(57)【要約】  本発明の発光素子（１１）は、光源（５ａ）と、発光面（７ａ）を備えた導光体（７）と、保持部（１０）とを備え、光源（５ａ）は、発光面（７ａ）に垂直な方向の光の成分よりも発光面（７ａ）に平行な第１の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有し、導光体（７）は、上記第１の方向の光の成分を受光する受光面を有し、発光面（７）上の輝度を、低輝度から高輝度へ、複数段階にレベル分けした場合に、発光面（７ａ）に保持部（１０）を設ける位置を、最低レベルの輝度を示す第１の領域に定めている。これにより、発光面における輝度の均一性を向上させることのできる発光素子および照明装置を提供する。
2009110145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源と、該第１の光源からの光を発する発光面を備えた導光体と、該発光面に対して突き出した第１の突起部とを備えた発光素子において、
上記第１の光源は、上記発光面に垂直な方向の光の成分よりも上記発光面に平行な第１の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有し、
上記導光体は、少なくとも、上記第１の方向の光の成分を受光する第１の受光面を有し、
上記発光面上の輝度を、低輝度から高輝度へ、複数段階にレベル分けした場合に、上記発光面に上記第１の突起部を設ける位置を、最低レベルの輝度を示す第１の領域に定めたこと
を特徴とする発光素子。
【請求項２】
上記発光面に垂直な方向の光の成分よりも上記発光面に平行な第２の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有した第２の光源をさらに備え、
上記導光体は、上記第２の光源から上記第２の方向の光の成分を受光する第２の受光面をさらに有し、
上記第１の方向と第２の方向とは、異なっていること
を特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光素子。
【請求項３】
上記発光面に対して突き出した第２の突起部を備え、
上記発光面に上記第２の突起部を設ける位置を、上記第２の光源の近傍において上記最低レベルを示す第２の領域に定めたこと
を特徴とする請求の範囲第２項に記載の発光素子。
【請求項４】
上記第１の受光面および第２の受光面は、上記導光体の底面に形成された凹部の内面を構成していること
を特徴とする請求の範囲第２項に記載の発光素子。
【請求項５】
上記第１の突起部および第２の突起部によって、上記発光面との距離が保たれるように対向配置された光学シートであって、上記発光面から発せられる光を拡散させる機能を有した光学シートを備えていること
を特徴とする請求の範囲第３項または第４項に記載の発光素子。
【請求項６】
第１の光源と、
該第１の光源からの光を発する発光面を備えた導光体と、
該発光面から所定の間隔を保つように配置され、該発光面に向かって突き出した第１の突起部を備えるとともに、上記第１の光源から発せられる光を拡散させる機能を有した光学シートとを備え、
上記第１の光源は、上記発光面に垂直な方向の光の成分よりも上記発光面に平行な第１の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有し、
上記導光体は、少なくとも、上記第１の方向の光の成分を受光する第１の受光面を有し、
上記発光面上の輝度を、低輝度から高輝度へ、複数段階にレベル分けした場合に、上記第１の突起部を上記光学シートに設ける位置を、最低レベルを示す第１の領域に定めたこと
を特徴とする発光素子。
【請求項７】
上記導光体は、上記発光面に対向する底面を備え、
上記発光面の発光輝度を均一に近づけるように、上記発光面または底面上の位置によって分布密度の変化する凹凸が、上記発光面および底面の少なくとも一方に形成されていること
を特徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
上記発光面に面する上記光学シートの下面には、上記光学シートの発光輝度を均一に近づけるように、上記下面上の位置によって分布密度が変化する凹凸が形成されていること
を特徴とする請求の範囲第５項または第６項に記載の発光素子。
【請求項９】
上記第１の突起部が一体に形成された透明板を備えていること
を特徴とする請求の範囲第１項または第６項に記載の発光素子。
【請求項１０】
上記透明板における、上記第１の突起部が形成された面と反対側の面には、粗面加工が施されていること
を特徴とする請求の範囲第９項に記載の発光素子。
【請求項１１】
上記第１の光源からの距離が、上記第１の方向に沿って大きくなるに従い、上記導光体の厚さが小さくなっていること
を特徴とする請求の範囲第１項または第６項に記載の発光素子。
【請求項１２】
上記発光面において上記第１の光源から出射された光が直接到達する明領域には、光の到達量を低下させる調光手段が設けられていること
を特徴とする請求の範囲第１項または第６項に記載の発光素子。
【請求項１３】
上記第１の突起部および/または上記第２の突起部は、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の範囲第１項から第１２項の何れか１項に記載の発光素子。
【請求項１４】
請求の範囲第１項から第１３項のいずれか１項に記載の発光素子を備え、光の照射対象に対し、上記発光面からの光を照射すること
を特徴とする照明装置。
【請求項１５】
上記発光素子を複数個組み合わせて構成されていること
を特徴とする請求の範囲第１４項に記載の照明装置。
【請求項１６】
上記発光素子をそれぞれ独立して駆動する駆動部をさらに備えていること
を特徴とする請求の範囲第１５項に記載の照明装置。
【請求項１７】
上記導光体の内部には、センサがさらに設けられていること
を特徴とする請求の範囲第１４項から第１６項のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１８】
請求の範囲第１項から第１３項のいずれか１項に記載の発光素子、または請求の範囲第１４項から第１７項のいずれか１項に記載の照明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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点状光源または線状光源から出射された光を発光面に導くことによって、点状光源または線状光源を面状光源に変換する発光素子と、この発光素子を備え、液晶表示装置のバックライトなどとして利用される照明装置と、この照明装置を備えた液晶表示装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、および軽量型等の特長を活かし、液晶テレビ、モニター、および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。【０００３】
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体が設けられ、導光体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、導光体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を実現できる。そのため、サイドライト型の照明装置は、携帯電話および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。【０００４】
サイドライト型の照明装置の一例としては、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１には、発光面からの均一な発光を可能にするように、導光板の反射面に複数のドットを形成した面発光装置が記載されている。この面発光装置では、光源の指向性によって、反射面の隅部に光が伝達されず、隅部が暗くなるため、当該隅部のドットの密度を他の部分と比較して高くしている。【０００５】
また、直下型の照明装置は、液晶表示パネルの背後に配列された複数の光源を備え、液晶表示パネルを直接照射する。したがって、直下型の照明装置は、大画面でも高輝度を得やすく、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程度もあるので、ディスプレイの更なる薄型化には障害となる。【０００６】
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。
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００３−４３２６６号公報（公開日：２００３年２月１３日）」
【特許文献２】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）
【特許文献３】日本国公開特許公報「特開平１１−２８８６１１号公報（公開日：１９９９年１０月１９日）」
【発明の開示】
【０００７】
従来、これらの問題を解決するため、指向性の無い棒状の光源などを使用して、大型液晶ディスプレイを薄型化する試みがなされてきた。
【０００８】
例えば、特許文献２には、導光体の発光面とは反対側の下面に凹みを設け、この凹みの内部に光源を納めた面状照明装置が開示されている。この面状照明装置においては、凹みの断面形状を三角形状などにして、凹みの中心部分の相対輝度を低くし、発光面における輝度の均一化を図っている。しかし、凹みの形状を工夫することによって光源の真上に出射する光の量を少なくしても、光源から出射される光には、発光面に垂直な成分が多く含まれているため、根本的な解決にはならない。つまり、依然として光源の真上の部分が他の部分と比べて輝度が高くなってしまい、均一な輝度が得られない。
