特許 6576173 面状ライトユニット、ＬＥＤ素子及び導光板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6576173

(24)【登録日】2019年8月30日

(45)【発行日】2019年9月18日

(54)【発明の名称】面状ライトユニット、ＬＥＤ素子及び導光板

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20190909BHJP

   F21V 9/30 20180101ALI20190909BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20190909BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20190909BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20190909BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20190909BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 439

   F21S2/00 441

   F21V9/30

   F21V7/00 510

   H01L33/00 L

   G02F1/13357

   F21Y115:10

【請求項の数】17

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-175344(P2015-175344)

(22)【出願日】2015年9月7日

(65)【公開番号】特開2016-58388(P2016-58388A)

(43)【公開日】2016年4月21日

【審査請求日】2018年6月8日

(31)【優先権主張番号】特願2014-184660(P2014-184660)

(32)【優先日】2014年9月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123881

【弁理士】

【氏名又は名称】大澤 豊

(74)【代理人】

【識別番号】100085280

【弁理士】

【氏名又は名称】高宗 寛暁

(74)【代理人】

【識別番号】100080931

【弁理士】

【氏名又は名称】大澤 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100134625

【弁理士】

【氏名又は名称】大沼 加寿子

(72)【発明者】

【氏名】宮下 純司

【審査官】 竹中 辰利

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０５３９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５２４１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ７／００

Ｆ２１Ｖ ９／３０

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｈ０１Ｌ ３３／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

出射面及び前記出射面と直交する入射面を有するサイドライト方式の導光板と、前記入射面と対向して配置されたＬＥＤ光源とを有する面状ライトユニットであって、
前記導光板の出射面側を上側としたとき、
前記ＬＥＤ光源は、ＬＥＤダイと前記ＬＥＤダイを封止する透光性部材とを備え、前記透光性部材の上面又は下面に複数の凹凸形状を設けると共に、
前記ＬＥＤ光源に含まれる透光性部材の前記凹凸形状は、その間隔が前記導光板の前記入射面に向って長くなることを特徴とする面状ライトユニット。

【請求項2】

前記ＬＥＤ光源に含まれる透光性部材の前記凹凸形状は、断面が三角形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の面状ライトユニット。

【請求項3】

前記ＬＥＤ光源は、前記透光性部材の上面又は下面に反射部材を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の面状ライトユニット。

【請求項4】

前記ＬＥＤ光源は、前記導光板の前記入射面に接着されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の面状ライトユニット。

【請求項5】

前記ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤダイを複数個備え、前記ＬＥＤダイが赤色に発光するＬＥＤダイと緑色に発光するＬＥＤダイと青色に発光するＬＥＤダイを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の面状ライトユニット。

【請求項6】

前記ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤダイの周囲にのみ蛍光体が存在することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の面状ライトユニット。

【請求項7】

前記ＬＥＤ光源は、前記凹凸形状の凸部が前記ＬＥＤダイ側に緩斜面、前記対向面側に急斜面を有し、前記緩斜面と前記ＬＥＤダイの光軸とのなす角度αは、０°＜α≦４０°であり、好ましくは５≦α≦２０°であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の面状ライトユニット。

【請求項8】

前記ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤダイの前記側面から離れた端部から前記側面までの距離をＤ、前記透光性部材の屈折率をｎとし、前記凹凸形状が前記ＬＥＤダイの発光面から光軸方向の距離Ｌまで存在するとき、Ｌ＝Ｄｔａｎ（ｓｉｎ−１（１／ｎ））の関係を満たすことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の面状ライトユニット。

【請求項9】

基板と、
前記基板に実装されるＬＥＤダイと、
前記ＬＥＤダイを封止する透光性部材と
を備え、
前記透光性部材は、前記ＬＥＤダイを実装する前記基板の表面に対向する対向面と、前記対向面に直交する側面を有し、少なくとも一つの前記側面に凹凸形状を設け、
前記凹凸形状の凸部は、前記ＬＥＤダイ側に緩斜面、前記対向面側に急斜面を有し、
前記凹凸形状は、その間隔が前記対向面に向って長くなることを特徴とするＬＥＤ素子。

【請求項10】

前記ＬＥＤダイは、赤色に発光するＬＥＤダイと緑色に発光するＬＥＤダイと青色に発光するＬＥＤダイを含むことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ素子。

【請求項11】

前記ＬＥＤダイの周囲にのみ蛍光体が存在することを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ素子。

【請求項12】

前記緩斜面と前記ＬＥＤダイの光軸とのなす角度αは、０°＜α≦４０°であり、好ましくは５°≦α≦２０°であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載のＬＥＤ素子。

【請求項13】

前記凹凸形状は、ＬＥＤダイの前記側面から離れた端部から前記側面までの距離をＤ、前記透光性部材の屈折率をｎとし、前記凹凸形状が前記ＬＥＤダイの発光面から光軸方向の距離Ｌまで存在するとき、Ｌ＝Ｄｔａｎ（ｓｉｎ−１（１／ｎ））の関係を満たすことを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載のＬＥＤ素子。

【請求項14】

出射面を有する上面と、
前記出射面に対向する下面と、
を有し、
基板に実装されたＬＥＤダイが導光板によって封止されるものであって、
前記上面又は下面の少なくとも一方に凹凸形状を設け、
前記凹凸形状は、前記ＬＥＤダイを備えたＬＥＤ光源の下端から前記上面までの距離をＤ、前記導光板の屈折率をｎとし、前記凹凸形状が前記ＬＥＤ光源の発光面から水平方向の距離Ｌまで存在するとき、Ｌ＝Ｄｔａｎ（ｓｉｎ−１（１／ｎ））の関係を満たすことを特徴とする導光板。

【請求項15】

前記凹凸形状の凸部は、前記ＬＥＤ光源に対向する入射面側に緩斜面、前記出射面に急斜面を有することを特徴とする請求項１４に記載の導光板。

【請求項16】

前記凹凸形状は、その間隔が前記ＬＥＤダイから離れるに従って長くなることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の導光板。

【請求項17】

前記緩斜面と前記ＬＥＤ光源の光軸とのなす角度αは、０°＜α≦４０°であり、好ましくは５°≦α≦２０°であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の導光板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示パネルなどを照明する面状ライトユニット、ＬＥＤ素子及び導光板に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話機、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション等のディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。これらの液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側に配置され、面状に発光する面状ライトユニットが多用されている。

【0003】

面状ライトユニットでは、しばしば薄型化のため、導光板の側端面（以下、入射面と呼ぶ）に光源を配置し、入射面から入射した光を主面（以下、出射面と呼ぶ）から出射させるサイドライト方式が採用されている。これらの面状ライトユニットでは、発光効率や出射面における輝度の均一性の向上が一般的な課題となっている。

【0004】

これらの課題のうち、多色発光素子からの発光について各発光色の混色性、輝度の均一性を改善することを目的として、特許文献１に記載された面状ライトユニットは、導光板の下面に配置した第１の反射部材に加えて導光板の出射面上の一部に反射層（以下、第２の反射部材と呼ぶ）を設けている。

