(57)【要約】【課題】  発光パネルを設けた照明システム、及びこの照明システムを設けたディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  ディスプレイ装置（１２）を照明するための小型バックライトシステムは、前壁（２）と、それに対向する後壁（３）と、エッジ面（４、５）とを備えた発光パネル（１）を有する。エッジ面（４）の少なくとも１つは、光透過性である。バックライトシステムは、限られた数のＬＥＤを含む光源（６）を有する。光源（６）からの光は、光透過性のエッジ面を通して発光パネル（１）の中に結合される。本発明によれば、発光パネル（１）はくさび形を有し、光透過性エッジ面（４）の表面積Ｓiと反対側のエッジ面（５）の表面積Ｓrとは、１＜（Ｓr／Ｓi）＜１０、好ましくは、１．５＜（Ｓr／Ｓi）＜５という関係を満足する。光透過性エッジ面から発光パネル（１）を通って反対側エッジ面（５）に向う最初に伝播する光は、発光パネル（１）から出て結合することはできない。
2005521195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前壁（２）と、その反対側に位置する後壁（３）と、更に該前壁（２）及び該後壁（３）の間のエッジ面（４、５）とを含む発光パネル（１）を備え、
前記パネル（１）の前記エッジ面（４）の少なくとも１つは、光透過性であり、
少なくとも１つの光源（６）が、前記光透過性エッジ面（４）に付随し、
前記光源（６）から発する光は、前記光透過性エッジ面（４）に入射し、作動中に前記パネル（１）内にそれ自体分布する、
照明システムであって、
発光パネル（１）は、光結合エッジ面（４）から該光結合エッジ面（４）の反対側に位置するエッジ面（５）に向う方向に広がり、
前記光結合エッジ面（４）の表面積Ｓiと該光結合エッジ面（４）の反対側に位置する前記エッジ面（５）の表面積Ｓrとの比は、１＜Ｓr／Ｓi＜１０という関係を満足する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記比Ｓr／Ｓiは、１．５＜Ｓr／Ｓi＜５という関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記比Ｓr／Ｓiは、２．５＜Ｓr／Ｓi＜４という関係を満足することを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記光結合エッジ面（４）の反対側に位置する前記エッジ面（５）は、前記発光パネル（１）の内側の光に対して反射性であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項５】
前記光結合エッジ面（４）の反対側に位置する前記エッジ面（５）は、拡散反射性であるか、又は拡散反射性材料が設けられることを特徴とする請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記光結合エッジ面（４）の反対側に位置する前記エッジ面（５）は、切子面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項７】
前記前壁（２）及び前記光透過性エッジ面（４）は、該光透過性エッジ面が該前壁（２）の垂線に対して傾いている傾斜角度をβとすると、前記発光パネル（１）の側面で値９０゜＋βを有する鈍角を囲むことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項８】
前記前壁（２）及び前記後壁（３）は、前記光透過性エッジ面の位置でくさび角度αを囲み、
前記傾斜角度βは、α≧１゜に対して少なくとも０．５*αの値を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
【請求項９】
α≧０．３゜に対してβ≧αが成り立つことを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記後壁（３）は、前記光透過性エッジ面の領域に反射性材料を持たないことを特徴とする請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
α≦０．５゜に対してβ≧１．５−１．４*αが成り立つことを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
