JP3421621B2

JP3421621B2 - 面光源装置

Info

Publication number: JP3421621B2
Application number: JP36690299A
Authority: JP
Inventors: 博司山下; 敏明鴨川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001184924A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は発光ダイオード
（ＬＥＤ）素子のような発光素子からなる点光源の集合
体からなり、主として液晶表示パネルのバックライトな
どに用いられる面光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルのバックライト用面光源
として、透光性平板を導光板としたエッジライト方式の
ものが知られている。このような面光源では、透明な平
行平板や断面楔形平板からなる導光板の側端面（エッジ
部）の一方から光を入射させ、導光板の全域に遍く伝播
させ、その伝播した光の一部を導光板裏面の光反射部材
で拡散反射光となし、導光板表面から拡散光を放出す
る。

【０００３】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。

【０００４】多くのエッジライト方式の面光源は、光源
として、冷陰極管ランプが用いられ、導光板のエッジ部
に冷陰極管ランプを取り付けている。

【０００５】一方、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、携帯型装置のバックライ
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素子を用いた光源が注目され実用化さ
れている。

【０００６】図１０は、ＬＥＤ素子を用いた面光源を示
す概略断面図である。図に示すように、この面光源は、
導光板１、ＬＥＤで構成された点光源２などで構成され
ている。

【０００７】導光板１のエッジ部には、白色ＬＥＤチッ
プで構成された複数の点光源２が配置されいてる。

【０００８】導光板１の点光源２に対して垂直方向に位
置する側には、光反射面１１が設けられ、光反射面１１
と対向する側には光出射面１２が設けられている。そし
て、点光源２からの光が、光反射面１１や導光板１の３
つの側面１３…で反射して、入射光の殆どが最終的に光
出射面１２から出射される。また、導光板１の光出射面
の上面には、均一な指向性を有する合成光とすべく拡散
シート３、レンズシート４が配置されている。

【０００９】上記した点光源２の周りの構造は、リフレ
クター２２が各ＬＥＤを実装した基板２１を包み込む構
造になっており、点光源２からの光を導光板１へ案内す
るように構成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＥＤ
素子を光源として用いる場合には、数個のＬＥＤチップ
を基板２１上に半田付けして実装する必要があり、光の
反射効率が基板２１の表面状態に影響される問題があ
る。例えば、基板２１上に抵抗やダイオード等がマウン
トされている場合、その部品の色目により光が吸収され
光効率が低下する問題がある。

【００１１】また、基板２１上に実装されている部品が
左右で差がある場合、左右で輝度ムラが発生するという
問題もある。

【００１２】また、リフレクター２２が点光源２自体を
包み込む構造でないため光が漏れ易く、光効率が低下す
るという問題があった。

【００１３】そこで我々は、特願平１１−２７６８５７
号（出願日：平成１１年９月２９日）を出願した。この
特願平１１−２７６８５７号の発明は、導光板の光入射
面側に光源を囲い込む空間を反射部材により形成し、こ
の反射部材に点光源を挿入するための挿入口を設けるこ
とにより、光の漏れを低減し、光効率をアップさせるも
のである。

【００１４】しかしながら、点光源の配置によっては光
源側の両端部では輝度が低下するという問題があった。

【００１５】この発明は、点光源の両端部の光を、より
効率良く導光板の内部に導光し、光効率をアップし、輝
度ムラを改善した面光源を提案することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、導光板の側
端面の一方に配置した複数の点光源から光を入射し、導
光板の表面から光を放出する面光源装置であって、前記
導光板の光入射面側に前記点光源を囲い込む空間を反射
部材により形成し、前記反射部材に前記点光源を挿入す
るための挿入口と、前記反射部材の前記挿入口の配列方
向の両端に切り込み部とが設けられており、前記挿入口
に挿入する前記点光源は基板上にマウントされ、前記基
板の両端には突起状部材が設けられており、前記反射部
材の前記切り込み部は、前記点光源が前記挿入口に挿入
される際、前記基板上の前記突起状部材により押圧され
移動することを特徴とする。

