JP2010097783A - 面状光源及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 面状光源及び液晶表示装置において、導光板を使用せず、軽量化が可能であると共に、従来の直下型に比べて薄型化を可能にすること。
【解決手段】 反射板と、該反射板上に複数実装され一定の広がり角を持って光を出射するＬＥＤ光源３と、反射板の上方に設置され透過する光を拡散させる拡散板と、を備え、ＬＥＤ光源３が、光軸３ａを反射板及び拡散板に対して平行に配していると共に互いに背面を向かい合わせて近接状態に設置された複数個を一組として組毎に複数実装されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示パネルなどを照明する面状光源及び液晶表示装置に関する。

薄型テレビジョン装置や薄型モニター等の大型ディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。
上記バックライトユニットでは、例えば導光板と、該導光板の側端面に配置させたＬＥＤ等の光源と、を備え、光源からの光を導光して主面全体から液晶表示パネルに向けて出射させているものがある。また、他のバックライトユニットとしては、導光板を用いず、拡散板の直下に距離を空けて複数のＬＥＤ光源を設置し、各ＬＥＤ光源から直上の拡散板に光を出射する直下型バックライトがある。

近年、液晶テレビジョン装置の大型化に伴って、その軽量化や薄型化がさらに要望されているが、導光板を用いたバックライトユニットでは、大型の導光板又は複数の導光板を並べて設置する必要があり、重量が増してしまう問題がある。これに対して、導光板を用いない上記直下型バックライトでは、導光板の無い分、軽量化が可能であるが、混色性や輝度ムラを無くすために、ＬＥＤ光源と拡散板との距離を長く設定するか、ＬＥＤ光源の配列ピッチを狭くする必要がある。

すなわち、点光源であるＬＥＤ光源が指向性を持っているため、ＬＥＤ光源の光出射方向である直上が非常に明るくなってしまう、いわゆるホットスポットとなり、輝度ムラが生じてしまうため、上記方法により、輝度の均一性及び混色性を向上させる必要がある。しかしながら、バックライト全体が厚くなると共に、より多くのＬＥＤ光源が必要になり、高コストとなる不都合があった。

従来、例えば特許文献１には、表示部の背面に設置された拡散板と光学レンズを搭載したＬＥＤ光源との間に、ＬＥＤ光源からの光を光源側に拡散させる反射部材と、該反射部材の周囲に配置され光を表示部側に拡散させながら透過させる透過拡散部材とを備えたバックライト装置が提案されている。すなわち、このバックライト装置では、ＬＥＤ光源から拡散板側に向かう中心部分の光を反射部材で反射して拡散板に直接入射することを阻止すると共に、透過拡散部材で拡散された光を拡散板に入射することで、拡散板に入力する光の強度を均一にしている。

また、特許文献２では、導光板を用いたバックライトユニットであるが、導光板に対してＬＥＤ光源の光軸を１０度〜８０度傾斜させて光を入射させる面光源装置及び表示装置が提案されている。この装置では、ＬＥＤ光源の台座となる基板に多数の傾斜面を形成してこれら傾斜面に各ＬＥＤ光源を実装することで、所定角度に傾斜した光軸を得るようにしている。

特開２００６−３１００４５号公報（特許請求の範囲、図１） 特開２００７−１３４２２４号公報（特許請求の範囲、図１）

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の技術では、反射部材や透過拡散部材を追加することで、光の強度をある程度均一化させているが、直下型バックライトであるため、やはり拡散板とＬＥＤ光源との距離を長く設定する必要があり、バックライト全体が厚くなってしまう不都合があった。
また、特許文献２に記載の技術では、導光板を使用するため重量が増大すると共に、ＬＥＤ光源の台座となる基板に多数の傾斜面を形成してこれら傾斜面に各ＬＥＤ光源を実装する必要があり、技術的に難しいと共に大幅なコストの増大を招いてしまう問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、導光板を使用せず、軽量化が可能であると共に、従来の直下型に比べて薄型化が可能な面状光源及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の面状光源は、反射板と、該反射板上に複数実装され一定の広がり角を持って光を出射するＬＥＤ光源と、前記反射板の上方に設置され透過する光を拡散させる拡散板と、を備え、前記ＬＥＤ光源が、光軸を前記反射板及び前記拡散板に対して平行に配していると共に互いに背面を向かい合わせて近接状態に設置された複数個を一組として組毎に複数実装されていることを特徴とする。

