(57)【要約】【課題】  解決しようとする課題は薄くて明るい安価な照明装置を実現することである。【解決手段】  多面が発光する発光ダイオード光源の外部に、発光面に密接して反射層を配置した。また、前期発光ダイオード光源に、発光ダイオードチップの電極との電気的接続を取るためのフレキシブル印刷回路を接続し、前期反射シートを前期発光ダイオード光源と該フレキシブル印刷回路との間に挿入した。さらに前期反射層の長さを前期発光ダイオード光源の発光部の長さよりも長く設定した。別の態様として、前期反射層の表面にグルーブを設けた。【選択図】        図１
2007080544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多面が発光する発光ダイオード光源の外部に、発光面に密接して反射層を配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前期反射層は反射シートであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前期反射層の表面にグルーブを設けたことを特徴とする請求項１もしくは２記載の照明装置。
【請求項４】
前期発光ダイオード光源に、発光ダイオードチップの電極との電気的接続を取るためのフレキシブル印刷回路を接続し、前期反射シートを前期発光ダイオード光源と該フレキシブル印刷回路との間に挿入したことを特徴とする請求項２もしくは３記載の照明装置。
【請求項５】
前期反射層の長さを前期発光ダイオード光源の発光部の長さよりも長く設定したことを特徴とする請求項１から４の内の少なくとも一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前期反射層の長さは前期発光ダイオード光源の発光部の長さの二倍以上であることを特徴とする請求項５記載の照明装置。  
【請求項７】
前期発光ダイオード光源に、発光ダイオードチップの電極との電気的接続を取るためのフレキシブル印刷回路を接続し、前期反射層を該フレキシブル印刷回路の表面に設けたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項８】
導光板の端面に多面が発光する発光ダイオード光源が配置され、該導光板上には光を集光する働きをするフィルムが設けられ、前記発光ダイオード光源の出射光が前記導光板と前記フィルムによって進行方向をほぼ９０度変えられ照明装置の出射光となり、該フィルム上に設けられた受光型表示装置を照明する照明装置において、
前記発光ダイオード光源の前記照明装置の出射光方向の面の外部に反射層を配置したことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、ＰＤＡ等の小型携帯機器に用いられる小型液晶ディスプレイ等の受光型表示装置用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来携帯電話、ＰＤＡ等の小型携帯機器に用いられる小型液晶ディスプレイ等の受光型表示装置用照明装置の光源には発光ダイオード（以下ＬＥＤと略記する）が用いられるようになっており、照明装置としての全体構成は図６に示すようになっていた。
図６において、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図で、複数のＬＥＤ光源６４−１，２，３，４を略直方体の導光板１０の１つの側面に配置し、該ＬＥＤ光源６４−１，２，３，４の出射光が導光板１０に入射する。導光板１０にはマイクロプリズム等のグルーブが形成され、該グルーブの頂点を結んだ稜線は図６（ａ）に点線群６２で示したようになっていた。
断面構造は図６（ｂ）に示すように、導光板１０の下面に反射シート１６が、上面に拡散シート７０，プリズムシート６８、６６が順に配置され、導光板６８、反射シート１６、拡散シート７０、プリズムシート６８、６６はホルダー６０に収納され、上部に置かれる液晶表示装置等の受光型表示装置を照明する構造となっていた。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付している。
【０００３】
図７は照明光の挙動を示す図で、ＬＥＤ光源６４から導光板１０に入射された光１５は導光板１０内で導光板１０上面と導光板１０下面に設けられたグルーブであるマイクロプリズムの面とで屈折を繰り返して伝播される。該伝播を繰り返すうちに、光の進行方向と導光板６８上面とがなす角度が臨界角よりも小さくなり、導光板１０上面から光が出射する。導光板１０下面に出射されてしまった光は反射シート１６で反射されて導光板１０に戻される。導光板１０から出射した光は、拡散シート７０で拡散された後、プリズムシート６８、６６によってさらに導光板６８上面と垂直な方向に屈曲され受光型表示装置７４へと導かれ、表示装置を照明する。
