(57)【要約】【課題】ローカルディミング技術による高画質・省電力に対応しても境界が目立つことなく、かつ、薄型化を両立することができる面状照明装置およびこれを備えた液晶表示装置を提供する。【解決手段】面状照明装置は、複数の光源２２と、光源の出射側に配設され光源からの光を導く導光層２６と、導光層の光源と反対側に配設され光の一部を透過する反射層２５と、を備え、導光層は、光を散乱させる光散乱性を有している。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、前記光源の出射側に配設され前記光源からの光を導く導光層と、前記導光層の前記光源と反対側に配設され光の一部を透過する反射層と、を備え、前記導光層は、光を散乱させる光散乱性を有している面状照明装置。
【請求項２】
前記導光層は、前記光散乱性により光の透過率Ｔが、
４０％  ≦  Ｔ  ≦  ９３％
に形成されている請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記光の一部を透過する反射層は、光透過領域と光反射領域とを有し、前記光反射領域の反射率が８０％以上である請求項１記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記導光層は、前記光源と反対側に比べ前記光源側で光の透過率が大きくなるように形成されている請求項１又は２記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記反射層の前記光源と反対側に設けられた拡散層を備えている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記拡散層の透過率は、前記導光層の透過率よりも小さく形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記光散乱性は、前記導光層内に拡散される前記導光層の母材の屈折率と異なる材料、あるいは、前記導光層内に拡散される気泡による光散乱性である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項８】
前記反射層の前記光源の直頂部の光透過率は、前記反射層の他の部分の透過率よりも小さく形成されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記光源の上面と前記導光層の下面の隙間は２ｍｍ以内である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１０】
前記光源は前記導光層に光学的に接合されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記導光層の全面もしくは一部に、均一もしくは不均一に形成された多数の凹凸部を有している請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１２】
前記光源は、点状の光源であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１３】
前記光源の発光量を、前記光源毎、もしくは隣接する複数の光源を１ユニットとするユニット毎に部分調整する発光量調整部を備えている請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１４】
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面に対向して配置され、前記液晶表示パネルに光を照射する請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の面状照明装置と、
を備えた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源と導光板とを備え、平面あるいは曲面で発光させる面状照明装置、およびこれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
面状照明装置は、光源から出た光を面状の放射面から放射する装置である。このような面状照明装置ではそれ自体で照明装置として使用される他に、液晶表示パネルと組合わせて液晶表示装置にも使われている。
【０００３】
最近の傾向として、水銀レスの観点から面状照明装置の光源は従来主流の陰極線管からＬＥＤに置き換える動きがさかんである。このようなＬＥＤ光源は点光源であるため、これを用いた面状照明装置では点光源を面光源に変換する機構が必要となる。そのため、従来技術では、装置の厚さ増大や要求される性能未達を招いていた。ここでは、液晶表示装置のバックライトユニットとして用いられる面状照明装置を例に従来技術と課題を説明する。  
