(57)【要約】【課題】軽量で高強度を有するとともに、薄型化が可能な面状照明装置、およびこれを備えた液晶表示装置を提供する。【解決手段】照明装置は、複数の光源１２と、拡散、屈折、反射の少なくとも１つの光学特性を有し、前記光源に対向する光学部材２４と、複数の凹凸を有し、前記光学部材を支持する光透過性を有したシート状の支持部材３１ａと、を備える。【選択図】図１
2011181464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状の放射面を有する照明装置であって、
面状の放射面に対向して配置された複数の光源と、
拡散、屈折、反射の少なくとも１つの光学特性を有し、前記光源に対向する光学部材と、
凹凸を有し、前記光学部材を支持する光透過性を有したシート状の支持部材と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記シート状の支持部材は、全面に亘って均一な厚さを有し、前記光学部材の全面と対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源を支持した光源基材を備え、前記シート状の支持部材は、前記光源基材上に積層されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項４】
前記シート状の支持部材は、前記光学部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
面状の放射面を形成する拡散板を備え、前記シート状の支持部材は、前記拡散板に積層されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
それぞれ凹凸を有し、前記光学部材を支持する光透過性を有した２つのシート状の支持部材を備え、これらの支持部材は互いに積層して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
前記支持部材は、積層隣接する部材に接触するための上側および下側の接触領域と、この上側および下側の接触領域を連結し前記複数の光源の中間に対向する側面領域と、を有していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項８】
前記支持部材の側面領域は、その法線が前記近接する光源に近寄る方向に傾斜していることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項９】
前記支持部材の凸凹は、前記複数の光源の配列と同じかその倍数で繰り返し形成されていることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項１０】
前記支持部材の凸凹は、前記複数の光源の配列より細かい間隔で繰り返し形成されていることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項１１】
前記支持部材は、全ての断面に前記側面領域を含んでいることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項１２】
前記支持部材は、所定の直線あるいは閉曲線で形成される断面において、その他の断面よりも極端に曲げモーメントが小さく形成され、この所定の直線あるいは閉曲面で前記支持部材が曲げられていることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項１３】
前記支持部材は、前記複数の光源に対向するそれぞれの領域に形成された凸部を有していることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項１４】
前記支持部材の凸凹は、同一方向に平行に延びていることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項１５】
前記側面領域の傾斜角度が２０〜７０度であることを特徴とする請求項１４記載の照明装置。
【請求項１６】
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの裏面に設けられた偏光フィルタと、
前記液晶表示パネル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１４に記載の面状照明装置と、を備え、前記支持部材の凸凹により強まる偏光が前記偏光フィルタを通過する向きであることを特徴とする請求項１４記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記支持部材は光散乱性を有していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項１８】
前記支持部材は、凸凹面で外装される体積に対して、実質的な体積が５０％以下であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項１９】
前記面状の放射面が曲面であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項２０】
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネル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１５、１７ないし１９のいずれか１項に記載の照明装置と、
