(57)【要約】【課題】低コストで作製可能で、且つ、光を均一に液晶パネルに照射すること。【解決手段】  液晶パネルと、液晶パネルに光を照射するバックライトとして、ＬＥＤとレンズから構成されるＬＥＤパッケージを複数個有し、ＬＥＤパッケージを平面状に集合させて大面積化した照明装置と、を有する液晶表示装置において、液晶パネルに概ね平行な平面において、液晶パネルにおいて走査配線が延びている方向と概ね平行な方向を列方向とし、該列方向と概ね垂直な方向を行方向とした場合に、ＬＥＤパッケージを集合させているバックライトの底面を、２分割以上する複数の領域を設け、個々、または、複数個の領域毎にＬＥＤを駆動する手段と、ＬＥＤパッケージにおいて、レンズの幅が方位によって異なる部分を有するレンズと、を備えることを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図６
2011095759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、前記液晶層に所定のタイミングで画像データに対応した電圧を印加するための信号配線及び走査配線と、前記信号配線と走査配線との交差部に接続された複数のアクティブ素子と、前記アクティブ素子により駆動される画素と、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルに光を照射するバックライトとして、ＬＥＤとレンズから構成されるＬＥＤパッケージを複数個有し、前記ＬＥＤパッケージを平面状に集合させて大面積化した照明装置と、を有する液晶表示装置において、
液晶パネルに概ね平行な平面において、液晶パネルにおいて走査配線が延びている方向と概ね平行な方向を列方向とし、該列方向と概ね垂直な方向を行方向とした場合に、
ＬＥＤパッケージを集合させているバックライトの底面を、２分割以上する複数の領域を設け、個々、または、複数個の領域毎にＬＥＤを駆動する手段と、
ＬＥＤパッケージにおいて、列方向のレンズの幅と行方向のレンズの幅が異なるレンズと、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、前記液晶層に所定のタイミングで画像データに対応した電圧を印加するための信号配線及び走査配線と、前記信号配線と走査配線との交差部に接続された複数のアクティブ素子と、前記アクティブ素子により駆動される画素と、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルに光を照射するバックライトとして、ＬＥＤとレンズから構成されるＬＥＤパッケージを複数個有し、前記ＬＥＤパッケージを平面状に集合させて大面積化した照明装置と、を有する液晶表示装置において、
液晶パネルに平行な平面において、液晶パネルにおいて走査配線が延びている方向と概ね平行な方向を列方向とし、該列方向と概ね垂直な方向を行方向とした場合に、
ＬＥＤパッケージを集合させているバックライトの底面を、２分割以上する複数の領域を設け、個々、または、複数個の領域毎にＬＥＤを駆動する手段と、
ＬＥＤパッケージにおいて、レンズの幅が方位によって異なる部分を有するレンズと、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
ＬＥＤパッケージにおいて、前記ＬＥＤパッケージが属する領域が列方向に長い場合には、列方向のレンズの幅が行方向のレンズの幅よりも長いレンズを備え、
前記ＬＥＤパッケージが属する領域が行方向に長い場合には、列方向のレンズの幅が行方向のレンズの幅よりも短いレンズを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
ＬＥＤパッケージにおいて、レンズの幅が方位によって異なる部分を有するレンズと、レンズの直径が方位によらず一定であるレンズと、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
ＬＥＤパッケージを集合させているバックライトの底面を、少なくても行方向において２分割以上する複数の領域を設け、個々、または、複数個の領域毎にＬＥＤを駆動する手段と、
ＬＥＤパッケージにおいて、列方向のレンズの幅が行方向のレンズの幅に比べて長いレンズと、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
列方向に存在する複数のＬＥＤパッケージを電気的に直列に接続し、前記接続された複数のＬＥＤパッケージ毎にＬＥＤを駆動する手段を備えることを特徴とする請求項１または５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記ＬＥＤパッケージを、バックライトの底面にマトリックス状に配置し、行毎または複数の行毎にＬＥＤを駆動する手段を備えることを特徴とする請求項１または５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記ＬＥＤパッケージは、少なくても赤色を発光するＬＥＤと緑色を発光するＬＥＤと青色を発光するＬＥＤを有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記ＬＥＤパッケージは、少なくても４個以上のＬＥＤを有し、且つ、少なくても赤色を発光するＬＥＤと緑色を発光するＬＥＤと青色を発光するＬＥＤを有し、
前記ＬＥＤパッケージ内の少なくても２個のＬＥＤは、レンズの中心に関して対称的な位置に配置され、且つ、前記２個のＬＥＤが同じ色であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記ＬＥＤパッケージにおいて、全てのＬＥＤは、１列に配置されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記ＬＥＤパッケージにおいて、レンズの中心に関して対称的な位置に配置される少なくても１組のＬＥＤが、中心から最も遠い距離にある２つのＬＥＤであることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記ＬＥＤパッケージに含まれるＬＥＤの数が４個であり、中心から最も遠い距離にある２つのＬＥＤが緑のＬＥＤであることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記ＬＥＤパッケージに含まれるＬＥＤの数が５個であり、１個のＬＥＤをレンズの中心に配置し、その他のＬＥＤを２個ずつの２個の組とし、それぞれの組毎にレンズの中心に関してＬＥＤを対称的に配置し、且つ、それぞれの組を構成するＬＥＤの色を組毎に等しくし、２組のうちの１組を緑のＬＥＤの組とすることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記ＬＥＤパッケージにおいて、レンズの中心に関して対称的な位置に配置される少なくても１組のＬＥＤが、列方向と概ね平行な線上に配置されることを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記ＬＥＤパッケージにおいて、レンズの中心に関して対称的な位置に配置されるLEDが、列方向と概ね平行な線上に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
