(57)【要約】【課題】白色合成されていない単色光を導光板から出射させないようにして色ムラのない面照明を実現する。【解決手段】配線基板１３１，１３２に異なる発光色の発光ダイオード１２を配列して点光源アレイ１４１，１４２を構成し、導光板１５の入光面１５１，１５２に発光ダイオード１２を対向配置する。導光板１５の発光面１５３と入光面１５１，１５２との交差角度を略９０°とする。発光面１５３に対向する裏面１５４の入光面１５１，１５２付近領域には傾斜部１５５，１５６を形成し、傾斜部１５５，１５６と入光面１５１，１５２との交差角度を９０°以上とする。導光板１５の裏面１５４の入光面付近領域に形成した傾斜部１５５，１５６以外には、ドット１７Ｓ，１７Ｍ，１７Ｌの分布させた拡散反射部１７を設けたことで、白色合成されていない発光色を導光板１５から出射させず、色ムラのない面照明を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる発光色の点光源を直線状に配列した点光源アレイと、
対向配置された前記点光源アレイからの光の入光面と光を出射させる発光面との交差角度を略９０°とし、前記発光面に対向する裏面の前記入光面から所定距離まで傾斜部を形成し、該傾斜部と前記入光面との交差角度を９０°以上とした導光板と、を具備したことを特徴とする面照明装置。
【請求項２】
前記導光板には、裏面の入光面付近領域に形成した前記傾斜部以外にドット状に分布させた拡散反射部を設けたことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
【請求項３】
前記拡散反射部は、前記入光面に遠い位置にあるほど面積を大きくあるいは分布数を多くしたことを特徴とする請求項２記載の面照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光ダイオードなどの点光源を用いて、主に液晶用バックライトとして用いる面照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、白色発光ダイオードを光源としたバックライトが携帯電話などの液晶表示装置で用いられている。白色発光ダイオードは、主に青色発光チップとその光に励起され黄色発光する蛍光体を組み合わせた構成のものが主流を占めている。このようなタイプの白色発光ダイオードは、赤色領域の発光強度が相対的に小さいため、液晶表示した際の赤色再現性が乏しいという欠点があった。
【０００３】
そこで、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光ダイオードを用い、それらの放射光を白色に合成することによって、色再現性を向上させることができるが、そのためには混色してから導光板より出射させることが必要である。導光板内でＲＧＢ光を白色に合成するために、厚みが入光端面部で最小になり、入光端面部に対向する反入光端面部で最大になる導光板を備えた照明装置が示されている。
【０００４】
このような形状の導光板に入射されたＲＧＢ光は、導光板表面や裏面で反射しても、出射臨界角に達することなく進行していくことになり、途中で出射することなく反入光端面部まで到達することができるとしている。そして、反入光端面部で反射した光は入光端面部に再帰していくが、表面や裏面で反射するたびに出射臨界角に近づき、ついには充分に白色に合成された光が表面あるいは裏面より出射すると説明している。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００４−３８１０８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１の技術は、出射分布を導光板表面や裏面の偏光素子によって制御する構造のため、実際には白色に合成される前のＲＧＢ単色光が偏光素子によって出射し、発光面上に色ムラが発生する。
【０００６】
この発明の目的は、白色合成されていない発光色の異なる単色光を導光板から出射させないようにして色度均一性の高い面照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、この発明の面照明装置は、異なる発光色の点光源を直線状に配列した点光源アレイと、対向配置された前記点光源アレイからの光の入光面と光を出射させる発光面との交差角度を略９０°とし、前記発光面に対向する裏面の前記入光面から所定距離まで傾斜部を形成し、該傾斜部と前記入光面との交差角度を９０°以上とした導光板と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、裏面の入光面付近領域に形成した傾斜部以外には、ドット状に分布させた拡散反射手段を導光板に設けたことで、白色合成されていない単色光を導光板から出射させずに色ムラのない面照明を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１、図２は、それぞれこの発明の面照明装置の第１の実施形態について説明するためのもので、図１は分解斜視図、図２は図１が組み立てられた状態の断面図である。
