JPH11260132A

JPH11260132A - 面光源装置

Info

Publication number: JPH11260132A
Application number: JP8302298A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Funamoto; 昭宏船本; Masayuki Shinohara; 正幸篠原; Shigeru Aoyama; 茂青山
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】反射板の導光板の貼り付け位置を最適化する
ことにより、光のロスを抑え、面光源装置の高輝度化と
均一化を図る。【解決手段】下面に拡散パターンが形成され、外周に
頂角が略９０度のプリズム部３２を設けた導光板２２の
外周から凸部４２，４３を突出させる。導光板２２の下
面に配置された反射板２８を両面テープ２９によって凸
部４２，４３の下面に貼り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、面光源装置に関する。具体的に
いうと、本発明は液晶表示装置や照明装置などに用いら
れる面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】（点光源を用いた従来の面光源装置）従
来例の面光源装置１を図１の分解斜視図及び図２の断面
図により示す。面光源装置１は、光を閉じ込めるための
導光板２と発光部３と反射板４とから構成されている。
導光板２はポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の
透明で屈折率の大きな樹脂により成形されており、導光
板２の下面には凹凸加工や拡散反射インクのドット印刷
等によって多数の拡散パターン５が形成されている。発
光部３は、回路基板６上に複数の発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）等のいわゆる点光源７を実装したものであって、導
光板２の側面（光入射端面８）に対向している。反射板
４は、反射率の高い例えば白色樹脂シートによって形成
されており、両面テープ９によって両側部を導光板２の
下面に貼り付けられている。

【０００３】しかして、図２に示すように、発光部３か
ら出射されて光入射端面８から導光板２の内部に導かれ
た光ｆは、導光板２内部で全反射することによって導光
板２内部に閉じ込められる。導光板２内部の光ｆは拡散
パターン５に入射すると拡散反射され、光出射面１０へ
向けて全反射の臨界角よりも小さな角度で反射された光
ｆが光出射面１０から外部へ取り出される。また、導光
板２下面の拡散パターン５の存在しない箇所を透過した
光ｆは、反射板４によって反射されて再び導光板２内部
へ戻るので、導光板２下面からの光量損失を防止され
る。

【０００４】このような面光源装置１において光出射領
域全体で発光輝度を均一にするためには、図３（ａ）に
示すように、光入射端面８から導光板２内に入射した光
ｆを導光板２下面の拡散パターン５で散乱させ、光ｆを
光出射領域全体に均一に散らばらせる必要がある。その
ため、導光板２下面に拡散パターン５を設けるにあたっ
ては、図３（ｂ）に示すように、拡散パターン５で反射
した光ｆの一部が光出射面１０側へ反射されて光出射面
１０から外部へ出射され、また拡散パターン５で反射し
た光ｆの一部が導光板２内で光進行方向を変換するよ
う、拡散パターン５の傾度や傾斜方向などをばらつかせ
ている。

【０００５】上記のような拡散パターン５を形成された
面光源装置１においては、導光板２内部の光ｆは、拡散
パターン５で散乱を繰り返すことによって次第に均一に
拡散されていくから、発光部３から離れた領域では比較
的輝度分布が均一となる。しかし、図４（ａ）に示すよ
うに、点光源７の直前領域イでは導光板２が明るく光
り、光入射端面８側における点光源７前方の中間領域ロ
では導光板２が暗くなる。図４（ｂ）は、図４（ａ）の
Ｃ１−Ｃ１線に沿った光入射端面８近傍での輝度の変化
を示しており、発光部３の近傍では、光入射端面８と平
行な方向に沿って輝度のばらつきが大きくなっており、
輝度変化の比が数倍〜１０数倍に達することもある。

【０００６】このように点光源７前方の中間領域ロにお
ける輝度が点光源７の直前領域イの輝度より低いのは、
点光源７前方の中間領域ロへ導光される光が少ないため
である。そして、点光源７前方の中間領域ロへの導光量
が少ないのは、図５に示すように、点光源（発光ダイオ
ード）７から出射した光ｆが前方に集中していること、
導光板２への入射時に光入射端面８で光ｆが屈折されて
前方へ向けられること、光入射端面８近傍では拡散パタ
ーン５により光ｆを幅方向（点光源配列方向）へ拡散さ
せる効果も十分に表われていないことなどによる。

