JP4884956B2 - 導光部材および面光源装置ならびに表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイのバックライトなどとして用いられる面光源装置用の導光部材、それを用いた面光源装置、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５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１１は、液晶パネル２１の直下に配置される。面光源装置１１には、発光ダイオード素子を用いたＬＥＤ光源１が筐体１２の底面にアレイ状に配列されており、例えばＲＧＢの３色など、互いに発光色が異なる複数色のＬＥＤ光源１を光源としている。筐体１２の底面および側面は反射シート１３で覆われている。ＬＥＤ光源１の上方には、ＬＥＤ光源１から通常は１〜５ｃｍの距離を隔てて、拡散シート１４とプリズムシート１５が配置されている。

ＬＥＤ光源１を発光させると、出射された光は直接または反射シート１３によって反射されて拡散シート１４に向かい、拡散シート１４内で乱反射し、その後、プリズムシート１５を通過することで垂直方向に光線が傾けられ、液晶パネル２１に入射する。異なるＬＥＤ光源１から出射した光は、拡散シート１４との間の空間で混じりあい、さらに拡散シート１４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。

しかし、単色ＬＥＤ光源ではなくＲＧＢのような複数色の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。
例えば、ＬＥＤ光源と拡散シートとの間の距離を大きくすれば、空間混色によって色むらをある程度は低減できるが、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、色度の均一性をより高め、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層を配置することにより、各ＬＥＤ光源からの光を導光板内で横方向へ伝播させて拡散してからその前方へ光を取り出すことが有効である。

しかし、このような導光板を用いた場合であっても、ＬＥＤチップからの放熱や、ＬＥＤチップを配置する基板の回路設計などの点から、各ＬＥＤ光源の配置位置には一定の制約がある。そのため、ＲＧＢ等の互いに異なる発光色の発光起点の相対位置が制約されることになり、これは十分な混色を制限する要因となる。

以上のように、液晶ディスプレイ用のバックライトなどのように白色の面状光源を得るためには、ＲＧＢ等の複数色のＬＥＤ光源を使用する必要がある。一方、複数色のＬＥＤ光源による混色によらずに白色を得る手段としては、白色ＬＥＤ光源を用いることが考えられる（特許文献４および５）。従来公知である白色ＬＥＤ光源では、基板に対してフェイスダウンボンディングしたＬＥＤベアチップの周囲にＹＡＧ−Ｃｅ等の無機蛍光体粒子を分散した樹脂層を設け、例えば青色ＬＥＤベアチップからの青色光と、青色ＬＥＤベアチップからの光で励起された無機蛍光体粒子からの黄色蛍光との混色によって、全体として白色を発光させている。
特許第３５７６５４１号公報 特許第２７３２４９２号公報 特開平１０−８２９１５号公報 特開２００４−５５７７２号公報 特開２００４−７０１９３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、上記のような白色ＬＥＤ光源からの光は、見た目は白色であるが、可視光波長域における発光特性がフラットではなく発光強度の波長分布に偏りがある。液晶ディスプレイでは、液晶パネルにＲＧＢのカラーフィルタを配置し、白色バックライトからの白色光よりカラーフィルタを通じて画素ごとにＲＧＢの各色を取り出すが、例えば上記の白色ＬＥＤ光源では、青色のＬＥＤ光と黄色の蛍光とを混色して白色を得ているため、可視光波長域の最も長波長側である赤色領域の強度が他の波長域の強度に比べて弱くなる。そのため、赤色フィルタを通じた光の色が不自然になり、演色性が良好ではなくなる。

なお、従来の白色ＬＥＤ光源における蛍光体として、上記したように無機粒子が使用されているが、十分な光伝播性が要求される導光板にこのような無機粒子を分散させた樹脂板を用いると、無機粒子が散乱起点となり横方向への光伝播を阻害し、各ＬＥＤ光源からの光を拡散させる導光板の機能が滅失される。

また、ＬＥＤベアチップと単一種類の蛍光体とを組み合わせた上記のような光源は、背面側に配置された各ＬＥＤ光源からの光を、光伝播性を有する一枚の板に導入し、これらの光を板内において横方向へ伝播、拡散させて前方へ出射する機能をもつ導光板への適用を何ら示唆するものではない。

