(57)【要約】  【課題】  導光板に対する発光ダイオードの光軸のずれによる輝度均一性の低下を抑制でき、ＬＥＤから出射した照射光を導光板へ効率良く取り込むことである。  【解決手段】  本発明の面発光装置は、発光ダイオードと導光板とを備えた面発光装置において、前記導光板の端部に配置した前記発光ダイオードの出射部と前記導光板の端部は、相互の端面がそれぞれ前記導光板の平面に対して垂直方向に凹凸形状をなし、前記導光板の端部と前記発光ダイオードの出射部は相対する凹凸形状の端部が嵌合されていることを特徴とする。  【選択図】  図１
2009123614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードと導光板とを備えた面発光装置において、前記導光板の端部に配置した前記発光ダイオードの出射部と前記導光板の端部は、相互の端面がそれぞれ前記導光板の平面に対して垂直方向に凹凸形状をなし、前記導光板の端部と前記発光ダイオードの出射部は相対する凹凸形状の端部が嵌合されていることを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記導光板の端部と前記発光ダイオードの出射部の相対する凹凸形状部は、前記導光板の平面に対して垂直方向に、前記発光ダイオードの出射部が凸形状、前記導光板の端部側が凹形状であることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記導光板の端部と前記発光ダイオードの出射部の相対する凹凸形状部は、前記導光板の平面に対して垂直方向の段差形状をなし、前記発光ダイオードの出射部の段差と前記導光板の端部側の段差は前記導光板の平面に対する垂直方向および水平方向に対して対称形状であることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記発光ダイオードは、発光素子を実装基板に実装し、前記発光素子を透明樹脂によって封止し、該透明樹脂の一部を前記出射部とする表面実装型発光ダイオードであり、前記透明樹脂は、前記実装基板との当接面と前記出射部を除く面に反射枠が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項５】
画像表示パネルと、該画像表示パネルの光入光面側に配置された請求項１乃至４に記載の面発光装置とを備えていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる面発光装置に関わり、効率の良い導光入射が可能な、発光ダイオードと導光板の構造に係る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、携帯電話機等の表示装置では液晶表示装置の表示輝度を高めるために導光板を用いた面発光装置が採用されている。面発光装置の光源には発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）が用いられている。
【０００３】
ＬＥＤから導光板へ効率よく導光する構造としては、中央部に発光素子を実装するパッケージ本体が一対の突出部を有し、導光板をこの一対の突出部間に挟み込み、導光板と発光素子との位置関係を最適な状態に設定できる構造がある。（例えば、特許文献１）
【０００４】
また、一般的に導光板の出射面（上面）には照明光が均一になるように拡散シートやプリズムシートが貼り付けられており、導光板の裏面（下面）には出射面への光効率を高めるために反射シートが貼り付けられている。この上下面に貼り付けた部材の厚み増相当分をＬＥＤと接する導光板端部のみを高くして、面発光装置の総厚は変えずにＬＥＤから出た光を導光板に効率よく入射させる構造がある。（例えば、特許文献２）
【０００５】
また、ＬＥＤと導光板の間に、ＬＥＤから導光板に光を伝える伝光部を順次薄くなる構成にして配置し、かつ、導光板は一対の透明フィルム基板で構成され、この伝光部の薄部を挟持する構成とすることで、導光板の厚みを薄くしてフレキシブルな導光板を提供できる構造がある。（例えば、特許文献３）
【特許文献１】特開２００４−２２２４５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３５４０５号公報
【特許文献３】特開２００５−２８５３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
