光源装置
【課題】発光部材からの光を効率的に利用し、発光輝度を高めることのできる光源装置を提供する。
【解決手段】本発明の光源装置は、複数の発光部材を有する光源装置であって、第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、を有し、前記光源基板と平行な面において、前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが略同一直線上に位置する。
【解決手段】本発明の光源装置は、複数の発光部材を有する光源装置であって、第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、を有し、前記光源基板と平行な面において、前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが略同一直線上に位置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の液晶表示装置800の構成の一例を、図8(A),8(B)を用いて説明する。図8(A)は、従来の液晶表示装置の分解斜視図であり、図8(B)は、図8(A)の符号Cで示す部分の拡大図である。具体的には、図8(B)は、発光部材(発光ダイオード(LED))と、LEDからの光の反射拡散を促す反射シート802eの貫通穴802fとの配置を示す。
液晶表示装置800は、液晶パネル801と、液晶パネル801の背面側に設けられた直下型のバックライトユニット802(光源装置)と、液晶パネル801を表示面側から抑える枠体803とを有する。
【0003】
バックライトユニット802は、液晶パネル801側を開口したバックライトケース802aと、光透過性や光拡散性または光集光性を有する光学シート群802bとにより略密閉された箱状部材である。バックライトユニット802の内部(バックライトケース802aの光学シート群802bと対向する面)には、複数のLEDを有する光源基板802cが配置されている。さらに、光源基板802c上(光源基板802cの光学シート群802b側)には、光源基板802cのLEDが露出するように貫通穴802fが設けられた反射シート802eが配置されている。以上の構成により、バックライトユニット802は、発光面(光学シート群802bが設けられている側の面)内で均一な輝度や色度の光を発する面光源として機能する。
特許文献1には、同一軸線上に配置された複数のLEDを露出する穴を有する反射シートが開示されている。
【0004】
ここで、LEDには、発光方向に垂直な面(光源装置の発光面と平行な面、すなわち光源基板802と平行な面)における外接四角形903が長方形(略長方形)となるものがある。例えば、図9に示すように、発光方向に垂直な面における形状が略正方形である発光部901と、発光方向に垂直な1つの方向(光源装置の発光面と平行な1つの方向、すなわち光源基板802と平行な1つの方向)の両端に設けられた電極902とを有するLEDでは、発光方向に垂直な面における外接四角形903が長方形となる。図9の例では、外接四角形903は、左右の辺を短辺、上下の辺を長辺とする長方形である。そのようなLEDを用いる場合、一般に、貫通穴802fは、LEDの発光部のみでなく、LED全体が露出するように設けられる。
【0005】
バックライトユニット802では、バックライトユニット802が発する光の色再現性を高めるために、LED806R、LED806G、LED806Bといった互いに異なるピーク波長の光を発する複数のLEDが、1つの光源群802dとして用いられる。図8(B)の例では、1つの光源群802dは、LED806R、2つのLED806G(LED806G−1、LED806G−2)、LED806Bの4つのLEDにより構成されている。ここで、LED806R,806G,806Bは、光源装置の発光面と平行な面(光源基板802と平行な面)における外接四角形が長方形となるLEDである。図8(B)では、簡単のため、LED(LED806R,806G,806B)をその外接四角形である長方形で示している。LED806Rは赤色光を発するLED、LED806Gは緑色光を発するLED、LED806Bは青色光を発するLEDである。
【0006】
また、バックライトユニット802が発する光の発光面内での輝度や色度の均一性を高
めるために、1つの光源群802dに含まれる複数のLEDは、LED間(発光中心点間)の距離が小さくなるように配置される。
図8(B)の例では、各LEDは、光源装置の発光面と平行な面において、以下のように配置されている。
LED806Rは、LED806Rの2つの短辺のうちの一方が、LED806G−1の長辺と対向し、LED806Rの発光中心点とLED806G−1の発光中心点とをつなぐ線がLED806Rの長辺と平行となるように配置されている。
LED806G−1は、LED806G−1の2つの短辺のうちの一方が、LED806Bの長辺と対向し、LED806G−1の発光中心点とLED806Bの発光中心点とをつなぐ線がLED806G−1の長辺と平行となるように配置されている。
LED806Bは、LED806Bの2つの短辺のうちの一方が、LED806G−2の長辺と対向し、LED806Bの発光中心点とLED806G−2の発光中心点とをつなぐ線がLED806Bの長辺と平行となるように配置されている。
LED806G−2は、LED806G−2の2つの短辺のうちの一方が、LED806Rの長辺と対向し、LED806G−2の発光中心点とLED806Rの発光中心点とをつなぐ線がLED806G−2の長辺と平行となるように配置されている。
このように4つのLEDを配置することで、LED間の距離を小さくすることができる。そして、そのような配置をする場合には、貫通穴802fを、LED毎でなく、光源群毎に設けることが製造の容易性の観点から好ましい。具体的には、貫通穴802fは、1つの光源群802dに含まれる全てのLED全体が露出するように設けられる(図8(B))。
図8(B)の例では、4つのLEDの中心点をつなぐ四角形は、一辺の長さがP2の正方形となっている。また、反射シートの貫通穴802fの形状は、一辺の長さがL2の略正方形となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2006−49098号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した従来の発光部材の配置方法(図8(B)のLEDの配置方法)では、貫通穴が大きくなってしまうため、反射シートの有効な反射面積が小さくなり、発光部材からの光を効率的に利用できない場合があった。
【0009】
本発明は、発光部材からの光を効率的に利用し、発光輝度を高めることのできる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】
【0010】
本発明の光源装置は、
複数の発光部材を有する光源装置であって、
第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、
前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、
を有し、
前記光源基板と平行な面において、
前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、
互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが略同一直線上に位置する
ことを特徴とする。
言い換えれば、本発明の光源装置は、
複数の発光部材を有する光源装置であって、
第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、
前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、
を有し、
前記光源基板と平行な面において、
前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、
互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが対向し、
前記第1〜第4の発光部材からなる光源群の外周の形状が略正方形である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、発光部材からの光を効率的に利用し、発光輝度を高めることのできる光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の光源群と貫通穴の一例を示す図
【図2】本実施例に係る反射シートの有効面積の一例を示す図
【図3】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の解析モデルの一例を示す図
【図4】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の輝度分布の一例を示す図
