JP2009252380A - 中空式面照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の厚さ方向の寸法の大型化を抑制し、面発光部における光源の周辺側部分を含めて高輝度でかつ均一な照明を可能とする中空式面照明装置を提供する。
【解決手段】厚さ方向の寸法が小さい矩形のユニットケース２における対向する２つの内部側面に沿って複数のＬＥＤ１０がそれぞれ配列されたＬＥＤ基板１１、１１と、複数のＬＥＤ１０を凹溝内に収納したＬＥＤコリメータ４，４が配置され、コリメータ４，４からＬＥＤ１０の光軸の方向の中空導光領域８側に略平行光を出射し、光反射面部材５で反射して、面発光部材６の発光面１５を発光させる。各ＬＥＤ基板１１或いはＬＥＤコリメータ４の長手方向の両端に臨む内部側面は、鏡面にされた鏡面部２１が形成され、入射された光を反対側の内部側面或いはその中央側に反射し、均一な照明を可能にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光ダイオードを光源として、液晶表示装置のバックライト照明等を行う中空式面照明装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、液晶表示装置用のバックライトの面照明装置の光源として、従来の冷陰極放電灯からＬＥＤへと代替させる動きが進んでいる。
これは、ＬＥＤは有害物質の水銀を含まず、環境調和型の光源として適していることや、最近大幅な発光効率の向上によるところが大きい。ＬＥＤを光源としたバッックライトの面照明装置は、これまで携帯電話やモバイル機器等の概ね小型機器の用途が中心であったが、２０型以上の液晶モニタや液晶テレビ等のような大型の液晶装置を用途とする面照明装置へと拡大されつつある。
ところで、大型用途の面照明装置においては、発光面を高輝度で発光させることが要求される。このため、この種の面照明装置では、例えば、特許文献１（特開２００５−３１６３３７号公報）に開示さているように、面発光部材の内面側と対向する位置（直下）に複数のＬＥＤを対向させて配列した、所謂直下型方式を採用することが一般的である。

しかしながら、ＬＥＤは点光源であるため、直下型の面照明装置では、ＬＥＤと面発光部との距離が近接しすぎると、発光面上に各ＬＥＤに対応する輝度ムラや色ムラが発生し、液晶表示装置の表示品質を低下させる虞がある。
このような現象は、例えば、高輝度化を実現すべく、１個当たりの電力が１Ｗクラス以上の高出力ＬＥＤを採用した場合に顕著に現れる。そのため、輝度ムラや色ムラを低減すべく、各ＬＥＤと発光面部とを遠ざけると、面照明装置の厚さ方向の大型化を招いてしまう。
一方、面照明装置の厚さ方向の大型化を抑制しつつ各色の光の混色性の確保や高輝度化等を実現するため、例えば、特許文献２（特開２００６−１０６２１２号公報）には、装置内の内壁面に沿って光源として配列させた複数のＬＥＤからの放射光を中空導体領域で反射させて、面発光部から均一に出射させる、所謂中空式のバックライトの面照明装置の構造が開示されている。
特開２００５−３１６３３７号公報 特開２００６−１０６２１２号公報 特開平８−１７１８０６号公報

しかしながら、上述の特許文献２に開示された構造は、各ＬＥＤからの放射光を面照明装置の中空導光領域に導くために、光源部にリフレクタを形成しており、光源近傍の面発光部の輝度ムラを低減するためには、リフレクタのサイズをより大きくする必要がある。このため、面照明装置における有効発光領域以外の寸法が増大し、結果として面照明装置全体の大型化してしまう。
光源をリフレクタで集光する方法以外に、長尺の凸レンズで集光する方法が、特許文献３に開示されている。しかし、特許文献３（特開平８−１７１８０６号公報）に開示されている方法では、光源から広角度で放射する光のレンズへの入射効率を高めるためには、レンズ断面寸法を大きくする必要があり、この方法もまた面照明装置の大型化を招いてしまう。

