CN113454525A - 面状照明装置 - Google Patents

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CN113454525A CN201980092214.7A CN201980092214A CN113454525A CN 113454525 A CN113454525 A CN 113454525A CN 201980092214 A CN201980092214 A CN 201980092214A CN 113454525 A CN113454525 A CN 113454525A
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吴凯
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Abstract

本发明涉及面状照明装置。实施方式的面状照明装置具备基板(11)、和导光板(13)。基板(11)二维地配置多个光源(12)。导光板(13)配置于基板(11)的配置光源(12)的面侧。导光板(13)具有沿厚度方向设置并收纳多个光源(12)的各个的多个贯通孔(13c)、和虚拟光源(13d)。虚拟光源(13d)在连结虚拟光源(13d)的中心与多个光源(12)中的任一个光源的中心的线段上不配置其它的虚拟光源。

Description

面状照明装置
技术领域
本发明涉及面状照明装置。
背景技术
作为用作液晶显示装置的背光灯等的面状照明装置，存在将LED(发光二极管)等的小型的光源以阵列状配置于基板上，在其上配置有光学片的正下方型的面状照明装置(例如，参照专利文献1～3)。
在这样的正下方型的面状照明装置中，由于光源是具有指向性的点光源，所以往往即使通过光学片，以光源为中心的部分也会变得明亮，容易产生亮度不均。
为了抑制这样的亮度不均，一般采用如下那样的方法。
·排列多个光源并使光源与光源的间隔(间距)变窄的方法
·增大光源与光学片的距离的方法
专利文献1：国际公开第2010/070885号
专利文献2：日本特开2007-227286号公报
专利文献3：国际公开第2006/107105号
然而，在排列多个光源并使光源与光源的间隔变窄的方法中，作为光源的LED等的个数变多，存在导致面状照明装置的成本上升这样的问题。另外，在增大光源与光学片的距离的方法中，面状照明装置的厚度增加，存在无法满足轻薄化的需求这样的问题。这样，基于光源的个数减少的成本降低和轻薄化存在折衷的关系。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种能够减少亮度不均而不增加光源的个数、装置的厚度的面状照明装置。
为了解决上述课题，并实现目的，本发明的一实施方式的面状照明装置具备基板和导光板。上述基板二维地配置多个光源。上述导光板配置于上述基板的配置上述光源的面侧。上述导光板具有：沿厚度方向设置并收纳上述多个光源的各个的多个贯通孔、和虚拟光源。上述虚拟光源在连结该虚拟光源的中心与上述多个光源中的任一个光源的中心的线段上不配置其它的虚拟光源。
本发明的一实施方式的面状照明装置能够减少亮度不均而不使光源的个数、装置的厚度增加。
附图说明
图1A是表示第一实施方式的面状照明装置的结构例的图(1)。
图1B是表示第一实施方式的面状照明装置的结构例的图(2)。
图2A是表示光源发光的状态的图(1)。
图2B是表示光源发光的状态的图(2)。
图3是表示光源用的贯通孔与虚拟光源用的贯通孔的配置的关系的例子的图。
图4是表示比较例的面状照明装置的结构例的剖视图(1)。
图5是表示比较例的面状照明装置的结构例的剖视图(2)。
图6是表示第二实施方式的面状照明装置的结构例的剖视图。
图7A是表示第三实施方式的面状照明装置的结构例的图(1)。
图7B是表示第三实施方式的面状照明装置的结构例的图(2)。
图8是表示第四实施方式的面状照明装置的结构例的图。
图9是表示第五实施方式的面状照明装置的结构例的图。
图10是表示第六实施方式的面状照明装置的结构例的图。
图11是表示第七实施方式的面状照明装置的结构例的图。
图12是表示第八实施方式的面状照明装置的结构例的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明实施方式的面状照明装置。此外，并非通过该实施方式来限定本发明。另外，附图的各要素的尺寸的关系、各要素的比率等有时与现实不同。即使在附图的相互间，往往也包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分。另外，一个实施方式、作为原则变形例所记载的内容也同样地适用于其它实施方式、变形例。