【請求項１２】
α≦０．５゜に対してβ≧１．５−１．４*αが成り立つことを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記発光パネル（１）の後壁（３）は、拡散反射性であるか、又は拡散反射性材料が設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記反射性材料は、前記光結合エッジ面の反対側の対応するエッジ面（５）及び後壁（３）から空隙によって僅かに離して配置されることを特徴とする請求項３、請求項４、又は請求項６のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記光源（６）は、異なる発光波長を有する少なくとも２つの発光ダイオード（６Ｂ、６Ｇ、６Ｒ）を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記発光ダイオード（６Ｂ、６Ｇ、６Ｒ）の各々は、少なくとも５ｌｍの光束を有することを特徴とする請求項１５に記載の照明システム。
【請求項１７】
請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の照明システムを設けたことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１８】
液晶ディスプレイ（１２）を含むことを特徴とする請求項１７に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光パネルが設けられた照明システムに関し、この発光パネルは、前壁と、その反対側に位置する後壁と、更に前壁と後壁の間のエッジ面とを含み、パネルのエッジ面の少なくとも１つは、光透過性であり、少なくとも１つの光源は、光透過性エッジ面に付随し、光源から発する光は、作動中に光透過性エッジ面に入射してパネル内に広がるものである。
本発明はまた、上述の照明システムを設けたディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような照明システムはそれ自体公知であり、エッジ照明システムとも呼ばれる。これらは、特に、例えばＴＶセット及びモニタのような（画像）ディスプレイ装置のためのバックライトシステムとして使用される。このような照明システムは、（携帯式）コンピュータ又は（コードレス）電話に使用されるＬＣＤパネルとも呼ばれる液晶ディスプレイ装置のような非放射式ディスプレイのバックライトとしての使用に特に適する。
【０００３】
上述のディスプレイ装置は、通常、少なくとも１つの電極によって各々制御される画素の規則的パターンを備えた基板を含む。ディスプレイ装置は、（画像）ディスプレイ装置の（表示）画面の適切な領域に画像又はデータグラフィック表示を再生するための制御回路を利用する。ＬＣＤ装置のバックライトから発する光は、スイッチ又は変調器により変調され、様々な種類の液晶効果が使用される。更に、ディスプレイは、電気泳動又は電気機械的効果に基礎をおくことができる。
【０００４】
このような照明システムはまた、一般的な照明又は店舗の照明のための照明器具として使用され、例えば、店舗のウィンドウ照明、又は、例えば宝石のような商品を陳列する（透明又は半透明の）ガラスプレート又は（透明な）合成樹脂の照明に使用される。このような照明システムは、更に、例えばガラス壁にある一定条件の下で光を放射させるか、又は、窓による眺めを光によって低減又は遮断させるための窓ガラスとして使用される。更に別の応用は、そのような照明システムを広告ボードの照明に使用することである。
【０００５】
冒頭の節で示した照明システムでは、使用される光源は、通常は管状低圧水銀蒸気放電ランプ、例えば１つ又はいくつかの冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）であり、作動中に光源によって発せられた光は、光導波路の働きをする発光パネルの中に結合される。この導波路は、通常は例えば合成樹脂又はガラスから製造される比較的薄くて平面のパネルを構成し、光は、（全）内部反射の作用の下で光導波路を通って伝達される。
代替光源として、このような照明システムはまた、電気光学素子とも呼ばれる複数の光電子素子、例えばエレクトロルミネッセント素子、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることができる。これらの光源は、通常は発光パネルの光透過性エッジ面の近く又はそれに接して設けられ、その場合、光源から発する光は、作動中に光透過性エッジ面に入射してパネル内に広がる。
