JP5609466B2 - 面光源装置及び当該面光源装置に用いるフレーム - Google Patents

Description

本発明は面光源装置及び当該面光源装置に用いるフレームに関する。本発明は、たとえば液晶パネルを照明するバックライトとして用いられる面光源装置に関し、また、その面光源装置において導光板等を囲むフレームに関するものである。

携帯電話の液晶表示部は、液晶パネルの背後に照明用の面光源装置（バックライト）を配置されている。このような面光源装置は、フレーム内に導光板や光源を納めて構成され、光源から出射した光を導光板の端面（光入射端面）から導光板内に入射させ、この光を導光板の全体に広げてその光出射面から出射する。

［白色フレームの面光源装置］
面光源装置のフレームは、一般に、白色樹脂によって成形されている。その理由は、白色樹脂のフレームを用いれば、導光板の外周面から漏れた光をフレームで反射させて導光板へ再入射させることができ、光出射面の輝度を向上させることができるためである。

しかし、白色樹脂のフレームを用いた場合には、導光板から漏れた光をすべてフレームで反射させることはできず、その一部はフレームを透過して外部へ漏れる。特に、近年においては液晶表示部の薄型化とともに表示画面の大型化が進んでおり、たとえばタッチパネルを備えた大画面の液晶表示装置ではその表示画面の幅が携帯電話の幅とほとんど等しくなるに至っている。こうして面光源装置の外形寸法が制約され、しかも有効発光領域の面積が大きくなる結果、面光源装置の狭額縁化は避けられないものとなり、フレームの肉厚（幅）はますます薄くなってきている（たとえば、フレームの肉厚は１ｍｍ以下〜２ｍｍ程度となっている）。

その結果、フレームを透過して外部に漏れる光量が顕著になってきており、問題となっている。たとえば、フレームを透過して面光源装置の周囲から漏れる光が多くなると、面光源装置の外周面が白く光って液晶表示部の見栄えが悪くなるという不具合が起きる。また、面光源装置の外周面から漏れる光は、面光源装置が携帯電話に組み込まれたときに、面光源装置の近傍に光センサや赤外線通信用の受光部が設置されていたりすると、これら光センサや受光部が誤動作を起こす要因にもなる。

［黒色フレームの面光源装置］
そこで、フレームを黒色樹脂で成形し、導光板の外周面から漏れた光をフレームで吸収させ、面光源装置の外周面から漏れる光を少なくすることも行われている。たとえば、特許文献１には、フレームを黒色樹脂で成形した面光源装置が開示されている。

この面光源装置１１では、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、角枠状をした黒色樹脂からなるフレーム１３の下面に反射シート１２を貼り付けてフレーム１３の下面を覆っている。そして、導光板１４の光出射側の面（上面）に拡散シートその他の光学シート１７を複数枚重ねたものをフレーム１３内に納めている。フレキシブルプリント基板１５の下面に実装された複数個の光源１６もフレーム１３内に納められており、各光源１６は導光板１４の端面に対向している。さらに、フレーム１３の上面に黒色樹脂シートからなる額縁状の遮光シート１８を貼り付け、遮光シート１８と反射シート１２の間に導光板１４等を保持するとともに導光板１４等の縁を遮光シート１８で覆っている。

このようにフレーム１３を黒色樹脂で成形した場合には、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に実線矢印で示すように、導光板１４の側面から漏れた光は黒色樹脂からなるフレーム１３で吸収されるため、外周面から面光源装置１１の外部へ漏れにくくなる。

しかし、この面光源装置１１では、導光板１４の側面から漏れた光がフレーム１３で吸収され、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に破線矢印で示すような反射光がなくなるので、光利用効率が低下し、面光源装置１１の発光面から出射する光が少なくなって発光輝度が低下し、また輝度むらも生じやすくなるという問題が生じる。

実験及びシミュレーションによれば、フレームを黒色樹脂で成形した場合には、フレームを白色樹脂で成形した場合と比べると、発光輝度が１０％程度低下した。この発光輝度の低下は、以下のような実験及びシミュレーションにより確認した。(1)４辺が白色樹脂のフレームを用いた面光源装置において、発光面の２５点（計測ポイント数）で輝度を計測し、その平均輝度を１００％とした。また、４辺が黒色樹脂のフレームを用いた同じ構造の面光源装置において、２５点で輝度を計測し、そのときの平均輝度を求めた。その結果、黒色樹脂フレームを用いた場合には、平均輝度は、９２〜９３％であった。(2)４辺が白色樹脂のフレームを用いた同じ面光源装置において、発光面の２８９点で輝度を計測し、その平均輝度を１００％とした。また、４辺が黒色樹脂のフレームを用いた同じ構造の面光源装置において、２８９点で輝度を計測し、そのときの平均輝度を求めた。その結果、黒色樹脂フレームを用いた場合には、平均輝度は９０〜９２％であった。(3)さらに、４辺が白色樹脂のフレームを用いた同じ面光源装置をモデルとして、発光面の２５点で輝度をシミュレーションし、そのときの平均輝度を１００％とした。また、４辺が黒色樹脂のフレームを用いた同じ構造の面光源装置をモデルとし、シミュレーションにより２５点の輝度をシミュレーションし、その平均輝度を求めた。その結果、黒色樹脂のフレームを用いた場合には、平均輝度は９０％であった。よって、黒色樹脂フレームを用いた場合には、白色樹脂フレームを用いた面光源装置において発光面から出射する光量の約１０％が、黒色樹脂フレームで吸収されていることが分かる。

特開平１１−５２１４０号公報（図９）

本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フレームの外周面から漏れる光を少なくでき、しかも、発光面の輝度低下も抑制することができる面光源装置を提供することにある。また、当該面光源装置に用いるフレームを提供することにある。

