JP2013026422A - 発光装置および表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
被照射体に対して強度が均一化された光を照射するために、被照射体の被照射領域周縁部における発光部から近い部分への照射光量を抑えることができる発光装置および表示装置を提供する。
【解決手段】
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を取り囲み、第1壁部11511および第2壁部11512を有する反射部材113とを設ける。
【選択図】 図2−1

Description

本発明は、発光装置および表示装置に関する。
表示装置は、表示パネルを有する。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て光透過率が変化し、予め定められた映像等を光学的に表示する。液晶自体は発光体ではないので、表示装置には、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、表示パネルに光を照射する照明装置であ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けれども、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、表示パネルの表面の輝度が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、表示パネルの輝度が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。輝度を均一化するものとして、たとえば、特許文献1には、被照射体において1つの被照射領域を画する箱状のフレーム部材と、フレーム部材の底面上に設けられるプリント基板と、フレーム部材によって囲繞される発光装置とを備える照明装置が記載されている。この発光装置は、プリント基板上に設けられる発光素子と、発光素子から出射された光の一部が上面から透過して出射され、他の一部が側面から透過して出射されるレンズと、フレーム部材上においてプリント基板が設けられる部分以外の部分に設けられる拡散反射シートとを含んでいる。
特開2010−238420号公報
特許文献1に記載の照明装置は、発光素子から出射された光を表示パネルに直接照射するのではなく、レンズによって、発光素子から出射された光をレンズの光軸に垂直な方向に拡げ、反射シートの表面で反射させて、反射光を表示パネルに照射することにより、表示パネルの面方向における照射光の強度の均一化を図っている。
しかしながら、特許文献1に記載の照明装置において、箱状のフレーム部材は、レンズの光軸方向に平面視したときの形状が正方形状であり、レンズはこの正方形状の中央に配置されるので、この正方形状の辺部からレンズまでの距離は、この正方形状の角部からレンズまでの距離よりも近い。よって、この正方形状の辺部に配置されるフレーム部材の壁部上の反射シートに到達する光の量は、この正方形状の角部に配置されるフレーム部材の壁部上の反射シートに到達する光の量よりも多くなり、表示パネルにおいてこの正方形状の辺部に臨む部分に照射される光の量は、角部に臨む部分に照射される光の量よりも多くなる。すなわち、表示パネルにおける被照射領域の周縁部においてレンズから近い部分は、レンズから遠い部分よりも照射光量が多くなってしまい、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、このような課題を解決することであり、被照射体に対して強度が均一化された光を照射するために、被照射体の被照射領域周縁部における発光部から近い部分への照射光量を抑えることができる発光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ための発光装置であって、
光を出射する発光部と、
前記発光部の周囲に設けられる反射部材であって、前記発光部の光軸に垂直な方向に延びる基部、および、この基部から傾斜して延びる傾斜部であって、第1壁部と、この第1壁部よりも、前記基部からの高さが低く、前記発光部からの距離が近い第2壁部とを含む傾斜部を有する反射部材とを備えることを特徴とする発光装置である。
また本発明は、被照射体に光を照射するための発光装置であって、
光を出射する発光部と、
前記発光部の周囲に設けられる反射部材であって、前記発光部の光軸に垂直な方向に延びる基部、および、この基部から傾斜して延びる傾斜部であって、第1壁部と、この第1壁部よりも、前記基部に対する傾斜角度が小さく、前記発光部からの距離が近い第2壁部とを含む傾斜部を有する反射部材とを備えることを特徴とする発光装置である。
また本発明は、表示パネルと、
前記表示パネルに背面側から光を照射するための、前記発光装置を備える照明装置とを含むことを特徴とする表示装置である。
本発明によれば、第2壁部は、第1壁部よりも基部からの高さが低いので、被照射体の被照射領域周縁部において第2壁部に臨む部分に照射される光量は少なくなる。この第2壁部が、第1壁部よりも発光部に近い位置に設けられるので、被照射体の被照射領域周縁部における発光部から近い部分への照射光量を抑えることができる。
また本発明によれば、第2壁部は、第1壁部よりも基部に対する傾斜角度が小さいので、被照射体の被照射領域周縁部において第2壁部に臨む部分に照射される光量は少なくなる。この第2壁部が、第1壁部よりも発光部に近い位置に設けられるので、被照射体の被照射領域周縁部における発光部から近い部分への照射光量を抑えることができる。
