１が配置される端部を一様に遮光部材８によって覆うことにより輝度ムラを隠していたが、遮光部材８により覆われている部分は、光が出力されない無効領域となってしまう。

また、反射部材３，４を固定する接着部材を利用して輝度の均一性の向上を図った面光源装置を開示した先行文献として特許文献１がある。図１５(Ａ)は、特許文献１に記載の面光源装置の構成を示す一部断面模式図、(Ｂ)は、(Ａ)のＸＶ(Ｂ)−ＸＶ(Ｂ)線を矢印方向から見た断面平面図である。

図１５(Ａ)に示すように、特許文献１に記載の面光源装置の構成として、非拡散性光透過部材を配置せずに、光拡散性を有する両面テープ１４が導光板２の出射主表面２Ｂと反射部材３との間に配置されている。図１５(Ｂ)に示すように、隣り合う発光部１同士の間に対応する複数の部分で、反射部材３，４と導光板２とが両面テープ１４，１５により接着されている。

図１５(Ａ)中に、発光部１から出た光の軌跡の一例を軌跡Ｌ１４〜１６として示している。軌跡Ｌ１４は、導光板２の入射側面２Ａに対向する発光部１の面から出た光が空気層７を通過して、導光板２の内部を屈折しながら発光部１の遠方に伝播する光の軌跡を示したものである。

軌跡Ｌ１５，１６は、光が両面テープ１４に入射して拡散され、乱反射を繰り返した後に発光部１に近い出射主表面２Ｂから出射する光の軌跡を示したものである。このように、光拡散性の両面テープ１４を設けることにより、両面テープ１４に入射した光を拡散させて、発光部１の近傍の出射主表面２Ｂから出射する光の量を増やすことができる。

特開２００１−４３７２１号公報

遮光部材により輝度ムラが発生している部分を覆い隠すことにより、光が出力される有効領域における輝度の均一化は図れる。しかし、覆い隠されて光が出力されない無効領域が占める面積が大きくなるため、面光源装置の小型化を図るうえで好ましくない。

特許文献１に記載された面光源装置では、隣り合う発光部同士の間に位置する導光板の主表面上に、光拡散性を有する両面テープを配置し、光を拡散させて暗部の輝度を向上させている。しかし、発光部近傍の明部の輝度を低下させていないため、暗部との輝度の違いが残ってしまう。つまり、光が出射される有効領域全体における輝度の均一化が不十分である。

本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであって、有効領域の占める割合を高くすることにより小型化が図れ、その有効領域内の輝度ムラを低減して光がより均一に出射される、面光源装置を提供することを目的とする。

本発明に係る面光源装置は、少なくとも１つの点光源を含む発光部と、発光部と対向して点光源からの光が入射する入射側面、および、入射した光が出射する出射主表面を有する導光板を備える。また、面光源装置は、出射主表面の入射側面側の端部の上方から発光部の上方に亘って配置され、かつ、出射主表面とは反対側の面の下方から発光部の下方に亘って配置される反射部材と、反射部材および導光板の間に配置される非拡散性光透過部材とを備える。

非拡散性光透過部材と発光部との間には空気層が形成され、非拡散性光透過部材の側面と空気層との界面が、界面を含む平面と導光板の出射主表面を含む平面とが交差するように形成され、点光源からの光の一部がこの界面に入射する。

このような構成にすることにより、発光部から出射される光のうち、空気層から非拡散性光透過部材の内部に上記界面から入射する光は、界面で屈折して導光板の出射主表面に対してより平行に近い角度に進む光に変えられる。そのため、導光板の入射側面から見て、より遠方の出射主表面から出射する光を増やすことができるため、発光部近傍の明部の輝度を発光部遠方に移行させることができる。

その結果、導光板の入射側面の近傍から出射する光を軽減して、発光部近傍の明部および隣り合う発光部同士の間の暗部の輝度を全体的に軽減することができる。そのため、明部と暗部との輝度の差が目立ちにくくなり、遮光部材により覆い隠す部分を減らして有効領域を広く確保することができるため、面光源装置の小型化を図ることができる。さらに、出射光量の少ない発光部遠方の光量を補って、導光板の出射主表面上で光が出射される有効領域全体において、輝度の均一化を図ることができる。

本発明に係る面光源装置は、上記界面が、導光板の入射側面を含む平面上に存在するようにしてもよい。このようにした場合、発光部から出射される光のうち、空気層から非拡散性光透過部材の内部に光が入射する際に、より導光板内の遠方に進むように光を屈折させることができる。

本発明に係る面光源装置は、非拡散性光透過部材が、発光部および／または導光板と反射部材とを相互に接着する接着性を有するようにしてもよい。このようにした場合、発光部、導光板および反射部材を固定する固定部材を削減することができる。

