JP2012216764A - 発光装置、照明装置、および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 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、被照射体の面方向において輝度が均一化された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を提供する。
【解決手段】 バックライトユニット１に備えられる発光装置１１は、光を出射するＬＥＤチップ１１１ａと、プリント基板１２上に設けられ、ＬＥＤチップ１１１ａを支持する基台１１１ｂと、ＬＥＤチップ１１１ａおよび基台１１１ｂを覆うように設けられ、光を拡散させるレンズ１１２とを備える。ＬＥＤチップ１１１ａとレンズ１１２とは、レンズ１１２の中心（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、位置合わせされて形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、表示パネルに背面側から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照明装置および表示装置に関する。

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、たとえば透過型の液晶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、更に、強い指向性を有していることから、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、照明用途での高演色高輝度白色ＬＥＤの急速な普及しており、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、表示パネルの表面の輝度がその面方向において均一となるように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、輝度が均一となるように、面方向において強度が均一化された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傾斜して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、その発光素子を覆うように設けられ、入射された光を側面方向に拡散させる光透過性材料とを備える発光ダイオードが開示されている。また、特許文献３には、発光素子と、その発光素子を覆うように設けられた中央が窪んだ円錐状曲面を有する透明樹脂からなるモールディング部とを備える側面発光型ＬＥＤパッケージが開示されている。また、特許文献４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、発光素子を取り囲み、被照射体に対して垂直に延びる反射部材とを備える光源ユニットが開示されている。また、特許文献５には、発光素子と、発光素子を取り囲む略円弧状の反射板を備えた照明装置が開示されている。

特開昭６１−１２７１８６号公報 特開２００３−１５８３０２号公報 特開２００６−３３９６５０号公報 特開２０１０−２３８４２０号公報 米国特許第７１７２３２５Ｂ２号明細書

特許文献１〜５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１〜５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１に記載の装置では、発光素子から出射された光は、樹脂レンズによって、傾斜して設けられた反射板に照射され、反射板で反射されて被照射体へ向かう。したがって、この装置では、反射板と樹脂レンズとの間の領域において光の反射が生じず、その結果、被照射体においてこの領域に対向する部分へ照射される光の量が少なくなってしまう。

また、たとえば、特許文献２に記載の装置は、発光ダイオードを備えたＬＥＤライトであり、特許文献２の図２に示すように、発光領域が円形状であるので、ローカルディミングに適さない。

また、たとえば、特許文献３に記載の装置は、側面発光型ＬＥＤパッケージを有しているので、被照射体において発光素子に対向する部分には、光をほとんど照射できず、この部分へ照射される光の量が少なくなってしまう。

また、たとえば、特許文献４に記載の装置では、反射部材が被照射体に対して垂直に延びているため、発光素子から水平に出射した光は、反射部材によって発光素子へ戻るように反射されるので、反射部材の上部の光量が少なくなり、被照射体の面方向において、照射光が不均一性になってしまう。

また、たとえば、特許文献５に記載の装置では、反射板は、発光素子から出射された光を被照射体に均一に照射するように、略円弧状に形成され、発光素子から出射された光の入射角度が調節されている。したがって、反射板の厚みの寸法が小さいと、入射角度の調節が難しくなるので、特許文献５に記載の装置は大型化していまい、薄型化しつつ照射光量の均一化を図ることは難しい。

さらに、表示パネルでの照度ムラをなくすためには、少なくともレンズと発光素子との位置関係が設計どおりに組立てられており、発光素子から出射された光を発光素子の光軸に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１〜５に開示される技術では、組立後のレンズと発光素子との位置関係について言及していないため、上記の要求、即ち、発光素子から出射された光を発光素子の光軸に交差する方向に精度よく拡散させることを充分に満足することはできない。

したがって本発明の目的は、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、被照射体の面方向において輝度が均一となるように、光を被照射体に照射することができ、薄型化が可能な発光装置、ならびに、この発光装置を備える照明装置および表示装置を提供することである。

本発明は、被照射体に光を照射する発光装置であって、
光を出射する発光素子と、
前記発光素子を支持する基台と、
前記発光素子を覆うように、前記発光素子に当接して設けられ、前記発光素子から出射された光を複数の方向に反射または屈折させる光学部材と、を含み、
前記発光素子と前記光学部材とは、前記光学部材の光軸が前記発光素子の光軸と実質的に一致するように、位置合わせされて形成されていることを特徴とする発光装置である。

また本発明の発光装置では、前記発光素子と前記光学部材とは、インサート成形により、位置合わせされて形成されていることを特徴とする。

また本発明の発光装置では、前記光学部材は、前記光軸に直交する方向に、前記基台に対して外方に延出して設けられることを特徴とする。

また本発明の発光装置では、前記光学部材は、前記光軸に直交する方向の長さが、前記光軸に平行な方向の長さよりも長いことを特徴とする。

また本発明の発光装置では、前記光学部材には、前記被照射体に対向する側の中央部に、中心が前記光軸上に位置する凹部が形成され、
前記凹部の底面には、入射する光の光量を減衰させる光量減衰部が形成されていることを特徴とする。

また本発明の発光装置において、前記光学部材は、その底面に、光を反射する反射部が設けられることを特徴とする。

また本発明の発光装置は、前記光学部材から出射された光を反射する反射部材をさらに含み、
前記反射部材は、
前記光学部材の周囲の位置において、前記光学部材の光軸に直交する方向に平面状に延びる基部と、
前記基部に対して傾斜して前記光学部材を取り囲む傾斜部であって、前記光学部材に臨む面が平面状に延びる傾斜部と、を有することを特徴とする。

また本発明は、前記発光装置を複数備え、複数の発光装置が整列配置されていることを特徴とする照明装置である。

また本発明の照明装置では、前記複数の発光装置が備える複数の反射部材は、隣接する発光装置間で連続するように、前記傾斜部において一体的に形成されていることを特徴とする。

