WO2013005487A1

WO2013005487A1 - 発光装置および表示装置

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Publication number: WO2013005487A1
Application number: PCT/JP2012/063052
Authority: WO
Inventors: 小野　泰宏; 増田　麻言; 大久保　憲造; 伸弘白井; 孝澄和田
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2013-01-10
Also published as: CN103765618A; TW201303442A; JP5228089B2; US20140226311A1; JP2013016751A; CN103765618B; TWI465806B

Abstract

　本発明は、表示パネルを備える表示装置のバックライトユニットに用いられる発光装置において、表示パネルの輝度がその表示パネルの面方向において均一となるように、光を表示パネルに照射することができ、薄型化が可能な発光装置、および、この発光装置を備える表示装置に関する。バックライトユニット（１）に、プリント基板（１２）と、基台（１１１ｂ）、ＬＥＤチップ（１１１ａ）、およびレンズ（１１２）を有する複数の発光部（１１１）と、発光部（１１１）を取り囲む反射部材（１１３）とを設け、反射部材（１１３）の第１反射領域（１１３ｄ）に鏡面反射部（１１３ｆ）を形成する。

Description

発光装置および表示装置

　本発明は、表示パネルの背面に光を照射するバックライトユニットに設けられる発光装置、この発光装置を備える表示装置に関する。

　表示パネルは、２枚の透明基板の間に液晶が封入され、電圧が印加されることにより液晶分子の向きが変えられ光透過率を変化させることで予め定められた映像等が光学的に表示される。この表示パネルには、液晶自体が発光体ではないので、たとえば透過型の表示パネルの背面側に冷陰極管（ＣＣＦＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などを光源とした光を照射するバックライトユニットが備えられる。

　バックライトユニットには、冷陰極管やＬＥＤ等の光源を底面に並べて光を出す直下型と、冷陰極管やＬＥＤ等の光源を導光板と呼ばれる透明な板のエッジ部に配して、導光板エッジから光を通して背面に設けられたドット印刷やパターン形状によって前面に光を出すエッジライト型とがある。

　ＬＥＤは、低消費電力、長寿命、水銀を使わないことによる環境負荷低減などの優れた特性を有するが、価格的に高価であることと、青色発光ＬＥＤが発明されるまでは白色発光ＬＥＤは無かったことと、さらに強い指向性を有していることとから、バックライトユニットの光源としての利用が遅れていた。しかしながら近年、照明用途で、高演色高輝度白色ＬＥＤが急速に普及しており、それに伴ってＬＥＤが安価になってきているので、バックライトユニットの光源としては、冷陰極管からＬＥＤへの移行が進んでいる。

　ＬＥＤは強い指向性を有するので、表示パネルの背面において面方向に輝度を均一化して光を照射するという観点では、直下型よりもエッジライト型が有効である。しかしながら、エッジライト型のバックライトユニットは、導光板のエッジ部に集中して光源が配置されることにより光源によって生じた熱が集中するという問題とともに、表示パネルのベゼル部が大きくなるという問題が生じる。さらに、エッジライト型のバックライトユニットは、表示画像の高品質化および省電力化が可能な制御方法として注目されている部分的な調光制御（ローカルディミング）についても制約が大きく、表示画像の高品質化および省電力化が達成可能な小分割領域の制御ができないという問題がある。

　そこで、部分的な調光制御に有利な直下型のバックライトユニットにおいて、強い指向性を有するＬＥＤを光源として用いた場合であっても、被照射体の輝度がその被照射体の面方向において均一となるように、光を表示パネルに照射することが可能な方法の検討が進められている。

　たとえば、特許文献１には、発光素子と、その発光素子を覆うように設けられた逆円錐形状の窪みを有する樹脂レンズと、樹脂レンズの周囲に設けられた反射板とを備える逆円錐型発光素子ランプが開示されている。また、特許文献２には、発光素子と、発光素子から出射された光を光軸と直交する方向に反射させながら導光する導光反射体とを備える光源ユニットが開示されている。

特開昭６１－１２７１８６号公報特開２０１０－２３８４２０号公報

　特許文献１および２に開示される技術では、発光素子から出射された強い指向性を有する光を、発光素子の光軸と交差する方向に拡散させ、面方向において光を表示パネルに照射することができる。

　近年、表示装置の薄型化に対する要求が高まってきており、このような薄型化された表示装置に備えられる直下型の発光装置においては、発光素子から出射された光を発光素子の光軸と交差する方向に精度よく拡散させることが求められる。しかしながら、特許文献１および２に開示される技術では、上記の要求を充分に満足することはできない。

　たとえば、特許文献２に開示される技術では、発光素子が反射板の底部の中心に設けられ、反射板の外形状は四角形状であり、反射板の側壁は、反射板の底部に対して垂直に設けられている。このように反射板の外形状が多角形状であると、発光素子から多角形状の角部までの距離は、辺部までの距離よりも長くなり、その結果、表示パネルにおいて角部に臨む部分に照射される光量は、辺部に臨む部分に照射される光量よりも少なくなり、表示パネルへの照射光量が不均一になってしまう。

　本発明の目的は、表示パネルを備える表示装置のバックライトユニットに用いられる発光装置において、表示パネルの輝度がその表示パネルの面方向において均一となるように、光を表示パネルに照射することができ、薄型化が可能な発光装置、および、この発光装置を備える表示装置を提供することである。

