(57)【要約】【課題】発光むらを抑えて、薄型、低消費電力化が図れる面光源装置を提供する。【解決手段】面光源装置１２を、導光板２０、発光パネル２１、反射シート２２から構成する。導光板２０を３個の導光ユニット３０から構成する。導光ユニット３０を、矩形状の光射出面３０ａ、厚肉部３０ｃ、薄肉端部３０ｅ、傾斜背面部３０ｇ、及び平行溝３０ｈを有する矩形板状に構成する。平行溝３０hを、光射出面３０ａに垂直な中心線に対して、対称で且つ先端に向うに従い次第に先細りに形成する。ＬＥＤ３８を線状に並べた発光素子ライン３６，３７を２列形成して発光パネル２１を構成する。ＬＥＤ３８から直上に向う最も輝度の高い光は、平行溝３０ｈの溝面によって導光ユニット３０の内部に拡散して取り込まれる。このため、導光ユニット３０の光照射面３０ａにおける輝度むらが減少する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の光射出面、この光射出面の略中央部で該光射出面の一辺に平行に、前記光射出面と反対側の面に形成される厚肉部、前記一辺及びこの一辺に対向する他辺に配置され、前記厚肉部より薄く形成される薄肉端部、前記厚肉部から前記薄肉端部に向って次第に薄くなる傾斜背面を有する傾斜背面部、及び前記厚肉部に前記一辺と平行に前記光射出面に向って形成され、前記一辺の直交方向の断面形状において、前記矩形状の光射出面に垂直な中心線に対して、対称で且つ先端に向うに従い次第に先細りとなる平行溝を有する導光板と、
前記平行溝内に配置され、前記中心線に対して対称位置で且つ前記中心線から外れた位置に、前記一辺に平行なライン状に発光素子を配列してなる複数列の発光素子ラインを有する発光パネルとを備えることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記発光素子はＬＥＤであり、前記複数列の発光素子ラインは互いの発光素子が千鳥状に配置されることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
面光源装置は、液晶表示装置、広告や標識用の表示灯などのバックライトユニットとして用いられている。例えば、特許文献１では、蛍光ランプなどの棒状光源を用いて、この棒状光源の周面からの発光を導光板で導光し、導光板の光射出面から均一に発光させるようにしている。
【特許文献１】特開平２００５−２３４３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１のように蛍光ランプを用いる場合には、蛍光ランプの直径が問題になり、面光源装置を薄く形成するには限界がある。そこで、蛍光ランプの代わりにＬＥＤ等の発光素子を配置することも考えられるが、ＬＥＤからの光は一般的にcos θのｎ乗に近い発光分布となっているものの、直上方向への発光光量が大きい。したがって、導光板の光照射面から照射される光はＬＥＤの直上部分の光量が大きくなる。このため、蛍光ランプを用いる場合に比べて導光板の光射出面からの発光むらが目立ってしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、薄型で低消費電力化を実現することができ、且つ大きい表示サイズの用途にも適用することができる面光源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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、矩形状の光射出面、この光射出面の略中央部で該光射出面の一辺に平行に、前記光射出面と反対側の面に形成される厚肉部、前記一辺及びこの一辺に対向する他辺に配置され、前記厚肉部より薄く形成される薄肉端部、前記厚肉部から前記薄肉端部に向って次第に薄くなる傾斜背面を有する傾斜背面部、及び前記厚肉部に前記一辺と平行に前記光射出面に向って形成され、前記一辺の直交方向の断面形状において、前記矩形状の光射出面に垂直な中心線に対して、対称で且つ先端に向うに従い次第に先細りとなる平行溝を有する導光板と、前記平行溝内に配置され、前記中心線に対して対称位置で且つ前記中心線から外れた位置に、前記一辺に平行なライン状に発光素子を配列してなる複数列の発光素子ラインを有する発光パネルとを備えることを特徴とする。