WO2005050085A1

WO2005050085A1 - 面光源装置及び当該装置を用いた機器

Info

Publication number: WO2005050085A1
Application number: PCT/JP2004/016873
Authority: WO
Inventors: Masayuki Shinohara; Kazuhide Hirota
Original assignee: Omron Corporation
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2005-06-02
Also published as: EP1688661A1; KR100801804B1; JP4507062B2; US20060203317A1; CN1882802B; CN1882802A; JP2005158310A; EP1688661A4; KR20060060745A

Abstract

　液晶表示装置等の画像表示用に用いた場合に画面のぎらつきや輝度ムラを抑える。　ＬＥＤ等を用いた発光部２２と、発光部２２から出射された光を導光して光出射面全体に広げる導光板２３とを備えた面光源装置において、導光板２３の裏面には多数の偏向パターン３４が設けられており、偏向パターン３４により導光板２３内の光を反射させることで導光板２３の光出射面から光を出射させるようにしている。ここで、偏向パターン３４は、導光板の１つのコーナー部近傍に設定された中心点を原点とする極座標を考えたとき、偏向パターンの配置点（Ｒm、θm）は次式で表される（但し、Ｒo＞０）。　　　Ｒm＝Ｒm-1＋（１／Ｒm-1）　　　θm＝θm-1＋１３７.５°

Description

明細書

面光源装置及び当該装置を用レ、た機器

技術分野

[0001] 本発明は、面光源装置及び当該装置を用いた機器に関する。特に、画像表示装置のバックライトやフロントライト、照明器具等として用いられる面光源装置に関する。また、当該面光源装置を用いた機器に関する。

背景技術

[0002] 一般的な構造の面光源装置の分解斜視図及び断面図を図 1及び図 2に示す。この面光源装置 1は、ノックライトとして用いられるものであって、光を閉じこめるための導光板 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、ポリカーボネイト榭脂ゃメタクリル樹脂などの透明で屈折率の大きな榭脂によって形成されており、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 LED (発光ダイオード) 7を実装したものであって、導光板 2の側面 (光入射面 2A)に対向している。反射板 4は、白色榭脂シートによって形成されており、両面テープ 8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] このような面光源装置 1にあっては、図 2に示すように、発光部 3から出射され光入射面 2A力導光板 2の内部に導かれた光は、導光板 2の上面 (光出射面 2B)と下面との間で全反射を繰り返しながら進行する。そして、拡散パターン 5に入射すると拡散反射され、光出射面 2Bへ向けて全反射の臨界角よりも小さな角度で入射すると、その光は光出射面 2B力外部へ出射される。すなわち、このような面光源装置 1にあつては、拡散パターンが擬似光源となっており、これが集まって面光源となっている。

[0004] 図 1に示すような構造の面光源装置 1は、構造は簡単であるが、その構造上、光の利用効率が悪ぐ LED7から出射された光の 20%程度しか導光板 2の光出射面 2B 力も出射させることができなかった。また、複数の LED7を搭載した発光部 3を用いているので、発光部 3の小型化が難しぐまた面光源装置 1の消費電力も低減できない [0005] そこで、 1個の LEDを用いた図 3のような構造の面光源装置 11が提案されている。この面光源装置 11に用いられてヽる導光板 12は、光源として用いられる長方形状の発光領域 13の周囲に非発光領域 14が設けられている。略長方形状をした導光板 1 2の短辺の端で、発光領域 13の外 (非発光領域 14)には LEDを用いた 1つの点光源状の発光部 15を納めてある。また、導光板 12の裏面には、発光部 15を中心とする同心円状に多数の偏向パターン 16が形成されている。偏向パターン 16の間隔は発光部 15に近い側では比較的広ぐ発光部 15から離れるに従って間隔が狭くなつており、これによつて発光領域 13における表面輝度が一定となるようにしている。このような従来技術としては、例えば特許文献 1 (特開 2001— 243822号公報）に開示されたものがある。

[0006] 図 3のような点光源方式の面光源装置 11において、偏向パターン 16を均等に配置する方法としては、二通りの配置がある。これらのパターン配置を図 4と図 5に示す。図 4に示す各偏向パターン 16は、円周方向でほぼ同じ長さを有しており、円周方向に一定間隔で配置され、半径方向にも一定の間隔で配置されている。また、図 5に示す偏向パターン 16は、円周方向に一定の角度ごとに配置されており、各偏向パターン 16は中心点 (光源位置)からの距離に応じた長さを有している。

[0007] し力しながら、上記のような面光源装置 11に液晶表示パネルを重ね、液晶表示パネルの表示面側力観察すると、液晶表示パネルの画面にギラギラとしたぎらつきが発生する。すなわち、液晶表示パネルの画面を観察すると、画面の場所によって画素が赤や青、緑に光っており、それらがギラギラとした現象 (ぎらつき）を生じさせており、それが液晶表示パネルの画質を劣化させている。特に、このぎらつきは、画素ピッチの微細化が進むにつれて目立つようになる。また、面光源装置 11の発光領域 13 に輝度ムラも見られるようになる。

