JPWO2015141304A1 - 発光装置および表示装置 - Google Patents

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Abstract

本開示の発光装置は、第1の光入射面と、第1のパターンが設けられた第1の光出射促進面とを有する第1の導光板と、第2の光入射面と、第2のパターンが設けられた第2の光出射促進面とを有する第2の導光板とを備える。第1のパターンは、第1の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチが変化する複数の第1の点状部からなるパターンであり、第2のパターンは、第2の光入射面から離れるにしたがって配置ピッチが変化して密度が大きくなる複数の第2の点状部からなるパターンであり、光出射方向から見て、第1のパターンと第2のパターンとが設けられた領域が部分的に重複し、かつ、第1のパターンと第2のパターンとで密度が大きくなる方向が互いに逆向きとなっている。

Description

本開示は、発光装置、およびこれを備えた表示装置に関する。
液晶表示装置などのバックライトとして、光源から出射した光を、導光板を用いて面発光させる発光装置が知られている。このような発光装置として、例えば特許文献1および2に記載されているように、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)やレーザダイオード(laser diode)等の点光源を導光板の側面に複数配置する構造が知られている。
特表2003−532273号公報(図1A、図1B) 特開2011−238484号公報(図1、図2)
上記のような発光装置において、発光面内における輝度むらあるいは色むらを低減することが望まれている。特に、光源としてレーザダイオードを用いる場合、指向性が強くなるので、輝度むらあるいは色むらが発生しやすい。
特許文献1および2に記載の発光装置では、互いに異なる側面方向に複数の点光源を配置した2枚の導光板を対向配置し、それら2枚の導光板からの出射光を合成する構造が提案されている。これらに記載の発光装置では、各導光板には、側面方向から入射された点光源からの光を導光板表面から出射させるための出射促進部、例えば半球状の凸形状部が設けられている。しかしながら、各導光板に設けられた出射促進部は、各導光板において約半分の領域に設けられ、各導光板表面から見て互いに実質的に重ならないようなパターンで設けられている。このため、輝度むらあるいは色むらの低減が不十分である。
従って、輝度むらあるいは色むらを低減することができる発光装置、およびこれを備えた表示装置を提供することが望ましい。
本開示の一実施の形態に係る発光装置は、第1の光入射面と、所定の光出射方向に向けて光を出射する第1の光出射面と、第1のパターンが設けられた第1の光出射促進面とを有する第1の導光板と、第2の光入射面と、光出射方向に向けて光を出射する第2の光出射面と、第2のパターンが設けられた第2の光出射促進面とを有し、第1の導光板に対向配置された第2の導光板とを備えたものである。
第1のパターンは、第1の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチが変化する複数の第1の点状部からなるパターンであり、第2のパターンは、第2の光入射面から離れるにしたがって配置ピッチが変化して密度が大きくなる複数の第2の点状部からなるパターンである。光出射方向から見て、第1のパターンと第2のパターンとが設けられた領域が部分的に重複し、かつ、第1のパターンと第2のパターンとで密度が大きくなる方向が互いに逆向きとなっている。
本開示の一実施の形態に係る表示装置は、表示パネルと、表示パネルを照明する発光装置とを含み、発光装置として、上記本開示の一実施の形態に係る発光装置を備えたものである。
本開示の一実施の形態に係る発光装置、または表示装置では、対向配置された2つの導光板のそれぞれに、輝度むらあるいは色むらを低減するように最適化されたパターンが設けられる。
本開示の一実施の形態に係る発光装置、または表示装置によれば、対向配置された2つの導光板のそれぞれに、輝度むらあるいは色むらを低減するように最適化されたパターンを設けるようにしたので、輝度むらあるいは色むらを低減することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本開示の第1の実施の形態に係る発光装置の一構成例を示す斜視図である。 第1の実施の形態に係る発光装置の一構成例を示す断面図である。 第1の実施の形態に係る発光装置における導光板および光源の一構成例を示す平面図である。 ドットパターンの一例を示す平面図である。 光源の配置の第1の例を示す平面図である。 光源の配置の第2の例を示す平面図である。 比較例1と実施例1とのドットパターンの被覆率を比較した特性図である。 比較例1,2と実施例1とにおける上段導光板の寸法を示す平面図である。 比較例1,2と実施例1とにおける下段導光板の寸法を示す平面図である。 比較例1と実施例1とのY方向の輝度分布を比較した特性図である。 比較例1の面内輝度分布を示す平面図である。 実施例1の面内輝度分布を示す平面図である。 比較例2と実施例1とのドットパターンの被覆率を比較した特性図である。 比較例2の上段導光板のドットパターンを示す平面図である。 実施例1の上段導光板のドットパターンを示す平面図である。 比較例2と実施例1とのY方向の輝度分布を比較した特性図である。 比較例2の面内輝度分布を示す平面図である。 実施例2のX方向の輝度分布を示す特性図である。 実施例2の面内輝度分布を示す平面図である。 実施例2の上段導光板における光源配置を示す平面図である。 実施例2の下段導光板における光源配置を示す平面図である。 実施例3のX方向の輝度分布を示す特性図である。 実施例3の面内輝度分布を示す平面図である。 実施例3,4,5の上段導光板における光源配置を示す平面図である。 実施例3,4,5の下段導光板における光源配置を示す平面図である。 実施例3,4,5のドットパターンの被覆率を比較した特性図である。 実施例3,4,5のY方向の輝度分布を比較した特性図である。 実施例3,4,5の正規化されたY方向の輝度分布を比較した特性図である。 実施例3,4,5の正規化されたY方向の輝度分布を比較した特性図である。 実施例4の面内輝度分布を示す平面図である。 