WO2020170548A1 - 面状照明装置 - Google Patents

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WO2020170548A1
WO2020170548A1 PCT/JP2019/047503 JP2019047503W WO2020170548A1 WO 2020170548 A1 WO2020170548 A1 WO 2020170548A1 JP 2019047503 W JP2019047503 W JP 2019047503W WO 2020170548 A1 WO2020170548 A1 WO 2020170548A1
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WO
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light source
light
hole
lighting device
planar lighting
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PCT/JP2019/047503
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貴志 枝光
菅原　聡
カイ ウ
正雄 宮本
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ミネベアミツミ株式会社
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements

Definitions

  • the present invention relates to a planar lighting device.
  • planar lighting device used as a backlight of a liquid crystal display device
  • a direct light type planar device in which small light sources such as LEDs (light emitting diodes) are arranged in an array on a substrate and an optical sheet is arranged thereon.
  • LEDs light emitting diodes
  • an optical sheet is arranged thereon.
  • a lighting device for example, see Patent Documents 1 to 3).
  • the portion centered on the light source may become bright even through the optical sheet, resulting in uneven brightness.
  • Cheap since the light source is a point light source having directivity, the portion centered on the light source may become bright even through the optical sheet, resulting in uneven brightness.
  • the method of arranging a large number of light sources and narrowing the distance between the light sources there is a problem that the number of LEDs and the like as the light sources increases, which causes an increase in the cost of the planar lighting device.
  • the method of increasing the distance between the light source and the optical sheet has a problem that the thickness of the planar lighting device increases, and it is not possible to meet the needs for thinning. As described above, there is a trade-off relationship between cost reduction by reducing the number of light sources and thinning.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a planar lighting device that can reduce uneven brightness without increasing the number of light sources or the thickness of the device.
  • a planar lighting device includes a substrate and a light guide plate.
  • a plurality of light sources are two-dimensionally arranged on the substrate.
  • the light guide plate is disposed on a surface side of the substrate on which the light source is disposed.
  • the light guide plate has a plurality of through holes that are provided in the thickness direction and accommodates each of the plurality of light sources, and a pseudo light source.
  • no other pseudo light source is arranged on the line segment connecting the center of the pseudo light source and the center of any one of the plurality of light sources.
  • planar lighting device can reduce uneven brightness without increasing the number of light sources or the thickness of the device.
  • FIG. 1A is a diagram (1) illustrating a configuration example of the planar lighting device according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a diagram (2) illustrating a configuration example of the planar lighting device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram (1) showing a state in which the light source emits light.
  • FIG. 2B is a diagram (2) showing a state where the light source emits light.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a positional relationship between a through hole for a light source and a through hole for a pseudo light source.
  • FIG. 4 is a sectional view (1) showing a configuration example of the planar lighting device of the comparative example.
  • FIG. 5 is sectional drawing (2) which shows the structural example of the planar illuminating device of a comparative example.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of the planar lighting device according to the second embodiment.
  • FIG. 7A is a diagram (1) illustrating a configuration example of the planar lighting device according to the third embodiment.
  • FIG. 7B is a diagram (2) illustrating a configuration example of the planar lighting device according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a figure which shows the structural example of the planar illuminating device which concerns on 4th Embodiment.
  • FIG. 9 is a figure which shows the structural example of the planar illuminating device which concerns on 5th Embodiment.
  • FIG. 10 is a figure which shows the structural example of the planar illuminating device which concerns on 6th Embodiment.
  • FIG. 11 is a figure which shows the structural example of the planar illuminating device which concerns on 7th Embodiment.
  • FIG. 12 is a figure which shows the structural example of the planar illuminating device which concerns on 8th Embodiment.
  • planar lighting device according to the embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • the dimensional relationship of each element in the drawings, the ratio of each element, and the like may differ from reality. Even between the drawings, there may be a case where the dimensional relationships and ratios are different from each other.
  • the content described in one embodiment or the modification is similarly applied to other embodiments or the modification in principle.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing a configuration example of the planar lighting device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 1A is a plan view (top view) of the planar lighting device 1
  • FIG. 1B is a plan view of FIG. 1A. It is an AA end view.
  • the planar lighting device 1 includes a substrate 11, a light source 12, and a light guide plate 13.
  • the substrate 11 is composed of a substantially rectangular insulating flat plate and wiring (not shown) provided on the flat plate.
  • the light source 12 is an LED and is arranged on the substrate 11.
  • the plurality of light sources 12 are arranged on the substrate 11 such that the centers of the light sources 12 are located at the vertices of a rectangle.
  • the surface of the substrate 11 on which the light source 12 is provided is colored white or the like so as to easily reflect light, is formed of a material such as white, or has a reflection sheet attached or placed thereon. Is preferred. Further, a reflection sheet may be attached to the surface of the light guide plate 13 on the substrate 11 side. However, it is not necessary to specifically deal with these reflections.
  • the light guide plate 13 is arranged in proximity to the surface of the substrate 11 on which the light source 12 is arranged (in this embodiment, it is placed on the substrate 11 via a reflection sheet (not shown)).
  • the light guide plate 13 is made of a transparent resin or the like, and is provided with a plurality of light source through holes 13c provided in the thickness direction and a plurality of pseudo light source through holes 13d provided in the thickness direction.
  • the main surfaces 13a and 13b on both sides of the light guide plate 13 provided with the through holes 13c and 13d are smooth surfaces except for the through holes 13c and 13d.
  • the light source 12 on the substrate 11 is housed in the through hole 13c for the light source.
  • the light source 12 is not housed in the through hole 13d for the pseudo light source.
  • the number of through holes for the light source and the number of through holes for the pseudo light source are illustrated to be small for the purpose of the principle description, the number is actually larger.
