(57)【要約】【課題】  短いミキシング距離で、色むらのない白色光を得ることができ、また、発光ダイオードから出射された光を効率良く出射させることができる面光源装置を提供すること。【解決手段】  本発明の面光源装置は、発光ダイオードチップを樹脂で封止することによって形成されており、異なる２種類以上の波長の光を発生する複数の発光ダイオードモジュール２と、これらの発光ダイオードモジュールを夫々内部に配置する複数の発光ダイオード挿入用凹部２０が、背面側に整列して形成され、前面側の発光ダイオード挿入用凹部に夫々対応する位置に複数の概ね円錐形の溝２２が形成された導光板６と、この導光板の端面、及び導光板の前面側の発光ダイオード挿入用凹部の列に対応する位置に取付けられたリフレクタ１４とを有し、発光ダイオードチップが発光ダイオード挿入用凹部に配置されていることを特徴とする。【選択図】      図１
2006351375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップを樹脂で封止することによって形成されており、異なる２種類以上の波長の光を発生する複数の発光ダイオードモジュールと、
これらの発光ダイオードモジュールを夫々内部に配置する複数の発光ダイオード挿入用凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記発光ダイオード挿入用凹部に夫々対応する位置に複数の概ね円錐形の溝が形成された導光板と、
この導光板の端面、及び上記導光板の前面側の上記発光ダイオード挿入用凹部の列に対応する位置に取付けられたリフレクタとを有し、
上記発光ダイオードチップが上記発光ダイオード挿入用凹部に配置されていること
を特徴とする面光源装置。
【請求項２】
発光ダイオードチップを樹脂で封止することによって形成されており、異なる２種類以上の波長の光を発生する複数の発光ダイオードモジュールと、
これらの発光ダイオードモジュールを夫々内部に配置する複数の発光ダイオード挿入用凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記発光ダイオード挿入用凹部の列に対応する位置に上記発光ダイオード挿入用凹部の列と平行に延びるように形成された概ねＶ字形断面の細長い溝が形成された導光板と、
この導光板の端面、及び上記導光板の前面側の上記発光ダイオード挿入用凹部の列に対応する位置に取付けられたリフレクタとを有し、
上記発光ダイオードチップが上記発光ダイオード挿入用凹部に配置されていること
を特徴とする面光源装置。
【請求項３】
上記発光ダイオード挿入用凹部が、上記導光板に複数列形成された、
請求項１又は２記載の面光源装置。
【請求項４】
２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、
前面側の上記発光ダイオードチップ夫々の対応した位置に複数の概ね円錐形の溝が形成された導光板と、
この導光板の端面、及び上記概ね円錐形の溝の列上に取付けられたリフレクタと、を有すること
を特徴とする面光源装置。
【請求項５】
２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配列され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、
この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記光偏向凹部に夫々に対応する位置に複数の概ね円錐形の溝が形成された導光板と、
この導光板の端面、及び上記概ね円錐形の溝の列上に取付けられたリフレクタと、を有すること
を特徴とする面光源装置。
【請求項６】
２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、
前面側の上記発光ダイオードチップの列に対応する位置に発光ダイオードチップの列と平行に延びるように形成された概ねＶ字形断面の細長い溝が形成された導光板と、
この導光板の端面、及び上記概ねＶ字形断面の細長い溝上に取付けられたリフレクタと、を有すること
を特徴とする面光源装置。
【請求項７】
２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、
この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記光偏向凹部の列に対応する位置に上記光偏向凹部の列と平行に延びるように形成された概ねＶ字形断面の細長い溝が形成された導光板と、
この導光板の端面、及び上記概ねＶ字形断面の細長い溝上に取付けられたリフレクタと、を有すること、
を特徴とする面光源装置。
【請求項８】
２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、
この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、前面側及び背面側の両方に整列して形成された導光板と、
この導光板の端面に取付けられたリフレクタと、を有すること
を特徴とする面光源装置。
【請求項９】
上記発光ダイオードアレイモジュールを複数列配置した、
請求項４乃至８の何れか１項記載の面光源装置。
【請求項１０】
上記発光ダイオードアレイモジュールは、複数の発光ダイオードチップの集合体が分散配置されており、集合体の夫々に対応した位置に上記光偏向凹部あるいは上記概ね円錐形の溝が形成された導光板を有する、
請求項４乃至５及び請求項７乃至９何れか１項記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置に関し、特に、異なる波長の光を発光する複数の発光ダイオードからの光を混合する面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル等のディスプレイパネルの照明用の面光源装置として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた面光源装置が知られている。発光ダイオードを用いた面光源装置には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の単色光を発する３種類の発光ダイオードをセットにして用いるタイプのＲＧＢ−ＬＥＤ面光源装置がある。このようなＲＧＢ−ＬＥＤ面光源装置では、Ｒ、Ｇ、Ｂの単色光を発する３種類の発光ダイオードから発せられる単色光をミキシングすることによって白色光を作り出している。正確にはＬＥＤは、ある波長を中心とした数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ波長分布を持つが、ここでは便宜上単色光として記載する。
【０００３】
ＲＧＢ−ＬＥＤ面光源装置では、３種類の単色光をミキシングして白色光を作り出しているので、単色光が十分にミキシングされるように、単色光を発生する発光ダイオードから十分なミキシング距離を確保する必要がある。即ち、色むらの無い白色光は、単色光を発生する発光ダイオードから十分なミキシング距離をとることによって形成される。
【０００４】
また、ＲＧＢ−ＬＥＤ面光源装置には、高輝度の発光ダイオードランプを導光板の端面に対向して配置するエッジライト方式と、高輝度の発光ダイオードランプを拡散板の直下に配置する直下方式等がある。エッジライト方式では、発光ダイオードランプを配列した発光ダイオードランプアレイを、導光板の端面に対向するように配置し、発光ダイオードランプからの光を導光板の端面に入射させている。また、直下方式では、ディスプレイパネル背面の拡散板の直下に、発光ダイオードランプを何列か配置し、拡散板によって光を拡散させることによってむらの無い白色光を得ている。
【０００５】
なお、本明細書においては、ＰＮ接合の半導体そのものを発光ダイオードチップと呼び、発光ダイオードチップを基板（ヒートシンク）の上に載せ、リードフレームとの間をリード線で配線し、樹脂で封止したものを発光ダイオードモジュールと呼び、発光ダイオードモジュールにレンズを実装し、導光板に入射しやすい光源としたものを発光ダイオードランプと呼んでいる。また、複数の発光ダイオードチップを一枚の基板の上に載せ、リードフレームとの間をリード線で配線し、樹脂で封止したものを発光ダイオードアレイモジュールと呼んでいる。