　本発明は、被照射体を照射する発光装置であって、
　被照射体に光を照射する発光部と、
　前記発光部の周囲に設けられる反射部材と、を備え、
　前記反射部材は、
　　前記被照射体側から平面視したときの外形状が多角形状であり、
　　前記被照射体側から平面視したときにおける、前記反射部材の角部と前記発光部との間の領域である第１反射領域内に、鏡面反射部を有し、
　前記発光部は、前記被照射体側から平面視したときに、前記反射部材の中央部に配置されることを特徴とする発光装置である。

　また本発明において、前記反射部材は、前記第１反射領域内に、前記鏡面反射部よりも鏡面反射率が低い第１拡散反射部を有することが好ましい。

　また本発明において、前記反射部材は、前記被照射体側から平面視したときにおける、前記反射部材の辺部と前記発光部との間の領域である第２反射領域内に、前記鏡面反射部よりも鏡面反射率が低い第２拡散反射部を有することが好ましい。

　また本発明において、前記鏡面反射部の全反射率は、前記第２拡散反射部の全反射率以上であることが好ましい。

　また本発明において、前記鏡面反射部は、１つの前記第１反射領域内に、互いに離間して複数設けられることが好ましい。

　また本発明において、前記鏡面反射部は、前記被照射体側から平面視したときに円形状に形成されることが好ましい。

　また本発明において、前記鏡面反射部は、前記被照射体側から平面視したときに、前記発光部から前記角部に向かって延びる帯状に形成されることが好ましい。

　また本発明において、前記鏡面反射部は、銀またはアルミニウムから形成されることが好ましい。

　また本発明は、表示パネルと、
　前記表示パネルの背面に光を照射する前記発光装置を含む照明装置とを備えることを特徴とする表示装置である。

　本発明によれば、反射部材の第１反射領域に鏡面反射部が形成されることにより、被照射体において反射部材の角部に臨む部分に到達する光の量が増加する。その結果、被照射体に照射される光を均一化することができる。

　本発明によれば、第１拡散反射部における拡散反射によって、被照射体における第１反射領域に臨む部分に到達する光の量を適度に保つことができるので、被照射体に照射される光をより均一化することができる。

　本発明によれば、第２拡散反射部において拡散反射が生じることで、被照射体において反射部材の角部に臨む部分に到達する光の量が増加する。その結果、被照射体に照射される光をより均一化することができる。

　本発明によれば、鏡面反射部は、第２拡散反射部の全反射率以上の全反射率を有し、発光素子から出射した光の透過および吸収が起こり難い。したがって、被照射体において反射部材の角部に臨む部分に到達する光の量が増加するので、被照射体に照射される光をより均一化することができる。

　本発明によれば、鏡面反射部同士の間の領域において拡散反射が生じるので、被照射体において第１反射領域に臨む部分に照射される光を均一化することができる。

　本発明によれば、鏡面反射部同士の間の領域の数が多くなるので、被照射体において第１反射領域に臨む部分に照射される光をより均一化することができる。

　本発明によれば、鏡面反射部を、発光部から反射部材の角部に向かって延びる帯状に形成することができる。

　本発明によれば、鏡面反射部が、銀またはアルミニウムから形成されることにより、発光素子によって生じた熱の放熱性を高めることができる。

　本発明によれば、表示装置は前記発光装置を含む照明装置によって表示パネルの背面に光を照射するので、より高画質の画像を表示することができる。

　本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。図１における切断面線Ａ－Ａで切断したときの液晶表示装置の断面を模式的に示す図である。図１における切断面線Ｂ－Ｂで切断したときの液晶表示装置の断面を模式的に示す図である。基台に支持されたＬＥＤチップとレンズとの位置関係を示す図である。基台とＬＥＤチップとを示す図である。基台とＬＥＤチップとを示す図である。基台とＬＥＤチップとを示す図である。プリント基板に実装されたＬＥＤチップおよび基台を示す図である。ＬＥＤチップから出射された光の光路を説明するための図である。反射部材およびレンズの斜視図である。反射部材およびレンズをＸ方向に平面視したときの図である。ＬＥＤチップから出射した光の光路について説明するための図である。円形状の鏡面反射部を有する反射部材およびレンズをＸ方向に平面視したときの図である。円形状の鏡面反射部を有する反射部材およびレンズをＸ方向に平面視したときの図である。

　以下図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１００の構成を示す分解斜視図である。図２Ａは、図１における切断面線Ａ－Ａで切断したときの液晶表示装置１００の断面を模式的に示す図である。図２Ｂは、図１における切断面線Ｂ－Ｂで切断したときの液晶表示装置１００の断面を模式的に示す図である。本発明の表示装置である液晶表示装置１００は、テレビジョン受像機またはパーソナルコンピュータなどにおいて、画像情報を出力することによって画像を表示画面に表示する装置である。表示画面は、液晶素子を有する透過型の表示パネルである液晶パネル２によって形成され、液晶パネル２は、矩形平板状に形成される。液晶パネル２において、厚み方向の２つの面を、前面２１および背面２２とする。液晶表示装置１００は画像を、前面２１から背面２２に向かう方向に見て視認可能に表示する。

　液晶表示装置１００は、液晶パネル２と、本発明に係る発光装置を含むバックライトユニット１とを備える。液晶パネル２は、バックライトユニット１が備えるフレーム部材１３の底部１３１の底面１３１ａと平行に、側壁部１３２により支持される。液晶パネル２は、２枚の基板を含み、厚み方向から見て長方形の板状に形成される。液晶パネル２は、ＴＦＴ（thin film
transistor）等のスイッチング素子を含み、２枚の基板の隙間には液晶が注入されている。液晶パネル２は、背面２２側に配置されるバックライトユニット１からの光がバックライトとして照射されることによって、表示機能を発揮する。前記２枚の基板には、液晶パネル２における画素の駆動制御用のドライバー（ソースドライバ）、種々の素子および配線が設けられている。

