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【発明の名称】 面状光源ユニット
【発明者】 【氏名】渡辺 通英

【氏名】志村 崇
【要約】 【課題】光源としてＬＥＤ等の点光源を用いたエッジライト方式の面状光源ユニットにおける、照明光の輝度の不均一性を改善するとともに、ＬＥＤの取付及び配線のための部品点数と組立工数を低減することを課題とする。

【解決手段】透光材よりなる導光部材１とＬＥＤ光源２を有するエッジライト方式の面状光源ユニット１０において、前記導光部材１は、略四辺形の平面形状の平板部分１１と、該平板部分１１の一方の端部からその面に対し垂直方向又は斜め方向に折れ曲がって接続する板状の延出部分１２を有し、該延出部分の側面１２に近接して前記ＬＥＤ光源２を配するとともに、前記延出部分１２に光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の貫通穴８を又は盲穴を設けることにより、ＬＥＤ２の取付を容易にし、照明光９の輝度を均一化する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 導光部材と該導光部材の側面に近接して配した光源とを備え光源からの光路を変換して前記導光部材の出光面より外部に光を射出する面状光源ユニットにおいて、前記導光部材は透光材よりなり、略四辺形の平面形状の平板部分と、該平板部分の一方の端部からその面に対し垂直方向又は斜め方向に折れ曲がって接続する板状の延出部分を有し、該延出部分の側面に近接して前記光源を配するとともに、前記延出部分に光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の貫通穴を又は盲穴を設けたことを特徴とする面状光源ユニット。
【請求項２】 導光部材と該導光部材の側面に近接して配した光源とを備え光源からの光路を変換して前記導光部材の出光面より外部に光を射出する面状光源ユニットにおいて、前記導光部材は透光材よりなり、略四辺形の平面形状の平板部分と、該平板部分の一方の端部からその面に対し垂直方向又は斜め方向に折れ曲がって接続する板状の延出部分を有し、該延出部分の側面に近接して前記光源を配するとともに、前記平板部分に光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の貫通穴を又は盲穴を設けたことを特徴とする面状光源ユニット。
【請求項３】 前記導光部材の平板部分の前記延出の方向と反対側の面である第１の主面を出光面とし、該第１の主面と対向する第２の主面に光拡散手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面状光源ユニット。
【請求項４】 前記導光部材の前記延出部分の平面形状は前記光源から見て略逆台形または逆三角形であり、逆台形の短い下辺又は逆三角形の下側の頂点に対向して前記光源を配したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の面状光源ユニット。
【請求項５】 前記導光部材の前記延出部分の側面において前記光源と対向する部分の両側に反射部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の面状光源ユニット。
【請求項６】 前記延出部分の側面の反射部は、前記延出部分の厚み方向に略平行な略円弧状の複数の溝よりなることを特徴とする請求項５に記載の面状光源ユニット。
【請求項７】 前記導光部材の前記延出部分と前記略四辺形の平面形状の平板部分との接続部には前記光源から前記延出部分に入射した光を前記略四辺形の平面形状の平板部分に導くためのファイバーの原理による斜面等の反射手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の面状光源ユニット。
【請求項８】 透光材よりなり略板状の形状をなし、第１の主面を出光面とし、該第１の主面と対向する第２の主面に光拡散手段を設けた導光部材と、該導光部材に近接して配した光源とを有する面状光源ユニットにおいて、前記導光部材に前記光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の貫通穴又は厚み方向にくぼんだ盲穴を設けると共に、前記貫通穴又は盲穴に対向する導光部材の端部にファイバーの原理による斜面等の反射手段を設け、前記導光部材の下方であって、前記反射手段に対応する位置に前記光源を配置し、前記光源から前記導光部材に、略その厚み方向に入射した光を前記反射手段により導光部材の略面方向（厚み方向と垂直な方向）に光路変換することを特徴とする面状光源ユニット。