本発明に係る面光源装置は、導光板と、光源と、前記導光板の外周面を囲むようにして前記光源及び前記導光板を収容するフレームとを有し、前記光源から出た光が前記導光板の端面から前記導光板内に入射し、前記導光板内を導光する光が前記導光板の光出射面から出射する面光源装置において、前記フレームは、光吸収性材料（たとえば、黒色系樹脂）からなる枠状のフレーム本体と、光反射性材料（たとえば、白色系樹脂）からなる補助部材とで構成され、前記フレーム本体は、両側辺の内面のうち光源から遠い側の端部に嵌合部が凹設され、前記補助部材は、直線状に形成された主部の両端から、前記フレーム本体の側辺の長さの１／４以下の長さを有する脚部が直角に延出され、前記補助部材は、前記フレーム本体の光源から遠い側に位置する端辺の内面に前記主部を取り付けられるとともに、前記脚部を前記嵌合部内に嵌め合わせられ、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面において、前記フレーム本体の内周面が上方へ向かうほど補助部材側へ突出するように傾斜し、前記補助部材の外周面が下方へ向かうほどフレーム本体側へ突出するように傾斜し、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の下面と前記補助部材の下面とに粘着テープが接着され、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の上面と前記補助部材の上面とに遮光シートが接着されていることを特徴としている。

本発明の面光源装置によれば、フレームの光源から遠い側に位置する辺の内面には光反射性材料からなる補助部材が設けられているので、導光板の光源から遠い側の端面から漏れた光を補助部材で反射させて導光板内へ再入射させることができ、光の利用効率を高めて発光面の輝度を向上させることができる。また、補助部材は、フレームの光源配置側と反対側にしか設けられていないが、導光板から漏れる光の大部分は光源と反対側の端面から漏れているので、この光を導光板内に戻すことにより漏れ光による平均輝度の低下を効率よく抑制することができる。また、光源と反対側から漏れる光を導光板内へ再入射させることにより、発光面の光源から遠い側の端部が暗くなるのを防ぐことができ、発光面の輝度を均一化して輝度むらの発生を防ぐことができる。

しかも、導光板の周囲が光吸収性材料からなるフレーム本体で囲まれているので、導光板の外周面から漏れた光や補助部材を透過した光をフレーム本体で吸収させることができ、面光源装置の周囲が白く光って面光源装置の品質が低下するのを防ぐことができる。また、導光板の周囲に光センサや受光部などが実装されている場合でも、導光板の周囲から漏れた光によって光センサや受光部が光を感知する不具合を避けることができる。

さらに、本発明の面光源装置によれば、補助部材をフレーム本体の光源から遠い側の端辺（あるいは、その近辺）にのみ取り付けるようにしているので、フレーム本体の内周全体に補助部材を取り付けるようにする場合と比較して補助部材の取付け作業が容易になり、また導光板などをフレーム内に組み込む際に補助部材がフレーム本体から外れにくくなり、組立て作業の作業性が向上する。また、フレーム本体の両側辺の大部分の領域には補助部材が存在しない（すなわち、フレーム本体のみである）ので、フレームの両側辺の厚み（幅）を薄くでき、設計上の制約が小さくなってフレームの狭額縁化にも対応が容易になる。
さらに、本発明の面光源装置では、フレーム本体と補助部材とが接する面において、フレーム本体の内周面が上方へ向かうほど補助部材側へ突出するように傾斜し、補助部材の外周面が下方へ向かうほどフレーム本体側へ突出するように傾斜しているので、補助部材をフレーム本体に取り付けたとき、補助部材の傾斜した外周面がフレーム本体の傾斜した内周面によって押さえられ、補助部材が上方へ浮き上がりにくくなり、面光源装置の組立性が向上する。

さらに、本発明の面光源装置によれば、フレーム本体の両側辺の内面のうち光源から遠い側の端部に嵌合部を凹設し、補助部材の主部の両端から、フレーム本体の側辺の長さの１／４以下の長さを有する脚部を直角に延出し、補助部材の主部をフレーム本体の光源から遠い側に位置する端辺の内面に取り付けて、脚部を前記嵌合部内に嵌め合わせているので、補助部材をしっかりとフレーム本体に取り付けられる。
さらに、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の下面と前記補助部材の下面とに粘着テープを接着させ、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の上面と前記補助部材の上面とに遮光シートを接着させているので、接着剤を用いることなくフレーム本体と補助部材を結合させることができる。

本発明に係る面光源装置のある実施態様は、前記補助部材の内面に、光を拡散させるための表面処理が施されていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、導光板の光源から遠い側の端面から漏れた光を補助部材で反射させて導光板内へ再入射させる際に、光を拡散反射させながら導光板へ再入射させることができるので、発光面の光源から遠い側における輝度むらをさらに低減させることができる。

本発明に係る面光源装置の別な実施態様は、前記補助部材の内面と前記導光板の端面のうちいずれか一方に係止部を突設するとともに、いずれか他方に被係止部を凹設し、前記導光板の浮き上がりを防止するように前記係止部を前記被係止部に係合させたことを特徴としている。かかる実施態様によれば、導光板の浮き上がりを抑えることができるので、面光源装置の組立て性が向上する。

本発明に係るフレームは、導光板の外周面を囲むようにして光源及び前記導光板を納めるための面光源装置用のフレームであって、光吸収性材料からなる枠状のフレーム本体と、光反射性材料からなる補助部材とで構成され、前記フレーム本体は、両側辺の内面のうち光源から遠い側の端部に嵌合部が凹設され、前記補助部材は、直線状に形成された主部の両端から、前記フレーム本体の側辺の長さの１／４以下の長さを有する脚部が直角に延出され、前記補助部材は、前記フレーム本体の光源から遠い側に位置する端辺の内面に前記主部を取り付けられるとともに、前記脚部を前記嵌合部内に嵌め合わせられ、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面において、前記フレーム本体の内周面が上方へ向かうほど補助部材側へ突出するように傾斜し、前記補助部材の外周面が下方へ向かうほどフレーム本体側へ突出するように傾斜し、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の下面と前記補助部材の下面とに粘着テープが接着され、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の上面と前記補助部材の上面とに遮光シートが接着されていることを特徴としている。

