JP4629023B2 - 面光源装置および表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、面光源装置および表示装置に関し、さらに詳しくは、液晶ディスプレイなどのバックライト用の光源に好適な面光源装置および該面光源装置を備えた表示装置に関する。

近年、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）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、液晶ディスプレイのバックライトとして発光ダイオード素子を用いた場合には、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（特許文献１）。

従来、液晶ディスプレイのバックライトとしては、薄型化、低消費電力化のために、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が（特許文献２）、近年液晶ディスプレイの大型化の要求が高まり、エッジライト型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として直下型ライトの採用が検討されている。

図１０は、液晶ディスプレイに用いられる従来の直下型面光源装置の構造を示した断面図である（非特許文献１など）。この面光源装置２は、液晶表示パネル１の直下に配置される。面光源装置２には、発光ダイオード素子３が筐体４の底面にアレイ状に配列されており、これらの発光ダイオード素子（ＬＥＤ）３を光源としている。筐体４の底面および側面は反射シート５で覆われている。ＬＥＤ光源３の上方には、ＬＥＤ光源３から通常は１〜５ｃｍの距離を隔てて、拡散シート６とプリズムシート７が配置されている。

ＬＥＤ光源３を発光させると、出射された光は直接または反射シート５によって反射されて拡散シート６に向かい、拡散シート６内で乱反射し、その後、プリズムシート７を通過することで垂直方向に光線が傾けられ、液晶表示パネル１に入射する。異なるＬＥＤ光源３から出射した光は、拡散シート６との間の空間で混じりあい、さらに拡散シート６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。一般にＬＥＤ光源３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６において、当該部分の拡散度を高くすることでＬＥＤ光源３の直上部分の輝度を低下させ、表示パネル全体の輝度の均一化を高めることができる。

しかし、従来の面光源装置では、上記のように輝度および色度を均一化させるため拡散シートを設け、さらにＬＥＤ光源と拡散シートとの距離をあけているが、それでもＬＥＤ光源の直上部分での輝度が高くなるという問題がある。

特に、単色ＬＥＤ光源ではなく複数色（ＲＧＢ）のＬＥＤ光源を用いて混色する場合には、混色が十分でなく、色むらが見えてしまうという問題がある。
このような輝度むら等を低減するために、拡散シート６において、当該部分の拡散度をさらに高くすることでＬＥＤ光源３の直上部分の輝度を低下させ、表示パネル全体の輝度の均一化を高めるいわゆるライティング・カーテンをＬＥＤ光源の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、これらの手段は光の利用効率の低下を招いている。また、ＬＥＤ光源と拡散シートの間の距離を大きくすれば輝度むらと色度むらを低減できるが、これはバックライトの厚さの増大を招き、フラットパネルディスプレイにとっては好ましくない。

このような直下型の面光源装置において、輝度と色度の均一化を十分に達成し、かつ面光源装置が厚くならないようにするためには、ＬＥＤ光源を配置した基板の前方に、ＬＥＤ光源と対向する導光板を配置し、導光板の背面に反射膜を配置することにより、導光板内で光を拡散させて均一に導光板内を伝播させることが有効である。

しかし、このような導光板を用いた場合であっても、ＬＥＤ光源の前方位置で導光板の輝度が高くなり、輝度むらを解消することはできない。
特許文献３には、導光板の光出射面と反対側の面に光源挿入用の凹みを設け、前記凹み内に光源を納めた面光源装置において、輝度分布を均一化させるために、少なくとも１つの断面における前記凹みの断面形状を、凹みの少なくとも先端部で、奥に入るほどその幅が狭くした技術が開示されている。
特許第３５７６５４１号公報 特許第２７３２４９２号公報 特開平１０−８２９１５号公報 ＴＥＣＨＮＯ−ＦＲＯＮＴＩＥＲ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ２００５ 熱設計・対策技術シンポジウム、発行日．２００５年４月２０日（社団法人日本能率協会）、Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｇ３ 放熱実装の最新設計事例Ｉ（ｐ．Ｇ３−３−１〜Ｇ３−３−４）。

しかし、特許文献３のように、導光板の背面に特定形状の凹部を設けた場合であっても、ＬＥＤ光源の前方における導光板の輝度はやはり高くなり、輝度むらを完全に解消することはできない。したがって、導光板の光出射面における輝度分布が十分に均一ではなく、さらに改善の余地があった。

本発明は、その厚さを増加させること無く、ＬＥＤ光源の直上の位置における輝度が高いことによる輝度むらが低減された面光源装置を提供することを目的の一つとしている。
また本発明は、例えばＲＧＢなど複数色のＬＥＤ光源を用いる場合に、輝度むらだけでなく色むらも低減された面光源装置を提供することを目的の一つとしている。

