JP5414224B2 - 面状照明装置 - Google Patents
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Description
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った。
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。
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、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、光源の写り込みが生じ、輝度むらとなるという問題もある。
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30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。
また、前記導光板は、前記光射出面が、前記傾斜面側に凸の曲面で構成され、前記光射出面の曲率半径が55000mm以上、120000mm以下であり、前記湾曲部の曲率半径が10000mm以上、55000mm以下であることも好ましい。
また、前記導光板は、前記光射出面の前記光入射面側の端部における前記光射出面の接線に平行な線と前記傾斜面とのなす角が、0.1°以上、2.2°以下であることも好ましい。
前記固定手段は、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において、前記導光板の伸縮に応じて前記筐体に対して摺動可能に前記光源と前記導光板とを一体化するものであることが好ましい。
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、かつ、ヤング率は、1.5MN/m2<Y<3MN/m2を満たすことが好ましい。
また、前記導光板と前記固定手段とは、前記光入射面の長手方向の少なくとも一方の端部において、前記導光板および前記固定手段の一方に形成された、前記光入射面の長手方向を長軸方向とする長穴と、他方に形成された前記長穴に挿入されるピンとによって係合することにより、前記光入射面の長手方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記導光板と前記固定部材とが摺動可能であることが好ましい。
前記導光板は、前記光射出面の表面に設けた凹面内にフィルム状の光学部材を収容してなることが好ましい。
また、前記導光板の矩形状の光射出面は、その表面が凹面であることが好ましい。
また、前記導光板は、前記光射出面の表面に設けた凹面内にフィルム状の光学部材を収容してなることが好ましい。
また、前記導光板の前記光射出面に対向する光反射面は、前記光射出面から見て前記反射面側に凸の曲面で構成されていてもよい。
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、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、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。
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。
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。
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。
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。
図5(A)は、図1及び図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。
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、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。
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。
図6は、導光板30の形状を示す概略斜視図である。また、図7(A)は、導光板30の形状を表す断面図であり、図7(B)は、図7(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に並行で、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、光出射面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と第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(図7(B)参照)、輝線等の輝度むらの発生を防止している。
また、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、および第2光入射面30eと第2側面30fとが交わる角隅30lのそれぞれの内側近傍には、それぞれ、導光板30を固定部材31aに連結するための、光入射面30d、30eに平行な方向に長い第1長穴62a、および第2長穴62cが設けられている。また、導光板30の背面側における第1長穴62a、および第2長穴62cに対応する位置にそれぞれ第1長穴62b、および第2長穴62dが設けられている。
また、第1長穴62aおよび第2丸穴60cが設けられている各角隅30jおよび30kの内側近傍には、第1長穴62aおよび第2丸穴60cにそれぞれ近接して、導光板30を筐体40の上部筐体42および下部筐体44に連結するための、光入射面30dに平行な方向に長い第3長穴63aおよび光入射面30eに垂直な方向に長い第4長穴63bが設けられている。
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。
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、6.0 mm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、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)及び(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−[(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。
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。
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、導光板の光出射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。
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、光の利用効率を維持しながら面内均一性を改善できることがわかる。
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。
なお、本発明の導光板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。
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。
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。
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。
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、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、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。
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。
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。
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。
図12は、本発明の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。
こうして、本発明の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。
本発明の導光板は、基本的に以上のように構成される。
