JP2011040279A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する単位導光板間の境界部へ到達する光量を低減することにより、境界部での輝線の発生を抑制することが可能な面状照明装置を提供する。
【解決手段】単位導光板１１，１２を近接して配列してなる導光板１０を有し、各単位導光板１１，１２の配列方向の側面Ｓ４に光源１３が配置されている。単位導光板１１，１２それぞれの光源１３に対向する側面Ｓ４には発光面Ｓ２の法線に平行な稜を有する凹凸構造１４（プリズム１４Ａ）が設けられている。光源１３から側面Ｓ４に到達した光は反射角度が制御され、殆どが光源１３側の側面Ｓ３の方向に反射される。その結果、単位導光板１１，１２間の境界部１５へ向かう光が低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の単位導光板を連続的に配列して大型の面発光を行う面状照明装置に関する。

近年、液晶表示パネルや屋内外で用いられる広告パネル，看板などの大型化が進んでおり、それに伴い、これら装置のバックライトとしての導光板の大型化の必要に迫られている。

しかし、１枚の大きな導光板を作成することは困難であり、またコストもかかる。そのため、複数の単位導光板を連続的に並べることにより大きな面光源を作成する方法が考えられている。この方法であれば、大型の導光板を用いるよりも製作が容易となり低コスト化も実現できる。しかしながら、複数の導光板を連続的に配置して大型化した場合、光源の発光時に各導光板の連結部分から微量の照明光が漏れることによって境界面で散乱が起こり、連結部分に輝線が生じるおそれがある。

このような問題を解決するための一つの手法として、各単位導光板の連結部分である薄肉端部を光出射面に対して平行な凹凸形状とし、その上に拡散シートを配置することで連結部分の隙間から漏れる輝線を分散させることが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−２１３９５１号公報

しかしながら、単位導光板の薄肉端部に光出射面に平行な凹凸形状を設けても単位導光板の連結部分（境界部）における輝線の発生の抑制は十分とは言えず、輝線の発生をより効果的に低減する方法が求められている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、隣接する単位導光板間の境界部へ到達する光量を低減することにより、境界部での輝線の発生を抑制することが可能な面状照明装置を提供することにある。

本発明の面状照明装置は、表面に発光面，裏面に反射面を有する複数枚の単位導光板を互いの端面が近接するよう配列して形成される導光板と、複数の単位導光板の配列方向の第１側面に配置された１または２以上の光源と、単位導光板の光源に対向する側の第２側面に設けられ、発光面の法線に平行な稜を有する凹凸構造と、を備えたものである。

本発明の面状照明装置では、導光板の第１側面の光源から発せられた光は対向する第２側面において凹凸構造により光源方向に反射され、その結果隣接する単位導光板の境界面への光の量が低減される。

本発明の面状照明装置によれば、導光板の光源に対向する位置に凹凸構造を設けるようにしたので、隣接する単位導光板の境界面への光の動向を制御することが可能となる。これにより、単位導光板間の光漏れを軽減することができ、輝線の発生を抑制することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る面状照明装置の概略構成を表す斜視図である。 導光板の反射面の構造を表す側面図である。 第１の実施の形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置の概略構成を表す斜視図である。 従来の導光板を表す平面図である。 プリズムの各頂角による効果を表す特性図である。 変形例に係る導光板の平面図である。 本願発明の第２の実施の形態に係る導光板の平面図である。 導光板の反射面の構造を表す側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

［第１の実施の形態］
［変形例］
［第２の実施の形態］

［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る面状照明装置１の要部構成を表す斜視図である。この面状照明装置１は、例えば液晶表示装置などのバックライトとして用いられ、その導光板１０は複数の単位導光板を１または２以上の列に近接して配列したものである。ここでは導光板１０を２つの単位導光板１１，１２により構成したものとして説明する。

