JP2006286348A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 面状照明装置の高輝度化、輝度の均一化を図る。
【解決手段】 ＬＥＤ２４の側面２４ｂ、２４ｃから後方へと出射された光線ＬＲ３を、反射板３８の微細プリズム４０の前方傾斜面によって前方へと反射させ、導光板１２へと入光させることを可能とする。また、ＬＥＤ２４の側面２４ｂ、２４ｃから前方へと出射された光線ＬＦ４、ＬＦ５を、微細プリズム４０の前方傾斜面に反射させることで、導光板１２への入光角度を緩和し、導光板１２の先端部まで到達する光の割合を高める。反射板３８の微細プリズム４０は、前方傾斜面が比較的緩傾斜であり、後方傾斜面が比較的急傾斜に形成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、サイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられる面状照明装置に関するものである。

今日の電子機器の表示手段等には液晶表示装置が広く用いられているが、この液晶表示装置は自発光型ではないことから、夜間や暗所での視認性を確保するための照明手段が必要となる。かかる照明手段として、従来から、面状照明装置が用いられている。
また、面状照明装置の一形態として、サイドライト方式の面状照明装置が広く用いられている。サイドライト方式の面状照明装置は、透光性を有する導光板と、該導光板の側端面に配置された棒状光源もしくは１つないし複数の点状光源を基本要素として構成されている。そして、近年の傾向では、携帯情報端末等の小型の電子機器への応用例の増加から、駆動回路の簡略化を図ることが可能な点状光源を備える形式の面状照明装置が用いられている。図１５には、サイドライト方式の面状照明装置１０の、導光板１２と、導光板１２の側端面に配置された複数の点状光源（ＬＥＤ）１４とを模式的に示している。

ところで、図１５に示すＬＥＤ１４を用いた面状照明装置１０は、ＬＥＤ１４から導光板１２へと照射される光が一定の指向性を持つために、ＬＥＤ１４によって照らされる導光板１２のＬＥＤ１４の近傍は、明部Ａと暗部Ｂとに明確に分かれてしまう。この明部と暗部との差を解消して平均的な明るさを得るための対策として、図１６に示すように、導光板１２のＬＥＤ１４との対向面１２ａに、微細なプリズム列等の光学的乱反射パターン１２ｂを設けたり、図１７に示すように、外装部材の一部が半円柱状の突出部１６ａとなったＬＥＤ１６を用い、かつ、導光板１２には、突出部１６ａと嵌合する半円筒状の凹部１２ｃを設け、突出部１６ａに形成したスリットから、ＬＥＤチップ１７の光を放射状に出射するもの（例えば、特許文献１参照。）、さらには、図１８に示すＬＥＤ１８のように、ＬＥＤチップ１９を覆うランプハウス２０を備え、ランプハウス２０の高さや、傾斜面２０ａの傾斜角度を変更することによって、光の指向性を制御するもの等が挙げられる（例えば、特許文献２参照。）。なお、図１８において、符号２２は、ランプハウス２０内にＬＥＤチップ１９を封止するための透光性樹脂である。

特開平１０−１９９３１６号公報（〔００２３〕、〔００２６〕〜〔００２８〕） 特開２００２−２１７４５９公報（〔請求項１〕、図８）

本発明者は、面状照明装置における、前述のごとき明部と暗部との差を解消して平均的な明るさを得るための対策をさらに検討し、ＬＥＤ１４の上下面からの漏れ光を反射する反射板を、ＬＥＤの上下面の少なくとも一方に配置することにより、ＬＥＤ１４からの出射光を余すことなく導光板１２へと入光させる手法を発明するに至った。そして、その開発過程で、反射板を用いる場合の課題が明らかとなった。図１９（ａ）、（ｂ）には、図１５に示す面状照明装置１０において、ＬＥＤ１４の上下面に反射板３６を設けた場合における、ＬＥＤ１４から出射される光線の軌跡を示している。図１９（ａ）は、ＬＥＤ１４の導光板１２と対向する面１４ａ以外の側面１４ｂ（以下、「導光板と平行な方向の側面」または、単に「側面」ともいう。）から、導光板１２の方向（以下、「前方」ともいう。）へと出射された光線の軌跡を、符号ＬＦ１、ＬＦ２、ＬＦ３を用いて模式的に示している。これらの各軌跡は、ＬＥＤの側面１４ｂからの出射角度は異なるが、出射角度が比較的緩やかな光線ＬＦ１、ＬＦ２は、導光板１２の表面によって全反射されて導光板１２の内部を進み、出射角度が比較的急な光線ＬＦ３は、反射板３６によって反射されることにより、導光板１２へと入光する。