本発明は、複数色の発光素子を用いずとも、演色性の高い白色光が得られる導光部材、該導光部材を用いた面光源装置および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]〜[８]に記述したとおりである。
[１] 発光波長ピークが３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲にある第一の色の発光素子を実
装した基板の上に配置され、前記発光素子からの光を拡散して上方に導光するための導光部材であって、
前記導光部材は、透明な樹脂からなり、
前記樹脂単独で構成される第一の領域と、
前記第一の色の発光素子の発光により励起されて、前記第一の色の発光素子の発光波長
ピークと異なる波長に発光波長ピークを有する第二の色を発光する発光物質が前記樹脂に溶解している第二の領域と、
前記第一の色の発光素子の発光により励起されて、前記第一および第二の色の発光素子の発光波長ピークと異なる波長に発光波長ピークを有する第三の色を発光する発光物質が前記樹脂に溶解している第三の領域と、
を有することを特徴とする導光部材。

[２] 前記第二の色の発光物質の発光波長ピークが４９０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲にあ
り、
前記第三の色の発光物質の発光波長ピークが６０５ｎｍ以上の波長にあることを特徴とする[１]に記載の導光部材。

[３] [１]または[２]に記載の導光部材と、
発光波長ピークが３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲にある複数の前記第一の色の発光素子と、
を備えることを特徴とする面光源装置。

[４] 前記第一の色の発光素子は、前記第一の領域、第二の領域、および第三の領域の
それぞれの下方に配置されていることを特徴とする[３]に記載の面光源装置。
[５] 前記第一の色の発光素子は、前記第一の領域の下方に配置されていることを特徴
とする[３]に記載の面光源装置。

[６] 前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする[３]〜[５]のいずれか
に記載の面光源装置。
[７] [３]〜[６]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。

[８] 表示部が液晶パネルであることを特徴とする[７]に記載の表示装置。
なお、上記の発明において、導光部材には、その直下に配置される発光素子から下面が離間した図２−Ｆのような形態と、導光部材の下方位置の内部に発光素子が一体化された（埋め込まれた）図２−Ａ〜図２−Ｅのような形態との両方が含まれることを意図している。発光素子が導光部材の「下方に」配置されるという表現は、これら両方の形態に適用される。また、後者の場合には、一体化された導光部材および発光素子のうち、発光素子を除いた部分が導光部材である。

以上の発明によれば、光源として、紫〜青色の単色の発光素子のみを用いている。そして、一つの導光部材の面内に、発光波長ピークが互いに異なる発光物質を含有する二種類以上の領域、例えば緑色発光領域と赤色発光領域とを形成している。

このように、発光体として樹脂に可溶な発光物質、例えば後述するような有機発光物質を用いているので、発光物質が含有された領域においても導光部材には十分な透明性、光伝播性が確保される。なお、樹脂に有機発光物質を溶解させた本発明の導光部材は、無機粒子を樹脂中に分散させたものとは異なる。

そして、上記の発光物質が含有された領域は、紫〜青色以外の光を発光させる光源としての機能と、光を横方向へ伝播させて拡散させる導光機能とを兼ねることになる。
すなわち、本発明では単色の発光素子のみ光源として用いているが、導光板の前記第二および第三の領域に含有された発光物質からの発光が、それよりも長波長側における擬似的な他色の光源となる。

そして、導光部材は、発光色が互いに異なる前記第二および第三の領域と、これらの領
域以外の発光物質が含有されていない前記第一の領域とが全て一体となっているため、発光素子から導光部材内に導入された紫〜青色の前記第一の色の光と、導光部材内の前記第二および第三の領域から発する前記第二および第三の色の光、例えば緑色および赤色等の他色の光とが、導光部材の上下面での反射によって導光部材内を横方向へ伝播して互いに拡散、混合し、白色光として前方へ取り出される。

以上のような構成によれば、面光源装置から取り出される白色光には、発光素子からの紫〜青色の光と、前記第二および第三の領域からの他色の発光、例えば緑色光および赤色光とが含まれているので、可視光波長域において自然光に近いフラットな発光特性が得られ、演色性の高い白色光が得られる。

また、発光物質を溶解した前記第二および第三の領域は、発光素子の直上に配置せずとも、導光部材内に入った後に横方向へ伝播した発光素子からの光によって励起されて発光する。そのため、導光部材における所望の場所に、所望の形状で擬似光源としての前記第二および第三の領域を設けることができるので、複数色の発光素子を用いた場合と比較すると、発光源の位置に対する制限が大幅に減少し、混色が得やすくなり、その結果、面光源装置からの白色光の色むらが小さくなる。

