WO2010010742A1 - 照明ユニット、照明装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

　発光ユニット（１１）は、発光面（１２ａ，１２ｂ）を有する導光体（７ａ，７ｂ）と、発光面（１２ａ，１２ｂ）の背面側に設けられた光源（５ａ，５ｂ）とを備え、導光体（７ａ，７ｂ）は、一面が発光面（１２ａ，１２ｂ）をなす発光部（１０ａ，１０ｂ）と、一端が発光部（１０ａ，１０ｂ）へ接続され他端がそれぞれ光源（５ａ，５ｂ）からの光の入射面をなす導光部（９ａ，９ｂ）と、発光面（１２ａ）と発光面（１２ｂ）とに分割するとともに導光部（９ａ）と導光部（９ｂ）との間に介在するように発光部（１０ａ，１０ｂ）内に形成された反射面（１８ａ，１８ｂ）とを有し、導光部（９ａ，９ｂ）は発光面（１２ａ，１２ｂ）の背面側に設けられ、反射面（１８ａ，１８ｂ）にて光を反射させることによりそれぞれ発光面（１２ａ，１２ｂ）へ向かって光を導くように形成されているので、薄型で均一な発光を得て、かつリワーク性を向上することができる。

Description

照明ユニット、照明装置および液晶表示装置

　本発明は、液晶表示装置のバックライトなどとして利用される照明ユニット、照明装置、および前記照明装置を備える液晶表示装置に関するものである。

　近年、ブラウン管（ＣＲＴ）に代わり急速に普及している液晶表示装置は、省エネ型、薄型、軽量型等の特長を活かし液晶テレビ、モニター、携帯電話等に幅広く利用されている。これらの特長をさらに活かす方法として液晶表示装置の背後に配置される照明装置（いわゆるバックライト）の改良が挙げられる。

　照明装置は、主にサイドライト型（エッジライト型ともいう）と直下型とに大別される。

　直下型の照明装置は、液晶表示パネルの背後に光源を複数個配列し、液晶表示パネルを直接照射する。したがって、大画面でも高輝度が得やすく、２０インチ以上の大型液晶ディスプレイで主に採用されている。しかし、現在の直下型の照明装置は、厚みが約２０ｍｍ～４０ｍｍ程度もあり、ディスプレイの更なる薄型化には障害となる。

　一方、サイドライト型は、液晶表示パネルの背後に導光体が設けられ、導光体の横端部に光源が設けられた構成を有している。光源から出射した光は、導光体で反射して間接的に液晶表示パネルを均一照射する。この構造により、輝度は低いが、薄型化することができるとともに、輝度の均一性が優れた照明装置を実現できる。そのため、サイドライト型の照明装置は、携帯電話、ノートパソコン等のような中小型液晶ディスプレイに主に採用されている。

　サイドライト型の一例としては、特許文献１に記載のものが挙げられる。図６に示すように、特許文献１には、光を面状に展開して出射する光出射面を有する主導光板ＧＬＢＭと、主導光板ＧＬＢＭの背面側に設けられる副導光板ＧＬＢＳ・ＧＬＢＳ２とが設けられ、主導光板ＧＬＢＭ及び副導光板ＧＬＢＳ・ＧＬＢＳ２の四辺の両端面には、光学的に結合させる断面略Ｕ字状の光反射板ＲＥＦが設けられている。これにより、副導光板ＧＬＢＳ・ＧＬＢＳ２の背面側に設けられた光源からの光が、主導光板ＧＬＢＭ及び副導光板ＧＬＢＳ・ＧＬＢＳ２の間を伝って、主導光板ＧＬＢＭ及び副導光板ＧＬＢＳ・ＧＬＢＳ２の四辺の両端面に設けられた光反射板ＲＥＦにより反射され、前記光出射面から面発光される。

　しかしながら、前記構成によると、主導光板ＧＬＢＭ及び副導光板ＧＬＢＳ・ＧＬＢＳ２の四辺の両端面に設けられた光反射板ＲＥＦにより、前記光出射面に光源からの光を反射させる構成のため、バックライトを大型化した場合、均一な面発光を得ることができない。

　そこで特許文献２には、複数のバックライト装置が連続結合方式で接続されるバックライト構造が開示されている。特許文献２に記載のバックライト構造は、図７のように、反射部２２０を有するバックライト装置２００が複数配置されており、バックライト装置２００の反射部２２０と、隣接するバックライト装置２００とが重なるように配置されている。

　このような構造によれば、コンパクトな構造で広発光部を確保できるため、大型の液晶ディスプレイに好適に利用できる。

　このように、光源と、導光板とを組み合わせて構成される発光ユニットを複数個並べて構成された照明装置は、タンデム型の照明装置と呼ばれる。

日本国公開特許公報「特開２００５－３１０６１１号公報」（２００５年１１月４日公開） 日本国公開特許公報「特開２００７－１１５６９５号公報」（２００７年５月１０日公開）

　複数のバックライト装置が配置されてなる照明装置では、例えば、製造段階で、光源として用いる発光ダイオード（ＬＥＤ）が破損するなど、発光ユニットや導光体の下方に配置している各種部材に不良が発生した場合に、発生した不良を取り除くために、発光ユニットを交換するなどのリワーク処理が行われる場合がある。

　しかしながら、特許文献２のバックライト構造によると、バックライト装置２００の反射部２２０と、隣接するバックライト装置２００とが重なって配置されている。このため、バックライト装置２００を組み上げた後、あるバックライト装置に不良が発生していると分かった場合、不良が発生しているバックライト装置のみを取り外すことができず、不良が発生しているバックライト装置に重なって配置されているバックライト装置を取り外さなければならない。

　このように、特許文献２に記載のバックライト構造では、不良が発生しているバックライト装置のみをとりはずすことができず、リワーク処理に手間がかかるという問題が発生する。

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、薄型で均一な発光が得られ、かつリワーク性を向上した照明ユニット、照明装置、液晶表示装置を提供することにある。

