WO2018061407A1 - 光源及びバックライト装置 - Google Patents

Abstract

光源（１００）は、ＬＥＤ（３）と、ＬＥＤ（３）から出射された光を所定の方向に導くレンズ（１）とを備えている。レンズ（１）は、前記発光部の光軸方向に直交する側面が所定角度の範囲で切り欠かれている切り欠き部（２）を有する。

Description

光源及びバックライト装置

　本発明は、液晶表示装置または照明に使用される光源及びバックライト装置に関する。

　近年、省電力及び環境負荷の少ない部品が用いられるとの観点から、液晶表示装置などの光源として、白色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）をバックライト装置に用いることが一般的になっている。

　ＬＥＤをバックライト装置に用いるためには、多数のＬＥＤを発光面の裏面に配置して、バックライト装置の表面輝度を均一にする必要がある。しかし、多数のＬＥＤの使用には、コストがかかるという問題があった。

　そのため、特許文献１に開示されているバックライト装置では、ＬＥＤからの光を分散するレンズを備えている。図１５及び図１６に上記バックライト装置を示す。図１５の（ａ）は、従来の光源１００ｆを示す上面図であり、図１５の（ｂ）及び（ｃ）は、光源１００ｆを示す断面図である。図１６は、従来のバックライト装置２００ｃを示す上面図である。

　図１５の（ａ）～（ｃ）に示すように、光源１００ｆにおいて、ＬＥＤ３ａから入射した光を分散するレンズ１ｄがＬＥＤ３ａの直上に配置されている。また、光源１００ｆは、図１６に示すように、バックライト装置２００ｃの表面において、複数の細長いプリント基板６ｃ上に間隔をおいて複数配置されている。これにより、バックライト装置２００ｃの表面輝度が均一になる。

日本国公開特許公報「特開２００６－９２９８３号公報（２００６年４月６日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１５－１０８８１３号公報（２０１５年６月１１日公開）」

　しかしながら、図１６に示すバックライト装置２００ｃでは、ＬＥＤ３ａがバックライト装置２００ｃの表面全体に配置されている。このため、ＬＥＤ３ａを固定して電気的な接続がなされるプリント基板６ｃが、バックライト装置２００ｃの表面全体に配置されるように、プリント基板６ｃが横方向または縦方向に短冊状に複数必要になる。これにより、プリント基板６ｃのコスト、電気的な接続部品であるコネクタ及び配線のコストがかかる上、組み立て時の工数等が多くなるため、安価なバックライト装置とすることが困難になるという問題があった。

　特許文献２には、この問題を解決できるバックライト装置が開示されている。図１７の（ａ）及び（ｂ）に上記バックライト装置を示す。図１７の（ａ）は、従来のバックライト装置２００ｄを示す上面図であり、図１７の（ｂ）は、バックライト装置２００ｄを示す側面図である。図１７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、バックライト装置２００ｄの中央には、横方向に１つのプリント基板６ｄが配置され、プリント基板６ｄ上には、ＬＥＤとレンズから構成される光源１００ｇが配置されている。

　光源１００ｇの数は、バックライト装置２００ｄの輝度を確保するために、特許文献１に開示されているバックライト装置２００ｃの表面全体に配置されていた光源１００ｆの数と同数の光源の数が少なくとも必要になる。このため、特許文献１に開示されているレンズを使用した場合、レンズが円形であるため、光源１００ｇの光軸方向からみた光源１００ｇの指向性が、３６０度どの方向であっても同じ強度になる。１つのプリント基板６ｄ上に多数の光源１００ｇが配置されると、プリント基板６ｄの長手方向で光が重畳し、プリント基板６ｄが配置されている、バックライト装置２００ｄの中央部の表面輝度が他の部分より高くなるという問題があった。

　また、バックライト装置２００ｄでは、プリント基板６ｄが配置されている中央部の表面輝度を抑えるため、光源１００ｇと拡散板２４とを離して配置する必要があり、バックライト装置２００ｄが厚くなるという問題があった。さらに、光源１００ｇと拡散板２４とを離したとしても、プリント基板６ｄが配置されている、バックライト装置２００ｄの中央部の表面輝度が他の部分より明るいという問題を解決するには至っていない。

　本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面の輝度が均一であり、かつ、安価であるバックライト装置を提供することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光源は、発光部と、前記発光部から出射された光を所定の方向に導くレンズとを備え、前記レンズは、前記発光部の光軸方向に直交する側面に、所定角度の範囲で切り欠かれている切り欠き部を有することを特徴とする。

