(57)【要約】【課題】薄型化、狭額縁化に対応でき、かつ、発光面全体で均一色度の白色光が得られる面発光装置を提供する。【解決手段】面発光装置１０の筺体側面１ａに沿って複数の点光源が配設されており、点光源配列の両端に位置する点光源の出射光は、それぞれ他の点光源の出射光の平均よりも低い光束を有する。点光源配列はたとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）８を列設したＬＥＤアレイ９である。ＬＥＤアレイ９は、その一端と他端からそれぞれ所定の繰返しパターン８１，８２で配置されたＬＥＤ素子群８を含み、アレイ９中央付近において低光束のＬＥＤ８Ｃ１，８Ｃ２を所定の位置に配して構成される。【選択図】  図４
2010067439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の筺体であって、その底面に配された反射面、および該反射面に対向する位置に配された発光面を有する、中空の筺体と、
筺体の少なくとも１つの側面に沿って列設された複数の点光源を具備する、面発光装置であって、
前記複数の点光源からなる点光源列の両端に位置する点光源の出射光は、それぞれ他の点光源の出射光の平均光束よりも低い光束を有することを特徴とする、面発光装置。
【請求項２】
中空の筺体であって、その底面に配された反射面、および該反射面に対向する位置に配された発光面を有する、中空の筺体と、
筺体の少なくとも１つの側面に沿って複数のＬＥＤ素子が列設されてなるＬＥＤアレイを具備する、面発光装置であって、
複数のＬＥＤ素子は、それぞれ異なる発光色を有するｎ種類（ｎは３以上の自然数）のＬＥＤ素子を含み、
前記ＬＥＤアレイは、
第１の発光色を有する第１のＬＥＤ素子から第ｎの発光色を有する第ｎのＬＥＤ素子を、ＬＥＤアレイの一方の端から１，２，３，・・・，ｎの順に繰返し配置した、第１の配列パターンと、
第１の発光色を有する第１のＬＥＤ素子から第ｎの発光色を有する第ｎのＬＥＤ素子を、ＬＥＤアレイの他方の端から１，２，３，・・・，ｎの順に繰返し配置した、第２の配列パターンと、
前記第１の配列パターンと前記第２の配列パターンとの間において、第１のＬＥＤ素子から第（ｎ−１）のＬＥＤ素子を１，２，３，・・・，（ｎ−２），（ｎ−１），（ｎ−２），・・・，３，２，１の順に配置した第３の配列パターンと、を含んで構成され、
前記ＬＥＤアレイの両端に位置する第１のＬＥＤ素子の出射光は、それぞれ他の箇所に位置する第１のＬＥＤ素子の出射光の平均光束よりも低い光束を有することを特徴とする、面発光装置。
【請求項３】
第３の配列パターンにおける第（ｎ−１）のＬＥＤ素子の両隣に位置する第（ｎ−２）のＬＥＤ素子の出射光が、それぞれ他の箇所に位置する第（ｎ−２）のＬＥＤ素子の出射光の平均光束よりも低い光束を有することを特徴とする、請求項２に記載の面発光装置。
【請求項４】
第３の配列パターンが、ＬＥＤアレイの略中央に位置することを特徴とする、請求項２または３に記載の面発光装置。
【請求項５】
互いに対向する一対の筺体側面に沿って、前記ＬＥＤアレイをそれぞれ具備することを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の面発光装置。
【請求項６】
反射面と発光面に挟まれた筺体内の空間に、ＬＥＤ素子からの出射光を導光する導光部材を具備することを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の面発光装置。
【請求項７】
ＬＥＤ素子の出光側に近接して配設され、ＬＥＤ素子の出射光をその光軸が発光面と略平行になるように集光する光学素子を具備することを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の面発光装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の面発光装置を光源として具備する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば液晶表示装置のバックライトユニットとして使用可能な面発光装置、面発光を利用した照明装置、および面発光装置を光源として具備する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置用バックライトユニットの光源として広く使われている冷陰極放電灯（ＣＣＦＬ）を発光ダイオード（ＬＥＤ）で代替しようとする動きが進んでいる。これは、ＬＥＤには有害物質である水銀が含まれず、環境調和型の光源としてより適していることや、最近の大幅な発光効率の向上による省電力化によるところが大きい。ＬＥＤを光源とするバックライトユニットは、これまで携帯電話機その他のモバイル端末など概ね小型機器向けの用途が中心であったが、最近では２０インチ型以上の液晶モニタや液晶テレビなど、大型の表示装置にも採用する動きが加速している。大型の表示装置用のバックライトは、より高輝度であることが求められるので、発光面の背面側にＬＥＤ光源をマトリックス状に配置した直下式構造が一般的となっている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
ところが、直下式構造のＬＥＤバックライトユニットでは、発光面上に輝度ムラや色度ムラが生じる問題がなる。すなわち、従来のＣＣＦＬが蛍光管内面に形成された蛍光体被膜を介して発光する棒状の光源であるのに対して、ＬＥＤは点光源であるため、出射光の散乱ないし混合が十分でないと、各ＬＥＤの発光が輝点となって視認されてしまうのである。
【０００４】