なお２０はフレキシブル印刷回路で、発光ダイオードチップの電極と外部との電気的接続を取るために設けられている。
【０００４】
ここで図８を用いて本明細書で用いる座標軸を説明する。
図８（ａ）に示すように、略直方体の発光部７６と基板部１２とからなるＬＥＤ光源６４から導光板１０に向かう軸をＺ軸、該Ｚ軸と直交し導光板１０の面に沿った軸をＸ軸、Ｚ，Ｘ軸と直交し導光板１０の法線方向の軸をＹ軸とする。
また図８（ｂ）に示すように、Ｘ−Ｚ平面上で光が放射される方向Ｘ’とＸ軸がなす角度及び、Ｙ−Ｚ平面上で光が放射される方向Ｙ’とＹ軸がなす角度とを共に光放射角度θとする。
【０００５】
図７にもどって、図７（ｂ）は従来用いているＬＥＤ光源出射光の放射角度特性を示すグラフで、横軸は光放射角度θ、縦軸は光強度の相対値であり、横軸がθ＝０の点は導光板１０と直交する方向の照明光強度を示しており、θ＝９０の点は導光板１０の面と平行な方向の照明光強度を示している。
図７（ａ）に示した略直方体の発光部７６と基板部１２とからなるＬＥＤ光源６４の光放射角度特性は図７（ｂ）で実線の太線で示すように、Ｘ−Ｚ平面、Ｙ−Ｚ平面で共に同様の特性を示しており、＋−９０度で限りなく０に近く０度でもっとも光が強くなる回転体のような特性を示していた。
【０００６】
このようなＬＥＤ光源６４の構造を示したのが図９である。
図９（ａ）はＬＥＤ光源６４の斜視図で、発光部７６は発光面である７７の面と遮光壁７８とより成っている。
図９（ｂ）は図９（ａ）のＬＥＤ光源６４をＺ軸右方から見た図で、右方の面は遮光壁７８と該遮光壁７８内に充填された透明の樹脂８０とより成っている。
図９（ｃ）は図９（ａ）のＬＥＤ光源６４のほぼ中央部をＸ−Ｚ平面で切断した場合の断面図で、基板２６上にＬＥＤチップ２８が実装され、該ＬＥＤチップ２８の電極は金ワイヤ３０で基板２６上の上側電極３２に接続され、基板２６の下側には外部端子用の電極３４が設けられてスルーホール３６によって上側電極３２に接続されている。基板２６、上側電極３２、外部端子用の電極３４が基板部１２を構成している。基板部１２の上部には遮光壁７８が設けられ、該遮光壁間に透明の樹脂８０が充填されてＬＥＤチップ２８と金ワイヤ３０を保護すると共に、ＬＥＤチップ発光色の色度調整を行っている。
図９（ｄ）は図９（ａ）のＬＥＤ光源６４をＺ軸左方から見た図で、ＬＥＤ光源６４の背面には基板２６と外部端子用の電極３４とスルーホール３６とが現れている。
【０００７】
図１０は従来の照明装置の問題点を示す図である。
図１０（ａ）においてＬＥＤ光源６４を出射した光のうち２２の斜線で示した光群は導光板に入射され照明光として寄与する。しかし斜線２２よりも外方向に出射してしまった光は導光板１０に入射されず照明光として使われない無駄な光となってしまう。
図１０（ｂ）は図７（ｂ）と同様な光放射角特性を示したグラフだが、上述した理由で斜線を施した部分７８，８０の光、すなわち光束が無駄な光となってしまっている。    
【０００８】
無駄な光の量は図１０（ａ）に示したＬＥＤ光源６４と導光板１０との距離Ｌと導光板の厚さＴによって増減する。
ＬＥＤ光源６４と導光板１０との距離Ｌに関してはＬＥＤ光源と導光板の距離をゼロにすればすべての光を導光板に取り込めることになるが、照明装置の組み立て上はゼロにすることは不可能である。
また導光板の厚さＴを大きくすれば無駄となってしまう光を減少させることは出来るが、最近の照明装置薄型化への要求はこれを許さなくしている。
【０００９】
近来携帯機器の薄型化、軽量化への要求から照明装置全体の薄型化が望まれており、例えば照明装置の厚さを２０〜３０％薄くするため、導光板の厚さを約半分にするというような要求がある。
しかしながら図１０で説明したように、導光板１０の厚さを薄くすると無駄になってしまう光が増加し、光利用効率が低下し、照明が暗くなってしまうという問題が生じていた。
すなわち照明装置に薄さが求められている中、照明装置を薄くすると光源の発光効率が悪くなり、その結果照明装置は「薄さ」と「明るさ」を共存させることが出来なかった。
【００１０】
目的は全く異なり、複数のＬＥＤチップを用いた照明装置のＬＥＤチップ間の暗部を解消するためであるが、ＬＥＤ光源の指向性を導光板側に限定しかつ導光板端面に対する指向性を広げるためＬＥＤの上下方向のみに遮光壁を設け、左右方向の遮光壁を取り除くという提案がある（例えば特許文献１参照）。
また該特許文献１の−００１６−には下記の記載もある。