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、または、前記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、発光装置は、光を出射する発光素子と、発光素子を支持する基台と、発光素子を覆うように設けられ、光を複数の方向に反射または屈折させる光学部材とを備える。そして、発光素子と光学部材とは、光学部材の光軸が発光素子の光軸と実質的に一致し、光学部材が発光素子に当接するように、位置合わせされて形成されている。これによって、発光装置は、発光素子から出射した光を、発光素子に当接した光学部材により、精度よく反射および屈折させることができるので、薄型化された表示装置に用いられた場合においても、面方向において輝度が均一化された光を被照射体に照射することができる。

すなわち、設計どおりに光学部材の光軸と発光素子の光軸が実質的に一致していることで、設計どおりに光を反射または屈折させることができる。また、発光素子から出射された光は、光学部材を介して、発光素子を中心に均一化された光となり、このように均一化された光を被照射体に照射することができる。これらにより、面方向において被照射体上での輝度を均一化することができる。

また本発明によれば、発光素子と光学部材とは、インサート成形により、位置合わせされて形成されている。これによって、発光素子と光学部材とは、高精度に位置合わせされて形成されるので、発光素子に当接した光学部材により、発光素子から出射された光をより高精度に拡散させることができる。

また本発明によれば、光学部材は、光軸に直交する方向に、基台に対して外方に延出して設けられる。これによって、発光素子から出射した光を光学部材により広範囲に拡散させることができる。

また本発明によれば、光学部材は、光軸に直交する方向の長さが、光軸に平行な方向の長さよりも長い。これによって、光学部材に入射した光を、光学部材の内部において光軸に交差する方向に拡散させることができる。

また本発明によれば、光学部材には、被照射体に対向する側の中央部に、中心が光軸上に位置する凹部が形成されている。そして、凹部の底面には、入射する光の光量を減衰させる光量減衰部が形成されている。これによって、光量の大きな光が到達する発光素子の直上に対応して形成される凹部から出射される光の光量を、光量減衰部により小さくすることができる。したがって、発光装置は、被照射体の面方向において輝度が局所的に偏ることを防止することができる。

また本発明によれば、光学部材は、その底面に、光を反射する反射部が設けられる。これによって、光学部材の内部を進行し、その底面に到達した光を、反射部で反射させることができるので、光のロスを低減することができる。

また本発明によれば、発光装置は、光学部材から出射された光を反射する反射部材をさらに含む。この反射部材は、基部と傾斜部とを有する。基部は、光学部材の周囲の位置において、光学部材の光軸に直交する方向に平面状に延びて形成され、傾斜部は、基部に対して傾斜して光学部材を取り囲み、光学部材に臨む面が平面状に延びて形成される。

このような反射部材を備える発光装置では、光学部材から出射された光の少なくとも一部は、光学部材の周囲に設けられる反射部材の基部に到達する。基部に到達した光の一部は、平面状の基部によって反射されて、被照射体に照射される。基部で反射された光は拡がって進むので、被照射体において光学部材に対向する領域だけではなく、その周辺領域に、充分な量の光を照射することができる。

また、基部に到達した光の他の一部は、基部によって反射されて、傾斜部に向かい、平面状の傾斜部で反射されることにより、被照射体に照射される。したがって、被照射体において、光学部材および基部に対向する領域だけではなく、その領域の周辺の領域である、傾斜部に対向する領域にも、充分な量の光を照射することができる。よって、面方向において輝度が均一化になるように、光を被照射体に照射することができる。

また本発明によれば、前記発光装置を複数設けて整列配置させることで、照明装置を構成することができる。

また本発明によれば、照明装置において、複数の反射部材が一体的に成形されることで、各光学部材の、各反射部材に対する配置位置の精度を向上することができ、その結果、反射部材によって、被照射体の輝度が面方向においてより均一となるように光を反射することができる。

また本発明によれば、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パネルに表示することができる。

本発明の第１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１における切断面線Ａ−Ａで切断した液晶表示装置１００の断面図である。 複数の発光装置１１が整列配置される様子を示す図である。 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とＬＥＤチップ１１１ａとを示す図である。 プリント基板１２に実装されたＬＥＤチップ１１１ａおよび基台１１１ｂを示す図である。 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。 発光点が１つの場合における、レンズ１１２の光軸とＬＥＤチップ１１１ａの光軸とが実質的に一致していることを説明するための図である。 発光点が２つの場合における、レンズ１１２の光軸とＬＥＤチップ１１１ａの光軸とが実質的に一致していることを説明するための図である。 発光点が３つの場合における、レンズ１１２の光軸とＬＥＤチップ１１１ａの光軸とが実質的に一致していることを説明するための図である。 発光点が４つの場合における、レンズ１１２の光軸とＬＥＤチップ１１１ａの光軸とが実質的に一致していることを説明するための図である。 インサート成形機４００の構成を示す図である。 インサート成形機４００を分解して示す図である。 インサート成形機４００の要部を拡大して示す図である。 反射部材１１８および発光部１１１の構成を示す斜視図である。 反射部材１１８の構成を示す斜視図である。 発光部１１１から出射される光の光路を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置２００の構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置３００の構成を示す断面図である。

図１は、本発明の第１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２は、図１における切断面線Ａ−Ａで切断した液晶表示装置１００の断面図である。図３は、複数の発光装置１１が整列配置される様子を示す図である。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つの向きを前面２１側および背面２２側とする。液晶表示装置１００は画像を、前面２１側から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照明装置である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。すなわち、図１の一部を拡大した図である図３に示すように、複数の発光装置１１は整列配置されている。なお、本実施形態では、複数の発光装置１１はマトリクス状に整列配置されているが、マトリクス状でなくともよい。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側の面において光量が６０００ｃｄ／ｍ^２となるように規定され、一辺の長さは、たとえば５５ｍｍ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１１８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４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５は、基台１１１ｂとＬＥＤチップ１１１ａとを示す図であり、図５（ａ）が平面図であり、図５（ｂ）が正面図であり、図５（ｃ）が底面図である。図５に示すように、基台１１１ｂは、セラミックス、樹脂などからなる基台本体１１１ｇと、基台本体１１１ｇ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６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、インサート成形によって、ＬＥＤチップ１１１ａに当接して設けられ、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するとともに、基台１１１ｂの各側面の少なくとも一部まで接触させて設けられている。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するとともに、基台１１１ｂの各側面の少なくとも一部まで接触させ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ＬＥＤチップ１１１ａ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、バックライトユニット１の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の上面は、凹部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、到達した光を全反射させて側面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。