この面状光源では、ＬＥＤ光源が、光軸を反射板及び拡散板に対して平行に配していると共に互いに背面を向かい合わせて近接状態に設置された複数個を一組として組毎に複数実装されているので、互いに背中合わせに実装されて周囲に光出射面が向けられているいわゆるSide View Typeの各ＬＥＤ光源から光軸を中心に一定の広がり角で周囲に放射的に広がる光を出射することにより、広範囲にわたってムラなく拡散板に光を照射することができる。また、最も光強度の高い光軸方向が拡散板に平行な方向に設定されて拡散板に向けられていないので、ＬＥＤ光源の直上が周囲に比べて高輝度になって生じるホットスポットを抑制することができると共に、ＬＥＤ光源と拡散板との距離を短く設定することができる。さらに、従来の導光板を用いたバックライトに比べて導光板が不要であるため、軽量化が可能である。また、ＬＥＤ光源を反射板に傾けて実装する必要がなく、通常の平板上の実装工程で作製可能で、製造コストの増大を防止することができる。

また、本発明の面状光源は、前記一組を構成する前記ＬＥＤ光源の個数をＮとし、前記ＬＥＤ光源の光度半値角をθとすると、θ≧３６０°／２Ｎの関係に設定されていることを特徴とする。例えば、一組を構成するＬＥＤ光源の個数Ｎが３個であるとき、光度半値角θは６０°以上の広指向性に設定される。したがって、この面状光源では、一組を構成するＬＥＤ光源の個数とＬＥＤ光源の光度半値角とが上記式の関係に設定されているので、一組のＬＥＤ光源の周囲３６０°全体を効果的に照明することが可能になり、暗部の発生を抑制することができる。

また、本発明の面状光源は、前記反射板上に、前記ＬＥＤ光源から光軸方向前方に出射された光を前記拡散板側に屈折又は反射させる前方光学部材を備えていることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、反射板上に、ＬＥＤ光源から光軸方向前方に出射された光を拡散板側に屈折又は反射させる前方光学部材を備えているので、前方光学部材によって光軸方向前方へ出射された光を効率よく拡散板側へ向かわせて照明することができ、輝度を向上させることができる。前方光学部材としては、例えばミラー、プリズム、レンズ等が採用可能である。

また、本発明の面状光源は、前記ＬＥＤ光源の直上に、該ＬＥＤ光源から直上に出射された光の少なくとも一部を前記反射板側又は光軸方向に屈折又は反射させる直上光学部材を備えていることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、ＬＥＤ光源の直上に、該ＬＥＤ光源から直上に出射された光の少なくとも一部を反射板側又は光軸方向に屈折又は反射させる直上光学部材を備えているので、直上光学部材によってＬＥＤ光源の直上に出射される光を低減させたり、周辺へ導いて分散させることで、周辺との輝度の均一性を保つことができる。直上光学部材としては、例えばミラー、ハーフミラー、プリズム、レンズ、光学シート等が採用可能である。

さらに、本発明の面状光源は、前記直上光学部材が、前記ＬＥＤ光源から直上に出射された光を該ＬＥＤ光源の光軸方向と異なる方向に屈折又は反射させることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、直上光学部材が、ＬＥＤ光源から直上に出射された光を該ＬＥＤ光源の光軸方向と異なる方向に屈折又は反射させるので、直上光学部材が上記光軸方向以外の方向、すなわち光軸方向に比べて比較的輝度の低い領域に光を導くことで、輝度均一性及び平均輝度を向上させることができる。