　本発明の照明ユニットは、上記課題を解決するために、透過型表示パネルのバックライトとして用いられる照明ユニットにおいて、発光面を有する第１及び第２の導光体と、前記発光面の背面側に設けられた第１及び第２の光源とを備え、前記各導光体は、一面が前記発光面をなす発光部と、一端が前記発光部へ接続され他端がそれぞれ前記第１及び第２の光源からの光の入射面をなす第１及び第２の導光部と、前記発光面を第１及び第２の領域に分割するとともに前記第１及び第２の導光部の間に介在するように前記発光部内に形成された反射面とを有し、前記第１及び第２の導光部は、前記発光面のそれぞれ第１及び第２の領域の背面側に設けられ、前記反射面にて光を反射させることによりそれぞれ前記第１及び第２の領域へ向かって当該光を導くように形成されていることを特徴とする。

　上記特許文献２に記載の面光源装置では、平面的に見たときに発光面からはみ出すようにして反射部が形成されていた。そのため、この面光源装置では、上述したリワーク（修復）処理に手間がかかるという問題が発生する。

　これに対し、前記構成では、発光面を第１及び第２の領域に分割するとともに第１及び第２の導光部の間に介在するように発光部内に形成された反射面を有し、第１及び第２の導光部は、発光面のそれぞれ第１及び第２の領域の背面側に設けられ、反射面にて光を反射させることによりそれぞれ第１及び第２の領域へ向かって当該光を導くように形成されている。

　そのため、平面的に見たときに発光面からほとんどあるいは全くはみ出すことなく各導光部や光源、反射面を配置しつつ、かつ各導光部における導光方向（第１及び第２の光源から発光される光の進行方向）の距離を確保できるようになる。

　このため、上記照明ユニットを複数配置したときに、互いに隣接して配置される照明ユニットの導光体同士が重ならずに配置することができるようになる。すなわち、互いに隣接して配置される導光体同士がリワーク時に干渉することを避けることができる。

　これにより、複数の照明ユニットから照明装置を組み上げた後、特定の導光体や光源に不良が発生した場合に、不良が発生した照明ユニットを交換するためのリワーク処理を行う際、不良が発生した照明ユニットのみを取り除き、交換作業を行うことができる。従って、タンデム型の照明装置と比較して、リワーク処理を効率よく行うことができる。

　このように、前記構成によると、タンデム構造と同様の効果を得つつ、リワーク性を向上することができる。

　すなわち、前記構成によると、薄型で均一な発光が得られ、かつリワーク性を向上させた照明ユニットを提供することができる。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記反射面は、前記発光面に対して垂直に配されていることが好ましい。

　前記構成により、前記第１の導光体と前記第２の導光体との接触面積を広く確保することができ、前記第１の導光体と前記第２の導光体との接続の強度を向上させることができる。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記反射面は、前記発光部内に設けられた反射部材によって形成されていることが好ましい。

　前記構成により前記第１の導光体の前記反射面と前記第２の導光体の前記反射面とが形成されることになる。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記導光体は、前記反射面に対して対称な形状であることが好ましい。

　前記構成により、前記第１の導光体と前記第２の導光体とを同じ製造工程で製造することができる。すなわち、同じ形状の前記第１の導光体と前記第２の導光体とを張り合わせることにより、前記照明ユニットを構成することができる。このため、前記第１の導光体と前記第２の導光体とを製造するために別の製造工程を設ける必要がない。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記各導光部は、それぞれの導光方向が前記発光面に対して傾斜するように配置されていることが好ましい。

　前記構成により、前記導光部は、前記光源からの光を均一に前記反射部に出射することができる。このため、前記反射部からの反射光は均一に前記発光面に出射される。これにより、発光面からさらに均一な面発光を得ることができる。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記各導光部は、それぞれの導光方向が前記発光面に対して平行となるように配置されていることが好ましい。

　前記導光体の厚みをより薄くすることができる。従って、照明ユニットの薄型化を行うことができる。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記導光部は、前記発光部との接触部分に、それぞれの導光方向を変更する導光方向変更部を備えることが好ましい。

　前記光源から発光される光は、前記導光方向変更部により導光方向が変更され、前記反射部入射する。このため、前記反射部からの反射光は均一に前記発光面に出射される。これにより、発光面からさらに均一な面発光を得ることができる。これにより、薄型化および光量の均一化の両方を実現する照明ユニットを提供することができる。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記発光面、又は前記発光部の前記発光面に対向する対向面に光を拡散する複数の光拡散手段が配置され、前記光拡散手段は、前記発光面の発光量に応じて分布密度が異なるように配置されていることが好ましい。

　これにより、前記発光面に入射する光の光量の面内分布が異なっていても、前記光拡散手段により、均一化することができる。従って、より、均一な面発光を行う照明ユニットを提供できる。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記発光部の前記発光面に対向する対向面は、前記第１及び第２の領域に対向する第１及び第２の対向面からなり、前記第１の対向面は、前記第２の光源から離れるにつれて、前記発光面との距離が小さくなるように傾斜して形成されており、前記第２の対向面は、前記第１の光源から離れるにつれて、前記発光面との距離が小さくなるように傾斜して形成されていることが好ましい。

　前記構成によると、前記第１の光源から発光された光は、前記反射面で反射され、さらに前記第１の対向面で反射される。また、前記第２の光源から発光された光は、前記反射面で反射され、さらに前記第２の対向面で反射される。

　このため、前記対向面は、前記反射部から入射する反射光をより均一に発光面に反射することができる。従って、より、均一な面発光を行う照明ユニットを提供できる。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記各導光部の、前記各光源から前記発光部に向かう方向（導光方向）を長さ方向とし、前記長さ方向と交差する方向を幅方向とした場合、前記各光源は、前記各導光部の幅方向の中心に一個設けられた点光源であり、前記各導光部の前記幅方向の長さをＬ１、前記各導光体の屈折率をｎとすると、前記各光源と前記発光部との間に存在する前記各導光部の前記長さ方向の距離Ｘは、

