特開 2022-156921 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022156921

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20221006BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20221006BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20221006BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 436

G02F1/13357

F21S2/00 439

F21Y115:30

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021060862

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小村 真一

(72)【発明者】

【氏名】奥田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】小野田 憲

(72)【発明者】

【氏名】雉嶋 裕明

【テーマコード（参考）】

2H391

3K244

【Ｆターム（参考）】

2H391AA12

2H391AA23

2H391AB08

2H391AB14

2H391AC07

2H391AC23

2H391AD13

3K244AA01

3K244BA26

3K244BA48

3K244CA03

3K244DA02

3K244DA17

3K244DA22

3K244EA01

3K244EA16

3K244EB01

3K244EB06

3K244FA03

3K244FA07

(57)【要約】

【課題】小型化が可能な照明装置を提供する。
【解決手段】本実施形態の照明装置は、第１平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面とほぼ平行な第２平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面に対して傾斜した傾斜面と、を有し、前記傾斜面及び前記第２平面が第１方向に並んだ導光板と、前記傾斜面の直下に位置し、前記第１方向に並び、互いに異なる波長の光を放射するように構成された第１発光部、第２発光部、及び、第３発光部を有する発光装置と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面とほぼ平行な第２平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面に対して傾斜した傾斜面と、を有し、前記傾斜面及び前記第２平面が第１方向に並んだ導光板と、
前記傾斜面の直下に位置し、前記第１方向に並び、互いに異なる波長の光を放射するように構成された第１発光部、第２発光部、及び、第３発光部を有する発光装置と、
を備える照明装置。

【請求項2】

さらに、前記傾斜面に配置され、前記発光装置の直上に位置する反射層を備える、請求項１に記載の照明装置。

【請求項3】

前記傾斜面の前記第１方向に沿った長さは、前記導光板の厚さより大きい、請求項１または２に記載の照明装置。

【請求項4】

第１平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面とほぼ平行な第２平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面に対して傾斜した第１傾斜面と、前記第１傾斜面と前記第２平面との間に位置する第２傾斜面と、前記第２傾斜面と前記第２平面との間に位置する第３傾斜面と、を有し、前記第１傾斜面、前記第２傾斜面、及び、前記第３傾斜面がこの順に第１方向に並んだ導光板と、
前記第１傾斜面の直下に位置する第１発光部と、前記第２傾斜面の直下に位置する第２発光部と、前記第３傾斜面の直下に位置する第３発光部と、を有し、前記第１発光部、前記第２発光部、及び、前記第３発光部が互いに異なる波長の光を放射するように構成された発光装置と、
を備える照明装置。

【請求項5】

さらに、前記第１傾斜面に配置され、前記第１発光部の直上に位置する第１反射層と、
前記第２傾斜面に配置され、前記第２発光部の直上に位置する第２反射層と、
前記第３傾斜面に配置され、前記第３発光部の直上に位置する第３反射層と、
を備える、請求項４に記載の照明装置。

【請求項6】

前記第１傾斜面から前記第３傾斜面までの前記第１方向に沿った長さは、前記導光板の厚さより大きい、請求項４または５に記載の照明装置。

【請求項7】

前記第２発光部は、前記第１発光部と前記第３発光部との間に位置し、
前記第１発光部から前記第３発光部までの前記第１方向に沿った距離は、前記導光板の厚さより大きい、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項8】

前記導光板の厚さは、１．５ｍｍ以下である、請求項７に記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、赤色に発光する第１半導体レーザ素子、緑色に発光する第２半導体レーザ素子、及び、青色に発光する第３半導体レーザ素子を１パッケージ化した発光装置が提案されている。このような発光装置は、例えば液晶パネルを照明する照明装置（バックライト装置）などに適用することができる。
近年、液晶表示装置の薄型化に対する要望がさらに高まっており、照明装置の薄型化が要望されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２１２７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、小型化が可能な照明装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態に係る照明装置は、
第１平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面とほぼ平行な第２平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面に対して傾斜した傾斜面と、を有し、前記傾斜面及び前記第２平面が第１方向に並んだ導光板と、前記傾斜面の直下に位置し、前記第１方向に並び、互いに異なる波長の光を放射するように構成された第１発光部、第２発光部、及び、第３発光部を有する発光装置と、を備える。

