JP2010165572A - 平面発光装置、パネル、および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置の薄型化および軽量化が実現できるようにする。
【解決手段】レンズシート２１は、LED１４から導光板２へ入光する光の指向性を狭めることができる形状を有している。換言すると、LED１４と導光板２の間にレンズシート２１を配置することにより、LED１４から導光板２に入光する光の入射角βを、小さな角度に偏らせることができる。光源４１から導光板２へ入光する光としては、入射角β＝０度近傍の光束（導光板２に対する平行光）の割合が多くなり、入射角β＝９０度に近い光束の割合は少なくなる。その結果、導光板２の光の導光効率が高くなることになる。本発明は、平面発光装置に適用することができる。
【選択図】図２１

Description

本発明は、平面発光装置、パネル、および表示装置に関し、特に、液晶表示装置の薄型化や軽量化が実現できるようになった平面発光装置、パネル、および表示装置に関する。

近年、液晶表示装置が普及してきている。液晶表示装置は、その液晶パネルに入射された光の透過率を画素毎に制御することで画像を表示している。従って、この液晶パネルに光を入射させるバックライトが、液晶パネルに組み込まれていることが多い（例えば特許文献１乃至３参照）。

特開平１１−１７４９７６号公報 特開２００４−１２７４７号公報 特開２００４−３３５４０５号公報

しかしながら、従来のバックライトでは、バックライトに用いられる導光板の厚みを抑えるのが困難な場合もあった。そのため、液晶表示装置の薄型化や軽量化のために導光板の厚みを抑えることが要望されていたが、その要望に十分に応えられていない現状である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、液晶表示装置の薄型化や軽量化が実現できるようにするものである。

本発明の一側面の平面発光装置は、光源と、前記光源からの光を伝搬させる導光部材とを備え、前記導光部材は、本体部に比較して、前記光源からの光が入射される入光部が厚くなるように形成されており、前記光源は、発光部材と、前記発光部材から発光された光を、その指向性を狭めて、前記導光部材の入光部に入射させる指向性部材とを有する。

前記光源の指向性部材は、レンズ機能を有している。

前記レンズ機能は、凸レンズもしくはプリズムレンズの機能である。

前記光源は、LED（Light Emitting Diode）から構成され、前記LEDのLED半導体チップを前記発光部材として構成し、前記LEDの前記LED半導体チップ以外の構成部材から、前記指向性部材を形成している。

本発明の一側面の平面発光装置においては、光源と、前記光源からの光を伝搬させる導光部材とが備えられている。前記導光部材は、本体部に比較して、前記光源からの光が入射される入光部が厚くなるように形成されている。前記光源により、その発光部材から発光された光は、その指向性部材において指向性を狭められて、前記導光部材の入光部に入射される。

本発明の一側面のパネルは、光源と、前記光源からの光を伝搬させる導光部材とを有するバックライトと、前記バックライトから入射された光を用いて、画像を表示する表示部とを備え、前記導光部材は、本体部に比較して、前記光源からの光が入射される入光部が厚くなるように形成されており、前記光源は、発光部材と、前記発光部材から発光された光を、その指向性を狭めて、前記導光部材の入光部に入射させる指向性部材とを有する。

本発明の一側面のパネルにおいては、光源と、前記光源からの光を伝搬させる導光部材とを有するバックライトと、前記バックライトから入射された光を用いて、画像を表示する表示部とが備えられている。前記導光部材は、本体部に比較して、前記光源からの光が入射される入光部が厚くなるように形成されている。前記光源により、その発光部材から発光された光は、その指向性部材において指向性を狭められて、前記導光部材の入光部に入射される。

本発明の表示装置は、光源と前記光源からの光を伝搬させる導光部材とを有するバックライトと、前記バックライトから入射された光を用いて画像を表示する表示部とを有するパネルを備え、前記導光部材は、本体部に比較して、前記光源からの光が入射される入光部が厚くなるように形成されており、前記光源は、発光部材と、前記発光部材から発光された光を、その指向性を狭めて、前記導光部材の入光部に入射させる指向性部材とを有する。

本発明の表示装置においては、光源と前記光源からの光を伝搬させる導光部材とを有するバックライトと、前記バックライトから入射された光を用いて画像を表示する表示部とを有するパネルが備えられている。前記導光部材は、本体部に比較して、前記光源からの光が入射される入光部が厚くなるように形成されている。前記光源により、その発光部材から発光された光は、その指向性部材において指向性を狭められて、前記導光部材の入光部に入射される。

以上のごとく、本発明によれば、例えば表示装置として液晶表示装置を採用した場合には、液晶表示装置の薄型化や軽量化が実現できるようになる。

例えばノート型パーソナルコンピュータに用いられる液晶表示装置のうち、ランプを光源とする従来のバックライトの構成例を示す図である。 例えばノート型パーソナルコンピュータに用いられる液晶表示装置のうち、LEDを光源とする従来のバックライトの構成例を示す図である。 導光板２の断面図である。 光の入射角と屈折角との関係を示す図である。 角度αと角度βの関係を示すグラフである。 臨界角について説明する図である。 光源からの光が、導光板２内を導光されていく様子を示す図である。 導光板２のラッパ角θ＝２度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。 導光板２のラッパ角θ＝３度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。 導光板２のラッパ角θ＝６度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。 導光板２のラッパ角θ＝８度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。 ラッパ部の長さＬと繰り返し反射回数の関係を示す図である。 ラッパ部の長さＬと繰り返し反射回数の関係を示す図である。 光源から導光板２への光の入射角β＝７０度とし、導光板２のラッパ角θ＝３度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。 光源から導光板２への光の入射角β＝０度とし、導光板２のラッパ角θ＝６度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。 導光板２のラッパ角θ＝３度とした場合における、光源からの光の入射角βと、導光板２内の上面２ｃまたは下面２ｂの入射角ｂ乃至ｇとの関係を示すグラフである。 導光板２のラッパ角θ＝９度とした場合における、光源からの光の入射角βと、導光板２内の上面２ｃまたは下面２ｂの入射角ｂ乃至ｇとの関係を示すグラフである。 光源からの光の入射角β＝０度の場合の、ラッパ角θと、導光板２内の１回目乃至６回目の光の入射角ｂ乃至ｇとの関係を示すグラフである。 光源からの光の入射角β＝４０度の場合の、ラッパ角θと、導光板２内の１回目乃至６回目の光の入射角ｂ乃至ｇとの関係を示すグラフである。 光源からの光の指向性の例を示す図である。 図２の構成のバックライトのうち、本発明の光源４１と導光板２を含む部分の構成例を示す図である。 複数のLED１４に対して１つのレンズシート２１を配置して構成される光源４１の各種例を示す斜視図である。 １つのLED１４に対して１つのレンズシート２１を配置して構成される光源４１の各種例を示す斜視図である。 １つのLED１４を構成している樹脂にレンズシート２１を施すことで、LED１４とレンズシート２１とを一体化した場合の光源４１の各種例を示す斜視図である。 従来の光源３１としてのLED１４の光の指向性を示す図である。 LED１４の前面にレンズシート２１を配置して構成される、本発明の光源４１の光の指向性を示す図である。 LED半導体チップ５２を発光部材として採用し、レンズ機能を有する封止材５１を指向性部材として採用して構成される光源４１の一例を示す斜視図である。 図２６の例の光源４１の側面を示す断面図である。 様々なラッパ部の形状を有する各導光板２の断面図である。

本発明の理解を容易なものとすべく、最初に、従来のバックライトについて説明する。光源としては、主に、ランプとLED（Light Emitting Diode）とが採用されることが多い。そこで、以下、ランプとLEDとをそれぞれ光源として採用する従来のバックライトの構成例を説明する。

＜１．従来のバックライトの構成例＞
図１は、例えばノート型パーソナルコンピュータに用いられる液晶表示装置のうち、ランプを光源とする従来のバックライトの構成例を示す図である。

図１に示されるバックライトは、反射板１、導光板２、拡散シート３、縦プリズムシート４、横プリズムシート５、冷陰極管６、およびリフレクタ７を含むように構成される。

図１において、導光板２の下面２ｂ若しくは上面２ｃまたはそれらの間の内部のうち、光源が配置される同図中左側の側面２ａ側の部分を、以下、入光部と称する。これに対して、導光板２の下面２ｂ若しくは上面２ｃまたはそれらの間の内部のうち、側面２ａと対向する側面２ｄ側の部分、即ち、同図中右側の側面２ｄ側の部分を、以下、先端部と称する。

