面光源装置

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【発明の名称】	面光源装置
【発明者】	【氏名】山下博司【氏名】桑原聡史【氏名】西田信人【氏名】落岩正士
【要約】	【課題】光効率をアップし、輝度ムラを改善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複数の点光源２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の表面の光出射面１２から光を放出する面光源装置であって、導光板１の光入射面１ａ側に点光源２を囲い込む空間６を反射シート５により形成し、この反射シート５に点光源２を挿入するための挿入口７が設けられている。

【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複数の点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、導光板の光入射面側に前記光源を囲い込む空間を反射部材により形成し、この反射部材に前記点光源を挿入するための挿入口が設けられていることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】前記反射部材の挿入口は点光源の数と同じだけ設けられ、その挿入口に点光源を挿入する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】前記反射部材は反射シートにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面照明装置。
【請求項４】前記反射部材の挿入口には切り欠けが設けられている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照明装置。

【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】液晶表示パネルの光源として用いられる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。
【０００４】多くのエッジライト方式の面光源は、光源として、冷陰極管ランプが用いられ、導光板のエッジ部に冷陰極管ランプを取り付けている。
【０００５】一方、近年携帯型装置が普及し、その省電力化が望まれている。そこで、携帯型装置のバックライトの光源として、従来の冷陰極管ランプに比べ、消費電力が少ないＬＥＤ素子を用いた光源が注目され実用化されている。
【０００６】図５は、ＬＥＤ素子を用いた面光源を示す概略断面図である。図に示すように、この面光源は、導光板１、ＬＥＤで構成された点光源２などで構成されている。
【０００７】導光板１のエッジ部には、白色ＬＥＤチップで構成された複数の点光源２が配置されいてる。
【０００８】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、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。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。
【０００９】上記した点光源２の周りの構造は、リフレクター２２が各ＬＥＤを実装した基板２１を包み込む構造になっており、点光源２からの光を導光板１へ案内するように構成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＥＤ素子を光源として用いる場合には、数個のＬＥＤチップを基板２１上に半田付けして実装する必要があり、光の反射効率が基板２１の表面状態に影響される問題がある。例えば、基板２１上に抵抗やダイオード等がマウントされている場合、その部品の色目により光が吸収され光効率が低下する問題がある。
【００１１】また、基板２１上に実装されている部品が左右で差がある場合、左右で輝度ムラが発生するという問題もある。
【００１２】また、リフレクター２２が点光源２自体を包み込む構造でないため光が漏れ易く、光効率が低下するという問題があった。
【００１３】この発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものにして、光効率をアップし、輝度ムラを改善した面光源を提供することを目的とする。
【００１４】
【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複数の点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、導光板の光入射面側に前記光源を囲い込む空間を反射部材により形成し、この反射部材に前記点光源を挿入するための挿入口が設けられていることを特徴とする。
【００１５】前記反射部材の挿入口は点光源の数と同じだけ設けられ、その挿入口に点光源を挿入するように構成すると良い。
【００１６】また、前記反射部材は反射シートにより構成することができる。
【００１７】さらに、前記反射部材の挿入口には切り欠けを設けると良い。
【００１８】上記した構成によれば、液晶表示パネルの光源等として用いられる点光源を用いた面光源装置において、挿入口に点光源が差し込まれて取り付けられるので、点光源の間は反射部材が存在することになる。この結果、点光源が実装された基板の影響を削減でき、しかも光源を反射部材で囲い込んでいるため光の漏れを削減でき、光効率をアップできる。
【００１９】
