JP2011204676A - 照明装置およびこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型・高効率・輝度分布の設計自由度が高い照明装置および、高画質・省電力を達成する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、二次元配列された複数の光源と、複数の光源に対向して配置された少なくとも１層の拡散層と、複数の光源と拡散層の間に配置された少なくとも１層の半透過反射層４と、を備えている。光源から最も離れた半透過反射層は、複数の透過部１０あるいは反射部１１からなるパターンを有し、このパターンは、光源に近い領域ではそれぞれホール形態の複数の透過部からなるパターンであり、光源から遠い領域ではそれぞれドット形態の複数の反射部からなるパターンである。
【選択図】図１０

Description

本発明は、光源を備えた照明装置、およびこれを備えた液晶表示装置に関する。

近年、屋内外の照明や、看板のバックライトにおけるＬＥＤ光源の採用増加に伴い、点光源の光を面光源に変換する照明装置であって、薄く、光の利用効率も高い照明装置が必要とされている。

また、部分駆動機能を備えた照明装置は、液晶表示装置のバックライトとして利用することで、省電力かつ高コントラスト比を両立する液晶表示装置を提供することができる。このような性能を達成する照明装置として、多数の導光板と多数の光源とを面内に配列したバックライトシステムが提案されている。また、導光板の表面に光源からの距離に応じてドット状の光減衰手段を設けることで均一な照明を可能とする技術が開示されている。直下型のバックライト構成において、拡散層の表面に微小反射部を点在させることで均一な照明を可能とする技術が開示されている。

特開２００７−２９３３３９号公報 特許第３３０５４１１号 特開２００５−２８４２８３号公報

しかしながら、多数の導光板と多数の光源とを面内に配列したバックライトシステムでは、光源からの光が導光板を伝播するうちに減衰し、光の利用効率に劣る。また、個別の導光板と光源とを位置精度良く設置する工程が煩雑であり、製造が困難となる。

ドット状の光減衰手段を設けたバックライトでは、光減衰手段の後段に拡散機能を有する構成がなく、そのためドット状のパターンが視認されない程度の解像度が必要となる。一方、汎用のプロセスで前記のような解像度を達成することは難しい。

また、直下型のバックライトでは、上記と同様の問題があり、更に、拡散板の下側に形成されているため仮に汎用プロセスで形成可能な大きさのパターンとしても、薄い拡散板を使用しようとすれば拡散板を通してパターンが視認されてしまう。反射部が設けられた拡散層と光源とが離れているため、斜め方向からみた場合、光源と反射部の位置がずれることで輝度ムラが生じる問題がある。

本発明の課題は、薄型かつ省電力を両立することができるとともに、ローカルディミングなどの部分駆動方式において、輝度均一性に優れた高品質な照明装置およびこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。

実施形態によれば、照明装置は、二次元配列された複数の光源と、複数の光源に対向して配置された少なくとも１層の拡散層と、複数の光源と拡散層の間に配置された少なくとも１層の半透過反射層４と、を備え、光源から最も離れた半透過反射層は、複数の透過部１０あるいは反射部１１からなるパターンを有し、このパターンは、光源に近い領域ではそれぞれホール形態の複数の透過部からなるパターンであり、光源から遠い領域ではそれぞれドット形態の複数の反射部からなるパターンで形成されている。

他の実施形態によれば、照明装置は、二次元配列された複数の光源と、前記複数の光源に対向して配置された少なくとも１層の拡散層と、前記複数の光源と前記拡散層の間に配置された少なくとも１層の半透過反射層と、を備え、
前記光源から最も離れた半透過反射層は、複数の透過部あるいは反射部からなるパターンを有し、この半透過反射層と前記光源から最も離れた拡散層との隙間をＤ、前記光源から最も離れた半透過反射層の複数の透過部あるいは反射部のパターンの隣接する最大配列間隔をＰとするとき、Ｄ≧Ｐの関係を満たすことを特徴としている。

