JP2009205968A - Plane lighting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device without making it large-sized, and also, with high luminance, high proportion, and little color unevenness, as well as with high display quality. <P>SOLUTION: With a backlight unit 1, light is emitted from a blue-color LED 5B, a green-color LED 5G, and red-color LED 5R. Here, the red-color LED 5R is a light-emitting element of an inverted pyramid shape, with excellent emission efficiency. For that, there is a fear of stray light generated as the light is reflected at a wiring board 6 and a wall face of the magazine 15 of a collimator lens 9. Such stray light is absorbed by a light-absorbing part 16 formed at each wall face forming the magazine 15 of the collimator lens 9 to have red-color stray light prevented from getting intense, and moreover, emitted light from the blue-color LED 5B and the green-color LED 5G is increased by the collimator lens 9 at a light-emitting face member 4 in the vicinity of the light source part where emitted light from the red-color LED 5R has been relatively prevalent, so that color unevenness is surely restrained. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、LEDを光源とする液晶表示装置のバックライトユニット等のように発光面から均一な輝度分布の照明光を出射する面照明装置に関する。   The present invention relates to a surface illumination device that emits illumination light having a uniform luminance distribution from a light emitting surface, such as a backlight unit of a liquid crystal display device using an LED as a light source.

近年、液晶表示装置用のバックライトユニットの光源として、冷陰極放電灯からLEDに代替される動きが進んでいる。これは、LEDには有害物質である水銀が含まれず、環境調和型の光源として適していることや、最近の大幅な発光効率の向上により消費電力が大幅に低減できることによるところが大きい。LEDを光源として備えるバックライトユニットは、これまで携帯電話やモバイル端末のように概ね小型機器に対する用途が中心であったが、最近では20インチ型以上の液晶モニタや液晶テレビ等、大型の液晶表示装置にも採用の動きが進んでいる。   In recent years, as a light source of a backlight unit for a liquid crystal display device, there has been a movement to replace a cold cathode discharge lamp with an LED. This is largely because the LED does not contain mercury, which is a harmful substance, and is suitable as an environmentally conscious light source, and the power consumption can be greatly reduced by recent significant improvement in luminous efficiency. Backlight units equipped with LEDs as light sources have been mainly used for small devices such as mobile phones and mobile terminals, but recently, large-sized liquid crystal displays such as 20-inch-type liquid crystal monitors and liquid crystal televisions. The movement of adopting the equipment is also progressing.

大型液晶表示装置の場合、そのバックライトユニットには高輝度であることが求められる。そのため、小型のバックライトユニットで一般的に採用されている導光板から面発光させる構造ではなく、特開2005−316337号公報に示されるような、面発光部の直下にLED光源を配列した構造が一般的となっている。   In the case of a large liquid crystal display device, the backlight unit is required to have high luminance. Therefore, it is not a structure in which surface light is emitted from a light guide plate generally employed in a small backlight unit, but a structure in which LED light sources are arranged directly under a surface light emitting portion as shown in JP-A-2005-316337. Has become commonplace.

しかし、LEDは点光源であるため、配列したLEDと面発光部との距離が近接しすぎると、輝度ムラ、色ムラとして認識され、液晶表示の品質を悪化させてしまう。この現象は、高輝度を実現するために、1個あたりの電力が1Wクラス以上の高出力LEDを光源とした場合にいっそう顕著に現れる。反面、輝度ムラ、色ムラを低減させるためにLEDと面発光部との距離を遠ざけることは、装置全体の厚みを増加させることにつながり、近年の薄型化の傾向に反して好ましくない。また、液晶パネル上の色再現性を向上させるため(例えば、NTSC規格比100%以上)、光源を青色、緑色、赤色の単色発光LEDで構成した場合には、混色性を確保する必要があることから、さらに厚みを増加させる必要がある。   However, since the LED is a point light source, if the distance between the arranged LED and the surface light emitting unit is too close, it is recognized as luminance unevenness and color unevenness, which deteriorates the quality of the liquid crystal display. This phenomenon appears more conspicuously when a high-power LED having a power of 1 W class or more is used as a light source in order to realize high luminance. On the other hand, increasing the distance between the LED and the surface light emitting portion in order to reduce luminance unevenness and color unevenness leads to an increase in the thickness of the entire device, which is not preferable against the recent trend of thinning. Further, in order to improve the color reproducibility on the liquid crystal panel (for example, 100% or more of the NTSC standard ratio), it is necessary to ensure color mixing when the light source is composed of blue, green and red single-color LEDs. Therefore, it is necessary to further increase the thickness.

そこで、例えば、特開2006−106212号公報では、装置内の側部に多数個のLEDを配線基板に列設実装したLED光源を配設して発光させ、中空導光領域に導光した光を反射させ、表側の面発光部から出射させるバックライトユニットの技術が提案されている。
特開2005−316337号公報 特開2006−106212号公報
Therefore, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-106212, an LED light source in which a large number of LEDs are arranged and mounted on a wiring board is arranged on the side portion of the apparatus to emit light, and the light guided to the hollow light guide region. A backlight unit technology that reflects light and emits light from a surface light emitting portion on the front side has been proposed.
JP 2005-316337 A JP 2006-106212 A

前記特許文献2に開示されるバックライトユニットの技術では、装置厚み方向のLED放射光を集光させた上で、中空導光領域へ出射させるように、LED光源部にリフレクタを形成している。その際、集光性が不十分であると、面発光部の光源近傍領域では輝度が高く、光源遠方領域では輝度が低くなる、輝度ムラが発生する。このため、集光性を高めるには、リフレクタを大型化する必要があるが、これは、装置における有効発光領域以外(所謂、額縁部)の寸法が大きくなり、装置全体が大型化することとなって好ましくない。   In the technology of the backlight unit disclosed in Patent Document 2, a reflector is formed in the LED light source unit so that LED emitted light in the apparatus thickness direction is condensed and emitted to the hollow light guide region. . At that time, if the light condensing property is insufficient, the luminance is high in the area near the light source of the surface light emitting unit, and the luminance is low in the area far from the light source. For this reason, it is necessary to increase the size of the reflector in order to improve the light condensing performance. This is because the size of the device other than the effective light emitting region (so-called frame portion) becomes larger, and the entire device becomes larger. It is not preferable.

一方、光源として、青色、緑色、赤色の単色発光LEDを配線基板に列設実装して用いる場合、赤色LEDは、青色LED及び緑色LEDと比較して、発光出力の温度依存性が大きいため(温度が高いほど、光束が低下する)、できるだけ発熱を抑える、つまり発光効率を向上させる必要がある。発光効率を改善した赤色LEDとしては、発光素子の形状を通常の形状とは変えて、発光素子からの光取り出し効率を向上させた例があり、このような赤色LEDでは、発光効率は向上するが、一部の光は実装基板の方向へ向けて出射される。これは面照明装置においては、光源部近傍で赤みがかった色ムラとして認識され、液晶用バックライトとして用いた場合には、表示品質の低下につながる。   On the other hand, when blue, green, and red single-color LEDs are arranged and mounted on the wiring board as the light source, the red LED has a larger temperature dependency of the light emission output than the blue LED and the green LED ( It is necessary to suppress heat generation as much as possible, that is, to improve luminous efficiency. There is an example of a red LED with improved luminous efficiency, in which the shape of the light emitting element is changed from the normal shape to improve the light extraction efficiency from the light emitting element. In such a red LED, the luminous efficiency is improved. However, part of the light is emitted toward the mounting substrate. This is recognized as a reddish color unevenness in the vicinity of the light source unit in the surface illumination device, and when used as a liquid crystal backlight, it leads to a decrease in display quality.