実施例4のX方向の輝度分布を示す特性図である。 実施例5の面内輝度分布を示す平面図である。 実施例5のX方向の輝度分布を示す特性図である。 実施例3の上段導光板の面内輝度分布を示す平面図である。 実施例3の上段導光板のX方向の輝度分布を示す特性図である。 実施例3の輝度分布を模式的に示す平面図である。 実施例4の上段導光板の面内輝度分布を示す平面図である。 実施例4の上段導光板のX方向の輝度分布を示す特性図である。 実施例4の輝度分布を模式的に示す平面図である。 実施例5の上段導光板の面内輝度分布を示す平面図である。 実施例5の上段導光板のX方向の輝度分布を示す特性図である。 実施例5の輝度分布を模式的に示す平面図である。 第2の実施の形態に係る発光装置の一構成例を示す断面図である。 第2の実施の形態に係る発光装置における導光板および光源の一構成例を示す平面図である。 第2の実施の形態に係る発光装置における上段導光板に対する光源の配置の一具体例を示す平面図である。 第2の実施の形態に係る発光装置における下段導光板に対する光源の配置の一具体例を示す平面図である。 第3の実施の形態に係る発光装置における導光板および光源の一構成例を示す平面図である。 適用例に係る表示装置の概略構成を表す模式図である。 テレビジョン装置の外観を表す斜視図である。 電子ブックの外観を表す斜視図である。 他の電子ブックの外観を表す斜視図である。 スマートフォンの外観を表す斜視図である。 デジタルカメラの前方からの外観を表す斜視図である。 デジタルカメラの後方からの外観を表す斜視図である。 ノート型パーソナルコンピュータの外観を表す斜視図である。 ビデオカメラの外観を表す斜視図である。 携帯電話機の閉じた状態の外観を表す正面図、左側面図、右側面図、上面図および下面図である。 携帯電話機の開いた状態の外観を表す正面図および側面図である。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
<1.第1の実施の形態>(図1〜図42)
[1.1 発光装置の基本構成例]
[1.2 ドットパターンおよび光源の構成例]
[1.3 作用および効果(実施例)]
<2.第2の実施の形態>(青色光源のみを用いた発光装置)(図43〜図46)
<3.第3の実施の形態>(X方向の側面に光源を配置した例)(図47)
<4.第4の実施の形態>(表示装置への適用例)(図48〜図58)
<5.その他の実施の形態>
<1.第1の実施の形態>
[1.1 発光装置の基本構成例]
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る発光装置(バックライトユニット1)の全体構成を表したものである。図2は、バックライトユニット1の断面構成を表すものである。バックライトユニット1は、例えば、透過型の液晶パネルを背後から照明するものであり、第1の光源10−1、第2の光源10−2、下段導光板11A、上段導光板11B、反射シート12および光学シート13を有している。
なお、本実施の形態において、「下段導光板11A」が本開示における「第1の導光板」の一具体例に相当する。また、「上段導光板11B」が本開示における「第2の導光板」の一具体例に相当する。
第1の光源10−1、および第2の光源10−2はそれぞれ、点状光源であり、具体的にはレーザダイオード(半導体レーザ)を含んで構成されている。レーザダイオードとしては、例えば赤色、緑色あるいは青色の色光を出射するものが用いられる。第1の光源10−1は、下段導光板11Aの光入射面(第1の光入射面)に対向して、複数、並列して設けられている。第2の光源10−2は、上段導光板11Bの光入射面(第2の光入射面)に対向して、複数、並列して設けられている。第1の光源10−1、および第2の光源10−2は、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)であってもよく、複数の第1の光源10−1、および第2の光源10−2の中には、レーザダイオードと発光ダイオードとが混在していてもよい。
下段導光板11Aおよび上段導光板11Bはいずれも、例えば板状(扁平な直方体形状)の光学部材である。下段導光板11Aは、第1の光入射面と第1の光出射面とを有しており、第1の光入射面から入射した光を第1の光出射面へ導くものである。上段導光板11Bは、第2の光入射面と第2の光出射面とを有しており、第2の光入射面から入射した光を第2の光出射面へ導くものである。下段導光板11Aはさらに、後述する第1のドットパターン30−1が設けられた第1の光出射促進面を有している。上段導光板11Bはさらに、後述する第2のドットパターン30−2が設けられた第2の光出射促進面を有している。
下段導光板11Aおよび上段導光板11Bはそれぞれ、例えば、ポリカーボネート樹脂(PC)またはアクリル樹脂(例えば、PMMA(ポリメチルメタクリレート))などの透明熱可塑性樹脂を主に含んで構成されている。これらの下段導光板11Aおよび上段導光板11Bは、例えばZ方向に沿って対向配置され、これにより下段導光板11Aおよび上段導光板11Bごとの出射光を重畳したものが、バックライトユニット1における発光輝度分布を形成する。第1の光出射面および第2の光出射面からは、所定の光出射方向としてZ方向に向けて光が出射される。
反射シート12は、下段導光板11Aの裏面(第2の光出射面と対向する第2の主面S13)と対向して設けられた板状またはシート状部材であり、下段導光板11A(あるいは上段導光板11B)から漏れ出てきた光を、下段導光板11Aへ向けて戻すものである。反射シート12は、例えば、反射、拡散、散乱などの機能を有しており、これにより第1の光源10−1、および第2の光源10−2からの光を効率的に利用し、正面輝度を高めることが可能となっている。
