JPH10199321A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面光源装置の組み立て性を改善し、さらに面
光源装置の輝度分布の均一化と高輝度化を図る。 【解決手段】 導光板２２内にＬＥＤ等からなる点光源
２６を一体成形する。点光源２６は白色樹脂からなる外
装部材２７で覆い、点光源２６の前面のみを外装部材２
７から露出させる。点光源２６の前方において、導光板
２２に貫通孔３１を開口し、貫通孔３１によって形成さ
れた空気層３２を点光源２６の前方に対向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面光源装置に関す
る。具体的にいうと、本発明は液晶表示装置や照明装置
などに用いられる面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例の面光源装置１を図１の分解斜視
図及び図２の断面図により示す。面光源装置１は、光を
閉じ込めるための導光板２と発光部３と反射板４とから
構成されている。導光板２はポリカーボネイト樹脂やメ
タクリル樹脂等の透明で屈折率の大きな樹脂により成形
されており、導光板２の下面には凹凸加工や拡散反射イ
ンクのドット印刷等によって拡散パターン５が形成され
ている。発光部３は、回路基板６上に複数の発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）等のいわゆる点光源７を実装したもので
あって、導光板２の側面（光入射面８）に対向してい
る。反射板４は、反射率の高い例えば白色樹脂シートに
よって形成されており、両面テープ９によって両側部を
導光板２の下面に貼り付けられている。

【０００３】しかして、図２に示すように、発光部３か
ら出射されて光入射面８から導光板２の内部に導かれた
光ｆは、導光板２内部で全反射することによって導光板
２内部に閉じ込められる。導光板２内部の光ｆは拡散パ
ターン５に入射すると拡散反射され、光出射面１０へ向
けて全反射の臨界角よりも小さな角度で反射された光ｆ
が光出射面１０から外部へ取り出される。また、導光板
２下面の拡散パターン５の存在しない箇所を透過した光
ｆは、反射板４によって反射されて再び導光板２内部へ
戻るので、導光板２下面からの光量損失を防止される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】点光源を用いた上記の
ような面光源装置１は、低消費電力化のため、点光源７
で疑似的に線状光源化を図ったものであった。すなわ
ち、点光源７を一列に配列することによって冷陰極線管
のような線状光源を模したものである。従って、より低
消費電力化を図るためには、点光源の数を減らして、好
ましくは１つの点光源により高輝度で輝度ばらつきの少
ない面光源装置を得ることが望まれる。

【０００５】しかしながら、１つの点光源７で面光源装
置１を光らせようとすると、図３に示すように、導光板
２の光入射面側の隅部分１１（図３で斜線を施した領
域）が暗くなり、均一な輝度分布を得ることができなか
った。さらに、点光源７と導光板２との結合効率が低く
なって、面光源装置１の輝度が低かった。

【０００６】また、従来の面光源装置１では、導光板２
の光入射面側に発光部３を取り付けていたので、面光源
装置１の組み立てに手間が掛かっていた。

【０００７】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、導光板の寸
法に比較して小さな光源を用いた面光源装置において、
光入射面側の隅部分が暗くなるのを防止して輝度分布の
均一化を図ることにある。また、その面光源装置の高輝
度化を図ることにある。さらには、面光源装置の組み立
て性を良好にすることにある。

【０００８】

【発明の開示】請求項１に記載の面光源装置は、光源か
ら出た光を導光板に閉じ込めて導光板の光出射面から外
部へ取り出す面光源装置において、導光板の寸法に比較
して小さな光源を導光板と一体成形し、当該光源の前方
で導光板に空気層を形成したことを特徴としている。

【０００９】本発明の面光源装置にあっては、光源を導
光板と一体成形しているので、成形された導光板と光源
とを組み立てる手間がいらず、面光源装置の組み立て性
を簡略化することができる。

【００１０】また、光源が導光板に一体成形されている
ので、光源から出た光を効率良く導光板に導入すること
ができ、光源と導光板との結合効率を向上させて面光源
装置を高輝度化することができる。

【００１１】さらに、面光源の前方に空気層が形成され
ているので、光源から出た光は、導光板と空気層との界
面で全反射したり屈折したりすることにより、導光板内
部で拡散され、導光板の全体に広がる。特に、導光板と
空気層との界面で光が後方へ全反射されるので、導光板
の隅部分にも光が到達し、隅部分が暗くなるのが防止さ
れる。従って、導光板に比較して小さな光源を用いる場
合にも、面光源装置の輝度分布を均一化することができ
る。

【００１２】請求項２に記載の実施態様は、請求項１記
載の面光源装置において、前記光源は、前面からのみ光
を出射するものであることを特徴している。

【００１３】請求項２に記載の実施態様にあっては、光
源の前面からのみ光が出射されるので、光源から出射さ
れた光をすべて空気層との界面に向けて出射させること
ができ、導光板内に拡散させることができる。