を備えた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光面の直下に配置された光源とその光源像を拡散させる拡散部材とを備え、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発光面から放射する装置である。このような面状照明装置は、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】
照明装置の構造としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や冷陰極管（ＣＣＦＬ）などの光源を面状の発光面の直下に面状に配置した直下型と、光源を板状の導光体の側面に配置したサイド型とがある。直下型は光利用効率に優れていて主に照明用途として用いられ、サイド型は薄さに優れていて主に中小型の液晶表示装置のバックライトユニットとして用いられている。また、バックライトユニットであっても大型で高画質・省電力を要求されるものについては、直下型の照明装置が用いられている。
【０００４】
このようなバックライトユニットでは、光源にＬＥＤを用いて、個々のＬＥＤあるいは複数のＬＥＤグループ毎に、画像に合わせて光量を調光して出力するローカルディミング技術を搭載している。これにより、漏れ光による黒表示劣化を抑制し、また、消費電力を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２５８２６４４号公報
【特許文献２】特許第４３４９４４２号公報
【特許文献３】特許第３８７５２４７号公報
【特許文献４】特開２００１−６４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなサイド型の照明装置では、光利用効率と重量に問題があった。光利用効率は、導光される光線の経路が長く複雑化するほど途中で吸収される光損失が増大するために発生する。これは製品の光量不足、光源コストの増大、発熱構造の複雑化を招く。重量は、主に導光板の厚さに依存するが、薄くすると上述した光利用効率が劣化していくため現状では４ｍｍ程度の厚さが主流となっている。５０インチクラスでは、導光板だけで４ｋｇ程度に達するため、強度を確保するための構造が複雑長大になるほか、装置重量、材料コストに問題を招いている。
【０００７】
直下型の照明装置では、サイド型のような光利用効率の問題は改善されているが、厚板の拡散板を用いるために重量の問題は残っている。また、照明装置自体が厚くなること、支柱を設置することによる組立複雑化や強度信頼性の劣化といった新たな問題を招いていた。
【０００８】
厚さを改良した直下型の照明装置においても、導光板と光源の接触によるＬＥＤの破壊を避ける必要から導光板は光源から離して設置する必要がある。透過反射層の位置も離れたり近すぎたりすると輝度補償量が変動して輝度ムラを生じるため、厳密に位置を規定する必要があった。このため、導光板を剛性のある厚い板部材として、支柱により導光板を支持固定する構造となり、重量増大や組立複雑化を招いていた。
【０００９】
別の薄型化技術として、ＬＥＤ光源の上に配光を広げるレンズを設置し、これにより光源と拡散板の隙間を縮小させる技術が提案されている。しかしながら、このような構成では個々の光源にレンズを設置する必要が生じ、組立複雑化を招いてしまう。
【００１０】
この発明は以上の点を鑑みて直下型の照明装置に対してなされたものであり、その目的は新たな支持手段により、第一に照明装置の重量とこれに係わる問題を軽減すること、第二に照明装置の組立を簡略化するとともに強度に係る問題を軽減すること、第三に光学的な補助手段を提供して用途に応じた特性向上を付与することであり、液晶表示装置分野においては壁掛けＴＶにつながる軽量高強度バックライトユニットを、照明分野においては床面あるいは机上で使える薄型高強度の面状照明装置を可能とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の態様に係る照明装置は、複数の光源と、拡散、屈折、反射の少なくとも１つの光学特性を有し、前記光源に対向する光学部材と、複数の凹凸を有し、前記光学部材を支持する光透過性を有したシート状の支持部材と、を備えている。
【００１２】
この発明の態様に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル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前記照明装置と、を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成によれば、軽量で高強度を有するとともに、薄型化が可能な面状照明装置、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】
【００１４】
【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断面図。
【図２】図２（ａ）は、前記面状照明装置における支持部材の一部を示す平面図、および図２（ｂ）は、図２（ａ）の線Ａ−Ａ‘に沿った断面図。
【図３】図３は、前記面状照明装置における透過反射層の一部を示す平面図。
【図４】図４は、第１変形例に係る支持部材の一部を拡大して示す平面図。
