JP2009277641A - 面状照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型な形状であり、かつ光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができる面状照明装置を提供する。
【解決手段】導光板と、導光板の2つの光入射面に対向してそれぞれ配置された2つの光源と、光源と導光板を収納する筐体と、筐体に固定され、一方の光源と導光板とを、一定間隔を維持した状態で一体化する第1固定手段と、筐体に摺動可能に支持され、他方の光源と導光板とを、一定間隔を維持した状態で一体化する第2固定手段と、前記導光板の伸縮に応じて、筐体に対して第2固定手段を摺動させるすべり機構と、第2固定手段の近傍の筐体に固定された棒状の第2連結部材とで構成され、導光板と各部材との係合部の導光板の表面にそれぞれ補強部材を設け、該補強部材を介して導光板と各部材とを係合させることにより、上記課題を解決する。
【選択図】図2
【解決手段】導光板と、導光板の2つの光入射面に対向してそれぞれ配置された2つの光源と、光源と導光板を収納する筐体と、筐体に固定され、一方の光源と導光板とを、一定間隔を維持した状態で一体化する第1固定手段と、筐体に摺動可能に支持され、他方の光源と導光板とを、一定間隔を維持した状態で一体化する第2固定手段と、前記導光板の伸縮に応じて、筐体に対して第2固定手段を摺動させるすべり機構と、第2固定手段の近傍の筐体に固定された棒状の第2連結部材とで構成され、導光板と各部材との係合部の導光板の表面にそれぞれ補強部材を設け、該補強部材を介して導光板と各部材とを係合させることにより、上記課題を解決する。
【選択図】図2
Description
本発明は、液晶表示装置などに用いられる面状照明装置に関する。
液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射し、液晶表示パネルを照明するバックライトユニットが用いられている。バックライトユニットは、照明用の光源が発する光を拡散して液晶表示パネルを照射する導光板、導光板から出射される光を均一化するプリズムシートや拡散シートなどの部品を用いて構成される。
現在、大型の液晶テレビのバックライトユニットは、照明用の光源の直上に導光板を配置した、いわゆる直下型と呼ばれる方式が主流である。この方式では、光源である冷陰極管を液晶表示パネルの背面に複数本配置し、内部を白色の反射面として均一な光量分布と必要な輝度を確保している。
しかしながら、直下型のバックライトユニットでは、光量分布を均一にするために、液晶表示パネルに対して垂直方向の厚みが30mm程度必要であり、これ以上の薄型化が困難である。
しかしながら、直下型のバックライトユニットでは、光量分布を均一にするために、液晶表示パネルに対して垂直方向の厚みが30mm程度必要であり、これ以上の薄型化が困難である。
ここで、薄型化が可能なバックライトユニットとしては、照明用の光源から射出され、入射した光を、所定方向に導き、光が入射された面とは異なる面である光射出面から射出させる導光板を用いるバックライトユニットがある。
このような、導光板を用いたバックライトユニットとしては、透明樹脂に光を散乱させるための散乱粒子を混入させた導光板を用いる方式(例えば、特許文献1〜4参照)のバックライトユニットが提案されている。
このような、導光板を用いたバックライトユニットとしては、透明樹脂に光を散乱させるための散乱粒子を混入させた導光板を用いる方式(例えば、特許文献1〜4参照)のバックライトユニットが提案されている。
例えば、特許文献1には、少なくとも1つの光入射領域および少なくとも1つの光取出面領域を有する光散乱導光体と前記光入射面領域から光入射を行う為の光源手段とを備え、前記光散乱導光体は前記光入射面から遠ざかるにつれて厚みを減ずる傾向を持った領域を有していることを特徴とする光散乱導光光源装置が記載されている。
また、特許文献2には、光散乱導光体と、光散乱導光体の光取出面側に配置されたプリズムシートと、光散乱導光体の裏面側に配置された反射体とを備えた面光源装置が記載されている。また、特許文献3には、プリズム列状の繰り返し起伏を有する光入射面と、光拡散性を与えられた光射出面を備えた板状の光学材料からなる光出射方向修正素子を備えた液晶ディスプレイが記載され、特許文献4には、内部に散乱能を与えられた光散乱導光体と、前記光散乱導光体の端面部から光供給を行う光供給手段を備えた光源装置が記載されている。
また、特許文献2には、光散乱導光体と、光散乱導光体の光取出面側に配置されたプリズムシートと、光散乱導光体の裏面側に配置された反射体とを備えた面光源装置が記載されている。また、特許文献3には、プリズム列状の繰り返し起伏を有する光入射面と、光拡散性を与えられた光射出面を備えた板状の光学材料からなる光出射方向修正素子を備えた液晶ディスプレイが記載され、特許文献4には、内部に散乱能を与えられた光散乱導光体と、前記光散乱導光体の端面部から光供給を行う光供給手段を備えた光源装置が記載されている。
また、導光板としては、上記以外にも中間部の厚みが入射側の端部及び対向側の端部の厚みに比べ大きく形成されている導光板、入光部から離れるにしたがって厚みが厚くなる方向に傾斜した反射面を有する導光板、表面部と裏面部との間の距離が入射部で最小になり、入射部から最大離距離において厚さが最大になるような形状を有する形状の導光板が提案されている(例えば、引用文献5から8参照。)。
しかしながら、光源から遠ざかるにつれて厚みが薄くなる導光板を用いるタンデム方式などのバックライトユニットでは、薄型のものを実現することが可能であるが、冷陰極管とリフレクタの相対寸法の関係により光利用効率で直下型より劣っているという問題があった。また、導光板に形成された溝に冷陰極管を収容する形状の導光板を用いる場合、冷陰極管から遠ざかるにつれて厚みを薄くする形状とすることはできるが、導光板の厚みを薄くすると、溝に配置された冷陰極管の直上における輝度が強くなり、光射出面の輝度むらが顕著になるという問題があった。また、これらの方式の導光板は、いずれも、形状が複雑となるため、加工コストがアップし、大型、例えば、画面サイズが37インチ以上、特に、50インチ以上の液晶テレビのバックライト用の導光板とした時には、高コストとなってしまうという問題があった。
また、特許文献5から8には、製造安定化や、多重反射を利用した輝度(光量)むら抑制のために光入射面から離れるにしたがって厚みを厚くする導光板が提案されているが、これらの導光板は、透明体であり、光源から入射した光がそのまま反対方向の端部側に光が抜けてしまうため、下面にプリズムやドットパターンを付与する必要がある。
また、光入射面とは反対側の端部に反射部材を配置し、入射した光を多重反射させて光射出面から射出させる方法もあるが、大型化するためには導光板を厚くする必要があり、重くなり、コストも高くなる。また、光源の写りこみが生じ、輝度むらとなるという問題もある。
また、光入射面とは反対側の端部に反射部材を配置し、入射した光を多重反射させて光射出面から射出させる方法もあるが、大型化するためには導光板を厚くする必要があり、重くなり、コストも高くなる。また、光源の写りこみが生じ、輝度むらとなるという問題もある。
一方、平板型導光板を用いたサイドライト方式では、入射光を光射出面から効率よく射出させるために、内部に微小な散乱粒子を分散させている。このような平板形状の導光板では、散乱微粒子を均一に分散させても大画面化すると、散乱微粒子濃度が0.30wt%であれば、光利用効率83%を確保できるが、図33に実線で示す照度分布のように、中央部が暗くなり、明るさにむら、すなわち輝度むらが生じ、視認されてしまうという問題があった。
この輝度むらを平坦にするためには、散乱微粒子の濃度を下げて先端からの漏れ光を増やす必要があり、結果として利用効率の低下を生じ、また、輝度も低下するという問題があった。例えば、同一条件で、散乱微粒子濃度を0.10wt%とすれば、図33に点線で示すように、輝度むらを大幅に低減できるが、輝度が低下し、光利用効率も43%に低下するという問題があった。
さらに、大型の液晶テレビなどの大型ディスプレイに求められる光射出面上の明るさの分布は、画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高な分布、例えば釣鐘状の分布である。しかしながら、散乱微粒子が分散した平板形状の導光板では、散乱微粒子の濃度を下げて平坦な明るさの分布を得ることはできるが、中高な明るさの分布を実現することはできないという問題があった。
この輝度むらを平坦にするためには、散乱微粒子の濃度を下げて先端からの漏れ光を増やす必要があり、結果として利用効率の低下を生じ、また、輝度も低下するという問題があった。例えば、同一条件で、散乱微粒子濃度を0.10wt%とすれば、図33に点線で示すように、輝度むらを大幅に低減できるが、輝度が低下し、光利用効率も43%に低下するという問題があった。
さらに、大型の液晶テレビなどの大型ディスプレイに求められる光射出面上の明るさの分布は、画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高な分布、例えば釣鐘状の分布である。しかしながら、散乱微粒子が分散した平板形状の導光板では、散乱微粒子の濃度を下げて平坦な明るさの分布を得ることはできるが、中高な明るさの分布を実現することはできないという問題があった。
さらに、薄型バックライト用に、タンデム方式の導光板とは逆に、光源から遠ざかるにつれて厚みが厚くなる導光板を用いることも考えられているが、薄型化が可能で、画面全体に平坦な輝度が得られているものの、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高な明るさの分布を得ることについては全く開示がなく、全く考慮だにされていないという問題があった。
また、大型の導光板は、周囲の温度・湿度による伸縮が大きく、50インチ程度のサイズで、5mm以上の伸縮を繰り返す。そのため、最悪の場合、伸縮した導光板が液晶パネルを押し上げ、液晶表示装置から出射される光にプール状のむらが発生する。これを避けるためには、予め、液晶パネルとバックライトユニットとの距離を大きくとることが考えられるが、これでは、液晶表示装置の薄型化が不可能であるという問題がある。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、大型かつ薄型な形状であり、光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができる面状照明装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、矩形状の光射出面、前記光射出面の対向する2つの長辺をそれぞれ含み互いに対向する位置に配置される2つの光入射面、これらの2つの光入射面から前記光射出面の中央に向かうに従ってそれぞれ前記光射出面からの距離が遠くなる対称な2つの傾斜面、これらの2つの傾斜面を接合する湾曲部を備え、その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含む導光板と、前記導光板の2つの前記光入射面に対向してそれぞれ配置された2つの光源と、前記光源および前記導光板を収納する筐体と、前記筐体に固定された棒状の第1連結部材を備え、前記筐体に固定され、一方の前記光源と前記導光板とを、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にして固定して一体化する第1固定手段と、前記筐体に摺動可能に支持され、他方の前記光源と前記導光板とを、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にして固定して一体化する第2固定手段と、前記筐体と前記第2固定手段との間に設けられ、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記光源と前記導光板とを一体化し、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にしたまま、前記筐体に対して前記第2固定手段を摺動させるすべり機構と、前記第2固定手段の近傍の前記筐体に固定された棒状の第2連結部材と、前記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第1連結部材と係合し、前記導光板を前記第1固定手段に係合させる第1補強部材と、前記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記導光板を前記第2固定手段に係合させる第2補強部材と、前記導光板の前記第2固定手段側の端部の、前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第2連結部材と係合し、前記導光板を前記第2固定手段の延在方向に直交する方向のみに摺動可能な状態で前記筐体に係合させる第3補強部材とを有することを特徴とする面状照明装置を提供するものである。
ここで、前記第1補強部材、前記第2補強部材及び前記第3補強部材は、それぞれ、スーパーエンジニアリングプラスチックまたは金属で形成されていることが好ましい。
また、前記第1補強部材、第2補強部材及び第3補強部材は、それぞれ、複数のネジにより前記導光板に固定されていることが好ましい。
また、前記導光板は、前記第1補強部材を介して前記第1固定手段及び前記筐体に係合され、前記第2補強部材を介して前記第2固定手段に係合され、前記第3補強部材を介して、前記筐体に係合されていることが好ましい。
また、前記導光板は、前記第1固定部材側の端部が、前記第2固定部材側の端部よりも鉛直方向上側となる向きに配置されている配置されていることが好ましい。
また、前記第1補強部材、第2補強部材及び第3補強部材は、それぞれ、複数のネジにより前記導光板に固定されていることが好ましい。
また、前記導光板は、前記第1補強部材を介して前記第1固定手段及び前記筐体に係合され、前記第2補強部材を介して前記第2固定手段に係合され、前記第3補強部材を介して、前記筐体に係合されていることが好ましい。
また、前記導光板は、前記第1固定部材側の端部が、前記第2固定部材側の端部よりも鉛直方向上側となる向きに配置されている配置されていることが好ましい。
さらに、前記導光板は、前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向の両端部に前記第1固定手段との係合部と、第2固定手段との係合部とが設けられていることが好ましい。
また、前記第1連結部材及び第2連結部材は、前記導光板の光射出面よりも外側に配置されていることが好ましい。
また、前記第1固定手段及び前記第2固定手段は、それぞれ、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記導光板を前記固定手段に対して摺動可能に一体化するものであることが好ましい。
また、前記第1連結部材及び第2連結部材は、前記導光板の光射出面よりも外側に配置されていることが好ましい。
また、前記第1固定手段及び前記第2固定手段は、それぞれ、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記導光板を前記固定手段に対して摺動可能に一体化するものであることが好ましい。
また、前記すべり機構は、前記筐体をネジ止めする応力によって前記固定手段を挟み込む摺動部材からなり、
前記摺動部材と前記固定手段との静止摩擦係数をμとし、前記ネジ止め位置から距離xだけ離れた位置における前記ネジ止めによる応力分布をG(x)とすると、前記ネジ止め位置から距離xだけ離れた位置における前記摺動部材と前記固定手段との摩擦力T(x)は、下記式で表され、
T(x)=μ・G(x)
また、前記導光板のヤング率をYとし、前記導光板の平均断面積をAaveとし、前記導光板の長さをLとし、前記導光板の伸縮長さをΔLとすると、前記導光板の伸縮による力Fは、下記式で表されるとき、
F=Y・Aave・(ΔL/L)
前記摺動部材は、前記筐体をネジ止めした位置から下記式
T(x)=μ・G(x)<F=Y・Aave・(ΔL/L)
を満足する位置xに配置されることが好ましい。
また、前記導光板は、線膨張率が、1/1000<ΔL/L<5/1000を満たし、且つ、ヤング率は、1.5MN/m2<Y<3MN/m2を満たすことが好ましい。
さらに、前記筐体と前記第2固定手段側の光源との間に設けられ、光射出面に垂直な方向における、前記光射出面及び鉛直方向下側の前記光源と前記筐体との距離を一定にしたまま、前記導光板の伸縮に応じて、前記鉛直方向下側の光源を前記筐体に対して前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向に摺動させるガイド手段を有することが好ま
しい。
前記摺動部材と前記固定手段との静止摩擦係数をμとし、前記ネジ止め位置から距離xだけ離れた位置における前記ネジ止めによる応力分布をG(x)とすると、前記ネジ止め位置から距離xだけ離れた位置における前記摺動部材と前記固定手段との摩擦力T(x)は、下記式で表され、
T(x)=μ・G(x)
また、前記導光板のヤング率をYとし、前記導光板の平均断面積をAaveとし、前記導光板の長さをLとし、前記導光板の伸縮長さをΔLとすると、前記導光板の伸縮による力Fは、下記式で表されるとき、
F=Y・Aave・(ΔL/L)
前記摺動部材は、前記筐体をネジ止めした位置から下記式
T(x)=μ・G(x)<F=Y・Aave・(ΔL/L)
を満足する位置xに配置されることが好ましい。
また、前記導光板は、線膨張率が、1/1000<ΔL/L<5/1000を満たし、且つ、ヤング率は、1.5MN/m2<Y<3MN/m2を満たすことが好ましい。
さらに、前記筐体と前記第2固定手段側の光源との間に設けられ、光射出面に垂直な方向における、前記光射出面及び鉛直方向下側の前記光源と前記筐体との距離を一定にしたまま、前記導光板の伸縮に応じて、前記鉛直方向下側の光源を前記筐体に対して前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向に摺動させるガイド手段を有することが好ま
しい。
また、本発明は、上記課題を解決するために、矩形状の光射出面、前記光射出面の対向する2つの長辺をそれぞれ含み互いに対向する位置に配置される2つの光入射面、これらの2つの光入射面から前記光射出面の中央に向かうに従ってそれぞれ前記光射出面からの距離が遠くなる対称な2つの傾斜面、これらの2つの傾斜面を接合する湾曲部を備え、その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含み、一方の光入射面が他方の光入射面よりも鉛直方向上方となる向きで配置された導光板と、前記導光板の2つの前記光入射面に対向してそれぞれ配置された2つの光源と、前記光源および前記導光板を収納する筐体と、鉛直方向上側の前記光源と前記導光板とを、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にして固定して一体化する上部固定手段と、前記筐体に移動可能に配置され、鉛直方向下側の前記光源と前記導光板とを、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にして固定して一体化する下部固定手段と、前記筐体に固定され、鉛直方向上側の前記光源を前記筐体に固定する光源固定手段と、前記筐体と前記鉛直方向下側の光源との間に設けられ、光射出面に垂直な方向における、前記光射出面及び鉛直方向下側の前記光源と前記筐体との距離を一定にしたまま、前記鉛直方向下側の光源を、前記筐体に対して前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向に移動可能に支持するガイド手段とを有することを特徴とする面状照明装置を提供するものである。
ここで、前記上部固定手段は、前記光源に固定された第1突出部と、記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第1突出部に係合された前記第1補強部材とで構成され、前記下部固定手段は、前記光源に固定された第2突出部と、前記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第2突出部に係合された第2補強部材とで構成されていることが好ましい。
また、前記上部固定手段及び前記下部固定手段は、それぞれ、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記導光板を前記光源に対して摺動可能に一体化するものであることが好ましい。
さらに、前記上部固定手段は、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向の両端部において、前記導光板を前記光源に対して、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向に摺動可能に一体化することが好ましい。
また、前記上部固定手段は、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向の中央部において、前記導光板を前記光源に対して固定することが好ましい。
また、前記上部固定手段及び前記下部固定手段は、それぞれ、前記光源の発光面以外の面を被い前記光源を支持する固定部材を有し、前記ガイド手段は、前記固定部材を、前記筐体に対して前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向に移動可能に支持することで、前記光源を移動可能に支持することが好ましい。
また、前記ガイド手段は、前記光源の長手方向に直交する両面にそれぞれ配置されている2つのガイド部であることが好ましい。
ここで、前記上部固定手段は、前記光源に固定された第1突出部と、記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第1突出部に係合された前記第1補強部材とで構成され、前記下部固定手段は、前記光源に固定された第2突出部と、前記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第2突出部に係合された第2補強部材とで構成されていることが好ましい。
また、前記上部固定手段及び前記下部固定手段は、それぞれ、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記導光板を前記光源に対して摺動可能に一体化するものであることが好ましい。
さらに、前記上部固定手段は、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向の両端部において、前記導光板を前記光源に対して、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向に摺動可能に一体化することが好ましい。
また、前記上部固定手段は、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向の中央部において、前記導光板を前記光源に対して固定することが好ましい。
また、前記上部固定手段及び前記下部固定手段は、それぞれ、前記光源の発光面以外の面を被い前記光源を支持する固定部材を有し、前記ガイド手段は、前記固定部材を、前記筐体に対して前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向に移動可能に支持することで、前記光源を移動可能に支持することが好ましい。
また、前記ガイド手段は、前記光源の長手方向に直交する両面にそれぞれ配置されている2つのガイド部であることが好ましい。
また、前記導光板は、前記2つの光入射面間の導光長が、280mm以上320mm以下であり、前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.1wt%以上、0.76wt%以下であり、かつ、前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.1)、(4.0,0.32)、(7.0,0.14)、(7.0,0.5)、(12.0,0.25)および(12.0,0.76)で囲まれる領域内にあることが好ましい。
また、前記導光板は、前記2つの光入射面間の導光長が、480mm以上500mm以下であり、前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.02wt%以上、0.22wt%以下であり、かつ、前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.02)、(4.0,0.085)、(7.0,0.03)、(7.0,0.12)、(12.0,0.06)および(12.0,0.22)で囲まれる領域内にあることも好ましい。
また、前記導光板は、前記2つの光入射面間の導光長が、515mm以上620mm以下であり、前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.015wt%以上、0.16wt%以下であり、かつ、前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.015)、(4.0,0.065)、(7.0,0.02)、(7.0,0.09)、(12.0,0.035)および(12.0,0.16)で囲まれる領域内にあることも好ましい。
また、前記導光板は、前記2つの光入射面間の導光長が、480mm以上500mm以下であり、前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.02wt%以上、0.22wt%以下であり、かつ、前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.02)、(4.0,0.085)、(7.0,0.03)、(7.0,0.12)、(12.0,0.06)および(12.0,0.22)で囲まれる領域内にあることも好ましい。
また、前記導光板は、前記2つの光入射面間の導光長が、515mm以上620mm以下であり、前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.015wt%以上、0.16wt%以下であり、かつ、前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.015)、(4.0,0.065)、(7.0,0.02)、(7.0,0.09)、(12.0,0.035)および(12.0,0.16)で囲まれる領域内にあることも好ましい。
また、前記導光板は、前記2つの光入射面間の導光長が、625mm以上770mm以下であり、前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.01wt%以上、0.12wt%以下であり、かつ前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.01)、(4.0,0.05)、(7.0,0.01)、(7.0,0.06)、(12.0,0.02)および(12.0,0.12)で囲まれる領域内にあることも好ましい。
また、前記導光板は、前記2つの光入射面間の導光長が、785mm以上830mm以下であり、前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.008wt%以上、0.08wt%以下であり、かつ前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.008)、(4.0,0.03)、(7.0,0.009)、(7.0,0.04)、(12.0,0.02)および(12.0,0.08)で囲まれる領域内にあることも好ましい。
また、前記導光板は、前記2つの光入射面間の導光長が、785mm以上830mm以下であり、前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.008wt%以上、0.08wt%以下であり、かつ前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.008)、(4.0,0.03)、(7.0,0.009)、(7.0,0.04)、(12.0,0.02)および(12.0,0.08)で囲まれる領域内にあることも好ましい。
また、前記導光板は、その厚みが最も薄い前記光入射面の厚みが、0.5mm以上3.0mm以下であり、前記厚みが最も厚い前記湾曲部の中央の厚みが、1.0mm以上6.0mm以下であり、前記湾曲部の曲率半径が、1,500mm以上45,000mm以下であり、前記光射出面に平行な線に対する前記傾斜面のテーパが、0.1°以上2.2°以下であることが好ましい。
また、前記導光板は、前記散乱粒子の散乱断面積をΦ、前記散乱粒子の密度をNp、補正係数をKC、光の入射方向における前記光入射面から前記端面までの長さをLとしたときに、不等式1.1≦Φ・Np・L・KC≦8.2かつ0.005≦KC≦0.1を満足することが好ましい。
本発明によれば、薄型な形状であり、かつ光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高あるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができ、さらに、光源及び導光板が損傷することを防止できる。
本発明に係る面状照明装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、導光板の2辺に光源からの光を入射させる2辺入射方式の面状照明装置を代表例とするが、本発明はこれに限定されないのはいうまでもないことである。
図1は、本発明に係る面状照明装置を備える液晶表示装置の概略を示す斜視図であり、図2は、図1に示した液晶表示装置のII−II線断面図である。図3は、図2に示す面状照明装置(以下「バックライトユニット」ともいう)の光源部近傍の拡大図である。図4(A)は、図2に示す面状照明装置の導光板およびその2辺に配置される光源を示す部分省略平面図であり、図4(B)は、(A)のB−B線断面図である。
なお、以下の説明においては、導光板の2辺に光源からの光を入射させる2辺入射方式の面状照明装置を代表例とするが、本発明はこれに限定されないのはいうまでもないことである。
図1は、本発明に係る面状照明装置を備える液晶表示装置の概略を示す斜視図であり、図2は、図1に示した液晶表示装置のII−II線断面図である。図3は、図2に示す面状照明装置(以下「バックライトユニット」ともいう)の光源部近傍の拡大図である。図4(A)は、図2に示す面状照明装置の導光板およびその2辺に配置される光源を示す部分省略平面図であり、図4(B)は、(A)のB−B線断面図である。
図1に示すように、液晶表示装置10は、バックライトユニット20と、そのバックライトユニット20の光射出面側に配置される液晶表示パネル12と、液晶表示パネル12を駆動する駆動ユニット14とを有する。なお、図1においては、面状照明装置の構成を示すため、液晶表示パネル12の一部の図示を省略している。
液晶表示パネル12は、予め特定の方向に配列してある液晶分子に、部分的に電界を印加してこの分子の配列を変え、液晶セル内に生じた屈折率の変化を利用して、液晶表示パネル12の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
駆動ユニット14は、液晶表示パネル12内の透明電極に電圧をかけ、液晶分子の向きを変えて液晶表示パネル12を透過する光の透過率を制御する。
駆動ユニット14は、液晶表示パネル12内の透明電極に電圧をかけ、液晶分子の向きを変えて液晶表示パネル12を透過する光の透過率を制御する。
バックライトユニット20は、液晶表示パネル12の背面から、液晶表示パネル12の全面に光を照射する照明装置であり、液晶表示パネル12の画像表示面と略同一形状の光射出面24aを有する。
本発明に係るバックライトユニット20は、図1、図2、図3,図4(A)および図4(B)に示すように、2つの光源28、導光板30、第1固定手段80、第2固定手段31、光学部材ユニット32、反射板34と、導光板30を第1固定手段80に係合させる第1補強部材90、92と、導光板30を第2固定手段31に係合させる第2補強部材94、96と、導光板30を筐体40に係合させる第3補強部材98とを有する照明装置本体24と、下部筐体42、上部筐体44、補強部材(筐体補強部材)46、すべり機構48および固定ピン99を有する筐体40とで構成されている。なお、図示例においては、さらに、反射板34と下部筐体42の間には、ヒートシンク64とヒートパイプ66が設けられている。
また、図1に示すように、筐体40の下部筐体42(図2参照)の裏側には、光源28に電力を供給する複数の電源を収納する電源収納部49が取り付けられている。
以下、バックライトユニット20を構成する各構成部品について説明する。
また、図1に示すように、筐体40の下部筐体42(図2参照)の裏側には、光源28に電力を供給する複数の電源を収納する電源収納部49が取り付けられている。
以下、バックライトユニット20を構成する各構成部品について説明する。
照明装置本体24は、光を射出する2つの光源28と、光源28から射出された光を面状の光として射出する導光板30と、筐体40に固定され導光板30と一方の光源28との光軸距離および光軸垂直距離を一定に保って固定する第1固定手段80と、筐体40に摺動可能に支持され、導光板30と他方の光源28との光軸距離および光軸垂直距離を一定に保って固定する第2固定手段31と、導光板30から射出された光を、散乱や拡散させてよりむらのない光とする光学部材ユニット32と、導光板30から漏出した光を反射させて導光板に再度入射させる反射板34と、導光板30を第1固定手段80に係合させる第1補強部材90、92と、導光板30を第2固定手段31に係合させる第2補強部材94、96と、導光板30を筐体40に係合させる第3補強部材98とを有する。
ここで、導光板30と光源28との光軸距離とは、図4(B)に示すように、光源28の光射出面と導光板30の光入射面(30d、30e)との間の距離cをいう。また、導光板30と光源28との光軸垂直距離とは、導光板30と光源28の導光板の厚さ方向に対するそれぞれの光軸間の距離をいう。
ここで、導光板30と光源28との光軸距離とは、図4(B)に示すように、光源28の光射出面と導光板30の光入射面(30d、30e)との間の距離cをいう。また、導光板30と光源28との光軸垂直距離とは、導光板30と光源28の導光板の厚さ方向に対するそれぞれの光軸間の距離をいう。
まず、光源28について説明する。
図5(A)は、図1および図2に示す面状照明装置20の光源28の概略構成を示す概略斜視図であり、図5(B)は、図5(A)に示す光源28の断面図であり、図5(C)は、図5(A)に示す光源28を構成する1つのLED(発光ダイオード)チップ50のみを拡大して示す概略斜視図である。
図5(A)に示すように、光源28は、複数のLEDチップ50と、光源支持部52とを有する。
図5(A)は、図1および図2に示す面状照明装置20の光源28の概略構成を示す概略斜視図であり、図5(B)は、図5(A)に示す光源28の断面図であり、図5(C)は、図5(A)に示す光源28を構成する1つのLED(発光ダイオード)チップ50のみを拡大して示す概略斜視図である。
図5(A)に示すように、光源28は、複数のLEDチップ50と、光源支持部52とを有する。
LEDチップ50は、青色光を射出する発光ダイオードの表面に蛍光物質が塗布されたチップであり、所定面積の発光面を有し、この発光面58から白色光を射出する。
具体的には、LEDチップ50は、発光ダイオードの表面に塗布された蛍光物質が発光ダイオードから射出された青色光が透過することにより蛍光する特性を有する。このため、LEDチップ50は、発光ダイオードから青色光を射出することで、青色光が透過された蛍光物質も発光し、この発光ダイオードから射出されそのまま蛍光物質を透過した青色光と、蛍光物質が蛍光されることで射出される光とで白色光を生成され、射出される。
ここで、LEDチップ50としては、GaN系発光ダイオード、InGaN系発光ダイオード等の表面にYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光物質を塗布したチップが例示される。
具体的には、LEDチップ50は、発光ダイオードの表面に塗布された蛍光物質が発光ダイオードから射出された青色光が透過することにより蛍光する特性を有する。このため、LEDチップ50は、発光ダイオードから青色光を射出することで、青色光が透過された蛍光物質も発光し、この発光ダイオードから射出されそのまま蛍光物質を透過した青色光と、蛍光物質が蛍光されることで射出される光とで白色光を生成され、射出される。
ここで、LEDチップ50としては、GaN系発光ダイオード、InGaN系発光ダイオード等の表面にYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光物質を塗布したチップが例示される。
光源支持部52は、図5(B)に示すように、アレイ基板54と複数のフィン56とを有する。上述した複数のLEDチップ50は、所定間隔離間して一列でアレイ基板54上に配置されている。具体的には、光源28を構成する複数のLEDチップ50は、後述する導光板30の第1光入射面30dまたは第2光入射面30eの長手方向に沿って、言い換えれば、光射出面30aと第1光入射面30dとが交わる線と平行に、または、光射出面30aと第2光入射面30eとが交わる線と平行に、アレイ状に配列されアレイ基板54上に固定されている。