かかる問題を解決するための試みの１つとして、複数のＬＥＤを回路基板上に一列または複数列並べたものをユニットケースの側面に配設し、ＬＥＤの出射光をユニットケースの底面および側面で反射させて面状発光を得るというサイドライト方式を採用したものが特許文献２に開示されている。しかし、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）など単色のＬＥＤを配列して面発光を得るこのサイドライト方式では、ＬＥＤアレイの端部と中央部における出射光の混合条件の違いなどから、発光面の領域ごとに色度が異なってしまう場合がある。同文献には、発光の分布を均一にするため、一般に出射光量が劣る緑色ＬＥＤを赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤよりも多く配置するなどの措置を講じうることを示唆する記載もあるが、その場合にはＬＥＤを不規則に配置したことに起因する色度ムラが生じてしまう。
【０００５】
特許文献３には、ＬＥＤ配列の間隔を調整するとともに、ＬＥＤアレイの中央と端部とでＬＥＤの色度ランクが異なるものを配置したり、樹脂注入部側に低輝度のＬＥＤを配するなどして、色度ムラや輝度ムラの低減を図った発明が開示されている。しかし、色度ランクが異なる複数のＬＥＤを領域ごとに分けて配置すると、光を混合したときに発光領域ごとに発光色や演色性に差が現れるといった問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３１６３３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１０６２１２号公報
【特許文献３】特開２００２−１０９９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の技術的課題に鑑みてなされたもので、装置の薄型化に対応でき、発光面全体で均一な輝度、色度の光が得られるサイドライト方式の面発光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
なお、本明細書において、「サイドライト方式」とは、装置の発光面背部側方に設けられた光源ユニットから発せられた光を面状に導光することによって、または各光源からの出射光を屈折、反射、拡散させることにより、面状の発光を提供する面発光方式をいう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る面発光装置は、中空の筺体であって、その底面に配された反射面、および該反射面に対向する位置に配された発光面を有する、中空の筺体と、筺体の少なくとも１つの側面に沿って列設された複数の点光源を具備し、前記複数の点光源からなる点光源列の両端に位置する点光源の出射光は、それぞれ他の点光源の出射光の平均光束よりも低い光束を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る発光装置は、中空の筺体であって、その底面に配された反射面、および該反射面に対向する位置に配された発光面を有する、中空の筺体と、筺体の少なくとも１つの側面に沿って複数のＬＥＤ素子が列設されてなるＬＥＤアレイを具備し、複数のＬＥＤ素子は、それぞれ異なる発光色を有するｎ種類（ｎは３以上の自然数）のＬＥＤ素子を含み、前記ＬＥＤアレイは、第１の発光色を有する第１のＬＥＤ素子から第ｎの発光色を有する第ｎのＬＥＤ素子を、ＬＥＤアレイの一方の端から１，２，３，・・・，ｎの順に繰返し配置した、第１の配列パターンと、第１の発光色を有する第１のＬＥＤ素子から第ｎの発光色を有する第ｎのＬＥＤ素子を、ＬＥＤアレイの他方の端から１，２，３，・・・，ｎの順に繰返し配置した、第２の配列パターンと、前記第１の配列パターンと前記第２の配列パターンとの間において、第１のＬＥＤ素子から第（ｎ−１）のＬＥＤ素子を１，２，３，・・・，（ｎ−２），（ｎ−１），（ｎ−２），・・・，３，２，１の順に配置した第３の配列パターンと、を含んで構成され、前記ＬＥＤアレイの両端に位置する第１のＬＥＤ素子の出射光は、それぞれ他の箇所に位置する第１のＬＥＤ素子の出射光の平均光束よりも低い光束を有することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の一態様に係る発光装置は、上記態様における第３の配列パターンにおける第（ｎ−１）のＬＥＤ素子の両隣に位置する第（ｎ−２）のＬＥＤ素子の出射光が、それぞれ他の箇所に位置する第（ｎ−２）のＬＥＤ素子の出射光の平均光束よりも低い光束を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る上記構成を採用することによって、発光面上における色度ムラの発生を抑制することができるとともに、小型化および薄型化に適した面発光装置を提供することができる。
【００１３】
より具体的には、複数の点光源を列設した光源配列において、その両端に配置された光源からの出射光の光束を他の光源からの出射光の平均光束よりも低く設定することによって、配列端部の特異な配光条件に起因する影響を最小限に抑えることができ、色度ムラを解消することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様において、ＬＥＤアレイの両端からそれぞれ所定の繰返し順列で構成される第１の配列パターンと第２の配列パターンとの間に、所定の順列で構成される第３の配列パターンを組み入れ、かつ、ＬＥＤアレイの両端に位置するＬＥＤ素子を他のＬＥＤ素子に比べて低光束とすることによって、アレイの端部および中央付近のいずれにおいても色度ムラの発生を低減することができる。単色のＬＥＤを複数個列設した従来のＬＥＤアレイは、たとえばＢＧＲＢＧＲＢＧＲ・・・の繰返し順列により構成されるが、このような単純な繰返し順列とすると、ＬＥＤアレイの一端と他端とで発光条件が顕著に異なる場合がある（たとえば、両端に青色のＬＥＤを配すると、アレイの一端側の２つのＬＥＤ素子が青色と緑色、他端側の２つのＬＥＤ素子がそれぞれ赤色と青色になる。）。本発明に係るＬＥＤ配列では、両端からそれぞれ所定の繰返しパターンで配列され、配列端部の配光条件が対称となるのでかかる問題は生じない。また、上述したように両端に位置するＬＥＤ素子を低光束とすることで端部の色度ムラを解消することができる。さらに、所定の順列からなる第３の配列パターンを組み入れることによって、第１の配列パターンと第２の配列パターンとの境界における特異な混色条件による色度ムラを緩和することができ、アレイ中央付近において発生しうる色度ムラをも低減することが可能である。
