JP2008216540A - 光方向変換素子 - Google Patents

Abstract

【課題】出射光に発光むら及び色むらを生じないようにした光方向変換素子を提供する。
【解決手段】基板１０上にはＬＥＤ１１が設置されており、ＬＥＤ１１を覆うようにして、上面に回転放物面による回転放物面（Ｂ面）を有すると共に透光性の光方向変換素子１２が設けられている。ＬＥＤ１１からの光は、光方向変換素子１２内に入射した後、光方向変換素子１２内を通過して回転放物面（Ｂ面）に到達し、Ｂ面で反射した後、ＬＥＤ１１に対して鉛直方向に進行する。また、Ｂ面で反射した一部の光は、さらに基板１０の表面で反射した後、Ｂ面またはＣ，Ｅから出射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイのバックライトや照明機器等の光源に用いられる光方向変換素子に関する。

従来、看板、テレビ等のバックライト、照明機器等は、電球や蛍光灯を光源にしていたが、小型で省エネルギーが図れ且つ環境負荷物質を含まないという特徴を有するＬＥＤ（発光ダイオード）の高出力化が可能になったことから、ＬＥＤが電球や蛍光灯に代替することが可能になってきた。

一方、市場からは、大型かつ薄型の面状光源が要求されている。光源を薄型にできれば、光源の省スペース化が可能になり、従来設置できなかった場所にも設置できるようになる。例えば、従来、外光により照明するしかなかったポスターを、内側から照明することが可能になる。

ＬＥＤを用いた面状光源として、上面にじょうご部を有すると共に側周面に鋸歯状の襞を有するレンズをＬＥＤチップに被せ、ＬＥＤチップからの光がパッケージ軸に対してほぼ垂直になるようにしたＬＥＤパッケージ及び発光ダイオードが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特願２００３−８０６８号公報 特願２００３−８０８１号公報

しかし、従来のＬＥＤパッケージによると、レンズがＬＥＤチップからの光をＬＥＤチップの搭載面に対して平行光になるように出射させる構成であるため、ＬＥＤチップの中心部から上方へ出射した光に比べ、斜め方向からの光は光量が低下する。このため、レンズからの出射光に発光むら(色むら)を生じる。

従って、本発明の目的は、出射光に発光むら及び色むらを生じないようにした光方向変換素子を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、透光性を有する柱状体と、光源に接触させることなく前記光源を収容可能にして前記筒状体の一方の面に設けられた凹部と、前記柱状体の他方の面に設けられると共に前記凹部からの入射光を散光させる朝顔形状を有する朝顔形状反射面と、前記朝顔形状反射面の周縁部に設けられると共に前記朝顔形状反射面からの反射光を反射または透過させる傾斜反射面と、前記凹部を除く前記筒状体の一方の面に設けられて前記朝顔形状反射面及び前記傾斜反射面からの反射光を反射する平面反射面とを備えたことを特徴とする光方向変換素子を提供する。

このような構成によれば、光源から凹部を通して入射した入射光は、朝顔形状反射面で反射或いは透過し、朝顔形状反射による反射光及び朝顔形状反射面から傾斜反射面を経た反射光は、光源の光軸に対して略鉛直な３６０°の方向へ出射する。また、朝顔形状反射面及び傾斜反射面からの平面反射面による反射光は、朝顔形状反射面に向けて反射する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、光源からの光が入射する入射面が前記光源から入射した光を３６０°の方向へ反射させる朝顔形状を有する朝顔形状反射面であり、前記光源側に突出する逆富士山形を有することを特徴とする光方向変換素子を提供する。

このような構成によれば、光源から朝顔形状反射面に入射した入射光は、光源の光軸に対して略鉛直な３６０°の方向へ出射する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、同一平面上に分散配置された複数の光源に対向配置されると共に、前記複数の光源からの光を入射して散光する逆富士山形の朝顔形状反射面を表面に備え、前記朝顔形状反射面の中心部が前記複数の光源の中心になるようにして前記複数の光源の搭載面に固定されることを特徴とする光方向変換素子を提供する。

