(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記導光板において、前記複数の光源の発光面と対向する側面または、前記出光面の反対面における前記複数の光源が対向する部分に沿った側面は、前記出光面の法線方向から見て円弧形状であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の面光源装置。
前記導光板において、前記複数の光源の発光面と対向する側面または、前記出光面の反対面における前記複数の光源が対向する部分に沿った側面の他の側面は、前記出光面の法線方向から見て矩形の一部を形成することを特徴とする請求項4に記載の面光源装置。
前記光源は、前記導光板の全周に亘り、前記発光面が前記側面または前記側面に沿った前記出光面と反対の面に対向するように並べて配置されたことを特徴とする請求項6に記載の面光源装置。
前記導光板は、各々の前記光源の各発光部からの光を独立に導光可能なように、前記光源の発光部の数に応じた多層構造を有することを特徴とする請求項2に記載の面光源装置。
【背景技術】
【0002】
近年、光源からの光を導光板を用いて面発光させる面光源装置の需要が増加している。特に、電子機器の小型化、薄型化が進んでおり、このような電子機器に搭載される液晶表示装置には、同一の面積でより大きな表示領域を得るための狭額縁化や、薄型化のニーズがある。例えば、液晶表示装置のバックライトには、LED(Light Emitting Diode)パッケージを光源とし、導光板(ライトガイドとも呼ばれる)の側面から光を入射し、導光板内部で当該入射光を散乱させ、発光面から出射させるサイドライトタイプ(エッジライト方式とも呼ばれる)の面光源装置が用いられている。
【0003】
また、液晶表示装置のバックライトには、色再現性の向上と、高輝度化といった要請もある。現状では、液晶表示装置のバックライトに用いられるLEDパッケージには、青色LEDチップの出射光を黄色の蛍光を発する蛍光体に照射することで、青色LEDチップの出射光と黄色蛍光とを混色させて白色光を生成するものがある。しかしながら、このタイプのLEDパッケージでは、色再現性は制限される。
【0004】
それに対して、個々のパッケージ内にRGBの各色用のチップを配したカラーLEDが用いられる場合がある。このカラーLEDを用いて、各色毎に光量の制御を行うことで、高い色再現性を得ることが可能である。また、RGB各色のチップの発光タイミングを制御するフィールドシーケンシャルにより、カラーフィルター無しで、白色を含めた各色の色再現を行い、結果として高輝度化を実現する技術も公知である。
【0005】
しかしながら、複数のカラーLEDを光源として用いた面光源装置においては、各カラーLEDのRGBの各色の光の発光点(すなわちチップ位置)が導光板の出光面の法線方向から見て異なる点である場合には、各カラーLEDから出射された光が充分に混色されずに色再現性が充分でない混色領域が各LED近傍に発生する場合があった。そうすると、導光板の利用効率が低下し、そのことが、面光源装置の小型化の妨げになる場合があった。
【0006】
また、各カラーLEDのRGBの各色の光の発光点(すなわちチップ位置)が導光板の出光面の法線方向から見て一点に配置されている場合でも、各カラーLEDから発光された光が充分に重畳されずに出射光強度の均一性が充分でない領域が各LED近傍に発生し、面光源装置の小型化の妨げになる場合があった。
【0007】
これに対し、透明部材よりなる導光板と、異なる発光色の複数の単色点状発光素子を有し、これら複数の単色点状発光素子が導光板の入光端面に垂直に仮想線上に順に配列された発光装置と、各単色点状発光素子からの光を反射して前記導光板の入光端面に入光させる反射部材とを具備するサイドエッジ型面状発光装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。しかしながら、この技術においては、導光板の出向面の法線方向から見た面積は大幅には増大しないものの、LEDが、導光板の入光端面に垂直に配列され、入光端面に垂直な領域が混色領域となるため、面発光装置の厚みが増大してしまう不都合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は上記のような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を可能とする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明では、上記課題を解決するために、面光源装置において、複数のカラー光源から導光板に異なる色の光を入射することで高い色再現性や高輝度を実現することとした。そして、これら複数のカラー光源を、その少なくとも一部が、導光板の出光面の法線方向から見て、導光板の入光面と反対側に凸となる曲線状となるように並べて配置することとした。
【0011】
より詳しくは、略平板状の形状をなし光が出射する出光面を平板表面に有するとともに光が入射する入光面を側面または側面に沿った前記出光面の反対面に有する導光板と、
光の発光面に二以上の発光部を有し該発光部の各々から互いに異なる波長の光を出射可能であり該発光面が前記導光板の入光面と対向するように並べて配置される複数の光源と、
を備える面光源装置であって、
前記複数の光源の少なくとも一部は、前記導光板の出光面の法線方向から見て、前記導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置されることを特徴とする面光源装置である。