【0006】

本実施形態に係る照明装置は、
第１平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面とほぼ平行な第２平面と、前記第１平面と対向し前記第１平面に対して傾斜した第１傾斜面と、前記第１傾斜面と前記第２平面との間に位置する第２傾斜面と、前記第２傾斜面と前記第２平面との間に位置する第３傾斜面と、を有し、前記第１傾斜面、前記第２傾斜面、及び、前記第３傾斜面がこの順に第１方向に並んだ導光板と、前記第１傾斜面の直下に位置する第１発光部と、前記第２傾斜面の直下に位置する第２発光部と、前記第３傾斜面の直下に位置する第３発光部と、を有し、前記第１発光部、前記第２発光部、及び、前記第３発光部が互いに異なる波長の光を放射するように構成された発光装置と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本実施形態に係る照明装置ＩＬを説明するための図である。

【図2】図２は、図１に示した発光装置２の一例を示す図である。

【図3】図３は、図１に示した導光板１の一例を示す図である。

【図4】図４は、照明装置ＩＬの一例を示す断面図である。

【図5】図５は、照明装置ＩＬの一例を示す平面図である。

【図6】図６は、図１に示した導光板１の他の例を示す図である。

【図7】図７は、照明装置ＩＬの他の例を示す断面図である。

【図8】図８は、照明装置ＩＬの他の例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

【0009】

なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を記載する。Ｘ軸に沿った方向をＸ方向または第１方向と称し、Ｙ軸に沿った方向をＹ方向または第２方向と称し、Ｚ軸に沿った方向をＺ方向または第３方向と称する。Ｘ軸及びＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称し、Ｘ軸及びＺ軸によって規定される面をＸ－Ｚ平面と称する。Ｘ－Ｙ平面を見ることを平面視という。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、照明装置に含まれる導光板の主面に平行な方向に相当し、また、第３方向Ｚは、導光板の厚さ方向に相当する。

【0010】

図１は、本実施形態に係る照明装置ＩＬを説明するための図である。
照明装置ＩＬは、導光板１と、発光装置２と、を備えている。なお、図１に示す導光板１及び発光装置２は、それらの形状を反映したものではなく、導光板１及び発光装置２の詳細については後述する。発光装置２は、導光板１の一端側に重畳するように配置されている。導光板１の有効領域ＡＡは、導光板１の内部を伝播した光が出射される領域であり、照明対象物３に重畳している。図中に点線で示した照明対象物３は、例えば液晶パネルである。

【0011】

液晶パネルが照明光を選択的に透過することで画像を表示する透過型パネルである場合、照明装置ＩＬはバックライト装置として機能する。また、液晶パネルが照明光を選択的に反射することで画像を表示する反射型パネルである場合、照明装置ＩＬはフロントライト装置として機能する。
なお、照明対象物３は、液晶パネルに限らず、電気泳動素子を備えた表示パネル、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）を応用した表示パネルなどであってもよい。
本実施形態に係る照明装置ＩＬと、照明対象物３である表示パネルとを組み合わせることで、表示装置を構成することができる。

【0012】

図２は、図１に示した発光装置２の一例を示す図である。
発光装置２は、光を放射するパッケージと、パッケージを実装する実装基板１００と、を備えている。なお、パッケージのみを発光装置２と捉えてもよい。

【0013】

パッケージは、基部１１０と、蓋部１２０と、レンズ部材１４０と、第１発光部１６１と、第２発光部１６２と、第３発光部１６３と、を備えている。第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３は、基部１１０と蓋部１２０とが接合されることで形成される閉空間に収容されている。

【0014】

第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３は、互いに異なる波長の光を放射するように構成されている。一例では、第１発光部１６１は赤色に発光する第１半導体レーザ素子を備え、第２発光部１６２は緑色に発光する第２半導体レーザ素子を備え、第３発光部１６３は青色に発光する第３半導体レーザ素子を備えている。

