JP5174685B2

JP5174685B2 - 面状光源装置およびこれを用いた表示装置

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Publication number: JP5174685B2
Application number: JP2009000100A
Authority: JP
Inventors: 誠司境
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-01-05
Filing date: 2009-01-05
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2029-01-05
Also published as: JP2010157464A

Description

本発明は、点状光源によって照射する面状光源装置およびこれを用いた表示装置に関する。

従来の面状光源装置は、特許文献１に示すように、導光板には孔部が形成され、孔部中央にはＬＥＤが配設されている。この構成により、ＬＥＤからの光を効率的に導光板に入射することができ、表示部の輝度を向上させることができる。

特開２００２−１０９９４２号公報

しかしながら、前記特許文献１に示されたバックライトユニットおよび表示装置では点状光源からの光が導光板側面で反射し、光が均等に広がらずに輝度ムラが生じる事に加え、導光板から出射して反射板で反射するため光の利用効率が低いという問題点を有していた。

本発明は、上記問題点を解決し、面内輝度均一性が高く、光利用効率が高い面状光源装置およびこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる面状光源装置は、開口部を有する筐体と、前記筐体内に配置され、平面視矩形の平板状をなす導光板とを備える。前記導光板は、前記開口部に臨む出射面と、前記出射面と対峙する反出射面と、互いに対峙する第１の側面の対と、互いに対峙する第２の側面の対と、前記反出射面上であって一方の前記第１の側面近傍に開口する孔とを有する。また面状光源装置は、前記孔内に配置される点状光源と、前記筐体内において、少なくとも前記導光板の前記第１の側面の対、および前記反出射面に対向して配置された、第１の反射シートとをさらに備える。前記第２の側面の対の各面の少なくとも一部は、前記出射面と垂直な方向に稜線を有し、前記出射面と平行な方向の断面がのこぎり形状の繰り返し凹凸状に形成されたプリズムである。前記プリズムは、前記のこぎり形状の谷から前記点状光源から遠ざかる方向に隣接する前記のこぎり形状の頂点へ向かう角度を第１の角度とし、前記のこぎり形状の谷から前記点状光源に近づく方向に隣接する前記のこぎり形状の頂点へ向かう角度を第２の角度とし、前記第１の角度は、前記第２の角度よりは小さい。前記第１の角度は、前記点状光源に近い前記第１の側面から前記のこぎり形状の谷までの距離が大きくなるごとに小さくなる。

この発明によれば、面状光源装置において、開口部を有する筐体と、前記筐体内に配置され、平面視矩形の平板状をなす導光板とを備える。前記導光板は、前記開口部に臨む出射面と、前記出射面と対峙する反出射面と、互いに対峙する第１の側面の対と、互いに対峙する第２の側面の対と、前記反出射面上であって一方の前記第１の側面近傍に開口する孔とを有する。また面状光源装置は、前記孔内に配置される点状光源と、前記筐体内において、少なくとも前記導光板の前記第１の側面の対、および前記反出射面に対向して配置された、第１の反射シートとをさらに備える。前記第２の側面の対の各面の少なくとも一部は、前記出射面と垂直な方向に稜線を有し、前記出射面と平行な方向の断面がのこぎり形状の繰り返し凹凸状に形成されたプリズムである。前記プリズムは、前記のこぎり形状の谷から前記点状光源から遠ざかる方向に隣接する前記のこぎり形状の頂点へ向かう角度を第１の角度とし、前記のこぎり形状の谷から前記点状光源に近づく方向に隣接する前記のこぎり形状の頂点へ向かう角度を第２の角度とし、前記第１の角度は、前記第２の角度よりは小さい。前記第１の角度は、前記点状光源に近い前記第１の側面から前記のこぎり形状の谷までの距離が大きくなるごとに小さくなる。これらの構成により、導光板に入射した光で第２の側面に達した光を点状光源から離れる方向に屈折されることができるため、点状光源からの光を効率よく導光板に均一化することができ、輝度ムラを防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の分解斜視図である。本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の正面図である。本発明の実施の形態1に係る面状光源装置の要部断面図である。本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の光源配光図である。本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の断面図である。本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の分解斜視図である。本発明の実施の形態２に係る面状光源装置の正面図である。本発明の実施の形態２に係る面状光源装置の要部断面図である。