【００１７】

【００１８】

【００１９】また、この発明は、導光板の側端面の一方
に配置した複数の点光源から光を入射し、導光板の表面
から光を放出する面光源装置であって、前記導光板の光
入射面側に前記点光源が挿入される切り欠けを設け、前
記導光板の前記切り欠けが配列されている方向の両端に
カット部を設けており、前記点光源を反射部材により囲
い込み、前記反射部材には前記点光源を挿入するための
挿入口を設け、前記反射部材の前記挿入口の配列方向の
両端に切り込み部が設けられており、前記挿入口に挿入
する前記点光源は基板上にマウントされ、前記基板の両
端には突起状部材が設けられており、前記反射部材の前
記切り込み部は、前記点光源が前記挿入口に挿入される
際、前記基板上の前記突起状部材により押圧され移動す
ることを特徴とする。

【００２０】

【００２１】上記した構成によれば、点光源の両端部の
光をより効率良く導光板の内部に導光することができる
ので、光効率をアップできる。

【００２２】

【発明の実施の形態】＜実施の形態＞以下、この発明の
実施の形態につき図面を参照して説明する。図１は、こ
の発明の面光源装置の概略構成を示す断面図、図２は、
この発明を利用した面光源装置を示す斜視図である。
尚、従来の技術と同一部分には同一符号を付す。

【００２３】図１及び図２に示すように、この発明に係
る面光源装置は、導光板１、ＬＥＤで構成された点光源
２…及び各種制御回路（図示せず）などで構成されてい
る。この制御回路には、例えば導光板１の光出射面１２
から出射される光の総量を検知して、出射光量が最適に
なるように点光源２に電力を調整して供給する回路も含
まれている。

【００２４】導光板１のエッジ部に設けられた光入射面
１ａには、白色ＬＥＤチップで構成された点光源２…が
対向配置されている。この実施の形態では、基板２１上
に点光源２…として６つの白色ＬＥＤチップを実装して
いる。この白色ＬＥＤチップは、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの
３つのＬＥＤを１つのパッケージに収容して、白色光を
出射させるように構成したものや、単色のＬＥＤを蛍光
物質を用いてＬＥＤからの出射光を白色光に変換するよ
うに構成したものを用いればよい。例えば、この蛍光物
質としては、ＧａＮ系青色ＬＥＤを用いた場合には、Ｙ
ＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍
光物質を用いればよい。

【００２５】導光板１の点光源２…に対して垂直方向に
位置する側には、光反射面１１が設けられている。この
光反射面１１は、光が漏洩するのを防ぎ反射効率を高め
る為に、ドット印刷を行ったりコーン状の窪みが形成さ
れている。

【００２６】導光板１の光反射面１１と対向する側には
光出射面１２が設けられている。そして、点光源２の各
ＬＥＤからの光が、光反射面１１や導光板１の３つの側
面１３で反射して、入射光の殆どが最終的に光出射面１
２からレンズシート４を透過して均一な指向性を有する
合成光として出射される。

【００２７】前述した導光板１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。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が、ＬＥＤを用いることで冷陰極管
ランプを用いる場合に比較して更に薄型化が可能とな
る。

【００２８】また、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。

【００２９】この発明では、導光板１の光出射面１２を
除いて導光板１を包み込むように反射シート５が設けら
れている。すなわち、導光板１の反射面１１及び３つの
側面１３を含み導光板１を包み込むように反射シート５
が配置されている。

【００３０】反射シート５の材料としては、ポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレ
ート等のポリエステル材を白色で着色した材料が用いら
れる。また、反射シート５の材料として白色の紙を用い
ても良い。

【００３１】反射シート５は、剛体シートでもフレキシ
ブルシートでも良い。

【００３２】その反射シート５と導光板１の光入射面１
ａ側との間には、反射シート５で囲まれた空間６が設け
られている。この反射シート５と導光板１とは両面テー
プ、接着剤等の接着層８により固定されている。

【００３３】図１または図２に示すように、反射シート
５で囲まれた空間６の導光板１に対峙する場所にＬＥＤ
からなる点光源２を差し込む挿入口７が設けられてい
る。挿入口７の形は、点光源２の直径に相当する長さを
一辺とする長方形である。点光源２の直径に相当する長
さを辺とする正方形でも良い。また、挿入された点光源
２の断面形状と略一致する円であっても良い。