【０００６】
【特許文献１】ＵＳ−Ａ５，９２１，６５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＣＤパネルを照明するための照明システムは、ＵＳ−Ａ５，９２１，６５２から公知である。使用される光源は、光パイプとも呼ばれる発光パネルの中にいわゆる光遷移領域を通じて光を結合する発光ダイオード（ＬＥＤ）によって形成される。光は、この光遷移領域で混合される。
上述の種類の照明システムは、光の混合が多くのスペースを取り過ぎるという欠点を有する。
本発明の目的は、上述の欠点を完全に又は部分的に排除することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、上述の目的は、以下のことから達成される。すなわち、
発光パネルは、光結合エッジ面からこの光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面に向う方向に広がり、
光結合エッジ面の表面積Ｓiと光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面の表面積Ｓrとの比は、１＜Ｓr／Ｓi＜１０という関係を満たす。
【０００９】
発光パネルが光結合エッジ面から広がるので、光結合エッジ面の領域で発光パネルの中に結合された光は、光結合エッジ面から発光パネルを通るその最初の伝播の間、発光パネルを離れることができない。光結合エッジ面から広がる発光パネルを通って伝播する光の角度光分布は、より狭くなる。光は、広がる発光パネルの中で平行にされる。全内部反射（ＴＩＲ）に基づく発光パネルでは、限界角を有してそれを超える光は、発光パネルから出て結合されない。光が狭くなる発光パネルを通って伝播する逆の状況では、角度光分布は次第に大きくなる。このように増加した角度光分布内のモーメント光は、例えば発光パネルの前壁又は後壁に対する反射の場合、反射時に限界角よりも小さい角度を有することになり、光は、発光パネルから出て結合される。光結合エッジ面の中に結合された光は、この発光パネルを通る最初の伝播の間は発光パネルを離れることができないので、光がこの伝播の間にパネル内にそれ自体を分布させるように助長し、光が２つ又はそれ以上の恐らくは異なる色の光源から発せられる場合は、光が十分に混合されるようにも助長する。光の良好な分布及び／又は混合は、発光パネルから出て結合された光の均一性を促進する。発光パネルは、言わば広がる発光パネルを通る最初の伝播の間の光の光混合チャンバの役目をする。公知の照明システムでは、このような光混合チャンバは、普通発光パネルの外側に設けられ、これは、このような光混合パネルが不必要に多くのスペースを占めるためである。本発明による方法は、言わば光混合チャンバを発光パネルに一体化し、これによってスペースのかなりの節約をもたらすものである。
くさび形の発光パネルそれ自体は公知であるが、このような公知のくさび形発光パネルは、光が発光パネルの中に結合されるエッジ面の領域で最も広く、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面の領域で最も狭い点に注意すべきである。
【００１０】
光源から発せられて発光パネルの中に結合された光は、約＋４５゜と−４５゜の間で変動する角度分布を有する（角度分布は、空気からガラス又は透明合成樹脂への光の屈折による）。厚みが例えば光が伝播する方向に２倍に増加する発光パネルでは、角度光分布の変動は、光透過性エッジ面からの光が光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面に到達する時に、約＋２３゜と−２３゜まで下がった。厚みが例えば３倍に増加する発光パネルでは、角度光分布の変動は、光透過性エッジ面から発せられた光が光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面に到達する時に、約＋１５゜と−１５゜まで下がった。従って、くさび形発光パネルは、パネルの最適な光混合及び発光に有益なコリメータの機能を有する。その後、光は、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面で反射され、その結果、角度光分布は、通常は反射が起こる方法に応じて再び増加する。光が発光パネルを通って戻って伝播する場合、角度光分布は、パネルが狭くなるために更に増加することになる。ある瞬間に、角度光分布は非常に広くなり、光の一部は、反射時に臨界角よりも小さい角度を有して発光パネルから出る。
