JP4853784B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられる面状照明装置に関するものである。

今日の電子機器の表示手段等には液晶表示装置が広く用いられているが、この液晶表示装置は自発光型ではないことから、夜間や暗所での視認性を確保するための照明手段が必要となる。かかる照明手段として、従来から、面状照明装置が用いられている。
また、面状照明装置の一形態として、サイドライト方式の面状照明装置が広く用いられている。サイドライト方式の面状照明装置は、透光性を有する導光板と、該導光板の側端面に配置された棒状光源もしくは１つないし複数の点状光源を基本要素として構成されている。そして、近年の傾向では、携帯情報端末等の小型の電子機器への応用例の増加から、駆動回路の簡略化を図ることが可能な点状光源を備える形式の、面状照明装置が用いられている。

図５に示される、従来の点状光源を備える形式の面状照明装置１０は、導光板１２と、導光板１２の入光端面１２ａに隣接する位置に設けられる点状光源（ＬＥＤ）１４とを備えており、点状光源１４の数は、面状照明装置１０に必要な輝度と導光板１２の面積とに応じて定められている。又、導光板１２の出射面１２ｂ側には、導光板１２の出射面１２ｂと重なるようにして配置される拡散板１６と、更に、拡散板１６を覆うようにして配置されるプリズムシート１８とを備えている。又、必要に応じて、拡散板１６を覆う偏光反射板（図示省略）が配置され、又は、導光板１２の裏面側に反射シート（図示省略）が配置される。そして、導光板１２の裏面側からはアルミフレーム２０が被せられ、プリズムシート１８側からは額縁状の金属フレーム２２が被せられることにより、一体化された面状照明装置１０が構成されている。

ここで、拡散板１６、プリズムシート１８、偏向反射板（図示省略）等の光学シート類は、点状光源１４を備える面状照明装置１０の、導光板１２の出射面１２ｂにおける輝度の向上、輝度の均一化、視野角度の調整等を目的として配置されるものである（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。そして、拡散板１６、プリズムシート１８、偏向反射板（図示省略）等の光学シート類の大きさは、導光板１２の、照明に寄与する有効エリアを覆うようにして、導光板１２の出射面１２ｂより小さく、かつ、光学シート類の周端が、額縁状の金属フレーム２２の開口から視認されることのないように、額縁状の金属フレーム２２の開口よりも一回り大きく形成されている。

特開２００２−３４３１２２号公報 特開２００１−４３７２１号公報

ところで、面状照明装置には、従来から可能な限りの小型化、高輝度化が要求されており、面状照明装置１０の全体的な大きさを拡大することなく、照明に寄与する有効エリアを拡大すべく（すなわち、非有効エリアを狭くするために）、額縁状の金属フレーム２２を囲む枠２２ａの部分の狭小化が望まれている。しかしながら、枠２２ａの狭小化は、拡散板１６、プリズムシート１８等の光学シート類との重なり代の減少を招くこととなり、光学シート類に熱収縮等が生じた場合に、それらの周端が、額縁状の金属フレーム２２の開口から視認され易くなってしまうという問題が生じる場合がある。従って、額縁状の金属フレーム２２を囲む枠２２ａの狭小化に際しては、従来にも増して、光学シート類の寸法精度や取付け精度の確保に細心の注意を払うことが必要不可欠となる。

又、額縁状の金属フレーム２２を囲む枠２２ａの狭小化は、金属フレーム２２の開口と点状光源１４との距離を狭めることから、点状光源１４の前方の輝度が特に顕著に視認される「ホットスポット」の解消には不利となり、面状照明装置１０の輝度の均一化を促進するためには、かかるホットスポット対策を更に厳重に施すことが必要となった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、点状光源を有するサイドライト方式の面状照明装置において、輝度の向上及び輝度の均一性の確保を図ることにある。