【0005】

特許文献２に記載された面状ライトユニットは、発光効率を高めるため、導光シート（以下、導光板と呼ぶ）の下面に配置したコンタクトシート（以下、第１の反射部材と呼ぶ）に加えて、ＬＥＤダイを樹脂等で封止したパッケージ部品（以下ＬＥＤ素子と呼ぶ）と導光板との隙間を覆うように設けた反射性のカバー部材（以下、第２の反射部材と呼ぶ）を設けている。

【0006】

特許文献３に記載された面状ライトユニットは、導光板の下面に配置した第１の反射部材に加えて、導光板の出射面の一部とＬＥＤ素子を覆うように設けた第２の反射部材の反射率を調整することにより、発光ダイオードの近傍における明るさのむら（以下、ホットスポットと呼ぶ）を抑制し輝度の均一化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平９−１６７８６０号公報 （図１、図２）

【特許文献2】特開２００８−２０４６５２号公報 （図２）

【特許文献3】特開２００４−２９６３７２号公報 （図１〜図４）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら特許文献１に示す従来例は、多色発光素子の特定の配置効果と、第１の反射部材と第２の反射部材の組合せによる反射効果とにより、各発光色の混色性、輝度の均一性を向上させているものの、発光効率の改善を具現化する方法については言及していない。

【0009】

特許文献２に示す従来例は、第１の反射部材と第２の反射部材の組合せによる反射効果により、ＬＥＤ素子と導光板の隙間からの漏れ光を導光シートに戻して発光効率を高めているものの、輝度の均一性の改善を具現化する方法については言及していない。

【0010】

特許文献３に示す従来例は、第１の反射部材と第２の反射部材の組合せによる反射効果に加えて、第２の反射部材にＬＥＤ素子の領域に対応した反射率の調整を施すことによりホットスポットを抑制し輝度の均一化を図っているものの、第２反射部材の反射面の反射率を調整しているため発光効率の改善が充分ではない。

【0011】

上記特許文献１，２には「ＬＥＤ素子における発光効率の向上と、出射面における輝度の均一化を同時に改善する」という技術思想が存在せず、特許文献３には輝度が均一化するとしても発光効率を充分に改善するような記載がない。

【0012】

（発明の目的）
そこで本発明の目的は、上記問題点を解決しようとするものであり、
出射面における輝度の均一化と発光効率の向上を同時に改善することができるサイドライト方式の面状ライトユニット、ＬＥＤ素子及び導光板を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明における面状ライトユニットの構成は下記の通りである。
出射面及び前記出射面と直交する入射面を有するサイドライト方式の導光板と、前記入射面と対向して配置されたＬＥＤ光源とを有する面状ライトユニットであって、前記導光板の出射面側を上側としたとき、前記ＬＥＤ光源は、ＬＥＤダイと前記ＬＥＤダイを封止する透光性部材とを備え、前記透光性部材の上面又は下面に複数の凹凸形状を設けると共に、前記ＬＥＤ光源に含まれる透光性部材の前記凹凸形状は、その間隔が前記導光板の前記入射面に向って長くなることを特徴とする。

【0014】

本発明の面状ライトユニットは、透光性部材に設けた凹凸形状の斜面を利用して全反射を起こし易くすることができる。透光性部材の上面又は下面が平坦であるときに導光板に入射できないか又はホットスポットの一因になっていた光の多くの部分を、本発明の面状ライトユニットは、前述の全反射によって入射面から遠くまで導光板内を伝搬するように導光板へ導くことができる。この結果、本発明の面状ライトユニットは輝度の均一化と発光効率の向上を同時に達成することができる。

【0015】

ＬＥＤ光源に含まれる透光性部材の凹凸形状は、断面が三角形状をなすとよい。これにより、三角形状の斜面を利用した好適な全反射条件を作りだすことができる。この結果、透光性部材の上面又は下面が平坦であるときに導光板に入射できないか又はホットスポットの一因になっていた光の多くの部分を導光板へ適切に導くことができる。

【0016】

また、ＬＥＤ光源に含まれる透光性部材の前記凹凸形状は、その間隔が導光板の入射面に向って長くなることにより、ＬＥＤダイに近い領域においてより好適な全反射条件を作りだすことができる。この結果、透光性部材の上面又は下面が平坦であるときに導光板に入射できないか又はホットスポットの一因になっていた光の多くの部分をより好適に導光板へ導くことができる。

【0017】

ＬＥＤ光源は、透光性部材の上面又は下面に反射部材を配置するとよい。これにより、透光性部材に設けた凹凸形状で全反射できなかった光を透光性部材内に戻すことができる。

【0018】

ＬＥＤ光源は、導光板の入射面に接着されているとよい。これにより、ＬＥＤ光源と導光板との接続部における空隙をなくしフレネル損失を抑制することができる。

【0019】

ＬＥＤ光源は、ＬＥＤダイを複数個備え、ＬＥＤダイが赤色に発光するＬＥＤダイと緑色に発光するＬＥＤダイと青色に発光するＬＥＤダイを含むとよい。これにより、複数色のＬＥＤダイと透光性部材を備えたＬＥＤ光源を用いた面状ライトユニットは、透光性部材に設けた凹凸形状の斜面を利用した全反射によって発光効率と均一性を同時に改善することができるとともに所望の発光色が得られる。

【0020】

ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤダイの周囲にのみ蛍光体が存在するとよい。これによりＬＥＤダイの表面と蛍光体が近接するため、ＬＥＤダイの表面から放射される光と蛍光体の発光との進行方向が略一致する。この結果、透光性部材に設けた凹凸形状の斜面を利用した全反射によって発光効率と均一性を同時に改善することができるとともに所望の発光色が得られる。

【0021】

ＬＥＤ光源は、凹凸形状の凸部がＬＥＤダイ側に緩斜面、対向面側に急斜面を有し、緩斜面とＬＥＤダイの光軸とのなす角度αは、０°＜α≦４０°であり、好ましくは５°≦α≦２０°であるとよい。これにより、透光性部材の上面が平坦である場合に比べてＬＥＤ光源の発する光を効率良く導光板に導き光量を増やすことができる。

【0022】

ＬＥＤ光源は、ＬＥＤダイの前記凹凸形状を設けた面から離れた端部から前記凹凸形状を設けた面までの距離をＤ、透光性部材の屈折率をｎとし、凹凸形状がＬＥＤダイの発光面から光軸方向の距離Ｌまで存在するとき、Ｌ＝Ｄｔａｎ（ｓｉｎ−１（１／ｎ））の関係を満たすとよい。これにより、透光性部材に設けられる凹凸形状の存在範囲を制限し効率のよい導光を行うことができる。

【0023】

本発明におけるＬＥＤ素子の構成は下記の通りである。
基板と、前記基板に実装されるＬＥＤダイと、前記ＬＥＤダイを封止する透光性部材とを備え、前記透光性部材は、前記ＬＥＤダイを実装する前記基板の表面に対向する対向面と、前記対向面に直交する側面を有し、少なくとも一つの前記側面に凹凸形状を設け、前記凹凸形状の凸部は、前記ＬＥＤダイ側に緩斜面、前記対向面側に急斜面を有し、前記凹凸形状は、その間隔が前記対向面に向って長くなることを特徴とする。

