(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面から入射された光を主面から放出させる導光体と、前記端面に光学的に接続された複数の発光ダイオードとを有する発光装置であって、
前記導光体は、前記端面の一部が突出面を形成し、該突出面に第１の発光ダイオードと光学的に接続される第１の光導入部と、前記端面の残りの面に第２の発光ダイオードと光学的に接続される第２の光導入部とを有する発光装置。
【請求項２】
前記導光体の長さは、前記第１の光導入部が前記第２の光導入部より長い請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードは、表面実装型発光ダイオードであり、前記第１の発光ダイオードの発光部分の高さは、前記第２の発光ダイオードよりも高い請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
先端、該先端に対向する端面、及びこれらの間に位置する主面を包含し、前記端面から入射された光を前記主面より放出させる導光体と、該導光体の端面に光学的に接続された少なくとも第１、第２の発光ダイオードとを有し、
前記端面は、前記第１、第２の発光ダイオードに対応して２つの端面部分を有しており、一方の端面部分と前記先端との間の光路長さが他方の端面部分と前記先端との間の光路長さよりも相対的に長く設定されている発光装置。
【請求項５】
前記導光体の前記端面は、前記一方の端面部分が前記他方の端面部分に対して前記導光体の軸線方向よりも突出した突出面を形成した段差構造とされている請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記導光体の前記段差構造は、該導光体の前記先端と前記端面とを結ぶ軸方向に対して交差する方向又は平行となる方向に配置されている請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記導光体の前記突出面が前記導光体の可視範囲の外領域に配置されている請求項１、５、６のいずれかに記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の発光ダイオードは、それぞれ２以上の発光ピークを持った混色光が発光可能である請求項１、２、４、６、７のいずれかに記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光装置は計器の指針である請求項１〜８のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記発光装置は、発光ダイオードと回路素子とを実装した基板を有する請求項１〜８のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の発光装置を車両に設置された表示装置の計器の指針として備える車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードからの光が導光体を介して放出される発光装置に関し、特に車両用や各種メーターの指針等に利用される発光装置及び車両用表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、各種発光装置を利用する機器として例えば、自動車や自動二輪等のメーターは夜間でも視認できるように電球や蛍光ランプが利用されている。しかしながら、電球は信頼性、消費電力や大きさなど充分ではない。他方、蛍光ランプは交流駆動させるなど周辺機器と問題の他に、内部に水銀が使用されることが多く、自動車等の廃棄によって水銀が外部に放出される場合もある。他方、１チップ２端子構造の比較的簡単な構造で白色が発光可能な発光ダイオードが開発された。このような発光ダイオードは、信頼性が高く低消費電力で小型化可能な半導体発光素子であるＬＥＤチップと、ＬＥＤチップから放出された発光スペクトルの少なくとも一部を変換する蛍光物質を利用することによって白色などの混色光を放出することができるものである。
【０００３】
このような発光ダイオードを用いた車両用メーター指針やバー光源として図６のごとき構成のものが考えられる。図６は針状の導光体６０１の端部に砲弾型発光ダイオード６０２を配置させてある。発光ダイオードはＬＥＤチップとＬＥＤチップからの光を吸収し波長変換する蛍光体を備えたものである。発光ダイオードに電流を流すとＬＥＤチップから青色の発光色と、ＬＥＤチップからの青色光を吸収し黄色に発光する蛍光体からの混色光が導光体に導入される。導光体は視認させる面以外を反射部材で覆われており、導光体内で反射を繰り返し反射部材で覆われていない面から発光ダイオードの光を針状に放出させることができる。このような構造の針をメーターの指針とすることによって、小型、軽量、信頼性高く、高効率且つ環境に優しい発光装置とすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、意匠デザイン等によりメーターパネルにフィルターが被せられることも多く、より高輝度化且つ小型化が求められる現在においては上述のような構成の発光装置では充分でない。光量を増大させる方法として発光ダイオードに流す電流を増やす方法があるが、放熱性、動作電流や回路構成等によって限界がある。他方、図６に示す如き発光ダイオードの数を単に増やすとスペースをとるばかりか発光ダイオード間の混色の問題も生ずる。即ち、発光ダイオードは半導体ウエハをＭＯＣＶＤ法などを用いて形成するが、その流量、熱の分布等様々な要因によって同一ウエハから２万個以上も得られる半導体発光素子それぞれが均一な発光特性、駆動特性等をもたせて製造するのは極めて困難である。
【０００５】