この反射シート12は、例えば、発泡PET(ポリエチレンテレフタレート),銀蒸着フィルム,多層膜反射フィルム,または白色PETにより構成されている。反射シート12に正反射(鏡面反射)の機能を持たせる場合には、反射シート12の表面は、銀蒸着,アルミニウム蒸着,または多層膜反射などの処理がなされたものであることが好ましい。反射シート12に微細形状を付与する場合は、反射シート12は、熱可塑性樹脂を用いた熱プレス成型,または溶融押し出し成型などの手法で一体的に形成されていてもよいし、また、例えばPETなどからなる基材上にエネルギー線(例えば紫外線)硬化樹脂を塗布したのち、そのエネルギー線硬化樹脂に形状を転写して形成されていてもよい。ここで、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、PMMA(ポリメチルメタクリレート樹脂)などのアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、MS(メチルメタクリレートとスチレンの共重合体)などの非晶性共重合ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂およびポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられる。また、エネルギー線(例えば紫外線)硬化樹脂に形状を転写する場合は、基材はガラスであってもよい。
光学シート13は、上段導光板11Bの第1の光出射面と対向して設けられ、例えば、拡散板,拡散シート,レンズフィルム,偏光分離シートなどを含んでいる。このような光学シート13を設けることにより、上段導光板11Bから斜め方向に出射した光を正面方向に立ち上げることが可能となり、正面輝度をさらに高めることが可能となる。
[1.2 ドットパターンおよび光源の構成例]
さらに、図3〜図6を参照してドットパターンおよび光源の構成例をより具体的に説明する。
図3は、下段導光板11Aおよび上段導光板11Bと、第1の光源10−1および第2の光源10−2とのXY平面における配置構成を表している。下段導光板11Aは、図2に示したように、第1の主面S12および第2の主面S13を有している。上段導光板11Bは、図2に示したように、第1の主面S22および第2の主面S23を有している。
下段導光板11Aでは、1つの側面(第1の側面S1)が第1の光入射面であると共に、1つの主面S12(上段導光板11Bに対向する面)が第1の光出射面となっている。また、もう1つの主面S13が第1のドットパターン30−1が設けられた第1の光出射促進面となっている。
上段導光板11Bでは、1つの側面(第2の側面S2)が第2の光入射面であると共に、1つの主面S22(光学シート13に対向するの面)が第2の光出射面となっている。この例では、上段導光板11Bの光出射面が導光部全体の発光面を構成する。また、もう1つの主面S23が第2のドットパターン30−2が設けられた第2の光出射促進面となっている。
これらの下段導光板11Aおよび上段導光板11Bは、第1の光入射面と第2の光入射面とがZ方向において重畳しないように、積層されている。具体的には、下段導光板11Aの第1の光入射面は、XY平面形状(例えば矩形状)の長辺に対応する2つの側面のうちの一方(例えば第1の側面S1)に設けられ、上段導光板11Bの第2の光入射面は、矩形状の長辺に対応する2つの側面のうちのもう一方(例えば第2の側面S2)に設けられる。下段導光板11Aの第1の光入射面に対向して、かつ一の方向に沿って、複数の第1の光源10−1が配列されている。また、上段導光板11Bの第2の光入射面に対向して、かつ一の方向に沿って、複数の第2の光源10−2が配列されている。このような構成により、光出射方向(Z方向)から見て、第1の光源10−1と第2の光源10−2とから、互いに逆方向に向けて光が出射され、下段導光板11Aおよび上段導光板11Bには、互いに逆向きの光が入射される。
第1のドットパターン30−1は、下段導光板11Aの第1の光出射促進面の半分を越える領域を覆うように設けられている。第2のドットパターン30−2は、上段導光板11Bの第2の光出射促進面の半分を越える領域を覆うように設けられている。これにより、図3に示したように、光出射方向から見て、第1のドットパターン30−1と第2のドットパターン30−2とが設けられた領域が部分的に重複する重複領域を有している。
図4は、上段導光板11Bの第2のドットパターン30−2を模式的に表しているが、下段導光板11Aの第1のドットパターン30−1についても、パターン密度が大きくなる方向が逆であること以外は実質的に同様の構成となっている。下段導光板11Aでは、第1の光出射促進面に、第1の点状部としての微細なドット31が設けられてなる第1のドットパターン30−1を有している。上段導光板11Bについても実質的に同様で、第2の光出射促進面に、第2の点状部としてのドット31が設けられてなる第2のドットパターン30−2を有している。第1のドットパターン30−1および第2のドットパターン30−2は、例えば白色インクを用いてシルクスクリーン印刷された白色のドットパターンで形成されている。第1のドットパターン30−1および第2のドットパターン30−2としてはまた、例えばレーザ加工によってドット31に相当する凸部または凹部のパターンを形成してもよい。
下段導光板11Aでは、上記第1のドットパターン30−1におけるドット31の密度が、光入射面からの距離に応じて変化するように構成されている。上段導光板11Bも同様に、上記第2のドットパターン30−2におけるドット31の密度が、光入射面からの距離に応じて変化するように構成されている。具体的には、下段導光板11Aでは、ドット31の密度が、光入射面から遠くなるに従って大きく(光入射面に近くなるに従って小さく)なっている。上段導光板11Bも同様に、ドット31の密度が、光入射面から遠くなるに従って大きく(光入射面に近くなるに従って小さく)なっている。これにより、図3に示したように、光出射方向から見て、第1のドットパターン30−1と第2のドットパターン30−2とで密度が大きくなる方向が互いに逆向きとなっている。なお、ドット密度は、例えばドット31の個数、ピッチおよび大きさなどを領域ごとに変化させることにより、段階的に変化させることができる。
第1のドットパターン30−1および第2のドットパターン30−2はそれぞれ、ドット31の配置ピッチ(ドットピッチ)と大きさ(ドットサイズ)との両方を変えることで密度を変化させることが好ましい。例えば、図4に示したように、密度が相対的に小さい部分におけるドットサイズDs1を、密度が相対的に大きい部分におけるドットサイズDs2に比べて小さくすることが好ましい。また、密度が相対的に小さい部分におけるX方向のドットピッチXp1、およびY方向のドットピッチYp1に対して、密度が相対的に大きい部分におけるX方向のドットピッチXp2、およびY方向のドットピッチYp2を小さくすることがましい。