図１の例の導光板２は、いわゆる楔形の形状を有している。導光板２の側面２ａには、光源として、リフレクタ７を備えた冷陰極管６が近接して配置されている。即ち、光源からの光は、導光板２の内部の入光部から先端部に向けて導光されていく。

導光板２の側面２ａと直交する面のうち下面２ｂ（図１中下方の下面２ｂ）には、反射板１が配置される。また、導光板２の下面２ｂと対向する上面２ｃには、輝度ムラを軽減するために、拡散シート３が配置される。さらに、拡散シート３の図１中上方向には、輝度向上のために、縦プリズムシート４と横プリズムシート５が下からその順番で積層される。ただし、縦プリズムシート４と横プリズムシート５とは、プリズムの山が相互に直交するように積層される。

図２は、例えばノート型パーソナルコンピュータに用いられる液晶表示装置のうち、LEDを光源とする従来のバックライトの構成例を示す図である。

図２に示されるバックライトは、反射シート１１、導光板２、拡散フィルム１２、プリズムシート１３、およびLED１４を含むように構成される。

図２の例の導光板２も楔形の形状を有している。導光板２の側面２ａには、光源として、LED１４が近接して配置されている。光源からの光は、導光板２の内部の入光部から先端部に向けて導光されていく。

導光板２の下面２ｂ側には、反射シート１１が配置される。また、導光板２の上面２ｃ側には、輝度ムラを軽減するために、拡散フィルム１２が配置される。さらに、拡散フィルム１２の図２中上方向には、輝度向上のために、プリズムシート１３が配置される。

以上説明したように、図１と図２の例では、導光板２の形状は、楔形の形状をしていた。しかしながら、導光板２の形状は、楔形の形状に特に限定されない。そこで、以下、導光板の形状について説明していく。
＜２．導光板の形状例＞
図３は、導光板２の断面図である。

図３のＡは、図１や図２に示される楔形の形状の導光板２の断面図を示している。即ち、図３のＡの例の導光板２は、入光部の側面２ａが厚く、先端部の側面２ｄに近づくほど薄くなるいわゆる楔形の形状を有している。

導光板２の形状は、上述の如く楔形の形状である必要はなく、例えば厚みが一定の平板であっても、光源からの光をバックライト表面に拡散させ輝度を均一にさせる機能を発揮することはできる。しかしながら、導光板２の形状を楔形の形状にすることにより、厚みが一定の平板の導光板に比べて、導光板２の軽量化や省材料化を図ることができる。さらに、導光板２の先端部が薄くなっていることで、薄くなった部分に液晶表示装置の表示部の駆動回路を配置することができ、液晶表示装置全体の薄型化を図ることもできる。

しかしながら、導光板２の厚みを考慮すると、単なる楔形の形状では、さらなる液晶表示装置の薄型化や軽量化を図ることは困難であった。導光板２と、光源である冷陰極管６やLED１４との寸法の関係があるためである。即ち、導光板２の入光部の側面２ａ（以下、入光面２ａと称する）の寸法（厚み）を光源である冷陰極管６やLED１４の寸法（厚み）よりも小さくしてしまうと、光源から導光板２に入光する光の入光率が低下してしまうからである。従って、一般的には、導光板２の入光面２ａの寸法は、光源である冷陰極管６やLED１４の寸法に対して同等以上の寸法に設定されている。

このように、入光面２ａの寸法を一定以下にすることは困難であるので、導光板２の形状として単なる楔形の形状を採用した場合には、さらなる液晶表示装置の薄型化や軽量化を図ることは困難であった。

そこで、上述の特許文献２や３には、図３のＢに示されるように、楔形の形状に対して改善を加えた形状の導光板２が開示されている。かかる導光板２の形状を採用することで、さらなる液晶表示装置の薄型化や軽量化を図ることが可能になる。

図３のＢは、いわゆるラッパ形の形状の導光板２の断面図を示している。

図３のＢの例の導光板２においては、その入光部付近２ｓの下面２ｂの傾斜角度（以下、ラッパ角と称する）は、図３のＡの例の導光板２と比べて大きくとられている。なお、図３のＢの例の導光板２においても、その入光面２ａの寸法は、光源である冷陰極管６やLED１４の寸法に対して同等以上の寸法が確保されている。

図３のＢの例のような導光板２、即ち、ラッパ角を大きくとった導光板２は、近年、携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータのバックライトに導入されている。しかしながら、導光板２のラッパ角を大きくとり過ぎると、導光板２に入光した光が途中で導光板２の外に抜けてしまい、光の利用率が低下してしまう場合がある（例えば、特許文献２参考）。

このため、導光板２に入光した光が途中で導光板２の外に抜けない範囲で、導光板２のラッパ角等を設定する必要がある。このため、導光板２に入光した光が途中で導光板２の外に抜けるか否かの検討が必要となってくる。そこで、このような検討を容易に行えるように、まず、背景技術として、光が導光板２内をどのように導光されていくのかについて説明する。なお、以下、導光板２の材質は、アクリルであるとする。

図４は、光の入射角と屈折角との関係を示す図である。

図４において、光は矢印で示される。また、２つの矢印の交点を通る図中垂直方向の境界線に対して、図中右側の斜線の領域は、アクリル材質の導光板２内を示し、図中左側の斜線の領域は、空気領域を示している。なお、この前提事項は、他の図面においても同様とされる。

図４のＡは、空気領域から導光板２に向けて光が入射される場合の光の入射角と屈折角との関係を示している。

図４のＡの場合、角度βが入射角を示し、角度αが屈折角を示している。

図４のＢは、導光板２内から空気領域に向けて光が出射される場合の光の入射角と屈折角との関係を示している。

図４のＢの場合、角度αが入射角を示し、角度βが屈折角を示している。

屈折率ｎは、スネルの法則により次の式（１）のように表すことができる。

・・・（１）

式（１）は、角度αについて解くと、次の式（２）のように表すことができる。

・・・（２）

なお、式（２）において、ａsinは、アークサインを示している。なお、このことは以下の式においても同様とする。

空気領域内と導光板２内（アクリル内）での光の屈折率nはほぼ1.49であることから、式（２）は、次の式（３）のように表すことができる。

・・・（３）

図５は、式（３）を示すグラフ、即ち、角度αと角度βの関係を示すグラフである。

図５において、縦軸は角度αを示し、横軸は角度βを示している。図５のグラフから、角度βが大きくなるにつれて角度αも大きくなることがわかる。ここで、図４のＢにおける屈折角βが９０度となる入射角αは臨界角と称されている。屈折角β＝９０度を式（１）に代入すると、臨界角は４２度となる。臨界角について、図６を用いて説明する。

図６は、臨界角について説明する図である。

図６の左方の矢印に示されるように、光が、導光板２の内部からその側面（空気領域との境界面）に対して、入射角α0=42度の臨界角で入射されたとする。この場合、右方の点線矢印に示されるように、屈折角β0=90度となるため、光は導光板２の外には出ない。従って、導光板２の内部を導光されてきた光が、入射角α0=42度の臨界角以上で、導光板２の側面（空気領域との境界面）に入射された場合には反射角α0で全反射する。即ち、光源から導光板２に入光した光は、その側面（空気領域との境界面）に対する入射角α0が臨界角の４２度以上である場合は導光板２の内部を導光される。そうでない場合、即ち、入射角α0が４２度未満の場合には、入光した光の一部が導光板２の外に出てしまい、導光板２の光の導光効率が低下してしまうことになる。

以下、図３のＢの例の導光板２、即ち、ラッパ角を大きくとった導光板２に入光する光が、導光板２の内部を如何にして導光されていくのかについて説明する。

図７は、光源からの光が、導光板２内を導光されていく様子を示す図である。

図７において、ラッパ角はθで示されている。図７の例では、導光板２のうち、入光面２ａ付近のみが示されている。入光面２ａから導光板２に入光する光の入射角はβとされ、導光板２内での屈折角をαとされている。入光面から導光板２に入光した光は、導光板２内の上面２ｃと下面２ｂに複数回反射しながら導光される。