そのため、ＬＥＤチップを２以上利用する場合はそのＬＥＤチップ間の混色により発光装置から放出される光に色むらや輝度むらが生じる場合があり歩留まりが低下するという問題がある。他方、発光ダイオードを分別して使用すると歩留まりが低下するという問題がある。
【０００６】
特に、ＬＥＤチップからの発光とその発光を吸収して波長変換する蛍光体を利用した発光ダイオードの場合、蛍光体の発光特性や分布等のバラツキと相まって上述の問題が顕在化する。特に、人間の目は白色領域において色調の差を顕著に識別できるためより大きな問題となる。
【０００７】
本発明の目的は、小型で、良好な混色性と高輝度発光を実現できる発光装置及び車両用表示装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は端面から入射された光を主面から放出させる導光体と、前記端面に光学的に接続された複数の発光ダイオードとを有する発光装置であって、
前記導光体は、前記端面の一部が突出面を形成し、該突出面に第１の発光ダイオードと光学的に接続される第１の光導入部と、前記端面の残りの面に第２の発光ダイオードと光学的に接続される第２の光導入部とを有する発光装置である。
【０００９】
これにより良好な混色性と高輝度な発光装置とすることができる。
【００１０】
本発明において、前記導光体の長さは、前記第１の光導入部が前記第２の光導入部より長いことが好ましい。
【００１１】
これにより良好な混色性と高輝度な発光装置とすることができる。
【００１２】
また本発明において、前記第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードは、表面実装型発光ダイオードであり、前記第１の発光ダイオードの発光部分の高さは、前記第２の発光ダイオードよりも高いことが好ましい。
【００１３】
これにより第１の発光ダイオードの発光面のうち発光が観測される部分は、第２の発光ダイオードの高さよりも高いため、第１の発光ダイオードからの光は、第２の発光ダイオードに遮られることなく全て導光体内に導入される。従って、高輝度な発光装置とすることが可能である。
【００１４】
また本発明は、先端、該先端に対向する端面、及びこれらの間に位置する主面を包含し、前記端面から入射された光を前記主面より放出させる導光体と、該導光体の端面に光学的に接続された少なくとも第１、第２の発光ダイオードとを有し、
前記端面は、前記第１、第２の発光ダイオードに対応して２つの端面部分を有しており、一方の端面部分と前記先端との間の光路長さが他方の端面部分と前記先端との間の光路長さよりも相対的に長く設定されている発光装置である。
【００１５】
これにより良好な混色性と高輝度な発光装置とすることができる。
【００１６】
また本発明において、前記導光体の前記端面は、前記一方の端面部分が前記他方の端面部分に対して前記導光体の軸線方向よりも突出した突出面を形成した段差構造とされていることが好ましい。
【００１７】
これにより良好な混色性と高輝度な発光装置とすることができる。
【００１８】
また本発明において、前記導光体の前記段差構造は、該導光体の前記先端と前記端面とを結ぶ軸方向に対して交差する方向又は平行となる方向に配置されていることが好ましい。
【００１９】
これにより良好な混色性と高輝度な発光装置とすることができる。
【００２０】
また本発明において、前記導光体の前記突出面が前記導光体の可視範囲の外領域に配置されていることが好ましい。
【００２１】
これにより良好な混色性と高輝度な発光装置とすることができる。
【００２２】
また本発明において、前記第１及び第２の発光ダイオードは、それぞれ２以上の発光ピークを持った混色光が発光可能であることが好ましい。
【００２３】
これにより良好な混色性と高輝度な発光装置とすることができる。
【００２４】
また本発明において、前記発光装置は計器の指針であることが好ましい。
【００２５】
これにより高輝度な計器の指針とすることが可能である。
【００２６】
また本発明において、前記発光装置は、発光ダイオードと回路素子とを実装した基板を有することが好ましい。
【００２７】
これによりスペースを有効に利用した発光装置とすることが可能である。
【００２８】
また本発明は、上記の発光装置を車両に設置された表示装置の計器の指針として備える車両用表示装置である。
【００２９】
これにより良好な混色性と高輝度な車両用計器指針が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは種々実験の結果、２以上の発光ダイオードの配置と、特定の構造の導光体により光の混色性と光利用効率を高め量産性に優れた発光装置としうることを見出し本発明をなすに至った。
【００３１】
以下、図３に針状の発光装置の模式的断面に示し説明する。図３Ａ及び図３Ｃは本発明と比較のために示す発光装置である。図３Ａ及び図３Ｃの発光装置は、針状の導光体の平坦な端部に上下に配置された２個の発光ダイオード３３２から光を導入させてある。図３Ａにおいて、それぞれの発光ダイオード３３２から放出された光は光導入面からそれぞれ放射状に広がるため導光体３０１の厚みにそれぞれの光が達するまで均一な発光を得ることはできず、全ての領域を利用しようとすると混色性が悪くなる。他方、図３Ｃの構造では導光体３０１の長さを長くすることによって、均一な混色性の領域を確保することはできるものの、デッドスペースが大きくなるばかりか、導光体３０１の内部の光散乱による吸収が顕著になり発光輝度が低下する。導光体３０１は透光性を有するものの反射散乱を繰り返し吸収されるため少しの長さが長くなったとしても急激に輝度が低下する。即ち、上述の構成では混色性と発光輝度とはトレードオフの関係にある。
【００３２】