(第一实施方式)
图1A以及图1B是表示第一实施方式的面状照明装置1的结构例的图，图1A是面状照明装置1的俯视图(俯视图)，图1B是图1A的A-A端面图。在图1A以及图1B中，面状照明装置1具备基板11、光源12以及导光板13。基板11由大致矩形的绝缘性的平板和设置于该平板上的未图示的布线构成。光源12是LED，配置于基板11上。在图示的例子中，多个光源12在基板11上配置为光源12的中心位于矩形的顶点。优选基板11的设置光源12的面以不反射光的方式，着色为白色等，或由白色等材质形成的，或者贴附或载置反射板。另外，也可以在导光板13的基板11侧的面贴附反射板。但是，也可以不特别地进行这些对反射的对应。
导光板13与基板11的配置光源12的面接近地配置(在本实施方式中，经由未图示的反射板而载置在基板11)。导光板13由透明的树脂等构成，分别设置有多个沿厚度方向设置的光源用的贯通孔13c、和沿厚度方向设置的虚拟光源用的贯通孔13d。设置有贯通孔13c、13d的导光板13的两侧的主面13a、13b除了贯通孔13c、13d的部分，设为平滑的面。
基板11上的光源12收纳于光源用的贯通孔13c。在虚拟光源用的贯通孔13d没有收纳光源12。此外，为了原理性的说明，虽减少光源用与虚拟光源用各自的贯通孔的数量进行了图示，但实际上更多。另外，虽在导光板13的与基板11相反的一侧的面配置扩散板、棱镜片等光学片，但省略了图示。
图2A以及图2B是表示光源12发光的状态的图，图2A是面状照明装置1的俯视图(俯视图)，图2B是图2A的A-A端面图。在图2A以及图2B中，从收纳于光源用的贯通孔13c的光源12照射出的光的一部分通过贯通孔13c而直接地射出，此外其它一部分通过贯通孔13c的壁面而进入导光板13内，反复反射并通过导光板13的端面、虚拟光源用的贯通孔13d的壁面而射出。因此，关于虚拟光源用的贯通孔13d，也与在内部收纳有光源的部件相同，实现作为光源的功能。
图3是表示光源用的贯通孔与虚拟光源用的贯通孔的配置的关系的例子的图。在图3中，在面状照明装置1的导光板13的光源用的贯通孔13c-1～13c-4收纳有光源12-1～12-4。这里，为了使由贯通孔13c-1～13c-4围起的矩形的区域的中央的虚拟光源用的贯通孔13d-3作为虚拟光源正常地发挥功能，也可以不设置贯通孔13d-6～13d-9。
这是因为例如若设置贯通孔13d-6，则从光源12-1通过光源用的贯通孔13c-1而进入的光从贯通孔13d-6射出，不会到达虚拟光源用的贯通孔13d-3。关于其它贯通孔13d-7～13d-9也同样。因此，虚拟光源用的贯通孔需要在连结该虚拟光源的贯通孔的中心与多个光源中的任一个光源的中心的线段上不配置其它的虚拟光源。能够通过考虑配置来设置贯通孔而容易地实现虚拟光源。
图4是表示比较例的面状照明装置100的结构例的剖视图。在图4中，在基板101上配置多个光源102，在基板101的配置有光源102的面侧从光源102隔开规定的距离地设置有扩散板、棱镜片等光学片103。在图4中，为了防止通过光学片103后的射出光的亮度不均，增加基板101上的光源102的数量，使光源102间的间隔变窄，但光源102的个数变多，存在导致成本上升这样的问题。
关于该点根据图1A以及图2A所示的实施方式，除了实际的光源12之外，虚拟光源作为光源发挥功能，所以能够得到与以狭窄的间隔配置多个光源的情况相同的效果，能够防止亮度不均的产生，而不会导致面状照明装置的成本上升。
图5是表示比较例的面状照明装置100的其它结构例的剖视图。在图5中，在基板101上配置多个光源102，在基板101的配置光源102的面侧从光源102隔开规定的距离地设置有扩散板、棱镜片等光学片103。在图5中，为了防止通过光学片103后的射出光的亮度不均，增大光源102与光学片103的距离，来自光源102的光扩散而向光学片103入射。即、这是因为若不增大光源102与光学片103的距离，则来自光源102的光在充分扩散前入射到光学片103，光源102与光源102之间变暗，产生亮度不均。然而，增大光源102与光学片103的距离，从而面状照明装置的厚度增加，存在不能满足轻薄化的需求这样的问题。
关于该点，根据图1A以及图2A所示的实施方式，包含虚拟光源，而能够得到与以狭窄的间隔配置多个光源的情况相同的效果，为了防止亮度不均的产生而不需要增大光源与光学片的距离，所以也适合于面状照明装置的轻薄化。