１回目の光の入射角をｂ、２回目の光の入射角をｃ、３回目の光の入射角をｄ、・・・と記述した場合に、入射角ｂ，ｃ，ｄ・・・、ラッパ角θ、屈折角αの関係は、次の式（４）のように表すことができる。

・・・（４）

式（４）の屈折角αに対して、式（３）の右辺を代入することで、入射角ｂ，ｃ，ｄ・・・を求めることができる。

例えば、導光板２のラッパ角θ＝３度の場合に、式（４）の屈折角αに対して式（３）の右辺を代入すると、１回目の光の入射角ｂは、次式（５）のように表すことができる。

・・・（５）

式（４）により、導光板２のラッパ角θを２度、３度、６度、８度と変化させた場合の、それぞれの導光板２内での光の入射角ｂ，ｃ，ｄ・・・は容易に求めることができる。この場合の光源からの光が導光板２内を導光されていく様子は、図８乃至図１１に示されている。図８乃至図１１において、光源から導光板２への光の入射角β＝９０度とする。入射角β＝９０度とは、光源からの光が導光板２の上面２ｃに対して垂直方向から入光することを意味している。

図８は、導光板２のラッパ角θ＝２度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。

図８において、光源からの光は、導光板２へ入射角β＝９０で入射すると、屈折角α＝４２度で導光板２内に導光され、導光板２内において、下面２ｂの方向に伝搬していく。

その光の下面２ｂに対する入射角ｂは、式（４）により４６度となる。この場合、入射角ｂは臨界角の４２度以上であるため、反射角ｂ’＝４６度で、下面２ｂにおいて１回目の反射をする。

反射角ｂ’＝４６度で下面２ｂを反射した光は、導光板２内において、上面２ｃの方向に伝搬していく。

その光の上面２ｃに対する入射角ｃは、式（４）により４４度となる。この場合、入射角ｃは臨界角の４２度以上であるため、反射角ｃ’＝４４度で、上面２ｃにおいて２回目の反射をする。

このように、導光板２のラッパ角θ＝２度とした場合には、１回目の光の入射角ｂと２回目の光の入射角ｃはともに臨界角の４２度以上となるために、光源からの光は導光板２内を導光されていく。

図９は、導光板２のラッパ角θ＝３度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。

図９において、光源からの光は、導光板２へ入射角β＝９０で入射すると、屈折角α＝４２度で導光板２内に導光され、導光板２内において、下面２ｂの方向に伝搬していく。

その光の下面２ｂに対する入射角ｂは、式（４）により４５度となる。この場合、入射角ｂは臨界角の４２度以上であるため、反射角ｂ’＝４５度で、下面２ｂにおいて１回目の反射をする。

反射角ｂ’＝４５度で下面２ｂを反射した光は、導光板２内において、上面２ｃの方向に伝搬していく。

その光の上面２ｃに対する入射角ｃは、式（４）により４２度となる。この場合、入射角ｃは臨界角の４２度と丁度同一になる。よって、反射角ｃ’＝４２度で、上面２ｃにおいて２回目の反射をする。

このように、導光板２のラッパ角θ＝３度とした場合には、１回目の光の入射角ｂと２回目の光の入射角ｃはともに臨界角の４２度以上となるために、光源からの光は導光板２内を導光されていく。

図１０は、導光板２のラッパ角θ＝６度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。

図１０において、光源からの光は、導光板２へ入射角β＝９０で入射すると、屈折角α＝４２度で導光板２内に導光され、導光板２内において、下面２ｂの方向に伝搬していく。

その光の下面２ｂに対する入射角ｂは、式（４）により４２度となる。この場合、入射角ｂは臨界角の４２度と丁度同一になる。よって、反射角ｂ’＝４２度で、下面２ｂにおいて１回目の反射をする。

反射角ｂ’＝４２度で下面２ｂを反射した光は、導光板２内において、上面２ｃの方向に伝搬していく。

その光の上面２ｃに対する入射角ｃは、式（４）により３６度となる。この場合、入射角ｃは臨界角の４２度未満となるために、上面２ｃに入射された光は、導光板２の外に出てしまうことになる。

図１１は、導光板２のラッパ角θ＝８度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。

図１１において、光源からの光は、導光板２へ入射角β＝９０で入射すると、屈折角α＝４２度で導光板２内に導光され、導光板２内において、下面２ｂの方向に伝搬していく。

その光の下面２ｂに対する入射角ｂは、式（４）により４０度となる。この場合、入射角ｂは臨界角の４２度未満となるために、下面２ｂに入射された光は、導光板２の外に出てしまうことになる。

このように、光源から導光板２に入光した光は、導光板２の下面２ｂと上面２ｃのうち、一方に向かう方向に伝搬していき、一方への入射角が臨界角の４２度以上である場合、その一方のところで反射して、他方に向かう方向に伝搬していくことを繰り返す。ただし、下面２ｂがラッパ角θで傾斜している限り、反射を重ねていくほど、入射角は減少していく。その結果、最終的には、入射角が臨界角の４２度を下回った下面２ｂまたは上面２ｃの場所で、光は、反射せずに、導光板２の外に出てしまうことになる。

一方、ラッパ角θが大きくなるに従い、１回目の下面２ｂの入射角ｂは減少していく。当然に、２回目以降の入射角も、さらに減少していくことになる。よって、光源から導光板２に入光した光が、導光板２の外に出ないで導光板２内での反射を繰り返す回数（以下、繰り返し反射回数と称する）は、ラッパ角θが大きくなるに従い減少していく。

例えば、光源から導光板２への光の入射角β＝９０度であり、下面２ｂがラッパ角θで傾斜しているという条件下の上述の例では、ラッパ角θ≦３度以下にすれば、繰り返し反射回数は２回以上となる。ところが、３度＜ラッパ角θ≦６度にすると、繰り返し反射回数は１回だけ、即ち、１回しか反射しないことになる。さらに、６度＜ラッパ角θにすると、例えば、図１１に示されるようにラッパ角θ＝８度にすると、繰り返し反射回数は０回、即ち、１回も反射できないことになる。

即ち、ラッパ角θを大きく取れば、表示装置全体の薄型化や軽量化は容易に実現可能になる一方で、繰り返し反射回数が減少することになる。しかしながら、導光板２の入光部から先端部までの長さは、表示装置の画面のサイズで決定されるものである。一方で、導光板２の外に光が出てしまうと、導光板２の導光効率が低下してしまうため、可能な限り導光板２の外に光が出ないようにする必要がある。このため、繰り返し反射回数は一定数確保しなければならない。このことは、単純にラッパ角θを大きく取れないことになることを意味する。

ただし、繰り返し反射回数は、下面２ｂがラッパ角θで傾斜しているという条件があるため制限を受けるのであって、上面２c，下面２ｂが平行であれば制限は受けない。式（４）において、θ＝０を代入すると、入射角ｂ乃至ｆ＝９０−αと全て一定になり、９０−α≧４２度であれば、光は反射するからである。このことを図１２と図１３を参照して説明する。

ここで、導光板２の入光部近傍における、下面２ｂがラッパ角θで傾斜している部分を、以下、ラッパ部と称する。また、ラッパ部の長さをＬで表す。

図１２，図１３は、ラッパ部の長さＬと繰り返し反射回数の関係を示す図である。

図１２，図１３においては、光源から導光板２への光の入射角β＝９０度とされている。また、導光板２のラッパ角θ＝３度とされている。

図１２においては、導光板２のラッパ部の長さＬは、上面２ｃまたは下面２ｂに対する２回目の光の入射位置よりも長く、上面２ｃまたは下面２ｂに対する３回目の光の入射位置よりも短い長さが設定されている。

図１２において、光源からの光は、導光板２へ入射角β＝９０で入射すると、屈折角α＝４２度で導光板２内に導光され、導光板２内において、下面２ｂの方向に伝搬していく。

その光の下面２ｂに対する入射角ｂは、式（４）により４５度となる。この場合、入射角ｂは臨界角の４２度以上であるため、反射角ｂ’＝４５度で、下面２ｂにおいて１回目の反射をする。