【0015】

第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３の各々は、一例では、各半導体レーザ素子から放射された光を光反射部材によってレンズ部材１４０に向けて反射するように構成されているが、これに限らない。例えば、第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３の各々は、光反射部材を省略し、各半導体レーザ素子が直接レンズ部材１４０に向けて光を放射するように構成されてもよい。

【0016】

レンズ部材１４０は、蓋部１２０に接着されている。レンズ部材１４０は、一例では、複数のレンズ部が連結した形状を有している。また、１つのレンズ部が１つの発光部に対応し、各レンズ部が各発光部から放射された光の主要部分を透過するように構成されている。

【0017】

図３は、図１に示した導光板１の一例を示す図である。
導光板１は、第１平面１１と、第２平面１２と、傾斜面１３と、を有している。第１平面１１は、Ｘ－Ｙ平面と平行な面である。第２平面１２及び傾斜面１３は、第３方向Ｚにおいて、第１平面１１と対向している。第２平面１２は、第１平面１１あるいはＸ－Ｙ平面とほぼ平行な面である。傾斜面１３は、第１平面１１あるいはＸ－Ｙ平面に対して傾斜した面である。傾斜面１３の傾斜角度、つまり、第１平面１１と傾斜面１３とのなす角度θ１は、鋭角である。傾斜面１３及び第２平面１２は、第１方向Ｘに並んでいる。第１平面１１のうち、傾斜面１３の直下の領域（第３方向Ｚにおいて傾斜面１３と重畳する領域）は、入光領域１１Ｅに相当する。
このような導光板１は、ガラス製であってもよいし、樹脂製であってもよい。

【0018】

発光装置２は、一点鎖線で示すように、簡略化して平面的に図示している。レンズ部材等の図示は省略している。複数の発光装置２は、傾斜面１３あるいは入光領域１１Ｅの直下に位置し、第２方向Ｙに並んでいる。発光装置２の各々において、第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３は、この順に第１方向Ｘに並んでいる。第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３の各々は、入光領域１１Ｅに向けて光を放射するように構成されている。

【0019】

傾斜面１３の第１方向Ｘに沿った長さＬ、あるいは、入光領域１１Ｅの第１方向Ｘに沿った長さＬは、導光板１の第３方向Ｚに沿った厚さＴより大きい（Ｌ＞Ｔ）。
また、第１発光部１６１から第３発光部１６３までの第１方向Ｘに沿った距離Ｄは、導光板１の厚さＴより大きい（Ｄ＞Ｔ）。厚さＴは、１．５ｍｍ以下であり、一例では１．０ｍｍである。

【0020】

図４は、照明装置ＩＬの一例を示す断面図である。なお、発光装置２は主要部のみを図示し、レンズ部材等の図示は省略している。

【0021】

照明装置ＩＬは、さらに、傾斜面１３に配置された反射層５を備えている。反射層５は、発光装置２の直上に位置している。つまり、第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３は、第３方向Ｚにおいて、反射層５と対向している。図示した例では、反射層５は、傾斜面１３のほぼ全面を覆うように配置されている。なお、反射層５は、発光装置２の直上のみに位置するように配置されてもよいし、あるいは、第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３の各々の直上のみに位置するように配置されてもよい。

【0022】

第１発光部１６１から放射された赤光、第２発光部１６２から放射された緑光、及び、第３発光部１６３から放射された青光は、それぞれ入光領域１１Ｅから入射し、反射層５、あるいは、傾斜面１３と反射層５との境界面で反射される。各色の反射光は、第１平面１１で全反射され、導光板１の内部を伝播する。

【0023】

傾斜面１３の傾斜角度θ１は、反射層５での反射光が第１平面１１で全反射される条件、つまり、第１平面１１への入射角が臨界角以上となる条件を満たすように設定される。

【0024】

また、各色の光は、入光領域１１Ｅの法線とほぼ平行な主光線の他に、法線に対してわずかに広がった発散成分を含む場合がある。傾斜角度θ１は、主光線は勿論のこと、発散成分も全反射条件を満たすように設定されることが望ましい。

