JP4413672B2

JP4413672B2 - 面照明装置及びそれを用いた液晶表示装置

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Publication number: JP4413672B2
Application number: JP2004093701A
Authority: JP
Inventors: 敏弘鈴木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2004319458A

Description

本発明は、面照明装置、及び、当該面照明装置を備える液晶表示装置に関し、特に、上記の面照明装置は、面照明を、赤、緑、青各原色発光可能なＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）又は２種以上の補色関係にある色を発光するＬＥＤを配列して面光源を実現したものに関し、上記液晶表示装置は、上記の面照明装置を備えることにより、大画面でも高輝度を達成するものに関する。

液晶表示装置に組み込まれるバックライトには、冷陰極管を用いたサイドライト型や直下型バックライト、ＬＥＤを用いたサイドライト型バックライトがあった。しかし、冷陰極管はインバータに高電圧が必要であること、水銀を含有していることの問題点がある上に、色再現範囲が狭いなどの問題がある。

そこで、光源としてＬＥＤを用いることが近年の主流であり、以下に従来例を示す。
図２３に示す従来例１の表示装置１６０は、拡散板１と、拡散板１の背面に設置した導光板１８と、前記導光板１８の側面に配置され、照明を担う赤色発光ＬＥＤ７、青色発光ＬＥＤ８、緑色発光ＬＥＤ９とを備え、前記導光板１８中で発光ＬＥＤからの光を混合するとともに、光を拡散板１で拡散させることにより面照明を実現している（特許文献１）。

また、図２４に示す従来例２の液晶表示装置１７０は、液晶パネル１３と、前記液晶パネル１３の背面に設置されたプリズムシート１１と、前記プリズムシート１１の背面に設置された第１の拡散板１４と、前記第１の拡散板１４の背面に設置され、複数の白色ＬＥＤ１２が搭載された基板４と、前記基板４の背面に設置された外光を取り込む為の第２の拡散板１５とを備え、白色ＬＥＤからの白色光を供給するとともに、外光をも取り入れ、液晶パネルを面的に照明とするところに特徴がある（特許文献２）。

さらに、図２５に示す従来例３の液晶表示装置１８０は、液晶パネル１３と、前記液晶パネルの背面に配置された拡散板１と、前記拡散板１の背面に配置された導光板１８と、前記導光板１８の背面に設置された透過板１６と、前記透過板１６の背面に設置され、赤色発光ＬＥＤ素子７と、青色発光ＶＦＤ（ｖａｃｕｕｍｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｄｉｓｐｌａｙ）１７と、緑色発光ＬＥＤ素子９と、ＬＥＤ素子間に敷きつめるように配置されている反射板２とを有する基板４と、前記導光板１８の側面にサイドライト２０を備え、赤色発光ＬＥＤ７、青色発光ＶＦＤ１７、緑色発光ＬＥＤ９は、単色光ごとに独立して発光することができ、白色光を得るには、同時点灯と思える程短い時間で、かつ、順番に点灯するところに特徴がある（特許文献３、特許文献４）。また、上記の従来例３の液晶表示装置１８０では、ＬＥＤからの光は透過板１６を透過して導光板１８に入射し、光の混合が行われ、拡散板１で拡散されることにより、液晶パネル１３へ面照明を供給している。さらに、反射板２は拡散板１又は透過板１６から戻ってきた光を再び液晶パネル１３に戻し、面照明の輝度をあげるのに役立っている。ここで、上記の反射板２は、図２６に示す「従来例３におけるＬＥＤ部分と反射板の構造例２」のように、赤色ＬＥＤ７等の発光素子を駆動する回路又は信号を送る配線が配設されている金属埋め込みＰＣＢ５を避けて設置されている。

特開２００２−３４１７９７号公報

特開２００２−３１１４１２号公報

特開平６−０１８８８２号公報

特開２００２−２５８８１５号公報

上記従来例１の表示装置１６０においては、ＬＥＤは導光板の角又は辺に配置される為、大画面では、高輝度にできないという問題点があった。
また、上記従来例２の液晶表示装置１７０においては、白色ＬＥＤを用いるが、白色ＬＥＤは、青色を発光するＬＥＤを用いて当該青色光を黄色の蛍光体に照射して白色光を作るので、色再現範囲が狭いというという問題があった。

さらに、上記従来例３の液晶表示装置１８０の面照明では、異なる色のＬＥＤを用いることとなり、異なる色を発光するＬＥＤ間の光量バランスのくずれによる色むら及び輝度むらを容易には克服できないという問題があった。

上記の課題を解決するため、請求項１に係わる面照明装置は、
少なくとも、光の３原色を含む複数色の組合せのうち、各々の色に対応する発光素子を直列に並べた線状光源を所定の順序で配列した面光源と、
前記線状光源を構成する発光素子間のスペースを埋めるように敷きつめられた反射板と、
前記面光源と、前記反射板を設置した基板と
前記面光源及び前記反射板の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記反射板により、前記発光素子の非発光部を覆ったことを特徴とする。