【請求項９】 前記光源はＬＥＤ（発光ダイオード）であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の面状光源ユニット。
【請求項１０】 前記光源はＲ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤであり、前記導光部材の延出部分の厚み方向に一列に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の面状光源ユニット。
【請求項１１】 前記光源はＲ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤであり、前記導光部材の前記反射手段により光路が変換された後の方向と略平行な方向に一列に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の面状光源ユニット。
【請求項１２】 前記光源は白色のＬＥＤであることを特徴とする請求項９に記載の面状光源ユニット。
【請求項１３】 液晶パネルと該液晶パネルの背後に設けられた請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の面状光源ユニットと、これらを動作させるための回路を搭載したロジック基板を、前記面状光源ユニットの背後に備えた液晶表示装置において、前記ロジック基板上に前記光源を実装したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】 透光材よりなり板状の形状をなし、第１の主面を出光面とし、該第１の主面と対向する第２の主面に光拡散手段を設けた導光部材と、該導光部材の側面に近接して配した光源とを有するエッジライト方式の面状光源ユニットであって、前記導光部材に前記光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の貫通穴を又は盲穴を設け、前記導光部材の側面において前記光源と対向する部分の両側に反射部を設けたものにおいて、前記光源としてサイド発光型ＬＥＤを用いたことを特徴とする面状光源ユニット。
【請求項１５】 液晶パネルと該液晶パネルの背後に設けられた請求項１４に記載の面状光源ユニットと、これらを動作させるための回路を搭載したロジック基板を、前記面状光源ユニットの背後に備えた液晶表示装置において、前記ロジック基板上に前記前記サイド発光型ＬＥＤを実装したことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、透過型又は半透過型パネルを背面より照射するバックライト機構を有する表示装置の面状光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ブック型のワードプロセッサやコンピュータ、又は携帯電話器、携帯ＴＶのような小型、薄型の情報機器の表示装置として、薄型でしかも見易いバックライト機構を有する液晶表示装置が用いられている。このようなバックライト機構としは、液晶パネルを背後から全面にわたり照射する面状光源が用いられており、この面状光源としては線状の発光源である蛍光ランプと、その光束を液晶パネルを照射する面状の光束に変換する導光板よりなるものが一般的であったが、近年、更なる薄型と長寿命化を目的として線状の発光源として蛍光ランプの代わりに複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を一列に配列したものが用いられるようになってきた。
【０００３】図８および図９はこのような従来のバックライト機構の一例として、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ光源を持つエッジライト方式のパネル用の面状光源ユニットを示す図であり、図８は斜視図、図９はその断面図である。図８および図９において、１１０は面状光源ユニットであり、導光部材１０１と光源として線状に配列した複数個のＬＥＤ１０２を有している。導光部材１０１の一側面１０１ｄには円弧状の逃げ部をなす複数の入射部１０５が設けられている。ここで、複数個のＬＥＤ１０２はＬＥＤ基板１０８に搭載され、該ＬＥＤ基板１０８は、前記複数の入射部１０５内に各ＬＥＤ２が位置するようにして、前記側面１０１ｄに接合される。
【０００４】１０６は回路基板（又はロジック基板）である。１０９は回路基板１０６とＬＥＤ基板１０８上のＬＥＤ１０２を接続するＦＰＣであり、ＦＰＣ１０９上の配線を介してに前記ＬＥＤ１０２と回路基板１０６上に配された図示しない駆動回路が接続され、導通する。