本発明のフレームにあっては、導光板に組み込まれたとき、フレームの光源から遠い側に位置する辺の内面には光反射性材料からなる補助部材が設けられているので、導光板の光源から遠い側の端面から漏れた光を補助部材で反射させて導光板内へ再入射させることができ、光の利用効率を高めて発光面の輝度を向上させることができる。また、補助部材は、フレームの光源配置側と反対側にしか設けられていないが、導光板から漏れる光の大部分は光源と反対側の端面から漏れているので、この光を導光板内に戻すことにより漏れ光による平均輝度の低下を効率よく抑制することができる。また、光源と反対側から漏れる光を導光板内へ再入射させることにより、発光面の光源から遠い側の端部が暗くなるのを防ぐことができ、発光面の輝度を均一化して輝度むらの発生を防ぐことができる。

しかも、導光板の周囲が光吸収性材料からなるフレーム本体で囲まれているので、導光板の外周面から漏れた光や補助部材を透過した光をフレーム本体で吸収させることができ、面光源装置の周囲が白く光って面光源装置の品質が低下するのを防ぐことができる。また、導光板の周囲に光センサや受光部などが実装されている場合でも、導光板の周囲から漏れた光によって光センサや受光部が光を感知する不具合を避けることができる。

さらに、本発明のフレームによれば、補助部材をフレーム本体の光源から遠い側の端辺（あるいは、その近辺）にのみ取り付けるようにしているので、フレーム本体の内周全体に補助部材を取り付けるようにする場合と比較して補助部材の取付け作業が容易になり、また導光板などをフレーム内に組み込む際に補助部材がフレーム本体から外れにくくなり、組立て作業の作業性が向上する。また、フレーム本体の両側辺の大部分の領域には補助部材が存在しない（すなわち、フレーム本体のみである）ので、フレームの両側辺の厚み（幅）を薄くでき、設計上の制約が小さくなってフレームの狭額縁化にも対応が容易になる。
さらに、本発明のフレームでは、フレーム本体と補助部材とが接する面において、フレーム本体の内周面が上方へ向かうほど補助部材側へ突出するように傾斜し、補助部材の外周面が下方へ向かうほどフレーム本体側へ突出するように傾斜しているので、補助部材をフレーム本体に取り付けたとき、補助部材の傾斜した外周面がフレーム本体の傾斜した内周面によって押さえられ、補助部材が上方へ浮き上がりにくくなる。
さらに、本発明のフレームによれば、フレーム本体の両側辺の内面のうち光源から遠い側の端部に嵌合部を凹設し、補助部材の主部の両端から、フレーム本体の側辺の長さの１／４以下の長さを有する脚部を直角に延出し、補助部材の主部をフレーム本体の光源から遠い側に位置する端辺の内面に取り付けて、脚部を前記嵌合部内に嵌め合わせているので、補助部材をしっかりとフレーム本体に取り付けられる。
さらに、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の下面と前記補助部材の下面とに粘着テープを接着させ、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の上面と前記補助部材の上面とに遮光シートを接着させているので、接着剤を用いることなくフレーム本体と補助部材を結合させることができる。

また、本発明に係る面光源装置は、液晶パネルの背後に面光源装置を配置した液晶表示装置に用いることができる。
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。

図１（Ａ）は、従来例による面光源装置の平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。 図２は、本発明の実施形態１に係る面光源装置の分解斜視図である。 図３（Ａ）は、フレームを構成するフレーム本体と補助部材の平面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＹ部拡大図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＺ部拡大図である。 図４（Ａ）は、組み立てたフレームの平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＵ部拡大図である。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。図４（Ｄ）は、図４（Ａ）のＷ−Ｗ線断面図である。 図５は、実施形態１の面光源装置の光源付近の断面図である。 図６（Ａ）は、実施形態１の面光源装置の、図４（Ａ）のＶ−Ｖ線に相当する箇所の断面図である。図６（Ｂ）は、実施形態１の面光源装置の、図４（Ａ）のＷ−Ｗ線に相当する箇所の断面図である。 図７（Ａ）は白色樹脂のみからなるフレームを用いた場合の、発光輝度の分布を示す図である。図７（Ｂ）は黒色樹脂のみからなるフレームを用いた場合の、発光輝度の分布を示す図である。 図８（Ａ）は、内面に光拡散用の凸パターンを設けた補助部材を用いた場合の、光の挙動を示す概略図である。図８（Ｂ）は、内面が平滑な補助部材を用いた場合の、光の挙動を示す概略図である。 図９（Ａ）は、本発明の実施形態２に係るフレーム本体の一部と補助部材を示す平面図である。図９（Ｂ）は、その補助部材をフレーム本体に嵌めた状態を示す平面図である。 図１０は、本発明の実施形態３に係る面光源装置の一部を示す断面図である。 図１１（Ａ）は、実施形態３の面光源装置の一部を分解して示す斜視図である。図１１（Ｂ）は、当該面光源装置の一部を異なる方向から見た斜視図である。 図１２は、実施形態３の変形例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。

［第１の実施形態］
図２は本発明の実施形態１による面光源装置２１の分解斜視図である。面光源装置２１は、反射シート２２、フレーム２３、導光板２４、フレキシブルプリント基板２５の下面に実装された複数個の光源２６、拡散シート２７ａ、プリズムシート２７ｂ、２７ｃ（拡散シート２７ａ及びプリズムシート２７ｂ、２７ｃを光学シートと総称することがある。）、遮光シート２８からなる。