アレイ基板54は、一面が導光板30の最薄側端面である光入射面(30d、30e)に対向して配置される板状の部材である。アレイ基板54の導光板30の光入射面(30d、30e)に対向する面となる側面には、LEDチップ50が支持されている。
ここで、本実施形態のアレイ基板54は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成されており、LEDチップ50から発生する熱を吸収し、外部に放散させるヒートシンクとしての機能も有する。
ここで、本実施形態のアレイ基板54は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成されており、LEDチップ50から発生する熱を吸収し、外部に放散させるヒートシンクとしての機能も有する。
複数のフィン56は、それぞれ銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成された板状部材であり、アレイ基板54のLEDチップ50が配置されている面とは反対側の面に、隣接するフィン56と所定間隔離間して連結されている。
光源支持部52に、複数のフィン56を設けることで表面積を広くすることができ、かつ、放熱効果を高くすることができる。これにより、LEDチップ50の冷却効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、光源支持部52のアレイ基板54をヒートシンクとして用いたが、LEDチップの冷却が必要ない場合は、ヒートシンクに代えて放熱機能を備えない板状部材をアレイ基板として用いてもよい。
光源支持部52に、複数のフィン56を設けることで表面積を広くすることができ、かつ、放熱効果を高くすることができる。これにより、LEDチップ50の冷却効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、光源支持部52のアレイ基板54をヒートシンクとして用いたが、LEDチップの冷却が必要ない場合は、ヒートシンクに代えて放熱機能を備えない板状部材をアレイ基板として用いてもよい。
また、図5(A)に示すように、光源支持部52の上面52a(具体的には上面側のフィン56)の両端部には2箇所にネジ穴52cが設けられている。また、光源支持部52の下面52b(具体的には下面側のフィン56)には上面52aのネジ穴52cに対応した位置にネジ穴52dが設けられている。後述するように、ネジ穴52cおよび52dは、それぞれネジ31bおよび31cによって、図3に示すように、光源28を第2固定手段31に固定するのに用いられる。
ここで、図5(C)に示すように、本実施形態のLEDチップ50は、LEDチップ50の配列方向の長さよりも、配列方向に直交する方向の長さが短い長方形形状、つまり、後述する導光板30の厚み方向(光射出面30aに垂直な方向)が短辺となる長方形形状を有する。言い換えれば、LEDチップ50は、導光板30の光射出面30aに垂直な方向の長さをa、配列方向の長さをbとしたときに、b>aとなる形状である。また、LEDチップ50の配置間隔をqとするとq>bである。このように、LEDチップ50の導光板30の光射出面30aに垂直な方向の長さa、配列方向の長さb、LEDチップ50の配置間隔qの関係が、q>b>aを満たすことが好ましい。
LEDチップ50を長方形形状とすることにより、大光量の出力を維持しつつ、薄型な光源とすることができる。光源を薄型化することにより、面状照明装置を薄型にすることができる。また、LEDチップの配置個数を少なくすることができる。
LEDチップ50を長方形形状とすることにより、大光量の出力を維持しつつ、薄型な光源とすることができる。光源を薄型化することにより、面状照明装置を薄型にすることができる。また、LEDチップの配置個数を少なくすることができる。
なお、LEDチップ50は、光源をより薄型にできるため、導光板30の厚み方向を短辺とする長方形形状とすることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、正方形形状、円形形状、多角形形状、楕円形形状等種々の形状のLEDチップを用いることができる。
また、本実施形態では、LEDチップ50を1列に並べ、単層構造としたが、本発明はこれに限定されず、アレイ支持体に複数のLEDチップ50を配置した構成のLEDアレイを複数個、積層させた構成の多層LEDアレイを光源として用いることもできる。このようにLEDアレイを積層させる場合でもLEDチップ50を長方形形状とし、LEDアレイを薄型にすることで、より多くのLEDアレイを積層させることができる。このように、多層のLEDアレイを積層させる、つまり、LEDアレイ(LEDチップ)の充填率を高くすることで、より大光量を出力することができる。また、LEDアレイのLEDチップと隣接する層のLEDアレイのLEDチップも上述と同様に配置間隔が上記式を満たすことが好ましい。つまり、LEDアレイは、LEDチップと隣接する層のLEDアレイのLEDチップとを所定距離離間させて積層させることが好ましい。
次に、導光板30について説明する。
図6は、導光板30の形状を示す概略斜視図である。図7(A)は、導光板30の形状を表す断面図であり、(B)は、(A)に示す導光板30の部分拡大断面図である。
導光板30は、図6および図7に示すように、略矩形形状の平坦な光射出面30aと、この光射出面30aの両端に、光射出面30aに対してほぼ垂直に形成された2つの光入射面(第1光入射面30dと第2光入射面30e)と、光射出面30aの反対側、つまり、導光板の背面側に位置し、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eに平行で、光射出面30aを2等分する2等分線α(図1、図4参照)を中心軸として互いに対称で、光射出面30aに対して所定の角度で傾斜する2つの傾斜面(第1傾斜面30bと第2傾斜面30c)と、光射出面30aの光入射面が形成されていない側の両端(光射出面30aと光入射面との交線に直交する2つの辺)に、光射出面30aに対して略垂直に形成された2つの側面(第1側面30fと第2側面30g)とを有している。2つの傾斜面(第1傾斜面30b、第2傾斜面30c)との接合部分には、曲率半径Rの湾曲部30hが形成される。
図6は、導光板30の形状を示す概略斜視図である。図7(A)は、導光板30の形状を表す断面図であり、(B)は、(A)に示す導光板30の部分拡大断面図である。
導光板30は、図6および図7に示すように、略矩形形状の平坦な光射出面30aと、この光射出面30aの両端に、光射出面30aに対してほぼ垂直に形成された2つの光入射面(第1光入射面30dと第2光入射面30e)と、光射出面30aの反対側、つまり、導光板の背面側に位置し、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eに平行で、光射出面30aを2等分する2等分線α(図1、図4参照)を中心軸として互いに対称で、光射出面30aに対して所定の角度で傾斜する2つの傾斜面(第1傾斜面30bと第2傾斜面30c)と、光射出面30aの光入射面が形成されていない側の両端(光射出面30aと光入射面との交線に直交する2つの辺)に、光射出面30aに対して略垂直に形成された2つの側面(第1側面30fと第2側面30g)とを有している。2つの傾斜面(第1傾斜面30b、第2傾斜面30c)との接合部分には、曲率半径Rの湾曲部30hが形成される。
また、導光板30は、第1光入射面30dと第1側面30fとが交わる角隅30iの内側近傍に、第1丸穴59が形成され、光射出面30aの第1光入射面30dと第2側面30gとが交わる角隅30jの内側近傍に、光入射面30dに平行な方向に長い第1長穴60が形成されている。
また、導光板30は、第2光入射面30eと第1側面30fとが交わる角隅30kの内側近傍には、導光板30を固定部材31aに固定するための第2丸穴61が形成され、第2光入射面30eと第2側面30gとが交わる角隅30lの内側近傍には、光入射面30eに平行な方向に長い第2長穴62が形成されている。
また、導光板30は、第2丸穴61が設けられている角隅30kの内側近傍に、第2丸穴61に近接して、導光板30を筐体40の上部筐体44および下部筐体42に連結するための、第1側面30fに平行な方向に長い第3長穴63が形成されている。
なお、上述した、第1丸穴59、第1長穴60、第2丸穴61、第2長穴62及び第3長穴63は、それぞれ導光板30の光射出面30aから第1傾斜面30bまたは第2傾斜面30cまで貫通して形成されている。また、第1丸穴59、第1長穴60、第2丸穴61、第2長穴62及び第3長穴63には、導光板30を固定端74に固定するための固定ピン76a、76b、導光板30を固定部材31aに固定するための固定ピン31d、31e、導光板30を筐体40に固定するための固定ピン99がそれぞれ挿通される。導光板30と各固定ピンとの関係については、後ほど筐体40及び各補強部材とともに後ほど詳細に説明する。
また、導光板30は、第2光入射面30eと第1側面30fとが交わる角隅30kの内側近傍には、導光板30を固定部材31aに固定するための第2丸穴61が形成され、第2光入射面30eと第2側面30gとが交わる角隅30lの内側近傍には、光入射面30eに平行な方向に長い第2長穴62が形成されている。
また、導光板30は、第2丸穴61が設けられている角隅30kの内側近傍に、第2丸穴61に近接して、導光板30を筐体40の上部筐体44および下部筐体42に連結するための、第1側面30fに平行な方向に長い第3長穴63が形成されている。
なお、上述した、第1丸穴59、第1長穴60、第2丸穴61、第2長穴62及び第3長穴63は、それぞれ導光板30の光射出面30aから第1傾斜面30bまたは第2傾斜面30cまで貫通して形成されている。また、第1丸穴59、第1長穴60、第2丸穴61、第2長穴62及び第3長穴63には、導光板30を固定端74に固定するための固定ピン76a、76b、導光板30を固定部材31aに固定するための固定ピン31d、31e、導光板30を筐体40に固定するための固定ピン99がそれぞれ挿通される。導光板30と各固定ピンとの関係については、後ほど筐体40及び各補強部材とともに後ほど詳細に説明する。
なお、2つの光入射面30dおよび30eは、略矩形形状の光射出面30aの対向する長辺側に対向して位置しており、対向して配置された光源28から2つの光入射面30dおよび30eに入射した光は、略矩形形状の光射出面30aの対向する短辺に平行に導光板30内を伝播する。
第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cは、2等分線αに対して線対称であり、光射出面30aに対し対称に傾斜している。湾曲部30hも、2等分線αに対して線対称に湾曲している。導光板30は、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eから中央に向かうに従って厚さが厚くなっており、中央部の2等分線αに対応する部分、すなわち湾曲部30hの中央部分で最も厚く(tmax)、両端部の2つの光入射面(第1光入射面30dと第2光入射面30e)で最も薄く(tmin)なっている。
すなわち、導光板30の断面形状は、2等分線αを通る中心軸に対して線対称である。
第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cは、2等分線αに対して線対称であり、光射出面30aに対し対称に傾斜している。湾曲部30hも、2等分線αに対して線対称に湾曲している。導光板30は、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eから中央に向かうに従って厚さが厚くなっており、中央部の2等分線αに対応する部分、すなわち湾曲部30hの中央部分で最も厚く(tmax)、両端部の2つの光入射面(第1光入射面30dと第2光入射面30e)で最も薄く(tmin)なっている。
すなわち、導光板30の断面形状は、2等分線αを通る中心軸に対して線対称である。
ここで、本発明においては、第1光入射面30dと第2光入射面30eとの間の光が伝播する導光長Lは、22インチ(22”)の画面サイズ以上の液晶パネル12を対象としているので、280mm以上であり、最大65インチ(65”)の画面サイズ以上の液晶パネル12を対象とするので、830mm以下である必要がある。より詳細には、22インチ(22”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、280mm以上、320mm以下であり、37インチ(37”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、480mm以上、500mm以下であり、42インチ(42”)および46インチ(46”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、515mm以上、620mm以下であり、52インチ(52”)および57インチ(57”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、625mm以上、770mm以下であり、65インチ(65”)の画面サイズに対しては、導光長Lは、785mm以上、830mm以下であるのが良い。
また、導光板30の厚みが最も薄い光入射面30dおよび30eの最小厚さtminは、0.5mm以上、3.0mm以下であるのが好ましい。
その理由は、最小厚さが小さ過ぎると、光入射面30dおよび30eが小さくなり過ぎて、光源28からの光入射が少なくなり、光射出面30aから十分な輝度の光を射出することができないし、最小厚さが大き過ぎると、最大厚さが厚くなり過ぎ、重量が重すぎて液晶表示装置などの光学部材として適さないし、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさないからである。
また、導光板30の厚みが最も厚い湾曲部30hの中央の最大厚みtmaxは、1.0mm以上、6.0mm以下であるのが好ましい。
その理由は、最大厚さが厚くなり過ぎる場合、重量が重すぎて液晶表示装置などの光学部材として適さないし、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさないからであり、最大厚さが薄くなり過ぎる場合、中央部の湾曲部30hの曲率半径Rが大きすぎて成形に適さないし、平板の場合と同様に、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では、光利用効率が55%以上を満たさないし、逆に、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では、中高分布を実現できないからである。
その理由は、最小厚さが小さ過ぎると、光入射面30dおよび30eが小さくなり過ぎて、光源28からの光入射が少なくなり、光射出面30aから十分な輝度の光を射出することができないし、最小厚さが大き過ぎると、最大厚さが厚くなり過ぎ、重量が重すぎて液晶表示装置などの光学部材として適さないし、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさないからである。
また、導光板30の厚みが最も厚い湾曲部30hの中央の最大厚みtmaxは、1.0mm以上、6.0mm以下であるのが好ましい。
その理由は、最大厚さが厚くなり過ぎる場合、重量が重すぎて液晶表示装置などの光学部材として適さないし、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさないからであり、最大厚さが薄くなり過ぎる場合、中央部の湾曲部30hの曲率半径Rが大きすぎて成形に適さないし、平板の場合と同様に、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では、光利用効率が55%以上を満たさないし、逆に、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では、中高分布を実現できないからである。
したがって、傾斜背面30bおよび30cのテーパ、すなわちテーパ角(傾斜角)は、0.1°以上、2.2°以下であるのが好ましい。
その理由は、テーパが大き過ぎる場合、最大厚さが必要以上に大きくなりすぎてしまうし、必要以上に中高な分布になりすぎてしまうからであり、テーパが小さ過ぎる場合、最小厚さが小さすぎる場合と同様に、湾曲部30hの曲率半径R(以下「中央部半径R」ともいう。)が大きすぎて成形に適さないし、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では中高分布を実現できないし、逆に、平板と同様に、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では光利用効率が55%以上を満たさないからである。
その結果、湾曲部30hの曲率半径Rは、1,500mm以上、45,000mm以下であるのが好ましい。
なお、図7(A)および(B)に示すように、傾斜背面30bおよび30cのテーパ角をθとするとき、LR=2Rsinθで表され、最大厚みtmax=tmin+(L/2)tanθ−[(LR/2)tanθ+Rcosθ−R]で表され、テーパ角θ=tan−1[(tmax−tmin)/(L/2)]で表される。
その理由は、テーパが大き過ぎる場合、最大厚さが必要以上に大きくなりすぎてしまうし、必要以上に中高な分布になりすぎてしまうからであり、テーパが小さ過ぎる場合、最小厚さが小さすぎる場合と同様に、湾曲部30hの曲率半径R(以下「中央部半径R」ともいう。)が大きすぎて成形に適さないし、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では中高分布を実現できないし、逆に、平板と同様に、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では光利用効率が55%以上を満たさないからである。
その結果、湾曲部30hの曲率半径Rは、1,500mm以上、45,000mm以下であるのが好ましい。
なお、図7(A)および(B)に示すように、傾斜背面30bおよび30cのテーパ角をθとするとき、LR=2Rsinθで表され、最大厚みtmax=tmin+(L/2)tanθ−[(LR/2)tanθ+Rcosθ−R]で表され、テーパ角θ=tan−1[(tmax−tmin)/(L/2)]で表される。
本発明においては、導光板30の形状を、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eから中央に向かうに従って厚さが厚くなるような形状(以下、逆楔形状という)にすることにより、入射した光をより奥に伝播しやすくして、光利用効率を維持しながら面内均一性を向上させ、さらに、中高な、いわゆる釣鐘状の輝度分布を得るものである。すなわち、このような形状とすることにより、上述した従来の平板形状の導光板では中央が暗くなる分布を、均一あるいは中高な、いわゆる釣鐘状の分布とすることができる。
また、傾斜背面30bおよび30cの中央の接合部分を湾曲部30hとして滑らかに接合することにより、中央の接合部分にできる帯むらを、均一あるいは中高な、いわゆる釣鐘状の分布とすることができる。
また、傾斜背面30bおよび30cの中央の接合部分を湾曲部30hとして滑らかに接合することにより、中央の接合部分にできる帯むらを、均一あるいは中高な、いわゆる釣鐘状の分布とすることができる。
ここで、逆楔形状の導光板のテーパ角を変化させた際における、光利用効率および面内均一性の変化の一例を示す。
図7に示す導光板において、最小厚みtminおよび導光長Lは一定で、最大厚みtmaxを変えて傾斜背面のテーパ角θを種々変更したときの、光利用効率および面内均一性を、シミュレーションにより求めた結果を表1に示す。ここで、面内均一性[%]は、導光板の光射出面から射出される光の最小輝度と最大輝度との比であり、最小輝度/最大輝度で表される。
図7に示す導光板において、最小厚みtminおよび導光長Lは一定で、最大厚みtmaxを変えて傾斜背面のテーパ角θを種々変更したときの、光利用効率および面内均一性を、シミュレーションにより求めた結果を表1に示す。ここで、面内均一性[%]は、導光板の光射出面から射出される光の最小輝度と最大輝度との比であり、最小輝度/最大輝度で表される。
さらに、表1に示す導光板において、導光板の輝度分布と、テーパ角との関係をシミュレーションによって求めた結果を図8に示す。図8では、縦軸を規格化輝度とし、横軸を導光板の端部からの距離[mm]とした。ここで、規格化輝度とは、計算例の一つであるTP2の平均輝度を1として規格化した値である。
表1および、図8に示すように、導光板を逆楔形状にすることによって、光の利用効率は同等以上としながら面内均一性を改善できることがわかる。
表1および、図8に示すように、導光板を逆楔形状にすることによって、光の利用効率は同等以上としながら面内均一性を改善できることがわかる。
また、逆楔形の導光板について、導光板のテーパ角θを変化させたときの光利用効率、および中高度合をシミュレーションにより求めた別の結果を表2に示す。
図4(A)および(B)に示す構成の導光板30を用い、22インチサイズの導光板30の最大厚さ[mm]および最小厚さ[mm]を変えてテーパ[°]を変更したときの、光利用効率[%]、および光射出面30aから射出される光の輝度分布を求め、光射出面30aの周辺部、すなわち光入射面30dおよび30eの近傍から射出する光の輝度に対する光射出面30aの中央部から射出する光の輝度の割合を示す光射出面30aの輝度分布の中高度合[%]を求めた。なお、テーパ角[°]以外のパラメータはいずれも本発明の要求する好適な限定範囲を満足する。
図4(A)および(B)に示す構成の導光板30を用い、22インチサイズの導光板30の最大厚さ[mm]および最小厚さ[mm]を変えてテーパ[°]を変更したときの、光利用効率[%]、および光射出面30aから射出される光の輝度分布を求め、光射出面30aの周辺部、すなわち光入射面30dおよび30eの近傍から射出する光の輝度に対する光射出面30aの中央部から射出する光の輝度の割合を示す光射出面30aの輝度分布の中高度合[%]を求めた。なお、テーパ角[°]以外のパラメータはいずれも本発明の要求する好適な限定範囲を満足する。
表2から明らかなように、テーパ角[°]が0.1°以上、2.2°以下の範囲で光利用効率[%]が、いずれも56%以上と55%より高く、中高度合[%]も13%〜22%であり、0%超、25%以下の本発明の要求する限定範囲を満足することがわかる。
図4(A)および(B)に示す導光板30では、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eから入射した光は、導光板30の内部に含まれる散乱微粒子(詳細は後述する)によって散乱されつつ、導光板30内部を通過し、直接、もしくは、第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cで反射した後、光射出面30aから出射する。このとき、第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は、導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cを覆うようにして配置される反射シート(図示せず)によって反射され再び導光板30の内部に入射する。
導光板30は、透明樹脂に、光を散乱させるための微小な散乱粒子が混錬分散されて形成されている。導光板30に用いられる透明樹脂の材料としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ベンジルメタクリレート、MS樹脂、あるいはCOP(シクロオレフィンポリマー)のような光学的に透明な樹脂が挙げられる。導光板30に混錬分散させる散乱粒子としては、トスパール、シリコーン、シリカ、ジルコニア、誘電体ポリマ等を用いることができる。このような散乱粒子を導光板30の内部に含有させることによって、均一で輝度むらが少ない照明光を光射出面から出射することができる。
ここで、本発明の面状照明装置に用いる導光板30に分散させる散乱微粒子の粒径が、4.0μm以上、かつ12.0μm以下である必要がある。その理由は、高い散乱効率を得ることができ、前方散乱性が大きくかつ波長依存性が少なく、色むらがないように選択できるからである。
なお、本発明の面状照明装置に用いる導光板30に分散させる散乱微粒子の最適な粒径選択については、波長依存性の観点に加え、以下の点をも考慮するのが好ましい。
まず、単一の粒子による散乱光強度分布(角度分布)においては、前方0〜5°に散乱する光が90%以上となる条件を満たすようにする必要がある。なぜならば、逆楔形状の本発明の面状照明装置に用いる導光板30は、導光板30の側面の第1光入射面30dおよび第2光入射面30eから最低でも140mm以上の距離、片面入射の場合は、光入射面から最低280mm以上の距離を導光する必要があるからであり、前方0〜5°に散乱する光が90%未満では、導光板30の奥まで光が導光できないからである。
なお、本発明の面状照明装置に用いる導光板30に分散させる散乱微粒子の最適な粒径選択については、波長依存性の観点に加え、以下の点をも考慮するのが好ましい。
まず、単一の粒子による散乱光強度分布(角度分布)においては、前方0〜5°に散乱する光が90%以上となる条件を満たすようにする必要がある。なぜならば、逆楔形状の本発明の面状照明装置に用いる導光板30は、導光板30の側面の第1光入射面30dおよび第2光入射面30eから最低でも140mm以上の距離、片面入射の場合は、光入射面から最低280mm以上の距離を導光する必要があるからであり、前方0〜5°に散乱する光が90%未満では、導光板30の奥まで光が導光できないからである。
このため、散乱微粒子の粒径が、4.0μmより小さいと、すなわち、4.0μm未満では、散乱が等方性となるため、上記条件を満たすことができない。なお、母材としてアクリル樹脂、粒子としてシリコーン樹脂を選択した場合は、シリコーン樹脂散乱微粒子の粒径は、4.5μm以上とするのがより好ましい。
一方、散乱微粒子の粒径が、12.0μmより大きいと、すなわち、12.0μm超では、粒子の前方散乱性が強くなりすぎるため、系内の平均自由行程が大きくなり、散乱回数が減少することから、入射端付近で光源(LED)間の輝度むら(ホタルムラ)が現れてしまうため、上限値は、12.0μmに制限される。
その理由は、粒子濃度が高すぎる場合、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できないからであり、粒子濃度が低すぎる場合、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさないからである。
一方、散乱微粒子の粒径が、12.0μmより大きいと、すなわち、12.0μm超では、粒子の前方散乱性が強くなりすぎるため、系内の平均自由行程が大きくなり、散乱回数が減少することから、入射端付近で光源(LED)間の輝度むら(ホタルムラ)が現れてしまうため、上限値は、12.0μmに制限される。
その理由は、粒子濃度が高すぎる場合、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できないからであり、粒子濃度が低すぎる場合、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさないからである。
このように、本発明の散乱微粒子の粒子径の限定範囲に含まれる最適な粒径(粒子屈折率と母材屈折率との組み合わせ)を選択することにより、波長むらのない出射光を得ることができる。
なお、上述した例では、単一粒径の散乱微粒子を用いているが、本発明はこれに限定されず、複数粒径の散乱微粒子を混合して用いても良い。
なお、上述した例では、単一粒径の散乱微粒子を用いているが、本発明はこれに限定されず、複数粒径の散乱微粒子を混合して用いても良い。
また、散乱粒子の濃度は、本発明の面状照明装置に用いる導光板30の導光長が280mm〜830mmであるので、0.008wt%以上、0.76wt%以下である必要がある。
具体的には、導光長Lが280mm≦L≦320mmである場合には、散乱粒子の濃度を0.1wt%以上0.76wt%以下とする必要がある。
また、導光板の導光長を画面サイズ22インチ対応のL=280mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.1wt%以上、0.32wt%以下とすることがより好ましく、0.14wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.14wt%以上、0.5wt%以下とすることがより好ましく、0.21wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.25wt%以上、0.76wt%以下とすることがより好ましく、0.35wt%とすることが最も好ましい。
具体的には、導光長Lが280mm≦L≦320mmである場合には、散乱粒子の濃度を0.1wt%以上0.76wt%以下とする必要がある。
また、導光板の導光長を画面サイズ22インチ対応のL=280mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.1wt%以上、0.32wt%以下とすることがより好ましく、0.14wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.14wt%以上、0.5wt%以下とすることがより好ましく、0.21wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.25wt%以上、0.76wt%以下とすることがより好ましく、0.35wt%とすることが最も好ましい。
また、導光長Lが480mm≦L≦500mmである場合には、散乱粒子の濃度を0.02wt%以上0.22wt%以下とする必要がある。
また、導光板の導光長を画面サイズ37インチ対応のL=480mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.02wt%以上、0.085wt%以下とすることがより好ましく、0.047wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.03wt%以上、0.12wt%以下とすることがより好ましく、0.065wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.06wt%以上、0.22wt%以下とすることがより好ましく、0.122wt%とすることが最も好ましい。
また、導光板の導光長を画面サイズ37インチ対応のL=480mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.02wt%以上、0.085wt%以下とすることがより好ましく、0.047wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.03wt%以上、0.12wt%以下とすることがより好ましく、0.065wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.06wt%以上、0.22wt%以下とすることがより好ましく、0.122wt%とすることが最も好ましい。
また、導光長Lが515mm≦L≦620mmである場合には、散乱粒子の濃度を0.015wt%以上、0.16wt%以下とするのが良い。
また、導光板の導光長を画面サイズ42インチ対応のL=560mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.015wt%以上、0.065wt%以下とすることがより好ましく、0.035wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.02wt%以上、0.09wt%以下とすることがより好ましく、0.048wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.04wt%以上、0.16wt%以下とすることがより好ましく、0.09wt%とすることが最も好ましい。
また、導光板の導光長を画面サイズ42インチ対応のL=560mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.015wt%以上、0.065wt%以下とすることがより好ましく、0.035wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.02wt%以上、0.09wt%以下とすることがより好ましく、0.048wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.04wt%以上、0.16wt%以下とすることがより好ましく、0.09wt%とすることが最も好ましい。
また、導光板の導光長を画面サイズ46インチ対応のL=590mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.015wt%以上、0.060wt%以下とすることがより好ましく、0.031wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.02wt%以上、0.08wt%以下とすることがより好ましく、0.043wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.035wt%以上、0.15wt%以下とすることがより好ましく、0.081wt%とすることが最も好ましい。
また、導光長Lを625mm≦L≦770mmとする場合には、散乱粒子の濃度を0.01wt%以上、0.12wt%以下とするのが良い。
また、導光板の導光長を画面サイズ52インチ対応のL=660mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.010wt%以上0.050wt%以下とすることがより好ましく、0.025wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.015wt%以上0.060wt%以下とすることがより好ましく、0.034wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.030wt%以上0.120wt%以下とすることがより好ましく、0.064wt%とすることが最も好ましい。
また、導光板の導光長を画面サイズ52インチ対応のL=660mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.010wt%以上0.050wt%以下とすることがより好ましく、0.025wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.015wt%以上0.060wt%以下とすることがより好ましく、0.034wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.030wt%以上0.120wt%以下とすることがより好ましく、0.064wt%とすることが最も好ましい。
さらに、導光板の導光長を画面サイズ57インチ対応のL=730mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.010wt%以上、0.040wt%以下とすることがより好ましく、0.021wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.010wt%以上、0.050wt%以下とすることがより好ましく、0.028wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.020wt%以上0.100wt%以下とすることが好ましく、0.053wt%とすることが最も好ましい。
また、導光長Lを785mm≦L≦830mmとする場合には、散乱粒子の濃度を0.006wt%以上、0.08wt%以下とすることが好ましい。
さらに、導光板の導光長を画面サイズ65インチ対応のL=830mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.008wt%以上、0.030wt%以下とすることがより好ましく、0.016wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.009wt%以上、0.040wt%以下とすることがより好ましく、0.022wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.020wt%以上、0.080wt%以下とすることがより好ましく、0.041wt%とすることが最も好ましい。
さらに、導光板の導光長を画面サイズ65インチ対応のL=830mmとし、散乱粒子の粒子径を4.5μmとする場合は、散乱粒子の濃度を0.008wt%以上、0.030wt%以下とすることがより好ましく、0.016wt%とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を7.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.009wt%以上、0.040wt%以下とすることがより好ましく、0.022wt%とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を12.0μmとする場合は、散乱粒子の濃度を、0.020wt%以上、0.080wt%以下とすることがより好ましく、0.041wt%とすることが最も好ましい。