【図5】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の相対輝度分布の一例を示す図
【図6】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の色度分布の一例を示す図
【図7】本実施例に係る光源装置の光源群と貫通穴の一例を示す図
【図8】従来の液晶表示装置の分解斜視図
【図9】LEDの構成の一例を示す図
【図10】本発明の光源装置の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の実施例によって限定されるものではない。また、実施例中で説明されている特徴のすべてが、本発明に必須の構成とは限らない。
【0014】
<実施例>
以下、本発明の実施例に係る光源装置について説明する。
本実施例に係る光源装置は、複数の発光部材として、複数のLED(Light Emitting Diode)を有する。具体的には、本実施例に係る光源装置は、光源群が複数設けられた光源基板と、光源基板上に配置され、光源群を露出する穴(貫通穴)を有する反射シートと、を有する。
【0015】
図1(A)は、本実施例に係る光源装置における光源群と貫通穴の一例を示す図である。図1(B)は、従来の光源装置における光源群と貫通穴の一例を示す図である。図1(A),1(B)は、光源装置を、発光面に垂直な方向(光源基板に垂直な方向)から見た図である。
図1(A),1(B)において、LED101R(第1のLED;第1の発光部材)、LED806Rは、赤色LEDである。LED101G−1(第2のLED;第2の発光部材)、LED101G−2(第4のLED;第4の発光部材)、LED806G−1、LED806G−2は、緑色LEDである。LED101B(第3のLED;第3の発光部材)、LED806Bは、青色LEDである。各LEDは、発光部と、発光部の両端(
光源基板と平行な1つの方向の両端)に設けられた2つの電極部とで構成されている。そして、各LEDは、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)における外接四角形が長方形(略長方形)となるLEDである。図1(A),1(B)では、簡単のため、LEDをその外接四角形である長方形で示している。なお、本実施例では発光部材としてLEDを例示しているが、外接四角形が長方形の発光部材であればよく、例えば有機EL発光素子で構成される発光部材であっても、本発明を適用可能である。
【0016】
図1(A),1(B)の例では、1つの光源群が4つのLEDにより構成されている。具体的には、LED101R、LED101G−1、LED101G−2、LED101Bにより、1つの光源群101が構成されている。LED806R、LED806G−1、LED806G−2、LED806Bにより、1つの光源群806が構成されている、反射シートの貫通穴102は、光源群101を露出する。貫通穴802fは、光源群806を露出する。
【0017】
従来(図1(B))の構成では、1つの光源群の4つのLEDは、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)において、以下のように配置されている。
LED806Rは、LED806Rの2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED806G−1の長辺(第1長辺)と対向し、LED806Rの発光中心点とLED806G−1の発光中心点とをつなぐ線がLED806Rの長辺と平行となるように配置されている。
LED806G−1は、LED806G−1の2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED806Bの長辺(第1長辺)と対向し、LED806G−1の発光中心点とLED806Bの発光中心点とをつなぐ線がLED806G−1の長辺と平行となるように配置されている。
LED806Bは、LED806Bの2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED806G−2の長辺(第1長辺)と対向し、LED806Bの発光中心点とLED806G−2の発光中心点とをつなぐ線がLED806Bの長辺と平行となるように配置されている。
LED806G−2は、LED806G−2の2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED806Rの長辺(第1長辺)と対向し、LED806G−2の発光中心点とLED806Rの発光中心点とをつなぐ線がLED806G−2の長辺と平行となるように配置されている。
以下では、LEDの2つの短辺のうち、第1短辺でない短辺を第2短辺と呼び、LEDの2つの長辺のうち、第1長辺でない長辺を第2長辺と呼ぶ。
【0018】
一方、本実施例(図1(A))の構成では、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)において、互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方のLEDの1つの短辺と、他方のLEDの1つの長辺とが略同一直線上に位置するように、1つの光源群の4つのLEDが配置されている。具体的には、1つの光源群の4つのLEDは、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)において、以下のように配置されている。
LED101Rは、LED101Rの2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED101G−1の長辺(第1長辺)と対向し、LED101Rの2つの短辺のうちの他方(第2短辺)が、LED101G−2の長辺(第2長辺)と同一直線上(略同一直線上)に位置するように配置されている。
LED101G−1は、LED101G−1の2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED101Bの長辺(第1長辺)と対向し、LED101G−1の2つの短辺のうちの他方(第2短辺)が、LED101Rの長辺(第2長辺)と同一直線上(略同一直線上)に位置するように配置されている。
LED101Bは、LED101Bの2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED101G−2の長辺(第1長辺)と対向し、LED101Bの2つの短辺のうちの他方(
第2短辺)が、LED101G−1の長辺(第2長辺)と同一直線上(略同一直線上)に位置するように配置されている。
LED101G−2は、LED101G−2の2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED101Rの長辺(第1長辺)と対向し、LED101G−2の2つの短辺のうちの他方(第2短辺)が、LED101Bの長辺(第2長辺)と同一直線上(略同一直線上)に位置するように配置されている。
言い換えると、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)において、4つのLEDで構成される光源群の外周の形状が略正方形になるように、4つのLEDが配置されている。
【0019】
また、図1(A),1(B)の例では、光源装置の発光面と平行な面において、隣り合うLED間の間隙が一定とされている。
例えば、図1(A)の例では、LED101RとLED101G−1との間隙、LED101G−1とLED101Bとの間隙、LED101BとLED101G−2との間隙、及び、LED101G−2とLED101Rとの間隙は互いに等しく(略等しく)されている。
そのため、図1(A),1(B)の例では、各LEDの発光中心点をつないで形成される四角形が正方形となる。
【0020】
図1(A)に示すよう各LEDを配置することにより、従来(図1(B))よりも小さい貫通穴で光源群を露出させることが可能となる。
以下、具体的に説明する。
【0021】
図1(B)において、各LEDの短辺をa、長辺をbとする。貫通穴802fの縁と各LEDの短辺(第2短辺)との間隙をc、貫通穴802fの縁と各LEDの長辺(第2長辺)との間隙をe、隣り合うLED間の間隙をdとする。貫通穴802fの縁と各LEDの発光中心点(発光部の中心点)とのピッチをfとし、隣り合うLEDの発光中心点間のピッチをP2とする。また、貫通穴802fの形状を一辺の長さがL2の正方形とし、貫通穴802fの4隅を半径Rの円弧形状とする。
【0022】
図1(A)において、各LEDの寸法、隣り合うLED間の間隙、貫通穴102の四隅の形状は図1(B)と同様である。ただし、図1(A)の例では、貫通穴102の縁と各LEDの短辺(第2短辺)との間隙、及び、貫通穴102の縁と各LEDの長辺(第2長辺)との間隙が互いに等しく(略等しく)されている(間隙c)。図1(B)のLEDの配置では、図1(A)のように、貫通穴の縁と各LEDの短辺との間隙、及び、貫通穴の縁と各LEDの長辺との間隙を互いに等しくすることはできない。