【０００６】
一方、携帯電話機やＰＤＡのディスプレイのような小型のディスプレイでは、白色の発光ダイオードが使用される場合もある。このような、エッジライト方式の小型のディスプレイでは、表面実装（ＳＭＤ）タイプの白色発光ダイオードモジュールを所定の間隔で、導光板端面の長さに相当するフレキシブル基板に実装し、その発光ダイオードモジュールの出射光を導光板に入射させることによって照明用の光源を構成している。
【０００７】
これに対して、大型モニタ等の照明用の面光源には、表示面を大面積化し、リアルな映像を再生するために、高輝度・高演色の面光源装置が必要とされ、多色の発光ダイオードランプが用いられる場合が多い。このような面光源装置では、１００〜５００ｍＡ程度の大電流駆動が可能な、発光波長の異なるＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の発光ダイオードランプが用いられる。これらの発光ダイオードランプは大電流駆動の際、ジャンクション温度の上昇を抑えるため、チップの冷却構造が強化されている。また、発光ダイオードチップ出射光の導光板への入射効率を上げるために、樹脂で封止した発光ダイオードモジュールの上にレンズが形成された発光ダイオードランプが用いられている。通常は、発光ダイオードチップ上にシリコーン樹脂を注入硬化して発光ダイオードモジュールを形成し、その後レンズ形状の金型のエポキシ樹脂中にそれを入れて硬化させ、レンズを形成した発光ダイオードランプが製造される。そのためこのタイプの発光ダイオードランプは数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさになる。
【０００８】
特開２００３−８０８１号公報（特許文献１）、特開２００３−８０６８号公報（特許文献２）、及び特開２００４−１３３３９１号公報（特許文献３）には、このような発光ダイオードランプを使用した面光源装置が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−８０８１号公報
【特許文献２】特開２００３−８０６８号公報
【特許文献３】特開２００４−１３３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＲＧＢの個別の発光ダイオードランプを使用する場合、ＲＧＢ３種類の単色光とみなせる光をミキシング（色混合）して白色光を得ているため、単色光をミキシングするための十分なミキシング距離を確保しなければならない。そのため、ディスプレイ等の表示面の周囲（額縁）のサイズや厚みが大きくなるという課題がある。
【００１１】
一方、最近では発光ダイオードモジュールの蛍光体の改良により、演色性の高い白色の発光ダイオードランプも開発されている。このような発光ダイオードランプを使用した場合には、ミキシング距離を確保する必要はないが、発光効率は充分でなく輝度が不足する。また、このような白色の発光ダイオードランプを使用した面光源装置は、色再現範囲についても、ＲＧＢに個別の発光ダイオードランプを利用した面光源装置には及ばない。
【００１２】
また、大型の液晶テレビ用の面光源装置では、表示面の背面側にＲＧＢ個別の発光ダイオードランプを配置した直下方式が採用されている。このような面光源装置では、表示面の背面側に配置された拡散板の直下にＲＧＢ個別の発光ダイオードランプを一次元配列した線状光源が、所定の間隔をおいて複数列配置され、線状光源の光を空間で混色させ、拡散板によって拡散させ均一化を図っている。この直下方式では、ミキシングを充分に行うために発光ダイオードランプを拡散板等から後方に離して配置する必要があり、この結果、面光源装置の厚さが厚くなってしまうという問題がある。
【００１３】
また、特開２００３−８０８１号公報、特開２００３−８０６８号公報、及び特開２００４−１３３３９１号公報に記載の面光源装置では、全周方向に光を出射するタイプの発光ダイオードランプを使用して、ミキシング距離を短くすることが試みられている。この面光源装置では、ディスプレイ等の表示面に平行な全周方向に光を出射する、ＲＧＢ個別の発光ダイオードランプを用い、導光板の反対側に出射した光をリフレクタ等で拡散反射させることにより、各色の光をミキシングして導光板に入射させている。
【００１４】
図１２はこのような構造の面光源装置の一例を示す側面断面図であり、図１３は平面側断面図である。
図１２及び図１３に示すように、面光源装置１３０は、複数の発光ダイオードランプ１０２と、この発光ダイオードランプ１０２が一列に配置された基板１０４と、発光ダイオードランプ１０２が出射した光を導光する導光板１０６と、を有する。さらに、面光源装置１００は、導光板１０６から出射した光を拡散させ、偏向する拡散フィルム１０８と、この拡散フィルム１０８の前面に配置されたプリズムシート１１０と、導光板１０６の背面側に配置された拡散反射板１１２と、を有する。また、面光源装置１００は、発光ダイオードランプ１０２の上方及び側方に出射された光を反射させるリフレクタ１１４を有する。また、導光板１０６の裏面には白色ドット印刷１１６が施され、側面の端面にはミキシング層１１８が取付けられている。さらに、基板１０４の背面側には、放熱シートを介して放熱フィン１２０が取付けられている。
【００１５】
発光ダイオードランプ１０２は、赤色、緑色、青色の単色光を発する所定数の発光ダイオードランプからなり、所定間隔で導光板の両側の端面の全長にわたって配置されている。また、発光ダイオードランプ１０２は、導光板１０６に平行な方向に全周にわたって光を出射するように構成されている。
【００１６】
このような構造の面光源装置では、光が入射する導光板１０６の両側の端面の間の全長を３００ｍｍ、厚みを６ｍｍとし、発光ダイオードランプ１０２の中心から導光板１０６までの距離を２０ｍｍ、発光ダイオードランプの中心から側面のリフレクタ１１４までの距離を１０ｍｍとした場合、導光板１０６を均一な白色光の面光源として使用できる有効幅は１００ｍｍ程度になってしまう。即ち、このような構造の面光源装置では、発光ダイオードランプの中心から１２０ｍｍ程度の区間における各色の光のミキシングが不十分であり、それらの区間では色のバンドが表れ、むらのない白色光を得ることができない。
【００１７】
また、このような構造の面光源装置では、導光板の反対側に出射された光の多くは、何度もレンズ面や導光板の反対側のリフレクタで反射され減衰してしまうという問題がある。さらに、発光ダイオードランプの間隙からは、特定の色の発光ダイオードランプからの光が導光板に入射するために色のバンドが発生しやすく、色むらを生じやすいという問題がある。
【００１８】
一方、特開２００３−８０８１号公報、特開２００３−８０６８号公報、及び特開２００４−１３３３９１号公報には、導光板に設けられた挿入孔の中に発光ダイオードランプを配置した面光源装置も記載されている。この面光源装置では、導光板の端部付近に発光ダイオードランプを挿入するための貫通した挿入孔が設けられている。この挿入孔の内径は、挿入される各発光ダイオードランプよりも少し大きく、挿入された発光ダイオードランプが全周に出射した光が導光板の中に入射される。
【００１９】
図１４はこのような構造の面光源装置の一例を示す側面断面図であり、図１５は平面側断面図である。
図１４及び図１５に示すように、面光源装置１５０は、複数の発光ダイオードランプ１０２と、基板１０４と、導光板１５２と、拡散フィルム１０８と、プリズムシート１１０と、拡散反射板１１２と、を有する。また、面光源装置１５０は、リフレクタ１１４を有し、導光板１５２の裏面には白色ドット印刷１１６が施され、基板１０４の背面側には、放熱フィン１２０が取付けられている。
【００２０】
