JP6199761B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、入光端面に光源を配置して出射部から面状の照明光を出射する導光板を備えたサイドライト方式の面状照明装置に関する。

液晶表示パネルの照明手段として、白色光を発光する光源を導光板の側端面に沿って配置してなるサイドライト方式の面状照明装置（バックライト）が広く採用されている。このような面状照明装置には、これまで薄型化、高輝度化、及び輝度の均一性等が要求されてきたが、近時、液晶表示パネルの高精細化にともない、出射光の色調の均一性の向上に対する要求も増大している。従来、色調の均一性に関しては、導光板の出射面全体にわたって発生する色むらへの対策が専ら検討されてきた（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２００５−３４７０１０号公報 特開２０１２−９４２８３号公報

しかしながら、近時の導光板の薄型化にともない、導光板上で部分的に生じる色むらが新たな問題となってきている。特に、昨今、携帯電話等の小型携帯情報機器の分野を中心に、光源が配置された側端面（以下、入光面ともいう）から離れるほど厚さが漸減する楔部を入光面と出射部との間に形成し、これによってＬＥＤの厚さによらず導光板の出射部を薄くした導光板が広く使用されているが、このような導光板において、出射部の入光楔部寄りの領域から出射する光が黄色みを帯びることにより視認される色むらが生じることが分かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、導光板の入光面側に部分的に生じる色むらを抑制し、出射光の色調の均一性に優れた面状照明装置を提供することを目的とする。

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）白色光を発光する光源と、該光源が配置される端面である入光面、および、該入光面から入射した光を一方の主面である出射面から面状に出射させる出射部を有する導光板と、を備える面状照明装置において、前記導光板は、前記入光面と前記出射部との間に、傾斜面を含み前記入光面側から前方に向かって厚さが漸減する入光楔部を有し、前記入光楔部と前記出射部との境界の近傍の、前記出射面側または前記出射面の反対面側の少なくともいずれか一方に、青色光の反射率が他の色光の反射率よりも大きい青色光反射手段が、該青色光反射手段で反射した青色光が前記導光板の前記出射部の前記入光楔部寄りの領域から出射するように配置されていることを特徴とする面状照明装置（請求項１）。

本項に記載の面状照明装置によれば、入光楔部と出射部との境界の近傍の、出射面側または出射面側の反対面側の少なくともいずれか一方に、青色光反射手段を配置することによって、入光楔部及び出射部の入光楔部寄りの領域からの漏れ光の少なくとも一部について、その青色光成分を選択的に導光板内に戻すことにより、出射部の入光楔部寄りの領域から出射される光の青色光成分を、青色光よりも長波長の光成分（具体的には、黄色光を含む、赤色光から緑色光の範囲）に対して相対的に増大させ、これによって、出射部の入光楔部寄りの領域が黄色みを帯びることにより視認される色むらを抑制し、ひいては、導光板からの出射光の色調の均一性を向上させることが可能となる。

尚、本項に記載の面状照明装置において、青色光反射手段が配置される入光楔部と出射部との境界の近傍は、入光楔部のみを含む領域であっても、もしくは、出射部のみを含む領域であってもよく、または、入光楔部と出射部の両方を含む領域であってもよい。さらに、入光楔部と出射部の両方を含む領域は、入光楔部と出射部との境界自体を含むものであってもよく、または、含まないものであってもよい。

（２）（１）項に記載の面状照明装置において、前記青色光反射手段が、前記入光楔部と前記出射部との境界を跨ぐように配置されていることを特徴とする面状照明装置（請求項２）。

本項に記載の面状照明装置によれば、出射部の入光楔部寄りの領域から出射される光の青色光成分を、青色光よりも長波長の光成分に対して、より確実に増大させることが可能となる。

（３）（１）または（２）項に記載の面状照明装置において、前記青色光反射手段が、前記光源を実装する回路基板の前記導光板を向く面に設けられていることを特徴とする面状照明装置（請求項３）。

本項に記載の面状照明装置によれば、回路基板を用いて、部品点数を増加させることなく青色光反射手段を容易に設けることが可能となるとともに、この青色光反射手段により、入光楔部及び出射部の入光楔部寄りの領域からの漏れ光の少なくとも一部について、その青色光成分を効率よく導光板内に戻すことができる。

（４）（１）から（３）のいずれか１項に記載の面状照明装置において、前記青色光反射手段が、前記傾斜面の傾斜方向に傾斜して配置されている部分を含むことを特徴とする面状照明装置（請求項４）。

本項に記載の面状照明装置によれば、青色光反射手段が、傾斜面の傾斜方向に傾斜して配置されている部分を含むことによって、その部分からの反射光を、出射面側に進行させることなく、効率よく導光板内に戻すことができる。

（５）（１）から（４）のいずれか１項に記載の面状照明装置において、前記入光楔部の前記傾斜面側に、前記光源を実装する回路基板を配置する台座が設けられていることを特徴とする面状照明装置（請求項５）。

本項に記載の面状照明装置によれば、回路基板を台座に配置した状態において、光源の前方部分の傾斜面と回路基板との間に隙間を形成することができるため、導光板に入光後傾斜面に到達した光が回路基板によって直接吸収されることを抑制し、光源から出射された光を、入光楔部を介して効率的に導光することが可能となる。

（６）（１）から（５）のいずれか１項に記載の面状照明装置において、前記光源は、発光素子と、該発光素子が発光する光を受けて発光する蛍光体と、を含むことを特徴とする面状照明装置（請求項６）。

本項に記載の面状照明装置によれば、入光楔部と出射部との境界の近傍の、出射面側または出射面の反対面側の少なくともいずれか一方に配置された青色光反射手段により、出射部の入光楔部寄りの領域の色むらを抑制しつつ、発光素子と蛍光体とから擬似白色光を生成する安価な白色光源を使用することが可能となる。

（７）（６）項に記載の面状照明装置において、前記発光素子が、青色光を発光する青色発光ダイオードであり、前記蛍光体が、黄色光を発光する黄色蛍光体であることを特徴とする面状照明装置（請求項７）。