【図５】図５は、第２変形例に係る支持部材の一部を拡大して示す平面図。
【図６】図６は、前記第２変形例に係る支持部材を示す斜視図。
【図７】図７は、この発明の第２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断面図。
【図８】図８は、前記第２の実施形態に係る面状照明装置における下側支持部材および実装基板を示す断面図。
【図９】図９は、前記第２の実施形態に係る面状照明装置における上側支持部材を示す平面図および断面図。
【図１０】図１０は、第３変形例に係る支持部材を示す断面図。
【図１１】図１１は、第４変形例に係る支持部材を示す断面図。
【図１２】図１２は、第５変形例に係る支持部材を示す断面図。
【図１３】図１３は、この発明の第３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断面図。
【図１４】図１４は、この発明の第４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断面図。
【図１５】図１５は、この発明の第５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断面図。
【図１６】図１６は、この発明の第６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断面図。
【図１７】図１７は、この発明の第７の実施形態に係る面状照明装置を示す断面図。
【図１８】図１８は、この発明の第８の実施形態に係る面状照明装置を示す断面図。
【図１９】図１９は、この発明の第９の実施形態に係る面状照明装置を示す断面図。
【図２０】図２０は、この発明の第１０の実施形態に係る面状照明装置を示す断面図。
【図２１】図２１は、この発明の第１１の実施形態に係る面状照明装置を示す断面図。
【図２２】図２２は、この発明の第１２の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図２３】図２３は、この発明の第１３の実施形態に係る面状照明装置を示す平面図および断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。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用いる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。
【００１６】
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の断面図である。図１に示すように、液晶表示装置９０は、矩形状の液晶表示パネル９１、およびこの液晶表示パネル９１の背面側に対向して配設されたバックライトユニットとしての面状照明装置９２を備えている。液晶表示パネル９１は、矩形状のアレイ基板９１ａ、アレイ基板９１ａと隙間を置いて対向配置された矩形状の対向基板９１ｂ、およびこれらアレイ基板と対向基板との間に封入された液晶層９１ｃを備えている。液晶表示パネル９１の前面および裏面は、それぞれ偏光フィルタが設けられている。面状照明装置９２は、液晶表示パネル９１のアレイ基板９１ａと隣接対向して設けられている。
【００１７】
面状照明装置９２は、液晶表示パネル９１に対応する大きさを有し、上面の開口した偏平な矩形箱状のフレーム１１と、このフレーム１１を土台として設けられた複数の部材とを備えている。すなわち、フレーム１１の底面上に、複数の実装基板１７が並べて載置され、これらの実装基板１７上に、例えば、ＬＥＤからなる複数の光源１２が実装され、例えば、１０〜５０ｍｍ間隔で並べて配置されている。また、実装基板１７上に０．２ｍｍ厚さの反射シート１５が配置されている。これらの反射シート１５は、光源１２の部分を除き、互いに連続して並べられている。これにより、複数の光源１２は、面状の放射面に設けられている。なお、実装基板１７は複数に分割されているが、これに限らず、１枚で構成してもよい。
【００１８】
反射シート１５の上に、光透過性および多数の凹凸を有するシート状の支持部材として、例えば、蛇腹状に形成した厚さ０．３ｍｍのアクリル透明シートからなる下側スペーサシート３１ａが載置され、光源１２と対向している。下側スペーサシート３１ａの周縁部は、フレーム１１の段部上に支持されている。下側スペーサシート３１ａの上に、例えば、厚さ０．２ｍｍのアクリル透明シートからなる導光シート２４が配置され、下側スペーサシート３１ａにより、反射シート１５と所定の隙間を置いて対向する状態に支持されている。導光シート２４の上面のほぼ全体に亘って、透過反射層２５が形成されている。
【００１９】
透過反射層２５上に、光透過性および多数の凹凸を有するシート状の支持部材として、例えば、蛇腹状に形成した厚さ０．３ｍｍのアクリル透明シートからなる上側スペーサシート３１ｂが載置されている。この上側スペーサシート３１ｂは、下側スペーサシート３１ａと同一の構造を有し、下側スペーサシート３１ａよりも僅かに大きな外径に形成されている。上側スペーサシート３１ｂの周縁部は、フレーム１１の周縁部上に支持されている。
【００２０】