前記光源の２次元配列間隔のうちで最も広い間隔をＰＬ、光源の光出射面から最も光源に近い半透過反射層までの間隔をＤＬとするとき、ＰＬ＜８×ＤＬの関係を満たすことを特徴としている。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置の断面図。 図２は、前記照明装置における寸法ＤＬ／ＰＬを変化させたときの相対輝度の実測値を示すグラフ。 図３は、前記照明装置の半透過反射層の開口パターンを拡大して示す平面図。 図４は、前記照明装置の他の半透過反射層の開口パターンを拡大して示す平面図。 図５は、前記照明装置の他の半透過反射層の開口パターンを拡大して示す平面図。 図６は、前記照明装置の他の半透過反射層の開口パターンを拡大して示す平面図。 図７は、前記照明装置の更に他の半透過反射層の開口パターンを拡大して示す平面図。 図８は、前記照明装置の更に他の半透過反射層の形成パターンであって、透過反射層の開口率が低い領域から高い領域まで変化した形成パターンを拡大して示す平面図。 図９は、前記照明装置の更に他の半透過反射層の形成パターンであって、ひし形形状の配列パターンとした形成パターンを示す平面図。 図１０は、前記照明装置の更に他の半透過反射層の形成パターンを示す平面図。 図１１Ａは、前記照明装置における寸法Ｄを０としたときのパターンピッチの輝度ムラを示す平面図。 図１１Ｂは、前記照明装置における寸法Ｄを３ｍｍとしたときのパターンピッチの輝度ムラを示す平面図。 図１２は、パターンピッチＰ毎のホール形態における半透過反射層の設計開口率（横軸）と、スクリーン印刷による形成開口率の標準偏差（縦軸）を示すグラフ。 図１３は、実施形態に係る照明装置を備えた液晶表示装置を示す分解斜視図。 図１４は、他の実施形態に係る照明装置における光源配置を概略的に示す平面図。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る照明装置について詳細に説明する。図１は、この発明の実施形態に係る照明装置の断面図である。図１に示すように、照明装置１２は、例えば矩形状の実装基板７と、この実装基板７の上面に形成され光を拡散反射する下面反射層６と、下面反射層６を介して実装基板７上に配設された多数の点光源１と、点光源１の上方に配設され下面反射層６と対向した例えば矩形状の導光板３と、この導光板３と隙間をおいて対向して配置された例えば矩形状の拡散シートまたは拡散板５と、導光板３と拡散板５との間に配設された半透過反射層４と、を備えている。

それぞれ例えば、ＬＥＤで構成される多数の点光源１は、所定の配列ピッチで実装基板７の全面に渡ってマトリックス状に配置され、実装基板７に電気的に接続されている。導光板３の周縁部は、支持部材２により実装基板７上に支持され、導光板３は所定の隙間を持って下面反射層６と対向している。拡散板５の周縁部は、支持部材２により導光板３上に支持され、拡散板５は所定の隙間Ｄを持って導光板の光取り出し面４ａと対向している。半透過反射層４は、導光板３の光取り出し面４ａ、つまり、拡散板５と対向する面、上の全面あるいは一部に亘って設けられている。

半透過反射層４は、光の一部を透過し、光の一部を反射する材料で形成されている。点光源１から射出された光は、導光板３に入光し導光板３内を伝播した後、一部は導光板３の光取り出し面４ａから半透過反射層４に達する。光の一部は、半透過反射層４の透過部を透過して拡散板５側に進み、一部は、半透過反射層４の反射部により反射されて再び導光板３内を伝播していく。導光板３から点光源１側に戻る光が一部発生するが、これは下面反射層６により反射され、再び導光板３に戻される。以上により光の分散がすすみ、最終的に拡散シートもしくは拡散板５から射出される光は、均一な輝度が達成される。