反射角ｂ’＝４５度で下面２ｂを反射した光は、導光板２内において、上面２ｃの方向に伝搬していく。

その光の上面２ｃに対する入射角ｃは、式（４）により４２度となる。この場合、入射角ｃは臨界角の４２度と丁度同一になる。よって、反射角ｃ’＝４２度で、上面２ｃにおいて２回目の反射をする。

反射角ｃ’＝４２度で上面２ｃを反射した光は、導光板２内において、下面２ｂの方向に伝搬していく。

その光の下面２ｂに対する入射角ｄは、ラッパ角θ＝０を代入した式（４）により４２度となる。この場合、入射角ｄは臨界角の４２度と丁度同一になる。よって、反射角ｄ’＝４２度で、下面２ｂにおいて３回目の反射をする。

以降、光は、ラッパ角θ＝０を代入した式（４）により、上面２ｃまたは下面２ｂにおいて入射角＝反射角＝４２度という固定角度で反射することを繰り返しながら、先端部まで導光板２内を導光されていく。

これに対して、図１３においては、導光板２のラッパ部の長さＬは、上面２ｃまたは下面２ｂに対する３回目の光の入射位置よりも長い長さが設定されている。

図１３において、光源からの光は、導光板２へ入射角β＝９０で入射すると、屈折角α＝４２度で導光板２内に導光され、導光板２内において、下面２ｂの方向に伝搬していく。

その光の下面２ｂに対する入射角ｂは、式（４）により４５度となる。この場合、入射角ｂは臨界角の４２度以上であるため、反射角ｂ’＝４５度で、下面２ｂにおいて１回目の反射をする。

反射角ｂ’＝４５度で下面２ｂを反射した光は、導光板２内において、上面２ｃの方向に伝搬していく。

その光の上面２ｃに対する入射角ｃは、式（４）により４２度となる。この場合、入射角ｃは臨界角の４２度と丁度同一になる。よって、反射角ｃ’＝４２度で、上面２ｃにおいて２回目の反射をする。

反射角ｃ’＝４２度で上面２ｃを反射した光は、導光板２内において、下面２ｂの方向に伝搬していく。

その光の下面２ｂに対する入射角ｄは、式（４）により３９度となる。この場合、入射角ｄは臨界角の４２度未満となるために、下面２ｂに入射された光は、導光板２の外に出てしまうことになる。

図１２と図１３からわかるように、導光板２のラッパ角θが同じ場合、導光板２のラッパ部の長さＬが長いほど、導光板２の先端部の厚さＤは薄くなる。先端部の厚さＤを薄くすればするほど、液晶表示装置の薄型化や軽量化に貢献できる。しかしながら、図１３に示されるように、導光板２のラッパ部の長さＬを一定以上に長くしてしまうと、光は、導光板２内で全反射せずに外に出てしまうことになり、導光板２の光の導光効率が低くなってしまう。このため、ラッパ部の長さＬは、上面２ｃまたは下面２ｂにおける光の入射角が４２度以下になる範囲内で決定する必要がある。即ち、ラッパ部の長さＬは、ラッパ部内の繰り返し反射回数に依存する。

ラッパ部内の繰り返し反射回数は、ラッパ角θと、１回目の上面２ｃまたは下面２ｂにおける光の入射角とによって決定される。後者の条件、即ち、１回目の上面２ｃまたは下面２ｂにおける光の入射角は、光源からの光が導光板２へ入射された場合の屈折角αによって、即ち、光源からの光が導光板２へ入射される入射角βによって決定される。

そこで、以下、図１４と図１５を参照して、入射角βの違いによる導光板２内の光の導光の様子について説明する。

図１４は、光源から導光板２への光の入射角β＝７０度とし、導光板２のラッパ角θ＝３度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。

図１４において、光源からの光は、導光板２へ入射角β＝７０で入射すると、屈折角α＝３９度で導光板２内に導光され、導光板２内において、下面２ｂの方向に伝搬していく。

その光の下面２ｂに対する入射角ｂは、式（４）により４８度となる。この場合、入射角ｂは臨界角の４２度以上であるため、反射角ｂ’＝４８度で、下面２ｂにおいて１回目の反射をする。

反射角ｂ’＝４８度で下面２ｂを反射した光は、導光板２内において、上面２ｃの方向に伝搬していく。

その光の上面２ｃに対する入射角ｃは、式（４）により４５度となる。この場合、入射角ｃは臨界角の４２度以上になる。よって、反射角ｃ’＝４５度で、上面２ｃにおいて２回目の反射をする。

これに対して、図９の例では、即ち、光源から導光板２への光の入射角β＝９０度とした場合の例では、２回目の光の入射角ｃは、臨界角の４２度と同一であった。即ち、ラッパ角θ＝３度と同一ならば、光源から導光板２への光の入射角βが小さくなるほど、導光板２内の光の上面２ｃまたは下面２ｂへの入射角は大きくなる。

図１５は、光源から導光板２への光の入射角β＝０度とし、導光板２のラッパ角θ＝６度とした場合の、光源からの光が導光されていく様子を示す図である。

入射角β＝０度とは、図１５に示されるように、光源からの光が導光板２の上面２ｃに対して水平方向から入光することを意味している。即ち、光源からの光は、導光板２へ入射角β＝０で入射すると、上面２ｃに平行に伝搬して、下面２ｂに到達する。

このときの光の下面２ｂに対する入射角ｂは、式（４）により８４度となる。この場合、入射角ｂは臨界角の４２度以上であるため、反射角ｂ’＝８４度で、下面２ｂにおいて１回目の反射をする。

反射角ｂ’＝８４度で下面２ｂを反射した光は、導光板２内において、上面２ｃの方向に伝搬していく。

その光の上面２ｃに対する入射角ｃは、式（４）により７８度となる。この場合、入射角ｃは臨界角の４２度以上になる。よって、反射角ｃ’＝７８度で、上面２ｃにおいて２回目の反射をする。

これに対して、図１４の例、即ち、光源から導光板２への光の入射角β＝７０度とした場合の例では、２回目の光の入射角ｃ＝４５度であった。即ち、ラッパ角θとして、図１４の例の３度よりも大きい６度を取ったとしても、光源から導光板２への光の入射角βを０度と小さくすれば、導光板２内の光の上面２ｃまたは下面２ｂへの入射角は飛躍的に大きくなる。

このように、光源から導光板２への光の入射角βが小さくなるほど、導光板２内の光の上面２ｃまたは下面２ｂへの入射角は大きくなる。従って、光源から導光板２への光の入射角βを小さくすれば、ラッパ角θをより大きくとることができることがわかる。また、ラッパ角θが同一であるならば、光源から導光板２への光の入射角βを小さくするほど、ラッパ部の長さＬを長くすることができることがわかる。

以上説明した内容を、図１６乃至図１９のグラフを用いてまとめてみる。

図１６、図１７のそれぞれは、導光板２のラッパ角θ＝３度、９度のそれぞれとした場合における、光源からの光の入射角βと、導光板２内の上面２ｃまたは下面２ｂの入射角ｂ乃至ｇとの関係を示すグラフである。

図１６，図１７において、縦軸は入射角ｂ乃至ｇを、横軸は光源からの光の入射角βを示している。

入射角ｂ乃至ｇとは、導光板２内の上面２ｃまたは下面２ｂに対する１乃至６回目のそれぞれについての入射角を示している。そこで、以下、入射角ｂ乃至ｇを、１乃至６回目の光の入射角と称する。１回目の光の入射角ｂは、実線（太線）の曲線で示されている。２回目の光の入射角ｃは、点線（太線）の曲線で示されている。３回目の光の入射角ｄは、一点鎖線の曲線で示されている。４回目の光の入射角ｅは、二点鎖線の曲線で示されている。５回目の光の入射角ｆは、実線（細線）の曲線で示されている。６回目の光の入射角ｇは、点線（細線）の曲線で示されている。この段落の内容は、図１６と図１７のみならず、図１８と図１９にも当てはまるとする。

