(57)【要約】【課題】  前記導光板の入射面に沿って配設される発光素子の個数を可能な限り増やすことによって、面状照明装置の輝度を向上させることが可能となる面状照明装置を提供すること。【解決手段】  面状照明装置１が、光を導入するための入射面３０ａが側方に形成されている導光板３０と、前記入射面３０ａに沿って配列している複数の発光素子１０および１１と、前記発光素子１０および１１を接続するための配線基板２０および２１とを備えており、前記発光素子１０および１１の発光素子列１２および１３が前記入射面３０ａに沿って複数段積層されていること。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を導入するための入射面が側方に形成されている導光板と、前記入射面に沿って配列されている複数の発光素子と、前記発光素子を接続するための配線基板とを備えている面状照明装置であって、前記発光素子の発光素子列が前記入射面に沿うとともに前記導光板の厚さ方向に複数段積層されていることを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
積層された前記発光素子列の段数は２段となっている請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
２枚の配線基板が、発光素子列を有する配線基板面を相互に向かい合うように配設されている請求項１または２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
発光素子列における発光素子の間隔は発光素子の幅寸法より小さくされている請求項1から３のいずれか1項に記載の面状照明装置。
【請求項５】
発光素子列における発光素子の間隔を発光素子の幅寸法よりも大きくした２枚の配線基板が、それぞれの発光素子を相手側の発光素子の間に配設させる位置に設けられている請求項３に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記導光板が、前記導光板の入射面から前記入射面の直交方向に対して前記導光板の厚みが薄くなるくさび状に形成されている請求項1から５のいずれか1項に記載の面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置や電子看板などを照明するために用いられる面状照明装置に係り、特に、導光板の側面側に好適に配列している発光素子によって十分な輝度を得られるサイドライト方式の面状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置などに用いられるサイドライト方式面状照明装置１０１は、例えば図７に示すように、透光性および反射率が高い材料を用いて作られた平板状の導光板１３０と、発光ダイオードなど光を照射する発光素子１１０と、絶縁体の基板上に配線が印刷された配線基板１２０と、枠状に形成されたフレーム１４０とを有している。
【０００３】
この面状照明装置１０１が有する導光板１３０は、通常、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やその他のアクリル樹脂等を用いて矩形状に形成されている。そして、導光板１３０は、発光素子１１０から照射された光を入射する導光板１３０の側面（以下、「入射面」という。）１３０ａと、入射した光を拡散反射し出射する導光板１３０の上面（以下、「出射面」という。）と、入射した光を鏡面反射する導光板１３０の入射面１３０ａおよび出射面１３０ｂ以外に形成された面（以下、「反射面」という。）とを有している。なお、出射面と対面する反射面には反射シート１３１などが用いられる場合が多い。
【０００４】
導光板１３０の入射面１３０ａの近傍には、通常、入射面１３０ａに沿って複数個の発光素子１１０が一列に配列している。この発光素子１１０としては、液晶表示装置に用いる場合、主にチップ状に形成された白色ＬＥＤなどが用いられている。
【０００５】
前記発光素子１１０が有するリード線側には、リード線を接続するための配線端子が配線の一端に形成された配線基板１２０が配設されている。配線基板１２０としては、プリント配線基板などが用いられている。前記配線基板１２０の配設方向は、導光板１３０の入射面１３０ａに対して平行に配設されている場合や、図７のように、出射面１３０ｂに対して平行に配設されている場合など様々である。
【０００６】
これらの導光板１３０、発光素子１１０および配線基板１２０は、白色樹脂などを用いて枠状に形成されたフレーム１４０内によって固定されている。