本発明に係る面光源装置は、出射主表面に配置される非拡散性光透過部材および出射主表面とは反対側の面に配置される非拡散性光透過部材のそれぞれが、複数の部材から形成されているようにしてもよい。このようにした場合、発光部の位置に対応して、非拡散性光透過部材を配置することができる。

本発明に係る面光源装置は、非拡散性光透過部材が、発光部の周辺にのみ配置されるようにしてもよい。このようにした場合、発光部近傍の明部の輝度は低下させ、隣り合う発光部同士の暗部の輝度は維持することができるため、明部と暗部との輝度ムラをより減少させることができる。

本発明によれば、反射部材および導光板の間に非拡散性光透過部材が備えられ、非拡散性光透過部材と発光部との間に空気層が形成される。非拡散性光透過部材の側面と空気層との界面が、この界面を含む平面と導光板の出射主表面を含む平面とが交差するように形成され、点光源からの光の一部が上記界面に入射することにより、屈折して導光板内の遠方に伝播する。

このため、導光板の入射側面近傍の輝度を抑えて、発光部近傍の明部と発光部同士の間の暗部の輝度ムラを目立たなくすることができ、遮光部材で覆う面積を削減して有効領域を広く確保することが可能となる。また、導光板の入射側面から遠方の輝度が上昇するため、有効領域内での輝度の均一化が図れる。よって、面光源装置の小型化が図れ、より均一な輝度の光を出射させることができる。

(Ａ)は、本発明の実施の形態１に係る面光源装置の一部を拡大して示す一部断面模式図であり、(Ｂ)は、(Ａ)のＩ(Ｂ)−Ｉ(Ｂ)線矢印方向から見た断面平面図である。本発明の実施の形態２に係る面光源装置の一部を拡大して示す一部断面模式図である。本発明の実施の形態３に係る面光源装置を示す断面平面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線矢印方向から見た一部断面模式図である。本発明の実施の形態４に係る面光源装置を示す断面平面図である。図５のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た一部断面模式図である。同実施の形態の変形例である面光源装置を示す断面平面図である。実施の形態４に係る面光源装置と、図１４(Ａ)，(Ｂ)に示した面光源装置とを用いて行なった輝度測定の方法を説明するための概略平面図である。発光部からＹ方向に３ｍｍ離れた位置において、Ｘ方向に０．５ｍｍ間隔で測定した輝度を示すグラフである。発光部からＹ方向に４ｍｍ離れた位置において、Ｘ方向に０．５ｍｍ間隔で測定した輝度を示すグラフである。発光部からＹ方向に５ｍｍ離れた位置において、Ｘ方向に０．５ｍｍ間隔で測定した輝度を示すグラフである。実施の形態４に係る面光源装置と、図１４(Ａ)，(Ｂ)に示した面光源装置とを用いて行なった輝度測定の方法を説明するための概略平面図である。実施の形態４および比較例の面光源装置の各測定位置において測定された輝度を示すグラフである。 (Ａ)は、従来の面光源装置の構成を示す一部断面模式図、(Ｂ)は、(Ａ)のＸＩＶ(Ｂ)−ＸＩＶ(Ｂ)線を矢印方向から見た断面平面図である。 (Ａ)は、特許文献１に記載の面光源装置の構成を示す一部断面模式図、(Ｂ)は、(Ａ)のＸＶ(Ｂ)−ＸＶ(Ｂ)線を矢印方向から見た断面平面図である。

以下、この発明に基づいた実施の形態における面光源装置について、図を参照しながら説明する。本発明は、実施の各形態で具体的に説明している部分の組み合わせばかりではなく、特に組合わせに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合わせることにより実施することも可能である。

実施の形態１
図１(Ａ)は、本発明の実施の形態１に係る面光源装置の一部を拡大して示す一部断面模式図であり、(Ｂ)は、図１(Ａ)のＩ(Ｂ)−Ｉ(Ｂ)線矢印方向から見た断面平面図である。本発明に係る面光源装置は、対象物を照明光によって照明するための装置であって、たとえば、透過型の液晶表示装置に備えられ、液晶表示パネルを照明するバックライト装置として用いられる。

液晶表示装置において面光源装置は、液晶表示パネルに対向して設けられ、液晶表示装置の操作者が表示画面を見る側とは反対側から、対象物である液晶表示パネルを照明する。面光源装置は、液晶表示パネルの照明に限定されず、他の対象物の照明またはイルミネーションなどに使用されてもよい。

