JP4541346B2 - 面光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光部材、面光源装置、およびそれを用いた表示装置に関する。より詳細には、例えば、広告灯、照明、液晶用バックライト用の光源として用いられ、発光素子からの光を均一に上方に拡散・導光することが可能な導光部材およびこの導光部材を備えた面光源装置、ならびに、その面光源装置を用いた表示装置、例えば、液晶表示装置などの表示装置に関する。

近年、例えば液晶ディスプレイなどのように、パネルの背面や側面などから光を照射するための面光源装置（バックライト）を用いた表示装置が広く用いられている。従来、このような液晶ディスプレイ用のバックライト光源は、薄型化、低消費電力化のため、光源として冷陰極管を筐体の端面に配置した、いわゆるエッジライト型のものが主流であった。

このようなエッジライト型のバックライト光源としては、図１７に示した構造のものが用いられている。
すなわち、このエッジライト型のバックライト光源１００は、筐体１０２の端部に、冷陰極管１０４が配置されている。そして、この冷陰極管１０４の側方に、導光部材１０６が面状に配置され、この導光部材１０６の上面に、拡散シート１０８が積層されて、バックライト光源１００が構成されている。

なお、導光部材１０６の下面には、例えば、微小凹凸やドット形状の反射インキなどからなる反射部１１６が形成されている。
そして、このバックライト光源１００の拡散シート１０８の上面に、液晶パネル１１０が積層されることによって、液晶表示装置１１２が構成されるものである。

このエッジライト型のバックライト光源１００では、冷陰極管１０４を発光させることによって、冷陰極管１０４から照射された光が、導光部材１０６の側部から入射する。
そして、導光部材１０６に入射した光は、導光部材１０６の下面に設けられた、例えば、微小凹凸やドット形状の反射インキなどからなる反射部１１６と、導光部材１０６の上面１１８の間で反射を繰り返しながら拡散されて、導光部材１０６の上面１１８の上方へ均一に導光される。

これにより、拡散シート１０８で均一に拡散されて、液晶パネル１１０の輝度むらが低減するようになっている。
しかしながら、液晶ディスプレイは、近年大型化の要求が高まり、このようなエッジライト型のバックライト光源１００では、輝度の向上および均一化を図るには限界がある。

そのため、大型の液晶ディスプレイ用では、直下型ライトの採用が検討されている。
しかしながら、このような冷陰極管を直下型ライトとして用いた場合には、冷陰極管は比較的大型であるため、液晶ディスプレイの厚みが厚くなり、また、冷陰極管が、色再現性、応答性が良好ではなく、残像現象が生じてしまうなどの問題がある。

近年、発光素子は、発光効率が著しく向上し、照明への応用が進んでいる。特に、液晶ディスプレイ用のバックライト光源（面光源）として発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と言う。）を用いた場合には、良好な色再現性と高速応答性が実現でき、高品位な画質を
達成することが期待されている。

このため、従来液晶パネルの下方に、ＬＥＤを複数個一定間隔で配置した直下型のバックライト光源が提案されている。
この直下型のバックライト光源としては、図１８に示した構造のものが提案されている。

すなわち、この直下型のバックライト光源２００は、筐体２０２の底面２０４に、縦横にアレイ状に、複数個のＬＥＤランプ２０６が、一定間隔離間して配置されている。
そして、この筐体２０２の上面に、これらのＬＥＤランプ２０６と一定間隔離間して、拡散シート２０８が配置され、この拡散シート２０８の上面にプリズムシート２１０が積層されて、バックライト光源２００が構成されている。

なお、筐体２０２の底面２０４と側面２１２は、例えば、反射シートなどによって反射部２１４が形成されている。
このように構成される直下型のバックライト光源２００では、ＬＥＤランプ２０６を発光させることによって、ＬＥＤランプ２０６から出射された光が、拡散シート２０８に向かって直接に、および、筐体２０２の底面２０４と側面２１２の反射部２１４に反射されることによって、拡散シート２０８に向かって進む。

そして、拡散シート２０８に入射された光は、拡散シート２０８によって乱反射され、拡散シート２０８の上面のプリズムシート２１０を通過することによって、垂直方向に光線が傾けられ、プリズムシート２１０の上面に配置された図示しない液晶パネルに入射するようになっている。

また、ＬＥＤランプ２０６から出射された光は、拡散シート２０８との間の空間で混じりあい、さらに、拡散シート２０８内で乱反射することにより混合が促進され、これによって、輝度と色度が均一化されるようになっている。

また、一般に、ＬＥＤランプ２０６の直上に相当する部分の輝度は高くなるので、拡散シート２０８のＬＥＤランプ２０６の直上部分の拡散度を高くすることにより、輝度の均一化をいっそう高めることができる。

しかしながら、従来の直下型のバックライト光源２００では、上記のように輝度と色度を均一化させるため、拡散シート２０８を設け、しかも、ＬＥＤランプ２０６と拡散シート２０８との距離を離間させて、輝度の均一化を図っているが、それでも、ＬＥＤランプ２０６の直上部分での輝度が高くなるという問題を解消するには不十分である。