ＬＥＤパッケージが設置されている設置面からレンズ表面までの距離が、レンズの中心部よりも、長い領域が存在するレンズ形状であることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記レンズにおいて、レンズの中心からレンズ表面までの距離を動径とし、ＬＥＤパッケージが設置されている設置面に垂直でレンズの中心を通る中心軸からの角度を極角とした場合に、中心軸を含むあるレンズ断面において、極角が大きくなるに従って、動径が大きくなる領域が存在するレンズ形状を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記レンズにおいて、少なくとも列方向と概ね平行方向の中心軸を含む断面において、極角が大きくなるに従って動径が大きくなる領域が存在するレンズ形状を有することを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
前記ＬＥＤパッケージは、少なくても赤色を発光するＬＥＤと緑色を発光するＬＥＤと青色を発光するＬＥＤを有し、
ＬＥＤパッケージ内のＬＥＤの配置が異なるＬＥＤパッケージが、少なくても２種類以上存在することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
前記ＬＥＤパッケージは、複数のＬＥＤを有し、前記ＬＥＤパッケージにおいて、全てのＬＥＤは、１列に配置され、前記走査配線が延びている方向と概ね垂直な線上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
前記ＬＥＤパッケージにおいて、レンズの中心に関して対称的な位置に配置される少なくても１組のＬＥＤが、列方向と概ね垂直な線上に配置されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項２２】
前記ＬＥＤパッケージにおいて、全てのＬＥＤは、１列に配置され、列方向と概ね平行な線上に配置されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項２３】
前記ＬＥＤパッケージにおいて、全てのＬＥＤは、１列に配置され、列方向と概ね垂直な線上に配置されることを特徴とする請求項８または９に記載の液晶表示装置。
【請求項２４】
ＬＥＤパッケージを集合させているバックライトの底面を、行方向に２分割以上する複数の領域を設け、領域毎にＬＥＤを駆動する手段と、領域と該領域に隣接する領域の間の一部若しくは全てに、ＬＥＤパッケージからの光を、当該ＬＥＤパッケージが含まれる領域に反射する側面反射板を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項２５】
ＬＥＤパッケージが配置されているフレームの平らな部分から側面反射板が立ち上がる部分のことを前記側面反射板の端部とした場合に、概ねレンズの中心を通り列方向に平行な直線と、側面反射板の端部の各点から該直線に垂線を引いたときの各点と該直線までの距離が、レンズの中心での距離より、隣接するＬＥＤパッケージ間の中点での距離の方が大きくなる形状であることを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置。
【請求項２６】
側面反射板の端部の形状に複数の二等辺三角形が含まれることを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置。
【請求項２７】
側面反射板の端部の形状に複数の楕円の弧が含まれることを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置。
【請求項２８】
側面反射板の端部の形状に複数の円弧が含まれることを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置。
【請求項２９】
側面反射板の断面形状が、細くなる部分を有することを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置。
【請求項３０】
側面反射板の断面形状が、フレーム側に比べて拡散板に近い方が細くなることを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＶ，モニター等の表示装置に係り、光を均一に液晶パネルに照射する照明装置を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤと呼ぶことにする。）とレンズからなるＬＥＤパッケージとしては、文献１及び２に開示されるものがある。
【０００３】
文献１の内容は、「本体を備えたレンズであって、該本体は、該本体の長さ方向に沿って延びる中心軸と、光源に結合するための第１面と、鋸歯状レンズ部であって、該鋸歯状レンズ部から発せられた光の大部分が前記本体の前記中心軸に概して垂直となるように、前記光源から発せられた光を屈折させる鋸歯状レンズ部と、該鋸歯状レンズ部に接続されたじょうご形状レンズ部であって、該じょうご形状レンズ部から発せられた光の大部分が前記本体の前記中心軸に概して垂直となるように、前記光源から発せられた光を反射させるじょうご形状レンズ部と、を備えたレンズ」に関するものである。
【０００４】
文献３は、ＬＥＤとレンズからなるＬＥＤパッケージを用いた照明装置をバックライトとして用いた液晶表示装置に関連する文献である。
【０００５】
文献４は、冷陰極間ランプ（ＣＣＦＬ）バックライトにおいて、ランプとランプの間に反射板を置いて、動画性能を向上させる技術であるが、点光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）に関して言及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８０６８号公報
【特許文献２】特開２００３−８０８１号公報
【特許文献３】アール  ウエスト，“ハイ  ブライトネス  ダイレクト  エルイーディーバックライト  フォー  エルシーディー−ティービー”，エス・アイ・ディ０３ダイジェスト，pp１２６２−１２６５(R. West，“High Brightness Direct LED Backlightfor LCD-TV”，SID03 DIGEST，pp１２６２−１２６５）
【特許文献４】ティ．シガ  他３名，“アダプティブ  ダイミング  テクニック  ウィズ  オプティカリィ  アイソレイテッド  ランプ  グループス”，エス・アイ・ディ０５ダイジェスト，pp992-pp995 (T. Shiga,“Adaptive Dimming Technique with Optically Isolated Lamp Groups”，SID05 DIGEST，pp992-pp995)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
課題を説明するための図を図２に示す。ＬＥＤパッケージ２が設置されている設置面をｘ−ｙ面とし、ｘ−ｙ面に垂直な方向をｚ方向と呼ぶことにする。図２は、レンズ１のｘ−ｚ面に関する断面図である。レンズはｚ軸に関して回転対称である。ＬＥＤパッケージ２は１個のＬＥＤとレンズ１から構成され、レンズにはじょうご形状の部位（じょうご部１００と呼ぶことにする。）が存在する。ＬＥＤパッケージ２としては、配線等の図示されていない部材が存在するが、説明を簡単にするために図示していない。