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、光源28と導光板30とを固定するための固定部材31aに固定するために、導光板30の光射出面30aに設けた第1丸穴60a、第2丸穴60c、第1長穴62a、第2長穴62cに対応した位置に、同様な丸穴および長穴が設けられているのが好ましい。なお、図示されていないが、光学部材ユニット32には、導光板30を筐体40の上部筐体42および下部筐体44に連結するために、導光板30の光射出面30aに設けられた第3丸穴61a、第3長穴63aおよび第4長穴63bに対応した位置に、同様な丸穴および長穴が設けられているのが好ましい。
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。
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。
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30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。
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と固定部材31aとの間に配置してもよい。
固定手段31は、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、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て光源28と導光板30とを固定して一体化し、導光板30の伸縮に対応して、すべり機構48によって、摺動部材固定部材48a,48d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上を摺動させるためのものである。固定部材31aは、断面形状がU字型をした柱状部材である。
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、両者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。従って、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。
すなわち、光源28は、そのネジ穴52c、52dおよび固定部材31aのネジ穴にそれぞれネジ31b、31cを螺合させることによって固定部材31aに位置決めされて固定される。
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31dおよび31eが、それぞれ第1長穴62aおよび62b、ならびに第2長穴62cおよび62d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。
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。
丸穴の配置構成はこれに限定されず、液晶表示装置10、従って、バックライトユニット20の配置やその方向に応じて、導光板30の位置がずれない位置に丸穴を配置することにより、導光板30が損傷することを防止することができる。
また、本実施形態では、光源28と固定部材31aとを固定するためにネジを利用しているが、光源28と固定部材31aとを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、導光板30と固定部材31aを固定する方法も丸穴およびピンに限定されない。例えば、丸穴およびピンの代わりに、導光板30の光射出面30aおよび導光板30の背面側の角の内側に接着剤を付け、導光板30と固定部材31aとを固定しても良い。
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。
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。
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、バネ材47は、導光板30の第1側面30gおよび第2側面30f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に対する位置決めを行う。
上部摺動部材48bおよび下部摺動部材48cは、固定手段31(固定部材31a)を挟み込み、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。
しかし、導光板30の角隅30jには光入射面30d、30eに平行な方向に長い長穴63a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、図示しないピンは、長穴63aに嵌め込まれていても、長穴63a内を光入射面30d、30eに平行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に平行な方向には移動でき、伸縮可能である。その結果、導光板30の伸縮による反りを防ぐことができる。
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63b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、図示しないピンが長穴63bに嵌め込まれていても、長穴63b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の伸縮による反りを防ぐことができる。
また、上述したように、導光板30の第3丸穴61a、第3長穴63aおよび第4長穴63b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、同様の丸穴および長穴(図示せず)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、固定部材31aには導光板30と光源28が光軸距離および光軸垂直距離を一定に保つように固定されているため、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。
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。
図14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14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。
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。
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に対して滑り始める条件となる。
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。
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、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、光学部材ユニット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。
このように、導光板100の光射出面100aを反射板側(図中下側)に凸となる凹面とすることで、導光板100が伸縮し、導光板100に反りが生じたとしても、導光板100の光射出面100aは、反射板34側に凸となる方向に反る。これにより、導光板100が反る方向を、液晶表示パネル側(図中上側)とは逆方向とすることができ、導光板100が液晶表示パネルを押し上げることを防止でき、液晶表示装置10から出射される光にむらが発生することをより好適に防止することができる。
なお、本実施形態のように、導光板の光射出面100aを反射板側に凸となる凹面とすることで、仮に固定手段およびすべり機構を設けなかった場合でも、導光板と光源との距離を一定にすることはできなくなるが、光射出面が液晶表示パネルを押し上げることを防止することができ、導光板と液晶表示パネルとが接触することで輝度むらが生じることを防止できる。
光射出面100aおよび湾曲部100hの曲率半径を上記範囲とすることで、導光板100の光射出面100aを反射板側に凸となる凹面とした場合でも、好適に傾斜面100bと湾曲部100hとの接続部における湾曲部100hの接線と、接続部を通り光入射面100dに平行な直線と光射出面100aとの交点における光射出面100aの接線とのなす角を光射出面が平面である場合と同等にでき、導光板100の奥まで光を伝播させることができる。
また、湾曲部100hの曲率半径は、光射出面が平面で湾曲部以外の形状が同じである導光板の湾曲部の曲率半径よりも、曲率半径を小さくすることが好ましい。
また、湾曲部100hの曲率半径以外の各種寸法、粒子径、粒子濃度は、上述した範囲と同様の範囲とすることが好ましい。