以上から、本発明においては、導光板30の2つの光入射面30d、30e間の導光長に応じて、導光板30に分散させる散乱粒子の粒径および濃度が、所定の関係を満たす必要があることが分かる。
そこで、本発明においては、導光板30の導光長が、280mm以上、320mm以下である時、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.1wt%以上、0.76wt%以下である必要があり、かつ、図9に示すグラフのように、散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.1)、(4.0,0.32)、(7.0,0.14)、(7.0,0.5)、(12.0,0.25)および(12.0,0.76)で囲まれる領域内にある必要がある。
そこで、本発明においては、導光板30の導光長が、280mm以上、320mm以下である時、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.1wt%以上、0.76wt%以下である必要があり、かつ、図9に示すグラフのように、散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.1)、(4.0,0.32)、(7.0,0.14)、(7.0,0.5)、(12.0,0.25)および(12.0,0.76)で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板30の導光長が、480mm以上、500mm以下である時、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.02wt%以上、0.22wt%以下である必要があり、かつ、図10(A)に示すグラフのように、散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.02)、(4.0,0.085)、(7.0,0.03)、(7.0,0.12)、(12.0,0.06)および(12.0,0.22)で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板30の導光長が、515mm以上、620mm以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.015wt%以上、0.16wt%以下であり、かつ、図10(B)に示すグラフのように、粒径(μm)を横軸とし、粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.015)、(4.0,0.065)、(7.0,0.02)、(7.0,0.09)、(12.0,0.035)および(12.0,0.16)で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板30の導光長が、515mm以上、620mm以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.015wt%以上、0.16wt%以下であり、かつ、図10(B)に示すグラフのように、粒径(μm)を横軸とし、粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.015)、(4.0,0.065)、(7.0,0.02)、(7.0,0.09)、(12.0,0.035)および(12.0,0.16)で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板30の導光長が、625mm以上、770mm以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.01wt%以上、0.12wt%以下であり、かつ図11(A)に示すグラフのように、粒径(μm)を横軸とし、粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.01)、(4.0,0.05)、(7.0,0.01)、(7.0,0.06)、(12.0,0.02)および(12.0,0.12)で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板30の導光長が、785mm以上、830mm以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.008wt%以上、0.08wt%以下であり、かつ、図11(B)に示すグラフのように、粒径(μm)を横軸とし、粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.008)、(4.0,0.03)、(7.0,0.009)、(7.0,0.04)、(12.0,0.02)および(12.0,0.08)で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板30の導光長が、785mm以上、830mm以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、散乱粒子の濃度が、0.008wt%以上、0.08wt%以下であり、かつ、図11(B)に示すグラフのように、粒径(μm)を横軸とし、粒子濃度(wt%)を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、6点(4.0,0.008)、(4.0,0.03)、(7.0,0.009)、(7.0,0.04)、(12.0,0.02)および(12.0,0.08)で囲まれる領域内にある必要がある。
散乱粒子の粒径および濃度が、図9、図10(A)、(B)、図11(A)および(B)に示すグラフの6点で囲まれた領域内にある必要がある理由は、この領域を外れると、粒子濃度が高すぎる場合には、平板と同じとなり、中高な輝度分布を実現できないし、粒子濃度が低すぎる場合には、光が突き抜けて透過してしまうために光利用効率55%以上を満たさなくなるからであり、粒径が小さすぎる場合には、光利用効率はよくなるが、中高な輝度分布を実現できないし、粒径が大きすぎる場合には、中高な輝度分布を実現できるが、光利用効率が低いからである。
このように本発明の散乱微粒子の粒子濃度の限定範囲に含まれる最適な粒子濃度を選択することにより、平板形状の導光板に分散させた場合に比べて光利用効率を高めて出射させることができる。本発明においては、少なくとも55%以上、すなわち70%を超える光利用効率を達成することができる。
以上から、最適な粒子径および粒子濃度の組み合わせを選択できるので、これらの組み合わせを選択することで、10mm程度の混合長でLED光源からの射出光をむらなく出射させることができる。
以上から、最適な粒子径および粒子濃度の組み合わせを選択できるので、これらの組み合わせを選択することで、10mm程度の混合長でLED光源からの射出光をむらなく出射させることができる。
このような内部に散乱微粒子を分散させた本発明の面状照明装置に用いる導光板30は、2つの光入射面から入射した光が光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が55%以上である必要がある。この理由は、光の利用効率が55%未満では、必要な輝度を得るためには、より出力の大きな光源が必要となるが、より出力の大きな光源を用いると、光源が高温となり、消費電力が大きくなるばかりか、導光板30の反りや伸びが大きくなり、所要の明るさの分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布が得られなくなるからである。
また、光射出面の光入射面近傍から射出する光の輝度に対する光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、0%より大きく25%以下である必要がある。その理由は、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布だからである。
このような導光板30は、押出成形法や射出成形法を用いて製造することができる。
また、光射出面の光入射面近傍から射出する光の輝度に対する光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、0%より大きく25%以下である必要がある。その理由は、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布だからである。
このような導光板30は、押出成形法や射出成形法を用いて製造することができる。
ここで、導光板30は、光入射面となる第1光入射面30d、第2光入射面30eと、光射出面30aと、光反射面となる第1傾斜面30b、第2傾斜面30cの少なくとも1面の表面粗さRaを380nmより小さくすること、つまりRa<380nmとすることが好ましい。
光入射面となる第1光入射面30d、第2光入射面30eの表面粗さRaを380nmよりも小さくすることで、導光板表面の拡散反射を無視することができ、つまり、導光板表面での拡散反射を防止することができ、入射効率を向上させることができる。
また、光射出面30aの表面粗さRaを380nmよりも小さくすることで、導光板表面の拡散反射透過を無視することができ、つまり導光板表面での拡散反射透過を防止することができ、全反射により奥まで光を伝えることができる。
さらに、光反射面となる第1傾斜面30b、第2傾斜面30cの表面粗さRaを380nmよりも小さくすることで、拡散反射を無視することができ、つまり光反射面での拡散反射を防止でき、全反射成分をより奥まで伝えることができる。
光入射面となる第1光入射面30d、第2光入射面30eの表面粗さRaを380nmよりも小さくすることで、導光板表面の拡散反射を無視することができ、つまり、導光板表面での拡散反射を防止することができ、入射効率を向上させることができる。
また、光射出面30aの表面粗さRaを380nmよりも小さくすることで、導光板表面の拡散反射透過を無視することができ、つまり導光板表面での拡散反射透過を防止することができ、全反射により奥まで光を伝えることができる。
さらに、光反射面となる第1傾斜面30b、第2傾斜面30cの表面粗さRaを380nmよりも小さくすることで、拡散反射を無視することができ、つまり光反射面での拡散反射を防止でき、全反射成分をより奥まで伝えることができる。
本発明の面状照明装置に用いる導光板は、基本的に以上のように構成されるが、以下のようにして設計することができる。なお、以下の設計方法では、筐体40の上部筐体44および下部筐体42に連結するための各種穴を形成していない導光板とした場合で説明するが、各種穴は導光板の一部のみに形成するものであるので、光射出面から射出される光は、基本的に同じになる。
図12は、本発明の面状照明装置に用いる導光板の設計方法の一例を示すフローチャートである。
まず、図12に示すように、ステップS10において、本発明の面状照明装置に用いる導光板を用いるバックライトユニットが適用される液晶表示装置の画面サイズから、画面サイズの短辺長さにミキシングゾーン長としての約10mmを加えて、導光長として決定する。
次に、ステップS12において、画面サイズから導光板の最大厚みtmaxを決定する。
また、ステップS14において、導光板に使用する母材樹脂および添加する散乱微粒子の粒子条件を決定する。
図12は、本発明の面状照明装置に用いる導光板の設計方法の一例を示すフローチャートである。
まず、図12に示すように、ステップS10において、本発明の面状照明装置に用いる導光板を用いるバックライトユニットが適用される液晶表示装置の画面サイズから、画面サイズの短辺長さにミキシングゾーン長としての約10mmを加えて、導光長として決定する。
次に、ステップS12において、画面サイズから導光板の最大厚みtmaxを決定する。
また、ステップS14において、導光板に使用する母材樹脂および添加する散乱微粒子の粒子条件を決定する。
続いて、ステップS16において、決定された導光長を持つ平板形状の散乱微粒子分散導光板(散乱導光板)において、光利用効率E[%]が、55%以上となる粒子濃度を決定する。ここで、E=Iout/Iin×100[%]で表され、IoutおよびIinは、それぞれ入射および出射光束[lm]を表している。なお、粒子濃度の決定は、シミュレーションにより行われるが、光利用効率Eの実測値とシミュレーション値との間に差がある場合には、その差を考慮して粒子濃度の設計値を決定する必要がある。この差がある場合には、予め、光利用効率Eの実測値とシミュレーション値との間の差を求めておくのが好ましい。
次に、ステップS18において、粒子濃度の設計値を固定し、本発明の面状照明装置に用いる導光板の傾斜背面形状(逆楔形状)のテーパ角θまたは最大厚みtmaxを変化させて、導光板の光射出面の輝度分布を求め、その中高度合が所定範囲内に入るか否かを把握して、テーパ角θを決定する。このとき、中央の湾曲部の曲率半径Rは、導光長に応じて決定し、テーパと組み合わせる。ここで、中高度合Dは、0<D≦25、D=[(Lcen−Ledg)/Lcen]×100[%]で表される。ここで、中高度合Dは、輝度分布の中高度合(中央部が高くなる度合)意味し、LcenおよびLedgは、それぞれ中央部における輝度および画面端側(入射部付近)の輝度を表す。なお、テーパ角θの決定は、シミュレーションにより行われるが、粒子濃度の実測値とシミュレーション値との間に差がある場合には、その差を考慮して輝度分布を把握し、中高度合Dを決定し、テーパ角θを決定する必要がある。この差がある場合には、予め、粒子濃度の実測値とシミュレーション値との間の差を求めておくのが好ましい。
続いて、ステップS20において、導光板の最大厚みtmaxと、テーパ(テーパ角θ)および中央の湾曲部の曲率半径Rとの関係から、入射部厚み(最小厚み)tminを決定して、決定された入射部厚みtmin未満の発光部を持つLEDを選択する。
こうして、本発明の面状照明装置に用いる導光板を設計することができる。
なお、画面サイズが37インチ、最大厚み3.5mm、導光長480mmである導光板の場合の粒子濃度[wt%]と、光利用効率[%]および中高度合[%]との関係を図13に示す。
同図から明らかなように、粒子濃度が0.05wt%〜0.2wt%の範囲では、光利用効率は、70%を超えるが、粒子濃度が0.05wt%〜0.07wt%の範囲および0.19wt%〜0.2wt%の範囲では、中高度合はマイナス、すなわち、中央部が低い輝度分布となることがわかる。例えば、10%以上の中高度合が必要であれば、粒子濃度を0.08wt%〜0.16wt%の範囲に設計する必要があることがわかる。
こうして、本発明の面状照明装置に用いる導光板を設計することができる。
なお、画面サイズが37インチ、最大厚み3.5mm、導光長480mmである導光板の場合の粒子濃度[wt%]と、光利用効率[%]および中高度合[%]との関係を図13に示す。
同図から明らかなように、粒子濃度が0.05wt%〜0.2wt%の範囲では、光利用効率は、70%を超えるが、粒子濃度が0.05wt%〜0.07wt%の範囲および0.19wt%〜0.2wt%の範囲では、中高度合はマイナス、すなわち、中央部が低い輝度分布となることがわかる。例えば、10%以上の中高度合が必要であれば、粒子濃度を0.08wt%〜0.16wt%の範囲に設計する必要があることがわかる。
こうして設計された画面サイズが、37インチ、42インチ、46インチ、52インチ、57インチおよび65インチである場合の導光板の導光長[mm]、最大厚み[mm]、粒子濃度[wt%]、テーパ[°]、中央の湾曲部の曲率半径R[mm]、光利用効率[%]および中高度合[%]を表3に示す。
いずれの導光板の場合も、本発明の好適な限定範囲を満たすものであるので、大画面であっても、薄型な形状であり、かつ光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができる。
導光板は、基本的に以上のように構成される。
導光板は、基本的に以上のように構成される。
ここで、図15(A)は、図2に示す面状照明装置20の光源28、導光板30及び各補強部材を模式的に示す部分省略平面図であり、図15(B)は、図14(A)のB−B線断面図である。
本発明の面状照明装置20は、図15(A)及び(B)に示すように、導光板30の各角隅に形成された丸穴、長穴に対応した位置の光射出面30aの表面に、第1補強部材90、92、第2補強部材94、96及び第3補強部材98が配置されている。具体的には、第1補強部材90は、光射出面30aの表面の第1丸穴59が形成されている位置に固定され、第1補強部材92は、光射出面30aの表面の第1長穴60が形成されている位置に固定され、第2補強部材94は、光射出面30aの表面の第2丸穴61が形成されている位置に固定され、第2補強部材96は、光射出面30aの表面の第2長穴62が形成されている位置に固定され、第3補強部材98は、光射出面30aの表面の第3長穴63が形成されている位置に固定されている。
第1補強部材90、92、第2補強部材94、96及び第3補強部材98(以下「各補強部材」ともいう。)は、いすれも導光板よりも強度の高い材料で形成された板状部材であり、複数のネジで導光板に螺合させることで、導光板30に固定されている。なお、各補強部材は、スーパーエンジニアプラスチックまたは金属で形成することが好ましい。ここで、金属としては、アルミ合金、ステンレス等が例示される。
各補強部材を、スーパーエンジニアプラスチックまたは金属で形成することで、剛性を高くすることができ、変形しにくくすることができ、また、湿度や熱による変形も少なくすることができる。
また、各補強部材は、それぞれ対応する位置に形成されている丸穴、長穴に対応する位置に同一形状の丸穴、長穴か形成されている。
さらに、図14(B)に示すように各補強部材には、それぞれ後述する第1固定手段80、第2固定手段31、筐体の固定ピン76a、76b、31d、31e、99が挿通されている。固定ピンについては、後ほど詳細に説明する。
本発明の面状照明装置20は、図15(A)及び(B)に示すように、導光板30の各角隅に形成された丸穴、長穴に対応した位置の光射出面30aの表面に、第1補強部材90、92、第2補強部材94、96及び第3補強部材98が配置されている。具体的には、第1補強部材90は、光射出面30aの表面の第1丸穴59が形成されている位置に固定され、第1補強部材92は、光射出面30aの表面の第1長穴60が形成されている位置に固定され、第2補強部材94は、光射出面30aの表面の第2丸穴61が形成されている位置に固定され、第2補強部材96は、光射出面30aの表面の第2長穴62が形成されている位置に固定され、第3補強部材98は、光射出面30aの表面の第3長穴63が形成されている位置に固定されている。
第1補強部材90、92、第2補強部材94、96及び第3補強部材98(以下「各補強部材」ともいう。)は、いすれも導光板よりも強度の高い材料で形成された板状部材であり、複数のネジで導光板に螺合させることで、導光板30に固定されている。なお、各補強部材は、スーパーエンジニアプラスチックまたは金属で形成することが好ましい。ここで、金属としては、アルミ合金、ステンレス等が例示される。
各補強部材を、スーパーエンジニアプラスチックまたは金属で形成することで、剛性を高くすることができ、変形しにくくすることができ、また、湿度や熱による変形も少なくすることができる。
また、各補強部材は、それぞれ対応する位置に形成されている丸穴、長穴に対応する位置に同一形状の丸穴、長穴か形成されている。
さらに、図14(B)に示すように各補強部材には、それぞれ後述する第1固定手段80、第2固定手段31、筐体の固定ピン76a、76b、31d、31e、99が挿通されている。固定ピンについては、後ほど詳細に説明する。
次に、光学部材ユニット32について説明する。
光学部材ユニット32は、導光板30の光射出面30aから射出された照明光をより輝度むらのない光にして、照明装置本体24の光射出面24aからより輝度むらのない照明光を射出するためのもので、図2に示すように、導光板30の光射出面30aから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート32aと、光入射面と光射出面との接線と平行なマイクロプリズム列が形成されたプリズムシート32bと、プリズムシート32bから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート32cとを有する。
また、光学部材ユニット32には、後述する各固定ピンを挿通するための丸穴および長穴が、導光板30に形成された第1丸穴59、第1長穴60、第2丸穴61、第2長穴62及び第2長穴63に対応した位置に形成されている。
光学部材ユニット32は、導光板30の光射出面30aから射出された照明光をより輝度むらのない光にして、照明装置本体24の光射出面24aからより輝度むらのない照明光を射出するためのもので、図2に示すように、導光板30の光射出面30aから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート32aと、光入射面と光射出面との接線と平行なマイクロプリズム列が形成されたプリズムシート32bと、プリズムシート32bから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート32cとを有する。
また、光学部材ユニット32には、後述する各固定ピンを挿通するための丸穴および長穴が、導光板30に形成された第1丸穴59、第1長穴60、第2丸穴61、第2長穴62及び第2長穴63に対応した位置に形成されている。
拡散シート32aおよび32c、プリズムシート32bとしては、本出願人の出願に係る特開2005−234397号公報の[0028]〜[0033]に開示されているものを適用することができる。
なお、本実施形態では、光学部材ユニットを2枚の拡散シート32aおよび32cと、2枚の拡散シートの間に配置したプリズムシート32bとで構成したが、プリズムシートおよび拡散シートの配置順序や配置数は特に限定されず、また、プリズムシート、拡散シートとしても特に限定されず、導光板30の光射出面30aから射出された照明光の輝度むらをより低減することができるものであれば、種々の光学部材を用いることができる。
例えば、光学部材として、上述の拡散シートおよびプリズムシートに、加えてまたは代えて、拡散反射体からなる多数の透過率調整体を輝度むらに応じて配置した透過率調整部材も用いることもできる。
例えば、光学部材として、上述の拡散シートおよびプリズムシートに、加えてまたは代えて、拡散反射体からなる多数の透過率調整体を輝度むらに応じて配置した透過率調整部材も用いることもできる。
次に、照明装置本体の反射板34について説明する。
反射板34は、導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cから漏洩する光を反射して、再び導光板30に入射させるために設けられており、光の利用効率を向上させることができる。反射板34は、導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cに対応した形状で、第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cを覆うように形成される。本実施形態では、図2に示すように導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cが断面三角形状に形成されているので、反射板34もこれに補形する形状に形成されている。
反射板34は、導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cから漏洩する光を反射して、再び導光板30に入射させるために設けられており、光の利用効率を向上させることができる。反射板34は、導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cに対応した形状で、第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cを覆うように形成される。本実施形態では、図2に示すように導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cが断面三角形状に形成されているので、反射板34もこれに補形する形状に形成されている。
反射板34は、導光板30の傾斜面から漏洩する光を反射することができれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、PETやPP(ポリプロピレン)等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
上部誘導反射板36は、導光板30と拡散シート32aとの間、つまり、導光板30の光射出面30a側に、光源28および導光板30の光射出面30aの端部(第1光入射面30d側の端部および第2光入射面30e側の端部)を覆うように固定端74および固定部材31aの内側にそれぞれ配置されている。言い換えれば、上部誘導反射板36は、光軸方向に平行な方向において、導光板30の光射出面30aの一部から光源28のアレイ基板54の一部までを覆うように配置されている。つまり、2つの上部誘導反射板36が、導光板30の両端部にそれぞれ配置されている。
このように、上部誘導反射板36を配置することで、光源28から射出された光が導光板30に入射することなく、光射出面30a側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源28のLEDチップ50から射出された光を効率よく導光板30の第1光入射面30dおよび第2光入射面30eに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
このように、上部誘導反射板36を配置することで、光源28から射出された光が導光板30に入射することなく、光射出面30a側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源28のLEDチップ50から射出された光を効率よく導光板30の第1光入射面30dおよび第2光入射面30eに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
下部誘導反射板38は、導光板30の光射出面30a側とは反対側、つまり、第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30c側に、光源28の一部を覆うように固定端74および固定部材31aの内側に配置されている。また、下部誘導反射板38の導光板中心側の端部は、反射板34と連結されている。
下部誘導反射板38を設けることで、光源28から射出された光が導光板30に入射することなく、導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30c側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源28のLEDチップ50から射出された光を効率よく導光板30の第1光入射面30dおよび第2光入射面30eに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
ここで、上部誘導反射板36および下部誘導反射板38としては、上述した反射板34に用いる各種材料を用いることができる。
なお、本実施形態では、反射板34と下部誘導反射板38と連結させたが、これに限定されず、それぞれを別々の部材としてもよい。
下部誘導反射板38を設けることで、光源28から射出された光が導光板30に入射することなく、導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30c側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源28のLEDチップ50から射出された光を効率よく導光板30の第1光入射面30dおよび第2光入射面30eに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
ここで、上部誘導反射板36および下部誘導反射板38としては、上述した反射板34に用いる各種材料を用いることができる。
なお、本実施形態では、反射板34と下部誘導反射板38と連結させたが、これに限定されず、それぞれを別々の部材としてもよい。
なお、上部誘導反射板36および下部誘導反射板38には、それぞれ、導光板30に形成された第1丸穴59、第1長穴60、第2丸穴61、第2長穴62、第3長穴63に対応した位置に、同様の丸穴および長穴が設けられている。
ここで、上部誘導反射板36および下部誘導反射板38は、光源28から射出された光を第1光入射面30dまたは第2光入射面30e側に反射させ、光源28から射出された光を第1光入射面30dまた第2光入射面30eに入射させることができ、導光板30に入射した光を導光板30中心側に導くことができれば、その形状および幅は特に限定されない。
また、本実施形態では、上部誘導反射板36を導光板30と拡散シート32aとの間に配置したが、上部誘導反射板36の配置位置はこれに限定されず、光学部材ユニット32を構成するシート状部材の間に配置してもよく、光学部材ユニット32と第1固定手段80の固定端74との間、または光学部材ユニット32と第2固定手段31の固定部材31aとの間に配置してもよい。
また、本実施形態では、上部誘導反射板36を導光板30と拡散シート32aとの間に配置したが、上部誘導反射板36の配置位置はこれに限定されず、光学部材ユニット32を構成するシート状部材の間に配置してもよく、光学部材ユニット32と第1固定手段80の固定端74との間、または光学部材ユニット32と第2固定手段31の固定部材31aとの間に配置してもよい。
次に、第1固定手段80について説明する。
第1固定手段80は、後述する筐体40に固定され、光源28と導光板30とを固定して一体化する固定端74と、光源28を固定端74に固定する複数のネジ75a、75bと、導光板30を固定端74及び筐体40に固定する2つの固定ピン76a、76bとを有する。
第1固定手段80は、後述する筐体40に固定され、光源28と導光板30とを固定して一体化する固定端74と、光源28を固定端74に固定する複数のネジ75a、75bと、導光板30を固定端74及び筐体40に固定する2つの固定ピン76a、76bとを有する。
固定端74は、後述する筐体40に固定され、光源28と導光板30との光軸距離および光軸垂直距離を一定に保った位置関係で光源28と導光板30とを固定して一体化する。固定端74は、断面形状がU字型をした柱状部材であり、光源28と導光板30とを、光射出面30a側及び第1傾斜面30b側から挟み込んで固定している。
ネジ75aは、光射出面30a側から固定端74及び光源28とに螺合し、ネジ75bは、第1傾斜面30b側から固定端74と光源28とに螺合し、それぞれ、光源28を固定端74の所定位置に固定している。
固定ピン76aは、筐体40、固定端74、導光板30の第1丸穴59に挿通され、さらに、第1補強部材90、光学部材ユニット32、反射板34、上部誘導反射板36及び下部誘導反射板38のそれぞれに、導光板30の第1丸穴59に対応して形成された穴にも挿通されている。
固定ピン76bは、筐体40、固定端74、導光板30の第1長穴60に挿通され、さらに、第1補強部材92、光学部材ユニット32、反射板34、上部誘導反射板36及び下部誘導反射板38のそれぞれに、導光板30の第1長穴60に対応して形成された穴にも挿通されている。ここで、固定ピン76bは、筐体40および固定端74には、固定されているが、導光板30の第1長穴60に対しては、第1光入射面30bに平行な方向に移動可能な状態で挿通されている。つまり、固定ピン76bは、導光板30を筐体40および固定端74に対して第1光入射面30bに平行な方向に移動可能な状態で支持している。
固定ピン76bは、筐体40、固定端74、導光板30の第1長穴60に挿通され、さらに、第1補強部材92、光学部材ユニット32、反射板34、上部誘導反射板36及び下部誘導反射板38のそれぞれに、導光板30の第1長穴60に対応して形成された穴にも挿通されている。ここで、固定ピン76bは、筐体40および固定端74には、固定されているが、導光板30の第1長穴60に対しては、第1光入射面30bに平行な方向に移動可能な状態で挿通されている。つまり、固定ピン76bは、導光板30を筐体40および固定端74に対して第1光入射面30bに平行な方向に移動可能な状態で支持している。
次に、第2固定手段31について説明する。
第2固定手段31は、後述する筐体40に摺動可能に支持され、光源28と導光板30とを固定して一体化する固定部材31aと、光源28を固定部材31aに固定する複数のネジ31b、31cと、導光板30を固定部材31aに固定する複数の固定ピン31d、31eとを有する。
第2固定手段31は、後述する筐体40に摺動可能に支持され、光源28と導光板30とを固定して一体化する固定部材31aと、光源28を固定部材31aに固定する複数のネジ31b、31cと、導光板30を固定部材31aに固定する複数の固定ピン31d、31eとを有する。
固定部材31aは、後述する筐体40に摺動可能に支持され、光源28と導光板30との光軸距離および光軸垂直距離を一定に保った位置関係で光源28と導光板30とを固定して一体化する。固定部材31aは、断面形状がU字型をした柱状部材であり、光源28と導光板30とを、光射出面30a側及び第2傾斜面30c側から挟み込んで固定している。
この固定部材31aは、導光板30の伸縮に対応して、後述する筐体40のすべり機構48の摺動部材固定部材48aによって筐体40に固定された上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48c上を摺動する。
この固定部材31aは、導光板30の伸縮に対応して、後述する筐体40のすべり機構48の摺動部材固定部材48aによって筐体40に固定された上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48c上を摺動する。
固定部材31aは、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cに摺接することで、導光板30が導光板30の光入射面30d、30eに垂直な方向に伸縮しても、導光板30に反りが生じることを防止する。
ここで、固定部材31aは、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積が大きければ、摺動する部分の摩擦力は大きくなり、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積が小さければ、摺動する部分の摩擦力は小さくなる。したがって、固定部材31aの形状は、導光板30が伸張する場合には、固定部材31aと、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積が大きくなり、摺動する部分の摩擦力が大きくなって固定部材31aの摺動を抑制し、導光板30が縮む場合には、固定部材31aと、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積が小さくなり、摺動する部分の摩擦力が小さくなって固定部材31aの摺動を容易にする形状とするのが望ましい。
ここで、固定部材31aは、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積が大きければ、摺動する部分の摩擦力は大きくなり、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積が小さければ、摺動する部分の摩擦力は小さくなる。したがって、固定部材31aの形状は、導光板30が伸張する場合には、固定部材31aと、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積が大きくなり、摺動する部分の摩擦力が大きくなって固定部材31aの摺動を抑制し、導光板30が縮む場合には、固定部材31aと、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積が小さくなり、摺動する部分の摩擦力が小さくなって固定部材31aの摺動を容易にする形状とするのが望ましい。
ネジ31bは、光射出面30a側から固定部材31a及び光源28とに螺合し、ネジ31cは、第2傾斜面30c側から固定部材31aと光源28とに螺合し、それぞれ、光源28を固定部材31aの所定位置に固定している。
固定ピン31dは、固定部材31a、導光板30の第2丸穴61に挿通され、さらに、第2補強部材94、光学部材ユニット32、反射板34、上部誘導反射板36及び下部誘導反射板38のそれぞれに、導光板30の第2丸穴61に対応して形成された穴にも挿通されている。
固定ピン31eは、固定部材31a、導光板30の第2長穴62に挿通され、さらに、第2補強部材96、光学部材ユニット32、反射板34、上部誘導反射板36及び下部誘導反射板38のそれぞれに、導光板30の第2長穴62に対応して形成された穴にも挿通されている。
ここで、固定ピン31eは、固定部材31aには、固定されているが、導光板30の第2長穴62に対しては、第2光入射面30eに平行な方向に移動可能な状態で挿通されている。
固定ピン31eは、固定部材31a、導光板30の第2長穴62に挿通され、さらに、第2補強部材96、光学部材ユニット32、反射板34、上部誘導反射板36及び下部誘導反射板38のそれぞれに、導光板30の第2長穴62に対応して形成された穴にも挿通されている。
ここで、固定ピン31eは、固定部材31aには、固定されているが、導光板30の第2長穴62に対しては、第2光入射面30eに平行な方向に移動可能な状態で挿通されている。