本項に記載の面状照明装置によれば、入光楔部と出射部との境界の近傍の、出射面側または出射面の反対面側の少なくともいずれか一方に配置された青色光反射手段により、出射部の入光楔部寄りの領域の色むらを抑制しつつ、青色発光ダイオードと黄色蛍光体とから擬似白色光を生成する安価な白色ＬＥＤを使用することが可能となる。

（８）（６）または（７）項に記載の面状照明装置において、前記蛍光体が、前記発光素子を覆う封止体に分散されていることを特徴とする面状照明装置（請求項８）。

本項に記載の面状照明装置によれば、入光楔部と出射部との境界の近傍の、出射面側または出射面の反対面側の少なくともいずれか一方に配置された青色光反射手段により、出射部の入光楔部寄りの領域の色むらを抑制しつつ、発光素子を覆う封止体に蛍光体が分散されている安価な白色光源を使用することが可能となる。

本発明によれば、以上のような構成により、導光板の入光面側に部分的に生じる色むらを抑制し、出射光の色調の均一性に優れた面状照明装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態における面状照明装置の要部を模式的に示す断面図である。 図１に示す面状照明装置の導光板の要部を示す部分拡大斜視図である。 （ａ）は、図１に示す面状照明装置が備えるＦＰＣの平面図であり、（ｂ）は、同面状照明装置の導光板の要部平面図である。 本発明の一実施形態における面状照明装置を用いて導光板上の複数の測定点における出射光の色を測定した結果を示す図であり、（ａ）は、ＣＩＥ表色系のｘｙ色度図上のｘ座標値を、有効出射領域の最も入光面側の位置からの導光方向の距離に対して示したグラフ、（ｂ）は、ＣＩＥ表色系のｘｙ色度図上のｙ座標値を、有効出射領域の最も入光面側の位置からの導光方向の距離に対して示したグラフである。 本発明の参考例に係る面状照明装置を用いて導光板上の複数の測定点における出射光の色を測定した結果を示す図であり、（ａ）は、測定に用いた面状照明装置の要部構成を示す斜視図、（ｂ）は、ＣＩＥ表色系のｘｙ色度図上のｘ座標値を、有効出射領域の最も入光面側の位置からの導光方向の距離に対して示したグラフ、（ｃ）は、ＣＩＥ表色系のｘｙ色度図上のｙ座標値を、有効出射領域の最も入光面側の位置からの導光方向の距離に対して示したグラフである。 本発明の参考例に係る面状照明装置において、導光板の楔率と入光色度差及び漏れ光率との関係を示すグラフである。 本発明の参考例に係る面状照明装置及び本発明の一実施形態における面状照明装置の光源であるＬＥＤの構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る面状照明装置について図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図において、各構成要素の形状、寸法等は、本発明の理解を容易にするため適宜誇張して示されている。また、添付の各図面において、二つの構成要素が空間を介して隣接するように図示されている場合、その空間は、本発明の理解を容易にするために挿入されるか、または誇張して示されたものであり、本発明の構成は、隣接する構成要素間の空間の有無、または、存在する場合には、その寸法によるものではない。

まず、本発明に係る面状照明装置の理解に供するため、発明に至るまでの本発明者による研究の過程について説明する。本発明の課題である導光板上で部分的に生じる色むらの発生メカニズムについて、図５〜図７を参照して詳述すれば、次の通りである。ここで、図５には、本発明の参考例に係る面状照明装置１００を用いて導光板１２１上の複数の測定点における出射光の色を、色彩輝度計を用いて測定した結果が示されている。図５（ａ）に示すように、面状照明装置１００が備える導光板１２１には、ＬＥＤ１１が配置される入光面１２２と、出射面１２５を有する出射部１２８との間に、傾斜面１２７ａを有する入光楔部１２７が設けられている。また、ＬＥＤ１１は、ＦＰＣ（図示は省略する）上に実装されており、ＦＰＣのＬＥＤの前方部分（傾斜面１２７ａ及び出射面１２５の傾斜面１２７ａ寄りの領域を覆う範囲）は、黒塗りされている。また、出射面１２５には、有効出射領域Ｅが定義されており、出射光の測定は、この有効出射領域Ｅの範囲内で実施した。

ここで、図５（ｂ）に示すグラフは、縦軸が、ＣＩＥ表色系のｘｙ色度図上のｘ座標値（以下、色度ｘともいう）、横軸が、導光板１２１の有効出射領域Ｅの最も入光面１２２側の位置を原点とする導光方向（入光面１２２から対向端面１２３に向かう方向）の距離Ｘ〔ｍｍ〕である。また、図５（ｃ）に示すグラフは、縦軸が、ＣＩＥ表色系のｘｙ色度図上のｙ座標値（以下、色度ｙともいう）、横軸が、導光板１２１の有効出射領域Ｅの最も入光面１２２側の位置を原点とする導光方向の距離Ｘ〔ｍｍ〕である。図５（ｂ）、（ｃ）について、横軸に示された範囲は、導光板１２１の有効出射領域Ｅのほぼ全長に相当する。また、各測定点は、導光板１２１の幅方向については、略中央に位置している。

図５（ｂ）、（ｃ）から分かるように、色度ｘ及び色度ｙは、いずれの色度についても、Ｘが３０ｍｍの付近から原点に近づくにしたがって急激に増大しており、このように色度ｘ及び色度ｙの両方が増大することは、出射光の黄色みが増大することを意味する。これによって、面状照明装置１００では、導光板１２１の有効出射領域Ｅからの出射光について、入光面１２２側が黄色いという色むらが視認される（以下、このような色むらを入光色むらともいう）。

