JP5107438B2 - 面光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトなどとして利用される面光源装置、および、この面光源装置を備えている液晶表示装置に関するものである。

近年、ブラウン管（ＣＲＴ）に代わり急速に普及している液晶表示装置は、省エネ型、薄型、軽量型等の特長を活かし液晶テレビ、モニター、携帯電話等に幅広く利用されている。これらの特長をさらに活かす方法として液晶表示装置の背後に配置される照明装置（いわゆるバックライト）の改良が挙げられる。

照明装置は、主にサイドライト型（エッジライト型ともいう）と直下型とに大別される。サイドライト型は、液晶表示パネルの背後に導光板が設けられ、導光板の横端部に光源が設けられた構成を有している。光源から出射した光は、導光板で反射して間接的に液晶表示パネルを均一照射する。この構造により、輝度は低いが、薄型化することができるとともに、輝度均一性に優れた照明装置が実現できる。そのため、サイドライト型の照明装置は、携帯電話、ノートパソコン等のような中小型液晶ディスプレイに主に採用されている。

また、直下型の照明装置は、液晶表示パネルの背後に光源を複数個配列し、液晶表示パネルを直接照射する。したがって、大画面でも高輝度が得やすく、２０インチ以上の大型液晶ディスプレイで主に採用されている。しかし、現在の直下型の照明装置は、厚みが約２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度もあり、ディスプレイの更なる薄型化には障害となる。

大型液晶ディスプレイで更なる薄型化を目指すには、光源と液晶表示パネルとの距離を近づけることで解決可能だが、その場合光源の数を多くしなければ、照明装置の輝度均一性を得る事はできない。その一方で、光源の数を増やすとコストが高くなる。そのため、光源の数を増やすことなく、薄型で輝度均一性に優れた照明装置の開発が望まれている。

従来、これらの問題を解決するため、複数個の導光体ユニットを並べることで構成される照明装置を用いることで、大型液晶ディスプレイを薄型化するとともに、さらには、輝度均一性を向上させるため、これら照明装置において、光学部材と光出射面との間に空間を確保するためのスペーサなどを用いる試みがなされていた。

特許文献１には、図１０の（ａ）に示すように、導光板１１８の光出射面１１８ａに形成される凸部１１８ｐが、平行溝１１８ｆと平行に、各導光板１１８Ａ、１１８Ｂ及び１１８Ｃの境界部分に設けられた構成について開示されている。凸部１１８ｐは、楕円を半分に切断したような上部が丸みを帯びた形状を有し、平行溝１１８ｆと平行な方向に一定の高さと幅で形成されている。凸部１１８ｐの高さは、特に限定されないが、導光板１１８の光出射面１１８ａにおける輝度ムラが、その上に配置されるフィルム部材によって十分低減できるような高さであればよく、また、凸部１１８ｐの形状や数も、図１０の（ａ）に図示された位置や数に限定されず、任意の位置に任意の数を設けることができると記載されている。また、光源１１２が配置される平行溝１１８ｆの上方に位置する光出射面１１８ａには、複数のレンチキュラーレンズ１３４が設けられており、反射シート１２２は、導光板１１８の傾斜面（図中下面）を覆うように形成されている。

上記光出射面１１８ａに形成される凸部１１８ｐは、光学部材（プリズムシートや拡散シートなど）を、光出射面１１８ａの平坦部から所定の距離だけ離すためのスペーサとして利用され、この構成によれば、上記光出射面１１８ａから発光された光は、多方向に重なり合いながら上記光学部材に到達するため、上記光学部材に照射される光が均一化され、輝度均一性に優れた面光源装置を実現することができると記載されている。

また、特許文献２には、図１０の（ｂ）に示すように、面光源装置２８５において、光源２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃからの光を面発光させる導光板２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃは別体に形成されており、反射シート２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃは、各導光板２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃの傾斜面（図中下面）を覆うように形成されている。また、各導光板２１３ａ、２１３ｂの後端の最も厚みが薄くなった箇所には、遮光層２４１が備えられている。さらに、導光板２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃの上面には、接着層２７２ａを介して、透明板２７８が設けられ、その上に接着層２７２ｂを介して、拡散板２７６が設けられている構成について開示されている。上記構成によれば、導光板２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃと拡散板２７６との間に透明板２７８を厚く設けているため、上記導光板２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃから拡散板２７６が十分離れているので、輝線もしくは暗部に相当する光量ムラを平均化することができ、輝度均一性に優れた面光源装置を実現することができると記載されている。

日本国公開特許公報「特開２００６−３０２６８７号公報（公開日：２００６年１１月２日）」 日本国公開特許公報「特開２００１−３１２９１６号公報（公開日：２００１年１１月９日）」 日本国公開特許公報「特開２００６−１３４７４８号公報（公開日：２００６年５月２５日）」 日本国公開特許公報「特開２００６−１００２２５号公報（公開日：２００６年４月１３日）」 日本国公開特許公報「特開２００１−７５０９６号公報（公開日：２００１年３月２３日）」

しかしながら、上記特許文献１に記載されている導光板１１８の光出射面１１８ａに形成される凸部１１８ｐは、光学部材（プリズムシートや拡散シートなど）を、光出射面１１８ａの平坦部から所定の距離だけ離すことのみを目的としており、凸部１１８ｐを設ける位置については全く考慮されていない。そのため、導光板１１８の光出射面１１８ａから発光された光が凸部１１８ｐにおいて反射することによって輝度ムラが発生し、発光状態が不均一になるという問題が生じる。このような面光源装置をバックライトとして用いた場合、表示品位の低下を招いてしまう。

