JP2008300187A - 面状光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度分布を均一とすることが可能な面状光源装置を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤモジュール２と、導光体１と、を備える、面状光源装置Ａ１であって、導光体１は、方向ｘに延びる１対の第１柱状部３と、方向ｙに向けて１対の第１柱状部３から延びる複数の第２柱状部４とを有しており、ＬＥＤモジュール２は、第１柱状部３の一端に正対するように設けられており、第１柱状部３には、複数の第２柱状部４が連結された部分と方向ｙにおいて反対側に位置する複数の第１反射部３ｂが形成されており、各第２柱状部４には、方向ｚ後方部分に反射部が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる面状光源装置に関する。

図５は、従来の面状光源装置の一例を示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示された面状光源装置Ｘは、導光体９１および複数のＬＥＤモジュール９２を備えている。導光体９１は、矩形板状とされており、入射面９１ａ、反射面９１ｂ、および出射面９１ｃを有している。入射面９１ａには、複数のＬＥＤモジュール９２が並べられている。ＬＥＤモジュール９２は、たとえば赤色光、緑色光、青色光を発するＬＥＤチップが内蔵されたモジュールであり、面状光源装置Ｘの光源である。複数のＬＥＤモジュール９２から発せられた光は、入射面９１ａに入射し、導光体９１内を進行する。反射面９１ｂは、たとえば導光体９１の一面に複数の溝、凹部が形成された部分、あるいは、導光体９１の一面に反射膜が形成された部分である。導光体９１内を進行してきた光は、反射面９１ｂによって出射面９１ｃに向けて反射される。出射面９１ｃは、その全域から光を出射する面である。このように、面状光源装置Ｘは、赤色光、緑色光、青色光を混色させることによって得られる白色光を面状に出射する構成とされており、たとえば液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる。

しかしながら、面状光源装置Ｘにおいては、出射面９１ｃの面内方向における面状光の２次元的な輝度分布を均一とすることが求められる。特に、入射面９１ａが延びる方向において、直列に配置された複数のＬＥＤモジュール９２からの光が、導光体９１内において互いに重なり合うことが避けられない。これによる輝度の不均一を抑制するには、反射面９１ｂを構成する複数の溝、凹部、あるいは反射膜の配置を綿密に検討することが強いられていた。

特開２００６−１２８１６３号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、輝度分布を均一とすることが可能な面状光源装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される面状光源装置は、１以上の光源と、上記光源からの光によって面状光を形成する導光体と、を備える、面状光源装置であって、上記導光体は、上記面状光の出射方向と直角である第１方向に延びる１以上の第１柱状部と、上記面状光の出射方向および上記第１方向のいずれとも直角である第２方向に向けて上記第１柱状部から延びる複数の第２柱状部とを有しており、上記光源は、上記第１柱状部の一端に正対するように設けられており、上記第１柱状部には、上記複数の第２柱状部が連結された部分と上記第２方向において反対側に位置する複数の第１反射部が形成されており、上記各第２柱状部には、上記出射方向後方部分に第２反射部が形成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、上記第１反射部の仕様を上記第１方向における輝度が均一な光を反射可能なものに設定し、上記第２反射部の仕様を上記第２方向における輝度が均一な光を反射可能なものに設定すれば、上記面状光の２次元的な輝度分布の均一化を図ることが可能である。これは、たとえば２次元的に広がる反射面の仕様を、輝度分布の均一化に適するように設定する場合と比べて格段に容易である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の第２柱状部は、上記第１方向において等間隔で配列されている。このような構成によれば、上記面状光の輝度分布の均一化に有利である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２方向において離間配置された１対の上記第１柱状部を備えており、上記各第１柱状部の一端には、上記光源が正対させられており、上記複数の第２柱状部それぞれの両端が、１対の上記第１柱状部に連結されている。このような構成によれば、上記第２柱状部から発せられる光の上記第２方向における輝度分布の均一化を図るのに好適である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明に係る面状光源装置の第１実施形態を示している。本実施形態の面状光源装置Ａ１は、導光体１および２つのＬＥＤモジュール２を備えている。面状光源装置Ａ１は、方向ｚに向けて白色の面状光を出射可能に構成されており、たとえば液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる。

導光体１は、ＬＥＤモジュール２からの光を用いて面状光を形成するためのものである。導光体１は、たとえばＰＭＭＡやポリカーボネートなどの透明樹脂からなり、１対の第１柱状部３と複数の第２柱状部４とを備えている。

