(57)【要約】【課題】本発明は、簡単な構造で点光源の数を削減でき、輝度ムラの発生しない面照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】２次元配置された複数の点光源４と、点光源４の放射光が通過する位置に配置され、点光源４の配列方向のうちの隣り合う点光源４の間隔が最も狭い第１の方向にストライプ状に延在して設けられた複数の突起１２ａを有する第１の分散プレート１０と、第１の分散プレート１０を透過した放射光が通過する位置に配置され、第１の方向に直交する第２の方向にストライプ状に延在して設けられた複数の突起１２ｂを有する第２の分散プレート２０と、を備えたことを特徴とする面照明装置が提供される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元配置された複数の点光源と、
前記点光源の放射光が通過する位置に配置され、前記点光源の配列方向のうちの隣り合う点光源の間隔が最も狭い第１の方向にストライプ状に延在して設けられた複数の突起を有する第１の分散プレートと、
前記第１の分散プレートを透過した前記放射光が通過する位置に配置され、前記第１の方向に直交する第２の方向にストライプ状に延在して設けられた複数の突起を有する第２の分散プレートと、
を備えたことを特徴とする面照明装置。
【請求項２】
前記複数の点光源は、矩形のマトリックス状に配置され、
前記第１の方向は、前記矩形の短辺方向であり、
前記第２の方向は、前記矩形の長辺方向であることを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
【請求項３】
前記第１および第２の分散プレートに設けられた前記突起は、前記ストライプの方向に交差する断面の形状に円弧を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の面照明装置。
【請求項４】
前記点光源から放射された前記放射光は、前記第１の分散プレートに直接入射し、
前記第１の分散プレートを透過した前記放射光は、前記第２の分散プレートに直接入射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の面照明装置。
【請求項５】
前記第２の分散プレートの透過率は、前記第１の分散プレートの透過率よりも高いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の面照明装置。
【請求項６】
前記第１の分散プレートは、前記放射光を透過する基板の主面に積層された第１の分散層として形成され、
前記第２の分散プレートは、前記第１の分散層の上に積層された第２の分散層として形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の面照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの点光源を使用する面照明装置は、例えば表示装置のバックライト装置や居室などを照明する照明装置などとして用いることができる。一例として、バックライト装置は、液晶パネルの表示画面に対応する発光面全体に点光源を配置する直下方式と、導光板の側面に点光源を配列し、側面から放射光を入射させて導光板の主面を発光させるエッジ方式と、に大別される。
【０００３】
直下方式は、エッジ方式よりも高輝度かつ高効率であるが、発光面に輝度ムラが生じ易い。例えば、点光源と液晶パネルとの間の間隔を広くすれば、点光源の照射面積が広がり輝度ムラを抑えることができる。しかしながら、液晶表示装置の厚さを薄くすることがユーザの要請であり、点光源と液晶パネルとの間は狭くなる傾向にある。したがって、１つの点光源が照射できる面積は狭くなり、輝度ムラを無くすためには、点光源の数を増やす必要がある。結果として、バックライト装置の製造コストが上昇し、さらに消費電力が増える問題があった。
【０００４】
これに対し、例えば、特許文献１には、ＬＥＤの近傍に放射光を拡散させる光学素子を配置し、少ないＬＥＤ数で輝度ムラを抑制する方法が示されている。しかしながら、この方法では、個々のＬＥＤに光学素子を取り付けるため、部品点数増加、組立工数の増加といったデメリットがある。
【０００５】
一方、特許文献２〜４に開示された面照明装置では、点光源からの放射光を分散させるシートを用いて発光面の輝度ムラを低減する技術が示されている。しかし、これらの技術では、輝度ムラの低減に主眼がおかれており、点光源の数を削減する点において、まだ改良の余地がある。そこで、簡単な構造で点光源の数を削減でき、輝度ムラの発生しない面照明装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９−５１９５６８号公報
【特許文献２】特開２００８−６６０８６号公報
【特許文献３】特開２００７−７３２９５号公報