図5は、光源10の配置の第1の例を示している。第1の光源10−1、および第2の光源10−2はそれぞれ、赤色光を出射する赤色光源10Rと、青色光を出射する緑色光源10Gと、緑色光を出射する青色光源10Bとを含んでいてもよい。これらの色光の混色により白色光を生成してもよい。また、第1の光源10−1、および第2の光源10−2はそれぞれ、所定数ごとに1つの光源ユニット10Uを構成してもよい。図5の例では、3つの赤色光源10Rと、1つの緑色光源10Gと、1つの青色光源10Bとで1つの光源ユニット10Uを構成している。また、図5の例では、光出射方向から見て、第1の光源10−1の光軸位置と第2の光源10−2の光軸位置とが互いに同じとなっている。すなわち、下段導光板11Aと上段導光板11Bとで、各光源のX方向の光軸位置が同じとなっている。
図6は、光源10の配置の第2の例を示している。下段導光板11Aと上段導光板11Bとで、第1の光源10−1と第2の光源10−2とのX方向の光軸位置が異なるように第1の光源10−1と第2の光源10−2との相対的な位置をオフセットさせてもよい。図6の例では、光出射方向から見て、光源ユニット10Uごとに、第1の光源10−1と第2の光源10−2との互いの光軸位置が異なっている。
[1.2 作用および効果(実施例)]
このバックライトユニット1では、第1の光源10−1から出射され、下段導光板11Aの光入射面に入射した光は、下段導光板11Aの内部を進行して、第1の光出射面から出射する。一方、第2の光源10−2から出射され、上段導光板11Bの第2の光入射面に入射した光は、上段導光板11Bの内部を進行して、第2の光出射面から出射する。これらの下段導光板11Aと上段導光板11Bとのそれぞれから出射された光が合成され、光学シート13を通過して発光として観測される。
ここで、本実施の形態によれば、対向配置された2つの導光板のそれぞれに、輝度むらあるいは色むらを低減するように最適化されたドットパターンを設けるようにしたので、輝度むらあるいは色むらを低減することができる。また、各導光板の光入射面に対向配置された各光源の配置を最適化することによって、輝度むらあるいは色むらをさらに低減することができる。
以下、具体的な比較例および実施例を挙げて、本実施の形態に係る発光装置の作用および効果を説明する。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態についても同様である。
以下で説明する比較例および実施例では、図5および図6の構成例と同様、第1の光源10−1および第2の光源10−2がそれぞれ、3つの赤色光源10Rと、1つの緑色光源10Gと、1つの青色光源10Bとで1つの光源ユニット10Uを構成している場合を例に説明する。
(1)上下段の導光板11A,11Bでドットパターン30−1,30−2の重複領域を設けたことの効果
図7は、比較例1と実施例1とのドットパターンの被覆率を比較したものである。図7では、上段導光板11Bにおける第2のドットパターン30−2の被覆率を示しているが、下段導光板11Aにおける第1のドットパターン30−1の被覆率についても実質的に同様であってもよい。図7において、縦軸は第2のドットパターン30−2の被覆率、横軸はY方向の距離を示している。Y方向の距離は、Y方向の中央を0、光入射面側(光源が配置された側)をマイナス方向としている。以降の他の特性図についても同様である。例えば、上段導光板11Bの場合、第2の光入射面側(第2の光源10−2が配置された側)をマイナス方向とする。下段導光板11Aの場合、第1の光入射面側(第1の光源10−1)が配置された側をマイナス方向とする。
図7からも分かるように、比較例1ではY方向の中央からプラス方向にのみドットパターン30−1,30−2が設けられている。比較例1では、第1のドットパターン30−1が下段導光板11Aの第1の光出射促進面の半分の領域を覆うように設けられ、第2のドットパターン30−2が上段導光板11Bの第2の光出射促進面の半分の領域を覆うように設けられている。すなわち、比較例1としては、ドットパターン30−1,30−2の重複領域(図3参照)を設けなかった場合の構成を示している。一方、実施例1では、図7からも分かるように、Y方向のマイナス側にもドットパターン30−1,30−2が設けられ、ドットパターン30−1,30−2の重複領域(図3参照)が設けられている。
図8は、比較例1と実施例1とにおける上段導光板11Bの各部の寸法を示している。図9は、比較例1と実施例1とにおける下段導光板11Aの各部の寸法を示している。図9にはまた、第1の光源10−1の配置の寸法を示すが、第2の光源10−2の配置の寸法も基本的に同様である。比較例1と実施例1では、第1の光源10−1と第2の光源10−2とのX方向の光軸位置とが互いに同じとなっている。なお、後述する比較例2も図8および図9と同様の寸法となっている。
図10は、比較例1と実施例1とのY方向の輝度分布を比較したものである。図11は、比較例1の面内輝度分布を示したものである。図12は、実施例1の面内輝度分布を示したものである。図10において、縦軸は輝度、横軸はY方向の距離を示している。図10には、下段導光板11Aおよび上段導光板11Bの双方を点灯させた場合の特性と、上段導光板11Bのみを点灯させた場合の特性とを示す。これらの輝度分布から分かるように、比較例1では、ドットパターン30−1,30−2の重複領域を設けていないことにより、Y中央(Y=0)付近で輝度が低く、暗くなってしまっている。これに対して、実施例1では、ドットパターン30−1,30−2の重複領域を設けていることにより、輝度の低下が低減されている。
(2)ドットパターン30−1,30−2をドットピッチが変化するパターンとすることの効果
図13は、比較例2と実施例1とのドットパターンの被覆率を比較したものである。図13では、上段導光板11Bにおける第2のドットパターン30−2の被覆率を示しているが、下段導光板11Aにおける第1のドットパターン30−1の被覆率についても実質的に同様であってもよい。図13において、縦軸は第2のドットパターン30−2の被覆率、横軸はY方向の距離を示している。
図14は、比較例2の上段導光板11Bの第2のドットパターン30−2の構成を示しているが、下段導光板11Aにおける第1のドットパターン30−1の構成についても実質的に同様であってもよい。図15は、実施例1の上段導光板11Bの第2のドットパターン30−2の構成を示しているが、下段導光板11Aにおける第1のドットパターン30−1の構成についても実質的に同様であってもよい。なお、図15には照明光として利用可能な有効領域の境界40を参考として図示している。
