JP2012150891A - 面照射光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光照射面積の拡大に伴う装置の価格上昇を抑えるとともに、光源の隣接部での輝度ムラを改善した面照射光源装置を提供する。
【解決手段】 底面と、この底面に連結して立設された側面と、この側面に囲まれた開口を有するケーシングと、前記ケーシングの前記底面に配置された点光源と、前記ケーシングの前記開口を覆い、前記点光源からの放射光の透過率が部分的に異なる放射部材と、を含む面照射光源が縦横に複数列で配置された面照射光源装置であって、前記面照射光源は、前記面照射光源の側面に沿う少なくとも一つの方向について、配置の周縁の面照射光源の前記開口の面積は、中央側の面照射光源の前記開口の面積より大きくなっており、前記ケーシングの前記側面は、光の透過率が部分的に異なる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイのバックライト、その他の照明装置に使用する面照射光源装置に関するものである。

近年、表示装置や照明等の光源として、電力消費量や発熱量が少ないＬＥＤ（発光ダイオード）が使用されているが、ＬＥＤは従来の光源と比較して指向性が強いため、比較的に広い面積で均一な光量分布を得るために種々の工夫が成されている。

例えば特許文献１には、ＬＥＤの光の放射方向の厚みを増大させることなく広い面積で均一な照明光を得るために、一つ若しくは複数のＬＥＤからなる発光源と、発光源の放射方向に放射面を有する導光体と、発光源に囲設されると共に導光体の放射面以外の面を閉鎖するケーシングとによって構成される面照明光源装置において、ケーシングと導光体の間の全体に設けられた内側反射手段と、放射面に設けられ、発光源からの光を所定の割合で反射させる放射側反射手段とを具備した面照明光源装置が開示されている。

また、特許文献２には、ＬＥＤの光の放射方向の厚みを増大させることなく、放射面から所定の距離離れた面において均一な照明光を得るために、ＬＥＤからなる光源と、光源からの光を伝搬してその放射方向の所定位置に放射面を有する導光体と、導光体の放射面以外の面を閉鎖し光源を略中央に配置したケーシングと、このケーシングと導光体の間に設けられて導光体内部を伝搬する光を反射する反射面を有する内側反射部と、放射面上に配置され導光体内部を伝搬する光を所定の割合で反射させる反射面を有する外方反射部、及び外方反射部に形成され光源からの光のうち少なくとも１回はいずれかの反射面で反射された反射光を通過させる開口部を有する放射側反射部とを備えた面照明光源装置が開示されている。

例えば、図１２は、特許文献１、特許文献２で用いられているものと同様な、従来の面照射光源装置２００の上面図（ａ）および正面図（ｂ）を示している。また、図１３は図１２における従来の面照射光源装置２００のＡ−Ａ’断面での輝度分布図を示している。

図１２において、面照射光源装置２００は、矩形のケーシング２０３と、ケーシング２０３の底面に配置したＬＥＤ２０２からなる面照射光源２０１を複数配列して構成されている。また、図１２から判るとおり、従来の面照射光源装置２００は、同一形状の面照射光源２０１を縦横に複数配列する事によって構成しており、これら同一形状の面照射光源２０１の複数配列は、図１３のように光の照射位置の全範囲における輝度分布の均一性を確保するために講じられている。

特開２００８−２７８８６号公報 特開２００９−４２４８号公報

しかしながら、表示装置の大型化に伴って光の照射面積が拡大することにより、これに比例して同一形状の面照射光源２０１の配列数を多くせねばならず、面照射光源装置の価格上昇を抑制することが困難であった。

また、個々の面照射光源の側面をケーシングで完全に覆ってしまう構造であるため、複数の面照射光源を縦横に配列したときにケーシングの境界部で光の明暗が際立ってしまい、面照射光源装置２００全体を見たときに輝度ムラが発生していた。

本発明は上記従来の課題を解決し、照射面積拡大による価格上昇を抑制しつつ、輝度ムラの改善された面照射光源装置を提供することを目的としている。

本発明は、底面と、この底面に連結して立設された側面と、この側面に囲まれた開口を有するケーシングと、前記ケーシングの前記底面に配置された点光源と、前記ケーシングの前記開口を覆い、前記点光源からの放射光の透過率が部分的に異なる放射部材と、を含む面照射光源が縦横に複数列で配置された面照射光源装置であって、前記面照射光源は、前記面照射光源の側面に沿う少なくとも一つの方向について、配置の周縁の面照射光源の前記開口の面積は、中央側の面照射光源の前記開口の面積より大きくなっており、前記ケーシングの前記側面は、光の透過率が部分的に異なることを特徴とする。