[0008] このようなぎらつきや輝度ムラの発生する原因は、次のように考えられる。例えば、図 4に示すようなパターン配列では、円周方向に沿った 1ラインのみを取り出して観察すると、偏向パターン 16はほぼ周期的に配列されている。また、偏向パターン 16が配列された円弧状のライン間の間隔も一定となっている。しかしながら、この偏向バターン 16を全体として 2次元的に見ると、偏向パターン 16は周期的に揃ってはおらず、ランダムな配列になっている。このため、面光源装置 11から出射される光 17の指向角が、図 6に示すように、光の出射点 (偏向パターン 16)と発光部 15とを結ぶ半径方向 rで広ぐ円周方向 Θで狭い特性を有しているとすれば、図 4のようなパターン配列で反射されて面光源装置 11から出射される光 17の広がりは、図 7に破線で示すようになる。図 7に示した光 17の広がりを見ると分力るように、ある部分では光 17の重なりが大きぐある部分ではほとんど光 17の重なりがない状態となっており、図 7に示す X X線に沿った発光強度特性 18のように、重なりの大きな部分では発光強度が大きく、重なりの小さな部分では発光強度が小さくなる。図 7に示すように、液晶表示パネル 19の画素ピッチ力発光強度特性 18における強弱の間隔又はそれ以下に小さくなると、ある場所では、赤色画素 Rに発光強度の大きな光 17が透過して緑色画素 B及び青色画素 Bには発光強度の小さな光 17しか透過せずに赤色に色づいて見え、別な場所では、青色画素 Bに発光強度の大きな光 17が透過して緑色画素 B及び赤色画素 Rには発光強度の小さな光 17し力透過せずに青色に色づいて見えるといった現象が生じ、そのため各色の画素が均一に発光しなくなり、液晶表示面でギラギラした現象が発生すると考えられる。

[0009] 同様に、図 5に示したようなパターン配置でも、円周方向には偏向パターン 16がー定角度毎に配置されているが、半径方向では偏向パターン 16がランダムに配置されており、全体として均一なパターンとなっていない。そのため、図 5のようなパターン配置でも画面のぎらつきや輝度ムラが生じ、画質が劣化する。

[0010] なお、各偏向パターン 16を小さくして偏向パターン 16の配置間隔を小さくすれば、発光強度の変化の周期を液晶表示パネルの画素ピッチより小さくできる。しかし、このような方法では、偏向パターン 16がより高度に微細化されて、偏向パターン 16の作製が困難になるので、偏向パターン 16の形状誤差が相対的に大きくなり、輝度が低下してしまうため、実際的ではない。

[0011] 次に、照明灯や表示灯の用途を考える。信号機の信号灯などでは、 LED等の点光源状をした発光部を複数個並べた円形の擬似面光源がある。このような疑似面光源では、図 8に示すように円形内で発光部 20を格子状に配置する方法と、図 9に示すように円周方向に一定の間隔で発光部 20を配置する方法とがある。 [0012] しかし、図 8のような配列の場合には、円形内の周辺部で隙間があき、スペースの無駄が発生する。また、図 9のような配列の場合には、特定の方向で発光部 20の角度が完全にそろってしまい、特定の方向の発光だけが目について均一性がなぐ視覚的に美しくない。このように、従来の照明灯や表示灯などでは、発光部 20を例えば円形状となるようにして均一に配置することが困難であり、発光点が均一で視覚的に美しく並んだものを製作することは困難であった。

[0013] 特許文献 1：特開 2001— 243822号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] 本発明は上記のような技術的背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、液晶表示装置等の画像表示用に用いた場合に画面のぎらつきや輝度ムラを抑えることのできる面光源装置を提供することにある。

また、本発明の別な目的は、円形状などの面光源装置を作製する場合に、各発光部を全体として均一に配列させることのできる面光源装置を提供することにある。課題を解決するための手段

[0015] 本発明の第 1の面光源装置は、複数の光源が 2次元又は 3次元の面に配列された面光源装置にお!、て、前記光源の配列は各位置で 2つの方向に規則的な配列となつており、前記配列方向及び前記光源間の間隔は、配列方向に沿って移動するに従って徐々に変化していることを特徴としている。

[0016] 本発明の第 1の面光源装置のある実施態様では、前記光源をその配列方向に沿つて結んだ連結線力ある一つの点を中心として回転対称となっており、前記配列方向及び前記光源間の間隔は、前記中心点力の距離に応じて徐々に変化しており、各位置でその位置と前記中心点とを結ぶ線分に対してその位置における 2つの配列方向が非対称となっている。

[0017] 本発明の第 2の面光源装置は、複数の光源が 2次元又は 3次元の面に配列された面光源装置にお!、て、前記光源の配列は各位置で 2つの方向に規則的な配列となつており、前記光源をその配列方向に沿って結んだ連結線は、ある点を中心とする螺旋となり、向きの異なる 2種類の螺旋の数をそれぞれ Na、 Nb (ただし、 Naく Nb)とするとさ、

0. 55く Na/Nbく 0.75

を満たすことを特徴として!/、る。

[0018] 本発明の第 1の面光源装置のある実施態様では、単位面積あたりの前記光源の配置個数が場所によらずほぼ一定となって、る。

[0019] 本発明の第 2の面光源装置のある実施態様では、単位面積あたりの前記光源の配置個数が場所によらずほぼ一定となって、る。

[0020] 本発明の第 1の面光源装置の別な実施態様では、前記光源が円形の領域に配置されている。

[0021] 本発明の第 2の面光源装置の別な実施態様では、前記光源が円形の領域に配置されている。

[0022] 本発明の第 1の面光源装置のさらに別な実施態様では、当該実光源から導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面から出射させる導光板とを備え、前記導光板には、前記光源と見なすことのできる疑似光源が配列されている。

