JP6837331B2 - 面光源装置、表示装置および面光源装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(液晶表示装置)
図1は、本実施の形態1における面光源装置200の構成およびその面光源装置200を含む液晶表示装置100の構成を概略的に示す断面図である。液晶表示装置100は、透過型の液晶パネル1および面光源装置200を備える。また、液晶表示装置100は、液晶パネル1と面光源装置200との間に、光学シート2と光学シート3とをさらに備える。また、拡散板4が、面光源装置200の光出射面に配置される。つまり、拡散板4は、面光源装置200の開口部53に設けられる。+z軸方向から−z軸方向にかけて、液晶パネル1、光学シート2、光学シート3、拡散板4、面光源装置200が順に配置される。液晶パネル1は、光学シート2および光学シート3を介して面光源装置200と対向する裏面1bを有する。また、液晶パネル1は、裏面1bの反対側に表示面1aを有する。裏面1bは、液晶パネル1の−z軸方向の面であり、表示面1aは、その+z軸方向の面である。表示面1aは、平面状の矩形形状を有する。つまり、表示面1aはx−y平面に平行な方向に広がる平面を有する。また、その平面を構成するx軸方向の長辺とy軸方向の短辺とは直交する。なお、上記の表示面1aの形状は一例であり、他の形状であってもよい。また、液晶パネル1は液晶層(図示せず)を含み、その液晶層はx−y平面に平行な方向に広がる面状の構造を有する。
面光源装置200は、配光制御素子6、光源7、保持基板8および反射部5を備える。反射部5は、配光制御素子6と光源7とを収容可能に容器形状に形成される。その反射部5は、底面51、側面52および開口部53を含む。また、面光源装置200は筐体10をさらに備える。筐体10は反射部5および保持基板8を保持して収納する部材である。反射部5は筐体10の内壁に沿って配置される。筐体10は、反射部5の形状を反映して、上部つまり液晶パネル1が配置される方向に開口を含む容器形状を有する。筐体10を構成する材料は、例えば、樹脂または金属板である。
本実施の形態1では、保持基板8は、x軸方向に長い外形を有する。つまり、保持基板8は、後述する配光制御素子6の長手の方向および光源7の配列方向に長い外形を有する。また、保持基板8は、平面視において、矩形状の板形状を有する。また、保持基板8は主面81を有する。その主面81は、保持基板8の表面であり、その表面とは、例えば実装面である。保持基板8は、後述する光源7が主面81に実装される実装基板である。保持基板8の主面81は、例えば、白色のレジスト層あるいはレジスト層の上に白色のシルク層を含み、反射面の機能を有する。光源7と配光制御素子6とが配置された保持基板8は、筐体10の底面10aに保持される。筐体10の底面10aに保持される保持基板8の面は、主面81とは反対側に位置する裏面82である。その保持基板8の裏面82とは保持基板8の−z軸方向の面である。保持基板8の裏面82は、光源7にて発生した熱を、保持基板8の主面81を介して筐体10に伝えて放熱する。また、面光源装置200は、例えば、保持基板8と筐体10との間に放熱シートを設けて、その放熱効果を高めても良い。
光源7は、保持基板8の主面81に配置される。本実施の形態1では、面光源装置200は、複数の光源7を備える。図3は、保持基板8の主面81に配置された複数の光源7を示す平面図である。図3は、保持基板8の主面81側に配置される配光制御素子6の図示を省略している。複数の光源7が保持基板8の主面81に、離散的につまり所定の間隔を有して列状に配置される。その配列方向はx軸方向である。
配光制御素子6は、保持基板8の主面81に光源7を覆うように配置される。つまり、配光制御素子6は、光源7の+z軸方向に、光源7を囲うように配置される。本実施の形態1において、配光制御素子6は、複数の光源7が配列される方向すなわちx軸方向に沿って長手を有する光学素子である。例えば、配光制御素子6は、シリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズは、円筒形の屈折面を有するレンズである。シリンドリカルレンズは、第1の方向に曲率を有し、その第1の方向に垂直な第2の方向に曲率を有さない。シリンドリカルレンズから出射する光は、一方向に集光または発散する。例えば凸型のシリンドリカルレンズに平行に光が入射すると、その光は線状に集光する。この集光した線を焦線という。本実施の形態1では、第1の方向は、光源7が配列される方向とは直交する方向、つまりy軸方向である。第2の方向は、光源7が配列される方向に平行な方向、つまりx軸方向である。