また、さらには、上記特許文献１の構成は、導光板１１８の光出射面１１８ａに凸部１１８ｐを形成している構成である。一般に導光板表面にはプリズムやレンズ等の微細な形状が加工してあり、この微細形状で、光が散乱して導光板から光が出射するようになっている。したがって、上記のように、導光板１１８の光出射面１１８ａ上に凸部１１８ｐ設けると、ここでも光が散乱されることとなる。また、凸部１１８ｐは、プリズムやレンズ等の微細形状に比べて非常に大きいため、散乱される光の量が多く、輝点の原因となる。

また、上記特許文献２に記載されている面光源装置２８５においては、上記導光板２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃから拡散板２７６を十分に離すため、導光板２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃと拡散板２７６との間に透明基板２７８を厚く設けている構成である。したがって、上記構成によれば、厚く設けられた透明基板２７８によって、輝度の均一性は確保できるものの、その一方で輝度の低下を招いてしまうという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、輝度の低下を招くことなく、薄型で、輝度の均一性をより向上させた面光源装置を提供することを目的とする。

また、上記面光源装置をバックライトとして備えることにより、表示品位が良好であり、かつ薄型の液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の面光源装置は、上記の課題を解決するために、光源と該光源からの光を拡散させて面発光させる導光体との組み合わせを複数個備え、さらには、上記光源を実装するための基板を備えているとともに、上記各導光体の出射面からなる発光面上に、光学シートを備えている面光源装置において、上記基板には、上記発光面と上記光学シートとを一定の距離に保持するための距離保持部が、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間から突出するように、設けられていることを特徴としている。

上記距離保持部は、上記各導光体の出射面からなる発光面上において、輝度の低い領域に設けることが好ましい。なぜなら、上記発光面から出射される光のうち、上記距離保持部により反射される光の割合を少なくすることができ、上記距離保持部が、発光面上の輝度分布に与える影響を小さく抑えることができるからである。

以下、上記各導光体の出射面からなる発光面上において、輝度の低い領域となる部分について詳しく説明する。

＜導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間＞
導光体は、導光体同士の損傷、照明装置の薄型化、製造上の誤差等を考慮して、マイナス公差で製造されるのが一般的であり、そのため、導光体間の継ぎ目部分には、マイナス公差分の隙間が生じる。このような隙間は、上記導光体の出射面が連なって形成される発光面上においては、非発光領域となるため、輝度の低い領域となる。

なお、上記構成の導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間とは、各導光体が同一平面上において、連なるときに発生する隙間をいう。例えば、各導光体が互いに重ならないように並んで配置される照明装置（タイル式照明装置）においては、各導光体間に生じる隙間は、１つの導光体の全周（例えば、平面形状が矩形の場合、該矩形の四辺）において、導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間となる。

一方、一方の導光体の導光部に、該一方の導光体に隣り合う他方の導光体の発光部が乗り上げるように配置される照明装置（タンデム式照明装置）においては、導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間と導光体が重なるように連なる部分にできる隙間とがそれぞれ存在する。したがって、タンデム式照明装置において導光体が重なるように連なる部分にできる隙間について、上記構成では着目していない。

上記構成によれば、上記光源を実装するための基板に、上記発光面と上記光学シートとを一定の距離に保持するための距離保持部が、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間から突出するように、設けられている構成であるため、上記発光面と上記光学シートとを一定の距離に保持するために、厚い透明基板を用いる必要がないので、輝度の低下を招くことはない。

また、上記構成によれば、上記距離保持部は、上記発光面上において、暗所となる隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間に設けられているため、上記導光体の光出射面から発光された光が、上記距離保持部において反射することによって発生する輝度ムラを抑制することができる。

さらには、上記距離保持部によって、上記発光面と上記光学シートとの間に一定の空間を設けることができる構成であるため、上記発光面と上記光学シートとの間の空間にて、上記光出射面から発光された光は、多方向に重なり合い均一化されるので、輝度均一性を向上させることができる。

また、一般的に導光体の表面には、プリズムやレンズ等の微細加工が施されており、導光体の内部を伝搬する光が微細加工によって得られた微細形状で散乱されて外部に取り出されるようになっている。

上記構成によれば、上記距離保持部は、導光体とは別体である上記光源を実装するための基板に設けられる構成であるため、上記距離保持部によって、導光体の内部を伝搬する光が散乱作用を受けることはほとんどないので、輝度のムラを抑えることができる。

以上のように、上記構成によれば、輝度の低下を招くことなく、薄型で、輝度の均一性をより向上させた面光源装置を実現することができる。

さらに、上記構成によれば、輝度ムラ改善効果以外にも、光学シートが導光体に密着している構成に比べて、光学シートを導光体から一定距離離して設けることが可能であるため、光学シートの表面保護にも適切な構成となる。

なお、上記光学シートは、上記発光面から出射された光の輝度、輝度分布、偏光状態、または色味などの光学特性に対して、何らかの光学作用を及ぼす光学シートを含んでいるが、例えば、上記発光面から数ｍｍ程度離間した場所に配置した２〜３ｍｍ厚程度の拡散板を具体例として挙げることができる。但し、上記光学シートの厚さ及び上記発光面からの離間距離は上記に限定されるものではない。

さらには、面光源装置として、十分機能する程度の輝度均一性を確保できるように、例えば、上記拡散板の上面には、数百μｍ程度の拡散シートや、プリズムシートや、偏光反射シートなどの複合機能光学シートを積層していてもよい。

