(57)【要約】【課題】  ＬＥＤを光源として用いた直下型の照明装置において、面方向において強度が均一化された光を表示パネルに照射することができ、薄型化が可能な照明装置を提供する。【解決手段】  バックライトユニット１において発光部１１は、プリント基板１２に実装されるＬＥＤ１１１と、ＬＥＤ１１１から出射された光を拡散させて、液晶パネル２に向けて出射する透光性を有する導光体１１２とを備える。導光体１１２は、液晶パネル２に対向する側の一方主面１１２１が液晶パネル２に対して平行な四角形状の平面である逆四角錐形状に形成されている。そして、導光体１１２の一方主面１１２１側の中央部には、入射する光を散乱させる散乱部１１２３が形成され、他方主面１１２２側の中央部には、ＬＥＤ１１１から出射された光が入射される凹部１１２４が形成されている。【選択図】      図１
2012204337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルを備える表示装置に用いられる直下型の照明装置において、
表示パネルに光を照射する発光部と、
表示パネルと平行に配置され、前記発光部が設けられる基板と、を備え、
前記発光部は、
前記基板上に設けられ、光を出射する発光素子と、
前記発光素子と表示パネルとの間に設けられ、前記発光素子から出射された光を拡散させて、表示パネルに向けて出射する透光性を有する導光体であって、表示パネルに対向する側の一方主面が前記基板に対して平行な平面であり、前記発光素子に対向する側の他方主面が前記基板に対して傾斜した傾斜面となる逆錐形状に形成される導光体と、を備え、
前記導光体の前記一方主面側の中央部には、入射する光を散乱させる散乱部が形成され、前記他方主面側の中央部には、前記発光素子を取り囲むように設けられ、前記発光素子から出射された光が入射される凹部が形成されることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記発光部は、
前記導光体に対して前記基板側に設けられ、入射する光の少なくとも一部を反射する反射部材であって、前記発光素子に対応する領域に開口が形成されて、前記基板上に設けられる基部と、基部から外方になるにつれて前記基板から離反するように延びる外周縁部とを含む反射部材を、さらに備え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】
前記反射部材の前記外周縁部は、前記基板に対する傾斜角度が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域の傾斜角度は、前記基部から外方になるにつれて大きくなることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光体の前記他方主面は、前記凹部の周縁端部から外方になるにつれて、前記基板から離反するように階段状に延びるように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記導光体の前記他方主面には、入射する光の少なくとも一部を反射する反射部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項６】
前記導光体の前記一方主面側の中央部には、前記他方主面に向かって凹む凹部分が形成され、この凹部分の底部に前記散乱部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項７】
前記発光部を複数備え、複数の発光部にそれぞれ備えられる前記導光体は、互いに一体的に成形されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光部を複数備え、複数の発光部にそれぞれ備えられる前記反射部材は、互いに一体的に成形されることを特徴とする請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項９】
表示パネルと、
前記表示パネルに背面側から光を照射する照明装置であって、請求項１〜８のいずれか１つに記載の照明装置とを備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示パネルに光を照射する照明装置、この照明装置を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、２枚の透明基板の間に液晶が封入され、電圧が印加されることにより液晶分子の向きが変えられ光透過率を変化させることで予め定められた映像等が光学的に表示される。この液晶表示装置には、液晶自体が発光体ではないので、たとえば透過型の液晶パネルの背面側に冷陰極蛍光管(ＣＣＦＬ)、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などを光源とした光を照射するバックライトユニットが備えられる。
【０００３】
バックライトユニットには、冷陰極管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源を底面に並べて光拡散板を介して光を出す直下型と、冷陰極管やＬＥＤ等の光源を導光板と呼ばれる透明な板のエッジ部に配して、導光板エッジから光を通して背面に設けられたドット印刷やパターン形状によって前面に光を出すエッジライト型とがある。
【０００４】
ＬＥＤは、低消費電力、長寿命、水銀を使わないことによる環境負荷低減などの優れた特性を有するが、強い指向性を有し基本的に単色であることから、バックライトユニットの光源としての利用が遅れていた。しかしながら近年、照明用途での高演色高輝度白色ＬＥＤの急速な普及に伴って、バックライトユニットの光源としては、冷陰極蛍光管からＬＥＤへの移行が進んでいる。
【０００５】
ＬＥＤは強い指向性を有するので、液晶パネルの背面において面方向に強度を均一化して光を照射するという観点では、直下型よりもエッジライト型が有効である。
【０００６】
たとえば、特許文献１には、導光板としての透光性部材のエッジ部にＬＥＤを配置し、ＬＥＤから出射された光を透光性部材のエッジ部から入射させ、透光性部材内で光を拡散させて、厚み方向一方の主面から出射して液晶パネルに光を照射する技術が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術のような、エッジライト型のバックライトユニットは、導光板のエッジ部に集中して光源が配置されることによる発熱が大きくなる、液晶パネルのベゼル部が大きくなるという問題が生じる。さらに、エッジライト型のバックライトユニットは、表示画像の高品質化および省電力化が可能な制御方法として注目されている部分的な調光制御（ローカルディミング）についても制約が大きく、表示画像の高品質化および省電力化が達成可能な小分割領域の制御ができないという問題がある。