従来のようなＲＧＢの各ＬＥＤ光源を配置したバックライトでは、発生熱量やコストを考えると、ＬＥＤを隙間なく並べることは現実的に無理である。したがって、どうしてもＲＧＢの各ＬＥＤ光源間の距離は離れるので、混色を高めたり輝度を均一化するためには、空間的な距離が必要であり、バックライトの厚さは増加する。

これに対して、本発明では、青色ＬＥＤ光源等の発光素子の位置や数に関係なく、前記第二および第三の領域を、導光部材の面内に、自由自在に連続的または離散的に形成することが可能である。よって、光の白色化やバックライト厚の薄型化に有利である。

本発明の導光部材および面光源装置によれば、複数色のＬＥＤ光源を用いずとも、演色性の高い白色光が得られる。
本発明の表示装置によれば、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。本明細書において、発光素子が配置された基板から見た導光部材側を「上方」または「前方」という場合があるが、便宜上のものであって本質的にはこれらは同義である。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１２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。

図２−Ａ〜図２−Ｆは、本本発明の面光源装置における実施形態を示す一部断面図、図３−Ａ〜図３−Ｅは、本発明の面光源装置における実施形態を示す一部上面図である。これらの実施形態の面光源装置は、液晶ディスプレイの白色バックライトとして用いられる。

図２−Ａ〜図２−Ｆに示すように、これらの実施形態における面光源装置では、青色光を発する複数のＬＥＤ光源１が基板３の上面側に配置されている。
複数のＬＥＤ光源１の上には、光を伝播させることが可能な樹脂を基材とした導光部材２が配置されている。導光部材２の面内には、発光波長ピークが４９０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲にある有機発光物質を含有する緑色発光領域２ａ（前記第二の領域）と、発光波長ピークが６０５ｎｍ以上の波長にある有機発光物質を含有する赤色発光領域２ｂ（前記第三の領域）とが、それぞれ複数形成されている。

図２−Ａ〜図２−Ｃの実施形態では、ＬＥＤ光源１は、導光部材２の有機発光物質が含有されていない樹脂単独領域２ｃ(前記第一の領域)の下方と、緑色発光領域２ａの下方と、赤色発光領域２ｂの下方とにそれぞれ配置されている。

導光部材２の有機発光物質が含有されていない樹脂単独領域２ｃの下方に配置されたＬＥＤ光源１からの光は、導光部材２内に入った後、その一部は上下面で反射を繰り返しながら横方向へ伝播する。

緑色発光領域２ａの下方に配置されたＬＥＤ光源１からの光は、導光部材２内に入った後、その一部は緑色発光領域２ａに含有された有機発光物質を励起して緑色光を生じさせる。この緑色光の一部は、導光部材２の上下面で反射を繰り返しながら横方向へ伝播する。

赤色発光領域２ｂの下方に配置されたＬＥＤ光源１からの光は、導光部材２内に入った後、その一部は赤色発光領域２ｂに含有された有機発光物質を励起して赤色光を生じさせる。この赤色光の一部は、導光部材２の上下面で反射を繰り返しながら横方向へ伝播する。

ＬＥＤ光源１からの青色光、緑色発光領域２ａで生成した緑色光、および赤色発光領域２ｂで生成した赤色光は、導光部材２内での横方向への伝播によって拡散し、その結果、導光部材２の前方からは、これらの色が混色された白色光が出射される。

図２−Ｄおよび図２−Ｅの実施形態では、緑色発光領域２ａおよび赤色発光領域２ｂの下方にはＬＥＤ光源１を配置せず、有機発光物質が含有されていない樹脂単独領域２ｃの下方にのみＬＥＤ光源１を配置している。

これらの実施形態では、ＬＥＤ光源１からの光は、導光部材２内に入った後、その一部は上下面で反射を繰り返しながら横方向へ伝播し、伝播した光の一部は緑色発光領域２ａに入って、緑色発光領域２ａに含有された有機発光物質を励起して緑色光を生じさせる。この緑色光の一部は、導光部材２の上下面で反射を繰り返しながら横方向へ伝播する。