上記の厚さや構成は例示的であり、これに限定されるものではない。

本発明の面光源装置において、上記各導光体は、出射面を有する発光部と、該発光部へ上記光源からの光を導く導光部とを有し、一方の導光体の導光部に、該一方の導光体に隣り合う他方の導光体の発光部が乗り上げるように配置され、上記距離保持部は、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間と隣接する上記２つの導光体が重なるように連なる部分にできる隙間とが、略直交する部分から突出するように、設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、上記距離保持部は、上記隙間同士が、略直交する部分に設けられているため、上記隙間を形成する隣接した４つの導光体の発光部に対して対称的な位置に設けられる構成である。したがって、上記距離保持部が、上記隣接した４つの発光部が有する出射面に対して、与える光学的影響を等しくすることができる。

上述したように、一方の導光体の導光部に、該一方の導光体に隣り合う他方の導光体の発光部が乗り上げるように配置される照明装置（タンデム式照明装置）においては、導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間と導光体が重なるように連なる部分にできる隙間とがそれぞれ存在することとなる。

導光体が重なるように連なる部分にできる隙間とは、例えば、出射面を有する発光部と、該発光部へ上記光源からの光を導く導光部とを有する導光体において、一方の導光体の導光部に、該一方の導光体に隣り合う他方の導光体の発光部が乗り上げるように配置された場合に、上記一方の導光体の出射面と上記他方の導光体の出射面の繋ぎ目部分にできる隙間をいう。

すなわち、上記距離保持部は、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間と隣接する上記２つの導光体が重なるように連なる部分にできる隙間とが、略直交する部分から突出するように、上記隙間を形成する隣接した４つの導光体の発光部に対して対称的な位置に設けられている。このような構成であるため、上記距離保持部が、上記隣接した４つの発光部が有する出射面に対して、与える光学的影響を等しくすることができ、上記距離保持部が、複数の出射面からなる発光面上の輝度分布に与える影響を均一化することができるので、発光面の輝度均一性を向上させることができる。

本発明の面光源装置において、上記各導光体同士は、互いに重ならないように同一平面上に並んで配置され、上記距離保持部は、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間同士が、略直交する部分から突出するように、設けられていることが好ましい。

上記距離保持部は、上記隙間同士が、略直交する部分に設けられているため、上記隙間を形成する隣接した４つの導光体の出射面に対して対称的な位置に設けられる構成である。

既に上述したように、上記各導光体同士が、互いに重ならないように同一平面上に並んで配置される照明装置（タイル式照明装置）においては、各導光体間に生じる隙間は、全て導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間となる。

上記構成によれば、上記距離保持部は、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間同士が、略直交する部分から突出するように、上記隙間を形成する隣接した４つの導光体の発光部に対して対称的な位置に設けられている。このような構成であるため、上記距離保持部が、上記隣接した４つの出射面に対して、与える光学的影響を等しくすることができ、上記距離保持部が、複数の出射面からなる発光面上の輝度分布に与える影響を均一化することができるので、発光面の輝度均一性を向上させることができる。

本発明の面光源装置において、上記距離保持部は、光透過性および光拡散性を有する材料で形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、距離保持部が光透過性および光拡散性を有する材料で形成されているため、当該距離保持部において遮られる光の量、および、反射される光の量を低減させることができる。また、距離保持部が上記発光面から出射された光の進行を妨げることがないため、輝度の低下および輝度の均一性の低下を抑えることができる。

本発明の面光源装置において、上記光学シートが、拡散板であることが好ましい。

上記構成によれば、上記発光面と上記拡散板との間の空間にて、多方向に重なり合い均一化された光を、上記拡散板にて、さらに均一化することができるので、輝度の均一性をより向上させた面光源装置を実現することができる。

本発明の面光源装置は、上記光学シートにおける、上記距離保持部の配置場所を含む領域には、光をさらに拡散させるための拡散手段が設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、上記光学シートと、上記距離保持部とが接する場所を含むように、上記光学シートには、光をさらに拡散させるための拡散手段が設けられているため、上記距離保持部の存在による輝度ムラの発生を抑え、全体としての輝度ムラをさらに低減させることができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、上記面光源装置をバックライトとして備えていることを特徴としている。

上記構成によれば、輝度の低下を招くことなく、薄型で、輝度の均一性をより向上させた面光源装置をバックライトとして備えることにより、表示品位が良好であり、かつ薄型の液晶表示装置を実現することができる。

本発明の面光源装置は、以上のように、上記基板には、上記発光面と上記光学シートとを一定の距離に保持するための距離保持部が、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間から突出するように、設けられているものである。

また、本発明の液晶表示装置は、以上のように、上記面光源装置をバックライトとして備えているものである。

それゆえ、輝度の低下を招くことなく、薄型で、輝度の均一性をより向上させた面光源装置を実現できるという効果を奏する。

また、上記面光源装置をバックライトとして備えることにより、表示品位が良好であり、かつ薄型の液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態の液晶表示装置の構成を示す側面図である。 本発明の一実施の形態の液晶表示装置に備えられた照明装置を出射面側から見た平面図である。 本発明の一実施の形態の液晶表示装置に備えられた照明装置の側面図である。 本発明の一実施の形態の液晶表示装置に備えられた照明装置の斜視図である。 距離保持部の側面形状および下部面の形状を例示的に示す図である。 距離保持部と光学シートとの固定方法を例示的に示す断面図である。 距離保持部と基板との固定方法を例示的に示す断面図である。 本発明の他の実施の形態の液晶表示装置に備えられた照明装置を出射面側から見た平面図である。 図８に示す照明装置のＡＡ線矢視断面図である。 従来の面光源装置の概略構成を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に限定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