  • an optical sheet such as a diffusion sheet or a prism sheet is arranged on the surface of the light guide plate 13 opposite to the substrate 11, the illustration is omitted.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams showing a state where the light source 12 emits light
  • FIG. 2A is a plan view (top view) of the planar lighting device 1
  • FIG. 2B is an end view taken along the line AA in FIG. 2A. 2A and 2B
  • a part of the light emitted from the light source 12 housed in the through hole 13c for the light source is directly emitted through the through hole 13c, and the other part is guided through the wall surface of the through hole 13c.
  • the light enters the optical plate 13, repeats reflection, and is emitted through the end face of the light guide plate 13 and the wall surface of the through hole 13d for the pseudo light source. Therefore, the through hole 13d for the pseudo light source also functions as a light source as if the light source is housed inside.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement relationship between the through holes for the light source and the through holes for the pseudo light source.
  • the light sources 12-1 to 12-4 are housed in the light source through holes 13c-1 to 13c-4 of the light guide plate 13 of the planar lighting device 1.
  • the through holes 13d-6 to 13d- Do not set 9.
  • the through hole 13d-6 For example, if the through hole 13d-6 is provided, the light entering from the light source 12-1 through the through hole 13c-1 for the light source is emitted from the through hole 13d-6, and the through hole 13d- for the pseudo light source is formed. Because it will not reach 3. The same applies to the other through holes 13d-7 to 13d-9. From this, the through hole for the pseudo light source prevents other pseudo light sources from being arranged on the line segment connecting the center of the through hole of the pseudo light source and the center of any one of the plurality of light sources. There is a need. A pseudo light source can be easily realized by providing the through holes in consideration of the arrangement.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of the planar lighting device 100 of the comparative example.
  • a plurality of light sources 102 are arranged on a substrate 101, and an optical sheet 103 such as a diffusion sheet or a prism sheet is provided on the surface side of the substrate 101 on which the light sources 102 are arranged with a predetermined distance from the light source 102.
  • an optical sheet 103 such as a diffusion sheet or a prism sheet is provided on the surface side of the substrate 101 on which the light sources 102 are arranged with a predetermined distance from the light source 102.
  • the number of the light sources 102 on the substrate 101 is increased and the interval between the light sources 102 is narrowed in order to prevent the uneven brightness of the emitted light after passing through the optical sheet 103.
  • the number of cells increases and the cost increases.
  • the pseudo light source functions as a light source, and therefore, the same effect as that of a large number of light sources arranged at a narrow interval is obtained. Therefore, it is possible to prevent the uneven brightness from occurring without increasing the cost of the planar lighting device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration example of the planar lighting device 100 of the comparative example.
  • a plurality of light sources 102 are arranged on a substrate 101, and an optical sheet 103 such as a diffusion sheet or a prism sheet is provided on the surface side of the substrate 101 on which the light sources 102 are arranged with a predetermined distance from the light source 102.
  • the distance between the light source 102 and the optical sheet 103 is increased in order to prevent uneven brightness of the emitted light after passing through the optical sheet 103, and the light from the light source 102 spreads and enters the optical sheet 103. I am trying.
  • the distance between the light source 102 and the optical sheet 103 is increased, the light from the light source 102 is incident on the optical sheet 103 before being sufficiently spread, and the space between the light source 102 and the light source 102 becomes dark, resulting in uneven brightness. Is generated.
  • increasing the distance between the light source 102 and the optical sheet 103 increases the thickness of the planar lighting device, and there is a problem in that it cannot meet the needs for thinning.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of the planar lighting device 1 according to the second embodiment, which is an end view passing through the light source 12 and the through holes 13c and 13d.
  • the substrate 11, the light source 12, and the light guide plate 13 are the same as those in FIG. 1A.
  • the reflector 15 is provided at a position corresponding to the through hole 13c for the light source. Is different.
  • another optical sheet 16 is provided on the surface of the optical sheet 14 opposite to the light guide plate 13.
  • the optical sheets 14 and 16 may be composed of one sheet or may be composed of a plurality of sheets.
  • the reflector 15 does not reflect all the light that has passed from the light source 12 through the through hole 13c, but may allow a part of the light to pass through.
  • the reflecting material 15 can be easily formed, for example, by printing a paint having a property of reflecting light on the optical sheet 14 in a circular shape, and by changing the printing thickness between the central portion and the peripheral portion, The ratio between the amount of reflected light and the amount of transmitted light can be adjusted. Further, by concentrically arranging a small-diameter reflecting material on a large-diameter reflecting material, it is possible to increase reflectance in the central portion and increase transmittance in the peripheral portion.
  • a part of the light emitted from the light source 12 housed in the through hole 13c for the light source and passing through the through hole 13c is reflected by the reflecting material 15 and passes through the wall surface of the through hole 13c to guide the light guide plate. Enter inside 13. Therefore, the balance between the amount of light directly emitted from the light source 12 through the through hole 13c for the light source and the amount of light emitted from the through hole 13d can be adjusted, and the uneven brightness can be further reduced. it can.
  • the amount of light directly emitted through the through hole 13c for the light source and the through hole for the pseudo light source are provided by the reflecting material 15 provided at the position corresponding to the through hole 13c for the light source.
  • the balance with the amount of light emitted from the hole 13d is adjusted to reduce the uneven brightness.
  • the reflector 15 is not provided and the amount of the emitted light cannot be directly adjusted. In some cases, the unevenness was not sufficiently reduced. Since there is no actual light source corresponding to the through hole 13d for the pseudo light source, the reflector 15 is not provided at the position corresponding to the through hole 13d for the pseudo light source.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a configuration example of the planar lighting device 1 according to the third embodiment.
  • 7A shows a plan view of the planar lighting device 1
  • FIG. 7B shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 7A.
  • the arrangement of the substrate 11, the light source 12, the light guide plate 13, the optical sheet 14, and the reflector 15 is the same as that shown in FIG.