通常、液晶表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを照明するバックライトユニットとを備えている。大型の液晶表示装置では光源を画面直下に配置した直下型のバックライトが、また、中小型の液晶表示装置では光源を画面サイドに配置して導光板で画面全域に導光するサイド型のバックライトが主流となっている。
【０００４】
近年、特に大型の液晶表示装置に用いられるバックライトユニットに対して、高画質・省電力、および薄型化の要求が高まっている。
【０００５】
高画質・省電力の技術としては、バックライトの光源が冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）から発光ダイオード（ＬＥＤ）に置き換わることに伴い、個々の光源の調光を行うローカルディミング技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
これは、バックライトユニットを構成するＬＥＤ光源を複数の領域に分割して、領域毎に表示画像にあわせた必要最低限の輝度を与える駆動方式である。この駆動方式を用いることにより、黒い表示画像ではバックライト漏れ光による黒劣化が無くなり高画質が得られるとともに、ＬＥＤ光源が消費する電力を抑制することができる。
【０００７】
薄型化については、サイド型のバックライトユニットが適しているが、ローカルディミング技術に対応することが出来ないため、高画質・省電力が達成できなかった。この問題を解決する手段として、小さなサイド型光源ユニットを多数マトリックス配置したバックライトユニットも提案されているが（例えば、特許文献２）、領域境界の継ぎ目が目立ってしまう問題があった。
【０００８】
一方、ＬＥＤ光源を用いた直下型のバックライトユニットはローカルディミング技術に対応することができるが、点光源から出射した光を拡散板上に均一に拡げるために光源と拡散板の間に十分な空間を確保する必要がある。このため、薄型化が困難となる。
【０００９】
この問題を解決する従来技術として、点光源毎に反射膜で囲い込み、上側の透過反射膜で輝度均一な面光源に変換し、これを複数個並べて面状照明装置を構成したものが提案されている（例えば、特許文献３）。
【００１０】
しかしながら、このような面状照明装置では、光源毎の独立性が高いため、幾つかの問題を生じる。第一に、面状照明装置をローカルディミング駆動の液晶表示装置バックライトとして用いた場合、調光階調を変えた光源間の境界で輝度の変化がはっきりと視認されてしまう。これは反射側壁部分で輝度が急激に変化するためで、この境界ムラを目立たなくさせるには、なだらかな隣接領域へ漏れ出して減衰するようなプロファイルが必須である。第二に、ＬＥＤ光源は個々の色度や輝度のばらつきをもっており、全面に渡って均一な電力で点灯する面状照明装置においては、光源間の境界で色度あるいは輝度の急激な変化が視認されてしまう。そのため、ＬＥＤ毎の色度、輝度の選別スペックを厳しくせざるを得なくなり、製造コストが上昇する。これを回避するためにも、隣接領域への自然な漏れ出しにより色度、輝度の境界での変動をなだらかにする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第２５８２６４４号
【特許文献２】特開２００７−２９３３３９号公報
【特許文献３】特開２００８−２７８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、ＬＥＤ光源などの点状の光源を用いた場合、面状照明装置の厚さが増大する課題がある。また、ローカルディミング技術により高画質・省電力を実現する液晶表示装置においては、用いられる面状照明装置の制約より薄型化と高画質・省電力の両立が困難である。
【００１３】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、薄型化した面状照明装置を提供することにあり、更に、ローカルディミング技術による高画質・省電力に対応しても境界が目立つことなく、かつ、薄型化を両立することができる面状照明装置およびこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の態様に係る面状照明装置は、複数の光源と、前記光源の出射側に配設され前記光源からの光を導く導光層と、前記導光層の前記光源と反対側に配設され光の一部を透過する反射層と、を備え、前記導光層は、光を散乱させる光散乱性を有している。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成によれば、高画質・省電力、かつ、薄型化を両立することができるとともに、ローカルディミング技術などの部分駆動方式において境界が目立つことなく輝度均一性に優れた面状照明装置、およびこれを備えた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置を示す分解斜視図。
