(57)【要約】【課題】  発光ダイオードの光が導光板上に直接漏れ出すことのない構造を持った面発光装置を提供する。【解決手段】  第１の主面と第２の主面とを有する導光板と、発光ダイオードが実装された基板と、導光板の光入射面側に発光ダイオードが実装された基板を収納する収納部を有するケースとを備えた面発光装置であって、収納部は、ケースの端部がコの字型に折り曲げられてなり、その内側に折り曲げられた囲み部と導光板の間に、基板の発光ダイオードより前方に位置する部分が挿入されており、囲み部の導光板に対向する面に、導光板と基板の間の隙間を制限する基板押さえ部を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と第２の主面とを有し、少なくとも一端面を光入射面とする導光板と、
一方の面に発光ダイオードが実装された基板と、
前記導光板の前記第２の主面が対向して配置される底部と、前記導光板の光入射面側に前記発光ダイオードが実装された基板を収納する収納部とを有してなるケースとを備え、  前記光入射面から入射される前記発光ダイオードの光を前記第１の主面から出射する面発光装置であって、
前記収納部は、前記ケースの端部がコの字型に折り曲げられてなり、その内側に折り曲げられた囲み部は前記導光板の光入射面側に位置する前記第１の主面の一部と対向しており、前記基板の前記発光ダイオードより前方に位置する部分が前記囲み部と前記導光板の間に挿入されており、
前記囲み部は、前記導光板に対向する面に、前記導光板と前記基板の間の隙間を制限する基板押さえ部を有していることを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記基板押さえ部は、前記基板の前記囲み部と前記導光板の間に挿入された部分に接するように設けられている請求項１記載の面発光装置。
【請求項３】
前記基板押さえ部は、前記発光ダイオードの発光面からの距離が、前記発光ダイオードの発光面から前記囲み部の先端までの距離の１０％〜３０％になるように形成されている請求項１又は２に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記ケースの外周に沿って設けられ、前記導光板を前記底部において位置決めし、前記基板を前記収納部において前記発光ダイオードの発光面が前記光入射面に対向するように位置決めする導光板ガイドをさらに備えた請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の面発光装置。
【請求項５】
前記基板は、フレキシブル基板である請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の面発光装置。
【請求項６】
前記基板押さえ部は、前記発光ダイオードの光軸に対して直交する長手方向を有する断面が円弧形状の凸部である請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードと導光板とを用いた面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶バックライトなどの光源として、点光源であるＬＥＤチップからの光を面状に発光させる面発光装置が用いられている。この面発光装置は、対向する主面を有する導光板の一端面から１又は２以上の発光ダイオードの光を入射してその導光板の一方の主面全体から光を出射させるように構成される。
このように導光板を用いて構成される面発光装置は、導光板の一端面から入射された光を一方の主面から面全体に広げて出射するものであることから、いかにして発光面全体における均一性を確保するかが重要である。
そのために、従来の面発光装置用の導光板では、発光面又は発光面に対向する反射面に所定の密度に設定されたドットを形成したり、反射面にプリズムを形成するなど種々の工夫がなされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０８８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発光ダイオードの光が導光板に入射されることなく直接、光出射面上に漏れてきた場合には、到底発光面における光の均一性を確保することはできない。
特に、薄型化の要求に伴い、発光ダイオードを実装する基板として、可撓性を有するフレキシブル基板を用いた場合には、かかる問題は発生しやすい。
【０００５】
そこで、本発明は、発光ダイオードの光が導光板上に直接漏れ出すことのない構造を持った面発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するために、本発明に係る面発光装置は、第１の主面と第２の主面とを有し、少なくとも一端面を光入射面とする導光板と、一方の面に発光ダイオードが実装された基板と、前記導光板の前記第２の主面が対向して配置される底部と、前記導光板の光入射面側に前記発光ダイオードが実装された基板を収納する収納部とを有してなるケースとを備え、前記光入射面から入射された光を前記第１の主面から出射する面発光装置であって、