このような構成によれば、複数の光源のそれぞれから空間を経て朝顔形状反射面に到達した光は、朝顔形状反射面の異なる反射領域に入射した後、入射光に対して略鉛直な方向へ出射する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、透光性を有する柱状体と、同一平面上に分散配置された複数の光源に接触させることなく前記光源を収容可能にして前記筒状体の一方の面に設けられた凹部と、前記柱状体の他方の面に朝顔形状を有し、前記凹部内に配設された光源からの入射光を反射させる朝顔形状反射面と、前記朝顔形状反射面からの反射光を前記柱状体の側面から出射させる光出射面とを備えたことを特徴とする光方向変換素子を提供する。

このような構成によれば、複数の光源のそれぞれからの光は、凹部から朝顔形状反射面の異なる反射領域に入射し、その反射光は柱状体の光出射面から出射する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、凸円錐の第１の反射面を有すると共に、その頂部に光源が搭載された第１の反射体と、朝顔形状による第２の反射面を有し、前記第２の反射面が前記第１の反射面に対して所定の距離をもって同心円状に配設された第２の反射体と、を備えたことを特徴とする光方向変換素子を提供する。

このような構成によれば、光源からの光は、第２の反射体の第２の反射面に入射し、第２の反射面による反射光は再び第１の反射体の第１の反射面に入射した後、光源の光軸に対して略鉛直な３６０°の方向へ出射する。

本発明の光方向変換素子によれば、出射光に発光むら及び色むらを生じないようにすることができる。

［第１の実施の形態］
（面状発光装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る面状発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。

面状発光装置１は、基板１０と、基板１０上の所定位置に設けられた光源としてのＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１を覆うようにして基板１０上に接着剤等により固定された光方向変換素子１２とを備えて構成されている。

ＬＥＤ１１は、混色光により白色系を生成することから、蛍光体からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して発光波長を４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下にするのが好ましい。例えば、４５０〜４６０ｎｍの発光波長のＧａＮ系化合物半導体からなる素子を用いることができる。

光方向変換素子１２は、上面に、ＬＥＤ１１を中心にして円錐形の回転放物面１２ａによるＢ面を有している。更に、光方向変換素子１２の上面の周辺は、斜めにカットされることにより、傾斜反射面（Ｅ面）が形成されている。

更に、光方向変換素子１２は、下面にＬＥＤ１１に対向する平坦なＡ面を有する凹部１２ｂが形成され、更に、側面は、基板１０に対して鉛直面に加工されることによりＣ面を構成している。凹部１２ｂの下面とＬＥＤ１１の上面との間には、隙間ｇが設けられている。

また、光方向変換素子１２は、凹部１２ｂを除く下面に反射膜等による平面反射面（Ｄ面）が形成されており、Ｂ面からの反射光を反射できるように構成されている。なお、平面反射面（Ｄ面）は、光方向変換素子１２に代えて、基板１０の表面に形成されていてもよい。上記のような形状を有する光方向変換素子１２は、透明な材質であって、アクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、シリコーン等の樹脂や、ガラスを用いることができる。

（ＬＥＤの構成）
図２は、ＬＥＤの詳細構成を示す。ＬＥＤ１１は、樹脂製で中心部に凹部１１０ａが設けられたパッケージ１１０と、凹部１１０ａの底面に設けられた青色ＬＥＤ素子１１１と、蛍光体１１２が混合されていると共に凹部１１０ａ内を埋めるようにして充填された封止樹脂１１３と、一端が青色ＬＥＤ素子１１１の電極パッド（図示せず）に接続され、他端がパッケージ１１０の外に引き出されたリード１１４Ａ，１１４Ｂとを備えて構成されている。

蛍光体１１２は、青色ＬＥＤ素子１１１との組合せにより白色光を得るため、粉末状にして封止樹脂１１３に混合したものであり、無機蛍光物質や有機蛍光物質を用いることができる。無機蛍光物質として、例えば、希土類元素を含有する物質がある。

具体的には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体があり、これは、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素と、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素とを含んでなるセリウムで付活されたガーネット系蛍光体である。一例を示せば、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅである。

（面状発光装置の動作）
図２において、青色ＬＥＤ素子１１１の極性に合わせて直流電圧をリード１１４Ａ，１１４Ｂ間に印加すると、青色ＬＥＤ素子１１１に駆動電流が流れる。青色ＬＥＤ素子１１１は、駆動電流が流れると青色光を発光し、これを封止樹脂１１３内へ出射する。封止樹脂１１３に入射した青色光は、一部が蛍光体１１２に吸収され、残りは封止樹脂１１３をそのまま透過する。