特に、最近では、単色のＬＥＤではなく、赤、緑、青の三原色のＬＥＤからなる複数色（ＲＧＢ）のＬＥＤランプを用いて混色することが行われているが、この場合には、混色が十分でなく、色むらが見えてしまうことになる。

このため、輝度むらと色むらを低減するために、上記のように、拡散シート２０８のＬＥＤランプ２０６の直上部分の拡散度を高くするようにしている。
また、特許文献１（特開２００１−４２７８２号公報）などでは、光半透過性を有するグレー色印刷層などの、いわゆる「ライティング・カーテン」を、ＬＥＤランプ直上部に設けて、直上部の輝度を低下させたりすることが行われている。

しかし、これらの手段では、光の利用効率がどうしても低下することになってしまうことになる。
また、ＬＥＤランプ２０６と拡散シート２０８の間の距離を一層大きくすれば、輝度むらと色むらは低減できるが、バックライトの厚さの増大を招き、例えば、フラットパネルディスプレイにとっては、好ましいものではない。

このため、特許文献２（特開平１０−８２９１５号公報）において、図１９に示したような面光源装置３００が提案されている。
すなわち、この面光源装置３００は、ＬＥＤランプ３０２を実装した発光素子実装用基板３０８の上面に、ＬＥＤランプ３０２に対応する箇所に、少なくとも先端部において奥へ入るほど幅が狭くなるように、ＬＥＤランプ収容凹部３０４を形成した導光部材３０６を積層している。

また、この導光部材３０６の下面３１０には、このＬＥＤランプ収容凹部３０４を除いた部分に、反射シートなどの反射部３１２が形成されている。
これにより、図１９に示したように、ＬＥＤランプ３０２から出射した光Ｂ１が、導光部材３０６の上面３１４と下面３１０に形成した反射部３１２との間で、矢印Ｂ２のように、反射を繰り返しながら拡散されて、導光部材３０６の上面３１４の上方へ均一に導光される。

これにより、図示しない、導光部材３０６の上面に設けられた拡散シートで均一に拡散されて、輝度むらが生じることが防止され、導光部材３０６の光出射面における輝度分布を均一にすることができるようになっている。

従って、この特許文献２の面光源装置３００によれば、従来よりも、薄型で、色むらがなく、輝度を向上することができるようになっている。
特開２００１−４２７８２号公報 特開平１０−８２９１５号公報

しかしながら、特許文献２に記載したような面光源装置３００においては、輝度の均一化を図っているが、図１９に示したように、この面光源装置３００では、ＬＥＤランプ３０２の周囲近傍でも、反射部３１２によって、矢印Ｂで示したように、ＬＥＤランプ３０２からの光が反射されて、導光部材３０６の上面３１４から上方に、出射されるように導光されることになる。

その結果、導光部材３０６のＬＥＤランプ２０６の直上部分の上面３１４から出射される光の量が大きく、図３のグラフの一点鎖線に示したように、ＬＥＤランプ２０６の直上部分の輝度が高くなるという問題を解消するには未だ不十分である。

本発明は、このような現状に鑑み、ＬＥＤなどの発光素子を実装した発光素子実装用基板の上面に積層される導光部材であって、発光素子の直上部に位置する部分の輝度を低くして、導光部材の光出射面における輝度分布を均一にすることができ、輝度むらと色むらを低減することが可能で、光の利用効率が高く、高輝度であって、しかも、この導光部材を用いた面光源装置としても、薄型で小型化することが可能な導光部材を提供することを目的の一つとする。

また、本発明は、この輝度むらと色むらを低減することが可能で、光の利用効率が高く、高輝度であって、薄型で小型化が可能な面光源装置、ならびに、この面光源装置を用いた表示装置を提供することを目的の一つとする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、本発明の導光部材、および、この導光部材を備えた面光源装置、ならびに、その面光源装置を用いた表示装置を見出した。
すなわち、本発明は例えば以下の（１）〜（７）の態様を含む。

（１） 発光素子実装用基板と、発光素子実装用基板の上面に実装された複数のＬＥＤと、ＬＥＤを挟んで発光素子実装用基板の上に配置された導光部材とを含む面光源装置であって、
前記導光部材の発光素子実装用基板側の下面には、ＬＥＤに対応する位置に半球状の凹部が形成され、該凹部にＬＥＤが収納されるようになっており、
前記導光部材の下面の凹部の周辺近傍領域には、光反射部が設けられておらず、
前記導光部材の下面の前記周辺近傍領域以外の領域には、全面に光反射部が設けられており、
前記導光部材の発光素子実装用基板と反対側の上面には、ＬＥＤに対応する位置に光半透過部が設けられ、
前記発光素子から光半透過部の外周端部までの距離ｄ２が、発光素子の中心から周囲近傍領域の外周端部までの距離ｄ１より小さく設定されていることを特徴とする面光源装置。

（２） 前記光半透過部が、円形状であり、光反射率が、５０％〜９５％である請求項１に記載の面光源装置。

（３） 前記光反射部が、白色塗装により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。

（４） 前記導光部材の下面の凹部の周辺近傍領域には、均一な距離ｄ１で光反射部が設けられておらず、
隣接するＬＥＤの離間間隔をＤとしたとき、Ｄ／４≧ｄ１であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面光源蔵置。