例えば、ラッパ角θ＝３度であって、光源からの光の入射角βが１０度の場合、図１６に示されるように、１回目の光の入射角ｂは約８０度、２回目の光の入射角ｃは約７７度、３回目の光の入射角ｄは約７５度となる。そして、４回目の光の入射角eは約７１度、５回目の光の入射角fは約６８度、６回目の光の入射角ｇは約６５度となる。このように、１乃至６回目の光の入射角ｂ乃至ｇはいずれも、臨界角の４２度以上となっている。よって、光源から入光した光は、上面２ｃまたは下面２ｂにおける反射の繰り返しを少なくとも６回行い、導光板２内を導光されていく。

これに対して、例えば、ラッパ角θ＝３度で同一であっても、光源からの光の入射角βが７０度の場合、図１６に示されるように、１回目の光の入射角ｂは約４８度、２回目の光の入射角ｃは約４５度、３回目の光の入射角ｄは約４１度となる。そして、４回目の光の入射角eは約３９度、５回目の光の入射角fは約３６度、６回目の光の入射角ｇは約３２度となる。このように、１回目の光の入射角ｂと２回目の光の入射角ｃとは、臨界角の４２度以上となっている。よって、光源から入光した光は、下面２ｂにおける１回目の反射をし、上面２ｃにおける２回目の反射をする。しかしながら、３回目の光の入射角ｃは、臨界角の４２度を下回っているため、下面２ｂにおける３回目の光の反射は行われず、そこで、導光板２の外に光が出てしまうことになる。

このように、ラッパ角θが同一であれば、光源からの光の入射角βを小さくすれば、ラッパ部内の繰り返し反射回数を多くすることでき、その結果として、ラッパ部の長さＬを長くすることができる。

また例えば、光源からの光の入射角βが１０度であって、ラッパ角θが９度の場合、図１７に示されるように、１回目の光の入射角ｂは約７５度、２回目の光の入射角ｃは約６７度、３回目の光の入射角ｄは約５８度となる。そして、４回目の光の入射角eは約４８度、５回目の光の入射角fは約３９度、６回目の光の入射角ｇは約３０度となる。このように、１回目乃至４回目の光の入射角ｂ乃至ｅまでは、臨界角の４２度以上となっている。よって、光源から入光した光は、下面２ｂにおける１回目の反射をし、上面２ｃにおける２回目の反射をし、下面２ｂにおける３回目の反射をし、上面２ｃにおける４回目の反射をする。しかしながら、５回目の光の入射角ｆは、臨界角の４２度を下回っているため、下面２ｂにおける５回目の光の反射は行われず、そこで、導光板２の外に光が出てしまうことになる。

さらに例えば、光源からの光の入射角βが７０度であって、ラッパ角θが９度の場合、図１７に示されるように、１回目の光の入射角ｂは約４１度、２回目の光の入射角ｃは約３２度、３回目の光の入射角ｄは約２３度となる。そして、４回目の光の入射角eは約１５度、５回目の光の入射角fは約５度となる。このように、１回目の光の入射角ｂですら、臨界角の４２度を下回っているため、光の反射は１回も行われずに、導光板２の外に光が出てしまうことになる。

このように、ラッパ角θが大きくなると、光源からの光の入射角βが同一であっても、ラッパ部内の繰り返し反射回数は小さくなり、その結果として、ラッパ部の長さＬは小さくなる。このことを、図１８と図１９を用いてさらに説明する。

図１８は、光源からの光の入射角β＝０度の場合の、ラッパ角θと、導光板２内の１回目乃至６回目の光の入射角ｂ乃至ｇとの関係を示すグラフである。

図１８において、縦軸は導光板２内の光の入射角ｂ乃至ｇを、横軸は導光板２のラッパ角θを示している。

例えば、光源からの光の入射角βが０度で、ラッパ角θが３度の場合、図１８に示されるように、１回目の光の入射角ｂは８７度、２回目の光の入射角ｃは８４度、３回目の光の入射角ｄは約８１度となる。そして、４回目の光の入射角eは約７８度、５回目の光の入射角fは約７５度、６回目の光の入射角ｇは約７２度となる。このように、１乃至６回目の光の入射角ｂ乃至ｇはいずれも、臨界角の４２度以上となっている。よって、光源から入光した光は、上面２ｃまたは下面２ｂにおける反射の繰り返しを少なくとも６回行い、導光板２内を導光されていく。

これに対して、例えば、光源からの光の入射角βが０度と同一であっても、ラッパ角θ＝９度と大きくなった場合、図１８に示されるように、１回目の光の入射角ｂは約８１度、２回目の光の入射角ｃは約７２度、３回目の光の入射角ｄは約６２度となる。そして、４回目の光の入射角eは約５５度、５回目の光の入射角fは約４５度、６回目の光の入射角ｇは約３６度となる。このように、１回目乃至５回目の光の入射角ｂ乃至ｆまでは、臨界角の４２度以上となっている。よって、光源から入光した光は、下面２ｂにおける１回目の反射をし、上面２ｃにおける２回目の反射をし、下面２ｂにおける３回目の反射をし、上面２cにおける４回目の反射をし、下面２ｂにおける５回目の反射をする。しかしながら、６回目の光の入射角ｇは、臨界角の４２度を下回っているため、上面２ｃにおける６回目の光の反射は行われず、そこで、導光板２の外に光が出てしまうことになる。

図１９は、光源からの光の入射角β＝４０度の場合の、ラッパ角θと、導光板２内の１回目乃至６回目の光の入射角ｂ乃至ｇとの関係を示すグラフである。

図１９において、縦軸は導光板２内の光の入射角ｂ乃至ｇを、横軸は導光板２のラッパ角θを示している。

例えば、光源からの光の入射角βが４０度で、ラッパ角θが３度の場合、図１９に示されるように、１回目の光の入射角ｂは６１度、２回目の光の入射角ｃは５９度、３回目の光の入射角ｄは約５７度となる。そして、４回目の光の入射角eは約５２度、５回目の光の入射角fは約５０度、６回目の光の入射角ｇは約４６度となる。このように、１乃至６回目の光の入射角ｂ乃至ｇはいずれも、臨界角の４２度以上となっている。よって、光源から入光した光は、上面２ｃまたは下面２ｂにおける反射の繰り返しを少なくとも６回行い、導光板２内を導光されていく。

これに対して、例えば、光源からの光の入射角βが４０度と同一であっても、ラッパ角θ＝９度と大きくなった場合、図１９に示されるように、１回目の光の入射角ｂは約５７度、２回目の光の入射角ｃは約４７度、３回目の光の入射角ｄは約３８度となる。そして、４回目の光の入射角eは約２８度、５回目の光の入射角fは約２０度、６回目の光の入射角ｇは約１０度となる。このように、１回目，２回目の光の入射角ｂ，ｃまでは、臨界角の４２度以上となっている。よって、光源から入光した光は、下面２ｂにおける１回目の反射をし、上面２ｃにおける２回目の反射をする。しかしながら、３回目の光の入射角ｄは、臨界角の４２度を下回っているため、下面２ｂにおける３回目の光の反射は行われず、そこで、導光板２の外に光が出てしまうことになる。

このように、ラッパ角θが大きくなると、光源からの光の入射角βが同一であっても、ラッパ部内の繰り返し反射回数は小さくなり、その結果として、ラッパ部の長さＬは小さくなる。

なお、以上説明した図１６乃至図１９のグラフの作成手法は次の通りとなる。

即ち、図１６乃至図１９のグラフの何れも、上述の式（４）に基づいて作成されている。

具体的には、式（４）の各右辺の屈折角αに、上述の式（３）の右辺をそれぞれ代入して、また、式（４）の各右辺のラッパ角θに３度を代入した上で、光源からの光の入射角βを変数（ｘ軸）としてグラフ化したものが、図１６のグラフになる。

同様に、式（４）の各右辺の屈折角αに、式（３）の右辺をそれぞれ代入して、また、式（４）の各右辺のラッパ角θに９度を代入した上で、光源からの光の入射角βを変数（ｘ軸）としてグラフ化したものが、図１７のグラフになる。

また、式（４）の各右辺の屈折角αに、式（３）の右辺をそれぞれ代入して、光源からの光の入射角βのそれぞれに０を代入した上で、ラッパ角θを変数（ｘ軸）としてグラフ化したものが、図１８のグラフになる。