このため、面照明装置における厚さ方向の大型化を抑制するのに適した中空式を採用し、面発光部で高輝度、かつ均一な照明を可能とする中空式面照明装置を実現することが望まれる。
この場合、光源を形成する複数のＬＥＤが配列されたその端部側、換言すると光源の周辺側部分においても、面発光部の均一な照明を可能にすると、より有効な中空式面照明装置となる。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、中空式を採用して装置の厚さ方向の寸法の大型化を抑制し、面発光部における光源の周辺側部分を含めて高輝度でかつ均一な照明を可能とする中空式面照明装置を提供することを目的とする。

本発明の中空式面照明装置は、厚さ方向の寸法が抑制された中空のユニットケースにおける底面側に配置され、光反射面が形成された光反射面部材と、
前記ユニットケースにおける前記光反射面部材と対向する表面側に配置され、前記光反射面部材側から入射される光により面発光するする面発光部材と、
前記ユニットケースにおける前記光反射面部材と前記面発光部材とで挟まれる空間を中空導光領域とし、前記ユニットケースにおける少なくとも１つの第１の内部側面に沿って配置され、該第１の内部側面に対向する方向の前記中空導光領域側に光を出射する、複数の発光ダイオードが配列された発光ダイオード基板と、
前記発光ダイオード基板における前記複数の発光ダイオードが配列されたその長手方向の面に対向して配置され、各発光ダイオードから出射される光を前記面発光部材の面に略平行な方向の前記中空導光領域側に屈折させて集光する屈折集光機能部、及び該屈折集光機能部に隣接して形成され、前記発光ダイオードの光軸方向から所定角度以上に拡開して出射される光を全反射して前記面発光部材の面に略平行な方向の前記中空導光領域側に集光して出射する全反射集光機能部を備えたコリメータと、
前記ユニットケースにおける前記発光ダイオード基板の端部側に臨み、前記第１の内部側面と直交する方向の第２の内部側面に形成され、入射光に対して少なくとも正反射する機能が高い鏡面部若しくは正反射部が設けられた光反射部と、
を具備することを特徴とする。

本発明によれば、中空式における装置の厚さ方向の大型化を抑制し、面発光部における発光ダイオード基板の端部側となる光源の周辺側部分を含めて高輝度でかつ均一な照明を可能とする。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は液晶表示装置用のバックライトユニットにより形成される中空式面照明装置１の分解斜視図を示し、図２はその断面図を示す。
この中空式面照明装置１は、厚さ方向の寸法が小さい中空のユニットケース２と、このユニットケース２内に、例えば対向して配置される対の光源ユニットとしての発光ダイオード（ＬＥＤ）ユニット３、３と、対のＬＥＤユニット３，３からそれぞれ出射（放射）される光を平行光にする光学部材としての対のＬＥＤコリメータ４，４と、対のＬＥＤコリメータ４，４から出射される光を反射する光反射面部材５と、この光反射面部材５により反射された光により面照明（面発光）する面発光部材６と、フロントフレーム７とを備えている。
ユニットケース２は、厚さ方向の寸法が小さい矩形の中空部材で形成され、その厚さ方向の一方の面（図２においては底面）が閉塞され、他方の上面（表面）が全面開口（開放）している。そして、この開口する上面には、フロントフレーム７が取り付けられる。

このフロントフレーム７は、ユニットケース２と嵌合するように矩形の枠部材で構成され、額縁状のフレーム部で囲まれた中央に矩形で開口する窓部７ａが形成されている。 このユニットケース２及びフロントフレーム７は、例えばアルミニウム合金等の高熱伝導性の金属等を用いて形成されている。
また、ユニットケース２の底面に配置される光反射面部材５と、フロントフレーム７内側に配置される面発光部材６とによる挟まれる（厚さ方向の寸法が小さい）扁平な空間により、図２に示すように光源ＬＥＤユニット３，３側からの光を、光反射面部材５及び面発光部材６側に導光する中空導光領域８が形成される。
換言すると、本実施形態は、中空導光領域８を形成して、厚さ方向の寸法を抑制して小さく、つまり装置を薄型化するのに適した構造の中空式面照明装置１を採用している。

