(57)【要約】【課題】本発明の課題は、発光ダイオードを光源とする光源モジュールの光取出し効率を向上させるとともに、サイドライト光源として導光板へのカップリング効率向上、さらに、高均一な輝度分布が可能であり、かつ少ない数の発光ダイオードでライン制御が可能な照明装置およびこの照明装置を用いた液晶表示装置を提供することにある。【解決手段】本発明に関わる照明装置Ｋ１は、回路基板１２３上に搭載され回路基板１２３に形成される配線パターンに接続される複数個の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇは、分割或いは分離されたレンズ体１９によって封止されており、複数個の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇのレンズ体１９から出射される光の放射角度分布は、分割或いは分離されたレンズ体１９の形状により、それぞれ異なる所望の方向へ導光されている。【選択図】図４
2008300170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、前記回路基板上に搭載され前記回路基板に形成される配線パターンに接続される複数個の発光ダイオードと、前記複数個の発光ダイオードを封止するレンズ体とを有する照明装置であって、
前記複数個の発光ダイオードは、分割或いは分離された前記レンズ体によって封止されており、
前記複数個の発光ダイオードの前記レンズ体から出射される光の放射角度分布は、前記分割或いは分離されたレンズ体の形状により、それぞれ異なる所望の方向へ導光されている
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記分割或いは分離されたレンズ体は、側面視で扇型形状を呈する態様で前記回路基板上面に対して鋭角を成し、封止された前記発光ダイオードの光を全反射して前記レンズ体上面に導く傾斜面をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記分割或いは分離されたレンズ体の傾斜面は、前記回路基板上面に対する角が２０度〜８０度を成す
ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記分割或いは分離されたレンズ体は、短手方向で切断した横断面が、前記回路基板上に立設する両側面と該両側面に連続するとともに前記レンズ体の底面中心から前記レンズ体の頂部までの寸法より大きな曲率半径をもつ曲面の上面とを有する形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
前記分割或いは分離されたレンズ体は、上面視で前記発光ダイオードの搭載方向に対して、傾斜する接線をもつ曲面または傾斜する平面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記分割或いは分離されたレンズ体は、上面視で卵型様の形状である
ことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記分割或いは分離されたレンズ体は、上面視で広い幅をもつ広幅領域と狭い幅をもつ狭幅領域とが周期的に繰り返された形状を有し、
前記各広幅領域内に、赤、緑、青の各色の前記発光ダイオードを対として搭載した
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項８】
前記分割或いは分離されたレンズ体は、その全体の包絡線が側面視で凸面状または凹面状のレンズ形状を構成し、前記レンズ体における分割または分離された各分割レンズ体または分離レンズ体のそれぞれが側面視で凸面状のレンズ形状または凹面状のレンズ形状の一部を成す
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項９】
前記レンズ体から出射される前記複数個の発光ダイオードの光の放射角度分布は、それぞれ分割或いは分離された前記分割レンズ体或いは分離レンズ体から伝播し、それぞれ対応する分割導光板のラインへ導光することによりライン分割制御が行なわれる
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記複数個の発光ダイオードが封止される分割或いは分離された分割レンズ体或いは分離レンズ体には、一つの単位として各赤、青、緑色の発光ダイオードが対または周期となって搭載されており、各赤、青、緑色の独立した原色光と、赤、青、緑色の混色である白色光とが調整されて、分割導光板のラインに対して導光する
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記照明装置は、画像を表示する表示画面の側方から照射するサイドライト型のバックライト光源である
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記請求項１から請求項１１のうちの何れか一項に記載の照明装置を備える
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを使用する光源を用いた照明装置およびこの照明装置を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、中小型液晶ディスプレイ装置だけでなく、大型液晶ディスプレイ装置に対しても、発光ダイオード(以下、ＬＥＤ素子と称す)がバックライト光源として適用されるようになってきている状況にある。ところで、テレビ、パソコン等に広範に用いられる液晶表示装置は、従来の電子線を放出するブラウン管式の表示装置に比較し、フラットパネル・ディスプレイとして、奥行き寸法が短く薄型であることが大きな特徴となっている。この薄型の特徴をさらに生かすため、液晶表示装置は、従来の電圧制御する液晶部の後方から光を透過させるための光源を画面後方に配設するバックライト方式に対して、昨今、光源を表示画面の両側方に配置してこの両側方の光源の光を乱反射させ導光板を用いて液晶部の後方から面光源として光を導くサイドライト方式が採用されている。
そこで、中小型液晶ディスプレイでは、ＬＥＤ素子がサイドライト光源として適用されており、薄型軽量化の光源モジュールが実現されている。大型液晶ディスプレイにおいても、サイドライト光源を駆使することにより、中小型同様に、薄型軽量化が期待されている。
【０００３】
従来、この光源モジュールでは、ＬＥＤ素子が発する光をＬＥＤ素子が対向する導光板に集光するための光学系にシリンドリカルレンズを適用し、このＬＥＤ素子を透明な半円柱状の樹脂で封止して幅広い線光源とした照明装置の光源や液晶ディスプレイ装置のバックライト光源モジュールとしている。
特許文献１、２に示されるように、表示用ブロックをはめ込む際に、屈折率が調整された光透過性のある物質或いは透明性の板材による枠体とともに組み込まれていることにより、繋ぎ目が目立ちにくい大画面表示装置を構成することが記載されている。これにより、大型導光板に多数の表示素子をマトリックス状に配列固定した表示装置本体を構成できることが示されている。
【特許文献１】特開２００１−３４３５９８号公報（段落番号０１５８、０１５９、図１４等）
【特許文献２】特開２００１−３４３５９９号公報（段落番号０１５５〜０１５９、図１４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記公知例では、液晶ディスプレイ装置の光学系に対して、大型導光板を用いており、かつ繋ぎ目に対策を施して多数の表示用ブロックを設けて、分割表示を可能としている。
しかしながら、ＬＥＤ素子を用いた光学構成や、樹脂封止形状による放射角度分布の制御と分割導光の関係や、ライン分割制御に対する構成に関して、具体的な構成は言及がない。
例えば、図１２(ａ)は、図１(ｂ)において導光板１２１から光源モジュールＫ９を見た光源モジュールＫ９の上面図であり、図１２(ｂ)は、図１２(ａ)のＢ−Ｂ線断面図であり、矢印はシリンドリカルレンズ９８９の上面でＬＥＤ素子９２４の光が全反射する様子を示している。また、図１２(ｃ)は、図１２(ａ)のＤ−Ｄ線断面拡大図である。
図１２(ａ)に示すように、従来の光源モジュールＫ９では、光源搭載基板９２３上に複数の正方形のＬＥＤ素子９２４が一列に実装されており、図１２(ｂ)に示すように、円筒状のシリンドリカルレンズ９８９でＬＥＤ素子９２４が樹脂封止されている。
【０００５】
そして、図１２(ｂ)に示す縦断面内においては、ＬＥＤ素子９２４から発せられた光は、シリンドリカルレンズ９８９内を透過した後、屈折角が所定値以下の小さな光は白矢印に表したようにシリンドリカルレンズ９８９から出射され、一方、屈折角が大きい光は黒矢印のようにシリンドリカルレンズ９８９の上面等で全反射してシリンドリカルレンズ９８９内を進む。
また、図１２(ｃ)に示す横断面内においては、ＬＥＤ素子９２４から発せられた光は、矢印に示すように、シリンドリカルレンズ９８９内を放射状に進み、シリンドリカルレンズ９８９から出射される。
図１３(ａ)は、図１(ａ)において表示画面Ｇを正対して見た場合の一体型の一体成型導光板９２９へのＬＥＤ素子９２４の光の進み具合を矢印で示した概念図である。図１３(ａ)に示すように、ＬＥＤ素子９２４の光は広がって進みライン制御が困難である。
【０００６】