【特許文献４】特開２００９−２８３３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、簡単な構造で点光源の数を削減でき、輝度ムラの発生しない面照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、２次元配置された複数の点光源と、前記点光源の放射光が通過する位置に配置され、前記点光源の配列方向のうちの隣り合う点光源の間隔が最も狭い第１の方向にストライプ状に延在して設けられた複数の突起を有する第１の分散プレートと、前記第１の分散プレートを透過した前記放射光が通過する位置に配置され、前記第１の方向に直交する第２の方向にストライプ状に延在して設けられた複数の突起を有する第２の分散プレートと、を備えたことを特徴とする面照明装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な構造で点光源の数を削減でき、輝度ムラの発生しない面照明装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る面照明装置を模式的に例示する分解斜視図である。
【図２】一実施形態に係る面照明装置の点光源の配置を例示する模式図である。
【図３】一実施形態に係る面照明装置の部分断面を例示する模式図である。
【図４】一実施形態に係る分散プレートの組み込み方法を例示する模式図である。
【図５】一実施形態に係る発光面の輝度分布を例示する画像である。
【図６】一実施形態の変形例に係る分散プレートの部分断面を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について適宜説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る面照明装置の一例であるバックライト装置１００を模式的に示す分解斜視図である。  
バックライト装置１００は、２次元配置された複数の点光源４を実装した実装基板３を備えている。さらに、第１の分散プレート１０と、第２の分散プレート２０とが、実装基板３に対向し、点光源４から放出される放射光が通過する位置に配置されている。
【００１３】
分散プレート１０は、点光源４の配列方向の内の、隣り合う点光源の間隔が最も狭い第１の方向に、ストライプ状に延在して設けられた複数の突起を有する。分散プレート２０は、分散プレート１０を透過した放射光が通過する位置に配置され、第１の方向に直交する第２の方向にストライプ状に延在して設けられた複数の突起を有する。
【００１４】
以下、図１を参照して、バックライト装置１００を詳細に説明する。  
複数の点光源４が実装された実装基板３は、バックフレーム２に収容される。実装基板３の発光面側には、点光源４とその近傍を除く部分を覆う反射シート５が接着される。  
次に、実装基板３との間に一定の空間を設けて、分散プレート１０および２０が配置される。分散プレート１０および２０には、例えば、レンチキュラーレンズプレートを用いることができる。レンチキュラーレンズプレートは、例えば、基材としてポリスチレン、メチルメタクリレートスチレン、ポリカーボネート、アクリルなどに拡散材を含有させたものを使用することができる。出射側の主面には、半楕円あるいはその一部を断面形状として形成されたストライプ状のレンズが平行に複数、配列されている。
【００１５】
さらに、分散プレート１０および２０を透過した放射光が通過する位置に、プリズムシート７および偏光シート８などの光学シート１５が配置されている。例えば、プリズムシート７は、輝度や電力などの要求仕様に応じて選択され、住友３Ｍ社製ＢＥＦシリーズを用いることができる。偏光シート８には、例えば、住友３Ｍ社製ＤＢＥＦシリーズを用いても良い。
【００１６】
光学シート１５および分散プレート１０、２０は、バックフレーム２と、バックフレーム２に嵌合するフロントフレーム９との間に固定される。フロントフレーム９には、開口が設けられ光学シート１５の上に発光面１８を画する。
【００１７】
図２は、バックライト装置１００の点光源４の配置を模式的に例示する平面図である。
矩形の実装基板３が、バックフレーム２の内側の底面に配置され、実装基板３の上に複数の点光源４が矩形のマトリックス状に配置されている。  
この配置例において、隣り合う点光源４の間隔が最も狭くなる第１の方向は、矩形の短辺に沿ったＹ方向である。第１の方向に垂直な第２の方向は、矩形の長辺に沿ったＸ方向である。
【００１８】
Ｘ方向における点光源４の配置間隔ｄｘを、Ｙ方向における配置間隔ｄｙよりも広くすることにより、配置間隔ｄｘをもって等間隔に配置する場合よりも点光源４の数を少なくすることができる。図２に示す配置例のように、矩形の長辺方向の配置間隔ｄｘを広げることにより、点光源の数を大幅に減らすことができる。
【００１９】
点光源の配置パターンは、矩形に限られる訳ではなく任意に構成することができる。したがって、隣り合う点光源４の間隔が最も狭い方向である第１の方向は、短辺方向、または長辺方向に必ずしも一致せず、それぞれに斜めに公差する方向となる場合もある。