　本発明の一態様によれば、表面の輝度が均一であり、かつ、安価であるバックライト装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る光源を示す図であり、（ａ）は、上記光源を示す上面図であり、（ｂ）は、レンズの切り欠き部側から見た上記光源を示す側面図であり、（ｃ）は、レンズの円弧部側から見た上記光源を示す側面図である。 （ａ）は、上記光源におけるレンズ中心を通る線と切り欠き線との成す角を示す図であり、（ｂ）は、上記光源におけるレンズへの光の入射時の様子を示す図である。 （ａ）は、ＬＥＤから光が出射された状態の上記光源を示す上面図であり、（ｂ）は、ＬＥＤから光が出射された状態の切り欠き部上記光源におけるレンズの切り欠き部側の側面図であり、（ｃ）は、ＬＥＤから光が出射された状態の切り欠き部上記光源におけるレンズの円弧部側の側面を示す断面図である。 （ａ）は、上記光源における光強度の２次元の分布を示す図であり、（ｂ）は、上記光源における光強度の３次元の分布を示す図である。 上記光源における指向角に対する光強度を示す図である。 上記光源の変形例を示す上面図である。 上記光源の変形例におけるレンズ中心を通る線と切り欠き線の接線との成す角を示す図である。 ＬＥＤから出射されたときにおける、上記光源の変形例を示す上面図である。 上記光源の他の変形例に係る光源を示す図であり、（ａ）は変形例に係る光源を示す上面図であり、（ｂ）は、レンズの切り欠き部側から見た、変形例に係る光源を示す側面図であり、（ｃ）は、レンズの円弧部側から見た、変形例に係る光源を示す側面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２に係る光源を示す上面図であり、（ｂ）は、レンズの切り欠き部側から見た、上記光源を示す断面図であり、（ｃ）は、レンズの切り欠き部がない側から見た、上記光源を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る光源を示す図であり、（ａ）は、上記光源を示す上面図であり、（ｂ）は、レンズの切り欠き部側から見た上記光源を示す側面図であり、（ｃ）は、レンズの円弧部側から見た上記光源を示す側面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態４に係るバックライト装置を示す正面図であり、（ｂ）は、上記バックライト装置を示す断面図である。 （ａ）は、実施形態４に係るバックライト装置の変形例を示す正面図であり、（ｂ）は、当該バックライト装置の変形例を示す断面図である。 （ａ）は、実施形態４に係るバックライト装置の他の変形例を示す正面図であり、（ｂ）は、当該バックライト装置の他の変形例を示す断面図である。 （ａ）は、従来の光源を示す上面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、上記光源を示す断面図である。 従来のバックライト装置の一例を示す上面図である。 （ａ）は、従来のバックライト装置の他の一例を示す上面図であり、（ｂ）は、上記バックライト装置の他の一例を示す断面図である。

　〔実施形態１〕
　以下、本発明の実施の形態について、図１～図９に基づいて詳細に説明する。

　図１の（ａ）は、本発明の実施形態１に係る光源１００を示す上面図である。図１の（ｂ）は、レンズ１の切り欠き部２側から見た光源１００を示す側面図である。図１の（ｃ）は、レンズ１の円弧部８側から見た光源１００を示す側面図である。

　本発明の一実施形態において、光源１００は、図１の（ａ）～（ｃ）に示すように、レンズ１、ＬＥＤ３（発光部）、足部５、及びプリント基板６（基板）を備えている。なお、以下の説明では、便宜上、レンズ１側を上方、プリント基板６側を下方とする。

　（光源の構造）
　プリント基板６の上面の中央部には、ＬＥＤ３が配置されている。また、プリント基板６上には、ＬＥＤ３を覆うようにレンズ１が配置されている。レンズ１は、レンズ１の底面に互いに間隔をおいて設けられた３つの足部５を介してプリント基板６上に固定されている。

　レンズ１は、ＬＥＤ３から出射された光を屈折させたり反射させたりすることにより、光を集光させたり分散させたりして所定の方向に導くように出射する。レンズ１は、透明の樹脂からなる材料で構成されており、主にＰＭＭＡ（Poly Methyl Methacrylate）樹脂からなる材料で構成されている。

　レンズ１は、底面の中央部に、ＬＥＤ３から出射された光が入射する入光部４が設けられている。入光部４は、レンズ１の底面中央部に形成された凹部である。入光部４は、ＬＥＤ３と向かい合う位置に形成されている。

　レンズ１は、側面から見た上部の形状が凸面になっており、上から見た形状が中心部でわずかにくぼんでいる。レンズ１の底面は、レンズ１の内側の面で反射した光を有効に使用することなどを目的として、粗面加工または凹凸加工が施されていてもよい。レンズ１の底面に粗面加工または凹凸加工が施されていない場合、レンズ１内で反射した光が、レンズ１の底面からプリント基板６に向けて出射される。このとき、レンズ１の底面から出射された光は、プリント基板６で反射してレンズ１の上面側に出射される。上記光をプリント基板６で反射させた場合、レンズ１の底面に粗面加工または凹凸加工が施されていない場合よりも、レンズ１から出射される光の量は小さくなる。これは、プリント基板６の上面を白色ソルダーレジストで覆っても、白色ソルダーレジストの反射率は、レンズ１の界面の反射率よりも小さいためである。よって、レンズ１の底面を粗面加工または凹凸加工で施すことで、より効率的にレンズ１から光を出射することができる。

　レンズ１は、上面視の原形が円形であり、対向する２箇所で、所定角度の範囲でレンズ１の中心に向かって扇形に切り欠かれている。以下では、この切り欠かれた形状の部分を、切り欠き部２と呼ぶこととする。また、レンズ１は、２つの切り欠き部２の間の対向する２箇所に円弧形状を成す円弧部８を有している。

　ＬＥＤ３は、青色の光を出射するＬＥＤチップと、上記ＬＥＤチップを封止する封止材料と、上記ＬＥＤチップ及び上記封止材料を格納するＬＥＤパッケージとから構成されている。上記封止材料は、ＬＥＤチップから出射される青色の光を黄色、緑色、または赤色の光に変換する蛍光体を含有する透明樹脂から構成されている。このような構成により、ＬＥＤ３は、白色の光を出射する。ＬＥＤ３の発光部の中心（光軸）は、レンズ１の中心と一致している。