一方、図１９（ｂ）は、ＬＥＤの側面１４ｂからから導光板１２の方向とは逆方向（以下、「後方」ともいう。）へと出射された光線の軌跡を、符号ＬＲ１、ＬＲ２を用いて模式的に示している。これらの軌跡ＬＲ１、ＬＲ２は、何れも、反射板３６とＬＥＤの側面１４ｂ、１４ｃとの間で反射を繰り返し、ＬＥＤ１４の後方へと漏れ出し、導光板１２へと入光することはない。したがって、このような漏れ光を有効に活用しない限り、ＬＥＤを用いた面状照明装置の、更なる高輝度化、輝度の均一化を図ることは困難となる。
また、図１９（ａ）に示す前方へと出射する光についても、出射角度が比較的急な光線ＬＦ２、ＬＦ３は、導光板１２への入光角度が比較的急角度となることから、導光板１２の先端部まで到達する光の割合は低く、ＬＥＤを用いた面状照明装置の、更なる高輝度化、輝度の均一化に十分に貢献していないことが把握されるに至った。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＬＥＤに導光板を組み合わせた面状照明装置の、更なる高輝度化、輝度の均一化を図ることにある。

上記課題を解決するための、本発明に係る面状照明装置は、板状の導光板と、該導光板の側端面に配置されるＬＥＤとを備える面状照明装置において、ＬＥＤの前記導光板と平行な方向の側面に沿って、反射板が配置され、該反射板の前記ＬＥＤとの対向面に、前後傾斜面の傾斜角度が異なる断面三角形状の微細プリズムが、複数配列されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、ＬＥＤの側面から後方へと出射された光線を、反射板の微細プリズムの前方傾斜面によって前方へと反射させ、導光板へと入光させることが可能となる。また、ＬＥＤの側面から前方へと出射された光線についても、前方傾斜面に反射させることで、導光板への入光角度を緩和し、導光板の先端部まで到達する光の割合を高めることができる。

また、本発明においては、前記反射板の微細プリズムは、前方傾斜面が比較的緩傾斜であり、後方傾斜面が比較的急傾斜に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、ＬＥＤの側面から後方へと出射された光線を、比較的緩傾斜の前方傾斜面によって前方へと反射させることにより、導光板への入光角度を緩和し、導光板の先端部まで到達する光の割合を高めることができる。また、ＬＥＤの側面から前方へと出射された光線についても、導光板への入光角度の緩和作用をより大きくすることが可能となる。

また、前記前方傾斜面と、前記反射板の微細プリズムが形成された面に対向する平面とのなす角度が、２０°以上５０°以下に形成され、前記後方傾斜面と、前記反射板の平面とのなす角度が、７０°以上でかつ前記前方傾斜面とは平行とならない範囲の角度に形成されていることが望ましい。
この構成により、反射板の生産性を考慮しつつ、反射板に必要な光線の角度変換作用を発揮させることが可能となる。

なお、前記微細プリズムの各稜線が、平行かつ直線状に形成されている場合には、反射板の生産性が最も高いものとなる。また、前記微細プリズムの各稜線が、同心円状に形成されている場合には、ＬＥＤの前方の広角度にわたり、反射板に最適の光線の角度変換作用を発揮させることが可能となる。さらに、前記微細プリズムの各稜線が、同心多角形状に形成されていることとしても、ＬＥＤの前方の広角度にわたり、反射板に有効な光線の角度変換作用を発揮させることが可能となる。