図１(Ａ)に示すように、本発明の実施の形態１に係る面光源装置は、少なくとも１つの点光源を含む発光部１と、発光部１と対向して点光源からの光が入射する入射側面２Ａ、および、入射した光が出射する出射主表面２Ｂを有する導光板２を備えている。導光板２の出射主表面２Ｂの上面には、光学部材９が配置されている。

また、面光源装置は、出射主表面２Ｂの入射側面２Ａ側の端部の上方から発光部１の上方に亘って配置される反射部材３、および、出射主表面２Ｂとは反対側の面の下方から発光部１の下方に亘って配置される反射部材４を備えている。さらに、面光源装置は、反射部材３と導光板２との間に非拡散性光透過部材５、および、反射部材４と導光板２との間に非拡散性光透過部材６を備えている。図１(Ａ)では、反射部材３と反射部材４とを別の部材として形成した場合を示しているが、反射部材３と反射部材４とを一つの部材で形成してもよい。

ここで、非拡散性とは、全光線の透過率が８９％以上であることをいう。非拡散性を有する具体的な材料として、全光線の透過率が８９％以上であるアクリル系の接着剤またはＵＶ硬化樹脂などがある。一方、拡散性とは、全光線の透過率が８８％以下であることをいう。拡散性の部材として、たとえば、数μｍオーダの粒子などを含む部材、または、数μｍオーダの凹凸が表面に形成されている部材などが挙げられ、ヘイズ３０％以上であるものをいう。

反射部材３の上面には、遮光部材８が配置されている。非拡散性光透過部材５と発光部１との間に空気層７が形成され、非拡散性光透過部材５の側面５Ａと空気層７との界面が、この界面を含む平面と導光板２の出射主表面２Ｂを含む平面とが交差するように形成されている。

本実施の形態においては、さらに、非拡散性光透過部材５の側面５Ａと空気層７との界面が、導光板２の入射側面２Ａを含む平面上に存在するように形成されている。本実施の形態の面光源装置は、導光板２の入射側面２Ａに対向して発光部１が設けられるエッジライト式の面光源装置である。

以下、本実施の形態に係る面光源装置の各構成部材について説明する。発光部１は、少なくとも１つの点光源を含み、点光源として、たとえば、ＬＥＤなどの発光素子を使用することができる。発光部１は、さらに、発光素子を支持する図示しない支持部を備える。

発光部１が備える発光素子は、図示しない電源から与えられる電力により、導光板２の入射側面２Ａに向けて放射状に光を出射する。支持部は、発光素子が光を出射する領域を除く残余の部分を支持するように設けられる。支持部により発光素子は、導光板２の入射側面２Ａに対して所定の位置に位置決めされ、発光素子からの光が導光板２の入射側面２Ａに向かうように固定される。

発光素子は、半導体素子と、これを被覆する透光性樹脂とを有している。透光性樹脂には、半導体素子から発生する光を吸収して、その吸収した光とは異なる波長の光を発生する蛍光体を含有させてもよい。半導体素子から発生する光が紫外線の場合は、蛍光体として、この紫外線によって励起されて紫外線または可視光線を発生する蛍光体を用いてもよい。また、半導体素子から発生する光が可視光線の場合は、蛍光体として、この可視光線を吸収して、それよりも長波長の可視光線を発生する蛍光体を用いていもよい。半導体素子に蛍光体を含む透光性樹脂と組合せて用いると、様々な色調の混合色を発光させることが可能となる。

半導体素子としては、たとえば、窒化物系化合物の半導体であって、次の一般式（Ｉ）で示すものが好適に用いられる。
Ｉｎ_iＧａ_ｊＡｌ_ｋＮ・・・（Ｉ）
ここで（Ｉ）式中のｉ、ｊおよびｋは、それぞれＩｎ，ＧａおよびＡｌの原子比を表わし、それぞれ０以上の値であり、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１を満足する値である。

また、窒化物系化合物の半導体としては他に、ＩｎＧａＮ、および、各種不純物がドープされたＧａＮをはじめ、種々のものがある。これらの半導体で形成される半導体素子は、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法などによって、基板上にＩｎＧａＮおよびＧａＮなどの半導体を発光層として成長させることによって形成される。

半導体素子の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合ならびにｐｎ接合などを有すホモ構造、ヘテロ構造およびダブルヘテロ構造のものが挙げられる。これらの窒化物半導体層は、形成される材料および混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜で形成した単一量子井戸構造および多量子井戸構造で形成してもよい。

蛍光体は、発光素子からの光の波長を変換させることができる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光線の場合、蛍光体として、ペリレン形誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ならびにＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)：Ｃｅなどの有機蛍光体、およびＥｕならびにＣｒの少なくともいずれか一方で付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂などの無機蛍光体などを種々好適に用いることができる。

