JP3763113B2

JP3763113B2 - サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置

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Publication number: JP3763113B2
Application number: JP35246897A
Authority: JP
Inventors: 和正大角
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2017-12-05
Also published as: JPH11176223A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置に関し、特に小面積の板状部材を用いて一次の面光源を構成し、この一次の面光源により大面積の発光面を照明する場合に適用することができる。本発明は、板状部材の出射面又は裏面に光散乱面を形成し、この光散乱面による光散乱の程度が、板状部材の先端側に近づくに従って低減するように形成することにより、従来に比して輝度分布の特性を向上する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大画面の液晶表示装置においては、小面積の導光板を用いて大面積の液晶表示パネルを照明することにより、全体の重量を軽減するようになされたものがある。
【０００３】
すなわち図９は、この種の液晶表示装置を示す分解斜視図であり、この液晶表示装置１は、液晶表示パネル２の背面にサイドライト型面光源装置３を配置して構成される。
【０００４】
サイドライト型面光源装置３は、導光板４Ａ及び４Ｂの側方に１次光源５Ａ及び５Ｂを配置し、反射シート６、導光板４Ａ及び４Ｂ、光拡散板７を積層して形成される。
【０００５】
１次光源５Ａ及び５Ｂは、それぞれ蛍光ランプ８Ａ、８Ｂの周囲を、リフレクタ９Ａ、９Ｂで囲って構成され、リフレクタ９Ａ、９Ｂの開口より各導光板４Ａ及び４Ｂの端面（以下入射面と呼ぶ）４Ｍに照明光を入射する。リフレクタ９Ａ、９Ｂは、照明光を反射する反射部材により構成される。
【０００６】
導光板４Ａ及び４Ｂは、断面楔型形状の透明板状部材で構成され、裏面４Ｎに照明光を散乱させる拡散反射パターンが一様に形成される。これにより導光板４Ａ及び４Ｂは、入射面４Ｍより入射した照明光を拡散反射パターンにより散乱させながら、この入射した照明光を裏面４Ｎ及び出射面４Ｏ間で繰り返し反射して伝搬し、出射面４Ｏに対して臨界角以下の成分を出射面４Ｏより出射する。これによりサイドライト型面光源装置３では、棒状の光源である蛍光ランプ８Ａ、８Ｂにより導光板４Ａ及び４Ｂの出射面４Ｏを発光させて小面積の一次の面光源を形成する。
【０００７】
さらに導光板４Ａ及び４Ｂは、長方形形状でなる液晶表示パネル２の対向する辺に入射面４Ｍが沿うように、また楔型先端間が所定距離だけ離間するように配置される。
【０００８】
反射シート６は、導光板４Ａ及び４Ｂの裏面４Ｎより漏れ出す照明光を反射して導光板４Ａ及び４Ｂに入射させる反射部材により構成される。
【０００９】
光拡散板７は、照明光を散乱透過する板状部材により構成され、導光板４Ａ及び４Ｂより所定距離だけ離間して配置される。これにより光拡散板７は、導光板４Ａ及び４Ｂより出射された照明光の光量分布を均一化し、透過光を液晶表示パネルに供給する。
【００１０】
これによりサイドライト型面光源装置３では、導光板４Ａ及び４Ｂによる小面積の一次の面光源から出射される照明光により光拡散板７の全面を発光させ、大面積の面光源装置を形成するようになされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのようにして構成されるサイドライト型面光源装置３において、導光板４Ａ及び４Ｂ間の距離を増大すれば、その分重量の増大を軽減して大面積の面光源装置を得ることができる。ところがこのように導光板４Ａ及び４Ｂ間の距離を増大させると出射面の輝度分布が不自然になる問題がある。
【００１２】
すなわち図１０は、図９をＡ−Ａ線により切り取って示す断面図との対比により、導光板４Ａ及び４Ｂ間の距離を増大した場合の輝度分布を示す特性曲線図である。この図１０に示すように、導光板４Ａ及び４Ｂ間の距離Ｄを増大すると、出射面のほぼ中央部分で輝度レベルが極端に低下し、これにより出射面の品位が著しく低下することが分かった。
【００１３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、出射面の輝度分布特性を向上することができるサイドライト型面光源装置及び液晶表示装置を提案しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、所定の光源から出射された照明光が断面楔型形状の板状部材の入射面から入射して、前記板状部材の内部を伝搬する過程で前記板状部材の出射面より出射することにより、前記板状部材の出射面を発光面にしてなる一次の面光源と、前記一次の面光源の前記出射面側に、前記出射面から所定距離だけ離間して配置され、前記一次の面光源の出射面より大面積で、前記一次の面光源より出射される照明光により照明される発光面部材とを有するサイドライト型面光源装置において、前記一次の面光源と前記発光面部材とは、前記発光面部材側より見て、前記板状部材の前記入射面側では、前記入射面と前記発光面部材の入射面とが重なり合うように、前記板状部材の前記入射面に対向する端部側では、前記板状部材の端部より前記発光面部材が飛び出すように配置され、前記板状部材は、前記出射面又は前記出射面と対向する面の少なくとも一方の面に、鏡面の領域と、内部を伝搬する前記照明光を散乱させる光散乱面の領域とが形成され、光散乱の程度が前記入射面より遠ざかるに従って低減するように、前記光散乱面の領域を、前記板状部材の前記入射面側に形成すると共に、前記鏡面の領域を、前記板状部材の先端側に形成することによって、前記入射面より遠い側の出射面から、前記入射面から遠ざかる方向に斜めに傾いた指向性により出射する前記照明光の指向性が損なわれないようにされた。