【００１５】
さらにまた、第３の配列パターンにおける所定のＬＥＤ素子を低光束化することによって、ＬＥＤアレイの周期性の乱れに起因する色度ムラをより一層低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施する形態について、本明細書に添付した図面を参照してより詳細に説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る面発光装置を組み入れた液晶表示装置用バックライトユニット１０の分解斜視図である。図２は、本発明のバックライトユニット１０の構成例を説明する部分断面図である。図３は、本実施形態において、ＬＥＤ素子８から発せられ、コリメータレンズ１４を通過する光の経路を説明する概念図である。図４は、本発明のＬＥＤアレイ９の構成例を説明する概念図である。
【００１８】
バックライトユニット１０は、ユニットケース１の側面１ａに沿って複数のＬＥＤ素子８を略一直線上に並置したＬＥＤアレイ９を光源として具備する。ＬＥＤアレイ９の両端に位置するＬＥＤ素子８（８Ｅ１，８Ｅ２）は、バックライトユニット１０を組み立てた際にフロントカバー２の内周縁よりも内側に配置されるように位置決めし、額縁状のフロントカバー２により遮光されないような位置関係となっている。ユニットケース１の底面には、側面１ａから側面１ｂに向かって遠位方向に発光面側に張り出すように成形された反射板１２が設けられている。
【００１９】
ユニットケース１の開口面には、発光面部材３が反射板１２に対向する位置に取り付けられる。発光面部材３は、拡散シート４、レンズシート５、拡散シート６および拡散板７から構成される積層体として構成されている。ＬＥＤ素子８から出た光は、それぞれユニットを構成する筺体内の中空部分を通り、発光面部材３を通じてさらに散乱、混合されて全体として面状の光となって外部に放出される。さらに発光面部材３の上方から発光面を画定する窓枠状のフロントカバー２を被せて、ユニットケース１とともにバックライトユニット１０の外郭を画定する筺体を構成する。本実施形態において、この筺体内部の発光面部材３と反射板１１の間の空間部分は、ＬＥＤ素子８の出射光を伝達する中空の導光領域となる。
【００２０】
ユニットケース１は、たとえばアルミニウムやその合金などの高熱伝導性の金属で形成できるほか、樹脂製のものを用いることができる。本実施形態において、ユニットケース１は、平面視で矩形の扁平なものを用いているが、発光面の形状や発光装置の形状などにしたがって、断面を他の多角形としたものや少なくとも部分的に曲率をもつ形状としたものも同様に本発明に適用することができる。
【００２１】
本実施形態のバックライトユニット１０は、ユニットケース１の底面に反射板１２が設けてあり、これが光を発光面に導く反射面として作用する。反射板１２は、金属または樹脂製の板材に高反射性または拡散反射性を有する反射面を積層した積層体として構成することができるほか、この板材自体を高反射性、拡散反射性の材料から形成してもよい。たとえば反射板１２として、白色ＰＥＴフィルムや白色インクを基材表面に接着、塗布したり、アルミニウムなどの高反射性の部材に光拡散材をコーティングしたものを使用できるほか、基板自体を白色または乳白色の樹脂材料から射出成形その他の公知の方法で一体的に作製したものを用いてもよい。また、反射板１２をユニットケース１とは別異の部材として形成するのではなく、ユニットケース１の底面を上記材料で形成することによって、ユニットケース１底面そのものを反射面として利用することも可能である。このように種々の方法で形成可能な反射面は、その形状についても図示した形態の反射板１２に限るものではなく、表面に凹凸状の反射面を形成して光を散乱させる作用をもたせたものなど種々の形態を採用することができる。
【００２２】
また、全体の光の利用効率を高めるために、ユニットケース１の側面（とくに側面１ｃ，１ｄ）に白色ないし乳白色の拡散反射面または鏡面反射面（いずれも図示せず）を形成するのが好ましい。
【００２３】
発光面部材３は、上述したように拡散シート４、レンズシート５、拡散シート６および拡散板７を重ね合わされた多層体として構成されている。これらは、高い光透過性と光拡散性を有しており、外部に放出される光を拡散、混合し、面発光の均斉度および輝度を高める作用がある。発光面は、本実施形態のように多層体の発光面部材３によらずに、単層の拡散板で構成したり、フロントカバー２と一体化した光拡散性のガラス材などで構成することもできる。
【００２４】
ユニットケース１の側面１ａにはＬＥＤ基板１５が固定され、基板１５上に複数のＬＥＤ素子が所定間隔に列設されたＬＥＤアレイ９が実装されている。ＬＥＤ基板１５は、アルミニウムやその合金など種々の高熱伝導性の金属や、窒化アルミニウムなどのセラミックにより形成したものを用いることができ、これをユニットケース１の側壁１ａに対してネジ止め、接着その他の公知の手段で取り付けることができる。なお、この基板１５とユニットケース１の側壁１ａとの間に、高熱伝導性の両面テープ、シートあるいはグリースを介在させ、ＬＥＤチップから出る熱の放出を容易にする構成を採用するのが好ましい。
