(57)【要約】【課題】  導光型方式を利用した面光源装置において、局所輝度制御を可能とし、さらに、局所輝度制御における輝度ムラの発生を抑える。【解決手段】  光源１１から発せられた光を前方に照射する有効領域を有する複数の導光板１２を２次元方向に配列するとともに、隣接する導光板１２の有効領域が重ね合わせられ、複数の導光板１２の有効領域によって光が放射される重複領域が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2011014474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられた光を前方に照射する有効領域を有する複数の導光板を２次元方向に配列するとともに、
隣接する導光板の有効領域が重ね合わせられ、複数の導光板の有効領域によって光が照射される重複領域が形成されていることを特徴とする
面光源用導光板。
【請求項２】
各導光板の重複領域における輝度は、導光板の有効領域中、単独で光を照射する単独領域の境界における輝度と連続するように設定されている
請求項１に記載の面光源用導光板。
【請求項３】
導光板の有効領域には、照射光量を調整するためのパターンが印刷されている
請求項１乃至請求項２の何れか１項に記載の面光源用導光板。
【請求項４】
導光板の有効領域には、照射光量を調整するための凹凸部が形成されている
請求項１乃至請求項２の何れか１項に記載の面光源用導光板。
【請求項５】
導光板の裏面には、反射部が設けられる
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の面光源用導光板。
【請求項６】
導光板は、光源と有効領域との間に安定化領域を有する
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の面光源用導光板。
【請求項７】
光源から発せられた光を前方に照射する有効領域を有する複数の導光板を２次元方向に配列するとともに、隣接する導光板の有効領域を重ね合わせ、複数の導光板の有効領域によって光が照射される重複領域が形成された面光源用導光板と、
各導光板毎に設けられた光源と、を備えたことを特徴とする
面光源装置。
【請求項８】
導光板は、その端面に光源が設けられているエッジライト型導光板である
請求項７に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に液晶表示装置のバックライトとして用いられる面光源装置に関するものであり、特に、局所輝度制御（Local Dimming）を行う液晶表示装置に用いられる面光源
用導光板とそれを用いた面光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過型液晶パネルを背面から均一に照明するため、面光源装置（いわゆるバックライト装置）が知られている。このような、面光源装置は、光の導き方で大別して２つのタイプに分けることができる。１つは、複数のＬＥＤの配列からなる面光源装置を透過型液晶パネルの裏面に配置して、面光源の光を液晶パネルに直接照射する「直下型」、もう１つは、面光源装置からの光を導光板、反射板、拡散板などを利用して液晶パネル全体に照射する「導光型」である。
【０００３】
直下型の面光源装置では、表示映像の内容に連動させ、ＬＥＤバックライトを局所的に暗くしたり明るくすることでハイコントラストな映像を作り出すことができる。ＲＧＢーＬＥＤ直下型では、さらにＲ、Ｇ、Ｂの各出力を調整することで特定色の色を強く出して色純度を高めた発色を行うこともできる。また、必要とされない箇所のＬＥＤ発光量を抑えることで消費電力の抑制にも貢献できる。
【０００４】
このように直下型の面光源装置においては、ローカルディミング（Local Dimming）、
あるいはエリア駆動（Area Drive）と呼ばれる局所輝度制御を行うことが可能であり、本来自発光ではない液晶パネルに対し、自発光に近い映像特性を与えられるなど各種メリットをもたらす技術として注目されている。
【０００５】