【００１５】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、前記光散乱面の領域は、前記照明光を散乱させる光散乱パターンが配置されて形成され、単位面積当たりの前記光散乱パターンの面積が、前記入射面より遠ざかるに従って低減して、前記光散乱の程度が前記入射面より遠ざかるに従って低減するように形成された。
【００１７】
また請求項３の発明においては、請求項１又は請求項２の構成において、一次の面光源を、発光面部材の対向する辺に沿って１対配置する。
【００２２】
また請求項４の発明においては、請求項１又は請求項２の構成において、前記光源が棒状の光源であって、前記光源及び前記板状部材を１対有し、それぞれ前記棒状の光源を保持する１対のランプユニットと、少なくとも長方形形状の底面と、前記底面を囲む壁面とを有し、対向する長辺側の各壁面に沿って前記ランプユニットをそれぞれ保持するフレーム部と、前記底面に配置されて照明光を反射する反射部材とを有し、前記板状部材が、前記反射部材の上に、前記各ランプユニットに沿って配置され、前記発光面部材が、前記反射部材と対向するように前記フレーム部に保持された。
【００２３】
また請求項５の発明においては、請求項４の構成において、前記フレーム部は、短辺側の壁面に、前記１対のランプユニットをそれぞれ挿入する開口を有し、前記サイドライト型面光源装置は、前記板状部材を前記反射部材側に押圧して前記板状部材を保持すると共に、前記開口を介して挿入された１対のランプユニットの脱落を防止する保持部材を有する。
【００２４】
また請求項６の発明においては、請求項４又は請求項５の構成において、前記フレーム部は、前記底面に開口を有する。
【００２５】
また請求項７の発明においては、液晶表示装置に適用して、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明する。
【００２８】
請求項１の構成により、所定の光源から出射された照明光が断面楔型形状の板状部材の入射端面から入射して、前記板状部材の内部を伝搬する過程で前記板状部材の出射面より出射することにより、前記板状部材の出射面を発光面にしてなる一次の面光源と、前記一次の面光源の前記出射面側に、前記出射面から所定距離だけ離間して配置され、前記一次の面光源の出射面より大面積で、前記一次の面光源より出射される照明光により照明される発光面部材とを有するサイドライト型面光源装置において、前記一次の面光源と前記発光面部材とは、前記発光面部材側より見て、前記板状部材の前記入射面側では、前記入射面と前記発光面部材の端面とが重なり合うように、前記板状部材の前記入射面に対向する端部側では、前記板状部材の端部より前記発光面部材が飛び出すように配置され、前記板状部材は、前記出射面又は前記出射面と対向する面の少なくとも一方の面に、鏡面の領域と、内部を伝搬する前記照明光を散乱させる光散乱面の領域とが形成され、光散乱の程度が前記入射面より遠ざかるに従って低減するように、前記光散乱面の領域を、前記板状部材の前記入射面側に形成すると共に、前記鏡面の領域を、前記板状部材の先端側に形成することによって、前記入射面より遠い側の出射面から、前記入射面から遠ざかる方向に斜めに傾いた指向性により出射する前記照明光の指向性が損なわれないようにされれば、板状部材の入射面側からこれに対向する端部側に向かうに従って、出射面より出射される照明光の散乱の程度が変化する。この変化は、板状部材の内部を入射面側からこれに対向する端部側に向かって伝搬する照明光が光散乱面の領域により散乱されて出射されることにより、楔型先端に向かった指向性が、入射面側では緩和されるように観察される。これにより板状部材の入射面側では、この入射面に対して比較的近くの、板状部材の真上近傍の発光面部材に多くの照明光が供給され、板状部材の先端側では、斜めに傾いた指向性が維持された状態で照明光が出射されることにより、板状部材の先端側より大きく延長する発光面部材を適用する場合でも、この発光面部材の真下に板状部材が存在しない領域を含む発面光部材の全域に照明光を供給することができる。
【００２９】
また請求項２の構成により、請求項１の構成において、前記光散乱面の領域が、前記照明光を散乱させる光散乱パターンが配置されて形成され、単位面積当たりの前記光散乱パターンの面積が、前記入射面より遠ざかるに従って低減して、前記光散乱の程度が前記入射面より遠ざかるに従って低減するように形成すれば、この単位面積当たりの光散乱パターンの面積の制御により、所望の輝度分布を得ることができる。
【００３１】
また請求項３の構成により、請求項１又は請求項２の構成において、一次の面光源を、発光面部材の対向する辺に沿って１対配置する場合に適用して、これら１対の面光源を離間して配置する場合でも、所望の輝度分布を得ることができる。
【００３３】
また請求項４の構成により、請求項１又は請求項２の構成において、前記光源が棒状の光源であって、前記光源及び前記板状部材を１対有し、それぞれ前記棒状の光源を保持する１対のランプユニットと、少なくとも長方形形状の底面と、前記底面を囲む壁面とを有し、対向する長辺側の各壁面に沿って前記ランプユニットをそれぞれ保持するフレーム部と、前記底面に配置されて照明光を反射する反射部材とを有し、前記板状部材が、前記反射部材の上に、前記各ランプユニットに沿って配置され、前記発光面部材が、前記反射部材と対向するように前記フレーム部に保持されてなるようにすれば、事前に組み立てたランプユニットを組み込んでサイドライト型面光源装置を作成でき、作成作業を簡略化することができ、またメンテナンスを簡略化することができる。
【００３４】