図15に示したように、実施例1では上段導光板11Bの第2のドットパターン30−2(および下段導光板11Aにおける第1のドットパターン30−1)はY方向の位置に応じてドット31のドットピッチ(およびドットサイズ)を変化させることで、パターン密度を変化させている。これに対して、比較例1では。図14に示したように、ドットピッチは変えずにドットサイズのみを変化させることでパターン密度を変化させている。
図16は、比較例2と実施例1とのY方向の輝度分布を比較したものである。図17は、比較例2の面内輝度分布を示したものである。図16において、縦軸は輝度、横軸はY方向の距離を示している。図16には、下段導光板11Aおよび上段導光板11Bの双方を点灯させた場合の特性と、上段導光板11Bのみを点灯させた場合の特性とを示す。
製造上、ドットサイズの最小化には限界があり、比較例2のように等ドットピッチでドットパターンを形成しようとすると、図13に示したように、最小被覆率を徐々にゼロにすることが困難となる。このため、比較例2では、ドットパターンの開始点において被覆率変化の特異点が生じ、図16および図17の位置Ya,Yb,Ycに示したように、輝度むらとして認識されてしまう。これに対して、実施例1では、ドットピッチを可変にすることにより特異点のむらが発生しない面光源とすることができる。
(3)第1の光源10−1と第2の光源10−2とのX方向の光軸位置を互いに異ならせる(オフセットさせる)ことの効果
図18は、実施例2のX方向の輝度分布を示している。図18において、縦軸は輝度、横軸はX方向の距離を示している。X方向の距離は、X方向の中央を0、光出射側から見て左側をマイナス方向としている。以降の他の特性図についても同様である。図19は、実施例2の面内輝度分布を示している。図20は、実施例2の上段導光板11Bにおける第2の光源10−2の配置の寸法を示している。図21は、実施例2の下段導光板11Aにおける第1の光源10−1の配置の寸法を示している。
図22は、実施例3のX方向の輝度分布を示している。図22において、縦軸は輝度、横軸はX方向の距離を示している。図23は、実施例3の面内輝度分布を示している。図24は、実施例3の上段導光板11Bにおける第2の光源10−2の配置の寸法を示している。図25は、実施例3の下段導光板11Aにおける第1の光源10−1の配置の寸法を示している。なお、後述する実施例4,5も図24および図25と同様の寸法となっている。
実施例2では、図20および図21に示したように、図5の構成例と同様、第1の光源10−1と第2の光源10−2とのX方向の光軸位置は同じ(オフセットなし)となっている。実施例3では、図24および図25に示したように、図6の構成例と同様、第1の光源10−1と第2の光源10−2とのX方向の光軸位置を互いに異ならせて(オフセットさせて)いる。第1の光源10−1と第2の光源10−2との配置ピッチを大きくとる場合、第1の光源10−1と第2の光源10−2とを同軸上に配置すると、その軸線上の領域の輝度が高くなり、図18および図19に示したように、X方向に輝度むらが発生する。第1の光源10−1と第2の光源10−2とを、図24および図25に示したように1/2ピッチオフセットさせることにより、図22および図23に示したようにX方向の輝度むらが大幅に緩和する。
(4)下段導光板11Aと上段導光板11Bとのそれぞれの出射輝度が所定の関係式を満たすことの効果
図26は、実施例3,4,5のドットパターンの被覆率を比較したものである。図26では、上段導光板11Bにおける第2のドットパターン30−2の被覆率を示しているが、下段導光板11Aにおける第1のドットパターン30−1の被覆率についても実質的に同様であってもよい。図26において、縦軸は第2のドットパターン30−2の被覆率、横軸はY方向の距離を示している。
図27は、実施例3,4,5のY方向の輝度分布を比較したものである。図27において、縦軸は輝度、横軸はY方向の距離を示している。図27には、下段導光板11Aおよび上段導光板11Bの双方を点灯させた場合の特性と、上段導光板11Bのみを点灯させた場合の特性とを示す。
図28および図29は、実施例3,4,5の正規化されたY方向の輝度分布を比較したものである。図28および図29において、縦軸は正規化された輝度、横軸は正規化されたY方向の距離を示している。図28および図29には、下段導光板11Aおよび上段導光板11Bの双方を点灯させた場合の特性と、上段導光板11Bのみを点灯させた場合の特性とを示す。
図30は、実施例4の面内輝度分布を示したものである。図31は、実施例4のX方向の輝度分布を示している。図31において、縦軸は輝度、横軸はX方向の距離を示している。図32は、実施例5の面内輝度分布を示したものである。図33は、実施例5のX方向の輝度分布を示している。図33において、縦軸は輝度、横軸はX方向の距離を示している。
図34は、実施例3の上段導光板の面内輝度分布を示したものである。図35は、実施例3の上段導光板のX方向の輝度分布を示している。図35において、縦軸は輝度、横軸はX方向の距離を示している。図36は、実施例3の輝度分布を模式的に示したものである。図36では、実施例3について下段導光板11Aと上段導光板11Bとのそれぞれの出射輝度を合成した場合の輝度分布を模式的に示している。
図37は、実施例4の上段導光板の面内輝度分布を示したものである。図38は、実施例4の上段導光板のX方向の輝度分布を示している。図38において、縦軸は輝度、横軸はX方向の距離を示している。図39は、実施例4の輝度分布を模式的に示したものである。図39では、実施例4について下段導光板11Aと上段導光板11Bとのそれぞれの出射輝度を合成した場合の輝度分布を模式的に示している。
図40は、実施例5の上段導光板の面内輝度分布を示したものである。図41は、実施例5の上段導光板のX方向の輝度分布を示している。図41において、縦軸は輝度、横軸はX方向の距離を示している。図42は、実施例5の輝度分布を模式的に示したものである。図42では、実施例4について下段導光板11Aと上段導光板11Bとのそれぞれの出射輝度を合成した場合の輝度分布を模式的に示している。
