| 【発明の名称】 |
面発光装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】竹迫 幸一
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| 【要約】 |
【課題】薄型化に対応でき、しかも発光面側への光の取出し効率も高い面発光装置を提供すること。
【解決手段】発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃと、これらの発光素子２ａ〜２ｃからの光を端面部側から入射させて面発光する導光板３とからなる面発光装置であって、導光板３を、ポリカーボネート等の基材３ａと、この基材３ａの裏面側に一体に接合され基材３ａよりも高い屈折率を持つ高屈折率層３ｂと、基材３ａの表面側に一体に接合され基材３ａよりも低い屈折率を持つ低屈折率層３ｃとから構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 発光素子と、前記発光素子からの光を端面部側から入射させて面発光する導光板とからなる面発光装置であって、前記導光板は、ポリカーボネート等の基材と、前記基材の裏面側に一体に接合され当該基材よりも高い屈折率を持つ高屈折率層とからなることを特徴とする面発光装置。
【請求項２】 発光素子と、前記発光素子からの光を端面部側から入射させて面発光する導光板とからなる面発光装置であって、前記導光板は、ポリカーボネート等の基材と、前記基材の表面側に一体に接合され当該基材よりも低い屈折率を持つ低屈折率層とからなることを特徴とする面発光装置。
【請求項３】 発光素子と、前記発光素子からの光を端面部側から入射させて面発光する導光板とからなる面発光装置であって、前記導光板は、ポリカーボネート等の基材と、前記基材の裏面側に一体に接合され当該基材よりも高い屈折率を持つ高屈折率層と、前記基材の表面側に一体に接合され当該基材よりも低い屈折率を持つ低屈折率層とからなることを特徴とする面発光装置。
【請求項４】 前記高屈折率層と前記低屈折率層とを、前記発光素子から離れた領域であって前記導光板の全体がほぼ均一輝度となるような範囲に形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面発光装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば携帯電話等の液晶表示部のバックライト用光源として使用される面発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話の液晶表示部は、液晶表示画面を構成する液晶表示パネルと、暗がりでも表示画像が見られるようにするためのバックライト構造との組合せとしたものが従来から広く利用されている。バックライト構造は、たとえば緑や赤の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とし、この発光ダイオードからの光を液晶表示パネルの裏面全体に導く導光板を備えるというものがその典型である。導光板はポリカーボネート等の透明樹脂を用いたもので、導光板の側面または発光ダイオードの配置位置に合わせて下向きに曲げた導入部から発光ダイオードからの光を取り込み、液晶表示パネルの裏面に被さるように位置している面発光部分から発光させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】導光板にＬＥＤから入射された光は、導光板の下面に形成された微小な凹凸パターンによる散乱反射層によって光を反射させて面発光部分から光を出射する。このため、散乱反射層からの光が十分に拡散されて面発光部分から発光させるようにしないと発光のばらつきを生じ、拡散度を維持するために導光板をある程度厚くする必要がある。このため、導光板はある程度の厚さを必要とし、薄型化が進む携帯電話等の小型電子機器への組み込みの対応性に欠ける傾向にある。
【０００４】また、ＬＥＤから入射された光は導光板を進むときに、発光面側への出射成分のほかに、発光面と反対側の裏面から出射される光の成分も含まれる。このため、ＬＥＤからの光の全てを液晶表示パネル側に出射することができず、ＬＥＤ発光の効率的な回収ができない。
【０００５】このように、従来の導光板を利用した面発光装置では薄型化への対応性に乏しく発光効率にも上限があるという問題がある。