反射シート２２は、光反射率の高い白色樹脂シートや金属箔などからなる平らなシートである。

フレキシブルプリント基板２５は、光源２６を実装するための光源実装部２５ａと、光源実装部２５ａを外部回路（電源回路）につなぐための配線引出部２５ｂとからなり、配線引出部２５ｂは光源実装部２５ａから引き出されている。複数個の光源２６は、一定の間隔をあけて光源実装部２５ａの下面に実装されている。光源２６は白色光を出射するＬＥＤ白色光源であって、一般には青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた白色光源が用いられるが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせた３色ＬＥＤ方式の白色光源などを用いてもよい。また、光源２６は、透明樹脂内にＬＥＤチップが封止されており、さらに透明樹脂の前面を除く全面が白色樹脂で覆われており、白色樹脂で覆われていない透明樹脂の前面（発光窓）からのみ白色光が出射される。

導光板２４は、ポリカーボネイト樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）などの、屈折率が高くて透光性を有する樹脂によって成形されたほぼ均一な厚みのプレートである。前記光源２６は、その発光窓が導光板２４の一端面（光入射端面２４ａ）に微小間隙を隔てて、あるいは密着して対向するように配置される。導光板２４の下面（光出射面２４ｂと反対面）には、後述のように多数の微小な光学パターン３２が形成されている（図５参照）。

なお、前記導光板としては、くさび状に厚みの変化した導光板を用いても差し支えない（特許文献１を参照）。

拡散シート２７ａ（たとえば、（株）ツジデン製Ｄ１４６ＬＳ４）は、導光板２４の上面（光出射面２４ｂ）から出射する光を拡散させて照明光の指向特性（視野角）を広げるための半透明な樹脂フィルムである。プリズムシート２７ｂ、２７ｃ（たとえば、３Ｍ社製ＴＢＥＦ）は、上面に三角プリズム状の微細なパターンを形成された透明な樹脂フィルムであって、垂直な方向から見たとき各パターンの方向が互いに直交している。遮光シート２８は、上下両面が粘着面となった柔軟な黒色の粘着シート（リムシート）である。遮光シート２８は額縁状となっていて、導光板２４の有効発光領域に対応する領域（発光面）に開口窓３１を有している。なお、遮光シート２８は、額縁状をしたものが一般的であるが、光源側の辺及び光源と反対側の辺ではない２辺のみを覆うようにしたものや、光源側の辺を除く３辺を覆うようにしたものもある。

フレーム２３は、導光板２４や光学シート２７ａ、２７ｂ、２７ｃの周囲を囲む部材であって、反射シート２２及び遮光シート２８とともに面光源装置２１のケーシングの働きをしている。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）、並びに図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に、フレーム２３の構造を示す。フレーム２３は、角枠状をしたフレーム本体２３ａと、平面視でＵ字状に屈曲した輝度改善用の補助部材２３ｂとからなる。図３（Ａ）は、フレーム本体２３ａと補助部材２３ｂが分離した状態の平面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＹ部、すなわちフレーム本体２３ａと補助部材２３ｂの各コーナー部分を拡大して示す図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＺ部、すなわち補助部材２３ｂの内周面に設けた凸パターン５５を拡大して表した図である。また、図４（Ａ）は、フレーム本体２３ａと補助部材２３ｂを組み合わせて構成したフレーム２３の平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＵ部、すなわちフレーム２３のコーナー部分を拡大して示す図である。図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＶ−Ｖ線断面図、図４（Ｄ）は図４（Ａ）のＷ−Ｗ線断面図である。

図３（Ａ）に示すように、フレーム本体２３ａは、光吸収率の高い樹脂材料、すなわち黒色樹脂によって角枠状に成形されている。補助部材２３ｂは、光反射率の高い樹脂材料、すなわち白色樹脂によって成形されている。なお、白色樹脂には、反射率を高めるために酸化チタンの微粉末を添加してあってもよい。補助部材２３ｂは、その主部すなわち主バー５３の両端から直角に脚部５４が延出している。脚部５４の長さは、フレーム本体２３ａの側辺の長さに比べてかなり短いものである。脚部５４の長さについては、任意に設定できるが、フレーム本体２３ａの側辺の長さの１／２よりも短く、さらに１／４以下であることが好ましい。

補助部材２３ｂは、コストを考慮したうえで、できるだけ光反射率の高い樹脂が好ましい。フレーム本体２３ａも、コストを考慮したうえで、できるだけ光吸収率の高い樹脂が望ましい。特に、フレーム２３の各辺の幅が薄くなれば、できるだけ光吸収率の高い材質のフレーム本体２３ａと、光反射率の高い材質の補助部材２３ｂを用いることが望ましい。

フレーム本体２３ａの一方の端辺（光源配置側の端辺）の内周部分には、光源２６間を仕切って光源２６を位置決めするための突出部５１がほぼ一定間隔で設けられている。また、図３（Ｂ）に示すように、フレーム本体２３ａの両側辺においては、光源から遠い側の端部に、補助部材２３ｂの脚部５４を嵌め込むための嵌合部５２が切り欠くようにして設けられている。

しかして、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、フレーム本体２３ａの嵌合部５２に補助部材２３ｂの両脚部５４を嵌め込むことによって補助部材２３ｂをフレーム本体２３ａの光源配置側と反対側の端辺の内周面に取り付けることができ、それによってフレーム２３が構成される。よって、フレーム２３のほぼ全体は黒色樹脂で形成され、光源配置側と反対側の端辺の内周面は白色樹脂で形成され、白色樹脂の外周面は黒色樹脂で覆われている。