前記収納部は、前記ケースの端部がコの字型に折り曲げられてなり、その内側に折り曲げられた囲み部は前記導光板の光入射面側に位置する前記第１の主面の一部と対向しており、前記基板の前記発光ダイオードより前方に位置する部分が前記囲み部と前記導光板の間に挿入されており、前記囲み部は、前記導光板に対向する面に、前記導光板と前記基板の間の隙間を制限する基板押さえ部を有していることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る面発光装置において、前記基板押さえ部は、前記基板の前記囲み部と前記導光板の間に挿入された部分に接するように設けられていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る面発光装置において、前記基板押さえ部は、前記発光ダイオードの発光面からの距離が、前記発光ダイオードの発光面から前記囲み部の先端までの距離の１０％〜３０％になるように形成されていることが好ましい。
【０００９】
前記面発光装置は、前記ケースの外周に沿って設けられ、前記導光板を前記底部において位置決めし、前記基板を前記収納部において前記発光ダイオードの発光面が前記光入射面に対向するように位置決めする導光板ガイドをさらに備えていることが好ましい。
【００１０】
また、前記基板押さえ部は、前記発光ダイオードの光軸に対して直交する長手方向を有する断面が円弧形状の凸部であることが好ましく、このような形状であると効果的に基板の浮きを防止して、光の漏れを防止できるとともに、組み立て工程において基板等の組み込みを容易にできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る面発光装置は、前記基板の発光ダイオードより前方に位置する部分が前記囲み部と前記導光板の間に挿入されて、その囲み部に前記導光板と前記基板の間の隙間を制限する基板押さえ部を有しているので、前記導光板と前記基板の間の隙間から発光ダイオードの光りが導光板の発光面に漏れ出すのを効果的に防止できる。
したがって、本発明によれば、例えば、ポリイミドあるいはポリエステルを材料に用いた可撓性を有するフレキシブル基板を用いた場合であっても導光板上への光の漏れ出しを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の面発光装置について説明する。
本実施の形態の面発光装置は、ケース１内に、発光ダイオード４２が実装された基板４１からなる発光ユニット４と導光板５とを備え、発光ダイオード４２で発光した光を導光板の一方の主面である発光面から出射する面発光装置であり、以下のように構成することにより、発光ダイオード４２の光が導光板５の上に直接漏れ出すことのないようにしている。
【００１３】
本実施の形態において、ケース１は、反射シート２、導光板５、拡散シート６、プリズムシート７が重ねて載置される底部１ａと、発光ユニット４を収納する収納部１０を有している。収納部１０は、ケースを構成する金属板の端部がコの字型に折り曲げられることにより構成されており、底部１ａの端から略直角に立ち上がっている立ち上がり部１２と、その先端部分が底部１ａと平行に内側に折り曲げられてなる囲み部１１とを有している。この収納部１０は、導光板５の光入射面５ａ側に設けられており、囲み部１１とその囲み部１１に対向する底部１ａの間に、発光ユニット４が収納される。この発光ユニット４は収納部１０において、発光ダイオード４２の光出射面が導光板の光入射面に対向するように配置される。
【００１４】
特に、本実施の形態では、この囲み部１１の下面に、下方に突出した基板押さえ部１１ａが設けられており、その基板押さえ部１１ａによって基板４１を発光ダイオード４２の前方において押さえて、発光ダイオード４２の前方における基板４１と導光板５の間隔が一定以上大きくならないようにしている。
また、本実施の形態では、基板押さえ部１１ａは、発光ダイオード４２の光軸に対して直交する長手方向を有する断面が円弧形状に形成されている。本発明では、基板押さえ部１１ａをこのような形状とすることにより、効果的に基板の浮きを防止して、光の漏れを防止できるとともに、組み立て工程において基板等の組み込みを容易にできる。
【００１５】
また、基板押さえ部１１ａの幅（長手方向に直交する方向の幅）は、０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲に設定することが好ましく、この範囲に設定すると、例えば、プレス加工により基板押さえ部１１ａを容易に形成できる。
また、基板押さえ部１１ａを形成する位置は、発光ダイオードの発光面からの距離が、発光ダイオードの発光面から囲み部の先端までの距離の１０％〜３０％になるように形成されていることが好ましく、より好ましくは、１５％〜２０％の範囲に設定する。
基板押さえ部１１ａの形成位置をこのような範囲に設定すると、基板押さえ部１１ａをプレス加工などにより容易に形成でき、かつ基板等の組み込みも容易にできる。
またさらに、本実施の形態の面発光装置において、基板押さえ部１１ａは、囲み部と前記導光板の間に挿入された基板に接するように設けられていることが好ましい。
【００１６】