【０００６】本発明は、薄型化に対応でき、しかも発光面側への光の取出し効率も高い面発光装置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】本発明は、発光素子と、前記発光素子からの光を端面部側から入射させて面発光する導光板とからなる面発光装置であって、前記導光板は、ポリカーボネート等の基材と、前記基材の裏面側に一体に接合され当該基材よりも高い屈折率を持つ高屈折率層と、前記基材の表面側に一体に接合され当該基材よりも低い屈折率を持つ低屈折率層とからなることを特徴とする。
【０００８】また、基材の裏面側に当該基材よりも高い屈折率を持つ高屈折率層を持つ構成としてもよく、基板の表面側に当該基材よりも低い屈折率を持つ低屈折率層を持つ構成としてもよい。
【０００９】本発明によれば、薄型化に対応でき、しかも発光面側への光の取出し効率も高い面発光装置を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、発光素子と、前記発光素子からの光を端面部側から入射させて面発光する導光板とからなる面発光装置であって、前記導光板は、ポリカーボネート等の基材と、前記基材の裏面側に一体に接合され当該基材よりも高い屈折率を持つ高屈折率層とからなることを特徴とする面発光装置であり、高屈折率層により裏面側に抜ける光を回収して発光させることができ、高輝度化が可能になるという作用を有する。
【００１１】請求項２に記載の発明は、発光素子と、前記発光素子からの光を端面部側から入射させて面発光する導光板とからなる面発光装置であって、前記導光板は、ポリカーボネート等の基材と、前記基材の表面側に一体に接合され当該基材よりも低い屈折率を持つ低屈折率層とからなることを特徴とする面発光装置であり、低屈折率層によって基材からの光の取出しが促されるので、高輝度化が可能になるという作用を有する。
【００１２】請求項３に記載の発明は、発光素子と、前記発光素子からの光を端面部側から入射させて面発光する導光板とからなる面発光装置であって、前記導光板は、ポリカーボネート等の基材と、前記基材の裏面側に一体に接合され当該基材よりも高い屈折率を持つ高屈折率層と、前記基材の表面側に一体に接合され当該基材よりも低い屈折率を持つ低屈折率層とからなることを特徴とする面発光装置であり、基材の裏面の高屈折率層は裏面側へ抜けようとする光の成分を基材側に戻し、基材の表面の低屈折率層は基材からの光の取出しを促すので、導光板の発光輝度を向上させるという作用を有する。
【００１３】請求項４に記載の発明は、前記高屈折率層と前記低屈折率層とを、前記発光素子から離れた領域であって前記導光板の全体がほぼ均一輝度となるような範囲に形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面発光装置であり、発光素子に近い部分だけが高輝度となることなく導光板の全体をほぼ均一の輝度で発光させることができるという作用を有する。
【００１４】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】図１は本実施の形態における面発光装置の要部の縦断面図、図２は要部の平面図である。
【００１６】図１に示すように、本発明の実施の形態における面発光装置は、ケース１と、このケース１内の左端側に組み込まれた３個の発光ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃと、ケース１に保持された、発光ダイオード２ａ〜２ｃの光を導入して上向きに発光させる導光板３とから構成されている。なお、導光板３の上方には液晶を封入した液晶表示パネル１１が配置され、導光板３からの発光がこの液晶表示パネル１１のバックライトとなる。
【００１７】ケース１は白色の合成樹脂によって形成されたもので、発光ダイオード２ａ〜２ｃの真上に位置する部分をほぼ４５°の傾斜とした反射面１ａとしたものである。すなわち、発光ダイオード２ａ〜２ｃから上向きに出射された光は、反射面１ａで反射されて導光板３の側面から入射する。
【００１８】図３は導光板３の一部を拡大断面図として示す概略側面図である。