（５） 発光素子実装用基板と、発光素子実装用基板の上面に実装された複数のＬＥＤと、ＬＥＤを挟んで発光素子実装用基板の上に配置された導光部材とを含む面光源装置であって、
前記導光部材の発光素子実装用基板側の下面には、ＬＥＤに対応する位置に半球状の凹部が形成され、該凹部にＬＥＤが収納されるようになっており、
前記導光部材の下面の凹部の周辺近傍領域には、ドット形状の光反射部が形成されており、ＬＥＤに近いほどドット密度が低くなるように構成されており、
前記導光部材の下面の前記周辺近傍領域以外の領域には、全面に光反射部が設けられており、
前記導光部材の発光素子実装用基板と反対側の上面には、ＬＥＤに対応する位置に光半透過部が設けられ、
前記発光素子から光半透過部の外周端部までの距離ｄ２が、発光素子の中心から周囲近傍領域の外周端部までの距離ｄ１より小さく設定されていることを特徴とする面光源装置。

（６） 前記光半透過部が、円形状であり、光反射率が、５０％〜９５％である請求項５に記載の面光源装置。

（７） 前記光反射部が、白色塗装により形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の面光源装置。

本発明の導光部材によれば、発光素子の周囲近傍ではない前記導光部材の下面に光反射部が設けられており、前記発光素子の周囲近傍の前記導光部材の下面には光反射部が設けられていない部分を有することにより、導光部材の発光素子の周囲近傍の導光部材の下面における上方に向かう拡散の強さが、その外周側部分の光反射部を有する導光部材の下面における上方に向かう拡散の強さよりも小さくなるように構成されているので、発光素子の直上部に位置する部分の輝度が低くなり、導光部材の光出射面における輝度分布を均一にすることができ、輝度むらと色むらを低減することが可能で、光の利用効率も高く、高輝度である。

しかも、この導光部材を面光源装置として用いた場合に、輝度分布を均一にすることができ、輝度むらと色むらを低減することが可能で、光の利用効率も高く、高輝度で、しかも、薄型で小型化することが可能である。

さらに、このような導光部材を用いた面光源装置によれば、発光素子の直上部の輝度が低くなるので、面光源装置全面にわたって輝度が均一で、高輝度であり、色むらも生じず、色度が均一である。

従ってこのような面光源装置を、表示装置、特に、液晶ディスレイのバックライトとして、本発明の面光源装置を用いれば、薄型で高画質な表示装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される液晶表示装置の一例の全体構成を示す図である。本実施の形態が適用される液晶表示装置は、直下型の面光源装置（バックライト）５０として、発光部を収容するバックライトフレーム（筐体）５１と、発光源として固体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）５３を複数個配列させた基板としてのＬＥＤ基板（実装基板）５２とを備えている。また、バックライト装置５０は、ＬＥＤ基板（実装基板）５２上にバックライトフレーム（筐体）５１内に収容される本発明の特徴である導光部材（板、シート）５４を備えている。

図２５に示した従来の直下型バックライト装置との相違は、発光ダイオードと拡散部材（板）との空間に導光部材が介在する点であり、バックライトの厚みが増すことはなく、むしろ発光ダイオードと拡散部材（板）との間隔を小さくすることができる。導光部材の上に光学補償シートの積層体として、面全体を均一な明るさとするために光を散乱・拡散させる拡散部材（板、シート）５５と、前方への集光効果を持たせた回折格子フィルムであるプリズムシート５６，５７とを備えている。また、液晶表示モジュール６０として、２枚のガラス基板により液晶が挟まれている液晶パネル６１と、この液晶パネル６１の各々のガラス基板に積層され、光波の振動をある方向に制限するための偏光板（偏光フィルタ）６２，６３とを備えている。更に、液晶表示装置には、図示しない駆動用ＬＳＩなどの周辺部材が配置される。

この液晶パネル６１は、図示しない各種構成要素を含んで構成されている。例えば、２枚のガラス基板に、図示しない表示電極、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などのアクティブ素子、液晶、スペーサ、シール剤、配向膜、共通電極、保護膜、カラーフィルタ等を備えている。

尚、バックライト装置５０の構成単位は任意に選択される。例えば、ＬＥＤ基板５２を有するバックライトフレーム５１だけの単位にて「バックライト装置(バックライト)」と呼び、拡散部材５５やプリズムシート５６，５７などの光学補償シートの積層体を含まない流通形態もあり得る。

バックライトフレーム５１は、例えばアルミニウムやマグネシウム、鉄、またはそれらの金属合金などで生成される筐体構造を形成している。そして、その筐体構造の内側に、例えば白色高反射の性能を有するポリエステルフィルムなどが貼られ、リフレクタとしての機能を備えている。この筐体構造としては、液晶表示モジュール６０の大きさに対応して設けられる背面部と、この背面部の四隅を囲う側面部を備えている。また、この背面部や側面部には、排熱のための冷却フィン等からなるヒートシンク構造が必要によって形成される場合がある。

図２は、本発明の導光部材を適用した本発明の面光源装置の実施形態を示す上面図、図３は、図２のＡ−Ａ線での部分拡大断面図である。
図２および図３において、符号１０は、全体で本発明の面光源装置を示している。

