| 【発明の名称】 |
光源装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】橋爪 享一
|
| 【要約】 |
【課題】発光ダイオード等の点光源を用いても、均一な輝度分布で平面的に光を出射可能な光源装置を提供する。
【解決手段】面状導光板４５の入射面４６側には線束導光体４４が配置されている。線束導光体４４は、夫々複数ずつの第１および第２の光ファイバ５１、５２を、それらの各出射側端面が対向する面状導光板４５の入射面４６の長手方向に対して均一に配置した状態で樹脂からなる固定部材５３で固めて角棒状としたものである。２つの発光ダイオード４２、４３は線束導光体４４の両端面側に配置されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光を出射する光源と、光入射面と光出射面を備えた導光板と、前記光源からの出射光を前記導光板の光入射面に導く複数本の光ファイバとを有し、前記複数本の光ファイバの各光出射側端面を、前記導光板の光出射面からの出射光の輝度分布が均一となる配置で前記導光板の光入射面に対向配置したことを特徴とする光源装置。
【請求項２】 請求項１に記載の発明において、前記光源を２個備え、該２個の光源のうち一方の光源に対応する複数の光ファイバの第１の出射側端面および他方の光源に対応する複数の光ファイバの第２の出射側端面は前記導光板の光入射面の長手方向に対して夫々均等に配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】 請求項２に記載の発明において、前記第１の出射側端面および前記第２の出射側端面は共に層状に配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記光ファイバの出射側端面近傍は前記導光板の光入射面に対して垂直となるように配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記導光板、前記光源および前記光ファイバは高反射性機能を備えた樹脂材料からなるケース内に収容されていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする光源装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は光源装置に関し、特に、発光ダイオード等の点光源から出た光を平面的に均一に出射させる光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば液晶表示装置には、液晶表示パネル自体が自己発光能力を有していないため、液晶表示パネルの裏面側にバックライトとして光源装置を配置したものがある。図６は従来のこのような液晶表示装置の一例を示した断面図で、図７はその光源装置の平面図である。ただし、図６は図７のＢ−Ｂ線に沿う部分に相当する断面図である。この液晶表示装置では、液晶表示パネル１の裏面側に光源装置１１が配置されている。液晶表示パネル１は、２枚のガラス基板２、３がほぼ方形枠状のシール材（図示せず）を介して貼り合わされ、その内部に液晶（図示せず）が封入され、ガラス基板２、３の各外面に偏光板４、５が貼り付けられたものからなっている。
【０００３】光源装置１１は、２つの発光ダイオード１２、１３から出た光を線状導光板１４を介して面状導光板１５から平面的に出射させるようになっている。このうち面状導光板１５は、液晶表示パネル１の裏面側に配置されている。面状導光板１５は、通常は長方形状であって、所定の一端面を入射面１６とされ、一方の主表面を出射面１７とされた構造となっている。面状導光板１５の裏面および残りの３つの端面には反射シート１８が貼り付けられている。面状導光板１５の出射面１７にはプリズムシートからなる拡散シート１９が貼り付けられている。
【０００４】線状導光板１４は、面状導光板１５の入射面１６側に配置されている。本例の線状導光板１４は、角棒状であって、両端面を入射面２１、２２とされ、面状導光板１５の入射面１６に沿う面をプリズム形状の出射面２３とされた構造となっている。線状導光板１４の表面、出射面２３とは反対側の側面および裏面にはリフレクタ２４が貼り付けられている。２つの発光ダイオード１２、１３は、線状導光板１４の各入射面２１、２２に対面配置されている。
