JP2009176468A - 面状発光ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 発光体を導光板の一端に組み込み、発光体の上面及び側面から発する光を効率よく導光板内に導光させるとともに、薄型化及びコンパクト化が可能な面状発光ユニットを提供することである。
【解決手段】 導光板１１の一端に発光体１２を配置してなる面状発光ユニット１０において、前記導光板１１の一端に、縦壁面１５及び上壁面１６からなる内壁面を有する凹部１４が設けられ、この凹部１４内に前記縦壁面１５及び上壁面１６にそれぞれ対向する発光面を有する発光体１２を配置した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示パネルなどのバックライト光源に用いられる薄型の面状発光ユニットに関するものである。

従来、液晶表示パネルなどのバックライト光源に用いられる面状発光ユニットは、平板状の導光板と、この導光板の一側面に配置される側面発光型の発光体とで構成されているものが多い。この種の面状発光ユニットは、導光板の側面に発光体の発光面が対向するようにして構成される。前記発光体は、発光素子を透光性の樹脂材で封止した発光ダイオードによって構成されており、導光板の端部まで光を行き渡せるために、導光板の側面に対向した面以外の発光面を遮光するなどして集光効率を高めるように形成されている。

一方、発光体から発せられる上向きの光を利用して導光板に入射させる方式の面状発光ユニットがある。この種の面状発光ユニットとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この面状発光ユニットは、光源である発光ダイオードと、この発光ダイオードで発した光を液晶表示パネルの裏面側に導くための導光板とを備えた構造となっている。前記導光板は、透明なアクリル板によって形成されており、その一端には発光ダイオードの上方にまで延びる受光反射部が設けられている。この受光反射部は上面が斜めにカットされた反射面を有するとともに、発光ダイオードと向かい合う受光反射部の下面には平面状の受光面を有した形状となっている。

前記発光ダイオードから導光板の受光反射部に向かって出射された光は、受光面から受光反射部内に入射したのち、受光反射部の反射面で前方側に反射され、そのまま導光板内を進んで上方の液晶表示パネルを背面側から照射するように構成されている。
特開平０４−３５５４２８号公報

上記特許文献１に開示されているような面状発光ユニットにあっては、上面発光型の発光ダイオードを用いるとともに、この発光ダイオードから発せられる光を導光板内に有効に取り込むための傾斜した受光反射部を設けているため、先の側面発光ダイオードを利用した面状発光ユニットと略同様な導光作用を有したものとなる。

上記いずれの面状発光ユニットも発光体の側面又は上面のいずれか一方の発光面を利用したものであり、導光板に対する導光作用としては大差がない。しかしながら、発光ダイオードのような発光体は、広い発光の指向特性を有しており、単方向のみの発光作用を利用するだけでは資源の有効化が図られない。

また、特許文献１の構成による面状発光ユニットでは、光源に冷陰極管を使用しているが、これを発光ダイオードに置き換えたとしても、導光板の下方に光源を配置するスペースが必要となるため、導光板及び光源を含めた面状発光ユニット全体の薄型化が図られないといった問題がある。

そこで、本発明の目的は、発光体を導光板の一端に組み込み、発光体の上面及び側面から発する光を効率よく導光板内に導光させるとともに、薄型化及びコンパクト化が可能な面状発光ユニットを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の面状発光ユニットは、導光板の一端に発光体を配置してなる面状発光ユニットにおいて、前記導光板の一端に、縦壁面及び上壁面からなる内壁面を有する凹部が設けられ、この凹部内に前記縦壁面及び上壁面にそれぞれ対向する発光面を有する発光体を配置したことを特徴とする。

本発明に係る面状発光ユニットによれば、発光体を配置するための導光板の一端が、縦壁面及び上壁面からなる内壁面を有する凹部として形成されるとともに、前記発光体が前記縦壁面及び上壁面に向けた発光面を有しているため、発光体から発せられる光が外部に漏れることなく、効率よく導光板内に取り入れ、ムラなく全体を導光させることができる。また、前記発光体を導光板の一端に組み入れることができるので、コンパクトであるとともに、薄型化が可能である。このため、液晶パネルなどの薄型表示装置のバックライト光源に最適である。

また、前記発光体に設けられる反射枠を前記凹部内の配置する位置に応じて、背面のみ又は背面と左右いずれか一方の側面に設定することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明に係る面状発光ユニットの実施形態を詳細に説明する。図１乃至図３に示すように、本発明の面状発光ユニット１０は、導光板１１と、この導光板１１の一端に配置される一以上の発光体（ＬＥＤ）１２とを備える。前記導光板１１は、所定の長さ、幅及び厚みを有した透明なアクリル板によって形成され、長さ方向の略全体を占める導光本体部１１ａと、この導光本体部１１ａの先端部に位置する受光部１１ｂとで一体に構成されている。前記受光部１１ｂは、導光本体部１１ａの上部から長さ方向の一端に向かってテーパ状に傾斜した傾斜面１３ａを有する傾斜部１３と、この傾斜部１３の下部を幅方向に沿って凹設した凹部１４とからなる。この凹部１４には、導光本体部１１ａに面した縦壁面１５と、傾斜部１３の下面に面した上壁面１６とからなる内壁面を備え、この内壁面を通して前記ＬＥＤ１２から発せられる光を入射させる。