一方、図１３(ｂ)は、図１(ａ)において表示画面Ｇに正対して見た場合のラインｌ毎に分割成型された分割成型導光板９２９’に対する従来のＬＥＤ素子９２４の用い方を示す概念図である。
分割成型導光板９２９’の各ラインｌに対応して、表示画面Ｇの明るさをライン制御するためにＬＥＤ素子９２４を多数設けており、ＬＥＤ素子９２４の原価が高騰するという問題が生じている。
本発明は上記実状に鑑み、発光ダイオードを光源とする光源モジュールの光取出し効率を向上させるとともに、サイドライト光源として導光板へのカップリング効率向上、さらに、高均一な輝度分布が可能であり、かつ少ない数の発光ダイオードでライン制御が可能な照明装置およびこの照明装置を用いた液晶表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点に関わる本発明の照明装置は、回路基板と、回路基板上に搭載され回路基板に形成される配線パターンに接続される複数個の発光ダイオードと、複数個の発光ダイオードを封止するレンズ体とを有する照明装置であって、複数個の発光ダイオードは、分割或いは分離されたレンズ体によって封止されており、複数個の発光ダイオードのレンズ体から出射される光の放射角度分布は、分割或いは分離されたレンズ体の形状により、それぞれ異なる所望の方向へ導光されている。
【０００８】
第２の観点に関わる本発明の液晶表示装置は、回路基板と、回路基板上に搭載され回路基板に形成される配線パターンに接続される複数個の発光ダイオードと、複数個の発光ダイオードを封止するレンズ体とを有し、複数個の発光ダイオードは、分割或いは分離されたレンズ体によって封止されており、複数個の発光ダイオードのレンズ体から出射される光の放射角度分布は、分割或いは分離されたレンズ体の形状により、それぞれ異なる所望の方向へ導光される照明装置を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の照明装置または液晶表示装置は、発光ダイオードを光源とする光源モジュールの光取出し効率を向上させるとともに、サイドライト光源として導光板へのカップリング効率向上、さらに、高均一な輝度分布が可能であり、かつ少ない数の発光ダイオードでライン制御が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明を適用した液晶テレビ(液晶表示装置)１は、その前面図の図１(ａ)に示すように、画像表示部１ｈを有しており、この画像表示部１ｈには、電圧を印加した液晶の後方から透過させた光をカラーフィルタの個々の画素に照射し、各画素を発色させ表示画面Ｇに画像が表示されている。なお、図１(ｂ)は、図１(ａ)のＡ−Ａ線断面概念図である。
この画像表示部１ｈは、図１(ｂ) に示すように、画像に応じた電圧が印加される液晶およびカラーフィルタの後方から光を透過させ各画素を発色させ画像を表示する液晶パネル１２０と、液晶パネル１２０を透過させる光の光源となる発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌight  Ｅmitting  Ｄiode）１２４が実装され両側部に配設される光源搭載基板(回路基板)１２３と、両側方の発光ダイオード１２４からの光を取り入れ光を拡散させ矢印α１のように、取り入れた光を前方への光に導くための導光板１２１と、導光板１２１の裏面側(図１(ｂ)の下側)に配設され導光板１２１裏面側に逃げた光を乱反射させて前方向き(矢印α１)の光とするための反射シート１３６と、反射シート１３６で反射した光等の導光板１２１から出射した光を前方向き(矢印α１)の均一な光とする光学シート１３４とを備え構成されている。
光源搭載基板１２３上に実装される発光ダイオード１２４(１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇ)は、図２(ａ)に示す長方形状のものであり、図２(ｂ)に示すように、発光ダイオード１２４の＋極１２４ｐと−極１２４ｍが光源搭載基板１２３上に形成された配線パターン１３ｐにワイヤｗ１を用いてワイヤボンディングされている。なお、図２(ｂ)は、図２(ａ)のＦ方向から見た発光ダイオード１２４が光源搭載基板１２３上の配線パターン１３ｐにワイヤボンディングされ実装された状態を示している。
【００１１】
次に、上面視(図２(ａ)参照)で長方形の発光ダイオード１２４と正方形の発光ダイオードとの同面積での光強度の比較について説明する。
図２(ｃ)は、発光ダイオード１２４の下面中心Ｏ点に立てた垂線ｃを、０度とし、図２(ｂ)に示すように、Ｏ点廻りの角度θの発光ダイオード１２４が発する光の強度を示している。なお、横軸に垂線ｃを０度とした角度をとり、縦軸にその角度の光の強度、例えばカンデラ／平方メートル等の任意の単位をとっている。また、図２(ａ)に示すように、長方形状の発光ダイオード１２４の横方向とはその短手方向をいい、すなわち、光源モジュールＫの光源搭載基板１２３の短辺方向をいう。また、発光ダイオード１２４の縦方向とはその長手方向をいい、すなわち、光源モジュールＫの光源搭載基板１２３の長辺方向をいう。
図２(ｃ)によれば、発光ダイオード１２４の縦方向、すなわち、光源モジュールＫの光源搭載基板１２３の長辺方向の光が、中心Ｏ点に立てた垂線ｃの０度を中心とする狭角で強い光強度を示している。
【００１２】
また、図２(ｃ)に示す長方形の発光ダイオード１２４の縦方向の光の強度と、図３ (ｂ)に示す正方形の発光ダイオードの縦方向の光の強度(図３(ｃ)参照)とを比較すると、導光板１２１の照射能力に影響が大きいと考えられるプラス・マイナス４０度のピークを含む範囲で長方形の発光ダイオード１２４の光の強度が高い。従って、発光ダイオード１２４の縦方向、すなわち、光源モジュールＫの光源搭載基板１２３の長辺方向の光に関しては、長方形の発光ダイオード１２４が正方形の発光ダイオードより望ましい。
一方、発光ダイオード１２４の横方向(図２(ａ)参照)の光に関しては、発光ダイオード１２４の下面中心点に立てた垂線近傍の光が、反射することなく導光板１２１に直接届くので効率が良い。しかし、垂線からの角度が大きくなるほど反射して導光板１２１への伝播することになり、反射による光の損失が生じ効率が悪くなる。
【００１３】
図３(ａ)は、図２(ａ)に示す長方形の発光ダイオード１２４の横方向の光強度と、図３(ｂ)に示す正方形の発光ダイオードの横方向の光強度(図３(ｃ)参照)とを重ねて図示したものである。なお、横軸に発光ダイオード下面中心点の垂線ｃを０度とした角度をとり、縦軸にその角度の光の強度をとっている。
図３(ａ)によれば、長方形の発光ダイオード１２４の横方向、すなわち、光源モジュールＫの光源搭載基板１２３の短辺方向の光の強度は、図３(ｂ)に示す正方形の発光ダイオードの横方向の光強度より、ほぼ全域の角度において高く、積分強度比で１．３４倍を示している。よって、発光ダイオード１２４の横方向、すなわち、光源モジュールＫの光源搭載基板１２３の短辺方向の光についても、長方形の発光ダイオード１２４が正方形の発光ダイオード９２４より望ましい。
【００１４】
これらの結果より、長方形の発光ダイオード１２４は、正方形の発光ダイオードに比べ、縦方向、すなわち光源モジュールＫの光源搭載基板１２３の長辺方向、および横方向、すなわち光源モジュールＫの光源搭載基板１２３の短辺方向の何れの方向に関しても、光強度の点から有利であることから、本実施形態では、長方形の発光ダイオード１２４を採用している。なお、長方形の発光ダイオード１２４は、長手方向の長さを長くして輝度をかせぐことができる。
【００１５】
＜＜第１実施形態＞＞
次に、第１実施形態の図１に示す液晶テレビ１の画像表示部１ｈにおける表示画面Ｇのライン分割制御に対応する光源モジュール(照明装置)Ｋ１について説明する。
なお、ライン制御とは、例えば、表示画面Ｇに花火が打ち上がった映像が表示された場合、花火以外の映像のライン領域(後記)を暗く表示したり、或いは、人が廊下を歩いている映像が表示されている場合に、廊下の映像のライン領域を明るく表示すること等をいう。
図４(ａ)は、図１に示す液晶テレビ１の表示画面Ｇに正対して見た画像表示部１ｈ内の導光板、光源モジュールＫ１等の概念図であり、各発光ダイオード１２４は大きさの関係から模式的に示し、理解を容易にするため、光源搭載基板１２３上の発光ダイオード１２４を樹脂封止するレンズ１９は省略して示している。図４(ａ)に示すように、導光板(分割導光板)１２１は、ラインｌ１〜ｌ9毎に分割して成型され、構成される分割成型導光板である。
【００１６】
図４(ａ)に示すように、画像表示部１ｈは、両側部にそれぞれ同一構成の光源モジュールＫ１が３つずつ左右対称に配設されており、各光源モジュールＫ１の一組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇが導光板１２１のラインｌ１〜ｌ９をどのように受け持って照射するかを矢印で示している。
図４(ｂ)は、第１実施形態の図４(ａ)に示す右下の光源モジュールＫ１の拡大図であり、発光ダイオード１２４の光の進行方向を矢印で示している。