【００２５】
図２および図３を参照して、ＬＥＤアレイ９を構成する各ＬＥＤ素子８の出射光を集光するコリメータレンズ１４について説明する。図２は、ＬＥＤ素子８と基板１５との取付け状態の一例を説明する部分断面図であり、光の経路を概念的に示している。図３は、ＬＥＤ素子８から出射される光の経路を概念的に説明するための部分拡大図である。コリメータレンズ１４は、ＬＥＤ素子８の出射方向に近接して設けられ、ＬＥＤ素子８から放射状に出た光を略平行光に近い状態に変える。
【００２６】
まず、コリメータレンズ１４の光学的特性について説明する。図３を参照してより明確に理解できるように、コリメータレンズ１４は、ＬＥＤ素子８の主光軸の延長線上に対向して凸状の屈折部１４ａを有し、屈折部１４ａの側部から両側にそれぞれ延在する全反射部１４ｂ１，１４ｂ２を有している。屈折部１４ａに入射した光は、凸状の入光面および凸状の出光面を通過する際に段階的に屈折して略平行光に近い状態となって中空の導光領域に放出される。一方、ＬＥＤ素子８から全反射部１４ｂ１，１４ｂ２に入射した光は、全反射部１４ｂ１，１４ｂ２の側面でそれぞれ全反射されて、略平行光に近い状態で放出される。
【００２７】
コリメータレンズ１４は、ＬＥＤアレイ９に対して位置決めした状態で、ホルダ１６ａ，１６ｂにより両側から挟みこまれるようにして固定される。たとえば、図示した形態のようにコリメータレンズ１４の側面にあらかじめ切欠穴を設けておき、ホルダ１６ａ，１６ｂにそれぞれ形成された突起を切欠穴に挿入することによってコリメータレンズ１４をホルダ１６ａ，１６ｂとともに取付部材１８上に固定することができる。切欠穴をコリメータレンズ１４の長手方向（図２の紙面垂直方向）に一様に設け、または所定間隔をあけて複数個設けると、発熱などが原因で生じるコリメータレンズ１４の反り返りなどの変形を防ぐことができる。ホルダ１６ａ，１６ｂは、取付部材１８を介在させてネジ止め、接着その他の公知の手段を用いてユニットケース１の側壁１ａに固定される。なお、図示した形態のようにホルダ１６ａ，１６ｂによってコリメータレンズ１４を固定する場合、全反射部１４ｂ１，１４ｂ２による全反射作用を最大限活用するために、コリメータレンズ１４とホルダ１６ａ，１６ｂとの間に隙間を設けて空気層を介在させるようにするのが好ましい。
【００２８】
コリメータレンズ１４は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）などの樹脂材料またはガラスを用いて射出成形および押出成形その他の公知の手段で作製することができる。図示した実施形態では、簡単のためにコリメータレンズ１４を長手方向に略一様な断面のものとしたが、対向するＬＥＤ素子の発光色や型式に応じて入光部または出光部の曲率やＬＥＤ素子との間隔を異ならしめたものを用いてもよい。図示したコリメータレンズ１４は、本発明に適用可能な種々の形態の光学素子の１つに過ぎず、たとえば半球型レンズなど、ＬＥＤ素子８から放射状に発せられた光を集光して、発光部材３に平行な光に変える作用をもつものであれば、その他の公知の光学素子を任意に用いることができる。
【００２９】
次に、図４を参照して本発明の特徴の１つであるＬＥＤアレイ９の配列方法について説明する。図中に記した符合「８」の隣の記号Ｂ（青色）Ｇ（緑色）、Ｒ（赤色）は、それぞれ対応する位置のＬＥＤ素子８，８Ｅ１，８Ｅ２，８Ｃ１，８Ｃ２の発光色を示す。
【００３０】
本発明の一実施形態において、ＬＥＤアレイ９は、一端から青色ＬＥＤ素子８Ｂ、緑色ＬＥＤ素子８Ｇ、赤色ＬＥＤ素子８Ｒを順に繰り返し並べた配置となっており、配列の他端からも同様に青色ＬＥＤ素子８Ｂ、緑色ＬＥＤ素子８Ｇ、赤色ＬＥＤ素子８Ｒを繰り返し並べて配置している。そして、ＬＥＤアレイ９の中央には、青色ＬＥＤ素子８Ｂ、緑色ＬＥＤ素子８Ｇ、青色ＬＥＤ素子８Ｂをこの順番で配置している。たとえば図１に示したＬＥＤアレイ９の一例では、この配列方法にしたがって、１５個のＬＥＤ素子が、一端側から他端側に向かってＢＧＲＢＧＲＢＧＢＲＧＢＲＧＢの順に配置される。
【００３１】
換言すると、本実施形態に係るＬＥＤアレイ９は、３つの配列パターン８１，８２，８３を含んで構成される。第１の配列パターン８１は、ＬＥＤ配列の一端側からＢＧＲＢＧＲ・・・と「ＢＧＲ」を１組としてこれを繰り返すパターンである。第２の配列パターン８２は、ＬＥＤ配列の他端側からＢＧＲＢＧＲ・・・と逆方向に順列「ＢＧＲ」を繰り返すパターンである。そして第３の配列パターン８３は、第１の配列パターン８１と第２の配列パターン８２との間に位置し、「ＢＧＢ」の順番に配置されたパターンである。
【００３２】
まず、第１の配列パターン８１と第２の配列パターン８２について説明する。ＬＥＤアレイ９をかかる配列にすることによって、ＬＥＤアレイ９の両端部における発光条件が等しくなる。すなわち、一般的な従来例のように「ＢＧＲ」を１組としてこれを繰り返し配置してアレイを構成した場合、ＢＧＲ・・・ＢＧＲとなり、壁際の２つのＬＥＤ素子に注目すると、一端ではＢＧ、他端ではＧＲとなって両端を比較すると色度が異なって色度ムラとなる。両端がそれぞれ青色ＬＥＤとなるようにアレイを構成しても、ＢＧＲ・・・ＢＧＲＢとなり、一端ではＢＧ、他端ではＲＢとなり、両端を比較するとなお色度差が生じることになる。また、一般に緑色のＬＥＤ素子は青色、赤色のそれと比較して輝度が低いので輝度ムラが発生するおそれがある。さらに、赤の発光色は他の色と比べて人間の視覚によって認識されやすいため、表示装置に組み付けて発光させたときに、測定で得られる色度差以上に顕著な色合い（色み）の差が現れることになる。これに対し、本実施形態の例にしたがってＬＥＤアレイを構成すると、発光色の異なる複数のＬＥＤ素子が、アレイの両端部において対称に配置されるので、色度差や色合いの差を抑えることができる。
