JP2017027839A - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光の利用効率を改善することが可能な照明装置、及び、低消費電力の表示装置を提供する。【解決手段】発光面を有する発光素子を備える光源ユニットと、前記発光面の周囲に形成され前記発光面より高い光反射率を有する反射面と、前記発光面から出射された出射光の波長を変換する波長変換部材と、前記光源ユニットと前記波長変換部材との間に位置し前記波長変換部材から前記発光面に向かう戻り光を前記反射面に誘導する光路調整機構を備える光学部材と、前記波長変換部材と対向する導光体と、を備えている照明装置。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、照明装置及び表示装置に関する。
液晶表示装置のバックライトとして、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子に、蛍光体などを有する波長変換部材を組み合わせた照明装置が利用されている。特許文献１には、多数の発光素子チップを含む発光素子パッケージと、発光素子パッケージの光放出方向の上部に配置された量子点密封パッケージと、を含む照明装置が開示されている。この照明装置は、発光素子チップから放出される光を波長変換して波長変換光を放出する。
特開２０１１−２５８９５１号公報
波長変換材料である量子点（発光材料）は、一般的に全方位に発光する。従って、特許文献１が開示する照明装置によれば、量子点から発光された光の一部は、発光素子チップに向かうため、光の利用効率が低下する恐れがある。
本実施形態の目的は、光の利用効率を改善することが可能な照明装置、及び、低消費電力の表示装置を提供することにある。
本実施形態によれば、
発光面を有する発光素子を備える光源ユニットと、前記発光面の周囲に形成され前記発光面より高い光反射率を有する反射面と、前記発光面から出射された出射光の波長を変換する波長変換部材と、前記光源ユニットと前記波長変換部材との間に位置し前記波長変換部材から前記発光面に向かう戻り光を前記反射面に誘導する光路調整機構を備える光学部材と、前記波長変換部材と対向する導光体と、を備えている照明装置が提供される。
図１は、本実施形態の表示装置の概略を示す斜視図である。 図２は、表示装置の断面を示す図である。 図３は、本実施形態の照明装置の構成を示す平面図である。 図４は、図３に示した照明装置の断面を示す図である。 図５は、導光体側から見た場合の、光源ユニット及び波長変換部材の位置関係を示す図である。 図６は、波長変換部材から出射した光の挙動を示す図である。 図７は、照明装置の変形例を示す図である。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
以下、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の表示装置の概略を示す斜視図である。
表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬ、表示パネルＰＮＬを駆動する駆動集積回路（ＩＣ）チップＩＣ、表示パネルＰＮＬを照明する照明装置ＢＬ、制御モジュールＣＭ、フレキシブル回路基板ＦＰＣ１、ＦＰＣ２などを備えている。なお、本実施形態において、第１方向Ｘは、例えば表示パネルＰＮＬの短辺方向である。第２方向Ｙは、第１方向Ｘに交差する方向であり、表示パネルＰＮＬの長辺方向である。また、第３方向Ｚは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに交差する方向である。
表示パネルＰＮＬは、第１基板１００と、第１基板１００に対向配置された第２基板２００と、を備えている。表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示領域ＤＡ、及び、表示領域ＤＡの周辺に位置する額縁状の非表示領域ＮＤＡを備えている。
照明装置ＢＬは、表示パネルＰＮＬの第１基板１００側に対向するように配置されている。照明装置ＢＬは、第１基板１００と対向する側に照明面ＩＡを備えている。照明装置ＢＬは、照明面ＩＡから表示パネルＰＮＬに向けて光を照射する。照明面ＩＡは、表示領域ＤＡの全面に亘って形成されている。すなわち、表示パネルＰＮＬは、照明装置ＢＬの照明面ＩＡに対向配置されている。