【０００８】
文献１から３に記載の技術は、レンズ形状として、何れの場合も図２に示すようなじょうご部１００を含む。じょうご部１００は、全内部反射（ＴＩＲ）表面としてデザインされる。このＴＩＲ表面は、光がｚ軸に対してできるだけ９０度に近い角度でレンズ１から出射するように光を反射させる。光線ＲＡＹはＬＥＤからの出射光を光線追跡した例である。
【０００９】
レンズ１を安価に作製するには射出成型を行うのが良い。しかしながら、じょうご部１００が型を引き抜く際の引っ掛かりとなるために、１つの型で成型することは難しい。したがって、じょうご部とそれより下のレンズ部を別々に作製し、その後、２つを貼りあわせるか、複数の型を用いて一体成型するかの何れかとなる。何れの場合も、型を複数用いて作るために製作コストが高くなるという課題がある。また、複数の型を用いて一体成型する場合は、レンズ形状を作る精度を得ることが難しいという課題もある。
【００１０】
上記従来技術は、製造方法に及ぼす影響まで考慮されていないために、コストが高くなり、製造精度が低くなるという課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、低コストで作製可能、且つ、光を均一に液晶パネルに照射する照明装置を用いた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
課題を解決するために、ＬＥＤとレンズから構成されるＬＥＤパッケージを複数個有し、前記ＬＥＤパッケージを平面状に集合させて大面積化した照明装置において、前記LEDパッケージは、少なくても４個以上のＬＥＤを有し、且つ、少なくても赤色を発光するＬＥＤと緑色を発光するＬＥＤと青色を発光するＬＥＤを有し、前記ＬＥＤパッケージ内の少なくても２個のＬＥＤは、レンズの中心に関して対称的な位置に配置され、且つ、前記２個のＬＥＤが同じ色であるようにしたものである。
【００１３】
課題を解決するために、ＬＥＤとレンズから構成されるＬＥＤパッケージを複数個有し、前記ＬＥＤパッケージを平面状に集合させて大面積化した照明装置において、前記LEDパッケージは、少なくても赤色を発光するＬＥＤと緑色を発光するＬＥＤと青色を発光するＬＥＤを有し、ＬＥＤパッケージ内のＬＥＤの配置が異なるＬＥＤパッケージが、少なくても２種類以上存在するようにしたものである。
【００１４】
課題を解決するために、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、前記液晶層に所定のタイミングで画像データに対応した電圧を印加するための信号配線及び走査配線と、前記信号配線と走査配線との交差部に接続された複数のアクティブ素子と、前記アクティブ素子により駆動される画素と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射するバックライトとして、ＬＥＤとレンズから構成されるＬＥＤパッケージを複数個有し、前記ＬＥＤパッケージを平面状に集合させて大面積化した照明装置と、を有する液晶表示装置において、液晶パネルに概ね平行な平面において、液晶パネルにおいて走査配線が延びている方向と概ね平行な方向を列方向とし、該列方向と概ね垂直な方向を行方向とした場合に、ＬＥＤパッケージを集合させているバックライトの底面を、２分割以上する複数の領域を設け、個々、または、複数個の領域毎にＬＥＤを駆動する手段と、LEDパッケージにおいて、列方向のレンズの幅と行方向のレンズの幅が異なるレンズと、を備えるようにしたものである。
【００１５】
課題を解決するために、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、前記液晶層に所定のタイミングで画像データに対応した電圧を印加するための信号配線及び走査配線と、前記信号配線と走査配線との交差部に接続された複数のアクティブ素子と、前記アクティブ素子により駆動される画素と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射するバックライトとして、ＬＥＤとレンズから構成されるＬＥＤパッケージを複数個有し、前記ＬＥＤパッケージを平面状に集合させて大面積化した照明装置と、を有する液晶表示装置において、液晶パネルに平行な平面において、液晶パネルにおいて走査配線が延びている方向と概ね平行な方向を列方向とし、該列方向と概ね垂直な方向を行方向とした場合に、ＬＥＤパッケージを集合させているバックライトの底面を、２分割以上する複数の領域を設け、個々、または、複数個の領域毎にＬＥＤを駆動する手段と、ＬＥＤパッケージにおいて、レンズの幅が方位によって異なる部分を有するレンズと、を備えるようにしたものである。
【００１６】
なお、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成及び後述する実施の形態に開示される構成に限定されるもではなく。本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１７】
低コストで、光を均一に液晶パネルに照射する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施例１の照明装置を説明するための図である。
【図２】本発明により解決される課題を説明するための図である。
【図３】本発明に係る実施例１の照明装置を説明するための図である。
【図４】本発明に係る実施例２の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図５】本発明に係る実施例２の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図６】本発明に係る実施例３の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図７】本発明に係る実施例３の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図８】本発明に係る実施例３の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図９】本発明に係る実施例３の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図１０】本発明に係る実施例３の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図１１】本発明に係る実施例３の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る実施例４の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る実施例４の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る実施例５の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図１５】本発明に係る実施例５の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図１６】本発明に係る実施例６の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図１７】本発明に係る実施例７の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【図１８】本発明に係る実施例７の照明装置及び液晶表示装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１について説明する。