また、上記課題を解決する為、請求項２に係わる面照明装置は、
少なくとも、光の３原色含む複数色の組合せのうち、各々の色に対応する発光素子を直列に並べた線状光源を所定の順序で配列した面光源と、
前記線状光源を構成する発光素子間のスペースを埋めるように敷きつめられた反射板と、
一定の間隔で並んだ列状の凸部を有し、前記面光源及び前記反射板を設置した基板と、
前記面光源及び前記反射板の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記基板上の一定間隔で並んだ列状の凸部の斜面、或いは、側面に前記線状光源を配置し、
前記列状の凸部の間隔、及び、前記拡散板と前記基板の間隔に応じて、
複数色のうち、少なくとも一色に対応した前記発光素子の最大光量となる放射角度を、前記列状の凸部の斜面或いは側面の角度により、設定したことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、請求項３に係わる面照明装置は、
少なくとも、光の３原色を含む複数色の組合せのうち、各々の色に対応する発光素子を直列に並べた線状光源を所定の順序及び一定の間隔で配列した面光源と、
前記発光素子の発光部中乃至発光部上の光放射角度補正手段と、
前記線状光源を構成する発光素子間のスペースを埋めるように敷きつめられた反射板と、
前記線状光源及び前記反射板を設置する基板と、
前記線状光源及び前記反射板の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記線状光源の間隔、及び、前記拡散板と前記基板の間隔に応じて、
複数色のうち、少なくとも一色に対応した前記線状光源の発光部上の光放射角度補正手段により、最大光量となる放射角度を設定したことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、請求項４に係わる面照明装置は、
少なくとも光の３原色に対応する少なくとも３個の発光素子を３角形の頂点に近接配置した発光素子群をマトリックス状に配置した面光源と、
前記発光素子群を配列した基板と
前記面光源の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記発光素子群同士の位置関係がデルタ形状になるように、一列おき又は一行おきに前記発光素子群をずらして配列し、
デルタ形状の重心及びデルタ形状２個分で形成されるダイヤ形状の重心における、各々の前記単色発光素子の光量総和が、前記単色発光素子の光量総和から算出される平均の光量総和を１００％としたときに、７５％〜１２５％の間となるように、前記発光素子群の行間隔、列間隔、配置角度を調節したことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、請求項５に係わる液晶表示装置は、
少なくとも、請求項１、請求項２、請求項３、乃至、請求項４に記載した面照明装置のうち一つと、液晶パネルとを備えることを特徴とする。

請求項１及び請求項２に記載した発明によれば、実施例１に示すように、反射板による基板表面カバー率をあげることができ、白色光をバックライトに用いた場合でも、輝度むらを防止した面照明装置を提供することができる。
また、請求項３、及び、請求項４に記載した発明によれば、実施例２、実施例３及び実施例４に示すように、白色光をバックライトに用いた場合でも、色むらを防止した面照明装置を提供することができる。
さらに、請求項５に記載した発明によれば、実施例４に示すように、白色光をバックライトに用いているが、色むら又は輝度むらを防止した面照明装置を組み込んだ液晶表示装置を提供することができる。

図１に示す面照明装置は、ＬＥＤ素子３を連続して並べた線状光源と、ＬＥＤ素子３間を埋めた反射板２と、ＬＥＤ素子３及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されている。ここで、「ＬＥＤ素子３間を埋めた反射板２」とは、図２の「実施例１におけるＬＥＤ部分と反射板の構造例１−１」を説明する断面図及び平面図が示すように、ＬＥＤ素子３のうち、非発光部分及びＬＥＤ素子３駆動用の配線又は回路が配設されている金属埋め込みＰＣＢ５上に、配置された反射板２をいう。また、図３の「実施例１におけるＬＥＤ部分と反射板の構造例１−２」を説明する断面図及び平面図が示すように、反射板２にＬＥＤ素子３の発光部が嵌合するような貫通孔をあけ、ＬＥＤ発光部以外の部分を反射板２が覆うように、配置した反射板２であってもよい。

反射板２を図２及び図３のように配置することにより、表１に示すように、反射板２の表面積カバー率を９４％以上とすることができるため、輝度むらを大幅に改善できるという効果がある。

ここで、表１は「従来例３におけるＬＥＤ部分と反射板構造例２」と「実施例３におけるＬＥＤ部分と反射板構造例１−１」及び「実施例３におけるＬＥＤ部分と反射構造例１−２」について、反射板が、基板表面をカバーする率を計算するとともに、拡散板透過光量と発光量の比率である光利用効率も計算し、計算結果を比較できるようにまとめたものである。なお、前記の表面カバー率及び前記光利用効率を計算するにあたっては、ＬＥＤ素子のレンズ直径６ｍｍ、反射板の幅２４ｍｍ、ＬＥＤ素子からなる線状光源のラインピッチ１２０ｍｍ、拡散板ゲイン０．８の条件で行った。また、反射板の材質としてはアルミ板反射板、白色ポリエステル（発泡させるとともに、散乱材が混入されているもの）、銀蒸着ポリエステルが考えられるが、光利用効率の計算では、白色ポリエステルの場合として計算した。

図４に示す面照明装置は、プリズム６を発光面に付着させたＬＥＤ素子３を連続して並べた線状光源と、ＬＥＤ素子３間を埋めた反射板２と、ＬＥＤ素子３及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されている。ここで、「ＬＥＤ素子３間を埋める反射板２」とは、図４では、単に、ＬＥＤ素子３間を従来例のように埋める反射板２をいうが、図２、及び，図３に示すようにＬＥＤ素子間を埋める反射板２であってもよい。

ＬＥＤ素子３の発光面にプリズム６を付着させることにより、各々のＬＥＤ素子３のピーク光量の放射角度を任意に設定することが可能となる。なお、ミラーや散乱板をプリズム６と同様に用いることも可能である。従って、図５（ａ）に示すような、発光ピーク角度が４５度以上にある発光パターンを実現できることとなり、図５（ｂ）のように、複数の線状光源からの光の重ねあわせにより、光源位置にかかわらず一定の光量を得られる効果がある。その為、図６に示すような、色むらの視認テストによっても、色むらが視認されないという効果が得られる。ここで、図５に示すθｐはＬＥＤ素子の光量が最大となる放射角度を示し、φ０は放射角度０度における光量を示し、φｐはピーク光量を示す。また、５（ａ）図は、放射角度とＬＥＤ素子の光量の関係を示し、５（ｂ）図は、基板４から拡散板１までの距離をＨとすると、光源を起点とするプラス２Ｈ、マイナス２Ｈの範囲の拡散板直下の光量を示している。一方、図６は、横軸をＬＥＤ素子のピーク光量角度とし、縦軸をＬＥＤ素子のピーク光量を放射角度０度における光量で徐したものとし、ＬＥＤ素子の発光部のレンズ又はプリズムに半透明化処理などの加工をして光量及びピーク光量放射角度を調節したＬＥＤ素子から構成した面光源について、白丸は色むらが視認されなかった面光源、黒丸は色むらが視認された面光源として、ＬＥＤ素子の光学的性質とともに表したものである。