更に、上側スペーサシート３１ｂの上に、液晶表示パネル９１とほぼ同一の大きさを有する矩形状の拡散シート１６が配置され、上側スペーサシート３１ｂにより、導光シート２４と所定の隙間を置いて対向した状態に支持されている。拡散シート１６の上に指向性向上シート１８および偏光選択反射シート１９が順に積層されている。これら拡散シート１６、指向性向上シート１８および偏光選択反射シート１９により、面状の放射面を構成している。
【００２１】
これらの光学部材は、図示しない周辺部の固定構造で積層支持されており、照明領域に支柱を配置することも可能であるが、従来のような多数配置は不要としている。なお、拡散シート１６より上の光学シート類１８、１９は液晶表示装置特有の構成であり、照明装置を一般の照明装置の適用する場合は、これらの光学シートを省略し、代りに厚い拡散板１６を用いることができる。
【００２２】
図２（ａ）は、下側スペーサシート３１ａの一部を拡大して示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の線Ａ−Ａ‘に沿ったスペーサシートおよび実装基板の断面図である。  
下側スペーサシート３１ａおよび上側スペーサシート３１ｂは同一の構成を有し、ここでは、下側スペーサシート３１ａを代表して説明する。下側スペーサシート３１ａは、０．３ｍｍのアクリル透明シートを真空成型により光源１２の配列にあわせて凸凹加工したもので、平坦なシートに、例えば、それぞれ切頭円錐形状の凸部３０を複数、縦横に並べて形成している。下側スペーサシート３１ａは、凸凹面で外装される体積に対して、実質的な体積が５０％以下に形成されている。
【００２３】
下側スペーサシート３１ａは、下側（反射シート１５側）の平坦な接触領域３３と、上側（拡散シート１６側）の複数の平坦な接触領域３２と、これらをつなぐ複数の円錐状の側面領域３４とを有している。上側の接触領域３２は、各凸部３０の上面により形成されている。側面領域３４は、光源１２から放射される光線３５が垂直入射に近づくように傾斜させるとともに、上下から加わる力に対して十分な強度を有するように上から見て略円状の曲面境界部を有している。この側面領域３４は光源配列間隔（１０〜５０ｍｍ）で形成され、それぞれ支柱に相当する機能を有している。そして、下側スペーサシート３１ａは、接触領域３３が反射シート１５上に接触し、複数の凸部３０がそれぞれ光源１２と同軸に重なるように配置されている。同様の構成を有する上側スペーサシート３１ｂは、それぞれ凸部３１が、下側スペーサシート３１ａの凸部３０と同軸的に重なるように、配置されている。
【００２４】
下側スペーサシート３１ａおよび上側スペーサシート３１ｂは、従来技術に比べて支柱、すなわち側面領域３４の配列される間隔が極端に狭くなるため（１０〜５０ｍｍ）、隣接して積層される部材（導光シート２４、拡散シート１６）が薄くても、これらの部材に撓みによる位置のずれを生じさせることなく、安定して支持することができる。また、支柱となる凸部３０間隔が均一で高密度となるため、上下からの圧力に対してスペーサシートの設置位置を気にすることなく、スペーサシート全面で均一な強度を保障することができる。また、同様の理由により、曲面を付与した照明装置を構成しても、スペーサシートにより、全面均一な隙間支持と強度保障が可能である。また、下側および上側スペーサシート３１ａ、３１ｂは、透明で均一厚さのシートにより構成しているため、基本的に吸収やプリズム作用による屈折集光がない。そのため、下側および上側スペーサシート３１ａ、３１ｂ自体は光学的な影響が小さく、スペーサシート自体による輝度分布変化は非常に小さい。
【００２５】
図３は、導光シート２４上に形成された透過反射層２５の開口パターンを示している。透過反射層２５は、反射散乱させる粒子を含んだ印刷ペーストを用いて印刷プロセスにより導光シート２４上に形成されている。透過反射層２５は、所定の透過率分布を付与すべく所定の開口パターンで形成された複数の透過孔２６を有する透過部と、光の一部を反射する反射部とを有している。ここでは、透過反射層２５は、光源１２から離れた部分（端部）に比べ光源１２の上部（中央部）の光の透過割合が小さくなるように形成されている。すなわち、透過反射層２５において、ＬＥＤ１２から離れた部分（端部）に比べＬＥＤ１２の上部（中央部）の透過孔２６の孔径が小さく形成されている。これにより、透過反射層２５は、ＬＥＤ１２の上部の強い光を強く反射して、全体として面状照明装置１０の輝度を均一にするように調整されている。
【００２６】
透過反射層２５は、従来技術では板状部材に印刷していたため、１枚毎に印刷装置にセットした後に裁断していたが、本実施形態の構成では、導光シート２４が薄くなったため、ロールツーロールプロセスにて印刷から裁断までロール状のシートをハンドリングして一度に形成することが可能となる。また、スペーサシート３１の凸凹形状や材質は、要求性能にあわせて任意に変更可能である。
【００２７】
上記のように構成された面状照明装置９２を備えた液晶表示装置９０によれば、少なくとも拡散、屈折、反射の少なくとも１つの機能を有し面状の放射面に対向した光学部材、ここでは、導光シート２４、透過反射層２５、および、拡散シート１６をそれぞれ光透過性および複数の凹凸を有する下側スペーサシート３１ａおよび上側スペーサシート３１ｂで支持する構成とすることにより、光学部材を薄く形成しても、これらを位置ずれなく安定して支持することができる。これにより、光学部材、および構成部材を薄く形成し、照明装置の重量を軽量化することができる。５０インチクラスの液晶表示パネルに適用したバックライトユニットの実施形態では、従来構成で樹脂部品重量が５ｋｇであったものが、本実施形態では、２ｋｇ弱に軽量化される。また、上記構成によれば、構成部材を順次積層配置して周辺を位置合わせ固定するだけでよく、従来のような独立した多数の支柱を位置決め配置する必要がない。そのため、照明装置の構造および組立を簡略化することができる。構成部材同士の間隔は光源配列間隔で確保されているため、面状照明装置の全面に渡って均一な強度設計が可能であり、曲面を有する照明装置へも適用することができる。以上のことから、軽量で高強度を有するとともに、薄型化が可能な面状照明装置、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。
