JP2006156193A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
面状照明装置の導光板内に形成される非照射領域を排除し、かつ、前記導光板に沿って配設される発光素子の個数を可能な限り増やすことによって、面状照明装置の照射品質および輝度を向上させる面状照明装置を提供すること。
【解決手段】
面状照明装置１が、光を導入する導光面３０ａを有する導光板３０と、前記導光面３０ａに沿って配列されている複数の発光素子１１および１２と、前記発光素子１１および１２が接続される配線基板２０とを備えており、その特徴として、前記発光素子１１および１２から前記導光板３０へ光を照射する方向に対して前記発光素子１１および１２を前後交互に配列する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置や電子看板などの照明装置として用いられる面状照明装置に係り、特に、前記面状照明装置の光源となるＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子が前記面状照明装置の側方において好適に配列されているサイドライト（もしくはエッジライト）方式の面状照明装置に関する。

液晶表示装置などに用いられるサイドライト方式面状照明装置は、例えば、図６および図７に示すように形成されている。前記面状照明装置１０１においては、光源となる発光素子１１０と、前記発光素子１１０を接続する配線端子１２２が配線１２１の一端に形成された配線基板１２０と、前記発光素子１１０から照射された光を面状光に変換する導光板１３０とを有している。

前記面状照明装置１０１は、前記導光板１３０の側方の一端面（以下、「導光面」という。）１３０ａに沿って配設している複数の発光素子１１０から点状光を導入し、導光板１３０内において拡散させて面状光に変換して、前記導光板１３０の上面（以下、「照射面」という。）１３０ｂから照射することが可能となっている（図９参照）。

従来、前記面状照明装置１０１は、光が照射されない領域（以下、「非照射領域」という。）ＮＩ（図９参照）が前記導光板１３０内に生じると面状照明装置１０１の輝度のむらとなることから、導光板１３０の導光面１３０ａに沿って複数個の発光素子１１０を一列に配置していた。また、前記面状照明装置１０１の輝度が高くなると色彩の濃淡や強弱などが表現しやすくなることから、発光素子１１０の個数を出来る限り多く配置していた（特許文献１および２を参照）。

特開２００１−３３２１１１号公報 特開２００１−２２９７２３号公報

しかしながら、図８に示すように、発光素子１１０を配設するために必要な配線端子１２２の形成幅Ｗ２が発光素子１１０の幅Ｗ１よりも大きくなってしまうことから、発光素子１１０を可能な限り多く配列させた場合であっても、各発光素子１１０の間に発光素子１１０が配設されない領域Ｓが生じてしまい、図９に示すように、発光素子１１０から照射される光ＳＬの照射角度に応じて非照射領域ＮＩが形成され、導光板１３０が有する照射面１３０ｂに輝度のむらが生じてしまう問題があった。

また、液晶表示装置の高画素数化に伴い、面状照明装置１０１の輝度を従来よりも高くしなければ液晶表示装置等に表示された画像の色彩の濃淡や強弱などが十分に表現できないという問題も生じた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、面状照明装置の導光板内に形成される非照射領域を排除し、かつ、前記導光板に沿って配設される発光素子の個数を可能な限り増やすことによって、面状照明装置の照射品質および輝度を向上させる面状照明装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の面状照明装置は、光を導入する導光面を有する導光板と、前記導光面に沿って平行に配列している複数の発光素子と、前記発光素子が接続される配線基板とを備えており、その第１の特徴として、前記発光素子から前記導光板へ光を照射する方向に対して前記発光素子が前後交互に配列されている。

第２の特徴として、第１の特徴を有する本発明の面状照明装置においては、前記導光面に対して前記発光素子のそれぞれが前後方向に重ならない位置に配列されていることが好ましい。

第３の特徴として、第１または第２の特徴を有する本発明の面状照明装置においては、前側に配列されている前記発光素子の間隔が前記発光素子の幅方向の長さと同等になっていることが好ましい。

第４の特徴として、第１から第３のいずれか１の特徴を有する本発明の面状照明装置においては、前記導光面が前記発光素子の配列に沿って凹凸状に形成されていることが好ましい。

第５の特徴として、第４の特徴を有する本発明の面状照明装置においては、前記導光面を凹凸状に形成してできる凸部の形成間隔が前記発光素子の幅寸法と同程度の長さに形成されていることが好ましい。

第６の特徴として、第４または第５の特徴を有する本発明の面状照明装置においては、前記凸部が有する面であって、前記発光素子から照射される光を導入しない面に、光を拡散する拡散パターンが形成されていることが好ましい。

本発明の面状照明装置は上記のように形成されているため、面状照明装置の導光板内に形成される非照射領域を排除し、かつ、前記導光板に沿って配設される発光素子の個数を可能な限り増やすことが可能となる。それによって、面状照明装置の照射品質および輝度が向上する効果を有する。前記効果を具体的に以下に記載する。

第１の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、導光板が有する照射面から照射される光に輝度のむらが生じない効果を奏する。

第２の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、後側に配列された発光素子から照射した光を無駄なく導光板に導入する効果を奏する。