また請求項５の構成により、請求項４の構成において、先のフレーム部が、短辺側の壁面に、１対のランプユニットをそれぞれ挿入する開口を有するようにし、サイドライト型面光源装置が、板状部材を反射部材側に押圧して板状部材を保持すると共に、開口を介して挿入された１対のランプユニットの脱落を防止する保持部材を有するようにすれば、少ない構成部材によりサイドライト型面光源装置を構成することができる。
【００３５】
また請求項６の構成により、請求項４又は請求項５の構成において、前記フレーム部は、前記底面に開口を有するようにすれば、全体の重量をその分軽減することができる。
【００３６】
また請求項７の構成により、液晶表示装置に適用して、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明すれば、簡易な組み立てにより、また少ない構成部材により、さらには全体の重量を軽減して液晶表示装置を構成することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００３８】
（１）第１の実施の形態の全体構成
図２は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。この液晶表示装置２０は、液晶表示パネル２１の背面に、サイドライト型面光源装置２２を配置し、このサイドライト型面光源装置２２より出射される照明光を液晶表示パネル２１に供給する。
【００３９】
ここでこのサイドライト型面光源装置２２は、略矩形形状の光源ユニット２３の液晶表示パネル２１側に、発光面部材２４、光拡散シート２５、プリズムシート２６、光拡散シート２７を配置して形成される。
【００４０】
ここで光源ユニット２３は、発光面部材２４より面積の小さな発光面を有する一次の面光源を収納し、液晶表示パネル２１側に、矩形形状の開口２３Ａが形成される。さらに光源ユニット２３は、この開口２３Ａの周囲が開口２３Ａを囲むように階段状に立ち上がり、この階段状の立ち上がりを基準にして発光面部材２４、光拡散シート２５、プリズムシート２６、光拡散シート２７を順次配置して、簡易な組み立て作業によりこれら発光面部材２４等を開口２３Ａに配置できるようになされている。
【００４１】
発光面部材２４は、例えば乳白色のアクリル板により形成され、光源ユニット２３に配置された一次の面光源により全面が照明されて、このサイドライト型面光源装置２２の発光面を形成する。
【００４２】
光拡散シート２５は、発光面部材２４の透過光を散乱させることにより、続くプリズムシート２６、光拡散シート２７との組み合わせにより、このサイドライト型面光源装置２２の指向性を設定する。
【００４３】
プリズムシート２６は、ポリカーボネート等の透光性のシート材で形成され、片面にプリズム面が形成される。このプリズム面は、一方向にほぼ平行に延長する断面三角形形状の突起が繰り返されて形成される。プリズムシート２６は、液晶表示パネル２１により形成される長方形形状の表示画面に対して、この表示画面の長手方向にこれら断面三角形形状の突起が延長するように配置され、これによりこの突起の延長方向と直交する方向について、透過光を鋭い指向性により出射する。
【００４４】
光拡散シート２７は、プリズムシート２６の透過光を散乱させることにより、プリズムシート２６により補正された指向性を緩和する。サイドライト型面光源装置は、これらのシート材等により、液晶表示装置２０全体として所望の視角特性を実現するようになされている。
【００４５】
図３は、光源ユニット２３を示す分解斜視図である。この光源ユニット２３は、フレームユニット２９にランプユニット３０Ａ、３０Ｂを配置した後、反射シート３１、導光板３２Ａ、３２Ｂ、リブ３３Ａ、３３Ｂを配置して形成される。
【００４６】
ここでフレームユニット２９は、図４において、矢印により示すように、１対の額縁部材３６をフレーム３５にねじ留めして構成される。
【００４７】
ここでフレーム３５は、長方形形状の底面３５Ａを壁面３５Ｂ、３５Ｃが囲んで枠形状を形成するように、所定板厚のアルミ材の曲げ加工により作成される。さらにフレーム３５は、底面３５Ａに、所定間隔で開口３５Ｄが形成され、これにより全体重量を軽減するようになされている。フレーム３５は、長手方向の壁面３５Ｂが、底面３５Ａの長手方向、両端まで延長するように形成されるのに対し、短辺側の壁面３５Ｃが、底面３５Ａの短辺より所定長さだけ短く形成され、これによりこの壁面３５Ｃ側において、両側に矩形形状の切り欠き３５Ｅが形成されるようになされている。フレーム３５は、この切り欠き３５Ｅによりランプユニット３０Ａ、３０Ｂを取り付け得るようになされている。
【００４８】
さらにフレーム３５は、短辺側の壁面３５Ｃにおいて、ほぼ中央部分、内側に、Ｌ字状の突起３５Ｆが形成され、この突起３５Ｆによりリブ３３Ａ、３３Ｂの中央部分を上方より押圧して保持するようになされている。
【００４９】
額縁部材３６は、ランプユニット３０Ａ及び３０Ｂより出射される照明光を効率良く反射するように、白色の樹脂を射出成形して棒状に形成される。図２をＢ−Ｂ線により切り取って図５に示すように、額縁部材３６は、フレーム３５の長手方向の壁面３５Ｂに沿って配置されて、これによりフレーム３５の強度を補強するようになされている。また額縁部材３６は、このようにフレーム３５に配置されて、壁面３５Ｃの切り欠き３５Ｅを上側から覆うように、壁面３５Ｂに沿って延長する平板部３６Ａと、この平板部３６Ａよりフレーム３５の底面側に所定長さだけ延長するストッパー部３６Ｂとを有する。
【００５０】
これにより額縁部材３６は、フレーム３５の長手方向、壁面３５Ｂに沿って、切り欠き３５Ｅの形状で延長する筒状の空間を形成する。これによりフレーム３５では、切り欠き３５Ｅ及び額縁部材３６により形成される開口２９Ａ（図３）よりランプユニット３０Ａ、３０Ｂが差し込まれ、この筒状の空間にランプユニット３０Ａ、３０Ｂが配置される。またこの筒状の空間において、フレーム３５の底面側に沿って細長い開口を形成し、ランプユニット３０Ａ、３０Ｂより出射される照明光をこの開口を介して導光板３２Ａ、３２Ｂの入射面に導くようになされている。