  • the different point is that in the drawing of the light guide plate 13, processing is performed to give a function of diffusing light to the upper main surface 13a or the lower main surface 13b, or both of the main surfaces 13a and 13b. This processing is performed, for example, by forming a large number of minute and random dots (beads) on the surface.
  • the light guide plate 13 may be formed by providing the through hole 13c for the light source and the through hole 13d for the pseudo light source in the plate material provided as the diffusion plate, which has been subjected to this processing in advance.
  • the diffusion process may be performed after the through hole 13c for light and the through hole 13d for the pseudo light source are provided.
  • the pitch of the dots used for diffusion can be adjusted.
  • the state of the surface of the light guide plate 13 can be grasped and controlled by using the Haze value indicating the degree of diffusion.
  • Diffusing plates having a Haze value of 30.0%, 35.0%, 50%, 72%, 79% are in circulation, but this does not necessarily mean that the Haze value is high, and the through hole 13c for the light source is used.
  • a hot spot corresponding to the through hole 13d for the pseudo light source is selected so that the hot spot corresponding to the through hole 13d does not stand out and the appearance is improved. According to the inventor's experiment, it has been confirmed that the use of the diffusion plate having a HAZE value of 30.0% as the light guide plate 13 has a good appearance.
  • the light guide plate 13 which has not been processed for diffusion has been confirmed to have a clear improvement in brightness and thus has improved efficiency. .. Further, it has been confirmed that the brightness increases as the Haze value increases.
  • the main surface 13a or the main surface 13b of the light guide plate 13 or both of the main surfaces 13a and 13b are processed so as to have a function of diffusing light, so that the space between the through holes 13c for adjacent light sources is formed. It is possible to further reduce the luminance unevenness by adjusting the luminance in.
  • the reflective material 15 is provided at a position corresponding to the through hole 13c for the light source on the optical sheet 14 has been described, but the reflective material 15 is not provided and the light guide plate 13 is provided.
  • the main surface 13a or the main surface 13b, or both the main surfaces 13a and 13b may be processed to impart a function of diffusing light.
  • FIG. 8 is a figure which shows the structural example of the planar illuminating device 1 which concerns on 4th Embodiment, and has shown a part of light guide plate 13 by planar view.
  • the light guide plate 13 is provided with a plurality of light source through-holes 13c for accommodating the light sources 12 and a plurality of pseudo-light-source through holes 13d. Since the diameter is different from that of the through hole 13c for use, it is possible to adjust the balance of the amount of light between the light source and the pseudo light source.
  • the diameter of the through hole 13d for the pseudo light source is larger than the diameter of the through hole 13c for the light source.
  • the through hole 13c for the light source only needs to take in the light from the light source 12, whereas the through hole 13d for the pseudo light source emits light as the pseudo light source, and therefore the diameter of the through hole 13d for the pseudo light source is large. Is larger, the efficiency is higher and the light uniformity is also better. This point has also been confirmed by experiments that luminance unevenness is reduced.
  • FIG. 9 is a figure which shows the structural example of the planar illuminating device 1 which concerns on 5th Embodiment, and has shown the whole planar illuminating device 1 in planar view.
  • the peripheral portion E of the light guide plate 13 of the planar lighting device 1 and the other portion the portion of the main surface of the light guide plate 13 excluding the peripheral portion E, more specifically, the peripheral portion E.
  • the diameter of the through hole 13c for the light source and the diameter of the through hole 13d for the pseudo light source are different in the inner portion).
  • the intervals at which the through holes 13c for the light source are arranged and the intervals at which the through holes 13d for the pseudo light source are arranged. May be different.
  • Light can enter the through holes 13d for the pseudo light source in the portion excluding the peripheral portion E almost uniformly from the surroundings and emit a constant amount of light, but in the peripheral portion E, the amount of light entering from the surroundings is uneven. Therefore, the amount of light emitted from the through hole 13d for the pseudo light source may be insufficient. Therefore, the diameter and the spacing of the through holes 13c for the light source in the peripheral portion E and the diameter and the spacing of the through holes 13d for the pseudo light source are changed from those of other portions (the diameter is increased. , The interval is reduced), so that the amount of light can be adjusted and the uneven brightness can be reduced.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the planar lighting device 1 according to the sixth embodiment, and is a plan view (top view) of the planar lighting device 1.
  • the plurality of light sources 12 are arranged on the substrate (11) such that the center of each light source 12 is located at the apex of a triangle.
  • the light guide plate 13 is provided with a plurality of light source through holes 13c corresponding to the light sources 12 and a plurality of pseudo light source through holes 13d.
  • the through hole 13d for the pseudo light source is arranged so that no other pseudo light source is arranged on the line segment connecting the center of the through hole 13d for the pseudo light source and the center of any one of the plurality of light sources 12. ing.
  • the number of through holes for the light source and the number of through holes for the pseudo light source are illustrated to be small for the purpose of the principle description, the number is actually larger.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the planar lighting device 1 according to the seventh embodiment, and is a plan view (top view) of the planar lighting device 1.
  • the light guide plate 13 is provided with through holes 13c so as to be positioned at four apexes of a rectangle, and the light sources 12 are provided so as to be positioned inside these through holes 13c, respectively.
  • a total of eight through-holes 13d for pseudo light sources are provided in a rectangle surrounded by four through-holes 13c.
  • the eight through holes 13d have the same diameter. The brightness of the pseudo light source can be adjusted by adjusting the diameter of the through hole 13d.
  • Each through hole 13d for the pseudo light source is arranged so that no other pseudo light source is arranged on the line segment connecting the center of the through hole 13d for the pseudo light source and the center of any one of the plurality of light sources 12. Has become. Although the number of through holes for the light source and the number of through holes for the pseudo light source are illustrated to be small for the purpose of the principle description, the number is actually larger.