また、隣り合うLEDの発光中心点間のピッチをP1とし、貫通穴102の形状を一辺の長さがL1の正方形とする。
また、図1(A)の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形(一辺の長さがP1の正方形)は、図1(B)の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形(一辺の長さがP2の正方形)に対してθ1だけ傾斜する。
【0023】
長辺b、短辺aより、
b−a>0・・・(1)
となる。
図1(A)において、長辺b、短辺a、隣り合うLED間の間隙d、貫通穴102の縁と各LEDの辺(短辺および長辺)との間隙cより、
L1=2c+(a+b+d)・・・(2)
となる。
図1(B)において、長辺b、短辺a、隣り合うLED間の間隙d、貫通穴802fの
縁と各LEDの短辺との間隙c、貫通穴802fの縁と各LEDの長辺との間隙eより、
L2=c+e+(a+b+d)・・・(3)
となる。
【0024】
そして、図1(B)において、長辺b、短辺a、隣り合うLED間の間隙d、貫通穴802fの縁と各LEDの短辺との間隙c、貫通穴802fの縁と各LEDの長辺との間隙eより、
f=(a/2)+e・・・(4)
f=(b/2)+c・・・(5)
となる。
【0025】
式(3)−式(2)より、
(L2−L1)=(e−c)・・・(6)
となる。
式(4)=式(5)より、
(e−c)=(b−a)/2・・・(7)
となる。
式(1),(6),(7)より、
(L2−L1)={(b−a)/2}>0・・・(8)
となる。
【0026】
(8)式から、L2>L1であること、即ち、本実施例(図1(A))のLEDの配置の方が、従来(図1(A))のLEDの配置よりも反射シートの貫通穴を小さくすることができることが分かる。
例えば、a=3(mm)、b=6(mm)とすると、(8)式より、図1(A)の貫通穴の一辺の長さは、図1(B)の貫通穴の一辺の長さよりも1.5(mm)小さくできる。このとき、c=1.0(mm)、d=2.0(mm)、e=2.5(mm)とすると、L1=13.0(mm)、L2=14.5(mm)となる。
【0027】
次に、図2を用いて、反射シートの有効面積の比較を行う。ここでは、貫通穴の4隅を半径R=1.0(mm)の円弧形状、隣り合う光源群間のピッチL(p)=25(mm)とする(間隔L(p)は光源群の中心位置間の距離である)。以下では、4つの光源群の領域に対応する反射シートの領域の有効面積の比較を行う。
【0028】
本実施例に係る光源装置の反射シートの有効面積S1は、一辺が2L(p)の正方形の面積から反射シートの4つの貫通穴の面積を差し引いた面積であり、
有効面積S1=50×50−{(13.0×13.0−(4−π))×4}
≒1827(mm2)・・・(9)
となる。
同様に、従来の光源装置の反射シートの有効面積S2(不図示)は、
有効面積S2=50×50−{(14.5×14.5−(4−π))×4}
≒1662(mm2)・・・(10)
となる。
式(9),(10)より、
(S1/S2)=(1827/1662)≒1.099・・・(11)
となり、本実施例のLEDの配置の方が、従来のLEDの配置よりも反射シートの有効面積を約9.9(%)増やすことができることが分かる。
【0029】
光源基板のLEDが実装される面(実装面)に、LEDの反射拡散性を高める目的で白色レジスト印刷を施し、上記実装面の反射率(拡散反射成分を主とする反射率)を約70
(%)程度まで高める技術が試みられている。一方、反射シートは発泡系のPET材料やポリプロピレン系の積層材料などからなり、その反射率は約98〜99(%)である。このことから、反射シートの貫通穴が小さい、つまり反射シートの有効面積が大きい方が光源装置の輝度向上の観点において有利であると言える。
【0030】
図3(A)〜6(D)を用いて、反射シートの有効面積の増加が光源装置の輝度と色度へ与える影響を検証する。検証として、簡易的な解析モデルの光学シミュレーションを行った。
図3(A)は、本実施例に係る光源装置の解析モデル、図3(B)は従来の光源装置の解析モデルを表す。
本実施例に係る光源装置の解析モデルは、光源群301a、反射シート302a、拡散板303aを有する。光源群301aは、図1(A)に示すように配置された4つのLEDにより構成されている。
従来の光源装置の解析モデルは、光源群301b、反射シート302b、本実施例と同等の拡散板303aを有する。光源群301bは、図1(B)に示すように配置された4つのLEDにより構成されている。
図3(A),3(B)には、拡散板303aは、光源装置のLEDや反射シートが目視できるように、ケース(光源基板や反射シートが収容されているケース)から離間して図示されている。しかし、実際には、拡散板303aはケースから離間しておらず、光学シミュレーションは、拡散板303aとケースが当接して密閉空間が形成されている状態で行われる。
【0031】
以下、光学シミュレーションの条件を説明する。
光学シミュレーションにおいて、1つの光源群は、1つの赤色光源(R)、1つの青色光源(B)、及び、2つの緑色光源(G)の合計4つのLEDで構成されるものとした。4行×4列の合計16個の光源群を平面状に配置し、LEDからの光線の総本数を1億5千万本とした。光源群間のピッチを25(mm)、反射シートと拡散板との空間距離を25(mm)とした。板厚2(mm)の拡散板の表面から発光方向(光源基板に垂直な方向であって、且つ、拡散板から光が出力される側に向かう方向)へ3(mm)離れた位置に、60×60(mm)の平面状の領域を評価面として設定した。反射シートの反射率は98(%)とし、反射条件として単純な拡散反射であるランバート反射を設定した。ここでランバート反射とは、ある点に入射光が入射した場合に、その点(入射点)の輝度が視点の角度によらず同等となるような反射(散乱)である。
【0032】
光学シミュレーションによる輝度の検証結果について以下に説明する。
図4(A)は、本実施例に係る光源装置の解析モデルを用いた場合の、評価面における輝度分布(光源装置からの光の輝度分布)を示す図である。図4(B)は、従来の光源装置の解析モデルを用いた場合の、評価面における輝度分布を示す図である。図中、X、Yは、それぞれ、図の左右方向、上下方向の位置を表す。
図5(A)は、図4(A)のX=0における輝度、及び、Y=0における輝度を表す図である。図5(B)は、図4(B)のX=0における輝度、及び、Y=0における輝度を表す図である。図5(A),5(B)の縦軸は、従来の光源装置の平均輝度(図4(B)のX=0における平均輝度、または、図4(B)のY=0における平均輝度)に対する相対輝度を示す。図5(A),5(B)の横軸は、位置を表す。具体的には、X=0の輝度を見る場合、図5(A),5(B)の横軸はYの位置を表す。Y=0の輝度を見る場合、図5(A),5(B)の横軸はXの位置を表す。
図5(A),5(B)から、従来の光源装置の平均輝度に対する、本実施例に係る光源装置の平均輝度(図4(A)のX=0における平均輝度、図4(A)のY=0における平均輝度)は、約1.04となることが分かる。即ち、本実施例に係る光源装置の輝度は、同じ電力で従来の光源装置を発光させた場合の輝度に比べ、約4%向上することが分かる
。そのため、本実施例に係る光源装置では、従来と同等の輝度を得る場合にLEDの消費電力を低減することができ、消費電力削減によるLEDの発熱量低減、長寿命化が期待できる。
【0033】
光学シミュレーションによる色度むらの検証結果について以下に説明する。
a=3(mm)、b=6(mm)、d=2.0(mm)とすると、図1(A)の隣り合うLEDの発光中心点間の距離(ピッチP1)は、
P1=[{(b/2)+d+(a/2)}2+{(b/2)−(a/2)}2](1/2)
≒6.7(mm)・・・(12)
となる。また、
tanθ={(b/2)−(a/2)}/{(b/2)+d+(a/2)}
≒0.23・・・(13)
より、θ≒13.0度となる。
一方、従来(図1(B))の隣り合うLEDの発光中心点間の距離(ピッチP2)は、
P2=(b/2)+d+(a/2)=6.5(mm)・・・(14)
となる。
【0034】
式(12),(14)より、本実施例では、従来よりも、LEDの発光中心点間の距離が大きくなることが分かる。具体的には、a=3(mm)、b=6(mm)、d=2.0(mm)とした場合、本実施例では、従来よりも、LEDの発光中心点間の距離がP1−P2=0.2(mm)だけ大きくなることが分かる。