また、本発明の面状光源は、前記一組を構成する複数の前記ＬＥＤ光源が、それぞれの背面を支持部材に接着させて一体化されていることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、一組を構成する複数のＬＥＤ光源が、それぞれの背面を支持部材に接着させて一体化されているので、反射板への実装が組毎に可能になり、実装工程を簡易化できると共に、各ＬＥＤ光源の光軸方向の位置決めが容易になる。

本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの裏面側に配された上記本発明の面状光源と、を備えていることを特徴とする。すなわち、この液晶表示装置では、上記本発明の面状光源を備えているので、軽量でかつ薄型であって、良好な輝度が得られる大面積の画像表示が可能となる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る面状光源によれば、ＬＥＤ光源が、光軸を反射板及び拡散板に対して平行に配していると共に互いに背面を向かい合わせて近接状態に設置された複数個を一組として組毎に複数実装されているので、広範囲にわたってムラなく拡散板に光を照射することができると共に、ホットスポットの発生を抑制することができる。また、導光板を用いないと共にＬＥＤ光源の実装も容易で、軽量化及び低コスト化が可能であると共に、ＬＥＤ光源と拡散板との距離を短く設定することもでき、薄型化も可能である。
したがって、この面状光源を備えた液晶表示装置によれば、軽量でかつ薄型であって、良好な輝度が得られる大面積の画像表示が可能となる。

以下、本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第１実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態における面状光源１は、液晶表示装置に用いるバックライトであって、図１から図３に示すように、反射板２と、該反射板２上に複数実装され一定の広がり角を持って光を出射するＬＥＤ光源３と、反射板２の上方に設置され透過する光を拡散させる拡散板４と、を備え、ＬＥＤ光源３が、光軸３ａを反射板２及び拡散板４に対して平行に配していると共に互いに背面を向かい合わせて近接状態に設置された複数個を一組として組毎に複数実装されている。

本実施形態では、３個のＬＥＤ光源３を一組とし、該一組のＬＥＤ光源３は、互いの背面を正三角形的に配置して実装される。すなわち、これら３つのＬＥＤ光源３は、組の中心から周方向に１２０°の間隔で各光軸３ａを配して設置され、拡散板４に沿って放射状に光が出射されるように実装されている。

上記反射板２は、板本体２ａ上のＬＥＤ光源３を設置する部分以外に反射シート２ｂが両面テープ等が貼られて反射面とされたものである。該反射シート２ｂは、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。なお、反射シート２ｂは、白色シートでも構わない。

上記ＬＥＤ光源３は、横向きのＬＥＤ、いわゆるSide View Typeで広指向性の白色ＬＥＤである。このＬＥＤ光源３は、互いに背面を向かい合わせた３つを一組として、組毎に互いに所定の間隔を空けて格子状（マトリクス状）又は千鳥配置状に配されて実装されている。なお、本実施形態では、ＬＥＤ光源３の各組は、図３に示すように、千鳥状に配置されている。

これら一組を構成するＬＥＤ光源３は、一組の個数をＮとし、ＬＥＤ光源３の光度半値角をθとすると、
θ≧３６０°／２Ｎ
の関係に設定されている。
すなわち、本実施形態では、３つのＬＥＤ光源３を一組としているので、Ｎ＝３となり、ＬＥＤ光源３の光度半値角θは、６０°以上に設定される。

なお、本実施形態では、光度半値角θが７０°の広指向性のＬＥＤ光源３が採用されている。したがって、各ＬＥＤ光源３の広がり角を単純に足し合わせると、
７０°×２×３＝４２０°
となって、３６０°以上をカバーして光が出射される。
なお、図中の仮想線（２点鎖線）による矢印は、光の進行方向の例を示している。

このＬＥＤ光源３とされる白色ＬＥＤは、例えば基板３ｂ上の半導体発光素子（図示略）を封止樹脂３ｃで封止したものであり、半導体発光素子として、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。

