JP2009070643A - 照明装置、液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】出光エリアのうち、光源に近い入光端面側の領域に到達する光の、入光端面の延在方向に沿った方向の光量のばらつきを低減して、輝度ムラを低減させることができる照明装置、液晶装置、電子機器を提供する。
【解決手段】表示装置のバックライトとして用いられる照明装置であって、導光板は、入光端面の延在方向と交差する方向に延在する二つの面である、光源からの入射光を出光する出光面と、出光面の背面側の反射面と、を有するとともに、表示装置の表示エリアに対応する出光エリアと、非表示エリアに対応するデッドアリアと、を備え、出光面及び反射面のうちの少なくとも一方の面には、出光エリアの出光面側からの出光状態を調節するための複数の凹部又は凸部が形成されており、複数の凹部又は凸部が形成された面の出光エリアにおける入光端面側の領域に形成された凹部又は凸部の状態が、入光端面の延在方向に沿って不均一にされる。
【選択図】図４

Description

本発明は、照明装置、液晶装置及び電子機器に関し、特に、液晶装置のバックライトとして用いられ、入光端面からの入射光が入光端面に交差する出光面から出光するように構成された照明装置、及びそのような照明装置を備えた液晶装置、並びに液晶装置を備えた電子機器に関する。

従来、画像を表示する電気光学装置の一態様として、それぞれ二つの電極を対向させて構成された複数の画素に印加する電圧を選択的にオン、オフすることによって、当該画素の液晶材料を通過する光を変調させ、絵や文字等の画像を表示させる液晶装置がある。
かかる液晶装置においては、透過表示を行うための照明装置として、液晶装置の小型化ないしは薄型化を図るために、導光板の入光端面にＬＥＤ等の光源を配置し、光源から出射される光を入光端面と交差する方向に延在する出光面から出光させて液晶パネルに導くように構成された照明装置が用いられている。

このような照明装置は、導光板の一端面側に対向して光源が配置される一方で、出光面においては、輝度ムラが生じないように一端面側から入射した光を出光させる必要がある。そのため、導光板の各面に適切なパターンを形成することにより、表示光量及び表示面積を向上させることが可能な照明装置及びその導光板が提案されている。
より具体的には、図１７（ａ）〜（ｂ）に示すように、導光板３１０は、光を出射する出光面３１０ａと、反射面３１０ｂと、光源３１６からの光が入射する入光端面３１０ｃとを備え、反射面３１０ｂには、複数の微細な凹凸などにより構成される拡散パターン（図示せず）が形成されており、導光板３１０への入射光を光源３１６の配列方向に拡散させ、出光面３１０ａには、凹型の略逆三角形などのプリズム形状のパターンＰｂが形成された照明装置及びその導光板が開示されている。かかる照明装置及び導光板によれば、出光面３１０ａのパターンＰｂによって導光板３１０内部の光の反射効率を上げることができ、さらに反射面３１０ｂのパターンによって入射光を光源３１６の配列方向に平行な方向に拡散し、輝度ムラを防ぐことができる（特許文献１参照。）。

特開２００６−１６４５３０号 （全文、全図）

しかしながら、導光板の出光面及び反射面に上記のような凹凸パターンが形成されていると、出射光の輝度ムラが軽減されやすくなるものの、液晶パネルの表示エリアに対応する導光板の出光エリアのうち、光源に近い入光端面側の領域では、光源から出射される光の指向性や、複数の光源から出射される光の重なり具合によって、輝度ムラが十分に軽減されない場合がある。
特に、近年では、液晶装置の外形の小型化が進み、光源が配置される入光端面から出光エリアまでの距離が短くなっており、光源からの入射光が十分に拡散される前に出光エリアに到達し出光面から出射されることによって輝度ムラが生じやすくなっている。

例えば、図１８は、導光板３１５の入光端面３１５ａに三つのＬＥＤ光源３１３が配置され、液晶パネルに面する出光面３１５ｂに、入光端面３１５ａの延在方向に沿って配置されたプリズム形状のパターンＰｂが形成された照明装置の例を示している。この例では、出光エリアＡ内の入光端面３１５ａ側の領域のうち、隣接する光源３１３の間に位置する領域ｃでは、二つの光源３１３から出射された光が重なり合うために、他の領域ａ及び領域ｂよりも光量が相対的に多くなりやすくなっている。したがって、導光板３１５の出光面３１５ｂから出射される光量がばらつき、輝度ムラとなって視認されやすくなっている。
このような輝度ムラの問題は、図１９に示すように、ＬＥＤ光源３１３が実装される基板上の配線や電子部品等のレイアウトの制約上、隣接するＬＥＤ光源３１３の距離が近づき、入光端面３１５ａの中央部に寄って配置された場合に、特に顕著になって現れる。

そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、導光板の出光面及び反射面のうち、複数の凹部又は凸部が形成された面の出光エリア内の入光端面側の領域において、凹部又は凸部の状態を入光端面の延在方向に沿って不均一にすることにより、このような問題を解決することができることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、出光エリアのうち、光源に近い入光端面側の領域に到達する光の、入光端面の延在方向に沿った方向の光量のばらつきを低減して、輝度ムラを低減させることができる照明装置を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、そのような照明装置を備えた液晶装置、及び液晶装置を備えた電子機器を提供することである。

本発明によれば、表示装置のバックライトとして用いられ、導光板と、導光板の入光端面に対向して配置された光源と、を備えた照明装置であって、導光板は、入光端面の延在方向と交差する方向に延在する二つの面である、光源からの入射光を出光する出光面と、出光面の背面側の反射面と、を有するとともに、表示装置の表示エリアに対応する出光エリアと、非表示エリアに対応するデッドアリアと、を備え、出光面及び反射面のうちの少なくとも一方の面には、出光エリアの出光面側からの出光状態を調節するための複数の凹部又は凸部が形成されており、複数の凹部又は凸部が形成された面の出光エリアにおける入光端面側の領域に形成された凹部又は凸部の状態が、入光端面の延在方向に沿って不均一にされることを特徴とする照明装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、出光エリア内の入光端面側の領域において、出光面又は反射面に形成された複数の凹部又は凸部の状態を不均一にすることにより、出光面を透過して外部に出射される光の量を部分的に調節することができ、入光端面の延在方向に沿った方向の光量のばらつきを低減することができる。したがって、出光エリアのうちの入光端面側から出射する光の輝度のばらつきが低減され、輝度ムラの少ない照明装置を提供することができる。

