JP2009176725A - 面光源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源として赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)を用い、赤色
を帯びない白色光を出射しうる面光源装置(3)を提供する。
【解決手段】本発明の面光源装置(3)は、光拡散板(1)と、該光拡散板(2)の背面側に配置
された赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)とを備え、
前記光拡散板(1)は背面側から測定した全光線反射率(Rt)が30%以上であり、
前記赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)の背面側には、前面側が拡散
反射面である反射板(4)が配置されていることを特徴とする。
【選択図】図1
を帯びない白色光を出射しうる面光源装置(3)を提供する。
【解決手段】本発明の面光源装置(3)は、光拡散板(1)と、該光拡散板(2)の背面側に配置
された赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)とを備え、
前記光拡散板(1)は背面側から測定した全光線反射率(Rt)が30%以上であり、
前記赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)の背面側には、前面側が拡散
反射面である反射板(4)が配置されていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は面光源装置に関し、詳しくは光源として赤色発光ダイオード、緑色ダイオードお
よび青色ダイオードを用いた用いた面光源装置に関する。
よび青色ダイオードを用いた用いた面光源装置に関する。
図3に示すように、液晶テレビ等に組み込まれて用いられる面光源装置(3)としては従来
より、光拡散板(1)と、その背面側に配置された光源(2)とを備え、光源(2)の背面側には
反射板のないものが用いられており、光拡散板(1)としては、無色で、薄型化の観点から
薄いものが用いられている。また光源(2)としては、省エネルギーの観点から、光源(2)と
してLED(発光ダイオード)を用いたものも提案されており〔非特許文献1〕、LED
(2)として光の三原色に対応する赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)
を並べたものが用いられている。かかる面光源装置(3)において、各LED(2R、2G、2B)
は、それぞれからの発光光を混色したときに完全な白色光となるように発光強度や、その
個数を調整して用いているので、LEDからの光は光拡散板を透過する間に混色して白色
光となり、面光源装置(3)の前面側に出射する。
より、光拡散板(1)と、その背面側に配置された光源(2)とを備え、光源(2)の背面側には
反射板のないものが用いられており、光拡散板(1)としては、無色で、薄型化の観点から
薄いものが用いられている。また光源(2)としては、省エネルギーの観点から、光源(2)と
してLED(発光ダイオード)を用いたものも提案されており〔非特許文献1〕、LED
(2)として光の三原色に対応する赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)
を並べたものが用いられている。かかる面光源装置(3)において、各LED(2R、2G、2B)
は、それぞれからの発光光を混色したときに完全な白色光となるように発光強度や、その
個数を調整して用いているので、LEDからの光は光拡散板を透過する間に混色して白色
光となり、面光源装置(3)の前面側に出射する。
しかし、従来の面光源装置(3')では、前面側への出射光が完全な白色光とならず、赤色を
帯びることがあった。
帯びることがあった。
「液晶ディスプレイ用バックライト技術−液晶照明システムと部材料−」、シーエムシー出版、2006年8月31日発行、p.148−149
そこで本発明者は、光源として赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDを用い、赤色を
帯びない白色光を出射しうる面光源装置を開発するべく鋭意検討した結果、本発明に至っ
た。
帯びない白色光を出射しうる面光源装置を開発するべく鋭意検討した結果、本発明に至っ
た。
すなわち本発明は、光拡散板(1)と、該光拡散板(2)の背面側に配置された赤色LED(2R)
、緑色LED(2G)および青色LED(2B)とを備え、
前記光拡散板(1)は背面側から測定した全光線反射率30%以上であり、
前記赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)の背面側には、前面側が拡散
反射面である反射板(4)が配置されている
ことを特徴とする面光源装置(3)を提供するものである。本発明の面光源装置(3)を図1に
模式的に示す。
、緑色LED(2G)および青色LED(2B)とを備え、
前記光拡散板(1)は背面側から測定した全光線反射率30%以上であり、