実施例3,4,5ではそれぞれ、図26に示したように、ドットパターンの被覆率がY方向の距離に応じて異なるパターンとなっている。この場合、上段導光板11Bおよび下段導光板11Aのうち一方のみを点灯させたY方向の輝度分布は、図27に示したように各実施例で異なるものとなる。このような場合でも、上段導光板11Bおよび下段導光板11Aの双方を点灯させたY方向の輝度分布は、図27に示したように各実施例で略同じにすることが可能である。
ただし、図30〜図42に示したように、X方向の輝度分布が各実施例で異なり、面全体としてみた場合の輝度分布は異なる。また、下段導光板11Aと上段導光板11Bとのそれぞれの出射輝度分布の重ね合わせとして考えた場合、Y方向の輝度変化に関して、最適な分布がある。図27に示した実施例4のように急峻なY方向の輝度変化を持つものについては、図39に示したように上下段の導光板で輝度分布が噛み合わない領域がある。また図27に示した実施例5のように緩やか過ぎるY方向の輝度変化を持つものについては、図42に示したように光源側の輝度が大きくなってしまう傾向がある。このため、Y方向に関して、それらの中間の輝度変化であることが好ましい。
ここで、図28に示したように、光出射方向に直交する観察面内の任意の位置での輝度が、以下の条件を満たすことが好ましい。
y<0のとき、
0.025+1.05・sin{(y+1)・π/4)}>L>(0.45+1.6・y) ……(1)
y≧0のとき、
−0.075+1.05・sin{(y+1)・π/4)}<L<(0.55+1.6・y) ……(2)
Lmax=1、Lmin=0
ただし、
y:光出射方向から見た各導光板における導光方向の位置(各導光板の導光方向において、各光入射面の位置を−1、中央を0、各光入射面に対向する側面の位置を1とする)
L:輝度比率(第1および第2の光源10−1,10−2の双方を点灯したときの観察面内の任意の位置での輝度を1としたときに、第1および第2の光源10−1,10−2のうち一方のみを点灯した場合における任意の位置での輝度比率)
Lmax:Lの最大値
Lmin:Lの最小値
とする。
より好ましくは、図28に示したように、以下の条件(1)’,(2)’を満たすとよい。
y<0のとき、
0.025+0.95・sin{(y+1)・π/4)}≧L≧(0.5+1.8・y) ……(1)’
y≧0のとき、
0.025+0.95・sin{(y+1)・π/4)}≦L≦(0.5+1.8・y) ……(2)’
Lmax=1、Lmin=0
<2.第2の実施の形態>(B光源のみを用いた発光装置)
次に、本開示の第2の実施の形態に係る発光装置(バックライトユニット1A)について説明する。なお、以下では上記第1の実施の形態に係るバックライトユニット1における構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図43は、本実施の形態に係るバックライトユニット1Aの断面構成の一例を表したものである。図44は、本実施の形態における下段導光板11Aおよび上段導光板11Bと、第1の光源10−1および第2の光源10−2とのXY平面における配置構成を表している。本実施の形態に係るバックライトユニット1Aは、波長変換シート14をさらに備えている。上記第1の実施の形態では、第1の光源10−1および第2の光源10−2として、赤色光源10R、緑色光源10G、および青色光源10Bを組み合わせた構成例を示したが、波長変換シート14と組み合わせることで、青色光源10Bのみを用いることも可能である。波長変換シート14は例えば、上段導光板11Bの第2の光出射面と、光学シート13との間に設けられている。波長変換シート14は、例えば所定の色光としての青色光の一部を赤色光、緑色光あるいは黄色光などの他の波長に変換する蛍光材料を含んで構成されている。これにより、青色光源10Bからの所定の色光としての青色光と、波長変換シート14による波長変換後の光との混色により、例えば白色の発光が得られる。
図45は、本実施の形態における上段導光板11Bに対する青色光源10Bの配置の一具体例を示している。図46は、下段導光板11Aに対する青色光源10Bの配置の一具体例を示している。図45および図46に示したように、第1の光源10−1を構成する青色光源10Bと第2の光源10−2を構成する青色光源10BとのX方向の光軸位置が異なるように各青色光源10Bの相対的な位置をオフセットさせてもよい。
<3.第3の実施の形態>(X方向の側面に光源を配置した例)(図47)
次に、本開示の第3の実施の形態に係る発光装置(バックライトユニット)について説明する。なお、以下では上記第1および第2の実施の形態に係るバックライトユニット1,1Aにおける構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図47は、本実施の形態に係る発光装置における導光板および光源の一構成例を示している。上記第1および第2の実施の形態では、下段導光板11Aと上段導光板11Bとで、第1の光源10−1と第2の光源10−2とをY方向の側面に対向配置した例を示したが、例えば図47に示したように、X方向の側面に対向配置してもよい。すなわち、例えば下段導光板11Aの第3の側面S3を第1の光入射面として、第1の光源10−1を対向配置してもよい。また、上段導光板11Bの第4の側面S4を第2の光入射面として、第2の光源10−2を対向配置してもよい。この場合、第1のドットパターン30−1および第2のドットパターン30−2のパターン密度はX方向に変化させればよい。
<4.第4の実施の形態>(表示装置への適用例)
上記のようなバックライトユニット1,1Aは、例えば図48に示した表示装置2に組み込まれ、以下の電子機器に適用することができる。表示装置2は、例えば液晶ディスプレイである。この表示装置1では、例えば液晶パネル20の光入射側および光出射側に偏光板21a,21bが積層されると共に、バックライトユニット1,1Aがその液晶パネル20を背面側から照明するように構成されている。電子機器としては、例えば以下に挙げるようなテレビジョン装置,電子ブック、スマートフォン、デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラおよび携帯電話機等が挙げられる。言い換えると、上記バックライトユニット1,1Aを用いた表示装置2は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
(適用例1)
