JP2004213921A

JP2004213921A - 面状照明装置

Info

Publication number: JP2004213921A
Application number: JP2002379021A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Atsumi; 好則厚見
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】充分な平均輝度が得られると共に光源側異常明部等の輝度ムラの発生が解消された点光源を用いる面状照明装置を提供する。
【解決手段】導光板２における光を出射させる前面２ｃに区画設定された発光エリアＡｅの外周部で、点光源のＬＥＤ３ａに対向する部分に、光吸収層７ａ、７ｂが設けられ、この光吸収層７ａ、７ｂを覆って、ＬＥＤ３ａが設置された光入射端面２ａ3から発光エリアＡｅに至るまでの入光エリアＡｉに、前面光反射フィルム６が被着されている。ここで、導光板２の各入射端面２ａ3、２ａ4に対する直角方向においてその各入射端面部から発光エリアＡｅに至る距離をＬとし、光吸収層７ａ、７ｂの上記直角方向における各幅をＷとした場合、
１／６≦Ｗ／Ｌ≦１／２
が好ましい。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、点光源を用いるサイドライト方式の面状照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示素子用のバックライトとして、矩形状導光板の一方の端面に光源を対向配置し、この光源から射出される光を導光板内に導き液晶表示素子の背面に対向させた一方の主面の発光エリアから面状に出射させる、サイドライト方式の面状照明装置が多く用いられている。この場合の光源としては、バックライトを含めた液晶表示モジュールの小型薄型化を促進するために、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）等の点光源が採用されることが多い。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３１３９０２号公報（２頁、図１、図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の点光源を用いた面状照明装置による場合、発光エリア全体の平均輝度を挙げるためにＬＥＤの出力を大きくすれば輝度ムラが発生し、輝度の向上と輝度ムラの低減の双方を実現することは困難であった。特に発光エリアの光源側縁部に異常に明るい部位（以下、光源側異常明部という）が生じる傾向があり、この光源側異常明部の解消は点光源を用いる面状照明装置においては急務の課題とされていた。
【０００５】
本発明は、充分な平均輝度が得られると共に光源側異常明部等の輝度ムラの発生が解消された点光源を用いる面状照明装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の面状照明装置は、放射状に光を射出する点光源と、この点光源から射出された光をこの点光源に対向させた端面から入射させるとともに一方の主面に区画設定された発光エリアから面状に出射させる導光板とからなる面状照明装置であって、前記導光板の前記発光エリアの外周部で、少なくとも前記点光源との対向部に、所定の幅の光吸収層を配設したことを特徴とするものである。
【０００７】
上記のように構成された本発明の面状照明装置によれば、前記導光板の前記発光エリア外周部で、少なくとも前記点光源との対向部に、所定の幅にわたり光吸収層を配設したから、光源側異常明部を発生させる主要因である発光エリアの外周部で反射される光が上記光吸収層により吸収され、光源側異常明部の発生を阻止することができる。また、光吸収層を発光エリアの外周部だけに選択配置するから、光吸収層による過度な光の吸収が抑制され、発光エリアにおける必要な平均輝度を確保しながら光源側異常明部等の輝度ムラのない良好な面状照射光が得られる。
【０００８】
本発明の面状照明装置においては、請求項２に記載のように、前記導光板の光を入射させる端面から前記発光エリアに至るまでの光出射面上の入光エリアであって、少なくとも前記光吸収層が被着されていないエリアに、光反射膜が被着されていることが好ましく、これにより導光板での入光エリアにおける光のロスが軽減され、発光エリアにおける平均輝度がより向上する。
【０００９】
また、その場合、請求項３に記載のように、前記点光源が対向する前記導光板の入射端面部に対する直角方向において前記入射端面部から前記発光エリアに至る距離をＬとし、前記光吸収層の前記直角方向における幅をＷとした場合、
１／６≦Ｗ／Ｌ≦１／２
であることが好ましく、これにより、発光エリアにおける必要な平均輝度が充分に確保されると共に光源側異常明部等の輝度ムラが確実に解消されたより良好な面状照射光が得られる。
【００１０】