なお、前記発光素子はＬＥＤであり、前記複数列の発光素子ラインは互いの発光素子が千鳥状に配置されることが好ましい。また、前記導光板及び発光パネルを複数備え、一方の導光板の前記一辺と他方の導光板の前記他辺とが接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の面光源装置によれば、導光板の平行溝内に、平行溝の中心線に対して対称位置で且つ前記中心線から外れた位置に、複数列の発光素子ラインを設けたから、ＬＥＤの直上で最も光量の高い部分は、平行溝の溝面によって導光板の内部に拡散して取り込まれ、また、直上部への光は弱くなることから、導光板の光照射面における輝度むらが減少し、ほぼ均一な光を光照射面から照射することができる。また、発光素子をＬＥＤとし、複数列の発光素子ラインは互いの素子が千鳥状に配置されることにより、発光パネル上でＬＥＤをほぼ均等に分散させることができ、より一層発光むらを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に示すように、表示器１０は、外枠１１と、外枠１１に嵌め込まれる面光源装置１２と、面光源装置１２の光射出面１２aに貼り付けられる透光性のシート１４と、インバータ電源や制御回路などからなる駆動ユニット１５とを備えている。駆動ユニット１５は外枠１１内に配置されている。表示器１０は、シート１４に描かれた文字や図柄などを、面光源装置１２で照明することで、情報を視認することができるようになっており、例えばオフィスや店舗、道路、交通機関などに設置される広告表示灯や標識表示灯、避難誘導灯などに用いられる。
【０００８】
図１ないし図３に示すように、面光源装置１２は、導光板２０と、発光パネル２１と、反射シート２２とから構成される。
【０００９】
導光板２０は、透明樹脂、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）製の押し出し成形品から構成される。導光板２０は、３個の導光ユニット３０を一列に並べて一体的に構成されている。なお、導光ユニット３０の数量は、表示器１０の表示サイズに応じて適宜変更される。例えば、表示サイズが大きい場合には導光ユニット３０がｎ×ｍ個のマトリックスに配置される。また、マトリックス配置に代えて、導光ユニット３０を図１に示すように一列に並べて配置し、配列方向に直交する方向での導光ユニット３０の幅を表示サイズに合わせて変更してもよい。また、表示サイズが小さい場合には１個の導光ユニット３０から導光板２０を構成してもよい。
【００１０】
図２に示すように、導光ユニット３０は、矩形状の光射出面を有する板状に構成されており、矩形状の光射出面３０ａ、この光射出面３０ａの略中央部で該光射出面３０ａの一辺３０ｂに平行に、前記光射出面３０ａと反対側の面に形成される厚肉部３０ｃ、前記一辺３０ｂ及びこの一辺３０ｂに対向する他辺３０ｄに配置され、前記厚肉部３０ｃより薄く形成される薄肉端部３０ｅ、前記厚肉部３０ｃから前記薄肉端部３０ｅに向って次第に薄くなる傾斜背面３０ｆを有する傾斜背面部３０ｇ、及び前記厚肉部３０ｃに前記一辺３０ｂと平行に前記光射出面３０ａに向って形成され、前記一辺３０ｂの直交方向の断面形状において、前記矩形状の光射出面３０ａに垂直な中心線ＣＬに対して、対称で且つ先端に向うに従い次第に先細りとなる平行溝３０ｈを有する。
【００１１】
傾斜背面部３０ｇは、平行溝３０ｈを形成する面から導光ユニット３０内に入射した発光パネル２１の光を、傾斜背面３０ｆによって光射出面３０ａに向けて反射させる。傾斜背面３０ｆは、光射出面３０ａから射出される面状光の照射ムラを低減するために、光射出面３０ａの全面に均一に反射光が行き渡るように設計されている。この光射出面３０aは、平坦または湾曲面として形成される。
【００１２】
