JPWO2007097011A1

JPWO2007097011A1 - 照明装置及び液晶表示装置

Info

Publication number: JPWO2007097011A1
Application number: JP2008501563A
Authority: JP
Inventors: 有竹　敬和; 敬和有竹; 智司前田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2026-02-27
Also published as: KR101142612B1; US8184236B2; WO2007097011A1; CN101389897B; KR20110019447A; US20080309847A1; CN101389897A; JP4712862B2

Abstract

導光板の端面近傍の輝度むらがなく、光の利用効率が高く、光学特性の再現性が優れているとともに、製品コストを低減でき、所望の輝度分布に応じた設計が容易な照明装置及びその照明装置を使用した液晶表示装置を提供する。導光板６２の端面近傍に光源（６１）を導光板（６２）の幅方向に並べて配置する。導光板（６２）の端面には、各光源（６１）に対向するようにそれぞれ回折光学素子（６３ａ，６３ｂ）を配置する。これらの回折光学素子（６３ａ，６３ｂ）は２値の凹凸パターンからなり、中央寄りに配置される回折光学素子（６３ａ）の拡散角は外寄りに配置される回折光学素子（６３ｂ）の拡散角よりも小さく設定されている。

Description

本発明は、光源と導光板とにより構成される照明装置及びその照明装置を使用した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄くて軽量であり、消費電力が小さいため、携帯電話や携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）等の電子機器に広く使用されている。これらの電子機器に使用される液晶表示装置には、通常、バックライトと呼ばれる照明装置が設けられている。

図１は、従来の液晶表示装置の一例を示す模式図である。この図１に示すように、液晶表示装置は、液晶パネル１０と、液晶パネル１０の背面に配置されるバックライト２０とにより構成されている。

液晶パネル１０は、２枚の透明基板１１ａ，１１ｂの間に液晶１２を封入して形成されている。また、液晶パネル１０の厚さ方向の両側には、それぞれ偏光板（図示せず）が配置されている。

バックライト２０は、光源となるＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）２１と、導光板２２と、反射シート２３と、プリズムシート２４とにより構成されている。ＬＥＤ２１は、導光板２２の一方の端面側に配置されている。通常、２インチの液晶パネルの場合、３〜４個のＬＥＤ２１が使用される。

導光板２２は透明樹脂からなり、図１に示すように断面が楔状に形成されている。この導光板２２の裏面側には反射シート２３が配置され、前面側（液晶パネル１０側）にはプリズムシート２４が配置されている。

このように構成された液晶表示装置において、ＬＥＤ２１から放出された光は導光板２２内に入射し、反射シート２３で反射されて液晶パネル１０に向けて出射される。

液晶パネル１０を構成する２枚の透明基板１１ａ，１１ｂのうちの一方の基板には画素毎に画素電極が形成されており、他方の基板にはそれらの画素電極に対向する共通電極（コモン電極）が形成されている。この画素電極と対向電極との間に印加する電圧により、画素を透過する光の量を制御することができる。そして、各画素毎に光の透過量を制御することにより、所望の画像を表示することができる。

液晶表示装置においては、バックライト２０から出射された光が液晶パネル１０の全面を均一に照射することが好ましい。そのために、導光板２２の前面や裏面に微細な凹凸を設けて光がより均一に散乱するようにしたり、図１に示すように導光板２２と液晶パネル１０との間に配光制御板としてプリズムシート２４を配置している。

ところで、図１に示すように単にＬＥＤ２１を導光板２２の端面近傍に配置しただけでは、導光板の内側に輝度むらが発生して液晶表示装置に表示された画像の品質が低下するという問題がある。図２はバックライト２０を液晶パネル１０側から見たときの平面図である。この図２に示すように、液晶表示装置には通常複数個のＬＥＤ２１が使用されている。しかし、ＬＥＤ２１を導光板２２の端面近傍に配置しただけでは、ＬＥＤ２１間の領域に光が届かないために暗い部分（図２にＡで示す部分）が発生し、ＬＥＤ２１の正面近傍には輝度が高い部分（図２にＢで示す部分）が発生する。

