JP2010033818A - 均一発光構造を有する面状発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】面状発光装置において非発光領域が存在しても、面状発光装置の発光均一性を向上させること。
【解決手段】前面が平面状の発光面をなす単位発光タイル３を行方向または列方向または行列方向に複数タイリング配置し、各単位発光タイル３それぞれの発光面３ｇ上に導光空間５を配置し、それらの上に光拡散／反射用光学フィルム４を配置し、各単位発光タイル３の隣接境界ＢＤ上の光拡散／反射用光学フィルム４下面には導光空間５からの入射光を隣接境界ＢＤ上の光拡散／反射用光学フィルム４へ反射する光反射用光学フィルム６を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置や液晶バックライト等として用いることができる面状発光装置にかかるものであり、より詳しくは、好ましくは外周面が平面視矩形形状をなす複数の単位発光タイルを相互に隣接させて例えば行列状（縦横マトリクス状）に配置してなる面状発光装置に関するものであり、特には、各単位発光タイル全体を均一発光させることが可能なようにした面状発光装置をその技術分野とするものである。

画像形成装置としての面状発光装置には、全体の外周面形状が矩形枠状であり、その矩形枠状内に、外周面形状が矩形形状やその他の形状をなす複数の単位発光タイルを行列状にタイリング配置すると共に、これら単位発光タイルの発光、非発光を制御するようにしたものがある。例えば、特許文献１参照。

このような面状発光装置に用いる複数の単位発光タイルそれぞれは、内部に発光源を有すると共に、その内部発光源からの発光光を前方へ向け出射させる光出射面は平面視矩形形状をなしている。この内部発光源方式としては各種あり、例えば、有機ＥＬ、無機ＥＬ、プラズマ、ＬＥＤ、フィールドエミッション（ＦＥＤ）、等がある。

上記面状発光装置は単位発光タイルを行列配置するに際しては、相互間に隙間が介在しており、そのため、単位発光タイルの発光面は均一発光させることが可能であっても該隙間は暗部となってしまう。そのため、従来では、各単位発光タイルの発光面全体を共通に覆って光を前方へ拡散させる層状、フィルム状、板状等の光拡散部を設置するなどしていた。

しかしながら、光拡散部で拡散するとしても、限度があり、単位発光タイルの隣接境界は、単位発光タイルの発光面と比較して発光強度が低下せざるを得ず、各単位発光タイル全体での均一発光化は困難であった。

特に、単位発光タイルが薄型化し、それに伴い、光拡散部も薄型化すると、その光拡散機能は低下せざるを得なかった。

また、従来では、各単位発光タイルそれぞれを独立調光させる場合、単位発光タイルの隣接境界の暗部を解消し、単位発光タイル独自の見栄えに優れた発光光の調光制御は困難であった。
特開２００７−２８０６３５号公報

したがって、本発明により解決すべき課題は、上記面状発光装置において、各単位発光タイル全体での均一発光化を可能とすることである。

また、他の課題は、単位発光タイルが薄型化し、光拡散部が薄型化しても、光拡散機能を低下させて、均一発光化を可能とすることである。

さらに、別の課題は、各単位発光タイルをそれらの境界での暗部を解消して独立調光可能とすることである。

本発明による面状発光装置は、平面状の発光面を有する単位発光タイルを行方向または列方向または行列方向に複数タイリング配置した発光装置であって、各単位発光タイルそれぞれの発光面上および各単位発光タイルの隣接境界上を含めた領域全面にわたり、上記発光面からの発光光を発光面前方へ拡散できる光拡散部を配置し、上記発光面と光拡散部との間には、上記発光面からの発光光を、一部を光拡散部へと導光し、他の一部を導光部内面の反射により上記隣接境界方向へと導光する導光部を配置し、上記導光部内に連続して少なくとも上記光拡散部と単位発光タイルの隣接境界との間には、上記導光部内を反射して入射してくる光を、少なくとも上記隣接境界上の光拡散部へと反射する光反射部を配置したことを特徴とするものである。

上記単位発光タイルは、名称に限定するものではなく、例えば、発光体、発光素子とも称することができる。

上記単位発光タイルは、好ましくは、平面視矩形形状であるが、必ずしも矩形に限定するものではなく、矩形形状以外の形状も含むことができる。

上記各単位発光タイルの隣接境界とは、各単位発光タイルの対向隙間を含むと共に、その周辺も含むことができる。

上記導光部は、導光機能があれば特に導光材料を限定しない。

上記導光部は、空間に限定されるものではない。

上記光拡散部は、一部反射性と一部光拡散性とを有する光学フィルム、光学シート、等で構成することができる。

上記光反射部は、高反射率の光反射用光学フィルム、光学シート、で構成することができる。

上記本発明では、各単位発光タイルの発光面からの発光光に関して、その一部発光光を導光部を介して光拡散部に導くと共に発光面上の光拡散部から前方へ直接出射させる一方、また別の一部発光光を該光拡散部内面で反射させながら導光部内を上記光反射部方向へ導光させ、この導光した光を光反射部にて当該隣接境界上の光拡散部へ反射することができるようになる。