「なお、前記遮光部材２５ａ，２５ｂの第２側面発光部２４ｄ，２４ｅに接する面を鏡面状に加工したり、高反射率を備えた部材で形成することによって、封止体２４内部での反射効果を高め、正面発光部２４ａ及び第１側面発光部２４ｂ，２４ｃから照射される発光輝度を高めることができる。」
【００１１】
しかしながら１つの大きなマザー基板上に多数個の素子を作り込むＬＥＤ光源にとって、遮光壁を鏡面状に加工したり、高反射率を備えた部材で形成することは容易ではなく、また非常に製造価格が上昇してしまうという欠点を有しており現実的ではなかった。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−１２７６０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
解決しようとする課題は薄くて明るい安価な照明装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の照明装置は、多面が発光する発光ダイオード光源の外部に、発光面に密接して反射層を配置したことを特徴とする。
【００１５】
また本発明の照明装置は、前期反射層が反射シートであることを特徴とする。  
【００１６】
また本発明の照明装置は、前期反射層の表面にグルーブを設けたことを特徴とする。
【００１７】
また本発明の照明装置は、前期発光ダイオード光源に、発光ダイオードチップの電極との電気的接続を取るためのフレキシブル印刷回路を接続し、前期反射シートを前期発光ダイオード光源と該フレキシブル印刷回路との間に挿入したことを特徴とする。
【００１８】
また本発明の照明装置は、前期反射層の長さを前期発光ダイオード光源の発光部の長さよりも長く設定したことを特徴とする。
【００１９】
また本発明の照明装置は、前期反射層の長さを前期発光ダイオード光源の発光部の長さの二倍以上としたことを特徴とする。
【００２０】
また本発明の照明装置は、前期発光ダイオード光源に、発光ダイオードチップの電極との電気的接続を取るためのフレキシブル印刷回路を接続し、前期反射層を該フレキシブル印刷回路の表面に設けたことを特徴とする。
【００２１】
また本発明の照明装置は、導光板の端面に多面が発光する発光ダイオード光源が配置され、該導光板上には光を集光する働きをするフィルムが設けられ、前記発光ダイオード光源の出射光が前記導光板と前記フィルムによって進行方向をほぼ９０度変えられ照明装置の出射光となり、該フィルム上に設けられた受光型表示装置を照明する照明装置において、前記発光ダイオード光源の前記照明装置の出射光方向の面の外部に反射層を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、指向性の広いＬＥＤの光を、ＬＥＤ光源外部のの上下面付近に配置した反射層により反射させて、より多くの光を導光板に取り込むことが出来る。反射層は平面の大判で製造することが出来るため、反射効率の良い層を安価に製造できる。そのため薄くて明るい安価な照明装置を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
多面が発光する発光ダイオード光源の外部に、発光面に密接して反射層を配置した。また、前期発光ダイオード光源に、発光ダイオードチップの電極との電気的接続を取るためのフレキシブル印刷回路を接続し、前期反射シートを前期発光ダイオード光源と該フレキシブル印刷回路との間に挿入した。さらに前期反射層の長さを前期発光ダイオード光源の発光部の長さよりも長く設定した。別の態様として、前期反射層の表面にグルーブを設けた。
【実施例１】
【００２４】
図４は本発明で用いるＬＥＤ光源１３を説明する図である。
図４（ａ）はＬＥＤ光源１３の斜視図で、発光部１４は略直方体となっており、電極が設けられている基板部１２に面した面以外の５面が発光面となっている。
図４（ｂ）は図４（ａ）のＬＥＤ光源１３をＺ軸右方から見た図で、右方の面は透明の樹脂１５より成っている。
図４（ｃ）は図４（ａ）のＬＥＤ光源１３のほぼ中央部をＸ−Ｚ平面で切断した場合の断面図で、基板２６上にＬＥＤチップ２８が実装され、該ＬＥＤチップ２８の電極は金ワイヤ３０で基板２６上の上側電極３２に接続され、基板２６の下側には外部端子用の電極３４が設けられてスルーホール３６によって上側電極３２に接続されている。基板２６、上側電極３２、外部端子用の電極３４が基板部１２を構成している。
基板部１２の上部には透明の樹脂８０が充填されてＬＥＤチップ２８と金ワイヤ３０を保護すると共に、ＬＥＤチップ発光色の色度調整を行っている。