特許文献１には、所定の間隔で隔離され配列された複数の白色ＬＥＤを含み、各白色ＬＥＤとそこから最短距離に配置された任意の白色ＬＥＤとの組み合わせからなるＬＥＤユニットの中心光量が、各白色ＬＥＤから出る光量の総計を平均した値の８０〜１２０％となるように配列された直下型ＬＣＤバックライトユニットについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５４５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１にみられるような直下型バックライトでは、個々のＬＥＤの光量を制御することで局所輝度制御を行うことが可能である。このように直下型バックライトではコストと消費電力の観点から、ＬＥＤ間に適当な間隔を設けて配置することが一般的となっているが、この間隔における輝度の取り扱いは非常に困難であり、局所輝度制御を行った際の輝度ムラ発生の原因となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、従来、検討されていなかった導光型の面光源装置においても局所輝度制御を可能とするものであり、輝度制御を行う領域間における輝度ムラを抑制可能とするものである。そのため、本発明の面光源用導光板は、光源から発せられた光を前方に照射する有効領域を有する複数の導光板を２次元方向に配列するとともに、隣接する導光板の有効領域が重ね合わせられ、複数の導光板の有効領域によって光が照射される重複領域が形成さ
れていることを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明の面光源用導光板において、各導光板の重複領域における輝度は、導光板の有効領域中、単独で光を照射する単独領域の境界における輝度と連続するように設定されている。
【００１０】
さらに、本発明の面光源用導光板において、導光板の有効領域には、照射光量を調整するためのパターンが印刷されている。
【００１１】
請求項１乃至請求項２の何れか１項に記載の面光源用導光板。
【００１２】
さらに、本発明の面光源用導光板において、導光板の有効領域には、照射光量を調整するための凹凸部が形成されている。
【００１３】
さらに、本発明の面光源用導光板において、導光板の裏面には、反射部が設けられている。
【００１４】
さらに、本発明の面光源用導光板において、導光板は、光源と有効領域との間に安定化領域を有することとしている。
【００１５】
また、本発明の面光源装置は、光源から発せられた光を前方に照射する有効領域を有する複数の導光板を２次元方向に配列するとともに、隣接する導光板の有効領域を重ね合わせ、複数の導光板の有効領域によって光が照射される重複領域が形成された面光源用導光板と、各導光板毎に設けられた光源と、を備えたことを特徴としている。
【００１６】
さらに、本発明の面光源装置において、各導光板は、その端面に光源が設けられているエッジライト型導光板とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の面光源用導光板によれば、これまで、直下型バックライトで可能としていた局所輝度制御（Local Dimming）を、導光型バックライトにおいても実現することが可能と
なる。特に、隣接する導光板の有効領域が重ね合わされることで、導光板の有効領域間での輝度を滑らかに変化させ、表示画面上で輝度ムラが抑えられた画面を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る面光源導光板の有効領域の配列の様子を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る面光源装置の輝度分布の様子を示す模式図。
【図３】本発明の実施形態に係るＸ軸方向における導光板の重複の様子を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係るＹ軸方向における導光板の重複の様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る導光板の有効領域の配列された面光源用導光板を示す図である。この図では、Ｘ軸方向に４枚、Ｙ軸方向に４枚、合計１６枚の導光板１２が配列された状態が示されている。特に、ここでは導光板１２の有効領域、すなわち、導光板１２毎に設けられている光源からの光を前方に照射する領域が示されている。光源の配置や導光板１２の詳細な構成については後ほど説明を行う。
【００２０】
この図１の中央には、面光源用導光板の正面図が、図１の右側にはＹ軸方向Ａ−Ａ’間における断面図が、図１の下方にはＸ軸方向Ｂ−Ｂ’間における断面図が示されている。
正面図中、斜線で示した領域は、ちょうど１枚分の導光板１２による有効領域を示したものとなっている。各導光板１２の有効領域は、隣接する導光板１２の有効領域と重ね合わされた状態とされており、Ａ−Ａ’間の断面図では、記号Ｆで示す、複数の導光板１２の有効領域が重ね合わされた重複領域と、記号Ｅで示す１枚の導光板１２の有効領域で形成された単独領域が交互に繰り返す形態で配列される。Ｂ−Ｂ’間の断面図においても同様に重複領域Ｄと単独領域Ｅが交互に繰り返す形態で配置されている。
【００２１】
このように、本実施形態における面光源用導光板は、導光板１２において光源からの光を全面に照射する有効領域を２次元方向に配列するとともに、隣接する有効領域を重ね合わせ、複数の導光板の有効領域によって光を照射する重複領域が設けられたことを特徴としている。