図１（ａ）は、赤，青，緑のＬＥＤ（図中において、それぞれＬＥＤＲ，ＬＥＤＢ，ＬＥＤＧと符号が付いている。）とレンズ１からなるＬＥＤパッケージ２で、緑のＬＥＤが２個含まれている場合を示している。中心付近に赤と青のＬＥＤを配置し、赤と青よりも中心から遠い位置に緑のＬＥＤは配置され、２個の緑のＬＥＤは中心からの距離が等しく、且つ、中心を通る直線上に配置されている。つまり、前記２個のＬＥＤは中心に関して対称的な位置に配置されている。ＬＥＤパッケージ２が設置されている設置面をｘ−ｙ面とし、ｘ−ｙ面に垂直で、光を出射して照明を行う方向をｚ方向と呼ぶことにする。図１（ａ）は、ｘ−ｚ面に関する断面図である。レンズはｚ軸に関して回転対称である。
【００２１】
１個のＬＥＤだけをＬＥＤパッケージ内に含んで、赤の光を出射するＬＥＤパッケージと青の光を出射するＬＥＤパッケージと緑の光を出射するＬＥＤパッケージを照明装置内に配置して白い光を照射する場合に比べて、赤，青，緑の３個のＬＥＤを含むＬＥＤパッケージを用いる場合の方がレンズの数が少ないために、材料を少なくすることができ、廃棄物を低減することが可能となる。
【００２２】
しかしながら、図１（ｂ）のように、単純に赤，青，緑のＬＥＤを１個ずつ配置した構成にすると、レンズの中心に配置したＬＥＤから出射される光に関しては、ｘ−ｙ面において等方的にレンズから出射されるが、中心に配置できない２個のＬＥＤから出射される光に関しては非等方的な出射となる。これは、レンズ形状がレンズの中心にあるＬＥＤを点光源と考えて設計されるためである。
【００２３】
ＬＥＤパッケージ内のＬＥＤの色が異なるために、レンズからの出射分布が大きく異なると、色が混色せず、色が不均一になる。特に両端に配置されるＬＥＤに関しては、中心からのＬＥＤの位置がずれる方向が逆となるため、出射分布の偏る方向が逆となり、色を不均一にする大きな要因となっている。この問題は、レンズに対して３個のＬＥＤが十分に小さく、点光源と見なせるように、レンズを大きくすることで回避することが可能であるが、レンズを大きくすると、その分だけ照明装置の厚みが大きくなるという課題がある。
【００２４】
図１（ａ）に示すような構成にすることで、この課題を解決することが可能となる。２個の緑のＬＥＤを中心に関して対称的な配置とすることで、お互いの中心からのずれによる出射光の分布の変化を補償し合うことができ、非等方的な出射分布を等方的な出射分布へと改善することが可能となる。本効果は、同じ色のＬＥＤをレンズの中心に関して、概ね対称な配置とすることで得ることができる。つまり、厳密に対称な位置に配置しないと効果を得られないわけではない。極端に言えば、ＬＥＤとレンズの中心を結ぶ直線に垂直な直線で、ｘ−ｙ面を２分割した時に、当該ＬＥＤが配置されている領域と異なる領域に当該ＬＥＤと同じ色のＬＥＤを配置することでも、補償効果は働く。
【００２５】
さらに、前記２つの緑のＬＥＤを、赤と青のＬＥＤよりも、中心からの距離が遠い位置に配置することで、出射分布を補償し合うことができない赤と青のＬＥＤを中心に近づけることが可能となり、色を混色することが容易になる。
【００２６】
本実施例で緑のＬＥＤを補償するためのＬＥＤとした理由は、緑のＬＥＤは電力効率が低く、十分な輝度を得るためには、他の色よりも多くのＬＥＤが有る方が望ましいためである。
【００２７】
さらに、レンズの中心を赤と青のＬＥＤ間の中心に置くことで、レンズの中心と赤及び青のＬＥＤ間の距離を小さくすることができる。ＬＥＤを近づけられる最小の間隔をＬGとした場合、レンズの中心と赤及び青のＬＥＤ間の距離は、ＬG／２となる。図１（ｂ）に示す場合は、レンズの中心と端のＬＥＤとの距離は、（中心のＬＥＤの大きさの半分の長さ）＋ＬGとなる。
【００２８】
また、緑のＬＥＤは補償することが可能ではあるけれども、レンズの中心に近い方が好ましい。最も単純な構成でレンズの中心３に全てのＬＥＤを近づける構成を図３(ａ)に示す。図３（ａ）は、リードフレームを用いたＬＥＤの実装例である。リードフレームを用いる場合、一列にＬＥＤを配置するのが最も簡単な構成である。また、全てのＬＥＤ間の間隔を最小間隔ＬGとすることで、レンズの中心３から最も遠い距離にある２つのＬＥＤを対称な配置とし、且つ、ＬＥＤパッケージ内のＬＥＤをレンズの中心に最も近づけることが可能な配置となっている。０.１〜０.３mm程度はＬＥＤの位置が、等間隔な配置からずれても上述した補償効果は有効である。
【００２９】
また、レンズの中心にＬＥＤを、最も近づけるという意味では、サブマウント６を用いて、サブマウント６上に配線を形成することで、図３（ｂ）に示すような実装をすることも可能である。この場合も、レンズの中心３に関して、緑のＬＥＤは対称な位置に配置する。
【００３０】
また、出射光量の大きいＬＥＤを中央に配置して、両側に出射光量の小さいＬＥＤを配置する構成も考えられる。または、電力効率の高いＬＥＤを中央に配置し、電力効率の低いＬＥＤを２個ずつ両側に配置することも考えられる。または、輝度への影響が小さい青いＬＥＤを中央に１つ配置し、その両側に他の色のＬＥＤを２個ずつ配置することが考えられる。図３（ｃ）及び（ｄ）は、ＬＥＤパッケージ内に５個のＬＥＤを含む場合を示しており、輝度への影響が少ない青色のＬＥＤを中央に配置し、その他のＬＥＤを同じ色はレンズの中心に関して対称となるように配置している場合を示している。この場合は、複数のＬＥＤを配置することで、１個のパッケージから得られる光量が大きくなるので、ＬＥＤパッケージの数を減らすことが可能となる。つまり、材料低減による廃棄物低減及び、加工コストを低くすることができる。
【００３１】
図３において、補償を行う色のＬＥＤは緑とは限らないが、緑のＬＥＤは効率が低いために、ＬＥＤパッケージに複数個含むようにし、補償を行うＬＥＤとするのが望ましい。
【００３２】
また、補償を行う色以外のＬＥＤの配置に関しては、配置と色の関係を特に規定するものではない。例えば、図３において、赤と青のＬＥＤの位置を交換しても構わない。
【実施例２】
【００３３】
図４を用いて、本発明の実施例２について説明する。図４（ａ）は、赤,青,緑のＬＥＤ（図中において、それぞれＬＥＤＲ，ＬＥＤＢ，ＬＥＤＧと符号が付いている。）とレンズ１からなるＬＥＤパッケージ２で、緑のＬＥＤが２個含まれている場合を示している。中心付近に赤と青のＬＥＤを配置し、赤と青よりも中心から遠い位置に緑のＬＥＤは配置され、２個の緑のＬＥＤは中心からの距離が等しく、且つ、中心を通る直線上に配置されている。
【００３４】
ＬＥＤパッケージ２が設置されている設置面をｘ−ｙ面とし、ｘ−ｙ面に垂直で、光を出射して照明を行う方向をｚ方向と呼ぶことにする。図４（ａ）は、ｘ−ｚ面に関する断面図である。レンズはｚ軸に関して回転対称である。
