WO2021038994A1 - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

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WO2021038994A1
WO2021038994A1 PCT/JP2020/021097 JP2020021097W WO2021038994A1 WO 2021038994 A1 WO2021038994 A1 WO 2021038994A1 JP 2020021097 W JP2020021097 W JP 2020021097W WO 2021038994 A1 WO2021038994 A1 WO 2021038994A1
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WO
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light emitting
light
main surface
transparent substrate
lighting device
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PCT/JP2020/021097
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English (en)
French (fr)
Inventor
栗原　正彦
浩史 藤澤
Original Assignee
株式会社ジャパンディスプレイ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material

Definitions

  • the embodiment of the present invention relates to a lighting device and a display device.
  • a liquid crystal display device using a liquid crystal panel for display has been known as a display device mounted on a television, an information device, or the like. Due to the display quality of such liquid crystal display devices, there is an increasing demand for higher brightness of lighting devices used in liquid crystal display devices, and direct lighting in which a light source is arranged directly under the liquid crystal panel with a light guide plate in between. The device is under consideration.
  • An object of the present embodiment is to provide a lighting device and a display device capable of improving the lighting quality and making the lighting device thinner.
  • the lighting device according to one embodiment A transparent substrate having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, and a reflective member arranged apart from the transparent substrate and having a light reflecting surface facing the first main surface.
  • a plurality of light emitting elements provided on the first main surface are provided, and the light emitted from the light emitting element is reflected by the light reflecting surface and emitted from the second main surface.
  • the display device is A display panel and a lighting device for illuminating the display panel are provided, and the lighting device comprises a transparent substrate having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, and the transparent substrate.
  • a reflection member which is arranged apart and has a light reflecting surface facing the first main surface and a plurality of light emitting elements provided on the first main surface are provided, and the light emitted from the light emitting element is the light emitted from the first main surface. It is reflected by the light reflecting surface and emitted from the second main surface.
  • FIG. 1 is a schematic view of a display device of one embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the lighting device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing a part of the lighting device of the above embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the illuminating device along the IV-IV line of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a light emitting element along the line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the lighting device of the above embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a comparative example of the lighting device.
  • FIG. 1 is a schematic view of a display device DSP of one embodiment.
  • the directions X, Y and Z are orthogonal to each other, but may intersect at an angle other than 90 degrees.
  • the direction Z corresponds to the thickness direction of the display device DSP.
  • the position on the tip end side of the arrow indicating the direction Z is referred to as an upper position, and the position opposite to the tip end of the arrow is referred to as a lower position.
  • there is an observation position for observing the display device DSP on the tip side of the arrow indicating the direction Z, and viewing from this observation position toward the XY plane defined by the direction X and the direction Y is a plan view. That is.
  • the display device DSP includes a display panel PNL and a lighting device IL.
  • the display panel PNL is a generally known transmissive or transflective liquid crystal display panel.
  • the display panel PNL is not limited to the liquid crystal display panel, and may be a display panel that requires a separate light source, such as a MEMS (Micro Electro-Mechanical System) display panel.
  • MEMS Micro Electro-Mechanical System
  • the lighting device IL is arranged facing the display panel PNL in the direction Z.
  • the illuminating device IL is configured to emit light toward the display panel PNL to illuminate the display panel PNL.
  • the lighting device IL functions as a backlight unit.
  • the display panel PNL is configured to display an image by selectively transmitting light from the lighting device IL.
  • a reflective liquid crystal display device may be used.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the lighting device IL shown in FIG.
  • the illumination device IL includes a transparent substrate 10, a plurality of light emitting elements 2, a driving unit 3, a reflecting member 4, a wavelength conversion unit 5, a light diffusing unit 6, and a brightness improving unit 7. And have.
  • the reflecting member 4, the transparent substrate 10, the wavelength conversion unit 5, the light diffusing unit 6, and the brightness improving unit 7 are arranged in this order along the direction Z.
  • the transparent substrate 10 is a transparent substrate such as a glass substrate or a flexible resin substrate.
  • the transparent substrate 10 has a main surface 10A and a main surface 10B facing the main surface 10A.
  • the transparent substrate 10 has a light emitting region LA on the main surface 10A.
  • the light emitting region LA faces at least the display region of the display panel (PNL).
  • the plurality of light emitting elements 2 are provided on the main surface 10A of the transparent substrate 10.
  • the light emitting element 2 is a mini LED (mini light emitting diode).
  • a drive unit 3 is provided on the main surface 10A outside the light emitting region LA.
  • the drive unit 3 is configured to drive a plurality of light emitting elements 2 via a plurality of wiring WLs described later.
  • the reflective member 4 is formed of, for example, a polyester resin having a multilayer structure and reflects light.
  • the reflective member 4 has a light reflecting surface RF facing the main surface 10A of the transparent substrate 10.
  • the wavelength conversion unit 5 is located between the transparent substrate 10 and the light diffusion sheet 6a of the light diffusion unit 6.
  • the wavelength conversion unit 5 faces the main surface 10B.
  • the wavelength conversion unit 5 includes, for example, quantum dots as a light emitting material, can absorb light incident on the wavelength conversion unit 5, and can emit light having a wavelength longer than the wavelength of the absorbed light.
  • the light diffusing unit 6 is located above the wavelength conversion unit 5.
  • the light diffusing unit 6 is configured to diffuse the light emitted by the wavelength conversion unit 5.
  • the light diffusing portion 6 is a light diffusing film formed by laminating five light diffusing sheets 6a.
  • the light diffusing portion 6 may be composed of one light diffusing sheet 6a, or may be formed by laminating four or less or six or more light diffusing sheets 6a.