本発明の面光源装置１０は、図３に示したように、発光素子実装用基板１２を備えており、この発光素子実装用基板１２の上面に、例えば、ＬＥＤなどからなる発光素子１４が実装されている。

この発光素子１４は、発光素子実装用基板１２の上面に、図２に示したように、縦横にアレイ状に、複数個の発光素子１４が、一定間隔離間して配置されている。
そして、この発光素子実装用基板１２の上面に、透明な樹脂などからなる導光部材１６が配置されている。この導光部材１６には、図３に示したように、導光部材１６の下面１８に、発光素子１４に対応する位置に、発光素子収容用凹部２０が形成されており、この発光素子収容用凹部２０内に、発光素子１４が収容されるようになっている。

なお、この発光素子収容用凹部２０の形状としては、ドーム形状、半球状、円錐形状など適宜変更することが可能である。
なお、図示しないが、この発光素子実装用基板１２には、例えば、銅などの配線パターンが形成されており、これにより、発光素子１４の発光が制御されるようになっている。

また、導光部材１６は、発光素子１４の周囲近傍ではない導光部材１６の下面に光反射部２２が設けられており、前記発光素子１４の周囲近傍の前記導光部材１６の下面には光反射部２２が設けられていない部分を有することにより、発光素子１４の周囲近傍の導光部材１６の下面における上方に向かう拡散の強さが、その外周側部分の光反射部２２を有する導光部材１６の下面における上方に向かう拡散の強さよりも小さくなるように構成されている。

すなわち、この実施形態では、図２および図３に示したように、導光部材１６の下面１８に、発光素子１４の周囲近傍を除く略全面に、例えば、白色塗料などからなる光反射部２２が設けられている。

すなわち、図１９に示したように、従来の面光源装置３００では、ＬＥＤランプ３０２の周囲近傍でも、反射部３１２によって、矢印Ｂで示したように、ＬＥＤランプ３０２からの光が反射されて、導光部材３０６の上面３１４から上方に、拡散反射されるように導光されることになる。

この結果、図４のグラフの一点鎖線に示したように、従来の面光源装置３００では、導光部材３０６のＬＥＤランプ３０２の直上部分の上面３１４から出射される光の量が大き
くなってしまい、ＬＥＤランプ３０２の直上部分の輝度が高くなってしまうことになる。

これに対して、この実施形態の面光源装置１０によれば、発光素子１４の周囲近傍には、光反射部２２が設けられていないので、図３の矢印Ｃに示したように、発光素子１４からの光は、発光素子１４の周囲近傍で、導光部材６の下面１８によって、正反射（全反射）されて、導光部材１６の上面２６と下面１８の間を導光されるだけであり、導光部材１６の上面２６から、上方に拡散反射されて導光されることがないようになっている。

そして、図３の矢印Ｃに示したように、光反射部２２に至った光は、拡散反射されることによって、導光部材の上方に向かって拡散反射されることになる。
これによって、上記したように、発光素子１４の周囲近傍の導光部材１６の下面における上方に向かう拡散の強さが、その外周側部分の導光部材１６の下面における上方に向かう拡散の強さよりも小さくなるように構成されている。

これにより、図４のグラフの点線に示したように、発光素子１４の直上近傍の輝度が、従来のバックライト光源よりも減少し、その外部の輝度が従来のバックライト光源より増加して、輝度の均一化が図れることになる。

この場合、光反射部２２が設けられていない発光素子１４の周囲近傍領域２４の形状は、この実施形態のように、発光素子１４から均一な距離まで、すなわち円形状としたが、この形状に限られるものではなく、図５に示したように、楕円形状（図５（Ａ））、矩形状（図５（Ｂ））、三角形状（図５（Ｃ））、アーチ形状（図５（Ｄ））、多角形状など、その他の形状とすることができる。

また、光反射部２２が設けられていない発光素子１４の周囲近傍領域２４、すなわち、図３に示したように、発光素子１４中心から周囲近傍領域２４の外周端部までの距離ｄ１としては、発光素子１４の種類、輝度、導光部材１６の種類、厚さ、光反射部２２の種類、膜厚などに応じて、図４の実線のグラフにようにほぼ均一な輝度になるように設定すればよく、特に限定されるものではない。

例えば、発光素子１４が、ＬＥＤで、導光部材１６が、透明樹脂板で、厚さが３ｍｍ、光反射部２２が、白色塗装で、厚さが５μｍ〜１００μｍの場合に、発光素子１４から周囲近傍の外周端部までの距離ｄ１は、４０ｍｍ程度とすることができる。

また、図２に示したように、複数の発光素子１４の隣接する発光素子の離間間隔をＤ、発光素子１４中心から周囲近傍領域２４の外周端部までの均一な距離をｄ１とするとき、Ｄ／４≧ｄ１であるのが望ましい。

発光素子１４としては、特に限定されるものではないが、例えば、液晶ディスプレイのバックライト光源用としては、ＬＥＤが、良好な色再現性と高速応答性が実現でき、高品位な画質を達成することができるので望ましい。