ユニットケース２の矩形における例えばその長手方向の側面を形成する２つの内部側面に沿って、対のＬＥＤユニット３、３が対向して配置される。各ＬＥＤユニット３は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１０，１０，…、１０が、ＬＥＤ基板１１上にその長手方向に所定間隔で配列されるようにして実装されている。
各ＬＥＤ基板１１は、ユニットケース２の長手方向の内部側面に収容できる幅を持つ細長い配線基板上に複数、より具体的には多数のＬＥＤ１０を一列若しくは複数列に列設実装したものである。この配線基板は、高熱伝導性のアルミニウム系、同系の合金などの金属や、窒化アルミニウム等のセラミックにより形成しており、高熱伝導性のユニットケース２の側壁にねじ止め、接着その他の手段で固定される。

尚、このＬＥＤ基板１１とユニットケース２の側壁との間には高熱伝導性の両面テープ、シートあるいはグリースを介在させるのが好ましい。ＬＥＤ基板１１上に実装されるＬＥＤ１０としては、所望の白色色度に合成させるための数量比で配置した赤色、緑色、青色の３色ＬＥＤ、あるいは青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体との組み合わせ等で白色で発光する複数のＬＥＤを用いている。
そして各ＬＥＤ基板１１の出射側には、複数のＬＥＤ１０，１０，…、１０の列を覆う形状の凹溝１２が形成された細長いＬＥＤコリメータ４が、ＬＥＤ基板１１に近接して対向するように配置される。
このＬＥＤコリメータ４は、ＬＥＤ基板１１の各ＬＥＤ１０から広角度で出射される光を以下のように狭角度の略平行光にするコリメータレンズ機能を有する。

このＬＥＤコリメータ４は、各ＬＥＤ１０の光軸となす角度が所定角度以下で出射される光を屈折させて集光し、各ＬＥＤ１０の光軸と平行な方向の平行光となるようにして（中空導光領域８側に出射するように）集光する屈折集光機能部と、この屈折集光機能部に隣接する両側に形成され、この所定角度以上に拡開して出射される光を全反射して各ＬＥＤ１０の光軸と略平行な方向の略平行光となるようにして（中空導光領域８側に出射されるように）集光する全反射集光機能部とを備えるように形成される。
このようにすることにより、後述するように各ＬＥＤ１０の光利用効率を大きく、かつ光ビームが狭角度の範囲内となるように集光させることができる。
このＬＥＤコリメータ４は、例えば、アクリルやポリカーボネートのような透明樹脂、あるいはガラスで形成されている。

このＬＥＤコリメータ４の両端部には、図３に示すように凸部４ａが設けてあり、凸部４ａが開口に嵌入されて位置決めされた状態で略Ｌ字形状の位置決め部品１４、１４が取り付けられる。各ＬＥＤコリメータ４は、位置決め部品１４、１４を用いてユニットケース２の側壁に固着される。
ＬＥＤコリメータ４から中空導光領域８側に出射される光は、面発光部材６の発光面１５と略平行な平行光となる。そして、その多くが光反射面部材５により反射されて、この光反射面部材５と対向する上面側に配置された面発光部材６に入射される。また、ＬＥＤコリメータ４から中空導光領域８側に出射される光の一部は、面発光部材６に入射される。

光反射面部材５は、面発光部材６に対向するその上面に、光を反射する光反射面５ａが形成されている。この光反射面５ａは、例えば、白色ＰＥＴフィルムや白色インク等の高反射性且つ拡散反射性を有する材料を、基材の表面に積層することにより形成されている。
また、図２に示すように、光反射面部材５は、ユニットケース２の例えば矩形における短手方向の両端部側からその短手方向におけるその中央に向かって、面発光部材６の面との距離が漸次非線形的に短くなるよう屈曲した山形に形成されている。
なお、光反射面５ａは、例えば、光反射面部材５の基材自体に高反射性且つ拡散反射性を有する材料を用いることにより形成されるものであっても良い。その他にも、光反射面５ａは、例えば、光反射面部材５の基材を鏡面反射性を有する高反射アルミニウム等で構成し、その表面に光透過拡散材をコーティングすることにより形成することでも可能である。