特に、ＹＡＧ：Ｃｅからなる蛍光体を使用した場合は、その含有量によって、青色光を発光する発光素子からの光を一部吸収して、補色となる黄色系の光を発光する。よって、これらの光が合わさって、白色系の光を比較的簡単に信頼性良く発光させることができる。同様に、無機蛍光体を用いた場合には、その含有量によって、青色光を発光する発光素子からの光を一部吸収して、補色となる赤色系の光を発光する。これらの光が合わさって、白色系の光を比較的簡単に信頼性良く発光させることができる。

導光板２は、透光性を有し、本実施形態では平板状であって、その厚み方向に垂直な仮想平面であるＸＹ平面における断面形状が略矩形状、より詳細には略長方形である。導光板２は、その厚み方向の両側の表面が主表面である。入射側面２Ａから入射する光は、導光板２の内部を拡散しながら伝播し、２つの主表面のうち、少なくとも一方の主表面から出射する。本実施形態では、光は、一方の主表面である出射主表面２Ｂのみから出射する。一方、出射主表面２Ｂと反対側の主表面である背面２Ｃの下方には反射部材４が配置されるため、背面２Ｃから出射した光は反射部材４により反射されて、再び導光板２の内部に入射される。

ここで、導光板２の厚み方向に平行な方向をＺ方向と定義し、Ｚ方向に垂直な方向であって、導光板２の入射側面２Ａと垂直に交差する出射主表面２Ｂ上の直線と平行な方向をＹ方向と定義し、Ｚ方向およびＹ方向に垂直な方向をＸ方向と定義する。導光板２の出射主表面２Ｂおよび背面２Ｃは、光をＹ方向に導くように、１２０度以上１８０度以下の頂角を有する図示しない多数のプリズム列で構成される。

導光板２は、透光性を有し、好ましくは、成形性に優れた材料で形成されるのが好ましい。導光板２を形成する材料として、たとえば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン樹脂、およびファンクショナルノルボルネン系樹脂などの透光性樹脂を使用してもよい。

これらの材料は、それぞれ光の屈折率が異なるが、導光板２の出射主表面２Ｂおよび背面２Ｃを構成するプリズムの形状などを適宜選定することによって、光の伝播する方向を制御することができる。導光板２の屈折率は、たとえば、導光板２がアクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂から成る場合、１．４９〜１．５９程度である。

光学部材９は、たとえば、プリズムシートなどで構成され、図１(Ａ)に示すように、導光板２の出射主表面２Ｂに対向して設けられる。導光板２の出射主表面２Ｂに対向するプリズムシートの対向面には、出射主表面２Ｂから出射される光をＺ方向に導くプリズム部が形成されている。

プリズム部は、たとえば、Ｙ方向に等間隔ピッチで、Ｘ方向に延びる長手方向を有する三角柱のプリズムを並べることで形成される。Ｘ方向に略平行に延びる複数のプリズムは、隣接するプリズム間の寸法であるプリズム単位ピッチが、たとえば、２０μｍ以上５ｍｍ以下、プリズム頂角が、たとえば、５０度以上１２０度以下で形成されてもよい。

プリズムシートには、可視光線の透過率が高く、屈折率が比較的高い材料を用いることが好ましい。たとえば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂などを用いてもよい。より好ましくは、プリズムシートの耐擦傷性、取扱い性、生産性などの観点から、活性エネルギー線硬化型樹脂を用いるのがよい。

反射部材３は、図１(Ａ)に示すように、導光板２の出射主表面２Ｂの入射側面２Ａ側の端部の上方から発光部１の上方に亘って配置される。反射部材４は、導光板２の背面２Ｃの下方から発光部１の下方に亘って配置される。反射部材３，４は、発光部１から出射して導光板２に向かわない光、および、導光板２の背面２Ｃから導光板２の外部に出射される光を、導光板２の内部に反射する光反射性を有する。

反射部材３，４には、反射率が１．０に近い材料が用いられ、このような材料として、たとえば、ＡｇまたはＡｌなどを使用してもよい。これらの材料を、たとえば、薄膜化して、反射部材３，４の表面に設けてもよい。反射部材３，４を設けることによって、発光部１からの光をより多く導光板２の出射主表面２Ｂから出射させることができる。

非拡散性光透過部材５，６は、光を拡散せずに透過させる材料で形成され、表面に接着性を有するように形成されてもよい。たとえば、反射部材３，４を保護する光透過率の高い透明な保護シートなどを使用してもよい。図１(Ａ)に示すように、非拡散性光透過部材５が反射部材３と導光板２との間に配置され、非拡散性光透過部材５が接着性を有する場合は、非拡散性光透過部材５により、導光板２と反射部材３とが接着される。同様に、非拡散性光透過部材６が反射部材４と導光板２との間に配置され、非拡散性光透過部材６が接着性を有する場合は、非拡散性光透過部材６により、導光板２と反射部材４とが接着される。

