JP2009110860A - Surface light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は面光源装置に関し、具体的には、蛍光管と発光ダイオードとを併用した面光源装置に関する。 The present invention relates to a surface light source device, and specifically to a surface light source device using a fluorescent tube and a light emitting diode in combination.
(第1の従来例)
液晶ディスプレイのバックライトとしては、蛍光管を用いたものが一般的である。しかし、蛍光管は、発光ダイオードに比べると色再現性が悪く、特に赤色の再現性が劣る。
(First conventional example)
As a backlight of a liquid crystal display, a backlight using a fluorescent tube is generally used. However, fluorescent tubes have poor color reproducibility compared to light emitting diodes, and in particular red color reproducibility is inferior.
そのため、蛍光管と共に発光ダイオード(以下、LEDという。)を併用して蛍光管の色再現性を改善したバックライトが提案されている。このようなバックライトとしては、例えば特開2004−139876号公報(特許文献1)や特開2007−73290号公報(特許文献2)などに開示されたものがある。 Therefore, there has been proposed a backlight in which a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) is used in combination with a fluorescent tube to improve the color reproducibility of the fluorescent tube. Examples of such a backlight include those disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-139976 (Patent Document 1) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-73290 (Patent Document 2).
図1(a)は蛍光管101と補助光源としてのLED102を併用したバックライト100の一例を示す概略断面図、図1(b)はその正面図である。このバックライト100にあっては、複数本の蛍光管101を平行に配置し、蛍光管101間のそれぞれの隙間において複数個のLED102を一列に配置し、蛍光管101及びLED102の前面に拡散板103を配置している。そして、蛍光管101から出射した白色光L1にLED102の光L2を重畳させて裏面側から拡散板103を照明し、バックライト100を白色発光させている。
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing an example of a
しかし、図1(a)に示すように、蛍光管101は指向性が弱くて出射光の広がりが大きく、一方LED102は指向性が強くて出射光の広がりが狭い。このような蛍光管101とLED102との特性の違いにより、図1(a)(b)のようなバックライト100では、LED102の光が届き易い領域と届きにくい領域とが生じ、輝度ムラや色ムラが大きくなるという問題がある。
However, as shown in FIG. 1A, the
バックライト100の輝度ムラや色ムラを改善するには、LED102を短い間隔で密に配列し、隣り合うLED102の光の重なりが大きくなるようにすればよい。しかし、LED102を密に配列させると、LED12の使用個数が増加しコストが増大する。
In order to improve luminance unevenness and color unevenness of the
LED102の光の重なりを大きくして輝度ムラや色ムラを小さくする別な方法は、拡散板103とLED102との距離を大きくすることである。しかし、拡散板103とLED102との距離を大きくすると、その分バックライト100の厚みが厚くなり、薄型化が妨げられる。
Another method for reducing the luminance unevenness and the color unevenness by increasing the overlap of light of the
また、LED実装基板を設置した金属製の背面部材104と蛍光管101との間には、その離間距離に応じて変化する寄生容量が発生することが知られている。この寄生容量は、蛍光管101内のプラズマと背面部材104とによってコンデンサが形成されることにより発生するものである。また、前記寄生容量は、蛍光管101と背面部材104との離間距離が短いほど大きくなり、離間距離が長いほど小さくなる。そのため、拡散板103とLED102との距離を大きくするためにLED102を蛍光管101から離して後方に配置すると、蛍光管101と背面部材104の間の寄生容量が小さくなり、蛍光管101の発光に係る電力効率が悪くなるという問題を生じる。
Further, it is known that a parasitic capacitance that changes according to the distance between the
(第2の従来例)
図2は特開2007−121927号公報(特許文献3)に開示されたバックライトの構造を示す概略断面図である。このバックライト110では、背面板104に凹凸形状を設け、その凹部内にLED102を納めている。このような構造によれば、LED102と拡散板103との距離を広げ、LED102から出射された光L2の拡散板103における広がりを大きくすることができ、LED102の数を増やすことなくバックライト110の輝度ムラや色ムラを小さくすることができる。
(Second conventional example)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the backlight disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-121927 (Patent Document 3). In the
しかしながら、このようなバックライト110でも、拡散板103とLED102との距離を大きくすることによって輝度ムラや色ムラを小さくしているので、その分バックライト100の厚みが厚くなり、薄型化が妨げられる。さらに、背面部材104を凹凸形状となるようにプレス加工しなければならないので、背面部材104の形状が複雑になりコスト高の原因となる。
However, even in such a
また、このバックライト110では、第1の従来例のバックライト100において同じ位置にLED102を配置した場合と比較すれば、蛍光管101と背面部材104との間の平均距離が短くなり、蛍光管101の発光に係る電力効率の悪化を抑制することができる。しかし、拡散板103とLED102との距離を大きくすることによって輝度ムラや色ムラを小さくしている以上、その分蛍光管101と背面部材104との距離が大きくなり、蛍光管101の発光に係る電力効率が悪化する。
Further, in this
本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発光ダイオードと面光源装置の表面との距離を大きくすることなく、かつ、発光ダイオードの数を増加させることなく、輝度ムラや色ムラを抑制することのできる面光源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object thereof is to increase the distance between the light emitting diode and the surface of the surface light source device without increasing the distance between the light emitting diode and the surface light source device. An object of the present invention is to provide a surface light source device capable of suppressing luminance unevenness and color unevenness without increasing the number.
