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【発明の名称】 面照明装置及びこの面照明装置を用いた表示装置及びこの表示装置を用いた携帯機器
【発明者】 【氏名】福田 健生

【氏名】真鍋 晴二

【氏名】大森 高広

【氏名】上鶴 忍
【要約】 【課題】小型で光源の使用数が少なくても、簡易な構成で輝度分布が良好となり、視認性に優れた面照明装置、およびそれを用いた表示装置を提供する。

【解決手段】光源１からの光を面内方向に導入する光導入部３と光導入部３からの光を導く導光部４と光を外部に放出する光放出部５とを備えた導光板２とを備え、導光板２の角部に光導入部３を設けた面照明装置であって、導光板２の光源１に近接する２辺がそれぞれ対向する辺より長く構成とした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】光源と、前記光源からの光を面内方向に導入する光導入部と前記光導入部からの光を導く導光部と前記導光部から導かれてきた光を放出する光放出面とを備えた導光板と、を備え、前記光源が前記導光板の角部に設けられた前記光導入部に近接して配置された面照明装置であって、前記光導入部を挟む前記導光板の第１の面の前記光放出面側の長さを前記第１の面が対向する前記導光板の第２の面の前記光放出面側の長さよりも長くするとともに、前記光導入部を挟む前記導光板の第３の面の前記光放出面側の長さを前記第３の面が対向する前記導光板の第４の面の前記光放出面側の長さよりも長くすることを特徴とする面照明装置。
【請求項２】光源と、前記光源からの光を面内方向に導入する光導入部と前記光導入部からの光を導く導光部と前記導光部から導かれてきた光を放出する光放出面とを備えた導光板と、を備え、前記光源が前記導光板の角部に設けられた前記光導入部に近接して配置された面照明装置であって、前記導光板の前記光導入部を挟む第１の面及び第２の面の少なくともいずれか一方が、前記光源から遠ざかるにつれて前記光放出面に接近するように構成されていることを特徴とする面照明装置。
【請求項３】光導入部が、斜面を有する導光板の端面と、前記端面に略密着した光反射材とにより構成され、光源が前記導光板の前記光導入部の下方に配置された請求項１、２のいずれかに記載の面照明装置。
【請求項４】光源と、前記光源からの光を面内方向に導入する光導入部と前記光導入部からの光を導く導光部と前記導光部から導かれてきた光を放出する光放出面とを備えた導光板と、を備え、前記光源が前記導光板の角部に設けられた前記光導入部に近接して配置された面照明装置であって、前記導光板の前記光放出面側の辺のうち前記光導入部を挟む２辺を第１の辺及び第２の辺とし、前記第１の辺に対向する辺を第３の辺、前記第２の辺に対向する辺を第４の辺としたとき、前記導光板の前記第１の辺と第２の辺をともに延長した交点を第１の頂点とし、前記第３の辺と第４の辺が形成する頂点を第２の頂点としたとき、前記第１の頂点と第２の頂点とで結ばれる直線と、第１の辺の光源に近い側の端点と第２の辺の光源に近い側の端点を結ぶ直線とが成す角度が７５#から１０５#の範囲であることを特徴とする面照明装置。
【請求項５】第１の頂点と第２の頂点とで結ばれる直線と、第１の辺の光源に近い側の端点と第２の辺の光源に近い側の端点を結ぶ直線とが成す角度が略垂直であることを特徴とする請求項４記載の面照明装置。
【請求項６】光源として、少なくとも１個以上の発光素子を有する一個の発光ダイオードを使用したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の面照明装置。
【請求項７】液晶表示素子と、前記液晶表示素子を動作させる駆動回路が形成されている回路基板と、前記液晶表示素子と前記回路基板とを接続する接続手段と、導光板を収納する収納部材を備えた請求項１〜６に記載の面照明装置とを備え、前記液晶表示素子に接続された前記接続手段が引き出された側の導光板の辺を第１の辺とし、同じ側の前記収納部材の外枠の辺を第２の辺とし、前記液晶表示素子の同じ側の辺を第３の辺としたとき、前記第１の辺と前記第２の辺とが非平行で、かつ、前記第１の辺と前記第３の辺とが略平行であることを特徴とする表示装置。
【請求項８】液晶表示素子が面照明装置の背面に配置されたことを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項９】液晶表示素子に接続された配線が引き出された側に面照明装置の光源が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】表示手段と、データ信号もしくは音声信号の少なくとも一方を送信信号に変換するか受信信号をデータ信号もしくは音声信号の少なくとも一方に変換する変換手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯機器であって、前記表示手段に近接して請求項１〜６いずれか１記載の面照明装置を配置したことを特徴とする携帯機器。