【００１１】
光結合エッジ面の表面積Ｓiと光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面の表面積Ｓrとの比の下限Ｓr／Ｓi＞１は、発光パネルが少なくともくさび形であるという事実によって与えられる。比Ｓr／Ｓi＜１０という上限は、発光パネルが厚すぎてはならないという要求によって決められる。原則として、例えばディスプレイ装置の寸法（画面直径）が、発光パネルのサイズ（直径）を決める。光結合エッジ面が２ｍｍの厚みを有し、Ｓr／Ｓi＝１０の時には、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面は２０ｍｍの厚みを有する。このような高い比率の場合は、発光パネルの製造の容易さも低減する。
特に小型の照明システムは、照明システムによって発せられた光の分布の高い均一性を用いて本発明の方法を通して得られる。これによって、特に（画像）ディスプレイ装置の場合に、ディスプレイ装置のより均一な照明が達成される。
【００１２】
好ましくは、Ｓr／Ｓiの比は、１．５＜Ｓr／Ｓi＜５という関係を満たす。
Ｓr／Ｓiの比が好ましい範囲内にある発光パネルは、（射出）成形工程において容易に製造することができる。特に適切な比率は、Ｓr／Ｓi≒２．５である。例えば、光結合エッジ面の適切な厚みは３ｍｍであり、これは、Ｓr／Ｓi＝２．５に対して、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面が７．５ｍｍの厚みを有することになることを意味する。光結合エッジ面の代替の適切な厚みは１ｍｍであり、これは、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面が、Ｓr／Ｓi＝２．５の場合に２．５ｍｍの厚みを有することになることを意味する。発光パネルのくさび形のコリメータ機能から最適な利益を達成することができるので、Ｓr／Ｓiの比は、好ましくは２．５≦４の関係を満たす。
【００１３】
本発明による照明システムの好ましい実施形態は、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面が、発光パネルの内側の光に関して反射性であることを特徴とする。光源から発して発光パネルを通る光の最初の伝播は、光を均一に分布させて混合するために主に働き、光は、光が発光パネルを通るその戻りの伝播を開始するまで発光パネルから出て結合することができないので、光にとって光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面で反射されることは重要である。
本発明による照明システムの好ましい実施形態では、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面は、拡散反射性であるか又は拡散反射性材料を備える。拡散反射は、角度光分布の拡大を促進する。拡散反射性材料は、例えば関連するエッジ面上に設けられたホイルでもよい。
【００１４】
代替実施形態では、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面は、鏡面反射性である。本発明による照明システムの更なる代替実施形態では、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面は、切子面を有する。関連するエッジ面に切子面を刻むことは、反射中に光を様々な方向に向けることを可能にする。また、光の角度分布に好ましい影響を及ぼすことができる。照明システムの更なる代替実施形態では、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面は、発光パネルの後壁を用いて９０゜よりも大きい角度を囲む。
照明システムの好ましい実施形態では、前壁及び光透過性エッジ面は、発光パネルの側面で値９０゜＋βを有する鈍角を囲み、ここで、βは、光透過性エッジ面が前壁の垂線に対して傾いている傾斜角度である。このようにして、発光パネルから出て結合された光の均一性の更なる改善は、特にそれぞれのエッジ面の領域において達成される。