【図２】図２は、前記液晶表示装置の断面図。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る液晶表示装置における面状照明装置の反射シートの一部を示す平面図。
【図４】図４は、導光層の透過率と相対輝度との関係を示す図。
【図５】図５は、導光層の透過率と効率との関係を示す図。
【図６】図６は、導光層に光散乱性を持たせたときの効率改善を説明する図。
【図７】図７は、導光層とＬＥＤとの位置関係を示す面状照明装置の断面図。
【図８】図８は、導光層とＬＥＤとの間に光学接続部材を配置しない場合と、配置した場合とを比較して示す面状照明装置の断面図。
【図９】図９は、この発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る液晶表示装置における面状照明装置の反射シートの一部を示す平面図。
【図１１】図１１は、この発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図１２】図１２は、この発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図１３】図１３は、この発明の他の実施形態に係る面状照明装置の光源配置を概略的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置について詳細に説明する。
【００１８】
なお、実施形態では、面状照明装置を液晶表示装置のバックライトユニットとしての構成を説明しているが、面状照明装置のみを照明装置として利用することもできる。実施形態では、面状照明装置の構成は共通なので液晶表示装置としての構成と説明を行い、照明装置としては省略している。
【００１９】
図１は、この発明の第１の実施形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置を示す分解斜視図、図２は液晶表示装置の断面図である。
【００２０】
図１および図２に示すように、液晶表示装置は、矩形状の液晶表示パネル１０、およびこの液晶表示パネル１０の背面側に対向して配設された面状照明装置１２を備えている。液晶表示パネル１０は、矩形状のアレイ基板１５、アレイ基板１５と隙間を置いて対向配置された矩形状の対向基板１４、およびこれらアレイ基板１５と対向基板１４との間に封入された液晶層１６を備えている。面状照明装置１２は、液晶表示パネル１０のアレイ基板１５と隣接対向して設けられている。
【００２１】
面状照明装置１２は、矩形状の回路基板２４と、この回路基板２４の上面に形成され光を拡散反射する下面反射層２３と、下面反射層２３を介して回路基板２４上に配設された多数のＬＥＤ２２と、ＬＥＤ２２の上方に配設され下面反射層２３と対向した矩形状の導光層２６と、この導光層２６と液晶表示パネル１０との間に配設された光拡散層２７と、この導光層２６と光拡散層２７との間に配設された上側反射層２５と、を備えている。下面反射層２３、上側反射層２５、導光層２６、および光拡散層２７は、液晶表示パネル１０とほぼ等しい大きさに形成され、図示しない支持部材によって支持されている。
【００２２】
それぞれ点光源として機能する多数のＬＥＤ２２は、回路基板２４上に格子状に並んで実装され、回路基板２４に電気的に接続されており、導光層２６の下面に当接して設けられ、導光層２６と光学的に接続されている。
【００２３】
上側反射層２５は、光拡散層２７の導光層２６側の表面上に設けられている。上側反射層２５は、図３に示すように、光の一部を透過する光透過孔１８と、光の一部を反射する反射領域２１とから構成され、ＬＥＤ２２から離れた部分（端部）に比べＬＥＤ２２の上部（中央部）の光の透過割合が小さく形成されている。すなわち、上側反射層２５において、ＬＥＤ２２から離れた部分（端部）に比べＬＥＤ２２の上部（中央部）の光透過孔１８の孔径が小さく形成されている。これにより、上側反射層２５は、ＬＥＤ２２の上部（中央部）の強い光を強く反射して、全体として面状照明装置１２の輝度の均一性が得られるように調整されている。
【００２４】
ここで、上側反射層２５は上述したように光透過孔１８により透過率制御されなければならない。このためには反射領域２１の反射率をある程度高くすることが必要である。本実施形態においては、この反射領域２１の反射率は最低でも８０％、望ましくは９０％以上としている。同様に、反射領域２１の光吸収が大きいと損失を招いてしまう。本実施形態においては、光吸収は２％程度としているが、それ以上に光吸収の少ない材料を用いればさらに光利用効率を上げることができる。  
なお、上側反射層２５は、導光層２６の液晶表示パネル１０側の表面上に形成してもよい。
【００２５】