　また、液晶表示装置１００において、液晶パネル２とバックライトユニット１との間には、拡散板３が、液晶パネル２に平行に配置される。なお、液晶パネル２と拡散板３との間に、プリズムシートを配置してもよい。

　拡散板３は、バックライトユニット１から照射される光を、面方向に拡散することによって、輝度が局所的に偏ることを防止する。プリズムシートは、拡散板３を介して背面２２側から到達した光の進行の向きを、前面２１側に向ける。拡散板３では、輝度が面方向に偏ることを防ぐために、光の進行方向は、ベクトル成分として、面方向の成分を多く含む。これに対しプリズムシートは、面方向のベクトル成分を多く含む光の進行方向を、厚み方向の成分を多く含む光の進行方向に変換する。具体的には、プリズムシートは、レンズまたはプリズム状に形成される部分が面方向に多数並んで形成され、これによって、厚み方向に進行する光の拡散度を小さくする。したがって、液晶表示装置１００による表示において、輝度を上昇させることができる。

　バックライトユニット１は、液晶パネル２に背面２２側から光を照射する直下型のバックライト装置である。バックライトユニット１は、液晶パネル２に光を照射する複数の発光装置１１と、複数のプリント基板１２と、フレーム部材１３とを含む。

　フレーム部材１３は、バックライトユニット１の基本構造体であり、液晶パネル２と予め定められた間隔をあけて対向する平板状の底部１３１と、底部１３１に連なり底部１３１から立ち上がる側壁部１３２とからなる。底部１３１は、厚み方向から見て長方形に形成され、その大きさは液晶パネル２よりも少し大き目である。側壁部１３２は、底部１３１のうち短辺を成す２つの端部と、長辺を成す２つの端部とから液晶パネル２の前面２１側に立ち上がって形成される。これによって、平板状の側壁部１３２が底部１３１の周囲に４つ、形成される。

　プリント基板１２は、フレーム部材１３の底部１３１に固定される。このプリント基板１２上には、複数の発光装置１１が設けられる。プリント基板１２は、たとえば、導電層が両面に形成されたガラスエポキシからなる基板である。

　複数の発光装置１１は、液晶パネル２に光を照射するものである。本実施形態では、複数の発光装置１１を１つの群として、拡散板３を介して液晶パネル２の背面２２の全体にわたって対向するように、複数の発光装置１１が設けられたプリント基板１２を複数並列に配列することで、発光装置１１がマトリクス状に設けられる。各発光装置１１は、フレーム部材１３の底部１３１に垂直なＸ方向に平面視したときに正方形に形成され、拡散板３の液晶パネル２側の面の輝度が６０００ｃｄ／ｍ^２となるように規定され、一辺の長さは、たとえば４０ｍｍである。

　複数の発光装置１１は、それぞれ、発光部１１１と、プリント基板１２上において発光部１１１の周囲に設けられる反射部材１１３とを備える。発光部１１１は、発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ１１１ａと、ＬＥＤチップ１１１ａを支持する基台１１１ｂと、光学部材であるレンズ１１２とを含む。

　図３Ａは、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａとレンズ１１２との位置関係を示す図である。

　基台１１１ｂは、ＬＥＤチップ１１１ａを支持するための部材である。この基台１１１ｂは、ＬＥＤチップ１１１ａを支持する支持面が、Ｘ方向に平面視したときに正方形に形成され、正方形の一辺の長さＬ１は、たとえば３ｍｍである。また、基台１１１ｂの高さは、たとえば１ｍｍである。

　図３Ｂ～図３Ｄは、基台１１１ｂとＬＥＤチップ１１１ａとを示す図であり、図３Ｂが平面図であり、図３Ｃが正面図であり、図３Ｄが底面図である。図３Ｂ～図３Ｄに示すように、基台１１１ｂは、セラミックスからなる基台本体１１１ｇと、基台本体１１１ｃに設けられる２つの電極１１１ｃとを含んでおり、ＬＥＤチップ１１１ａは、基台１１１ｂの支持面となる基台本体１１１ｇの上面中央部に、接着部材１１１ｆで固定されている。２つの電極１１１ｃは、互いに離間しており、それぞれ、基台本体１１１ｇの上面、側面、および底面に亘って設けられる。

　ＬＥＤチップ１１１ａの図示しない２つの端子と、２つの電極１１１ｃとは、２つのボンディングワイヤ１１１ｄによってそれぞれ接続されている。そして、ＬＥＤチップ１１１ａおよびボンディングワイヤ１１１ｄは、シリコン樹脂などの透明樹脂１１１ｅによって封止されている。

　図３Ｅに、プリント基板１２に実装されるＬＥＤチップ１１１ａおよび基台１１１ｂを示す。ＬＥＤチップ１１１ａは、基台１１１ｂを介してプリント基板１２に実装され、プリント基板１２から離れる方向に光を出射する。ＬＥＤチップ１１１ａは、発光装置１１をＸ方向に平面視したときに、基台１１１ｂの中央部に位置する。複数の発光装置１１において、それぞれのＬＥＤチップ１１１ａによる光の出射の制御は、互いに独立して制御可能である。これによって、バックライトユニット１は、部分的な調光制御（ローカルディミング）が可能である。

