JP4815381B2 - 発光装置、線状発光装置、面状発光装置、液晶表示装置、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、反射板の反射面での反射光の方向を制御し、輝度の均一性を向上させることができる発光装置、線状発光装置、面状発光装置、液晶表示装置、及び電子機器に関する。

近時、携帯電話機や薄型のテレビジョン受信機など各種の幅広い分野において、液晶表示装置（ＬＣＤ）が広く普及している。また、通常、この液晶表示装置は、光源からの光を導光板や反射板などを介して液晶表示装置本体へ投光し、照明するためのバックライト装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。

このようなバックライト装置としては、例えば、図７に示すように、拡散板１０１に略平行に配置される複数の棒状光源１０２と、この棒状光源１０２の反拡散板側に棒状光源１０２から出射する光を拡散板１０１に向けて反射する反射板１０３とを配設させたものが知られている。また、この反射板１０３は、棒状光源１０２の長手軸に平行に延伸した長手軸を有する複数の樋状の反射板で構成されており、棒状光源１０２のそれぞれに対して、凹面が棒状光源１０２側に向けて配設されている。また、この複数の樋状の反射板１０３は、それぞれ独立に成形されており、それぞれ独立に支持されている。なお、同図において、バックライト装置は、更に、筐体の側壁１０４、支柱１０５、液晶表示装置（ＬＣＤ）１０６、拡散シート１０７、基板１０８を備えている。

特開２００４−２６５７０９号公報

しかしながら、このような構成のバックライト装置にあっては、通常、棒状の光源として冷陰極管（ＣＣＦＬ）が使用されているが、消費電力やサイズなどの観点から携帯電話などのモバイル機器では光源として点状の光源であるＬＥＤが使用されることが多い。よって、ＬＥＤの近傍ではＬＥＤから出射される光が一様に広がらず輝度の均一性が不十分である。また、このＬＥＤは、面発光タイプ（ＥＥＬＥＤ）のものも一部あるにはあるが、点光源タイプのものが殆どであるため、導光板の入射部付近に光を拡散させるための構造や材料が必要となっている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、輝度の均一性を向上させることができる発光装置、線状発光装置、面状発光装置、液晶表示装置、及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、基材と、前記基材に搭載され、光を発する発光素子と、凸状の面を有し、前記光を反射する第１反射面を持ち、前記基材に搭載された第１反射部材と、凹状の面を有し、前記光を反射する第２反射面を持ち、前記発光素子を基準に前記第１反射部材と反対側の位置で、前記基材に搭載された第２反射部材と、を備え、前記光を直接的に被照明物に投光し、前記第１反射面で反射した光を光照明物に投光し、前記第２反射面で反射した光を被照明物に投光するものである。

本発明の線状発光装置は、直線の上に配置された、上記第１の発光装置と、前記直線の上に配置された、上記第２の発光装置と、を備え、前記第１の発光装置の第２反射面が前記直線の方向の外側に配置され、前記第２の発光装置の第２反射面が前記直線の方向の外側に配置されるものである。

本発明の面状発光装置は、上記の線状発光装置と、当該線状発光装置からの光を端面から入射するように前記線状発光装置と対向配置する導光板とを備えたものである。

本発明の液晶表示装置は、上記の面状発光装置と、当該面状発光装置に積層配置する液晶パネルとを備えたものである。

本発明の電子機器は、上記の液晶表示装置を含むものである。

本発明によれば、反射部材は、発光素子を挟んだ両側にこの発光素子を臨む状態で、第１反射面を１対対向配置し、または、第１反射面と第２反射面を対向配置した構成であって、第１反射面は、投光方向に向けて傾斜した平面または少なくとも一部に凸状の面を有し、第２反射面は、少なくとも一部に凹状の面を有するので、輝度の均一性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る携帯電話機１を示すものであり、この携帯電話機１は、本発明に係る液晶表示装置に相当する液晶表示部２を設けた上部筐体１Ａと、操作部１１を設けた下部筐体１Ｂと、これら上部筐体１Ａと下部筐体１Ｂを回動可能に連結するヒンジ部１Ｃとを備えている。