図４（ｄ）は図４（ａ）のＬＥＤ光源１３をＺ軸左方から見た図で、ＬＥＤ光源１３の背面には基板２６と外部端子用の電極３４とスルーホール３６とが現れている。
【００２５】
図４と図９を比較すると明らかなように、図４に示した本発明で用いるＬＥＤ光源１３は、図９に示した従来のＬＥＤ光源６４の遮光壁７８を除去して、ＬＥＤ光源１３の発光部１４のへりまで透明の樹脂８０を設け、略直方体の６面の内５面を発光面としている。
このような構成とすることにより、測定の結果では略直方体の６面の内１面のみを発光面としている従来のＬＥＤ光源６４に比べ、全光束量は１．３〜１．４倍とすることが出来た。ちなみにＹ軸上下方向の隔壁を残した場合は１．１倍程度の光束しか得られなかった。
【００２６】
しかるにこのようなＬＥＤ光源を従来のような構成の照明装置に用いると照明光は減少してしまう。
このような状況を説明するのが図５である。
図５（ａ）は図１０（ａ）と同様の図であるが、本発明で用いるＬＥＤ光源は指向性が広いため、特に略直方体発光面の長辺の面に垂直なＹ軸方向の光が大きくなる。そのため図５（ａ）の３８，４０で示した光が照明に使用されない無駄な光と成ってしまう。
【００２７】
図５（ｂ）は本発明で用いるＬＥＤ光源出射光の放射角度特性を示すグラフで、横軸は光放射角度θ、縦軸は光強度の相対値であり、横軸がθ＝０の点は導光板１０と直交する方向の照明光強度を示しており、θ＝９０の点は導光板１０の面と平行な方向の照明光強度を示している。
図４の本発明で用いるＬＥＤ光源１３の光放射角度特性は図５（ｂ）に示すようにＸ−Ｚ平面での特性が点線の太線で示すような従来とほぼ同様な特性、Ｙ−Ｚ平面での特性は実線の太線で示すような＋−３５度でピークを持っており、＋−９０度でも相対強度０．４程度を有するような特性となった。
このため導光板１０に入射されず無駄となってしまう光、すなわち図５（ａ）に示した３８，４０、図５（ｂ）に示した斜線部４２，４４が従来に比べて非常に大きくなってしまった。これがＬＥＤ光源１３の出射する光束量が増加しても照射光強度が減少してしまう原因であった。
【００２８】
本発明は図４で示したＬＥＤ光源を用いて薄型、高輝度の照明装置を実現しようというものである。
図１は本発明の照明装置の部分断面図である。
図１（ａ）において、基板部１２と発光部１４とから成るＬＥＤ光源１３の右方にはグルーブを有する導光板１０が配置され、ＬＥＤ光源１３の基板部１２の上部には発光ダイオードチップの電極との電気的接続を取るためのフレキシブル印刷回路２０が配置され、ＬＥＤ光源１３と導光板１０の下部には反射板１６が配置され、さらにＬＥＤ光源１３の発光部１４とフレキシブル印刷回路２０との間には反射層１８が発光面に密接して設けられている。
ここで反射板１６は導光板１０の下部から、少なくともＬＥＤ光源１３の発光部１４の下部まで延長されていることが重要である。
また反射層１８には反射シートを用いている。
さらに、発光部の導光板方向の長さＬ２に対して反射層１８の長さＬ３を長く設定している。具体的には２倍以上長く設定している。このように設定することにより導光板１０の外部に漏れてしまいそうな光をより多く集光することが出来た。
【００２９】
このように構成したことにより、図５（ａ）で示した照明に使用されない光３８は反射層１８で反射されて図１（ａ）の光２４で示すように導光板１０に戻され、図５（ａ）で示した照明に使用されない光４０は反射層１６で反射されて図１（ａ）の光２６で示すように導光板１０に戻されて照明光として利用される。すなわち、指向性の広いＬＥＤの光を、ＬＥＤの上下面付近に配置した反射層により反射させて、より多くの光を導光板に取り込むことが出来る。このようにして本発明による照明装置は光源光の利用効率が大きく改善されている。
【００３０】
特許文献１に記載があるように図９の７８で示した遮光壁の内面を鏡面加工することは１つの大きなマザー基板上に多数個の素子を作り込むＬＥＤ光源にとって容易ではない。現在も鏡面に近いものを作ろうとはしているが、反射率及びコストにおいては平面に大判で作り得る反射シートには遠く及ばない。
一方反射シートは平面に大判で作れ、材料選択の余地も広いため、高反射効率のシートを安価に作り得る。特に携帯機器用の照明装置においては、照明装置が小型であるため、大判のシートから多数の反射シートを得ることが出来、コスト上の問題が少ない。
本発明による照明装置はこのように、光利用効率、すなわち明るさ、及びコストの面で大きな利点を有している。
【００３１】
反射シートとしては、例えばＰＥＴフィルムに銀の膜を形成した後表面をコーティングしたシートとか、住友スリーエム社の「ＥＳＲ」という反射シートを使い得る。ＥＳＲは導電性でないためＬＥＤ電極の電気的短絡の心配がないという利点もある。