本発明は、装置が大型化することなく、且つ、高輝度、高均斉度で色ムラが少なく表示品質の高い面照明装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface illumination device that does not increase in size and has high luminance, high uniformity, low color unevenness, and high display quality.

本発明は、中空のユニットケースと、前記ユニットケースの底面側に配設した光反射面部材と、前記ユニットケースの前記光反射面部材と対向する表側に配設した発光面部材と、少なくとも第1の配光分布を有する第1のLEDと前記第1の配光分布とは異なる第2の配光分布を有する第2のLEDを含む多数個のLEDを配線基板に列設実装し、前記光反射面部材と前記発光面部材との間に形成した空間である中空導光領域に光を出射するように該中空導光領域に隣接して配設したLED光源と、前記LED光源の出射部近傍に配設して前記第1のLEDの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状と前記第2のLEDの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状とを異なった形状に形成した、前記LED光源からの光を前記発光面部材の発光面に対し平行にする集光部品とを備えたことを特徴としている。   The present invention includes a hollow unit case, a light reflecting surface member disposed on the bottom surface side of the unit case, a light emitting surface member disposed on the front side of the unit case facing the light reflecting surface member, A plurality of LEDs including a first LED having one light distribution and a second LED having a second light distribution different from the first light distribution are arranged and mounted on a wiring board, An LED light source disposed adjacent to the hollow light guide region so as to emit light to the hollow light guide region, which is a space formed between the light reflecting surface member and the light emitting surface member, and emission of the LED light source A sectional shape in the thickness direction of the unit case including the optical axis of the first LED and a sectional shape in the thickness direction of the unit case including the optical axis of the second LED. From the LED light source formed in different shapes It is characterized by comprising a condensing component to parallel to the light emitting surface of the light-emitting surface member.

本発明による面照明装置によれば、装置が大型化することなく、且つ、高輝度、高均斉度で色ムラが少なく表示品質が高いという優れた効果を奏する。   According to the surface illumination device of the present invention, there is an excellent effect that the size of the device is not increased, and the display quality is high with high luminance, high uniformity, little color unevenness.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1〜図17は本発明の実施の一形態を示し、図1はバックライトユニットの分解斜視図、図2はバックライトユニットの断面図、図3は赤色LEDの発光素子の構造説明図、図4は赤色LEDの発光素子の発光の説明図、図5はLED光源から出射した光の説明図、図6は光吸収部を設けたことによる発光面色度分布の差異を比較する説明図、図7はコリメータレンズの出射側から視た一部破断斜視図、図8はコリメータレンズの集光特性を示す断面図、図9はバックライトユニットの輝度分布特性を示す説明図、図10はコリメータレンズの説明図、図11は図10とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図12は図10、図11とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図13は図10〜図12とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図14は図10〜図13とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図15は図10〜図14とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図16はコリメータレンズの配光分布の説明図、図17はコリメータレンズを改良したことによる発光面色度分布の差異を比較する説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 17 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view of a backlight unit, FIG. 2 is a cross-sectional view of the backlight unit, and FIG. 3 is a structural explanatory diagram of a light emitting element of a red LED. FIG. 4 is an explanatory diagram of light emission of a light emitting element of a red LED, FIG. 5 is an explanatory diagram of light emitted from an LED light source, and FIG. 7 is a partially broken perspective view seen from the exit side of the collimator lens, FIG. 8 is a cross-sectional view showing the condensing characteristic of the collimator lens, FIG. 9 is an explanatory view showing the luminance distribution characteristic of the backlight unit, and FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram of a collimator lens as an example different from FIG. 10, FIG. 12 is an explanatory diagram of a collimator lens as an example different from FIG. 10, and FIG. As an example different from 14 is an explanatory view of a collimator lens as an example different from FIGS. 10 to 13, FIG. 15 is an explanatory view of a collimator lens as an example different from FIGS. 10 to 14, and FIG. 16 is a collimator. FIG. 17 is an explanatory diagram for comparing the difference in chromaticity distribution of the light emitting surface due to the improvement of the collimator lens.

図1、図2において、符号1は面照明装置の一例としての液晶表示装置用のバックライトユニットを示し、このバックライトユニット1は、矩形で中空のユニットケース2と、該ユニットケース2の底面側に配設された光反射面部材3と、ユニットケース2の光反射面部材3と対向する表側に配設された発光面部材4と、多数個のLED5を配線基板6に列設実装し、ユニットケース2の対向する一対の端部側から光反射面部材3と発光面部材4との間に形成した空間である中空導光領域7に光を出射するように中空導光領域7に隣接して配設した一対のLED光源8と、それぞれのLED光源8の出射部近傍に配設してLED光源8からの光を発光面部材4の発光面に対し平行にする集光部品としての一対のコリメータレンズ9と、ユニットケース2を発光面部材4側から覆うフロントフレーム10とを有して主要に構成されている。   1 and 2, reference numeral 1 denotes a backlight unit for a liquid crystal display device as an example of a surface illumination device. The backlight unit 1 includes a rectangular and hollow unit case 2 and a bottom surface of the unit case 2. The light reflecting surface member 3 disposed on the side, the light emitting surface member 4 disposed on the front side facing the light reflecting surface member 3 of the unit case 2, and a large number of LEDs 5 are arranged and mounted on the wiring board 6. In the hollow light guide region 7, the light is emitted from the pair of opposed end portions of the unit case 2 to the hollow light guide region 7 which is a space formed between the light reflecting surface member 3 and the light emitting surface member 4. A pair of LED light sources 8 disposed adjacent to each other, and a condensing component that is disposed in the vicinity of the emitting portion of each LED light source 8 and makes the light from the LED light source 8 parallel to the light emitting surface of the light emitting surface member 4 A pair of collimator lenses 9 and a unit Case 2 and a front frame 10 that covers the light-emitting surface member 4 side are the main constructed.

ユニットケース2は、アルミニウム合金等の高熱伝導性の金属で形成されている。   The unit case 2 is formed of a metal having a high thermal conductivity such as an aluminum alloy.

光反射面部材3は、金属或いは樹脂の基材に、高反射性且つ拡散反射性を有する材料、例えば白色PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムや白色インクを積層させ、発光面部材4での輝度分布が均一になるように、発光面部材4との距離を変化させた形状に形成されている。このため、LED光源8からの距離が遠くなるほど(ユニットケース2の中央ほど)、発光面部材4との距離が短くなるように形成されている。尚、光拡散反射性を有する材料としては、前記の他に、鏡面反射性をもつ高反射アルミニウム等に光透過性拡散材をコーティングしたものでも良い。   The light reflecting surface member 3 is formed by laminating a highly reflective and diffuse reflecting material such as a white PET (polyethylene terephthalate) film or white ink on a metal or resin base material, and the luminance distribution on the light emitting surface member 4 is It is formed in a shape in which the distance from the light emitting surface member 4 is changed so as to be uniform. For this reason, it forms so that the distance from the light emission surface member 4 becomes short, so that the distance from the LED light source 8 becomes far (the center of the unit case 2). In addition to the above, the light diffusive reflective material may be a material in which a light transmissive diffusing material is coated on highly reflective aluminum or the like having specular reflectivity.

発光面部材4は、光透過拡散板4aに対して、更に拡散シート4b、4c、レンズシート4d等の光学シートを重ねて構成したものであり、中空導光領域7を通り、光反射部材2にあたって反射してきた光を均一に拡散、出射させることで、発光面での輝度ムラをなくし、均斉度を高くするようになっている。   The light-emitting surface member 4 is configured by further stacking optical sheets such as diffusion sheets 4b and 4c and a lens sheet 4d on the light transmission diffusion plate 4a. The light-emitting surface member 4 passes through the hollow light guide region 7 and passes through the light reflection member 2. By uniformly diffusing and emitting the reflected light, the luminance unevenness on the light emitting surface is eliminated and the uniformity is increased.