また、この半導体発光素子を封止する封止樹脂３ｃは、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばＹＡＧ蛍光体が添加されている。このＹＡＧ蛍光体は、半導体発光素子からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により白色光を生じさせるものである。なお、ＬＥＤ光源３は、先端面からのみ光が出射されるように先端面（光出射面）以外の封止樹脂３ｃ側面には、反射枠が形成されているものも採用可能であるが、より広い指向性にして光の広がり角を大きくするために、反射枠の無い封止樹脂３ｃが好ましい。

さらに、封止樹脂３ｃの光出射面の形状は、所望の指向性を得るために所定のレンズ形状とされている。
なお、白色ＬＥＤとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。
また、これらＬＥＤ光源３は、それぞれフレキシブルプリント基板（図示略）に接続されている。

上記拡散板４は、下方からの光を拡散させて面内の光強度を均一にする拡散板本体４ａと、該拡散板本体４ａ上に配された拡散シート４ｂと、で構成されている。これら拡散板本体４ａと拡散シート４ｂとは、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの透明樹脂にシリカ粒子などを分散させた板材及びシート材で形成されている。
上記反射板２と拡散板４とは、図示しない支持体で互いに所定の間隔を空けて平行に支持されている。

本実施形態の液晶表示装置１０は、例えば大型液晶テレビジョン装置等の液晶ディスプレイに適用される表示装置であって、液晶表示パネル５と、該液晶表示パネル５の裏面側に配された上記面状光源１と、を備えている。

すなわち、この液晶表示装置１０は、上記面状光源１と、上記拡散板４上に配され拡散板４からの光を液晶表示パネル５に向けた上方向への照射光として出射するプリズムシート６と、該プリズムシート６上に配された上記液晶表示パネル５と、を備えている。
なお、本実施形態では、液晶表示パネル５の画面側及び面状光源１の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。

上記プリズムシート６は、拡散シート４ｂからの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。
上記液晶表示パネル５は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、透過型の液晶表示パネル５の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙に液晶材料をシール材で封止したＴＦＴ液晶方式、ＳＴＮ液晶方式やＴＮ液晶方式等のパネル本体を備えたものである。

このように実施形態の面状光源１は、ＬＥＤ光源３が、光軸３ａを反射板２及び拡散板４に対して平行に配していると共に互いに背面を向かい合わせて近接状態に設置された複数個を一組として組毎に複数実装されているので、互いに背中合わせに実装されて周囲に光出射面が向けられているいわゆるSide View Typeの各ＬＥＤ光源３から光軸３ａを中心に一定の広がり角で周囲に放射的に広がる光を出射することにより、広範囲にわたってムラなく拡散板４に光を照射することができる。
なお、ＬＥＤ光源３間や背面間は、光軸３ａ方向に比べて暗部となるが、拡散板４の効果で、輝度ムラは低減される。

また、最も光強度の高い光軸方向が拡散板４に平行な方向に設定されて拡散板４に向けられていないので、ＬＥＤ光源３の直上が周囲に比べて高輝度になって生じるホットスポットを抑制することができると共に、ＬＥＤ光源３と拡散板４との距離を短く設定することができる。さらに、従来の導光板を用いたバックライトに比べて導光板が不要であるため、軽量化が可能である。また、ＬＥＤ光源３を反射板２に傾けて実装する必要がなく、通常の平板上の実装工程で作製可能で、製造コストの増大を防止することができる。

さらに、一組を構成するＬＥＤ光源３の個数ＮとＬＥＤ光源３の光度半値角θとが上記式の関係に設定されているので、一組のＬＥＤ光源３の周囲３６０°全体を効果的に照明することが可能になり、暗部の発生を抑制することができる。
したがって、この面状光源１をバックライトユニットとして採用した液晶表示装置１０では、軽量でかつ薄型であって、良好な輝度が得られる大面積の画像表示が可能となる。