図1に示すように、面光源装置200は反射部5を備える。反射部5は、保持基板8に保持された光源7と配光制御素子6とを収容可能な容器形状を有する。図4は、面光源装置200が備える反射部5の平面図である。なお図4は拡散板4の図示を省略している。反射部5は、図4に示すように、x−y平面に平行な1つの底面51及びその底面51に接続する4つの側面52(側面52a、52b、52c、52d)を含む。このように反射部5は5つの面を備える。図1に示すように、反射部5の側面52はその底面51と対向する開口部53の外周を囲う。本実施の形態1において、反射部5の底面51は拡散板4の矩形形状よりも小さい矩形形状を有する。また、反射部5の底面51は拡散板4に平行つまり面光源装置200の光出射面に平行に配置される。さらに、反射部5の側面52は、その底面51の外周と拡散板4の外周とを接続する。つまり、4つの側面52は反射部5の底面51の外周から拡散板4の外周に向けて傾斜している。このように、反射部5及び拡散板4は、中空の容器形状を構成する。
図1に示すように、拡散板4は、反射部5の底面51に対面し、かつ、配光制御素子6を覆って配置される。本実施の形態1では、拡散板4は、開口部53を覆うように配置される。拡散板4は、面光源装置200の光出射面に配置される。つまり、拡散板4は、反射部5に対し+z軸方向に配置される。拡散板4は、例えば、薄板形状を有する。または、例えば、拡散板4はシート状である。または、拡散板4は透明基板とその透明基板上に形成された拡散膜とを含む構成であっても良い。
面光源装置200の製造方法は、以下に示す配光制御素子6の製造工程を含む。まず、配光制御素子6を準備する。その配光制御素子6を準備する工程において、配光制御素子6は、例えば押出し成形によって製造される。その配光制御素子6の外形を構成する複数の面のうち少なくとも一面の表面に、粗し処理を施して粗面構造6aが形成される。粗面構造6aが形成される一面は、保持基板8の主面81に当接可能な設置面63とは異なる面である。本実施の形態1においては、光入射面61に粗面構造6aが形成される。
本実施の形態1における面光源装置200の作用および効果を説明する前に、本発明の前提技術を説明する。なお、本前提技術は、粗面構造6aが形成されていない面光源装置を例に示す。図5は、粗面構造6aが形成されていない前提技術に係る面光源装置300が含む光源7の周辺の構成を示す断面図である。図5に示すように、面光源装置300が備える配光制御素子96には粗面構造が形成されていない。一方で、その配光制御素子96における、光入射面61、光出射面62および設置面63の位置は、それぞれ図2に示した面光源装置200が備える配光制御素子6における光入射面61、光出射面62および設置面63と同様である。図5は、光源7から+z軸方向に出射し、y−z平面のみに拡がる一部の光線73aの図示を含む。光線73aは、光軸Cに対して−y軸方向に狭い角度で光源7から出射する光線である。光源7から出射した光線73aは、光入射面61にて屈折し、配光制御素子96内部へ入射する。スネルの法則により、屈折率の小さな媒質から屈折率の大きな媒質に入射する時、光線の屈折角は入射角よりも小さくなる。また、屈折率の大きな媒質から屈折率の小さな媒質に入射する時、光線の屈折角は入射角よりも大きくなる。配光制御素子96がアクリル樹脂製である場合、図5に示すように、光線73aは、光入射面61で−y軸方向に屈折する。光線73aは配光制御素子96の内部を進行し、光出射面62に達する。光線73aは、凸面形状を有する光出射面62によって、光軸Cに対する角度がさらに大きくなる方向つまり−y軸方向に屈折する。
図10は、本実施の形態1における面光源装置200が含む光源7の周辺の構成を示す図である。図10は、光源7から出射する一部の光線73gの図示を含む。面光源装置200は、上記のように、配光制御素子6の光入射面61に粗面構造6aを含む。光源7から出射し、光入射面61の粗面構造6aに入射した光線73gは、粗面構造6aに到達し散乱または回折され、進行方向を変える。ただし、その粗面構造6aによる光線73gの散乱または回折の程度は、光入射面61または光出射面62における光線73gの屈折の程度に比べて小さい。つまり、粗面構造6aにおいて、光線73gはランダムな方向に進行方向が変更されるが、光入射面61または光出射面62における配光制御の効果を消失させる程度の多重散乱や多重回折は起こらない。
