JP4106567B2

JP4106567B2 - 面状照明装置

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Publication number: JP4106567B2
Application number: JP2005237514A
Authority: JP
Inventors: 大輔中山; 仁水谷
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2025-08-18
Also published as: JP2007053014A

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。

液晶表示装置等の照明手段として用いられる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。この方式の面状照明装置は、透光性を有する導光板と、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おり、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白色ＬＥＤ等の点状光源（以下、単にＬＥＤともいう）を用いた面状照明装置が用いられている。

従来、ＬＥＤを用いた面状照明装置として、半円柱状の突出部を有するＬＥＤと、側端面にＬＥＤの突出部に合致する形状の凹部が設けられた導光板とを備えた面状照明装置がある（例えば、特許文献１参照）。図１１は、このような面状照明装置の構成例を示す平面図である。図１１に示す面状照明装置１００において、導光板１２２の側端面１２６には、上面視略半円形の凹部１４４が設けられており、ＬＥＤ１２８は、ＬＥＤチップを透明樹脂で封止した点光源１３０を、白色樹脂等からなる外装部材１２９内に埋め込んで形成されている。また、この外装部材１２９の前面には、導光板１２２の凹部１４４に合致する形状の突出部１２７が設けられており、突出部１２７の上下方向中央部には、その全周にわたって開口する図示しないスリットが形成されている。面状照明装置１００では、ＬＥＤ１２８を、その突出部１２７と導光板１２２の凹部１４４とを嵌合させて配置し、点光源１３０から上記スリットを通じて出射された光を、凹部１４４の側面から導光板１２２内部に導くことによって、輝度分布の均一化が図られている。

一般に、ＬＥＤには、その上方および下方へと漏洩する光が存在するため、この漏洩光を反射して導光板に入射させることが、面状照明装置の高輝度化を達成する上で有利である。したがって、上述したような面状照明装置１００においても、ＬＥＤ１２８の上下方に反射板を配置する構成を用いることが望ましい。

また、このような突出部を有するＬＥＤに関連して、本出願人は、先の出願である特願２００５−４１５９９号、特願２００５−４１６００号、および特願２００５−４１６０１号において、ランプハウス（外装部材）を持たずＬＥＤチップを封止する透光性樹脂が露出するように形成されたＬＥＤを用い、かつ、その突出部の形状を最適化することで、ＬＥＤチップからの光の取出し効率を高め、ランプハウス分の厚みを不要とした面状照明装置を提案している。この面状照明装置の場合には、その上下方に反射板を配置することによって、透光性樹脂により形成された発光部と反射板とが直接対向し、ランプハウスによる吸収等による損失光が発生しないことから、ＬＥＤチップからの出射光を高効率に利用して、面状照明装置のさらなる高輝度化を達成することが可能となる。

図１２は、図１１に示す面状照明装置１００を例として、ＬＥＤ１２８の上下方に反射板１３５、１３６を配置する場合の従来の構成例を示す断面図である。ここで、反射板１３５は、ＬＥＤ１２８の上面１３３を完全に覆う矩形状に形成されており、さらに、導光板１２２の上面１２２ａと重なり合う部分を有して、上面１２２ａに貼着または接着等により固定されている。また、ＬＥＤ１２８の下面１３４側を覆う反射板１３６は、導光板１２２の下面１２２ｂに配置される反射板と一体に形成され、同様に下面１３４を完全に覆うものである。しかしながら、このような反射板１３５、１３６の構成は、反射板の加工および組立て等の生産性の面で有利である一方、導光板１２２の、ＬＥＤ１２８との接続部近傍における輝線（ホットスポット）の発生という問題を伴うことが知られている。