(第二实施方式)
图6是表示第二实施方式的面状照明装置1的结构例的剖视图，是光源12以及通过贯通孔13c、13d的端面图。在图6中，关于基板11、光源12以及导光板13与图1A相同。在图6中，不同点是在导光板13的与光源12相反的一侧的面设置的光学片14的与导光板13相反的一侧的面，在与光源用的贯通孔13c对应的位置设置反射件15。另外，在光学片14的与导光板13相反的一侧的面设置有其它光学片16。光学片14、16可以由1张片构成，也可以由多张片构成。
反射件15能够使一部分的光透过而并非全部反射从光源12通过贯通孔13c的光。反射件15例如能够通过将具有反射光的性质的涂料以圆形印刷在光学片14上而容易地形成，在中央部与周边部改变印刷的厚度，从而能够调整反射的光量与透过的光量的比率。另外，在直径大的反射件上以同心圆状重叠直径小的反射件，从而中央部能够提高反射率，周边部能够提高透过率。
根据图6的结构，从收纳于光源用的贯通孔13c的光源12照射并通过贯通孔13c的光的一部分被反射件15反射并通过贯通孔13c的壁面而进入导光板13内。因此，能够调整从光源12通过光源用的贯通孔13c而直接射出的光的量、与从贯通孔13d射出的光的量的平衡，能够进一步减少亮度不均。
(第三实施方式)
在上述第二实施方式中，通过设置于与光源用的贯通孔13c对应的位置的反射件15，调整通过光源用的贯通孔13c而直接射出的光的量、与从虚拟光源用的贯通孔13d射出的光的量的平衡，减少亮度不均。然而，光源用的贯通孔13c以外的部分，尽管面积大，但没有设置反射件15，无法直接调整射出的光的量，所以往往亮度不均的减少不充分。此外，由于与虚拟光源用的贯通孔13d对应的实际的光源不存在，所以在与虚拟光源用的贯通孔13d对应的位置不设置反射件15。
图7A以及图7B是表示第三实施方式的面状照明装置1的结构例的图。图7A表示面状照明装置1的俯视图，图7B表示图7A的A-A剖视图。基板11、光源12、导光板13、光学片14、反射件15的配置与图6所示的情况相同。不同点是对导光板13的图中上侧的主面13a或者下侧的主面13b，或者主面13a、13b这两者进行了赋予使光扩散的功能的加工。该加工例如通过在表面形成多个微小且随机的点(珠)来进行。也可以在预先实施该加工的、作为扩散板提供的板材设置光源用的贯通孔13c与虚拟光源用的贯通孔13d而形成导光板13，也可以在透明的板设置光源用的贯通孔13c与虚拟光源用的贯通孔13d之后，对其实施用于扩散的加工。
改变用于扩散的加工的点的间距，由此能够调整实施了加工的部分的亮度。间距越大则扩散的效果越小，间距越小则扩散的效果越大。例如，按没有点的情况→间距为70μm→间距为60μm→间距为50μm→间距为40μm的顺序，扩散的效果变大，亮度降低。
另外，能够使用表示扩散的程度的HAZE值来掌握/管理导光板13的表面的状态。HAZE值是30.0％、35.0％、50％、72％、79％这样的扩散板流通，但不一定是HAZE值只要高即可，而选择与光源用的贯通孔13c和虚拟光源用的贯通孔13d对应的热点不明显，外观良好的扩散板。根据发明者的实验，确认了将HAZE值为30.0％的扩散板作为导光板13使用的外观良好。另一方面，相对于未进行用于扩散的加工的导光板13，在进行了用于扩散的加工的导光板13中，确认了明确的亮度的提高，改善了效率。另外，确认了若HAZE值变高则亮度变高的趋势。
这样，对导光板13的主面13a或者主面13b，或者主面13a、13b这两者进行赋予使光扩散的功能的加工，从而能够调整邻接光源用的贯通孔13c之间的亮度，能够更进一步减少亮度不均。
此外，在图7A以及图7B中，虽说明了在光学片14上的与光源用的贯通孔13c对应的位置设置反射件15的情况，但也可以不设置反射件15，而对导光板13的主面13a或者主面13b，或者主面13a、13b这两者进行赋予使光扩散的功能的加工。
(第四实施方式)
图8是表示第四实施方式的面状照明装置1的结构例的图，示出了俯视下的导光板13的一部分。在图8中，在导光板13分别设置有多个收纳光源12的光源用的贯通孔13c、多个虚拟光源用的贯通孔13d，虚拟光源用的贯通孔13d的直径与光源用的贯通孔13c的直径不同，能够调整光源与虚拟光源的光的量的平衡。
另外，虚拟光源用的贯通孔13d的直径大于光源用的贯通孔13c的直径。光源用的贯通孔13c只要获取来自光源12的光即可，与此相对，虚拟光源用的贯通孔13d作为虚拟光源而射出光，所以虚拟光源用的贯通孔13d的直径大则效率好，光的均匀性也好。关于该点，通过实验也确认了亮度不均的减少。