さらに本発明は、このような面光源装置を備えた表示装置を提供することを目的の一つとしている。

本発明は、以下の[１]〜[１４]に記述したとおりである。
[１] 基板に配置された複数の発光素子と、
前記基板の前方に配置された導光部材と、
前記導光部材の背面に配置された反射部と、を備え、
前記導光部材の背面には、発光素子の直上の位置に背面側凹部が設けられ、
前記導光部材の前面には、隣接する２つの発光素子間の位置、または、隣接する少なくとも３つの発光素子の配置位置を頂点とする多角形の内側の位置に、前面側凹部が設けられていることを特徴とする面光源装置。

[２] 前記発光素子が一列に配置され、隣接する２つの発光素子間の位置に前記前面側
凹部が設けられていることを特徴とする[１]に記載の面光源装置。
[３] 前記発光素子の列における少なくとも一部において、発光色が互いに異なる発光
素子が隣接して配置されていることを特徴とする[２]に記載の面光源装置。

[４] 前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子からなること
を特徴とする[３]に記載の面光源装置。
[５] 隣接する３つの前記発光素子の配置位置を頂点とする三角形の内側の位置に、前
記前面側凹部が設けられていることを特徴とする[１]に記載の面光源装置。

[６] 隣接する３つの前記発光素子のうち、少なくとも２つの発光色が互いに異なるこ
とを特徴とする[５]に記載の面光源装置。
[７] 前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子からなり、隣
接する３つの前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子のうち少なくとも２種類からなることを特徴とする[６]に記載の面光源装置。

[８] 隣接する４つの前記発光素子の配置位置を頂点とする四角形の内側の位置に、前
記前面側凹部が設けられていることを特徴とする[１]に記載の面光源装置。
[９] 隣接する４つの前記発光素子のうち、少なくとも２つの発光色が互いに異なるこ
とを特徴とする[８]に記載の面光源装置。

[１０] 前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子からなり、
隣接する４つの前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子のうち少なくとも２種類からなることを特徴とする[９]に記載の面光源装置。

[１１] 前記背面側凹部の形状が、円錐、角錐、円柱、角柱または半球であることを特
徴とする[１]〜[１０]のいずれかに記載の面光源装置。
[１２] 前記前面側凹部の形状が、円錐、角錐、円柱、角柱または半球であることを特
徴とする[１]〜[１１]のいずれかに記載の面光源装置。

[１３] 前記前面側凹部と前記背面側凹部は、導光板の垂線方向への投影面において重
ならずに互いに離れるように配置されていることを特徴とする[１]〜[１２]のいずれかに記載の面光源装置。

[１４] 前記前面側凹部の表面は、拡散反射面であることを特徴とする[１]〜[１３]の
いずれかに記載の面光源装置。
[１５] [１]〜[１４]のいずれかに記載の面光源装置を備えることを特徴とする表示装
置。

[１６] 表示部が液晶パネルであることを特徴とする[１５]に記載の表示装置。

本発明の面光源装置は、薄型でありながら輝度および色度の均一性が良好である。
本発明の表示装置は、上記の面光源装置をバックライトとして液晶ディスプレイ等の表示装置が構成されているので、高画質の画像を得ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。
なお、本明細書において、便宜上、ＬＥＤ光源が配置された基板から見た導光部材側を「上」という場合がある。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

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の一つ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５４を備えている。図７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シート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を増すことなく、発光ダイオードと拡散シート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。

本発明の面光源装置には、上述のように基板の上に導光部材が配置されており、導光部材の背面には反射部を備えている。ここで、導光部材の「背面」とは、基板と対向するいわゆる導光部材の下面に相当する。

ＬＥＤ光源は、例えば、数百μｍ〜１ｍｍサイズの発光ダイオード素子を備えており、その具体的な形態としては、ベアチップの形態、発光ダイオード素子がパッケージに実装された形態、発光ダイオード素子がレンズ作用を有する部材等と一体化された形態などが挙げられる。

ＬＥＤ光源を基板へ配置する態様としては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の発光ダイオード素子を基板上に配置し、これらの三原色の混色により白色を発光させる態様が好ましい。

Ｒ，Ｇ，Ｂの各ＬＥＤランプは、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ各１個ずつで１単位としたもの、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を単位光源として、単位光源内における各色ＬＥＤ光源の相対位置を一定とし、単位光源を基板に規則的に配列する仕方で配置される。例えば、単位光源がＲ２個、Ｇ２個、Ｂ１個を線状に配置したものである場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒの順番で各色ＬＥＤ光源を配列する。

また、面光源装置が白色照明用である場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの組み合わせのほか、黄、橙などのいわゆる中間色のＬＥＤ光源を用いて、他のＬＥＤ光源からの発光との混色によって白色を発光させるようにしてもよい。

ＬＥＤ光源の配置間隔は、特に限定されないが、ハイパワー素子を用いる場合には、５ｍｍ以上であることが好ましい。
ＬＥＤ光源が配置される基板は、回路基板と放熱性基板とから構成するのが好ましい。回路基板は、ＬＥＤ光源に通電する回路が形成された基板であり、発光ダイオード素子の
カソードとアノードが回路へ電気的に接続される。回路基板を得る方法としては、ガラスエポキシ基板などの絶縁性樹脂基板に銅箔を貼り合わせ、銅箔を回路状にエッチングする方法が挙げられる。