  • the brightness improving unit 7 is located above the light diffusing unit 6.
  • the brightness improving unit 7 is configured to collect and emit the light emitted from the light diffusing unit 6 in the third direction Z.
  • the brightness improving unit 7 is composed of two refracting prism sheets 7a arranged orthogonally.
  • the brightness improving unit 7 may be composed of a total reflection type prism sheet instead of the refraction type prism sheet 7a.
  • the total reflection type prism sheet has the features that it has a simple structure and is excellent in light utilization efficiency and vertical condensing property.
  • FIG. 3 is a plan view showing a part of the lighting device IL of the above embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the illuminating device IL from the main surface 10A toward the main surface 10B.
  • FIG. 3 shows a transparent substrate 10, a plurality of light emitting elements 2, a drive unit 3, and a plurality of wiring WLs in the lighting device IL.
  • the light emitting region LA has a plurality of segment regions SA.
  • the light emitting region LA of the main surface 10A is divided into a plurality of segment regions SA.
  • the plurality of segment regions SA are arranged in a matrix in the first direction X and the second direction Y.
  • the plurality of segment regions SA do not have to be arranged in a matrix, and may be located adjacent to each other.
  • the segment region SA is a square having a side of 2 mm.
  • the size and shape of the segment region SA are not limited to the above example.
  • the plurality of light emitting elements 2 are arranged in a matrix in the first direction X and the second direction Y. However, the plurality of light emitting elements 2 do not have to be arranged in a matrix, and may be arranged in a predetermined pattern. In the illustrated example, four light emitting elements 2 are provided in each of the plurality of segment regions SA. However, two, three, or five or more light emitting elements 2 may be provided in each segment region SA.
  • the four light emitting elements 2 provided in each segment region SA are connected in series.
  • the light emitting elements 2 provided in the segment regions SA different from each other are electrically insulated from each other.
  • Each of the plurality of wiring WLs is connected to the drive unit 3.
  • the drive unit 3 is configured to independently drive a plurality of light emitting elements 2 in units of segment regions SA via wiring WL.
  • the drive unit 3 can drive a plurality of light emitting elements 2 by a method called local dimming. This makes it possible to further increase the contrast ratio.
  • the light emitting element 2 has a rectangular shape. However, the shape of the light emitting element 2 may have a shape other than a rectangle such as a square.
  • the length of one side of the light emitting element 2 which is a mini LED is, for example, more than 100 ⁇ m and less than 300 ⁇ m. The length of one side of the light emitting element 2 which is a mini LED may exceed 100 ⁇ m and may be 200 ⁇ m or less.
  • the light emitting element 2 may be a micro LED having the longest side length of 100 ⁇ m or less as an LED having a size smaller than that of the mini LED. Alternatively, the light emitting element 2 may be an LED having the longest side length of 1 mm or less.
  • the light emitting element 2 may be an LED having a longest side length of 1000 ⁇ m or more as a general LED having a size larger than that of the mini LED.
  • the length of one side of the light emitting element 2 which is the general LED is, for example, 300 ⁇ m or more and 350 ⁇ m or less.
  • the plurality of light emitting elements 2 are arranged at equal intervals dx in the direction X and at equal intervals dy in the direction Y.
  • the interval dx corresponds to the distance from the center of the light emitting element 2 to the center of the adjacent light emitting element 2 in the direction X in a plan view.
  • the interval dy corresponds to the distance from the center of the light emitting element 2 to the center of the adjacent light emitting element 2 in the direction Y in a plan view.
  • the spacing dx and spacing dy are 1.0 mm.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the illuminating device IL along the IV-IV line of FIG.
  • FIG. 4 shows the transparent substrate 10, the wiring WL, the plurality of light emitting elements 2, and the protective layer 8 of the lighting device IL.
  • the light emitting element 2 is mounted on the wiring WL by a method called flip-chip bonding.
  • flip-chip bonding a bare chip cut out from a substrate and not packaged is connected to a wiring WL with a conductive material CM such as solder, gold, or an anisotropic conductive film.
  • 210 is a light-transmitting substrate as a base material, and the light emitting element 2 has pads 230 and 240 on a surface 220 of the substrate 210 facing the transparent substrate 10.
  • the light emitting element 2 has two pads 230 and 240, one of which is connected to the anode of the light emitting diode from the surface 220 side and the other of which is connected to the cathode from the surface 220 side.
  • the substrate 210 has a surface 250 facing the surface 220, and in flip chip bonding, the surface 250 of the light emitting element 2 is heated and pressed. By heating and pressing from the surface 250, the pads 230 and 240 are connected to the wiring WL via a conductive material CM such as solder, gold or an anisotropic conductive film.
  • the surface 250 is a light emitting surface.
  • the surface 250 is referred to as a light emitting surface 250.
  • the light emitting element 2 may be configured to emit light from a surface other than the light emitting surface 250.
  • the wiring WL connects the drive unit (3) and the light emitting element 2.
  • the wiring WL is formed of a transparent conductive material made of a transparent oxide conductor such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
  • the wiring WL includes, for example, metal materials such as aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), molybdenum (Mo), tungsten (W), copper (Cu), and chromium (Cr), and these. It may be formed of an alloy or the like in which a metal material is combined. Further, the wiring WL may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the protective layer 8 is provided on the main surface 10A and the plurality of light emitting elements 2, and is in contact with the main surface 10A and the plurality of light emitting elements 2.
  • the protective layer 8 is configured to protect the plurality of light emitting elements 2.
  • the protective layer 8 is located at least in the light emitting region (LA).
  • the wiring board 1, the plurality of light emitting elements 2, and the protective layer 8 together with the driving unit (3) constitute a light source 9.