【０００７】
前記のように形成されている面状照明装置１０１は、当該面状照明装置１０１の動作を開始すると、面状照明装置１０１に備わっている発光素子１１０から照射した光を導光板１３０の入射面１３０ａのある方向へ入射する。入射面１３０ａから入射した光は導光板１３０の反射面や出射面１３０ｂのプリズムパターンによって導光板１３０内の種々な方向へ反射するため、光は導光板１３０内全体に拡散する。導光板１３０内に拡散した光は導光板１３０の出射面１３０ｂに対してある特定の入射角度を有して入射すると、光は出射面１３０ｂにおいて反射せずに透過することとなる。出射面１３０ｂはその出射面１３０ｂの全ての面から光を透過するため、面状照明装置１０１は透過した光を面状光として利用することが可能となる（特許文献１を参照）。
【０００８】
前記面状照明装置１０１においては、当該面状照明装置１０１が出射する光のむらや明るさなどを判断基準としてその品質を決めている。特に、面状照明装置１０１から出射する光の明るさ（以下、「面状照明装置の輝度」という。）が高くなると液晶表示装置等に表示される画像の色彩の濃淡や強弱が表現しやすくなることから、面状照明装置１０１の輝度の程度は面状照明装置１０１を有する液晶表示装置の性能をも左右する重要な因子であるといえる。
【０００９】
面状照明装置１０１の輝度を高めるには、導光板１３０内において輝度損失が発生しないと仮定すると、面状照明装置１０１に備わる発光素子１１０の個数をより多く配設すれば、発光素子１１０から照射する光をより多く導光板１３０内に入射することによって、面状照明装置１０１の輝度を向上させることが可能となる。
【００１０】
そこで、従来の面状照明装置１０１においては、図８に示すように、導光板１３０内の入射面１３０ａに沿って一列に配列している発光素子１１０の配設間隔を配設可能な限りにおいて最も狭く配設し、発光素子１１０の個数を増やすことによって、面状照明装置１０１の輝度を高めていた（特許文献２および３を参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１６０８９２号公報
【特許文献３】特開２００１−３３２１１１号公報  （第７頁、第２図）
【特許文献２】特開２００２−１６２６２６号公報  （第６頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、導光板１３０内の入射面１３０ａに沿って一列に配設させる発光素子１１０の配設間隔を配設可能な限りにおいて最も狭く配設しても、図９に示すように、同列内において発光素子１１０が部分的に配設されない領域（以下、「発光素子の非配設領域」という。）Ｓが生じてしまい、所望する面状照明装置１０１の輝度を得ることが困難であるという問題があった。発光素子１１０の非配設領域Ｓが形成されてしまう理由は、発光素子１１０を配設するために必要な配線端子１２２の形成幅Ｗ２が発光素子１１０の幅Ｗ１よりも大きくなってしまうこと、および隣位する配線端子１２２の形成領域同士の間隙は一定の幅ｇをもって形成する必要があることに起因している。つまり、発光素子１１０を一列に配設すると発光素子１１０の非配設領域Ｓが必ず形成されることになる。
【００１３】
なお、発光素子１１０に供給する電圧をより高く印加することによって面状照明装置１０１の発光量を増大させることが可能となるが、電圧の印加量に応じて当該発光素子１１０の耐久性が低下することになるため、当該面状照明装置１０１を備える装置を所有するユーザにとっては好ましくない。
【００１４】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、導光板の入射面に沿って配設される発光素子の個数を可能な限り増やすことによって、面状照明装置の輝度を向上させることが可能となる面状照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するため、本発明の面状照明装置は、光を導入するための入射面が側方に形成されている導光板と、前記入射面に沿って配列されている複数の発光素子と、前記発光素子を接続するための配線基板とを備えており、その第１の特徴として、前記発光素子の発光素子列が前記入射面に沿うとともに前記導光板の厚さ方向に複数段積層されていることを有している。
【００１６】
第２の特徴としては、第１の特徴を有する本発明の面状照明装置において、積層された前記発光素子列の段数は２段となっていることを有している。