光射出面100aと傾斜面100b(または傾斜面100c)とのなす角を0.1°以上、0.8°以下とすることで光入射面から入射した光をより奥まで到達させることができる。
上記2つのなす角の角度が等しい形状の導光板とすることで、導光板内部での光線の反射角度を光射出面が平坦な導光板と同等とし、導光板に入射された光の光路を光射出面が平坦な導光板と同等とすることができる。これにより、光射出面を曲面とした場合も出射光の強度分布を光射出面が平坦な導光板と同様の強度分布とすることができる。さらに、平坦な導光板と同様の強度分布とすることができることで、光射出面から光の利用効率を高くでき、中高率が良好な光を射出することができる。
具体的には、傾斜面と湾曲部との接続部における湾曲部の接線と、接続部を通り光入射面に平行な直線と光射出面との交点における光射出面の接線とのなす角は、基準とした光射出面を平坦とした場合の導光板の光射出面に平行な線と、湾曲部と傾斜面との接続部における前記湾曲部の接線とのなす角よりも大きくまたは等しくすることで、光の利用効率や中高率を基準とした光射出面を平坦とした場合の導光板と同等にすることができる。
例えば、光射出面が曲面、光射出面のサイズが42インチで、導光長Lを550mmとし、最小厚さ(入光部の厚み)を2mmとし、光射出面の曲率半径を75,000mmとし、傾斜面のテーパ角を、0.42°としてもよい。また、湾曲部の曲率半径を、15,000mmとして、導光板中央部からの距離200mmの位置を傾斜面と湾曲部との接続部とし、最大厚さ(中央部の厚み)を、3.9mmとした光利用効率が60%、中高率が87%の導光板を基準にして、導光長Lを550mmとし、最小厚さ(入光部の厚み)を2mmとし、光射出面の曲率半径を75,000mmとし、傾斜面のテーパ角(つまり、光射出面と光入射面の接線を結んだ平坦面と平行な面と傾斜面とのなす角)を0.62°(ここで、光射出面の曲率半径75,000mmの端面部における傾斜角度は0.2°であるので、光入射面の端部における光射出面の接線と傾斜面とのなす角は、0.42°となる。)としてもよい。また、湾曲部の曲率半径を、10,000mmとして、導光板中央部からの距離200mmの位置を傾斜面と湾曲部との接続部とし最大厚さ(中央部の厚み)を、3.9mmとした導光板とし、傾斜面100b(または100c)と湾曲部100hとの接続部における湾曲部100hの接線と、接続部を通り光入射面に平行な直線と光射出面との交点における光射出面の接線とのなす角を、基準とした導光板の光射出面に平行な線と、湾曲部と傾斜面との接続部における前記湾曲部の接線とのなす角よりも大きくすることで、傾斜面および湾曲部を内部での全反射成分がより奥に届きやすい角度することができ、出射光の強度分布を、より中高にでき、光の利用効率や中高率を基準とした光射出面を平坦とした場合の導光板と同等(つまり、光利用効率を60%、中高率を87%)にすることができる。
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、副光源29を設ける場合にも、図2に示した光源28のときと同様に固定手段31およびすべり機構48を設け、さらに、図18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および30lに、それぞれ、第1丸穴60a、第1長穴62aおよび第2長穴62cを設けると共に、導光板30の角隅30kに設けられた第2円穴60cの代わりに、第1長穴62aおよび第2長穴62cと略同形状の第5長穴62eを設け、さらに、これらに加えて、導光板30の角隅30k,30jおよび30lに、それぞれ、第1長穴62a、第2長穴62cおよび第5長穴62eの長径方向と直交する方向に長径を持つ第6長穴70a、第7長穴71aおよび第8長穴72aを設けることで、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。
また、上述の1つの丸穴60a、6つの長穴62a、62c、62e、70a、71aおよび72a、ならびにこれらの1つの丸穴および6つの長穴に対応する背面側の1つの丸穴および6つの長穴は、導光板30を固定部材31aに固定して主光源28および副光源29と一体化し、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の丸穴および長穴であるので、その機能があれば、光射出面30a側の丸穴および長穴と背面側の丸穴および長穴は、貫通されていても良い。
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。
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。
図2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5および表6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5および表6に示す。
ここで、表5は、実施例1についての本発明例11〜16を示し、表6は、実施例1についての比較例11〜15を示す。
これに対し、比較例11は、本発明の限定範囲より、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。
比較例13は、本発明の限定範囲より、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。
比較例15は、本発明の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、比較例16は、本発明の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7および表8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7および表8に示す。
ここで、表7は、実施例2についての本発明例21〜24を示し、表8は、実施例2についての比較例21〜23を示す。
これに対し、比較例21および22は、本発明の限定範囲より、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、比較例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9および表10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9および表10に示す。
ここで、表9は、実施例3についての本発明例31〜32を示し、表10は、実施例3についての比較例31〜35を示す。
これに対し、比較例31は、本発明の限定範囲より、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、比較例33は、テーパ角が本発明の限定範囲の上限値の0.8°より大きく、テーパが大きすぎて、必要以上に中高な分布になりすぎてしまう。
また、比較例34および35は、テーパ角が本発明の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。比較例34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、比較例35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11および表12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11および表12に示す。
ここで、表11は、実施例4についての本発明例41〜44を示し、表12は、実施例4についての比較例41〜45を示す。
これに対し、比較例41は、本発明の限定範囲より、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、比較例43は、最大厚さ[mm]が、本発明の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。
比較例44は、本発明の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、比較例45は、本発明の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。
一方、比較例は、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。
図19(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、各補強部材およびガイド手段を模式的に示す部分省略平面図であり、図19(B)は、図19(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19(A)中左側が鉛直方向上となり、右側が鉛直方向下となる。