　プリント基板６は、ＬＥＤ３に電力を供給するように、ＬＥＤ３と電気的に接続されている。プリント基板６は、ＦＲ４（Flame Retardant type 4）またはＣＥＭ３（Composite Epoxy Material 3）等の絶縁材料に、パターンニングされたＣｕ箔を備え、表面を高反射率の白色ソルダーレジストで覆われたものである。ＬＥＤ３とプリント基板６との間のＣｕ箔による配線は、ハンダ材料により構成されている。

　（レンズ中心を通る線と切り欠き線との成す夾角）
　レンズ中心を通る線と切り欠き線との成す夾角について、図２に基づいて説明する。図２の（ａ）は、光源１００におけるレンズ中心を通る線と切り欠き部２の線（切り欠き線）との成す夾角θ１を示す図であり、図２の（ｂ）は、光源１００におけるレンズ１への光の入射時の様子を示す図である。

　図２の（ａ）に示すように、直線７と、切り欠き線との成す夾角θ１は、レンズ１の材料がＰＭＭＡ樹脂である場合は、１３２．２度以上１８０度未満の範囲内であればよい。ここでは、夾角θ１を例えば１３５度としている。直線７は、ＬＥＤ３の光軸方向から見て、レンズ１の中心と切り欠き線の交点とを結ぶ直線である。ここで、切り欠き線とは、図２の（ｂ）に斜線にて示す、切り欠き部２を形成する２つの面（切り欠き面）の、ＬＥＤ３の光軸方向から見える外形線を意味するものとする。また、夾角θ１は、交差する直線７及び切り欠き線との成す小さい方の角と大きい方の角のうち、大きい方の角であるものとする。

　ここで、以下に夾角θ１を１３２．２度以上１８０度未満の範囲とする理由について説明する。レンズ１の中心に配置されたＬＥＤ３から出射された光が、切り欠き部２の面に入射角θｉｎで入射したとき、全反射が起こる入射角θｉｎの臨界角は４２．２度である。このとき、夾角θ１は、図２の（ｂ）に示すように４２．２＋９０＝１３２．２度となる。このため、切り欠き部２の面に入射した入射光Ｌを全反射させることを目的として、夾角θ１を１３２．２度以上に設定する。また、夾角θ１が１８０度であれば、切り欠き部２が存在しなくなる。また、夾角θ１は、より好ましくは、１３２．２度以上１３５度以下であってもよい。

　ここで、切り欠き部２の面は、入射光Ｌを全反射させるために、鏡面であることが好ましい。上記臨界角は、レンズ１に用いられている材料と空気との間の屈折率から決定される。

　（レンズ内の光の反射について）
　レンズ１内の光の反射について説明する。図３の（ａ）は、ＬＥＤ３から光が出射された状態の光源１００を示す上面図である。図３の（ｂ）は、ＬＥＤ３から光が出射された状態における光源１００のレンズ１の切り欠き部２側の側面図である。図３の（ｃ）は、ＬＥＤ３から光が出射された状態における、光源１００の円弧部８側の側面図である。

　図３の（ａ）～（ｃ）に示すように、ＬＥＤ３からの光は、全反射が起こる臨界角以上で切り欠き部２の面に入射するため、切り欠き部２の面で全反射して、切り欠き部２から光が出射されなくなる。切り欠き部２で光が全反射することで、レンズ１において切り欠き部２のない円弧部８から光が出射する。

　（光強度の指向性の測定結果）
　レンズ１を使用した光源１００について、光強度の指向性を測定した結果について、図４及び図５に基づいて説明する。図４の（ａ）は、光源１００における光強度の２次元の分布を示す図であり、図４の（ｂ）は、光源１００における光強度の３次元の分布を示す図である。図５は、光源１００における指向角に対する光強度を示す図である。

　図４の（ａ）に示すｘ方向は、光源１００において、レンズ１に設けられている２つの切り欠き部２の凹んだ部分をそれぞれ結んだ直線の方向である。図４の（ａ）に示すｙ方向は、光源１００のレンズ１の外周部において、切り欠き部２が設けられていない２つの円弧部８のそれぞれの中心を結んだ直線の方向である。

　図４の（ａ）に示すように、ｘ方向には光が出射されていないのに対し、ｙ方向には光が出射されている。これにより、光源１００において、レンズ１の切り欠き部２では光が出射されておらず、レンズ１の円弧部８では光が出射されていることが分かる。また、ｙ方向に向かって扇形に光が出射されていることが分かる。

　図４の（ｂ）に示すｘ方向、ｙ方向はそれぞれ、図４の（ａ）に示すｘ方向、ｙ方向と同一である。図４の（ｂ）に示すｚ方向は、光源１００を上面から見たとき、奥から手前に向かう方向である。

　図４の（ｂ）に示すように、ｘ方向には光が出射されていないのに対し、ｙ方向には光が出射されている。また、光源１００から出射された光が、ｙ方向に向かいながらｚ方向に広がっていることが分かる。これにより、光源１００において、レンズ１の切り欠き部２では光が出射されておらず、レンズ１の円弧部８では光が出射されていることが分かる。また、レンズ１の円弧部８において、光源１００の光軸方向に光が広がることが分かる。

　図５に破線にて示すように、ｘ方向では、どの指向角であっても、ほとんど光強度が０になっている。図５に実線にて示すように、ｙ方向では、指向角が±６５～９０度付近で光強度が強くなっている。図５に点線にて示すように、従来の光源の指向角は、±６５～８０度付近で光強度が強くなっている。また、従来の光源の光強度のピークは±７５度付近にある。なお、従来の光源は、切り欠き部のないレンズを有するため、ｘ方向とｙ方向とが同じ特性になる。

