(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のユニットケースと、
前記ユニットケースの底面側に配設した光反射面部材と、
前記ユニットケースの前記光反射面部材と対向する表側に配設した発光面部材と、
少なくとも第１の配光分布を有する第１のＬＥＤと前記第１の配光分布とは異なる第２の配光分布を有する第２のＬＥＤを含む多数個のＬＥＤを配線基板に列設実装し、前記光反射面部材と前記発光面部材との間に形成した空間である中空導光領域に光を出射するように該中空導光領域に隣接して配設したＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の出射部近傍に配設して前記第１のＬＥＤの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状と前記第２のＬＥＤの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状とを異なった形状に形成した、前記ＬＥＤ光源からの光を前記発光面部材の発光面に対し平行にする集光部品と、
を備えたことを特徴とする面照明装置。
【請求項２】
前記集光部品以外の方向に向かう前記ＬＥＤの発光素子からの光を吸収する光吸収部を前記配線基板と前記集光部品の格納部の少なくとも一方に設けたことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
【請求項３】
前記第１のＬＥＤは、発光素子が逆ピラミッド型のＬＥＤであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の面照明装置。
【請求項４】
前記第２のＬＥＤは、少なくとも前記第１のＬＥＤの発光色以外のＬＥＤであって、
前記集光部品の前記第２のＬＥＤの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状における予め設定する広角領域の配光分布が、前記第１のＬＥＤの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状における予め設定する広角領域の配光分布よりも増加するように前記集光部品の断面形状を形成することを特徴とする請求項３記載の面照明装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤから光の入射面までの距離に差異を設けることと前記ＬＥＤから入射した光が出射する出射面までの距離に差異を設けることの少なくとも一方により前記集光部品の断面形状を異なった形状とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の面照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを光源とする液晶表示装置のバックライトユニット等のように発光面から均一な輝度分布の照明光を出射する面照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置用のバックライトユニットの光源として、冷陰極放電灯からＬＥＤに代替される動きが進んでいる。これは、ＬＥＤには有害物質である水銀が含まれず、環境調和型の光源として適していることや、最近の大幅な発光効率の向上により消費電力が大幅に低減できることによるところが大きい。ＬＥＤを光源として備えるバックライトユニットは、これまで携帯電話やモバイル端末のように概ね小型機器に対する用途が中心であったが、最近では２０インチ型以上の液晶モニタや液晶テレビ等、大型の液晶表示装置にも採用の動きが進んでいる。
【０００３】
大型液晶表示装置の場合、そのバックライトユニットには高輝度であることが求められる。そのため、小型のバックライトユニットで一般的に採用されている導光板から面発光させる構造ではなく、特開２００５−３１６３３７号公報に示されるような、面発光部の直下にＬＥＤ光源を配列した構造が一般的となっている。
【０００４】
しかし、ＬＥＤは点光源であるため、配列したＬＥＤと面発光部との距離が近接しすぎると、輝度ムラ、色ムラとして認識され、液晶表示の品質を悪化させてしまう。この現象は、高輝度を実現するために、１個あたりの電力が１Ｗクラス以上の高出力ＬＥＤを光源とした場合にいっそう顕著に現れる。反面、輝度ムラ、色ムラを低減させるためにＬＥＤと面発光部との距離を遠ざけることは、装置全体の厚みを増加させることにつながり、近年の薄型化の傾向に反して好ましくない。また、液晶パネル上の色再現性を向上させるため（例えば、ＮＴＳＣ規格比１００％以上）、光源を青色、緑色、赤色の単色発光ＬＥＤで構成した場合には、混色性を確保する必要があることから、さらに厚みを増加させる必要がある。