【０００９】
また、特許文献２の面状照明装置では、導光体の発光面における、輝度ムラが発生する領域に凹部を形成したり、導光体の発光面上に凸部を形成することにより、拡散板又は光学フィルムなどとの間に間隙を確保している。このように間隙を設けることにより、導光体から発光される光は、多方向に重なり合いながら拡散板又は光学フィルムに到達するため、拡散板又は光学フィルムに照射される光が平均化され、上述の輝度の不均一性を低減することができる。
【００１０】
ところが、上記凸部は、導光体と拡散板又は光学フィルムとの間の距離を一定に保つことのみを目的としており、凸部を設ける位置については考慮されていない。そのため、導光体の発光面から発光された光が凸部において反射することによる輝度ムラが発生し、発光状態が不均一になるという問題が生じる。このような照明装置をバックライトとして使用した表示装置では、表示品位の低下につながってしまう。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、発光面における輝度の均一性をより向上させることのできる発光素子および照明装置を提供することと、それによって、表示品位を向上させた液晶表示装置を提供することとを目的とする。
【００１２】
本発明の発光素子は、上記の課題を解決するために、第１の光源と、該第１の光源からの光を発する発光面を備えた導光体と、該発光面に対して突き出した第１の突起部とを備えた発光素子において、上記第１の光源は、上記発光面に垂直な方向の光の成分よりも上記発光面に平行な第１の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有し、上記導光体は、少なくとも、上記第１の方向の光の成分を受光する第１の受光面を有し、上記発光面上の輝度を、低輝度から高輝度へ、複数段階にレベル分けした場合に、上記発光面に上記第１の突起部を設ける位置を、最低レベルの輝度を示す第１の領域に定めたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成において、第１の光源は、発光面に垂直な方向の光の成分よりも、発光面に平行な第１の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有しており、導光体は、少なくとも、その第１の方向の光の成分を受光する第１の受光面を有している。したがって、導光体は、第１の方向の光の成分が大きい光を受光し、導光体内で反射と拡散とを繰り返させた後、発光面から出射させるように導光する。
【００１４】
これにより、第１の光源から発光面に直接到達し、発光面からそのまま出射する光の量を減らすことができる。つまり、上記第１の光源と導光体との組み合わせによって、第１の光源を配置した領域が他の領域と比べて明るくなるような輝度ムラの発生を防止することができる。
【００１５】
また、第１の突起部は、発光面上に例えば光学シートを積層して配置する場合に、発光面と光学シートの下面との間に一定間隔の空隙を生み出す役目をする。この空隙を設けることによって、導光体から発光される光は、空隙内で多方向に重なり合いながら光学シートに到達するため、光学シートの受光量が平均化され、輝度の均一性を向上させることができる。
【００１６】
そのような役割を持つ第１の突起部が、導光体の発光面上において、相対的に最低輝度を示す領域に配置されている。発光面上で最低輝度を示す領域は、発光面上の輝度分布を測定し、発光面上の輝度を低輝度から高輝度へ複数段階にレベル分けし、その最低レベルを特定することによって定めることができる。
【００１７】
なお、複数段階のレベル分けの仕方は、任意に定めることができ、低輝度と高輝度の２段階にレベル分けしてもよいし、２段階以上にレベル分けしてもよい。結局、相対的に低輝度を示す領域を特定できさえすれば、その領域に本発明の第１の突起部を設けることによって、第１の突起部が発光面上の輝度分布に与える影響を低減するという本発明の目的を達成することができる。
【００１８】
第１の突起部が、相対的に最低輝度を示す領域に配置されているので、発光面から出射される光のうち第１の突起部により反射される光の割合を少なくすることができる。すなわち、第１の突起部が発光面上の輝度分布に与える影響を最小限に抑えることができる。したがって、発光面から第１の突起部を突き出させたことに起因した輝度ムラを抑制することができるため、従来の構成と比較して、輝度の均一性をより向上させることができる。
【００１９】
本発明の発光素子は、上記発光面に垂直な方向の光の成分よりも上記発光面に平行な第２の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有した第２の光源をさらに備え、上記導光体は、上記第２の光源から上記第２の方向の光の成分を受光する第２の受光面をさらに有し、上記第１の方向と第２の方向とは、異なっていることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、光の出射方向が異なっている第２の光源をさらに備えていることにより、光を導光体の隅々まで行き渡らせることができる。したがって、この発光素子を利用すれば、発光面積が大きくなった場合にも、優れた輝度均一性を得ることができる。
【００２１】
なお、導光体が対称的な形状を有している場合には、上記第１の方向と第２の方向とが逆向きとなるように、上記第１の光源と第２の光源とを向かい合わせに配置することが好ましい。これにより、第１の光源に関して発光面上の輝度が相対的に低くなる領域を、第２の光源が補助的に照射することができるので、輝度の均一性を向上させるのに有利となる。
【００２２】
本発明の発光素子は、上記発光面に対して突き出した第２の突起部を備え、上記発光面に上記第２の突起部を設ける位置を、上記第２の光源の近傍において上記最低レベルを示す第２の領域に定めたことを特徴とする。
【００２３】
発光素子が第２の光源を備えた場合に、第２の光源に対応させた第２の突起部を必ずしも設ける必要はないが、もし設けるとすれば、第１の突起部と同様に、第２の光源の近傍において上記最低レベルを示す第２の領域に第２の突起部を設けることが、輝度の均一性を保持する上で好ましい。
【００２４】
なお、第１の突起部または第２の突起部を複数設ける場合の数は、上記空隙の間隔を保持する必要性と、第１の突起部または第２の突起部を設けたことによる輝度ムラの発生の程度との兼ね合いによって、決めればよい。
【００２５】
本発明の発光素子における上記第１の受光面および第２の受光面は、上記導光体の底面に形成された凹部の内面を構成していることを特徴とする。
【００２６】
上記の構成によれば、上記第１の受光面および第２の受光面が、上記導光体の底面に形成された凹部の内面を構成しているということは、第１の光源および第２の光源を凹部内に収納する設計が可能になるということである。そうすると、第１の光源および第２の光源を設けるスペースを導光体の内部に確保できるので、発光素子の薄型化および小型化を実現することができる。
【００２７】
さらに、上記発光素子を複数個組み合わせて大型の照明装置を形成した場合、各発光素子の内部に第１の光源および第２の光源を設けることができるので、結局、大型の発光面の中央部分ないしその周辺部分にも光源を設けることができる。そのため、大型の発光面全体の高輝度化を図ることができる。
【００２８】
本発明の発光素子は、上記第１の突起部および第２の突起部によって、上記発光面との距離が保たれるように対向配置された光学シートであって、上記発光面から発せられる光を拡散させる機能を有した光学シートを備えていることを特徴とする。
【００２９】
これにより、発光面と光学シートの下面との間に形成された一定間隔の空隙によって、光学シートの受光量が平均化された光は、さらに、光学シートによって拡散されるので、照射対象に対して、輝度の均一性に充分優れた発光が可能になる。
【００３０】
本発明の発光素子は、第１の光源と、該第１の光源からの光を発する発光面を備えた導光体と、該発光面から所定の間隔を保つように配置され、該発光面に向かって突き出した第１の突起部を備えるとともに、上記第１の光源から発せられる光を拡散させる機能を有した光学シートとを備え、上記第１の光源は、上記発光面に垂直な方向の光の成分よりも上記発光面に平行な第１の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有し、上記導光体は、少なくとも、上記第１の方向の光の成分を受光する第１の受光面を有し、上記発光面上の輝度を、低輝度から高輝度へ、複数段階にレベル分けした場合に、上記第１の突起部を上記光学シートに設ける位置を、最低レベルを示す第１の領域に定めたことを特徴とする。
【００３１】
上記の構成によれば、第１の突起部は、導光体側に設けるのではなく、導光体上に配置された光学シート側に設けられている。ただし、第１の突起部が突き出す発光面上の領域は、既に説明した最低レベルを示す第１の領域である。したがって、既に説明したのと同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
なお、光学シートから発光面に向かって突き出す第１の突起部の形状を円錐状または角錐状に設定することは、輝度に対する影響を最小限にする上で好ましい。なぜなら、第１の突起部の尖端が発光面に接するので、接触面積を最小限にすることができるからである。
