| 【発明の名称】 |
面照明装置および表示装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山下 博司
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| 【要約】 |
【課題】点状光から線状光に変換する手段に、光を散乱させる散乱剤を含有する棒状導光体を用いることにより、複雑なＶ溝の加工および構造が必要なく、簡単な構成で、高輝度化および輝度ムラの低減を行う面照明装置および表示装置を提供する。
【解決手段】点光源３は、棒状導光体２の入射面２０である少なくとも１端面近傍に配置され、棒状導光体２は、光を散乱させる散乱剤７を含有しており、導光板１の線状光入射面１０である少なくとも１側面近傍に配置されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】点光源、前記点光源からの光を入射する入射面と前記入射面に入射された光を線状光として出射する線状光出射面とを有する棒状導光体、および前記棒状導光体からの線状光を入射する線状光入射面と前記線状光入射面に入射された光を面状光として出射する面状光出射面とを有する導光板を備える面照明装置において、前記点光源は、前記棒状導光体の前記入射面である少なくとも１端面近傍に配置され、前記棒状導光体は、光を散乱させる散乱剤を含有しており、前記導光板の前記線状光入射面である少なくとも１側面近傍に配置されていることを特徴とする面照明装置。
【請求項２】前記棒状導光体の少なくとも１面には光反射パターンが施され、前記光反射パターンは、サンドブラスト加工もしくは、しぼ加工によることを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の面照明装置であって、前記導光板の前記面状光出射面近傍に液晶表示パネルが設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載の面照明装置であって、前記棒状導光体は散乱剤を含有しており、前記導光板は散乱剤を含有させず、前記導光板の前記面状光出射面近傍に反射型液晶表示パネルが設けられていることを特徴とする表示装置。
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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、点光源、点光源からの光を入射する入射面と入射面に入射された光を線状光として出射する線状光出射面とを有する棒状導光体、および棒状導光体からの線状光を入射する線状光入射面と線状光入射面に入射された光を面状光として出射する面状光出射面とを有する導光板を備える面照明装置および表示装置に関する。本発明は、特に、液晶表示装置のバックライトやフロントライトなどに好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】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。図５に示すように、多くのエッジライト方式の導光板１は、光源として、１つの側面であるエッジ部（光入射面）に冷陰極管ランプ３００が用いられている。冷陰極管ランプ３００は、導光板１の光入射面を除き、リフレクタ４により覆われている。そして、導光板１とリフレクタ４は、接着層８により固着されている。
【０００３】また、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フロントライトおよび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光源が注目され実用化されている。
【０００４】
【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、ＬＥＤの場合は、導光板の入射面に対向するように数個のＬＥＤチップを配置することになり、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り、蛍状のムラが発生するという問題がある。
【０００５】蛍状のムラが発生するのを防止するため、特開２０００−１１７２３号公報にあるような点光源を第２の導光体により線状光源に変換する方法が開示されている。この技術では、第２の導光板の材料として透明のアクリル樹脂が用いられており、その１面にはＶ溝の加工および構造が複雑な光反射パターンが施されている。
【０００６】本発明は、点状光から線状光に変換する手段に、光を散乱させる散乱剤を含有する棒状導光体を用いることにより、複雑なＶ溝の加工および構造が必要なく、簡単な構成で、高輝度化および輝度ムラの低減を行う面照明装置および表示装置を提供することを目的とする。特に、本発明は、導光板に散乱剤を含有させたくないフロントライトにおいては、散乱剤を棒状導光体のみに用い、表示部となる導光板を透明にすることにより、鮮明な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に係る本発明は、点光源、前記点光源からの光を入射する入射面と前記入射面に入射された光を線状光として出射する線状光出射面とを有する棒状導光体、および前記棒状導光体からの線状光を入射する線状光入射面と前記線状光入射面に入射された光を面状光として出射する面状光出射面とを有する導光板を備える面照明装置において、前記点光源は、前記棒状導光体の前記入射面である少なくとも１端面近傍に配置され、前記棒状導光体は、光を散乱させる散乱剤を含有しており、前記導光板の前記線状光入射面である少なくとも１側面近傍に配置されていることを特徴とする面照明装置である。
