JP5422473B2 - 映像表示装置及びこれに用いられるバックライト装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置などの映像表示装置及びこれに用いられるバックライト装置に関し、特に、複数の導光板を配列して構成されたいわゆるタンデム型のバックライト装置における輝度むらを低減するための工夫が為された映像表示装置及びこれに用いられるバックライト装置並に関する。

近年において、液晶表示装置などの映像表示装置は、より薄型化（すなわち奥行き寸法をより小さくすること）が求められている。映像表示装置の薄型化に好適なバックライト装置として、アクリル等の透光性材料で構成された板状の導光板により線状或いは点状の光源を面光源に変換する、いわゆる面光源装置が用いられる場合がある。面光源装置としては、光源からの光を面状にして液晶パネル側へ導く導光板を複数配列したタンデム型の面光源装置が知られている。タンデム型の面光源装置は、複数の導光板を当接或いは接合して構成するために、隣接する導光板間の境界における影や暗線または輝線が生じる。すなわち、導光板の境界部分それ以外の部分（例えば導光板中央部）とで輝度の段差が生じ、画面上における輝度ムラの原因となる。

かかる導光板間の境界における影や暗線または輝線を低減するために、例えば特許文献１では、一次光源と一次光源からの光を面状にして液晶パネルに導く導光ブロックとの組を複数配列したタンデム型の面光源装置において、上述の暗線または輝線を回避するために、ある導光ブロックの先端部をそれに隣接する導光ブロックに重畳ことを開示している。

また、特許文献２では、光源と導光板及び反射部で構成されたバックライトユニットを複数組み合わせてバックライト装置を構成し、各バックライトユニットの接合部分に輝度ムラが発生することを防止するために、導光板を含むバックライトと拡散板及び液晶パネルとの間に透明アクリル板を介在させることを開示している。

特開平１１−２８８６１１号公報 特開２００４−２６５６３５号公報

しかしながら、上述した特許文献１または特許文献２に記載の従来のバックライトにおいては、導光板間の境界における影や暗線または輝線を充分に低減できない場合がある。

例えば、ブロック又はバックライトユニットを配列する際に、導光板の位置ずれなどによってブロック又はバックライトユニットの境界から光が漏れて輝線になったり、逆に光が不足して暗線になったりしてしまう場合がある。さらに、従来技術ではブロックの内部については、その輝度が一様になるようにしているため、境界の輝度線がかえって目立ってしまう可能性がある。

また、前述したように、導光板はアクリル等の樹脂で構成されているため、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源からの熱による熱膨張が生じる。導光板が熱膨張すると導光板が互いに干渉して押し付け合い、導光板に歪みや破損が生じる可能性があるため、導光板間に例えば０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度の間隙を設けて上述の導光板の熱膨張を吸収するように構成する場合がある。このような間隙を設ける場合、導光板間の境界における影や暗線または輝線がより目立ちやすくなる。

このような場合、特許文献１または２に記載のように導光板を互いに重畳したり、或いは拡散板と導光板との間にアクリル板を介在させたりするのみでは、導光板境界における暗線または輝線による輝度むらを充分に低減できない可能性がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、複数の導光板を配列してバックライトユニットを構成する場合において、導光板間の境界によって生じる影や暗線または輝線による輝度むらを良好に低減することが可能な技術を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明は、特許請求の範囲に記載されている構成を特徴とするものである。例えば、本発明は、光源と、該光源からの光を液晶パネル側に導く単位導光板とを有するバックライトブロックを複数個配列し、前記バックライトブロックの単位導光板の表面（液晶パネルと対向する面）に単位拡散パターンを千鳥状に形成し、更に単位導光板の背面（前記表面と反対側の面）に別の拡散パターンを形成したことを特徴とする。

また本発明は、単位導光板の一辺を光入射面とし、この入射面の辺に沿って光源である複数のＬＥＤが配列され、上記単位拡散パターンの、前記ＬＥＤ出射光軸と直交する方向の寸法をａ、ＬＥＤ発光面のＬＥＤ配列方向の寸法をｃ、ＬＥＤの配列ピッチをｐとしたとき、ｐ≧ａ≧ｃを満たすことを特徴とする。

また、単位導光板の光入射面には、ＬＥＤからの光を単位導光板に入射させるための入射部である凹部が複数形成されており、この凹部の幅をＷ、単位拡散パターンのピッチをｅとしたとき、Ｗ≧ａ≧０.５×ｅを満たすようにしてもよい。