【００３３】
本発明の発光素子では、上記導光体は、上記発光面に対向する底面を備え、上記発光面の発光輝度を均一に近づけるように、上記発光面または底面上の位置によって分布密度の変化する凹凸が、上記発光面および底面の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする。
【００３４】
上記の構成において、上記発光面および底面の少なくとも一方に形成された凹凸は、光を拡散することによって、発光面の発光輝度を均一に近づける働きをするものである。その拡散効果を上げるためには、凹凸を設けるべき面に均一な密度で分布させるのではなく、凹凸を設けるべき面に生じる輝度分布に応じて、密度を変化させることが好ましい。
【００３５】
例えば、相対的に輝度が低い領域には凹凸を多く設け、輝度が高い領域には凹凸を少なく設けるとよい。
【００３６】
なお、上記凹凸を、上記発光面に面する上記光学シートの下面に設ける場合にも、上記光学シートの発光輝度を均一に近づけるように、上記下面上の位置によって分布密度を変化させることが好ましい。
【００３７】
本発明の発光素子は、上記第１の突起部が一体に形成された透明板を備えていることを特徴とする。
【００３８】
上記の構成によれば、透明板が発光面上または光学シートの下面上に設けられ、第１の突起部は、透明板から突き出している。このような透明板を設けたことにより、第１の光源の発熱の影響等による導光体または光学シートの反りを防止して、発光面または光学シートの下面の平坦性を向上させることができる。この結果、発光面と光学シートの下面との間の距離を確実に一定に保つことができるため、両者の間に形成される空隙の間隔を一定に保つことができる。そのため、光学シートの受光量を確実に平均化させることができるため、輝度の均一性の向上を図ることができる。
【００３９】
さらに、上記透明板における、上記第１の突起部が形成された面と反対側の面には、粗面加工が施されていることが好ましい。
【００４０】
一般的に、照明装置では、複数の導光体を並べて大型の発光面を形成しているため、該発光面を面一状に形成することには、困難が伴う。また、発光面に対向する光学シートや透明板は、導光体とは異なり一枚物で構成されているため、撓みが生じる。そのため、透明板の表面と導光体の表面（発光面）との間の距離、または、透明板の表面と光学シートの表面との間の距離が不均一となり、部分的に接触したり、近接したりする状態となる。これにより、接触部または近接部の近傍において、干渉縞（ニュートンリング）が発生し、これがムラとなって観察される。
【００４１】
この点、上記の構成によれば、透明板の表面は、粗面加工（例えば、微細な凹凸を形成）が施されているため、透明板の表面と導光体の発光面との間、または、透明板の表面と拡散板の表面との間に形成される空気層の厚さに、細かい変化が多数発生する。そのため、干渉縞のピッチが細かくなるため、干渉縞が表示画面全体で平均化され、ムラとして目視され難くなる。したがって、輝度の均一性をさらに向上させることができる。
【００４２】
上記第１の光源からの距離が、上記第１の方向に沿って大きくなるに従い、上記導光体の厚さが小さくなっていることを特徴とする。
【００４３】
上記の構成によれば、光源から出射された光が第１の方向に沿って導光体内を進むうちに、スネルの法則に基づく全反射条件をくずすことができる。この結果、導光体の厚さが一定である場合に比べ、上記第１の方向の延長先に存在している導光体端面から抜ける光が減少するので、光の損失を抑えることができ、発光面における出射効率を向上させることができる。
【００４４】
また、出射効率を向上させることができる結果として、発光面内の光源から遠い位置であっても、光源から届く光量が少なくならずに済み、光源から近い位置と同程度の発光量を得ることができる。したがって、輝度のさらなる均一化を図ることができる。なお、導光体の厚さとは、導光体の発光面に垂直な方向に沿う導光体の幅のことを意味する。
【００４５】
上記発光面において上記第１の光源から出射された光が直接到達する明領域には、光の到達量を低下させる調光手段が設けられていることを特徴とする。
【００４６】
上記の構成によれば、光源から発光面に対して直接到達する光（上記光源からの直接光中、上記発光面にて反射されず、抜けていく光）の量を、調光手段が低下させるので、より輝度均一性に優れた発光素子を得ることができる。
【００４７】
ここで、上記調光手段とは、光の出射を部分的に遮蔽したり、光の一部を反射させたりすることによって明領域から出射する光の量を低下させるために利用可能なあらゆる手段のことをいう。上記調光手段としては、導光体とは別体の部材を用いてもよいし、明領域に傾斜を設けるなどして、導光体の発光面上の形状を変化させることによって実現してもよい。
【００４８】
本発明の発光素子において、上記第１の突起部および/または上記第２の突起部は、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。
【００４９】
上記構成によれば、上記第１の突起部および/または上記第２の突起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、上記第１の突起部および/または上記第２の突起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とともに、上記第１の突起部および/または上記第２の突起部において光を拡散することができる。これにより、上記第１の突起部および/または上記第２の突起部が上記発光面から出射された光の進行を妨げることなく、光を拡散させるため、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。
【００５０】
なお、上記したいずれかの発光素子を備えた照明装置は、上記発光面から光の照射対象に向けて、輝度の均一性に優れた光を照射することができる。
【００５１】
また、上記発光素子を複数個組み合わせて照明装置を構成した場合には、大型の発光面を備えながらも、照射対象に対して輝度の均一性に優れた光を照射する優れた照明装置を提供することができる。
【００５２】
特に、上記第１の受光面および第２の受光面が、上記導光体の底面に形成された凹部の内面を構成している発光素子を複数個組み合わせて照明装置を構成した場合には、各導光体の内部に光源が収納され、かつ、大型の発光面全体に複数の光源が分散して配置される。この結果、大型の発光面を備えながらも、薄型であり、かつ、従来のサイドライト型の照明装置のように、光源による発熱が一箇所に集中するのを防止した照明装置を提供することができる。光源による発熱が一箇所に集中しないので、放熱機構を簡易にすることができ、放熱機構によるコストアップを抑えることが可能となる。
【００５３】
さらに、上記照明装置に、上記発光素子をそれぞれ独立して駆動する駆動部をさらに設けると、発光素子ごとに発光強度を変更することができる。そのため、本発明の照明装置を液晶表示装置のバックライトなどとして使用すれば、表示画面全体を複数に分割した領域に応じてバックライトの強度を変更することができる。そして、例えば、黒っぽい画像が表示される領域では照明の強度を弱くし、白っぽい画像が表示される領域は照明の強度を強くするというように、駆動部が各発光素子の発光量を表示画像に応じてアクティブに調節すれば、よりコントラストの高い画像表示を行うことができる。
【００５４】
上記導光体の内部には、センサがさらに設けられていることが好ましい。
【００５５】
これにより、センサから得られた結果を上記駆動部にフィードバックし、駆動部が得られた結果に基づく光量調節を行うことによって、各光源の光量の個体差を小さくすることができる。これにより、照明装置の発光面全体の輝度をより均一にすることができる。
【００５６】
また、本発明の液晶表示装置は、上記いずれかの発光素子または照明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。
【００５７】
これにより、液晶表示装置を薄型かつ大型にした場合にも、充分な輝度を有し、輝度均一性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
【００５８】
本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明によって明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る発光素子の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図、（ｃ）は、上記発光素子の底面図である。
【図２】本発明に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るバックライトを発光面側から透視した場合の斜視図である。
【図４】上記バックライトの構成単位をなす発光素子を示す斜視図である。
【図５】図４に示す発光素子の表面（発光面）にシボ加工によって形成された凹凸の密度分布の一例を示すグラフであり、（ａ）は、シボ密度を色の濃さで表したグラフであり、（ｂ）は、シボ密度を高さで表したグラフである。
【図６】図５に示すシボ密度を有する発光素子の照度分布を示す図である。
【図７】図４に示す発光素子の表面（発光面）にシボ加工によって形成された凹凸の密度分布の他の例を示すグラフであり、（ａ）は、シボ密度を色の濃さで表したグラフであり、（ｂ）は、シボ密度を高さで表したグラフである。