【００２８】
本実施形態では、シート状の支持部材として機能するスペーサシート３１ａ、３１ｂとして０．３ｍｍ厚のシートを用いたが、高い強度が求められる場合はシートの厚さをより厚くしてもよい。また、真空成型により板厚が均一なスペーサシートを形成したが、射出成型などで形成する場合は、不均一な板厚を有するスペーサシートとしてもよい。蛇腹状の構造により本来１００％充填した場合の体積を、凹凸の部分で空気に置き換えて軽量化することが重要であり、凸凹による隙間は本来充填される空間の５０％以上を確保すれば十分な軽量化がなされる。
【００２９】
拡散シート１６は、板厚の拡散板としてもよく、この場合、拡散板の剛性により、受ける圧力を広範囲に分散させることができ、より薄いスペーサシートを用いて照明装置の強度を確保することができる。また、この場合、透過反射層２５を形成した導光シート２４も生産コストを下げることができる。
【００３０】
本実施形態では下側および上側スペーサシート３１ａ、３１ｂの材料をアクリル透明シートとしたが、材料は透過率だけでなく、耐熱性、耐湿性を考慮して適時選択すればよく、複合シートやコーティングシートを用いてもよい。また、本実施形態ではスペーサシート３１の製造手法として、安価で製造できる真空成型を用いたが、射出成型や押し出し成型などで他の製造手法により、凹凸を有するシートを製造してもよい。
【００３１】
図４は、第１変形例に係るスペーサシート３１の一部を拡大して示している。第１変形例に係るスペーサシート３１では、図２に示すスペーサシート３１ｂのＢ−Ｂ‘断面における曲げ強度劣化を緩和する目的で、複数の凸部３０間に、円形の突起３８が付与されている。これによりＢ−Ｂ’断面においても蛇腹構造による曲げ強度向上がなされ、組立時のスペーサシートのハンドリング性や歩留りが向上する。ここでは略円形の突起としたが、同様の効果は直線状のリブでもよく、突起の配列間隔も光源１２に合わせることはなく、光源配列より細かくても荒くてもよい。
【００３２】
図５は、第２変形例に係るスペーサシート３１の一部を拡大して示している。第２変形例に係るスペーサシート３１は、隣り合う凸部３０間を延びるＢ−Ｂ‘断面で蛇腹構造をとらないように構成され、同断面にて曲げ易く形成されている。すなわち、スペーサシート３１は、所定の直線あるいは閉曲線で形成される断面において、その他の断面よりも極端に曲げモーメントが小さく形成されている。このような構成は、図６に示すような円筒曲面に形成した照明装置で有効であり、スペーサシート３１は、所定の直線あるいは閉曲面で曲げられている。同様に、曲げモーメントの低い領域を円形に配置すれば球面曲面に形成した照明装置に用いることができる。
【００３３】
次に、第２の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図７は、第２の実施形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置の断面図、図８は、下側スペーサシートの断面図、図９（ａ）、９(ｂ)は、上側スペーサシートの平面図および断面図である。第２の実施形態において、スペーサシートの構成を除いて、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、異なる部分を詳細に説明し、同一の部分は、第１の実施形態と同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３４】
図７および図８に示すように、下側スペーサシート３１ａは、形状は第１の実施形態と同じであるが、透明シートではなく拡散粒子３６を含んだ不透明シートで形成されている。拡散粒子３６は、アクリル基材と屈折率の異なる１０μｍ程度の粒子であり、アクリル基材に混ぜ込まれている。実施形態では、拡散粒子３６の散乱の平均自由工程を０．００２〜０．２ｍｍ程度に調整し、厚さ０．３ｍｍシートの透過率を５０〜９０％程度とした。これにより、光源１２から放射される光線３５を下側スペーサシート３１ａによって周辺に散乱させて、透過反射層２５の負担を緩和している。
【００３５】
図７および図９（ａ）、９(ｂ)に示すように、上側スペーサシート３１ｂは、厚さ０．３ｍｍのアクリル透明シートに、それぞれ同一方向に延びる複数のリブ状の凸部３０を付与した形態で、各凸部３０の傾斜確度を２０〜７０度程度で均一とし、高さを１〜４ｍｍ、凸部間の間隔を１〜４ｍｍ程度としている。このような構成にすることで、上側スペーサシート３１ｂにより若干発生する輝度ムラを均質なものとするとともに、凸部３０の畝に垂直な偏光を強く透過させて、前面の液晶表示パネル９１の偏光フィルタと一致する光の割合を強めている。
【００３６】