【0012】
ここで、並べて配置された複数のカラー光源からの光を導光板に入射する方式を採用した場合、隣合う光源どうしに傾斜角を設けつつ並べることで、前述の混色領域や、強度均一性低領域の長さを幾何学的に低減することができることが分かってきた。そこで、本発明においては、複数の光源のうち少なくとも一部では、隣合う光源の間に所定の傾斜角が生じるように、前記導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に光源を並べて配置した。
【0013】
これにより、導光板の厚みを増加させることなく、混色領域や、強度均一性低領域の長さを低減することができ導光板における無駄なスペースの面積を減縮することができる。その結果、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、本発明において色再現性は発色性能や演色性の概念を含んでいる。また、本発明において、前記導光板の中心とは、導光板の中央部を意味する。そして、導光板の中心と反対側とは、換言すると導光板の外側を意味する。従って、導光板の中心と反対側に凸となる曲線とは、導光板の外側に向かって凸となるような曲率を有する曲線を意味する。導光板の中心と反対側に凸となる曲線としては、円弧の他、楕円、2次曲線、正弦曲線、余弦曲線等の一部または、それらの組合せなどを例示できるが、例示された曲線に限定される訳ではない。また、複数の光源のうちの一部が、導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置されても良いし、複数の光源の全てが、導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置されても良い。
【0014】
また、本発明における光源は、光の発光面に二以上の発光部を有し該発光部の各々から互いに異なる波長の光を出射可能であるが、例えば、発光部は二つであって、一方の発光部からは青色光、他方の発光部からは黄色光が発光される二色光源であってもよい。また
、発光部は三つであって、各々から赤色光、緑色光、青色光が発光されるRGB光源であってもよい。あるいは、それ以外の発光部の組合せであってもよい。また、本発明における光源は、一つのパッケージに二以上の発光部が組み込まれたものの他、独立にパッケージされた各色の発光部を並べたものであってもよい。
【0015】
また、本発明においては、前記複数の光源は、前記導光板の出光面の法線方向から見て、円弧状に並べて配置されるようにしてもよい。これによれば、複数の光源のうちのいずれの隣合う光源の間にも所定の傾斜角が生じるようにすることができる。そうすると、より確実に、導光板の厚みを増加させることなく、混色領域や、強度均一性低領域の長さを低減することができ導光板における無駄なスペースの面積を減縮することができる。その結果、より確実に、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。
【0016】
また、本発明においては、前記導光板において、前記複数の光源の発光面と対向する側面または、前記出光面の反対面における前記複数の光源が対向する部分に沿った側面は、前記出光面の法線方向から見て円弧形状としてもよい。
【0017】
これによれば、円弧状に並べて配置した光源の発光面に、導光板の入光面を、大きな隙間を介さずに対向させることができる。その結果、光源から出射された光の導光板への入射時の効率を向上させることができ、より確実に高輝度化を図ることができる。
【0018】
また、本発明においては、前記導光板において、前記複数の光源の発光面と対向する側面または、前記出光面の反対面における前記複数の光源が対向する部分に沿った側面の他の側面は、前記出光面の法線方向から見て矩形の一部を形成するようにしてもよい。
【0019】
これによれば、導光板において、複数の光源の発光面と対向する側面または、出光面の反対面における複数の光源が対向する部分に沿った側面の他の側面は、従来より広く用いられている導光板と同等の形状となるので、従来の製造設備や設計上のノウハウを、より確実に本発明に係る面光源装置に適用することが可能となる。
【0020】
また、本発明においては、前記導光板は、前記出光面の法線方向から見て真円形状を有するようにしてもよい。これによれば、入光面から導光板に入射された光は、導光板内において、入光点と反対側の面において反射され、真円形状の導光板の周囲に均等に疑似光源が分布したような状態を形成することが可能である。その結果、光源からの光の混色や強度分布の均一化を促進することが可能となり、実質的に混色領域や強度均一性低領域を減縮させることが可能となる。
【0021】
また、本発明においては、前記光源は、前記導光板の全周に亘り、前記発光面が前記側面または前記側面に沿った前記出光面と反対の面に対向するように並べて配置されるようにしてもよい。これによれば、より確実に、光源からの光の混色や強度分布の均一化を促進することが可能となり、実質的に混色領域や強度均一性低領域を減縮させることが可能となる。また、導光板から出光される光の強度を高めることが可能となる。その結果、より確実に、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を図ることが可能となる。
【0022】
また、本発明においては、前記導光板は、前記側面に沿った前記出光面の反対面に前記入光面を有するとともに、前記光源の発光面は該入光面に対向するように並べて配置され、
前記導光板の前記出光面における、該出光面の法線方向から見て前記光源の並びに相当する部分には、前記光源から発光され前記導光板に入射された光を前記出光面に平行な方