また、本発明の照明装置を構成するにあたり、凹部又は凸部の配置密度を異ならせることによって凹部又は凸部の状態が不均一にされることが好ましい。
このように構成することにより、出光エリア内の入光端面側の領域における光の出光量又は拡散度合いを部分的に調整することができ、当該領域から出射される光の、入光端面の延在方向に沿った方向の光量のばらつきを低減することができる。

また、本発明の照明装置を構成するにあたり、凹部の深さ又は凸部の高さを異ならせることによって凹部又は凸部の状態が不均一にされることが好ましい。
このように構成することにより、出光エリア内の入光端面側の領域における光の出光量又は拡散度合いを部分的に調整することができ、当該領域から出射される光の、入光端面の延在方向に沿った方向の光量のばらつきを低減することができる。

また、本発明の照明装置を構成するにあたり、光源を複数備え、複数の光源から出射された光が重なり合う領域における凹部又は凸部の配置密度を低下させるかあるいは凹部の深さ又は凸部の高さを低くすることが好ましい。
このように構成することにより、出光エリア内の入光端面側の領域において、複数の光源からの入射光が重なり合う領域から出射される光の量を抑えて、出射される光の量のばらつきを低減することができる。

また、本発明の照明装置を構成するにあたり、光源の出射面の正面の領域における凹部又は凸部の配置密度を低下させるかあるいは凹部の深さ又は凸部の高さを低くすることが好ましい。
このように構成することにより、拡散度合いが低い照明装置の構成において、光源の正面の領域から出射される光の量を抑えて、出射される光の量のばらつきを低減することができる。

また、本発明の照明装置を構成するにあたり、入光端面から入光する光の量は入光端面の延在方向において複数段階で異なっており、光の量に対応して、凹部又は凸部の状態が複数段階に異なることが好ましい。
このように構成することにより、入射する光の量が複数段階で異なる場合であっても、出光エリアに到達する光の、入光端面の延在方向に沿った光量のばらつきを低減することができる。

また、本発明の別の態様は、表示面を有する液晶パネルと、表示面とは反対側の面に配置される照明装置と、を備えた液晶装置であって、照明装置は、導光板と、導光板の入光端面に対向して配置された光源と、を備え、導光板は、入光端面の延在方向と交差する方向に延在する二つの面である、液晶パネルに対向し光源からの入射光を出光する出光面と、出光面の背面側の反射面と、を有するとともに、表示装置の表示エリアに対応する出光エリアと、非表示エリアに対応するデッドエリアと、を備え、出光面及び反射面のうちの少なくとも一方の面には、出光エリアの出光面側からの出光状態を調節するための複数の凹部又は凸部が形成されており、複数の凹部又は凸部が形成された面の出光エリアにおける入光端面側の領域に形成された凹部又は凸部の状態が、入光端面の延在方向に沿って不均一にされることを特徴とする液晶装置である。
すなわち、バックライトとしての照明装置における、導光板の出光エリア内の入光端面側の領域において、出光面又は反射面に形成された複数の凹部又は凸部の状態を不均一にすることにより、当該領域から出射される光の、入光端面の延在方向に沿った方向の光量のばらつきを低減することができる。したがって、出光エリアのうちの入光端面側から出射する光の輝度のばらつきが低減され、輝度ムラの少ない表示品位に優れた液晶装置を提供することができる。

また、本発明のさらに別の態様は、上述した液晶装置を備えた電子機器である。
すなわち、バックライトの輝度ムラが低減された液晶装置を備えているために、表示品位に優れた画像表示が可能な電子機器を提供することができる。

以下、本発明にかかる照明装置、液晶装置及び電子機器の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、言うまでもなく、この実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。

なお、以下の説明中において、シール材で貼り合わせられた一対の基板の間に液晶材料が注入された状態を「液晶パネル」と称し、当該液晶パネルにフレキシブル回路基板や電子部品、照明装置等が接続された状態を「液晶装置」と称する。また、それぞれの図中、同一の符号が付されているものについては同一の部材を示し、適宜説明が省略されている一方、それぞれの図において、一部の部材が適宜省略されている。

［第１の実施の形態］
本発明にかかる第１の実施の形態は、表示面を有する液晶パネルと、表示面とは反対側の面に配置される照明装置と、を備えた液晶装置であって、照明装置は、導光板と、導光板の入光端面に対向して配置された光源と、を備え、導光板は、入光端面の延在方向と交差する方向に延在する二つの面である、液晶パネルに対向し光源からの入射光を出光する出光面と、出光面の背面側の反射面と、を有するとともに、表示装置の表示エリアに対応する出光エリアと、非表示エリアに対応するデッドエリアと、を備え、出光面及び反射面のうちの少なくとも一方の面には、出光エリアの出光面側からの出光状態を調節するための複数の凹部又は凸部が形成されており、複数の凹部又は凸部が形成された面の出光エリアにおける入光端面側の領域に形成された凹部又は凸部の状態が、入光端面の延在方向に沿って不均一にされることを特徴とする。

１．液晶装置の全体構成
まず、本実施形態に係る液晶装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態の液晶装置１０の構成を説明するための斜視図を示している。
本実施形態の液晶装置１０は、それぞれ電極を備えた二枚の基板３０、６０をシール材によって貼り合わせるとともに、セル領域内に液晶材料が配置された液晶パネル２０を備えている。また、液晶パネル２０の背面側には、照明装置１１が配置され、これらの液晶パネル２０と照明装置１１とはプラスチック等からなる枠状の筐体（図示せず）に収容されている。