図３Ｂに示すように、本発明は導光体３０１に光を導入する複数の発光ダイオードの光導入部自体に差を設ける。これによって、トレードオフの関係にあった混色性と発光輝度向上を両立させ得るものである。即ち、図３Ｂから理解されるように、導光体３０１の光入射部に光路差（長さの差）を設けることによって、導光体３０１中を光が通過する距離が短い発光ダイオード３２２は光を有効利用し高輝度発光とし、導光体３０１を通過する距離が長い発光ダイオード３１２からの光は、導光体３０１の端面から可視範囲に至るまでの範囲Ｘにて混色性を高める構造と機能分離したことによると考えられる。このような構造とすることにより単に、導光体の導入部が平面な物と比較して結果的にデッドスペースをなくし高輝度発光することができると考える。以下、本発明に用いられる各構成について詳述する。
【００３３】
（導光体３０１）
本発明に用いられる導光体は複数の発光ダイオードからの光を受光し所望の形状に発光するものである。導光体を構成する材料としては光透過性、成形に優れた材料、例えばポリカーボーネート樹脂、アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。用途によっては樹脂などの有機材料だけでなく無機材料であるガラスなど種々の材料を利用することができる。導光体の端部には光を導入する導入部を２以上設けることができる。本発明の光導入部は、発光ダイオードからの光が導光体内を導波する光路長が短くなる第２の光導入部と、第２の光導入部よりも導光体内を導波する光路長が長い第１の光導入部を備えている。第１及び第２の光導入部には指向性を持った拡散光が放出される発光ダイオードが好適に配置される。導光体の発光観測面からより均一に発光させるためには、発光観測面側或いはその面と対向する面側に光拡散シートやプリズムシートを設けても良いし、導光体自体の上述の面上にマイクロレンズ、プリズムやシボなどをもつようにしてもよい。また、導光体は、光を放出する主面の側即ち発光観測面の側、または主面に対向する面の側が一部突出している形状をすることもできる。このようにすることにより混色性を高め、より高輝度な発光装置とすることが可能である。
【００３４】
更に、導光板には拡散剤を含有させてさらに均一発光とさせることもできるし、着色剤を含有させて所望の発光色が発光可能な構成としても良い。導光体中に拡散剤や着色顔料は均一分散させてもよいし、傾斜分布させても良い。具体的拡散剤の材料としてアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリメチレンペンテン樹脂などが挙げられる。着色剤としては種々の顔料や染料が挙げられる。また、蛍光染料や蛍光顔料を用いることもできる。
【００３５】
導光体３０１のそれぞれの光導入部自体は、平坦面としても良いし、平面図２６に示されるように、発光ダイオード３１２からの光をより拡散させやすく凹部２７１（図２６Ａ）や溝、切り欠き部２７２（図２６Ｂ）やシボなどを設けても良い。本発明おいては２以上の発光ダイオードを、それぞれ異なる指向角を有する発光ダイオードとすることができるため、光導入部自体もそれぞれに合わせて形状を変えることができる。特に、導光体が長くなる凸状部の光入射部では指向性を強めるべく切り欠きが少なくする一方、凸状部に対して導光体が短くなる底部の光導入部では発光ダイオードからの指向性を弱めることで更に発光輝度及び混色性を高めることができる。同様に、導光体が長くなる凸状部の光入射部では導入部の面積を大きくする一方、凸状部に対して導光体が短くなる底部の光導入部では導入部の面積を小さくさせることで更に発光輝度及び混色性を高めることもできる。導光体の発光観測面と対向する面に対して、プリズム加工を施すことも可能である。即ち、断面三角形状等の凹凸形状９０１のプリズム列（図１１）を並列させて形成することが可能であり、さらに該凹凸形状の凹部あるいは凸部側面に対して凹凸形状の大きさより更に微細な凹凸形状９０２を設けることも可能である（図１１）。このようなプリズム列により発光ダイオードからの光は、図１１に示されるようにプリズム列の側面９０１ａで反射あるいは散乱し、さらにカバー２０１にも設けられたプリズム列９０３の側面９０３ａで屈折されて透光性パネル２００の方向に向かうため、発光装置の光取り出し効率が向上する。
【００３６】
なお、発光ダイオードの光導入面と対向する導光体の端部（図１Ａの９０４）は発光ダイオードからの光を効率よく反射させて光利用効率を高めるため鋭角に形成させることが好ましく、より好ましくは７５度から１０５度が好ましく、最も好ましくは直角に形成することである。
【００３７】
（発光ダイオード３１２、３２２）
本発明に用いられる発光ダイオードは導光体に光を効率よく導入可能な物で有れば種々利用することができる。発光ダイオードはＳＭＤ（表面発光型）型発光ダイオードでも良いし、砲弾型発光ダイオードでもよい。また、発光素子であるＬＥＤチップそのものでもよい。第１の発光ダイオードおよび第２の発光ダイオードは、それぞれ２以上の発光ピークを持った混色光が発光可能なものを使用してもよいし、それぞれ１つの発光ピークを持った単色光が発光可能なものを使用してもよいし、あるいはそれらを組み合わせて使用しても構わない。
【００３８】
発光素子の材料として、ＢＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅやＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＡｌＧａＮ、ＢＩｎＡｌＧａＮなど種々の半導体を挙げることができる。同様に、これらの元素に不純物元素としてＳｉやＺｎなどを含有させ発光中心とすることもできる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることでより出力を向上させることもできる。
【００３９】
蛍光物質を用いた発光ダイオードによって白色など混色光が発光可能な発光素子の材料として、特に、窒化物半導体（例えば、ＡｌやＧａを含む窒化物半導体、ＩｎやＧａを含む窒化物半導体としてＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）がより好適に挙げられる。