LED光源8は、ユニットケース2の側面に収容できる幅に形成された細長の配線基板6上に多数個のLED5を一列若しくは複数列に列設実装したものである。配線基板6は、光熱伝導性のアルミ系、同系合金などの金属や、窒化アルミニウム等のセラミックにより形成されており、高熱伝導性のユニットケース2の側壁にねじ止め、接着その他の手段で固定されている。尚、この配線基板6とユニットケース2の側壁との間には高熱伝導性の両面テープ、シート或いはグリースを介在させるのが好ましい。   The LED light source 8 is formed by mounting a large number of LEDs 5 in a row or a plurality of rows on a long and narrow wiring board 6 formed in a width that can be accommodated on the side surface of the unit case 2. The wiring board 6 is made of a photothermally conductive metal such as aluminum or a similar alloy, or a ceramic such as aluminum nitride, and is fixed to the side wall of the high thermal conductivity unit case 2 by screwing, bonding or other means. ing. In addition, it is preferable to interpose a highly heat conductive double-sided tape, sheet or grease between the wiring board 6 and the side wall of the unit case 2.

LED5は、所望の白色色度に合成させるための数量比で配置した青色、緑色、赤色などに発色する複数のLEDであり、赤色LEDが第1のLEDとして、青色LED及び緑色LEDが第2のLEDとして設けられている。   The LEDs 5 are a plurality of LEDs that are colored in blue, green, red, etc., arranged in a quantity ratio for combining with a desired white chromaticity. The red LED is the first LED, and the blue LED and the green LED are the second. LED is provided.

青色LED5B及び緑色LED5Gは、発光素子として、InGaN(窒化インジウムガリウム)系半導体を用いる。   The blue LED 5B and the green LED 5G use an InGaN (indium gallium nitride) based semiconductor as a light emitting element.

一方、赤色LED5Rは、発光素子として、AlInGaP(アルミニウムインジウムガリウムリン)系半導体を用いる。図3に示すように、本実施形態による赤色LED5Rの発光素子5RAは、下層(配線基板6)側から順に、n型GaP(ガリウムリン)基板5RAa、n型AlInGaPクラッド層5RAb、発光層5RAc、p型AlInGaPクラッド層5RAd、p型GaP層5RAeが形成される。図示は省略するが、p型GaP層5RAe上には、オーミック接触するためのコンタクトを介してAlボンディングパッド(アノード)が形成される。更に、n型GaP基板5RAaの下には、Au合金電極(カソード)が形成される。n型GaP基板5RAaは、エピタキシャル層の形成後に逆ピラミッド型にカットされる。   On the other hand, the red LED 5R uses an AlInGaP (aluminum indium gallium phosphide) semiconductor as a light emitting element. As shown in FIG. 3, the light emitting element 5RA of the red LED 5R according to the present embodiment includes, in order from the lower layer (wiring substrate 6) side, an n-type GaP (gallium phosphide) substrate 5RAa, an n-type AlInGaP cladding layer 5RAb, a light emitting layer 5RAc, A p-type AlInGaP cladding layer 5RAd and a p-type GaP layer 5RAe are formed. Although illustration is omitted, an Al bonding pad (anode) is formed on the p-type GaP layer 5RAe via a contact for ohmic contact. Further, an Au alloy electrode (cathode) is formed under the n-type GaP substrate 5RAa. The n-type GaP substrate 5RAa is cut into an inverted pyramid after the formation of the epitaxial layer.

図4に発光素子を逆ピラミッド型にした本実施の形態で採用する赤色LED5Rの発光層5RAcから発生する光線と、通常の直方体の発光素子5RBにおける発光層5RBcから発生する光線の例を示す。   FIG. 4 shows an example of light rays generated from the light-emitting layer 5RAc of the red LED 5R employed in the present embodiment in which the light-emitting element is an inverted pyramid, and light rays generated from the light-emitting layer 5RBc in the normal cuboid light-emitting element 5RB.

図4(a)に示すように、逆ピラミッド型の発光素子5RAの場合では、図4(b)に示す直方体の発光素子5RBと比較して、発光素子5RAから臨界角を超えて外部に出射する光量を増加させることができる。   As shown in FIG. 4A, in the case of the inverted pyramid type light emitting element 5RA, the light is emitted from the light emitting element 5RA beyond the critical angle to the outside as compared with the rectangular parallelepiped light emitting element 5RB shown in FIG. 4B. The amount of light to be increased can be increased.

すなわち、本実施の形態で採用する赤色LED5Rは、通常の赤色LEDよりも発熱を抑えた発光効率の良いものが採用されている。ただし、光線R2のように配線基板6側へ向かう出射光も一定量発生する。このような光線R2は、図5に示すように、迷光となってLED光源8の配線基板6、コリメータレンズ9の格納部15の壁面で反射され、コリメータレンズ9に入射する。このような光(図5中、RYL1、RYL2で例示する光)は、コリメータレンズ9で集光されずに中空導光領域7に進行するため、LED光源8近傍の発光面部材4から出射され、光源部近傍の赤みがかった色ムラとして認識される虞がある。   In other words, the red LED 5R employed in the present embodiment employs a light emitting efficiency that suppresses heat generation compared to a normal red LED. However, a certain amount of emitted light traveling toward the wiring board 6 as in the light ray R2 is also generated. As shown in FIG. 5, such a light ray R <b> 2 is reflected as stray light on the wiring substrate 6 of the LED light source 8 and the wall surface of the storage unit 15 of the collimator lens 9 and enters the collimator lens 9. Such light (light illustrated by RYL1 and RYL2 in FIG. 5) travels to the hollow light guide region 7 without being collected by the collimator lens 9, and is thus emitted from the light emitting surface member 4 in the vicinity of the LED light source 8. There is a risk of being recognized as reddish color unevenness in the vicinity of the light source unit.

このため、本実施の形態では、コリメータレンズ9の格納部15を形成する各壁面、すなわち、配線基板6、ユニットケース2、フロントフレーム10のLED光源8側表面6a、2a、10aに光吸収部16が形成されている。   For this reason, in the present embodiment, the light absorbing portion is formed on each wall surface forming the storage portion 15 of the collimator lens 9, that is, on the surface 6 a, 2 a, 10 a of the LED light source 8 of the wiring substrate 6, unit case 2, front frame 10. 16 is formed.

この光吸収部16は、配線基板6、ユニットケース2、フロントフレーム10のLED光源8側表面6a、2a、10aに、直接、赤色LED5Rの発光波長域における光反射率を、青色LED5B及び緑色LED5Gの発光波長域における光反射率よりも低くする色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで形成したものである。具体的には、本実施の形態では、前述の如く赤色の迷光が強くなる虞があるため、これを防止するべく、青緑系色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部16が形成されている。   The light absorbing portion 16 directly reflects the light reflectance in the emission wavelength region of the red LED 5R on the wiring board 6, the unit case 2, and the LED light source 8 side surfaces 6a, 2a, and 10a of the front frame 10 with the blue LED 5B and the green LED 5G. The color which is lower than the light reflectance in the emission wavelength region is formed by silk printing or resist printing. Specifically, in the present embodiment, red stray light may become strong as described above. Therefore, in order to prevent this, the light absorbing unit 16 is printed by silk printing or resist printing a blue-green color. Is formed.