【０００５】そして、２つの発光ダイオード１２、１３から出た光は、線状導光板１４の各入射面２１、２２に入射され、線状導光板１４の出射面２３から出射される。この場合、線状導光板１４の出射面２３はプリズム形状となっているので、図７において矢印で示すように、当該出射面２３から光が面状導光板１５の入射面１６に対し線状光束化されてほぼ垂直な方向に出射される。この出射光は、面状導光板１５の入射面１６に入射され、面状導光板１５の出射面１７から出射される。この出射光は、拡散シート１９で拡散され、液晶表示パネル１の裏面に入射される。これにより、液晶表示パネル１の表示駆動に応じた画像光が液晶表示パネル１の表面から出射される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の光源装置１１では、発光ダイオード１２、１３から出た光を角棒状の線状導光板１４に入射させているが、点光源である発光ダイオード１２、１３から出た光が角棒状の線状導光板１４内を進行するにつれその光量が低下するため、２つの発光ダイオード１２、１３を用いても、線状導光板１４の出射面２３から光を均一に出射させることは困難である。しかも、発光ダイオード１２、１３自体に輝度のバラツキがあるため、線状導光板１４の出射面２３から出射される光に輝度ムラが生じ、このため面状導光板１５の出射面１６から出射される光にも輝度ムラが生じ、ひいては液晶表示パネル１に表示ムラが発生してしまう。この発明の課題は、発光ダイオード等の点光源を用いても、均一な輝度分布で平面的に光を出射可能な光源装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光源装置は、請求項１に記載のように、光を出射させる光源と、光入射面と光出射面を備えた導光板と、前記光源からの出射光を前記導光板の光入射面に導く複数本の光ファイバとを有し、前記複数本の光ファイバの各光出射側端面を、前記導光板の光出射面からの出射光の輝度分布が均一となる配置で前記導光板の光入射面に対向配置したことを特徴とするものである。本発明の光源装置においては、請求項２に記載のように、前記光源を２個備え、該２個の光源のうち一方の光源に対応する複数の光ファイバの第１の出射側端面および他方の光源に対応する複数の光ファイバの第２の出射側端面は前記導光板の光入射面の長手方向に対して夫々均等に配置されるように構成することが好ましい。そして、その場合、請求項３に記載のように、前記第１の出射側端面および前記第２の出射側端面は共に層状に配置されていることが好ましい。また、本発明の光源装置では、請求項４に記載のように、前記光ファイバがその出射側端面近傍が前記導光板の光入射面に対して垂直となるように配置されていることが好ましい。更に、請求項５に記載のように、前記導光板、前記光源および前記光ファイバは高反射性機能を備えた樹脂材料からなるケース内に収容されていることが好ましい。加えて、請求項６記載のように、前記光源は発光ダイオードであることが好ましい。そして、請求項１に記載の本発明の光源装置によれば、光源から出た光を導光板の光入射面に導く光ファイバの光出射側端面を、導光板の光出射面から輝度分布が均一な光が出射される配置で導光板の光入射面に対向配置したので、発光ダイオード等の点光源を用いても、出射面の全域に亘り均一な輝度分布で光を出射させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１実施形態としての液晶表示装置を示す断面図で、図２はその光源装置の平面図である。ただし、図１は図２のＡ−Ａ線に沿う部分に相当する断面図である。この液晶表示装置では、液晶表示パネル３１の裏面側に光源装置４１が配置されている。液晶表示パネル３１は、２枚のガラス基板３２、３３がほぼ方形枠状のシール材（図示せず）を介して貼り合わされ、その内部に液晶（図示せず）が封入され、ガラス基板３２、３３の各外面に偏光板３４、３５が貼り付けられたものからなっている。