【００４０】
窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイヤ基板を利用することが好ましい。このサファイヤ基板上にＨＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡＩＮ等の低温で成長させ非単結晶となるバッファー層を形成しその上にｐｎ接合を有する窒化物半導体を形成させる。
【００４１】
窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する紫外領域を効率よく発光可能な発光素子例として、バッファ層上に、サファイア基板のオリフラ面と略垂直にＳｉＯ2をストライプ状に形成する。ストライプ上にＨＶＰＥ法を用いてＧａＮをＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Grows GaN）成長させる。続いて、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・アルミニウム・ガリウムの井戸層と窒化アルミニウム・ガリウムの障壁層を複数積層させた多重量子井戸構造とされる活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などの構成が挙げられる。
【００４２】
窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせることが好ましい。窒化物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。サファイア基板をとらない場合は、第１のコンタクト層の表面までｐ型側からエンチングさせ各コンタクト層を露出させる。各コンタクト層上にそれぞれ電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカットさせることで窒化物半導体からなる発光素子を形成させることができる。
【００４３】
また、蛍光物質としては、半導体発光素子からの発光スペクトルによって効率よく発光可能なものであり、発光素子が青色の可視光を放出する場合はＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体やペリレン系誘導体が挙げられる。他方、紫外線を発光する場合は、少なくともＭｎ及び／又はＣｌを含むＥｕで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体などが挙げられる。こうした蛍光体をＬＥＤチップ上に配置するなどして白色系が発光可能な発光ダイオードを形成させることができる。本発明においては、導光体が長くなる凸状部の光入射部では導光体の厚みにほぼ合致する厚みの第１のＳＭＤ型発光ダイオードを配置すると共に、凸状部に対して導光体が短くなる底部の光導入部では厚みの薄くなった導光体部分で収容可能な第２のＳＭＤ型発光ダイオードを配置させることができる。これによって、各発光ダイオードはそれぞれ、スペースを有効利用できると共にＳＭＤ型発光ダイオードの電極をそれぞれ何ら調整することなく基板上に配置させることもできる。
【００４４】
（透光性パネル２００）
本実施の形態における透光性パネル２００は、カバー２０１の上に載置される透光性部材である。従って、導光体３０１中を透過してきた光が、透光性パネル２００を介して観測される。
【００４５】
透光性パネル２００を構成する材料としては光透過性、成形に優れた材料、例えばポリカーボーネート樹脂、アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。用途によっては樹脂などの有機材料だけでなく無機材料であるガラスなど種々の材料を利用することができる。透光性パネル２００は、以上の材料を使用した射出成型により所望の形状に成型される。
【００４６】
（カバー２０１）
本実施の形態におけるカバー２０１は、導光体３０１の上に配置される透光性部材である。
【００４７】
カバー２０１を構成する材料としては光透過性、成形に優れた材料、例えばポリカーボーネート樹脂、アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。用途によっては樹脂などの有機材料だけでなく無機材料であるガラスなど種々の材料を利用することができる。カバー２０１は、以上の材料を使用した射出成型により所望の形状に成型される。
【００４８】
本実施の形態で使用されるカバー２０１は、導光体３０１に対向する面に対してプリズム加工を施すことも可能であるため、導光体３０１とカバー２０１との間にレンズシートや拡散シートを必要とせず、比較的簡便な作りで発光観測面方向の光取り出し効率を向上させることが可能である。本実施の形態におけるプリズム加工は、断面三角形状のような凹凸形状のプリズム列９０３（図１１）を並列させて形成される。このようなカバー２０１は、断面三角形状のプリズム列を有する金型を使用して射出成型により形成される。
【００４９】
（フレーム部材）
本実施の形態におけるフレーム部材は、フレーム上２０４およびフレーム下２０２である。フレーム下２０２は、反射部材３０３、導光体１０１、基板１０３等が載置される部材であり、フレーム上２０４は、フレーム下２０２に載置された反射部材３０３、導光体１０１、基板１０３等を覆うようにフレーム下２０２に対して隙間なく嵌合可能な部材である。
【００５０】
フレーム部材を構成する材料としては成型性に優れた材料、例えばポリカーボーネート樹脂、アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。フレーム部材は、以上の材料を使用した射出成型により所望の形状に成型される。