  • the protective layer 8 is configured as a light transmitting layer that transmits the wavelength of the light emitted by the light emitting element 2.
  • the protective layer 8 is made of, for example, a silicone resin.
  • the protective layer 8 is configured to transmit the light without converting the wavelength of the light emitted by the light emitting element 2 into another wavelength. In that case, the wavelength of the light transmitted through the protective layer 8 is converted to another wavelength by the wavelength conversion unit 5.
  • the configuration of the protective layer 8 is not limited to the above example.
  • the protective layer 8 may be configured as a wavelength conversion layer that converts the wavelength of the light emitted by the light emitting element 2.
  • the protective layer 8 may be configured as a photosynthetic layer in which a plurality of phosphors are dispersed in a light transmitting layer.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a light emitting element 2 along the line VV of FIG.
  • the light emitting element 2 is a flip chip type light emitting diode element.
  • the light emitting element 2 includes a transparent substrate 210 having an insulating property.
  • the substrate 210 is, for example, a sapphire substrate.
  • a crystal layer (semiconductor layer) in which an n-type semiconductor layer 12, an active layer (light emitting layer) 13, and a p-type semiconductor layer 14 are laminated in this order is formed on the surface 220 of the substrate 210.
  • the region containing P-type impurities is the p-type semiconductor layer 14, and the region containing N-type impurities is the n-type semiconductor layer 12.
  • the material of the crystal layer (semiconductor layer) is not particularly limited, but the crystal layer (semiconductor layer) may contain gallium nitride (GaN) or gallium arsenide (GaAs).
  • the light reflecting film 15 is formed of a conductive material and is electrically connected to the p-type semiconductor layer 14.
  • the p electrode 16 is electrically connected to the light reflecting film 15.
  • the n-electrode 18 is electrically connected to the n-type semiconductor layer 12.
  • the pad 230 covers the n-electrode 18 and is electrically connected to the n-electrode 18.
  • the protective layer 17 covers the n-type semiconductor layer 12, the active layer 13, the p-type semiconductor layer 14, and the light-reflecting film 15, and covers a part of the p-electrode 16.
  • the pad 240 covers the p-electrode 16 and is electrically connected to the p-electrode 16.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the lighting device IL of the present embodiment.
  • the illuminating device IL further includes a frame FR.
  • the frame FR has, for example, a window frame shape surrounding the transparent substrate 10, and houses the transparent substrate 10.
  • the frame FR has a surface FRA, a surface FRB on the opposite side of the surface FRA, an inner side surface IF located between the surface FRA and the surface FRB, and a step ST formed on the inner side surface IF side.
  • the surface FRA faces the light reflecting surface RF side of the reflecting member 4. In the illustrated example, the surface FRA is in contact with the light reflecting surface RF of the reflecting member 4.
  • the step ST is formed on the inner side surface IF side of the frame FR over the entire circumference.
  • the inner surface IF is white as an example and is configured to reflect light.
  • the frame FR has a thickness T1.
  • the thickness T1 corresponds to the distance from the surface FRA to the surface FRB in the direction Z.
  • the main surface 10A of the transparent substrate 10 faces each of the light reflecting surface RF of the reflecting member 4 and the step ST of the frame FR.
  • the wavelength conversion unit 5, the light diffusion unit 6, and the brightness improvement unit 7 are laminated on the main surface 10B side of the transparent substrate 10.
  • the plurality of light emitting elements 2, the transparent substrate 10, the wavelength conversion unit 5, the light diffusion unit 6, and the brightness improving unit 7 are each located inside the frame FR.
  • the light emitting surface 250 of the light emitting element 2 is the light of the reflecting member 4. It keeps a certain distance from the reflecting surface RF.
  • the inner side surface IF of the frame FR is formed so as to surround the space formed between the transparent substrate 10 and the light reflecting surface RF.
  • the light emitted from the light emitting element 2 travels from the light emitting surface 250 toward the light reflecting surface RF.
  • the light that has traveled to the light reflecting surface RF is reflected by the light reflecting surface RF and travels from the light reflecting surface RF toward the main surface 10A of the transparent substrate 10.
  • the light traveling toward the inner side surface IF is reflected by the inner side surface IF and travels from the inner side surface IF toward the main surface 10A of the transparent substrate 10.
  • the light traveling on the main surface 10A travels in the transparent substrate 10 from the main surface 10A toward the main surface 10B, is emitted from the main surface 10B, and is incident on the wavelength conversion unit 5.
  • the light traveling to the light emitting element 2 is reflected by the light reflecting film 15 of the light emitting element 2 and travels from the light emitting element 2 toward the light reflecting surface RF.
  • the distance from the light emitting surface 250 of the light emitting element 2 to the light reflecting surface RF of the reflecting member 4 in the direction Z is the distance D1.
  • the distance from the light reflecting surface RF of the reflecting member 4 to the main surface 10B of the transparent substrate 10 in the direction Z is the distance D2.
  • the distance OD corresponds to the sum of the distance D1 and the distance D2.
  • the main surface 10A corresponds to the first main surface
  • the main surface 10B corresponds to the second main surface.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a comparative example of the lighting device IL.
  • the comparative example shown in FIG. 7 is different from the configuration example shown in FIG. 6 in that a plurality of light emitting elements 2 are provided on the wiring board 20 and the reflective member 4 and the transparent substrate 10 are omitted. doing.
  • the surface FRA of the frame FR is in contact with the wiring board 20.
  • the frame FR has a thickness T2.
  • the thickness T2 corresponds to the distance from the surface FRA to the surface FRB in the direction Z and is larger than the thickness T1.
  • the light emitting surface 250 of the light emitting element 2 faces the wavelength conversion unit 5.
  • the light emitted from the light emitting surface 250 travels toward the wavelength conversion unit 5.