また、式(13)より、本実施例の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形(一辺の長さがP1の正方形)は、従来の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形(一辺の長さがP2の正方形)に対してθ1だけ傾斜することが分かる。具体的には、a=3(mm)、b=6(mm)、d=2.0(mm)とした場合、本実施例の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形は、従来の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形に対して13.0度だけ傾斜する。
【0035】
図6(A)〜6(D)を用いて、CIE表示系での色度むらの検証結果を説明する。図6(A)は、図4(A)のX=0におけるCIEx値、及び、図4(A)のY=0におけるCIEx値を示す。図6(B)は、図4(A)のX=0におけるCIEy値、及び、図4(A)のY=0におけるCIEy値を示す。図6(C)は、図4(B)のX=0におけるCIEx値、及び、図4(B)のY=0におけるCIEx値を示す。図6(D)は、図4(B)のX=0におけるCIEy値、及び、図4(B)のY=0におけるCIEy値を示す。
上述したように、本実施例では従来例に比べてLEDの発光中心点間の距離が0.2(mm)だけ大きい。しかしながら、図6(A)と図6(C)を比較すると、本実施例の構成では、色むらが従来の構成と同様に改善されていることが分かる。図6(B)と図6(D)を比較しても、本実施例の構成では、色むらが従来の構成と同様に改善されていることが分かる。これは、本実施例の反射シートの有効面積が従来よりも大きくなったことによるものと考えられる。
【0036】
以上述べたように、本実施例の構成によれば、光源装置の反射シートの反射面積(有効面積)を大きくすることができる。それにより、LEDからの光を効率的に利用し、発光輝度を高めることができる。また、光源装置からの光の色むらを改善することもできる。
【0037】
なお、本実施例に係る発光装置は、例えば、液晶表示装置用のバックライト装置(液晶パネルの背面側に設けられるバックライト装置)に適用できる。また、本実施例に係る発光装置は、バックライト装置に限らず、照明装置、広告表示装置、標識装置などにも適用
できる。
なお、本実施例では、1つの光源群が1つの赤色LED、1つの青色LED、及び、2つの緑色LEDにより構成されるものとしたが、これに限らない。例えば、1つの光源群は、1つの白色LED、1つの赤色LED、1つの緑色LED、及び、1つの青色LEDにより構成されていてもよい。また、1つの光源群を構成する4つのLEDは、発光色が互いに等しい4つのLEDであってもよい。例えば、4つの白色LED、4つの赤色LED、4つの緑色LED、または、4つの青色LEDにより1つの光源群が構成されていてもよい。
【0038】
なお、本実施例では、1つの貫通穴が1つの光源群を露出する構成としたが、この構成に限らない。1つの貫通穴は複数(例えば2つ)の光源群を露出してもよい。
なお、本実施例では、第1のLEDが赤色LED、第2,4のLEDが緑色LED、第3のLEDが青色LEDの場合について説明したが、第1〜第4のLED(第1〜第4の発光部材)はこれに限らない。例えば、第1のLEDが白色LED、第2のLEDが赤色LED、第3のLEDが緑色LED、第4のLEDが青色LEDであってもよい。
【0039】
なお、本実施例では、貫通穴の形状が正方形(略正方形)の場合について説明したが、貫通穴の形状はこれに限らない。例えば、図7に示すように、貫通穴の形状は長方形(略長方形)であってもよい。図7は、本実施例に係る光源装置における光源群と貫通穴の一例を示す図である。図7の例では、図の左右方向における、貫通穴702の縁とLEDの長辺(及び短辺)との間隙がg(>c)とされている。他の構成は図1(A)と同様である。そのため、図7の構成では、貫通穴702の形状は長方形(略長方形)となる。
図7の構成でも、例えば、g=1.75(mm)の場合、反射シートの有効面積S3は、
有効面積S3=50×50−{(13.0×14.5−(4−π))×4}
≒1749(mm2)・・・(15)
(S3/S2)=(1749/1662)≒1.052・・・(16)
となり、図7の構成の方が、従来(図1(B))の構成よりも反射シートの有効面積を約5.2(%)増やすことができることが分かる。そして、図7の構成でも、図1(A)の構成と同様に、光源装置の発光輝度の向上、色度むらの改善をすることができることが分かる。
【0040】
<他の実施例>
図10に示すように、各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形の、従来の図1(B)の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形に対する傾斜角が0度となるようにしてもよい。図10の反射シートの貫通穴は、上述した実施例の図1(A)に示した反射シートの貫通穴に対してθ1だけ傾斜する。この場合も、上述の実施例と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0041】
101 光源群
102,702 貫通穴
802c 光源基板
301a 光源群
302a 反射シート
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の液晶表示装置800の構成の一例を、図8(A),8(B)を用いて説明する。図8(A)は、従来の液晶表示装置の分解斜視図であり、図8(B)は、図8(A)の符号Cで示す部分の拡大図である。具体的には、図8(B)は、発光部材(発光ダイオード(LED))と、LEDからの光の反射拡散を促す反射シート802eの貫通穴802fとの配置を示す。
液晶表示装置800は、液晶パネル801と、液晶パネル801の背面側に設けられた直下型のバックライトユニット802(光源装置)と、液晶パネル801を表示面側から抑える枠体803とを有する。
【0003】
バックライトユニット802は、液晶パネル801側を開口したバックライトケース802aと、光透過性や光拡散性または光集光性を有する光学シート群802bとにより略密閉された箱状部材である。バックライトユニット802の内部(バックライトケース802aの光学シート群802bと対向する面)には、複数のLEDを有する光源基板802cが配置されている。さらに、光源基板802c上(光源基板802cの光学シート群802b側)には、光源基板802cのLEDが露出するように貫通穴802fが設けられた反射シート802eが配置されている。以上の構成により、バックライトユニット802は、発光面(光学シート群802bが設けられている側の面)内で均一な輝度や色度の光を発する面光源として機能する。
特許文献1には、同一軸線上に配置された複数のLEDを露出する穴を有する反射シートが開示されている。
【0004】
ここで、LEDには、発光方向に垂直な面(光源装置の発光面と平行な面、すなわち光源基板802と平行な面)における外接四角形903が長方形(略長方形)となるものがある。例えば、図9に示すように、発光方向に垂直な面における形状が略正方形である発光部901と、発光方向に垂直な1つの方向(光源装置の発光面と平行な1つの方向、すなわち光源基板802と平行な1つの方向)の両端に設けられた電極902とを有するLEDでは、発光方向に垂直な面における外接四角形903が長方形となる。図9の例では、外接四角形903は、左右の辺を短辺、上下の辺を長辺とする長方形である。そのようなLEDを用いる場合、一般に、貫通穴802fは、LEDの発光部のみでなく、LED全体が露出するように設けられる。
【0005】
バックライトユニット802では、バックライトユニット802が発する光の色再現性を高めるために、LED806R、LED806G、LED806Bといった互いに異なるピーク波長の光を発する複数のLEDが、1つの光源群802dとして用いられる。図8(B)の例では、1つの光源群802dは、LED806R、2つのLED806G(LED806G−1、LED806G−2)、LED806Bの4つのLEDにより構成されている。ここで、LED806R,806G,806Bは、光源装置の発光面と平行な面(光源基板802と平行な面)における外接四角形が長方形となるLEDである。図8(B)では、簡単のため、LED(LED806R,806G,806B)をその外接四角形である長方形で示している。LED806Rは赤色光を発するLED、LED806Gは緑色光を発するLED、LED806Bは青色光を発するLEDである。
【0006】
また、バックライトユニット802が発する光の発光面内での輝度や色度の均一性を高
めるために、1つの光源群802dに含まれる複数のLEDは、LED間(発光中心点間)の距離が小さくなるように配置される。
図8(B)の例では、各LEDは、光源装置の発光面と平行な面において、以下のように配置されている。
LED806Rは、LED806Rの2つの短辺のうちの一方が、LED806G−1の長辺と対向し、LED806Rの発光中心点とLED806G−1の発光中心点とをつなぐ線がLED806Rの長辺と平行となるように配置されている。