【図８】図７に示すシボ密度を有する発光素子の照度分布を示す図である。
【図９】発光面のシボ密度が一様である発光素子の照度分布を示す図である。
【図１０】発光面に形成された凸部の形状の一例を示す斜視図である。
【図１１】導光体の平面図であり、光源の照射領域を模式的に示す図である。
【図１２】図１１に示すＢ−Ｂ’線において、変形例としての導光体を切断したときの断面図である。
【図１３】発光素子の組み合わせの一例を示す平面図である。
【図１４】発光素子の組み合わせの他の例を示す平面図である。
【図１５】発光素子の組み合わせのさらに他の例を示す平面図である。
【図１６】センサを内蔵したバックライトの概略構成を示す断面図である。
【図１７】保持部の変形例を示す斜視図である。
【図１８】本発明の他の実施形態に関し、保持部を形成した透明板を導光体の発光面に設けたバックライトを有する液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１９】上記透明板の下面と発光面とが部分的に近接した状態を示す断面図である。
【図２０】上記透明板の下面に粗面加工を施した状態を概略的に示す断面図である。
【図２１】本発明のさらに他の実施形態に関し、保持部を形成した透明板を光学シートの下面に設けたバックライトを有する液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２２】上記透明板において、保持部を形成した面の反対側の面に粗面加工を施した状態を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１            液晶表示装置
２            バックライト（照明装置）
３            液晶表示パネル
５            光源
５ａ、５ａ’  光源（第１の光源、第２の光源）
５ｂ、５ｂ’  光源（第１の光源、第２の光源）
５ｃ、５ｃ’  光源（第１の光源、第２の光源）
７ａ          （導光体の）発光面
７ｂ          （導光体の）裏面（底面）
８            光学シート
８ａ          （光学シートの）下面
９            凹部
９ｃ          受光面（第１の受光面、第２の受光面）
１０          保持部（第１の突起部、第２の突起部）
１１          発光素子
１３          透明板
１３ａ        （透明板の）表面（突起部が形成された面と反対側の面）
２１          発光素子
３１          フォトダイオード（センサ）
３２          バックライト（照明装置）
７０          導光体
７０ａ        発光面
７０ｄ        テーパー面（調光手段）
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、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、特に特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。【００６２】
本実施の形態で説明する発光素子は、均一な発光量が望まれる発光面を備えた面光源の構成部品になり得る。また、その面光源は、例えば、液晶表示装置のバックライトとして使用される照明装置の構成部品になり得る。【００６３】
〔実施の形態１：保持部を導光体の発光面に設けた場合〕
＜液晶表示装置の断面構成＞
図２は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置１の概略構成を示す断面図である。液晶表示装置１は、バックライト２（照明装置）と、バックライト２に対向して配置される液晶表示パネル３とを備えている。【００６４】
バックライト２は、液晶表示パネル３の背後（表示面とは反対の側）に配置されている。図２に示すように、バックライト２は、基板４、光源５、反射シート６、導光体７、光学シート８、および保持部１０（第１の突起部または第２の突起部）を備えている。【００６５】
液晶表示パネル３は、従来の液晶表示装置に使用される一般的な液晶表示パネルと同様であり、図示はしないが、例えば、複数のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；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、それに対向するＣＦ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）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り封入された構成を有している。
上記バックライト２の構成について以下に詳しく説明する。【００６６】
光源５は、例えば、サイド発光タイプのＬＥＤ等の点状光源であり、基板４上に複数配置されている。なお、光源５として、Ｒ、Ｇ、Ｂのチップが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を用いることによって、色再現範囲の広い照明装置を得る事が可能となる。基板４の間には反射シート６が配置されている。なお、基板４は輝度向上を図るために白色のものを用いることが好ましい。そして、各光源５を覆うように導光体７が配置されている。【００６７】
導光体７は、光源５からの光を発する発光面７ａを備えている。発光面７ａは、照射対象に対して光を照射するための面である。導光体７は、アクリル系樹脂、ＣＯＰ[ｃｙｃｌｏ  ｏｌｅｆｉｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ〔例えば、ゼオノア（商品名）〕]、ＣＯＣ（ｃｙｃｌｏ  ｏｌｅｆｉｎ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリカーボネート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。なお、導光体７の内部の底面（裏面７ｂの内部側に相当）上には光源５を配置するための空洞状の凹部９が形成されており、光源５が導光体７内に収まるようになっている。導光体７の成型は、後述する保持部１０と一体的に、射出成型や切削というような成型方法で行うことができる。【００６８】
上記凹部９は、概略、直方体の形状を有し、その直方体の側面が、光源５から出射された光を主として受け取る受光面９ｃ（第１の受光面または第２の受光面）になっている。【００６９】
反射シート６は、基板４の間に配置されているとともに、導光体７の裏面７ｂ（導光体７において発光面７ａの反対側に設けられた面（底面とも呼ぶ））と接するように設けられている。反射シート６は、光を反射し、発光面７ａからより多くの光を出射させるものである。【００７０】
光学シート８は、導光体７の発光面７ａ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３へ照射するものであり、発光面７ａにより形成される面一状の発光面の全体を覆うように、発光面７ａから所定の距離（例えば、３．０ｍｍ）をもって、発光面７ａに対向配置されている。【００７１】
光学シート８は、例えば、発光面７ａから出射した光を拡散させる拡散板や、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（バックライト２から液晶表示パネル３へ向かう方向）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他方の偏光成分を透過させることによって液晶表示装置の輝度を向上させる偏光反射シートなどを、適宜組み合わせて積層した構成とすることができる。なお、これらの組み合わせは、液晶表示装置の価格や性能を考慮して決めることが好ましい。【００７２】
例えば、拡散板として、厚さ２．０ｍｍの住友化学（株）製「スミペックスＥ  ＲＭＡ１０」を使用できる。また、拡散シートに、きもと（株）製の「ライトアップ２５０ＧＭ２」を、プリズムシートに、住友スリーエム（株）製の「ThickＲＢＥＦ」を、偏光シートに、住友スリーエム（株）製の「ＤＢＥＦ−Ｄ４００」等を使用することができる。【００７３】
上記保持部１０は、発光面７ａと光学シート８との間の距離を一定に保つための部材である。発光面７ａと光学シート８との間に一定の間隔を有した空隙を設けることによって、導光体７から発せられる光は、多方向に重なり合いながら光学シート８に到達するため、光学シート８に照射される光が平均化され、輝度の不均一性を低減することができる。【００７４】
本実施の形態では、上記一定の間隔を３．０ｍｍに設定すべく、保持部１０の高さを３．０ｍｍに設定している。【００７５】
なお、本実施の形態では、上記保持部１０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、上記保持部１０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、上記保持部１０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、当該保持部１０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とともに、上記保持部１０において光を拡散することができる。これにより、上記保持部１０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く、光を拡散させるため、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。【００７６】