となっていることが好ましい。

　前記の構成によれば、前記距離Ｘの下限値は、光源から導光部へ臨界角で入射した光を、前記発光部と前記導光部との境界面において導光部の幅方向における両側の端部にまで拡げるような距離に設定されている。そのため、光源から導光部へ臨界角で入射した光を、前記発光部と前記導光部との境界面全体に拡げることができる。なお、臨界角の大きさは、導光部の屈折率によって決定される。

　本発明に係る照明ユニットにおいては、前記各導光部の、前記各光源から前記発光部に向かう方向を長さ方向とし、前記長さ方向と交差する方向を幅方向とした場合、前記各光源は、発光色の互いに異なる複数種類の点光源が上記幅方向に沿って複数個並んで構成された点光源群からなり、配列方向の両端部に配置された各点光源間の距離をＬ２、前記各導光部の前記幅方向の長さをＬ１、前記各導光部の屈折率をｎとすると、前記各光源が、前記各導光部における前記長さＬ１の中央部に設けられており、前記各光源と前記発光部との間に存在する前記各導光部の前記長さ方向の距離Ｘは、

となっていることが好ましい。

　前記の構成によれば、前記距離Ｘの下限値は、導光体の一方の端部から最も離れた位置に配置されている光源からの光が導光体に臨界角で入射した場合に、導光体の前記端部に到達するような距離に設定されている。そのため、複数個の光源全てに関して、光源から導光体へ臨界角で入射した光を、前記発光部と前記導光部との境界面全体に拡げることができる。なお、臨界角の大きさは、導光体の屈折率によって決定される。

　そして、前記の構成によれば、複数個の光源が、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの異なる色の発光ダイオードで構成されている場合に、各色の光が均一に混合されないうちに発光部へ到達してしまうことを避けることができ、発光部と導光部との境界面全体において各色の光を均等に混ぜることができる。

　したがって、前記の構成によれば、光源が発光色の互いに異なる複数種類のもので構成において、導光体の発光面においてより均一な光を発することができる。

　本発明に係る照明装置においては、前記照明ユニットを複数平面的に配置されていることが好ましい。

　前記構成によると、リワーク性を向上した照明装置を提供することができる。

　前記照明装置においては、前記照明ユニットが複数平面的に配置されており、前記各照明ユニットは、それぞれの前記距離が最小となる部分同士を突き合わせるように列をなして配列されており、この突き合わせた部分の下方では前記各照明ユニット間に空間が形成されていることが好ましい。

　これにより、前記空間に、モジュールやドライバーなどの高さを有するＩＣや、配線などを配置することができる。このように、前記構成によると、照明装置の回路設計や、例えば前記照明装置をバックライトとして液晶表示装置に用いた場合に液晶表示装置の回路設計の自由度を向上させることができる。

　本発明に係る照明装置においては、前記空間が連通するように、前記各照明ユニットの列が複数配置されていることが好ましい。

　前記構成によると、連通する前記空間を通じて、照明装置で発生する熱を対流させることができる。このため、例えば前記照明装置をバックライトとして液晶表示装置に用いた場合に、液晶表示装置の内部で発生した熱を、前記空間で対流させ、前記液晶表示装置の外部に放熱することができる。従って、装置の内部で発生する熱を効率よく外部に放熱することが可能な照明装置を構成することができる。

　さらに、連通する前記空間に放熱部材を設けることが好ましい。これにより、さらに効率よく、熱を対流させることができる照明装置を提供することができる。

　本発明の液晶表示装置においては、前記照明装置をバックライトとして備えることが好ましい。

　これにより、リワーク性を向上した液晶表示装置を提供することができる。

　以上のように、本発明に係る照明ユニットは、発光面を有する第１及び第２の導光体と、前記発光面の背面側に設けられた第１及び第２の光源とを備え、前記各導光体は、一面が前記発光面をなす発光部と、一端が前記発光部へ接続され他端がそれぞれ前記第１及び第２の光源からの光の入射面をなす第１及び第２の導光部と、前記発光面を第１及び第２の領域に分割するとともに前記第１及び第２の導光部の間に介在するように前記発光部内に形成された反射面とを有し、前記第１及び第２の導光部は、前記発光面のそれぞれ第１及び第２の領域の背面側に設けられ、前記反射面にて光を反射させることによりそれぞれ前記第１及び第２の領域へ向かって当該光を導くように形成されている。

　これにより、薄型で均一な発光が得られ、かつリワーク性を向上できるという効果を奏する。

図２のバックライトを構成する発光ユニットの構成を表す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るバックライトを備える液晶表示装置の構成を表す概略図である。 図２の導光部の平面図である。 （ａ）は、図１の発光ユニットに光拡散手段を設けた場合の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。 図１の発光ユニットの変形例を表す側面図である。 従来のサイドライト型の照明装置の構成を表す概略図である。 従来の連続結合方式で接続されるバックライト構造を表す概略図である。

　本発明の一実施形態について図１～図５に基づいて説明すると以下の通りである。

　図２は、本実施の形態に係るバックライトを備える液晶表示装置の構成を表す概略図である。

　図２に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１は、液晶表示パネル３（透過型表示パネル）と、液晶表示パネル３の背面に配置されたバックライト２（照明装置）と、液晶表示パネル３とバックライト２との間に配置された光学シート８とを備えている。

　そして、バックライト２は、光学シート８を介して、液晶表示パネル３へ向かって光を照射するようになっている。また、液晶表示装置１は、バックライト２からの光を透過して表示を行う透過型の液晶表示装置である。

　本発明では、液晶表示パネル３の構成は特に限定されず、適宜公知の液晶パネルを適用することができる。図示は省略するが、液晶表示パネル３は、例えば、複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたアクティブマトリクス基板と、これに対向するカラーフィルタ基板とを備え、これらの基板の間に液晶層がシール材によって封入された構成を有している。