本発明の面光源装置は、互いに平行に並べた複数本の蛍光管と、正面から見て前記蛍光管の中間に位置する領域において前記蛍光管の長さ方向に沿って配列した複数個の発光ダイオードと、前記発光ダイオードの光出射面側に対向させて配置された導光プレートとからなる面光源装置であって、前記導光プレートは、前記発光ダイオードの配列方向に長い形状を有し、前記発光ダイオードと対向する面に、前記発光ダイオードから入射する光を短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第1の光学面を有し、前記発光ダイオードと対向する面と反対側の面に、前記発光ダイオードから入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第2の光学面を有していることを特徴としている。 The surface light source device of the present invention includes a plurality of fluorescent tubes arranged in parallel to each other and a plurality of light emitting elements arranged along the length direction of the fluorescent tubes in a region located in the middle of the fluorescent tubes when viewed from the front. A surface light source device comprising a diode and a light guide plate arranged to face the light emitting surface side of the light emitting diode, wherein the light guide plate has a long shape in the arrangement direction of the light emitting diodes, First light for refracting the light incident from the light emitting diode on the surface facing the light emitting diode so that the directivity characteristic spreads on the short side, and totally reflecting the light reflected on the opposite surface It has an optical surface and reflects a part of the light incident from the light emitting diode on the surface opposite to the surface facing the light emitting diode, and transmits the remaining light to provide a directivity characteristic toward the short side. It is characterized by having a second optical surface for emitting the wanted light.
本発明の面光源装置にあっては、発光ダイオードから入射する光を短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第1の光学面を有し、発光ダイオードと対向する面と反対側の面に、前記発光ダイオードから入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第2の光学面を有する導光プレートを発光ダイオードと対向する面に設けているので、各発光ダイオードから出射された光を導光プレート内へ導き、発光ダイオードと対向する面とその反対側面との間で反射を繰り返させることによって導光させることで各発光ダイオードの光を均一に広げることができる。さらに、導光プレートによって発光ダイオードから出射された光の指向特性を短手方向側へ広げることができる。この結果、本発明の面光源装置は導光プレートによって発光ダイオードの指向角を広げているので、発光ダイオードの配置を密にすることなく、かつ、発光ダイオードと面光源装置の表面との距離を大きくすることなく、面光源装置の輝度ムラや色ムラを改善することができる。 In the surface light source device of the present invention, the light incident from the light emitting diode is refracted so that the directional characteristics are spread on the short side, and the first light for totally reflecting the light reflected on the opposite surface is provided. The optical surface of the light-emitting diode is reflected on the surface opposite to the surface facing the light-emitting diode, and a part of the light incident from the light-emitting diode is reflected, and the remaining light is transmitted so that the directivity characteristic is reduced in the short direction side. Since the light guide plate having the second optical surface for emitting the spread light is provided on the surface facing the light emitting diode, the light emitted from each light emitting diode is guided into the light guide plate and faces the light emitting diode. The light of each light emitting diode can be uniformly spread by guiding light by repeating reflection between the surface and the opposite side surface. Furthermore, the directivity characteristic of the light emitted from the light emitting diode by the light guide plate can be expanded to the short side. As a result, in the surface light source device of the present invention, the directivity angle of the light emitting diodes is widened by the light guide plate, so that the distance between the light emitting diodes and the surface of the surface light source device can be increased without increasing the arrangement of the light emitting diodes. Luminance unevenness and color unevenness of the surface light source device can be improved without increasing the size.
そして、発光ダイオードと面光源装置の表面との距離が大きくならないので、面光源装置の薄型化を妨げることなく、面光源装置の輝度ムラや色ムラを改善することができる。また、LED実装基板を設ける背面部材と蛍光管との距離も変える必要がないので、蛍光管の発光に係る電力効率が悪くなる恐れがない。 Since the distance between the light emitting diode and the surface of the surface light source device does not increase, it is possible to improve luminance unevenness and color unevenness of the surface light source device without hindering the thickness reduction of the surface light source device. Moreover, since it is not necessary to change the distance between the back member on which the LED mounting substrate is provided and the fluorescent tube, there is no possibility that the power efficiency related to the light emission of the fluorescent tube is deteriorated.
