JP4902431B2 - 面状照明装置 - Google Patents
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Description
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1〜4参照)。
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出射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。
このような複合的な過程を通して、光源の方向からみて前方斜め方向に向かう指向性をもって光取出面から高効率で出射される光束が生成される。つまり、光源から放射された光を光散乱導光体の光取出面から出射される。
このように、散乱粒子が混入された導光板を用いることで、高い出射効率で、均一な光を射出することができると記載されている。
また、特許文献1〜4に記載されている、光源の入射位置から遠ざかるにつれて厚みを減する傾向を持つ形状、または、平板形状では光の到達距離に限界があるため、大型化に限界があるという問題もある。
さらに、前記中央部における前記LEDチップの配列密度を1とすると、前記LEDチップの配列密度Dは、0<D≦1の関係を満たすことが好ましい。
前記第3光入射面および第4光入射面にそれぞれ対向して配置され、前記第3光入射面および第4光入射面にそれぞれ光を入射させる1対の前記光源とを有することが好ましい。
27/100000<(D2−D1)/(L/2)<26/1000
かつ
0.04%wt<Np<0.25%wt
を満足することが好ましい。
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。
さらに、本発明によれば、LEDチップの配置密度を設定することにより、光射出面から射出された光の照度分布を釣鐘型(中高分布)とすることができるため、大型化、特に液晶テレビなどの液晶表示装置の大画面化にも適応することができる。したがって、液晶テレビなどの液晶表示装置に好適に用いることのできる面状照明装置を提供することができる。
まず、第1の実施例について説明する。
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。
また、図3(A)は、図2に示した面状照明装置(以下「バックライトユニット」ともいう。)のIII−III線矢視図であり、図3(B)は、(A)のB−B線断面図である。
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。
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。
図4(A)は、図1及び図2に示す面状照明装置20の主光源28の概略構成を示す概略斜視図であり、図4(B)は、図4(A)に示す主光源28の断面図であり、図4(C)は、図4(A)に示す主光源28の1つのLEDチップのみを拡大して示す概略斜視図である。
図4(A)に示すように、主光源28は、複数の発光ダイオードのチップ(以下「LEDチップ」という。)50と、光源支持部52とを有する。
つまり、LEDチップ50の発光ダイオードの表面から射出された青色光が蛍光物質を透過すると、蛍光物質が蛍光する。これにより、LEDチップ50から射出された青色光が透過すると、発光ダイオードから射出された青色光と蛍光物質が蛍光す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。
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。
光源支持部52に、フィン56を複数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。
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。
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。
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。
また、本発明においては、LEDチップの配列方向において、LEDチップの配列密度を変化させることにより、好適な面状照明装置を実現することができる。
LEDチップ50aおよび50bは、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの長手方向における中心部に対向する部分が最も配列密度が高く、中心部から離れるに従って配列密度が低くなるように、配列される。
なお、配列密度は、導光板30の2等分線α上の照度分布が釣鐘型の分布(中高分布)となるように決定されるのが好ましい。このような所望の照度分布を得るための密度分布の算出方法としては、例えば逐次反復法による計算や、その他の公知の方法を用いればよい。
これにより、導光板30において、中心部(横軸が0の位置)が最も照度が高く、周辺に離れるに従って照度が低下する、釣鐘型の照度分布を得ることができる。
また、主光源28において、中央部から離れた位置に配置されたLEDチップ50の個数を削減することができるため、製造時にかかるコストを低くすることができ、また、消費電力も低減することができる。
図5は、導光板30の形状を示す概略斜視図である。
導光板30は、図2、図3及び図5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3参照)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。
つまり、導光板30は、両端部、すなわち第1光入射面30dと第2光入射面30eで厚みが最も薄くなり、中央部、すなわち第1傾斜面30bと第2傾斜面30cが交差する2等分線αに対応する位置で厚さが最大となる。言い換えれば、導光板30は、第1光入射面30dまたは第2光入射面30eから離れるに従って導光板の光射出面30aに垂直な方向の厚みが厚くなる形状である。なお、光射出面30aに対する第1傾斜面30b及び第2傾斜面30cの傾斜角度は特に限定されない。