  • the diameter of the through hole for the pseudo light source in the seventh embodiment is changed.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the planar lighting device 1 according to the eighth embodiment, and is a plan view (top view) of the planar lighting device 1.
  • the light guide plate 13 is provided with through holes 13c so as to be located at four apexes of a rectangle, and the light sources 12 are provided so as to be located inside these through holes 13c, respectively.
  • a total of eight through-holes 13d for pseudo light sources are provided in a rectangle surrounded by four through-holes 13c. In this example, among the eight through-holes 13d, four in the central portion of the rectangle have a large diameter, and four in the periphery thereof have a small diameter.
  • the brightness of the pseudo light source can be adjusted by adjusting the diameter of the through hole 13d.
  • the through holes 13d for the pseudo light source are arranged so that no other pseudo light source is arranged on the line segment connecting the center of each through hole 13d for the pseudo light source and the center of any one of the plurality of light sources 12. Has become. Although the number of through holes for the light source and the number of through holes for the pseudo light source are illustrated to be small for the purpose of the principle description, the number is actually larger.
  • the planar lighting device includes the substrate on which the plurality of light sources are two-dimensionally arranged and the light guide plate arranged on the surface side of the substrate on which the light sources are arranged.
  • the pseudo light source is a through hole that is provided in the thickness direction of the light guide plate and does not house the light source. Thereby, the pseudo light source can be easily realized.
  • a reflection member is provided on the opposite side of the substrate of the light guide plate, corresponding to the opening of the through hole that accommodates the light source.
  • the reflection member is provided on the optical sheet arranged on the opposite side of the light guide plate from the substrate. Thereby, the reflecting member can be easily realized.
  • the reflective member has high reflectance in the central portion and high transmittance in the peripheral portion. This makes it possible to adjust the amount of light used for the pseudo light source while maintaining the function of the light source.
  • a process for diffusing light is applied to the emission-side main surface of the light guide plate, the main surface opposite to the emission surface, or the main surface on the emission surface side and the main surface opposite to the emission surface. .. This makes it possible to further reduce uneven brightness.
  • multiple light sources are arranged on the board so that the centers of the light sources are located at the vertices of the rectangle. Thereby, the two-dimensional arrangement of the light sources can be easily realized.
  • multiple light sources are arranged on the board so that the center of the light source is located at the apex of the triangle. Thereby, the two-dimensional arrangement of the light sources can be easily realized.