【００１５】
光透過性エッジ面を傾けることにより、発光パネルを通って伝播した後にこの表面で反射する光は、大部分が限界角よりも大きな角度、従って全内部反射される角度で前壁に当ることになる方向に反射されることになる。このようにして、光透過性エッジ面の領域でパネルから発せられた光の付加的な光束が打ち消される。
光透過性エッジ面の位置で、前壁及び後壁は、くさび角度αを囲む。傾斜角度βは、好ましくは、α≧１゜に対して少なくとも０．５*αの値を有する。一般的に、付加的な光束は、エッジ面から離れた光束に関しては、３０％よりも小さくなることになるようである。α≧０．３゜に対してβ≧αが成立する場合は、更なる改善を達成することができる。付加的な光束は、１゜までのαの値に対して多くても２０％までに低くなり、１゜及びそれ以上のαの値に対しては、更に１０％よりも低くなることになる。これは、後壁の光透過性エッジ面の領域に反射材料がない場合に特に有益である。これによって、後壁からの反射の付加的な光束に対する影響は、更に減らされる。
【００１６】
くさび角度αが小さな値の場合、α≦０．５゜に対してβ≧１．５−１．４*αが成り立つならば有利である。最適な近似では、付加的な光束は、２０％に制限されることになる。好ましくは、１０％又はそれ以下への付加的な光束の更なる低減は、α≦０．５゜に対してβ≧１．５−１．４*αが成り立つ場合に達成される。
傾斜角度βが、１゜及びそれ以上のαの値に対してくさび角度αの１．４倍、又は、１゜から０．４゜の間のαの値に対してβ＝１．８αに選択される場合は、付加的な光束の減少に関して優れた結果を達成することができる。
０．１゜よりも小さいか又は等しいくさび角度αの値は、一般的にパネル内の満足できる光混合の程度を達成するのにかなり大きなサイズの発光パネルをもたらすことになるので実用的ではない。
【００１７】
有利な態様においては、光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面及びその反射材料は、その間に空隙を置いて僅かに離して配置される。
発光パネルから出て結合された光の均一性は、特にそれぞれのエッジ面の領域において更に促進されるように見える。その上、より大きな設計の自由度がそれぞれのエッジ面の形状に対して存在する。空隙は、一般に０．１ｍｍの大きさを有するのが好ましい。
【００１８】
使用される光源は、ＬＥＤ、例えば異なる種類のＬＥＤ及び／又は互いに組み合わせた異なる色のＬＥＤによって形成することができる。色は、例えば目標とする色温度の白色光を作るために、適切なＬＥＤの使用による望ましい方法で混合することができる。この目的のために、本発明による照明システムの実施形態は、光源が、異なる発光波長を有する少なくとも２つの発光ダイオードを含むことを特徴とする。好ましくは、光源は、３つの発光ダイオードを含む。ＬＥＤは、好ましくは、それ自体公知の赤色、緑色、及び青色のＬＥＤの組合せ、又は、例えば赤色、緑色、青色、及び琥珀色のＬＥＤの組合せを含む。３つの発光波長を有するＬＥＤはまた、異なる発光波長を有する２つのＬＥＤによって実現することができ、この場合、そのような種類の１つのＬＥＤは、ＬＥＤの発光が蛍光体によって第３の望ましい発光波長に変換されるように蛍光体を（部分的に）備える。それ自体公知の赤色、緑色、及び青色のＬＥＤの組合せを組み合せることは、ディスプレイ装置の状態とは独立に色変更を実現することを可能にする。ＬＥＤの使用は、動的照明の可能性が得られるという更に別の利点を有する。この目的のために、作動中に光源によって発せられた光の光学特性を測定するために、エッジ面の１つにセンサーがある。
【００１９】
ＬＥＤによって発せられた光の量は、発光ダイオードの光束を変えることによって調節される。光の光束のこの制御は、通常はエネルギ効率のよい方法で行われる。すなわち、ＬＥＤは、それほどの効力の損失なく調光することができる。好ましくは、発光ダイオードによって発せられた光の強さは、ディスプレイ装置によって表示される画像の照明レベル又は周囲光のレベルに応じて変えられる。好ましくは、ディスプレイ装置によって表示された画像のカラーポイントは、照明システムによって決められる。それによって、ディスプレイ装置によって表示される画像の（改善された）ダイナミック・レンジ（例えば、コントラスト）が達成される。