前記ＬＥＤ１２は、凹部１４内に収容されるように、導光板１１を載置するベース体１７の端部に配置されている。このベース体１７は、導光板１１と略同じ形状、サイズに形成された樹脂板であり、ＬＥＤ１２が載置される部分に実装用の電極パターン（図示せず）が形成されている。

前記ＬＥＤ１２は、図４に示すように、ガラスエポキシやＢＴレジン等で形成された基板２１の上に実装される発光素子２２と、この発光素子２２を基板２１上に封止する透光性の封止体２３と、この封止体２３の前記縦壁面１５及び上壁面１６に対向する面を除いた左右の側面２４ａ，２４ｂ及び背面２４ｃを囲い内側が反射面である反射枠２４とを備え、この反射枠２４で囲われていない封止体２３の上面（発光上面）２５及び側面（発光正面）２６を光の出射面としている。

前記基板２１には、発光素子２２との導通及びベース体１７に実装するための電極端子が設けられている。発光素子２２は、一対の素子電極部（アノード電極，カソード電極）を備えた微小な四角形状のＧａＡｓＰ，ＧａＰ，ＧａＮ等からなるチップであり、前記素子電極部は基板２１上の電極とダイボンド又はワイヤボンドによって接続される。

前記封止体２３は、発光素子２２を中心にして基板２１上に透明又は乳白色系の透光性を有するエポキシ又はシリコン系の樹脂材を充填して立方形状に形成される。反射枠２４は、酸化チタンやその他の金属粒子等の高反射部材を含有させた樹脂材によって成形された樹脂成形体又は表面に反射めっきが施された金属成形体によって構成され、封止体２３の前記縦壁面１５及び上壁面１６に対向する面を除いた三方の側面を囲うようなコ字状に形成される。

図５はＬＥＤの他の実施形態を示したものである。このＬＥＤ２７は、内側の反射面３２がＵ字状に凹設された反射枠２８を備えた構造となっている。このＬＥＤ２７にあっては、前記ＬＥＤ１２と同様に封止体３１の発光面が正面３１ａと上面３１ｂの二方向に限定しているが、正面３１ａ方向に関しては、発光素子２９から発せられる光がＵ字状の反射枠２８によって、前記導光板１１の縦壁面１５を集中的に照射することができる。このため、前記ＬＥＤ１２に比べて照射範囲を絞った範囲を高輝度で照明する用途に適している。また、これと同じような発光効果を有する反射枠の形状としては、三角形状などがある。

図１及び図３に示したように、上記構成からなるＬＥＤ１２を凹部１４内に複数配置する場合は、発光正面２６を縦壁面１５に、発光上面２５を上壁面１６に向けてそれぞれ位置決めし、基板２１の裏面をベース体１７の電極パターン（図示せず）上に載置した後、リフロー処理を施してハンダ接合される。

図２に示したように、上記構造の面状発光ユニット１０によれば、ベース体１７の電極パターンに電圧を印加することによって、各ＬＥＤ１２は、それぞれの封止体２３の発光上面２５及び発光正面２６から光が発せられ、凹部１４内の上壁面１６及び縦壁面１５に直接照射される。前記縦壁面１５に入射した光は、そのまま導光本体部１１ａの長手方向に沿って水平に導光し、上壁面１６に入射した光は、傾斜面１３ａからそのまま上方に向かう光と、導光本体部１１ａの上部に回り込む光とで導光板１１の上部全体を明るく発光させる。また、図６に示すように、前記傾斜面１３ａ上を反射シートなどの遮光部材３０で遮光することによって、ＬＥＤ１２の発光上面２５から発せられた光が上方へ抜けるの抑え、導光本体部１１ａへの導光効率を高めることもできる。このような反射効果を得るためには、前記傾斜面１３ａの傾斜角は４５度前後に設定するのが好ましい。

また、図７に示すように、傾斜部１３の上面を円弧状の曲面形状とすることもできる。このような曲面形状とすることで、ＬＥＤ１２の発光上面２５から発せられる多方向の光を受けて受光部の上方を広い範囲で照射することができる。なお、図６と同様に反射シート等の遮光部材を設けた場合は、導光本体部１１ａ内へ向かう光をより多く拡散させるといった効果が得られる。