尚、本実施の形態では、赤色の迷光を防止するため、光吸収部16を、青緑系色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで形成しているが、仕様により、青色LED5Bの迷光が強く、この青色の迷光を防止するためには、黄色系色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部16を形成すれば良い。同様に、緑色LED5Gの迷光が強く、この緑色の迷光を防止するためには、紫色系色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部16を形成すれば良い。   In this embodiment, in order to prevent red stray light, the light absorbing portion 16 is formed by silk-printing or resist printing a blue-green color, but depending on the specifications, stray light from the blue LED 5B is formed. In order to prevent this blue stray light, the light absorbing portion 16 may be formed by silk printing or resist printing of a yellow color. Similarly, the stray light of the green LED 5G is strong, and in order to prevent this green stray light, the light absorbing portion 16 may be formed by silk-printing or resist printing a purple color.

また、本実施の形態では、配線基板6、ユニットケース2、フロントフレーム10のLED光源8側表面6a、2a、10aに、シルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部16を形成しているが、何れかの壁面のみで十分な迷光防止効果を得られるのであれば、これら全ての表面に光吸収部16を形成せずとも良い。   Moreover, in this Embodiment, the light absorption part 16 is formed by silk-printing or resist printing on the LED light source 8 side surface 6a, 2a, 10a of the wiring board 6, the unit case 2, and the front frame 10. However, if a sufficient stray light prevention effect can be obtained with only one of the wall surfaces, the light absorbing portion 16 does not have to be formed on all of these surfaces.

更に、本実施の形態では、シルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部16を形成しているが、色そのものが目論見とする別部材を設けて光吸収部としても良く、或いは、配線基板6、ユニットケース2、フロントフレーム10等の素材自体の色そのものが目論見とする部材を採用するようにしても良い。   Further, in the present embodiment, the light absorbing portion 16 is formed by silk printing or resist printing. However, a separate member whose color itself is intended can be provided as a light absorbing portion, or wiring. You may make it employ | adopt the member in which the color itself of materials itself, such as the board | substrate 6, the unit case 2, and the front frame 10, is intended.

図6に従来のレジスト色(白色)と本発明のレジスト色(青緑色)の場合における色度分布(Cx)を示す。すなわち、図6(a)に示すように、本実施の形態のバックライトユニット1における、発光面の相対する2側面それぞれに設けられた一対のLED光源8による光源ラインに直角な方向(LED配列方向に直角、或いは、LED5の光軸方向)を測定ラインとし、図6(b)は、その測定ライン上における一対のLED光源8による光源ライン間の色度分布(Cx)を示すものである。Cx値は、主に赤波長領域の光量に依存するため、赤みによる色ムラを比較することができる。本実施形態のレジスト色(青緑色:実線)では、従来のレジスト色(白色:破線)よりも、発光面端部(光源部近傍)のCx値の上昇が低減されている。これは、光源部近傍の色ムラが低減されたことを示すものである。   FIG. 6 shows the chromaticity distribution (Cx) in the case of the conventional resist color (white) and the resist color of the present invention (blue-green). That is, as shown in FIG. 6A, in the backlight unit 1 of the present embodiment, the direction perpendicular to the light source line by the pair of LED light sources 8 provided on each of the two opposite side surfaces of the light emitting surface (LED array) The measurement line is perpendicular to the direction or the optical axis direction of the LED 5, and FIG. 6B shows the chromaticity distribution (Cx) between the light source lines by the pair of LED light sources 8 on the measurement line. . Since the Cx value mainly depends on the amount of light in the red wavelength region, color unevenness due to redness can be compared. In the resist color (blue-green: solid line) of the present embodiment, an increase in the Cx value at the light emitting surface end (near the light source) is reduced as compared with the conventional resist color (white: broken line). This indicates that the color unevenness in the vicinity of the light source portion has been reduced.

このように、本実施形態によれば、赤色LEDとして、発光効率の高い逆ピラミッド型発光素子を搭載したものを使用しても、その弊害として発生する迷光をカットし、面発光部全体から輝度ムラ、色ムラなく出射できるようになっている。   As described above, according to the present embodiment, even when a red LED equipped with an inverted pyramid light emitting element with high luminous efficiency is used, stray light generated as a harmful effect is cut off, and the luminance from the entire surface light emitting unit is reduced. The light can be emitted without unevenness and color unevenness.

一方、LED光源8の出射側、すなわち、中空導光領域7に面する側には、LED5の列を覆う形状の凹溝11が形成された細長のコリメータレンズ9が配設されている。このコリメータレンズ9は、LED光源8のLED5からの光を中空導光領域7の厚さ方向に集光させてこの中空導光領域7に入光させるための部材であり、例えば、アクリルやポリカーボネートのような透明樹脂、或いは、ガラスで形成されている。   On the other hand, an elongated collimator lens 9 in which concave grooves 11 are formed so as to cover the rows of LEDs 5 is disposed on the emission side of the LED light source 8, that is, the side facing the hollow light guide region 7. The collimator lens 9 is a member for condensing light from the LED 5 of the LED light source 8 in the thickness direction of the hollow light guide region 7 and entering the hollow light guide region 7. For example, acrylic or polycarbonate These are made of transparent resin or glass.

図7、図8に示すように、コリメータレンズ9の列に面する凹溝11は、基本的に、LED5の光軸に近い角度の放射光をレンズ内に導光する凸形状の入射面InAと、LED5の光軸から離れた角度(広角側)をレンズ内に導光する平面形状の入射面InB1、InB2の3面から形成されている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the concave grooves 11 facing the rows of the collimator lenses 9 basically have a convex incident surface InA that guides radiated light having an angle close to the optical axis of the LED 5 into the lens. And a plane-shaped incident surface InB1 and InB2 for guiding an angle (wide angle side) away from the optical axis of the LED 5 into the lens.

コリメータレンズ9の入射面InB1、InB2に隣接する側面には、それぞれレンズ内の光を全反射する全反射面TIR1、TIR2が形成されている。   On the side surfaces adjacent to the incident surfaces InB1 and InB2 of the collimator lens 9, total reflection surfaces TIR1 and TIR2 that totally reflect the light in the lens are formed.

コリメータレンズ9の出射部は、入射面InAからの入射光に対応する凸形状の出射面ExAと、入射面InB1、InB2から入射した後、全反射面TIR1、TIR2で全反射した光に対応する凹曲面形状の出射面ExB1、ExB2とが形成されている。   The exit portion of the collimator lens 9 corresponds to the convex exit surface ExA corresponding to the incident light from the entrance surface InA, and the light totally reflected by the total reflection surfaces TIR1 and TIR2 after entering from the entrance surfaces InB1 and InB2. Concave-curved exit surfaces ExB1 and ExB2 are formed.

そして、本実施形態のバックライトユニット1では、図8に示すように、コリメータレンズ9により、LED光源8のLED5からの光を中空導光領域7の厚み方向に集光して、この中空導光領域7に入射させることができる。   In the backlight unit 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the light from the LED 5 of the LED light source 8 is condensed in the thickness direction of the hollow light guide region 7 by the collimator lens 9, The light can be incident on the light region 7.

すなわち、コリメータレンズ9において、LED5から入射面InAに入射した光RYAは、断面凸形状の入射面InA及び出射面ExAにて屈折し、中空導光領域7の厚み方向に集光される。また、入射面InB1、InB2に入射した光RYB1、RYB2は、全反射面TIR1、TIR2での全反射と出射面ExB1、ExB2での屈折により、中空導光領域7の厚み方向に集光される。   That is, in the collimator lens 9, the light RYA incident on the incident surface InA from the LED 5 is refracted by the incident surface InA and the exit surface ExA having a convex cross section and is condensed in the thickness direction of the hollow light guide region 7. The light RYB1 and RYB2 incident on the incident surfaces InB1 and InB2 are condensed in the thickness direction of the hollow light guide region 7 by total reflection on the total reflection surfaces TIR1 and TIR2 and refraction on the output surfaces ExB1 and ExB2. .