【0025】

ＬＥＤダイは、赤色に発光するＬＥＤダイと緑色に発光するＬＥＤダイと青色に発光するＬＥＤダイを含むとよい。

【0026】

ＬＥＤダイの周囲にのみ蛍光体が存在するとよい。

【0027】

緩斜面とＬＥＤダイの光軸とのなす角度αは、０°＜α≦４０°であり、好ましくは５°≦α≦２０°であるとよい。

【0028】

凹凸形状は、ＬＥＤダイの前記側面から離れた端部から前記側面までの距離をＤ、透光性部材の屈折率をｎとし、凹凸形状がＬＥＤダイの発光面から光軸方向の距離Ｌまで存在するとき、Ｌ＝Ｄｔａｎ（ｓｉｎ−１（１／ｎ））の関係を満たすとよい。

【0029】

本発明における導光板の構成は下記の通りである。
出射面を有する上面と、前記出射面に対向する下面とを有し、基板に実装されたＬＥＤダイが導光板によって封止されるものであって、前記上面又は下面の少なくとも一方に凹凸形状を設け、前記凹凸形状は、前記ＬＥＤダイを備えたＬＥＤ光源の下端から前記上面までの距離をＤ、前記導光板の屈折率をｎとし、前記凹凸形状が前記ＬＥＤ光源の発光面から水平方向の距離Ｌまで存在するとき、Ｌ＝Ｄｔａｎ（ｓｉｎ−１（１／ｎ））の関係を満たすことを特徴とする。

【0030】

凹凸形状の凸部は、前記ＬＥＤ光源に対向する入射面側に緩斜面、出射面に急斜面を有するとよい。

【0031】

凹凸形状は、その間隔が前記ＬＥＤダイから離れるに従って長くなるとよい。

【0032】

緩斜面とＬＥＤ素子の光軸とのなす角度αは、０°＜α≦４０°であり、好ましくは５°≦α≦２０°であるとよい。

【発明の効果】

【0033】

上記のとおり、本発明のサイドライト方式の面状ライトユニット、ＬＥＤ素子及び導光板の構成によれば、透光性部材に設けた凹凸形状の斜面を利用して全反射を起こし易くすることができる。すなわち本発明の面状ライトユニット、ＬＥＤ素子及び導光板は、ＬＥＤダイに近い領域でホットスポットの一因になっていた光の多くの部分を、全反射によって入射面から遠くまで導光板内を伝搬するように導くことができる。この結果、ホットスポットを抑制し輝度の均一化を図りながら発光効率の向上を同時に改善することができる。
尚、凹凸形状の断面を三角形状とすることにより、三角形状の斜面を利用した好適な全反射域を設けることができる。
又、凹凸形状の間隔（ピッチ）をＬＥＤダイから離れるにしたがって長くすることにより、ＬＥＤダイに近い領域においてより好適な全反射域を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】実施例１の第１の実施形態の面状ライトユニット１００の構成図である。

【図2】図１に示した面状ライトユニット１００の分解斜視図である。

【図3】図１に示した面状ライトユニットに含まれるＬＥＤ光源の動作を説明する部分断面図及び比較例である。

【図4】実施例１の第２の実施形態の面状ライトユニット１１０の部分断面図である。

【図5】実施例１の第３の実施形態の面状ライトユニット１２０の部分断面図である。

【図6】実施例１の第４の実施形態の面状ライトユニット１３０の部分断面図である。

【図7】実施例１の第５の実施形態の面状ライトユニット１４０の部分断面図である。

【図8】実施例１の第６の実施形態の面状ライトユニット１５０及び１６０の部分断面図である。

【図9】実施例２の第１の実施形態の面状ライトユニット１７０の構成図である。

【図10】図９に示した面状ライトユニット１７０の分解斜視図である。

【図11】実施例３の第１の実施形態のＬＥＤ素子２２ｙを含む面状ライトユニット２００の斜視図及びＣ−Ｃ断面によりＬＥＤ素子２２ｙを説明する拡大断面図である。

【図12】図１１に示す凹凸形状の緩斜面の角度αと光量との関係を説明するグラフである。

【図13】実施例３の第２の実施形態のＬＥＤ素子２３を含む面状ライトユニット２１０の斜視図及びＤ−Ｄ断面によりＬＥＤ素子２３を説明する部分断面図である。

【図14】実施例４の第１の実施形態の導光板３１Ａを含む面状ライトユニット２２０の斜視図及びＥ−Ｅ断面により導光板３１Ａ凹凸形状を説明する部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の思想を具体化するため面状ライトユニット、ＬＥＤ素子及び導光板を例示するものであって、本発明を以下の構成に特定しない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。又、各図面が示す部材の大きさや位置関係、光路等は説明を明確にするために誇張していることがある。又、ＬＥＤダイの発光や、反射光については矢印などで簡略化して説明している。又、以下の説明において、同一部品、同一構成要素には同一の名称、符号を付し詳細説明を適宜省略することがある。

【0036】

〔各実施例の特徴〕
本発明のサイドライト方式の面状ライトユニット、ＬＥＤ素子及び導光板は、透光性部材の上面又は下面において、境界面の全反射条件を改善することにより、導光板のＬＥＤダイに近い領域でホットスポットの一因になっていた光の多くの部分を全反射によって好適に導光板へ導き、ホットスポットを抑制し、ひいては輝度の均一化と発光効率の向上を同時に可能にするものである。

【0037】

本発明の面状ライトユニット、ＬＥＤ素子及び導光板は、このような好適な全反射条件を実現するため透光性部材の上面又は下面に複数の凹凸形状を設け、その斜面を利用して全反射を起こし易くしている。又、凹凸形状の断面を三角形状とし、その間隔（ピッチ）をＬＥＤダイから離れるにしたがって長くすることにより、さらに好適な全反射条件を作りだしている。

【0038】

まず、図１〜図８を用いて実施例１を説明し、次に、図９〜図１０を用いて実施例２を説明し、また、図１１、図１２、図１３を用いて実施例３を、図１４を用いて実施例４をそれぞれ説明する。
実施例１では、基板上にＬＥＤダイを配列し、透光性部材でＬＥＤダイと基板表面を封止したＬＥＤ光源の例として、複数色のＬＥＤダイと透明な透光性部材を用いた面状ライトユニットの構成例（第１〜第６の実施形態）及び動作について説明する。
実施例２では、ＬＥＤダイを透光性部材で封止しパッケージ化した電子部品（以下ＬＥＤ素子と呼ぶ）を基板上に配列したＬＥＤ光源の例として、単色のＬＥＤダイと蛍光体を含有した透光性部材からなるＬＥＤ素子を用いた面状ライトユニットの構成例（第１の実施形態）及び動作について説明する。
実施例３では、透光性部材に設ける凹凸形状の適正化と領域の適正化を行い、さらに蛍光体をＬＥＤダイの周囲にのみ存在させたＬＥＤ素子の構成例及び動作について説明する。
実施例４では、実施例３（第２の実施形態）で用いたＬＥＤ素子の透光性部材と導光板を一体化し、凹凸形状の適正化と領域の適正化を行った導光板の構成例及び動作について説明する。

【実施例1】

【0039】

［実施例１の説明：図１〜図８］
以下、本発明に係る実施例１として、複数色のＬＥＤダイと透光性部材を備えたＬＥＤ光源を用いた面状ライトユニットについて説明する。ここで、実施例１には、透光性部材に設けた凹凸形状の違い及び第２の反射部材の有無によって６つの実施形態が示されている。第１の実施形態は図１〜図３を用いて説明され、第２、第３、第４、第５、第６の実施形態はそれぞれ、図４、図５、図６、図７、図８を用いて説明される。