＜Ａ．実施の形態１＞
本発明にかかる表示装置の構成について図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を用いたものは、実質的に同様の構成を示す。

＜Ａ−１−１．面状光源装置の構成＞
図１および図２に示すように実施の形態における面状光源装置１００は、光を面状に導き、出射面から出射する導光板１３を備えており、開口部１１を有する筐体１０内に前記導光板１３を配設する。開口部１１を持つ方向へ光を出射し、その方向を出射方向とする。図１は、各構成要素の解体図であり、図２は、出射方向である出射面側から見た全体図である。また、筐体１０の開口部１１を有する面と対向する筐体１５の底面に形成した収納部に、点状光源１６を配置する。

導光板１３の出射面側には光を拡散する拡散板（図示せず）、光学シート１２を配置する。図１においては、導光板１３の出射面と反対面側の反出射面、一対の第１の側面１３ａ、一対の第２の側面１３ｂには光を反射する反射シート１４（第１および第２の反射シート）を設けている。なお、一対の第２の側面１３ｂに設けられた反射シート（第２の反射シート）は、後述するプリズムを形成することにより、省いてもよい。

すなわち、本実施の形態に係る面状光源装置１００は、光を出射面から効率よく出射するようにするため、導光板１３の反出射面および側面に第１、第２の反射シートとしての反射シート１４を配置している。反射シート１４は、ＰＰ又はＰＥＴに硫酸バリウム又は酸化チタンを混ぜ合わせた材料や、樹脂に微細な気泡を形成した材料、金属板に銀を蒸着した材料、金属板に酸化チタンを含む塗料を塗布した材料を用いる。なお、反射シート１４の反射率は、反射面での反射ロスを抑えるために９０％以上であることが好ましい。また、複数の反射シート１４を重ねることにより反射率を向上させ、面状光源装置１００の出射面での輝度を向上させることができる。

また、筐体１０の内部を白色とすることなど反射率を高めることで、より一層内部での反射率がよくなり、光の損失が少なくなり光利用効率が向上することができるために好ましい。

導光板１３上に配置した前記光学シート１２は、レンズシート１２ｂを拡散シート１２ａで挟み込んだ構造となっている。また、輝度の向上が必要な場合には、プリズムの方向を最適に組み合わせた複数枚のレンズシート１２ｂを用いる。さらに、拡散シート１２ａによる拡散性を向上させる場合には、２枚以上の拡散シート１２ａを用いてもよい。レンズシート１２ｂの配光特性によっては、１枚の使用でもよいし、使用しなくとも良い。さらに、光学シート１２には、保護シートや偏光反射シートを組み合わせても良い。なお、光学シート１２の構成は、求める輝度や配光特性等を鑑みて適宜考慮することができる。

点状光源１６は、発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤと称す）またはレーザーダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ：以下、ＬＤと称する）などの点状光源１６を用いる。本実施の形態１においては、点状光源１６は光源基板にＬＥＤを実装しているＬＥＤ光源を用いている。ＬＥＤには、青色等の単色を発光する半導体発光素子、半導体発光素子から発せられた青色光の一部を吸収し黄色の光を発する蛍光体からなる擬似白色ＬＥＤなどがある。また、ＲＥＤ（赤）、ＧＲＥＥＮ（緑）、ＢＬＵＥ（青）の半導体発光素子を揃え、３つの単色光の合成で白色光を発光するＬＥＤがある。本実施の形態においては、擬似白色ＬＥＤを用いている。

なお、本実施の形態１に用いたＬＥＤ基板１７は光源を保持するとともに、光源に電力を供給するための回路パターンが形成されている。また、メタルコア（ＭｅｔａｌＣｏｒｅ：以下、ＭＣと称する）基板であるＬＥＤ基板１７に実装することで、光源から発せられる熱を効率よく周囲に伝えることができる。光源は厚さが薄いＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｉｎｇＣｉｒｃｕｉｔ）に実装することで、光源からの熱をさらに効率よく周囲に伝えることができるとともに、面状光源装置１００の外形サイズを小さくすることができる。