また、ＬＥＤ光源１から導光部材２内に入った後、横方向へ伝播した光の一部は、赤色発光領域２ｂに入って、赤色発光領域２ｂに含有された有機発光物質を励起して赤色光を生じさせる。この赤色光の一部は、導光部材２の上下面で反射を繰り返しながら横方向へ伝播する。

ＬＥＤ光源１からの青色光、緑色発光領域２ａで生成した緑色光、および赤色発光領域２ｂで生成した赤色光は、導光部材２内での横方向への伝播によって拡散し、その結果、導光部材２の前方からは、これらの色が混色された白色光が出射される。

以上に具体的な実施形態を例示したが、本発明の面光源装置は、発光波長ピークが３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲にある複数の発光素子と、その上方に配置される導光部材とを備えている。

ＬＥＤ光源等の発光素子は、互いに間隔をおいて、図３−Ａ〜図３−Ｃのような線状または、図３−Ｄおよび図３−Ｅのようなアレイ状に基板へ配置される。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光源が配置される基板としては、例えば、ＬＥＤ光源に通電する回路が形成された基板、あるいは回路基板と放熱性基板との積層体などが挙げられる。回路基板上の電極パッドには、ＬＥＤ光源のアノードとカソードが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などが挙げられる。

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。

ＬＥＤ光源を基板上に固定する方法としては、例えば、回路基板におけるＬＥＤ光源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ＬＥＤ光源を接合する方法、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、バンプを介したフェイスダウンボンディングにより接続する方法等の熱抵抗が小さい接続手段を用いて接続する方法などが挙げられる。

本発明において、導光部材は、光を伝播させることが可能な透明材料からなる板（シート）状の部材であり、好ましくは樹脂を基材として形成される。導光部材の厚さは、例えば、０．２ｍｍ〜２０ｍｍである。

導光部材は、その面内に第一〜第三の領域を有している。これらのうち第一の領域は、前記樹脂単独で構成されている。
第二の領域には、前記第一の色の発光素子の発光により励起されて、前記第一の色の発光素子の発光波長ピークと異なる波長に発光波長ピークを有する第二の色を発光する発光物質が前記樹脂に溶解されている。

第三の領域には、前記第一の色の発光素子の発光により励起されて、前記第一および第二の色の発光素子の発光波長ピークと異なる波長に発光波長ピークを有する第三の色を発光する発光物質が前記樹脂に溶解されている。

本発明における好ましい態様では、図２−Ａ〜図２−Ｆの実施形態にも示すように、前記第二の領域が緑色発光領域であり、前記第三の領域が赤色発光領域である。緑色発光領域は、発光素子からの光によって緑色波長域の光を主に発光する有機発光物質を含有し、赤色発光領域は、発光素子からの光によって赤色波長域の光を主に発光する有機発光物質を含有する。

緑色発光領域に含有される有機発光物質は、好ましくは、長波長側が青色波長域まで延びる広い吸収端をもち、４９０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長範囲内に発光ピークをもち、発光素子からの光によって励起されて蛍光または燐光を発光する。

赤色発光領域に含有される有機発光物質は、好ましくは、長波長側が青色波長域まで延びる広い吸収端をもち、６０５ｎｍ以上の波長に発光ピークをもち、発光素子からの光によって励起されて蛍光または燐光を発光する。

導光部材内において、発光素子からの青色を主成分とする光と、緑色発光領域からの緑色を主成分とする光と、赤色発光領域からの赤色を主成分とする光との混ざり合いが促進され、これらの三原色の混色により面光源装置から白色を発光させる。

面光源装置から白色を発光させる態様としては、上記のようなＲ，Ｇ，Ｂの組み合わせのほか、前記第二および第三の領域に含有させる有機発光物質を適宜に選択することによって、当該領域から黄色、橙色などを発光させ、当該発光と、発光素子からの紫〜青色との混色によって白色を得るようにしてもよい。このような例としては、ＬＥＤ光源からの青色と、前記第二の領域からの緑色および前記第三の領域からの橙色との組み合わせなどが挙げられる。

本発明において、有機発光物質は、導光部材の基材として使用される、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などの樹脂に可溶であり、紫外または青色の波長域に吸収帯を有し、それよりも長波長側に発光ピークをもつ。その具体例としては、含窒素複素環骨格をもつ有機分子などを配位子とした遷移金属錯体および希土類金属錯体などが挙げられる。