また、
単位導光板と液晶パネルとの間に設けられた拡散板の光入射面と単位導光板の出射面との拡散距離をｈとしたとき、更にｈ≧ａを満たすようにしてもよい。

また、上記単位拡散パターンは、前記複数の凹部の相互間に形成されるようにしてもよい。また、また、前記単位拡散パターンは、粗面、微小なプリズム部、凸又は凹レンズにより構成してもよい。

本発明によれば、導光板の表面に千鳥状に形成された単位拡散パターンによって画面上に明暗パターンが形成されるため、導光板間の境界によって生じる影や暗線または輝線による輝度むらを目立たなくすることができる。

本発明の実施形態に係るバックライト装置を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の全体構成の概略を示す分解図である。 本実施形態に係るバックライト装置を複数個に分割したバックライトブロックを示す図である。 本実施形態に関するバックライトブロックの内部構成とバックライトブロックを含む液晶ディスプレイの断面図である。 本実施形態に係るバックライト装置からの輝度明暗分布を意図的に発生させるためのパターン形成例を複数のバックライトブロックに亘って説明する図である。 従来技術に関するバックライト装置からの輝度について、バックライトブロックの境界とバックライトブロック内部との間で輝度差が発生する状況を複数のバックライトブロックに亘って説明する図である。 本実施形態に係る単位導光板の表面の形成された単位拡散パターンの一例を示す図である。 本実施形態に係る単位導光板の背面に形成された背面パターンの一例を示す図である。

本発明の実施形態に係るバックライト装置について、図１〜図７を参照しながら以下詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るバックライト装置を映像表示装置に適用した全体構成について、図１〜図３を参照しながらその概略を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るバックライト装置を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の全体構成の概略を示す分解図であり、図２は本実施形態に係るバックライト装置一構成例を示す概略図であり、図３は本実施形態に関するバックライト装置の内部構成とこのバックライト装置を含む液晶ディスプレイの断面図である。

図１に示されるように、映像表示用のディスプレイとして普及している液晶パネル１を用いた透過型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、その全体構成として、液晶パネル１と、拡散板、拡散シート、偏光板、偏向フィルム等を含む光学シート類２と、バックライト装置３と、を備えている。バックライト装置３は、図２に示されるように、導光板を有するバックライトブロック４を複数個平面上にマトリックス状に組み合わせて配置することにより構成された、いわゆるタンデム型の面光源装置であり、大型のバックライト装置３において均一の輝度を得るようにしている。液晶ディスプレイでは、液晶パネル１の背面側から光を照射するためにバックライト装置３が必要であり、このバックライト装置３は、その構造によって、直下式とサイドライト（エッジライト）方式に分けられる。ここで、本実施形態に係るバックライト装置３は、例えば映像信号の輝度レベルに応じてバックライトブロック４毎に光の強さを制御することが可能に構成されており、いわゆるエリア調光（ローカルディミング）が可能に構成されている。すなわち各バックライトブロック４は、エリア調光される領域の最小単位とされている。よって、ここでは、各バックライトブロック４が有する導光板を単位導光板と呼ぶこととする。またバックライト装置に単位導光板の全てを纏めて単に「導光板」と呼ぶ場合もある。

本発明の実施形態に係るバックライト装置３は、サイドライト方式を採用し且つ複数のバックライトブロック４に分割された構造を有する。図３を参照すると、バックライトブロック４は、それぞれ、基本的には、ＬＥＤ基板に設置された光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）７と、ＬＥＤ７から放出された光が入射され、この入射光を有効に液晶パネル１に導くための、例えばアクリル等の樹脂で構成された単位導光板５と、単位導光板５の背面側に設けられて単位導光板５の裏面からの光を反射する反射シート８と、を備えている。図２に示されるように、バックライトブロック４は、それを上から（液晶パネル１側から）見たとき矩形状に形成されて、おり、また図３に示されるように、単位導光板５の断面形状は、その入射面５１からそれに対向する先端部５５にかけて漸次厚さが減少する楔形を為している。

図３に示されるように、ＬＥＤ７からの光は矩形状の単位導光板５の短辺の入射面５１に入射され、その長手方向（図３で紙面の左から右）にＬＥＤ７からの光が進んでいき、これが導光板５の背面５３（反射シート８と対向する面）或いは反射シート８で反射されて単位導光板５の液晶パネル１と対向する面である出射面５２から出射し、液晶パネル１の方向へ光が進む。