以下、本実施の形態に係る面光源装置の動作を説明する。図１(Ａ)中に、発光部１から出た光の軌跡の一例を軌跡Ｌ１〜３として示している。軌跡Ｌ１は、導光板２の入射側面２Ａに対向する発光部１の面から出た光が空気層７を通過して、導光板２の内部を屈折しながら発光部１の遠方に伝播する光の軌跡を示したものである。

軌跡Ｌ２は、発光部１から出た光が空気層７を通過して、非拡散性光透過部材５の側面５Ａから非拡散性光透過部材５に入射した後、導光板２の内部を屈折しながら発光部１の遠方に伝播する光の軌跡を示したものである。本実施形態では、非拡散性光透過部材５と空気層７との界面が、導光板２の入射側面２Ａを含む平面上に存在する。そのため、軌跡Ｌ２において、光が空気層７と非拡散性光透過部材５の側面５Ａとの界面を通過する際に、光は屈折して出射主表面２Ｂに対してより平行に近い角度に進む光に変えられる。

軌跡Ｌ３は、発光部１から出た光が空気層７を通過して、非拡散性光透過部材６の側面６Ａから非拡散性光透過部材６に入射した後、導光板２の内部を屈折しながら発光部１の遠方に伝播する光の軌跡を示したものである。本実施形態では、非拡散性光透過部材６と空気層７との界面が、導光板２の入射側面２Ａを含む平面上に存在する。そのため、軌跡Ｌ３において、光が空気層７と非拡散性光透過部材６の側面６Ａとの界面を通過する際に、光は屈折して出射主表面２Ｂに対してより平行に近い角度に進む光に変えられる。

よって、導光板２の内部を発光部１の遠方まで伝播する光を増やすことができ、発光部１の遠方の出射主表面２Ｂから出射する光量を補って、有効領域全体における輝度ムラを軽減することができる。そのため、導光板２の入射側面２Ａから見て、より遠方の出射主表面２Ｂから出射する光を増やすことができるため、発光部１近傍の明部の輝度を発光部１遠方に移行させることができる。

その結果、導光板２の入射側面２Ａの近傍から出射する光を軽減して、発光部１近傍の明部および隣り合う発光部１同士の間の暗部の輝度を全体的に軽減することができる。そのため、明部と暗部との輝度の差が目立ちにくくなり、遮光部材８により覆い隠す部分を減らして有効領域を広く確保することができるため、面光源装置の小型化を図ることができる。さらに、出射光量の少ない発光部１遠方の光量を補って、導光板２の出射主表面２Ｂ上で光が出射される有効領域全体において、輝度の均一化を図ることができる。

実施の形態２
図２は、本発明の実施の形態２に係る面光源装置の一部を拡大して示す一部断面模式図である。図２に示すように、本発明の実施の形態２に係る面光源装置の非拡散性光透過部材５は、反射部材３と発光部１および導光板２との間に配置される。また、非拡散性光透過部材５の側面５Ｂと空気層７との界面が、発光部１と反射部材３との間に存在している。この界面は、界面を含む平面と導光板２の出射主表面２Ｂを含む平面とが所定の角度で交差するように形成されている。

非拡散性光透過部材６は、反射部材４と導光板２との間に配置される。また、非拡散性光透過部材６の側面６Ｂと空気層７との界面が、導光板２と反射部材４との間に存在している。この界面は、界面を含む平面と導光板２の出射主表面２Ｂを含む平面とが所定の角度で交差するように形成されている。

非拡散性光透過部材５，６以外の構成については、実施の形態１に係る面光源装置と同様であるため、説明を省略する。図２中に、発光部１から出た光の軌跡の一例を軌跡Ｌ４〜６として示している。軌跡Ｌ４は、導光板２の入射側面２Ａに対向する発光部１の面から出た光が空気層７を通過して、導光板２の内部を屈折しながら発光部１の遠方に伝播する光の軌跡を示したものである。

軌跡Ｌ５は、発光部１から出た光が空気層７を通過して、非拡散性光透過部材５の側面５Ｂから非拡散性光透過部材５に入射した後、導光板２の内部を屈折しながら発光部１の遠方に伝播する光の軌跡を示したものである。本実施の形態では、非拡散性光透過部材５の側面５Ｂと空気層７との界面が、発光部１と反射部材３との間に存在している。

そのため、界面の位置より導光板２に近い発光部１の部位から出た光は、側面５Ｂに入射することはほとんどないが、それ以外の発光部１の部位から出た光の一部は、側面５Ｂに入射する。軌跡Ｌ５において、光が空気層７と非拡散性光透過部材５の側面５Ｂとの界面を通過する際に、光は屈折して出射主表面２Ｂに対してより平行に近い角度に進む光に変えられる。

