JPWO2013161945A1 - 光源装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

光源装置は、光源と、光源を収容し、光源からの光を出射する開口部を有するパッケージと、開口部に設けられ、開口部から出射される光を減光する減光部と、減光部により減光された光が入射する入射面と、入射面から入射した光を導く導光部と、導光部により導かれた光を出射する出射面と、を有する導光板と、を備える。

Description

本発明は、光源装置及び電子機器に関する。
本願は、2012年4月27日に出願された特願2012−102514号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
携帯電話や、PDA(Personal Digital Assistant)、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯ゲーム機、携帯ミュージックプレーヤーなどのモバイルタイプの電子機器では、各種情報や画像を表示する液晶表示装置が広く採用されており、液晶表示パネルの裏面側からバックライト(光源装置)を用いて表示領域を照明している。このバックライトは、光源からの光を導光板の側面から入射させ、導光板の射出面(例えば上面)から面状の光を射出(出射)させて液晶表示パネルを広く照明する(例えば、特許文献1参照)。
携帯電話等のモバイルタイプの電子機器では、機器自体を大型化せずに各種情報や画像を表示する領域を拡大する必要がある。そのため、表示領域の周囲である、いわゆる額縁部分を狭くすることにより表示領域を拡大している。また、電子機器のデザイン性向上からも額縁部分を狭くすることが求められている。
特開2011−44324号公報
しかしながら、上記のような狭額縁の形態では、額縁部分に光源が配置されるので光源と表示領域とが接近することとなり、表示領域の一部、特に光源に近い領域で光量が過多となって輝度ムラが形成されるといった、表示性能の劣化を生じさせる。
本発明の態様は、輝度ムラの発生を抑えることが可能な光源装置及び電子機器を提供することを目的とする。
本発明の一態様に従えば、光源と、光源を収容し、光源からの光を出射する開口部を有するパッケージと、開口部に設けられ、開口部から出射される光を減光する減光部と、減光部により減光された光が入射する入射面と、入射面から入射した光を導く導光部と、導光部により導かれた光を出射する出射面と、を有する導光板と、を備える光源装置が提供される。
本発明の他の態様に従えば、上記に記載の光源装置を備える電子機器が提供される。
本発明の態様によれば、輝度ムラの発生を抑えることができる。
本発明の第一実施形態に係る光源装置の構成を示す図。 本実施形態に係る光源装置の一部の構成を示す図。 本実施形態に係る光源装置の他の構成を示す図。 本発明の第二実施形態に係る光源装置の一部の構成を示す図。 本発明の第三実施形態に係る電子機器の構成を示す断面図。 本発明に係る光源装置の他の構成を示す図。 本発明に係る光源装置の他の構成を示す図。 本発明に係る光源装置の他の構成を示す図。 本発明に係る光源装置の他の構成を示す図。 本発明に係る光源装置の他の構成を示す図。 本発明に係る光源装置の他の構成を示す図。 本発明に係る光源装置の他の構成を示す図。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材や各部分を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
[第一実施形態]
まず、本発明の第一実施形態を説明する。
図1は、本実施形態に係る光源装置3を説明する斜視図である。図2は、光源装置3の一部の構成を示す断面図である。図1及び図2に示すように、光源装置3は、導光板1及び光源2を有している。この光源装置3は、例えば液晶表示パネルのバックライトなどとして用いることができる。
光源2は、複数の発光装置(発光装置21、発光装置22、発光装置23及び発光装置24)を有している。発光装置21、発光装置22、発光装置23及び発光装置24は、一方向に実質的に等間隔で配置されている。
図2に示すように、発光装置21は、発光体21a(光源)と、発光体21aを収容するパッケージ21bとを有している。発光装置22は、発光体22a(光源)と、発光体22aを収容するパッケージ22bとを有している。発光装置23は、発光体23a(光源)と、発光体23aを収容するパッケージ23bとを有している。発光装置24は、発光体24a(光源)と、発光体24aを収容するパッケージ24bとを有している。