【００３４】また、導光板１の光出射面１２の上面に
は、拡散シート３、レンズシート４が配置された構成と
なっている。シート構成は、１枚でも２枚でも良く、ま
た、重ねる順序を逆にしても良い。

【００３５】そして、基板２１に実装された点光源２…
は、導光板１に固定された反射シート５に設けられた各
挿入口７…にそれぞれ対峙し、その挿入口７から空間６
内に挿入されている。そして、導光板１の外側に位置す
る図示しない外枠に各ＬＥＤが実装された基板２１をネ
ジ止め又は接着剤等で固定され、導光板１の所定位置に
点光源２…が配置される。

【００３６】点光源２からの各ＬＥＤ光は導光板１の内
部に入り、光反射面１１に設けられた光反射パターンや
３つの側端面１３で反射され集束を繰り返し、導光板１
の光出射面１２から拡散板３に出射され、レンズシート
４によって所望の角度範囲内に拡散されて合成光として
出射される。このレンズシート４に近接して液晶表示パ
ネルが配置される。

【００３７】上記したように、導光板１を反射シート５
で包み込み、光入射面側１ａに点光源２を差し込む空間
６が設けられる。そして、その空間６の各々に対応して
設けられた挿入口７に点光源２…が差し込まれて取り付
けられるので、複数の点光源２…の基板２１上の間は反
射シート５が存在することになる。この結果、点光源２
…の間の基板２１表面は反射シート５で覆われることに
なり、基板２１の色目や装着部品の影響で光効率が低下
することを防止できる。また、反射シート５で導光板１
を囲い込む構造であるので、点光源２の両サイドから光
が漏れるのを防止できる。

【００３８】この発明では、点光源２…の配列方向にお
ける基板２１の両端部には突起状部材２３を設けてい
る。突起状部材２３は専用に設ける必要はなく、回路部
品やリード線の固定用半田盛りであっても良い。突起状
部材２３に対向し、挿入口７が形成された反射シート５
面の両端部の折り曲げ部には、切り込み２４が形成され
ている。

【００３９】図３は、図２に示す反射シート５を導光板
１に装着する前の反射シート５を展開した状態を示す斜
視図である。

【００４０】図３に示すように、反射シート５には、導
光板１の反射面１１、３つの側面１３、及び光入射面１
ａとの間に形成される空間６に対応する面並びに挿入口
７とが設けられている。導光板１に対して、反射シート
５を密接させて折り曲げ、導光板１とは両面テープもし
くは接着剤等からなる接着層８で固定される。

【００４１】図４は、この発明を利用した面光源装置に
おける点光源２…を反射シート５の挿入口に挿入する前
の状態を示す上面図である。図５は、この発明を利用し
た面光源装置における点光源２…を反射シート５の挿入
口に挿入した後の状態を示す断面図である。

【００４２】基板２１の両端部には突起状部材２３が設
けてあり、その突起状部材２３に対峙する反射シート５
側には切り込み２４（図２、図３参照）が形成されてい
るので、点光源２…の挿入時には、反射シート５の切り
込み２４を有する面は、突起状部材２３によって導光板
１側に押圧され移動する。点光源２…の挿入後には、突
起状部材２３に対峙する反射シート５は折れ曲がり、図
５のように折れ曲がり部Ａが形成される。反射シート５
の折れ曲がり部Ａと基板２１との成す角は３０度であ
る。反射シート５が図示の如く変形することで、点光源
２…の両端部の光を効率良く導光板１内に反射させるこ
とができる。

【００４３】この発明は、反射部材の両端に切り込み部
を設け、点光源が挿入口に挿入される際、基板上の突起
状部材により押圧され移動するので、点光源の両端部で
の光効率をアップさせ、輝度ムラを５〜１０％小さくす
ることができ、見た目に明るく、より均一な面照明装置
を提供することができる。

【００４４】尚、輝度ムラは、３行３列の９ポイントを
測定し、９ポイントの輝度の中の最小輝度値／最大輝度
値×１００％で計算している。＜他の実施の形態＞以下、この発明の他の実施の形態に
つき図面を参照して説明する。図６は、この発明の他の
実施の形態の概略構成を示す断面図である。導光板１０
１の点光源２側を点光源２…の配列方向に点光源２…が
覆われるまで長くしている。点光源２…の配列方向に対
し垂直な方向については空間（図７参照）を設けてい
る。導光板１０１が長くなった分、点光源２側の接着層
１０８も長くし、導光板１０１と反射シート５との接着
面積を増やしている。