また本発明によれば、前記発光装置を備える照明装置によって、表示パネルに光を照射することができるので、より高画質の画像を表示することができる。
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で切断したときの液晶表示装置100の断面の一部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100の断面の一部を模式的に示す図である。 発光装置11の外観を模式的に示す図である。 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。 反射部材113をX方向に平面視したときの図である。 図2−1に対応する、本発明の効果を示す図である。 第2壁部11512の代わりに第2壁部11514を設けた場合を示す図である。 反射部材130および発光部111を含む発光装置11の外観を模式的に示す図である。 反射部材130および発光部111を含む発光装置11の断面図である。 反射部材130をX方向に平面視したときの図である。 図10(a)に対応する、本発明の効果を示す図である。 第1実施形態の変形例を示す図である。
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2−1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の断面の一部を模式的に示す図である。図2−2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の断面の一部を模式的に示す図である。本発明に係る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、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13aの底面13aaと平行に、側壁部13b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(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、その両面が液晶パネル2の拡散板3に臨む面に平行になるように、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13aと、底部13aに連なり底部13aから立ち上がる側壁部13bとからなる。底部13a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13bは、底部13a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13bが底部13a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13aの底面13aaに固定される。このプリント基板12の実装面12aには、後述する複数の発光部111が設けられる。プリント基板12は、長手形状の部材であり、長手方向に直交する、幅方向の長さがたとえば10mm、厚み方向の長さがたとえば0.8mmに設定される。複数のプリント基板12は、幅方向に並列して、たとえば30mm離間して設けられる。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。
プリント基板12は、その長手方向において、フレーム部材13の側壁部13bまで延びて設けられる。この側壁部13bには、プリント基板12に電力を供給するためのコネクタが設けられており、プリント基板12はこのコネクタに接続され、プリント基板12上の導電層を介して各発光装置11に電力が供給される。
複数の発光装置11は、液晶パネル2に光を照射するための装置である。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が複数並列して設けられることで、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、プリント基板12の実装面12aに垂直な方向、かつ、プリント基板12からフレーム部材13の底部13aの底面13aaに向かう方向(以下では、「X方向」と称する)に平面視したときに、外形状が正方形状となるように設けられ、かつ、各発光装置11によって画される被照射体上の被照射領域における光量が6000cd/mとなるように設けられる。この正方形状の一辺の長さは、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、発光部111の周囲に設けられ、発光部111から出射された光を反射する反射部材113とを備える。図3に、発光装置11の外観を模式的に示す。図3における切断面線C−Cで切断したときの発光装置11の断面は、図2−1に対応し、図3における切断面線D−Dで切断したときの発光装置11の断面は、図2−2に対応する。
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、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り、樹脂からなる。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状に形成され、この正方形状の一辺の長さL1は、たとえば3mmである。また、基台111bのX方向における高さは、たとえば1mmである。