また、液晶パネル２０を構成する二枚の基板のうちの一方の基板（素子基板）６０は、対向基板３０の外形よりも外側に張り出してなる基板張出部６０Ｔを有している。この基板張出部６０Ｔにおける液晶材料を保持する面側には、外部接続用端子（図示せず）が形成されているとともに、当該外部接続用端子に対して半導体素子９１及びフレキシブル回路基板９３が接続されている。このフレキシブル回路基板９３には光源１３が実装され、この光源１３と、液晶パネル２０の背面に位置する導光板１５とによって照明装置１１が構成される。そして、光源１３から出射された光が導光板１５によって導かれ、液晶パネル２０に対して入射するように構成されている。

このような照明装置１１を備えた液晶装置１０は、半透過反射型あるいは全透過型の液晶装置１０であるが、照明装置１１が点灯され、照明装置１１から出射された光が液晶パネル２０に入射するとともに、透光性の透明電極部分を通過し、カラーフィルタ、液晶材料などを通過して液晶パネル２０の外部へ出ることにより、透過表示が行われる。そして、それぞれの画素領域から出射される光が混色されて視認されるに至り、様々な色の表示が表示領域全体としてカラー画像として認識される。
液晶パネル２０としては、ＴＦＴ素子（Thin Film Transistor）やＴＦＤ素子（Thin Film Diode）等のスイッチング素子を備えたアクティブマトリクス型の液晶パネル、あるいは、スイッチング素子を備えていないパッシブマトリクス型の液晶パネルが代表的なものであるが、これらに限定されるものではない。

２．照明装置
（１）基本的構成
次に、本実施形態の液晶装置１０を構成する照明装置１１について詳細に説明する。
図２は、本実施形態の液晶装置１０を、照明装置１１の構成を中心に表した側面図である。この液晶装置１０に備えられた照明装置１１は、光源として三つのＬＥＤ光源１３を備え、導光板１５の入光端面１５ａに向けて光を出射するように配列されている。また、導光板１５は、液晶パネル２０に面する出光面１５ｂ及び出光面１５ｂの背面側の反射面１５ｃを有し、出光面１５ｂ側には拡散シート１７及び二枚のプリズムシート１８ａ、１８ｂが備えられ、反射面１５ｃ側には反射シート１６が備えられている。このように構成される照明装置１１と液晶パネル２０とは、遮光性の粘着シート１４によって互いに貼付されている。

この照明装置１１では、光源１３から出射され、導光板１５の入光端面１５ａから導光板１５内に入射した光は、出光面１５ｂと反射面１５ｃとの間で反射を繰り返し、出光面１５ｂとのなす角が臨界角を超えると、出光面１５ｂを透過して外部へ出射するようになっている。

導光板１５は、液晶パネル２０の表示領域に対応する出光エリア（図示せず）と、出光エリアの周囲を囲むデッドエリア（図示せず）とを有している。デッドエリアから光が出射されると、液晶装置１０を構成する枠体等の隙間からの光漏れの原因にもなることから、出光エリアに合わせて開口部が形成された遮光性の粘着シート１４を用いて、照明装置１１と液晶パネル２０とが互いに貼付され固定されている。

また、導光板１５は薄型にされている一方、光源１３から出射される光を導光板１５内に入光させることができるように、導光板１５の入光端面１５ａ側のデッドエリアにおいては、入光端面１５ａに向かって厚さが厚くなるテーパ形状となっている。図２に示す照明装置１１では、導光板１５の出光面１５ｂ側のみが傾斜状にされているが、反射面１５ｃ側を傾斜状としてもよく、出光面１５ｂ及び反射面１５ｃの両方を傾斜状とすることもできる。

また、本実施形態で使用する導光板１５は、後述するように、入光端面１５ａに凹凸パターンが形成され、出光面１５ｂにプリズム形状のパターンが形成され、反射面１５ｃに拡散パターンが形成されている。このうち、出光面１５ｂでは、導光板１５の入光端面１５ａ側のデッドエリアに位置する部分はテーパ形状となっており加工が煩雑であることから、当該テーパ部分のプリズム形状のパターンは省略されている。ただし、言うまでも無く、テーパの傾斜部分にプリズム形状のパターンを形成することも可能である。

導光板１５の出光面１５ｂ側に配置された拡散シート１７は、導光板１５から出射した光を拡散して照明装置１１の出光面１５ｂの明るさを均一化するようになっている。また、二枚のプリズムシート１８ａ、１８ｂは、断面が三角形の複数の凹凸が一方の面に形成されたシートであり、導光板１５の出光面１５ｂから出射された光が効率的に液晶パネル２０へ向けられるようになっている。二枚のプリズムシート１８ａ、１８ｂは、それぞれ形成された凹凸パターンが、互いに交差する方向に延在するように配置されている。
また、導光板１５の反射面１５ｃ側に配置された反射シート１６は、反射面１５ｃ側から出射した光を反射して導光板１５の内部に戻すようになっている。
なお、拡散シートやプリズムシート、反射シートの枚数や位置については適宜変更することが可能である。

（２）導光板の入光端面
次に、導光板１５の入光端面１５ａの形状について詳細に説明する。
図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ導光板の出光面１５ｂ側もしくは反射面１５ｃ側から見た入光端面１５ａの拡大図である。また、図３（ａ）においては、入光端面１５ａが凹凸パターンＰａのない平面であるとした場合の入光端面１５ａの仮想線を破線で示し、この仮想の入光端面１５ａに入射する光の方向を図中の右側半分において一点鎖線で示している。