駆動ＩＣチップＩＣは、表示パネルＰＮＬの第１基板１００上に実装されている。フレキシブル回路基板ＦＰＣ１は、第１基板１００上に実装され、表示パネルＰＮＬと制御モジュールＣＭとを接続している。フレキシブル回路基板ＦＰＣ２は、照明装置ＢＬと制御モジュールＣＭとを接続している。制御モジュールＣＭは、フレキシブル回路基板ＦＰＣ１を介して、表示パネルＰＮＬを駆動するのに必要な信号を出力し、フレキシブル回路基板ＦＰＣ２を介して照明装置ＢＬを駆動するのに必要な信号を出力する。
このような構成の表示装置ＤＳＰは、照明装置ＢＬから表示パネルＰＮＬに入射する光を選択的に透過することによって画像を表示する透過表示機能を備えた透過型表示装置である。ただし、本実施形態は、透過型表示装置に限定されるものではない。例えば、表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬに入射する外光あるいは補助光を選択的に反射することによって画像を表示する反射表示機能を備えた反射型表示装置であっても良い。また、表示装置ＤＳＰは、透過表示機能及び反射表示機能を備えた半透過型表示装置であってもよい。表示装置ＤＳＰが反射型表示装置であって、照明装置ＢＬを必要とする構成の場合、照明装置ＢＬは、その照明面ＩＡが第２基板２００側に対向するように配置される。また、表示装置ＤＳＰは、液晶表示装置に限定されるものではなく、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）シャッターが各画素に配置された機械式表示パネルを有する表示装置などであってもよい。
図２は、表示装置の断面を示す図である。この図は、一例として、３つの異なる色の画素を含む断面を示している。なお、この図においては、一例として、横電界を利用する表示モードの液晶表示装置が図示されている。ただし、本実施形態における表示装置ＤＳＰに適用可能な表示モードは、特に限定されるものではなく、縦電界を利用する表示モードであってもよい。
表示パネルＰＮＬは、第１基板１００と第２基板２００との間に液晶層ＬＱを備えている。また、表示パネルＰＮＬは、第１基板１００側の面に第１光学素子ＯＤ１を備え、第２基板２００側の面に第２光学素子ＯＤ２を備えている。
第１基板１００は、第１絶縁基板１０、第１スイッチング素子ＳＷ１、第２スイッチング素子ＳＷ２、第３スイッチング素子ＳＷ３、第１絶縁膜１１、共通電極ＣＥ、第２絶縁膜１２、第１画素電極ＰＥ１、第２画素電極ＰＥ２、第３画素電極ＰＥ３、及び第１配向膜ＡＬ１などを備えている。なお、以下の第１基板１００に関する説明で「上」とは液晶層ＬＱと対向する側に相当する。
第１絶縁基板１０は、ガラス、樹脂などの光透過性及び絶縁性を有する材料によって形成されている。第１スイッチング素子ＳＷ１乃至第３スイッチング素子ＳＷ３は、第１絶縁基板１０の上に配置されている。図示した例では、第１スイッチング素子ＳＷ１乃至第３スイッチング素子ＳＷ３は、それぞれ第１画素ＰＸ１乃至第３画素ＰＸ３に対応する領域に配置されている。第１絶縁膜１１は、第１絶縁基板１０、第１スイッチング素子ＳＷ１乃至第３スイッチング素子ＳＷ３の上に配置されている。
共通電極ＣＥは、第１絶縁膜１１の上に配置されている。共通電極ＣＥは、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの透明な導電材料によって形成されている。第２絶縁膜１２は、共通電極ＣＥの上に配置されている。
第１画素電極ＰＥ１乃至第３画素電極ＰＥ３は、第２絶縁膜１２の上に配置され、第２絶縁膜１２を介して共通電極ＣＥと対向している。第１画素電極ＰＥ１乃至第３画素電極ＰＥ３には、それぞれスリットＳＬＡが形成されている。第１画素電極ＰＥ１乃至第３画素電極ＰＥ３は、それぞれ第１画素ＰＸ１乃至第３画素ＰＸ３に対応する領域に配置されている。第１画素電極ＰＥ１は、対応する第１スイッチング素子ＳＷ１と図示しない位置で電気的に接続されている。第２画素電極ＰＥ２及び第３画素電極ＰＥ３も同様に、それぞれ第２スイッチング素子ＳＷ２及び第３スイッチング素子ＳＷ３と電気的に接続されている。第１画素電極ＰＥ１乃至第３画素電極ＰＥ３は、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明な導電材料によって形成されている。第１配向膜ＡＬ１は、第２絶縁膜１２や第１画素電極ＰＥ１乃至第３画素電極ＰＥ３などを覆っている。第１配向膜ＡＬ１は、図示した例では、水平な液晶配向性を示す材料によって形成され、第１基板１００の液晶層ＬＱと接する面に配置されている。