このような構成の面状光源装置１００上には表示素子（図示せず）が配置されている。この表示素子には、液晶の複屈折性を応用した液晶表示パネルや、文字や絵が透明板に印刷された表示パネル等が用いられる。本実施の形態では、表示素子として、液晶表示パネルを用いる。

液晶表示パネルは、基板上にカラーフィルター、遮光層、対向電極等が形成されたカラーフィルター基板と、基板上にスイッチング素子となる薄型トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）、画素電極等が形成されたＴＦＴ基板とを対向して配置している、両基板の間隔を保持するためのスペーサと、カラーフィルター基板とＴＦＴ基板とを張り合わせるためのシール材と、カラーフィルター基板とＴＦＴ基板との間に狭持される液晶を備え、液晶を注入する注入口の封止材と、液晶を配向させる配向膜と、偏光板とにより構成されている（図示せず）。液晶表示パネルは、スイッチング素子による電圧のオン又はオフによって液晶層の配光を変化させ（図示せず）液晶表示パネルに入射した光を映像信号にあわせて変調し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、又は青色（Ｂ）として表示する。

＜Ａ−１−２．導光板の構成＞
面状光源装置１００の中で、特に導光板１３の構成について、以下説明する。

導光板１３は、平面視矩形の平板状をなすものであり、出射面、出射面と対峙する反出射面、および出射面と反出射面に垂直で、点状光源１６に近接する第１の側面１３ａと、第１の側面１３ａと垂直をなしそれぞれ対峙する一対の第２の側面１３ｂと、第１の側面１３ａと対峙し対をなすもう一つの第１の側面１３ａより形成される。

導光板１３は、前述のように板状形状であり、透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどで構成されている。本実施の形態１で用いる導光板１３には、出射面の略中央部に第１の凹部５０が円柱状で形成されている。また、導光板１３の反出射面には、光の伝搬方向を乱して、出射面に光を導くための光散乱部が形成されている（図示せず）。この光散乱部は、光を導光板１３の内部に向かって反射する手段として機能する。反射する手段としては、反出射面にドット印刷を印刷する方法、反出射面を粗面化してシボ面を形成する方法または微小な球面や凹凸を形成する方法などがある。

導光板１３は、点状光源１６を内含するように孔１３ｃを有している。この実施の形態１では、導光板１３の底面である反出射面と出射面との間を貫通している。なお、孔１３ｃの断面形状は、円、四角、または六角形等の任意の形状から選択できるが、孔１３ｃの内周面は凹凸がない鏡面であることが望ましい。

また、導光板１３の出射面側の少なくとも孔１３ｃの位置に反射部（図示せず）を設けることで、点状光源１６の直上からの出射光を反射するためより光利用効率が向上する。つまり、導光板１３の出射面を粗面化してシボ面を形成することにより、導光板１３の反出射面に反射する手段を設けた場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、導光板１３の出射面に到達した光は、出射面の粗面化により形成された凹凸によって光の伝搬方向が散乱される。その結果、出射面に入射した光の一部は導光板１３の内部に向かって反射されるとともに、それ以外の光は出射面を介して導光板１３の外部に出射される。従って、仮に導光板１３の出射面のみにシボ面を形成し、反出射面に反射する手段を設けない場合であっても、反出射面に設けたドットパターンのような反射機能を有することができる。

また、孔１３ｃを、導光板１３の反出射面と出射面との間で貫通させず、導光板１３の反出射面からの導光板１３内部でとめる場合には、点状光源１６の直上に位置する孔１３ｃの出射面側に反射板（図示せず）を設けることで、点状光源１６から筐体１０の開口部１１に直接届く光を導光板１３の出射面に設けた反射部に比べて小さい面積の反射板で遮光できるので好ましい。