[0023] 同上の実施態様ではさらに、前記導光板内を導光する光を反射させるための複数のパターンが前記導光板の光出射面と反対側の面に設けられ、前記パターンによつて前記擬似光源が構成されていてもよい。あるいは、前記実光源が前記導光板に比較して小さなものであり、前記疑似光源は、一方向に長い形状を有し、配列された前記光源の中心点を中心として同心円状に配列されていてもよい。

[0024] 本発明の第 2の面光源装置のさらに別な実施態様では、当該実光源から導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面から出射させる導光板とを備え、前記導光板には、前記光源と見なすことのできる疑似光源が配列されている。

[0025] 同上の実施態様ではさらに、前記導光板内を導光する光を反射させるための複数のパターンが前記導光板の光出射面と反対側の面に設けられ、前記パターンによつて前記擬似光源が構成されていてもよい。あるいは、前記実光源が前記導光板に比較して小さなものであり、前記疑似光源は、一方向に長い形状を有し、配列された前記光源の中心点を中心として同心円状に配列されていてもよい。

[0026] 本発明の第 3の面光源装置は、複数の光源が 2次元的に配列された面光源装置であって、ある点からの距離を R、前記点を通るある方向から測った角度を 0とし、光源の位置を座標 (R、 0 )で表すとき、

m番目の光源（m= l、 2、 ···）が、

Rm=Rm-l + (1/Rm-l)

Θ m= Θ m-l + Θ g

0 g^ l37.5°

で決まる点 (Rm、 0 m)もしくはその近傍に配置されて、ることを特徴として、る。ただし、 Θ 0は任意の値である。また、 Roは任意の正の値である。

[0027] なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り組み合わせることができる発明の効果

[0028] 本発明は面光源装置にお!ヽて光源 (実光源又は疑似光源)の新規な配列を提案するものである。即ち、本発明においては、上記第 1一第 3の面光源装置で特徴づけられる構成を有することにより、光源を偏りなく均一に配置することができる。その結果、液晶表示パネルとともに用いても画面にぎらつきが発生しにくくなり、画質の劣化を抑えることができる。また、面光源装置の発光面の輝度ムラも少なくできる。

[0029] 信号灯や照明などに用いる場合、特に光源を円形に配置する場合でも、設計上の発光領域と光源の配置領域との間に隙間が生じに《なる。また、特定の方向で発光点がつながって発光点の偏りが生じたりすることも無くなる。よって、信号灯や照明などに用いる場合にも、複数の光源を用いてムラのな、均一な発光面を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0030] [図 1]図 1は一般的な構造の面光源装置を示す分解斜視図である。

[図 2]図 2は図 1に示した面光源装置の断面図である。

[図 3]図 3は従来の別な構造の面光源装置を示す平面図である。

[図 4]図 4は図 3に示した面光源装置における偏向パターンのパターン配置の一例を示す図である。

[図 5]図 5は図 3に示した面光源装置における偏向パターンのパターン配置の異なる例を示す図である。

圆 6]図 6は面光源装置力出射される光の指向角を示す図である。

圆 7]図 7は図 4のようなパターン配列を有する面光源装置で光のぎらつきが生じる理由を説明する図である。

圆 8]図 8は円形に配置された発光部の一例を示す図である。

圆 9]図 9は円形に配置された発光部の他例を示す図である。

圆 10]図 10は本発明の実施例 1による面光源装置の構成を示す分解斜視図である

[図 11]図 11は図 10に示した面光源装置の断面図である。

[図 12]図 12は実施例 1の面光源装置における導光板の概略裏面図である。

圆 13]図 13は発光部の構造を示す断面図である。

[図 14]図 14は実施例 1における導光板における偏向パターンの配置を示す図である

[図 15]図 15は 1つの偏向パターンを拡大して示す斜視図である。

圆 16]図 16は偏向パターンの長さ方向の寸法と発光部力もの距離との関係を示す図である。

[図 17]図 17は偏向パターンの格子状の配置を示す図である。

[図 18]図 18は偏向パターンの菱形状の配置を示す図である。

[図 19]図 19は実施例 1における偏向パターンの配置点を定めるための基本パターンを示す図である。

[図 20]図 20は右巻きの螺旋と左巻きの螺旋の本数が等しい場合の基本パターンを示す図である。

[図 21]図 21は m番目の偏向パターンの配置位置 (Rm、 Θ m)の定義を示す図である

[図 22]図 22は Θ g= 138° の場合の配置パターンを表した図である。

[図 23]図 23はパラメータ Cm = lZRm-1とした場合の配置点の分布を示す図である

[図 24]図 24はパラメータ Cm= lZ (Rm-l) ²とした場合の配置点の分布を示す図である。

[図 25]図 25は連結線の定め方を説明する図である。

[図 26]図 26は従来の偏向パターンの配置の一部を拡大して示す図である。

[図 27]図 27は実施例 1の偏向パターンの配置の一部を拡大して示す図である。

[図 28]図 28は図 26のような従来の偏向パターンを用いたバックライト上における光の強度のコントラストと、図 27のような本実施例の偏向パターンを用いたバックライト上における光の強度のコントラストとを表した図である。

[図 29]図 29は基本パターンのうち図 14の導光板に用いた領域を示す図である。圆 30]図 30は本発明の実施例 2による面光源装置を示す概略平面図である。