通常、ＬＥＤ等の点光源から出射する光は、光源の直上部(中央部)が最大となり配光特性が半値全角で１００〜１６０度の分布をとる。そのため、半透過反射層４の光源直上部の反射率を増やし、透過光量を減らす必要がある。一方、均一輝度を達成するために光を拡散させる程度は、点光源の間隔ＰＬが広がるにつれ難しくなる。拡散を促進するために光源直上部の反射率を上げると、点光源１へ再入光する光の割合が増え、全体の光利用効率が下がってしまう。点光源１の配置間隔ＰＬに対し、半透過反射層４と点光源１の光取り出し面（出射面）との距離ＤＬがＰＬ＜８×ＤＬの関係を満たすように構成することで、輝度均一性と光取り出し効率を両立することができる。

図２は、半透過反射層４と点光源１の光取り出し面（出射面）との距離ＤＬを変化させたときの照明装置の平均輝度の実測値を示したグラフである。図２において、横軸はＤＬ／ＰＬ、縦軸はＤＬ／ＰＬ＝０．３４ｍｍの輝度で規格化した相対輝度を表している。本実施形態では、複数の点光源１は格子状に配列され、その配列間隔ＰＬは、例えば、１５ｍｍに設定されている。点光源１の光取り出し面と半透過反射層４との間隔ＤＬは、例えば、３ｍｍとしている。これにより、図２に示すように、効率（相対輝度）は９４％以上を確保している。図２から分かるように、効率を９０％以上確保しようとすれば、ＤＰは１／８×ＰＬより大きくとることが望ましい。

図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０は、種々の実施形態に係る半透過反射層４の開口パターンをそれぞれ拡大して示す平面図である。点光源１の二次元配列に合わせて半透過反射層４の繰り返し周期の領域１００が決まり、点光源は、この領域１００の中心と対向する位置に配置されている。例えば、図３に示す第１実施形態において、半透過反射層４の各領域１００は、光を透過する透過部１０が形成され、透過部１０が形成されていない部分には光の６０％以上を反射、４０％以下を透過する反射部１１が形成されている。図３において、黒部分が透過部１０を形成する透過孔をそれぞれ示し、白部分がそれぞれ反射部１１を示している。すなわち、この実施形態ではホール型の半透過反射層４を構成しており、反射部１１に複数の透過部１０が均一の間隔でパターニングされた構造となっている。これにより、半透過反射層４は、光の一部を透過、光の一部を反射し、均一な輝度分布を形成する。すなわち、複数の透過部１０あるいは反射部１１からなるパターンは、一定のパターン間隔を持った互いに連なるパターン郡を組み合わせて構成され、各パターン群は別個に形成位置に応じて前記透過部あるいは反射部の大きさを変えることで、開口率分布が制御されている。あるいは、複数の透過部および反射部からなるパターンは、異なるパターン間隔を持った互いに連なるパターン郡を組み合わせて構成してもよい。

図１および図３に示すように、第１の実施形態では、半透過反射層４の透過部１０は、例えば、矩形状の透過孔で構成され、点光源１から離れた部分（端部）に比べ点光源１の上部（中央部）の透過部１０の孔径が小さく形成されている。また、点光源１から離れた部分（端部）に比べ、点光源１の上部（中央部）の透過部１０の形成間隔が広くなるように形成されている。これにより、半透過反射層４は、点光源１の直上部（中央部）の強い光を強く反射して、全体として照明装置１２の輝度の均一性が得られるように調整されている。

図１に示すように、拡散シートもしくは拡散板５は、半透過反射層４との隙間Ｄが、半透過反射層４の均一のパターン間隔Ｐよりも大きくなるように配設されている。すなわち、半透過反射層４と光源１から最も離れた拡散層（拡散板５）との隙間をＤ、光源１から最も離れた半透過反射層４の複数の透過部あるいは反射部のパターンの隣接する最大配列間隔をＰとするとき、照明装置１２は、Ｄ≧Ｐの関係を満たすように構成されている。実施形態では、Ｄ＝３ｍｍ、Ｐ＝１．２ｍｍとしている。拡散板５の位置が半透過反射層４に近いと、拡散板５の光取り出し面における輝度分布に個々の半透過反射層４の開口パターンが分散されずに輝度ムラとして現れてしまう。