本実施の形態１では、導光板１３の形状は平面視矩形の一例として長方形状のものを用いたが、本発明はこれに限られず、導光板１３の形状が点状光源１６から離れるに従い板厚が薄くなるくさび形状であっても良い（図示せず）。導光板１３をくさび形状とすることで、伝搬する光を効率よく出射面に導くことができる。そのため、導光板１３の側面に設けた反射シート１４により、反射される光の量が減少するので、側面の反射シート１４で生じる反射損失を減らすことができ、出射面での出射量が増加することになる。

さらに、本実施の形態１に係る面状光源装置１００では、導光板１３の出射面又は反出射面に鏡面処理、粗面化処理、ドットパターン印刷や有色印刷等を施しても良い。導光板１３の出射面又は反出射面に粗面化処理を施し、シボ面を形成することで、導光板１３の出射面での表示品位をさらに向上させることができる。

本実施の形態１では、点状光源１６からの光を導光板１３に孔１３ｃの内面に入射にさせているが、図５に示すように、前述の孔１３ｃを、導光板１３の途中までであり、導光板１３の反出射面側に第２の凹部５１として設け、点状光源１６を収納させることができる。第２の凹部５１には反出射面側に突出する凸形状が形成されている。また図５では、図の上方向が光の出射方向であるが、導光板１３の出射面側には第２の凹部５１に対向する位置に、二つの頂角が異なる円錐形状の第１の凹部５０が形成されている。図５に示すような、特別な配光を有しない光源（完全拡散光など）を用いた場合でも効率よく導光板１３に光源からの光を入射させることができ、面状輝度をより増加させることができる。

＜Ａ−１−３．プリズムの構成＞
図３に導光板１３に形成した第２の側面１３ｂの要部拡大図を示す。図３では、図の右側に位置する部分に導光板１３、左側に位置する部分に空気層に該当する領域を示している。それらの領域の境界にあたる、導光板１３の第２の側面１３ｂにはのこぎり状の凹凸形状が形成されている。ここで光の出射方向は、図２における方向と同様である。第２の側面１３ｂに形成された凹凸形状は、導光板１３の出射面と反出射面を結ぶ方向に平行な稜線を有するプリズムで構成される。またこのプリズムは、断面が同形状の複数の三角形で構成される。

プリズムの構成について説明を行う。プリズムを構成する三角形として前述した、出射面と平行な方向の断面形状において、第２の側面１３ｂに対して頂角を角ｃ（のこぎり形状の稜線の頂角部）、のこぎり形状の谷から点状光源１６から遠い第１の側面１３ａ側ののこぎり形状の頂点へ向かう角度を底角ａ、のこぎり形状の谷から点状光源１６に近い第１の側面１３ａ側ののこぎり形状の頂点へ向かう角度を底角ｂとする。なお、本実施の形態１における出射面と平行な方向の断面形状において、のこぎり形状の谷を結ぶ底辺を辺Ａ、底角ａを形成する辺を辺Ｂ、底角ｂを形成する辺を辺Ｃとする。前述の各角度は、底角ａ＜底角ｂの大きさになるように形成し、好ましくは底角ａが約４５度になるように形成する。底角ｂは直角が好ましいが、導光板１３製造時の成形性、離剥性から約８０度にするとよりよい。また辺Ａにおける凹凸形状のピッチは導光板１３の成形性、離剥性や導光板１３サイズが大きくなることを防止するため０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下にすることが好ましい。

本実施の形態１は前記凹凸形状で構成されたプリズムは、導光板１３の第２の側面１３ｂの全面に形成された場合のプリズム形状についての説明であったが、第２の側面１３ｂの一部にプリズム形状を呈することもできる。

図６は、導光板１３の分解斜視図であり、プリズムを第２の側面の一部に形成（図６のプリズム１３ｄ）した場合の図である。特に第２の側面１３ｂ上で点状光源１６と垂直を成す面の近傍は、点状光源１６からの光が第２の側面１３ｂから出射され、第２の側面１３ｂに設けた反射シート１４で反射され、第２の側面１３ｂから再度導光板１３内に入射する光のために、出射面の当該部分は輝度が高くなる。このため当該部分にプリズム１３ｄを形成すると、出射面の面輝度分布を均一化できるためよりよい。