【００３３】
本発明の特徴の１つにしたがって、ＬＥＤアレイ９の両端に位置するＬＥＤ素子８Ｅ１，８Ｅ２を、他の青色のＬＥＤ素子８Ｂからの出射光よりも出射光の光束が低くなるように設定する。ＬＥＤ素子８Ｅ１，８Ｅ２は、隣接するＬＥＤ素子８が片側にしか存在しないため、フロントカバー２の内周面近傍の光は、ＬＥＤ素子８Ｅ１，８Ｅ２の発光色である青色がより支配的となる。これに対し、ＬＥＤアレイ９両端に位置するＬＥＤ素子８Ｅ１，８Ｅ２を低光束化することによって、端部から離れた領域と同等の色度をもった光を生成することが可能となる。ＬＥＤ素子８Ｅ１，８Ｅ２の出射光を低光束化する具体的手段としては、たとえばこれらに供給する駆動電流を低くなるように制御する、光束ランクの低いＬＥＤ素子を選定する、またはＬＥＤ素子８Ｅ１,８Ｅ２から出る光のみを一部遮光する遮光手段を設けるといったことが挙げられる。
【００３４】
このようにＬＥＤアレイ９の両端のＬＥＤ素子８Ｅ１,８Ｅ２を低光束化することによって、発光面の縁部においても色度をより均一にすることが可能であるが、光束を下げるということは輝度の低下につながるので今度は輝度ムラが発生するおそれがある。そこで、光束を下げる程度については、他の箇所の同色のＬＥＤ素子の平均値と比較して、約４０〜８０％程度の範囲に設定するのが好ましい。
【００３５】
次に再び図４を参照して、第３の配列パターン８３について説明する。本実施形態において、第３の配列パターン８３は、青色のＬＥＤ素子８Ｂ（８Ｃ１）と、緑色のＬＥＤ素子８Ｇと、青色のＬＥＤ素子８Ｂ（８Ｃ２）とから構成される。第３の配列パターン８３は、ＬＥＤアレイ９の両端からそれぞれ所定の繰返し順列で並んだ第１の配列パターン８１と第２の配列パターン８２との間に位置する。そして、緑色のＬＥＤ素子８Ｇの両隣に位置する青色のＬＥＤ素子８Ｃ１，８Ｃ２を、他の青色ＬＥＤ素子よりも低い光束になるように設定する。
【００３６】
第３のパターン８３の存在自体は、ＬＥＤアレイ９全体でみたときに順列の周期性を乱すことになるが、ＬＥＤ素子８Ｃ１，８Ｃ２の出射光をそれぞれ低光束にすることによって、色度ムラの発生を抑えることができる。
【００３７】
図１に示した例のように、第３の配列パターン８３をＬＥＤアレイ９の中央に配した場合、発光色の異なるＬＥＤ素子８（８Ｂ，８Ｇ，８Ｒ）が対称に配列されることになり色度および輝度が均一な偏りのない発光が得られるので好ましい。なお、ＬＥＤ素子８Ｃ１，８Ｃ２の低光束の程度については、他の箇所の同色のＬＥＤ素子の平均値と比較して約６０〜９０％程度の範囲に設定するのが好ましい。
【００３８】
以上、赤色、緑色および青色の３色の異なる発光色を有するＬＥＤ素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを使用する形態について説明したが、本発明によれば、任意の数の異なる発光色を有するＬＥＤ素子を使用しても所期の効果を奏することができる。
【００３９】
発光色がそれぞれ異なるｎ種類のＬＥＤ素子を利用した場合のＬＥＤアレイ９０の構成例について図５を参照して説明する。下記説明において、第１のＬＥＤ素子とは、第１の発光色を有するＬＥＤ素子を意味し、第ｎのＬＥＤ素子とは、第ｎの発光色を有するＬＥＤ素子を意味する。なお、「ｎ」は３以上の任意の自然数とする。上述した実施形態と同様に、ＬＥＤアレイは、第１の配列パターンａと、第２の配列パターンｂと、第３の配列パターンｃとから構成される。第１の配列パターンａは、ＬＥＤアレイの一端側からａ１，ａ２，・・・，ａｎを２回以上繰り返し並べた配列パターンである。ここで、符号「ａｉ」の「ａ」は第１の配列パターンａを構成するＬＥＤ素子であることを意味し、下付き文字の「ｉ」は、第ｉのＬＥＤ素子であることを意味する（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）。
【００４０】
第２の配列パターンｂは、第１の配列パターンａと反対側の端からｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎを２回以上繰り返し並べた配列パターンである。符号「ｂｊ」の「ｂ」は第２の配列パターンｂを構成するＬＥＤ素子であることを意味し、下付き文字の「ｊ」は、第ｊのＬＥＤ素子であることを意味する（ｊ＝１，２，・・・，ｎ）。第１，２，・・・，ｎのＬＥＤ素子ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎは、それぞれ第１の配列パターンａを構成するＬＥＤ素子ａ１，ａ２，・・・，ａｎと実質的に同一のものであって、ＬＥＤアレイ９０の両端付近において発光条件が対称となるようにこれらを単に逆方向に並べただけである。
【００４１】
しかし、本発明の別形態において、第１の配列パターンａと第２の配列パターンｂを構成するＬＥＤ素子とを、光束ランクまたは色度ランクが異なるものを使用することも可能である。この場合、１つのＬＥＤアレイに対向する位置に別の対応するＬＥＤアレイを配置し、双方の出射光を混合することによって、全体として均一な面発光を生成することができる。
【００４２】