本実施形態における中空式面照明装置１は、図２に示すように対のＬＥＤユニット３、３及びＬＥＤコリメータ４，４を用いて形成されており、光反射面部材５等も含めては短手方向の中央に関して略左右対称な配置構成にしている。
図１に示すように面発光部材６は、例えば、光反射面部材５と対向する側に配置される矩形で平板状の光透過拡散板６ａを少なくとも有する。そして、この光透過拡散板６ａにさらに拡散シート６ｂ、レンズシート６ｃ、拡散シート６ｄ等の各種光学シートを積層することにより、中空導光領域８を通り、山形の光反射面５ａに当たって反射して来た光を均一に拡散、出射させることで、面発光部材６の上面から出射される発光面１５の照明光（面発光）の輝度むらを低減し、均斉度を高くする働きをする。

図２に示すようにこの面発光部材６は、例えば、ユニットケース２の開放端部とフロントフレーム７との間に挟持されている。これにより、面発光部材６は、フロントフレーム７の内面に沿ってユニットケース２内に保持され、フロントフレーム７の窓部７ａから外部に露呈する外面側の領域が発光面１５として機能する。
図３はＬＥＤコリメータ４の一部を斜視図で示し、図４はその集光特性例を示す。
なお、図３に示すようにＬＥＤコリメータ４の長手方向の端部の側面の中央付近の所定位置には、凸部４ａが設けてあり、この凸部４ａに図１の位置決め部品１４における位置決め用の開口が嵌入される。
図３及び図４に示すように、このＬＥＤコリメータ４には、ＬＥＤ１０から出射される光が入射される入射部側に凹溝１２が形成されている。この凹溝１２は、ＬＥＤ１０の光軸Ｏの方向に正対する凸曲面形状の入射面ＩｎＡと、この入射面ＩｎＡの上下両側からＬＥＤ１０の上下側面の基端側へとそれぞれ拡開するテーパ状の（コリメータ）入射面ＩｎＢ１，ＩｎＢ２とが形成されている。

また、このＬＥＤコリメータ４の長手方向に沿って延在する各外側面は、各入射面ＩｎＢ１，ＩｎＢ２からの入射光を全反射する全反射面ＴＩＲ１，ＴＩＲ２となるように屈曲形成されている。
さらに、中空導光領域８に臨むＬＥＤコリメータ４の先端面には、入射面ＩｎＡからの入射光に対応する凸曲面形状の出射面ＥｘＡと、各全反射面ＴＩＲ１，ＴＩＲ２からの反射光に対応する曲面形状の出射面ＥｘＢ１，ＥｘＢ２とがそれぞれ形成されている。
このＬＥＤコリメータ４は、各入射面ＩｎＡ，ＩｎＢ１，ＩｎＢ２、全反射面ＴＩＲ１，ＴＩＲ２、及び、出射面ＥｘＡ，ＥｘＢ１，ＥｘＢ２の形状がＬＥＤユニット３の仕様等に基づく実験やシミュレーション等によって最適化することにより、ＬＥＤユニット３上の各ＬＥＤ１０からの入射光を、発光面１５に略平行な光に調光して中空導光領域８側に出射する。

この場合、ＬＥＤコリメータ４は、断面が凸形状の入射面ｌｎＡとこれに対向する出射面ＥｘＡ部分により、各ＬＥＤ１０からその光軸Ｏと所定角度以下で拡開して出射される光を中空導光領域８側に殆ど平行光として集光して出射する屈折集光機能部としての機能する。
また、この屈折集光機能部の上下両側に形成された入射面ＩｎＢ１、全反射面ＴＩＲ１、出射面ＥｘＢ１部分と、入射面ＩｎＢ２、全反射面ＴＩＲ２、出射面ＥｘＢ２部分とにより、各ＬＥＤ１０からその光軸Ｏと所定角度以上で拡開して出射される光を中空導光領域８側に略平行光として集光して出射する全反射集光機能部として機能する。
換言すると、このＬＥＤコリメータ４は、通常のコリメートレンズ機能、つまり上記の屈折集光機能部の他に、この屈折集光機能部から外れて各ＬＥＤ１０から広角度で拡開して出射される出射光に対しても、屈折集光機能部の場合とほぼ同様に各ＬＥＤ１０の光軸Ｏと略平行な方向の略平行光として出射する全反射集光機能部とを備える。