こうして、コリメータレンズ9から中空導光領域7に出射された光RYA、RYB1、RYB2は、形状を最適化した光反射面部材3の反射面で発光面部材4の方向へ反射され、この発光面部材4の発光面から高輝度で、且つ、輝度ムラのない状態で出射される。   Thus, the light RYA, RYB1, RYB2 emitted from the collimator lens 9 to the hollow light guide region 7 is reflected in the direction of the light emitting surface member 4 by the reflecting surface of the light reflecting surface member 3 whose shape is optimized. The light is emitted from the light emitting surface of the member 4 with high luminance and no luminance unevenness.

本実施形態のバックライトユニット1によれば、前記コリメータレンズ9の存在によって光源であるLED5から広角度に放射される光を、光利用効率80%以上という高効率且つ狭角度で集光させることができ、中空導光領域7における反射損失を最低限に抑えることができ、従来の中空方式のバックライトユニットよりも輝度を向上させることができる。また、従来の中空方式のバックライトユニットでは、光源からできるだけ遠方に光を到達させるために中空導光領域の反射面を鏡面反射性、或いは、それに近い反射特性にして、発光面に局所的な輝線などが発生していたが、本実施の形態のバックライトユニット1の場合、光源の集光性が高いので、反射面を拡散反射性としても、図9に示すように、輝度均斉度を高くでき、且つ、局所的な輝線の発生も防止できる。ここで、図9は、前述の図6(a)と同様の測定ライン上における一対のLED光源8による光源ライン間の輝度分布を示すものである。   According to the backlight unit 1 of the present embodiment, the light emitted from the LED 5 that is the light source at a wide angle due to the presence of the collimator lens 9 is condensed at a high efficiency and a narrow angle with a light utilization efficiency of 80% or more. The reflection loss in the hollow light guide region 7 can be minimized, and the luminance can be improved as compared to the conventional hollow type backlight unit. Further, in the conventional hollow type backlight unit, the reflection surface of the hollow light guide region is made to have a specular reflection characteristic or a reflection characteristic close to it in order to make the light reach as far as possible from the light source, and locally on the light emitting surface. In the case of the backlight unit 1 of the present embodiment, the light source has a high light condensing property. Therefore, even if the reflecting surface is made diffusely reflective, the luminance uniformity as shown in FIG. In addition, it is possible to prevent the occurrence of local bright lines. Here, FIG. 9 shows the luminance distribution between the light source lines by the pair of LED light sources 8 on the same measurement line as in FIG.

尚、LED光源8のLED5からの光を中空導光領域7の厚み方向に集光して、この中空導光領域7に入射させる光学部品として、本実施形態のような全反射と屈折による集光を併用したコリメータレンズ以外にも、凸型シリンドリカルレンズ等を用いても良い。   In addition, as an optical component which condenses the light from LED5 of the LED light source 8 in the thickness direction of the hollow light guide region 7 and enters the hollow light guide region 7, it is a collection by total reflection and refraction as in this embodiment. A convex cylindrical lens or the like may be used in addition to the collimator lens combined with light.

次に、図10は本実施形態によるコリメータレンズ9を詳細に説明するための図で、図10(a)は、コリメータレンズ9をLED光源8側(入射側)から視た斜視図、図10(b)は、コリメータレンズ9のLEDの光軸を含む発光面と平行な長手方向の断面図、図10(c)は、図10(b)のB0−B0断面、R1−R1断面、G1−G1断面、B1−B1断面を示す図である。   10 is a diagram for explaining the collimator lens 9 according to the present embodiment in detail. FIG. 10A is a perspective view of the collimator lens 9 viewed from the LED light source 8 side (incident side). (B) is a longitudinal sectional view parallel to the light emitting surface including the optical axis of the LED of the collimator lens 9, FIG. 10 (c) is a B0-B0 section, an R1-R1 section, G1 in FIG. 10 (b). It is a figure which shows -G1 cross section and B1-B1 cross section.

本発明の実施の形態では、赤色LED5Rに発光効率の良い逆ピラミッド型の発光素子5RAを用いていることから、前述の図5に示す如く、LED光源8近傍の発光面部材4から出射され、光源部近傍の赤みがかった色ムラとして認識される虞がある。これは、前記光吸収部16で防止することが期待できるが、更に、確実に色ムラを改善するため、コリメータレンズ9の形状を以下のように変更している。   In the embodiment of the present invention, since the reverse pyramid type light emitting element 5RA with good luminous efficiency is used for the red LED 5R, as shown in FIG. 5, the light is emitted from the light emitting surface member 4 in the vicinity of the LED light source 8, There is a risk of being recognized as reddish color unevenness in the vicinity of the light source unit. This can be expected to be prevented by the light absorbing portion 16, but the shape of the collimator lens 9 is changed as follows in order to further improve color unevenness.

すなわち、赤色LED5Rに相対する部分のコリメータレンズ9の形状を基準形状とした場合に、青色LED5Bに相対する部分と緑色LED5Gに相対する部分では、それぞれのLEDの光軸を含むユニットケース2の厚さ方向の断面形状の光軸近傍から離れた広角領域において、コリメータレンズ9の出射光のユニットケース2の厚み方向の配光分布が、基準形状の場合よりも増加するように、コリメータレンズ9の形状が変化して形成されている。   That is, when the shape of the collimator lens 9 in the portion facing the red LED 5R is a reference shape, the thickness of the unit case 2 including the optical axis of each LED in the portion facing the blue LED 5B and the portion facing the green LED 5G. In the wide-angle region away from the vicinity of the optical axis of the cross-sectional shape in the vertical direction, the light distribution in the thickness direction of the unit case 2 of the light emitted from the collimator lens 9 is increased as compared with the reference shape. The shape is changed.

具体的には、図10に示すように、青色LED5B及び緑色LED5Gの位置に相対する部分のコリメータレンズ9の入射面InAB1、InAG1を、赤色LED5Rの位置に相対する部分のコリメータレンズ9の入射面InAR1よりもそれぞれのLED5B、5Gから遠ざけて形成されている。すなわち、図10(b)、図10(c)において、LB1=LG1>LR1。   Specifically, as shown in FIG. 10, the incident surfaces InAB1 and InAG1 of the collimator lens 9 corresponding to the positions of the blue LED 5B and the green LED 5G are used as the incident surfaces of the collimator lens 9 corresponding to the position of the red LED 5R. It is formed farther from the LEDs 5B and 5G than the InAR1. That is, in FIGS. 10B and 10C, LB1 = LG1> LR1.

これにより、青色LED5B、及び、緑色LED5Gのコリメータレンズ9からの出射配光は、前記広角領域において、当初の基準設計よりも光量が増加することになる。図16(a)は、従来のコリメータレンズ9からの出射光の配光分布の一例を示す。   As a result, the amount of light emitted from the collimator lens 9 of the blue LED 5B and the green LED 5G increases in light intensity compared to the original reference design in the wide-angle region. FIG. 16A shows an example of a light distribution of outgoing light from the conventional collimator lens 9.

この例から±15°より広角領域の青色・緑色の配光分布を増加させるのが、各色の配光を近似させる上で好適であることが分かる。従って、この結果を基に、青色LED5B及び緑色LED5Gの位置に相対する部分の断面形状を変更した場合と基準設計の場合の配光分布の比較例を図16(b)に示す。このように配光分布を変更したコリメータレンズ9を一例として採用するものである。   From this example, it can be seen that increasing the light distribution of blue and green in a wide-angle region from ± 15 ° is suitable for approximating the light distribution of each color. Accordingly, based on this result, FIG. 16B shows a comparative example of the light distribution in the case where the cross-sectional shape of the portion corresponding to the position of the blue LED 5B and the green LED 5G is changed and in the case of the reference design. In this way, the collimator lens 9 with the changed light distribution is adopted as an example.