本発明の一実施の形態の液晶表示装置は、輝度の低下を招くことなく、薄型で、輝度の均一性をより向上させた面光源装置を備えることにより、表示品位が良好であり、かつ薄型の液晶表示装置である。以下図１〜９に基づいて説明する。

〔実施の形態１〕
図１は、本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０の概略構成を示す側面図である。

液晶表示装置１０は、液晶表示パネル２１と、液晶表示パネル２１へ向かって光を照射するバックライトとして、照明装置３１を含む面光源装置４１とを備えている。上記照明装置３１は、導光体１と光源２との組み合わせを複数個備えている。

上記導光体１は、導光部１ａと発光部１ｂとを備え、導光部１ａによって上記光源２からの光を発光部１ｂに導光し、発光部１ｂの出射面１ｃから面発光させる。このような導光体１が複数隣接して配置され、複数の出射面１ｃによって、面一状の大きな出射面を形成できるように、一方の導光体１の導光部１ａに、該一方の導光体１に隣り合う他方の導光体１の発光部１ｂが乗り上げて配置され得る形状を持つように、各導光体１が構成されている。

なお、導光体１の裏面（上記出射面１ｃとは反対側の面）には、反射シート３が設けられている。

上記面光源装置４１（バックライト）は、さらに、上記照明装置３１を支持する基板４と、液晶表示パネル２１の背後（表示面とは反対の側）に配置された光学シート５と、光学シート５を上記出射面１ｃから一定間隔で離間させる距離保持部６とを備えている。

上記の構成では、出射面１ｃと光学シート５の裏面とが一定間隔を空けて対面し、光学シート５の裏面が、出射面１ｃから面発光される光の照射対象面となっている。

＜輝度の均一性＞
以下、図２〜４を参照して、本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０に備えられた照明装置３１の構成の詳細と、照明装置３１の輝度均一性とについて説明する。

図２は、本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０に備えられた照明装置３１を出射面１ｃ側から見た平面図である。図３は、上記照明装置３１の側面図である。さらに、図４は、上記照明装置３１の斜視図である。

上記導光体１は、導光体同士の損傷、照明装置の薄型化、製造上の誤差等を考慮して、マイナス公差で製造されるのが一般的であり、そのため、導光体間の継ぎ目部分には、マイナス公差分の隙間が生じ、このような隙間は、上記導光体の出射面が連なって形成される発光面上においては、非発光領域として見えることになる。したがって、このように複数の導光体が連なってなる照明装置を表示装置のバックライトとして用いた場合には、上記発光面上に輝度ムラが発生しないように、表示画像の品位を向上させる様々な工夫が求められる。

なお、本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０に備えられた照明装置３１において、上記隙間は、その生成メカニズムによって、以下に詳述するように、隣り合う導光体１が重ならないように連なる部分にできる隙間８と、隣り合う導光体１が重なるように連なる部分にできる隙間９との２種類が存在する。

ここで、図２および図４に示すように、一方の導光体１の導光部１ａの上に、これと隣り合う他方の導光体１の発光部１ｂが乗り上げるように配置されていく方向をＤ１方向と呼ぶ。このＤ１方向において、上記導光体１が重なるように連なっている。また、このＤ１方向と交差する（略直交する）方向をＤ２方向と呼ぶ。このＤ２方向において、上記導光体１が重ならないように連なっている。

導光体１が重ならないように連なる部分にできる隙間８とは、図２および図４に図示されているように、各導光体１がＤ２方向に連なるときに発生する隙間８を指す。すなわち、上記各導光体１がＤ２方向に連なるときには、上記隣接する各導光体１間には、重なる部分が全く存在しない。

一方、導光体１が重なるように連なる部分にできる隙間９とは、図３に図示されているように、一方の導光体１の導光部１ａに、該一方の導光体１に隣り合う他方の導光体１の発光部１ｂが乗り上げるように配置された場合に、上記一方の導光体１の出射面１ｃと上記他方の導光体１の出射面１ｃの繋ぎ目部分にできる隙間９を指す。すなわち、図２および図４に図示されているように、各導光体１がＤ１方向に連なるときに発生する隙間９を示す。

以上のように、本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０に備えられた照明装置３１は、一方の導光体１の導光部１ａに、該一方の導光体１に隣り合う他方の導光体１の発光部１ｂが乗り上げるように配置されるタンデム式照明装置であり、上記タンデム式照明装置においては、導光体１が重ならないように連なる部分にできる隙間８と導光体が重なるように連なる部分にできる隙間９とがそれぞれ存在する。

上記照明装置３１の輝度均一性を落とす理由としては、上述した導光体間の隙間８・９によるもの以外にも、例えば、光源の発光特性や導光体の形状によるものなど多数が考えられる。

上記のような理由から輝度均一性が落ちる照明装置３１の発光面上に直接、光を拡散させる役割をする拡散板を置いたとしても、上記照明装置３１から出射される光は、均一に拡散しきれず、輝度均一性の高い面光源装置を得ることは大変困難である。また、輝度均一性の高い面光源装置を得るために、上記拡散板を厚くしたり、２枚構成とすることも考えられるが、このような場合には、輝度均一性は向上されても、輝度の低下を招いてしまうため、好ましくない。

したがって、本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０に備えられた面光源装置４１においては、図１に図示されているように、上記出射面１ｃと照射対象である光学シート５とを距離保持部６によって、一定間隔離した構成を用いている。

すなわち、上記距離保持部６によって、複数の出射面１ｃからなる発光面と上記光学シート５との間に一定の空間を設けることができる構成であるため、上記発光面と上記光学シート５との間の空間にて、上記出射面１ｃから発光された光は、多方向に重なり合い均一化されるので、輝度均一性を向上させることができる。