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の光軸S方向は、X方向に平行である。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。
レンズ112は、LEDチップ111aおよびLEDチップ111aを支持する基台111bを覆うように、基台111bに当接して設けられ、LEDチップ111aから出射した光を、LEDチップ111aの光軸Sに交差する複数の方向に反射または屈折させる。レンズ112は、透明なレンズであり、たとえばアクリル樹脂などからなる。
レンズ112において、液晶パネル2に対向する面である上面112aは、中央部に凹みを有して湾曲して形成される。また、側面112bは、LEDチップ111aの光軸Sの方向を軸線方向とする円柱の側面状に形成される。
レンズ112は、光軸S回りに回転対称に形成される。レンズ112において、光軸Sに直交する断面の直径L2は、たとえば10mmである。レンズ112は、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。すなわち、レンズ112は、LEDチップ111aの光軸Sに直交する方向の最大長さが、高さH1よりも大きい。
レンズ112の上面112aは、LEDチップ111aに対向し、かつ、拡散板3の両面に平行な中央部分1121と、中央部分1121を取り囲む第1湾曲部分1122と、第1湾曲部分を取り囲む第2湾曲部分1123とを含む。レンズ112の表面において、上面112aの中央部分1121および第2湾曲部分1123ならびに側面112bは、LEDチップ111aから出射され、レンズ112の内部を通って到達した光を透過する透過領域となる。また、上面112aの第1湾曲部分1122は、LEDチップ111aから出射され、レンズ112の内部を通って到達した光を側面112bに向けて反射する反射領域となる。なお、本実施形態では、レンズ112は、その底面が、反射部材113の基部114に当接しており、底面から光が出射しないように構成されている。
上面112aの中央部分1121は、液晶パネル2に対向する上面112aの中央に形成され、中央部分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。上面112aの中央部分1121は、LEDチップ111aの発光面に平行であり、円形状に形成され、その円形状の直径L3は、たとえば1mmである。
上面112aの第1湾曲部分1122は、中央部分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。上面112aの第1湾曲部分1122は、反射領域とするために、曲面の形状が、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。
上面112aの第2湾曲部分1123は、第1湾曲部分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、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、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。
図5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から出射された光は、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、被照射体である拡散板3に対向する上面112aにおいて中央部分1121に到達した光は、拡散板3に向けて矢符A1方向などに出射される。中央部分1121を透過した光は、拡散板3に直接照射されることになる。
また、図5に示すように、第1湾曲部分1122に到達した光は、第1湾曲部分1122で全反射して側面112bに向かい、側面112bから矢符A2方向などに出射される。矢符A2方向などに出射された光は、レンズ112の周囲に設けられる反射部材113に到達し、反射部材113によって反射されて、被照射体である拡散板3に照射される。第2湾曲部分1123に到達した光は、屈折して拡散板3に向けて矢符A3方向などに出射される。
次に、図2−1、図2−2、図3、および図6を用いて反射部材113について説明する。図6は、反射部材113をX方向に平面視したときの図である。反射部材113は、X方向に平面視したときの外形状が正方形状である。この正方形状の各辺は、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となる。本実施形態では、反射部材113は、この正方形状の対角線について線対称に構成される。また、正方形状の中央点について90°回転対称に構成される。なお、本発明の他の実施形態としては、反射部材113は、X方向に平面視したときの外形状が長方形状であってもよい。
反射部材113は、プリント基板12の実装面12a上に設けられる基部114と、基部114の外周縁部を取り囲み、この外周縁部に接続される傾斜部115とを有する。基部114は、中央に開口部1141が設けられた、20角形平板状部材であり、X方向に垂直な平面であって、拡散板3に臨む平面である第1反射面114aを有する。傾斜部115は、発光部111を取り囲む枠状部材であり、第2反射面115a、第3反射面115b、および第4反射面115cを有する。第2反射面115a、第3反射面115b、および第4反射面115cは、それぞれ、発光部111に臨み、X方向に垂直な方向において発光部111から遠ざかるにつれてX方向とは逆方向にプリント基板12から遠ざかるように傾斜する平面である。