なお、本実施形態では、光源28の光源支持部52の上面52aおよび下面52bのそれぞれ2箇所にネジ穴52c、52dを設けて光源28と固定端74または固定部材31aとを固定しているが、光源28と固定端74または固定部材31aとを固定できればネジ穴の配置および個数はこれに限定されない。
また、本実施形態では、光源28と固定端74または固定部材31aとを固定するためにネジを利用しているが、光源28と固定端74または固定部材31aとを固定する固定具はこれに限定されず、公知の種々の固定具を用いることができる。例えば、光源28と固定部材31aとを接着剤を用いて固定しても良い。このようにすることで、光源支持部52にネジ穴を設ける必要がないので、より簡略な構造とすることができる。
また、本実施形態では、光源28と固定端74または固定部材31aとを固定するためにネジを利用しているが、光源28と固定端74または固定部材31aとを固定する固定具はこれに限定されず、公知の種々の固定具を用いることができる。例えば、光源28と固定部材31aとを接着剤を用いて固定しても良い。このようにすることで、光源支持部52にネジ穴を設ける必要がないので、より簡略な構造とすることができる。
次に、筐体40について説明する。
図2に示すように、筐体40は、照明装置本体24を収納して支持し、かつその光射出面30a側と導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30c側とから挟み込み、固定するものであり、下部筐体42、上部筐体44、補強部材46およびすべり機構48とを有する。
図2に示すように、筐体40は、照明装置本体24を収納して支持し、かつその光射出面30a側と導光板30の第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30c側とから挟み込み、固定するものであり、下部筐体42、上部筐体44、補強部材46およびすべり機構48とを有する。
下部筐体42は、上面が開放されており、底面部と、底面部の4辺に設けられ、底面部に垂直な側面部とで構成された形状である。つまり、1面が開放された略直方体の箱型形状である。下部筐体42は、図2に示すように、上方から収納された照明装置本体24を底面部および側面部で支持すると共に、照明装置本体24の光射出面24a以外の面、つまり、照明装置本体24の光射出面24aとは反対側の面(背面)および側面を覆っている。
上部筐体44は、上面に、照明装置本体24の矩形状の光射出面24aとなる、導光板30の矩形状の光射出面30aより小さい矩形状の開口が形成され、かつ下面が開放された直方体の箱型形状である。
上部筐体44は、図2に示すように、面状照明装置本体24および下部筐体42の上方(光射出面側)から、照明装置本体24およびこれが収納された下部筐体42をその4方の側面部も覆うように被せられて配置されている。
上部筐体44は、図2に示すように、面状照明装置本体24および下部筐体42の上方(光射出面側)から、照明装置本体24およびこれが収納された下部筐体42をその4方の側面部も覆うように被せられて配置されている。
補強部材46は上部筐体44と下部筐体42の間に設けられている断面形状がロの字型の棒状部材である。
補強部材は、図2に示すように、上部筐体44および下部筐体42に対してネジ46aおよび46bによって連結されている。
補強部材は、図2に示すように、上部筐体44および下部筐体42に対してネジ46aおよび46bによって連結されている。
このように、下部筐体42と上部筐体44との間に補強部材46を配置することで、筐体40の剛性を高くすることができ、導光板30が反ることを防止できる。これにより、例えば、輝度むらがないまたは少なく光を効率よく射出させることができる反面、反りが生じ易い導光板を用いる場合であっても、反りをより確実に矯正でき、または、導光板に反りが生じることをより確実に防止でき、輝度むら等のない、または低減された光を光射出面から射出させることができる。
また、下部筐体42および上部筐体44と補強部材46をネジ46a、46bによって締め付けて固定することで、すべり機構48に第2固定手段31、特に、固定部材31aを締め付ける応力を生じさせることができる。
また、下部筐体42および上部筐体44と補強部材46をネジ46a、46bによって締め付けて固定することで、すべり機構48に第2固定手段31、特に、固定部材31aを締め付ける応力を生じさせることができる。
なお、筐体40の下部筐体42、上部筐体44および補強部材46には、金属、樹脂等の種々の材料を用いることができる。なお、材料としては、軽量で高強度の材料を用いることが好ましい。
すべり機構48は、第2固定手段31の固定部材31aを導光板30の光入射面30d、30eに垂直な方向の伸縮に応じて摺動可能にするためのものであり、バネ材47、摺動部材固定部材48a、48d、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cで構成されている。
バネ材47は、摺動部材固定部材48aと固定部材31aの間に設けられ、第2光入射面30e側に設けられた固定部材31aを、第2光入射面30e側から導光板30の中心方向に付勢するものであり、導光板30の光入射面30dおよび30eに垂直な方向における筐体40に対する固定部材31aの位置ずれを防止する。
また、バネ材47は、導光板30の第1側面30fおよび第2側面30gと筐体40との間にも同様に設けられ、導光板30の光入射面30dおよび30eに平行な方向における筐体40に対する位置ずれを防止する。
また、バネ材47は、導光板30の第1側面30fおよび第2側面30gと筐体40との間にも同様に設けられ、導光板30の光入射面30dおよび30eに平行な方向における筐体40に対する位置ずれを防止する。
摺動部材固定部材48a、48dは、第2固定手段31(固定部材31a)を摺動させる上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cを保持するためのものである。摺動部材固定部材48a、48dは、下部筐体42と上部筐体44との間に設けられ、摺動部材固定部材48dの裏側に上部摺動部材48bが配置され、摺動部材固定部材48aの上面に下部摺動部材48cが配置される。
上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cは、第2固定手段31(固定部材31a)を挟み込み、第2固定手段31(固定部材31a)を、導光板30の光入射面に垂直な方向の伸縮に対応して摺動させるものである。上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cは、それぞれ図2に示したように板状の部材である。
上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cは、第2固定手段31(固定部材31a)を挟み込み、第2固定手段31(固定部材31a)を、導光板30の光入射面に垂直な方向の伸縮に対応して摺動させるものである。上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cは、それぞれ図2に示したように板状の部材である。
次に、固定ピン99は、棒状部材であり、筐体40の上部筐体44および下部筐体42の、導光板30の角隅30kに形成された第3長穴63に対応する位置に固定されている。この固定ピン99は、上述した図4(A)および図6に示すように、導光板30の角隅30kに形成された第1側面30fに平行な方向に長い第3長穴63、また、上述したように、第3補強部材98、光学部材ユニット32、ならびに上部誘導反射板36および下部誘導反射板38の各部材に導光板30dの長穴63に対応して形成された長穴にも挿通して配置されている。
本実施形態の面状照明装置20は、さらに、摺動部材固定部材48aの下部に連結して光源28の熱を吸収するヒートシンク64と、反射板34と下部筐体42との間にヒートシンク64と連結して設けられた放熱を行うヒートパイプ66が配置されている。
ヒートシンク64は、光源28から放熱された熱を、摺動部材固定部材48aを通して吸収し、放熱またはヒートパイプ66へと熱を伝える。
ヒートパイプ66は、ヒートパイプ66の一端に連結されたヒートシンク64から伝えられた熱をヒートパイプ66の他端から放熱する。
このようなヒートシンク64とヒートパイプ66を設けることによって光源28から生じる熱を効率よくヒートパイプ66に移動させ、ヒートパイプ66から放熱することができる。そのため、光源の発光効率が低い場合でも光源を冷却するため、光源の発光光量を大きく出来、大型のバックライトユニットを実現できる。また、逆に光源を冷却することにより、更に光源の発光光量を増大し、大型のバックライトユニットを実現できる。
また、ヒートシンクは、空冷方式に限定されず、水冷方式も用いることができる。
また、下部筐体42の裏側には、光源の電源(図示せず)を収納する電源収納部49(図1参照)が取り付けられている。
ヒートシンク64は、光源28から放熱された熱を、摺動部材固定部材48aを通して吸収し、放熱またはヒートパイプ66へと熱を伝える。
ヒートパイプ66は、ヒートパイプ66の一端に連結されたヒートシンク64から伝えられた熱をヒートパイプ66の他端から放熱する。
このようなヒートシンク64とヒートパイプ66を設けることによって光源28から生じる熱を効率よくヒートパイプ66に移動させ、ヒートパイプ66から放熱することができる。そのため、光源の発光効率が低い場合でも光源を冷却するため、光源の発光光量を大きく出来、大型のバックライトユニットを実現できる。また、逆に光源を冷却することにより、更に光源の発光光量を増大し、大型のバックライトユニットを実現できる。
また、ヒートシンクは、空冷方式に限定されず、水冷方式も用いることができる。
また、下部筐体42の裏側には、光源の電源(図示せず)を収納する電源収納部49(図1参照)が取り付けられている。
面状照明装置20は、基本的に以上のような構成である。
面状照明装置20は、導光板30の両端にそれぞれ配置された光源28から射出された光が導光板30の光入射面(第1光入射面30dおよび第2光入射面30e)に入射する。それぞれの面から入射した光は、導光板30の内部に含まれる散乱体によって散乱されつつ、導光板30内部を通過し、直接、または第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cで反射した後、光射出面30aから射出する。このとき、第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cから漏出した一部の光は、反射板34によって反射され再び導光板30の内部に入射する。
このようにして、導光板30の光射出面30aから射出された光は、光学部材32を透過し、照明装置本体24の光出面24aから射出され、液晶表示パネル12を照明する。
液晶表示パネル12は、駆動ユニット14により、位置に応じて光の透過率を制御することで、液晶表示パネル12の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
面状照明装置20は、導光板30の両端にそれぞれ配置された光源28から射出された光が導光板30の光入射面(第1光入射面30dおよび第2光入射面30e)に入射する。それぞれの面から入射した光は、導光板30の内部に含まれる散乱体によって散乱されつつ、導光板30内部を通過し、直接、または第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cで反射した後、光射出面30aから射出する。このとき、第1傾斜面30bおよび第2傾斜面30cから漏出した一部の光は、反射板34によって反射され再び導光板30の内部に入射する。
このようにして、導光板30の光射出面30aから射出された光は、光学部材32を透過し、照明装置本体24の光出面24aから射出され、液晶表示パネル12を照明する。
液晶表示パネル12は、駆動ユニット14により、位置に応じて光の透過率を制御することで、液晶表示パネル12の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
ここで、第1固定手段80と第2固定手段31とは、導光板30の第1側面30f側の両側において、導光板30に設けられた第1丸穴59と、第2丸穴61とには、固定端74と固定部材31aとに設けられた嵌合穴に嵌めこまれた固定ピン76a、31dが挿通されることにより、導光板30は、それぞれ固体端74、固定部材31aに対して位置決めされて固定される。
なお、第1丸穴59および第2丸穴61の穴径は、固定ピン76a、31dの外径と略同一である。そのため、導光板30は、その第1側面30f側において、その第1および第2光入射面30dおよび30eに垂直な方向に対しても、平行な方向に対しても、固定端74、固定部材31aによって位置決めされる。その結果、固定端74、固定部材31aによって、光源28と導光板30は一体化されて固定され、光源28の光射出面と導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eとの間の距離が一定に保たれる。
なお、第1丸穴59および第2丸穴61の穴径は、固定ピン76a、31dの外径と略同一である。そのため、導光板30は、その第1側面30f側において、その第1および第2光入射面30dおよび30eに垂直な方向に対しても、平行な方向に対しても、固定端74、固定部材31aによって位置決めされる。その結果、固定端74、固定部材31aによって、光源28と導光板30は一体化されて固定され、光源28の光射出面と導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eとの間の距離が一定に保たれる。
一方、導光板30の第2側面30g側の両側において、導光板30に設けられた第1長穴60および第2長穴62とは、固定端74と固定部材31aに設けられた嵌合穴に嵌めこまれた固定ピン76bおよび31eが挿入される。なお、第1長穴60及び第2長穴62は、導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eに平行な方向に長い長穴であり、その垂直な方向の穴径は、固定ピン76b、31eの外径と略同一である。このように、固定ピン76b、31eは、それぞれ第1長穴60および第2長穴62に対し、導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eに垂直な方向に対しては移動せず固定され(嵌り)、平行な方向に対しては移動移動可能に挿入されている。
したがって、導光板30は、その第2側面30g側の両側において、その第1および第2光入射面30dおよび30eに垂直な方向に対しては固定端74及び固定部材31aに位置決めされて固定されるが、平行な方向に対しては、固定端74及び固定部材31aに対して位置決めされず、移動可能となる。
その結果、導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eに垂直な方向に対しては、固定端74および固定部材31aによって光源28と導光板30は一体化されて固定され、光源28の光射出面と導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eとの間の距離が一定に保たれる。
一方、導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eに平行な方向に対しては、導光板30の伸縮に応じて、固定ピン76bおよび固定ピン31eが、それぞれ第1長穴60ならびに第2長穴62内を移動(摺動)して、導光板30の伸縮による反りを防ぐことができる。
その結果、導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eに垂直な方向に対しては、固定端74および固定部材31aによって光源28と導光板30は一体化されて固定され、光源28の光射出面と導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eとの間の距離が一定に保たれる。
一方、導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eに平行な方向に対しては、導光板30の伸縮に応じて、固定ピン76bおよび固定ピン31eが、それぞれ第1長穴60ならびに第2長穴62内を移動(摺動)して、導光板30の伸縮による反りを防ぐことができる。
以上から、導光板30の第1側面30f側においても、その第2側面30g側においても、固定端74および固定部材31aによって、光源28と導光板30は一体化されて固定され、光源28の光射出面と導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eとの間の距離が一定に保たれる。このようにすることにより、第1および第2光入射面30dおよび30eの側に配置された光源28が、導光板30の伸縮によって破壊されることはない。また、光源28から導光板30の第1および第2光入射面30dおよび30eにそれぞれ入射する光の光入射効率の低下を引き起こすことがない。
このように光源28と導光板30とが固定され一体化されていたとしても、導光板30の光入射面(30d、30e)に平行な方向に対して導光板30の伸縮が生じると、導光板30の伸縮に応じて固定ピン76bおよび固定ピン31eの位置が長穴内で、その長軸方向に移動するので、導光板30は自由に伸縮することができ、導光板30に反りが生じることを抑えることができ、導光板30から出射される光の輝度むらを抑えることができる。
また、導光板30を大型化しても導光板30が導光板の光入射面(30d、30e)に平行な方向に自由に伸縮することにより、導光板30に反りが生じることを抑えることができる。
また、導光板30を大型化しても導光板30が導光板の光入射面(30d、30e)に平行な方向に自由に伸縮することにより、導光板30に反りが生じることを抑えることができる。
また、各固定ピンが挿通される導光板30の各丸穴及び長穴には、それぞれ、第1補強部材90、92、第2補強部材94、96が配置されている。これにより、固定ピンから導光板30にかかる負荷が集中しても、導光板30の表面に固定されており、導光板30よりも強度の高い補強部材により導光板の丸穴または長穴一点に力が集中することを防止でき、導光板30の丸穴または長穴が削れたり、導光板30が破壊されたりすることを防止できる。また、各補強部材を設け、各固定ピンと各補強部材とを係合させることで、導光板が熱や、応力により変形した場合も、固定ピンは、導光板に固定された補強部材の穴に沿って移動することができ、より円滑に導光板を摺動させることができる。
また、導光板30の角隅30kには光入射面30d、30eに垂直な方向に長い長穴63が設けられ、角隅30lには筐体40と連結する穴が設けられていないので、筐体40に固定された固定ピン99が長穴63に嵌め込まれていても、長穴63内を光入射面30d、30eに垂直な方向に移動可能であるので、導光板30は、筐体40に対し、光入射面30d、30eに垂直な方向には移動でき、伸縮可能である。その結果、導光板30の光入射面30d、30eに垂直な方向の伸縮による反りを防ぐことができる。
また、固定ピン99が挿通される導光板30の長穴63にも、第3補強部材98が配置されている。これにより、固定ピンから導光板30にかかる負荷が集中しても、導光板30の表面に固定されており、導光板30よりも強度の高い第3補強部材98により導光板30の丸穴の一点に力が集中することを防止でき、導光板30の長穴63が削れたり、導光板30が破壊されたりすることを防止できる。また、第3補強部材98を設け、固定ピン99と第3補強部材98とを係合させることで、導光板が熱や、応力により変形した場合も、固定ピンは、導光板に固定された補強部材の穴に沿って移動することができ、より円滑に導光板を摺動させることができる。
こうして、面状照明装置20は、導光板30を筐体40に伸縮自在に保持することができる。
また、上述したように、導光板30の丸穴及び長穴に対応して、拡散シート32a、プリズムシート32bおよび拡散シート32cなどからなる光学部材ユニット32、ならびに上部誘導反射板36および下部誘導反射板38にも、同様の丸穴及び長穴が設けられているので、導光板30や拡散シート32a、プリズムシート32bおよび拡散シート32cなどの光学部材ユニット32の伸縮率が異なっていても、これらにたわみや反りが発生しない保持機構を実現することができる。
また、上述したように、導光板30の丸穴及び長穴に対応して、拡散シート32a、プリズムシート32bおよび拡散シート32cなどからなる光学部材ユニット32、ならびに上部誘導反射板36および下部誘導反射板38にも、同様の丸穴及び長穴が設けられているので、導光板30や拡散シート32a、プリズムシート32bおよび拡散シート32cなどの光学部材ユニット32の伸縮率が異なっていても、これらにたわみや反りが発生しない保持機構を実現することができる。
また、上述したように、導光板30は、筐体40に伸縮自在に保持されており、筐体40と、導光板30および光源28を一体化した固定部材31aとの間にすべり機構48が設けられているので、導光板30に導光板30の光入射面30dおよび30eに垂直な方向に伸縮が生じた場合、固定部材31aは,導光板30の伸縮に応じてすべり機構48によって摺動することができる。このようにすることにより、導光板30がその光入射面に垂直な方向に伸縮したことによる導光板30の反りを抑えることができ、導光板30の光射出面30aから出射される光の輝度むらを抑えることができる。さらに、大型の導光板においても導光板30は導光板30の光入射面に垂直な方向に自由に伸縮できるため、導光板30の光射出面30aから出射される光の輝度むらを抑えることができる。
また、固定部材31aが導光板30と光源28とを、互いの光軸距離および光軸垂直距離が一定距離となるように固定しているため、固定部材31aが摺動しても導光板30と光源28の光軸距離は一定に保たれる。このようにすることにより、導光板30がその光入射面に垂直な方向に伸縮して、導光板30の光入射面30dおよび30eが光源28を圧迫して破壊することや、光源28から導光板30に入射する光の光入射効率が低下することを防ぐことができる。
また、固定部材31aが導光板30と光源28とを、互いの光軸距離および光軸垂直距離が一定距離となるように固定しているため、固定部材31aが摺動しても導光板30と光源28の光軸距離は一定に保たれる。このようにすることにより、導光板30がその光入射面に垂直な方向に伸縮して、導光板30の光入射面30dおよび30eが光源28を圧迫して破壊することや、光源28から導光板30に入射する光の光入射効率が低下することを防ぐことができる。
また、すべり機構48として図2の形状の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cを有することで、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと固定部材31aとの間には導光板30の伸縮する力に応じた摩擦力を生じさせることができる。
固定部材31aとすべり機構48の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積は導光板の伸縮が小さい場合には接触面積が少なく、導光板30の伸縮が大きい場合には接触面積が大きくなる。上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと固定部材31aとの間に働く摩擦力は、接触面積が小さいときには小さく、接触面積が大きいときには大きくなる。よって、導光板30とすべり機構48の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの間に働く摩擦力は、導光板30の伸縮が小さい場合には小さく、導光板30の伸縮が大きい場合には大きくなる。
こうして、すべり機構48の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの形状を図2のようにすることで、導光板30の伸縮する力に対応した摩擦力をすべり機構48の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと固定部材31aとの間に生じさせ、導光板30の伸張に対して抵抗として働くことができる。
固定部材31aとすべり機構48の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの接触面積は導光板の伸縮が小さい場合には接触面積が少なく、導光板30の伸縮が大きい場合には接触面積が大きくなる。上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと固定部材31aとの間に働く摩擦力は、接触面積が小さいときには小さく、接触面積が大きいときには大きくなる。よって、導光板30とすべり機構48の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの間に働く摩擦力は、導光板30の伸縮が小さい場合には小さく、導光板30の伸縮が大きい場合には大きくなる。
こうして、すべり機構48の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの形状を図2のようにすることで、導光板30の伸縮する力に対応した摩擦力をすべり機構48の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと固定部材31aとの間に生じさせ、導光板30の伸張に対して抵抗として働くことができる。
ここで、面状照明装置20は、第1光入射面30dが第2光入射面30eよりも鉛直方向上側となるように導光板30を設置することが好ましく、光射出面30aが鉛直方向と平行になり、かつ、第1光入射面30dが第2光入射面30eよりも鉛直方向上側となるように導光板30を設置することがさらに好ましい。
このように、第1光入射面30dが第2光入射面30eよりも鉛直方向上側となるように導光板30を設置することで、筐体40に固定されている端部を鉛直方向上側とし、筐体に対して摺動する固定部材により支持されている端部を鉛直方向下側とすることができる。このように筐体に対して移動する部分を鉛直方向下側に配置することで、各部材の移動をよりスムーズにすることができる。また、導光板30が熱または自重等で伸びた場合にも、鉛直方向に下側に力が作用するため、導光板に反り、撓みが生じる事をより確実に防止することができ、輝度むら等の発生をより確実に防止することができる。
このように、第1光入射面30dが第2光入射面30eよりも鉛直方向上側となるように導光板30を設置することで、筐体40に固定されている端部を鉛直方向上側とし、筐体に対して摺動する固定部材により支持されている端部を鉛直方向下側とすることができる。このように筐体に対して移動する部分を鉛直方向下側に配置することで、各部材の移動をよりスムーズにすることができる。また、導光板30が熱または自重等で伸びた場合にも、鉛直方向に下側に力が作用するため、導光板に反り、撓みが生じる事をより確実に防止することができ、輝度むら等の発生をより確実に防止することができる。
ここで、本実施形態では、補強部材を導光板の光射出面上に設けたが本発明はこれに限定されず、導光板の背面上(つまり、第1傾斜面上及び第2傾斜面上)に補強部材を設けてもよい。また、補強部材を光射出面上と背面上の両面に設けてもよい。補強部材を光射出面上と背面上の両面に設けることで、より確実に補強部材により導光板を支持することができ、導光板が変形すること、破損することをより確実に防止することができる。
また、各補強部材に形成する丸穴または長穴は、導光板に形成する丸穴または長穴よりも径の小さい丸孔または長穴とすることが好ましい。各補強部材に形成する丸穴または長穴の径を導光板の丸穴または長穴の径よりも小さくすることで、固定ピンと導光版とが接触することを確実に防止できる。これにより、導光板にかかる負荷は、補強部材を介して伝わるため、導光板の丸穴、長穴の一部に負荷が集中することをより確実に防止でき、導光板が破損することを防止することができる。
また、各補強部材に形成する丸穴または長穴は、導光板に形成する丸穴または長穴よりも径の小さい丸孔または長穴とすることが好ましい。各補強部材に形成する丸穴または長穴の径を導光板の丸穴または長穴の径よりも小さくすることで、固定ピンと導光版とが接触することを確実に防止できる。これにより、導光板にかかる負荷は、補強部材を介して伝わるため、導光板の丸穴、長穴の一部に負荷が集中することをより確実に防止でき、導光板が破損することを防止することができる。
また、導光板と固定手段または筐体との係合部、つまり、固定ピンを配置する位置は、本実施形態のように、導光板の端部、より具体的には、導光板の角隅近傍とすることが好ましい。固定ピンの配置位置を導光板の端部とすることで、固定ピン及び補強部材により、光射出面から射出される光が遮られまたは、拡散され、輝度むらとなることを防止できる。
また、上記実施形態では、導光板に丸穴及び長穴を形成し、各丸穴及び長穴に対応する位置の導光板の表面に補強部材を配置し、その丸穴及び長穴に固定ピンを挿通することで、導光板を固定手段または筐体に対して固定したが、本発明はこれに限定されない。
図15(A)は、他の一例の面状照明装置の光源、導光板及び各補強部材を模式的に示す部分省略平面図であり、図15(B)は、図15(A)のB−B線断面図であり、図16(A)は、さらに他の一例の面状照明装置の光源、導光板及び各補強部材を模式的に示す部分省略平面図であり、図16(B)は、図16(A)のB−B線断面図である。
図15(A)は、他の一例の面状照明装置の光源、導光板及び各補強部材を模式的に示す部分省略平面図であり、図15(B)は、図15(A)のB−B線断面図であり、図16(A)は、さらに他の一例の面状照明装置の光源、導光板及び各補強部材を模式的に示す部分省略平面図であり、図16(B)は、図16(A)のB−B線断面図である。
図15に示す面状照明装置100の第1補強部材102及び104は、第1光入射面30d側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30i及び角隅30jの光射出面30a上に設けられている。この第1補強部材102及び104は、それぞれ突出部に丸穴102a及び第1光入射面30dと平行な方向に長い長穴104aが形成されている。
また、固定ピン76aは、第1補強部材102の、導光板30の光射出面30aよりも外側部分に形成された丸穴102aに係合され、固定ピン76bは、第1補強部材104の、導光板30の光射出面30aよりも外側部分に形成された長穴104aに係合されている。
また、第3補強部材106は、第1側面30f側の一部が光射出面よりも外側に突出した状態で、導光板の角隅30kの光射出面30a上に設けられている。この第3補強部材106は、突出部に第1側面30fと平行な方向に長い長穴106aが形成されている。
また、固定ピン99は、導光板30の光射出面30aよりも外側に形成された第3補強部材106の長穴106aに係合されている。
また、固定ピン76aは、第1補強部材102の、導光板30の光射出面30aよりも外側部分に形成された丸穴102aに係合され、固定ピン76bは、第1補強部材104の、導光板30の光射出面30aよりも外側部分に形成された長穴104aに係合されている。
また、第3補強部材106は、第1側面30f側の一部が光射出面よりも外側に突出した状態で、導光板の角隅30kの光射出面30a上に設けられている。この第3補強部材106は、突出部に第1側面30fと平行な方向に長い長穴106aが形成されている。
また、固定ピン99は、導光板30の光射出面30aよりも外側に形成された第3補強部材106の長穴106aに係合されている。
このように、補強部材の導光板とは接触していない領域に丸穴及び長穴を形成し、補強部材のみと固定ピンと係合させることで、第1固定手段または筐体に対して導光板を係合する。言い換えれば、補強部材を介して、導光板と第1固定手段または筐体とを係合させている。
このように、補強部材の光射出面よりも突出した部分に丸穴及び長穴を形成し、この穴に固定ピンを係合させることで、導光板に穴を開口することなく、導光板と固定手段または筐体とを係合させることができる。
補強部材は、導光板よりも剛性が高く、また板状部材であるため、導光板に穴を形成する場合よりも高い加工精度で加工することができる。また、温度、湿度変化による伸びや、荷重による変形等が少ない補強部材のみを固定ピンと係合させることで、導光板を固定部材(および/または固定端)に対して、または、固定部材をすべり機構に対してよりスムーズに摺動させることができる。
このように、補強部材の光射出面よりも突出した部分に丸穴及び長穴を形成し、この穴に固定ピンを係合させることで、導光板に穴を開口することなく、導光板と固定手段または筐体とを係合させることができる。
補強部材は、導光板よりも剛性が高く、また板状部材であるため、導光板に穴を形成する場合よりも高い加工精度で加工することができる。また、温度、湿度変化による伸びや、荷重による変形等が少ない補強部材のみを固定ピンと係合させることで、導光板を固定部材(および/または固定端)に対して、または、固定部材をすべり機構に対してよりスムーズに摺動させることができる。
また、本発明は、上記面状照明装置100にも限定されず、図16に示す面状照明装置110のように、第1補強部材102、104及び第3補強部材106に加え、第2補強部材112、114も導光板30の光射出面30aよりも外側に丸穴112a、長穴114aを形成して、この丸穴及び長穴に固定ピンを挿通する構成としてもよい。
ここで、第1補強部材102、104および第3補強部材106は、上述した面状照明装置100の各部と同様であるのでその詳細な説明は省略する。
第2補強部材112及び114は、第2光入射面30e側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30k及び角隅30lの光射出面30a上に設けられている。この第2補強部材112及び114は、それぞれ突出部に丸穴112a及び第2光入射面30eと平行な方向に長い長穴114aが形成されている。
また、固定ピン31dは、第2補強部材112の、導光板30の光射出面30aよりも外側部分に形成された丸穴112aに係合され、固定ピン31eは、第2補強部材114の、導光板30の光射出面30aよりも外側部分に形成された長穴114aに係合されている。
ここで、第1補強部材102、104および第3補強部材106は、上述した面状照明装置100の各部と同様であるのでその詳細な説明は省略する。
第2補強部材112及び114は、第2光入射面30e側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30k及び角隅30lの光射出面30a上に設けられている。この第2補強部材112及び114は、それぞれ突出部に丸穴112a及び第2光入射面30eと平行な方向に長い長穴114aが形成されている。
また、固定ピン31dは、第2補強部材112の、導光板30の光射出面30aよりも外側部分に形成された丸穴112aに係合され、固定ピン31eは、第2補強部材114の、導光板30の光射出面30aよりも外側部分に形成された長穴114aに係合されている。
このように、第1補強部材及び第3補強部材に加え、第2補強部材も一部を光射出面よりも外側に突出させ、その突出した部分に丸穴、長穴を形成し、この丸穴、長穴に固定ピンを挿通させることで、導光板に丸穴、長穴を形成することなく、第2固定手段に導光板を係合させることができる。
これにより、導光板に丸穴及び長穴を形成することなく、その光射出面に補強部材を接合させるのみで、導光板を筐体及び固定手段に係合させることができる。上述したように、導光板よりも補強部材に穴を形成する方がより高い精度で簡単に加工することができるため、丸穴及び長穴を形成することなく、補強部材を介して導光板を筐体及び固定手段に係合させることで、より簡単に高い精度で面状照明装置を作製することができる。
これにより、導光板に丸穴及び長穴を形成することなく、その光射出面に補強部材を接合させるのみで、導光板を筐体及び固定手段に係合させることができる。上述したように、導光板よりも補強部材に穴を形成する方がより高い精度で簡単に加工することができるため、丸穴及び長穴を形成することなく、補強部材を介して導光板を筐体及び固定手段に係合させることで、より簡単に高い精度で面状照明装置を作製することができる。
ここで、本実施形態では、いずれも各補強部材をネジ止めすることで導光板に固定したが、使用時に補強部材がずれないように導光板に固定することができれば、固定方法(接合方法)は特に限定されず、例えば、シリコーン接着剤を用いて補強部材を導光板に接着させて固定してもよい。
また、補強部材を導光板に固定する固定具として、補強部材と接触する部分がネジであり、導光板と接する部分が円柱(ピン形状)である固定具を用い、補強部材を導光板に固定してもよい。このような固定具を用いる場合は、固定具と補強部材とを螺合させ、固定具と導光板とを嵌合させることで、補強部材に導光板を固定する。
このように、導光板に当接する部分をピン形状とすることで、固定部により導光板が損傷することをより確実に防止できる。
また、このように導光板と当接する部分をピン形状とする場合は、導光板を貫通する穴を形成し、光射出面側の補強部材と背面側の補強部材を共通の固定具で固定することが好ましい。1つの固定具を光射出面側の補強部材と背面側の補強部材の両方に螺合させることで、補強部材を導光板により確実に固定することができる。