　プリント基板１２へＬＥＤチップ１１１ａおよび基台１１１ｂを実装するときは、まず、プリント基板１２が備える導電層パターンの２つの接続端子部１２１の上に、それぞれ、はんだを付け、そのはんだに、基台本体１１１ｇの底面に設けられる２つの電極１１１ｃがそれぞれ合致するように、たとえば図示しない自動機によって、プリント基板１２に、基台１１１ｂおよび基台１１１ｂに固定されているＬＥＤチップ１１１ａを載せる。基台１１１ｂおよび基台１１１ｂに固定されているＬＥＤチップ１１１ａを載せたプリント基板１２は、赤外線を照射するリフロー槽に送られ、はんだは約２６０℃に熱せられ、基台１１１ｂとプリント基板１２とがはんだ付けされる。

　レンズ１１２は、ＬＥＤチップ１１１ａを支持する基台１１１ｂを覆うように、ＬＥＤチップ１１１ａに、インサート成形により、当接して設けられ、ＬＥＤチップ１１１ａから出射した光を複数の方向に反射または屈折させる。すなわち、光を拡散させる。レンズ１１２は、透明なレンズであり、たとえばシリコン樹脂やアクリル樹脂などからなる。

　レンズ１１２は、液晶パネル２に対向する面である上面１１２ａが中央部に凹みを有して湾曲し、側面１１２ｂがＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓと平行な略円柱状に形成され、光軸Ｓに直交する断面における直径Ｌ２がたとえば１０ｍｍであり、基台１１１ｂに対して外方に延出して設けられている。すなわち、レンズ１１２は、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓに直交する方向に関して基台１１１ｂよりも大きい（レンズ１１２の直径Ｌ２は、基台１１１ｂの支持面の一辺の長さＬ１よりも大きい）。このように、レンズ１１２が基台１１１ｂに対して外方に延出して設けられることによって、ＬＥＤチップ１１１ａから出射した光をレンズ１１２により広範囲に拡散させることができる。

　また、レンズ１１２の高さＨ１は、たとえば４．５ｍｍであり、直径Ｌ２よりも小さい。換言すれば、レンズ１１２は、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓに直交する方向の長さ（直径Ｌ２）が、高さＨ１よりも大きい。このレンズ１１２に入射した光は、レンズ１１２の内部において光軸Ｓに交差する方向に拡散される。

　上記のように、直径Ｌ２を高さＨ１よりも大きく設定するのは、バックライトユニット１の薄型化と液晶パネル２への光の均一照射のためである。バックライトユニット１を薄型化するためには、レンズ１１２の高さＨ１を小さく、すなわち、レンズ１１２を極力薄くする必要がある。しかしながら、レンズ１１２を薄くすると、液晶パネル２の背面２２に照度むらが発生し易くなり、その結果、液晶パネル２の前面２１に輝度むらが発生し易くなる。特に、隣接するＬＥＤ１１１ａの間の距離が長い場合、液晶パネル２の背面２２において隣接するＬＥＤチップ１１１ａの間の領域は、ＬＥＤチップ１１１ａから遠く離れており、照射光量が少なくなるので、その領域とＬＥＤチップ１１１ａに近接する領域との間で、照度むら（輝度むら）が生じ易くなる。ＬＥＤチップ１１１ａから照射された光を、レンズ１１２を介して、ＬＥＤチップ１１１ａから遠く離れた領域に照射させるには、レンズ１１２の直径Ｌ２をある程度大きくする必要があり、本実施形態では、レンズ１１２の直径Ｌ２を、高さＨ１よりも大きくすることで、バックライトユニット１の薄型化と液晶パネル２への光の均一照射とを可能にしている。

　なお、仮に、レンズ１１２の高さＨ１よりも、レンズ１１２の直径Ｌ２を小さくした場合、薄型化および均一照射が困難となるばかりでなく、ＬＥＤチップ１１１ａに合わせてレンズ１１２を成形するインサート成形において、バランスが悪くなり易いという課題が生じる。また、ＬＥＤチップ１１１ａおよび基台１１１ｂと、インサート成形されたレンズ１１２とからなる発光部１１１をプリント基板１２にはんだ付けする際に、バランスを崩し易く、組立上にも課題が生じる。

　レンズ１１２の上面１１２ａは、中央部１１２１と、第１湾曲部１１２２と、第２湾曲部１１２３とを含んで構成される。レンズ１１２において、中央部に凹みを有して湾曲した上面１１２ａは、到達した光を反射させて側面１１２ｂから出射させる第１領域と、到達した光を外方に屈折させて上面１１２ａから出射させる第２領域とを有する。第１領域は第１湾曲部１１２２に形成され、第２領域は第２湾曲部１１２３に形成される。

　中央部１１２１は、液晶パネル２に対向する上面１１２ａの中央部であり、中央部１１２１の中心（すなわち、レンズ１１２の光軸）は、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ上に位置する。中央部１１２１は、ＬＥＤチップ１１１ａの発光面に平行な円形状に形成され、その直径Ｌ３は、たとえば１ｍｍである。なお、本発明の他の実施形態としては、中央部１１２１の形状を、上記円形状の代わりに、上記円形状を仮想的な底面とし、この底面からＬＥＤチップ１１１ａに向かって突出する円錐の側面形状にしてもよい。