【０００５】
そこで、例えば、特開２００６−１０６２１２号公報では、装置内の側部に多数個のＬＥＤを配線基板に列設実装したＬＥＤ光源を配設して発光させ、中空導光領域に導光した光を反射させ、表側の面発光部から出射させるバックライトユニットの技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−３１６３３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１０６２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献２に開示されるバックライトユニットの技術では、装置厚み方向のＬＥＤ放射光を集光させた上で、中空導光領域へ出射させるように、ＬＥＤ光源部にリフレクタを形成している。その際、集光性が不十分であると、面発光部の光源近傍領域では輝度が高く、光源遠方領域では輝度が低くなる、輝度ムラが発生する。このため、集光性を高めるには、リフレクタを大型化する必要があるが、これは、装置における有効発光領域以外（所謂、額縁部）の寸法が大きくなり、装置全体が大型化することとなって好ましくない。
【０００７】
一方、光源として、青色、緑色、赤色の単色発光ＬＥＤを配線基板に列設実装して用いる場合、赤色ＬＥＤは、青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤと比較して、発光出力の温度依存性が大きいため（温度が高いほど、光束が低下する）、できるだけ発熱を抑える、つまり発光効率を向上させる必要がある。発光効率を改善した赤色ＬＥＤとしては、発光素子の形状を通常の形状とは変えて、発光素子からの光取り出し効率を向上させた例があり、このような赤色ＬＥＤでは、発光効率は向上するが、一部の光は実装基板の方向へ向けて出射される。これは面照明装置においては、光源部近傍で赤みがかった色ムラとして認識され、液晶用バックライトとして用いた場合には、表示品質の低下につながる。
【０００８】
本発明は、装置が大型化することなく、且つ、高輝度、高均斉度で色ムラが少なく表示品質の高い面照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、中空のユニットケースと、前記ユニットケースの底面側に配設した光反射面部材と、前記ユニットケースの前記光反射面部材と対向する表側に配設した発光面部材と、少なくとも第１の配光分布を有する第１のＬＥＤと前記第１の配光分布とは異なる第２の配光分布を有する第２のＬＥＤを含む多数個のＬＥＤを配線基板に列設実装し、前記光反射面部材と前記発光面部材との間に形成した空間である中空導光領域に光を出射するように該中空導光領域に隣接して配設したＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源の出射部近傍に配設して前記第１のＬＥＤの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状と前記第２のＬＥＤの光軸を含む前記ユニットケースの厚さ方向の断面形状とを異なった形状に形成した、前記ＬＥＤ光源からの光を前記発光面部材の発光面に対し平行にする集光部品とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による面照明装置によれば、装置が大型化することなく、且つ、高輝度、高均斉度で色ムラが少なく表示品質が高いという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。  
図１〜図１７は本発明の実施の一形態を示し、図１はバックライトユニットの分解斜視図、図２はバックライトユニットの断面図、図３は赤色ＬＥＤの発光素子の構造説明図、図４は赤色ＬＥＤの発光素子の発光の説明図、図５はＬＥＤ光源から出射した光の説明図、図６は光吸収部を設けたことによる発光面色度分布の差異を比較する説明図、図７はコリメータレンズの出射側から視た一部破断斜視図、図８はコリメータレンズの集光特性を示す断面図、図９はバックライトユニットの輝度分布特性を示す説明図、図１０はコリメータレンズの説明図、図１１は図１０とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図１２は図１０、図１１とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図１３は図１０〜図１２とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図１４は図１０〜図１３とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図１５は図１０〜図１４とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図、図１６はコリメータレンズの配光分布の説明図、図１７はコリメータレンズを改良したことによる発光面色度分布の差異を比較する説明図である。