なお、本実施例においては、単位導光板５の出射面５２と光学シート類２（光学シート類２に含まれる拡散板の光入射面）との間には、出射面５２からの光を拡散させるのに必要な空間である拡散距離が設けられている。ここで、拡散距離の寸法ｈは、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度としている。また、上述のように単位導光板５はアクリル等の樹脂で構成されているため、ＬＥＤ７の発熱によって熱膨張が生じる。単位導光板５の熱膨張すると単位導光板５が互いに干渉（接触）して押し合い、単位導光板が歪んだり破損したりする可能性があるので、単位導光板５の相互間には、間隙（溝）５４が設けられており、これにより単位導光板５の熱膨張を吸収するようにしている。この間隙５４の幅ｌは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度に設定されている。

ＬＥＤ７は、単位導光板５の短辺側に設けられた入射面５１に、該短辺に沿って（図３で紙面の鉛直または奥行き方向）に複数個適宜の間隔で配列されている。なお、本実施形態においては、光源をＬＥＤとして説明するが、これに限らず蛍光管でもレーザ光源でもよい。また、ＬＥＤ７のバックライトブロック４の長辺側に配列してもよい。

また図示されるように、単位導光板５は、その長辺方向（紙面の横方向）に沿って複数配列されており、その一部は互いに重ね合わされている。例えば、図３の左側に位置する単位導光板５の先端部５５を、それに隣接する右側の単位導光板５の入射面５１上に重ね合わさせるようにしている。

次に、本発明の実施形態に係るバックライト装置における、バックライトブロック４の境界の輝度とそれ以外の部分（例えばバックライトブロック中央部）の輝度との輝度による画面上の輝度むらを目立たなくする構成について、図４と図５を参照しながら説明する。

ここで、単位導光板５は、図４及び５の紙面縦方向（単位導光板５の短辺方向）に複数個（図では３個）一体的に結合されて１つの細長導光板を構成している。この細長導光板の長手方向（紙面の縦方向）は、例えば液晶パネル１の長手方向（水平方向）と一致している。また細長導光板は、図３に示されるように、紙面の横方向（単位導光板５の長辺方向）に複数個、互いにその一部が重なり合うように配列されている。尚、図４及び５において、紙面の一番左側に位置する導光板のみ細長導光板として示し、他の導光板は一つの単位導光板５のみを示すこととする。また、細長導光板における単位導光板５相互間には、上記間隙５４とほぼ同じ寸法もしくはそれより小さい溝が形成されており、これにより細長導光板をエリア調光の単位である単位導光板５に分割している。

図４は、本実施形態に係るバックライト装置からの輝度明暗分布を意図的に発生させるためのパターン形成例を複数のバックライトブロックに亘って説明する図であり、図５は従来技術に関するバックライト装置からの輝度について、バックライトブロック４の単位導光板５の境界と境界以外の部分（例えば中央部。以下では、この「境界以外の部分」を「内部」と称する）との間で輝度差が発生する様子を、複数のバックライトブロックを配列して説明する図である。なお、ここでは、上記輝度差（輝度明暗差あるいは輝度むら）は、バックライト装置３から照射された光を、拡散板等を含む光学シート類２の光出射側から見たときの輝度差であるものとする。

まず、従来技術を示す図５をみると、複数のバックライトブロック４の相互間（単位導光板５の相互間）の境界において、光が漏れて輝線が生じ、図５に示すように輝度明部２１が発生する。また逆に、光が不足して暗線になる場合もあり得る。図５では光が漏れて輝線が生じる場合を例示している。

一方、単位導光板５の内部には、図５に示されるように輝度暗部２２が形成されている。なお、図５では単位導光板５の中央部に輝度暗部２２が形成されるように示しているが、輝度暗部２２は境界の輝度明部２１と比較し相対的にて輝度が暗いと言う意味であって、この中央部を暗くしているということを意味するものではない。このような従来の技術におけるバックライトブロック４からの光の輝度分布は、図５の下のグラフに示される。尚、グラフの横軸は、バックライトブロック４上の位置を示している。かかる輝度分布によると、バックライトブロック４の単位導光板５の境界における輝度明部２１が、単位導光板５の内部における一様な輝度暗部２２との対比で、目立ってしまうと云う不都合が生じていた。この輝度暗部２２は、単位導光板５の境界に対応するように、画面上では線状或いは格子状に視認される。また、例えば上述のように単位導光板５の熱膨張による相互干渉を防止するために上記境界部分に所定寸法の間隙を設けると、輝度明部２１の範囲が広がることになる。また、この間隙は、バックライトユニット４を組み合わせる際に、位置連れなどによって大きくなり、その結果、輝度明部２１もより大きくなる場合がある。