このように面状照明装置20は、2つの主光源28が、導光板30をはさみこむように配置されている。つまり、所定間隔離間して、向い合って配置された2つの主光源28の間に導光板30が配置されている。
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。
ρ=Φ・Np・・・(2)
したがって、導光板に入射した光の進行方向に平行な方向における導光板の入射面から厚みが最も厚い位置までの長さ、本実施形態では、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。
Eout∝exp(−Φ・Np・LG)・・・(3)
Eout=exp(−Φ・Np・LG・KC)・・・(4)
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。
また、補正係数KCは、0.005以上0.1以下(0.005≦KC≦0.1)であることが好ましい。
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。
測定した結果を表1に示す。また、表1における判定は、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%より大きい場合を×として示す。
表1及び図6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。
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7に示す。図7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。
図8に、算出した照度むらと粒子密度との関係を示す。図8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8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。
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。
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。
例えば、光学部材として、上述の拡散シート及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。また、光学部材ユニットを、プリズムシートおよび拡散シートを各1枚ずつ用いるか、あるいは、拡散シートのみを2枚用いて、2層構成としてもよい。
反射板34は、導光板30の第1傾斜面30b及び第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及び第2傾斜面30cに対応した形状で、第1傾斜面30b及び第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では、導光板30の第1傾斜面30b及び第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。
このように、上部誘導反射板36を配置することで、光源12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30側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源12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及び第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及び下部誘導反射板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。
下部誘導反射板38を設けることで、光源12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及び第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12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及び第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。
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。
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と上部筐体44との間に配置してもよい。
図2に示すように、筐体26は、照明装置本体24を収納して支持し、かつその光出射面24a側と導光板30の第1傾斜面30b及び第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と上部筐体44と折返部材46と支持部材48とを有する。
上部筐体44は、図2に示すように、面状照明装置本体24及び下部筐体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22bも覆うように被せられて配置されている。
折返部材46は、図2に示すように、下部筐体42の側面と上部筐体44の側面との間に嵌挿され、U字形状の一方の平行部の外側面が下部筐体42の側面部22bと連結され、他方の平行部の外側面が上部筐体44の側面と連結されている。
ここで、下部筐体42と折返部材46との接合方法、折返部材46と上部筐体44との接合方法としては、ボルトおよびナット等を用いる方法、接着剤を用いる方法等種々の公知の方法を用いることができる。
なお、筐体の上部筐体、下部筐体及び折返部材には、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。