  • the diameter of the through hole that contains the light source is different from the diameter of the through hole that does not contain the light source. This makes it possible to adjust the balance of the light amounts of the light source and the pseudo light source.
  • the diameter of the through hole that does not house the light source is larger than the diameter of the through hole that houses the light source. Therefore, the uneven brightness can be reduced.
  • the diameter of the through hole that houses the light source and the diameter of the through hole that does not house the light source differ between the peripheral part of the light emitting surface and other parts. As a result, it is possible to reduce uneven brightness in the peripheral portion of the light emitting surface and other portions.
  • the intervals at which the through holes that accommodate the light source are arranged and the intervals at which the through holes that do not accommodate the light source are arranged are different in the peripheral part of the light emitting surface and other parts. As a result, it is possible to reduce uneven brightness in the peripheral portion of the light emitting surface and other portions.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the present invention also includes those configured by appropriately combining the above-described components. Further, further effects and modified examples can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

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Abstract

実施形態の面状照明装置は、基板（１１）と、導光板（１３）とを備える。基板（１１）は、複数の光源（１２）が２次元に配置される。導光板（１３）は、基板（１１）の光源（１２）が配置される面側に配置される。導光板（１３）は、厚み方向に設けられ複数の光源（１２）の個々を収容する複数の貫通孔（１３ｃ）と、疑似光源（１３ｄ）とを有する。疑似光源（１３ｄ）は、疑似光源（１３ｄ）の中心と複数の光源（１２）のうちのいずれかの光源の中心とを結ぶ線分上に他の疑似光源が配置されない。

Description

面状照明装置
　本発明は、面状照明装置に関する。
　液晶表示装置のバックライト等として用いられる面状照明装置として、ＬＥＤ（発光ダイオード）等による小型の光源が基板上にアレイ状に配置され、その上に光学シートが配置された直下型の面状照明装置がある（例えば、特許文献１～３を参照）。
　このような直下型の面状照明装置では、光源が指向性を持った点光源であることから、光学シートを通しても光源を中心とした部分が明るくなってしまうことがあり、輝度ムラが発生しやすい。
　このような輝度ムラを抑制するには、一般的に次のような手法がとられている。
・多数の光源を並べて光源と光源との間隔（ピッチ）を狭める手法
・光源と光学シートとの距離を大きくする手法
国際公開第２０１０／０７０８８５号 特開２００７－２２７２８６号公報 国際公開第２００６／１０７１０５号
　しかしながら、多数の光源を並べて光源と光源との間隔を狭める手法では、光源としてのＬＥＤ等の個数が多くなり、面状照明装置のコストアップを招くという問題があった。また、光源と光学シートとの距離を大きくする手法では、面状照明装置の厚みが増してしまい、薄型化のニーズに応えられないという問題があった。このように、光源の個数低減によるコスト低減と薄型化とは、トレードオフの関係にあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光源の個数や装置の厚みを増やすことなく、輝度ムラを低減させることのできる面状照明装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る面状照明装置は、基板と、導光板とを備える。前記基板は、複数の光源が２次元に配置される。前記導光板は、前記基板の前記光源が配置される面側に配置される。前記導光板は、厚み方向に設けられ前記複数の光源の個々を収容する複数の貫通孔と、疑似光源とを有する。前記疑似光源は、該疑似光源の中心と前記複数の光源のうちのいずれかの光源の中心とを結ぶ線分上に他の疑似光源が配置されない。
　本発明の一態様に係る面状照明装置は、光源の個数や装置の厚みを増やすことなく、輝度ムラを低減させることができる。
図１Ａは、第１の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す図（１）である。 図１Ｂは、第１の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す図（２）である。 図２Ａは、光源が発光した状態を示す図（１）である。 図２Ｂは、光源が発光した状態を示す図（２）である。 図３は、光源用の貫通孔と疑似光源用の貫通孔との配置の関係の例を示す図である。 図４は、比較例の面状照明装置の構成例を示す断面図（１）である。 図５は、比較例の面状照明装置の構成例を示す断面図（２）である。 図６は、第２の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す断面図である。 図７Ａは、第３の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す図（１）である。 図７Ｂは、第３の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す図（２）である。 図８は、第４の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す図である。 図９は、第５の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す図である。 図１０は、第６の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す図である。 図１１は、第７の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す図である。 図１２は、第８の実施形態に係る面状照明装置の構成例を示す図である。
