JP4203240B2 - 面発光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる面発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示板等を照明する装置として、面発光装置が提案されている。面発光装置は、フロントライト或いはバックライトとも称され、一般には、透明基板からなる導光板の側面に光源を設けることにより導光板に光を導入し、導光板表面に設けた凹凸によってその光を拡散することにより、面発光を実現するものである。
【０００３】
ここで、良好な発光を得るために、導光板表面に種々の凹凸を設けることが提案されている。例えば、特開平３−６５２５号公報には、光源から遠ざかるに従って、密度が高くなるように微小な凹凸を設けた導光板が開示されている。そして、このような微小凹凸を設けることにより、均一な輝度分布が得られることが知られている。
【０００４】
また、特開平６−３１３８８５号公報には、光源が配置される導光板の側面に略平行な線状溝を導光板表面に設け、光源から遠ざかるに従って、溝の間隔を狭めたり、或いは、溝の深さを深くする技術が開示されている。そして、このような溝を設けることにより、輝度アップが図られることも知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平３−６５２５号公報のように微小な凹凸を設けた場合、その高密度化に限界があり、光源から離れた位置では十分な輝度が得られないという問題がある。一方、特開平６−３１３８８５号公報のように溝を設けた場合、高密度化が比較的容易であるが、光源が点光源のような場合、光源から各溝に達する光量の違いにより、輝度ムラが生じやすいという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、輝度ムラを抑制しつつ比較的高輝度な発光を実現する面発光装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、点状光源と、該点状光源からの光を導く導光板と、を備えた面発光装置において、前記点状光源からの光を拡散する、前記導光板の拡散面に、点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部が施され、前記拡散面が前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記点状の凹部又は凸部の少なくともいずれかのみが複数施された第１領域と、前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記線状の溝部のみが複数施され、前記第１領域よりも前記光源から離隔した第２領域と、からなり、前記第１領域と前記第２領域とが、一部曲線的に区分けされていることを特徴とする面発光装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、点状光源と、照明対象物に対向する表面、裏面、及び、前記点状光源からの光が導入される側面、を有する導光板と、を備えた面発光装置であって、前記導光板の裏面に、点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部が施され、前記導光板の裏面が、前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記点状の凹部又は凸部の少なくともいずれかのみが複数施された第１領域と、前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記線状の溝部のみが複数施され、前記第１領域よりも前記光源から離隔した第２領域と、からなり、前記第１領域と前記第２領域とが、一部曲線的に区分けされていることを特徴とする面発光装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る面発光装置Ａの概略図である。また、図２は、図１の線ＸＸに沿う断面図である。本実施形態では、液晶表示板Ｂを照明対象物とし、液晶表示板Ｂのバックライトとして使用する例を挙げるが、本発明はこれに限られず、種々の照明対象物に使用可能である。
【００１０】
面発光装置Ａは、光源１ａ及び１ｂ（以下、総称するときは光源１という。）と、導光板２と、反射シート３と、を備える。
【００１１】
光源１は、例えば、ＬＥＤのような点状光源である。これに代えて、冷陰極管のような線状光源も勿論採用できるが、本実施形態では、このような点状光源を採用した場合であっても、後述するように輝度ムラを抑制しつつ高輝度な発光を実現することができる。本実施形態の場合、光源１ａ及び１ｂの２つの光源を配置しているが、その数はこれに限られず、適宜選択可能である。
【００１２】
導光板２は、例えば、光学ガラス、合成樹脂等からなる基板であって、好ましくは、透明な基板からなる。本実施形態の場合、導光板２は、光の射出面を構成する表面２ａと、表面２ａの反対面であり、光の拡散面を構成する裏面２ｂと、光源１からの光が導入される側面２ｃと、を有する方形基板を採用している。導光板２は、このように角型基板が最適であるが、基板の形状はこれに限られず、種々の基板を採用できる。