前記赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)の背面側には、前面側が拡散
反射面である反射板(4)が配置されている
ことを特徴とする面光源装置(3)を提供するものである。本発明の面光源装置(3)を図1に
模式的に示す。
本発明の面光源装置(3)は、LEDを光源(2)とするものであるので消費電力が少ないばか
りか、赤色を帯びない完全な白色光を前面側に出射することができる。
りか、赤色を帯びない完全な白色光を前面側に出射することができる。
本発明の面光源装置(3)に用いられる光拡散板(1)としては通常、着色のない無色(白色)
のものが用いられ、その大きさは、目的とするバックライト装置や直下型液晶ディスプレ
イ装置に応じて適宜選択されるが、20型(縦30cm、横40cm)以上の比較的大き
な面積に好適である。
のものが用いられ、その大きさは、目的とするバックライト装置や直下型液晶ディスプレ
イ装置に応じて適宜選択されるが、20型(縦30cm、横40cm)以上の比較的大き
な面積に好適である。
光拡散板(1)の厚みは1mm〜3mm、好ましくは2mm以下である。厚みが3mmを超
えると薄型化の点で不利である。1mm未満では機械的強度の点で不利である。
えると薄型化の点で不利である。1mm未満では機械的強度の点で不利である。
かかる光拡散板としては通常、透明樹脂および拡散剤からなる光拡散性樹脂組成物からな
るものが挙げられ、透明樹脂と拡散剤を溶融混練したのち、押出成形する押出成形法、射
出成形する射出成形法、熱プレスする熱プレス法などの通常の成形方法により成形するこ
とで得ることができる。
るものが挙げられ、透明樹脂と拡散剤を溶融混練したのち、押出成形する押出成形法、射
出成形する射出成形法、熱プレスする熱プレス法などの通常の成形方法により成形するこ
とで得ることができる。
透明樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ABS樹脂(アクリロニトリル−スチ
レン−ブタジエン共重合体樹脂)、メタクリル樹脂、MS樹脂(メタクリル酸メチル−ス
チレン共重合体樹脂)、ポリスチレン樹脂、AS樹脂(アクリロニトリル-スチレン共重
合体樹脂)、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂などが挙げられる
。
レン−ブタジエン共重合体樹脂)、メタクリル樹脂、MS樹脂(メタクリル酸メチル−ス
チレン共重合体樹脂)、ポリスチレン樹脂、AS樹脂(アクリロニトリル-スチレン共重
合体樹脂)、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂などが挙げられる
。
拡散剤としては、光拡散板を構成する透光性樹脂と屈折率が相違する粒子であって透過光
を拡散し得るものであれば特に限定されず、例えば無機ガラス粒子、ガラスファイバー、
シリカ粒子、水酸化アルミニウム粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チ
タン粒子、タルクなどの無機粒子であってもよいし、スチレン系重合体粒子、アクリル系
重合体粒子、シロキサン系重合体粒子などの有機粒子であってもよい。
を拡散し得るものであれば特に限定されず、例えば無機ガラス粒子、ガラスファイバー、
シリカ粒子、水酸化アルミニウム粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チ
タン粒子、タルクなどの無機粒子であってもよいし、スチレン系重合体粒子、アクリル系
重合体粒子、シロキサン系重合体粒子などの有機粒子であってもよい。
光拡散剤の粒子径は、重量平均粒子径で通常0.8μm以上、10μm以下、好ましくは
2〜3μmである。
2〜3μmである。
この光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)30%以上、好ましくは3
5%以上であり、通常は50%以下である。光拡散板の全光線反射率(Rt)は、例えば透
明樹脂に対する拡散剤の使用量が多いほど、大きくなる。全光線反射率(Rt)はJIS
K−7105(1981年)に従って測定される。
5%以上であり、通常は50%以下である。光拡散板の全光線反射率(Rt)は、例えば透
明樹脂に対する拡散剤の使用量が多いほど、大きくなる。全光線反射率(Rt)はJIS
K−7105(1981年)に従って測定される。
光拡散板の全光線透過率(Tt)は、光の混色を十分なものとしうる点で通常65%以下
であり、明るさの点で通常55%以上である。全光線透過率(Tt)は、例えば光拡散板における単位面積あたりの光拡散剤の使用量が多いほど、小さくなる。全光線透過率(Tt)は、JIS K7361−1(1997年)に従って測定される。
であり、明るさの点で通常55%以上である。全光線透過率(Tt)は、例えば光拡散板における単位面積あたりの光拡散剤の使用量が多いほど、小さくなる。全光線透過率(Tt)は、JIS K7361−1(1997年)に従って測定される。
光拡散板は、背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)が22%以上、通常は40%以