【０００５】導光部材１０１は透明なプラスチック材等の透光部材よりなる板状で略直方体形状をしており、その一方の広い面を光出射面１０１ｂとし、該光出射面１０１ｂと対向する面には、光源からの光を対向する前記光出射面に向けて反射させるための手段として、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドット等の光拡散面１０１ａが形成されている。
【０００６】更に、前記光拡散面１０１ａに近接して白色シート等の反射板１０３を配設する。ＬＥＤ１０２から放射する光は導光体１０１に入り、大部分の光は上面（光出射面）１０１ｂでは全反射、下面では全反射又はシボもしくは半球状ドット等の光拡散面１０１ａによる散乱を１回又は複数回行った後に上面より外部へ出射する。この際一部の光は下面を透過して反射板１０３に入射するが、ここで反射されて再び導光部材１０１に入り、直接に又は反射を経た後に上面より外部に出射することになる。外部に出射した光は、液晶パネル１０７を透過し照明する。前記照明する面内の輝度の均一性を確保するために上記下面内のシボの粗さを調整したり、半球状ドットの形状、密度を場所により変えたりしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述した面状光源ユニットには次のような問題点がある。その一つは、光源としてＬＥＤ等点光源を用いる場合には多数の光源を必要とすることである。これはＬＥＤの指向性のため、これが１個の場合は、発光の強さはその方向により大幅に変化するので、シボの粗さを調整したり、半球状ドットの形状、密度を場所により変えたりして照明光の輝度の均一化を図ろうとしても限度がある。よって、多数のＬＥＤが必要となり、コストアップ、消費電流の増大を招くという問題があった。問題点の他の一つとしては、ＬＥＤを板状の導光部材の側面に配置する必要があり、このためには、図８に示すようにＬＥＤ基板１０８等の支持部材を介して側面に配置する必要があり、更に、回路基板との導通をとるために、ＦＰＣ等の別個の配線手段を、ＬＥＤと回路基板の間に設ける必要があり、このため、部品点数および組立工数の増加により、コストアップを招くという問題があった。
【０００８】本発明は従来技術における前記の問題点を改善することを課題とするものである。そして本発明は、かかる課題を解決し、エッジライト方式の面状光源ユニットにおいて光源として点光源に近い１個又は少ない個数のＬＥＤを用い、均一な面状の光束を出射することができるようにすることを目的とするとともに、ＬＥＤの配線のための部品点数および組立工数を低減することも目的とする。これにより、照明光が均一であり、製造コストおよび消費電力の低減がなされた面状光源ユニットを提供することが可能となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、導光部材と該導光部材の側面に近接して配した光源とを備え光源からの光路を変換して前記導光部材の出光面より外部に光を射出する面状光源ユニットにおいて、前記導光部材は透光材よりなり、略四辺形の平面形状の平板部分と、該平板部分の一方の端部からその面に対し垂直方向又は斜め方向に折れ曲がって接続する板状の延出部分を有し、該延出部分の側面に近接して前記光源を配するとともに、前記延出部分に光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の貫通穴を又は盲穴を設けたことを特徴とする。
【００１０】上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、導光部材と該導光部材の側面に近接して配した光源とを備え光源からの光路を変換して前記導光部材の出光面より外部に光を射出する面状光源ユニットにおいて、前記導光部材は透光材よりなり、略四辺形の平面形状の平板部分と、該平板部分の一方の端部からその面に対し垂直方向又は斜め方向に折れ曲がって接続する板状の延出部分を有し、該延出部分の側面に近接して前記光源を配するとともに、前記平板部分に光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の貫通穴を又は盲穴を設けたことを特徴とする。
【００１１】上記の課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、前記第１の手段又は第２の手段において、前記導光部材の平板部分の前記延出の方向と反対側の面である第１の主面を出光面とし、該第１の主面と対向する第２の主面に光拡散手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】上記の課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第３の手段のいずれかにおいて、前記導光部材の前記延出部分の平面形状は前記光源から見て略逆台形または逆三角形であり、逆台形の短い下辺又は逆三角形の下側の頂点に対向して前記光源を配したことを特徴とする。