図１１Ａ、１１Ｂは、間隔Ｄを変えたときの、半透過反射層４のパターンピッチの輝度ムラをそれぞれ示した図である。ここでは、厚さ０．２ｍｍの薄い拡散板５を用いて輝度ムラを実測した値を示している。図１１Ａに示すように間隔Ｄが小さい、例えば、Ｄ＝０ｍｍの場合に比較して、図１１Ｂに示すように、間隔Ｄを拡大すると（例えば、３ｍｍ）、透過部１０から放射された光線が間隔Ｄにより周囲に広がって隣接する透過部１０から放射された光線と交互に混ざり合い、パターンピッチのムラが解消される。この閾値はＤ／Ｐ＝１であり、これよりＤを大きく設定すれば拡散板５によりパターンピッチムラは視認されなくなる。なお、拡散板５の透過率を下げることや厚くすることでも同様のムラ改善効果はあるが、同時に反射吸収される光線成分が増えて効率を下げたり、樹脂材量コストや重量が増大したりしてしまう。よって、間隔Ｄを大きくしてパターンピッチムラを解消するのが望ましい。

図３からもわかるように、半透過反射層４の開口率は、点光源１の直上で低く、周囲部で高く設定している。第１の実施形態では、パターンピッチＰ１．２ｍｍに対して最小開口率１０％、最大開口率７０％としている。

図１２は、パターンピッチＰ毎のホール形態における半透過反射層４の設計開口率（横軸）と、スクリーン印刷により形成した半透過反射層４の開口率の標準偏差（ばらつき）（縦軸）を示したグラフである。図１２より、高い開口率領域では、製造プロセスによる開口率のばらつきが増え、特に、狭いパターンピッチＰでばらつきが大きいことがわかる。これは、開口率のばらつきがパターニングされる線幅に依存していることによっている。すなわちホール形態の半透過反射層４では、光源間に対向する最も高い開口率領域で、反射部１１の幅が狭くなり、製造プロセスによるばらつきを生じやすくなる。実施形態では、これらを考慮して、パターンピッチＰを１．２ｍｍとし、最大開口率を７０％に設定している。また、同時に、間隔Ｄを３ｍｍに設定し、パターンピッチムラが視認されないように設計している。

半透過反射層４の透過孔の開口形状は、図３に示す四角形に限定されず、三角形や楕円形など、他の形状としもよく、既存のスクリーン印刷などの既存のパターン形成プロセスにおける形成安定性などを考慮して適宜選択すればよい。

図４は、第２実施形態に係る半透過反射層４の開口パターンを示している。開口パターンは、図３と同じホール形態としているが、点光源１から遠く、高い開口率パターンを形成する箇所ではパターンピッチＰを大きく設定し、逆に、点光源１に近い箇所では、形成位置ごとの設計開口率が急激に変わるため、パターンピッチＰを小さくすることで開口率分布を精密に制御し、図１２に示したようにばらつきの大きくなる高い開口率領域でも印刷ばらつきによる特性影響が出にくい設計にしている。

図５は、第３実施形態に係る半透過反射層４の開口パターンを示している。第３実施形態は、第２実施形態の変形例に相当し、領域１００の外周部分で格子状のパターン配列を崩し、透過部１０の開口パターンＰを変更している。