蛍光体１１２は、青色光を吸収して黄色光に変換する。この黄色光と封止樹脂１１３を透過した青色光は、進行する過程で混色して白色光となり、図１に示す光方向変換素子１２のＡ面に入射する。

その後、Ｂ面、Ｃ面及びＥ面に入射して反射し、或いは各面を通過し、光方向変換素子１２から外部へ出射する。また、Ｂ面及びＥ面からの反射光は、Ｄ面で反射してＢ面へ到達し、Ｂ面から外部へ出射する。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）ＬＥＤ１１からの光は、光方向変換素子１２のＢ面（回転放物面１２ａ）で多様な方向へ反射するため、青色光や黄色光に偏った出射領域は生じず、出射光に発光むらが生じないようにすることができる。
（ロ）光方向変換素子１２の凹部１２ｂの内面とＬＥＤ１１との間に隙間ｇが設けられているため、光方向変換素子１２に圧力が加わっても、ＬＥＤ１１に凹部１２ｂの内面が接触しないので、ＬＥＤ１１を損傷しないようにすることができる。
（ハ）光方向変換素子１２によりＬＥＤ１１（光源）からの光を水平方向のほか、Ｄ面で反射させて上方へも出射できることにより、ＬＥＤ１１の斜め方向からの光を効率的に出射させることができる。
（ニ）光方向変換素子１２の上面からも光を出射させることができるため、面状発光装置１の薄型化を図っても、出射光が均一な面光源を得ることができる。因みに、光を全面的に面状発光装置１の側面から出射させた場合、光源の真上が暗くなる。
（ホ）光方向変換素子１２は、ＬＥＤ１１ごとに基板１０に実装できるため、生産性を向上させることができる。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る面状発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。この面状発光装置１は、第１の実施の形態において、光方向変換素子１２の形状を変えた光方向変換素子１３を用いると共に、透明で円筒状の固定具１４によって光方向変換素子１３を基板１０に固定するようにしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

光方向変換素子１３は、上面が平坦で、下面が回転放物面（Ｂ面）を有し、その断面形状は逆富士山形を成している。回転放物面（Ｂ面）の中心は、ＬＥＤ１１の中心に合致するように設定されている。回転放物面（Ｂ面）には、反射面となるめっき膜１５が蒸着等により設けられている。光方向変換素子１３は、めっき膜１５が被着されているため、透明な材質でなくてもよく、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。なお、光方向変換素子１３の上面は、平坦でなくてもよい。

本実施の形態における面状発光装置１の動作を説明すると、ＬＥＤ１１は、駆動電流が流されると発光し、図２に示したＬＥＤ１１の蛍光体１１２及び封止樹脂１１３からの黄色光及び青色光が光方向変換素子１３に向けて出射する。

青色光と黄色光は、進行する過程で混色して白色光となり、この白色光が光方向変換素子１３の回転放物面（Ｂ面）に入射し、ＬＥＤ１１の光軸に略鉛直な方向、すなわち水平方向の３６０度の方向へ反射する。光方向変換素子１３のＢ面に入射した白色光は、Ｂ面で１または複数回反射した後、固定具１４を通過して外部へ出射する。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）第１の実施の形態における（イ）の効果を有すると共に、ＬＥＤ１１からの光を、側面方向（水平方向）の全域へ均一に光を出射させることができる。
（ロ）ＬＥＤ１１からの光を光方向変換素子１３によって側面方向へ変換しているため、上方に光スポットが生じないようにすることができる。
（ハ）光方向変換が全反射を用いていないため、任意の形状にできることにより小型化できるとともに、光の出射方向を変えることが可能となる。
（ニ）ＬＥＤ１１の上方向に向かう光は強力で、距離が小さい真上部に光スポットを作ってしまうが、本実施の形態によれば、光を側方に反射させることにより、光スポットを無くし、均一な面光源を作ることができる。

［第３の実施の形態］
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る面状発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。

この面状発光装置１は、第２の実施の形態において、ＬＥＤ１１に代えて赤色ＬＥＤ１６、緑色ＬＥＤ１７及び青色ＬＥＤ１８の３つを用いると共に、光方向変換素子１３に代えて中心部を基板１０に固定する構成の光方向変換素子２０にし、更に固定具１４を除去したものであり、その他の構成は第２の実施の形態と同様である。なお、基板１０は、２枚を貼り合わせた構成にしているが、１枚でも多層構造でもよい。