上記のような金属錯体に使用される配位子としては、アセチルアセトナト、２，２'−
ビピリジン、４，４'−ジメチル−２，２'−ビピリジン、１，１０−フェナントロリン、２−フェニルピリジン、ポルフィリン、フタロシアニン、ピリミジン、キノリン、イソキノリン、およびこれらの誘導体などが挙げられる。これらの配位子は、１つの錯体について１種類または複数種類が配位される。

上記のような有機発光物質のうち、蛍光の強度分布が緑色の波長域にピークをもつものの具体例としては、下記式（Ｉ）で表されるイリジウム錯体が挙げられる。

また、蛍光の強度分布が赤色の波長域にピークをもつものの具体例としては、下記式（ＩＩ）で表されるイリジウム錯体が挙げられる。

上記のような有機発光物質は、導光部材の基材となる樹脂に可溶であり、少ない使用量で高い波長変換効率が得られる。
また、有機発光物質は、特開２００３−７７６７５号公報に記載されている構造のもの、すなわち、非イオン性の発光性部分が、高分子の一部を成すかまたは高分子に結合しており、前記発光性部分が、金属原子を高分子の１つ以上の部位で拘束することにより形成されている構造を有し、励起三重項状態からの燐光を発するものであってもよい。その具体例としては、イリジウム等の金属原子と、高分子側のピリジン骨格、ピリミジン骨格、キノリン骨格等の窒素原子とにより配位結合が形成されているもの等が挙げられる。

前記第一〜第三の領域が一体化された導光部材は、例えば、透明な樹脂を基材とし、第二および第三の領域を形成すべき部分に、凹部、貫通穴、溝などを設けた板状部材を用意し、当該凹部等に、有機発光物質を溶解させた樹脂液を注入し、硬化させることで作製することができる。また、有機発光物質を溶解させた樹脂ペレットを作製しておき、別途の透明板に形成した凹部に樹脂ペレットを嵌め合わせるか、あるいは複数の樹脂ペレットを配列した枠内に樹脂液を注入し、硬化させることで作製することができる。

第二および第三の領域は、必要に応じて導光部材の任意の箇所に、任意の形状で設けることができる。第二および第三の領域の配置箇所は、前述したように発光素子の上方以外であってもよい。このような場合においても、発光素子からの光は、導光部材内に入った後に反射によって導光部材内を横方向へ伝播し、第二および第三の領域に達して有機発光物質を励起し、発光させることができる。

第二および第三の領域は、図２−Ａおよび図２−Ｄのように、有機発光物質を含有する部分が上面から下面へ貫通するように形成してもよく、図２−Ｂおよび図２−Ｅのように、有機発光物質を含有する部分が導光部材の厚さ方向の全部ではなく一部となるように形
成してもよい。第二および第三の領域の外周形状は、導光部材の厚さ方向において、垂直面以外の形状、例えば図２−Ｃのように、導光部材の厚さ方向に対して角度をもつ形状であってもよい。また、導光部材の面方向においても、図３−Ａのような円状、図３−Ｂのような矩形状など任意の形状であってよい。

なお、図３−Ａおよび図３−Ｂは、ＬＥＤ光源１を列状に配置すると共に、導光部材２における緑色発光領域２ａおよび赤色発光領域２ｂの下方と、それ以外の樹脂単独領域２ｃの下方とにＬＥＤ光源１を配置した例を示し、図３−Ｃは、ＬＥＤ光源１を列状に配置すると共に、導光部材２における樹脂単独領域２ｃの下方にのみＬＥＤ光源１を配置した例を示している。また、図３−Ｄは、ＬＥＤ光源１をアレイ状に配置すると共に、導光部材２における緑色発光領域２ａおよび赤色発光領域２ｂの下方と、それ以外の樹脂単独領域２ｃの下方とにＬＥＤ光源１を配置した例を示し、図３−Ｅは、ＬＥＤ光源１をアレイ状に配置すると共に、導光部材２における樹脂単独領域２ｃの下方にのみＬＥＤ光源１を配置した例を示している。