【００１２】
図１、図２において、符号１は面照明装置の一例としての液晶表示装置用のバックライトユニットを示し、このバックライトユニット１は、矩形で中空のユニットケース２と、該ユニットケース２の底面側に配設された光反射面部材３と、ユニットケース２の光反射面部材３と対向する表側に配設された発光面部材４と、多数個のＬＥＤ５を配線基板６に列設実装し、ユニットケース２の対向する一対の端部側から光反射面部材３と発光面部材４との間に形成した空間である中空導光領域７に光を出射するように中空導光領域７に隣接して配設した一対のＬＥＤ光源８と、それぞれのＬＥＤ光源８の出射部近傍に配設してＬＥＤ光源８からの光を発光面部材４の発光面に対し平行にする集光部品としての一対のコリメータレンズ９と、ユニットケース２を発光面部材４側から覆うフロントフレーム１０とを有して主要に構成されている。
【００１３】
ユニットケース２は、アルミニウム合金等の高熱伝導性の金属で形成されている。
【００１４】
光反射面部材３は、金属或いは樹脂の基材に、高反射性且つ拡散反射性を有する材料、例えば白色ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムや白色インクを積層させ、発光面部材４での輝度分布が均一になるように、発光面部材４との距離を変化させた形状に形成されている。このため、ＬＥＤ光源８からの距離が遠くなるほど（ユニットケース２の中央ほど）、発光面部材４との距離が短くなるように形成されている。尚、光拡散反射性を有する材料としては、前記の他に、鏡面反射性をもつ高反射アルミニウム等に光透過性拡散材をコーティングしたものでも良い。
【００１５】
発光面部材４は、光透過拡散板４ａに対して、更に拡散シート４ｂ、４ｃ、レンズシート４ｄ等の光学シートを重ねて構成したものであり、中空導光領域７を通り、光反射部材２にあたって反射してきた光を均一に拡散、出射させることで、発光面での輝度ムラをなくし、均斉度を高くするようになっている。
【００１６】
ＬＥＤ光源８は、ユニットケース２の側面に収容できる幅に形成された細長の配線基板６上に多数個のＬＥＤ５を一列若しくは複数列に列設実装したものである。配線基板６は、光熱伝導性のアルミ系、同系合金などの金属や、窒化アルミニウム等のセラミックにより形成されており、高熱伝導性のユニットケース２の側壁にねじ止め、接着その他の手段で固定されている。尚、この配線基板６とユニットケース２の側壁との間には高熱伝導性の両面テープ、シート或いはグリースを介在させるのが好ましい。
【００１７】
ＬＥＤ５は、所望の白色色度に合成させるための数量比で配置した青色、緑色、赤色などに発色する複数のＬＥＤであり、赤色ＬＥＤが第１のＬＥＤとして、青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤが第２のＬＥＤとして設けられている。
【００１８】
青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇは、発光素子として、InGaN（窒化インジウムガリウム）系半導体を用いる。
【００１９】
一方、赤色ＬＥＤ５Ｒは、発光素子として、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）系半導体を用いる。図３に示すように、本実施形態による赤色ＬＥＤ５Ｒの発光素子５ＲＡは、下層（配線基板６）側から順に、ｎ型GaP（ガリウムリン）基板５ＲＡａ、ｎ型AlInGaPクラッド層５ＲＡｂ、発光層５ＲＡｃ、ｐ型AlInGaPクラッド層５ＲＡｄ、ｐ型GaP層５ＲＡｅが形成される。図示は省略するが、ｐ型GaP層５ＲＡｅ上には、オーミック接触するためのコンタクトを介してAlボンディングパッド（アノード）が形成される。更に、ｎ型GaP基板５ＲＡａの下には、Au合金電極（カソード）が形成される。ｎ型GaP基板５ＲＡａは、エピタキシャル層の形成後に逆ピラミッド型にカットされる。
【００２０】
図４に発光素子を逆ピラミッド型にした本実施の形態で採用する赤色ＬＥＤ５Ｒの発光層５ＲＡｃから発生する光線と、通常の直方体の発光素子５ＲＢにおける発光層５ＲＢｃから発生する光線の例を示す。
【００２１】
図４（ａ）に示すように、逆ピラミッド型の発光素子５ＲＡの場合では、図４（ｂ）に示す直方体の発光素子５ＲＢと比較して、発光素子５ＲＡから臨界角を超えて外部に出射する光量を増加させることができる。