面状照明装置１は、単位導光板１１，１２の配列方向（ｘ方向）に沿った側面Ｓ３（第１側面）にそれぞれ光源１３を設けたものである。単位導光板１１，単位導光板１２はそれぞれ例えば矩形の平板形状を有し、裏面が反射面Ｓ１、表面が発光光Ｌout を出射する発光面Ｓ２となっている。

単位導光板１１，１２は、各光源１３からの光を伝播させて発光面Ｓ２側へと導くものであり、例えばガラス材料により形成されているが、光源１３からの光を伝播可能な材料であれば、他の材料により構成されていてもよい。すなわち単位導光板１１，１２は透明性の高い材料に限らず、光散乱性の微粒子を分散させた光散乱材料や光拡散材料により形成したものでもよい。そのような光散乱性の微粒子を含んでいても発光面に所望の光学特性が得られるのであれば、任意のものを使用することが可能である。これらの材料として、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）および環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）などが挙げられる。単位導光板１１，１２の形状やサイズ、屈折率、濃度および濃度分布等は、所望の特性が得られるように任意に調整すればよい。

光源１３としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）などの点光源や蛍光灯などの線光源が用いられる。単位導光板１１，１２に対する光源１３の個数は、例えば単位導光板１１，１２の側面の長さに合わせて調整すればよく、特に限定されるものではない。

単位導光板１１，１２それぞれの光源１３に対向する側面Ｓ４（第２側面）には凹凸構造１４が設けられている。この凹凸構造１４は発光面Ｓ２の法線に平行な稜を有する１つ以上のプリズム１４Ａを構成している。本実施の形態では、このプリズム１４Ａにより光源１３から側面Ｓ４に到達した光の反射方向を制御し、単位導光板１１，１２間の境界部へ到達する光の量を低減するものである。

単位導光板１１，１２の各反射面Ｓ１には、図２に示したように導光制御構造１６が設けられている。この導光制御構造１６は光源１３から単位導光板１１，１２に入射した光の導光を制御するものであり、光源１３に対して傾斜した傾斜面（傾斜角α）を備え、Ｘ方向へ延在した複数の凸部１６Ａを有している。傾斜角とは、光源１３に対向する傾斜面と底面のなす角とする。この導光制御部１６の凸部１６Ａ同士は等間隔に配列しても、間隔を変化させながら配列してもよい。複数の凸部１６Ａの各傾斜角αは互いに同一となっている。凸部１６Ａの高さＨ（底面から凸構造の頂点までの距離）は、例えば光源１３から遠くなるに従って徐々に大きくなるように配列されている。

このような導光制御構造１６を設けることによって、導光板全体として均一な発光強度分布を形成することができる。

図３はこの面状照明装置１を備えた液晶表示装置の概略構成を表すもので、上記単位導光板１１，１２からなる導光板１０の上に拡散シート２１および液晶パネル２２を有している。

本実施の形態の面状光源装置１では、光源１３の点灯により、単位導光板１１および単位導光板１２内へそれぞれ光が入射する。単位導光板１１および単位導光板１２へ入射した各光は、導光制御構造１６を有する反射面Ｓ１において反射されつつ単位導光板１１および単位導光板１２内を伝播したのち、発光面Ｓ２の側から出射し、これにより面光源装置１において面発光がなされる。発光面Ｓ２から出射された光は拡散シート２１を介して液晶パネル２２に入射する。

ここで、光源１３に対向する側面Ｓ４が平坦な形状のままでは、側面Ｓ４に到達した光は反射して、前述のように単位導光板１１，１２間の境界部１５から光漏れが起こる。

これに対して本実施の形態では、単位導光板１１，１２それぞれの光源１３との対向面（側面Ｓ４）にプリズム１４Ａからなる凹凸構造１４が設けられていることから、図２に示したように、側面Ｓ４に到達した光は反射角度が制御され、殆どが光源１３の方向に反射される。その結果、単位導光板１１，１２間の境界部１５へ向かう光が低減される。