このコリメータレンズ9の断面形状の変化を適用する一例として、具体的には、以下のように行うことが望ましい。   Specifically, as an example of applying the change in the cross-sectional shape of the collimator lens 9, it is desirable to carry out as follows.

光軸方向における光度を1とした場合に、光軸に対して90°方向の光度が0.1以上である赤色LED5Rに相対する部分のコリメータレンズ9の断面形状を基準とした場合に、光軸に対して90°方向の光度が0.1未満である青色LED5B、若しくは、緑色LED5Gに相対するコリメータレンズ9の部分において、コリメータレンズ9の出射光のユニットケース2の厚み方向の配光分布の±15°より広角領域の配光分布を増加させる。   When the light intensity in the optical axis direction is 1, the light intensity in the portion of the collimator lens 9 at the portion facing the red LED 5R whose light intensity in the 90 ° direction is 0.1 or more with respect to the optical axis is used as a reference. Light distribution in the thickness direction of the unit case 2 of the emitted light of the collimator lens 9 in the portion of the collimator lens 9 facing the blue LED 5B or the green LED 5G whose luminous intensity in the 90 ° direction is less than 0.1 The light distribution in the wide-angle region is increased from ± 15 ° of.

而して、相対的に赤色LED5Rからの出射光が多かった光源部近傍の発光面部材4において、青色LED5B及び緑色LED5Gからの出射光を増加させることができ、発光効率の良い逆ピラミッド型の発光素子5RAを備えた赤色LED5Rを採用したことによる光源部近傍の発光面部材4の色ムラを、前記光吸収部16と共に、確実に抑制することが可能となっている。   Thus, in the light emitting surface member 4 in the vicinity of the light source portion where the emitted light from the red LED 5R is relatively large, the emitted light from the blue LED 5B and the green LED 5G can be increased, and the inverted pyramid type with good luminous efficiency can be obtained. The color unevenness of the light emitting surface member 4 in the vicinity of the light source part due to the adoption of the red LED 5R including the light emitting element 5RA can be surely suppressed together with the light absorbing part 16.

図17は、前述の図6(a)と同様の測定ライン上における、従来のコリメータレンズと本実施の形態によるコリメータレンズの場合における色度分布(Cx)の比較を示す。Cx値は主に赤波長領域の光量に依存するため、赤みによる色ムラを比較することができる。本実施の形態によるコリメータレンズを使用した場合では、従来のコリメータレンズよりも、発光面端部(光源部近傍)のCxの上昇が低減されている。これは、光源部近傍の色ムラが低減されたことを示すものである。   FIG. 17 shows a comparison of the chromaticity distribution (Cx) between the conventional collimator lens and the collimator lens according to the present embodiment on the same measurement line as that of FIG. Since the Cx value mainly depends on the amount of light in the red wavelength region, color unevenness due to redness can be compared. In the case where the collimator lens according to the present embodiment is used, an increase in Cx at the light emitting surface end portion (near the light source portion) is reduced as compared with the conventional collimator lens. This indicates that the color unevenness in the vicinity of the light source portion has been reduced.

尚、本実施の形態では、青色LED5B及び緑色LED5Gの位置に相対する部分のコリメータレンズ9の入射面InAB1、InAG1を、赤色LED5Rの位置に相対する部分のコリメータレンズ9の入射面InAR1よりもそれぞれのLED5B、5Gから遠ざけて段状に形成しているが、図11のコリメータレンズ9Aに示すように、連続した曲面で形成するようにしても良い。すなわち、青色LED5B及び緑色LED5Gの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Aの入射面InAB2、InAG2は、赤色LED5Rの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Aの入射面InAR2よりもそれぞれのLED5B、5Gから遠ざけて形成されており(図11(b)、図11(c)において、LB2=LG2>LR2)、これら各入射面InAB2、InAG2、InAR2は、連続した曲面で形成されている。これにより、青色LED5B、及び、緑色LED5Gのコリメータレンズ9Aからの出射配光は、前記広角領域において、当初の基準設計よりも光量が増加することになる。   In the present embodiment, the incident surfaces InAB1 and InAG1 of the portion of the collimator lens 9 corresponding to the positions of the blue LED 5B and the green LED 5G are respectively set to be greater than the incident surface InAR1 of the portion of the collimator lens 9 corresponding to the position of the red LED 5R. The LEDs 5B and 5G are stepped away from the LEDs 5B and 5G. However, as shown in the collimator lens 9A in FIG. That is, the incident surfaces InAB2 and InAG2 of the collimator lens 9A corresponding to the positions of the blue LED 5B and the green LED 5G are further away from the respective LEDs 5B and 5G than the incident surface InAR2 of the collimator lens 9A corresponding to the position of the red LED 5R. (In FIG. 11B and FIG. 11C, LB2 = LG2> LR2), each of the incident surfaces InAB2, InAG2, and InAR2 is formed of a continuous curved surface. As a result, the amount of light emitted from the collimator lens 9A of the blue LED 5B and the green LED 5G increases in light intensity compared to the original reference design in the wide-angle region.

また、図12のコリメータレンズ9Bに示すように、青色LED5B、緑色LED5G、赤色LED5Rの配光特性の違いを考慮して、青色LED5Bの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Bの入射面InAB3を、赤色LED5Rの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Bの入射面InAR3よりも青色LED5Bから遠ざけて形成し、緑色LED5Gの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Bの入射面InAG3を、青色LED5Bの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Bの入射面InAB3よりも緑色LED5Gから遠ざけて形成するようにしても良い。すなわち、図12(b)、図12(c)において、LG3>LB3>LR3。これにより、青色LED5B、及び、緑色LED5Gのコリメータレンズ9Bからの出射配光は、前記広角領域において、より精度良く当初の基準設計よりも光量が増加することになる。この場合においても、段状にすることなく、前記図11で説明したように連続した曲面で形成するようにしても良い。   Further, as shown in the collimator lens 9B of FIG. 12, in consideration of the difference in the light distribution characteristics of the blue LED 5B, the green LED 5G, and the red LED 5R, the incident surface InAB3 of the collimator lens 9B of the portion facing the position of the blue LED 5B is The part of the collimator lens 9B facing the position of the red LED 5R is formed farther from the blue LED 5B than the part of the collimator lens 9B facing the incident surface InAR3, and the part of the collimator lens 9B facing the position of the green LED 5G is relative to the position of the blue LED 5B. It may be formed away from the green LED 5G than the incident surface InAB3 of the collimator lens 9B. That is, in FIGS. 12B and 12C, LG3> LB3> LR3. As a result, the amount of light emitted from the collimator lens 9B of the blue LED 5B and the green LED 5G increases in light quantity more accurately than the original reference design in the wide-angle region. Even in this case, it may be formed by a continuous curved surface as described in FIG.

更に、本実施の形態では、青色LED5B及び緑色LED5Gの位置に相対する部分のコリメータレンズ9の入射面InAB1、InAG1側の形状を変更するようにしているが、図13のコリメータレンズ9Cに示すように、出射面ExAB1、ExAG1側の形状を変更するようにしても良い。すなわち、青色LED5B及び緑色LED5Gの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Cの出射面ExAB1、ExAG1は、赤色LED5Rの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Cの出射面ExAR1よりもそれぞれのLED5B、5Gに近接するように形成されている(図13(b)、図13(c)において、LB4=LG4<LR4)。これにより、青色LED5B、及び、緑色LED5Gのコリメータレンズ9Cからの出射配光は、前記広角領域において、当初の基準設計よりも光量が増加することになる。   Furthermore, in the present embodiment, the shapes of the incident surfaces InAB1 and InAG1 of the collimator lens 9 corresponding to the positions of the blue LED 5B and the green LED 5G are changed. As shown in the collimator lens 9C of FIG. In addition, the shape on the exit surface ExAB1, ExAG1 side may be changed. In other words, the exit surfaces ExAB1 and ExAG1 of the collimator lens 9C corresponding to the positions of the blue LED 5B and the green LED 5G are closer to the respective LEDs 5B and 5G than the exit surface ExAR1 of the collimator lens 9C corresponding to the position of the red LED 5R. (In FIG. 13B and FIG. 13C, LB4 = LG4 <LR4). As a result, the amount of light emitted from the collimator lens 9C of the blue LED 5B and the green LED 5G increases in light intensity compared to the original reference design in the wide angle region.