【０００７】ここで、点光源７前方における拡散パター
ン５の拡散効果を大きくし、点光源７前方へ入射した光
を幅方向に曲げるようにすれば、点光源７前方の中間領
域ロにおける輝度は向上するが、同時に点光源７の直前
領域イにおいて光出射面１０へ向かう光量も増加するの
で、点光源７の直前領域イにおける輝度も高くなり、輝
度ばらつきは改善されない。

【０００８】また、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＣ２−
Ｃ２線に沿った光入射端面８から遠い領域での輝度の変
化を表わしている。光入射端面８から遠い側では、輝度
の変化は小さく輝度の均一度は高くなっているが、両端
で輝度が急激に低下している。すなわち、導光板２の光
入射端面８と反対側の隅部ハが暗くなる。これは、図４
（ａ）のＣ２−Ｃ２線上の隅部ハ以外へは、図６（ａ）
に示すように、４つの点光源７からの光ｆが到達する
が、隅部ハへは、図６（ｂ）に示すように、当該隅部ハ
から遠くに位置している２個の点光源７からの光ｆは届
きにくいので、隅部ハで輝度が低下して暗くなるためで
ある。

【０００９】これを解決してＣ２−Ｃ２線の位置での輝
度分布を均一化するためには、点光源７からＣ２−Ｃ２
線に至るまでの間で拡散パターン５による幅方向への拡
散を大きくすればよいが、拡散パターン５による拡散を
大きくすると、Ｃ２−Ｃ２線に達するまでに光ｆが光出
射面１０から外部へ出射されてしまい、また導光板２の
両側面からの光ｆの漏れも大きくなり、Ｃ２−Ｃ２線の
位置に到達する光ｆが少なくなってＣ２−Ｃ２線の位置
全体が暗くなってしまう。

【００１０】以上述べたように、面光源装置は輝度分布
の均一化が求められているにも拘らず、複数の光源を備
えた面光源装置では、拡散パターンの形状や密度、拡散
効果等を工夫しても、その輝度分布を均一化させること
は困難であった。

【００１１】（１つの点光源を用いた面光源装置）一
方、バックライト型の液晶表示装置は、薄くて軽量であ
るので、電子手帳、携帯型パソコン等の携帯情報端末や
携帯電話等の携帯性の強い商品のディスプレイ装置とし
て用いられている。このような携帯性の強い商品に用い
る場合には、携帯性向上の面から、電池の長寿命化が強
く要求されており、このディスプレイ装置に用いられる
バックライトも低消費電力化が要求されている。

【００１２】このためバックライトとして用いられる面
光源装置の点光源（発光ダイオード）も高効率なものを
使用し、使用する点光源の個数を減らすことによって低
消費電力化が図られている。このような面光源装置１１
は、究極的には図７に示すような小さな光源（発光ダイ
オード）、すなわち点光源７を１個用いたものとなる。

【００１３】しかし、このようにして点光源の数を減ら
していくと、面光源装置の輝度ばらつきが大きくなり、
例えば１個の点光源７を用いた面光源装置１１では、図
７に示すように、点光源７の直前領域イでは輝度が非常
に大きく、導光板２の四箇所の隅部ハでは輝度が低下し
て暗くなる。

【００１４】従って、面光源装置、特に液晶表示装置の
バックライトとして用いられる面光源装置にあっては、
使用する点光源の数をできるだけ少なく、しかも輝度分
布の均一性をできるだけ高くすることが求められてい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】（先行技術例）そこ
で、本発明の発明者らは、使用する点光源の数をできる
だけ少なくし、しかも輝度分布の均一性を高くすること
ができる面光源装置の構造を提案している（以下、これ
を先行技術例という）。これは、例えば図８に示す面光
源装置２１のように、導光板２２の一方端面（光入射端
面２３）の中央部にＬＥＤ等の点光源２５（本明細書に
おいては、光入射端面２３の幅に比較して小さな光源を
点光源という）を配置し、光出射面２６（図９参照）に
おける輝度を均一化するために多数の拡散パターン２４
を導光板２２の下面に設け、導光板２２の下面に反射板
を重ね、光出射面２６に半透過板２７を重ねている。こ
れらの拡散パターン２４は、点光源２５を中心として導
光板２２の下面全面に放射状となるように配列されてい
る。