また、本実施の形態では、導光板５と発光ユニット４との位置を定めその位置関係を保持するために、導光板ガイド３がケース１の外周に沿って設けられている。この導光板ガイド３は、サイドフレーム３ｂとバックフレーム３ｃとフロントフレーム３ａとからなり、サイドフレーム３ｂとバックフレーム３ｃの３辺にほぼ接するように導光板が設けられ、導光板５の光入射面５ａとフロントフレーム３ａの間には、基板４１に実装された発光ダイオード４２が収まるスペースが形成される。
【００１７】
発光ユニット４は、発光ダイオード４２に電圧を印加するための配線がされた例えば、フレキシブル基板４１の裏面に発光ダイオード４２が設けられることにより構成される。その発光ユニット４は、導光板５の光入射面５ａとフロントフレーム３ａの間に、発光ダイオード４２がその発光面が導光板５の光入射面５ａに対向するように位置し、フレキシブル基板４１の発光ダイオード４２より前方に位置する部分が囲み部１１と導光板５の先端部分の間に位置し、フレキシブル基板４１の発光ダイオード４２より後方に位置する部分が囲み部１１とフロントフレーム３ａの間に位置するように設けられる。
【００１８】
本実施の形態の面発光装置は、次のようにして製造される。
まず、発光ユニット４を準備する。
具体的には、ＬＥＤダイスをパッケージングしたサイドビュー型のＳＭＤ型発光ダイオードをフレキシブル基板４１上に配列させる（実装する）。このサイドビュー型の発光ダイオードは、ＬＥＤダイスと電気的に導通させることが可能な正負のリードフレームがパッケージの外部へ突出したものをリードフレームの端部がパッケージ側面の同一面に位置するように折り曲げたものであり、実装されたときに発光面が基板面と垂直になり、基板面に対して平行に光を出射させることができるものである。
【００１９】
パッケージ内に載置される、ＬＥＤダイスは、種々の発光色を選択できるように、赤、緑、青（ＲＧＢ）がそれぞれ発光可能な発光素子をパッケージ内に隣接させて、配置させることが好ましい。青色系が発光可能な発光素子としては、窒化ガリウム系化合物半導体を利用することによって、高輝度に発光させることができる。また、上記の構成に限らず、２色を隣接させる、一色につき２個以上のＬＥＤを配置させる等、使用用途によって用いられる発光素子は適宜選択可能である。
【００２０】
本発明に用いられるパッケージは、凹部内の底部にＬＥＤダイスが配置されうるものが好ましく、また、発光装置の厚さが、発光ダイオードのパッケージへの依存度が大きいことから、適宜形状や大きさを変えることができる。材料には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、液晶ポリマー、芳香族ナイロンなどの各種樹脂を用いることができる。特にパッケージからの光を効率よく取り出すためには、上記各種樹脂中に光拡散剤として、炭酸カルシウム、酸化アルミニウムや酸化チタンを適宜混入させることが好ましい。これにより反射率の高い白色パッケージを構成させることができる。
【００２１】
パッケージを持たないＬＥＤダイスを実装し、光源として用いる場合、端面発光型のＬＥＤを用いることで、実装基板および筐体底面に対し、水平方向に出射できる。このようなパッケージを持たないＬＥＤを用いることで、パッケージの有する厚みを除くことができるので、一層の薄型化を図ることが可能となる。
【００２２】
発光ダイオードとして、種々の発光が可能な半導体発光素子を利用することができる。半導体素子としては、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｌＮなどの半導体を発光層に利用したものが挙げられる。また、半導体の構造もＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合や、ＰＮ接合を有するホモ構造、ヘテロ構造或いはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。
【００２３】
半導体層の材料やその混晶比によって、半導体素子の発光波長を紫外光から赤外光まで種々の選択が可能である。更に量子効果を持たせるため、発光層を薄膜とした、単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００２４】
また、液晶パネル等に用いられる白色バックライトに用いる場合などは、ＲＧＢの３原色のみならず、発光素子からの光と、これにより励起され発光する蛍光物質との組み合わせによる発光ダイオードを利用することもできる。この場合、長波長に変換する蛍光物質を利用することにより、１種類の発光素子を利用して白色がリニアリティ良く発光可能な、発光ダイオードとすることができる。
【００２５】
本発明に用いられる蛍光物質は、上記したように発光ダイオードからの光を変換させるものであり、パッケージ内に発光素子を載置後モールドする際に蛍光物質を含有された樹脂を充填させることで、パッケージの外部へ出射される光を変換可能である。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン形誘導体やＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：ＣｅやＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２などの無機蛍光体など種々好適に用いられる。特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できるため好ましい。同様に、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できるため好ましい。
