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【発明の名称】 面光源装置及び画像表示装置
【発明者】 【氏名】渡井 かよ子
【要約】 【課題】光源からの光の利用効率を高め、明るい照明が可能な面光源装置を提供する。

【解決手段】断面略楔形形状の導光板２，３を重ね合わせて、上下面が略平行の導光板組立体４を構成する。この導光板組立体４の対向する側面２ｂ，３ｂ側にそれぞれ蛍光ランプ５Ａ，５Ｂを配置し、これら蛍光ランプ５Ａ，５Ｂから発せられる光を導光板２，３の板厚の厚い側面２ｂ，３ｂ側にランプリフレクター６Ａ，６Ｂでそれぞれ案内する。導光板２の下面２ｃに光の反射方向を制御するシボ面部１３を形成すると共に、導光板３の斜面３ａに光の反射方向を制御するシボ面部１４を形成してある。そして、各ランプリフレクター６Ａ，６Ｂの端部を導光板２，３の重ね合わせ面にそれぞれ介装してある。これにより、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光を側面２ｂ，３ｂからのみ入射させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 断面略楔形形状の導光板を重ね合わせて、上下面が略平行の導光板組立体を構成し、この導光板組立体の対向する側面側にそれぞれ光源を配置し、これら光源から発せられる光を前記導光板の板厚の厚い側面側に反射部材でそれぞれ案内するようになっている面光源装置であって、前記導光板組立体の上下面のいずれか一方に光の反射方向を制御する光反射制御手段を形成すると共に、前記導光板の重ね合わせ面の少なくとも一方に光の反射方向を制御する光反射制御手段を形成し、前記各反射部材の端部を前記導光板の重ね合わせ面にそれぞれ介装したことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】 前記導光板組立体を一対の導光板で構成してあり、それら導光板の斜面に前記光反射制御手段を形成し、一方の導光板の斜面を前記導光板組立体の上下面のいずれか一方とし、他方の導光板の斜面を一方の導光板との重ね合わせ面にした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】 上記請求項１又は２の面光源装置と、この面光源装置から出射される面状の照明光によって照明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、液晶テレビやパーソナルコンピュータの液晶モニター等に使用される面光源装置、及びこの面光源装置によって液晶表示パネル等の画像表示パネルを照明する画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような画像表示装置に使用される面光源装置は、図７に示すように、平板状の導光板２１の側面（入射面）２２，２３側に光源としての蛍光ランプ２４，２５を配置し、その蛍光ランプ２４，２５からの光を導光板２１の入射面２２，２３から導光板２１の内部にとり入れ、その導光板２１の内部にとり入れた光を導光板２１の入射面２２，２３に直交する上面（出射面）２６から出射し、その出射光で液晶表示パネル２７等を面状に照明するようになっている。
【０００３】しかし、この図７に示すような面光源装置は、導光板２１の断面形状が矩形形状である。そのため、入射面２２，２３にほぼ直交するように入射する蛍光ランプ２４，２５からの光は、導光板２１の入射面２２（２３）と反対側の側面２３（２２）から外部に出射して、その光が蛍光ランプ２５（２４）等に吸収されて照明に有効に利用されず、光の利用効率が低かった。その結果、図７に示すような面光源装置は、鮮明な画像表示が要求されるパーソナルコンピュータやテレビの液晶モニター等の照明装置としては不十分であった。
【０００４】このような従来の面光源装置を改良するものとして、図８に示すような面光源装置が案出された。この図８に示す面光源装置は、断面略楔形形状の導光板３１，３２を逆向きにして、斜面３１ａ，３２ａ同士を合わせるようにして組み合わせ、対向する側面（入射面）３１ｂ，３２ｂ側にそれぞれ光源としての蛍光ランプ３３，３４を配置し、導光板３１，３２の入射面３１ｂ，３２ｂにほぼ直交するように入射する光を斜面３１ａ，３２ａで反射するようになっている。しかも、この図８に示す面光源装置は、下側の導光板３１の下面３１ｃに光の反射方向を制御するための反射手段３５を形成し、また、上側の導光板３２の斜面３２ａに光の反射方向を制御するための反射手段３６を形成して、光源３３，３４からの光を上側の導光板３２の出射面３２ｃから有効に出射させるようになっている（例えば、実開昭４９−５２０５９号公報、実開平３−１２２０２号公報、特開２０００−２６８６１７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の図８に示す面光源装置は、導光板３１，３２の入射面３１ｂ，３２ｂと反対側の側面３１ｄ，３２ｄから外部に出射する光が蛍光ランプ３３，３４に吸収される等して有効に利用されないだけでなく、蛍光ランプ３３，３４からの光が導光板３１，３２の入射面３１ｂ，３２ｂと反対側の側面３１ｄ，３２ｄから導光板３１，３２に入射しても、その側面３１ｄ，３２ｄから導光板３１，３２に入射した光が照明用に有効に利用されていないことが判明した。