【請求項１１】表示手段と、データ信号もしくは音声信号の少なくとも一方を送信信号に変換するか受信信号をデータ信号もしくは音声信号の少なくとも一方に変換する変換手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯機器であって、前記表示手段として請求項７〜９いずれか１記載の表示装置を配置したことを特徴とする携帯機器。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置を背面から照明する面照明装置に関し、特に発光ダイオード等の光源を用いた面照明装置、およびそれを用いた表示装置、およびそれを用いた携帯機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話やパーソナルハンディホンシステム等に搭載される液晶表示装置のバックライトとして用いられる面照明装置は、その光源として、小型で低消費電力であるチップ形状の発光ダイオードを用いた光源が使われている。さらに最近では、各種携帯情報端末機器や携帯音響機器、デジタルカメラ，ビデオカメラ等の携帯機器に関しても、小型化，電池の長寿命化および耐衝撃性向上等の理由により、表示部の面照明装置用光源が冷陰極管から発光ダイオードに変わりつつある。
【０００３】これら発光ダイオード光源を用いた従来の面照明装置に関しては多様な構成がある。例えば、特公平３−３２０７５号に記載されているように、液晶表示体の背面側に上面発光の発光ダイオード光源を配置して液晶表示体の裏面に向かって直接的に光を照射して照明を行うものがあるが、装置の薄型化や液晶表示素子の背面における電子回路設置上の問題等から、携帯電話等の液晶表示装置のバックライトとしては、この液晶表示体の背面側に直接発光ダイオード光源を配置するものは少なくなっている。これに対して、携帯電話等の液晶表示装置のバックライトとしては、液晶表示素子の表示面の外側に発光ダイオード光源を配置する方法が多くとられており、例えば特公平５−２１２３３号に記載されているように、液晶ユニットの表示面の外側に上面発光の発光ダイオード光源を配置して反射面と樹脂板を用いて光を液晶表示ユニットの下方に導くことによって照明を行うもの等が知られている。
【０００４】このように液晶表示素子の表示面の外側に発光ダイオード光源を配置した一例を、従来の面照明装置として図１１、図１２を用いて説明する。図１１は従来の面照明装置の正面図、図１２は同断面図であり、１３１は発光ダイオードなどの光源、１３２は導光板、１３３は光導入部、１３４は導光部、１３５は光放出部、１３６は光放出部１３５の下面に散乱パターン１３７の形成された散乱面、１３８は散乱面１３６の反対面となる光放出面、１３９は反射シート、１４０は拡散シート、１４１は導光板１３２，反射シート１３９および拡散シート１４０を保持する収納部材、１４１ｃは収納部材１４１に形成された反射面、１４２は光源の実装された回路基板である。光源１３１から発せられた光は反射面１４１ｃで反射された後、光導入部１３３より導光板１３２の内部に入射する。この導光板１３２の内部に入射した光は導光部１３４で拡散されて光放出部１３５に入り、散乱パターン１３７により一部は散乱され光放出面１３８より出射し、また一部は散乱パターン１３７を透過し反射シート１３９により反射され再度光放出部１３５の内部に入射後光放出面１３８より出射される。光放出面１３８より出射した光は拡散シート１３９によりその進行方向を乱され、若干の輝度分布の一様化が図られる。
【０００５】現在、携帯機器の小型軽量化のため、面発光装置においては導光板１３２の小型化が求められている。同時に、低消費電力化および実装等のコスト削減のため、光源１３１の使用数削減が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の面照明装置等では、小型化のため図１１中に示す導光路長Ｌ２が短小化され、光源の使用数が減ると、光放出面１３８側から見た面内の輝度分布が増加してしまう。図１３は光源の相対発光強度を示すグラフである。従来の技術において、例えば光源を図１１の中央一個のみにすると、図１１中の光放出面１３８のＳ４近辺は主に図１３中Ｐ３付近の光を用いて照明することになるため、主にＰ１付近の光で照明するＳ３部とは大きな輝度差が生じ輝度分布が悪化する。このため、図１１中破線ｖｗおよび破線ｘｙで導光板を切断し、利用する光を図１３中Ｐ４の内側の範囲内に規制することで輝度分布を低減しようとする試みがなされている。ここで、図１１中に示すように、導光板の破線ｖｗと破線ｘｙのなす角Ａ３を導光規制角と呼ぶことにする。この導光規制角Ａ３を狭めることで輝度分布の改善に大きな効果が認められるが、一方で光源から光放出部１３５へ至る導光路長Ｌ２を短小化させるためには逆に導光規制角Ａ３を広げることが必要となる。