図49は、テレビジョン装置として用いられるものであり、画像表示のための平板状の本体部102をスタンド103により支持した構成を有している。なお、図示したテレビジョン装置は、スタンド103を本体部102に取り付けた状態で、床,棚または台などの水平面に載置して据置型として用いられるが、スタンド103を本体部102から取り外した状態で壁掛型として用いることも可能である。本体部102が、上記の表示装置2を含んで構成されている。
(適用例2)
図50は、電子ブックの外観を表したものである。図51は、他の電子ブックの外観を表したものである。これらの電子ブックは、いずれも、例えば表示部210および非表示部220を有しており、表示部210が上記の表示装置2により構成されている。
(適用例3)
図52は、スマートフォンの外観を表したものである。このスマートフォンは、例えば、表示部230および非表示部240を有しており、表示部230が上記の表示装置2により構成されている。
(適用例4)
図53および図54は、デジタルカメラの外観を表したものである。図53は、そのデジタルカメラをその前方(被写体側)から眺めた外観を表し、図54は、そのデジタルカメラをその後方(像側)から眺めた外観を表す。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、表示部420が上記の表示装置2により構成されている。
(適用例5)
図55は、ノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、表示部530が上記の表示装置2により構成されている。
(適用例6)
図56は、ビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有している。表示部640が上記の表示装置2により構成されている。
(適用例7)
図57および図58は、携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。これらのうちのディスプレイ740またはサブディスプレイ750が、上記の表示装置2により構成されている。
<5.その他の実施の形態>
本開示による技術は、上記各実施の形態および実施例の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記各実施例において例示した数値は限定されるものではなく、他の数値であってもよい。
例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
(1)
第1の光入射面と、所定の光出射方向に向けて光を出射する第1の光出射面と、第1のパターンが設けられた第1の光出射促進面とを有する第1の導光板と、
第2の光入射面と、光出射方向に向けて光を出射する第2の光出射面と、第2のパターンが設けられた第2の光出射促進面とを有し、第1の導光板に対向配置された第2の導光板と
を備え、
第1のパターンは、第1の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチが変化する複数の第1の点状部からなるパターンであり、
第2のパターンは、第2の光入射面から離れるにしたがって配置ピッチが変化して密度が大きくなる複数の第2の点状部からなるパターンであり、
前記光出射方向から見て、前記第1のパターンと前記第2のパターンとが設けられた領域が部分的に重複し、かつ、前記第1のパターンと前記第2のパターンとで密度が大きくなる方向が互いに逆向きとなっている
を備える発光装置。
(2)
前記第1の光入射面に対向配置された複数の第1の光源と、
前記第2の光入射面に対向配置された複数の第2の光源と
をさらに備える上記(1)に記載の発光装置。
(3)
前記光出射方向から見て、前記第1の光源の光軸位置と前記第2の光源の光軸位置とが、互いに異なる
上記(2)に記載の発光装置。
(4)
前記第1および第2の光源はそれぞれ、所定数ごとに1つの光源ユニットを構成し、
前記光出射方向から見て、前記光源ユニットごとに、前記第1の光源の光軸位置と前記第2の光源の光軸位置とが、互いに異なる
上記(2)に記載の発光装置。
(5)
複数の前記第1の点状部は、前記第1の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチおよび大きさが変化し、
複数の前記第2の点状部は、前記第2の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチおよび大きさが変化する
上記(1)ないし(4)のいずれか1つに記載の発光装置。
(6)
前記各導光板は、前記各光入射面に対向する側面をさらに有し、
前記光出射方向に直交する観察面内の任意の位置での輝度が、以下の条件を満たす
上記(1)ないし(5)のいずれか1つに記載の発光装置。
y<0のとき、
0.025+1.05・sin{(y+1)・π/4)}>L>(0.45+1.6・y) ……(1)
y≧0のとき、
−0.075+1.05・sin{(y+1)・π/4)}<L<(0.55+1.6・y) ……(2)
Lmax=1、Lmin=0
ただし、
y:前記光出射方向から見た前記各導光板における導光方向の位置(前記各導光板の導光方向において、前記各光入射面の位置を−1、中央を0、前記各光入射面に対向する側面の位置を1とする)
L:輝度比率(前記第1および第2の光源の双方を点灯したときの前記観察面内の任意の位置での輝度を1としたときに、前記第1および第2の光源のうち一方のみを点灯した場合における前記任意の位置での輝度比率)
Lmax:Lの最大値
Lmin:Lの最小値
とする。
(7)
前記光出射方向から見て、前記第1の光源と前記第2の光源とが互いに逆方向に向けて光を出射する
上記(2)ないし(6)のいずれか1つに記載の発光装置。
(8)
前記複数の第1の光源および前記複数の第2の光源はそれぞれ、赤色光を出射するレーザダイオードと、緑色光を出射するレーザダイオードと、青色光を出射するレーザダイオードとを含む
上記(2)ないし(7)のいずれか1つに記載の発光装置。
(9)
前記複数の第1の光源および前記複数の第2の光源はそれぞれ、所定の色光を出射するレーザダイオードであり、
前記第2の導光板に対向配置され、前記所定の色光を他の色光に変換する波長変換シートをさらに備えた
上記(1)ないし(7)のいずれか1つに記載の発光装置。
(10)
表示パネルと、前記表示パネルを照明する発光装置とを含み、
前記発光装置は、