ところで、図４では、ＬＥＤ素子３上にプリズム６を設けることにより、ＬＥＤ素子３の最大輝度となる放射角度を調整したが、その他の光放射角度調整手段により調整することでもよく、例えば、ＬＥＤ素子３の発光面の変形、発光素子の取り付け角度の変更、等の手段であってもよい。また、前記の光放射角度調整手段はＬＥＤ素子３上にある必要はなく、ＬＥＤ素子３中にあってもよい。

図７に示す面照明装置は、ＬＥＤ素子３を連続して並べた線状光源と、ＬＥＤ素子３間を埋めた反射板２と、ＬＥＤ素子３及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、前記ＬＥＤ素子３からの熱を放熱板へ伝えるヒートシンク１９と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されて、線光源は、基板４から列上の凸部の突き出した斜面上に設置されていることを特徴とする。ここで、「ＬＥＤ素子３間を埋めた反射板２」とは、図２、及び，図３に示すように配置した反射板２をいうが、図４に示すように配置された反射板２であってもよい。

ＬＥＤ素子３を斜面上に設置することにより、斜面の両側に連続配置されたＬＥＤ素子３を線光源としてみた場合に、ピーク光量の放射角度を任意の角度に設定することが可能となる。従って、図５に示すような、発光ピーク角度が４５度以上にある発光パターンを実現できることとなり、図６に示すような、色むらの視認テストによれば、色むらの視認が押さえられるという効果がある。

図８に示す面照明装置は、ＬＥＤ素子３を連続して並べた線状光源と、前記ＬＥＤ素子３からの熱を放熱板へ伝えるヒートシンク１９と、線光源間を埋めた反射板２と、ＬＥＤ素子３及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成おり、線光源は、基板４から突き出した垂直板の両側に設置されている。ここで、「線光源間を埋める反射板２」とは、図２、及び，図３に示すように設置した反射板２をいうのが、図４に示すように配置した反射板２であってもよい。

ＬＥＤ素子３を上記の垂直板の側面に連続設置することにより、連続配置されたＬＥＤ素子３を線状光源としてみた場合に、図８に示すように、ピーク光量の放射角度を９０度に設定したことと同様となる。従って、図６に示すように、色むらの視認テストによれば、さらに、色むらの視認が押さえられるという効果がある。

図１０に示す面照明装置はプリズム６を発光面に付着させた緑色のＬＥＤ素子を連続して並べた緑色線光源Ｇ−ＬＥＤ３５、プリズム６を発光面に付着させた青色のＬＥＤ素子を連続して並べた青色線光源Ｂ−ＬＥＤ３６、及び、プリズム６を発光面に付着させた赤色のＬＥＤ素子を連続して並べた赤色線光源Ｒ−ＬＥＤ３４と、線光源間を埋めた図面には記載していない反射板２と、各原色ＬＥＤ素子及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されており、各原色ＬＥＤ素子の発光面にプリズム６を付着させ、各色のＬＥＤ素子の最大発光角度を変更可能としたところに特徴がある。また、図１０に示す面照明装置を構成する基板４から、拡散板１までの高さをＨ、記号Ｒで示す赤色線光源Ｒ−ＬＥＤ３４と、記号Ｂで示す青色線光源Ｂ−ＬＥＤ３６と、記号Ｇで示す緑色線光源Ｇ−ＬＥＤ３５とを一組とした、線状発光源の繰り返しの周期をＬとすると、下記の数式を満たす関係にあることを特徴とするものである。

（数１）
Ｌ≦２Ｈ×ｔａｎ（ＬＥＤ素子の最大発光角度）
図１０の面照明装置によれば、図９（ａ）に示すように最大発光角度を４５度以上にできず、図９（ｂ）のように、拡散板１と基板４の間隔ＨがＨ＝（１／２）×Ｌである時には拡散板１の直下で一定の光量が得られない場合でも、拡散板１と基板４の間隔は数式１に示すところに設定されているので、拡散板１の直下で一定の光量が得られ、色むらが押さえられるという効果がある。ここで、図９に示すθｐはＬＥＤ素子の光量が最大となる放射角度を示し、φ０は放射角度０度における光量を示し、φｐはピーク光量を示す。また、図９（ａ）は、放射角度とＬＥＤ素子の光量の関係を示し、図９（ｂ）は、基板４から、拡散板１までの高さをＨとして、光源を起点として、水平にプラス２Ｈ、マイナス２Ｈの範囲の拡散板直下の光量を示している。

ところで、図１０に示す面照明装置では、各色のＬＥＤ素子上にプリズム６を設けることにより、各色のＬＥＤ素子の最大輝度となる放射角度を調整したが、その他の光放射角度調整手段により調整することでもよく、例えば、各色のＬＥＤ素子の発光面の変形、発光素子の取り付け角度の変更、等の手段であってもよい。また、前記の光放射角度調整手段は各色のＬＥＤ素子上にある必要はなく、各色のＬＥＤ素子中にあってもよい。なお、複数色の組合せとして、赤、青、緑色を選択したが、中間色であるシアン、マジェンダ、イエロー等がさらに追加されていても、同様な効果を奏する。