【００１３】
また、本実施形態では、光源１を導光板２の側面２ｃ近傍に配置した構成を採用している。光源１の配置箇所は、導光板２の側面２ｃ近傍が好適であるが、これに限られず、導光板２へ光を入射することができれば配置箇所は問われない。
【００１４】
導光板２の裏面２ｂには、光源１からの光を拡散するためのパターンが設けられている。光源１から導光板２へ入射した光は、導光板２の表面２ａ又は裏面２ｂで反射して伝播し、このパターンに到達して拡散する。このパターンにより拡散した光は、導光板２の表面２ａから出光して液晶表示板Ｂを照明することとなる。図１及び図２において、矢印は光の経路の一例を示している。導光板２の裏面２ｂに施されたパターンの詳細については後述する。
【００１５】
反射シート３は、導光板２内で反射せずに裏面２ｂから通過した光源１からの光を反射するものであり、例えば、その表面が鏡面加工されたものからなる。
【００１６】
係る構成からなる面発光装置Ａは、光源１からの光が導光板２から液晶表示板Ｂへ導かれて、液晶表示板Ｂをその背面から照明することとなる。ここで、本実施形態では、輝度ムラを抑制しつつ比較的高輝度な発光を実現するため、導光板２の裏面２ｂに施されたパターンとして以下の構成を採用している。
【００１７】
図２及び導光板２の裏面２ｂの平面図である図３を参照して、導光板２の裏面２ｂは、点状の凹部２１が複数施された第１領域と、線状の溝部２２が複数施された第２領域と、を有する。第２領域は第１領域よりも光源１から離隔して配置されており、すなわち、溝部２２は凹部２１よりも光源１から離れた位置に施されている。
【００１８】
凹部２１は、裏面２ｂの表面から半球状にへこんだ点状の窪みを形成している。また、溝部２２は、裏面２ｂの表面から断面三角形状にへこんだ線状の溝を形成している。溝部２２は、導光板２の側面２ｃに略平行な方向で導光板２を横断するように設けられている。すなわち、溝部２２は、光源１の入射光束に略直交する方向に延在している。
【００１９】
また、凹部２１及び溝部２２は、それぞれ、単位面積あたりの粗密が光源１から離れるに従って密になるように施されており、凹部２１は、第２領域側で高密度に施され、溝部２２は、図の左端側でその間隔が密になっている。
【００２０】
ここで、点状の凹部２１及び溝部２２による拡散光は、それぞれ特性が異なる。図６（ａ）は、凹部２１に光が照射された場合の光の拡散を示す図であり、（ｂ）は、溝部２２に光が照射された場合の光の拡散を示す図である。
【００２１】
同図に示すように、凹部２１のようにパターンが点状の場合、拡散光は放射状となる。これは、輝度ムラが少なくなるが、輝度が低くなる傾向にあることを示している。一方、溝部２２のようにパターンが線状の場合、拡散光は略一方向に向くこととなる。これは、輝度ムラが生じやすい傾向にあるが輝度は高くなる傾向にあることを示している。
【００２２】
本実施形態の場合、光源１に近く、光量が大きい第１領域には、点状の凹部２１を設けている。この結果、点状パターンの問題点である輝度の低下を免れると共に、輝度ムラを好適に抑制することができる。また、光源１から離れた光量の小さい第２領域には、線状の溝部２２を設けている。この結果、光源１から遠くなると輝度が低下するという問題点が解消される。また、光源１から離れた箇所では、光量差がある程度解消されるため、輝度ムラも最小限に抑えられる。
【００２３】
更に、本実施形態では、凹部２１及び溝部２２が、それぞれ、単位面積あたりの粗密が光源１から離れるに従って密になるように施されているため、光源１から離れた箇所において輝度の低下を防止すると共に、第１領域と第２領域との境界での輝度の均一化を図ることができる。
【００２４】
＜導光板２のパターンの他の形態＞
上記実施形態では、点状のパターンとして、半球状にくぼんだ凹部２１を例に挙げて説明した。しかし、その形状はこれに限られず、点状であれば、鐘形状等、種々の形状が採用できる。また、導光板２の裏面２ｂからくぼんだ凹部として形成せずに、裏面２ｂから突出した凸部として形成したり、或いは、凹凸が混在していてもよい。このような点状のパターンを形成する方法としては、例えば、ブラスト加工やシボ加工等を挙げることができる。
【００２５】
また、第１領域における凹部２１の単位面積あたりの密度は、輝度を一定にするために、例えば、その位置における光源１からの光の光量とその密度との積が一定になるように定めることができる。
【００２６】
次に、上記実施形態では、線状のパターンとして、断面が三角形の溝部２２を例に挙げて説明した。しかし、その形状はこれに限られず、線状であれば、種々の形状が採用できる。例えば、図６（ｃ）のように断面が半円状の溝として形成してもよい。この形状の場合、拡散光は、若干放射した光となり、溝部２２のように断面が三角形の場合と比べて輝度ムラが小さいという利点がある。
【００２７】
また、溝部２２は、導光板２の裏面２ｂから溝端部が一部突出するように形成するようにしてもよい。
【００２８】
更に、第２領域における溝部２２の単位面積あたりの密度は、輝度を一定にするために、例えば、その位置における光源１からの光の光量とその密度との積が一定になるように定めることができる。また、上記実施形態では、光源１から離れるに従って、溝部２２の間隔を密にしたが、これに代えて、溝部２２の深さを深くしても同様の効果が得られる。