放熱性基板は、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属、窒化アルミニウム等の高熱伝導性セラミックスなどの、熱伝導率が高い材料からなる基板であり、回路基板の背面に貼り合わせることによって、発光ダイオード素子から発生する熱を放熱させる。

放熱性の点からは、発光ダイオード素子は、パッケージに実装することなく、ベアチップのままで、放熱性基板上へ直接に接触するように設置することが好ましい。発光ダイオード素子は、例えば、回路基板における発光ダイオード素子を設置する部分に貫通孔を設け、この貫通孔から露出した放熱性基板上に、銀ペーストや熱伝導性シリコーンにより接合するか、鉛はんだや金−錫共晶はんだなどの金属を熱的に溶融させ、ベアチップのアノードおよびカソードと、回路基板の電極パッドとを接続（バンプを介したフェイスダウン接続）する等、熱抵抗が小さい接合手段を用いて接着または固定する。

そして、発光ダイオード素子のアノードおよびカソードと、回路基板上の電極パッドとを、金属バンプに代表される金属接合、ワイヤボンディングなどにより電気的に接続する。貫通孔内を含む領域は、光学活性光線または熱により硬化する樹脂、あるいは熱可塑性樹脂により樹脂封止されていてもよい。

導光部材の背面に配置される反射部の例としては、導光部材の背面に貼り合わせた白色反射シート、導光部材の背面に印刷した白色塗料の膜、回路基板上に形成された白色反射層などが挙げられる。

基板に配置されたＬＥＤ光源の導光部材よりもさらに前方には、好ましくは１ｃｍ〜５ｃｍの間隔をおいて、図１０に示した面光源装置と同様に拡散板を配置することが好ましい。例えば、底面および側面を反射シートで覆った筐体の底面にＬＥＤ光源を配列し、筐体の上面側に拡散部材が配置される。

導光部材は、光を伝播させることが可能な樹脂、ガラスおよびこれらの複合物等からなる板状の部材であり、その厚さは、例えば０．２ｍｍ〜２０ｍｍである。いわゆる直下型バックライトにおいて、輝度と色度の均一化を十分に達成し、かつ面光源装置が厚くならないようにするためには、導光部材を用いることが有効である。すなわち、直下型バックライトでは、ＬＥＤ光源は前向きに設置されているので、導光部材内に光を拡散させ均一に伝播させた後に前方へ光を取り出すことが望ましい。

本発明では、導光部材の背面におけるＬＥＤ光源の直上の位置に、背面側凹部が設けられる。さらに、導光部材の前面における隣接する２つのＬＥＤ光源間の位置、または、隣接する少なくとも３つのＬＥＤ光源の配置位置を頂点とする多角形の内側の位置に、前面側凹部が設けられる。

上記の背面側凹部を設けることによって、ＬＥＤ光源から前方へ出射された光の少なくとも一部は、背面側凹部で散乱されると共に、導光部材の前面および／または背面で反射された後に、導光部材の前面から出射される。このように、導光部材の輝度が最も高くなるＬＥＤ光源の直上の位置に背面側凹部が設けられているため、ＬＥＤ光源の前方で導光部材の輝度が高くなることにより輝度むらが生じることが抑制され、導光部材の光出射面における輝度分布の均一性を高めることができる。

なお、「ＬＥＤ光源の直上の位置」とは、導光部材の背面において、着目するＬＥＤ光
源からの距離が最も短い位置を意味する。したがって、好ましくは、ＬＥＤ光源の直上の位置と、背面側凹部の縦断面の中心とは一致する。ただし、厳密に一致していなくてもよく、若干の誤差があってもよい。

さらに、上記の前面側凹部を設けることによって、ＬＥＤ光源から前方へ出射され背面側凹部で散乱された光および、導光部材の前面および／または背面で反射された光が、前面側凹部へ入射される。前面側凹部へ入射したＬＥＤ光源からの光の一部は、凹部面での屈折により、導光部材前方へ向きを変える。そのため、前面側凹部の輝度は高まり、輝度むらが生じることがさらに抑制され、導光部材の光出射面における輝度分布の均一性をいっそう高めることができる。

さらに、発光色が異なるＬＥＤ光源の間に前面側凹部を配置すると、これらのＬＥＤ光源から前面側凹部に入射した各色の光が前面側凹部で混色され、擬似的な混色輝点となる。例えば、隣接するＬＥＤ光源の発光色を、Ｒ，Ｇ，Ｂなど、混色により白色となる組み合わせとすると、これらの間に配置された前面側凹部は、擬似的な白色輝点となる。そのため、色むらを低減することができる。

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本発明の一実施形態における面光源装置の一部断面図である。図示したように、図２（ａ）〜図２（ｃ）では、基板９の凹部９ａ内にＬＥＤ光源３が配置され、その上には導光部材８が配置され、導光板８の背面には反射シート５が配置されている。導光部材８の背面には、ＬＥＤ光源３の直上の位置に背面側凹部８ａが設けられている。図２（ｄ）では、凹部９ａを設けずに、平坦な基板９の上にＬＥＤ光源３を配置している。