さらに、従来例2のように背面部材に凹凸加工を施す必要がなく、また、発光ダイオードの数を増やす必要もないので、面光源装置のコストを安価に抑えることが可能になる。 Furthermore, unlike the conventional example 2, it is not necessary to process the back surface member, and it is not necessary to increase the number of light emitting diodes, so that the cost of the surface light source device can be reduced.
本発明の面光源装置のある実施態様は、前記導光プレートの第2の光学面が、導光プレートの前記発光ダイオードと対向する面と反対側の面に凹設された錐体状の微細な凹パターンによって構成されている。かかる実施態様によれば、各発光ダイオードから入射した光を閉じ込めて導光することによって導光プレート全体に光を広げ、凹部を透過させることによって導光プレートの前面から光を出射させることができる。また、凹部によって光を屈折させることで発光素子の短手方向にも光を広げることができる。よって、少ない数の光源で面光源装置を均一に発光させることができる。 In an embodiment of the surface light source device of the present invention, the second optical surface of the light guide plate is a cone-shaped microscopically formed in a concave shape on a surface opposite to the surface facing the light emitting diode of the light guide plate. It is constituted by a concave pattern. According to such an embodiment, the light incident from each light emitting diode can be confined and guided to spread the light over the entire light guide plate, and the light can be emitted from the front surface of the light guide plate by passing through the recess. . Further, the light can be spread in the short direction of the light emitting element by refracting the light by the concave portion. Therefore, the surface light source device can emit light uniformly with a small number of light sources.
本発明の面光源装置の別な実施態様は、前記導光プレートの第1の光学面が、導光プレートの短手方向に斜面が位置する三角柱状の微細な凸部を導光プレートの短手方向に沿って配列したものである。かかる実施態様によれば、光源から出射した光が導光パターンに入射する際に、凸部によって光を発光素子の短手方向へ広げることができ、発光素子の光出射領域を広げることができる。 In another embodiment of the surface light source device of the present invention, the first optical surface of the light guide plate has a triangular prism-shaped fine convex portion whose slope is positioned in the short direction of the light guide plate. They are arranged along the hand direction. According to this embodiment, when the light emitted from the light source is incident on the light guide pattern, the light can be spread in the short direction of the light emitting element by the convex portion, and the light emitting area of the light emitting element can be widened. .
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様は、複数の前記発光ダイオードが、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードの3種の発光ダイオードによって構成されている。かかる面光源装置によれば、各色の発光ダイオードの点灯状態を切り替えることにより、白色、赤色、緑色、・・・というように発光色を切り替えることができる。 In still another embodiment of the surface light source device of the present invention, the plurality of light emitting diodes are constituted by three types of light emitting diodes, a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode. According to such a surface light source device, it is possible to switch the emission color such as white, red, green,... By switching the lighting state of each color light emitting diode.
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様は、複数のエリアに区分され、三原色のLEDによって構成されたLEDモジュールを各エリアに配設したものである。かかる実施態様によれば、各エリア毎にLEDモジュールを異なる色に発光させることができる。 In another embodiment of the surface light source device of the present invention, an LED module divided into a plurality of areas and configured by LEDs of three primary colors is arranged in each area. According to this embodiment, the LED module can emit light in different colors for each area.
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様は、前記蛍光管及び前記導光プレートの前方に拡散板を配設した面光源装置であって、前記拡散板の、前記蛍光管と対向する領域が他の領域よりも低透過率となっている。かかる実施態様によれば蛍光管の光が正面方向で拡散板を透過して輝度ムラが生じるのを抑制することができ、面光源装置の輝度をより均一化させることができる。 Still another embodiment of the surface light source device of the present invention is a surface light source device in which a diffusion plate is disposed in front of the fluorescent tube and the light guide plate, and the diffusion plate has a region facing the fluorescent tube. However, the transmittance is lower than other regions. According to this embodiment, it is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness due to the light from the fluorescent tube passing through the diffusion plate in the front direction, and the luminance of the surface light source device can be made more uniform.
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。 The means for solving the above-described problems in the present invention has a feature in which the above-described constituent elements are appropriately combined, and the present invention enables many variations by combining such constituent elements. .
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図3は本発明の実施形態1による面光源装置を示す概略断面図である。図4は当該面光源装置の拡散板を除いた状態での概略正面図である。
(First embodiment)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the surface light source device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is a schematic front view of the surface light source device with the diffusion plate removed.