また、第２の側面１３ｂで点状光源１６と成す角が９０度から４５度までにプリズム１３ｄを呈することで、点状光源１６からの光を第２の側面１３ｂで出射される光を減らすことができ、また、４５度以下の部分は点状光源１６からの光が第２の側面１３ｂで全反射するため、より輝度が向上する。

＜Ａ−２．動作＞
次に、面状光源装置１００の動作について、以下説明する。

面状光源装置１００は、点状光源１６から発した光を、導光板１３を通して拡散させ、導光板１３の出射面において均一な光分布を形成し、筐体１０に設けられた開口部１１から照射することで、その上に配置された表示素子（図示せず）を用いて画像等を表示するものである。その中で以下では特に、導光板１３において、前述の第２の側面１３ｂにプリズムを形成した場合の光の経路について説明する。

次に図３を用いて、点状光源１６から出射した光の経路について説明する。点状光源１６から出射した光は、導光板１３の孔１３ｃの内側面より導光板１３に入射し、導光板１３内を伝播する。導光板１３内を伝播する光で第２の側面１３ｂに到達した光は、プリズムの辺Ｂで全反射し、辺Ｃより導光板１３から空気層に出射し、光は導光板１３中心方向に屈折する。辺Ｃより出射した光は隣の三角形の辺Ｂより導光板１３へ再び入射する。入射する際に光は導光板１３の中心方向に屈折される。導光板１３内に入射した光は導光板１３と導光板１３の周囲の空気層との境界で全反射を繰り返しながら導光板１３内を伝播する。導光板１３内を伝播する光は導光板１３の反出射面に施されたドット印刷（図示せず）に到達すると、拡散反射されて光の伝播方向が変化する。この伝播の変化によって、光は導光板１３と導光板１３の周囲の空気層との境界で臨界角を満たさなくなり、導光板１３の出射面から出射される。

なお、図３に示す点状光源１６からの光が辺Ｂ上で反射する際、点状光源１６から反射点に向かう角度Ｘと、反射した光が辺Ｃを通過し、再び導光板１３内に入る際の角度Ｙの関係に関して、角度Ｙが角度Ｘより大きくなる。このため、光が点状光源１６から離れる方向（もう一方の第１の側面１３ａの方向）に伝播するため、伝播効率を高め、輝度ムラを低減することが可能となる。

図４に本実施の形態１に係る点状光源１６の配光分布を示す。図の上方向（矢印の方向）が光の出射方向に対応し、半円の中心に点状光源１６が配置された場合の分布を示している。

図４より、本実施の形態１における点状光源１６は、中心軸に対して鉛直方向から右回りを正として点状光源１６からの出射光の角度が±８０°において高度が最大値な配光分布を有する点状光源１６を用いた場合には、導光板１３の孔１３ｃの内面に入射する光の入射角で光度が最大である角度は入射角１０°となる。

これにより、点状光源１６からの多くの光は導光板１３の孔１３ｃ内面に略垂直に入射し、内面で表面反射することなく、孔１３ｃの出射面側に設けた反射板に反射する光を少なくすることができるために効率的に入射が行える。

＜Ａ−３．効果＞
この発明にかかる実施の形態１によれば、面状光源装置１００において、開口部１１を有する筐体１０と、前記筐体１０内に配置され、板状形状である平面視矩形の平板状をなす導光板１３とを備える。前記導光板１３は、前記開口部１１に臨む出射面と、前記出射面と対峙する反出射面と、互いに対峙する第１の側面１３ａの対と、互いに対峙する第２の側面１３ｂの対と、前記反出射面上であって一方の前記第１の側面１３ａ近傍に開口する孔１３ｃとを有する。また面状光源装置１００は、前記孔１３ｃ内に配置される点状光源１６と、前記筐体１０内において、少なくとも前記導光板１３の前記第１の側面１３ａの対、および前記反出射面に対向して配置された、第１の反射シートとしての反射シート１４とをさらに備える。前記第２の側面１３ｂの対の各面の少なくとも一部は、前記出射面と垂直な方向に稜線を有し、前記出射面と平行な方向の断面がのこぎり形状の繰り返し凹凸状に形成されたプリズムである。上述のように、特に導光板１３の第２の側面１３ｂにプリズムを設けることにより、点状光源１６から第２の側面１３ｂに設けられたプリズムに到達した光を導光板１３の中心方向に近づく方向へ屈折させることができる。このため、導光板１３の第２の側面１３ｂから出射して第２の側面１３ｂに近接した反射シート１４で反射される光が大幅に減少するため、光の反射ロスが少なくなり、光利用効率が向上する。