【０００７】このように、従来の面照明装置では、導光規制角Ａ３が少なくとも鈍角となり、光源からの光を十分拡散して光放出部１３５に入射させることができないため、図１１におけるＳ３部近傍が明るくなりＳ４部近傍は暗くなるという輝度分布を改善できない。このような輝度分布は、液晶表示素子等のバックライトとして用いる場合、表示文字等が一部見難くなり、さらには暗くて認識できない表示部分を生じることにもなり、表示品質を著しく損なってしまう。
【０００８】そこで、本発明者らは、光源を導光板の角部近傍に配置することを考案した。この光源を導光板の角部に配置した構成を、図７、図８を用いて説明する。図において、２１０は導光板、２１１は収納部材、２１２は光源２１９を保持する基板、２１９は光源、２２０は光放出部、である。光源を導光板の角部に配置することにより、導光板の隅々まで、導光することができるが、図７に示すような配置に光源を配置すると光源近傍の輝度が上昇し、他の部分と比較して、極端に明るいという課題が発生する。それを改善するために、図８に示すように、光放出部２２０から光源２１９を離して配置すると、光放出部２２０以外のＢ１、Ｂ２領域が存在するため、Ｂ１、Ｂ２領域に導光した光が有効に活用されないと言う課題が発生する。
【０００９】本発明は、上記の従来の課題を解決するものであり、発光ダイオード等の光源の使用数が少なく、光源を導光板の角部近傍に配置しても、輝度分布が良好でかつ平均輝度が高い面照明装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するため、本発明の面照明装置は、光源が導光板の角部に近接して配置された面照明装置で、光導入部を挟む導光板の端面の光放出面側の長さが、それぞれの対向する面の光放出面側の長さより長くなるように構成されている。
【００１１】また、導光板の光放出面側の辺のうち前記光導入部を挟む第１の面及び第２の面が光源から遠ざかるにつれ光放出面に接近するように構成されている。
【００１２】さらに光導入部を挟む２辺を第１の辺及び第２の辺とし、第１の辺に対向する辺を第３の辺、前記第２の辺に対向する辺を第４の辺としたとき、前記導光板の前記第１の辺と第２の辺をともに延長した交点を第１の頂点とし、前記第３の辺と第４の辺が形成する頂点を第２の頂点としたとき、前記第１の頂点と第２の頂点とで結ばれる直線と、第１の辺の光源に近い側の端点と第２の辺の光源に近い側の端点を結ぶ直線とのなす角が、７５°〜１０５°となるように構成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を面内方向に導入する光導入部と前記光導入部からの光を導く導光部と前記導光部から導かれてきた光を放出する光放出面とを備えた導光板と、を備え、前記光源が前記導光板の角部に設けられた前記光導入部に近接して配置された面照明装置であって、前記光導入部を挟む前記導光板の第１の面の前記光放出面側の長さを前記第１の面が対向する前記導光板の第２の面の前記光放出面側の長さよりも長くするとともに、前記光導入部を挟む前記導光板の第３の面の前記光放出面側の長さを前記第３の面が対向する前記導光板の第４の面の前記光放出面側の長さよりも長くすることにより、光源から光放出部へ至る導光部の広がりを狭められ、光導入部から光放出部へ至る導光路長を短くしても、光源の発する光を光放出部の隅々まで導くことができ、不要な導光板領域を削減でき面発光効率を向上できる。
【００１４】請求項２に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を面内方向に導入する光導入部と前記光導入部からの光を導く導光部と前記導光部から導かれてきた光を放出する光放出部とを備えた導光板と、を備え、前記光源が前記導光板の角部に設けられた前記光導入部に近接して配置された面照明装置であって、前記導光板の光放出面側の辺のうち前記光導入部を挟む２辺を第１の辺及び第２の辺とし、前記第１の辺に対向する辺を第３の辺、前記第２の辺に対向する辺を第４の辺としたとき、前記第１の辺と前記第３の辺の組と、前記第２の辺と前記第４の辺の組のうちの少なくとも一方の組が前記光源から遠ざかるにつれ接近するように構成されていることにより、光源から光放出部へ至る導光部の広がりを狭められ、光導入部から光放出部へ至る導光路長を短くしても、光源の発する光を光放出部の隅々まで導くことができ、不要な導光板領域を削減でき面発光効率を向上できるという作用を有する。
【００１５】請求項３に記載の発明は、光導入部が、斜面を有する導光板の端面と、端面に略密着した光反射材とにより構成され、光源が導光板の光導入部の下方に配置されたことにより、光源が導光板の側面側に配置されたものに比べ導光板の厚み分光源から光導入部までの距離が増加するため、導光部の面積を小さくできる。
