(57)【要約】【課題】組み立て誤差により光源の位置がずれても光の結合効率の低下を抑えることができる薄型化に対応した面状ライトユニットを提供する。【解決手段】入射端面２０を有する入光部５０と、入射端面２０に略垂直な出射面３０を有する導光本体部６０とを有し、入光部５０の厚さが導光本体部６０の厚さよりも厚い導光板１０と導光板１０の入射端面２０に対向して配置された光源４０とを備える。入光部５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１と導光本体部６０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ２との間に、光源４０の光軸Ｐ３が位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射端面を有する入光部と、上記入射端面に略垂直な出射面を有する導光本体部とを有し、上記入光部の厚さが上記導光本体部の厚さよりも厚い導光板と
上記導光板の入射端面に対向して配置された光源と
を備え、
上記入光部の厚さ方向の中心を通る仮想面と上記導光本体部の厚さ方向の中心を通る仮想面との間に、上記光源の光軸が位置していることを特徴とする面状ライトユニット。
【請求項２】
請求項１記載の面状ライトユニットにおいて、
上記導光板の入光部の厚さ方向寸法をＴ１とし、上記導光板の導光本体部の厚さ方向寸法をＴ２とし、上記光源の厚さ方向寸法をＴ３とするとき、Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ１の条件を満たすことを特徴とする面状ライトユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の面状ライトユニットにおいて、
上記導光板の厚さ方向の両面のうちの一方の全面が単一のフラットな面であることを特徴とする面状ライトユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の面状ライトユニットにおいて、
上記導光板を少なくとも２つ備え、
上記２つの導光板の上記単一のフラットな面を互いに対向させて連結していることを特徴とする面状ライトユニット。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１つに記載の面状ライトユニットを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面状ライトユニットおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、導光板と、この導光板の端面に対向したＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の光源とを備えて、光源からの光を端面から導光板内に導光して、導光板の主面全体を発光させる面状ライトユニットが種々提案されている。この面状ライトユニットは、照明機器や液晶装置のバックライト等の電子機器に用いられているが、これらの電子機器の薄型化に伴って、面状ライトユニットも薄型化されることが要望されている。
【０００３】
従来、この種の面状ライトユニットとしては、入光シート上に、くさび状をした光導入部を設け、この光導入部の広い光入射面の中心を光源の光軸が通るようにしたものがある（特許４０００７０４号公報、図１０（特許文献１））。
【０００４】
しかしながら、上記従来の面状ライトユニットでは、光導入部の広い光入射面の中心を光源の光軸が通るようにしているため、広い光入射面の全面から光を入光させようとすると、組み立て誤差によって、光源の光軸が広い入射面の中心から導光シートとは反対方向に片寄ったときに、光源からの光の一部が広い光入射面に入らなくなり、光の結合効率が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４０００７０４号公報、図１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、組み立て誤差により光源の位置がずれても光の結合効率の低下を抑えることができる面状ライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の面状ライトユニットは、
入射端面を有する入光部と、上記入射端面に略垂直な出射面を有する導光本体部とを有し、上記入光部の厚さが上記導光本体部の厚さよりも厚い導光板と
上記導光板の入射端面に対向して配置された光源と
を備え、
上記入光部の厚さ方向の中心を通る仮想面と上記導光本体部の厚さ方向の中心を通る仮想面との間に、上記光源の光軸が位置している。
【０００８】
上記構成によれば、入光部の厚さ方向の中心を通る仮想面と導光本体部の厚さ方向の中心を通る仮想面との間に、光源の光軸が位置しているので、組み立て誤差により、光源の位置が出射面側にずれたとしても、入光部の厚さ方向の中心側に近づくことになって光の結合効率が高い光源の位置を維持することができる。そして、入光部の厚さが導光本体部の厚さよりも厚いので、入光部に結合した光を効率よく導光本体部へ導光させることができる。
【０００９】