基部114は、第1反射面114aを主面とし、X方向に平面視したときにおける中央部に正方形状の開口部1141が設けられる。この正方形状の開口部1141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1141を介して基台111bを通過させる。基部114の第1反射面114aの外形状は、正方形の各辺の中央部に等脚台形を接続して形成される20角形状である。本実施形態では、この正方形の1辺の長さは38.2mmであり、この正方形の各辺の中央部に、等脚台形の平行な2辺のうちの長辺がすべて重なる。この等脚台形の平行な2辺のうちの長辺の長さはたとえば22.2mmであり、短辺の長さはたとえば16mmであり、長辺と短辺との間の距離はたとえば0.37mmである。また、本実施形態では、上記の正方形の各辺は、X方向に平面視したときの反射部材113の外形状である正方形状の各辺に対して、垂直または平行となる。
傾斜部115は、4つの同一形状の壁部材1151の両端部を互いに接続することで構成される枠状部材である。各壁部材1151は、壁部材1151において両端部に配置される第1壁部11511と、壁部材1151において中央部に配置される第2壁部11512と、第1壁部11511と第2壁部11512とを接続する接続部11513から構成される。
第1壁部11511は、第2反射面115aを主面とする平板状部材であり、X方向に平面視したときの反射部材113の外形状である正方形状の角部に対応する。第2反射面115aは互いに平行な2辺と、この2辺に垂直な1辺と、この1辺に対向する斜辺115aaとを有する台形状である。第1壁部11511の斜辺115aaは、この第1壁部11511を有する壁部材1151とは異なる他の壁部材1151の第1壁部11511における斜辺115aaにすべて重なる。
台形状の第2反射面115aの、平行な2辺のうちの短辺115abは、20角形状の第1反射面114aの1辺とすべて重なる。この短辺115abの長さは、たとえば8mmである。また、台形状の第2反射面115aの、平行な2辺のうちの長辺115acの長さは、たとえば8.9mmである。この長辺115ac上の点のうち、LEDチップ111aの光軸Sから最も遠い点までの光軸Sからの距離L4は、たとえば27mmである。
図2−2に示す、第1反射面114aを基準とする第2反射面115aの高さH2、より詳細には、第1反射面114aと第2反射面115aの上端との間のX方向における距離H2は、たとえば5mmである。また、図2−2に示す、第1反射面114aに対する第2反射面115aの傾斜角度θ1は、たとえば100°である。
第2壁部11512は、第3反射面115bを主面とする平板状部材であり、X方向に平面視したときの反射部材113の外形状である正方形状の角部を除く辺部に対応する。第3反射面115bは矩形状であり、その1辺115baが、20角形状の第1反射面114aの1辺とすべて重なる。第3反射面115bの、第1反射面114aの1辺と重なる1辺115baの長さは、たとえば16mmである。矩形状の第3反射面115bの、この1辺115baに対向する辺上の点のうち、LEDチップ111aの光軸Sに最も近い点までの光軸Sからの距離L5は、たとえば19.1mmであり、距離L4よりも小さい。
図2−1に示す、第1反射面114aを基準とする第3反射面115bの高さH3は、たとえば3mmであり、高さH2よりも小さい。また、図2−1に示す、第1反射面114aに対する第3反射面115bの傾斜角度θ2は、たとえば100°であり、傾斜角度θ1と同一である。
接続部11513は、第4反射面115cを主面とする平板状部材である。第4反射面115cは4角形状であり、4辺のうちの3辺が、20角形状の第1反射面114aの1辺、台形状の第2反射面115aの1辺、および矩形状の第3反射面115bの1辺に、それぞれ重なる。第1反射面114aを基準とする第4反射面115cの高さは、第2反射面115a側から第3反射面115b側へ向かうにつれて連続的に小さくなる。本実施形態では、第1反射面114aを基準とする第4反射面115cの高さは、第2反射面115a側から第3反射面115b側へ向かうにつれて、5mmから3mmへ、連続的に小さくなる。
基部114および傾斜部115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114および傾斜部115の厚みは、たとえば0.1〜0.5mmである。
本実施形態では、基部114の第1反射面114a、ならびに、傾斜部115の第2反射面115a、第3反射面115b、および第4反射面115cの全反射率は、94%である。これらの面の全反射率は、90%以上であり、好ましくは100%である。全反射率は、JIS H 0201:1998で規定されているように、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。