【００２０】
図３は、バックライト装置１００のIII−III断面（図２参照）の一部を例示する模式図である。  
実装基板３の上に配置間隔ｄｘをもって点光源４が実装されている。実装基板３の表面には、反射シート５が接着されている。さらに、実装基板３の上に間隔Ｈをもって分散プレート１０が配置されている。点光源４は、実装基板３の上方に向かって光を放射する。
【００２１】
分散プレート１０は、点光源４の放射光を透過して出射する側の面に突起１２を有している。突起１２は、第１の方向である矩形の短辺に沿ったＹ方向に延在するストライプ状に設けられている。  
図３に示す例では、分散プレート１０に設けられた突起１２は、ストライプの延在するＹ方向に交差する断面形状に円弧を含み、並列してレンチキュラーレンズを形成している。なお、突起１２の形状は円弧を含む形状に限られず、例えば、多角形の一部を含む形状であっても良い。
【００２２】
次に、図３を参照して、点光源４から放射された光の伝播経路について説明する。  
図３中における上方にバックライトの発光面１８（図示しない）が構成される。例えば、点光源４から直上方向に出射される放射光の一部Ｌ１は、突起１２の表面で屈折し、斜め上方に向かって伝搬する。また、突起１２の表面で反射されて実装基板３の方向に伝搬し、さらに、反射シート５の表面で反射されて分散プレート１０の方向に再び伝搬する光Ｌ２もある。
【００２３】
そして、点光源４から斜め上方に放射された光Ｌ３であっても、突起１２の表面で屈折して上方に伝播する。このような突起１２の作用により、点光源４から直上方向に向かって放射された光は分散させられ、斜め方向に放射された光であっても直上に屈折される。これにより、点光源４から上方に向かう放射光の分布がＸ方向に拡張され、点光源４の直上における輝度が高くなる輝度ムラを抑えることができる。
【００２４】
一方、突起１２の延在方向であるＹ方向では、分散プレート１０の効果は限定的であり、放射光の分布は広がらない。そこで、Ｙ方向に直交する第２の方向であるＸ方向に延在するストライプ状の突起を有する分散プレート２０（図示しない）を、分散プレート１０の上方に配置する。これにより、分散プレート１０を透過して上方に向かう放射光の分布をＹ方向に拡張することができる。
【００２５】
結果として、２枚の分散プレート１０および２０を配置することにより、点光源４から上方に伝搬する放射光の分布を２次元的に広げることが可能となり、発光面１８の輝度ムラを抑制することができる。
【００２６】
図４は、本実施形態に係る分散プレートの組み込み方法を例示する模式図である。  
点光源４から放射された放射光は、第１の分散プレート１０に直接入射し、分散プレート１０を透過した放射光は、第２の分散プレート２０に直接入射するように設けることができる。
【００２７】
最初に、図４に示すように、点光源４が実装された実装基板３が収容されたバックフレーム２に、分散プレート１０を組み付ける。  
実装基板３の表面には、実装基板３と分散プレート１０との間を所定の間隔に保持するためのスペーサ１３を配置することができる。点光源４は、実装基板３にマトリックス状に配置されており、Ｙ方向の配置間隔ｄｙは、Ｘ方向の配置間隔ｄｘよりも狭い。  
分散プレート１０の主面に設けられたストライプ状の突起１２ａの延在方向は、Ｙ方向に一致させる。
【００２８】
次に、分散プレート２０を分散プレート１０に重ねて組み付ける。分散プレート２０の表面に設けられたストライプ状の突起１２ｂの延在方向は、Ｘ方向に一致させる。
【００２９】
上記のように配置することにより、点光源４の放射光は、まず、分散プレート１０によって配置間隔が広いＸ方向に分散され、その後、分散プレート２０によってＹ方向に分散される。これにより、発光面１８における輝度分布を均一にすることができる。
【００３０】
これに対し、分散プレート１０の突起１２ａの延在方向をＸ方向に一致させ、分散プレート２０の突起１２ｂの延在方向をＹ方向に一致させると、Ｘ方向に輝度分布が現れる場合がある。
【００３１】
すなわち、点光源４の放射光が最初に入射する分散プレート１０の分散効果は、分散プレート２０の分散効果よりも高い。このため、点光源４の配置間隔が広いＸ方向への分散を分散プレート２０に担わせる構成にすると、Ｘ方向への放射光の広がりが不十分となり、輝度ムラが生じる場合があるものと考えられる。
【００３２】
したがって、点光源４の配置間隔が最も狭い方向に突起１２ａの延在方向を合わせた分散プレート１０を点光源４の側に配置し、配置間隔が相対的に広がる方向に突起の延在方向を一致させた分散プレート２０を、分散プレート１０を透過した放射光が通過する位置に配置することが好ましい。これにより、例えば、矩形の発光面１８における長辺方向に配置される点光源４の配置間隔ｄｘを広くしても、発光面１８に輝度ムラが生じないようにすることができる。これにより、発光面１８の全体に配置される点光源４の数を削減することが可能となる。
