面光源装置及び画像表示装置

トップ :: F 機械工学照明加熱武器爆破 :: F21 照明

【発明の名称】	面光源装置及び画像表示装置
【発明者】	【氏名】大角和正
【要約】	【課題】面光源装置の照明性能を低下させることなく、面光源装置の薄型化・軽量化を図る。【解決手段】面光源装置１は、導光板２の入射面３に対向するように蛍光ランプ４が配置され、導光板２の出射面５に対向するようにプリズムシート６が配置され、導光板２の下面７に対向するように反射シート８が配置されている。導光板２の下面７には、光制御突起１２が形成されている。反射シート８の導光板２に対向する面には、光制御突起１２から出射した光を導光板２の出射面５の略法線方向に反射する反射面１６が突状部１５に形成されている。プリズムシート６には、反射シート８の突状部１５に直交するようにプリズム突起１７が形成されている。これにより、導光板２の出射面５の略法線方向への光量を減少させることなく、部品点数を削減できる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】光源の光が側面から入射する導光板の出射面に対して反対側の面には反射部材が対向するように配置されてなる面光源装置において、前記導光板の前記反対側の面には、前記側面に対して略平行な方向に延びる断面略鋸歯状の光制御突起が前記側面から遠ざかる方向に複数形成され、前記反射部材の前記導光板に対向する面には、前記光制御突起から出射する光を前記導光板の出射面の略法線方向へ反射する反射面が形成されたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】前記反射面が、前記導光板の側面に対して略平行な方向に延びる断面略三角形状の突状部の前記光制御突起に対向する面であり、前記反射面が前記導光板の側面から遠ざかる方向に複数形成され、前記光制御突起のピッチと前記突状部のピッチが異なるように形成されたことを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
【請求項３】前記反射面が、略角錐形状の凹状部の前記光制御突起に対向する面であり、前記反射面が前記導光板の側面から遠ざかる方向に複数形成されると共に前記導光板の側面に対して略平行な方向に複数形成され、前記光制御突起のピッチと前記凹状部のピッチが異なるように形成されたことを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
【請求項４】前記請求項１～３のいずれかに記載の面光源装置と、この面光源装置から出射される光で面状に照らされる画像表示パネルと、を備えたことを特徴とする画像表示装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示パネル等の画像表示パネルを面状に照明するために使用される面光源装置及びこの面光源装置を使用した液晶表示装置等の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、携帯型パソコン、電子手帳、カーナビゲーション装置等の画像表示装置は、面光源装置によって液晶表示パネルが面状に照明されるようになっており、液晶表示パネルの表示画像が明るくて且つ見やすくなるようにするため、面光源装置に様々な工夫が施されてきた。
【０００３】例えば、図１０～図１１に示す面光源装置５１は、導光板５２の側面（入射面）５３側に光源としての蛍光ランプ５４を配置し、この蛍光ランプ５４の光を導光板５２の入射面５３から内部に取り入れ、その採り入れた光を導光板５２の出射面（上面）５５から出射させるようになっている。そして、導光板５２の出射面５５と反対側の面（下面）５６に対向するように反射シート５７が配置されており、この反射シート５７が導光板５２の下面５６から出射する光を反射して導光板５２の内部に戻すようになっている。又、導光板５２の出射面５５に対向するように拡散シート５８が配置され、この拡散シート５８上に第１のプリズムシート６０と第２のプリズムシート６１が重ねて配置されており、導光板５２から出射した光を拡散シート５８で拡散した後、第１のプリズムシート６０及び第２のプリズムシート６１で光を導光板５２の略法線方向に向かわせるようになっている。その結果、液晶表示パネル（画像表示パネル）６２に対して略垂直な方向の光が増大し、液晶表示パネル６２の表示画像が明るくて見やすいものになっている。