基板９の面方向におけるＬＥＤ光源３の最大断面積は、図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｄ）のように背面側凹部８ａの最大断面積より小さくてもよく、図２（ｃ）のように背面側凹部８ａの最大断面積より大きくてもよい。

また、ＬＥＤ光源３は、図２（ａ）および図２（ｃ）のように、基板９に設けられた凹部９ａの中に、ＬＥＤ光源３の上端が基板９の上面よりも下方に位置するように、すなわちＬＥＤ光源３が基板９から上に突出しないように設置してもよく、図２（ｂ）のように、ＬＥＤ光源３が基板９から上に突出するように設置してもよい。また、図２（ｄ）の場合、ＬＥＤ光源３と凹部９ａとの間に樹脂を充填してもよい。

背面側凹部は、円錐、角錐、円柱、角柱、半球（薄型凸レンズ形状を含む）であることが好ましい。円錐形状の背面側凹部を図３（ａ）に、円柱形状の背面側凹部を図３（ｂ）に、半球形状の背面側凹部を図３（ｃ）に、薄型凸レンズ形状の背面側凹部を図３（ｄ）に示した。

ＬＥＤ光源がレンズ部を有している場合には、背面側凹部の形状は、円錐、角錐、円柱、角柱または半球など各種の形状であってよい。
ＬＥＤ光源が、基板よりも上に突出しないように設置されている場合には、背面側凹部の形状は、円錐、角錐、直方体、円柱または半球が好ましい。特に好ましいのは、円錐形状であり、その頂角は１２０度以下が好ましく、３０度〜９０度がより好ましい。

図２（ａ）〜図２（ｄ）に示したように、導光部材８の前面における各ＬＥＤ光源３の間の位置には、前面側凹部８ｂが設けられている。前面側凹部８ｂの寸法は、各ＬＥＤランプ３からの入射光を屈折することにより擬似的な輝点となれば、特に限定されないが、例えば背面側凹部８ａと同程度である。

図２（ａ）〜図２（ｄ）に示したように、本発明では、前面側凹部８ｂが、導光部材８の垂線方向への投影面において背面側凹部８ａと重ならない位置に設けられているので、ＬＥＤ光源３からの光を導光部材８の横方向（面方向）へ効率的に導くことができ、かつ、前面側凹部８ｂを擬似的な輝点として導光部材８の前方へ光を取り出すことができる。

前面側凹部８ｂの表面は、拡散反射面であってもよい。例えば、当該面をスリガラス状に形成することで光の拡散が促進され、これによって、ＲＧＢ等の各色ＬＥＤ光源を配置した場合に当該面から出る光の混色が促進される。

前面側凹部の形状は、円錐、角錐、円柱、角柱または半球など、各種の形状であってよいが、円錐または半球であることが好ましい。円錐形状の前面側凹部を図４に示した。前面側凹部の形状が円錐または角錐である場合、好ましい頂角の大きさは、前面側凹部のＬＥＤ光源からの距離、導光板の厚さ、背面側凹部の頂角などによって変化する。前面側凹部のＬＥＤ光源からの距離が近い場合には、ＬＥＤ光源からの光をさらに遠くへ導光させる必要があるため、頂角を大きくして前方への出射を抑える方がよい。一方、前面側凹部のＬＥＤ光源からの距離が遠い場合には、頂角を小さくして導光されてきた光の多くを前方へ出射させる方がよい。

本発明では、上記の前面側凹部は、導光部材の前面における、隣接する２つのＬＥＤ光源の間の位置、または、隣接する少なくとも３つのＬＥＤ光源の配置位置を頂点とする多角形の内側の位置に配置される。前者における前面側凹部の配置例を図５（ａ），図６（ａ）に、後者における前面側凹部の配置例を図５（ｂ），図６（ｂ）、および図５（ｃ），図６（ｃ）に示した。なお、図５（ａ）〜図５（ｃ）では、規則的な配置の繰り返しのうち一単位のみを示し、図６（ａ）〜図６（ｃ）では、それよりもやや広い範囲を示している。また、図５（ｂ），図６（ｂ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各ＬＥＤ光源の配置位置を頂点とする三角形の内側の位置に前面側凹部を配置した例、図５（ｃ），図６（ｃ）は、４つのＬＥＤ光源の配置位置を頂点とする四角形の内側の位置に前面側凹部を配置した例を示している。

図５（ａ）のように、前面側凹部を、導光部材の前面における隣接する２つのＬＥＤ光源の間の位置に設ける場合、各ＬＥＤ光源の導光板前面への投影点同士を結ぶ線の中点またはその近傍位置に配置することが好ましい。

また、ＬＥＤ光源として、例えば赤色ＬＥＤ光源、緑色ＬＥＤ光源および青色ＬＥＤ光源からなる組み合わせを用いて、ＬＥＤ光源の列における少なくとも一部において、発光色が互いに異なるＬＥＤ光源が隣接して配置されていることが好ましい。