【００３３】
なお、分散プレート１０および２０の基材には、拡散材を含有させることができる。拡散材は、全方向にランダムに光を散乱して拡散させるぼかし効果を有し、バックライト装置の内部構造をユーザに認識させないために使用される。しかし、拡散材は、分散プレート１０および２０の透過率を下げて輝度を低下させ、さらに、突起１２ａおよび１２ｂによる分散効果を低減させるデメリットもある。
【００３４】
そこで、分散プレート１０および２０の透過率が、例えば、６０％以上となるように拡散材を含有させれば、発光面１８に向かう放射光を効果的に分散させることができる。  
さらに、分散プレート２０の透過率を分散プレート１０の透過率よりも高くすることができる。これにより、分散プレート１０を透過した放射光が、分散プレート２０に入射した時に、分散プレート１０の突起１２ａによる分散効果が、分散プレート２０に含有させた拡散材によって低減される現象を抑制することができる。
【００３５】
図５（ａ）は、分散プレート１０および２０の透過率を共に７５％とした時の、発光面１８の輝度分布を示す画像である。一方、図５（ｂ）は、分散プレート１０の透過率を７５％とし、分散プレート２０の透過率を８３％とした時の、発光面１８の画像を示している。ここでは、分散プレート１０として、住友化学製の「スミペックス  ＲＭＣ７５ａ」を用い、分散プレート２０として、住友化学製の「スミペックス  ＲＭＣ７７ａ」を用いた。
【００３６】
図５（ａ）に示す画像には、残存する輝度ムラがわずかに確認されるが、図５（ｂ）では、輝度ムラが解消されて均一性が向上していることがわかる。  
すなわち、点光源４の放射光が最初に入射する分散プレート１０の透過率よりも、分散プレート１０を透過した光が入射する発光面側の分散プレート２０の透過率を高くすることにより、発光面１８の輝度の均一性を向上させることができる。
【００３７】
図６は、本実施形態の変形例に係る分散プレート３０の部分断面を模式的に例示する斜視図である。  
同図中に示すように、分散プレート３０では、点光源４の放射光を透過する基板３５の主面の上に第１の分散層４０が設けられている。さらに、分散層４０の上に、第２の分散層５０が積層されている。分散層４０は、前述した分散プレート１０に相当する機能を果たし、分散層５０は、分散プレート２０に相当する機能を果たす。
【００３８】
例えば、分散プレート３０では、分散層４０に設けられたストライプ状の突起４２の延在方向と、分散層５０のストライプ状の突起５２の延在方向と、が直交するように配置することができる。  
分散プレート３０をバックフレームに組み付ける際は、突起４２の延在方向を点光源４の配置間隔が最も狭い方向に合わせる。例えば、図２に示すように、点光源４が矩形のマトリックス状に配置された場合、点光源４の配置間隔が狭いＹ方向に突起４２の延在方向を合わせることができる。
【００３９】
分散プレート３０は、厚さ１〜２ｍｍの透明樹脂からなる基板の上に、レンチキュラーレンズが形成されたフィルム、あるいは、シート状のレンチキュラーレンズプレートを積層することにより設けることができる。  
例えば、図６中に示す隣り合う突起４２の間に生じる窪み４３を、突起４２を構成する材料よりも屈折率が小さい材料で埋め込み、表面を平坦化したフィルムまたはシートを用いても良い。
【００４０】
上記のように構成された分散プレート３０を使用することにより、バックライト装置１００の組み立て作業を簡略化することができる。
【００４１】
以上、本発明に係る一実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、出願時の技術水準に基づいて、当業者がなし得る設計変更や、材料の変更等、本発明と技術的思想を同じとする実施態様も本発明の技術的範囲に含有される。
【符号の説明】
【００４２】
２・・・バックフレーム、  ３・・・実装基板、  ４・・・点光源、  ５・・・反射シート、  ７・・・プリズムシート、  ８・・・偏光シート、  ９・・・フロントフレーム、  １０、２０、３０・・・分散プレート、  １２、１２ａ、１２ｂ、４２、５２・・・突起、  １３・・・スペーサ、  １５・・・光学シート、  １８・・・発光面、  ３５・・・基板、  ４０、５０・・・分散層、  １００・・・バックライト装置、  Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・放射光、  ｄｘ・・・配置間隔、  ｄｙ・・・配置間隔
【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６】
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【図５】
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