液晶表示部２は、図２に示すように、ドライバＩＣ２１１、偏光板２１２、ガラス基板２１３などを含む液晶パネル本体２１と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２２，２２Ａと、本発明に係る面状発光装置に相当する面状発光装置３と、これらを収容するホルダ２５などを備えている。

面状発光装置３は、図２に示すように、被照明物に相当する導光板３１と、反射シート３２と、拡散シート３３と、集光シート３４と、リムシート３５と、本発明に係る線状発光装置に相当する線状発光装置４などを備えている。このうち、導光板３１は、線状発光装置４からの照明光が均一な状態で入射し、液晶パネル本体２１の有効発光領域Ｌ（図３参照）の全面にわたって均一に投光させるものである。反射シート３２は、線状発光装置４からの光が入射した導光板３１において、液晶パネル本体２１と対面する表面とは反対の裏面などから漏出する光を反射させて再び導光板３１へ入射させて戻すことで、線状発光装置４からの照明光の利用効率を高めるものである。拡散シート３３は、導光板３１から液晶パネル本体２１の有効発光領域Ｌへ投光された光を拡散させて輝度の均一性を高めるものである。集光シート３４は、導光板３１から液晶パネル本体２１の有効発光領域Ｌへ投光された光をＺ軸方向に集光することで液晶パネル本体２１を鉛直方向（Ｚ軸方向）から見た時の輝度を高めるものである。リムシート３５は、面上発光装置３と液晶パネル本体２１を固定するものである。

線状発光装置４は、液晶表示部２の液晶パネル本体２１を照明するバックライト用の面状発光装置３の要部を構成するものであり、導光板３１の発光装置５と対面する一端面３１Ａ（以下、「入射端面」とよぶ）に対向配置されている。また、この線状発光装置４は、図３（Ｂ）及び図４に示すように、導光板３１の入射端面３１Ａに平行なＹ軸方向に沿ってライン状に複数個設けた発光装置５で構成されている。

本実施形態の発光装置５は、第１発光装置５Ａ〜第４発光装置５Ｄから構成されており、各発光装置５Ａ〜５Ｄには、基板５１と、この基板５１上に実装された光源であるＬＥＤチップ（以下、「ＬＥＤ」と略す）５２と、このＬＥＤ５２を挟んで両側に設けた反射部材５３と、この反射部材５３の反射面Ｒに臨む凹状の窪み状空間を埋めるようにして設けた蛍光体５４とを、それぞれ備えている。

基板５１は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）２２を介して図示外の電源回路からの電力をＬＥＤ５２へ供給させるためにＦＰＣ２２と電気的に接続されている。図示外の電源回路は、バッテリパックから供給される電力をＬＥＤ５２の駆動に適した電圧に変換する機能を有する。

ＬＥＤ５２は、基板５１の表面に対して垂直な方向（Ｘ軸方向）を基準にして左右対称の配光パターンで固有波長の可視光を出射するものであり、基板５１上に実装されている。本実施形態では、波長がおよそ４２０ｎｍ乃至４７０ｎｍの青色光を出射する青色ＬＥＤを用いている。

反射部材５３は、線状発光装置４において、両端側の発光装置（第１発光装置５Ａ及び第４発光装置５Ｄ）の反射部材と、それ以外の内側の発光装置（第２発光装置５Ｂ及び第３発光装置５Ｃ）の反射部材とで異なる構成となっている。