レンズ１１２の上面１１２ａに、凹部１１２１と、第１湾曲部１１２２（第１領域）と、第２湾曲部１１２３（第２領域）とを設けている理由を説明する。まず、第１湾曲部１１２２（第１領域）は、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光が第１湾曲部１１２２に到達すると全反射させて側面１１２ｂから出射させる。その出射された光は反射部材１１８で拡散されるとともに、ＬＥＤチップ１１１ａから遠ざかる方向に遠くに光を照射させる役割をもつ。これにより外方（ＬＥＤチップ１１１ａから遠ざかる方向）の光量を増加させることができる。次に、第２湾曲部１１２３（第２領域）は、ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光が第２湾曲部１１２３に到達すると外方に屈折させ、拡散板３に向けて照射される。その出射された光は、先の第１湾曲部１１２２（第１領域）からの拡散板３への照射で補えない拡散板３への照射領域を照射させる役割をもつ。

凹部１１２１は、液晶パネル２に対向する上面１１２ａ側の中央部に形成され、凹部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。凹部１１２１の底面は、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、凹部１１２１の底面の形状を、上記円形状の代わりに、凹部１１２１を、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。

凹部１１２１は、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）において、凹部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、凹部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凹部１１２１に到達し、その大半の光がそのまま透過した場合、凹部１１２１に対向する領域の照度が際立って大きくなる。そこで、凹部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、大半の光が凹部１１２１で反射され、凹部１１２１を透過する光は少なくなるので、凹部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１１２２は、凹部１１２１の外周縁端部に連なる環状の曲面であり、この曲面は、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓを中心として外方に向かうにつれて光軸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ている。ここで、外周縁端部とは、光軸Ｓ方向に平面視したときに、光軸Ｓを中心として最外方となる部分であり、光軸Ｓのまわりを１周する部分である。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１１２２に到達した光は、第１湾曲部１１２２で全反射した後、レンズの側面１１２ｂを透過し、反射部材１１８の後述する第１反射部分１１８１へ向かう。第１反射部分１１８１に到達した光は、この第１反射部分１１８１で拡散され、拡散光の一部は、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）において、ＬＥＤチップ１１１ａに対向せず、第１反射部分１１８１に対向する領域に照射される。また、拡散光の他の一部は、反射部材１１８の後述する第２反射部分１１８２に向かい、この第２反射部分１１８２で拡散され、拡散光は、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）において、ＬＥＤチップ１１１ａに対向せず、第２反射部分１１８２に対向する領域に照射される。このようにして、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１１２２は、入射角度が４２．１°以上となる形状に形成される。また、たとえば、レンズ１１２の材質をシリコン樹脂とするとき、シリコン樹脂の屈折率は「１．４３」であり、空気の屈折率は「１」であるので、ｓｉｎφ＝１／１．４３となる。この式から、臨界角φは４４．４°となり、第１湾曲部１１２２は、入射角度が４４．４°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、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓを中心として外方に向かうにつれて光軸Ｓ方向の他方（液晶パネル２から離反する方向）に延び、外方および光軸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。

本実施形態では、レンズ１１２は、その底面全体に、光を反射する反射部１１９が設けられる。これによって、レンズ１１２の内部を進行し、その底面に到達した光を、反射部１１９で反射させることができるので、光のロスを低減することができる。反射部１１９は、銀やアルミニウムのシートを張り付けたり、アルミ蒸着を行ったりすることで形成することができる。反射部１１９の厚みは、たとえば、５０μｍであり、ＬＥＤチップ１１１ａから出射される可視光に対する反射率（全反射率）が、９８％以上である。なお、アルミ蒸着は、真空にした容器の中でアルミニウムを加熱させて、蒸着対象物であるレンズ１１２の底面に付着させて行われる。

ＬＥＤチップ１１１ａから出射された光のうち、第２湾曲部１１２３に到達した光は、第２湾曲部１１２３を透過するときに、発光部１１１に向かう方向（Ｘ方向）に屈折して、拡散板３および反射部材１１８に向かう。反射部材１１８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１１２３により拡散板３へ向かう光は、拡散板３において、凹部１１２１および第１湾曲部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、凹部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１１２２が形成され、その第１湾曲部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が通る凹部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、凹部１１２１の周囲に、第２湾曲部１１２３を隣接させて形成し、その第２湾曲部１１２３の周囲に、第１湾曲部１１２２を隣接して形成した場合、第１湾曲部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７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において凹部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（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。

ここで、レンズ１１２の光軸とは、レンズ１１２を通過する光束の代表となる仮想的な光線を指し、レンズ１１２は１つの軸（光軸）のまわりに回転対称な面で形成される。

図８は、発光点が１つの場合における、レンズ１１２の光軸とＬＥＤチップ１１１ａの光軸とが実質的に一致していることを説明するための図である。図８では、理解が容易となるように、レンズ１１２と、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａとを離間させて示している。また、図８では、基台１１１ｂ上に１つのＬＥＤチップ１１１ａが支持されており、この場合には発光点は１つである。図８（ａ）は、レンズ１１２の光軸Ｓ１方向の上方から見たレンズ１１２を示し、図８（ｂ）は、光軸Ｓ１に直交する方向から見たレンズ１１２の断面図を示し、図８（ｃ）は、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ方向の上方から見た基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａを示し、図８（ｄ）は、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａの斜視図を示す。レンズ１１２の光軸Ｓ１は、レンズ１１２の中心を通り、凹部１１２１の底面に直交する直線である。一方、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓは、１つのＬＥＤチップ１１１ａの発光点を通り、発光面に直交する直線である。本実施形態では、上記のように定められた、レンズ１１２の光軸Ｓ１と、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓとが実質的に一致している。