そこで、本発明の実施形態に係るバックライト装置では、例えば図４に示されるように、バックライトブロック４の単位導光板５内部に意図的に輝度の明暗差を形成することで画面全体における輝度むらの間隔を短くしている。すなわち、本実施形態は、輝度むらはその間隔（周期）が周期的で大きいほど人間の目には視認されやすい（つまり目立ち易い）という視覚的な特性を考慮し、単位導光板５の境界部の間に意図的に輝度むらを生じさせるパターンを形成することで、輝度むらが単位導光板５の境界部のみで生じる場合に比べて画面上の輝度むらを不規則的に生じさせるとともにその間隔を短くし、これにより画面全体において輝度むらを目立ちにくくしたものである。図４の下のグラフに示されるように、本実施形態による輝度むらのパターン、すなわちバックライトブロック４上の輝度分布において、輝度明部を示す輝度のピークが図５の下のグラフに示される従来の輝度分布に比べて短い間隔で不規則的に出現している。このように、本実施形態では、各バックライトブロック４からの出射光に輝度分布を持たせることで、バックライトブロック４の境界における線状或いは格子状の単位導光板５内部に比べ明るい（または暗い）輝度部分を緩和させて視覚的に認識させづらくするものである。

図４に示す本発明の実施形態の一例では、単位導光板５の内部に、輝度暗部１２と輝度中明暗部（輝度明部１１に比べるとやや暗いが輝度暗部１２に比べると明るい部分）１３とを交互に配置している。すなわち、単位導光板５の内部に輝度の明暗差を設けて、単位導光板５の境界の輝度明部１１との視覚的な輝度差を緩和している。なお、境界で暗線が生じる場合には、この暗線を目立たなくさせるように単位導光板５内部で輝度明暗差を形成するために、単位導光板５の一様な輝度面１２よりも暗く且つ上記の暗線よりも明るいパターンを設ければよい。

このようにすれば、単位導光板５相互間の境界により生じる輝度むらを目立ちにくくし、単位導光板５相互間の境界に、熱膨張による単位導光板５の相互干渉を防止するための間隙を設けたとしても、当該間隙によって輝度むらが目立つことを抑制できる。

上述した本実施例による輝度分布（例えば図４下のグラフに示される輝度戸分布）は、単位導光板５の表面（出射面５２）に、所定の拡散パターンを形成することにより得ることができる。この拡散パターンの一例を図６に示す。

図６及び７は、本実施形態による輝度分布をバックライトブロック内部で生じさせるための単位拡散パターンの一例を、ＬＥＤ７の配置と関連させて示している。尚、図６及び７では、複数の単位導光板５を連結した細長導光板の表面（出射面５２）を示すものとする。

図６に示されるように、単位導光板５の表面（出射面５２）の内部には、例えば円形、楕円形、または角にＲを付けたもしくは角を面取りした矩形状（矩形状でもよい）の単位拡散パターン６１を複数個形成しており、この単位拡散パターン６１は、単位導光板５のＬＥＤ７が配列される方向（単位導光板５の短辺方向であって、紙面横方向）において千鳥状に配列されている。すなわち、本実施形態にかかる単位導光板５の表面には、単位拡散パターン６１と、拡散パターンが形成されていない非拡散部６２とが形成されている。この単位拡散パターン６１は、例えば細かい又は密な微小凹凸面（（粗面）により構成されている。また、この単位拡散パターン６１は、単位導光板５の、ＬＥＤ７の配列方向と平行な方向（本例では単位導光板５の短手方向）に複数配列されて、この一行の拡散パターン６１により一つの輝度明暗部領域を形成し、この輝度明暗部領域をＬＥＤ７の配列方向と直交する方向（本例では単位導光板５の長手方向であって、ＬＥＤ７の光進行方向（光軸方向））に２つ以上設けている。これによって、この拡散パターン６１がこの周囲の非拡散部６２よりも前方（液晶パネル１の方向）に進む光量を多くする機能を果たし、明るい輝度を生じさせる。すなわち、この単位拡散パターン６１は、単位導光板５の表面に、局所的に明るい部分を付与するための「明部付与要素」として機能する。