第２基板２００は、第２絶縁基板２０、遮光層ＳＨ、第１カラーフィルタＣＦ１、第２カラーフィルタＣＦ２、第３カラーフィルタＣＦ３、オーバーコート層ＯＣ、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。
第２絶縁基板２０は、ガラス、樹脂などの光透過性及び絶縁性を有する材料によって形成されている。遮光層ＳＨ、及び、第１カラーフィルタＣＦ１乃至第３カラーフィルタＣＦ３は、第２絶縁基板２０の第１基板１００と対向する側に配置されている。第１カラーフィルタＣＦ１乃至第３カラーフィルタＣＦ３のそれぞれの端部は、遮光層ＳＨに対向している。第１カラーフィルタＣＦ１乃至第３カラーフィルタＣＦ３は、それぞれ第１画素ＰＸ１乃至第３画素ＰＸ３に対応する領域に配置されている。すなわち、第１カラーフィルタＣＦ１は、第１画素電極ＰＥ１と対向している。第２カラーフィルタＣＦ２及び第３カラーフィルタＣＦ３も同様に、それぞれ第２画素電極ＰＥ２及び第３画素電極ＰＥ３と対向している。例えば、第１カラーフィルタＣＦ１は赤色カラーフィルタであり、第２カラーフィルタＣＦ２は緑色カラーフィルタであり、第３カラーフィルタＣＦ３は青色カラーフィルタである。なお、各カラーフィルタは、特に限定されるものではなく、例えば、黄色カラーフィルタや、無着色の白色カラーフィルタであってもよい。オーバーコート層ＯＣは、第１カラーフィルタＣＦ１乃至第３カラーフィルタＣＦ３を覆っている。第２配向膜ＡＬ２は、オーバーコート層ＯＣを覆っている。第２配向膜ＡＬ２は、図示した例では、水平の液晶配向性を示す材料によって形成され、第２基板２００の液晶層ＬＱと接する面に配置されている。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、例えば、ラビング処理や光配向処理などの配向処理がなされたポリイミドで形成されている。液晶層ＬＱは、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２の間に配置されている。
第１光学素子ＯＤ１は、例えば、第１絶縁基板１０と照明装置ＢＬとの間に配置され、第１偏光板ＰＬ１を備えている。第２光学素子ＯＤ２は、例えば、第２絶縁基板２０の、液晶層ＬＱが位置する側とは反対側に配置され、第２偏光板ＰＬ２を備えている。第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と第２偏光板ＰＬ２の吸収軸は、例えば直交している。
次に、表示装置ＤＳＰの動作について、ノーマリーブラックモードを例に挙げて説明する。なお、ノーマリーブラックモードとは、画素電極に電圧が印加されていないＯＦＦ状態において画素が黒表示となり、画素電極に電圧が印加されたＯＮ状態において画素が白表示となる表示形式を指す。
照明装置ＢＬの照明面ＩＡから出射した光は、第１偏光板ＰＬ１を透過して、例えば直線偏光状態の入射光として表示パネルＰＮＬに入射する。ＯＦＦ状態の画素においては、表示パネルＰＮＬに入射した入射光の偏光方向は維持される。この結果、表示パネルＰＮＬを透過した透過光は、第１偏光板ＰＬ１に対してクロスニコル配置された第２偏光板ＰＬ２で吸収される。
一方、ＯＮ状態では、入射光の偏光方向は、液晶層ＬＱの位相差に影響されて表示パネルＰＮＬを透過する際に９０度回転する。すなわち、透過光の偏光方向が第２偏光板ＰＬ２の透過軸と平行となる。この結果、透過光は、第２偏光板ＰＬ２を透過する。
次に、照明装置ＢＬの構造について、図３乃至図５を用いて説明する。
図３は、本実施形態の照明装置の構成を示す平面図である。