向に反射する反射面を有し、
前記光源から発光され前記導光板に入射された光を該導光板の中央部に向けて導光可能としてもよい。
【0023】
これによれば、本発明の面光源装置において所謂トップビュータイプの構成を採用することができる。その結果、導光板の出光面と反対面から入射された光が、反射面で反射される光路近傍の領域を、混色領域や強度均一性低領域として利用することが可能となり、結果として、混色領域や強度均一性低領域を減縮することが可能である。従って、さらに確実に、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を図ることが可能となる。
【0024】
また、本発明においては、前記導光板は、前記入光面を側面に有するとともに、前記光源の発光面は前記導光板の側面に所定の隙間を介して対向するように並べて配置され、 前記導光板は、前記出光面の法線方向から見て、矩形形状を有することとしてもよい。
【0025】
これによれば、導光板としては一般に用いられているものを使用可能であるので、より確実に、従来の設備や設計上のノウハウを、本発明に係る面光源装置に適用することが可能となる。この場合には、光源の発光面と導光板の入光面の間に所定の隙間が発生する場合があるが、光源と導光板の間の空間に、互いに対向する二枚の反射板を設ける等の対応をすれば、光源から発光した光の導光板への入射効率を高めることが可能である。
【0026】
また、本発明においては、各々の前記光源は、前記光源の発光面における二以上の発光部が、前記導光板の出光面に平行な方向に並ぶように配置されてもよい。この場合には、本発明により、混色領域の長さを低減できるという効果が顕著になる。一方、本発明においては、各々の前記光源は、前記光源の発光面における二以上の発光部が、前記導光板の出光面の法線方向に並ぶように配置されてもよい。この場合には、本発明により、強度均一性低領域の長さを低減できるという効果が顕著になる。
【0027】
また、本発明において、各々の前記光源が、前記光源の発光面における二以上の発光部が、前記導光板の出光面の法線方向に並ぶように配置された場合には、前記導光板は、各々の前記光源の各発光部からの光を独立に導光可能なように、前記光源の発光部の数に応じた多層構造を有するようにしてもよい。
【0028】
これによれば、光源の発光面における発光部の各々に対応させて、導光板の素材や、導光パターンを独立に最適化することができる。その結果、白色および単色発光時の双方における色再現性や均一性を向上させることができる。その結果、さらに確実に、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を図ることが可能となる。
【0029】
また、本発明は、上記の面光源装置と、前記面光源装置から出射される光を受ける表示パネルとを備える表示装置であってもよい。また、この表示装置を備える電子機器であってもよい。
【0030】
なお、本発明においては、上記した課題を解決するための手段を、適宜組み合わせて使用することが可能である。
【発明の効果】
【0031】
本発明によれば、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上しまたは高輝度化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的な構成に限定するものではない。
【0034】
例えば、以下の実施形態では、面光源装置は、液晶表示装置のバックライトとして説明されるが、面光源装置は、液晶パネルや電子ペーパによる表示装置の前面に配置されるフロントライト等、バックライト以外の用途で利用されてもよいし、車両用、住宅用、一般用のその他の用途に利用されてもよい。
【0035】
<実施例1>
(液晶表示装置の構成)
図1は、本実施例に係る液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。
図1に示すように、本実施例に係る液晶表示装置は、バックライトとして配置される面光源装置1と、面
光源装置1から出射される光を受ける液晶パネル2とを備える。液晶パネル2は、ガラス板に挟まれて封入された液晶に電圧をかけて光の透過率を増減等させることで、像を表示する表示パネルである。なお、後述する他の実施例においても、液晶表示装置は同様に構成される。以下、面光源装置1における、液晶パネル2側を上面側として、その反対面側を下面側として説明することがある。
【0036】
(一般的な面光源装置の構成)
先ず、
図2を用いて、従来の面光源装置の構成について説明する。
図2は、面光源装置1の構成を例示する斜視図である。面光源装置1は、導光板10、光源11、フレキシブルプリント基板(以下、「FPC」とも表記する)12、フレーム13、及び固定部材14を備える。また、面光源装置1は、導光板10の下面側に配置される反射シート15を備える。また、面光源装置1は、導光板10の上面側に順に積層される拡散シート16、プリズムシート17a、17b、及び遮光シート18を備える。
【0037】
導光板10は、板状で、ポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂等の透光性の素材で成形される。導光板10の上面は、光が出射する出光面となっている。導光板10は、光源であるLEDパッケージ11(以下、単にLED11ともいう。)から導光板10内へ導入された光を、導光して出光面に導き、出光面全体が均一に光るようにしたものである。導光板10の下面または上面には、プリズム形状や断面半球状等の微小な凹凸を多数有する光学パターンが形成される。