このような本実施形態の構成によれば、バックライトブロック４の境界を含めたバックライト装置３全体をみると、明部付与要素である単位拡散パターン６２により形成される輝度明暗部の存在によって、このバックライト装置３から前方に発する光の輝度分布におけるピークの出現間隔（周期）が短くなり、そのピークの出現にばらつき又は不規則性が生じることとなり、輝度の明暗の度合いが視認し難くなる（つまり境界の明るさが目立たなくなる）。単位拡散パターン６１は、図６に示されるように、円形、楕円形、角にＲを付けたもしくは面取りした矩形状であってもよく、矩形であってもよい。また、隣接する単位導光板５の、それぞれの輝度明暗部の個数（図６の例では紙面縦方向の数）を例えば２個、３個というように互いに異ならせてもよい。要は、輝度暗部１６との間で輝度差の不規則性が生じるように、輝度中明暗部を形成するものであれば、単位拡散パターン６２の形状や配列はどのようなものであってもよい。また、輝度明暗部として、バックライトブロック４の輝度均一性を確保するために面内の輝度調整を行う機能を持つ第１の輝度明暗部と、ホットスポットやブロック境界線による輝線や暗線を打ち消すための第２の輝度明暗部分とをそれぞれ連続的に設けてもよく、これによって、より輝度むらを目立たなくすることが可能となる。

また、上記単位拡散パターン６１は、ＬＥＤ光軸と垂直方向に連続的な形状でもよく、さらにＬＥＤ光軸方向に連続的な形状でもよい。単位拡散パターン６１は、上記のように粗面（ざらざら面）以外にも、例えば、微小な光学要素を多数形成したものでもよい。この微小な光学要素としては、例えば、微小なプリズム、凹レンズまたは凸レンズ等が用いられる。

また、２つ以上の単位拡散パターン６１によって生じる各輝度の極大点（ピーク）同士の間隔は、おおよそ０．５〜３０ｍｍ程度が好ましく、更にまた、当該極大点同士の間隔は、導光板５の表面から光学シート類２の入射面（単位導光板５に最も近い位置に配置されている拡散板の入射面）までの距離の２倍以上であることが好ましい。また、導光板５の表面（出射面５１）に形成された単位拡散パターン６１を通した光と非拡散部６２から出射された光の輝度差が、バックライトブロック４の境界部分における輝度明部（または輝度暗部）と非拡散部６２から出射された光の輝度差の５０％以上とすることがより好ましい。これらの条件を満たすように単位拡散パターン６１を形成すれば、よりバックライトブロック４の境界部分における輝度明部（または輝度暗部）を目立たなくさせることができる。

また、単位拡散パターン６１を単位導光板５の表面においてＬＥＤ７の配列方向と直交する方向に複数設ければ、ＬＥＤ７の配列方向と直交な方向（図２の紙面左右方向）に生じるバックライトブロック４の境界における輝度明部（または輝度暗部）が視覚的に認識されづらくなる。当然、単位拡散パターン６１をＬＥＤ７の配列方向と平行な方向と直交する方向の両方に、それぞれ複数設けてもよい。更にまた、図６に示されるように、単位拡散パターン６１は、単位導光板５の入射面５１から先端部５５にかけて、その配列ピッチが除々に狭まって、密度が濃くなるようにしてもよい。すなわち、単位導光板５の先端部分に行くに従い、光をより効率よく出射させ、バックライトブロック４内の光の均一性を高めると同時に、境界での輝線や暗線など、極端に輝度が変化する部分を目立たなくする機能を両立させている。これにより、導光板を伝搬する光の出射光を好適に制御して輝度むらを抑制しているものである。