軌跡Ｌ６は、発光部１から出た光が空気層７を通過して、非拡散性光透過部材６の側面６Ｂから非拡散性光透過部材６に入射した後、導光板２の内部を屈折しながら発光部１の遠方に伝播する光の軌跡を示したものである。本実施の形態では、非拡散性光透過部材６と空気層７との界面が、導光板２と反射部材４との間に存在している。軌跡Ｌ６において、光が空気層７と非拡散性光透過部材６との界面を通過する際に、光は屈折して出射主表面２Ｂに対してより平行に近い角度に進む光に変えられる。

また、非拡散性光透過部材５，６は、接着性を有する材料で形成されてもよい。このようにした場合、非拡散性光透過部材５により、発光部１および導光板２と反射部材３とが相互に接着される。また、非拡散性光透過部材６により、導光板２と反射部材４とが相互に接着される。

非拡散性光透過部材５による接着は、発光部１と導光板２と反射部材４と光学部材９とが、有効発光部以外の一部分で接着されるようにする。有効発光部分とは、導光板２の出射主表面２Ｂにおいて、出射される光が予め定める輝度以上となる領域である。予め定める輝度は、面光源装置の用途によって異なり、液晶表示装置に用いられる場合は、視認可能な輝度に設定される。このようにすることにより、面光源装置の有効発光部を損なうことなく接着固定することができ、固定部材を削減することができる。

実施の形態３
図３は、本発明の実施の形態３に係る面光源装置を示す断面平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線矢印方向から見た一部断面模式図である。図３，４に示すように、本発明の実施の形態３に係る面光源装置は、出射主表面２Ｂに配置される非拡散性光透過部材１０および背面２Ｃに配置される非拡散性光透過部材１１のそれぞれが、複数の部材から形成されている。さらに、非拡散性光透過部材１０，１１が、発光部１の周辺にのみ配置される。よって、図４は、非拡散性光透過部材が配置されていない部分での断面図を示している。

非拡散性光透過部材１０，１１以外の構成については、実施の形態１に係る面光源装置と同様であるため説明を省略する。図４中に、発光部１から出た光の軌跡の一例を軌跡Ｌ７，Ｌ８として示している。軌跡Ｌ７は、導光板２の入射側面２Ａに対向する発光部１の面から出た光が空気層７を通過して、導光板２の内部を屈折しながら発光部１の遠方に伝播する光の軌跡を示したものである。

軌跡Ｌ８は、発光部１から出た光が空気層７を通過して、反射部材３，４で反射されて導光板２の内部を発光部１の近傍で伝播する光の軌跡を示したものである。このように、非拡散性光透過部材が配置されない場所では、発光部１の近傍の出射主表面２Ｂから出射する光が、発光部１の遠方から出射する光に変えらることがない。よって、隣り合う発光部１同士の間には非拡散性光透過部材１０を配置しないことにより、暗部の輝度を下げることを防ぐことができる。

一方、発光部１の周辺に非拡散性光透過部材１０，１１を配置することにより、発光部１の遠方に伝播する光を増やして、発光部１の近傍の出射主表面２Ｂから出射する光を減少させることができる。この結果、明部の輝度が減少するため、暗部との輝度ムラが目立たなくすることができる。また、出射光量の少ない発光部１の遠方で、光量を補うことができるため、有効領域の全体において輝度ムラを減少させることができる。

実施の形態４
図５は、本発明の実施の形態４に係る面光源装置を示す断面平面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た一部断面模式図である。図５に示すように、本発明の実施の形態４に係る面光源装置では、接着性を有する非拡散性光透過部材１２をさらに備えている。図６に示すように、非拡散性光透過部材１２は、発光部１と反射部材３および反射部材４との間に配置されている。配置される位置は、発光部１の導光板２と対向する側とは反対側の端部であることが好ましい。このようにすることにより、発光部１、導光板２および反射部材３，４との間の固定力をより強くすることができる。

図７は、本実施の形態の変形例である面光源装置を示す断面平面図である。図７に示すように、接着性を有する非拡散性光透過部材１３は、隣り合う発光部１同士の間に配置されるようにしてもよい。このようにしても、発光部１、導光板２および反射部材３，４との間の固定力をより強くすることができる。非拡散性光透過部材１２，１３以外の構成については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

実験例１
従来の面光源装置と本発明の面光源装置との発光部近傍の輝度ムラを比較するため、本発明の実施の形態４に係る面光源装置および比較例として図１４(Ａ)，(Ｂ)で示した面光源装置を作製して輝度測定を行なった。図８は、実施の形態４に係る面光源装置と、図１４(Ａ)，(Ｂ)に示した面光源装置とを用いて行なった輝度測定の方法を説明するための概略平面図である。