【００５１】
サイドライト型面光源装置２２では、この平板部３６Ａの上面が液晶表示パネル２１側に露出し、この上面が照明光を効率良く吸収する黒色に着色される。これにより額縁部材３６によって、いわゆる光漏れが有効に回避できるようになされている。
【００５２】
さらに額縁部材３６は、この平板部３６Ａの一端部にストッパー部３６Ｂが形成され、この平板部３６Ａ側とは逆側の、ストッパー部３６Ｂの側面に、断面矩形形状の突起３６Ｃが形成され、この突起３６Ｃにより、光源ユニット２３の長手方向について、図２について上述した発光面部材２４等を配置する際の階段状の立ち上がりを形成するようになされている。
【００５３】
さらに額縁部材３６は、この平板部３６Ａがフレーム３５の上面を覆うように、長手方向の壁面３５Ｂに対応する長さにより形成されるのに対し、ストッパー部３６Ｂが、この平板部３６Ａより所定長さだけ短く形成され、これによりストッパー部３６Ｂと短辺側壁面３５Ｃとの間にスリット状の空間を形成し、このスリット状の空間の上側を平板部３６Ａが覆うようになされている。フレームユニット２９は、このスリット状の空間にリブ３３Ａ、３３Ｂの両端が差し込まれ、この差し込まれた部分において、リブ３３Ａ、３３Ｂの上端面を平板部３６Ａにより押圧する。これによりフレームユニット２９は、このスリットの部分と、突起３５Ｆとによりリブ３３Ａ、３３Ｂを保持する。
【００５４】
図６は、このフレームユニット２９に配置されるランプユニット３０Ａ（３０Ｂ）を示す分解斜視図である。なおランプユニット３０Ａ及び３０Ｂは、同一構成でなることにより、ここではランプユニット３０Ａについてのみ説明し、ランプユニット３０Ｂについての重複した説明は省略する。
【００５５】
ランプユニット３０Ａは、所定断面形状でなる棒状のランプ保持部材３９に、２本の蛍光ランプ４０を配置して形成される。
【００５６】
すなわちランプユニット３０Ａは、フレームユニット２９の長手方向、内のりに対応した長さの２本の蛍光ランプ４０の両端が、弾性部材による保持部材４１に差し込まれ、この保持部材４１により２本の蛍光ランプ４０を近接して平行に保持する。さらにランプユニット３０Ａは、蛍光ランプ４０に、所定間隔で弾性を有する透明リング状の緩衝部材４２が配置され、この緩衝部材４２により蛍光ランプ４０同士の直接の接触を有効に回避し、蛍光ランプ４０の破損を有効に回避する。
【００５７】
ランプ保持部材３９は、照明光を効率良く反射する白色の樹脂を射出成形して作成され、フレームユニット２９の筒状部分に配置した際に（図５）、フレーム３５の壁面３５Ｂに密着する壁部３９Ａと、この壁部３９Ａの底面３５Ａ側端部より立ち上がる板状の突起３９Ｂを有する。さらにランプ保持部材３９は、この板状の突起３９Ｂより上方に、同様の板状の突起３９Ｃが形成され、この２つの板状の突起３９Ｂ及び３９Ｃにより、フレームユニット２９の内側に向かって開口する断面コの字状の凹部を形成される。ランプユニット３０Ａでは、この凹部に、リフレクタ４４が配置された後、このリフレクタ４４の内側に、保持部材４１により保持された蛍光ランプ４０が配置される。また突起３９Ｂ及び３９Ｃの先端により導光板３２Ｂの入射面側端部を挟持するようになされている。
【００５８】
ここでリフレクタ４４は、蛍光ランプ４０より出射される照明光を効率良く反射するように、金属箔等でなるシート状の正反射部材、又は白色ＰＥＴフィルム等でなるシート状の乱反射部材により形成される。
【００５９】
さらにランプ保持部材３９は、ランプユニット３０Ａがフレームユニット２９の筒状部分に配置された際に（図５）、この凹部を形成する１方の板状の突起３９Ｃが、額縁部材３６のストッパー部３６Ｂの先端と密着するように形成される。これによりランプ保持部材３９は、このストッパー部３６Ｂの先端によりフレーム３５の底面３５Ａ側に押圧されて、この板状の突起３９Ｃとストッパー部３６Ｂとの隙間から照明光が漏れ出さないように保持され、またフレームユニット２９の筒状部分に位置決め保持される。また適度な押圧力で、開口２９Ａよりフレームユニット２９に差し込むことができるようになされている。
【００６０】
ランプ保持部材３９は、この凹部を形成する１方の板状の突起３９Ｃの上面側に、所定の間隔だけ離間して、同様の板状の突起３９Ｄが形成される。ここでこの板状の突起３９Ｄは、突起３９Ｃとの間で蛍光ランプ４０のリード線４５を挟持できる間隔により形成される。これによりランプユニット３０Ａは、蛍光ランプ４０の一端側においてリード線４５を折り返し、この折り返したリード線４５を突起３９Ｃ及び３９Ｄ間の隙間で挟持することにより、蛍光ランプ４０のリード線４５を蛍光ランプ４０の一端側より纏めて引き出すようになされ、これにより全体構成を簡略化できるようになされている。
【００６１】
さらにランプ保持部材３９は、壁部３９Ａの上側端部に、同様の板状の突起３９Ｅが形成され、この突起３９Ｅと突起３９Ｄの先端が、ストッパー部３６Ｂの側面に当接するように形成される。これによりランプ保持部材３９は、このストッパー部３６Ｂの側面によりフレーム３５の壁面３５Ｂ側に押圧されて、フレームユニット２９の筒状部分に位置決め保持される。また適度な押圧力で、開口２９Ａよりフレームユニット２９に差し込むことができるようになされている。
【００６２】
図７は、図５との対比により導光板３２Ａ及びリブ３３Ａを示す平面図である。なおこの図７においては、ランプユニット３０Ａの記載を省略して示す。またリブ３３Ａ及び３３Ｂは、同一構成でなることにより、ここではリブ３３Ａについてのみ説明し、リブ３３Ｂについての重複した説明は省略する。
【００６３】