【0038】
導光板10は、光学パターンによる反射を利用して出光面から光を出射させる。例えば、導光板10の下面に形成される光学パターンが導光板10内に導入された光を全反射し、光学パターンで全反射された光が、出光面に全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射すると、出光面から外部へ出射する。導光板10の一側面には、光源からの光を入射する入光面が設けられている。LED11からの光を導光板10へ導くために、複数のLED11が入光面と対向する位置関係になるように組み立てられる。
【0039】
LED11には、RGB用の3つの発光素子であるチップが各々、蛍光体を含む透光性樹脂(樹脂層)で封止されて形成されている。LED11は、そのリードフレームがFPC12のランドに接合され、FPC12からの給電を受けて駆動される。
【0040】
FPC12は、可撓性のある絶縁性フィルムである基材上に、導体箔によって配線を設け、表面に保護用の絶縁性フィルムであるカバーレイを接着させて構成される配線基板である。FPC12には、複数のLED11が一定の間隔で一列に実装される。
【0041】
フレーム13は、開口を有し、4辺からなる枠状の部材である。フレーム13には、導光板10がはめ込まれ、フレーム13の内周面が導光板10の外周面を形成する側面を囲う。固定部材14は、FPC12の下面等に配置され、FPC12とフレーム13と導光板10を固定する。固定部材14は、例えば、上下面が粘着面となった両面粘着テープである。反射シート15は、多層膜構造を有する高反射フィルムまたは反射率の高い白色樹脂シートや金属箔などからなる平滑なシートであり、導光板10内の光が導光板10の下面から漏れないように光を反射する。
【0042】
拡散シート16は、半透明な樹脂フィルムであり、導光板10の出光面から発せられた光を拡散させて光の指向特性を広げる。プリズムシート17a及び17bは、上面に三角プリズム状の微細なパターンが形成された透明な樹脂フィルムであり、拡散シート16によって拡散された光を集光し、面光源装置1を上面側から見た場合の輝度を上昇させる。遮光シート18は、上下両面が粘着面となった黒色の粘着シートである。遮光シート18は額縁状となっており、光が漏れ出ることを抑制する。
【0043】
図3は、従来の面光源装置1の断面図である。
図3には、面光源装置1のA−A’断面(
図2を参照)が示されている。
図3では、導光板10の上面側に拡散シート16、プリズムシート17a及び17bが積層する。遮光シート18は、LED11やFPC12を上面側で覆う。反射シート15は、導光板10の下面に重なる。導光板10は、その上面が出光面10aとなっており、LED11側の側面は、光源からの光を導入するための入光面10bである。LED11は、導光板10の入光面10bと対向するように配置される。
【0044】
次に、上記した従来の面光源装置1における改善すべき点の不都合について説明する。面光源装置1には、近年、色再現性の向上と、高輝度化といった要請がある。その要請に対応すべく、LED11として、個々のパッケージ内にRGBの各色用のチップを配したカラーLEDが用いられるようになっている。このカラーLEDを用いて各色毎に光量の制御を行うことで、高い色再現性を得ることが可能となっている。また、RGB各色のチップの発光タイミングを制御するフィールドシーケンシャルにより、カラーフィルター無しで、白色を含めた各色の色再現を行い、結果として高輝度化を実現することが可能になっている。
【0045】
しかしながら、複数のカラーLED11を光源として用いた面光源装置1においては、各カラーLEDのRGBの各色の光の発光部(すなわちチップ位置)が導光板10の出光面の法線方向から見て異なる点である場合には、各カラーLEDから発光された光が充分に混色されず、色再現性が充分でない混色領域が各LED近傍に発生し、面光源装置の小型化の妨げになる場合があった。
【0046】
図4は、従来の複数のLED11の配置を、導光板10の出光面10aの法線方向から見た図である。
図4に示すように、LED11が、Rチップ11a、Gチップ11b、Bチップ11cの各々を、導光板10の出光面の法線方向から見て異なる場所に備えていたとすると、例えば、図中左端のLED11における、Rチップ11a、Gチップ11b、Bチップ11cの各々から発光した光と、図中右隣のLED11における、Rチップ11a、Gチップ11b、Bチップ11cの各々から出射した光とが、全て交差し、混色されるのは、図中の水平の破線より下側の領域である。
【0047】
従って、図中の水平の破線より上側の領域は、隣り合うLED11からの光が完全に混色せず、色再現性及び、色の均一性が低く発光領域としては使用できない混色領域となる。そして、この混色領域は、導光板10において無駄な領域となり面光源装置1の省スペース化の妨げとなってしまう。
【0048】
次に、
図5を用いて、隣り合うLED11どうしが互いに傾斜している場合の、混色領域の長さについて考える。
図5に示すように、直線状に配置されたRチップ11a、Gチップ11b、Bチップ11cの3つのチップを備える2個のLED11を、各チップの並び方向に、互いに傾斜させて並べた場合について考える。この場合の混色領域の長さLは、図中下側のLED11におけるRチップ11aからの光と、図中上側のLED11におけるBチップ11cからの光との交点と、LED11の発光面との距離Lとなる。
【0049】