従来から、このような問題を解消するために、種々の技術が開発されている。例えば、特許文献１（特開２００４−１６３８８６号公報）には、光源と導光板との間に凹レンズを配置した照明装置が記載されている。この照明装置においては、光源から出射された光が凹レンズで屈折され、導光板の内側の端面近傍の輝度むらの発生を回避することができる。また、特許文献２（特開２００２−３５７８２３号公報）には、図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ２１に対応する部分に半円形の切り欠きを設けた導光板２６が記載されている。この導光板２６でも、ＬＥＤ２１から放出された光が切り欠きの部分で屈折されるので、ＬＥＤ２１間の領域にも光が届くようになり、導光板の端面近傍の輝度むらの発生が回避される。

更に、特許文献３（特開２００３−３３１６２８号公報）には、図３（ｂ）に示すように、導光板２７のＬＥＤ配置側の端面全体に多数のプリズム（三角形の凹凸）２７ａを形成することが記載されている。この導光板２７においても、ＬＥＤ２１から放出された光がプリズム２７ａにより屈折されるので、ＬＥＤ２１間の領域にも光が届くようになり、導光板の端面近傍の輝度むらが抑制される。

更にまた、図３（ｃ）に示すように、導光板２８のＬＥＤ配置側の端面に微細な凹凸を形成したものもある。このような微細な凹凸は、金型ブロックへのブラスト処理により形成される。この導光板２８においては、ＬＥＤ２１から放出された光が導光板内に進入する際に微細な凹凸により散乱され、ＬＥＤ２１間の領域にも光が届くようになって導光板の端面近傍の輝度むらの発生が回避される。

図４は、図３（ｃ）に示す導光板２８の製造方法を示す模式図である。この図４に示すように、金型ブロック４１にノズル４２から噴射された砂（砥粒）を噴き付けて表面に凹凸を形成する。このとき、砂の材質、粒径、噴射速度、噴射量及び噴き付け角度等を調整して凹凸パターンを変化させることができる。次に、この金型ブロック４１を使用して導光板２８を形成する。その後、導光板２８にＬＥＤ、反射シート及びプリズムシート等を取り付けてバックライトとし、ＬＥＤを点灯して光学特性（均一性）を評価する。そして、所望の光学特性が得られない場合は、条件を変えて再度ブラスト処理を実行する。

なお、特許文献４（特開２０００−３５６７５７号公報）には、投射型プロジェクタにおいて、光源とレンズとの間に、液晶と高分子とを含む２つの回折光学素子を配置し、偏向方向が揃った光束を得ることが記載されている。

しかしながら、本願発明者等は、上述した従来の照明装置には以下に示す問題点があると考える。すなわち、図３（ａ）に示す導光板２６を使用する照明装置では、ＬＥＤ２１と半円形の切り欠きとを高精度に位置合わせする必要がある。また、ＬＥＤ２１の個数及び位置が導光板２６の切り欠きにより決まってしまうために汎用性がなく、パネルサイズの変化に容易に対応することができない。

特許文献１に記載された照明装置においても、図３（ａ）に示す照明装置と同様に、光源と凹レンズとを高精度に位置合わせする必要があるという問題点がある。また、光源と導光板との間に凹レンズを配置するため、光源と導光板との間隔が大きくなって導光板に入射しない漏れ光が増大し、光の利用効率が低下するという問題点もある。

図３（ｂ）に示す導光板２７を使用する照明装置でも、ＬＥＤ２１とプリズム２７ａとを高精度に位置合わせする必要がある。また、プリズム２７ａを有効に利用するためにはＬＥＤ２１と導光板２７との間に一定の距離が必要となるため、導光板２７に入射しない漏れ光が増大し、光の利用効率が低下するという問題点もある。