【００２０】
好ましくは、発光ダイオードの各々は、少なくとも５ｌｍの光束を有する。このような高い出力を有するＬＥＤは、ＬＥＤパワーパッケージとも呼ばれる。これらの高効率かつ高出力ＬＥＤの使用は、目標とする比較的高い光出力に対して必要なＬＥＤの数を比較的小さくすることができるという特定の利点を有する。これは、製造される照明システムのコンパクトな構成及び効率に利益をもたらす。ＬＥＤを使用する更に別の利点は、ＬＥＤを有する照明システムに対する比較的非常に長期の耐用寿命、比較的低いエネルギコスト、及び低い保守コストである。
【００２１】
光結合エッジ面から広がり、光が発光パネルを通る最初の伝播中に外に結合することができないくさび形発光パネルを有する照明システムにおいては、目標とするカラー混合、例えば所定の色温度の白色光が達成されるまで、様々な光の色を混合するためのかなりの長さが利用可能である。比較的大きな寸法の発光パネルは、合計で例えば異なる発光波長を有する６個又は更にせいぜい３個の（高出力）発光ダイオードを含む光源を用いて上述の方法で実現することができる。公知の照明システムでは、光が発光パネル内で十分に分布されて混合され、それによって均一で均質な光の出力を発光パネルから（画像）ディスプレイ装置の方向に供給することを達成するために、通常はかなりの寸法の光混合チャンバがこのような限られた数のＬＥＤに対して必要である。
【００２２】
更に好ましい実施形態では、照明システムは、光源の光束を変えるための制御電子機器を含む。望ましい照明効果は、適切な制御電子機器によって達成され、発せられた光の均一性が向上する。更に、白色光は、望ましい色温度の設定を可能にする制御電子機器を用いて、ＬＥＤの適切な組合せによって得られる。
特に小型の照明システムは、照明システムによって発せられた光の分布の高均一性を有する本発明による方法を通して得られる。
ここで、本発明をいくつかの実施形態及び図面に関連して更に詳細に以下に説明する。
図面は、単に略図であって縮尺通りに描かれていない。一部の寸法は、はっきりさせるために誇張されている。同等の構成要素は、図面ではできるだけ同じ参照番号を付けている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明による照明システムの実施形態を含むディスプレイ装置の概略側面図である。この照明システムは、光透過性材料の発光パネル１を含む。パネル１は、例えば、合成樹脂、アクリル、ポリカーボネート、例えばパースペクスである「ｐｍｍａ」、又はガラスから製造される。光は、全内部反射（ＴＩＲ）を利用して作動中にパネル１を通って伝達される。パネルは、前壁２及びその反対側の後壁３を有し、これらは、光透過性エッジ面４の位置でくさび角度αを囲む。
【００２４】
発光パネル１の前壁２と後壁３の間にエッジ面４及び５もあり、エッジ面４の少なくとも１つが光透過性である。前壁２及び光透過性エッジ面４は、発光パネル１の側面で値９０゜＋βの鈍角ＯＡを囲み、ここで、βは、光透過性エッジ面が前壁２の垂線に対して傾いている傾斜角度である。ここで、発光パネル１の光束の改善された均一性は、光透過性エッジ面４で反射された光によって局所的に付加された光束を打ち消すことにより達成することができる。
【００２５】
傾斜角度βは、好ましくは、α≧１゜に対して少なくとも０．５*αの値を有する。一般的に、付加的な光束は、エッジ面から離れた光束に関しては、３０％よりも小さくなることになるようである。α≧０．３゜に対してβ≧αが成立する場合は、更なる改善を達成することができる。
くさび角度αが小さな値の場合、α≦０．５゜に対してβ≧１．５−１．４*αが成り立つならば有利である。最適な近似では、付加的な光束は、２０％に制限されることになる。好ましくは、１０％又はそれ以下への付加的な光束の更なる低減は、α≦０．５゜に対してβ≧１．５−１．４*αが成り立つ場合に達成される。
傾斜角度βが、１゜及びそれ以上のαの値に対してくさび角度αの１．４倍、又は、１゜から０．４゜の間のαの値に対してβ＝１．８αに選択される場合は、付加的な光束の減少に関して優れた結果を達成することができる。
【００２６】