【０００９】光源装置４１は、２つの発光ダイオード４２、４３から出射された光を複数の細い線状導光体を束ねた線束導光体４４で面状導光板４５の入射側端面に導き、面状導光板４５で面状光束化するようになっている。このうち面状導光板４５は、液晶表示パネル３１の裏面側に配置されている。面状導光板４５は、長方形状であって、所定の一端面を入射面４６とされ、一方の主表面を出射面４７とされた構造となっている。面状導光板４５の裏面および残りの３つの端面には反射シート４８が貼り付けられている。面状導光板４５の出射面４７にはプリズムシートからなる拡散シート４９が貼り付けられている。
【００１０】線束導光体４４は、面状導光板４５の入射面４６側に配置されている。線束導光体４４は、各発光ダイオード４２、４３に夫々対応させた複数ずつの第１および第２の光ファイバ５１、５２を樹脂からなる固定部材５３で束ねると共に固めて角棒状としたものである。第１の光ファイバ５１の各入射側端面は固定部材５３の一端面にマトリクス状あるいはハニカム状に配置されている。第２の光ファイバ５２の各入射側端面は固定部材５３の他端面にマトリクス状あるいはハニカム状に配置されている。第１および第２の光ファイバ５１、５２の各出射側端面は、線束導光体４４の面状導光板４５の入射面４６と対向させる出射面５４のほぼ全域に均等に配置されている。２つの発光ダイオード４２、４３は、線束導光体４４の一端面側および他端面側に夫々配置されている。
【００１１】ここで、第１および第２の光ファイバ５１、５２の各出射側端面の配置についてさらに説明する。第１の例として、図３(ａ)に示すように、図２で右側の発光ダイオード４２に対応する第１の光ファイバ５１の各出射側端面(符号Ｒで示す)を線束導光体４４の出射面５４の図中上半分の領域に左右方向に均等に且つ層状に配置し、第２の光ファイバ５２の各出射側端面(符号Ｌで示す)を出射面５４の図中下半分に左右方向に均等に且つ層状に配置する。第２の例として、図３(ｂ)に示すように、第１の光ファイバ５１の各出射側端面(符号Ｒで示す)を出射面５４の図中左右方向に均等であるが上下方向にはランダムに配置し、第２の光ファイバ５２の各出射側端面(符号Ｌで示す)を出射面５４の左右方向に均等であるが上下方向にはランダムに配置する。要は、第１および第２の光ファイバ５１、５２の各出射側端面Ｒ、Ｌを、２つの発光ダイオード４２、４３から出た光が線束導光体４４の出射面５４の少なくとも長手方向に対してそのほぼ全域に均一に導かれるように配置すればよい。したがって、上述した２例の配置構成に限らず、各各出射側端面Ｒ、Ｌを１層づつ交互に積層する構成としてもよい。
【００１２】そして、第１および第２の光ファイバ５１、５２の各出射側端面近傍つまり各出射側端面の根元部分が、固定部材５３により線束導光体４４の出射面５４（つまり面状導光板４５の入射面４６）に対して垂直に保持されている。これにより、図２において矢印で示すように、当該出射側端面から光が面状導光板４５の入射面４６に対してほぼ垂直な方向に出射される。
【００１３】２つの発光ダイオード４２、４３から出た光は、第１および第２の光ファイバ５１、５２の各入射側端面に夫々入射され、各光ファイバ５１、５２内を伝播して第１および第２の光ファイバ５１、５２の各出射側端面から面状導光板４５の入射面４６に対してほぼ垂直方向に出射される。この出射光は、面状導光板４５の入射面４６に効率よく入射され、面状導光板４５の出射面４６から出射される。この出射光は、拡散シート４９で拡散され、液晶表示パネル３１の裏面に入射される。これにより、液晶表示パネル３１の表示駆動に応じた画像光が液晶表示パネル３１の表面から出射される。
【００１４】この場合、本発明に係る上記光源装置によれば、２つの発光ダイオード４２、４３から出た光を夫々複数ずつの第１および第２の光ファイバ５１、５２によって線束導光体４４の出射面５４のほぼ全域に亘り均一に混合して導き、この出射面５４から対向する面状導光板４５の入射面４６全域に向けて出射させるので、点光源で輝度が異なる発光ダイオード４２、４３を用いても、光の輝度分布が面状導光板４５の出射面４６全域に亘って均一な出射光を得ることができ、これを光源として用いる液晶表示パネル３１の表示品質を輝度ムラのない高品質に向上させることができる。
【００１５】なお、上記実施形態では、線束導光体４４の両端面側に発光ダイオード４２、４３を配置した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すこの発明の第２実施形態のように、線束導光体４４の一端面側のみに発光ダイオード４２を配置するようにしてもよい。このようにしても、１つの発光ダイオード４２から出た光を複数の光ファイバ５１によって線束導光体４４の出射面５４に導き、面状導光板４５の入射面４６の長手方向ほぼ全域に均一に入射させることができる。