光方向変換素子２０は、樹脂等により作られており、回転放物面（Ｂ面）の表面にめっき膜１５が設けられており、このめっき膜１５が基板１０側を向くようにして基板１０に固定される。

更に、光方向変換素子２０は、Ｂ面の中心部の先端の所定部分をカットして先端面が形成されており、その先端面がネジ１９により基板１０に固定される。基板１０には、ネジ１９を挿通できるように、ネジ孔１０ａが設けられている。光方向変換素子２０は、めっき膜１５が被着されているため、透明な材質でなくてもよく、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。

赤色ＬＥＤ１６、緑色ＬＥＤ１７及び青色ＬＥＤ１８は、ほぼ同一の光出力を有し、図４の（ｂ）に示すように、光方向変換素子２０の先端の周囲に等間隔に配設されている。

なお、本実施の形態においては、赤色ＬＥＤ１６、緑色ＬＥＤ１７及び青色ＬＥＤ１８に代えて、図２に示した構成のＬＥＤ１１の３つ（同一発光色）を用いる構成にすることもできる。

次に、本実施の形態における面状発光装置１の動作を説明する。ＬＥＤ１６〜１８は、駆動電流が流されることにより発光し、ＬＥＤ１６〜１８による３色の光は光方向変換素子２０に向けて出射し、それぞれの光は空間を経て光方向変換素子２０のめっき膜１５の表面（Ｂ面）に入射し、めっき膜１５で反射して外部方向へ出射する過程、または多数の面状発光装置の光の合成で他の２色と混色されて白色光になる。

（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）ＲＧＢの３色のＬＥＤを光源にして面状発光装置１が構成されているので、面状発光装置１が蛍光体を有しない構成にすることができる。また、面状発光装置１内に３つのＬＥＤが搭載されることにより、第１，第２の実施の形態に比べて面状発光装置１のハイパワー化を図ることができる。ＲＧＢの混色が良くなるとともに、ＲＧＢの３色のＬＥＤの光出力比を変えることにより、バックライドの色を外部からコントロールすることができる。
（ロ）光方向変換素子２０は、富士山型の形状にできるため、第１の実施の形態に比べて重量を軽減することができる。また、第２の実施の形態に比べ、固定具１４を用いる必要が無いと共に、光方向変換素子２０と光源を位置合わせする必要が無いので、面状発光装置１の組み立てが容易になる。
（ハ）光方向変換素子２０は、ＲＧＢの３色のＬＥＤ１６，１７，１８との間に空間を持たせることができるため、ＬＥＤ１６〜１８に外力が加わる状態を生じないようにすることができる。

［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る面状発光装置を示す。本実施の形態は、図４に示した第３の実施の形態において、光方向変換素子２０に代えて、上面（外面）に回転放物面（Ｂ面）を有する光方向変換素子３０を用い、この光方向変換素子３０を遮光部材３１で基板１０に固定するようにしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

光方向変換素子３０は、回転放物面（Ｂ面）にめっき膜１５が施されて入射光に対する反射面となり、外周面（Ｃ面）が反射光に対する光出射面になっている。

また、光方向変換素子３０は、中心に遮光部材３１の軸部３１ａが嵌入する貫通孔３０ａが設けられており、その周囲の下面には、ＲＧＢのＬＥＤ１６，１７，１８のそれぞれを収容する凹部３０ｂが設けられている。光方向変換素子３０は、透明な材質であって、アクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、シリコーン等の樹脂や、ガラスを用いることができる。なお、ＬＥＤ１６〜１８の配置は、図４の（ｂ）と同様である。

凹部３０ｂは、その下面がＬＥＤ１６，１７，１８の上面に接触しない深さを有している。凹部３０ｂは、ＬＥＤ１６〜１８ごとに設けることも、１つのリング状の溝による構成であってもよい。

なお、本実施の形態においては、赤色ＬＥＤ１６、緑色ＬＥＤ１７及び青色ＬＥＤ１８に代えて、図２に示した構成のＬＥＤ１１による単一色のＬＥＤを３つ、或いは４つ以上を用いた構成にすることもできる。