【０００６】すなわち、図８に示す面光源装置において、導光板３１，３２の入射面３１ｂ，３２ｂと反対側の側面３１ｄ，３２ｄから導光板３１，３２の内部に入射した光のうち、その側面３１ｄ，３２ｄにほぼ直交するように入射した光は、導光板３１，３２の上下面（３１ａ，３１ｃ，３２ｃ，３２ａ）や反射手段３５，３６で反射されることなく、導光板３１，３２の入射面３１ｂ，３２ｂから外部に出射し、光源等に吸収される。したがって、図８に示す面光源装置は、蛍光ランプ３３，３４からの光をその吸収された光の分だけ照明に有効に利用することができなかった。
【０００７】そこで、本発明は、光源からの光の利用効率を高め、従来例よりも一層明るい照明が可能な面光源装置を提供すること、及びこの従来例よりも明るい照明が可能な面光源装置を備えた画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、断面略楔形形状の導光板を重ね合わせて、上下面が略平行の導光板組立体を構成し、この導光板組立体の対向する側面側にそれぞれ光源を配置し、これら光源から発せられる光を前記導光板の板厚の厚い側面側に反射部材でそれぞれ案内するようになっている面光源装置に関するものである。そして、この面光源装置は、前記導光板組立体の上下面のいずれか一方に光の反射方向を制御する光反射制御手段を形成すると共に、前記導光板の重ね合わせ面の少なくとも一方に光の反射方向を制御する光反射制御手段を形成し、前記各反射部材の端部を前記導光板の重ね合わせ面にそれぞれ介装したことを特徴としている。
【０００９】このように構成すれば、導光板の重ね合わせ面に介装した反射部材の端部が、導光板の板厚の薄い側面側への光源の光の入射を遮る。したがって、光源の光は、反射部材で案内されて、導光板の板厚の厚い側面側から導光板内部に確実に入射する。
【００１０】請求項２の発明に係る面光源装置は、前記請求項１の発明において、前記導光板組立体を一対の導光板で構成してあり、それら導光板の斜面に前記光反射制御手段を形成し、一方の導光板の斜面を前記導光板組立体の上下面のいずれか一方とし、他方の導光板の斜面を一方の導光板との重ね合わせ面にしたことを特徴としている。
【００１１】このように構成すれば、重ね合わせる導光板を共通化することができ、射出成形用金型を導光板に応じて他種類形成する必要がない。
【００１２】請求項３の発明に係る画像表示装置は、前記請求項１又は２の面光源装置と、この面光源装置から出射される面状の照明光によって照明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。
【００１３】
【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説明する。
【００１４】図１〜図２は、本発明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。
【００１５】（面光源装置及び画像表示装置の概略構成）これらの図に示すように、面光源装置１は、２枚の断面略楔形形状の導光板２，３を互いに逆向きに配置し、且つ、各導光板２，３の斜面２ａ，３ａが対向するように組み合わせて導光板組立体４を構成してあり、各導光板２，３の板厚の厚い側面（入射面）２ｂ，３ｂに対向するように光源としての蛍光ランプ５Ａ，５Ｂを配置し、この蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光をランプリフレクター（反射部材）６Ａ，６Ｂで対向する導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂに導くようになっている。また、この面光源装置１は、下側の導光板２の下面２ｃに対向するように反射シート７を配置し、下側の導光板２の下面２ｃから出射した光を反射シート７で反射して導光板２の内部に戻すようになっている。また、この面光源装置１は、上側の導光板３の上面（出射面）３ｃに対向するように２枚の光制御部材８，９を重ねて配置し、導光板３の出射面３ｃから出射した光の進行方向を光制御部材８，９によってコントロールするようになっている。そして、この面光源装置１は、上述の各ランプリフレクター６Ａ，６Ｂの端部６Ａ１，６Ｂ１を導光板２，３の対向する斜面（重ね合わせ面）２ａ，３ａ間に介装し、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光を導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂに確実に導き、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光を照明光に効率的に利用できるようになっている。
【００１６】なお、光制御部材８，９の上方に液晶表示パネル（画像表示パネル）１１を配置することにより、面光源装置１によって液晶表示パネル１１を面状に照明する液晶表示装置（画像表示装置）１２を構成するようになっている。
