JP4501295B2 - 面発光装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの携帯機器類の表示部を照明するために用いられる面発光装置に関し、特に、発光ダイオードなどの発光面積が微小な発光素子を用いた面発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話などの液晶表示装置のバックライトとして用いられる面発光装置においては、その光源として、小型で消費電力も小さいチップ型の発光ダイオードが使用されている。最近では、各種携帯情報端末機器や携帯音響機器、デジタルカメラ、ビデオカメラなどの携帯機器においても、小型化、電池寿命の延長、耐衝撃性の向上などを図るため、光源が冷陰極管から発光ダイオードへと移行している。
【0003】
ここで、図5を用いて、従来の面発光装置について説明する。図5(a)は従来の面発光装置を示す正面図、図5(b)は同図(a)におけるX−X線断面図である。図5において、50はホルダ、51は導光板、52は白色発光ダイオードである。図5に示すように、従来の面発光装置では、導光板51の一方の端部に、3個の白色発光ダイオード52が一定間隔をおいて配置され、これらの白色発光ダイオード52を同時に発光させることによって、導光板51全体を明るく照らす。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図5に示すように、従来の面発光装置では、光源として、3個の白色発光ダイオード52が間隔をおいて配列されているため、それぞれの白色発光ダイオード52の特性(輝度、色度)が互いに揃っていないと、輝度ムラや色度のばらつきが生じる。また、従来の面発光装置は、複数個の白色発光ダイオード52が使用されているため、比較的広い実装スペースを必要とし、実装数も多く、製造工程における工数増加の一因となっている。
【0005】
このような状況に対処するため、導光板の一つの角部に設けられた光導入部に複数の発光素子を近接して配置した面照明装置およびこれを用いた表示装置などが開発され、特許公開2000−260217号公報(特願平11−066418号)などにおいて開示されている。
【0006】
ところが、前記公報に開示されている面照明装置は、輝度ムラ改善のために、光反射部を光源近傍を中心に扇形状に広がった曲面としたり、あるいは、光源としての発光ダイオードの光出射部に略凹状のレンズを配置した構造としているので、2個以上の白色発光ダイオードの発する光は完全に混じり合うことがなく、各々光反射部で反射される。したがって、2個以上の発光ダイオードの色度が互いに揃っていない場合は、輝度ムラおよび色度ばらつきの原因となっている。
【0007】
そこで、本発明は、このような面発光装置において、輝度を高め、輝度ムラおよび色度ばらつきをなくし、実装スペースの削減、工数の低減を図ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の面発光装置は、発光素子が発する光を導入する導光部と、導光部から入射した光を導光板面方向へ導く反射部と、反射部で反射した光を放出する光放出部とを有する導光板と、導光板の角部に互いに近接して配置された複数の発光素子とを備えた面発光装置において、導光部に、複数の前記発光素子が発する光を導入して反射部の一点に集光する凸レンズ部を設けたものである。
【0009】
本発明によれば、面発光装置の輝度を高め、輝度ムラおよび色度ばらつきをなくし、実装スペースの削減、工数の低減を図ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本願第1の発明は、発光素子が発する光を導入する導光部と、前記導光部から入射した光を導光板面方向へ導く反射部と、前記反射部で反射した光を放出する光放出部とを有する導光板と、前記導光板の角部に互いに近接して配置された複数の発光素子とを備えた面発光装置において、前記導光部に、複数の前記発光素子が発する光を導入して前記反射部の一点に集光する凸レンズ部を設けたものであり、複数の発光素子が発した複数の光は、導光部に導入され凸レンズ部で屈折して反射部の一点に集光され、ここで混合、反射された混合光が導光板の面方向へ導かれて光放出部から外部へ放出される。
【0011】
本願第2の発明は、発光素子が発する光を導入する導光部と、前記導光部から入射した光を導光板面方向へ導く反射部と、前記反射部で反射した光を放出する光放出部とを有する導光板と、前記導光板の角部に互いに近接して配置された複数の発光素子とを備えた面発光装置において、前記発光素子と前記導光部との間に、複数の前記発光素子が発する光を前記反射部の一点に集光する凸レンズ部を配置したものであり、複数の発光素子が発した複数の光は、前記凸レンズ部によって、反射部の一点に向かうように屈折して導光部に導入され、反射部の一点に集光され、ここで混合、反射された混合光が導光板の面方向へ導かれて光放出部から外部へ放出される。