上述のように、本実施形態の構成によれば、バックライトブロック４の境界で生じる輝度明部または輝度暗部を目立たなくさせることが可能となるが、上記境界以外の、バックライトブロック４内に生じる他の要因による輝度明部または輝度暗部も同様に目立たなくさせることも可能となる。例えば、図３に示すように、ある単位導光板５の先端部５５を隣接する単位導光板５の入射面５１近傍の上に重ね合わせ、該重ね合わせ部の下部にＬＥＤを設置する構成においては、反射シート８などの遮光部材をある単位導光板５の背面とＬＥＤ７との間に配置してＬＥＤ７の直接光を遮光し、ホットスポットが生じることを防止している。このとき、反射シート８が薄いとＬＥＤ７ホットスポットが視認される場合があるが、この場合でも上述の千鳥状の単位拡散パターン６１によって、上記ホットスポットによる輝度むらが目立ち辛くすることができる。

更に本実施形態では、ＬＥＤ７から単位導光板７に入射された光がほぼ均一に出射面５２から出射するように（すなわち出射の輝度が均一になるように）、図７に示されるように、単位導光板５の背面５３の全面に渡って、別の拡散パターン７１が形成されている（以下、この別の拡散パターンを「背面パターン７１」と呼ぶ）。図７は、単位導光板７の背面５３に形成された背面パターン７１と、背面パターン７１の密度を示している。背面パターンの密度は、ＬＥＤ７の入射面５１から先端部５５にかけて、ＬＥＤ７の光軸方向に従って適切に密度を制御し、輝度分布が均一になるように調整されている。図７に示された例の場合は、図７下のグラフに示されるように、入射面５１近傍の密度がやや高く、中央部がやや低く、先端部５５が最も密度が高くなっている。これによりで、ＬＥＤ７からの光が比較的少なくなる入射面５１近傍または先端部５５近傍において光を拡散させやすくし、液晶パネル１の方向に向かう光の量を増加させることができる。

この背面パターン７１は、単位拡散パターン６１と同様に粗面（ざらざら面）で構成されるが、微小な光学要素を多数設けたものでもよい。この光学要素は、例えば微小凹レンズ、微小凸レンズ、微小プリズム、その他、微小な円錐台や円錐であってもよい。また背面パターン７１は印刷などにより背面に形成してもよい。

このように、本実施形態は、単位導光板７の表面では輝度むら生じさせ、一方、背面では輝度分布を均一化するような拡散パターンが形成されている。これにより、単位導光板７の境界や間隙による輝度むらを目立たなくさせつつ、単位導光板７の光学的構造等に依存する輝度むらを低減することができ、視覚的に輝度むらの少ない均一化された良好なバックライトの照明光を提供することができる。

続いて、本実施形態に係る導光板に形成された単位拡散パターン６１と導光板の入射面側に配列されたＬＥＤ７との関係について、引き続き図６を参照しながら説明する。

本実施形態は、図６に示されるように、単位導光板５の表面に形成された単位拡散パターン６１の、ＬＥＤ７の出射光軸と直交する方向の寸法（単位導光板５の短辺方向或いはＬＥＤ７の配列方向であって、紙面横方向）の寸法ａ、ＬＥＤ７の発光面の長手方向の寸法（単位導光板５の短辺方向或いはＬＥＤ７の配列方向であって、紙面横方向）大きさをｃ、ＬＥＤ７の配列ピッチをｐとしたとき、次の数１の関係を満足している。
（数１） ｐ≧a≧c
数１に示されるように、単位導光板５の短辺方向の寸法ａをＬＥＤ７の発光面の寸法ｃより大きくすることで、単位導光板５内部を伝播するＬＥＤ７からの光の広がりを確実に捉え、ＬＥＤ７の発光面以上の大きさを有する擬似発光エリアを各単位拡散パターン６１によって形成される明パターンにより再現し、あたかも複数の光源が直下的に配列されているかのような効果を発生させる。

また、この各単位拡散パターン６１の寸法ａをＬＥＤ７のピッチｐより小さくすることで、ＬＥＤ７の入射面５２直後における光の広がり部分に掛からない暗部エリア（すなわち入射面５２近傍のＬＥＤ７相互間のエリア）に強制的に明部すなわち擬似発光部を設けることが可能となる。すなわち本実施形態では、ＬＥＤ７のピッチｐが広い場合においてＬＥＤ７からの光が入射され辛いために輝度低下が生じていた導光板の部分（暗部）に、光を強制的に導出するための明部付与要素である単位拡散パターン６１を設けることで、明暗の輝度むらをより細かい輝度明暗に変換し、その明暗差を微細化することができ、輝度むらをより目立たなくすることが可能となる。これは、ドットパターンを離れた所から見ると均一に見える現象と類似している。