反射部材113を構成する基部114および傾斜部115は一体的に成形されることが好ましく、さらに、複数の発光装置11にそれぞれ備えられる各反射部材113は、互いに一体的に成形されることが好ましい。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、複数の発光装置11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、複数の発光装置11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では、上述したように、距離L5が距離L4よりも小さい。すなわち、第2壁部11512は、第1壁部11511よりも発光部111に近い位置に設けられる。そして、第3反射面115bの高さH3は、第2反射面115aの高さH2よりも小さい。すなわち、第2壁部11512は、第1壁部11511よりも低く設けられる。第2壁部11512が低く形成されることにより発揮される本発明の効果を、図7および図8を用いて説明する。
図7は、本発明を示し、図2−1に対応する。図8は、第2壁部11512の代わりに、第2壁部11512の高さを第1壁部11511の高さと同一に変更して構成される第2壁部11514を設けた場合を示す。図7および図8に示すように、発光部111から出射された光の一部は、反射部材113の基部114へ向かい、基部114の第1反射面114aで拡散反射する。このとき、拡散反射による反射光は、たとえば反射光B1〜B4のように複数の方向へ進む。
図8に示す例では、反射光B1,B2は、第2壁部11514で反射されて、被照射体である拡散板3において反射部材113によって画される領域である被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。反射光B3は、第2壁部11514の上方を通り過ぎて被照射領域Z1の外側に向かい、代わりに、隣接する他の発光装置11から、反射光B5が被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。反射光B4は、そのまま進み、被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。
図7に示す例では、反射光B1は、図8に示す例と同様に、被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。反射光B2は、図8に示す例とは異なり、第2壁部11512の高さが低いことに起因して、第2壁部11512の上方を通り過ぎて被照射領域Z1の外側に向かい、代わりに、隣接する他の発光装置11から、反射光B6が被照射領域Z1の中央部Z3に入射する。反射光B3は、第2壁部11512の上方を通り過ぎて被照射領域Z1の外側に向かい、代わりに、隣接する他の発光装置11から、反射光B7が被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。反射光B4は、そのまま進み、被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。
したがって、第2壁部11514の高さが第1壁部11511と同一の高さである図8の例と比較して、第2壁部11512の高さが第1壁部11511よりも低い図7の例では、被照射領域Z1の周縁部Z2における第2壁部11512に臨む部分(第2壁部11512に近い部分)に入射する光量が減少する。すなわち、被照射領域Z1の周縁部Z2における第2壁部11512に臨む部分(発光部111に近い部分)の照射光量を抑えることができ、被照射領域Z1の周縁部Z2における第1壁部11511に臨む部分(発光部111から遠い部分)の照射光量との間で均一化を図ることができる。
なお、この第1実施形態では、反射部材113をX方向に平面視したときの外形状を、1辺40mmの正方形状としているが、この正方形状の1辺の長さは、25mm〜60mmの範囲内で適宜設定できる。また、第1壁部11511の傾斜角度θ1と第2壁部11512の傾斜角度θ2は、同一の100°であるが、同一の角度でさえあれば、90°よりも大きく120°以下の範囲内で適宜設定できる。また、第1壁部11511の高さH2は5mmであり、第2壁部11512の高さH3は3mmであるので、高さの差は2mmであるが、この高さの差は、1mm〜4mmの範囲内で適宜設定できる。さらに、この高さの差が生じるように、第1壁部11511の高さH2および第2壁部11512の高さH3は、1mm〜5mmの範囲内でそれぞれ適宜設定できる。また、本実施形態では、距離L4は27mmであり、距離L5は19.1mmであるので、距離L5は距離L4よりも小さいが、距離L5が距離L4以下でさえあれば、距離L4および距離L5は、12.5mm〜30mmの範囲内でそれぞれ適宜設定できる。
図13に、第1実施形態の変形例を示す。この変形例では、第1壁部11511および第2壁部11512の高さが、その部分ごとに、光軸Sからの距離に比例して連続的に変化し、第1壁部11511の高さの最小値が、第2壁部11512の高さの最大値に一致する。したがって、この変形例では、接続部11513は設けられず、第1壁部11511と第2壁部11512とが直接接続される。ただし、反射部材113をX方向に平面視したときの外形状は、正方形状のままである。なお、この変形例において、第1壁部11511および第2壁部11512の各部分の光軸Sからの距離とは、各部分における基部114の第1反射面114aとの接点と光軸Sとの間の距離であり、各部分の高さとは、この接点から傾斜角度θ1,θ2で延ばした直線と第1,2壁部11511,11512の上端面との接点と、基部114の第1反射面114aとの間のX方向における距離である。
