JP6311569B2 - 面光源装置、表示装置、及び電子機器 - Google Patents
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Description
り多くの光源を搭載し光量を増加させることにより輝度を高くするという手段も選択可能となった。
前記プリント回路基板に実装される光源と、
前記光源から発光された光が光入射面から導入され、該導入された光を光出射面に導き面状に出射する導光板と、を備えた面光源装置であって、
前記導光板には、前記光入射面と前記光出射面との間に配置され前記光入射面側から前記光出射面側に向かうほど厚みが減少する傾斜部が設けられており、
前記傾斜部の表面である傾斜面には、前記光入射面と交差する面を有する切欠き部が形成され、
前記光源は、前記プリント回路基板が前記傾斜部の前記切欠き部に貼付けられることで、前記光入射面に対向するように配置され、
前記切欠き部の前記光入射面と垂直な面には、前記プリント回路基板上に設けられた粘着層との接触面積を増加させる凹凸構造が形成されたことを特徴とする。
の凹凸構造の表面の全体と接触するようにでき、切欠き部とプリント回路基板との間の粘着力または接着力をより強くすることができる。
一般的にプリント回路基板を導光板に貼付けるための両面テープの厚みは100μm以下であり、粘着層の厚みは40μm以下である。よって、凹凸構造の高さを30μm以下とすることでさらに確実に、プリント回路基板の接着層が前記切欠き部の凹凸構造の表面の全体と接触するようにできる。その結果、切欠き部とプリント回路基板との間の粘着力または接着力をより強くすることができる。
前記第1指向性変換パターンは、前記導光板の幅方向に沿って稜線と谷線を交互に繰り返すように構成されるようにしてもよい。これによれば、導光板を成形するための成形型を加工する際に、前記第1指向性変換パターンと、前記凹凸構造とを同じバイトで連続して加工することが可能であり、導光板の生産性をより向上させることが可能である。また、本発明において、前記凹凸構造と、前記第1指向性変換パターンにおける稜線が一致するようにすれば、導光板を成形するための成形型を加工する際に、前記第1指向性変換パターンと、前記凹凸構造とをより確実に連続して加工することが可能であり、導光板の生産性をより向上させることが可能である。
前記傾斜部の表面である傾斜面より傾斜角が緩やかな第二傾斜面を有する終端部が設けられ、
前記終端部の第二傾斜面には、前記傾斜部によって導かれた光を前記導光板の幅方向に分散させることで前記光出射面から出射される光の光量を均一化する第2指向性変換パターンが設けられ、
前記第2指向性変換パターンは、前記導光板の幅方向に沿って稜線と谷線を交互に繰り返すように構成されるようにしてもよい。
これによれば、導光板を成形するための成形型を加工する際に、前記第1指向性変換パターンと、前記第2指向性変換パターンと、前記凹凸構造とを同じバイトで連続して加工することが可能であり、導光板の生産性をより顕著に向上させることが可能である。また、本発明において、前記凹凸構造、前記第1指向性変換パターン及び、前記第2指向性変換パターンにおける稜線が一致するようにすれば、導光板を成形するための成形型を加工する際に、前記第1指向性変換パターンと、前記凹凸構造とをより確実に連続して加工することが可能であり、導光板の生産性をより向上させることが可能である。
(液晶表示装置の構成)
図1は、本実施例に係る表示装置の一例としての液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。図1に示すように、本実施例に係る液晶表示装置は、バックライトとして配置される面光源装置1と、面光源装置1から出射される光を受ける液晶パネル2とを備える。液晶パネル2は、ガラス板に挟まれて封入された液晶に電圧をかけて光の透過率を増減等させることで、像を表示する表示パネルである。なお、以下の実施例においても、液晶表示装置は同様に構成される。また、以下の記載では、図1の面光源装置1における、液晶パネル2側を上側とし、その反対側を下側として実施例を説明することがある。
図2は、本実施形態に係る面光源装置1の構成を例示する斜視図である。本実施例における面光源装置1は、導光板10、複数設けられた光源11、フレキシブルプリント基板(以下、「FPC」とも表記する)12、フレーム13、及び固定部材14を備える。また、面光源装置1は、導光板10の下面側に配置される反射シート15を備える。また、面光源装置1は、導光板10の上面側に順に積層される拡散シート16、プリズムシート17a、17b、及び遮光シート18を備える。
け、表面に保護用の絶縁性フィルムであるカバーレイを接着させて構成される配線基板である。FPC12には、複数の光源11が一定の間隔で一列に実装される。