【００１９】導光板３は、従来から使用されている透明のポリカーボネート板の基材３ａとその下面に一体に接合した高屈折率層３ｂと、上面に同様に一体に接合した低屈折率層３ｃとの積層体である。ポリカーボネート板の基材３ａは従来の導光板の厚さよりも薄く、０．４〜０．８ｍｍ程度である。高屈折率層３ｂは、たとえばポリカーボネート系高屈折率樹脂またはポリイソシアネート樹脂等の材料を用いてその厚さを３０〜３００μｍ程度としたものである。また、低屈折率層３ｃは、たとえばアクリル系樹脂等の透明の材料を用いてその厚さを３０〜３００μｍ程度としたものである。したがって、導光板３は従来のように下面に凹凸パターンの散乱反射層を形成し内部を通過するときに十分な光拡散ができるような厚さにしたものと比べると、全体を薄くすることができる。
【００２０】以上の構成において、発光ダイオード２ａ〜２ｃに通電されてこれらが発光すると、光がポリカーボネートの基材３ａの側面から導入され、図１及び図２において基材３ａの中を左側から右側へ進む。このとき、発光ダイオード２ａ〜２ｃからの光の一部は、基材３ａだけであればその下側へ抜けてしまい、液晶表示パネル１１への光照射には貢献しない。これに対し、基材３ａの底面に高屈折率層３ｂを一体に接合しているので、光の臨界角度（基材３ａの底面と直交する線分と光の入射方向との間の角度）が大きくなり、下側へ抜けようとする光を高屈折率層３ｂが基材３ａ側に反射させて回収する。したがって、発光ダイオード２ａ〜２ｃからの光が導光板３の下側へ抜ける度合いを小さくできる。一方、基材３ａの上面側には低屈折率層３ｃが形成されているので、臨界角度が小さくなり光が上に向けて出射されることを促す。
【００２１】このようにポリカーボネートの基材３ａの底面には高屈折率層３ｂを、上面には低屈折率層３ｃを形成することにより、光の抜けを抑えて液晶表示パネル１１側への発光量を増やすことができる。したがって、発光ダイオード２ａ〜２ｃの光を効率的に液晶表示パネル１１側に出射でき、高輝度のバックライト光源として利用できる。
【００２２】なお、基材３ａの下面に高屈折率層３ｂだけを設ける場合でも、ポリカーボネート板の基材だけの場合に比べて下側への光の放出がなく、これを回収して出射するので高輝度化は可能である。また、基材３ａの上面に低屈折率層３ｃだけを設ける場合でも、基材３ａからの光の取出しを促すので、同様に高輝度化が可能である。
【００２３】図４は１個の発光ダイオード２ｂだけを配置した場合に、導光板３の全体が一様な輝度となるような高屈折率層３ｂと低屈折率層３ｃの形成パターンの例を示す概略平面図である。
【００２４】発光ダイオード２ｂは導光板３の左端の端面の中央に位置しているので、発光分布は発光ダイオード２ｂに近い部分の輝度が他の部分よりも高くなり、いわゆる目玉が生じやすい。これに対し、発光ダイオード２ｂに近い部分では光の取出しを抑え、離れた部分では光の取出し量を多くすれば導光板３の全体をほぼ均一な輝度で発光させることができる。すなわち、図中の一点鎖線の領域の範囲に高屈折率層３ｂと低屈折率層３ｃを形成すれば、発光ダイオード２ｂから離れた部分からの光の取出しが多くなり、導光板３の全体の輝度のばらつきを抑えることが可能となる。したがって、図２に示した３個の発光ダイオード２ａ〜２ｃを備えるものでは、図中の一点鎖線で示す範囲に高屈折率層３ｂと低屈折率層３ｃを形成すれば、同様に導光板３の全体の輝度をほぼ一様化できる。
【００２５】
【発明の効果】本発明では、ポリカーボネート等の基材の裏面に高屈折率層を形成することによって、基材の側面から入射する光の裏面側への抜けを抑えて表面側への出射を促して発光輝度を向上させることができる。また、基材の表面に低屈折率層を形成すれば光の取出しが促進されるので、更に発光輝度を向上させることができる。そして、これらの高屈折率層と低屈折率層を備えることで、従来のように肉厚として光の拡散を促す導光板に比べると薄型化が可能である。
【００２６】更に、光源の位置に対応させて導光板全体からの発光輝度が一様になるように高屈折率層と低屈折率層の形成パターンを最適化することで、面全体で均一な発光量となる面発光装置を提供できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年４月２１日（２０００．４．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３０７５２５（Ｐ２００１−３０７５２５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１２０８０２（Ｐ２０００−１２０８０２） |
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