【０００４】尚、第１のプリズムシート６０は、断面略三角形状の突部６３が入射面５３に対して平行な方向（Ｃ方向）へ延びるように形成され、その突部６３が入射面５３と垂直な方向（Ｂ方向）へ連続して多数形成されるようになっている。又、第２のプリズムシート６１は、断面略三角形状の突部６４が入射面５３に対して垂直な方向（Ｂ方向）へ延びるように形成され、その突部６４が入射面５３と平行な方向（Ｃ方向）へ連続して多数形成されている（図１２参照）。即ち、第１のプリズムシート６０の突部６３と第２のプリズムシート６１の突部６４が９０度ずれるようになっている。（例えば、特開平９－１９７４００号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、画像表示装置の薄型化・軽量化を図るため、その構成部品としての面光源装置５１を薄型化・軽量化することが求められている。しかし、上記従来例は、拡散シート５８及び２枚のプリズムシート６０，６１を使用することにより、導光板５２からの出射光を導光板５２の略法線方向に集めるようになっているため、部品点数が多く、面光源装置５１の薄型化・軽量化の要望に応えることができなかった。
【０００６】そこで、本発明は、面光源装置の構造を改良することにより、薄型化・軽量化を図り、且つ明るい照明が可能になる面光源装置を提供すると共に、このような改良された面光源装置を有する画像表示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】請求項１の発明は、光源の光が側面から入射する導光板の出射面に対して反対側の面には反射部材が対向するように配置されてなる面光源装置に関するものである。そして、前記導光板の前記反対側の面には、前記側面に対して略平行な方向に延びる断面略鋸歯状の光制御突起が前記側面から遠ざかる方向に複数形成されている。又、前記反射部材の前記導光板に対向する面には、前記光制御突起から出射する光を前記導光板の出射面の略法線方向へ反射する反射面が形成されている。
【０００８】請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、前記反射面が、前記導光板の側面に対して略平行な方向に延びる断面略三角形状の突状部の前記光制御突起に対向する面である。そして、前記反射面が前記導光板の側面から遠ざかる方向に複数形成され、前記光制御突起のピッチと前記突状部のピッチが異なるように形成されたことを特徴としている。
【０００９】請求項３の発明は、上記請求項１の発明において、前記反射面が、略角錐形状の凹状部の前記光制御突起に対向する面である。そして、前記反射面が前記導光板の側面から遠ざかる方向に複数形成されると共に前記導光板の側面に対して略平行な方向に複数形成され、前記光制御突起のピッチと前記凹状部のピッチが異なるように形成されたことを特徴としている。
【００１０】請求項４の発明に係る画像表示装置は、上記請求項１～３のいずれかに記載の面光源装置と、この面光源装置から出射される光で面状に照らされる画像表示パネルと、を備えたことを特徴としている【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１１】［第１の実施の形態］図１～図２は、本発明の第１の実施の形態に係る面光源装置１を示すものである。このうち、図１は、面光源装置１の分解斜視図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿って切断して示す面光源装置１の断面図である。
【００１２】これらの図において、面光源装置１は、導光板２の側面（入射面）３側に光源としての蛍光ランプ４が配置され、導光板２の出射面（上面）５に対向するようにプリズムシート（光制御部材）６が配置され、導光板２の出射面５と反対側の面（下面）７に対向するように反射シート（反射部材）８が配置されている。尚、図２に示すように、プリズムシート６の上方に画像表示パネルとしての液晶表示パネル１０が配置され、面光源装置１と液晶表示パネル１０とで液晶表示装置（画像表示装置）１１が構成されている。
【００１３】このうち、導光板２は、入射面３に直交する方向の断面形状が蛍光ランプ４から遠ざかるに従って薄くなるような略楔形形状に形成されており、出射面５が液晶表示パネル１０の形状に対応するような矩形形状に形成されている。そして、この導光板２の下面７には、入射面３に直交する方向の断面形状が略鋸歯形状の光制御突起１２が形成されている。この光制御突起１２は、導光板２の入射面３と平行な方向に延びるように形成されており、入射面３から遠ざかる方向に連続して複数形成されている。ここで、光制御突起１２は、図３に示すように、蛍光ランプ４側に向く第１傾斜面１３の角度θ１が（９０度～８０度）であり、蛍光ランプ４側と反対の側に向く第２傾斜面１４の角度θ２が（５０度～４０度）に形成されることが好ましい。尚、導光板２は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ），ポリカーボネイト（ＰＣ）やシクロオレフィン系熱可塑性樹脂材料等の光透過性に優れた材料で形成されている。