【００２２】
すなわち、本実施の形態で採用する赤色ＬＥＤ５Ｒは、通常の赤色ＬＥＤよりも発熱を抑えた発光効率の良いものが採用されている。ただし、光線Ｒ２のように配線基板６側へ向かう出射光も一定量発生する。このような光線Ｒ２は、図５に示すように、迷光となってＬＥＤ光源８の配線基板６、コリメータレンズ９の格納部１５の壁面で反射され、コリメータレンズ９に入射する。このような光（図５中、ＲＹＬ１、ＲＹＬ２で例示する光）は、コリメータレンズ９で集光されずに中空導光領域７に進行するため、ＬＥＤ光源８近傍の発光面部材４から出射され、光源部近傍の赤みがかった色ムラとして認識される虞がある。
【００２３】
このため、本実施の形態では、コリメータレンズ９の格納部１５を形成する各壁面、すなわち、配線基板６、ユニットケース２、フロントフレーム１０のＬＥＤ光源８側表面６ａ、２ａ、１０ａに光吸収部１６が形成されている。
【００２４】
この光吸収部１６は、配線基板６、ユニットケース２、フロントフレーム１０のＬＥＤ光源８側表面６ａ、２ａ、１０ａに、直接、赤色ＬＥＤ５Ｒの発光波長域における光反射率を、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇの発光波長域における光反射率よりも低くする色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで形成したものである。具体的には、本実施の形態では、前述の如く赤色の迷光が強くなる虞があるため、これを防止するべく、青緑系色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部１６が形成されている。
【００２５】
尚、本実施の形態では、赤色の迷光を防止するため、光吸収部１６を、青緑系色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで形成しているが、仕様により、青色ＬＥＤ５Ｂの迷光が強く、この青色の迷光を防止するためには、黄色系色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部１６を形成すれば良い。同様に、緑色ＬＥＤ５Ｇの迷光が強く、この緑色の迷光を防止するためには、紫色系色をシルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部１６を形成すれば良い。
【００２６】
また、本実施の形態では、配線基板６、ユニットケース２、フロントフレーム１０のＬＥＤ光源８側表面６ａ、２ａ、１０ａに、シルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部１６を形成しているが、何れかの壁面のみで十分な迷光防止効果を得られるのであれば、これら全ての表面に光吸収部１６を形成せずとも良い。
【００２７】
更に、本実施の形態では、シルク印刷、若しくは、レジスト印刷することで光吸収部１６を形成しているが、色そのものが目論見とする別部材を設けて光吸収部としても良く、或いは、配線基板６、ユニットケース２、フロントフレーム１０等の素材自体の色そのものが目論見とする部材を採用するようにしても良い。
【００２８】
図６に従来のレジスト色（白色）と本発明のレジスト色（青緑色）の場合における色度分布（Ｃｘ）を示す。すなわち、図６（ａ）に示すように、本実施の形態のバックライトユニット１における、発光面の相対する２側面それぞれに設けられた一対のＬＥＤ光源８による光源ラインに直角な方向（ＬＥＤ配列方向に直角、或いは、ＬＥＤ５の光軸方向）を測定ラインとし、図６（ｂ）は、その測定ライン上における一対のＬＥＤ光源８による光源ライン間の色度分布（Ｃｘ）を示すものである。Ｃｘ値は、主に赤波長領域の光量に依存するため、赤みによる色ムラを比較することができる。本実施形態のレジスト色（青緑色：実線）では、従来のレジスト色（白色：破線）よりも、発光面端部（光源部近傍）のＣｘ値の上昇が低減されている。これは、光源部近傍の色ムラが低減されたことを示すものである。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、赤色ＬＥＤとして、発光効率の高い逆ピラミッド型発光素子を搭載したものを使用しても、その弊害として発生する迷光をカットし、面発光部全体から輝度ムラ、色ムラなく出射できるようになっている。
【００３０】
一方、ＬＥＤ光源８の出射側、すなわち、中空導光領域７に面する側には、ＬＥＤ５の列を覆う形状の凹溝１１が形成された細長のコリメータレンズ９が配設されている。このコリメータレンズ９は、ＬＥＤ光源８のＬＥＤ５からの光を中空導光領域７の厚さ方向に集光させてこの中空導光領域７に入光させるための部材であり、例えば、アクリルやポリカーボネートのような透明樹脂、或いは、ガラスで形成されている。