このように、導光板に当接する部分をピン形状とすることで、固定部により導光板が損傷することをより確実に防止できる。
また、このように導光板と当接する部分をピン形状とする場合は、導光板を貫通する穴を形成し、光射出面側の補強部材と背面側の補強部材を共通の固定具で固定することが好ましい。1つの固定具を光射出面側の補強部材と背面側の補強部材の両方に螺合させることで、補強部材を導光板により確実に固定することができる。
また、本実施形態においては、導光板30の伸縮する力に対応した摩擦力を図2のような板状の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cを用いて生じさせたが、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの形状はこれに限定されない。例えば、図17のように上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの形状は、断面が三角形状であってもよい。
図17のように上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの断面が三角形状である場合、導光板30の伸縮が小さい場合には、上部摺動部材48bと下部摺動部材48cとの幅が広いので、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと固定部材31aとの間に働く摩擦力は小さい。導光板30の伸縮が大きくなると、固定部材31aは、上部摺動部材48bと下部摺動部材48cとの幅が狭いところをすべらなければならないので、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと第2固定手段31との間に働く摩擦力は大きくなる。つまり、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの断面を三角形状とすることでも、導光板30の伸縮する力に対応した摩擦力を上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと固定部材31aの間に生じさせることができる。なお、図17に示す実施形態では、すべり機構48は、三角形状の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cによって固定部材31aへの付勢力が働くので、図3に示すすべり機構48のようにバネ材47を有していなくても良い。
図17のように上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの断面が三角形状である場合、導光板30の伸縮が小さい場合には、上部摺動部材48bと下部摺動部材48cとの幅が広いので、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと固定部材31aとの間に働く摩擦力は小さい。導光板30の伸縮が大きくなると、固定部材31aは、上部摺動部材48bと下部摺動部材48cとの幅が狭いところをすべらなければならないので、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと第2固定手段31との間に働く摩擦力は大きくなる。つまり、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの断面を三角形状とすることでも、導光板30の伸縮する力に対応した摩擦力を上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cと固定部材31aの間に生じさせることができる。なお、図17に示す実施形態では、すべり機構48は、三角形状の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cによって固定部材31aへの付勢力が働くので、図3に示すすべり機構48のようにバネ材47を有していなくても良い。
なお、図示例においては、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cにテフロン(登録商標)、金属等種々の材料を用いることができる。また、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cを別に設けずに、下部筐体42および上部筐体44に油を塗布することによって上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとしても良い。
また、本実施形態においては上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cを上部筐体44の裏面と下部筐体42の上面に設けたが、これに限定されない。例えば、上部摺動部材48bのみ、もしくは下部摺動部材48cのみに設けた構造としてもよい。このようにすることにより、筐体40の構造をより簡素な構造とすることができる。
ここで、下部筐体42、上部筐体44および補強部材46とはネジ46a、46bによって連結されている。ネジ46a、46bのネジ止めによる応力によって、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cによって第2固定手段31(固定部材31a)を挟み込む応力を決定する。また、このようにネジの締め付け応力によって固定部材31aと上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの間に生じる摩擦力をコントロールすることができる。
ここで、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cによって第2固定手段31(固定部材31a)を挟み込む方向の力(つまり、締め付け力)Sは、30kgw<S<80kgwとすることが好ましい。締め付け力を上記範囲内とすることで、固定部材31aと上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの間に生じる摩擦力を適切な範囲内とすること(固定部材31aを適切に摺動させること)ができる。
ここで、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cによって第2固定手段31(固定部材31a)を挟み込む方向の力(つまり、締め付け力)Sは、30kgw<S<80kgwとすることが好ましい。締め付け力を上記範囲内とすることで、固定部材31aと上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの間に生じる摩擦力を適切な範囲内とすること(固定部材31aを適切に摺動させること)ができる。
ここで、固定部材31aと上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとの摩擦力の方が、導光板30が伸縮する力よりも大きいと、固定部材31aは、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cを摺動することができず、導光板30が伸縮した際に導光板30に生じる反りを抑えることができない。
また、ネジ46a、46bによって上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cにかかる応力は、ネジ46a、46bによって押さえる力が一定であったとしても、応力分布があるため場所によって異なる。
よって、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cを配置する位置はネジ46a、46bによる応力の大きさと応力分布に応じて決めるのが望ましい。以下、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの位置を決める方法について詳細に記述する。
また、ネジ46a、46bによって上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cにかかる応力は、ネジ46a、46bによって押さえる力が一定であったとしても、応力分布があるため場所によって異なる。
よって、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cを配置する位置はネジ46a、46bによる応力の大きさと応力分布に応じて決めるのが望ましい。以下、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの位置を決める方法について詳細に記述する。
導光板30のヤング率をYとし、長さをL、伸びをΔL、平均断面積をAaveとすると、導光板30の伸縮による押し出す力Fは
F=Y・Aave・(ΔL/L)
となる。
導光板30を押さえる力を上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの端部に集中する形で代表させ、Gとし、接触面の静止摩擦係数をμとすると、
F>μ・G
が導光板30を固定する固定部材31aが上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cに対してすべり始める条件となる。
F=Y・Aave・(ΔL/L)
となる。
導光板30を押さえる力を上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの端部に集中する形で代表させ、Gとし、接触面の静止摩擦係数をμとすると、
F>μ・G
が導光板30を固定する固定部材31aが上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cに対してすべり始める条件となる。
ここで、実際の形状において導光板30の伸縮による力Fの例を挙げる。導光板30の材質にはアクリルを用い、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cとしてテフロン(登録商標)を用いた場合、導光板30のヤング率が1.5〜3MPa=1.5〜3MN/m2、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの静止摩擦係数が0.01となる。ここで、この静止摩擦係数の値は固定部材31aの上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cが設けられたときの値である。24時間での導光板30の体積膨張率を0.3%とする。また、導光板30の入光部の光射出面30aに垂直な方向の幅が2mm、導光板30の2等分線αにおける光射出面30aに垂直な方向の幅が3.6mmの導光板を用いた場合、導光板のサイズと平均断面積Aaveおよび導光板30の伸縮による力Fは表4のようになる。
次に、応力分布を考慮にいれた場合での、固定部材31aが上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cに対してすべり始める条件を述べる。
ネジ46a、46bをM3のネジとし、固定部材31aを締め付けるとその締め付け力は60kg程度となる。これは、ネジ山に直接加わる力であり、ネジ近傍には、ワッシャーなどで力が配分される。実際には、ネジ46a、46bの締め付け力が直接被圧着物に加わるのではなく、分布を伴う圧力が、微小領域加わり、これが、垂直抗力になると考えられる。応力分布は、一次元でG(x)と考えると、x=0の位置が、近似的にネジの締め付け力と考えられる。ネジ46a、46bからある距離x離れた位置での摩擦力T(x)は、
T(x)=μ・G(x)
であり、
T(x)=μ・G(x)<F=Y・Aave・(ΔL/L)・・・(1)
が、導光板30と光源28を固定した固定部材31aが上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cに対して摺動できる条件となる。
ネジ46a、46bをM3のネジとし、固定部材31aを締め付けるとその締め付け力は60kg程度となる。これは、ネジ山に直接加わる力であり、ネジ近傍には、ワッシャーなどで力が配分される。実際には、ネジ46a、46bの締め付け力が直接被圧着物に加わるのではなく、分布を伴う圧力が、微小領域加わり、これが、垂直抗力になると考えられる。応力分布は、一次元でG(x)と考えると、x=0の位置が、近似的にネジの締め付け力と考えられる。ネジ46a、46bからある距離x離れた位置での摩擦力T(x)は、
T(x)=μ・G(x)
であり、
T(x)=μ・G(x)<F=Y・Aave・(ΔL/L)・・・(1)
が、導光板30と光源28を固定した固定部材31aが上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cに対して摺動できる条件となる。
図18はx=0、x=25の位置にそれぞれネジ止め固定した場合の応力分布を測定した結果を示す。縦軸は応力の大きさ、横軸はネジ止めした位置からの距離を示している。2つの実線は、固定部材31aと上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの素材が両方ともアルミニウムである場合と片方の部材の素材がアルミニウムでもう一方の部材の素材が樹脂である場合を示している。図18に示すように応力分布G(x)はネジ止めした位置から応力が下がっていき、中心部で停留部を有し、もう一方のネジ止めの位置に向かって応力が再度上がっていく。この応力が停留値となる部分にすべり機構48を配置する。このようにすることで、応力の小さい箇所に上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cを配置するため、導光板30の伸縮する力と固定部材31aとすべり機構48との間に働く摩擦力が上記1式を満たしやすくなる。また、停留部において応力は一定になっているので、上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの位置決めが容易になり、より確実に固定部材31aがすべり機構48によって摺動するようにできる。
以上のように導光板の伸縮による力、ネジ46a、46bの締め付け応力および応力分布を考慮したうえで、すべり機構48の上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cの位置を決定する。このようにすることで導光板30の伸縮による力に応じて確実に固定部材31aが上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48c上をすべり機構48によって摺動することができる。
また、本実施形態は、光射出面からより輝度の高い光を効率よく射出することができるため、導光板30の光射出面30aを光入射面と交わる辺が長辺となり、側面と交わる辺が短辺となる形状としたが、本発明はこれに限定されず、光射出面を正方形形状としてもよく、光入射面側を短辺とし側面側を長辺としてもよい。
また、上記の透明樹脂に可塑剤を混入して導光板を作製してもよい。
このように、透明材料と可塑剤とを混合した材料で導光板を作製することで、導光板をフレキシブルにすること、つまり、柔軟性のある導光板とすることができ、導光板を種々の形状に変形させることが可能となる。従って、導光板の表面を種々の曲面に形成することができる。
このように導光板をフレキシブルにすることにより、例えば、導光板、または、この導光板を用いた面状照明装置を電飾(イルミネーション)関係の表示板として用いる場合に、曲率を持つ壁にも装着することが可能となり、導光板をより多くの種類、より広い使用範囲の電飾やPOP(POP広告)等に利用することができる。
このように、透明材料と可塑剤とを混合した材料で導光板を作製することで、導光板をフレキシブルにすること、つまり、柔軟性のある導光板とすることができ、導光板を種々の形状に変形させることが可能となる。従って、導光板の表面を種々の曲面に形成することができる。
このように導光板をフレキシブルにすることにより、例えば、導光板、または、この導光板を用いた面状照明装置を電飾(イルミネーション)関係の表示板として用いる場合に、曲率を持つ壁にも装着することが可能となり、導光板をより多くの種類、より広い使用範囲の電飾やPOP(POP広告)等に利用することができる。
ここで、可塑剤としては、フタル酸エステル、具体的には、フタル酸ジメチル(DMP)、フタル酸ジエチル(DEP)、フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル(DOP(DEHP))、フタル酸ジノルマルオクチル(DnOP)、フタル酸ジイソノニル(DINP)、フタル酸ジノニル(DNP)、フタル酸ジイソデジル(DIDP)、フタル酸混基エステル(C6〜C11)(610P、711P等)、フタル酸ブチルベンジル(BBP)が例示される。また、フタル酸エステル以外にも、アジピン酸ジオクチル(DOA)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)、アジピン酸ジノルマルアルキル(C6、8、10)(610A)、アジピン酸ジアルキル(C7、9)(79A)、アゼライン酸ジオクチル(DOZ)、セバシン酸ジブチル(DBS)、セバシン酸ジオクチル(DOS)、リン酸トリクレシル(TCP)、アセチルクエン酸トリブチル(ATBC)、エポキシ化大豆油(ESBO)、トリメリット酸トリオクチル(TOTM)、ポリエステル系、塩素化パラフィン等が例示される。
また、本実施形態では、光入射面30d、30eのみに光源28を配置したが、本発明はこれに限定されず、図19のように、光入射面30d、30eに対向して配置された光源28を主光源とし、第1側面30fおよび第2側面30gに対向して副光源29を設けて、第1側面30fおよび第2側面30gをそれぞれ第3光入射面および第4光入射面としてもよい。このようにすることで、光射出面から射出される光の輝度をより高くすることができる。
ここで、副光源29を設ける場合にも、図2に示した光源28のときと同様に第2固定手段31およびすべり機構48を設け、さらに、図19に示すように光源支持部52にネジ穴52c、52dを設け、主光源28と導光板30の光入射面30d、30eとの距離、および副光源29と導光板30の光入射面30f、30gとの距離を一定に保つために、導光板30の光射出面30aの角隅30i、30j、30kおよび30lに、それぞれ、第1丸穴59、第1長穴60、第2丸穴61、第2長穴62および第2長穴63を設けると共に、さらに、導光板30の30jおよび30lに、それぞれ、第3丸穴120及び第2側面30gに平行な方向に長い第4長穴122を設け、主光源28と同様に固定手段を設け、第1丸穴59及び第3長穴63に挿通された固定ピンと第1側面30fに対向して配置された副光源29とを係合して固定し、第3丸穴120及び第4長穴122に挿通された固定ピンと第2側面30gに対向して配置された副光源29とを係合して固定することで、導光板30の伸縮による主光源28および副光源29の破壊、主光源28および副光源29による光入射面への光入射効率の低下、および光射出面30aから出射される光の輝度むらを低減することができる。なお、導光板30の背面の傾斜面30bおよび30cにも、図示は省略されているが、導光板30の光射出面30aの丸穴および長穴に対応する位置に同様に丸穴および長穴が形成されているのはいうまでもない。
ここで、副光源29を設ける場合にも、図2に示した光源28のときと同様に第2固定手段31およびすべり機構48を設け、さらに、図19に示すように光源支持部52にネジ穴52c、52dを設け、主光源28と導光板30の光入射面30d、30eとの距離、および副光源29と導光板30の光入射面30f、30gとの距離を一定に保つために、導光板30の光射出面30aの角隅30i、30j、30kおよび30lに、それぞれ、第1丸穴59、第1長穴60、第2丸穴61、第2長穴62および第2長穴63を設けると共に、さらに、導光板30の30jおよび30lに、それぞれ、第3丸穴120及び第2側面30gに平行な方向に長い第4長穴122を設け、主光源28と同様に固定手段を設け、第1丸穴59及び第3長穴63に挿通された固定ピンと第1側面30fに対向して配置された副光源29とを係合して固定し、第3丸穴120及び第4長穴122に挿通された固定ピンと第2側面30gに対向して配置された副光源29とを係合して固定することで、導光板30の伸縮による主光源28および副光源29の破壊、主光源28および副光源29による光入射面への光入射効率の低下、および光射出面30aから出射される光の輝度むらを低減することができる。なお、導光板30の背面の傾斜面30bおよび30cにも、図示は省略されているが、導光板30の光射出面30aの丸穴および長穴に対応する位置に同様に丸穴および長穴が形成されているのはいうまでもない。
なお、本実施形態ではいずれも、導光板を貫通する丸穴及び長穴を設けたが、本発明はこれに限定されず、導光板30の光射出面30a側および背面(第1傾斜面及び第2傾斜面)側で分離して別々の穴を形成してもよい。
なお、導光板の光射出面30a側と背面側とで、別々に穴を形成する場合は、固定ピンを先端が丸い形状(半球形状)とすることが好ましい。また、導光板の丸穴、長穴も穴の最深部を滑らかな形状とすることが好ましい。
固定ピン及びまたは導光板の丸穴、長穴を滑らかの形状とすることで、導光板と固定ピンとの接触により導光板が損傷することを防止できる。
なお、導光板の光射出面30a側と背面側とで、別々に穴を形成する場合は、固定ピンを先端が丸い形状(半球形状)とすることが好ましい。また、導光板の丸穴、長穴も穴の最深部を滑らかな形状とすることが好ましい。
固定ピン及びまたは導光板の丸穴、長穴を滑らかの形状とすることで、導光板と固定ピンとの接触により導光板が損傷することを防止できる。
また、上記実施形態では、導光板が変形した場合も、光射出面に垂直な方向における、第2固定手段側の光源28の位置及び光射出面30aの位置が同一位置となるように、すべり機構48と第2固定手段31とを摺動させ、固定ピン99により導光板30を支持したが、本発明はこれに限定されない。すべり機構及び固定ピンに替えて、または、加えて光出射面30aに垂直な方向にずれないように第2固定手段側の光源を支持するガイド手段を設けてもよい。
また、上記実施形態では、筐体に固定された固定ピンを、導光板に固定された補強部材に挿通させることで導光板を筐体に対して固定したが、これに限定されず、第1固定手段により光源を所定位置に固定し、導光板を光源に対して固定することで、導光板が筐体内の所定位置となるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、筐体に固定された固定ピンを、導光板に固定された補強部材に挿通させることで導光板を筐体に対して固定したが、これに限定されず、第1固定手段により光源を所定位置に固定し、導光板を光源に対して固定することで、導光板が筐体内の所定位置となるようにしてもよい。
以下、図20を用いて、本発明の他の実施形態を詳細に説明する。
図20(A)は、本発明の他の実施形態の面状照明装置130の光源、導光板、各補強部材及びガイド手段を模式的に示す部分省略平面図であり、図20(B)は、図20(A)のB−B線断面図である。ここで、本実施形態の面状照明装置130は、図20(A)中左側が鉛直方向上となり、右側が鉛直方向下となる。
図20(A)は、本発明の他の実施形態の面状照明装置130の光源、導光板、各補強部材及びガイド手段を模式的に示す部分省略平面図であり、図20(B)は、図20(A)のB−B線断面図である。ここで、本実施形態の面状照明装置130は、図20(A)中左側が鉛直方向上となり、右側が鉛直方向下となる。
図20に示す面状照明装置130は、上主光源210および下主光源212と、導光板30と、第1固定手段(上部固定手段)214と、第2固定手段(下部固定手段)216と、ガイド手段218とを有している。また、図示は省略したが、面状照明装置130は、面状照明装置20と同様に、光学部材ユニット、反射板、下部筐体、上部筐体、補強部材(筐体補強部材)も有する。なお、導光板30は、基本的に上述したバックライトユニット20の導光板30と同様の構成、形状であるので、その詳細な説明は省略する。また、導光板30は、図20(A)に示すように、第1光入射面30dが第2光入射面30eよりも鉛直方向上側となる向きに配置されている。
上主光源210は、導光板30の第1光入射面30dに対向して配置され、下主光源212は、導光板30の第2光入射面30eに対向して配置されている。ここで、導光板30は、第1光入射面30dが第2光入射面30eよりも鉛直方向上側となる向きに配置されているため、上主光源210は、下主光源212よりも鉛直方向上方に配置される。
上主光源210は、複数のLEDチップ50と、光源支持部220とを有し、光源支持部220の第1光入射面30dに対向する面上に複数のLEDチップ50が列状に配置されている。
下主光源212は、複数のLEDチップ50と、光源支持部222とを有し、光源支持部222の第2光入射面30eに対向する面上に複数のLEDチップ50が列状に配置されている。また、本実施形態の光源支持部220、222は、板状の部材である。なお、上主光源210、下主光源212は、光源支持部220、222の端部から端部(後述する補強部材に対応する領域)までLEDが配置されている。
光源支持部220は、また、光源支持部220には、後述する筐体に固定された3つの固定ピンと係合する丸穴220aおよび2つの長穴220b、220cを有している。この丸穴220aは、光射出面30aに平行な面の中心に形成されている。また、2つの長穴220b、220cは、それぞれ丸穴220aに対して所定距離離間した位置に、光源支持部220の長手方向が長軸方向となる向きで形成されている。また、長穴220bと長穴220cとは、丸穴220aを通り、導光板の二等分線αに直交する面を軸として対称に形成されている。
また、光源支持部220には、長手方向の一方の端部に後述する固定ピン236と係合する丸穴220dと、長手方向の他方の端部に後述する固定ピン238と係合する丸穴220eが形成されている。
また、光源支持部222には、長手方向の一方の端部に後述する固定ピン246と係合する丸穴222aと、長手方向の他方の端部に後述する固定ピン248と係合する丸穴222bが形成されている。
上主光源210は、複数のLEDチップ50と、光源支持部220とを有し、光源支持部220の第1光入射面30dに対向する面上に複数のLEDチップ50が列状に配置されている。
下主光源212は、複数のLEDチップ50と、光源支持部222とを有し、光源支持部222の第2光入射面30eに対向する面上に複数のLEDチップ50が列状に配置されている。また、本実施形態の光源支持部220、222は、板状の部材である。なお、上主光源210、下主光源212は、光源支持部220、222の端部から端部(後述する補強部材に対応する領域)までLEDが配置されている。
光源支持部220は、また、光源支持部220には、後述する筐体に固定された3つの固定ピンと係合する丸穴220aおよび2つの長穴220b、220cを有している。この丸穴220aは、光射出面30aに平行な面の中心に形成されている。また、2つの長穴220b、220cは、それぞれ丸穴220aに対して所定距離離間した位置に、光源支持部220の長手方向が長軸方向となる向きで形成されている。また、長穴220bと長穴220cとは、丸穴220aを通り、導光板の二等分線αに直交する面を軸として対称に形成されている。
また、光源支持部220には、長手方向の一方の端部に後述する固定ピン236と係合する丸穴220dと、長手方向の他方の端部に後述する固定ピン238と係合する丸穴220eが形成されている。
また、光源支持部222には、長手方向の一方の端部に後述する固定ピン246と係合する丸穴222aと、長手方向の他方の端部に後述する固定ピン248と係合する丸穴222bが形成されている。
第1固定手段214は、固定端224と、第1補強部材226、228と、固定ピン230、232、234、236、238とを有する。
固定端224は、上述した固定端74と同様に、断面形状がU字型をした柱状部材であり、下部筐体と上部筐体とに押さえつけられて筐体に固定されている。また、固定端224は、長手方向には摺動可能な状態で下部筐体と上部筐体とに固定されている。
固定端224は、U字型の内部に上主光源210が配置されており、上主光源210の光源支持部220の丸孔220a、220d、220e、長穴220b、220cのそれぞれに対応して、丸穴224a、224d、224e、長穴224b、224cが形成されている。
固定端224は、上述した固定端74と同様に、断面形状がU字型をした柱状部材であり、下部筐体と上部筐体とに押さえつけられて筐体に固定されている。また、固定端224は、長手方向には摺動可能な状態で下部筐体と上部筐体とに固定されている。
固定端224は、U字型の内部に上主光源210が配置されており、上主光源210の光源支持部220の丸孔220a、220d、220e、長穴220b、220cのそれぞれに対応して、丸穴224a、224d、224e、長穴224b、224cが形成されている。
第1補強部材226は、板状部材であり、第1光入射面30d側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30i近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第1補強部材226は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部220に対向する位置まで延びており、丸穴220dに対向する位置に丸穴226aが形成されている。
また、第1補強部材228は、板状部材であり、第1光入射面30d側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30j近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第1補強部材228は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部220に対向する位置まで延びており、丸穴220eに対向する位置に光源支持部220の長手方向が長軸方向となる向きで長穴228aが形成されている。
なお、第1補強部材226及び第1補強部材228は、上述した第1補強部材と同様の構成であり、本実施形態では、接着剤により接着させることで導光板に固定されている。
また、第1補強部材228は、板状部材であり、第1光入射面30d側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30j近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第1補強部材228は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部220に対向する位置まで延びており、丸穴220eに対向する位置に光源支持部220の長手方向が長軸方向となる向きで長穴228aが形成されている。
なお、第1補強部材226及び第1補強部材228は、上述した第1補強部材と同様の構成であり、本実施形態では、接着剤により接着させることで導光板に固定されている。
固定ピン230は、筐体に固定されており、光源支持部220の丸穴220a、固定端224の丸穴224aに挿通されている。
また、固定ピン232は、筐体に固定されており、光源支持部220の長穴220b、固定端224の長穴224bに挿通されている。さらに、固定ピン234は、筐体に固定されており、光源支持部220の長穴220c、固定端224の長穴224cに挿通されている。
また、固定ピン232は、筐体に固定されており、光源支持部220の長穴220b、固定端224の長穴224bに挿通されている。さらに、固定ピン234は、筐体に固定されており、光源支持部220の長穴220c、固定端224の長穴224cに挿通されている。
固定ピン236は、光源支持部220の丸穴220d、固定端224の丸穴224dに挿通されて固定されており、さらに、光源支持部220と固定端224との間に挿入されている第1補強部材226の丸穴226aに挿通されている。
固定ピン238は、光源支持部220の丸穴220e、固定端224の丸穴224eに挿通されて固定されており、さらに、光源支持部220と固定端224との間に挿入されている第1補強部材228の長穴228aに挿通されている。
固定ピン238は、光源支持部220の丸穴220e、固定端224の丸穴224eに挿通されて固定されており、さらに、光源支持部220と固定端224との間に挿入されている第1補強部材228の長穴228aに挿通されている。
第1固定手段214は、以上のような構成であり、第1補強部材226の丸穴226aに固定ピン236を挿通して、導光板30に接合している第1補強部材226を第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向の位置を固定し、導光板30に接合している第1補強部材228の長穴228aに固定ピン238を挿通して、第1補強部材228を第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向に移動可能とすることで、導光板30を、上主光源210及び固定端224に対して第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向に伸縮可能な状態で、支持することができる。また、第1補強部材226と第1補強部材228により、光入射面30dに垂直な方向の距離を一定とすることで、上主光源210と光入射面30dとの距離を一定にすることができる。
また、光源支持部220と固定端224の、固定ピン230が挿通される穴を丸穴とし、固定ピン232、234が挿通される穴を長穴とすることで、光源支持部220と固定端224を、筐体に対して第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向に伸縮可能な状態で、筐体に固定することができる。光源支持部220と固定端224を伸縮可能な状態で筐体に固定することで、伸縮が抑制されて、光源支持部220と固定端224に反りが生じることを防止できる。
なお、本実施形態では、固定端として筐体に固定したが、固定ピンを介して固定することができるため、固定端を固定ピン以外では筐体に対して固定されていない構成としてもよい。
また、固定ピンは、光源支持体、第1補強部材、固体端が固定ピンに対して位置ずれしないように、位置によって太さを変えたり、テーパ形状としたり、ストッパを設けてもよい。また、固定ピンは、長穴とは、摺動可能に係合させ、丸穴とは、ずれないように嵌合させるようにしてもよい。
また、光源支持部220と固定端224の、固定ピン230が挿通される穴を丸穴とし、固定ピン232、234が挿通される穴を長穴とすることで、光源支持部220と固定端224を、筐体に対して第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向に伸縮可能な状態で、筐体に固定することができる。光源支持部220と固定端224を伸縮可能な状態で筐体に固定することで、伸縮が抑制されて、光源支持部220と固定端224に反りが生じることを防止できる。
なお、本実施形態では、固定端として筐体に固定したが、固定ピンを介して固定することができるため、固定端を固定ピン以外では筐体に対して固定されていない構成としてもよい。
また、固定ピンは、光源支持体、第1補強部材、固体端が固定ピンに対して位置ずれしないように、位置によって太さを変えたり、テーパ形状としたり、ストッパを設けてもよい。また、固定ピンは、長穴とは、摺動可能に係合させ、丸穴とは、ずれないように嵌合させるようにしてもよい。
次に、第2固定手段216は、固定部材240と、第2補強部材242、244と、固定ピン246、248とを有する。
固定部材240は、筐体に対して移動可能な状態で配置されている。固定部材240は、断面形状がU字型をした柱状部材であり、内部に下主光源212が配置されている。また、固定部材240は、後述する固定ピン246、248を介して、下主光源212を固定部材240内の所定位置に固定している。
また、固定部材240には、下主光源212の光源支持部222の丸孔222a、222bのそれぞれに対応して、丸穴240a、240bが形成されている。
第2補強部材242は、板状部材であり、第2光入射面30e側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30k近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第2補強部材242は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部222に対向する位置まで延びており、丸穴222aに対向する位置に丸穴242aが形成されている。
また、第2補強部材244は、板状部材であり、第2光入射面30e側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30l近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第2補強部材244は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部222に対向する位置まで延びており、丸穴222bに対向する位置に光源支持部222の長手方向が長軸方向となる向きで長穴244aが形成されている。
なお、第2補強部材242及び第2補強部材244は、上述した第2補強部材と同様の構成であり、本実施形態では、接着剤により接着させることで導光板に固定されている。
