(57)【要約】【課題】小さな照明単位を複数個近接して配列させた大型の照明装置において、照明単位同士を固定化するのと同時に、面光源から一定の距離を離して光学部材を配置することが可能な照明装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明は照明単位１がアレイ状に構成される照明装置であって、各照明単位１の頂点部分に光拡散性能を有する部材３を保持する突起形状を持つ支持ピン２を備え、前記支持ピン２が光透過性材料からなり、光制御部と接する突起先端部の直径が１ｍｍ以下であり、支持ピン２の突起部分の水平断面で最も面積の広い部分が各照明単位１と接しており、且つ前記突起部が前記フレーム４部分に固定されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の線状または面状の照明単位がアレイ状に配列し、該複数の照明単位の出射面側に各照明単位と所定の距離を持って光拡散性能を有する部材が配置されて構成される照明装置において、
前記各照明単位は、一つまたは複数の発光光源と各照明単位に対応する導光体とが組み合わされて構成されており、
前記照明装置はフレームに覆われており、
前記照明装置におけるアレイ状の各照明単位間にできる隙間部分の面積が、前記照明装置全体の面積に対して、１割以下であり、
各照明単位の頂点が互いに隣接する部分に前記光拡散性能を有する部材を支持する支持ピンが前記フレームに固定されて設けられ、前記支持ピンは光透過性材料からなり、前記支持ピンは、各照明単位を保持する突起を先端部に備え、前記光拡散性能を有する部材と接する突起先端部の直径が１ｍｍ以下であり、支持ピンの突起部分の水平断面で最も面積の広い部分が各照明単位と接していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記突起部分が光拡散性能を持つことを特徴とする請求項１に記載の面発光照明装置。
【請求項３】
前記発光光源が、ＬＥＤで構成されており、請求項１または２に記載の照明装置上に透過型表示素子を設けたことを特徴とする画面表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源及び面光源アレイに関係するもので、特に点状光源の光を利用した薄型の均一な面光源に関するものである。さらに本発明は、面光源アレイを用いた照明装置や液晶表示装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年薄型テレビとして液晶テレビが普及してきている。液晶テレビは自発光型ではないため、背面から光を照射する必要があり、バックライト(面光源装置が必要となる)。液晶テレビのバックライトは大面積の発光面を有し、且つ前面にわたって輝度が均一であることが求められている。
画像表示装置用のバックライトは、導光板の側面に配した光源の光を導光板で正面方向に誘導し、拡散シートで均一化するエッジライト方式と、照明面の裏側に光源を配し、光を拡散シートで均一化する直下方式が挙げられる。
直下方式は光源を装置の背面に備えることから厚くなる傾向にあり、このため、携帯電話やモバイルパソコン、カーナビゲーションなど薄さを要求される分野では、光源を側面に備えることで薄型化が実現できるエッジライト方式が主流であった。
【０００３】
一方で、近年、テレビやパソコンモニターを中心にディスプレイの大型化および高輝度化の要求が高まってきた。特にディスプレイの大型化に伴い、上記エッジライト方式では、光源を配置できる周辺部の長さの表示面積に対する割合が減少して、光量が不足するため、十分な輝度を得ることができない。またエッジライト方式ではディスプレイの大型化に伴い導光板の重量が増加するといった問題もある。このようにエッジライト方式では、近年のディスプレイの大型化、高輝度化といった市場の要求に応えることが困難となってきた。
【０００４】
そのため大型のディスプレイ用途では複数光源による直下方式が採用されている。この方式は、光源から放射される光束の割合が高く、且つ光源の数を自由に増加させることができる。すなわち、光量を自由に増加させることができるため、要求される高輝度が容易に得られる。
【０００５】
しかしながら、直下方式では、ランプイメージの解消、薄型化、省エネルギーといった独特の課題を解決する必要がある。特に前記ランプイメージは、エッジライト方式よりもはるかに顕著な輝度ムラとして現れる。このため従来、エッジライト方式で用いられてきた手段、即ち、フィルム表面に拡散材を塗布した拡散フィルムなどの手段ではランプイメージの解消が困難である。
【０００６】
そこで、拡散材を含有した拡散シートが広く用いられている。この方式では、良好な拡散性と光利用効率を得るために、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の基材樹脂に、無機粒子や架橋有機微粒子を光拡散材と配合して、光拡散シートを作製する方法がある。
【０００７】
これまでは、光源として光利用効率が高く、また低コストである冷陰極管を光源として用いたバックライトが主流であった。冷陰極管のランプイメージは、拡散シートによって拡散され均一な面光源とすることが可能である。従来の照明装置は均一な面光源とするために光源と拡散シートの間で３０ｍｍ程度の間隔を空けることで面光源を実現することが可能となっていた。
【０００８】
しかしながら近年、更なる低消費電力化やディスプレイの色再現性の向上が必要であることから、バックライトの光源を冷陰極管ではなく赤、緑、青の３色ＬＥＤを用いたものや白色のＬＥＤを光源として用いることが増えてきている。