本発明において、「レンズ１１２の光軸Ｓ１とＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓとが実質的に一致している」とは、光軸Ｓ１と光軸Ｓとがずれることなく完全に一致していることのみを意味するのではなく、光軸Ｓ１と光軸Ｓとの水平方向の離間距離であるずれ量（以下、「光軸ずれ量」という）が所定の許容範囲内であれば、光軸Ｓ１と光軸Ｓとが一致していると見なすことを意味する。

光軸ずれ量の許容範囲は、拡散板３の液晶パネル２側の面における充分な輝度均一性（輝度むらが８％以内）が確保できるように、レンズ１１２の形状（厚み、外径など）などを考慮して設定され、本実施形態では、光軸ずれ量が７０μｍ以下であれば許容範囲内とする。なお、光軸ずれ量を７０μｍ以下の許容範囲内とするための詳細方法については、後述する。

図９は、発光点が２つの場合における、レンズ１１２の光軸とＬＥＤチップ１１１ａの光軸とが実質的に一致していることを説明するための図である。図９では、理解が容易となるように、レンズ１１２と、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａとを離間させて示している。また、図９では、基台１１１ｂ上に２つのＬＥＤチップ１１１ａが支持されており、この場合には発光点は２つである。図９（ａ）は、レンズ１１２の光軸Ｓ１方向の上方から見たレンズ１１２を示し、図９（ｂ）は、光軸Ｓ１に直交する方向から見たレンズ１１２の断面図を示し、図９（ｃ）は、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ方向の上方から見た基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａを示し、図９（ｄ）は、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａの斜視図を示す。レンズ１１２の光軸Ｓ１は、レンズ１１２の中心を通り、凹部１１２１の底面に直交する直線である。一方、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓは、２つのＬＥＤチップ１１１ａのそれぞれに対応した２つの発光点を結んだ線分の中心を通り、発光面に直交する直線である。本実施形態では、上記のように定められた、レンズ１１２の光軸Ｓ１と、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓとが実質的に一致している。

図１０は、発光点が３つの場合における、レンズ１１２の光軸とＬＥＤチップ１１１ａの光軸とが実質的に一致していることを説明するための図である。図１０では、理解が容易となるように、レンズ１１２と、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａとを離間させて示している。また、図１０では、基台１１１ｂ上に３つのＬＥＤチップ１１１ａが支持されており、この場合には発光点は３つである。図１０（ａ）は、レンズ１１２の光軸Ｓ１方向の上方から見たレンズ１１２を示し、図１０（ｂ）は、光軸Ｓ１に直交する方向から見たレンズ１１２の断面図を示し、図１０（ｃ）は、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ方向の上方から見た基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａを示し、図１０（ｄ）は、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａの斜視図を示す。レンズ１１２の光軸Ｓ１は、レンズ１１２の中心を通り、凹部１１２１の底面に直交する直線である。一方、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓは、３つのＬＥＤチップ１１１ａのそれぞれに対応した３つの発光点を頂点とする三角形の中心を通り、発光面に直交する直線である。本実施形態では、上記のように定められた、レンズ１１２の光軸Ｓ１と、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓとが実質的に一致している。

図１１は、発光点が４つの場合における、レンズ１１２の光軸とＬＥＤチップ１１１ａの光軸とが実質的に一致していることを説明するための図である。図１１では、理解が容易となるように、レンズ１１２と、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａとを離間させて示している。また、図１１では、基台１１１ｂ上に４つのＬＥＤチップ１１１ａが支持されており、この場合には発光点は４つである。図１１（ａ）は、レンズ１１２の光軸Ｓ１方向の上方から見たレンズ１１２を示し、図１１（ｂ）は、光軸Ｓ１に直交する方向から見たレンズ１１２の断面図を示し、図１１（ｃ）は、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ方向の上方から見た基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａを示し、図１１（ｄ）は、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａの斜視図を示す。レンズ１１２の光軸Ｓ１は、レンズ１１２の中心を通り、凹部１１２１の底面に直交する直線である。一方、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓは、４つのＬＥＤチップ１１１ａのそれぞれに対応した４つの発光点を頂点とする四角形の中心を通り、発光面に直交する直線である。本実施形態では、上記のように定められた、レンズ１１２の光軸Ｓ１と、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓとが実質的に一致している。

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（Ｈ３は、たとえば６ｍｍ）が小さい薄型化された液晶表示装置１００においても、面方向において強度が均一化された光を液晶パネル２に照射することができる。

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インサート成形について、以下に説明する。図１２は、インサート成形機４００の構成を示す図である。この図１２は、固定板４０１と可動板４０２とが密着した状態を示す。図１３は、インサート成形機４００を分解して示す図である。この図１３は、可動板４０２が固定板４０１に対して離反した状態を示し、インサート成形品を取出す状態を示す。図１４は、インサート成形機４００の要部を拡大して示す図である。

インサート成形機４００は、固定側取付板４０１２に取付けられた固定側型板４０１１を有する固定板４０１と、可動側取付板４０２２に取付けられた可動側型板４０２１を有する可動板４０２とを含んで構成される２プレート金型方式の成形機である。可動板４０２は、固定板４０１に対して近接または離反するように移動可能である。このインサート成形機４００は、スプールランナー４０５と、ガイドピン４０６と、ＥＪピン４０８と、リタンスプリング４０９ｂが取付けられたエジェクタプレート４０９ａとをさらに備える。エジェクタプレート４０９ａには、リタンスプリング４０９ｂを挿通したピン４０９ｃが取付けられている。

固定板４０１の固定側型板４０１１には、成形部品であるレンズ１１２に対応した形状の空間を形成するレンズ形状凹部４０３１を有する上面金型４０３が取付けられている。また、可動板４０２の可動側型板４０２１には、ＬＥＤ形状凹部４０４１と樹脂流入凹部４０４２とを有する下面金型４０４が取付けられている。ＬＥＤ形状凹部４０４１は、インサート部品である、基台１１１ｂに支持されたＬＥＤチップ１１１ａ（以下、「ＬＥＤ５００」という）に対応した四角柱状の空間を形成する。樹脂流入凹部４０４２は、レンズ１１２の成形時にレンズ１１２の底面に形成される捨てボス部５０１（この捨てボス部５０１は成形後に切除される不要部分）に対応した形状の空間を形成する。インサート成形時には、スプールランナー４０５から流出した溶融樹脂が、樹脂流入凹部４０４２を介してレンズ形状凹部４０３１に流入するようになっている。