　ｘ方向では、従来の光源に±７５度付近にあった光強度のピークが全く見られず、±７５度付近より指向角の絶対値が大きくなっていくと、光強度が０に近づいていくことが分かる。また、ｙ方向では、従来の光源と比較して、ピークにおける光強度が約１．２倍になっている。また、ｙ方向では、光強度が０．５以上になる指向角の範囲が、従来の光源では６５～８０度ぐらいの幅であるのに対して、ｙ方向では、６５～９０度になっている。つまり、ｙ方向では、従来の光源と比較して、光強度が強くなる指向角の範囲が広がっている。

　以上により、ｘ方向の光が全反射によりｙ方向へ出射されると、ｙ方向への光の量が増える。ここでは、扇形に切り欠く前のレンズの形状を、上面視で円形のレンズであることとしている。しかし、楕円または長円の形状のレンズから、扇形に切り欠いて切り欠き部２を形成しても同様の効果が得られる。

　〈変形例１〉
　続いて、本実施形態の変形例１について説明する。

　（光源の構造）
　図６は、光源１００ａを示す上面図である。

　図６に示すように、光源１００ａ（第１光源）は、光源１００のレンズ１に代えて、切り欠き部２ａと円弧部８とを有するレンズ１ａを備えていること以外は、光源１００と同じである。レンズ１ａ、切り欠き部２ａは、それぞれ、レンズ１、切り欠き部２とは異なるものである。

　レンズ１ａは、上面視の原形が円形であり、対向する２箇所で、レンズ１ａの中心に向かって扇形に切り欠かれている。以下では、この扇形に切り欠かれた形状の部分を、切り欠き部２ａと呼ぶこととする。また、切り欠き部２ａは外方に膨らむように湾曲している。つまり、ＬＥＤ３の光軸方向から見た切り欠き部２ａにおける２つの線の交点からレンズ１ａの円弧部８に向かう線（外形線）は曲線である。レンズ１ａは、切り欠き部２ａ以外の部分は、レンズ１と同じである。

　（レンズ中心を通る線と切り欠き線の接線との成す夾角）
　レンズ中心を通る線と切り欠き線の接線との成す角について、図７に基づいて説明する。図７は、光源１００ａにおけるレンズ中心を通る線と切り欠き線の接線との成す角を示す図である。

　図７に示すように、接線１４と、直線１５との成す夾角θ２は、レンズ１ａの材料がＰＭＭＡ樹脂である場合は、１３２．２度以上１８０度未満の範囲内であればよい。接線１４は、ＬＥＤ３の光軸方向から見える切り欠き部２ａの外形線に接する直線である。直線１５は、ＬＥＤ３の光軸方向から見て、レンズ１ａの中心と切り欠き部２ａにおける接線１４の接点とを結ぶ直線である。また、夾角θ２は、交差する接線１４及び直線１５が成す小さい方の角と大きい方の角のうち、大きい方の角であるものとする。

　（レンズ内の光の反射について）
　レンズ１ａ内の光の反射について説明する。図８は、ＬＥＤ３から出射されたときにおける、光源１００ａを示す上面図である。

　このような形状のレンズ１ａでは、図８に示すように、ＬＥＤ３から光は、全反射が起こる臨界角以上で切り欠き部２の面に入射するため、図８に示すように、切り欠き部２ａの面で全反射し、切り欠き部２ａから出射されなくなる。切り欠き部２ａで光が全反射することで、レンズ１ａにおける円弧部８から光が出射する。さらに、レンズ１と比べ、上面から見たときにおける、レンズ１ａの円弧部８の長さが短くなり、光の出射範囲を狭めることができる。つまり、切り欠き部２ａが円弧状（曲線状）であることにより、夾角θ２が、円弧部８からの光の出射を、２つの切り欠き部２ａが向かい合う方向に対して、レンズ１の場合より内側にすることができる。その結果として、上面から見た光の指向性を、円弧部８に限定することができる。円弧部８は、全反射が起こる臨界角１３２．２度以上１８０度未満の範囲内となる。

　〈変形例２〉
　さらに続いて、本実施形態の変形例２について説明する。

　（光源の構造）
　図９の（ａ）は、光源１００ｂを示す上面図であり、図９の（ｂ）は、レンズ１ｂの切り欠き部２ｂ側から見た、光源１００ｂを示す断面図である。図９の（ｃ）は、レンズ１ｂの切り欠き部２ｂがない側から見た、光源１００ｂを示す断面図である。

　図９の（ａ）～（ｃ）に示すように、光源１００ｂ（第１光源）は、光源１００のレンズ１に代えて、切り欠き部２ｂと円弧部８とを有するレンズ１ｂを備えていること以外は、光源１００と同じである。レンズ１ｂ、切り欠き部２ｂは、それぞれ、レンズ１、切り欠き部２とは異なるものである。

　図９の（ａ）に示すように、レンズ１ｂにおける両側面は、レンズ１ｂの中心に向かって扇形に切り欠かれている。以下では、レンズ１ｂにおいて、この扇形に切り欠かれた形状の部分を、切り欠き部２ｂと呼ぶこととする。また、切り欠き部２ｂは、ＬＥＤ３の光軸方向に対して傾いている傾斜面２ｂ１を有している。この傾斜面２ｂ１により、切り欠き部２ｂは、切り欠き部２ｂにおいてプリント基板６に垂直な垂直面２ｂ２よりレンズ１ｂの中心に近づく。また、光源１００ｂの上面から見て、レンズ１ｂの中心及び切り欠き線上の点を結ぶ直線と、切り欠き線との成す夾角は、１３２．２度以上１８０度未満の範囲内である。ここで、切り欠き線とは、ＬＥＤ３の光軸方向から見える、互いに隣接する切り欠き部２ｂと円弧部８との境界の点と、切り欠き部２ｂの互いに隣接する２つの垂直面２ｂ２の境界の点とを結ぶ線分のことである。また、上記夾角は、交差する２線の成す小さい方の角と大きい方の角のうち、大きい方の角であるものとする。