第３の配列パターンｃは、第１の配列パターンａと第２の配列パターンｂとの間に設けられ、ＬＥＤ素子ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ−２，ｃｎ−１，ｃｎ−２，・・・，ｃ２，ｃ１から構成される。符号「ｃｋ」の意味は、「ｃ」は第３の配列パターンｃを構成するＬＥＤ素子であることを意味し、下付き文字の「ｋ」は第ｋのＬＥＤ素子であることを意味する（ｋ＝１，２，・・・，ｎ−１）。第３の配列パターンｃは、ＬＥＤアレイ９０の中央に配するのが好ましいが、ＬＥＤアレイ９０の端部から十分に離れてさえいれば特定の位置に限定されない。とくに、一対のＬＥＤアレイを装置筺体の対向する２つの側面にそれぞれ設ける形態の場合、一方のＬＥＤアレイにおける第３の配列パターンｃを中央位置からずらして片側に偏らせて配置し、他方のＬＥＤアレイの配列パターンを逆側にずらして配置することによって、配光が互い違いとなり、相互に補完しあって全体として均一な面発光を提供することができる。
【００４３】
３色（ＲＧＢ）のＬＥＤ素子８を用いた第１の実施形態と同様に、ＬＥＤアレイ９０の両端に位置するＬＥＤ素子ａ１とＬＥＤ素子ｂ１は、他の箇所の第１のＬＥＤ素子ａ１，ｂ１，ｃ１の平均光束と比較して低い光束となるように設定する。また、第３の配列パターンｃを構成するｃｎ−２は、他の箇所の第（ｎ−２）のＬＥＤ素子ａｎ−２，ｂｎ−２の平均光束と比較して低い光束となるように設定する。
【００４４】
このようにＬＥＤアレイを構成し、所定のＬＥＤ素子を低光束化することによって、ＬＥＤアレイ端部における発光およびＬＥＤアレイの素子配列の不規則性に起因するＬＥＤアレイ中央部の発光色度を均斉化することが可能となり、発光面全体でより均斉のとれた良質な面発光を提供することができる。
【００４５】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。第１の実施形態に関連してすでに説明した構成要素と同一または対応する構成要素の形態や作用、作製方法などについて、重複する説明は適宜省略するものとする。
【００４６】
（第２の実施形態）
図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係るバックライトユニット２０について説明する。バックライトユニット２０は、ユニットケース１と発光面部材２２（拡散シート４、レンズシート５、拡散シート６）とで包囲される空間に導光部材２４を有する。さらに図示した形態では、ユニットケース１の底面と導光部材２４との間には光の利用効率を高めるための反射シート２６を配した構成となっている。ＬＥＤアレイ９を構成する複数のＬＥＤ素子８からそれぞれ出た光は、透明な樹脂から形成された導光部材２４の内部を拡散、混合しながら伝達し、導光部材２４の形状に沿って面状（たとえば長方形その他の多角形または部分的に曲率を有してなる任意の形状）の光となって外部に放出される。
【００４７】
導光部材２４は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）などの透明な樹脂材料を用いて射出成形および押出成形などの公知の方法で作製することができ、所望の発光面の形状にしたがって、種々の形状のものを本発明に適用することができる。
【００４８】
第１の実施形態においてＬＥＤ素子８の出射方向に近接して設けられていたコリメータレンズ１４などの光学素子は、本実施形態においては必要ではない。これは、第１の実施形態では中空領域を実質的に導光領域としていたため、光の直進性が低く、指向性がそれほど高くないＬＥＤの光をそのまま利用するのが困難であったのに対し、本実施形態では、光拡散性および透過性の高い導光部材２４をして光を導光させることが可能となるからである。しかし、導光部材２４を利用する場合であっても、必要であればコリメータレンズ１４など集光作用をもつ光学素子と組み合わせて用いる形態を採用してもよい。
【００４９】
第２の実施形態におけるＬＥＤアレイ９は、本発明の特徴の１つにしたがって、第１の実施形態と同様に所定の順列で配置される。
【００５０】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係るバックライトユニット３０の分解斜視図である。バックライトユニット３０は、ユニットケース１の側面１ａ，１ｂに沿って対向して設けられる一対のＬＥＤアレイ９，９'およびコリメータレンズ１４，１４'を具備する。ユニットケース１の底面に設けられる反射板３４は、第１の実施形態における反射板１２と同様の作用効果を有するものであるが、ＬＥＤ素子８，８'から発せられる対向する光をそれぞれ反射ないし拡散反射するために、ユニット中央が隆起した実質的に対称な山形の形状となっている。
【００５１】
ＬＥＤアレイ９'は、本発明にしたがって第１の実施形態に係るＬＥＤアレイ９と同等の配列である。つまり、ＬＥＤアレイ９の一端および他端からそれぞれ第１および第２の配列パターンとして所定の繰返しパターンでＬＥＤ素子８が列設され、その中央部には第３の配列パターンにしたがってＬＥＤ素子８が列設される。そして所定の位置に配されたＬＥＤ素子８は、他のＬＥＤ素子よりも低い光束となるように制御される。とくに本実施形態では、第３の配列パターンの位置は必ずしも正確に中央とする必要はなく、ＬＥＤアレイ９の端部から十分に離れていればよい。たとえば、一方のＬＥＤアレイ９における第３の配列パターンを中央位置からずらして片側に配置し、他方のＬＥＤアレイ９'の第３の配列パターンを逆側にずらして配置することによって、配光が互い違いとなり相互に補完しあって全体として均一な面発光を提供することができる。
【００５２】
（他の実施形態）
以上説明した形態においては、基板１５上に一列のＬＥＤ素子８を略一直線上に配置してあるが、ＬＥＤ素子８を複数列並べたものも同様に本発明に適用することができる。ＬＥＤ素子８を複数列に並置する場合、各ＬＥＤの列を長手方向に位置をずらして配置する千鳥状にしてもよい。この場合、複数列のＬＥＤアレイのうち少なくとも１列のアレイにおける所定のＬＥＤ素子を低光束化すればよく、必ずしもすべてのＬＥＤアレイに本発明に係る配列パターンを適用する必要はない。