固定部材240は、筐体に対して移動可能な状態で配置されている。固定部材240は、断面形状がU字型をした柱状部材であり、内部に下主光源212が配置されている。また、固定部材240は、後述する固定ピン246、248を介して、下主光源212を固定部材240内の所定位置に固定している。
また、固定部材240には、下主光源212の光源支持部222の丸孔222a、222bのそれぞれに対応して、丸穴240a、240bが形成されている。
第2補強部材242は、板状部材であり、第2光入射面30e側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30k近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第2補強部材242は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部222に対向する位置まで延びており、丸穴222aに対向する位置に丸穴242aが形成されている。
また、第2補強部材244は、板状部材であり、第2光入射面30e側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30l近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第2補強部材244は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部222に対向する位置まで延びており、丸穴222bに対向する位置に光源支持部222の長手方向が長軸方向となる向きで長穴244aが形成されている。
なお、第2補強部材242及び第2補強部材244は、上述した第2補強部材と同様の構成であり、本実施形態では、接着剤により接着させることで導光板に固定されている。
固定ピン246は、光源支持部222の丸穴222a、固定部材240の丸穴240aに挿通されて固定されており、さらに、光源支持部222と固定部材240との間に挿入されている第2補強部材242の丸穴242aに挿通されている。
固定ピン248は、光源支持部222の丸穴222b、固定部材240の丸穴240bに挿通されて固定されており、さらに、光源支持部222と固定部材240との間に挿入されている第2補強部材244の長穴244aに挿通されている。
固定ピン248は、光源支持部222の丸穴222b、固定部材240の丸穴240bに挿通されて固定されており、さらに、光源支持部222と固定部材240との間に挿入されている第2補強部材244の長穴244aに挿通されている。
第2固定手段216は、以上のような構成であり、第2補強部材242の丸穴242aに固定ピン246を挿通して、導光板30に接合している第2補強部材242の第2光入射面30eと光射出面30aとの接線に平行な方向の位置を固定し、第2補強部材244の長穴244aに固定ピン248を挿通して、導光板30に接合している第2補強部材244を第2光入射面30eと光射出面30aとの接線に平行な方向に移動可能とすることで、導光板30を、下主光源212及び固定部材240に対して第2光入射面30eと光射出面30aとの接線に平行な方向に伸縮可能な状態で、支持することができる。また、第2補強部材242と第2補強部材244により、第2光入射面30eに垂直な方向の距離を一定とすることで、下主光源212と第2光入射面30eとの距離を一定にすることができる。
また、下主光源212を支持する第2固定手段216を筐体に対して移動可能とすることで、下主光源212と第2固定手段216は、導光板30の第2光入射面30eに垂直な方向(本実施形態では、吊り下げ方向)に伸縮した場合でも、第2光入射面30eと下主光源212との距離を一定に維持したまま導光板の伸縮にあわせて移動させることができる。これにより、導光板の伸縮が抑制され、導光板に応力がかかり、導光板が反ることを防止しつつ、光源と光入射面の距離を一定に維持することができる。
これにより自重、熱等により導光板が、鉛直方向下側に延びた場合も第2固定手段216が伸縮にあわせて移動することができるため、伸びが抑制されて撓み、反りが発生することを防止できる。
また、下主光源212を支持する第2固定手段216を筐体に対して移動可能とすることで、下主光源212と第2固定手段216は、導光板30の第2光入射面30eに垂直な方向(本実施形態では、吊り下げ方向)に伸縮した場合でも、第2光入射面30eと下主光源212との距離を一定に維持したまま導光板の伸縮にあわせて移動させることができる。これにより、導光板の伸縮が抑制され、導光板に応力がかかり、導光板が反ることを防止しつつ、光源と光入射面の距離を一定に維持することができる。
これにより自重、熱等により導光板が、鉛直方向下側に延びた場合も第2固定手段216が伸縮にあわせて移動することができるため、伸びが抑制されて撓み、反りが発生することを防止できる。
ガイド手段218は、4つのガイド部250を有する。4つのガイド部250は、光源支持部220の長手方向の端部となる2つの面、及び、光源支持部222の長手方向の端部となる2つの面のそれぞれに対向して配置されている。
ガイド部250は、対向する位置の光源支持部の面と接触しており、対向する位置の光源支持部を光射出面に平行な方向には、摺動可能、かつ、光射出面に垂直な方向には、移動不可能な状態で光源支持部を支持している。
また、ガイド部材250は、それぞれ筐体の所定位置に固定されている。
ガイド部250は、対向する位置の光源支持部の面と接触しており、対向する位置の光源支持部を光射出面に平行な方向には、摺動可能、かつ、光射出面に垂直な方向には、移動不可能な状態で光源支持部を支持している。
また、ガイド部材250は、それぞれ筐体の所定位置に固定されている。
以下、ガイド部材250について説明する。ここで、4つのガイド部材は、同一の形状であり、同一の機能を有するため、以下、代表して、光源支持部222の長手方向の端部となる一方の面に対向して配置されているガイド部材250について説明する。
図21(A)は、下主光源212を長手方向から見た側面図であり、図21(B)は、図21(A)に示す下主光源212をa方向から見た部分背面図である。また、図22(A)は、ガイド部材250の正面図であり、図22(B)は、図22(A)に示すガイド部材250の側面図である。
図21(A)は、下主光源212を長手方向から見た側面図であり、図21(B)は、図21(A)に示す下主光源212をa方向から見た部分背面図である。また、図22(A)は、ガイド部材250の正面図であり、図22(B)は、図22(A)に示すガイド部材250の側面図である。
まず、図21(A)及び(B)に示すように、下主光源212の光源支持部222の側面のガイド部材250に対応する領域には、光軸方向(光入射面に直交する方向)が溝の延在方向となるガイド溝222cが形成されている。
次に、図22(A)および(B)に示すように、ガイド部材250は、板状の基部252と、基部252の光源支持部222に対向する面に配置されたバネ部材254を有する。
バネ部材254は、光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向(図22(B)中左右方向)のみに伸縮可能な弾性体であり、摺動可能にガイド溝222cと係合している。
次に、図22(A)および(B)に示すように、ガイド部材250は、板状の基部252と、基部252の光源支持部222に対向する面に配置されたバネ部材254を有する。
バネ部材254は、光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向(図22(B)中左右方向)のみに伸縮可能な弾性体であり、摺動可能にガイド溝222cと係合している。
このように、筐体に固定されたガイド部材250のバネ部材254を光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向のみに伸縮可能な構成とし、このバネ部材254を光軸方向が溝の延在方向となるガイド溝222cに係合させることで、光源支持部222を光軸方向に移動可能かつ、光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向に伸縮可能にした状態で、光源支持部222が射出面に直交する方向に移動することを防止することができる。
また、ガイド部材250の光源支持部と係合する部分を光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向に伸縮可能にすることで、光源支持部が伸縮した場合も光源支持部に形成された溝とガイド部材250との係合を維持することができ、また、光源支持部に必要以上の応力が負荷されることも防止できる。
また、ガイド部材250の光源支持部と係合する部分を光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向に伸縮可能にすることで、光源支持部が伸縮した場合も光源支持部に形成された溝とガイド部材250との係合を維持することができ、また、光源支持部に必要以上の応力が負荷されることも防止できる。
以上のように、面状照明装置130は、ガイド手段218として、光源支持部を光軸方向に移動可能かつ、光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向に伸縮可能にした状態で、光源支持部222が射出面に直交する方向に移動することを防止するガイド部材250を、光源支持部220の側面、光源支持部222の側面の4箇所に設けることで、光源支持部220、222が光射出面に直交する方向に移動すること防止することができる。
これにより、光源支持部220を支持している第1固定手段214、光源支持部222を支持している第2固定手段216が光射出面に直交する方向に移動すること防止し、第1固定手段214及び第2固定手段216に係合されている導光板の光射出面が光射出面に直交する方向に移動することを防止できる。
これにより、光射出面に直交する方向における、筐体内の光射出面の位置を固定することができる。光射出面と液晶表示パネルとの距離を一定にすることができ、輝度むらのない好適な画像を表示させることができる。また、光射出面30aの反り、および、光射出面30aの光出射面30aに垂直な方向へのとび出しを防ぐことができ、面状照明装置130を薄くすることができる。これにより液晶表示装置を薄くすることができる。
これにより、光源支持部220を支持している第1固定手段214、光源支持部222を支持している第2固定手段216が光射出面に直交する方向に移動すること防止し、第1固定手段214及び第2固定手段216に係合されている導光板の光射出面が光射出面に直交する方向に移動することを防止できる。
これにより、光射出面に直交する方向における、筐体内の光射出面の位置を固定することができる。光射出面と液晶表示パネルとの距離を一定にすることができ、輝度むらのない好適な画像を表示させることができる。また、光射出面30aの反り、および、光射出面30aの光出射面30aに垂直な方向へのとび出しを防ぐことができ、面状照明装置130を薄くすることができる。これにより液晶表示装置を薄くすることができる。
ここで、面状照明装置130では、ガイド部材を4箇所に設けたが、本実施形態のように、固定端により上主光源が筐体に固定されている場合は、少なくとも下主光源の光源支持部に対応する2箇所にガイド部材を設ければよい。
上主光源側では、光射出面の位置ずれがほとんど発生しないため、下主光源の光源支持部に対応する2箇所にガイド部材を設けることで、光出射面30aに垂直な方向へのとび出しを防止することができる。
上主光源側では、光射出面の位置ずれがほとんど発生しないため、下主光源の光源支持部に対応する2箇所にガイド部材を設けることで、光出射面30aに垂直な方向へのとび出しを防止することができる。
また、ガイド部材の構成は、図22に示すガイド部材には限定されない。
ここで、図23(A)は、ガイド部材の他の一例の概略構成を示す正面図であり、図23(B)は、図23(A)に示すガイド部材の側面図であり、図24(A)は、ガイド部材の他の一例の概略構成を示す正面図であり、図24(B)は、図24(A)に示すガイド部材の側面図である。
例えば、図23に示すガイド部材260は、板状の基部262と、基部262の光源支持部222に対向する面に配置された複数のプランジャ264を有する。
プランジャ264は、光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向(図23(B)中左右方向)のみに伸縮可能な部材であり、ガイド溝222cの延在方向と平行な方向に直線状に配置されている。また、各プランジャ264は、ガイド溝222cに係合している。このようにバネ板に替えてプランジャを設けた場合も上記と同様の効果を得ることができる。
ここで、図23(A)は、ガイド部材の他の一例の概略構成を示す正面図であり、図23(B)は、図23(A)に示すガイド部材の側面図であり、図24(A)は、ガイド部材の他の一例の概略構成を示す正面図であり、図24(B)は、図24(A)に示すガイド部材の側面図である。
例えば、図23に示すガイド部材260は、板状の基部262と、基部262の光源支持部222に対向する面に配置された複数のプランジャ264を有する。
プランジャ264は、光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向(図23(B)中左右方向)のみに伸縮可能な部材であり、ガイド溝222cの延在方向と平行な方向に直線状に配置されている。また、各プランジャ264は、ガイド溝222cに係合している。このようにバネ板に替えてプランジャを設けた場合も上記と同様の効果を得ることができる。
次に、図24に示すガイド部材270は、板状の基部272と、基部272の光源支持部222に対向する面に配置されたバネ274と、バネ274の光源支持部222側の端部に支持されたリニアガイド276とを有する。
リニアガイド276は、バネ274により光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向(図24(B)中左右方向)に付勢されている。また、リニアガイド276は、ガイド溝222cに係合している。このようにリニアガイドとバネとの組み合わせを用いた場合も上記と同様の効果を得ることができる。
リニアガイド276は、バネ274により光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向(図24(B)中左右方向)に付勢されている。また、リニアガイド276は、ガイド溝222cに係合している。このようにリニアガイドとバネとの組み合わせを用いた場合も上記と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、いずれもガイド部材が凸部で、光源支持部の溝部に係合させる構成としたが、本発明はこれに限定されず、光源支持部に凸部を設け、ガイド部材に溝部を設ける構成としてもよい。この場合は、光源支持部の凸部を一定以上(光源支持部の伸縮幅以上の)高さとし、光源支持部の伸縮によって光源支持部の凸部がガイド部材の溝部を光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向に移動させるようにすればよい。
また、上記実施形態では、光源支持部とガイド部材とを係合させたが、本発明はこれに限定されず、固定部材の長手方向の端部や、固定端の長手方向の端部に溝を設け、固定部材とガイド部材とを係合させても、固定端とガイド部材とを係合させてもよい。
また、筐体に対して光源または、固定手段、導光板を光射出面に垂直な方向に移動することが防止でき、かつ、その他の方向へは移動可能な状態で支持することができれば、ガイドの配置位置は、特に限定されず、例えば、固定部材の導光板側とは反対側の面から、固定部材を支持するようにしてもよい。
また、筐体に対して光源または、固定手段、導光板を光射出面に垂直な方向に移動することが防止でき、かつ、その他の方向へは移動可能な状態で支持することができれば、ガイドの配置位置は、特に限定されず、例えば、固定部材の導光板側とは反対側の面から、固定部材を支持するようにしてもよい。
また、面状照明装置130では、固定ピンを介して固定端、固定部材に光源を固定したが、これに限定されず、光源を固定端または、固定部材に直接連結し、固定してもよい。また、固定ピンにより上主光源を筐体に固定し、ガイドにより、光射出面に垂直な方向における位置を所定位置とすることができるため、固定端、固定部材を設けなくてもよい。このように固定端、固定部材を設けない場合は、補強部材と固定ピンが各固定手段となる。
また、固定ピンは、光源支持部に貫通されていなくてもよく、筐体と固定端と光源支持部、または、固定端(固定部材)と補強部材と光源支持部を係止できれば、光源支持部の一方のみに係合されているようにしてもよく、また光射出面側と傾斜面側とで別々の固定ピンを設けてもよい。
また、さらに上述したすべり機構を設けることで、より確実に光射出面に垂直な方向に光射出面、光源等が移動することを防止できる。
また、固定ピンは、光源支持部に貫通されていなくてもよく、筐体と固定端と光源支持部、または、固定端(固定部材)と補強部材と光源支持部を係止できれば、光源支持部の一方のみに係合されているようにしてもよく、また光射出面側と傾斜面側とで別々の固定ピンを設けてもよい。
また、さらに上述したすべり機構を設けることで、より確実に光射出面に垂直な方向に光射出面、光源等が移動することを防止できる。
また、上記実施形態では、導光板の表面に補強部材を配置し、その補強部材に丸穴及び長穴を形成し、各丸穴及び長穴に対応する位置の光源支持部の表面に丸穴及び長穴を形成し、補強部材及び光源支持部の丸穴及び長穴に固定ピンを挿通することで、光源を導光板に対して固定し、さらに光源支持部に丸穴及び長穴を形成し、その丸穴及び長穴に固定ピンを挿通することで、光源支持部を筐体に対して固定したが、本発明はこれに限定されない。
図25(A)は、他の一例の面状照明装置の光源、導光板及び各補強部材を模式的に示す部分省略平面図であり、図25(B)は、図25(A)のB−B線断面図であり、図26(A)は、さらに他の一例の面状照明装置の光源、導光板及び各補強部材を模式的に示す部分省略平面図であり、図26(B)は、図26(A)のB−B線断面図である。
図25(A)は、他の一例の面状照明装置の光源、導光板及び各補強部材を模式的に示す部分省略平面図であり、図25(B)は、図25(A)のB−B線断面図であり、図26(A)は、さらに他の一例の面状照明装置の光源、導光板及び各補強部材を模式的に示す部分省略平面図であり、図26(B)は、図26(A)のB−B線断面図である。
図25(A)に示すように、図25に示す面状照明装置140は、前記図20に示す面状照明装置130において、第1固定手段214に代えて、第1固定手段280を配置した構成を有する。
なお、図25(A)に示す第1固定手段280は、丸穴226aが設けられた第1補強部材226に代えて、長穴282aが設けられた第1補強部材282を有する以外は、第1固定手段214と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
なお、図25(A)に示す第1固定手段280は、丸穴226aが設けられた第1補強部材226に代えて、長穴282aが設けられた第1補強部材282を有する以外は、第1固定手段214と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
第1補強部材282は、固定ピン236に係合する丸穴226aに代えて、光源支持部220の長手方向が長軸方向となる向きに長穴282aが形成されている。長穴282aは固定ピン236に係合している。
このように、導光板30の第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向の両端部に第1補強部材を固定し、第1補強部材に光源支持部220の長手方向が長軸方向となる向きで形成された長穴に、光源支持部220に固定された固定ピンを係合させることで、導光板30と上主光源210(固定端224)とを光入射面に垂直な方向における第1光入射面30dと上主光源210との間の距離を一定にして、第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向に摺動可能に係合することができる。
このように、導光板30の第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向の両端部に第1補強部材を固定し、第1補強部材に光源支持部220の長手方向が長軸方向となる向きで形成された長穴に、光源支持部220に固定された固定ピンを係合させることで、導光板30と上主光源210(固定端224)とを光入射面に垂直な方向における第1光入射面30dと上主光源210との間の距離を一定にして、第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向に摺動可能に係合することができる。
前述の実施例の面状照明装置130のように、一方の第1補強部材には長穴を、他方の第1補強部材には丸穴を形成し、上主光源に係合させた場合は、丸穴側の第1補強部材(導光板)は上主光源に対して完全に固定される。そのため、導光板が伸縮した場合には、一方の第1補強部材228の長穴228aのみで導光板の第1光入射面と光射出面との接線に平行な方向の伸縮を吸収する必要がある。また、このため、丸穴が形成された第1補強部材側のガイド部材のバネ部材(またはプランジャまたはバネ)は、導光板が伸縮してもほとんど押圧されない。一方、長穴が形成された第1補強部材側のガイド部材は、導光板の全伸縮に対応した伸縮量を持ったバネ部材(またはプランジャまたはバネ)が必要となる。
これに対して、導光板30の両端部の第1補強部材の両方に長穴を形成し、光源支持部220に固定された固定ピンと係合させた場合は、導光板30の両端部に固定された第1補強部材(導光板)はどちらも上主光源210に対して、第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向に移動可能である。そのため、導光板30が伸縮した場合には、導光板30の両端部の第1補強部材228、282の2つの長穴228a、282aで、導光板30の第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向の伸縮を吸収するので、それぞれの長穴は、導光板30の全伸縮の半分の伸縮を吸収すればよい。また、これにより両端部のガイド部材250のバネ部材(またはプランジャまたはバネ)は導光板30の全伸縮の半分の伸縮量を有するものであればよいので、バネ部材(またはプランジャまたはバネ)を小型化することができ、バックライトユニットを薄型にしやすくなり、ひいては、液晶表示装置を薄型化できる。
また、本発明は、上記面状照明装置140にも限定されず、図26に示す面状照明装置150のように、面状照明装置140の第1固定手段280に代えて、図26(A)に示す第1固定手段290を配置した構成としてもよい。
なお、図26(A)に示す第1固定手段290は、第1固定手段280の構成に加え、丸穴292aが設けられた第1補強部材292を有する以外は、第1固定手段280と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
なお、図26(A)に示す第1固定手段290は、第1固定手段280の構成に加え、丸穴292aが設けられた第1補強部材292を有する以外は、第1固定手段280と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
第1補強部材292は、板状部材であり、第1光入射面30d側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の光射出面30a上の第1光入射面30d側の端部の第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向の中央部に固定されている。また、第1補強部材292は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部220に対向する位置まで延びており、丸穴220aに対向する位置に丸穴292aが形成されている。
第1補強部材292は、上述した第1補強部材と同様の構成であり、本実施形態では、接着剤により接着させることで導光板に固定されている。
第1補強部材292は、上述した第1補強部材と同様の構成であり、本実施形態では、接着剤により接着させることで導光板に固定されている。
固定ピン230は、筐体に固定されており、光源支持部220の丸穴220a、固定端224の丸穴224aに挿通されている。さらに、光源支持部220と固定端224との間に挿入されている第1補強部材292の長穴292aに挿通されている。
このように、導光板30の両端の第1補強部材228、282の長穴228a、282aに、光源支持部220に固定された固定ピン238、236をそれぞれ係合させる構成に加え、光射出面30aの第1光入射面30d側の端部の第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向の中央部に固定した第1補強部材292を配置し、第1補強部材292の光射出面30aよりも外側に突出し光源支持部220に対向する位置まで延びた位置に形成された丸穴292aに、筐体に固定された固定ピン230を係合させ、導光板30を筐体(光源支持部220)に固定しても、光入射面に垂直な方向における第1光入射面30dと上主光源210との間の距離を一定にしたまま、導光板30の両端の第1補強部材228、282が、光源支持部220(固定端224)に対し、第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向に摺動可能である。
これにより、導光板30の伸縮を導光板30の両端の第1補強部材228、282の長穴228a、282aで吸収できるので、上述したように、対応するガイド部材250のバネ部材(またはプランジャまたはバネ)のストロークは導光板30の全伸縮の半分のストロークとすることができ、小型化できる。さらに、導光板30第1光入射面側端部の第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向の中央部を、第1補強部材292および固定ピン230を介して、筐体(光源支持部220)に固定することにより、導光板30の伸縮を第1補強部材228、282の長穴228a、282aが吸収することを妨げずに、導光板30が筐体及び上主光源210に対して移動し、がたくつことを防止できる。また、ガイド部材250のバネ部材にばらつきがある場合や、導光板30の伸縮に偏りが生じた場合でも、筐体に対して導光板30のセンターがずれることを防止できる。
これにより、導光板30の伸縮を導光板30の両端の第1補強部材228、282の長穴228a、282aで吸収できるので、上述したように、対応するガイド部材250のバネ部材(またはプランジャまたはバネ)のストロークは導光板30の全伸縮の半分のストロークとすることができ、小型化できる。さらに、導光板30第1光入射面側端部の第1光入射面30dと光射出面30aとの接線に平行な方向の中央部を、第1補強部材292および固定ピン230を介して、筐体(光源支持部220)に固定することにより、導光板30の伸縮を第1補強部材228、282の長穴228a、282aが吸収することを妨げずに、導光板30が筐体及び上主光源210に対して移動し、がたくつことを防止できる。また、ガイド部材250のバネ部材にばらつきがある場合や、導光板30の伸縮に偏りが生じた場合でも、筐体に対して導光板30のセンターがずれることを防止できる。
また、面状照明装置130では、上主光源と下主光源の2つの光源を設けた場合として説明したが、本発明はこれに限定されず、導光板の側面30f、30gに対向する面に副光源を設け、4辺から光を入射させるようにしてもよい。
図27(A)は、他の一例の面状照明装置の光源、導光板、各補強部材及びガイド手段を模式的に示す部分省略平面図であり、(B)は、(A)のB−B線断面図である。
図27に示す面状照明装置300は、光入射面30d、30eに対向して配置された上主光源210、下主光源212を主光源とし、第1側面30fおよび第2側面30gに対向して副光源310、312を設けて、第1側面30fおよび第2側面30gをそれぞれ第3光入射面および第4光入射面としている。このようにすることで、本願発明は、光射出面から射出される光の輝度をより高くすることができる。
図27に示す面状照明装置300は、光入射面30d、30eに対向して配置された上主光源210、下主光源212を主光源とし、第1側面30fおよび第2側面30gに対向して副光源310、312を設けて、第1側面30fおよび第2側面30gをそれぞれ第3光入射面および第4光入射面としている。このようにすることで、本願発明は、光射出面から射出される光の輝度をより高くすることができる。
図27に示す面状照明装置300は、2つの副光源310、312と導光板30とを一定距離となるようにする2つの第3固定手段314、316を有すること及びガイド手段318を除いて他の構成は、面状照明装置130と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略し、以下、面状照明装置300に特有の点を説明する。
面状照明装置300は、上主光源210および下主光源212と、副光源310、312と、導光板30と、第1固定手段214と、第2固定手段216と、第3固定手段314、316と、ガイド手段318とを有している。また、図示は省略したが、面状照明装置300も、面状照明装置130と同様に、光学部材ユニット、反射板、下部筐体、上部筐体、補強部材(筐体補強部材)を有する。
面状照明装置300は、上主光源210および下主光源212と、副光源310、312と、導光板30と、第1固定手段214と、第2固定手段216と、第3固定手段314、316と、ガイド手段318とを有している。また、図示は省略したが、面状照明装置300も、面状照明装置130と同様に、光学部材ユニット、反射板、下部筐体、上部筐体、補強部材(筐体補強部材)を有する。
副光源310及び第3固定手段314は、導光板30の側面30fに対向して配置され、副光源312及び第3固定手段316は、導光板30の側面30gに対向して配置されている。ここで、副光源310及び第3固定手段314と、副光源312及び第3固定手段316とは、導光板30に対して配置されている面が異なるのみで、基本的な構成は同一であるので、以下代表して副光源310及び第3固定手段314について説明する。
副光源310は、主光源と同様に複数のLEDチップ50と光源支持部320とを有する。光源支持部320は、板状の部材であり、側面30fに対向する面に複数のLEDチップ50が列状に配置されている。
光源支持部320には、長手方向の鉛直方向上側(第1光入射面30d側)の端部に後述する固定ピン328と係合する丸穴320aと、長手方向の鉛直方向下側(第2光入射面30e側)の端部に後述する固定ピン330と係合する丸穴320bが形成されている。
光源支持部320には、長手方向の鉛直方向上側(第1光入射面30d側)の端部に後述する固定ピン328と係合する丸穴320aと、長手方向の鉛直方向下側(第2光入射面30e側)の端部に後述する固定ピン330と係合する丸穴320bが形成されている。
第3固定手段314は、固定部材322と、第4補強部材324、326と、固定ピン328、330とを有する。
固定部材322は、筐体に対して移動可能な状態で配置されている。固定部材322は、断面形状がU字型をした柱状部材であり、内部に副光源310が配置されている。また、固定部材322は、後述する固定ピン328、330を介して、副光源310を固定部材322内の所定位置に固定している。
また、固定部材322には、副光源310の光源支持部320の丸孔320a、320bのそれぞれに対応して、丸穴322a、322bが形成されている。
第4補強部材324は、板状部材であり、側面30f側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30i近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第4補強部材324は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部320に対向する位置まで延びており、丸穴320aに対向する位置に丸穴324aが形成されている。
第4補強部材326は、板状部材であり、側面30f側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30k近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第4補強部材326は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部320に対向する位置まで延びており、丸穴322bに対向する位置に光源支持部320の長手方向が長軸方向となる向きで長穴326aが形成されている。
なお、第4補強部材324、326は、上述した第1補強部材及び第2補強部材と同様の構成であり、本実施形態では、接着剤により接着させることで導光板に固定されている。
固定部材322は、筐体に対して移動可能な状態で配置されている。固定部材322は、断面形状がU字型をした柱状部材であり、内部に副光源310が配置されている。また、固定部材322は、後述する固定ピン328、330を介して、副光源310を固定部材322内の所定位置に固定している。
また、固定部材322には、副光源310の光源支持部320の丸孔320a、320bのそれぞれに対応して、丸穴322a、322bが形成されている。
第4補強部材324は、板状部材であり、側面30f側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30i近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第4補強部材324は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部320に対向する位置まで延びており、丸穴320aに対向する位置に丸穴324aが形成されている。
第4補強部材326は、板状部材であり、側面30f側の一部が光射出面30aよりも外側に突出した状態で、導光板30の角隅30k近傍の光射出面30a上に固定されている。また、第4補強部材326は、光射出面30aよりも外側に突出した部分が、光源支持部320に対向する位置まで延びており、丸穴322bに対向する位置に光源支持部320の長手方向が長軸方向となる向きで長穴326aが形成されている。
なお、第4補強部材324、326は、上述した第1補強部材及び第2補強部材と同様の構成であり、本実施形態では、接着剤により接着させることで導光板に固定されている。
固定ピン328は、光源支持部320の丸穴320a、固定部材322の丸穴322aに挿通されて固定されており、さらに、光源支持部320と固定部材322との間に挿入されている第4補強部材324の丸穴324aに挿通されている。
固定ピン330は、光源支持部320の丸穴320b、固定部材322の丸穴322bに挿通されて固定されており、さらに、光源支持部320と固定部材322との間に挿入されている第4補強部材326の長穴326aに挿通されている。
固定ピン330は、光源支持部320の丸穴320b、固定部材322の丸穴322bに挿通されて固定されており、さらに、光源支持部320と固定部材322との間に挿入されている第4補強部材326の長穴326aに挿通されている。
第3固定手段314は、以上のような構成であり、第4補強部材324の丸穴324aに固定ピン328を挿通して、導光板30に接合している第4補強部材324の側面30fと光射出面30aとの接線に平行な方向の位置を固定し、第4補強部材326の長穴326aに固定ピン330を挿通して、導光板30に接合している第4補強部材326を側面30fと光射出面30aとの接線に平行な方向に移動可能とすることで、導光板30を、側面30fと光射出面30aとの接線に平行な方向(吊り下げ方向)に伸縮可能な状態で、支持することができる。また、第4補強部材324と第4補強部材326により、側面30fに垂直な方向の距離を一定とすることで、副光源310と側面30fとの距離を一定にすることができる。
また、鉛直方向上側の第4補強部材324に丸穴324aを形成して光源と導光板との相対位置を固定し、鉛直方向下側の第4補強部材326に長穴326aを形成し、導光板と接合した第4補強部材326を吊り下げ方向に移動可能とすることで、鉛直方向の下側の面を延び易くすることができる。これにより、導光板に係る負荷をより小さくすることができる。
また、第3固定手段314は、筐体に対して移動可能であるため、導光板が幅方向(光入射面と光射出面との接線方向)に延びた場合も、第3固定手段は、導光板の伸縮に応じて、側面と副光源との距離を一定に保ったまま、導光板とともに幅方向に移動する。
このように、第3固定手段を設けることで、副光源も、導光板の反りを抑制することなく、側面と副光源との距離を一定に維持することができる。
また、鉛直方向上側の第4補強部材324に丸穴324aを形成して光源と導光板との相対位置を固定し、鉛直方向下側の第4補強部材326に長穴326aを形成し、導光板と接合した第4補強部材326を吊り下げ方向に移動可能とすることで、鉛直方向の下側の面を延び易くすることができる。これにより、導光板に係る負荷をより小さくすることができる。
また、第3固定手段314は、筐体に対して移動可能であるため、導光板が幅方向(光入射面と光射出面との接線方向)に延びた場合も、第3固定手段は、導光板の伸縮に応じて、側面と副光源との距離を一定に保ったまま、導光板とともに幅方向に移動する。