発光体21a〜24aとしては、例えばLED(Light Emitting Diode)が用いられる。LEDとして、白色LEDや、単波長の青色LEDで黄色の蛍光体を励起して白色とする擬似白色LEDが用いられる。ただし、光源2としてLEDに限定するものではなく、冷陰極管など各種発光体を用いてもよい。また、図1に示すような発光装置21〜24の個数や間隔に限定されず、任意に設定できる。
パッケージ21b〜24bには、板状体11(導光部)の側面(入射面)11cへ向けられた開口部21c〜24cが形成されている。発光体21a〜24aから射出(出射)される光は、開口部21c〜24cから側面(入射面)11cへ向けて射出される。
導光板1は、光源2からの光を面状に射出する光学部材である。導光板1は、板状体11を有している。板状体11は、アクリル樹脂やポリカーボネート、その他に各種ガラスなど、可視光域の光を十分透過する材質により平面視矩形に形成されている。板状体11の厚さは、例えば30μm〜500μmである。この数値は一例であって本発明はこれに限定されない。
板状体11は、一側面11cが光源2の発光装置21〜24の配列方向に平行になるように配置されている。このため、板状体11の側面11cと、各発光装置21〜24の開口部21c〜24cとが対向配置された状態となっている。光源2において、開口部21c〜24cから射出された青色光は、板状体11の側面11cから入射される。
したがって、側面11cは、光源2からの光の入射面となる。以下、側面11cを入射面11cと表記する場合がある。
板状体11の表面側(図1での上面側)は、面状の光を射出する射出面11a(出射面)であり、平滑面に形成される。なお、この射出面11aは、光を拡散するために表面処理されてもよい。また、図示しないが、射出面11a全体に拡散シートや微少プリズムを形成した光学シートを貼付してもよい。
このような表面処理または拡散シートの貼付は、射出面11aから射出する光の向きや拡がりを調整する目的だけでなく、射出面11a側から板状体11を見たときに、裏面11bの構造部12の形状(構造部12については後述する)を見えなくする目的で用いられる。
板状体11の裏面11bには、複数の反射面を持つ鋸状の構造部12が形成される。構造部12は、板状体11の入射面11c(側面)から導入された光を射出面11a側に導く。構造部12は、射出面11aから射出する面状の光が均一となるように、入射面11cから離れるにしたがい各反射面の角度や大きさを変えて形成される。
構造部12は、図1に示す構成に限定されない。例えば、構造部12として反射させるもの以外に散乱や回折により光を射出面11aに導くものでもよい。また、鋸状の構造部12に代えて、凸状や凹状のドットを裏面11bに形成してもよい。ドットを用いた構造体は、入射面11cから離れるにしたがいドットの面積を大きくして射出面11aから射出する面状の光が均一となるように構成される。
なお、光源2と導光板1との間は、図1及び図2に示すように空間を形成して配置する他に、両者間に透明樹脂等を充填してもよい。導光板1と光源2との間に透明樹脂等を充填することにより、この透明樹脂等が接着剤として機能し、両者は一体化される。この透明樹脂と、導光板1の板状体11との屈折率を合わせてもよい。
また、図1に示す光源装置3では、導光板1の一側面を入射面11cとしているが、これに限定されず、板状体11の2以上の側面を入射面とし、それぞれに光源2を配置してもよい。
光源2のパッケージ21b〜24bには、開口部21c〜24cから射出された光の一部を集光するレンズ141〜144(集光部)が設けられている。レンズ141〜144としては、例えばポリカーボネートなどの樹脂材料を用いて形成されたシリンドリカルレンズが用いられている。
図2に示すように、レンズ141〜144は、曲面141a〜144aと、平坦面141b〜144bとを有している。レンズ141〜144は、曲面141a〜144aが光源2に向けられるように配置されている。レンズ141〜144の平坦面141b〜144bは、導光板11の入射面11cに貼り付けられている。
レンズ141〜144は、例えば厚さt1が0.4mm程度に形成され、曲率半径が例えば1mm〜3mm程度に形成されている。レンズ141〜144は、光軸C1が導光板1の中心軸C2に対して所定のシフト量t2(例、0.3mm以下)だけ裏面11b側にシフトするように配置されている。