また本発明は、前記ケーシングの前記側面の高さが前記開口の開口面よりも部分的に低いことを特徴とする。

また本発明は、前記ケーシングの前記側面に孔部を備えることを特徴とする。

また本発明は、前記点光源がＬＥＤであることを特徴とする。

また本発明は、前記面照射光源装置の縦横の寸法比率が１６：９であることを特徴とする。

本発明の面照射光源装置によれば、縦横に複数列で配置した面照射光源の面積を、配置の中央から配置の周縁にかけて大きくすることにより、光源の数を減らすことが出来、安価な構成となる。また、ケーシングの側面も光が透過する構成とするため、ケーシング境界部での輝度の際立ちによる色ムラを軽減することができる。

本発明の実施例１に係る面照射光源装置の上面図および側面図である。 本発明の実施例１に係る面照射光源装置の輝度分布図である。 本発明の実施例２に係る面照射光源の上面図である。 本発明の実施例２に係る面照射光源の他の上面図である。 本発明の実施例２に係る面照射光源の側面断面図である。 本発明の実施例２に係る面照射光源の側面断面図である。 本発明の実施例２に係る面照射光源装置の斜視図である。 本発明の実施例２に係る面照射光源装置の輝度分布図である。 本発明の実施例３に係る面照射光源の側面断面図である。 本発明の実施例３に係る面照射光源装置の斜視図である。 本発明の実施例３に係る面照射光源装置の輝度分布図である。 従来の面照射光源装置を示す上面図および側面図である。 従来の面照射光源装置の輝度分布図である。

本発明の実施例１に係る面照射光源装置について図１、２を参照して説明する。

図１（ａ）は面照射光源装置１００の上面図、図１（ｂ）は正面図である。図２は面照射光源装置１００の、破線Ａ−Ａ’断面における輝度分布図である。

図１（ａ）において、面照射光源装置１００は、ケーシング１０３と、ケーシング１０３の底面に配置されたＬＥＤ１０２とから成る面照射光源１０１と、面照射光源１０１とは形状の異なる面照射光源１０４を縦横に配列して構成されている。また、図１（ａ）、（ｂ）で共に示すように複数の面照射光源１０１、１０４は、各々がケーシング１０３によって四方の側面を囲まれている。

なお、ＬＥＤ１０２は、面照射光源１０１及び面照射光源１０４で同一仕様のＬＥＤを使用している。また、図１では、面照射光源１０１或いは１０４に対して、単一のＬＥＤ１０２を中央部に配置した場合を表しているが、各々の面照射光源に配置するＬＥＤは、複数でも良いし、配置する場所は面照射光源の中央部に限るものではない。

また、ケーシング１０３の大きさは特に限定されるものではなく、材料も特に限定されるものではないが、例えば合成樹脂、金属、プラスチックが用いられる。

面照射光源装置１００は、中央に配置された面照射光源１０１から周縁に配置された面照射光源１０４に向かう方向で、面照射光源の横辺の寸法を長くしている。つまり、面照明光源１０４は面照明光源１０１に比べ面積が大きくなる。このような構成により、面照射光源装置の総面積が従来と同じであれば、配置の中央から配置の周縁に向かうほど面照射光源の面積が大きくなるので、面照射光源に配置するＬＥＤの総数を少なくすることができる。

なお、この結果、図２に示すように、面照射光源装置１００の光の照射位置における輝度は、中央部よりも周縁部が低下することになるが、光の照射位置の中央部から周縁部にかけて、輝度分布の変化が緩やかな傾斜となるように面照射光源の横辺の寸法を調節することで、光の照射位置による輝度の変化は知覚されにくくなる。

また、図１では面積の異なる面照射光源１０１、１０４による配列を示しているがこの限りではなく、光の照射範囲に合わせて、更に面積の異なる他の面照射光源を組み合わせても良い。

また、図１では、中央に配置された面照射光源１０１から周縁に配置された面照射光源１０４に向かう方向で、面照射光源の横辺の寸法を長くしているが、これ以外にも、図示は省略するが、中央に配置された面照射光源から周縁に配置された面照射光源に向かう方向で、面照射光源の縦辺の寸法を長くしても良いし、横辺の寸法、縦辺の寸法の双方を、中央に配置された面照射光源から周縁に配置された面照射光源に向かう方向で長くしても良い。