【０００８】
そこで、部分的な調光制御に有利な直下型のバックライトユニットにおいて、強い指向性を有するＬＥＤを光源として用いた場合であっても、面方向において強度が均一化された光を液晶パネルに照射することが可能な方法の検討が進められている。
【０００９】
たとえば、特許文献２には、透光性光学素子の内部における中央部にＬＥＤを配置し、ＬＥＤから出射された光を透光性光学素子の内部を導光させて、出射面となる平面より光を出射させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１７７０８６号公報
【特許文献２】特開２００６−１４８０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に開示される技術では、ＬＥＤが透光性光学素子の内部に配置されているので、ＬＥＤの配光パターンが透光性光学素子内を伝播することになり、特にＬＥＤの直上では、光の強度が大きくなって液晶パネルにおいて輝度むらが発生してしまう。さらに、ＬＥＤが透光性光学素子の内部に配置されていることによって、ＬＥＤの発光に伴う熱により透光性光学素子に変形が生じ、光学特性が変化してしまう。
【００１２】
また、強い指向性を有して広がりの小さい光を出射するＬＥＤを光源とした場合には、面方向において強度が均一化された光を液晶パネルに照射するためには、ＬＥＤから液晶パネルまでの距離を長くする必要があり、バックライトユニットの薄型化が困難である。
【００１３】
したがって本発明の目的は、ＬＥＤを光源として用いた直下型の照明装置において、面方向において強度が均一化された光を表示パネルに照射することができ、薄型化が可能な照明装置、および、この照明装置を備える表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、表示パネルを備える表示装置に用いられる直下型の照明装置において、
表示パネルに光を照射する発光部と、
表示パネルと平行に配置され、前記発光部が設けられる基板と、を備え、
前記発光部は、
前記基板上に設けられ、光を出射する発光素子と、
前記発光素子と表示パネルとの間に設けられ、前記発光素子から出射された光を拡散させて、表示パネルに向けて出射する透光性を有する導光体であって、表示パネルに対向する側の一方主面が前記基板に対して平行な平面であり、前記発光素子に対向する側の他方主面が前記基板に対して傾斜した傾斜面となる逆錐形状に形成される導光体と、を備え、
前記導光体の前記一方主面側の中央部には、入射する光を散乱させる散乱部が形成され、前記他方主面側の中央部には、前記発光素子を取り囲むように設けられ、前記発光素子から出射された光が入射される凹部が形成されることを特徴とする照明装置である。
【００１５】
また本発明の照明装置では、前記発光部は、
前記導光体に対して前記基板側に設けられ、入射する光の少なくとも一部を反射する反射部材であって、前記発光素子に対応する領域に開口が形成されて、前記基板上に設けられる基部と、基部から外方になるにつれて前記基板から離反するように延びる外周縁部とを含む反射部材を、さらに備えることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の照明装置では、前記反射部材の前記外周縁部は、前記基板に対する傾斜角度が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域の傾斜角度は、前記基部から外方になるにつれて大きくなることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の照明装置では、前記導光体の前記他方主面は、前記凹部の周縁端部から外方になるにつれて、前記基板から離反するように階段状に延びるように形成されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の照明装置では、前記導光体の前記他方主面には、入射する光の少なくとも一部を反射する反射部が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また本発明の照明装置では、前記導光体の前記一方主面側の中央部には、前記他方主面に向かって凹む凹部分が形成され、この凹部分の底部に前記散乱部が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明の照明装置は、前記発光部を複数備え、複数の発光部にそれぞれ備えられる前記導光体は、互いに一体的に成形されることを特徴とする。
【００２１】
また本発明の照明装置は、前記発光部を複数備え、複数の発光部にそれぞれ備えられる前記反射部材は、互いに一体的に成形されることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、表示パネルと、
前記表示パネルに背面側から光を照射する前記照明装置とを備えることを特徴とする表示装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、照明装置は、表示パネルに光を照射する発光部と、基板とを備える。発光部は、基板上に設けられ、光を出射する発光素子と、発光素子と表示パネルとの間に設けられ、発光素子から出射された光を拡散させて、表示パネルに向けて出射する透光性を有する導光体とを備える。発光部が備える導光体は、表示パネルに対向する側の一方主面が基板に対して平行な平面であり、発光素子に対向する側の他方主面が基板に対して傾斜した傾斜面となる逆錐形状に形成される。さらに、導光体の一方主面側の中央部には、入射する光を散乱させる散乱部が形成され、他方主面側の中央部には、発光素子を取り囲むように設けられ、発光素子から出射された光が入射される凹部が形成される。
【００２４】
本発明に係る照明装置において、発光素子から出射した、指向性が強く広がりの小さな光は、導光体の他方主面側の中央部に形成された凹部から導光体に入射する。凹部から導光体内に入射した光は、一方主面に到達し、この一方主面から一部が表示パネルに向けて出射され、残部が傾斜面となっている他方主面に向けて反射される。導光体内において一方主面で反射されて他方主面に到達した光は、一方主面に向けて反射される。このようにして、導光体内に入射した光は、一方主面と他方主面との間で反射を繰り返して外方（発光素子から遠ざかる方向）に拡散されながら導光され、一方主面から表示パネルに向けて出射される。