図４(ｂ)、図５(ａ)に示すように、光源モジュールＫ１を構成する光源搭載基板１２３上には、図２(ａ)に示す上面視で長方形の一組の赤色発光ダイオード１２４r、青色発光ダイオード１２４ｂ、緑色発光ダイオード１２４ｇが対となってダイオードの長手方向と光源搭載基板１２３の長手方向を揃え一列に、３つのグループに分れて搭載されている。なお、図５(ａ)は、図４(ａ)に示す光源モジュールＫ１を導光板１２１側から見た上面図であり、レンズ１９は省略して示している。
図４(ｂ)に示すように、光源搭載基板１２３上に搭載された発光ダイオード１２４(１２４r、１２４ｂ、１２４ｇ)は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、シリカ入りのアクリル樹脂等の透明な樹脂のレンズ(レンズ体)１９によって樹脂封止されている。
【００１７】
このレンズ１９は、レンズ上面１９u1を有する分離レンズ(分離レンズ体)１９ａおよびレンズ上面１９u2を有する分離レンズ(分離レンズ体)１９ｂおよびレンズ上面１９u3を有する分離レンズ(分離レンズ体)１９ｃの３つの部分に分離されて構成されている。そして、分離レンズ１９ａは、導光板１２１に向けた先端部に行くに従い先細りの形状を呈するような態様で傾斜面１９ｓ1、１９ｓ1を有して構成され、同様に、分離レンズ１９ｂは、導光板１２１に向けた先端部に行くに従い先細りの形状を呈するような態様で傾斜面１９ｓ2、１９ｓ2を有して構成され、同様に、分離レンズ１９ｃは、導光板１２１に向けた先端部に行くに従い先細りの形状を呈するような態様で傾斜面１９ｓ3、１９ｓ3を有して構成されている。
【００１８】
分離レンズ１９ａの傾斜面１９ｓ1、１９ｓ1は、レンズ上面１９u1より低い高さのレンズ上面１９u4、１９u4に接続されており、このレンズ上面１９u4は、それぞれ接続レンズ１９d１、１９d2の上面を形成している。また、分離レンズ１９ｂの傾斜面１９ｓ2、１９ｓ2は、レンズ上面１９u2より低い高さのレンズ上面１９u4、１９u4に接続されており、このレンズ上面１９u4は、それぞれ接続レンズ１９d2、１９d3の上面を形成している。また、分離レンズ１９ｃの傾斜面１９ｓ3、１９ｓ3は、レンズ上面１９u3より低い高さのレンズ上面１９u4、１９u4に接続されており、このレンズ上面１９u4は、それぞれ接続レンズ１９d3、１９d4の上面を形成している。なお、接続レンズ１９d1、１９d2、１９d3、１９d4の各上面１９u4は、光源搭載基板１２３と平行に形成されている。
【００１９】
この分離レンズ１９ａ内には、一組の発光ダイオード１２４r1、１２４ｂ1、１２４ｇ1が実装されており、また、分離レンズ１９ｂ内には、一組の発光ダイオード１２４r2、１２４ｂ2、１２４ｇ2が実装されており、また、分離レンズ１９ｃ内には、一組の発光ダイオード１２４r3、１２４ｂ3、１２４ｇ3が実装されている。
一組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇが実装された分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃのそれぞれのレンズ上面１９u1、１９u2、１９u3は、図４(ｂ)に示すように、導光板１２１側に中心をもつ曲率半径を有した凹面状のレンズ形状の一部を成しており、分離されたレンズ１９の各レンズ上面１９u1、１９u2、１９u3が構成する全体の包絡線は、凹面状のレンズ形状を形成している。
そして、図４(ａ)に示すように、分離レンズ１９ａ内の一組の発光ダイオード１２４r1、１２４ｂ1、１２４ｇ1が、導光板１２１のラインｌ１を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ１９ａのレンズ上面１９u1は、一組の発光ダイオード１２４r1、１２４ｂ1、１２４ｇ1の光が、図４(ｂ)の白矢印で示すように、導光板１２１のラインｌに側方から入射するように形成されている。
同様に、図４(ａ)に示すように、分離レンズ１９ｂ内の一組の発光ダイオード１２４r2、１２４ｂ2、１２４ｇ2が、導光板１２１のラインｌ２を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ１９ｂのレンズ上面１９u2は、一組の発光ダイオード１２４r2、１２４ｂ2、１２４ｇ2の光が、図４(ｂ)の白矢印で示すように、導光板１２１のラインｌ２に側方から入射するように形成されている。
【００２０】
同様に、図４(ａ)に示すように、分離レンズ１９ｃ内の一組の発光ダイオード１２４r3、１２４ｂ3、１２４ｇ3が、導光板１２１のラインｌ３を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ１９ｃのレンズ上面１９u3は、一組の発光ダイオード１２４r3、１２４ｂ3、１２４ｇ3の光が、図４(ｂ)の白矢印で示すように、導光板１２１のラインｌ３に側方から入射するように形成されている。
次に、レンズ上面１９u1、１９u2、１９u3の形状の形成法について説明する。
図４(ｂ)に示すように、分離レンズ１９ａ内の発光ダイオード１２４ｇ１の光ｃ１が導光板１２１に向けて発せられ、光ｃ１が当たるレンズ上面１９u1の接線ｓ0の垂線ｓ1に対して光ｃ１がθ１の角を有しているとすると、光ｃ１は、光ｃ１が当たるレンズ上面１９u1で屈折して垂線ｓ1に対してθ２の角を有する光ｃ２となって図４(a)の導光板１２１のラインｌ１領域に入射する。
ここで、入射角θ１と出射角θ２との間には、次の関係がある。
ｎ１sinθ１＝ｎ２sinθ２
なお、ｎ１は、透明な樹脂のレンズ１９の屈折率１．４〜１．５５であり、ｎ２は、レンズ１９の外部の空気の屈折率１である。
【００２１】
同様に、分離レンズ１９ａの発光ダイオード１２４ｂ１、１２４ｒ１の光は、レンズ上面１９u1でそれぞれ屈折して導光板１２１のラインｌ１領域に入射する。
同様に、分離レンズ１９ｂの発光ダイオード１２４ｇ２、１２４ｂ２、１２４ｒ２の光は、それぞれレンズ上面１９u2で屈折して導光板１２１のラインｌ２領域に入射し、また、分離レンズ１９ｃの発光ダイオード１２４ｇ３、１２４ｂ３、１２４ｒ３の光は、それぞれレンズ上面１９u3で屈折して導光板１２１のラインｌ３に入射する。以上のように、分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内の各一組の発光ダイオード１２４と導光板１２１のラインｌ１、ｌ２、ｌ３の領域がそれぞれ光結合するようにレンズ上面１９u1、１９u2、１９u3が形成されている。
【００２２】
ここで、レンズ上面１９u1、１９u2、１９u形状は、前記のように形成されるが、分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内においては、それぞれ赤、青、緑色の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇが近接して配置されるので、発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの光が混色して白色光が形成され、分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃから導光板１２１に対して出射される。また、分離レンズ１９ａ内の赤色の発光ダイオード１２４ｒ1と分離レンズ１９ｂ内の緑色の発光ダイオード１２４ｇ2とは、距離が離れているので、混色の度合いが低くなるが、接続レンズ１９d2を介して、分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの光が行き来するので、充分混色が行われ、レンズ１９から導光板１２１に対して出射される。
同様に、分離レンズ１９ｂ内の赤色の発光ダイオード１２４ｒ2と分離レンズ１９ｃ内の緑色の発光ダイオード１２４ｇ3とは、距離が離れているので、混色の度合いが低くなるが、接続レンズ１９d3を介して、分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの光が行き来するので、充分混色が行われ、レンズ１９から導光板１２１に対して出射される。
また、分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内のそれぞれの光も、接続レンズ１９d2、１９d3を介して、隣接のまたは近傍の分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの光が行き来するので、混色が行われ出射されることになる。こうして、分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各一組の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの光はそれぞれ、図４(ｂ)の白矢印に示すように、導光板１２１のラインｌ１、ｌ２、ｌ３に向けて出射されている。
【００２３】
なお、レンズ１９の短手方向で切断した横断面形状は、半円状等の任意の形状を適宜選択することができる。
前記と同様にして、図４(ａ)に示すように、導光板１２１のそれぞれのラインｌ１、ｌ２、ｌ３領域は、図４(ａ)中の左下の光源モジュールＫ１の分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内の各一組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇによってそれぞれ照射されている。