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。【００７７】
また、上記保持部１０は、導光体７や光学シート８と同様、ポリカーボネート等の透明樹脂を用い、導光体７と一体成形することもできる。また、保持部１０の形状は、特に限定されるものではないが、発光面７ａから出射される光を遮らないように、先細の形状、例えば円錐状であることが好ましい。なお、発光面７ａにおいて、保持部１０を配置する具体的な位置については後述する。【００７８】
上記の構成により、点状の光源５から出射された光は散乱作用と反射作用とを受けながら導光体７内を進み、発光面７ａから出射し、光学シート８を通り液晶表示パネル３に到達する。【００７９】
このように、本実施の形態のバックライト２においては、従来のサイドライト型のように導光体の端面に光源が設けられているのではなく、導光体７の内部に光源５が設けられている。これにより、光源を配置するための額縁領域を設ける必要がなくなるため、装置の狭額縁化を図ることができる。また、従来の直下型のように、光源を導光体の背後に設ける構成ではないため、バックライトの薄型化を図ることができる。【００８０】
また、図２には、バックライト２に設けられた各光源５からの出射方向を矢印で示している。この矢印に示されるように、各光源５からの光は、発光面７ａに垂直な方向の光の成分よりも、発光面７ａに平行な第１の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有している。つまり、基板４上に設けられた光源５の側面から光が出射し、その主たる出射方向が発光面７ａと平行となっている。さらに、凹部９内に隣接して設けられた２個の光源５・５の光の主たる出射方向は、それぞれ矢印Ｌ（左向き）または矢印Ｒ（右向き）の方向であり、互いに異なっている。このように、本発明のバックライト２においては、複数個の光源５から出射される各光の方向は、少なくとも２種類存在する。【００８１】
このように、光源５の発光特性が、発光面７ａに平行な第１の方向に指向性を有していることによって、光源５から発光面７ａに直接到達する光（上記光源５からの直接光中、上記発光面５ａにて反射されず、抜けていく光）の量を減らすことができ、光源配置領域が他の領域と比べて明るい明領域になることを防止することができる。これに加え、隣接する２つの光源５・５からの光の出射方向が互いに異なっていることにより、光を導光体７の隅々まで行き渡らせることができる。したがって、従来のバックライトに比べて輝度均一性をより向上させることができる。【００８２】
なお、本発明においては、光源５からの光の出射方向の主成分が発光面７ａと完全に平行になっているものには限定されない。つまり、光源５からの光の出射方向の主成分が発光面７ａと略平行になっているものも本発明に含まれる。光源５からの光は、上記凹部９の受光面９ｃと対向する面から出射されればよい。【００８３】
また、図２には示していないが、発光面７ａまたは裏面７ｂの少なくとも何れかには、光源５からの光を発光面７ａに導き、発光面７ａから出射させるためにシボ加工などによって形成された微細な凹凸形状（光拡散部材）が形成されていてもよい。これによれば、光源からの光を導光体の発光面に効率よく導くことができるため、光の利用効率を向上させることができる。【００８４】
なお、本発明の拡散部材としては、上記のような微細な凹凸（シボ加工などの表面処理によって形成された凹凸）、印刷されたドットパターン、精密樹脂成形によって導光体と一体成形されたマイクロプリズムなどが挙げられるが、これに限定されることはなく、従来から照明装置の光拡散部材として使用されているものを使用することができる。【００８５】
＜導光体の外観＞
図３は、発光面７ａ側から導光体７を透視して見た場合の導光体７の外観を示す斜視図である。図中の矢印Ｒ・Ｌは、前述したように、各光源５の主たる発光方向（光の出射方向）を示すものである。本実施の形態のバックライト２では、５ａと５ａ’、５ｂと５ｂ’、５ｃと５ｃ’のように、２つの光源が、所定の距離を開けて互いに対向して配置されている。そして、一方の光源５ａ・５ｂ・５ｃからの光が他方の光源５ａ’・５ｂ’・５ｃ’に向かってそれぞれ照射されるとともに、一方の光源５ａ’・５ｂ’・５ｃ’からの光が他方の光源５ａ・５ｂ・５ｃに向かってそれぞれ照射されるように、各光源の発光方向が設定されている。【００８６】
このように、バックライト２では、互いの光源が相手の照射できない領域（デッドエリア）を補うように配置されている。これにより、各光源から出射した光は、お互いの光源のデッドエリア（照射できない領域）を補完するように照射され、発光面７ａの面全体から出射する。そのため、暗部のないバックライトを得ることが可能となる。なお、各光源５は他の光源が照射できない領域を補うように配置されていれば、必ずしも対向して配置されていなければならないわけではない。【００８７】
また、本実施の形態では、１つの基板４上に、ともに矢印Ｒの方向（第１の方向）に光を出射する複数個の光源５ａ、５ａ、５ａ・・・（第１の光源群）が一列に並んで実装されている。また、１つの基板４上に、ともに矢印Ｌの方向（第２の方向）に光を出射する複数個の光源５ａ’、５ａ’、５ａ’・・・（第２の光源群）が一列に並んで実装されている。そして、複数個の光源５ａを実装した基板４と、複数個の光源５ａ’を実装した基板４とは、光源５ａと光源５ａ’とがそれぞれ、所定の距離を開けて対向するように配置されている。【００８８】
上記と同様に、ともに矢印Ｒの方向（第１の方向）に光を出射する複数個の光源５ｂ、５ｂ、５ｂ・・・（第１の光源群）、光源５ｃ、５ｃ、５ｃ・・・（第１の光源群）がそれぞれ１つの基板４上に一列に並んで実装されているとともに、ともに矢印Ｌの方向（第２の方向）に光を出射する複数個の光源５ｂ’、５ｂ’、５ｂ’・・・（第２の光源群）、光源５ｃ’、５ｃ’、５ｃ’・・・（第２の光源群）がそれぞれ１つの基板４上に一列に並んで実装されている。【００８９】
このように各光源群を一列に並べて１つの基板上に配置することによって、バックライト２を構成する複数の光源を容易かつ正確に配置することができる。これにより、バックライト２の生産性を向上させることができる。【００９０】
＜発光素子＞
図４は、図３で導光体７の一点鎖線で囲んだＡの部分を拡大し、さらに発光面７ａに上記保持部１０を設けた状態を示す部分拡大図である。この図４に示す構成を発光素子１１と呼ぶことにする。発光素子１１は、照明装置を構成する最小単位としての本発明の発光素子に相当する。この発光素子１１の平面図を図１（ａ）に、底面図を図１（ｃ）に示し、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図を図１（ｂ）に示す。図１（ａ）〜（ｃ）および図４に示すように、発光素子１１は、第１の光源および第２の光源としての光源５ａ・５ａ’と、光源からの光を面発光させる導光体７と、発光面７ａから突き出した第１の突起部および第２の突起部としての保持部１０を有している。【００９１】
各光源５ａ・５ａ’は、それぞれ導光体７の内部に設けられ、導光体７の側面の一部および底面の一部に開放された空洞状の凹部９内に収められ、互いに所定の距離を開けて対向するように配置されている。なお、各光源５ａ・５ａ’は基板４の上に載せられている。そして、各光源５ａ・５ａ’からの光の主たる出射方向（矢印Ｒ、Ｌ）が、導光体７の発光面７ａと平行になっているとともに、光源５ａ・５ａ’の一方からの光が他方に向かって照射されるように、各光源５ａ・５ａ’からの光の主たる出射方向（矢印Ｒ、Ｌ）が設定されている。【００９２】
このように、発光素子１１においては、対向する２個の点状光源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。このような発光素子１１を複数、タイル状または格子状に並べて配置することにより、暗部のない大型のバックライトを得ることができる。【００９３】
なお、本実施の形態に示す発光素子１１は、２個の光源を備えているが、本発明はこの形態に限定されることはなく、デッドエリアを極力無くすように、光源を３個以上備えていてもよい。【００９４】
以下に、発光素子１１の詳細な構成について説明する。
上述したバックライト２と同様に、発光素子１１には、発光面７ａまたは裏面７ｂの少なくとも何れかに、光源５ａ・５ａ’からの光を発光面７ａに導き、発光面７ａから出射させるためにシボ加工などによって形成された微細な凹凸形状（光拡散部材）、あるいは樹脂成形によって導光体７と一体成形された微細なプリズム（光拡散部材）が形成されていてもよい。そして、この凹凸形状またはプリズムの密度（すなわち、単位面積あたりの凸部（または凹部）の数）は、光源５ａ・５ａ’を基準とした発光面７ａまたは裏面７ｂ上の位置に応じて異なっていることが好ましい。具体的には、発光面７ａまたは裏面７ｂに上記凹凸形状またはプリズムを形成していない状態、あるいは上記凹凸形状またはプリズムを均一な密度で形成した状態において、発光面７ａ上に出現する輝度分布に応じて、輝度ムラが減少するように凹凸形状またはプリズムの密度を変化させることが好ましい。【００９５】
また、導光体７の発光面７ａおよび裏面７ｂの双方に、上記凹凸形状またはプリズムを設け、双方の光学作用の重畳によって発光の輝度ムラを低減させるように、発光面７ａおよび裏面７ｂそれぞれにおいて、凹凸の密度を調整してもよい。【００９６】