図３（ｃ）に示す導光板２８では、ＬＥＤ配置側の端面全体に微細な凹凸が形成されているため高精度の位置合わせが不要ではあるものの、金型ブロックへのブラスト処理と成形及び光学評価とを繰り返して所望の特性を示す凹凸を形成する必要があり、金型製造に時間がかかるという欠点がある。また、携帯電話の場合は製造数が多いために多くの成形金型が必要となるが、ブラスト処理による凹凸の再現性が悪いために金型品質の均一化に問題があり、製品コストが上昇する原因となっている。

更に、従来の照明装置は、前述したように、液晶パネルの全面を均一に照射するように設計されていた。しかし、近年、特に携帯電話やＰＤＡに使用する照明装置では、液晶パネルの全面をほぼ均一に照射することができるとともに、中心部の輝度を高くしたり、周縁部の輝度を高くするなど、所望の輝度分布に応じた設計が容易であることが望まれるようになった。
特開２００４−１６３８８６号公報特開２００２−３５７８２３号公報特開２００３−３３１６２８号公報特開２０００−３５６７５７号公報

本発明の目的は、導光板の端面近傍の輝度むらがなく、光の利用効率が高く、光学特性の再現性が優れているとともに、製品コストを低減でき、所望の輝度分布に応じた設計が容易な照明装置及びその照明装置を使用した液晶表示装置を提供することである。

本発明の一観点によれば、端面から入射した光を厚さ方向に出力する導光板と、前記導光板の前記端面の近傍に配置され前記導光板の幅方向に並んだ複数の光源と、前記導光板の前記端面に配置され各光源にそれぞれ対向する複数の回折光学素子とを有し、前記回折光学素子のうち中央寄りに配置される回折光学素子の拡散角と外寄りに配置される回折光学素子の拡散角とが異なることを特徴とする照明装置が提供される。

本発明の照明装置においては、光源から出射された光を回折光学素子（Diffractive optical elements：以下、「ＤＯＥ」という）により回折又は拡散させて導光板の端面近傍の輝度むらの発生を防止する。ＤＯＥは、例えば導光板の端面に形成された２値の凹凸パターン、すなわち凹部の深さ及び凸部の高さが均一の凹凸パターンにより構成される。このような凹凸パターンは、例えばフォトリソグラフィ法を用いて比較的簡単に製造することができて、再現性も優れている。これにより、照明装置の品質を均一に維持することができる。また、光源とＤＯＥとの間隔を狭くすることができるので、漏れ光が少なく、光の利用効率が高い。

更に、ＤＯＥの凹凸パターンは、例えば所望の拡散特性又は回折特性となるようにGerchberg-Saxton法又はシミュレーテッドアニーリング法により最適化することにより決定される半導体プロセス等で製造できるため、再現性が高く、金型製造時に光学評価を行う必要がない。これにより、高精度の金型の製造が容易になり、延いては照明装置の製品コストを製造することができる。

更にまた、本発明においては、複数のＤＯＥのうち中央寄りに配置されるＤＯＥの拡散角と、外寄りに配置されるＤＯＥの拡散角とを異なるものとしている。ＤＯＥの拡散角は、凹凸パターンに応じて変化する。これにより、所望の輝度分布を容易に実現することができる。