また、前記と同様に、導光板１２１のそれぞれのラインｌ４〜ｌ６領域は、左右の光源モジュールＫ１、Ｋ１の分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内の各一組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇによって、両側方から、それぞれ照射されており、同様に、導光板１２１のそれぞれのラインｌ７〜ｌ９領域は、左右の光源モジュールＫ１、Ｋ１の分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内の各一組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇによって、両側方から、それぞれ照射されている。
【００２４】
第１実施形態の構成によれば、光源モジュールＫ１のレンズ１９は、導光板１２１の分割したラインｌ１〜ｌ９領域にそれぞれ入射するような封止樹脂形状の分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃで構成され、それぞれ放射角度分布制御されたレンズ上面１９u1、１９u2、１９u3が形成されるので、各発光ダイオード１２４の光は、効率良く導光板１２１のそれぞれのラインｌ１〜ｌ９領域にカップリングして出射し集光することができる。
このように、光源モジュールＫ１の分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内の各一組の発光ダイオード１２４を、それぞれラインｌ１〜ｌ９を受け持たせているので、各一組の発光ダイオード１２４を独立制御パルス変調駆動することによって、表示画面Ｇの自在なライン分割制御が可能である。
また、レンズ１９が分離樹脂形状による導光板１２１の分割された領域に高効率な光結合、所謂高効率カップリングが行えるので、従来に比べ、１／３程度の数の発光ダイオードでライン制御が行える。そのため、分割した導光に対応して光源モジュールＫ１の光源搭載基板１２３数の最適化が行え、原価低減が図れ、大幅なコスト低下が可能である。
【００２５】
また、レンズ１９の各分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内で各一組の発光ダイオード１２４の光で混色を図ることが可能である。また、低い高さのレンズ上面１９u4を有する接続レンズ１９d2の部分で隣接する分離レンズ１９ａ、１９ｂまたは近傍の分離レンズ１９ｃ内の発光ダイオード１２４の光を透過させ、混色を図ることが可能であり、同様に、低い高さのレンズ上面１９u4を有する接続レンズ１９d3の部分で隣接する分離レンズ１９ｂ、１９ｃまたは近傍の分離レンズ１９ａ内の発光ダイオード１２４の光を透過させ、混色を図ることができる。
【００２６】
すなわち、複数個の発光ダイオード１２４が封止される分離された分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃには、一つの単位として各赤、青、緑色の発光ダイオード１２４が対または周期となって実装されているので、各赤、青、緑色の独立した原色光と、赤、青、緑色の混色である白色光とが調整されて、導光板１２１のラインに対して出射することができる。
加えて、レンズ１９に傾斜面１９ｓ1、１９ｓ2、１９ｓ3を形成することにより、導光板１２１に対して大きな傾斜を有する発光ダイオード１２４の光を全反射させることなく、傾斜面１９ｓ1、１９ｓ2、１９ｓ3を透過させて導光板１２１への光として取り出すことができ、光の取り出し効率向上を図れる。
なお、上記説明においては、各分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃに対して、一組の赤、青、緑の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｇ、１２４ｂを有する場合を例示して説明したが、各分離レンズ１９ａ、１９ｂ、１９ｃに対して、一組に限定されることなく複数組の赤、青、緑の発光ダイオード１２４を並置して構成することも可能である。
【００２７】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、第２実施形態の光源モジュール(照明装置)Ｋ２について、図５(ｂ)を用いて説明する。なお、図５(ｂ)は、第２実施形態の図４(ａ)に示す右下側の光源モジュールＫ２の拡大図であり、発光ダイオード１２４の光の進行方向を矢印で示している。
図５(ｂ)に示すように、第２実施形態のレンズ(レンズ体)２９は、第１実施形態の光源モジュールＫ１におけるレンズ上面１９u4を有する接続レンズ１９d1、１９d2、１９d3、１９d4を無くし、完全に分割して分割レンズ(分割レンズ体)２９ａ、２９ｂ、２９ｃにそれぞれ独立して形成したものである。そして、各分割レンズ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ内に各一組の赤色発光ダイオード１２４r、青色発光ダイオード１２４ｂ、緑色発光ダイオード１２４ｇを対として実装している。
これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるから、第１実施形態のレンズ１９の構成要素についての１０番台の符号を２０番台に変更して示し、詳細な説明は省略する。
【００２８】
第２実施形態によれば、各一組の赤、青、緑の発光ダイオード１２４毎に独立して分割レンズ２９ａ、２９ｂ、２９ｃを形成したので、分割レンズ２９ａ、２９ｂ、２９ｃを互いに連結する接続レンズがなく、隣接の又は近傍の分割レンズ内の赤、青、緑の発光ダイオード１２４の光による混色を行うことなく、鮮明な色を表示画面Ｇに表示することができる。なお、各分割レンズ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ内では、赤、青、緑の発光ダイオード１２４の混色が行われ、分割レンズ２９ａ、２９ｂ、２９ｃから導光板１２１に向け出射される。
また、上記以外の第１実施形態の作用効果は同様に奏する。なお、レンズ２９の短手方向で切断した横断面形状は、半円形状等の任意の形状を適宜選択することが可能である。
【００２９】
＜＜第３実施形態＞＞
次に、第３実施形態の図１に示す液晶テレビ１の画像表示部１ｈにおける表示画面Ｇのライン制御に対応する光源モジュール(照明装置)Ｋ３について、図６、図７を用いて説明する。
図６(ａ)は、図１に示す液晶テレビ１の表示画面Ｇに正対して見た画像表示部１ｈ内の導光板、光源モジュールＫ３等の概念図であり、各発光ダイオード１２４は大きさの関係から模式的に示し、光源搭載基板１２３上の発光ダイオード１２４を樹脂封止するレンズ３９を省略して示している。図６(ａ)に示すように、導光板１２１は、ラインｌ１、ｌ２、…、ｌ９毎に分割して成型され、構成される分割成型導光板である。
図６(ａ)に示すように、画像表示部１ｈは、両側部にそれぞれ同一構成の光源モジュールＫ３が３つずつ左右対称に配設されており、各光源モジュールＫ３の一組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇが導光板１２１のラインｌ１、ｌ２、…、ｌ９をどのように受け持って照射するかを矢印で示している。
なお、図６(ｂ)は、第３実施形態の図６(ａ)に示す右下側の光源モジュールＫ３の拡大図であり、また、図７は、図６(ｂ)の光源モジュールＫ３を導光板１２１(二点鎖線で示す)側から見た概念的上面図である。
【００３０】
第３実施形態の光源モジュールＫ３の光源搭載基板１２３上には、上面視で図２(ａ)に示す長方形の赤色発光ダイオード１２４r、青色発光ダイオード１２４ｂ、緑色発光ダイオード１２４ｇが、図７に示すように、各２組ずつ対となって３グループに分れて搭載されている。第３実施形態は、第１、第２実施形態に比べ、発光ダイオード１２４が２組ずつ対となってその数を倍にして、高輝度対応の発光ダイオードの配置構成としている。
これらの光源搭載基板１２３上に搭載された発光ダイオード１２４(１２４r、１２４ｂ、１２４ｇ)は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、シリカ入りのアクリル樹脂等の透明な樹脂のレンズ(レンズ体)３９によって樹脂封止されており、後記するように、レンズ３９の上面３９u(３９u1、３９u2、３９u3)が凸面状のレンズ形状を呈するとともに、発光ダイオード１２４の光を全反射させて所望の導光板１２１のラインｌ１〜ｌ９に導くような傾斜面３９ｓ11、３９ｓ12、３９ｓ21、３９ｓ22、３９ｓ31、３９ｓ32を形成している。
【００３１】
図６(ｂ)に示すように、レンズ３９は、レンズ上面３９u1を有する分離レンズ(分離レンズ体)３９ａおよびレンズ上面３９u2を有する分離レンズ(分離レンズ体)３９ｂおよびレンズ上面３９u3を有する分離レンズ(分離レンズ体)３９ｃの３つの部分に分離され構成されている。この分離レンズ３９ａには、光源搭載基板１２３中心側から放射状に形成され、全反射角度面である傾斜面３９ｓ11、３９ｓ12が構成されている。同様に、分離レンズ３９ｂは、光源搭載基板１２３中心側から放射状に形成され、全反射角度面である傾斜面３９ｓ21、３９ｓ22が構成されている。同様に、分離レンズ３９ｃは、光源搭載基板１２３中心側から放射状に形成され、全反射角度面である傾斜面３９ｓ31、３９ｓ32が構成されている。なお、全反射角度面である傾斜面３９ｓ11、３９ｓ12、３９ｓ21、３９ｓ22、３９ｓ31、３９ｓ32については、第４実施形態の分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃの傾斜面４９ｓ11、４９ｓ12、４９ｓ21、４９ｓ22、４９ｓ31、４９ｓ32と同様に形成されているものであり、第４実施形態で詳述する。