また、本実施形態では、折返部材を別部材としたが、上部筐体または下部筐体と一体にして形成してもよい。また、折返部材を設けない構成としてもよい。
支持部材48は、図2に示すように、反射板34と下部筐体42との間、より具体的には、導光板30の第1傾斜面30bの第1光入射面30d側の端部に対応する位置の反射板34と下部筐体42との間に配置され、導光板30及び反射板34を下部筐体42に固定し、支持する。
支持部材48により反射板34を支持することで、導光板30と反射板34とを密着させることができる。さらに、導光板30及び反射板34を、下部筐体42の所定位置に固定することができる。
また、配置位置も特に限定されず、反射板と下部筐体との間の任意の位置に配置することができるが、導光板を安定して保持するために、導光板の端部側、つまり、本実施形態では、第1光入射面30d近傍、第2光入射面30e近傍に配置することが好ましい。
また、支持部材を反射板と下部筐体とで形成される空間の全域を埋める形状とし、つまり、反射板側の面を反射板に沿った形状とし、下部筐体側の面を下部筐体に沿った形状としてもよい。このように、支持部材により反射板の全面を支持する場合は、導光板と反射板とが離れることを確実に防止することができ、反射板を反射した光により輝度むらが生じることを防止することができる。
2つの副光源29は、それぞれ導光板30の第1副入射面30h及び第2副入射面30iに対向して配置されている。具体的には、複数のLEDチップ50cと光源支持部52cで構成された副光源29が第1副入射面30hに対向して配置され、複数のLEDチップ50dと光源支持部52dで構成された副光源29が第2副入射面30iに対向して配置されている。
なお、副光源29においては、LEDチップ50の配列密度はどの位置においても一定のものである。
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主光源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及び第2光入射面30e)に入射し、さらに、導光板30の他方の両端にそれぞれ配置された副光源29から射出された光が、側面(第1側面30f及び第2側面30g)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及び第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及び第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。
なお、本実施形態では、導光板30として、第1側面30fから第2側面30gまでの長さを1000mmとし、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの光射出面30aに垂直な方向の長さdを580mmとし、2等分線αにおける光射出面30aから背面までの長さ、つまり、厚さの最も厚い部分の厚みDを3.5mmとし、第1光入射面30d、または第2光入射面30eから2等分線αまでの距離LGを290mmとした形状の導光板を用いた。
また、導光板の重量に対する導光板に混入した散乱粒子の重量の割合を0.07Wt%とした。
図10では、縦軸を、相対照度[lx]とし、横軸を、導光板30の第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの長手方向における位置[mm]とした。なお、横軸において、0の位置は、導光板30の、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの長手方向における中心位置であり、−500および500の位置は、導光板30の、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの長手方向における両端部を示す。
また、本実施例において用いた導光板30によれば、導光板30に主光源28および副光源29を配置した場合、主光源28のみを配置した場合と比較して、照度の絶対値が約1.5倍向上することがわかっている。
このように、導光板の四方を囲む形で光源を配置する構成によれば、大光量の照明光を光射出面から射出することができるので、装置の大型化を実現することができる。
第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの位置に応じたLEDチップ50の配列密度の一例を図11に示す。
図11は、本発明の面状照明装置10の主光源28の長手方向における、LEDチップ50aおよび50bの配列密度を示す、LEDチップの分布図である。
図11では、横軸を、導光板18の第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの長手方向における距離を所定の長さ(本実施例においては、4mm)で区切った際の位置[区間]とし、縦軸を、この所定の単位長さの区間に配置されるLEDチップの個数[個]とした。なお、横軸において、0区間は、導光板18の光入射面18dの長手方向における中心位置を含む4mmの範囲であり、−12および12区間は、光入射面18dの長手方向における両端部から4mm中心側までの範囲を示す。
本実施例では、図11に示されるように、LEDチップ50を配置する際の配列密度のパターンとして、I1およびX1の2つの例を使用する。
また、I1、X1のパターンにおいては共に、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの中心部(図11において横軸が0の位置)における配列密度が最大であり、中心部での配列密度を1とすると、他のどの位置においても、配列密度Dが、0<D≦1となるようにLEDチップ50が配列される。
図12は、主光源28において、LEDチップ50を図11のI1およびX1のパターンの配列密度となるように配列した場合の、導光板30の中心を通り、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの長手方向と平行な方向における光射出面30aの照度分布を示している。なお、図12では、縦軸を、相対照度[lx]とし、横軸を、導光板30の第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの長手方向における位置[mm]とした。