図６は、第４実施形態に係る半透過反射層４の開口パターンを示している。本実施形態では、領域１００において、点光源１に近い中央領域をホール形態、点光源から遠い外周領域をドット形態としている。上述した通り、ホール形態では開口率の高い部分でばらつきが生じ、ドット形態では開口率の低い部分でばらつきが劣化する。そのため、図６に示すように、開口率によって、ホール形態とドット形態とを使い分けて開口パターンを形成している。すなわち、開口率の低い中央領域の開口パターンをホール形態とし、開口率の高い周縁部領域の開口パターンをドット形態としている。これにより、図１２に示したドット形態での高い開効率領域のばらつきを回避し、逆にホール形態での低い開口率領域のばらつき（同様のプロセス起因によりホール形態では低い開口率領域でばらつきが増大する）を回避し、形成プロセスに起因するばらつきを軽減することができる。また、図のように、開口パターン分布は、光源直上部を中心とした対称形である必要は無く、光源の配光分布のあわせて適宜最適な分布を取ることができる。

図７は、第５実施形態に係る半透過反射層４の開口パターンを示している。本実施形態によれば、半透過反射層４の開口パターンを極座標系とし、径方向のパターン間隔を等間隔としている。また、円周方向のパターン間隔は開口率が５０％以上の領域で略一定角度で形成されている領域を有している。ＬＥＤなどの点光源においては、光源から半透過反射層４に入射する光量は、光源直上部を中心として半径と偏角の関数で記述することができる。スクリーン印刷などの既存のパターン形成プロセスにおける解像度の制約を考慮しながら、半透過反射層４に入射する光量分布により適応した開口率分布を持つ開口パターンを形成することができる。これにより、反透過反射層４の領域１００において、光源から離れた高い開口率を必要とする外周領域ほど円周方向のパターンピッチＰを広くし、対象性も有する開口パターンとしている。

図８は、第６実施形態に係る半透過反射層４の開口パターンを示している。第６実施形態は、第４実施形態の変形例に相当し、半透過反射層４の開口パターン、つまり、形成パターンは、光源に近い領域をホール形態、点光源から遠い外側領域をドット形態としている。図８に示すように、半透過反射層４の開口パターンは、第１方向Ｘおよびこの第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙを有し、第１方向に沿って、開口率が低い（０％）領域から高い（１００％）領域まで変化するパターンである。図の左端が開口率０％、右端が開口率１００％に対応する。半透過反射層４には、光を透過する透過部１０が形成され、透過部１０が形成されていない部分には光の６０％以上を反射、４０％以下を透過する反射部１１が形成されている。すなわち、この実施形態ではホール型の半透過反射層４を構成し、反射部１１に複数の透過部１０が均一の間隔でパターニングされた構造となっている。これにより、半透過反射層４は、光の一部を透過、光の一部を反射し、所望の配光分布を形成する。

半透過反射層４の透過率が低い領域４８ａにおいて、パターン形状は反射部１１が切断部の無い一体形状、透過部１０は互いが離間した複数パターンの配列形状となる。各透過部１０は、例えば、矩形状に形成され、その辺が第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに整列して配列されている。透過部１０の辺長さを変化させることで設計開口率を調整できる一方、設計開口率が高くなりすぎると透過部１０の辺長さが大きくなりすぎ、反射部１１の形成線幅が小さくなりすぎてしまう。

通常のスクリーン印刷プロセスにおいては、反射部１１の形状ばらつきを防止し、所要の反射率を満たすためには、１５０から４２０メッシュのスクリーンメッシュを使用することが望ましい。この場合、反射部１１の形成線幅が１００〜２００μｍの領域では線幅の形状ばらつきが増大し、さらに形成線幅が１００μｍ以下の領域では線そのものが形成できなくなる。

そこで、本実施形態によれば、半透過反射層４の開口パターンは、形成線幅が２００μｍ以下となる場合は、領域４８ｂのように、透過部１０が切断部の無い一体形状（マトリクス状）、反射部１１は互いが離間した複数パターン（例えば、矩形状）の配列形状となるパターン形状に切り替えてある。これにより細い線を形成する際の印刷のカスレやにじみによるばらつき影響を回避し、全ての開口率領域について、形成ばらつきの少ない開口パターンを作成することができる。