すなわち、反射板１３５と導光板１２２の上面１２２ａとの間に、例えば接着剤層の介在等により隙間が存在する場合、ＬＥＤ１２８から上方に出射された光（例えば、図１２に示すＰ_A）は、反射板１３５により反射されて、上面１２２ａから導光板１２２に入射する。この光は、凹部１４４の側面から導光板１２２に入射した光（例えば、図１２に示すＰ_N）とは異なり、上下面１２２ａ、１２２ｂでの全反射により導光板１２２の内部へと伝播されることなく、反射板１３６で反射された後、ＬＥＤ１２８の近傍で上面１２２ａから出射することになる。この出射光が、導光板１２２の上面１２２ａ上に積層された図示しない拡散板およびプリズムシート等を通して、輝線として観察者に視認されるものである。

従来、導光板の主面から光が入射することによる輝線の発生を解消するために、図１３に示すような、反射板を導光板の主面に積層することなく配置固定した面状照明装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。図１３に示す面状照明装置２００は、導光板２１１と、その側端面２１１ｂに配置された冷陰極ランプ等の線状光源２１２と、線状光源２１２の周囲に配置された反射板（フィルムリフレクター）２１４と、導光板２１１の側端面２１１ｂに沿って配置された白色樹脂製の治具板２１５とを備えている。また、治具板２１５の内面には、導光板２１１の側端面２１１ｂと上面２１１ａとの角部に当接する突部２１５ｂが形成されており、反射板２１４は、その一側縁部の外面を治具板２１５の内面に両面粘着テープ２１８にて接合することにより配置固定されている。特許文献２には、以上のような構成によって、反射板２１４からの反射光が導光板２１１の上面２１１ａから入射することを防止し、輝線を解消することが記載されている。

特開平１０−１９９３１６号公報（図９、図１０）特開２００４−５５２３２号公報（図１、〔００３２〕）

しかしながら、反射板を導光板の主面に積層することなく配置することにより輝線を解消する方法を、上述したようなＬＥＤの突出部と導光板の凹部とを嵌合させて配置するタイプの面状照明装置に適用することには、次のような問題があった。
すなわち、このようなタイプの面状照明装置において、ＬＥＤの上下面を隙間なく覆いながら導光板の主面に積層することなく反射板を配置するためには、図１４に示すように、ＬＥＤ１２８と反射板１３７、１３８とを含む総厚が導光板１２２の厚み以下となるように構成すると共に、反射板１３７、１３８の導光板１２２側に、導光板１２２の凹部１４４の上面視形状に一致する輪郭を有する凸部１３７ａ、１３８ａを設ける必要がある。この際、所望の効果を得るためには、反射板１３７、１３８の加工およびその配置の際の位置決めに高い精度が要求されるため、製造コストの増大および歩留まりの低下を招くものとなる。

また、例えば、図１３に示したような治具板２１５ｂを用いて反射板を固定する方法を用いても、反射板１３７、１３８をＬＥＤ１２８の突出部１２７に合わせて加工する必要性が解消することはなく、かえって、面状照明装置の構成を複雑化し、コストの増大を招くと共にその薄型化を阻害するものとなる。また、輝線の発生位置に吸収板等を配置する方法では、部品点数の増大によりコストが増大すると共に、面状照明装置の輝度が低減するため、望ましい方法とはいえない。

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、反射板の高精度の加工を要することなく輝線の発生を抑制可能であって、高輝度かつ輝度の均一性に優れた薄型の面状照明装置を提供することである。

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、導光板と、該導光板の側端面に配置される点状光源と、該点状光源の前記導光板の主面と略平行な側面の少なくとも一方に配置される反射板と、前記導光板の一方の主面上に配置される２枚のプリズムシートとを備える面状照明装置において、前記点状光源は、その光出射方向前方へと突出する部分円筒状の凸面で構成される突出部を有しており、前記導光板の少なくとも一方の主面には、前記点状光源が配置される側端面に沿って凹状の段差部が形成されると共に、前記導光板の、前記点状光源が配置される側端面には、前記段差部と前記主面とを連接する側面の位置までを深さとする切欠き部が形成されており、前記点状光源の突出部は前記切欠き部に収容され、前記反射板は、その一縁部を前記段差部と前記主面とを連接する側面に当接させて前記段差部上に配置することを特徴とする。