照明システムは、例えば、いくつかの発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光源６を含む。図１に示す状況では、光源６から発する光は、作動中に発光パネル１の光結合エッジ面４に入射し、この光は、それ自体発光パネル１の中に分布する。本発明の方法によると、発光パネル１は、光結合エッジ面４から光結合エッジ面４の反対側に位置するエッジ面５に向う方向に広がっており、光結合エッジ面４の表面積Ｓiと光結合エッジ面４の反対側に位置するエッジ面５の表面積Ｓrとの比は、１＜Ｓr／Ｓi＜１０という関係に従う。
【００２７】
図１は、光源６からの放射経路を概略的に示したものである。光源６から来る発光パネル１の中に結合された光は、約＋４５゜から−４５゜の間で変動する角度分布を有する（角度分布は、空気からガラス又は透明な合成樹脂への光の屈折に応じて変わる）。光源６から来る光は、全内部反射のために発光パネル１の前壁２及び後壁３で反射されるが、発光パネル１が広がっており、すなわち入射角（前壁２又は後壁３に対する垂線に関して）が臨界角より大きいので、光が外に結合されるのは不可能である。勿論、発光パネル１は光結合エッジ面４から広がっているので、連続する入射角は次第に大きくなる。従って、発光パネルは、コリメータ機能を有する。その後、光は、光結合エッジ面４の反対側に位置するエッジ面５で反射される。発光パネル１を通る戻りの伝播で、光は、狭くなる発光パネル１に直面する。この結果、垂線に対する入射角は、前壁２又は後壁３での連続する反射に対して次第に小さくなり、ついに入射角が臨界角よりも小さくなる瞬間が到来し、それによって、光は、発光パネル１から出て結合される。この状況は、図１の矢印によって図式的に示されている。
【００２８】
本発明によると、発光パネルが光結合エッジ面４から広がるので、光は、光結合エッジ面４から発光パネル１を通る最初の伝播の間は発光パネル１を離れることができない。これによって光は、発光パネル１を通る最初の伝播でそれ自体分布し、発光パネル１内で混合されることが促進される。光の最適な分布及び／又は混合は、発光パネル１から出て結合される光の均一性及び均質性を促進する。発光パネル１は、言わば広がる発光パネルを通る最初の伝播の間の光のための光混合チャンバとして働く。本発明の方法によると、光混合チャンバは、言わば発光パネルに一体化されており、これによってかなりのスペースの節約になる。
特に小型の照明システムは、照明システムによって発せられた光の分布の高均一性を用いて本発明による方法によって得られる。それによって（画像）ディスプレイ装置の更に均一な照明が実現される。
【００２９】
発光パネル１は、作動中に例えば液晶表示（ＬＣＤ）装置１２のようなディスプレイ装置の方向に光を発する。発光パネル１、光源６、及びＬＣＤ装置１２のアセンブリは、ハウジング（図１には示されていない）に収容されるか否かに関わらず、例えば（ビデオ）画像を表示するためのディスプレイ装置を形成する。
発光パネル１は、光の光学特性を測定するためのセンサ（図１には示されていない）を更に備えることができる。このセンサは、光源６の光束を適切に適応させるための制御電子機器（図１には示されていない）に連結される。センサと制御電子機器により、発光パネル１から出て結合される光の質及び量に作用するフィードバック機構を実現することができる。
好ましくは、Ｓr／Ｓi比は、１．５＜Ｓr／Ｓi＜５という関係を満たす。
Ｓr／Ｓi比が好ましい範囲にある発光パネルは、（射出）成形工程で容易に製造することができる。この比の特に適切な範囲は、発光パネルのコリメータ機能の最適な使用を可能にするので、２．５≦Ｓr／Ｓi≦４である。
【００３０】
図２は、図１の照明システムの概略断面図である。この実施例の光源は、それぞれ青色、緑色、及び赤色の発光波長を有する３つの発光ダイオード（ＬＥＤ）６Ｂ、６Ｇ、及び６Ｒを含む。ＬＥＤの光源輝度は、通常は蛍光管の何倍も明るい。更に、ＬＥＤを使用して光がパネル内に結合される効率は、蛍光管の使用の場合よりも大きい。光源としてのＬＥＤの使用は、ＬＥＤが合成樹脂から作られたパネルに対して置くことができるという利点を有する。ＬＥＤは、発光パネル１の方向にほとんどいかなる熱も伝えないし、有害な（ＵＶ）放射を発することもない。更に、ＬＥＤの使用は、ＬＥＤから発する光をパネル内に結合するために何の手段も使用する必要がないという利点を有する。照明システムのＬＥＤは、青色、緑色、及び赤色ＬＥＤの適切に選択されたクラスタ、又は、単色又は二色ＬＥＤの適切な代替組合せ、又は、高い光束を有する複数の白色ＬＥＤを含むことができる。
【００３１】