図９は、第７実施形態に係る半透過反射層４の開口パターンを示している。半透過反射層４の開口パターンは、第１方向Ｘおよびこの第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙを有し、第１方向に沿って、開口率が低い（０％）領域から高い（１００％）領域まで変化するパターンである。すなわち、第１方向に沿って反射部の面積率が変化している。パターン切り替え部５０のムラを避けるため、透過部１０および反射部１１は、多角形、例えば、四角形あるいはひし形形状に形成され、それぞれ対角方向が第２方向に整列する向きに並んでいる。反射部１１の面積率が５０％よりも高い領域４８ａ、すなわち、設計開口率が５０％を下回る領域、では、複数の反射部１１からなるパターンであり、隣り合う反射部１１は各々の角が接触し、透過部１０は互いが離間したパターンの配列形状となっている。

反射部１１の設計面積率が５０％以下の領域４８ｂ、すなわち、設計開口率が高い領域、では複数の透過部１０からなるパターンであり、隣り合う透過部１０は各々の角が接触し、反射部１１は互いが離間したパターンの配列形状となっている。パターン切り替え部５０は、設計開口率が５０％の地点であり、その前後でパターンは大きさのみが変化し形状自体は変更しないため、切り替え部５０での輝度ムラを無くすことができる。このように角部を接触させる印刷パターンとすることで、ばらつきの大きい細い線部パターンが生じることを回避している。

図１０は、第８実施形態に係る半透過反射層４の開口パターンを示している。半透過反射層４の開口パターンは、第１方向Ｘおよびこの第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙを有し、第１方向に沿って、開口率が低い（０％）領域から高い（１００％）領域まで変化するパターンである。すなわち、第１方向に沿って反射部１１の面積率が変化している。

透過部１０および反射部１１は、それぞれ例えば矩形状に形成され、それぞれ辺が第１方向Ｘあるいは第２方向Ｙに整列して配列されている。開口パターンは、反射部１１の面積率が大きい領域４８ａでは複数の透過部１０からなるパターンであり、反射部１１の面積率の減少に応じて透過部１０の面積が大きくなり、透過部１０は隣り合う透過部を結ぶ線部１０ａを有している。これらの線部１０ａは、透過部１０の面積率の増加に応じて太くなっている。線部１０ａの幅が設計最小線幅以下となる、反射部面積率の領域４８ａにおいては、線部１０ａは切断されている。

すなわち、パターン切り替え部５０の輝度ムラを避けるために、反射部１１の辺の中点にスリット（線部）を設けた配列パターンとしている。設計開口率が低い領域４８ａは、図８に示した第６の実施形態と同様のパターン形成を行い、反射部１１の幅が２００μｍを下回る領域４８ｂでは、透過部１０の辺長さを増やすことは行わず、代わりに反射部１１の辺の中点に反射部１１を切断する線部１０ａを設けている。設計開口率の増減に合わせて線部１０ａの幅を変えることでパターン切り替え部５０の輝度ムラを避けることができる。

本実施形態の開口パターンの場合、線部１０ａの最小幅を例えば２００μｍと定め、この線幅が０から２００μｍとなる領域４８ａでは、各透過部１０の辺長さを順次広げることで線部１０ａの形成を避けている。これにより、上記開口パターンを例えば、スクリーン印刷などにより形成する場合、印刷インキの粘度状態や印刷条件が変動した場合でも、もばらつきが少ないパターン形状を得ることができ、設計通りの安定した開口率分布を得ることができる。

以上から、スクリーン印刷などの既存のパターン形成プロセスにおける解像度の制約を満たし、輝度ムラが視認されにくく、さらに印刷条件変動にも影響を受けにくい、半透過反射層４の形成パターンを得ることができる。