また、本発明に係る面状照明装置において、好ましくは、前記点状光源は、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された発光部を有するＬＥＤであり、前記突出部は、前記発光部を形成する透光性樹脂により形成されているものである。

本発明によれば、導光板の少なくとも一方の主面には、点状光源が配置される側端面に沿って凹状の段差部が形成されると共に、導光板の、点状光源が配置される側端面には、段差部と主面とを連接する側面の位置までを深さとする切欠き部が形成されており、点状光源の突出部は切欠き部に収容され、反射板は、その一縁部を、段差部と主面とを連接する側面に当接させて段差部上に配置されるため、反射板を、その形状と導光板の切欠き部の形状とを合致させるための高精度の加工を要することなく、導光板の点状光源の突出部よりも前方に位置する領域を覆わないように、容易かつ高精度に配置することが可能となる。これによって、点状光源の突出部を導光板の切欠き部に収容することによる輝度の均一性を維持しながら、面状照明装置の生産性を低下させることなく、輝線の発生を抑制することができる。

また、本発明において、点状光源を、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された発光部を有するＬＥＤとし、その突出部を、発光部を形成する透光性樹脂により形成することにより、輝線の発生を抑制しつつ、面状照明装置の更なる高輝度化および薄型化を達成することが可能になる。

本発明の一態様では、前記２枚のプリズムシートのそれぞれは、頂角が略９０度の三角プリズムからなるプリズムアレーを備え、前記２枚のプリズムシートは、それぞれの前記プリズムアレーを構成する各三角プリズムの稜線方向が、前記点状光源の出射光軸方向に対して略４５度の角度をなして互いに直交するように配置されるものである。

プリズムシートを上記構成とすることにより、点状光源から導光板に入射した後、導光板の点状光源との接続部近傍から出射されて輝線として視認される光を、点状光源の出射光軸方向に出射される光のみにほぼ限定することが可能となるため、上述したような反射板を導光板の点状光源の突出部よりも前方に位置する領域を覆わないように配置することによる輝線の抑制を、より効果的に実施することができる。

また、本発明の一態様において、前記切欠き部の側面は、前記点状光源の突出部を構成する凸面と略同一の形状を有する凹面で構成されるものであってもよく、これによって、点状光源の突出部と導光板の切欠き部とが密着し、点状光源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のもの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。

あるいは、前記切欠き部の側面は、前記点状光源の突出部を構成する凸面の頂点に当接する平面部と、該平面部の両端に連接しかつ前記凸面と略同一の曲率半径を有する円弧面部とで構成されるものであってもよい。これによって、点状光源から導光板へと入光した光の発光分布を広角に維持しながら、輝線の発生を一層効果的に抑制すると共に、点状光源からの出射光の利用効率を向上させることができる。
その際、前記平面部の幅は、０．４ｍｍ以下であることが好ましく、また、前記平面部には、光学素子が形成されていてもよい。これによって、本発明に係る面状照明装置における、輝線の抑制作用と輝度の均一化作用とを、最適なバランスに調整することが可能となる。

本発明は、このように構成したので、反射板の高精度の加工を要することなく輝線の発生を抑制可能であって、高輝度かつ輝度の均一性に優れた薄型の面状照明装置を提供することが可能となった。

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、図１は、本発明の実施の形態に係る面状照明装置の要部を示す分解斜視図、図２（ａ）は、点状光源と導光板との配置態様を示す平面図、および、図２（ｂ）は、点状光源の近傍を示す断面図である。図１に示す面状照明装置１０は、導光板２０と、導光板２０の側端面２３に配置される点状光源３０と、点状光源３０の、導光板２０の主面２１、２２と略平行な側面（上面３５および下面３６）上にそれぞれ配置される反射板４１、４２と、導光板２０の一方の主面（上面２１）上に積層配置される拡散板４５並びに２枚のプリズムシート４６、４７と、導光板２０の他方の主面（下面２２）側に配置される反射シート４８とを備えている。