【００２９】
次に、上記実施形態では、第１領域と第２領域とを直線的に区分けしたが、例えば、図４に示すように一部曲線的に区分けするようにしてもよい。
【００３０】
次に、第１領域と第２領域との間で、輝度の不連続性を防止するために、図５に示すように、第１領域と第２領域との間に、凹部２１と溝部２２とが混在した第３領域を設けるようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、輝度ムラを抑制しつつ比較的高輝度な発光を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る面発光装置Ａの概略図である。
【図２】図１の線ＸＸに沿う断面図である。
【図３】導光板２の裏面２ｂの平面図である。
【図４】他のパターン例を示す、導光板２の裏面２ｂの平面図である。
【図５】他のパターン例を示す、導光板２の裏面２ｂの平面図である。
【図６】（ａ）は、凹部２１に光が照射された場合の光の拡散を示す図であり、（ｂ）は、溝部２２に光が照射された場合の光の拡散を示す図である。（ｃ）は、溝部２２の断面が半円状である場合の光の拡散を示す図である。
【符号の説明】
Ａ 面発光装置
Ｂ 液晶表示板
１ａ、１ｂ 光源
２ 導光板
３ 反射シート
２１ 凹部
２２ 溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる面発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示板等を照明する装置として、面発光装置が提案されている。面発光装置は、フロントライト或いはバックライトとも称され、一般には、透明基板からなる導光板の側面に光源を設けることにより導光板に光を導入し、導光板表面に設けた凹凸によってその光を拡散することにより、面発光を実現するものである。
【０００３】
ここで、良好な発光を得るために、導光板表面に種々の凹凸を設けることが提案されている。例えば、特開平３−６５２５号公報には、光源から遠ざかるに従って、密度が高くなるように微小な凹凸を設けた導光板が開示されている。そして、このような微小凹凸を設けることにより、均一な輝度分布が得られることが知られている。
【０００４】
また、特開平６−３１３８８５号公報には、光源が配置される導光板の側面に略平行な線状溝を導光板表面に設け、光源から遠ざかるに従って、溝の間隔を狭めたり、或いは、溝の深さを深くする技術が開示されている。そして、このような溝を設けることにより、輝度アップが図られることも知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平３−６５２５号公報のように微小な凹凸を設けた場合、その高密度化に限界があり、光源から離れた位置では十分な輝度が得られないという問題がある。一方、特開平６−３１３８８５号公報のように溝を設けた場合、高密度化が比較的容易であるが、光源が点光源のような場合、光源から各溝に達する光量の違いにより、輝度ムラが生じやすいという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、輝度ムラを抑制しつつ比較的高輝度な発光を実現する面発光装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、点状光源と、該点状光源からの光を導く導光板と、を備えた面発光装置において、前記点状光源からの光を拡散する、前記導光板の拡散面に、点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部が施され、前記拡散面が前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記点状の凹部又は凸部の少なくともいずれかのみが複数施された第１領域と、前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記線状の溝部のみが複数施され、前記第１領域よりも前記光源から離隔した第２領域と、からなり、前記第１領域と前記第２領域とが、一部曲線的に区分けされていることを特徴とする面発光装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、点状光源と、照明対象物に対向する表面、裏面、及び、前記点状光源からの光が導入される側面、を有する導光板と、を備えた面発光装置であって、前記導光板の裏面に、点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部が施され、前記導光板の裏面が、前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記点状の凹部又は凸部の少なくともいずれかのみが複数施された第１領域と、前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記線状の溝部のみが複数施され、前記第１領域よりも前記光源から離隔した第２領域と、からなり、前記第１領域と前記第２領域とが、一部曲線的に区分けされていることを特徴とする面発光装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る面発光装置Ａの概略図である。また、図２は、図１の線ＸＸに沿う断面図である。本実施形態では、液晶表示板Ｂを照明対象物とし、液晶表示板Ｂのバックライトとして使用する例を挙げるが、本発明はこれに限られず、種々の照明対象物に使用可能である。