【００３５】
本実施例において、図中のｚ軸は、ＬＥＤパッケージが設置されている設置面に垂直でレンズの中心を通る中心軸となっている。また、レンズ形状は、レンズの中心からレンズ表面までの距離を動径（MOVING RADIUS）とし、中心軸からの角度を極角（POLAR ANGLE）とした場合に、殆どの極角の範囲（概ね極角０°から８０°）で、極角が大きくなるにつれて動径が大きくなるレンズ形状となっている。極角が８０°以上では、動径は一定となっている。したがって、極角が大きくなるにつれて、動径が小さくなる領域がないという形状である。
【００３６】
図に示されるレンズは、光の出射角度が、極角４５°よりも大きな角度に多くの光を出射するレンズである。図４(ｂ)に、出射強度と出射角度の関係を示す。出射角度は中心軸からｘ軸方向への極角を正の角度とし、ｘ軸の負方向を負の角度としている。横軸は、レンズからの出射角度で単位は度である。縦軸は立体角当りの光束である。出射角度４５°から８０°において強度が強くなっている。
【００３７】
実施例１では、赤，青，緑のＬＥＤを含むＬＥＤパッケージにおいて、ＬＥＤの配置をレンズの中心に関して対称とする構成及び、ＬＥＤをレンズ中心に集合させる構成をとることにより、レンズからの出射分布を接地面内において等方的にすることで、色の均一化を図った。
【００３８】
図４（ａ）で示されるレンズを用いることで、レンズから出射される光の大部分を面内方向（極角が大きい方向４５°〜９０°）に出射し、面内で均一化を図ることが可能となるので、照明装置から光が出射される前に、照明装置内で、さらなる均一化を図ることが可能となる。
【００３９】
図４（ａ）に示すレンズは、極角が大きくなるにつれて、動径が小さくなる領域がないという形状であるために、射出成型工程において、金型をレンズからｚ方向に剥がす際に、金型が引っかかる部分が無い（例えば、極角６０°〜９０°の領域で動径が徐々に小さくなると、その領域が金型を抜く際の引っかかりとなる。）。そのために複数の金型を使う必要が無く、一つの金型で成型できるために、金型の精度を高くすることが可能で、且つ、工程が簡単で早く作ることが可能となるために製造コストが安くなるとともに、製造に消費されるエネルギーを低減することが可能となる。また、製造精度の問題で、数百μｍ程度の誤差ができ、極角が大きくなるにつれて、動径が小さくなることもあるが、数百μｍ程度の凸凹のために、金型を複数にする必要はない。したがって、数百μｍの誤差を無視した場合において、極角が大きくなるに従って、動径が小さくなる領域が存在しなければ、金型を複数にする必要はない。
【００４０】
レンズの中心に凹みが存在する理由は次の通りである。極角０°から概ねレンズを構成する物質の空気に対する臨界角θｃ（通常の樹脂でレンズを作る場合、３８°〜４６°）において、出射角度を大きくするためには、図４（ａ）に示すように、レンズ表面の法線(NORMAL VECTOR) を、ｘが正の位置にレンズ表面がある場合は、法線ベクトルのｘ成分が負となる方向に傾け、ｘが負の位置にレンズ表面がある場合は、法線ベクトルのｘ成分が正となる方向に傾ける。そのため、ｘが正の位置にあるレンズ表面の各面素は、ｘ方向に進むにつれてｚ軸方向に移り、ｘが負の位置にあるレンズ表面の各面素は、−ｘ方向に進むにつれてｚ軸方向に移るためである。つまり、各面素における接線のｚ軸成分が正となるためである。
【００４１】
前記レンズにおいて、極角が大きくなるにつれて動径が大きくなる領域に、レンズを構成する物質の空気に対する臨界角度θｃ（レンズの屈折率をＮｍとした場合、臨界角度θｃは、Ｎｍ×sin(θｃ) ＝１で与えられる。）と等しい角度の極角が含まれる理由を図４（ｃ）を用いて説明する。臨界角度付近のＬＥＤからの出射光を面内方向（極角９０°方向）にレンズにて出射するには、臨界角度方向のレンズ表面の法線方向を概ねｚ軸と平行にする必要がある。この場合、レンズ表面の接線のｚ軸成分は殆どゼロとなり、ｘ成分が１に近い値を持つ。したがって、レンズ表面の面素が、ｘ方向に進むにつれてｘ軸と概ね平行に移動し、そのために、動径が延びる。以上の理由により、臨界角度付近では、極角が大きくなるにつれて動径が大きくなる。
【００４２】
さらに、本実施例で上述したレンズ形状は、特に、ＬＥＤの配置のレンズ中心からのずれに敏感である。したがって、本レンズ形状においては、実施例１で説明したＬＥＤ配置構成が、特に重要になる。その理由を、図５を用いて説明する。
【００４３】
図５に、屈折率１.５ のレンズにおいて、レンズ表面の法線に対して角度θinで光が入射したときの、空気中への出射角度θout を示す。横軸，縦軸ともに単位は度(deg) である。図を見ると分かるように、出射角度θout が６０°から９０°にかけて、入射角度θinが大きくなるにしたがって、急峻にθout が大きくなっている。つまり、これは微分値ｄθout ／ｄθinが大きくなっていることを意味し、出射角度が６０°よりも大きくなる領域では、入射角度のずれ、つまり、ＬＥＤの中心からのずれに対して出射角度θout が大きく変化するようになるということを意味している。
【００４４】
したがって、本実施例で上述した、大きな出射角度（４５°〜９０°）に、多くの光を出射させるレンズ形状の場合、ＬＥＤがレンズ中心からずれた場合に、出射分布が大きく変化するので、実施例１で説明したＬＥＤ配置構成が特に重要になる。
【実施例３】
【００４５】
本実施例は、領域毎にＬＥＤを駆動し、あるタイミングにおいて領域毎に発光させたり、消灯させたりして、液晶表示装置の画質を改善することを考慮に入れた液晶表示装置用バックライトとしての照明装置の発明に関する。
【００４６】
領域毎に、画像データを変更し液晶パネルの透過率を上げ、一方で照明装置の対応する領域の明るさを下げ低消費電力化を図ったり、実効的なコントラストを上げたり、などをして画質を改善する。また、１行または複数の行からなる領域毎に、順次、点灯消灯行うスクロールＢＬ方式により動画質の改善を図る。このような場合には、照明装置の任意の領域毎に均一に発光させることが重要な課題となる。つまり、実施例２ではバックライト面内方向にできるだけ多くの光を出射し、バックライト面全体で均一化をしたが、本実施例においては、領域毎の均一化が課題となる。特に、本実施例は、領域毎に均一に発光させることを実現する照明装置に関する。
【００４７】
図６を用いて、本発明の実施例３について説明する。図６（ａ）は、液晶表示装置１１の構成例で、照明装置７，拡散板８，光学シート９，液晶パネル１０から構成されている。光学シート９は、光を拡散及び集光させるためのシートであり、拡散シート，ＢＥＦ，ＤＢＥＦなど複数枚あることもある。照明装置７を所謂、液晶表示装置のバックライトとして用いている。
【００４８】
図６（ｂ）は、液晶パネルの構成例を示している。信号配線駆動回路１３は信号配線１２を駆動し、走査配線駆動回路１５は走査配線１４を駆動し、信号配線と走査配線の交差部にはアクティブ素子としての薄膜トランジスタ１６が接続されている。走査配線はスイッチとしての役割を果たす薄膜トランジスタのオン・オフを制御し、信号配線は所望の電圧を各画素の液晶に与える。液晶は電気的には、薄膜トランジスタに接続される画素電極１８と対向電極１９間に形成される容量（液晶容量１７）で表される。
【００４９】