さらに、本発明者の調査・研究により、入光色むらと導光板１２１の形状との関係について、次のようなことが分かった。図６は、導光板１２１の楔率と、入光色度差及び漏れ光率との関係を示すグラフである。ここで、導光板１２１の楔率は、入光楔部１２７の最大厚さ（入光面１２２の厚さに相当）Ｔ１に対する、入光楔部１２７の最小厚さ（出射部１２８の厚さに相当）Ｔ２の比（Ｔ２／Ｔ１）である。この定義によれば、入光楔部１２７の導光方向の長さが一定の場合、楔率が小さいほど、入光楔部１２７の傾斜面１２７ａの傾斜角度は大きい。

また、入光色度差は、入光色むらを評価するために、次のように定義した指標である。すなわち、入光色度差は、最も入光面１２２側の測定点における色度と他の測定点における色度との、ｘｙ色度図上の距離の最大値として定義される。具体的には、最も入光面１２２側の測定点（以下、Ｐ０という）における色度のｘｙ色度図上の座標を（ｘ０，ｙ０）、Ｐ０以外の測定点における色度のｘｙ色度図上の座標を（ｘｉ，ｙｉ）としたとき、Ｐ０以外の測定点ごとに
Δｘｙ_ｉ＝√（（ｘ０−ｘi）^２＋（ｙ０−ｙｉ）^２）
で算出されるｘｙ色度図上の距離Δｘｙ_ｉのうちの最大値である。このように定義された入光色度差が大きいほど、入光色むらが大きいといえる。

漏れ光率は、導光板１２１への入射光量Ｉに対する、入光楔部１２７からの漏れ光量Ｌの比（Ｌ／Ｉ）である。

図６には、種々の楔率において測定された入光色度差が、黒塗り四角形でプロットされ、楔率と漏れ光率との関係は、実線で描画されている。また、測定は、楔率がそれぞれ異なり、但し入光楔部１２７の導光方向の長さは一定とした導光板２１を用いて実施した。

図６から、導光板１２１の楔率と入光色度差には強い相関があり、特に、楔率が８５％を下回ると、楔率が小さくなるほど入光色度差が大きくなることが分かる。言い換えれば、入光楔部１２７の傾斜面１２７ａの傾斜角度が、楔率８５％に相当する所定値を超えて大きくなると、傾斜面１２７ａの傾斜角度が大きくなるほど入光色むらが顕著に現れる。また、図６から、楔率と入光色度差との相関は、楔率と漏れ光率との関係に類似していることも分かる。尚、図５（ｂ）、（ｃ）に結果を示す測定は、楔率７３％の導光板１２１を用いて行われ、その入光色度差は、０．０１５である。

本発明者は、鋭意研究により、入光色むらの発生メカニズムについて、次のような知見を得た。一般に、導光板１２１の有効出射領域Ｅからの出射光のうち、その入光面１２２側の領域からの出射光は、ＬＥＤ１１から出射されて入光面１２２から導光板１２１に入射した後、入光楔部１２７内及び出射部１２８の入光楔部１２７寄りの領域内を導光される間に、その出射面１２５側と裏面１２４側との間で１回以上反射されつつ導光される結果として、出射面１２５の有効出射領域Ｅの入光面１２２側で、臨界角よりも小さい入射角で出射面１２５に入射することにより、その位置から出射されるものである。

しかるに、面状照明装置１００で光源として使用されているＬＥＤ１１は、図７に示すように、青色発光ダイオード４１を黄色蛍光体が分散された透明樹脂４２で封止した構成を備えており、青色発光ダイオード４１が発光する青色光と、その青色光を吸収した黄色蛍光体が発光する黄色光との混色により、白色に見える発光スペクトル（擬似白色）を実現するものである。

その際、ＬＥＤ１１から、その光軸となす角度が大きい方向に出射される光Ｌ１は、光軸となす角度が小さい方向に出射される光Ｌ２、Ｌ３と比較して透明樹脂４２内を通過する距離が長いため、光Ｌ２、Ｌ３よりも黄色味の強い白色光となる。そして、光軸となす角度が大きい方向に出射される黄色味の強い光Ｌ１は、入光楔部１２７の傾斜面１２７ａに対して、直接に、または、裏面１２４で１度反射された後、小さい入射角で入射するため、その後、出射部１２８内へと直接導光されることなく、上述したような光路をたどって、出射面１２５の有効出射領域Ｅの入光面１２２側から出射されることになる。一方、光軸となす角度が小さい方向に出射される光Ｌ２、Ｌ３（光Ｌ１よりも青味の強い光）は、出射面１２５の有効出射領域Ｅの入光面１２２側では、臨界角よりも大きい入射角で出射面１２５に入射する結果、出射部１２８内を対向端面１２３に向けてさらに導光された後に、出射面１２５から出射される。これが、入光色むらの発生の１つのメカニズムと考えられる。

例えば、導光板１２１の楔率が小さくなって入光楔部１２７の傾斜面１２７ａの傾斜角度が大きくなると、傾斜面１２７ａで反射する際の角度変化が大きくなるため、上記メカニズムによる入光色むらも大きくなることが予想され、このことは、図６に示す楔率と入光色度差との相関にも示されている。

図７に示すような構成を備えたＬＥＤ１１は、産業用及び一般照明用として広く用いられるものであるため、このようなＬＥＤ１１の使用に伴う入光色むらの発生を抑制することは、重要な課題である。但し、入光色むらは、他の構成を備えた光源でも発生すると考えられる。例えば、青色発光ダイオードを封止する透明樹脂に、青色光よりも長波長の、黄色とは異なる色（例えば、赤色及び緑色）の蛍光体を分散させてなるＬＥＤでは、ＬＥＤ１１と同様のメカニズムによって入光色むらが発生するものと考えられる。