【００１６】請求項４に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を面内方向に導入する光導入部と前記光導入部からの光を導く導光部と前記導光部から導かれてきた光を放出する光放出部とを備えた導光板と、を備え、前記光源が前記導光板の角部に設けられた前記光導入部に近接して配置された面照明装置であって、前記導光板の光放出面側の辺のうち前記光導入部を挟む２辺を第１の辺及び第２の辺とし、前記第１の辺に対向する辺を第３の辺、前記第２の辺に対向する辺を第４の辺としたとき、前記導光板の前記第１の辺と第２の辺をともに延長した交点を第１の頂点とし、前記第３の辺と第４の辺が形成する頂点を第２の頂点としたとき、前記第１の頂点と第２の頂点とで結ばれる直線と、第１の辺の光源に近い側の端点と第２の辺の光源に近い側の端点を結ぶ直線とが成す角度が７５#から１０５#の範囲であることにより、光放出部の形状が正方形以外の形状になっても、光放出部面を隅々まで照明することができる。
【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の面照明装置において、第１の頂点と第２の頂点とを結んだ直線と、第１の辺の光源に近い側の端点と第２の辺の光源に近い側の端点を結ぶ直線とが成す角度を略垂直にすることで、もっとも効率よく光放出面を隅々まで照明することができる。
【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の面照明装置において、光源として、少なくとも１個以上の発光素子を有する一個の発光ダイオードを使用したものであり、発光効率の高い発光ダイオードを一個のみ使用することで消費電力を削減でき、かつ発光ダイオードの個体間の色バラツキを考慮しなくてよく、１個以上の発光素子を有することで、発光色の切換ができるや故障時の予備として用いることができる。
【００１９】請求項７に記載の発明は、液晶表示素子と、前記液晶表示素子を動作させる駆動回路が形成されている回路基板と、前記液晶表示素子と前記回路基板とを接続する接続手段と、導光板を収納する収納部材を備えた請求項１〜６に記載の面照明装置とを備え、前記液晶表示素子に接続された前記接続手段が引き出された側の導光板の辺を第１の辺とし、同じ側の前記収納部材の外枠の辺を第２の辺とし、前記液晶表示素子の同じ側の辺を第３の辺としたとき、前記第１の辺と前記第２の辺とが非平行で、かつ、前記第１の辺と前記第３の辺とが略平行であることにより、収納部材の外枠の辺で液晶表示素子に接続された配線を損傷を抑制で、故障や誤動作の少ない、信頼性の高い表示装置とすることができる。
【００２０】請求項８に記載の発明は、液晶表示素子が面照明装置の背面に配置されたことにより、面照明装置を小型化かつ低消費電力化でき、表示装置の表示面の輝度分布も少なくできる。
【００２１】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の表示装置において、液晶表示素子の表示用配線が引き出された側に面照明装置の光源が配置されている構成としたものであり、光源を液晶表示素子の表示用配線で覆うため、光源からの迷光があってもそれが表示面から漏れ出るのを防ぐことができる。
【００２２】請求項１０に記載の発明は、表示手段と、データ信号もしくは音声信号の少なくとも一方を送信信号に変換するか受信信号をデータ信号もしくは音声信号の少なくとも一方に変換する変換手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯機器であって、前記表示手段に近接して請求項１〜６いずれか１記載の面照明装置を配置したことにより、表示手段の輝度分布が良好で視認性に優れ、小型化かつ低消費電力の携帯機器を実現することができる。
【００２３】また請求項１１に記載の発明は、表示手段と、データ信号もしくは音声信号の少なくとも一方を送信信号に変換するか受信信号をデータ信号もしくは音声信号の少なくとも一方に変換する変換手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯機器であって、前記表示手段として請求項７〜９いずれか１記載の表示装置を配置したことにより、表示手段の輝度分布が良好で視認性に優れ、小型化かつ低消費電力の携帯機器を実現することができる。
【００２４】次に、本発明の本実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における面照明装置の正面図、図２は本発明の実施の形態１における面照明装置の断面図、図３は本発明の実施の形態１における面照明装置の要部正面図である。
【００２６】１は光源で、豆電球、麦球、発光ダイオード等が考えられるが、ここでは非常に微小な光放出面積（具体的には２．５ｍｍ2以下）を有する点状光源であり、小型で発光効率の高い発光ダイオードを用いた。これにより、消費電力を低減できるとともに光源の設置面積を低減できるので、面照明装置の小型化を実現できる。特に光源１として、一個の発光ダイオードのみ使用することにより、輝度分布を悪化させることなく最も小型化でき、さらに消費電力を削減でき、かつ発光ダイオードの個体間色バラツキを考慮しなくても、色むら等の不都合が発生することがなくなる。