【００１７】
第３の特徴としては、第１および第２の特徴を有する本発明の面状照明装置において、２枚の配線基板が、発光素子列を有する配線基板面を相互に向かい合うように配設されていることを有している。
【００１８】
第４の特徴としては、第１から第３のいずれか１の特徴を有する本発明の面状照明装置において、発光素子列における発光素子の間隔は発光素子の幅寸法より小さくされていることを有している。
【００１９】
第５の特徴としては、第３の特徴を有する本発明の面状照明装置において、発光素子列における発光素子の間隔を発光素子の幅寸法よりも大きくした２枚の配線基板が、それぞれの発光素子を相手側の発光素子の間に配設させる位置に設けられていることを有している。
【００２０】
第６の特徴としては、第１から第５のいずれか１の特徴を有する本発明の面状照明装置において、前記導光板が、前記導光板の入射面から前記入射面の直交方向に対して前記導光板の厚みが薄くなるくさび状に形成されていることを有している。
【発明の効果】
【００２１】
上記のように形成された本発明の面状照明装置によって、前記導光板の入射面に沿って配設される発光素子の個数を従来よりも大幅に増やすことが可能となるため、面状照明装置の輝度と照明能力を従来よりも高める効果を奏する。前記効果を特徴別に説明すると以下のようになる。
【００２２】
第１の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、積層している発光素子列の分だけ発光素子の配設個数が増え、面状照明装置の輝度を高くする効果を奏する。
【００２３】
第２の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、面状照明装置の厚みの増大を最小限に抑えつつ面状照明装置の輝度を高くする効果を奏する。
【００２４】
第３の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、発光素子が同一方向に配設されている配線基板を積層するよりも薄く積層配設することが可能となり、面状照明装置の厚みが薄くなる効果を奏する。
【００２５】
第４の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、発光素子列が２段に積層している面状照明装置の中で最も輝度が高くなる効果を奏する。
【００２６】
第５の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、面状照明装置の厚みをあまり増加させずに従来よりも発光素子の配設個数が増える効果を奏する。
【００２７】
第６の特徴を有する本発明の面状照明装置によって、面状照明装置の照明効率および照明品質の向上に寄与する効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図１から図６を用いて、本発明における第１および第２実施形態の面状照明装置を説明する。ここで、図１は本発明の面状照明装置が分解されている斜視図を、図２は本発明の第１実施形態の面状照明装置に備わる発光素子が配列している様子を表している正面図を、図３は図２に表されている発光素子の配列を拡大して部分的に表している部分正面図を、図４は本発明の第２実施形態の面状照明装置に備わる発光素子が配列している様子を表している正面図を、図５は図４に表されている発光素子の配列を拡大して部分的に表している部分正面図を、そして図６は入射面から入射した光が導光板内で反射している様子の一部分を表している模式図を示している。
【００２９】
なお、第１および第２実施形態の面状照明装置は、面状照明装置が有する発光素子の配列方法およびその積層方法においてそれぞれが相違している。
【００３０】
第１および第２実施形態の面状照明装置１（以下、「各実施形態の面状照明装置１」という。）は、図１に示すように、透光性および反射率が高い材料を用いて作られた平板状の導光板３０と、発光ダイオードなど光を照射する発光素子１０および１１と、絶縁体の基板上に配線が印刷された配線基板２０および２１と、枠状に形成されたフレーム４０とを有している。
【００３１】
各実施形態の面状照明装置１が有する導光板３０は、入射面３０ａと、出射面３０ｂと、反射面とを有している。そして、前記導光板３０は、図１および図６に示すように、前記入射面３０ａから前記入射面３０ａの直交方向に対して前記導光板３０が薄くなるくさび状に形成されており、その下面には鏡面反射が可能となる反射シート３１が配設されている。