【００１４】請求項３に記載の実施態様は、請求項１記
載の面光源装置において、導光板の、前記光源が設けら
れている部分の周囲を反射板によって囲んでいることを
特徴としている。

【００１５】この実施態様にあっては、光源の周囲を反
射板によって囲んでいるので、空気層との界面以外の方
向へ向けて光源から出射された光は、反射板によって反
射され、空気層との界面に集められる。そして、空気層
との界面で拡散される。

【００１６】請求項４に記載の実施態様は、請求項３記
載の面光源装置において、導光板の、前記光源が設けら
れている部分において、導光板の光出射面及びその反対
側の面に前記反射板を接着剤により接着したことを特徴
としている。

【００１７】この実施態様にあっては、光源の光出射面
側及びその反対面側において反射板を接着剤で接着して
いるので、光源から光出射面側やその反対側の面に向け
て出射された光は、接着剤との界面で乱反射され、空気
層との界面に向けて出射される。

【００１８】請求項５に記載の実施態様は、請求項３記
載の面光源装置において、導光板の、前記光源が設けら
れている部分において、導光板の光出射面及びその反対
側の面に光を拡散させるための加工を施したことを特徴
としている。

【００１９】この実施態様にあっては、光源の光出射面
側及びその反対面側に光を拡散させるための加工を施し
ているので、光源から光出射面側やその反対側の面に向
けて出射された光は、光散乱のための加工面で乱反射さ
れ、空気層との界面に向けて出射される。

【００２０】請求項６に記載の実施態様は、請求項１記
載の面光源装置において、前記空気層との界面におい
て、導光板に光学的パターンを形成したことを特徴とし
ている。

【００２１】この実施態様にあっては、空気層に光学的
パターンを形成しているので、空気層により光源からの
光を広い範囲に散乱させる効果を高めることができ、輝
度分布を均一化する効果を高くできる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図４は本発明の一実施形態による
面光源装置２１を示す斜視図、図５はその一部破断した
拡大断面図である。屈折率の大きな透明樹脂材料によっ
て形成されている導光板２２の上面が光出射面２３とな
っており、下面には凹凸加工や拡散反射インクのドット
印刷等によって拡散パターン（図示せず）が形成されて
いる。この導光板２２の下面には、表面反射率の高い材
料、例えば硬質もしくは比較的軟質の白色プラスチック
シートによって形成された反射板２５が設けられてい
る。

【００２３】図５に示すように、点光源２６は、前面の
み露出するように外面を白色樹脂等の表面反射率の高い
材質からなる外装部材２７により覆った状態で導光板２
２内部に一体成形されている。点光源２６は、導光板２
２に比べて小さな光源であって、リード２８に実装され
た発光ダイオード（ＬＥＤ）チップのような発光素子チ
ップ２９を透明樹脂３０でモールドしたものである。あ
るいは、点光源２６としては、豆電球などを用いてもよ
い。導光板２２の端部に埋め込まれた点光源２６は、前
面だけが外装部材２７から露出しており、点光源２６の
前方には、点光源２６と近接させて導光板２２に貫通孔
３１を開口し、貫通孔３１によって点光源２６の前面と
対向するように空気層３２を形成している。

【００２４】このように点光源２６は、導光板２２の成
形時に一体成形されているので、点光源２６と導光板２
２との組み立て作業が必要なく、組み立てが簡単にな
る。

【００２５】しかして、点光源２６から背面方向や側面
方向などに向けて出射された光ｆは、透明樹脂３０と外
装部材２７との界面で１回ないし複数回反射され、外装
部材２７から露出している前面から直接導光板２２内に
出射される。よって、点光源２６から出た光ｆは効率良
く導光板２２内に導入され、面光源装置２１を高輝度化
することができる。

【００２６】こうして点光源２６の前面から導光板２２
内へ出射された光ｆは、図６に示すように導光板２２と
空気層３２との界面で全反射したり、屈折したりするこ
とにより導光板２２の各方位全体に散乱される。特に、
導光板２２の隅部分にも光が効率よく到達する。また、
光源から近い領域と遠い領域とでは、拡散パターンによ
って輝度が均一になるように調整される。この結果、面
光源装置２１全体で均一な輝度分布を得ることができ
る。

【００２７】（第２の実施形態）図７は本発明の別な実
施形態による面光源装置３３を示す一部破断した断面図
である。この面光源装置３３にあっては、貫通孔３１で
なく、導光板２２に設けた凹部３４によって点光源２６
の前方に空気層３２を形成している。但し、凹部３４は
少なくとも点光源２６の前面に対向するだけの深さを必
要とする。

