JP2010272304A

JP2010272304A - 面発光装置

Info

Publication number: JP2010272304A
Application number: JP2009122239A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Katayama; 勝行片山; Hideaki Nagakubo; 秀明永久保; Takenobu Kimura; 武順木村; Koichi Yamamoto; 孝一山本; Naomi Sato; 奈緒美佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-12-02
Also published as: CN101893186A; KR20100125181A

Abstract

【課題】光源と導光部材との間が離れていても導光部材への入光効率を向上させることができる薄型の面発光装置を提供すること。
【解決手段】本発明の面発光装置は、少なくとも一つの点光源２０と、互いに対向する一対の主面４１，４２及び点光源２０から光を入射する端面４３を有し、一方の主面上にマイクロプリズム４４を有するフィルム導光板４０と、フィルム導光板４０の他方の主面の端面側に設けられ、光を伝搬する材料で構成された入光部拡張用部材５０と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は面発光装置に関し、導光部材への入光効率を向上させた薄型の面発光装置に関する。

従来から、表示装置、主に液晶表示装置の照明手段として、液晶表示パネルを照明する面発光装置、例えばバックライト、フロントライトが知られている。従来の面発光装置は、通常、光源と、この光源からの光を液晶表示パネルに出射する導光板とから主に構成される。近年、面発光装置の薄型化が進んできており、光源よりも薄い導光板を用いた面発光装置が開発されている。

このような薄型の面発光装置として、特許文献１に開示された構成のものがある。この面発光装置は、光源の径よりも薄い導光板の入射端部で導光板の一方の板面にプリズム状の透明体を付設し、透明体の導光板に対面する面に微細構造部を形成してなるものである。

特開平１１−２８１８２０号公報

最近では、面発光装置のさらなる薄型化が求められており、フィルム導光板が用いられるようになってきている。このようなフィルム導光板を用いる場合においては、光源からの光を効率良く入光することが非常に難しい。また、フレキシブル配線板のような回路基板に面発光装置を実装する場合には、点光源であるＬＥＤとフィルム導光板との間に隙間が生じ、この隙間が生じることにより入光効率がさらに低下してしまう。さらに、面発光装置の光源には、点光源であるＬＥＤが用いられるようになってきており、このような点光源を用いるとフィルム導光板全体に効率良く光が行き渡らずに輝度が低くなってしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、光源と導光部材との間が離れていても導光部材への入光効率を向上させることができる薄型の面発光装置を提供することを目的とする。

本発明の面発光装置は、少なくとも一つの点光源と、互いに対向する一対の主面及び前記点光源から光を入射する端面を有し、一方の主面上にマイクロプリズムを有するフィルム導光板と、前記フィルム導光板の他方の主面の前記端面側に設けられ、前記光を伝搬する材料で構成された入光部拡張用部材と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、フィルム導光板の端面側に入光部拡張用部材を有するので、入光部の表面積が大きくなり、入光量を多くすることができる。これにより、光源と導光部材との間が離れていても導光部材への入光効率を向上させることができる。また、入光部拡張用部材を設けることにより、フィルム導光板のより広い領域に光を供給することができる。

本発明の面発光装置においては、平面視で、前記入光部拡張用部材は、前記点光源に対応する位置に設けられていることが好ましい。

本発明の面発光装置においては、前記入光部拡張用部材は、曲率を持つ領域を含む断面形状、複数の山部を持つ断面形状、略Ｖ字状の断面形状を有することが好ましい。これにより、フィルム導光板に入光された光の方向を制御することができる。

本発明の面発光装置によれば、少なくとも一つの点光源と、互いに対向する一対の主面及び前記点光源から光を入射する端面を有し、一方の主面上にマイクロプリズムを有するフィルム導光板と、前記フィルム導光板の他方の主面の前記端面側に設けられ、前記光を伝搬する材料で構成された入光部拡張用部材と、を具備するので、光源と導光部材との間が離れていても導光部材への入光効率を向上させることができる。さらに、フィルム導光板からの輝度の均一性を向上させることができる。