また、上述のように構成された照明装置を使用することにより、液晶表示装置の表示品質が向上する。

図１は、従来の液晶表示装置の一例を示す模式図である。図２は、従来の照明装置（バックライト）を液晶パネル側から見たときの平面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、いずれも従来のバックライトの例を示す模式図である。図４は、図３（ｃ）に示すバックライトの導光板の製造方法を示す模式図である。図５は、本発明の第１の実施形態の照明装置を使用した液晶表示装置を示す模式図である。図６（ａ）は第１の実施形態の照明装置のＤＯＥを示す平面図、図６（ｂ）は同じくその断面を示す模式図である。図７は、ＤＯＥの拡散分布を示す模式図である。図８は、第１の実施形態におけるＬＥＤ及びＤＯＥの配置と、各ＤＯＥの拡散角とを示す模式図である。図９は、照明装置の面内の輝度分布を均一化するという観点からは好ましいＬＥＤの配置を示す模式図である。図１０（ａ），（ｂ）はいずれもGerchberg-Saxton法又はシミュレーテッドアニーリング法を用いて設計したＤＯＥの凹凸パターンの例を示す図である。図１１（ａ）はGerchberg-Saxton法又はシミュレーテッドアニーリング法を用いて設計したＤＯＥの凹凸パターンの一例を示す図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＤＯＥの凹凸パターンの水平方向のピッチを１／２とした圧縮パターンを示す図、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）の圧縮パターンを水平方向に並べて形成したＤＯＥの凹凸パターンを示す図である。図１２（ａ）〜（ｅ）は、ＤＯＥの製造に使用する成形金型の製造方法を示す模式図である。図１３（ａ）は各ＤＯＥをそれぞれ隙間を設けて配置した例を示す平面図、図１３（ｂ）は同じくその側面図である。図１４（ａ）は各ＤＯＥをそれぞれ連結させて配置した例を示す平面図、図１４（ｂ）は同じくその側面図である。図１５は、１次元回折格子型ＤＯＥを示す模式図である。図１６は、導光板の裏面側にシリンドリカルレンズアレイを設けた照明装置を示す斜視図である。図１７は、照明装置の中央部の輝度を高くするという観点から好ましいＬＥＤの配置を示す模式図である。図１８は、本発明の第２の実施形態の照明装置におけるＬＥＤ及びＤＯＥの配置と、各ＤＯＥの拡散角とを示す模式図である。図１９は、本発明の第３の実施形態の照明装置におけるＬＥＤ及びＤＯＥの配置と、各ＤＯＥの拡散角とを示す模式図である。図２０は、本発明の第４の実施形態の照明装置におけるＬＥＤ及びＤＯＥの配置と、各ＤＯＥの拡散角とを示す模式図である。

以下、本発明について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図５は本発明の第１の実施形態の照明装置を使用した液晶表示装置を示す模式図である。この図５に示すように、液晶表示装置は、液晶パネル５０と、液晶パネル５０の背面に配置されるバックライト（照明装置）６０とにより構成されている。

液晶パネル５０は、２枚の透明基板５１ａ，５１ｂの間に液晶５２を封入して形成されている。また、液晶パネル５０の厚さ方向の両側には、それぞれ偏光板（図示せず）が配置されている。液晶パネル５０の大きさは、例えば２〜４インチである。

バックライト６０は、光源となる複数個のＬＥＤ６１と、導光板６２と、反射シート６４と、プリズムシート６５とにより構成されている。ＬＥＤ６１は、導光板６２の一方の端面に沿って配置されている。

導光板６２はＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の透明樹脂からなり、図５に示すように断面が楔状に形成されている。導光板６２の大きさは液晶パネル５０の大きさとほぼ同じであり、ＬＥＤ配置側の端部における厚さは約１ｍｍである。この導光板６２の裏面側には反射シート６４が配置され、前面側（液晶パネル５０側）には配光制御板としてプリズムシート６５が配置されている。プリズムシート６５に替えて、拡散シートとＢＥＦ（Brightness Enhancement Film）シートとを用いてもよい。

導光板６２のＬＥＤ配置側の端面には、２次元方向に分布した２値の凹凸パターン（すなわち、最上面と最深面の段差が均一の凹凸パターン）からなるＤＯＥ（回折光学素子）６３が形成されている。このＤＯＥ６３により、ＬＥＤ６１から放出された光が導光板６２内に進入する際に拡散又は回折されて、導光板の端面近傍の輝度むらの発生を防止している。

図６（ａ）はＤＯＥ６３を示す平面図、図６（ｂ）は同じくその断面を示す模式図である。図６（ａ）において、白く見える部分が凸部であり、黒く見える部分が凹部である。本実施形態において凹部の深さ（又は、凸部の高さ）は、例えば０．４〜０．７μｍである。ＤＯＥ６３の凸部の面積比率（凸部の面積／（凸部の面積＋凹部の面積））は、３０〜７０％とすることが好ましい。凸部のより好ましい面積比率は４０〜６０％である。ＤＯＥ６３の凹凸パターンは、所望の拡散特性又は回折特性となるように、既知のGerchberg-Saxton法又はシミュレーテッドアニーリング法により凹凸パターンを最適化することにより得られる。