そして、本発明の面状照明装置においては、請求項４に記載のように、前記光吸収層が印刷により配設された黒色インク層であることが好ましく、これにより充分な光吸収能を備える光吸収層を薄い層厚で容易に積層形成でき、光吸収層上に光反射層を略平坦に積層できる。また、光吸収層を発光エリアや導光板の形状に応じて最適な層厚や形状に容易に積層できるから、必要な平均輝度を備えると共に輝度ムラのない面状照明装置を形状に拘わらず安価に製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態としての液晶表示素子用バックライト装置について、図１乃至図３に基づき説明する。
図１は、本例のバックライト装置が収納ケース１に収められた状態を示す平面図である。平面外形が長方形をなす収納ケース１には、三方を側壁１ａ〜１ｃで囲まれた導光板収容室Ｒｇと、点光源とその付属部材が収容される光源収容室Ｒｓとが区画形成されている。
【００１２】
導光板収容室Ｒｇには、導光板２が収容されている。導光板２は透明なアクリル樹脂等で形成され、その３方の平坦な端面を導光板収容室Ｒｇの平坦な側壁１ａ〜１ｃ内面にそれぞれ沿わせた状態で収容されている。導光板２の残りの方向の端部２ａは、導光板２に光を導入するための入光部に形成されている。
【００１３】
即ち、導光板の上記入光端部２ａには、本例では２個の凸部２ａ1、２ａ2が、端部２ａの中心線に対して線対称に形成されている。これら凸部２ａ1、２ａ2の先端面２ａ3、２ａ4には、それぞれ、点光源としてのＬＥＤ３ａ、３ｂが設置されている。
【００１４】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図で、本バックライト装置の光源側部分の構成を示している。導光板２の収納ケース１の底部１ｄに載置される後面２ｂには、図示されていない微細な凹凸が形成されており、この凹凸面で導光板内を伝播する光を光出射面となる前面２ｃ側へ反射させ、前面２ｃから照射対象である液晶表示素子（不図示）の背面に向けて出射させる。その後面２ｂには、後面光反射フィルム４が被着されている。この後面光反射フィルム４は、導光板２内を伝播する光で後面２ｂの凹凸面で反射されずに外部に出射しようとする光を導光板２内に反射させるために設けられている。本例の後面光反射フィルム４はＰＥＴ（ポリ・エチレン・テレフタレート）フィルムに銀を蒸着して形成されたもので、高い光反射率を備えている。なお、この後面光反射フィルム４は、その図示されていない反光入射側端部が両面テープにより導光板後面２ｂに接着されている。
【００１５】
導光板２の前面２ｃには、発光エリアＡｅが区画設定されている。この発光エリアＡｅは、本バックライト装置の照射対象である液晶表示素子の表示領域に対応させて区画設定されており、本例では前面２ｃの前述した入光部を除く略全域が発光エリアＡｅに設定されている。この場合、発光エリアＡｅには拡散フィルム５が被着され、前面２ｃの残りのエリアである入光エリアＡｉには、前面光反射フィルム６が被着されている。即ち、発光エリアＡｅは、拡散フィルム５と前面光反射フィルム６の境界により区画されている。
【００１６】
発光エリアＡｅに被着されている拡散フィルム５は、発光エリアＡｅから出射される光を拡散させて輝度分布を均一化するために設けられている。この拡散フィルム５は、後面光反射フィルム４と同様にその反光入射側端部が両面テープにより導光板前面２ｃに接着されている。
【００１７】
入光エリアＡｉに被着されている前面光反射フィルム６は、導光板２の入光端部２ａにおける凸部端面２ａ2、２ａ4から入射しその前面２ｃから出射しようとする光を内部に反射させるために設けられている。なお、本例の前面光反射フィルム６も、後面光反射フィルム４と同じ材料の銀蒸着ＰＥＴフィルムで形成されている。
【００１８】
前面光反射フィルム６の導光板前面２ｃに被着する側の面（反射面）６ａにおける発光エリアＡｅ側の端部には、光吸収層７ａ、７ｂが配設されている。これら光吸収層７ａ、７ｂは、図１に示されるように、点光源のＬＥＤ３ａ、３ｂと対向する各部位に、選択的に配設されている。即ち、発光エリアＡｅの外周部であって、点光源のＬＥＤ３ａ、３ｂとの各対向部に、光吸収層７ａ、７ｂがそれぞれ発光エリアＡｅの縁に沿わせて帯状に配設されている。なお、本発明の光吸収層は、発光エリアＡｅの外周部の少なくとも点光源との対向部に設けられておればよく、従って、本例のように２個の点光源を用いる場合は、それら点光源の各対向部を含む連続する範囲に１条の光吸収層を設けるようにしてもよい。
【００１９】
ここで、導光板２の各入射端面２ａ3、２ａ4に対する直角方向においてその各入射端面部から発光エリアＡｅに至る距離をＬとし、光吸収層７ａ、７ｂの上記直角方向における各幅をＷとした場合、
１／６≦Ｗ／Ｌ≦１／２
が好ましい。これは、Ｗ／Ｌが１／２より大きくなると、入射光の光吸収層により吸収される割合が大きくなり過ぎて照明装置として必要な平均輝度を確保できなくなり、また、Ｗ／Ｌが１／６より小さくなると、発光エリアＡｅにおける光源側異常明部が発生し始めるためである。