この図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態の液晶装置に備えられた照明装置では、導光板１５の入光端面１５ａには、入光端面１５ａから入射する光を拡散させるための凹凸パターンＰａが形成されている。図３（ａ）に示すように、入光端面を入光端面１５ａ´のように平面とした場合には、点光源であるＬＥＤ光源１３から出射された光は、図中右側半分に示されるように、入光端面１５ａ´に入射するまでの間にも拡散して入光端面１５ａ´から入射するが、入射した光は、入光端面１５ａ´で屈折することにより−Ｘ方向に変化するため、光は拡散しないようになっている。
一方、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、入光端面に入光端面１５ａのように凹凸パターンＰａを形成した場合には、入光端面１５ａから入射する光は、入光端面１５ａで屈折することにより＋Ｘ方向に変化するため、光が拡散するようになっている。

このような凹凸パターンＰａを入光端面に備えることにより、入光端面１５ａから入射する光を拡散させることができるため、例えば、入光端面１５ａから出光エリアまでの距離が短い場合であっても、入射光が出光エリアに到達するまでに光が拡散され、輝度ムラが低減されやすくなっている。
ただし、本発明においては、入光端面１５ａの凹凸パターンＰａは必須とされるものではなく、後述するように、凹凸パターンを形成しない場合においても本発明を適用することが可能である。

（３）導光板の出光面
次に、導光板１５の出光面１５ｂ側の形状について詳細に説明する。
上述の図２に示すように、出光面１５ｂにおいては、光の進行方向と出光面１５ｂとのなす角が臨界角を超えると、出光面を透過して外部へ出射されるようになっている。ただし、出光面１５ｂを透過せずに導光板１５内部を進む光が出光面１５ｂと反射面１５ｃとの間で全反射が繰り返されるうちに光のエネルギーが損失されるため、光が効率的に出光面１５ｂを透過して外部へ出射されるように、導光板１５の出光面１５ｂ側には、入光端面１５ａの延在方向に沿ったプリズム形状のパターンＰｂが配列され、光が出光面１５ｂを透過しやすくされている。

図４（ａ）は、本実施形態の照明装置を構成する光源１３及び導光板１５を出光面１５ｂ側から見た平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の導光板１５の出光面１５ｂのＸＸ断面を拡大して表す拡大断面図であり、さらに、図４（ｃ）は、図４（ａ）の導光板１５の出光エリアＡ内の領域ｃを拡大して示す斜視図である。
本実施形態の照明装置１１を構成する導光板１５は、出光面１５ｂに、プリズム形状のパターンとして、断面が三角形の複数の凹溝２２からなるパターンＰｂが入光端面１５ａの延在方向に沿って形成されている。このプリズム形状のパターンは、導光板１５の出光面１５ｂの全体に渡って形成されているが、すべてが同じ間隔で配置される必要はなく、例えば光源１３からの距離に応じて出射される量を調節するために、パターンＰｂの間隔を異ならせることもできる。
このプリズム形状のパターンＰｂを形成している交差する二つの面のうち、光源１３からの光に対向している方の面を有効反射面Ｆとする。この有効反射面Ｆは、出光面１５ｂに対して傾斜角「α」を有している。

図５は、入光端面１５ａから入射した光Ｌの出光面１５ｂ及び反射面１５ｃでの反射の様子を示している。ＬＥＤ光源１３から出射され、導光板１５の内部に入光端面から入射した光Ｌは、反射面１５ｃと出光面１５ｂとの間で反射を繰り返す。パターンＰａ以外の出光面１５ｂと反射面１５ｃとの間では、二つの面は互いに平行であるため、光Ｌはどちらの面においても入射角と反射角が同じ角となるような全反射をする。しかし、光Ｌが、有効反射面Ｆに対して角度Ｘで入射し、全反射した場合には、有効反射面Ｆは、出光面１５ｂに対して角度αを有しているので、光Ｌの入射する角度は、有効反射面Ｆに対しては（Ｘ＋α）の角度を有している。この光が有効反射面Ｆにより全反射したとすると、反射面１５ｃに入射する角度は（Ｘ＋２α）となる。よって、光Ｌの角度は、有効反射面Ｆで反射する度に、２αだけ増加することになる。このように入射する角度が増加し、出光面１５ｂ又は反射面１５ｃとのなす角が臨界角を超えると、光Ｌは出光面１５ｂ又は反射面１５ｃを透過して外部へ出射する。

出光面１５ｂを透過した光Ｌ１は、上述したように、出光面１５ｂから外部にむけて出射するため、拡散シート１７及びプリズムシート１８ａ、１８ｂを通過して、液晶パネル２０に入射することができる（図２を参照）。図５に示すように、光Ｌ１がプリズムシート１８ｂに入射するときの入射角を「β」とすると、プリズムシート１８ｂから液晶パネルに向けて光Ｌ１を略垂直に出射するためには、光Ｌ１の入射角βは、β＝６０°程度が望ましい。そのため、先に述べた傾斜角αは、２０°＜α＜４０°の範囲内が好ましく、傾斜角α＝２５°がより好ましい。

この略三角形状のプリズム形状のパターンＰｂは、導光板の射出成形や金型成形を行うにあたって金型の成形面に凹凸を形成することによって容易に高精度に形成することができる。また、本実施形態のプリズム形状のパターンの例は、略三角形状の微小な凹溝２２からなっているが、これを略三角形状の微小な凸部とすることもできる。ただし、金型を用いて導光板を成形する場合に、形成不全となりやすい凸状のパターンを形成するよりも、凹状のパターンを形成する方が容易であり、好適な態様である。
なお、プリズム形状のパターンとしての微小な凹溝の方向は、入光端面１５ａの延在方向に沿った方向に限定されるものではない。例えば、図６（ａ）〜（ｂ）に示すように、プリズム形状のパターンＰｂとしての微小な凹溝２２を円弧状に形成することもできる。

ここで、本実施形態にかかる照明装置は、導光板１５の入光端面１５ａに入射光を拡散させるための凹凸パターンＰａが備えられているために、図１８で示すように、出光エリアＡ内の入光端面３１５ａ側の領域のうち、複数の光源１３からの入射光がかさなる領域ｃの光量が、他の領域ｂ及び領域ｃよりも相対的に多くなってしまい、出光エリアＡ内の入光端面３１５ａ側の領域で輝度ムラが発生しやすくなっている。