１対の第１柱状部３は、それぞれが方向ｘに延びる円柱状とされており、方向ｙにおいて平行に離間配置されている。各第１柱状部３には、入射面３ａ、複数の第１反射部３ｂが形成されている。入射面３ａは、方向ｘにおける一端面であり、ＬＥＤモジュール２からの光が入射する部分である。第１柱状部３のうち入射面３ａと反対側の端面は、反射膜３２によって覆われている。反射膜３２は、第１柱状部３の長手方向に進行してきた光を反射させるためのものである。

複数の第１反射部３ｂは、第１柱状部３のうち方向ｙにおいて複数の第２柱状部４がある側とは反対側の部分に設けられており、図２に示すように、第１柱状部３内を進行してきた光を第２柱状部４に向けて反射するためのものである。複数の第１反射部３ｂは、方向ｘに沿って等ピッチで配列されている。各第１反射部３ｂは、図２に示すように、方向ｘにおける位置が各第２柱状部４と一致している。

本実施形態においては、各第１反射部３ｂは、複数の溝３１によって構成されている。複数の溝３１は、それぞれが方向ｚに延びており、方向ｘにおいて並列に配置されている。本実施形態においては、各第１反射部３ｂを構成する複数の溝３１のサイズおよび本数が、その第１反射部３ｂのＬＥＤモジュール２からの距離を考慮して設定されている。すなわち、ＬＥＤモジュール２からの距離が比較的近い第１反射部３ｂにおいては、溝３１のサイズを比較的小として、あるいは複数の溝３１の本数を比較的少数としている。一方、ＬＥＤモジュール２からの距離が比較的遠い第１反射部３ｂにおいては、溝３１のサイズを比較的大として、あるいは複数の溝３１の本数を比較的多くしている。これにより、第１柱状部３から各第２柱状部４へと導入される光の輝度が均一とされている。

複数の第２柱状部４は、それぞれが方向ｙに延びる円柱状とされており、方向ｘにおいいて互いに平行に等ピッチで配列されている。複数の第２柱状部４は、１対の第１柱状部３に挟まれており、それぞれの端部が１対の第１柱状部３に繋がっている。これにより、本実施形態においては、１対の第１柱状部３のそれぞれから各第２柱状部４に向けて光が導入される。各第２柱状部４には、出射面４ａおよび第２反射部４ｂが形成されている。出射面４ａは、第２柱状部４の表面のうち方向ｚを向く部分であり、第２柱状部４内を進行してきた光を出射する面である。

第２反射部４ｂは、第２柱状部４内を進行してきた光を出射面４ａに向けて反射する部分であり、方向ｚにおいて出射面４ａとは反対側に位置する、方向ｙに延びる領域に設けられている。本実施形態においては、第２反射部４ｂは、複数の溝４１によって構成されている。複数の溝４１は、図２に示すようにそれぞれが方向ｘに延びており、図３に示すように方向ｙに沿って配列されている。本実施形態においては、複数の溝４１の構成が、第１柱状部３からの距離を考慮して設定されている。すなわち、溝４１のサイズを第１柱状部３からの距離が遠いものほど大とする、あるいは溝４１どうしのピッチを第１柱状部３からの距離が遠い部分にあるものほど小とするといった設定がなされている。

ＬＥＤモジュール２は、面状光源装置Ａ１の光源であり、第１柱状部３の入射面３ａの正面に配置されている。図２に示すように、ＬＥＤモジュール２は、基板５、ＬＥＤ光源６、ケース７、および透光樹脂８を備えている。基板５は、たとえば絶縁材料からなる絶縁基板である。ＬＥＤ光源６は、たとえば図３に示すようにＬＥＤチップ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂからなる。ＬＥＤチップ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を発光可能に構成されている。ケース７は、たとえば白色樹脂からなり、ＬＥＤ光源６を囲うように基板５上に形成されている。透光樹脂８は、たとえば透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂からなり、ＬＥＤ光源６を覆っている。

ＬＥＤチップ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂから発せられた赤色光、緑色光、青色光は、入射面３ａから入射した後に、第１柱状部３内を方向ｘに沿って進行する。これらの赤色光、緑色光、青色光は、以降の進行および反射の過程において互いに混色されることにより白色の光となる。第１柱状部３内を進行した光は、複数の第１反射部３ｂによって反射されることにより、複数の第２柱状部４内を方向ｙに沿って進行する。これらの光は、各第２柱状部４内を進行した後に第２反射部４ｂによって方向ｚに向けて反射される。そして、複数の第２柱状部４の出射面４ａから出射された光によって、全体として白色の面状光が構成される。

