| 【発明の名称】 |
面光源装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】黒川 光章
【氏名】山下 博司
【氏名】桑原 聡史
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| 【要約】 |
【課題】この発明は、点光源を用いても蛍状の輝度ムラが発生するのを防止した面光源を提供することを目的とする。
【解決手段】導光板１の側端面の一方に配置した光源から光を入射し、導光板裏面の光反射面１１で反射し、導光板１の光出射１２から光を放出する面光源装置であって、光源２として複数のＬＥＤチップ２１…が用いられ、この点光源２に対して垂直方向に位置する光反射面側の光反射パターン形状を点光源の延長上の部分と点光源の延長上以外の部分とで変化させた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 導光板の側端面の一方に配置した光源から光を入射し、導光板裏面の光反射面で反射し、導光板の表面から光を放出する面光源装置であって、前記光源として複数の点光源が用いられ、この点光源に対して垂直方向に位置する光反射面側の光反射パターン形状を点光源の延長上の部分と点光源の延長上以外の部分とで変化させたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】 点光源の延長上以外の部分の光反射パターンの面積率を点光源の延長上の部分の光反射パターンの面積率より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】 光反射面側の光反射パターン形状を、点光源の延長上の部分と点光源の延長上以外の部分とで一部を変化させたことを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
【請求項４】 点光源から遠ざかるにつれて光反射パターンの面積率が大きくなるように変化させたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の面光源装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）素子のような発光素子からなる点光源の集合体からなり、主として液晶表示パネルのバックライトなどに用いられる面光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示パネルのバックライト用面光源として、透光性平板を導光板としたエッジライト方式のものが知られている。このような面光源では、透明な平行平板や断面楔形平板からなる導光板の側端面（エッジ部）の一方から光を入射させ、導光板の全域に遍く伝播させ、その伝播した光の一部を導光板裏面の光反射部材で拡散反射光となし、導光板表面から拡散光を放出する。
【０００３】エッジライト方式の導光板は、導光板の厚みを薄くできることや、構成を簡単にできるため広く利用されている。エッジライト方式の導光板のエッジ部に設けられる光源は、冷陰極管ランプが用いられている。
【０００４】また、近年携帯型電子装置が普及し、その省電力化が望まれている。そこで携帯型電子装置のバックライトユニットの光源として、従来の冷陰極管ランプに比べ、消費電力が少ないＬＥＤを用いた光源が注目され実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷陰極管ランプに比べ、光源としてＬＥＤを用いる場合、数個のＬＥＤチップを点光源として配置することになる。このため、点光源の垂直方向（点光源の光延長上に延びる方向）の輝度が、点光源が配置されている部分と点光源が配置されていない間の部分とでムラが発生する。特にＬＥＤチップに近い部分で、その輝度ムラが大きくなり、蛍状の輝度ムラが発生するという問題がある。
【０００６】この発明は、上述した蛍状の輝度ムラが発生するのを防止した面光源を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、導光板の側端面の一方に配置した光源から光を入射し、導光板裏面の光反射面で反射し、導光板の表面から光を放出する面光源装置であって、前記光源として複数の点光源が用いられ、この点光源に対して垂直方向に位置する光反射面側の光反射パターン形状を点光源の延長上の部分と点光源の延長上以外の部分とで変化させたことを特徴とする。
【０００８】また、この発明は、点光源の延長上以外の部分の光反射パターンの面積率を点光源の延長上の部分の光反射パターンの面積率より大きくしたことを特徴とする。
【０００９】さらに、この発明は、光反射面側の光反射パターン形状を、点光源の延長上の部分と点光源の延長上以外の部分とで一部を変化させたことを特徴とする。
【００１０】また、この発明は、点光源から遠ざかるにつれて光反射パターンの面積率が大きくなるように変化させるように構成するとよい。
【００１１】上記のように構成することで、点光源の延長上以外の部分の輝度をアップさせることができ、点光源部分の輝度に近づけて、輝度ムラを解消することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。図１は、この発明を利用した面光源装置の概略構成を示す平面図、図２は同概略断面図である。
【００１３】図１及び図２に示すように、この発明に係る面光源は、導光板１、ＬＥＤで構成された点光源２及び各種制御回路（図示せず）などで構成されている。この制御回路には、例えば導光板１の光出射面１２から出射される光の総量を検知して、出射光量が最適になるように点光源２に電力を調整して供給する回路も含まれている。
【００１４】導光板１のエッジ部には、白色ＬＥＤチップで構成された点光源２が配置されいてる。本実施の形態では、基板２４上に３つの白色ＬＥＤチップ２１，２２，２３を実装している。この白色ＬＥＤチップは、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのＬＥＤを１つのパッケージに収容して、白色光を出射させるように構成したものや、単色のＬＥＤを蛍光物質を用いてＬＥＤからの出射光を白色光に変換するように構成したものを用いればよい。例えば、この蛍光物質としては、ＧａＮ系青色ＬＥＤを用いた場合には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光物質を用いればい。