さらに、入光色むらは、導光板１２１を構成する光学用の樹脂材料の屈折率の波長分散性によっても、助長されるものと考えられる。すなわち、樹脂材料の屈折率は、光の波長が長いほど小さくなるという波長分散性を有しており、それに伴って、臨界角は、波長が長くなるほど大きくなる。したがって、出射面１２５の有効出射領域Ｅの入光面１２２側に、特定の入射角で入射した光のうち、その青色光成分よりも長波長の光成分は、青色光成分よりも、その位置から出射し易いといえる。すなわち、上記特定の入射角が、青色光に対する臨界角よりも大きいが、青色光よりも長波長の光に対する臨界角よりも小さい角度であった場合、青色光成分は全反射されて導光板１２１内を対向端面１２３に向けてさらに導光されるが、青色光よりも長波長の光成分（例えば、黄色光を含む、赤色光から緑色光の範囲の光成分）は、その位置から出射されることになる。入光色むらの発生要因には、このようなメカニズムも考えられる。

そして、樹脂材料の屈折率の波長分散性を要因とする入光色むらは、例えば、赤色光、緑色光、及び青色光等の発光素子（例えば、ダイオード）の組み合わせからなる光源を含む、ほぼ全ての白色光源で起こり得るものである。

尚、図５及び図６に結果を示す測定に用いた面状照明装置１００では、ＦＰＣのＬＥＤ１１の前方部分は、傾斜面１２７ａ及び出射面１２５の傾斜面１２７ａ寄りの領域からの漏れ光を吸収するために、黒塗りされているものである。但し、一般に、面状照明装置において、ＦＰＣのＬＥＤ１１の前方部分を白塗りし、傾斜面１２７ａ及び出射面１２５の傾斜面１２７ａ寄りの領域からの漏れ光を反射して、導光板１２１に戻す構成も可能である。測定に用いられた面状照明装置１００において、ＬＥＤ１１の前方部分が黒塗りされたＦＰＣを採用したのは、次のような理由による。

ＬＥＤ１１の前方部分を白塗りしたＦＰＣを使用する場合、この白塗り部分によって反射されて導光板１２１に戻された光の多くは、上述した光路をたどって出射面１２５の有効出射領域Ｅの入光面１２２側から出射する光となるため、傾斜面１２７ａ及び出射面１２５の傾斜面１２７ａ寄りの領域からの漏れ光が比較的多い場合にこの構成を使用すると、有効出射領域Ｅの入光面１２２側に、いわゆるホットスポットが発生し、良好な輝度分布が得らなくなるためである。また、漏れ光には黄色みの強い光も含まれているため、傾斜面１２７ａからの漏れ光をＦＰＣの白塗り部分によって、波長依存性なく導光板１２１に戻すことは、入光色むらを悪化させる要因になるおそれもある。

近時、導光板の薄型化に対する強い要求の下で、楔率を小さくすることにより出射部１２８を薄型化することが広く行われ、例えば、楔率は８０％よりも小さくなる傾向にある。このような状況の下で、入光色むらの問題は、解決すべき新たな課題としてその重要性を増してきている。

本発明者は上述したような鋭意研究の結果、本発明に至ったものであり、以下、本発明の一実施形態における面状照明装置１０について説明する。面状照明装置１０は、図１に示すように、白色を発光する光源としてのＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１が発光した光を面状に出射させるための導光板２１と、ＬＥＤ１１が実装される回路基板としてのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit Board；フレキシブルプリント回路基板）３１とを備えている。

本実施形態において、ＬＥＤ１１は、全体として直方体状に形成され一側面に発光面１２を有する所謂サイドビュー型のＬＥＤである。すなわち、ＬＥＤ１１は、ＦＰＣ３１に実装される面（以下、底面ともいう）１３と発光面１２とが略直交している。そして、ＬＥＤ１１は、図７に示すように、発光素子である青色発光ダイオード４１を、黄色蛍光体が分散された透明樹脂（封止体）４２で封止した構成を備えており、青色発光ダイオード４１が発光する青色光と、その青色光を吸収した黄色蛍光体が発光する黄色光との混色により、白色に見える発光スペクトル（いわゆる擬似白色）を実現するものである。
本実施形態では、３つのＬＥＤ１１が、その発光面１２を導光板２１の後述する入光面２２に向けた状態で、互いに所定の間隔を置きながら入光面２２に沿って配置されている（図２参照）。

導光板２１は、透明材料（例えば、ポリカーボネート樹脂）を用いて上面視矩形状に形成されており、その外表面に、ＬＥＤ１１が配置される端面である入光面２２を有している。また、導光板２１において、入光面２２の長手方向（図１において、紙面に直交する方向）の二端辺２２ｃ、２２ｄのうちの一方２２ｃに連接する面には、出射面２５と、後述する傾斜面２７ａとが含まれている。以下、導光板２１の出射面２５を含む方の面を表面６１、表面６１とは反対側の面を裏面６２ともいう。

ここで、本発明において、入光面２２から、入光面２２と対向する端面（図示は省略する）に向かう方向（図１の紙面右方向）を「前方」（その反対方向を「後方」）という。このように定義された「前方」は、入光面２２から導光板２１に入光した光が、全体として、導光板２１内を導光される方向でもあり、この意味で、上記定義による前後方向を、「導光方向」ともいう。

また、裏面６２が表面６１を向く方向（図１の紙面上方向）を「上方」（その反対方向を「下方」）と定義し、この定義による上下方向を、「厚み方向」ともいう。さらに、前後方向及び上下方向と直交する方向（図１の紙面に直交する方向）を（必要な場合、前方に向かって「右方」及び「左方」を定義して）左右方向ともいう。左右方向は、言い換えれば、入光面２２の長手方向である。また、特に明示して断らない限り、「長さ」、「厚さ（厚み）」、及び「幅」は、それぞれ前後方向、上下方向、及び左右方向の寸法をいう。

導光板２１は、入光面２２から前方に形成されたフラット部２６と、フラット部２６に連接して形成され、傾斜面２７ａを含む入光楔部２７と、入光楔部２７に連接してその前方に形成され、入光楔部２７を通って導光されたＬＥＤ１１からの光を出射面２５から面状に出射させる出射部２８とを有する。そして、導光板２１の裏面６２は、フラット部２６、入光楔部２７、及び出射部２８を通じて一つの平坦面となるように形成され、一方、入光楔部２７の傾斜面２７ａは、入光面２２側から前方に向かって下方に傾斜するように形成されており、これによって、入光楔部２７は、入光面２２側から前方（すなわち、出射面２５側）に向かうほど厚さが漸減するように設けられる。