圆 31]図 31は本発明の実施例 3による面光源装置の断面図である。

[図 32]図 32は図 31に示した面光源装置における偏向パターンの配置位置を示す図である。

[図 33]図 33は本発明の実施例 4による面光源装置の正面図である。

圆 34]図 34は本発明の実施例 5による面光源装置の斜視図である。

圆 35]図 35は本発明の面光源装置を用いた液晶表示装置を示す概略断面図である。

圆 36]図 36は本発明にかかる液晶表示装置を備えた携帯電話を示す斜視図である圆 37]図 37は本発明にかかる液晶表示装置を備えた携帯情報端末を示す斜視図である。

圆 38]図 38は本発明にかかる面光源装置を用いた電飾看板を示す正面図である。圆 39]図 39は本発明にかかる面光源装置を用いた信号機を示す正面図である。符号の説明

21 面光源装置

22 発光部

23 導光板

25 面発光領域

34 偏向パターン 34A 反射面

35 右巻きの螺旋

36 左巻きの螺旋

40 光

41 配置点

発明を実施するための最良の形態

[0032] 以下、本発明の実施例を、添付図に従って具体的に説明する。

実施例 1

[0033] 図 10は本発明の実施例 1による面光源装置 21の構成を示す分解斜視図、図 11はその断面図である。この面光源装置 21は、液晶表示パネルのバックライトとして用いられるものであって、点光源状をした発光部 22、導光板 23、及び反射シート 24によつて構成されている。発光部 22は、導光板 23の隅部に埋め込まれる。反射シート 24 は、アルミニウム箔ゃ白色榭脂シートなど力なり、導光板 23の裏面に対向させるように配置される。

[0034] 導光板 23は、ポリカーボネイト榭脂ゃアクリル榭脂、メタクリル樹脂等の屈折率の高い透明榭脂ゃガラスによって略矩形平板状に成形されている。図 12は、この導光板 23の概略裏面図である。導光板 23の裏面においては、実質的な面光源となる長方形状の面発光領域 25の周囲に非発光領域 26が形成されており、長方形状をした導光板 23の短辺の端で、面発光領域 25の外部 (すなわち、非発光領域 26)には発光部 22を嵌め込むための孔 27が開口されている。発光部 22は、 LEDチップを榭脂モ一ルドしたものであって、発光部 22に電力を供給するためのフィルム配線基板 (FPC ) 31に実装され、導光板 23の孔 27に挿入されている。

[0035] 図 13は上記発光部 22の構造を示す断面図である。この発光部 22は、 LEDチップ 28を透明榭脂 29内に封止し、その前面以外の面を白色透明榭脂 30で覆ったものである。この発光部 22は、フィルム配線基板 31上に実装され、半田 32によって固定されている。さらに、フィルム配線基板 31は、ガラスエポキシ榭脂からなる補強板 33 に固定される。導光板 23の隅部には、上記のように発光部 22を納めるための孔 27 が上下に貫通しており、この近傍において導光板 23の下面には位置決めピン 37が突出させられている。一方、フィルム配線基板 31と補強板 33には、位置決めピン 37 を通すための通孔 37A、 37Bがあけられている。

[0036] しかして、この位置決めピン 37の基部周囲において導光板 23の下面に紫外線硬化型接着剤 (熱硬化型の接着剤でもよヽ） 38を塗布しておき、位置決めピン 37をフィルム配線基板 31と補強板 33の通孔 37A、 37Bに通し、 CCDカメラ等で導光板 23の厚み方向中心と発光部 22の発光中心との位置決めを行った後、紫外線を照射することによって紫外線硬化型接着剤 38を硬化させて導光板 23と発光部 22とを接着し、さらに位置決めピン 37を補強板 33に熱力しめする。

[0037] このとき図 13に示されているように、導光板 23の孔 27の内面 (発光部 22の背面側でも、正面側でも、その両方でもよい。 )に設けられた突起 39によって発光部 22の中心の位置決めを行ってもよい。また、図示しないが、導光板 23と発光部 22を上下反転させた状態で、導光板 23の上面と発光部 22の上面とを位置決めするための段差のつ、た治具を用いて導光板 23の中心と発光部 22の中心とを位置決めするようにしてちよい。

[0038] なお、フィルム配線基板 31の代わりにガラスエポキシ配線基板やリードフレームを用いてもよい。また、 2個以上の LEDチップを用いる場合には、複数個の LEDチップを 1箇所に集めることで点光源化してもよい。また、発光部 22は、 LEDチップを直接導光板 23内にインサート成形することによって形成してもよく、導光板 23の外部（導光板 23の外周面に対向する位置）に配置されて、てもよ、。

[0039] 図 14は、導光板 23の裏面の面発光領域 25に形成された複数ないし多数の偏向パターン 34の配置を示す拡大図である。図 14では偏向パターン 34の位置をドットで示しているが、実際は図 15に示すように、発光部 22の裏面を三角溝状や半円溝状などに凹設して偏向パターン 34が形成されている（図 32参照)。また、各偏向パターン 34は、その位置と発光部 22とを結ぶ方向に対して長さ方向が直交するように配置されており、各偏向パターン 34は同心円状に配置されている。さらに、各偏向パターン 34は、図 16に模式的に表すように、発光部 22の近くでは、長さ方向の寸法が短く、発光部 22から遠くなるにつれて長さ方向の寸法が長くなつており、面発光領域 25 における単位面積当たりの配置個数 (密度）がどこでも一定になっている。 [0040] しかして、このような面光源装置 21にあっては、図 11〖こ示すよう〖こ、発光部 22から出射された光 40は、導光板 23の光入射面から導光板 23内に入射して導光板 23の表面と裏面との間で反射を繰り返しながら導光板 23内を伝搬する。この伝搬中において、図 15に示すように光 40が偏向パターン 34の反射面 34Aに入射すると、反射面 34Aに入射した光 40は、導光板 23の表面 (光出射面)へと向けて全反射され、導光板 23の光出射面からほぼ垂直な方向へ向けて出射される。また、反射面 34Aで全反射した後、導光板 23の表面で全反射して導光板 23内に戻った光 40は、導光板 23の表面に垂直な方向力も見ると、偏向パターン 34に入射する前の光 40と同じ方向に進んでいる。従って、導光板 23の表面に垂直な方向から見ると、導光板 23内の各点において、導光方向は各点毎に一定の方向を向いており、発光部 22から出射された光 40は、導光板 23内を放射状に進んでいく。