即ち、光源から導光板２への光の入射角β＝０度の場合、１回目の光の入射角ｂは、式（３）と式（４）から、次の式（６）のように表すことができる。

・・・（６）

同様に、２回目の光の入射角ｃは、次の式（７）のように表すことができる。

・・・（７）

これらの式（６），式（７）をそれぞれ示す曲線が、図１８のグラフにおいては、１回目の光の入射角ｂを示す実線（太線）の曲線と、２回目の光の入射角ｃを示す点線（太線）の曲線のそれぞれになる。

式の明記は省略するが、図１８における、３回目の光の入射角ｄを示す一点鎖線の曲線乃至６回目の光の入射角ｇを示す点線（細線）の曲線のそれぞれについても、全く同様に数式化することができる。

また、光源から導光板２への光の入射角β＝４０度の場合、式（３）よりα＝２５．６となる。よって、１回目の光の入射角ｂは、式（４）から、次の式（８）のように表すことができる。

・・・（８）

式（８）を示す曲線が、図１９のグラフにおいては、１回目の光の入射角ｂを示す実線（太線）の曲線となる。

式の明記は省略するが、図１９における、２回目の光の入射角ｃを示す点線（太線）の曲線乃至６回目の光の入射角ｇを示す点線（細線）の曲線のそれぞれについても、全く同様に数式化することができる。

以上説明してきたように、液晶表示装置の薄型化や軽量化を図るためには、導光板２の先端部Ｄの厚みを薄型化するとよい。導光板２の先端部Ｄの厚みを薄型化するためには、ラッパ角θを大きく取ったり、ラッパ部の長さＬを長く取ると良い。

しかしながら、やみくもに、ラッパ角θを大きく取り、また、ラッパ部の長さＬを長く取ってしまうと、光は、ラッパ部において、反射せずに導光板２の外に出てしまい、導光板２の光の導光効率が低下してしまうことになる。

そこで、導光板２の光の導光効率が低下しないように、ラッパ部における光の入射角を何れも臨界角の４２度以上にするという条件を満たすように、ラッパ角θや、ラッパ部の長さＬを設定する必要がある。

この場合、図１６乃至図１９のグラフを使うことで、ラッパ部における光の入射角、即ち、１回目の光の入射角ｂ乃至６回目の光の入射角ｇが、臨界角の４２度以上になっているか否かを容易に視認することができるようになる。即ち、ラッパ角θや、ラッパ部の長さＬの設定が容易に可能になる。

具体的には例えば、図１６乃至図１９のグラフにおいては、臨界角である４２度を示す直線上またはそれよりも上方に存在する曲線の本数が、導光板２内の上面２ｃまたは下面２ｂにおいて反射する回数、即ち、繰り返し反射回数を示すことになる。繰り返し反射回数が多くなれば、その分だけ、ラッパ部の長さＬを長く設定できる。逆に、ラッパ部の長さＬを予め設定すると、繰り返し反射回数の最大回数が決定される。あとは、この最大回数と同本数の曲線が、臨界角である４２度を示す直線上またはそれよりも上方に存在するように、ラッパ角θを設定したり、光源からの光の入射角βを設定すればよいことがわかる。

ところで、図１６と図１７から明らかなように、光源からの光の入射角βは小さく取る方が、ラッパ部内の繰り返し反射回数がその分だけ多くなる。即ち、光源からの光の入射角βは小さく取る方が、ラッパ角θを大きくしたり、ラッパ部の長さＬを長くすることが容易に可能になる。その結果、導光板２の先端部Ｄの厚みの薄型化を容易に実現し、ひいては、液晶表示装置の薄型化や軽量化を容易に実現することができるようになる。

しかしながら、従来の光源としては、図１のランプ６や図２のLED１４といった、図２０のＡに示されるように、光の指向性が広い光源３１が採用されていた。

図２０は、光源からの光の指向性の例を示す図である。

図２０のＡに示されるように、従来の光源３１からの光は、指向性が広いため、入光面２ａに対して、入射角βとして様々な角度を有する光束が入射されることになる。換言すると、指向性の広い従来の光源３１とは、入射角β＝９０度に近い光束の割合が多い光源であった。このため、ラッパ角θを大きくしたり、ラッパ部の長さＬを長くすることは困難であった。このため、導光板２の全体の平均厚みの薄型化は困難であり、その結果、液晶表示装置の薄型化や軽量化も困難であった。

そこで、本発明人は、図２０のＢに示されるように、発光部材と、その発光部からの光の指向性を狭める指向性部材とからなる光源４１を発明した。

図２０のＡ，Ｂを比較すれば容易にわかるように、本発明が適用される光源４１（以下、本発明の光源４１と称する）は、従来の光源３１と比較して指向性が狭い。よって、入光面２ａに入射される光束の入射角βを０度近傍に偏らせることができるようになる。即ち、本発明の光源４１は、従来の光源３１と比較して、入射角β＝９０度に近い光束の割合は少なく、入射角β＝０度近傍の光束（平行光束）の割合が多い光源である。よって、本発明の光源４１をバックライトに採用することで、上述の図１６や図１７から明らかなように、ラッパ部分における繰り返し反射回数は、従来と比較して増加することになる。その結果、ラッパ角θを大きくしたり、ラッパ部の長さＬを長くすることを容易に実現することが可能になる。このため、導光板２の先端部Ｄの厚みの薄型化も容易に実現し、ひいては、液晶表示装置の薄型化や軽量化も容易に実現することが可能になる。

＜３．本発明が適用された光源を搭載したバックライトの構成例＞

以下、図面を参照して、本発明が適用された光源４１（以下、本発明の光源４１と称する）の具体例について説明していく。

図２１は、図２の構成のバックライトのうち、本発明の光源４１と導光板２を含む部分の構成例を示す図である。

図２１のＡは、本発明の光源４１と導光板２を含む部分の上面図である。

図２１のＢは、本発明の光源４１と導光板２を含む部分の側面の断面図である。

本発明の光源４１は、発光部材としてのLED１４と、指向性部材としてのレンズシート２１とから構成される。即ち、図２１のＡに示されるように、複数のLED１４と、導光板２の入光面２１ａとの間に、レンズシート２１が配置される。

レンズシート２１は、LED１４から導光板２へ入光する光の指向性を狭めることができる形状を有している。よって、LED１４と導光板２の間にレンズシート２１を配置することにより、LED１４から導光板２に入光する光の入射角βを、小さな角度に偏らせることができる。換言すると、光源４１から導光板２へ入光する光としては、入射角β＝０度近傍の光束（導光板２に対する平行光）の割合が多くなり、入射角β＝９０度に近い光束の割合は少なくなる。その結果、導光板２の光の導光効率が高くなることになる。

換言すると、レンズシート２１の形状は、LED１４から導光板２へ入光する光の指向性を狭めることができる形状であれば足り、その形状は特に限定されない。例えば、レンズシート２１は、図２２乃至図２４に示されるように、様々な形状を有することができる。

図２２は、複数のLED１４に対して１つのレンズシート２１を配置して構成される光源４１の各種例を示す斜視図である。

図２２のＡは、複数のLED１４の前面に、断面が凸レンズ形状のレンズシート２１を１つだけ配置して構成される光源４１を示している。

図２２のＢは、複数のLED１４の前面に、断面が複数の凸レンズから形成される形状のレンズシート２１を１つだけ配置して構成される光源４１を示している。

図２２のＣは、複数のLED１４の前面に、断面が三角形状のレンズシート２１を１つだけ配置して構成される光源４１を示している。

図２２のＤは、複数のLED１４の前面に、断面がプリズムレンズ形状のレンズシート２１を１つだけ配置して構成される光源４１を示している。

図２２のＥは、複数のLED１４の前面に、断面が円形状のレンズシート２１を１つだけ配置して構成される光源４１を示している。

なお、図２２のＢ，Ｄの形状のほうが、図２２のＡ，Ｃ，Ｅの形状に比べて、レンズシート２１の厚みを小さくすることができる。

図２３は、１つのLED１４に対して１つのレンズシート２１を配置して構成される光源４１の各種例を示す斜視図である。

なお、図２３の例では、１つのLED１４しか図示されていないが、実際には、LED１４とレンズシート２１との組が複数用意され、これら複数の組が、導光板２の入光面２ａに近接して配置されることになる。なお、以下、図２３のＡ乃至Ｄにそれぞれ示されるLED１４とレンズシート２１との各組を、単位光源と称する。即ち、図２３の例では、図２３のＡ乃至Ｄのうちの何れかの形状の単位光源の複数体により、本発明の光源４１が構成される。