【００１３】上記の課題を解決するためにその第５の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第４の手段のいずれかにおいて、前記導光部材の前記延出部分の側面において前記光源と対向する部分の両側に反射部を設けたことを特徴とする。
【００１４】上記の課題を解決するためにその第６の手段として本発明は、前記第５の手段において、前記延出部分の側面の反射部は、前記延出部分の厚み方向に略平行な略円弧状の複数の溝よりなることを特徴とする。
【００１５】上記の課題を解決するためにその第７の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第６の手段のいずれかにおいて、前記導光部材の前記延出部分と前記略四辺形の平面形状の平板部分との接続部には前記光源から前記延出部分に入射した光を前記略四辺形の平面形状の平板部分に導くためのファイバーの原理による斜面等の反射手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】上記の課題を解決するためにその第８の手段として本発明は、透光材よりなり略板状の形状をなし、第１の主面を出光面とし、該第１の主面と対向する第２の主面に光拡散手段を設けた導光部材と、該導光部材に近接して配した光源とを有する面状光源ユニットにおいて、前記導光部材に前記光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の貫通穴又は厚み方向にくぼんだ盲穴を設けると共に、前記貫通穴又は盲穴に対向する導光部材の端部にファイバーの原理による斜面等の反射手段を設け、前記導光部材の下方であって、前記反射手段に対応する位置に前記光源を配置し、前記光源から前記導光部材に、略その厚み方向に入射した光を前記反射手段により導光部材の略面方向（厚み方向と垂直な方向）に光路変換することを特徴とする。
【００１７】上記の課題を解決するためにその第９の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第８の手段のいずれかにおいて、前記光源はＬＥＤ（発光ダイオード）であることを特徴とする。
【００１８】上記の課題を解決するためにその第１０の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第７の手段のいずれかにおいて、前記光源はＲ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤであり、前記導光部材の延出部分の厚み方向に一列に配置されていることを特徴とする。
【００１９】上記の課題を解決するためにその第１１の手段として本発明は、前記第８の手段において、前記光源はＲ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤであり、前記導光部材の前記反射手段により光路が変換された後の方向と略平行な方向に一列に配置されていることを特徴とする。
【００２０】上記の課題を解決するためにその第１２の手段として本発明は、前記第９の手段において、前記光源は白色のＬＥＤであることを特徴とする。
【００２１】上記の課題を解決するためにその第１３の手段として本発明は、液晶パネルと該液晶パネルの背後に設けられた前記第１の手段乃至第１２の手段のいずれかに係る面状光源ユニットと、これらを動作させるための回路を搭載したロジック基板を、前記面状光源ユニットの背後に備えた液晶表示装置において、前記ロジック基板上に前記光源を実装したことを特徴とする。
【００２２】上記の課題を解決するためにその第１４の手段として本発明は、透光材よりなり板状の形状をなし、第１の主面を出光面とし、該第１の主面と対向する第２の主面に光拡散手段を設けた導光部材と、該導光部材の側面に近接して配した光源とを有するエッジライト方式の面状光源ユニットであって、前記導光部材に前記光源の出射光を屈折、反射する機能を有する１個以上の貫通穴を又は盲穴を設け、前記導光部材の側面において前記光源と対向する部分の両側に反射部を設けたものにおいて、前記光源としてサイド発光型ＬＥＤを用いたことを特徴とする。
【００２３】上記の課題を解決するためにその第１５の手段として本発明は、液晶パネルと該液晶パネルの背後に設けられた前記第１４の手段に係る面状光源ユニットと、これらを動作させるための回路を搭載したロジック基板を、前記面状光源ユニットの背後に備えた液晶表示装置において、前記ロジック基板上に前記サイド発光型ＬＥＤを実装したことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係る面状光源ユニットを液晶表示装置の要部として示す斜視図であり、図２は図１に示す装置を面状光源ユニットの中央に沿って切断したときの断面図である。ここで図１においては、液晶パネルの表示は便宜上省略してある。図１および図２において、１０は面状光源ユニットであり、導光部材１と光源であるＬＥＤ２および反射板３により構成されている。図２に示す７は液晶パネルである。