　中央部１１２１は、被照射体である拡散板３において、中央部１１２１に対向する領域に光を照射するために形成されている。ただし、中央部１１２１はＬＥＤチップ１１１ａに対向する部分であるので、ＬＥＤチップ１１１ａから出射される光の大半が中央部１１２１に到達し、その大半の光がそのまま透過した場合、中央部１１２１に対向する領域の照度が際立って大きくなる。そこで、中央部１１２１の形状を、上記円錐の側面形状とすることが好ましい。上記円錐の側面形状とした場合、大半の光が中央部１１２１で反射され、中央部１１２１を透過する光は少なくなるので、中央部１１２１に対向する領域の照度を抑えることができる。

　第１湾曲部分１１２２は、中央部１１２１の外周縁端部に連なり、外方に向かうにつれてＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ方向の一方（液晶パネル２に向かう方向）に延び、内方および光軸Ｓ方向の一方に凸となるように湾曲した環状の曲面である。この曲面の形状は、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光が全反射するように設計される。

　より詳細には、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光のうち、第１湾曲部分１１２２に到達した光は、第１湾曲部分１１２２で全反射した後、レンズの側面１１２ｂを透過し、反射部材１１３へ向かう。反射部材１１３に到達した光は、反射部材１１３で拡散され、被照射体である拡散板３において、ＬＥＤチップ１１１ａに対向していない領域に照射される。これにより、ＬＥＤチップ１１１ａに対向していない領域への照射光量を増加させることができる。

　第１湾曲部分１１２２は、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光を全反射するために、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光の入射角度が、臨界角φ以上となるように形成される。たとえば、レンズ１１２の材質をアクリル樹脂とするとき、アクリル樹脂の屈折率は１．４９であり、空気の屈折率は１であるので、sinφ＝１／１．４９となる。この式から、臨界角φは４２．１°となり、第１湾曲部分１１２２は、入射角度が４２．１°以上となる形状に形成される。

　第２湾曲部１１２３は、第１湾曲部１１２２の外周縁端部に連なり、外方に向かうにつれてＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓに直交する方向（ＬＥＤチップ１１１ａから離反する方向）に凸となるように湾曲している。本実施形態では、レンズ１１２は、その底面が後述する反射部材１１３の基部１１３１に当接して設けられる。

　ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光のうち、第２湾曲部分１１２３に到達した光は、第２湾曲部分１１２３を透過するときに、発光部１１１に向かう方向に屈折して、拡散板３および反射部材１１３に向かう。反射部材１１３に到達した光は、拡散して拡散板３に向かう。このように第２湾曲部分１１２３により拡散板３へ向かう光は、拡散板３において、中央部１１２１および第１湾曲部分１１２２により光が照射される領域とは異なる領域に主に照射され、これによって光量の補完が行われる。なお、第２湾曲部分１１２３は、光を透過する必要があるので、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光を全反射しないように、入射角度が４２．１°未満となる形状に形成される。

　このように、レンズ１１２は、中央部分１１２１の外周縁端部に、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光をレンズ１１２の側面１１２ｂへ向けて全反射させる第１湾曲部分１１２２が形成され、その第１湾曲部分１１２２の外周縁端部に、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光を屈折させる第２湾曲部分１１２３が形成されている。ＬＥＤチップ１１１ａは一般的に指向性が強く、光軸Ｓ付近の光量が極めて大きく、光軸Ｓに対する光の出射角度が大きくなればなるほど光量が小さくなる。したがって、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ（すなわち、レンズ１１２の光軸）から比較的遠い領域への照射光量を大きくするためには、光軸Ｓに対する出射角度が大きな光を、この領域へ向けるのではなく、出射角度が小さな光を、この領域へ向ける必要がある。本実施形態では、上記のように、光軸Ｓが通る中央部分１１２１の周囲に、上記領域へ向けて光を全反射させる第１湾曲部分１１２２が隣接して形成されるので、この領域への照射光量を大きくすることができる。これに対して、仮に、中央部分１１２１の周囲に、第２湾曲部分１１２３を隣接させて形成し、その第２湾曲部分１１２３の周囲に、第１湾曲部分１１２２を隣接して形成した場合、第１湾曲部分１１２２へ向かう光の光軸Ｓに対する出射角度が大きくなり、その結果、第１湾曲部分１１２２で全反射されて上記領域に照射される光の量は少なくなってしまう。

　図４は、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光の光路を説明するための図である。ＬＥＤチップ１１１ａから出射した光は、レンズ１１２に入射し、このレンズ１１２で拡散される。具体的には、レンズ１１２に入射した光のうち、液晶パネル２に対向する上面１１２ａにおいて中央部１１２１に到達した光は、液晶パネル２に向けて矢符Ａ１方向に出射され、第１湾曲部１１２２に到達した光は、全反射して側面１１２ｂから矢符Ａ２方向に出射され、第２湾曲部１１２３に到達した光は、外方（ＬＥＤチップ１１１ａから遠ざかる方向）に屈折して液晶パネル２に向けて矢符Ａ３方向に出射される。

　また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１１１ａとレンズ１１２とは、レンズ１１２の中心（すなわち、レンズ１１２の光軸）がＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ上に位置し、レンズ１１２がＬＥＤチップ１１１ａに当接するように、予め高精度に位置合わせされて形成されている。このように、ＬＥＤチップ１１１ａとレンズ１１２とを、予め位置合わせして形成する方法としては、インサート成形、所定の形状に成形されたレンズ１１２に、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａを嵌合させる方法などを挙げることができる。本実施形態では、ＬＥＤチップ１１１ａとレンズ１１２とは、インサート成形により、予め位置合わせされて形成されている。