、より多くの光源11を搭載させ、輝度を高くする要求が高まっている。この要求に答えると、図5に示すように、光源11と隣の光源11との間のピッチが短くなり、固定部材接触面10hの左右方向の幅が狭くなる。このことで、固定部材14と固定部材接触面10hの接触面積が減少し、FPC12を固定するための十分な粘着力または接着力が得られない場合があった。
な固定部材14を用いることを想定した場合には、凹凸形状の高さを、例えば30μm以
下とすれば、良好に接触面積を増加させることが可能となる。
形、矩形あるいは台形としてもよい。また、凹凸溝の断面は溝中心に対して左右対称でなくてもよく、例えば左右非対称なV溝としてもよい。また、図示しないが、凹凸接触面10jにおける凹凸形状は、導光板10の左右方向あるいは別方向に沿って設けられた凹凸溝としてもよい。さらに、凹凸溝でなくてもよく、離散した突起あるいは窪みが分散する形状や、粗し面形状であってもよい。
次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例においては、導光板の傾斜部には、光入射面から入射した光源からの光の指向性を制御するためのパターンが設けられ、凹凸接触面にも同様のパターンが凹凸溝として設けられる例について説明する。
ここで、傾斜部10fにおける第1指向性変換パターンの断面形状について詳しく説明する。図10は、導光板10を後側(光源11の背後)から見た図である。また、図10に示すように、本実施例における傾斜部10fの第1指向性変換パターン20の断面形状は、導光板10の前後方向に沿ったV溝である。そして、V溝のパターンは左右対称な形状を有するものではなく、非対称な断面形状を有する領域を少なくとも一部に有する。ここで、一点鎖線で示すのは、光源11の発光中心を通過し、かつ、導光板10の光入射面10e及び光出射面10dに垂直な平面である。
図12は、複数のV溝からなる第1指向性変換パターン20における頂点の開き角W(隣り合うV溝の側面がなす角度)と導光効率との関係を示す図グラフである。図12の縦軸は、導光板の導光効率を、左右対称な同一のパターン素子を配列した場合を100%として表したものである。図12によれば、開き角Wが約120°の場合に最も導光効率が高く、開き角Wが57°≦W≦145°の範囲であれば、従来の場合よりも導光効率が向上することがわかる。よって、第1指向性変換パターン20における頂点の開き角Wは1
20°に近い値とすることが望ましい。
次に、第1指向性変換パターン20の平面視における形態のバリエーションについて説明する。図13(A)〜(C)及び、図14(A)〜(C)は、第1指向性変換パターン20及び凹凸接触面10jの種々の態様を示す概略平面図である。第1指向性変換パターン20は、導光板10の上から見た場合に、図に示すような種々の態様に形成することができる。図13(A)に示す態様では、傾斜部10fの傾斜面の途中から傾斜部10fの下端、すなわち、傾斜部10fと光出射面10dの境界部分まで第1指向性変換パターン20が形成されている。そして、凹凸接触面10jは、主に、傾斜部10fのうち第1指向性変換パターン20が形成されていない領域の左右両端に形成されている。
次に、本発明の実施例3について説明する。本実施例においては、実施例2と同じく傾斜部には第1指向性変換パターンが設けられるとともに、凹凸接触面には第1指向性変換パターンの同様の凹凸溝が設けられている。そして、第1指向性変換パターンが設けられた傾斜部と光出射面との間に、傾斜部とは傾斜角が異なり第2指向性変換パターンが形成された終端部がさらに設けられている。
上記において、終端部10kの傾斜角θkは1.5°としたが、終端部10kの傾斜角
θkは必ずしも1.5°である必要はない。以下に、終端部10kの傾斜角θkの条件について説明する。図17(A)には、傾斜部10fの傾斜角θf及び、終端部10kの傾斜角θkについて示すとともに、図17(B)には、終端部10kの傾斜角θkと、HotSpot量の関係を表すグラフを示す。図17(B)における横軸はθk、縦軸はHotSpot量である。
HotSpot量=表示領域の光源側端部における明部の光量÷暗部の光量・・(1)
W0=(表示領域までの距離×tan(arcsin(1÷導光板の屈折率n))+光源発光幅/2)・・・・(2)
により定められる。ただし、光源11のピッチの方が小さい場合は光源11のピッチとされる。表示領域までの距離=2.5mm、光源11の幅=2mm、導光板の屈折率n=1.59(ポリカーボネート)の場合、評価幅W0≦±3mmとなる。
(1)終端部の平均傾斜角<傾斜部の最大傾斜角
(2)終端部の平均傾斜角<3.5°
(3)終端部の高さHk<(傾斜部と終端部の合計高さHfk)/3