【００２７】なお光源１は１つの発光素子を有するものを用いても、複数の発光素子を有するものを用いてもよい。発光ダイオードに複数の発光素子が形成されている場合には、発光素子を選択的に用いることができるので、発光色を替えたり、故障時のスペアとして利用することができる。
【００２８】２は導光板であり、材質としてはメタクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の高透過特性を有する有機材料やガラスが好適であるが、本実施の形態では、金型による射出成型が可能で形状の自由度と量産性が高い樹脂製とし、さらに光の透過率が高い（実質的に９０％以上）メタクリル樹脂を用いた。
【００２９】導光板２は、光導入部３，導光部４，光放出部５より構成されている。なお、図３中の光放出部５の角部ｒ，ｎを結ぶ点線は、導光部４と光放出部５の境界の概要を示しており、ｍ，ｑ，ｐ，ｌ，ｏはそれぞれ導光板２の所定の角部を示している。
【００３０】まず光導入部３は、導光板２の面内方向に光を導く働きを有し、光源１が導光板２の下方に形成されている場合には、光が入射する入射面と、その入射面から入射してきた光を光放出部５の方に反射する働きを有する反射面から形成されることが多い。この反射面は、導光板２の端面に、斜面でかつ光源１付近を中心に扇状に広がる曲面で構成され、光源１のほぼ真上に配置されている。これにより光源１からの光が光導入部３で拡散されて導光部４内に導入されるため、輝度分布がより改善され、視認性を向上できる。また光源１が導光板２の光導入部３の下方に配置されていることで、光源１が導光板２の側面側に配置されたものに比べ導光板２の厚み分光源１から光導入部３までの距離が増加するため、導光部４の面積を小さくでき、面照明装置をより小型化できる。
【００３１】次に、光放出部５は、光を導光板２から外部に放出する部分であり、一方の面は光を外部に放出する光放出面８となっており、反対側の端面は、散乱パターン７の形成された散乱面６となっている。散乱パターン７は乳白色〜白色インクで光放出部５の下面に印刷されたドットであり、図３中に示すように光源１から離れるにつれ面積比率が増加するように配置されている。光放出部５に入射した光は光源１に近い方が明るくなる傾向にあり、このため上記のように散乱パターン７の印刷面積を変化させることにより光放出面８の輝度分布をある程度均一化することができる。
【００３２】散乱パターン７の乳白色〜白色インクとしてはメジウムに酸化チタン等の白色微粒子を分散させたものが好適であるが、必ずしも着色粒子を混入せずともよく、インク中にインクより屈折率の大きいガラスビーズを入れたり、インク中にインクより屈折率の小さい空気泡を混入したものを用いても同様の効果が得られる。また散乱パターン７を、印刷ではなく微少な突起または窪みを導光板２の下面に直接多数形成することにより構成してもよい。また導光板２の端面に近接するように別部材で形成してもよい。
【００３３】導光部４は、導光板２の端部ｑ，ｍから相対する角部ｐ，ｌに向かってＶ字状に広がるように形成されている。
【００３４】９は散乱面６の下側に置かれた高反射率の反射シートであり、表面に酸化チタン等が混入された白色の反射層が形成されている。
【００３５】１０は導光板２の光放出部５の上面に置かれた拡散シートで、表面に微小な凹凸が形成された半透明のフィルムであり、光放出部５からの出射光を散乱させることで照明輝度の均一化に寄与する。
【００３６】１１は導光板２，反射シート９および拡散シート１０を所望の位置に保持する収納部材であり、本実施例では形状自由度と量産性の観点から樹脂製とした。樹脂の種類としてはアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリカーボネイトなどが好ましく、また色は白色等の反射率の高い色が好ましい。
【００３７】１２は回路基板であり、光源１が実装され、収納部材１１を定位置に保持して光源１が導光板２の光導入部３の真下に配置されるよう位置を規制している。
【００３８】以上のように構成された本実施の形態における面照明装置の動作について説明する。まず、光源１からの光は光導入部３で反射され、多くはメタクリル樹脂と空気の界面で起こる全反射条件を満たす角度成分を持つ光となって導光板２内に導かれる。導光板２に入射した光は導光部４において導光板２の幅方向に拡げられ、光放出部５へと導かれる。光放出部５では、その内部に導光部４より導入された光が全反射により効率よく閉じ込められるが、下面の散乱パターン７に当たった光はランダムな方向に反射あるいは透過され、全反射の臨界角を超える成分を持った光のみ導光板２の外側に出る。このうち、光放出面８に到達した光は外部に出射されるが、反射シート９および収納部材１１に当たった光は反射されて再度光放出部５の内部に戻る。こうして、導光板２内に導かれた光は、途中で吸収されるものを除きほとんどが光放出面８より出射されて面照明が行われる。
【００３９】このように光源１からの光を、光導入部３の入射面から入射させ、反射面で反射してから導光板２の面内方向に導くことにより、導光板２の厚みにより光源１から光導入部３までの距離が増加する分導光部４の面積を小さくでき、面照明装置をより小型化できる。