また、前記青色LED5B、緑色LED5G、赤色LED5Gの位置に相対する部分のコリメータレンズ9の出射面ExAB1、ExAG1、ExAR1は、段状に形成するのではなく、連続した曲面で形成するようにしても良い。すなわち、図14のコリメータレンズ9Dに示すように、青色LED5B及び緑色LED5Gの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Dの出射面ExAB2、ExAG2は、赤色LED5Rの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Dの出射面ExAR2よりもそれぞれのLED5B、5Gに近接するように形成されており(図14(b)、図14(c)において、LB5=LG5<LR5)、これら各出射面ExAB2、ExAG2、ExAR2は、連続した曲面で形成されている。これにより、青色LED5B、及び、緑色LED5Gのコリメータレンズ9Dからの出射配光は、前記広角領域において、当初の基準設計よりも光量が増加することになる。   Further, the exit surfaces ExAB1, ExAG1, and ExAR1 of the collimator lens 9 corresponding to the positions of the blue LED 5B, the green LED 5G, and the red LED 5G are not formed in a step shape but may be formed in a continuous curved surface. good. That is, as shown in the collimator lens 9D of FIG. 14, the exit surfaces ExAB2 and ExAG2 of the portion of the collimator lens 9D opposite to the positions of the blue LED 5B and the green LED 5G are emitted from the portion of the collimator lens 9D opposite to the position of the red LED 5R. It is formed so as to be closer to the respective LEDs 5B and 5G than the surface ExAR2 (FIG. 14 (b) and FIG. 14 (c), LB5 = LG5 <LR5), and each of these emission surfaces ExAB2, ExAG2, and ExAR2 are It is formed with a continuous curved surface. As a result, the amount of light emitted from the collimator lens 9D of the blue LED 5B and the green LED 5G increases in light intensity compared to the original reference design in the wide-angle region.

また、図15のコリメータレンズ9Eに示すように、青色LED5B、緑色LED5G、赤色LED5Rの配光特性の違いを考慮して、青色LED5Bの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Eの出射面ExAB3を、赤色LED5Rの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Eの出射面ExAR3よりも青色LED5Bに近接するように形成し、緑色LED5Gの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Eの出射面ExAG3を、青色LED5Bの位置に相対する部分のコリメータレンズ9Eの出射面ExAB3よりも緑色LED5Gに近接するように形成するようにしても良い。すなわち、図15(b)、図15(c)において、LG6<LB6<LR6。これにより、青色LED5B、及び、緑色LED5Gのコリメータレンズ9Eからの出射配光は、前記広角領域において、より精度良く当初の基準設計よりも光量が増加することになる。この場合においても、段状にすることなく、前記図14で説明したように連続した曲面で形成するようにしても良い。   Further, as shown in the collimator lens 9E of FIG. 15, in consideration of the difference in the light distribution characteristics of the blue LED 5B, the green LED 5G, and the red LED 5R, the exit surface ExAB3 of the collimator lens 9E corresponding to the position of the blue LED 5B is The portion of the collimator lens 9E facing the position of the red LED 5R is formed closer to the blue LED 5B than the surface of the collimator lens 9E, and the portion of the collimator lens 9E facing the position of the green LED 5G is positioned at the position of the blue LED 5B. Alternatively, it may be formed so as to be closer to the green LED 5G than the exit surface ExAB3 of the collimator lens 9E in a portion opposite to. That is, in FIGS. 15B and 15C, LG6 <LB6 <LR6. As a result, the amount of light emitted from the collimator lens 9E of the blue LED 5B and the green LED 5G increases more accurately than the original reference design in the wide-angle region. Even in this case, it may be formed by a continuous curved surface as described in FIG.

また、前記図10〜図15に示す各例を組合せ、例えば、コリメータレンズ9の入射面側と出射面側の両方を段状に、或いは、連続した曲面で変化させるようにしても良い。   Further, the examples shown in FIGS. 10 to 15 may be combined. For example, both the incident surface side and the exit surface side of the collimator lens 9 may be changed stepwise or in a continuous curved surface.

このように構成される本願の実施の形態によるバックライトユニット1では、図5に示すように、LED光源8から(青色LED5B、緑色LED5G、赤色LED5Rから)光が出射される。この際、赤色LED5Rは、逆ピラミッド型の発光素子5RAであり、通常の赤色LEDよりも発熱を抑えた発光効率が良いものとなっている。   In the backlight unit 1 according to the embodiment of the present application configured as described above, light is emitted from the LED light source 8 (from the blue LED 5B, the green LED 5G, and the red LED 5R) as shown in FIG. At this time, the red LED 5R is an inverted pyramid-type light emitting element 5RA, and has a light emission efficiency with reduced heat generation compared to a normal red LED.

このため、図5中、RYL1やRYL2で示すような、LED光源8の配線基板6、コリメータレンズ9の格納部15の壁面で反射され、コリメータレンズ9に入射する迷光が発生する虞がある。   Therefore, stray light that is reflected by the wiring substrate 6 of the LED light source 8 and the wall surface of the storage portion 15 of the collimator lens 9 as shown by RYL1 and RYL2 in FIG.

このような迷光は、コリメータレンズ9の格納部15を形成する各壁面、すなわち、配線基板6、ユニットケース2、フロントフレーム10のLED光源8側表面6a、2a、10aに形成した光吸収部16により吸収されるので、赤色の迷光が強くなることが防止される。   Such stray light is a light absorbing portion 16 formed on each wall surface forming the storage portion 15 of the collimator lens 9, that is, on the wiring substrate 6, the unit case 2, and the LED light source 8 side surfaces 6a, 2a, and 10a of the front frame 10. Therefore, red stray light is prevented from becoming strong.

また、たとえ前記光吸収部16により吸収されない赤色の迷光があったとしても、コリメータレンズ9により、相対的に赤色LED5Rからの出射光が多かった光源部近傍の発光面部材4において、青色LED5B及び緑色LED5Gからの出射光を増加させるため、色ムラを確実に抑制する。   Further, even if there is red stray light that is not absorbed by the light absorbing portion 16, the blue LED 5B and the light emitting surface member 4 near the light source portion where the emitted light from the red LED 5R is relatively large by the collimator lens 9 Since the emitted light from the green LED 5G is increased, color unevenness is reliably suppressed.

このように、本発明の実施の形態によれば、逆ピラミッド型の発光素子を備えた赤色LEDを用いているため発光効率が良く、また、コリメータレンズを用いて集光して中空導光領域7に入射させるため中空導光領域7における反射損失を最低限に抑えることができ、従来の中空方式のバックライトユニットよりも輝度を向上させることができる。更に、コリメータレンズ9の格納部15を形成する各壁面に光吸収部16を形成し、また、コリメータレンズ9の断面形状を青色LED及び緑色LEDのコリメータレンズ9からの出射配光を、広角領域において当初の基準設計よりも光量が増加するように形成したので、赤色の迷光が強くなることが確実に防止される。   As described above, according to the embodiment of the present invention, since the red LED having the inverted pyramid type light emitting element is used, the luminous efficiency is good, and the hollow light guide region is condensed by using the collimator lens. Therefore, the reflection loss in the hollow light guide region 7 can be minimized, and the luminance can be improved as compared with the conventional hollow type backlight unit. Furthermore, the light absorption part 16 is formed in each wall surface which forms the storage part 15 of the collimator lens 9, Moreover, the cross-sectional shape of the collimator lens 9 is made into the light emission distribution from the collimator lens 9 of blue LED and green LED, and a wide angle area | region. Since the light quantity is formed to be larger than that of the original reference design, the red stray light is surely prevented from being strengthened.