図3に示すように、実施形態1による面光源装置10は、反射シート11、複数本の蛍光管12、複数個の発光素子13、拡散板14よりなる。蛍光管12は、反射シート11の前面において、一定の間隔をあけて互いに平行に配列されている。発光素子13は、一方向に長い平面形状を有しており、蛍光管12どうしの中間に位置する各領域において、蛍光管12と平行に配置されている。発光素子13は複数個の発光ダイオード(以下、LEDと記す。)15と、長方形板状をした導光プレート16からなり、LED15は発光素子13の長手方向に沿って一定ピッチをあけて一列に配列している。また、LED15は蛍光管12の配置されている仮想的な平面よりも後方に位置している。導光プレート16は各LED15を覆うようにしてLED15の光出射方向前方に配置されている。拡散板14は、透明な樹脂板に拡散材を分散させ、あるいは表面に拡散パターンを形成し、あるいは表面に拡散材を塗布したものである。また、拡散板14の前面には、拡散シートや輝度向上シート(プリズムシートや偏光フィルムなど)を重ねてもよい。
As shown in FIG. 3, the surface
面光源装置10の厚みが25mm程度の場合、蛍光管12の配列ピッチ及び発光素子13の配列ピッチは30mm前後となっており、LED15のX方向での配列ピッチは約20mmもしくはそれ以下となっている。
When the thickness of the surface
なお、蛍光管12は冷陰極管や熱陰極管であるが、一般的には冷陰極管が用いられる。この冷陰極管としては、白色発光する白色蛍光管を用いてもよく、赤色蛍光管と緑色蛍光管と青色蛍光管を用いて赤色光と緑色光と青色光を混色させて白色光を生成するようにしたものでもよい。また、蛍光管12は特に赤色の再現性が悪いので、蛍光管12の赤色の再現性を改善するため、LED12は赤色発光ダイオードを用いることが多い。実施形態1では、白色冷陰極管と赤色発光ダイオードの組み合わせとなっている場合について説明する。
The
〔導光プレートの構造〕
導光プレート16については、本願の出願人によって出願された特願2007−31742に詳細に記載されているので、特願2007−31742の記載を援用し、ここでは基本的な事項を説明する。図5(a)は導光プレート16の一部を拡大して示す表面側の斜視図、図5(b)は導光プレート16の一部を拡大して示す裏面側の斜視図である。以下においては、発光素子13の長手方向すなわちLED15が配列している方向をX方向といい、導光プレート16の厚み方向をZ方向といい、発光素子13の幅方向すなわちX方向及びZ方向に直交する方向をY方向ということがある。
[Light guide plate structure]
Since the
導光プレート16はポリカーボネイト樹脂(PC)やポリメチルメタクリレート(PMMA)等の透明で屈折率の大きな樹脂によって板状に成形された樹脂成形部材である。導光プレート16の表面(第2の光学面)全体には、図5(a)に示すように、微細な円錐状の凹部22が密に配列されており、導光プレート16の裏面(第1の光学面)全体には、図5(b)に示すように、微細な断面三角形状のプリズム状をした凸部23が密に形成されている。円錐状の凹部22は、規則的に配列されていてもよく、ランダムに配置されていてもよい。断面三角形状の凸部23は、図5(a)(b)に示すように、導光プレート16の短手方向(幅方向)に並んでおり、導光プレート16の長手方向に均一な断面を有している。
The
また、LED15と導光プレート16は比較的接近させて配置しているが、発光素子13と拡散板14との距離は比較的長くなっており、導光プレート16と拡散板14との間には充分な距離の空間を確保している。
Further, although the
〔面光源装置の発光動作〕
図6及び図7は導光プレート16の作用説明図であって、図6はZX面に平行な断面における光の挙動を表し、図7はYZ面に平行な断面における光の挙動を表している。図6及び図7では1つのLED15から出射された光L2のみを表しているが、他のLED15から出射された光L2についてもその挙動は同様である。
[Light emission operation of surface light source device]
6 and 7 are explanatory views of the operation of the
まず、ZX面と平行な断面における光の挙動を説明する。図6に示すように、LED15から出射された光L2は導光プレート16の裏面から導光プレート16内に入射し、導光プレート16の表面と裏面との間で全反射を繰り返しながら導光プレート16内を導光すると共に、円錐状の凹部22に入射した光の一部は円錐状の凹部22で屈折して外部へ出射される。よって、LED15から出射された光L2は、導光プレート16内を導光して導光プレート16のほぼ全体に広がり、発光素子13の全体を均一に発光させる。
First, the behavior of light in a cross section parallel to the ZX plane will be described. As shown in FIG. 6, the light L2 emitted from the