このように、発光色が異なるＬＥＤ光源の間に前面側凹部を配置すると、これらのＬＥＤ光源から前面側凹部に入射した各色の光が前面側凹部で混色され、擬似的な混色輝点となるので、色むらを低減することができる。

図５（ｂ）および図５（ｃ）のように、前面側凹部を、導光部材の前面における、隣接する少なくとも３つのＬＥＤ光源の配置位置を頂点とする多角形の内側の位置に設ける場合、各ＬＥＤ光源の導光部材前面への投影点を頂点とする多角形の中心位置またはその近傍位置に配置することが好ましい。図５（ｂ）では３つのＬＥＤ光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを頂点とした三角形の中心に前面側凹部８ｂを設けている。図５（ｃ）では４つのＬＥＤランプ３を頂点とした四角形の中心に前面側凹部８ｂを設けている。

また、ＬＥＤ光源として、例えば赤色ＬＥＤ光源、緑色ＬＥＤ光源および青色ＬＥＤ光源からなる組み合わせを用いて、隣接する少なくとも３つのＬＥＤ光源のうち、少なくと
も２つの発光色が互いに異なるようにすることが好ましい。

このように、発光色が異なるＬＥＤ光源を含む多角形の内部に前面側凹部を配置すると、これらのＬＥＤ光源から前面側凹部に入射した各色の光が前面側凹部で混色され、擬似的な混色輝点となるので、色むらを低減することができる。

本発明では、導光部材８の前面における背面側凹部８ａの直上の位置にも、以上に説明したような前面側凹部８ｂと同様な凹部を設けるようにしてもよい。なお、前面側に設けられる凹部は、必要に応じて複数の凹部を高密度に近接させて配置するようにしてもよいが、導光部材前面の全体に密に形成するのではなく、導光部材前面に平坦な部分が少なくとも一部残存するように形成することが、導光部材の横方向へ光を拡散させる点で好ましい。

また、本発明において、導光部材前面または背面には、輝度の均一性をより高めるために、必要に応じて、光散乱ドットを形成してもよい。光散乱ドットは、散乱性インクをドット印刷するか、あるいは導光部材と一体成形することによって形成することができる。

本発明の表示装置は、以上に説明した面光源装置を備えている。典型的には、当該表示装置の表示部は液晶パネルであり、面光源装置は、図１０のように液晶パネルの背面にバックライトとして配置される。
実施例
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例１]
横１１０ｍｍ×縦４０ｍｍ×厚さ１ｍｍのアルミニウムベース板上に、厚さ４０μｍの白色絶縁層、さらに銅配線パターンを形成した基板上に、１Ｗ級の青色ＬＥＤチップと緑色ＬＥＤチップ、０．５Ｗ級の赤色ＬＥＤチップを１２ｍｍ間隔で、緑、赤、青、緑、緑、赤、青、緑の順に直線状に配列させて実装したＬＥＤ基板を用意した。

底面横１１５ｍｍ×縦４５ｍｍ、深さ３０ｍｍで前面が開口したアルミニウム製筐体の開口部以外の内面に、東レ製白色反射フィルム（ルミラー６０Ｌ）を貼り合わせ、次いで、底面にこのＬＥＤチップが搭載されたＬＥＤ基板を配置し固定した。

横１１０ｍｍ×縦４０ｍｍ×厚さ２ｍｍのアクリル製透明板（住友化学社製、商品名スミベックス）の背面側であって、各ＬＥＤチップの中心の直上となる位置に、頂角１０５度深さ１ｍｍの円錐状の凹部を設けた。

さらに、このアクリル製透明板の前面側であって、隣接するＬＥＤチップの透明板前面への投影点同士を結ぶ線上における中点の位置に、頂角１２５度、深さ１ｍｍの凹部を設けた。次いで、このアクリル製透明板を、背面側凹部の円錐底面がＬＥＤチップと対向するように、アルミニウム筐体内のＬＥＤ基板上に配置し固定した。図８に、ＲＧＢの各ＬＥＤランプと、前面側凹部との配置を示す。

続けて、アルミニウム製筐体の開口部全面に拡散板（帝人化成製ポリカーボネート、商品名ＰＣ９３９１−５０ＨＬ）を固定し、面光源装置を作成した。
次に、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤのそれぞれに、２００ｍＡ、１７５ｍＡ、８０ｍＡの電流を流し、拡散板上の輝度と色度座標を色彩度計（コニカミノルタ社製、商品名ＣＳ１０００）で測定した。

拡散板上全体の平均輝度は５５００ｃｄ／ｍ²であり、拡散板上で各ＬＥＤチップの直
上にあたる位置を結ぶ直線上を３ｍｍ間隔で測定した各点の輝度のばらつき（（最大輝度−最小輝度）／平均輝度×１００％）は８１％であった。