そして、具体的には、図４に示すように、ＬＥＤコリメータ４によって、ＬＥＤ基板１１の各ＬＥＤ１０から広角度で出射される光の殆どを中空導光領域８側に略平行光として集光して出射させることができる。
この図４に示すようにＬＥＤ１０から、その光軸Ｏと所定角度以下で拡開して出射される光は、断面が凸形状の入射面ｌｎＡに入射し、屈折して集光され、出射面ＥｘＡから平行光として中空導光領域８側に出射される。図４において、出射面ＥｘＡから出射される平行光をＲＹＡで示している。
また、ＬＥＤ１０から入射面ｌｎＡよりも外側に拡開して出射される光は、入射面ＩｎＢ１又は入射面ＩｎＢ２に入射され、それぞれ全反射面ＴＩＲ１，ＴＩＲ２で全反射され、それぞれ出射面ＥｘＢ１,ＥｘＢ２から屈折されて集光され、中空導光領域８側に平行光に近い光ＲＹＢ１，ＲＹＢ２として出射される。

そして、このＬＥＤコリメータ４から中空導光領域８側に出射された光ＲＹＡ，ＲＹＢＩ，ＲＹＢ２の光の大部分が、形状を最適化した光反射面部材５の光反射面５ａにより面発光部材６の方向へ反射され、この面発光部材６の発光面１５から高輝度で、かつ輝度むらが低減された状態で出射される。
本実施形態のバックライト照明用に用いられる中空式面照明装置１によれば、光源としての各ＬＥＤ１０から広角度に出射（放射）される光を、各ＬＥＤ１０に近接して凹溝１２内に収納する如くに配置したＬＥＤコリメータ４の存在によって、各ＬＥＤ１０の光利用効率を８０％以上という高効率かつ狭角度の略平行光となるように集光させることができる。そして、中空導光領域８における反射損失を最低限に抑えることができ、従来の中空方式のバックライト用の中空式面照明装置よりも、発光面１５の輝度を向上させることができる。

また、上記のように各ＬＥＤ１０に近接して凹溝１２内に収納する如くに配置したＬＥＤコリメータ４を用いることにより、ユニットケース２の厚さ方向の寸法を十分に小さく（つまり、大型化を抑制）することが可能となり、小型或いは薄型の中空式面照明装置１を実現することが可能になる。
図５は、本実施形態の中空式面照明装置１における対のＬＥＤユニット３、３による輝度分布測定ライン１９を示し、図６はその場合の発光面１５における輝度分布の測定された特性例を示す。
図５に示すように矩形の発光面１５における長手方向に沿った２つの内部側面にそれぞれ対のＬＥＤユニット３、３が略ライン状に配置され、そのラインに直角で対向する方向（ＬＥＤ配列方向に直角、つまり各ＬＥＤの光軸方向に平行な方向）を輝度分布測定ライン１９としている。

そして、その輝度分布測定ライン１９上における対のＬＥＤユニット３，３による光源ライン間の輝度分布の特性は図６のようになる。なお、図６における横軸は、図５の輝度分布測定ライン１９に沿った発光面縦ライン座標を示し、縦軸がその位置での輝度を示す。
このように本実施形態によれば、小型化を実現した状態において、図６に示すように輝度むらを低減して高輝度で、かつ均一に照明できる中空式面照明装置１を実現することができる。
上記のようにして特にＬＥＤユニット３の各ＬＥＤ１０の光軸方向（に平行な方向）における輝度分布を均一化しているが、本実施形態においては、さらにＬＥＤユニット３の（ＬＥＤ１０，１０．…，１０の配列による）その端部側、換言すると光源の長手方向の周辺側での輝度分布のより均一化を実現するために、図１或いは図７に示すようにユニットケース２における短手方向を形成する内部側面に鏡面部２１を形成している。