【００３１】
図７、図８に示すように、コリメータレンズ９の列に面する凹溝１１は、基本的に、ＬＥＤ５の光軸に近い角度の放射光をレンズ内に導光する凸形状の入射面ＩｎＡと、ＬＥＤ５の光軸から離れた角度（広角側）をレンズ内に導光する平面形状の入射面ＩｎＢ１、ＩｎＢ２の３面から形成されている。
【００３２】
コリメータレンズ９の入射面ＩｎＢ１、ＩｎＢ２に隣接する側面には、それぞれレンズ内の光を全反射する全反射面ＴＩＲ１、ＴＩＲ２が形成されている。
【００３３】
コリメータレンズ９の出射部は、入射面ＩｎＡからの入射光に対応する凸形状の出射面ＥｘＡと、入射面ＩｎＢ１、ＩｎＢ２から入射した後、全反射面ＴＩＲ１、ＴＩＲ２で全反射した光に対応する凹曲面形状の出射面ＥｘＢ１、ＥｘＢ２とが形成されている。
【００３４】
そして、本実施形態のバックライトユニット１では、図８に示すように、コリメータレンズ９により、ＬＥＤ光源８のＬＥＤ５からの光を中空導光領域７の厚み方向に集光して、この中空導光領域７に入射させることができる。
【００３５】
すなわち、コリメータレンズ９において、ＬＥＤ５から入射面ＩｎＡに入射した光ＲＹＡは、断面凸形状の入射面ＩｎＡ及び出射面ＥｘＡにて屈折し、中空導光領域７の厚み方向に集光される。また、入射面ＩｎＢ１、ＩｎＢ２に入射した光ＲＹＢ１、ＲＹＢ２は、全反射面ＴＩＲ１、ＴＩＲ２での全反射と出射面ＥｘＢ１、ＥｘＢ２での屈折により、中空導光領域７の厚み方向に集光される。
【００３６】
こうして、コリメータレンズ９から中空導光領域７に出射された光ＲＹＡ、ＲＹＢ１、ＲＹＢ２は、形状を最適化した光反射面部材３の反射面で発光面部材４の方向へ反射され、この発光面部材４の発光面から高輝度で、且つ、輝度ムラのない状態で出射される。
【００３７】
本実施形態のバックライトユニット１によれば、前記コリメータレンズ９の存在によって光源であるＬＥＤ５から広角度に放射される光を、光利用効率８０％以上という高効率且つ狭角度で集光させることができ、中空導光領域７における反射損失を最低限に抑えることができ、従来の中空方式のバックライトユニットよりも輝度を向上させることができる。また、従来の中空方式のバックライトユニットでは、光源からできるだけ遠方に光を到達させるために中空導光領域の反射面を鏡面反射性、或いは、それに近い反射特性にして、発光面に局所的な輝線などが発生していたが、本実施の形態のバックライトユニット１の場合、光源の集光性が高いので、反射面を拡散反射性としても、図９に示すように、輝度均斉度を高くでき、且つ、局所的な輝線の発生も防止できる。ここで、図９は、前述の図６（ａ）と同様の測定ライン上における一対のＬＥＤ光源８による光源ライン間の輝度分布を示すものである。
【００３８】
尚、ＬＥＤ光源８のＬＥＤ５からの光を中空導光領域７の厚み方向に集光して、この中空導光領域７に入射させる光学部品として、本実施形態のような全反射と屈折による集光を併用したコリメータレンズ以外にも、凸型シリンドリカルレンズ等を用いても良い。
【００３９】
次に、図１０は本実施形態によるコリメータレンズ９を詳細に説明するための図で、図１０（ａ）は、コリメータレンズ９をＬＥＤ光源８側（入射側）から視た斜視図、図１０（ｂ）は、コリメータレンズ９のＬＥＤの光軸を含む発光面と平行な長手方向の断面図、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）のＢ０−Ｂ０断面、Ｒ１−Ｒ１断面、Ｇ１−Ｇ１断面、Ｂ１−Ｂ１断面を示す図である。
【００４０】
本発明の実施の形態では、赤色ＬＥＤ５Ｒに発光効率の良い逆ピラミッド型の発光素子５ＲＡを用いていることから、前述の図５に示す如く、ＬＥＤ光源８近傍の発光面部材４から出射され、光源部近傍の赤みがかった色ムラとして認識される虞がある。これは、前記光吸収部１６で防止することが期待できるが、更に、確実に色ムラを改善するため、コリメータレンズ９の形状を以下のように変更している。
【００４１】
すなわち、赤色ＬＥＤ５Ｒに相対する部分のコリメータレンズ９の形状を基準形状とした場合に、青色ＬＥＤ５Ｂに相対する部分と緑色ＬＥＤ５Ｇに相対する部分では、それぞれのＬＥＤの光軸を含むユニットケース２の厚さ方向の断面形状の光軸近傍から離れた広角領域において、コリメータレンズ９の出射光のユニットケース２の厚み方向の配光分布が、基準形状の場合よりも増加するように、コリメータレンズ９の形状が変化して形成されている。
【００４２】