ここでリブ３３Ａは、照明光を効率良く反射する白色の樹脂を射出成形して、板状に形成される。またリブ３３Ａは、フレーム３５の短辺側の壁面３５Ｃに沿って配置されて、導光板３２Ａ、３２Ｂの両側面側において、導光板３２Ａ、３２Ｂの出射面３２Ｏをフレーム３５の底面３５Ａに押圧し、これにより導光板３２Ａ、３２Ｂをフレーム３５に保持する。このときリブ３３Ａは、導光板３２Ａ、３２Ｂの入射面３２Ｍ側、楔型先端側、中間部分より楔型先端側に偏った箇所にて、導光板３２Ａ、３２Ｂの出射面３２Ｏをフレーム３５の底面３５Ａに押圧し、これら３箇所の間、導光板３２Ａ及び３２Ｂ間においては、高さ方向の幅が幅狭に形成される。
【００６４】
さらにリブ３３Ａは、板厚が階段状に立ち上がる厚肉の部分が、周辺部分に形成され、またこの周辺部分の一部を直線状に上下方向に結ぶように形成される。これによりリブ３３Ａは、少ない樹脂量により十分な強度で導光板３２Ａ、３２Ｂをフレーム３５に押圧、保持できるようになされている。また高さ方向の幅が幅狭に形成された部分で撓むようにし、温度等により伸縮しても、確実に導光板３２Ａ、３２Ｂをフレーム３５に押圧、保持できるようになされている。
【００６５】
リブ３３Ａは、ランプユニット３０Ａ、３０Ｂをフレームユニット２９に配置した状態で、全体を撓ませて、ストッパー部３６Ｂと短辺側壁面３５Ｃとの間に形成されるスリット状の空間に、両端を差し込んだ後、ほぼ中央部分の上端面に形成された切り欠き３３ＡＡをフレーム３５の突起３５Ｆに引っ掛けることにより、フレーム３５の短辺側の壁面３５Ｃに沿って配置される。このときリブ３３Ａは、これらスリット状の部分における額縁部材３６の平板部３６Ａと、突起３５Ｆとにより、両端、中央部分の３箇所で、上方への変位が規制される。これによりリブ３３Ａは、簡易な組み立て作業でフレームユニット２９に取り付けて、導光板３２Ａ、３２Ｂを押圧保持できるようになされている。
【００６６】
さらにリブ３３Ａは、このようにしてフレームユニット２９に取り付けた際に、短辺側の側方より見て、ランプ保持部材３９の突起３９Ｃと一部が重なり合うように形成され、これによりランプ保持部材３９がフレームユニット２９の開口２９Ａより脱落しないようにランプ保持部材３９を保持する。
【００６７】
さらにリブ３３Ａは、上端面側において、板厚が階段状に立ち上がるように形成され、これによりフレームユニット２９に取り付けた際に、図２について上述した発光面部材２４等を配置する際の階段状の立ち上がりを、短辺側について形成するようになされている。
【００６８】
反射部材としての反射シート３１は、白色ＰＥＴフィルム等からなるシート材により構成され、フレーム３５の底面を覆うように、長方形形状に形成され、導光板３２Ａ、３２Ｂの裏面３２Ｎより漏れ出す照明光を反射して導光板３２Ａ、３２Ｂに戻し、また導光板３２Ａ、３２Ｂより射出された照明光が底面３５Ａ側の開口３５Ｄ（図４）より漏れ出さないようにする。
【００６９】
導光板３２Ａ、３２Ｂは、透明部材でなる例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂）の射出成形により断面楔型形状に形成された板状部材であり、フレームユニット２９にランプユニット３０Ａ、３０Ｂ、反射シート３１を配置した後、フレームユニット２９の長手方向に沿って両側面側に配置され、その後リブ３３Ａ、３３Ｂの配置によりフレームユニット２９に保持される。これによりリブ３３Ａ、３３Ｂにより押圧された状態で、フレームユニット２９の長手方向に沿って両側面側に配置され、フレームユニット２９の強度を補強する。
【００７０】
導光板３２Ａ、３２Ｂは、このようにしてフレームユニット２９に配置した状態で、入射面３２Ｍから楔型先端側に向かう長さが、フレームユニット２９の短辺側長さのほぼ１／３の長さになるように形成される。これによりサイドライト型面光源装置２２では、導光板３２Ａ、３２Ｂを大きく離間させて配置して、導光板３２Ａ、３２Ｂによる小面積の一次の面光源により、大面積の発光面部材２４を照明し、その分全体の重量を軽減するようになされている。
【００７１】
さらに導光板３２Ａ、３２Ｂは、反射シート３１側の裏面がマット面処理により部分的に粗面に形成され、これにより裏面３２Ｎに照明光を散乱する光散乱面が形成される。ここで図１に示すように、この光散乱面は、入射面３２Ｍより楔型先端側、２／３の距離まで、単位面積当たりの粗面の面積が徐々に低減し、残る楔型先端側では鏡面により形成される。これにより光散乱面は、入射面３２Ｍより遠ざかるに従って照明光を散乱する程度が順次低減し、先端側では殆ど照明光を散乱しないようになされている。
【００７２】
（２）第１の実施の形態の動作
この液晶表示装置２０においては（図２）、サイドライト型面光源装置２２と液晶表示パネル２１とを組み合わせて作成される。このうちサイドライト型面光源装置２２においては、ランプユニット３０Ａ及び３０Ｂのアッセンブリ工程において（図６）、蛍光ランプ４０に透明リング状の緩衝部材４２が所定間隔で配置された後、この蛍光ランプ４０の両端が弾性部材による保持部材４１に差し込まれ、これにより蛍光ランプ４０同士の直接の接触による破損を有効に回避して、２本の蛍光ランプ４０が平行に保持される。
【００７３】
さらにこの蛍光ランプ４０が、リフレクタ４４と共に、ランプ保持部材３９の凹部に差し込まれ（図５）、さらに一端のリード線４５が折り返されて、蛍光ランプ４０の上方の凹部に差し込まれ、これにより簡易な組み立て作業でランプユニット３０Ａ、３０Ｂが作成される。
【００７４】
またサイドライト型面光源装置２２は、別工程において、底面に開口３５Ｄが形成された軽量なフレーム３５に、１対の額縁部材３６がネジ留めされてフレームユニット２９が形成される（図４）。この額縁部材３６により薄板のフレーム３５によるフレームユニット２９の強度が向上される。また開口３５Ｄによりサイドライト型面光源装置２２は、重量が軽減される。
【００７５】