ここで、LED11の間の距離(ピッチ)をP、LED11におけるRGB各チップの距離をS、RGB各チップから発光される光の
広がり角(片側)をθ、隣り合うLED11どうしの傾斜角度をφとすると、混色領域の長さLは、幾何学的に以下のように表される。
【数1】
【0050】
そして、式(1)において、P=4mm、S=1mm、θ=40degとした場合の、傾斜角度φと混色領域の長さLとの関係を
図6に示す。
図6からも分かるように、隣り合うLED11どうしの傾斜角度が大きいほど、混色領域の長さLを小さくすることが可能である。
【0051】
そこで、本実施例においては、LED11を、導光板の出光面の法線方向から見て円弧状となるように配置することとした。この場合の配置の例を
図7に示す。これにより、混色領域の長さLを低減することができ、RGBチップを備えたLED11を用いて色再現性の向上または高輝度化を図りながら、面光源装置の厚み及び大きさの増大を抑制することが可能となる。
【0052】
図8には、本実施例におけるLED31を円弧状に配置した面光源装置21の概略構成を示す。
図8(a)は平面図、
図8(b)はB−B´断面による断面図を示す。本実施例では、導光板30の出光面30aの法線方向から見た場合に、導光板30においてLED31が配置されている入光面30b側は、円弧形状となっている。一方、入光面30a以外の導光板30の側面は矩形形状の一部を形成している。
【0053】
FPC32は、面光源装置21への組み込み前の状態では概略T字形状を有しており、一端に端子32aが設けられた延伸部32bが、直線状の光源搭載部32cの中央部に垂直に結合する形状を有している。この光源搭載部32cにはLED31が直線状に並べて搭載され電気的に接続されている。FPC32は、面光源装置21に組み込まれる際には、延伸部32bと、光源搭載部32cとの結合部分で90度折れ曲げられ、光源搭載部32cは、導光板30の円弧状の入光面30aに、搭載されたLED31の発光面が対向するように配置される。なお、
図8では、LED31を10個配置した例を示したが、LED31の数は、これに限らず、必要な光量に応じて任意に設定可能である。また、便宜上複数のLED31のうち、1つにのみ符号を付したが、各LED31は同一の構成のため、特に限定する場合を除き、以下の説明は各LEDに共通したものである。
【0054】
また、FPC32の光源搭載部32cは、円弧形状を有する固定部材34に固定されることで、導光板30の入光面30bに、搭載されたLED31の発光面が対向する形状を維持している。また、導光板30の出光面30aに対向するように、拡散シート36が配置されており、また、導光板30における出光面30aの反対の面には、反射シート35が当該面に平行になるように配置されている。さらに、面光源装置21全体における、導光板30からの光の出射方向以外の面を囲うように、金属製の筐体39が設けられている。
【0055】
以上、本実施例に示した構成によれば、LED31として、Rチップ31a、Gチップ31b、Bチップ31cの各々を、導光板30の出光面の法線方向から見て異なる場所に備えるカラーLEDを用いた場合に、混色領域の長さLを可及的に短くすることが可能である。これにより、導光板30における混色領域の面積を抑えることができる。また、導光板30において、その出光面30aの法線方向のスペースを利用して混色領域を確保する必要もない。その結果、面光源装置21の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。
【0056】
特に本実施例では、面光源装置21の光源として並べて使用されるLED31を、(導光板30の中心と反対側に凸となる曲線の一例である)円弧状に並べて配置しているので、互いに隣り合うLED21について、より確実に(発光された光の交差点が発光面に近づくような)傾斜角度φを付与することができる。例えば、複数のLEDを直線状に並べたユニットを、さらに多角形状に並べることでLEDを配置した場合には、ユニットどうしの境界に配置され隣り合うLEDの間には、傾斜角度φを付与できるものの、ユニット内部で隣り合うLEDの間には、傾斜角度φを付与することができない。また、複数のLEDを多角形状に並べたユニットを、さらに並べることでLEDを配置した場合には、ユニットどうしの境界に配置され隣り合うLEDの間には、逆に(発光された光どうしが互いに離れるように)傾斜する部分が生じ、平均的に略均一な傾斜角度φを付与することはできない。
【0057】
また、本実施例では、面光源装置21の光源としてのLED31の全てを円弧状に並べて配置しているので、全ての隣り合うLED31に傾斜角度φを付与することができ、より効果的に、混色領域の長さを低減することができる。
【0058】
<実施例2>
次に、本発明の実施例2について説明する。
図9は、本発明の実施例2の概略構成を示す図であり、
図9(a)は平面図、
図9(b)は断面B−B´による断面図を示す。本実施例における面光源装置22と実施例1に示す面光源装置21との相違点は、本実施例における導光板40は、その出光面40aの法線方向から見た形状が、真円形状をしている点である。本実施例において、実施例1と実質的に同等の構成については実施例1と同じ符号を付して説明は省略する。
【0059】
本実施例においては、導光板40が真円形状をしているため、LED31から導光板40に入射された光は、導光板40の対向する側面で同様に反射されるので、その部分にさらなる疑似光源があるのと同様の効果が生じる。これにより、さらに入射光どうしの混色効果を促進し、混色領域の面積の更なる減少を促すことが可能となる。よって、このような導光板40の形状によっても、面光源装置22の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、本実施例における反射シート45、拡散シート46及び、筐体49の形状は導光板40の形状に合わせたものとなっている。