【００５３】
本発明の実施例と比較例との対比
次に、本発明にしたがって構成されたＬＥＤアレイを備えたバックライトユニットについて、その発光色度分布を測定した実験および種々の条件で計算したシミュレーションの結果について、図８〜図１６を参照して順に説明する。
【００５４】
（実験１）
図８は、ＬＥＤ素子５７個（赤色ＬＥＤ１８個、緑色ＬＥＤ１９個、青色ＬＥＤ２０個）から構成されるＬＥＤアレイを備えたバックライトユニットを組み立てて、本発明にしたがって所定の位置のＬＥＤ素子を低光束に設定した本発明の実施例（図８（ａ））と、いずれのＬＥＤ素子も実質的に同程度の光束にした比較例（図８（ｂ））とを対象としてそれぞれ色度座標系のＣｘとＣｙの分布を測定した実験結果を示す図である。
【００５５】
実施例および比較例におけるＬＥＤアレイは、ＢＧＲＢＧＲ・・・ＢＧＲＢＧＢＲＧＢ・・・ＲＧＢＲＧＢの順に配置されている（「Ｂ」は青色ＬＥＤ、「Ｇ」は緑色ＬＥＤ、「Ｒ」は赤色ＬＥＤをそれぞれ意味する。以下同じ。）このＬＥＤアレイの一部を構成するＢＧＲＢＧＲ・・・ＢＧＲが第１の配列パターンに基づいて配置された素子群であり、同じくＬＥＤアレイの一部を構成するＲＧＢ・・・ＲＧＢＲＧＢが第２の配列パターンに基づいて配置される素子群である。第１の配列パターンと第２の配列パターンとの間には、ＢＧＢの３つのＬＥＤ素子からなる第３の配列パターンが配されている。
【００５６】
本実施例は、ＬＥＤアレイの両端に位置する青色ＬＥＤをそれぞれ低光束に設定し、かつ第３の配列パターンを構成する２個の青色ＬＥＤを低光束化している。また、低光束にすべき青色ＬＥＤは、駆動電流３５０ｍＡで放射束２００ｍＷの低光束ランクのＬＥＤを用い、その他の青色ＬＥＤは、平均放射束が２５０ｍＷのランクのものを用いた。赤色ＬＥＤは、駆動電流３５０ｍＡで平均光束が４５ｌｍのランク、緑色ＬＥＤは駆動電流３５０ｍＡで平均光束は８５ｌｍのランクのものを用いた。実験は、青色ＬＥＤが２４０ｍＡ、緑色ＬＥＤが２１０ｍＡ、赤色ＬＥＤが１６０ｍＡの駆動条件で行った。
【００５７】
発光面を縦３３０ｍｍ横４３５ｍｍとするバックライトユニットで、測定点は、発光面の光源側の側縁（ユニットのフロントカバー内縁）から４０ｍｍ離れた位置に設定した。図中グラフの横軸は、ＬＥＤアレイに平行な方向についてＬＥＤアレイ端部からの距離を示し、縦軸は、中央位置を基準（０）とした偏差を示す。すなわち、（縦軸の数値）＝（当該測定点での色度ＣｘまたはＣｙ）−（中央における色度ＣｘまたはＣｙ）である。Ｃｘ、Ｃｙは、それぞれ色度座標の各成分に対応する数値である。なお、本実施例におけるアレイ中央の色度Ｃｘは０．２５２であり、Ｃｙは０．２２５であった。
【００５８】
図８の実施例（ａ）と比較例（ｂ）の結果を対比すれば明らかなとおり、本実施例は、発光色度ＣｘとＣｙの両方についてＬＥＤアレイの配列方向に沿ってより均一化された良好な結果が得られた。
【００５９】
（シミュレーション１）
ＲＧＢの３色のＬＥＤを採用したバックライトユニットにおいて、発光色度分布を計算したシミュレーションの結果を図９に示す。上記実験１の条件と同様に５７個のＬＥＤ素子をＢＧＲ・・・ＢＧＲＢＧＢＲＧＢ・・・ＲＧＢＲＧＢの順に列設したＬＥＤアレイに対し、実施例（ａ）は本発明にしたがって所定のＬＥＤ素子を低光束化した場合の結果であり、比較例（ｂ）は光束のかかる調整を行わない場合の結果である。測定ラインも実験１と同様に発光面側縁から４０ｍｍのところに設けた。アレイの両端に位置する青色ＬＥＤは、他の青色ＬＥＤの平均光束の５０％とし、中央に位置する第３の配列パターンを構成する青色ＬＥＤは、他の青色ＬＥＤの平均光束の７０％とした。
【００６０】
図９から明らかなように、シミュレーションの計算結果についても、実測の場合と同様に、色度分布が大幅に均一化されることが確認できた。
【００６１】
（シミュレーション２）
ＲＧＢの３色のＬＥＤを光源として用いるバックライトユニットにおいて、ＬＥＤ素子の位置を入れ替えた場合の計算結果を図１０に示す。本実施例の場合、ＬＥＤアレイは、ＢＲＧＢＲＧ・・・ＢＲＧＢＲＢＧＲＢ・・・ＧＲＢＧＲＢの順に並ぶように列設されている。両端に位置する青色ＬＥＤは他の青色ＬＥＤの平均光束の５０％、中央の青色ＬＥＤは他の青色ＬＥＤの平均光束の７０％である。
【００６２】
比較例（ｂ）は、同じ順列のＬＥＤアレイにおいてかかる光束の調整を行わない場合の計算結果である。なお、測定点その他の計算条件は、とくに言及しないかぎり、シミュレーション２〜８についてもシミュレーション１と同様である。
【００６３】
（シミュレーション３）
ＲＧＢの３色のＬＥＤをＧＲＢＧＲＢ・・・ＧＲＢＧＲＧＢＲＧ・・・ＢＲＧＢＲＧの順に並べたＬＥＤアレイを用いた場合の計算結果を図１１に示す。この実施例では、両端に位置する緑色ＬＥＤを他の緑色ＬＥＤの平均光束の５０％とし、中央の緑色ＬＥＤを他の緑色ＬＥＤの平均光束の６５％とするとともに、アレイの端から２番目の赤色ＬＥＤをそれぞれ他の赤色ＬＥＤの平均光束の８０％とした。
【００６４】
比較例（ｂ）は、同じ順列のＬＥＤアレイにおいてかかる光束の調整を行わない場合の計算結果である。
【００６５】
（シミュレーション４）
ＲＧＢの３色のＬＥＤをＧＢＲＧＢＲ・・・ＧＢＲＧＢＧＲＢＧ・・・ＲＢＧＲＢＧの順に並べたＬＥＤアレイを用いた場合の計算結果を図１２に示す。この実施例では、両端に位置する緑色ＬＥＤを他の緑色ＬＥＤの平均光束の７０％とし、中央の緑色ＬＥＤを他の緑色ＬＥＤの平均光束の９０％とするとともに、アレイの端から２番目の青色ＬＥＤをそれぞれ他の青色ＬＥＤの平均光束の８０％とした。
【００６６】
比較例（ｂ）は、同じ順列のＬＥＤアレイにおいてかかる光束の調整を行わない場合の計算結果である。