【０００８】請求項２に係る本発明は、棒状導光体の少なくとも１面には光反射パターンが施され、光反射パターンは、サンドブラスト加工もしくは、しぼ加工によることを特徴とする請求項１記載の面照明装置である。
【０００９】請求項３に係る本発明は、請求項１または請求項２に記載の面照明装置であって、前記導光板の前記面状光出射面近傍に液晶表示パネルが設けられていることを特徴とする表示装置である。
【００１０】請求項４に係る本発明は、請求項１または請求項２に記載の面照明装置であって、前記棒状導光体は散乱剤を含有しており、前記導光板は散乱剤を含有させず、前記導光板の前記面状光出射面近傍に反射型液晶表示パネルが設けられていることを特徴とする表示装置である。
【００１１】本発明では、点状光から線状光に変換する手段に、光を散乱させる散乱剤を含有する棒状導光体を用いることにより、複雑なＶ溝の加工および構造が必要なく、簡単な構成で、高輝度化および輝度ムラの低減を行う面照明装置および表示装置を提供することを目的とする。特に、本発明は、導光板に散乱剤を含有させたくないフロントライトにおいては、散乱剤を棒状導光体のみに用い、表示部となる導光板を透明にすることにより、鮮明な表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】＜第１の実施の形態＞以下、本発明の第１の実施の形態につき図１を参照して説明する。図１は、面照明装置の概略構成を示す斜視図である。
【００１３】図１に示すように、この面照明装置は、サイドライト型の面照明装置であって、導光板１、棒状導光体２、点光源３、リフレクタ４、および各種制御回路（図示せず）などで構成されている。
【００１４】この実施の形態では、点光源３として、白色ＬＥＤチップの主面より光を出射するフロントビュータイプを用いている。白色ＬＥＤチップの側面より光を出射するサイドビュータイプを用いても良い。
【００１５】棒状導光体２は、点光源３からの光を入射する光入射面２０と、光入射面２０に対向する光入射対向面２１と、光入射面２０に入射された光を反射する第１光反射面２２、第２光反射面２３、第３光反射面２４と、光入射面２０に入射された光を、直接又は、光反射面２２、２３、２４および光入射対向面２１にて反射後に、線状光として出射する線状光出射面２５とを有する。
【００１６】点光源３は、棒状導光体２の一端面である光入射面２０近傍に配置されている。この実施の形態では、点光源３を棒状導光体２の１端面近傍に配置しているが、両端面近傍に配置しても良い。両端面とは、光入射面２０と光入射対向面２１である。２個の点光源３を両端面近傍に配置する場合は、光入射面２０が第１光入射面として機能し、光入射対向面２１が第２光入射面として機能する。
【００１７】第１光反射面２２は棒状導光体２の長手方向の上面であり、第２光反射面２３は棒状導光体２の長手方向の下面であり、第３光反射面２４は棒状導光体２の長手方向の右側面である。第３光反射面２４は線状光出射面２５に対向する。
【００１８】導光板１は、一方の側面であり、棒状導光体２からの線状光を入射する線状光入射面１０と、一方の主面であり、線状光入射面１０に入射された光を反射する線状光反射面１１と、他方の３つの側面であり、線状光入射面１０に入射された光を反射する線状光反射側面１３、１３、１３と、他方の主面であり、線状光入射面１０に入射された光を、直接又は、線状光反射面１１および線状光反射側面１３、１３、１３にて反射後に、面状光として出射する面状光出射面１２とを有する。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。
【００１９】棒状導光体２は、後述する光を散乱させる散乱剤を含有しており、導光板の１側面である線状光入射面１０近傍に配置されている。この実施の形態では、棒状導光体２を導光板１の１側面近傍に配置しているが、４つの側面近傍に配置しても良い。４つの側面とは、線状光入射面１０と３つの線状光反射側面１３、１３、１３である。４つの棒状導光体２を４つの側面近傍に配置する場合は、線状光入射面１０が第１線状光入射面として機能し、３つの線状光反射側面１３、１３、１３が、第２、第３、第４線状光入射面として機能する。
【００２０】リフレクタ４は、棒状導光体２における第１光反射面２２、第２光反射面２３および第３光反射面２４を覆うように構成され、コ字状に形成されている。そして、このリフレクタ４は、光反射面２２、２３、２４の光反射効率の向上に寄与している。図１では、棒状導光体２とリフレクタ４を分解して並べて左右に記載してあるが、図中、矢印に示すように、リフレクタ４が左方向に移動した状態が、棒状導光体２とリフレクタ４が組立てられた状態である。即ち、組立てられた状態で、棒状導光体２の光反射面２２、２３、２４と、リフレクタ４のコ字状内面は対向する。
【００２１】導光板１の光反射面１１および棒状導光体２の光反射面２２、２３、２４には、光が漏洩するのを防ぎ反射効率を高める為に、光反射パターンがサンドブラスト加工もしくは、しぼパターンまたはローレット溝により形成されている。ドット印刷を行ったりコーン状の窪みでも良い。
【００２２】導光板１および棒状導光体２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。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。
【００２３】本発明の面照明装置は、表示装置としての構成は図示していないが、バックライトおよびフロントライトに適用できる。