【００４０】本実施の形態においては、光源１を導光板２の角部に配置し、そこから出射された光を導光板２の面内方向に導く際に、入射する光の分布の中心軸が、導光板２の外周の辺３１，３２に対して傾斜して導入するような構成としたことにより、導光板２の光放射部５により均一な輝度分布を待たせることができるので、視認性の良好な面照明装置を実現することができる。
【００４１】本実施の形態においては、光源１を導光板２の角部に設けられた光導入部３に近接して設ける、若しくは光放出部５の角部に近接して配置し、導光板２の外周側面のうち光導入部３を挟む第１の面と第２の面において、第１の面の光放出面８側の長さを第一の面に対向する第３の面の長さよりも長く形成するとともに、第２の面の光放出面８側の長さを第２の面に対向する第４の面の長さよりも長く形成している。具体的には、図３中に示すように、導光板２の対向する第１の辺３１と第３の辺３３の組と第２の辺３２と第４の辺３４の組のそれぞれが、長さが異なり、非平行となるように構成している。この構成により、図７で示した構成で課題となっていた発光ダイオード近傍が極端に明るくなることを防止でき、かつ、図８における導光板２の不要領域Ｂ１、Ｂ２を削除した構成であるため、光放出部の輝度に寄与しない導光を削減でき、面発光効率を向上させることができる。
【００４２】なお本実施の形態においては、辺３１〜３４はすべて直線で構成されていたが、曲面や屈曲点を有する場合も考えられる。この場合導光板２の端点と考えられる点（この場合の頂点ｏ，ｐ，ｑ，ｍ，ｌに相当する点）をそれぞれ結んだ直線を考えることにより、本発明の考え方を適用することが可能になる。
【００４３】また、本実施の形態においては、導光板２の外周面のうち、辺３２が含まれる面が、光源１から遠ざかるに連れて光放出部５を構成する辺５ｂに近づいていくように、また辺３１が含まれる面が、光源１から遠ざかるに連れて光放出部５を構成する辺５ａに近づいていくように構成されている。このような構成としたことにより、光源１から出射された光をより効果的に光放出部５方向に導くことができるので、輝度分布のより一層の均一化を図ることができ、特に領域Ｓ２部をより効率よく照らすことができる。さらに導光板２の投影面積をより小さくすることができるので、面照明装置内の空間の利用効率の向上を図ることができ、面照明装置の小型化ならびに設計の自由度の向上を図ることができる。
【００４４】実際に、光放出面が一辺３０ｍｍの正方形であり、導光路長Ｌ１が３ｍｍ，導光板２の厚みが１ｍｍ，光源１として窒化ガリウム系の緑色発光ダイオードを一個用い、対向する辺の長さが等しくて、平行な面照明装置の一例として、前述の図７の構成のものを作成した。図７は、収納部材の外径が小さくできて、小型化は可能であるが、光放出部２２０の最大輝度と最低輝度の比（Ｒ＝ｍａｘ／ｍｉｎ）をとると、発光ダイオード近傍が極端に明るいため、その比が小さく、Ｒ＝０．２以下になってしまう。視覚的認識から、最大と最小の輝度比Ｒは、０．５５以上が求められるのに対して、図７の構成では不十分である。一方、本実施の形態においては、光放出部５から光源１をＬ１だけ離したことにより、発光ダイオード近傍が極端に明るくなることが無く、上記の最大と最小の輝度比はＲ＝０．６７を示し、視覚認識上、充分満足されるものであった。
【００４５】また、光放出面が一辺３０ｍｍの正方形であり、導光路長Ｌ１が３ｍｍ，導光板２の厚みが１ｍｍ，光源１として窒化ガリウム系の緑色発光ダイオードを一個用い、対向する辺の長さが等しくて、平行な面照明装置の一例として、前記図８の構成のものを作成した。図８と本実施の形態は収納部材の外径は全く同じである。図８の構成で、光放出部２２０の３６点の輝度を測定して平均した平均輝度は、３５ｃｄ／ｍ2であったのに対して、本実施の形態においては、平均輝度が４０ｃｄ／ｍ2以上を示し、面発光効率が図８の構成に比較して、優れていることがわかる。これは、図８の構成では存在する不要領域Ｂ１、Ｂ２があるため、その領域に導光された光が、光放出部２２０の平均輝度向上にあまり寄与していないためである。
【００４６】このように、本実施の形態においては、導光板２の対向する第１の辺３１と第３の辺３３の組と第２の辺３２と第４の辺３４の組のそれぞれが、長さが異なり、非平行である構成によって、発光ダイオード近傍が極端に明るくなることが無く、平均輝度も充分高い面照明装置を得ることができる。また光源数の減少は消費電流の削減を可能とし、同時に光源の基板への実装工程を簡略化でき、低消費電力で量産性に優れた面照明装置を得ることができる。
【００４７】（実施の形態２）図６は本発明の実施の形態２における面照明装置の正面図である。図中の光源１，反射シート９，拡散シート１０，収納部材１１，回路基板１２は実施の形態１で述べたものと同様であり、ここでは説明を省略する。