また、導光板１５２の端部付近には、各発光ダイオードランプ１０２を挿入するための貫通した複数の挿入孔１５２ａが、一列に整列して設けられている。さらに、発光ダイオードランプ１０２は、導光板１５２に平行な方向に全周にわたって光を出射するので、発光ダイオードランプ１０２から出射された光は、その大部分が導光板１５２に入射する。なお、この例では、一列に整列された挿入孔１５２ａは、その中心が１０ｍｍピッチで形成されており、挿入孔１５２ａに挿入される発光ダイオードランプ１０２の直径は約７ｍｍであって挿入孔１５２ａの直径を８ｍｍとすると、各挿入孔１５２ａの間の間隔（隙間）は２ｍｍになる。
【００２１】
このような構造の面光源装置では、導光板１５２の両側のリフレクタを有する端面間の全長を３６０ｍｍ、厚みを６ｍｍとし、発光ダイオードランプの中心から側面のリフレクタ１１４までの距離を１５ｍｍとした場合、導光板１５２を均一な白色光の面光源として使用できる有効幅は１５０ｍｍ程度になってしまう。即ち、このような構造の面光源装置では、発光ダイオードランプの中心から９０ｍｍ程度の区間における各色の光のミキシングが不十分であり、それらの区間では色のバンドが表れ、むらのない白色光を得ることができない。
【００２２】
即ち、面光源装置１５０のような構造では、導光板１５２の中で色のミキシングが増進され、ミキシング距離を短縮することができるものの、挿入孔１５２ａ同士の隙間が上記の例では１.５ｍｍ以下と、非常に狭くなってしまうため、導光板１５２に入射された光の反射回数が非常に多くなり、入射された光が減衰してしまうという問題がある。
【００２３】
従って、本発明は、短いミキシング距離で、色むらのない白色光を得ることができ、また、発光ダイオードから出射された光を効率良く出射させることができる面光源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上述した課題を解決するために、本発明の面光源装置は、発光ダイオードチップを樹脂で封止することによって形成されており、異なる２種類以上の波長の光を発生する複数の発光ダイオードモジュールと、これらの発光ダイオードモジュールを夫々内部に配置する複数の発光ダイオード挿入用凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記発光ダイオード挿入用凹部に夫々対応する位置に複数の概ね円錐形の溝が形成された導光板と、この導光板の端面、及び上記導光板の前面側の上記発光ダイオード挿入用凹部の列に対応する位置に取付けられたリフレクタとを有し、上記発光ダイオードチップが上記発光ダイオード挿入用凹部に配置されていることを特徴としている。
【００２５】
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードモジュールは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードモジュールから出射された光は、導光板の発光ダイオード挿入用凹部の壁面を介して、導光板の中に入射する。導光板に入射した光の一部は発光ダイオード挿入用凹部に対応して設けられた概ね円錐形の溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。また、導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。
【００２６】
このように構成された本発明によれば、発光ダイオードモジュールから発光ダイオード挿入用凹部の壁面を介して導光板に入射した光は、導光板に設けられた概ね円錐形の溝によって導光板内のあらゆる方向に反射され、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることができる。また、出射される光量に対して小型に構成することができる発光ダイオードモジュールを使用しているため、配列された発光ダイオードモジュール間の隙間を広くすることができ、このため、各波長の光を短いミキシング距離で効果的にミキシングすることができる。これにより、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。
【００２７】
また、本発明の面光源装置は、発光ダイオードチップを樹脂で封止することによって形成されており、異なる２種類以上の波長の光を発生する複数の発光ダイオードモジュールと、これらの発光ダイオードモジュールを夫々内部に配置する複数の発光ダイオード挿入用凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記発光ダイオード挿入用凹部の列に対応する位置に上記発光ダイオード挿入用凹部の列と平行に延びるように形成された概ねＶ字形断面の細長い溝が形成された導光板と、この導光板の端面、及び上記導光板の前面側の上記発光ダイオード挿入用凹部の列に対応する位置に取付けられたリフレクタとを有し、上記発光ダイオードチップが上記発光ダイオード挿入用凹部に配置されていることを特徴としている。
【００２８】
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードモジュールは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードモジュールから出射された光は、導光板の発光ダイオード挿入用凹部の壁面を介して、導光板の中に入射する。導光板に入射した光の一部は発光ダイオード挿入用凹部の列と平行に延びるように設けられた概ねＶ字形断面の細長い溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。また、導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることに併せて、各波長の光を短いミキシング距離で効果的にミキシングすることができ、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。
【００２９】
本発明において、比較的大きな導光板の場合は発光ダイオード挿入用凹部は、導光板の両端或いは中心部に複数列形成されている。
このように構成された本発明によれば、適用に応じて、光量を適宜増大させることができる。
【００３０】
本発明において、好ましくは、発光ダイオード挿入用凹部は、その底面が概ね球面あるいは楕円体状に形成されている。
このように構成された本発明によれば、発光ダイオードモジュールから出射された光の、導光板への入射効率を向上させることができる。
【００３１】
また、本発明の面光源装置は、２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、前面側の上記発光ダイオードチップ夫々の対応した位置に複数の概ね円錐形の溝が形成された導光板と、この導光板の端面、及び上記概ね円錐形の溝の列上に取付けられたリフレクタと、を有することを特徴としている。
【００３２】
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードチップは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードチップから出射された光は、発光ダイオードの封止樹脂を介して、導光板の中に入射する。導光板に入射した光の一部は発光ダイオードチップの位置に対応して設けられた円錐形の溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。また、導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることに併せて、各波長の光を短いミキシング距離で効果的にミキシングすることができ、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。
【００３３】
また、本発明の面光源装置は、２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配列され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記光偏向凹部に夫々に対応する位置に複数の概ね円錐形の溝が形成された導光板と、この導光板の端面、及び上記概ね円錐形の溝の列上に取付けられたリフレクタと、を有することを特徴としている。