　インサート成形する際には、大きく分けて、上面金型と下面金型とを使用する。上面金型と下面金型とを合わせた際に形成される空間に、ＬＥＤチップ１１１ａを保持した状態で、レンズ１１２の原料となる樹脂を樹脂流入口から注入することにより成形する。なお、上面金型と下面金型とを合わせた際に形成される空間に、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａを保持した状態で、レンズ１１２の原料となる樹脂を樹脂注入口から注入することにより成形するようにしてもよい。このように、ＬＥＤチップ１１１ａとレンズ１１２とをインサート成形により形成することによって、レンズ１１２がＬＥＤチップ１１１ａに当接するように、高精度に位置合わせすることができる。これによって、バックライトユニット１は、ＬＥＤチップ１１１ａから出射した光を、ＬＥＤチップ１１１ａに当接したレンズ１１２により、精度よく反射および屈折させることができるので、拡散板３からプリント基板１２までの距離Ｈ３が小さい薄型化された液晶表示装置１００においても、液晶パネル２の輝度がその面方向において均一となるように、光を液晶パネル２に照射することができる。

　図５および図６を用いて反射部材１１３について説明する。図５は、反射部材１１３およびレンズ１１２の斜視図であり、図６は、反射部材１１３およびレンズ１１２をＸ方向に平面視したときの図である。反射部材１１３は、入射する光を液晶パネル２へ向けて反射する部材である。反射部材１１３は、Ｘ方向に平面視したときの外形状が多角形状、たとえば正方形状である。反射部材１１３は、中心に開口部が設けられた、１辺の長さが３８．８ｍｍの正方形平板状の基部１１３１と、基部１１３１を取り囲み、ＬＥＤチップ１１１ａから遠ざかるにつれてプリント基板１２から遠ざかるように傾斜して形成される傾斜部１１３２とを有する。基部１１３１と傾斜部１１３２とによって構成される反射部材１１３は、ＬＥＤチップ１１１ａを中心とした逆ドーム状に設けられる。

　本実施形態では、反射部材１１３は、Ｘ方向に平面視したときの外形状が正方形状であり、その正方形状の対角線について線対称に構成される。また、正方形状の中心点について９０°回転対称に構成される。

　基部１１３１は、Ｘ方向に平面視したときの正方形状の各辺が、マトリクス状に配置される複数のＬＥＤチップ１１１ａの行方向または列方向と平行になるように形成される。また、基部１１３１は、プリント基板１２に沿って形成され、Ｘ方向に平面視したときに、中央部に正方形状の開口部が設けられる。この正方形状の開口部の１辺の長さは、ＬＥＤチップ１１１ａを支持する基台１１１ｂの１辺の長さＬ１と同程度であり、この開口部に基台１１１ｂが挿通される。

　傾斜部１１３２は、主面が台形状の４つの台形状平板１１３２ａの総称である。各台形状平板１１３２ａにおいて、台形状の短い方の底辺１１３２ａａは、正方形状である基部１１３１の各辺にそれぞれ連なり、長い方の底辺１１３２ａｂは、Ｘ方向において、基部１１３１よりもプリント基板１２から離間した位置に設けられる。隣接する台形状平板１１３２ａ同士は、側辺１１３２ａｃ同士が連なる。

　図２Ａに示す、台形状平板１１３２ａとプリント基板１２との間の傾斜角度θ１は、たとえば８０°である。また、Ｘ方向における傾斜部１１３２の高さＨ２は、たとえば３．５ｍｍである。

　基部１１３１および傾斜部１１３２は、高輝性ＰＥＴ（Polyethylene
Terephthalate）、アルミニウムなどからなる。高輝性ＰＥＴとは、蛍光剤を含有した発泡性ＰＥＴであり、たとえば、東レ株式会社製のＥ６０Ｖ（商品名）などを挙げることができる。基部１１３１および傾斜部１１３２の厚みは、たとえば０．１～０．５ｍｍである。

　図６に示すように、Ｘ方向に平面視したとき、傾斜部１１３２において、正方形状の反射部材１１３の角となる領域を、角部１１３ｂと称する。また、Ｘ方向に平面視したとき、傾斜部１１３２において、正方形状の反射部材１１３の辺となる領域であって、角部１１３ｂを除く領域を、辺部１１３ａと称する。また、Ｘ方向に平面視したとき、基部１１３１において、レンズ１１２と重なる領域を、中央部１１３ｃと称する。また、Ｘ方向に平面視したとき、基部１１３１において、角部１１３ｂと中央部１１３ｃとの間の領域を、第１反射領域１１３ｄと称する。第１反射領域１１３ｄの幅Ｌ４は、１０ｍｍ～２５ｍｍである。また、Ｘ方向に平面視したとき、基部１１３１において、辺部１１３ａと中央部１１３ｃとの間の領域を、第２反射領域１１３ｅと称する。第２反射領域１１３ｅの幅Ｌ５は、１５ｍｍ～３５ｍｍである。

　第１反射領域１１３ｄには、鏡面反射部１１３ｆが設けられる。鏡面反射部１１３ｆは、反射部材１１３において、ＬＥＤチップ１１１ａから出射される可視光に対して９８％以上の鏡面反射率を有する部分であり、主に第１反射領域１１３ｄ内に設けられる。鏡面反射部１１３ｆは、基部１１３１上に、銀またはアルミニウムのシートを貼り付けたり、アルミ蒸着を行ったりすることで形成される。鏡面反射部１１３ｆが、銀やアルミニウムなどの金属から形成されることにより、ＬＥＤチップ１１１ａによって生じた熱の放熱性を高めることができる。