また、一実施形態の面状ライトユニットでは、上記導光板の入光部の厚さ方向寸法をＴ１とし、上記導光板の導光本体部の厚さ方向寸法をＴ２とし、上記光源の厚さ方向寸法をＴ３とするとき、Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ１の条件を満たす。
【００１０】
上記実施形態によれば、上記入光部の厚さ方向寸法Ｔ１を光源の厚さ方向寸法Ｔ３より大きいから、組み立て誤差によって光源の位置ずれがあっても、光源からの光を充分に入光部で受けることができる。また、導光本体部の厚さ方向寸法Ｔ２が光源の厚さ方向寸法Ｔ３よりも小さいから、光源よりも導光本体部の厚さが薄い面状ライトユニットを実現できる。
【００１１】
また、一実施形態の面状ライトユニットでは、上記導光板の厚さ方向の両面のうちの一方の全面が単一のフラットな面である。
【００１２】
上記実施形態によれば、導光板の厚さ方向の両面のうちの一方の全面が上記単一のフラットな面であるから、このフラットな面に反射シートや拡散シート等の部材を容易に取り付けることができ、かつ、上記導光板の厚さ方向の両面のうちの一方の全面が単一のフラットな面であるから、このフラットな面に対して反射シート等の部材の位置決めも容易となり、組み立て工程を簡素化することができる。
【００１３】
また、一実施形態の面状ライトユニットでは、上記導光板を少なくとも２つ備え、上記２つの導光板の上記単一のフラットな面を互いに対向させて連結している。
【００１４】
上記実施形態によれば、２つの導光板の単一のフラットな面を互いに対向させて連結しているので、面状ライトユニット同士を正確かつ簡単に位置決めすることができ、反射シート等の部材を介して導光板を簡単に積層させることが可能となる。これにより異なる方向に光を出射することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の電子機器は、上記いずれか１つの面状ライトユニットを備える。
【００１６】
上記発明によれば、組み立て誤差により光源の位置がずれても、光の結合効率の低下を抑えた上記面状ライトユニットを有する電子機器を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上より明らかなように、本発明によれば、組み立て誤差により光源の位置がずれても、光の結合効率の低下を抑えことができる面状ライトユニットおよびそれを用いた電子機器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の面状ライトユニットを示す図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】図２は、上記面状ライトユニットを示す平面図である。
【図３】図３は、上記面状ライトユニットにおける光源の光軸と入光部の厚さ方向の中心を通る仮想面との距離と、光の結合効率との関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態の面状ライトユニットを示す図５のIV−IV線断面図である。
【図５】図５は、上記面状ライトユニットを示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態の面状ライトユニットを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の面状ライトユニットは、図１に示すように、導光板１０と光源４０と反射部材７０とを備えている。
【００２１】
上記導光板１０は、例えば、ポリカーボネイド樹脂やアクリル樹脂等の透光性樹脂材料からなる一体構造であり、入光部５０と、この入光部５０から延びた導光本体部６０とからなる。
【００２２】
上記入光部５０は、光入射側平板部５０ａとくさび状部５０ｂとからなる。上記入光部５０の光入射側平板部５０ａは、厚さ方向寸法Ｔ１が一定であり、上記くさび形状部５０ｂは、光入射側平板部５０ａから導光本体部６０との境に向かって漸次厚さ方向寸法が減少している。上記入光部５０の光入射側平板部５０ａの端面が入射端面２０である。上記入光部５０は、導光本体部６０へ導光する。
【００２３】
上記導光本体部６０は、厚さ方向寸法Ｔ２が一定の平板形状で、入光部５０のくさび形状部５０ｂの厚さ方向寸法が最小（＝Ｔ２）となる先端側と繋がっている。上記導光本体部６０の厚さ方向寸法Ｔ２は、入光部５０の厚さ方向寸法、つまり、光入射側平板部５０ａの厚さ方向寸法Ｔ１よりも小さい（Ｔ２＜Ｔ１）。
【００２４】
上記導光板１０の厚さ方向の一方の面（図１における上側の面）は、全面が単一の巨視的にフラットな面８０であり、このフラットな面８０は、図示しないが、拡散印刷、プリズム、マイクロレンズ等の拡散パターンを設けている。さらに、上記フラットな面８０に上記反射部材７０を設けている。
【００２５】
上記反射部材７０は、一例としての反射シートを用いている。もっとも、光反射機能を有する金属板、反射フィルム等であってもよい。
【００２６】