【００３４】
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードチップは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードチップから出射された光は、封止樹脂さらに導光板の光偏向凹部の壁面を介して、導光板の中に偏向、入射する。導光板に入射した光の一部は、光偏向凹部の位置の夫々に対応して設けられた円錐形の溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。また、導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることに併せて、各波長の光を短いミキシング距離で効果的にミキシングすることができ、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。
【００３５】
また、本発明の面光源装置は、２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、前面側の上記発光ダイオードチップの列に対応する位置に発光ダイオードチップの列と平行に延びるように形成された概ねＶ字形断面の細長い溝が形成された導光板と、この導光板の端面、及び上記概ねＶ字形断面の細長い溝上に取付けられたリフレクタと、を有することを特徴としている。
【００３６】
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードチップは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードチップから出射された光は、発光ダイオードの封止樹脂を介して、導光板の中に入射する。導光板に入射した光の一部は発光ダイオードチップの列と平行に延びるように形成されたＶ字形断面の細長い溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。また、導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。
すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることに併せて、各波長の光を短いミキシング距離で効果的にミキシングすることができ、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。
【００３７】
また、本発明の面光源装置は、２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記光偏向凹部の列に対応する位置に上記光偏向凹部の列と平行に延びるように形成された概ねＶ字形断面の細長い溝が形成された導光板と、この導光板の端面、及び上記概ねＶ字形断面の細長い溝上に取付けられたリフレクタと、を有することを特徴としている。
【００３８】
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードチップは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードチップから出射された光は、封止樹脂さらに導光板の光偏向凹部の壁面を介して、導光板の中に偏向、入射する。導光板に入射した光の一部は、光偏向凹部の列と平行に延びるように形成されたＶ字形断面の細長い溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。また、導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることに併せて、各波長の光を短いミキシング距離で効果的にミキシングすることができ、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。
【００３９】
また、本発明の面光源装置は、２種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが１枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている１つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、前面側及び背面側の両方に整列して形成された導光板と、この導光板の端面に取付けられたリフレクタと、を有することを特徴としている。
【００４０】
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードチップは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードチップから出射された光は、封止樹脂さらに導光板の光偏向凹部の壁面を介して、導光板の中に偏向、入射する。導光板に入射した光の一部は、対面側の光偏向凹部あるいは対面側の偏向凹部の位置に対応して設けられた円錐形の溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。もちろん互いの光偏向凹部が同じ位置であっても良いし、ずらして配置しても良い。導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることに併せて、各波長の発光ダイオードチップの間隔を導光板の両面を使用して行うことができ、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。
【００４１】
本発明において、比較的大きな導光板の場合は、導光板に光偏向凹部、概ね円錐形の溝あるいは概ねＶ字形断面の細長い溝は、導光板の両端或いは中心部に複数列配列されている。このように構成された本発明によれば、適用に応じて、光量を適宜増大させることができる。
【００４２】
本発明においては、上記発光ダイオードアレイモジュールを複数列配置するのが好ましい。
本発明において、好ましくは、発光ダイオードアレイモジュールの基板に凹部が形成されており、その底面に発光ダイオードチップが実装されている。
本発明において、このましくは、上記発光ダイオードアレイモジュールは、複数の発光ダイオードチップの集合体が分散配置されており、集合体の夫々に対応した位置に上記光偏向凹部あるいは上記概ね円錐形の溝が形成された導光板を有する。
【００４３】
このように構成された本発明によれば、基板凹部の側壁で光が反射して、発光ダイオードアレイモジュールからの光の多くが導光板厚み方向に出射され、概ね円錐形の溝あるいは概ねＶ字形断面の細長い溝の反射し、導光板の面方向に光反射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることができる。
【００４４】
本発明において、好ましくは、発光ダイオードアレイモジュールにおいて、発光ダイオードチップの集合体が分散配置されており、集合体の夫々に対応した位置に光偏向凹部あるいは概ね円錐形の溝が形成された導光板を有する。
このように構成された本発明によれば、現状では供給した電力に対する効率の良い、小さな面積のチップを実装することにより、同じ電力なら高い輝度が、同じ輝度なら省電力が実現できる。同一のチップで集合体を形成する方法、異なる２種類以上の波長の発光ダイオードチップで集合体を形成する方法が考えられる。前者は性能の揃ったチップを配置することも可能で、チップ同士の並列接続の可能性がある。後者は、非常に短いミキシング距離で色むらのない白色光を、広い面積で出射することが可能である。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の面光源装置によれば、短いミキシング距離で、色むらのない白色光を得ることができ、また、発光ダイオードから出射された光を効率良く出射させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による面光源装置を説明する。