【００４８】本実施の形態では、光放出部５が長方形になっており、光源１が１個であるため、長方形の長手方向に光を多く分配する必要がある。ここで、導光板２の光放出面８側の辺のうち光源１に近接する２辺を第１の辺３１及び第２の辺３２とし、第１の辺３１に対向する辺を第３の辺３３、第２の辺３２に対向する辺を第４の辺３４としたとき、導光板２の第１の辺３１と第２の辺３２をともに延長した交点を第１の頂点４１とし、第３の辺３３と第４の辺３４が形成する頂点を第２の頂点４２としたとき、第１の頂点４１と第２の頂点４２とで形成される直線と、第１の辺の光源１に近い端点と第２の辺の光源１に近い端点を結ぶ第６の辺３６が、成す角をＡ５とする。このＡ５が直角である構成にすることにより、光放出部５の長方形長手方向の光源１から最も遠い部分まで、充分導光が可能になり、長方形である光放出部５の輝度ムラが改善される。ここで、Ａ５は９０度であることが望ましいが、第１の辺の光源１に近い端点と第２の辺の光源１に近い端点の位置を変えることにより、第６の辺の傾きを変え、Ａ５の角度を変えることができる。上記のように、Ａ５の角度を変えたときの輝度ムラＲの変化を示した特性図を図９に示す。図９は、本発明の実施の形態２における面照明装置の第６の辺の成す角度と、輝度ムラの関係を示す特性図である。図９からも、わかるように角Ａ５が９０度の場合が、最も高い値を示すのでＡ５は略垂直であることが好ましいが、前にも述べたように、視覚的認識から、最大と最小の輝度比Ｒは、５５％以上であれば面照明装置として利用可能であるので、Ａ５の角度は、７５度から１０５度の間であればよいことになる。
【００４９】なお本実施の形態においては、辺３１〜３４はすべて直線で構成されていたが、曲面や屈曲点を有する場合も考えられる。この場合導光板２の端点と考えられる点（この場合の頂点ｏ，ｐ，ｑ，ｍ，ｌに相当する点）をそれぞれ結んだ直線を考えることにより、本発明の考え方を適用することが可能になる。
【００５０】また、本実施の形態の面照明装置を用いれば、光放出面の形状がどのような形のものであっても、小型で低消費電力でかつ表示部の視認性の良い表示装置および携帯機器を得ることができる。
【００５１】（実施の形態３）次に実施の形態１，２に示した面照明装置を電子機器に用いた例として、特に使用頻度の高い携帯機器を例にあげて説明する。
【００５２】図４，図５及び図１０はそれぞれ本発明の実施の形態３における携帯機器の斜視図，断面図及びブロック図である。図４，図５及び図１０において、１９は音声を音声信号に変換するマイク、２０は音声信号を音声に変換するスピーカー、２５はダイヤルボタン等から構成される操作部、１３は表示部で、表示部１３は、着信情報や発信情報及び検索情報等により電話番号や相手の名前等のキャラクター等を表示し、液晶等のにより構成されることが多く、その下方には実施の形態１〜２に示した面照明装置が搭載されている。２１はアンテナ、２２はマイク１９からの音声信号を復調して送信信号に変換する送信部で、送信部２２で作製された送信信号は、アンテナ２１を通して外部に放出される。２３はアンテナ２１で受信した受信信号を音声信号に変換する受信部で、受信部２３で作成された音声信号はスピーカー２０にて音声に変換される。２４は送信部２２，受信部２３，操作部２５，表示部１３を制御する制御部である。
【００５３】以下その動作の一例について説明する。
【００５４】先ず、着信があった場合には、受信部２３から制御部２４に着信信号を送出し、制御部２４は、その着信信号に基づいて、表示部１３に所定のキャラクタ等を表示させ、更に操作部２５から着信を受ける旨のボタン等が押されると、信号が制御部２４に送出されて、制御部２４は、着信モードに各部を設定する。即ちアンテナ２１で受信した信号は、受信部２３で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー２０から音声として出力されると共に、マイク１９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部２２を介し、アンテナ２１を通して外部に送出される。
【００５５】次に、発信する場合について説明する。
【００５６】まず、発信する場合には、操作部２５から発信する旨の信号が、制御部２４に入力される。続いて電話番号に相当する信号が操作部２５から制御部２４に送られてくると、制御部２４は送信部２２を介して、電話番号に対応する信号をアンテナ２１から送出する。この時入力された信号は、表示部１３に表示されていることが多い。その送出信号によって、相手方との通信が確立されたら、その旨の信号がアンテナ２１を介し受信部２３を通して制御部２４に送られると、制御部２４は発信モードに各部を設定する。即ちアンテナ２１で受信した信号は、受信部２３で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー２０から音声として出力されると共に、マイク１９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部２２を介し、アンテナ２１を通して外部に送出される。