また、上記導光板１０の上記フラットな面８０に対向する他方の面（図１における下側の面）は出射面３０である。上記出射面３０は、上記入光部５０の光入射側平板部５０ａの面８１と、上記入光部５０のくさび形状部５０ｂの斜面８２と、上記導光本体部６０の面８３とからなる。この入光部５０の光入射側平板部５０ａの面８１と導光本体部６０の面８３は、上記フラットな面８０に平行であり、入光部５０のくさび形状部５０ｂの斜面８２は、上記フラットな面８０に対して傾斜している。上記出射面３０は、導光本体部６０からだけでなく、入光部５０からも光を出射する。入光部５０からも光を出射することで、面状ライトユニットの光利用効率を高めることができる。
【００２７】
上記光源４０は、上記導光板１０の入射端面２０に対向するように設けている。上記光源４０の厚さ方向寸法Ｔ３は、入射端面２０を有する入光部５０の厚さ方向寸法Ｔ１よりも小さい（Ｔ３＜Ｔ１）。上記光源４０の厚み方向の中心を通る光源４０の光軸Ｐ３は、上記入光部５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１と上記導光本体部６０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ２との間に位置している。上記仮想面Ｐ１、Ｐ２および上記光源４０の光軸Ｐ３は、上記フラットな面８０に対して平行である。
【００２８】
上記光源４０は、一例としての半導体発光素子を樹脂材で封止した白色ＬＥＤを使用しているが、有機ＥＬ（Electro Luminescence：エレクトロ・ルミネセンス）等を用いてもよい。
【００２９】
また、図２に示すように、上記面状ライトユニットは、上記導光板１０の平面形状が矩形であり、上記光源４０を２つ備えている。導光板１０の平面形状を矩形とすれば、導光板１０を成形するときに、入光部５０と導光本体部６０のように厚さ方向寸法が異なる部分を導光板１０が有していても、押し出し成形により容易かつ低コストで導光板１０を製造することができる。なお、導光板１０の平面形状は、円形や８角形等の多角形であってもよい。
【００３０】
上記構成の面状ライトユニットによれば、上記光源４０の発光面４０ａより出射した光は、上記入射端面２０から上記導光板１０に入射し、この入射した光は、入光部５０より導光本体部６０に導かれ、出射面３０から出射する。
【００３１】
次に、組み立て誤差により、位置がずれた光源４０と導光板１０との位置関係について説明する。
【００３２】
図１に示すように、上記入光部５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１、上記導光本体部６０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ２、上記光源４０の厚さ方向の中心を通り、導光板１０の厚さ方向に直交する光源４０の光軸Ｐ３は、前述のごとく、上記フラットな面８０に平行である。なお、本実施形態では、導光本体部６０の厚さ方向寸法Ｔ２は一定であるが、導光本体部６０が、例えばくさび形のように厚さ方向寸法Ｔ２が一定ではない形状である場合には、導光本体部６０の中央の厚さ方向寸法をＴ２として、導光本体部６０の中央の厚さ方向の中心を通る仮想面をＰ２とする。
【００３３】
また、上記光源４０の光軸Ｐ３と上記入光部５０の仮想面Ｐ１との距離をＡとする。Ａ＝０のとき、上記光源４０の光軸Ｐ３と上記入光部５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１とが一致することを意味する。また、上記入光部５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１を基準として、上記光源４０の光軸Ｐ３が上記導光本体部６０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ２に近づくとき、Ａは正の値であり、上記光源４０の光軸Ｐ３が上記導光本体部６０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ２から離れるとき、Ａは負の値であるとする。
【００３４】
図３は、距離Ａと導光板１０の光の結合効率との関係を示している。Ａ＝０のとき、すなわち光源４０の光軸Ｐ３と入光部５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１とが一致する場合を中心として、Ａ＝±０．７５ｍｍまでの導光板１０の光の結合効率を示している。
【００３５】
図３に示すように、Ａが正の値をとるとき、Ａ＝０のときと比べて導光板１０の光の結合効率は向上する。一方、Ａが負の値をとるとき、Ａ＝０のときと比べて導光板１０の光の結合効率は低下する。具体的には、Ａ＝０のとき、導光板１０の光の結合効率は６１％であり、Ａ＝０．５０ｍｍのときの光の結合効率は６４％、Ａ＝−０．５０ｍｍのときの光の結合効率は５７％である。つまり、組み立て誤差が発生したとしても、Ａが常に正の値をとるように光源４０を予め配置すれば、高い光の結合効率を維持することができる。
【００３６】
上記位置関係を得るためには、入光部５０の厚さ方向寸法Ｔ１を導光本体部６０の厚さ方向寸法Ｔ２よりも大きくして（Ｔ２＜Ｔ１）、光源の光軸Ｐ３が、入光部５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１と導光本体部６０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ２との間に位置するようにすればよい。
【００３７】