【０００９】
このような液晶ディスプレイでは、各ＬＥＤから出射された各色の光は、ＬＥＤを配置された面とプリズムシートとの間の空間と光拡散シートとで、その光強度及び混合色が均一化される。
【００１０】
しかしながらディスプレイの厚さを低減するために、ＬＥＤ光源と各種光学シートをある程度近接させた状況において、出射される光の強度を均一化しようとすると、ＬＥＤの数を増やして配置密度を大きくする必要があり。従ってこの場合には多数のＬＥＤが必要となりコスト高となると共に消費電力が大きくなる問題があった。また発光光源と拡散シートの距離を大きくとることによって出射される光の強度を均一化する方法などがとられているが、バックライトの厚みが非常に大きくなる問題点があった。
【００１１】
特許文献１では照射面の光強度（照度）と色の混ざり具合が均一で、厚みが薄く、且つ消費電力の小さな、ＬＥＤ等の発光素子を用いた発光光源アレイが記載されている。この発光光源アレイは一個ずつフレームに螺旋等で機械的に固定する必要があり、作業が煩雑化すると共に、発光光源アレイから離れた箇所に拡散シート等を配置するためには、別途距離を保つためのピンが必要となる。
【００１２】
特許文献２ではタンデム型導光発光バックライトの導光ブロックを、畳を敷き詰めるように縦横に配列し、各導光ブロックに対応し一次光を供給する一次光源を配置することで非常に大きな発光エリアを持つタンデム型面光源装置を提供することが可能になるとの記述がある。しかしながら縦横に配列した面光源を固定する方法に関する記述は無く、実際に液晶ディスプレイ用のバックライトとして用いた際に面光源装置同士が動いてしまうという課題がある。
【００１３】
【特許文献１】特開２００６-２３６７７０公報
【特許文献２】特許第３３７３４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
小さな面光源素子を複数個近接して配列させ大型の面光源素子とした場合に、面光源同士がフレームにしっかりと固定されていないと、面光源素子が動き、面内輝度の不均一などの問題が起こる。また面光源から一定の距離を置いて、光学部材等を設置する必要がある場合に、設置が困難になる課題がある。本発明は面光源素子同士を固定化するのと同時に、面光源から一定の距離を離して光学部材を配置することが可能な照明装置を提供することを目的としている
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは上記の課題を解決するため以下の手段を用いた。
【００１６】
複数の線状または面状の照明単位がアレイ状に配列し、該複数の照明単位の出射面側に各照明単位と所定の距離を持って光拡散性能を有する部材が配置されて構成される照明装置において、各照明単位の間を支持ピンで固定することによって、各照明単位をフレームに確実に固定でき、且つ各照明単位を配列した面光源から一定の距離を置いて、拡散シートや、光学フィルム等を配置できることを見出した。
【００１７】
本発明者らは更に詳細に検討し、前記突起部分が光拡散性能を持つ素材で構成した場合、面光源素子上に光拡散性能を有する部材を配置した状態で観察した場合に突起が認識されずに均一な面光源となることを見出した。
【００１８】
上記の検討結果に基づいてなされた本発明は、複数の線状または面状の照明単位がアレイ状に配列し、該複数の照明単位の出射面側に各照明単位と所定の距離を持って光拡散性能を有する部材が配置されて構成される照明装置において、
前記各照明単位は、一つまたは複数の発光光源と各照明単位に対応する導光体とが組み合わされて構成されており、
前記照明装置はフレームに覆われており、
前記照明装置におけるアレイ状の各照明単位間にできる隙間部分の面積が、前記照明装置全体の面積に対して、１割以下であり、
各照明単位の頂点が互いに隣接する部分に前記光拡散性能を有する部材を支持する支持ピンが前記フレームに固定されて設けられ、前記支持ピンは光透過性材料からなり、前記支持ピンは、各照明単位を保持する突起を先端部に備え、前記光拡散性能を有する部材と接する突起先端部の直径が１ｍｍ以下であり、支持ピンの突起部分の水平断面で最も面積の広い部分が各照明単位と接していることを特徴とする照明装置である。
【００１９】
また、他の本発明は前記突起部分が光拡散性能を持つことを特徴とする上記の面発光照明装置である。
【００２０】
さらに他の本発明は、前記発光光源が、ＬＥＤで構成されていることを特徴とし、上記の面発光照明照明装置上に、透過型表示素子を設けたことを特徴とする画面表示装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、支持ピンの突起部分の水平断面で最も面積の広い部分が各照明単位と接しており、各照明単位をフレームに確実に固定することが可能となる。また前記突起部が光透過性材料からなり、光制御部と接する突起先端部の直径が１ｍｍ以下であることによって、突起部分が光拡散性能を有する部材と接触する面積が小さくなり、突起部分が視認されず、アレイ状に構成された照明装置に関して突起上で輝度の変化の無い、均一な照明装置を提供することができる。
【００２２】
また、照明単位がアレイ状に配列された攻勢の照明装置においては、前記各照明単位からの光が集中する各照明単位の頂点部分が明るくなりやすい傾向があるが、前記突起部分が光拡散性能を持つときには、光を拡散させることによって、上記の光拡散性能を有する部材を上部から観察した場合に、各照明単位の頂点部分が明るくなることを抑制し、輝度が均一な面発光照明装置を得ることが可能となる。