図５はプリズム１４Ａの各頂角において、境界部１５へ反射することなく単位導光板１１，１２の発光面Ｓ２から取り出された光の効率を表したものである。取り出し効率はプリズム１４Ａの頂角が１８０°（平面）の場合を１とする。図３からわかるように、プリズム１４Ａの有効な頂角は６０〜１１０°の範囲であり、頂角を９０°とした場合が最も好ましい。プリズム１４Ａの表面には、誘電体材料や金属材料によりコーティングを施してもよく、また反射膜を形成することにより、より反射率を高くするようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、単位導光板１１，１２の光源１３が設置された側面Ｓ３に対向する側面Ｓ４に凹凸構造１４（プリズム１４Ａ）を設けるようにしたので、側面Ｓ４に到達した光の反射角度を制御することが可能となる。よって、単位導光板１１１２間の境界部１５における光漏れを抑制し、これにより輝線の発生を抑制することができる。

また、光源１３から単位導光板１１，１２に導入されたが発光面Ｓ２から射出されずに側面Ｓ４に到達した光は、プリズム１４Ａにおいて反射され再び導光板１１内へ戻される。戻された光は再び発光面Ｓ２から射出される機会が増えるので、光の利用効率が向上し、単位導光板１１，１２における光の取り出し効率が向上する。

［変形例］
上記実施の形態では、各単位導光板１１，１２に対して光源１３を１つとしたが、その数は任意であり、例えば図６に示したように４個の光源１３を設置するようにしてもよい。光源１３の数を調整することにより必要に応じた発光強度を得ることが可能になる。

［第２の実施の形態］
図７は本発明の第２の実施の形態に係る面状照明装置２の平面構成を表すものである。本実施の形態は、単位導光板１１，１２の配列方向の側面Ｓ３および側面Ｓ４の両側面に光源１３Ａ，１３Ｂを配置すると共に凹凸構造１４（プリズム１４Ａも側面Ｓ３および側面Ｓ４の両側面に設けたものである。

本実施の形態においては、単位導光板１１，１２の各反射面Ｓ１には、図８に示したように、導光制御構造１７として２種類の凸部１７Ａ，１７Ｂが交互に配列される。但し、凸部１７Ａ，１７Ｂは必ずしも交互に配列されていなくともよい。一方の光源１３Ａに対向する凸部１７Ａと他方の光源１３Ｂに対向する凸部１７Ｂとの傾斜角はそれぞれ同一の角度であり、凸部１７Ａ，１７Ｂは線対称な形状を有している。

本実施の形態では、両側面Ｓ３，Ｓ４にそれぞれ光源１３Ａ，１３Ｂが設けられているので、発光強度を強めることができると共に、第１の実施の形態と同様の光制御を行うことが可能になる。

以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、光源１３に対向する側面Ｓ４の凹凸構造は上記プリズム１４Ａの形状に限定されるものではなく、球状または台形状などでもよい。要は、側面Ｓ４へ到達した光が対向する側面Ｓ３側へ反射される形状であればよい。また、光源からの光は可視光には限られず、例えば赤外光や紫外光などの非可視光であってもよく、用途に応じて変更可能である。

１，２…面状照明装置、１０…導光板、１１，１２，２１，３１…単位導光板、１３…光源、１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，３４Ａ…プリズム、１５…端面（境界部）、１６，１７…導光制御構造、２１…拡散シート、２２…液晶パネルＬout …発光光。

Claims (4)

1. 表面に発光面、裏面に反射面を有する複数枚の単位導光板を互いの端面が近接するよう配列して形成される導光板と、
   前記複数の単位導光板の配列方向の第１側面に配置された１または２以上の光源と、
   前記単位導光板の前記光源に対向する側の第２側面に設けられ、前記発光面の法線に平行な稜を有する凹凸構造と
   を備えた面状照明装置。
2. 前記凹凸構造はプリズム形状である、請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記プリズム形状の頂角は、６０〜１１０°の範囲である、請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記単位導光板の第１側面および第２側面それぞれに、前記光源が配置されると共に前記凹凸構造が設けられている、請求項１記載の面状照明装置。

Images