[0041] なお、異なる方式の面光源装置としては、導光板の表面に対向させてプリズムシートを配置しておき、導光板の表面から当該表面とほぼ平行な方向へ光を出射させ、この光をプリズムシートによって垂直な方向へ偏向させるようにするものもある。

[0042] 次に、上記偏向パターン 34の配置されて、る位置のパターンを説明する。まず、比較のために格子状や菱形状の配置を図 17及び図 18に示す。図 17は、偏向パターン 34を格子状に配置したものを表しており、図 18は偏向パターン 34を菱形状に配置したものを表している。これらの配置では、偏向パターン 34の配置されている面にぉ、て、偏向パターン 34の配置を定める 2つのベクトル a、 j8を有して!/、るので、場所によらず偏向パターン 34の均一な配置を実現できる。これに対し、図 4に示したような同心円状の配置では、偏向パターン 16の配置を定めるベクトルは円周方向にしか無ぐ図 5に示したような同心円状の配置では、偏向パターン 16の配置を定めるベタトルは半径方向にしかないため、偏向パターン 16の配置を全体として均一化することができない。

[0043] 図 19は本発明における偏向パターン 34の配置点を定めるための基本となるパターンを示している。本発明においては、配置点間の方向と周期を中心点 (発光部 22の位置)から離れるに従って徐々に変化させることで配置点に 2つの方向と周期を持たせるようにしている。このような方向と周期とは、中心点力も離れるにしたがって連続的に、かつ、徐々に変化している。その結果、中心点の付近を除けば、偏りの少ない配置が可能となっている。なお、このようなパターンの特徴が現われるようにするためには、偏向パターン 34の配置点の数が 20個以上必要である力できることなら 50個以上あることが望ましい。

[0044] 以下、図 19のような基本パターンを詳細に説明する。偏向パターン 34の配置点 41 は、特定の配置点間を結ぶ 2つの方向と、それぞれの方向に対して周期 (配置点間の距離）を有している。この 2つの方向及び周期は、中心点から離れるに従って除々に変化している。なお、この配置点間の方向は、図 19に示すように 2つの配置点間を結ぶベクトル Q；、 j8の方向として表すことができ、各方向の周期はベクトル Q；、 βの長さとして表すことができる。

[0045] この 2つの方向で配置点間を結んでいくと、図 19に示すように右巻きの螺旋 35と左巻きの螺旋 36がそれぞれ複数本得られる。こうして得られた複数本の螺旋 35は、中心点に対して回転対称となっており、各螺旋 35の形はどれも同じ曲線となっている。同様に、複数本の螺旋 36は、中心点に対して回転対称となっており、各螺旋 36の形はどれも同じ曲線となっている。ただし、螺旋 35と螺旋 36とは、本数が異なるので、互いの交点と中心点とを結ぶ線分 Εに関して非対称となっている（言い換えると、交点における 2つのベクトル a；、 βは、線分 Εに関して非対称となっている）。

[0046] 右巻きの螺旋 35と左巻きの螺旋 36の本数 Νは、いずれも次の（1)式で表すことができる。ただし、螺旋 35と螺旋 36とでは、（1)式における指数 ηの値が異なっており、その結果本数が異なって、る。

[数 1]

但し、 nは正の整数

[0047] 例えば、螺旋 35で指数 n= 7、螺旋 36で指数 n= 8とすれば、螺旋 35、 36の各本数 N (これらをそれぞれ Na、 Nbと表す。 )はそれぞれ次の（2)式、（3)式のようになる [数 2]

1 3 (本) … （2 )

2 1 (本)

… （3 )

[0048] 図 20は、右巻きの螺旋 35と左巻きの螺旋 36の本数 Naと Nbが等しい（Na=Nb = 2 1本）場合の基本パターンを示している。このよう〖こ螺旋 35と螺旋 36の本数 Na、 Nb が等しい場合には、螺旋 35と螺旋 36は交点を通る線分 Eに関して対称となる。互いに対称な螺旋 35、 36の場合には、中心点力も距離が離れるに従って、円周方向 Θ での配置間隔が広がっていくが、半径方向 Rでは配置間隔はどこでも一定である。従つて、螺旋 35と螺旋 36の本数 Naと Nbが等しい場合には、中心点から離れるにつれて円周方向 Θの配置間隔が半径方向 Rの配置間隔よりはるかに大きくなつてしまい、半径方向 Rに密な配置となってしまう。つまり、ある方向には密で、ある方向には粗になるので、均一な配置にならない。よって、図 19のような偏りの少ない配置を得るためには、螺旋 35と螺旋 36の本数が異なるように定められなければならない。