また、拡散板上全体の色度座標は（Ｘ，Ｙ）＝（０．２９，０．３０）であり、拡散板上で各ＬＥＤチップの直上にあたる位置を結ぶ直線上を３ｍｍ間隔で測定した各点の色度座標のばらつきは（色度座標Ｘ，Ｙそれぞれの最大値と最小値との差）は、ΔＸ＝０．０１１、ΔＹ＝０．０１６であった。
[比較例１]
アクリル製透明板の背面側にのみ凹部を設け、前面側には凹部を設けなかった以外は実施例１と同様にして面光源装置を作製し、拡散板上の輝度と色度座標を測定した。

拡散板上全体の平均輝度は５８００ｃｄ／ｍ²であり、拡散板上で各ＬＥＤチップの直
上にあたる位置を結ぶ直線上を３ｍｍ間隔で測定した各点の輝度のばらつき（（最大輝度−最小輝度）／平均輝度×１００％）は６５％であった。

拡散板上全体の色度座標は（Ｘ，Ｙ）＝（０．２９，０．３０）であり、拡散板上で各ＬＥＤチップの直上にあたる位置を結ぶ直線上を３ｍｍ間隔で測定した各点の色度座標のばらつき（色度座標Ｘ，Ｙそれぞれの最大値と最小値との差）は、ΔＸ＝０．０２９、ΔＹ＝０．０３６であった。
[実施例２]
横３６ｍｍ×縦３６ｍｍ×厚さ１ｍｍのアルミニウムベース板上に、厚さ４０μｍの白色絶縁層、さらに銅配線パターンを形成した基板上に、１Ｗ級の青色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップをそれぞれ６ｍｍ間隔で直線上に４個直列に配列し、この直線上に配列したＬＥＤ列を１２ｍｍ間隔で、緑、青、緑の順に配置した。さらに、０．５Ｗ級の赤色ＬＥＤを６ｍｍ間隔で直線上に４個直列した配列を、この緑列と青列の中間で、かつ、赤色ＬＥＤチップが、隣り合う緑色ＬＥＤチップと青色ＬＥＤチップを結ぶ線より上下に３ｍｍずれた位置になるように配置したＬＥＤ基板を用意した。

底面横３８ｍｍ×縦３８ｍｍ、深さ１５ｍｍで前面が開口したアルミニウム製筐体の開口部以外の内面に、東レ製白色反射フィルム（ルミラー６０Ｌ）を貼り合わせ、次いで、底面にこのＬＥＤチップが搭載されたＬＥＤ基板を配置し固定した。

横３７ｍｍ×縦３７ｍｍ×厚さ２ｍｍのポリカーボネート樹脂製透明板の背面側であって、各ＬＥＤチップの中心の直上となる位置に、頂角７５度、深さ１．２ｍｍの円錐状の凹部を設けた。

また、この透明板の前面側であって、同色の隣接するＬＥＤチップの透明板前面への投影点同士を結ぶ線上における中点の位置と、隣接する異色のＬＥＤチップの透明板前面への投影点と、を結ぶ線上における中点の位置に、頂角１０５度、深さ１ｍｍの円錐状の凹部を設けた。次いで、この透明板を、背面側凹部の円錐底面がＬＥＤチップと対向するように、アルミニウム筐体内のＬＥＤ基板上に配置し固定した。図９に、ＲＧＢの各ＬＥＤ光源と、前面側凹部との配置を示す。

続けて、アルミニウム製筐体の開口部全面に拡散板（帝人化成製ポリカーボネート、商品名ＰＣ９３９１−５０ＨＬ）を固定し、面光源装置を作製した。
次に、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤのそれぞれに、２００ｍＡ、３５０ｍＡ、１６０ｍＡの電流を流し、拡散板上の輝度と色度座標を色彩度計（コニカミノルタ社製、商品名ＣＳ１０００）で測定した。

拡散板上全体の平均輝度は５５００ｃｄ／ｍ²であり、拡散板上における３ｍｍ間隔の
格子点の輝度のばらつき（（最大輝度−最小輝度）／平均輝度×１００％）は８９％であった。

また、拡散板上全体の色度座標は（Ｘ，Ｙ）＝（０．２９，０．３０）であり、拡散板上における３ｍｍ間隔の格子点の色度座標のばらつきは（色度座標Ｘ，Ｙそれぞれの最大値と最小値との差）は、ΔＸ＝０．０１７、ΔＹ＝０．０２１であった。
[比較例２]
ポリカーボネート樹脂製透明板の背面側にのみ凹部を設け、前面側には凹部を設けなかった以外は実施例２と同様にして面光源装置を作製し、拡散板上の輝度と色度座標を測定した。

拡散板上全体の平均輝度は２９０００ｃｄ／ｍ²であり、拡散板上で３ｍｍ間隔の格子
点の輝度のばらつき（（最大輝度−最小輝度）／平均輝度×１００％）は７８％であった。