下である。拡散光線反射率(Rd1)は、光拡散剤の添加量を多くしたり、透明樹脂との屈
折率の差の大きい光拡散剤を用いるほど、大きくなる。拡散光線反射率(Rd1)はJIS
K7105(1981年)に従って測定される。
下である。拡散光線反射率(Rd1)は、光拡散剤の添加量を多くしたり、透明樹脂との屈
折率の差の大きい光拡散剤を用いるほど、大きくなる。拡散光線反射率(Rd1)はJIS
K7105(1981年)に従って測定される。
光源(2)は、赤色光を発する赤色LED(2R)、緑色光を発する緑色LED(2G)および青色
光を発する青色LED(2B)である。LEDとしては、発光ダイオードチップがエポキシ樹
脂製のレンズで覆われている構造のものが用いられ、その指向性パターンはランバーシアンタイプ、バットウイングタイプ、サイドエミッタータイプのいずれでもよいが、本発明の面光源装置(3)は、ランバーシアンタイプのLEDに好適である。
光を発する青色LED(2B)である。LEDとしては、発光ダイオードチップがエポキシ樹
脂製のレンズで覆われている構造のものが用いられ、その指向性パターンはランバーシアンタイプ、バットウイングタイプ、サイドエミッタータイプのいずれでもよいが、本発明の面光源装置(3)は、ランバーシアンタイプのLEDに好適である。
赤色LED(2R)、緑色LED(2G)および青色LED(2B)は、例えば直線状に緑色LED、
赤色LED、青色LED、赤色LEDおよび緑色LEDを並べて一単位とし、この単位を
多数繰り返し配置して用いられる。
赤色LED、青色LED、赤色LEDおよび緑色LEDを並べて一単位とし、この単位を
多数繰り返し配置して用いられる。
反射板(4)は、前面側表面が拡散反射面であり、その拡散光線反射率(Rd4)は通常80%
以上であり、通常は90%以下である。反射板(4)の表面の拡散光線反射率(Rd4)は、J
IS K7105(1981年)に従って測定される。
以上であり、通常は90%以下である。反射板(4)の表面の拡散光線反射率(Rd4)は、J
IS K7105(1981年)に従って測定される。
本発明の面光源装置(3)によれば、各LED(2)からの光は光拡散板(1)によりその一部が
拡散反射される。拡散反射された光は、LEDの背面側に配置された反射板(4)に到達し
、ここで再び拡散反射されて光拡散板(1)に到達する。光拡散板に到達した光は、その一
部が再び拡散反射される。このように拡散反射を繰り返す間に、赤色LED(2R)、緑色L
ED(2G)および青色LED(2B)からの光は十分に混色されて、さらに光拡散板(1)の内部
で拡散されながら透過することにより更に拡散され、完全な白色光となって前面側に出射
する。
拡散反射される。拡散反射された光は、LEDの背面側に配置された反射板(4)に到達し
、ここで再び拡散反射されて光拡散板(1)に到達する。光拡散板に到達した光は、その一
部が再び拡散反射される。このように拡散反射を繰り返す間に、赤色LED(2R)、緑色L
ED(2G)および青色LED(2B)からの光は十分に混色されて、さらに光拡散板(1)の内部
で拡散されながら透過することにより更に拡散され、完全な白色光となって前面側に出射
する。
以下、実施例により本発明についてより詳しく説明する。
実施例1
図1に示すような光拡散板(1)と、その背面側に配置されたLED(2)と、その背面側に配
置された反射板(4)とを備えた面光源装置(3)を用いた。
図1に示すような光拡散板(1)と、その背面側に配置されたLED(2)と、その背面側に配
置された反射板(4)とを備えた面光源装置(3)を用いた。
光拡散板(1)としては、ポリスチレン樹脂〔東洋スチレン社製「東洋スチロールHRM4
0」、屈折率1.59〕100質量部に、光拡散剤〔アクリル系架橋樹脂粒子、積水化成
品工業社製「MBX−2H」、重量平均粒子径3μm、屈折率1.49〕10質量部を加
えて混合した後、押出機〔スクリュー径40mm〕にて210℃〜250℃で溶融混練し
、フィードブロックを経由して245℃〜255℃のTダイより板状に押出して調製した
ものを用いた。この光拡散板(1)の背面側から測定した全光線反射率(Rt)は43.7%
であり、背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)は35.3%であった。また全光線
透過率(Tt)は55%であった。サイズは、縦100mm、横100mm、厚み1.5m
mであった。
LED(2)としては、直線状に緑色LED、赤色LED、青色LED、赤色LEDおよび
緑色LEDが並んだものを用いた。
反射板(4)としては、拡散光線反射率(Rd4)が81.4%のものを用いた。
各LED(2)を点灯させ、光拡散板(1)して前面側に出射する光を目視で観察したところ、
赤色を帯びておらず、完全な白色光であった。
0」、屈折率1.59〕100質量部に、光拡散剤〔アクリル系架橋樹脂粒子、積水化成
品工業社製「MBX−2H」、重量平均粒子径3μm、屈折率1.49〕10質量部を加
えて混合した後、押出機〔スクリュー径40mm〕にて210℃〜250℃で溶融混練し
、フィードブロックを経由して245℃〜255℃のTダイより板状に押出して調製した
ものを用いた。この光拡散板(1)の背面側から測定した全光線反射率(Rt)は43.7%