【００２４】バックライトでは、線状光反射面１１側に反射シートが配置される。また導光板１の面状光出射面１２側には、拡散シート、レンズシートが配置される。シートは１枚でも２枚構成でも、またそれ以上でも良い。更に重ね合わせの順番は用途によって変化させることができる。それらのシートの上面に、透過型液晶表示パネルが設けられている。即ち、導光板１の面状光出射面１２近傍に透過型液晶表示パネルが設けられている。バックライトの場合は、散乱剤を導光板１および棒状導光体２に含有させている。
【００２５】一方、フロントライトでは、反射型液晶表示パネルが面状光出射面１２近傍に設けられるため、バックライトの様なシートの配置は行わない。また、表示部に相当する導光板１の材料は、光の透過性を確保するため、アクリル、ポリカーボネイト等のクリアな材料が使用される。特に、フロントライトの場合は、透過する光の指向性を確保するために、導光板１に散乱剤を混入させず、棒状導光体２のみに散乱剤を含有させている。
＜第２の実施の形態＞以下、本発明の第２の実施の形態につき図２を参照して説明する。図２は、拡散シートとレンズシートを付加した面照明装置の概略構成を示す斜視図である。
【００２６】第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付し説明を省略する。
【００２７】図２に示すように、この面照明装置は、導光板１、棒状導光体２、点光源３、リフレクタ４、拡散シート５、レンズシート６および各種制御回路（図示せず）などで構成されている。
【００２８】導光板１と棒状導光体２の間には、拡散シート５およびレンズシート６が設けられている。
【００２９】拡散シート５は、棒状導光体２の線状光出射面２５に対向するように設けられ、レンズシート６は、拡散シート５および導光板１の線状光入射面１０に対向するように設けられている。
【００３０】導光板１と棒状導光体２の間に拡散シート５もしくはレンズシート６を配置することにより、より高輝度化が図れる。シートは１枚でも２枚構成でも、またそれ以上でも良い。更に重ね合わせの順番は用途によって変化させることができる。
【００３１】バックライトの場合は、散乱剤を導光板１および棒状導光体２に含有させ、フロントライトの場合は、第１の実施の形態と同様に、散乱剤を棒状導光体２のみに含有させている。
＜線状光源部の実施の形態＞以下、本発明の線状光源部の実施の形態につき図３および図４を参照して説明する。図３は、棒状導光体の線状光出射面側から見た線状光源部の構成図である。図４は、棒状導光体の光入射面側から見た線状光源部の構成図である。
【００３２】図３および図４に示すように、この線状光源部は、棒状導光体２、点光源３、リフレクタ４および各種制御回路（図示せず）などで構成されている。
【００３３】ここで重要な点は、棒状導光体２に光を散乱させる散乱剤として散乱粒子７を含有させている点である。
【００３４】棒状導光体２に散乱粒子７を含有させることにより、光を効率良く出光させることができる。光効率に関しては、棒状導光体２の大きさにより、前述の透光性材料中における散乱剤の濃度を調整することで最適化される。棒状導光体２の体積若しくは重量が決定すれば、透光性材料と散乱剤の最適な濃度若しくは混合比から、散乱剤の含有量を導き出すことができる。散乱粒子７の大きさは、約０．５μｍから１０μｍ程度の大きさである。
【００３５】バックライトの場合は、散乱粒子７を導光板１および棒状導光体２に含有させ、フロントライトの場合は、散乱粒子７を棒状導光体２のみに含有させている。
【００３６】前述の如く、棒状導光体２の光反射面２２、２３、２４には、光が漏洩するのを防ぎ反射効率を高める為に、光反射パターンがサンドブラスト加工もしくは、しぼパターンまたはローレット溝により形成されている。ドット印刷を行ったりコーン状の窪みでも良い。コストおよび加工手間の観点から、光反射パターンを１面にのみ形成するのであれば、線状光出射面２５に対向する第３光反射面２４に形成することが最も光反射効率が良い。
【００３７】
【発明の効果】本発明では、点光源は、棒状導光体の入射面である少なくとも１端面近傍に配置され、棒状導光体は、光を散乱させる散乱剤を含有しており、導光板の前記線状光入射面である少なくとも１側面近傍に配置されているので、点状光から線状光に変換する手段に、光を散乱させる散乱剤を含有する棒状導光体を用いることにより、複雑なＶ溝の加工および構造が必要なく、簡単な構成で、高輝度化および輝度ムラの低減を行う面照明装置および表示装置を提供することができる。
【００３８】また、棒状導光体は散乱剤を含有しており、導光板は散乱剤を含有させず、導光板の面状光出射面近傍に反射型液晶表示パネルが設けられているので、導光板に散乱剤を含有させたくないフロントライトにおいては、散乱剤を棒状導光体のみに用い、表示部となる導光板を透明にすることができる結果、鮮明な表示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１２年９月２９日（２０００．９．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１１３８３
【弁理士】
【氏名又は名称】芝野 正雅
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１０９９３７（Ｐ２００２−１０９９３７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年４月１２日（２００２．４．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２９８６３４（Ｐ２０００−２９８６３４） |
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