本実施形態において、点状光源３０は、その光出射方向前方へと突出する部分円筒状の凸面で構成される突出部３２ａを有しており、導光板２０の主面２１、２２には、点状光源３０が配置される側端面２３に沿って凹状の段差部２４、２５がそれぞれ形成されている（ここで、段差部２４、２５は、主面２１、２２との段差を形成する側面２６によってそれぞれ主面２１、２２と連接されており、以下のこの側面２６を突当面という）。また、導光板２０の側端面２３には、突当面２６までを深さ（図２（ａ）に示すｄ）とする切欠き部５０が形成されている。面状照明装置１０において、点状光源３０は、図示しない回路基板等に実装され、その突出部３２ａが切欠き部５０に収容されるように側端面２３に配置される。また、反射板４１、４２は、その一縁部４３、４４を突当面２６に当接させ、それぞれ段差部２４、２５上に配置されている。

ここで、導光板２０は、好ましくは、ポリカーボネート樹脂を射出成形してなる板状の導光体であり、好ましくは、上述した切欠き部５０および段差部２４、２５等の側端面２３の構造は、導光板２０と一体に成形されるものである。導光板２０を形成するためのその他の材料としては、アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂等が成形性と光学特性とのバランスに優れているため好適であるが、これに代えて、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、エポキシ樹脂等の透明樹脂を使用することができる。また、導光板２０の成形には、上記射出成形が生産性および精度の点で優れているため好適であるが、熱加圧成形、押し出し成形、注型法など、各種樹脂成形法を適用することができる。また、図示は省略するが、導光板２０の下面２２には、導光板２０内部を伝播する光を上面２１から出射させるため、ドットパターン等の光路変換手段が設けられており、反射シート４８は、光路変換手段により導光板２０の外方へと光路が変換された光を反射して内部に戻し、光の利用効率を向上させるものである。

拡散板４５は、導光板２０の上面２１から出射される光の輝度ムラを解消するために使用される。プリズムシート４６、４７は、拡散板４５を通過した光を導光板２０の上面２１の法線方向に集光し、面状照明装置１０の正面輝度を向上させるものである。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、それぞれのプリズムシート４６、４７は、頂角が略９０°の三角プリズムからなるプリズムアレーを備えており、このプリズムアレーが形成された面が導光板２０とは反対側を向くように積層されている。また、プリズムシート４６、４７は、図３（ｂ）に模式的に示すように、それぞれのプリズムアレーを構成する各プリズムの稜線が点状光源３０の出射光軸方向Ｌと略４５°の角度をなして互いに直交するように配置されている（例えば、実線Ａがプリズムシート４７が備える各プリズムの稜線方向、破線Ｂがプリズムシート４６が備える各プリズムの稜線方向を示す）。ここで、点状光源３０の出射光軸方向Ｌとは、図８を参照して後述するように、点状光源３０の出射光分布がピーク値をとる方向であり、通常は、点状光源３０の正面方向に一致する。このようなプリズムシート４６、４７の配置構成および作用の詳細については後述する。

本実施形態において、反射板４１、４２は、少なくとも点状光源３０の上下面３５、３６を完全に覆うために十分な面積を有する短冊状に形成されており、その一縁部４３、４４を導光板２０の突当面２６に当接させて段差部２４、２５上に配置されている。その際、図示しない両面テープ等の粘着手段により、反射板４１、４２と段差部２４、２５とを固着するものであってもよい。好ましくは、導光板２０の主面２１と段差部２４との段差は、反射板４１の厚み（または、存在する場合は粘着剤層と反射板４１との総厚）と同程度に形成され、導光板２０の主面２２と段差部２５との段差は、同様に、反射板４２の厚み（または、存在する場合は粘着剤層と反射板４２との総厚）と同程度に形成されている。ここで、反射板４１、４２、および反射シート４８は、好ましくは正反射手段であり、具体的には、銀等の金属を蒸着したフィルム、鏡面加工を施したアルミ板等の金属板、あるいは、ポリマー薄膜の多層構造からなる反射層を備えたフィルム等を使用することができる。