以上のように、光出射面62から出射する光線73gは、粗面構造6aがない場合つまり前提技術と比較して、広い範囲を照射する。よって、面状の光の均一性が向上する。また、粗面構造6aは、配光制御素子6の面形状精度および配置精度に許容度を与える。面光源装置200の被照射面における輝度分布が安定する。
実施の形態1の変形例における面光源装置について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成は説明を省略する。
実施の形態2における面光源装置について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成は説明を省略する。図12は、実施の形態2における面光源装置202の光源7の周辺の構成を示す図である。粗面構造6aは、光入射面61の一部領域61aに形成されている。つまり実施の形態2では、配光制御素子6の外形を構成する複数の面のうち少なくとも一面の表面の一部領域61aに粗面構造6aが形成される。
Claims (8)
- 光源と、
前記光源を主面に保持する保持基板と、
前記保持基板の前記主面に当接可能な設置面を含み、前記光源を覆って前記保持基板の前記主面に配置され、前記光源から出射する光線の配光を変更する配光制御素子と、
前記保持基板が配置される位置に対応して形成される開口を含み、前記配光制御素子の前記設置面の一部にて屈折した前記光線を反射する反射部と、を備え、
前記配光制御素子は、前記配光制御素子の外形を構成する複数の面のうち少なくとも一面の表面に形成される粗面構造を含み、
前記粗面構造が形成される前記一面は、前記設置面とは異なる面光源装置。 - 前記配光制御素子は、前記保持基板よりも幅が広く、
前記設置面は、前記保持基板の前記主面の外側にはみ出している部分を有し、
前記反射部の前記開口を形成する輪郭部は、前記設置面が前記保持基板の前記主面の外側にはみ出している前記部分の下方に位置する、請求項1に記載の面光源装置。 - 前記設置面とは異なる前記複数の面は、前記光源を覆って位置しかつ前記光源から出射する前記光線が入射する光入射面と、前記光入射面より入射した前記光線が出射する光出射面とを含み、
前記粗面構造が形成される前記一面は、前記光入射面、または、前記光出射面である請求項1または請求項2に記載の面光源装置。 - 前記保持基板の前記主面に列をなして離散的に配置される複数の前記光源をさらに備え、
前記配光制御素子は、前記複数の光源の配列方向に長手を有し、
前記光入射面は、前記複数の光源を覆って前記長手の方向に延在し、かつ、前記長手の方向と直交する面において曲面または平面を含む凹型の形状を有し、
前記光出射面は、前記長手の方向と直交する面において凸型のシリンドリカル面を含み、
前記粗面構造は、前記長手の方向に延在し、かつ、前記光入射面または前記光出射面における前記光線の屈折の程度に比べて前記光線の散乱または回折の程度が小さい微細構造を有する請求項3に記載の面光源装置。 - 前記粗面構造は、前記一面の一部領域に形成される請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の面光源装置。
- 前記粗面構造が形成される前記一面の前記一部領域は、前記一部領域における単位面積当たりの光強度が、前記一部領域とは異なる前記一面の領域における単位面積当たりの光強度よりも高い領域である請求項5に記載の面光源装置。
- 請求項1から請求項6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する面状の光を画像光に変換する表示パネルとを備える表示装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の面光源装置の製造方法であって、
前記配光制御素子を準備する工程と、
前記配光制御素子の前記外形を構成する前記複数の面のうち少なくとも一面の表面に、粗し処理を施して前記粗面構造を形成する工程とを備え、
前記粗面構造が形成される前記一面は、前記保持基板の前記主面に当接可能な設置面とは異なる面光源装置の製造方法。
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