  • the light traveling toward the inner side surface IF is reflected by the inner side surface IF and travels from the inner side surface IF toward the wavelength conversion unit 5.
  • the distance from the light emitting surface 250 to the wavelength conversion unit 5 in the direction Z is the distance D3.
  • the distance OD corresponds to the distance D3.
  • the inventors of the present application simulated the optical characteristics of the lighting device of the configuration example of the present embodiment shown in FIG. 6 and the comparative example shown in FIG. 7.
  • the lighting device of the first specification has a structure similar to the structure shown in FIG. 7, and has a distance D3 (distance OD) of 1.00 mm.
  • the brightness value of the lighting device of the first specification was 358822 cd / m 2 .
  • the lighting device of the second specification has a structure similar to the structure shown in FIG. 6, and has a distance D1 of 0.3575 mm and a distance D2 of 0.6425 mm.
  • the distance OD is 1.00 mm.
  • the brightness value of the lighting device of the second specification was 559744 cd / m 2 .
  • the lighting device of the third specification has a structure similar to the structure shown in FIG. 6, and has a distance D1 of 0.2575 mm and a distance D2 of 0.5425 mm. The distance OD is 0.80 mm.
  • the brightness value of the lighting device of the third specification was 558636 cd / m 2 .
  • the lighting device of the fourth specification has a structure similar to the structure shown in FIG. 6, and has a distance D1 of 0.1575 mm and a distance D2 of 0.4525 mm. The distance OD is 0.61 mm.
  • the brightness value of the lighting device of the fourth specification was 548489 cd / m 2 .
  • the emitted lights from a plurality of light sources arranged at intervals do not sufficiently mix with each other in the vicinity of the light sources. Therefore, in a display device using such light as illumination light, when the display unit is viewed in a plane, there is a possibility that streaky brightness unevenness and chromaticity deviation due to the difference in intensity may be visually recognized. For example, it may lead to a situation in which the bright spots of the plurality of light emitting elements 2 are visually recognized by the user as a dot pattern. In the lighting device of the first specification to the lighting device of the third specification, the above-mentioned undesired unevenness of the brightness level did not occur.
  • the lighting device of the fourth specification the above-mentioned undesired unevenness of the brightness level occurred.
  • the distance D2 of the lighting device IL of the third specification corresponds to about 55% of the distance D3 of the lighting device IL of the first specification, and the third specification.
  • the brightness value of the lighting device of the above corresponds to about 1.5 times the brightness value of the lighting device of the first specification.
  • the above-mentioned undesired unevenness of the brightness level did not occur. That is, the lighting device IL of the present embodiment can improve the lighting quality and reduce the thickness of the lighting device as compared with the lighting device IL of the comparative example.
  • a plurality of light emitting elements 2 are provided on the transparent substrate 10, and the light emitting surface 250 of the light emitting element 2 faces the light reflecting surface RF of the reflecting member 4.
  • the light emitted from the light emitting element 2 is reflected by the light reflecting surface RF of the reflecting member 4, reflected by the light reflecting surface RF, and then incident on the wavelength conversion unit 5.
  • the light emitted from the plurality of light emitting elements 2 can be sufficiently mixed with each other, and the lighting device IL can suppress the deterioration of the lighting quality.
  • the lighting device IL of the comparative example a part of the light emitted from the light emitting element 2 may be reflected by, for example, the wavelength conversion unit 5 and travel to the wiring board 20.
  • a part of the light that has traveled to the transparent substrate 10 may be reflected by the main surface 10A and travel to the reflecting member 4.
  • the reflective member 4 has a higher light reflectance than the wiring board 20. Therefore, the illumination device IL of the present embodiment can improve the brightness as compared with the illumination device IL of the comparative example. Further, since the transparent substrate 10 transmits light, it is possible to suppress a decrease in brightness of the lighting device IL.
  • the inner surface IF of the frame FR is white.
  • the light directed to the inner side surface IF is reflected by the inner side surface IF as compared with the case where the light emitted from the light emitting element 2 that reaches the inner side surface IF is absorbed by the inner side surface IF. It is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency.