　以下、実施形態に係る面状照明装置について図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。
（第１の実施形態）
　図１Ａおよび図１Ｂは、第１の実施形態に係る面状照明装置１の構成例を示す図であり、図１Ａは面状照明装置１の平面図（上面図）、図１Ｂは図１ＡにおけるＡ－Ａ端面図である。図１Ａおよび図１Ｂにおいて、面状照明装置１は、基板１１と、光源１２と、導光板１３とを備えている。基板１１は、略矩形状の絶縁性の平板と、この平板上に設けられた図示しない配線とから構成されている。光源１２は、ＬＥＤであり、基板１１上に配置されている。図示の例では、複数の光源１２は、基板１１上で光源１２の中心が矩形の頂点に位置するように配置されている。基板１１の光源１２が設けられる面は、光が反射しやすいように、白色等に着色されたり、白色等の材質で形成されたり、もしくは反射シートが貼り付けられたりまたは載置されていることが好ましい。また、導光板１３の基板１１側の面に反射シートが貼り付けられるようにしてもよい。ただし、これらの反射への対応は特に行われなくてもよい。
　導光板１３は、基板１１の光源１２が配置される面に近接して配置（本実施形態では、不図示の反射シートを介して基板１１に載置）されている。導光板１３は、透明な樹脂等により構成され、厚み方向に設けられた光源用の貫通孔１３ｃと、厚み方向に設けられた疑似光源用の貫通孔１３ｄとが、それぞれ複数設けられている。貫通孔１３ｃ、１３ｄが設けられた導光板１３の両側の主面１３ａ、１３ｂは、貫通孔１３ｃ、１３ｄの部分を除き、平滑な面とされている。
　基板１１上の光源１２は、光源用の貫通孔１３ｃに収容されている。疑似光源用の貫通孔１３ｄには、光源１２は収容されていない。なお、原理的な説明のために光源用と疑似光源用とのそれぞれの貫通孔の数を少なく図示しているが、実際にはより多いものとなる。また、導光板１３の基板１１と反対側の面には拡散シートやプリズムシート等の光学シートが配置されるが、図示は省略している。
　図２Ａおよび図２Ｂは、光源１２が発光した状態を示す図であり、図２Ａは面状照明装置１の平面図（上面図）、図２Ｂは図２ＡにおけるＡ－Ａ端面図である。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、光源用の貫通孔１３ｃに収容された光源１２から照射された光の一部は貫通孔１３ｃを通して直接に出射するほか、他の一部は貫通孔１３ｃの壁面を通して導光板１３内に入り、反射を繰り返して、導光板１３の端面や疑似光源用の貫通孔１３ｄの壁面を通して出射する。このため、疑似光源用の貫通孔１３ｄについても、内部に光源が収容されているのと同様に光源としての機能を果たす。
　図３は、光源用の貫通孔と疑似光源用の貫通孔との配置の関係の例を示す図である。図３において、面状照明装置１の導光板１３の光源用の貫通孔１３ｃ－１～１３ｃ－４に光源１２－１～１２－４が収容されるものとする。ここで、貫通孔１３ｃ－１～１３ｃ－４で囲まれる矩形の領域の中央の疑似光源用の貫通孔１３ｄ－３を疑似光源として正常に機能させるためには、貫通孔１３ｄ－６～１３ｄ－９を設けてはいけない。
　例えば、貫通孔１３ｄ－６を設けてしまうと、光源１２－１から光源用の貫通孔１３ｃ－１を通して入った光が貫通孔１３ｄ－６から出射してしまい、疑似光源用の貫通孔１３ｄ－３まで届かなくなるからである。他の貫通孔１３ｄ－７～１３ｄ－９についても同様である。このことから、疑似光源用の貫通孔は、この疑似光源の貫通孔の中心と複数の光源のうちのいずれかの光源の中心とを結ぶ線分上に他の疑似光源が配置されないようにする必要がある。配置を考慮して貫通孔を設けることで疑似光源を容易に実現することができる。
　図４は、比較例の面状照明装置１００の構成例を示す断面図である。図４において、基板１０１上に複数の光源１０２が配置され、基板１０１の光源１０２が配置された面側には光源１０２から所定の距離を隔てて拡散シートやプリズムシート等の光学シート１０３が設けられている。図４では、光学シート１０３を通した後の出射光の輝度ムラを防止するために、基板１０１上の光源１０２の数を多くし、光源１０２間の間隔を狭めるようにしているが、光源１０２の個数が多くなり、コストアップを招くという問題があった。
　この点、図１Ａおよび図２Ａに示した実施形態によれば、実際の光源１２に加えて、疑似光源が光源として機能するため、多数の光源が狭い間隔で配置されたのと同様の効果を得ることができ、面状照明装置のコストアップを招くことなく、輝度ムラの発生を防止することができる。
　図５は、比較例の面状照明装置１００の他の構成例を示す断面図である。図５において、基板１０１上に複数の光源１０２が配置され、基板１０１の光源１０２が配置された面側には光源１０２から所定の距離を隔てて拡散シートやプリズムシート等の光学シート１０３が設けられている。図５では、光学シート１０３を通した後の出射光の輝度ムラを防止するために、光源１０２と光学シート１０３との距離を大きくし、光源１０２からの光が広がって光学シート１０３に入射するようにしている。すなわち、光源１０２と光学シート１０３の距離を大きくしないと、光源１０２からの光が十分に広がる前に光学シート１０３に入射してしまい、光源１０２と光源１０２の間が暗くなってしまい、輝度むらが発生してしまうからである。しかし、光源１０２と光学シート１０３の距離を大きくしたことで、面状照明装置の厚みが増してしまい、薄型化のニーズに応えられないという問題があった。
　この点、図１Ａおよび図２Ａに示した実施形態によれば、疑似光源を含めて、多数の光源が狭い間隔で配置されたのと同様の効果を得ることができ、輝度ムラの発生を防止するために光源と光学シートとの距離を大きくする必要もないため、面状照明装置の薄型化にも適する。
（第２の実施形態）
　図６は、第２の実施形態に係る面状照明装置１の構成例を示す断面図であり、光源１２および貫通孔１３ｃ、１３ｄを通る端面図である。図６において、基板１１、光源１２および導光板１３については、図１Ａと同様である。図６においては、導光板１３の光源１２とは反対側の面に設けられた光学シート１４の導光板１３とは反対側の面において、光源用の貫通孔１３ｃに対応した位置に反射材１５が設けられる点が異なる。また、光学シート１４の導光板１３とは反対側の面には他の光学シート１６が設けられている。光学シート１４、１６は、１枚のシートから構成されるものでもよいし、複数のシートから構成されるものでもよい。