【００２５】
本発明に係る照明装置において導光体は、逆錐形状に形成されて、一方主面が表示パネルに平行な平面であるのに対して、他方主面が外方（発光素子から遠ざかる方向）になるにつれて基板から離反するように（表示パネルに近接するように）延びる傾斜面となっているので、導光体の厚みは、発光素子から遠ざかるにつれて薄くなっている。そのため、発光素子から遠ざかるにつれて光の強度が低下するのに対応して、導光体の一方主面から出射される光の光量を大きくすることができる。
【００２６】
また、発光素子から出射された光は、他方主面側の中央部に形成された凹部から導光体内に入射されるので、導光体において凹部に対向する一方主面の中央部は、発光素子の直上に位置し、強度の大きな光が到達することになる。本発明に係る照明装置において導光体は、発光素子の直上に位置する一方主面側の中央部に、入射する光を散乱させる散乱部が形成されているので、強度の大きな光が到達する発光素子の直上に対応して、導光体の一方主面から出射される光の光量を小さくすることができる。
【００２７】
したがって、本発明に係る照明装置は、指向性が強く広がりの小さな光が出射される発光素子を光源として用いた直下型の照明装置において、発光部で、面方向における強度が均一化された光を表示パネルに照射することができるとともに、薄型化が可能なものとなる。
【００２８】
また本発明によれば、発光部は、導光体に対して基板側に設けられ、入射する光の少なくとも一部を反射する反射部材をさらに備える。この反射部材は、発光素子に対応する領域に開口が形成されて、基板上に設けられる基部と、基部から外方になるにつれて基板から離反するように延びる外周縁部とを含む。
【００２９】
凹部から導光体内に入射した光は、一方主面と他方主面との間で反射を繰り返して外方（発光素子から遠ざかる方向）に拡散されながら導光されるが、一方主面で反射されて他方主面に到達した光の一部は、他方主面を透過して導光体から出射される。そこで、導光体に対して基板側に反射部材を設ける構成とすることによって、導光体内において他方主面で反射されることなく、他方主面から基板側に出射された光を、表示パネルに向けて反射部材で反射させることができるので、面方向における強度がより均一化された光を表示パネルに照射することができる。また、発光素子から出射される指向性が強く広がりの小さな光に対して、面方向における強度の均一化を、導光体と反射部材とを兼ね備えた構成で実現することによって、より薄型化された照明装置を実現することができる。
【００３０】
また本発明によれば、反射部材の外周縁部は、基板に対する傾斜角度が異なる複数の領域を有し、この複数の領域の傾斜角度は、基部から外方になるにつれて大きくなる。これによって、面方向において外周縁部に対応した領域の、表示パネル側に反射する光の光量を増加させることができ、面方向における強度がより均一化された光を表示パネルに照射することができる。
【００３１】
また本発明によれば、導光体の他方主面は、凹部の周縁端部から外方になるにつれて、基板から離反するように（表示パネルに近接するように）階段状に延びるように形成される。導光体は、一方主面が表示パネルに平行な平面であるのに対して、他方主面が外方（発光素子から遠ざかる方向）になるにつれて基板から離反するように（表示パネルに近接するように）階段状に延びるように形成されているので、導光体の厚みは、発光素子から遠ざかるにつれて薄くなっている。そのため、発光素子から遠ざかるにつれて光の強度が低下するのに対応して、導光体の一方主面から出射される光の光量を大きくすることができる。また、階段状の傾斜面は、たとえば、切削による加工が容易で精度の高い面とすることができる。
【００３２】
また本発明によれば、導光体の他方主面には、入射する光の少なくとも一部を反射する反射部が形成されている。これによって、導光体内において一方主面で反射されて他方主面に到達した光を、より確実に反射させることができるので、導光体は、導光体内に入射した光を、一方主面と他方主面との間で反射を繰り返して外方（発光素子から遠ざかる方向）に拡散させながら導光し、一方主面から表示パネルに向けて出射することができる。
【００３３】
また本発明によれば、導光体の一方主面側の中央部には、他方主面に向かって凹む凹部分が形成され、この凹部分の底部に前記散乱部が形成されている。このように、発光素子の直上に位置する一方主面側の凹部分の底部に、散乱部が形成されることによって、強度の大きな光が到達する発光素子の直上に対応して、導光体の一方主面から出射される光の光量を小さくすることができる。
【００３４】
また本発明によれば、照明装置は、発光部を複数備える。複数の発光部にそれぞれ備えられる導光体は、互いに一体的に成形される。これによって、複数の発光部の基板に対する配置位置の精度を向上することができるとともに、照明装置の組立作業時に、導光体を取り付ける作業数を低減することができるので、組立作業の効率を向上することができる。
【００３５】
また本発明によれば、照明装置は、発光部を複数備える。複数の発光部にそれぞれ備えられる反射部材は、互いに一体的に成形される。これによって、複数の発光部の基板に対する配置位置の精度を向上することができるとともに、照明装置の組立作業時に、反射部材を取り付ける作業数を低減することができるので、組立作業の効率を向上することができる。
【００３６】
また本発明によれば、表示装置は、面方向において強度が均一化された光を表示パネルに照射することができる、本発明に係る照明装置を備えているので、輝度むらなどの発生がなく、高画質画像を表示パネルに表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置１００の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１における切断面線Ａ−Ａで切断した液晶表示装置１００の断面図である。
【図３】導光体１１２の構成を示す図である。
【図４】液晶表示装置１００における光路を説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置２００の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置３００の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置４００の構成を示す断面図である。
