(57)【要約】【課題】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、面光源素子同士の境界線において、他の部分と比較して急激に暗くまたは明るくなる現象を解消し、面内の輝度分布が不均一とならない面光源素子アレイを提供することにある。【解決手段】本発明は、複数の線状または面状の照明単位（１）を配列して、アレイ状に構成される照明装置であって、各照明単位と一定の距離を離して光拡散性部材（２）が配置され、２つの隣り合う照明単位（１）間の、非発光領域の最短距離をＡ、非発光領域の直上部分における光拡散性部材（２）の拡散角度特性を、輝度が最大輝度から１割低下するまでの角度θで定義すると、照明単位（１）から拡散性部材（２）までの距離ＤがＤ×ｔａｎθ＞３Ａを満たすことを特徴とする面発光照明装置である。【選択図】  図１
2010103013.tif 000002
【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を配列して、アレイ状に構成される照明装置において、各照明単位と一定の距離を離して光拡散性部材が配置され、２つの隣り合う照明単位間の、非発光領域の最短距離をＡ、非発光領域の直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を、輝度が最大輝度から１割低下するまでの角度θで定義すると、照明単位から拡散性部材までの距離Ｄが
Ｄ×ｔａｎθ＞３Ａ
を満たすことを特徴とする面発光照明装置。
【請求項２】
前記面発光照明装置において、前記照明単位の発光領域の直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を、輝度が最大輝度から１割低下するまでの角度θｃで定義すると、非発光領域の直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を示す角度θが、発光領域の中心部直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を示す角度θｃと比較して大きくなることを特徴とする面発光照明装置。
【請求項３】
前記照明単位が、線状または面状の発光光源で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光照明装置。
【請求項４】
前記発光光源がＬＥＤ光源である請求項３に記載の面発光照明装置。
【請求項５】
前記照明単位が、発光光源と導光体とで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光照明装置。
【請求項６】
前記発光光源がＬＥＤ光源である請求項５に記載の面発光照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載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表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ状発光源を用いた面発光照明装置に関係するもので、特にＬＥＤ光源の光を利用した薄型の均一な面発光照明装置に関するものである。さらに本発明は、前記照明装置を用いた液晶テレビ等の表示装置に関する。
【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(面発光照明装置が必要となる)。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】
そこで特許文献１、２および３のように厚みを少なくして、かつ、ＬＥＤの数を少なくする方法として、導光板を用いてその一部に配置された光源からの光を多重反射させることで面光源とする構造が提案されている。導光板を用いる場合、薄型化を可能とし、輝度の均一性の改善が図られるという利点がある。しかしながらこれらの照明装置は、場所ごとに映像に合わせて明るさを変化させることが難しく、暗い映像の部分は暗くして明るい部分のみをバックライト点灯させるような使用方法ができない。また特許文献４においては、複数の発光光源を配列してアレイ状に構成される照明装置において、前記発光光源は、それぞれ、対応する導光体と組み合わされて、各照明単位を構成しており、前記導光体は、前記発光光源から射出する光束を入射し、内部で反射、散乱して、線状あるいは面状に展開した光速を出射するように構成されていることを特長とする照明装置が記載されているが、部分的に点灯することは可能であるがタイリングした面光源の境界線が見えることと、境界線での輝度が変化する課題がある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−２３６７７０公報
【特許文献２】特開２００６−２３６７７１公報
【特許文献３】特開２００６−２５１０７５公報
【特許文献４】特開平９−１８６８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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、面光源素子同士の境界線において、他の部分と比較して急激に暗くまたは明るくなり。面発光照明装置として利用した場合、アレイ同士の境界線が見えてしまうことや、明るさが不均一となってしまう課題がある。本発明の課題は、アレイ同士の境界線が見えず。面内の輝度分布が不均一とならない面発光照明装置を提供することにある。さらに当該面発光照明装置を用いた表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
まず、本発明は、
複数の線状または面状の照明単位を配列して、アレイ状に構成される照明装置において、各照明単位と一定の距離を離して光拡散性部材が配置され、２つの隣り合う照明単位間の、非発光領域の最短距離をＡ、非発光領域の直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を、輝度が最大輝度から１割低下するまでの角度θで定義すると、照明単位から拡散性部材までの距離Ｄが
Ｄ×ｔａｎθ＞３Ａ
を満たすことを特徴とする面発光照明装置である。
【００１６】
また本発明は、前記面発光照明装置において、前記照明単位の発光領域の直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を、輝度が最大輝度から１割低下するまでの角度θｃで定義すると、非発光領域の直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を示す角度θが、発光領域の中心部直上部分における光拡散性部材の拡散角度特性を示す角度θｃと比較して大きくなることを特徴とする上記の面発光照明装置である。