（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るライトガイドの構成を示す側面図である。（ａ）〜（ｄ）は、ライトガイドの発光状態を説明するための図である。（ａ）〜（ｄ）は、ライトガイドの光の制御状態を説明するための図であり、（ｅ）〜（ｇ）は、（ｂ）〜（ｄ）に対応した入光部拡張用部材の形状を示す図である。（ａ）は、本発明の実施の形態に係るライトガイドの構成を示す側面図であり、（ｂ）は、ギャップと輝度低下率との間の関係を示す図である。（ａ）は、比較例のライトガイドの構成を示す側面図であり、（ｂ）は、ギャップと輝度低下率との間の関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る面発光装置であるライトガイドの構成を示す図である。図１（ａ）に示すライトガイドは、回路基板１０上に搭載された点光源２０と、回路基板１０上に搭載された反射板３０と、反射板３０の上方に配設されたフィルム導光板４０と、フィルム導光板４０の端面側に設けられた入光部拡張用部材５０と、から主に構成されている。

回路基板１０としては、通常用いられているプリント配線板やフレキシブルプリント配線板などを用いることができる。点光源２０としては、ＬＥＤなどを挙げることができる。反射板３０は、反射材料で構成されたシート体である。

フィルム導光板４０は、反射板３０上に必要に応じて所定の間隔をおいて配設されている。フィルム導光板４０は、互いに対向する一対の主面４１，４２と、点光源２０から光を入射する端面（入光面）４３とを有する。フィルム導光板４０の主面４１（出光面）と反対側の主面４２上には、少なくとも一部にマイクロプリズム４４が形成されている。このマイクロプリズム４４は、点光源２０からの光をフィルム導光板４０の主面４１に対して略垂直な方向に光路を向けることができる。このマイクロプリズム４４の間隔や単位面積当たりの数については特に制限はなく、必要とする輝度により適宜設定することができる。

フィルム導光板４０を構成する材料としては、光を伝搬する材料、例えば、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂などを挙げることができる。また、フィルム導光板４０の厚さは、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍであることが好ましい。

フィルム導光板４０の主面４１の入光面である端面４３側に入光部拡張用部材５０が設けられている。この入光部拡張用部材５０は、光を伝搬する材料、例えば、全光線透過率が９０％以上のウレタン系樹脂、アクリル系樹脂などにより構成されている。端面４３からの入光部拡張用部材５０の幅Ｗは、光の伝搬効率、方向の制御などを考慮すると、１ｍｍ〜４ｍｍであることが好ましい。また、フィルム導光板４０の主面４１からの入光部拡張用部材５０の高さ（厚さ）Ｔは、光の伝搬効率、方向の制御などを考慮すると、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましい。また、フィルム導光板４０の平面視において、入光部拡張用部材５０は、点光源２０に対応する位置に設けられていることが好ましい。ここで、点光源２０に対応する位置とは、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、点光源２０からの光を入光する領域に対応するフィルム導光板４０の主面上の位置をいう。

入光部拡張用部材５０の形状は、図２（ｂ）に示すように、フィルム導光板４０の主面方向の断面が曲率を持つ領域を含む形状であることが好ましい。また、入光部拡張用部材５０の形状は、図２（ｃ）に示すように、フィルム導光板４０の主面方向の断面が複数の山部を持つ形状であることが好ましい。また、入光部拡張用部材５０の形状は、図２（ｄ）に示すように、フィルム導光板４０の主面方向の断面が略Ｖ字状の形状であることが好ましい。

このように、入光部拡張用部材５０を設けることにより、入光部の光を点光源２０の近傍で広げたり、フィルム導光板４０において点光源２０から離れた場所にも光を供給することが可能となる。また、フィルム導光板からの輝度の均一性を向上させることができる。

入光部拡張用部材５０の前方部（入光側から離れた部分）５０ａは、入光部拡張用部材５０から入光した光を反射させてフィルム導光板４０内に導入できる形状であることが好ましい。このような形状は、入光部拡張用部材５０から入光した光を全反射させる形状であれば特に制限はない。また、入光部拡張用部材５０を構成する材料の屈折率とフィルム導光板４０を構成する材料の屈折率との間の関係は、光の伝搬効率を考慮すると、両者の差が１５％以内であることが好ましい。入光部拡張用部材５０をフィルム導光板４０に設ける方法としては、印刷や転写などの方法を用いることができる。