特許文献１の技術では、発光素子を実装するＬＥＤ本体が一対の突出部を有し、導光板をこの一対の突出部間に挟み込むというもので、ＬＥＤ自体の構造が複雑であるため、ＬＥＤから光が出射され難くなり、光の取出し効率が低下するという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２の技術では、入光部に傾斜面を設けると、導光板出射面の法線に対する光の入射角が小さくなり、導光板入射面付近で光が出射され易くなるため、導光板の輝度均一性が低くなってしまうという課題があった。
【０００８】
また、特許文献３の技術では、入光体を介して、光源から出射された光を導光板に入射しているため、入光体と光源の間で漏れ光が発生や、入光体内部に光が閉じ込められてしまう等の理由で、光の利用効率が低下してしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は前述の課題に対して、導光板に対する発光ダイオードの光軸のずれによる輝度均一性の低下を抑制でき、ＬＥＤから出射した照射光を導光板へ効率良く取り込む面発光装置、及びこれを備えた表示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】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の面発光装置及び表示装置は、下記記載の構成要件を採用するものである。
【００１１】
本発明の面発光装置は、発光ダイオードと導光板とを備えた面発光装置において、前記導光板の端部に配置した前記発光ダイオードの出射部と前記導光板の端部は、相互の端面がそれぞれ前記導光板の平面に対して垂直方向に凹凸形状をなし、前記導光板の端部と前記発光ダイオードの出射部は相対する凹凸形状の端部が嵌合されていることを特徴とする。導光板の平面とは、導光板の出射面、又は出射面と対向する面である反射面のことを指す。
【００１２】
つまり、発光ダイオードと導光板の接合面は相互の端部凹凸で正確に嵌合するのでＬＥ発光ダイオードと導光板の接合面の位置が正確に合致する構造である。これにより、導光板に対する発光ダイオードの光軸のずれを抑制できるので、光軸のずれによる輝度均一性の低下を抑制できる。
【００１３】
前記導光板の端部と前記発光ダイオードの出射部の相対する凹凸形状部は、前記導光板の平面に対して垂直方向に、前記発光ダイオードの出射部が凸形状、前記導光板の端部側が凹形状であることを特徴とする。
【００１４】
つまり、出射部を凸形状、導光板の端部側を凹形状とする対称構造できわめて正確に接合できることから、ＬＥＤの光軸のずれを抑制できる。
【００１５】
また、前記導光板の端部と前記発光ダイオードの出射部の相対する凹凸形状部は、前記導光板の平面に対して垂直方向の段差形状をなし、前記発光ダイオードの出射部の段差と前記導光板の端部側の段差は前記導光板の平面に対する垂直方向および水平方向に対して対称形状であることを特徴とする。
【００１６】
つまり、導光板の端部と発光ダイオードの出射部の相対する凹凸形状部を段差形状とすることによって、ＬＥＤと導光板を正確に接合できるため、ＬＥＤの光軸のずれを抑制できる。
【００１７】
また、前記発光ダイオードは、発光素子を実装基板に実装し、前記発光素子を透明樹脂によって封止し、該透明樹脂の一部を前記出射部とする表面実装型発光ダイオードであり、前記透明樹脂は、前記実装基板との当接面と前記出射部を除く面に反射枠が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
つまり、発光ダイオードの出射部以外を光反射面とすることによって出射部からのみ光を出射させることができるので、導光板への光の入光効率を高めることができる。
【００１９】