【００２５】導光部材１は光学プラスチック材料等の透光材よりなり、四辺形の平面形状の平板部分１１と、該平板部分１１の一方の端部から主面に対し略垂直方向に折れ曲がって接続する略逆三角形（又は逆台形）の板状の延出部分１２を有している。前記平板部分１１はその上面は滑らか出光面１１ｂとなっており、出光面１１ｂに対向する平板部下面１１ａは、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドットのくぼみ等を有する光拡散面となっている。前記延出部分１２の三角形の頂点部分には面取り部１２ｃが設けられ、この面取り部１２ｃには円弧状の逃げ部をなす入射部５が設けられている。２はＬＥＤであり、回路基板４（又はロジック基板、以下同様）に直接に実装されて保持され、ＬＥＤ２の発光がなされる先端部２ａは入射部５の逃げ部内に配置されている。前記回路基板４には図示しない駆動回路が実装され、プリント配線４ｂによりＬＥＤ２と導通している。
【００２６】前記延出部分１２には、光屈折及び光反射する機能を有する略逆三角形の平面形状を有する貫通穴８がＬＥＤ２の略直上に設けられている。そして貫通穴８の形状はＬＥＤ２に対向する三角形の頂点にあたる部分（ｐ１〜ｐ２間）は丸められた曲面をなす先端曲面８ｂであり、その先端曲面８ｂの両側に反射側面８ａが設けられている。反射側面８ａは放物面とすることができ、この場合は、放物面の焦点から出た光は放物面に当たると全反射により、放物面の軸線に平行な光となる。従って、ＬＥＤ２を左右の反射側面８ａの共通の焦点の近傍に配置することにより、これら反射側面８ａを反射した光を左右に振り分けることができる。前記貫通穴８には、前記先端曲面８ｂと対向して平面状の底辺側面８ｃが設けられている。
【００２７】前記延出部分１２において、前記入射部５の設けられた面取り部１２ｃの両側の側面１２ｄには厚み方向に平行な複数の円弧溝よりなる反射部６が形成されている。この反射部６の溝は光源のＬＥＤ２ら遠ざかるほど密に配置させている。なお、本例に示した反射部６は円弧溝よりなるものであるが、この代わりに乱反射を起こす粗面等を部分的又は全体的に側面に形成することにより、反射部としてもよい。
【００２８】前記平板部分１１と延出部分１２が接続する折曲げのラインに沿って、平板部分１１の主面に対し略４５度程度の傾角をなす反射面１３が設けられている。図１に示す実施の形態においては、導光部材１は前記平板部分１１と延出部分１２を一体として射出成形等により形成されるのであるが、これらを別々に形成した後、互いに接合して導光部材１を形成してもよい。
【００２９】前記平板部分１１の前記平板部下面１１ａに接近して白色シート等の反射板３が配設されている。反射板３により、出射部下面１１ａから外部に漏れて出射した光を反射させ、前記光出射部１１に再び入射ささせることは従来技術と同様である。この反射板３の代わりに銀蒸着膜等を前記平板部下面１１ａに付着させても同様の効果が得られる。又、図示は省略するが、必要に応じて、前記円弧溝よりなる反射部６が形成されている側面１２ｄもしくはその他の側面に対向又は接触して、反射シートや銀蒸着等による反射部材を設けることもできる。上記した逆三角形の貫通穴８以外に、その左右の所望の位置に図示しない複数個の貫通穴又は盲穴を形成し、自由に光の放射方向を調整することができる。なお、本実施の形態に用いるＬＥＤ２はＲ、Ｇ、Ｂのいずれか１色のＬＥＤであってもよいし、又、白色ＬＥＤであってもよい。
【００３０】以上の構成により、本実施の形態に係る面状光源ユニットの作用につき説明する。前記回路基板４上の図示しない駆動回路からプリント配線４ｂを介してＬＥＤ２に駆動電圧が加えられると、ＬＥＤ２が発光する。発光によりＬＥＤ２から射出する光は入射部５から導光部材１の延出部分１２に入り、貫通穴８の前記先端曲面８ｂに入射した光は、当該曲面を屈折により通過した後、貫通穴８内を通過し、反対側の底辺側面８ｃを屈折により通過して再び導光部材１内に入った後、反射面１３に達して全反射により略９０度方向を変えて平板部分１１に入り、出光面１１ｂで全反射、これと対向する平板部下面１１ａの光拡散面で全反射又は乱反射されて最終的には出光面１１ｂから照明光９として外部に射出する。ここで、先端曲面８ｂに対する光の入射角は最大の場合でも、導光部材１の（空気に対する）臨界角θｃより小となるように先端曲面の位置および寸法が設定されている。