【００６７】
（シミュレーション５）
ＲＧＢの３色のＬＥＤをＲＢＧＲＢＧ・・・ＲＢＧＲＢＲＧＢＲ・・・ＧＢＲＧＢＲの順に並べたＬＥＤアレイを用いた場合の計算結果を図１３に示す。この実施例では、両端に位置する赤色ＬＥＤを他の赤色ＬＥＤの平均光束の７０％とし、中央の赤色ＬＥＤを他の赤色ＬＥＤの平均光束の８０％とするとともに、アレイの端から２番目の青色ＬＥＤをそれぞれ他の青色ＬＥＤの平均光束の９０％とした。
【００６８】
比較例（ｂ）は、同じ順列のＬＥＤアレイにおいてかかる光束の調整を行わない場合の計算結果である。
【００６９】
（シミュレーション６）
ＲＧＢの３色のＬＥＤをＲＧＢＲＧＢ・・・ＲＧＢＲＧＲＢＧＲ・・・ＢＧＲＢＧＲの順に並べたＬＥＤアレイを用いた場合の計算結果を図１４に示す。この実施例では、両端に位置する赤色ＬＥＤを他の赤色ＬＥＤの平均光束の８０％とし、中央の赤色ＬＥＤを他の赤色ＬＥＤの平均光束の８０％とするとともに、アレイの端から２番目の緑色ＬＥＤをそれぞれ他の緑色ＬＥＤの平均光束の８０％とした。
【００７０】
比較例（ｂ）は、同じ順列のＬＥＤアレイにおいてかかる光束の調整を行わない場合の計算結果である。
【００７１】
（シミュレーション７）
赤色、緑色、青色、シアン色の４色のＬＥＤを光源として用いたバックライトユニットにおける発光色度分布の計算結果を図１５に示す。本実施例のＬＥＤアレイは、ＢＧＲＣＢＧＲＣ・・・ＢＧＲＣＢＧＲＧＢＣＲＧＢ・・・ＣＲＧＢＣＲＧＢ（「Ｃ」はシアン色の発光色をもつＬＥＤ素子を意味する。以下同じ。）の順に並べたものである。アレイの両端に位置する青色ＬＥＤは、他の青色ＬＥＤの平均光束の６０％に設定した。
【００７２】
比較例（ｂ）は、同じ順列のＬＥＤアレイにおいてかかる光束の調整を行わない場合の計算結果である。
【００７３】
（シミュレーション８）
赤色、緑色、青色、シアン色、黄色の５色のＬＥＤを光源として用いたバックライトユニットにおける発光色度分布の計算結果を図１６に示す。本実施例のＬＥＤアレイは、ＢＧＲＣＹＢＧＲＣＹ・・・ＢＧＲＣＹＢＧＲＣＲＧＢＹＣＲＧＢ・・・ＹＣＲＧＢＹＣＲＧＢ（「Ｙ」は黄色の発光色を有するＬＥＤ素子を意味する。）の順に並べたものである。アレイの両端に位置する青色ＬＥＤは他の青色ＬＥＤの平均光束の５０％とし、中央のシアン色ＬＥＤの両隣に位置する赤色のＬＥＤは、他の赤色ＬＥＤの平均光束の７０％とし、中央部の低光束化した赤色ＬＥＤの隣に位置する緑色ＬＥＤを他の緑色ＬＥＤの平均光束の８０％に設定した。
【００７４】
比較例（ｂ）は、同じ順列のＬＥＤアレイにおいてかかる光束の調整を行わない場合の計算結果である。
【００７５】
以上のとおり、利用する光源の発光色の数を増やしたり、光源の順列を入れ替えても本発明にしたがって、所定のＬＥＤの光束を低下させることによって、発光色度分布の均一化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明に係る面発光装置は、簡易な方法で色度ムラの少ない良好な面発光を提供することができるため、たとえば液晶のバックライト光源として利用できるほか、看板用光源や面発光する一般照明装置など種々の技術分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態のバックライトユニットの分解斜視図である。
【図２】上記実施形態のバックライトユニットの部分断面図である。
【図３】上記実施形態のバックライトユニットにおけるＬＥＤアレイの構成を説明する図である。
【図４】上記実施形態のバックライトユニットにおけるＬＥＤ出射光を集光するコリメータレンズの作用を説明する図である。
【図５】本発明の特徴にしたがって構成されるＬＥＤアレイを説明する概念図である。
【図６】本発明の第２の実施形態のバックライトユニットの分解斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態のバックライトユニットの分解斜視図である。
【図８】本発明の実施例１（ａ）の色度分布の測定結果および比較例（ｂ）の色度分布の測定結果を示す図である。
【００７８】
【図９】本発明に係る実施形態の色度分布の計算結果を示す図（ａ）および比較例の色度分布の計算結果を示す図（ｂ）である。
【図１０】本発明に係る実施形態の色度分布の計算結果を示す図（ａ）および比較例の色度分布の計算結果を示す図（ｂ）である。
【図１１】本発明に係る実施形態の色度分布の計算結果を示す図（ａ）および比較例の色度分布の計算結果を示す図（ｂ）である。
【図１２】本発明に係る実施形態の色度分布の計算結果を示す図（ａ）および比較例の色度分布の計算結果を示す図（ｂ）である。
【図１３】本発明に係る実施形態の色度分布の計算結果を示す図（ａ）および比較例の色度分布の計算結果を示す図（ｂ）である。
【図１４】本発明に係る実施形態の色度分布の計算結果を示す図（ａ）および比較例の色度分布の計算結果を示す図（ｂ）である。
【図１５】本発明に係る実施形態の色度分布の計算結果を示す図（ａ）および比較例の色度分布の計算結果を示す図（ｂ）である。
【図１６】本発明に係る実施形態の色度分布の計算結果を示す図（ａ）および比較例の色度分布の計算結果を示す図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・面発光装置      １・・・ユニットケース      ３・・・発光面部材      ８・・・ＬＥＤ素子
９・・・ＬＥＤアレイ      １２・・・反射板      １４・・・コリメータレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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