　反射材１５は、光源１２から貫通孔１３ｃを通った光を全て反射するものではなく、一部の光を透過させるようにすることができる。反射材１５は、例えば、光を反射する性質のある塗料を光学シート１４上に円形に印刷することで容易に形成することができ、中央部と周辺部とで印刷の厚みを変えることで、反射する光量と透過する光量との比率を調整することができる。また、径の大きな反射材の上に径の小さな反射材を同心円状に重ねることで、中央部は反射率を高め、周辺部は透過率を高めることもできる。
　図６の構成によれば、光源用の貫通孔１３ｃに収容された光源１２から照射されて貫通孔１３ｃを通った光の一部は反射材１５により反射されて貫通孔１３ｃの壁面を通して導光板１３内に入る。そのため、光源１２から光源用の貫通孔１３ｃを通して直接に出射される光の量と、貫通孔１３ｄから出射される光の量とのバランスを調整することができ、輝度ムラをより低減させることができる。
（第３の実施形態）
　前述した第２の実施形態では、光源用の貫通孔１３ｃに対応した位置に設けられた反射材１５により、光源用の貫通孔１３ｃを通して直接に出射される光の量と、疑似光源用の貫通孔１３ｄから出射される光の量とのバランスを調整して、輝度ムラを低減していた。しかし、光源用の貫通孔１３ｃ以外の部分は、面積的に広いにもかかわらず、反射材１５は設けられておらず、出射される光の量を直接に調整することができなかったため、輝度ムラの低減が充分でない場合があった。なお、疑似光源用の貫通孔１３ｄに対応する実際の光源は存在しないため、疑似光源用の貫通孔１３ｄに対応した位置に反射材１５は設けられていない。
　図７Ａおよび図７Ｂは、第３の実施形態に係る面状照明装置１の構成例を示す図である。図７Ａは面状照明装置１の平面図を示し、図７Ｂは図７ＡにおけるＡ－Ａ断面図を示している。基板１１、光源１２、導光板１３、光学シート１４、反射材１５の配置は、図６に示されたものと同様である。異なる点は、導光板１３の図で上側の主面１３ａもしくは下側の主面１３ｂ、または主面１３ａ、１３ｂの両者に光を拡散する機能を付与する加工が行われている点である。この加工は、例えば、表面に微小でランダムなドット（ビーズ）が多数形成されることにより行われる。予めこの加工が施された、拡散板として提供される板材に光源用の貫通孔１３ｃと疑似光源用の貫通孔１３ｄとを設けて導光板１３を形成してもよいし、透明な板に光源用の貫通孔１３ｃと疑似光源用の貫通孔１３ｄとを設けた後に拡散のための加工を施してもよい。
　拡散のための加工のドットのピッチを変えることにより、加工が施された部分の輝度を調整することができる。ピッチが大きいほど拡散の効果が小さく、ピッチが小さいほど拡散の効果が大きくなる。例えば、ドットがない場合→ピッチが７０μｍ→ピッチが６０μｍ→ピッチが５０μｍ→ピッチが４０μｍの順に拡散の効果が大きくなり、輝度は低下する。
　また、拡散の程度を示すＨＡＺＥ値を用いて導光板１３の表面の状態を把握・管理することができる。ＨＡＺＥ値が３０．０％、３５．０％、５０％、７２％、７９％といった拡散板が流通しているが、必ずしもＨＡＺＥ値が高ければよいというものではなく、光源用の貫通孔１３ｃと疑似光源用の貫通孔１３ｄとに対応するホットスポットが目立たず、見栄えがよくなるものが選択される。発明者の実験によれば、ＨＡＺＥ値が３０．０％の拡散板を導光板１３として用いたものの見栄えがよいことが確認されている。一方、拡散のための加工が行われていない導光板１３に対し、拡散のための加工が行われている導光板１３では、明確な輝度の向上が確認されており、効率が改善されている。また、ＨＡＺＥ値が高くなると輝度が高くなる傾向が確認されている。
　このように、導光板１３の主面１３ａもしくは主面１３ｂ、または主面１３ａ、１３ｂの両者に光を拡散する機能を付与する加工が行われることで、隣接する光源用の貫通孔１３ｃの間における輝度を調整し、輝度ムラをいっそう低減することができる。
　なお、図７Ａおよび図７Ｂにおいては、光学シート１４上の光源用の貫通孔１３ｃに対応する位置に反射材１５が設けられる場合について説明したが、反射材１５が設けられず、導光板１３の主面１３ａもしくは主面１３ｂ、または主面１３ａ、１３ｂの両者に光を拡散する機能を付与する加工が行われるものでもよい。
（第４の実施形態）
　図８は、第４の実施形態に係る面状照明装置１の構成例を示す図であり、平面視での導光板１３の一部を示している。図８において、導光板１３には、光源１２を収容する光源用の貫通孔１３ｃと、疑似光源用の貫通孔１３ｄとがそれぞれ複数設けられており、疑似光源用の貫通孔１３ｄの径は光源用の貫通孔１３ｃと径が異なっており、光源と疑似光源との光の量のバランスを調整することができる。
　また、疑似光源用の貫通孔１３ｄの径は、光源用の貫通孔１３ｃの径より大きいものとされている。光源用の貫通孔１３ｃは光源１２からの光を取り込めればよいのに対し、疑似光源用の貫通孔１３ｄは疑似光源として光を出射するものであるため、疑似光源用の貫通孔１３ｄの径が大きい方が効率がよく、光の均一性もよくなる。この点は、輝度ムラが低減されることは、実験によっても確認されている。
（第５の実施形態）
　図９は、第５の実施形態に係る面状照明装置１の構成例を示す図であり、平面視での面状照明装置１の全体を示している。図９において、面状照明装置１の導光板１３の周辺部Ｅと、それ以外の部分（導光板１３の主面のうち周辺部Ｅを除いた部分、より具体的には、周辺部Ｅの内側部分）とで、光源用の貫通孔１３ｃの径と、疑似光源用の貫通孔１３ｄの径とが異なるものとしている。また、面状照明装置１の導光板１３の周辺部Ｅと、それ以外の部分とで、光源用の貫通孔１３ｃが配置される間隔と、疑似光源用の貫通孔１３ｄが配置される間隔とが異なるものとしてもよい。
　周辺部Ｅを除いた部分における疑似光源用の貫通孔１３ｄには、周囲からほぼ均等に光が入り、一定の光量を出射することができるが、周辺部Ｅでは周囲から入る光の量に偏りが生ずるため、疑似光源用の貫通孔１３ｄから出射する光の量が不足する場合がある。そのため、周辺部Ｅにおける光源用の貫通孔１３ｃの径や配置される間隔と、疑似光源用の貫通孔１３ｄの径や配置される間隔とを、それ以外の部分と変える（径については大きくし、間隔については小さくする）ことで、光量を調整し、輝度ムラを低減させることができる。
（第６の実施形態）
　上述した実施形態では、基板上で光源の中心が矩形の頂点に位置するように配置される場合について説明したが、これに限られない。
　図１０は、第６の実施形態に係る面状照明装置１の構成例を示す図であり、面状照明装置１の平面図（上面図）である。図１０において、複数の光源１２は、基板（１１）上で各光源１２の中心が三角形の頂点に位置するように配置されている。導光板１３には、光源１２に応じた光源用の貫通孔１３ｃと、疑似光源用の貫通孔１３ｄとが、それぞれ複数設けられている。疑似光源用の貫通孔１３ｄは、この疑似光源用の貫通孔１３ｄの中心と複数の光源１２のうちのいずれかの光源の中心とを結ぶ線分上に他の疑似光源が配置されないようになっている。なお、原理的な説明のために光源用と疑似光源用とのそれぞれの貫通孔の数を少なく図示しているが、実際にはより多いものとなる。
（第７の実施形態）
　上述した実施形態では、基板上で２つの光源用の貫通孔を結ぶ線上に疑似光源用の貫通孔が１つ存在する場合（図１Ａ、図８）と、基板上で２つの光源用の貫通孔を結ぶ線分上に疑似光源用の貫通孔が存在しない場合（図１０）とについて説明したが、これに限られない。