尚、本実施の形態では、コリメータレンズ9の断面形状に変化を設け、且つ、光吸収部16を形成することで、赤色による色ムラを確実に無くすようにしているが、バックライトユニット1の仕様によっては、コリメータレンズ9の断面形状に変化を設けることのみで対応するようにしても良い。   In the present embodiment, the cross-sectional shape of the collimator lens 9 is changed and the light absorbing portion 16 is formed so as to surely eliminate the color unevenness due to the red color. Depending on the specifications, it may be possible to cope with this by merely providing a change in the cross-sectional shape of the collimator lens 9.

また、本実施の形態では、赤色LEDに逆ピラミッド型の発光素子を用いる例で説明したが、他の色に発光する発光素子(青色・緑色他)を逆ピラミッド型とした場合にも、本実施形態の赤色LEDと該当色のLEDに対応する部分を置き換えることで適用できることは云うまでもない。   In this embodiment, an example in which an inverted pyramid type light emitting element is used for a red LED has been described. However, when the light emitting element emitting light in other colors (blue, green, etc.) is an inverted pyramid type, Needless to say, the present invention can be applied by replacing the portions corresponding to the red LED and the corresponding color LED of the embodiment.

バックライトユニットの分解斜視図Disassembled perspective view of backlight unit バックライトユニットの断面図Cross section of the backlight unit 赤色LEDの発光素子の構造説明図Structure diagram of light emitting element of red LED 赤色LEDの発光素子の発光の説明図Explanatory drawing of light emission of light emitting element of red LED LED光源から出射した光の説明図Illustration of light emitted from LED light source 光吸収部を設けたことによる発光面色度分布の差異を比較する説明図Explanatory drawing which compares the difference in light emission surface chromaticity distribution by having provided the light absorption part コリメータレンズの出射側から視た一部破断斜視図Partially broken perspective view seen from the exit side of the collimator lens コリメータレンズの集光特性を示す断面図Sectional view showing the condensing characteristics of the collimator lens バックライトユニットの輝度分布特性を示す説明図Explanatory diagram showing the luminance distribution characteristics of the backlight unit コリメータレンズの説明図Illustration of collimator lens 図10とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図Explanatory drawing of the collimator lens as an example different from FIG. 図10、図11とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図Explanatory drawing of the collimator lens as an example different from FIG. 10, FIG. 図10〜図12とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図Explanatory drawing of the collimator lens as an example different from FIGS. 図10〜図13とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図Explanatory drawing of the collimator lens as an example different from FIGS. 図10〜図14とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図Explanatory drawing of the collimator lens as an example different from FIGS. コリメータレンズの配光分布の説明図Illustration of light distribution of collimator lens コリメータレンズを改良したことによる発光面色度分布の差異を比較する説明図Explanatory drawing comparing the difference in chromaticity distribution of light emitting surface due to improved collimator lens

符号の説明Explanation of symbols

1 バックライトユニット(面照明装置)
2 ユニットケース
3 光反射面部材
4 発光面部材
5 LED
5B 青色LED(第2のLED)
5G 緑色LED(第2のLED)
5R 赤色LED(第1のLED)
5RA 発光素子
6 配線基板
7 中空導光領域
8 LED光源
9 コリメータレンズ(集光部品)
15 格納部
16 光吸収部
1 Backlight unit (surface lighting device)
2 Unit case 3 Light reflecting surface member 4 Light emitting surface member 5 LED
5B Blue LED (second LED)
5G green LED (second LED)
5R red LED (first LED)
5RA Light Emitting Element 6 Wiring Board 7 Hollow Light Guide Area 8 LED Light Source 9 Collimator Lens (Condensing Component)
15 Storage 16 Light absorber

Claims (5)

中空のユニットケースと、
前記ユニットケースの底面側に配設した光反射面部材と、
前記ユニットケースの前記光反射面部材と対向する表側に配設した発光面部材と、
少なくとも第1の配光分布を有する第1のLEDと前記第1の配光分布とは異なる第2の配光分布を有する第2のLEDを含む多数個のLEDを配線基板に列設実装し、前記光反射面部材と前記発光面部材との間に形成した空間である中空導光領域に光を出射するように該中空導光領域に隣接して配設したLED光源と、
前記LED光源の出射部近傍に配設して前記第1のLEDの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状と前記第2のLEDの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状とを異なった形状に形成した、前記LED光源からの光を前記発光面部材の発光面に対し平行にする集光部品と、
を備えたことを特徴とする面照明装置。
A hollow unit case,
A light reflecting surface member disposed on the bottom side of the unit case;
A light emitting surface member disposed on the front side of the unit case facing the light reflecting surface member;
A plurality of LEDs including at least a first LED having a first light distribution and a second LED having a second light distribution different from the first light distribution are arranged and mounted on a wiring board. An LED light source disposed adjacent to the hollow light guide region so as to emit light to the hollow light guide region which is a space formed between the light reflecting surface member and the light emitting surface member;
A cross-sectional shape in the thickness direction of the unit case including the optical axis of the first LED, disposed in the vicinity of the emitting portion of the LED light source, and a thickness direction of the unit case including the optical axis of the second LED A light-collecting component that makes the light from the LED light source parallel to the light emitting surface of the light emitting surface member,
A surface illumination device comprising:
前記集光部品以外の方向に向かう前記LEDの発光素子からの光を吸収する光吸収部を前記配線基板と前記集光部品の格納部の少なくとも一方に設けたことを特徴とする請求項1記載の面照明装置。   The light absorption part which absorbs the light from the light emitting element of the said LED going to directions other than the said condensing component was provided in at least one of the said wiring board and the storage part of the said condensing component, The said 1st aspect is characterized by the above-mentioned. Surface lighting device. 前記第1のLEDは、発光素子が逆ピラミッド型のLEDであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の面照明装置。   3. The surface illumination device according to claim 1, wherein the first LED is an inverted pyramid type LED. 前記第2のLEDは、少なくとも前記第1のLEDの発光色以外のLEDであって、
前記集光部品の前記第2のLEDの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状における予め設定する広角領域の配光分布が、前記第1のLEDの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状における予め設定する広角領域の配光分布よりも増加するように前記集光部品の断面形状を形成することを特徴とする請求項3記載の面照明装置。
The second LED is at least an LED other than the emission color of the first LED,
The unit case in which a light distribution in a wide-angle region set in advance in a cross-sectional shape in the thickness direction of the unit case including the optical axis of the second LED of the light collecting component includes the optical axis of the first LED The surface illumination device according to claim 3, wherein the cross-sectional shape of the light-collecting component is formed so as to be larger than a preset light distribution in a wide-angle region in the cross-sectional shape in the thickness direction.
前記LEDから光の入射面までの距離に差異を設けることと前記LEDから入射した光が出射する出射面までの距離に差異を設けることの少なくとも一方により前記集光部品の断面形状を異なった形状とすることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載の面照明装置。   A shape in which the cross-sectional shape of the condensing component is different depending on at least one of providing a difference in the distance from the LED to the incident surface of the light and providing a difference in the distance to the exit surface from which the light incident from the LED exits The surface illumination device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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