なお、実施形態では平面上に複数光源を配置した照明装置を説明したが、１つの光源に対する平面照明ユニットでもよいし、ＬＥＤ電球のような曲面の照明装置でもよい。

次に、実施形態に係る照明装置を備えた液晶表示装置について説明する。
図１３は、液晶表示装置を示す分解斜視図である。本実施形態によれば、液晶表示装置は、矩形状の液晶表示パネル２０、およびこの液晶表示パネル２０の背面側に対向して配設されバックライトユニットとして機能する照明装置１２と、を備えている。液晶表示パネル２０は、矩形状のアレイ基板、アレイ基板と隙間を置いて対向配置された矩形状の対向基板、およびこれらアレイ基板と対向基板との間に封入された液晶層を備えている。照明装置１２は、液晶表示パネル２０のアレイ基板と隣接対向して設けられている。

照明装置１２は、矩形状の実装基板７の上面に形成された下面反射層６と、実装基板７上に二次元のマトリックス状に配設された多数の点光源１と、点光源１の上方に配設され、図示しない支持部材ならびに筐体により固定された導光板３と、導光板３と液晶表示パネル２０との間に配置された拡散シートもしくは拡散板５と、を備えている。

導光板３の光取り出し面側には図示しない半透過反射層４が光取り出し領域の全面にわたり形成されている。半透過反射層４の開口パターンは点光源１の配列に対応しており、点光源からの入射光量が多い部分が、他の箇所に比べ開口率が小さくなるよう形成されている。その他、照明装置は、前述した実施形態に係る照明装置と同様に構成されている。

上記のように構成された照明装置１２およびこれを備えた液晶表示装置によれば、点光源１から出た光は一旦導光板３内を伝播した後、半透過反射層４、拡散シートもしくは拡散板５を介して最終的に液晶表示パネル２０に照射される。拡散シートもしくは拡散板５の透過後、光は光取り出し領域の全面にわたって均一な輝度分布を得ることが出来る。

以上のような構成により、薄型・高効率・輝度分布の設計自由度が高い照明装置が得られる。また、薄型かつ省電力を両立する照明装置が達成できるとともに、生産性の高いプロセスなどで半透過反射層を形成することができ、半透過反射層のパターンがムラとして直接視認されず、視野角によりムラが生じにくい照明装置を実現できる。同時に、ローカルディミング駆動において、発光領域の輝度の均一性に優れた照明装置が得られる。この照明装置を液晶表示装置に適用することにより、高コントラスト、低消費電力、かつ薄型を満たす高品質な大画面液晶表示装置を提供することができる。

点光源１のマトリックス配列は、複数の点光源が１群となり、各群がマトリックス配列となる配置となることも可能である。ただし、単一光源をマトリックス配列とした方が、半透過反射層４と点光源１と間の位置ずれに対する輝度ムラの程度が少なく、望ましい構成である。また、点光源１は白色でもその他の色でも適用可能であり、点光源１の種類に関して限定を受けるものではない。

例えば、液晶表示パネル用の照明装置としては、複数の単色ＬＥＤを組み合わせて白色光を作成する照明装置としてもよい。この場合、図１４に示すように、赤（Ｒｅｄ）、青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）を発光する３つのＬＥＤを隣り合わせて1群とし、複数の群をマトリックス配列とすることが可能である。そして、半透過反射層４のパターンは、その繰り返し周期の領域１００が、各ＬＥＤ群のマトリックス配列周期の境界と一致するように配置する。これにより、多色光源を使用しながら、輝度と色度の両方が均一な照明を達成することができる。

この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本実施形態では液晶表示装置のバックライトとしての照明装置を説明したが、この発明に係る照明装置は、照明用途など照明装置そのものとしても利用することができる。光源は、点光源に限らず、線光源等の他の光源を用いることも可能である。また、上述した実施形態において、照明装置は、一層の半透過反射層および一層の拡散層を備える構成としたが、これに限らず、必要に応じて、半透過反射層を複数層重ねて設けてもよく、あるいは、拡散層を複数層、設ける構成としてもよい。

１…点光源、２…支持フレーム、３…導光板、４…半透過反射層、５…拡散板、
６…下面反射層、７…実装基板、１０…透過部、１０ａ…線部、１１…反射部、
１２…照明装置、２０…液晶表示パネル