また、この発明にかかる実施の形態１によれば、図３に図示する第２の側面１３ｂに入射する角度Ｘに対して、第２の側面１３ｂのプリズムで屈折反射される光の入射する角度Ｙが大きくなる。このため、光が点状光源１６から離れる方向に伝播するため、第２の側面１３ｂで導光板１３の反出射面に形成されたドット印刷にあたって出射される光を抑えることができるため、第２の側面１３ｂ近傍の輝度ムラを低減できるだけでなく、点状光源１６から離れる方向に光を屈折するため、理想的な光の伝播方向に近づき、光利用効率がさらに向上する。

また、この発明にかかる実施の形態１によれば、導光板１３の第２の側面１３ｂに入射する光は点状光源１６からの直接光ばかりでなく、点状光源１６から導光板１３の孔１３ｃの内面より入射した光で第１の側面１３ａに向かった光（図３の場合の光）も第１の側面１３ａの境界で全反射されて第２の側面１３ｂに入射する。このため、光利用効率をさらに向上させることができる。なお、図３で説明した第２の側面１３ｂに対峙する側面（もう一方の第２の側面１３ｂ）でも同様の効果が期待できる。

また、本実施の形態１によれば、面状光源装置１００において、孔１３ｃを導光板１３の反出射面である底面と出射面との間を貫通させることで、点状光源１６を配置する空間を形成でき、点状光源１６からの光を効率的に導光板１３に入射させ、光の伝播効率を高めることができる。

また、本実施の形態１によれば、面状光源装置１００において、孔１３ｃと対向する位置の導光板１３に、円錐形状の第１の凹部５０を備え、孔１３ｃは第２の凹部５１として導光板１３の途中までに形成することで、点状光源１６から筐体１０の開口部１１に直接届く光を導光板１３の出射面に設けた反射部に比べて小さい面積の反射板で遮光できる。

また、本実施の形態１によれば、面状光源装置１００において、第２の側面１３ｂのプリズム形状が、第１の角度としての底角ａと、第２の角度としての底角ｂとを備え、底角ａが底角ｂより小さいことにより、プリズムで反射した光の伝播方向を点状光源１６から離れる方向にし、理想的な光の伝播方向にすることで輝度ムラを低減することができる。

また、本実施の形態１によれば、面状光源装置１００において、第２の角度である底角ｂが略８０度であることにより、導光板１３の第２の側面１３ｂで反射する光の伝播方向を望ましい方向にでき、理想的な光の伝播方向にすることで輝度ムラを低減することができる。

また、本実施の形態１によれば、面状光源装置１００において、第１の角度である底角ａが５０°以下であることにより、導光板１３の第２の側面１３ｂで反射する光の伝播方向を望ましい方向にでき、理想的な光の伝播方向にすることで輝度ムラを低減することができる。

また、本実施の形態１によれば、面状光源装置１００において、第２の側面１３ｂの一部、例えば第２の側面１３ｂで点状光源１６となす角が９０度から４５度までの範囲にプリズムを有することにより、点状光源１６からの光を第２の側面１３ｂで出射される光を減らすことができ、また、４５度以下の部分は点状光源１６からの光が第２の側面１３ｂで全反射するため、より輝度が向上する。