図２に示すように、導光層２６は、透明な樹脂により形成された母材に、母材と屈折率の異なる材料からなる光散乱粒子３２を分散させた構成を有している。導光層２６の全面もしくは一部に、均一もしくは不均一に多数の図示しない凹凸部が形成されている。ＬＥＤ２２から出射され、導光層２６に入射した光の大部分は、この光散乱粒子３２により適度に反射・散乱されて導光層２６の内部を広く伝播するとともに、上側反射層２５の光透過孔１８を介して面状照明装置１２の輝度の均一性を確保した状態で前面に出射する。
【００２６】
導光層２６の厚さ方向に対する光の透過率Ｔが、  
４０％  ≦  Ｔ  ≦  ９３％  
となるように、光散乱粒子３２の密度がコントロールされている。ここでの透過率Ｔは、ＪＩＳ規格Ｋ７３６１に示された測定方法によるもので、導光層の裏面から光を垂直入射させたときに前面に抜け出す光の割合である。
【００２７】
ここで、導光層２６の透過率Ｔを規定した根拠について説明する。  
図４は、横軸に厚さを２ｍｍに固定したときの導光層２６の透過率、縦軸に上側反射層２５を用いない構成での面状照明装置１２の設定輝度に対するＬＥＤ２２上の相対輝度を示している。一般的に使用されている透明の導光板（２ｍｍ）では透過率はほぼ１００％であり、相対輝度は１００倍を軽く超えてしまう。このため、上側反射層２５を用いない従来の直下型のバックライトでは導光層（中空の空間としている）を拡げて相対輝度が１になるようにしているが、この場合のバックライトの厚さはＬＥＤ配列ピッチ以上が必要となり非常に厚いものになってしまう。この相対輝度は、光散乱粒子３２の密度を上げてＬＥＤ２２から上方向に直進する光を散乱させることで低減することができ、導光層２６の透過率はこの指標となっている。
【００２８】
一方、図４のように導光層の厚さを２ｍｍとして輝度の均一性を得ようとする場合、上側反射層２５の光透過率設定により上述の相対輝度が１となるように補償するが、相対輝度が１００を超える補償は現実的に実施できず、輝度の不均一性が残ってしまう。すなわち、上側反射層２５の補償効果を上げるためには、第１に、ＬＥＤ２２の上部で光透過孔１８の孔径を小さくしなければならないが、量産性の高い印刷プロセスでは８０μｍ以下の孔解像は困難である。また、仮にベタ膜としたとしても、印刷形成レベルではベタの反射膜を透過する光がある。第２に、補償効果を上げるためには、光透過孔１８の配列ピッチを広げなければならないが、０．８ｍｍを超える粗いピッチでは光透過孔１８のパターンが視認されてしまう。これらより、相対輝度１００を超える領域での上側反射層２５による補償は困難となる。従って、面状照明装置の輝度均一性を補償できるように、導光層２６の透過率を９３％以下としている。
【００２９】
図５は、横軸に導光層２６の透過率、縦軸に光学解析で算出した光利用効率を示している。ここで、光利用効率とは、ＬＥＤ２２から出射された光のうち面状照明装置１２前面に到達する光の割合を示している。導光層２６の透過率Ｔを低くしていくと光の平均自由行程が短くなり、ＬＥＤ２２から導光層２６に入射した光は即座に反射・散乱してＬＥＤ２２に戻る光が多くなる。面状照明装置１２の光透過経路においては、ＬＥＤ中での光吸収率が最も大きく、ＬＥＤに戻る光が多くなるほど光利用効率が低下し、輝度劣化を招く。設計的には、光散乱の平均自由工程が０．０５ｍｍを下回ると急激に損失が増大する。このしきい値である光利用効率９０％を許容限度と設定し、従って、導光層２６の透過率は４０％以上としている。
【００３０】
なお、図５において、透過率６０〜１００％の範囲では、透過率が低い方が効率が向上している。これは、透過率が低い方が、図４に示したＬＥＤ直上の相対輝度を低くすることができ、結果として上側反射層２５の平均透過率を上げて、上下反射層２５、２３の反射吸収損失を改善したためである。
【００３１】
図６は、この光散乱性による効率改善を説明する図である。図６（ａ）に示すように、導光層２６が空気や透明媒体の場合、ＬＥＤ２２から出た光は上側反射層２５と下側反射層２３との間で反射を繰り返し、やがて上側反射層２５を透過して前方へ出射される。このとき、１回の反射では２％程度の吸収損失を伴うため、反射回数が多いほど効率が低下してしまう。透明な導光層２６では、図４で示した通りにＬＥＤ２２真上の光が強くなるため、上側反射層２５の透過率を極力下げることになり、結果的に反射回数が増えて効率が低下している。
【００３２】
一方、図６（ｂ）に示すように、導光層２６の透過率を光散乱粒子３２などで下げた場合、ＬＥＤ２２から出た光は導光層中で散乱して拡がり、図４で示した通りにＬＥＤ２２真上の光が弱まる分だけ上側反射層の平均透過率を上げて、結果的に反射回数を減らして効率を向上させることができる。導光層２６の透過率を規定することは、前述した上側反射層の負担軽減のみならず、面状照明装置の光利用効率の改善も実現することができる。
【００３３】