この変形例では、たとえば、第1壁部11511の高さの最小値を4mmとし、最大値を5mmとして、光軸Sに近づくにつれて高さが連続的に低くなるように第1壁部11511を設け、第2壁部11512の高さの最小値を3mmとし、最大値を4mmとして、光軸Sに近づくにつれて高さが連続的に低くなるように第2壁部11512を設けることができる。このように、第1壁部11511および第2壁部11512の各部分の高さを連続的に変化させることで、照射光量の均一性を向上させることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、反射部材113の代わりに反射部材130を設けたこと以外は、第1実施形態と同様であるので、反射部材130以外の説明は省略する。図9は、反射部材130および発光部111を含む発光装置11の外観を模式的に示す図である。図10は、反射部材130および発光部111を含む発光装置11の断面図であり、図10(a)は、図9における切断面線I−Iで切断したときの発光装置11の断面を模式的に示し、図10(b)は、図9における切断面線J−Jで切断したときの発光装置11の断面を模式的に示す。
図11は、反射部材130をX方向に平面視したときの図である。反射部材130は、X方向に平面視したときの外形状が、1辺40mmの正方形状である。この正方形状の各辺は、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となる。本実施形態では、反射部材130は、この正方形状の対角線について線対称に構成される。また、正方形状の中央点について90°回転対称に構成される。なお、本発明の他の実施形態としては、反射部材130は、X方向に平面視したときの外形状が長方形状であってもよい。
反射部材130は、プリント基板12の実装面12a上に設けられる基部131と、基部131の外周縁部を取り囲み、この外周縁部に接続される傾斜部132とを有する。基部131は、中央に開口部1311が設けられた、20角形平板状部材であり、X方向に垂直な平面であって、拡散板3に臨む平面である第1反射面131aを有する。傾斜部132は、発光部111を取り囲む枠状部材であり、第2反射面132a、第3反射面132b、および第4反射面132cを有する。第2反射面132a、第3反射面132b、および第4反射面132cは、それぞれ、発光部111に臨み、X方向に垂直な方向において発光部111から遠ざかるにつれてX方向とは逆方向にプリント基板12から遠ざかるように傾斜する面である。
基部131は、第1反射面131aを主面とし、X方向に平面視したときにおける中央部に正方形状の開口部1311が設けられる。この正方形状の開口部1311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1311に基台111bが挿通される。
基部131の第1反射面131aの外形状は、正方形の各辺の中央部に等脚台形を接続して形成される20角形状である。本実施形態では、この正方形の1辺の長さは38.2mmであり、この正方形の各辺の中央部に、等脚台形の平行な2辺のうちの長辺がすべて重なる。この等脚台形の平行な2辺のうちの長辺の長さはたとえば22.2mmであり、短辺の長さはたとえば16mmであり、長辺と短辺との間の距離はたとえば0.46mmである。また、本実施形態では、上記の正方形の各辺は、X方向に平面視したときの反射部材130の外形状である正方形状の各辺に対して、垂直または平行となる。
傾斜部132は、4つの同一形状の壁部材1321の両端部を互いに接続することで構成される枠状部材である。各壁部材1321は、壁部材1321において両端部に配置される第1壁部13211と、壁部材1321において中央部に配置される第2壁部13212と、第1壁部13211と第2壁部13212とを接続する接続部13213から構成される。
第1壁部13211は、平面である第2反射面132aを主面とする平板状部材であり、X方向に平面視したときの反射部材130の外形状である正方形状の角部に対応する。第2反射面132aは互いに平行な2辺と、この2辺に垂直な1辺と、この1辺に対向する斜辺132aaとを有する台形状である。第1壁部13211の斜辺132aaは、この第1壁部13211を有する壁部材1321とは異なる他の壁部材1321の第1壁部13211における斜辺132aaにすべて重なる。
台形状の第2反射面132aの、平行な2辺のうちの短辺132abは、20角形状の第1反射面131aの1辺とすべて重なる。この短辺132abの長さは、たとえば8mmである。また、台形状の第2反射面132aの、平行な2辺のうちの長辺132acの長さは、たとえば8.9mmである。この長辺132ac上の点のうち、LEDチップ111aの光軸Sから最も遠い点までの光軸Sからの距離L11は、たとえば27mmである。
図10(b)に示す、第1反射面131aを基準とする第2反射面132aの高さH8は、たとえば5mmである。また、図10(b)に示す、第1反射面131aに対する第2反射面132aの傾斜角度θ7は、たとえば100°である。
第2壁部13212は、平面である第3反射面132bを主面とする平板状部材であり、X方向に平面視したときの反射部材130の外形状である正方形状の辺部に対応する。第3反射面132bは矩形状であり、その1辺132baが、20角形状の第1反射面131aの1辺とすべて重なる。第3反射面132bの、第1反射面131aの1辺と重なる1辺132baの長さは、たとえば16mmである。矩形状の第3反射面115bの、この1辺132baに対向する辺上の点のうち、LEDチップ111aの光軸Sに最も近い点までの光軸Sからの距離L12は、たとえば19.1mmであり、距離L11よりも小さい。
