JP2012033310A

JP2012033310A - サイドエッジ型面状発光装置

Info

Publication number: JP2012033310A
Application number: JP2010170063A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Sone; 尚也曽根; Yasushi Tanida; 安谷田
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-02-16

Abstract

【課題】LED素子からの光を円錐曲線状の断面の反射部材によって反射させて導光板の入光端面に入射させると、導光板の入光端面近傍に集中することがあり、この結果、導光板の入光端面近傍に大きな熱を発生する。
【解決手段】LED素子１を実装基板１１ａ、側壁１１ｂ、実装基板１１ａ、側壁１１ｂ間の透明媒体１１ｃによって保持する。側壁１１ｂは反射部材として作用し、異なる楕円断面形状部EA、EB、ECによって形成される。異なる楕円断面形状部EA、EB、ECの第１の焦点F1A、F1B、F1Cは同一位置にあり、この位置にLED素子１が配置される。楕円断面形状部EA、EB、ECの第２の焦点F2A、F2B、F2Cは導光板２内の異なる位置にある。LED素子１からの光は側壁１１ｂの楕円断面形状部EA、EB、ECで反射され、導光板２の異なる焦点F2A、F2B、F2Cを通過する。
【選択図】図１

Description

本発明は発光素子たとえば発光ダイオード（LED）よりなる発光装置を導光板と組合せたサイドエッジ型面状発光装置に関する。サイドエッジ型面状発光装置は液晶表示（LCD）装置のバックライト光源として用いられる。

LCD装置のバックライト光源として用いられる面状発光装置は冷陰極蛍光ランプ（CCFL）の代りにLED素子を用いたものが主流となっている。これにより、薄型化、軽量化、省電力化等を図っている。LED素子を用いた面状発光装置はサイドエッジ型と直下型とに大別されるが、サイドエッジ型面状発光装置は直下型面状発光装置に比較して薄型化の点で特に優れている。

従来のサイドエッジ型面状発光装置においては、LED素子からの光を反射して導光板の入光端面に入光させる反射部材を設けている（参照：特許文献１）。この反射部材は円錐曲線状の断面形状をなしており、その反射部材の具体的形状は、LED素子からの光が反射部材で反射された後、導光板の上面または下面で最初に反射する光は臨界角より大きな角度で反射するように決定されている。この結果、すべての光は導光板の下面に向かい、導光板の下面のドットパターンによって散乱される。この散乱された光のうち導光板の上面に臨界角より小さい入射角で入射した光が導光板の上面より出射することになる。

このように、上述の従来のサイドエッジ型面状発光装置においては、LED素子からの光は反射部材によって反射されることにより導光板の入光端面に入射する前に反射部材を含む筐体内においてLED素子からの光の輝度むらを解消して均一な照射を実現する。

特開２００６−３３２６６５号公報

しかしながら、上述の従来のサイドエッジ型面状発光装置においては、LED素子からの光の反射部材によって反射されて導光板の入光端面に入射した光は導光板内の入光端面近傍に集中する可能性があり、この結果、導光板の入光端面近傍で大きな熱が発生するという課題がある。

上述の課題を解決するために、本発明に係るサイドエッジ型面状発光装置は、発光素子と、透明部材よりなる導光板と、発光素子からの光を反射して導光板の入光端面に入光させる反射部材とを具備し、反射部材は発光素子からの光に対して複数の異なる楕円断面形状部を有するようにしたものである。これにより、導光板の入光端面に入射した光は散逸して熱集中がなくなる。

また、発光素子は複数の楕円断面形状部の共通の焦点近傍に配置され、複数の楕円断面形状部の他の焦点は導光板内の異なる場所に位置する。さらに、楕円断面形状部の内面をローレット加工する。

本発明によれば、発光素子からの光は反射部材によって反射されて導光板の入光端面近傍に到達した時点での集中は解消できるので、導光板の入光端面近傍での発熱を抑制できる。

本発明に係るサイドエッジ型面状発光装置の一実施の形態を示す断面図である。図１の側壁（反射部材）の部分拡大断面図である。図１のLED素子の配列を示す平面図である。図３の変更例を示す平面図である。

図１は本発明に係るサイドエッジ型面状発光装置の一実施の形態を示す断面図、図２は図１の側壁（反射部材）の部分拡大断面図である。

図１において、LED素子１は、実装基板１１ａ上に実装され、実装基板１１ａ及び側壁１１ｂが形成する開口部が導光板２の入光端面T1に対向している。また、実装基板１１ａと側壁１１ｂとの間に、透明媒体１１ｃを充填する。この場合、LED素子１の屈折率をn_LED、導光板２の屈折率をn_LGP、透明媒体１１ｃの屈折率をn_MEDとすれば、好ましくは、
n_LGP≦n_MED≦n_LED
である。尚、透明媒体１１ｃを充填しなくともよい。

側壁１１ｂは反射部材として作用する。従って、LED素子１からの光は側壁１１ｂの反射面で反射した後に導光板１０の入光端面T1に入光する。

反射部材として作用する側壁１１ｂは、導光板１０の入光端面T1に対して複数の異なる楕円断面形状部EA、EB、ECを有する。この場合、各楕円断面形状部EA、EB、ECは、第１、第２の焦点F1A、F2A；F1B、F2B；F1C、F2Cを有し、第１の焦点F1A、F1B、F1Cは共通で同一位置にあり、LED素子１が配置され、他方、第２の焦点F2A、F2B、F2Cは導光板２内の異なる場所に位置している。