実施の形態４および比較例の面光源装置の導光板２は、Ｙ方向の寸法が約５５ｍｍ、Ｘ方向の寸法が約３９ｍｍ、およびＺ方向の寸法が約０．６ｍｍになるように作製した。また、導光板２の出射主表面２Ｂに、Ｘ方向に延びる、頂角が１７５度の多数のプリズムが並ぶように配置した。さらに、導光板２の背面２Ｃに、Ｙ方向に延びる、頂角が１４０度の多数のプリズムが並ぶように配置した。

実施の形態４および比較例の面光源装置の発光部１として、発光光度が１．５ｃｄであるＬＥＤを４つＸ方向に、隣り合う発光部１同士の間の距離ｗ１が９ｍｍとなるように配置した。このＬＥＤに１２．３Ｖの電圧を印加し、２０ｍＡの電流が流れるように直列に接続した。

実施の形態４および比較例の面光源装置の光学部材９として、Ｘ方向に延びる、プリズム単位ピッチが１８μｍ、プリズム頂角が６８度の多数のプリズム部を含んで構成された三菱レイヨン製プリズムシート：Ｍ１６８ＹＳを導光板２の出射主表面２Ｂの上面に配置した。

実施の形態４および比較例の面光源装置の反射部材４として、住友３Ｍ製反射シート：ＥＳＲを使用した。また、反射部材３として、実施の形態４に係る面光源装置では、ツジデン製白反射シート：ＲＦ１００を用い、比較例の面光源装置では、日東電工製の遮光・反射両面接着テープの白反射部を用いた。

非拡散性光透過部材５，６，１２として、実施の形態４に係る面光源装置では、日栄化工製両面テープ：Ｎｅｏｆｉｘ３０を用い、比較例の面光源装置では、日東電工製の遮光・反射両面接着テープの光遮光部を用いた。実施の形態４および比較例の面光源装置は、樹脂フレームおよび日東電工製の遮光・反射両面接着テープを用いてパッケージすることにより、各構成部品を接着固定した。

このように作製した実施の形態４および比較例の面光源装置を用いて、出射主表面２Ｂから出射される光の輝度を出射主表面２Ｂ上の複数の箇所において測定した。測定箇所は、図８に示すように、発光部１からＹ方向にｈ１＝３ｍｍ、ｈ２＝４ｍｍ、およびｈ３＝５ｍｍ離れた位置をＸ方向に０．５ｍｍ間隔で測定した。輝度測定方法については、分光輝度測定機（トプコン製ＳＲ−３Ａ）を用いて、測定角０．１度、測定距離５００ｍｍの測定条件で、前述の各測定位置の輝度を測定した。

図９は、発光部からＹ方向に３ｍｍ離れた位置において、Ｘ方向に０．５ｍｍ間隔で測定した輝度を示すグラフである。図１０は、発光部からＹ方向に４ｍｍ離れた位置において、Ｘ方向に０．５ｍｍ間隔で測定した輝度を示すグラフである。図１１は、発光部からＹ方向に５ｍｍ離れた位置において、Ｘ方向に０．５ｍｍ間隔で測定した輝度を示すグラフである。

図９〜１１では、縦軸に単位面積当たりの輝度(ｃｄ／ｍｍ²)を、横軸にＸ方向の測定位置を示している。実施の形態４および比較例の面光源装置では、発光部１を９ｍｍピッチで配置しているため、９ｍｍ周期で高い輝度が測定された。この周期による明部と暗部との輝度の差は、図９に示すように、発光部１に近いほど顕著に現れ、図１０，１１に示すように、発光部１から離れるにつれて減少していた。

図９に示すように、発光部１に近い明部では、比較例の面光源装置の方が、実施の形態４に係る面光源装置よりも高い輝度が測定された。一方、隣り合う発光部１同士の間の暗部では、実施の形態４に係る面光源装置の方が、比較例の面光源装置より高い輝度が測定された。よって、比較例の面光源装置に比べて、実施の形態４に係る面光源装置の方が、明部と暗部の輝度ムラが減少していることが確認された。この現象は、発光部１からＹ方向に離れた位置においても同様に起きていることが、図１０、１１において、実施の形態４の面光源装置の方が輝度の変化が小さいことから確認できた。

実験例２
従来の面光源装置と本発明の面光源装置との出射主表面全体の輝度ムラを比較するため、本発明の実施の形態４に係る面光源装置および比較例として図１４(Ａ)，(Ｂ)で示した面光源装置を作製して輝度測定を行なった。図１２は、実施の形態４に係る面光源装置と、図１４(Ａ)，(Ｂ)に示した面光源装置とを用いて行なった輝度測定の方法を説明するための概略平面図である。