Abstract

照明品位の向上かつ照明装置の薄型化が可能な照明装置及び表示装置を提供する。　照明装置は、第１主面と第２主面とを有する透明基板と、前記透明基板から離れて配置され前記第１主面に対向する光反射面を有する反射部材と、前記第１主面に設けられた複数の発光素子と、を備える。前記発光素子から出射した光が、前記光反射面で反射し、前記第２主面から出射する。

Description

照明装置及び表示装置
　本発明の実施形態は、照明装置及び表示装置に関する。
　近年、テレビや情報機器等に搭載される表示装置として、表示用の液晶パネルを用いた液晶表示装置が知られている。このような液晶表示装置の表示品位のために、液晶表示装置に用いられる照明装置の高輝度化への要求が高まっており、導光板を挟んで液晶パネルの直下に光源を配置する直下型照明装置が検討されている。
特開２００６－１９０６３６号公報
　本実施形態の目的は、照明品位の向上かつ照明装置の薄型化が可能な照明装置及び表示装置を提供することにある。
　一実施形態に係る照明装置は、
　第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する透明基板と、前記透明基板から離れて配置され、前記第１主面に対向する光反射面を有する反射部材と、前記第１主面に設けられた複数の発光素子と、を備え、前記発光素子から出射した光が、前記光反射面で反射し、前記第２主面から出射する。
　また、一実施形態に係る表示装置は、
　表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明装置と、を備え、前記照明装置は、第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する透明基板と、前記透明基板から離れて配置され、前記第１主面に対向する光反射面を有する反射部材と、前記第１主面に設けられた複数の発光素子と、を備え、前記発光素子から出射した光が、前記光反射面で反射し、前記第２主面から出射する。
図１は、一実施形態の表示装置の概略図である。 図２は、図１に示した照明装置の分解斜視図である。 図３は、上記実施形態の照明装置の一部を示す平面図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った照明装置の断面図である。 図５は、図３のＶ－Ｖ線に沿った発光素子を示す断面図である。 図６は、上記実施形態の照明装置を示す断面図である。 図７は、照明装置の比較例を示す断面図である。
　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、形状等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。
　図１は、一実施形態の表示装置ＤＳＰの概略図である。　
　一例では、方向Ｘ、方向Ｙ及び方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。方向Ｚは、表示装置ＤＳＰの厚さ方向に相当する。本明細書において、方向Ｚを示す矢印の先端側の位置を上と称し、矢印の先端とは逆側の位置を下と称する。また、方向Ｚを示す矢印の先端側に表示装置ＤＳＰを観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、方向Ｘ及び方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。
　図１に示すように、表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬと、照明装置ＩＬと、を備えている。本実施形態において、表示パネルＰＮＬは、一般に知られている透過型又は半透過型の液晶表示パネルである。但し、表示パネルＰＮＬは、液晶表示パネルに限定されるものではなく、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）の表示パネルなど、別途光源を必要とする表示パネルであればよい。
　照明装置ＩＬは、方向Ｚに表示パネルＰＮＬに対向配置されている。照明装置ＩＬは、表示パネルＰＮＬに向けて光を放出し、表示パネルＰＮＬを照明するように構成されている。本実施形態において、照明装置ＩＬはバックライトユニットとして機能している。表示パネルＰＮＬは、照明装置ＩＬからの光を選択的に透過させることで画像を表示するように構成されている。なお、反射型の液晶表示装置であってもよい。
　図２は、図１に示した照明装置ＩＬの分解斜視図である。　
　図２に示すように、照明装置ＩＬは、透明基板１０と、複数の発光素子２と、駆動部３と、反射部材４と、波長変換部５と、光拡散部６と、輝度向上部７と、を備えている。反射部材４、透明基板１０、波長変換部５、光拡散部６及び輝度向上部７はこの順に方向Ｚに沿って並んでいる。
　透明基板１０は、例えばガラス基板や可撓性の樹脂基板などの透明基板である。透明基板１０は、主面１０Ａと、主面１０Ａに対向する主面１０Ｂと、を有している。透明基板１０は、主面１０Ａにおいて、光出射領域ＬＡを有している。光出射領域ＬＡは、少なくとも上記表示パネル（ＰＮＬ）の表示領域と対向している。
　複数の発光素子２は、透明基板１０の主面１０Ａに設けられている。本実施形態において、発光素子２は、ミニＬＥＤ（ミニ発光ダイオード）である。光出射領域ＬＡの外側において、駆動部３が主面１０Ａに設けられている。駆動部３は、後述する複数の配線ＷＬを介して複数の発光素子２を駆動するように構成されている。　
　反射部材４は、例えば多層膜構造のポリエステル系樹脂で形成され、光を反射する。反射部材４は、透明基板１０の主面１０Ａに対向する光反射面ＲＦを有している。
　波長変換部５は、透明基板１０と光拡散部６の光拡散シート６ａとの間に位置している。波長変換部５は、主面１０Ｂに対向している。波長変換部５は、発光材料として、例えば量子ドットを含み、波長変換部５に入射される光を吸収して、上記吸収した光の波長よりも長波長の光を発光することができる。　