【0025】

図５は、照明装置ＩＬの一例を示す平面図である。
平面視において、傾斜面１３に重畳する領域では、第１発光部１６１から放射された赤光（Ｒ）、第２発光部１６２から放射された緑光（Ｇ）、及び、第３発光部１６３から放射された青光（Ｂ）は、第１方向Ｘに沿って伝播しながら、互いに混ざり合う。また、第２平面１２に重畳する領域では、第２方向Ｙに隣接する発光装置２からそれぞれ放射された光は、第１方向Ｘに沿って伝播しながら第２方向Ｙに広がり、互いに混ざり合う。

【0026】

なお、図５においては、赤光、緑光、及び、青光がそれぞれ広がる様子を模式的に示すが、Ｘ－Ｙ平面における広がり具合あるいは指向性に関しては、赤光、緑光、及び、青光がすべて同一であるとは限らない。赤光、緑光、及び、青光の指向性が互いに異なる場合、指向性が高い（広がりにくい）光は、第２平面１２から遠い位置にから放射され、指向性が低い（広がりやすい）光は、第２平面１２に近い位置から放射されることが望ましい。つまり、図５に示した例では、第１発光部１６１から放射される光は指向性が高く、また、第３発光部１６３から放射される光は指向性が低い、といった組み合わせを適用することができる。

【0027】

このような照明装置ＩＬによれば、第２方向Ｙに並んだ第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３が導光板１の側面に対向するエッジライト方式と比較して、互いに異なる波長の光が混ざり合うのに必要な第１方向Ｘに沿った距離を短縮することができる。
また、上記の照明装置ＩＬによれば、第３方向Ｚに並んだ第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３が導光板１の側面に対向する他のエッジライト方式と比較して、第１発光部１６１から第３発光部１６３までの距離に関係なく、導光板１の厚さを薄くすることができる。
これにより、照明装置ＩＬの小型化を実現することができる。

【0028】

図６は、図１に示した導光板１の他の例を示す図である。
導光板１は、第１平面１１と、第２平面１２と、第１傾斜面１３１と、第２傾斜面１３２と、第３傾斜面１３３と、を有している。第１平面１１は、Ｘ－Ｙ平面と平行な面である。第２平面１２は、第１平面１１あるいはＸ－Ｙ平面とほぼ平行な面である。第１傾斜面１３１、第２傾斜面１３２、第３傾斜面１３３、及び、第２平面１２は、第３方向Ｚにおいて、第１平面１１と対向している。

【0029】

第１傾斜面１３１、第２傾斜面１３２、第３傾斜面１３３、及び、第２平面１２は、この順に第１方向Ｘに沿って並んでいる。第２傾斜面１３２は第１傾斜面と第３傾斜面１３３との間に位置し、第３傾斜面１３３は第２傾斜面１３２と第２平面１２との間に位置している。

【0030】

第１傾斜面１３１、第２傾斜面１３２、及び、第３傾斜面１３３の各々は、第１平面１１、第２平面１２、あるいは、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜している。なお、各傾斜面の傾斜角度は、上記の通り、全反射条件を満たすように設定される。一例では、各傾斜面の傾斜角度は同一であり、各傾斜面は互いに平行であるが、これに限らない。これらの第１傾斜面１３１、第２傾斜面１３２、及び、第３傾斜面１３３の各々は、第２方向Ｙに沿って延出している。

【0031】

図示した例では、第１傾斜面１３１と第２傾斜面１３２とを接続する接続部Ｃ１２、及び、第２傾斜面１３２と第３傾斜面１３３とを接続する接続部Ｃ２３は、それぞれ単一の平面であって、且つ、第２平面１２あるいはＸ－Ｙ平面に対して傾斜している。なお、接続部Ｃ１２及びＣ２３の形状は、図示した例に限らない。

【0032】

第１平面１１のうち、第１傾斜面１３１、第２傾斜面１３２、及び、第３傾斜面１３３の直下の領域は、入光領域１１Ｅに相当する。
このような導光板１は、ガラス製であってもよいし、樹脂製であってもよい。