さらに、上記距離保持部６によって、輝度ムラ改善効果以外にも、光学シートが導光体に密着している構成に比べて、光学シート５を導光体１から一定距離離して設けることが可能であるため、光学シート５の表面保護にも適切な構成となる。

以下、距離保持部６について詳しく説明する。

＜距離保持部＞
上記距離保持部６は、複数の出射面１ｃからなる発光面上において、輝度の低い領域に設けることが好ましい。なぜなら、上記発光面から出射される光のうち、上記距離保持部６により反射される光の割合を少なくすることができ、上記距離保持部６が、発光面上の輝度分布に与える影響を小さく抑えることができるからである。

そのような輝度の低い領域として、非発光領域となる上記隙間８または隙間９が該当する。例えば、図２に図示されているように、上記隙間８が形成される縦線上に上記距離保持部６を設けることができる。

さらにこの場合、上記距離保持部６が、与える光学的影響の均一性を考慮すると、上記隙間８と隙間９との交差部を選択するとよい。すなわち、最も好ましくは、図２に図示されているように、本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０に備えられた照明装置３１においては、光源２を実装するための基板４に、上記発光面と上記光学シート５とを一定の距離に保持するための距離保持部６を設けるにあたって、隣接する上記２つの導光体１が重ならないように連なる部分にできる隙間８と隣接する上記２つの導光体１が重なるように連なる部分にできる隙間９とが、略直交する部分から、距離保持部６が突出するように設けるとよい。

上記構成によれば、上記距離保持部６は、隣接する上記２つの導光体１が重ならないように連なる部分にできる隙間８と隣接する上記２つの導光体１が重なるように連なる部分にできる隙間９とが、略直交する部分から突出するように、上記隙間８・９を形成する隣接した４つの導光体１の発光部１ｂに対して対称的な位置に設けられている。このような構成であるため、上記距離保持部６が、上記隣接した４つの出射面１ｃに対して、与える光学的影響を等しくすることができるので、複数の出射面１ｃからなる発光面の輝度均一性を向上させることができる。

図１には、本実施の形態の液晶表示装置１０において、上記各導光体１の出射面１ｃからなる発光面から出射される光の進行方向を模式的に示している。図１に示すように、距離保持部６を設けて、複数の出射面１ｃからなる発光面と光学シート５との間の距離を広げることにより、上記発光面から出射された光を、上記光学シート５に均一に照射させることが可能となる。

また、本実施の形態では、上記距離保持部６において光が遮られたり、光が反射されたりすることを防止するために、距離保持部６を、光透過性および光拡散性を有する材料で形成している。このように、距離保持部６を光透過性および光拡散性を有する材料で形成することによって、当該距離保持部６において遮られる光の量、および、反射される光の量を低減させることができる。また、距離保持部６が上記発光面から出射された光の進行を妨げることがないため、輝度の低下および輝度の均一性の低下を抑えることができる。

上記の光透過性および光拡散性を有する材料としては、例えば、アクリルまたはポリカーボネートなどの透明樹脂に、酸化チタンまたは硫酸バリウムなどの光散乱性を有する素材で形成された粒子を混入させたものが挙げられる。

図５は、距離保持部の側面形状および下部面（基板に固定される側の面）の形状を例示的に示す図である。

図５の（ａ）は、側面が断面二等辺三角形状であり、下部面が、円形状である円錐形の距離保持部を示している。光学シート５と接する側の面の形状は、光学シート５との接触面積が小さくなるように先が比較的細くなっている。この形状を満たすには、円錐形に限る必要はなく、円錐台形を採用してもよい。

図５の（ｂ）は、側面の断面が柱状であり、上部面（光学シート５と接する側の面）と下部面の形状は、ともに円形状である円柱状の距離保持部を示している。

図５の（ｃ）は、側面の断面、上部面、下部面の形状が何れも柱状である角柱状の距離保持部を示している。

本発明において、距離保持部６の形状は、上記例に限定されることはないが、光の散乱などを考慮すると、光学部材である光学シート５との接触面積は、光学シート５と液晶表示パネル２１とを支持するに問題がない程度であれば、できる限り小さい方が好ましい。

さらに、距離保持部６の光透過性および光拡散性を等方的にするためには、回転体が好ましいので、図５の（ｃ）の角柱状より、図５の（ａ）または、図５の（ｂ）に示す円錐形状、円錐台形状および円柱状の方が好ましい。

図６は、光学シート５と距離保持部６との固定方法を例示的に示す断面図である。この固定方法は、後述するように、基板４と距離保持部６との固定にも適用することができる。

図６の（ａ）は、図５の（ｂ）に示す円柱形状を有する距離保持部６ａの一部が、光学シート５に形成された筒状の孔に差し込まれ、透明接着剤１３によって接着固定された構造を示している。

また、図６の（ｂ）は、光学シート５に形成された孔に密接して差し込まれるように先端が部分的に細く形成されている距離保持部６が光学シート５と固定された構造を示している。

本実施の形態においては、透明接着剤１３を用いる必要がない図６の（ｂ）の固定方法を用いたが、上記距離保持部６の上部面に置いた光学シート５が動き、位置ずれなどが発生しない限り、上記距離保持部６と光学シート５とを必ずしも接着剤等で固定する必要はない。

また、上述したような上記距離保持部６と光学シート５とを嵌合によって固定する方法以外にも、例えば、光学シート５に距離保持部６を当接させた状態で、光学シート５および距離保持部６を外部フレーム等で押さえつけて位置ずれを防止することも可能である。