図６（ｃ）は、ＬＥＤパッケージ２を平面状に集合させて大面積化した照明装置７の構成例である。前記ＬＥＤパッケージ２はＬＥＤとレンズ１から構成される。但し、前記ＬＥＤパッケージは放熱部材，サブマウント等、その他の部材も含むことがあるが、説明を簡単化するために記載していない。
【００５０】
図６（ｃ）の照明装置は、４個の領域を設け、４個の領域毎にＬＥＤを駆動する手段を設けている。走査配線１４が延びている方向と概ね平行な方向である列方向に配置されているＬＥＤパッケージ２を、リードフレーム４を用いて電気的に直列に接続し、制御信号ＢＬＣ１〜４を用いてＬＥＤ制御スイッチ２１を駆動し、各行において直列に接続されるＬＥＤパッケージ２を行毎に駆動する。
【００５１】
ＬＥＤ電源回路２０は、各行のＬＥＤに電力を供給する回路で、電源電圧ＶＤＨとグランドＧＮＤから、各行に供給する電圧を生成し供給している。ＬＥＤパッケージ２に含まれるＬＥＤが複数ある場合、例えば、赤，青，緑の３個の場合には、前記ＬＥＤ電源回路２０は、３個の電圧を供給し、リードフレーム４も各行毎に３本となり、各色毎に直列に接続される。各行におけるＬＥＤ制御スイッチ２１も３個となる。色毎にＬＥＤ制御スイッチを制御する場合は、制御信号も３倍となる。行毎にＬＥＤの点灯及び消灯を順次行い、点灯または、消灯位置をスクロールすることで動画質を改善する。
【００５２】
ＬＥＤパッケージ２を構成するレンズ１形状は、列方向のレンズの幅と行方向のレンズの幅が異なるレンズ形状であり、前記ＬＥＤパッケージが属する領域が列方向に長いので、列方向で均一化を計るために、列方向のレンズの幅が行方向のレンズの幅よりも長いレンズ形状となっている。
【００５３】
実施例２で説明したように、出射角度を大きくして均一化を図るレンズは、ＬＥＤからの光がレンズ表面に入射する角度が大きくなるにつれて動径が大きくなるので、出射角度を大きくする方向のレンズの幅も大きくなる。したがって、領域の幅が大きい方向におけるレンズの幅も大きくなる。列方向と行方向の幅の比は、バックライト及び領域の大きさ、形状等に依存するが、幅が長い方のレンズ幅が１８mm程度の場合、幅が短い方のレンズ幅は１７mmから１０mm程度となることが多い。
【００５４】
また、種々のレンズ形状の組み合わせが考えられる。図７（ａ）〜（ｄ）に、その例を示す。説明を分かり易くするために、任意のタイミングで同時に駆動されるＬＥＤパッケージ２を線で囲み領域２２とした。図示されるＬＥＤパッケージ２及び２′の形状はレンズ形状を反映している。図７においては、ＬＥＤパッケージ２は、ある方向に長いレンズ形状を持つレンズで、ＬＥＤパッケージ２′は、全ての方向で直径が概ね等しいレンズ形状を持つレンズである。
【００５５】
図７（ａ）及び（ｂ）は、領域の幅が長いほうにレンズの幅も長くしてあり、領域の幅が長いほうに、出射角度の大きな光を出射するレンズ形状となっている。
【００５６】
図７（ｃ）及び（ｄ）は、ある方向に長いレンズ形状を持つレンズと、全ての方向で直径が概ね等しいレンズ形状を持つレンズが領域内に含まれており、長いレンズ形状を持つレンズは、領域の長いほうのレンズ幅が長くなっている。方位によってレンズ幅が異なるレンズとレンズ幅が等方的なレンズを組み合わせることで、任意の形状の領域を均一にすることができる。
【００５７】
実施例１では、赤，青，緑のＬＥＤを含むＬＥＤパッケージにおいて、ＬＥＤの配置をレンズの中心に関して対称とする構成及び、ＬＥＤをレンズ中心に集合させる構成をとることにより、レンズからの出射分布を接地面内において等方的にすることで、色の均一化を図った。本実施例においても、レンズからの光の出射角度を大きくして、領域面内で均一化を図るだけでなく、ＬＥＤの配置も考慮した均一化を行うことは重要である。
【００５８】
ＬＥＤパッケージにＬＥＤが１つしか含まれない場合は、赤，青，緑のＬＥＤをそれぞれ有する３個のＬＥＤパッケージを近くに配置するのが好ましく、図８（ａ）のような配置が、長い領域の均一化には良い。図中ＬＥＤ１〜３は、それぞれ異なる色のＬＥＤを示している。この配置は、領域２２と領域２２′は、時間的に発光するタイミングは異なるが、発光タイミングのずれが十分に短い時間であれば、隣接する領域間の異なる色も混色することを利用した配置である。この配置例において、各領域の連立する３個のＬＥＤパッケージの中心のＬＥＤパッケージ（図ではＬＥＤ２）のレンズ形状は両端のＬＥＤパッケージのレンズ形状と異なっても良い。前記連立する３個のＬＥＤパッケージの両端のＬＥＤパッケージは隣接する四方のＬＥＤパッケージと色が異なっている。また、図８（ｂ）のように一列で配置しても良い。
【００５９】
また、複数のＬＥＤが１つのパッケージに含まれる場合は、次のような種々の配置が考えられる。
【００６０】
図９（ａ）は、緑のＬＥＤを２個、赤，青のＬＥＤをそれぞれ１個ずつ含む場合である。領域の長い方に、レンズ形状も長くなっており、領域が長い方向に沿ってＬＥＤも配置されている。また、各ＬＥＤパッケージにおいて、レンズの中心に関して、緑のＬＥＤが対称的な配置となっている。これは、領域の長い方向の均一性を高めるために、領域の長い方向における緑のＬＥＤ光のレンズからの出射分布を補償して対称的な出射分布とするための配置となっている。一列に配置することで、リードフレーム（図９には図示なし）を用いて簡単に接続できる構成ともなっている。
【００６１】
図９（ｂ）から（ｄ）も同様に、領域の長い方向における緑のＬＥＤ光のレンズからの出射分布を補償して対称的な出射分布とするための配置となっている。簡単のため、図中の矢印の方向を領域の長い方向とする。図９（ｄ）の場合は、ＬＥＤが１個のＬＥＤパッケージに５個含まれる場合を示している。
【００６２】
図９において、補償を行う色のＬＥＤは緑とは限らないが、緑のＬＥＤは効率が低いために、ＬＥＤパッケージに２個含むようにし、補償を行うＬＥＤとするのが望ましい。また、補償を行う色以外のＬＥＤの配置に関しては、配置と色の関係を規定するものではない。例えば、図９において、赤と青のＬＥＤの位置を交換しても構わない。
【００６３】
一般に、スクロールＢＬ方式にて動画質を向上させる場合には、ある行の画素に接続される走査配線を走査するタイミングと当該画素の領域に光を照射するバックライトの点灯または消灯のタイミングを制御するために、行毎または、複数の行毎にＬＥＤを制御する。そのために、領域の長い方向が、列方向（走査配線が延びている方向）となる。したがって、スクロールＢＬ方式を行う場合は、ＬＥＤの配置は列方向と概ね平行な線上で対称的な配置をとるか、または、列方向と垂直な線上で対称的な配置をとるかの何れかが望ましい。領域の長い方の均一性を高める場合は、ＬＥＤの配置を列方向と概ね平行な線上で対称となるように配置すれば良いし、リードフレームを配線に用いる場合は、リードフレームを走査配線と平行に配線することを考えれば、ＬＥＤは列方向と垂直な線上で対称的な配置をとる方が、リードフレームを曲げるという加工をしないで済み、バックライト製造工程簡略化による歩留まり向上及び製造に要するエネルギー低減という点で良い。
【００６４】
また、特に領域の幅が短いために、ＬＥＤパッケージから領域端までの距離が短く、均一化が難しい場合は、ＬＥＤパッケージ内のＬＥＤの均一化に有利な配置を、領域の幅の短い方向に対する配置としても良い。その様な場合は、図９（ａ）から（ｃ）のＬＥＤの配置を、レンズの向きはそのままで、９０°回転した配置となる。