また、図１４に示すように、上面金型４０３と下面金型４０４との間には、入れ子金型４０３２が設けられ、この入れ子金型４０３２と上面金型４０３とは、水平方向に所定の間隙Ｇ１（０．２ｍｍ）をあけて設けられている。下面金型４０４に対する入れ子金型４０３２の位置調整は、入れ子金型４０３２の上方に配置される調整ボルト４０３３により行われる。

スプールランナー４０５は、不図示のノズルから射出された溶融樹脂（レンズ１１２を構成する樹脂であり、たとえばシリコン樹脂）を、レンズ形状凹部４０３１に流入させるための部材であり、樹脂流入凹部４０４２に接続されるゲート４０５１（サブマリンゲート方式のゲート）を介してレンズ形状凹部４０３１に溶融樹脂を流入させる。

ガイドピン４０６は、可動側取付板４０２２に固定されるピンである。可動板４０２が固定板４０１に近接するように所定の位置に移動し、インサート成形が行われるときには、ガイドピン４０６は、固定側型板４０１１に形成される挿通孔４０７に挿通するようになっており、これによって固定板４０１に対する可動板４０２の位置合わせが可能となる。

ＥＪピン４０８は、エジェクタプレート４０９ａに固定されるピンであり、ＬＥＤ対応ピン４０８ａと、レンズ対応ピン４０８ｂとを有する。ＬＥＤ対応ピン４０８ａは、インサート成形終了後に、可動板４０２が固定板４０１から離反するように移動すると、ＬＥＤ形状凹部４０４１に挿入されたＬＥＤ５００の基台１１１ｂの底面を鉛直方向下方から上方に向かって押上げ、インサート成形品をＬＥＤ形状凹部４０４１から取り外すように機能する。また、レンズ対応ピン４０８ｂは、インサート成形終了後に、可動板４０２が固定板４０１から離反するように移動すると、ＬＥＤ５００に固定されたレンズ１１２の底面を鉛直方向下方から上方に向かって押上げ、インサート成形品をＬＥＤ形状凹部４０４１から取り外すように機能する。

次に、インサート成形機４００を用いて、ＬＥＤ５００にレンズ１１２が固定されたインサート成形品を成形する方法について説明する。

まず、図１３（ｂ）に示すように、下面金型４０４のＬＥＤ形状凹部４０４１に、インサート部品であるＬＥＤ５００を挿入する。ＬＥＤ５００のＬＥＤ形状凹部４０４１への挿入の方法は、作業者の手による手動であってもよいし、ロボットアームを用いる方法であってもよい。なお、ＬＥＤ形状凹部４０４１の大きさは、ＬＥＤ５００の挿入性を考慮して、ＬＥＤ５００の基台１１１ｂの大きさに基づいて設定される。具体的には、ＬＥＤ形状凹部４０４１において、正方形状の開口における一辺の長さＬ４は、基台１１１ｂの一辺の長さＬ１が３ｍｍであるのに対して、３．０３ｍｍ（３ｍｍ＋３０μｍ）に設定され、凹部高さＨ５は、基台１１１ｂの高さＨ４が１ｍｍであるのに対して、０．５ｍｍに設定される。

基台１１１ｂは、製造ロットの違いによって、その一辺の長さＬ１が１０μｍのばらつき幅を有する。この一辺の長さＬ１のばらつき幅（１０μｍ）と、ＬＥＤ形状凹部４０４１に対するＬＥＤ５００の挿入クリアランス（Ｌ４−Ｌ１＝３０μｍ）とを和算した「４０μｍ」が、ＬＥＤ形状凹部４０４１に対してＬＥＤ５００を挿入するときの水平方向（Ｘ方向に対して直交する方向）に関する挿入ばらつき幅となる。

次に、可動板４０２を固定板４０１に近接する方向（鉛直方向上方）に移動させて、可動板４０２と固定板４０１とを密着させる。このように、可動板４０２と固定板４０１とが密着すると、ピン４０９ｃがリタンスプリング４０９ｂのばね力に反して押下げられてエジェクタプレート４０９ａが押下げられるので、エジェクタプレート４０９ａに固定されたＥＪピン４０８が鉛直方向下方に移動する。可動板４０２と固定板４０１とを密着させることによって、上面金型４０３と下面金型４０４とが密着し、これによって、上面金型４０３のレンズ形状凹部４０３１により形成される空間が密閉空間となる。

ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓは、製造ロットの違いによって、基台１１１ｂに対する水平方向の位置が異なっている（製造ロットの違いによるＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓの、基台１１１ｂに対する位置ばらつき幅：２０μｍ以下）。調整ボルト４０３３により、下面金型４０４に対する入れ子金型４０３２の水平方向の位置調整を製造ロット毎に行うことで、このばらつきを吸収することが可能となる。

次に、可動板４０２と固定板４０１とが密着された状態で、スプールランナー４０５のゲート４０５１から、樹脂流入凹部４０４２を介してレンズ形状凹部４０３１に溶融樹脂を流入させて、レンズ１１２を成形するとともに、レンズ形状凹部４０３１に対向するＬＥＤ形状凹部４０４１に挿入されたＬＥＤ５００にレンズ１１２を固定させる。このとき、レンズ１１２は、成形条件などのばらつきにより発生する、その光軸Ｓ１の水平方向の位置ずれ幅が１０μｍ以下であることを許容範囲として成形される。なお、成形されたレンズ１１２の底面には、樹脂流入凹部４０４２に対応した形状の捨てボス部５０１が形成されている。