【0040】

［実施例１の第１の実施形態の構成の説明：図１〜図３］
まず、第１の実施形態の面状ライトユニット１００の構成について図１〜図３を用いて説明する。図１（ａ）は、第１の実施形態の面状ライトユニット１００の平面図を示し、（ｂ）は正面図を示している。又、図２は、面状ライトユニット１００の分解斜視図であり、面状ライトユニット１００をＬＥＤ光源２０と導光板３１と第１の反射部材３２の３つの要素に分解して示している。又、図３（ａ）、図３（ｂ）は図１（ａ）の切断線Ａ−Ａ部における拡大断面図、図３（ｃ）は比較例の同等部分の拡大断面図を示す。
尚、以下の説明において、導光板３１の出射面５０側を上側としたときに、ＬＥＤ光源２０の上側を『上面』、下側を『下面』と称する。
又、面状ライトユニット１００は、図１（ｂ）又は図２において示される導光板３１の出射面５０側に液晶表示パネルを配設して使用され、このとき導光板３１の出射面５０からの出射光をバックライトとする。

【0041】

面状ライトユニット１００の特徴は、透光性部材８の上面に複数の凹凸形状を設けたことである。又、凹凸形状の断面を三角形状とし、さらにその間隔が導光板３１に向って長くなっている。

【0042】

図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、面状ライトユニット１００のＬＥＤ光源２０は、基板１と、基板１に実装された複数のＬＥＤダイと、複数のＬＥＤダイを封止する透光性部材８とによって構成されている。又、複数のＬＥＤダイは、赤色に発光するＬＥＤダイ３（以下赤色ＬＥＤと呼ぶ）、緑色に発光するＬＥＤダイ４（以下緑色ＬＥＤと呼ぶ）、青色に発光するＬＥＤダイ５（以下青色ＬＥＤと呼ぶ）を含んでいて、青、緑及び赤色ＬＥＤ３〜５の発光が導光板３１の入射面６０に導かれるようになっている。尚、導光板３１出射面５０から出射する光は、青、緑及び赤ＬＥＤ３〜５の発光が混色し白色光となっている。

【0043】

基板１は基材や配線層を含む多層基板として構成されている。例えば、ＬＥＤダイを実装する実装面には配線パターンが形成されている。基板１に実装された各ＬＥＤダイに含まれる電極と配線パターンはワイヤー等によって接続されている。又、基板１には、図示しないＦＰＣが接続されており、配線パターンを通じて各ＬＥＤダイに電流が供給されるようになっている。基板１の基材としては反射特性及び放熱特性の良いアルミナなどのセラミックス等が望ましい。すなわちＬＥＤダイからの発光を効率良く取出すために、少なくともその表面が高反射材料で構成されることが好ましい。

【0044】

ここで、ＬＥＤ光源２０は、実施例では、赤色ＬＥＤ３、緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５を１組として基板１の水平方向に３組配列しているが、これに限定されるものではなく、青、緑及び赤色色ＬＥＤ３~５の配列や青、緑及び赤色ＬＥＤ３~５の数量は、要求される輝度やサイズ等に応じて決めることができる。

【0045】

透光性部材８は、基板１に実装された複数のＬＥＤダイを封止するように基板１上に立方体状に構成されている。透光性部材８はシリコ―ンなどの透光性を有し耐熱性の高い透明材料を用いて金型等によって基板１上に形成することができる。又、透光性部材８の上面には、図２（又は図１）に示すように、基板１に配列されたＬＥＤダイの配列方向に沿って、断面が三角形状の凹凸形状が複数列形成されている。これらの凹凸形状は金型等に設けられた凹凸面によって形成される。後述するように光の反射を好適に行うために全反射でなく鏡面反射を利用することもできる。

【0046】

図２（又は図１）に示すようにＬＥＤ光源２０と導光板３１の入射面６０の接続部には接着部材３０が設けられており、ＬＥＤ光源２０は導光板３１の入射面６０に接着されている。この接続部に接着部材３０を設けることにより、接続部における空隙を無くしフレネル損失を抑制することができる。ここで、接着部材３０の屈折率は、透光性部材８の屈折率及び導光板３１の屈折率と等しいことが望ましいが、少なくとも透光性部材８の屈折率と導光板３１の屈折率の中間の値であることが望ましい。

【0047】

導光板３１は、ポリエステルやアクリルなどの樹脂材料によって構成され、下面に微小突起（図示せず）を備え、ＬＥＤ光源２０から導かれ導光板３１内を伝搬する光を効率良く出射面５０から上方に放射させる様になっている。又、導光板３１は、透過率に優れその屈折率が前述したＬＥＤ光源２０を構成する透光性部材８や接着部材３０の屈折率と近い値の材質であることが望ましい。

【0048】

第１の反射部材３２は、ＬＥＤ光源２０の下面側及び導光板３１の下面側を覆うように配設され、導光板３１の内部を反射しながら進んできた光が導光板３１の下面から出射したとき、この光を導光板３１に戻し無駄なく出射面５０から出射させる機能を有する。

【0049】

以上のように構成された面状ライトユニット１００は、赤色ＬＥＤ３、緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５から発し透光性部材８の上面に向かう光に対し、透光性部材８の上面に設けられた断面が三角形状の凹凸形状によって、全反射を起こし易くしている。すなわち、ＬＥＤダイに近い領域においてホットスポットの一因になっていた光の多くの部分を、全反射によって適切に導光板へ導くことができるようになっている。
尚、主要な構成部品の寸法は概略、以下の様な寸法に設定している。
ＬＥＤダイ（３、４、５） 縦０．３ｍｍ×横０．３ｍｍ×厚さ０．１ｍｍ
基板１ 縦１．０ｍｍ×横 ５７ｍｍ×厚さ０．６ｍｍ
透光性部材８ 縦１．０ｍｍ×横 ５７ｍｍ×厚さ０．６ｍｍ
導光板３１ 縦１００ｍｍ×横 ５７ｍｍ×厚さ０．６ｍｍ
第１の反射部材３２ 縦１００ｍｍ×横 ５７ｍｍ×厚さ０．１ｍｍ
これらの寸法は、以下に説明する他の実施形態においても同様であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更することができる。

【0050】

［実施例１の第１の実施形態の発光動作の説明：図３］
次に、第１の実施形態の面状ライトユニット１００の発光動作及び透光性部材８の凹凸形状の機能について、図３を用いて説明する。図３（ａ）、（ｂ）は前述した図１（ａ）に示す切断線Ａ−Ａ部における面状ライトユニット１００の要部の拡大断面図を示し、図１（ｂ）に示す枠部（２点鎖線）を拡大したものである。ここで、図３（ａ）は断面における発光と反射光を矢印にて示し、（ｂ）は断面形状の詳細を示す。又、図３（ｃ）は、比較例として示す透光性部材１５の上面が平坦な場合の面状ライトユニット１９０について、発光と反射光を矢印にて示している。