次に、本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第２から第１０実施形態について、図４から図１３を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、ＬＥＤ光源３を３つで一組としているのに対し、第２実施形態の面状光源２１では、図４に示すように、互いに光軸３ａを反対方向に配して背中合わせに設置された２つのＬＥＤ光源３を一組としている点である。

この第２実施形態では、２個のＬＥＤ光源３を一組として実装しているので、３個のＬＥＤ光源３で一組としている第１実施形態よりも、ＬＥＤ光源３の光軸３ａに対して垂直な方向に暗部の領域が生じやすいため、第１実施形態のＬＥＤ光源３よりも、光度半値角θが大きいＬＥＤ光源３を採用して、暗部の領域を低減することが好ましい。
また、隣接する組のＬＥＤ光源３を、隣接する他方の組のＬＥＤ光源３における暗部を照明するように光軸３ａの向きを設定して実装することが好ましい。

第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、３つのＬＥＤ光源３で一組としているのに対し、第３実施形態の面状光源３１Ａ，３１Ｂでは、図５の（ａ）（ｂ）に示すように、ＬＥＤ光源３を５つ及び６つで一組としている点である。すなわち、第３実施形態の面状光源３１Ａでは、図５の（ａ）に示すように、一組を構成する５個のＬＥＤ光源３が互いの背面を五角形状に配して実装されている。また、第３実施形態の面状光源３１Ｂでは、図５の（ｂ）に示すように、一組を構成する６個のＬＥＤ光源３が互いの背面を六角形状に配して実装されている。

このように第３実施形態では、ＬＥＤ光源３を５つ又は６つで一組としているので、一組を構成するＬＥＤ光源３の個数ＮとＬＥＤ光源３の光度半値角θとの上記式の関係から、第１及び第２実施形態よりも、より光度半値角θの小さいＬＥＤ光源３を採用可能であると共に、暗部の領域をより低減することができる。

第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、３つのＬＥＤ光源３で一組としているのに対し、第４実施形態の面状光源４１では、図６に示すように、ＬＥＤ光源３を４つで一組としている点である。すなわち、第４実施形態では、一組を構成する４個のＬＥＤ光源３が互いの背面を正方形状に配して光軸３ａを四方に向けて実装されている。

この第４実施形態の面状光源４１では、第１実施形態よりも一組を構成するＬＥＤ光源３の個数が多いため、ＬＥＤ光源３の光度半値角θを比較的小さく設定することができる。なお、広い光度半値角θのＬＥＤ光源３を採用した場合、隣接するＬＥＤ光源３により互いに光線が重なって比較的輝度が高くなる領域も生じるが、この領域でも光が拡散板４を透過する際に輝度が均一化される。

第５実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、反射板２上のＬＥＤ光源３の前方に特に何も設置されていないのに対し、第５実施形態の面状光源５１では、図７に示すように、反射板２上に、ＬＥＤ光源３から光軸３ａ方向前方に出射された光を拡散板４側に屈折又は反射させる前方光学部材として前方用レンズ５７又は前方用ミラー５８を備えている点である。

すなわち、第５実施形態では、ＬＥＤ光源３から前方に出射された光を、前方用レンズ５７を通して屈折させることで、光路を拡散板４側に向けている。また、ＬＥＤ光源３から前方に出射された光を前方用ミラー５８の傾斜した反射面で反射させることで、光路を拡散板４側に向けている。なお、図７では、前方用レンズ５７及び前方用ミラー５８の両方を図示しているが、これらのうち、いずれか一方を全てのＬＥＤ光源３の前方に設置しても構わない。

したがって、第５実施形態の面状光源５１では、反射板２上に、ＬＥＤ光源３から光軸３ａ方向前方に出射された光を拡散板４側に屈折又は反射させる前方光学部材として前方用レンズ５７又は前方用ミラー５８を備えているので、これら前方光学部材によって光軸３ａ方向前方へ出射された光を効率よく拡散板４側へ向かわせて照明することができ、輝度を向上させることができる。なお、前方光学部材としては、例えばレンズやミラーの他に、プリズム等も採用可能である。