従って、すべてのLED15が発光している場合には、各LED15から出射した光L2は導光プレート16内で均一に混合されて導光プレート16の全体から出射される。しかも、凹部22を透過する際に凹部22で屈折されるので、ZX面内における指向角が広がる。
Therefore, when all the
つぎに、導光プレート16の長手方向に垂直な断面における光の挙動を説明する。図7に示すように、X方向から見た場合には、LED15から出射された光L2は、導光プレート16の裏面に形成されている凸部23を透過することによって屈折し、さらに円錐状の凹部22を透過して導光プレート16の外に出射する際にも屈折し、LED15の中心軸に対してθsの出射角でLED15から出射された光L2は、導光プレート16を透過することによってθsよりも大きな出射角θtで出射される。よって、導光プレート16を用いない場合には、LED15から出射した光L2は、拡散板14の裏面ではW1の範囲でしか広がらないが、導光プレート16を用いることによって拡散板14の裏面でW2の範囲まで広げることができる。特に、蛍光管12の真正面あたりまで光L2を送ることができるようになる。
Next, the behavior of light in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the
よって、導光プレート16を備えた発光素子13を用いることによってLED15の光を広い範囲に均一に広げることができる。また、発光素子13から出射された各LED15の光L2は、発光素子13と拡散板14の間の空間を通過することによって均一に混合され、さらに拡散板14で拡散されて面光源装置10を発光させる。
Therefore, by using the
この結果、蛍光管12とLED15によって拡散板14を背面側から均一に照明することができ、蛍光管12によって高い発光効率で面光源装置10を発光させると共にLED15によって面光源装置10の色再現性を改善することができる。しかも、導光プレート16でLED15の光を均一に広げることができ、輝度ムラや色ムラを小さくすることができる。
As a result, the
この効果を説明するための測定例やシミュレーション例について述べる。図8は、発光素子13に対向させて配置した拡散板14における光の測定強度を表している。図8の縦軸は最大強度を1としたときの相対強度を表し、横軸は拡散板の幅方向(Y方向)の距離を表している。実線は導光プレートを有する実施形態1のサンプルを表し、破線は導光プレートを有しない比較例のサンプルを表している。詳しく言うと、実施形態1のサンプルは、拡散板14の中央部に対向させて1列のLED15を配置し、LED15と拡散板14との間に導光プレート16を挿入したものであり、LED15と導光プレート16との距離を2〜3mmとし、LED15と拡散板14との距離を25mmとしている。比較例のサンプルは、実施形態1のサンプルから導光プレートを除いたものである。
An example of measurement and an example of simulation for explaining this effect will be described. FIG. 8 shows the measured intensity of light in the
図8には、導光プレート16を用いることによってLED15の光が広がっている様子が表れている。導光プレート16が無い場合には、拡散板14における相対強度の半値幅は30mm程度であるが、導光プレート16がある場合には、拡散板14における相対強度の半値幅は60mm程度となっており、導光プレート16を挿入することによって約2倍に光を広げることができる。
FIG. 8 shows that the light of the
また、図9は、4列の発光素子13に対向させて配置した拡散板14における光の測定強度を表している。図9の縦軸は最大強度を1としたときの相対輝度を表し、横軸は拡散板の幅方向(Y方向)の距離を表している。なお、測定時にはすべてのLED15を点灯し、すべての蛍光管12を消灯している。実線で示す実施形態1のサンプルは、拡散板14に対向させて4列のLED15を配置し、LED15と拡散板14との間に導光プレート16を挿入したものである。比較例のサンプルは、実施形態1のサンプルから導光プレートを除いたものである。
FIG. 9 shows the measured light intensity of the
図10(a)は図9の測定に用いた比較例のサンプルの輝度分布をシミュレーションした図であり、図10(b)は図9の測定に用いた実施形態1のサンプルの輝度分布をシミュレーションした図である。 FIG. 10A is a diagram in which the luminance distribution of the sample of the comparative example used in the measurement of FIG. 9 is simulated, and FIG. 10B is a simulation of the luminance distribution of the sample of the first embodiment used in the measurement of FIG. FIG.