導光部材２における第一〜第三の領域の配列は、色むらが小さくなり、かつ、演色性を考慮してフラットな発光特性が得られるように、ＬＥＤ光源等の発光素子の配置等を考慮して適宜に決定される。例えば、Ｒが１箇所，Ｇが１箇所，Ｂが１箇所で１単位としたもの、Ｒが１箇所、Ｇが２箇所、Ｂが１箇所で１単位としたもの、Ｒが２箇所、Ｇが２箇所、Ｂが１箇所で１単位としたものなどを単位配列として、この単位配列を規則的に導光部材の面内に設ける仕方で、第一〜第三の領域が配置される。例えば、Ｒが２箇所、Ｇが２箇所、Ｂが１箇所を線状に配置したものが１単位である場合には、赤色発光領域、緑色発光領域、樹脂単独領域、緑色発光領域、赤色発光領域の順番でこれらを導光部材内に配列することができる。

図２−Ｆに示すように、導光部材２の背面におけるＬＥＤ光源１等の発光素子の直上位置には、凹部４ａを設けてもよい。さらに、導光部材２の前面における、例えばＬＥＤ光源１等の発光素子の直上位置、該直上位置同士の間の位置等にも、凹部４ｂを設けてもよい。これらの凹部４ａ、凹部４ｂの形状は、例えば、円錐、角錐、円柱、角柱、半球などである。

このように、導光部材の輝度が最も高くなる発光素子の直上位置に凹部４ａを設けることで、発光素子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。

また、導光部材２の前面にも凹部４ｂを設けることで、導光部材の光出射面における輝度分布の均一性をさらに高めることができる。
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。

本発明において、導光部材の背面には、必要に応じて反射部を配置してもよい。このような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光源等の発光素子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、拡散シート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光源等の発光素子を配列し、筐体の上面側に拡散シートが配置される。

図４に、本発明の一実施形態における面光源装置の全体を示す。この面光源装置１１は、前記第一の色の発光素子である単色のＬＥＤ光源のみ用いた点と、導光部材２を設置した点以外は図５の従来技術と同様に構成されており、液晶パネル２１の直下に配置される。面光源装置１１には、ＬＥＤ光源１が筐体１２の底面にアレイ状に配列されており、筐体１２の底面および側面は反射シート１３で覆われている。ＬＥＤ光源１の上には導光部材２が配置され、導光部材２の上方には、ＬＥＤ光源１から通常は１〜５ｃｍの距離を隔てて、拡散シート１４とプリズムシート１５が配置されている。

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４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、具体的な実施例により本発明を説明するが、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]
上述した式（ＩＩ）のイリジウム錯体８ｍｇをエポキシ樹脂（商品名ＮＬＤ−ＳＬ−１１０１ サンユレック（株）製）１０ｇに溶解し脱気した後、これを直径６ｍｍ、厚さ１ｍｍの円柱状ペレットの作製が可能なアルミニウム合金の金型に充填し、１００℃で２時間加熱し、さらに１３０℃で３時間加熱して赤色発光可能なペレットを作製した。

同様に、上述した式（Ｉ）のイリジウム錯体３０ｍｇとエポキシ樹脂１０ｇを用いて緑色発光可能なペレットを作製した。また同様に、イリジウム錯体を含有せずエポキシ樹脂のみからなるペレットも作製した。

次に、一辺が５０ｍｍの正方形であり厚さが１ｍｍのアルミニウムベース板上に、厚さ４０μｍの白色絶縁層を形成し、さらに銅配線パターンを形成した基板に、全放射束７０ｍＷ、ピーク波長４５５ｎｍの縦横辺が１ｍｍサイズである窒化ガリウム系青色ＬＥＤベアチップ光源を、１０ｍｍ間隔で直線上に４個配列し、さらに、この配列を１０ｍｍ間隔で横方向に４列並べた。

さらに、青色ＬＥＤベアチップ光源を、隣り合う列間の中間で、かつ、隣り合う光源同士を結ぶ線より上下に５ｍｍずれた位置にも配置し、基板全体で青色ＬＥＤベアチップ光源２５個が点灯可能な基板を作製した。

なお、この基板におけるＬＥＤ駆動配線パターンは、４個直列駆動の４列と、３個直列駆動の３列とを、それぞれ独立に並列駆動できるようにした。
次に、内寸縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ、高さ３ｍｍであり、表面をテフロン（登録商標）加工した鉄製型枠内に、上記基板を埋め込み、下隙間から封止樹脂が流れ出ないように枠下に目張りを施した後、この型枠内にエポキシ樹脂（商品名ＮＬＤ−ＳＬ−１１０１ サンユレック（株）製）を型枠一杯（基板上面からの高さが約２ｍｍ）に充填し、次に、縦６０ｍｍ×横６０ｍｍ、厚さ１ｍｍであり、表面をテフロン（登録商標）加工した基板であって上記青色ＬＥＤベアチップ光源基板のそれぞれの光源に対応する位置に、直径６．１ｍｍ、高さ１ｍｍの円柱状の凸部を設けた板状の蓋を、型枠に載せ、１００℃で２時間、さらに１３０℃で３時間加熱して、深さ１ｍｍの凹部がある厚さ２ｍｍのエポキシ樹脂層を形成した基板を得た。