そのため、本実施形態にかかる照明装置では、プリズム形状のパターンＰｂとしての微小な凹溝２２が形成された導光板１５の出光面１５ｂのうち、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域において、微小な凹溝２２の状態が、入光端面１５ａの延在方向に沿って不均一にされている。凹溝２２の状態が不均一にされている状態とは、例えば、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して測定される算術平均粗さ（Ｒａ）が不均一にされている状態として捉えることができる。
より具体的には、図４（ａ）及び図４（ｃ）や図６（ａ）〜（ｂ）に示すように、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域において、複数のＬＥＤ光源１３からの光が重なり合い、出光量が相対的に多くなりやすい領域ｃの微小な凹溝２２を複数箇所で部分的に無くして、配置密度を相対的に低下させてある。したがって、当該領域ｃにおいては、出光面１５ｂ側に進む光と出光面１５ｂとのなす角が所定の臨界角以下となって出光面１５ｂで全反射される光が増加し、外部に出射される光量を抑えることができる。その結果、領域ｃと領域ａ及び領域ｂとの間で輝度ムラが低減されるようになる。

微小な凹溝２２の状態を不均一にする方法としては、上述したような配置密度を異ならせる方法に限られるものではなく、図７に示すように、プリズム形状のパターンＰｂとしての微小な凹溝２２の高さ（深さ）を異ならせるようにすることもできる。
これらのいずれの方法においても、上述のように、導光板を成形する金型の成形面に凹凸を形成する際に、微小な凹溝に対応する凸状部の一部を切除したり、凸状部の高さを変えたりすることによって、導光板に形成される微小な凹溝の状態を不均一にすることができる。

また、微小な凹溝２２を部分的に無くしたり、凹溝２２の深さ（高さ）を低くしたりして、導光板１５の外部に出射する光の量を減らすにあたり、凹溝２２を無くしたり深さを低くしたりする箇所を、出光量を減らす領域の全体にわたって分散させることが好ましい。
凹溝２２が無くされた箇所や高さが低くされた箇所が集中して設けられると、当該領域では光が全反射される量が多くなり、部分的に暗くなってしまうためである。したがって、スポット的に輝度が低下して視認されることを防ぐためには、凹溝２２を無くしたり深さを低くしたりする箇所を均等に分散して配置することがより好ましい。

また、凹溝２２を無くしたり深さを低くしたりする箇所を分散させる際に、光源１３からの光の進行方向の直線上に配列することのないようにして設けることが好ましい。
かかる直線上に配列されていると、図８に示すように、その方向に進む光のみが出光面１５ｂで全反射されやすく、暗くなる場所がライン状になって視認されるおそれがあるためである。

また、微小な凹溝２２の配置密度や、凹溝２２の深さについては、輝度の低下度合いに応じて適宜調節することができる。すなわち、微小な凹溝２２の配置密度が低くなればなるほど、また、凹溝２２の深さが浅くなればなるほど、導光板１５内を出光面１５ｂ側に向けて進む光が全反射する量が増し、当該領域において出光面１５ｂを透過して外部に出射される光量を減らすことができる。
特に、入光端面１５ａから入射する光の量が入光端面１５ａの延在方向に沿って複数段階で異なる場合には、当該光量に対応させて、微小な凹溝２２の配置密度や深さを入光端面１５ａの延在方向に沿って複数段階で異ならせることが好ましい。すなわち、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域において明るくなりやすい領域については出光量が減らされるように、凹溝２２の配置密度や凹溝２２の深さを相対的に低くすることがよく、暗くなりやすい領域については出光量が増加するように、凹溝２２の配置密度や凹溝２２の深さを高くすることがよい。

図９は、導光板１５の出光面１５ｂにおける出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域において、隣接する二つのＬＥＤ光源１３の間の領域ｃの微小な凹溝２２の配置密度を最も小さくし、各ＬＥＤ光源１３の正面の領域ｂの微小な凹溝２２の配置密度を最も大きくし、入光端面１５ａの延在方向に沿った方向の両端側の端部領域ａの微小な凹溝２２の配置密度がその中間値となるようにしてプリズム形状のパターンＰｂを形成した導光板１５の例である。この導光板１５の例では、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域のうち、複数の光源１３からの入射光が重なる、隣接するＬＥＤ光源１３の間の領域ｃでは出射される光の割合が最も低く抑えられている。また、導光板１５の両端側の領域ａでは、導光板１５内部を進行する光が導光板１５の端面で反射されて、光源１３の正面の領域ｂよりも若干明るくなりやすいため、出射される光の割合が若干低く抑えられている。このようにして、領域ａ及び領域ｃの出光面１５ｂから出射される光の量が、それぞれのＬＥＤ光源１３の正面に位置する領域ｂから出射される光の量と同等になるようにされている。その結果、それぞれの領域での輝度が近づけられて、輝度ムラが低減されるようになる。

このように、入光端面１５ａから入光する光の輝度に応じて、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側に形成されるプリズム形状のパターンＰｂの状態を調節することにより、入光端面１５ａから入光し、それぞれ出光エリアＡに向けて進行する光が、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域から出射する量のばらつきが抑えられ、輝度を均一化させることができる。

（４）導光板の反射面
次に、導光板１５の反射面１５ｃ側の形状について詳細に説明する。
上述の図５に示すように、導光板１５の反射面１５ｃ側では反射面１５ｃ側から出射した光Ｌ２を反射シート１６によって反射して導光板１５内部に戻すことにより、光量の低下が防がれている。ただし、導光板１５の反射面１５ｃが鏡面になっていると、光の拡散性、特に入光端面１５ａの延在方向に沿った方向における光の拡散性が不十分となる。すなわち、光源として複数のＬＥＤ光源等の点光源を使用すると、導光板１５の入光端面１５ａ側に近い領域では光源の正面が明るくなる一方、それ以外の領域が暗くなって輝度ムラが生じやすくなっている。これは、入光端面から出光エリアまでの距離が短い場合に特に顕著に現れる。