【００１６】また、各拡散パターン２４どうしは点光源
２５からの距離が遠くなるにつれてピッチが短くなって
おり、点光源２５から離れるに従って拡散パターン密度
が次第に大きくなっている。これは、点光源２５から遠
くなるに従って、徐々に光出射面２６から光ｆが出て点
光源２５から到達する光ｆの量が少なくなることと、点
光源２５から離れるに従って光ｆの拡がりが大きくなっ
て光ｆが弱くなるので、光ｆが光出射面２６へ向けて反
射される確率が距離とともに大きくなるようにしたもの
である。つまり、点光源２５に近い領域では、光強度が
強いので、図１０に示すように、同一断面形状をした拡
散パターン２４を小さなパターン密度で形成し、点光源
２５から離れた領域では、光ｆの強度が弱いので、図９
に示すように、同一断面形状をした拡散パターン２４を
大きなパターン密度で形成することにより、輝度が均一
な導光板２２を実現している。

【００１７】しかしながら、このような面光源装置２１
にあっては、導光板２２の外周面からの光の漏れによっ
て光量のロスが発生し、輝度低下の原因となっていた。
このような導光板２２の外周面からの光の漏れを防止で
きるようにしたものとして、図１１に示すような面光源
装置３１が提案されている。

【００１８】この面光源装置３１にあっては、導光板２
２の外周３面にそれぞれ複数のプリズム部３２を形成し
ている。各プリズム部３２は、図１２に示すように、２
辺３３ａ，３３ｂによって構成され、２辺３３ａ，３３
ｂはいずれも点光源２５の方向に対してそれぞれ略４５
度の傾きκを有し、互いに略９０度の角度をなしてい
る。

【００１９】しかして、図１２に示すように、点光源２
５から出射され、導光板２２内部を外周面まで達した光
ｆは、プリズム部３２で２回全反射されて元の方向に回
帰反射される。従って、導光板２２の外周面から光が漏
れて損失となることがなく、導光板２２を高輝度化する
ことができる。

【００２０】線光源を用いた場合には、いろいろな方向
からプリズム部３２に光が入射するので、プリズム部３
２により光を全反射させて外部に漏れないようにする効
果を期待することはできないが、点光源２５を用いた場
合には、各プリズム部３２には一定方向から点光源２５
の光が入射するので、点光源２５からの光を効率的に全
反射させて外部へ漏れないようにすることができる。

【００２１】ところが、導光板２２の下面から漏れた光
を導光板２２へ反射させるための反射板２８は、図１３
（ａ）に示すように、両面テープ２９によって両側部を
導光板２２下面に貼られている。そのため、このような
改良された先行技術例では、図１３（ａ）（ｂ）に示す
ように、導光板２２内に閉じ込められた光ｆが両面テー
プ２９に当たると散乱してしまい、外周面にプリズム部
３２を設けているにもかかわらず、導光板２２の外周面
から光源方向へ光ｆが戻ってこないという不都合があっ
た。

【００２２】本発明は上記の先行技術例に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、反射板の導光
板への貼り付け位置を最適化することにより、光のロス
を抑え、面光源装置の高輝度化と均一化を図ることにあ
る。

【００２３】

【発明の開示】請求項１に記載の面光源装置は、光源
と、前記光源からの光を光入射面から導入して内部に閉
じ込め光出射面から出射させる導光板と、前記導光板と
対向する面に設置された反射板とを備え、前記導光板の
外周面に頂角が略９０度のプリズム部を設けた面光源装
置において、前記導光板の外周面から凸部を突出させ、
前記反射板を導光板の凸部に貼りつけたことを特徴とし
ている。

【００２４】請求項１に記載の面光源装置にあっては、
導光板に設けた凸部で反射板を貼りつけているから、反
射板の貼りつけによってプリズム部が影響を受けにくく
なる。よって、光のロスを抑え、面光源装置の高輝度化
と均一化を図ることができる。

【００２５】請求項２に記載の面光源装置は、光源と、
前記光源からの光を光入射面から導入して内部に閉じ込
め光出射面から出射させる導光板と、前記導光板と対向
する面に設置された反射板とを備えた面光源装置におい
て、前記導光板の一部に貫通孔を形成し、この貫通孔の
前記光源側の縁に頂角が略９０度のプリズム部を設け、
導光板の、前記光源から見て貫通孔の陰になる部分に前
記反射板を貼りつけたことを特徴としている。