また、ＬＥＤとしては、単色のＬＥＤを用いてもよいが、発光色が異なる複数種類の発光素子１４を組み合わせた単位発光素子、例えば、赤、緑、青の三原色のＬＥＤチップ、すなわち、赤色に発光するＬＥＤチップＲ、緑色に発光するＬＥＤチップＧ、青色に発光するＬＥＤチップＢを使用し、これらの混色により白色を発光させる、いわゆるスリーインワンタイプのパッケージを好適に使用できる。

また、発光素子１４としては、ＬＥＤをモールド樹脂で樹脂封止したモールドパッケージ品、または、ＬＥＤの上面に半球状のレンズを備えたものを用いることも可能である。
スリーインワンタイプのように発光色が異なる複数種類の発光素子１４を組み合わせて使用する場合にも、図６に示したように、発光素子１４の周囲近傍領域２４は、これらのＬＥＤチップの配置形状に応じて、図２の実施形態のように円形状の他、楕円形状（図６（Ａ））、矩形状（図６（Ｂ））、三角形状（図６（Ｃ））、アーチ形状（図６（Ｄ））多角形状など、その他の形状とすることができる。

また、この場合、図示しないが、単位発光素子としては、上記のように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、それぞれ１個ずつで１単位としたもの以外にも、例えば、Ｒ１個、Ｇ２個、Ｂ１個で、１単位としたもの、Ｒ２個、Ｇ２個、Ｂ１個で、１単位としたものなど、特にその組み合わせは限定されるものではない。

さらに、単位発光素子としては、上記のように、青、緑、赤の３色に限定されるものではなく、例えば、黄、橙、シアンなどのいわゆる中間色のＬＥＤチップを同一基板上に設置して、４色、５色なととすることもできる。

また、導光部材１６としては、光が伝播するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、液晶ポリマー、ポリスチレン樹脂などが使用することができる。厚みが比較的厚い板状のものや比較的薄いシート状のものを単独あるいは積層することにより適宜使用することができる。

さらに、発光素子収容用凹部２０の形状も特に限定されるものではなく、例えば、円錐、角錐、円柱、角柱、半球状などを採用することができる。
また、光反射部２２としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム箔などの金属箔、アルミニウム、金、銀、白金などの金属薄膜、白色インクなどが使用可能である。

この場合、アルミニウム箔などの金属箔の場合には、透明接着剤により貼付すればよい。また、アルミニウム、金、銀、白金などの金属薄膜の場合には、例えば、蒸着、スパッタリング、無電解メッキなどの方法で形成すればよい。さらに、白色インクとしては、例えば、二酸化チタン含有アクリル樹脂などが使用でき、これを、ディスペンサー、スプレー塗装、粉体塗装、ロールコーター、カーテンフローコーター、刷毛塗りなどの方法により塗布すればよい。

これらの中でも、白色インクの塗布を用いるのが、操作性などを考慮すれば、簡便であり望ましい。
この場合、白色インクの厚さとしては、光反射効果を考慮すれば５μｍ〜１００μｍとするのが望ましい。

また、白色インクには、樹脂ビーズ、ガラスビーズなどの光拡散剤を混入して、光拡散率を向上することも可能である。
さらに、図７に示したように、導光部材１６側に発光素子収容用凹部２０を設ける代わりに、発光素子実装用基板１２側に、発光素子収容用凹部２８を設けて、発光素子実装用基板１２と導光部材１６との間に、絶縁層２１を介して、リフレクター３０を設けることもできる。

また、この実施形態では、複数の発光素子１４を、発光素子実装用基板１２の上面に、縦横にアレイ状に、一定間隔離間して配置したが、この発光素子１４の数（１個であってももちろん可能である）、その配置形状は特に限定されるものではなく、例えば、同心円状、千鳥状に配置するなど適宜変更可能である。

このように構成される本発明の面光源装置１０は、広告灯、照明、液晶用バックライト用の光源などとして用いられ、例えば、液晶用バックライトとして用いる場合には、図１に示したように導光部材１６の上面に拡散シート、プリズムシートなどを介して、液晶パネルを配置することによって、液晶表示装置とすることができる。

図８は、本発明の別の実施形態の導光部材を適用した本発明の面光源装置の別の実施例を示す上面図、図９は、図８のＡ−Ａ線での部分拡大断面図である。
この実施形態の面光源装置１０は、図２および図３に示した面光源装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

この実施形態の面光源装置１０では、図８および図９に示したように、さらに、導光部材１６の上面の発光素子１４に対応する位置、すなわち、発光素子１４を真上に投影した直上を含む領域に、円形状の光半透過部３２を有する。

この場合、光半透過部３２の形状としては、特に限定されるものではなく、この実施形態のように、発光素子１４から均一な距離まで、光半透過部３２となるように、円形状としたが、この形状に限られるものではなく、図示しないが、発光素子１４の周囲近傍領域２４の形状と同様に、楕円形状、矩形状、三角形状、アーチ形状、多角形状など、その他の形状とすることができる。