　なお、一部分が鏡面仕上げされた金型を用いて、高輝性ＰＥＴなどを成形加工することによって、鏡面反射部１１３ｆを有する反射部材１１３を形成してもよい。この場合、基部１１３１の一部分が鏡面反射部１１３ｆとなる。

　本実施形態では、鏡面反射部１１３ｆの鏡面反射率は、９９％である。鏡面反射部１１３ｆの全反射率は、ＬＥＤチップ１１１ａから出射される可視光に対して、たとえば、９８％～１００％であり、本実施形態では、９９％である。

　ＪＩＳ　Ｈ　０２０１：１９９８で規定されているように、鏡面反射率は、鏡面反射における反射率であり、従来公知の方法で測定することができる。また、全反射率は、鏡面反射率と拡散反射率との和であり、ＪＩＳ　Ｋ　７３７５に準拠して測定することができる。

　本実施形態では、鏡面反射部１１３ｆは、１つの第１反射領域１１３ｄ内に、互いに離間して３個設けられる。３個の鏡面反射部１１３ｆは、それぞれ、中央部１１３ｃから角部１１３ｂに向かって延びる帯状に形成されている。３個の帯状の鏡面反射部１１３ｆにおいて、幅は１ｍｍであり、長さは８ｍｍであり、ピッチは４ｍｍである。なお、鏡面反射部１１３ｆの数や、幅・長さ・ピッチは、これらの値に限られるものではない。

　第１反射領域１１３ｄにおいて、鏡面反射部１１３ｆ以外の部分は、鏡面反射部１１３ｆよりも鏡面反射率が低い第１拡散反射部１１３ｇとなっている。第１拡散反射部１１３ｇの鏡面反射率は、８０％～９８％であり、全反射率は、９４％～９８％である。第１反射領域１１３ｄにおける、第１拡散反射部１１３ｇの総面積は、鏡面反射部１１３ｆの総面積の２倍～４倍である。

　第２反射領域１１３ｅは、その全部分が、鏡面反射部１１３ｆよりも鏡面反射率が低い第２拡散反射部１１３ｈとなっている。第２拡散反射部１１３ｈの鏡面反射率は、８０％～９８％である。また、第２拡散反射部１１３ｈの全反射率は、鏡面反射部１１３ｆの全反射率以下であり、たとえば、９４％～９８％である。本実施形態では、第２拡散反射部１１３ｈの鏡面反射率は、第１拡散反射部１１３ｇの鏡面反射率と等しく、第２拡散反射部１１３ｈの全反射率は、第１拡散反射部１１３ｇの全反射率と等しい。

　辺部１１３ａ、角部１１３ｂ、および中央部１１３ｃの鏡面反射率は、たとえば、８０％～９８％であり、全反射率は、たとえば、９４％～９８％である。本実施形態では、辺部１１３ａ、角部１１３ｂ、および中央部１１３ｃの鏡面反射率は、第１拡散反射部１１３ｇの鏡面反射率と等しく、辺部１１３ａ、角部１１３ｂ、および中央部１１３ｃの全反射率は、第１拡散反射部１１３ｇの全反射率と等しい。

　上記のように構成され、複数の発光装置１１にそれぞれ備えられる反射部材１１３は、互いに一体的に成形されるのが好ましい。複数の反射部材１１３を一体成形する方法としては、反射部材１１３が発泡性ＰＥＴにより構成されている場合には押出し成型加工を挙げることができ、反射部材１１３がアルミニウムにより構成されている場合にはプレス加工を挙げることができる。このように、複数の発光部１１１にそれぞれ備えられる反射部材１１３を一体成形することによって、複数の発光部１１１のプリント基板１２に対する配置位置の精度を向上することができるとともに、バックライトユニット１の組立作業時に、反射部材１１３を取り付ける作業数を低減することができるので、組立作業の効率を向上することができる。

　以上のように構成されるバックライトユニット１を備える液晶表示装置１００における、ＬＥＤチップ１１１ａから出射した光の光路について図４および図７を用いて説明する。図７は、図２Ｂに対応している。

　図４に示すように、バックライトユニット１において、ＬＥＤチップ１１１ａから出射し、レンズ１１２に入射した光のうち、液晶パネル２に対向する上面１１２ａにおいて中央部１１２１に到達した光は、液晶パネル２に向けて矢符Ａ１方向に出射され、第１湾曲部１１２２に到達した光は、反射して側面１１２ｂから矢符Ａ２方向に出射され、第２湾曲部１１２３に到達した光は、外方に屈折して液晶パネル２に向けて矢符Ａ３方向に出射される。このように出射される光は、Ｘ方向に直交する面方向において、等方的に拡がる。

　Ｘ方向に直交する面方向において反射部材１１３の中央部１１３ｃから角部１１３ｂに向かう光の一部は、図７に示す光路Ａ４のように進み、鏡面反射部１１３ｆで鏡面反射されて、角部１１３ｂに到達する。角部１１３ｂに光が到達すると、角部１１３ｂで拡散反射が生じ、液晶パネル２において角部１１３ｂに臨む部分に光が到達する。

　また、Ｘ方向に直交する面方向において反射部材１１３の中央部１１３ｃから角部１１３ｂに向かう光の一部は、図７に示す光路Ａ５のように進み、鏡面反射部１１３ｆで鏡面反射されて、液晶パネル２において角部１１３ｂに臨む部分に到達する。