また、本実施形態では、上記各単位拡散パターン６１の寸法ａと、上述した拡散距離ｈ（図３参照）との関係が、次の数２を満足している。
（数２） ｈ≧ａ
これにより、単位拡散パターン６１により形成された明暗パターンの光が上記拡散距離によって良好に拡散され、さらに光学シート類２の拡散板等により反射された再帰光や戻り光により光が混成され、輝度むらがより一層目立たなくなる。

また、図６に示されるように、本実施形態に係る単位導光板５は、その入射面５１のＬＥＤ７が位置する部分に、ＬＥＤ７からの光が単位導光板５に入射し易くするための入光部として、各ＬＥＤ７の発光面を囲うような凹部６３が複数個、単位導光板５の入射面５１の辺に沿って形成されている。この凹部６３はＬＥＤ７の個数分設けられており、図６の例では、各単位導光板５の入射面５１に４つの凹部６３が設けられている。尚、図６は、図示の容易のために、左側の単位導光板５のみＬＥＤ７を図示しているが、当然他の単位導光板５にもＬＥＤ７が設けられている。ここで、上記凹部６３の幅（ＬＥＤ７の配列方向の寸法）をＷ、上記単位拡散パターン６１の単位導光板５の短辺方向或いはＬＥＤ７の配列方向のピッチをｅとしたとき、上記単位拡散パターン６１の寸法ａとの関係は次の数３を満足している。
（数３） Ｗ≧a≧０.５×ｅ
もちろん、凹部の幅が０．５×ｅより小さいときは、Ｗを凹部のピッチの半分の幅と置き換えることが可能である。このときは、ＬＥＤの奥行き方向のサイズを小さくすることにより、出射光の光束量を抑え、光軸方向に光を伝搬するようにする。本実施例では、ＬＥＤの入光部幅Ｗの方が０．５×ｅより大きい場合を示している。

これにより、単位拡散パターン６１による明パターンと、非拡散部６２による暗パターンのペアが凹部の幅Ｗ内に存在することとなる。単位拡散パターン６１は、光を積極的に拡散して出射するため当該単位拡散パターン６１の部分は明パターンが形成されるが、非拡散部６２では、主として、単位導光板５の背面５３に形成された背面拡散パターン（図７参照）により出射面側に散乱した光が出射されるので暗パターンが形成される。そして、この明パターンと暗パターンを上記凹部６３の幅Ｗ内で混在させることで、単位導光板５からの出射光或いはその輝度分布を制御することが可能となる。また、数３に示されるように、明パターンの幅、すなわち単位拡散パターン６１の寸法ａを暗パターンの幅と同等以上とすることで、単位拡散パターン６１にて、単位導光板５からの出射光量を制御し、増加させることが可能となる。

ここで、入射面５１近傍などの輝度が明るすぎる部分においては、暗パターンのサイズを大きくすることが考えられるが、この場合は、局部的には数３の範囲外となる。しかしながら、入射面５１近傍以外の部分については前記数３に基づく単位拡散パターン６１を形成することにより、上記局部以外の輝度むらを低減することができる。また、入射面５１近傍の凹部６３の相互間にも単位拡散パターン６１を形成してもよい。ここは局部であるので、前記数３の条件を満たさない場合があるが、これ以外の部分については、前記数３の条件を満たすように単位拡散パターン６１を形成することで、輝度むらを抑制することが可能である。また、単位拡散パターンの幅ａを凹部の幅Ｗと同等以下とすれば、ＬＥＤ７の光の一部を出射させ、残りの光を光軸方向に伝搬することが可能となる。また、単位拡散パターン６１を多数の微小プリズム、凸レンズ、凹レンズ、円錐、円錐台などの微小光学要素で構成すれば、光を規則的な性質をもって散乱させることができるので、印刷で形成された粗面パターンに比べ光の利用効率を向上させ、更に適切に輝度むらを調整することができる。

このように、本発明の実施形態によれば、単位導光板５の表面に、例えば円形、楕円形、角にＲを付けたもしくは角を面取りした矩形状の単位拡散パターン６１を千鳥状に形成しているので、単位導光板５の相互間の境界や間隙によって生じる輝度むらを視認しづらくすることができる。更に、本実施形態では、単位導光板７の表面では輝度むら生じさせ、背面では輝度分布を均一化するような拡散パターンが単位導光板５の表面及び背面にそれぞれ形成されているので、単位導光板７の境界や間隙による輝度むらを目立たなくさせつつ、単位導光板７の光学的構造等に依存する輝度むらを低減することができる。従って、本実施形態によれば、視覚的に輝度むらの少ない均一化された良好なバックライトの照明光を提供することができる。