図７に示すようにユニットケース２における短手方向に沿ったその内部側面、つまりＬＥＤ１０，１０，…，１０の配列方向（或いはＬＥＤコリメータ４の長手方向）のその両側端部に臨むユニットケース２の内部側面には、光反射面部材５（図１参照）で覆われないで、中空導光領域８に露呈する部分に、クロスハッチングで示す鏡面が形成された鏡面部２１が、（光反射部として）設けられている。
この鏡面部２１は、その表面形状が鏡面にされたもので、入射光に対して高い反射特性を示すものである。この高い反射特性の鏡面により、入射光に対して高い正反射の機能を備えた光反射部を形成する。
そして、この鏡面部２１は、この鏡面部２１に入射する光を、その鏡面による高い反射特性、或いは正反射する機能によって、例えばこの鏡面部２１が設けられた内部側面から離れたユニットケース２の中央部若しくは対向する（反対側の）内部側面側まで、略均一に反射する。

これにより、この鏡面部２１を設けない場合よりも、特に（ＬＥＤコリメータ４或いは）ＬＥＤユニット３の両側端部側、つまり光源の周辺部側での輝度ムラを低減する。
なお、鏡面部２１のような光反射部が形成されていないと、ＬＥＤ１０，１０，…，１０の配列方向のその両側端部側、つまり光源の周辺部側の内部側面で反射された光は、その両側端部側周辺に近い発光面１５部分に局所的に入射されることになってしまう。そのため、その両側端部側周辺に近い発光面１５部分、つまり窓部７ａの縁に近い部分が中央側よりも局所的に明るくなってしまう。
これに対して、本実施形態は、上記鏡面部２１を設けているので、発光面１５における光源の周辺部側部分を含めて、高輝度、かつ均一な照明を可能にする。

この鏡面部２１は、例えばユニットケース２の内部側面を形成する金属或いは樹脂の基材に、高い反射特性かつ拡散反射特性を有する材料、例えば白色ＰＥＴフィルムや、白色インクを積層させる。この他に鏡面状に表面加工された高反射特性のアルミニウム等や、この高反射特性のアルミニウム等にさらに光透過性の拡散材をコーティングしたものでも良い。
また、ユニットケース２の内部側面部分が白色ＰＥＴシートや、白色インク等で形成されている場合は、その表面上に鏡面状に表面加工された高反射特性のアルミニウム若しくは銀蒸着シートや高反射多層膜フィルムなどを積層させたものでも良い。

従って、本実施形態によれば、中空式を採用して、厚さ方向の寸法を抑制し、光源の周辺側部分も含めて高輝度でかつ均一な照明を可能とする中空式面照明装置を実現することができる。そして、大型の液晶表示装置のバックライトユニットとして採用することもできる。
なお、本実施形態における鏡面部２１の変形例として、入射光に対して正反射成分が高い反射シート等の正反射部とした光反射部にしても良い。上記鏡面部２１は表面形状に着目したものであり、この正反射部は、入射光に対する光反射機能に着目したものである。いずれの場合にも、少なくとも正反射する機能が高い共通の特性を有する。この正反射部の場合の効果は、上記鏡面部２１の場合と同様である。

（第２の実施形態）
図８は本発明の第２の実施形態の中空式面照明装置１Ｂの一部を分解斜視図で示す。第１の実施形態においては、ＬＥＤユニット３又はＬＥＤコリメータ４の端部側に臨む内部側面における中空導光領域８に露呈する全領域に鏡面部２１を設けていた。
これに対して、この中空式面照明装置１Ｂにおいては、ユニットケース２の内部側面における場所に依存して反射特性が異なる光反射部を形成するようにしている。換言すると、単一な反射特性でなく、ユニットケース２の内部側面の場所に依存して少なくとも２つの反射特性を有する構成にしている。
図８に示す例では、ＬＥＤユニット３（或いはＬＥＤコリメータ４）の端部に近い距離のユニットケース２の内部側面側を正反射部２２とし、この正反射部２２よりもＬＥＤユニット３の端部から離れた部分を例えば拡散反射部２３としている。