[0049] 次に、上記のような基本パターンを決定する方法を説明する。ここでは、図 21に示すように中心点を原点とする極座標 (R、 0 )で考えるものとし、 m番目の偏向パターン 34の配置位置を (Rm、 Θ m)と表すことにする。この m番目の偏向パターン 34の配置角度 0 mは、

0 m = 0 m— 1 + Θ g (m= l、2、"'） · '·（4)

となる。ここで、 Θ gは次の（5)式のように表される。図 21では Θ o = 0° としているが、 0 0は任意の値でも差し支えない。

[数 3]

上記（5)式は、円周を黄金比率で分割した角度であって、 0 g 137.5° となる。なお、図 22は、 0 g= 138° の場合の配置パターンを表している。図 22から分力るように、 0 gの値がわずか 0.5° ずれただけでも、配置点 41の分布が均一にならないことが分かる。

[0050] また、 m番目の偏向パターン 34の中心点からの距離 Rmは、

Rm = Rm-1 + Cm (m= l、2、 "-) · '· (6)

となる。ここでは Ro= lとしている力 Roは、 Ro>0であれば任意の値でも差し支えない。

[0051] 上記（6)式のパラメータ Cmを変化させることにより、配置点密度の分布傾向を変化させることができる。前記図 19に示した配置パターンは、（6)式のパラメータ Cmを一定値 (定数)としたものであり、中心部で密度が大きぐ中心点から距離が離れるに従つて配置点間の間隔が徐々に広がっており、配置点 41の密度がほぼ均一にはなつているが、厳密にいうと均一ではない。従って、配置点 41の密度を均一にするためには、パラメータ Cmを中心点からの距離に応じて変化させればよいことが分かる。すなわち、中心点からの距離 Rmが大きくなるにつれてパラメータ Cmが小さくなるように定めればよい。具体的にいえば、パラメータ Cmを次の（7)式のように決めれば、配置点 41の分布は図 23のようになり、配置点 41の密度（単位面積当たりの配置点の数）がどの箇所でも一定になる。

[数 4]

但し、 Ro > 0 図 14に示した導光板 23の偏向パターン 34は、このような配置パターンとなっており、全体で均一な配置パターンを有して、る。

[0052] また、パラメータ Cmを次の（8)式のように決めれば、中心部で配置点 41の密度が小さくなり、中心点力も離れるに従って配置点 41の密度が大きくなる。このときの配置パターンを図 24に示す。

[数 5]

Cm = ― ~ ¹—— … ( 8 )

( Rm-1) "

但し、 R o 〉 0

[0053] 次に、配置点間を結んだ連結線 42を定義する。図 25は連結線 42の定め方を説明する図である。適当にとつた始点（配置点） P1から任意の近傍の点（配置点） P2へ線分を引いたとする。点 P1と P2の間の距離を Lとすると、点 P2を中心とした半径 2Lの円 43を想定し、この円 43内に存在する点のうち線分 (P1P2)を延長した線分から最も距離が近い点を P3とする。同様に、点 P3を中心として半径が（P2P3) X 2の円を想定し、この円内に存在する点のうち線分 (P2P3)を延長した線分から最も距離が近い点を P4とする。これを順次連続して行うことにより、配置点 Pl、 P2、 P3、…の連結線 42を定めることができる。本発明においては、こうして定められた連結線 42は右巻きの螺旋 35又は左巻きの螺旋 36となって!/、る。

[0054] 図 26は従来の偏向パターン 16の配置の一部を拡大して示す図、図 27は本発明の実施例の偏向パターン 34の配置の一部を拡大して示す図である。また、図 28は図 2 6のような従来の偏向パターンを用いたバックライト上における光の強度のコントラストと、図 27のような本実施例の偏向パターンを用いたバックライト上における光の強度のコントラストとを表した図であって、横軸がノックライト上の一軸方向に沿った位置を示し、縦軸が光の相対強度を表している。図 27から分力るように、従来のパターン配置ではコントラストが 45%もあり、 140 mごとに強弱の周期がある。液晶表示パネルの R、 G、 Bの各色の画素の大きさは 100 /z m以下であるので、従来のパターン配置におけるコントラストの周期は画素周期よりも大きな周期を持っている。このため画面にぎらつきが生じ、画質の劣化を引き起こしている。 [0055] これに対し、偏向パターン 34が均等に配置された本実施例のパターン配置の場合には、コントラストは 5%程度に低減されている。このため、本実施例のパターン配置では、画面のぎらつきを低減することができ、液晶表示パネル上における画質の劣化を防止できる。

[0056] 図 14のように本発明における偏向パターン 34の配置パターンは、図 23に示したような配置パターンを基本として構成されてヽるが、この基本パターン全体をそのまま用ヽて、るのではなぐ約 1Z4の領域すなわち図 29に一点鎖線 44で囲んだ領域だけを用い、基本パターンの中心点に当たる位置に発光部 22を配置している。なお、図 29では偏向パターン 34の一部を図示省略している力導光板 23として用いる場合には、図 29の一点鎖線 44内の全体に偏向パターン 34を設けている。