図10(a)に示す、第1反射面131aを基準とする第3反射面132bの高さH9は、たとえば5mmであり、高さH8と同一である。また、図10(b)に示す、第1反射面131aに対する第3反射面132bの傾斜角度θ8は、たとえば95°であり、傾斜角度θ7よりも小さい。
接続部13213は、第4反射面132cを主面とする板状部材である。第4反射面132cは、20角形状の第1反射面131aの1辺、台形状の第2反射面132aの1辺、および矩形状の第3反射面132bの1辺に、それぞれ連なる。第1反射面131aに対する第4反射面132cの傾斜角度は、第2反射面132a側から第3反射面132b側へ向かうにつれて連続的に小さくなる。本実施形態では、第1反射面131aに対する第4反射面132cの傾斜角度は、第2反射面132a側から第3反射面132b側へ向かうにつれて、100°から95°へ、連続的に小さくなる。
基部131および傾斜部132は、高輝性PET、アルミニウムなどからなる。基部131および傾斜部132の厚みは、たとえば0.1〜0.5mmである。
本実施形態では、基部131の第1反射面131a、ならびに、傾斜部132の第2反射面132a、第3反射面132b、および第4反射面132cの全反射率は、94%である。これらの面の全反射率は、90%以上であり、好ましくは100%である。
反射部材130を構成する基部131および傾斜部132は一体的に成形されることが好ましく、さらに、複数の発光装置11にそれぞれ備えられる各反射部材130は、互いに一体的に成形されることが好ましい。複数の反射部材130を一体成形する方法としては、反射部材130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130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。
以上のように構成される反射部材130では、上述したように、距離L12が距離L11よりも小さい。すなわち、第2壁部13212は、第1壁部13211よりも発光部111に近い位置に設けられる。そして、第2壁部13212の傾斜角度θ8は、第1壁部13211の傾斜角度θ7よりも小さい。第2壁部13212の傾斜角度θ8が小さいことにより発揮される本発明の効果を、図8および図12を用いて説明する。
図12は、本発明を示し、図10(a)に対応する。図8および図12に示すように、発光部111から出射された光の一部は、反射部材113,130の基部114,131へ向かい、基部114,131の第1反射面114a,131aで拡散反射する。このとき、拡散反射による反射光は、たとえば反射光B1〜B4のように複数の方向へ進む。
図8に示す例では、第1実施形態で説明したように、反射光B1,B2は、被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。反射光B3の代わりに、隣接する他の発光装置11から、反射光B5が被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。反射光B4は、被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。
図12に示す例では、図8に示す例とは異なり、第2壁部13212の傾斜角度θ8が小さいことに起因して、第2壁部13212の第3反射面132bに対する反射光B1,B2の入射角度および反射角度は小さくなり、その結果、反射光B1,B2は、被照射領域Z1の中央部Z3に入射する。反射光B3は、第2壁部13212の上方を通り過ぎて被照射領域Z1の外側に向かい、代わりに、隣接する他の発光装置11から、反射光B8が被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。反射光B4は、そのまま進み、被照射領域Z1の周縁部Z2に入射する。
したがって、第2壁部11514の傾斜角度が第1壁部11511の傾斜角度と同一である図8の例と比較して、第2壁部13212の傾斜角度θ8が第1壁部13211の傾斜角度θ7よりも小さい図12の例では、被照射領域Z1の周縁部Z2における第2壁部13212に臨む部分(第2壁部13212に近い部分)に入射する光量が減少する。すなわち、被照射領域Z1の周縁部Z2における第2壁部13212に臨む部分(発光部111に近い部分)の照射光量を抑えることができ、被照射領域Z1の周縁部Z2における第1壁部13211に臨む部分(発光部111から遠い部分)の照射光量との間で均一化を図ることができる。
なお、この第2実施形態では、反射部材130をX方向に平面視したときの外形状を、1辺40mmの正方形状としているが、この正方形状の1辺の長さは、20mm〜60mmの範囲内で適宜設定できる。また、第1壁部13211の高さH8と第2壁部13212の高さH9は、同一の5mmであるが、同一の高さでさえあれば、2mm〜8mmの範囲内で適宜設定できる。また、第1壁部13211の傾斜角度θ7は100°であり、第2壁部13212の傾斜角度θ8は95°であるので、傾斜角度の差は5°であるが、この傾斜角度の差は、0°より大きく45°以下の範囲内で適宜設定できる。さらに、この傾斜角度の差が生じるように、第1壁部13211の傾斜角度θ7および第2壁部13212の傾斜角度θ8は、90°よりも大きく120°以下の範囲内でそれぞれ適宜設定できる。また、本実施形態では、距離L11は27mmであり、距離L12は19.1mmであるので、距離L12は距離L11よりも小さいが、距離L12が距離L11以下でさえあれば、距離L11および距離L12は、15mm〜30mmの範囲内でそれぞれ適宜設定できる。