図８に示すようにＬＥＤユニット３或いはＬＥＤコリメータ４の端部に近い距離となるユニットケース２の内部側面には、正反射成分が高い反射シート等の部材を貼り付ける等した正反射部２２を設け、この正反射部２２に入射された光を反射して、その反射光をこの正反射部２２から離れた奥の方までまで到達させる。なお、正反射部２２の代わりに鏡面部２１にしても良い。
また、ＬＥＤユニット３或いはＬＥＤコリメータ４の端部からある程度離れた内部側面部分においては、端部に近い距離の内部側面部分ほどには入射される光の強度が高くないため、例えば拡散反射する拡散反射部２３にしている。
なお、正反射部２２（或いは鏡面部２１）と拡散反射部２３をそれぞれ設ける領域（その位置及びサイズ）を、ＬＥＤユニット３の仕様や、ＬＥＤコリメータ４の特性等に基づく実験やシミュレーション等によって最適化するようにしても良い。

なお、ユニットケース２の内部側面を、例えば鏡面反射性の高い高反射アルミニウムなどに光透過性拡散材をコーティングしたもので形成している場合は、ＬＥＤユニット３或いはＬＥＤコリメータ４の端部に近い該当部分のみのコーティングを削除（或いはコーティングを形成しないように）することにより同様の機能を実現するようにしても良い。 本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を有すると共に、さらにＬＥＤユニット３或いはＬＥＤコリメータ４の特性が異なるような場合にも正反射部２２（或いは鏡面部２１）と拡散反射部２３をそれぞれ設ける領域を調整することによよって、輝度分布をより均一化することが可能になる。
また、この他に正反射部２２（或いは鏡面部２１）と拡散反射部２３の特性を、ＬＥＤユニット３或いはＬＥＤコリメータ４の端部からの距離等に応じて段階状に或いは連続的に変化させるようにしても良い。

（第３の実施形態）
図９は本発明の第３の実施形態の中空式面照明装置１Ｃの断面図を示す。第１及び第２の実施形態においては、厚さ方向に扁平で矩形のユニットケース２における例えば長手方向に沿った各（第１の）内部側面に、ＬＥＤユニット３とＬＥＤコリメータ４をそれぞれ配置した構成を説明した。
これに対して本実施形態は、ユニットケース２における例えば長手方向に沿った２つの（第１の）内部側面における一方の内部側面に沿ってＬＥＤユニット３とＬＥＤコリメータ４を配置した構成にしている。そして、この一方の内部側面に対向する内部側面には、ＬＥＤユニット３とＬＥＤコリメータ４を設けない構成にしている。
この構成に対応して、本実施形態に採用される光反射面部材５′は、ＬＥＤユニット３に近い内部側面側から、この内部側面の反対側の内部側面に近くなるほど発光面との距離が小さくなるスロープ状の光反射面５ｂが形成されている。

なお、図９に示す光反射面部材５′の図９中における左側端部は、ＬＥＤユニット３に接する位置まで延出されているが、図２のようにＬＥＤコリメータ４の出射面付近の位置としても良い。
また、上記反対側の内部側面には、中空導光領域８に露呈する部分に、例えば鏡面反射部或いは正反射部が形成されている。
ユニットケース２のサイズを例えば第１の実施形態と同じとした場合には、光反射面５ｂは、例えば第１の実施形態における光反射面部材５における一方の光反射面５ａの傾斜角度を略１／２にして、その長さを２倍に延長したものに近いものとなっている。
また、この場合ＬＥＤ１０は、第１の実施形態の場合の２倍程度の発光出力に設定するか、ＬＥＤ１０が配列される間隔を１／２に設定して２倍の数のＬＥＤ１０を採用することにより第１の実施形態と略同じ輝度レベルで面照明（面発光）を行うことができるようにしている。

また、ＬＥＤユニット３或いはＬＥＤコリメータの各端部に臨み、（第１の）内部側面と直交するように形成された（第２の）内部側面には、例えば第１の実施形態と同様の鏡面部２１が形成されている。なお、この鏡面部２１の代わりに正反射部２２としても良い。或いは、正反射部２２或いは鏡面部２１と、拡散反射部２３とをＬＥＤユニット３或いはＬＥＤコリメータ４からの距離に応じて内部側面に両方設けるようにしても良い。換言すると、内部側面の場所に応じて反射特性を変えるようにしても良い。
本実施形態によれば、より簡単な構成で第１の実施形態等と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した各実施形態において、ＬＥＤユニット３或いはＬＥＤコリメータ４の端部側に臨む内部側面に鏡面部２１等を設ける場合、その内部側面自体或いはその内部側面上に設ける場合に限定されるものでなく、内部側面に少なくとも一部が接触し、内部側面とある角度以内で傾斜した平面或いは曲面部材に鏡面部２１等を形成しても良い。