具体的には、図１０に示すように、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分のコリメータレンズ９の入射面ＩｎＡＢ１、ＩｎＡＧ１を、赤色ＬＥＤ５Ｒの位置に相対する部分のコリメータレンズ９の入射面ＩｎＡＲ１よりもそれぞれのＬＥＤ５Ｂ、５Ｇから遠ざけて形成されている。すなわち、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）において、ＬＢ１＝ＬＧ１＞ＬＲ１。
【００４３】
これにより、青色ＬＥＤ５Ｂ、及び、緑色ＬＥＤ５Ｇのコリメータレンズ９からの出射配光は、前記広角領域において、当初の基準設計よりも光量が増加することになる。図１６（ａ）は、従来のコリメータレンズ９からの出射光の配光分布の一例を示す。
【００４４】
この例から±１５°より広角領域の青色・緑色の配光分布を増加させるのが、各色の配光を近似させる上で好適であることが分かる。従って、この結果を基に、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分の断面形状を変更した場合と基準設計の場合の配光分布の比較例を図１６（ｂ）に示す。このように配光分布を変更したコリメータレンズ９を一例として採用するものである。
【００４５】
このコリメータレンズ９の断面形状の変化を適用する一例として、具体的には、以下のように行うことが望ましい。
【００４６】
光軸方向における光度を１とした場合に、光軸に対して９０°方向の光度が０．１以上である赤色ＬＥＤ５Ｒに相対する部分のコリメータレンズ９の断面形状を基準とした場合に、光軸に対して９０°方向の光度が０．１未満である青色ＬＥＤ５Ｂ、若しくは、緑色ＬＥＤ５Ｇに相対するコリメータレンズ９の部分において、コリメータレンズ９の出射光のユニットケース２の厚み方向の配光分布の±１５°より広角領域の配光分布を増加させる。
【００４７】
而して、相対的に赤色ＬＥＤ５Ｒからの出射光が多かった光源部近傍の発光面部材４において、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇからの出射光を増加させることができ、発光効率の良い逆ピラミッド型の発光素子５ＲＡを備えた赤色ＬＥＤ５Ｒを採用したことによる光源部近傍の発光面部材４の色ムラを、前記光吸収部１６と共に、確実に抑制することが可能となっている。
【００４８】
図１７は、前述の図６（ａ）と同様の測定ライン上における、従来のコリメータレンズと本実施の形態によるコリメータレンズの場合における色度分布（Ｃｘ）の比較を示す。Ｃｘ値は主に赤波長領域の光量に依存するため、赤みによる色ムラを比較することができる。本実施の形態によるコリメータレンズを使用した場合では、従来のコリメータレンズよりも、発光面端部（光源部近傍）のＣｘの上昇が低減されている。これは、光源部近傍の色ムラが低減されたことを示すものである。
【００４９】
尚、本実施の形態では、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分のコリメータレンズ９の入射面ＩｎＡＢ１、ＩｎＡＧ１を、赤色ＬＥＤ５Ｒの位置に相対する部分のコリメータレンズ９の入射面ＩｎＡＲ１よりもそれぞれのＬＥＤ５Ｂ、５Ｇから遠ざけて段状に形成しているが、図１１のコリメータレンズ９Ａに示すように、連続した曲面で形成するようにしても良い。すなわち、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ａの入射面ＩｎＡＢ２、ＩｎＡＧ２は、赤色ＬＥＤ５Ｒの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ａの入射面ＩｎＡＲ２よりもそれぞれのＬＥＤ５Ｂ、５Ｇから遠ざけて形成されており（図１１（ｂ）、図１１（ｃ）において、ＬＢ２＝ＬＧ２＞ＬＲ２）、これら各入射面ＩｎＡＢ２、ＩｎＡＧ２、ＩｎＡＲ２は、連続した曲面で形成されている。これにより、青色ＬＥＤ５Ｂ、及び、緑色ＬＥＤ５Ｇのコリメータレンズ９Ａからの出射配光は、前記広角領域において、当初の基準設計よりも光量が増加することになる。
【００５０】
また、図１２のコリメータレンズ９Ｂに示すように、青色ＬＥＤ５Ｂ、緑色ＬＥＤ５Ｇ、赤色ＬＥＤ５Ｒの配光特性の違いを考慮して、青色ＬＥＤ５Ｂの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｂの入射面ＩｎＡＢ３を、赤色ＬＥＤ５Ｒの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｂの入射面ＩｎＡＲ３よりも青色ＬＥＤ５Ｂから遠ざけて形成し、緑色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｂの入射面ＩｎＡＧ３を、青色ＬＥＤ５Ｂの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｂの入射面ＩｎＡＢ３よりも緑色ＬＥＤ５Ｇから遠ざけて形成するようにしても良い。すなわち、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）において、ＬＧ３＞ＬＢ３＞ＬＲ３。これにより、青色ＬＥＤ５Ｂ、及び、緑色ＬＥＤ５Ｇのコリメータレンズ９Ｂからの出射配光は、前記広角領域において、より精度良く当初の基準設計よりも光量が増加することになる。この場合においても、段状にすることなく、前記図１１で説明したように連続した曲面で形成するようにしても良い。