図８は、ＬＥＤ１２が１個で構成された面状発光ユニットの受光部における平面構成を示したものである。このように、ＬＥＤ１２が１個の場合は、封止体の側面からの発光を導光板１１の縦壁面１５全体に拡散させるため、凹部１４の外側に面した封止体の背面のみに反射枠２４を設け、他の上面と凹部１４内に面した正面及び左右側面を発光面とするのが好ましい。

また、ＬＥＤ１２を複数配置する場合であっても、例えば、図９に示すように、凹部１４の縦壁面１５に沿って３個のＬＥＤを中央と、左右の両端にそれぞれ配置した場合は、中央に配置したＬＥＤ１２ａについては、凹部１４の外側に面した封止体の背面に反射枠２４を有し、上面と前方及び左右の側面の４面を発光面とする。一方、左右の端部に配置したＬＥＤ１２ｂ，１２ｃについては、凹部１４の外側に面した背面及び側面に反射枠２４を有し、上面と凹部の内側に面したそれぞれ２つの側面を発光面とする。

このような反射枠２４を有するＬＥＤ１２を適宜選択して用いることで、少なくとも凹部１４の外側に直接漏れる光を抑え、凹部１４内の特に縦壁面１５に対する照射範囲を拡大させることができる。なお、この実施形態においても、受光部の上方に反射シート等の遮光部材を設けることや、この部分をテーパ状あるいは円弧状の曲面形状にする効果は、上記実施形態と同様である。

以上説明したように、本実施形態の面状発光ユニットでは、導光板の一端にＬＥＤを収容可能な凹部を有するとともに、前記ＬＥＤから発せられる光を導光本体部に向かわせるように、封止体の側面の一部が反射枠で囲われ、発光素子から発せられる光を前記発光上面及び発光側面に集光させることができる。これによって、前記ＬＥＤから発せられる光が導光板の外部に漏れることなく、前記凹部内の上壁面及び縦壁面に向けさせることができるので、限られた数のＬＥＤによって、効率よく導光板の隅々まで光を行き渡らせることができる。

また、本発明の面状発光ユニットは、導光板の一端に設けた凹部内にＬＥＤが組み込まれ、このＬＥＤを実装するベース体と一体となったユニット構成をなしているため、薄く且つ突起部分がない略平坦に近い形状となり、液晶パネルなどの背面にそのまま配置することが可能である。さらに、前述したように、ＬＥＤ単体で導光板の外部に漏れる光を遮光する反射枠を備えているので、別途導光板の外周を遮光する部材を設ける必要がない。

本発明に係る面状発光ユニットの要部斜視図である。 上記面状発光ユニットの断面図である。 上記面状発光ユニットの平面図である。 反射枠を設けたＬＥＤの斜視図である。 Ｕ字状の反射枠によって形成されたＬＥＤの斜視図である。 傾斜面に遮光部材を設けた面状発光ユニットの断面図である。 傾斜面を曲面状に形成した面状発光ユニットの断面図である。 １個のＬＥＤで構成した面状発光ユニットの平面図である。 ３個のＬＥＤで構成した面状発光ユニットの平面図である。

符号の説明

１０ 面状発光ユニット
１１ 導光板
１１ａ 導光本体部
１１ｂ 受光部
１２ ＬＥＤ（発光体）
１３ 傾斜部
１３ａ 傾斜面
１４ 凹部
１５ 縦壁面
１６ 上壁面
１７ ベース体
２１ 基板
２２ 発光素子
２３ 封止体
２４ 反射枠
２４ａ，２４ｂ 側面
２４ｃ 背面
２５ 発光上面
２６ 発光正面
２７ ＬＥＤ
２８ 反射枠
２９ 発光素子
３０ 遮光部材
３１ 封止体
３１ａ 正面
３１ｂ 上面
３２ 反射面

Claims (6)

1. 導光板の一端に発光体を配置してなる面状発光ユニットにおいて、
   前記導光板の一端に、縦壁面及び上壁面からなる内壁面を有する凹部が設けられ、この凹部内に前記縦壁面及び上壁面にそれぞれ対向する発光面を有する発光体を配置したことを特徴とする面状発光ユニット。
2. 前記発光体は、発光素子と、この発光素子を封止する透光性の封止体と、この封止体の上面及び側面の一部を除いて囲う反射枠とを備える請求項１記載の面状発光ユニット。
3. 前記反射枠は、前記導光板の縦壁面と対向する前面側を除いて、封止体の左右側面及び背面を三方から囲う請求項２記載の面状発光ユニット。
4. 前記凹部は、前記導光板の一側面に沿って設けられ、この凹部内に前記発光体を複数配置した請求項１記載の面状発光ユニット。
5. 前記導光板には、前記凹部の上方位置に光を導くための傾斜面が形成されている請求項１記載の面状発光ユニット。
6. 前記傾斜面には、前記発光体の上面から発せられる光を導光板内に反射させるための遮光部材が設けられる請求項５記載の面状発光ユニット。

Images