平行溝３０ｈは、先端に向うに従い次第に先細りとなる溝形状であればよく、例えば断面が三角形状、双曲線形状、楕円形状、半円形状、懸垂線形状などが好ましく用いられる。この平行溝３０ｈ内には、発光パネル２１が例えば耐熱シリコン接着剤や取付ビスなどを用いて取り付けられる。平行溝３０ｈは、溝面で発光パネル２１からの光が反射して、発光パネル２１に戻らないように設計されている。
【００１３】
図２に示すように、発光パネル２１は、リフレクタを兼ねた基板３５に２本の発光素子ライン３６，３７を並べて構成されている。このため、各ＬＥＤ３８の接続用のプリントパターン部分を除いたエリアには、アルミ蒸着などにより反射面３５ａが形成されている。また、発光素子ライン３６，３７は、多数の白色発光ダイオード（ＬＥＤ）３８を線状に並べて構成されている。ＬＥＤ３８の配列ピッチや個数は必要とする光量、ＬＥＤ３８の輝度などに基づき適宜決定される。図３に示すように、発光パネル２１は、平行溝３０ｈの中心線ＣＬに対して各発光素子ライン３６，３７が左右均等に振り分けられるようにして平行溝３０ｈに配置される。
【００１４】
基板３５の裏面には、アルミ製の放熱板４０が一体に設けられており、この放熱板４０によりＬＥＤ３８からの熱が外部に放出される。放熱板４０の背面には多数のフィン４０ａが設けられている。発光パネル２１は、駆動ユニット１５に電気的に接続されており、駆動ユニット１５により点灯・消灯などの動作が制御される。
【００１５】
導光ユニット３０の傾斜背面部３０ｇには反射シート２２が設けられている。この反射シート２２は傾斜背面部３０ｇに密着、または離間して配置される。反射シート２２は導光ユニット３０の傾斜背面部３０ｇから漏洩する光を反射して再び導光ユニット３０に入射させる。反射シート２２は光を発射するものであればよく、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂シートや、これら樹脂シートにアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミなどの金属泊やこれを担持した樹脂シート、更には金属薄板などが好ましく用いられる。基板３５の両側面には段部３５ｂが形成されている。段部３５ｂは、反射シート２２の両側縁に係止し、反射シート２２を傾斜背面３０ｆに密着させる。
【００１６】
次に、本実施形態の作用を説明する。駆動ユニット１５により発光パネル２１の各ＬＥＤ３８が点灯されると、ＬＥＤ３８からの光は、平行溝３０ｈの溝面から導光ユニット３０内に入射される。導光ユニット３０内に入射された光は、傾斜背面３０ｆ、または反射シート２２で反射され、面状光として光射出面３０ａから射出される。光射出面３０ａから射出された面状光は、シート１４の裏面全体を略均一に照明し、これにより、シート１４に描かれた文字や図柄が表示される。
【００１７】
図２に示すように、発光パネル２１は、平行溝３０ｈの中心線ＣＬに対して各発光素子ライン３６，３７が左右均等に振り分けられるように、平行溝３０ｈに配置されるため、前記中心線ＣＬから外れた位置に、各発光素子ライン３６，３７のＬＥＤ３８が配置される。したがって、ＬＥＤ３８の直上で最も光量の高い部分は、平行溝３０ｈの曲率の大きな部分で導光ユニット３０内に拡散して取り込まれ、また、直上部への光は弱くなることから、平行溝３０ｈ付近の光照射面における輝度むらが減少し、ほぼ均一な光が光射出面３０ａから照射され、発光むらが抑えられる。しかも、従来のように、発光むらを抑えるために、平行溝３０ｈや光射出面３０ａに砂擦り面などの粗面化処理などを施して光拡散性を上げる必要もなくなり、製造が容易になる。なお、発光むらをより一層抑えたい場合には、砂擦り面などの粗面化処理を必要に応じて施してもよい。
【００１８】
また、光源としてＬＥＤ３８を用いた発光パネル２１を用いているため、発光効率が良くなり低消費電力化を図れるとともに、耐久性が向上する。また、従来の蛍光ランプに比べて薄型化が容易になるため、面光源装置全体を薄型に構成することができる。
【００１９】