照明装置ＢＬは、光源ユニット３０、光学部材４０、波長変換部材５０、及び導光体ＬＧを備えている。光源ユニット３０は、例えば、第１方向Ｘに延在している。光学部材４０は、第１方向Ｘに延在し、第２方向Ｙで光源ユニット３０と波長変換部材５０との間に位置している。波長変換部材５０は、第１方向Ｘに延在し、第２方向Ｙで光学部材４０と導光体ＬＧとの間に位置している。導光体ＬＧは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ−Ｙ平面において長方形となる平板状に形成され、第２方向Ｙで波長変換部材５０と対向している。
光源ユニット３０は、固定部材３２及び発光素子３４を備えている。固定部材３２は、第１方向Ｘに延在し、発光素子３４を固定している。固定部材３２は、例えば白色の樹脂で形成されており、光学部材４０と対向する側に第１反射面３２ａを備えている。発光素子３４は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）によって形成されている。複数の発光素子３４は、光源ユニット３０の光学部材４０と対向する側に配置され、第１方向Ｘに間隔を空けて並んでいる。図示した例では、隣り合う発光素子３４の間には、固定部材３２が位置している。また、発光素子３４は、フレーム３５及び発光部３６を備えている。フレーム３５は、例えば白色の樹脂で形成されており、光学部材４０と対向する側に第２反射面３５ａを備えている。発光部３６は、光学部材４０と対向する側に発光面３６ａを備えている。図示した例では、第１反射面３２ａ、第２反射面３５ａ、及び、発光面３６ａは、第１方向Ｘに並んでいる。つまり、隣り合う発光素子３４の発光面３６ａの間には、固定部材３２の第１反射面３２ａ及び発光素子３４の第２反射面３５ａが位置している。なお、第１反射面３２ａ、第２反射面３５ａは、屈曲していてもよく、発光面３６ａから第２方向Ｙにずれていてもよい。例えば、発光素子３４はＬＥＤパッケージであり、フレーム３５はリフレクタである。このとき、発光部３６は、ＬＥＤチップ及びＬＥＤチップを覆う封止材等で形成されている。
第１反射面３２ａ及び第２反射面３５ａは、発光面３６ａより高い光反射率を有しており、共に本実施形態における反射面を構成している。なお、反射面は、上記の第１反射面３２ａ及び第２反射面３５ａに限定されるものではなく、例えば、光源ユニット３０と光学部材４０との間に別途配置された部材によって形成されても良いし、光学部材４０の光源ユニット３０と対向する側の面に形成されていてもよい。
光学部材４０は、光路調整機構４２を備えている。光路調整機構４２は、後述する波長変換部材５０から発光面３６ａに向かう戻り光を反射面に誘導する。図示した例では、光路調整機構４２は、光学部材４０の光源ユニット３０と対向する側に形成されている。なお、光路調整機構４２は、光学部材４０の波長変換部材５０と対向する側に形成されても良いし、光学部材４０が内部に低屈折率の樹脂層や空気層を有することによって、光学部材４０の内部に形成されてもよい。光路調整機構４２は、例えば、凹レンズや凸レンズである。図示した例では、光路調整機構４２は、Ｘ−Ｙ平面において、発光面３６ａと対向する凹部４２Ａ、及び、第１反射面３２ａと対向する凸部４２Ｂを有している。凹部４２Ａは、例えば曲面によって形成され、発光面３６ａと対向する位置で光源ユニット３０から最も離間する凹レンズである。凸部４２Ｂは、例えば曲面によって形成され、第１反射面３２ａと対向する位置で光源ユニット３０に最も接近する凸レンズである。
なお、図示した例では、光学部材４０は、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚで規定されるＹ−Ｚ平面においても凹部４４を有している。凹部４４は、第１方向Ｘに沿って延在している。凹部４４の形状については、後の断面図を参照しながら詳細に説明する。このような光学部材４０は、例えば、透明なガラスや樹脂材料によって形成されている。
波長変換部材５０は、例えば、フォトルミネッセンスが起きる発光材料５２を備えている。すなわち、発光材料５２は、特定波長の光を吸収して、吸収した光の波長よりも長波長の光を発光するものである。例えば、発光材料５２としては、青色光や紫外光を吸収して、黄色に発光する発光材料、緑色に発光する発光材料、赤色に発光する発光材料などが挙げられる。発光材料５２は、例えば、各種蛍光材料などから実施形態に適した発光特性を有する材料を選択することができる。なお、発光材料５２は、１種類の発光材料に限定されるものではなく、２種類以上の発光材料を備えていてもよい。