上記課題を解決するために、本発明の面状照明装置は、導光板と、導光板の入光端面に隣接する位置に設けられる点状光源と、導光板の出射面側に配置される拡散板とを含む面状照明装置において、導光板と、拡散板の、導光板の入光端面側に位置する端辺と、点状光源との、位置関係に着目することによって、面状照明装置の小型化、高輝度化、輝度の均一化を促進するものである。
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）導光板と、該導光板の入光端面に隣接する位置に設けられる点状光源と、前記導光板の出射面側に重なるようにして配置される拡散板とを含む面状照明装置において、前記拡散板の、前記導光板の入光端面側に位置する端辺が、前記入光端面を越えて点状光源と重なる位置に配置され、前記点状光源と重なる部分に、前記導光板の出射面上まで広がる切欠きが形成され、かつ、前記拡散板に形成された切欠きを覆う反射板を備えている面状照明装置（請求項１）。
本項に記載の面状照明装置は、導光板の出射面側に重なるようにして配置される拡散板の、導光板の入光端面側に位置する端辺が、入光端面を越えて点状光源と重なる位置に配置されていることによって、点状光源からの出射光のうち、導光板の入光端面に直接入光しない光（漏れ光）が、拡散板に入射して光路変換され、導光板の入光端面へと入射する。従って、従来は導光板の発光に寄与していなかった漏れ光を、導光板の発光に有効活用し、面状照明装置の輝度向上を図ることが可能となる。

一方、拡散板の点状光源と重なる部分における、点状光源から出射される漏れ光のうち点状光源の前方近傍に広がる光については、導光板に形成された出射面上まで広がる切欠きによって、拡散板による光路変換効果が排除される。よって、点状光源から出射される漏れ光のうち点状光源の前方近傍に広がる光は、導光板に入射した後、導光板内をより遠方へと進行し、導光板の主面（出射面又はその裏面）に到達した時点で、導光板に形成されている光拡散パターンによって光路変換され、導光板の出射面から有効な照明光として射出される。すなわち、点状光源から出射される漏れ光のうち点状光源の前方近傍に広がる光は、点状光源の近傍から集中的に照明光として出射することなく、導光板の出射面の全面にわたって出射することとなり、面状照明装置の有効エリア全体の輝度を増加させ、かつ、輝度分布を改善させ、ホットスポットの発生を回避することが可能となる。しかも、拡散板に形成された切欠きが、導光板の出射面上まで広がることによって、拡散板による光路変換効果を、導光板上まで確実に排除し、点状光源近傍のホットスポットの発生を確実に回避することが可能となる。

更に、本項に記載の面状照明装置は、拡散板に形成された切欠きを覆う反射板によって、面状照明装置の外部に対しては、切欠きの露出を防止する。又、面状照明装置の内部に対しては、点状光源からの出射光のうち、漏れ光の一部を反射させて、導光板の入光端面へと入射させることにより、面状照明装置の輝度の向上を図る。

（２）前記反射板は、前記拡散板の周端近傍を覆い隠す額縁状の金属フレームである面状照明装置（請求項２）。
本項に記載の面状照明装置は、拡散板の周端近傍を覆い隠す額縁状の金属フレームによって、拡散板の周端が外部から視認されてしまうことを回避するものである。しかも、前述のごとく、拡散板の、導光板の入光端面側に位置する端辺が、入光端面を越えて点状光源と重なる位置に配置されていることから、金属フレームの枠の狭小化を図った状態で拡散板との重なり代が十分に確保される。よって、拡散板に熱収縮等が生じた場合に、それらの周端が、額縁状の金属フレームの開口から視認され易くなってしまうという問題を回避することができる。

（３）導光板と、該導光板の入光端面に隣接する位置に設けられる点状光源と、前記導光板の出射面側に重なるようにして配置される拡散板と、拡散板の周端近傍を覆い隠す額縁状の金属フレームとを含む面状照明装置において、
前記拡散板の、前記導光板の入光端面側に位置する端辺が、前記入光端面を越えて点状光源と重なる位置に配置され、前記点状光源と重なる部分には、前記導光板の出射面上まで広がり、かつ、前記額縁状の金属フレームに覆われた切欠きが形成されていることを特徴とする面状照明装置。