図５には、発光素子１１の発光面７ａにシボ加工を施すことによって得られた凹凸形状の密度（単位面積（１ｍｍ×１ｍｍ）あたりの凸部の数、これをシボ密度と呼ぶ）の分布を示す。（ａ）は、発光素子１１中の光源５ａ・５ａ’に対する位置ごとに、シボ密度をそれぞれ異なる濃さで示したものである。（ｂ）は、発光面７ａ中の各位置をｘｙ平面で表し、各位置におけるシボ密度をｚ軸で表したグラフである。図６には、図５に示すシボ密度を有する発光面７ａ（保持部１０は未形成）における照度分布を調べた結果を示す。【００９７】
図５に示すように、光源５ａ・５ａ’の真上に相当するｘｙ平面上の基準位置において、シボ密度が最低値を示し、ｘｙ平面上の位置が当該基準位置から離れるに従って、シボ密度が徐々に大きくなっている。また、光源５ａ・５ａ’の付近を頂点の１つとするように、方形状の発光面７ａの４隅にできる直角三角形の領域では、シボ密度が最大値を示すようになっている。【００９８】
また、図７には、発光素子１１の発光面７ａに形成した凹凸の密度分布の他の例を示し、図８には、図７に示すシボ密度を有する発光素子１１の照度分布（輝度分布）を調べた結果を示す。図７に示すシボ密度の分布の傾向は、図５に基づいて説明したシボ密度の分布の傾向と同様である。【００９９】
さらに、比較のために、発光面７ａ上に均一に（一定の密度で）凹凸形状が分布している場合の照度分布を図９に示す。図９（特に右側の図）に示すように、発光面７ａにおけるシボ密度が一定の場合、光源として使用したＬＥＤの発光特性によって面内で照度ムラが発生する。すなわち、照度が分布し得る全範囲にわたって、いろいろな値の照度のピークが多数出現している。【０１００】
それに対して、図５、７に示すように光源からの位置に応じてシボ密度を異ならせた場合には、図６、８に示すようにＬＥＤの真上（光源配置領域）以外では略均一に（各位置の輝度が一定の範囲内に収まるように）照射されている。より具体的には、照度が分布し得る全範囲のうちの一部の範囲内、例えば図６では約４００ルクス〜１０００ルクスの範囲内に各位置の輝度が固まっている。【０１０１】
なお、発光面７ａに形成される凸部の形状の例としては、図１０に示すような略半球状のものが挙げられる。なお、図１０に示す凸部の形状および寸法は一例である。【０１０２】
このように、導光体７の発光面７ａまたは裏面７ｂの少なくとも何れかに形成された凹凸の密度を光源に対する位置に応じて変えて形成することで、均一な輝度特性を有する発光素子を得ることができる。なお、凹凸の密度分布について、図５および図７に示すものは一例でありこれに限定はされない。【０１０３】
図１１は、発光素子１１に設けられた光源５ａ・５ａ’の照射領域を、図６および図８に示した照度分布に基づいて、模式的に示す図である。図１１に示すように対向する２個の光源５ａ・５ａ’の発光方向が矢印Ｒ、Ｌのようになっているため、お互いの照射できない領域を補うことができる。【０１０４】
しかしながら、このような構成であっても、光の強度が他の領域と比較して弱い領域が存在する。つまり、光源の光出射面からの角度θが約３０°以上の領域には十分な強度の光を照射することができるが、出射面からの角度θが約３０°未満の領域から出射面の背面側に位置する領域（図１１では、これらの領域について斜線を付し、隅部１２ａ、１２ｂ、１２ａ’、１２ｂ’と呼ぶ）では、他の領域と比較して照射される光の強度が弱くなる。【０１０５】
そこで、導光体７の発光面７ａまたは裏面７ｂに形成される光拡散用の上述の凹凸の密度を、上記隅部１２ａ、１２ｂ、１２ａ’、１２ｂ’でより大きくすることが好ましい。【０１０６】
＜保持部の形成位置＞
上記のような輝度分布が生じる発光面７ａに対し、保持部１０を形成する位置は、発光面７ａの輝度ムラを抑制する上で重要である。なぜなら、保持部１０は、発光面７ａと光学シート８との間に一定間隔の空隙を設け、その空隙内で多重反射を起こさせることにより、輝度の不均一性を低減する役割を担っているが、発光面７ａから発せられた光が保持部１０において反射することによって、輝度ムラを発生させる要因ともなるからである。従来の照明装置では、保持部を設ける位置については考慮されていないので、そのような照明装置をバックライトとして使用した表示装置では、表示品位の低下につながってしまう。【０１０７】
そこで、本発明では、発光面７ａ上において保持部１０を配置する位置を規定している。保持部１０を配置する具体的な位置について、以下に説明する。【０１０８】
図６に示すように、保持部１０が未形成の発光面７ａ上では、照度が約４００ルクスから２０００ルクスの範囲に分布している。ただし、前述したように、照度のほとんどは、４００ルクスから１０００ルクスの狭い範囲に固まっている。このような分布を示す照度、言い換えれば輝度を、低輝度から高輝度へ、複数段階にレベル分けした場合に、最低レベルの輝度を示す第１の領域を、発光面７ａ上で特定することができる。【０１０９】
例えば、図６に示すように、照度の１目盛りが１００ルクスを示しているから、照度が分布している４００ルクスから２０００ルクスの範囲を、１００ルクスの幅で分割したとすれば、最低レベルの輝度を示す第１の領域とは、４００〜５００ルクスの照度を示す領域に相当する。【０１１０】
なお、輝度分布の下限から上限までの範囲を分割する幅に依らず、最低レベルを規定することができる。分割する幅をどのような値に定めるかは、光源の発光特性、導光体７および保持部１０の各形成材料、保持部１０のサイズなどによって適宜定めればよい。【０１１１】
上記のような最低レベルの輝度を示す第１の領域は、図６、図８および図１１から分かるように、光源５ａ・５ａ’の周囲領域および隅部１２ａ、１２ｂ、１２ａ’、１２ｂ’などに発生している。したがって、光源５ａ・５ａ’の周囲領域および隅部１２ａ、１２ｂ、１２ａ’、１２ｂ’などが、保持部１０を形成すべき領域となる。【０１１２】
なお、本発明では光源５ａ・５ａ’の主たる発光方向を発光面７ａと平行にしているが、このような構成であっても、図６、８に示されるように、当該光源５ａ・５ａ’が設けられた真上に相当する発光面７ａの領域（光源配置領域と呼ぶ）が、他の領域と比較して明るくなり、明領域になってしまう場合がある。この場合、光源配置領域に、後述する調光手段を設けると、光源配置領域も最低レベルの輝度を示す第１の領域となるので、図１に示すように、光源配置領域に保持部１０を設けることができる。【０１１３】
＜導光体の変形例＞
導光体７の変形例である導光体７０を図１２に示す。図１２は、図１１に示すＢ−Ｂ’線で導光体７０を切断したと仮定した場合の断面を示している。【０１１４】
導光体７０の厚さ（発光面７０ａに垂直な方向の導光体７０の幅）は、光源５からの距離が大きくなるにしたがって小さくなっている。光源５からの距離が大きくなるにしたがって導光体７０の厚さが小さくなっているとは、例えば、図１２に示すように、導光体７０の裏面７０ｂが平坦ではなく、光源５から離れるにしたがって導光体７０の厚さが小さくなるようにテーパー形状になっていることをいう。裏面７０ｂを、このようなテーパー形状とする場合、導光体７０の厚さとしては、例えば、最も厚さの大きい部分が約１〜２ｍｍであって、最も厚さの小さい部分が０．６〜１．２ｍｍである。なお、本発明では、裏面７０ｂの形状はテーパー形状に限定されない。【０１１５】
このような構成によれば、光源５から出射された光が導光体７０内を進むうちに、スネルの法則に基づく全反射条件がくずれ、導光体７０の裏面が平板である場合に比べ出射効率を向上させることができる。また、光源５から届く光量が少なくなる光源５から遠い発光面７０ａ上の領域においても、光源５から近い発光面７０ａ上の領域と同程度の強度の発光を得ることができ、輝度のさらなる均一化を図ることができる。【０１１６】
また、光源５の真上に相当する発光面７０ａの領域（すなわち、前述した光源配置領域）には、発光面７０ａが光源５に近づくように下り傾斜したテーパー面７０ｄが形成されている。このテーパー面７０ｄは、光源５からの光が直接発光面７０ａから出射する際の光量を低下させる上記調光手段として機能する。したがって、テーパー面７０ｄを設けることによって、より均一な輝度を得ることができる。【０１１７】
本発明では、上記調光手段として、テーパー面７０ｄ以外に、光を遮蔽するために一般に使用されているマスク、白色インク印刷、Ａｌなどの金属印刷などの遮光部材を使用してもよく、また、それらの遮光部材を複数のドット状に光源配置領域に配置してもよい。【０１１８】
なお、テーパー面７０ｄまたは遮光部材は、光源配置領域だけではなく、光源５からの光が直接入射する光源配置領域の周辺領域にも設けられていてもよい。つまり、発光面７０ａにおける光源５の真上の領域のみではなく、当該領域の周辺領域である光源５の斜め上方の領域、あるいは光源５の上方に位置する導光体７０の端辺にわたってテーパー面または遮光部材が設けられていてもよい。これにより、光源５から発光面７０ａに対して直接入射する光をより確実に遮蔽することができる。【０１１９】
なお、図１２に示すように、発光素子１１では、光源５の光出射面５ｓ（例えば、直方体形状の光源の一側面）と向かい合う導光体７の面７０ｃ（凹部９を形成する一つの側面である受光面９ｃに相当）に光を散乱させるための凹凸が設けられていることが好ましい。このように、導光体７０の面７０ｃに凹凸が設けられていることによって、光源５から出射された光は散乱されるため、この面７０ｃで光が反射されるのを防止することができる。そのため、光源５からの光を効率よく利用することができる。この面７０ｃに設けられている凹凸は、光の反射を防止するために一般に行われる加工処理（特に、従来のサイドライト型のＬＥＤ光源を用いた照明装置において施されている凹凸加工処理）によって形成される微細な凹凸である。凹凸の幅は、数十ミクロン程度とすることが好ましい。【０１２０】