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１実施形態による面光源装置を説明する。図１は本発明の第１実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図であり、図２は端部付近の平面側断面図である。また、図３は、本実施形態による面光源装置の、発光ダイオードモジュールが取付けられている部分の拡大断面図である。
【００４７】
図１乃至図３に示すように、本発明の第１実施形態による面光源装置１は、複数の発光ダイオードモジュール２と、この発光ダイオードモジュール２が一列に配置された基板４と、発光ダイオードモジュール２が出射した光を導光する導光板６と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置１は、導光板６から出射された光を拡散させ、偏向する拡散フィルム８と、この拡散フィルム８の前面に配置されたプリズムシート１０と、導光板６の背面側に配置された拡散反射板１２と、を有する。また、本実施形態の面光源装置１は、発光ダイオードモジュール２の上方及び側方に出射された光を反射させるリフレクタ１４を有する。また、基板４の背面側には、放熱フィン１８が、放熱シート（図示せず）を介して取付けられている。
【００４８】
発光ダイオードモジュール２は、夫々赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色の単色光と見なすことができる光を出射する、３種類の発光ダイオードモジュールを含んでいる。また、各発光ダイオードモジュール２は、大電流駆動用のものであり、本実施形態においては約３００ｍＡの電流が発光ダイオードモジュール２に流されている。さらに、各色の発光ダイオードモジュール２の数は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：２：１となるように構成されている。また、本実施形態においては、発光ダイオードモジュール２の直径は約５ｍｍである。発光ダイオードモジュール２の詳細な構成は、図３を参照して後述する。
【００４９】
基板４には、複数の発光ダイオードモジュール２が、１０ｍｍピッチで一列に整列して搭載されている。この複数の発光ダイオードモジュール２を整列して搭載した基板４は、発光ダイオードモジュールアレイを構成する。この発光ダイオードモジュールアレイには、夫々赤色、緑色、青色の発光ダイオードモジュールが所定の順序で配列されている。また、本実施形態においては、各発光ダイオードモジュール２が発生した熱を効率良く発散するために、基板４として、放熱性の良いアルミ基板を採用している。
【００５０】
放熱フィン１８は、放熱シート（図示せず）を介して基板４の背面側に取付けられており、発光ダイオードモジュール２から基板４に伝導した熱が、効率良く放熱フィン１８に伝導されるように構成されている。従って、各発光ダイオードモジュール２が発生した熱は、基板４、放熱シート（図示せず）、放熱フィン１８を介して、外気に発散される。
【００５１】
導光板６は、縦約３８０ｍｍ、横約４２０ｍｍの透明な樹脂製の長方形板であり、約６ｍｍの厚さを有する。導光板６の横方向の背面側の両側の縁部には、各発光ダイオードモジュール２を夫々受け入れるための複数の発光ダイオード挿入用凹部２０が形成されている。この複数の凹部２０は、導光板６の縦の辺と平行に一直線上に整列され、辺全体にわたって等間隔に形成されている。各凹部２０は、直径約５．５ｍｍ、深さ約１．５ｍｍの円筒状の窪みであり、中心間距離が約１０ｍｍとなるように配列されている。従って、或る凹部２０の壁面と、隣接する凹部２０の壁面との間の最小の距離（隙間）は、約４．５ｍｍになる。なお、本実施形態においては、導光板６は、透明なポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）製である。また、各発光ダイオードモジュール２から導光板６内に入射する光が拡散されやすいように、凹部２０の内壁面に、マット加工やプリズム加工を施しても良い。
【００５２】
また、導光板６の前面側の、各凹部２０に対応する位置には、円錐形の複数の溝２２が形成されている。各溝２２は、底部の１点から導光板６の表面に向かって円錐状に広がる窪みであり、各凹部２０に対応して夫々１つずつ形成されている。各溝２２の円錐形の頂角は約９０゜であり、導光板６の表面における溝２２の直径は約５ｍｍ、溝２２の深さは約２．５ｍｍである。また、各溝２２は、円筒状の各凹部２０の中心と、各溝２２の中心が整合するように夫々配置されている。
【００５３】
さらに、導光板６の背面側には、白色のドット印刷１６が施されている。このドット印刷１６により、導光板６の背面に到達した光が拡散、反射され、導光板６の前面から出射される光の輝度が均一になるようにしている。
拡散フィルム８は、導光板６の前面側に、概ね導光板６と平行に配置された長方形の薄いシート状の部材である。拡散フィルム８は、各発光ダイオードモジュール２から出射され、導光板６によって導かれて出射された光を、拡散させ、偏向させるように構成されている。
【００５４】
プリズムシート１０は、拡散フィルム８の前面側に、概ね導光板６と平行に配置された長方形の薄いシート状の部材である。このプリズムシート１０の前面側（導光板６の反対側）には、二等辺三角形状の断面を有する細長いプリズムが隙間なく多数並べて形成されており、拡散フィルム８からの光を法線方向（図１の上方）に偏向させるように構成されている。
拡散反射板１２は、導光板６の背面側に、概ね導光板６と平行に配置された長方形の薄いシート状の部材である。拡散反射板１２は、各発光ダイオードモジュール２から出射され、導光板６によって導かれて、導光板６の背面側に出射された光を、拡散させ、反射させるように構成されている。
【００５５】
リフレクタ１４は、導光板６の複数の凹部２０が形成されている辺の端面、及び導光板６の前面の複数の溝２２を覆うように取付けられている。リフレクタ１４は、導光板６によって導かれ、導光板６のリフレクタ１４が取付けられている表面部分に到達した光を反射させるように構成されている。これにより、リフレクタ１４によって反射された光は、再び導光板６の内部に差し向けられ、面光源装置１から出射される光として利用される。
【００５６】
次に、図３を参照して、発光ダイオードモジュール２の詳細な構成を説明する。図３に示すように、発光ダイオードモジュール２は、ＰＮ接合の半導体である発光ダイオードチップ２４と、この発光ダイオードチップ２４が取付けられたヒートシンク２６と、発光ダイオードモジュール２に電力を供給するための２つのリードフレーム２８と、を有する。さらに、発光ダイオードモジュール２は、発光ダイオードチップ２４のアノード及びカソードを、各リードフレーム２８に夫々接続する２本のリード線３０と、発光ダイオードチップ２４及びリード線３０を封止する樹脂３２と、を有する。上述したように、本実施形態において用いられている発光ダイオードモジュール２の直径は約５ｍｍである。このように、発光ダイオードモジュール２には、レンズ等が設けられていないため、大電流型の発光ダイオードを、発光ダイオードランプに比べ小型に構成することができる。
【００５７】
このように構成された発光ダイオードチップ２４において生成された光は、封止用の樹脂３２を透過して、直接出射される。発光ダイオードチップ２４の発生する熱はヒートシンク２６を介して基板４に伝導され、発散される。また、樹脂３２の周囲には、レンズ等が設けられていないため、発光ダイオードチップ２４で生成された光は、発光ダイオードモジュール２の周囲の半球状の空間にほぼ均一に広がるように出射される。
【００５８】
次に、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態による面光源装置１の作用を説明する。