【００１５】導光板１の点光源２に対して垂直方向に位置する側には、光反射面１１が設けられている。この光反射面１１は、樹脂成形の後に、光が漏洩するのを防ぎ反射効率を高める為に、ドット印刷を行ったりコーン状の窪みが形成され、さらにフィルムやアルミなどにより光反射パターンが設けられる。この光反射パターンの形状は、後述するように、点光源２の各ＬＥＤチップ延長上の部分と他の部分（ＬＥＤ間）とでそのパターンを変えている。
【００１６】導光板１の光反射面１１と対向する側には光出射面１２が設けられている。そして、点光源２の各ＬＥＤ２１，２２，２３からの光が、光反射面１１や導光板１の３つの側面１３で反射して、入射光の殆どが最終的に光出射面１２から均一な指向性を有する合成光として出射される。なお、側面１３には、光の漏洩を防止するために、白色テープなどの漏洩防止部材が取り付けられる。
【００１７】前述した導光板１の材料としては、透光性材料の中から選択され、通常はアクリルまたはポリカーボネートの樹脂が用いられる。導光板１の形状は平行平板や断面楔形平板で、その厚みは、通常１〜５ｍｍ程度のものが用いられるが、ＬＥＤを用いることで冷陰極管ランプを用いる場合に比較して更に薄型化が可能となる。
【００１８】また、その他の透光性材料としては、ポリメタアクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステル又はメタアクリル酸エステルの単独若しくは共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルペンテン等熱可塑性樹脂、或いは紫外線又は電子線で架橋した、多官能のウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等のアクリレート、不飽和ポリエステル等透明な樹脂、透明な硝子、透明なセラミック等が用いられる。
【００１９】この面光源は、ＬＥＤチップ２１，２２，２３の周囲を取り囲むように、ＬＥＤの光を反射させるための反射シート５が配置されている。上述しように、導光板１の光反射面１１側には、光反射パターンが印刷もしくは一体成形により形成され、その下面には、反射シート５が配置されている。また、導光板１の光出射面の上面には、拡散シート３、レンズシート４が配置されている。
【００２０】そして、点光源２は、反射シート５の外側に位置する図示しない外枠に各ＬＥＤが実装された基板２４をネジ止め又は接着剤などで固定することで、導光板１の所定位置に配置される。
【００２１】点光源２からの各ＬＥＤ光は、導光板１の内部に入り、光反射面１１に設けられた光反射パターンや３つの側端面１３で反射され集束を繰り返し、導光板１の光出射面１２から拡散板３に出射され、レンズシート４によって所望の角度範囲内に均一等方的に拡散されて合成光として出射される。このレンズシート４に近接して液晶表示パネルが配置される。
【００２２】図３は、導光板１の光反射面１１側に設けられる光反射パターンのレイアウトを示す模式図である。この発明の導光板１は、点光源２に対して垂直方向（図中矢印Ａ方向）に位置する光反射パターンの形状を変化させている。即ち、点光源２の各ＬＥＤチップ２１（２２）（２３）部の延長上にあたる光反射パターン１１Ａ部とＬＥＤチップ間の光反射パターン１１Ｂ部とをそのパターン形状を変化させている。光反射パターン１１Ａ部の光反射パターンの面積率を光反射パターン１１Ｂの面積率より多くしている。光反射パターンとしては、印刷でも、一体成形でも良い。
【００２３】このように、ＬＥＤチップ間の光反射パターン１１Ｂ部の面積率を多くすることで、この領域の反射効率を向上させて、輝度ムラを防ぐものである。
【００２４】図４に、光反射パターンの一例を示す。この光反射パターンを円形形状として、点光源２に対して垂直方向（Ａ方向）に向かうに従って、即ち、ＬＥＤチップから遠ざかるほど徐々に面積率を大きくしている。そして、点光源２に対して水平方向（Ｂ方向））では、光源２のＬＥＤチップのある部分より、ＬＥＤチップ間の方が面積率を大きくしてある。これは、ＬＥＤチップに近い部分ほど蛍状の輝度ムラが発生しやすいので、その箇所の反射率を減らし、輝度ムラを減少させるためである。
【００２５】面積率に関しては、単位面積当たりのパターンの面積で評価しており、光反射パターンを立体とした場合は、その光反射面上の底面積で評価する。例えば、図４の場合、円形の印刷パターンでも良いし、円錐形の立体的コーンパターンでも良い。
【００２６】尚、上記した実施の形態においては、白色ＬＥＤチップを用いているが、点光源２として、単色ＬＥＤチップ（例えば、青色）を複数用いることもできる。この場合には、導光板１にその出射光を白色光に変換する波長変換手段を用いればよい。例えばその波長変換手段は、導光板１の内部に添加された蛍光物質であったり、導光板１の光出射面１２や光反射面１１に設けられた蛍光物質層で構成できる。この蛍光物質としては、ＧａＮ系青色ＬＥＤを用いた場合には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光物質を用いればい。
【００２７】また、点光源２のＬＥＤチップとして、Ｒ用ＬＥＤチップ、Ｇ用ＬＥＤチップ、Ｂ用ＬＥＤチップの３つのＬＥＤチップを用いて、導光板１内で合成し、導光板１から白色光を出射するように構成してもよい。
【００２８】
【発明の効果】上述したように、例えば数個のＬＥＤチップを点光源として配置した場合、点光源の垂直方向の輝度が、点光源が配置されている部分と点光源間の部分で輝度ムラが発生し、特にＬＥＤチップに近い部分で、そのムラが大きくなることで発生する蛍状のムラが発生すが、この発明によれば、この輝度ムラを防止することができ、導光板の光出射面での輝度ムラの度合いを小さくすることができ、見た目にも均一な面光源装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年７月３０日（１９９９．７．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５２１３
【弁理士】
【氏名又は名称】鳥居 洋
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| 【公開番号】 |
特開２００１−４３７１４（Ｐ２００１−４３７１４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年２月１６日（２００１．２．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２１６７６１ |
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