第６実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、ＬＥＤ光源３と拡散板４との間には特に何も設置されていないのに対し、第６実施形態の面状光源６１では、図８に示すように、ＬＥＤ光源３の直上に、該ＬＥＤ光源３から直上に出射された光の少なくとも一部を反射板２側又は光軸３ａ方向に屈折又は反射させる直上光学部材として直上用レンズ６７又は直上用ミラー６８を備えている点である。

すなわち、直上用レンズ６７は、ＬＥＤ光源３の直上に出射された光を拡散板４側に屈折させ、直上用ミラー６８は、ＬＥＤ光源３の直上に出射された光を反射させて反射板２側に出射する機能をそれぞれ有している。なお、図８では、直上用レンズ６７及び直上用ミラー６８の両方を図示しているが、これらのうち、いずれか一方を全てのＬＥＤ光源３の直上に設置しても構わない。

したがって、第６実施形態の面状光源６１では、ＬＥＤ光源３の直上に、該ＬＥＤ光源３から直上に出射された光の少なくとも一部を反射板２側又は光軸３ａ方向に屈折又は反射させる直上光学部材として直上用レンズ６７又は直上用ミラー６８を備えているので、直上光学部材によってＬＥＤ光源３の直上に出射される光を低減させたり、周辺へ導いて分散させることで、周辺との輝度の均一性を保つことができる。なお、直上用ミラー６８は、全反射可能なミラーだけでなく、ハーフミラーも採用可能である。

また、第７実施形態と第６実施形態との異なる点は、第６実施形態では、ＬＥＤ光源３の直上に直上光学部材として直上用レンズ６７又は直上用ミラー６８を備えているのに対し、第７実施形態の面状光源７１では、図９に示すように、ＬＥＤ光源３の直上に、該ＬＥＤ光源３から直上に出射された光の少なくとも一部を反射板２側又は光軸３ａ方向に屈折又は反射させる直上光学部材として直上用プリズム７７又は直上用光学シート７８を備えている点である。

すなわち、直上用プリズム７７は、ＬＥＤ光源３の直上に出射された光を光軸３ａ方向へ屈折させ、直上用光学シート７８は、ＬＥＤ光源３の直上に出射された光を屈折、反射又は拡散させて反射板２側に照射範囲を広げて出射する機能をそれぞれ有している。
なお、図９では、直上用プリズム７７及び直上用光学シート７８の両方を図示しているが、これらのうち、いずれか一方を全てのＬＥＤ光源３の直上に設置しても構わない。
また、直上用光学シート７８としては、プリズムシートやホログラムシート等が採用可能である。

このように第７実施形態の面状光源７１では、ＬＥＤ光源３の直上に、該ＬＥＤ光源３から直上に出射された光の少なくとも一部を反射板２側又は光軸３ａ方向に屈折又は反射させる直上光学部材として直上用プリズム７７又は直上用光学シート７８を備えているので、第６実施形態と同様に、直上光学部材によってＬＥＤ光源３の直上に出射される光を低減させたり、周辺へ導いて分散させることで、周辺との輝度の均一性を保つことができる。

第８実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、２個で一組のＬＥＤ光源３が実装されており、ＬＥＤ光源３の光軸３ａに対して垂直な方向にそれぞれ暗部が生じてしまうのに対し、第８実施形態の面状光源８１では、図１０及び図１１に示すように、一組を構成する２個のＬＥＤ光源３上に、ＬＥＤ光源３から直上に出射された光を該ＬＥＤ光源３の光軸３ａ方向と異なる方向に屈折又は反射させる直上光学部材として２方向用レンズ８７が設けられている点である。