【００１１】
図１において、１１は一面が開放された箱型のケースであり、このケース１１の対向する長辺側の内側面１１１，１１２には、複数の発光ダイオード１２を配線基板１３１，１３２上に直線状に配列して構成した点光源アレイ１４１，１４２が取り付けられる。点光源アレイ１４１，１４２は、赤、緑、青などの異なる発光色の発光ダイオードを周期的に配線基板に配列したものや、１つのパッケージに異なる発光色の発光ダイオードを複合実装したものを、配線基板１３１，１３２にそれぞれ配列したもので構成される。
【００１２】
発光ダイオード１２の放射側前方には、メチルメタアクリレート（アクリル）やポリカーボネート等の透明樹脂で形成される導光板１５が配置される。導光板１５の入光面１５１，１５２と発光ダイオード１２の放射側と対向配置させ、発光ダイオード１２の放射光を入光面１５１，１５２に入射させるようにしている。
【００１３】
図３、図４に示すように、導光板１５は両側入光タイプであり、発光面１５３と入光面１５１，１５２との交差角度θ１を、それぞれ略９０°とする。また、発光面１５３に対向する裏面１５４の入光面部付近領域には、傾斜部１５５，１５６をそれぞれ形成し、傾斜部１５５，１５４と入光面１５１，１５２との交差角度θ２を、それぞれ９０°以上とする。
【００１４】
傾斜部１５５，１５６を除く裏面１５４には、図３に示すように、光の出射バランスを均斉化させるために、白色インキ印刷等により面積の異なる拡散反射機能を有するドット１７Ｓ，１７Ｍ，１７Ｌからなる拡散反射部１７が形成されている。拡散反射部１７は、入光面１５１，１５２から遠くなるにつれて次第に面積が大きくなるような配置としている。
【００１５】
すなわち、入力面１５１，１５２に近い位置には、面積が小さいドット１７Ｓの拡散反射領域Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ形成し、入力面１５１，１５２から拡散反射領域Ｓ１，Ｓ２より遠い領域には、ドット１７Ｓよりも大きい面積のドット１７Ｍの拡散反射領域Ｍ１，Ｍ２をそれぞれ形成する。さらに、拡散反射領域Ｍ１とＭ２の間には、最も大きい面積のドット１７Ｌの大きさの拡散反射領域Ｌを形成する。
【００１６】
導光板１５の裏面１５４とケースとの間には反射シート１８を配置する。反射シート１８は屈曲させ導光板１５の傾斜部１５５，１５６の位置まで配置する。反射シート１８は導光板１５の裏面から漏れ出た光を発光面１５３側に戻すためのもので、白色ＰＥＴなど、拡散性を有しているものでも、銀蒸着や誘電体多層膜など鏡面反射性を有しているものでもよい。
【００１７】
導光板１５の発光面１５３と対向する位置には、水平や垂直方向に集光させたり均斉化させたりする機能を有する、例えば白色ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等で形成される拡散シート２０，２１を配置する。拡散シート２１上には、表示窓２２１が形成されたフレーム２２を配置する。
【００１８】
ここで、発光ダイオードから導光板の入光面に入射される付近を拡大して示すとともに、発光ダイオードから放射される光の光路例を示した図５の断面図を参照し、導光板の作用について説明する。
【００１９】
発光ダイオード１２から放射された光は、導光板１５の入光面１５１，１５２に入射される。導光板１５に入射された直後の光は、入光面１５１付近の傾斜部１５５，１５６では拡散反射部１７が形成されていないことから、そこで反射した場合にも、点線ａの光線例のように発光面１５１から出射せず、導光板１５内を進行する。
【００２０】
このように、導光板１５へ入射された直後の白色合成されていない単色光は、直ちに発光面１５３から出射させるのではなく、導光板１５内で白色に合成させた光を出射させることで色ムラを発生させることを防ぐことができる。傾斜部１５５，１５６の領域を通過させ、拡散反射部１７によって反射された光の一部は、入光面１５１，１５２側に戻る。戻り光が傾斜部１５５，１５６で反射された場合には、発光面１５３にその全反射臨界角より小さい角度で進入することができるので、傾斜部１５５，１５６領域の発光面からも出射させることができる。
【００２１】
導光板１５がアクリル製で入光面１５１，１５２と傾斜部１５５，１５６の交差角度θ２が１２０°であって、拡散反射部１７による戻り光ｂが発光面１５３に対して略平行（図中は１０°弱程度）で傾斜部１５５，１５６を反射した場合、発光面１５３には入光角θ３は約３０°で進入することになる。このとき、アクリル材料の全反射臨界角４２°であり、この臨界角より入光角が小さくなるため、発光面１５３から光ｃを出射させることができる。このような出射光は、導光板１５内ですでに白色合成が行われているため、入光面１５１，１５２近傍の発光面１５３においても色ムラは発生しない。