図示した例では、発光材料５２は、量子ドットで形成されている。量子ドットは、例えば、外形寸法が数ナノメートルから数十ナノメートルの半導体の結晶である。本実施形態における量子ドットは、例えばウルツ鉱型又は閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＩＩ−ＶＩ族半導体又はＩＩＩ−Ｖ族半導体で形成されている。量子ドットは、例えばコア・シェル構造を形成している。コアは、量子ドットの中心に位置し、例えばセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、又はリン化インジウム（ＩｎＰ）などで形成されている。シェルは、コアの周囲を覆いコアを物理的及び化学的に安定化させている。シェルの周囲には有機分子が修飾されている場合もある。シェルは、例えば硫化亜鉛（ＺｎＳ）や硫化カドミウム（ＣｄＳ）などで形成されている。量子ドットは、コアの半導体の種類及び大きさによって発光の波長選択性を有する。これにより、好適な発光波長を備える量子ドットを形成することができる。
発光材料５２は、例えば、適当なバインダー樹脂や溶媒に分散した状態で、密封部材５４に封入されている。密封部材５４は、例えば、第１方向Ｘに延在した管状体であるが、特にこの例に限定されるものではない。密封部材５４は、ガラスや樹脂などによって形成可能である。なお、発光材料５２として、酸素や水分によって劣化しやすい材料が選択される場合には、密封部材５４は、気密性が高く透湿度の低い材料で形成されることが望ましく、例えば、ガラス管で形成されることが望ましい。また、密封部材５４のＹ−Ｚ平面に平行な断面形状は、特に限定されるものではなく、円形や多角形であってもよいが、一例では四角形である。
なお、光学部材４０と波長変換部材５０とは、個別に形成されているが、一体的に形成されてもよい。例えば、光学部材４０が発光材料５２を封入したものであっても良い。また、波長変換部材５０と導光体ＬＧとは、個別に形成されているが、一体的に形成されても良い。例えば、導光体ＬＧが発光材料５２を封入したものであっても良い。
図４は、図３に示した照明装置の断面を示す図である。なお、（ａ）は発光面３６ａの中心を含む照明装置ＢＬのＡ−Ａ断面を示しており、（ｂ）は発光面３６ａの端を含む照明装置ＢＬのＢ−Ｂ断面を示しており、（ｃ）は第２反射面３５ａを含む照明装置ＢＬのＣ−Ｃ断面を示している。
まず、図４の（ａ）を参照しながら、照明装置ＢＬの概要について説明する。光源ユニット３０、光学部材４０、波長変換部材５０、及び、導光体ＬＧは、第２方向Ｙに沿って並んでいる。光源ユニット３０において、固定部材３２の第１反射面３２ａ、発光素子３４の第２反射面３５ａ及び発光面３６ａは、光学部材４０と対向する側に位置し、図示した例では、同一平面を形成している。光学部材４０において、光路調整機構４２及び凹部４４は、光源ユニット３０と対向する側に位置している。凹部４４は、発光面３６ａと対向する位置に底部４４ａを備えており、底部４４ａを挟んで第３方向Ｚの両端部に頂部４４ｂを備えている。頂部４４ｂは、第１反射面３２ａに向かって突出している。凹部４４において、底部４４ａ及び頂部４４ｂを含む曲面は、凹レンズを形成している。図示した例では、凹部４４は空気層であるが、光学部材４０の本体を形成する材料よりも低屈折率の材料が凹部４４に充填されていても良い。図示したＹ−Ｚ断面においては、光源ユニット３０と光学部材４０とは離間している。
光学部材４０は、Ｘ−Ｙ平面に沿った下面４０Ａ及び上面４０Ｂを有している。波長変換部材５０は、Ｘ−Ｙ平面に沿った下面５０Ａ及び上面５０Ｂを有している。導光体ＬＧは、Ｘ−Ｙ平面に沿った下面ＬＧＡ及び上面ＬＧＢと、Ｘ−Ｚ平面に沿った側面ＬＧＣとを有している。導光体ＬＧにおいて、側面ＬＧＣは光源ユニット３０からの出射光が入射する入射面に相当し、上面ＬＧＢは図示しない表示パネルＰＮＬを照明する照明面ＩＡに相当する。図示したＹ−Ｚ平面においては、波長変換部材５０は、光学部材４０及び導光体ＬＧから離間しているが、特に限定されるものではなく、光学部材４０又は導光体ＬＧに接していてもよく、接着剤等を介して固着していてもよい。