LED806G−1は、LED806G−1の2つの短辺のうちの一方が、LED806Bの長辺と対向し、LED806G−1の発光中心点とLED806Bの発光中心点とをつなぐ線がLED806G−1の長辺と平行となるように配置されている。
LED806Bは、LED806Bの2つの短辺のうちの一方が、LED806G−2の長辺と対向し、LED806Bの発光中心点とLED806G−2の発光中心点とをつなぐ線がLED806Bの長辺と平行となるように配置されている。
LED806G−2は、LED806G−2の2つの短辺のうちの一方が、LED806Rの長辺と対向し、LED806G−2の発光中心点とLED806Rの発光中心点とをつなぐ線がLED806G−2の長辺と平行となるように配置されている。
このように4つのLEDを配置することで、LED間の距離を小さくすることができる。そして、そのような配置をする場合には、貫通穴802fを、LED毎でなく、光源群毎に設けることが製造の容易性の観点から好ましい。具体的には、貫通穴802fは、1つの光源群802dに含まれる全てのLED全体が露出するように設けられる(図8(B))。
図8(B)の例では、4つのLEDの中心点をつなぐ四角形は、一辺の長さがP2の正方形となっている。また、反射シートの貫通穴802fの形状は、一辺の長さがL2の略正方形となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2006−49098号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した従来の発光部材の配置方法(図8(B)のLEDの配置方法)では、貫通穴が大きくなってしまうため、反射シートの有効な反射面積が小さくなり、発光部材からの光を効率的に利用できない場合があった。
【0009】
本発明は、発光部材からの光を効率的に利用し、発光輝度を高めることのできる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】
【0010】
本発明の光源装置は、
複数の発光部材を有する光源装置であって、
第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、
前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、
を有し、
前記光源基板と平行な面において、
前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、
互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが略同一直線上に位置する
ことを特徴とする。
言い換えれば、本発明の光源装置は、
複数の発光部材を有する光源装置であって、
第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、
前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、
を有し、
前記光源基板と平行な面において、
前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、
互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが対向し、
前記第1〜第4の発光部材からなる光源群の外周の形状が略正方形である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、発光部材からの光を効率的に利用し、発光輝度を高めることのできる光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の光源群と貫通穴の一例を示す図
【図2】本実施例に係る反射シートの有効面積の一例を示す図
【図3】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の解析モデルの一例を示す図
【図4】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の輝度分布の一例を示す図
【図5】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の相対輝度分布の一例を示す図
【図6】本実施例に係る光源装置及び従来の光源装置の色度分布の一例を示す図
【図7】本実施例に係る光源装置の光源群と貫通穴の一例を示す図
【図8】従来の液晶表示装置の分解斜視図
【図9】LEDの構成の一例を示す図
【図10】本発明の光源装置の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の実施例によって限定されるものではない。また、実施例中で説明されている特徴のすべてが、本発明に必須の構成とは限らない。
【0014】
<実施例>
以下、本発明の実施例に係る光源装置について説明する。
本実施例に係る光源装置は、複数の発光部材として、複数のLED(Light Emitting Diode)を有する。具体的には、本実施例に係る光源装置は、光源群が複数設けられた光源基板と、光源基板上に配置され、光源群を露出する穴(貫通穴)を有する反射シートと、を有する。
【0015】
図1(A)は、本実施例に係る光源装置における光源群と貫通穴の一例を示す図である。図1(B)は、従来の光源装置における光源群と貫通穴の一例を示す図である。図1(A),1(B)は、光源装置を、発光面に垂直な方向(光源基板に垂直な方向)から見た図である。
図1(A),1(B)において、LED101R(第1のLED;第1の発光部材)、LED806Rは、赤色LEDである。LED101G−1(第2のLED;第2の発光部材)、LED101G−2(第4のLED;第4の発光部材)、LED806G−1、LED806G−2は、緑色LEDである。LED101B(第3のLED;第3の発光部材)、LED806Bは、青色LEDである。各LEDは、発光部と、発光部の両端(
光源基板と平行な1つの方向の両端)に設けられた2つの電極部とで構成されている。そして、各LEDは、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)における外接四角形が長方形(略長方形)となるLEDである。図1(A),1(B)では、簡単のため、LEDをその外接四角形である長方形で示している。なお、本実施例では発光部材としてLEDを例示しているが、外接四角形が長方形の発光部材であればよく、例えば有機EL発光素子で構成される発光部材であっても、本発明を適用可能である。
【0016】
図1(A),1(B)の例では、1つの光源群が4つのLEDにより構成されている。具体的には、LED101R、LED101G−1、LED101G−2、LED101Bにより、1つの光源群101が構成されている。LED806R、LED806G−1、LED806G−2、LED806Bにより、1つの光源群806が構成されている、反射シートの貫通穴102は、光源群101を露出する。貫通穴802fは、光源群806を露出する。
【0017】
従来(図1(B))の構成では、1つの光源群の4つのLEDは、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)において、以下のように配置されている。
LED806Rは、LED806Rの2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED806G−1の長辺(第1長辺)と対向し、LED806Rの発光中心点とLED806G−1の発光中心点とをつなぐ線がLED806Rの長辺と平行となるように配置されている。
LED806G−1は、LED806G−1の2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED806Bの長辺(第1長辺)と対向し、LED806G−1の発光中心点とLED806Bの発光中心点とをつなぐ線がLED806G−1の長辺と平行となるように配置されている。
LED806Bは、LED806Bの2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED806G−2の長辺(第1長辺)と対向し、LED806Bの発光中心点とLED806G−2の発光中心点とをつなぐ線がLED806Bの長辺と平行となるように配置されている。
LED806G−2は、LED806G−2の2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED806Rの長辺(第1長辺)と対向し、LED806G−2の発光中心点とLED806Rの発光中心点とをつなぐ線がLED806G−2の長辺と平行となるように配置されている。
以下では、LEDの2つの短辺のうち、第1短辺でない短辺を第2短辺と呼び、LEDの2つの長辺のうち、第1長辺でない長辺を第2長辺と呼ぶ。
【0018】