図１１に示す面照明装置は、プリズム６を発光面に付着させた緑色のＬＥＤ素子を連続して並べた緑色線光源Ｇ−ＬＥＤ３５、プリズム６を発光面に付着させた青色のＬＥＤ素子を連続して並べた青色線光源Ｂ−ＬＥＤ３６、及び、プリズム６を発光面に付着させた赤色のＬＥＤ素子を連続して並べた赤色線光源Ｒ−ＬＥＤ３４と、線光源間を埋めた図面には記載していない反射板２と、各原色ＬＥＤ素子及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されており、各原色ＬＥＤ素子の発光面にプリズム６を付着させ、ＬＥＤ素子３の最大発光角度を変更可能としたところに特徴がある。また、図１０に示す面照明装置を構成する基板４から、拡散板１までの高さをＨ、記号Ｒで示す赤色線光源Ｒ−ＬＥＤ３４と、記号Ｂで示す青色線光源Ｂ−ＬＥＤ３６と、記号Ｇで示す緑色線光源ＬＥＤ３５とを一組とした、線状発光源の繰り返しの周期をＬとした場合に、高さＨと周期Ｌを調整して、面内光量を、面内の平均光量を１００％とした場合に、８０％〜１２５％の範囲に収めたこと特徴とする。

従って、図１１に示す面照明装置によれば、例えばφ０を放射角度０での光量、φ２を放射角度θでの光量、φ１を放射角度θ’での光量とした場合に、緑色線光源Ｇ−ＬＥＤ
３５直上の光量は（φ０＋２×φ２×ＣＯＳ３θ）と表され、２列の緑色線光源Ｇ−ＬＥＤ３５の中央直上の光量（２×φ１×ＣＯＳ３θ’）表される面内光量のばらつきを押さ
えることができ、拡散板１の直下で、ほぼ一定の光量となり、色むらが押さえられるという効果がある。なお、複数色の組合せとして、赤、青、緑色を選択したが、中間色であるシアン、マジェンダ、イエロー等がさらに追加されていても、同様な効果を奏する。

図１２に示す面照明装置は、ＬＥＤ素子３を連続して並べた線光源と、線光源間を埋めた図面には示さない反射板２と、ＬＥＤ素子３及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されている。ここで、拡散板は、透明なアクリル系樹脂板の表面に光を散乱する凹凸を設けたもの、或いは、透明なアクリル系樹脂に、光を散乱する粒子を含ませ、板状にしたものである。そこで、図１１に示す面照明装置を構成する拡散板は、表面の凹凸の程度、散乱粒子の大きさ、拡散板の厚さを調節することにより、ゲインを１．５〜０．８程度にしたことを特徴とする。なお、拡散板のゲインとは、垂直にＬルクスの入射光を入れたときに、垂直輝度Ｂカンデラの透過光を得られた仮定すると、下記の数式で表されるものをいう。

（数２）
ゲイン＝π×（Ｂ／Ｌ）
上記の面照明装置によれば、拡散板による、上記の各線光源からの光の散乱が、適度に行われる為、隣接する色の異なる線光源からの光の混合はむらなく行われる。従って、図１３に示すように、ゲインが低い値を示す程、光の散乱が大きい為、線光源による、拡散板の直下の光量のバラツキが大きくても、視認性が向上するという効果を奏する。ここで、図１３は横軸を拡散板の下面における単色の面内光量変動幅（面内の平均光量を１００％とした場合の面内の光量変動の幅をいう）とし、縦軸を視認性（被試験者１０人中、色むらが気にならない人の割合をいう）として、種類が異なる拡散板に対して視認性を調査したものである。また、白丸及び長い破線で示したものは、ゲインが約１．５である拡散板に対する視認性を、黒丸及び実線で示したものは、ゲインが約１．０である拡散板に対する視認性を、四角及び短い破線で示したものは、ゲインが約０．８である拡散板に対する視認性を示しているものであり、ゲインが小さい拡散板ほど、面内光量変動幅が大きくても視認性を確保することを示している。

図１４に示す面照明装置１００は、赤色発光ＬＥＤ７と、青色発光ＬＥＤ８と、緑色発光ＬＥＤ９とを直線的に単位長Ｌ１内に並べたものを群とし、その群をさらに直線的に間隔Ｌ１で複数配置した線状光源と、線光源間を埋めた図面には示さない反射板２と、上記の各原色発光ＬＥＤ及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されていることを特徴としている。また、上記の各原色発光ＬＥＤの並び順は、どの線状発光源においても一定であり、上記の線状光源をＤ１の間隔で並べて面光源を構成し、同色の原色ＬＥＤに注目すると四角形を形成しており、線状光源と拡散板１までの高さをＨ１とすることを特徴としている。

図１４に示す面照明装置１００によれば、同色の原色ＬＥＤに注目すると四角形を形成するように配置されているので、単色の面内光量変動幅を小さくでき、各原色光の合成により、色むらのない白色光が得られる効果がある。なお、複数色の組合せとして、赤、青、緑色を選択したが、中間色であるシアン、マジェンダ、イエロー等がさらに追加されていても、同様な効果を奏する。