照明装置ＢＬは、反射体ＲＦを備えている。反射体ＲＦは、光学部材４０の下面４０Ａ及び上面４０Ｂ、波長変換部材５０の下面５０Ａ及び上面５０Ｂとそれぞれ対向している。また、反射体ＲＦは、導光体ＬＧの下面ＬＧＡと対向している。さらに、反射体ＲＦは、光源ユニット３０と光学部材４０との間の領域とも対向している。なお、図示した例では、反射体ＲＦは、一体的に形成されているが、この例に限らず、各部と個別に対向する別部材によって構成されても良い。また、反射体ＲＦは、シート状に形成されても良いが、各面に成膜された薄膜であっても良い。このような反射体ＲＦは、光反射率の高い材料で形成され、例えば誘電体多層膜やアルミニウム等の金属材料で形成されている。
（ａ）に示した距離Ｄ１は、底部４４ａと発光面３６ａの中心との間の第２方向Ｙに沿った距離である。幅Ｗ１は、発光面３６ａの中心を含むＹ−Ｚ平面における光学部材４０の上面４０Ｂの第２方向Ｙに沿った幅である。（ｂ）に示した距離Ｄ２は、底部４４ａと発光面３６ａの端部との間の第２方向Ｙに沿った距離である。幅Ｗ２は、発光面３６ａの端部と交差するＹ−Ｚ平面における光学部材４０の上面４０Ｂの第２方向Ｙに沿った幅である。（ｃ）に示した距離Ｄ３は、底部４４ａと第２反射面３５ａとの間の第２方向Ｙに沿った距離である。幅Ｗ３は、第２反射面３５ａと交差するＹ−Ｚ平面における光学部材４０の上面４０Ｂの第２方向Ｙに沿った幅である。距離Ｄ１は距離Ｄ２より長く、距離Ｄ２は距離Ｄ３よりも長い。また、光源ユニット３０と光学部材４０との第２方向Ｙに沿った距離についても、（ａ）に示した位置が最も長く、（ｂ）に示した位置、及び、（ｃ）に示した位置の順に短くなる。すなわち、幅Ｗ３は幅Ｗ２より大きく、幅Ｗ２は幅Ｗ１よりも大きい。
図５は、導光体側から見た場合の、光源ユニット及び波長変換部材の位置関係を示す図である。
上述の様に第１反射面３２ａ、第２反射面３５ａ、及び発光面３６ａは、第１方向Ｘに並んでおり、更に第３方向Ｚにも並んでいる。すなわち、第１反射面３２ａ及び第２反射面３５ａを含む反射面は、発光面３６ａの周囲に形成されている。波長変換部材５０は、Ｘ−Ｚ平面において、全ての発光面３６ａ、及び、第１反射面３２ａ及び第２反射面３５ａと対向している。
次に、図６を用いて照明装置ＢＬの動作を説明する。
図６は、波長変換部材から出射した光の挙動を示す図である。なお、図６は、発光面３６ａの中心を含む、照明装置ＢＬのＸ−Ｙ平面に平行な断面図である。
光源ユニット３０は、発光面３６ａから波長変換部材５０へ向けて出射光Ｌ１を出射する。発光面３６ａから出射された出射光Ｌ１は、光学部材４０を透過した後に、波長変換部材５０に入射し、その一部は、発光材料５２に吸収される。出射光Ｌ１のうち発光材料５２に吸収されなかった光Ｌ１１は、導光体ＬＧを経由して照明面ＩＡから出射される。発光材料５２は、一部の出射光Ｌ１を吸収して出射光Ｌ１よりも長波長の光を発光する。このとき、発光材料５２は、全方位に出射する。例えば、発光材料５２によって波長変換された変換光Ｌ２１は、波長変換部材５０から導光体ＬＧへ出射される。一方で、一部の変換光Ｌ２２は、波長変換部材５０から光源ユニット３０へ向かう戻り光となる。なお、発光材料５２からの変換光の一部は、波長変換部材５０の下面５０Ａ及び上面５０Ｂに向かうが、反射体ＲＦによって再び波長変換部材５０側に反射される。
変換光Ｌ２１は、導光体ＬＧを経由して照明面ＩＡから照射される。変換光Ｌ２２は、光学部材４０に入射した後、光路調整機構４２の凹部４２Ａにおいて第１方向Ｘに屈折し、凹部４２Ａと対向する発光面３６ａから逸れて第１反射面３２ａ又は第２反射面３５ａに誘導される。第１反射面３２ａ又は第２反射面３５ａで反射された反射光Ｌ２は、再び光学部材４０に入射し、波長変換部材５０を介して導光体ＬＧに導かれる。なお、波長変換部材５０から光学部材４０の凸部４２Ｂに向かう変換光Ｌ２２は、凸部４２Ｂと対向する第１反射面３２ａ又は第２反射面３５ａへ向かい、発光面３６ａに向けて屈折されることはない。