図１（ａ）に示すライトガイドにおいては、点光源２０から出光した光は、フィルム導光板４０の端面４３からフィルム導光板４０に入光してフィルム導光板４０内を伝搬する。フィルム導光板４０において、主面４２のマイクロプリズム４４に達した光ａは、マイクロプリズム４４の凹部で反射して光路が変わり、上方に向けられる。フィルム導光板４０内で上方に向けられた光ｂは、主面４１を通過して外界に出光される。また、点光源２０から出光し、入光部拡張用部材５０から入光した光ｃは、入光部拡張用部材５０内を伝搬し、入光部拡張用部材５０の前方部５０ａで反射してフィルム導光板４０内に入光する（光ｄ）。フィルム導光板４０の主面４２のマイクロプリズム４４に達した光ｄは、マイクロプリズム４４の凹部で反射して光路が変わり、上方に向けられる。フィルム導光板４０内で上方に向けられた光ｅは、主面４１を通過して外界に出光される。

本発明に係る面発光装置は、図１（ｂ）に示す構成でも良い。図１（ｂ）に示すライトガイドは、回路基板１０上に搭載された点光源２０と、回路基板１０上に搭載された反射板３０と、反射板３０の上方に配設されたフィルム導光板４０と、フィルム導光板４０の端面側に設けられた入光部拡張用部材５０と、から主に構成されている。図１（ｂ）に示す構成においては、フィルム導光板４０の主面４１（出光面）上には、少なくとも一部にマイクロプリズム４４が形成され、フィルム導光板４０の主面４１と反対側の主面４２の入光面である端面４３側に入光部拡張用部材５０が設けられている。このマイクロプリズム４４は、点光源２０からの光をフィルム導光板４０の主面４１に対して略垂直な方向に光路を向けることができる。このマイクロプリズム４４の間隔や単位面積当たりの数については特に制限はなく、必要とする輝度により適宜設定することができる。

図１（ｂ）に示すライトガイドにおいては、点光源２０から出光した光は、フィルム導光板４０の端面４３からフィルム導光板４０に入光してフィルム導光板４０内を伝搬する。フィルム導光板４０において、主面４１のマイクロプリズム４４に達した光ｆは、マイクロプリズム４４の凹部で反射して光路が変わり、下方に向けられる。フィルム導光板４０内で下方に向けられた光ｇは、主面４２を通過して反射板３０で反射して光路が変わり、上方に向けられる。この光は、フィルム導光板４０の主面４２から入光して導光板４０を通過して主面４１から外界に出光される（光ｈ）。また、点光源２０から出光し、入光部拡張用部材５０から入光した光ｉは、入光部拡張用部材５０内を伝搬し、入光部拡張用部材５０の前方部で反射してフィルム導光板４０内に入光する（光ｊ）。フィルム導光板４０の主面４１のマイクロプリズム４４に達した光ｊは、マイクロプリズム４４の凹部で反射して光路が変わり、下方に向けられる。フィルム導光板４０内で下方に向けられた光ｋは、主面４２を通過して反射板３０で反射して光路が変わり、上方に向けられる。この光は、フィルム導光板４０の主面４２から入光して導光板４０を通過して主面４１から外界に出光される（光ｌ）。

ここで、本発明の面発光装置の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
フィルム導光板４０における幅方向の５つの位置と入光側からの奥行方向の５つの位置の合計２５の位置で輝度を測定し、入光部（フィルム導光板４０の端面）の輝度を１００％としたときのそれぞれの位置の輝度割合を求めた。その結果を図３（ａ）〜（ｄ）に示す。図３（ａ）は、入光部拡張用部材５０を設けない場合を示しており、図３（ｂ）は、図３（ｅ）に示す形状の入光部拡張用部材５０を設けた場合を示しており、図３（ｃ）は、図３（ｆ）に示す形状の入光部拡張用部材５０を設けた場合を示しており、図３（ｄ）は、図３（ｇ）に示す形状の入光部拡張用部材５０を設けた場合を示している。

図３（ｂ）から分かるように、図３（ｅ）に示す形状の入光部拡張用部材５０を設けた場合、図３（ａ）に示す場合に比べて、光の方向が集束すると共に、横方向（フィルム導光板４０の幅方向）への広がりが大きくなる。また、このときの最大輝度（１００％）に対する最小輝度の割合を求めたところ１４．９％であった（図３（ａ）に示す構成では５．５％）。