上記２方向用レンズ８７は、２つのＬＥＤ光源３から直上に出射された光を拡散板４と平行な方向かつ各ＬＥＤ光源３の光軸３ａ方向に対して９０°ずれた２方向に屈折又は反射させる２つのレンズ部８７ａを有する複合レンズ部材である。例えば、第２実施形態において、光度半値角θが７０°であるＬＥＤ光源３を２つ使用した場合、ＬＥＤ光源３の光軸３ａに対して９０°ずれた方向を中心にして±４０°の範囲がＬＥＤ光源３の正面光で十分に照明されず、暗部となるが、第８実施形態では、２方向用レンズ８７で暗部となる方向へも光が出射されて、輝度均一性を確保することができる。

このように第８実施形態の面状光源８１では、直上光学部材である２方向用レンズ８７が、ＬＥＤ光源３から直上に出射された光を該ＬＥＤ光源３の光軸３ａ方向と異なる方向に屈折又は反射させるので、２方向用レンズ８７が上記光軸３ａ方向以外の方向、すなわち光軸３ａ方向に比べて比較的輝度の低い領域に光を導くことで、輝度均一性及び平均輝度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、２方向用レンズ８７をＬＥＤ光源３上に設置しているが、設置手段として、例えば、透明な両面テープ等で２方向用レンズ８７をＬＥＤ光源３上に貼り付けて設置する方法や、２方向用レンズ８７の両側下部に複数のピンを設け、これらピンを反射板２に設けた孔に差し込んで２方向用レンズ８７をＬＥＤ光源３上に固定する方法等が採用可能である。

第９及び第１０実施形態と第２及び第４実施形態との異なる点は、第２及び第４実施形態では、２つ及び４つのＬＥＤ光源３がそれぞれ反射板２上に背面を互いに向けて個別に実装されているのに対し、第９及び第１０実施形態の面状光源では、図１２及び図１３に示すように、一組を構成する複数のＬＥＤ光源３が、それぞれの背面を支持部材９３，１０３に接着させて一体化されたＬＥＤ搭載部材９４，１０４とされ、複数のＬＥＤ搭載部材９４，１０４が反射板２上に所定間隔を空けて実装されている点である。

すなわち、第９実施形態のＬＥＤ搭載部材９４は、直方体形状の支持部材９３の互いに対向する２面にＬＥＤ光源３がそれぞれ固定され、第１０実施形態のＬＥＤ搭載部材１０４は、直方体形状の支持部材１０３の全側面４面にＬＥＤ光源３がそれぞれ接着固定されている。
上記支持部材９３，１０３の表面には、接着固定された各ＬＥＤ光源３と電気的に接続された電極端子（図示略）が設けられており、反射板２上に実装した際に、反射板２上の実装基板やパターン配線等と電気的に接続されるようになっている。

このように第９及び第１０実施形態の面状光源では、一組を構成する複数のＬＥＤ光源３が、それぞれの背面を支持部材９３，１０３に接着させて一体化されているので、反射板２への実装が組毎に可能になり、実装工程を簡易化できると共に、各ＬＥＤ光源３の光軸３ａ方向の位置決めが容易になる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記各実施形態では、ＬＥＤ光源としてＲＧＢ−ＬＥＤを用いて、あらゆる色の光を出射させることも可能である。例えば、ＲＧＢ−ＬＥＤとして、一つのパッケージに赤色ＬＥＤ素子（Ｒ）、緑色ＬＥＤ素子（Ｇ）及び青色ＬＥＤ素子（Ｂ）を実装したＬＥＤを光源とする場合や、一つの組に互いに発光色の異なるＬＥＤ光源をそれぞれ配置しても構わない。これらの場合、各ＬＥＤにおいて印加電流を制御することで、面状光源全体又は組毎に、様々な色の光で照明することが可能になる。

また、上記各実施形態の面状光源では、拡散板として拡散板本体及び拡散シートを各１枚用いているが、いずれか一方を省略したり、少なくとも一方を複数枚使用しても構わない。さらに、拡散板を、プリズムシートと液晶表示パネルとの間に配置したバックライトユニットとしても構わない。すなわち、拡散板（拡散板本体及び拡散シート）は、輝度ムラ調整のため、その枚数やヘイズを考慮して適宜、設置位置及び枚数等が設定される。
また、１枚のプリズムシートを用いているが、２枚のプリズムシートを採用したバックライトユニットとしても構わない。