【００５１】
フレーム部材の表面のうち、発光装置の内部に面し発光ダイオードからの光が照射する表面には、金属メッキ、または銀やアルミニウム等の金属を蒸着させることができる。このようにすることにより、反射シートや反射部材を介することなく、少ない構成部材を使用して比較的簡便に発光輝度を向上させた発光装置を形成することが可能である。
【００５２】
また、金属メッキや蒸着による方法を使用せず、フレーム部材自体に高反射材を使用することにより少ない構成部材を使用して比較的簡便に発光輝度を向上させた発光装置を形成することが可能である。
【００５３】
さらに、フレーム上２０４あるいはフレーム下２０２を２色成型しても構わない。例えば、フレーム上２０４の内側は白色系の樹脂を使用し、外側は黒色系の樹脂を使用して成型することも可能である。また、白色系の樹脂によって成型した後、外側の表面を黒色系に着色しても構わない。このような構成とすることにより発光輝度を向上させた発光装置を形成することが可能である。
【００５４】
（反射部材３０３）
反射部材３０３は、導光体３０１からの光を効率よく反射させ発光観測面側から放出させるために使用される。導光体３０１からの光を効率よく発光観測面側から放出させるためには発光観測面及び光導入部を除いて反射部材など囲むことが好ましい。反射部材は導光体３０１に銀などの金属を直接蒸着して形成させてもよいし、薄膜シートとして接着させても良い。反射部材を導光体３０１に接着させる場合、透光性の高いアクリル系またはシリコン系の接着剤を用いるのがより好ましい。ＬＥＤチップからの光をより多く反射部材まで到達させ、また反射した光もより多く発光観測面側へと透過させるためである。反射部材として、ＬＥＤチップからの光を反射させるために酸化チタン、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、酸化アルミニウム等の拡散反射材を添加した樹脂シートや、フィルムに銀、アルミニウム等の金属を蒸着した鏡面反射シート等を導光体に貼り合わせると、ＬＥＤチップからの光を効率よく取り出すことができる。
【００５５】
（実施例１）
図２は本発明の導光体を用いたメータの指針であり、図１Ａがその構成を示す平面図、図１Ｂが本発明の模式的断面図である。本発明において導光体３０１をアクリル樹脂のホッパを用いて射出成形により形成させた。射出成形の金型には針状の導光板の一方の端面には平面から見て鋭角（約９０度）の端部９０４と成っており、他方の端面は一方の端部よりも発光ダイオードの発光面と光学的に接合できるように幅広く形成されている。平面および／または断面において鋭角（約９０度）の端部することにより、導光体内を透過し端部に入射する光は、端部を形成する側面にて導光体の内部方向に反射され、さらに反射された光は導光体の内壁面にて発光観測面方向に反射されるため、発光装置の光取り出し効率が向上する。
【００５６】
導光体３０１の発光ダイオード３１２と光学的に接続される側の端面には凸状部となる第１の光入射部と、凸状部に対して導光体が短くなる第２の光導入部が形成されている。また、導光体３０１の第１の光入射部では導入部の面積を大きくする一方、第２の光導入部では第１よりも導入部の面積を小さくさせてある。具体的には、長さ約５０ｍｍの棒状の導光体３０１は、光導入部が上下に配置されており、凸部となる光導入部は第２の光導入部から約２ｍｍ突出している。導光体の一方の端面の厚みは約１ｍｍであり、他方の端面となる第１の光導入部の厚みは約１．７ｍｍである。第２の光導入部の厚みは約０．３ｍｍとなっている。
【００５７】
導光体３０１の突出部上に長さ約２ｍｍ未満であって、厚さ１．３ｍｍ未満の図５で示されたＳＭＤ型発光ダイオード３２２を配置させると共に厚さ約３ｍｍ未満であって第１の光導入部に対応する位置に発光面がある図４に示されるＳＭＤ型発光ダイオード３１２を配置させることでスペースを有効に利用することができる。各ＳＭＤ型発光ダイオード３１２、３２２は導電性パターンが形成されたガラスエポキシ基板上にフロー半田などにより事前に形成させたものを配置させることで構成することができる。なお、いずれの発光ダイオード３１２、３２２も青色が発光可能な窒化物半導体からなるＬＥＤチップ及びＬＥＤチップからの青色光によって励起され補色となる黄色光を放出するＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を含有する樹脂とを有するＳＭＤ型発光ダイオードとさせてある。また、第１の発光ダイオード３１２の発光面において、発光が観測される部分の基板１０３からの高さの最小値は、第２の発光ダイオード３２２の高さ（厚さ）の最大値よりも大きくすることができる。このようにすると、第１の発光ダイオード３１２から出光した光は、その進行方向前方に配置されている第２の発光ダイオード３２２に遮られることなく導光体３０１内に導入されるため、高輝度な発光装置とすることが可能である。
【００５８】
形成された導光板に、透光性の接着材としてエポキシ樹脂を介してチタン酸バリウムが含有されたアクリル樹脂を反射材として貼り合わせた。反射材は、導光板を通じて面状に光を取り出す主面及び導光板の光を導入させる側の端面を除いて配置してある。図９は、図７あるいは図８のＡ−Ａ｀における模式的な断面図である。図９に示されるように、透光性パネル２００、カバー２０１、導光体１０１、反射部材３０３、上側の光透過性のフレーム部材２０４および下側のフレーム部材２０２等の各部品の勘合部を隙間なく組み立てる。このように組み立てることにより発光装置全体からの光漏れを最小限に留めることが可能である。
【００５９】
この発光ダイオード３１２、３２２に電流を流すと白色光が導光板の端面から入射され、導光板の主面から面状に発光させることができる。形成された面状発光光源は、混色性に優れかつ輝度を向上させることができる。