まず、本実施形態の面光源装置１の電源スイッチ（図示せず）がＯＮにされると、各発光ダイオードモジュール２に電流が流れ、各発光ダイオードモジュール２から、赤、緑、青の単色光が夫々出射される。図２に矢印で示すように、各発光ダイオードモジュール２で生成された光は、放射状に出射される。放射状に出射された光のうちの、導光板６の中央部の方向に出射された光は、そのまま導光板６によって導光される。
【００５９】
一方、発光ダイオードモジュール２から導光板６の端面の方向に出射された光は、導光板６の端面に取付けられたリフレクタ１４によって反射され、導光板６の中央部の方向に差し向けられる。リフレクタ１４によって反射された光の一部は、導光板６の各凹部２０の間の部分を通って、導光板６の中央部の方へ導光される。
【００６０】
また、図１に示すように、発光ダイオードモジュール２から導光板６の前面の方向（図１における上方）に出射された光の一部は、円錐状の溝２２の壁面によって反射され、溝２２を中心に放射状に、導光板６にほぼ平行な方向（図１における水平方向）に差し向けられる。溝２２によって反射された光の一部は、導光板６の中央部に向かって導光され、他の一部は、導光板６の端面に取付けられたリフレクタ１４によって反射される。また、発光ダイオードモジュール２から導光板６の前面の方向に出射された光の一部は、導光板６の前面側に取付けられたリフレクタ１４によって反射され、再び導光板６の内部に戻される。
【００６１】
各発光ダイオードモジュール２から出射された各色の単色光は、導光板６によって導光されながらミキシングされ、白色光にされる。特に、本実施形態の面光源装置１においては、導光板６の各凹部２０の間の距離が長いため、各発光ダイオードモジュール２から出射された光が導光板６の内部を通過する距離が長く、各単色光は効果的にミキシングされる。本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードモジュール２の中心から約１５ｍｍ〜３０ｍｍ程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効縦幅は約３２０ｍｍとなる。
【００６２】
導光板６によって導光されながら、白色光にミキシングされた光は、導光板６内部の微量の拡散剤で散乱反射され、又は、導光板６の背面側の拡散反射板１２又はドット印刷１６によって反射されて、導光板６の前面から出射される。導光板６の前面から出射された白色光は、拡散フィルム８及びプリズムシート１０を透過して、面光源装置１から出射される。
【００６３】
本発明の第１実施形態の面光源装置によれば、発光ダイオードの取付けピッチに対して、発光ダイオードを挿入するための各凹部の間隔が広いので、各発光ダイオードから出射された単色光を効果的にミキシングすることができる。このため導光板の大きさに対して長い有効幅を確保することができる。
【００６４】
また、本発明の第１実施形態の面光源装置によれば、各発光ダイオードモジュールに対向するように円錐状の溝が形成されているので、発光ダイオードモジュールから出射された光を、導光板に平行な方向に反射させることができる。このため、発光ダイオードモジュールを使用しても出射光を効率良く導光板に入射させることができる。
【００６５】
次に、図４を参照して、本発明の第１実施形態の面光源装置の変形例を説明する。この変形例では、各発光ダイオードモジュール２を挿入する発光ダイオード挿入用凹部の底面の形状、及び凹部に対応して形成された溝の形状が異なっている。
図４に示すように、この変形例では、発光ダイオードモジュール２を挿入する凹部２０の底面２０ａが、半球状の形状に形成されている。また、各凹部２０に対応して形成されている溝２２ａは、その円錐状の壁面の母線が湾曲された朝顔状の形状に形成されている。凹部及び溝を、図４に示すような形状に形成することによって、発光ダイオードモジュールから出射された光の導光板への入射効率を向上させることができる。
【００６６】
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、導光板の形状と、その前面側に形成された溝の形状が、第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第２実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図５は、本発明の第２実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。本実施形態による面光源装置は、ノートパソコン等で用いられことが多い、楔型の導光板を使用した片端エッジライトタイプの面光源装置である。
【００６７】
図５に示すように、本発明の第２実施形態による面光源装置５０は、複数の発光ダイオードモジュール２と、基板４と、発光ダイオードモジュール２が出射した光を導光する導光板５２と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置５０は、拡散フィルム８と、プリズムシート１０と、拡散反射板１２と、リフレクタ１４と、を有する。また、基板４の背面側には、放熱フィン１８が、放熱シート（図示せず）を介して取付けられている。
【００６８】
導光板５２は、縦約２５０ｍｍ、横約３７０ｍｍの透明な樹脂製の長方形板である。また、導光板５２は、発光ダイオードモジュール２を配置する一方の横の辺の部分では約６ｍｍの厚さを有し、この一方の横の辺から他方の横の辺に向かって直線的に厚さが減少している。即ち、導光板５２の背面は、傾斜した平面で形成されており、発光ダイオードモジュール２を配置した辺から、他方の辺に向かって厚さが薄くなるように形成されている。導光板５２の一方の背面側の縁部には、各発光ダイオードモジュール２を夫々受け入れるための複数の凹部２０が形成されている。この複数の凹部２０は、一直線上に並べて導光板５２の一方の横の辺と平行に、辺全体にわたって等間隔に形成されている。各発光ダイオードモジュール２は、導光板５２の板端から約１５ｍｍの位置に配置されている。
【００６９】
また、導光板５２の前面側の、各凹部２０に対応する位置には、Ｖ字形の二等辺三角形断面の１本の溝５４が形成されている。溝５４は、底部の１点から導光板６の表面に向かって直線的に広がる断面を有する窪みであり、導光板５２の１つの辺に沿って（図５の紙面に直交する方向に）延びている。各溝５４のＶ字形断面の頂角は約９０゜であり、導光板５２の表面における溝５４の幅は約５ｍｍ、深さは約２．５ｍｍである。また、溝５４は、円筒状の各凹部２０の中心と、溝５４の頂点の位置が整合するように延びている。
また、リフレクタ１４として、白色拡散反射板が採用されている。
【００７０】
発光ダイオードモジュール２から導光板５２の前面の方向（図５における上方）に出射された光の一部は、溝５４の壁面によって反射され、溝５４の両側に向かうように差し向けられる。溝５４によって反射された光の一部は、導光板５２の中央部に向かって導光され、他の一部は、導光板５２の端面に取付けられたリフレクタ１４によって反射される。
【００７１】
本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードモジュール２の中心から約１５ｍｍ〜３０ｍｍ程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効幅（縦）は約２２０ｍｍとなる。
【００７２】
本発明の第２実施形態の面光源装置によれば、導光板に形成された溝が、三角形断面の線状の溝であるため、溝を容易に形成することができる。
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、発光ダイオードモジュールが、導光板の縁部以外にも配置されている点が、第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第３実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図６は、本発明の第３実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。