フレーム本体２３ａは、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、その上面４１の外周側の縁に沿って全周にリブ４２が立設されており、光源配置側の端辺では、リブ４２を部分的に切り欠くことにより、フレキシブルプリント基板２５の配線引出部２５ｂを通過させるための切欠部３０を設けている。また、フレーム本体２３ａのうち補助部材２３ｂの取り付けられない領域では、図４（Ｄ）に示すように、フレーム本体２３ａの内周部に上面４１よりも低い段部４３が形成されている。補助部材２３ｂの取り付けられる領域では、図４（Ｃ）に示すように、フレーム本体２３ａは段部４３とその縁を欠いている。補助部材２３ｂは、図４（Ｃ）に示すように、その上面４４の内周部に沿って、上面４４よりも低い段部４５が形成されている。補助部材２３ｂをフレーム本体２３ａに取り付けた状態では、補助部材２３ｂの上面４４はフレーム本体２３ａの上面４１と同じ高さに揃い、補助部材２３ｂの段部４５もフレーム本体２３ａの段部４３と同じ高さに揃う。さらに、補助部材２３ｂをフレーム本体２３ａに取り付けたときには、図４（Ｂ）に示すように、補助部材２３ｂの内周面とフレーム本体２３ａの両側辺の内周面との間に段差が生じないように脚部５４が嵌合部５２に嵌まり込んでいる。

さらに、補助部材２３ｂの内周面、すなわち主バー５３及び脚部５４の内側の面を、適度な光拡散性能を持つように表面処理してもよい。表面処理の方法としては、図３（Ｃ）に示すように、主バー５３及び脚部５４の内側の面にプリズム状をした微細な凸パターン５５を一定ピッチ毎に多数配列しておけばよい。たとえば、突出長Ｔが０.０１ｍｍ〜０.０３ｍｍで断面の開き角θが９０°〜１２０°の凸パターン５５を、主バー５３及び脚部５４の長さ方向全長にわたって０.１ｍｍ〜０.３ｍｍのピッチＰで設ければよい。あるいは、プリズム状の凸パターン５５に代えて、円錐状やピラミッド状などの錐状をした微細な凸パターンを規則的に設けてもよい。あるいは、金型にローレット加工を施しておくことにより、主バー５３及び脚部５４の内側の面にランダムな微細凹凸を形成してもよい。この場合には、主バー５３及び脚部５４の内側の面の表面粗さが０.０８程度となるようにすればよい。

つぎに、上記面光源装置２１の組立て時の構造を図５、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）により説明する。図５は、面光源装置２１の光源配置側の断面図である。図６（Ａ）は、図４（Ａ）のＶ−Ｖ線に相当する箇所、すなわち光源配置側と反対側における断面図である。図６（Ｂ）は、図４（Ａ）のＷ−Ｗ線に相当する箇所、すなわち面光源装置２１の側部の断面図である。

図５、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、反射シート２２は、その外周部を両面粘着テープ２９によってフレーム２３の下面に接着され、フレーム２３内の空間はその下面を反射シート２２によって塞がれる。このとき、補助部材２３ｂのある箇所では、図６（Ａ）に示すように、両面粘着テープ２９をフレーム本体２３ａの下面と補助部材２３ｂの下面に接着しておけば、両面粘着テープ２９によってフレーム本体２３ａと補助部材２３ｂを連結して分離を防ぐことができる。導光板２４は、フレーム２３内に納めて反射シート２２の上に載置される。光源２６は、発光窓を導光板２４の光入射端面２４ａに対向させるようにして、突出部５１間に納められる。フレキシブルプリント基板２５の配線引出部２５ｂは、切欠部３０を通過してフレーム２３の外側へ引き出される。さらに、導光板２４の光出射面２４ｂの上には拡散シート２７ａとプリズムシート２７ｂ、２７ｃが重ねられる。

プリズムシート２７ｃの上には遮光シート２８が重ねられ、遮光シート２８の下面がフレーム２３に貼り付けられる。導光板２４や拡散シート２７ａ、プリズムシート２７ｂ、２７ｃの周囲は遮光シート２８で覆われ、導光板２４の有効発光領域に対応する領域が開口窓３１から露出させられる。

遮光シート２８の下面は、補助部材２３ｂのある箇所では、図６（Ａ）に示すようにフレーム本体２３ａの上面４１と補助部材２３ｂの上面４４に接着され、補助部材２３ｂのない箇所では、図６（Ｂ）に示すように、フレーム本体２３ａの上面４１に接着される。また、フレーム２３の光源配置側の辺でも、遮光シート２８の下面は、フレーム２３に接着される。こうして、フレーム本体２３ａの上面４１と補助部材２３ｂの上面４４にも遮光シート２８を接着させて遮光シート２８でつないでおけば、フレーム本体２３ａと補助部材２３ｂを接着剤などで接着しなくても、補助部材２３ｂがフレーム本体２３ａから外れるおそれがほとんどなくなる。

このようにして組み立てられた面光源装置２１では、フレーム２３内に納められた導光板２４、フレキシブルプリント基板２５及び光源２６、拡散シート２７ａ及びプリズムシート２７ｂ、２７ｃは遮光シート２８と反射シート２２の間に保持される。なお、図５、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）では、遮光シート２８の下面とプリズムシート２７ｃやフレキシブルプリント基板２５との間に隙間が存在しているが、遮光シート２８の下面がプリズムシート２７ｃの縁やフレキシブルプリント基板２５に接着して遮光シート２８によりプリズムシート２７ｃなどが固定されるようにすることが好ましい。

こうして遮光シート２８をフレーム２３に貼り付けた状態では、図５に示すように、遮光シート２８の上にリブ４２で囲まれた空間３３（凹所）ができている。液晶パネル（図示せず）は、この空間３３内に納めて位置決めされる。なお、リブ４２のないフレーム２３が用いられることもあり、その場合には面光源装置２１は液晶パネルの裏面に位置を定めて貼り付けられる。