本実施形態では、導光板６２の端面側に４個のＬＥＤ６１と４個のＤＯＥ６３とが相互に対向して設けられている。それらのＤＯＥ６３は、図７に模式的に示すように、拡散分布が導光板６２の厚さ方向を短軸、幅方向を長軸とする楕円形又は矩形となるように、凹凸パターンを最適化している。また、本実施形態においては、４個のＤＯＥ６３の拡散角が均一ではなく、図８の模式図に示すように、中央寄りに配置される２つのＤＯＥ（図８中のＤＯＥ６３ａ）の拡散角が、外寄りに配置される２個のＤＯＥ６３（図８中のＤＯＥ６３ｂ）の拡散角よりも小さく設定されている。また、導光板６２の幅をＬ、ＬＥＤ６１の個数をｎ（この例ではｎ＝４）としたときに、各ＬＥＤ６１の中心間の間隔がいずれもＰ（Ｐ＝Ｌ／ｎ）となるように設定され、導光板６２のエッジと外寄りに配置されるＬＥＤ６１の中心との間隔がＰ／２となるように設定されている。以下、ＤＯＥ６３ａの拡散角をＤＯＥ６３ｂの拡散角よりも小さくする理由について説明する。

照明装置の面内の輝度分布を均一化するという観点からは、図９に示すようにＬＥＤ６１を配置することが好ましい。図９において、Ｌは導光板６２の幅であり、Ｐは各ＬＥＤ６１の中心間の間隔である。また、外寄りに配置されるＬＥＤ６１の中心と導光板６２のエッジとの間隔はＰ／２である。この図９に示すようにＬＥＤ６１を配置した場合、各ＤＯＥ６３の拡散角が同一であるとすると、照明装置の中心部（図９の破線の内側部分）の輝度が低くなる。一方、図８に示す本実施形態のように中央寄りに配置されるＤＯＥ６３ａの拡散角を外寄りに配置されるＤＯＥ６３ｂの拡散角よりも小さくすることにより、照明装置の面内における輝度分布の均一性を殆ど劣化させることなく、照明装置の中心部の輝度を向上させることができる。その結果、画面が明るくて視認性が良好な液晶表示装置を実現できる。

拡散角が異なるＤＯＥ６３ａ，６３ｂのパターンは、それぞれ個別に設計してもよい。図１０（ａ）はGerchberg-Saxton法又はシミュレーテッドアニーリング法を用いて設計したＤＯＥ６３ａの凹凸パターンの一例を示し、図１０（ｂ）は拡散角がＤＯＥ６３ａの２倍となるようにGerchberg-Saxton法又はシミュレーテッドアニーリング法を用いて設計したＤＯＥ６３ｂの凹凸パターンの一例を示している。図１０（ｂ）の凹凸パターンは図１０（ａ）の凹凸パターンとはパターン形状が異なり、この図１０（ｂ）に示す凹凸パターンを図１０（ａ）に示す凹凸パターンと同一のピッチで配置してＤＯＥ６３ｂを形成する。このようにして形成されたＤＯＥ６３ｂの拡散角は、図１０（ａ）に示す凹凸パターンを有するＤＯＥ６３ａの拡散角の２倍となる。

また、一方のＤＯＥ６３をGerchberg-Saxton法又はシミュレーテッドアニーリング法を用いて設計し、他方のＤＯＥ６３のパターンを一方のＤＯＥ６３のパターンのピッチを変更することにより決定してもよい。図１１（ａ）はGerchberg-Saxton法又はシミュレーテッドアニーリング法を用いて設計したＤＯＥ６３ａの凹凸パターンの一例を示し、図１１（ｂ）はＤＯＥ６３ａの凹凸パターンの水平方向のピッチを１／２とした圧縮パターンを示し、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）の圧縮パターンを水平方向に並べて形成したＤＯＥ６３ｂの凹凸パターンを示している。この図１１（ｃ）に示す凹凸パターンを有するＤＯＥ６３ｂの拡散角は、図１１（ａ）に示す凹凸パターンを有するＤＯＥ６３ａの拡散角の２倍となる。