【００６５】
また、さらに、隣接する領域間において、時間的に発光するタイミングは異なるが、発光タイミングのずれが十分に短い時間であれば、隣接する領域間の異なる色も混色することを利用した配置を図１０（ａ）から（ｄ）に示す。
【００６６】
図１０（ａ）の配置は、ＬＥＤパッケージにおいて、ＬＥＤを一列に配置させ、隣接する領域において、中央に配置される２個のＬＥＤの位置を反転させている。このようにすることによって、隣接する領域２２と領域２２′間に生じる色の不均一性を改善している。
【００６７】
図１０（ｂ）及び（ｃ）の配置は、４個の第１から第４のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜４）を含むＬＥＤパッケージにおいて、同じ色の第１及び２のＬＥＤは対称的に配置したままで、第３及び第４のＬＥＤを、領域内の隣接するＬＥＤパッケージ間でＬＥＤ配置を反転させ、隣接する領域間でのＬＥＤパッケージ内のＬＥＤ配置を等しくすることで、色の不均一性を改善している。
【００６８】
図１０（ｄ）の配置は、第１から３のＬＥＤをＬＥＤパッケージに含み、隣接する領域間でＬＥＤパッケージ内の第１と第３のＬＥＤの配置を反転することで、隣接する領域間での色の不均一性を改善している。
【００６９】
上述した図１０に示されるような、ＬＥＤパッケージとＬＥＤの配置の関係は、特に、領域を設け、領域毎にＬＥＤを駆動したり、スクロールＢＬをする場合にのみ有効な発明ではなく、領域がない通常の場合でも、その効果を奏する。
【００７０】
また、上述した図１０に示されるような、ＬＥＤパッケージとＬＥＤの配置の関係は、直径が方位によって変わらないレンズ形状の場合でも効果を奏する。図１１にその一例を示す。
【００７１】
ここで、領域とは、個々のＬＥＤ、または、複数個のＬＥＤの集合を、個々または、集合毎に制御することが可能な手段を備え、それら個々または集合を含む領域を領域と呼んでいる。
【００７２】
例えば、図６では、照明装置７を、それぞれの部分が４段直列接続されたＬＥＤパッケージの集合を含むように、行方向に４分割した部分を領域と呼んでいる。
【実施例４】
【００７３】
本実施例は、ＬＥＤパッケージのみならず、バックライトフレームの形状等を工夫することにより、動画特性を向上させつつ、領域毎に均一化を図ることに関する。
【００７４】
図１２（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。スクロールＢＬ方式で動画性能を向上させるために、バックライトを行方向に３分割した場合を考える。列方向のＬＥＤは直列に接続され、各領域毎にＬＥＤを制御する場合について説明する。
【００７５】
図１２（ａ）はバックライトを、光が出射される方向（液晶パネルを配置する側）から見た図である。側面反射板２３は、ＬＥＤパッケージ２から出た光を列方向に反射する形状をしている。その形状とは、レンズの中心を通り列方向に平行な線Ｂ１と側面反射板の端部ＥＤＧＥまでの距離が、レンズの中心での距離Ｄ１より、隣接するＬＥＤパッケージ２間の中点での距離Ｄ２の方が大きくなる形状である。ここで、側面反射板の端部EDGEとは、フレームの平らな部分から、側面反射板が立ち上がる部分のことを指す。また、なだらかに側面反射部が立ち上がっている場合は、側面反射板の高さの１／１０の高さとなる部分を側面反射板の端部とする。図中ＲＡＹは、簡単な光線追跡例である。側面反射板は鉄のフレーム２４を加工して作った形状に白色の反射シートを貼り付けても良く、樹脂をフレームの材料として用い、切削もしくは射出成型等の加工によって形状を作っても良い。この際樹脂は白色樹脂であることが望ましい。
【００７６】
線分Ａ１からＡ１′までの断面図を図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示す。図１２(ｂ)は、側面反射板２３の断面が長方形の場合の図である。この場合の立体的なワイヤーフレーム図を図１２（ｄ）に示す。図１２（ｄ）に記載されているＡ２からＡ５の断面は、図１２（ａ）中のＡ２からＡ５の断面に対応する。
【００７７】
図１２（ｃ）は、側面反射板２３の断面が概ね三角形または、台形である場合の図である。この場合の立体的なワイヤーフレーム図を図１２（ｅ）に示す。図１２（ｅ）に記載されているＡ２からＡ５の断面は、図１２（ａ）中のＡ２からＡ５の断面に対応する。
【００７８】
側面反射板の断面が、図１２（ｂ）に示される長方形の断面の場合の方が、図１２(ｃ)に示される三角形または、台形の断面の場合の方よりも、面内方向に光を反射する効果が大きい。
【００７９】
側面反射板の断面が、図１２（ｃ）に示される三角形または、台形の断面の場合の方が、図１２（ｂ）に示される長方形の断面の場合の方よりも、照明装置を点灯した場合に、側面反射板によるムラが見え難い（または、ムラが発生し難い。）。
【００８０】
側面反射板の端部ＥＤＧＥの形状は、二等辺三角形が周期的に繰り返される三角波のような形状でも良く、楕円または円の弧が周期的に繰り返される形状でも良い。これらの形状の例を図１３に示す。図１３（ａ）は、二等辺三角形が周期的に繰り返されている場合で、図１３（ｂ）は、楕円の弧が周期的に繰り返されている場合である。
【実施例５】
【００８１】
本実施例は、ＬＥＤからレンズへの光取り出し効率を改善し、且つ、均一化を図ることに関する。
【００８２】
ＬＥＤの屈折率は、色によって異なるが、２.２から３.８程度であり、レンズを形成する一般的な樹脂の屈折率は１.５ 程度である。そのために、ＬＥＤとレンズとの界面で全反射がおこり、ＬＥＤで発光した光の一部がＬＥＤ内に閉じ込められ、損失となる。この課題に対しては、ＬＥＤを封止するために使用する樹脂の屈折率を１.６から２.２程度の高いものとし、その樹脂に重ねてレンズを配置することでＬＥＤからの光取り出し効率を改善することが可能となる。
【００８３】
図１４を用いて説明する。図１４は、レンズの中心を含むＬＥＤパッケージのある断面である。バックライトの出射方向をｚ方向とし、バックライト面内のある方向をｘ方向としている。４個のＬＥＤ（ＬＥＤＲ，ＬＥＤＧ，ＬＥＤＢ）が高屈折率の部材で封止されている。高屈折率部材２５は、樹脂若しくは高屈折率微粒子である酸化チタン等を含む樹脂などである。したがって、高屈折率微粒子が均一に混ざらない場合など、樹脂内部で屈折率に分布を持つこともある。高屈折率な物質を含む材料（媒体）を高屈折率部材としている。言うまでも無く、特に混合物の入っていない材料で材料自体が高屈折率なもので形成された物も高屈折率部材と呼ぶ。高屈折率部材２５の外側にレンズ形状を持つ樹脂が装着されている。ここではレンズ形状を持つ樹脂部をレンズ１と呼ぶことにする。レンズ１と高屈折率部材２５との境界２６の形状は、原点（図中ｘ−ｚ面の原点、以下、レンズの中心と呼ぶこともある。）に中心のある半円である。
【００８４】
レンズは、原点に点光源があるとして設計されるために、境界２６で屈折が起こるとレンズから出射される光が所定の方向に出射しないという課題がある。図１４で示した様に、境界２６の形状を半円にすることで原点付近から出射される光は、ほとんど屈折しなくなるので、前記課題を解決できる。レンズがバックライト面内で等方的な形状である場合は、断面形状は半円であるので、境界２６の立体的な形状は半球面形状となる。