図12に示されるように、I1またはX1のいずれのパターンの配列密度を用いた場合も、中心部(横軸が0の位置)が最も照度が高く、周辺に離れるに従って照度が低下する、釣鐘型の照度分布を得ることができる。
図13では、縦軸を、相対照度[lx]とし、横軸を、導光板30の第1側面30fおよび第2側面30gの長手方向における位置[mm]とした。
図13に示されるように、導光板30の第1側面30fおよび第2側面30gの長手方向における照度分布は、主光源28のLEDチップ50の配列密度がI1であるかX1であるかにはほとんど関わらず、中心部(横軸が0の位置)が最も照度が高く、周辺に離れるに従って照度が低下する、釣鐘型の照度分布となる。
このとき各LEDチップ50の光量は、導光板30の2等分線α上の照度分布が釣鐘型の分布(中高分布)となるように設定されるのが好ましい。すなわち、第1光入射面30dおよび第2光入射面30eの中心部に対向するLEDチップの光量を1とすると、他のどの位置においても、光量Iが、0<I≦1となるように各LEDチップ50の光量が設定される。
このように、各LEDチップ50の光量を独立して設定することにより、主光源28のLEDチップ50の配列密度を設定する場合と同様の効果を得ることができ、導光板30において、図12および13に示すような、釣鐘型の照度分布を得ることができる。
釣鐘型の照度分布を得るための各LEDチップ50の光量の算出方法としては、上述したように、逐次反復法による計算や、その他の公知の方法を用いればよい。
D1<D2 かつ、
27/100000<(D2−D1)/(L/2)<5/100 (A)
導光板の重量に対する混入された散乱粒子の重量の割合:Npaの範囲が
0.04%Wt<Npa<0.25%Wt
の関係を満たすことが好ましい。上記関係を満足する形状とすることで主光源の出射効率を30%以上に向上させることができる。
D1<D2 かつ、
66/100000<(D2−D1)/(L/2)<26/1000 (B)
導光板の重量に対する混入された散乱粒子の重量の割合:Npaの範囲が
0.04%Wt<Npa<0.25%Wt
の関係を満たすように改良することも好ましい。上記関係を満足する形状とすることで主光源の出射効率を40%以上に向上させることができる。
D1<D2 かつ、
1/1000<(D2−D1)/(L/2)<26/1000 (C)
導光板の重量に対する混入された散乱粒子の重量の割合:Npaの範囲が
0.04%Wt<Npa<0.25%Wt
の関係を満たすように改良することがさらに好ましい。上記関係を満足する形状とすることで、主光源の出射効率を50%以上に向上させることができる。
なお、図14においては、横軸を導光板の(D2−D1)/(L/2)とし、縦軸を光利用効率[%]とした。
図14に示した測定結果からも、導光板の形状を27/100000<(D2−D1)/(L/2)<5/100とすることで、光利用効率を30%以上とすることができ、66/100000<(D2−D1)/(L/2)<26/1000とすることで、光利用効率を40%以上とすることができ、1/1000<(D2−D1)/(L/2)<26/1000とすることで、光利用効率を50%以上とすることができることがわかる。
例えば、第1傾斜面30b及び第2傾斜面30cには、第1光入射面30d及び第2光入射面30eと平行な方向にプリズム列を形成してもよい。また、このようなプリズム列の代わりに、プリズムに類する光学素子を規則的に形成することもできる。例えば、レンチキュラーレンズ、凹レンズ、凸レンズ、ピラミッド型など、レンズ効果を有する光学素子を導光板の傾斜面に形成することもできる。
ここで、傾斜面は、光入射面から導光板の中心(もしくは、導光板の厚みの最も厚い位置)に向かうに従って、光射出面に対する傾斜面の傾斜角が緩やかになる形状とすることが好ましい。傾斜面の傾斜角を徐々に緩やかにすることで、光射出面からより輝度むらのない光を射出させることができる。
さらに、傾斜面は、断面の形状を10次多項式で表すことができる非球面形状とすることがより好ましい。傾斜面を上記形状とすることで、導光板の厚みによらず、より輝度むらのない光を射出させることができる。
導光板をこのような形状とすることでも、薄型を維持しつつ、光入射面から遠い位置まで光を到達させることができる。これにより導光板を薄型化でかつ光射出面を大型化することができる。
導光板を上記のような形状とした場合も、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をLGとし、上述のΦ・Np・LG・KCが1.1以上8.2以下を満たし、かつ、0.005≦KC≦0.1を満たすことが好ましい。上記範囲を満たすことで照度むらが低減され、かつ光利用効率を高い光を光射出面から射出させることができる。
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。
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。
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の小さくすることで、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。
12 液晶表示パネル
14 駆動ユニット
20 面状照明装置
24 照明装置本体
24a 光出面
26 筐体
28 主光源
29 副光源
30 導光板
30a 光射出面
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
30g 第2側面
30h 第1副入射面
30i 第2副入射面
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 上側誘導反射板
38 下側誘導反射板