均一な厚さの上側スペーサシート３１ｂではプリズム作用による集光は無く、これによる輝度ムラは生じない。上側スペーサシート３１ｂは、均一の傾斜角を持つ側面領域３４を極力増やし、上下平面領域を極力減らす構成としている。そのため、上側スペーサシート３１ｂに入射する角度に依存して反射率が変化することがなく、側面領域と上下平面領域とで凸部３０の傾斜による反射率差を無くし、両領域間での輝度ムラを低減することができる。また、凸凹のピッチも４ｍｍ程度に細かくして、拡散シート１６等により目立たなくさせる配列としている。
【００３７】
上側スペーサシート３１ｂを畝構成としたのは、上述した均一傾斜角の側面を増やす目的のほかに、ブリュースター角付近でスペーサシート３１ｂに入射する光線を増やし、前面の液晶表示パネル９１で有効利用される光を増やすためである。下側の導光シート２４から放射される光線は様々な方向を向いているが、主体的には導光シート２４の垂直方向が最も強くなる。この前方に出た光線３５は、スペーサシート３１ｂにより畝に並行な偏光は反射しやすく、垂直な偏光が透過しやすくなる。反射した並行な偏光は、再度背面に戻って反射され、垂直な偏光成分を含んで戻ってくる。この効果は、導光シート２４から放射される光線が様々な向きを持つこと、拡散シート１６によって偏光が若干乱されることにより偏光選択反射シート１９ほどの効果はないが、大きな損失を招くことなくバックライトユニットから放射される光線に偏光を与えることができる。これにより、偏光選択反射シートで反射される光線の割合を軽減し、より光利用効率を改善した液晶表示装置を実現できる。
【００３８】
その他、第２の実施形態に係る面状照明装置および液晶表示装置においても、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。
【００３９】
第２の実施形態において、下側スペーサシート３１ａは、図１０に示す第３変形例のように、透明シートの表面に拡散粒子３６をコーティングして構成してもよい。また、透明シート表面に微細な凸凹加工を施して、屈折角の分散をしてもよい。いずれの場合も、スペーサシート３１ａにより光を散乱して透過反射層２５の負担を軽減することができる。また、散乱粒子のコーティングや表面加工は、スペーサシートの片面でもよいし、両面に施してもよい。
【００４０】
図１１および図１２に示す第４および第５変形例のように、下側スペーサシート３１ａにおいて、光源１２と対向する各凸部３０の接触領域３２に小さな凹部３７を設け、光源１２の直上に配置するようにしてもよい。凹部３７は、その形状自体で下側スペーサシート３１ａへの光の入射角を大きくすることができ、反射成分を増大させて光源１２の真上に放射される強い光線を分散する効果がある。図１２に示すように、下側スペーサシート３１ａに拡散粒子３６を混ぜた場合、凹部３７により、光源１２の真上に向かう光線が下側スペーサシート３１ａを通過する行路長が長くなる分だけ強く散乱され、その結果、透過反射層２５の負担を軽減することができる。
【００４１】
次に、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１３は、第３の実施形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置の断面図である。第３の実施形態において、スペーサシートの構成を除いて、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、異なる部分を詳細に説明し、同一の部分は、第１の実施形態と同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４２】
第３の実施形態では、透過反射層２５が形成された導光シート２４は、スペーサシート３１の機能を兼ねるように形成されている。スペーサシート３１を兼用した導光シート２４以外の構成と原理は、第１の実施形態と同じである。
【００４３】
導光シート２４は、それぞれ反射シート１５側に突出した複数の凸部３０ａと、それぞれ拡散シート１６側に突出した複数の凸部３０ｂを有している。これらの凸部３０ａ、３０ｂは、透過反射層２５の開口率が高く開口率変化がなだらかとなる、隣接する光源１２間の部分と対向するように設けられている。各凸部３０ａの底面は、下側の接触領域３３を形成し、反射シート１５に接触している。上側の凸部３０ｂの上面は接触領域３２を形成し、拡散シート１６に接触している。このスペーサシートを兼ねた導光シート２４により、拡散シート１６が反射シート１５と所定の間隔をおいて対向した状態に支持されている。
【００４４】
上記第３の実施形態によれば、導光シートによってシート状の支持部材を構成することにより、積層するシート数を減らすことができ、照明装置を一層軽量化および薄型化することができる。その他、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４５】
なお、導光シート２４のスペーサシート形成部分、すなわち、凸部は、導光シート２４の上下両面に設けられているが、これに限らず、導光シートの片面側だけに設ける構成としてもよい。
【００４６】