上記実施形態では平坦な基板上にＬＥＤ３８を配列したが、図４に示すように、ＬＥＤ３８は底面５０ａに対し角度θで傾斜した山形状の基板面５０ｂ，５０ｃを有する基板５０に配列したものであってもよい。この場合には、平行溝３０ｈの形状に応じて基板面５０ｂ，５０ｃの傾斜角度θを変更することで、より一層輝度むらを抑えた面光源装置を構成することができる。なお、本実施形態で、図１〜図３に示すものと同一構成部材には同一符号が付してある。
【００２０】
上記実施形態では、プリントパターン部分を除いたＬＥＤ取付面に反射面３５ａを形成したが、これに代えて、ＬＥＤ３８の取付面とは反対側にプリントパターン部分を形成する場合には、ＬＥＤ３８の取付面の全面を発射面としてもよい。また、基板３５に反射面３５ａを形成する代わりに、リフレクタを別個に設けてもよい。
【００２１】
上記実施形態では、片面のみ発光する面光源装置１２について説明したが、図５に示すように、放熱板６０の両面に発光パネル２１を設け、この発光パネル２１に合わせて導光板２０を両面に配置し、両面で発光する面光源装置６６を構成してもよい。なお、放熱板６０の両面に発光パネル２１を取り付ける代わりに、基板の両面に２列の発光素子ラインを形成した発光パネルを構成し、この発光パネルの両側端に放熱板を取り付けた物であってもよい。
【００２２】
なお、発光パネル２１に形成する発光素子ライン３６，３７は２列に限らず４列やそれ以上であってもよい。また、ＬＥＤ３８として白色のものを用いたが、これに代えて、赤色、緑色、青色の３色のＬＥＤを交互に並べて白色としたものであってもよい。さらには、白色に限らず他の色に発光するものであってもよい。また、発光素子はＬＥＤ３８に限られず、      ，      などを用いてもよい。
【００２３】
なお、導光板の材料としては、上記実施形態で挙げたＰＭＭＡの他に、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ベンジルメタクリレート、ＭＳ（メタクリルスチレン）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）などを用いてもよい。また、導光板は、射出成形や注形重合法などにより作製してもよい。さらに、必要に応じて、導光板に光を散乱させる微粒子を混入させてもよい。
【００２４】
上記実施形態では、反射シート２２を傾斜背面３０ｆと略同一な形状としているが、反射シート２２を傾斜背面３０ｆとは別の形状、例えば、円筒状や断面半楕形状とし、傾斜背面３０ｆに貼り付けずに離して配置してもよい。
【００２５】
上記実施形態では、広告表示灯や標識表示灯、避難誘導灯などに用いられる表示器１０に搭載される面光源装置１２，６６を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、液晶表示器のバックライトユニットに用いてもよい。また、面光源装置自体を単に照明装置として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】表示器の構成を示す分解斜視図である。
【図２】面光源装置の一部の構成を示す斜視図である。
【図３】導光ユニットの光照射状態を示す平面図である。
【図４】他の実施形態における発光パネルを示す拡大した平面図である。
【図５】他の実施形態における両面光源装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  表示器
１１  外枠
１２  面光源装置
１４  シート
１５  駆動ユニット
２０  導光板
２１  発光パネル
２２  反射シート
３０  導光ユニット
３０ａ  光射出面
３０ｂ  一辺
３０ｃ  厚肉部
３０ｄ  他辺
３０ｅ  薄肉端部
３０ｆ  傾斜背面
３０ｇ  傾斜背面部
３０ｈ  平行溝
３５  基板
３６，３７  発熱阻止ライン
３８  ＬＥＤ
４０  放熱板
６６  面光源装置
【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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