【0012】
本願第3の発明は、前記反射部で反射された光の前記導光板面方向の拡散範囲の中心線と、導光板面方向の縦二等分線との交差角度を25度〜45度としたものであり、光源の発する光を光放出部全体に均一に導くことができるいう作用を有する。
【0013】
本願第4の発明は、複数の前記発光素子を、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子としたものであり、これらの発光素子が発する赤色光、緑色光および青色光が導光部で互いに混合されることで導光板の光放出部から白色光を放出する。また、これらの発光素子を1つまたは2つ組み合わせて発光させることで、その他の色の光を放出することもできる。
【0014】
本願第5の発明は、前記凸レンズ部を、前記発光素子の透明封止材で形成したものであり、複数の発光素子が発した光が凸レンズにより集光されることで互いに混合されるという作用を有する。
【0015】
本願第6の発明は、前記反射部に、前記導光部から入射した光を散乱して導光板面方向へ導くための粗面化処理を施したものであり、反射部で集光、混合された光を光放出部全体に均一に導くという作用を有する。
【0016】
以下、本発明の実施の形態について図1から図4を用いて説明する。
【0017】
(実施の形態1)
図1は実施の形態1に係る面発光装置1を示す水平断面図であり、図2は図1におけるA−A線断面図である。図1,2において、2,3,4はそれぞれ白色発光ダイオード、5は導光板、6は反射シート、7は液晶パネル、8はホルダであり、9は白色発光ダイオード2,3,4が発する光を導入する導光部、10は導光部9から入射した光を面方向へ導く反射部、11は反射部10で反射した光を放出する光放出部である。
【0018】
また、導光部9の白色発光ダイオード2,3,4側には、これら白色発光ダイオード2,3,4側へ球面状に突出した凸レンズ部12が設けられている。導光板5の材質は、メタクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの光透過率の高い有機合成樹脂やガラスが好適であるが、本実施形態では、金型による射出成型が可能で、形状の自由度や量産性に優れ、光透過率の高いメタクリル樹脂を用いている。なお、反射シート6は表面に酸化チタンなどが混入された白色のPETで形成されている。
【0019】
白色発光ダイオード2,3,4は、導光板5の角部に互いに近接して配置されており、エポキシ樹脂である透明封止材14によって基板13上に封止されている。これらの白色発光ダイオード2,3,4が発するそれぞれの光は、凸レンズ部12を経由して導光部9に導入されるが、凸レンズ部12を通過する際に屈折して反射部10の一点に集光し、ここで3つの光が混合、反射され、導光板5の面方向へ導かれていき、光放出部11から導光板5の表面側、すなわち液晶パネル7側へ放出される。また、導光板5の裏面側へ放出された光は反射シート6で反射され、液晶パネル7側へ放出される。
【0020】
このように、3個の白色発光ダイオード2,3,4を導光板5の角部に互いに近接させて配置するとともに、3つの光を反射部10に集光する凸レンズ部12を設けているため、輝度ムラや色度ばらつきが発生せず、面発光装置1の輝度も高まる。また、3個の白色発光ダイオード2,3,4を互いに近接させて配置することで、実装数が減少するので、実装スペースの削減および工数の低減を図ることができる。本実施形態では、導光部9に凸レンズ部12を設けているため、複数の白色発光ダイオード2,3,4が発した複数の光は凸レンズ部12によって反射部10の一点に向かうように屈折して導光部9に導入され、反射部10の一点に集光され、ここで混合、反射された混合光が導光板5の面方向へ導かれて、光放出部11から外部へ放出される。
【0021】
また、反射部10で反射された光の導光板5の面方向の拡散範囲Bの中心線Cと、導光板5の面方向の縦二等分線Dとの交差角度Rを37度としているため、光源の発する光を光放出部11全体に均一に導くことができる。
【0022】
(実施の形態2)
図3は実施の形態2に係る面発光装置15を示す部分断面図である。なお、図3において、実施の形態1に係る面発光装置1の構成部材と同じ機能、効果を発揮する部材については図1,2と同じ符号を付して説明を省略する。
【0023】
面発光装置15は、導光板5の角部に互いに近接して3個の白色発光ダイオード2,3,4が配置され、導光板5には、これらの白色発光ダイオード2,3,4が発する白色の光を導入する導光部9と、導光部9から入射した光を面方向へ導く反射部10と、反射部10で反射した光を放出する光放出部11などが設けられている。また、白色発光ダイオード2,3,4と導光部9との間には、3個の白色発光ダイオード2,3,4が発する白色の光を反射部10の一点に集光する凸レンズ部16が設けられている。凸レンズ部16は、白色発光ダイオード2,3,4を基板13上に封止する透明封止材14の表面を導光部9側へ球面状に突出させることによって形成されている。なお、透明封止材14は、エポキシ樹脂である。