次に、赤色発光可能なペレットと緑色発光可能なペレットとを、それぞれ青色ＬＥＤチップ光源が４個直列に配列したライン上にあるエポキシ樹脂凹部に、交互に配置されるように嵌め込んだ。

青色ＬＥＤチップ光源が３個直列に配列したライン上には、イリジウム錯体を含有しないエポキシ樹脂のみからなるペレットを嵌め込み、最終的に、図２−Ｂのタイプで図３−Ｄに相当する面光源装置を作製した。

ペレットの嵌め込みは、凹部とペレットとの隙間層発生による透過光量の低下を防ぐ目的で、ペレットの下面および側面に微量のエポキシ樹脂（ペレット作製に用いたエポキシ樹脂と同じもの）を塗布し、嵌め込み後、１３０℃で５時間加熱する方法を採った。
[実施例２]
裏面にポリプロピレン系両面接着テープを貼り付けた、外径６ｍｍで、内径５ｍｍの孔をもつ２ｍｍ厚のポリプロピレン製円形ワッシャーを、実施例１で作製した光源２５個が点灯可能な基板上における各青色ＬＥＤベアチップ光源の周囲に、光源とワッシャー孔の中心が一致するように貼り付けた。

次に、上述した式（ＩＩ）のイリジウム錯体４ｍｇをエポキシ樹脂（商品名ＮＬＤ−ＳＬ−１１０１ サンユレック（株）製）１０ｇに溶解し脱気した赤色発光可能な未硬化樹脂溶液と、上述した式（Ｉ）のイリジウム錯体１５ｍｇをエポキシ樹脂１０ｇに溶解し脱気した緑色発光可能な未硬化樹脂溶液と、イリジウム錯体を含有しないエポキシ樹脂のみの未硬化樹脂溶液とのそれぞれを、ディスペンサー装置を用いて上記ワッシャー孔内に高さ約２ｍｍまで吐出し、１３０℃で５時間加熱して、青色ＬＥＤベアチップ光源上に、直径５ｍｍ、高さ２ｍｍの円柱状の赤色発光領域、緑色発光領域、および樹脂単独領域を形成した。これらの各領域の配列は、実施例１で作製した基板における配列と同じになるようにした。

次に、ワッシャーを取り除いた後、実施例１と同様に、内寸縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ、高さ３ｍｍであり、表面をテフロン（登録商標）加工した鉄製型枠内に上記基板を嵌め込み、下隙間から封止樹脂が流れ出ないように枠下に目張りを施した後、この型枠内にエポキシ樹脂を型枠一杯（基板上面からの高さが約２ｍｍ）に充填し、１３０℃で５時間加熱して、円柱状の上記領域以外の領域をエポキシ透明樹脂で埋めた基板を得た。
[実施例３]
実施例１および実施例２で作製したそれぞれの基板を、底面横６０ｍｍ×縦６０ｍｍ、深さ３０ｍｍで前面が開口したアルミニウム製筐体に配置、固定した。開口部以外の筺体内面部には、白色反射フィルム(商品名ルミラー６０Ｌ（登録商標） 東レ(株)製)を貼り合わせた反射層を形成した。

さらに、アルミニウム製筺体の開口部前面に拡散シート（ポリカーボネート、商品名ＰＣ９３９１−５０ＨＬ 帝人化成(株)製）を固定し、図３−Ｄおよび図４に相当する面光源装置を作製した。