このような構造の面光源装置２１にあっては、図５に矢印で示すように、光源２６から出射した光は、光入射端面２４ａから導光板２４内に入射する。導光板２４内に入射した光は、導光板２４の上面（光出射面２４ｂ）と下面で全反射しながら導光板２４内を導光し、導光板２４の全体に広がっていく。また、導光板２４の下面には、プリズム状をした微小な光学パターン３２（導光板２４の下面を窪ませた三角柱状の微小パターン、あるいは導光板２４の下面から突出した三角柱状の微小パターンなど）が多数形成されている。そのため、導光板２４内を導光する光が光学パターン３２に入射して光学パターン３２で全反射されると、光学パターン３２で全反射した光のうち全反射の臨界角よりも小さな入射角で光出射面２４ｂに入射した光は光出射面２４ｂから外部へ出射する。このようにして光出射面２４ｂから出射する光の指向特性は比較的狭いので、拡散シート２７ａを透過させることによって緩やかに光を拡散させ、指向特性を広げる。さらに、プリズムシート２７ｂ、２７ｃを透過させることによって光の方向を曲げ、最大輝度方向が光出射面２４ｂに垂直な方向に近くなるようにする。

また、反射シート２２は、導光板２４の下面から漏れた光を反射させて導光板２４内に再入射させ、光の利用効率を高める働きをする。

このような面光源装置２１にあっては、光出射面２４ｂから出射しないで導光板２４の端面や両側面に達した光の一部は、導光板２４の端面や両側面から外部へ漏れる。光源配置側と反対側の端面で導光板２４から漏れた光は、図６（Ａ）に示すように、白色樹脂からなる補助部材２３ｂで反射され、導光板２４内へ再入射する。したがって、面光源装置２１の光利用効率を向上させることができ、光出射面２４ｂの発光輝度を高めることができる。また、補助部材２３ｂに入射した光の一部は、補助部材２３ｂを透過するが、補助部材２３ｂを透過した光は黒色樹脂からなるフレーム本体２３ａへ入射し、フレーム本体２３ａによって吸収される。よって、補助部材２３ｂを透過した光がフレーム２３の外部へ漏れにくくなり、面光源装置２１の縁を白く光らせて面光源装置２１の品質を低下させにくくなる。また、近くに配置された光センサや受光部を誤動作させにくくなる。よって、面光源装置２１によれば、フレーム２３の厚みが薄くなった場合でも、光利用効率を高めて発光面の輝度を高くでき、しかも、周囲に光が漏れにくくなって、面光源装置２１の品質が向上する。

一方、導光板２４の両側面から漏れてフレーム本体２３ａに入射した光は、フレーム本体２３ａで吸収されるので、フレーム２３の外部へ漏れにくく、面光源装置２１の縁を白く光らせて面光源装置２１の品質を低下させにくくなり、また、近くに配置された光センサや受光部を誤動作させにくくなるが、面光源装置２１の輝度低下が起きるおそれがある。

しかしながら、実際には、導光板２４の外周面から漏れる光は各辺で均一ではなく、光源から遠い側の端面（光入射端面２４ａと対向する端面）から漏れる光量は、両側面から漏れる光量よりもかなり多い。これは白色樹脂のみからなるフレームを用いたときの面光源装置の輝度分布と、黒色樹脂のみからなるフレームを用いたときの面光源装置の輝度分布を比較すれば分かる。白色樹脂のみからなるフレームを用いた面光源装置（遮光シートは除いている）の輝度分布を図７（Ａ）に示し、黒色樹脂のみからなるフレームを用いた面光源装置（遮光シートは除いている）の輝度分布を図７（Ｂ）に示す。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）では、白い部分ほど輝度が高く、黒い部分ほど輝度の低い部分となっている。ただし、各図においては、その下端部に位置する光源が黒くなっているが、これはカラー表示されていた輝度分布をグレースケールに直したことによるものであって、実際には光源の箇所の輝度は白い部分よりも大きくなっている。

すなわち、白色樹脂のみで成形されたフレームを用いた場合に、図７（Ａ）に示すように発光面の輝度分布がほぼ均一になっていたとしても、このフレームを黒色樹脂のみで成形されたフレームに交換すると、そのときの発光面の輝度分布は、図７（Ｂ）に示すように、光源から遠い側の端縁で輝度の低下が著しくなる。よって、前記のように黒色樹脂のみで成形されたフレームを用いた場合には、白色樹脂のフレームに比べて発光輝度が１０％程度低下するが、導光板からの漏れる光の大部分は光源から遠い側の端面において漏れていることが分かる。

したがって、黒色樹脂で成形されたフレーム本体２３ａのうち、光源配置側と反対側の端辺にのみ白色樹脂の補助部材２３ｂを設けることにより、図６（Ａ）のように導光板２４の光入射端面２４ａと対向する端面から漏れた光を補助部材２３ｂで反射させて導光板２４に戻すことができ、光源から遠い側における輝度低下を小さくできる。この結果、黒色樹脂のフレーム本体２３ａを用いたときの輝度低下を効率よく阻止することができ、発光面の輝度分布を均一化することができる。しかも、導光板２４の外周面（両端面及び両側面）から漏れた光は、図６（Ｂ）のようにフレーム本体２３ａに吸収され、面光源装置２１の両側面から漏れたり、白く光らせたりするのを防止できる。

しかし、導光板２４の両側面から漏れた光は、導光板２４内に戻らないので、その分発光面の輝度低下が生じるが、もともと導光板２４の両側面から漏れる光量が少ないため、発光面の輝度低下に与える影響は少ない。実験結果によれば、本実施形態の面光源装置２１では、白色樹脂のみで成形されたフレームを用いた面光源装置に比べて、発光面の平均輝度の低下は、約３％に止まった。したがって、面光源装置２１によれば、黒色樹脂のみで成形されたフレームを用いた場合（平均輝度の低下が、約１０％）と比べて、輝度低下を大幅に軽減することができる。