フラット部２６は、厚さが一定で、表面６１側の面である上面２６ａが入光面２２と略直交するように形成されている。出射部２８は、厚さが一定の矩形平板状に形成され、入光面２２に略直交する平坦面である出射面２５と裏面６２とは、平板形状の両主面として略平行に対向する。出射面２５は、傾斜面２７ａの前方の端辺６３と連接して形成されており、面状照明装置１０では、この端辺６３を含みかつ出射面２５に直交する仮想平面（図示は省略する）が、入光楔部２７と出射部２８との境界を構成する（以下、この意味で、入光楔部２７と出射部２８との境界に符号６３を付す）。

尚、面状照明装置１０は、出射部２８の裏面６２側に、例えば複数のドットからなる光路変更パターン（図示は省略する）が形成されているものであってもよく、この光路変更パターンにより出射部２８内を導光される光の進行方向を変更させて、出射面２５から光を面状に出射させるものであってもよい。

また、面状照明装置１０において、導光板２１の裏面６２側には、裏面６２から漏れた光を再度導光板２１に戻すために反射シート５１が配置されている。また、出射部２８の出射面２５側には、出射面２５から出射する光の指向性を制御するための拡散シート５２及び１対のプリズムシート５３、５４が順次積層して配置されている。

さらに、導光板２１の表面６１側には、少なくともＬＥＤ１１及び導光板２１の入光面２２側の領域（フラット部２６、入光楔部２７、及び出射部２８の入光楔部２７寄りの領域を含む）を覆うように、遮光シート５５が配置されており、面状照明装置１０では、出射部２８のうち、遮光シート５５によって覆われていない領域を有効出射領域Ｅとして、この有効出射領域Ｅからの出射光が照明光として利用されるものである。尚、面状照明装置１０は、図１に示す構成部材に加えて、各構成部材を収納するフレーム等の他の構成部材を備えるものであってもよい。

さらに、導光板２１は、入光楔部２７の傾斜面２７ａ側に互いに離間させて形成された複数の台座２９（本実施形態では、４つ）と、入光面２２から後方に突き出るように互いに離間させて形成された複数のツメ部３０（本実施形態では、４つ）を有している。図１とともに図２を参照して、導光板２１の台座２９及びツメ部３０について詳述すれば、次の通りである。

４つの台座２９は、ＦＰＣ３１を固定配置（搭載）するためのものであり、傾斜面２７ａ及び出射面２５の傾斜面２７ａ近傍部分において、３つのＬＥＤ１１（図２では破線で示す）の前方部分には存在しないように、互いに離間させて形成される。各台座２９の上面は、ＦＰＣ３１が搭載される受け面として機能し、入光面２２側に形成される第１の面２９ａと、第１の面２９ａの前方に形成され、第１の面２９ａ側から前方に向かって入光楔部２７側に（言い換えれば、傾斜面２７ａの傾斜方向に）傾斜する第２の面２９ｂとを含んでいる。また、各台座２９は、その上面視形状が、前方先端側において前方に向かうほど幅が狭くなるように形成されている。

ここで、各台座２９は、入光面２２から第２の面２９ｂとの境界に至るまで、厚さが前方方向に向かって一定であり、その間の各台座２９の上面を構成する第１の面２９ａは、入光面２２と略直交するように形成されている。また、第１の面２９ａは、フラット部２６の上面２６ａと略面一に形成されており、言い換えれば、各台座２９の第１の面２９ａは、フラット部２６を、ＬＥＤ１１の前方部分を除いて前方に延長した形となっている。

各台座２９の第２の面２９ｂは、入光面２２側から前方に向かって、入光楔部２７の傾斜面２７ａよりも緩やかに傾斜し、傾斜面２７ａの前方の端辺６３よりも前方に延びるように形成されており、台座２９の第２の面２９ｂの出射面２５に対する傾斜角度は、入光楔部２７の傾斜面２７ａの出射面２５に対する傾斜角度よりも小さい。

ツメ部３０は、台座２９と同様にＦＰＣ３１を固定配置するためのものであり、入光面２２のＬＥＤ１１が対面する領域の両側から後方に向かって延びる直方体状に形成されている。ツメ部３０は、その上面３０ａが、フラット部２６の上面２６ａ及び台座２９の第１の面２９ａと略面一となるように形成されている。

なお、フラット部２６の上面２６ａ、台座２９の第１及び第２の面２９ａ、２９ｂ、及びツメ部３０の上面３０ａのうちの一部とＦＰＣ３１とを部分的に接合する場合には、その部分的に接合する面部に接着材（例えば、両面テープ）を配置する凹部を設けるようにしてもよい。

次に、ＦＰＣ３１は、図３（ａ）に示すように、上面視短冊状に形成され、その幅（長辺３１ｂ、３１ｃの寸法）は、導光板２１の入光面２２の長手方向の寸法と略同一に形成されている。各ＬＥＤ１１は、ＦＰＣ３１の一面３２ｃ側からＦＰＣ３１上に実装される。その際、各ＬＥＤ１１は、その発光面１２がＦＰＣ３１の両面３２ａ、３２ｃに対して略直交し、かつ、その長辺３１ｂ、３１ｃに対して略平行となる状態で、ＦＰＣ３１の後方側の長辺３１ｃに沿って実装されている。

そして、ＬＥＤ１１が実装されたＦＰＣ３１は、ＬＥＤ１１が実装された方の面３２ｃを導光板２１に向け、ＬＥＤ１１の発光面１２が導光板２１の入光面２２の所定位置（隣接するツメ部３０、３０の間）に対向するように位置合わせしながら、導光板２１上に接着固定される。