【００１４】反射シート８は、光反射性に優れた銀等の金属層を表面に形成したＰＥＴシート等の正反射性のシート材で形成されており、導光板２に対向する面に突状部１５が形成されている。この反射シート８の突状部１５は、導光板２の入射面３に直交する方向の断面形状が略三角形状であり、導光板２の入射面３に平行な方向に延びるように形成され、導光板２の入射面３から遠ざかる方向に連続して多数形成されている。そして、この反射シート８の突状部１５は、導光板２の第２傾斜面１４に対向する面１６の傾斜角θ３が約（４０度～６５度）であって、導光板２の第２傾斜面１４から出射する光を導光板２の出射面５のほぼ法線方向へ反射できる角度に形成されている。
【００１５】プリズムシート６は、ＰＥＴやＰＣ等の光透過性に優れた材料で形成されたものである。そして、このプリズムシート６の導光板２の出射面５に対向する面とは反対側の面に、断面略三角形状のプリズム突起１７が反射シート８の突状部１５に対して略９０度ずれるように形成されている。即ち、プリズムシート６のプリズム突起１７は、導光板２の入射面３に直交する方向に延びるように形成されており、導光板２の入射面３に平行する方向に連続して形成されている。このように構成されたプリズムシート６のプリズム突起１７は、導光板２の出射面５から出射する入射面３と平行な方向に分散する光を出射面５の法線方向へ集めるように機能する。
【００１６】以上のように構成された本実施の形態の面光源装置１において、導光板２に入射した蛍光ランプ４の光が導光板２の出射面５から出射するパターンとして例えば次のようなものが考えられる。先ず、第１のパターンは、光Ｌ１が第１傾斜面１３と出射面５で反射されながら導光板２内部を伝播し、出射面５に対して臨界角以下になった光が出射面５から出射するパターンである。第２のパターンは、光Ｌ２が第２傾斜面１４で反射され、その第２傾斜面１４で反射された光Ｌ２が出射面５に対して臨界角以下になって出射するパターンである。第３のパターンは、光Ｌ３が第２傾斜面１４から出射した後に反射シート８の突状部１５の第２傾斜面１４に対向する面（反射面）１６で反射され、その反射光が再度導光板２の内部に入射した後、その再入射光が出射面５から出射面５の略法線方向へ出射するパターンである。第４のパターンは、第２傾斜面１４から出射した光Ｌ４が第１傾斜面１３で反射された後に反射シート８の反射面１６で反射され、その反射光が再度導光板２の内部に入射し、その再入射光が出射面５から出射するパターンである。
【００１７】図４は、上記のようなパターンで導光板２の出射面５から出射される光の輝度分布を示すものである。尚、この図４において、測定角度は、図６に示すように、導光板２の出射面５の法線方向を０度とし、この法線方向から導光板２の入射面３に直交する方向（Ｂ方向）で且つ導光板２の入射面３から遠ざかる方向を＋とし、前記法線方向から導光板２の入射面３に直交する方向（Ｂ方向）で且つ導光板２の入射面３に近づく方向を－としてある。
【００１８】この図４に示したように、本実施の形態の面光源装置１は、導光板２の出射面５から出射する光の輝度ピークが法線方向に位置している。一方、前記した図１１に示す従来の面光源装置５１の導光板５２から出射する光の輝度分布は、図５に示すように、約７０度の方向にある。尚、図５の測定角度は、図４の測定角度と対応する。
【００１９】そして、上記のようなパターンで導光板２の出射面５から出射した光は、プリズムシート６を通過した後、液晶表示パネル１０に照射される。ここで、導光板２の出射面５から出射した光は、導光板２の入射面３と垂直な断面上においては法線方向に集められているが、導光板２の入射面３と平行な方向（図６のＣ方向）においては分散している。しかし、その出射光がプリズムシート６を通過することにより、導光板２の入射面３と平行な方向に分散されていた光が法線方向へ集められ、法線方向の出射光の輝度が高まる。その結果、高輝度の出射光が液晶表示パネル１０の背面にほぼ直交するように面状に照射されることになり、液晶表示パネル１０の表示面が明るく、液晶表示パネル１０の表示画像が見やすくなる。