なお、図示の例では、点状光源３０の下面３６側の反射板４２と反射シート４８とを別体の部材とし、反射板４２と反射シート４８とを積層して配置するものとしたが、反射シート４８を、反射板４２に相当する凸状の段差を有する一体の反射部材として構成するものであってもよい。また、点状光源３０からの出射光の利用効率をさらに向上させるために、点状光源３０の背面側に反射板４１、４２と一体または別体の反射部材を設け、反射板４１、４２とこの反射部材により構成される断面コ字状の反射体により点状光源３０を覆うものであってもよい。

次に、図４〜図６を参照して、本実施形態における点状光源３０の好ましい構成について詳述する。本実施形態における点状光源３０は、ランプハウスを持たずＬＥＤチップ３１を封止する透光性樹脂が露出された発光部３２を有するＬＥＤであり、突出部３２ａは、発光部３２を形成する透光性樹脂により形成されている。以下、本実施形態における点状光源３０を、ＬＥＤ３０として参照する。

ＬＥＤ３０は、ＬＥＤチップ３１が搭載された基板部３３と、ＬＥＤチップを封止する透光性樹脂からなる発光部３２とを備え、基板部３３には、ＬＥＤチップのアノード電極に接続する電極端子３４Ａ、および、ＬＥＤチップのカソード電極に接続する電極端子３４Ｋが設けられている。発光部３２を形成する透光性樹脂は、ＬＥＤチップ３１の周囲が、図４、図５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３８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３７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３７に突出部３２ａが形成されている。

また、ＬＥＤチップ３１は、図５に示すように、サファイヤ基板３１ａ上に、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ等の窒化物系化合物半導体の積層からなる発光層３１ｂ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３１は、図５に示すように、電極端子３４Ａ、３４Ｋが設けられた基板部３３上に接着され、図示は省略するが、ＬＥＤチップ３１上に形成されたアノード電極およびカソード電極と、電極端子３４Ａ、３４Ｋに接続する基板部３３上のリードフレームとが、φ２０μｍの金線で接続された構造を有している。なお、図４〜図６には、ＬＥＤ３０およびＬＥＤチップ３１の具体的寸法例が示されている（単位はｍｍ）。

以上の構造を有するＬＥＤ３０は、ＬＥＤチップ３１の青色発光の一部がＹＡＧ微粒子混入層３８のＹＡＧ微粒子（蛍光体）に吸収され、ＬＥＤチップ３１の発光よりも長波長に変換されて、ＬＥＤチップ３１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、ＹＡＧ微粒子混入層３８は、図４、図５に示すように、透明層３７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３１の周囲にのみＹＡＧ微粒子混入層３８が形成され、その周囲が全て透明層３７で覆われている構造を採用することも可能である。

また、発光部３２を形成する透光性樹脂は、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。

本実施形態において、ＬＥＤ３０の突出部３２ａは、図４に示すように、一定の曲率半径Ｒを有する部分円筒状の凸面から構成されており、突出部３２ａ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３２ａの曲率半径Ｒは、ＬＥＤチップ３１の、ＬＥＤ３０の長手方向と平行な方向の長さ（図５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。

図７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ＬＥＤ３０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との変化を示すグラフである。なお、「半値幅θ」は、出射光の出射強度のピーク値Ｐ（通常は、ＬＥＤの出射光軸方向である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いい、以下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８は、Ｒ＝０．９ｍｍ、Ｈ＝０．４ｍｍ、Ｈ／Ｒ＝０．４４であるＬＥＤ３０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。