本項に記載の面状照明装置は、拡散板の、導光板の入光端面側に位置する端辺が、入光端面を越えて点状光源と重なる位置に配置されていることによって、点状光源からの出射光のうち、導光板の入光端面に直接入光しない漏れ光が、額縁状の金属フレームによって正反射される前に、拡散板に入射して光路変換され、導光板の入光端面へと入射する。従って、漏れ光を導光板の発光に有効活用し、面状照明装置の輝度向上を図ることができる。
一方、拡散板の点状光源と重なる部分における、点状光源から出射される漏れ光のうち点状光源の前方近傍に広がる光については、導光板に形成された出射面上まで広がる切欠きによって、拡散板による光路変換効果が排除される。よって、点状光源から出射される漏れ光のうち点状光源の前方近傍に広がる光は、導光板に入射した後、導光板内をより遠方へと進行し、導光板の主面（出射面又はその裏面）に到達した時点で、導光板に形成されている光拡散パターンによって光路変換され、導光板の出射面から有効な照明光として射出される。すなわち、点状光源から出射される漏れ光のうち点状光源の前方近傍に広がる光は、点状光源の近傍から集中的に照明光として出射することなく、導光板の出射面の全面にわたって出射することとなり、面状照明装置の有効エリア全体の輝度を増加させ、かつ、輝度分布を改善させ、ホットスポットの発生を回避することが可能となる。しかも、拡散板に形成された切欠きが、導光板の出射面上まで広がることによって、拡散板による光路変換効果を、導光板上まで確実に排除し、点状光源近傍のホットスポットの発生を確実に回避することが可能となる。その結果、面状照明装置の輝度の向上と、輝度の均一化とを図るものである。
又、拡散板の周端近傍を覆い隠す額縁状の金属フレームによって、拡散板の周端が外部から視認されてしまうことを回避するものである。しかも、前述のごとく、拡散板の、導光板の入光端面側に位置する端辺が、入光端面を越えて点状光源と重なる位置に配置されていることから、金属フレームの枠の狭小化を図った状態で拡散板との重なり代が十分に確保される。よって、拡散板に熱収縮等が生じた場合に、それらの周端が、額縁状の金属フレームの開口から視認され易くなってしまうという問題を回避することができる。

本発明はこのように構成したので、点状光源を有するサイドライト方式の面状照明装置において、輝度の向上及び輝度の均一性の確保を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。なお、本発明の実施の形態に係る面状照明装置の全体構成は、図５に示される従来の面状照明装置１０とほぼ同一であることから、適宜、図５も参照されたい。
本発明の実施の形態に係る面状照明装置２４の、導光板１２と、導光板１２の入光端面１２ａに隣接する位置に設けられる点状光源（ＬＥＤ）１４と、導光板１２の出射面側に配置される拡散板１６との位置関係は、図１に平面図で示されるように、拡散板１６の、導光板１２の入光端面１２ａ側に位置する端辺１６ａが、導光板１２の入光端面１２ａを越えて、点状光源１４と重なる位置に配置されている。ここで、導光板１２の入光端面１２ａは、部分的に入光プリズムが設けられているものの全体としては平面状をなしており、点状光源１４は、この入光端面１２ａと正対するようにして、配置されている。なお、参考までに、図１には、従来の面状照明装置１０（図５）に係る拡散板１６の、導光板１２の入光端面１２ａ側に位置する端辺１６ａ’が仮想線で示されている。

又、より好ましくは、図２に平面図に示されるように、拡散板１６の、導光板１２の入光端面１２ａ側に位置する端辺１６ａが、導光板１２の入光端面１２ａを越えて、点状光源１４と重なる位置に配置され、なおかつ、点状光源１４と重なる部分に、導光板１２の出射面１２ｂ上まで広がる切欠き１６ｂが形成された構成としても良い。切欠き１６ｂは、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）に示された例では、点状光源１４を避け得るだけの半径を有する半円形をなし、切欠き１６ｂの頂部が、プリズムシート１８及び偏光反射板２６の端辺１８ａ、２６ａに接するように形成されているが、切欠き１６ｂの形状は、必ずしも曲率一定の半円形である必要はなく、半楕円形や、多角形状とすることも可能である。なお、図３において符号２８で示される部分は、プリント基板である。
かかる構成を有する面状照明装置２４は、カーナビゲーションシステムのモニター用等、比較的照明領域の広い面状照明装置にも対応可能であるが、携帯電話等の小型端末用モニターの照明装置としても使用可能である。

上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。
まず、図１に示されるように、導光板１２の出射面１２ｂ側に重なるようにして配置される拡散板１６の、導光板１２の入光端面１２ａ側に位置する端辺１６ａが、入光端面１２ａを越えて点状光源１４と重なる位置に配置されていることによって、点状光源１４からの出射光のうち、導光板１２の入光端面１２ａに直接入光しない光（漏れ光）が、拡散板１６に入射して光路変換され、導光板１２の入光端面１２ａへと入射する。従って、従来（図５参照）は導光板１２の発光に寄与していなかった点状光源１４の漏れ光を、導光板１２の発光に有効活用し、面状照明装置２４の輝度向上（実測値で従来比３％の向上）を図ることが可能となる。