【図８】反射板４１２の構成を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置５００の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置１００の構成を示す分解斜視図である。図２は、図１における切断面線Ａ−Ａで切断した液晶表示装置１００の断面図である。本発明の表示装置である液晶表示装置１００は、テレビジョンまたはパーソナルコンピュータなどにおいて、画像情報を出力することによって画像を表示画面に表示する装置である。表示画面は、液晶素子を有する透過型の表示パネルである液晶パネル２によって形成され、液晶パネル２は、矩形平板状に形成される。液晶パネル２において、厚み方向の２つの向きを前面２１側および背面２２側とする。液晶表示装置１００は画像を、前面２１側から見て視認可能に表示する。
【００３９】
液晶表示装置１００は、液晶パネル２と、本発明に係る照明装置であるバックライトユニット１とを備える。
【００４０】
液晶パネル２は、バックライトユニット１が備えるフレーム部材１３の底部１３１と平行に、側壁部１３２により支持される。液晶パネル２は、２枚の基板を含み、厚み方向から見て長方形の板状に形成される。液晶パネル２は、ＴＦＴ（thin film transistor）等のスイッチング素子を含み、２枚の基板の隙間には液晶が注入されている。液晶パネル２は、背面２２側に配置されるバックライトユニット１からの光がバックライトとして照射されることによって、表示機能を発揮する。前記２枚の基板には、液晶パネル２における画素の駆動制御用のドライバー（ソースドライバ）、種々の素子および配線が設けられている。
【００４１】
また、液晶表示装置１００において、液晶パネル２とバックライトユニット１との間には、拡散板３が、液晶パネル２に平行に配置される。なお、液晶パネル２と拡散板３との間に、光学シートを配置してもよい。
【００４２】
拡散板３は、バックライトユニット１から照射される光を、面方向に拡散することによって、輝度が局所的に偏ることを防止する。光学シートは、拡散板３を介して背面２２側から到達した光の進行の向きを、前面２１側に向ける。拡散板３では、輝度が面方向に偏ることを防ぐために、光の進行方向は、ベクトル成分として、面方向の成分を多く含む。これに対し光学シートは、面方向のベクトル成分を多く含む光の進行方向を、厚み方向の成分を多く含む光の進行方向に変換する。具体的には、光学シートは、レンズまたはプリズム状に形成される部分が面方向に多数並んで形成され、これによって、厚み方向に進行する光の拡散度を小さくする。したがって、液晶表示装置１００による表示において、輝度を上昇させることができる。
【００４３】
バックライトユニット１は、液晶パネル２に背面２２側から光を照射する直下型のバックライト装置である。バックライトユニット１は、液晶パネル２に光を照射する複数の発光部１１と、プリント基板１２と、フレーム部材１３とを含む。
【００４４】
フレーム部材１３は、バックライトユニット１の基本構造体であり、液晶パネル２と予め定められた間隔をあけて対向する平板状の底部１３１と、底部１３１に連なり底部１３１から立ち上がる側壁部１３２とからなる。底部１３１は、厚み方向から見て長方形に形成され、その大きさは液晶パネル２よりも少し大き目である。側壁部１３２は、底部１３１のうち短辺を成す２つの端部と、長辺を成す２つの端部とから液晶パネル２の前面２１側に立ち上がって形成される。これによって、平板状の側壁部１３２が底部１３１の周囲に４つ、形成される。
【００４５】
プリント基板１２は、フレーム部材１３の底部１３１に固定される。このプリント基板１２上には、複数の発光部１１が設けられる。プリント基板１２は、たとえば、導電層が両面に形成されたガラスエポキシからなる基板である。
【００４６】
複数の発光部１１は、液晶パネル２に光を照射するものである。本実施形態では、複数の発光部１１を１つの群として、拡散板３を介して液晶パネル２の背面２２の全体にわたって対向するように、複数の発光部１１がプリント基板１２上にマトリクス状に設けられる。各発光部１１は、フレーム部材１３の底部１３１に垂直な方向から見て正方形に形成され、その大きさは光量が６０００ｃｄとなるように規定され、一辺の長さは、たとえば５５ｍｍである。
【００４７】
複数の発光部１１は、それぞれ、発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）１１１と、導光体１１２とを含む。
【００４８】
ＬＥＤ１１１は、プリント基板１２に実装され、光を出射する。ＬＥＤ１１１は、発光部１１をフレーム部材１３の底部１３１に垂直な方向から見たときに、中央部に位置する。複数の発光部１１において、それぞれのＬＥＤ１１１による光の出射の制御は、互いに独立して制御可能である。これによって、バックライトユニット１は、部分的な調光制御（ローカルディミング）が可能である。ＬＥＤ１１１は、フレーム部材１３の底部１３１に垂直な方向から見て正方形であり、その一辺の長さは、たとえば２．８ｍｍである。
【００４９】
導光体１１２は、透光性を有し、たとえばガラス、アクリル樹脂などからなる。導光体１１２は、ＬＥＤ１１１と、液晶パネル２に対してプリント基板１２側に設けられる拡散板３との間に設けられ、ＬＥＤ１１１から出射された光を拡散させて、拡散板３に向けて、すなわち液晶パネル２に向けて出射する。
【００５０】
図３は、導光体１１２の構成を示す図である。発光部１１が備える導光体１１２は、拡散板３を介して液晶パネル２に対向する側の一方主面１１２１が液晶パネル２に対して平行（プリント基板１２に対して平行）な平面であり、ＬＥＤ１１１に対向する側の他方主面１１２２が液晶パネル２に対して傾斜した（プリント基板１２に対して傾斜した）傾斜面となる逆錐形状に形成される。本実施形態では、導光体１１２は、一方主面１１２１が正方形状の逆四角錐形状に形成されている。さらに、導光体１１２の一方主面１１２１側の中央部には、入射する光を散乱させる散乱部１１２３が形成され、他方主面１１２２側の中央部には、ＬＥＤ１１１を取り囲むように設けられ、ＬＥＤ１１１から出射された光が入射される凹部１１２４が形成される。本実施形態では、導光体１１２において、散乱部１１２３および凹部１１２４の中心は、ＬＥＤ１１１の光軸上に位置する。