【００１７】
また、他の本発明は、前記照明単位が、線状または面状の発光光源で構成されているか、あるいは、発光光源と導光体とで構成されていることを特徴とする上記の面発光照明装置である。さらに、前記発光光源はＬＥＤ光源であるのが好ましい。
【００１８】
さらに本発明は、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表示装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、各照明単位の境界線を目立たなくすると共に、面内の輝度分布を均等にすることが可能となる。発光していない領域が広い場合には、光拡散性能を有する部材の拡散性能を挙げ、かつ各照明単位から光拡散性能を有する部材との距離をある程度離す必要がある。発光していない領域が狭い場合には、光拡散性部材の拡散性能を下げ、かつ、各照明単位と光拡散性部材との距離を短くすることができ、光利用効率の向上や照明装置の厚みの低減をすることができる。
【００２０】
また各照明単位の境界線上において光拡散性部材の拡散能力を、各照明単位の中心直上における拡散能力に比べ向上させることによって、境界線をより目立たなくすることが可能となる。特に各照明単位から出た光が重なり合うことで、境界線上において他の部分よりも明るくなる現象を押えることで、よりいっそうの輝度の均一化も同時に達成することが可能となる。
【００２１】
上記の照明装置上に透過型表示素子を設けることによって、各照明装置を全て点灯させた場合には、大面積の均一な輝度分布を有する照明装置となる共に、各照明装置を独自に点灯させることも可能となる。このような照明装置上に透過型表示素子を設けることによって、部分発光するバックライトとして使用することができ、低消費電力、高コントラスト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】
【００２２】
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を並べて配置した際に、各照明単位１が重なり合う境界線近辺において、光拡散性部材２を配置しない状態で、面発光照明の正面から輝度測定を行った場合に、最大の輝度と比較して５割以下の箇所を非発光領域Ａとし、各照明単位１から光拡散性能部材２までの距離をＤとする。また図２に示すように光拡散性部材の拡散角度特性として、輝度が最大輝度から１割低下するまでの角度θで定義した場合に、ＡとＤとθの関係が
Ｄ×ｔａｎθ＞３Ａ
を満たすように設置する。Ｄの距離が大きくなれば境界線は見えずらくなるが、照明装置全体が厚くなってしまう。またθが大きくなっても境界線は見えずらくなるが、光利用効率が低下する問題がある。非発光部分の距離Ａをなるべく小さくすることによって距離Ｄと拡散半値幅を小さくすることが可能となり薄型で光利用効率の高い照明装置を実現することができる。
【００２３】
本発明の照明装置において図３、図４に示した非発光領域の直上部分において光拡散性部材２の拡散性能を示す角度θが中心部分の拡散性能を示す角度θｃより大きい高拡散領域３を設けることによって、各照明単位からの光が重なり合って光強度が強くならずに均一な輝度とすることが可能となる。拡散性能を強くするためには、白色インクをドット状に印刷する方法や、微粒子を含んだポリマー溶液を塗工して乾燥させる方法などが挙げられる。
【００２４】
各照明単位は、線状または面状の発光光源で構成される。この場合、線状または面状の発光光源としては、冷陰極管、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子などが用いられる。特に、前記発光光源はＬＥＤ光源であるのが好ましい。
また、各照明単位は、発光光源と導光体とで構成されていても良い。この場合発光光源としては、点状または線状のものが用いられるのが好ましく、具体的には、冷陰極管、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子が挙げられる。特に、前記発光光源はＬＥＤ光源であるのが好ましい。
【００２５】
特に、照明単位１が点状ＬＥＤ光源４と導光体５とで構成される場合には、図５に示すような点状ＬＥＤ光源４がサイドエミッションタイプであり、導光体５内部に埋め込まれる構造となっているのが、非発光部分の距離Ａを小さくできるとともに、輝度の均一性と光源の厚さが両立できる点から好ましい。
【実施例】
【００２６】
＜実施例１＞
以下に本発明を実施例にて更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２７】
４０ｍｍ角の正方向形状で面発光する照明単位を３×３個配列して並べた。非発光領域Ａは２ｍｍである。照明装置から１０ｍｍ離れた位置に拡散角度特性がθ＝４５°の拡散板を配置した。９つの照明装置を全て点灯したところ境界線は、認識されず均一な面光源となっていることが確認された。
【００２８】
＜実施例２＞
４０ｍｍ角の正方向形状で面発光する照明装置を３×３個、合計９個配列して並べた、非発光領域Ａは０.１ｍｍで、照明装置から１０ｍｍ離れた位置に拡散角度特性がθｃ＝４５°の拡散板を配置した。拡散板は照明装置間の非発光領域の直上に白色インクのドット印刷を付与してθ＞θｃとした。照明装置を点灯したところ照明装置の境界領域で明るくなることはなく、均一な面光源となっていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施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の実施形態に係る光拡散性能を有する部材の拡散角度と強度の関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施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４】本発明の第２の実施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５】本発明に係る実施の形態の一態様を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＩ−Ｉで切断した断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１.照明単位、２．光拡散性を有する部材、３.拡散性能が他の部分より強い箇所
４．ＬＥＤ光源、５．導光体
【図１】
2010103013.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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