以上のことから、照明装置ＢＬが照射する光は、光源ユニット３０から出射した光Ｌ１１と、波長変換部材５０から出射した変換光Ｌ２１と、波長変換部材５０から出射して反射面で反射した反射光Ｌ２と、が混合した光である。
例えば、発光素子３４は青色ＬＥＤで形成されており、波長変換部材５０は緑色と赤色の発光材料５２を備えている。緑色の発光材料５２は、青色光の出射光Ｌ１を吸収し、緑色光を発光する。赤色の発光材料５２は、青色光の出射光Ｌ１を吸収し、赤色光を発光する。従って、照明装置ＢＬは、青色光と、緑色光と、赤色光と、が混合された白色光を照射する面状照明装置である。なお、波長変換部材５０が黄色の発光材料５２を備えていてもよく、その場合、照明装置ＢＬは、青色光と、黄色光と、が混合された白色光を照明する面状照明装置である。
以上の様に、本実施形態によれば、照明装置ＢＬは、発光面３６ａを有する発光素子３４を備えた光源ユニット３０と、発光面３６ａの周囲に形成された反射面（第１反射面３２ａ及び第２反射面３５ａ）と、光源ユニット３０と波長変換部材５０との間に位置する光学部材４０と、を備えている。光学部材４０が戻り光である変換光Ｌ２２を反射面に誘導する光路調整機構４２を備えているため、照明装置ＢＬは、変換光Ｌ２２が発光部３６の中に侵入して吸収されることを抑制することができる。すなわち、本実施形態によれば、光の利用効率を改善することが可能な照明装置ＢＬを提供することができる。また、本実施形態によれば、表示装置ＤＳＰは、照明装置ＢＬの照明面ＩＡに対向配置された表示パネルＰＮＬを備えている。表示装置ＤＳＰは、照明装置ＢＬの光を利用して画像を表示する非自発光型の表示装置であるので、光の利用効率が高い照明装置ＢＬは、表示装置ＤＳＰの輝度を向上させることができる。従って、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰによれば、照明装置ＢＬに供給する電力を低減させたとしても、従来の表示装置と同等の輝度で映像を表示することができる。すなわち、本実施形態によれば、低消費電力の表示装置ＤＳＰを提供することができる。
なお、本実施形態によれば、波長変換部材５０は、発光材料５２を備えているので、発光材料を変更することで変換光の波長を調整することができる。また、本実施形態によれば、発光材料５２は、量子ドットで形成されている。通常用いられる蛍光体等に比べて、量子ドットは、発光スペクトルのピークが鋭く、変換光の波長をより細かく調整可能である。すなわち、本実施形態によれば、照明装置ＢＬは、色再現範囲を拡大することができる。
本実施形態によれば、光学部材４０が発光面３６ａと波長変換部材５０との間に位置している。このため、発光面３６ａと波長変換部材５０とが隣接する構成に比べて、発光材料５２は、発光面３６ａが発する熱の影響を受けにくい。従って、本実施形態によれば、照明装置ＢＬは、発光材料５２の熱劣化を抑制することができる。
本実施形態によれば、光路調整機構４２が光学部材４０の光源ユニット３０側に形成されている為、光路調整機構４２によって反射面に誘導された戻り光が、光学部材４０の内部で散乱されて再び発光面３６ａに向かうことを防止することができる。
本実施形態によれば、発光素子３４が青色ＬＥＤによって形成され、波長変換部材５０は緑色と赤色の発光材料を備えている為、緑色の発光材料及び赤色の発光材料の種類や濃度を変更することで、白色光の色味を細かく調整することができる。
本実施形態によれば、光学部材４０の上面４０Ｂ及び波長変換部材５０の上面５０Ｂと第３方向Ｚで対向する反射体ＲＦを備えているため、照明面ＩＡから出射する光は全て導光体ＬＧを経由しており、照明面ＩＡにおける色ムラを抑制することができる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。なお、以下に説明する変形例において、前述した実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、前述した実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。
図７は、照明装置の変形例を示す図である。