なお、本発明において、前記ＬＥＤはランプハウスを持たずＬＥＤチップを封止する透光性樹脂が露出しており、該透光性樹脂の外形が、該ＬＥＤの光出射方向前方へと突出する連続曲面で構成され、かつ、該連続曲面の半径でその突出高さを除した値が、０．３以上０．６以下の範囲となるように形成されていることが望ましい。
本発明によれば、ＬＥＤはランプハウスを持たずＬＥＤチップを封止する透光性樹脂が露出していることで、ランプハウス分の厚みの増加が生じず、面状照明装置の薄型化が促進されることとなる。しかも、透光性樹脂の外形が上記所定の形状を有することで、面状照明装置の高輝度化に寄与するＬＥＤの前方出射光量比と、面状照明装置の輝度の均一化に寄与するＬＥＤの出射光の角度とを、高い次元でバランスさせることが可能となる。

また、本発明においては、前記連続曲面で構成される突出部の半径が、前記ＬＥＤチップを前記導光板と直交する方向に投影した場合の長さに１．５を乗じた値以上となるように形成されていることが望ましい。
本発明によれば、透光性樹脂の外形が上記所定の形状を備えつつ、ＬＥＤチップが透光性樹脂内に完全に封止されたものとなる。

さらに、前記導光板の、前記ＬＥＤと対向する側端面に、前記突出部の外形に倣った切欠き部が形成されていることとすれば、上記所定の外形形状を有するＬＥＤの透光性樹脂と導光板とが密着し、ＬＥＤから導光板へと入光した光の発光分布を、ＬＥＤ単体での光の発光分布と同等にすることが可能となり、面状照明装置の輝度の均一化に寄与することとなる。

本発明はこのように構成したので、ＬＥＤに導光板を組み合わせた面状照明装置の、更なる高輝度化、輝度の均一化を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本発明の実施の形態に係る面状照明装置は、図１５に示す従来の面状照明装置と同様に、板状の導光板１２と、導光板１２の側端面に配置されるＬＥＤ２４とを備えるものである。そして、図１から図３に示すように、ＬＥＤ２４の導光板１２と平行な方向の側面に沿って反射板３８が配置されている。そして、反射板３８のＬＥＤ２４との対向面３８ａに、前後傾斜面の傾斜角度が異なる断面三角形状の微細プリズム４０が複数配列されたものである。微細プリズム４０のピッチは、光の回折による悪影響が出ない範囲で適宜設定される。なお、図１、図２に示す例では、反射板３８の微細プリズム４０の各稜線は、平行かつ直線状に形成されている。

また、ここで使用されるＬＥＤ２４は、図８から図１０に示すようにランプハウスを持たず、ＬＥＤチップ２５を封止する透光性樹脂が、突出部２６として露出した構造を有している（なお、ＬＥＤ２４については、追って説明する。）。また、導光板１２の、ＬＥＤ２４と対向する側端面１２ａには、突出部２６の外形に倣った切欠き部１２ｄが形成されている。

反射板３８の微細プリズム４０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、前方傾斜面４０ａが比較的緩傾斜であり、後方傾斜面４０ｂが比較的急傾斜に形成されている。そして、前方傾斜面４０ａと、反射板３８の微細プリズム４０が形成された面３８ａに対向する平面３８ｂとのなす角度θ１が、好ましくは２０°以上５０°以下に形成されている。また、後方傾斜面４０ｂと、反射板３８の平面３８ｂとのなす角度θ２が、好ましくは７０°以上で、かつ、前方傾斜面４０ａとは平行とならない範囲の角度に形成されている。
なお、図３（ａ）の例は、θ２を直角とした場合を示しており、金型を用いて反射板３８に微細プリズム４０を成形することが容易となる。一方、図３（ｂ）の例は、θ２を鈍角とした場合を示している。図３（ｂ）のプリズム形状を金型で成形する場合には、矢印Ｂ方向、すなわち、負角となっている後方傾斜面４０ｂの型抜きが可能となる方向にスライドする、スライド入子を備える金型を用いるか、若しくは、反射板３８の材料にゴム等の弾性変形可能な材料を用い、いわゆる「無理抜き」によって反射板３８の型抜きを行うことにより、成形を行うことが可能となる。