そのため、本実施形態の照明装置を構成する導光板の反射面には、入光端面の延在方向と交差する方向に沿った拡散パターンが形成され、光が入光端面の延在方向と交差する方向に向かって拡散されるようになっている。
図１０（ａ）は、導光板１５を反射面１５ｃ側から見た平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の導光板１５の反射面１５ｃのＹＹ断面を拡大して表す拡大断面図である。本実施形態の照明装置を構成する導光板１５は、反射面１５ｃに、拡散パターンＰｃとして、入光端面１５ａの延在方向と交差する方向に沿ってストライプ状の微細な凹部２４が複数形成されている。この拡散パターンＰｃは、導光板１５の反射面１５ｃの全体に渡って形成されている。図１０（ｂ）に示すように、拡散パターンＰｃを構成する微細な凹部２４は、すべてが同じ形状である必要はなく、光の拡散性を高めるためにはランダムな形状とすることが好ましい。

このように、導光板１５の反射面１５ｃに、入光端面１５ａの延在方向と交差する方向に沿ってストライプ状の複数の微細な凹部２４からなる拡散パターンＰｃを形成することにより、導光板１５に対して光源１３から入射した光Ｌ２を入光端面１５ａの延在方向に沿った方向に反射面１５ｃで拡散して出射させることができる。拡散させた光は、反射シート１６で全反射した後、反射面１５ｃより導光板１５内部へ再び入射する。この光Ｌ２は、導光板１５内部へ入射するとき、凹部２４によって再び拡散されるようになる。すなわち、反射面１５ｃ側に出射する光は、反射面１５ｃから出射したときと、反射して再び反射面１５ｃへ入射するときの２回、凹部２４によって拡散されるようになる。また、光が反射面１５ｃから出射するとき、又は反射面１５ｃへ入射するとき、反射面１５ｃ自身が一定の割合の光を反射する。このときの反射光も拡散パターンＰｃによって拡散されるようになる。したがって、反射面１５ｃに拡散パターンＰｃとして微細なストライプ状の凹部２４を複数形成することにより、導光板１５の入光端面１５ａの延在方向に沿った方向の拡散性を向上させることができる。

この拡散パターンＰｃとしての微細な凹部２４は、導光板１５の表面をざらつかせる加工を施すことにより形成することができるため、コストや製造時間への影響は少なく、また、導光板１５の平坦性を損なうこともない。具体的には、拡散パターンＰｃとしての複数の凹部２４は、導光板１５の射出成形や金型成形を行う際に、使用する金型を研削加工等によって加工して成形面に微細な凹凸を形成し、それを用いて成形を行うことにより形成される。研削加工は、ストライプ状の微細な凹部２４を形成するのに適しており、グラインダ（砥石）を用いて容易に高精度で形成することができる。研削加工以外にも、レーザー加工を施すことにより金型の成形面に凹凸を形成するレリーフホログラム加工や、研磨布を高速回転し金型表面に押し当てることにより髪の毛のような細い線の凹凸を形成するヘアーライン加工を採用することもできる。また、超精密加工機による精密加工によっても微細な凹凸を形成することが可能である。
なお、拡散パターンＰｃとしての微細な凹部２４の形状は、一端部から他端部までつながる直線状である必要はなく、断続的に凹部２４が形成される破線状とすることもできる。拡散パターンＰｃを破線状の凹部２４とすることにより、入光端面１５ａに交差する方向に対しても所定程度の光を拡散させ、全体として拡散する光量を多くすることができる。

（５）別の構成例
図１１は、本実施形態にかかる照明装置の別の構成例であり、導光板１５の入光端面１５ａに入射光を拡散させるための凹凸パターンを備えていない場合の例である。
入光端面１５ａに凹凸パターンを備えていない場合、上述したように入射光が拡散されにくいため、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域のうち、ＬＥＤ光源１３の正面の領域ｂが明るくなりやすい一方、二つのＬＥＤ光源１３の間に位置する領域ｃでは光量が低下し、さらに導光板１５の両端部側の領域では、光が到達しにくく暗くなりやすい。その結果、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域で輝度ムラが発生しやすくなっている。

そのため、図１１に示すように、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域のうち、それぞれのＬＥＤ光源１３の正面の領域ｂにおいて、プリズム形状のパターンＰｂとしての微小な凹溝２２を部分的に無くし、配置密度が他の領域ａ及び領域ｃよりも低くされている。したがって、凹溝２２が部分的に無くされた領域ｂにおいては出光面１５ｂを透過して導光板１５の外部に出射される光の割合が減らされ、他の領域ａ及び領域ｃの出光量に近づけられる。その結果、出光エリアＡ内の入光端面１５ａ側の領域での輝度ムラが低減されるようになる。

このように、光源から出射され入光端面から入射した光の、入光端面の延在方向において異なる光量の分布に応じて、出光面のプリズム形状のパターンとしての微小な凹溝の状態を不均一にすることによって、出光エリアのうち入光端面側の領域において発生する輝度ムラを低減させることができる。

（６）変形例
以上、本実施形態の液晶装置に備えられた照明装置について説明したが、これまで説明した以外にも様々な変形が可能である。
例えば、導光板の入光端面に配置される光源の数についてはこれまで説明した三つに限られるものではなく、図１２（ａ）に示すように、二つの光源１３を備えた構成であってもよいし、図１２（ｂ）に示すように、四つの光源１３を備えた構成であってもよく、特に制限されるものではない。