また、本発明の表示装置は、画像表示パネルと、該画像表示パネルの光入光面側に配置された本発明の面発光装置とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、輝度均一性の高い面発光装置によって画像表示パネルを照明するので、見栄えの良い画像表示を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、導光板に対する発光ダイオードの光軸のずれによる輝度均一性の低下を抑制でき、ＬＥＤから出射した照射光を導光板へ効率良く取り込む面発光装置、及びこれを備えた表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る面発光装置及び表示装置の実施形態を図面にもとづいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１〜図４は本発明による面発光装置の第１の実施例である。図１は第１の実施例における面発光装置のＬＥＤの斜視図である。図２は第１の実施例における面発光装置のＬＥＤの断面図である。図３は第１の実施例における面発光装置を備えた表示装置の斜視図である。図４は第１の実施例における面発光装置の嵌合部の詳細断面図である。
【００２４】
まず、図１、図２にもとづいて、本発明による面発光装置の第１の実施例におけるＬＥＤ１０の特徴的な構造について説明する。
図１、図２に示すように、ＬＥＤ１０は、発光素子１４を実装した実装基板１１と発光素子１４を封止する透明樹脂１５とを備え、発光素子１４実装面と対向する面が出射部１３となっている直方体形状の表面実装型発光ダイオードである。透明樹脂１５は、実装基板１１との当接面と出射部１３を除く面が、反射作用を有する反射枠１２によって覆われている。なお、本実施例のＬＥＤ１０は、発光素子１４は青色波長の光を発光する発光素子であり、透明樹脂には、黄緑光を蛍光する蛍光体が分散されており、白色光を照射するようになっている。なお、ＬＥＤは、他の色を発光するＬＥＤでも構わない。
また、本実施例の反射枠１２は白色材料によって形成されているが、銀色材料を用いることもできる。また、枠体の内面に反射作用を奏する膜を設けて形成させても構わない。
【００２５】
ＬＥＤ１０の出射部１３は、中央部は、同一面１３ｄ、１３ｅから突出する凸部１３ａを有し、１３ｂ、１３ｃが突出した凸部１３ａの側面をなしており、出射部１３の全面から光を照射するようになっている。  
【００２６】
つまり、出射部１３は厚み方向に対して凸形状の凸部１３ａを有し、凸部１３ａは出射部１３の長尺方向に延在されている。
【００２７】
次に、図３、４にもとづいて本発明の第１の実施例における、面発光装置及び表示装置の特徴的な構造について説明する。
図３、４において、１０は前述のＬＥＤであり、２０は面発光装置であり、２６は画像表示パネルである。面発光装置２０は、バックライト型の面発光装置であり、導光板２１の下面に反射シート２２を配置し、導光板２１の上面に導光板２１側から拡散シート２３、第１プリズムシート２４、第２プリズムシート２５を積層配置している。導光板２１の端部には、３個のＬＥＤ２０が備えられている（図示せず。）。また、導光板２１の下面には、プリズム、ドット等の反射形状が形成されている。
【００２８】
ＬＥＤ１０から照射された光が入光される導光板２１の端部は、出射部１３の凸部１３ａに対応して厚み方向に凹形状である凹部２１ａが形成されている。凹部２１ａは、導光板２１端部の長尺方向に、一端から他端にかけて延在されて形成されており、ＬＥＤ１０の出射部と導光板２１の端部は、嵌合部２７で正確に嵌合させることができる。  
【００２９】
導光板２１に導かれたＬＥＤ１０の照射光は、導光板２１の上面から拡散シート２３、第１プリズムシート２４、第２プリズムシート２５を透過して第２プリズムシート２５の上に配置した画像表示パネル２６の入光面からの照明光となる。なお、導光板２１下面への照射光も、反射シート２２により導光板２１上面方向へ反射するため、ＬＥＤ１０の照射光は画像表示パネルの背面照明光として無駄なく利用できる。
【００３０】
また、拡散シート２３と第１プリズムシート２４、第２プリズムシート２５は導光板２１上面からの光を画像表示パネル２６の背面からムラなく均一な照明を行うために設けられている。つまり、導光板２１上面からの光は拡散シート２３により光学等方性をもたせ、２枚のプリズムシート２４、２５により正面方向の輝度を向上させている。このプリズムシート２４、２５は、プリズム稜線が互いに交差するように重ね合わされ、プリズム面が画像表示パネル２６側に向くように配置されている。
【００３１】
本実施例の画像表示パネル２６は、透過型液晶パネルである。なお、本実施例の面発光装置をフロントライトとして用いる場合には、反射型液晶パネルや電子ペーパー等を画像表示パネルとして用いることができる。
【００３２】
次に、図４にもとづいて本発明による面発光装置のＬＥＤ１０と導光板２１端部の嵌合の詳細構造について説明する。
【００３３】