(第五实施方式)
图9是表示第五实施方式的面状照明装置1的结构例的图，示出了俯视下的面状照明装置1的整体。在图9中，在面状照明装置1的导光板13的周边部E、和这以外的部分(导光板13的主面中的除去周边部E的部分，更具体而言，周边部E的内侧部分)，光源用的贯通孔13c的直径与虚拟光源用的贯通孔13d的直径不同。另外，也可以在面状照明装置1的导光板13的周边部E、和这以外的部分，使配置光源用的贯通孔13c的间隔、与配置虚拟光源用的贯通孔13d的间隔不同。
虽光能够从周围大致均衡地进入除去周边部E的部分中的虚拟光源用的贯通孔13d，并能够射出恒定的光量，但在周边部E从周围进入的光的量产生偏差，所以往往从虚拟光源用的贯通孔13d射出的光的量不足。因此，将周边部E的光源用的贯通孔13c的直径、配置的间隔，和虚拟光源用的贯通孔13d的直径、配置的间隔改变为这以外的部分(直径变大，间隔变小)，从而能够调整光量，减少亮度不均。
(第六实施方式)
在上述实施方式中，虽说明了在基板上配置为光源的中心位于矩形的顶点的情况，但并不限于此。
图10是表示第六实施方式的面状照明装置1的结构例的图，是面状照明装置1的俯视图(俯视图)。在图10中，多个光源12在基板(11)上配置为各光源12的中心位于三角形的顶点。在导光板13分别设置有多个与光源12对应的光源用的贯通孔13c、和多个虚拟光源用的贯通孔13d。虚拟光源用的贯通孔13d设为在连结该虚拟光源用的贯通孔13d的中心与多个光源12中的任一个光源的中心的线段上没有配置其它的虚拟光源。此外，为了原理性的说明，虽减少光源用与虚拟光源用各自的贯通孔的数量进行了图示，但实际上更多。
(第七实施方式)
在上述实施方式中，虽说明了在基板上在连结两个光源用的贯通孔的线上存在一个虚拟光源用的贯通孔的情况(图1A、图8)、以及在基板上在连结两个光源用的贯通孔的线段上不存在虚拟光源用的贯通孔的情况(图10)，但并不限于此。
图11是表示第七实施方式的面状照明装置1的结构例的图，是面状照明装置1的俯视图(俯视图)。在图11中，在导光板13以位于矩形的四个顶点的方式设置有贯通孔13c，以位于这些贯通孔13c的内部的方式设置有光源12。另外，在由四个贯通孔13c围起的矩形内合计设置有8个虚拟光源用的贯通孔13d。在该例中，8个贯通孔13d为相同的直径。能够通过调整贯通孔13d的直径，来调整虚拟光源的亮度。虚拟光源用的各贯通孔13d设为在连结该虚拟光源用的贯通孔13d的中心与多个光源12中的任一个光源的中心的线段上不配置其它的虚拟光源。此外，为了原理性的说明，减少光源用与虚拟光源用各自的贯通孔的数量进行了图示，但实际上更多。
(第八实施方式)
第八实施方式是改变第七实施方式的虚拟光源用的贯通孔的直径的实施方式。
图12是表示第八实施方式的面状照明装置1的结构例的图，是面状照明装置1的俯视图(俯视图)。在图12中，在导光板13以位于矩形的四个顶点的方式设置有贯通孔13c，以位于这些贯通孔13c的内部的方式设置有光源12。另外，在由四个贯通孔13c围起的矩形内合计设置有8个虚拟光源用的贯通孔13d。在该例中，8个贯通孔13d中，矩形的中央部的四个的直径大，其周围的四个的直径小。能够通过调整贯通孔13d的直径，来调整虚拟光源的亮度。虚拟光源用的贯通孔13d设为在连结该虚拟光源用的各贯通孔13d的中心与多个光源12中的任一个光源的中心的线段上不配置其它的虚拟光源。此外，为了原理性的说明，减少光源用与虚拟光源用各自的贯通孔的数量进行了图示，但实际上更多。
以上，虽对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，只要不脱离其宗旨，就能够进行各种改变。
如上所述，实施方式的面状照明装置具备：二维地配置多个光源的基板、以及配置于基板的配置光源的面侧的导光板，导光板具有沿厚度方向设置并收纳多个光源的各个的多个贯通孔、和虚拟光源，虚拟光源在连结该虚拟光源的中心与多个光源中的任一个光源的中心的线段上不配置其它的虚拟光源。由此，能够减少亮度不均而不增加光源的个数、装置的厚度。
另外，虚拟光源是沿导光板的厚度方向的、不收纳光源的贯通孔。由此，能够容易地实现虚拟光源。
另外，具备与收纳光源的贯通孔的开口部分对应地配置于导光板的与基板相反的一侧的反射部件。由此，能够调整从光源直接射出的光与从虚拟光源射出的光的平衡，能够进一步减少亮度不均。