【００３１】貫通穴８の前記先端曲面８ｂの両側の反射側面８ａに入射した光は当該側面において全反射されて左右に振り分けられ、前記円弧溝よりなる反射部６により反射された後、反射面１３に達して全反射により略９０度方向を変えて平板部分１１に入り、その後は上記と同様の原理により最終的には出光面１１ｂから照明光９として外部に射出する。ここで、反射側面８ａに対する光の入射角は最小の場合でも、導光部材１の（空気に対する）臨界角θｃより大となるように反射側面８ａの寸法、形状が設定されている。なお、反射部６に入射する光の輝度は立体角の関係でＬＥＤから遠ざかるほど低下する傾向にある。しかし、前記のように、反射部６の複数の溝の密度はＬＥＤ２から遠ざかるほど密となっているので反射部６から導光部材１内に反射される光の輝度はその左右の端部近傍においても低下しないように設計されている。
【００３２】ＬＥＤ２から射出し入射部５から入射した光のうち貫通穴８から外れてその両側に入射した光は直接に前記反射面１３に達し、ここで全反射により略９０度方向を変えて平板部分１１に入り、その後は上記と同様の原理により最終的には出光面１１ｂから照明光９として外部に射出する。このようにして、ＬＥＤ２から入射部５を経て導光部材１の光路変換部分１２に入射した光は上記の３種類のルートを経て出光面１１ｂから射出して全体としての照明光となるのであるが、各ルートによる照明光に関しては、それぞれ次のような特性がある。
【００３３】すなわち、先端曲面８ｂを通過する光を第１のルートの光、反射側面８ａで反射された光を第２のルートの光、貫通穴８から外れてその両側に入射した光を第３のルートの光とするならば、第１のルートの光による出光面１１ｂからの照明光９の輝度は出光面１１ｂの中央部で大きく、両側部で小さい。第２のルートの光による出光面１１ｂからの照明光９の輝度は出光面１１の中央部で小さく、両側部で大きい。第３のルートの光による出光面１１ｂからの照明光９の輝度は出光面１１ｂの中央部で小さく、両側部で大きい。そこで、前記第２および第３のルートの光の量に対し第１のルートの光の量の割合を適切に選定することにより、互いにその輝度の特性を補完し合うようにすることにより、出光面１１ｂ全体における照明光の輝度を均一又は略均一のものとすることができる。図２において７は液晶パネルであり、導光部材１の前記平板部分１１の出光面１１ｂに対向して配設され、輝度の均一な前記照明光９が入射することにより液晶パネル７の均一な明るさの照明がなされる。
【００３４】このような輝度のバランスは、例えば、前記貫通穴８の先端曲面８ｂと反射側面８ａの寸法比率および、前記側面１２ｄと貫通穴８の距離を適切に選択することにより達成することができる。又、この際、照明光の輝度の均一化のために平板部下面１１ａの光拡散面のシボの粗さを変えたり、半球状ドットのくぼみの形状、密度を場所により変えたりすることは従来技術と同様である。
【００３５】このように、本実施の形態によれば、光源として１個のＬＥＤ２により液晶パネル７の均一な明るさの照明が可能となる。そして、更に、本実施の形態においては、上記のように面状光源ユニットの光源としてのＬＥＤ２は、図８に示した従来例の場合と異なり、ＬＥＤ基板等の保持部品、ＦＰＣ等の仲介手段を用いることなく、回路基板４に表面実装により簡単に取付けて、駆動回路との導通をとることができる。すなわち、従来よりもＬＥＤの個数が低減され、配線の部品も低減され、組立工数も低減される。よって、従来よりも、消費電力および製造コストが大幅に低減される。
【００３６】以下に、図面に基づいて本発明の他の一つ実施の形態を説明する。本実施の形態は図１に示した面状光源ユニットの変型例に関するものである。図３は本実施の形態に係る面状光源ユニットの構成を示す斜視図である。１０は面状光源ユニットであり、導光部材１と光源であるＬＥＤ２および反射板３により構成されている。導光部材１は、光学プラスチック材料等の透光材よりなり、基本部分２０とこれに接続して下方に延出する光導入部分３０とよりなる。基本部分２０は平板状であり、平面形状が四辺形の出光部分２１と、平面形状が逆台形形状の光路変換部分２２とよりなる。前記出光部分２１はその上面は滑らか出光面２１ｂとなっており、出光面２１ｂに対向する出光部下面２１ａは、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドットのくぼみ等を有する光拡散面となっている。前記出光部分２１の出光部下面２１ａに接近して図１に示したのと同様の反射板３が配設されている。