レンズ141〜144は、発光装置21〜24との間が所定距離t3(例、0.2mm程度)の隙間が形成されるように配置されている。また、発光体21aの発光面高さt4は、約0.46mm程度に形成されている。なお、上記の各寸法は一例に過ぎず、上記とは異なる寸法であっても良い。
上記構成において、例えばレンズ141〜144が設けられていない場合、開口部21c〜24cから射出面11a側へ射出される光(図2の破線で示す)により、射出面11aのうち入射面11cに近い部分にそれぞれ光量過多領域P1〜P4が生じる。この光量過多領域P1〜P4は、人間の目で見たときに輝度が高いと認識できる領域である。
したがって、光量過多領域P1〜P4が形成されると、人間の目には輝度ムラとなって認識される。
これに対して、本実施形態では、レンズ141〜144が設けられているため、光源2の開口部21c〜24cから光量過多領域P1〜P4へ向けて射出される光がレンズ141〜144によって板状体11の内側へ曲げられることになる。したがって、射出面11aにおける光量過多領域P1〜P4の発生が抑制され、輝度ムラの発生を抑えることが可能となる。
以上のように、本実施形態によれば、発光体21a〜24aと、発光体21a〜24aを収容し板状体11の入射面11cの方向に向けられ発光体21a〜24aからの光を射出する開口部21c〜24cを有するパッケージ21b〜24bと、開口部21c〜24cに設けられ、開口部21c〜24cから射出される光の光量を調整する光量調整部としてのレンズ141〜144とを備える。
このため、光源2の開口部21c〜24cから光量過多領域P1〜P4へ向けて射出される光がレンズ141〜144によって板状体11の内側へ曲げられる。したがって、射出面11aにおける光量過多領域P1〜P4の発生が抑制される。これにより、輝度ムラの発生を抑えることが可能となる。
本実施形態では、例えば図3に示すように、レンズ141〜144を接着層131〜134に接着させた状態で光源2と導光板1との間に配置させても構わない。
図3に示す構成において、レンズ141〜144は、曲面141a〜144aが導光板1の入射面11cに向けられるように配置されている。レンズ141〜144の平坦面141b〜144bは、光源2側に向けられており、接着層131〜134に貼り付けられている。この構成において、光源2と接着層131〜134とが対向して配置されている。
レンズ141〜144の平坦面141b〜144bと光源2との間隔t3は、例えば0.2mm程度に形成されている。接着層131〜134の厚さt5は、例えば0.1mm程度に形成されている。したがって、図3においては、光源2と接着層131〜134との間に隙間(距離0.1mm程度)が形成された状態が示されている。なお、例えば接着層131〜134が光源2に貼り付けられた構成であっても良い。
この場合であっても、接着層131〜134及びレンズ141〜144が設けられているため、光源2の開口部21c〜24cから光量過多領域P1〜P4へ向けて射出される光がレンズ141〜144によって板状体11の内側へ曲げられる。したがって、射出面11aにおける光量過多領域P1〜P4の発生が抑制され、輝度ムラの発生を抑えることが可能となる。
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図4は、本実施形態に係る光源装置3の一部の構成を示す断面図である。
図4に示すように、パッケージ21b〜24bには、開口部21c〜24cから射出された光の一部を遮光する遮光部41〜44(減光部)が設けられている。遮光部41〜44としては、例えばクロム等の光吸収率の高い金属の薄膜が表面に形成された板状部材などを用いることができる。
遮光部41〜44は、パッケージ21b〜24bのうち上面21d〜24dから導光板1側へ突出するように設けられている。遮光部41〜44は、パッケージ21b〜24bの上面21d〜24dに平行な方向に対して開口部21c〜24c側に傾くように配置されている。遮光部41〜44の傾きを調整することにより、開口部21c〜24cから射出される光の遮光量を調整することができる。
上記構成において、例えば遮光部41〜44が設けられていない場合、開口部21c〜24cから射出面11a側へ射出される光(図4の破線で示す)により、射出面11aのうち入射面11cに近い部分にそれぞれ光量過多領域P1〜P4が生じる。この光量過多領域P1〜P4は、人間の目で見たときに輝度が高いと認識できる領域である。したがって、光量過多領域P1〜P4が形成されると、人間の目には輝度ムラとなって認識される。