すなわち、楕円断面形状部EAは、図２の（Ａ）に示すように、第１の焦点F1A及び第２の焦点F2Aを有する。従って、LED素子１が第１の焦点F1Aに位置しているので、LED素子１からの光は楕円断面形状部EAで反射されると、第２の焦点F2Aを通過する。また、楕円断面形状部EBは、図２の（Ｂ）に示すように、第１の焦点F1B及び第２の焦点F2Bを有する。従って、LED素子１が第１の焦点F1Bに位置しているので、LED素子１からの光は楕円断面形状部EBで反射されると、第２の焦点F2Bを通過する。さらに、楕円断面形状部ECは、図２の（Ｃ）に示すように、第１の焦点F1C及び第２の焦点F2Cを有する。従って、LED素子１が第１の焦点F1Cに位置しているので、LED素子１からの光は楕円断面形状部ECで反射されると、第２の焦点F2Cを通過する。

尚、第２の焦点F2A、F2B、F2Cは、導光板２内であれば、導光板２の横方向、縦方向、厚さ方向のいずれか１つ以上の方向にずれていればよい。

導光板２は透明部材たとえばアクリル樹脂、ポリカーボネートよりなる。導光板２の底面T2及び反入光端面T3の側には、光を反射するための反射板１２が設けられている。また、導光板２の底面T2あるいは出光面T4には、面状発光装置の輝度分布を均一にするために輝度制御子が設けられている。輝度制御子としては、高反射率塗料をスクリーン印刷等でドット状、ストライプ状等に印刷配置したもの、または、半球、円錐台、四角錐台等の微小形状を賦形したものがある。たとえば、図１においては、導光板２の底面T2に、ドットパターン（散乱中心）２ｂを印刷配置している。これにより、導光板２の出光面T4からの光を均一にする。さらに、導光板２の出光面T4上には、輝度むら解消、輝度向上等の必要に応じて、拡散フィルム、輝度向上フィルム等を設けることができる。

導光板２の背面にはLCDパネル３が設けられている。

このように、従来と同様に、LED素子１からの光は側壁１１ｂによって反射されることにより導光板２の入光端面T1に入射する。従って、LED素子１が白色LED素子であれば、図３に示すように、実装基板１１ａの上に導光板２の入光端面T1に平行に１列に配列され、実装基板１１ａ、側壁１１ｂを含む筐体内において輝度むらが解消する。尚、白色LED素子は紫外LED素子あるいは青色LED素子に蛍光体を塗布したものである。また、LED素子１の代りに、図４の（Ａ）に示すように、赤色（R）LED素子、緑色（G）LED素子及び青色（B）LED素子よりなるパッケージ１’を設けて混色させる場合には、実装基板１１ａ、側壁１１ｂを含む筐体内において色むら及び輝度むらが同時に解消する。さらに、LED素子１の代りに、図４の（Ｂ）に示すごとく、導光板２の入光端面T1に平行に１列の赤色（R）LED素子1R、緑色（G）LED素子1G、青色（B）LED素子1B、赤色（R）LED素子1R、緑色（G）LED素子1G、青色（B）LED素子1B、…を配置し混色させる場合にも、実装基板１１ａ、側壁１１ｂを含む筐体内において色むら及び輝度むらが同時に解消する。これに加えて、図１、図２においては、LED素子１からの光は楕円断面形状部EA、EB、ECに応じて導光板２内の異なる位置F2A、F2B、F2Cを通過するので、導光板２内の入光端面T1近傍に発生する熱を抑制できる。また、側壁１１ｂの内面を図２に示した断面に平行方向にローレット加工することにより、上述の輝度むらの解消、色むらの解消及び／または発熱の抑制をさらに完全にできる。

また、上述の実施の形態においては、楕円断面形状部は３つとしているが、少なくとも２つの楕円断面形状部が存在すればよい。

次に、図１のLED素子１、実装基板１１ａ、側壁（反射部材）１１ｂ及び透明媒体１１ｃの製造方法を説明する。

第１の製造方法においては、LED素子１を実装基板１１ａ上に直接取付けた後に、その上にポリカーボネート等により透明媒体１１ｃを成形し、次いで、その上にAg等の高反射材料を蒸着することにより側壁１１ｂを形成する。

第２の製造方法においては、LED素子１を実装基板１１ａ上に直接取付けた後に、予め成形したアルミニウム等よりなる側壁１１ｂを実装基板１１ａに取付け、最後に、透明の埋込み用化合物を実装基板１１ａと側壁１１ｂとの間に充填して透明媒体１１ｃを形成する。

尚、上述のごとく、透明媒体１１ｃを設けない場合においては、第２の製造方法において、透明媒体１１ｃを充填しなくてよい。

１：LED素子
１’：パッケージ
1R：赤色LED素子
1G：緑色LED素子
1B：青色LED素子
１１ａ：実装基板
１１ｂ：側壁（反射部材）
１１ｃ：透明媒体
２：導光板
２ａ：反射板
２ｂ：ドットパターン
３：LCDパネル
EA、EB、EC：楕円断面形状部
T1：入光端面
T2：底面
T3：反入光端面
T4：出光面

Claims

発光素子と、
透明部材よりなる導光板と、
前記発光素子からの光を反射して前記導光板の入光端面に入光させる反射部材と
を具備し、
前記反射部材は前記発光素子からの光に対して複数の異なる楕円断面形状部を有するサイドエッジ型面状発光装置。
前記発光素子は前記複数の楕円断面形状部の共通の焦点近傍に配置された請求項１に記載のサイドエッジ型面状発光装置。
前記複数の楕円断面形状部の他の焦点は前記導光板内の異なる場所に位置する請求項１に記載のサイドエッジ型面状発光装置。
前記楕円断面形状部の内面をローレット加工した請求項１に記載のサイドエッジ型面状発光装置。