【００１６】また、線束導光体４４の少なくとも一方の端面側に発光ダイオードを複数配置するようにしてもよい。さらに、線束導光体４４の一方の端面側に発光ダイオードを奇数配置し、他方の端面側に発光ダイオード偶数配置するようにしてもよい。即ち、本発明の光源装置では、線束導光体４４の端面側に配置する点光源の種類や個数が限定されるものではなく、線束導光体４４の出射面から均一な輝度分布で光が出射されるように光ファイバによって光を導けばよい。加えて、発光ダイオードを複数用いる場合、その発光色が異なるものを用いるようにしてもよい。この場合、発光ダイオード自体に色相のバラツキがあっても、面状導光体から出射される光の色相分布を均一にすることができる。
【００１７】次に、図５はこの発明の第３実施形態としての光源装置の平面図を示したものである。この光源装置は、図２に示される第１実施形態としての光源装置４１を樹脂ケース６１に収納した形態をなしている。即ち、ポリカーボネイト樹脂やＡＢＳ樹脂中に酸化インジウム等の白色顔料を混ぜた材料を用いて成形した高光反射性機能を備えた樹脂ケース６１の表面の所定の箇所に設けられた第１の収容凹部６２内に２つの発光ダイオード４２、４３および線束導光体４４が収容され、他の所定の箇所に設けられた第２の収容凹部６３内に面状導光板４５が収容されている。
【００１８】この場合、発光ダイオード４２、４３や線束導光体４４および面状導光板４５等の各部材は、夫々が収容される凹部形状を収容される各部材の外部形状に対応した形状とし樹脂自体の弾性を利用して嵌合装着できる構成となっている。嵌合装着では固定が不十分な場合は、固定用の爪部を所要箇所にケースと一体に樹脂成形する。これにより、光源装置の略全ての部材をケース６１にその凹部開口方向(図５では紙面垂直方向)の一定方向から組み込むことができ、光源装置の組立て作業効率が大幅に向上する。また、ケース６１自体に反射機能を持たせているので、図１および図２に示す反射シート４８は不要となるために設けられておらず、部品点数が少なくなる。
【００１９】このようにして、従来は発光ダイオード等の点光源や各種導光部材をケースに取り付けるのに両面テープ等の装着部材で貼着していたため、組立て作業性が極めて悪く、且つ反射シートや装着部材等が含まれるために部品点数が多くなり、コストアップの要因となっていたが、本第３実施形態によれば、上述したような構成とすることにより、組立て作業性が大幅に向上すると共に部品点数も少なくなり、光源装置のコストダウンを促進することが可能となる。
【００２０】なお、本発明は、上述した実施形態例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可能であることは勿論である。例えば、光ファイバを固定部材で固めて線束導光体とせずにそのまま配置するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、光源から出た光を導光板の光入射面に導く光ファイバの光出射側端面を、導光板の光出射面から輝度分布が均一な光が出射される配置で導光板の光入射面に対向配置したので、発光ダイオード等の点光源を用いても、出射面の全域に亘り均一な輝度分布で光を出射させることができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１４４３
【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１３年２月２０日（２００１．２．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７３２２１
【弁理士】
【氏名又は名称】花輪 義男
|
| 【公開番号】 |
特開２００２−２４５８３１（Ｐ２００２−２４５８３１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年８月３０日（２００２．８．３０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−４３３３５（Ｐ２００１−４３３３５） |
|