２７はＬＥＤ１０と導光板２１の嵌合部であって、ＬＥＤ１０の出射部１３と導光板２１の端部は、相互の端面がそれぞれ導光板２１の平面に対して垂直方向に凹凸形状をなし、ＬＥＤ１０端部の凸部１３ａと導光板２１端部の凹部２１ａが合致して嵌合する。なお平面とは、導光板の出射面又は反射面のことをいう。従って、ＬＥＤ１０からの照射光の光軸はずれることなく導光板２１へと導かれる。特に、本実施形態によれば、ＬＥＤ１０を導光板２１端部に配置した際のＬＥＤの配置位置は、導光板端部の長尺方向にしかずれないので、導光板２１端部に対するＬＥＤ１０の光軸ずれは生じないので、輝度均一性の高い面発光装置、及び見栄えの良い表示装置を提供できる。
【実施例２】
【００３４】
次に、本発明による面発光装置の第２の実施例を、図５〜図８を用いて説明する。図５は第２の実施例における面発光装置の発光ダイオードの斜視図である。図６は第２の実施例における面発光装置の発光ダイオードの断面図である。図７は第２の実施例における面発光装置を備えた表示装置の斜視図である。図８は第２の実施例における面発光装置の嵌合部詳細断面図である。実施例１と異なる点は、ＬＥＤ出射部の形状と、導光板端部の形状であり、実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００３５】
図５、６に示すとおり、ＬＥＤ３０は、発光素子３４を実装した実装基板３１と発光素子３４を封止する透明樹脂１５と、透明樹脂１５の実装基板１１との当接面と出射部１３を除く面を覆った反射枠３２により形成された、直方体形状の表面実装型発光ダイオードである。ＬＥＤ３０は、出射部３３に、ＬＥＤ３０の厚みの略中間から下側にかけて突出した段差部３３ａが形成され、上側の３３ｄが凹んだ段差形状をなしており、この段差の側面が３３ｂである。すなわち、ＬＥＤ３０の出射部は、ＬＥＤ３０は厚み方向に対して段差形状となっており、段差部３３ａは、ＬＥＤ３０の出射部３３の長尺方向に延在されて形成されている。
【００３６】
次に、図７、８にもとづいて本発明の第２の実施例における面発光装置全体の特徴的な構造及び表示装置について説明する。図７、８において、３０は前述のＬＥＤであり、４０は面発光装置であり、２６は画像表示パネルである。
【００３７】
面発光装置４０に設けられている導光板４１の端面は、ＬＥＤ３０の出射部３３の凸形状に対応した厚み方向に凹形状である段差部４１ａとなっている。段差部４１ａは、導光板２１端部の長尺方向に、一端から他端にかけて延在されて形成されている。
【００３８】
ＬＥＤ３０と導光板４１はその端部で嵌合して、ＬＥＤ３０からの照射光を導光板４１に導き、ＬＥＤ３０と導光板４１は嵌合部４７で正確に一致させることができる。よって、実施例１と同様の効果を奏することができる。
【実施例３】
【００３９】
次に、本発明による面発光装置の第３の実施例を説明する。図９は第３の実施例における面発光装置の発光ダイオードの断面図である。
【００４０】
図９に示すとおり、ＬＥＤ５０は、発光素子５４を実装した実装基板５１と、発光素子３４を封止する透明樹脂と、透明樹脂の実装基板５１との当接面と出射部５３を除く面を覆った反射枠５２とを備えた、直方体形状の表面実装型発光ダイオードである。
【００４１】
出射部５３の端面は、反射枠５２の厚みのほゞ中間から上側にかけて段差部５３ａが突出し、下側の５３ｄが凹んだ段差形状をなし、この段差の側面が５３ｂである。すなわち、ＬＥＤ５０の出射部５３は、ＬＥＤ５０の厚み方向に対して段差形状となっており、段差部５３ａは、ＬＥＤ３０の出射部３３の長尺方向に延在されて形成されている。
【００４２】
図示していない導光板の端面には、ＬＥＤ５０の出射部５３に形成された段差部５３ａに対応した厚み方向に凹形状である段差部が形成されている。また、導光板の段差部は、導光板２１端部の長尺方向に、一端から他端にかけて延在されて形成されている。このため、ＬＥＤ５０出射面５３と導光板端面は合致して嵌合し、導光板に対するＬＥＤ６０からの照射光の光軸がずれず、輝度均一性の高い面発光装置を得ることができる。  
【実施例４】
【００４３】
次に、本発明による面発光装置の第４の実施例を説明する。図１０は第４の実施例における面発光装置のＬＥＤと導光板の部分断面図である。
【００４４】
図１０に示すとおり、本実施例のＬＥＤは、発光素子６４を実装した実装基板６１と発光素子６４を封止する透明樹脂１５と、透明樹脂１５の実装基板６１との当接面と出射部を除く面を覆った反射枠６２とを備えた直方体形状の表面実装型発光ダイオードである。