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と係合する長穴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220d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220e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保持されている。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保持されている。
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。
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および第1補強部材228は、本実施形態では、接着剤により接着させせることで導光板に固定されている。第1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。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。
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傾斜面上および第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、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を挿通されている。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。
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224を、固定ピンを介すると同時に下部筐体と上部筐体とに押さえつけるようにして筐体に保持したが、固定端を固定ピン以外では筐体に対して保持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。
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、220b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および第2補強部材244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せることで導光板に固定されている。
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242の長穴242aに挿通されている。
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)の伸縮した場合でも、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は第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。
図20(A)は、下主光源214を長手方向から見た側面図であり、図20(B)は、図20(A)に示す下主光源214を矢印a方向から見た部分背面図である。また、図21(A)は、ガイド部材250の正面図であり、図21(B)は、図21(A)に示すガイド部材250の側面図である。
次に、図21(A)及び(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21(B)中左右方向)のみに伸縮可能な弾性体あり、摺動可能にガイド溝222cと係合している。
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。
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および第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。
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。
ここで、図22(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22(B)は、図22(A)に示すガイド部材の側面図であり、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る。
例えば、図22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22(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代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。
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23(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、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、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去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。
図24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214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。
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。
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。
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に対向する位置に光源支持部320の長手方向が長軸方向となる向きで丸穴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補強部材および第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せることで導光板に固定されている。
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2補強部材326の長穴326aに挿通されている。
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、前記光源支持部210,222,320のガイド部材250に対向する部分には、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の凸部とこの溝とが係合している。
ガイド部材250は、それぞれ、光源支持部210,222,320が、光軸方向および光射出面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、かつ、光射出面30aに直交する方向には移動できないように、前述の各光源支持部と係合している。
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および角隅30lの2箇所に配置すればよい。
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。
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。
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。
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。
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。この放熱グリスの塗布は、導光板30の2つの光入射面のそれぞれの側で行った。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、一方の固定部材31aが上方、他方の固定部材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。
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。
ここで、図25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26は、照射時間と光源の温度およ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25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26では、縦軸を、光源の温度[℃]および輝度[cd]とし、横軸を照射時間[min]とした。