第３の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、導光板に導入する光を増量させる効果を奏する。

第４の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、凹凸状の導光面を有しない導光板よりも効率よく導入される効果を奏する。

第５の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、前側および後側に配列された発光素子から照射された光最も効率よく導光板へ導入する効果を奏する。

第６の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、前記凸部から導入した光を前記凸部から漏光せず、面状照明装置の照射領域から導光板へ導入された光を照射する効果を奏する。

以下、図面に記載されている図１から図５を用いて、本発明の実施形態を説明する。ここで、図１は本発明の面状照明装置１に備わる各部材を分解した分解斜視図を、図２は本発明の面状照明装置１の正面図を、図３は本発明の面状照明装置１に備わる発光素子の配列位置関係を表した正面図を、図４は本発明の面状照明装置１に備わる発光素子と導光板との位置関係を表した分解正面図、そして図５は本発明の面状照明装置１に備わる発光素子と導光板との位置関係を表した正面図を示している。

本実施形態の面状照明装置１は、図１および図２に示すように、面状照明装置１に光を供給するための発光素子１１および１２と、前記発光素子１１および１２などの電子回路用部材を接続するための配線基板２０と、点状光もしくは線状光を面状光に変更させるための導光板３０と、面状照明装置１が有する各種部材を固定するためのフレーム４０とを備えている。

前記発光素子１１および１２は、チップ状白色ＬＥＤ（発光ダイオード）などの点光源であり、導光板３０が光ＳＬ１またはＳＬ２（図４参照）を導入する面（導光面３０ａ）に沿って平行に配列されている。前記発光素子１１および１２は、発光素子１１および１２から前記導光板３０へ光ＳＬ１およびＳＬ２を照射する方向（照射方向）に対して直交方向へ複数の列をなしており、当該配列された発光素子１１および１２が前記照射方向に対して前後交互に配列されている。そして、前列側および後列側に配列している発光素子１１および１２は、その後列側の発光素子１２の光ＳＬ２を導光板３０に対して直接的に照射するため、照射方向の前後において重ならない位置に配置されている。

配線基板２０は、絶縁体の基板上に導線を形成したプリント配線基板などの配線用基板であり、導光板３０に対して平行に配設されている。前記配線基板２０上に形成された配線２１の一端には方形状や円形状などの配線端子２２が形成され、発光素子１１（または１２）のＰ極もしくはＮ極用リード１１ａ（または１２ａ）が接続されている。前記配線端子２２は、前記発光素子１１および１２と同様、前記照射方向に対して前後交互に形成されている。また、前記配線端子２２は、図３に示すように、前列側に配置された各発光素子１１の配置間隔が当該発光素子１１および１２の幅寸法Ｗ１と同等となる位置に形成されている。

導光板３０は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂などを射出成形した透明度および反射率の高い平板状の部材であり、巨視的に平板状に形成されている。そして、前記導光板３０の導光面３０ａ（前記導光板３０に光ＳＬ１またはＳＬ２を導入する面）には前記発光素子１１および１２の配列に沿って凹凸状に形成されている。

前記凹凸状の導光面３０ａに形成された凸部３１の形成間隔は、前記発光素子１１および１２の幅寸法Ｗ１と同程度の長さとなっている。前記した幅寸法Ｗ１を詳細に説明すると、前記凸部３１の形成間隔は、前記凸部３１に形成されている各面から発光素子１１および１２までの隙間が０．３〜１．０ｍｍ程度となる寸法になっている。

また、前記凸部３１であって前記発光素子１１および１２から照射される光ＳＬ１またはＳＬ２を導入しない面、すなわち前記凸部３１の側面３１ａにはシボ加工等によって拡散パターンが形成されている。これは、前記凸部３１の形状が、当該側面３１ａの一辺の長さが約１ｍｍとなる略直方体形状となり、コスト面において拡散パターンが形成された拡散フィルム等の拡散板を配設することが困難となるためである。

なお、前記導光板３０に形成されている複数の表面には、従来と同様、各種フィルムの貼付もしくは各種表面加工によって、銀蒸着された反射パターンやプリズム状の拡散パターンなどが形成されている。

次に、前述した特徴を有する各部材を備えることによって得られる本発明の面状照明装置１の作用を以下に説明する。

発光素子１１および１２から前記導光板３０へ光ＳＬ１およびＳＬ２を照射する方向に対して前記発光素子１１および１２を前後交互に配列する位置に前記配線端子２２が形成されていることによって、本実施形態の面状照明装置１は、図４および図５に示すように、前側に配列した発光素子１１の照射によって生じる非照射領域ＮＩ（導光板３０に光ＳＬ１が照射されない領域）に後側に配列した発光素子１２の光ＳＬ２が照射するため、面状照明装置１が照明する領域である照明領域Ｌにおいて前記非照射領域ＮＩを排除することが可能となる。そのため、導光板３０が有する照射面３０ｂから照射される光に輝度のむらが生じない作用を発揮し得る。

なお、図４および図５に示すように、後側に配列した発光素子１２の照射によって生じる非照射領域ＮＩは、面状照明装置１が照明しない領域である非照明領域ＮＬに生じるため、面状照明装置１の輝度には影響を及ぼさない。