このように、第3固定手段を設けることで、副光源も、導光板の反りを抑制することなく、側面と副光源との距離を一定に維持することができる。
ガイド手段318は、6つのガイド部材250を有し、導光板の30の角隅30i側の第1固定手段214の光源支持部220の側面、導光板の30の角隅30j側の第3固定手段316の固定部材322の導光板側のとは反対側の面、導光板30の角隅30k側の第2固定手段の光源支持部222の側面及び第2固定手段の固定部材240の導光板側のとは反対側の面、導光板30の角隅30l側の第3固定手段316の固定部材322の導光板側のとは反対側の面にそれぞれ配置されている。
ガイド部材250は、上述した面状照明装置130のガイド部材250と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。
また、ガイド部材250の対向する部材には、ガイド部材250に対応して溝が形成されており、ガイド部材250の凸部と溝が係合している。
ガイド部材250は、それぞれ、光軸方向及び光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向には移動可能な状態で、光源支持部222が射出面に直交する方向には移動できないように係合している部材を支持している。
このように導光板の4つの角隅に対応する位置にガイド部材を設けることで、導光板の光射出面が光射出面に直交する方向に移動することを防止できる。
なお、本実施形態の場合も、ガイド手段318は、ガイド部材250を少なくとも導光板の角隅30k及び角隅30lの2箇所に配置すればよい。
また、面状照明装置140、150も同様に、導光板の側面30f、30gに対向する面に副光源を設け、4辺から光を入射して、光射出面から射出される光の輝度をより高くするようにしてもよい。このときの副光源の構成は、面状照明装置300と同様であるので、詳細な説明は省略する。
ガイド部材250は、上述した面状照明装置130のガイド部材250と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。
また、ガイド部材250の対向する部材には、ガイド部材250に対応して溝が形成されており、ガイド部材250の凸部と溝が係合している。
ガイド部材250は、それぞれ、光軸方向及び光射出面30aと第2光入射面30eとの接線方向には移動可能な状態で、光源支持部222が射出面に直交する方向には移動できないように係合している部材を支持している。
このように導光板の4つの角隅に対応する位置にガイド部材を設けることで、導光板の光射出面が光射出面に直交する方向に移動することを防止できる。
なお、本実施形態の場合も、ガイド手段318は、ガイド部材250を少なくとも導光板の角隅30k及び角隅30lの2箇所に配置すればよい。
また、面状照明装置140、150も同様に、導光板の側面30f、30gに対向する面に副光源を設け、4辺から光を入射して、光射出面から射出される光の輝度をより高くするようにしてもよい。このときの副光源の構成は、面状照明装置300と同様であるので、詳細な説明は省略する。
ここで、面状照明装置は、光源から筐体までの間に介在する部材同士を放熱グリスを介して接触させることが好ましい。つまり、光源から筐体までの間に介在する部材同士の接触面に放熱グリスを塗布すること(放熱グリス層を形成すること)が好ましい。
具体的には、光源(の光源支持部)と固定手段との接触面、固定手段を構成する各部材同士の接触面、固定手段と筐体(上部筐体、下部筐体)との接触面に放熱グリスを塗布し、各部材を放熱グリスを介して接触させることが好ましい。
ここで、放熱グリスとしては、シリコングリス、金属フィラー入りシリコングリスを用いることができる。
具体的には、光源(の光源支持部)と固定手段との接触面、固定手段を構成する各部材同士の接触面、固定手段と筐体(上部筐体、下部筐体)との接触面に放熱グリスを塗布し、各部材を放熱グリスを介して接触させることが好ましい。
ここで、放熱グリスとしては、シリコングリス、金属フィラー入りシリコングリスを用いることができる。
このようにして、各部材を放熱グリスを介して接触させることで、固定部材を摺動可能な状態を維持しつつ、光源から筐体への熱を伝え易くすることができ、装置全体の放熱効率を向上させ、光源の温度上昇を防止することができる。このように光源の温度上昇を防止できることで、光源の発光効率を高くすることができる。
また、光源の温度上昇を抑制し、LEDの発光効率の低下を防ぐことができることで、同じ消費電力で射出される輝度を上昇させることができるので、面状照明装置の消費電力を下げることができる。
また、光源の熱により光源の周囲の部材特に導光板が変形することを防止でき、装置が変形することを防止でき、変形により液晶パネルに不必要な力が作用し、パネルが変形し、白抜け等が発生することを防止できる。また、反りを抑制できることで、反りを想定した空間や、クッション材を設ける必要がなくなるまたは少なくため、装置構成を簡単にし、装置を薄型化することができる。
また、効率よく放熱できることで、ヒートパイプ等、高価な放熱手段を設ける必要がなくなり、または少なくすることができ、装置を安価にすることができる。
また、放熱グリスを塗布することにより、可動部をスムーズに摺動させることもできる。
また、光源の温度上昇を抑制し、LEDの発光効率の低下を防ぐことができることで、同じ消費電力で射出される輝度を上昇させることができるので、面状照明装置の消費電力を下げることができる。
また、光源の熱により光源の周囲の部材特に導光板が変形することを防止でき、装置が変形することを防止でき、変形により液晶パネルに不必要な力が作用し、パネルが変形し、白抜け等が発生することを防止できる。また、反りを抑制できることで、反りを想定した空間や、クッション材を設ける必要がなくなるまたは少なくため、装置構成を簡単にし、装置を薄型化することができる。
また、効率よく放熱できることで、ヒートパイプ等、高価な放熱手段を設ける必要がなくなり、または少なくすることができ、装置を安価にすることができる。
また、放熱グリスを塗布することにより、可動部をスムーズに摺動させることもできる。
ここで、放熱グリスは、熱伝導率を0.6W/m・k以上とすることが好ましい。更に、銀粒子などの金属粒子を混入分散したシリコングリス(熱伝導率約10W/m・k)を使用することが好ましい。
熱伝導率を0.6W/m・k以上とすることで、熱を効率よく伝えることができ、更に金属粒子混入・分散型グリス放熱では、グリスを厚く塗布した場合も効率よく光源で発生した熱を放熱することができる。
また、ちょう度を300以上、400以下とすることが好ましい。
ちょう度を300以上とすることで、放熱グリスを薄く塗ることが可能となり、400以下とすることで、摺動する部分の可動性を低下させることを防止でき、例えば、固定部材を低い抵抗で移動させることができる。
熱伝導率を0.6W/m・k以上とすることで、熱を効率よく伝えることができ、更に金属粒子混入・分散型グリス放熱では、グリスを厚く塗布した場合も効率よく光源で発生した熱を放熱することができる。
また、ちょう度を300以上、400以下とすることが好ましい。
ちょう度を300以上とすることで、放熱グリスを薄く塗ることが可能となり、400以下とすることで、摺動する部分の可動性を低下させることを防止でき、例えば、固定部材を低い抵抗で移動させることができる。
また、放熱グリスは、接触面の全面に塗布することが好ましい。
接触面の全面に放熱グリスを塗布することでより効率よく光源の熱を筐体に伝熱することができる。
また、各接触面で熱を伝達させるため、それぞれの接触面の少なくとも一部には、放熱グリスを塗布する必要があるが、全面に塗布せず一部としてもある程度の効果を得ることはできる。
接触面の全面に放熱グリスを塗布することでより効率よく光源の熱を筐体に伝熱することができる。
また、各接触面で熱を伝達させるため、それぞれの接触面の少なくとも一部には、放熱グリスを塗布する必要があるが、全面に塗布せず一部としてもある程度の効果を得ることはできる。
以下、具体的実施例とともに詳細に説明する。
本測定例では、図2に示す構成の面状照明装置を用い、光源28と固定端74との接触面、固定端74と下部筐体42との接触面、固定端74とヒートシンク64との接触面、ヒートシンク64と下部筐体42との接触面、ヒートシンク64とヒートパイプ66との接触面、および、ヒートパイプ66と下部筐体42との接触面、光源28と固定部材31aとの接触部全面、固定部材31aと下部摺動部材48cとの接触面、下部摺動部材48cと摺動部材固定部材48aとの接触面、摺動部材固定部材48aと下部筐体42との接触面、固定部材31aとヒートシンク64との接触面、ヒートシンク64と下部筐体42との接触面、ヒートシンク64とヒートパイプ66との接触面、および、ヒートパイプ66と下部筐体42との接触部全面に、厚みが50〜100μmとなるように放熱グリスを塗布した。ここで、測定に用いた放熱グリスは、放熱用シリコーンオイルコンパウンド(商品名)であり、このグリスの熱伝導率は0.84W/(m/k)、ちょう度は300である。また、光源支持部としては、板状の部材を用いた。また、導光板としては52インチの面状照明装置に用いる導光板を用いた。また、面状照明装置は、固定端74が上方、固定部材31aが下方となるように、面状照明装置を吊り下げた向きで配置した。
本測定例では、図2に示す構成の面状照明装置を用い、光源28と固定端74との接触面、固定端74と下部筐体42との接触面、固定端74とヒートシンク64との接触面、ヒートシンク64と下部筐体42との接触面、ヒートシンク64とヒートパイプ66との接触面、および、ヒートパイプ66と下部筐体42との接触面、光源28と固定部材31aとの接触部全面、固定部材31aと下部摺動部材48cとの接触面、下部摺動部材48cと摺動部材固定部材48aとの接触面、摺動部材固定部材48aと下部筐体42との接触面、固定部材31aとヒートシンク64との接触面、ヒートシンク64と下部筐体42との接触面、ヒートシンク64とヒートパイプ66との接触面、および、ヒートパイプ66と下部筐体42との接触部全面に、厚みが50〜100μmとなるように放熱グリスを塗布した。ここで、測定に用いた放熱グリスは、放熱用シリコーンオイルコンパウンド(商品名)であり、このグリスの熱伝導率は0.84W/(m/k)、ちょう度は300である。また、光源支持部としては、板状の部材を用いた。また、導光板としては52インチの面状照明装置に用いる導光板を用いた。また、面状照明装置は、固定端74が上方、固定部材31aが下方となるように、面状照明装置を吊り下げた向きで配置した。
以上のような構成の面状照明装置を用い、光源28の温度と、面状照明装置の平面性と輝度とを測定した。また、比較のために、放熱グリスを塗布していない以外は同一の構成の面状照明装置についても、光源28の温度と、導光板の平面性と光射出面から射出される光の輝度とを測定した。
ここで、光源の温度は、固定端74側の光源28の光源支持部52の光源28の長手方向中央部、LEDチップ50取付部直下5mmの位置の温度を熱電対により測定した。
また、導光板の平面性は、面状照明装置の上下額縁部分について、基準ゲージに対する(スコヤ)変形量をステレオ画像法により測定した。
また、射出面から射出される光の輝度は、光射出面の中央の位置の輝度を輝度計(商品名:分光放射計SR−3)により測定した。
また、導光板の平面性は、面状照明装置の上下額縁部分について、基準ゲージに対する(スコヤ)変形量をステレオ画像法により測定した。
また、射出面から射出される光の輝度は、光射出面の中央の位置の輝度を輝度計(商品名:分光放射計SR−3)により測定した。
測定した結果を図28、29に示す。
ここで、図28は、液晶パネルモジュールの平面性を表す測定結果を示すグラフであり、図29は、照射時間と光源の温度及び光射出面から射出される光の輝度との関係の測定結果を示すグラフである。ここで、図28では、縦軸を変形量とし、横軸を各上下の額縁の長手方向とした。また、図29では、縦軸を、光源の温度[℃]及び輝度[cd]とし、横軸を照射時間[min]とした。
ここで、図28は、液晶パネルモジュールの平面性を表す測定結果を示すグラフであり、図29は、照射時間と光源の温度及び光射出面から射出される光の輝度との関係の測定結果を示すグラフである。ここで、図28では、縦軸を変形量とし、横軸を各上下の額縁の長手方向とした。また、図29では、縦軸を、光源の温度[℃]及び輝度[cd]とし、横軸を照射時間[min]とした。
図28に示すように、放熱グリスを塗布しない場合、面状照明装置の上額縁部分の(図28において上側(グリス無し)と記す)変位量は最大3.7mm、下額縁部分の(図28において下側(グリス無し)と記す)変位量は最大3.1mmである。放熱グリスを塗布した場合、面状照明装置の上額縁部分の(図28において上側(グリス有り)と記す)変位量は最大1.2mm、下額縁部分の(図28において下側(グリス有り)と記す)変位量は最大1.0mmである。これより、放熱グリスを塗布することにより、面状照明装置の額縁部分の変位量を、放熱グリスを塗布しない場合の変位量の約1/3とできることが分かる。
また、図29に示すように、放熱グリスを塗布した場合、55分後において、放熱グリスを全く塗布しない場合に比べ、光源28の温度は8℃低くすることができ、輝度は15%向上できることがわかる。
以上より、本発明の効果は、明らかである。
以上より、本発明の効果は、明らかである。
以上、本発明に係る面状照明装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
例えば、光源のLEDチップとして、青色LEDの発光面にYAG蛍光物質を塗布した構成としたが、これに限定されず、赤色LEDや緑色LED等の他の単色LEDの発光面に蛍光物質を配置した構成のLEDチップを用いてもよい。
また、光源として、赤色LED、緑色LED、青色LEDの3種類のLEDを組み合わせた構成のLEDユニットを用いることもできる。この場合は、3種類のLEDから射出された光を混色することで白色光とすることができる。
さらにLEDの代わりに半導体レーザー(LD)を用いることもできる。
また、光源として、赤色LED、緑色LED、青色LEDの3種類のLEDを組み合わせた構成のLEDユニットを用いることもできる。この場合は、3種類のLEDから射出された光を混色することで白色光とすることができる。
さらにLEDの代わりに半導体レーザー(LD)を用いることもできる。
また、導光板30と光源(光源28および/または副光源29)との間に導光板30に近い屈折率の材料で形成された混同部を配置してもよい。また、導光板の光入射面および/または側面の一部を他の部分よりも屈折率の小さい材料で形成してもよい。
光源から射出された光が入射する部分を他の部分よりも屈折率を小さくすることで、光源から射出された光をより効率よく入射させることができ、光利用効率をより高くすることができる。
光源から射出された光が入射する部分を他の部分よりも屈折率を小さくすることで、光源から射出された光をより効率よく入射させることができ、光利用効率をより高くすることができる。
また、例えば、導光板の側面同士が向い合う位置で導光板を複数並列に配置し、複数の導光板により1つの光射出面を形成してもよい。この場合は、両端の導光板の側面のみに副光源を配置する構成としてもよい。
また、光学部材ユニット32に形成した丸穴および長穴は、導光板30に形成された丸穴、長穴と同一形状でなくてもよく、例えば、導光板の伸縮により固定ピンの位置が移動することになる第2光入射面30e側の穴は、固定ピンの移動により、各光学部材ユニットが破損しないように、導光板の伸縮範囲に対応した大きさとしてもよい。
また、光射出面から中高な輝度分布の光を射出することができるため、導光板は、上述した各種範囲を満たすことが好ましいが、以下のような範囲の導光板を用いることも好ましい。
導光板は、導光板30に含まれる散乱粒子の散乱断面積をΦ、光の入射する方向において導光板の光入射面から光射出面に直交する方向の厚みが最大となる位置までの長さ、本実施形態では、導光板の光の入射する方向(導光板30の第1光入射面30dに垂直な方向、以下「光軸方向」ともいう。)の半分の長さをLG、導光板30に含まれる散乱粒子の密度(単位体積あたりの粒子数)をNp、補正係数をKCとした場合に、Φ・Np・LG・KCの値が1.1以上であり、かつ8.2以下であり、さらに、補正係数KCの値が0.005以上0.1以下であるという関係を満たしている。導光板30は、このような関係を満たす散乱粒子を含んでいるので、均一で輝度むらが少ない照明光を光出射面から出射することができる。
一般的に、平行光束を等方媒質に入射させた場合の透過率Tは、Lambert−Beer則により下記式(1)で表される。
T=I/I0=exp(−ρ・x)・・・(1)
ここで、xは距離、I0は入射光強度、Iは出射光強度、ρは減衰定数である。
T=I/I0=exp(−ρ・x)・・・(1)
ここで、xは距離、I0は入射光強度、Iは出射光強度、ρは減衰定数である。
上記減衰定数ρは、粒子の散乱断面積Φと媒質に含まれる単位体積当たりの粒子数Npとを用いて下記式(2)で表される。
ρ=Φ・Np・・・(2)
したがって、導光板の光軸方向の半分の長さをLGとすると、光の取り出し効率Eoutは、下記式(3)で与えられる。ここで、導光板の光軸方向の半分の長さLGは、導光板30の光入射面に垂直な方向における導光板30の一方の光入射面から導光板30の中心までの長さとなる。
また、光の取り出し効率とは、入射光に対する、導光板の光入射面から光軸方向に長さLG離間した位置に到達する光の割合であり、例えば、図2に示す導光板30の場合は、端面に入射する光に対する導光板の中心(導光板の光軸方向の半分の長さとなる位置)に到達する光の割合である。
Eout∝exp(−Φ・Np・LG)・・・(3)
ρ=Φ・Np・・・(2)
したがって、導光板の光軸方向の半分の長さをLGとすると、光の取り出し効率Eoutは、下記式(3)で与えられる。ここで、導光板の光軸方向の半分の長さLGは、導光板30の光入射面に垂直な方向における導光板30の一方の光入射面から導光板30の中心までの長さとなる。
また、光の取り出し効率とは、入射光に対する、導光板の光入射面から光軸方向に長さLG離間した位置に到達する光の割合であり、例えば、図2に示す導光板30の場合は、端面に入射する光に対する導光板の中心(導光板の光軸方向の半分の長さとなる位置)に到達する光の割合である。
Eout∝exp(−Φ・Np・LG)・・・(3)
ここで式(3)は有限の大きさの空間におけるものであり、式(1)との関係を補正するための補正係数KCを導入する。補正係数KCは、有限の空間の光学媒質中で光が伝搬する場合に経験的に求められる無次元の補正係数である。そうすると、光の取り出し効率Eoutは、下記式(4)で表される。
Eout=exp(−Φ・Np・LG・KC)・・・(4)
Eout=exp(−Φ・Np・LG・KC)・・・(4)
式(4)に従えば、Φ・Np・LG・KCの値が3.5のときに、光の取り出し効率Eoutが3%であり、Φ・Np・LG・KCの値が4・7のときに、光の取り出し効率Eoutが1%である。
この結果より、Φ・Np・LG・KCの値が大きくなると、光の取り出し効率Eoutが低くなることが分かる。光は導光板の光軸方向へ進むにつれて散乱するため、光の取り出し効率Eoutが低くなると考えられる。
この結果より、Φ・Np・LG・KCの値が大きくなると、光の取り出し効率Eoutが低くなることが分かる。光は導光板の光軸方向へ進むにつれて散乱するため、光の取り出し効率Eoutが低くなると考えられる。
したがって、Φ・Np・LG・KCの値は大きいほど導光板として好ましい性質であることが分かる。つまり、Φ・Np・LG・KCの値を大きくすることで、光の入射面と対向する面から射出される光を少なくし、光射出面から射出される光を多くすることができる。すなわち、Φ・Np・LG・KCの値を大きくすることで、入射面に入射する光に対する光射出面から射出される光の割合(以下「光利用効率」ともいう。)を高くすることができる。具体的には、Φ・Np・LG・KCの値を1.1以上とすることで、光利用効率を50%以上にすることができる。
ここで、Φ・Np・LG・KCの値は大きくすると、導光板30の光射出面30aから出射する光の照度むらが顕著になるが、Φ・Np・LG・KCの値を8.2以下とすることで、照度むらを一定以下(許容範囲内)に抑えることができる。なお、照度と輝度は略同様に扱うことができる。従って、本発明においては、輝度と照度とは、同様の傾向があると推測される。
以上より、本発明の面状照明装置に用いる導光板のΦ・Np・LG・KCの値は、1.1以上かつ8.2以下であるという関係を満たすことが好ましく、2.0以上かつ7.0以下であることがより好ましい。また、Φ・Np・LG・KCの値は、3.0以上であればさらに好ましく、4.7以上であれば最も好ましい。
また、補正係数KCは、0.005以上0.1以下であることが好ましい。
ここで、Φ・Np・LG・KCの値は大きくすると、導光板30の光射出面30aから出射する光の照度むらが顕著になるが、Φ・Np・LG・KCの値を8.2以下とすることで、照度むらを一定以下(許容範囲内)に抑えることができる。なお、照度と輝度は略同様に扱うことができる。従って、本発明においては、輝度と照度とは、同様の傾向があると推測される。
以上より、本発明の面状照明装置に用いる導光板のΦ・Np・LG・KCの値は、1.1以上かつ8.2以下であるという関係を満たすことが好ましく、2.0以上かつ7.0以下であることがより好ましい。また、Φ・Np・LG・KCの値は、3.0以上であればさらに好ましく、4.7以上であれば最も好ましい。
また、補正係数KCは、0.005以上0.1以下であることが好ましい。
以下、具体例とともに、導光板についてより詳細に説明する。
まず、散乱断面積Φ、粒子密度Np、導光板の光軸方向の半分の長さLG、補正係数KCを種々の値とし、Φ・Np・LG・KCの値が異なる各導光板について、計算機シミュレーションにより光利用効率を求め、さらに照度むらの評価を行った。ここで、照度むら[%]は、導光板の光射出面から射出される光の最大照度をIMaxとし、最小照度をIMinとし、平均照度をIAveとしたときの[(IMax−IMin)/IAve]×100とした。
測定した結果を下記表5に示す。また、表5の判定は、光利用効率が50%以上かつ照度むらが150%以下の場合を○、光利用効率が50%より小さいまたは照度むらが150%より大きいの場合を×として示す。
また、図30に、Φ・Np・LG・KCの値と光利用効率(光入射面に入射する光に対して光射出面から射出される光の割合)との関係を測定した結果を示す。
まず、散乱断面積Φ、粒子密度Np、導光板の光軸方向の半分の長さLG、補正係数KCを種々の値とし、Φ・Np・LG・KCの値が異なる各導光板について、計算機シミュレーションにより光利用効率を求め、さらに照度むらの評価を行った。ここで、照度むら[%]は、導光板の光射出面から射出される光の最大照度をIMaxとし、最小照度をIMinとし、平均照度をIAveとしたときの[(IMax−IMin)/IAve]×100とした。
測定した結果を下記表5に示す。また、表5の判定は、光利用効率が50%以上かつ照度むらが150%以下の場合を○、光利用効率が50%より小さいまたは照度むらが150%より大きいの場合を×として示す。
また、図30に、Φ・Np・LG・KCの値と光利用効率(光入射面に入射する光に対して光射出面から射出される光の割合)との関係を測定した結果を示す。
表5及び図30に示すように、Φ・Np・LG・KCを1.1以上とすることで、光利用効率を大きくすること、具体的には光利用効率を50%以上とすることができ、8.2以下とすることで、照度ムラを150%以下にすることができることがわかる。
また、Kcを0.005以上とすることで、光利用効率を高くすることができ、0.1以下とすることで、導光板からの射出される光の照度むらを小さくすることができることがわかる。
また、Kcを0.005以上とすることで、光利用効率を高くすることができ、0.1以下とすることで、導光板からの射出される光の照度むらを小さくすることができることがわかる。
次に、導光板に混錬又は分散させる微粒子の粒子密度Npが種々の値の導光板を作成し、それぞれの導光板の光射出面の各位置から射出される光の照度分布を測定した。ここで本実施形態では、粒子密度Npを除いて他の条件、具体的には、散乱断面積Φ、導光板の光軸方向の半分の長さLG、補正係数KC、導光板の形状等は、同じ値とした。従って、本実施形態では、Φ・Np・LG・KCは、粒子密度Npに比例して変化する。
このようにして種々の粒子密度の導光板について、それぞれ光射出面から射出される光の照度分布を測定した結果を図31に示す。図31は、縦軸を照度[lx]とし、横軸を導光板の一方の光入射面からの距離(導光長)[mm]とした。
このようにして種々の粒子密度の導光板について、それぞれ光射出面から射出される光の照度分布を測定した結果を図31に示す。図31は、縦軸を照度[lx]とし、横軸を導光板の一方の光入射面からの距離(導光長)[mm]とした。
さらに、測定した照度分布の導光板の側壁から射出される光の最大照度をIMaxとし、最小照度をIMinとし、平均照度をIAveとしたときの照度むら[(IMax−IMin)/IAve]×100[%]を算出した。
図32に、算出した照度むらと粒子密度との関係を示す。図32では、縦軸を照度むら[%]とし、横軸を粒子密度[個/m3]とした。また、図32には、横軸を同様に粒子密度とし、縦軸を光利用効率[%]とした、光利用効率と粒子密度との関係も併せて示す。
図32に、算出した照度むらと粒子密度との関係を示す。図32では、縦軸を照度むら[%]とし、横軸を粒子密度[個/m3]とした。また、図32には、横軸を同様に粒子密度とし、縦軸を光利用効率[%]とした、光利用効率と粒子密度との関係も併せて示す。
図31、図32に示すように、粒子密度を高くする、つまりΦ・Np・LG・KCを大きくすると、光利用効率は高くなるが、照度むらも大きくなる。また、粒子密度を低くする、つまり、Φ・Np・LG・KCを小さくすると、光利用効率は低くなるが、照度むらを小さくなることがわかる。
ここで、Φ・Np・LG・KCを1.1以上8.2以下とすることで、光利用効率を50%以上とし、かつ、照度むらを150%以下とすることができる。照度むらを150%以下とすることで、照度むらを目立たなくすることができる。
つまり、Φ・Np・LG・KCを1.1以上8.2以下とすることで、光利用効率を一定以上とし、かつ照度むらも低減することができることがわかる。
ここで、Φ・Np・LG・KCを1.1以上8.2以下とすることで、光利用効率を50%以上とし、かつ、照度むらを150%以下とすることができる。照度むらを150%以下とすることで、照度むらを目立たなくすることができる。
つまり、Φ・Np・LG・KCを1.1以上8.2以下とすることで、光利用効率を一定以上とし、かつ照度むらも低減することができることがわかる。
以下、図2に示す面状照明装置の光射出面が平坦な導光板について、実施例に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施例では、筐体40の上部筐体44および下部筐体42に連結するための各種穴を形成していない導光板とした場合で説明するが、各種穴は導光板の一部のみに形成するものであるので、光射出面から射出される光は、基本的に同じになる。
図4(A)および(B)に示す構成の光源28および導光板30を用い、導光板30の導光長[mm]、その形状、すなわち最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、テーパ[°]、中央部半径R[mm]、導光板30に分散させる散乱微粒子の粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を変えて、導光板30の2つの光入射面30dおよび30eから入射される光に対する光射出面30aから射出される光の割合を示す光利用効率[%]、および光射出面30aから射出される光の輝度分布を求め、光射出面30aの周辺部、すなわち光入射面30dおよび30eの近傍から射出する光の輝度に対する光射出面30aの中央部から射出する光の輝度の割合を示す光射出面30aの輝度分布の中高度合[%]を求めた。
図4(A)および(B)に示す構成の光源28および導光板30を用い、導光板30の導光長[mm]、その形状、すなわち最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、テーパ[°]、中央部半径R[mm]、導光板30に分散させる散乱微粒子の粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を変えて、導光板30の2つの光入射面30dおよび30eから入射される光に対する光射出面30aから射出される光の割合を示す光利用効率[%]、および光射出面30aから射出される光の輝度分布を求め、光射出面30aの周辺部、すなわち光入射面30dおよび30eの近傍から射出する光の輝度に対する光射出面30aの中央部から射出する光の輝度の割合を示す光射出面30aの輝度分布の中高度合[%]を求めた。
(実施例1)
実施例1として、画面サイズが37インチに対応する導光板30の導光長L[mm]がL=480mmの場合の最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を表6および表7に示すように種々変えたときの、テーパ[°]、中央部半径(湾曲部の曲率半径)R[mm]、光利用効率[%]、中高度合[%]を求めた。その結果を表6および表7に示す。
ここで、表6は、実施例1についての本発明例11〜16を示し、表7は、実施例1についての測定例11〜15を示す。
実施例1として、画面サイズが37インチに対応する導光板30の導光長L[mm]がL=480mmの場合の最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を表6および表7に示すように種々変えたときの、テーパ[°]、中央部半径(湾曲部の曲率半径)R[mm]、光利用効率[%]、中高度合[%]を求めた。その結果を表6および表7に示す。
ここで、表6は、実施例1についての本発明例11〜16を示し、表7は、実施例1についての測定例11〜15を示す。
表6および表7から明らかなように、本発明例11〜16は、いずれも、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]が、本発明の好適な限定範囲を満足し、また、最大厚さ[mm]および最小厚さ[mm]も、本発明の好適な限定範囲を満足するので、光利用効率[%]が、いずれも61%以上と55%より高く、中高度合[%]も、19%〜23%であり、0%超、25%以下の本発明の要求する限定範囲を満足する。
これに対し、測定例11は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が高いため、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できない。
これに対し、測定例11は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が高いため、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できない。
測定例12は、最大厚さ[mm]および最小厚さ[mm]のいずれも、本発明の好適な限定範囲の上限値の6.0mmおよび3.0mmより大きく、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が50%と限定範囲の55%以上を満たさないばかりか、重量が重くなりすぎて液晶TV用光学部材として適さない。
測定例13は、本発明の好適な限定範囲より、テーパ角が小さく0.1°未満であり、さらに、中央部半径Rが大きく、成形に適さないし、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では 中高分布を実現できない。
測定例13は、本発明の好適な限定範囲より、テーパ角が小さく0.1°未満であり、さらに、中央部半径Rが大きく、成形に適さないし、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では 中高分布を実現できない。
測定例14は、中央部半径Rが大きく、成形に適さないし、平板と同様であり、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では、光利用効率が55%以上を実現できない。
測定例15は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が小さく、光利用効率は良いが、中高な輝度分布を実現できないし、測定例16は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が大きく、中高な輝度分布を実現できるが、光利用効率が低い。
測定例15は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が小さく、光利用効率は良いが、中高な輝度分布を実現できないし、測定例16は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が大きく、中高な輝度分布を実現できるが、光利用効率が低い。
(実施例2)
実施例2として、画面サイズが42インチおよび46インチに対応する導光板30の導光長L[mm]がL=560mmおよび590mmの場合の最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を表8および表9に示すように種々変えたときの、テーパ[°]、中央部半径(湾曲部の曲率半径)R[mm]、光利用効率[%]、中高度合[%]を求めた。その結果を表8および表9に示す。
ここで、表8は、実施例2についての本発明例21〜24を示し、表9は、実施例2についての測定例21〜23を示す。
実施例2として、画面サイズが42インチおよび46インチに対応する導光板30の導光長L[mm]がL=560mmおよび590mmの場合の最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を表8および表9に示すように種々変えたときの、テーパ[°]、中央部半径(湾曲部の曲率半径)R[mm]、光利用効率[%]、中高度合[%]を求めた。その結果を表8および表9に示す。
ここで、表8は、実施例2についての本発明例21〜24を示し、表9は、実施例2についての測定例21〜23を示す。
表8および表9から明らかなように、実施例2の本発明例21〜24は、いずれも、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]が、本発明の好適な限定範囲を満足し、また、最大厚さ[mm]および最小厚さ[mm]も、本発明の好適な限定範囲を満足するので、光利用効率[%]が、いずれも59%〜61%と55%より高く、中高度合[%]も、14%〜15%であり、0%超、25%以下の本発明の要求する限定範囲を満足する。
これに対し、測定例21および22は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が高いため、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できない。
また、測定例23は、最大厚さ[mm]が、本発明の好適な限定範囲の上限値の6.0mmより大きく、最大厚さが必要以上に大きくなり、必要以上に中高な分布になりすぎてしまうばかりか、重量が重くなりすぎて液晶TV用光学部材として適さない。
これに対し、測定例21および22は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が高いため、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できない。
また、測定例23は、最大厚さ[mm]が、本発明の好適な限定範囲の上限値の6.0mmより大きく、最大厚さが必要以上に大きくなり、必要以上に中高な分布になりすぎてしまうばかりか、重量が重くなりすぎて液晶TV用光学部材として適さない。
(実施例3)
実施例3として、画面サイズが52インチおよび57インチに対応する導光板30の導光長L[mm]がL=660mmおよび730mmの場合の最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を表10および表11に示すように種々変えたときの、テーパ[°]、中央部(湾曲部半径)R[mm]、光利用効率[%]、中高度合[%]を求めた。その結果を表10および表11に示す。
ここで、表10は、実施例3についての本発明例31〜32を示し、表11は、実施例3についての測定例31〜34を示す。
実施例3として、画面サイズが52インチおよび57インチに対応する導光板30の導光長L[mm]がL=660mmおよび730mmの場合の最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を表10および表11に示すように種々変えたときの、テーパ[°]、中央部(湾曲部半径)R[mm]、光利用効率[%]、中高度合[%]を求めた。その結果を表10および表11に示す。
ここで、表10は、実施例3についての本発明例31〜32を示し、表11は、実施例3についての測定例31〜34を示す。