また、輝度低下を小さくする方法としては、フレーム本体の内周面全体、もしくは光源から遠い側の端辺と両側辺の全体に白色樹脂の補助部材を取り付けることも考えられる。しかし、このような形態では、補助部材をフレーム本体に取り付けるのが難しい。また、取り付けることができたとしても、導光板などを組み込むときに補助部材が再びフレーム本体から外れやすく、面光源装置の組立て性や量産性が悪くなる。
これに対し、本実施形態の面光源装置２１によれば、光源から遠い側の端辺と両側辺の端部にだけ補助部材２３ｂを取り付けるようにしているので、補助部材２３ｂの取付けが容易で、また取り付けた補助部材２３ｂが外れにくく、面光源装置２１の組立てが容易になり、量産性が向上する。

さらに、フレーム本体の両側辺全体にも補助部材を取り付けるようにすれば、フレームの両側辺がフレーム本体と補助部材の二重構造となり、フレームの両側辺の厚み（幅）を薄くすることが困難になり、フレーム及び面光源装置の設計上の制約が大きくなる。
これに対し、本実施形態の面光源装置２１では、両側辺の大部分がフレーム本体２３ａだけで構成されているので、フレーム２３の両側辺の厚みを薄くできる。そのため、面光源装置２１の設計上の制約が少なくなり、自由度が増す。

また、フレーム本体の内周面全体、もしくは光源から遠い側の端辺と両側辺の全体に白色樹脂の補助部材を一体成形することも考えられるが、このような方法では、成形工程の設備コストが増大し、またフレームの成形サイクルが長くなり、フレームのコストが高くつく。また、フレーム本体と補助部材の線膨張係数差によってフレームに反りが発生するおそれがある。本実施形態の面光源装置２１によれば、このような不具合も回避することができる。

また、本実施形態の面光源装置２１によれば、補助部材２３ｂの内面に凸パターン５５などを設けて、適度な光拡散性能を持つように表面処理しているので、光源から遠い側の端部における輝度むらを小さくできる。すなわち、補助部材２３ｂの内面が平滑である場合には、図８（Ｂ）に示すように、導光板の光源から遠い側の端面から漏れた光を補助部材２３ｂで正反射させて導光板２４へ戻し、当該端部における輝度を向上させるだけである。これに対し、補助部材２３ｂの内面に凸パターン５５などが形成されている場合には、図８（Ａ）に示すように、導光板の光源から遠い側の端面から漏れた光を補助部材２３ｂで拡散反射させて導光板２４へ戻すことができるので、当該端部における輝度を向上させることができるとともに、輝度の均一性を高めることができて輝度むらを小さくでき、面光源装置２１の発光面の品質を向上させることができる。

［第２の実施形態］
図９（Ａ）は、本発明の実施形態２によるフレーム本体２３ａの一部と補助部材２３ｂを示す平面図である。また、図９（Ｂ）は、この補助部材２３ｂをフレーム本体２３ａに取り付けたフレーム２３の一部を示す平面図である。

この実施形態では、補助部材２３ｂは脚部５４を有しておらず、主バー５３のみによって直線状に形成されている。また、フレーム本体２３ａの光源から遠い側の端辺と両側辺との間の内隅部には、嵌合部５２が凹設されている。フレーム２３は、補助部材２３ｂの両端を嵌合部５２に嵌め込むようにして、フレーム本体２３ａの光源から遠い側の端辺の内周面に補助部材２３ｂを取り付けて構成されている。このような実施形態でも、面光源装置の光源から遠い側の端における輝度の低下を抑えることができる。しかも、補助部材２３ｂの形状が簡単であるので、補助部材２３ｂをフレーム本体２３ａに取り付けやすくなる。ただし、取り付けた補助部材２３ｂが面光源装置の組立時に外れにくいのは、実施形態１のように脚部を有するものである。

つぎに、実施形態１の面光源装置と実施形態２の面光源装置の輝度や輝度むらを比較した結果を説明する。まず、白色樹脂のみからなるフレームを用いた面光源装置を作製し、その発光面において９行９列の合計８１点において輝度を測定した。同様に、黒色樹脂のみからなるフレームを用いた面光源装置を作製し、その発光面において９行９列の合計８１点において輝度を測定した。また、黒色樹脂のフレーム本体２３ａに脚部５４を有する白色樹脂の補助部材２３ｂを取り付けた実施形態１のフレームを用いた場合において、その発光面において９行９列の合計８１点において輝度を測定した。さらに、黒色樹脂のフレーム本体２３ａに一直線状の白色樹脂の補助部材２３ｂを取り付けた実施形態２のフレームを用いた場合において、その発光面において９行９列の合計８１点において輝度を測定した。

これらの４つの面光源装置で測定されたデータに基づいて、平均輝度、中心輝度、最低輝度、最高輝度及び輝度分布を計算した結果を、つぎの表１に示す。

表１から分かるように、実施形態２の面光源装置は、平均輝度、中心輝度、最低輝度、最高輝度のいずれについても実施形態１の面光源装置よりも低く、輝度むらも大きくなっている（輝度分布の値が小さい）が、黒色樹脂のみからなるフレームを用いた面光源装置と比較すると、平均輝度、中心輝度、最低輝度、最高輝度のいずれも大きな値となっており、輝度むらも小さくなっている（輝度分布の値が大きい）ことが分かる。特に、黒色樹脂のみのフレームを用いた場合には、白色樹脂のみのフレームを用いた場合と比較して平均輝度が１０％以上低下しているのに対し、実施形態２の場合には、平均輝度の低下が３％強に抑えられている。また、輝度分布も黒色樹脂のみのフレームを用いた場合には、６４.３３％であるのに対し、実施形態２の場合には輝度分布が７７.６８％となり、輝度むらが改善されていることが分かる。