次に、第４の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図１４は、第４の実施形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、スペーサシート３１は、凹凸の高さが約５０ｍｍの蛇腹構成を有している。スペーサシート３１の凹凸配列間隔は、光源１２の配列ピッチに対応している。スペーサシート３１は、反射シート１５上に載置され、このスペーサシート３１の上に薄い拡散シート１６が支持されている。厚板の拡散板や支柱を廃止している。本実施形態において、透過反射層は用いておらず、支持部材としてのスペーサシート３１は拡散シート１６を支持する構成としている。
【００４７】
次に、第５の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図１５は、第５の実施形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、スペーサシート３１の凸凹配列間隔を光源１２の配列ピッチの２倍としている。これにより、スペーサシート３１の真空成型時の絞りのアスペクト比が半減し、スペーサシートの成型可能な条件を広くすることができる。
【００４８】
次に、第６の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図１６は、第６の実施形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、反射シート１５と拡散シート１６との間に、多数の凹凸を有するスペーサシート３１ｃおよび平坦のスペーサシート３１ｄが重ねて配置されている。これにより、スペーサシート３１ｃの凹凸の高さを低くし、真空成型時の絞り量を軽減している。
【００４９】
上述した第４、第５、第６の実施形態において、液晶表示装置の他の構成は、第１の実施形態と同一であり、同一の部分には第１の実施形態と同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５０】
次に、第７の実施形態に係る面状照明装置について説明する。図１７は、第７の実施形態に係る面状照明装置の断面図である。本実施形態によれば、面状照明装置９２は、上面の開口した偏平な箱状のフレーム１１と、このフレーム１１を土台として設けられた複数の部材とを備えている。すなわち、フレーム１１の底面上に、複数の実装基板１７が並べて載置され、これらの実装基板１７上に、例えば、ＬＥＤからなる複数の光源１２が実装され、例えば、１０〜５０ｍｍ間隔で並べて配置されている。実装基板１７上に０．２ｍｍ厚さの反射シート１５が配置されている。これらの反射シート１５は、光源１２の部分を除き、互いに連続して並べられている。これにより、複数の光源１２は、面状の放射面に設けられている。なお、実装基板１７は複数に分割されているが、これに限らず、１枚で構成してもよい。
【００５１】
フレーム１１の上部開口を塞ぐように矩形状の拡散板２０が配設され、フレーム１１の周縁部上に支持されている。拡散板２０は、隙間を置いて、光源１２および反射シート１５とほぼ平行に対向している。拡散板２０は、面状の放射面を構成し、ここでは、平坦な矩形状の放射面を構成している。
【００５２】
反射シート１５と拡散板２０との間に、例えば、厚さ０．２ｍｍのアクリル透明シートからなる矩形状の導光シート２４が配置され、反射シート１５と隙間を置いて対向している。導光シート２４の上面、つまり、拡散板２０側の表面、のほぼ全体に亘って、透過反射層２５が形成されている。
【００５３】
導光シート２４と拡散板２０との間に、光透過性および多数の凹凸を有するシート状の支持部材として、例えば、蛇腹状に形成した厚さ０．３ｍｍのアクリル透明シートからなるスペーサシート３１が配置されている。スペーサシート３１は、導光シート２４側に突出する多数の凸部３０を有し、各凸部３０の上面により形成された接触領域３２がそれぞれ導光シート２４に固定されている。また、スペーサシート３１の拡散板３０側の接触領域３３は、それぞれ拡散板３０に固定されている。スペーサシート３１の周縁部は、フレーム１１に支持されている。これにより、導光シート２４は、スペーサシート３１により、拡散板と所定の隙間を置いて対向する状態に支持されている。
【００５４】
照明装置９２では、５００ｍｍ以下の大きさが主流でバックライトユニットほど大型化が必要とされておらず、むしろ薄型化の要求が強い。本実施形態では、薄型化のための透過反射層２５を形成した導光シート２４を設け、これを支持する部材としてスペーサシート３１を用いている。スペーサシート３１と導光シート２４と拡散板２０は、相互に透明接着材で接着固定され、導光シート２４はスペーサシート３１により所定間隔を保って支持されている。
【００５５】
上記の構成によれば、拡散板２０にスペーサシート３１と透過反射層２５を形成した導光シート２４を貼り合わせるだけで、均一輝度で薄型の照明装置を実現することができる。また、導光シートを支持するための多数の支柱を設ける必要がなく、構造の簡素化および装置の一層の薄型化を図ることができる。
【００５６】
次に、他の実施形態に係る面状照明装置について説明する。以下に示す第８、第９、第１０、第１１の実施形態において、前述した第７の実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第７の実施形態と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。
【００５７】
図１８は、第８の実施形態に係る面状照明装置の断面図である。本実施形態によれば、導光シート２４によりスペーサシート３１を形成し、導光シートに支持機能を持たせている。すなわち、導光シート２４は、拡散板２０側に突出した多数の凸部３０を有し、各凸部の上面により形成された接触領域３２が拡散板２０に固定されている。  