[0057] ここで、図 29のような配置パターン全体における右巻きの螺旋 35と左巻きの螺旋 3 6の各本数 Na、 Nbを求めると、

右巻きの螺旋の本数 Na = 21本

左巻きの螺旋の本数 Nb = 34本

となっている。これに対し、図 29の一点鎖線 44内における右向きの螺旋 35と左向きの螺旋 36の各本数 Na、 Nbは、

右巻きの螺旋の本数 Na = 5本

左巻きの螺旋の本数 Nb = 9本

となる。右巻きの螺旋 35の本数 Naと左巻きの螺旋 36の本数 Nbとの比を考えると、図 29の配置パターン全体では、

Na/Nb = 0.617

となり、図 29の一点鎖線 44内では、

Na/Nb = 0.556

となっている。一般的には、基本パターン全体であっても、その一部領域であっても、その中に含まれて、る右巻きの螺旋 35の本数 Naと左巻きの螺旋 36の本数 Nbとの比は、

0.55< (Na/Nb) < 0.75 · '· (9)

を満たす。特に、中心点から十分に離れた領域では、 0.61 < (Na/Nb) < 0.63 —（10)

となる。

実施例 2

[0058] 図 30は本発明の実施例 2による面光源装置を示す概略平面図である。この面光源装置にあっては、導光板 23のある一つの辺の中央部に対向させて発光部 22を配置している。この導光板 23の裏面には偏向パターン 34が形成されている。なお、図 30 では、偏向パターン 34は一部し力示していないが、導光板 23の下面の面発光領域全体に形成されている。

[0059] 面光源装置における偏向パターン 34の配置されているパターンは、図 23に示したような均一な基本パターンの略 1Z2の領域であり、その基本パターンの中心点に発光部 22を配置している。

実施例 3

[0060] 図 31は本発明の実施例 3による面光源装置 51の断面図であり、図 32はその導光板 23の裏面図である。この面光源装置は、室内照明用のライトや写真撮影用ライトなどの照明灯として用いられるものであって、円板状をした導光板 23の裏面全体に図 2 3に示したような均一なパターンが形成されており、その中央部には円錐状をした光源用凹部 52が形成され、光源用凹部 52内に LED等力もなる発光部 22が納められている。又、導光板 23の裏面全体には反射シート 24が配置されている。

[0061] このような面光源装置によれば、円形の導光板 23にも偏向パターン 34を隙間なく均一に配置することができ、均一に発光させることができる。このような面光源装置は実施例 4

[0062] 図 33は本発明の実施例 4による面光源装置 53の正面図である。この面光源装置 5 3にあっては、円板状をしたプリント配線基板 54の表面に複数又は多数個の LED等の発光部 55を配置したものである。発光部 55は、図 23に示したような均一な基本パターンの配置点に配置されている。すなわち、プリント配線基板 54の中心に極座標の中心をとれば、 m番目の発光部 55を、

Rm=Rm-l + (1/Rm-l) Θ m= Θ m-l + Θ g

(m= l、 2、 · ··)

となるように配置している。 Ro、 0 oについては、例えば Ro= l、 0 =0° とすればよいが、 Ro>0であれば Ro、 Θ 0は任意の値で差し支えない。

[0063] このような面光源装置 53によれば、単位面積あたりの発光部 55の配置個数を一定にすることができ、発光部 55を偏りなく配置することができるので、面内での発光強度を均一化でき、なおかつ、視覚的にも美しく見える。また、偏向パターン 34を用いないので構造を簡単にすることができ、大きさが一定の発光部 55 (LED)を置く場合や、大きな光量が必要な用途に向いている。この面光源装置も、例えば室内照明用のライトや写真撮影用ライトなどの照明灯として用いられる。

実施例 5

[0064] 図 34は本発明の実施例 5による面光源装置 56を示す斜視図である。この面光源装置 56は、立体状をした発光体となっており、回転軸 zの回りに回転対称となった立体形状 57の表面に発光部 (LED)を複数な!/ヽし多数配列させたものである。

[0065] 円筒座標系（R、 Θ、 Z)を用いて Z軸を立体形状 57の回転中心軸方向にとり、 Z軸力もの動径方向の距離を Rとする。また、立体形状 57の輪郭は、

R=Rs (Z)

で表されるとする。この実施例では、この立体形状 57の表面において、 m番目の発光部を、次式で定義される（Rm、 Θ m、 Zm)の位置に配置している。

Zm=Zm-l + (1/Rs (Zm- 1) )

Rm=Rs (Zm)

Θ m= Θ m-l + Θ g

(m= l、 2、 · ··)

このような実施例によれば、回転体の表面に複数の発光部（光源）を均一に配置することができる。但し、 Zo = 0、 0 o = O° 、 Ro>0である。

[0066] つぎに、本発明の応用例について説明する。

(液晶表示装置）

図 35は本発明にかかる液晶表示装置 71の概略断面図である。この液晶表示装置 71にあっては、液晶表示パネル 72の背面に本発明の面光源装置 73を配置している。液晶表示パネル 72は、 TFT (薄膜トランジスタ)等のスイッチング素子や配線を形成された裏面側基板 74と、透明電極やカラーフィルタを形成された表面側基板 75との間に液晶層 76を挟み込んで封止したものであって、表裏両面には偏光板 77が重ねられている。そして、この液晶表示装置 71にあっては、面光源装置 73を点灯させて裏面側力も液晶表示パネル 72を照明し、液晶表示パネル 72の各画素をオン、ォフ制御することにより画像を生成する。

[0067] なお、本発明の面光源装置は、フロントライトにも適用することができるので、図示しないが、反射型液晶表示装置に用いることもできる。

[0068] (アプリケーション）

図 36は本発明にかかる液晶表示装置 71を組み込まれた携帯電話 81を示している。この携帯電話 81は、テンキー等を備えたダイアル部 82の上にディスプレイとして液晶表示装置 71が組み込まれており、上面にアンテナ 83が設けられている。