【００４５】この発明の他の実施の形態の面光源装置を
示す斜視図は、上述した先の実施の形態の斜視図と同様
の図２である。

【００４６】図７は、反射シート５を導光板１０１に装
着する前の反射シート５を展開した状態を示す斜視図で
ある。

【００４７】図７に示すように、導光板１０１の光入射
部側には、点光源２…の半楕円球状の突出形状に合わせ
て、導光板１０１の反射面１１側から光出射面１２まで
半楕円柱形状だけ切り欠いた切り欠け２５を設けてあ
る。分割して設けられる切り欠け２５の数は、点光源２
…の数と同一である。点光源２…として６つの白色ＬＥ
Ｄチップを用いているので、点光源２…の数は６、切り
欠け２５の数も６である。図７では、６つの切り欠け２
５について、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５
ｅ、２５ｆの符号を付している。１つの点光源２は１つ
の切り欠け２５による空間の中央に挿入される。点光源
２が切り欠け２５による空間に挿入された後でも、切り
欠け２５による空間の容積から点光源２の体積が差し引
かれた分、空間は存在する。この切り欠け２５による空
間は、反射シート５により包み込まれる。

【００４８】また、導光板１０１の切り欠け２５…の配
列方向の両端には、導光板１０１を面取りしたようなカ
ット面２６を有している。カット面２６は、反射シート
５の切り込み２４が突起状部材２３（図８参照）に押圧
された後に、反射シート５の挿入口７…の配列方向の両
端が当接し、その両端の動きを防止する面である。

【００４９】導光板１０１の互いに隣接する切り欠け２
５と切り欠け２５の間には、５つの切り欠け間平面１０
９を備えている。この５つの切り欠け間平面１０９は、
切り欠け２５ａと２５ｂの間、切り欠け２５ｂと２５ｃ
の間、切り欠け２５ｃと２５ｄとの間、切り欠け２５ｄ
と２５ｅとの間、切り欠け２５ｅと２５ｆとの間の平面
である。反射シート５を折り曲げると、導光板１０１の
切り欠け間平面１０９は、反射シート５の挿入口７と挿
入口７の間の挿入口間平面１１０と当接する。５つの切
り欠け間平面１０９に当接すべく、５つの挿入口間平面
１１０を備えている。

【００５０】図８は、この発明の他の実施の形態を示
し、点光源２…を導光板１の空間に挿入する前の状態を
示す断面図である。図９は、この発明の他の実施の形態
を示し、点光源２…を導光板１の空間に挿入した後の状
態を示す断面図である。

【００５１】点光源２…の挿入時には、反射シート５の
切り込み２４（図７参照）を有する面は、突起状部材２
３によって導光板１０１側に押圧され移動する。点光源
２…の挿入後には、突起状部材２３に対峙する反射シー
ト５は、折れ曲がり、導光板１０１のカット面２６に当
接する。反射シート５が導光板１０１のカット面２６に
当接することで、点光源２…の両端部の光を効率良く導
光板１０１内に反射させることができる。

【００５２】他の実施の形態である図６ないし図９の説
明以外は、上述した実施の形態と同じ構成であるので、
説明の重複を避けるために、同じ符号を付し、その説明
を割愛する。

【００５３】この発明の構成によれば、図１０に示す従
来の技術の構造に比べ導光板の出射面上の平均輝度が約
２０％〜３０％程度アップすることができた。

【００５４】上記した実施の形態または他の実施の形態
では、反射シート５を１枚のシートで構成しているが、
２枚に分割した構造にしても良い。また、反射シート５
は白色の反射シートでも、銀色の反射シートでも良い。

【００５５】上記した他の実施の形態では、導光板１０
１の切り欠き２５の形を、半楕円柱形状にしているが、
点光源２…の半楕円球状の突出形状に略一致する半楕円
球状にしても良い。また、点光源２と導光板１０１の切
り欠き２５の数を１対１に対応させているが、点光源２
の数を複数に対して切り欠き２５が１つであっても良
い。