　光拡散部６は、波長変換部５の上方に位置している。光拡散部６は、波長変換部５が放出した光を拡散するように構成されている。本実施形態において、光拡散部６は、５個の光拡散シート６ａを積層して構成された光拡散フィルムである。但し、光拡散部６（光拡散フィルム）は、１個の光拡散シート６ａで構成されてもよく、４個以下又は６個以上の光拡散シート６ａを積層して構成されてもよい。　
　輝度向上部７は、光拡散部６の上方に位置している。輝度向上部７は、光拡散部６から出射された光を第３方向Ｚに集光して放出するように構成されている。本実施形態において、輝度向上部７は、直交配置された２枚の屈折型プリズムシート７ａで構成されている。但し、輝度向上部７は、屈折型プリズムシート７ａの代わりに全反射型プリズムシートで構成されていてもよい。全反射型プリズムシートは、構成が簡単で光の利用効率や垂直集光性に優れると言う特長を有している。
　図３は、上記実施形態の照明装置ＩＬの一部を示す平面図である。図３は、主面１０Ａから主面１０Ｂに向かって照明装置ＩＬを平面視している。図３には、照明装置ＩＬのうち透明基板１０、複数の発光素子２、駆動部３及び複数の配線ＷＬを示している。
　図３に示すように、光出射領域ＬＡは、複数のセグメント領域ＳＡを有している。言い換えると、主面１０Ａの光出射領域ＬＡは、複数のセグメント領域ＳＡに分割されている。複数のセグメント領域ＳＡは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に並んでいる。但し、複数のセグメント領域ＳＡは、マトリクス状に並んでいなくともよく、互いに隣り合って位置していればよい。
　また、セグメント領域ＳＡは、一辺が２ｍｍの正方形である。但し、セグメント領域ＳＡのサイズ及び形状は、上記の例に限定されるものではない。　
　複数の発光素子２は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に並んでいる。但し、複数の発光素子２は、マトリクス状に並んでいなくともよく、所定のパターンに配置されていてもよい。　
　図示した例では、複数のセグメント領域ＳＡの各々に、４個の発光素子２が設けられている。但し、各々のセグメント領域ＳＡに、２個、３個、又は５個以上の発光素子２が設けられてもよい。
　各々のセグメント領域ＳＡに設けられた４個の発光素子２は、直列に接続されている。互いに異なるセグメント領域ＳＡに設けられた発光素子２同士は、電気的に絶縁されている。複数の配線ＷＬは、それぞれ駆動部３に接続している。駆動部３は、配線ＷＬを介し複数の発光素子２をセグメント領域ＳＡ単位で独立して駆動するように構成されている。例えば、駆動部３は、ローカルディミングと呼ばれる手法にて複数の発光素子２を駆動することができる。これにより、コントラスト比を、一層、高めることが可能である。
　平面視において、発光素子２は、長方形の形状を有している。但し、発光素子２の形状は、正方形など、長方形以外の形状を有してもよい。平面視において、ミニＬＥＤである発光素子２の一辺の長さは、例えば１００μｍを超え３００μｍ未満である。ミニＬＥＤである発光素子２の一辺の長さは、１００μｍを超え２００μｍ以下であってもよい。　
　なお、発光素子２は、ミニＬＥＤよりサイズの小さいＬＥＤとして、最長の一辺の長さが１００μｍ以下であるマイクロＬＥＤであってもよい。又は、発光素子２は、最長の一辺の長さが１ｍｍ以下のＬＥＤであってもよい。又は、発光素子２は、ミニＬＥＤよりサイズの大きい一般的なＬＥＤとして、最長の一辺の長さが１０００μｍ以上であるＬＥＤであってもよい。なお、上記一般的なＬＥＤである発光素子２の一辺の長さは、例えば、３００μｍ以上３５０μｍ以下である。
　図示した例では、複数の発光素子２は、方向Ｘにおいて等間隔ｄｘで並び、方向Ｙにおいて等間隔ｄｙで並んでいる。間隔ｄｘは、平面視で発光素子２の中心から方向Ｘにおいて隣り合う発光素子２の中心までの距離に相当する。間隔ｄｙは、平面視で発光素子２の中心から方向Ｙにおいて隣り合う発光素子２の中心までの距離に相当する。一例として、間隔ｄｘ及び間隔ｄｙは、１．０ｍｍである。
　図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った照明装置ＩＬの断面図である。図４には、照明装置ＩＬのうち透明基板１０、配線ＷＬ、複数の発光素子２、及び保護層８を示している。　
　発光素子２は、配線ＷＬにフリップチップボンディングという方法で実装されている。フリップチップボンディングでは、基板から切り出されパッケージされていない状態のベアチップが配線ＷＬに半田、金または異方性導電膜等の導電材ＣＭで接続されている。図中２１０は基材としての光透過性の基板で、発光素子２は基板２１０の透明基板１０と対向する面２２０にパッド２３０及び２４０を有している。後述するが、発光素子２は２つパッド２３０及び２４０を有しており、一方は発光ダイオードのアノードに面２２０側から接続し、他方はカソードに面２２０側から接続している。
　基板２１０は面２２０に対向して面２５０を有しており、フリップチップボンディングでは、発光素子２の面２５０が加熱及び押圧される。面２５０から加熱及び押圧されことで、パッド２３０及び２４０は配線ＷＬに半田、金または異方性導電膜等の導電材ＣＭを介して接続される。面２５０は発光面である。以下、面２５０は発光面２５０と称する。但し、発光素子２は、発光面２５０以外の面からも光を放出するように構成されていてもよい。
　配線ＷＬは、上記駆動部（３）と発光素子２とを接続している。配線ＷＬ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）等の透明な酸化物導電体からなる透明導電材料で形成されている。なお、配線ＷＬは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成されていてもよい。また、配線ＷＬは、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。
　図４に示すように、保護層８は、主面１０Ａ及び複数の発光素子２の上に設けられ、主面１０Ａ及び複数の発光素子２に接している。保護層８は、複数の発光素子２を保護するように構成されている。保護層８は、少なくとも上記光出射領域（ＬＡ）に位置している。配線基板１、複数の発光素子２、及び保護層８は、上記駆動部（３）とともに光源９を構成している。