【００８５】
但し、ＬＥＤパッケージの形状，生産方法に関連して、極角（ｚ軸からの角度）が大きい領域（７０〜９０度）では、境界２６の形状が円にならない場合もあるが、レンズを積極的に利用して光を制御する角度範囲で円弧の形状であれば問題ない。つまり、境界の一部が円弧の形状であれば効果を奏する。具体的な角度は、極角０から５０度程度の角度範囲でレンズを積極的に利用する。５０度より大きな角度にＬＥＤから出射する光は、境界やレンズ形状が円から極端に異なる形状でなければ、ＬＥＤからの出射角度が元々大きいので、光を遠方に出射することが可能となる。また、境界面は凸凹の少ない鏡面仕立てにすることが望ましい。それは、境界面での無用な散乱を抑えるためである。
【００８６】
次に、製造方法に関して説明する。製造方法は、少なくても次の２通りが挙げられる。１つは、高屈折率部材でＬＥＤを封止する際に、高屈折率部材を射出成型し、その後、別途作製したレンズを接着するか、または当該高屈折率部材上に直接レンズを射出成型するとういう方法である。別途作製したレンズを接着するとき、接着剤の屈折率は、レンズの屈折率と同程度もしくは高いことが望ましい。これは接着剤からレンズに光が透過する際に、無用な屈折または全反射が起こることを抑制するためである。具体的には、１.５ 程度の屈折率が望ましい。
【００８７】
２つめは、図１５を用いて説明する。初めにレンズを射出成型にて作製しておく。当該レンズの出射面２８を空気との界面側とし、入射面２９を高屈折率部材２５との境界側とした場合に、出射面から入射面まで貫通する穴２７を開けておく。レンズをバックライトに配置したあとで、当該穴２７から高屈折率部材を封入し、レンズの入射面を型として成型するという方法である。
【実施例６】
【００８８】
実施例５では、レンズの中心を含むＬＥＤパッケージのある断面における高屈折率部材２５とレンズ１との境界２６の形状を円とすることで、境界２６での不要な屈折を低減することでレンズからの光の出射分布を所定の分布とすることを可能とした。本実施例では、境界２６の形状も光を制御する面として活用することに関して説明する。
【００８９】
図１６は、図１４と同様にレンズの中心を含むＬＥＤパッケージのある断面を示している。図中の符号等は図１４と同じものを示す。断面における境界２６の形状は、円ではなく、ｘ＝０の付近で凹みのある形状となっている。このような形状とすることで、高屈折率部材２５からレンズ１に入射する光が境界２６で屈折して面内方向（極角が大きい方向４５°〜９０°）に出射されるようになる。この光を再度、レンズ１の出射面で面内方向に屈折することで、より多くの光を面内方向に出射することが可能となる。特に、屈折面を２つにすることで、１つの屈折面では限界の有ったＬＥＤから極角０°〜４５°程度に出射される光を面内方向に効率よく出射することが可能となる。このような出射特性を発揮する境界２６の形状としては、次のようなものが挙げられる。
【００９０】
レンズの中心を含むＬＥＤパッケージのある断面において、レンズ１の中心付近の境界に凹部が存在する境界形状であること。
【００９１】
レンズの中心を含むＬＥＤパッケージのある断面において、レンズ１の中心から境界までの距離を内動径とし、ＬＥＤパッケージが設置されている設置面に垂直でレンズ１の中心を通る中心軸からの角度を極角とした場合に、極角が大きくなるに従って、内動径が大きくなる領域が存在する境界形状であること。
【００９２】
前記境界において、殆どの極角において、極角が大きくなるに従って、内動径が小さくなる領域が存在しないこと。
【００９３】
前記境界において、極角が大きくなるに従って内動径が大きくなる領域に、高屈折率部材２５を構成する物質のレンズ１を構成する部材に対する臨界角度と等しい角度の極角が含まれること。具体的な前記臨界角度は、３８度から６０度程度である。
【００９４】
また、具体的には、例えば、レンズの中心を含むＬＥＤパッケージのある断面における境界及びレンズ形状をｘ軸方向に長軸があり、ｚ軸方向に短軸がある楕円の弧としても良い。
【実施例７】
【００９５】
実施例６では、境界２６の形状も光を制御する面として活用することに関したもので、特に面内方向に光を出射して均一化を図るものだった。実施例７では、照明装置の任意の領域毎に均一化をすることと、レンズ形状を小さくし材料低減による廃棄物低減を実現する技術に関して説明する。
【００９６】
図１７は、図１４と同様にレンズの中心を含むＬＥＤパッケージのある断面を示している。図中の符号等は図１４と同じものを示す。断面における境界２６の形状は、楕円形状でｚ軸方向が長軸であり、ｘ軸方向が短軸であることを特徴としている。このような形状は、実施例６で説明したＬＥＤパッケージよりも狭い領域に多くの光を照射することになるが、所定の領域毎に均一化するのに有利な構成である。また、レンズ形状を小さくし、材料低減による廃棄物低減の効果も奏する。ＬＥＤから出射され、境界で屈折した光の多くは、レンズの出射面の狭い範囲（極角０から４５°程度の範囲）に照射されるために、レンズ形状は前記狭い範囲で作り込めば良いために、レンズ形状を小さくできる。
【００９７】
また、照明装置の任意の領域毎に均一化をすることにあたって、特に、スクロールＢＬ方式を行うために列方向で均一化をする場合に、図１８に示すような構成が考えられる。ｘ方向は列方向に平行な方向で、ｙ方向は行方向に平行な方向である。図１８（ａ）に示されるレンズの中心を含むＬＥＤパッケージの断面は、ｘ−ｚ面に含まれる断面である。図１８（ｂ）に示されるレンズの中心を含むＬＥＤパッケージの断面は、ｙ−ｚ面に含まれる断面である。当該ＬＥＤパッケージの形状は異方的である。ｘ方向（列方向）は、面内方向に多くの光を出射するレンズ１及び境界形状２６である。ｙ方向（列方向）には、全ての角度（極角）に均等に光を出射するレンズ１及び境界形状２６である。この様な形状にすることで、列方向で均一化することが容易となる。また、図１８（ａ）は、レンズ１の中心付近の境界２６に凹部が存在する形状であるが、例えば、境界２６及びレンズ１の形状をｘ軸方向に長軸があり、ｙ軸方向に短軸があり、ｘ軸を回転軸とした回転楕円体としても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１…レンズ、２…ＬＥＤパッケージ、３…レンズの中心、４…リードフレーム、５…ワイヤ、６…サブマウント、７…照明装置、８…拡散板、９…光学シート、１０…液晶パネル、１１…液晶表示装置、１２…信号配線、１３…信号配線駆動回路、１４…走査配線、１５…走査配線駆動回路、１６…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、１７…液晶容量、１８…画素電極、１９…対向電極、２０…ＬＥＤ電源回路、２１…ＬＥＤ制御スイッチ、２２…領域、１００…じょうご部、１０１…パッケージベース、２３…側面反射板、２４…フレーム、２５…高屈折率部材、２６…高屈折率部材とレンズの境界、２７…レンズ穴、２８…出射面、２９…入射面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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