また、本実施形態では、導光板の出光面側にプリズム形状のパターンが形成され、反射面側に拡散パターンが形成された例を説明したが、それぞれのパターンを形成する面を逆にして構成することもできる。さらに、入光端面側のデッドエリアと、出光エリアとで、形成するパターンを変えることも可能である。
図１３（ａ）及び（ｂ）は、導光板１５の出光面１５ｂ及び反射面１５ｃに形成するパターンの組み合わせを示している。図１３（ａ）は、導光板１５の出光面１５ｂの出光エリアにプリズム形状のパターンＰｂを形成し、反射面１５ｃの出光エリアに拡散パターンＰｃを形成した例であり、図１３（ｂ）は、導光板１５の出光面１５ｂの出光エリアに拡散パターンＰｃを形成し、反射面１５ｃの出光エリアにプリズム形状のパターンＰｂを形成した例である。それぞれの例において、反射面１５ｃの入光端面１５ａ側のデッドエリアに位置する部分においては、プリズム形状のパターン又は拡散パターンのいずれかを選択して形成することができる。また、出光面１５ｂの入光端面１５ａ側のデッドエリアに位置する部分においても、プリズム形状のパターン又は拡散パターンのいずれかを選択して形成することができ、さらには、加工性が煩雑になることから、パターンの形成を省略することもできる。
その場合であっても、プリズム形状のパターンとしての微小な凹溝が形成された反射面において、微小な凹溝の状態を不均一にすることによって輝度ムラを低減することができる。

［第２の実施の形態］
本発明にかかる第２の実施の形態は、基本的には第１の実施の形態と同様の構成の液晶装置であるが、第１の実施の形態の液晶装置が、導光板の出光面における出光エリア内の入光端面側の領域が不均一にされているのに対し、本実施形態の液晶装置は、導光板の反射面における出光エリア内の入光端面側の領域が不均一にされたものである。
以下、第１の実施の形態ですでに説明した点については省略し、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態の液晶装置を構成するにあたっては、第１の実施の形態の構成の変わりに本実施形態の構成とすることもできるし、第１の実施の形態の構成と併せて採用することもできる。

図１４は、本実施形態の液晶装置に備えられた照明装置を構成するＬＥＤ光源１３及び導光板１１５を、導光板１１５の反射面１１５ｃ側から見た図を示している。
本実施形態においては、導光板１１５の入光端面１１５ａには入射光を拡散させるための凹凸パターンＰａが備えられているために、これまで説明したように、出光エリアＡ内の入光端面１１５ａ側の領域のうち、領域ｃが最も明るくなり、次いで、領域ｂが明るくなる一方、領域ａでは暗くなりやすく、出光エリアＡ内の入光端面１１５ａ側の領域で輝度ムラが発生しやすくなっている。

そのため、本実施形態にかかる照明装置では、拡散パターンＰｃとしての微細な凹部２４が形成された導光板１１５の反射面１１５ｃのうち、出光エリアＡ内の入光端面１１５ａ側の領域において、微細な凹部２４の状態が、入光端面１１５ａの延在方向に沿って不均一にされている。
より具体的には、図１４に示すように、出光エリアＡ内の入光端面１１５ａ側の領域において、明るく視認されやすい領域ｃの微細な凹部２４を部分的に無くして、配置密度を相対的に低下させてある。したがって、この領域ｃの反射面１１５ｃ側に進む光の一部は、反射面１１５ｃにおいて全反射に近い状態で出光面１１５ｂ側に反射し、領域ｃから離れた位置で出光面１１５ｂに到達しやすくなる。その結果、領域ｃの出光面１１５ｂに入射する光量が減らされるため、領域ｃと、領域ａ及び領域ｂとの輝度のバランスが取られるようになる。

微細な凹部２４の状態を不均一にする方法としては、上述したような微細な凹部２４を部分的に無くして配置密度を異ならせる方法に限られるものではなく、図１５に示すように、微細な凹部２４の高さ（深さ）を異ならせるようにすることもできる。ただし、出光エリアＡ内で行われる処理であり、部分的に出射される光の量が少なくなって、スポット的に暗く視認されることを防ぐために、広い領域に渡って微細な凹部２４を無くすことは困難である。
これらのいずれの方法においても、上述のように、導光板を成形する金型の成形面に、研削加工等によって微細な凹凸を形成する際に、凹凸の状態を領域ごとに調節したり、あるいは、領域ごとに金型を分離し、形成される凹凸の状態が異なるようにそれぞれ研削加工を施したりすることによって、形成される導光板の所定領域の凹部の配置密度や高さを異ならせることができる。

また、第１の実施の形態におけるプリズム形状のパターンと同様に、拡散パターンＰｃとしての微細な凹部２４を無くしたり高さ（深さ）を低くしたりする箇所を、出光量を減らす領域の全体にわたって分散させることが好ましい。
また、凹溝２４を無くしたり深さを低くしたりする箇所を分散させる際に、凹溝２４が形成されておらず、光が拡散されない箇所がライン状になって視認されることのないように、光源１３からの光の進行方向の直線上に配列することのないようにして設けることが好ましい。

また、微細な凹部２４を無くしたり高さ（深さ）を低くしたりする領域についても、第１の実施の形態と同様に、光源１３から出射され入光端面１１５ａに入射した光の、入光端面１１５ａの延在方向に沿った方向において異なる光量の分布に応じて変更したり、さらには、微細な凹部２４の配置密度や高さを複数段階に異ならせたりすることができる。このように構成することによって、出光エリアＡのうちの入光端面１１５ａ側の領域において発生する輝度ムラを低減させることができる。

なお、本実施形態においても、導光板の出光面側にプリズム形状のパターンが形成され、反射面側に拡散パターンが形成された例を説明したが、それぞれのパターンを形成する面を逆にして構成することもできる。その場合であっても、プリズム形状のパターンとしての微小な凹溝が形成された反射面において、中心線平均粗さ（Ｒａ）を不均一にすることによって輝度ムラを低減することができる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態又は第２の実施の形態で説明したいずれかの液晶装置を備えた電子機器である。
図１６は、本実施形態の電子機器の全体構成を示す概略構成図である。この電子機器は、液晶装置に備えられた液晶パネル２０と、これを制御するための制御手段２００とを有している。また、図１６中では、液晶パネル２０を、パネル構造体２０ａと、半導体素子（ＩＣ）等で構成される駆動回路２０ｂと、に概念的に分けて描いてある。また、制御手段２００は、表示情報出力源２０１と、表示処理回路２０２と、電源回路２０３と、タイミングジェネレータ２０４とを備えている。
また、表示情報出力源２０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等からなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスク等からなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ２０４によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等の形で表示情報を表示処理回路２０２に供給するように構成されている。