図１５に示す面照明装置１１０は、赤色発光ＬＥＤ７と、青色発光ＬＥＤ８と、緑色発光ＬＥＤ９とを直線的に単位長Ｌ１内に並べたものを群とし、その群をさらに直線的に間隔Ｌ１で複数配置した線状光源と、線光源間を埋めた図面には示さない反射板２と、上記の各原色発光ＬＥＤ及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されていることを特徴としている。また、赤、緑、青の順で原色発光ＬＥＤを並べた群を直線的に配置した線状光源と、青、赤、緑の順で原色発光ＬＥＤを並べた群を直線的に配置した線状光源とを交互に間隔Ｄ１で並べて面光源を構成し、同色の原色ＬＥＤに注目すると三角形を形成しており、線状光源と拡散板１までの高さをＨ１とすることを特徴としている。さらに、隣接する線状光源Ａ、Ｂにおいて、図１５に示すように中点Ｃを定義するとき、任意の線状光源を構成するＬＥＤの最大光量放射方向の延長線が拡散板１に達する位置Ｅが、中点Ｃを超えるように、高さＨ１、間隔Ｄ１、ＬＥＤ素子の最大光量放射方向を調整したことを特徴としている。

図１５に示す面照明装置１１０によれば、同色の原色ＬＥＤに注目すると三角形を形成していることにより、単色の面内光量変動幅を小さくでき、輝度むらを押さえる効果がある。また、隣接する線状光源Ａ、Ｂにおいて、図１５に示すように中点Ｃを定義するとき、任意の線状光源を構成するＬＥＤの最大光量放射方向の延長線が拡散板１に達する位置Ｅが、中点Ｃを超えるように、高さＨ１、間隔Ｄ１、ＬＥＤ素子の最大光量放射方向を調整したことによっても、面内光量変動幅を小さくでき、図１６に示すように、前記の位置Ｅが、隣接の光源Ｂの直上に近づくほど、視認性が増すという効果がある。ここで、図１６は、縦軸に視認性を、横軸にＥ点の位置を示し、Ｅ点を、ｃ注目の線状光源Ａから、隣接線状光源Ｂの直上になるように、線状光源Ａ内のＬＥＤの最大光量放射角度を調節した場合の視認性を示す。なお、光の混合により白色となる複数色の組合せとして、赤、青、緑色を選択したが、補色関係にある色を選択してもよく、例えば、黄色と青色の組合せでも、同様な効果を奏する。

図１７には面照明装置１２０における発光素子群の配置を示すが、面照明装置１２０は、赤色発光ＬＥＤ７と、青色発光ＬＥＤ８と、緑色発光ＬＥＤ９とを近接配置し、デルタ群状（以下「Δ群」とする）とし、前記のΔ群をさらにデルタ配置（以下「Δ配置」とする）して構成した面光源と、面光源を構成する各原色発光ＬＥＤ間を埋めた図面には示さない反射板２と、上記の各原色発光ＬＥＤ及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されていることを特徴としている。また、前記のΔ群間の行間隔Ｄ１、列間隔Ｄ２、配置角度θを調節することにより、原色発光ＬＥＤ素子が配置されていない空白領域の中心１及び中心２において、各原色ＬＥＤの光量の総和を比較したとき、光量の総和の平均値を１００％とした場合、７５％〜１２５％の範囲内としたことを特徴としている。ここで、中心１とは、Δ配置した３個のＬＥＤΔ群の重心をいい、中心２とは、２個のΔ配置からなる、ダイヤモンド配置となった４個のＬＥＤΔ群の重心をいう。ところで、ＬＥＤΔ群をΔ配置したときに対面する２個のＬＥＤΔ群に注目した場合において、異なる色の発光素子が対面する配置とするほうが望ましい。光量の総和に関する特徴を容易に達成可能だからである。

なお、各原色ＬＥＤの光量の総和を７５％〜１２５％の範囲内とするようにＬＥＤΔ群の配置を行う際に、単体の原色ＬＥＤ素子間の光量ばらつき、及び、原色ＬＥＤ素子間の光量ばらつきは、ほとんどないものとした。しかし、それらのばらつきがあっても、ＬＥＤ素子の選択及び、ＬＥＤ素子に通電する電流を調節する等の手段をさらに加えることにより、単体の原色ＬＥＤ素子間の光量ばらつき、及び、原色ＬＥＤ素子間の光量ばらつきをほとんどないものとすることができる。

図１７に示す面照明装置によれば、各原色ＬＥＤを近接に配置しΔ群状とし、さらに、そのΔ群をΔ配置することにより、面内に偏りのないＬＥＤ素子の配置が可能となり、単原色に注目した場合に、面内に均一な光量を得ることができ、輝度むらを押さえる効果がある。
さらに、ＬＥＤ素子が配置されていないΔ配置の中心１部分において、Δ配置の頂点に置かれた、各原色ＬＥＤの光量の総和、すなわち、赤色ＬＥＤの光量の総和、青色ＬＥＤの光量の総和、緑色ＬＥＤの光量の総和を比較すると、光量の総和の平均値を１００％とした場合、行間隔Ｄ１、列間隔Ｄ２、配置角度θを調節することにより、各原色ＬＥＤの光量の総和が７５％〜１２５％の範囲内とするようにＬＥＤΔ群を配置したので、光が混合された場合の色むらを押さえる効果がある。加えて、ＬＥＤ素子が配置されていないダイヤモンド配置の中心２部分においても、中心１部分についてと同様な操作により、各原色ＬＥＤの光量の総和が７５％〜１２５％の範囲内となるようにＬＥＤΔ群を配置したので、光が混合された場合の色むらをさらに押さえる効果がある。なお、光の混合により白色となる複数色の組合せとして、赤、青、緑色を選択したが、補色関係にある色を選択してもよく、例えば、黄色と青色の組合せでも、同様な効果を奏する。