遮光部材３１は、金属、樹脂等をＴ字形断面を成すように加工して作られており、その直径は光方向変換素子３０の直径に等しくされている。また、軸部３１ａの下部は、ネジ切り加工が施されており、ネジ孔１０ａにねじ込まれる。

次に、本実施の形態における面状発光装置１の動作を説明する。ＬＥＤ１６〜１８は、駆動電流が流されると発光し、ＬＥＤ１６〜１８による３色の光は光方向変換素子３０のＡ面から光方向変換素子３０内に入射し、それぞれの光は光方向変換素子３０のめっき膜１５の表面でＣ面方向へ反射し、外部へ出射する過程で他の２色と混色されて白色光になる。この白色光は、光方向変換素子３０のＣ面を通して光方向変換素子３０の外へ出射する。

一方、面状発光装置１に他の面状発光装置等から光が到達したとき、その光は遮光部材３１の上面で反射し、面状発光装置１内に侵入することはない。

（第４の実施の形態の効果）
第４の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）ＲＧＢのＬＥＤ１６〜１８の光は、空間を通してＡ面から光方向変換素子３０内に入射する際、Ａ面での屈折により入射角が狭められるため、各ＬＥＤから直接斜め光が出射されることが無く、光をより遠くへ導くことができる。
（ロ）光方向変換素子３０の凹部３０ａ以外の部分が基板１０に接触し、かつ光方向変換素子３０の上縁が遮光部材３１によって保持されるため、Ｂ面の周端の上下変動が防止され、反射光を安定に得ることができる。
（ハ）ＬＥＤ１６〜１８の３つが光源になるため、面状発光装置１のハイパワー化を図ることができる。
（ニ）遮光部材３１が設けられていることにより、外部からの光が遮られ、面状発光装置１内に取り込まれることがないので、面照度ばらつきを抑えることができる。

［第５の実施の形態］
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る面状発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線の断面図である。

この面状発光装置１は、基板１０と、基板１０上の所定位置に設けられた円柱状の台座４０と、対向面に第１，第２の反射面（Ｄ面、Ｂ面）を有して上下に配設された第１，第２の反射体４１，４２からなる光方向変換素子４３と、第２の反射体４２を基板１０に固定する透明で円筒状の固定具４４とを備えて構成されている。

第２の反射体４２は、第１の反射体４１との間で複数回の反射が形成されるように、第１の反射体４１に対する間隔が設定されている。

ＬＥＤ１１は、台座４０及び第１の反射体４１が絶縁材からなる場合には、第１の反射体４１及び台座４０を介して基板１０上の配線パターンに接続される。また、台座４０及び第１の反射体４１が金属等の導電材である場合には、リード線等を介して基板１０上の配線パターンまたは外部の回路等に接続される。

第１の反射体４１は、金属、樹脂等の材料を用いて、全体が凸円錐及び薄板状を成すように構成されており、頂面はＬＥＤ１１を搭載できる大きさの平坦面４１ａに加工されている。凸円錐は、例えば４５°の傾斜面（Ｄ面）が設けられており、このＤ面には、反射率を上げるために、めっき処理等が施されている。

第２の反射体４２は、金属、樹脂等の材料を用いて、薄板状でかつ下面に回転放物面（Ｂ面）を有するように構成されており、その外径は、第１の反射体４１と同一かやや大きいサイズに設定され、周辺部の角度は第１の反射体４１の角度（約４５°）に合わせている。更に、第２の反射体４２の回転放物面（Ｂ面）には、反射率を上げるために、めっき処理等が施されている。

固定具４４は、円筒状の透明樹脂や透明ガラスを用いて作られており、接着剤により第２の反射体４２及び基板１０に固定されている。

次に、本実施の形態における面状発光装置１の動作を説明する。ＬＥＤ１１は、駆動電流が流されると発光し、これにより、図２に示した封止樹脂１１３及び蛍光体１１２からの黄色光及び青色光が第２の反射体４２に向けて出射し、青色光と黄色光は、空間を進行する過程で混合して白色光となる。

この白色光は、第２の反射体４２の回転放物面（Ｂ面）で反射し、第１の反射体４１のＤ面に向けて出射する。第２の反射体４２のＢ面から第１の反射体４１のＤ面に入射した光は、ＬＥＤ１１の光軸に対して略鉛直な方向、すなわち水平方向の３６０度の方向へ反射し、固定具４４を通して外部へ出射する。