【００５６】尚、上記した実施の形態または他の実施の
形態においては、白色ＬＥＤチップを用いているが、点
光源２として、単色ＬＥＤチップ（例えば、青色）を複
数用いることもできる。この場合には、導光板１にその
出射光を白色光に変換する波長変換手段を用いれば良
い。例えばその波長変換手段は、導光板１の内部に添加
された蛍光物質であったり、導光板１の光出射面１２や
光反射面１１に設けられた蛍光物質層で構成できる。こ
の蛍光物質としては、ＧａＮ系青色ＬＥＤを用いた場合
には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト）系蛍光物質を用いれば良い。

【００５７】

【発明の効果】この発明は、導光板を反射部材で囲い込
み、光入射面側に点光源を挿入する挿入口を設ける構造
とすることで、点光源の基板の色目や装着部品の影響で
光効率が低下することを防止できる。また、反射部材の
両端に切り込み部を設け、点光源が挿入口に挿入される
際、基板上の突起状部材により押圧され移動するので、
点光源の両端部での光効率をアップさせ、輝度ムラを小
さくすることができ、見た目に明るく、より均一な面照
明装置を提供することができる。

【００５８】また、この発明は、導光板の光入射面側に
光源が挿入される切り欠けを設け、切り欠けが配列され
ている方向の両端にカット部を設けているので、点光源
の両端部の光を、より効率良く導光板の内部に導光する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかる面光源装置の概
略構成を示す断面図である。

【図２】この発明にかかる導光板に反射シートを装着し
た状態を示す斜視図である。

【図３】実施の形態にかかる導光板に反射シートを装着
する状態を示す斜視図である。

【図４】実施の形態にかかる導光板に点光源を装着する
状態を示す上面図である。

【図５】実施の形態にかかる導光板に点光源を装着した
状態を示す断面図である。

【図６】この発明の他の実施の形態にかかる面光源装置
の概略構成を示す断面図である。

【図７】他の実施の形態にかかる導光板に反射シートを
装着する状態を示す斜視図である。

【図８】他の実施の形態にかかる導光板に点光源を装着
する状態を示す上面図である。

【図９】他の実施の形態にかかる導光板に点光源を装着
した状態を示す断面図である。

【図１０】従来の面光源装置を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１、１０１導光板２点光源５反射シート（反射部材）７挿入口１１光反射面１２光出射面２３突起状部材２４切り込み２５切り欠け２６カット面（カット部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (56)参考文献特開平11−265610（ＪＰ，Ａ) 特開平７−49423（ＪＰ，Ａ) 特開平11−353917（ＪＰ，Ａ) 特開平11−231320（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F21V 8/00 601 G02B 6/00 331 G02F 1/13357 H01L 33/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導光板の側端面の一方に配置した複数の点
光源から光を入射し、導光板の表面から光を放出する面
光源装置であって、前記導光板の光入射面側に前記点光源を囲い込む空間を
反射部材により形成し、前記反射部材に前記点光源を挿
入するための挿入口と、前記反射部材の前記挿入口の配
列方向の両端に切り込み部とが設けられており、前記挿入口に挿入する前記点光源は基板上にマウントさ
れ、前記基板の両端には突起状部材が設けられており、前記反射部材の前記切り込み部は、前記点光源が前記挿
入口に挿入される際、前記基板上の前記突起状部材によ
り押圧され移動することを特徴とする面光源装置。
【請求項２】導光板の側端面の一方に配置した複数の点
光源から光を入射し、導光板の表面から光を放出する面
光源装置であって、前記導光板の光入射面側に前記点光源が挿入される切り
欠けを設け、前記導光板の前記切り欠けが配列されてい
る方向の両端にカット部を設けており、前記点光源を反射部材により囲い込み、前記反射部材に
は前記点光源を挿入するための挿入口を設け、前記反射
部材の前記挿入口の配列方向の両端に切り込み部が設け
られており、前記挿入口に挿入する前記点光源は基板上にマウントさ
れ、前記基板の両端には突起状部材が設けられており、前記反射部材の前記切り込み部は、前記点光源が前記挿
入口に挿入される際、前記基板上の前記突起状部材によ
り押圧され移動することを特徴とする面光源装置。