【００３７】前記光路変換部分２２には、逆台形の短い下辺に対向して、図１に示したのと同様の略逆三角形の貫通穴８が設けられている。逆台形の斜辺に相当する斜辺側面２２ｄには図１に示したのと同様の厚み方向に平行な複数の円弧状の溝よりなる反射部６が設けられている。前記光導入部分３０は前記光路変換部分２２の逆台形の短い下辺に接続して下方に略垂直に折れ曲がって延出された舌状の部分である。この光導入部分３０の下端面３０ｃには円弧状の逃げ部をなす入射部５が設けられている。前記基本部分２０と光導入部分３０が接続する折曲げのライン（前記光路変換部分２２の逆台形の短い下辺に相当する部分）に沿って、基本部分２０の主面に対し略４５度程度の傾角をなす反射面１３が設けられている。
【００３８】図３に示す実施の形態においては、導光部材１は前記基本部分２０と光導入部分３０は一体として射出成形等により形成される。４は回路基板であり、回路基板４に表面実装されたＬＥＤ２の先端部２ａは前記入射部５内に配されている。
【００３９】以上の構成により、本実施の形態に係る面状光源ユニットの作用につき説明する。回路基板４上の図示しない駆動回路からプリント配線４ｂを介してＬＥＤ２に駆動電圧が加えられると、ＬＥＤ２が発光する。発光によりＬＥＤ２から射出する光は前記入射部５から光導入部分３０に入り、前記反射面１３において全反射され、略９０度方向を変えて、前記光路変換部分２２に入射する。このようにして光路変換部分２２に入射した光のうち貫通穴８の前記先端曲面８ｂに入射した光は、当該曲面を屈折により通過した後、貫通穴８内を通過し、反対側の底辺側面８ｃを屈折により通過して、再び導光部材１内に入った後、出光部分２１に達し、出光面２１ｂで全反射、、これと対向する出光部下面２１ａで全反射又は乱反射されて最終的には出光面２１ｂから照明光９として外部に射出する。
【００４０】光路変換部分２２に入射した光のうち貫通穴８の前記先端曲面８ｂの両側の反射側面８ａに入射した光は当該側面において全反射されて左右に振り分けられ、前記円弧溝よりなる反射部６により反射された後、出光部分２１に達し、その後は上記と同様の原理により最終的には出光面２１ｂから照明光９として外部に射出する。光路変換部分２２に入射した光のうち貫通穴８から外れてその両側に入射した光は直接に出光部分に達し、その後は上記と同様の原理により最終的には出光面２１ｂから照明光９として外部に射出する。上記の３種類の各ルートによる出射光に関しては、それぞれ図１の場合と同様の輝度の特性を有する。そして、本実施の形態においても、すでに説明したのと同様の原理と方法により、出光面２１ｂ全体における総和的な照明光９の輝度を均一又は略均一のものとすることができる。なお、本実施の形態においても、上記のようにＬＥＤ２がＬＥＤ基板、ＦＰＣ等の仲介なしに直接回路基板４に実装されるので、部品点数、組立工数が低減される。
【００４１】以下に、図面に基づいて本発明の他の一つ実施の形態を説明する。本実施の形態は図３に示した面状光源ユニットの変型例に関するものである。図４は本実施の形態に係る面状光源ユニットの構成を示す斜視図である。１０は面状光源ユニットであり、導光部材１と光源であるＬＥＤ２および反射板３により構成されている。導光部材１は、図３の導光部材１から下方への延出部分である光導入部分３０を省き、基本部分２０のみからなっていると考えてよい。光路変換部分２２の逆台形の短い下辺に相当する部分に沿って、主面に対し略４５度程度傾斜する反射面１３が設けられている。ＬＥＤ２は回路基板４の上において、前記反射面１３の下方であって前記光路変換部分２２とと近接、対向する位置に表面実装により取り付けられ配置されている。その他の構成については図３に示した面状光源ユニットと同様である。
【００４２】以上の構成により、本実施の形態に係る面状光源ユニットの作用につき説明する。下方より光路変換部分２２に入射したＬＥＤ２の発光は、反射面１３において全反射により略９０度方向を変換し、以後図３に示した説明した面状光源ユニットと同様の作用により、出光面２１ｂより均一な照明光９を出射する。このようにして、本実施の形態に係る面状光源も図３に示したものと同様の効果を有する。
【００４３】以下に、図面に基づいて本発明の他の一つ実施の形態を説明する。本実施の形態は図４に示した面状光源ユニットの変型例に関するものである。図５は本実施の形態に係る面状光源ユニットの構成を示す斜視図である。１０は面状光源ユニットであり、導光部材１と光源であるＬＥＤ２および反射シート２３により構成されている。導光部材１は、図４の導光部材１から反射面１３を省き、光路変換部分２２の逆台形の短い下辺に相当する側面２２ｃに円弧状の逃げ部である入射部５を設けたものである。ＬＥＤ２はサイド発光型のＬＥＤであり、その一方の側面２ｃが入射部５に対向するように配置されて、回路基板４に実装され、主として前記側面２ｃより入射部５に対しサイド発光がなされる。なお、本実施の形態においては図３の反射板３の代わりに薄い反射シート２３が出光部下面２１ａに張り付けられている。