　保護層８は、発光素子２が放出した光の波長を透過する光透過層として構成されている。保護層８は、例えばシリコン樹脂で形成されている。保護層８は、発光素子２が放出した光の波長を別の波長に変換すること無しに上記光を透過するように構成されている。その場合、保護層８を透過した光の波長は、波長変換部５にて別の波長に変換される。
　但し、保護層８の構成は、上記の例に限定されるものではない。例えば、保護層８は、発光素子２が放出した光の波長を変換する波長変換層として構成されていてもよい。又は、保護層８は、光透過層に複数の蛍光体が分散された光合成層として構成されてもよい。
　図５は、図３のＶ－Ｖ線に沿った発光素子２を示す断面図である。　
　図５に示すように、発光素子２は、フリップチップタイプの発光ダイオード素子である。発光素子２は、絶縁性を有する透明な基板２１０を備えている。基板２１０は、例えばサファイア基板である。基板２１０の面２２０には、ｎ型半導体層１２と、活性層（発光層）１３と、ｐ型半導体層１４とが順に積層された結晶層（半導体層）が形成されている。上記結晶層（半導体層）において、Ｐ型の不純物を含む領域がｐ型半導体層１４であり、Ｎ型の不純物を含む領域がｎ型半導体層１２である。上記結晶層（半導体層）の材料は特に限定されるものではないが、上記結晶層（半導体層）は、窒化ガリウム（ＧａＮ）又はヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）を含んでいてもよい。
　光反射膜１５は、導電材料で形成され、ｐ型半導体層１４に電気的に接続されている。ｐ電極１６は、光反射膜１５に電気的に接続されている。ｎ電極１８は、ｎ型半導体層１２に電気的に接続されている。パッド２３０は、ｎ電極１８を覆い、ｎ電極１８に電気的に接続されている。保護層１７は、ｎ型半導体層１２、活性層１３、ｐ型半導体層１４、及び光反射膜１５を覆い、ｐ電極１６の一部を覆っている。パッド２４０は、ｐ電極１６を覆い、ｐ電極１６に電気的に接続されている。
　図６は、本実施形態の照明装置ＩＬを示す断面図である。　
　図６に示すように、照明装置ＩＬは、さらにフレームＦＲを備えている。フレームＦＲは、例えば透明基板１０を囲む窓枠形状をし、透明基板１０を収納している。フレームＦＲは、面ＦＲＡと、面ＦＲＡの反対側の面ＦＲＢと、面ＦＲＡと面ＦＲＢとの間に位置する内側面ＩＦと、内側面ＩＦ側に形成された段差ＳＴと、を有している。　
　面ＦＲＡは、反射部材４の光反射面ＲＦ側に対向している。図示した例では、面ＦＲＡは、反射部材４の光反射面ＲＦに接している。段差ＳＴは、フレームＦＲの内側面ＩＦ側に全周にわたって形成されている。内側面ＩＦは、一例として白色であり、光を反射するよう構成されている。フレームＦＲは、厚さＴ１を有している。厚さＴ１は、方向Ｚにおいて面ＦＲＡから面ＦＲＢまでの距離に相当する。
　透明基板１０の主面１０Ａは、反射部材４の光反射面ＲＦ及びフレームＦＲの段差ＳＴのそれぞれに対向している。波長変換部５、光拡散部６及び輝度向上部７は、透明基板１０の主面１０Ｂ側に積層されている。図示した例では、複数の発光素子２、透明基板１０、波長変換部５、光拡散部６及び輝度向上部７はそれぞれフレームＦＲの内側に位置している。
　透明基板１０の端部は段差ＳＴに載置され、光反射面ＲＦはフレームＦＲの面ＦＲＡに接着するように形成されていることから、発光素子２の発光面２５０は、反射部材４の光反射面ＲＦから一定の距離を保って離れている。フレームＦＲの内側面ＩＦは、透明基板１０と光反射面ＲＦとの間にできる空間を囲むように形成されている。
　ここで、発光素子２から出射された光の光路について説明する。　
　発光素子２から出射された光は、発光面２５０から光反射面ＲＦに向かって進行する。光反射面ＲＦに進行した光は、光反射面ＲＦで反射され、光反射面ＲＦから透明基板１０の主面１０Ａに向かって進行する。光反射面ＲＦで反射された光のうち内側面ＩＦに向かって進行した光は、内側面ＩＦで反射され、内側面ＩＦから透明基板１０の主面１０Ａに向かって進行する。主面１０Ａに進行した光は、主面１０Ａから主面１０Ｂに向かって透明基板１０内を進行し、主面１０Ｂから出射され波長変換部５に入射する。なお、主面１０Ａに向かった光のうち発光素子２に進行した光は、発光素子２の光反射膜１５で反射され、発光素子２から光反射面ＲＦに向かって進行する。
　方向Ｚにおいて発光素子２の発光面２５０から反射部材４の光反射面ＲＦまでの距離は距離Ｄ１である。方向Ｚにおいて反射部材４の光反射面ＲＦから透明基板１０の主面１０Ｂまでの距離は距離Ｄ２である。発光面２５０から出射された光が波長変換部５に入射するまでの方向Ｚにおける光路の距離を距離ＯＤとすると、距離ＯＤは、距離Ｄ１と距離Ｄ２との総和に相当する。　
　図６に示した例において、主面１０Ａは第１主面に相当し、主面１０Ｂは第２主面に相当する。
　図７は、照明装置ＩＬの比較例を示す断面図である。図７に示した比較例は、図６に示した構成例と比較して、複数の発光素子２が配線基板２０上に設けられ、反射部材４及び透明基板１０が省略されている点で相違している。　
　フレームＦＲの面ＦＲＡは配線基板２０に接している。フレームＦＲは、厚さＴ２を有している。厚さＴ２は、方向Ｚにおいて面ＦＲＡから面ＦＲＢまでの距離に相当し、厚さＴ１より大きい。
　発光素子２の発光面２５０は、波長変換部５に対向している。発光面２５０から出射した光は、波長変換部５に向かって進行する。発光面２５０から出射した光のうち内側面ＩＦに向かって進行した光は、内側面ＩＦで反射され、内側面ＩＦから波長変換部５に向かって進行する。　
　方向Ｚにおいて発光面２５０から波長変換部５までの距離は距離Ｄ３である。上記距離ＯＤは、距離Ｄ３に相当する。
　ここで、本願発明者らは、図６に示した本実施形態の構成例及び図７に示した比較例の照明装置の光学特性についてシミュレーションを行った。　
　第１仕様の照明装置は、図７に示した構造と同様の構造を有し、距離Ｄ３（距離ＯＤ）が１．００ｍｍである。第１仕様の照明装置の輝度値は、３５８８２２ｃｄ／ｍ２であった。　
　第２仕様の照明装置は、図６に示した構造と同様の構造を有し、距離Ｄ１が０．３５７５ｍｍであり距離Ｄ２が０．６４２５ｍｍである。距離ＯＤは１．００ｍｍである。第２仕様の照明装置の輝度値は５５９７４４ｃｄ／ｍ２であった。　