このフレームユニット２９に対して（図３、図５）、短辺側の側面に露出する開口２９Ａより、フレーム３５と額縁部材３６とにより形成される筒状の空間にランプユニット３０Ａ、３０Ｂが差し込まれる。このとき額縁部材３６のストッパー部３６Ｂにより、フレーム３５の壁面３５Ｂ、底面３５Ａにランプ保持部材３９が押圧され、これにより適度な押圧力によりランプユニット３０Ａ、３０Ｂを差し込み得るように形成され、また完全にランプユニット３０Ａ、３０Ｂの配置が完了するまでの間、一旦差し込んだランプユニット３０Ａ、３０Ｂが、容易に脱落しないように保持される。
【００７６】
続いてこのフレームユニット２９に対して、反射シート３１が配置され、ランプユニット３０Ａ、３０Ｂの凹部に入射面３２Ｍを押し当てて、導光板３２Ａ、３２Ｂがフレーム３５の長辺に沿って配置される。さらにその後、リブ３３Ａ、３３Ｂが撓まされて、フレーム３５と額縁部材３６とにより形成される額縁部材３６の両端部のスリットに、リブ３３Ａ、３３Ｂの各端部が差し込まれた後、フレーム３５の突起３５Ｆ（図４）にリブ３３Ａ、３３Ｂの中央部分が引っ掛けられてリブ３３Ａ、３３Ｂが配置される。
【００７７】
これによりランプユニット３０Ａ、３０Ｂは、このリブ３３Ａ、３３Ｂにより、フレーム３５の長手方向に沿った変位が防止され、また開口２９Ａからの脱落が防止され、フレームユニット２９への組み込みが完了する。また導光板３２Ａ、３２Ｂは（図７）、リブ３３Ａ、３３Ｂによりフレーム３５の底面３５Ａに押圧されて保持され、これによりフレームユニット２９への組み込みが完了する。また導光板３２Ａ、３２Ｂの組み込みにより、フレーム３５の強度がさらに向上される。
【００７８】
これらによりサイドライト型面光源装置２２では、簡易な組み立て作業により光源ユニットを作成することができ、また蛍光ランプの交換作業を簡略化することができる。また必要に応じてランプユニットの差し込み方向及び向きを変更することにより、引き出し線の引回しを簡易に変更することもできる。さらに１対のリブ３３Ａ、３３Ｂにより導光板３２Ａ、３２Ｂ、ランプユニット３０Ａ、３０Ｂを保持することにより、少ない構成部材により構成でき、その分全体構成を簡略化することができる。
【００７９】
このときリブ３３Ａ、３３Ｂにおいては、周囲及び垂直方向に形成された厚肉の部分により補強されて、平板形状に形成されていることにより、また導光板３２Ａ、３２Ｂを部分的に押圧して、押圧に供していない部分においては、幅狭に形成されていることにより、その分全体重量が軽減され、かつ十分な押圧力により導光板３２Ａ、３２Ｂを押圧保持する。またこの幅狭の部分で撓んで、温度変化により伸縮が吸収される。
【００８０】
サイドライト型面光源装置２２では、このようにして作成された光源ユニット２３の上面に、リブ３３Ａ、３３Ｂの端面、額縁部材３６の平板部３６Ａによる階段状の立ち上がりを基準にして、発光面部材２４、光拡散シート２５、プリズムシート２６、光拡散シート２７が順次配置されて、組み立てを完了する。
【００８１】
このようにして組み立てられたサイドライト型面光源装置２２においては（図１及び図８）、蛍光ランプ４０より出射された照明光が、直接に、又はリフレクタ４４により反射した後、入射面３２Ｍより対応する導光板３２Ａ、３２Ｂに入射する。さらにこの照明光が出射面３２Ｏ、裏面３２Ｎとの間で反射を繰り返しながら、導光板３２Ａ、３２Ｂの内部を伝搬し、出射面３２Ｏに対して臨界角以下の成分が出射面３２Ｏより出射される。また裏面３２Ｎより漏れ出す照明光が反射シート３１により反射されて導光板３２Ａ、３２Ｂに戻される。
【００８２】
これらによりサイドライト型面光源装置２２では、導光板３２Ａ、３２Ｂの出射面３２Ｏを発光面にしてなる、発光面が小面積の一次の面光源が形成される。さらにこの導光板３２Ａ、３２Ｂの出射光が発光面部材２４を照明し、これにより小面積の一次の面光源より大面積の発光面部材２４を発光面にした面光源装置が形成される。
【００８３】
このようにして大面積の発光面部材２４を照明する導光板３２Ａ、３２Ｂの出射光においては（図１（Ａ）及び（Ｂ））、裏面３２Ｎに形成された光散乱面により、入射面側においては、大きな散乱を受けて出射され、楔型先端側では、光散乱面が鏡面により形成されていることにより、楔型先端方向に傾いた鋭い指向性により出射される。
【００８４】
これによりこのサイドライト型面光源装置２２においては、図１０について上述した２つのピークを形成する照明光成分を、輝度レベルが立ち下がる中央領域に振り分けて、全体の輝度分布が向上される。
【００８５】
因みに、実際に測定した結果を図１０との対比により図８に示すように、この実施の形態においては、中央部分で輝度レベルを増大して、映像の表示に適した、中央部分にピークを有する輝度分布を得ることができ、これにより輝度分布特性を向上できることが分かった。
【００８６】
なお裏面３２Ｎの全面を鏡面により形成した場合、この図８において破線により示すように、出射面の中央付近においては、十分な出射光量を得ることができるものの、それぞれ長辺側両側面側においては、光散乱面による照明光の散乱が無い分、出射光量が低下する。これに対してこの実施の形態のように、光拡散の程度が楔型先端側で徐々に低下するように形成すれば、長辺側両側面側においても十分な出射光量を得ることができる。
【００８７】
かくしてこのようにして一次の面光源により出射されて発光面部材２４を照明する照明光は、発光面部材２４の透過光が、続く光拡散シート２５により弱い拡散を受けた後、続くプリズムシート２６により表示画面の短辺方向の指向性が画面正面方向に鋭くなるように補正され、その後続く光拡散シート２７による弱い拡散により指向性が緩和される。これによりこのサイドライト型面光源装置２２では、表示画面の長手方向には、視角が変化しても表示画面の明るさが急激に変化しないようにし、また短辺側においては、ユーザーによる視聴方向に効率良く照明光を出射し、これらにより効率良く、高品位な表示画面を提供する。