図２３のＡは、１つのLED１４の前面に、断面が凸レンズ形状のレンズシート２１を１つだけ配置して構成される単位光源を示している。

図２３のＢは、１つのLED１４の前面に、断面が複数の凸レンズから形成される形状のレンズシート２１を１つだけ配置して構成される単位光源を示している。

図２３のＣは、１つのLED１４の前面に、断面が三角形状のレンズシート２１を１つだけ配置して構成される単位光源を示している。

図２３のＤは、１つのLED１４の前面に、断面がプリズムレンズ形状のレンズシート２１を１つだけ配置して構成される単位光源を示している。

なお、図２３のＢ，Ｄの形状のほうが、図２３のＡ，Ｃの形状に比べて、レンズシート２１の厚みを小さくすることができる。

図２４は、１つのLED１４を構成している樹脂にレンズシート２１を施すことで、LED１４とレンズシート２１とを一体化した場合の光源４１の各種例を示す斜視図である。

なお、図２４の例では、１つのLED１４しか図示されていないが、実際には、LED１４とレンズシート２１との組（一体化されたもの）が複数用意され、これら複数の組が、導光板２の入光面２ａに近接して配置されることになる。なお、以下、図２４のＡ乃至Ｄにそれぞれ示されるLED１４とレンズシート２１との各組（一体化されたもの）を、一体化単位光源と称する。即ち、図２４の例では、図２４のＡ乃至Ｄのうちの何れかの形状の一体化単位光源の複数の集合体により、本発明の光源４１が構成される。

図２４のＡは、１つのLED１４の樹脂に、断面が凸レンズ形状のレンズシート２１を施すことで構成される一体化単位光源を示している。

図２４のＢは、１つのLED１４の前面に、断面が複数の凸レンズから形成される形状のレンズシート２１を施すことで構成される一体化単位光源を示している。

図２４のＣは、１つのLED１４の前面に、断面が三角形状のレンズシート２１を施すことで構成される一体化単位光源を示している。

図２４のＤは、１つのLED１４の前面に、断面がプリズムレンズ形状のレンズシート２１を施すことで構成される一体化単位光源を示している。

なお、図２４のＢ，Ｄの形状のほうが、図２４のＡ，Ｃの形状に比べて、一体化単位光源の厚みを小さくすることができる。

以下、図２５と図２６を参照して、このような各種形状を有するレンズシート２１とLED１４とからなる、本発明の光源４１の動作について、従来の光源３１と比較しつつ説明する。

図２５は、従来の光源３１としてのLED１４の光の指向性を示す図である。

図２５に示されるように、従来の光源３１としてのLED1４は、封止材５１とLED半導体チップ５２とから構成されていた。

図２５において、従来の光源３１の前面の楕円は、従来の光源３１からの光の指向性を示している。ここで、従来の光源３１の正面光度を、図２５にあわせて、Ｌ１と記述する。

図２６は、LED１４の前面にレンズシート２１を配置して構成される、本発明の光源４１の光の指向性を示す図である。

図２６の例では、本発明の光源４１は、封止材５１およびLED半導体チップ５２から構成されるLED１４、並びに、レンズシート２１から構成されている。

図２６において、本発明の光源４１の前面の茄子形の形状は、本発明の光源４１からの光の指向性を示している。ここで、本発明の光源４１の正面光度を、図２６にあわせて、Ｌ２と記述する。

図２５と図２６に示されるように、本発明の光源４１においては、封止材５１とLED半導体チップ５２からなる従来の光源３１（LED１４）の前面に、レンズシート２１が配置されている。

このため、従来の光源３１から出射されてレンズシート２１を通過した光が、本発明の光源４１からの光となる。レンズシート２１は、光の指向性を狭め、その正面光度を強くする機能を有している。換言すると、レンズシート２１は、入射された光を平行光に近づけて出射する機能を有している。

よって、本発明の光源４１からの光の指向性は、従来の光源３１からの光の指向性に比較して狭まることになる。なお、このことは、図２６に示される本発明の光源４１の指向性を表す茄子形の形状が、図２５の従来の光源３１の指向性を表す楕円に比較して細長くなっていることにより図面中に表わされている。

また、本発明の光源４１の正面光度Ｌ２は、従来の光源３１の正面光度Ｌ１に比較して強まることになる。なお、このことは、図２６に示される本発明の正面光度Ｌ２を表すベクトルの長さ（矢印の長さ）が、図２５の従来の光源３１の正面光度Ｌ１を表すベクトルの長さ（矢印の長さ）に比較して長くなっていることにより図面中に表わされている。

本発明人は、実際に、市販の白色LED１４からなる従来の光源３１の前面に、断面がプリズムレンズ形状のレンズシート２１を配置することで、本発明の光源４１の一例を実現化させた。そして、本発明人は、その本発明の光源４１の正面光度Ｌ２を測定してみた。その結果、本発明の光源４１の正面光度Ｌ２は、従来の光源３１の正面光度Ｌ１、即ち、白色LED１４の前面にレンズシート２１を配置しない場合の正面光度Ｌ１と比べて、少なくとも１．３倍となっていることが確認された。

このように、本発明の光源４１からの光は、従来の光源３１からの光に比較して平行光に近づくことがわかる。

以上まとめると、本発明の光源４１の動作は次の通りになる。即ち、発光部材としては従来の光源３１（従来のLED１４）をそのまま採用することができる。指向性部材としては、レンズシート２１を採用することができる。この場合、発光部材から発光された光は、指向性部材を通過することにより、その指向性が狭まれ、また正面光度が強くなる。換言すると、発光部材から発光された光は、指向性部材を通過することにより、平行光に近づくことになる。

以上の例では、本発明の光源４１を構成する発光部材として、従来のLED１４（図２２や図２３参照）や、樹脂部にレンズシート２１が施されたLED１４（図２４参照）が採用された。また、以上の例では、本発明の光源４１を構成する指向性部材として、レンズシート２１が採用された。しかしながら、本発明の光源４１の構成部材、即ち、発光部材と指向性部材とは何れも、以上の例に特に限定されず、様々な実施の形態を取ることができる。例えば、発光部材としては、ランプ等の発光機能を有する任意の部材を採用し得る。また例えば、指向性部材としては、発光部材から発光された光の指向性を狭め、その正面光度を強める機能を有する部材、例えばレンズ機能を有している任意の部材を採用し得る。

具体的に例えば、LED１４の封止材５１にレンズ機能を持たせることが可能である。そこで、LED半導体チップ５２を発光部材とし、レンズ機能を有する封止材５１を指向性部材として構成されるLED１４を、本発明の光源４１を構成することができる。

図２７は、このような本発明の光源４１、即ち、LED半導体チップ５２を発光部材として採用し、レンズ機能を有する封止材５１を指向性部材として採用して構成される光源４１の一例を示す斜視図である。

より正確には、本発明の光源４１を構成する複数の単位光源のひとつが、図２７に図示されているLED１４である。

図２７において、ｚ軸方向は、導光板２の入光面２ａが配置される方向を示している。ｙ軸方向に、図２７に示される単位光源（LED１４）が複数配置されて、本発明の光源４１が構成される。

図２７の例では、本発明の光源４１の単位光源（LED１４）は、封止材５１とLED半導体チップ５２（図２７には図示せず、図２８参照）とから構成されている。封止材５１は、例えば黄色の蛍光体の樹脂により形成され、例えばいわゆるかまぼこ状に変形させることによりレンズの機能を発揮することができるようになる。

図２８は、図２６の例の光源４１の側面を示す断面図である。

図２８のＡ，Ｂはそれぞれ、いわゆるかまぼこ形状を有する封止材５１を指向性部材として採用した本発明の光源４１（その単位光源であるLED１４）のｙｚ軸方向，ｘｚ軸方向の側面の各断面図を示している。