そのため、本発明では、単位発光タイルからの発光光を前方へ出射するに際して、発光光の均一性を高めるべく、当該前方に光拡散部を配置するが、単に従来のごとく単位発光タイルの発光面に光拡散部を直接配置したのではなく、単位発光タイルの発光面と光拡散部との間に導光部を介在させている。そして、各単位発光タイルの発光面からの発光光の一部を導光部内で反射させながら光反射部方向へ導光させ、この導光した光を光反射部にて当該隣接境界上の光拡散部へと反射することができることにより、従来では、暗部となっていた当該隣接境界上を明部にすることが可能となり、面状発光装置全体の発光均一化を達成することができるようになった。特に、単位発光タイルが薄型化し、それに伴い、光拡散部が薄型化しても、導光部内を発光光が進行し、進行途中で光拡散部を介して前方へ出射するので、光拡散部の光拡散機能の低下を補助することができるようになった。また、各単位発光タイルそれぞれが隣接境界上の光反射部により仕切られることで、各単位発光タイルそれぞれに対して独自に見栄えに優れた発光光の調光制御をすることができるようになった。

なお、本発明の面状発光装置は、それ自体で各単位発光タイルの発光を制御して全体で画像を形成する画像形成装置や、液晶表示パネルの背面側に配置して当該液晶表示パネルを照明するバックライト等に適用することができるものである。

なお、本発明において、好ましい態様は、上記導光部を導光空間で構成することである。

なお、本発明において、別の好ましい態様は、光拡散部を光拡散／反射用光学フィルムで構成し、上記光反射部を側面視略三角形状をなす光反射用光学フィルムで構成すると共に、その略三角形の頂点を上記各単位発光タイルの隣接境界上の光拡散部内面に線接触させた状態で各単位発光タイルそれぞれを当該光反射部で仕切る構造としたことで、各単位発光タイルそれぞれの発光光を調光制御可能することである。

上記において、略三角形状とは、三角形の辺が直線形状に限定されるものではなく、曲面形状も含むものである。

本発明においては、面状発光装置において、各単位発光タイル全体での均一発光化を可能とすることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る面状発光装置を説明する。図１（ａ）は、実施の形態の面状発光装置の外観を光拡散／反射用光学フィルムを装着した状態で示し、図１（ｂ）は同面状発光装置の外観を光拡散／反射用光学フィルムを取り外した状態で示し、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面を発光源の種類に応じて示す図である。

まず、図１を参照して、実施の形態による面状発光装置１は、図示略の平面視矩形形状の収納凹部を有する装置筐体に外周面が平面視矩形形状をなす複数の単位発光タイル３が行列状にタイリング配置されて構成されている。行列状にタイリング配置された各単位発光タイル３はそれら外周縁と互いの隣接境界に沿って光反射用光学フィルム６が設けられている。そして、行列状にタイリング配置された各単位発光タイル３上の全体にわたり光反射用光学フィルム６を介して光拡散／反射用光学フィルム４が設けられている。図１において符号３ｇは各単位発光タイル３の発光面を示す。

図２を参照して、各単位発光タイル３は、平面視外形が矩形形状をなして相対向するフロント側とリア側一対のガラス製両パネル３ａ，３ｂと、該両パネル３ａ，３ｂ間に介装された平面視矩形形状の４枚の樹脂製サイドパネル３ｃとで立方薄型形状に組み立てられ、その内部に発光源３ｄ１，３ｄ２，３ｄ３が配置されている。この内部発光源方式は、特に限定しない。

図２（ａ）に簡略に示す単位発光タイル３は、フロントパネル３ａ、リアパネル３ｂ、およびサイドパネル３ｃで取り囲まれた内部に発光源３ｄ１が配置された構造になっている。この発光源３ｄ１は例えばＬＥＤ型発光素子であり、前方へ発光光Ｌ１を出射することができるようになっている。

図２（ｂ）に簡略に示す単位発光タイル３は、フロントパネル３ａ、リアパネル３ｂ、およびサイドパネル３ｃで取り囲まれた内部に発光源３ｄ２が配置された構造になっている。この発光源３ｄ２は例えば有機ＥＬ型発光素子であり、前方へ発光光Ｌ１を出射することができるようになっている。