これに対して、本実施形態では、遮光部41〜44が設けられているため、光源2の開口部21c〜24cから光量過多領域P1〜P4へ向けて射出される光が遮光部41〜44によって遮光される。したがって、射出面11aにおける光量過多領域P1〜P4の発生が抑制され、輝度ムラの発生を抑えることが可能となる。
以上のように、本実施形態によれば、発光体21a〜24a(光源)と、発光体21a〜24aを収容し板状体11の入射面11cの方向に向けられ発光体21a〜24aからの光を射出する開口部21c〜24cを有するパッケージ21b〜24bと、開口部21c〜24cに設けられ、開口部21c〜24cから射出される光の光量を調整する光量調整部(光を減光する減光部)としての遮光部41〜44とを備える。
このため、光源2の開口部21c〜24cから光量過多領域P1〜P4へ向けて射出される光が遮光部41〜44によって遮光される。したがって、射出面11aにおける光量過多領域P1〜P4の発生が抑制される。これにより、輝度ムラの発生を抑えることが可能となる。
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
図5は、本実施形態に係る電子機器5の構成を説明する断面図である。この電子機器5は携帯型の液晶表示装置である。電子機器5は、筐体51を有する。筐体51は、幅Wの額縁部51bに囲まれた幅Lの開口部51aを備え、内部に光源装置3と液晶パネル52とを収納する。本実施形態では、光源装置3は、液晶パネル52のバックライトとして用いられる。
液晶パネル52は、個別電極を備える表面側のガラス基板52aと、共通電極を備える裏面側のガラス基板52bと、これらに挟まれた液晶層52cとで概略構成される。また、液晶パネル52は、その周囲が額縁部51bとリブ51cとで挟まれた状態で筐体51に保持される。これにより、開口部51aの幅Lのエリアが液晶パネル52の表示領域として用いられる。
液晶パネル52は、ガラス基板52a、52bを挟んで配置される偏光フィルム(不図示)や、液晶駆動用のドライバ(不図示)などを含んでいる。なお、液晶パネル52は、図示のもの以外に各種公知の液晶パネルが用いられる。
光源装置3は、筐体51内の液晶パネル52のガラス基板52b側に、導光板1の射出面11aを液晶パネル52に対向させて配置される。この際、図5に示すように、光源2は額縁部51bの裏側で幅Wの範囲に配置される。導光板1は、その一部が幅Lと幅Wの境界Y上に位置するように、端部を額縁部51bの裏側に入り込ませた状態で配置される。これにより、射出面11a上の減光領域は、境界Yと交わった位置に配置された状態となる。
以上の電子機器5では、光源2を点灯した際、入射面11cから導光板1内に導入された光が、裏面の構造部12によって射出面11aに導かれ、射出面11aから面状の光となって液晶パネル52を裏面側から照明する。このとき、光源2から射出される光の一部が遮光部41〜44によって遮光されるため、光量過多領域P1〜P4の発生が抑制されることになり、射出面11aでの輝度ムラが抑制された状態で液晶パネル52が照明される。
以上のように、本実施形態によれば、輝度ムラの発生を抑えることが可能な光源装置3が用いられているため、液晶パネル52に照明される照明光の輝度ムラが抑えられる。このため、この光源装置3をバックライトとして用いる構成においては、液晶パネル52の表示ムラを低減することができる。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、図6に示すように、上記実施形態の遮光部41〜44と同一構成である遮光部61〜64(減光部)がパッケージ21b〜24bのうち下面21e〜24e側に配置された構成であっても構わない。この場合、開口部21c〜24cから板状体11の裏面11b側へ向けて射出される光の一部を遮光することができる。
パッケージ21b〜24bのうち下面21e〜24e側に遮光部61〜64が設けられない場合、図6の破線で示すように、開口部21c〜24cから板状体11の裏面11bへ向けて射出される光は、構造部12の反射面によって射出面11aへ向けて反射されるため、射出面11aには光量過多領域P1〜P4が形成される。