　これにより、切り欠き部２ｂの面で全反射が起きて、レンズ１ｂにおける切り欠き部２ｂから光が出射されなくなる。切り欠き部２ｂで光が全反射することで、レンズ１ｂにおける円弧部８切り欠き部から光が出射する。また、切り欠き部２ｂは、プリント基板６に対して垂直な垂直面２ｂ２に対して傾いている傾斜面２ｂ１を有している。これにより、ＬＥＤ３から出射される、より多くの光において入射角が大きくなる。よって、より多くの光が、切り欠き部２ｂで全反射するようになる。これにより、光源１００では、図５に示すように、±５０度近辺までｘ方向の光強度が０．１～０．２ほどあるのに対して、さらに指向角が小さい範囲内でのみ、高い光強度の光が生じるようにする。

　実施形態１の光源１００、１００ａ、１００ｂにおけるそれぞれの切り欠き部２、２ａ、２ｂを形成する面（切り欠き面）は、プリント基板６に対して垂直な面でもよく、またプリント基板６に対して垂直な方向から傾いている面でもよい。切り欠き面をプリント基板６に対して垂直な方向からどの程度傾けるかを決定することで、ＬＥＤ３からの光が切り欠き面で全反射して、円弧部８に向かう光の角度を調整することができる。また、切り欠き面が曲面である場合、その切り欠き面が凸面であれば（レンズ１ａの切り欠き部２ａ）、反射光を集束することができ、その切り欠き面が凹面であれば、反射光を分散させることができる。反射光を集束することで、より効果的にレンズ１ａから離れた場所を照射することができる。また、反射光を分散させることで、より効果的にレンズ１ａから近い場所を照射することができる。

　実施形態１の光源１００、１００ａ、１００ｂを用いたバックライトでは、光源１００、１００ａ、１００ｂの配置状況に応じて、光源１００、１００ａ、１００ｂから離れた場所を照射することが必要になる場合がある。このような場合は、切り欠き面が凹面であることが望ましい。

　さらに、切り欠き面を、ＬＥＤ３の光軸方向に対して０．５～１度程度で傾けることは、レンズ１、１ａ、１ｂを成型する際の離型性を高めることになる。

　実施形態１の光源１００、１００ａ、１００ｂにおける切り欠き面は、レンズ１、１ａ、１ｂの側面に対称的に設けられている。このような対称構造に限らず、必要とされる光の指向性によっては、レンズ１、１ａ、１ｂにおいて片側のみの切り欠き部、または左右非対称な形状の切り欠き部を設けてもよい。

　〔実施形態２〕
　本発明の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　図１０の（ａ）は、本発明の実施形態２に係る光源１００ｃを示す上面図である。図１０の（ｂ）は、レンズ１ｃの切り欠き部２側から見た、光源１００ｃを示す側面図である。図１０の（ｃ）は、レンズ１ｃの円弧部側から見た、光源１００ｃを示す側面図である。

　図１０の（ａ）～（ｃ）に示すように、本実施形態に係る光源１００ｃ（第１光源）は、光源１００のレンズ１に代えて、切り欠き部２、円弧部８、入光部４ａ及び凹部１８を有するレンズ１ｃを備えていること以外は、光源１００と同じである。レンズ１ｃ、入光部４ａはそれぞれ、レンズ１、入光部４とは異なるものである。

　本実施形態において、図１０の（ａ）に示すように、凹部１８は、レンズ１ｃの上面に、レンズ１ｃの光出射端部からＬＥＤ３に向かって面積が小さくなるような漏斗状にくぼんだ形状を有するように形成されている。また、レンズ１ｃの上面に凹部１８が形成されていることにより、入光部４ａは、レンズ１の入光部４と比べて小さくなっている。また、凹部１８は、ＬＥＤ３から出射された光が全反射するような形状を有している。具体的には、レンズ１ｃの材料がＰＭＭＡ樹脂である場合、ＬＥＤ３から出射された光が凹部１８に入射するとき、上記光の入射角が１３２．２度以上１８０度未満の範囲内であるように、凹部１８は形成されている。

　上記のように構成されるレンズ１ｃでは、ＬＥＤ３から出射された光はレンズ１ｃの上面の凹部１８で全反射してレンズ１ｃの側面に向かう。凹部１８で全反射した光のうち、切り欠き部２に入射する光は切り欠き部２で全反射して、円弧部８に向かう。よって、レンズ１ｃに入射した光は、レンズ１ｃの上面から出射されずに、レンズ１ｃの側面における円弧部８から出射される。

　〔実施形態３〕
　本発明の他の実施形態について、図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　図１１の（ａ）は、本発明の実施形態３に係る光源１００ｄを示す上面図である。図１１の（ｂ）は、レンズ１の切り欠き部２側から見た光源１００ｄを示す側面図である。図１１の（ｃ）は、レンズ１の円弧部８側から見た光源１００ｄを示す側面図である。