図２（ｃ）に簡略に示す単位発光タイル３は、フロントパネル３ａ、リアパネル３ｂ、およびサイドパネル３ｃで取り囲まれて真空封止された内部において、フロントパネル３ａの内面に発光源３ｄ３とアノード兼用のメタルバック３ｆとが設けられ、リアパネル３ｂの内面に電界電子放出するエミッタ３ｅが配置された冷陰極型の発光素子構造になっている。この発光源３ｄ３は蛍光体であり、前方へ発光光Ｌ１を出射することができるようになっている。なお、本実施の形態の単位発光タイル３は上記図２（ａ）ないし（ｃ）で例示した以外の発光源も含むことができる。

そして、単位発光タイル３は前面が平坦な発光面３ｇとなって内部発光源からの光を出射することができるようになっている。単位発光タイル３の発光面３ｇ上方には該発光面３ｇとの間に空間を残し該発光面３ｇを覆うごとくフィルム状の光拡散／反射用光学フィルム４が設けられている。この光拡散／反射用光学フィルム４は、例えば、１００μｍ厚のアクリルフィルム上拡散粒子が塗布されたものであり、一部の発光光を透過拡散すると共に、一部の発光光を反射することができる光透過／反射表面に仕上げられている。

単位発光タイル３の発光面３ｇと、光拡散／反射用光学フィルム４の内面４ａとで挟まれた上記空間は好ましくは空気層からなり後述する導光機能を備えた導光空間５となっている。導光空間５は空間厚さが薄く単位発光タイル３の発光面３ｇ上を平面視矩形状に広がる空間であり、その導光空間四周は各単位発光タイル３ごとに後述する光反射用光学フィルム６で閉じられている。これにより各単位発光タイル３ごとにその発光面上に導光空間５が独立して存在することになる。

上記光反射用光学フィルム６は、図示する側面視では三角形状で図中紙面垂直方向に延びた中空三角柱状の高反射率部材で構成し、三角形両辺が光反射面６ａとなり、その三角形の底辺６ｂ側が各単位発光タイル３周辺の発光面３ｇ上に位置決め密着固定されていると共にその頂点６ｃが光拡散／反射用光学フィルム４の内面４ａに図中紙面垂直方向に線接触した状態で密着固定されていることで、各単位発光タイル３それぞれごとに導光空間５を仕切っている。

これにより各単位発光タイル３は、互いに独立して発光面３ｇからの発光光を調光制御することが可能となっている。光反射用光学フィルム６は、高反射率を有する材料であれば特に限定しないが、例えば、ＴｉＯ２系等の反射率が９８％以上となる反射フィルムで構成することができる。光反射用光学フィルム６の光反射面６ａは側面視三角形状の辺を用いており、平坦な面形状であるが、その形状に限定するものではなく、例えば、光反射面６ａは湾曲した形状でもよい。

図３および図４（ａ）（ｂ）を参照して光反射用光学フィルム６による光学作用を説明する。図３は図２の要部を拡大して示し、図４（ａ）は図３の点線円Ｂで囲む部分を拡大して示し、かつ光反射用光学フィルム６の反射状態を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）に対応し光反射用光学フィルム６による単位発光タイル３の隣接境界ＢＤでの暗部が無くなる状態を示す。ここで隣接境界ＢＤについて図３および図４（ａ）（ｂ）に説明の都合で図示したが、この隣接境界ＢＤは一定の境界幅を有しており、図示境界幅に必ずしも限定されるわけではなく、隣り合う単位発光タイル３のサイドパネル３ｃの内面間を含むと共に、発光源３ｄ１−３ｄ３の発光光が届かない領域も含むことができる。

単位発光タイル３の発光面３ｇからの発光光に関して、その発光光一部は、導光空間５を介して、光拡散／反射用光学フィルム４に導かれると共に該光拡散／反射用光学フィルム４から透過発光光Ｐ１として前方へ出射し、一方、別の発光光一部は光拡散／反射用光学フィルム４の内面４ａと単位発光タイル３の発光面３ｇとの間を反射しながら導光空間５内を上記光反射用光学フィルム６の光反射面６ａ方向へ導光し、この導光した光を光反射用光学フィルム６にて導光空間５内に斜め前方へ向け再度、戻り反射してから反射発光光Ｐ２として光拡散／反射用光学フィルム４から前方へ出射する。この発光光Ｐ１，Ｐ２の軌跡を矢印の軌跡で示す。そして、隣り合う単位発光タイル３の隣接境界ＢＤにおいては、光反射用光学フィルム６の側面視三角形の頂点６ｃが光拡散／反射用光学フィルム４の内面４ａと線接触していることで隣接境界ＢＤでの暗部を有効に解消することができる作用を有する。上記反射としては、光拡散／反射用光学フィルム４と導光空間５と単位発光タイル３の発光面３ｇとの屈折率差を考慮することでその反射条件を調整することができるようにしてもよい。単位発光タイル３からの発光光は最終的にはすべてが光拡散／反射用光学フィルム４を透過してその前方に出射されることが面状発光装置１の発光輝度向上に好ましいからである。