42 下部筐体
44 上部筐体
46 折返部材
48 支持部材
49 電源収納部
50 LEDチップ
52 光源支持部
54 アレイ基板
56 フィン
58 発光面
Claims (11)
- 面状の光を射出する平坦な矩形状の光射出面、前記光射出面の1対の対向する端辺にそれぞれ形成され、前記光射出面と平行に進行する光を入射させるための第1光入射面および第2光入射面、前記光射出面の残りの1対の対向する端辺にそれぞれ形成され、前記第1光入射面および第2光入射面に直交する第3光入射面および第4光入射面、ならびに、前記光射出面とは反対側の面に形成され、前記第1光入射面および第2光入射面に沿った方向には前記光射出面と平行であり、前記第1光入射面および第2光入射面からそれぞれ離れるに従って前記光射出面に垂直な方向の厚みが厚くなるように傾斜し、前記第1光入射面と第2光入射面との間の中央で接合する背面を備える導光板と、
この導光板の前記第1光入射面および前記第2光入射面にそれぞれ対向して配置され、対応する光入射面から前記導光板内にそれぞれ光を入射させる2つの主光源と、
前記導光板の前記第3光入射面および前記第4光入射面にそれぞれ対向して配置され、対応する光入射面から前記導光板内にそれぞれ光を入射させる2つの副光源とを有し、
2つの前記主光源および2つの前記副光源はそれぞれ、複数のLEDチップと、前記LEDチップを支持する支持体とを有し、
2つの前記主光源の前記複数のLEDチップがそれぞれ、前記支持体の、対応する光入射面に対向する面に、対応する光入射面の長手方向に沿って、異なる配列密度で列状に配置されており、
かつ、2つの前記副光源の前記複数のLEDチップがそれぞれ、前記支持体の、対応する光入射面に対向する面に、対応する光入射面の長手方向に沿って、均一な配列密度で列状に配置されていることを特徴とする面状照明装置。 - 前記主光源の前記LEDチップの配列密度は、対応する光入射面の長手方向において、対応する光入射面の中央部に対向する位置が最も密度が高く、前記中央部から離れるに従って密度が低くなる請求項1に記載の面状照明装置。
- 前記主光源において、前記主光源の中央部における前記LEDチップの配列密度を1とすると、前記LEDチップの配列密度Dは、0<D≦1の関係を満たす請求項1に記載の面状照明装置。
- 前記導光板の前記背面は、前記第1光入射面と第2光入射面との間の中央の接合部分において前記光射出面と最も遠くなる1対の傾斜面で構成される請求項1〜3のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記主光源の前記複数のLEDチップは、互いに異なる光量の光を射出するLEDチップを含む請求項1〜4のいずれかに記載の面状照明装置。
- 面状の光を射出する平坦な矩形状の光射出面、前記光射出面の1対の対向する端辺にそれぞれ形成され、前記光射出面と平行に進行する光を入射させるための第1光入射面および第2光入射面、前記光射出面の残りの1対の対向する端辺にそれぞれ形成され、前記第1光入射面および第2光入射面に直交する第3光入射面および第4光入射面、ならびに、前記光射出面とは反対側の面に形成され、前記第1光入射面および第2光入射面に沿った方向には前記光射出面と平行であり、前記第1光入射面および第2光入射面からそれぞれ離れるに従って前記光射出面に垂直な方向の厚みが厚くなるように傾斜し、前記第1光入射面と第2光入射面との間の中央で接合する背面を備える導光板と、
この導光板の前記第1光入射面および前記第2光入射面にそれぞれ対向して配置され、対応する光入射面から前記導光板内にそれぞれ光を入射させる2つの主光源と、
前記導光板の前記第3光入射面および前記第4光入射面にそれぞれ対向して配置され、対応する光入射面から前記導光板内にそれぞれ光を入射させる2つの副光源とを有し、
2つの前記主光源および2つの前記副光源はそれぞれ、複数のLEDチップと、前記LEDチップを支持する支持体とを有し、
2つの前記主光源の前記複数のLEDチップがそれぞれ、前記支持体の、対応する光入射面に対向する面に、前記光入射面の長手方向に沿って列状に配置されており、互いに異なる光量の光を射出するLEDチップを含み、
かつ、2つの前記副光源の前記複数のLEDチップがそれぞれ、前記支持体の、対応する光入射面に対向する面に、対応する光入射面の長手方向に沿って、均一な配列密度で列状に配置されており、同じ光量の光を射出するLEDチップからなることを特徴とする面状照明装置。 - 前記主光源の前記複数のLEDチップは、互いに独立して光量の設定が可能である請求項1〜6のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記主光源において、対応する光入射面の中央部分における前記LEDチップの光量を1とするとき、前記LEDチップの光量Iは、0<I≦1の関係を満たすように調整された請求項5〜7のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記LEDチップは、前記導光板の厚み方向の長さをaとし、前記導光板の厚み方向に垂直な方向の長さをbとしたときに、不等式b>aを満足する請求項1〜8のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記導光板は、内部に多数の散乱粒子を含み、前記散乱粒子の密度をNpとし、第1光入射面から第2光入射面までの距離をLとし、前記第1光入射面における厚みをD1とし、前記導光板の中点における厚みをD2とすると、下記不等式
27/100000<(D2−D1)/(L/2)<26/1000
かつ
0.04%wt<Np<0.25%wt
を満足する請求項1〜9のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、内部に多数の散乱粒子を含み、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1〜10のいずれかに記載の面状照明装置。
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