【００５１】
導光体１１２の一方主面１１２１は、前述したように、正方形状であり、その一辺の長さは、たとえば５５ｍｍである。この一方主面１１２１側に形成される散乱部１１２３は、一方主面１１２１に垂直な方向（フレーム部材１３の底部１３１に垂直な方向）から見て円形であり、その直径は、ＬＥＤ１１１から出射される光の波長に対する輝度のスペクトル分布において、ピーク輝度に対して１／２の輝度となる波長範囲（半値幅）以上に設定され、たとえば１０ｍｍである。この散乱部１１２３の散乱構造は、ブラスト処理、成型時のパターン付与処理、シリカ、酸化マグネシウム、白色顔料などの微粉末の付着処理などにより実現できる。
【００５２】
また、導光体１１２の他方主面１１２２側の中央部に形成される凹部１１２４は、一方主面１１２１に垂直な方向から見て正方形であり、その一辺の長さは、たとえば３ｍｍである。本実施形態では、この凹部１１２４は、最大深さ０．５ｍｍのドーム形状である。
【００５３】
また、導光体１１２の他方主面１１２２は、凹部１１２４の外周縁端部から外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）になるにつれて液晶パネル２に近接するように（プリント基板１２から離反するように）延びる傾斜面となっており、他方主面１１２２の液晶パネル２に対する傾斜角度、すなわち、他方主面１１２２と液晶パネル２との成す角度のうち小さい方の角度は、たとえば８．７°である。また、他方主面１１２２において、凹部１１２４の外周縁端部から他方主面１１２２の外方端部までの長さは、たとえば２６．３ｍｍである。
【００５４】
さらに、導光体１１２において、凹部１１２４の外周縁端部から一方主面１１２１までの長さ（逆四角錐形状の導光体１１２における最大厚み）は、たとえば４ｍｍであり、他方主面１１２２の外方端部から一方主面１１２１の外方端部までの長さ（逆四角錐形状の導光体１１２における最小厚み）は、たとえば１ｍｍである。
【００５５】
また、複数の発光部１１にそれぞれ備えられる導光体１１２は、互いに一体的に成形されるのが好ましい。このように、複数の発光部１１にそれぞれ備えられる導光体１１２を一体成形することによって、複数の発光部１１のプリント基板１２に対する配置位置の精度を向上することができるとともに、バックライトユニット１の組立作業時に、導光体１１２を取り付ける作業数を低減することができるので、組立作業の効率を向上することができる。
【００５６】
以上のように構成されるバックライトユニット１を備える液晶表示装置１００における、ＬＥＤ１１１から出射した光の光路について図４を用いて説明する。図４は、液晶表示装置１００における光路を説明するための図である。
【００５７】
バックライトユニット１において、ＬＥＤ１１１から出射した、指向性が強く広がりの小さな光は、導光体１１２の他方主面１１２２側の中央部に形成された凹部１１２４から導光体１１２に入射する。凹部１１２４から導光体１１２内に入射した光は、一方主面１１２１に到達し、この一方主面１１２１から一部が液晶パネル２に向けて出射され、残部が傾斜面となっている他方主面１１２２に向けて反射される。導光体１１２内において一方主面１１２１で反射されて他方主面１１２２に到達した光は、一方主面１１２１に向けて反射される。このようにして、導光体１１２内に入射した光は、一方主面１１２１と他方主面１１２２との間で反射を繰り返して外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）に拡散されながら導光され、一方主面１１２１から液晶パネル２に向けて出射される。
【００５８】
本実施形態のバックライトユニット１において導光体１１２は、逆四角錐形状に形成されて、一方主面１１２１が液晶パネル２に平行な平面であるのに対して、他方主面１１２２が外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）になるにつれて液晶パネル２に近接するように延びる傾斜面となっているので、導光体１１２の厚みは、ＬＥＤ１１１から遠ざかるにつれて薄くなっている。そのため、ＬＥＤ１１１から遠ざかるにつれて光の強度が低下するのに対応して、導光体１１２の一方主面１１２１から出射される光の光量を大きくすることができる。
【００５９】
また、ＬＥＤ１１１から出射された光は、他方主面１１２２側の中央部に形成された凹部１１２４から導光体１１２内に入射されるので、導光体１１２において凹部１１２４に対向する一方主面１１２１の中央部は、ＬＥＤ１１１の直上に位置し、強度の大きな光が到達することになる。本実施形態のバックライトユニット１において導光体１１２は、ＬＥＤ１１１の直上に位置する一方主面１１２１側の中央部に、入射する光を散乱させる散乱部１１２３が形成されているので、強度の大きな光が到達するＬＥＤ１１１の直上に対応して、導光体１１２の一方主面１１２１から出射される光の光量を小さくすることができる。
【００６０】
したがって、本実施形態のバックライトユニット１は、指向性が強く広がりの小さな光が出射されるＬＥＤ１１１を光源として用いた直下型のバックライトユニット１において、各発光部１１で、面方向における強度が均一化された光を液晶パネル２に照射することができるとともに、薄型化が可能なものとなる。これによって、液晶表示装置１００では、液晶パネル２の面方向において輝度が局所的に偏ることが防止され、輝度むらの発生が抑制された高品質の画像を表示することができる。
【００６１】
また、導光体１１２の他方主面１１２２には、入射する光の少なくとも一部を反射する反射部である反射コート層が形成されていてもよい。これによって、導光体１１２内において一方主面１１２１で反射されて他方主面１１２２に到達した光を、より確実に反射させることができるので、導光体１１２は、導光体１１２内に入射した光を、一方主面１１２１と他方主面１１２２との間で反射を繰り返して外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）に拡散させながら導光し、一方主面１１２１から液晶パネル２に向けて出射することができる。反射コート層は、アルミニウムなどからなる反射材を蒸着、塗布、貼付けなどの方法で形成することができる。
【００６２】