【００３２】
そして、分離レンズ３９ａの傾斜面３９ｓ11、３９ｓ12は、レンズ上面３９u1より低い高さのレンズ上面３９u4、３９u4に接続され、このレンズ上面３９u4、３９u4は、それぞれ接続レンズ３９d１、３９d2の上面を形成している。また、分離レンズ３９ｂの傾斜面３９ｓ21、３９ｓ22は、レンズ上面３９u2より低い高さのレンズ上面３９u4、３９u4に接続され、このレンズ上面３９u4は、それぞれレンズ３９d2、３９d3の上面を形成している。また、分離レンズ３９ｃの傾斜面３９ｓ31、３９ｓ32は、レンズ上面３９u3より低い高さのレンズ上面３９u4、３９u4に接続され、このレンズ上面３９u4は、それぞれレンズ３９d3、３９d4の上面を形成している。なお、接続レンズ３９d１、３９d2、３９d3、３９d4のそれぞれの上面３９u4は、光源搭載基板１２３と平行に形成されている。この分離レンズ３９ａ、３９ｂ間の低い高さのレンズ上面３９u4および傾斜面３９ｓ12、３９ｓ21は、合わせ金型を斜め横方向に抜くことにより成型することができる。同様に、分離レンズ３９ｂ、３９ｃ間の低い高さのレンズ上面３９u4および傾斜面３９ｓ22、３９ｓ31は、合わせ金型を、反対方向の斜め横方向に抜くことにより成型することができる。
【００３３】
この分離レンズ３９ａ内には、図７に示すように、２組の発光ダイオード１２４r1、１２４ｂ1、１２４ｇ1が計６つ実装されており、また、分離レンズ３９ｂ内には、２組の発光ダイオード１２４r2、１２４ｂ2、１２４ｇ2が計６つ実装されており、また、分離レンズ３９ｃ内には、２組の発光ダイオード１２４r3、１２４ｂ3、１２４ｇ3が計６つ実装されている。
図６(ｂ)に示すように、レンズ３９の導光板１２１に対向するレンズ上面３９u1、３９u2、３９u3は、光源搭載基板１２３側に中心をもつ曲率半径を有する凸面状のレンズ形状の一部を成し、各レンズ上面３９u1、３９u2、３９u3が構成する全体の包絡線は、凸面状のレンズ形状を形成している。
そして、図６(ａ)に示すように、分離レンズ３９ａ内の二組の発光ダイオード１２４r1、１２４ｂ1、１２４ｇ1が、導光板１２１のラインｌ１を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ３９ａのレンズ上面３９u1は、二組の発光ダイオード１２４r1、１２４ｂ1、１２４ｇ1の光が、図６(ｂ)の白矢印で示すように、導光板１２１のラインｌ１に側方から入射するように形成されている。
また、図６(ａ)に示すように、分離レンズ３９ｂ内の二組の発光ダイオード１２４r2、１２４ｂ2、１２４ｇ2が、導光板１２１のラインｌ２を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ３９ｂのレンズ上面３９u2は、二組の発光ダイオード１２４r2、１２４ｂ2、１２４ｇ2の光が、図６(ｂ)の白矢印で示すように、導光板１２１のライン２に側方から入射するように形成されている。
また、図６(ａ)に示すように、分離レンズ３９ｃ内の二組の発光ダイオード１２４r3、１２４ｂ3、１２４ｇ3が、導光板１２１のラインｌ３を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ３９ｃのレンズ上面３９u3は、二組の発光ダイオード１２４r3、１２４ｂ3、１２４ｇ3の光が、図４(ｂ)の白矢印で示すように、導光板１２１のラインｌ３に側方から入射するように形成されている。
【００３４】
次に、レンズ上面３９u1、３９u2、３９u3の形状の形成法について説明する。
例えば、図６(ｂ)に示すように、分離レンズ３９ｂにおける発光ダイオード１２４ｇ２の光ｃ３が導光板１２１に向けて発せられ、光ｃ３が当たるレンズ上面３９u2の接線ｓ0の垂線ｓ1に対して光ｃ３がθ３の角を有しているとすると、光ｃ３は、光ｃ３が当たるレンズ上面３９u1で屈折して垂線ｓ1に対してθ４の角を有する光ｃ４となって導光板１２１のラインｌ２領域に入射する。ここで、入射角θ３と出射角θ４との間には、次の関係がある。
ｎ３sinθ３＝ｎ４sinθ４
なお、ｎ３は、透明な樹脂のレンズ３９の屈折率１．４〜１．５５であり、ｎ４は、レンズ３９の外部の空気の屈折率１である。
同様にして、発光ダイオード１２４ｂ２の光は、レンズ上面３９u2で屈折して導光板１２１のラインｌ２領域に入射し、また、発光ダイオード１２４ｒ２の光は、レンズ上面３９u2で屈折して導光板１２１のラインｌ２領域に入射する。
同様にして、分離レンズ３９ａの発光ダイオード１２４ｇ１、１２４ｂ１、１２４ｒ１の光は、それぞれレンズ上面３９u1で屈折して導光板１２１のラインｌ１領域に入射し、同様にして、分離レンズ３９ｃの発光ダイオード１２４ｇ３、１２４ｂ３、１２４ｒ３の光は、それぞれレンズ上面３９u3で屈折して導光板１２１のラインｌ３領域に入射する。以上のように、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内の各二組の発光ダイオード１２４と導光板１２１のラインｌ１、ｌ２、ｌ３の領域が光結合するようにレンズ上面３９u1、３９u2、３９u3が形成されている。
【００３５】
ここで、レンズ上面３９u1、３９u2、３９u3形状は、前記のように形成されるが、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内においては、それぞれ赤、青、緑色の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇが近接して配置されるので、発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの光が混色して白色光が形成され、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃから導光板１２１に対して出射される。
また、分離レンズ３９ａ内の赤色の発光ダイオード１２４ｒ1と分離レンズ３９ｂ内の緑色の発光ダイオード１２４ｇ2とは、距離が離れているので、混色の度合いが低くなるが、接続レンズ３９d2を介して、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃの各発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの光が行き来するので、充分混色が行われ、レンズ１９から導光板１２１に対して出射される。
同様に、分離レンズ３９ｂ内の赤色の発光ダイオード１２４ｒ2と分離レンズ３９ｃ内の緑色の発光ダイオード１２４ｇ3とは、距離が離れているので、混色の度合いが低くなるが、接続レンズ３９d3を介して、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃの各発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの光が行き来するので、充分混色が行われ、レンズ３９から導光板１２１に対して出射される。
また、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内のそれぞれの光も、接続レンズ３９d2、３９d3を介して、隣接のまたは近傍の分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃの光が行き来するので、混色が行われ出射されることになる。こうして、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃの各二組の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの光はそれぞれ、図６(ｂ)の白矢印に示すように、導光板１２１のラインｌ１、ｌ２、ｌ３に向けて出射されている。
【００３６】
加えて、第３実施形態においては、図６(ｂ)に示すように、光源搭載基板１２３中心側から放射する形状の傾斜面３９ｓ31を形成しているため、矢印ｃ５、ｃ６のような直接、レンズ上面３９u3に入射しない光を、傾斜面３９ｓ31で反射させることにより、レンズ上面３９u3に入射させることができる。また、光源搭載基板１２３中心側から放射する形状であって扇型を成す傾斜面３９ｓ32を形成しているため、矢印ｃ７、ｃ８のような直接、レンズ上面３９u3に入射しない光を、傾斜面３９ｓ32で反射させることにより、レンズ上面３９u3に入射させることができる。同様に、光源搭載基板１２３中心側から放射する形状の傾斜面３９ｓ11、３９ｓ12、３９ｓ21、３９ｓ22を形成しているので、直接、レンズ上面３９u1、３９u2に入射しない光を、傾斜面３９ｓ11、３９ｓ12、３９ｓ21、３９ｓ22で反射させることにより、レンズ上面３９u1、３９u2に入射させることができる。