【００４５】
本実施例のＬＥＤ６０のである出射部６３は、断面略半球形の凸状であり、出射部６３の長尺方向に延在している。導光板６６の入射面である端面は、導光板６６の内部に向かって窪んだ断面半球形の凹状であり、導光板６６端面の長尺方向に、一端から他端にかけて延在している。このため、ＬＥＤ６０出射面６３と導光板６６端面は合致して嵌合し、導光板６６に対するＬＥＤ６０からの照射光の光軸がずれず、輝度均一性の高い面発光装置を得ることができる。  
【実施例５】
【００４６】
次に、本発明による面発光装置の第５の実施例を説明する。図１１は第５の実施例における面発光装置のＬＥＤと導光板の部分断面図である。
【００４７】
図１１に示すとおり、本実施例のＬＥＤ７０は、発光素子７４を実装した実装基板７１と発光素子７４を封止する透明樹脂と、透明樹脂の実装基板７１との当接面と出射部１３を除く面を覆う反射枠７２とを備えた直方体形状の表面実装型発光ダイオードである。
【００４８】
本実施例のＬＥＤ７０の出射部７３には、斜面７３ａ、７３ｂを有する、断面三角形状の突出部が、ＬＥＤ出射部７３の長手方向に延在されて形成されている。導光板７６の入射部には、ＬＥＤ出射部７３と嵌合するように、導光板７６内部に向かって窪んだ断面三角形状の凹部が、導光板７６入射面の長手方向に、一端から他端にかけて延在されて形成されている。すなわち、ＬＥＤ出射部７３端部の突出部と導光板７７端部の凹部が合致して嵌合する。このため、導光板に対するＬＥＤ６０からの照射光の光軸がずれず、輝度均一性の高い面発光装置を得ることができる。  
【００４９】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。
例えば、実施例では、直方体形状の実装型発光ダイオードを用いているが、他の形状のＬＥＤでも構わない。この際、凸部（凹部、段差部）は、一方向に延在するように形成させればよい。
また、バックライトの構成は、プリズムシートを１枚にする等、他の構成にしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施例における面発光装置のＬＥＤの斜視図である。
【図２】第１の実施例における面発光装置のＬＥＤの断面図である。
【図３】第１の実施例における面発光装置の斜視図である。
【図４】第１の実施例における面発光装置の嵌合部詳細断面図である。
【図５】第２の実施例における面発光装置のＬＥＤの斜視図である。
【図６】第２の実施例における面発光装置のＬＥＤの断面図である。
【図７】第２の実施例における面発光装置の斜視図である。
【図８】第２の実施例における面発光装置の嵌合部詳細断面図である。
【図９】第３の実施例における面発光装置のＬＥＤの断面図である。
【図１０】第４の実施例における面発光装置のＬＥＤと導光板の部分断面図である。
【図１１】第５の実施例における面発光装置のＬＥＤと導光板の部分断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０、３０、５０、６０、７０  発光ダイオード（ＬＥＤ）
１１、３１、５１、６１、７１  実装基板
１２、３２、５２、６２、７２  反射枠
１３、３３、５３、６３、７３  出射部
１３ａ  突出部
１４、３４、５４、６４、７４  発光素子
１５  透明樹脂
２０、４０  面発光装置
２１、４１、６７、７７  導光板
２２  光反射シート
２３  拡散シート
２４、２５、  プリズムシート
２６  画像表示パネル
２１ａ  凹部
３３ａ、４１ａ  段差部
２７、４７  嵌合部
【図１】
2009123614.tif 000003
【図２】
2009123614.tif 000004
【図３】
2009123614.tif 000005
【図４】
2009123614.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2009123614.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009123614.tif 000011
【図１０】
2009123614.tif 000012
【図１１】
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