また、本実施の形態１によれば、面状光源装置１００において、第２の側面に対向して配置される第２の反射シートとしての反射シート１４をさらに備えることにより、第２の側面から出射する光を反射でき、光の利用効率が向上する。

また、本実施の形態１によれば、面状光源装置１００において、点状光源１６として赤色、緑色、青色、白色のいずれかを発光できる発光ダイオードを備えることにより、発光される光に応じた表示が可能となる。

また、本実施の形態１によれば、表示装置において、開口部１１上に表示パネルをさらに備えることにより、輝度ムラの低減された画像等を表示することができる。

＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．プリズムの構成＞
本実施の形態２にかかる、面状光源装置１００の構成について、以下に説明する。ただし、導光板１３の第２の側面１３ｂの形状に関する部分以外は、実施の形態１における場合と同様であるので、説明は省略する。

図７に実施の形態２にかかる面状光源装置１００の正面図、図８に面状光源装置１００における導光板１３の第２の側面１３ｂのプリズム詳細図を示す。以下に説明する本実施の形態２に係る面状光源装置１００の特有の作用効果以外は、実施の形態１に係る面状光源装置１００と同様の作用効果を奏する。

実施の形態１ではプリズムの形状はすべて同一としているが、実施の形態２においては、図７に示すようにする。

すなわち、点状光源１６から第２の側面１３ｂへ向かう光が、図７の断面における辺Ｂと反射する点に向かう角度を、図のように角度θと定義する。角度θは、第２の側面１３ｂに垂直な線に対して、点状光源１６から反射点までを結ぶ線との間でなす角である。なお、対峙する第２の側面１３ｂ（図示せず）においても同様に定義される。実施の形態２の係る面状光源装置１００では、実施の形態１において定義したプリズムの底角ａは導光板１３の屈折率をnとした場合、底角ａ≒角度α−角度θとの関係を満たすように形成される。ここで、角度αは、角度α＞ｓｉｎ^-1（１／ｎ）と定義されるものであり、底角ａ＋角度θ＞ｓｉｎ^-1（１／ｎ）と表すことができる。

本実施の形態２では、導光板１３の材料として屈折率ｎ＝１．４９のアクリルを用いるとして場合、角度αは４２．１６°より大きくする必要がある。十分な反射特性を得るため角度αは４５±２°とする。なおプリズム領域は底角ａが０°までとし、底角ａが０°以降は第２の側面１３ｂは鏡面とする。底角ｂは実施の形態１と同様８０°が好ましいが、導光板１３の成型時の成形性、離剥性を鑑みて変更することができる。

＜Ｂ−２．動作＞
次に、面状光源装置１００の動作について、以下説明する。

実施の形態１と同様、面状光源装置１００は、導光板１３を用いて均一な光分布を形成し、表示素子を用いて画像等を表示するが、その中で特に、第２の側面１３ｂに形成されたプリズムを介する光の経路について説明する。

図８は、図３と同様に導光板１３を右側、空気層を左側に示し、その境界にあたる第２の側面１３ｂの形状を示し、点状光源１６から出射した光の経路について説明する図である。点状光源１６の発光部から出射された光は導光板１３の孔１３ｃの内面より導光板１３に入射する。入射した光で直接または第１の側面１３ａで全反射して、第２の側面１３ｂに達した光は第２の側面１３ｂの形成された三角形の辺Ｂに入射角度αで入射する。

本実施の形態２では、導光板１３の材料を屈折率１．４９のアクリルを用いた場合を考え、辺Ｂでは全反射が発生する。全反射した光は辺Ｃより空気層に出射され、点状光源１６側の三角形の辺Ｂに入射する。入射した光は再び導光板１３内を伝播する。これにより辺Ｂへの光の入射角が第２の側面１３ｂの位置によらず均一になるため効率よく光を反射することができ、光の入射効率が向上する。

＜Ｂ−３．効果＞
本実施の形態２によれば、面状光源装置１００において、点状光源１６から図７の断面における辺Ｂと反射点に向かう角度を、図のように角度θと定義し、点状光源１６から反射点までの距離が大きくなるごとに、第１の角度である底角ａが小さくなるようにプリズムの形状を形成することで、辺Ｂへの光の入射角が第２の側面１３ｂの反射点の位置によらず均一になるため、効率よく光を反射することができ、光の入射効率が向上する。