【0060】
図10には、本実施例における第2の態様について示す。
図10に示した態様における面光源装置23と、
図9に示した面光源装置22との相違点は、面光源装置22においては、真円状の形状を有する導光板40の側面のうちの一部に対して、円弧状に配置したLED31から光を入射したのに対し、面光源装置23においては、導光板40の側面の全周に対し、側面に対向するようにLED51を配置し、光を入射するような構成としたことである。
【0061】
これによれば、円弧状の導光板40の側面の全周からLED51の光を入射することができるので、より高輝度化を実現することが可能であるとともに、入射光どうしの混色効果をさらに促進し、混色領域の面積の更なる減少を促すことが可能となる。よって、このような配置によって、面光源装置23の厚み及び面積をさらに抑えつつ、色再現性の向上または更なる高輝度化を実現することが可能となる。なお、この態様においては、LED51の配置の変化に応じ、FPC52、固定部材54の形状も、導光板40の側面の全周に対して対向して配置可能なものとなっている。
【0062】
次に、
図11に、本実施例における第3の態様について示す。
図11に示した態様における面光源装置24と、
図9に示した面光源装置22との相違点は以下の点にある。すな
わち、面光源装置22においては、真円状の形状を有する導光板40の側面に対して、円弧状に配置したLED31から光を入射したのに対し、面光源装置24においては、LED61自体は円弧状に配置されているが、各LED61の発光面が導光板60の出光面60aの法線方向上側に向くように配置されるトップビュー方式が採用されている。そして、LED61からの入射光は、導光板60の出光面60aと反対側の面に設けられた入光面60cから導光板60に入射される。そして、
図11(b)に示す、導光板60の出光面60aに対して45度傾斜するように、テーパ状に形成された反射面60dによって反射され、導光板60の中心方向に導光される。
【0063】
なお、この態様においては、FPC62は、T字状の形状ではなく、延伸部62bが、円弧状の光源搭載部62cの中央部に結合されるような形状を有する。そして、面光源装置24に組み込む際には、延伸部62bと光源搭載部62cとの結合部において直角に折り曲げることはしない。FPC62は、面光源装置24において、導光板60の出光面60aと平行に平面的に配置されている。
【0064】
この態様によれば、LED61から導光板60に入射された光が、導光板60の内部で一旦90度折り曲げられるスペースを混色領域として利用し、見かけ上混色領域の長さをより短くすることが可能である。従って、本態様によっても、面光源装置24の厚み及び面積を更に抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、この態様においては、光源であるLED61が、金属製の筐体49にFPC62を介して接しているため、筐体49を放熱板として利用することができるという副次的な効果もある。
【0065】
<実施例3>
図12には、本発明の実施例3に係る面光源装置25の概略構成を示す。
図12(a)は平面図、
図12(b)は断面B−B´による断面図を示す。本実施例に係る面光源装置25と実施例1に示す面光源装置21との相違点は、面光源装置21においては、LED11が、導光板10の側面である入光面10bに対向して略接するように配置されていたのに対し、面光源装置25においては、LED11は、導光板70の側面である入射面70bに対して隙間を有するように円弧状に配置されている点である。換言すると、本実施例においては、LED11は、実施例1と同様に円弧状に配置されている一方、導光板70の形状が、実施例1とは異なり、導光板70の出光面70aの法線方向から見て矩形形状をしている。
【0066】
この場合、LED11から出射された光は、
図12(b)に示す反射シート75と、第二反射シート75bとによって導光板70の厚みの範囲内で反射を繰り返しながら、導光板70の入光面70bから入射されるようにしてもよい。
【0067】
これによれば、LED11から出射された光が、導光板10に入射する前に反射シート75、第二反射シート75bによる反射で混色を完了させることができ、導光板70の全体を発光可能な領域として使用することが可能となる。また、本実施例によれば、一般的な矩形形状の導光板を使用することができ、製造効率を向上させ、コスト上昇を抑えることが可能となる。
【0068】
<実施例4>
次に、本発明における実施例4について説明する。本実施例においては、Rチップ、Gチップ及び、Bチップを備えたLEDを光源として使用する点では、実施例1〜3と同様であるが、各LEDにおいて、Rチップ、Gチップ及び、Bチップの並び方向を導光板の出光面の法線に平行な方向とした点で、実施例1〜3とは異なる。
【0069】
図13には、本実施例に係る面光源装置26の概略構成を示す。
図13(a)は平面図、
図13(b)は断面B−B´による断面図を示す。
図13(b)のC部及び、C部拡大図に示すように、本実施例では、Rチップ81a、Gチップ81b、Bチップ81cが、導光板10の出光面10aの法線と平行な方向に並ぶように、各LED81が配置されている。
【0070】
Rチップ81a、Gチップ81b、Bチップ81cが、導光板10の出光面10aの法線と平行な方向に並べた場合には、それだけで、LED81を