図9及び図10(a)(b)によれば、導光プレート16が無い場合には、拡散板14における相対輝度が場所によって大きく変動しているのに対し、導光プレート16がある場合には、拡散板14の両端を除き、拡散板14における相対輝度はほぼ均一となっていて輝度ムラの小さいことが分かる。
According to FIGS. 9 and 10 (a) and 10 (b), when the
なお、反射シート11は、LED15から背面側へ出射された光や導光プレート16の裏面から漏れた光の大部分を反射して、導光プレート16に入射させ、再利用する働きをしている。
The
〔第1の実施形態の作用効果〕
実施形態1の面光源装置10は、導光プレート16でLED15の光を広げることによって面光源装置の輝度ムラや色ムラを改善しているので、LED15の配置を密にする必要がなく、また、LED15と拡散板14との距離を大きくする必要もない。
[Effects of First Embodiment]
Since the surface
LED15と拡散板14の距離を大きくする必要がないので、面光源装置の厚みが厚くなることがなく、面光源装置を薄型化することができる。また、また、LED15を実装したLED実装基板を設ける背面部材(図示せず)と蛍光管12との距離も変える必要がないので、蛍光管12の発光に係る電力効率が悪くなる恐れがない。
Since it is not necessary to increase the distance between the
この面光源装置10によれば、従来例2のように背面部材に凹凸加工を施す必要がなく、また、LED15の数を増やす必要もないので、面光源装置10のコストを安価に抑えることが可能になる。
According to this surface
なお、断面三角形状の凸部23は、その頂角α(図7参照)を小さくして鋭角にする一方で、凸部23に入射した光L2がその内部で複数回反射しないよう、凸部23の高さを低くすることが望ましい。また、実施形態1のようにLED15の発光色が1種類である場合には、複数種類のLEDを用いる場合のように異なる色の光を導光プレート16で導光して混色させる必要がないので、凹部22の頂角β(図7参照)は全反射の起こりにくい鈍角にしてもよい。ただし、単色の光であっても複数個のLED15を用いているために明るさや波長のばらつきが発生する恐れがあり、そのため、ある程度光を導光させ均一に平均化できる程度の頂角βとして、LED15の配列している方向での輝度の均一性を良好にすることが望ましい。
The
(第2の実施形態)
図11は本発明の実施形態2による面光源装置に用いられている導光プレート16の断面の一部を示す概略図である。実施形態2では、図11に示すように、凸部23の頂角α(=α1+α2)を小さくして鋭角にすると共に、凸部23の断面を左右非対称とし、LED15に近い側の角度(片側頂角)α1よりもLED15から遠い側の側面の角度(片側頂角)α2が大きくなるようにしている。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a schematic view showing a part of a cross section of the
実施形態2によれば、LED15に近い側の片側頂角α1を小さくしているので、LED側から凸部23に入射する光L2を幅方向へ大きく広げることができ、LED15から遠い側の片側頂角α2を大きくしているので、凸部23で大きく曲げられた光がLED15から遠い側の側面で反射されないようにでき、発光素子13の幅方向へ大きく光を広げることができる。よってα1とα2を適当な角度に調整することにより、面光源装置の輝度をより均一化することができる。
According to the second embodiment, since the one-side apex angle α1 on the side close to the
(第3、第4の実施形態)
Y方向に配列された各凸部23の頂角αが同じである場合には、LED15からの光の出射角θsが大きくなると、導光プレート16の上面から出射される光の出射角θtも大きくなり、光を導光プレート16の幅方向に大きく広げられるようになる。しかし、この場合も出射角θsがあまり大きくなると、凸部23内に入射した光が凸部23で複数回反射し、却って導光プレート16の上面からの出射角θtが小さくなる。
(Third and fourth embodiments)
When the apex angles α of the
実施形態3、4はこのような不具合を解消するものである。図12は本発明の実施形態3による面光源装置に用いられている導光プレート16の断面の一部を示す概略図である。実施形態3では、図12に示すように、LED15の直上位置から離れるに従って断面三角形状の凸部23の高さHが次第に小さくなるようにしている。
Embodiments 3 and 4 solve such problems. FIG. 12 is a schematic view showing a part of a cross section of the
また、図13は本発明の実施形態4による面光源装置に用いられている導光プレート16の断面の一部を示す概略図である。実施形態4では、図13に示すように、LED15の直上位置から離れるに従って断面三角形状の凸部23の光源から遠い側の側面の片側頂角α2が次第に大きくなるようにしている。
FIG. 13 is a schematic view showing a part of a cross section of the
(第5の実施形態)
図14は本発明の実施形態5による面光源装置に用いられる発光素子13を示す正面図である。この実施形態の発光素子13にあっては、正面から見てLED15の真正面近傍では凹部22の密度を大きくし、LED15から離れた領域では凹部22の密度を小さくしている。この発光素子13では、光強度の大きなLED15の真正面近傍では凹部22の密度を大きくしているので、光の散乱度合いが大きくなり、光強度の小さなLED15から離れた領域では凹部22の密度を小さくしているので、光の散乱度合いが小さくなる。その結果、発光素子13から出射される光の強度を均一化することができる。