　次に、液晶表示装置１に備えられたバックライト２の構成について説明する。

　図２に示すように、バックライト２は、液晶表示パネル３の背後（表示面とは反対の側）に配置されており、光源５ａと導光体７ａを組み合わせて構成され、反射面１８ａを有する発光ユニット１１ａと、光源５ｂと導光体７ｂを組み合わせて構成され、反射面１８ｂを有する発光ユニット１１ｂとが反射部材１６で張り合わされて配置される発光ユニット１１（照明ユニット）を複数個有している。これら発光ユニット１１は液晶表示装置用基板上に配置されている。

　ここで、発光ユニット１１のより詳細な構造について、図１を参照して説明する。

　図１は、本実施の形態に係る発光ユニット１１の構成を表す斜視図である。

　１つの発光ユニット１１は、反射部材１６を介在させて発光ユニット１１ａと発光ユニット１１ｂとが配置されている。

　発光ユニット１１ａは、光源５ａ、光源５ａからの光を反射する反射面（反射部）１８ａ、光源５ａおよび反射面１８ａからの光を拡散させて面発光させる導光体７ａ（第１の導光体）、光源５ａを配置している基板４ａ、反射シート６ａなどが備えられている。

　発光ユニット１１ｂは、光源５ｂ、光源５ｂからの光を反射する反射面（反射部）１８ｂ、光源５ｂおよび反射面１８ｂからの光を拡散させて面発光させる導光体７ｂ（第２の導光体）、光源５ｂを配置している基板４ｂ、反射シート６ｂなどが備えられている。

　発光ユニット１１は、面発光の光を発する発光面１２ａ（第１の領域）を有する導光体７ａおよび発光面１２ｂ（第２の領域）を有する導光体７ｂと、発光面１２ａの背面側に設けられた光源５ａ（第１の光源）および発光面１２ｂの背面側に設けられた光源５ｂ（第２の光源）とを備える。

　導光体７ａ・７ｂは、一面が発光面１２ａ・１２ｂをなす発光部１０ａ・１０ｂと、一端が発光部１０ａ・１０ｂへ接続され他端がそれぞれ光源５ａ・５ｂからの光の入射面をなす導光部９ａ・９ｂと、発光面１２ａ・１２ｂを発光面１２ａ（第１の領域）と発光面１２ｂ（第２の領域）に分割するとともに導光部９ａおよび導光部９ｂの間に介在するように発光部１０ａ・１０ｂ内に形成された反射面１８ａと反射面１８ｂとを有する。

　発光面１２ａは、光源５ａからの光を面発光するものであり、発光面１２ｂは、光源５ｂからの光を面発光するものである。

　導光部９ａは発光面１２ａの背面側に設けられ、導光部９ｂは発光面１２ｂの背面側に設けられる。そして、導光部９ａは、反射面１８ａにて光を反射させることにより発光面１２ａへ向かって光を導くように形成されており、導光部９ａの導光方向は、発光面１２ａに対して傾斜するように配置されている。導光部９ａの上面（発光面１２ａが配されている側の面）は発光面１２ａの対向面１３ａ（第１の対向面）と接続されている。そして、対向面１３ａは、発光面１２ａに対する距離が、発光面１２ａと接している側の一辺から中央（導光部９ａの上面と接続されている側）に向かうにつれて離れていくように傾斜して形成されている。

　すなわち、対向面１３ａは、光源５ｂから離れるにつれて、発光面１２ａとの距離が小さくなるように傾斜して形成されている。

　また、導光部９ｂは、反射面１８ｂにて光を反射させることにより発光面１２ｂへ向かって光を導くように形成されており、導光部９ｂの導光方向は、発光面１２ｂに対して傾斜するように配置されている。導光部９ｂの上面（発光面１２ｂが配されている側の面）は発光面１２ｂの対向面１３ｂ（第２の対向面）と接続されている。そして、対向面１３ｂは、発光面１２ｂに対する距離が、発光面１２ｂと接している側の一辺から中央（導光部９ｂの上面と接続されている側）に向かうにつれて離れていくように傾斜して形成されている。

　すなわち、対向面１３ｂは、光源５ａから離れるにつれて、発光面１２ｂとの距離が小さくなるように傾斜して形成されている。

　これにより、平面的に見たときに発光面１２ａ・１２ｂからほとんどあるいは全くはみ出すことなく導光部９ａ・９ｂや光源５ａ・５ｂ、反射面１８ａ・１８ｂを配置しつつ、かつ導光部９ａ・９ｂにおける導光方向の距離を確保できるようになる。

　このため、発光ユニット１１を複数配置したときに、互いに隣接して配置される発光ユニット１１の導光体同士が重ならずに配置することができるようになる。すなわち、互いに隣接して配置される導光体同士が干渉することを避けることができる。

　これにより、複数の発光ユニット１１からバックライト２を組み上げた後、特定の導光体に不良が発生した場合に、不良が発生した発光ユニットを交換するためのリワーク処理を行う際、不良が発生した発光ユニットのみを取り除き、交換作業を行うことができる。

　従って、隣接する導光体同士を重ねて配置する従来のタンデム型の照明装置と比較して、リワーク処理を効率よく行うことができる。

　このため、本実施の形態の発光ユニット１１によると、従来のタンデム構造と同様の効果を得つつ、リワーク処理を効率よく行うことができるバックライトを構成することができる。すなわち、発光ユニット１１によると、薄型で均一な発光が得られ、かつリワーク性を向上させたバックライト２を構成することができる。

　そして、導光体７ａ・７ｂは、導光部９ａ・９ｂの光源５ａ・５ｂが配置されている側の端部の近傍の２箇所で、例えばネジやピンなどからなる固定部材１４により、基板４ａ・４ｂおよび基板４ａ・４ｂの下方に形成される液晶表示装置用駆動基板（不図示）などと固定されている。

　ここで、点光源である光源５ａ・５ｂから出射された光（光束）は、導光部９ａ９ｂ内で臨界角θを有して放射状に拡がる（詳細は後述する）。従って、図１に示すように、導光部９ａ・９ｂの光源５ａ・５ｂが配置されている側の端部であって、導光部９ａ・９ｂの幅方向の端部の２箇所に固定部材１４を設けたとしても、発光面１２から出射される光には影響を及ぼさない。