この際、台座２９の第１及び第２の面２９ａ、２９ｂ、フラット部２６の上面２６ａ、及びツメ部３０の上面３０ａ（図３（ｂ）のハッチング部）が、ＦＰＣ３１の導光板２１を向く面３２ｃとの接合面（接触面）となる。そして、ＦＰＣ３１は、台座２９の第１の面２９ａと第２の面２９ｂとの境界に相当する折り曲げ位置ｆで折り曲げられて、折り曲げ位置ｆの後方部分の各接合面に相当する部分が、それぞれツメ部３０の上面３０ａ、フラット部２６の上面２６ａ、及び、台座２９の第１の面２９ａ上に接合され、折り曲げ位置ｆの前方部分の、台座２９の第２の面２９ｂに相当する部分が、第２の面２９ｂ上に接合される。

このようにしてＦＰＣ３１が導光板２１上に固定されることにより、導光板２１対してＬＥＤ１１が位置決め固定される。また、面状照明装置１０において、ＦＰＣ３１及び台座２９は、ＦＰＣ３１が導光板２１上に位置決め固定されたときに、ＦＰＣ３１の前方の長辺３１ｂが、少なくとも傾斜面２７ａの前方の端辺６３よりも前方に位置し、好ましくは、ＦＰＣ３１の前方の長辺３１ｂの前後方向の位置が、台座２９の前方端の前後方向の位置と一致するように構成されている。

さらに、面状照明装置１０において、ＦＰＣ３１の、ＬＥＤ１１の前方部分３３には、導光板２１を向く面３２ｃに、青色光反射手段６５（図３（ａ）の破線ハッチング部）が設けられている。ここで、青色光反射手段６５は、ＬＥＤ１１の青色発光ダイオード４１が発光する反射率が、他の色光（特に、青色光よりも長波長の光、例えば、黄色光を含む、赤色光から緑色光の範囲の色光）に対する反射率よりも、相対的に大きい反射手段である。この青色光反射手段６５は、具体的には、このような反射率特性を有する青色インクを、ＦＰＣ３１の、ＬＥＤ１１の前方部分３３の、導光板２１を向く面３２ｃに塗布することによって形成されている。

このように構成された青色光反射手段６５は、ＦＰＣ３１を導光板２１上に固定した状態で、入光楔部２７と出射部２８との境界６３の近傍に、入光楔部２７と出射部２８との境界６３を跨いで傾斜面２７ａ及び出射面２５の入光楔部２７寄りの領域を覆うように配置されることになる。この際、青色光反射手段６５のうち、折り曲げ位置ｆよりも前方の部分は、台座２９の第２の面２９ｂに沿って、入光楔部２７の傾斜面２７ａの傾斜方向に傾斜して配置されている。

以上のように構成された面状照明装置１０の作用効果について説明すれば、次の通りである。面状照明装置１０は、入光楔部２７と出射部２８との境界６３の近傍の出射面２５側に、青色光反射手段６５が配置されていることによって、入光楔部２７及び出射部２８の入光楔部２７寄りの領域からの漏れ光のうち、青色光反射手段６５に入射した光（例えば、図１に示す矢印ＢＹ）について、その青色光成分を選択的に導光板内に戻すことが可能となる（この際、典型的には、黄色光成分は青色光反射手段６５により吸収される）。反射によって導光板１２１に戻された青色光（例えば、図１に示す矢印Ｂ）は、入光楔部２７及び出射部２８の入光楔部２７寄りの部分を、その表面６１側と裏面６２側との間で１回以上反射されつつ導光され、その後、出射面２５の有効発光領域Ｅの入光面２２寄りの領域から出射されることになるため、もともと黄色みを帯びていたその領域からの出射光に青色光が補充される結果、有効発光領域Ｅの入光面２２寄りの領域からの出射光が黄色みを帯びることにより視認される色むら（入光色むら）を抑制し、ひいては、出射光の色調の均一性に優れた面状照明装置１０を提供することができる。

ここで、面状照明装置１０で使用されているＬＥＤ１１から、その光軸となす角度が大きい方向に出射される光Ｌ１（図７参照）は、入光楔部２７の傾斜面２７ａに対して、直接に、または、入光楔部２７の表面６１側及び裏面６２側で１回以上反射された後に、入射する際に、比較的小さい入射角で入射するため、光軸となす角度が小さい方向に出射される光Ｌ２、Ｌ３と比較して黄色味が強い光であることに加えて、傾斜面２７ａから漏れ易い光でもある。したがって、ＬＥＤ１１のように、青色発光ダイオード４１を黄色蛍光体を分散した透明樹脂４２で封止した構成を備えたＬＥＤ１１を使用した場合には、傾斜面２７ａからの漏れ光に比較的多くの黄色光成分が含まれることになるため、面状照明装置１０の上述した作用効果が、特に顕著に発揮されるものである。

但し、本発明に係る面状照明装置が備える白色光源は、ＬＥＤ１１に限定されるものではない。例えば、本発明に係る面状照明装置が備える光源は、青色発光ダイオード４１を、青色光よりも長波長の、黄色とは異なる光に変換する蛍光体（例えば、緑色蛍光体、及び、赤色蛍光体）を分散させた透明樹脂で封止した構成を備えるＬＥＤとするものであってもよく、この場合には、ＬＥＤ１１を備えた面状照明装置１０と同様に顕著な効果を奏するものである。

また、どのような光源であっても、白色光を発光するものである限り、その発光スペクトルには、青色光の波長範囲に含まれる光成分と、青色光よりも長波長の波長範囲に含まれる光成分とが含まれるものであるため、本発明に係る面状照明装置の、青色光反射手段６５を備えた構成は、入光色むらを抑制するために一定の効果を奏するものである。

例えば、本発明に係る面状照明装置が備える光源は、異なる複数種類の発光素子（典型的には、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び赤色発光ダイオード）を備えるＬＥＤであってもよい。また、単色光の発光素子と波長変換材料とで構成された光源において、波長変換材料は、量子ドットであってもよい。

また、面状照明装置１０では、青色光反射手段６５が、入光楔部２７と出射部２８との境界６３を跨ぐように配置されているため、入光楔部２７及び出射部２８の入光楔部２７寄りの領域からの漏れ光の青色光成分を、より確実に導光板１２１に戻すことにより、入光色むらをより効果的に抑制することができる。