次に、面状光源装置Ａ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、第１反射部３ｂの仕様を設定するにあたり、各第２柱状部４に導入される光の輝度が同等となるように考慮すればよい。これは、方向ｘに沿った１次元の輝度分布を均一化すれば足りることを意味する。同様に、第２反射部４ｂの仕様を設定するにあたっては、方向ｙに沿った１次元の輝度分布を均一化することを考慮すれば足りる。すなわち、第１反射部３ｂ，および第２反射部４ｂのいずれにおいても１次元の輝度分布均一化を図れば、面状光の２次元における輝度分布の均一化を合理的に達成することができる。これは、図５に示した従来技術による例のように、２次元的に広がる反射面９１ｂを２次元輝度分布の均一化に適した仕様に設定することと比べて格段に容易である。

複数の第２柱状部４を等ピッチで配置することは、面状光の輝度分布均一化を図るのに有利である。また、複数の第２柱状部４を挟むように１対の第１柱状部３を配置すれば、各第２柱状部４における方向ｙに沿った輝度分布の均一化を図るのに好適である。

図４は、本発明に係る面状光源装置の第２実施形態を示している。なお、本図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。本実施形態の面状光源装置Ａ２は、１対の第１柱状部３および複数の第２柱状部４が、いずれも角柱状とされている点が、上述した実施形態と異なっている。より具体的には、第１柱状部３は、断面略正方形状とされており、第２柱状部４は、方向ｘを長辺方向とする断面長方形状とされている。このような実施形態によっても、面状光の輝度分布の均一化を図ることができる。特に、第２柱状部４の出射面４ａを比較的大面積とすることが可能である。これは、面状光の輝度分布の均一化に有利である。

本発明に係る面状光源装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る面状光源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

第１柱状部３の本数は、１つのみであってもよい。この場合、複数の第２柱状部４の一端側に第１柱状部３が繋がれた構成とすればよい。第１柱状部３および第２柱状部４の断面形状は、円形状、矩形状に限定されない。また、第１柱状部３と第２柱状部４との断面形状を異ならせてもよい。第１反射部３ｂ，４ｂは、複数の溝３１，４１によって構成されるものに限定されず、たとえば、複数の凹部、または粗面によって構成してもよいし、反射膜を貼付することによって構成してもよい。本発明で言う光源としては、十分な輝度の光を第１柱状部３に導入可能なものであればよく、３色のＬＥＤチップ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えるものの他に、たとえば青色ＬＥＤチップと蛍光体材料とを組み合わせることにより白色光を発するものであってもよい。

本発明に係る面状光源装置の第１実施形態を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う要部断面図である。 本発明に係る面状光源装置の第２実施形態を示す斜視図である。 従来の面状光源装置の一例を示す斜視図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２ 面状光源装置
ｘ （第１）方向
ｙ （第２）方向
ｚ （出射）方向
１ 導光体
２ ＬＥＤモジュール（光源）
３ 第１柱状部
３ａ 入射面
３ｂ 第１反射部
４ 第２柱状部
４ａ 出射面
４ｂ 第２反射部
５ 基板
６ ＬＥＤチップ
７ ケース
８ 透光樹脂
３１ 溝
３２ 反射膜
４１ 溝

Claims (3)

1. １以上の光源と、
   上記光源からの光によって面状光を形成する導光体と、
   を備える、面状光源装置であって、
   上記導光体は、上記面状光の出射方向と直角である第１方向に延びる１以上の第１柱状部と、上記面状光の出射方向および上記第１方向のいずれとも直角である第２方向に向けて上記第１柱状部から延びる複数の第２柱状部とを有しており、
   上記光源は、上記第１柱状部の一端に正対するように設けられており、
   上記第１柱状部には、上記複数の第２柱状部が連結された部分と上記第２方向において反対側に位置する複数の第１反射部が形成されており、
   上記各第２柱状部には、上記出射方向後方部分に第２反射部が形成されていることを特徴とする、面状光源装置。
2. 上記複数の第２柱状部は、上記第１方向において等間隔で配列されている、請求項１に記載の面状光源装置。
3. 上記第２方向において離間配置された１対の上記第１柱状部を備えており、
   上記各第１柱状部の一端には、上記光源が正対させられており、
   上記複数の第２柱状部のそれぞれの両端が、１対の上記第１柱状部に連結されている、請求項１または２に記載の面状光源装置。

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