【００８８】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、導光板３２Ａ、３２Ｂの裏面３２Ｎにおいて、入射面側の所定範囲においては、単位面積当たりの粗面の程度を徐々に低減し、楔型先端側においては、鏡面により形成し、これにより裏面３２Ｎに形成した光散乱面において、入射面より遠ざかるに従って順次光散乱の程度を低減することにより、出射面の中央部分に照明光を振り分けて、輝度分布特性を向上することができる。
【００８９】
また光源をユニット化してフレームユニットに取り付けることにより、組み立て作業を簡略化し、また蛍光ランプの交換等によるメンテナンス作業を簡略化することができる。
【００９０】
さらにフレームの底面に開口を形成することにより、その分全体の重量を軽減することができる。
【００９１】
またリブにより導光板を保持すると共に、ランプユニットを脱落しないように保持することにより、少ない構成部材によりサイドライト型面光源装置を構成することができ、その分全体構成を簡略化することができる。
【００９２】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、光散乱の程度を順次低減する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば入射面近傍では、一様な光拡散の程度により、楔型先端側は鏡面により光拡散面を形成する等により、段階的に光拡散の程度を低減させてもよい。
【００９３】
また上述の実施の形態においては、短辺側において、フレームユニットの長さの約１／３の長さにより導光板を構成し、この導光板の楔型先端側１／３を鏡面により形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の長さにより導光板、鏡面を形成する場合に広く適用することができる。実験した結果によれば、導光板の楔型先端方向の長さ、導光板間の間隔の比率をこの実施の形態のようにほぼ１：１の関係に設定した場合には、この実施の形態のように、導光板の楔型先端側１／３を鏡面により形成して実用上十分な光量分布を得ることができる。これに対して導光板の楔型先端方向の長さ、導光板間の間隔の比率を実用上の範囲で適宜変化させて種々に検討したところによれば、楔型先端側１／３〜２／３の範囲で鏡面により光散乱面を形成して、実用上十分な光量分布を得ることができた。
【００９４】
また上述の実施の形態においては、マット面処理により光散乱面を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ブラスト処理、化学エッチング処理により粗面に形成する場合等、種々の粗面形成手段を広く適用することができる。また粗面化により照明光を散乱する場合に限らず、白色インク等の光散乱材料を付着させてもよい。
【００９５】
また上述の実施の形態においては、導光板の裏面に光散乱面を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、出射面側に、あるいは裏面側と出射面側の両方に光散乱面を形成してもよい。
【００９６】
さらに上述の実施の形態においては、表示画面の長辺に沿って導光板を配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、短辺側に沿って配置する場合にも広く適用することができる。
【００９７】
また上述の実施の形態においては、事前にアッセンブリしたランプユニットをフレームユニットに差し込んで組み立てる場合、さらには光源ユニットを組み立ててプリズムシート等を配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の組立方法による場合に広く適用することができる。
【００９８】
さらに上述の実施の形態では、光制御部材として片面にプリズム面を形成したプリズムシートを適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、突起の繰り返し方向が直交するように２枚のプリズムシートを積層して使用する場合等にも広く適用することができる。
【００９９】
また上述の実施の形態においては、出射面に、発光面部材、光拡散シート、プリズムシート、光拡散シートを順次積層する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば光拡散シートを省略する場合等、種々の構成によるシート材等を出射面側に配置する場合に広く適用することができる。
【０１００】
さらに上述の実施の形態においては、蛍光ランプを一体化してランプユニットを形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これに加えて併せて蛍光ランプの駆動回路を一体化してランプユニットを形成しても良い。なおこの場合、ランプ保持部材３９とフレームユニット２９との間の空間を利用して、さらにはこの空間を拡大して、ランプ保持部材３９に駆動回路の配線基板を配置することが考えられる。
【０１０１】
また上述の実施の形態においては、液晶表示パネルの背面にサイドライト型面光源装置を配置して液晶表示装置を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、サイドライト型面光源装置のフレームを液晶表示パネルのベースプレートとして使用することにより、サイドライト型面光源装置に液晶表示パネルを取り付けて液晶表示装置を構成しても良い。またこれに代えて例えば射出成形によりフレームを作成して、フレーム自体を液晶表示装置のケースの一部としても良い。
【０１０２】
さらに上述の実施の形態では、導光板でなる板状部材を、断面楔型形状に形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、平板形状で所定の処理が施されることで指向出射性を有するように構成されているもの等を含めて、指向出射性を有する導光板を用いたサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【０１０３】