ここで、図３（ａ）に例示する、後方傾斜面の傾斜角度が７０°≦θ２≦９０°の範囲にある反射板３８の具体例を挙げると、θ１＝３０°、θ２＝８０°、微細プリズム４０の配列ピッチは０．１ｍｍである。また、反射板３８の基材はＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）製で、厚さは０．０５ｍｍである。微細プリズム４０は、いわゆる２ｐ法（プリズム成形用金型に、ＵＶ硬化性樹脂等、常温で任意に硬化を制御することが可能な透明液状樹脂を流し込み、基材と一体的に硬化させる製造方法。）によって成形することが可能である。また、プリズム形状が形成された加熱プレス金型によって、熱可塑製樹脂フィルムに微細プリズム４０の形状を、直接的に転写することも可能である。

また、反射板３８の反斜面は、上記プリズム形成面上に、アルミニウム、銀等の高反射率の金属薄膜を形成して構成しても良く、白色または乳白色の塗料を塗布して構成しても良い。さらに、反射板３８の反斜面を、誘電体塗膜を積層することによって構成される増反射膜により形成しても良く、上記各構造を複合させることも可能である。
何れの場合も、反射板３８の微細プリズム４０の各稜線は、平行かつ直線状に形成されていることから（図１（ｂ）参照）、その製造工程において、面積の大きな反射板を成形し、これを必要な大きさに切り出すことにより、反射板３８を大量生産することが可能となる。

併せて、導光板１２の一例を具体的に示すと、導光板１２はポリカーボネート製であり、幅３０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍであり、上下面に光方向変換素子（散乱パターン）が形成されている。さらに、導光板１２の下面（光が出射しない面）全体には、白色樹脂、銀メッキ等の反射性材料からなる反射板が与えられている。さらに、導光板１２の上面（光が出射する面）には、光の拡散板と、プリズム方向を直交させた２枚の輝度増大フィルム（Brightness Enhancement Film）とが重ねられて、バックライトが構成される。
なお、反射板３８は、最低限ＬＥＤ２４の側面２４ｂ、２４ｃを覆う面積を有していればよいが、生産性等を考慮して、図示のごとく単純な矩形に形成することとしても良い。また、上述のごとく、導光板１２に重ねられる反射板、拡散板、輝度増大フィルムは、面状照明装置１０全体の厚みをより薄くする要請がある場合には、反射板３８の設置部分を切欠くこととし、かかる要請が緩和されている場合には、反射板３８の設置部分に切欠きを形成せず、反射板３８に重ねて設置することとする。

図４は、本発明の実施の形態に係る、ＬＥＤ２４の上下面に反射板３８を設けた面状照明装置１０において、ＬＥＤ２４から出射される光線の軌跡を示したものであり、本発明に係る面状照明装置の開発過程における面状照明装置の、光の反射軌跡を示す図１９に対応するものである。
本発明の実施の形態に係る面状照明装置１０は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤ２４の側面２４ｂ、２４ｃの各々に対し、微細プリズム４０を設けた面が対向するように反射板３８が配置される。そして、図４（ａ）に示すように、ＬＥＤ２４の側面２４ｂからの出射角度が比較的急な、前方への出射光線ＬＦ４、ＬＦ５は、何れも、微細プリズム４０の前方傾斜面４０ａ（図３参照）によって反射され、光線の角度が変換されることで、導光板１２への入光角度が比較的緩やかとなる。なお、図示は省略するが、ＬＥＤ２４の側面２４ｃから出射される前方への光線についても、同様の角度変換作用を受ける。また、ＬＥＤ２４の側面２４ｂ、２４ｃに対し直角方向に出射される光線についても、同様の角度変換作用を受けることも理解されるであろう。

また、図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤ２４の側面２４ｂから後方へと出射された光線ＬＲ３についても、微細プリズム４０の前方傾斜面４０ａ（図３参照）によって反射され、光線の角度が変換されることで、導光板１２へと入光する。なお、図示は省略するが、ＬＥＤ２４の側面２４ｃから出射される後方への光線についても、同様の角度変換作用を受けることは明らかであろう。