【００７３】
図６に示すように、本発明の第３実施形態による面光源装置６０は、複数の発光ダイオードモジュール２と、基板４と、発光ダイオードモジュール２が出射した光を導光する導光板６２と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置６０は、拡散フィルム８と、プリズムシート１０と、拡散反射板１２と、サイドリフレクタ６４と、トップリフレクタ６６と、を有する。また、基板４の背面側には、放熱フィン１８が、放熱シート（図示せず）を介して取付けられている。本実施形態による面光源装置６０では、複数の発光ダイオードモジュール２を搭載した細長い基板４が、導光板６２の両側の縁部に加え、中央部にも配置されており、発光ダイオードモジュール２が全体で４列配置されている。
【００７４】
導光板６２は、縦約４１０ｍｍ、横約７３０ｍｍの透明な樹脂製の長方形板である。導光板６２の一方の背面側には、各発光ダイオードモジュール２を夫々受け入れるための凹部２０の列が、４列形成されている。凹部２０の列は、導光板５２の横の辺と平行に、辺全体にわたって形成されている。
【００７５】
また、導光板６２の前面側の、各凹部２０に対応する位置には、円錐状の溝２２が形成されている。溝２２の形状、及び各凹部２０に対する位置は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
また、導光板６２の端面には、サイドリフレクタ６４が取付けられており、導光板６２の端面に到達した光を反射させるように構成されている。さらに、導光板６２の前面側には、発光ダイオードモジュール２の各列を覆うように、複数の細長いトップリフレクタ６６が夫々取付けられており、発光ダイオードモジュール２から、導光板６２の前面の方向（図６における上方）に出射された光が、導光板６２から直接出射されないようにしている。また、均一化のために導光板上に拡散フィルムではなく、拡散シート６８が装備されている。
【００７６】
発光ダイオードモジュール２から導光板６２の前面の方向（図６における上方）に出射された光の一部は、溝２２の壁面によって反射され、溝２２から放射方向に反射される。溝２２の周囲に出射された光は、トップリフレクタ６６によってほとんどが反射される。導光板６２上のトップリフレクタ６６は、面光源装置６０から出射される光に輝度むらが生じたり、色むらが生じたりすることはないように濃度パターン印刷が施されており、溝上部はそのほとんどが反射されるような濃度となっている。さらに拡散シート６８および拡散フィルム８によって拡散され、均一化が図られる。この導光板は、拡散剤の量を増量しており、裏側の白色印刷を施すことなく、均一な光源を実現しているが、拡散剤の量を減らして、均一化のため導光板裏面に白色ドット印刷を施せばさらに良い。
【００７７】
本発明の第３実施形態の面光源装置によれば、大型液晶テレビ等に使用される、大面積の面光源装置を構成することができる。
【００７８】
次に、図７を参照して、本発明の第４実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、発光ダイオードモジュール基板の構造及び導光板との結合の仕方が第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第４実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図７は、本発明の第４実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。
【００７９】
図７に示すように、本発明の第４実施形態による面光源装置７０は、複数の発光ダイオードアレイモジュール７２と、発光ダイオードアレイモジュール７２が出射した光を導光する導光板７６と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置７０は、拡散フィルム８と、プリズムシート１０と、拡散反射板１２と、リフレクタ１４と、を有する。また、基板４の背面側には、放熱フィン１８が、放熱シート（図示せず）を介して取付けられている。
【００８０】
導光板７６は、厚み６ｍｍ、縦約３７０ｍｍ、横約４２０ｍｍの透明な樹脂製の長方形板である。発光ダイオードアレイモジュール７２は、２１０ｍｍのアルミ基板の上に、１ｍｍ2の夫々赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色の単色光と見なすことができる光を出射する、３種類の発光ダイオードチップ７１を略１０ｍｍ間隔で整列させている。また、各発光ダイオードチップは、大電流駆動用のものであり、本実施形態においては約３００ｍＡの電流が発光ダイオードチップ７１に流されている。さらに、各色の発光ダイオードチップ７１の数は、Ｒ（７１ａ）：Ｇ（７１ｂ）：Ｂ（７１ｃ）＝１：２：１となるように構成されている。
【００８１】
また、本実施形態においては、導光板の横方向端面からの前面側に夫々２枚の発光ダイオードアレイモジュールが導光板に密着配置されている。また導光板背面側の概ね円錐状の溝は、発光ダイオードチップと同じ１０ｍｍ間隔で、直径５ｍｍ、深さ２．５ｍｍである。
【００８２】
本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードアレイモジュール７２の中心から約１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効幅（縦）は約３２０ｍｍとなる。
【００８３】
次に、図８参照して、本発明の第５実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、発光ダイオードモジュール基板の構造・形状及び導光板との結合の仕方が第４実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第５実施形態の第４実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図８は、本発明の第５実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。
【００８４】
図８に示すように、本発明の第５実施形態による面光源装置８０は、複数の発光ダイオードアレイモジュール８２と、発光ダイオードアレイモジュール８２が出射した光を導光する導光板８６と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置８０は、拡散フィルム８と、プリズムシート１０と、拡散反射板１２と、リフレクタ１４と、を有する。また、基板４の背面側には、放熱フィン１８が、放熱シート（図示せず）を介して取付けられている。
【００８５】
次に、図９乃至１０を参照して、発光ダイオードアレイモジュール８２の詳細な構成を説明する。図３に示すように、発光ダイオードアレイモジュール８２は、放熱の良いアルミ基板の上にＰＮ接合の半導体である発光ダイオードチップ７１を実装したものである。図９乃至１０は、その発光ダイオードアレイモジュール基板に凹面形状を付与し、その底面に発光ダイオードチップを配置した図である。図９は、０．３ｍｍ2のチップを９個２ｍｍ2のシリコンサブマウント基板の上に並列にマウントし、サブマウント基板をアルミ基板の上に１５ｍｍ間隔で加工された凹面内に実装している。アルミ基板の凹面は、底面が約３ｍｍの平面で外形は約５ｍｍ、深さ０．５ｍｍである。すなわち、凹面の側壁はリフレクタの役割を担っている。本実施例では、アルミ基板にパターンを形成した後、パターン上に凹面加工を施し、リフレクタ機能を 持たせたリフレクタ一体型基板を利用した。各色のサブマウント基板の数は、Ｒ（７１ａ）：Ｇ（７１ｂ）：Ｂ（７１ｃ）＝１：２：１となるように構成されている。１つあたりの発光ダイオードチップには、駆動電流が５０ｍＡ流す設計となっている。
【００８６】