そして、前記導光面３０ａに対して前記発光素子１１および１２のそれぞれが当該配列の前後方向に重ならない位置に前記配線端子２２が形成されていることによって、本実施形態の面状照明装置１は、導光板３０に効率よく光ＳＬ２を導入することが可能となる。すなわち、前側に配列された発光素子１１によって後側に配列している発光素子１２から照射した光ＳＬ２が遮光される量を減少させることが可能となる。そのため、後側に配列された発光素子１２から導光板３０へ導入される光ＳＬ２の量を多くすることが可能となる。

また、前側に配列されている前記発光素子１１の間隔が前記発光素子１１および１２の幅寸法Ｗ１と同等に形成されていることによって、本実施形態の面状照明装置１は、配設可能な発光素子１１および１２の個数を増加させることが可能となる。その結果、導光板３０に導入される光が大幅に増量する。例えば、３．５インチの面状照明装置１の場合、従来において配列可能なの個数は最大１４個であったが、本発明において配列可能な個数は最大１９個となり、３６％にあたる個数を増加することが可能となるため、前記面状照明装置１の輝度は従来よりも格段に高くすることが可能となる。

さらに、前記導光面３０ａを前記発光素子１１および１２の配列に沿って凹凸状に形成することによって、後側に配列された発光素子１２から照射された光ＳＬ２を導光板３０の凸部３１から導入することが可能となる。そのため、凹凸状の導光面３０ａを有しない導光板３０においては導入されながった光ＳＬ２の一部分も導入可能となり、照射した光ＳＬ２を無駄なく導入することとなる。さらに、前記導光面３０ａを凹凸状に形成してできる凸部３１の形成間隔を前記発光素子１１および１２の幅寸法Ｗ１と同程度の長さに形成することによって、本実施形態の面状照明装置１は、後側に配列された発光素子１２から照射された光ＳＬ２を導光板３０の凸部３１へ最大限に導入することが可能となる。

そのうえ、前記凸部３１の側面３１ａにはシボ加工等によって拡散パターンが形成されていることによって、導光板３０へ導入された光ＳＬ２が導光板３０の凸部３１から前記導光板３０の外側へ漏光しなくなる。そのため、前記凸部３１から導入した光ＳＬ２を前記凸部３１から漏光させず、面状照明装置１の照射領域から導光板３０へ導入された光ＳＬ１およびＳＬ２を照射することが可能となる。

すなわち、本発明の面状照明装置１によって、導光板３０の非照射領域ＮＩを生じさせず、かつ、発光素子１１および１２の個数を増加させることが可能となるため、面状照明装置１の照射品質および輝度が向上する効果を奏する。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明の面状照明装置に備わる各部材を分解して示す分解斜視図 本発明の面状照明装置の正面図 本発明の面状照明装置に備わる発光素子の配列位置関係を表した部分正面図 本発明の面状照明装置に備わる発光素子と導光板との位置関係を表した分解正面図 本発明の面状照明装置に備わる発光素子と導光板との位置関係を表した正面図 従来の面状照明装置に備わる各部材を分解して示す分解斜視図 従来の面状照明装置の正面図 従来の面状照明装置に備わる発光素子の配列位置関係を表した部分正面図 従来の面状照明装置に備わる発光素子と導光板との位置関係を表した正面図

符号の説明

１ 面状照明装置
１１ （前側に配列されている）発光素子
１２ （前側に配列されている）発光素子
２０ 配線基板
２１ 配線
２２ 配線端子
３０ 導光板
３０ａ 導光面（導光板に光を導入する導光板の側面）
３０ｂ 照射面
３１ 凸部
３１ａ 凸部の側面
４０ フレーム
Ｌ 照明領域
ＮＬ 非照明領域
ＮＩ 非照射領域
Ｗ１ 発光素子の幅寸法
Ｗ２ 発光素子１個を配設するために必要な配線端子の幅寸法
ＳＬ１ 前列の発光素子から照射される光
ＳＬ２ 後列の発光素子から照射される光
Ｓ 発光素子が配設できない領域

Claims (6)

1. 光を導入する導光面を有する導光板と、前記導光面に沿って平行に配列している複数の発光素子と、前記発光素子が接続される配線基板とを備えている面状照明装置であって、前記発光素子から前記導光板へ光を照射する方向に対して前記発光素子が前後交互に配列されていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記導光面に対して前記発光素子のそれぞれが前後方向に重ならない位置に配列されている請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前側に配列されている前記発光素子の間隔が前記発光素子の幅方向の長さと同等になっている請求項１または２に記載の面状照明装置。
4. 前記導光面が前記発光素子の配列に沿って凹凸状に形成されている請求項1から３のいずれか1項に記載の面状照明装置。
5. 前記導光面を凹凸状に形成してできる凸部の形成間隔が前記発光素子の幅寸法と同程度の長さに形成されている請求項４に記載の面状照明装置。
6. 前記凸部が有する面であって、前記発光素子から照射される光を導入しない面に、光を拡散する拡散パターンが形成されている請求項４または５に記載の面状照明装置。
   

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