即ち、線状発光装置４の両端側にある第１発光装置５Ａ及び第４発光装置５Ｄの反射部材５３の方は、図４及び図５（Ａ）に示すように、反射面Ｒが左右非対称に形成されている。即ち、この第１発光装置５Ａ及び第４発光装置５Ｄの反射部材５３は、それぞれ、内側寄り（線状発光装置４の中心に近い方）に配置した、光を拡散させる凸型の反射部材（以下、「第１反射部材」とよぶ）５３１と、外側寄り（線状発光装置４において発光装置５を配列するライン方向の最外部に相当する）に配置した、光が特定方向に進行しないようにした凹型の反射部材（以下、「第２反射部材」とよぶ）５３２とで構成されている。

第１反射部材５３１は、入射端面３１Ａ方向に向けて傾斜した平面状または少なくとも一部が凸状を呈する反射面（以下、「第１反射面」とよぶ）Ｒ１を形成している。第１反射面Ｒ１の凸形状は、個々の第１反射面Ｒ１の曲率を最適な状態に設定しており、反射光の方向を制御して全体の光の出射分布の均一性を向上させている。一方、第２反射部材５３２は、入射端面３１Ａ方向に向けて凹状を呈する反射面（以下、「第２反射面」とよぶ）Ｒ２を形成している。第２反射面Ｒ２は、導光板３１の入射端面３１Ａの両端部近傍付近での入射方向がほぼ垂直となるような固有の曲率を有している。

ここで、第１反射面Ｒ１を平面状または少なくとも一部を凸状としたのは、ここで反射した光が、導光板３１の入射端面３１Ａに入射する際に一部方向に集中して入射するのを避け、できるだけ拡散させて入射光分布の均一化を図るようにするためである。一方、第２反射面Ｒ２を凹状としたのは、ここで反射した光が、導光板３１の入射端面３１Ａに入射する際に、この入射端面３１Ａからそれてしまい入射できずに導光板３１よりも外部に逃げていくのを防止することで、漏れなく入射端面３１Ａに入射させるようにするのと同時に、入射端面３１Ａの両端部側に集中して入射するのを阻止して、入射光分布の均一化も図るようにするためである。これにより、導光板３１の入射端面３１Ａから内部に入射直後の光が、この入射端面３１Ａと直交する端面（以下、「側端面」とよぶ）３１Ｂ，３１Ｃに集中するのを阻止することで、側端面３１Ｂ，３１Ｃにおいて、手前側（線状発光装置４寄り）の部位から集中して出光するのも防止できる。

次に、線状発光装置４の中央側にある第２発光装置５Ｂ及び第３発光装置５Ｃの反射部材５３の方は、図４及び図５（Ｂ）に示すように、反射面Ｒが左右対称のもので構成されている。即ち、この第２発光装置５Ｂ及び第３発光装置５Ｃの反射部材５３は、いずれも、左右が第１反射部材５３１で構成されている。従って、この第１反射部材５３１は、上述したように、反射面が第１反射面Ｒ１を形成している。

このように、第２発光装置５Ｂ及び第３発光装置５Ｃでの反射面を第１反射面Ｒ１としたのは、ＬＥＤ５２から出射して蛍光体５４を透過後、導光板３１の入射端面３１Ａへ向かうときの光をそれぞれ外方側へ拡散させることで、光をできるだけ均一に広がらせるようにして、各ＬＥＤ５２から出射する光の光軸付近に反射光が集中することで導光板３１での入射分布にむらが発生するのを、回避するためである。

蛍光体５４は、ＬＥＤ５２からの青色（Ｂ）光が入射すると、その一部が蛍光物質内の電子と衝突することによって励起され、黄色（Ｙ）の波長の蛍光を放射するようになっている。その結果、このような蛍光現象によって発生する黄色成分と、蛍光物質に吸収されないで残った青色光とが合成されて白色の光が生成される。換言すれば、青色（Ｂ）とその補色である黄色（Ｙ）の波長の合成により、白色の光を発生させるものである。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図１において、携帯電話機１の図示外の電源を入れる。すると、図２に示す液晶表示装置である液晶表示部２内部の面状発光装置３の要部を構成する線状発光装置４において、図４に示す発光装置５の第１発光装置５Ａ〜第４発光装置５Ｄに設けてあるＬＥＤ５２に、図示外のバッテリパック及び電源回路からＦＰＣ２２を介して電力が供給される。このため、それぞれ、ＬＥＤ５２から青色（Ｂ）光が出射される。すると、これらの青色光は、一部が蛍光体５４に含まれる蛍光物質内の電子と衝突することで励起されて蛍光現象を起こし、黄色（Ｙ）成分の光を発生する。