＜発光素子の駆動＞
以上のように、本実施の形態のバックライト２は、図４に示す発光素子１１を複数個組み合わせて構成することができる。このように、発光素子１１を複数個組み合わせてバックライト２を構成する場合、各発光素子１１をそれぞれ独立して駆動することのできる駆動部（図示せず）を備えていることが好ましい。このような構成によれば、発光素子１１ごとに発光の強度を変更することができる。そのため、液晶表示パネル３の各表示領域に合わせてバックライト２の強度を領域ごとに変更することができる。【０１２１】
例えば、黒っぽい画像が表示される領域は照明の強度を弱くし、白っぽい画像が表示される領域は照明の強度を強くするというように、駆動部が各発光素子１１の光の強度を調節すれば、よりコントラストの高い画像表示を行うことができる。【０１２２】
なお、各光源５の駆動方法については、上記のような発光素子１１ごとに独立して駆動する方法以外にも様々な方法が可能である。例えば、１つの基板４上に実装された光源群ごとに光源５を点灯させるという駆動方法も可能である。これによれば、バックライト２をラインごとに発光させることができる。このようにラインごとに発光させ、発光させるラインを順次選択することによって、液晶表示パネル３の動画応答性が向上し、ボケのない動画を表示することができる。【０１２３】
また、本発明のバックライト２は、導光体７または導光体７０の内部にフォトダイオード等の光センサなどをさらに備えていてもよい。センサは他にも色認識センサ、温度センサなどであってもよい。ＬＥＤなどの光源は、光量などに個体差がある。そこで、各光源に対して上記の何れかのセンサをそれぞれ取り付け、これらのセンサから得られた結果を上記駆動部にフィードバックし、得られた結果に基づく光量調節を駆動部が行うことによって、各光源の光量の個体差を小さくすることができる。これにより、バックライト２で構成された照明装置の発光面全体の輝度をより均一にすることができる。なお、上記のセンサは、必ずしも光源ごと設けられている必要はなく、複数の光源に対して１個のセンサが配置された構成であってもよい。【０１２４】
図１６には、本発明にかかるバックライトが上記センサを備えている場合の例を示す。図１６に示すバックライト（照明装置）３２には、光源５の光量を感知するフォトダイオード（センサ）３１が備えられている。なお、バックライト３２において、センサ部分以外の構成については図２に示すバックライト２と同じ構成を有する。そのため、バックライト２と同じ部材には、同じ部材番号を付し、その説明を省略する。【０１２５】
図１６に示すように、バックライト３２の導光体７には、光源５がそれぞれ配置された凹部９と凹部９との間に、さらにセンサ配置用の凹部９’が形成されており、この凹部９’内にフォトダイオード（センサ）３１が設けられている。このフォトダイオード（センサ）３１が、位置による明るさの違いを認識し、その結果をバックライト３２の駆動回路（図示せず）にフィードバックして光源の光量を調節することができる。これによって、より均一な輝度の光を照射する照明装置を得ることができる。【０１２６】
＜発光素子および光源の配置の仕方＞
発光素子１１の配置の仕方としては、上述のような格子状の配置以外の配置も可能である。以下には発光素子１１の配置の他の例について説明する。【０１２７】
図１３では、図４に示すような構成を有する複数の発光素子１１が、ｘ方向に沿って一列を形成せず、互い違いに配置されている。つまり、発光素子１１内に備えられた光源５ａ’が、ｘ方向に隣接する他の発光素子１１内に備えられた光源５ｂと近接しないように配置されている。一方、ｙ方向に隣接する各発光素子１１は、図２と同様に一列に並んで配置されている。【０１２８】
図１３の配置には、ＬＥＤが発光する際に発熱する問題が関係している。ＬＥＤはその種類にもよるが、温度によって発光効率が変化し、一般に温度が高くなりすぎると発光効率が低下する。そこで、光源としてＬＥＤを使用する場合、発光効率を維持するためにＬＥＤを放熱させる必要がある。上記のように、ｘ方向に隣接する発光素子１１を互い違いに（ｙ方向の変位を持って）配置することで、複数の光源が一定の距離を有して配置され、近接することを防止することができるため、放熱性を向上させることができ、ＬＥＤの発光効率を維持することができる。【０１２９】
また、図１４には、本発明の発光素子の他の構成例と、バックライトを構成する場合のこの発光素子の組み合わせの一例を示す。【０１３０】
図１４に示す発光素子２１は、図４に示す発光素子１１と同様に、２個の光源５ａ・５ａ’と、光源からの光を面発光させる導光体７とを有している。各光源５ａ・５ａ’は、それぞれ導光体７の内部に設けられた凹部（図示せず）内に収められ、互いに対向するように配置されている。そして、各光源５ａ・５ａ’からの光の出射方向（矢印Ｒ、Ｌ）が、導光体７の発光面７ａと平行になっているとともに、一方の光源からの光が他方の光源に向かって照射されるように、各光源５ａ・５ａ’からの光の出射方向（矢印Ｒ、Ｌ）が設定されている。【０１３１】
しかし、図４に示す発光素子１１では、光源５ａ・５ａ’が、発光面７ａをその真上から見た場合に略正方形状となる導光体７の辺の中央部付近に配置されているのに対し、図１４に示す発光素子２１では、光源５ａ・５ａ’が、発光面７ａをその真上から見た場合に略正方形状となる導光体７の対角線上の両角部分に配置されている。【０１３２】
このように光源５ａ・５ａ’を配置することで、暗部となる隅部分が発生しないので、より輝度の均一な照明装置を得ることができる。【０１３３】
このように、発光素子２１においては、対向する２個の点状光源が導光体７の対角線上の両隅部分に配置されている。そのため、辺の中央付近に光源を配置した場合に光が照射されにくい隅部分にも充分に光を照射することができ、より輝度均一性に優れるとともに、光の利用効率を向上させることができる。そして、このような発光素子２１を複数並べて配置することにより、暗部がなく輝度均一性により優れた大型のバックライトを得ることができる。【０１３４】
また、図１５には、発光素子２１の組み合わせのさらに他の例を示す。
図１５に示す発光素子２１は、図１４に示す発光素子２１と同じ光源の配置を有している。しかし、図１５では、この発光素子２１がｘ方向に沿って互い違いに配置されている。つまり、発光素子２１内に備えられた光源５ａ’が、ｘ方向に隣接する他の発光素子２１内に備えられた光源５ｂと近接しないように配置されている。一方、ｙ方向に隣接する各発光素子２１は、一列に並んで配置されている。【０１３５】
光源としてＬＥＤを使用する場合、ＬＥＤを放熱させる必要があるが、上記のように、ｘ方向に隣接する発光素子２１を互い違いに配置することで、複数の光源が一定の距離を有して配置され、近接することを防止することができるため、放熱性を向上させることができる。【０１３６】
以上のように、本発明の照明装置における導光体ユニットの配置の仕方について例示したが、本発明は必ずしもこのような構成に限定はされない。発光素子に含まれる２つの光源は、発光方向が互いに異なっていれば、どのように配置されていてもよい。また、照明装置内に存在する複数の光源についても、装置内の少なくとも２つの光源からの発光方向が互いに異なっていれば、どのように配置されていてもよい。そのため、光源が全く規則性なくランダムに配置されていてもよい。【０１３７】
本発明の照明装置は、発光面積が大きくなった場合にも輝度均一性に優れているため、特に大画面を有する液晶表示装置のバックライトとして使用することが好ましいが、これに限定はされず、あらゆる液晶表示装置のバックライトとして使用することができる。また、本発明の照明装置は、液晶表示装置以外にも、屋内の照明、屋外の掲示板用の照明などとして利用することができる。【０１３８】
（保持部の変形例）
図１７は、先細の形状を備えた保持部１０の変形例として、リブ状の保持部２０を示している。保持部２０は、所定の幅および高さを有し、その奥行きは、光源５ａ、５ａ’の各上方に位置する導光体７の端辺全体にわたっている。【０１３９】
発光面７ａ上における保持部２０の形成位置は、図１１に示すように、発光面７ａを平面視したときの光源５ａ、５ａ’の出射面の位置（図１１の破線で示す位置）と上記端辺との間の帯状領域であればよい。【０１４０】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１８〜２０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施の形態１の図面に示した部材と同一の構成および機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。【０１４１】
本実施の形態の液晶表示装置１は、図１８に示すように、保持部１０の設け方の点において、上記実施の形態１と異なっている。本実施の形態では、保持部１０は、導光体７の発光面７ａ（図２参照）上に設けられるのではなく、光学シート８側に設けられている。光学シート８側に保持部１０を設ける形態の一例としては、図１８に示すように、保持部１０を透明板１３と一体に成形してもよいし、光学シート８を構成する拡散板に、保持部１０を一体成形してもよい。【０１４２】
保持部１０を透明板１３に形成した場合には、透明板１３を発光面７ａ上に接着剤等で固定する。そのような透明板１３として、例えば、厚さ１．０ｍｍの透明ポリカーボネートを使用できる。保持部１０の高さを例えば２．０ｍｍとすれば、図２に示す３．０ｍｍの高さで保持部１０を形成した場合と、バックライト２の厚みを同じにすることができる。【０１４３】