これに対して、遮光部61〜64を設けることにより、開口部21c〜24cから板状体11の裏面11bへ向けて射出される光を遮光することができるため、光量過多領域P1〜P4の発生を抑制することができる。なお、上記実施形態の遮光部41〜44と、図6における遮光部61〜64との両方が設けられた構成であっても構わない。
また、例えば図7に示すように、遮光部41〜44に代えて、反射部71〜74が設けられた構成であっても構わない。この構成によれば、開口部21c〜24cから板状体11の射出面11aへ向けて射出された光の一部は、反射部71〜74によって反射されて裏面11bに到達し、構造部12の反射面によって反射され、入射面11cから遠ざかった部分から射出されることになる。このため、上記記載のような光量過多領域の発生が抑制される。
また、例えば図8に示すように、遮光部41〜44に代えて、集光部81〜84が設けられた構成であっても構わない。この構成によれば、開口部21c〜24cから板状体11の入射面11cへ向けて拡散しつつ射出される光を集光することができる。このため、光は射出面11aと裏面11bとの間へ向けて進行する。このため、射出面11aのうち入射面11c側の領域へ向けて光が進行するのを抑制することができる。
図9は、他の実施形態に係る導光板100を説明する斜視図である。
射出面11aにおいて、光量過多領域Pでの輝度は一様ではなく、光源2から離れるにしたがい低下する。従って、図4に示すような一様な遮光部41〜44では、光量が多く透過する部分や透過を必要以上に抑えた部分が生じるなど、光量過多領域P内で輝度ムラが残る場合がある。特に、光量過多領域Pが広い場合に生じやすい。
一方、図9に示す導光板100では、光量過多領域Pを入射面11cに近い(光源に近い)領域から順に高輝度部P11、中輝度部P12、低輝度部P13と分割し、これらに対応するように高減光部60a、中減光部60b、低減光部60cに分けて減光部(光量調整部)60が形成される。なお、減光部60の各部位は、それぞれ透過光量を減少させる材質で形成されている。
これにより、高減光部60aを透過する光量は大きく制限され、順に中減光部60b、低減光部60cと透過する光量が増加し、光量過多領域P内での透過光量が段階的に変化する。このように減光部60を分けて光量を細かく調整することにより、光量過多領域P内での輝度ムラが抑制され、ひいては射出面11a全体の輝度ムラが抑制される。特に、光量過多領域Pが広い場合での輝度ムラ抑制に効果がある。
高減光部60a、中減光部60b、低減光部60cとしては、例えば光の一部を透過し、かつ残りを反射するタイプが用いられる。代替的に、及び/又は付加的に、光の一部を透過するとともに、残りを吸収するタイプを用いてもよい。また、図9に示す減光部60は、3つの領域に分けて形成されているが、これに限定されず、2つもしくは4つ以上の領域に分けて形成してもよい。
減光部60として、透過する光量を滑らかに変化させる減光部を用いてもよい。なお、図9に示す導光板100は、図1及び図2に示す導光板1と同様に板状体11の裏面側に構造部を有している。
また、図9に示す導光板100と、その入射面11c側に配置される各種光源とを組み合わせて光源装置としてもよい。さらにこの光源装置を図5に示す光源装置3に代えて用いることにより電子機器としてもよい。
図10A〜10Cは、他の実施形態に係る導光板102、103、104及び光源装置31、32、33を説明する平面図である。なお、図10A〜10C中の板状体11は、図1に示すものと同様であり説明を省略する。
図10A、図10B、図10Cにおいて、光源200には、冷陰極管が用いられる。本実施形態において、光源200は、導光板102の入射面11cに平行な方向に長手となるように形成されている。光源200は、発光体としての冷陰極管200aがパッケージ200bに収容された構成となっている。パッケージ200bには、開口部200cが設けられている。開口部200cは、入射面11cに向けられている。
図10Aの導光板102には、光量過多領域P21が射出面11a上に帯状に形成される場合に、この光量過多領域P21に対応した帯状の遮光部(減光部、光量調整部)91が形成される。この遮光部91は、パッケージ200bの長手方向に沿って形成されている。遮光部91は、上記実施形態と同様、パッケージ200bに対する取り付け角度が調整可能である。この取り付け角度を調整することで、遮光部91による遮光領域を調整することが可能となる。