図14に示すように導光板10の出光面10aの法線と垂直な方向に直線状に並べて配置したとしても、混色領域の長さを減少させることが可能である。しかしながら、その場合には、隣合うLED81のRチップ81a、Gチップ81b、Bチップ81cから発光された光どうしが交差するまでの部分おいて、明暗のムラの大きい領域(以下、強度均一性低領域ともいう。)が生じる場合がある。そうすると、出射光強度の均一性の観点から、導光板10において使用できない無駄な面積が増え、面光源装置26の小型化の妨げとなる虞がある。
【0071】
この問題に対しても、隣り合うLED81に傾斜角を設けることで、強度均一性低領域を縮小することが可能である。
【0072】
ここで、
図15を用いて、隣り合うLED81どうしが互いに傾斜している場合の、強度均一性低領域の長さについて考える。
図15に示すように、2個のLED81を、互いに傾斜させて並べた場合について考える。この場合の強度均一性低領域の長さL2は、図中下側のLED81からの出射光と、図中上側のLED81からの出射光との交点と、LED81の発光面との距離となる。
【0073】
ここで、LED81の距離(ピッチ)をP、LED81から発光された光の広がり角(片側)をθ、隣り合うLED81どうしの傾斜角度をφとすると、強度均一性低領域の長さL2は、幾何学的に以下のように表される。
【数2】
【0074】
式(2)においては、隣り合うLED81どうしの傾斜角度φが大きいほど、強度均一性低領域の長さL2が小さくなる。従って、本実施例においても、LED81を、
図13のように円弧状に配置することで、強度均一性低領域の長さL2を低減することができることが分かる。結果として、本実施例によっても、Rチップ81a、Gチップ81b、Bチップ81cを備えたLED81を用いて、面光源装置26の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。
【0075】
なお、本実施例における説明では、面光源装置26の平面形状は、
図8に示したものと同等としているが、本実施例における面光源装置26の平面形状として、それ以外に、
図9−
図12に示したものを採用しても構わない。その場合には、混色領域を強度均一性低領域と読み替えた形で、各図に示したLED配置における効果を奏することが可能となる。
【0076】
次に、
図16を用いて本実施例における他の態様について説明する。
図16(a)は本態様の平面図、
図16(b)は本態様のB−B´断面による断面図を示す。
図16(b)に示すように、本態様においては、導光板90は、3層構造となっている。そして、各層90x、90y、90zにそれぞれ、Rチップ81a、Gチップ81b、Bチップ81c
から発光された光が入射され、導光される。
【0077】
ここで、Rチップ81a、Gチップ81b、Bチップ81cを備えたLED81を光源として使用する場合に、各色の光によって白色光を生成する関係上、例えば、Rチップ81a、Gチップ81b、Bチップ81cの全てを発光させ白色光を生成した場合の強度の均一性が最適となるように、各チップからの出力を調整した場合に、単色で発光させた場合の均一性が低くなるといった不都合が生じる場合があった。また、導光板の材質によっては、各色の入射光に対する屈折率や吸収損失が異なる場合があり、この理由からも、白色光を発光させる場合と、各単色光を発光させる場合の双方について、出射光の均一性を最適化することが困難な場合があった。
【0078】
それに対し、本態様のように、3層構造の導光板90を採用し、導光板90の各層90x、90y、90zにおいて、Rチップ81a、Gチップ81b、Bチップ81cからの出射光に対して最適な材料を選択し、最適な導光パターンを形成しておくことで、白色発光の場合、単色発光の場合の両方についての色再現性や、色や強度の均一性を向上させることが可能となる。
【0079】
本態様においては、面光源装置27の平面形状は、
図8に示したものと同等としているが、本実施例における面光源装置27の平面形状として、それ以外に、
図9−
図12に示したものと同等の形状を採用しても構わない。その場合にも、混色領域を強度均一性低領域と読み替えた形で、各図に示したLED配置における効果を奏することが可能となる。
【0080】
図17には、本態様の面光源装置の平面形状を、
図11に示したものと同様にした場合の概略構成について示す。
図17(a)はその場合の平面図、
図17(b)はB−B´断面における断面図を示す。
図17(b)に示すように、本態様では、トップビュータイプの構成を採用しているが、この場合には、導光板100の各層100x、100y、100zについて、導光板100の出光面100aに対して45度傾斜するようにテーパ状に形成された反射面100c,100d、100eを設ける。そして、Rチップ81a、Gチップ81b、Bチップ81cから発光された光は、各層の入光面100f、100g、100hに対して入射後、各層の反射面100c、100d、100eにおいて全反射を繰り返すことで、導光板100の出光面100aの法線に垂直な方向になるように方向転換され、導光板100の中心方向に導光される。
【0081】
この態様によれば、LED101の各チップから導光板100の各層に入射された光が、導光板100の内部で一旦90度折り曲げられることで、強度均一性低領域の長さをより短くすることが可能である。従って、本態様によっても、面光源装置28の厚み及び面積を更に抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、