【００６０】
（実施例２）
図７は、本実施例における模式的な断面図である。実施例１と同様に、導光体３０１の発光ダイオード３１２と光学的に接続される側の端面には凸状部となる第一の光入射部と、該凸状部に対して導光体が短くなる第二の光導入部が形成される。また、導光体３０１の第一の光入射部では導入部の面積を大きくする一方、第二の光導入部では第一よりも導入部の面積を小さくさせてある。具体的には、長さ約５０ｍｍの棒状の導光体３０１は、光導入部が上下に配置されており、凸部となる光導入部は第２の光導入部から約２ｍｍ突出している。導光体３０１の一方の端面の厚みは約１．０ｍｍであり、他方の端面となる第１の光導入部の厚みは約１．７ｍｍである。第２の光導入部の厚みは約０．３ｍｍとなっている。なお、基板の厚みは約０．４ｍｍである。また、基板の表面は銀メッキ等の金属メッキを施し、光反射面とする。特に光反射面を銀メッキすることで発光ダイオード３１２、３２２からの光を高反射率で導光体の方向へ反射させることが可能である。
【００６１】
図７に示されるように、導光体３０１の突出部上面に上述のガラスエポキシ基板１０３を載置し、第二の光入射部側のガラスエポキシ基板上に長さ約２．０ｍｍ未満であって、厚さ約１．３ｍｍ未満の図５で示されるようなＳＭＤ型発光ダイオード３２２を配置する。さらに、厚さ約３ｍｍ未満であって、第１の光導入部に対応する位置に発光面がある図４に示されるＳＭＤ型発光ダイオード３１２を配置させる。各ＳＭＤ型発光ダイオード３１２、３２２は、導電性パターンが形成されたガラスエポキシ基板上にフロー半田などにより事前に形成させたものを配置させることで構成することもできる。また、第１の発光ダイオード３１２と第２の発光ダイオード３２２の間隔は、約１．０〜２．０ｍｍ開ける。このようにすることによって、各発光ダイオード３１２、３２２から放出された熱がそれぞれ異なる放熱経路によって放熱されるため、発熱が発光ダイオード３１２、３２２の特性に与える影響を最小限に抑えることが可能である。
【００６２】
以上のように構成する他は実施例１と同様に発光装置を形成した。この発光ダイオード３１２、３２２に電流を流すと白色光が導光板の端面から入射され、導光板の主面から面状に発光させることができる。形成された面状発光光源は、混色性に優れ輝度を向上させることができる。
【００６３】
（実施例３）
図８は、本実施例における模式的な平面図である。図８に示されるように、導光体３０１の発光ダイオード３１２と光学的に接続される側の端面には凸状部となる第一の光入射部と、該凸状部に対して導光体３０１が短くなる第二の光導入部が形成される。ここで、凸状部により形成される面のうち、基板を載置する面は、発光装置の発光観測面に対して垂直となるように形成される。また、導光体３０１の第一の光入射部では導入部の面積を大きくする一方、第二の光導入部では第一よりも導入部の面積を小さくさせてある。具体的には、長さ約５０ｍｍの棒状の導光体は、光導入部が上下に配置されており、凸部となる光導入部は第２の光導入部から約２ｍｍ突出している。導光体３０１の一方の端面の厚みは約１ｍｍであり、他方の端面となる第１の光導入部の厚みは約１．７ｍｍである。第２の光導入部の厚みは約０．３ｍｍとなっている。なお、基板は、厚みが約０．４ｍｍであり、発光装置の発光観測面に対して垂直となるように凸状部に載置される。また、第１の発光ダイオード３１２と第２の発光ダイオード３２２の間隔は、約１．０〜２．０ｍｍ開ける。このようにすることによって、各発光ダイオード３１２、３２２から放出された熱がそれぞれ異なる放熱経路によって放熱されるため、熱が発光ダイオードの特性に与える影響を最小限に抑えることが可能である。
【００６４】
以上のように構成する他は実施例２と同様に発光装置を形成した。この発光ダイオード３１２、３２２に電流を流すと白色光が導光板の端面から入射され、導光板の主面から面状に発光させることができる。形成された面状発光光源は、混色性に優れ輝度を向上させることができる。
【００６５】
（実施例４）
図１１は、本実施例における模式的な断面図である。導光板の上にプリズム加工を施したカバー２０１を載置し、該カバー２０１の上に透光性パネル２００を設ける。導光体は、主面または主面に対向する面のうち少なくとも一方に、導光体の側面と平行な面における断面が三角形状となる線状の第１のプリズム９０１と、複数の第１のプリズムの間に第１のプリズムよりも小さい第２のプリズム９０２とを有する。
【００６６】
以上の他は、実施例１から４と同様にして発光装置を形成した。本実施例の構成とすることにより、導光体３０１内部を透過する光は、プリズム加工の部分で屈折されて発光観測面方向に進路を変えられ発光装置外部に出射するため、発光観測面方向の光取り出し効率が向上する。
【００６７】
（実施例５）
図１０は、本実施例における模式的な平面図である。導光体３０１の発光ダイオード３１２と光学的に接続される側の端面には凸状部となる第一の光入射部と、該凸状部に対して導光体が短くなる第二の光導入部が形成される。第一の光入射部が形成される端面、および第二の光入射部が形成される端面に対して、発光ダイオード３１２、３２２と接する面を除く端面に対し実施例４と同様のプリズム加工９０５を施す。このようにすることにより導光体３０１の先端部や側面で反射する光はプリズム加工を施した端面でも反射され、発光装置の光取り出し効率が向上する。
【００６８】
（実施例６）
図１８は、本実施例における模式的な平面図である。導光体の先端部は、発光装置の外壁面から突出させることなく、導光体の先端部を覆うフレーム部材の内壁面に溶着させる他は、他の実施例と同様に発光装置を形成する。このようにすることにより、導光体の先端部からの出射する光の発光装置外壁面からの光漏れを防ぐことが可能である。
【００６９】
（実施例７）