図10Bの導光板103は、光量過多領域P22が射出面11a上に湾曲した境界を有する形状(円形や楕円形の一部)に形成される場合に、この光量過多領域P22に対応した形状の遮光部(減光部、光量調整部)92が形成される。この遮光部92は、円形に形成された部分がパッケージ200bから導光板103へ向けて突出するように取り付けられている。遮光部92は、上記遮光部91と同様、パッケージ200bに対する取り付け角度が調整可能である。この取り付け角度を調整することで、遮光部92による遮光領域を調整することが可能となる。
図10Cの導光板104は、光量過多領域P23が射出面11a上に実質的に三角形状に形成される場合に、この光量過多領域P23に対応した実質的に三角形状の遮光部(減光部、光量調整部)93が形成される。この遮光部93は、三角形の頂点に対応する部分がパッケージ200bから導光板103へ向けて突出するように取り付けられている。遮光部93は、上記遮光部91及び遮光部92と同様、パッケージ200bに対する取り付け角度が調整可能である。この取り付け角度を調整することで、遮光部93による遮光領域を調整することが可能となる。
図10Aでは、導光板102と光源200とで光源装置31が形成される。図10Bでは、導光板103と光源200とで光源装置32が形成される。図10Cでは、導光板104と光源200とで光源装置33が形成される。これら光源装置31、32、33は、図5に示す電子機器5の光源装置3に代えて用いられる。
なお、図10A〜10Cでは、光源200が冷陰極管の場合について説明したが、図1に示すような発光装置21等を例えば狭い間隔で配置したときなどに、図10A〜10Cに示すような光量過多領域P21〜P23が生じる場合がある。このような場合も、それぞれ遮光部91〜93を形成することができる。
なお、図10A〜10Cでは光量調整部として遮光部91〜93を用いている場合について説明したが、図9に示す減光部60のように光の透過率を変化させてもよい。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
例えば、上述した実施形態を組み合わせてもよく、図2のレンズ141〜144、図3のレンズ141〜144、図4の遮光部41〜44、図6の遮光部61〜64、図7の反射部71〜74、図8の集光部81〜84、図9の減光部60、図10A〜10Cの遮光部91〜93などを適宜組み合わせて、一つの導光板に複数種類の光量調整部が設けられてもよい。
1…導光板 2…光源 3…光源装置 5…電子機器 11…板状体(導光部) 11a…射出面(出射面) 11c…入射面 41〜44、61〜64、91〜93…遮光部(光量調整部、減光部) 71〜74…反射部(光量調整部) 81〜84…集光部(光量調整部) 141〜144…レンズ(集光部)。

Claims (7)

  1. 光源と、
    前記光源を収容し、前記光源からの光を出射する開口部を有するパッケージと、
    前記開口部に設けられ、前記開口部から出射される前記光を減光する減光部と、
    前記減光部により減光された光が入射する入射面と、前記入射面から入射した光を導く導光部と、前記導光部により導かれた光を出射する出射面と、を有する導光板と、
    を備える光源装置。
  2. 前記減光部は、前記光の一部を遮光することにより前記光を減光する
    請求項1に記載の光源装置。
  3. 前記減光部は、金属を含んで構成される
    請求項1又は請求項2に記載の光源装置。
  4. 前記入射面と前記開口部とが対向している
    請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の光源装置。
  5. 前記減光部として、前記開口部から出射される光を集光する集光部を有する
    請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の光源装置。
  6. 前記減光部は、前記開口部から出射される前記光のうち前記導光板の前記出射面側に進行する前記光の光量を低減する
    請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の光源装置。
  7. 請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の光源装置を備える電子機器。
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