すなわち、装置筐体と各単位発光タイル３の外周との境界やおよび各単位発光タイル３の隣接境界ＢＤは、単位発光タイル３の発光面３ｇからの発光光が届かない領域であるから、光反射用光学フィルム６が無い場合では、図４（ｂ）の点線円Ｃ内をハッチングにて示すように暗部領域となるはずである、実施の形態では光反射用光学フィルム６により、図４（ａ）で示すように隣接境界ＢＤ上の光拡散／反射用光学フィルム４から前方へ発光光Ｐ２が出射することでその隣接境界ＢＤでの暗部が無くなり、単位発光タイル３から均一化された発光光が出射される。特に、光反射用光学フィルム６はその三角柱状に延び、側面視三角形の頂点６ｃが光拡散／反射用光学フィルム４内面に線接触しているので、光反射用光学フィルム６の光反射面６ａ全面から隣接境界ＢＤ上の光拡散／反射用光学フィルム４へ発光光Ｐ２を有効に反射させることができ、図４（ｂ）の２点鎖線円Ｃ内のハッチング部分全体の暗部を解消することができる。

なお、以上の結果から、図５（ａ）に示すように実施の形態では面状発光装置１において複数の単位発光タイル３それぞれからの発光光Ｌ１がそれらの隣接境界ＢＤでの暗部も無く、全面均一化されて出射されるようになる。一方、図５（ｂ）に示すように従来の面状発光装置１０においては複数の単位発光タイル３それぞれからの発光光Ｌ２が均一化されず、それらの隣接境界ＢＤで暗部が発生する。

以上説明したように本実施の形態では、単位発光タイル３それぞれの発光面３ｇ上に導光空間５を持ち、その導光空間５上に光反射機能を持つ光拡散／反射用光学フィルム４を配置すると共に、導光空間５の周囲には発光面３ｇ前方へ向け発光光を反射する光反射用光学フィルム６を配置したから、面状発光装置１全体の発光均一性が向上するようになった。

図１（ａ）は、実施の形態の面状発光装置の外観を示し、図１（ｂ）は光拡散用光学フィルムを取り外した状態での実施の形態の面状発光装置の外観を示す図である。 図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面を示し、発光源の種類に応じて示す図である。 図３は図２の要部を拡大して示す図である。 図４（ａ）は図３の点線円Ｂで囲む部分を拡大して示し、かつ光反射用光学フィルムの反射状態を示し、図４（ｂ）は光反射用光学フィルムによる単位発光タイルの隣接境界での暗部が無くなる状態の説明に用いる図である。 図５（ａ）は実施の形態の面状発光装置による発光均一性を示し、図５（ｂ）は従来の面状発光装置における単位発光タイルの隣接境界による発光不均一性を示すための図である。

符号の説明

１ 面状発光装置
３ 単位発光タイル
３ａ フロントパネル
３ｂ リアパネル
３ｃ サイドパネル
３ｄ１，３ｄ２，３ｄ３ 発光源
３ｇ 発光面
４ 光拡散／反射用光学フィルム
５ 導光空間
６ 光反射用光学フィルム
Ｌ１ 面状発光装置全面からの発光光
Ｐ１，Ｐ２ 導光空間内の発光光
ＢＤ 単位発光タイルの隣接境界

Claims (3)

1. 平面状の発光面を有する単位発光タイルを行方向または列方向または行列方向に複数タイリング配置した発光装置であって、
   各単位発光タイルそれぞれの発光面上および各単位発光タイルの隣接境界上を含めた領域全面にわたり、上記発光面からの発光光を発光面前方へ拡散できる光拡散部を配置し、
   上記発光面と光拡散部との間には、上記発光面からの発光光を、一部を光拡散部へと導光し、他の一部を導光部内面の反射により上記隣接境界方向へと導光する導光部を配置し、
   上記導光部内に連続して少なくとも上記光拡散部と単位発光タイルの隣接境界との間には、上記導光部内を反射して入射してくる光を、少なくとも上記隣接境界上の光拡散部へと反射する光反射部を配置した、面状発光装置。
2. 上記導光部を導光空間で構成した、請求項１に記載の面状発光装置。
3. 上記光拡散部を光拡散／反射用光学フィルムで構成し、
   上記光反射部を側面視略三角形状をなす光反射用光学フィルムで構成すると共に、その略三角形の頂点を上記各単位発光タイルの隣接境界上の光拡散部内面に線接触させた状態で各単位発光タイルそれぞれを当該光反射部で仕切る構造としたことで、各単位発光タイルそれぞれの発光光を調光制御可能とした、請求項１または２に記載の面状発光装置。

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