【００２６】
また、発光ユニット４以外の部品（ケース１、反射シート２、導光板ガイド３、導光板５、拡散シート６、プリズムシート７）を別途準備する。
各部品は、次のように組み立てられる。
組み立てる手順としては、まず、ケース１の底部１ａ上に反射シート２を載置する。
この反射シート２は、導光板５の他方の主面からもれる光を上方に反射して発光面から出射して発光した光の発光面からの取り出し効率を向上させる。
【００２７】
次に、フロントフレーム３ａ上に基板４１の裏面の一部が接するように発光ユニット４を導光板ガイド３の所定の位置に配置して、発光ユニット４が収納部１０に配置されるように導光板ガイド３をケース１に組み込む。
ここで、発光ユニット４の外部回路との接続に用いられる端子４１ａは、収納部１０の立ち上がり部１２に形成されたスリット１２ａを介して、ケース１の外部に引き出される。
また、ケース１の立ち上がり部１２には、導光板ガイド３を内側に押さえて固定するための板ばね１２ｂが設けられており、導光板ガイド３、発光ユニット及び導光板５がケース１内で動かないように固定される。
【００２８】
そして、導光板５をその光入射面５ａが発光ダイオード４２の発光面に対向するように、導光板ガイド３に組み込み、ケース１にあらかじめ設けられたツメ部を折り曲げることによって固定し、その導光板５の上に、拡散シート６、プリズムシート７を重ねて配置する。
尚、プリズムシート７は、例えば、図３，４の断面図に示すように、複数のプリズムシート７ａ，７ｂにより構成されていてもよい。
【００２９】
以上のように構成された実施の形態の面発光装置では、囲み部１１に形成された基板押さえ部１１ａによって基板４１を発光ダイオード４２の前方で押さえて隙間を制限しているので、発光ダイオードの発光が導光板５の上に漏れ出すのを防止できる。
【００３０】
すなわち、基板押さえ部１１ａが設けられていない場合には、基板４１の裏面が導光板５の上面にほぼ接しているとき（図５）には問題はないが、基板４１が浮いたとき（図６）には、基板４１と導光板５の隙間を通って発光ダイオード４２の発光（矢印で示す）が直接発光面に漏れ出して、発光ユニット側の発光面が異常に明るくなる。
これに対して、本発明では、囲み部１１に基板押さえ部１１ａを設けて基板４１を発光ダイオード４２の前方において押さえることにより、基板４１と導光板５の隙間を制限して、基板４２が浮いた場合でも発光ダイオード４２の発光が発光面に直接漏れ出さないようにしている。
【００３１】
尚、囲み部１１に基板押さえ部１１ａを設けることなく、囲み部１１と導光板５の間のクリアランスを小さくして、基板４１と導光板５の隙間を制限することも可能であるが、このようにすると、発光ユニット４及び導光板ガイド３を収納部１０に組み込む工程において、作業性が悪くなり、製造歩留まりを悪化させる原因となる。
しかしながら、本発明のように基板押さえ部１１ａを設けることにより、製造時の作業性を悪化させない程度に囲み部１１と導光板５の間のクリアランスを確保しつつ、発光ダイオード４２の発光の発光面への漏れ出しを防止できる。
【００３２】
以上、詳細に説明したように、本実施の形態の面発光装置は、基板の発光ダイオードより前方に位置する部分が囲み部と導光板の間に挿入されるようにして、その囲み部に導光板と基板の間の隙間を制限する基板押さえ部を設けているので、製造時の良好な作業性を確保しつつ基板と導光板の間の隙間からの光の漏れが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る面発光装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る面発光装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る面発光装置の斜視図（一部断面を含む）である。
【図４】本発明の実施の形態に係る面発光装置において、基板が押さえられている状態を示す斜視図（一部断面を含む）である。
【図５】比較例の面発光装置の斜視図（一部断面を含む）である。
【図６】比較例の面発光装置において、基板が浮いた状態を示す斜視図（一部断面を含む）である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ケース、１ａ  底部、２  反射シート、３  導光板ガイド、３ｂ  サイドフレーム、３ｃ  バックフレーム、３ａ  フロントフレーム、４  発光ユニット、５  導光板、５ａ  光入射面、６  拡散シート、７  プリズムシート、１０  収納部、１１  囲み部、１１ａ  基板押さえ部、１２  立ち上がり部、１２ａ  スリット、４１  基板、４２  発光ダイオード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005285585.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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