本実験では、導光板２の出射主表面２Ｂの全体において、輝度の測定を行なった。測定箇所は、図１２に示すように、導光板２の発光部１側とは反対側の端部の角部から、Ｙ方向に距離ｈ４＝５ｍｍ、Ｘ方向に距離ｗ２＝５ｍｍの位置ｐ１を基準として、Ｙ方向に間隔ｈ５＝１１．２５ｍｍ、Ｘ方向に間隔ｗ３＝７．２５ｍｍおきに測定位置を設定した。図１２中の黒点が測定ポイントであり、ｐ１〜ｐ２５の合計２５箇所で輝度測定を行なった。測定方法および測定条件は、前述の実験例１と同様である。

図１３は、実施の形態４および比較例の面光源装置の各測定位置において測定された輝度を示すグラフである。図１３では、縦軸に単位面積当たりの輝度(ｃｄ／ｍ²)を、横軸に測定ポイントを示している。図１３から分かるように、発光部１近傍のｐ２１〜ｐ２５の測定ポイントにおいては、比較例の面光源装置の方が実施の形態４に係る面光源装置より高い輝度が測定された。一方、発光部１から離れたｐ１〜ｐ２０の測定ポイントにおいては、実施の形態４に係る面光源装置の方が比較例の面光源装置より高い輝度が測定されることが確認された。

この結果から、本実施の形態４に係る面光源装置では、発光部１の近傍および遠方の輝度の差が軽減されており、出射主表面２Ｂの全体における輝度ムラが軽減されていることが確認された。

前述の本発明の実施の形態において、面光源装置はさらに、光拡散シートならびにプリズムシートを複数枚、および反射シートを含むように構成されてもよい。反射シートを非拡散性光透過部材の出射主表面側に位置する側面に設けて、この側面から漏れる光を導光板内に伝播するようにしてもよい。また、発光部１に含まれる点光源を線光源に適用しても本発明の効果を得ることができる。

導光板２は、前述の実施の形態の形状に限られず、主表面の両側が相互に平行な平面を有する平板で形成されてもよい。また、出射主表面２Ｂが、背面２Ｃに対して傾斜角を有する楔状、もしくは平行部と傾斜部が組み合わされるように形成されてもよい。さらに、出射主表面２Ｂは、用途に応じて任意の形状、たとえば、ランダムな凹凸を有するように構成されてもよい。導光板２の背面２Ｃも同様に、用途に応じて任意の形状、たとえば、曲線が連なるように形成される多数のレンズ列から構成されてもよい。

また、プリズムシートは、前述の実施の形態の構成に限定されるものではなく、少なくとも一方の面に、多数のレンズが平行に形成されたレンズ面を有するものであればよい。さらに、その形状は、目的に応じて種々の形状のものが使用され、たとえば、プリズム形状、レンチキュラーレンズ形状、波型形状などであってもよい。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１発光部、２導光板、２Ａ入射側面、２Ｂ出射主表面、２Ｃ背面、３，４反射部材，５，６，１０，１１，１２，１３非拡散性光透過部材，５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ側面、７空気層、８遮光部材、９光学部材、１４，１５両面テープ。

Claims

少なくとも１つの点光源を含む発光部と、
前記発光部と対向して前記点光源からの光が入射する入射側面、および、入射した光が出射する出射主表面を有する導光板と、
前記入射側面側の前記出射主表面の端部の上方から前記発光部の上方に亘って配置され、かつ、前記出射主表面とは反対側の面の下方から前記発光部の下方に亘って配置される反射部材と、
前記反射部材および前記導光板の間に配置される非拡散性光透過部材と
を備える面光源装置であって、
前記非拡散性光透過部材と前記発光部との間に空気層が形成され、
前記非拡散性光透過部材の側面と前記空気層との界面が、該界面を含む平面と前記導光板の前記出射主表面を含む平面とが交差するように形成され、前記点光源からの光が該界面に入射する、
面光源装置。
前記界面が、前記導光板の前記入射側面を含む平面上に存在する、請求項１に記載の面光源装置。
前記非拡散性光透過部材が、前記発光部および／または前記導光板と前記反射部材とを相互に接着する接着性を有する、請求項１または２に記載の面光源装置。
前記出射主表面に配置される前記非拡散性光透過部材および前記出射主表面とは反対側の面に配置される前記非拡散性光透過部材のそれぞれが、複数の部材から形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の面光源装置。
前記非拡散性光透過部材が、前記発光部の周辺にのみ配置される、請求項４に記載の面光源装置。