（第５の実施の形態の効果）
第５の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）ＬＥＤ１１からの光は、第１，第２の反射体４１，４２の間を複数回反射して外部に出射するため、面状発光装置１から光を効率的に出射、ならびに集光させることができる。
（ロ）第１，第２の反射体４１，４２の傾斜が約４５°に設定されているため、水平方向成分を多くした側方光出射が可能である。
（ハ）ＬＥＤ１１と第２の反射体４２の間が空間であるため、第２の反射体４２が外力を受けて変形したとしても、ＬＥＤ１１に外力が伝わらないようにすることができる。

［第６の実施の形態］
図７は、本発明の第６の実施の形態に係るバックライト装置を示す。なお、図７においてはバックライト装置１００の幅方向をｘ方向、長さ方向をｙ方向、高さ方向をｚ方向としている。

（バックライト装置の構成）
このバックライト装置１００は、例えば、液晶表示装置のバックライトに用いられるものであり、第１〜第５の実施の形態に示した複数の面状発光装置１を収容する筐体２と、筐体２の内壁面に設けられて複数の面状発光装置１からの光を反射する光反射部３と、複数の面状発光装置１を搭載する実装基板４と、複数の実装基板４を搭載する支持板５と、筐体２の光取り出し側に設けられて複数の面状発光装置１からの光の一部を反射及び拡散させると共に透光する拡散透過部６とを有する。

ここでは、面状発光装置１として、図１及び図２に示した第１の実施の形態の面状発光装置１を用いている。

筐体２は、ポリカーボネート等の樹脂材料を射出成型することによって形成された樹脂筐体であり、内部に実装基板４を支持する支持部が設けられている。なお、樹脂筐体に限定されず、アルミニウム等の金属筐体であっても良い。

光反射部３は、面状発光装置１からの光の反射性を高めるものとして、シート状のアルミニウムを貼り付けることにより鏡面状に形成された光反射面３Ａを有している。なお、光反射部３はシート貼り付け以外の他の方法で形成しても良く、例えば、無電解めっきによるもの、或いは白色塗装によって形成されても良い。また、光反射面３Ａは、鏡面状以外でも、少なくとも光を反射する表面状態のものであればよい。

実装基板４は、例えばガラスエポキシ基板からなり、面状発光装置１の底面に露出した電極端子部と電気的に接続される配線パターン（図示せず）を表面に有し、この表面に複数の面状発光装置１が所定の間隔で搭載されている。

支持板５は、複数の面状発光装置１を搭載した実装基板４を所定の間隔で搭載しており、これにより隣接する面状発光装置１のｘ方向およびｙ方向の間隔が一定となるように設定される。本実施の形態では、面状発光装置１はｘ方向およびｙ方向の間隔が、例えば５０ｍｍとなるように搭載している。また、支持板５の表面および実装基板４の表面は、面状発光装置１から放射される光の反射性を高めるために白色系に塗装されている。

拡散透過部６は、例えば、樹脂材料に光拡散粒子を混合した乳白色の薄板状に形成されており、面状発光装置１の光出射面から光軸方向、つまり、ｚ方向に所定の距離を有して配置されて光の一部を透過し、一部を反射して筐体２内で反射させることによって複数の面状発光装置１から放射される光の混合を行う。

（バックライト装置の動作）
次に、バックライト装置１００の動作について説明する。まず、図示しない電源部から各面状発光装置１のＬＥＤ１１に通電することにより発光させる。それぞれの面状発光装置１から放射された光は、斜め後方、斜め前方、横方向、また、一部は前方（ｚ方向）に出射される。

このようにして筐体２内の空間では、光が複雑に混合されることにより、その混合の度合いに応じた強度の光が発光面となる拡散透過部６から均一に面状放射される。このとき、各面状発光装置１の光源像は視認できないレベルにある。

（第５の実施の形態の効果）
第５の実施の形態によれば、複数の面状発光装置１からの光が混合されることにより光の面状放射が行われるので、面状発光装置１の単体特性としての発光量のばらつき、色のばらつきが平均化され、発光面積に対して光源の数量を大にしなくとも発光むら、色むらの少ない面状発光装置１が得られる。そのため、故障等で消灯している面状発光装置１があったとしても、他の点灯している面状発光装置１によって光が補完されることにより、照度低下を少なくし、発光むらを抑えることができる。