（Ｉ）反射しない光について：
そして、これらの光、つまり青色（Ｂ）成分の光と黄色（Ｙ）成分の光は、合成されて白色光となって蛍光体５４内部を進行する。そして、図５に示すように、その進行路がＸ軸方向に平行かこれにほぼ近い光軸方向に進行するものや、光軸方向に対して一定角度範囲内の方向に進行する光は、図６において、反射部材５３で反射されることなくそのまま導光板３１に入射して屈折するとともに、この内部を進行する。

その後、導光板３１を透過して液晶パネル本体２１に直接入射するか、直接反射シート３２（図２参照）で反射された後、再度、導光板３１を透過して液晶パネル本体２１に入射する。また、反射部材５３で反射しない青色（Ｂ）成分の光と黄色（Ｙ）成分の光のうちの一部は、合成される前にそれぞれ単独で蛍光体５４内部を進行し、そのまま導光板３１に入射してから合成されることにより、白色光となって、導光板３１を透過して液晶パネル本体２１に直接入射する。このようにして、導光板３１からの白色光は、液晶表示部２の照明光となり、液晶パネル本体２１内の液晶部分に入射し、表示内容に応じて液晶パネル本体２１から出射して使用者の目に入ることとなる。

（ＩＩ）反射部材５３で反射する光について：
一方、合成されて白色光となって蛍光体５４内部を進行し、その進行路が光軸方向に対して一定角度を越える方向に進行する光は、反射部材５３の反射面Ｒで反射後、蛍光体５４内部での光路の方向が変化して進行する。そして、この光は、蛍光体５４を透過後に導光板３１に入射して屈折するとともに、そのままこの内部を進行する。

その後、反射部材５３の反射面Ｒで反射せずに導光板３１に入射した光の場合と同様に、導光板３１を透過して液晶パネル本体２１に直接入射するか、直接反射シート３２で反射された後、再度、導光板３１を透過して液晶パネル本体２１に入射することとなる。また、反射部材５３で反射した青色（Ｂ）成分の光または黄色（Ｙ）成分の光のうちの一部は、反射部材５３の反射面Ｒで反射後、合成される前にそれぞれ単独で蛍光体５４内部を進行し、そのまま導光板３１に入射してから合成される。これにより、白色光となって、導光板３１を透過して液晶パネル本体２１に直接入射する。このようにして、導光板３１からの白色光は、液晶表示部２の照明光として液晶パネル本体２１内の液晶部分に入射し、表示内容に応じて液晶パネル本体２１から出射して使用者の目に入ることとなる。

ところで、本実施形態の線状発光装置４において、第１発光装置５Ａ〜第４発光装置５Ｄのうち、図４に示すように、第１発光装置５Ａ及び第４発光装置５Ｄの反射部材５３の方は、前述したように、それぞれ、両端部寄りに配置した第２反射部材５３２の第２反射面Ｒ２が所定の曲率を有する凹状を呈する。従って、蛍光体５４を透過後に導光板３１の入射端面３１Ａから入射しようとする光は、導光板３１の入射端面３１Ａの両端部近傍付近での入射方向がほぼ垂直となる。

このため、蛍光体５４を透過後に導光板３１の入射端面３１Ａから入射できずに導光板３１から漏れる光は、従来に比べると大幅に減少する。従って、導光板３１内部において側端面３１Ｂ，３１Ｃ寄りでの光量増大を図ることもできる。これにより、導光板３１での入射分布の均一化を図ることができるようになる。