また、面状照明装置１０では、青色光反射手段６５のうち、ＦＰＣ３１の折り曲げ位置ｆよりも前方の部分は、台座２９の第２の面２９ｂに沿って、入光楔部２７の傾斜面２７ａの傾斜方向に傾斜して配置されている。これによって、ＬＥＤ１１の前方部分の出射面２５と、青色光反射手段６５との間の間隔は、前方に行くに従って狭まるため、青色光反射手段６５の、傾斜面２７ａの傾斜方向に傾斜して配置されている部分によって、入光楔部２７及び出射部２８の入光楔部２７寄りの領域からの漏れ光の青色光成分を、（例えば、そのまま出射面２５側に進行させることなく）、効率良く導光板２１に戻すことにより、入光色むらをさらに効果的に抑制することが可能となる。

尚、面状照明装置１０において、ＬＥＤ１１の前方部分の出射面２５と、青色光反射手段６５（すなわち、青色光反射手段６４が設けられたＦＰＣ３１）との間の間隔が、前方に行くに従って狭まることによって、入光楔部２７及び出射部２８の入光楔部２７寄りの領域からの漏れ光が出射面２５側に進行することを、（青色光成分の反射及び黄色光成分の吸収によって）阻止することは、有効出射領域Ｅの入光面２２側における、出射光の輝度の均一性を向上させる点でも有利なものである。

また、面状照明装置１０では、青色光反射手段６５を、ＬＥＤ１１を実装するＦＰＣ３１の導光板２１を向く面３２ｃに設けることにより、ＦＰＣ１１を用いて、部品点数を増大させることなく青色光反射手段６５を容易に設けることが可能となるとともに、この青色光反射手段６５により、入光楔部２７及び出射部２８の入光楔部２７寄りの領域からの漏れ光の青色光成分を、効率よく導光板内に戻すことができる。

また、面状照明装置１０では、入光楔部２７の傾斜面２７ａ側に、ＦＰＣ３１を配置する台座２９が設けられていることにより、ＦＰＣ３１を台座２９に配置した状態において、ＬＥＤ１１の前方部分の傾斜面２７ａとＦＰＣ３１との間に隙間を形成することができるため、導光板２１に入光後傾斜面２７ａに到達した光がＦＰＣ３１によって直接吸収されることを抑制し、ＬＥＤ１１から出射された光を、入光楔部２７を介して効率的に導光することが可能となる。

また、面状照明装置１０では、台座２９の受け面に、導光板２１の入光面２２側に形成される第１の面２９ａと、第１の面２９ａの前方に形成され、第１の面２９ａ側から前方に向かって傾斜部２７側に傾斜する第２の面２９ｂから構成したことにより、ＦＰＣ３１は、第１の面２９ａと第２の面２９ｂとの境界の対応する折り曲げ位置ｆ（図３（ａ）参照）で、第１の面２９ａに対する第２の面２９ｂの傾斜に倣って折り曲げられて、台座２９の第１及び第２の面２９ａ、２９ｂ上に配置固定されることになる。

面状照明装置１０のこの構成は、青色光反射手段６５を、ＬＥＤ１１を実装するＦＰＣ３１に設けることによって、入光楔部２７と出射部２８との境界６３を跨いで配置され、かつ、入光楔部２７の傾斜面２７ａの傾斜方向に傾斜する部分を含むといった、青色光反射手段６５の有利な配置構成を、ＦＰＣ３１を台座２９上に位置決め固定することで容易に実現できる点でも有利なものである。

尚、面状照明装置１０において、台座２９の受け面に、導光板２１の入光面２２側に形成される第１の面２９ａと、第１の面２９ａの前方に形成され、第１の面２９ａ側から前方に向かって傾斜部２７側に傾斜する第２の面２９ｂを設け、第２の面２９ｂが、第１の面２９ａに対して緩やかに傾斜する（言い換えれば、第２の面２９ｂの出射面２５に対する傾斜角度を小さくする）ように構成することによって、ＦＰＣ３１の折り曲げ位置ｆでの折り曲げの反力が低減するとともに、第２の面２９ｂの面積を広くとることができるため、ＦＰＣ３１の固着面積が増大して、ＦＰＣ３１、ひいては青色光反射手段６５の導光板２１への配置固定の長期安定性が向上する点で有利なものである。

なお、面状照明装置１０において、フラット部２６の存在は、光学的な機能の観点からは本質的なものではなく、フラット部２６は必ずしも設けなくてもよいものである。但し、ＦＰＣ３１と導光板２１との固着面積を増大させて、導光板２１とＬＥＤ１１との位置決め固定を安定化させるためには、フラット部２６を設けることが望ましい。これによって、照明光の輝度の均一性をより長期にわたって安定的に維持することが可能となる。

さらに、ＬＥＤ１１の出射面１２から出射された光は、図３（ｂ）にＡ部として示すように、導光板２１内を前方に向かって末広がり状に進行する。したがって、面状照明装置１０において、台座２９が、上面視して、前方先端側において前方に向かうほど幅が狭くなるように形成した構成は、隣接する台座２９との間隔が前方に向かうほど広くし、傾斜部２７内を導光する光の進行を妨げることなく、台座２９の第１の面２９ａ及び第２の面２９ｂの面積を極力大きくして、ＦＰＣ３１と導光板２１との接着強度、ひいては青色光反射手段６５の導光板２１への配置固定の安定性を向上させることが可能な点で、有利なものである。

ここで、本発明の一実施形態における面状照明装置１０を用いて、図５及び図６を参照して説明した面状照明装置１００と同様に、導光板２１上の複数の測定点における出射光の色を、色彩輝度計を用いて測定した結果を、図４に示す。測定に用いられた面状照明装置１０の楔率は、面状照明装置１００と同じ７３％に設定されている。

