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公開番号2025100905
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025072460,2021016678
出願日2025-04-24,2021-02-04
発明の名称面光源装置、透過型表示装置
出願人大日本印刷株式会社
代理人個人,個人
主分類F21S 2/00 20160101AFI20250626BHJP(照明)
要約【課題】少数の点光源であっても明るさムラが抑制された面光源装置、透過型表示装置を提供する。
【解決手段】面光源装置10は、片面に点光源12が配列された光源基板11と、光源基板11側に開口する複数の凹部141が形成された導光板14とを備える。凹部141は、導光板14の厚み方向に沿って、光源基板11側から出光側へ向かうにつれて小さくなる形状であり、導光板14の板面に垂直な方向から見て、点光源12に対応する位置に設けられ、点光源の少なくとも一部が内在する第1凹部141Aと、点光源12に対応しない位置に設けられた第2凹部141Bとを有す。隣り合う第1凹部141Aの間には、2つ以上の第2凹部141Bが位置し、凹部141の開口部143は、多角形形状であり、導光板14の板面に直交する方向から見て、開口部143の多角形形状の各辺に直交する方向は、点光源12の配列方向の少なくとも1つと交差する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
片面に点光源が配列された光源基板と、
前記光源基板の出光側に位置し、前記光源基板側に開口する複数の凹部が形成された導光板と、
を備える面光源装置であって、
前記凹部は、
前記導光板の厚み方向に沿って、前記光源基板側から出光側へ向かうにつれて小さくなる形状であり、
前記導光板の板面に垂直な方向から見て、前記点光源に対応する位置に設けられ、前記点光源の少なくとも一部が内在する第１凹部と、前記点光源に対応しない位置に設けられた第２凹部とを有し、
隣り合う前記第１凹部の間には、２つ以上の前記第２凹部が位置し、
前記凹部の開口部は、前記導光板の板面に垂直な方向から見て、多角形形状であり、
前記導光板の板面に直交する方向から見て、前記開口部の多角形形状の各辺に直交する方向は、前記点光源の配列方向の少なくとも１つと交差すること、
を特徴とする面光源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置、透過型表示装置に関するものである。
続きを表示（約 4,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）パネル等の透過型表示部を背面から面光源装置（バックライト）によって照明し、映像を表示する透過型表示装置が知られている。また、近年、面光源装置の光源部としてＬＥＤ等の小型の点状の光源の利用が進んでおり、点光源が配列された光源基板を導光板の直下に配置したものも広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－９７９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、ＬＥＤから発せられる光は、従来の蛍光管等が発する光に比べて指向性が高いため、光源基板を導光板の直下に配置した直下型の面光源装置では、点光源の直上と点光源の間の領域とでの明るさの差が大きい。
これを解決するために、導光板の厚みを厚くしたり、複数枚の光学シートを用いたりして明るさムラを改善する手法があるが、面光源装置の薄型化が困難であった。
また、配列される光源の数を増やすという手法もあるが、面光源装置の生産コストが増大する等の問題があった。
例えば、特許文献１では、導光板の光源に対応する位置に凹形状を設けてその凹形状内に光源を配置することにより、光源の直上に出射する光を低減しているが、明るさムラの改善は不十分であった。
【０００５】
本発明の課題は、少数の点光源であっても明るさムラが抑制された面光源装置、透過型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
第１の発明は、片面に点光源（１２）が配列された光源基板（１１）と、前記光源基板の出光側に位置し、前記光源基板側に開口する複数の凹部（１４１）が形成された導光板（１４）と、を備える面光源装置であって、前記凹部は、前記導光板の厚み方向に沿って、前記光源基板側から出光側へ向かうにつれて小さくなる形状であり、前記導光板の板面に垂直な方向から見て、前記点光源に対応する位置に設けられ、前記点光源の少なくとも一部が内在する第１凹部（１４１Ａ）と、前記点光源に対応しない位置に設けられた第２凹部（１４１Ｂ）とを有し、隣り合う前記第１凹部の間には、２つ以上の前記第２凹部が位置し、前記凹部の開口部（１４３）は、前記導光板の板面に垂直な方向から見て、多角形形状であり、前記導光板の板面に直交する方向から見て、前記開口部の多角形形状の各辺に直交する方向は、前記点光源の配列方向（ｄ１，ｄ２）の少なくとも１つと交差すること、を特徴とする面光源装置（１０）である。
第２の発明は、第１の発明の面光源装置において、前記開口部の前記各辺（１４４）は、前記点光源の配列方向の少なくとも１つに対して角度α（ただし、０°＜α＜９０°）をなし、前記辺の中央となる点に直交する直線が前記点光源の配列方向となす角度をφ、前記点光源（１２）の配列方向における前記凹部（１４１）の配列ピッチをｄ、前記開口部の一辺の寸法をＷとするとき、ｓｉｎφ＞Ｗ／（２×ｄ）を満たすこと、を特徴とする面光源装置（１０）である。
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明の面光源装置において、前記点光源（１２）及び前記凹部（１４１）は、前記光源基板（１１）の板面方向に平行であって互いに直交する第１の方向（ｄ１）及び第２の方向（ｄ２）に沿って配列されており、前記開口部（１４３）は、前記導光板（１４）の板面に垂直な方向から見て正方形形状であり、前記開口部の一辺（１４４）は、前記点光源の配列方向に対して４５°をなすこと、を特徴とする面光源装置（１０）である。