図７から分かるように、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く、例えば、Ｒ＝０．９ｍｍ、Ｈ＝０．４ｍｍ（Ｈ／Ｒ＝０．４４）とするものである。

以上のようなＬＥＤ３０の構成との関連に基づいて、導光板２０の切欠き部５０について説明する。図１および図２を参照すると、切欠き部５０の側面は、突当面２６に連続する平面部５１と、平面部５１の両端に連接する円弧面部５２、５２とで構成されている。また、図２（ａ）に示すように、切欠き部５０の深さｄは、ＬＥＤ３０の突出部３２ａの突出高さＨ（図４参照）と等しく形成され、ＬＥＤ３０の突出部３２ａは、突出部３２ａを構成する凸面の頂点を平面部５１に当接させて、切欠き部５０に収容されている。また、平面部５１の両端に連接する円弧面部５２、５２は、ＬＥＤ３０の突出部３２ａを構成する凸面と略同一の曲率半径Ｒ（図４参照）を有している。さらに、平面部５１の幅ｗは、０．４ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．２ｍｍとするものである。

次に、図９を参照して、本実施形態におけるプリズムシートの配置構成およびその作用について説明する。
従来の面状照明装置において、プリズムシート１４６、１４７は、通常、図９（ａ）に模式的に示すように、それぞれのプリズムアレーを構成する各プリズムの稜線が、ＬＥＤ１２８の出射光軸方向Ｌに平行な方向と垂直な方向に沿って、互いに直交するように配置されている。本発明者等は、このような従来の配置構成において、導光板１２２のＬＥＤ１２８との接続部分における輝線が、ＬＥＤ１２８の出射光軸方向Ｌ（θ＝０°）に対してθ＝４５°およびθ＝−４５°の二方向に顕著に現れる事実に着目し、次のような実験を実施した。

図９（ｂ）に示すように、プリズムアレーを構成する各プリズムの稜線が互いに直交するように積層した２枚のプリズムシート１４６、１４７に対して、観察者側から垂直にレーザー光線Ｐ０を入射し、プリズムシート１４６、１４７透過後の光線の方向を確認した。この結果、透過後の光線は、図示するような４方向の光線Ｐ１〜Ｐ４となることが分かった。光線Ｐ１〜Ｐ４の方向は、２枚のプリズムシート１４６、１４７の各プリズムの稜線方向にＸ軸およびＹ軸をとり、プリズムシート１４６、１４７の導光板側の法線方向をＺ軸とした座標系において、極角βは共に４５°、方位角αは、それぞれ４５°、１３５°、２２５°、３１５°であった。このことは、逆に、導光板側からこのような４方向を有してプリズムシート１４６、１４７に入射した光は、プリズムシート１４６、１４７を透過後、光線Ｐ０と同様の軌跡をたどって観察者に視認されることを示しており、図９（ａ）に示すプリズムシート１４６、１４７の配置構成において、θ＝４５°およびθ＝−４５°方向に輝線が発生する事実を裏付けるものである。さらに、本発明者等は、光線Ｐ１〜Ｐ４の方位角αは、プリズムシート１４６、１４７上に形成された各プリズムの頂角に依存しており、その頂角が９０°の場合に上述したような方位角αをとることも確認した。

しかるに、本実施形態における面状照明装置１０において、頂角が略９０°の三角プリズムからなるプリズムアレーを備えたプリズムシート４６、４７は、図３（ｂ）に示すように、それぞれのプリズムアレーを構成する各プリズムの稜線が点状光源３０の出射光軸方向Ｌと略４５°の角度をなして互いに直交するように配置されている。したがって、本実施形態における２枚のプリズムシート４６、４７に対して上述した方位角αをもって導光板２０に入射する光は、点状光源３０の出射光軸Ｌ方向（θ＝０°）に出射される光のみになる。すなわち、本実施形態におけるプリズムシート４６、４７の配置構成は、輝線の発生に関与する可能性のある光線を、点状光源３０の突出部３２ａの全周にわたって出射される光線のうち、θ＝０°近傍に出射される光線のみに限定する作用を有するものである。