另外，反射部件设置于配置在导光板的与基板相反的一侧的光学片。由此，能够容易地实现反射部件。
另外，对于反射部件而言，中央部的反射率高，周边部的透过率高。由此，能够在维持光源的功能的状态下调整用于虚拟光源的光的量。
另外，对导光板的射出面侧的主面或者于射出面相反的一侧的主面，或者射出面侧的主面和与射出面相反的一侧的主面实施使光扩散的加工。由此，能够更进一步减少亮度不均。
另外，多个光源在基板上配置为光源的中心位于矩形的顶点。由此，能够容易地实现光源的二维的配置。
另外，多个光源在基板上配置为光源的中心位于三角形的顶点。由此，能够容易的实现光源的二维的配置。
另外，收纳光源的贯通孔的直径与不收纳光源的贯通孔的直径不同。由此，能够调整光源与虚拟光源的光的量的平衡。
另外，与收纳光源的贯通孔的直径相比，不收纳光源的贯通孔的直径的一方大。由此，能够减少亮度不均。
另外，收纳光源的贯通孔的直径、与不收纳光源的贯通孔的直径在光射出面的周边部与其它的部分不同。由此，能够减少光射出面的周边部与其它的部分的亮度不均。
另外，配置收纳光源的贯通孔的间隔、与配置不收纳光源的贯通孔的间隔在光射出面的周边部与其它的部分不同。由此，能够减少光射出面的周边部与其它的部分的亮度不均。
另外，并不是通过上述实施方式来限定本发明。适当地组合上述各构成要素而构成的技术方案也包含于本发明。另外，本领域技术人员能够容易地导出进一步效果、变形例。因此，本发明的更广泛的方式并不限于上述实施方式，能够进行各种变更。
附图标记的说明
1…面状照明装置，11…基板，12、12-1～12-4…光源，13…导光板，13a、13b…主面，13c、13c-1～13c-4…贯通孔(光源用)，13d、13d-1～13d-4…贯通孔(虚拟光源用)，14、16…光学片，15…反射件，E…周边部。

Claims (12)

1.一种面状照明装置，其具备：
基板，其二维地配置多个光源；以及
导光板，其配置于上述基板的配置上述光源的面侧，
上述导光板具有：沿厚度方向设置并收纳上述多个光源的各个的多个贯通孔、和虚拟光源，
上述虚拟光源在连结该虚拟光源的中心与上述多个光源中的任一个光源的中心的线段上不配置其它的虚拟光源。
2.根据权利要求1所述的面状照明装置，其中，
上述虚拟光源是沿上述导光板的厚度方向设置的、不收纳上述光源的贯通孔。
3.根据权利要求1或2所述的面状照明装置，其中，
具备反射部件，该反射部件与收纳上述光源的贯通孔的开口部分对应地配置在上述导光板的与上述基板相反的一侧。
4.根据权利要求3所述的面状照明装置，其中，
上述反射部件设置于配置在上述导光板的与上述基板相反的一侧的光学片。
5.根据权利要求3或者4所述的面状照明装置，其中，
上述反射部件的中央部的反射率高，周边部的透过率高。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的面状照明装置，其中，
对上述导光板的射出面侧的主面或者与射出面相反的一侧的主面，或者上述射出面侧的主面以及与上述射出面相反的一侧的主面实施使光扩散的加工。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的面状照明装置，其中，
上述多个光源在上述基板上配置为上述光源的中心位于矩形的顶点。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的面状照明装置，其中，
上述多个光源在上述基板上配置为上述光源的中心位于三角形的顶点。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的面状照明装置，其中，
收纳上述光源的贯通孔的直径与不收纳上述光源的贯通孔的直径不同。
10.根据权利要求9所述的面状照明装置，其中，
不收纳上述光源的贯通孔的直径大于收纳上述光源的贯通孔的直径。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的面状照明装置，其中，
收纳上述光源的贯通孔的直径、与不收纳上述光源的贯通孔的直径，在光射出面的周边部与其它的部分不同。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的面状照明装置，其中，
配置收纳上述光源的贯通孔的间隔、与配置不收纳上述光源的贯通孔的间隔，在光射出面的周边部与其它的部分不同。
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