【００２０】
また、本例の光吸収層７ａ、７ｂは、黒色インクを用いて印刷により形成されている。本例のように光吸収層７ａ、７ｂの色を黒色とすることにより必要な光吸収能を容易に確保できるが、光吸収層７ａ、７ｂの色は、黒色に限らず、他の例えばグレー等の暗色とすることも可能である。即ち、本発明の光吸収層は、これに入射する光の半分以上を吸収するものである。
【００２１】
また、本例のように光吸収層を印刷で形成することにより、光吸収層を発光エリアや導光板の形状等の照明装置の仕様に応じて最適な層厚や形状に容易に積層できる。即ち、本例の光吸収層７ａ、７ｂは、層厚が１０μｍ程度と極めて薄く、且つ上述したように点光源との対向部に選択配置されているが、このような光吸収層７ａ、７ｂも印刷法によって容易に積層形成することができる。
【００２２】
上述のように光吸収層７ａ、７ｂが積層された前面光反射フィルム６は、その反射面６ａに塗着された接着剤層８により、導光板２の入光端部２ａにおける前面２ｃに接着されている。この接着剤層８は、図２のＱ部を拡大した図３に示されるように、層厚ｔ1が１０μｍ程度と薄い光吸収層７ａ、７ｂを充分に覆うことができるように、層厚ｔ2が２７μｍ程度と比較的厚く積層されている。このように、光吸収層７ａ、７ｂを薄く形成して接着剤層８をそれよりも充分に厚く形成することにより、前面光反射フィルム６を光吸収層７ａ、７ｂを介在させたまま導光板前面２ｃに平坦に接着することが可能となる。
【００２３】
図２において、発光エリアＡｅの拡散フィルム５には、２枚の屈折フィルム９、１０が重畳設置されている。これら屈折フィルム９、１０は、拡散フィルム５で拡散された導光板２からの出射光を照射対象の液晶表示素子に向けて集光するために設けられている。本例の屈折フィルム９、１０は、一方の主面に複数の突条（不図示）が平行に形成されたプリズムシートであり、それぞれの突条が設けられた面を導光板側に向けると共に各突条の延在方向を直交させて設置されている。また、前側の屈折フィルム１０の光源側端部が所定長にわたり延出され、この延出部分１０ａにより前面光反射フィルム６における発光エリアＡｅ側の端部が覆われている。この場合、拡散フィルム５に後側屈折フィルム９を重ねた厚さが、前面光反射フィルム６とその接着剤層８を併せた厚さに等しくなるように、各部材の厚さが設定されており、これにより、前側屈折フィルム１０の延出部分１０ａを含めた全体を平坦に設置することができる。
【００２４】
導光板２の入光端部２ａにおける入射端面２ａ3、２ａ4には、前述したように、点光源としてのＬＥＤ３ａ、３ｂがそれぞれ設置されている（図１参照）。ＬＥＤ３ａ、３ｂは、各光出射面３ａ1、３ｂ1を入射端面２ａ3、２ａ4にそれぞれ密着させて設置されている。これらＬＥＤ３ａ、３ｂはフレキシブル配線回路板１１上に搭載され、このフレキシブル配線回路板１１の一端部は導光板２の後面に後面光反射フィルム４を介して固着されている。そして、このフレキシブル配線回路板１１は、導光板収容室Ｒｇより略その厚さ分だけ深く形成された光源収容室Ｒｓの底面に載置される。これにより、ＬＥＤ３ａ、３ｂとフレキシブル配線回路板１１は、図示されるように、フレキシブル配線回路板１１が光源部材収容室Ｒｓの底面に沿うと共にＬＥＤ３ａ、３ｂの各光出射面３ａ1、３ｂ1が導光板２の入射端面２ａ3、２ａ4に密着した状態に保持される。
【００２５】
以上のように構成された面状照明装置においては、ＬＥＤ３ａ、３ｂから射出された光のうち、導光板２の前面２ｃ或いは後面２ｂに対して全反射角より小さい角度θで入射する光線（以下、正反射光線という）の例えば光線イは、前、後面各光反射フィルム６、４の各反射面で交互に正反射されながら、発光エリアＡｅ側へ進行し、光吸収層７ａ、７ｂに入射して吸収される。ここで、光吸収層７ａ、７ｂが設けられていなければ、この光線イは、後面光反射フィルム４で正反射された後に発光エリアＡｅの光源側縁部から出射され、光源側異常明部を発生させる原因となる。しかし、本発明の面状照明装置によれば、光線イ等のような光源側異常明部発生原因となる正反射光線の大部分が光吸収層７ａ、７ｂに入射して吸収されるから、光源側異常明部の発生が阻止される。
【００２６】
また、光吸収層７ａ、７ｂの設置幅Ｗを上述したように適正範囲に限定したから、光線ロのような上記の光源側異常明部発生原因となる正反射光線以外の正反射光線は、光吸収層７ａ、７ｂで吸収されずに発光エリアＡｅの対応領域まで進行し照射光線として出射されるから、照射光の平均輝度向上に充分に寄与する。
【００２７】
そして、光線ハのように導光板２の前面２ｃ或いは後面２ｂで全反射される光線は、光吸収層７ａ、７ｂの有無に拘わらず発光エリアＡｅの対応領域まで進行し、発光エリアＡｅから照射光として出射される。この全反射光線に上述した照射光として利用される正反射光線が合わさって、面状照射光における必要な輝度が充分に確保される。また、この面状照射光では、上述したように光源側異常明部の発生が防止されると共に拡散フィルム５による光拡散効果が奏されるために、輝度ムラの発生もない。