【００１７】（導光板及び導光板組立体）導光板２，３は外観形状がほぼ同一であり、これら導光板２，３を組み合わせて導光板組立体４を構成するようになっており、導光板組立体４の上下面（３ｃ，２ｃ）がほぼ平行になるように両導光板２，３を重ね合わせてある。この導光板２，３は、光透過性が良好な樹脂材料（ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂等）を使用して射出成形したものであり、断面形状が略楔形形状になっている。すなわち、導光板２，３は、その断面形状を蛍光ランプ５Ａ，５Ｂから遠ざかるにしたがって肉厚が薄くなるように略直角三角形形状に形成してあり、その出射面形状を液晶表示パネル１１に対応するような略矩形形状に形成してある。
【００１８】導光板組立体４は、一対の導光板２，３を互いに逆向きに配置し、且つ、各導光板２，３をその斜面２ａ，３ａが対向するように組み合わせて構成してある。そして、この導光板組立体４の下側の導光板２の下面２ｃには、光を拡散するシボ面部（光反射制御手段）１３を形成してある。その結果、導光板組立体４の下側の導光板２は、斜面２ａ及びシボ面部１３により導光板２の内部を伝播する光を反射し、導光板２の斜面２ａから上側の導光板３側へ効率的に光を出射する。また、導光板組立体４の上側の導光板３は、その下面である斜面（合わせ面）３ａにシボ面部（光反射制御手段）１４を形成し、導光板３内部を伝播する光を斜面３ａ及びシボ面部１４で反射すると共に、下側の導光板２側から出射する光を透過させ、その上面である出射面３ｃから効率的に光を出射する。
【００１９】（蛍光ランプ）蛍光ランプ５Ａ，５Ｂは、導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂの幅方向長さに対応するような長さの棒状体であり、その外径が導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂ側の板厚よりも小さいものが使用されている。そして、この蛍光ランプ５Ａは、下側の導光板２の入射面２ｂに対向するように所定の間隔をあけて配置してあり、また、蛍光ランプ５Ｂは、上側の導光板３の入射面３ｂに対向するように所定の間隔をあけて配置してある。これら蛍光ランプ５Ａ，５Ｂから発せられた光は、ランプリフレクター６Ａ，６Ｂで反射されて導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂから導光板２，３内部に入射するか又は直接的に導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂから導光板２，３内部に入射する。
【００２０】（ランプリフレクター）ランプリフレクター６Ａ，６Ｂは、導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂに対向する方向に開口しており、その開口側の端部６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ１，６Ｂ２を導光板２，３の上面側と下面側に接合させてあり、その内面と導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂとで形作られる空間内に蛍光ランプ５Ａ，５Ｂを隙間をもって収容するようになっている。このランプリフレクター６Ａ，６Ｂは、光反射性に優れたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂材料で形成したり、また、ステンレス鋼板等の薄板金属を板金加工して形成するようになっている。
【００２１】導光板組立体４の下側の導光板２に組み付けるランプリフレクター６Ａは、その下側端部６Ａ２が導光板２の下面２ｃに配置した反射シート７の端部を挟み込むようになっており、その上側端部６Ａ１が導光板２の上面である斜面（重ね合わせ面）２ａ端部に密接するようになっている。上側の導光板３に組み付けるランプリフレクター６Ｂは、その下側端部６Ｂ１が導光板３の下面である斜面（重ね合わせ面）３ａ端部に密接し、その上側端部６Ｂ２が導光板２の上面である出射面３ｃに密接するようになっている。その結果、上側の導光板３の板厚が薄い先端側（入射面３ｂと反対側）の側面３ｄが下側のランプリフレクター６Ａによって下側の蛍光ランプ５Ａに対して遮蔽され、また、下側の導光板２の板厚の薄い先端側（入射面２ｂと反対側）の側面２ｄが上側のランプリフレクター６Ｂによって上側の蛍光ランプ５Ｂに対して遮蔽されることになる。したがって、導光板２，３の板厚が薄い先端側の側面２ｄ，３ｄから外部に光が出射したとしても適当な反射部材を設けることで、これを導光板２，３に再入射させ光の利用効率を向上させることができるばかりか、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂから発せられた光は、導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂにランプリフレクター６Ａ，６Ｂによって確実に導かれることになり、導光板２，３の板厚が薄い先端側（入射面と反対側）の側面２ｄ，３ｄから導光板２，３の内部に入射するようなことがない。