拡散板上全体の色度座標は（Ｘ，Ｙ）＝（０．２９，０．３０）であり、拡散板上における３ｍｍ間隔の格子点の色度座標のばらつき（色度座標Ｘ，Ｙそれぞれの最大値と最小値との差）は、ΔＸ＝０．０１５、ΔＹ＝０．０１９であった。
[実施例３]
横１４０ｍｍ×縦１４０ｍｍ×厚さ１ｍｍのアルミニウムベース板上に、厚さ４０μｍの白色絶縁層、さらに銅配線パターンを形成し、さらに、ＬＥＤ光源を収納する直径４ｍｍの領域以外の部分に厚さ２ｍｍの白色絶縁樹脂層を形成し、ＬＥＤ光源収納部分が凹部形状を有する基板を作製した。

凹部は、一辺を２０ｍｍとする正方形の中心点および４つの角の計５点を１ユニットと見なした場合、ユニットの中心点間の距離が４０ｍｍの間隔となるように上下、左右に３ユニットずつ計９ユニット配置において、各ユニットの中心点および角の位置に形成した。さらに、隣接する上下左右の各ユニットの中心点を結ぶ直線上であって中点の位置にも凹部を形成した。

横３．５ｍｍ×縦２．８ｍｍ×高さ２．２ｍｍサイズでＬＥＤチップの収容可能なセラミックス製パッケージ内に、１Ｗ級の青色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、０．５Ｗ級の赤色ＬＥＤチップをそれぞれ実装し、空隙を透明エポキシ樹脂（サンユレック社製、商品名ＮＬＤ−Ｌ−６４５）で充填し、青色、緑色、赤色ＬＥＤ光源を作製した。

次に、青色ＬＥＤ光源を、各ユニットの中心点の位置にある凹部、および上下左右の隣接する各ユニットの中心点を結ぶ直線上における中点の位置にある凹部に配置し、さらに、各ユニットの対角の位置関係にある２つの角部の位置の凹部に赤色ＬＥＤ光源を配置し、反対の対角の位置関係にある２つの角部の位置の凹部に緑色ＬＥＤ光源を配置した基板を作製した。

底面横１４５ｍｍ×縦１４５ｍｍ、深さ３５ｍｍで前面が開口したアルミニウム製筐体の開口部以外の内面に、東レ製白色反射フィルム（ルミラー６０Ｌ）を貼り合わせ、次いで、底面にこのＬＥＤチップが搭載されたＬＥＤ基板を配置し固定した。

横１４０ｍｍ×縦１４０ｍｍ×厚さ３ｍｍのポリカーボネート樹脂製透明板の背面側であって、各ＬＥＤ光源の中心の直上となる位置に、頂角９０度、深さ２ｍｍの円錐状の凹部を設けた。

また、この透明板の前面側であって、上下左右の青色ＬＥＤ光源の透明板前面への投影
点同士を結ぶ線上における中点の位置に、直径５ｍｍ、深さ２．５ｍｍの半球状の凹部を設けた。次いで、この透明板を、背面側凹部の円錐底面がＬＥＤ光源と対向するように、アルミニウム筐体内の基板に配置し固定した。図９に、ＲＧＢの各ＬＥＤ光源と、前面側凹部との配置を示す。

続けて、アルミニウム製筐体の開口部全面に拡散板（帝人化成製ポリカーボネート、商品名ＰＣ９３９１−５０ＨＬ）を固定し、面光源装置を作製した。
次に、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤのそれぞれに、２００ｍＡ、３５０ｍＡ、６５ｍＡの電流を流し、拡散板上の輝度と色度座標を色彩輝度計（コニカミノルタ社製、商品名ＣＳ１０００）で測定した。

拡散板上全体の平均輝度は５３００ｃｄ／ｍ²であり、拡散板上における１０ｍｍ間隔
の格子点の輝度のばらつき（（最大輝度−最小輝度）／平均輝度×１００％）は８４％であった。

また、拡散板上全体の色度座標は（Ｘ，Ｙ）＝（０．２９，０．２９）であり、拡散板上における１０ｍｍ間隔の格子点の色度座標のばらつきは（色度座標Ｘ，Ｙそれぞれの最大値と最小値との差）は、ΔＸ＝０．０１４、ΔＹ＝０．０１６であった。
[比較例３]
ポリカーボネート樹脂製透明板の背面側にのみ凹部を設け、前面側には凹部を設けなかった以外は実施例３と同様にして面光源装置を作製し、拡散板上の輝度と色度座標を測定した。

拡散板上全体の平均輝度は４８００ｃｄ／ｍ²であり、拡散板上における１０ｍｍ間隔
の格子点の輝度のばらつき（（最大輝度−最小輝度）／平均輝度×１００％）は７３％であった。

また、拡散板上全体の色度座標は（Ｘ，Ｙ）＝（０．２９，０．２９）であり、拡散板上における１０ｍｍ間隔の格子点の色度座標のばらつき（色度座標Ｘ，Ｙそれぞれの最大値と最小値との差）は、ΔＸ＝０．０１９、ΔＹ＝０．０２０であった。
[実施例４]
横１４０ｍｍ×縦１４０ｍｍ×厚さ３ｍｍのポリカーボネート樹脂製透明板の背面側であって、各ＬＥＤ光源の中心の直上となる位置に形成された円錐状の凹部以外の領域に、酸化チタン微粒子を含むアクリル系白色塗料を塗布し厚さ５〜５０μｍの白色反射膜を設けた以外は実施例３と同様にして面光源装置を作製した。