図１２は、本実施例における模式的な断面図である。導光体３０１と発光ダイオードとを光学的に接続する側の端面が、発光観測面７０４側、即ち透光性パネル２００側に向くように形成する。さらに端面には凸状部となる第一の光入射部と、該凸状部に対して導光体が短くなる第二の光導入部を実施例１と同様に形成する。また、発光観測面および端面に対して角度を付けられた光反射面７０１が導光体の一部に設けられる。発光ダイオード３１２、３２２からの光は、光反射面７０１にて反射され、発光観測面に対向する面７０３に入射し、続いて発光観測面に対向する面７０３にて反射された光は、発光観測面７０４の方向に入射して発光装置から出射するように構成する。
【００７０】
本実施例では、導光体内の反射を利用して、混色性と発光輝度向上を両立させ得ると共に極めて小型に発光装置を形成させることができる。
【００７１】
（実施例８）
図１３は、本発明による発光装置を計器の指針に利用した実施例を示す平面図である。また、図１４は指針の断面図である。導光体３０１の端部の一部は突出しており、第１の光導入部および第２の光導入部が形成されている。さらに、第１の光導入部および第２の光導入部に対して、第１の発光ダイオード３１２および第２の発光ダイオード３２２がそれぞれ載置される。第１の発光ダイオード３１２および第２の発光ダイオード３２２が同一面側に載置された基板１０３は、発光観測面と反対側、即ち指針の軸７０２側に配置され、外部電極と接続して電力を供給するリード電極７１０とハンダ付けされている。
【００７２】
図９は、本実施例における指針の模式的な断面図である。図９に示されるように、カバー２０１、導光体１０１、反射部材３０３、上側のフレーム部材２０４および下側のフレーム部材２０２等の各部品の勘合部を隙間なく組み立てる。ここで、上側のフレーム部材２０４の側面下部は薄肉化され、カバー２０１、導光体３０１、および反射部材３０３を順に上側のフレーム部材２０４の内側に嵌め込んだ後、さらに薄肉化された部分に下側のフレーム部材２０２を嵌め込んで固定する。このように組み立てることにより発光装置全体からの光漏れを最小限に留めることが可能である。
【００７３】
本発明を利用した指針は、図９に示されるような構成により光漏れを生じることがないため、高輝度かつ混色性に優れた発光観測面７０４からの光のみを観測することが可能である。
【００７４】
（実施例９）
図１５は、本発明による発光装置をＴＦＴ液晶ディスプレイのバック光源として利用した場合の断面図である。また、図１６は、バック光源を発光観測面側から見た場合の平面図である。図１５に示されるように、複数の第１の発光ダイオード３１２および第２の発光ダイオードを基板１０３上にそれぞれ一列に並べる。さらに、導光体の主面側に拡散シート７１３、ＢＥＦシート７１２、ＢＥＦシート７０７、およびＬＣＤ７０６を順に載置し、主面に対向する面に反射シート７０５を設ける。以上のように構成する他は上述した実施例と同様に発光装置を形成する。
【００７５】
本発明をバック光源として利用することにより高輝度かつ混色性に優れたディスプレイを形成することが可能である。
【００７６】
（実施例１０）
図１７は、本実施例における発光装置の模式的な断面図である。カバー２０１の上方にひさし７０８を設ける他は、実施例１０と同様にして本発明を利用した指針を形成する。カバー２０１の先端に、ひさし７０８を設けることにより指針の先端部における導光体３０１からの光漏れを防止することが可能である。従って、本実施例における指針を使用した場合、高輝度かつ混色性に優れた発光観測面７０４からの光のみを観測することが可能である。
【００７７】
（実施例１１）
図１８は、本実施例における発光装置の模式的な断面図である。指針の先端部において下側のフレーム部材２０２の下方に樹脂７０９を設ける他は実施例１０と同様にして本発明を利用した指針を形成する。本実施例における樹脂には上述したような樹脂が使用される。樹脂７０９を設けることにより指針の先端部における導光体３０１からの光漏れを防止することが可能である。従って、本実施例における指針を使用した場合、高輝度かつ混色性に優れた発光観測面７０４からの光のみを観測することが可能である。
【００７８】
（実施例１２）
図２０は、本実施例における発光装置を発光観測面側から見た模式的な平面図である。また、図１９は、本実施例における発光装置を第２の発光ダイオード３２２も見えるように切断した断面図である。導光体３０１の端部の一部は突出し、実施例１と同様な第１の光導入部および第２の光導入部が形成されている。基板１０３の一方の面上に第１の発光ダイオード３１２および第２の発光ダイオード３２２をそれぞれ第１の光導入部および第２の光導入部に対応するようにずらして載置する。ここで、それぞれの発光ダイオード３１２、３２２の大きさは同じでもよい。さらに、基板１０３は、発光観測面と反対側のフレーム部材上に発光観測面と平行になるように載置される。
【００７９】
本実施例のように導光体３０１に光を導入する複数の発光ダイオード３１２、３２２の導入部自体に差を設けた発光装置とすることによって、混色性と発光輝度向上を両立させ得ると共に極めて小型に形成させることができる。また、基板を指針の軸側に載置しているため、発光装置の放熱性を向上させることが可能である。
【００８０】
（実施例１３）
図２２は、本実施例における発光装置を発光観測面側から見た模式的な平面図である。また、図２１は、本実施例における発光装置を第２の発光ダイオード９２２が見えるように切断した断面図である。ここで、第１の発光ダイオード３１２は基板１０３の表側となって見えないため波線で示してある。導光体１０１の端部の一部は突出し、実施例１と同様な第１の光導入部および第２の光導入部が形成されている。基板１０３の両面上に第１の発光ダイオード３１２および第２の発光ダイオード３２２をそれぞれ第１の光導入部および第２の光導入部に対応するようにずらして載置する。ここで、それぞれの発光ダイオード３１２、３２２の大きさは同じでもよい。さらに、基板１０３は、発光観測面と反対側のフレーム部材上に発光観測面と垂直になるように載置される。