[0069] 図 37はディスプレイとして本発明に力かる液晶表示装置 71を組み込まれた PDA 等の携帯情報端末 84を示している。この携帯情報端末 84は、液晶表示装置 71の横にペン入力などを行うための入力部 85が設けられており、上端部には蓋 86が枢着されている。

[0070] このように携帯電話 81や携帯情報端末 84等に本発明の液晶表示装置 71を用いることにより、面光源装置を均一に発光させ、画面にぎらつきが生じるのを防止して画質を向上させることができる。

[0071] また、図 38は実施例 4の面光源装置 53を用いたディスプレイ装置 (電飾看板) 87を示している。実施例 4の面光源装置 53では、各発光部として発光色の異なるものを並べることができるので、発光色の異なる発光部を任意の模様や絵柄などとなるように並べておき、各発光部の発光タイミングを電子制御することによって電飾看板として用いることができる。このようなディスプレイ装置 87によれば、液晶表示パネルを用 V、ること無く、均一な表示面のカラーディスプレイを作製することができる。

[0072] また、図 39は例えば実施例 3や実施例 4の面光源装置を赤、緑、青の信号灯 89として用いた電気信号機 88を示している。即ち、発光部としてそれぞれ赤色発光の発光部、緑色発光の発光部、青色発光の発光部を用いることにより信号灯 89に用いることができる。

産業上の利用可能性

本発明の面光源装置は、液晶表示パネル等のバックライトやフロントライトとして、あるいは照明灯などとして用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の光源が 2次元又は 3次元の面に配列された面光源装置において、

前記光源の配列は各位置で 2つの方向に規則的な配列となっており、

前記配列方向及び前記光源間の間隔は、配列方向に沿って移動するに従って徐々に変化していることを特徴とする面光源装置。

[2] 前記光源をその配列方向に沿って結んだ連結線は、ある一つの点を中心として回転対称となっており、

前記配列方向及び前記光源間の間隔は、前記中心点力の距離に応じて徐々に変化しており、

各位置でその位置と前記中心点とを結ぶ線分に対してその位置における 2つの配列方向が非対称となっ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] 複数の光源が 2次元又は 3次元の面に配列された面光源装置において、

前記光源をその配列方向に沿って結んだ連結線は、ある点を中心とする螺旋となり向きの異なる 2種類の螺旋の数をそれぞれ Na、 Nb (ただし、 Naく Nb)とするとき、 0. 55く Na/Nbく 0.75

を満たすことを特徴とする面光源装置。

[4] 単位面積あたりの前記光源の配置個数が場所によらずほぼ一定となっていることを特徴とする、請求項 1に記載の面光源装置。

[5] 単位面積あたりの前記光源の配置個数が場所によらずほぼ一定となって、ることを特徴とする、請求項 3に記載の面光源装置。

[6] 前記光源が円形の領域に配置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。

[7] 前記光源が円形の領域に配置されていることを特徴とする、請求項 3に記載の面光源装置。

[8] 実光源と、当該実光源力導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面力出射させる導光板とを備え、前記導光板には、前記光源と見なすことのできる疑似光源が配列されて、ることを特徴とする、請求項 1に記載の面光源装置。

[9] 実光源と、当該実光源力導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面力出射させる導光板とを備え、

前記導光板には、前記光源と見なすことのできる疑似光源が配列されて、ることを特徴とする、請求項 3に記載の面光源装置。

[10] 前記導光板内を導光する光を反射させるための複数のパターンが前記導光板の光出射面と反対側の面に設けられ、

前記パターンによって前記擬似光源が構成されていることを特徴とする、請求項 8 に記載の面光源装置。

[11] 前記導光板内を導光する光を反射させるための複数のパターンが前記導光板の光出射面と反対側の面に設けられ、

前記パターンによって前記擬似光源が構成されていることを特徴とする、請求項 9 に記載の面光源装置。

[12] 前記実光源は前記導光板に比較して小さなものであり、

前記疑似光源は、一方向に長い形状を有し、配列された前記光源の中心点を中心として同心円状に配列されて、ることを特徴とする、請求項 8に記載の面光源装置。

[13] 前記実光源は前記導光板に比較して小さなものであり、

前記疑似光源は、一方向に長い形状を有し、配列された前記光源の中心点を中心として同心円状に配列されて、ることを特徴とする、請求項 9に記載の面光源装置。

[14] 複数の光源が 2次元的に配列された面光源装置であって、

ある点からの距離を R、前記点を通るある方向から測った角度を 0とし、光源の位置を座標 (R、 0 )で表すとき、

m番目の光源（m= l、 2、 ···）が、

Rm=Rm-l + (1/Rm-l)

Θ m= Θ m-l + Θ g

ただし、 Roは任意の正の値

Θ 0は任意の値 θ _§^ 137.5°

で決まる点 (Rm、 0 m)もしくはその近傍に配置されて、ることを特徴とする面光源装置。

[15] 請求項 1一 14に記載の面光源装置と、前記面光源装置に重ねるように配置された画像表示パネルとからなることを特徴とする画像表示装置。

[16] 請求項 1一 14に記載の面光源装置を備えた携帯電話。

[17] 請求項 1一 14に記載の面光源装置を用いた信号機。

[18] 請求項 1一 14に記載の面光源装置を用いた電飾看板。

[19] 請求項 1一 14に記載の面光源装置を用いた照明装置。