Claims (13)

1. 光源と、前記光源に対向する半透過反射層と、を備え、
   前記半透過反射層は、複数の透過部あるいは反射部からなるパターンを有し、
   前記複数の透過部あるいは反射部からなるパターンは、前記光源からの入光量が多い領域ではそれぞれホール形態の複数の透過部からなるパターンであり、前記光源からの入光量が少ない領域ではそれぞれドット形態の複数の反射部からなるパターンであることを特徴とする照明装置。
2. 光源と、前記光源に対向する半透過反射層と、を備え、
   前記半透過反射層は、複数の透過部あるいは反射部からなるパターンを有し、
   前記複数の透過部あるいは反射部からなるパターンは、反射部の面積率が大きい領域では複数の透過部からなるパターンであり、反射部の面積率の減少に応じて透過部の面積が大きくなり、透過部は隣り合う透過部を結ぶ線部を有し、これらの線部は、透過部の面積率の増加に応じて太くなり、設計最小線幅以下の反射部面積率の領域においては切断されていることを特徴とする照明装置。
3. 光源と、前記光源に対向する半透過反射層と、を備え、
   前記半透過反射層は、複数の透過部あるいは反射部からなるパターンを有し、
   前記複数の透過部あるいは反射部からなるパターンは、第１方向およびこの第１方向と直行する第２方向を有し、前記第１方向に沿って反射部の面積率が変化し、透過部および反射部がそれぞれ多角形に形成され、それぞれ対角方向が前記第２方向に整列する向きに並び、反射部の設計面積率が５０％以上の領域では複数の透過部からなるパターンであり、反射部の面積率が５０％よりも下の領域では複数の反射部からなるパターンであることを特徴とする照明装置。
4. 前記光源は二次元配列された複数の光源であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記半透過反射層の外側に拡散層を更に備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 二次元配列された複数の光源と、前記複数の光源に対向して配置された少なくとも１層の拡散層と、前記複数の光源と前記拡散層の間に配置された少なくとも１層の半透過反射層と、を備え、
   前記光源から最も離れた半透過反射層は、複数の透過部あるいは反射部からなるパターンを有し、この半透過反射層と前記光源から最も離れた拡散層との隙間をＤ、前記光源から最も離れた半透過反射層の複数の透過部あるいは反射部のパターンの隣接する最大配列間隔をＰとするとき、Ｄ≧Ｐの関係を満たすことを特徴とする照明装置。
7. 前記複数の透過部あるいは反射部からなるパターンは、一定のパターン間隔を持った互いに連なるパターン郡を組み合わせて構成され、各パターン群は別個に形成位置に応じて前記透過部あるいは反射部の大きさを変えることで、開口率分布が制御されていることを特徴とする請求項６記載の照明装置。
8. 前記複数の透過部あるいは反射部からなるパターンは、異なるパターン間隔を持った互いに連なるパターン郡を組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項６記載の照明装置。
9. 前記複数の透過部あるいは反射部からなるパターンは、極座標系でピッチと開口率が設計されていることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 前記複数の透過部あるいは反射部からなるパターンにおいて、円周方向のパターン間隔は開口率が５０％以上の領域で略一定角度で形成されている領域を有することを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
11. 前記複数の透過部あるいは反射部からなるパターンは、光源に近い領域では複数の透過部からなるパターンであり、光源から遠い領域では複数の反射部からなるパターンであることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
12. 前記複数の光源間で最も広い配列間隔をＰＬ、前記光源に最も近い半透過反射層と前記光源との隙間をＤＬとするとき、
    ＰＬ＜８×ＤＬ
    を満たすことを特徴とする請求項６記載の照明装置。
13. 液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネルに対向して配置され、前記液晶表示パネルに光を照射する請求項１ないし１２のいずれかに１項に記載の照明装置と、を備えた液晶表示装置。

Images