また、入光部５０の厚さ方向寸法Ｔ１を光源４０の厚さ方向寸法Ｔ３よりも大きくすることで（Ｔ３＜Ｔ１）、光源４０からの光を入光部５０が充分に受けることができるので、光源４０から入光部５０への光の結合効率を高めることができる。
【００３８】
さらに、導光本体部６０の厚さ方向寸法Ｔ２を光源４０の厚さ方向寸法Ｔ３よりも小さくすることで（Ｔ２＜Ｔ３）、光源４０よりも導光本体部６０の厚さを薄くすることができる。
【００３９】
本実施形態の面状ライトユニットは、Ｔ１＝４ｍｍ、Ｔ２＝２ｍｍ、Ｔ３＝３ｍｍで形成されているので、Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ１の条件を満たし、かつ、光源４０の光軸Ｐ３が、入光部５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１と導光本体部６０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ２との間に位置するように光源４０を配置している。
【００４０】
したがって、上記面状ライトユニットは、組み立て誤差が生じても高い光の結合効率を維持することができ、上記光源４０からの光を上記入光部５０で充分に受けることができる。本実施形態では、上記光源４０から出射した光の９０％以上が上記入光部５０に結合する。さらに、上記光源４０よりも上記導光本体部６０の厚さが薄い面状ライトユニットを実現している。
【００４１】
なお、上記光源の光軸Ｐ３は、上記導光板１０の上記フラットな面８０と平行になるように位置しているが、この場合に限定されるものではない。つまり、上記入射端面２０における、上記入射端面２０と上記入光部５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１との交点と、上記入射端面２０と上記導光本体部６０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ２との交点との間に上記光源の光軸Ｐ３が位置していれば、本発明の技術的思想は適用可能である。
【００４２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の面状ライトユニットは、図４，図５に示すように、導光板１１０と光源１４０反射部材７０とを備えている。この面状ライトユニットは、基本的には第１実施形態と同様の構成である。なお、第１実施形態と同一の構成部には同一番号を付しており、第１実施形態の説明を援用する。
【００４３】
本発明の第２実施形態おいて、第１実施形態との差異点は、上記導光板１１０が導光部材１１１と光学部材１１２の２つの部材から形成されている点と、上記導光板１１０の形状が異なる点にある。
【００４４】
上記導光部材１１１は、例えば、ポリカーボネイド樹脂やアクリル樹脂等の透光性樹脂材料からなり、厚さ方向寸法が一定の平板状で、平面形状が円環形状であり、この円環形状の内環側は八角形状である。この導光部材１１１を用いて導光板１１０を円環形状とすることで、導光板１１０の構造強度が向上する。
【００４５】
上記光学部材１１２は、厚さ方向寸法が一定の平板部分と片面が傾斜面のくさび形状部分とを有し、平面形状が矩形である。また、傾斜面のない厚さ方向の一方の面は、上記光学部材１１２を上記導光部材１１１に取り付けるための接着面１１３である。本実施形態では、上記光学部材１１２を接着剤等を用いて接着面で接着することにより上記導光部材１１１の一方の厚み方向の面１８１に取り付けて、この光学部材１１２と光学部材１１２に対応する導光部材１１１の部分とで入光部１５０を形成している。
【００４６】
なお、接着面１１３で用いる接着剤等と導光部材１１１と光学部材１１２との屈折率は、同じか近いほうが望ましい。このため、光学部材１１２は導光部材１１１と同じ素材である必要はないが、屈折率の近い部材を選ぶのが望ましい。また、光学部材１１２は、平面形状が矩形であるので、押し出し成形により簡単に製造可能である。
【００４７】
一方、上記導光部材１１１において上記光学部材１１２が取り付けられなかった部分が導光本体部１６０である。
【００４８】
また、上記導光部材１１１の内環側の端部１２０ａと上記光学部材１１２の平板部分の端部１２０ｂとが同一平面上に位置して、入射端面１２０を形成している。
【００４９】
上記導光部材１１１において上記光学部材１１２が取り付けられなかった他方の面は、全面が単一の巨視的にフラットな面１８０であり、このフラットな面１８０は図示しないが、拡散印刷、プリズム、マイクロレンズ等の拡散パターンを設けている。さらに、上記フラットな面１８０に上記反射部材７０を設けている。
【００５０】
このように、上記光学部材１１２を取り付けた上記導光部材１１１は、導光板１１０として第１実施形態の導光板１０と同様の機能を有する。
【００５１】
第２実施形態では、図５に示すように、上記導光部材１１１の八角形の内環の縁端部に上記光学部材１１２をそれぞれ１つ配置して、８つの入光部１５０を形成している。
【００５２】