【００３２】
前記導光板３０の入射面３０ａの近傍には前記入射面３０ａに沿って複数個の発光素子１０（または１１）が一列状に配設されている。そして、前記発光素子１０（または１１）の発光素子列１２（または１３）は、図２や図４に示すように、前記入射面３０ａに沿うとともに前記導光板３０の厚さ方向に対して２段に積層されている。前記発光素子列１２および１３の段数が２段となっているのは、発光素子列を有する本実施形態の面状照明装置１の厚みを薄くするためであり、当該面状照明装置１を厚くすることが出来るようであるなら２段より多く積層させても良い。また、発光素子１０および１１を有する２枚の配線基板２０および２１は、前記発光素子列１２または１３を有する配線基板２０または２１の面（以下、「配設面」という。）が相互に向かい合うように配設されている。
【００３３】
ここで、第１実施形態の面状照明装置１においては、図２に示すように、前記発光素子列１２および１３が通常の配列方法（発光素子の間隔を発光素子の幅寸法より小さくされている発光素子の配列方法）によって同列内に最多の発光素子１０および１１の個数を有するように積層されている。前記した通常の配列方法とは、図３に示すように、従来より明らかとなっている技術を用いて配線基板２０および２１上に配線端子を形成し、その配線端子に発光素子１０および１１を接続して配列する方法である。
【００３４】
また、第２実施形態の面状照明装置１においては、図４に示すように、発光素子１０（または１１）の幅寸法よりも大きい間隔を設けて一方の配線基板２０（または２１）に配列している前記各発光素子１０（または１１）が、前述と同様の間隔を設けて他方の配線基板２１（または２０）に配列している各発光素子１１（または１０）の間に配設される位置に、配線基板２１（または２０）が配設されている。すなわち、図５に示すように、上下に配設された配線基板２０および２１に対して上下交互に発光素子１０および１１が配設されるように各発光素子列１２および１３が形成されている。
【００３５】
上記のように形成された各実施形態の面状照明装置１は、積層している発光素子列の分だけ発光素子の配設個数を増やすことが可能となるために面状照明装置１の輝度が向上する。すなわち、各実施形態の面状照明装置１においては、発光素子列１２および１３が入射面３０ａに沿うとともに前記導光板３０の厚さ方向に対して２段に積層されており、その発光素子１０および１１を有する２枚の配線基板２０および２１が前記発光素子列１２および１３を有する配線基板面の相互が向かい合うように配設されているため、導光板３０の厚みは、前記各発光素子１０および１１を有する配線基板２０および２１の厚みを考慮することなく、配線基板２０および２１間の長さと同等にすることが可能であるが、前記導光板３０の厚みは、従来の面状照明装置１の導光板３０と比較して僅かながらであるが増してしまう。
【００３６】
例えば、従来の面状照明装置１における導光板３０の厚さは１個の発光素子１０および１１の厚みと同様の１．０ｍｍであったが、第１実施形態の導光板３０の厚さは、図３に示すように、２個の発光素子１０および１１の厚みとその発光素子１０および１１間の隙間とを加算して得た値となる２．５ｍｍとなる。また、第２実施形態の面状照明装置１の厚さは、図５に示すように、１個の発光素子１０および１１の厚みとその発光素子１０および１１間の隙間とを加算して得た値となる１．５ｍｍとなる。
【００３７】
そのため、各実施形態の面状照明装置１が有する導光板３０は、図６に示すように、前記入射面３０ａから前記入射面３０ａの直交方向に対して前記導光板３０が薄くなるくさび状に形成されており、導光板３０全体としての厚みの増加を最小限に抑えている。
【００３８】
そして、前記導光板３０をくさび状に形成しているため、前記導光板３０に入射した光は前記導光板３０の入射面３０ａから入射面３０ａの直交方向へ離れていく距離が大きくなるほど前記導光板３０内で全反射する回数が多くなり、前記光の入射角が次第に小さくなる効果を奏する。すなわち、導光板３０に入射した光が入射面３０ａから入射面３０ａの直交方向へ離れていく距離が大きくなるほどその出射面３０ｂから出射することが容易となり、出射面３０ｂ全体において均一に出射することが可能となるため、面状照明装置１はその輝度が高く、かつ輝度むらのない表示が可能となる。したがって、面状照明装置１の厚みの増大を最小限に抑えてその発光量を増加させることが可能となる。
【００３９】