さらに上述の実施の形態では、液晶表示装置の面光源装置に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【０１０４】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、小面積の板状部材を用いて一次の面光源を構成し、この一次の面光源により大面積の発光面を照明する場合に、板状部材の出射面又は裏面の少なくとも一方の面に光散乱面を形成し、この光散乱面による光散乱の程度が、板状部材の先端側に近づくに従って低減するように形成することにより、板状部材の先端側より出射される照明光により離間した発光面を照明して、従来に比して輝度分布の特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置における導光板の特性の説明に供する断面図及び特性曲線図である。
【図２】図１の液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図３】図２の光源ユニットを示す分解斜視図である。
【図４】図３のフレームユニットを示す分解斜視図である。
【図５】図４のフレームユニットの説明に供する断面図である。
【図６】図３のランプユニットを示す分解斜視図である。
【図７】図３のリブを示す平面図である。
【図８】図１の液晶表示装置の構成との対比により輝度分布を示す特性曲線図と図２のサイドライト型面光源装置を示す断面図である。
【図９】従来の液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図１０】図９の液晶表示装置による輝度分布を示す特性曲線図と図９をＡ−Ａ線で切り取って示す断面図である。
【符号の説明】
１、２０……液晶表示装置、２、２１……液晶表示パネル、３、２２……サイドライト型面光源装置、４Ａ、４Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ……導光板、６、３１……反射シート、８Ａ、８Ｂ、４０……蛍光ランプ、９Ａ、９Ｂ、４４……リフレクタ、２３……光源ユニット、２４……発光面部材、２５、２７……光拡散シート、２６……プリズムシート、２９……フレームユニット、３０Ａ、３０Ｂ……ランプユニット、３３Ａ、３３Ｂ……リブ、３５……フレーム、３６……額縁部材、３９……ランプ保持部材

Claims

所定の光源から出射された照明光が断面楔型形状の板状部材の入射面から入射して、前記板状部材の内部を伝搬する過程で前記板状部材の出射面より出射することにより、前記板状部材の出射面を発光面にしてなる一次の面光源と、
前記一次の面光源の前記出射面側に、前記出射面から所定距離だけ離間して配置され、前記一次の面光源の出射面より大面積で、前記一次の面光源より出射される照明光により照明される発光面部材と
を有するサイドライト型面光源装置において、
前記一次の面光源と前記発光面部材とは、
前記発光面部材側より見て、
前記板状部材の前記入射面側では、前記入射面と前記発光面部材の端面とが重なり合うように、
前記板状部材の前記入射面に対向する端部側では、前記板状部材の端部より前記発光面部材が飛び出すように配置され、
前記板状部材は、
前記出射面又は前記出射面と対向する面の少なくとも一方の面に、鏡面の領域と、内部を伝搬する前記照明光を散乱させる光散乱面の領域とが形成され、
光散乱の程度が前記入射面より遠ざかるに従って低減するように、前記光散乱面の領域を、前記板状部材の前記入射面側に形成すると共に、
前記鏡面の領域を、前記板状部材の先端側に形成することによって、
前記入射面より遠い側の出射面から、前記入射面から遠ざかる方向に斜めに傾いた指向性により出射する前記照明光の指向性が損なわれないようにした
ことを特徴とするサイドライト型面光源装置。
前記光散乱面の領域は、
前記照明光を散乱させる光散乱パターンが配置されて形成され、
単位面積当たりの前記光散乱パターンの面積が、前記入射面より遠ざかるに従って低減して、前記光散乱の程度が前記入射面より遠ざかるに従って低減するように形成された
ことを特徴とする請求項１に記載のサイドライト型面光源装置。
前記一次の面光源を、前記発光面部材の対向する辺に沿って１対配置した
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサイドライト型面光源装置。
前記光源が棒状の光源であって、
前記光源及び前記板状部材を１対有し、
それぞれ前記棒状の光源を保持する１対のランプユニットと、
少なくとも長方形形状の底面と、前記底面を囲む壁面とを有し、対向する長辺側の各壁面に沿って前記ランプユニットをそれぞれ保持するフレーム部と、
前記底面に配置されて照明光を反射する反射部材とを有し、
前記板状部材が、
前記反射部材の上に、前記各ランプユニットに沿って配置され、
前記発光面部材が、
前記反射部材と対向するように前記フレーム部に保持された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサイドライト型面光源装置。
前記フレーム部は、
短辺側の壁面に、前記１対のランプユニットをそれぞれ挿入する開口を有し、
前記サイドライト型面光源装置は、
前記板状部材を前記反射部材側に押圧して前記板状部材を保持すると共に、前記開口を介して挿入された１対のランプユニットの脱落を防止する保持部材を有する
ことを特徴とする請求項４に記載のサイドライト型面光源装置。
前記フレーム部は、
前記底面に開口を有する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のサイドライト型面光源装置。
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明する
ことを特徴とする液晶表示装置。