【００２２】ここで、仮に、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光が導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂと反対側の側面２ｄ，３ｄに略直交するように入射すると、その導光板２，３内部に入射した光はそのまま導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂから外部に出射し、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂ等に吸収される。その結果、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光は、照明のために有効に利用されないことになり、光の利用効率が低下することになる。
【００２３】しかし、本実施の形態に係る面光源装置１は、導光板２，３の側面２ｄ，３ｄから出射する光のロスを極力抑え、これを導光板２，３に再入射させることができるとともに、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光を確実に導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂに案内できるので、光の利用効率が向上し、照明輝度を高めることが可能になる。
【００２４】（光制御部材）光制御部材８，９は、導光板３の出射面３ｃ側に２枚重ねて配置してある。この光制御部材８，９は、従来から公知の光拡散化のための手段をＰＥＴシートに施して形成したものであり、光拡散機能を備えた光拡散シートである。すなわち、この光制御部材８，９は、ＰＥＴに光拡散物質を混入したり、ＰＥＴシートの表面に光拡散物質の被膜を形成したり、またはＰＥＴシートの表面を粗面化（凹凸面化）等してあり、導光板３から出射した光が通過する際にその光を拡散する。このような２枚の光制御部材８，９を導光板３の出射面３ｃ側に配置することにより、導光板２，３に形成したシボ面部１３，１４が導光板３の出射面３ｃ側から視認されにくくなり、照明品質が向上する。また、導光板２，３に形成したシボ面部１３，１４の機能と２枚の光制御部材８，９の機能の相乗効果により、出射光の輝度ピークが導光板３出射面３ｃの法線方向側に位置し、照明輝度がアップする。
【００２５】（反射シート）反射シート７は、光反射性に優れた樹脂材料（例えば、白色のＰＥＴ）でシート状に形成してあり、下側の導光板２の下面２ｃに対応するような矩形形状を呈し、下側の導光板２の下面２ｃから出射した光を反射して導光板２の内部に戻すように機能する。
【００２６】（面光源装置の作用・効果）図２に示すように、下側の蛍光ランプ５Ａの光は、ランプリフレクター６Ａに導かれて下側導光板２の入射面２ｂから導光板２内部に入射した後、導光板２内部を伝播するが、その導光板２内部を伝播する途中において下側導光板２の下面２ｃのシボ面部１３で反射され、斜面２ａからの出射が促される。そして、下側導光板２の斜面２ａから出射した光は、上側導光板３の斜面３ａからその内部に入射し、上側導光板３の内部を伝播する途中で、上側導光板３の斜面３ａのシボ面部１４で反射されて、上側導光板３の出射面３ｃからの出射が促されるか、又は上側導光板３の出射面３ｃから直接外部に出射する。また、上側の蛍光ランプ５Ｂの光は、ランプリフレクター６Ｂに導かれて上側導光板３の入射面３ｂから導光板３内部に入射した後、導光板３内部を伝播するが、その導光板３内部を伝播する途中において上側導光板３の斜面３ａのシボ面部１４で反射され、出射面３ｃからの出射が促される。また、上側の蛍光ランプ５Ｂの光のうちで、上側導光板３の斜面３ａから出射した後に下側導光板２の斜面２ａからその内部に入射した光は、下側導光板２の下面２ｃのシボ面部１３で反射され、下側導光板２の斜面２ａからの出射が促され、上側導光板３の内部に戻され、上側導光板３の出射面３ｃから出射される。
【００２７】そして、導光板組立体４から出射した光は、２枚の光制御部材８，９を通過する際に拡散され、両導光板２，３のシボ面部１３，１４が視認されにくくなると共に、上側導光板３の出射面３ｃの法線方向側の輝度が最も大きくなり、液晶表示パネル１１の照明輝度がアップする。
【００２８】図４〜図５は、本実施の形態に係る面光源装置１の出射光輝度分布（視覚特性）を従来の面光源装置の出射光輝度分布と比較して示すものである。このうち、図４は、図３に示すように、蛍光ランプ５Ａに平行な方向（ｙ方向）で、且つ、導光板３の出射面３ｃのほぼ中央部に直交する面上における出射光輝度分布（視覚特性）を示すものである。また、図５は、図３に示すように蛍光ランプ５Ａに直交する方向（ｘ方向）で、且つ、導光板３の出射面３ｃのほぼ中央部に直交する面上における出射光輝度分布（視覚特性）を示すものである。なお、図４及び図５において、測定角度０°は、図３の法線方向（ｚ方向）を示している。また、図４及び図５において、点線で示す出射光輝度分布は、図７に示す従来の面光源装置に関するものであり、実線で示す出射光輝度分布は、本実施の形態の面光源装置１に関するものである。