また、薄型かつ大型で、明るさ及び色の均一度の高い面状光源が実現でき、ＬＥＤの使用個数を抑え、安価な面状光源が実現できると共に、高効率で、導光板が無く、軽く、寸法の設計自由度の高い面状光源を得ることができる。

更に、薄型かつ大画面の均一面光源が得られることにより、ＬＥＤバックライトを使用した液晶テレビの薄型化、壁掛けポスターへのバックライト付加等の他、照明光源として、天井や壁面に埋め込むこと無く、面光源が設置可能になり、照明のデザイン自由度を向上させることができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組合せは任意に行うことができる。

例えば、上記各実施の形態では、入射光を３６０°方向に反射する面として回転放物面を用いたが、回転楕円面等の２次曲線からなる面を用いてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る面状発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。 図１のＬＥＤの詳細構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る面状発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る面状発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る面状発光装置を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る面状発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線の断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係るバックライト装置を示す斜視図である。

符号の説明

１ 面状発光装置
２ 筐体
３ 光反射部
３Ａ 光反射面
４ 実装基板
５ 支持板
６ 拡散透過部
９ 光放射用光源ユニット
１０ 基板
１０ａ ネジ孔
１１ ＬＥＤ
１２，１３ 光方向変換素子
１２ａ 回転放物面
１２ｂ 凹部
１４ 固定具
１５ めっき膜
１６ 赤色ＬＥＤ
１７ 緑色ＬＥＤ
１８ 青色ＬＥＤ
１９ ネジ
２０ 光方向変換素子
３０ 光方向変換素子
３０ａ 貫通孔
３０ｂ 凹部
３１ 遮光部材
３１ａ 軸部
４０ 台座
４１ 第１の反射体
４１ａ 平坦面
４２ 第２の反射体
４３ 光方向変換素子
４４ 固定具
１００ バックライト装置
１１０ パッケージ
１１０ａ 凹部
１１１ 青色ＬＥＤ素子
１１２ 蛍光体
１１３ 封止樹脂
１１４Ａ，１１４Ｂ リード

Claims (6)

1. 透光性を有する柱状体と、
   光源に接触させることなく前記光源を収容可能にして前記筒状体の一方の面に設けられた凹部と、
   前記柱状体の他方の面に設けられると共に前記凹部からの入射光を散光させる朝顔形状を有する朝顔形状反射面と、
   前記朝顔形状反射面の周縁部に設けられると共に前記朝顔形状反射面からの反射光を反射または透過させる傾斜反射面と、
   前記凹部を除く前記筒状体の一方の面に設けられて前記朝顔形状反射面及び前記傾斜反射面からの反射光を反射する平面反射面とを備えたことを特徴とする光方向変換素子。
2. 光源からの光が入射する入射面が前記光源から入射した光を３６０°の方向へ反射させる朝顔形状を有する朝顔形状反射面であり、前記光源側に突出する逆富士山形を有することを特徴とする光方向変換素子。
3. 同一平面上に分散配置された複数の光源に対向配置されると共に、前記複数の光源からの光を入射して散光する逆富士山形の朝顔形状反射面を表面に備え、前記朝顔形状反射面の中心部が前記複数の光源の中心になるようにして前記複数の光源の搭載面に固定されることを特徴とする光方向変換素子。
4. 透光性を有する柱状体と、
   同一平面上に分散配置された複数の光源に接触させることなく前記光源を収容可能にして前記筒状体の一方の面に設けられた凹部と、
   前記柱状体の他方の面に朝顔形状を有し、前記凹部内に配設された光源からの入射光を反射させる朝顔形状反射面と、
   前記朝顔形状反射面からの反射光を前記柱状体の側面から出射させる光出射面とを備えたことを特徴とする光方向変換素子。
5. 凸円錐の第１の反射面を有すると共に、その頂部に光源が搭載された第１の反射体と、
   朝顔形状による第２の反射面を有し、前記第２の反射面が前記第１の反射面に対して所定の距離をもって同心円状に配設された第２の反射体と、
   を備えたことを特徴とする光方向変換素子。
6. 前記第２の反射体は、前記第１の反射体との間で複数回の反射が形成されるように前記第１の反射体との間隔が設定されていることを特徴とする請求項５に記載の光方向変換素子。

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