【0051】

まず、図３（ｂ）を用いて面状ライトユニット１００の断面形状を詳細に説明する。透光性部材８に設けた凹凸形状は、断面が三角形状であり、５個の三角形状が設けられている（以下同様）。この三角形状の高さｈは一定である。又、三角形状の頂点の間隔ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５（ピッチ）はＬＥＤダイ（緑色ＬＥＤ４）側から徐々に長くなっている。

【0052】

次に、図３（ａ）を用いて発光と反射光の関係について詳細に説明する。図３（ａ）は、前述のように面状ライトユニット１００におけるＬＥＤ光源２０に含まれる透光性部材８の上面付近の拡大断面図であり、基板１の一部と緑色ＬＥＤ４の一部と透光性部材８の凹凸形状と接着部材３０の一部と導光板３１の一部を示している。ここでは、緑色ＬＥＤ４からの発光を模式的に表現し、緑色ＬＥＤ４の中央付近の発光点をＰ、緑色ＬＥＤ４の肩部の発光点をＱ、緑色ＬＥＤ４の基部の発光点をＲとしている。なお発光点Ｐ、Ｑ、Ｒは緑色ＬＥＤ４上の点であるが、説明のため緑色ＬＥＤからわずかに離して図示している。発光点Ｐからの発光成分の内、導光板３１に向かう水平成分はそのまま導光板３１の方向に進む。発光点Ｐからの発光成分の内、垂直成分は、上方に向かい２番目の三角形状（底辺の幅がｐ２の凹凸形状）の斜面に入射するが、入射角が臨界角より小さいので屈折して外部に漏れる。発光点Ｐからの発光成分の内、斜めの成分（光線Ｐ１）は、４番目の三角形状（底辺の幅がｐ４の凹凸形状）の斜面のｓ点において臨界角θｃとなり全反射によって導光板３１側に導かれる。

【0053】

これに対し図３（ｃ）に示す比較例の面状ライトユニット１９０では、透光性部材１５の上面が平坦面になっている。このとき発光点Ｐからの斜め成分の光線Ｐ２が臨界角θｃとなる位置はｔ点である。ここで、光線Ｐ２が上面に入射する位置｛入射位置（ｔ点）｝は、図３（ａ）に示した臨界角θｃの起きる入射位置（ｓ点）よりも右側である。
つまり、面状ライトユニット１９０で臨界角θｃが始まる位置（ｔ点）に対し、面状ライトユニット１００では三角形状の凹凸形状を設けてその斜面を利用することにより、臨角θｃが始まる位置を緑色ＬＥＤ４側に近い位置（ｓ点）にすることができる。

【0054】

又、発光点Ｑ、発光点Ｒにおいても同様であり、それぞれの発光点Ｑ、Ｒからの発する光の斜め成分が三角形状の斜面に入射することきに臨界角θｃとなる位置を、緑色ＬＥＤ４側へ近づけることができる。つまり、緑色ＬＥＤ４に近い領域において、透光性部材１５の上部が平坦面となっていたとき外部に漏れていた斜め成分（光線Ｐ１、Ｑ１、Ｒ１）（図３（ｃ）参照）の大部分を、面状ライトユニット１００は透光性部材８の上部に形成した凹凸形状による全反射によって導光板３１側に適切に導くことができる。
ここで、透光性部材８の屈折率を仮にｎ＝１．５２とすると外部の媒質が空気（ｎ＝１．０）の場合、臨界角θｃは約４２°であり、臨界角θｃより大きな入射角では全反射が起きる。

【0055】

以上説明したように、本発明の実施例１に含まれる第１の実施形態の面状ライトユニット１００は、透光性部材８の上面に断面が三角形状の凹凸形状を設け、その斜面の角度と幅をＬＥＤダイ（赤色ＬＥＤ３及び青色ＬＥＤ５については緑色ＬＥＤ４と同様である。）からの発光状態に合わせて好適な形状とすることにより、透光性部材８の上面を平坦な面にしたとすると外部に漏れていた発光の多くの部分を、全反射によって導光板３１内を伝搬するように導くことができる。

【0056】

［実施例１の第１の実施形態の効果］
以上説明した実施例１の第１の実施形態によれば次に示す効果が得られる。
［効果］
複数色のＬＥＤダイと透光性部材を備えたＬＥＤ光源を用いた面状ライトユニットにおいて、透光性部材の上部に凹凸形状を設けるという簡単な構造によって、凹凸形状がないときＬＥＤダイに近い領域で透光性部材の上部から外部に漏れてバックライト照明として利用できないか又はホットスポットの一因になっていた光の多くの部分を、全反射によって導光板へ適切に導くことができる。この結果、本実施形態の面状ライトユニット１００は、ホットスポットを抑制し輝度の均一化を図りながら発光効率の向上を同時に改善することができる。

【0057】

尚、実施例では断面が三角形状の凹凸形状を透光性部材の上面に設けたが、この凹凸形状を下面に設けても良く、さらに凹凸形状を上面と下面に設けることによってホットスポットを抑制し発光効率を向上させることができる。又、凹凸形状の形状、数、高さ、間隔はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更することができる。
又、凹凸形状の製造方法は、上記方法に限定されず、レーザ加工等による加工方法を採用しても良い。

【0058】

［実施例１の第２の実施形態の説明：図４］
次に、実施例１の第２の実施形態の面状ライトユニット１１０について図４を用いて説明する。

【0059】

第２の実施形態の面状ライトユニット１１０は、透光性部材９の上部に形成した三角形状の間隔を等ピッチにした構成を除き前述した第１の実施形態と同様であり、ＬＥＤダイに近い領域で透光性部材９の上面の全反射条件を改善することを目的としている。前述のように基本的な構成は第１の実施形態と同様であるので、同一要素には同一番号又は符号を付し、重複する説明は省略する。

【0060】

図４は、図１（ａ）に示す切断線Ａ−Ａ部｛図１（ａ）を第２実施形態の面状ライトユニット１１０と読み替える｝におけるＬＥＤ光源２０の要部の拡大断面図を示し、（ａ）で発光と反射光を説明し、（ｂ）で断面が三角形状の凹凸形状の詳細を説明する。

【0061】

図４（ｂ）に示すように面状ライトユニット１１０において、断面が三角形状の凹凸形状は高さがｈで一定である。又、頂点の間隔（ピッチ）はｐで一定である。図４（ａ）に示すようにＬＥＤダイに近い領域において、透光性部材９の上部が平坦面であるとしたときに全反射できずに外部に漏れていた斜め成分（光線Ｐ１、Ｑ１、Ｒ１）｛図３（ｃ）参照｝は、前述の実施形態１の図３（ａ）と同様に、三角形状の斜面においてそれぞれ全反射によって導光板側へ導かれている。しかしながら、両図を比較すると、図４（ａ）に示された斜め成分（光線Ｒ１）のように、一旦、全反射しても凹凸形状の垂直な部分に掛り透光性部材９の外部へ出てしまうものがある。例え斜め成分（光線Ｒ１）のように再び透光性部材１に入射できたとしても、損失が発生する。

【0062】

しかしながら、若干の損失が発生するといっても面状ライトユニット１１０は、凹凸形状の設計が比較的簡単であり、ＬＥＤダイの形状や配置、透光性部材の形状や材質に適合させることにより本発明の目的を満たすことができる。すなわち面状ライトユニット１１０の構成においても、平坦な面では外部に漏れていた光の多くの部分を、透光性部材上面の凹凸形状の全反射によって導光板に適切に導くことができ、ホットスポットの抑制による輝度の均一化と発光効率の向上を同時に改善できる。