また、光源モジュールＫ３の概念的上面図の図７に示すように、発光ダイオード１２４が樹脂封止されるレンズ３９は、上面視で周期的に広い幅をもつ広幅領域の分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃと狭い幅をもつ狭幅領域の接続レンズ３９d１、３９d2、３９d3、３９d4とを有し、幅を変調させた、いわば、ウォブリング形状を呈している。
【００３７】
このウォブリング形状のレンズ３９を用いることにより、発光ダイオード１２４から発せられる導光板１２１への方向に対して傾斜角の大きな光を、全反射させることなく黒矢印で示す光として取り出すことが可能となる。
また、狭幅領域の接続レンズ３９d2、３９d3を透過する白矢印の光は、光の回析現象によって隣接の広幅領域の分離レンズ３９ａ、３９ｃの傾斜幅域３９ｋから黒矢印で示す斜め向きの光として取り出すことができる。すなわち、分離レンズ３９ａの発光ダイオード１２４の接続レンズ３９d2、３９d3を通る光を傾斜幅域３９ｋから黒矢印で示す斜め向きの光として取り出すことができ、また、分離レンズ３９ｂの発光ダイオード１２４の接続レンズ３９d2、３９d3を通る光を傾斜幅域３９ｋから黒矢印で示す斜め向きの光として取り出すことができ、また、分離レンズ３９ｃの発光ダイオード１２４の接続レンズ３９d3、３９d2を通る光を傾斜幅域３９ｋから黒矢印で示す斜め向きの光として取り出すことができる。従って、上面視で周期的に幅を変調させたウォブリング形状のレンズ３９を用いることで、導光板１２１への集光性を高めることができる。
【００３８】
なお、光源モジュールＫ３の光源搭載基板１２３上の透明樹脂のレンズ３９の横断面は、半円状であっても良いし、その横断面形状は任意に選択できる。
前記と同様にして、図６(ａ)に示すように、導光板１２１のそれぞれのラインｌ１、ｌ２、ｌ３領域は、図６(ａ)中の左下の光源モジュールＫ３の分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内の各二組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇによってそれぞれ照射されている。
また、前記と同様に、導光板１２１のそれぞれのラインｌ４〜ｌ６領域は、左右の光源モジュールＫ３、Ｋ３の分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内の各二組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇによって、両側方から、それぞれ照射されており、同様に、導光板１２１のそれぞれのラインｌ７〜ｌ９領域は、左右の光源モジュールＫ３、Ｋ３の分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内の各二組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇによって、両側方から、それぞれ照射されている。
【００３９】
第３実施形態によれば、光源モジュールＫ３のレンズ３９は、導光板１２１の分割したラインｌ１、ｌ２、…領域にそれぞれ入射するような封止樹脂形状の分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃで構成され、それぞれ放射角度分布制御されたレンズ上面３９u1、３９u2、３９u3が形成されるため、各発光ダイオード１２４の光は、効率良く導光板１２１のそれぞれのラインｌ１、ｌ２、…領域にカップリングして出射し集光することができる。
このように、光源モジュールＫ３の分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内の各二組の発光ダイオード１２４を、それぞれラインｌ１、ｌ２、…を受け持たせているので、各二組の発光ダイオード１２４を独立制御パルス変調駆動することによって、表示画面Ｇの自在なライン分割制御が可能である。
また、レンズ３９が分離樹脂形状による導光板１２１の分割された領域に高効率な光結合、所謂、高効率カップリングが行えるので、従来に比べ、１／３程度の数の発光ダイオードでライン制御が行える。そのため、分割した導光に対応する光源モジュールＫ３の光源搭載基板１２３数の最適化が行え、原価低減が図れ、大幅なコスト低下が可能である。
【００４０】
また、レンズ３９の各分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内で各二組の発光ダイオード１２４の光で混色を図ることが可能である。  また、低い高さのレンズ上面３９u4を有する接続レンズ３９d2の部分で隣接する分離レンズ３９ａ、３９ｂまたは近傍の分離レンズ３９ｃ内の発光ダイオード１２４の光を透過させ、混色を図ることが可能である。また、低い高さのレンズ上面３９u4を有する接続レンズ３９d3の部分で隣接する分離レンズ３９ｂ、３９ｃまたは近傍の分離レンズ３９ａ内の発光ダイオード１２４の光を透過させ、混色を図ることが可能である。
すなわち、複数個の発光ダイオード１２４が封止される分離された分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃには、一つの単位として各赤、青、緑色の発光ダイオード１２４が対または周期となって実装されているので、各赤、青、緑色の独立した原色光と、赤、青、緑色の混色である白色光とが調整されて、導光板１２１のラインに対して出射することができる。
【００４１】
加えて、レンズ３９は、分離した分離封止樹脂形状に形成され、全反射角度面である傾斜面３９ｓ11、３９ｓ12、３９ｓ21、３９ｓ22、３９ｓ31、３９ｓ32が形成されるので、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃのレンズ上面３９u1、３９u2、３９u3に直接届かない光を、傾斜面３９ｓ11、３９ｓ12、３９ｓ21、３９ｓ22、３９ｓ31、３９ｓ32で全反射させレンズ上面３９u1、３９u2、３９u3に導き、導光板１２１に向けて出射することができる。そのため、更に、高効率なカップリング放射、すなわち導光板１２１への高効率な光結合を行える。
また、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内にそれぞれ長方形の赤色発光ダイオード１２４r、青色発光ダイオード１２４ｂ、緑色発光ダイオード１２４ｇが、各２つずつ対となって(図７参照)、搭載されるので、高輝度化が可能である。
なお、本実施形態では、分離レンズ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ内に２組の長方形の赤色発光ダイオード１２４r、青色発光ダイオード１２４ｂ、緑色発光ダイオード１２４ｇを搭載した場合を例示したが、２組に限定されることなく任意の組の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇを搭載可能であることはいうまでもない。また、本実施形態では、長方形の発光ダイオード１２４を例示して説明したが、正方形等の任意の形状の発光ダイオードも適用可能であることは言うまでもない。
【００４２】
＜＜第４実施形態＞＞
次に、第４実施形態の光源モジュール(照明装置)Ｋ４について、図８、図９、図１０を用いて説明する。なお、図８(ａ)は、図１に示す液晶テレビ１の表示画面Ｇに正対して見た第４実施形態の画像表示部１ｈ内の導光板、光源モジュールＫ４等の概念図であり、各発光ダイオード１２４は大きさの関係から模式的に示し、光源搭載基板１２３上の発光ダイオード１２４を樹脂封止するレンズ４９は省略して示している。
また、図８(ｂ)は、第４実施形態の図８(ａ)に示す右下の光源モジュールＫ４の拡大図であり、発光ダイオード１２４の光の進行方向を矢印で示している。また、図９は、図８(ｂ)の光源モジュールＫ４を導光板１２１(二点鎖線で示す)側から見た概念的上面図である。なお、第３実施形態と同様な構成要素については、第３実施形態のレンズ３９の構成要素に対する３０番台の符号を４０番台に変更して示し、詳細な説明は省略する。
図８(ｂ)に示すように、第４実施形態のレンズ(レンズ体)４９は、第３実施形態の図６(ｂ)に示す光源モジュールＫ３におけるレンズ上面３９u4を有する接続レンズ３９d1、３９d2、３９d3、３９d4を無くし、分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃに完全に分割してそれぞれ独立して形成したものである。そして、図９に示すように、各分割レンズ(分割レンズ体)４９ａ、４９ｂ、４９ｃ内に各２組の赤色発光ダイオード１２４r、青色発光ダイオード１２４ｂ、緑色発光ダイオード１２４ｇを対として６つずつ実装している。
【００４３】
図９に示すように、各分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃは、上面視で卵型様の形状を呈しており、発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの搭載方向に対して傾斜する接線をもつ曲面を有している。そのため、従来の図１２に示すシリンドリカルレンズ９８９では、光源モジュールＫ９の長手方向と同方向に進んで導光板１２１に到達しない光を、図９の矢印に示すように、導光板１２１に向けた方向の成分をもつ光として出射させることができる。