の条件を満たすことで、HotSpot量を充分に小さい値に抑えることが可能であることが分かった。傾斜部10f及び、終端部10kの寸法関係は、上記(1)〜(3)の条件を満たすように決定されることが望ましい。
次に、終端部10kにおける第2指向性変換パターン22の断面形状について説明する。図19に示すように、本実施例の終端部10kにおける第2指向性変換パターン22は、導光板10の前後方向に沿ったV溝である。そして、V溝の断面形状は溝中心に対して左右対称な形状を有するのではなく、溝中心に対して左右非対称な断面形状を有する領域が少なくとも一部に存在する。図19において一点鎖線で示すのは、光源11の発光中心を通過し、かつ、導光板10の光入射面10e及び光出射面10dに垂直な平面である。
ここで、上記においては、図20(A)に示したように、法線Nが光源中心側へ傾いているパターン斜面22bの横幅D2が、法線Nが光源中心と反対側へ傾いているパターン斜面22aの横幅D1よりも大きくすることで第2指向性変換パターンを溝中心に対して左右非対称にする。このことにより、終端部10kを通過する光をより効率的に左右方向に分散させ、光出射面10dにおける光量分布を均一化できることを説明した。
抑えられることが分かる。また、開き角Wが135°の場合に、HotSpot量は最小値を示すことが分かる。
第2指向性変換パターン22では、光源中心の左側の領域と右側の領域において、各パターン溝の断面形状を光源中心からの距離に応じて変化させてもよい。図22は、光源中心からの距離によってパターン溝の断面形状が変化する第2指向性変換パターン22を示している。
図23には、第2指向性変換パターン22のパターン溝の断面の様々なバリエーションについて示す。パターン溝の断面としては、V型の他、例えば、先端Rを有する曲線あるいは波型、V溝の斜面を途中でさらに屈曲させた多角形としてもよい。また、光源中心に対して、パターン斜面22aとパターン斜面22bの間の開き角Wを一定にしながら、光源中心から離れるに従って、パターン斜面22aとパターン斜面22bとが光源中心とは反対の方向に傾いていくような形状であっても構わない。
次に、複数の光源11を備えた場合に、終端部10kが形成される領域の条件について説明する。図24は、導光板10の光入射面10eに対向させて複数個の光源11を配置した場合の光源11及び導光板10について示す図である。この場合は、光源11と光源11の中間を境界として、光源11のピッチPと同じ周期で、第1指向性変換パターン2
0及び第2指向性変換パターン22が周期的に形成されている。たとえば、光源32のピッチが前述のように4.7mmの場合には、第1指向性変換パターン20及び第2指向性変換パターン22の周期も4.7mmとなる。
Y=arcsine(1/n)・・・(3)
と表される。ただし、nは、導光板10の屈折率である。よって、光導入部10b内における光の広がりは、光源中心を中心として左右にYの範囲となる。
g=S・tanY≒S・Y=S・arcsine(1/n)・・・(4)
となる。光源中心からYの方向へ導光された光が隣の領域に入らないためには、この横方向広がりgが光源11のピッチPの1/2よりも小さければよいので、
g ≦ P/2・・・・(5)
となる。
S ≦ P/〔2・arcsine(1/n)〕・・・・(6)
となる。
m以下であればよいこととなる。
図25には、本実施例における傾斜部10fの第1指向性変換パターン20及び、終端部10kの第2指向性変換パターン22の関係について示す。図25から分かるように、本実施例では、第1指向性変換パターン20のパターン溝と、第2指向性変換パターン22のパターン溝の稜線は一致している。また、凹凸接触面10jにおける凹凸溝の稜線も、第1指向性変換パターン20及び第2指向性変換パターン22のパターン溝の稜線と一致している。こうすることにより、導光板10を成形するための成形型を加工する際に、凹凸接触面10jにおける凹凸溝と、第1指向性変換パターン20のパターン溝と、第2指向性変換パターン22のパターン溝とを一度に連続して加工することができる。その結果、導光板10の生産性を向上させることが可能となる。
図26には、導光板10の光出射面10dの表面形状のバリエーションについて示す。光出射面10dの表面形状としては、例えば、図26(A)に示すようなレンチキュラー形状、図26(B)に示すような鏡面形状、図26(C)に示すような研磨目形状を採用しても構わない。ここで、レンチキュラー形状とは、導光板10の前後方向に沿って形成された蒲鉾型のレンズを複数並べて形成したものである。鏡面とは可能な限り凹凸を排除したものである。また、研磨目は、表面の研削加工による微細な加工痕が導光板10の前後方向に沿って形成されている表面状態である。