【００４４】以上の構成により、本実施の形態に係る面状光源ユニットの作用につき説明する。ＬＥＤ２の発光はサイド発光により入射部５を経てそのまま光路変換部分２２に入射し、その後は、すでに説明したのと同様の原理により、出光面２１ｂ全体における照明のための出射光９の輝度を均一又は略均一のものとすることができる。このようにして、本実施の形態も図３又は図４に示した実施の形態と同様の効果を有する。
【００４５】以上に説明した本発明の種々の実施の形態においては、光源としてのＬＥＤは１個のものであったが、本発明はこれに限らず、光源としてＲ、Ｇ、Ｂの計３個のＬＥＤを用いることもできる。図６はこの場合のＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤの配置を示す断面図であり、（ａ）は図１に示す面状光源ユニットに対応する配置を示す図であり、（ｂ）は図４に示す面状光源ユニットに対応する配置を示す図であり、それぞれ導光部材１の中央を通る断面図である。図１に示す面状光源ユニットを用いる場合には６（ａ）に示すようにＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤである２ｒ、２ｇ、２ｂは回路基板４上において導光部材１の延出部分１２の入射部５に対向する位置において、延出部分１２の厚み方向に平行な方向に一列に配置されている。このような配置により、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤである２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれの発光が図１に示したＬＥＤ２の発光と同様に均一な照明光を生じさせる。よって、均一な明るさの多色照明が可能となる。このような作用は図３に示す面状光源ユニットを用いる場合にも同様である。
【００４６】図４に示す面状光源ユニットを用いる場合には図６（ｂ）に示すようにＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤである２ｒ、２ｇ、２ｂは回路基板４上において、光路変換部分２２に設けられた反射面１３の中央部の下方で光路変換部分２２の下面と近接、対向する位置において、反射面１３の長手方向と直交する方向（反射面１３により入射光の方向が変換される方向）に一列に並んで配置される。この場合は、２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれの発光が図４に示したＬＥＤ２の発光と同様に均一な照明光を生じ、均一な明るさの多色照明が可能となる。
【００４７】以上に説明した本発明の実施の形態においては、面状光源ユニットの導光部材（１）に入射光を屈折および反射させる貫通穴（８）が設けられていた。しかし本発明はこれに代わり、同様の作用をなす盲穴を用いることもできる。図７はかかる盲穴の構造を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡーＡ断面図を示す。図７において１４は導光部材１に設けた盲穴であり、平面形状は入射光の方向に対し尖った先端を有する逆三角形であり、１４ａは入射光に対向する盲穴３の反射側面であり、放物面とすることができる。１ｃは盲穴１４の下のバイパス部である。このような構造の盲穴１４およびバイパス部１ｃの部分に入射光が入ってきたとき、盲穴１４に関しては前記反射側面に入射した光が全反射により左右に振り分けられ、盲穴１４から下に外れてその下のバイパス部１ｃに入射した光は、直接に又は界面での反射を経てこの部分を通過し、導光部材１における盲穴１４の背後の部分に入ることになる。このようにして、盲穴１４は結局、図１、図３、図４、および図５に示した貫通穴８と同様の作用をなす。
【００４８】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、エッジライト方式の面状光源ユニットにおいて光源として点光源に近い１個又は少ない個数のＬＥＤを用い、均一な面状の光束を出射することができるようにするとともに、ＬＥＤを回路基板に配置できるような構成とすることにより、ＬＥＤの配線のための部品点数および組立工数を低減することができる。これにより、照明光が均一であり、製造コストおよび消費電力の低減がなされた面状光源ユニットを提供することが可能となる。
【出願人】 【識別番号】０００１３１４３０
【氏名又は名称】株式会社シチズン電子
【出願日】 平成１１年８月３０日（１９９９．８．３０）
【代理人】 【識別番号】１０００８５２８０
【弁理士】
【氏名又は名称】高宗 寛暁
【公開番号】 特開２００１−６７９１９（Ｐ２００１−６７９１９Ａ）
【公開日】 平成１３年３月１６日（２００１．３．１６）
【出願番号】 特願平１１−２４４１１５