　実施形態１及び２の光源１００、１００ａ～１００ｃにおけるレンズ１、１ａ～１ｃは、レンズ１、１ａ～１ｃの中心部に向かって切り欠かれた構造を有する。このようなレンズ１、１ａ～１ｃは、過酷な使用環境下では、レンズ１、１ａ～１ｃの強度が問題になる場合がある。また、レンズ１、１ａ～１ｃの形状によっては、前述の足部５をレンズ１、１ａ～１ｃに設ける場所を確保できない場合がある。そのため、図１１の（ａ）～（ｃ）に示すように、光源１００ｄ（第１光源）は、レンズ１の下側にレンズ１を補強するレンズ補強板１９（補強板）が設けられている。

　レンズ補強板１９の下面における四隅には、４つの足部５が設けられている。レンズ補強板１９は、これらの足部５によってプリント基板６上に固定されている。また、レンズ補強板１９の形状は、円形または四角形であってもよく、レンズ１を補強することができれば、どのような形状であってもよい。レンズ補強板１９は、レンズ１の下面に接着剤等で接着されている。このように、レンズ１の下面にレンズ補強板１９を接着させることで、レンズ１の強度を上げることができる。

　〔実施形態４〕
　本発明の他の実施形態について、図１２～１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　図１２の（ａ）は、本発明の実施形態４に係るバックライト装置２００を示す正面図である。図１２の（ｂ）は、バックライト装置２００を示す断面図である。

　本実施形態において、図１２の（ａ）および（ｃ）に示すように、バックライト装置２００は、拡散板２１、光学シート２２、及び筐体２３を備えている。また、筐体２３は、プリント基板６ａ、反射シート２０（反射部材）、及び複数の光源１００（第１光源）を備えている。

　図１２の（ａ）に示すように、バックライト装置２００は長方形を成している。筐体２３の光反射面は、バックライト装置２００の長手方向に沿った中央部分が最も低くなり、かつ、両側端縁が最も高くなるように曲面上に形成されている。また、筐体２３上には、光反射面を全て覆うように拡散板２１が設けられている。拡散板２１の上面には、拡散板２１と同じ大きさである光学シート２２が設けられている。

　プリント基板６ａは、細長い長方形を成している。また、プリント基板６ａは、上記の光反射面における最も低い中央部分に、光反射面の長手方向の全長にわたる部分に配置されている。プリント基板６ａ上には、光源１００が１列に並ぶように間隔をおいて複数配置されている。なお、光源１００は、プリント基板６ａ上に、複数の列に並ぶように配置されていてもよい。

　反射シート２０は、光反射面におけるプリント基板６ａの両側にそれぞれ１つずつ設けられている。２つの反射シート２０について、プリント基板６ａと接していない側は、光反射面の最も高い両側端縁に接している。

　反射シート２０は、光源１００から出射された光を拡散板２１へ反射させる。拡散板２１及び光学シート２２は、光源１００からの出射光の分散及び指向性を調節して、バックライト装置２００の表面の輝度を向上させたり、表面の輝度の均一性を向上させたりする。光源１００からの出射光の分散及び指向性を調節するとは、拡散板２１及び光学シート２２を構成する材料を選択し、光源１００に拡散板２１及び光学シート２２を設けることで、出射光の分散及び指向性を調節するという意味である。

　拡散板２１は、入射した光を拡散するものである。拡散板２１の厚みは１～２ｍｍ程度であり、拡散板２１は機械的強度を有する。また、拡散板２１は、光学シート２２の機械的強度の補助の役割を果たしている。拡散板２１が設けられていないと、光学シート２２はたわんでしまう。

　光学シート２２には、プリズム及びマイクロレンズの構造を有し、指向性を強めてバックライト装置２００の輝度を上昇させる機能を持ったもの、または拡散タイプ等がある。通常、光学シート２２は、それぞれの機能を持ったものを複数重ねて使用される。

　バックライト装置２００では、複数の光源１００の切り欠き部２が、それぞれ、複数の光源１００の列方向（プリント基板６ａの長手方向）を向くように、複数の光源１００が１つのプリント基板６ａ上に実装されている。光源１００では、切り欠き部２からの光が出射されず、その光が円弧部８から出射される。このため、複数の光源１００の列方向で光が重畳することがなくなり、バックライト装置２００の中央部の表面の輝度を抑えることができる。また、光源１００のＬＥＤ３から出射される、複数の光源１００の列方向への光は、光源１００におけるレンズ１の切り欠き部２で全反射することにより、円弧部８へ損失なく出射される。このため、バックライト装置２００の中心部以外の表面の輝度を効率よく向上させることができる。よって、バックライト装置２００の表面の輝度を均一に向上させることができる。

　また、バックライト装置２００では、ＬＥＤ３及びレンズ１を実装するプリント基板６ａを１つだけ設けることが可能となる。これにより、プリント基板６ａのコスト、プリント基板６ａを電気的に接続する接続部品であるコネクタ及び配線のコスト、バックライト装置２００の組み立て時の工数等が削減できる。よって、安価なバックライト装置２００を提供することができる。

　〈変形例１〉
　続いて、本実施形態の変形例１について説明する。

　図１３の（ａ）は、バックライト装置２００ａを示す正面図であり、図１３の（ｂ）は、バックライト装置２００ａを示す断面図である。

　図１３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、バックライト装置２００ａでは、プリント基板６ａ上に、光源１００と、切り欠き部がない光源１００ｅ（第２光源）とが交互に間隔をおいて配置されている。あるいは、光源１００及び光源１００ｅは、交互に配置されるパターンとは異なるパターンで規則的に配置されていてもよい。例えば、光源１００を２つ配置した次に光源１００ｅを１つ配置するというパターンを繰り返してもよい。