　光源５ａ・５ｂは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点状の光源である。本実施の形態では、光源５ａ・５ｂは、互いに発光色の異なる複数種類の発光ダイオードで構成されている。具体的には、上記光源５ａ・５ｂは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）という３色の発光ダイオードを複数個並べて配置したＬＥＤ群で構成されている。この３色の発光ダイオードを組み合わせて光源を構成することで、発光面において白色の光を照射することができる。

　なお、発光ダイオードの色の組み合わせは、各色のＬＥＤの発色特性、および、液晶表示装置１の利用目的に応じて所望とされるバックライトの発色特性などに基づいて適宜決定することができる。このＬＥＤ群からなる光源５ａ・５ｂは、基板４ａ・４ｂ上に実装されている。なお、光源５ａ・５ｂとして、各色のＬＥＤチップが１つのパッケージにモールドされているサイド発光タイプのＬＥＤを用いてもよい。これにより、色再現範囲の広いバックライトを得ることが可能となる。また、光源５ａ・５ｂとしては、１つの白色の発光ダイオードから構成され、これにより、白色の光を照射する構成であってもよい。

　光源５ａ・５ｂは、反射面１８ａ・１８ｂから最も遠い側の導光部９ａ・９ｂの端部に配置されており、光源５ａは導光部９ａの端部に、光源５ｂは導光部９ｂの端部に配置されている。

　導光体７ａ・７ｂの発光部１０ａ・１０ｂの表面（発光面１２ａ・１２ｂ）、若しくは対向面１３ａ・１３ｂには、導光してきた光を前面に出射させるための加工や処理が施されており、発光面１２ａ・１２ｂから液晶表示パネル３側へより効率良く光を出射できる。導光体７ａ・７ｂの発光部１０ａ・１０ｂの表面（発光面１２ａ・１２ｂ）に施された加工や処理としては、例えば、プリズム加工や、シボ加工や、印刷処理などが挙げられるが、特に限定されず、適宜公知の出射加工が施されている。

　導光体７ａ・７ｂは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの透明樹脂で形成すればよいがこれらに限定されることはなく、導光体として一般的に使用される材料で形成することができる。導光体７ａ・７ｂは、例えば射出成型や押出成型、熱プレス成型など金型を用いて形成することが可能である。ただし、これら方法には限定されず、同様の特性が発揮される加工方法であれば、どのような方法でもよい。

　反射部材１６は、導光体７ａ・７ｂの発光部１０ａ・１０ｂと導光部９ａ・９ｂとを光学的に接続する反射面１８ａ・１８ｂを形成するためのものである。反射面１８ａ・１８ｂは、発光面１２ａ・１２ｂの一端部と垂直に配置されている。このため、導光部９ａと導光部９ｂとの接触面積を広く確保することができ、導光体９ａと導光体９ｂとの接触の強度を向上させることができる。

　反射部材１６は、対向配置される導光体７ａ・７ｂのそれぞれの張り合わせ面（反射面１８ａ・１８ｂ）の間に形成されるものであり、それぞれの張り合わせ面に対して鏡面処理を行うことにより形成されるものである。反射部材１６の材質としては、例えば、反射率が高い銀などを挙げることができる。ただし、反射部材１６の材質は銀に限定されるものではなく、必要な反射率が得られるものであればよい。

　反射部材１６は、例えば、導光体７ａ・７ｂを透明樹脂により金型を用い形成し、導光体７ａ・７ｂのそれぞれの張り合わせ面（反射面１８ａ・１８ｂ）にそれぞれ銀を蒸着し、蒸着した銀同士を接着剤で接着することにより、反射面１８ａ・１８ｂに形成される。

　また、導光体７ａ・７ｂの張り合わせ面（反射面１８ａ・１８ｂ）にそれぞれ反射シートを貼り付け、貼り付けた反射シート同士を接着剤で接着することにより反射部材１６を反射面１８ａ・１８ｂに形成してもよい。

　ただし、反射部材１６の形成方法、および導光体７ａ・７ｂ同士の接着方法は、上述した方法に限定されず、同様の特性が発揮される加工方法であれば、どのような方法でもよい。

　このように、平面形状を有し、互いに対向配置さる反射面１８ａ・１８ｂの間に反射部材１６を形成し、導光体７ａと導光体７ｂとを結合することができる。

　上記構成により、光源５ａ・５ｂから発光される光は、導光部９ａ・９ｂの内部で反射し、さらに反射面１８ａ・１８ｂで反射し、発光部１０に入射する。そして発光部１０ａ・１０ｂに入射した光は、発光面１２から面発光される。このため、光源５ａ・５ｂから発光される光は間接的に発光面１２に出射する。すなわち、光源５ａ・５ｂから発光される光は直接に発光面１２ａ・１２ｂに出射することがない。これにより、発光面１２ａ・１２ｂで均一な面発光を得られる。

　また、導光部９ａ・９ｂの上面（発光面１２が配置されている側の面）と、上面と対向する下面とは、平行または光の出射方向に開いて配置されることが好ましい。これにより、光源５ａ・５ｂからの光を全反射して、発光部１０ａ・１０ｂに導くことができる。

　基板４ａは光源５ａを配置し、基板４ｂは光源５ｂを配置するためのものである。基板４ａ・４ｂは、輝度向上を図るために白色のものを用いることが好ましい。なお、基板４ａ・４ｂの背面（光源５ａ・５ｂが実装されている面の反対側の面）側には、図示はしていないが、光源５ａ・５ｂを構成する各ＬＥＤを点灯制御するためのドライバーが実装されている。このように、光源５ａ・５ｂを配置する同一基板にドライバーを実装することにより、基板の数を削減できるとともに、基板間を繋ぐコネクタ等が削減できるため、装置のコストダウンを図ることができる。また、基板の数が少ないため、バックライト２の薄型化を図ることもできる。