第４の発明は、片面に点光源（１２）が配列された光源基板（１１）と、前記光源基板の出光側に位置し、前記光源基板側に開口する複数の凹部（１４１）が形成された導光板（１４）と、を備える面光源装置であって、前記凹部は、前記導光板の厚み方向に沿って、前記光源基板側から出光側へ向かうにつれて小さくなる形状であり、前記導光板の板面に垂直な方向から見て、前記点光源に対応する位置に設けられ、前記点光源の少なくとも一部が内在する第１凹部（１４１Ａ）と、前記点光源に対応しない位置に設けられた第２凹部（１４１Ｂ）とを有し、隣り合う前記第１凹部の間には、２つ以上の前記第２凹部が位置し、前記凹部の開口部は、前記導光板の板面に垂直な方向から見て、曲率半径の大きい第１曲線（１４４ａ）と前記第１曲線よりも曲率半径が小さい第２曲線（１４４ｂ）が交互にそれぞれ３つ以上配置された形状であり、前記導光板の板面に直交する方向から見て、前記凹部の前記第１曲線の中央となる点における法線は、前記点光源の配列方向の少なくとも１つと交差すること、を特徴とする面光源装置である。
第５の発明は、第４の発明の面光源装置において、前記開口部（１４３）は、前記導光板（１４）の板面に垂直な方向から見て、多角形形状に近似でき、前記開口部の前記第１曲線（１４４ａ）の中央となる点の接線は、前記点光源の配列方向（ｄ１，ｄ２）の少なくとも１つに対して角度α（ただし、０°＜α＜９０°）をなし、前記第１曲線の中央となる点の法線が前記点光源の配列方向となす角度をφ、前記点光源の配列方向における前記凹部の配列ピッチをｄ、前記開口部が近似される多角形形状の一辺の寸法をＷとするとき、ｓｉｎφ＞Ｗ／（２×ｄ）を満たすこと、を特徴とする面光源装置である。
第６の発明は、第４の発明又は第５の発明の面光源装置において、前記点光源（１２）及び前記凹部（１４１）は、前記光源基板（１１）の板面方向に平行であって互いに直交する第１の方向（ｄ１）及び第２の方向（ｄ２）に沿って配列されており、前記開口部（１４３）は、前記導光板の板面に垂直な方向から見て、前記第１曲線（１４４ａ）と前記第２曲線（１４４ｂ）とが交互にそれぞれ４つ配列され、前記第１曲線の中央となる点の接線は、前記点光源の配列方向に対して４５°をなすこと、を特徴とする面光源装置である。
第７の発明は、第１の発明から第６の発明までのいずれかの面光源装置において、前記点光源（１２）は、前記光源基板（１１）の板面方向に平行であって互いに直交する第１の方向（ｄ１）及び第２の方向（ｄ２）に沿って配列されており、前記点光源の配列ピッチＰ０と前記点光源の配列方向における前記凹部の配列ピッチＰ１との比Ｐ０／Ｐ１は、３≦Ｐ０／Ｐ１≦８を満たすこと、を特徴とする面光源装置（１０）である。
第８の発明は、第１の発明から第７の発明までのいずれかの面光源装置において、前記導光板（１４）の厚み方向における前記凹部（１４１）の深さをＳ１とし、前記凹部と前記開口部の一辺（１４４）の中央となる点を通りその辺に垂直な方向において最も近接する前記凹部との間の距離をＰ２とするとき、Ｓ１≦Ｐ２を満たすこと、を特徴とする面光源装置（１０）である。
第９の発明は、第１の発明から第８の発明までのいずれかの面光源装置において、前記凹部（１４１）の側面（１４２）が前記導光板（１４）の板面方向となす角度θは、前記導光板の屈折率をｎとするとき、θ
０
－ａｓｉｎ（ｓｉｎθ
０
／ｎ）＝ａｓｉｎ（１／ｎ）という式を満たす角度θ
０
に対して、前記導光板の板面に直交する方向から見て、前記第１凹部１４１Ａに対応する領域の５０％以上において、θ≧θ
０
を満たすこと、を特徴とする面光源装置（１０）である。
第１０の発明は、第１の発明から第９の発明までのいずれかの面光源装置（１０）と、前記面光源装置の出光側に配置される透過型表示部（２０）と、を備える透過型表示装置（１）である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、少数の点光源であっても明るさムラが抑制された面光源装置、透過型表示装置を提供できるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態の透過型表示装置１を説明する図である。
実施形態の導光板１４の凹部１４１を説明する図である。
実施形態の導光板１４の凹部１４１と点光源１２との位置関係等を示す図である。
凹部１４１の他の形態を示す図である。
実施形態の導光板１４内を進む光の様子を説明する図である。
試料７の面光源装置での照度測定時の点光源１２及び凹部１４１の位置等を説明する図である。
試料１の面光源装置での明るさのシミュレーション結果を示す図である。
試料２の面光源装置での明るさのシミュレーション結果を示す図である。
試料３の面光源装置での明るさのシミュレーション結果を示す図である。
試料４の面光源装置での明るさのシミュレーション結果を示す図である。
試料５の面光源装置での明るさのシミュレーション結果を示す図である。
試料６の面光源装置での明るさのシミュレーション結果を示す図である。
試料７の面光源装置での明るさのシミュレーション結果を示す図である。
試料８の面光源装置での明るさのシミュレーション結果を示す図である。
試料９の面光源装置での明るさのシミュレーション結果を示す図である。
凹部１４１の配列方法の他の実施形態を説明する図である。
開口部１４３の変形形態を示す図である。
開口部１４３の辺１４４の傾斜方向について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００１０】
また、本明細書中において、板、シート等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
また、本明細書中において、シート面とは、各シート状の部材において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。なお、板面等も同様である。
（【００１１】以降は省略されています）

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