図16、17に示した態様では、LED81及び、LED101は、一つのパッケージの中に各々、Rチップ、Gチップ、Bチップが組み込まれた光源であったが、上記の態様における光源は、例えば、Rチップ、GチップまたはBチップの各々が独立に組み込まれたパッケージを、3個並べて使用してもよい。
【0082】
この場合、例えば
図16に示した態様では、Rチップ81aが組み込まれたパッケージは、第一の層90xの入光面に対向して配置され、Gチップ81bが組み込まれたパッケージは、第二の層90yの入光面に対向して配置され、Bチップ81cが組み込まれたパッケージは、第三の層90zの入光面に対向して配置される。
図17に示した態様では、Rチップ81aが組み込まれたパッケージは、第一の層100xの入光面100fに対向して配置され、Gチップ81bが組み込まれたパッケージは、第二の層100yの入光面100gに対向して配置され、Bチップ81cが組み込まれたパッケージは、第三の層100zの入光面100hに対向して配置される。
【0083】
<実施例5>
次に、本発明の実施例5について説明する。
図18は、本発明の実施例5の概略構成を示す図であり、
図18(a)は平面図、
図18(b)は断面B−B´による断面図を示す。本実施例における面光源装置29と実施例1に示す面光源装置21との相違点は、本実施例における導光板110は、その出光面110aの法線方向から見た場合に、入光面110bが円弧状をしているのではなく、さらに急峻な概略2次曲線状である点である。そして、この場合は、LED111は、この2次曲線状に並べて配置されている。
【0084】
本実施例においては、LED111は、円弧よりさらに急峻な曲線状に並べて配置されているため、隣り合うLED111どうしの傾斜角度φを大きくすることができる。これにより、混色領域の長さをさらに低減し、混色領域の面積の更なる減少を促すことが可能となる。よって、このような導光板110の形状及びLED111の配置によっても、面光源装置29の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、本実施例における固定部材114、反射シート115、拡散シート116の形状は導光板110の形状に合わせたものとなっている。
【0085】
このように、本発明においては、LEDの並び形状は、導光板の中心から反対側に凸状になっている形状であれば、円弧状に限られない。また、
図18では、LED111の全体が凸となる曲線状に並べて配置されているが、LED111の一部のみが、凸となる曲線状に並べて配置されており、残りは直線状に並べて配置されていてもよい。また、異なる曲線の組合せ状に並べて配置されていてもよい。
【0086】
<実施例6>
次に、本発明の実施例6について説明する。
図19は、本発明の実施例6の概略構成を示す図であり、
図19(a)は平面図、
図19(b)は断面B−B´による断面図を示す。本実施例における面光源装置29aと実施例1に示す面光源装置21との相違点は、本実施例における導光板120は、その出光面120aの法線方向から見た場合に、LED121側が略矩形状、LED121と反対側が円弧状の形状を有している。そして、入光面120bは、導光板120におけるLED121側の矩形状の部分の両方の角部に略45度の面取りをした部分に設けられている。そして、本実施例では、この2箇所の入光面120bにそれぞれ1個、合計2個のLED121が並べて配置されている。
【0087】
本実施例においては、LED121は2個となっているが、この場合でも、互いに傾斜角度φを設けることで、混色領域の長さをさらに低減し、混色領域の面積の更なる減少を促すことが可能となる。よって、このような導光板120の形状及びLED121の配置によっても、面光源装置29aの厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、本実施例におけるFPC122、固定部材124、反射シート125、拡散シート126の形状は導光板120の形状及びLED121の配置に合わせたものとなっている。
【0088】
このように、本実施例においては、LED121は2個となっているが、この2つのLED121の発光面どうしはやはり、導光板120の中心と反対側に凸となる曲線に沿っており、その意味で、本実施例における2つのLED121は、導光板120の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置されている。
【0089】
以上、上記の実施例において説明した面光源装置では、面光源装置の厚み及び面積を更に抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能なものであった。そのため、このような面光源装置をバックライトとして搭載することで、小型で、色再現性に優れ、高輝度である液晶表示装置を提供することができる。
【0090】
更に、このような表示装置は、各種の電子機器に搭載することができる。このような表示装置を備えた電子機器として、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレット端末、電子ブック、ウェアラブル機器、カーナビゲーション装置、電子辞書、電子広告板等を例示できる。このような電子機器は、小型化、薄型化が可能な上に、優れた品質の表示を提供することが期待できる。
【0091】
加えて、上記の実施例において説明した面光源装置は、上記の液晶表示装置、電子機器以外にも、家庭用の照明装置など、照明または表示を目的とする装置であれば分野を問わず使用可能である。