であり、背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)は35.3%であった。また全光線
透過率(Tt)は55%であった。サイズは、縦100mm、横100mm、厚み1.5m
mであった。
LED(2)としては、直線状に緑色LED、赤色LED、青色LED、赤色LEDおよび
緑色LEDが並んだものを用いた。
反射板(4)としては、拡散光線反射率(Rd4)が81.4%のものを用いた。
各LED(2)を点灯させ、光拡散板(1)して前面側に出射する光を目視で観察したところ、
赤色を帯びておらず、完全な白色光であった。
図2に示すように、各LED(2)を点灯させた状態で、この光拡散板(1)の前面側から、光
拡散板(1)の中心位置(◎)にて出射光の色度(xc、yc)を測定した。同時に黒丸印(
●)で示す8点でそれぞれ出射光の色度(x、y)を測定し、その数平均値(xa、xa)
を求めた。各色度の測定はJIS K7105(1981年)に従った。黒丸印(●)で示す測
定点8点は全て光拡散板(1)の端部から10mmの位置である。得られた色度から、式(
1a)
によりua'を、式(1c)
によりuc'を、式(2a)
によりva'を、式(2c)
によりvc'をそれぞれ求め、式(3)
により色均一度(Δu'v')を求めたところ、0.010322であった。色均一度(Δ
u'v')は小さいほど、赤色を帯びていないことを示す。
拡散板(1)の中心位置(◎)にて出射光の色度(xc、yc)を測定した。同時に黒丸印(
●)で示す8点でそれぞれ出射光の色度(x、y)を測定し、その数平均値(xa、xa)
を求めた。各色度の測定はJIS K7105(1981年)に従った。黒丸印(●)で示す測
定点8点は全て光拡散板(1)の端部から10mmの位置である。得られた色度から、式(
1a)
によりua'を、式(1c)
によりuc'を、式(2a)
によりva'を、式(2c)
によりvc'をそれぞれ求め、式(3)
により色均一度(Δu'v')を求めたところ、0.010322であった。色均一度(Δ
u'v')は小さいほど、赤色を帯びていないことを示す。
実施例2
光拡散板(1)として、光拡散剤の使用量を4.1質量部とし、実施例1と同様にして調製されたものを用いた。この光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が38.4%であり、背面側から測定した拡散反射率(Rd1)が30.1%であり、全光線透過率(Tt)が55%であり、厚みが2.0mmであった。この光拡散板(1)を用いた以外は実施例1と同様の面光源装置(3)を作成した。各LED(2)を点灯させ、光拡散板(1)して前面側に出射する光を目視で観察したところ、赤色を帯びておらず、完全な白色光であった。また、この出射光の色均一度(Δu'v')は0.010677であった。
光拡散板(1)として、光拡散剤の使用量を4.1質量部とし、実施例1と同様にして調製されたものを用いた。この光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が38.4%であり、背面側から測定した拡散反射率(Rd1)が30.1%であり、全光線透過率(Tt)が55%であり、厚みが2.0mmであった。この光拡散板(1)を用いた以外は実施例1と同様の面光源装置(3)を作成した。各LED(2)を点灯させ、光拡散板(1)して前面側に出射する光を目視で観察したところ、赤色を帯びておらず、完全な白色光であった。また、この出射光の色均一度(Δu'v')は0.010677であった。
実施例3〜実施例5
光拡散板(1)として、それぞれ、光拡散剤の使用量を4.5質量部〔実施例3〕、2.4質量部〔実施例4〕および3質量部〔実施例5〕とし、実施例1と同様にして調製されたものを用いた。実施例3の光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が35.4%であり、背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)が27.1%であり、全光線透過率(Tt)が60%であり、厚みが1.5mmのものであった。実施例4で用いた光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が30.3%であり、背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)が22.7%であり、全光線透過率(Tt)が60%であり、厚みが2.0mmのものであった。実施例5で用いた光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が32.0%であり、背面側から測定した拡散反射率(Rd1)が24.0%であり、全光線透過率(Tt)が65%であり、厚みが1.5mmのものであった。上記各光拡散板(1)をそれぞれ用いた以外は実施例1と同様の面光源装置(3)を作成した。各LED(2)を点灯させ、光拡散板(1)して前面側に出射する光を目視で観察したところ、いずれも、赤色を帯びておらず、完全な白色光であった。また、この出射光の色均一度(Δu'v')は0.011653〔実施例3〕、0.012256〔実施例4〕、0.012864〔実施例5〕であった。