　図１１は、第７の実施形態に係る面状照明装置１の構成例を示す図であり、面状照明装置１の平面図（上面図）である。図１１において、導光板１３には矩形の４個の頂点に位置するように貫通孔１３ｃが設けられ、それらの貫通孔１３ｃの内部に位置するように光源１２がそれぞれ設けられている。また、４個の貫通孔１３ｃで囲まれた矩形内には、疑似光源用の貫通孔１３ｄが合計で８個設けられている。この例では、８個の貫通孔１３ｄは、同じ径となっている。貫通孔１３ｄの径を調整することで、疑似光源の明るさを調整することができる。疑似光源用の各貫通孔１３ｄは、この疑似光源用の貫通孔１３ｄの中心と複数の光源１２のうちのいずれかの光源の中心とを結ぶ線分上に他の疑似光源が配置されないようになっている。なお、原理的な説明のために光源用と疑似光源用とのそれぞれの貫通孔の数を少なく図示しているが、実際にはより多いものとなる。
（第８の実施形態）
　第８の実施形態は、第７の実施形態における疑似光源用の貫通孔の径を変えたものである。
　図１２は、第８の実施形態に係る面状照明装置１の構成例を示す図であり、面状照明装置１の平面図（上面図）である。図１２において、導光板１３には矩形の４個の頂点に位置するように貫通孔１３ｃが設けられ、それらの貫通孔１３ｃの内部に位置するように光源１２がそれぞれ設けられている。また、４個の貫通孔１３ｃで囲まれた矩形内には、疑似光源用の貫通孔１３ｄが合計で８個設けられている。この例では、８個の貫通孔１３ｄのうち、矩形の中央部の４個は径が大きく、その周囲の４個は径が小さくなっている。貫通孔１３ｄの径を調整することで、疑似光源の明るさを調整することができる。疑似光源用の貫通孔１３ｄは、この疑似光源用の各貫通孔１３ｄの中心と複数の光源１２のうちのいずれかの光源の中心とを結ぶ線分上に他の疑似光源が配置されないようになっている。なお、原理的な説明のために光源用と疑似光源用とのそれぞれの貫通孔の数を少なく図示しているが、実際にはより多いものとなる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
　以上のように、実施形態に係る面状照明装置は、複数の光源が２次元に配置される基板と、基板の光源が配置される面側に配置される導光板と、を備え、導光板は、厚み方向に設けられ複数の光源の個々を収容する複数の貫通孔と、疑似光源とを有し、疑似光源は、この疑似光源の中心と複数の光源のうちのいずれかの光源の中心とを結ぶ線分上に他の疑似光源が配置されない。これにより、光源の個数や装置の厚みを増やすことなく、輝度ムラを低減させることができる。
　また、疑似光源は、導光板の厚み方向に設けられた、光源を収容しない貫通孔である。これにより、疑似光源を容易に実現することができる。
　また、光源が収容される貫通孔の開口部分に対応して、導光板の基板と反対側に配置される反射部材を備える。これにより、光源から直接に出射される光と疑似光源から出射される光とのバランスを調整することができ、輝度ムラをより低減させることができる。
　また、反射部材は、導光板の基板と反対側に配置される光学シートに設けられる。これにより、反射部材を容易に実現することができる。
　また、反射部材は、中央部の反射率が高く、周辺部の透過率が高い。これにより、光源の機能を維持したまま疑似光源に利用される光の量を調整することができる。
　また、導光板の出射面側の主面もしくは出射面と反対側の主面、または出射面側の主面と出射面と反対側の主面とに、光を拡散する加工が施されている。これにより、輝度ムラをいっそう低減することができる。
　また、複数の光源は、基板上で光源の中心が矩形の頂点に位置するように配置される。これにより、光源の２次元の配置を容易に実現することができる。
　また、複数の光源は、基板上で光源の中心が三角形の頂点に位置するように配置される。これにより、光源の２次元の配置を容易に実現することができる。
　また、光源を収容する貫通孔の径と光源を収容しない貫通孔の径とは異なる。これにより、光源と疑似光源との光の量のバランスを調整することができる。
　また、光源を収容する貫通孔の径よりも光源を収容しない貫通孔の径の方が大きい。これにより、輝度ムラを小さくすることができる。
　また、光源を収容する貫通孔の径と、光源を収容しない貫通孔の径とは、光出射面の周辺部とその他の部分とで異なる。これにより、光出射面の周辺部とその他の部分とでの輝度ムラを小さくすることができる。
　また、光源を収容する貫通孔が配置される間隔と、光源を収容しない貫通孔が配置される間隔とは、光出射面の周辺部とその他の部分とで異なる。これにより、光出射面の周辺部とその他の部分とでの輝度ムラを小さくすることができる。
　また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　１　面状照明装置，１１　基板，１２、１２－１～１２－４　光源，１３　導光板，１３ａ、１３ｂ　主面，１３ｃ、１３ｃ－１～１３ｃ－４　貫通孔（光源用），１３ｄ、１３ｄ－１～１３ｄ－４　貫通孔（疑似光源用），１４、１６　光学シート，１５　反射材，Ｅ　周辺部

Claims (12)

  1. 　複数の光源が２次元に配置される基板と、
    　前記基板の前記光源が配置される面側に配置される導光板と、を備え、
    　前記導光板は、厚み方向に設けられ前記複数の光源の個々を収容する複数の貫通孔と、疑似光源とを有し、
    　前記疑似光源は、該疑似光源の中心と前記複数の光源のうちのいずれかの光源の中心とを結ぶ線分上に他の疑似光源が配置されない、
    面状照明装置。
  2. 　前記疑似光源は、前記導光板の厚み方向に設けられた、前記光源を収容しない貫通孔である、
    請求項１に記載の面状照明装置。
  3. 　前記光源が収容される貫通孔の開口部分に対応して、前記導光板の前記基板と反対側に配置される反射部材を備える、
    請求項１又は２に記載の面状照明装置。
  4. 　前記反射部材は、前記導光板の前記基板と反対側に配置される光学シートに設けられる、
    請求項３に記載の面状照明装置。
  5. 　前記反射部材は、中央部の反射率が高く、周辺部の透過率が高い、
    請求項３又は４に記載の面状照明装置。
  6. 　前記導光板の出射面側の主面もしくは出射面と反対側の主面、または前記出射面側の主面と前記出射面と反対側の主面とに、光を拡散する加工が施されている、
    請求項１～５のいずれか一つに記載の面状照明装置。
  7. 　前記複数の光源は、前記基板上で前記光源の中心が矩形の頂点に位置するように配置される、
    請求項１～６のいずれか一つに記載の面状照明装置。
  8. 　前記複数の光源は、前記基板上で前記光源の中心が三角形の頂点に位置するように配置される、
    請求項１～６のいずれか一つに記載の面状照明装置。
  9. 　前記光源を収容する貫通孔の径と前記光源を収容しない貫通孔の径とは異なる、
    請求項１～８のいずれか一つに記載の面状照明装置。
  10. 　前記光源を収容する貫通孔の径よりも前記光源を収容しない貫通孔の径の方が大きい、
    請求項９に記載の面状照明装置。
  11. 　前記光源を収容する貫通孔の径と、前記光源を収容しない貫通孔の径とは、光出射面の周辺部とその他の部分とで異なる、
    請求項１～１０のいずれか一つに記載の面状照明装置。
  12. 　前記光源を収容する貫通孔が配置される間隔と、前記光源を収容しない貫通孔が配置される間隔とは、光出射面の周辺部とその他の部分とで異なる、
    請求項１～１１のいずれか一つに記載の面状照明装置。
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