【００２６】請求項２に記載の面光源装置にあっては、
貫通孔の縁に設けたプリズム部の陰で導光板に反射板を
貼りつけているから、反射板の貼りつけによってプリズ
ム部が影響を受けることがない。よって、光のロスを抑
え、面光源装置の高輝度化と均一化を図ることができ
る。

【００２７】請求項３に記載の面光源装置は、光源と、
前記光源からの光を光入射面から導入して内部に閉じ込
めると共に拡散パターンで拡散反射させることにより光
出射面から出射させる導光板と、前記導光板と対向する
面に設置された反射板とを備え、前記導光板の外周面に
頂角が略９０度のプリズム部を設けた面光源装置におい
て、前記導光板の、前記光源と前記拡散パターン形成領
域の光入射面側の端を結ぶ直線よりも光入射面側の領域
に、前記反射板を貼りつけたことを特徴としている。

【００２８】請求項３に記載の面光源装置は、光源と拡
散パターン形成領域の光入射面側の端を結ぶ直線よりも
光入射面側の領域で、導光板に反射板を貼りつけてい
る。この領域には、拡散パターンで反射された光が到達
しにくいから、反射板の貼りつけによってプリズム部が
影響を受ける恐れは少ない。よって、光のロスを抑え、
面光源装置の高輝度化と均一化を図ることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１４は本発
明の一実施形態による面光源装置４１を示す平面図であ
る。この面光源装置４１にあっても、ポリカーボネイト
樹脂やメタクリル樹脂等によって成形された導光板２２
の光入射端面２３中央部には、発光ダイオード等の点光
源２５が配置されており、導光板２２の下面には点光源
２５を中心とする円弧状に拡散パターン（図示せず：図
８参照）が配列されている。さらに、導光板２２の外周
面には、点光源２５からの光を元の方向へ回帰反射させ
るための頂角約４５度のプリズム部３２が多数設けられ
ている（図１２参照）。さらに、導光板２２の四隅部分
からは略矩形をした凸部４２，４３が膨出されている。
白色樹脂シート等によって形成されている反射板２８
は、図１４及び図１５に示すように、プリズム部３２に
かからないよう、導光板２２より少し小さな矩形状に形
成されており、四隅部分からは導光板２２の凸部４２，
４３下面に重なるように接着片４４が延出されている。
そして、反射板２８は導光板２２の下面に対向させて配
置され、四隅の各接着片４４を導光板２２の凸部４２，
４３下面に両面テープ２９で接着されている。

【００３０】導光板２２の光入射端面２３から遠い側の
隅部分に設けられている凸部４３には、両面テープ２９
によって反射板２８の接着片４４が貼り付けられている
が、この凸部４３はプリズム部３２の間に位置してお
り、図１６に示すように、隣接するプリズム部３２の陰
になるので、光のロスは少なくなる。しかも、この凸部
４３は点光源２５から最も遠く、この凸部４３に達する
までに光ｆは光出射面から外部へ出射されてしまう確率
も高いので、この部分で反射板２８を接着することによ
り、光のロスを少なくすることができる。また、光入射
端面２３側の隅部分に設けられている凸部４２にも反射
板２８の接着片４４が接着されているが、この凸部４２
は、光入射端面２３よりも飛出ているので、ここへ点光
源２５の光が届くことはなく、したがって光のロスが生
じることはない。よって、反射板２８を貼り付ける両面
テープ２９による散乱による光のロスを低減することが
でき、面光源装置４１の輝度低下を抑制することができ
る。ただし、反射板２８が点光源２５の下方に重なる
と、点光源２５と光入射端面２３の間で下方へ漏れた光
が反射板２８で反射されて上方へ漏れ、部分的に明るく
なるので、反射板２８は点光源２５の下方へ掛からない
ようにする。

【００３１】図１５に示した反射板２８はプリズム部３
２に掛からないようにしていたが、図１７に示す反射板
２８のように、反射板２８をプリズム部３２の輪郭に沿
ってカットし、導光板２２と同じ形状となるようにして
も良い。ただし、この場合も反射板２８は点光源２５の
下方へは掛からないようにする。