いわゆるかまぼこ形状を有する封止材５１は、ｘ軸方向に対して凸レンズの機能を発揮することができるようになる。その結果、ｘ軸方向の光源４１の光の指向性を狭めることができるようになる。

図２８のＣ，Ｄはそれぞれ、いわゆるかまぼこ形状を有し、かつ凹レンズ形状を有する封止材５１を指向性部材として採用した本発明の光源４１（その単位光源であるLED１４）のｙｚ軸方向，ｘｚ軸方向の側面の各断面図を示している。

この場合も、図２８のＤに示されるように、いわゆるかまぼこ形状を有する封止材５１は、ｘ軸方向に対して凸レンズの機能を発揮することができるようになる。その結果、ｘ軸方向の光源４１の光の指向性を狭めることができるようになる。

さらに、図２８のＣに示されるように、凹レンズ形状を有する封止材５１は、ｙ軸方向に対して凹レンズの効果を発揮することができる。その結果、ｙ軸方向の光源４１の光の指向性を広げることができるようになる。光源４１を構成する複数の単位光源から導光板２内に入光する光は、各々の単位光源の中心近傍が特に明るくなり光ムラが生じることがある。従って、ｙ軸方向の光源４１の光の指向性を広げて、ｙ軸方向に光を分散させることで、この光ムラを低減させることができるようになる。

以上、本発明の光源４１の様々なバリエーションについて説明した。このような本発明の光源４１の適用先、即ち、バックライトについても、上述した例に限定されず、様々な実施の形態を取ることができる。特に、図２９に示されるように、導光板２のラッパ部の形状は様々なバリエーションが存在する。

図２９は、様々なラッパ部の形状を有する各導光板２の断面図である。

図２９のＡに示される導光板２においては、入光部が側面２a側に１つだけ存在しており、側面２a側の下面２ｂにラッパ部が設けられている。即ち、図２９のＡに示される導光板２の形状は、図３のＢの形状と同様の形状となっている。

図２９のＢに示される導光板２においては、入光部が側面２a側と側面２ｄ側に２つ存在しており、このため、側面２a側と側面２ｄ側の下面２ｂにラッパ部が設けられている。

図２９のＣに示される導光板２においては、入光部が側面２a側と側面２ｄ側に２つ存在しており、このため、側面２a側の下面２ｂと、側面２ｄ側の上面２ｃにラッパ部が設けられている。

図２９のＤに示される導光板２においては、入光部が側面２a側に１つだけ存在しており、側面２a側の下面２ｂと上面２ｃの両面にラッパ部がそれぞれ設けられている。

以上説明した本発明の光源４１をバックライトに適用することにより、導光板２の本体部と入光部の厚みの差を大きくとることができるようになる。即ち、本発明の光源４１を採用することにより、導光板２のラッパ角θを大きく取ったり、ラッパ部の長さＬを長く取ることができるようになる。その結果、例えば次の第１の効果や第２の効果を奏することが可能になる。

第１の効果とは、導光板２の本体部をより一段と薄くすることができるので、バックライトの薄型化、ひいては液晶表示装置の軽量化や薄型化が実現できる、という効果である。

第２の効果とは、次のような効果をいう。即ち、導光板２の入光面２ａの厚みは、厚く取ることができるので、その分だけ、寸法の大きい発光部材、例えばLED１４を採用することができるようになる。例えば、同じLED半導体チップ５２を0.3mmと0.8mmのLEDパッケージにそれぞれ入れて、LED１４がそれぞれ構成される場合を考える。かかる場合には、0.8mmのLEDパッケージに入れたときの輝度は、0.4mmのLEDパッケージに入れたときの輝度と比べて、40乃至50％程大きくなる。このように、寸法の大きい発光部、例えばLED１４を採用することで、液晶表示装置の表示部の輝度向上や輝度劣化低減が実現できるという効果を奏することが可能になる。かかる効果が第２の効果である。

以上、本発明の光源４１が適用された表示装置として、液晶型表示装置について説明してきた。ただし、本発明の光源４１は、液晶型表示装置のみならず、バックライトを用いて画像を表示する表示装置全体に適用可能である。

また、本発明の光源４１を用いた表示装置は、様々な電子機器に適用可能である。電子機器としては、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、テレビジョン受像機などがある。このような電子機器に入力された、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器のディスプレイに適用することが可能である。以下この様な表示装置が適用された電子機器の例を示す。

例えば、本発明は、電子機器の一例であるテレビジョン受像機に適用できる。このテレビジョン受像機は、フロントパネル、フィルターガラス等から構成される映像表示画面を含み、本発明の表示装置をその映像表示画面に用いることにより作製される。

例えば、本発明は、電子機器の一例であるデジタルスチルカメラに適用できる。このデジタルカメラは、撮像レンズ、表示部、コントロールスイッチ、メニュースイッチ、シャッター等を含み、本発明の表示装置をその表示部に用いることにより作製される。

例えば、本発明は、電子機器の一例であるノート型パーソナルコンピュータに適用できる。このノート型パーソナルコンピュータにおいて、その本体には文字等を入力するとき操作されるキーボードを含み、その本体カバーには画像を表示する表示部を含む。このノート型パーソナルコンピュータは、本発明の表示装置をその表示部に用いることにより作製される。

例えば、本発明は、電子機器の一例である携帯端末装置に適用できる。この携帯端末装置は、上部筺体と下部筺体とを有している。この携帯端末装置の状態としては、それらの２つの筺体が開いた状態と、閉じた状態とが存在する。この携帯端末装置は、上述した上側筐体と下側筐体との他、連結部（ここではヒンジ部）、ディスプレイ、サブディスプレイ、ピクチャーライト、カメラ等を含み、本発明の表示装置をそのディスプレイやサブディスプレイに用いることにより作製される。

例えば、本発明は、電子機器の一例であるデジタルビデオカメラに適用可能である。デジタルビデオカメラは、本体部、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ、撮影時のスタート／ストップスイッチ、モニター等を含み、本発明の表示装置をそのモニターに用いることにより作製される。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１ 反射板， ２ 導光板, ２a 導光板の側面， ２ｂ 導光板の下面， ２ｃ 導光板の上面， ２ｄ 導光板の側面， ３ 拡散シート, ４ 縦プリズムシート, ５ 横プリズムシート, ６ 冷陰極管, ７ リフレクタ, １１ 反射シート， １２ 拡散フィルム, １３ プリズムシート, １４ LED， ２１ レンズシート， ３１ 光源， ４１ 光源， ５１ 封止材， ５２ LED半導体チップ

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源からの光を伝搬させる導光部材と
   を備え、
   前記導光部材は、本体部に比較して、前記光源からの光が入射される入光部が厚くなるように形成されており、
   前記光源は、発光部材と、前記発光部材から発光された光を、その指向性を狭めて、前記導光部材の入光部に入射させる指向性部材とを有する
   平面発光装置。
2. 前記光源の指向性部材は、レンズ機能を有している
   請求項１に記載の平面発光装置。
3. 前記レンズ機能は、凸レンズもしくはプリズムレンズの機能である
   請求項２に記載の平面発光装置。
4. 前記光源は、LED（Light Emitting Diode）から構成され、
   前記LEDのLED半導体チップを前記発光部材として構成し、
   前記LEDの前記LED半導体チップ以外の構成部材から、前記指向性部材を形成している
   請求項１に記載の平面発光装置。
5. 光源と、前記光源からの光を伝搬させる導光部材とを有するバックライトと、
   前記バックライトから入射された光を用いて、画像を表示する表示部と
   を備え、
   前記導光部材は、本体部に比較して、前記光源からの光が入射される入光部が厚くなるように形成されており、
   前記光源は、発光部材と、前記発光部材から発光された光を、その指向性を狭めて、前記導光部材の入光部に入射させる指向性部材とを有する
   パネル。
6. 光源と前記光源からの光を伝搬させる導光部材とを有するバックライトと、
   前記バックライトから入射された光を用いて画像を表示する表示部とを有するパネルと
   を備え、
   前記導光部材は、本体部に比較して、前記光源からの光が入射される入光部が厚くなるように形成されており、
   前記光源は、発光部材と、前記発光部材から発光された光を、その指向性を狭めて、前記導光部材の入光部に入射させる指向性部材とを有する
   表示装置。

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