図27には、本実施例における導光板10の光入射面の上端10g、傾斜部10f、終端部10kの構成及び、第1指向性変換パターン20、第2指向性変換パターン22の傾斜態様のバリエーションについて示す。図27において、太実線で示す部分は表面が鏡面である領域、太点線で示す部分は第1指向性変換パターン20が形成されている領域、太破線で示す部分は第2指向性変換パターン22が形成されている領域である。また、矢印が施されている箇所は屈曲点が形成された部分である。
には、第2指向性変換パターンが形成されている。
上記の実施例で説明した面光源装置1を、バックライトとして図1で示した液晶表示装置に応用すれば、導光効率が高く高輝度で、光量分布が均一で視認性が良好で、且つ、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。
10・・・導光板
10a・・・本体部
10b・・・光導入部
10d・・・光出射面
10e・・・光入射面
10f・・・傾斜部
10g・・・光入射面の上端
10h・・・固定部材接触面
10j・・・凹凸接触面
10k・・・終端部
11・・・光源
12・・・フレキシブルプリント基板
13・・・フレーム
13a・・・突出部
16・・・拡散シート
17a、17b・・・プリズムシート
18・・・遮光シート
20・・・第1指向性変換パターン
22・・・第2指向性変換パターン
Claims (11)
- プリント回路基板と、
前記プリント回路基板に実装される光源と、
前記光源から発光された光が光入射面から導入され、該導入された光を光出射面に導き面状に出射する導光板と、を備えた面光源装置であって、
前記導光板には、前記光入射面と前記光出射面との間に配置され前記光入射面側から前記光出射面側に向かうほど厚みが減少する傾斜部が設けられており、
前記傾斜部の表面である傾斜面には、前記光入射面と交差する面を有する切欠き部が形成され、
前記光源は、前記プリント回路基板が前記傾斜部の前記切欠き部に貼付けられることで、前記光入射面に対向するように配置され、
前記切欠き部の前記光入射面と垂直な面には、前記プリント回路基板上に設けられた粘着層との接触面積を増加させる凹凸構造が形成され、
前記凹凸構造は、前記光入射面に垂直な方向に延びるように形成された複数の溝からなる溝構造であることを特徴とする面光源装置。 - 前記凹凸構造の高さは、前記粘着層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。
- 前記凹凸構造の高さは30μm以下であることを特徴とする請求項2に記載の面光源装
置。 - 前記溝構造における溝は、前記光入射面に平行な方向の断面がV字型のV溝であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の面光源装置。
- 前記溝は、前記光入射面に平行な方向の断面が溝中心に対して左右非対称になるよう形成されたことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の面光源装置。
- 前記傾斜部の表面である傾斜面には、前記光入射面から入射された光の前記導光板の厚み方向における指向性広がりを該導光板の面方向と平行な方向に向けて傾いた指向特性に変換させる第1指向性変換パターンが設けられ、
前記第1指向性変換パターンは、前記導光板の幅方向に沿って稜線と谷線を交互に繰り返すように構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の面光源装置。 - 前記凹凸構造と、前記第1指向性変換パターンにおける稜線が一致することを特徴とする請求項6に記載の面光源装置。
- 前記導光板における前記傾斜部と前記光出射面の間には、
前記傾斜部の表面である傾斜面より傾斜角が緩やかな第二傾斜面を有する終端部が設けられ、
前記終端部の第二傾斜面には、前記傾斜部によって導かれた光を前記導光板の幅方向に分散させることで前記光出射面から出射される光の光量を均一化する第2指向性変換パターンが設けられ、
前記第2指向性変換パターンは、前記導光板の幅方向に沿って稜線と谷線を交互に繰り返すように構成されていることを特徴とする請求項6または7に記載の面光源装置。 - 前記凹凸構造、前記第1指向性変換パターン及び、前記第2指向性変換パターンにおける稜線が一致することを特徴とする請求項8に記載の面光源装置。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射される光を受ける液晶パネルと、
を備えることを特徴とする表示装置。 - 請求項10に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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