【００５１】
更に、本実施の形態では、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分のコリメータレンズ９の入射面ＩｎＡＢ１、ＩｎＡＧ１側の形状を変更するようにしているが、図１３のコリメータレンズ９Ｃに示すように、出射面ＥｘＡＢ１、ＥｘＡＧ１側の形状を変更するようにしても良い。すなわち、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｃの出射面ＥｘＡＢ１、ＥｘＡＧ１は、赤色ＬＥＤ５Ｒの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｃの出射面ＥｘＡＲ１よりもそれぞれのＬＥＤ５Ｂ、５Ｇに近接するように形成されている（図１３（ｂ）、図１３（ｃ）において、ＬＢ４＝ＬＧ４＜ＬＲ４）。これにより、青色ＬＥＤ５Ｂ、及び、緑色ＬＥＤ５Ｇのコリメータレンズ９Ｃからの出射配光は、前記広角領域において、当初の基準設計よりも光量が増加することになる。
【００５２】
また、前記青色ＬＥＤ５Ｂ、緑色ＬＥＤ５Ｇ、赤色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分のコリメータレンズ９の出射面ＥｘＡＢ１、ＥｘＡＧ１、ＥｘＡＲ１は、段状に形成するのではなく、連続した曲面で形成するようにしても良い。すなわち、図１４のコリメータレンズ９Ｄに示すように、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｄの出射面ＥｘＡＢ２、ＥｘＡＧ２は、赤色ＬＥＤ５Ｒの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｄの出射面ＥｘＡＲ２よりもそれぞれのＬＥＤ５Ｂ、５Ｇに近接するように形成されており（図１４（ｂ）、図１４（ｃ）において、ＬＢ５＝ＬＧ５＜ＬＲ５）、これら各出射面ＥｘＡＢ２、ＥｘＡＧ２、ＥｘＡＲ２は、連続した曲面で形成されている。これにより、青色ＬＥＤ５Ｂ、及び、緑色ＬＥＤ５Ｇのコリメータレンズ９Ｄからの出射配光は、前記広角領域において、当初の基準設計よりも光量が増加することになる。
【００５３】
また、図１５のコリメータレンズ９Ｅに示すように、青色ＬＥＤ５Ｂ、緑色ＬＥＤ５Ｇ、赤色ＬＥＤ５Ｒの配光特性の違いを考慮して、青色ＬＥＤ５Ｂの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｅの出射面ＥｘＡＢ３を、赤色ＬＥＤ５Ｒの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｅの出射面ＥｘＡＲ３よりも青色ＬＥＤ５Ｂに近接するように形成し、緑色ＬＥＤ５Ｇの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｅの出射面ＥｘＡＧ３を、青色ＬＥＤ５Ｂの位置に相対する部分のコリメータレンズ９Ｅの出射面ＥｘＡＢ３よりも緑色ＬＥＤ５Ｇに近接するように形成するようにしても良い。すなわち、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）において、ＬＧ６＜ＬＢ６＜ＬＲ６。これにより、青色ＬＥＤ５Ｂ、及び、緑色ＬＥＤ５Ｇのコリメータレンズ９Ｅからの出射配光は、前記広角領域において、より精度良く当初の基準設計よりも光量が増加することになる。この場合においても、段状にすることなく、前記図１４で説明したように連続した曲面で形成するようにしても良い。
【００５４】
また、前記図１０〜図１５に示す各例を組合せ、例えば、コリメータレンズ９の入射面側と出射面側の両方を段状に、或いは、連続した曲面で変化させるようにしても良い。
【００５５】
このように構成される本願の実施の形態によるバックライトユニット１では、図５に示すように、ＬＥＤ光源８から（青色ＬＥＤ５Ｂ、緑色ＬＥＤ５Ｇ、赤色ＬＥＤ５Ｒから）光が出射される。この際、赤色ＬＥＤ５Ｒは、逆ピラミッド型の発光素子５ＲＡであり、通常の赤色ＬＥＤよりも発熱を抑えた発光効率が良いものとなっている。