【0063】

［実施例１の第３、第４、第５の実施形態の説明：図５、図６、図７］
次に、実施例１の第３の実施形態の面状ライトユニット１２０、第４の実施形態１３０の面状ライトユニット１３０、第５の実施形態の面状ライトユニット１４０について、それぞれ、図５、図６、図７を用いて説明する。

【0064】

第３の実施形態の面状ライトユニット１２０は、図５に示すように、ＬＥＤダイに近い領域で透光性樹脂１０の上面における全反射条件を改善することを目的として、三角形状の頂点の間隔を等ピッチｐとし深さをｈ１〜ｈ４と変化させた構成であることを特徴としている。
第４の実施形態の面状ライトユニット１３０は、図６に示すように、同様な目的で、三角形状の間隔はＬＥＤダイ４側から徐々にピッチを長くして、深さｈは一定にして、凹凸形状の先端に平坦部ｆを設けた台形形状とした構成であることを特徴としている。
第５の実施形態の面状ライトユニット１４０は、図７に示すように、同様な目的で、三角形状の凹凸形状について頂点の間隔をＬＥＤダイ側から離れるにしたがって徐々に長くしながら深さを一定とし、さらにＬＥＤダイの配列方向に細かく分割している構成であることを特徴としている。すなわち透光性部材１２の上面に形成された凹凸形状は複数の独立小突起からなる構成である。言い換えるとこの凹凸形状は、１つの面が垂直な変形ピラミッド型の小突起を複数設け、それらを縦、横に配列した構成である。（図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ部の拡大図を示している）

【0065】

実施例１の第３〜５の実施形態は、第２の実施形態に対しＬＥＤダイに近い領域で透光性部材の上面の全反射を起こし易くするために、三角形状の高さ、間隔、形状を各種変化させたものであり、基本的な構成は第１、２の実施形態と同様である。そこで同一要素には同一番号又は同一符号を付し、重複する説明は省略した。

【0066】

以上説明したように、実施例１の第３〜５の実施形態はいずれも、ＬＥＤダイに近い領域の透光性部材１０，１１，１２の上面において、凹凸形状の斜面を利用して斜め成分の光線が入射する入射角度を変えて全反射を起こし易くしている。これにより、透光性部材の上面が平坦であるとしたときに外部に漏れていた光線の多くの部分を、全反射によって導光板に適切に導くことができる。この結果、ホットスポットの抑制による輝度の均一化と発光効率の向上を同時に達成できるようにした面状ライトユニットを提供することができる。

【0067】

［実施例１の第６の実施形態の説明：図８］
次に、実施例１の第６の実施形態の面状ライトユニット１５０、１６０について図８を用いて説明する。

【0068】

ここで、第６の実施形態の面状ライトユニット１５０は、凹凸形状による全反射の効果に加えて、全反射では戻すことができない漏光をさらにＬＥＤ光源にふくまれる透光性部材に戻すため透光性部材の上面側に第２の反射部材３３を配設したものである。

【0069】

実施例１の第６の実施形態が第１〜５の実施形態と異なるところは、透光性部材８の上面に第２の反射部材３３を配設したことであり、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるので、同一要素には同一番号又は符号を付し、重複する説明は一部省略する。

【0070】

図８は、図１（ａ）に示す切断線Ａ−Ａ｛図１において第６の実施形態と読み替える｝におけるＬＥＤ光源２０の拡大断面図を示している。図８において（ａ）に示す面状ライトユニット１５０は、実施形態１の面状ライトユニット１００に対しＬＥＤ光源２０の上面側に第２の反射部材３３を配設したものである。又、図８において（ｂ）に示す面状ライトユニット１６０においるＬＥＤ光源２０は、前述の面状ライトユニット１５０に用いたＬＥＤ光源２０に対し透光性部材８の下面側にも断面が三角の凹凸形状を設けたものである。

【0071】

図８（ａ）に示すように面状ライトユニット１５０は、ＬＥＤ光源２０の上面に第の反射部材３３を配設している。これにより、前述の凹凸形状による全反射だけでは戻すことができない光、即ち臨界角よりも入射角が小さい成分の光が透光部材８から外部に漏れたとしても、この漏光を反射部材３３によって反射させて、再び透光性部材８へ戻し、導光板３１へ導くことができる。

【0072】

図８（ｂ）に示すように面状ライトユニット１６０は、ＬＥＤ光源２０の透光性部材８の下面側にも断面が三角形状の凹凸形状を設けている。これにより、ＬＥＤ光源２０の下面側においても、全反射を起こし易くしている。面状ライトユニット１６０は、この下面側の凹凸形状によりホットスポットを抑制させたり、下面側の凹凸形状で全反射できない漏光を第１の反射部材３２によって透光性部材８に再入射させたりすることができる。

【0073】

［実施例１の第６の実施形態の効果］
以上説明した実施例１の第６の実施形態によれば次に示す効果が得られる。
［効果］
ＬＥＤ光源２０の上面側に第２の反射部材３３を配設することによって、透光性部材８の凹凸形状から漏れだす光を透光性部材８に戻すことができる。この結果、面状ライトユニット１５０、１６０は、輝度の均一化とともによりいっそう発光効率の向上を達成できる。

【0074】

尚、反射部材３３の代わりに、凹凸形状の上面に蒸着等の加工方法によって金属の反射膜を設け、全反射のかわりに鏡面反射を利用しても良い。

【実施例2】

【0075】

［実施例２の第１の実施形態の説明：図９〜図１０］
次に、実施例２の第１の実施形態の面状ライトユニット１７０について図９〜図１０を用いて説明する。

【0076】

実施例２の第１の実施形態の面状ライトユニット１７０は、ＬＥＤ光源の構成が実施例１とは異なる。面状ライトユニット１７０においてＬＥＤ光源２１は、基板１と基板１上に実装されたＬＥＤ素子２１ｘから構成されている。ＬＥＤ素子２１ｘは、サブマウント基板２と、サブマウント基板２上に実装された単一の青色ＬＥＤ５と、蛍光体を含有しサブマウント基板２の実装面と青色ＬＥＤ５を封止する透光性部材１８から構成されたパッケージ部品である。すなわち面状ライトユニット１７０ではＬＥＤ素子２１ｘを基板１に配列して実装することで、実施例１と同様に面状ライトユニットの光源２１を構成することができる。

【0077】

実施例２の第１の実施形態が実施例１の各実施形態と異なるところは、基板１に複数のＬＥＤ素子２１ｘを配列したことであり、他の基本的な構成は実施例１の各実施形態と同様であるので、同一要素には同一番号又は符号を付し、重複する説明は省略する。

【0078】

図９は、面状ライトユニット１７０を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。又、図１０は面状ライトユニット１７０の分解斜視図である。

【0079】

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子２１ｘは、青色ＬＥＤ５をサブマウント基板２に実装し、青色ＬＥＤ５を、蛍光体を含有した透光性部材１８で封止した構成となっている。そしてＬＥＤ光源２１は、ＬＥＤ素子２１ｘを基板１に３個実装することにより構成されている。又、図１０に示すように、ＬＥＤ素子２１ｘは透光性部材１８の上面（又は下面）に実施例１の各実施形態と同様の凹凸形状を設けている。