一方、本実施例(図1(A))の構成では、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)において、互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方のLEDの1つの短辺と、他方のLEDの1つの長辺とが略同一直線上に位置するように、1つの光源群の4つのLEDが配置されている。具体的には、1つの光源群の4つのLEDは、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)において、以下のように配置されている。
LED101Rは、LED101Rの2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED101G−1の長辺(第1長辺)と対向し、LED101Rの2つの短辺のうちの他方(第2短辺)が、LED101G−2の長辺(第2長辺)と同一直線上(略同一直線上)に位置するように配置されている。
LED101G−1は、LED101G−1の2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED101Bの長辺(第1長辺)と対向し、LED101G−1の2つの短辺のうちの他方(第2短辺)が、LED101Rの長辺(第2長辺)と同一直線上(略同一直線上)に位置するように配置されている。
LED101Bは、LED101Bの2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED101G−2の長辺(第1長辺)と対向し、LED101Bの2つの短辺のうちの他方(
第2短辺)が、LED101G−1の長辺(第2長辺)と同一直線上(略同一直線上)に位置するように配置されている。
LED101G−2は、LED101G−2の2つの短辺のうちの一方(第1短辺)が、LED101Rの長辺(第1長辺)と対向し、LED101G−2の2つの短辺のうちの他方(第2短辺)が、LED101Bの長辺(第2長辺)と同一直線上(略同一直線上)に位置するように配置されている。
言い換えると、光源装置の発光面と平行な面(光源基板と平行な面)において、4つのLEDで構成される光源群の外周の形状が略正方形になるように、4つのLEDが配置されている。
【0019】
また、図1(A),1(B)の例では、光源装置の発光面と平行な面において、隣り合うLED間の間隙が一定とされている。
例えば、図1(A)の例では、LED101RとLED101G−1との間隙、LED101G−1とLED101Bとの間隙、LED101BとLED101G−2との間隙、及び、LED101G−2とLED101Rとの間隙は互いに等しく(略等しく)されている。
そのため、図1(A),1(B)の例では、各LEDの発光中心点をつないで形成される四角形が正方形となる。
【0020】
図1(A)に示すよう各LEDを配置することにより、従来(図1(B))よりも小さい貫通穴で光源群を露出させることが可能となる。
以下、具体的に説明する。
【0021】
図1(B)において、各LEDの短辺をa、長辺をbとする。貫通穴802fの縁と各LEDの短辺(第2短辺)との間隙をc、貫通穴802fの縁と各LEDの長辺(第2長辺)との間隙をe、隣り合うLED間の間隙をdとする。貫通穴802fの縁と各LEDの発光中心点(発光部の中心点)とのピッチをfとし、隣り合うLEDの発光中心点間のピッチをP2とする。また、貫通穴802fの形状を一辺の長さがL2の正方形とし、貫通穴802fの4隅を半径Rの円弧形状とする。
【0022】
図1(A)において、各LEDの寸法、隣り合うLED間の間隙、貫通穴102の四隅の形状は図1(B)と同様である。ただし、図1(A)の例では、貫通穴102の縁と各LEDの短辺(第2短辺)との間隙、及び、貫通穴102の縁と各LEDの長辺(第2長辺)との間隙が互いに等しく(略等しく)されている(間隙c)。図1(B)のLEDの配置では、図1(A)のように、貫通穴の縁と各LEDの短辺との間隙、及び、貫通穴の縁と各LEDの長辺との間隙を互いに等しくすることはできない。
また、隣り合うLEDの発光中心点間のピッチをP1とし、貫通穴102の形状を一辺の長さがL1の正方形とする。
また、図1(A)の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形(一辺の長さがP1の正方形)は、図1(B)の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形(一辺の長さがP2の正方形)に対してθ1だけ傾斜する。
【0023】
長辺b、短辺aより、
b−a>0・・・(1)
となる。
図1(A)において、長辺b、短辺a、隣り合うLED間の間隙d、貫通穴102の縁と各LEDの辺(短辺および長辺)との間隙cより、
L1=2c+(a+b+d)・・・(2)
となる。
図1(B)において、長辺b、短辺a、隣り合うLED間の間隙d、貫通穴802fの
縁と各LEDの短辺との間隙c、貫通穴802fの縁と各LEDの長辺との間隙eより、
L2=c+e+(a+b+d)・・・(3)
となる。
【0024】
そして、図1(B)において、長辺b、短辺a、隣り合うLED間の間隙d、貫通穴802fの縁と各LEDの短辺との間隙c、貫通穴802fの縁と各LEDの長辺との間隙eより、
f=(a/2)+e・・・(4)
f=(b/2)+c・・・(5)
となる。
【0025】
式(3)−式(2)より、
(L2−L1)=(e−c)・・・(6)
となる。
式(4)=式(5)より、
(e−c)=(b−a)/2・・・(7)
となる。
式(1),(6),(7)より、
(L2−L1)={(b−a)/2}>0・・・(8)
となる。
【0026】
(8)式から、L2>L1であること、即ち、本実施例(図1(A))のLEDの配置の方が、従来(図1(A))のLEDの配置よりも反射シートの貫通穴を小さくすることができることが分かる。
例えば、a=3(mm)、b=6(mm)とすると、(8)式より、図1(A)の貫通穴の一辺の長さは、図1(B)の貫通穴の一辺の長さよりも1.5(mm)小さくできる。このとき、c=1.0(mm)、d=2.0(mm)、e=2.5(mm)とすると、L1=13.0(mm)、L2=14.5(mm)となる。
【0027】
次に、図2を用いて、反射シートの有効面積の比較を行う。ここでは、貫通穴の4隅を半径R=1.0(mm)の円弧形状、隣り合う光源群間のピッチL(p)=25(mm)とする(間隔L(p)は光源群の中心位置間の距離である)。以下では、4つの光源群の領域に対応する反射シートの領域の有効面積の比較を行う。
【0028】
本実施例に係る光源装置の反射シートの有効面積S1は、一辺が2L(p)の正方形の面積から反射シートの4つの貫通穴の面積を差し引いた面積であり、
有効面積S1=50×50−{(13.0×13.0−(4−π))×4}
≒1827(mm2)・・・(9)
となる。
同様に、従来の光源装置の反射シートの有効面積S2(不図示)は、
有効面積S2=50×50−{(14.5×14.5−(4−π))×4}
≒1662(mm2)・・・(10)
となる。
式(9),(10)より、
(S1/S2)=(1827/1662)≒1.099・・・(11)
となり、本実施例のLEDの配置の方が、従来のLEDの配置よりも反射シートの有効面積を約9.9(%)増やすことができることが分かる。
【0029】
光源基板のLEDが実装される面(実装面)に、LEDの反射拡散性を高める目的で白色レジスト印刷を施し、上記実装面の反射率(拡散反射成分を主とする反射率)を約70
(%)程度まで高める技術が試みられている。一方、反射シートは発泡系のPET材料やポリプロピレン系の積層材料などからなり、その反射率は約98〜99(%)である。このことから、反射シートの貫通穴が小さい、つまり反射シートの有効面積が大きい方が光源装置の輝度向上の観点において有利であると言える。
【0030】
図3(A)〜6(D)を用いて、反射シートの有効面積の増加が光源装置の輝度と色度へ与える影響を検証する。検証として、簡易的な解析モデルの光学シミュレーションを行った。
図3(A)は、本実施例に係る光源装置の解析モデル、図3(B)は従来の光源装置の解析モデルを表す。
本実施例に係る光源装置の解析モデルは、光源群301a、反射シート302a、拡散板303aを有する。光源群301aは、図1(A)に示すように配置された4つのLEDにより構成されている。
従来の光源装置の解析モデルは、光源群301b、反射シート302b、本実施例と同等の拡散板303aを有する。光源群301bは、図1(B)に示すように配置された4つのLEDにより構成されている。
図3(A),3(B)には、拡散板303aは、光源装置のLEDや反射シートが目視できるように、ケース(光源基板や反射シートが収容されているケース)から離間して図示されている。しかし、実際には、拡散板303aはケースから離間しておらず、光学シミュレーションは、拡散板303aとケースが当接して密閉空間が形成されている状態で行われる。