この変形例における実施形態は、Ｘ−Ｙ平面において、発光面３６ａと対向する凹部４２Ａ、及び、第１反射面３２ａと対向する凸部４２Ｂを有しておらず、光学部材４０の上面４０Ｂの第２方向Ｙに沿った幅Ｗ１と幅Ｗ３とが等しい点で、図３に示した実施形態と相違している。
このような変形例においても、上記したのと同様の効果が得られる。さらに、本変形例によれば光路調整機構４２は第１方向Ｘに沿って同一の構造を有しているので、光学部材４０を配置する際に発光素子３４に対する第１方向Ｘに沿った位置の調整が不要である。すなわち、本変形例によれば、各部材の配置が容易な照明装置ＢＬを提供することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、光の利用効率を改善することが可能な照明装置、及び、低消費電力の表示装置を提供することができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
ＤＳＰ…表示装置 ＢＬ…照明装置 ＬＧ…導光体 ３０…光源ユニット
３２…固定部材 ３４…発光素子 ３５…フレーム ３６…発光部
３２ａ…第１反射面 ３５ａ…第２反射面 ３６ａ…発光面 ４０…光学部材
４２…光路調整機構 ５０…波長変換部材 ＩＡ…照明面 ＲＦ…反射体
４４…凹部 ４４ａ…底部 ４４ｂ…頂部 ５２…発光材料 ５４…密封部材

Claims (10)

  1. 発光面を有する発光素子を備える光源ユニットと、
    前記発光面の周囲に形成され前記発光面より高い光反射率を有する反射面と、
    前記発光面から出射された出射光の波長を変換する波長変換部材と、
    前記光源ユニットと前記波長変換部材との間に位置し前記波長変換部材から前記発光面に向かう戻り光を前記反射面に誘導する光路調整機構を備える光学部材と、
    前記波長変換部材と対向する導光体と、
    を備えている照明装置。
  2. 前記波長変換部材は、前記出射光を吸収して前記出射光よりも長波長の光を発光する発光材料を備えている、請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記発光材料は、量子ドットで形成されている、請求項２に記載の照明装置。
  4. 前記光路調整機構は、前記光学部材の前記光源ユニットと対向する側に形成されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
  5. 前記光路調整機構は、前記発光面と対向する凹レンズである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置。
  6. 前記発光素子は、青色発光ダイオードによって形成されており、
    前記波長変換部材は、黄色に発光する発光材料、緑色に発光する発光材料、及び、赤色に発光する発光材料の少なくとも１つを備えている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置。
  7. さらに、前記光学部材及び前記波長変換部材に対向する反射体を備えている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。
  8. さらに、前記発光素子を固定する固定部材を備え、
    前記反射面は、前記固定部材の前記光学部材と対向する面に形成される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明装置。
  9. 前記固定部材は、白色の樹脂によって形成される、請求項８に記載の照明装置。
  10. 照明装置と、前記照明装置によって照明される表示パネルと、を備える表示装置であって、
    前記照明装置は、
    発光面を有する発光素子を備える光源ユニットと、
    前記発光面の周囲に形成され前記発光面より高い光反射率を有する反射面と、
    前記発光面から出射された出射光の波長を変換する波長変換部材と、
    前記光源ユニットと前記波長変換部材との間に位置し前記波長変換部材から前記発光面に向かう戻り光を前記反射面に誘導する光路調整機構を備える光学部材と、
    前記波長変換部材と対向する導光体と、を備えている表示装置。
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