また、上記距離保持部６を設ける間隔は特に限定はされない。すなわち、隙間８と隙間９との交差部毎に距離保持部６を設けてもよいが、距離保持部６が輝度むらを引き起こす影響を最小限に抑える観点と、出射面１ｃと光学シート５との間隔を一定に保持する観点との兼ね合いを考慮して、距離保持部６を設ける間隔を決めればよい。例えば、家庭用の一般的な液晶表示装置（例えば、３０インチ程度）のバックライトに使用される場合であれば、縦横ともに数十ｃｍ間隔で形成すればよい。

なお、本実施の形態においては、複数の出射面１ｃからなる発光面と光学シート５との間の距離を３．０ｍｍに設定している。したがって、上記距離保持部６の高さは、上記基板４から上記発光面までの距離、光学シート５および基板４に形成された孔に差し込まれる部分の高さを考慮して決めればよい。

以下、上記光源２を実装するための基板４について詳しく説明する。

＜基板＞
本実施の形態においては、上記基板４には、上記発光面と上記光学シート５とを一定の距離に保持するための距離保持部６が設けられている。

図７は、距離保持部と基板との固定方法を例示的に示す断面図である。

図７の（ａ）は、図５の（ｂ）に示す円柱形状を有する距離保持部６ａの一部が、基板４に形成された筒状の孔に差し込まれ、接着剤１４によって接着固定された構造を示している。

また、図７の（ｂ）は、基板４に形成された孔に密接して差し込まれるように先端が部分的に細く形成されている距離保持部６が基板４と固定された構造を示している。

本実施の形態においては、距離保持部と基板との固定は、作業性の面から接着剤１４を用いる必要がない図７の（ｂ）の方法を用いた。

上記基板４は、光源２を配置するためのものであり、輝度向上を図るために白色であることが好ましい。なお、基板４の背面（光源２が実装されている面の反対側の面）側には、図示はしていないが、光源２を構成する各ＬＥＤを点灯制御するためのドライバが実装されている。すなわち、ドライバは、ＬＥＤとともに同一の基板４に実装されている。同一基板に実装をすることにより、基板の数を削減できるとともに、基板間を繋ぐコネクタ等が削減できるため、装置のコストダウンを図ることができる。また、基板の数が少ないため、液晶表示装置１０の薄型化を図ることもできる。

なお、上記基板４に形成する孔の位置は、上記基板４上に配置する光源２の位置と導光体１の形状から定めることが可能である。

＜光学シート＞
光学シート５は、少なくとも、受光した光を拡散して輝度の均一性を向上させる拡散板によって構成されており、好ましくは、拡散板に複合機能光学シートを組み合わせて構成されている。上記複合機能光学シートは、拡散、屈折、集光および偏光を含む各種光学的機能から選択された複数の光学的機能を備えている。

上記光学シート５の１つとして、例えば、上記照明装置３１から数ｍｍ程度離間した場所に配置した２〜３ｍｍ厚程度の拡散板を採用することができる。但し、上記拡散板の厚さ及び上記照明装置１からの離間距離は上記に限定されるものではない。

上記拡散板は、複数の出射面１ｃが連なって形成される発光面全体を覆うように、上記距離保持部６によって上記発光面から所定の距離をもって、発光面に対向配置される。上記拡散板は、発光面から出射した光を拡散させる。

さらには、上記面光源装置４１として、一層優れた輝度および輝度均一性を確保できるように、例えば、上記拡散板の上面には、数百μｍ程度の拡散シートや、プリズムシートや、偏光反射シートなどの複合機能光学シートを積層してもよい。

上記の厚さや構成は例示的であり、これに限定されるものではない。

上記複合機能光学シートは、重ねられた複数のシートによって構成され、導光体１の出射面１ｃから出射された光を均一化するとともに集光して、液晶表示パネル２１へ照射するものである。

すなわち、上記複合機能光学シートには、光を集光しつつ散乱させる拡散シートや、光を集光して正面方向（液晶表示パネル２１の方向）の輝度を向上させるレンズシートや、光の一方の偏光成分を反射して他方の偏光成分を透過することによって液晶表示装置１０の輝度を向上させる偏光反射シートなどを適用することができる。これらは、液晶表示装置１０の価格や性能によって適宜組み合わせて使用することが好ましい。

以下、図１を参照して、上述した本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０について、さらに説明を行う。

前述した反射シート３は、図１に図示されているように、上記各導光体１の出射面１ｃを有する面の反対側に、上記反対側の面を個々に覆うように設けられているとともに、上記導光体１のそれぞれにおける上記反対側の面から抜けていく光を反射し、上記導光体１に戻すことにより、個々の導光体１の光利用効率を向上させる役割をしている。なお、より具体的に説明すると、上記反射シート３は、上記各導光体１の出射面１ｃを有する面の反対側の面の法線に対して、上記導光体１を構成する材質によって決まる全反射臨界角以下で入射することによって、上記導光体１を抜けてしまう光を反射し、上記導光体１に戻すようになっている。

また、図１および図３に図示されているように、上記導光体１は、光源２に面した入射面１ｄから入射された光を上記出射面１ｃから効率よく出射させるため、導光体１の導光部１ａでの光の損失を最小に抑える必要がある。

したがって、上記導光部１ａの上面と下面とを略平行に形成することにより、入射された光が導光部１ａにおいて、全反射条件を満たした状態で導光されることにより、光量を維持することができる構成となっている。