なお、本実施形態において、光の透過率Ｔは光散乱粒子３２の密度で制御しているが、特にこの構成だけにこだわるものではない。一般的に、光散乱粒子３２が拡散された導光層２６の透過率Ｔは光の平均自由行程と散乱角度分布で決まり、さらに、平均自由行程と散乱角度分布は光散乱粒子３２の屈折率、粒子径、濃度で決まる。従って、密度だけでなく、粒子径や屈折率やこれらの組み合わせにより、導光層２６の透過率Ｔを制御することは容易に可能であり、同様の効果を得ることが出来る。また、本発明では導光層２６の透過率Ｔを最適に設定することが重要であって、光散乱粒子３２は屈折率の異なる粒子でなく、微小な気泡や凸凹による屈折率界面であってもよい。
【００３４】
図１に示すように、面状照明装置１２は、ＬＥＤ２２の点灯を制御する制御部４０を有している。この制御部４０は、回路基板２４に接続されるとともに、液晶表示装置の図示しない主制御部に接続されている。制御部４０は、液晶表示装置の主制御部から送られた映像輝度信号に基づき、ＬＥＤ２２毎に、あるいは、隣接する複数のＬＥＤ２２を１ユニットとして、この１ユニット毎に、発光量を調整する発光量調整部４２を備えている。すなわち、制御部４０は、複数のＬＥＤ２２を個別に駆動することによって、映像情報に合わせて面状照明装置１２の調光を行う。
【００３５】
このように構成された面状照明装置１２において、ＬＥＤ２２を点灯することにより、ＬＥＤ２２から出射された光は導光層２６に入光する。その光は導光層２６内を散乱、伝播した後、一部は、上側反射層２５から出射され、更に、光拡散層２７で拡散された後、液晶表示パネル１０に照射される。残りの光は、主に導光層２６の下面と上側反射層２５との間で反射、散乱、伝播を繰り返した後、上側反射層２５を通して出射され、更に、光拡散層２７を介して液晶表示パネル１０に照射される。
【００３６】
上記構成の面状照明装置１２によれば、複数のＬＥＤ２２と、これらのＬＥＤ２２上に配設された導光層２６、光拡散層２７、および光拡散層２７の下面に形成された上側反射層２５と、を基本的に空間を空けることなく重ね合わせた構成であることから、通常の直下型の面状照明装置に比較して、薄型化を図ることができる。面状照明装置１２において、通常、ＬＥＤ２２から出射する光量は、ＬＥＤ２２の上部(中央部)が大きいため、この部分の輝度が大きくなってしまう。しかし、上記構成の面状照明装置１２では、ＬＥＤ２２から出射された光の一部は、光散乱粒子３２および上側反射層２５により横方向に反射され、導光層２６内部を伝播した後、上側反射層２５から出射される。そのため、ＬＥＤ２２直上の輝度を低減し、面状照明装置１２の全面にわたって均一な輝度分布を得ることが出来る。
【００３７】
導光層２６の下面には光を拡散反射する複数の凸部（図示せず）が形成され、下面反射層２３は、光を拡散反射する反射膜として形成されているため、これらの部分で光の角度が変化し、光の方向がミキシングされる。これにより、導光層２６に入射する光の配光分布は、大きな広がりをもった分布となる。従って、面状照明装置１２は、どの方向からみても輝度ムラのない均一な輝度特性を得ることができる。
【００３８】
面状照明装置１２においては、ＬＥＤ２２の各々について同じ輝度分布が得られるため、ローカルディミング駆動を達成できる。なお、駆動エリア単位については、１つのＬＥＤ２２毎に部分駆動してもよいし、隣接する複数のＬＥＤ２２を１ユニットとしたユニット毎に部分駆動してもよく、画面のサイズや駆動回路との相性などにより適宜選択すればよい。
【００３９】
また、導光層２６の透過率を変えることで、１つのＬＥＤが有する輝度プロファイルの広がりを制御することができる。これにより、所望の輝度プロファイルを設計することが可能であり、より画質向上に適した設計自由度を与えることができる。
【００４０】
また、導光層２６が分断されることなく全面にわたって形成されているため、ローカルディミングで駆動するユニット毎の境界においてもなだらかに光が隣接領域に漏れて減衰し、この減衰度合いも透過率の設定で設計制御可能である。このため、境界のムラも目立たなくなる。
【００４１】
以上のことから、薄型、省電力かつ高コントラスト比を両立することができるとともに、ローカルディミング駆動において、発光領域の輝度の均一性に優れた面状照明装置が得られる。この面状照明装置を液晶表示装置に適用することにより、高コントラスト、低消費電力、かつ薄型を満たす高品質な大画面液晶表示装置を提供することができる。  
なお、本実施形態では液晶表示装置としての面状照明装置を説明したが、照明用途など面状照明装置そのものとしても利用することができる。
【００４２】
本実施形態において、導光層２６の界面に形成される凸凹は球形状をなしているが、光の反射方向を変える事が目的で設けられているため、その形状や出っ張り方向にこだわるものではなく、例えば、円錐形状や角錐形状でもよく、また凹状としてもよい。更に、凹凸の複合型でもよく、また、不均一な配置としてもよく、加工のし易さや光の拡散度合いなどに応じて適宜選択すればよい。