さて、図５、図６には、反射板３８の応用例を示している。この例では、反射板４２の微細プリズム４４の各稜線が、同心円状に形成されている。微細プリズム４４の前後傾斜面と反射板４２の平面４２ｂとの関係については、図１から図４に示した反射板３８と同様であり、詳しい説明を省略する。なお、微細プリズム４４の同心円の中心を、ＬＥＤ２４のＬＥＤチップ２５に一致させることが望ましい。

また、図７には、反射板の別の応用例を示している。図７（ｃ）に示す反射板４６は、図７（ａ）に示す反射板３８から、図７（ｂ）に示すように複数の三角形ピース４８を切り出し、図７（ｃ）に示すように、各三角形ピース４８を扇状に固定することによって構成したものであり、微細プリズム４０の各稜線が同心多角形状に形成されている。また、必要に応じ、図７（ｃ）の反射板４６をさらに矩形にカットすることとしても良い。
この例においても、微細プリズム４０の前後傾斜面と反射板４６の平面との関係は、図１から図４に示した反射板３８と同様であり、詳しい説明を省略する。また、この例においても、微細プリズム４０の同心多角形の中心を、ＬＥＤ２４のＬＥＤチップ２５に一致させることが望ましい。

続いて、本発明の実施の形態に最適のＬＥＤ２４について説明する。ＬＥＤ２４は、図８から図１０に示すようにランプハウスを持たず、ＬＥＤチップ２５を封止する透光性樹脂２６が露出した構造を有している。また、透光性樹脂２６の外形が、ＬＥＤ２４の光出射方向前方へと突出する連続曲面で構成された突出部２８を有している。また、図示の例では、突出部２８は、導光板と平行な方向（図１５に示す導光板１２の紙面と平行な方向。）に長く、導光板と直交する方向（図１５に示す導光板１２の紙面と直交する方向。）に短い、直方体状の透光性樹脂からなる基部２９と一体に形成されている。
さらに、突出部２８を構成する連続曲面は、図示の例では一定の半径Ｒを有している。そして、突出部２８の突出高さ（基部２９からの突出高さ）をＨとしたとき、０．３≦Ｈ／Ｒ≦０．６の範囲、より好ましくは０．４≦Ｈ／Ｒ≦０．５の範囲となるように形成されている。また、突出部２８の半径が、ＬＥＤチップ２５を導光板と直交する方向に投影した場合の長さ（ＬＥＤ２４の長手方向と平行な方向の長さであり、図８、図１０に符号Ｘで示す。）に１．５を乗じた値以上（１．５Ｘ≦Ｒ）となるように形成されている。

ＬＥＤ２４の、より詳細な構造として、透光性樹脂２６は、ＬＥＤチップ２５の周囲が、図９、図１０に示すように、硬質シリコーン系樹脂中に黄色発光の蛍光体であるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）微粒子を混入した層３０で封止され、さらにその周囲（上層）に透明の硬質シリコーン系樹脂層３２が付加された構造を有している。したがって、図示の例では、透明の硬質シリコーン系樹脂層３２に突出部２８が形成されている。また、ＬＥＤチップ２５は、図１１に示すように、サファイヤ基板２５ａ上に、ＧａＮ、ＧａＡＩＮ等の窒化物系化合物半導体の積層からなる発光層２５ｂが形成されたもの（青色発光の素子）が用いられている。そして、ＬＥＤチップ２５は、図１０に示すように、電極部を有する基板（ＰＣＢ）３４上に接着され、ＬＥＤチップ２５上に形成されたアノード、カソード電極と基板３４上の配線パターンとが、φ２０μｍの金線で接続された構造を有している。なお、図９〜図１１には、ＬＥＤ２４およびＬＥＤチップ２５の具体的寸法例を示している（単位はｍｍ）。