　反射シート６ａ・６ｂは、対向面１３ａ・１３ｂと接するように設けられている。反射シート６ａ・６ｂは、光を反射し、発光面１２から効率良く光を出射させるものである。反射シート６ａ・６ｂを対向面１３ａ・１３ｂに設けることにより、光源５ａ・５ｂから発光された光のうち、導光部９ａ・９ｂに入射しない光が、直接、対向面１３ａ・１３ｂから発光部１０ａ・１０ｂに入射することを防止することができる。つまり、反射射シート６ａ・６ｂを対向面１３ａ・１３ｂに設けることにより、対向面１３ａ・１３ｂの外側から発光部１０ａ・１０ｂの内部に入射する光を遮光することができる。

　本実施の形態にかかるバックライト２は、上記のような構成を有する発光ユニット１１を、例えばマトリクス状に配置するなど、複数個、併置して構成されている。すなわち、バックライト２の照明領域は、複数の発光ユニット１１ａと発光ユニット１１ｂとのそれぞれによりエリア分割されている。

　そして、上記のように、複数個の発光ユニット１１を配置した構造の上部に光学シート８が配置されている。光学シート８は、液晶表示パネル３へ均一な光を照射するための拡散板、光を集光しつつ散乱させる拡散シート、光を集光し正面方向の輝度を向上させるレンズシート、および、光の一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過することによって液晶表示装置１の輝度を向上させる偏光反射シートなどの何れか、または、これらを適宜組み合わせて構成されている。光学シート８の構成は、液晶表示装置１の価格や性能によって決定すればよい。

　上記の構成により、点状の光源５ａ・５ｂから出射された光は、散乱作用と反射作用を受けながら導光体７内を進み、発光面１２ａ・１２ｂから出射する。図１、図２では、光の進行方向を矢印で示している。

　そして、発光面１２ａ・１２ｂから出射された光は、導光体７ａ・７ｂの前面に配置されている光学シート８によって、拡散されることによって均一化されるとともに集光され、液晶表示パネル３に照射されることとなる。

　また、複数の発光ユニット１１ａ・１１ｂのそれぞれは、独立して輝度制御が可能である。複数の発光ユニット１１ａ・１１ｂのそれぞれの輝度を個別に制御することにより、バックライト２の照明領域のエリアアクティブ制御を行うことができる。このため、液晶表示装置１によると、高コントラストな画像を表示させることができる。

　（導光部の出射方向の長さ）
　ここで、本実施の形態のバックライト２のように、光源５ａ・５ｂが赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）という３色の発光ダイオードを複数個並べて配置したＬＥＤ群で構成されている場合、導光部９ａ・９ｂは、各色の色を混合させて発光面１２で白色光を出射させるための混色エリアとしての役割も担うことになる。このようなバックライト２において、導光部（混色エリア）の長さが短いと、各色の光が完全には混合されず、各色に分離した光が発光部１０ａ・１０ｂの発光面１２ａ・１２ｂから出射されてしまうことになり、輝度ムラの原因となってしまう。この、導光部の長さについて、図３を用い、説明する。ここでは、導光部９ａについて説明するが導光部９ｂについても同様である。図３は導光部９ａの平面図である。

　なお、ここで説明する例では、光源５ａは、緑色のＬＥＤ（Ｇ－ＬＥＤ）、赤色のＬＥＤ（Ｒ－ＬＥＤ）、青色のＬＥＤ（Ｂ－ＬＥＤ）、および緑色のＬＥＤ（Ｇ－ＬＥＤ）からなるＬＥＤ群で、導光部９ａに一つ設けられているものとする。

　本実施の形態にかかるバックライト２のように、点状の光源５ａと導光体７ａとを組み合わせて構成されている場合には、光源５ａから出射された光束は、導光部９ａ内で臨界角θを有して放射状に拡がる。この臨界角θは、導光体を形成している材料の屈折率ｎによって決まる。すなわち、導光部９ａは、臨界角θで導光体７内へ入射した光束を、発光部１０ａへ到達する前に十分に拡げるという役割を果たしている。

　ここで、導光体７ａの屈折率をｎとする。光源５ａが設けられている導光体外の空気層から導光体７ａに入射した光は、スネルの法則より臨界角θ以内に収まる。

　このとき、光源５ａから導光体７ａへ入射した光が、発光部１０ａと導光部９ａとの境界面全体に到達するためには、光源５ａから導光体７ａへ臨界角θで入射した光が、導光部９ａ内で導光体７ａの幅方向Ｄ２における両側の端部にまで到達すればよい。

　このような条件を満たすための距離Ｘの下限値は、光源５ａを構成する複数のＬＥＤのうち、導光体７ａの一方の端部から最も離れた位置に配置されているＬＥＤからの光が導光体に臨界角で入射した場合に、導光体７ａの上記端部に到達するような距離である。つまり、図３において、最も左側に配置されたＬＥＤ（つまり、Ｇ－ＬＥＤ）から臨界角θで導光体７ａへ入射した光が、破線で示すように、発光部１０ａと導光部９ａとの境界面上で導光体７ａの端部に到達するような場合の距離が、距離Ｘの下限値となればよい。

　このような下限値Ｘは、
　　ｔａｎθ＝{（Ｌ１＋Ｌ２）／２}／Ｘ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２Ｘ　　　　（式ａ）
を満たすようなＸの値である。

　　ここで、スネルの法則より、
　　　ｓｉｎθ＝１／ｎ　　　　（式ｂ）
が得られる。

　　また、三角関数の式より、

が得られる。

　上記の（式ａ）～（式ｃ）より、Ｘの下限値は、下記の（式ｄ）を満たすような値となる。

　したがって、距離Ｘは、下記の（式１）を満たしていることが好ましい。

　なお、上記の（式１）を満たす場合、光源５ａは、各導光体７ａの幅方向Ｄ２の長さＬ１の中央部に配置されている。これにより、光源５ａが導光体７ａの幅方向Ｄ２において、何れかの端部に偏った位置に配置されている場合と比較して、導光部９ａの長さＸを短く設定することが可能となる。