【００３２】（第２の実施形態）この実施形態の面光源
装置４５では、図１８に示すように光入射端面２３側に
は凸部４２は設けず、点光源２５と拡散パターン形成領
域４６の光入射端面２３側の端を結ぶ直線４７よりも光
入射端面２３側の領域において、導光板２２の下面に両
面テープ２９で反射板２８を貼りつけている。この貼り
つけ位置には、点光源２５の光はほとんど到達しないか
ら、プリズム部３２による光の反射を妨げることがな
い。

【００３３】（第３の実施形態）図１９は本発明のさら
に別な実施形態による面光源装置４８を示す平面図であ
る。この実施形態にあっては、導光板２２の光入射端面
２３から遠い側の縁部に貫通孔４９をあけ、この貫通孔
４９の点光源２５に近い側の縁に頂角が略９０度のプリ
ズム部５０を設け、点光源２５から見て貫通孔４９の陰
になる部分で両面テープ２９により導光板２２に反射板
２８を貼りつけている。このようにプリズム部３２の陰
に反射板２８を貼れば、反射板２８を貼ったことによっ
てプリズム部５０による光の反射が妨げられることがな
く、輝度分布を均一に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の面光源装置を示す分解斜視図である。

【図２】同上の面光源装置の概略断面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は同上の面光源装置の作用説明図
である。

【図４】（ａ）は同上の面光源装置の問題点を説明する
図、（ｂ）は（ａ）のＣ１−Ｃ１線に沿った輝度の変化
を示す図、（ｃ）は（ａ）のＣ２−Ｃ２線に沿った輝度
の変化を示す図である。

【図５】同上の面光源装置の問題点が発生する理由を説
明する図である。

【図６】（ａ）（ｂ）は同上の面光源装置の問題点が発
生する理由を説明する図である。

【図７】１個の点光源を用いた面光源装置を示す図であ
る。

【図８】先行技術例に用いられている導光板の拡散パタ
ーンを示す図である。

【図９】同上の導光板の点光源から遠くの領域における
断面とそこでの光の振舞いを示す図である。

【図１０】同上の導光板の点光源の近くの領域における
断面とそこでの光の振舞いを示す図である。

【図１１】改良された先行技術例を示す平面図である。

【図１２】同上の先行技術例の作用説明図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の先行技術例の
問題点を説明するための平面図及び一部破断した拡大断
面図である。

【図１４】本発明の一実施形態による面光源装置を示す
平面図である。

【図１５】同上の面光源装置に用いられている反射板を
示す平面図である。

【図１６】同上の面光源装置の作用説明図である。

【図１７】反射板の他の形態を示す平面図である。

【図１８】本発明のさらに別な実施形態による面光源装
置を示す平面図である。

【図１９】本発明のさらに別な実施形態による面光源装
置を示す平面図である。

【符号の説明】

２２導光板２３光入射端面２４拡散パターン２５点光源２６光出射面２８反射板２９両面テープ３２，５０プリズム部４２，４３凸部４６拡散パターン形成領域４９貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源からの光を光入射面か
ら導入して内部に閉じ込め光出射面から出射させる導光
板と、前記導光板と対向する面に設置された反射板とを
備え、前記導光板の外周面に頂角が略９０度のプリズム
部を設けた面光源装置において、前記導光板の外周面から凸部を突出させ、前記反射板を
導光板の凸部に貼りつけたことを特徴とする面光源装
置。
【請求項２】光源と、前記光源からの光を光入射面か
ら導入して内部に閉じ込め光出射面から出射させる導光
板と、前記導光板と対向する面に設置された反射板とを
備えた面光源装置において、前記導光板の一部に貫通孔を形成し、この貫通孔の前記
光源側の縁に頂角が略９０度のプリズム部を設け、導光
板の、前記光源から見て貫通孔の陰になる部分に前記反
射板を貼りつけたことを特徴とする面光源装置。
【請求項３】光源と、前記光源からの光を光入射面か
ら導入して内部に閉じ込めると共に拡散パターンで拡散
反射させることにより光出射面から出射させる導光板
と、前記導光板と対向する面に設置された反射板とを備
え、前記導光板の外周面に頂角が略９０度のプリズム部
を設けた面光源装置において、前記導光板の、前記光源と前記拡散パターン形成領域の
光入射面側の端を結ぶ直線よりも光入射面側の領域に、
前記反射板を貼りつけたことを特徴とする面光源装置。