【００４３】
上側反射層２５は正反射面でも拡散反射面でもよい。拡散反射面の場合は、正反射に比べ光の伝播効果は低くなり輝度均一性は若干劣化するが、正反射膜に比べ光の吸収は小さくなる。よって、この構造は、消費電力を重視するような製品には適する。製品の用途などにより、上側反射層２５の反射種類を適宜選択すればよい。さらに、上側反射層２５は光拡散層２７の下面に形成されているが、特にこの構成に限定されものではなく、導光層２６の上面に形成してもよい。
【００４４】
本実施形態では、ＬＥＤ２２と導光層２６とは光学的に接合されているが、特にこの構造に限定されるものではない。ＬＥＤ２２と導光層２６とを光学的に分離して配置する構成としてもよい。この場合、面状照明装置の組立が容易となり、例えば、比較的小さい汎用品に適した構成となる。ＬＥＤ２２と導光層２６とを光学的に接合するか、分離するかは、製品の用途などにより適宜選択すればよい。
【００４５】
ＬＥＤ２２と導光層２６とを光学的に分離して配置する構成の場合、ＬＥＤ２２と導光層２６の隙間は２ｍｍ以下が望ましい。図７（ａ）に示すように、隙間ｄを大きくあけてしまうとＬＥＤ２２から低角度で出射する光量が大きくなってしまい、矢印Ａ１のように導光層２６に入るべき光線の一部が矢印Ａ２のように遠方まで伝播してローカルディミング制御時の非点灯領域の輝度を上げてコントラスト低下を招くためである。この効果を抑制するには、図７（ｂ）に示すように、ＬＥＤ２２と導光層２６の隙間ｄは２ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００４６】
また、図８（ａ）に示すように、ＬＥＤ２２と導光層２６との間に隙間がある場合、矢印Ｂ１で示すように、ＬＥＤ２２からの光線の一部がＬＥＤ２２の空気界面により全反射され、ＬＥＤ２２内部で吸収される損失が増えて出射する光量が低下する。そのため、図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤ２２と屈折率が類似した光学接続部材３５によりＬＥＤ２２と導光層２６を光学接続する構成とすることにより、ＬＥＤ２２の空気界面による全反射が低下し、結果的にＬＥＤ２２内部で吸収される光量が抑制される。これにより、約１割ほどの輝度向上が得られる。本実施形態では、ＬＥＤ２２と導光層２６が基本的に積層されているため、このような光学接続による光利用効率の向上が容易である。
【００４７】
次に、この発明の他の実施形態に係る面状照明装置について説明する。  
図９は、第２の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。  
第２の実施形態によれば、上側反射層１１として、導光層２６と光拡散層２７との間に設けられた独立した反射シートが設けられている。液晶表示装置の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４８】
図１０は、上側反射層１１の一部を拡大した平面図である。上側反射層１１には、それぞれ光を透過する多数の円形の光透過孔１８が形成されている。また、上側反射層１１の導光層２６側の表面には、反射膜２１が形成されている。これにより、上側反射層１１は、光透過孔１８により光の一部を透過する透過領域を形成し、他の部分は光を正反射する反射領域を形成している。
【００４９】
図１０に示すように、上側反射層１１は、ＬＥＤ２２から離れた部分に比べＬＥＤ２２の上部(中央部)の光の透過割合が小さく形成されている。すなわち、上側反射層１１において、ＬＥＤ２２から離れた部分(端部)に比べＬＥＤ２２の上部(中央部)の光透過孔１８の間隔が大きく形成されている。ここでは、複数の光透過孔１８は、それぞれ同一の径に形成されている。光透過孔１８の配列ピッチは、ＬＥＤ２２から離れた部分に比べ、ＬＥＤ２２の上部の方が大きくなっている。そのため、上側反射層１１は、ＬＥＤ２２直上部の光の透過率が小さくなり、面状照明装置１２の輝度の不均一性をさらに改善することが可能となる。特に、ＬＥＤ２２の配置間隔が大きい場合、輝度均一性のコントロールが難しくなるが、上記構成は輝度均一化に有効な手段となる。
【００５０】
上記のように構成された面状照明装置１２によれば、第１の実施形態と同様に、導光層２６および上側反射層１１を透過後の光は、全面にわたって均一な輝度分布を得ることができる。その他、第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、反射膜２１の反射種類に関して特にこだわるものではなく、正反射や拡散反射やそれらが複合した反射などどれも適用可能であることは言うまでもない。
【００５２】