【００２３】
さらに、各照明単位の光源にＬＥＤを用いることで、各照明単位を部分的に任意に点灯することが可能となり、この照明装置を透過型表示素子である液晶ディスプレイ等に利用することで、高コントラストで高精細且つ低消費電力を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１に示すように照明単位１が複数個並んで配置されており、各照明単位１の頂点の位置に突起形状を有する支持ピン２が配置されている。各照明単位１は細密になるように配置できる形状であればよく、特に規定されるものではないが、三角形状、正方形状、長方形状、正六角形状、台形形状等が挙げられる。支持ピン２は、拡散性能を有する部材３に接触する面積が１ｍｍ以下で、各照明単位に接触するまで平均的に水平断面形状の面積は広がる形状を有するが、水平断面形状の面積が部分的に狭くなる箇所があっても問題はない、この事によって各照明単位を点灯させて面発光装置を正面方向から観測した場合に、支持ピン２が認識されず均一な面光源とすることができる。また各照明単位１の主面と支持ピンが接触する場合支持ピン２の水平断面面積が最も広くなり、且つ支持ピン２がフレーム４に固定されていることによって各照明単位同士が確実に固定することが可能となる。支持ピン２は必ずしも全ての頂点に配置される必要はなく、各照明単位１がフレームから脱落したり、動いたりすることが無いように固定でき、光拡散性部材を傾くことなく、配置できればよい。
【００２５】
光拡散性能を有する部材は、透明な樹脂中に屈折率の異なる微粒子の分散させた拡散シートや、無色透明な樹脂にレンチキュラーレンズやマイクロレンズ形状を賦型したシート等を用いることができる。
【００２６】
支持ピン２は無色透明な樹脂、または拡散性能を有する材質で構成される。無色透明であれば支持ピン２の存在が、光拡散性能を有する部材を通して観測した場合に認識されにくい。拡散性能を有する材質で構成された場合は、各照明単位から光を放出した場合頂点部分は各照明単位からの光が集中するために、明るくなりやすい傾向があるが、支持ピン２が拡散性能を有するために頂点部分が他の部位と比較して明るくなることがなく、均一な面光源として働く。
【００２７】
各照明単位１に使用する光源にＬＥＤを用いた、面発光照明装置上に液晶ディスプレイデバイス等の透過型の表示素子を設けた場合、冷陰極管では実現できなかった、各照明単位毎に面発光させることが可能となり、黒表示部分はバックライトを点灯させず、白表示部分のみ点灯することが可能となり、液晶ディスプレイ等で問題となるコントラストの向上させることが可能となる。また赤、緑、青のＬＥＤを使用することによって、色純度の向上も実現可能となる。
【実施例】
【００２８】
＜実施例１＞
フレームの中に４０ｍｍ角の正方形形状で面発光する照明単位を３×３個配列して並べ、各頂点において無色透明なポリメタクリルアクリレートで作製した。突起形状を有する支持ピンをフレームに固定した状態で、図２のように４箇所配置し、照明装置から５ｍｍ間隔を空けて、ヘイズ９５％の拡散板を配置した。各照明単位を点灯して拡散板側から観測した結果、支持ピンは認識されず、且つ各照明単位を固定可能であった。
【００２９】
＜実施例２＞
フレームの中に４０ｍｍ角の正方形形状で面発光する照明単位を３×３個配列して並べた、各頂点において拡散微粒子を混入させた、拡散性能を有するポリメタクリルアクリレートで作製した突起形状を有する支持ピンをフレームにつながった状態で図２のように４箇所配置し、照明装置から５ｍｍ間隔を空けて、ヘイズ９５％の拡散板を配置した。各照明単位を点灯して拡散板側から観測した結果、支持ピンは認識されず且つ各照明単位を固定可能であった。
【００３０】
＜実施例３＞
フレームの中に４０ｍｍ角正方形状の透明樹脂基板側面に、３個の側面出射型のＬＥＤを配置し透明樹脂基板内に光を導光させ、全反射を崩して正面方向に光を出射させる導光型の面光源素子を、光源を配置した方向を同じ向きに揃えて図４に示すように３×３個配列して並べた。突起形状を有する支持ピンをフレームに固定した状態で、図４のように４箇所配置し、照明装置から１５ｍｍ間隔を空けて、ヘイズ９５％の拡散板を配置した。各照明単位を点灯して拡散板側から観測した結果、支持ピンは認識されず、かつ、各照明単位を固定可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る面発光照明装置の断面構成を示す概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る面発光照明装置の上面から見た時の構成を示す概念図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る面発光照明装置の上面から見た時の構成を示す概念図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る面発光照明装置の全体図を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：照明単位
２：突起形状を有する支持ピン
３：光拡散性能を有する部材
４：フレーム
５：光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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