このような第2実施形態の変形例としては、第1壁部13211および第2壁部13212の傾斜角度が、その部分ごとに、光軸Sからの距離に比例して連続的に変化し、第1壁部13211の傾斜角度の最小値が、第2壁部13212の傾斜角度の最大値に一致するように構成してもよい。したがって、この変形例では、接続部13213は設けられず、第1壁部13211と第2壁部13212とが直接接続される。ただし、反射部材130をX方向に平面視したときの外形状は、正方形状のままである。なお、この変形例において、第1壁部13211および第2壁部13212の各部分の光軸Sからの距離とは、各部分における基部131の第1反射面131aとの接点と光軸Sとの間の距離である。
この変形例では、たとえば、第1壁部13211の傾斜角度の最小値を97.5°とし、最大値を100°として、光軸Sに近づくにつれて傾斜角度が連続的に小さくなるように第1壁部13211を設け、第2壁部13212の傾斜角度の最小値を95°とし、最大値を97.5°として、光軸Sに近づくにつれて傾斜角度が連続的に小さくなるように第2壁部13212を設けることができる。このように、第1壁部13211および第2壁部13212の各部分の傾斜角度を連続的に変化させることで、照射光量の均一性を向上させることができる。
以上の第1,第2実施形態のようなバックライトユニット1を備える液晶表示装置100によれば、バックライトユニット1によって、被照射体である拡散板3に対して、その面方向において強度が均一化された光を照射することができるので、拡散板3に平行に設けられる液晶パネル2に対して、その面方向において強度が均一化された光を照射することができる。これにより、液晶表示装置100は、高画質の画像を表示することができる。
1 バックライトユニット
2 液晶パネル
12 プリント基板
12a 実装面
100 液晶表示装置
111a LEDチップ
111b 基台
112 レンズ
112a 上面
112b 側面
113、120,130 反射部材
114,121,131 基部
115,122,132 傾斜部
11511,12211,13211 第1壁部
11512,12221,13212 第2壁部
本発明は、被照射体に光を照射するための発光装置であって、
光を出射する発光部と、
前記発光部の周囲に設けられる反射部材であって、前記発光部の光軸に垂直な方向に延びる基部、および、この基部から傾斜して延びる傾斜部であって、第1壁部と、この第1壁部よりも、前記基部からの高さが低く、前記発光部からの距離が近い第2壁部とを含む傾斜部を有する反射部材とを備え
前記発光部は、前記基部から離れる方向に光を出射する発光素子と、前記発光素子が載置される基台と、レンズとを含み、
前記発光素子は、光の出射方向において、前記基部よりも前方に設けられ、
前記レンズは、前記基部よりも前記出射方向前方において、前記発光素子の前記出射方向前方端部を全て覆うように設けられ、
前記傾斜部は、前記出射方向において、前記基部の位置から、前記発光素子よりも前記出射方向前方の位置までにわたって、設けられることを特徴とする発光装置である。
また本発明は、被照射体に光を照射するための発光装置であって、
光を出射する発光部と、
前記発光部の周囲に設けられる反射部材であって、前記発光部の光軸に垂直な方向に延びる基部、および、この基部から傾斜して延びる傾斜部であって、第1壁部と、この第1壁部よりも、前記基部に対する傾斜角度が小さく、前記発光部からの距離が近い第2壁部とを含む傾斜部を有する反射部材とを備え
前記発光部は、前記基部から離れる方向に光を出射する発光素子と、前記発光素子が載置される基台と、レンズとを含み、
前記発光素子は、光の出射方向において、前記基部よりも前方に設けられ、
前記レンズは、前記基部よりも前記出射方向前方において、前記発光素子の前記出射方向前方端部を全て覆うように設けられ、
前記傾斜部は、前記出射方向において、前記基部の位置から前記発光素子よりも前記出射方向前方の位置までにわたって、設けられることを特徴とする発光装置である。

Claims (3)

  1. 被照射体に光を照射するための発光装置であって、
    光を出射する発光部と、
    前記発光部の周囲に設けられる反射部材であって、前記発光部の光軸に垂直な方向に延びる基部、および、この基部から傾斜して延びる傾斜部であって、第1壁部と、この第1壁部よりも、前記基部からの高さが低く、前記発光部からの距離が近い第2壁部とを含む傾斜部を有する反射部材とを備えることを特徴とする発光装置。
  2. 被照射体に光を照射するための発光装置であって、
    光を出射する発光部と、
    前記発光部の周囲に設けられる反射部材であって、前記発光部の光軸に垂直な方向に延びる基部、および、この基部から傾斜して延びる傾斜部であって、第1壁部と、この第1壁部よりも、前記基部に対する傾斜角度が小さく、前記発光部からの距離が近い第2壁部とを含む傾斜部を有する反射部材とを備えることを特徴とする発光装置。
  3. 表示パネルと、
    前記表示パネルに背面側から光を照射するための、請求項1または2に記載の発光装置を備える照明装置とを含むことを特徴とする表示装置。
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