また、光半透過部、すなわち、図９に示したように、発光素子１４から光半透過部３２の外周端部までの距離ｄ２としては、発光素子１４の種類、照度、導光部材１６の種類、厚さ、光反射部２２の種類、膜厚、発光素子１４から発光素子１４の周囲近傍領域２４の外周端部までの距離ｄ１などに応じて、図４の実線のグラフのようにほぼ均一な輝度になるように設定すればよく、特に限定されるものではない。

例えば、発光素子１４が、ＬＥＤで、導光部材１６が、透明樹脂板で、厚さが３ｍｍ、光反射部２２が、白色塗装で、厚さが５μｍ〜１００μｍの場合に、発光素子１４から光発光素子１４の周囲近傍領域２４の外周端部までの距離ｄ１が、４０ｍｍの場合に、発光素子からの距離ｄ２として、２ｍｍ〜３０ｍｍとするのが望ましい。

また、光半透過部３２としては、発光素子１４からの光を減衰して透過するものであり、その光反射率としては、５０％〜９５％が望ましく、８０％〜９５％とするのがさらに望ましい。

また、光半透過層３２としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム、金、銀、白金などの金属薄膜、白色インクなどが使用可能である。
この場合、金、銀、白金などの金属薄膜の場合には、例えば、蒸着、スパッタリング、無電解メッキなどの方法で形成すればよい。さらに、白色インクとしては、例えば、二酸化チタン含有アクリル樹脂などが使用でき、これを、ディスペンサまたは印刷の方法により塗布すればよい。

これらの中でも、白色インクの塗布を用いるのが、操作性などを考慮すれば、簡便であり望ましい。
光半透過部３２および光反射部２２を、ともに同一の白色インキで形成する場合には、光半透過部１１では光の一部が透過する薄い膜厚に、また、光反射部２２では、光が透過しない厚い膜厚に調整すればよい。

このように構成することによって、図９の矢印Ｄで示したように、発光素子１４から、
直接、発光素子１４の直上の導光部材１６の上面に導光される光が、この光半透過部３２を通過することによって、減衰されることになり、この部分での輝度が減少することになる。

これにより、図４のグラフの実線に示したように、発光素子１４の直上近傍の輝度が、従来のバックライト光源、図２および図３に示した実施形態の面光源装置１０よりも減少して、さらに、均一な輝度が得られることになる。

図１０は本発明のさらに別の実施形態の導光部材を適用した本発明の面光源装置の別の実施形態を示す上面図である。
この実施形態の面光源装置１０は、図２および図３に示した面光源装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

この実施形態の面光源装置１０では、図１０に示したように、導光部材１６の下面１８の発光素子１４の周囲近傍領域２４内に光散乱用ドットパターンが形成されている。
そして、ドット形状の光反射部のドット密度を、発光素子に近いほど低い密度となるように、光散乱用ドットパターンが形成されている。

このように、導光部材１６の下面１８の発光素子１４の周囲近傍領域２４内にドットパターンを形成することによって、発光素子１４の周囲近傍領域２４と光反射部２２との境界での拡散の強さのギャップを緩和させることができる。

ドット印刷パターンとして、特に限定されるものではないが、発光素子１４の直上部の位置を中心とする円形のパターンであり、導光部材１６の上方に向かう拡散の強さが、ドットパターンの中心が最低であり、周辺に行くほど大きくなるようなパターンである。

また、このような光散乱ドットは、散乱性インクをドット印刷するか、または、導光部材１６と一体成型することによって形成することができる。
このような散乱性インクとしては、特に限定されるものではないが、例えば、樹脂ビーズやガラスビーズを含有するインク、または、前記白色インクなどを使用することができる。

このような構成の面光源装置１０でも、発光素子１４の直上近傍の輝度が減少して、均一な輝度が得られることになる。
なお、図１１の点線で示したように、この場合にも、図８および図９の実施形態の面光源装置１０のように、導光部材１６の上面の発光素子１４に対応する位置に、すなわち、発光素子１４の直上の位置に、この実施形態では、円形状の光半透過部３２を設けることも可能である。

なお、この実施形態では、導光部材１６の下面１８の発光素子１４の周囲近傍領域２４内に光散乱用ドットパターンを形成したが、導光部材１６の下面１８自体に微小凹凸を形成して、ドット形状の代わりに、拡散の強さを制御するようにすることも可能である。

（実施例１）
横１１５ｍｍ×縦１３５ｍｍの発光素子実装用基板１２上に、発光素子１４として、１Ｗ級の緑、赤、青のＬＥＤチップの組み合わせを単位発光素子として、図２に示すように、縦横にアレイ状に配置した。

横１１５ｍｍ、縦１３５ｍｍ、厚さ３ｍｍのアクリル樹脂製透明板を導光部材１６として用意した。
この導光部材１６の下面１８に、それぞれの発光素子１４の中心の直上となる位置に、半球状（半径）２．５ｍｍの発光素子収容用凹部２０を設けた。

また、この導光部材１６の下面１８に、二酸化チタンを５０％（固形分のみ）含有するアクリル樹脂からなる白色塗料を、膜厚１００μｍとなるように、スプレー塗装よって塗設して、光反射部２２を形成した。

この場合、この光反射部２２を、発光素子１４の周囲近傍領域２４を除き形成した。周囲近傍領域２４は、発光素子１４の中心から周囲近傍領域２４の外周端部までの距離ｄ１として、４０ｍｍとなるように形成した（図１２参照）。