また、本実施の形態２によれば、面状光源装置１００において、導光板１３の屈折率をｎとし、前述の角度θを、前記第１の角度である底角ａとの関係において、底角ａ＋角度θ＞ｓｉｎ^-1（１／ｎ）を満たすようにプリズムの形状を形成することで、辺Ｂへの光の入射角が第２の側面１３ｂの反射点の位置によらず均一になるため、効率よく光を反射することができ、光の入射効率が向上する。

また、本実施の形態２によれば、表示装置において、開口部１１上に表示パネルをさらに備えることにより、輝度ムラの低減された画像等を表示することができる。

１０，１５筐体、１１開口部、１２光学シート、１２ａ拡散シート、１２ｂレンズシート、１３導光板、１３ａ第１の側面、１３ｂ第２の側面、１３ｃ孔、１３ｄプリズム、１４反射シート、１６点状光源、１７ＬＥＤ基板、５０第１の凹部、５１第２の凹部、１００面状光源装置。

Claims

開口部を有する筐体と、
前記筐体内に配置され、平面視矩形の平板状をなす導光板と、
を備え、
前記導光板は、前記開口部に臨む出射面と、前記出射面と対峙する反出射面と、互いに対峙する第１の側面の対と、互いに対峙する第２の側面の対と、前記反出射面上であって一方の前記第１の側面近傍に開口する孔とを有し、
前記孔内に配置される点状光源と、
前記筐体内において、少なくとも前記導光板の前記第１の側面の対、および前記反出射面に対向して配置された、第１の反射シートと、
をさらに備え、
前記第２の側面の対の各面の少なくとも一部は、前記出射面と垂直な方向に稜線を有し、前記出射面と平行な方向の断面がのこぎり形状の繰り返し凹凸状に形成されたプリズムであり、
前記プリズムは、
前記のこぎり形状の谷から前記点状光源から遠ざかる方向に隣接する前記のこぎり形状の頂点へ向かう角度を第１の角度とし、
前記のこぎり形状の谷から前記点状光源に近づく方向に隣接する前記のこぎり形状の頂点へ向かう角度を第２の角度とし、
前記第１の角度は、前記第２の角度よりは小さく、
前記第１の角度は、前記点状光源に近い前記第１の側面から前記のこぎり形状の谷までの距離が大きくなるごとに小さくなる、
面状光源装置。
前記孔は、前記反出射面から前記出射面へ貫通する、
請求項１に記載の面状光源装置。
前記出射面上の前記孔と対向する位置において前記導光板に形成された、円錐形状の第１の凹部をさらに備え、
前記孔は、前記反出射面上から前記導光板途中までに形成された第２の凹部である、
請求項１に記載の面状光源装置。
前記第２の角度が略８０°である、
請求項１〜３のいずれかに記載の面状光源装置。
前記第１の角度が５０°以下である、
請求項１〜４のいずれかに記載の面状光源装置。
前記導光板は、前記第２の側面の一部に前記プリズムを有する、
請求項１〜５のいずれかに記載の面状光源装置。
前記筐体内において、前記第２の側面に対向して配置された第２の反射シートをさらに備える、
請求項１〜６のいずれかに記載の面状光源装置。
前記点状光源は、赤色、緑色、青色、白色のいずれかを発光できる発光ダイオードである、
請求項１〜７のいずれかに記載の面状光源装置。
前記導光板の屈折率をｎとし、
前記点状光源から前記第２の側面上の一の前記凹凸状へ向かう角度を角度θとするとき、
前記一の凹凸状における、前記第１の角度＋前記角度θ＞ｓｉｎ ^−１（１／ｎ）を満たす、
請求項１〜８のいずれかに記載の面状光源装置。
請求項１〜９のいずれかに記載の面状光源装置と、
前記面状光源装置における前記開口部上に配置される表示パネルと、
を備える、表示装置。