このようにしてＬＥＤ５００にレンズ１１２が固定されると、次に、可動板４０２を固定板４０１から離反する方向（鉛直方向下方）に移動させる。これによって、成形されたレンズ１１２がレンズ形状凹部４０３１から離型し、ＬＥＤ５００とレンズ１１２とが一体成形されたインサート成形品がＬＥＤ形状凹部４０４１内に残る。

可動板４０２が固定板４０１から離反する方向に移動すると、ピン４０９ｃがリタンスプリング４０９ｂのばね力によって引上げられるので、エジェクタプレート４０９ａに固定されたＥＪピン４０８が鉛直方向下方から上方に向かって移動される。ＥＪピン４０８のＬＥＤ対応ピン４０８ａは、ＬＥＤ形状凹部４０４１に挿入されたＬＥＤ５００の基台１１１ｂの底面を鉛直方向下方から上方に向かって押上げ、それと同時に、レンズ対応ピン４０８ｂは、ＬＥＤ５００に固定されたレンズ１１２の底面を鉛直方向下方から上方に向かって押上げる。これによって、ＬＥＤ５００とレンズ１１２とが一体成形されたインサート成形品を、ＬＥＤ形状凹部４０４１から取り外すことができる。

インサート成形品をＬＥＤ形状凹部４０４１から取り外すときに、ＥＪピン４０８によりレンズ１１２の底面のみを押上げるようにした場合には、ＬＥＤ５００とレンズ１１２とが分離してしまうおそれがある。また、ＥＪピン４０８により基台１１１ｂの底面のみを押上げるようにした場合には、レンズ１１２の底面に形成された捨てボス部５０１が樹脂流入凹部４０４２から離型するときに異常な負荷が発生し、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓとレンズ１１２の光軸Ｓ１との光軸ずれの原因に繋がるおそれがある。本実施形態では、エジェクタプレート４０９ａに固定されたＬＥＤ対応ピン４０８ａにより基台１１１ｂの底面を押上げ、それと同時に、エジェクタプレート４０９ａに固定されたレンズ対応ピン４０８ｂによりレンズ１１２の底面を押上げることで、ＬＥＤ形状凹部４０４１からインサート成形品を取り外すようにしているので、上記のような問題は発生しない。

このようにしてＬＥＤ形状凹部４０４１から取り外されたインサート成形品には、レンズ１１２の底面に捨てボス部５０１が形成されているので、この捨てボス部５０１を切除して、インサート成形を終了する。

以上のように、インサート成形機４００を用いることによって、前述したように、以下の条件を満たして、ＬＥＤ５００にレンズ１１２が固定されたインサート成形品を成形することができる。
（１）ＬＥＤ形状凹部４０４１に対してＬＥＤ５００を挿入するときの水平方向に関する挿入ばらつき幅が「４０μｍ」である。
（２）レンズ１１２は、その光軸Ｓ１の水平方向の位置ずれ幅が「１０μｍ以下」であることを許容範囲として成形される。

すなわち、インサート成形機４００を用いたインサート成形によって、レンズ１１２の光軸Ｓ１とＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓとの光軸ずれ量を、上記「４０μｍ」と、上記「１０μｍ以下」との和の最大値である「５０μｍ」以下とすることができる。なお、上記以外のずれのマージンとして、２０μｍを確保するこが好ましい。したがって、インサート形成機４００を用いることによって、拡散板３の液晶パネル２側の面における充分な輝度均一性（輝度むらが８％以内）が確保できるように、光軸ずれ量を７０μｍ以下の許容範囲内とすることができ、レンズ１１２の光軸Ｓ１とＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓとが実質的に一致したインサート形成品を成形することができる。

図１５および図１６を用いて反射部材１１８について説明する。図１５は、反射部材１１８および発光部１１１の斜視図であり、図１６は、反射部材１１８の斜視図である。また、図１７は、発光部１１１から出射される光の光路を示す図である。

反射部材１１８は、入射する光を反射する部材である。反射部材１１８は、ＬＥＤチップ１１１ａから照射される光に対して高い反射率、理想的には１００％の反射率を有する。ここで、反射部材１１８を構成する材料自身の反射率は、ＪＩＳ Ｋ ７３７５に準拠して測定することができる。

反射部材１１８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。反射部材１１８の厚みは、たとえば０．１〜０．５ｍｍである。また、隣接する発光装置１１間における反射部材１１８の中央点の間隔は、正方形状の発光装置１１の１辺の長さが５５ｍｍであるとき、たとえば５５ｍｍ〜５８ｍｍである。

反射部材１１８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１１８は、本発明に係る「基部」である第１反射部分１１８１と、本発明に係る「傾斜部」である第２反射部分１１８２とを有する。第１反射部分１１８１は、Ｘ方向に平面視したときの外形状が正方形状であり、プリント基板１２上において、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓに垂直な方向に延びている。第２反射部分１１８２は、第１反射部分１１８１を取り囲み、Ｘ方向に垂直な方向においてＬＥＤチップ１１１ａから遠ざかるにつれて、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ方向においてプリント基板１２から遠ざかり、拡散板３へ向かうように、傾斜して延びている。したがって、第１反射部分１１８１と第２反射部分１１８２とによって構成される反射部材１１８は、ＬＥＤチップ１１１ａを中心とした逆ドーム状に形成される。

第１反射部分１１８１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、第１反射部分１１８１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、中央部に円形状の開口部が設けられる。この円形状の開口部の直径の長さは、ＬＥＤチップ１１１ａを被覆するレンズ１１２の直径の長さＬ２と同程度の１０ｍｍ〜１３ｍｍであり、プリント基板１２にレンズ１１２を含む発光部１１１が実装された後、反射部材１１８をプリント基板１２上に設置する際、この開口部に発光部１１１が挿通される。

第２反射部分１１８２は、主面が等脚台形状平面となる４つの台形状平板１１８２ａによって構成される。したがって、第２反射部分１１８２について、発光部１１１に臨む面は、４つの平面から構成される。