図１８には面照明装置１３０における発光素子群の配置を示すが、面照明装置１３０は、赤色発光ＬＥＤ７と、青色発光ＬＥＤ８と、緑色発光ＬＥＤ９とを近接配置し、デルタ群状（以下「Δ群」とする）とし、前記のΔ群を複数個、四角形状に配置（以下「スクエアー配置」とする）して構成した面光源と、面光源を構成する各原色発光ＬＥＤ間を埋めた図面には示さない反射板２と、上記の各原色発光ＬＥＤ及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されていることを特徴としている。また、前記のΔ群間の行間隔Ｄ１、列間隔Ｄ２、配置角度θを調節することにより、原色発光ＬＥＤ素子が配置されていない空白領域の中心１において、各原色ＬＥＤの光量の総和を比較したとき、７５％〜１２５％の範囲内としたことを特徴としている。ここで、中心１とは、スクエアー配置した４個のＬＥＤΔ群の重心をいう。ところで、ＬＥＤΔ群をスクエー配置したときに対面する２個のＬＥＤΔ群に注目した場合において、異なる色の発光素子が対面する配置とするほうが望ましい。光量の総和に関する特徴を容易に達成可能だからである。

図１８に示す面照明装置によれば、各原色ＬＥＤを近接に配置しΔ群状とし、さらに、そのΔ群をスクエアー配置することにより、面内に偏りのないＬＥＤ素子の配置が可能となり、単原色に注目した場合に、面内に均一な光量を得ることができ、輝度むらを押さえる効果がある。
さらに、ＬＥＤ素子が配置されていないスクエアー配置の中心１部分において、スクエアー配置の頂点に置かれた、各原色ＬＥＤの光量の総和、すなわち、赤色ＬＥＤの光量の総和、青色ＬＥＤの光量の総和、緑色ＬＥＤの光量の総和を比較すると、光量の総和の平均値を１００％とした場合、行間隔Ｄ１、列間隔Ｄ２、配置角度θを調節することにより、各原色ＬＥＤの光量の総和が７５％〜１２５％の範囲内とするようにＬＥＤΔ群を配置したので、光が混合された場合の色むらを押さえる効果がある。なお、複数色の組合せとして、赤、青、緑色を選択したが、中間色であるシアン、マジェンダ、イエロー等をさらに追加しても同様な効果を奏する。

図１９には面照明装置１４０における発光素子の配置を示すが、面照明装置１４０は、赤色発光ＬＥＤ７と、青色発光ＬＥＤ８と、緑色発光ＬＥＤ９とから構成される４個のＬＥＤ素子を近接配置し、四角状の群状（以下「四角状群」とする）とし、前記の四角状群をさらにデルタ配置（以下「Δ配置」とする）して構成した面光源と、面光源を構成する各原色発光ＬＥＤ間を埋めた図面には示さない反射板２と、上記の各原色発光ＬＥＤ及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されていることを特徴としている。また、前記のΔ群間の行間隔Ｄ１、列間隔Ｄ２、配置角度θを調節することにより、原色発光ＬＥＤ素子が配置されていない空白領域の中心１及び中心２において、各原色ＬＥＤの光量の総和を比較したとき、光量の総和の平均値を１００％とした場合、７５％〜１２５％の範囲内としたことを特徴としている。ここで、中心１とは、Δ配置した３個のＬＥＤ四角状群の重心をいい、中心２とは、２個のΔ配置からなる、ダイヤモンド配置した４個のＬＥＤ四角状群の重心をいう。ところで、ＬＥＤΔ群をΔ配置したときに対面する２個のＬＥＤΔ群に注目した場合において、異なる色の発光素子が対面する配置とするほうが望ましい。光量の総和に関する特徴を容易に達成可能だからである。

なお、各原色ＬＥＤの光量の総和を７５％〜１２５％の範囲内とするようにＬＥＤ四角状群の配置を行う際に、単体の原色ＬＥＤ素子間の光量ばらつき、及び、原色ＬＥＤ素子間の光量ばらつきは、ほとんどないものとした。しかし、それらのばらつきがあっても、ＬＥＤ素子の選択及び、ＬＥＤ素子に通電する電流を調節する等の手段をさらに加えることにより、単体の原色ＬＥＤ素子間の光量ばらつき、及び、原色ＬＥＤ素子間の光量ばらつきをほとんどないものとすることができる。

図１９に示す面照明装置によれば、各原色ＬＥＤを近接に配置し四角状群とし、さらに、その四角状群をΔ配置することにより、面内に偏りのないＬＥＤ素子の配置が可能となり、単原色に注目した場合に、面内に均一な光量を得ることができ、輝度むらを押さえる効果がある。
さらに、ＬＥＤ素子が配置されていないΔ配置の中心１部分において、Δ配置の頂点に置かれた、各原色ＬＥＤの光量の総和、すなわち、赤色ＬＥＤの光量の総和、青色ＬＥＤの光量の総和、緑色ＬＥＤの光量の総和を比較すると、光量の総和の平均値を１００％とした場合、行間隔Ｄ１、列間隔Ｄ２、配置角度θを調節することにより、各原色ＬＥＤの光量の総和が７５％〜１２５％の範囲内とするようにＬＥＤ四角状群を配置したので、光が混合された場合の色むらを押さえる効果がある。加えて、ＬＥＤ素子が配置されていないダイヤモンド配置の中心２部分においても、中心１部分についてと同様な操作により、各原色ＬＥＤの光量の総和が７５％〜１２５％の範囲内となるようにＬＥＤ四角状群を配置したので、光が混合された場合の色むらをさらに押さえる効果がある。なお、複数色の組合せとして、赤、青、緑色を選択したが、中間色であるシアン、マジェンダ、イエロー等をさらに追加しても同様な効果を奏する。