図５は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置２００の構成を示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置２００は、前述した第１実施形態の液晶表示装置１００に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６３】
液晶表示装置２００は、バックライトユニット２０１の発光部２１１の構成が、前述したバックライトユニット１の発光部１１の構成と異なること以外は、液晶表示装置１００と同様である。
【００６４】
バックライトユニット２０１の発光部２１１は、導光体２１２の構成が前述した導光体１１２と異なる。発光部２１１が備える導光体２１２は、拡散板３を介して液晶パネル２に対向する側の一方主面２１２１が液晶パネル２に対して平行な四角形状（本実施形態では正方形状）の平面であり、ＬＥＤ１１１に対向する側の他方主面２１２２が、外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）になるにつれて液晶パネル２に近接するように階段状に延びるように形成されている。さらに、導光体２１２の一方主面２１２１側の中央部には、入射する光を散乱させる散乱部２１２３が形成され、他方主面２１２２側の中央部には、ＬＥＤ１１１を取り囲むように設けられ、ＬＥＤ１１１から出射された光が入射される凹部２１２４が形成される。本実施形態では、導光体２１２において、散乱部２１２３および凹部２１２４の中心は、ＬＥＤ１１１の光軸上に位置する。
【００６５】
発光部２１１が備える導光体２１２は、他方主面２１２２が階段状に形成されていること以外は、前述した導光体１１２と同様である。本実施形態では、導光体２１２は、一方主面２１２１が液晶パネル２に平行な平面であるのに対して、他方主面２１２２が外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）になるにつれて液晶パネル２に近接するように階段状に延びるように形成されているので、導光体２１２の厚みは、ＬＥＤ１１１から遠ざかるにつれて薄くなっている。そのため、ＬＥＤ１１１から遠ざかるにつれて光の強度が低下するのに対応して、導光体２１２の一方主面２１２１から出射される光の光量を大きくすることができる。また、階段状の傾斜面となる他方主面２１２２は、たとえば、切削による加工が容易で精度の高い面とすることができる。
【００６６】
したがって、本実施形態のバックライトユニット２０１は、指向性が強く広がりの小さな光が出射されるＬＥＤ１１１を光源として用いた直下型のバックライトユニット２０１において、各発光部２１１で、面方向における強度が均一化された光を液晶パネル２に照射することができるとともに、薄型化が可能なものとなる。これによって、液晶表示装置２００では、液晶パネル２の面方向において輝度が局所的に偏ることが防止され、輝度むらの発生が抑制された高品質の画像を表示することができる。
【００６７】
また、導光体２１２の他方主面２１２２には、入射する光の少なくとも一部を反射する反射部である反射コート層が形成されていてもよい。なお、反射コート層は、階段状に形成される他方主面２１２２における一方主面２１２１に平行な面および垂直な面のいずれの面にも形成される。これによって、導光体２１２内において一方主面２１２１で反射されて他方主面２１２２に到達した光を、より確実に反射させることができるので、導光体２１２は、導光体２１２内に入射した光を、一方主面２１２１と他方主面２１２２との間で反射を繰り返して外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）に拡散させながら導光し、一方主面２１２１から液晶パネル２に向けて出射することができる。
【００６８】
図６は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置３００の構成を示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置３００は、前述した第１実施形態の液晶表示装置１００に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６９】
液晶表示装置３００は、バックライトユニット３０１の発光部３１１の構成が、前述したバックライトユニット１の発光部１１の構成と異なること以外は、液晶表示装置１００と同様である。
【００７０】
バックライトユニット３０１の発光部３１１は、導光体３１２の構成が前述した導光体１１２と異なる。発光部３１１が備える導光体３１２は、拡散板３を介して液晶パネル２に対向する側の一方主面３１２１が液晶パネル２に対して平行な平面（本実施形態では正方形状の平面）であり、ＬＥＤ１１１に対向する側の他方主面３１２２が液晶パネル２に対して傾斜した傾斜面となる逆四角錐形状に形成される。さらに、導光体３１２の一方主面３１２１側の中央部には、他方主面３１２２に向かって凹む凹部分となる一方主面側凹部３１２４が形成され、この一方主面側凹部３１２４の底部の中央部に散乱部３１２３が形成されている。また、他方主面３１２２側の中央部には、ＬＥＤ１１１を取り囲むように設けられ、ＬＥＤ１１１から出射された光が入射される凹部３１２５が形成される。本実施形態では、導光体３１２において、散乱部３１２３、一方主面側凹部３１２４および凹部３１２５の中心は、ＬＥＤ１１１の光軸上に位置する。
【００７１】
発光部３１１が備える導光体３１２は、一方主面３１２１側の中央部に一方主面側凹部３１２４が形成され、その一方主面側凹部３１２４の底部に散乱部３１２３が形成されていること以外は、前述した導光体１１２と同様である。一方主面側凹部３１２４は、一方主面３１２１に垂直な方向から見て正方形であり、その一辺の長さは、たとえば１０ｍｍである。本実施形態では、この一方主面側凹部３１２４は、最大深さ２ｍｍのドーム形状である。
【００７２】
導光体３１２では、ＬＥＤ１１１の直上に位置する一方主面側凹部３１２４の底部に、散乱部３１２３が形成されることによって、強度の大きな光が到達するＬＥＤ１１１の直上に対応して、導光体３１２の一方主面３１２１から出射される光の光量を小さくすることができる。
【００７３】
したがって、本実施形態のバックライトユニット３０１は、指向性が強く広がりの小さな光が出射されるＬＥＤ１１１を光源として用いた直下型のバックライトユニット３０１において、各発光部３１１で、面方向における強度が均一化された光を液晶パネル２に照射することができるとともに、薄型化が可能なものとなる。これによって、液晶表示装置３００では、液晶パネル２の面方向において輝度が局所的に偏ることが防止され、輝度むらの発生が抑制された高品質の画像を表示することができる。