なお、線状発光装置４の中央側にある第２発光装置５Ｂ及び第３発光装置５Ｃの反射部材５３は、いずれも、左右両側のものが第１反射部材５３１で構成されており、反射面は第１反射面Ｒ１で構成されているので、ＬＥＤ５２から出射して導光板３１の入射端面３１Ａへ向かうときの光をそれぞれ外方側へ偏りのない状態で広がらせることができる。これにより、導光板３１での入射分布にむらが発生するのを回避でき、導光板３１での入射分布の均一化を図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

本発明の発光装置は、反射部材が、発光素子を挟んだ両側に発光素子を臨む状態で、第１反射面を１対対向配置し、または、第１反射面と第２反射面を対向配置した構成であるとともに、第１反射面は、投光方向に向けて傾斜した平面または少なくとも一部に凸状の面を有し、第２反射面は、少なくとも一部に凹状の面を有するので、輝度の均一性を向上させることができるといった効果を有し、この発光装置を備えた線状発光装置、面状発光装置、液晶表示装置、及び電子機器等に有用である。

本発明の実施形態に係る発光装置を備えた液晶表示部を有する携帯電話機を示す斜視図 上記携帯電話機の液晶表示部を示す概略断面図 （Ａ）は図２おける液晶表示部のIII-III線断面図、（Ｂ）はその一部を破断したときの平面図 本発明の実施形態に係る線状発光装置及びこれを構成する発光装置を示す説明図 （Ａ）は本発明の実施形態に係る第１反射面を有する反射部材及び第２反射面を有する反射部材を示す断面図、（Ｂ）は同じく第１反射面を有する反射部材のみを示す断面図 本発明の実施形態に係る線状発光装置及びこれを構成する発光装置の作用を示す説明図 従来のバックライト装置を示す断面図

符号の説明

１ 携帯電話機
２ 液晶表示部
２１ 液晶パネル本体
２２ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
３ 面状発光装置
３１ 導光板（被照明物）
３１Ａ 入射端面
３２ 反射シート
３３ 拡散シート
３４ 集光シート
３５ リムシート
４ 線状発光装置
５ 発光装置
５Ａ〜５Ｄ 第１発光装置〜第４発光装置
５１ 基板
５２ ＬＥＤチップ（発光素子）
５３ 反射部材
５３１ 凸型の反射部材（第１反射部材）
５３２ 凹型の反射部材（第２反射部材）
５４ 蛍光体
Ｒ 反射面
Ｒ１ 凸状を呈する反射面（第１反射面）
Ｒ２ 凹状を呈する反射面（第２反射面）

Claims (5)

1. 基材と、
   前記基材に搭載され、光を発する発光素子と、
   凸状の面を有し、前記光を反射する第１反射面を持ち、前記基材に搭載された第１反射部材と、
   凹状の面を有し、前記光を反射する第２反射面を持ち、前記発光素子を基準に前記第１反射部材と反対側の位置で、前記基材に搭載された第２反射部材と、
   を備え、
   前記光を直接的に被照明物に投光し、前記第１反射面で反射した光を光照明物に投光し、前記第２反射面で反射した光を被照明物に投光する発光装置。
2. 直線の上に配置された、請求項１に記載の第１の発光装置と、
   前記直線の上に配置された、請求項１に記載の第２の発光装置と、
   を備え、
   前記第１の発光装置の第２反射面が前記直線の方向の外側に配置され、
   前記第２の発光装置の第２反射面が前記直線の方向の外側に配置される線状発光装置。
3. 請求項２に記載の線状発光装置と、当該線状発光装置からの光を端面から入射するように前記線状発光装置と対向配置する導光板とを備えた面状発光装置。
4. 請求項３に記載の面状発光装置と、当該面状発光装置に積層配置する液晶パネルとを備えた液晶表示装置。
5. 請求項４に記載の液晶表示装置を含む電子機器。

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