図２は、ＬＥＤ６Ｂ、６Ｇ、及び６Ｒから発生して光結合エッジ面４の領域で結合された光が、発光パネル１を通る最初の伝播の間は外に結合することができないことをかなり概略的に示している。光が光結合エッジ面４の反対側に位置するエッジ面５で反射されるまでは、前壁又は後壁から反射する光が臨界角を超えることは可能ではなく、その後、光は、ディスプレイ装置の方向に発光パネル１から出て結合されることになる。
【００３２】
照明システムに使用されるＬＥＤ６Ｂ、６Ｇ、及び６Ｒは、好ましくは、各々が少なくとも５０ｍＷの光学出力を有するＬＥＤである。このような高出力を有するＬＥＤは、ＬＥＤパワーパッケージとも呼ばれる。パワーＬＥＤの例は、１つのＬＥＤあたりの光束が赤で３５ｌｍ、緑で２０ｌｍ、青で８ｌｍ、及び琥珀色ＬＥＤで４０ｌｍの「Ｌｕｘｅｏｎ（登録商標）」型（Ｌｕｍｉｌｅｄ）のＬＥＤである。代替実施形態では、比較的高い光出力（２つのスペクトル発光波長の助けの有無に関わらず）を有する黄色、琥珀色、シアン、マゼンタ、及び／又は紫色のＬＥＤも使用される。高い光束を有する複数の白色ＬＥＤの使用も可能である。更なる代替実施形態では、赤色ＬＥＤは、青色ＬＥＤが２つのスペクトル周波数帯、すなわち青色及び緑色周波数帯で発光するように蛍光体を備えた青色ＬＥＤと共に使用することができる。
【００３３】
ＬＥＤは、好ましくは、（金属コア）プリント回路基板に取り付けられる。パワーＬＥＤがこのような（金属コア）プリント回路基板（ＰＣＢ）上に設けられる場合、ＬＥＤによって発生した熱は、熱伝導によってＰＣＢにより容易に取り除くことができる。更に、照明システムの興味深い実施形態は、（金属コア）プリント回路基板が熱伝導接続を通じてディスプレイ装置のハウジングと接触するものである。
光結合エッジ面の反対側に位置するエッジ面５は、発光パネル１内の光に対して反射性であることが好ましい。反射中に発光パネル１を通って伝播する光の角度分布に影響を与えるためには、光結合エッジ面４の反対側に位置するエッジ面５は、好ましくは拡散反射性であるか、又は、それが拡散反射性材料を備えることが好ましい。
【００３４】
発光パネルの代替実施形態では、光結合エッジ面４の反対側に位置するエッジ面は、切子面を有する。この例は、発光パネルの代替実施形態の概略側面図である図３に示されている。光結合エッジ面４の反対側に位置するエッジ面５’は、光結合エッジ面４と平行になるようには配置されない。図３のエッジ面には、一例として鏡面反射鏡、例えば金属反射鏡が設けられる。光が発光パネル１から出て結合される角度を最適化するために、上述のエッジ面５’の適切な角度の配置が行われる。
【００３５】
照明システムの更なる代替実施形態では、発光パネル１の後壁３は、拡散反射性であるか、又は拡散反射性材料が設けられる。これは、発光パネルからの光の結合を促進するために行われる。
有利な態様においては、反射材料は、間に空隙を置いて後壁から僅かに離して配置される。このようにして、全内部反射（ＴＩＲ）に基づく反射の最大限の利用が為される。空隙は、好ましくは、一般に０．１ｍｍの大きさを有する。
【００３６】
当業者には本発明の範囲内で多くの変更が可能であることは明らかであろう。
本発明の保護の範囲は示された実施形態に限定されない。本発明は、各新しい特徴及び特徴の各組合せの中に存在する。特許請求の範囲における参照番号は、その保護の範囲を限定するものではない。動詞「含む」及びその活用形の使用は、特許請求の範囲に特定されたもの以外の要素の存在を除外するものではない。要素の前に置かれた不定冠詞の使用は、そのような要素の複数の存在を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による照明システムの実施形態を含むディスプレイ装置の側面図である。
【図２】図１の照明システムの断面図である。
【図３】発光パネルの代替実施形態の側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  発光パネル
２  前壁
３  後壁
４、５  エッジ面
６  光源
１２  ディスプレイ装置
α  くさび角度
β  傾斜角度
ＯＡ  鈍角
【図１】
2005521195.tif 000003
【図２】
2005521195.tif 000004
【図３】
2005521195.tif 000005
【国際調査報告】
2005521195.tif 000006
2005521195.tif 000007