また、図１に図示されているように、上記出射面１ｃは、光学シート５と略平行に設けられているので、本発明の照明装置３１に光学シート５を組み合わせて、均一な面発光を行なう面光源装置４１を設計する場合に、上記出射面１ｃから光学シート５までの距離を容易に一定にすることができるため、面発光を均一化するための光学設計が容易になるというメリットを生み出すことができる。

さらには、隣り合う導光体１同士が、照射対象面である上記光学シート５に対し傾斜して重なるように配置されているので、上記出射面１ｃは、上記導光体１において、上記出射面１ｃの反対側の面に対して平行ではない。このため、発光部１ｂの形状は、光源２から離れていくにつれて、細くなるように、つまり、出射面１ｃに対してその反対側の面が漸近するように形成されている。

上記のような構成とすることにより、導光体１内を導光されてきた光は、上記光源２から離れていくにつれて、徐々に全反射条件が崩され、上記出射面１ｃから出射されることとなる。

また、発光部１ｂの表面（発光面１ｃ）、若しくは裏面には、導光してきた光を出射させるための加工（微細な凹凸加工）や処理が施されていることが好ましい。上記加工方法や処理方法としては、例えば、プリズム加工、シボ加工、印刷処理などが挙げられるが、特に限定されず、適宜公知の方法を用いることができる。

上記導光体１は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの透明樹脂で形成すればよいがこれらに限定されることはなく、導光体として一般的に使用される材料で形成することができる。導光体１は、例えば射出成型や押出成型、熱プレス成型、切削加工等によって形成することが可能である。ただし、これら方法には限定されず、同様の特性が発揮される加工方法であれば、どのような方法でもよい。

上記光源２は、図４に図示されているように、導光体１の導光部１ａの端部に沿って配置されている。特にその種類に制限があるわけではないが、本実施の形態においては、光源２として、点状光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いている。

さらには、上記光源２としては、互いに発光色の異なる複数種類の発光ダイオードで構成されたものを用いることもできる。具体的には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）という３色の発光ダイオードを複数個並べて配置したＬＥＤ群で構成されている。この３色の発光ダイオードを組み合わせて光源２を構成することで、出射面１ｃにおいて白色の光を照射することができる。

なお、発光ダイオードの色の組み合わせは、各色のＬＥＤの発色特性、および、液晶表示装置１０の利用目的に応じて所望とされる面光源装置４１の発色特性などに基づいて適宜決定することができる。なお、各色のＬＥＤチップが１つのパッケージにモールドされているサイド発光タイプのＬＥＤを用いてもよい。これにより、色再現範囲の広い照明装置３１を得ることが可能となる。

本実施の形態においては、液晶表示パネル２１として、面光源装置４１（バックライト）からの光を透過して表示を行う透過型の液晶表示パネルを用いている。

なお、液晶表示パネル２１の構成は特に限定されず、適宜公知の液晶表示パネルを適用することができる。図示は省略するが、液晶表示パネル２１は、例えば、複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたアクティブマトリクス基板と、これに対向するカラーフィルタ基板とを備え、これらの基板の間に液晶層がシール材によって封入された構成を有している。

また、図１に図示されているように、本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０に備えられた面光源装置４１においては、上記光学シート５における、上記距離保持部６の配置場所を含む領域には、光をさらに拡散させるための拡散手段１５が設けられている。

上記拡散手段１５を設ける方法としては、例えば、上記光学シート５の表面に、前述した発光部１ｂの表面処理と同様に細かい凹凸を形成するなどして表面を粗面加工することが挙げられる。

上記構成によれば、上記光学シート５と、上記距離保持部６とが接する場所を含むように、上記光学シート５には、光をさらに拡散させるための拡散手段１５が設けられているため、上記距離保持部６の存在による輝度ムラの発生を抑え、全体としての輝度ムラをさらに低減させることができる。

また、本発明の一実施の形態の液晶表示装置１０は、輝度の低下を招くことなく、薄型で、輝度の均一性をより向上させた面光源装置４１をバックライトとして備えることにより、表示品位が良好であり、かつ薄型の液晶表示装置１０を実現することができる。

〔実施の形態２〕
つぎに、図８および図９に基づいて、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、上記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

図８は、本発明の他の実施の形態の液晶表示装置に備えられた照明装置３１ａを出射面１１ａ側から見た正面図である。

また、図９は、図８に示す照明装置３１ａのＡＡ線矢視断面図である。

導光体１１は、光源２Ｌ・２Ｒから出射された光を出射面１１ａから面発光させるものである。なお、複数の出射面１１ａが連なって構成される発光面は、照射対象に対して光を照射するための面である。

他の構成部材については、実施の形態１と略同様の構成であるため、その説明を省略する。

本実施の形態において、照明装置３１ａを構成する導光体１１は、少なくとも２つ以上で構成される。つまり、照明装置３１ａは、導光体１１と光源２とを組み合わせて同一平面上に複数個並べて構成されている。

また、図８及び図９に示すように、本実施の形態の照明装置３１ａでは、各導光体１１同士が、互いに重ならないように同一平面上に並んで配置されていることで、複数の導光体１１の各出射面１１ａが面一状に発光面を形成している。

また、図８に図示されているように、２個の点状光源２Ｌ・２Ｒ（対をなす点状光源）を有する導光体１１が、縦横に複数個整列して配置されている。このように、照明装置３１ａは、２個の点状光源２Ｌ・２Ｒを有する複数個の導光体１１がタイルを敷き詰めるように並んで配置されているため、タイル式の照明装置と呼ばれる。

また、本実施の形態においては、２個の点状光源２Ｌ・２Ｒが、長方形状の導光体１１の対向する２辺の中央部付近に配置している構成を用いて例示的に説明をしたが、上記点状光源の数や配置は、必要に応じて、適宜選択することができる。