各台形状平板１１８２ａにおいて、等脚台形状の対向する平行な２辺のうちの短い方の辺、すなわち、短い方の底辺１１８２ａａは、正方形状である第１反射部分１１８１の各辺にそれぞれ連なる。各台形状平板１１８２ａにおいて、等脚台形状の対向する平行な２辺のうちの長い方の辺、すなわち、長い方の底辺１１８２ａｂは、Ｘ方向において第１反射部分１１８１よりもプリント基板１２から離間した位置、すなわち、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）により近い位置に設けられる。隣接する台形状平板１１８２ａ同士は、等脚台形状の対向する非平行な２辺の各辺、すなわち、側辺１１８２ａｃ同士が連なる。

台形状平板１１８２ａとプリント基板１２との間の傾斜角度θ１は、たとえば４５°〜８５°であり、本実施形態では８０°である。また、本実施形態では、反射部材１１８の高さＨ２は、たとえば２．５〜５ｍｍである。ここで、高さＨ２は、第２反射部分１１８２の、Ｘ方向において第１反射部分１１８１の表面から最も離間した部分と、第１反射部分１１８１の表面との、Ｘ方向における距離である。

４つの台形状平板１１８２ａの、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）への投影面積の合計値は、正方形状の中心に円形状の開口が形成された形状の第１反射部分１１８１の、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）への投影面積よりも小さい。すなわち、第１反射部分１１８１の被照射体への投影面積は、第２反射部分１１８２の被照射体への投影面積よりも大きい。

本実施形態では、正方形状の発光装置１１の一辺の長さは５５ｍｍであり、傾斜角度θ１は８０°である。したがって、反射部材１１８の高さＨ２を５ｍｍとすれば、第２反射部分１１８２を構成する１つの台形状平板１１８２ａの、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）への投影面積は、｛５５＋（５５−２×５／ｔａｎθ１）｝×（５／ｔａｎθ１）×１／２≒４７．７［ｍｍ^２］である。よって、第２反射部分１１８２の、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）への投影面積は、４７．７×４＝１９０．８［ｍｍ^２］である。これに対して、第１反射部分１１８１の、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）への投影面積は、第１反射部分１１８１に形成される円形状の開口部の直径を１０ｍｍとすれば、（５５−２×５／ｔａｎθ１）×（５５−２×５／ｔａｎθ１）−５×５×３．１４≒２７５５．６［ｍｍ^２］である。したがって、第１反射部分１１８１の被照射体への投影面積は、第２反射部分１１８２の被照射体への投影面積よりも、１０倍以上大きいことになる。

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１１８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１１８を一体成形する方法としては、反射部材１１８が発泡性ＰＥＴにより構成されている場合には真空成形加工を挙げることができ、反射部材１１８がアルミニウムにより構成されている場合にはプレス成形加工（金型を用いて金属材料をプレスして成形する加工）を挙げることができる。

たとえば、発泡性ＰＥＴからなる複数の反射部材１１８を、真空成形加工により一体成形する場合には、次のようにして成形する。まず、発泡性ＰＥＴにより作製されたシートを加熱軟化させた後、予め真空吸引のための小穴（真空穴）を多数あけた型の上部に固定する。次に、型またはシートを移動させ、シートと型の間を空気が漏れないように密閉した後、真空穴を通して内部の空気を急速に排除する。シートは内部が減圧となるため大気圧により型面上に押付けられ、型の形状を忠実に再現する。このようにして成形されたものを冷却後に型から取出し、一体成形された反射部材１１８を製造することができる。

このように、複数の発光装置１１にそれぞれ備えられる反射部材１１８を一体成形することによって、各発光部１１１の各反射部材１１８に対する配置位置の精度を向上することができ、その結果、反射部材１１８によって、被照射体の輝度が面方向においてより均一となるように光を反射することができる。また、反射部材１１８を一体成形することにより、バックライトユニット１の組立作業時に、反射部材１１８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発光装置１１を備えるバックライトユニット１によれば、レンズ１１２から出射した光のうち、レンズ１１２の側面１１２ｂから出射した光の一部は、反射部材１１８の第１反射部分１１８１に入射し、拡散する。第１反射部分１１８１は、プリント基板１２に沿ってレンズ１１２の光軸Ｓ１に垂直に延びているので、第１反射部分１１８１で拡散した光の一部は、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）において、Ｘ方向に平面視したときに第１反射部分１１８１が投影される部分に照射される。すなわち、図１７に示すように、発光部１１１のレンズ１１２の側面１１２ｂから出射される光の一部の光路は、第１反射部分１１８１に入射して反射した後、被照射体へ向かう光路となる。

第１反射部分１１８１で拡散した光の他の一部は、第１反射部分１１８１の外周縁端部を取り囲む第２反射部分１１８２に入射する。ここで、第１反射部分１１８１の外周縁端部とは、光軸Ｓ方向に第１反射部分１１８１を平面視したときに、光軸Ｓを中心として最外方となる部分であり、すなわち、第１反射部分１１８１と第２反射部分１１８２との境界部分である。第２反射部分１１８２は、外方（ＬＥＤチップ１１１ａから遠ざかる方向）になるにつれてプリント基板１２から離反して延び、発光部１１１に臨む面が複数の平面から構成されるので、第２反射部分１１８２に入射した光を、プリント基板１２に平行な液晶パネル２側に反射し、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）において、Ｘ方向に平面視したときに第２反射部分１１８２が投影される部分に入射させることができる。すなわち、図１７に示すように、発光部１１１のレンズ１１２の側面１１２ｂから出射される光の一部の光路は、第１反射部分１１８１に入射して反射し、次に第２反射部分１１８２に入射して反射した後、被照射体へ向かう光路となる。

このように、本実施形態では、第２反射部分１１８２を略円弧状に形成せず、平面状に形成していても、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）において、Ｘ方向に平面視したときに第１反射部分１１８１が投影される領域および第２反射部分１１８２が投影される領域のそれぞれに、充分な量の光を照射することができる。よって、バックライトユニット１は、面方向において輝度が均一化された光を被照射体に照射することができ、かつ、薄型化が可能となる。すなわち、本実施形態によれば、平面状の第１反射部分１１８１での反射によって、発光部１１１から出射された光を、面方向においてできるだけ発光部１１１から遠くに飛ばすことができ、光の飛んだ先で、平面状の第２反射部分１１８２による反射が生じ、被照射体である拡散板３（または液晶パネル２）において光量が小さくなりがちな発光部１１１から遠くの領域に光が供給され、その結果、薄型化されたバックライトユニット１においても、面方向において輝度を充分に均一化することができる。