【0031】
以下、光学シミュレーションの条件を説明する。
光学シミュレーションにおいて、1つの光源群は、1つの赤色光源(R)、1つの青色光源(B)、及び、2つの緑色光源(G)の合計4つのLEDで構成されるものとした。4行×4列の合計16個の光源群を平面状に配置し、LEDからの光線の総本数を1億5千万本とした。光源群間のピッチを25(mm)、反射シートと拡散板との空間距離を25(mm)とした。板厚2(mm)の拡散板の表面から発光方向(光源基板に垂直な方向であって、且つ、拡散板から光が出力される側に向かう方向)へ3(mm)離れた位置に、60×60(mm)の平面状の領域を評価面として設定した。反射シートの反射率は98(%)とし、反射条件として単純な拡散反射であるランバート反射を設定した。ここでランバート反射とは、ある点に入射光が入射した場合に、その点(入射点)の輝度が視点の角度によらず同等となるような反射(散乱)である。
【0032】
光学シミュレーションによる輝度の検証結果について以下に説明する。
図4(A)は、本実施例に係る光源装置の解析モデルを用いた場合の、評価面における輝度分布(光源装置からの光の輝度分布)を示す図である。図4(B)は、従来の光源装置の解析モデルを用いた場合の、評価面における輝度分布を示す図である。図中、X、Yは、それぞれ、図の左右方向、上下方向の位置を表す。
図5(A)は、図4(A)のX=0における輝度、及び、Y=0における輝度を表す図である。図5(B)は、図4(B)のX=0における輝度、及び、Y=0における輝度を表す図である。図5(A),5(B)の縦軸は、従来の光源装置の平均輝度(図4(B)のX=0における平均輝度、または、図4(B)のY=0における平均輝度)に対する相対輝度を示す。図5(A),5(B)の横軸は、位置を表す。具体的には、X=0の輝度を見る場合、図5(A),5(B)の横軸はYの位置を表す。Y=0の輝度を見る場合、図5(A),5(B)の横軸はXの位置を表す。
図5(A),5(B)から、従来の光源装置の平均輝度に対する、本実施例に係る光源装置の平均輝度(図4(A)のX=0における平均輝度、図4(A)のY=0における平均輝度)は、約1.04となることが分かる。即ち、本実施例に係る光源装置の輝度は、同じ電力で従来の光源装置を発光させた場合の輝度に比べ、約4%向上することが分かる
。そのため、本実施例に係る光源装置では、従来と同等の輝度を得る場合にLEDの消費電力を低減することができ、消費電力削減によるLEDの発熱量低減、長寿命化が期待できる。
【0033】
光学シミュレーションによる色度むらの検証結果について以下に説明する。
a=3(mm)、b=6(mm)、d=2.0(mm)とすると、図1(A)の隣り合うLEDの発光中心点間の距離(ピッチP1)は、
P1=[{(b/2)+d+(a/2)}2+{(b/2)−(a/2)}2](1/2)
≒6.7(mm)・・・(12)
となる。また、
tanθ={(b/2)−(a/2)}/{(b/2)+d+(a/2)}
≒0.23・・・(13)
より、θ≒13.0度となる。
一方、従来(図1(B))の隣り合うLEDの発光中心点間の距離(ピッチP2)は、
P2=(b/2)+d+(a/2)=6.5(mm)・・・(14)
となる。
【0034】
式(12),(14)より、本実施例では、従来よりも、LEDの発光中心点間の距離が大きくなることが分かる。具体的には、a=3(mm)、b=6(mm)、d=2.0(mm)とした場合、本実施例では、従来よりも、LEDの発光中心点間の距離がP1−P2=0.2(mm)だけ大きくなることが分かる。
また、式(13)より、本実施例の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形(一辺の長さがP1の正方形)は、従来の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形(一辺の長さがP2の正方形)に対してθ1だけ傾斜することが分かる。具体的には、a=3(mm)、b=6(mm)、d=2.0(mm)とした場合、本実施例の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形は、従来の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形に対して13.0度だけ傾斜する。
【0035】
図6(A)〜6(D)を用いて、CIE表示系での色度むらの検証結果を説明する。図6(A)は、図4(A)のX=0におけるCIEx値、及び、図4(A)のY=0におけるCIEx値を示す。図6(B)は、図4(A)のX=0におけるCIEy値、及び、図4(A)のY=0におけるCIEy値を示す。図6(C)は、図4(B)のX=0におけるCIEx値、及び、図4(B)のY=0におけるCIEx値を示す。図6(D)は、図4(B)のX=0におけるCIEy値、及び、図4(B)のY=0におけるCIEy値を示す。
上述したように、本実施例では従来例に比べてLEDの発光中心点間の距離が0.2(mm)だけ大きい。しかしながら、図6(A)と図6(C)を比較すると、本実施例の構成では、色むらが従来の構成と同様に改善されていることが分かる。図6(B)と図6(D)を比較しても、本実施例の構成では、色むらが従来の構成と同様に改善されていることが分かる。これは、本実施例の反射シートの有効面積が従来よりも大きくなったことによるものと考えられる。
【0036】
以上述べたように、本実施例の構成によれば、光源装置の反射シートの反射面積(有効面積)を大きくすることができる。それにより、LEDからの光を効率的に利用し、発光輝度を高めることができる。また、光源装置からの光の色むらを改善することもできる。
【0037】
なお、本実施例に係る発光装置は、例えば、液晶表示装置用のバックライト装置(液晶パネルの背面側に設けられるバックライト装置)に適用できる。また、本実施例に係る発光装置は、バックライト装置に限らず、照明装置、広告表示装置、標識装置などにも適用
できる。
なお、本実施例では、1つの光源群が1つの赤色LED、1つの青色LED、及び、2つの緑色LEDにより構成されるものとしたが、これに限らない。例えば、1つの光源群は、1つの白色LED、1つの赤色LED、1つの緑色LED、及び、1つの青色LEDにより構成されていてもよい。また、1つの光源群を構成する4つのLEDは、発光色が互いに等しい4つのLEDであってもよい。例えば、4つの白色LED、4つの赤色LED、4つの緑色LED、または、4つの青色LEDにより1つの光源群が構成されていてもよい。
【0038】
なお、本実施例では、1つの貫通穴が1つの光源群を露出する構成としたが、この構成に限らない。1つの貫通穴は複数(例えば2つ)の光源群を露出してもよい。
なお、本実施例では、第1のLEDが赤色LED、第2,4のLEDが緑色LED、第3のLEDが青色LEDの場合について説明したが、第1〜第4のLED(第1〜第4の発光部材)はこれに限らない。例えば、第1のLEDが白色LED、第2のLEDが赤色LED、第3のLEDが緑色LED、第4のLEDが青色LEDであってもよい。
【0039】
なお、本実施例では、貫通穴の形状が正方形(略正方形)の場合について説明したが、貫通穴の形状はこれに限らない。例えば、図7に示すように、貫通穴の形状は長方形(略長方形)であってもよい。図7は、本実施例に係る光源装置における光源群と貫通穴の一例を示す図である。図7の例では、図の左右方向における、貫通穴702の縁とLEDの長辺(及び短辺)との間隙がg(>c)とされている。他の構成は図1(A)と同様である。そのため、図7の構成では、貫通穴702の形状は長方形(略長方形)となる。
図7の構成でも、例えば、g=1.75(mm)の場合、反射シートの有効面積S3は、
有効面積S3=50×50−{(13.0×14.5−(4−π))×4}
≒1749(mm2)・・・(15)
(S3/S2)=(1749/1662)≒1.052・・・(16)
となり、図7の構成の方が、従来(図1(B))の構成よりも反射シートの有効面積を約5.2(%)増やすことができることが分かる。そして、図7の構成でも、図1(A)の構成と同様に、光源装置の発光輝度の向上、色度むらの改善をすることができることが分かる。
【0040】
<他の実施例>
図10に示すように、各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形の、従来の図1(B)の各LEDの発光中心点をつないで形成される正方形に対する傾斜角が0度となるようにしてもよい。図10の反射シートの貫通穴は、上述した実施例の図1(A)に示した反射シートの貫通穴に対してθ1だけ傾斜する。この場合も、上述の実施例と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0041】
101 光源群
102,702 貫通穴
802c 光源基板
301a 光源群
302a 反射シート