また、図３（ｃ）から分かるように、図３（ｆ）に示す形状の入光部拡張用部材５０を設けた場合、図３（ａ）に示す場合に比べて、光の方向が広がると共に、横方向（フィルム導光板４０の幅方向）への広がりが大きくなる。また、このときの最大輝度（１００％）に対する最小輝度の割合を求めたところ１２．５％であった（図３（ａ）に示す構成では５．５％）。

また、図３（ｄ）から分かるように、図３（ｇ）に示す形状の入光部拡張用部材５０を設けた場合、図３（ａ）に示す場合に比べて、光の方向が集束する。また、このときの最大輝度（１００％）に対する最小輝度の割合を求めたところ１０．８％であった（図３（ａ）に示す構成では５．５％）。

光の方向が集束することにより、フィルム導光板４０の点光源２０からより離れた位置まで光を供給することができる。また、横方向（フィルム導光板４０の幅方向）への広がりを大きくなることにより、フィルム導光板４０の点光源２０の近い位置においてより広い位置まで光を供給することができる。このように、入光部拡張用部材５０を設けることにより、点光源を効率良く面光源とすることができる。また、入光部拡張用部材５０の形状により、フィルム導光板４０に入光される光の方向も制御することができる。

次に、点光源とフィルム導光板との距離に対する輝度の低下について調べた。
フィルム導光板４０における幅方向の５つの位置と入光側からの奥行方向の５つの位置の合計２５の位置で輝度について、図４（ａ）に示すように、入光部拡張用部材５０を設けた構成において、点光源（ＬＥＤ）２０とフィルム導光板４０との間の距離（ギャップ）を０．５ｍｍとした場合の輝度の低下を調べた。具体的には、入光部（フィルム導光板４０の端面）の輝度を１００％としたときのそれぞれの位置の輝度低下割合の平均を求めた。その結果、図４（ｂ）に示すように、輝度低下割合は平均で約４２％であった。

一方、フィルム導光板４０における幅方向の５つの位置と入光側からの奥行方向の５つの位置の合計２５の位置で輝度について、図５（ａ）に示すように、入光部拡張用部材５０を設けない構成において、点光源（ＬＥＤ）２０とフィルム導光板４０との間の距離（ギャップ）を０．５ｍｍとした場合の輝度の低下を調べた。具体的には、入光部（フィルム導光板４０の端面）の輝度を１００％としたときのそれぞれの位置の輝度低下割合の平均を求めた。その結果、図５（ｂ）に示すように、輝度低下割合は平均で約５８％であった。

このように、本発明の面発光装置によれば、フィルム導光板の端面側に入光部拡張用部材を有するので、入光部の表面積が大きくなり、入光量を多くすることができる。これにより、光源と導光部材との間が離れていても導光部材への入光効率を向上させることができる。特に、フレキシブル配線板のような回路基板に面発光装置を実装する場合には、点光源であるＬＥＤとフィルム導光板との間に隙間が生じるので有効である。また、入光部拡張用部材を設けることにより、フィルム導光板のより広い領域に光を供給することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態において、面発光装置がライトガイドとして説明しているが、本発明においては面発光装置がバックライト、フロントライトであっても良い。また、上記実施の形態における材料、寸法、個数、形状などには限定されず、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明の面発光装置は液晶表示装置のような表示デバイスに搭載可能である。

１０回路基板
２０点光源
３０反射板
４０フィルム導光板
４１，４２主面
４３端面
４４マイクロプリズム
５０入光部拡張用部材

Claims

少なくとも一つの点光源と、互いに対向する一対の主面及び前記点光源から光を入射する端面を有し、一方の主面上にマイクロプリズムを有するフィルム導光板と、前記フィルム導光板の他方の主面の前記端面側に設けられ、前記光を伝搬する材料で構成された入光部拡張用部材と、を具備することを特徴とする面発光装置。
平面視において、前記入光部拡張用部材は、前記点光源に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の面発光装置。
前記入光部拡張用部材は、曲率を持つ領域を含む断面形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の面発光装置。
前記入光部拡張用部材は、複数の山部を持つ断面形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の面発光装置。
前記入光部拡張用部材は、略Ｖ字状の断面形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の面発光装置。