【００５６】
このため、図５中、ＲＹＬ１やＲＹＬ２で示すような、ＬＥＤ光源８の配線基板６、コリメータレンズ９の格納部１５の壁面で反射され、コリメータレンズ９に入射する迷光が発生する虞がある。
【００５７】
このような迷光は、コリメータレンズ９の格納部１５を形成する各壁面、すなわち、配線基板６、ユニットケース２、フロントフレーム１０のＬＥＤ光源８側表面６ａ、２ａ、１０ａに形成した光吸収部１６により吸収されるので、赤色の迷光が強くなることが防止される。
【００５８】
また、たとえ前記光吸収部１６により吸収されない赤色の迷光があったとしても、コリメータレンズ９により、相対的に赤色ＬＥＤ５Ｒからの出射光が多かった光源部近傍の発光面部材４において、青色ＬＥＤ５Ｂ及び緑色ＬＥＤ５Ｇからの出射光を増加させるため、色ムラを確実に抑制する。
【００５９】
このように、本発明の実施の形態によれば、逆ピラミッド型の発光素子を備えた赤色ＬＥＤを用いているため発光効率が良く、また、コリメータレンズを用いて集光して中空導光領域７に入射させるため中空導光領域７における反射損失を最低限に抑えることができ、従来の中空方式のバックライトユニットよりも輝度を向上させることができる。更に、コリメータレンズ９の格納部１５を形成する各壁面に光吸収部１６を形成し、また、コリメータレンズ９の断面形状を青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤのコリメータレンズ９からの出射配光を、広角領域において当初の基準設計よりも光量が増加するように形成したので、赤色の迷光が強くなることが確実に防止される。
【００６０】
尚、本実施の形態では、コリメータレンズ９の断面形状に変化を設け、且つ、光吸収部１６を形成することで、赤色による色ムラを確実に無くすようにしているが、バックライトユニット１の仕様によっては、コリメータレンズ９の断面形状に変化を設けることのみで対応するようにしても良い。
【００６１】
また、本実施の形態では、赤色ＬＥＤに逆ピラミッド型の発光素子を用いる例で説明したが、他の色に発光する発光素子（青色・緑色他）を逆ピラミッド型とした場合にも、本実施形態の赤色ＬＥＤと該当色のＬＥＤに対応する部分を置き換えることで適用できることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】バックライトユニットの分解斜視図
【図２】バックライトユニットの断面図
【図３】赤色ＬＥＤの発光素子の構造説明図
【図４】赤色ＬＥＤの発光素子の発光の説明図
【図５】ＬＥＤ光源から出射した光の説明図
【図６】光吸収部を設けたことによる発光面色度分布の差異を比較する説明図
【図７】コリメータレンズの出射側から視た一部破断斜視図
【図８】コリメータレンズの集光特性を示す断面図
【図９】バックライトユニットの輝度分布特性を示す説明図
【図１０】コリメータレンズの説明図
【図１１】図１０とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図
【図１２】図１０、図１１とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図
【図１３】図１０〜図１２とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図
【図１４】図１０〜図１３とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図
【図１５】図１０〜図１４とは異なる例としてのコリメータレンズの説明図
【図１６】コリメータレンズの配光分布の説明図
【図１７】コリメータレンズを改良したことによる発光面色度分布の差異を比較する説明図
【符号の説明】
【００６３】
１    バックライトユニット（面照明装置）
２    ユニットケース
３    光反射面部材
４    発光面部材
５    ＬＥＤ
５Ｂ  青色ＬＥＤ（第２のＬＥＤ）
５Ｇ  緑色ＬＥＤ（第２のＬＥＤ）
５Ｒ  赤色ＬＥＤ（第１のＬＥＤ）
５ＲＡ  発光素子
６    配線基板
７    中空導光領域
８    ＬＥＤ光源
９    コリメータレンズ（集光部品）
１５    格納部
１６    光吸収部
【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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【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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