なお、発光素子列１２および１３の配列方法が相違している各実施形態の面状照明装置１は、それぞれが別個の効果を奏する。以下、各実施形態が個別に奏する前記効果について説明する。
【００４０】
第１実施形態の面状照明装置１において、配線基板２０および２１に配設している発光素子１０および１１の間に配線端子の一定の隙間ｇと非配設領域Ｓ１とが形成されており、１枚の配線基板２０（または２１）に配設可能な発光素子１０（または１１）の最多の個数は従来と同様の個数であるが、同様に配列している発光素子列１２（または１３）が前記導光板３０の厚さ方向に対して２段に積層しているため、配設可能となる発光素子１０および１１の合計個数は２倍となる。例えば、３．５インチの面状照明装置１の場合、図２に示すように、その面状照明装置１が有する発光素子１０および１１の合計配設個数が、従来の１４個から２８個へ２倍増加する。つまり、面状照明装置１が有する導光板３０に入射される光の量が約２倍に増加するため、従来よりも多くの光を前記導光板３０の出射面３０ｂから出射することが可能となる。よって、発光素子列１２および１３を積層させて形成されている面状照明装置１はその輝度を高めることが可能となっている。
【００４１】
また、第２実施形態の面状照明装置１においては、図５に示すように、上下に配設された配線基板２０および２１に対して上下交互に発光素子１０および１１が配設されるように各発光素子列１２および１３が形成されており、上下に配設されている各発光素子１０および１１の配列方向の配設間隔Ｐが必要であることから第１実施形態に係る発光素子１０および１１の配設個数よりも少なくなってしまうが、発光素子１０および１１における非配設領域Ｓ２が第１実施形態もしくは従来の配列方法よりも小さくすることが可能となるため、第２実施形態の面状照明装置１が有する発光素子１０および１１の合計配設個数は従来の１４個から２１個へ１．５倍に増加する。つまり、面状照明装置１が有する導光板３０に入射される光の量が約１．５倍に増加するため、従来よりも多くの光を前記導光板３０の出射面３０ｂから出射することが可能となる。また、第２実施形態の面状照明装置１は第１実施形態の面状照明装置１よりも薄くして形成することが可能であることから、第２実施形態の面状照明装置１はその輝度の向上と薄型化を実現することが可能となっている。
【００４２】
すなわち、各実施形態の面状照明装置１によって、発光素子１０および１１の合計配設個数を従来よりも増加させることが可能となり、前記面状照明装置１の輝度を向上させることが可能となる。
【００４３】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。また、特に記載されていない点に関しては、従来の技術を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の面状照明装置の分解斜視図
【図２】本発明の第１実施形態の面状照明装置に配列している発光素子を示す正面図
【図３】図２に表されている発光素子の配列を示す部分正面図
【図４】本発明の第２実施形態の面状照明装置に配列している発光素子を示す正面図
【図５】図４に表されている発光素子の配列を示す部分正面図
【図６】導光板内に反射している光の反射態様を示す模式図
【図７】従来の面状照明装置の分解斜視図
【図８】従来の面状照明装置に配列している発光素子を示す正面図
【図９】図８に表されている発光素子の配列を示す部分正面図
【符号の説明】
【００４５】
１      面状照明装置
１０  （上段に配列されている）発光素子
１０ａ（上段に配列されている）発光素子のリード線
１１  （下段に配列されている）発光素子
１１ａ（上段に配列されている）発光素子のリード線
１２  （上段の）発光素子列
１３  （下段の）発光素子列
２０  （上段の）配線基板
２１  （下段の）配線基板
２２    配線端子
３０    導光板
３０ａ  入射面
３０ｂ  出射面
３１    反射シート
４０    フレーム
ｇ      配線端子に形成される一定の隙間
Ｓ１    第１実施形態において発光素子が配設されない領域
Ｓ２    第２実施形態において発光素子が配設されない領域
ＳＬ  （上段に配列している）発光素子から照射された光
Ｗ１    発光素子の幅寸法
Ｗ２    発光素子１個を配設するために必要な配線端子の形成幅寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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