【００２２】
この実施形態は、異なる色を発光させる発光ダイオードからの光を、導光板内で白色合成させた状態で導光板の発光面から発光させるようにしたため、色むらを防止でき均斉度の向上を図ることができる。
【００２３】
図６は、この発明の第２の実施形態について説明するための導光板の断面図である。この実施形態は、入光面１５１，１５２付近の傾斜部１５５，１５６で一旦導光板１５の厚みが増加し、導光板１５の底面１５４の中央に向かうにつれて再び薄くなる傾斜部６１，６２を設けたものである。
【００２４】
この実施形態では、入光面１５１，１５２付近での合成されない単色光が導光板１５の発光面から出射されないばかりか、入光面１５１から入射された光が傾斜部６１を反射して発光面１５３に、入光面１５２から入射された光が傾斜部６２を反射して発光面１５３から確実に出射させていることから、発光面１５３全体の輝度も増加させた面照明が得られる。
【００２５】
図７は、この発明の第３の実施形態について説明するための導光板の断面図である。この実施形態は、第１の実施形態の導光板１５を片側入光タイプに置き換えた場合のものである。
【００２６】
この実施形態では、入光面を片側のみにした場合にあっても、入光面１５１付近での合成されない単色光が導光板１５の発光面１５３から出射されない面照明を実現することができる。
【００２７】
さらに図８は、この発明の第４の実施形態について説明するための導光板の断面図である。この実施形態は、第３の実施形態の導光板１５の裏面に傾斜を持たせた傾斜裏面１５４１としたものである。
【００２８】
この実施形態では、入光面１５１付近での合成されない単色光が導光板１５の発光面１５３から出射されない図７の実施形態の面照明の効果に加え、傾斜裏面１５４１を設けたことにより、入光面１５２から入射された光が傾斜裏面１５４１を反射して発光面１５３から確実に出射させていることから、図７に比して発光面１５３全体の輝度も向上させることができる。
【００２９】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、拡散反射部１７の大きさの変化を領域毎に変化させるのではなく、同じ面積の拡散反射部を領域毎に密度を変化させてもよい。この場合、入光面から遠い領域程密度が密となる。また、入光面から離れるほど漸次面積や密度が増えるように配置してもよく、この場合はより均斉度の向上が期待できる。
【００３０】
さらに、上記の各実施形態の導光板の傾斜部の形状は平面としたが、この傾斜部の面形状を曲面あるいは段形状としてもよい。
【００３１】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、上記した実施形態によって把握される技術思想をその効果とともに以下に説明する。  
（１）異なる発光色の点光源を直線状に配列した点光源アレイと、対向配置された前記点光源アレイからの光の入光面と光を出射させる発光面との交差角度を略９０°とし、前記発光面に対向する裏面の前記入光面から所定距離まで第１の傾斜部を形成し、該第１の傾斜部と前記入光面との交差角度を９０°以上とし、前記第１の傾斜部から前記裏面に向けて再び薄くなる第２の傾斜部を形成した導光板と、を具備することを特徴とする。
【００３２】
この技術思想では、入光面付近での点光源色のまま出射させることを防止できるとともに、第２の傾斜部で導光板の発光面側により多くの光を反射させることができることから発光面での輝度の向上も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の第１の実施形態について説明するための分解斜視図。
【図２】図１が組み立てられた状態の断面図。
【図３】図１の要部の背面図。
【図４】図２の側面図。
【図５】図１の作用について説明するための一部切欠拡大断面図。
【図６】この発明の第２の実施形態について説明するための側面図。
【図７】この発明の第３の実施形態について説明するための側面図。
【図８】この発明の第４の実施形態について説明するための側面図。
【符号の説明】
【００３４】
１１  ケース
１２  発光ダイオード
１３１，１３２  配線基板
１４１，１４２  点光源アレイ
１５  導光板
１５１，１５２  入光面
１５３  発光面
１５４  裏面
１５５，１５６，６１，６２  傾斜部
１７  拡散反射部
１７Ｓ，１７Ｍ，１７Ｌ  ドット
１８  反射シート
１９  拡散板
２０，２１  拡散シート
２２  フレーム
２２１  表示窓
Ｓ１，Ｓ２，Ｍ１，Ｍ２，Ｌ  拡散反射領域
１５４１  傾斜裏面
【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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