　バックライト装置に、レンズの上面から出射される光が少ない光源を用いた場合、バックライト装置の表面における、バックライト装置の長手方向に沿った中央部から出射される光が少なくなる。この場合を想定し、バックライト装置２００ａでは、プリント基板６ａに垂直な方向の光を確保するために、切り欠き部がない光源１００ｅにより、プリント基板６ａが配置されている、バックライト装置２００ａの中央部から光を照射する。また、光源１００により、反射シート２０が配置されている、バックライト装置２００ａの周辺部に光を照射する。これにより、レンズの上面から出射される光が少ない光源１００を用いた場合であっても、複数の光源１００または１００ｅの上部においても光が多く出射されるため、バックライト装置２００ａ全体の表面の輝度を均一にすることができる。

　〈変形例２〉
　さらに続いて、本実施形態の変形例１について説明する。

　図１４の（ａ）は、バックライト装置２００ｂを示す正面図であり、図１４の（ｂ）は、バックライト装置２００ｂを示す断面図である。

　図１４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、バックライト装置２００ｂでは、プリント基板６ｂ上に光源１００が複数実装されている。

　複数の光源１００は、バックライト装置２００ｂの短手方向に、複数の互いに平行な列（図１４の（ａ）及び（ｂ）に示す例では２列）を成すように配置されている。また、各列の光源１００は、列に直交する方向に並ばないように各列における位置を列の方向にずれた状態で配置されている。より具体的には、光源１００は、互いに隣接する２列において、一方の列の２つの光源１００の間の中央の位置と、他方の列の１つの光源１００の位置とが、列に直交する方向にて一致するように配置されている。

　これにより、特にレンズ上部への出射光が少ない光源を用いた場合、バックライト装置の中央部におけるプリント基板上に出射する光が少ない状態についても、バックライト装置の表面の輝度を均一にすることができる。具体的には、バックライト装置２００ｂでは、光源１００が、バックライト装置２００ｂの短手方向に並ばないようにずれた位置に配置されている。このため、複数の光源１００が照射の少ない部分を互いに補完して、バックライト装置２００ｂの中央部に配置されているプリント基板６ｂに垂直な方向に光を照射することができる。よって、バックライト装置２００ｂの表面の輝度を均一にすることができる。

　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る光源１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、発光部（ＬＥＤ３）と、前記発光部から出射された光を所定の方向に導くレンズ１、１ａ、１ｂ、１ｃとを備え、前記レンズ１、１ａ、１ｂ、１ｃは、前記発光部の光軸方向に直交する側面に、所定角度の範囲で切り欠かれている切り欠き部２、２ａ、２ｂを有している。

　上記の構成によれば、レンズが有する切り欠き部で反射した光が切り欠き部の無い部分から出射することで、所望の方向に光を導くことができる。したがって、表面の輝度が均一であり、かつ、安価であるバックライト装置を提供することができる。

　本発明の態様２に係る光源１００、１００ｂ、１００ｃは、上記態様１において、前記発光部（ＬＥＤ３）の光軸と、前記レンズ１、１ａ、１ｂ、１ｃの中心とは一致しており、前記切り欠き部２、２ａ、２ｂを形成する２つの切り欠き面の、前記発光部の光軸方向から見える外形線の交点と前記レンズ１、１ａ、１ｂ、１ｃの中心とを結ぶ直線と、前記外形線との成す夾角θ１の角度が、１３２．２度以上１８０度未満であってもよい。

　上記の構成によれば、発光部から出射された光において、レンズに入射するときの入射角の最小値は、１３２．２－９０＝４２．２度となる。全反射が起こる入射角の臨界角は４２．２度であるため、切り欠き部から光が出射されることを防ぐことができる。

　本発明の態様３に係る光源１００ａは、上記態様１において、前記切り欠き部２ａを形成する２つの切り欠き面の、前記発光部の光軸方向から見える外形線は曲線であり、前記外形線に接する接線１４と、前記レンズ１、１ａ、１ｂ、１ｃの中心と前記接線１４の接点とを結ぶ直線１５との成す夾角θ２の角度が、１３２．２度以上１８０度未満であってもよい。

　上記の構成によれば、切り欠き部における２つの外形線が曲線であるため、レンズの外周部の点で成す角度がより大きくなる。よって、切り欠き部から出射しない光の入射角度の数値範囲を広げることができる。その結果として上面から見た光の指向性を、切り欠き部のない部分に絞ることができる。

　本発明の態様４に係る光源１００ｂは、上記態様１、２または３において、前記レンズ１ｂを前記光が出射される側から見て、前記切り欠き部２ｂは、前記発光部の光軸に対して傾いている傾斜面２ｂ１を有していてもよい。

　上記の構成によれば、切り欠き部が傾斜面を有することで、発光部から出射される、より多くの光において入射角が大きくなる。よって、より多くの光において、切り欠き部で全反射が起きるようになる。

　本発明の態様５に係る光源１００ｃは、上記態様１または２において、前記レンズ１ｃには、光出射端部から前記発光部に向かうに連れて面積が小さくなる凹部が形成されていてもよい。

　上記の構成によれば、凹部で反射した光のうち、切り欠き部の部分に入射する光は切り欠き部で全反射して、切り欠き部のない部分に向かう。よって、レンズの上面において光が出射されずに、レンズの側面において、切り欠き部がない部分で光が出射される。