　このように、本実施形態では、反射部材１１３の第１反射領域１１３ｄに鏡面反射部１１３ｆが形成されることにより、液晶パネル２において反射部材１１３の角部１１３ｂに臨む部分に到達する光の量が増加する。その結果、液晶パネル２に照射される光を均一化することができ、これによって、液晶表示装置１００は、より高画質の画像を表示することができる。

　また本実施形態では、反射部材１１３は、第１反射領域１１３ｄに、鏡面反射部１１３ｆと、鏡面反射部１１３ｆよりも鏡面反射率が低い第１拡散反射部１１３ｇとを有する。したがって、鏡面反射部１１３ｆにおける鏡面反射によって、液晶パネル２における角部１１３ｂに臨む部分に到達する光の量を増やすことができるとともに、第１拡散反射部１１３ｇにおける拡散反射によって、液晶パネル２における第１反射領域１１３ｄに臨む部分に到達する光の量を適度に保つことができるので、液晶パネル２に照射される光をより均一化することができる。

　また本実施形態では、鏡面反射部１１３ｆは、１つの第１反射領域１１３ｄ内に、互いに離間して複数設けられる。よって、鏡面反射部１１３ｆ同士の間の領域において拡散反射が生じるので、液晶パネル２において第１反射領域１１３ｄに臨む部分に照射される光を均一化することができる。

　また本実施形態では、反射部材１１３は、第２反射領域１１３ｅに、鏡面反射部１１３ｆよりも鏡面反射率が低い第２拡散反射部１１３ｈを有する。よって、第２拡散反射部１１３ｈにおいて拡散反射が生じ、液晶パネル２において反射部材１１３の角部１１３ｂに臨む部分に到達する光の量が増加する。その結果、液晶パネル２に照射される光をより均一化することができる。

　また本実施形態では、鏡面反射部１１３ｆの全反射率は、第２拡散反射部１１３ｈの全反射率以上である。よって、鏡面反射部１１３ｆは、第２拡散反射部１１３ｈよりも、ＬＥＤチップ１１１ａから出射した光の透過および吸収が起こり難い。したがって、液晶パネル２において反射部材１１３の角部１１３ｂに臨む部分に到達する光の量が増加するので、液晶パネル２に照射される光をより均一化することができる。

　上述した実施形態では、鏡面反射部１１３ｆが帯状に形成されているけれども、本発明の他の実施形態としては、鏡面反射部１１３ｆが円形状に形成されていてもよい。図８Ａおよび図８Ｂは、円形状の鏡面反射部１１３ｆを有する反射部材１１３およびレンズ１１２をＸ方向に平面視したときの図である。

　図８Ａの例では、各第１反射領域１１３ｄにおいて、２０個の円形状の鏡面反射部１１３ｆが互いに離間して、均一に分布して形成されている。この円形状の鏡面反射部１１３ｆの直径は０．８ｍｍである。図８Ｂの例では、各第１反射領域１１３ｄにおいて、１０個の円形状の鏡面反射部１１３ｆが互いに離間して、中央部１１３ｃから角部１１３ｂに進むにつれて個数が減少するように分布して形成されている。この円形状の鏡面反射部１１３ｆの直径は１．０ｍｍである。

　このような実施形態では、鏡面反射部１１３ｆ同士の間の領域の数が多くなるので、液晶パネル２において第１反射領域１１３ｄに臨む部分に到達する光を均一化することができる。したがって、鏡面反射部１１３ｆは、帯状よりも円形状に形成されることが好ましい。

　本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

　１　バックライトユニット
　２　液晶パネル
　１００　液晶表示装置
　１１１ａ　ＬＥＤチップ
　１１１ｂ　基台
　１１２　レンズ
　１１３　反射部材
　１１３ａ　辺部
　１１３ｂ　角部
　１１３ｃ　中央部
　１１３ｄ　第１反射領域
　１１３ｅ　第２反射領域
　１１３ｆ　鏡面反射部
　１１３ｇ　第１拡散反射部
　１１３ｈ　第２拡散反射部

Claims

　被照射体を照射する発光装置であって、
　被照射体に光を照射する発光部と、
　前記発光部の周囲に設けられる反射部材と、を備え、
　前記反射部材は、
　　前記被照射体側から平面視したときの外形状が多角形状であり、
　　前記被照射体側から平面視したときにおける、前記反射部材の角部と前記発光部との間の領域である第１反射領域内に、鏡面反射部を有し、
　前記発光部は、前記被照射体側から平面視したときに、前記反射部材の中央部に配置されることを特徴とする発光装置。
　前記反射部材は、前記第１反射領域内に、前記鏡面反射部よりも鏡面反射率が低い第１拡散反射部を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
　前記反射部材は、前記被照射体側から平面視したときにおける、前記反射部材の辺部と前記発光部との間の領域である第２反射領域内に、前記鏡面反射部よりも鏡面反射率が低い第２拡散反射部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
　前記鏡面反射部の全反射率は、前記第２拡散反射部の全反射率以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の発光装置。
　前記鏡面反射部は、１つの前記第１反射領域内に、互いに離間して複数設けられることを特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の発光装置。
　前記鏡面反射部は、前記被照射体側から平面視したときに円形状に形成されることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
　前記鏡面反射部は、前記被照射体側から平面視したときに、前記発光部から前記角部に向かって延びる帯状に形成されることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
　前記鏡面反射部は、銀またはアルミニウムから形成されることを特徴とする請求項１～７のいずれか１つに記載の発光装置。
　表示パネルと、
　前記表示パネルの背面に光を照射する発光装置を含む照明装置とを備え、
　前記発光装置は、請求項１～８のいずれか１つに記載の発光装置であることを特徴とする表示装置。