【0080】

ここで、青色ＬＥＤ５から放射される青色光の一部は、透光性部材１８内に分散する黄色蛍光体に吸収され、黄色蛍光体は黄色の蛍光を発する。そして、蛍光体に吸収されなかった青色光と黄色の蛍光は混色して白色光となる。このとき青色ＬＥＤ５を発し蛍光体に吸収されない青色光は、図３（ａ）等に示した過程を辿るため均一性が高く発光効率の良い状態で導光板３１の出斜面５０から出射する。

【0081】

これに対し蛍光体から発した黄色光は、蛍光体から等方的に放射されるため導光板３１に入射できない成分の割合が増加する。しかしながら当該黄色光は、透光性部材の上面が平坦であるとした場合に比べ、透光性部材１８の上部に凹凸形状があるため導光板３１に入射する成分の割合が増加する。すなわち面状ライトユニット１７０では当該黄色光も、透光性部材の上面が平坦であるとした場合にホットスポットの一因となっていた成分の多くの部分を適切に導光板に入射さることができる。

【0082】

［実施例２の第１の実施形態の効果］
以上説明した実施例２の第１の実施形態によれば次に示す効果が得られる。
［効果］
単色のＬＥＤダイと蛍光体を含有した透光性部材からなるＬＥＤ素子が含まれるＬＥＤ光源を用いた面状ライトユニットは、簡単な構造によって、これまで導光板に入射できなかったり、導光板に入射できてもホットスポット発生の一因となっていたりした光の多くの部分を透光性部材の上面に形成した凹凸形状による全反射によって適切に導光板へ導くことができる。この結果、輝度の均一化と発光効率の向上を同時に達成することができる。

【0083】

尚、ＬＥＤ素子２１ｘは、青色ＬＥＤ５を１個含む構成としたが、複数個を含む構成としても良い。又、図９及び図１０に示したように面状ライトユニット１７０のＬＥＤ光源２１では、３個のＬＥＤ素子２１ｘを並べる構成としたが、ＬＥＤ素子２１ｘの数量はこれに限定されず１個以上複数個設ける構成としても良い。
又、実施例１の様に、透光性部材の下面に凹凸形状を設けても良い。
又、実施例１の第６の実施形態と同様に、第２の反射部材をＬＥＤ素子２１ｘの上面側に設けても良い。
又、凹凸形状には蒸着等の加工方法によって金属の反射膜を設けても良い。

【実施例3】

【0084】

［実施例３の第１の実施形態の説明：図１１〜図１２］
次に、実施例３の第１の実施形態のＬＥＤ素子２１ｙについて図１１〜図１２を用いて説明する。

【0085】

実施例３の第１の実施形態のＬＥＤ素子２１ｙが図９、１０に示す実施例２の第１の実施形態の面状ライトユニット１７０に含まれるＬＥＤ素子２１ｘと異なる点は、ＬＥＤ光源２２においてＬＥＤ素子２１ｙを構成する透光性部材１６に設ける凹凸形状の適正化と、形成領域の適正化を行い、さらに蛍光体をＬＥＤダイの周囲にのみ存在させた点である。他の基本的な構成はＬＥＤ素子２１ｙとＬＥＤ素子２１ｘで同様となるので、同一要素には同一番号又は符号を付し、重複する説明は省略する。

【0086】

図１１（ａ）は、ＬＥＤ素子２１ｙを含む面状ライトユニット２００の斜視図を示し、図１１（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ断面の拡大図である。又、図１２は、図１１（ｂ）に示す透光性部材１６に設ける凹凸形状の緩斜面の角度αと導光板３１への導光量との関係を示すグラフである。

【0087】

図１１（ａ）に示すようにＬＥＤ光源２２を構成する３つのＬＥＤ素子２１ｙは、いわゆるパッケージＬＥＤであり、青色ＬＥＤ５をサブマウント基板２に実装し透光性部材１６で封止した構成となっている。ここで、図１１（ｂ）に示すようにＬＥＤ素子２１ｙは、実施例２で説明した面状ライトユニット１７０のＬＥＤ光源２１に含まれるＬＥＤ素子２１ｘの構成と異なり、透光性部材１６が透明であり、黄色蛍光体（蛍光体層ｙ）が青色ＬＥＤ５の周囲の表面にのみ配置されている。このような構成とすることにより、実施例２で説明したような蛍光体から等方的に放射され導光板側へ入射できない無駄な光成分をほとんどなくすことができる。

【0088】

図１１（ｂ）に示すように、透光性部材１６に設けられた凹凸形状の緩斜面が光軸となす角度をαとする。なお光軸とは青色ＬＥＤ５（ＬＥＤダイ）の中心を通り図の横方向に延びる直線である（図示せず）。また青色ＬＥＤ５の発光面の端点ｒを基準として端点ｒから凹凸形状の終端までの光軸方向の距離をＬとする。また端点ｒから透光性部材１６の上面（ＬＥＤ素子２１ｙの凹凸形状を形成した側面）までの距離をＤとする。そして、端点ｒから凹凸形状の終端を結ぶ線分と図の縦軸とがなす角をθｃ（後述するように臨界角に等しい）とする。

【0089】

ここで、発明者らは凹凸形状の緩斜面の角度αを変化させたときＬＥＤ光源２２側から導光板３１側へ導光される光量の変化について実験を重ねた。その結果、図１２のグラフに示すデータが得られた。図１２は横軸が緩斜面の角度αを示し、縦軸が透光性部材１６において青色ＬＥＤ５（ＬＥＤダイ）と対向する面（以下対向面とよぶ）を通過する光量を示し、曲線ｋｏがＬＥＤ素子２１ｙについて角度α対して対向面を通過する光量の関係を示している。曲線ｋｏによれば、角度αが０°＜α≦４０°であれば、凹凸のない平坦面の場合よりも対向面を通過する光量が増加し、特に５°≦α≦２０°の範囲において、対向面を通過する光量が顕著になることを見いだした。
なおこの角度αについては、図１〜１０に示した面状ライトユニット１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０に含まれるＬＥＤ光源２０、２１にも適用できる。

【0090】

次に、ＬＥＤ５の端点ｒと凹凸形状の終端とを結ぶ線分と図の縦軸とのなす角θｃは、透光性部材１６と空気との界面で全反射を起こす入射角（臨界角）を示し、透光性部材１６の屈折率をｎ、空気の屈折率を１とした場合、次式で与えられる。なお青色ＬＥＤ５からみて距離Ｌより遠方の平坦部では、端点ｒを発し当該平坦部に入射する光は入射角が臨界角θｃより大きくなるため全反射する。