以上のように構成された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、本実施形態における面状照明装置１０は、ＬＥＤ３０の突出部３２ａを導光板２０の切欠き部５０に収容して配置するものであり、ＬＥＤ３０から突出部３２ａの全周方向にわたって出射した光を、切欠き部５０の側面から入光させることにより、面状照明装置１０の輝度の均一化を達成するものである。加えて、ＬＥＤ３０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された発光部３２を有しており、その突出部３２ａが、発光部３２を形成する透光性樹脂により形成されていることにより、面状照明装置１０の高輝度化および薄型化に寄与するものである。

また、導光板２０の側端面２３から突当面２６まで凹設された切欠き部５０の深さｄは、切欠き部５０に収容されたＬＥＤ３０の突出部３２ａの突出高さＨと一致しているため、反射板４１、４２を突当面２６に当接させて段差部２４、２５上に配置することによって、導光板２０の、点状光源３０の突出部３２ａよりも前方に位置する領域を覆うことなく、点状光源３０の上下面３５、３６を覆うことができる。これによって、導光板２０の、点状光源３０との接続部近傍における輝線の発生を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態におけるプリズムシート４６、４７は、上述したように、点状光源３０から導光板２０に入射した後、導光板２０の点状光源３０との接続部近傍から出射されて輝線として視認される光を、点状光源の出射光軸方向Ｌに出射される光のみにほぼ限定する作用を有するため、上記構成による輝線の抑制を、より効果的に実施することができる。

また、本実施形態では、切欠き部５０の側面は、ＬＥＤ３０の突出部３２ａを構成する凸面に当接する平面部５１と、平面部５１に連接する円弧面部５２、５２により構成されている。これによって、輝線が発生する可能のある領域において導光板２０と反射板４１、４２とが重なることがなくなり、ＬＥＤ３０からの出射光を、より確実に切欠き部５０の側面から導光板２０に入射させることができ、輝線の発生を一層効果的に抑制すると共に光の利用効率を向上させることができる。また、円弧面部５２、５２が、ＬＥＤ３０の突出部３２ａを構成する凸面と同一の曲率半径Ｒを有することで、輝度の均一性を維持することができる。その際、輝線抑制作用と輝度の均一化作用とを良好にバランスさせるために、平面部の幅は、０．４ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ程度とするものである。

このように構成された本実施形態における面状照明装置１０では、反射板４１、４２の形状を、突出部３２ａの形状と合致するように高精度に加工する必要はなく、さらに、点状光源３０および反射板４１、４２の必要な配置構成は、導光板２０と一体に成形された切欠き部５０および段差部２４、２５等の構造に従って、容易かつ高精度に実施されるものであるため、面状照明装置の生産性を低下させることなく輝線の発生を抑制可能であって、高輝度かつ輝度の均一性に優れた薄型の面状照明装置を実現するものである。

なお、本発明に係る面状照明装置は、切欠き部５０の側面が、平面部５１を有さず、ＬＥＤ３０の突出部３２ａを構成する凸面と略同一の形状を有する凹面で構成される場合を含むものであり、これによって、ＬＥＤ３０の突出部３２ａと導光板２０の切欠き部５０とが密着し、ＬＥＤ３０から導光板２０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のもの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。

また、切欠き部５０の側面の構成を、平面部５１と平面部５１に連接する円弧面部５２、５２による構成に保持したまま、ＬＥＤ３０から導光板２０へと入光した光の発光分布を広角化するために、図１０に示すように、切欠き部５０の平面部５１に光学素子を形成するものであってもよい。図１０（ａ）に示す導光板６０は、光学素子としてリニアフレネルレンズ６１を用いた場合を示すものである。これによって、切欠き部５０の平面部５１を、レンズ面に相当する凹面Ｃとして機能させ、広角化作用を得るものである。また、さらなる広角化作用を得るために、図１０（ｂ）に示す導光板７０のように、光学素子として三角プリズムアレー７１を用いるものであってもよい。