【００２８】（第３の実施形態）図８は本発明のさらに
別な実施形態による面光源装置３５を示す一部破断した
断面図である。この面光源装置３５にあっては、反射板
２５を導光板２２の下面から端面及び上面へと延出し、
反射板２５によって空気層３２の上面を覆うようにして
いる。空気層３２の上面が開放されていると、図８に２
点鎖線で示したように、点光源２６から出射した光ｆが
空気層３２の上面から外部へ漏れる恐れがある。これに
対し、この実施形態では、空気層３２の上面に向かった
光ｆは反射板２５により反射され、再び導光板２２に結
合される。従って、面光源装置３５の光結合効率の低下
を防止し、面光源装置３５の輝度を向上させることがで
きる。

【００２９】（第４の実施形態）図９は本発明のさらに
別な実施形態による面光源装置３６を示す一部破断した
断面図である。この面光源装置３６にあっては、外装部
材２７によって覆われていない点光源２６を直接導光板
２２内に一体成形している。一方、反射板２５によって
導光板２２の端面及び光出射面２３の端部（少なくとも
点光源２６の上方、好ましくは空気層３２の上方まで）
を覆っている。従って、点光源２６から導光板２２へは
全方位にわたって光が出射されるが、点光源２６から背
面方向や上下方向などへ出射された光ｆは反射板２５に
よって１回もしくは複数回反射され、点光源２６の前面
方向から空気層３２との界面に達する。そして、空気層
３２との界面で全反射や屈折することにより導光板２２
全体に散乱される。

【００３０】従って、この面光源装置にあっても、点光
源２６から出射された光を高い効率で導光板２２に結合
させて高輝度化を図ると共に空気層３２との界面で光を
散らばらせて輝度分布を均一化することができる。

【００３１】（第５の実施形態）図１０は本発明のさら
に別な実施形態による面光源装置３７を示す一部破断し
た断面図である。この面光源装置３７にあっては、点光
源２６の上方及び下方において反射板２５を導光板２２
に接着剤３８で接着している。図９の実施形態では、点
光源２６の光が反射板２５及び空気層３２の界面で何度
も全反射を繰り返して閉じ込められる恐れがあるが、こ
の実施形態では、接着剤３８で光を拡散反射させること
により、点光源２６の光を速やかに前面側に集めて空気
層３２を透過させることができる。

【００３２】（第６の実施形態）図１１は本発明のさら
に別な実施形態による面光源装置３９を示す一部破断し
た断面図である。この面光源装置３９にあっては、点光
源２６の上方及び下方において導光板２２の表面にしぼ
加工等の光を散乱させるための加工４０を施している。
従って、この実施形態でも、しぼ加工等の加工４０によ
って光を拡散反射することにより、点光源２６の光を速
やかに前面側に集めて空気層３２を透過させることがで
きる。

【００３３】なお、図示しないが、点光源２６の光が点
光源２６の領域に閉じ込められるのを防止するために
は、点光源２６背後における導光板２２の断面形状を異
形、例えば垂直平面を屈曲面や湾曲面にしてもよい。

【００３４】（第７の実施形態）図１２は本発明のさら
に別な実施形態による面光源装置４１を示す平面図であ
る。この面光源装置４１にあっては、空気層３２を形成
するための貫通孔３１の内面にプリズムアレイやレンズ
アレイ等の光学的パターン４２を形成している。しかし
て、この光学的パターン４２によって点光源２６からの
光を散乱させる効果を高くすることができるので、面光
源装置４１の輝度分布をより均一化することができる。

【００３５】（照明装置）図１３は本発明にかかる面光
源装置を利用した照明装置７１を示す斜視図である。こ
の照明装置７１においては、光量を大きくして輝度を高
くするため、４つの点光源２６を用いている。この照明
装置７１は室内照明用や自動車のテールランプなどに用
いられるものである。

【００３６】（液晶表示装置）図１４は本発明にかかる
面光源装置８０を用いた液晶表示装置８１を示す分解斜
視図である。この面光源装置８０にあっては、導光板２
２に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の点光源２６
が一体成形されている。面光源装置８０の前面には、拡
散反射シート８２が配置され、その前面に液晶表示パネ
ル８３が配設されている。液晶表示パネル８３は、透明
電極やＴＦＴ、カラーフィルタ、ブラックマトリクス等
を形成された２枚の液晶基板（ガラス基板、フィルム基
板）８４，８５間に液晶材料を封止し、液晶基板８４，
８５の両外面に偏光板８６を配設したものである。