図１２（ａ）〜（ｅ）は、ＤＯＥ６３の製造に使用する成形金型の製造方法を示す模式図である。

まず、所望の凹凸パターン（例えば、図１０（ａ）又は（ｂ）に示すパターン）を描画したレチクル（露光マスク）を用意しておく。

次に、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板７１の上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜７２を形成する。そして、予め用意しておいたレチクルを使用してステッパ露光（縮小露光）を行い、その後現像処理して、図１２（ｂ）に示すようにレチクルの凹凸パターンをレジスト膜７２に転写する。

次に、図１２（ｃ）に示すように、シリコン基板７１の上側全面にＮｉ（ニッケル）をスパッタリングして、下地膜７３を形成する。その後、図１２（ｄ）に示すように、下地膜７３の上にＮｉを十分な厚さになるまで電解めっきして、金属ブロック７４を形成する。

次いで、図１２（ｅ）に示すように、金属ブロック７４をシリコン基板７１から取り外し、所定の形状に外形加工した後、補強板７５と接合して成形金型とする。但し、金属ブロック７４が十分な強度を有しているときは、補強板７５を接合することなく金属ブロック７４を成形金型としてもよい。

このようにして凹凸パターンが形成された成形金型を他の成形金型と組み合わせた後、それらの成形金型により形成される空間内にＰＭＭＡ等の透明樹脂を注入して、ＤＯＥ６３を有する導光板６２を成形する。

上述したように、本実施形態においては、２値の凹凸パターンからなるＤＯＥ６３によりＬＥＤ６１から放出された光を拡散させるので、導光板６２の端面近傍の輝度むらが回避され、液晶パネル５０全体に光がほぼ均一に照射される。これにより、液晶表示装置に良好な品質で画像を表示できるという効果を奏する。

また、本実施形態においては、フォトリソグラフィ法及びめっき法によりＤＯＥ形成用金型の凹凸パターンを形成するので、ブラスト処理により凹凸パターンを形成する従来の方法に比べて金型の製造が容易であり、均一且つ高品質な照明装置を大量に製造することができる。これにより、液晶表示装置用照明装置の製品コストが低減されるという効果を奏する。

更に、本実施形態においては、導光板６２の端面に設けられたＤＯＥ６３により光を回折又は散乱させるので、ＬＥＤ６１を導光板６２に近づけて配置することができる。これにより、漏れ光を低減できて、光の利用効率が向上する。

更にまた、本実施形態では、中央寄りに配置するＤＯＥ６３ａの拡散角を外寄りに配置するＤＯＥ６３ｂの拡散角よりも小さく設定しているので、照明装置の輝度分布の均一性を殆ど劣化させることなく、照明装置の中心部の輝度を向上させることができる。これにより、画面が明るく視認性が良好な液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。

なお、本実施形態では図１３（ａ），（ｂ）に示すように各ＤＯＥ６３間に隙間を設けているが、図１４（ａ），（ｂ）に示すように各ＤＯＥ６３を連結させてもよい。

また、上記の第１の実施形態では、ＤＯＥ６３の凹凸パターンが２次元方向に配列している場合について説明したが、図１５に示すように１次元回折格子の凹凸パターンを有するＤＯＥ６３ｃを用いてもよい。この図１５において、白い部分が凹凸パターンの凸部を示し、黒い部分が凹部を示している。この１次元回折格子の凹凸パターンは、例えばRigoroua Coupled-Wave Analysis法により凹凸パターンを最適化することにより決定される。