以上の構造を有するＬＥＤ２４は、ＬＥＤチップ２５の青色発光の一部がＹＡＧ微粒子混入層３０のＹＡＧ微粒子（蛍光体）に吸収され、ＬＥＤチップ２５の発光よりも長波長に変換されて、ＬＥＤチップ２５の青色発光との混色を生じることにより、擬似的に白色発光するものである。なお、透光性樹脂２６のＹＡＧ微粒子混入層３０は、図９、図１０に示すように、透明層３２と完全に２層に分離した構成に限らず、少なくとも青色発光ＬＥＤチップ２５の周囲にのみＹＡＧ微粒子混入層３０が形成され、その周囲が全て透明層３２で覆われている構造を採用することも可能である。
また、透光性樹脂２６は、耐熱性を有する透明樹脂であれば良く、前記硬質シリコーン系樹脂の他にも、例えば、透明エポキシ樹脂等の熱硬化性の透明樹脂が適用可能である。また、高耐熱性の熱可塑性樹脂や、ガラス等の無機系材料も、必要に応じ適用可能である。

図１２は、本発明の実施の形態に係る面状照明装置に用いられるＬＥＤ２４の、Ｈ／Ｒの値を種々に変化させることによる、ＬＥＤの出射光の角度を示す半値幅θと、前方出射光量比ξとの変化を図表にまとめたものである。また、図１３は、図１２の値に基くグラフである。なお、「半値幅θ」は、図１４に示すように、出射光の出射強度のピーク値Ｐ（通常は、ＬＥＤ２４の正面方向であるθ＝０°の近傍に現れる。）の半分の出射強度１／２Ｐが得られるときの出射光の角度を「半値幅」と称し、出射光分布の指標として一般的に用いられる値である。図１４は、Ｒ＝０．９ｍｍ、Ｈ＝０．４ｍｍ、Ｈ／Ｒ＝０．４４であるＬＥＤの、半値幅θを例示したものである。
また、「前方出射光量比ξ」は、ＬＥＤから出射される全方向の光のうち、ＬＥＤよりも前方（上下の空間も含まれる）に出射される、面状照明装置の高輝度化に貢献する光と、ＬＥＤよりも後方（上下の空間も含まれる）に出射される、面状照明装置の高輝度化に貢献しない光とに分類した場合の、前者の比率を表す値である。

これらの具体的数値例から明らかなように、０．３≦Ｈ／Ｒ≦０．６の範囲では、半値幅θ、前方出射光量比ξ共に十分に良好な値が得られている。また、面状照明装置の更なる高輝度化と、輝度の均一化とを実現するために、半値幅θおよび前方出射光量比ξをより高いレベルでバランスさせるためには、０．４≦Ｈ／Ｒ≦０．５の範囲とすることが望ましい。なお、Ｈ／Ｒ＝０（図１６に示すような、前方発光面がフラットな形式のＬＥＤ１４）では、前方出射光量比ξの値が最低レベルまで低下しており、面状照明装置の高輝度化が困難であることが理解される。また、Ｈ／Ｒ＝１（図１７に示すような、半円柱状の突出部１６ａから光を出射する形式のＬＥＤ１６）では、半値幅θの値の低下が著しく、面状照明装置の輝度の均一化が困難であることが理解される。

なお、本発明の実施の形態に係る面状照明装置に用いられるＬＥＤとしては、図８から図１４に示したＬＥＤ２４に限定されるものではなく、他の、側面に光が出射される形式のＬＥＤも適用可能であることは明らかであろう。また、導光板１２のＬＥＤ２４との対向面に、入光プリズム（光学的乱反射パターン）を設けることにより、ＬＥＤから導光板へと入光した光の発光分布を、より精密に制御可能な構成としても良いことは言うまでもないことである。

上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。まず、図４（ｂ）に例示するように、ＬＥＤ２４の側面２４ｂ、２４ｃから後方へと出射された光線（ＬＲ３）を、反射板３８の微細プリズム４０の前方傾斜面４０ａ（図３）によって前方へと反射させ、導光板１２へと入光させることが可能となる。また、図４（ａ）に例示するように、ＬＥＤ２４の側面２４ｂ、２４ｃから前方へと出射された光線（ＬＦ４、ＬＦ５）についても、前方傾斜面４０ａに反射させることで、導光板１２への入光角度を緩和し、導光板１２の先端部まで到達する光の割合を高めることができる。