光拡散板(1)として、それぞれ、光拡散剤の使用量を4.5質量部〔実施例3〕、2.4質量部〔実施例4〕および3質量部〔実施例5〕とし、実施例1と同様にして調製されたものを用いた。実施例3の光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が35.4%であり、背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)が27.1%であり、全光線透過率(Tt)が60%であり、厚みが1.5mmのものであった。実施例4で用いた光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が30.3%であり、背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)が22.7%であり、全光線透過率(Tt)が60%であり、厚みが2.0mmのものであった。実施例5で用いた光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が32.0%であり、背面側から測定した拡散反射率(Rd1)が24.0%であり、全光線透過率(Tt)が65%であり、厚みが1.5mmのものであった。上記各光拡散板(1)をそれぞれ用いた以外は実施例1と同様の面光源装置(3)を作成した。各LED(2)を点灯させ、光拡散板(1)して前面側に出射する光を目視で観察したところ、いずれも、赤色を帯びておらず、完全な白色光であった。また、この出射光の色均一度(Δu'v')は0.011653〔実施例3〕、0.012256〔実施例4〕、0.012864〔実施例5〕であった。
比較例1
光拡散板(1)として、光拡散剤の使用量を2質量部とし、実施例1と同様にして調製された光拡散板を用いた。この光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が28.2%であり、背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)が20.7%であり、全光線透過率(Tt)が65%であり、厚みが2mmであった。この光拡散板(1)を用いた以外は実施例1と同様の面光源装置(3)を作成した。各LED(2)を点灯させ、光拡散板(1)して前面側に出射する光を目視で観察したところ、赤色を帯びていた。また、この出射光の色均一度(Δu'v')は0.014298であった。
光拡散板(1)として、光拡散剤の使用量を2質量部とし、実施例1と同様にして調製された光拡散板を用いた。この光拡散板(1)は、背面側から測定した全光線反射率(Rt)が28.2%であり、背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)が20.7%であり、全光線透過率(Tt)が65%であり、厚みが2mmであった。この光拡散板(1)を用いた以外は実施例1と同様の面光源装置(3)を作成した。各LED(2)を点灯させ、光拡散板(1)して前面側に出射する光を目視で観察したところ、赤色を帯びていた。また、この出射光の色均一度(Δu'v')は0.014298であった。
1:光拡散板 2:光源(LED) 4:反射板
3:面光源装置
3:面光源装置
Claims (4)
- 光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された赤色LED、緑色LEDおよび青色LED
とを備え、
前記光拡散板は背面側から測定した全光線反射率(Rt)が30%以上であり、
前記赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDの背面側には、前面側が拡散反射面である
反射板が配置されている
ことを特徴とする面光源装置。 - 前記光拡散板の全光線透過率(Tt)が65%以下である請求項1に記載の面光源装置。
- 前記光拡散板の背面側から測定した拡散光線反射率(Rd1)が22%以上のものである請
求項1または請求項2に記載の面光源装置。 - 前記反射板の拡散光線反射率(Rd4)が80%以上である請求項1〜請求項3のいずれか
に記載の面光源装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012026528A1 (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | シャープ株式会社 | 照明装置、液晶表示装置 |
JP2016065909A (ja) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 日立化成株式会社 | 光積分器および、それを用いた映像投射装置 |
-
2008
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- 2008-12-23 CN CNA2008101849458A patent/CN101469830A/zh active Pending
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