【0024】
複数の白色発光ダイオード2,3,4が発した複数の白色光は、凸レンズ部16を通過する際に反射部10の一点に向かうように屈折して導光部9に導入され、反射部10の一点に集光され、ここで混合、反射された白色光が導光板5の面方向へ導かれて光放出部11から液晶パネル7側へ放出される。
【0025】
このような構成とすることにより、前述した面発光装置1と同様の機能、効果を発揮するが、特に、本実施形態では、透明封止材14に凸レンズ部16を設けているため、白色発光ダイオード2,3,4が発した光の利用効率が高く、集光効果が大きくなり、面発光装置15の輝度が高まり、輝度ムラおよび色度ばらつきが少なくなるという効果がある。
【0026】
(実施の形態3)
図4は実施の形態3に係る面発光装置20を示す部分断面図である。なお、図4において、実施の形態1に係る面発光装置1の構成部材と同じ機能、効果を発揮する部材については図1,2と同じ符号を付して説明を省略する。
【0027】
本実施形態の面発光装置20では、導光部9から入射した光を散乱して導光板5の面方向へ導くための粗面化処理を反射部10に施して、微細な凹凸を有する粗面10aを形成している。このような構成とすることにより、反射部10の一点に集光した光が粗面10aでさらに乱反射、混合され、光放出部11全体に均一な光が導かれることとなるため、面発光装置20は、発光面内での輝度ムラや色度ばらつきが極めて少ないものとなる。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載の発明によれば、面発光装置の輝度を高め、輝度ムラおよび色度ばらつきをなくし、実装スペースの削減、工数の低減を図ることができるという有利な効果が得られる。
【0029】
請求項2に記載の発明によれば、面発光装置の輝度を高め、輝度ムラおよび色度ばらつきをなくし、実装スペースの削減、工数の低減を図ることができるという有利な効果が得られる。
【0030】
請求項3に記載の発明によれば、輝度ムラおよび色度ばらつきがさらに少なくなるという有利な効果が得られる。
【0031】
請求項4に記載の発明によれば、輝度ムラおよび色度ばらつきのない白色光あるいは有色光を放出することができるという有利な効果が得られる。
【0032】
請求項5に記載の発明によれば、面発光装置の輝度が高まり、輝度ムラおよび色度ばらつきが少なくなるという有利な効果が得られる。
【0033】
請求項6に記載の発明によれば、輝度のばらつきをさらに小さくすることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る面発光装置を示す水平断面図
【図2】図1におけるA−A線断面図
【図3】本発明の実施の形態2に係る面発光装置を示す部分断面図
【図4】本発明の実施の形態3に係る面発光装置を示す部分断面図
【図5】(a)は従来の面発光装置を示す正面図
(b)は前記(a)のX−X線における部分断面図
【符号の説明】
1,15,20 面発光装置
2,3,4 白色発光ダイオード
5 導光板
6 反射シート
7 液晶パネル
8 ホルダ
9 導光部
10 反射部
10a 粗面
11 光放出部
12,16 凸レンズ部
13 基板
14 透明封止材
B 反射部で反射された光の導光板面方向の拡散範囲
C 拡散範囲の中心線
D 導光板面方向の縦二等分線
R 拡散範囲の中心線と導光板面方向の縦二等分線の交差角度
Claims (2)
- 発光素子が発する光を導入する導光部と、前記導光部から入射した光を導光板面方向へ導く反射部と、前記反射部で反射した光を放出する光放出部とを有する導光板と、前記導光板の角部に互いに近接して配置された複数の発光素子とを備えた面発光装置において、前記導光部に、複数の前記発光素子が発する光を導入して前記反射部の一点に集光する凸レンズ部を設け、前記反射部に、前記導光部から入射した光を散乱して導光板面方向へ導くための粗面化処理を施したことを特徴とする面発光装置。
- 発光素子が発する光を導入する導光部と、前記導光部から入射した光を導光板面方向へ導く反射部と、前記反射部で反射した光を放出する光放出部とを有する導光板と、前記導光板の角部に互いに近接して配置された複数の発光素子とを備えた面発光装置において、前記発光素子と前記導光部との間に、複数の前記発光素子が発する光を前記反射部の一点に集光する凸レンズ部を配置し、前記反射部に、前記導光部から入射した光を散乱して導光板面方向へ導くための粗面化処理を施したことを特徴とする面発光装置。
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