ここで、図８(ｂ)に示すように、分割レンズ４９ｂの傾斜面４９ｓ21、４９ｓ22は、分割レンズ４９ａの傾斜面４９ｓ11および分割レンズ４９ｃの傾斜面４９ｓ32より面積が大きいため、図９の太矢印で示すように、より多くの光を出射させることができる。
なお、本実施形態では、分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃを、上面視で、卵型様の形状として、発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの搭載方向に対して傾斜する接線をもつ曲面を有する場合を説明したが、発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの搭載方向に対して傾斜する平面をもつ分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃであっても良い。
【００４４】
図１０(ａ)は、図８(ｂ)に示す分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ内の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの光の進み方の概要を示す概念的縦断面図である。
図１０(ａ)に示すように、分割レンズ４９ａ内の各発光ダイオード１２４ｒ1、１２４ｂ1、１２４ｇ1の光は、レンズ上面４９u1に直接届く光ｃ６と、分割レンズ４９ａの傾斜面４９ｓ11に反射してレンズ上面４９u1に届く光ｃ７１と、分割レンズ４９ａの傾斜面４９ｓ12に反射してレンズ上面４９u1に届く光ｃ７2とがある。同様に、分割レンズ４９ｂ内の各発光ダイオード１２４ｒ2、１２４ｂ2、１２４ｇ2の光は、レンズ上面４９u2に直接、届く光ｃ６と、分割レンズ４９ｂの傾斜面４９ｓ21に反射してレンズ上面４９u2に届く光ｃ７3と、分割レンズ４９ｂの傾斜面４９ｓ22に反射してレンズ上面４９u2に届く光ｃ７4とがある。同様に、分割レンズ４９ｃ内の各発光ダイオード１２４ｒ3、１２４ｂ3、１２４ｇ3の光は、レンズ上面４９u3に直接、届く光ｃ６と、分割レンズ４９ｃの傾斜面４９ｓ31に反射してレンズ上面４９u3に届く光ｃ75と、分割レンズ４９ｃの傾斜面４９ｓ32に反射してレンズ上面４９u3に届く光ｃ76とがある。
そして、図８(ｂ)、図１０(ａ)の白矢印に示すように、分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ内の各二組の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇ(図９参照)の光は、それぞれ導光板１２１のラインｌ１、ｌ２、ｌ３に向けて出射されている。
【００４５】
次に、図１０(ａ)に示す分割レンズ４９ｂの傾斜面４９ｓ21、４９ｓ22に全反射してレンズ上面４９u2に届く光ｃ７3、ｃ７4、および、傾斜面４９ｓ21、４９ｓ22の光源搭載基板１２３の上面に対する傾斜角ψについて説明する。
分割レンズ４９ｂの傾斜面４９ｓ21、４９ｓ22に全反射する光ｃ７3、ｃ７4が、それぞれ傾斜面４９ｓ21、４９ｓ22と成す角θは、以下の関係を満たす。
θ≦90 − sin−１(1/ｎ１)
なお、ｎ１は、分割レンズ４９ｂを構成する樹脂の屈折率であり、等号の場合、光ｃ７3、ｃ７4が傾斜面４９ｓ21、４９ｓ22に沿って進むことを示す。
一方、図１０(ａ)に示すように、分割レンズ４９ｂの傾斜面４９ｓ21、４９ｓ22が光源搭載基板１２３の上面と成す角ψは、大き過ぎると分割レンズ４９ｂ内部の発光ダイオード１２４ｒ2、１２４ｂ2、１２４ｇ2の光線を反射して反対側のほうへ方向を変え過ぎてしまう。一方、角ψは、小さ過ぎると分割した導光板１２１の所望の狙った分割したラインｌ２領域に結合カップリングされず隣接のラインｌ１、ｌ３領域に入射してしまうので分割した導光板１２１としては、隣接の導光エリアへの光漏れとして見られることになる。
【００４６】
この現象を避けるためには、分割レンズ４９ｂの傾斜面４９ｓ21、４９ｓ22の角度ψを調整する必要がある。この条件として、次の関係を満たす必要がある。
ψ＜９０−tan−１(ｈ/２Ｌ)
なお、Ｌは、発光ダイオード１２４ｒ2、１２４ｂ2、１２４ｇ2の下面、すなわち発光ダイオード１２４を搭載した光源搭載基板１２３上面から導光板１２１までの距離であり、ｈは、導光板１２１のラインｌ２の幅である。
このψの角度範囲は、２０°から８０°の範囲が望ましく、最適範囲は、３０°から７０°の範囲である。
これらの範囲は、分割レンズ４９ｂの幅と光源搭載基板１２３上面からの高さ、さらに、光源搭載基板１２３上面から導光板１２１までの距離Ｌと、分割した導光板１２１のラインｌ２の幅ｈの数値によって決まるため一義的には定まらない。また、ディスプレイ、すなわち表示画面Ｇの大きさにも依存する。このため、角度範囲としている。このようなことから、角度ψは、これらの設計パラメータから設計し調整して定めることになる。
上述した如く、分割レンズ４９ｂには、図８(ｂ)、図１０(ａ)に示すように、傾斜面４９ｓ21、４９ｓ22が、側面視で扇型形状を呈する態様であって光源搭載基板１２３の上面に対して鋭角を成すように形成されている。なお、光源搭載基板１２３の発光ダイオード１２４を搭載した上面と、 発光ダイオード１２４ｒ2、１２４ｂ2、１２４ｇ2の上面とは平行であるものとする。
【００４７】
同様にして、分割レンズ４９ａの傾斜面４９ｓ11および分割レンズ４９ｃの傾斜面４９ｓ32が、側面視で扇型形状を呈する態様であって、光源搭載基板１２３の上面と鋭角を成す角ψを設定し形成されており、ψの角度範囲は、２０°から８０°の範囲が望ましく、最適範囲は、３０°から７０°の範囲である。
また、分割レンズ４９ａの傾斜面４９ｓ12は、発光ダイオード１２４ｒ1、１２４ｂ1等の光ｃ７2が全反射してレンズ上面４９u1に入射するように形成されており、分割レンズ４９ｃの傾斜面４９ｓ31は、発光ダイオード１２４ｇ3、１２４ｂ3等の光ｃ75が全反射してレンズ上面４９u3に入射するように形成されている。
本構成により、分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ内の発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｇ、１２４ｂの光は、全反射角度面である傾斜面４９ｓ11、４９ｓ12、４９ｓ21、４９ｓ22、４９ｓ31、４９ｓ32を用いて全反射させ、効率よく導光板１２１に出射することが可能である。
また、図１０(ｂ)は、図１０(ａ)に示す分割レンズ４９ｂを、従来の円筒状のシリンドリカルレンズ９８９で形成した場合のシリンドリカルレンズ９８９から出射される光の進み方を示した概念的縦断面図である。
図１０(ｂ)に示すように、従来のシリンドリカルレンズ９８９の上面９８９ｕは、光源搭載基板９２３と平行であり、シリンドリカルレンズ９８９から出射される光は、白矢印で表すように、実施形態４の分割レンズ４９ｂ(図１０(ａ)参照)と異なり、導光板のラインに向けて集光されることなく放射され効率が悪い。
【００４８】
図１０(ｃ)は、図８(ｂ)のＥ−Ｅ線断面図であり、光源モジュールＫ４を短手方向で切断した横断面図である。
図１０(ｃ)に示すように、光源搭載基板１２３上に搭載された発光ダイオード１２４ｂ2は、ワイヤｗ１を用いて光源搭載基板１２３上の配線パターン１３ｐにワイヤボンディングされており、この発光ダイオード１２４ｂ2は、分割レンズ４９ｂによって樹脂封止されている。
分割レンズ４９ｂは、光源搭載基板１２３上に垂直に立設する両側面(請求項４の側面)４９ｋ2、４９ｋ2と、この両側面４９ｋ2、４９ｋ2に連続し、発光ダイオード１２４ｂ2の下面中心からレンズ４９頂部までの寸法より大きな曲率半径の円筒面または該曲率半径が一様でない非円筒面である曲面の上面(請求項４の上面)４９ｕ2とを有する形状に形成されている。本構成は、図１２(ｃ)に示す従来のシリンドリカルレンズ９８９の構成に比較して、発光ダイオード１２４が対向する狭領域の導光板１２１に向けて、図１０(ｃ)に示す矢印間により多くの光を集光することができ、導光板１２１に効率良く出射することができる。
図１０(ｄ)は、光源モジュールＫ４の変形例の概念的上面図である。
図１０(ｄ)に示すように、変形例の光源モジュールＫ４は、上面視で分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃを矩形状に形成し、各分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ内に発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇを一組ずつ樹脂封止した場合である。なお、各分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ内に樹脂封止する発光ダイオード１２４ｒ、１２４ｂ、１２４ｇの組数は、任意に設定できることは言うまでもない。
【００４９】