以上より、接触面に放熱グリスを塗布することで、導光板の変形を防止することができ、平面性を高くできることが分かる。
以上より、本発明の効果は、明らかである。
このように、導光板100の光射出面100aを反射板側(図中下側)に凸となる凹面とすることで、導光板100が伸縮し、導光板100に反りが生じたとしても、導光板100の光射出面100aは、反射板34側に凸となる方向に反る。これにより、導光板100が反る方向を、液晶表示パネル側(図中上側)とは逆方向とすることができ、導光板100が液晶表示パネルを押し上げることを防止でき、液晶表示装置10から出射される光にむらが発生することをより好適に防止することができる。
本実施形態の導光板100は、図16(A)に示した、導光板100の光射出面100a、並びに反射板側の面(傾斜面100b、100c並びにこれらの間の湾曲部100hからなる面、いわば背面)を下に凸とするものに加えて、さらに、図27に示すように、導光板100の光射出面100a、並びに背面側をも連続した下に凸の曲面100bとした導光板100において、図27に示すように、導光板100の光射出面100aに、前述のような拡散シート32aとプリズムシート32bと拡散シート32cとからなる光学部材ユニット32を収容可能な凹み100a1を設けたものである。
なお、いずれのタイプにおいても、導光板100の光射出面100a並びに光入射面100d、100e以外の部分については、図29(A)〜(C)に示すように、表面側、背面側のいずれについても、導光板100からの無用な光射出を防止するための、光反射フィルム等34aを貼り付けておくことが好ましい。
なお、上記実施形態並びに実施例はすべて本発明の一例を示すものであって、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を変更しない範囲内において、種々の変更並びに改良を行ってもよいことはいうまでもない。
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
24 照明装置本体
24a,30a 光射出面
28 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)
30h 湾曲部
31 固定手段
31a,240 固定部材
31b,31c,46a,46b ネジ
31d,31e,230,232,234,236,238,246,248 固定ピン
32 光学部材ユニット
32a 拡散シート
32b プリズムシート
32c 拡散シート
34 反射板
34a 反射フィルム
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,48d 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 光源支持部
52a 光源支持部上面
52b 光源支持部下面
52c,52d,53 ネジ穴
54 アレイ基板
56 フィン
58 発光面
60a,60b,61a 丸穴
62a,62b,62c,62d,62e,70a,71a,72a 長穴
63a,63b 長穴
64 ヒートシンク
66 ヒートパイプ
74,224 固定端
100 導光板
100a 光射出面
100a1 凹み
100a2 テーパ部
100b,100c 傾斜面
100d,100e 光入射面
100h 湾曲部
210 上主光源
212 下主光源
214 第1固定手段
216 第2固定手段
218 ガイド手段
220、222 光源支持部
222c ガイド溝
226、228 第1補強部材
242、244 第2補強部材
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 (17)
- 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固定手段と、
前記固定手段によって一体化された前記光源および前記導光板を収納する筐体と、
前記筐体と前記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固定手段を摺動させるすべり機構とを有し、
前記固定手段の一方と該固定手段の一方に対応する前記すべり機構の一方とが一体化されて前記筐体に固定されており、
前記導光板は、前記2つの光入射面間の長さが、480mm以上830mm以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、4.0μm以上12.0μm以下であり、
前記散乱粒子の濃度が、0.008wt%以上0.25wt%以下であり、
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%より大きく25%以下であることを特徴とする面状照明装置。 - 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1に記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、前記光射出面が前記傾斜面側に凸の曲面で構成され、
前記光射出面の曲率半径が55000mm以上、120000mm以下であり、
前記湾曲部の曲率半径が10000mm以上、55000mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の面状照明装置。 - 前記導光板は、前記光射出面の前記光入射面側の端部における前記光射出面の接線に平行な線と前記傾斜面とのなす角が、0.1°以上、2.2°以下である請求項3に記載の面状照明装置。
- 前記導光板は、前記傾斜面と前記湾曲部との接続部における前記湾曲部の接線と、前記接続部を通り前記光入射面に平行な直線と前記光射出面との交点における前記光射出面の接線となす角が、前記光射出面の前記光入射面側の端部における前記光射出面の接線に平行な線と、前記傾斜面とのなす角と等しい請求項3または4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=Y・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1〜5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、かつ、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6に記載の面状照明装置。
- 前記一方の光源は、他方の前記光源に対して、鉛直方向下側に配置される請求項1〜7のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記固定手段は、前記光源に固定された突出部と、
前記導光板の前記光射出面およ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、前記突出部と係合し、前記導光板を前記突出部に係合させる補強部材とで構成される請求項1〜8のいずれかに記載の面状照明装置。 - 前記固定手段は、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1〜9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1〜10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1〜11のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記導光板の矩形状の光射出面は、その表面が凹面である請求項1〜12のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記導光板は、前記光射出面の表面に設けた凹面内にフィルム状の光学部材を収容してなる請求項13に記載の面状照明装置。
- 前記導光板の光反射面は、前記導光板の前記光射出面に対向する側に凸の曲面で構成されている、請求項14に記載の面状照明装置。
- さらに、前記筐体と一方の前記光源との間に設けられ、光射出面に垂直な方向における、前記光射出面および前記一方の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、前記一方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を特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記導光板と前記固定手段とは、前記光入射面の長手方向の少なくとも一方の端部において、前記導光板および前記固定手段の一方に形成された、前記光入射面の長手方向を長軸方向とする長穴と、他方に形成された前記長穴に挿入されるピンとによって係合することにより、前記光入射面の長手方向において、前記導光板の伸縮に応じて、前記導光板と前記固定部材とが摺動可能であることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の面状照明装置。
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