この面光源装置において、その上方に赤色発光領域および緑色発光領域が形成されている４個のＬＥＤの直列ラインには電流２２０ｍＡを流し、その上方にエポキシ樹脂のみの樹脂単独領域が形成されている３個のＬＥＤの直列ラインには電流値６０ｍＡを流し、拡散シート上の全体平均輝度と色度座標を色彩度計(商品名ＣＳ１０００ コニカミノルタ
製)で測定した。また、拡散シートの中心位置から対角線上に５ｍｍ間隔で直径１０ｍｍ
の円領域を測定したときの輝度のばらつき（（最大輝度−最小輝度）／平均輝度×１００％）、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)も測定した。測定結果を表１に示す。
[実施例４]
実施例１および実施例２で作製した基板を用いて作製した実施例３の面光源装置において、その上方に赤色発光領域および緑色発光領域が形成されている４個のＬＥＤの直列ラインには電流は流さず、その上方にエポキシ樹脂のみの樹脂単独領域が形成されている３
個のＬＥＤの直列ラインには電流２５０ｍＡを流し、拡散シート上の全体平均輝度と色度座標を色彩度計(商品名ＣＳ１０００ コニカミノルタ製)で測定した。また、拡散シートの中心位置から対角線上に５ｍｍ間隔で直径１０ｍｍの円領域を測定したときの輝度のばらつき（（最大輝度−最小輝度）／平均輝度×１００％）、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)も測定した。

すなわち、赤色発光領域および緑色発光領域は、その下方にある青色ＬＥＤベアチップ光源で励起発光させておらず、近傍の青色ＬＥＤベアチップ光源からエポキシ樹脂内を伝播されてきた光で励起発光させている。よって、これは図３−Ｅの構成に相当する。測定結果を表１に示す。

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−Ａは、本発明の面光源装置における一実施形態を示した一部断面図である。 図２−Ｂは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部断面図である。 図２−Ｃは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部断面図である。 図２−Ｄは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部断面図である。 図２−Ｅは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部断面図である。 図２−Ｆは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部断面図である。 図３−Ａは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部上面図である。 図３−Ｂは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部上面図である。 図３−Ｃは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部上面図である。 図３−Ｄは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部上面図である。 図３−Ｅは、本発明の面光源装置における別の実施形態を示した一部上面図である。 図４は、本発明の一実施形態における面光源装置の全体を示した断面図である。 図５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。

符号の説明

１ ＬＥＤ光源
２ 導光部材
２ａ 緑色発光領域
２ｂ 赤色発光領域
２ｃ 樹脂単独領域
３ 基板
４ａ 凹部
４ｂ 凹部
１１ 面光源装置
１２ 筐体
１３ 反射シート
１４ 拡散シート
１５ レンズシート（プリズムシート）
２１ 液晶パネル
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 (11)

1. 発光波長ピークが３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲にある第一の色の発光素子を実装した基板の上に配置され、前記発光素子からの光を拡散して上方に導光するための導光部材であって、
   前記導光部材は、透明な樹脂からなり、
   前記樹脂単独で構成される第一の領域と、
   前記第一の色の発光素子の発光により励起されて、前記第一の色の発光素子の発光波長ピークと異なる波長に発光波長ピークを有する第二の色を発光する発光物質が前記樹脂に溶解している第二の領域と、
   前記第一の色の発光素子の発光により励起されて、前記第一および第二の色の発光素子の発光波長ピークと異なる波長に発光波長ピークを有する第三の色を発光する発光物質が前記樹脂に溶解している第三の領域と、
   を有することを特徴とする導光部材。
2. 前記第二の色の発光物質の発光波長ピークが４９０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲にあり、
   前記第三の色の発光物質の発光波長ピークが６０５ｎｍ以上の波長にあることを特徴とする請求項１に記載の導光部材。
3. 前記発光物質が、有機発光物質であることを特徴とする請求項１または２に記載の導光部材。
4. 前記第二の領域に融解し、第二の色を発光する発光物質が、下記式（Ｉ）で表されるイリジウム錯体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導光部材。
   

   
5. 前記第三の領域に融解し、第三の色を発光する発光物質が、下記式（ＩＩ）で表されるイリジウム錯体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導光部材。
   

   
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の導光部材と、
   発光波長ピークが３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲にある複数の前記第一の色の発光素子と、
   を備えることを特徴とする面光源装置。
7. 前記第一の色の発光素子は、前記第一の領域、第二の領域、および第三の領域のそれぞれの下方に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の面光源装置。
8. 前記第一の色の発光素子は、前記第一の領域の下方に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の面光源装置。
9. 前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の面光源装置。
10. 請求項６〜９のいずれかに記載の面光源装置と、
    前記面光源装置の上面に配置された表示部とを備えることを特徴とする表示装置。
11. 前記表示部が液晶パネルであることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。

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