【００７４】
また、導光体３１２の他方主面３１２２には、入射する光の少なくとも一部を反射する反射部である反射コート層が形成されていてもよい。これによって、導光体３１２内において一方主面３１２１で反射されて他方主面３１２２に到達した光を、より確実に反射させることができるので、導光体３１２は、導光体３１２内に入射した光を、一方主面３１２１と他方主面３１２２との間で反射を繰り返して外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）に拡散させながら導光し、一方主面３１２１から液晶パネル２に向けて出射することができる。
【００７５】
図７は、本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置４００の構成を示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置４００は、前述した第１実施形態の液晶表示装置１００に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００７６】
液晶表示装置４００は、バックライトユニット４０１の発光部４１１の構成が、前述したバックライトユニット１の発光部１１の構成と異なること以外は、液晶表示装置１００と同様である。
【００７７】
バックライトユニット４０１の発光部４１１は、反射部材である反射板４１２をさらに備える。反射板４１２は、入射する光の少なくとも一部を反射する。図８は、反射板４１２の構成を示す図である。反射板４１２は、ＬＥＤ１１１から照射される光に対して高い反射率、理想的には１００％の反射率を有する。ここで、反射板４１２を構成する材料自身の反射率は、ＪＩＳ−Ｋ−７３７５に準拠して測定することができる。
【００７８】
反射板４１２は、高輝性ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、アルミニウムなどからなる。高輝性ＰＥＴとは、蛍光剤を含有した発泡性ＰＥＴであり、たとえば、東レ株式会社製のＥ６０Ｖ（商品名）などを挙げることができる。反射板４１２は、矩形板状に形成され、その厚みは、たとえば０．１〜０．５ｍｍである。
【００７９】
反射板４１２は、基部４１２１と、第１外周縁部４１２２と、第２外周縁部４１２３とを含む。
【００８０】
基部４１２１は、ＬＥＤ１１１に対応する領域に開口が形成されて、プリント基板１２上に設けられる。換言すれば、基部４１２１は、開口が形成され、その開口によってＬＥＤ１１１が液晶パネル２側の面に露出するように、プリント基板１２に沿って外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）に延びる。すなわち、基部４１２１の内周縁がＬＥＤ１１１が露出する開口となる。基部４１２１のプリント基板１２に対する傾斜角度、すなわち、基部４１２１とプリント基板１２との成す角度のうち小さい方の角度は、０〜１５°に設定され、たとえば０°である。また、基部４１２１は、その外周縁で囲まれる領域が、フレーム部材１３の底部１３１に垂直な方向から見て正方形に形成され、その一辺の長さは、たとえば１０ｍｍである。
【００８１】
第１外周縁部４１２２は、基部４１２１の外周縁端部に連なり、外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）になるにつれてプリント基板１２から離反するように傾斜して延びる。第１外周縁部４１２２のプリント基板１２に対する傾斜角度、すなわち、第１外周縁部４１２２とプリント基板１２との成す角度のうち小さい方の角度は、１５〜７５°に設定され、たとえば１５°である。また、第１外周縁部４１２２は、その外周縁で囲まれる領域が、フレーム部材１３の底部１３１に垂直な方向から見て正方形に形成され、その一辺の長さは、たとえば３０ｍｍである。
【００８２】
第２外周縁部４１２３は、第１外周縁部４１２２の外周縁端部に連なり、外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）になるにつれてプリント基板１２から離反するように傾斜して延びる。第２外周縁部４１２３のプリント基板１２に対する傾斜角度、すなわち、第２外周縁部４１２３とプリント基板１２との成す角度のうち小さい方の角度は、７５〜９０°に設定され、たとえば７５°である。また、第２外周縁部４１２３は、その外周縁で囲まれる領域が、フレーム部材１３の底部１３１に垂直な方向から見て正方形に形成され、その一辺の長さは、たとえば５５ｍｍである。
【００８３】
反射板４１２を備えることによる、各発光部４１１内における面方向の輝度均一性の向上効果は、発光部４１１の開口部側、すなわち液晶パネル２側において液晶パネル２に平行な平面上の輝度分布を、反射板４１２の有無について比較することによって測定することができる。反射板４１２を備えない場合には、発光部４１１内における輝度分布は、ＬＥＤ１１１が配置される中央部が周縁部よりも輝度が多少大きくなる可能性があるが、反射板４１２を備えることによって、発光部４１１内の面方向における輝度がより均一なものとなる。
【００８４】
なお、発光部４１１内における輝度分布の測定には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラのような２次元的な測定ができる機器を用いることができ、たとえば、面輝度計（ProMetric、サイバネット社製）を挙げることができる。
【００８５】
また、複数の発光部４１１にそれぞれ備えられる反射板４１２は、互いに一体的に成形されるのが好ましい。複数の反射板４１２を一体成形する方法としては、反射板４１２が発泡性ＰＥＴにより構成されている場合には押出し成型加工を挙げることができ、反射板４１２がアルミニウムにより構成されている場合にはプレス加工を挙げることができる。このように、複数の発光部４１１にそれぞれ備えられる反射板４１２を一体成形することによって、複数の発光部４１１のプリント基板１２に対する配置位置の精度を向上することができるとともに、バックライトユニット４０１の組立作業時に、反射板４１２を取り付ける作業数を低減することができるので、組立作業の効率を向上することができる。
【００８６】