次に、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤのそれぞれに、１１０ｍＡ、３００ｍＡ、６０ｍＡの電流を流し、実施例３と同様に、拡散板上の輝度と色度座標を色彩輝度計（コニカミノルタ社製、商品名ＣＳ１０００）で測定した。

拡散板上全体の平均輝度は５８００ｃｄ／ｍ²であり、拡散板上における１０ｍｍ間隔
の格子点の輝度のばらつき（（最大輝度−最小輝度）／平均輝度×１００％）は７９％であった。

また、拡散板上全体の色度座標は（Ｘ，Ｙ）＝（０．２９，０．２９）であり、拡散板上における１０ｍｍ間隔の格子点の色度座標のばらつきは（色度座標Ｘ，Ｙそれぞれの最大値と最小値との差）は、ΔＸ＝０．０１７、ΔＹ＝０．０１８であった。

図１は本発明の一実施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。 図２は、本発明の一実施形態における面光源装置の一部断面図である。 図３は、導光部材の背面に配置された背面側凹部の形状の例を示した断面図である。 図４は、導光部材の前面に配置された前面側凹部の形状の例を示した断面図である。 図５は、導光部材の前面側凹部および背面側凹部のＬＥＤ光源に対する配置例を示した平面図であり、繰り返し配列単位のうち一単位のみ示している。 図６は、導光部材の前面側凹部および背面側凹部のＬＥＤランプに対する配置例を示した平面図であり、図５よりもやや広い範囲を示している。 図７は、実施例１におけるＲＧＢの各ＬＥＤ光源と導光板の前面側凹部との配置を示した上面図である。 図８は、実施例２におけるＲＧＢの各ＬＥＤ光源と導光板の前面側凹部との配置を示した上面図である。 図９は、実施例３におけるＲＧＢの各ＬＥＤ光源と導光板の前面側凹部との配置を示した上面図である。 図１０は、液晶表示パネルの直下に配置された従来の直下型面光源装置の断面図である。

符号の説明

１ 液晶パネル
２ 面光源装置
３ ＬＥＤ光源
３Ｒ 赤色ＬＥＤ光源
３Ｇ 緑色ＬＥＤ光源
３Ｂ 青色ＬＥＤ光源
４ 筐体
５ 反射シート
６ 拡散シート
７ レンズシート（プリズムシート）
８ 導光部材
８ａ 背面側凹部
８ｂ 前面側凹部
９ 基板
９ａ 凹部
５０ 面光源装置（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）
５５ 拡散シート
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）

Claims (16)

1. 基板に配置された複数の発光素子と、
   前記基板の前方に配置された導光部材と、
   前記導光部材の背面に配置された反射部と、を備え、
   前記導光部材の背面には、発光素子の直上の位置に背面側凹部が設けられ、
   前記導光部材の前面には、隣接する２つの発光素子間の位置、または、隣接する少なくとも３つの発光素子の配置位置を頂点とする多角形の内側の位置に、前面側凹部が設けられていることを特徴とする面光源装置。
2. 前記発光素子が一列に配置され、隣接する２つの発光素子間の位置に前記前面側凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記発光素子の列における少なくとも一部において、発光色が互いに異なる発光素子が隣接して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の面光源装置。
4. 前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子からなることを特徴とする請求項３に記載の面光源装置。
5. 隣接する３つの前記発光素子の配置位置を頂点とする三角形の内側の位置に、前記前面側凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
6. 隣接する３つの前記発光素子のうち、少なくとも２つの発光色が互いに異なることを特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
7. 前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子からなり、隣接する３つの前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子のうち少なくとも２種類からなることを特徴とする請求項６に記載の面光源装置。
8. 隣接する４つの前記発光素子の配置位置を頂点とする四角形の内側の位置に、前記前面側凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
9. 隣接する４つの前記発光素子のうち、少なくとも２つの発光色が互いに異なることを特徴とする請求項８に記載の面光源装置。
10. 前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子からなり、隣接する４つの前記発光素子は、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子のうち少なくとも２種類からなることを特徴とする請求項９に記載の面光源装置。
11. 前記背面側凹部の形状が、円錐、角錐、円柱、角柱または半球であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の面光源装置。
12. 前記前面側凹部の形状が、円錐、角錐、円柱、角柱または半球であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の面光源装置。
13. 前記前面側凹部と前記背面側凹部は、導光板の垂線方向への投影面において重ならずに互いに離れるように配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の面光源装置。
14. 前記前面側凹部の表面は、拡散反射面であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれ
    かに記載の面光源装置。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の面光源装置を備えることを特徴とする表示装置。
16. 表示部が液晶パネルであることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。

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