【００５７】なお、本実施の形態では、音声を送信受信した例を示したが、音声に限らず、文字データ等の音声以外のデータの送信もしくは受信の少なくとも一方を行う電子機器についても同様な効果を得ることができる。
【００５８】次に図５を用いて表示部１３付近の構成をさらに詳細に説明する。図５は、図４におけるＡ−Ａ断面を示している。
【００５９】１４は樹脂等よりなる筺体であり、その一部に前述の表示部１３が設けられている。１７は液晶を用いた表示装置で、表示装置１７は、本実施の形態１若しくは２の面照明装置の上に半透過半反射型の液晶表示素子１５が搭載され、液晶表示素子１５の表示用配線１６が面照明装置の光源１を覆う位置にくるよう配置されており、表示用配線１６は回路基板１２に接続されている。表示装置１７は、本実施の形態１若しくは２の面照明装置を用いることで視認性を低下させることなく小型化かつ低消費電力化が図られ、また光源１からの迷光が発生し光放出面８以外から光が漏れた場合でも、液晶表示素子１５の表示用配線１６によりそのほとんどが遮蔽され、その迷光が表示面から漏れ出るのを防ぐことができるので、視認性のさらなる向上が図られている。
【００６０】表示部１３は、液晶表示素子１５を透明部材よりなる表示窓１８を通して視認する構成となっており、液晶表示素子１５の使用により、小型で低消費電力でかつ表示部の視認性の良い携帯機器を得ることができる。
【００６１】また、本実施の形態では、液晶表示素子１５に接続された配線１６が引き出された側の導光板２の光放出面８側の辺３１と同じ側の収納部材１１の外枠の辺１１ａとが非平行で、かつ辺１１ａと液晶表示素子１５の端部を形成する辺１５ａが略平行である構成にしている。単に、収納部材１１の外径寸法を小さくするためには、導光板２の辺３１に平行に収納部材１１を削ればよい。しかしながら、そのような構造では、光放出部５の辺５ａに対して辺１５ａが略平行に配置される液晶表示素子１５から引き出される表示用配線１６は、辺３１若しくは削った収納部材１１の端部に対して略平行でないため、帯状の表示用配線１６の一方だけが収納部材１１の端部と接触する構造になる。これでは、振動その他の外力により、片当たりする表示用配線１６は損傷してしまう。これに対して本実施の形態の構成では、配線１６を収納部材１１の外枠の辺１１ａに均一に接触させることができるので、振動などの外力が加わっても、配線１６が損傷しにくい面照明装置を得ることができる。
【００６２】このように実施の形態１，２で示した面照明装置を用いることによって、携帯機器の表示部において、輝度むらを小さくできるので、使用者に見やすい、従って誤認の少ない携帯機器を実現することができる。また１つの点状光源しか用いないので、消費電力が極めて少ない携帯機器を実現することができる。
【００６３】
【発明の効果】本発明は、導光板の光導入部を挟む２面の光放出面側の長さをそれぞれ対向する面の光放出面側の長さより長く構成することで、光源から光放出部へ至る導光部の広がりを狭められ、光導入部から光放出部へ至る導光路長を短くしても、光源の発する光を光放出部の隅々まで導くことができ、不要な導光板領域を削減できる。これにより、発光ダイオード等の光源の使用数が少なく、光源を導光板の角部近傍に配置しても、輝度分布が良好でかつ平均輝度が高い面照明装置を得ることができる。
【００６４】また、導光板のの光導光部を挟む２面が、それぞれ光源から遠ざかるにつれ光放出面に接近するように構成することで、光源から光放出部へ至る導光部の広がりを狭められ、光導入部から光放出部へ至る導光路長を短くしても、光源の発する光を光放出部の隅々まで導くことができ、不要な導光板領域を削減でき導光効率を向上することができる。このことにより、発光ダイオード等の光源の使用数が少なく、光源を導光板の角部近傍に配置しても、輝度分布が良好でかつ平均輝度が高い面照明装置を得ることができる。
【００６５】また、本発明は、導光板の第１の辺と第２の辺をともに延長した交点を第１の頂点とし、第３の辺と第４の辺が形成する頂点を第２の頂点としたとき、第１の頂点と第２の頂点とを結んだ直線と、光源１に近い第１の辺の端と第２の辺の端を結ぶ直線とのなす角を、７５°〜１０５°にすることで、光放出部の形状が長方形になっても、乱反射板を隅々まで照明でき、これにより、発光ダイオード等の光源の使用数が少なく、光源を導光板の角部近傍に配置しても、輝度分布が良好でかつ平均輝度が高い面照明装置を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１１年３月１５日（１９９９．３．１５）
【代理人】 【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
【公開番号】 特開２０００−２６８６２１（Ｐ２０００−２６８６２１Ａ）
【公開日】 平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【出願番号】 特願平１１−６８１６６