【0091】

θｃ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ） ・・・式１

【0092】

ここで、ｓｉｎ−１は逆三角関数（インバースサイン又はアークサインとよぶこともある）である。

【0093】

また、θｃとＤとＬとの関係は次式で与えられる。

【0094】

Ｌ＝Ｄｔａｎθｃ ・・・式２

【0095】

上述した式１と式２よりＬとＤとｎの関係式は次の式３で示すことができる。

【0096】

Ｌ＝Ｄｔａｎ（ｓｉｎ−１（１／ｎ）） ・・・式３

【0097】

このように、式３の関係を満たすようにＬ、Ｄ、ｎを決めることによって、透光性部材１６の凹凸形状は、Ｌより先の導光板３１では全反射するのでＬより先に設ける必要がない。ここで、例えば透光性部材１６の材質としてアクリルを用いた場合、屈折率ｎ＝１．４とし、Ｄ＝０．６ｍｍとすれば、Ｌ≒０．６ｍｍとなる。
もしも仮に上述のＬより遠方に凹凸形状を設けると、凹凸形状の急斜面から光が漏れ出してしまう。そこで上述のように、凹凸形状のＬ、Ｄ、ｎの関係を有する構成とすることによって、光線を導光板３１の入射面６０（図１参照）へ導くなかで不用意な光の漏れを防止できる。
なおこのＬ、Ｄ、ｎに基づく凹凸形状の存在領域を設けることについては、図１〜１０に示した面状ライトユニット１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０に含まれるＬＥＤ光源２０、２１にも適用できる。

【0098】

［実施例３の第１の実施形態の効果］
以上説明した実施例３の第１の実施形態によれば次に示す効果が得られる。
［効果］
透光性部材１６の上面に形成した凹凸形状の緩斜面の角度αを０°＜α≦４０°の範囲に、好ましくは５°≦α≦２０°の範囲に設定することによって対向面を通過する光量が増加し効率の良い導光を行うことができる。また、式３の関係を満たすようにＬ、Ｄ、ｎを決めることによって、透光性部材１６の凹凸形状の適正な配置を決め不用意な光の漏れを防止することができる。これにより、導光効率に優れたＬＥＤ素子又は面状ライトユニットを提供することができる。

【0099】

尚、実施例では透光性部材１６の上面に設けた凹凸形状について角度αと式３の関係を説明したが下面に設けた凹凸形状についても同様である。またＬＥＤ素子２１ｙは、上下の側面に凹凸形状を備えていたが、左右の側面にも同様な凹凸形状を設けても良い。このようなＬＥＤ素子は、面状バックライト以外の光源として使用することができる。またＬＥＤ光源２２は、３個のＬＥＤ素子２１ｙを並べる構成としたが、ＬＥＤ素子２１ｙの数量はこれに限定されず１個以上複数個設ける構成でもよい。

【0100】

［実施例３の第２の実施形態の説明：図１３］
次に、実施例３の第２の実施形態のＬＥＤ素子２３を含む面状ライトユニット２１０について図１３を用いて説明する。

【0101】

ＬＥＤ素子２３が図１１に示す実施例３の第１の実施形態のＬＥＤ素子２１ｙと異なる点は、ＬＥＤ素子２３が複数色のＬＥＤダイと透明な透光性部材１６を用いた点、及びサブマント基板を省略しＬＥＤダイを基板１に実装している点である。断面における基本的な構成（図１３（ｂ）参照）は実施例３の第１の実施形態と同様（図１１（ｂ）参照）であるので、同一要素には同一番号又は符号を付し、重複する説明は省略する。

【0102】

図１３（ａ）は、ＬＥＤ素子２３を含む面状ライトユニット２１０の斜視図を示し、図１３（ｂ）は、（ａ）に示すＤ−Ｄ断面の拡大図である。図１３（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子２３は基板１に複数色のＬＥＤダイを実装し、透光性部材１６で封止した構成となっている。

【0103】

図１３（ｂ）において、透光性部材１６に設けられた凹凸形状の緩斜面の角度α、端点ｒから光軸方向に凹凸形状の終端までの距離Ｌとしたとき、距離Ｌと端点ｒから透光性部材１６の上面までの距離Ｄ及び臨界角θｃとの関係は図１１（ｂ）に示す実施例３と同様になる。尚、各ＬＥＤダイには蛍光体層は必要ない。

【0104】

［実施例３の第２の実施形態の効果］
以上に説明した実施例３の第２の実施形態によれば実施例３の第１実施形態と同様の効果が得られる。これにより、透光性部材１６の適正な凹凸形状と適正な凹凸形状の配置を決めることができ、導光効率に優れたＬＥＤ素子又は面状ライトユニットを提供することができる。

【0105】

尚、ＬＥＤ素子２３は複数色のＬＥＤダイ４と透明な透光性部材１６を用いた構成としたが、複数の青色ＬＥＤダイを用い、実施例３の第１の実施形態のようにＬＥＤダイの周辺にのみ蛍光体層ｙを設ける構成としてもよい。

【実施例4】

【0106】

［実施例４の第１の実施形態の説明：図１４］
次に、実施例４の第１の実施形態の導光板３１Ａを含む面状ライトユニット２２０について図１４を用いて説明する。

【0107】

面状ライトユニット２２０が実施例３の第２の実施形態のＬＥＤ素子２３を含む面状ライトユニット２１０と異なるところは、導光板３１Ａが、実施例３の第２の実施形態のＬＥＤ素子２３の透光性部材１６と導光板３１とが一体化している構成をとっている点である。導光板３１Ａ及び面状ライトユニット２２０の基本的な構成及び凹凸形状の構成は実施例３の第２の実施形態及び面状ライトユニット２１０と同様であるので、同一要素には同一番号又は符号を付し、重複する説明は省略する。

【0108】

図１４（ａ）は、導光板３１Ａを含む面状ライトユニット２２０の斜視図を示し、図１４（ｂ）は、（ａ）に示すＥ−Ｅ断面の拡大図である。図１４（ａ）に示すように、基板１に複数色のＬＥＤダイが実装され、そのＬＥＤダイが導光版３１Ａで封止された構成となっている。

【0109】

図１４（ｂ）において、導光板３１Ａに設けられた凹凸形状の緩斜面の角度α、端点ｒから光軸方向に凹凸形状の終端までの距離Ｌとしたとき、距離Ｌと端点ｒから導光板３１Ａの上面までの距離Ｄ及び臨界角θｃとの関係は図１３（ｂ）に示す実施例３の第２の実施形態と同様である。

【0110】

［実施例４の第１の実施形態の効果］
以上に説明してきたように実施例４の第１の実施形態によれば実施例３と同様の効果が得られる。これにより、導光板の適正な凹凸形状と適正な凹凸形状の配置を決めることができ、導光効率に優れた導光板又は面状ライトユニットを提供することができる。

【0111】

尚、面状ライトユニット２２０は複数色のＬＥＤダイ４と透明な導光板３１Ａを用いた構成としたが、複数の青色ＬＥＤダイを用い、実施例３のようにＬＥＤダイの周辺にのみ蛍光体層ｙを設ける構成としてもよい。またＬＥＤダイ４の代わりにパッケージ化したＬＥＤ素子を用いても良い。

【符号の説明】

【0112】

１ 基板
２ サブマウント基板
３ 赤色ＬＥＤ
４ 緑色ＬＥＤ
５ 青色ＬＥＤ
８、９、１０、１１、１２、１５、１６ 透光性部材
１８、１９ 透光性部材（蛍光体含有）
２０、２１、２２ ＬＥＤ光源
２１ｘ、２１ｙ ＬＥＤ素子
３０ 接着部材
３１、３１Ａ 導光板
３２ 第１の反射部材
３３ 第２の反射部材
５０ 出射面
６０ 入射面
１００、１１０、１２０、１３０、１４０、
１５０、１６０、１７０、１９０、２００、２１０、２２０ 面状ライトユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】