本発明の実施の形態に係る面状照明装置の要部を示す分解斜視図である。（ａ）は、図１に示す面状照明装置において点状光源と導光板との配置態様を示す平面図、（ｂ）は、図１に示す面状照明装置のＬＥＤ部分を組立状態で示す断面図である。（ａ）は、図１に示す面状照明装置で使用されるプリズムシートを示す断面図、（ｂ）は、２枚のプリズムシートの配置構成を模式的に示す図である。図１に示す面状照明装置で使用されるＬＥＤの具体的構造例を示す斜視図である。図２に示すＬＥＤの具体的構造例を示す断面図である。図２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とを示すグラフである。半値幅の具体例を示すグラフである。本実施形態におけるプリズムシートの作用を説明するための図であり、（ａ）は、２枚のプリズムシートの従来の配置構成を示す図、（ｂ）は、２枚のプリズムシートに入射した光線の軌跡を示す図である。切欠き部の平面部に光学素子を形成した導光板を示す平面図であり、（ａ）は、光学素子としてリニアフレネルレンズを用いた場合、（ｂ）は、光学素子として三角プリズムアレーを用いた場合をそれぞれ示す図である。従来の面状照明装置の構成例を示す平面図である。従来の面状照明装置における輝線の発生を説明するための断面図である。従来の面状照明装置の別の構成例を示す断面図である。従来の面状照明装置における反射板の構成例を示す斜視図であり、（ａ）は分解図、（ｂ）は結合図である。

符号の説明

１０：面状照明装置、２０，６０，７０：導光板、３０：点状光源（ＬＥＤ）、３２：発光部、３２ａ：突出部、２３：点状光源が配置される側端面、２４，２５：段差部、２６：段差部と主面とを連接する側面（突当面）、４１，４２：反射板、４６，４７：プリズムシート、５０：切欠き部、５１：平面部、５２：円弧面部

Claims

導光板と、該導光板の側端面に配置される点状光源と、該点状光源の前記導光板の主面と略平行な側面の少なくとも一方に配置される反射板と、前記導光板の一方の主面上に配置される２枚のプリズムシートとを備える面状照明装置において、
前記点状光源は、その光出射方向前方へと突出する部分円筒状の凸面で構成される突出部を有しており、
前記導光板の少なくとも一方の主面には、前記点状光源が配置される側端面に沿って凹状の段差部が形成されると共に、前記導光板の、前記点状光源が配置される側端面には、前記段差部と前記主面とを連接する側面の位置までを深さとする切欠き部が形成されており、
前記点状光源の突出部は前記切欠き部に収容され、前記反射板は、その一縁部を前記段差部の側面に当接させて前記段差部上に配置されることを特徴とする面状照明装置。
前記点状光源は、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された発光部を有するＬＥＤであり、前記突出部は、前記発光部を形成する透光性樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
前記２枚のプリズムシートのそれぞれは、頂角が略９０度の三角プリズムからなるプリズムアレーを備え、前記２枚のプリズムシートは、それぞれの前記プリズムアレーを構成する各三角プリズムの稜線方向が、前記点状光源の出射光軸方向に対して略４５度の角度をなして互いに直交するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
前記切欠き部の側面は、前記点状光源の突出部を構成する凸面と略同一の形状を有する凹面で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
前記切欠き部の側面は、前記点状光源の突出部を構成する凸面の頂点に当接する平面部と、該平面部の両端に連接しかつ前記凸面と略同一の曲率半径を有する円弧面部とで構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
前記平面部の幅は、０．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の面状照明装置。
前記平面部には、光学素子が形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の面状照明装置。