【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断面図、図２は、導光板に反射シートを装着した状態を示す斜視図である。尚、従来例と同一部分には同一符号を付す。
【００２０】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。
【００２１】導光板１のエッジ部に設けられた光入射面１ａには、白色ＬＥＤチップで構成された点光源２…が対向配置されいてる。この実施の形態では、基板２１上に点光源２…として６つの白色ＬＥＤチップを実装している。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よい。
【００２２】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、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ている。
【００２３】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ＬＥＤ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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】この発明では、導光板１の光出射面１２を除いて導光板１を包み込むように反射シート５が設けられている。すなわち、導光板１の反射面１１及び３つの側面１３を含み導光板１を包み込むように反射シート５が配置されている。そして、その反射シート５と導光板１の光入射面１ａ側との間には、反射シート５で囲まれた空間６が設けられている。この反射シート５と導光板１とは両面テープ、接着剤等の接着層８により固定されている。
【００２７】図２に示すように、反射シート５で囲まれた空間５の導光板１に対峙する場所にＬＥＤからなる点光源２を差し込む挿入口７が設けられている。また、導光板１の光出射面１１の上面には、拡散シート３、レンズシート４が配置された構成となっている。シート構成は、１枚でも２枚でも良く、また、重ねる順序を逆にしても良い。
【００２８】そして、基板２１に実装された点光源２…は、導光板１に固定された反射シート５に設けられた各挿入口７…にそれぞれ対峙し、その挿入口７から空間６内に挿入されている。そして、導光板１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２１をネジ止め又は接着剤などで固定され、導光板１の所定位置に点光源２…が配置される。
【００２９】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。
【００３０】上記したように、導光板１を反射シート５で包み込み、光入射面側１ａに点光源２を差し込む空間６が設けられる。そして、その挿入口７に点光源２…が差し込まれて取り付けられるので、点光源２…の間は反射シート５が存在することになる。この結果、点光源２…の間の基板２１表面は反射シート５で覆われることになり、基板２１の色目や装着部品の影響で光効率が低下することを防止できる。また、反射シート５で導光板１を囲い込む構造であるので、点光源２の両サイドから光が漏れるのを防止できる。
【００３１】図３は、図２に示す反射シート５を導光板１に装着する前の反射シート５を展開した状態を示す斜視図である。
【００３２】図３に示すように、反射シート５には、導光板１の反射面１１、３つの側面１３、及び光入射面１ａとの間に形成される空間６に対応する面並びに挿入口７とが設けられている。導光板１に対して、反射シート５を密接させて折り曲げ、導光板１とは両面テープもしくは接着剤等からなる接着層８で固定される。
【００３３】図４は、この発明の他の実施の形態を示す斜視図であり、点光源２の挿入口７に切り欠け７ａを設けてある。切り欠け７ａを設けた以外は上述した実施の形態と同じ構成であるので、説明の重複を避けるために、同じ符号を付し、その説明を割愛する。
【００３４】このように、切り欠け７ａを設けることで、挿入口７の寸法公差をラフにできるという利点がある。
【００３５】上記した実施の形態では、反射シート５を１枚のシートで構成しているが、２枚に分割した構造にしても良い。また、反射シート５は白色の反射シートでも、銀色の反射シートでも良い。
【００３６】この発明の構成によれば、図５に示す従来の構造に比べ導光板の出射面上の平均輝度が約２０％程度アップすることができた。
【００３７】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よい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、導光板を反射シートで包み込み、光入射面側に点光源を差し込む空間を設け、その挿入口に点光源を差し込む構造とすることで、点光源を実装した基板の色目や装着部品の影響で光効率が低下することを防止できる。また、反射シートで導光板を囲い込む構造であるので、点光源の両サイドから光が漏れるのを防止でき、導光板の光出射面での輝度アップ、及び輝度ムラを小さくすることができ、見た目に明るく、均一な面光源装置を提供することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００１８８９【氏名又は名称】三洋電機株式会社
【出願日】	平成１１年９月２９日（１９９９．９．２９）
【代理人】	【識別番号】１０００８５２１３【弁理士】【氏名又は名称】鳥居洋
【公開番号】	特開２００１－１０１９１６（Ｐ２００１－１０１９１６Ａ）
【公開日】	平成１３年４月１３日（２００１．４．１３）
【出願番号】	特願平１１－２７６８５７