図１０では、１ｍｍ2のチップを直接、アルミ基板の上に１５ｍｍ間隔で加工された凹面内に実装している。アルミ基板の凹面は、底面が約２ｍｍの平面で外形は約４ｍｍ、深さ０．５ｍｍである。各色の発光ダイオードチップ７１の数は、Ｒ（７１ａ）：Ｇ（７１ｂ）：Ｂ（７１ｃ）＝１：２：１となるように構成されている。１つあたりの発光ダイオードチップには、駆動電流が３００ｍＡ流す設計となっている。
導光板８６は、厚み６ｍｍ、縦約３７０ｍｍ、横約４２０ｍｍの透明な樹脂製の長方形板である。
【００８７】
また、本実施形態においては、導光板の横方向端面からの前面側に夫々２枚の発光ダイオードアレイモジュールを配置する。発光ダイオードアレイモジュールのチップ及びサブマントの位置は、導光板の光偏向凹部８４の位置に合致するように設計させている。また導光板背面側の概ね円錐状の溝は、発光ダイオードチップと同じ直径５ｍｍ、深さ２．５ｍｍで配置されている。
【００８８】
本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードアレイモジュール７２の中心から約１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効幅（縦）は約３２０ｍｍとなる。
【００８９】
次に、図１１参照して、本発明の第６実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、発光ダイオードモジュール基板の構造・形状及び導光板との結合の仕方が第５実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第６実施形態の第５実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図１１は、本発明の第５実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。
【００９０】
図１１に示すように、本発明の第６実施形態による面光源装置９０は、導光板９６の両面に配置された複数の発光ダイオードアレイモジュール８２と、発光ダイオードアレイモジュール８２が出射した光を導光する導光板９６と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置９０は、拡散フィルム８と、プリズムシート１０と、拡散反射板１２と、リフレクタ９７と、導光板９６の両面に配置された発光ダイオードアレイモジュールの基板を放熱フィンに取り付けるための放熱保持板９１を有する。また、放熱保持板９１には、放熱フィン１８が、放熱シート（図示せず）を介して取付けられている。
【００９１】
導光板９６は、厚み６ｍｍ、縦約３６０ｍｍ、横約４２０ｍｍの透明な樹脂製の長方形板である。また、本実施形態においては、発光ダイオードアレイモジュール８２は、０．７５ｍｍ2のチップを直接、アルミ基板の上に１５ｍｍ間隔で加工された凹面内に実装している。アルミ基板の凹面は、底面が約２ｍｍの平面で外形は約４ｍｍ、深さ０．５ｍｍである。各色の発光ダイオードチップ７１の数は、Ｒ（７１ａ）：Ｇ（７１ｂ）：Ｂ（７１ｃ）＝１：２：１となるように構成されている。１つあたりの発光ダイオードチップには、駆動電流が１５０ｍＡ流す設計となっている。光偏向凹部が導光板の両面で対向するように配置される。互いに対向する発光ダイオードチップの色は、ミキシングしやすいようにずれて配置されている。
【００９２】
本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードアレイモジュール８２の中心から約１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効幅（縦）は約３２０ｍｍとなる。
【００９３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更を加えることができる。上述した第３の実施形態では、各色の発光ダイオードモジュールは、１列に配列されていたが、光量を増加させるために、各色の発光ダイオードモジュールを交互に２列に分けて配置することもできる。この場合には、ミキシングされやすい緑色の発光ダイオードモジュールの列を内側に、赤色と青色の発光ダイオードモジュールの列を外側に配置するのが良い。また、第５の実施形態では、各色の発光ダイオードチップの集合体（全体としては白色発光）を一定の間隔で配置するとさらに額縁を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態による面光源装置の側面断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による面光源装置の平面側断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による面光源装置の、発光ダイオードモジュールが取付けられている部分の拡大断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の面光源装置の変形例における、発光ダイオードモジュールが取付けられている部分の拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による面光源装置の側面断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態による面光源装置の側面断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態による面光源装置の側面断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態による面光源装置の側面断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態による面光源装置の、発光ダイオードアレイモジュールの平面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態による面光源装置の、発光ダイオードアレイモジュールの平面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態による面光源装置の側面断面図である。
【図１２】面光源装置の一例を示す側面断面図である。
【図１３】面光源装置の一例を示す平面側断面図である。
【図１４】面光源装置の他の一例を示す側面断面図である。
【図１５】面光源装置の他の一例を示す平面側断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１      本発明の第１実施形態による面光源装置
２      発光ダイオードモジュール
４      基板
６      導光板
８      拡散フィルム
１０    プリズムシート
１２    拡散反射板
１４    リフレクタ
１６    ドット印刷
１８    放熱フィン
２０    凹部
２２    溝
２４    発光ダイオードチップ
２６    ヒートシンク
２８    リードフレーム
３０    リード線
３２    樹脂
５０    本発明の第２実施形態による面光源装置
５２    導光板
５４    溝
６０    本発明の第３実施形態による面光源装置
６２    導光板
６４    サイドリフレクタ
６６    トップリフレクタ
６８    拡散フィルム
７０    本発明の第４実施形態による面光源装置
７１    発光ダイオードチップ
７２    発光ダイオードアレイモジュール
７３    発光ダイオードアレイモジュール封止樹脂
７７    溝
８０    本発明の第５実施形態による面光源装置
８２    発光ダイオードアレイモジュール
８３    発光ダイオードアレイモジュール封止樹脂
８４    光偏向凹部
８６    導光板
９０    本発明の第３実施形態による面光源装置
９１    放熱保持板
９６    導光板
９７    リフレクタ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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