なお、発光素子１４の間の距離Ｄは、１８０ｍｍとした。
次いで、発光素子収容用凹部２０が発光素子１４と対向するように、このアクリル樹脂製透明板を積層固定し、本発明の面光源装置１０を得た（図３参照）。

次に、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤのそれぞれに、赤色２８０ｍＡ、緑色３６０ｍＡ、青色１２０ｍＡの電流を流した。
これにより、発光素子１４の直上の拡散板上面位置Ｏから、０．５ｍｍの距離で、０．５ｃｍ間隔毎に横方向に、「分光放射輝度計ＣＳ−１０００Ａ」（コニカミノルタ株式会社製）を用いて、相対輝度を測定した。なお、この相対輝度の測定は、本発明の樹脂導光部材の上２５ｍｍに、「拡散板ＰＣ９３９１−５０ＨＬＷ」（帝人株式会社製）を配置して測定した。

この結果を、表１および図１６のグラフに示した。
（実施例２）
下記の点以外は、実施例１と同様にして、図１３に示したような、本発明の面光源装置１０を得た。

すなわち、図８および図９に示したように、さらに、導光部材１６の上面の発光素子１４に対応する位置に、すなわち、発光素子１４の直上の位置に、円形状の光半透過部３２が形成されている。

この光半透過部３２として、二酸化チタンを５０％（固形分のみ）含有するアクリル樹脂からなる白色塗料を、膜厚２０μｍとなるように、発光素子１４から光半透過部３２の外周端部までの距離ｄ２が５ｍｍの導光部材の上面領域にスプレー塗装よって塗設して、光半透過部３２を形成した。

これにより、発光素子１４の直上の拡散板上面位置Ｏから、０．５ｍｍの距離で、０．５ｃｍ間隔毎に横方向に、実施例１と同様にして、相対輝度を測定した。
この結果を、表１および図１６のグラフに示した。

（比較例１）
下記の点以外は、実施例１と同様にして、図１４に示したような、本発明の面光源装置１０を得た。

すなわち、図１４に示したように、導光部材１６の発光素子収容用凹部２０を除く下面１８に、略全面に、二酸化チタンを５０％（固形分のみ）含有するアクリル樹脂からなる白色塗料を、膜厚１００μｍとなるように、スプレー塗装によって塗設して、光反射部２
２を形成した。この場合、実施例１のように、円形状の光反射部２２を形成しない発光素子近傍領域２４を実質的に設けず発光素子１４の大きさに応じた直径５ｍｍの発光素子収容用凹部２０に対応する円形の小さな欠落部３４のみを有する。

これにより、発光素子１４の直上の拡散板上面位置Ｏから、０．５ｍｍの距離で、０．５ｃｍ間隔毎に横方向に、実施例１と同様にして、相対輝度を測定した。
この結果を、表１および図１５のグラフに示した。

（比較例２）
下記の点以外は、実施例１と同様にして、図１５に示したような、本発明の面光源装置１０を得た。

すなわち、図１５に示したように、導光部材１６の発光素子収容用凹部２０を除く下面１８に、略全面に、二酸化チタンを５０％（固形分のみ）含有するアクリル樹脂からなる白色塗料を、膜厚１００μｍとなるように、スプレー塗装によって塗設して、光反射部２２を形成した。この場合、実施例１のように、円形状の光反射部２２を形成しない発光素子近傍領域２４を実質的に設けず発光素子１４の大きさに応じた直径５ｍｍの発光素子収容用凹部２０に対応する円形の小さな欠落部３４のみを有する。

そして、酸化チタンを５０％（固形分のみ）含有するアクリル樹脂からなる白色塗料を、膜厚２０μｍとなるように、発光素子１４から光半透過部３２の外周端部までの距離ｄ２の導光部材の上面領域にスプレー塗装よって塗設して、光半透過部３２を形成した。この場合、光半透過部３２の大きさとして、上記の欠落部３４の大きさよりも小さい、直径４ｍｍの光半透過部３２となるように形成した。

これにより、発光素子１４の直上の拡散板上面位置Ｏから、０．５ｍｍの距離で、０．５ｃｍ間隔毎に横方向に、相対輝度を測定した。
この結果を、表１および図１６のグラフに示した。

表１および図１６から明らかなように、本発明の面光源装置１０（実施例）では、比較例に比較して、輝度の均一化が図れることがわかり、また、ＲＧＢの混色も改善された。
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれらに限定されることはなく、例えば、本発明の導光部材および面光源装置は、発光色の異なる複数の発光素子を実装するのに有用であるが、混色が不要な白色発光素子を実装することも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