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光部材を有する光源装置であって、
第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、
前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、
を有し、
前記光源基板と平行な面において、
前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、
互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが略同一直線上に位置する
ことを特徴とする光源装置。
【請求項2】
前記光源基板と平行な面において、
前記第1の発光部材の第1短辺は、前記第2の発光部材の第1長辺と対向し、前記第1の発光部材の第2短辺は、前記第4の発光部材の第2長辺と略同一直線上に位置し、
前記第2の発光部材の第1短辺は、前記第3の発光部材の第1長辺と対向し、前記第2の発光部材の第2短辺は、前記第1の発光部材の第2長辺と略同一直線上に位置し、
前記第3の発光部材の第1短辺は、前記第4の発光部材の第1長辺と対向し、前記第3の発光部材の第2短辺は、前記第2の発光部材の第2長辺と略同一直線上に位置し、
前記第4の発光部材の第1短辺は、前記第1の発光部材の第1長辺と対向し、前記第4の発光部材の第2短辺は、前記第3の発光部材の第2長辺と略同一直線上に位置する
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
【請求項3】
前記光源基板と平行な面において、
前記第1の発光部材と前記第2の発光部材との間隙、
前記第2の発光部材と前記第3の発光部材との間隙、
前記第3の発光部材と前記第4の発光部材との間隙、及び、
前記第4の発光部材と前記第1の発光部材との間隙は互いに略等しい
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置。
【請求項4】
前記光源基板と平行な面において、
前記穴の縁と前記第1〜第4の発光部材の第2長辺との間隙、及び、前記穴の縁と前記第1〜第4の発光部材の第2短辺との間隙は互いに略等しい
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項5】
前記第1〜第4の発光部材の各々は、発光部と、前記発光部の両端に設けられた2つの電極部とで構成される
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項6】
前記第1〜第4の発光部材の各々は、LED(Light Emitting Diode)で構成される
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項7】
前記LEDは、赤色LED、緑色LED、青色LED、及び、白色LEDのうちの少なくともいずれかを含む
ことを特徴とする請求項6に記載の光源装置。
【請求項8】
前記光源群は、1つの赤色LED、2つの緑色LED、及び1つの青色LEDで構成される
ことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の光源装置。
【請求項9】
前記光源装置は、液晶パネルの背面側に設けられる
ことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項10】
複数の発光部材を有する光源装置であって、
第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、
前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、
を有し、
前記光源基板と平行な面において、
前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、
互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが対向し、
前記第1〜第4の発光部材からなる光源群の外周の形状が略正方形である
ことを特徴とする光源装置。
【請求項1】
複数の発光部材を有する光源装置であって、
第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、
前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、
を有し、
前記光源基板と平行な面において、
前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、
互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが略同一直線上に位置する
ことを特徴とする光源装置。
【請求項2】
前記光源基板と平行な面において、
前記第1の発光部材の第1短辺は、前記第2の発光部材の第1長辺と対向し、前記第1の発光部材の第2短辺は、前記第4の発光部材の第2長辺と略同一直線上に位置し、
前記第2の発光部材の第1短辺は、前記第3の発光部材の第1長辺と対向し、前記第2の発光部材の第2短辺は、前記第1の発光部材の第2長辺と略同一直線上に位置し、
前記第3の発光部材の第1短辺は、前記第4の発光部材の第1長辺と対向し、前記第3の発光部材の第2短辺は、前記第2の発光部材の第2長辺と略同一直線上に位置し、
前記第4の発光部材の第1短辺は、前記第1の発光部材の第1長辺と対向し、前記第4の発光部材の第2短辺は、前記第3の発光部材の第2長辺と略同一直線上に位置する
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
【請求項3】
前記光源基板と平行な面において、
前記第1の発光部材と前記第2の発光部材との間隙、
前記第2の発光部材と前記第3の発光部材との間隙、
前記第3の発光部材と前記第4の発光部材との間隙、及び、
前記第4の発光部材と前記第1の発光部材との間隙は互いに略等しい
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置。
【請求項4】
前記光源基板と平行な面において、
前記穴の縁と前記第1〜第4の発光部材の第2長辺との間隙、及び、前記穴の縁と前記第1〜第4の発光部材の第2短辺との間隙は互いに略等しい
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項5】
前記第1〜第4の発光部材の各々は、発光部と、前記発光部の両端に設けられた2つの電極部とで構成される
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項6】
前記第1〜第4の発光部材の各々は、LED(Light Emitting Diode)で構成される
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項7】
前記LEDは、赤色LED、緑色LED、青色LED、及び、白色LEDのうちの少なくともいずれかを含む
ことを特徴とする請求項6に記載の光源装置。
【請求項8】
前記光源群は、1つの赤色LED、2つの緑色LED、及び1つの青色LEDで構成される
ことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の光源装置。
【請求項9】
前記光源装置は、液晶パネルの背面側に設けられる
ことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項10】
複数の発光部材を有する光源装置であって、
第1〜第4の発光部材で構成された光源群が複数設けられた光源基板と、
前記光源基板上に配置され、前記光源群を露出する穴を有する反射シートと、
を有し、
前記光源基板と平行な面において、
前記第1〜第4の発光部材の外接四角形は、それぞれ略長方形であり、
互いに隣り合う2つの発光部材のうち、一方の発光部材の1つの短辺と、他方の発光部材の1つの長辺とが対向し、
前記第1〜第4の発光部材からなる光源群の外周の形状が略正方形である
ことを特徴とする光源装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2013−84563(P2013−84563A)
【公開日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−149451(P2012−149451)
【出願日】平成24年7月3日(2012.7.3)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年7月3日(2012.7.3)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
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