【００２２】
このような面光源用導光板の構成に拠れば、従来、直下型バックライト方式のみで可能としていた局所輝度制御（Local Dimming）を、導光型バックライト方式においても実現
することが可能となる。特に、隣接する有効領域が重ね合わされることで、有効領域間での輝度を滑らかに変化させることができ、表示画面上で輝度ムラが抑えられた画面を実現することができる。導光板１２の有効領域の配列は、このようなマトリクス状の配列のみならず、千鳥配置など各種の配列を採用することができる。また、有効領域の形状も矩形状だけでなく、適宜な形状を採用してもよい。また、導光板１２の数についても適宜数が採用できる。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態に係る面光源装置の輝度分布の様子を示す模式図である。この図は、面光源装置の輝度分布を示すため、図１の下方に示すＸ軸方向における断面図を模式的に示した図となっている。
【００２４】
各導光板１２の有効領域は、図に示されるようその端部を一定領域だけ重複させており、重複領域Ｄと単独領域Ｃが形成されている。単独領域Ｃでは、導光板１２の表面に溝を彫る、または、プリズムシートが貼付されることなどによる凹凸部が形成される、あるいは、照射光量を調整するためのパターンが印刷されており、光源からの伝搬距離で異なる輝度分布を一様な輝度に揃えて前方に照射している。なお、この印刷パターンに使用するインクには数μｍ程度の散乱体が含まれており、例えば、パターンとしてインクによるドットを利用した場合、ドットの径、あるいは、ドット密度を調整することで輝度分布を調整することができる。
【００２５】
一方、重複領域Ｄでは、複数の有効領域からの光が重畳されて前方に照射されることとなるため、単独領域Ｃとの境界において輝度が連続すると共に、有効領域の端部に向かって減衰していくような輝度分布となるよう照射光量が調整されている。この照射光量の調整は、単独領域Ｃと同様、導光板１２の表面に凹凸部、あるいは印刷パターンを設けることで実現できる。
【００２６】
したがって、１つの導光板１２の有効領域における輝度分布は、図中、個別輝度にて示すように台形形状となる。この重複領域Ｄにおける個別輝度分布は、各導光板１２の個別輝度を重ね合わせたとき、図の合成輝度に示すように一様な輝度分布が得られるように設定される。このような構成により、導光型の面光源装置において偏りのない一様な輝度分布を実現できる。また、局所輝度制御を実行した場合においても各導光板１２の有効領域間で発生する輝度ムラを抑え、液晶ディスプレイ装置における違和感のない画像を実現できる。
【００２７】
なお、図２では、２枚の導光板１２が重なる重複領域Ｄのみについて説明したが、導光板１２を２次元方向で重ね合わせた場合、実際には２枚以上の導光板１２が重ね合わせら
れた重複領域Ｄが発生することとなる。このような重複領域Ｄについても、２枚の導光板１２を重ね合わせた場合と同様、重複領域Ｄについて適宜減衰を設け、複数枚による合成輝度が一定となるように設定すればよい。
【００２８】
また、単独領域と重複領域を含む有効領域において光量調整を行う凹凸部、印刷パターンなどの構成は、本実施形態のように導光板１２の表面に形成することに代え、その裏面に形成することでも実現可能である。  次に、図３、図４を用い、実際の面光源用装置の構成についてその詳細を説明する。図３は、本発明の実施形態に係るＸ軸方向における導光板の重複の様子を示した図であり、図４は、本発明の実施形態に係るＹ軸方向における導光板の重複の様子を示した図となっている。どちらの図においても、２枚の導光板についてその重ね合わせを説明する図となっており、上に位置する導光板１２ａの構成、下に位置する導光板１２ｂの構成、そして、それらの重ね合わせたときの断面図が示されている。
【００２９】
図３の上方には、Ｘ軸方向において重ね合わせを行った際、上側に位置する導光ユニット１０ａが示されている。この導光ユニット１０ａは、導光板１２ａ、光源１１ａ、反射シート１３ａを備えて構成されている。
【００３０】
導光板１２ａは、その厚みを数ｍｍとし、アクリル板などによって構成された透明基材である。本実施形態では、この導光板１２ａの一端に光源１１ａが設けられたエッジライト型導光板が採用されている。このエッジライト型導光板では、導光板の厚さを光源の厚さと兼用することで、面光源装置全体の薄型化を図ることができる。光源１１ａから放射された光は、この導光板１２ａの端部に入射し、安定化領域を通過した後、有効領域から目的とする照射方向へ照射される。この安定化領域は、その名が示すように、光源１１ａから照射される光が有効領域で均一となるように安定させるため設けられた領域であり、また、光源１１ａからの直接光が有効領域に入射しない役割も果たしている。