【００３７】このような液晶表示装置８１によれば、表
示面の輝度分布が均一にすることができ、液晶表示装置
８１の高品質化を図ることができる。

【００３８】（液晶表示装置を備えた電子装置）本発明
にかかる液晶表示装置は、携帯電話や弱電力無線機のよ
うな無線情報伝達装置、携帯用パソコン、電子手帳や電
卓のような情報処理装置などに用いるのに好ましい。図
１５は本発明にかかる例えば図１４に示したような液晶
表示装置８１をディスプレイ用に備えた携帯電話８９を
示す斜視図、図１６はその機能ブロック図である。携帯
電話８９の正面にはダイアル入力用のテンキー等のボタ
ンスイッチ９０を備え、その上方に液晶表示装置８１が
配設され、上面にアンテナ９１が設けられている。しか
して、ボタンスイッチ９０からダイアル等を入力する
と、入力されたダイアル情報等が送信回路９２を通じて
アンテナ９１から電話会社の基地局へ送信される。一
方、入力されたダイアル情報等は液晶駆動回路９３へ送
られ、液晶表示装置８１が液晶駆動回路９３により駆動
されてダイアル情報等が液晶表示装置８１に表示され
る。

【００３９】また、図１７は本発明にかかる例えば図１
４に示したような液晶表示装置８１をディスプレイ用に
備えた電子手帳９４を示す斜視図、図１８はその機能ブ
ロック図である。電子手帳９４は、カバー９５を開く
と、キー入力部９６と液晶表示装置８１を備えており、
内部には液晶駆動回路９３や演算処理回路９７等が設け
られている。しかして、例えばキー入力部９６からテン
キーやカナキー等を入力すると、入力情報が液晶駆動回
路９３に送られて液晶表示装置８１に表示される。つい
で、演算キー等の制御キーを押すと、演算処理回路９７
で所定の処理や演算が実行され、その結果が液晶駆動回
路９３に送られて液晶表示装置８１に表示される。

【図面の簡単な説明】

【図１】点光源を用いた従来の面光源装置を示す分解斜
視図である。

【図２】同上の面光源装置の断面図である。

【図３】同上の面光源装置における輝度分布のばらつき
を示す平面図である。

【図４】本発明の一実施形態による面光源装置を示す斜
視図である。

【図５】同上の面光源装置の一部破断した拡大断面図で
ある。

【図６】同上の面光源装置における空気層の作用説明図
である。

【図７】本発明の別な実施形態による面光源装置を示す
一部破断した断面図である。

【図８】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置
を示す一部破断した断面図である。

【図９】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置
を示す一部破断した断面図である。

【図１０】本発明のさらに別な実施形態による面光源装
置を示す一部破断した断面図である。

【図１１】本発明のさらに別な実施形態による面光源装
置を示す一部破断した断面図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施形態による面光源装
置を示す平面図である。

【図１３】本発明の面光源装置を用いた照明装置の斜視
図である。

【図１４】本発明の面光源装置を用いた液晶表示装置の
分解斜視図である。

【図１５】本発明にかかる液晶表示装置をディスプレイ
用に備えた携帯電話を示す斜視図である。

【図１６】同上の携帯電話において液晶表示装置を駆動
するための構成を示すブロック図である。

【図１７】本発明にかかる液晶表示装置をディスプレイ
用に備えた電子手帳を示す斜視図である。

【図１８】同上の電子手帳において液晶表示装置を駆動
するための構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

２２ 導光板 ２３ 光出射面 ２５ 反射板 ２６ 点光源 ３１ 貫通孔 ３２ 空気層 ３４ 凹部 ３８ 接着剤 ４０ 光を散乱させるための加工 ４２ 光学的パターン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出た光を導光板に閉じ込めて導
   光板の光出射面から外部へ取り出す面光源装置におい
   て、 導光板の寸法に比較して小さな光源を導光板と一体成形
   し、当該光源の前方で導光板に空気層を形成したことを
   特徴とする面光源装置。
2. 【請求項２】 前記光源は、前面からのみ光を出射する
   ものであることを特徴とする、請求項１に記載の面光源
   装置。
3. 【請求項３】 導光板の、前記光源が設けられている部
   分の周囲を反射板によって囲んでいることを特徴とす
   る、請求項１に記載の面光源装置。
4. 【請求項４】 導光板の、前記光源が設けられている部
   分において、導光板の光出射面及びその反対側の面に前
   記反射板を接着剤により接着したことを特徴とする、請
   求項１に記載の面光源装置。
5. 【請求項５】 導光板の、前記光源が設けられている部
   分において、導光板の光出射面及びその反対側の面に光
   を拡散させるための加工を施したことを特徴とする、請
   求項１に記載の面光源装置。
6. 【請求項６】 前記空気層との界面において、導光板に
   光学的パターンを形成したことを特徴とする、請求項１
   に記載の面光源装置。