図４（ａ）に示すグラフは、縦軸が、ＣＩＥ表色系のｘｙ色度図上のｘ座標値（色度ｘ）、横軸が、導光板２１の有効出射領域Ｅの最も入光面２２側の位置（例えば、遮光シート５５の前方端の位置）を原点とする導光方向の距離Ｘ〔ｍｍ〕である。また、図５（ｂ）に示すグラフは、縦軸が、ＣＩＥ表色系のｘｙ色度図上のｙ座標値（色度ｙ）、横軸が、導光板２１の有効出射領域Ｅの最も入光面２２側の位置を原点とする導光方向の距離Ｘ〔ｍｍ〕である。図４（ａ）、（ｂ）について、横軸に示された範囲は、導光板２１の有効出射領域Ｅのほぼ全長に相当する。また、各測定点は、導光板２１の幅方向については、略中央に位置している。

図４（ａ）、（ｂ）に示す結果と、図５（ｂ）、（ｃ）に示す面状照明装置１００を用いた結果とを比較すると、色度ｘ及び色度ｙのいずれの色度についても、原点付近の値が顕著に小さくなっており、入光面２２側を含めた有効出射領域Ｅの全体にわたって、色度の均一性が向上していることが分かる。図４に示す測定結果によれば、面状照明装置１０の入光色度差は、面状照明装置１００の入光色度差が０．０１５であったのに対して、０.００７にまで改善されている。このように、面状照明装置１０は、導光板２１の有効出射領域Ｅからの出射光について、入光色むらを効果的に抑制するものである。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。

例えば、青色光反射手段６５は、入光楔部２７のみ、または、出射部２８のみに配置されるものであってもよい。さらに、青色光反射手段６５は、入光楔部２７と出射部２８との境界６３を跨ぐことなく、入光楔部２７と出射部２８の両方にそれぞれ個別に配置されるものであってもよい。

また、青色光反射手段６５は、青色光反射素材からなるフィルムをＦＰＣ３１に貼着することによって設けるものであってもよい。また、青色光反射手段６５は、少なくとも各ＬＥＤ１１の前方部分に設けられていればよく、例えば、ＦＰＣ３１の長手方向に沿って点在するように配置されていてもよい。また、ＬＥＤ１１の側方等の、各ＬＥＤ１１の前方部分以外の位置に設けられた部分を含むものであってもよい。

さらに、青色光反射手段６５は、反射シート５１の所定位置（好ましくは、その導光板２１を向く面）に設けるものであってもよい。また、ＦＰＣ３１を導光板２１の裏面６２側に配置する場合には、ＦＰＣ３１と反射シート５１のいずれか一方または両方に、青色光反射手段６５を設けるものであってもよい。また、青色光反射手段６５は、導光板２１の出射面２５側に配置される光学シート類（例えば、端部を傾斜面２７ａまで延ばした拡散シート５２）に設けるものであってもよい。これらのいずれの場合も、青色光反射手段６５は、それぞれの部材の所定位置に青色インクを塗布するか、または、青色フィルムを貼着することによって設けることができる。あるいは、青色光反射手段６５は、ＦＰＣ３１、反射シート５１、及び光学シート類５２、５３、５４とは別の部材を用いて構成するものであってもよい。

また、本発明に係る面状照明装置１０において、ＦＰＣ３１を配置する台座２９は必ずしも設ける必要はない。台座２９を設けない場合、ＦＰＣ３１を表面６１側に配置するには、例えば、遮光シート５５にＦＰＣ３１を固定するものであってもよい。

入光楔部２７の傾斜面２７ａは、表面６１側（出射面２５側）ではなく、裏面６２側に設けるものであってもよい。あるいは、傾斜面２７ａは、表面６１側と裏面６２側の両方に設けるものであってもよい。傾斜面２７ａを、表面６１側のみに設けた場合、裏面６２側のみに設けた場合、または、表面６１側と裏面６２側の両方に設けた場合の、いずれの場合についても、傾斜面２７ａの形状は、一定の勾配で傾斜する平坦面でなくともよく、例えば、曲面を含むものであっても、または、異なる勾配を有する複数の平坦面を含むものであってもよい。

１０：面状照明装置、１１：光源（ＬＥＤ）、１２：発光面、２１：導光板、２２：入光面、２５：出射面、２７：入光楔部、２７ａ：傾斜面、２８：出射部、２９：台座、２９ａ：第１の面、２９ｂ：第２の面、３１：回路基板（ＦＰＣ）、６５：青色光反射手段

Claims (8)

1. 白色光を発光する光源と、該光源が配置される端面である入光面、および、該入光面から入射した光を一方の主面である出射面から面状に出射させる出射部を有する導光板と、を備える面状照明装置において、
   前記導光板は、前記入光面と前記出射部との間に、傾斜面を含み前記入光面側から前方に向かって厚さが漸減する入光楔部を有し、前記入光楔部と前記出射部との境界の近傍の、前記出射面側または前記出射面の反対面側の少なくともいずれか一方に、青色光の反射率が他の色光の反射率よりも大きい青色光反射手段が、該青色光反射手段で反射した青色光が前記導光板の前記出射部の前記入光楔部寄りの領域から出射するように配置されていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記青色光反射手段が、前記入光楔部と前記出射部との境界を跨ぐように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記青色光反射手段が、前記光源を実装する回路基板の前記導光板を向く面に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
4. 前記青色光反射手段が、前記傾斜面の傾斜方向に傾斜して配置されている部分を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
5. 前記入光楔部の前記傾斜面側に、前記光源を実装する回路基板を配置する台座が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の面状照明装置。
6. 前記光源は、発光素子と、該発光素子が発光する光を受けて発光する蛍光体と、を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の面状照明装置。
7. 前記発光素子が、青色光を発光する青色発光ダイオードであり、前記蛍光体が、黄色光を発光する黄色蛍光体であることを特徴とする請求項６に記載の面状照明装置。
8. 前記蛍光体が、前記発光素子を覆う封止体に分散されていることを特徴とする請求項６または７に記載の面状照明装置。

Images