また本実施形態では、第１反射部分１１８１の被照射体への投影面積が第２反射部分１１８２の被照射体への投影面積よりも大きい。第１反射部分１１８１の投影面積が大きいほど、レンズ１１２から出射される光の、第１反射部分１１８１への照射面積が大きくなるので、第１反射部分１１８１での反射による被照射体への照射光が多くなるとともに、第１反射部分１１８１での反射による第２反射部分１１８２への照射光が多くなり、反射部材１１８の周辺における光量が多くなり、被照射体の面方向において輝度をより均一にすることができる。

図１８は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置２００の構成を示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置２００は、前述した第１実施形態の液晶表示装置１００に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

液晶表示装置２００は、バックライトユニット２０１の発光装置２１１の構成が、前述したバックライトユニット１の発光装置１１の構成と異なること以外は、液晶表示装置１００と同様である。

バックライトユニット２０１の発光装置２１１は、レンズ２１２の構成が前述したレンズ１１２と異なる。前述したレンズ１１２が反射部材１１８の第１反射部分１１８１に当接しているのに対して、発光装置２１１が備えるレンズ２１２は、第１反射部分１１８１に当接しておらず、レンズ２１２と第１反射部分１１８１との間に間隙が設けられている。

このように構成されたレンズ２１２を備えたバックライトユニット２０１では、レンズ２１２の内部で反射され、レンズ２１２と第１反射部分１１８１との間の間隙に出射した光を、第１反射部分１１８１で反射させることができる。そのため、バックライトユニット２０１は、液晶パネル２に背面２２側から光を効率よく照射することができる。

図１９は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置３００の構成を示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置３００は、前述した第１実施形態の液晶表示装置１００に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

液晶表示装置３００は、バックライトユニット３０１の発光装置３１１の構成が、前述したバックライトユニット１の発光装置１１の構成と異なること以外は、液晶表示装置１００と同様である。

バックライトユニット３０１の発光装置３１１において、レンズ１１２の中央部に位置する凹部１１２１の底面には、入射する光の光量を減衰させる光量減衰部３１２が形成されている。光量減衰部３１２は、レンズ１１２の凹部１１２１から出射された光を散乱させる、透過光を少なくさせる、または反射させることによって、レンズ１１２から出射する光の光量を減衰させる。本実施形態では、凹部１１２１および光量減衰部３１２の中心は、ＬＥＤチップ１１１ａの光軸Ｓ上に位置する。光量減衰部３１２の光量減衰構造は、ブラスト処理、成型時のパターン付与処理、シリカ、酸化マグネシウム、白色顔料などの微粉末の付着処理、アルミニウムなどからなる反射材を蒸着、塗布、貼付けなどの方法で形成することにより実現できる。

本実施形態のバックライトユニット３０１では、ＬＥＤチップ１１１ａの直上に位置する凹部１１２１の中央部に、入射する光の光量を減衰させる光量減衰部３１２が形成されているので、光量の大きな光が到達するＬＥＤチップ１１１ａの直上に対応して、凹部１１２１から出射される光の光量を小さくすることができる。

したがって、本実施形態のバックライトユニット３０１は、光が出射されるＬＥＤチップ１１１ａを光源として用いた直下型のバックライト装置において、各発光装置３１１で、面方向における輝度が均一化された光を液晶パネル２に照射することができる。これによって、液晶表示装置３００では、液晶パネル２の面方向において輝度が局所的に偏ることが防止され、輝度むらの発生が抑制された高品質の画像を表示することができる。

１，２０１，３０１ バックライトユニット
２ 液晶パネル
３ 拡散板
１１，２１１，３１１ 発光装置
１２ プリント基板
１３ フレーム部材
１００，２００，３００ 液晶表示装置
１１１ａ ＬＥＤチップ
１１１ｂ 基台
１１２ レンズ
１１８ 反射部材
４００ インサート成形機

Claims (10)

1. 被照射体に光を照射する発光装置であって、
   光を出射する発光素子と、
   前記発光素子を支持する基台と、
   前記発光素子を覆うように、前記発光素子に当接して設けられ、前記発光素子から出射された光を複数の方向に反射または屈折させる光学部材と、を含み、
   前記発光素子と前記光学部材とは、前記光学部材の光軸が前記発光素子の光軸と実質的に一致するように、位置合わせされて形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記発光素子と前記光学部材とは、インサート成形により、位置合わせされて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記光学部材は、前記光軸に直交する方向に、前記基台に対して外方に延出して設けられ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。
4. 前記光学部材は、前記光軸に直交する方向の長さが、前記光軸に平行な方向の長さよりも長い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。
5. 前記光学部材には、前記被照射体に対向する側の中央部に、中心が前記光軸上に位置する凹部が形成され、
   前記凹部の底面には、入射する光の光量を減衰させる光量減衰部が形成されてい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。
6. 前記光学部材は、その底面に、光を反射する反射部が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
7. 前記光学部材から出射された光を反射する反射部材をさらに含み、
   前記反射部材は、
   前記光学部材の周囲の位置において、前記光学部材の光軸に直交する方向に平面状に延びる基部と、
   前記基部に対して傾斜して前記光学部材を取り囲む傾斜部であって、前記光学部材に臨む面が平面状に延びる傾斜部と、を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光装置。
8. 請求項７に記載の発光装置を複数備え、複数の発光装置が整列配置されていることを特徴とする照明装置。
9. 前記複数の発光装置が備える複数の反射部材は、隣接する発光装置間で連続するように、前記傾斜部において一体的に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 表示パネルと、
    前記表示パネルの背面に光を照射する、請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置を含む照明装置、または、請求項８もしくは９に記載の照明装置とを備えることを特徴とする表示装置。

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