　本発明の態様６に係る光源１００、１００ａ、１００ｂは、上記態様１から５のいずれかにおいて、前記レンズ１、１ａ、１ｂは、前記レンズ１、１ａ、１ｂを補強する補強板（レンズ補強板１９）上に形成されていてもよい。

　上記の構成によれば、レンズの強度を高めることができる。

　本発明の態様７に係るバックライト装置２００、２００ａ、２００ｂは、上記態様１から６のいずれかの前記光源１００、１００ａ、１００ｂと、前記光源１００、１００ａ、１００ｂからの出射光を反射させる反射部材とを備え、前記光源１００、１００ａ、１００ｂは、１つの基板上に１列に並ぶように複数配置され、各光源１００、１００ａ、１００ｂの前記切り欠き部２、２ａ、２ｂは、それぞれ前記光源１００、１００ａ、１００ｂが並ぶ列方向を向いていてもよい。

　上記の構成によれば、複数の光源における切り欠き部が、複数の光源の列方向を向いているため、複数の光源の列方向で光が重畳することがなくなる。これにより、バックライト装置の中央部の表面の輝度を抑えることができる。また、複数の光源の列方向への光は、光源におけるレンズの側面の全反射により、切り欠き部のない部分へ損失なく出射されて反射部材によって反射される。このため、バックライト装置の中心部以外の表面の輝度を効率よく向上させることができる。よって、バックライト装置の表面の輝度を均一に向上させることができる。

　また、上記バックライト装置では、プリント基板を１つだけ設ける。よって、基板のコスト及び組み立て時の工数等が削減できるため、安価なバックライト装置を提供することができる。

　本発明の態様８に係るバックライト装置２００ａは、上記態様７において、前記基板上には、第１光源としての前記光源１００、１００ａ、１００ｂと、前記切り欠き部２、２ａ、２ｂを有しない複数の第２光源（光源１００ｅ）とが規則的に配置されていてもよい。

　上記の構成によれば、切り欠き部を有する第１光源のみを用いるのではなく、切り欠き部を有しない第２光源も用いる。このため、レンズの上面から出射される光が少ない光源を用いた場合であっても、複数の光源の上部においても光が多く出射される。よって、バックライト装置全体の表面の輝度を均一にすることができる。

　本発明の態様９に係るバックライト装置２００ａは、上記態様７において、前記光源１００、１００ａ、１００ｂは、前記基板上に複数の列に並ぶとともに、前記列方向と垂直な方向に並ばないように配置されていてもよい。

　上記の構成によれば、複数の光源が複数の列に配置され、列方向と垂直な方向において前記複数の光源が互いに重ならないため、複数の光源が照射の少ない部分を互いに補完して、バックライト装置の中心部上方を照射することができる。よって、バックライト装置の表面の輝度を均一にすることができる。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

　１、１ａ、１ｂ、１ｃ　レンズ
　２、２ａ、２ｂ　切り欠き部
　２ｂ１　傾斜面
　３　ＬＥＤ（発光部）
　４、４ａ　入光部
　５　足部
　６、６ａ、６ｂ　プリント基板（基板）
　７、１５　直線
　８　円弧部
　１４　接線
　１８　凹部
　１９　レンズ補強板（補強板）
　２０　反射シート（反射部材）
　Ｌ　入射光
　１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ　光源（第１光源）
　１００ｅ　光源（第２光源）
　２００、２００ａ、２００ｂ　バックライト装置
　１ｄ　レンズ
　３ａ　ＬＥＤ
　６ｃ、６ｄ　プリント基板
　１００ｆ、１００ｇ　光源
　２００ｃ、２００ｄ　バックライト装置
　θｉｎ　入射角
　θ１、θ２　夾角

Claims (9)

1. 　発光部と、
   　前記発光部から出射された光を所定の方向に導くレンズとを備え、
   　前記レンズは、前記発光部の光軸方向に直交する側面に、所定角度の範囲で切り欠かれている切り欠き部を有することを特徴とする光源。
2. 　前記発光部の光軸と、前記レンズの中心とは一致しており、
   　前記切り欠き部を形成する２つの切り欠き面の、前記発光部の光軸方向から見える外形線の交点と前記レンズの中心とを結ぶ直線と、前記外形線との成す夾角の角度が、１３２．２度以上１８０度未満であることを特徴とする請求項１に記載の光源。
3. 　前記切り欠き部を形成する２つの切り欠き面の、前記発光部の光軸方向から見える外形線は曲線であり、
   　前記外形線に接する接線と、前記レンズの中心と前記接線の接点とを結ぶ直線との成す夾角の角度が、１３２．２度以上１８０度未満であることを特徴とする請求項１に記載の光源。
4. 　前記切り欠き部は、前記発光部の光軸方向に対して傾いている傾斜面を有することを特徴とする請求項１、２または３に記載の光源。
5. 　前記レンズには、光出射端部から前記発光部に向かうに連れて面積が小さくなる凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源。
6. 　前記レンズは、前記レンズを補強する補強板上に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光源。
7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載の光源と、
   　前記光源からの出射光を反射させる反射部材とを備え、
   　前記光源は、１つの基板上に１列に並ぶように複数配置され、
   　各光源の前記切り欠き部は、それぞれ前記光源が並ぶ列方向を向いていることを特徴とするバックライト装置。
8. 　前記基板上には、第１光源としての前記光源と、前記切り欠き部を有しない複数の第２光源とが規則的に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のバックライト装置。
9. 　前記光源は、前記基板上に複数の列に並ぶとともに、前記列方向と垂直な方向に並ばないように配置されていることを特徴とする請求項７に記載のバックライト装置。

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