このように鏡面部２１等を設ける面を、内部側面の平面の場合から、この平面とは異なる傾斜面或いは曲面部分でも良いように選択肢を拡げることにより、ＬＥＤユニット３或いはＬＥＤコリメータ４等の特性が異なる場合にも、高輝度でかつ輝度ムラを抑制して均一に照明できる中空式面照明装置を実現し易くなる。
また、ユニットケース２における鏡面部２１等が設けられる内部側面を底面と直交する平面とは異なる面にしても良い。
なお、上述した各実施形態等を部分的に組み合わせる等して形成される実施形態等も本発明に属する。

本発明の第１の実施形態に係る中空式面照明装置の分解斜視図。 中空式面照明装置の断面図。 ＬＥＤコリメータの形状を示す斜視図。 ＬＥＤコリメータの集光特性を示す説明図。 輝度分布特性を示すための中空式面照明装置の概略の平面図。 図５の輝度分布測定ラインに沿っての輝度分布の特性図。 鏡面部が設けられたユニットケースを示す斜視図。 本発明の第２の実施形態に係る中空式面照明装置の一部を示す分解斜視図。 本発明の第３の実施形態に係る中空式面照明装置を示す断面図。

符号の説明

１…中空式面照明装置（バックライトユニット）、２…ユニットケース、３…ＬＥＤユニット、４…ＬＥＤコリメータ、５…光反射面部材、５ａ…光反射面、６…面発光部材、７…フロントフレーム、７ａ…窓部、８…中空導光領域、発光ダイオード（ＬＥＤ）、１１…ＬＥＤ基板、１２…凹溝、１５…発光面、２１…鏡面部、２２…正反射部、２３…拡散反射部、ＩｎＡ，ＩｎＢ１，ＩｎＢ２…入射面、ＴＩＲ１，ＴＩＲ２…全反射面、ＥｘＡ，ＥｘＢ１，ＥｘＢ２…出射面

Claims (3)

1. 厚さ方向の寸法が抑制された中空のユニットケースにおける底面側に配置され、光反射面が形成された光反射面部材と、
   前記ユニットケースにおける前記光反射面部材と対向する表面側に配置され、前記光反射面部材側から入射される光により面発光するする面発光部材と、
   前記ユニットケースにおける前記光反射面部材と前記面発光部材とで挟まれる空間を中空導光領域とし、前記ユニットケースにおける少なくとも１つの第１の内部側面に沿って配置され、該第１の内部側面に対向する方向の前記中空導光領域側に光を出射する、複数の発光ダイオードが配列された発光ダイオード基板と、
   前記発光ダイオード基板における前記複数の発光ダイオードが配列されたその長手方向の面に対向して配置され、各発光ダイオードから出射される光を前記面発光部材の面に略平行な方向の前記中空導光領域側に屈折させて集光する屈折集光機能部、及び該屈折集光機能部に隣接して形成され、前記発光ダイオードの光軸方向から所定角度以上に拡開して出射される光を全反射して前記面発光部材の面に略平行な方向の前記中空導光領域側に集光して出射する全反射集光機能部を備えたコリメータと、
   前記ユニットケースにおける前記発光ダイオード基板の端部側に臨み、前記第１の内部側面と直交する方向の第２の内部側面に形成され、入射光に対して少なくとも正反射する機能が高い鏡面部若しくは正反射部が設けられた光反射部と、
   を具備することを特徴とする中空式面照明装置。
2. 前記光反射部は、前記鏡面部若しくは正反射部が、前記中空導光領域に露呈する前記第２の内部側面の略全域に設けられることを特徴とする請求項１に記載の中空式面照明装置。
3. 前記光反射部は、前記中空導光領域に露呈する前記第２の内部側面における一部の領域に設けられた前記鏡面部若しくは前記正反射部の他に、前記鏡面部若しくは前記正反射部の反射特性と異なる反射特性部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の中空式面照明装置。

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