図２０には面照明装置１２０における発光素子の配置を示すが、面照明装置１５０は、赤色発光ＬＥＤ７と、青色発光ＬＥＤ８と、緑色発光ＬＥＤ９とから構成される４個のＬＥＤ素子を近接配置し、四角状の群状（以下「四角状群」とする）とし、前記の四角状群を複数個、四角形状に配置（以下「スクエアー配置」とする）して構成した面光源と、面光源を構成する各原色発光ＬＥＤ間を埋めた図面には示さない反射板２と、上記の各原色発光ＬＥＤ及び反射板２を設置した、アルミニウム板等の材質であって、放熱板も兼ねる基板４と、上方に位置する透明であるが、光を拡散する拡散板１とから構成されていることを特徴としている。また、前記の四角状群間の行間隔Ｄ１、列間隔Ｄ２、配置角度θを調節することにより、原色発光ＬＥＤ素子が配置されていない空白領域の中心１において、各原色ＬＥＤの光量の総和を比較したとき、７５％〜１２５％の範囲内としたことを特徴としている。ここで、中心１とは、スクエアー配置した３個のＬＥＤ四角状群の重心をいう。ところで、ＬＥＤΔ群をスクエー配置したときに対面する２個のＬＥＤΔ群に注目した場合において、異なる色の発光素子が対面する配置とするほうが望ましい。光量の総和に関する特徴を容易に達成可能だからである。

図２０に示す面照明装置によれば、各原色ＬＥＤを近接に配置し四角状群とし、さらに、その四角状群をスクエアー配置することにより、面内に偏りのないＬＥＤ素子の配置が可能となり、単原色に注目した場合に、面内に均一な光量を得ることができ、輝度むらを押さえる効果がある。
さらに、ＬＥＤ素子が配置されていないスクエアー配置の中心１部分において、スクエアー配置の頂点に置かれた、各原色ＬＥＤの光量の総和、すなわち、赤色ＬＥＤの光量の総和、青色ＬＥＤの光量の総和、緑色ＬＥＤの光量の総和を比較すると、光量の総和の平均値を１００％とした場合、行間隔Ｄ１、列間隔Ｄ２、配置角度θを調節することにより、各原色ＬＥＤの光量の総和が７５％〜１２５％の範囲内とするようにＬＥＤΔ群を配置したので、光が混合された場合の色むらを押さえる効果がある。なお、複数色の組合せとして、赤、青、緑色を選択したが、中間色であるシアン、マジェンダ、イエロー等をさらに追加しても同様な効果を奏する。

ところで、図１７〜図２０までに示した、面照明装置１２０〜面照明装置１５０では、発光素子群を３〜４個の発光素子で構成したが、それ以上の発光素子から構成してもよい。また、発光素子群を構成する発光素子の色の種類は、３原色である、青色、赤色、緑色で説明を進めたが、青色、赤色、緑色、シアン色、マジェンダ色、イエロー色等の組合せで、６角形以上の多角形の頂点に近接配置して構成した発光素子群であってもよい。

次に図２２に示す液晶表示装置１９０は、図２１の断面図に示すように、図１に示す面照明装置３０をバックライトと液晶パネル１３とで構成する表示部と、液晶パネル駆動部４１と、電源４２とを有し、入力信号４３を受け入れ動作するように構成されており、面照明装置３０はさらに、線状光源Ｒ−ＬＥＤ３４を構成する赤色ＬＥＤに流れる電流を調整する抵抗３１と、線状光源Ｇ−ＬＥＤ３５を構成する緑色ＬＥＤに流れる電流を調整する抵抗３２と、線状光源Ｂ−ＬＥＤ３６を構成する青色ＬＥＤに流れる電流を調整する抵抗３３を有することを特徴としている。図１に示す面照明装置は、輝度むらがすくなく、かつ、明るい為、液晶表示装置は、均一でかつ明るい表示を得られる効果がある。

なお、上記の液晶表示装置１９０においては、図１に示す面照明装置３０をバックライトに用いているが、図４、図７、図８、図１０、図１１、図１２、図１４、図１５、図１７、図１８、図１９、図２０に示した面照明装置４０〜面照明装置１５０を用いた液晶表示装置も作成可能である。その場合には、それぞれの面照明装置が持つ効果を、液晶表示装置にて得ることができる。

（付記１）
少なくとも、光の３原色を含む複数色の組合せのうち、各々の色に対応する発光素子を直列に並べた線状光源を所定の順序で配列した面光源と、
前記線状光源を構成する発光素子間のスペースを埋めるように敷きつめられた反射板と、
前記面光源と、前記反射板を設置した基板と
前記面光源及び前記反射板の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記反射板により、前記発光素子の非発光部を覆ったことを特徴とする面照明装置。

（付記２）
少なくとも、光の３原色を含む複数色の組合せのうち、各々の色に対応する発光素子を直列に並べた線状光源を所定の順序及び一定の間隔で配列した面光源と、
前記線状光源を構成する発光素子間のスペースを埋めるように敷きつめられた第１の反射板と、
前記発光素子の発光部を嵌め込み可能な貫通孔を有する第２の反射板と
前記面光源と、前記第１の反射板と、前記第２の反射板とを設置した基板と、
前記面光源、前記第１の反射板及び前記第２の反射板の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記第２の反射板により、前記発光素子の非発光部を覆ったことを特徴とする面照明装置。

（付記３）
少なくとも、光の３原色含む複数色の組合せのうち、各々の色に対応する発光素子を直列に並べた線状光源を所定の順序で配列した面光源と、
前記線状光源を構成する発光素子間のスペースを埋めるように敷きつめられた反射板と、
一定の間隔で並んだ列状の凸部を有し、前記面光源及び前記反射板を設置した基板と、
前記面光源及び前記反射板の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記基板上の一定間隔で並んだ列状の凸部の斜面、或いは、側面に前記線状光源を配置し、
前記列状の凸部の間隔、及び、前記拡散板と前記基板の間隔に応じて、
複数色のうち、少なくとも一色に対応した前記発光素子の最大光量となる放射角度を、前記列状の凸部の斜面或いは側面の角度により、設定したことを特徴とした面照明装置。