表10および表11から明らかなように、実施例3の本発明例31〜32は、いずれも、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]が、本発明の好適な限定範囲を満足し、また、最大厚さ[mm]および最小厚さ[mm]も、本発明の好適な限定範囲を満足するので、光利用効率[%]が、いずれも60%〜61%と55%より高く、中高度合[%]も、14%〜14.2%であり、0%超、25%以下の本発明の要求する限定範囲を満足する。
これに対し、測定例31は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が高いため、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できない。
これに対し、測定例31は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が高いため、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できない。
また、測定例32は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が低いため、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさない。
また、測定例33および34は、テーパ角が本発明の好適な限定範囲の上限値の0.1°より小さく、テーパが小さすぎて、中央部半径Rが大きすぎて成形に適さない。測定例33は、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では、中高分布を実現できない。また、測定例34は、平板と同じとなり、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では、光利用効率が55%以上を満たさない。
また、測定例33および34は、テーパ角が本発明の好適な限定範囲の上限値の0.1°より小さく、テーパが小さすぎて、中央部半径Rが大きすぎて成形に適さない。測定例33は、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では、中高分布を実現できない。また、測定例34は、平板と同じとなり、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では、光利用効率が55%以上を満たさない。
(実施例4)
実施例4として、画面サイズが52インチおよび57インチに対応する導光板30の導光長L[mm]がL=660mmおよび730mmの場合の最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を表12および表13に示すように種々変えたときの、テーパ[°]、中央部半径(湾曲部の曲率半径)R[mm]、光利用効率[%]、中高度合[%]を求めた。その結果を表12および表13に示す。
ここで、表12は、実施例4についての本発明例41〜44を示し、表13は、実施例4についての測定例41〜45を示す。
実施例4として、画面サイズが52インチおよび57インチに対応する導光板30の導光長L[mm]がL=660mmおよび730mmの場合の最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]を表12および表13に示すように種々変えたときの、テーパ[°]、中央部半径(湾曲部の曲率半径)R[mm]、光利用効率[%]、中高度合[%]を求めた。その結果を表12および表13に示す。
ここで、表12は、実施例4についての本発明例41〜44を示し、表13は、実施例4についての測定例41〜45を示す。
表12および表13から明らかなように、実施例4の本発明例41〜44は、いずれも、粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]が、本発明の好適な限定範囲を満足し、また、最大厚さ[mm]および最小厚さ[mm]も、本発明の好適な限定範囲を満足するので、光利用効率[%]が、いずれも57%〜68%と55%より高く、中高度合[%]も、11%〜24%であり、0%超、25%以下の本発明の要求する限定範囲を満足する。
これに対し、測定例41は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が低いため、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさない。
これに対し、測定例41は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が低いため、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が55%以上を満たさない。
また、測定例42は、最大厚さ[mm]および最小厚さ[mm]のいずれも、本発明の好適な限定範囲の上限値の6.0mmおよび3.0mmより大きく、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が50%と限定範囲の55%以上を満たさないばかりか、重量が重くなりすぎて液晶TV用光学部材として適さない。
また、測定例43は、最大厚さ[mm]が、本発明の好適な限定範囲の下限値の1.0mmより小さく、中央部半径Rが大きすぎて、本発明の好適な限定範囲を超え、成形に適さないし、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では、中高分布を実現できない。
測定例44は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が小さく、光利用効率は良いが、中高な輝度分布を実現できないし、測定例45は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が大きく、中高な輝度分布を実現できるが、光利用効率が低い。
また、測定例43は、最大厚さ[mm]が、本発明の好適な限定範囲の下限値の1.0mmより小さく、中央部半径Rが大きすぎて、本発明の好適な限定範囲を超え、成形に適さないし、光利用効率が55%以上を達成する粒子濃度では、中高分布を実現できない。
測定例44は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が小さく、光利用効率は良いが、中高な輝度分布を実現できないし、測定例45は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が大きく、中高な輝度分布を実現できるが、光利用効率が低い。
以上の結果から、本発明例は、いずれもの実施例においても、導光板のそれぞれの導光長の範囲に応じて、その形状が適切であり、その最大厚さ[mm]、最小厚さ[mm]、テーパ[°]、中央部半径R[mm]および分散させる散乱粒子の粒子径[μm]および粒子濃度[wt%]が、本発明の好適な限定範囲を満たし、光利用効率[%]が55%以上、中高度合[%]が0%超、25%以下であり、優れた特性を持つことが分かる。
一方、測定例は、いずれもの実施例の導光長の範囲においても、上記要件のいずれかが本発明の好適な限定範囲を外れるため、光利用効率[%]が55%以上を満たさないか、中高度合[%]が0%超、25%以下を満たさず、優れた特性を発揮することができない。
以上から、本発明の効果は明らかである。
一方、測定例は、いずれもの実施例の導光長の範囲においても、上記要件のいずれかが本発明の好適な限定範囲を外れるため、光利用効率[%]が55%以上を満たさないか、中高度合[%]が0%超、25%以下を満たさず、優れた特性を発揮することができない。
以上から、本発明の効果は明らかである。
10 液晶表示装置
12 液晶表示パネル
14 駆動ユニット
20、130、300 バックライトユニット(面状照明装置)
24 照明装置本体
24a、30a 光射出面
28 主光源
210 上主光源
212 下主光源
29、310、312 副光源
30 導光板
30b 第1傾斜面
30c 第2傾斜面
30d 第1光入射面
30e 第2光入射面
30f 第1側面(第3光入射面)
30g 第2側面(第4光入射面)
80、214 第1固定手段
74、224 固定端
31、216 第2固定手段
31a、240、322 固定部材
31b、31c、46a、46b、75a、75b ネジ
31d、31e、76a、76b、99、230、232、234、236、238、246、248、328、330 固定ピン
32 光学部材ユニット
32a、32c 拡散シート
32b プリズムシート
34 反射板
36 上部誘導反射板
38 下部誘導反射板
40 筐体
42 下部筐体
44 上部筐体
46 補強部材
47 バネ材
48 すべり機構
48a 摺動部材固定部材
48b 上部摺動部材
48c 下部摺動部材
49 電源収納部
50 LEDチップ
52、220、222、320 光源支持部
52a 光源支持部上面
52b 光源支持部下面
52c、52d ネジ穴
54 アレイ基板
56 フィン
58 発光面
222c ガイド溝
64 ヒートシンク
66 ヒートパイプ
90、92、226、228 第1補強部材
94、96、242、244 第2補強部材
98 第3補強部材
218、318 ガイド手段
250、260、270 ガイド部材
252、262、272 基部
254 バネ部材
264 プランジャ
274 バネ
276 リニアガイド
314、316 第3固定手段
α 2等分線
c 光源と導光板の光軸距離
12 液晶表示パネル
14 駆動ユニット
20、130、300 バックライトユニット(面状照明装置)
24 照明装置本体
24a、30a 光射出面
28 主光源
210 上主光源
212 下主光源
29、310、312 副光源
30 導光板
30b 第1傾斜面
30c 第2傾斜面
30d 第1光入射面
30e 第2光入射面
30f 第1側面(第3光入射面)
30g 第2側面(第4光入射面)
80、214 第1固定手段
74、224 固定端
31、216 第2固定手段
31a、240、322 固定部材
31b、31c、46a、46b、75a、75b ネジ
31d、31e、76a、76b、99、230、232、234、236、238、246、248、328、330 固定ピン
32 光学部材ユニット
32a、32c 拡散シート
32b プリズムシート
34 反射板
36 上部誘導反射板
38 下部誘導反射板
40 筐体
42 下部筐体
44 上部筐体
46 補強部材
47 バネ材
48 すべり機構
48a 摺動部材固定部材
48b 上部摺動部材
48c 下部摺動部材
49 電源収納部
50 LEDチップ
52、220、222、320 光源支持部
52a 光源支持部上面
52b 光源支持部下面
52c、52d ネジ穴
54 アレイ基板
56 フィン
58 発光面
222c ガイド溝
64 ヒートシンク
66 ヒートパイプ
90、92、226、228 第1補強部材
94、96、242、244 第2補強部材
98 第3補強部材
218、318 ガイド手段
250、260、270 ガイド部材
252、262、272 基部
254 バネ部材
264 プランジャ
274 バネ
276 リニアガイド
314、316 第3固定手段
α 2等分線
c 光源と導光板の光軸距離
Claims (26)
- 矩形状の光射出面、前記光射出面の対向する2つの長辺をそれぞれ含み互いに対向する位置に配置される2つの光入射面、これらの2つの光入射面から前記光射出面の中央に向かうに従ってそれぞれ前記光射出面からの距離が遠くなる対称な2つの傾斜面、これらの2つの傾斜面を接合する湾曲部を備え、その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含む導光板と、
前記導光板の2つの前記光入射面に対向してそれぞれ配置された2つの光源と、
前記光源および前記導光板を収納する筐体と、
前記筐体に固定された棒状の第1連結部材を備え、前記筐体に固定され、一方の前記光源と前記導光板とを、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にして固定して一体化する第1固定手段と、
前記筐体に摺動可能に支持され、他方の前記光源と前記導光板とを、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にして固定して一体化する第2固定手段と、
前記筐体と前記第2固定手段との間に設けられ、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記光源と前記導光板とを一体化し、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にしたまま、前記筐体に対して前記第2固定手段を摺動させるすべり機構と、
前記第2固定手段の近傍の前記筐体に固定された棒状の第2連結部材と、
前記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第1連結部材と係合し、前記導光板を前記第1固定手段に係合させる第1補強部材と、
前記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記導光板を前記第2固定手段に係合させる第2補強部材と、
前記導光板の前記第2固定手段側の端部の、前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第2連結部材と係合し、前記導光板を前記第2固定手段の延在方向に直交する方向のみに摺動可能な状態で前記筐体に係合させる第3補強部材とを有することを特徴とする面状照明装置。 - 前記第1補強部材、前記第2補強部材及び前記第3補強部材は、それぞれ、スーパーエンジニアリングプラスチックまたは金属で形成されている請求項1に記載の面状照明装置。
- 前記第1補強部材、第2補強部材及び第3補強部材は、それぞれ、複数のネジにより前記導光板に固定されている請求項1または2に記載の面状照明装置。
- 前記導光板は、前記第1補強部材を介して前記第1固定手段及び前記筐体に係合され、前記第2補強部材を介して前記第2固定手段に係合され、前記第3補強部材を介して、前記筐体に係合されている請求項1〜3のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記導光板は、前記第1固定部材側の端部が、前記第2固定部材側の端部よりも鉛直方向上側となる向きに配置されている請求項1〜4のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記導光板は、前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向の両端部に前記第1固定手段との係合部と、第2固定手段との係合部とが設けられている請求項1〜5のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記第1連結部材及び第2連結部材は、前記導光板の光射出面よりも外側に配置されている請求項1〜6のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記第1固定手段及び前記第2固定手段は、それぞれ、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記導光板を前記固定手段に対して摺動可能に一体化するものである請求項1〜7のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記すべり機構は、前記筐体をネジ止めする応力によって前記固定手段を挟み込む摺動部材からなり、
前記摺動部材と前記固定手段との静止摩擦係数をμとし、前記ネジ止め位置から距離xだけ離れた位置における前記ネジ止めによる応力分布をG(x)とすると、前記ネジ止め位置から距離xだけ離れた位置における前記摺動部材と前記固定手段との摩擦力T(x)は、下記式で表され、
T(x)=μ・G(x)
また、前記導光板のヤング率をYとし、前記導光板の平均断面積をAaveとし、前記導光板の長さをLとし、前記導光板の伸縮長さをΔLとすると、前記導光板の伸縮による力Fは、下記式で表されるとき、
F=Y・Aave・(ΔL/L)
前記摺動部材は、前記筐体をネジ止めした位置から下記式
T(x)=μ・G(x)<F=Aave・(ΔL/L)
を満足する位置xに配置されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、線膨張率が、1/1000<ΔL/L<5/1000を満たし、且つ、ヤング率は、1.5MN/m2<Y<3MN/m2を満たすことを特徴とする請求項9に記載の面状照明装置。
- さらに、前記筐体と前記第2固定手段側の光源との間に設けられ、光射出面に垂直な方向における、前記光射出面及び鉛直方向下側の前記光源と前記筐体との距離を一定にしたまま、前記導光板の伸縮に応じて、前記鉛直方向下側の光源を前記筐体に対して前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向に摺動させるガイド手段を有する請求項1〜10のいずれかに記載の面状照明装置。
- 矩形状の光射出面、前記光射出面の対向する2つの長辺をそれぞれ含み互いに対向する位置に配置される2つの光入射面、これらの2つの光入射面から前記光射出面の中央に向かうに従ってそれぞれ前記光射出面からの距離が遠くなる対称な2つの傾斜面、これらの2つの傾斜面を接合する湾曲部を備え、その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含み、一方の光入射面が他方の光入射面よりも鉛直方向上方となる向きで配置された導光板と、
前記導光板の2つの前記光入射面に対向してそれぞれ配置された2つの光源と、
前記光源および前記導光板を収納する筐体と、
鉛直方向上側の前記光源と前記導光板とを、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にして固定して一体化する上部固定手段と、
前記筐体に移動可能に配置され、鉛直方向下側の前記光源と前記導光板とを、前記光源と前記導光板の前記光入射面との間の距離を一定にして固定して一体化する下部固定手段と、
前記筐体に固定され、鉛直方向上側の前記光源を前記筐体に固定する光源固定手段と、
前記筐体と前記鉛直方向下側の光源との間に設けられ、光射出面に垂直な方向における、前記光射出面及び鉛直方向下側の前記光源と前記筐体との距離を一定にしたまま、前記鉛直方向下側の光源を、前記筐体に対して前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向に移動可能に支持するガイド手段とを有することを特徴とする面状照明装置。 - 前記上部固定手段は、前記光源に固定された第1突出部と、
前記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第1突出部に係合された第1補強部材とで構成され、
前記下部固定手段は、前記光源に固定された第2突出部と、
前記導光板の前記光射出面及び前記傾斜面の少なくとも一方の表面に固定された板状部材であり、前記第2突出部に係合された第2補強部材とで構成されている請求項12に記載の面状照明装置。 - 前記上部固定手段及び前記下部固定手段は、それぞれ、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記導光板を前記光源に対して摺動可能に一体化するものである請求項13に記載の面状照明装置。
- 前記上部固定手段は、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向の両端部において、前記導光板を前記光源に対して、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向に摺動可能に一体化するものである請求項14に記載の面状照明装置。
- 前記上部固定手段は、前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向と直交する方向の中央部において、前記導光板を前記光源に対して固定する請求項15に記載の面状照明装置。
- 前記上部固定手段及び前記下部固定手段は、それぞれ、前記光源の発光面以外の面を被い前記光源を支持する固定部材を有し、
前記ガイド手段は、前記固定部材を、前記筐体に対して前記導光板の前記光入射面から前記光源に向かう方向に移動可能に支持することで、前記光源を移動可能に支持する請求項12〜16のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記ガイド手段は、前記光源の長手方向に直交する両面にそれぞれ配置されている2つのガイド部である請求項11〜17のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記導光板は、
前記2つの光入射面間の導光長が、280mm以上、320mm以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.1wt%以上、0.76wt%以下であり、かつ、
前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.1)、(4.0,0.32)、(7.0,0.14)、(7.0,0.5)、(12.0,0.25)および(12.0,0.76)で囲まれる領域内にあり、
前記2つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が55%以上であり、
前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、0%超、25%以下である請求項1〜18のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、
前記2つの光入射面間の導光長が、480mm以上、500mm以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.02wt%以上、0.22wt%以下であり、かつ、
前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.02)、(4.0,0.085)、(7.0,0.03)、(7.0,0.12)、(12.0,0.06)および(12.0,0.22)で囲まれる領域内にあり、
前記2つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が55%以上であり、
前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、0%超、25%以下である請求項1〜18のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、
前記2つの光入射面間の導光長が、515mm以上、620mm以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.015wt%以上、0.16wt%以下であり、かつ、
前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.015)、(4.0,0.065)、(7.0,0.02)、(7.0,0.09)、(12.0,0.035)および(12.0,0.16)で囲まれる領域内にあり、
前記2つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が55%以上であり、
前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、0%超、25%以下である請求項1〜18のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、
前記2つの光入射面間の導光長が、625mm以上、770mm以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.01wt%以上、0.12wt%以下であり、かつ、
前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.01)、(4.0,0.05)、(7.0,0.01)、(7.0,0.06)、(12.0,0.02)および(12.0,0.12)で囲まれる領域内にあり、
前記2つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が55%以上であり、
前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、0%超、25%以下である請求項1〜18のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、
その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含む導光板であって、
前記2つの光入射面間の導光長が、785mm以上、830mm以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上、12.0μm以下、前記散乱粒子の濃度が、0.008wt%以上、0.08wt%以下であり、かつ、
前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径(μm)を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度(wt%)を縦軸とするグラフにおいて、6点(4.0,0.008)、(4.0,0.03)、(7.0,0.009)、(7.0,0.04)、(12.0,0.02)および(12.0,0.08)で囲まれる領域内にあり、
前記2つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が55%以上であり、
前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、0%超、25%以下である請求項1〜18のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、
その厚みが最も薄い前記光入射面の厚みが、0.5mm以上3.0mm以下であり、
前記厚みが最も厚い前記湾曲部の中央の厚みが、1.0mm以上6.0mm以下であり、
前記湾曲部の曲率半径が、1,500mm以上45,000mm以下であり、
前記光射出面に平行な線に対する前記傾斜面のテーパが、0.1°以上2.2°以下である請求項19〜23のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、前記散乱粒子の散乱断面積をΦ、前記散乱粒子の密度をNp、補正係数をKC、光の入射方向における前記光入射面から前記端面までの長さをLとしたときに、不等式1.1≦Φ・Np・L・KC≦8.2かつ0.005≦KC≦0.1を満足する請求項1〜24のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記光源と前記筐体との間に介在する部材同士の全てが、放熱グリスを介して接触している請求項1〜25のいずれかに記載の面状照明装置。
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011113865A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Victor Co Of Japan Ltd | 照明装置および画像表示装置 |
JP2011134715A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Lg Innotek Co Ltd | バックライトユニット |
WO2011083779A1 (ja) * | 2010-01-05 | 2011-07-14 | 日東光学株式会社 | 光学素子および発光装置 |
JP2011150264A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置及び照明装置 |
WO2011114598A1 (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-22 | シャープ株式会社 | エッジライト式面状光源装置、及び液晶表示装置 |
WO2011122060A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | シャープ株式会社 | 照明装置および表示装置 |
WO2012133312A1 (ja) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | シャープ株式会社 | バックライトユニット |
CN102767755A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-11-07 | 达运精密工业(苏州)有限公司 | 背光模组及显示装置 |
WO2013179831A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | シャープ株式会社 | 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置 |
JP2015179160A (ja) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
WO2016013512A1 (ja) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | 明拓工業株式会社 | 面照明体 |
WO2017024753A1 (zh) * | 2015-08-11 | 2017-02-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 用于背光模组的限位结构、背光模组和显示装置 |
JPWO2016031394A1 (ja) * | 2014-08-28 | 2017-06-08 | ソニー株式会社 | 表示装置 |
CN109539047A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-29 | 博朗特互联科技(苏州)有限公司 | 一种激光导光板的led工程照明灯 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002203418A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 照明装置 |
WO2007020966A1 (ja) * | 2005-08-17 | 2007-02-22 | Fujifilm Corporation | 面状照明装置 |
-
2008
- 2008-09-26 JP JP2008248871A patent/JP2009277641A/ja not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002203418A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 照明装置 |
WO2007020966A1 (ja) * | 2005-08-17 | 2007-02-22 | Fujifilm Corporation | 面状照明装置 |
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011113865A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Victor Co Of Japan Ltd | 照明装置および画像表示装置 |
JP2011134715A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Lg Innotek Co Ltd | バックライトユニット |
US9348084B2 (en) | 2009-12-22 | 2016-05-24 | Lg Innotek Co., Ltd. | Backlight unit |
WO2011083779A1 (ja) * | 2010-01-05 | 2011-07-14 | 日東光学株式会社 | 光学素子および発光装置 |
JP2011141964A (ja) * | 2010-01-05 | 2011-07-21 | Nittoh Kogaku Kk | 光学素子および発光装置 |
JP2011150264A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置及び照明装置 |
CN102803828A (zh) * | 2010-03-16 | 2012-11-28 | 夏普株式会社 | 边光式面状光源装置和液晶显示装置 |
WO2011114598A1 (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-22 | シャープ株式会社 | エッジライト式面状光源装置、及び液晶表示装置 |
JP5312679B2 (ja) * | 2010-03-16 | 2013-10-09 | シャープ株式会社 | エッジライト式面状光源装置、及び液晶表示装置 |
WO2011122060A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | シャープ株式会社 | 照明装置および表示装置 |
US8911136B2 (en) | 2010-03-31 | 2014-12-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Illumination apparatus and display device |
US8899818B2 (en) | 2011-03-31 | 2014-12-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Backlight unit including light guide and gap retainer |
WO2012133312A1 (ja) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | シャープ株式会社 | バックライトユニット |
US9341768B2 (en) | 2012-05-31 | 2016-05-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Lighting device, display device and television device |
WO2013179831A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | シャープ株式会社 | 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置 |
CN102767755A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-11-07 | 达运精密工业(苏州)有限公司 | 背光模组及显示装置 |
JP2015179160A (ja) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP2016029618A (ja) * | 2014-07-25 | 2016-03-03 | 明拓工業株式会社 | 面照明体 |
WO2016013512A1 (ja) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | 明拓工業株式会社 | 面照明体 |
CN106662301A (zh) * | 2014-07-25 | 2017-05-10 | 明拓工业株式会社 | 面照明体 |
TWI582332B (zh) * | 2014-07-25 | 2017-05-11 | 明拓工業股份有限公司 | 面照明體 |
JPWO2016031394A1 (ja) * | 2014-08-28 | 2017-06-08 | ソニー株式会社 | 表示装置 |
US10816837B2 (en) | 2014-08-28 | 2020-10-27 | Saturn Licensing Llc | Display device |
WO2017024753A1 (zh) * | 2015-08-11 | 2017-02-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 用于背光模组的限位结构、背光模组和显示装置 |
US10018772B2 (en) | 2015-08-11 | 2018-07-10 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Position-limiting structure for backlight module, backlight module and display device |
CN109539047A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-29 | 博朗特互联科技(苏州)有限公司 | 一种激光导光板的led工程照明灯 |
CN109539047B (zh) * | 2018-12-28 | 2024-03-08 | 南方雄狮创建集团股份有限公司 | 一种激光导光板的led工程照明灯 |
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