また、反射板３８の微細プリズム４０は、前方傾斜面４０ａが比較的緩傾斜であり、後方傾斜面４０ｂが比較的急傾斜に形成されていることから、ＬＥＤ２４の側面２４ｂ、２４ｃから後方へと出射された光線（ＬＲ３）を、比較的緩傾斜の前方傾斜面４０ａによって前方へと反射させることにより、導光板１２への入光角度を緩和し、導光板１２の先端部まで到達する光の割合を高めることができる。また、ＬＥＤ２４の側面２４ｂ、２４ｃから前方へと出射された光線についても、導光板１２への入光角度の緩和作用をより大きくすることが可能となる。
具体的には、前方傾斜面４０ａと、反射板３８の微細プリズム４０が形成された面に対向する平面３８ｂとのなす角度が、２０°以上５０°以下に形成され、後方傾斜面４０ｂと、反射板３８の平面３８ｂとのなす角度が、７０°以上でかつ前方傾斜面４０ａとは平行とならない範囲の角度に形成されていることが望ましく、反射板の生産性を考慮しつつ、反射板に必要な光線の角度変換作用を発揮させることが可能となる。

なお、図１、図２に示すように、反射板３８の微細プリズム４０の各稜線が平行かつ直線状に形成されている場合には、反射板３８の生産性が最も高いものとなる。また、図５、図６に示すように、反射板４２の微細プリズム４４の各稜線が同心円状に形成されている場合には、ＬＥＤ２４の前方の広角度にわたり、反射板４２に最適の光線の角度変換作用を発揮させることが可能となる。さらに、図７（ｃ）に示すように、反射板４６の微細プリズム４０の各稜線が同心多角形状に形成されていることとしても、ＬＥＤ２４の前方の広角度にわたり、反射板４６に有効な光線の角度変換作用を発揮させることが可能となる。

また、ＬＥＤ２４は、ランプハウスを持たず、ＬＥＤチップ２５を封止する透光性樹脂２６が露出していることで、ランプハウス分の厚みの増加が生じないことから、面状照明装置の薄型化が促進されることとなる。しかも、透光性樹脂の外形が０．３≦Ｈ／Ｒ≦０．６を満たす形状を有することで、面状照明装置の高輝度化に寄与するＬＥＤの前方出射光量比ξと、面状照明装置の輝度の均一化に寄与するＬＥＤの半値幅θとを、高い次元でバランスさせることが可能となる。

また、ＬＥＤ２４の突出部２８の半径Ｒが、１．５Ｘ≦Ｒとなるように形成されていることで、ＬＥＤチップ２５が透光性樹脂２６から露出することなく、透光性樹脂２６内に完全に封止されたものとなる。よって、ＬＥＤ２４の歩留まりを確実に高め、面状照明装置のコストを低減させることができる。
また、導光板１２の、ＬＥＤ２４と対向する側端面１２ａに、突出部２８の外形に倣った切欠き部１２ｄが形成されていることとすれば、ＬＥＤ２４の透光性樹脂２６と導光板１２とが密着し、ＬＥＤ２４から導光板へと入光した光の発光分布を、ＬＥＤ単体での光の発光分布と同等にすることが可能となり、面状照明装置の輝度の均一化に、寄与することが可能となる。

また、ＬＥＤ２４の突出部２８を構成する連続曲面は、図示のごとく一定の半径Ｒを有していることが、生産性の観点からは好ましいが、例えば、突出部２８を一定半径の球面で構成したり、突出部２８の頂部から基部２９に向けて、半径Ｒを徐変させることとしても上記作用効果を得ることが可能となる。
なお、本発明の実施の形態に係る面状照明装置は、いわゆるバックライトにもフロントライトにも適用可能である。