また、上記光源１４０を１つの入射端面１２０に対して３つ配置している。この光源１４０は、発光面１４０ａにレンズがあるレンズ付ＬＥＤパッケージを用いている。上記光源１４０をレンズ付ＬＥＤパッケージとすることで、光源１４０からの出射光の配光特性を狭指向性にすることができる。つまり、レンズ付ＬＥＤパッケージを用いることで、上記光源１４０からの出射光の拡がりを抑えることができ、導光板１１０への光の結合効率を高めることができる。
【００５３】
第２実施形態において、入光部１５０の厚さ方向寸法Ｔ１、導光本体部１６０の厚さ方向寸法Ｔ２、光源１４０の厚さ方向寸法Ｔ３は、それぞれ、Ｔ１＝４ｍｍ、Ｔ２＝２ｍｍ、Ｔ３＝３ｍｍで形成されている。
【００５４】
したがって、Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ１の条件を満たし、図４に示すように、光源１４０の光軸Ｐ３が、入光部１５０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ１と導光本体部１６０の厚さ方向の中心を通る仮想面Ｐ２との間に位置するので、上記面状ライトユニットは、組み立て誤差が生じても高い光の結合効率を維持することができ、上記光源１４０からの光を上記入光部１５０で充分に受けることができる。また、上記光源１４０よりも上記導光本体部１６０の厚さが薄い面状ライトユニットを実現している。
【００５５】
さらに、上記導光部材１１１を用いて導光板１１０を円環形状とすることで、高い構造強度を有する導光板１１０を備えた面状ライトユニットを実現している。
【００５６】
（第３実施形態）
図６に示すように、第３実施形態の面状ライトユニットは、第１実施形態の面状ライトユニットと第２実施形態の面状ライトユニットとを積層して連結したものである。なお、上述の実施形態と同一の構成部には同一番号を付しており、第１実施形態および第２実施形態の説明を援用する。
【００５７】
上記面状ライトユニットは、導光板１０，１１０の反射部材７０が設けられている単一のフラットな面８０，１８０を互いに対向させて、出射面３０，１３０が互いに相反する異なる方向に光を出射するように、反射部材７０を介して連結している。また、入射端面２０，１２０を同一平面とするように連結している。したがって、光源４０，１４０と入射端面２０，１２０は同じ側に位置している。
【００５８】
なお、導光板１０，１１０の平面形状は、矩形、円形、多角形等様々な形状をとることができる。本実施形態では、それぞれ異なる形状の導光板１０，１１０を用いているが、同じ形状の導光板を用いることも可能である。
【００５９】
また、上記反射部材７０は、一例としての反射シートを用いている。この反射シートは両面が反射面であるものでも、片面のみが反射面であるものを２枚組み合わせて両面反射としたものでもよい。また、反射シートの代わりに光拡散性を有する拡散シートを用いてもよい。
【００６０】
上記面状ライトユニットは、上記第１，第２実施形態の特徴に加えて、２つの導光板１０，１１０の単一のフラットな面８０，１８０を互いに対向させて連結しているので、面状ライトユニット同士を正確かつ簡単に位置決めすることができ、反射部材７０を介して導光板１０，１１０を簡単に積層させることができるので、これにより異なる方向に光を出射することが可能である。このとき、発光光量を独立に調整できる光源４０，１４０を用いれば、導光板１０，１１０の厚さ方向の２つの面から出射される光量を独立に調整可能な面状ライトユニットを実現することができる。
【００６１】
また、導光板１０，１１０の厚さ方向の両面のうちの一方の全面が単一のフラットな面８０，１８０なので、反射部材７０を容易に取り付けることができ、かつ、この単一のフラットな面に対して反射部材７０の位置決めだけでなく、面状ライトユニット同士の位置決めも容易となり、組み立て工程を簡素化することができる。
【００６２】
上記第１〜第３実施形態の面状ライトユニットは、照明機器や液晶表示素子のバックライト等の電子機器に用いることができる。つまり、組み立て誤差により光源がずれても光の結合効率の低下を防ぐことができる面状ライトユニットを有する薄型化に対応した電子機器を提供できる。
【００６３】
上記第１〜第３実施形態の面状ライトユニットの各々の構成要素は、可能ならば、お互いに入れ換え、あるいは追加してもよいことは勿論である。
【００６４】
以上、この発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものでなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１１０…導光板
２０，１２０…入射端面
３０，１３０…出射面
４０，１４０…光源
５０，１５０…入光部
６０，１６０…導光本体部
７０…反射部材
Ｐ１…入光部の厚さ方向の中心を通る仮想面
Ｐ２…導光本体部の厚さ方向の中心を通る仮想面
Ｐ３…光源の光軸
Ｔ１…入光部の厚さ方向寸法
Ｔ２…導光本体部の厚さ方向寸法
Ｔ３…光源の厚さ方向寸法
【図１】
2012099223.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012099223.tif 000005
【図４】
2012099223.tif 000006
【図５】
2012099223.tif 000007
【図６】
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