図１は、本発明の実施の形態が適用される代表的な液晶表示装置の全体構成を示す図である。 図２は、本発明の導光部材を適用した本発明の面光源装置の実施形態を示す上面図である。 図３は、図１のＡ−Ａ線での部分拡大断面図である。 図４は、ＬＥＤからの横方向への距離と相対輝度を示すグラフである。 図５は、本発明の導光部材の光反射部を設けない発光素子近傍領域の形状を模式的に示す上面図である。 図６は、本発明の導光部材の光反射部を設けない発光素子近傍領域の形状を模式的に示す上面図である。 図７は、本発明の面光源装置の別の実施形態を示す概略断面図である。 図８は、本発明の別の実施形態の導光部材を適用した本発明の面光源装置の別の実施形態を示す上面図である。 図９は、図７のＡ−Ａ線での部分拡大断面図である。 図１０は、本発明の別の実施形態の導光部材を適用した本発明の面光源装置の別の実施形態を示す上面図である。 図１１は、本発明の別の実施形態の導光部材を適用した本発明の面光源装置の別の実施形態を示す上面図である。 図１２は、本発明の実施例１の導光部材を適用した本発明の面光源装置を示す上面図である。 図１３は、本発明の実施例２の導光部材を適用した本発明の面光源装置を示す上面図である。 図１４本発明の比較例１の導光部材を適用した本発明の面光源装置を示す上面図である。 図１５は、本発明の比較例１の導光部材を適用した本発明の面光源装置を示す上面図である。 図１６は、発光素子１４からの横方向への距離と相対輝度を示すグラフである。 図１７は、従来のエッジライト型のバックライト光源を示す概略断面図である。 図１８は、従来の直下型のバックライト光源を示す概略断面図である。 図１９は、従来の面光源装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ 面光源装置
１２ 発光素子実装用基板
１４ 発光素子
１６ 導光部材
１８ 導光部材下面
２０ 発光素子収容用凹部
２２ 光反射部
２４ 発光素子の周囲近傍領域
２６ 導光部材上面
２８ 発光素子収容用凹部
３０ リフレクター
３２ 光半透過部
３４ 欠落部
５０ バックライト装置（バックライト）
５１ バックライトフレーム
５２ ＬＥＤ基板（実装基板）
５３ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
５４ 導光部材（板、シート）
５５ 拡散部材（板、シート）
５６，５７ プリズムシート
６０ 液晶表示モジュール
６１ 液晶パネル
６２，６３ 偏光板（偏光フィルタ）
１００ バックライト光源
１０２ 筐体
１０４ 冷陰極管
１０６ 導光部材
１０８ 拡散シート
１１０ 液晶パネル
１１２ 液晶表示装置
１１６ 反射部
１１８ 上面
２００ バックライト光源
２０２ 筐体
２０４ 底面
２０６ ランプ
２０８ 拡散シート
２１０ プリズムシート
２１２ 側面
２１４ 反射部
３００ 面光源装置
３０２ ランプ
３０４ ランプ収容凹部
３０６ 導光部材
３０８ 発光素子実装用基板
３１０ 導光部材下面
３１２ 反射部
３１４ 導光部材上面

Claims (7)

1. 発光素子実装用基板と、発光素子実装用基板の上面に実装された複数のＬＥＤと、ＬＥＤを挟んで発光素子実装用基板の上に配置された導光部材とを含む面光源装置であって、
   前記導光部材の発光素子実装用基板側の下面には、ＬＥＤに対応する位置に半球状の凹部が形成され、該凹部にＬＥＤが収納されるようになっており、
   前記導光部材の下面の凹部の周辺近傍領域には、光反射部が設けられておらず、
   前記導光部材の下面の前記周辺近傍領域以外の領域には、全面に光反射部が設けられており、
   前記導光部材の発光素子実装用基板と反対側の上面には、ＬＥＤに対応する位置に光半透過部が設けられ、
   前記発光素子から光半透過部の外周端部までの距離ｄ２が、発光素子の中心から周囲近傍領域の外周端部までの距離ｄ１より小さく設定されていることを特徴とする面光源装置。
2. 前記光半透過部が、円形状であり、光反射率が、５０％〜９５％である請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記光反射部が、白色塗装により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
4. 前記導光部材の下面の凹部の周辺近傍領域には、均一な距離ｄ１で光反射部が設けられておらず、
   隣接するＬＥＤの離間間隔をＤとしたとき、Ｄ／４≧ｄ１であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面光源蔵置。
5. 発光素子実装用基板と、発光素子実装用基板の上面に実装された複数のＬＥＤと、ＬＥＤを挟んで発光素子実装用基板の上に配置された導光部材とを含む面光源装置であって、
   前記導光部材の発光素子実装用基板側の下面には、ＬＥＤに対応する位置に半球状の凹部が形成され、該凹部にＬＥＤが収納されるようになっており、
   前記導光部材の下面の凹部の周辺近傍領域には、ドット形状の光反射部が形成されており、ＬＥＤに近いほどドット密度が低くなるように構成されており、
   前記導光部材の下面の前記周辺近傍領域以外の領域には、全面に光反射部が設けられており、
   前記導光部材の発光素子実装用基板と反対側の上面には、ＬＥＤに対応する位置に光半透過部が設けられ、
   前記発光素子から光半透過部の外周端部までの距離ｄ２が、発光素子の中心から周囲近傍領域の外周端部までの距離ｄ１より小さく設定されていることを特徴とする面光源装置。
6. 前記光半透過部が、円形状であり、光反射率が、５０％〜９５％である請求項５に記載の面光源装置。
7. 前記光反射部が、白色塗装により形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の面光源装置。

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