また、表示処理回路２０２は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路２０ｂへ供給する。さらに、駆動回路２０ｂは、第１の電極駆動回路、第２の電極駆動回路及び検査回路を含めることができる。また、電源回路２０３は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する機能を有している。
そして、本実施形態の電子機器は、照明装置を構成する導光板の出光エリアの入光端面側の領域における輝度ムラが低減された液晶装置を備えているために、表示品位に優れた電子機器とされている。

本発明によれば、照明装置を構成する導光板における、光源が配列された入光端面側のデッドエリア内の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、入光端面の延在方向に沿って不均一にされているために、表示エリアの入光端面側の領域における輝度ムラが低減され、表示品位に優れた液晶装置及び電子機器を提供することができるようになった。
したがって、ＴＦＤ素子やＴＦＴ素子を備えた液晶装置や電子機器、例えば、携帯電話機やパーソナルコンピュータ等をはじめとして、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた電子機器などに幅広く適用することができる。

本発明の第１の実施の形態にかかる液晶装置を示す斜視図である。 液晶装置の断面図である。 照明装置を構成する導光板の入光端面に形成された凹凸パターンについて説明するための図である。 導光板の出光面に形成されたプリズム形状のパターンについて説明するための図である。 導光板内部を進む光について説明するための図である。 プリズム形状のパターンの別の例を説明するための図である。 プリズム形状のパターンとしての凹溝の状態を異ならせる別の方法について説明するための図である。 プリズム形状のパターンの配置について説明するための図である。 プリズム形状のパターンの状態を複数段階で異ならせた状態を示す図である。 第１の実施の形態の導光板の反射面に形成された拡散パターンについて説明するための図である。 第１の実施の形態にかかる照明装置の別の構成例を示す図である。 光源の数が異なる変形例を示す図である。 導光板の出光面及び反射面に形成するパターンの組み合わせの例を示す図である。 第２の実施の形態にかかる照明装置の構成例を示す図である。 拡散パターンの状態を異ならせる別の方法を説明するための図である。 第３の実施の形態にかかる電子機器の概略構成を示すブロック図である。 従来の液晶装置の構成を説明するための図である。 従来の照明装置における出光エリアでの輝度ムラについて説明するための図である。 従来の別の照明装置における出光エリアでの輝度ムラについて説明するための図である。

符号の説明

１０：液晶装置、１１：照明装置、１３：光源（ＬＥＤ光源）、１４：粘着シート、１５・１１５：導光板、１５ａ・１１５ａ：入光端面、１５ｂ・１１５ｂ：出光面、１５ｃ・１１５ｃ：反射面、１６：反射シート、１７：拡散シート、１８ａ・１８ｂ：プリズムシート、２０：液晶パネル、２２：凹溝、２４：凹部、Ｐａ：凹凸パターン、Ｐｂ：プリズム形状のパターン、Ｐｃ：拡散パターン

Claims (8)

1. 表示装置のバックライトとして用いられ、導光板と、前記導光板の入光端面に対向して配置された光源と、を備えた照明装置において、
   前記導光板は、前記入光端面の延在方向と交差する方向に延在する二つの面である、前記光源からの入射光を出光する出光面と、前記出光面の背面側の反射面と、を有するとともに、前記表示装置の表示エリアに対応する出光エリアと、非表示エリアに対応するデッドアリアと、を備え、
   前記出光面及び前記反射面のうちの少なくとも一方の面には、前記出光エリアの前記出光面側からの出光状態を調節するための複数の凹部又は凸部が形成されており、
   前記複数の凹部又は凸部が形成された面の前記出光エリアにおける前記入光端面側の領域に形成された前記凹部又は凸部の状態が、前記入光端面の延在方向に沿って不均一にされることを特徴とする照明装置。
2. 前記凹部又は凸部の配置密度を異ならせることによって前記凹部又は凸部の状態が不均一にされることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記凹部の深さ又は凸部の高さを異ならせることによって前記凹部又は凸部の状態が不均一にされることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記光源を複数備え、前記複数の光源から出射された光が重なり合う領域における前記凹部又は凸部の配置密度を低下させるかあるいは前記凹部の深さ又は凸部の高さを低くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記光源の出射面の正面の領域における前記凹部又は凸部の配置密度を低下させるかあるいは前記凹部の深さ又は凸部の高さを低くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記入光端面から入光する光の量は前記入光端面の延在方向において複数段階で異なっており、前記光の量に対応して、前記凹部又は凸部の状態が複数段階に異なることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 表示面を有する液晶パネルと、前記表示面とは反対側の面に配置される照明装置と、を備えた液晶装置において、
   前記照明装置は、導光板と、前記導光板の入光端面に対向して配置された光源と、を備え、
   前記導光板は、前記入光端面の延在方向と交差する方向に延在する二つの面である、前記液晶パネルに対向し前記光源からの入射光を出光する出光面と、前記出光面の背面側の反射面と、を有するとともに、前記表示装置の表示エリアに対応する出光エリアと、非表示エリアに対応するデッドエリアと、を備え、
   前記出光面及び前記反射面のうちの少なくとも一方の面には、前記出光エリアの前記出光面側からの出光状態を調節するための複数の凹部又は凸部が形成されており、
   前記複数の凹部又は凸部が形成された面の前記出光エリアにおける前記入光端面側の領域に形成された前記凹部又は凸部の状態が、前記入光端面の延在方向に沿って不均一にされることを特徴とする液晶装置。
8. 請求項７に記載された液晶装置を備えた電子機器。

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