更に、図１６に示すように、導光板６２の裏面側（光出射面の反対の面側）にシリンドリカルレンズアレイ８１を設けてもよい。このシリンドリカルレンズアレイ８１は、各シリンドリカルレンズの軸方向を導光板６２の長さ方向（ＬＥＤ６１が配置された端面に垂直な方向）に対し平行にして配置されている。シリンドリカルレンズアレイ８１を構成する各シリンドリカルレンズの曲面は非球面であることが好ましいが、球面でもよい。ＬＥＤ６１から出射された光は、導光板６２内を進行するときにシリンドリカルレンズアレイ８１で散乱されて、液晶パネルを照射する光の均一性がより一層向上する。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態が第１の実施形態と異なる点はＬＥＤ及びＤＯＥの配置が異なることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。

上述した第１の実施形態では、輝度の面内分布を均一化するという観点からＬＥＤの位置を決定している。一方、中央部の輝度を高くするという観点から、図１７に示すようにＬＥＤ６１を配置することも考えられる。この図１７において、Ｌは導光板６２の幅であり、Ｐは各ＬＥＤ６１の中心間の間隔である。この照明装置では、導光板６２のエッジと外寄りに配置されるＬＥＤ６１の中心との間隔をＰとしている。

この図１７に示すようにＬＥＤ６１を配置した照明装置では、導光板６２のエッジからＬＥＤ６１までの間隔が大きいので、各ＤＯＥ６３の拡散特性が同じであるとすると、中心部（図１７の破線の内側の部分）の輝度は高くなるものの、周縁部（図１７の一点鎖線の外側の部分）の輝度が低くなる。

そこで、本実施形態では、図１８に示すように、外寄りに配置するＤＯＥ６３ｂの拡散角を、中央寄りに配置するＤＯＥ６３ａの拡散角よりも大きく設定する。これにより、ＤＯＥ６３ｂにより回折又は拡散された光が導光板６２の周縁部に届くようになり、中心部の輝度を殆ど低下させることなく周縁部の輝度を向上させることができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、本実施形態が第１の実施形態と異なる点はＬＥＤ及びＤＯＥの配置が異なることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。

図１９は、本発明の第３の実施形態に係る照明装置を示す模式図である。この図１９において、Ｌは導光板６２の幅であり、Ｐ１は各ＬＥＤ６１の中心間の間隔である。この照明装置では、導光板６２のエッジと外寄りに配置されるＬＥＤ６１の中心との間隔をＰ２（但し、Ｐ１＜Ｐ２）としている。

この図１９に示すように４個のＬＥＤ６１を導光板６２の中央部に集中して配置することにより、ＬＥＤ６１の配置に要する面積を削減することができて、携帯電話等の装置における部品の実装密度を向上させることができる。但し、各ＬＥＤ６１に対向して配置される４個のＤＯＥの拡散角が同じであるとすると、照明装置の中心部と周縁部との輝度差が大きくなる。

そこで、本実施形態では、外寄りに配置されるＤＯＥ６３ｂの拡散角を、中央寄りに配置されるＤＯＥ６３ａの拡散角よりも大きく設定している。これにより、中央部と周縁部との輝度差が小さくなり、視認性が良好な液晶表示装置を実現することができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、本実施形態が第１の実施形態と異なる点はＬＥＤ及びＤＯＥの配置が異なることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。

図２０は、本発明の第４の実施形態に係る照明装置を示す模式図である。この図２０において、Ｌは導光板６２の幅であり、Ｐ１は中央寄りに配置された２個ＬＥＤ６１の中心間の間隔であり、Ｐ２は中央寄りに配置されたＬＥＤ６１の中心と外寄りに配置されたＬＥＤ６１の中心との間隔であり、Ｐ３は外寄りに配置されたＬＥＤ６１の中心と導光板６２のエッジとの間の間隔である。但し、Ｐ１はＰ２よりも小さく（Ｐ１＜Ｐ２）、Ｐ３はＰ２よりも小さく（Ｐ３＜Ｐ２）設定されている。

この図２０に示すように４個のＬＥＤ６１を配置することにより、中心部及び周縁部の輝度をいずれも高くすることができる。但し、各ＬＥＤ６１に対向して配置される４個のＤＯＥの拡散角が同じであるとすると、中心部と周縁部との間に輝度が低い部分が発生することが考えられる。