また、上記構成を用いて、面照射光源装置１００としての縦横寸法比率を面照射光源装置の使用用途に合わせて設定できる。例えば、ディスプレイ装置のバックライトに用いる場合に、ディスプレイ装置のアスペクト比（例えば１６：９）に合わせて自由に設定できる。

次に、本発明の実施例２に係る面照射光源について図３〜８を参照して説明する。図３は、実施例１の説明で用いた図１における面照射光源１０１の上面図、図４は、同じく面照射光源１０１の他の上面図、図５は図３の破線ａ−ａ’における断面図、図６は図３の破線ｂ−ｂ’における断面図、図７は本実施例における面照射光源１０１を用いた面照射光源装置１００ａの斜視図、図８は図７における破線Ａ−Ａ’断面での輝度分布図である。

以下に、図３〜８を用いて面照射光源１０１の全体構成と特徴を説明する。まず、図３は面照射光源１０１を上面視した場合を示しており、ＬＥＤ（図示せず）が底面の中央部に配置され一面が開口となるケーシング１０３に、ＬＥＤの放射光を反射する放射側反射部１０６ａ〜１０６ｄと、ＬＥＤの放射光を透過する矩形の放射側開口部１０７ａ〜１０７ｃを備える放射部材１０５が、ケーシング１０３の開口を覆うように設けられている。また、図４のように放射部材１０５の放射側開口部１０７ａ〜１０７ｃは円形であってもよい。

また、面照射光源１０１を、図３または図４の破線ａ−ａ’で断面視すると図５のとおりとなっており、破線ｂ−ｂ’で断面視すると図６のとおりとなっている。図５、６を参照してケーシング１０３、放射部材１０５を更に詳しく説明する。

図５において、ケーシング１０３は側面と底面が連結された構成であり、底面の中央部に配置されたＬＥＤ１０２の放射光を反射させる底面反射部１０８ａと、側面反射部１０８ｂを有している。

ケーシング１０３の開口側、つまり、底面と向かう側には放射部材１０５が設けられる。放射部材１０５には、ＬＥＤ１０２の放射光を一定の割合で反射させる放射側反射部１０６ａ〜１０６ｄが設けられ、この放射側反射部１０６ａ〜１０６ｄに隣接し、ＬＥＤ１０２からの放射光と、底面反射部１０８ａおよび側面反射部１０８ｂならびに放射側反射部１０６ａ〜１０６ｄで反射した光を一定の割合で透過させる、各々開口寸法の異なる放射側開口部１０７ａ〜１０７ｃが設けられる。

ここで、放射側開口部１０７ａ〜１０７ｃは、放射部材１０５の中央部から周縁部に向かう方向で開口面積を大きくとるように構成する。放射側開口部の開口面積を、面照射光源１０１の中央部から周縁部に向かう方向で大きくとるには、図３に示すとおり、面照射光源１０１の中央部から周縁部に向かう方向の開口寸法を長くする、或いは図４に示すとおり、面照射光源１０１の中央部から周縁部に向かう方向で開口部の径を長くするとよい。なお、ＬＥＤ１０２は指向性が強く、直上に強い光を放射するため、放射部材１０５において、ＬＥＤ１０２の直上には開口部を設けない。

なお、上記の底面反射部１０８ａおよび側面反射部１０８ｂ及び放射側反射部１０６ａ〜１０６ｄは、光反射率の高い材料が用いられる。一例すると、酸化チタンの微粒子を乳化したもの、超微細発泡光反射板、ポリテトラフロロエチレンの微粒子いずれか、または、これらの組み合わせを用いている。但し、これらの材料に限定されるものではなく、他の光反射特性の良好な材料も用いることができる。

このような構成により、光の透過率を部分的に異ならせることで、ＬＥＤ１０２からの放射光の取り出し効率が向上し、放射部材１０５から透過する光を均一に取り出すことができる。

また図５、６に示すように、ケーシング１０３の側面には開口領域１０９が設けられ、互いに隣接する面照射光源（図示せず）に対して各々の面照射光源の放射光が一定量漏れるようになっている。

なお、図６において開口領域１０９は、ケーシング１０３の側面を凹状に形成することにより構成する。すなわち、ケーシング１０３の開口面、或いは放射部材１０５の上面の位置よりも低い位置まで、側面の一部を凹状に切り欠くように形成するのである。また、ケーシング１０３の境界部においては、開口領域１０９以外の側面は閉じられている。