【００１０】
面発光装置Ａは、光源１ａ及び１ｂ（以下、総称するときは光源１という。）と、導光板２と、反射シート３と、を備える。
【００１１】
光源１は、例えば、ＬＥＤのような点状光源である。これに代えて、冷陰極管のような線状光源も勿論採用できるが、本実施形態では、このような点状光源を採用した場合であっても、後述するように輝度ムラを抑制しつつ高輝度な発光を実現することができる。本実施形態の場合、光源１ａ及び１ｂの２つの光源を配置しているが、その数はこれに限られず、適宜選択可能である。
【００１２】
導光板２は、例えば、光学ガラス、合成樹脂等からなる基板であって、好ましくは、透明な基板からなる。本実施形態の場合、導光板２は、光の射出面を構成する表面２ａと、表面２ａの反対面であり、光の拡散面を構成する裏面２ｂと、光源１からの光が導入される側面２ｃと、を有する方形基板を採用している。導光板２は、このように角型基板が最適であるが、基板の形状はこれに限られず、種々の基板を採用できる。
【００１３】
また、本実施形態では、光源１を導光板２の側面２ｃ近傍に配置した構成を採用している。光源１の配置箇所は、導光板２の側面２ｃ近傍が好適であるが、これに限られず、導光板２へ光を入射することができれば配置箇所は問われない。
【００１４】
導光板２の裏面２ｂには、光源１からの光を拡散するためのパターンが設けられている。光源１から導光板２へ入射した光は、導光板２の表面２ａ又は裏面２ｂで反射して伝播し、このパターンに到達して拡散する。このパターンにより拡散した光は、導光板２の表面２ａから出光して液晶表示板Ｂを照明することとなる。図１及び図２において、矢印は光の経路の一例を示している。導光板２の裏面２ｂに施されたパターンの詳細については後述する。
【００１５】
反射シート３は、導光板２内で反射せずに裏面２ｂから通過した光源１からの光を反射するものであり、例えば、その表面が鏡面加工されたものからなる。
【００１６】
係る構成からなる面発光装置Ａは、光源１からの光が導光板２から液晶表示板Ｂへ導かれて、液晶表示板Ｂをその背面から照明することとなる。ここで、本実施形態では、輝度ムラを抑制しつつ比較的高輝度な発光を実現するため、導光板２の裏面２ｂに施されたパターンとして以下の構成を採用している。
【００１７】
図２及び導光板２の裏面２ｂの平面図である図３を参照して、導光板２の裏面２ｂは、点状の凹部２１が複数施された第１領域と、線状の溝部２２が複数施された第２領域と、を有する。第２領域は第１領域よりも光源１から離隔して配置されており、すなわち、溝部２２は凹部２１よりも光源１から離れた位置に施されている。
【００１８】
凹部２１は、裏面２ｂの表面から半球状にへこんだ点状の窪みを形成している。また、溝部２２は、裏面２ｂの表面から断面三角形状にへこんだ線状の溝を形成している。溝部２２は、導光板２の側面２ｃに略平行な方向で導光板２を横断するように設けられている。すなわち、溝部２２は、光源１の入射光束に略直交する方向に延在している。
【００１９】
また、凹部２１及び溝部２２は、それぞれ、単位面積あたりの粗密が光源１から離れるに従って密になるように施されており、凹部２１は、第２領域側で高密度に施され、溝部２２は、図の左端側でその間隔が密になっている。
【００２０】
ここで、点状の凹部２１及び溝部２２による拡散光は、それぞれ特性が異なる。図６（ａ）は、凹部２１に光が照射された場合の光の拡散を示す図であり、（ｂ）は、溝部２２に光が照射された場合の光の拡散を示す図である。
【００２１】
同図に示すように、凹部２１のようにパターンが点状の場合、拡散光は放射状となる。これは、輝度ムラが少なくなるが、輝度が低くなる傾向にあることを示している。一方、溝部２２のようにパターンが線状の場合、拡散光は略一方向に向くこととなる。これは、輝度ムラが生じやすい傾向にあるが輝度は高くなる傾向にあることを示している。
【００２２】
本実施形態の場合、光源１に近く、光量が大きい第１領域には、点状の凹部２１を設けている。この結果、点状パターンの問題点である輝度の低下を免れると共に、輝度ムラを好適に抑制することができる。また、光源１から離れた光量の小さい第２領域には、線状の溝部２２を設けている。この結果、光源１から遠くなると輝度が低下するという問題点が解消される。また、光源１から離れた箇所では、光量差がある程度解消されるため、輝度ムラも最小限に抑えられる。
【００２３】
更に、本実施形態では、凹部２１及び溝部２２が、それぞれ、単位面積あたりの粗密が光源１から離れるに従って密になるように施されているため、光源１から離れた箇所において輝度の低下を防止すると共に、第１領域と第２領域との境界での輝度の均一化を図ることができる。
【００２４】