上述した第２の実施形態では、光透過孔１８のピッチの粗密により、上側反射層１１の光の透過率を制御しているが、この構造に限定されるものではない。複数の光透過孔１８の配列ピッチを一定とし、孔径や孔形状などの孔面積で上側反射層１１の透過率を制御してもよい。例えば、複数の光透過孔１８の配列ピッチを一定とし、発光領域の中央部に位置した光透過孔１８の径を小さく、発光領域の端部に行くほど、光透過孔１８の径を大きく形成するようにしてもよい。また、光透過孔１８のピッチと孔面積を組み合わせて制御するように構成しても、同じ効果が得られる。
【００５３】
光透過孔１８の形状は、円形に限定されるものではなく、四角形や楕円形など、他の形状としてもよく、逆に反射膜２１を円形や矩形のドット状に形成して残りを光透過孔１８とした構成でもよく、光透過孔１８の加工性などを考慮して適宜選択すればよい。また、上述した実施形態では、上側反射層１１の光透過率を各発光領域の中央部と端部とで変化させているが、例えば、ＬＥＤ２２の配置間隔が狭い場合、あるいは、配光角の広いＬＥＤなどを使用する場合、上側反射層１１の全面に亘って光透過孔を均一な径および均一なピッチとしてもよく、ＬＥＤ２２の間隔や配光特性などにより適宜選択すればよい。
【００５４】
次に、この発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。  
図１１は、第３の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。  
第３の実施形態によれば、導光層２６の光散乱粒子３２の密度分布を、ＬＥＤ２２側に比べ液晶表示パネル１０側の方が大きくなるように形成している。よって、導光層２６の光の透過率は、ＬＥＤ２２側に比べ液晶表示パネル１０側の方が小さくなっている。第３の実施形態において、液晶表示装置の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５５】
前述した通り、ＬＥＤ２２の光の吸収率は高く、光散乱粒子３２によりＬＥＤ２２へ光が再入光した場合には光利用効率が落ちてしまう。
【００５６】
第３の実施形態によれば、ＬＥＤ２２面近くの光散乱粒子３２の密度は低い。よって、光がある程度十分にひろがった後に拡散される為、ＬＥＤ２２への光の再入光による損失を大幅に低減することができる。一方、導光層２６において、ＬＥＤ２２から離れたところの光散乱粒子３２の密度は高く、導光層２６の内部にほぼ均等に光が拡散され、上側反射層２５と併せて輝度の均一性を確保することができる。
【００５７】
次に、この発明の第４の実施形態に係る面状照明装置について説明する。  
図１２は、第４の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。  
本実施形態によれば、導光層２６と同様に、光拡散層２７は内部に光散乱粒子３２が多数拡散された構造に形成されている。光拡散層２７の光散乱粒子３２の密度は、導光層２６の密度よりも高い、すなわち、導光層２６よりも光拡散層２７の方が光の透過率が小さくなるように形成されている。面状照明装置１２および液晶表示装置の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５８】
上記のように構成された面状照明装置１２によれば、第３の実施形態と同様に、ＬＥＤ２２面近くの光散乱粒子３２の密度は低く、一方、ＬＥＤ２２面から離れたところの光散乱粒子３２の密度は高くなっている。よって、ＬＥＤ２２面上での光の損失が少なく、効率よく光を拡散できる。その他、第６の実施形態においても、前述した第１、３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５９】
なお、上述の実施形態では光散乱粒子３２の密度の違いにより透過率を制御しているが、これに限定されることはない。導光層２６と光拡散層２７とで光散乱粒子の密度を同一とし、光拡散層２７の板厚を導光層２６よりも厚くすることにより、光拡散層２７の透過率を小さくすることができ、この構成を用いてもよいことは言うまでもない。
【００６０】
この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６１】
点光源としてのＬＥＤ２２は、白色のものでも、単色のものでも適用可能であり、ＬＥＤ２２の種類に関して限定を受けるものではない。例えば、単色のＬＥＤでカラー表示を行う場合には、図１３に示すように、赤（Ｒｅｄ）、青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）を発光する３つのＬＥＤ２２を隣り合わせて配置することにより、色ずれのない均一な輝度分布を得ることができる。光源は、点光源に限らず、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）等の線状光源を用いても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１０…液晶表示パネル、１１、２５…上側反射層、１２…バックライトユニット、