　上記のような発光ユニット１１ａ・１１ｂを反射部材１６で張り合わせてなる発光ユニット１１を組み合わせて構成されたバックライト２によれば、複数個の光源全てに関して、光源から導光体へ臨界角で入射した光を、上記発光部と上記導光部との境界面全体に拡げることができる。そして、複数個の光源が異なる色の発光ダイオードで構成されている場合に、各色の光が均一に混合されないうちに発光部へ到達してしまうことを避けることができ、発光部と導光部との境界面全体において各色の光を均等に混ぜることができる。

　また、光源５ａが白色のＬＥＤ１個からなる場合は、Ｌ２＝０となる。従って、下記の（式２）を満たしていることが好ましい。

　また、本実施の形態のバックライト２は、図２に示すように、互いに隣接する発光ユニット１１が接触している領域近傍で、空間領域Ａが形成される。

　すなわち、バックライト２は、複数の発光ユニット１１が平面的に配置され、各発光ユニット１１は、それぞれの発光面１２ａ・１２ｂと対向面１３ａ・１３ｂとの距離が最小となる部分同士を突き合わせるように列をなして配列されている。そして、この突き合わせた部分の下方では発光ユニット１１間に空間領域Ａ（空間）が形成されている。

　空間領域Ａは、発光ユニット１１ａの発光部１０ａの対向面１３ａおよび導光部９ａと、隣接する発光ユニット１１ｂの発光部１０ｂの対向面１３ｂおよび導光部９ｂとに囲まれて形成される領域である。この空間領域Ａに、液晶表示装置１を駆動するためのドライバー、モジュールなとの高さを有するＩＣチップや、配線などを配置することができる。具体的には、温度測定用のサーミスタ、ＬＥＤの劣化などを測定するためのフォトセンサ、ＬＥＤからなる光源５ａ・５ｂを複数点灯制御可能なＬＥＤ駆動用ドライバーなどを挙げることができる。

　このように、本実施の形態のバックライト２の構成によると、新たにドライバー、モジュール、高さを有するＩＣチップ、配線などを配置することができる空間領域Ａが形成されるので、液晶表示装置１の回路設計の自由度を向上させることが可能となる。

　さらに、液晶表示装置１をユーザーが使用する状態に配置した場合に、空間領域Ａが液晶表示装置１の上下に貫通ように複数の発光ユニット１１を配置する。これにより、液晶表示装置１の回路から発生する熱を空間領域Ａで対流させて、外部に放熱することができる。本実施の形態のバックライト２の構成によると、液晶表示装置１の回路から発生する熱を効率よく外部に放熱することができる。

　加えて、空間領域Ａに、例えばヒートパイプなどの放熱関係部材を配置する。これにより、液晶表示装置１の回路から発生する熱をさらに効率よく外部に放熱することができる。

　（光拡散手段の配置）
　また、本実施の形態のバックライト２においては、発光面１２ａ・１２ｂの表面（液晶パネル３が配される側の面）又は対向面１３ａ・１３ｂに光を拡散するためのプリズム１５（光拡散手段）を複数配置してもよい。

　これについて、図４の（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

　図４の（ａ）は、本実施の形態に係る発光ユニットの構成を表す平面図であり、図４の（ｂ）は、（ａ）の側面図である。

　図４の（ａ）（ｂ）に示すように、発光ユニット２１は、発光面１２ａ・１２ｂに光拡散手段として複数のプリズムを配置した発光ユニット２１ａと、発光ユニット２１ｂとを、反射部材１６で張り合わせた構成である。発光ユニット２１ａ・２１ｂのその他の構成は、発光ユニット１１ａ・１１ｂと同様である。

　例えば、プリズム１５の分布密度は、図４の（ａ）（ｂ）に示すように、反射面１８ａ・１８ｂの近い方から遠いほうに向けて（疎→密）となるように配置されている。

　このように、発光面１２から面発光される光量が少ない領域には、分布密度が密となるようにプリズム１５を配置し、光量が多い領域には分布密度が疎となるようにプリズム１５を配置する。このように、発光面１２から面発光される光量の面内分布が均一になるように、複数のプリズム１５が発光面１２に配置される。

　このプリズム１５の分布密度は、導光体７ａ・７ｂの発光面１２ａ・１２ｂの発光量に基づいて設定されるものであり、その配置構成は特に限定されるものではない。

　このように発光面１２ａ・１２ｂに光拡散手段としてプリズム１５を配置することにより、バックライト２の輝度の均一性をより向上させることができる。

　なお、光拡散手段としては、プリズムに限定されるものではなく、例えば、微細な凹凸（シボ形状など）や、印刷されたドットパターンなど、従来から照明装置の光拡散部材として使用されているものを使用することができる。

　（変形例）
　次に、発光ユニット１１の変形例について図５を用い説明する。

　図５は、本実施の形態に係る発光ユニットの変形例を表す側面図である。

　発光ユニット３１は、発光ユニット３１ａと、発光ユニット３１ｂとが反射部材１６で張り合わされて構成されている。発光ユニット３１ａ・３１ｂと発光ユニット１１ａ・１１ｂとは、発光部と導光部との接触角度が異なる点で相違する。

　図５に示すように、導光体３７ａは、発光面１２ａを有する発光部１０ａ（発光部）と、発光部１０ａへ光源５ａからの光を導く導光部３９ａ（導光部）と、導光部３９ａからの光を発光部１０ａに反射する反射面１８ａ（導光方向変更部）とを有する。

　また、導光体３７ｂは、発光面１２ｂを有する発光部１０ｂ（発光部）と、発光部１０ｂへ光源５ｂからの光を導く導光部３９ｂ（導光部）と、導光部３９ｂからの光を発光部１０ｂに反射する反射面１８ｂ（導光方向変更部）とを有する。

　導光部３９ａは、接続エリア３８ａ・３８ｂを含む。導光部３９ａ・３９ｂは、導光方向が発光面１２ａ・１２ｂと平行となるように配置されている。そして、導光部３９ａと反射面１８ａとの境界部分には接続エリア３８ａが設けられており、導光部３９ｂと反射面１８ｂとの境界部分には接続エリア３８ｂが設けられている。接続エリア３８ａと接続エリア３８ａとの底面は、反射面１８ａ・１８ｂと接している側の端部がもう一方の側の端部より発光面１２側に傾斜して配置されている。