凹部１１２４から導光体１１２内に入射した光は、一方主面１１２１と他方主面１１２２との間で反射を繰り返して外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）に拡散されながら導光されるが、一方主面１１２１で反射されて他方主面１１２２に到達した光の一部は、他方主面１１２２を透過して導光体１１２から出射される。そこで、導光体１１２に対してプリント基板１２側に反射板４１２を設けるバックライトユニット４０１の構成とすることによって、導光体１１２内において他方主面１１２２で反射されることなく、他方主面１１２２からプリント基板１２側に出射された光を、液晶パネル２に向けて反射板４１２で反射させることができるので、面方向における強度がより均一化された光を液晶パネル２に照射することができる。また、ＬＥＤ１１１から出射される指向性が強く広がりの小さな光に対して、面方向における強度の均一化を、導光体１１２と反射板４１２とを兼ね備えた構成で実現することによって、より薄型化されたバックライトユニット４０１を実現することができる。
【００８７】
また本実施形態では、反射板４１２は、プリント基板１２に対する傾斜角度が異なる複数の外周縁部である第１外周縁部４１２２および第２外周縁部４１２３を備え、第１外周縁部４１２２および第２外周縁部４１２３のプリント基板１２に対する傾斜角度は、基部４１２１から外方側の第２外周縁部４１２３が大きくなっている。これによって、面方向において第１外周縁部４１２２および第２外周縁部４１２３に対応した領域の、液晶パネル２側に反射する光の光量を増加させることができ、面方向における強度がより均一化された光を液晶パネル２に照射することができる。
【００８８】
なお、バックライトユニット４０１の発光部４１１として、導光体１１２と反射板４１２とを備える構成について説明したが、導光体１１２の代わりに、前述した導光体２１２（他方主面２１２２が階段状に形成された導光体）、導光体３１２（一方主面側凹部３１２４の底部に散乱部３１２３が形成された導光体）を用いてもよい。
【００８９】
図９は、本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置５００の構成を示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置５００は、前述した第１実施形態の液晶表示装置１００に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００９０】
液晶表示装置５００は、バックライトユニット５０１の発光部５１１の構成が、前述したバックライトユニット１の発光部１１の構成と異なること以外は、液晶表示装置１００と同様である。
【００９１】
バックライトユニット５０１の発光部５１１は、反射板５１２をさらに備える。反射板５１２は、前述した反射板４１２と形状が異なること以外は同様である。反射板５１２は、基部５１２１と、外周縁部５１２２とを含む。
【００９２】
基部５１２１は、ＬＥＤ１１１が液晶パネル２側の面に露出する開口を形成し、外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）になるにつれてプリント基板１２から離反するように傾斜して延びる。基部５１２１のプリント基板１２に対する傾斜角度、すなわち、基部５１２１とプリント基板１２との成す角度のうち小さい方の角度は、０〜１０°に設定され、たとえば１０°である。また、基部５１２１は、その外周縁で囲まれる領域が、フレーム部材１３の底部１３１に垂直な方向から見て正方形に形成され、その一辺の長さは、たとえば３０ｍｍである。
【００９３】
外周縁部５１２２は、基部５１２１の外周縁端部に連なり、外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）になるにつれてプリント基板１２から離反するように傾斜して延びる。外周縁部５１２２のプリント基板１２に対する傾斜角度、すなわち、外周縁部５１２２とプリント基板１２との成す角度のうち小さい方の角度は、１０〜９０°に設定され、たとえば７５°である。また、外周縁部５１２２は、その外周縁で囲まれる領域が、フレーム部材１３の底部１３１に垂直な方向から見て正方形に形成され、その一辺の長さは、たとえば５５ｍｍである。
【００９４】
凹部１１２４から導光体１１２内に入射した光は、一方主面１１２１と他方主面１１２２との間で反射を繰り返して外方（ＬＥＤ１１１から遠ざかる方向）に拡散されながら導光されるが、一方主面１１２１で反射されて他方主面１１２２に到達した光の一部は、他方主面１１２２を透過して導光体１１２から出射される。そこで、導光体１１２に対してプリント基板１２側に反射板５１２を設けるバックライトユニット５０１の構成とすることによって、導光体１１２内において他方主面１１２２で反射されることなく、他方主面１１２２からプリント基板１２側に出射された光を、液晶パネル２に向けて反射板５１２で反射させることができるので、面方向における強度がより均一化された光を液晶パネル２に照射することができる。また、ＬＥＤ１１１から出射される指向性が強く広がりの小さな光に対して、面方向における強度の均一化を、導光体１１２と反射板５１２とを兼ね備えた構成で実現することによって、より薄型化されたバックライトユニット５０１を実現することができる。
【００９５】
なお、バックライトユニット５０１の発光部５１１として、導光体１１２と反射板５１２とを備える構成について説明したが、導光体１１２の代わりに、前述した導光体２１２（他方主面２１２２が階段状に形成された導光体）、導光体３１２（一方主面側凹部３１２４の底部に散乱部３１２３が形成された導光体）を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１，２０１，３０１，４０１，５０１  バックライトユニット
２  液晶パネル
３  拡散板
１１，２１１，３１１，４１１，５１１  発光部
１２  プリント基板
１３  フレーム部材
１００，２００，３００，４００，５００  液晶表示装置
１１１  ＬＥＤ
１１２，２１２，３１２  導光体
４１２，５１２  反射板
１１２１，２１２１，３１２１  一方主面
１１２２，２１２２，３１２２  他方主面
１１２３，２１２３，３１２３  散乱部
１１２４，２１２４，３１２５  凹部
３１２４  一方主面側凹部
【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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