（付記４）
少なくとも、光の３原色を含む複数色の組合せのうち、各々の色に対応する発光素子を直列に並べた線状光源を所定の順序及び一定の間隔で配列した面光源と、
前記発光素子の発光部中乃至発光部上の光放射角度補正手段と、
前記線状光源を構成する発光素子間のスペースを埋めるように敷きつめられた反射板と、
前記線状光源及び前記反射板を設置する基板と、
前記線状光源及び前記反射板の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記線状光源の間隔、及び、前記拡散板と前記基板の間隔に応じて、
複数色のうち、少なくとも一色に対応した前記線状光源の発光部上の光放射角度補正手段により、最大光量となる放射角度を設定したことを特徴とした面照明装置。

（付記５）
付記３又は付記４に記載した一色に対応した前記線状光源の設置間隔を一定値Ｌ、前記拡散板と前記線状光源が設置されている平面との間隔を一定値Ｈとした場合に、
Ｌ≦２×Ｈ×ｔａｎ（線状光源の最大光量となる放射角度）
の関係を満たすように、前記線状光源の最大光量となる放射角度を設定したことを特徴とした付記３又は付記４に記載の面照明装置。

（付記６）
光の３原色に対応する３個の発光素子を３角形の頂点に近接配置した発光素子群をマトリックス状に配置した面光源と、
前記発光素子群を配列した基板と
前記面光源の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記発光素子群同士の位置関係がデルタ形状になるように、一列おき又は一行おきに前記発光素子群をずらして配列し、
デルタ形状の重心及びデルタ形状２個分で形成されるダイヤ形状の重心における、各々の前記単色発光素子の光量総和が、前記単色発光素子の光量総和から算出される平均の光量総和を１００％としたときに、７５％〜１２５％の間となるように、前記発光素子群の行間隔、列間隔、配置角度を調節したことを特徴とする面照明装置。

（付記７）
光の３原色に対応する３個の発光素子を直列に近接配置した発光素子群を列状に配置した線状光源と、
前記発光素子の発光部中乃至発光部上の光放射角度補正手段と
前記発光素子群を配列する基板と
前記面光源の上位に位置する拡散板とを少なくとも備え、
前記線状光源を複数列配置して面光源とし、
注目する前記線状光源を構成する前記発光素子の発光部中乃至発光部上の光放射角度補正手段により補正した、前記発光素子の最大放射方向と拡散板が交差する点が、
注目する前記線状光源と隣接する前記線状光源の中点を超えるように、前記発光素子の最大放射角度を補正したことを特徴とする面照明装置。

（付記８）
少なくとも、付記１乃至付記７のいずれかに記載した面照明装置のうち一つと、
液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。

実施例１（面照明装置３０：直下型バックライト構造）実施例１におけるＬＥＤ部分と反射板の構造例１−１実施例１におけるＬＥＤ部分と反射板の構造例１−２実施例２（面照明装置４０）ＬＥＤ発光パターン（ピーク光量を示す放射角度が４５度以上）ピーク光量放射角度及び放射強度と視認性実施例３（面照明装置５０）実施例４（面照明装置６０）ＬＥＤ発光パターン（ピーク光量を示す放射角度が４５度未満）実施例５（面照明装置７０）実施例６（面照明装置８０）実施例７（面照明装置９０）拡散板下面の光量バラツキと視認性実施例８（面照明装置１００）実施例９（面照明装置１１０）Ｅ点位置と視認性の関係実施例１０（面照明装置１２０における発光素子の配置）実施例１１（面照明装置１３０における発光素子の配置）実施例１２（面照明装置１４０における発光素子の配置）実施例１３（面照明装置１５０における発光素子の配置）実施例１４（液晶表示装置１９０の表示部の断面図）実施例１４（液晶表示装置１９０）従来例１（表示装置１６０）従来例２（液晶表示装置１７０）従来例３（液晶表示装置１８０）従来例３におけるＬＥＤ部分と反射板の構造例２

符号の説明

１拡散板
２反射板
３ＬＥＤ素子
４基板
５金属埋め込みＰＣＢ
６プリズム
７赤色発光ＬＥＤ
８青色発光ＬＥＤ
９緑色発光ＬＥＤ
１０散乱パターン
１１プリズムシート
１２白色ＬＥＤ
１３液晶パネル
１４第１の拡散板
１５第２の拡散板
１６透過板
１７青色発光ＶＦＤ
１８導光板
１９ヒートシンク
２０サイドライト
３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０面照明装置
１６０表示装置
１７０、１８０、１９０液晶表示装置

Claims

複数の発光素子が平面的に配列され、少なくとも、光の３原色を含む複数色の組合せのうち、各々の色に対応する前記発光素子を直列に並べて所定の順序で配列された線状光源を有する面光源と、
前記発光素子の発光部中又は発光部に接して備えられた光放射角度調整手段と、
前記面光源を設置する基板と、
前記面光源の上位に位置する拡散板とを有し、
前記複数色のうち、少なくとも一色に対応した前記線状光源の設置間隔を一定値Ｌ、前記拡散板と前記線状光源が設置されている平面との間隔を一定値Ｈとした場合に、
Ｌ≦２×Ｈ×ｔａｎ（前記線状光源の最大光量となる放射角度）
の関係を満たすように、前記光放射角度調整手段により、前記線状光源の最大光量となる放射角度を設定したこと
を特徴とする面照明装置。
少なくとも、請求項１に記載した面照明装置と、液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。