なお、上述した輝度の明暗差は、上記の単位導光板５で形成することに限らず、反射シート８、光学シート類２にパターンを形成することによっても実現することができる。

１ 液晶パネル
２ 光学シート類
３ バックライト装置
４ バックライトブロック
５ 導光板
６ ＬＥＤ基板
７ ＬＥＤ
８ 反射シート
１１ 輝度明部
１２ 輝度暗部
１３ 輝度中明暗部
１５ 輝度明部
１６ 輝度暗部
１７ 輝度中明暗部
２１ 輝度明部
２２ 輝度暗部
６１ 単位拡散パターン
６２ 非拡散部
６３ 凹部
７１ 背面パターン

Claims (7)

1. ＬＥＤと、該ＬＥＤからの光を液晶パネル側に導く単位導光板とを有するバックライトブロックを複数個配列して構成されたバックライト装置において、
   前記バックライトブロックの前記単位導光板の光出射面に単位拡散パターンを千鳥状に形成し、かつ前記単位導光板の背面に別の拡散パターンを形成し、
   前記単位拡散パターンは、円形、楕円形、矩形、または角にＲが付けられた或いは角が面取りされた矩形状を為しており、
   前記単位導光板の一辺を光入射面とし、該入射面の辺に沿って前記ＬＥＤが配列され、前記単位拡散パターンの、前記単位導光板の光出射面において前記ＬＥＤの出射光軸と直交する方向の寸法をａ、前記ＬＥＤの発光面のＬＥＤ配列方向の寸法をｃ、前記ＬＥＤの配列ピッチをｐとしたとき、ｐ≧ａ≧ｃを満たすことを特徴とするバックライト装置。
2. 請求項１に記載のバックライト装置において、前記単位拡散パターンのピッチが、前記ＬＥＤからの光が入射される前記単位導光板の光入射面から、該光入射面に対向する先端部にかけて変化していることを特徴とするバックライト装置。
3. 請求項１に記載のバックライト装置において、前記単位導光板の光入射面には、前記ＬＥＤからの光を単位導光板に入射させるための凹部が複数形成されており、該凹部の幅をＷ、前記単位導光板の光出射面において前記ＬＥＤの出射光軸と直交する方向の寸法をａ、前記単位拡散パターンのピッチをｅとしたとき、Ｗ≧ａ≧０.５×ｅを満たすことを特徴とするバックライト装置。
4. 請求項１に記載のバックライト装置において、前記単位導光板と前記液晶パネルとの間に、該単位導光板からの光を拡散する拡散板が配置され、該単位導光板の出射面と前記拡散板の光入射面との距離をｈとしたとき、ｈ≧ａを満たすことを特徴とするバックライト装置。
5. 請求項３に記載のバックライト装置において、前記単位拡散パターンは、前記複数の凹部の相互間に形成されることを特徴とするバックライト装置。
6. 請求項１に記載のバックライト装置において、前記単位拡散パターンは、粗面、微小なプリズム部、微小な凸又は凹レンズにより構成されていることを特徴とするバックライト装置。
7. ＬＥＤと、該ＬＥＤからの光を液晶パネル側に導く単位導光板とを有するバックライトブロックを複数個配列して構成された映像表示装置において、
   前記バックライトブロックの前記単位導光板の光出射面に単位拡散パターンを千鳥状に形成し、かつ前記単位導光板の背面に別の拡散パターンを形成し、
   前記単位拡散パターンは、円形、楕円形、矩形、または角にＲが付けられた或いは角が面取りされた矩形状であり、かつ粗面で構成されおり、
   前記単位導光板の一辺を光入射面とし、該入射面の辺に沿って前記ＬＥＤが配列され、前記単位拡散パターンの、前記単位導光板の光出射面において前記ＬＥＤの出射光軸と直交する方向の寸法をａ、前記ＬＥＤの発光面のＬＥＤ配列方向の寸法をｃ、前記ＬＥＤの配列ピッチをｐとしたとき、ｐ≧ａ≧ｃを満たすたことを特徴とする映像表示装置。

Images