　このように、導光部３９ａ・３９ｂの導光方向を発光面１２ａ・１２ｂに対して平行に配置することにより、発光ユニット３１は発光ユニット１１と比べ、厚さを薄くできる。これにより、バックライト２の厚さを薄くすることができ、液晶表示装置１の薄型化を実現することができる。

　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　本発明によれば、光源から光を均一に出射するとともに、強度を低下させることなくリワーク性を向上させた照明装置を提供することができる。本発明の照明装置は、液晶表示装置のバックライトとして利用することができる。

　１　液晶表示装置
　２　バックライト（照明装置）
　３　液晶表示パネル（透過型表示パネル）
　４ａ・４ｂ　基板
　５ａ　光源（第１の光源）
　５ｂ　光源（第２の光源）
　６ａ・６ｂ　反射シート
　７ａ　導光体（第１の導光体）
　７ｂ　導光体（第２の導光体）
　８　光学シート
　９ａ　導光部（第１の導光部）
　９ｂ　導光部（第２の導光部）
　１０ａ・１０ｂ　発光部
　１１　発光ユニット（照明ユニット）
　１１ａ・１１ｂ　発光ユニット
　１２ａ　発光面（第１の領域）
　１２ｂ　発光面（第２の領域）
　１３ａ　対向面（第１の対向面）
　１３ｂ　対向面（第２の対向面）
　１４　固定部材
　１５　プリズム（光拡散手段）
　２１　発光ユニット（照明ユニット）
　３１　発光ユニット（照明ユニット）
　３７ａ　導光体（第１の導光体）
　３７ｂ　導光体（第２の導光体）
　３８ａ・３８ｂ　接続エリア（導光方向変更部）
　３９ａ　導光部（第１の導光部）
　３９ｂ　導光部（第２の導光部）

Claims (15)

1. 　透過型表示パネルのバックライトとして用いられる照明ユニットにおいて、
   　発光面を有する第１及び第２の導光体と、
   　前記発光面の背面側に設けられた第１及び第２の光源とを備え、
   　前記各導光体は、一面が前記発光面をなす発光部と、一端が前記発光部へ接続され他端がそれぞれ前記第１及び第２の光源からの光の入射面をなす第１及び第２の導光部と、前記発光面を第１及び第２の領域に分割するとともに前記第１及び第２の導光部の間に介在するように前記発光部内に形成された反射面とを有し、
   　前記第１及び第２の導光部は、前記発光面のそれぞれ第１及び第２の領域の背面側に設けられ、前記反射面にて光を反射させることによりそれぞれ前記第１及び第２の領域へ向かって当該光を導くように形成されていることを特徴とする照明ユニット。
2. 　前記反射面は、前記発光面に対して垂直に配されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
3. 　前記反射面は、前記発光部内に設けられた反射部材によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明ユニット。
4. 　前記導光体は、前記反射面に対して対称な形状であることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の照明ユニット。
5. 　前記各導光部は、それぞれの導光方向が前記発光面に対して傾斜するように配置されていることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の照明ユニット。
6. 　前記各導光部は、それぞれの導光方向が前記発光面に対して平行となるように配置されていることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の照明ユニット。
7. 　前記導光部は、前記発光部との接触部分に、それぞれの導光方向を変更する導光方向変更部を備えることを特徴とする請求項６に記載の照明ユニット。
8. 　前記発光面、又は前記発光部の前記発光面に対向する対向面に光を拡散する複数の光拡散手段が配置され、
   　前記光拡散手段は、前記発光面の発光量に応じて分布密度が異なるように配置されていることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の照明ユニット。
9. 　前記発光部の前記発光面に対向する対向面は、前記第１及び第２の領域に対向する第１及び第２の対向面からなり、
   　前記第１の対向面は、前記第２の光源から離れるにつれて、前記発光面との距離が小さくなるように傾斜して形成されており、
   　前記第２の対向面は、前記第１の光源から離れるにつれて、前記発光面との距離が小さくなるように傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の照明ユニット。
10. 　前記各導光部の、前記各光源から前記発光部に向かう方向を長さ方向とし、
    　前記長さ方向と交差する方向を幅方向とした場合、
    　前記各光源は、前記各導光部の幅方向の中心に一個設けられた点光源であり、
    　前記各導光部の前記幅方向の長さをＬ１、前記各導光部の屈折率をｎとすると、
    前記各光源と前記発光部との間に存在する前記各導光部の前記長さ方向の距離Ｘは、
    

    

    　となっていることを特徴とする請求項１～９の何れか１項に記載の照明ユニット。
11. 　前記各導光部の、前記各光源から前記発光部に向かう方向を長さ方向とし、
    　前記長さ方向と交差する方向を幅方向とした場合、
    　前記各光源は、発光色の互いに異なる複数種類の点光源が上記幅方向に沿って複数個並んで構成された点光源群からなり、配列方向の両端部に配置された各点光源間の距離をＬ２、前記各導光部の前記幅方向の長さをＬ１、前記各導光部の屈折率をｎとすると、
    　前記各光源が、前記各導光部における前記長さＬ１の中央部に設けられており、前記各光源と前記発光部との間に存在する前記各導光部の前記長さ方向の距離Ｘは、
    

    

    　となっていることを特徴とする請求項１～９の何れか１項に記載の照明ユニット。
12. 　請求項１～１１の何れか１項に記載の照明ユニットが複数平面的に配置されていることを特徴とする照明装置。
13. 　請求項９に記載の照明ユニットが複数平面的に配置されている照明装置であって、
    　前記各照明ユニットは、それぞれの前記距離が最小となる部分同士を突き合わせるように列をなして配列されており、この突き合わせた部分の下方では前記各照明ユニット間に空間が形成されていることを特徴とする照明装置。
14. 　前記空間が連通するように、前記各照明ユニットの列が複数配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
15. 　請求項１２～１４の何れか１項に記載の照明装置をバックライトとして備えることを特徴とする液晶表示装置。

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