【００８１】
本実施例のように導光体３０１に光を導入する複数の発光ダイオード３１２、３２２の導入部自体に差を設けた発光装置とすることによって、混色性と発光輝度向上を両立させ得ると共に極めて小型に形成させることができる。
【００８２】
（実施例１４）
図２４は、本実施例における発光装置を発光観測面側から見た模式的な平面図である。また、図２３は、本実施例における発光装置を横から見た断面図である。ここで、第１の発光ダイオード３１２は基板の裏側となって見えないため波線で示してある。導光体３０１の端部の一部は突出し、実施例１と同様な第１の光導入部および第２の光導入部が形成されている。基板１０３の両面上に第１の発光ダイオード３１２および第２の発光ダイオード３２２をそれぞれ第１の光導入部および第２の光導入部に対応するようにずらして載置する。ここで、それぞれの発光ダイオード３１２、３２２の大きさは同じでもよい。さらに、基板１０３は、発光観測面と平行になるように突出した端部の面上に載置される。
【００８３】
本実施例のように導光体３０１に光を導入する複数の発光ダイオード３１２、３２２の導入部自体に差を設けた発光装置とすることによって、混色性と発光輝度向上を両立させ得ると共に極めて小型に形成させることができる。
【００８４】
（実施例１５）
図２５は、発光ダイオードを実装する基板１０３上に発光ダイオード３１２、３２２と共に、抵抗、ダイオード、ＩＣ等の回路素子７１１を実装した様子を示す図である。
【００８５】
また、図２７Ａは、別の実施例における発光装置に使用する回路パターンの平面図であり、図２７Ｂは側面図である。発光ダイオード３１２および３２２のリード電極は、基板１０３上に配設された導電性パターンにハンダを介して接続される。また、基板１０３上に抵抗２６３、保護ダイオード２６４が載置される。このようにすることにより、基板１０３上のスペースを有効に利用し、極めて小型の発光装置を形成することが可能である。
【００８６】
（産業上の利用の可能性）
本発明は導光体に光を導入する複数の発光ダイオードの導入部自体に差を設けた発光装置とすることによって、混色性と発光輝度向上を両立させ得ると共に極めて小型に形成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１Ａは本発明の発光装置の構成を説明する模式的構造平面図であり、図１Ｂはその模式的断面図である。
【図２】本発明の導光板を用いたメータの指針の模式的平面図である。
【図３】図３Ｂは本発明の構成を説明する発光装置の模式的断面に示し、図３Ａ及びＣは本発明と比較のために示す発光装置の模式的断面図である。
【図４】突出部である第１の光導入部と光学的に接合される第１の発光ダイオードの模式的斜視図である。
【図５】第２の光導入部と光学的に接合される第２の発光ダイオードの模式的斜視図である。
【図６】本発明と比較のために示す針状の導光体の模式的構造平面図である。
【図７】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図９】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１０】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１１】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１２】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１３】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１４】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１５】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１６】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１７】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１８】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１９】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図２０】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図２１】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図２２】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図２３】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図２４】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図２５】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図２６】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図２７】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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