又、図２〜図４に示されるように、拡散板１６の、点状光源１４と重なる部分に、導光板１２の出射面１２ｂ上まで広がる切欠き１６ｂが形成されることとすれば、点状光源１４から出射される漏れ光のうち点状光源１４の前方近傍に広がる光については、拡散板１６による光路変換効果が排除されることとなる。よって、点状光源１４から出射される漏れ光のうち点状光源１４の前方近傍に広がる光は、導光板１２の入光端面１２ａから導光板１２に入射して、導光板１２内をより遠方へと進行し、導光板１２の主面（出射面１２ｂ又はその裏面）に到達した時点で、導光板１２に形成されている光拡散パターンによって光路変換されて、導光板１２の出射面１２ｂから有効な照明光として射出される。

すなわち、点状光源１４から出射される漏れ光のうち点状光源１４の前方近傍に広がる光は、点状光源１４の近傍から集中的に照明光として出射することなく、導光板１２の出射面１２ｂの全面にわたって出射することとなる。よって、面状照明装置の有効エリア全体の輝度を向上させ、かつ、輝度分布を改善させるものであり、ホットスポットの発生を、可能な限り回避することが可能となる。しかも、拡散板１６に形成された切欠きが、導光板１２の出射面１２ｂ上まで広がることによって、拡散板１６による光路変換効果を、導光板１２上まで確実に排除し、点状光源１４近傍のホットスポットの発生をより確実に回避することが可能となる。
一方、拡散板１６の、切欠き１６ｂを形成していない部分については、拡散板１６による漏れ光の光路変換効果を得ることで、漏れ光が拡散板１６に入射して光路変換され、導光板１２の入光端面１２ａへと入射する。すなわち、拡散板１６の、点状光源１４と重ならない部分については、漏れ光を導光板１２の発光に有効活用し、面状照明装置２４の輝度向上を図ることで、面状照明装置の輝度の向上と、輝度の均一化とを図ることができる。

又、拡散板１６の、導光板１２の入光端面１２ａ側に位置する端辺１６ａが、入光端面１２ａを越えて点状光源１４と重なる位置に配置されていることもあり、金属フレーム２２の枠の狭小化を図った状態で拡散板１６との重なり代が十分に確保される。よって、拡散板１６その他の光学シート類に熱収縮等が生じた場合に、それらの周端が、額縁状の金属フレーム２２の開口から視認され易くなってしまうという問題を回避することができる。しかも、金属フレーム２２（図５）は拡散板の周端近傍を覆い隠すものであることから、拡散板１６に形成された切欠きを覆う反射板としても機能し、面状照明装置２４の外部に対しては、切欠きの露出を防止することができる。
又、面状照明装置２４の内部に対しては、金属フレーム２２は、点状光源１４からの出射光のうち、漏れ光の一部を反射させて、導光板１２の入光端面１２ａへと入射させることにより、面状照明装置２４の輝度の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、導光板と、導光板の入光端面に隣接する位置に設けられる点状光源と、導光板の出射面側に配置される拡散板との位置関係を示す平面図である。 図１に示された面状照明装置の別例であって、導光板と、導光板の入光端面に隣接する位置に設けられる点状光源と、導光板の出射面側に配置される拡散板と、拡散板の切欠きとの位置関係を示す平面図である。 図２に示される面状照明装置の、導光板と、導光板の入光端面に隣接する位置に設けられる点状光源と、導光板の出射面側に配置される拡散板と、拡散板の切欠きとの位置関係を示す斜視図であり、（ａ）は導光板を出射面側から見下ろした状態を示す図、（ｂ）は面状照明装置から導光板を除いて拡散板を見上げた状態を示す図である。 （ａ）は、図２の斜視図において、点状光源と、導光板の出射面側に配置される拡散板と、拡散板の切欠きとの位置関係を、別の角度から見た斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）を更に別の角度から見た斜視図である。 従来の点状光源を備える形式の面状照明装置の断面図である。

１２：導光板、１２ａ：入光端面、１２ｂ：出射面、１４：点状光源、１６：拡散板、１６ａ：端辺、１６ｂ：切欠き、１８：プリズムシート、２２：金属フレーム、２４：面状照明装置、２６：偏光反射板

Claims (2)

1. 導光板と、該導光板の入光端面に隣接する位置に設けられる点状光源と、前記導光板の出射面側に重なるようにして配置される拡散板とを含む面状照明装置において、
   前記拡散板の、前記導光板の入光端面側に位置する端辺が、前記入光端面を越えて点状光源と重なる位置に配置され、前記点状光源と重なる部分に、前記導光板の出射面上まで広がる切欠きが形成され、かつ、前記拡散板に形成された切欠きを覆う反射板を備えていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記反射板は、前記拡散板の周端近傍を覆い隠す額縁状の金属フレームであることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。

Images