(Fifth embodiment)
FIG. 14 is a front view showing the
(第6の実施形態)
図15(a)は本発明の実施形態6による面光源装置に用いられる導光プレート16の一部を拡大して示す表面側の斜視図、図15(b)は導光プレート16の一部を拡大して示す裏面側の斜視図である。実施形態6においては、導光プレート16の表面にピラミッド状(四角錐形状)をした微細な凹部22を密に設け、導光プレート16の裏面にピラミッド状をした微細な凸部23を密に設けている。このような形状の凸部23によれば、YZ面内のみでなく、ZX面内(導光プレート16の長手方向)でも凸部23によって光を拡散させることができる。また、凹部22や凸部23の各斜面の傾斜角を個々に調整することにより、YZ面内での光の拡散具合いとZX面内での光の拡散具合いを別々に制御することができる。
(Sixth embodiment)
FIG. 15A is an enlarged perspective view of a part of the
(第7の実施形態)
図16は本発明の実施形態7による面光源装置の拡散板を除いた状態での正面図である。また、図17(a)及び図17(b)は当該面光源装置の発光状態を示す正面図である。この面光源装置は、正面から見て4つのエリア26a、26b、26c、26dに区分されている。蛍光管12は、面光源装置の全体で互いに平行に配列されている。各エリア26a、26b、26c、26dには、それぞれ1つ又は複数個の発光素子13(LEDモジュール)が設けられている。各発光素子13は、混色させることによって白色発光させることができる多色のLEDによって構成されている。一般的には、各発光素子13は、赤色LED27R、緑色LED27G、青色LED27Bによって構成される。ここで、赤色LED27R、緑色LED27G、青色LED27Bとしては、それぞれ赤色波長の光を発するチップや緑色波長の光を発するチップ、青色波長の光を発するチップを用いたものでもよく、あるいは青色光又は紫外線を発するLEDチップと蛍光体との組合せによって構成されたものでもよい。
(Seventh embodiment)
FIG. 16 is a front view of the surface light source device according to Embodiment 7 of the present invention with the diffusion plate removed. FIGS. 17A and 17B are front views showing the light emission state of the surface light source device. This surface light source device is divided into four
しかして、この面光源装置にあっては、各発光素子13を個別に発光させることができるので、各エリアの画像に合わせて各エリア26a、26b、26c、26dの発光素子13を白色点灯したり、消灯したりすることができる。例えば、図17(a)では、すべての蛍光管12を点灯させた状態で、各エリア26a、26b、26c、26d毎の画像に合わせて、エリア26a、26dの発光素子13のすべてのLED27R、27G、27Bを点灯してエリア26a,26dを明るく鮮やかな白色に発光させ、同時にエリア26b、26cの発光素子13を消灯してエリア26b,26cを比較的暗い白色に発光させている。これによって面光源装置を各エリア毎にコントラストや明暗を変化させることができ、また各エリアの画像に応じた点灯の仕方をすることで低消費電力化できる。
In this surface light source device, since each light emitting
また、この面光源装置にあっては、各発光素子13を白色や赤、緑、青などに発光させることができるので、各エリアの画像に合わせて各エリア26a、26b、26c、26dの発光素子13を種々の色に点灯したり、消灯したりすることができる。例えば、図17(b)では、すべての蛍光管12を点灯させた状態で、各エリア26a、26b、26c、26d毎の画像に合わせて、エリア26aでは発光素子13のLED27Rを点灯してエリア26aを赤色に発光させ、エリア26b、26cでは発光素子13を消灯してエリア26b,26cを比較的暗い白色に発光させ、エリア26dでは発光素子13のLED27Bを点灯してエリア26dを青色に発光させている。これによって面光源装置を各エリア毎にコントラストや明暗を変化させることができ、また各エリアの画像に応じた点灯の仕方をすることで低消費電力化できる。
Further, in this surface light source device, each
(第8の実施形態)
蛍光管用に設計された面光源装置に単に発光素子を追加した場合には、面光源装置の輝度が過剰となり、さらに発光素子分だけコストが増加する。かといって、もとの面光源装置から発光素子の輝度分だけ蛍光管を減らすと、蛍光管及び発光素子を点灯したときに輝度ムラが発生することになる。
(Eighth embodiment)
When a light emitting element is simply added to the surface light source device designed for a fluorescent tube, the luminance of the surface light source device becomes excessive, and the cost increases by the amount of the light emitting element. However, if the fluorescent tubes are reduced from the original surface light source device by the luminance of the light emitting elements, luminance unevenness occurs when the fluorescent tubes and the light emitting elements are turned on.