【００２０】以上のように、本実施の形態の面光源装置１は、導光板２の下面７に光制御突起１２を形成し、反射シート８の導光板２に対向する面に断面略三角形状の突状部１５を形成することにより、従来例と同様に導光板２の出射面５の略法線方向へ出射光を向かせることができるので、従来例の拡散シート及び一枚のプリズムシートが不要になり、その不要になったシート分だけ薄型化・軽量化することができる。
【００２１】又、上記実施の形態において、導光板２の光制御突起１２のピッチ寸法と反射シート８の突状部１５のピッチ寸法が異なるように形成することにより、光制御突起１２の頂部や突状部１５の頂部が明るく光ることに起因するモアレの発生を効果的に防止でき、面光源装置１の照明品質をより一層向上させることができる。尚、モアレ現象の発生を防止するためには、光制御突起１２と突状部１５のピッチ比を２以上にすることが好ましい。
【００２２】又、上記のような面光源装置１を備えた液晶表示装置１１は、表示画面の明るさや見やすさを損なうことなく、薄型化・軽量化を図ることができる。
【００２３】［第２の実施の形態］図７～図８は、本発明の第２の実施の形態に係る面光源装置１の反射シート８の一部を示す図である。このうち、図７は、反射シート８の一部を拡大して示す斜視図である。又、図８は、図７のＤ－Ｄ線に沿って切断して示す断面図である。
【００２４】これらの図に示すように、本実施の形態は、反射シート８の導光板２に対向する面に、四角錐形状の凹状部１８がＢ方向及びＣ方向に多数連続して形成されている。この凹状部１８は、その断面形状が図８に示すように、断面略三角形状であり、導光板２の第２傾斜面１４に斜めに対向する二つの面２０，２１が反射面として機能し、第２傾斜面１４から出射した光を導光板２の出射面５の略法線方向に向けて反射するようになっている（図３参照）。
【００２５】このような構成の反射シート８を使用した本実施の形態に係る面光源装置１は、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】尚、上記第２の実施の形態は、四角錐形状の凹状部１８を反射シート８に形成する構成を例示したが、これに限られず、凹状部１８の開口縁の形状が三角形（図９（ａ）参照），菱形（図９（ｂ）参照），六角形（図９（ｃ）参照）等の角錐形状の凹状部１８を形成し、その凹状部１８の傾斜面２２～２８を導光板２の第２傾斜面１４（図３参照）からの出射光の反射面とし、その反射面で第２傾斜面１４からの出射光を導光板２の出射面５の略法線方向に反射するようにしてもよい。
【００２７】又、上記の実施の形態において、面光源装置１は、液晶表示パネル１０に限られず、光透過性パネルに画像が描かれた広告用パネルの面照明やその他の面照明に広く使用することができる。
【００２８】又、上記の実施の形態において、プリズムシート６の導光板２に対向する面とは反対側の面（上面）にプリズム突起１７を形成する態様を例示したが、これに限られず、プリズムシート６の下面にプリズム突起１７を形成するようにしてもよい。又、要求される面光源装置としての性能に十分応えるものであるならば、プリズムシート６は省略することもできる。
【００２９】又、上記の実施の形態において、光制御突起１２のピッチを突状部１５のピッチよりも長く形成する態様を例示したが（図２及び図３参照）、これに限られず、光制御突起１２のピッチを突状部１５のピッチよりも短く形成するようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る面光源装置は、導光板の出射面に対して反対側の面に光制御突起を形成し、反射シートに光制御突起から出射する光を導光板の出射面の略法線方向へ反射する反射面を形成することにより、導光板の略法線方向へ出射光を集めることができ、これによって明るい面照明が可能になる。
【００３１】又、上記面光源装置を備えた画像表示装置は、画像表示品質を損なうことなく、薄型化・軽量化を図ることができる。

【出願人】	【識別番号】０００２０８７６５【氏名又は名称】株式会社エンプラス
【出願日】	平成１２年１０月３日（２０００．１０．３）
【代理人】	【識別番号】１００１０７３９７【弁理士】【氏名又は名称】勝又弘好
【公開番号】	特開２００２－１０９９３２（Ｐ２００２－１０９９３２Ａ）
【公開日】	平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）
【出願番号】	特願２０００－３０３０２７（Ｐ２０００－３０３０２７）