そこで、本実施形態においても、外寄りに配置されるＤＯＥ６３ｂの拡散角を、中央寄りに配置されるＤＯＥ６３ａの拡散角よりも大きく設定している。これにより、中央部と周縁部との間に輝度が低くなる部分が発生せず、視認性が良好な液晶表示装置を実現することができる。

なお、上述した各実施形態では、本発明の照明装置を液晶パネルの背面側に配置してバックライトとして使用する場合について説明したが、本発明を液晶パネルの前面側に配置するフロントライトに適用してもよい。

また、上述した各実施形態ではＤＯＥと導光板とを一体的に形成する場合について説明したが、ＤＯＥと導光板とを個別に製造し、導光板の端面にＤＯＥを配置してもよい。

更に、上述した各実施形態では２値の凹凸パターンによりＤＯＥを形成する場合について説明したが、３値又は４値の凹凸パターン（段差が均一の凹凸パターン）によりＤＯＥを形成してもよい。

更にまた、上述した各実施形態では光源の数を４個としているが、これにより本発明の照明装置の光源の個数が４個に限定されるものでないことは勿論である。本発明は、光源の数が３個以上の照明装置に適用することができる。

Claims

端面から入射した光を厚さ方向に出力する導光板と、
前記導光板の前記端面の近傍に配置され前記導光板の幅方向に並んだ複数の光源と、
前記導光板の前記端面に配置され各光源にそれぞれ対向する複数の回折光学素子とを有し、
前記回折光学素子のうち中央寄りに配置される回折光学素子の拡散角と外寄りに配置される回折光学素子の拡散角とが異なることを特徴とする照明装置。
前記回折光学素子が、前記導光板の端面に設けられた凹凸パターンにより形成され、前記凹凸パターンの最上面と最深面の段差が均一であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記光源の個数をｎ、前記導光板の幅をＬとしたときに、前記複数の光源の中心間の間隔ＰがＬ／ｎに設定され、外寄りに配置された光源の中心と前記導光板のエッジとの間隔がＰ／２に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記光源の個数をｎ、前記導光板の幅をＬとしたときに、前記複数の光源の中心間の間隔ＰがＬ／（ｎ＋１）に設定され、外寄りに配置された光源の中心と前記導光板のエッジとの間隔がＰに設定されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記複数の光源の中心間の間隔がいずれもＰ１であり、外寄りに配置された光源の中心と前記導光板のエッジとの間隔がＰ２（但し、Ｐ１＜Ｐ２）であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記複数の光源のうち中央寄りに配置された光源の中心間の間隔がＰ１であり、中央寄りに配置された光源と外寄りに配置された光源の中心間の間隔がＰ２（但し、Ｐ１＜Ｐ２）であり、外寄りに配置された光源の中心と前記導光板のエッジとの間隔がＰ３（但し、Ｐ３＜Ｐ２）であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記中央寄りに配置された回折光学素子の拡散角が、前記外寄りに配置された回折光学素子の拡散角よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記中央寄りに配置される回折光学素子の凹凸パターンは、前記外寄りに配置される回折光学素子の凹凸パターンに対しピッチが同じでパターン形状が異なることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記中央寄りに配置される回折光学素子の凹凸パターンは、前記外寄りに配置される回折光学素子の凹凸パターンに対しパターン形状が同じでピッチが異なることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記導光板の光出射側の面の反対側の面に、シリンドリカルレンズアレイが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
２枚の基板の間に液晶を封入してなる液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射する照明装置とを有する液晶表示装置において、
前記照明装置が、端面から入射した光を厚さ方向に出力する導光板と、前記導光板の前記端面の近傍に配置され前記導光板の幅方向に並んだ複数の光源と、前記導光板の前記端面に配置され各光源にそれぞれ対向する複数の回折光学素子とを有し、前記回折光学素子のうち中央寄りに配置される回折光学素子の拡散角と外寄りに配置される回折光学素子の拡散角とが異なることを特徴とする液晶表示装置。