第8の実施形態は、このような不具合を解消したものであって、以下のような設計思想に基づいて作製される。図18は本発明の実施形態8による面光源装置30を表した概略断面図である。この面光源装置30は、蛍光管のみで構成された面光源装置を基礎にして設計したものであって、まず蛍光管12の一部、例えば図18に2点鎖線で示した蛍光管を取り除く。
The eighth embodiment eliminates such problems and is manufactured based on the following design concept. FIG. 18 is a schematic sectional view showing a surface
そして、ドット印刷やスクリーン印刷によって拡散板14の表面や裏面に拡散用インクなどを印刷して拡散板14の透過率を下げ、拡散板14に透過率の高い領域28aと透過率の低い郎域28bを形成する。このとき、蛍光管12の真正面の領域を透過率の低い領域28bとし、その中間の領域(減らした蛍光管のあった位置の真正面の領域)を透過率の高い領域28aとすることにより、蛍光管を減らしたことによる面光源装置30の輝度ムラを改善して面光源装置の輝度を均一化させる。
Then, diffusion ink or the like is printed on the front and back surfaces of the
ついで、減らした蛍光管があった位置に、減らした蛍光管の明るさと同等の光を補充できるだけの数量のLEDからなる発光素子13を設置する。このとき、導光プレート16により、拡散板14の透過率の分布に合わせて発光素子13の指向特性を調整する。具体的にいうと、発光素子13の正面では拡散板14の透過率が高く、その両側で透過率が低くなっているので、LED15から出射された光の指向特性を導光プレート16によって両側に広げ(指向特性がハート形になるようにする。)、前方の透過率の高い領域28aよりも両側の透過率の低い領域28bへ多くの光を送り出すようにする。
Next, a
このようにして面光源装置30を設計すれば、もとの蛍光管のみで構成された面光源装置と同等の輝度を持ち、かつ、蛍光管や発光素子の無駄な使用をなくしてコストを抑制することができ、しかも輝度ムラや色ムラが小さくて色再現性にも優れた面光源装置を得ることができる。
If the surface
(その他の実施形態)
ここまで、幾つかの実施形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は特願2007−31742に開示した構成を適宜採用することができる。例えば、発光素子に赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードを用いる場合には、ここに開示されているような種々の配置を採用することができる。
(Other embodiments)
Although several embodiments have been specifically described so far with reference to the drawings, the present invention can appropriately adopt the configuration disclosed in Japanese Patent Application No. 2007-31742. For example, when a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode are used as the light emitting element, various arrangements as disclosed herein can be employed.
10、30 面光源装置
11 反射シート
12 蛍光管
13 発光素子
14 拡散板
15 LED
16 導光プレート
22 凹部
23 凸部
26a、26b、26c、26d エリア
27R 赤色LED
27G 緑色LED
27B 青色LED
DESCRIPTION OF
16
27G green LED
27B Blue LED
Claims (6)
前記導光プレートは、前記発光ダイオードの配列方向に長い形状を有し、前記発光ダイオードと対向する面に、前記発光ダイオードから入射する光を短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第1の光学面を有し、前記発光ダイオードと対向する面と反対側の面に、前記発光ダイオードから入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第2の光学面を有していることを特徴とする面光源装置。 A plurality of fluorescent tubes arranged in parallel to each other, a plurality of light emitting diodes arranged along the length direction of the fluorescent tubes in a region located in the middle of the fluorescent tubes when viewed from the front, and light of the light emitting diodes A surface light source device comprising a light guide plate arranged facing the emission surface side,
The light guide plate has a shape that is long in the arrangement direction of the light-emitting diodes, and refracts light incident from the light-emitting diodes on a surface facing the light-emitting diodes so that directivity characteristics are spread on the short side. A first optical surface for totally reflecting the light reflected by the surface on the opposite side, and a part of the light incident from the light emitting diode on the surface opposite to the surface facing the light emitting diode. A surface light source device comprising a second optical surface that emits light having a directional characteristic spread toward the lateral direction side by reflecting and transmitting the remaining light.
前記拡散板は、前記蛍光管と対向する領域が他の領域よりも低透過率となっていることを特徴とする面光源装置。 The surface light source device according to claim 1, wherein a diffusion plate is disposed in front of the fluorescent tube and the light guide plate.
In the surface light source device, the diffusion plate has a lower transmittance in a region facing the fluorescent tube than in other regions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007283471A JP2009110860A (en) | 2007-10-31 | 2007-10-31 | Surface light source device |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011100644A (en) * | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Advan Lighting:Kk | Illumination cover, its manufacturing method, and lighting fixture |
| EP2428723A3 (en) * | 2010-09-08 | 2012-10-24 | Zumtobel Lighting GmbH | LED light for creating white light |
| CN102779946A (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-14 | 佳能株式会社 | Organic el element |
-
2007
- 2007-10-31 JP JP2007283471A patent/JP2009110860A/en active Pending
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