　第３仕様の照明装置は、図６に示した構造と同様の構造を有し、距離Ｄ１が０．２５７５ｍｍであり距離Ｄ２が０．５４２５ｍｍである。距離ＯＤは０．８０ｍｍである。第３仕様の照明装置の輝度値は５５８６３６ｃｄ／ｍ２であった。　
　第４仕様の照明装置は、図６に示した構造と同様の構造を有し、距離Ｄ１が０．１５７５ｍｍであり距離Ｄ２が０．４５２５ｍｍである。距離ＯＤは０．６１ｍｍである。第４仕様の照明装置の輝度値は５４８４８９ｃｄ／ｍ２であった。
　一般的に、間隔をおいて並んだ複数の光源からの出射光は、光源の近傍では、互いが十分に混ざらない。このため、このような光を照明光として利用した表示装置では、表示部を平面視した際に、強度の差に起因したスジ状の輝度ムラや色度ずれが視認されるおそれがある。例えば、複数の発光素子２の輝点をドットパターンとしてユーザに視認させる事態を招き得る。第１仕様の照明装置乃至第３仕様の照明装置では、上記の不所望な輝度レベルのムラは生じなかった。第４仕様の照明装置では、上記の不所望な輝度レベルのムラが生じた。　
　第１仕様の照明装置と第３仕様の照明装置とを比較すると、第３仕様の照明装置ＩＬの距離Ｄ２は第１仕様の照明装置ＩＬの距離Ｄ３の約５５％に相当し、第３仕様の照明装置の輝度値は第１仕様の照明装置の輝度値の約１．５倍に相当する。また、第１仕様の照明装置及び第３仕様の照明装置のそれぞれでは、上記の不所望な輝度レベルのムラは生じなかった。つまり、本実施形態の照明装置ＩＬは、比較例の照明装置ＩＬと比較して、照明品位の向上かつ照明装置の薄型化が可能である。
　本実施形態によれば、複数の発光素子２が透明基板１０に設けられ、発光素子２の発光面２５０が反射部材４の光反射面ＲＦに対向している。発光素子２から出射された光は、反射部材４の光反射面ＲＦで反射され、光反射面ＲＦで反射されたのち波長変換部５に入射する。複数の発光素子２からの出射された光は互いに十分に混ざることができ、照明装置ＩＬは照明品位の低下を抑制することができる。
　また、比較例の照明装置ＩＬにおいて発光素子２から出射された光の一部が、例えば波長変換部５で反射され配線基板２０に進行することがある。一方、本実施形態の照明装置ＩＬにおいて透明基板１０に進行した光の一部が主面１０Ａで反射され、反射部材４に進行することがある。反射部材４は、配線基板２０より光の反射率が高い。このため、本実施形態の照明装置ＩＬは、比較例の照明装置ＩＬと比較して、輝度向上を図ることができる。また、透明基板１０は光を透過するため、照明装置ＩＬの輝度低下を抑制することができる。
　また、フレームＦＲの内側面ＩＦが白色である。これにより、発光素子２から出射された光のうち内側面ＩＦに到達した光が内側面ＩＦにより吸収される場合と比較して、内側面ＩＦに向かう光が内側面ＩＦにより反射されるため、光の利用効率の低下を抑制することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、照明品位の向上かつ照明装置の薄型化が可能な照明装置及び表示装置を提供することができる。　
　なお、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。

Claims (12)

  1. 　第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する透明基板と、
    　前記透明基板から離れて配置され、前記第１主面に対向する光反射面を有する反射部材と、
    　前記第１主面に設けられた複数の発光素子と、を備え、
    　前記発光素子から出射した光が、前記光反射面で反射し、前記第２主面から出射する、
    照明装置。
  2. 　前記発光素子は、最長の１辺の長さが１ｍｍ以下の発光ダイオードである、
    請求項１に記載の照明装置。
  3. 　さらに、波長変換部を備え、
    　前記波長変換部は、前記第２主面に対向している、
    請求項２に記載の照明装置。
  4. 　前記透明基板は、ガラス基板である、
    請求項１に記載の照明装置。
  5. 　さらに、前記透明基板に設けられ前記複数の発光素子に接続された複数の配線を備え、
    　前記複数の配線は透明導電材料で形成されている、
    請求項１に記載の照明装置。
  6. 　さらに前記透明基板を収納するフレームを備え、
    　前記フレームは、前記反射部材と前記透明基板との間に位置する内側面を有し、
    　前記内側面は、前記透明基板及び前記複数の発光素子それぞれに対向し、光を反射する、
    請求項１に記載の照明装置。
  7. 　表示パネルと、
    　前記表示パネルを照明する照明装置と、を備え、
    　前記照明装置は、
    　第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する透明基板と、
    　前記透明基板から離れて配置され、前記第１主面に対向する光反射面を有する反射部材と、
    　前記第１主面に設けられた複数の発光素子と、を備え、
    　前記発光素子から出射した光が、前記光反射面で反射し、前記第２主面から出射する、
    表示装置。
  8. 　前記発光素子は、最長の１辺の長さが１ｍｍ以下の発光ダイオードである、
    請求項７に記載の表示装置。
  9. 　さらに、波長変換部を備え、
    　前記波長変換部は、前記第２主面に対向している、
    請求項８に記載の表示装置。
  10. 　前記透明基板は、ガラス基板である、
    請求項７に記載の表示装置。
  11. 　さらに、前記透明基板に設けられ前記複数の発光素子に接続された複数の配線を備え、
    　前記複数の配線は透明導電材料で形成されている、
    請求項７に記載の表示装置。
  12. 　さらに前記透明基板を収納するフレームを備え、
    　前記フレームは、前記反射部材と前記透明基板との間に位置する内側面を有し、
    　前記内側面は、前記透明基板及び前記複数の発光素子それぞれに対向し、光を反射する、
    請求項７に記載の表示装置。
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