【００２９】これらの図４〜図５に示すように、本実施の形態の面光源装置１は、導光板３の出射面３ｃの法線方向の出射光輝度が最も高く、しかも図７に示す従来例に比較して、出射光輝度が約７％〜１１％アップしている。
【００３０】また、本実施の形態は、ランプリフレクター６Ａ，６Ｂの開口側の端部６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ１，６Ｂ２を導光板２，３の上面側と下面側に接合させ、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光を導光板２，３の厚肉側である入射面２ｂ，３ｂからのみ導光板２，３の内部に入射させ、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光を両導光板２，３の入射面２ｂ，３ｂと反対側（薄肉側）の側面２ｄ，３ｄから入射しないように構成してあるため、導光板２，３の薄肉側の側面２ｄ，３ｄから入射した光が導光板２，３の入射面２ｄ，３ｄ側から蛍光ランプ５Ａ，５Ｂ側へ出射し、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光の一部が蛍光ランプ５Ｂ，５Ａ等で吸収されてしまうのを防止できる。その結果、本実施の形態の面光源装置１は、図８に示す従来の面光源装置に比較して、蛍光ランプ５Ａ，５Ｂの光の利用効率がアップし、導光板組立体４から出射される照明光の輝度がアップする。また、側面２ｄ，３ｄから出射する光のロスを極力抑え、適当な反射部材を設けることでこれを導光板２，３に再入射させる。
【００３１】（本実施の形態の変形例）図６は、上述の実施の形態の変形例を示すものであり、上側の導光板３と同一の導光板３を下側の導光板としている。すなわち、下側の導光板３は、入射面３ｂに直交する面３ｃを重ね合わせ面とし、シボ面部１４が形成された斜面３ａを下面とするように配置してある。このように導光板組立体４を構成すれば、シボ面部１４を射出成形時に斜面３ａに一体形成した導光板３を下側と上側で共通使用することができるため、射出成形金型の費用の低廉化を図ることができ、ひいては面光源装置１の製品価格の低廉化を図ることができる。なお、上述の実施の形態に係る面光源装置１は、下側の導光板２が入射面２ｂに直交する面２ｃにシボ面部１３を形成してあり、上側の導光板３が斜面３ａにシボ面部１４を形成してあるため、上側の導光板３の射出成形金型と下側の導光板２の射出成形金型をそれぞれ別に準備する必要がある。しかし、本変形例によれば、１個の射出成形金型で上側と下側の導光板３，３を射出成形することができる。
【００３２】また、上述の実施の形態において、各導光板２，３のシボ面部１３，１４の被覆率を蛍光ランプ５Ａ，５Ｂから遠ざかるにしたがって大きくしたり、各導光板２，３でシボ面部１３，１４の被覆率を変えるようにしてもよい。また、各導光板２，３でシボ面部１３，１４の形成ピッチをずらすようにしてもよい。
【００３３】また、上述の実施の形態において、光反射制御手段としてシボ面部１３，１４を導光板２，３に形成する態様を例示したが、光反射制御手段として光拡散機能を有するドットパターン等を印刷で形成するようにしてもよい。
【００３４】また、上述の実施の形態において、光制御部材８，９として２枚の光拡散シートを重ねて配置する態様を例示したが、これに限られず、シボ面部１３，１４との相乗効果によって所望の輝度アップを図れる場合には、少なくとも１枚の光拡散シートを配置すればよい。
【００３５】また、光制御部材８，９として特定の方向に集光する機能を有するプリズムシート等を光拡散シートの代わりに適宜使用するか、又は、プリズムシート等を光拡散シートとともに使用するようにしてもよい。
【００３６】また、導光板２の斜面２ａや導光板３の出射面３ｃに光反射制御手段を形成するようにしてもよい。
【００３７】また、上述の実施の形態は、導光板を２枚重ねて組み合わせる構成を例示したが、これに限られず、面光源装置１の用途に応じて導光板の組み合わせる枚数を適宜変更することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上のように、本発明の面光源装置は、蛍光ランプの光が導光板の厚肉側の入射面からのみ導光板の内部に入射するように、反射部材の端部を上下の導光板の合わせ面に介装しているため、蛍光ランプの光を出射光として効率的に利用することができ、照明光の輝度を向上させることができる。
【００３９】また、本発明の画像表示装置は、上述のような明るい照明光を発する面光源装置を備えているため、画像表示パネルの画像が明るくて見やすくなる。
【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１３年５月２９日（２００１．５．２９）
【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２００２−３５２６１６（Ｐ２００２−３５２６１６Ａ）
【公開日】 平成１４年１２月６日（２００２．１２．６）
【出願番号】 特願２００１−１６０９７２（Ｐ２００１−１６０９７２）