【００３２】
本発明の照明装置はこのようにして光利用効率を上昇させたため、導光板の厚さを約１／２に薄くしても従来とほぼ同等の明るさを維持でき、薄くて明るいバックライトを安価に実現できた。
【００３３】
図１（ｂ）は図１（ａ）とほぼ同様の図であるが、図１（ａ）においてはＬＥＤ光源１３の発光部１４とフレキシブル印刷回路２０との間に隙間が存在するよう作図されていたのに対し、図１（ｂ）においては該隙間のない状態で、発光部１４とフレキシブル印刷回路２０との間に反射層を有する反射シート１８を挿入したよう作図している。反射シートは非常に薄いためこのような配置方法も可能である。
【００３４】
図２は本発明による照明装置の他の態様を示した図である。
図２（ａ）が図１（ａ）と異なるのは反射層１９で、図２（ａ）の反射層１９のＬＥＤ光源側には図示のようにグルーブが設けられている。これは反射層１９に入射した光をよりＬＥＤ光源から離れた遠くまで反射することを目的としたもので、このように構成することにより反射層１９で反射された光が照明光として出射されるまでに多数回ＬＥＤ光源近傍で反射を繰り返して光損失を大きくすることを防いでいる。
【００３５】
図２（ｂ）が図１（ａ）と異なるのは反射層５０及びフレキシブル印刷回路２１で、フレキシブル印刷回路２１上にはＬＥＤチップの電極と接続する電極４６とＬＥＤチップに接続されない電極４８が図示のように設けられており、少なくとも該電極４８上には反射層５０が形成されている。
このように構成したことによりフレキシブル印刷回路２１上に反射層を形成することが出来、部品点数の削減に効果がある。
もちろんＬＥＤチップの電極と接続する電極４６を拡大して電極４８の領域まで延長しても良いし、反射層５０を電極４６と電極４８の双方の上部に形成しても良い。
【００３６】
図３は本発明を説明する斜視図である。
図３（ａ）には本発明で用いるＬＥＤ光源を示している。
該ＬＥＤ光源１３は図４で説明したものと同一で、発光部１４は少なくとも導光板側の面１４−１と、照明装置の出射光方向の面１４−２とを有している。
図３（ｂ）に示したように、導光板１０の端面に多面が発光するＬＥＤ光源１３が配置され、該導光板１０上には光を集光する働きをするフィルム類、例えば拡散板７０、それぞれグルーブの稜線が直交する輝度上昇フィルム６８，６６が設けられ、Ｚ軸方向に出射されたＬＥＤ光源１３の出射光は、導光板１０とフィルム類７０，６８，６６によって進行方向をほぼ９０度変えられＹ軸方向の出射光となり、該フィルム上に設けられた（図示していない）受光型表示装置を照明する。
ＬＥＤ光源１３の照明装置の出射光方向の面（図３（ａ）に示した面１４−２）の外部には発光面に密接して反射層１８が配置されている。また導光板１０とＬＥＤ光源１３の下部には少なくとも導光板１０とＬＥＤ光源１３の発光部１４とを覆うように反射板１６が設けられている。
このように構成したため、ＬＥＤ光源１３の出射光は反射層１８と反射板１６とによって挟まれ導光板１０に導かれる。光利用効率等の利点は前述した通りである。
【００３７】
以上説明したように、本発明によれば薄型高輝度の照明装置を安価に実現でき効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の照明装置の部分断面図である。
【図２】本発明による照明装置の他の態様を示した図である。
【図３】本発明を説明する斜視図である。
【図４】本発明で用いるＬＥＤ光源を説明する図である。
【図５】本発明で用いるＬＥＤ光源を従来構成の照明装置に用いた場合の説明図である。
【図６】照明装置としての全体構成を示した図である。
【図７】照明光の挙動を示す図である。
【図８】本明細書で用いる座標軸を説明する図である。
【図９】従来のＬＥＤ光源の構造を示した図である。
【図１０】従来の照明装置の問題点を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１３  発光ダイオード光源
１８，１９，５０  反射層
２８  発光ダイオードチップ
２０，２１  フレキシブル印刷回路
６６，６８，７０  光を集光（または拡散）する働きをするフィルム
【図１】
2007080544.tif 000003
【図２】
2007080544.tif 000004
【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】
2007080544.tif 000010
【図９】
2007080544.tif 000011
【図１０】
2007080544.tif 000012