第４実施形態によれば、各２組の赤、青、緑の発光ダイオード１２４毎に独立して分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃを形成したので、分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃを互いに連結する接続レンズがなく、隣接のまたは近傍の分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ内の赤、青、緑の発光ダイオード１２４の光による混色を無くし、鮮明な色を表示画面Ｇに表示することが可能である。なお、各分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ内では、赤、青、緑の発光ダイオード１２４の混色が行われ、分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃから導光板１２１に向け出射される。
また、分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃを完全に分割してそれぞれ完全に独立して形成したので、全反射角度面である傾斜面４９ｓ11、４９ｓ12、４９ｓ21、４９ｓ22、４９ｓ31、４９ｓ32の領域が増加し、分割レンズ４９ａ、４９ｂ、４９ｃのレンズ上面４９u1、４９u2、４９u3に直接届かない光を、全反射角度面の傾斜面４９ｓ11、４９ｓ12、４９ｓ21、４９ｓ22、４９ｓ31、４９ｓ32で全反射させレンズ上面４９u1、４９u2、４９u3に多く導け、導光板１２１に向けて出射することができる。そのため、更に、高効率なカップリング放射、すなわち高効率な光結合を行うことができる。なお、上記以外の第３実施形態の作用効果は同様に奏する。
【００５０】
なお、第１〜第４実施形態においては、光源モジュールの光源搭載基板１２３に３つに分離または分割したレンズを形成し、３つの各分離レンズまたは分割レンズ内の対となった発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇで、導光板１２１の３つのラインをそれぞれ照射するように構成した場合を例示して説明している。
図１１は、第１〜第４実施形態の変形例の図１に示す液晶テレビ１の表示画面Ｇに正対して見た画像表示部１ｈ内の導光板、光源モジュールＫ等の概念図である。
図１１に示すように、光源モジュールＫの光源搭載基板１２３に対となった発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇを５対、分けて搭載し、各対となった発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇを５つの分離または分割したレンズでそれぞれ樹脂封止する。そして、これらの５つの各対となった発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇで、それぞれ導光板１２１の５つのラインｌ１、ｌ２、ｌ３、ｌ４、ｌ５を照射させている。このように、導光板１２１のラインは、それぞれ光源搭載基板１２３に形成された任意の数に分離または分割した分離レンズまたは分割レンズ内の対の発光ダイオード１２４r、１２４ｂ、１２４ｇで照射することが可能である。
【００５１】
前記第１〜第４実施形態から、最適構成の光源モジュールＫは、構成上では、光源モジュールの構成寸法と分割した導光板１２１のラインの幅ｈと導光板１２１までの距離Ｌ等に依存して設計でき、また、物理的には、樹脂材料を適宜、選択してその封止樹脂の屈折率を考慮し、光源モジュール形状及び光源モジュールの構成寸法等により設計できるものである。
以上、第１〜第４実施形態によれば、分離或いは分割レンズによる分割成型した導光板１２１のライン毎の分割導光を行うことにより、ライン毎に独立した制御パルス変調駆動によるライン分割制御が効果的に行える。また、光源モジュールと分割導光の最適化により、輝度と混色の均一性を達成する照明装置および液晶表示装置を実現できる。
加えて、レンズから出射される光の放射角度分布を、分割或いは分離されたレンズ体の形状により、それぞれ異なる所望の方向へ導光されるように構成したので、最少の光源搭載基板数および発光ダイオード数による低コスト化が図れ、最少の部品実装による低コスト構成の照明装置および液晶表示装置を実現できる。
なお、本実施形態では、分割成型した導光板１２１を例示して説明したが、一体成型の導光板にも、本発明を有効に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の活用例として、液晶テレビ以外に、カーナビゲーション用、携帯電話用、パーソナルコンピュータ用の中小型液晶ディスプレイ用等、広汎に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】(ａ)および(ｂ)は、本発明の第１実施形態の液晶テレビの前面図、および(ａ)図のＡ−Ａ線断面概念図。
【図２】(ａ)、(ｂ)、および(ｃ)は、長方形状の発光ダイオードの上面図、図２(ａ)のＦ方向から見た発光ダイオードが光源搭載基板上の配線パターンにワイヤボンディングされ実装された状態を示す図、および発光ダイオードの下面中心Ｏ点に立てた垂線を、０度とし、図２(ｂ)に示すように、Ｏ点廻りの角度θの発光ダイオードが発する光の強度を示す図。
【図３】(ａ)は、図２(a)に示す長方形の発光ダイオードの横方向の光強度と図３(ｂ)に示す正方形の発光ダイオードの横方向の光強度とを重ねて示した図、(ｂ)は、正方形状の発光ダイオードの上面図、および(ｃ)は、正方形の発光ダイオードの横方向および縦方向における発光ダイオードの下面中心点に立てた垂線を０度として中心点廻りの角度の光の強度を示した図。
【図４】(ａ)および(ｂ)は、図１に示す液晶テレビ１の表示画面に正対して見た画像表示部ｈ内の導光板、光源モジュール等の概念図、および第１実施形態の(ａ)図に示す右側の光源モジュールの拡大図。
【図５】(ａ)および(ｂ)は、図４(ａ)に示す光源モジュールを導光板側から見た上面図、および第２実施形態の図４(ａ)に示す右側の光源モジュールの拡大図。
【図６】(ａ)および(ｂ)は、図１に示す液晶テレビの表示画面に正対して見た第３実施形態の画像表示部内の導光板、光源モジュール等の概念図、および第３実施形態の(ａ)図に示す右側の光源モジュールの拡大図。
【図７】図６(ｂ)の光源モジュールを導光板(二点鎖線で示す)側から見た概念的上面図。
【図８】(ａ)および(ｂ)は、図１に示す液晶テレビの表示画面に正対して見た第４実施形態の画像表示部内の導光板、光源モジュール等の概念図、および第４実施形態の(ａ)図に示す右側の光源モジュールの拡大図。
【図９】図８(ｂ)の光源モジュールを導光板(二点鎖線で示す)側から見た概念的上面図。
【図１０】(ａ)、(ｂ)、(ｃ)、および(ｄ)は、第４実施形態の分割レンズの光の進み方を示す概念的縦断面図、従来の円筒状のシリンドリカルレンズから出射される光の進み方を示す概念的縦断面図、図８(ｂ)のＥ−Ｅ線断面図、および光源モジュールＫ４の１例の概念的上面図。
【図１１】変形例の図１に示す液晶テレビの表示画面に正対して見た画像表示部内の導光板、光源モジュール等の概念図。
【図１２】(ａ)、(ｂ)、および(ｃ)は、従来の図１(ｂ)において導光板から光源モジュールを見た光源モジュールの上面図、 (ａ)図のＢ−Ｂ線断面図、(ａ)図のＤ−Ｄ線断面拡大図。
【図１３】(ａ)および(ｂ)は、従来の図１(ａ)において表示画面を正対して見た場合の一体型の一体成型導光板へのＬＥＤ素子の光の進み具合を矢印で示した概念図、および図１(ａ)において表示画面を正対して見た場合の従来の分割型の分割成型導光板に対するＬＥＤ素子の用い方を示す概念図。
【符号の説明】
【００５４】
１…液晶テレビ(液晶表示装置)、
１９、２９、３９、４９…レンズ(レンズ体)、
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ…分離レンズ(分離レンズ体)、
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、４９ａ、４９ｂ、４９ｃ…分割レンズ(分割レンズ体)、
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ…分離レンズ(分離レンズ体、広幅領域)、
３９d１、３９d2、３９d3、３９d4…接続レンズ(狭幅領域)
３９ｓ11、３９ｓ12、３９ｓ21、３９ｓ22、３９ｓ31、３９ｓ32、４９ｓ11、４９ｓ12、４９ｓ21、４９ｓ22、４９ｓ31、４９ｓ32…傾斜面
４９ｋ2…側面(請求項４の側面)、
４９ｕ2…上面(請求項４の上面)、
１２１…導光板(分割導光板)、
１２３…光源搭載基板(回路基板)、
１２４…発光ダイオード、
１２４ｒ、１２４ｒ1、１２４ｒ2、１２４ｒ3…赤色発光ダイオード、
１２４ｂ、１２４ｂ1、１２４ｂ2、１２４ｂ3…青色発光ダイオード、
１２４ｇ、１２４ｇ1、１２４ｇ2、１２４ｇ3…緑色発光ダイオード１２４ｇ、
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４…光源モジュール(照明装置)
【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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