【0033】

第１傾斜面１３１から第３傾斜面１３３までの第１方向Ｘに沿った長さＬ、あるいは、入光領域１１Ｅの第１方向Ｘに沿った長さＬは、導光板１の第３方向Ｚに沿った厚さＴより大きい（Ｌ＞Ｔ）。厚さＴは、１．５ｍｍ以下であり、一例では１．０ｍｍである。

【0034】

ここでは図示を省略する複数の発光装置２は、図３に示した例と同様に入光領域１１Ｅの直下に位置し、第２方向Ｙに並んでいる。

【0035】

図７は、照明装置ＩＬの他の例を示す断面図である。なお、発光装置２は主要部のみを図示し、レンズ部材等の図示は省略している。

【0036】

発光装置２の各々において、第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３は、この順に第１方向Ｘに並んでいる。第１発光部１６１は第１傾斜面１３１の直下に位置し、第２発光部１６２は第２傾斜面１３２の直下に位置し、第３発光部１６３は第３傾斜面１３３の直下に位置している。第１発光部１６１、第２発光部１６２、及び、第３発光部１６３の各々は、入光領域１１Ｅに向けて光を放射するように構成されている。

【0037】

照明装置ＩＬは、第１反射層１５１と、第２反射層１５２と、第３反射層１５３と、を備えている。第１反射層１５１は、第１傾斜面１３１に配置され、第１発光部１６１の直上に位置している。第２反射層１５２は、第２傾斜面１３２に配置され、第２発光部１６２の直上に位置している。第３反射層１５３は、第３傾斜面１３３に配置され、第３発光部１６３の直上に位置している。なお、第１傾斜面１３１から第３傾斜面１３３に亘って単一の反射層が配置されてもよい。

【0038】

第１発光部１６１から第３発光部１６３までの第１方向Ｘに沿った距離Ｄは、導光板１の厚さＴより大きい（Ｄ＞Ｔ）。

【0039】

第１発光部１６１から放射された赤光、第２発光部１６２から放射された緑光、及び、第３発光部１６３から放射された青光は、それぞれ入光領域１１Ｅから入射する。赤光は第１反射層１５１で反射され、緑光は第２反射層１５２で反射され、青光は第３反射層１５３で反射される。各色の反射光は、第１平面１１で全反射され、導光板１の内部を伝播する。

【0040】

図８は、照明装置ＩＬの他の例を示す平面図である。
平面視において、第１傾斜面１３１は、第２方向Ｙに並んだ複数の第１発光部１６１に重畳している。同様に、第２傾斜面１３２は、第２方向Ｙに並んだ複数の第２発光部１６２に重畳し、また、第３傾斜面１３３は、第２方向Ｙに並んだ複数の第３発光部１６３に重畳している。

【0041】

第１発光部１６１から放射された赤光（Ｒ）、第２発光部１６２から放射された緑光（Ｇ）、及び、第３発光部１６３から放射された青光（Ｂ）は、第１方向Ｘに沿って伝播しながら、互いに混ざり合う。また、第２平面１２に重畳する領域では、第２方向Ｙに隣接する発光装置２からそれぞれ放射された光は、第１方向Ｘに沿って伝播しながら第２方向Ｙに広がり、互いに混ざり合う。

【0042】

このような例においても、上記したのと同様の効果が得られる。また、上記の例の如く、単一の傾斜面１３に発光装置２が重畳する場合と比較して、第１傾斜面１３１、第２傾斜面１３２、及び、第３傾斜面１３３の各々の第３方向Ｚにおける位置が制約されず、導光板１の厚さＴをより薄くすることができる。

【0043】

上記した本実施形態によれば、小型化が可能な照明装置を提供することができる。

【0044】

以上、本発明の実施形態として説明した照明装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての照明装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

【0045】

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0046】

また、上述の実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0047】

ＩＬ…照明装置
１…導光板 １１…第１平面 １１Ｅ…入光領域 １２…第２平面 １３…傾斜面
１３１…第１傾斜面 １３２…第２傾斜面 １３３…第３傾斜面
２…発光装置 １６１…第１発光部 １６２…第２発光部 １６３…第３発光部
５…反射層 １５１…第１反射層 １５２…第２反射層 １５３…第３反射層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】