本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、ＬＥＤの導光板と平行な方向の側面に沿って、反射板を配置した例を示す斜視図であり、（ａ）は分解図、（ｂ）は反射板の一部拡大図である。 図１（ｂ）の矢視Ａ図である。 図１、図２に示す反射板の部分拡大図であり、（ａ）は反射板の微細プリズムの後方傾斜面と、反射板の平面とのなす角度が直角の場合を示しており、（ｂ）は、前記角度が鈍角の場合を示している。 図１、図２の面状照明装置において、ＬＥＤの側面から出射される光線の軌跡を示した図であり、（ａ）は前方への出射光線の軌跡を示し、（ｂ）は後方への出射光線の軌跡を示している。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、ＬＥＤの導光板と平行な方向の側面に沿って、応用例に係る反射板を配置した状態を示す斜視図であり、（ａ）は分解図、（ｂ）は反射板の一部拡大図である。 図５（ｂ）の矢視Ｃ図である。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、更に別例に係る反射板を、製造手順と共に示すものであり、（ａ）は初期工程を、（ｂ）は中間工程を、（ｃ）は完成状態を示している。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、ＬＥＤのＬＥＤチップを封止する透光性樹脂の外形を示す模式図である。 図８に示すＬＥＤの具体的構造例を示す外観斜視図である。 図８に示すＬＥＤの具体的構造例を示す断面図である。 図８に示すＬＥＤの内部に封止されたＬＥＤチップを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 出射光の角度を示す半値幅θと、前方出射光量比ξとをまとめた図表である。 図１２の値に基くグラフである。 図１２、図１３の半値幅について説明する解説図である。 従来のＬＥＤを用いた面状照明装置の基本構成を示す平面図である。 従来の、平均的な明るさを得るための対策が施された面状照明装置を示す平面図である。 従来の、平均的な明るさを得るための対策が施された面状照明装置を示す平面図である。 従来の、平均的な明るさを得るための対策が施されたＬＥＤを示す平面図である。 本発明に係る面状照明装置の開発過程における面状照明装置において、ＬＥＤの側面から出射される光線の軌跡を示した図であり、（ａ）は前方への出射光線の軌跡を示し、（ｂ）は後方への出射光線の軌跡を示している。

符号の説明

１０：面状照明装置、１２：導光板、２４：ＬＥＤ、 ２４ｂ、２４ｃ：導光板と平行な方向の側面、 ３８、４２、４６：反射板、３８ａ：ＬＥＤとの対向面、３８ｂ：微細プリズムが形成された面に対向する平面、４０、４４：微細プリズム、４０ａ：前方傾斜面、４０ｂ：後方傾斜面

Claims (9)

1. 板状の導光板と、該導光板の側端面に配置されるＬＥＤとを備える面状照明装置において、ＬＥＤの前記導光板と平行な方向の側面に沿って、反射板が配置され、該反射板の前記ＬＥＤとの対向面に、前後傾斜面の傾斜角度が異なる断面三角形状の微細プリズムが、複数配列されていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記反射板の微細プリズムは、前方傾斜面が比較的緩傾斜であり、後方傾斜面が比較的急傾斜に形成されていることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
3. 前記前方傾斜面と、前記反射板の微細プリズムが配列された面に対向する平面とのなす角度が、２０°以上５０°以下に形成され、前記後方傾斜面と、前記反射板の平面とのなす角度が、７０°以上でかつ前記前方傾斜面とは平行とならない範囲の角度に形成されていることを特徴とする請求項２記載の面状照明装置。
4. 前記微細プリズムの各稜線が、平行かつ直線状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
5. 前記微細プリズムの各稜線が、同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
6. 前記微細プリズムの各稜線が、同心多角形状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
7. 前記ＬＥＤはランプハウスを持たずＬＥＤチップを封止する透光性樹脂が露出しており、該透光性樹脂の外形が、該ＬＥＤの光出射方向前方へと突出する連続曲面で構成され、かつ、該連続曲面の半径でその突出高さを除した値が、０．３以上０．６以下の範囲となるように形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の面状照明装置。
8. 前記連続曲面で構成される突出部の半径が、前記ＬＥＤチップを前記導光板と直交する方向に投影した場合の長さに１．５を乗じた値以上となるように形成されていることを特徴とする請求項７記載の面状照明装置。
9. 前記導光板の、前記ＬＥＤと対向する側端面に、前記突出部の外形に倣った切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項７または８記載の面状照明装置。
   

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