１８…光透過孔、２２…ＬＥＤ、２３…下面反射層、２４…回路基板、２６…導光層、
３２…光散乱粒子
【図１】
2010277983.tif 000003
【図２】
2010277983.tif 000004
【図３】
2010277983.tif 000005
【図４】
2010277983.tif 000006
【図５】
2010277983.tif 000007
【図６】
2010277983.tif 000008
【図７】
2010277983.tif 000009
【図８】
2010277983.tif 000010
【図９】
2010277983.tif 000011
【図１０】
2010277983.tif 000012
【図１１】
2010277983.tif 000013
【図１２】
2010277983.tif 000014
【図１３】
2010277983.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月18日(2009.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明の態様に係る面状照明装置は、複数の光源と、前記光源の出射側に配設され前記光源からの光を導く導光層と、前記導光層の前記光源と反対側に配設され光の一部を透過する反射層と、を備え、前記導光層は、光を散乱させる光散乱性を有し、前記光散乱性により光の透過率Ｔが、４０％  ≦  Ｔ  ≦  ９３％に形成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、前記光源の出射側に配設され前記光源からの光を導く導光層と、前記導光層の前記光源と反対側に配設され光の一部を透過する反射層と、を備え、前記導光層は、光を散乱させる光散乱性を有し、前記光散乱性により光の透過率Ｔが、
４０％  ≦  Ｔ  ≦  ９３％
に形成されている面状照明装置。
【請求項２】
前記光の一部を透過する反射層は、光透過領域と光反射領域とを有し、前記光反射領域の反射率が８０％以上である請求項１記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記導光層は、前記光源と反対側に比べ前記光源側で光の透過率が大きくなるように形成されている請求項１又は２記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記反射層の前記光源と反対側に設けられた拡散層を備えている請求項１又は２に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記拡散層の透過率は、前記導光層の透過率よりも小さく形成されている請求項４に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記光散乱性は、前記導光層内に拡散される前記導光層の母材の屈折率と異なる材料、あるいは、前記導光層内に拡散される気泡による光散乱性である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記反射層の前記光源の直頂部の光透過率は、前記反射層の他の部分の透過率よりも小さく形成されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項８】
前記光源の上面と前記導光層の下面の隙間は２ｍｍ以内である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記光源は前記導光層に光学的に接合されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１０】
前記導光層の全面もしくは一部に、均一もしくは不均一に形成された多数の凹凸部を有している請求項１ないし９のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記光源は、点状の光源であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１２】
前記光源の発光量を、前記光源毎、もしくは隣接する複数の光源を１ユニットとするユニット毎に部分調整する発光量調整部を備えている請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１３】
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面に対向して配置され、前記液晶表示パネルに光を照射する請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の面状照明装置と、
を備えた液晶表示装置。