本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第１実施形態において、実装された一組のＬＥＤ光源を示す上面図である。 第１実施形態において、液晶表示装置を示す要部の側面図である。 第１実施形態において、拡散板を除いた面状光源を示す平面図である。 本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第２実施形態において、実装された一組のＬＥＤ光源を示す上面図である。 本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第３実施形態において、実装された５個（ａ）及び６個（ｂ）で一組のＬＥＤ光源を示す上面図である。 本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第４実施形態において、実装された一組のＬＥＤ光源を示す上面図である。 本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第５実施形態において、液晶表示装置を示す要部の側面図である。 本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第６実施形態において、液晶表示装置を示す要部の側面図である。 本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第７実施形態において、液晶表示装置を示す要部の側面図である。 本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第８実施形態において、実装された一組のＬＥＤ光源及び２方向用レンズを示す上面図である。 第８実施形態において、ＬＥＤ光源の光軸側から見た液晶表示装置を示す要部の側面図である。 本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第９実施形態において、ＬＥＤ搭載部材を示す斜視図である。 本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第１０実施形態において、ＬＥＤ搭載部材を示す斜視図である。

符号の説明

１，２１，３１Ａ，３１Ｂ，４１，５１，６１，７１，８１…面状光源、２…反射板、３…ＬＥＤ光源、３ａ…ＬＥＤ光源の光軸、４…拡散板、４ａ…拡散板本体、４ｂ…拡散シート、５…液晶表示パネル、６…プリズムシート、１０液晶表示装置、５７…前方用レンズ（前方光学部材）、５８…前方用ミラー（前方光学部材）、６７…直上用レンズ（直上光学部材）、６８…直上用ミラー（直上光学部材）、７７…直上用プリズム（直上光学部材）、７８…直上用光学シート（直上光学部材）、８７…２方向用レンズ（直上光学部材）、９３，１０３…支持部材、９４，１０４…ＬＥＤ搭載部材

Claims (7)

1. 反射板と、
   該反射板上に複数実装され一定の広がり角を持って光を出射するＬＥＤ光源と、
   前記反射板の上方に設置され透過する光を拡散させる拡散板と、を備え、
   前記ＬＥＤ光源が、光軸を前記反射板及び前記拡散板に対して平行に配していると共に互いに背面を向かい合わせて近接状態に設置された複数個を一組として組毎に複数実装されていることを特徴とする面状光源。
2. 請求項１に記載の面状光源において、
   前記一組を構成する前記ＬＥＤ光源の個数をＮとし、
   前記ＬＥＤ光源の光度半値角をθとすると、
   θ≧３６０°／２Ｎ
   の関係に設定されていることを特徴とする面状光源。
3. 請求項１又は２に記載の面状光源において、
   前記反射板上に、前記ＬＥＤ光源から光軸方向前方に出射された光を前記拡散板側に屈折又は反射させる前方光学部材を備えていることを特徴とする面状光源。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の面状光源において、
   前記ＬＥＤ光源の直上に、該ＬＥＤ光源から直上に出射された光の少なくとも一部を前記反射板側又は光軸方向に屈折又は反射させる直上光学部材を備えていることを特徴とする面状光源。
5. 請求項４に記載の面状光源において、
   前記直上光学部材が、前記ＬＥＤ光源から直上に出射された光を該ＬＥＤ光源の光軸方向と異なる方向に屈折又は反射させることを特徴とする面状光源。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の面状光源において、
   前記一組を構成する複数の前記ＬＥＤ光源が、それぞれの背面を支持部材に接着させて一体化されていることを特徴とする面状光源。
7. 液晶表示パネルと、
   該液晶表示パネルの裏面側に配された請求項１から６のいずれか一項に記載の面状光源と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。

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