なお、保持部１０の形成位置は、上記実施の形態１と同じであり、発光面７ａ上の輝度を複数段階にレベル分けした場合の最低レベルを示す領域に対応するように設定されている。【０１４４】
本変形例によれば、図２に示す構成により奏する上述の効果に加えて、透明板１３により、光源５の発熱の影響による導光体７の反りを防止して、導光体７の発光面７ａの平坦性を向上させることができるという効果を奏する。これにより、透明板１３の表面１３ａと光学シート８との間の距離を確実に一定に保つことができるため、両者の間に形成される光の拡散空間を一定間隔に保つことができる。そのため、光学シート８に照射される光を確実に平均化させることができるため、輝度の均一性の向上を図ることができる。【０１４５】
ここで、上記保持部１０を有する透明板１３を導光体７上に配置した際、透明板１３の表面１３ａと導光体７の発光面７ａとが全面的に接触した場合には、上述のように、発光面７ａの平坦性が向上し、輝度の均一性を向上させることができるが、表面１３ａと発光面７ａとが部分的にしか接触しない場合には、新たなムラが発生し、輝度の均一性を損なうことになる。【０１４６】
図１９は、透明板１３の表面１３ａと導光体７の発光面７ａとが部分的に接触（近接）した状態を示す、液晶表示装置１の概略構成を示す断面図である。図１９に示すように、発光面７ａが面一状に揃わない場合や、透明板１３に撓みが生じた場合には、表面１３ａと発光面７ａとの間の距離が不均一となり、部分的に接触または近接した状態となる。これにより、接触部または近接部の近傍において、干渉縞（ニュートンリング）が発生し、これがムラとなって観察される。【０１４７】
そこで、このムラを解消するため、表面１３ａには、微細な凹凸を形成するなど、粗面加工が施されていることが好ましい。図２０は、保持部１０を有する透明板１３の表面１３ａに粗面加工を施した場合の、液晶表示装置１の概略構成を示す断面図である。【０１４８】
上記の構成によれば、表面１３ａと発光面７ａとの間に形成される空気層の厚さの変化が大きくなる、言い換えれば、細かい変化が密に生じるため、干渉縞のピッチが細かくなる。そのため、干渉縞が表示画面全体で平均化されるため、ムラとして目視され難くなる。【０１４９】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図２１〜２２に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施の形態１の図面に示した部材と同一の構成および機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。【０１５０】
本実施の形態の液晶表示装置１は、図２１に示すように、保持部１０の設け方の点において、上記実施の形態１および２と異なっている。本実施の形態では、保持部１０は、導光体７の発光面７ａ（図２参照）上に設けられるのではなく、透明板１３と一体に成形された上で、透明板１３が、発光面７ａに対向した光学シート８の下面８ａに接着剤等を介して固定されている。【０１５１】
この結果、保持部１０は、発光面７ａから光学シート８の方へ上向きに突き出すのではなく、光学シート８の下面から発光面７ａの方へ下向きに突き出している。【０１５２】
また、本実施の形態では、バックライト２の構成単位となる発光素子１１は、光源５（第１の光源）と、光源５からの光を発する発光面７ａを備えた導光体７と、発光面７ａから所定の間隔を保つように配置され、発光面７ａに向かって突き出した保持部１０（第１の突起部）を備えるとともに、上記光源５から発せられる光を拡散させる機能を有した光学シート８とを、基本構成として備えている。【０１５３】
なお、保持部１０の形成位置は、上記実施の形態１と同じであり、発光面７ａ上の輝度を複数段階にレベル分けした場合の最低レベルを示す領域に対応するように設定されている。【０１５４】
なお、光学シート８から発光面７ａに向かって突き出す保持部１０の形状を円錐状または角錐状に設定することは、輝度に対する影響を最小限にする上で好ましい。なぜなら、保持部１０の尖端が発光面７ａに接するので、保持部１０と発光面７ａとの接触面積を最小限にすることができるからである。【０１５５】
なお、この構成においても、図２１に部分拡大図を示すように、光学シート８および透明板１３の撓み等により、下面８ａと表面１３ａとの間の距離が不均一となり、干渉縞が発生しムラとなって観察される。【０１５６】
そこで、このムラを解消するため、実施の形態２と同じく図２２に示すように、表面１３ａに微細な凹凸を形成するなど、粗面加工を施すことが好ましい。【０１５７】
以上、実施の形態１〜３として様々な具体例を説明したが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。例えば、発光面７ａに対して配置する保持部１０の数量は、導光体７と光学シート８との間に設ける間隙を一定間隔に保持できる限り、特に限定されるものではない。すなわち、保持部１０を発光素子１１毎に１つずつ、あるいは、複数の隣接する発光素子１１の組毎に１つずつ設けるだけでもよい。【０１５８】
このように、保持部１０の数量を減らすことにより、発光面７ａから出射される光のうち、保持部１０によって反射される光の量をさらに少なくすることができるため、より輝度の均一性を向上させることができる。また、バックライト２の軽量化を図ることもできる。【０１５９】
なお、製造効率を重視した場合には、全ての導光体７を同一形状とすることが好ましい。そうすると、保持部１０を導光体７と一体に形成する場合、保持部１０の全体数は、導光体７の数量に依存することになる。そのため、保持部１０の全体数量を減らすためには、保持部１０と導光体７とを別部材とすることが好ましい。これにより、導光体７に対する保持部１０の配置位置の設計自由度を向上させることができる。【０１６０】
以上のように、本発明に係る液晶表示装置は、上述したようなバックライト２を備えていることで、液晶表示パネル３に対してより均一な光を照射することができるため、表示品位を向上させることができる。【０１６１】
また、本発明に係るバックライト２を備えた照明装置は、発光面積が大きくなった場合にも輝度均一性に優れているため、特に大画面を有する液晶表示装置のバックライトとして使用することが好ましいが、これに限定はされず、あらゆる液晶表示装置のバックライトとして使用することができる。【０１６２】
本発明の発光素子は、以上のように、第１の光源と、該第１の光源からの光を発する発光面を備えた導光体と、該発光面に対して突き出した第１の突起部とを備えた発光素子において、上記第１の光源は、上記発光面に垂直な方向の光の成分よりも上記発光面に平行な第１の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有し、上記導光体は、少なくとも、上記第１の方向の光の成分を受光する第１の受光面を有し、上記発光面上の輝度を、低輝度から高輝度へ、複数段階にレベル分けした場合に、上記発光面に上記第１の突起部を設ける位置を、最低レベルの輝度を示す第１の領域に定めた構成である。【０１６３】
また、本発明の他の発光素子は、以上のように、第１の光源と、該第１の光源からの光を発する発光面を備えた導光体と、該発光面から所定の間隔を保つように配置され、該発光面に向かって突き出した第１の突起部を備えるとともに、上記第１の光源から発せられる光を拡散させる機能を有した光学シートとを備え、上記第１の光源は、上記発光面に垂直な方向の光の成分よりも上記発光面に平行な第１の方向の光の成分の方が大きくなるような指向性を有し、上記導光体は、少なくとも、上記第１の方向の光の成分を受光する第１の受光面を有し、上記発光面上の輝度を、低輝度から高輝度へ、複数段階にレベル分けした場合に、上記第１の突起部を上記光学シートに設ける位置を、最低レベルを示す第１の領域に定めた構成である。【０１６４】
それゆえ、従来の構成と比較して、第１の光源を配置した領域が他の領域と比べて明るくなるような輝度ムラの発生を防止することができる上に、発光面から第１の突起部を突き出させたことに起因した輝度ムラを抑制することができるため、輝度の均一性をより向上させることができるという効果を奏する。【０１６５】
また、本発明の照明装置は、上記発光素子を備えているので、上記発光面から光の照射対象に向けて、輝度の均一性に優れた光を照射することができるという効果を奏する。【０１６６】
さらに、本発明の液晶表示装置は、本発明の発光素子または照明装置をバックライトとして備えているので、液晶表示パネルに対してより均一な光を照射することができるため、表示品位を向上させることができるという効果を奏する。【０１６７】
本発明は上述した各実施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形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。【０１６８】
発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１６９】
本発明の液晶表示装置は、大画面テレビジョン、コンピュータ等のモニタ表示装置、携帯型電子機器の表示装置等の各種表示装置として広く利用することができ、本発明の発光素子および照明装置は、上記各種表示装置のバックライトとして好適に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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