【００２８】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、光吸収層は、インク印刷により形成するのではなく、黒色フィルムを導光板の上記実施形態における光吸収層７ａ、７ｂと同じ位置に貼り付けるようにしてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態においては、発光エリアＡｅを区画するために鏡面反射面を備えた前面光反射フィルム６をその外周部に配設したが、これに限らず、拡散反射面を備えたフィルムを前面光反射フィルム６に代えて設けてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の面状照明装置は、放射状に光を射出する点光源と、この点光源から射出された光を、この点光源に対向させた端面から入射させるとともに一方の主面に区画設定された発光エリアから面状に出射させる導光板とからなる面状照明装置であって、前記導光板の前記発光エリア外周部で、少なくとも前記点光源との対向部に、所定の幅にわたり光吸収層を配設したものであるから、光源側異常明部を発生させる主な要因である発光エリアの外周部で反射される光が上記光吸収層により吸収され、光源側異常明部の発生を阻止することができる。また、光吸収層を発光エリアの外周部だけに選択配置するから、光吸収層を広範囲に設けることによる過度な光の吸収が抑制され、発光エリアにおける必要な平均輝度を確保しながら光源側異常明部等の輝度ムラのない良好な面状照射光を得ることができる。
【００３１】
本発明の面状照明装置においては、請求項２に記載のように、前記導光板の光を入射させる端面から前記発光エリアに至るまでの光出射面上の入光エリアで、少なくとも前記光吸収層が被着されていないエリアに、光反射膜を被着することにより、導光板での入光エリアにおける光のロスが軽減され、発光エリアにおける平均輝度をより向上させることができる。
【００３２】
また、その場合、請求項３に記載のように、前記点光源が対向する前記導光板の入射端面部に対する直角方向において前記入射端面部から前記発光エリアに至る距離をＬとし、前記光吸収層の前記直角方向における幅をＷとした場合、Ｗ／Ｌを、
１／６≦Ｗ／Ｌ≦１／２
とすることにより、発光エリアにおける必要な平均輝度が充分に確保されると共に光源側異常明部等の輝度ムラが確実に解消されたより良好な面状照射光が得られる。
【００３３】
そして、本発明の面状照明装置においては、請求項４に記載のように、光吸収層を印刷により配設された黒色インク層とすることにより、充分な光吸収能を備える光吸収層を薄い層厚で容易に積層形成でき、この光吸収層上に光反射層を略平坦に積層できる。また、光吸収層を発光エリアや導光板の形状に応じて最適な層厚や形状に容易に積層できるから、必要な平均輝度を備えると共に輝度ムラのない面状照明装置を形状に拘わらず安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての液晶表示素子用バックライト装置を示す平面図である。
【図２】図１のバックライト装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２におけるＱ部を拡大して示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１…収納ケース
２…導光板
３ａ、３ｂ…ＬＥＤ（発光ダイオード）
４…後面光反射フィルム
５…拡散フィルム
６…前面光反射フィルム
７ａ、７ｂ…光吸収層
８…接着剤層
９…後屈折フィルム
１０…前屈折フィルム
１１…フレキシブル配線回路板

Claims

放射状に光を射出する点光源と、
前記点光源から射出された光を前記点光源に対向させた端面から入射させるとともに一方の主面に区画設定された発光エリアから面状に出射させる導光板と、からなる面状照明装置であって、
前記導光板の前記発光エリアの外周部で、少なくとも前記点光源との対向部に、所定の幅の光吸収層を配設したことを特徴とする面状照明装置。
前記導光板の光を入射させる入射端面から前記発光エリアに至る光出射面上の入光エリアであって、少なくとも前記光吸収層が被着されていないエリアに、光反射膜が被着されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
前記点光源が対向する前記導光板の入射端面部に対する直角方向において前記入射端面部から前記発光エリアに至る距離をＬとし、前記光吸収層の前記直角方向における幅をＷとした場合、
１／６≦Ｗ／Ｌ≦１／２
であることを特徴とする請求項２に記載の面状照明装置。
前記光吸収層は、印刷により配設された黒色インク層であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の面状照明装置。