第1の光入射面と、所定の光出射方向に向けて光を出射する第1の光出射面と、第1のパターンが設けられた第1の光出射促進面とを有する第1の導光板と、
第2の光入射面と、前記光出射方向に向けて光を出射する第2の光出射面と、第2のパターンが設けられた第2の光出射促進面とを有し、前記第1の導光板に対向配置された第2の導光板と
を備え、
前記第1のパターンは、前記第1の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチが変化する複数の第1の点状部からなるパターンであり、
前記第2のパターンは、前記第2の光入射面から離れるにしたがって配置ピッチが変化して密度が大きくなる複数の第2の点状部からなるパターンであり、
前記光出射方向から見て、前記第1のパターンと前記第2のパターンとが設けられた領域が部分的に重複し、かつ、前記第1のパターンと前記第2のパターンとで密度が大きくなる方向が互いに逆向きとなっている
表示装置。
本出願は、日本国特許庁において2014年3月20日に出願された日本特許出願番号第2014−57460号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (10)

  1. 第1の光入射面と、所定の光出射方向に向けて光を出射する第1の光出射面と、第1のパターンが設けられた第1の光出射促進面とを有する第1の導光板と、
    第2の光入射面と、前記光出射方向に向けて光を出射する第2の光出射面と、第2のパターンが設けられた第2の光出射促進面とを有し、前記第1の導光板に対向配置された第2の導光板と
    を備え、
    前記第1のパターンは、前記第1の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチが変化する複数の第1の点状部からなるパターンであり、
    前記第2のパターンは、前記第2の光入射面から離れるにしたがって配置ピッチが変化して密度が大きくなる複数の第2の点状部からなるパターンであり、
    前記光出射方向から見て、前記第1のパターンと前記第2のパターンとが設けられた領域が部分的に重複し、かつ、前記第1のパターンと前記第2のパターンとで密度が大きくなる方向が互いに逆向きとなっている
    発光装置。
  2. 前記第1の光入射面に対向配置された複数の第1の光源と、
    前記第2の光入射面に対向配置された複数の第2の光源と
    をさらに備える請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記光出射方向から見て、前記第1の光源の光軸位置と前記第2の光源の光軸位置とが、互いに異なる
    請求項2に記載の発光装置。
  4. 前記第1および第2の光源はそれぞれ、所定数ごとに1つの光源ユニットを構成し、
    前記光出射方向から見て、前記光源ユニットごとに、前記第1の光源の光軸位置と前記第2の光源の光軸位置とが、互いに異なる
    請求項2に記載の発光装置。
  5. 複数の前記第1の点状部は、前記第1の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチおよび大きさが変化し、
    複数の前記第2の点状部は、前記第2の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチおよび大きさが変化する
    請求項1に記載の発光装置。
  6. 前記各導光板は、前記各光入射面に対向する側面をさらに有し、
    前記光出射方向に直交する観察面内の任意の位置での輝度が、以下の条件を満たす
    請求項1に記載の発光装置。
    y<0のとき、
    0.025+1.05・sin{(y+1)・π/4)}>L>(0.45+1.6・y) ……(1)
    y≧0のとき、
    −0.075+1.05・sin{(y+1)・π/4)}<L<(0.55+1.6・y) ……(2)
    Lmax=1、Lmin=0
    ただし、
    y:前記光出射方向から見た前記各導光板における導光方向の位置(前記各導光板の導光方向において、前記各光入射面の位置を−1、中央を0、前記各光入射面に対向する側面の位置を1とする)
    L:輝度比率(前記第1および第2の光源の双方を点灯したときの前記観察面内の任意の位置での輝度を1としたときに、前記第1および第2の光源のうち一方のみを点灯した場合における前記任意の位置での輝度比率)
    Lmax:Lの最大値
    Lmin:Lの最小値
    とする。
  7. 前記光出射方向から見て、前記第1の光源と前記第2の光源とが互いに逆方向に向けて光を出射する
    請求項2に記載の発光装置。
  8. 前記複数の第1の光源および前記複数の第2の光源はそれぞれ、赤色光を出射するレーザダイオードと、緑色光を出射するレーザダイオードと、青色光を出射するレーザダイオードとを含む
    請求項2に記載の発光装置。
  9. 前記複数の第1の光源および前記複数の第2の光源はそれぞれ、所定の色光を出射するレーザダイオードであり、
    前記第2の導光板に対向配置され、前記所定の色光を他の色光に変換する波長変換シートをさらに備えた
    請求項2に記載の発光装置。
  10. 表示パネルと、前記表示パネルを照明する発光装置とを含み、
    前記発光装置は、
    第1の光入射面と、所定の光出射方向に向けて光を出射する第1の光出射面と、第1のパターンが設けられた第1の光出射促進面とを有する第1の導光板と、
    第2の光入射面と、前記光出射方向に向けて光を出射する第2の光出射面と、第2のパターンが設けられた第2の光出射促進面とを有し、前記第1の導光板に対向配置された第2の導光板と
    を備え、
    前記第1のパターンは、前記第1の光入射面から離れるにしたがって密度が大きくなるように配置ピッチが変化する複数の第1の点状部からなるパターンであり、
    前記第2のパターンは、前記第2の光入射面から離れるにしたがって配置ピッチが変化して密度が大きくなる複数の第2の点状部からなるパターンであり、
    前記光出射方向から見て、前記第1のパターンと前記第2のパターンとが設けられた領域が部分的に重複し、かつ、前記第1のパターンと前記第2のパターンとで密度が大きくなる方向が互いに逆向きとなっている
    表示装置。
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