また開口領域１０９について更に詳しくは、図７に示す面照射光源装置１００ａのように、各々の面照射光源１０１或いは１０４に設けられた開口領域１０９は、各々の面照射光源の横辺、縦辺にそれぞれ設けられて、互いに隣接する面照射光源へ、各々の面照射光源の放射光が一定量漏れるようになっている。

図８は上記構成を用いた面照射光源装置１００ａの横方向の配列、つまり、図７における破線Ａ−Ａ’断面での輝度分布を示している。開口領域１０９が設けることで、ケーシング１０３の境界部での光の透過率を部分的に異ならせることができ、これにより面照射光源同士の境界部での輝度の際立ちが抑制され、視覚的な色ムラを防ぐことができる。また、開口領域１０９によって、隣接する面照射光源間での輝度分布の変化が緩やかな傾斜となるため、光の照射位置による輝度の変化は更に知覚されにくくなる。

なお、ＬＥＤの輝度と電流の関係は線形性があるため、各々の面照射光源１０１、１０４に配置されたＬＥＤ１０２に流れる電流を制御し、各々の面照射光源で取り出した光が明るすぎた場合には、電流量を減らし、逆に暗すぎた場合には電流量を増やすなど、任意に輝度を調節し、希望する輝度分布により一掃近づけることもできる。
また、個々の面照射光源（本実施例の説明では面照射光源１０１或いは１０４）をいくつか組み合わせ、複数のグループによって面照射光源を構成しても良い。

次に実施例２の変形例としての実施例３について図９〜１１を参照して説明する。図９は、実施例２で参照した図６における開口領域１０９を、開口部１１０に置き換えたものであり、図６と同様に、実施例２の説明で参照した図３における面照射光源１０１の破線ｂ−ｂ’における断面図を示している。また、図１０は、図９の構成を用いた面照射光源装置１００ｂの斜視図であり、図１１は、図１０における破線Ａ−Ａ’断面での輝度分布を示している。他の部分については、実施例２と同様であり、説明は繰り返さない。

図９、１０において、開口部１１０は円形で表わしているがこの限りではなく、矩形のものを用いても良い。開口部１１０を設けることにより、実施例２と同様にケーシング１０３の境界部での光の透過率を部分的に異ならせることができ、これにより輝度の際立ちが抑制され、視覚的な色ムラを防ぐことができる。また、ケーシング１０３の境界部での開口率を、実施例２で参照した図６の開口領域１０９よりも細かく設定できるため、図１１に示すように、互いに隣接する面照射光源間での輝度分布の変化をより緩やかな傾斜とすることが可能となり、光の照射位置による輝度の変化はより一層知覚されにくくなる。

本発明にかかる面照射光源装置は、ディスプレイ向けのバックライト、表示装置等の照明装置全般に広く適用することができる。

１００、１００ａ、１００ｂ、２００ 面照射光源装置
１０１、１０４、２０１ 面照射光源
１０２、２０２ ＬＥＤ（点光源）
１０３、２０３ ケーシング
１０５ 放射部材
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ 放射側反射部
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、 放射側開口部
１０８ａ 底面反射部
１０８ｂ 側面反射部
１０９ 開口領域
１１０ 開口部（孔部）

Claims (5)

1. 底面と、この底面に連結して立設された側面と、この側面に囲まれた開口を有するケーシングと、
   前記ケーシングの前記底面に配置された点光源と、
   前記ケーシングの前記開口を覆い、前記点光源からの放射光の透過率が部分的に異なる放射部材と、
   を含む面照射光源が縦横に複数列で配置された面照射光源装置であって、
   前記面照射光源は、前記面照射光源の側面に沿う少なくとも一つの方向について、配置の周縁の面照射光源の前記開口の面積は、中央側の面照射光源の前記開口の面積より大きくなっており、
   前記ケーシングの前記側面は、光の透過率が部分的に異なる
   ことを特徴とする面照射光源装置。
2. 前記ケーシングの前記側面の高さが前記開口の開口面よりも部分的に低いことを特徴とする、請求項１に記載の面照射光源装置。
3. 前記ケーシングの前記側面に孔部を備える、請求項１に記載の面照射光源装置。
4. 前記点光源がＬＥＤであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の面照射光源装置。
5. 前記面照射光源装置は縦横の寸法比率が１６：９であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の面照射光源装置。