なお、図８に示すように、長方形状の導光体１１おいて、２個の点状光源２Ｌ・２Ｒが対向配置している方向をＤ１方向と呼び、このＤ１方向と交差する（略直交する）方向をＤ２方向と呼ぶ。

また、図９に図示されているように、上記各点状光源２Ｌ・２Ｒは、それぞれ導光体１１の内部に設けられた空洞状の凹部１１ｂ内に収められ、互いに対向するように配置されている。なお、各点状光源２Ｌ・２Ｒは基板１２の上に載せられている。そして、図９に示すように、各点状光源２Ｌ・２Ｒからの光の出射方向が、一方の点状光源からの光が他方の点状光源に向かって照射されるように、各点状光源２Ｌ・２Ｒからの光の出射方向が設定されている。

このように、上記構成によれば、対向する２個の点状光源２Ｌ・２Ｒがお互いの照射できない領域を補うように配置されている。

すなわち、点状光源２Ｌおよび点状光源２Ｒを、それぞれの点状光源からの光が導光体１１の内部に入射するように向かい合って配置することで、各点状光源による発光領域を重ね合わせて導光体１１の出射面１１ａ全域から発光を得ることができる。本実施の形態では、このような照明装置３１ａを用いることにより、暗部のない大型のバックライトを得ることができる。

以上のように、上記点状光源２Ｌ・２Ｒから出射された光は、散乱作用と反射作用を受けながら導光体１１内を伝播し、出射面１１ａから出射し、上述した光学シート５を通り液晶表示パネル２１に到達する構成となっている。

しかしながら、図８および図９に示すように、タイル式の照明装置３１ａにおいても、導光体１１が重ならないように連なる部分に、前記マイナス公差に起因した隙間８が発生する。すなわち、導光体１１同士がＤ１方向またはＤ２方向に連なる時において、上述した隙間８が発生する。

上述したように、距離保持部６は、複数の出射面１１ａからなる発光面上において、輝度の低い領域に設けられることが好ましい。

そのような輝度の低い領域として、非発光領域となる上記隙間８が該当する。例えば、図８に図示されているように、上記隙間８が形成される縦または、横線上に上記距離保持部６を設けることができる。

さらにこの場合、上記距離保持部６が、与える光学的影響の均一性を考慮すると、図８に図示されているように、距離保持部６は、隣接する上記２つの導光体１１が重ならないように連なる部分にできる隙間８同士が、略直交する部分から突出するように、上記隙間８を形成する隣接した４つの導光体１１の出射面１１ａに対して対称的な位置に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、上記距離保持部６が、上記隣接した４つの出射面１１ａに対して、与える光学的影響を等しくすることができ、上記距離保持部６が、複数の出射面１１ａからなる発光面上の輝度分布に与える影響を均一化することができるので、発光面の輝度均一性を向上させることができる。

本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、液晶表示装置のバックライトなどとして利用される面光源装置と、その面光源装置を備えた液晶表示装置とに適用することができる。

１、１１ 導光体
１ａ 導光部
１ｂ 発光部
１ｃ、１１ａ 出射面
２、２Ｌ、２Ｒ 光源
４、１２ 基板
５ 光学シート
６ 距離保持部
８、９ 隙間
１０ 液晶表示装置
１５ 拡散手段
３１、３１ａ 照明装置
４１ 面光源装置

Claims (7)

1. 光源と該光源からの光を拡散させて面発光させる導光体との組み合わせを複数個備え、
   さらには、上記光源を実装するための基板を備えているとともに、上記各導光体の出射面からなる発光面上に、光学シートを備えている面光源装置において、
   上記各導光体は、出射面を有する発光部と、該発光部へ上記光源からの光を導く導光部とを有し、一方の導光体の導光部に、該一方の導光体に隣り合う他方の導光体の発光部が乗り上げるように配置され、
   上記基板には、上記発光面と上記光学シートとを一定の距離に保持するための距離保持部が、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間と隣接する上記２つの導光体が重なるように連なる部分にできる隙間とが、略直交する部分から突出するように、設けられていることを特徴とする面光源装置。
2. 光源と該光源からの光を拡散させて面発光させる導光体との組み合わせを複数個備え、
   さらには、上記光源を実装するための基板を備えているとともに、上記各導光体の出射面からなる発光面上に、光学シートを備えている面光源装置において、
   上記各導光体同士は、互いに重ならないように同一平面上に並んで配置され、
   上記基板には、上記発光面と上記光学シートとを一定の距離に保持するための距離保持部が、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間同士が、略直交する部分から突出するように、設けられていることを特徴とする面光源装置。
3. 光源と該光源からの光を拡散させて面発光させる導光体との組み合わせを複数個備え、
   さらには、上記光源を実装するための基板を備えているとともに、上記各導光体の出射面からなる発光面上に、光学シートを備えている面光源装置において、
   上記基板には、上記発光面と上記光学シートとを一定の距離に保持するための距離保持部が、隣接する上記２つの導光体が重ならないように連なる部分にできる隙間から突出するように、設けられており、
   上記光学シートにおける、上記距離保持部の配置場所を含む領域には、光をさらに拡散させるための拡散手段が設けられていることを特徴とする面光源装置。
4. 上記光学シートにおける、上記距離保持部の配置場所を含む領域には、光をさらに拡散させるための拡散手段が設けら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。
5. 上記距離保持部は、光透過性および光拡散性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の面光源装置。
6. 上記光学シートが、拡散板であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の面光源装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の面光源装置をバックライトとして備えていることを特徴とする液晶表示装置。

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