＜導光板２のパターンの他の形態＞
上記実施形態では、点状のパターンとして、半球状にくぼんだ凹部２１を例に挙げて説明した。しかし、その形状はこれに限られず、点状であれば、鐘形状等、種々の形状が採用できる。また、導光板２の裏面２ｂからくぼんだ凹部として形成せずに、裏面２ｂから突出した凸部として形成したり、或いは、凹凸が混在していてもよい。このような点状のパターンを形成する方法としては、例えば、ブラスト加工やシボ加工等を挙げることができる。
【００２５】
また、第１領域における凹部２１の単位面積あたりの密度は、輝度を一定にするために、例えば、その位置における光源１からの光の光量とその密度との積が一定になるように定めることができる。
【００２６】
次に、上記実施形態では、線状のパターンとして、断面が三角形の溝部２２を例に挙げて説明した。しかし、その形状はこれに限られず、線状であれば、種々の形状が採用できる。例えば、図６（ｃ）のように断面が半円状の溝として形成してもよい。この形状の場合、拡散光は、若干放射した光となり、溝部２２のように断面が三角形の場合と比べて輝度ムラが小さいという利点がある。
【００２７】
また、溝部２２は、導光板２の裏面２ｂから溝端部が一部突出するように形成するようにしてもよい。
【００２８】
更に、第２領域における溝部２２の単位面積あたりの密度は、輝度を一定にするために、例えば、その位置における光源１からの光の光量とその密度との積が一定になるように定めることができる。また、上記実施形態では、光源１から離れるに従って、溝部２２の間隔を密にしたが、これに代えて、溝部２２の深さを深くしても同様の効果が得られる。
【００２９】
次に、上記実施形態では、第１領域と第２領域とを直線的に区分けしたが、例えば、図４に示すように一部曲線的に区分けするようにしてもよい。
【００３０】
次に、第１領域と第２領域との間で、輝度の不連続性を防止するために、図５に示すように、第１領域と第２領域との間に、凹部２１と溝部２２とが混在した第３領域を設けるようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、輝度ムラを抑制しつつ比較的高輝度な発光を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る面発光装置Ａの概略図である。
【図２】図１の線ＸＸに沿う断面図である。
【図３】導光板２の裏面２ｂの平面図である。
【図４】他のパターン例を示す、導光板２の裏面２ｂの平面図である。
【図５】他のパターン例を示す、導光板２の裏面２ｂの平面図である。
【図６】（ａ）は、凹部２１に光が照射された場合の光の拡散を示す図であり、（ｂ）は、溝部２２に光が照射された場合の光の拡散を示す図である。（ｃ）は、溝部２２の断面が半円状である場合の光の拡散を示す図である。
【符号の説明】
Ａ 面発光装置
Ｂ 液晶表示板
１ａ、１ｂ 光源
２ 導光板
３ 反射シート
２１ 凹部
２２ 溝
Claims (3)
- 点状光源と、該点状光源からの光を導く導光板と、を備えた面発光装置において、
前記点状光源からの光を拡散する、前記導光板の拡散面に、点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部が施され、
前記拡散面が
前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記点状の凹部又は凸部の少なくともいずれかのみが複数施された第１領域と、
前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記線状の溝部のみが複数施され、前記第１領域よりも前記光源から離隔した第２領域と、からなり、
前記第１領域と前記第２領域とが、一部曲線的に区分けされていることを特徴とする面発光装置。 - 点状光源と、
照明対象物に対向する表面、裏面、及び、前記点状光源からの光が導入される側面、を有する導光板と、を備えた面発光装置であって、
前記導光板の裏面に、点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部が施され、
前記導光板の裏面が、
前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記点状の凹部又は凸部の少なくともいずれかのみが複数施された第１領域と、
前記点状の凹部又は凸部並びに線状の溝部のうち、前記線状の溝部のみが複数施され、前記第１領域よりも前記光源から離隔した第２領域と、からなり、
前記第１領域と前記第２領域とが、一部曲線的に区分けされていることを特徴とする面発光装置。 - 前記第１領域に少なくともいずれかが施された前記点状の凹部又は凸部は、その単位面積あたりの密度が、前記点状光源からの光の光量と前記密度との積が一定になるように施され、
前記第２領域に施された前記線状の溝部は、その単位面積あたりの密度が、前記点状光源からの光の光量と前記密度との積が一定になるように施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光装置。
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