［第３の実施形態］
図１０は、本発明の実施形態３による面光源装置６１の一部を示す断面図である。また、図１１（Ａ）は、この面光源装置６１に用いられているフレーム本体２３ａ、補助部材２３ｂ及び導光板２４の一部を示す斜視図、図１１（Ｂ）は、フレーム本体２３ａの一部と補助部材２３ｂを異なる方向から見た斜視図である。

この実施形態においては、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、略Ｕ字状をした補助部材２３ｂにおいて、主バー５３の外面下部と脚部５４の外面下部にそれぞれ爪状をした係止部５６を設け、フレーム本体２３ａの光源から遠い側の端辺の内面下部と嵌合部５２の下部にそれぞれ、係止部５６に対応する凹状の被係止部５７を設けている。したがって、補助部材２３ｂをフレーム本体２３ａに取り付けるとき、図１０に示すように、補助部材２３ｂの係止部５６をフレーム本体２３ａの被係止部５７に差し込んでおけば、補助部材２３ｂが浮き上がったり、フレーム本体２３ａから外れたりしにくくなる。

また、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、導光板２４の光源から遠い側の端面の下部に爪状をした係止部５８を設け、補助部材２３ｂの主バー５３に、係止部５８と対応させて凹状の被係止部５９を設けている。したがって、導光板２４をフレーム２３に納めるとき、図１０に示すように、導光板２４の係止部５８を補助部材２３ｂの被係止部５９に差し込んでおけば、導光板２４がフレーム２３から浮き上がりにくくなる。

［第４の実施形態］
図１２は、本発明の実施形態４による面光源装置６２の一部を示す断面図である。この面光源装置６２では、補助部材２３ｂの外周面６０ｂを、下方へ向かうほどフレーム本体２３ａ側へ突出するように傾斜させ、また、フレーム本体２３ａの内周面６０ａを、上方へ向かうほど補助部材２３ｂ側へ突出するように傾斜させている。したがって、補助部材２３ｂをフレーム本体２３ａに取り付けたとき、補助部材２３ｂの傾斜した外周面６０ｂがフレーム本体２３ａの傾斜した内周面６０ａによって押さえられ、補助部材２３ｂが上方へ浮き上がりにくくなる。

なお、上記各実施形態においては、携帯電話に用いられる面光源装置を説明したが、本発明の面光源装置は、電子辞書、携帯用音楽プレーヤ、タブレット型コンピュータなどの液晶表示部などにも用いることができる。

２１、６１、６２ 面光源装置
２３ フレーム
２３ａ フレーム本体
２３ｂ 補助部材
２４ 導光板
２４ａ 光入射端面
２４ｂ 光出射面
２６ 光源
２７ａ 拡散シート
２７ｂ、２７ｃ プリズムシート
２８ 遮光シート
５２ 嵌合部
５３ 主バー
５４ 脚部
５５ 凸パターン
５６ 係止部
５７ 被係止部
５８ 係止部
５９ 被係止部

Claims (7)

1. 導光板と、
   光源と、
   前記導光板の外周面を囲むようにして前記光源及び前記導光板を収容するフレームと、
   を有し、
   前記光源から出た光が前記導光板の端面から前記導光板内に入射し、前記導光板内を導光する光が前記導光板の光出射面から出射する面光源装置において、
   前記フレームは、光吸収性材料からなる枠状のフレーム本体と、光反射性材料からなる補助部材とで構成され、
   前記フレーム本体は、両側辺の内面のうち光源から遠い側の端部に嵌合部が凹設され、
   前記補助部材は、直線状に形成された主部の両端から、前記フレーム本体の側辺の長さの１／４以下の長さを有する脚部が直角に延出され、
   前記補助部材は、前記フレーム本体の光源から遠い側に位置する端辺の内面に前記主部を取り付けられるとともに、前記脚部を前記嵌合部内に嵌め合わせられ、
   前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面において、前記フレーム本体の内周面が上方へ向かうほど補助部材側へ突出するように傾斜し、前記補助部材の外周面が下方へ向かうほどフレーム本体側へ突出するように傾斜し、
   前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の下面と前記補助部材の下面とに粘着テープが接着され、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の上面と前記補助部材の上面とに遮光シートが接着されていることを特徴とする面光源装置。
2. 前記補助部材の内面に、光を拡散させるための表面処理が施されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記補助部材の内面と前記導光板の端面のうちいずれか一方に係止部を突設するとともに、いずれか他方に被係止部を凹設し、前記導光板の浮き上がりを防止するように前記係止部を前記被係止部に係合させたことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
4. 前記光反射性材料は、白色系樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
5. 前記光吸収性材料は、黒色系樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
6. 導光板の外周面を囲むようにして光源及び前記導光板を納めるための面光源装置用のフレームであって、
   光吸収性材料からなる枠状のフレーム本体と、光反射性材料からなる補助部材とで構成され、
   前記フレーム本体は、両側辺の内面のうち光源から遠い側の端部に嵌合部が凹設され、
   前記補助部材は、直線状に形成された主部の両端から、前記フレーム本体の側辺の長さの１／４以下の長さを有する脚部が直角に延出され、
   前記補助部材は、前記フレーム本体の光源から遠い側に位置する端辺の内面に前記主部を取り付けられるとともに、前記脚部を前記嵌合部内に嵌め合わせられ、
   前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面において、前記フレーム本体の内周面が上方へ向かうほど補助部材側へ突出するように傾斜し、前記補助部材の外周面が下方へ向かうほどフレーム本体側へ突出するように傾斜し、
   前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の下面と前記補助部材の下面とに粘着テープが接着され、前記フレーム本体と前記補助部材とが接する面を跨いで前記フレーム本体の上面と前記補助部材の上面とに遮光シートが接着されていることを特徴とするフレーム。
7. 液晶パネルの背後に、請求項１−５のうちいずれか１項に記載した面光源装置を配置したことを特徴とする液晶表示装置。

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