【００３１】
有効領域は、図１、図２において説明したように、１枚の導光板１２ａによって光を照射する単独領域と、複数枚の導光板１２ａ、１２ｂによって光を照射する重複領域に分類される。どちらの領域の表面にも光を照射するための凹凸部、あるいは印刷パターンが設けられるが、単独領域では一様な輝度分布となるよう、また、重複領域では他の導光板１２ｂと輝度を合成したときに一様となるような減衰が施される。
【００３２】
導光板１２ａの裏面には、前方に照射する光の効率を向上させるための反射シート１３ａが貼付されている。この反射シート１３ａは、導光板１２ａの重複領域以外の箇所に貼付され、導光板１３ａの裏面方向に進む光を前方に反射させている。なお、この反射シート１３ａは、安定化領域の表面、光源１１ａ周囲、導光板１２ａの側面などにも貼付して照射効率を高めることとしてもよい。
【００３３】
このように、その裏面に更なる有効領域が位置する重複領域については、反射シート１３ａが設けられていないため、その重複領域について裏面に位置する有効領域からの光を重畳させることが可能となる。本実施形態では、照射効率向上のため、反射シート１３ａを貼付することとしたが、反射シート１３ａに限らず、塗料を印刷するなど照射効率を向上させる反射部の構成としては適宜態様を採用することができる。
【００３４】
一方、下側に位置する導光ユニット１０ｂは、反射シート１３ｂの貼付位置を除き、導光ユニット１０ａと同様の構成が採用される。上側に位置する導光ユニット１０ａについては、その重複領域について反射シート１３ａが貼付されないこととしていたが、この下側に位置する導光ユニット１０ｂの裏面には、全領域に反射シート１３ｂが貼付され照射効率を高めている。
【００３５】
図３の下方には、この２つの導光ユニット１０ａ、１０ｂを重ね合わせたときの様子が示されている。ちょうど、上側に位置する導光ユニット１０ａの重複領域と下側に位置する導光ユニット１０ｂの重複領域が重なるようにして配置される。
【００３６】
上側に位置する導光ユニット１０ａの光源１１ａから照射された光は安定化領域を通過した後、単独領域から目的とする方向へ照射される。このとき単独領域の裏面には反射シート１３ａが設けられているため、導光ユニット１０ａの裏面からの漏れ光は抑えられ、目的とする方向への照射効率が高められる。下側に位置する導光ユニット１０ｂの単独領域についても同様に、光源１１ｂから照射された光は、反射シート１３ｂでの反射を経て目的とする方向へ照射される。
【００３７】
一方、上側に位置する導光ユニット１０ａの重複領域では、光源１１ａからの光は目的とする方向へ照射されるが、同重複領域の裏面には、下側に位置する導光ユニット１０の重複領域が位置するため、この領域からの光も併せて照射される。その際、下側に位置する重複領域の裏面には反射シート１３ｂが設けられているため、この重複領域からの漏れによる照射効率の低下は抑えられたものとなっている。
【００３８】
以上、導光ユニット１０の構成を説明すると共に、並びに、その重ね合わせの様子を分かり易く説明するため、Ｘ軸方向における２枚の重ね合わせを用いて説明を行ったが、このように導光ユニット１０を重ね合わせることで、直下型方式のみならず、導光型方式においても局所輝度制御を実現することが可能となる。特に、導光板を重ね合わせた重複領域において、単独領域から連続するように減衰する輝度分布とすることで、局所輝度制御において隣接する導光ユニット１０間に輝度差が設けられた場合においても、両導光ユニット１０間での輝度差で生じる輝度ムラを目立たなくすることができる。
【００３９】
図４は、本発明の実施形態に係るＹ軸方向における導光板の重複の様子を示した図である。導光ユニット１０の基本構成は同様であるが、重複領域の位置が異なるため、前側に位置する導光ユニット１０ａの反射シートも重複領域に併せた形で異なった形状となっている。
【００４０】
以上、図３を用い、Ｘ軸方向における２枚の導光板の重複の様子を、図４を用い、Ｙ軸方向における２枚の導光板の重複の様子を説明したが、実際には、図１に示すよう、同方向に２枚以上重複させることとしている。また、Ｘ軸、Ｙ軸の２次元方向について重ね合わせを行うため、ちょうど図３と図４を組み合わせた形態で実施されることとなる。
【００４１】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１０…導光ユニット、１１…光源、１２…導光板、１３…反射シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011014474.tif 000006