このような構成によれば、光学シート数を減らすことができ、照明装置の構成の簡素化および一層の薄型化を図ることができる。
【００５８】
図１９は、第９の実施形態に係る面状照明装置の断面図である。本実施形態によれば、スペーサシート３１は、導光シート２４と反射シート１５との間に配置され、導光シート２４と反射シート１５とに接着固定されている。導光シート２４はスペーサシート３１により、光源１２と所定間隔を保って支持されている。  
このような構成においても、第７の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５９】
図２０は、第１０の実施形態に係る面状照明装置の断面図である。本実施形態によれば、スペーサシート３１の機能を導光シート２４に持たせ、かつ、その表面に透過反射層２５を形成した導光シート２４を、光源１２側、つまり、反射シート１５上に支持している。ここでは、ＬＥＤチップの集約された疎な光源の照明装置を示しているが、このような構成の照明装置では、本来の拡散板２０がある程度の剛性を有している。そのため、スペーサシート３１としては拡散部材を支持する機能よりは、薄型化のための透過反射層２５の適切な位置決めの方が重要である。このような構成によれば、シート状のスペーサシート３１を兼ねた導光シート２４を光源１２の基材に乗せる構造により、薄型化を実現でき、生産性も高くなる。
【００６０】
図２１は、第１１の実施形態に係る面状照明装置の断面図である。本実施形態によれば、透過反射層２５を兼ねたスペーサシート３１に拡散板２０を支持する機能も持たせた構成で、スペーサシート３１の支持により拡散板を薄型化してもよい。また、光源１２側の基材、ここでは、反射シート１５、も平坦に限定されることなく、図２１に示すように、凸凹に形成された反射シート１５上にスペーサシート３１を設置する構成としてもよい。
【００６１】
次に、第１２の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図２２は、第１２の実施形態に係る面状照明装置を備えた液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、面状照明装置９２は、反射シート１５上に載置され、透過反射層２５を兼ねた下側スペーサシート（支持部材）３１ａと、この下側スペーサシート３１ａ上に載置された上側スペーサシート（支持部材）３１ｂと、を備え、上側スペーサシート３１ｂにより、拡散シート１６を支持している。拡散シート１６の上に指向性向上シート１８および偏光選択反射シート１９が順に積層されている。これら拡散シート１６、指向性向上シート１８および偏光選択反射シート１９により、面状の放射面を構成している。上側スペーサシート３１ｂは、図７に示した第２の実施形態における上側スペーサシートと同じである。
【００６２】
液晶表示装置９０では、表示画像にあわせて個々の光源１２を複数のグループに分けて点灯輝度を調整できるように構成されている。下側スペーサシート３１ａは、それぞれ反射シート１５ａ側に突出する複数の領域を有し、これらの領域は、一括して調整する光源１２のグループにあわせて、そのグループを区切る側壁３１ｄを構成している。透過反射層２５は、通常の各光源１２と対向して位置し光輝度均一化を図る領域２５ａと、点灯輝度を調整する光源１２のグループ間を遮蔽する領域２５ｂとを有している。領域２５ｂは、側壁３１ｄの表面に形成され、隣接する点灯輝度領域から漏れ出す光を抑制制御するように機能している。これにより、光源１２をグループ毎に分割して点灯輝度を調整する液晶表示装置において、所望の領域毎の輝度プロファイルを形成することができる。
【００６３】
第１２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２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。
【００６４】
次に、第１３の実施形態に係る面状照明装置について説明する。図２３（ａ）は、第１３の実施形態に係る面状照明装置の平面図、図２３(ｂ）は図２３（ａ）の線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。本実施形態は、２色からなる掲示版を構成する照明装置である。この照明装置は、従来のような色選択吸収フィルタにより図柄を表示するのではなく、支持部材としてのスペーサシート３１に形成した透過反射層２５ａ、２５ｂにより２色の図柄１６ａ、１６ｂを表示するもので、面状の放射面を形成する表層の拡散板１６はなんら色選択吸収フィルタを用いていない。すなわち、スペーサシート３１は、複数の凹凸を有し、反射シート１５上に載置されているとともに、光源１２ａ、１２ｂと対向して設けられた拡散板１６を支持している。スペーサシート３１の凹凸は、図柄１６ａ、１６ｂにあわせてその色境界に沿って形成された区切り部分３１ｃを有し、この区切り部分３１ｃに遮蔽性の高い透過反射層２５ｂが形成され、スペーサシート３１ｂの他の部分には、光輝度均一化を図る透過反射層２５ａが形成されている。ここでは、透過反射層２５ａ、２５ｂは、スペーサシート３１の拡散板１６側も表面上に形成されている。
【００６５】
図柄にあわせて、放出する波長の異なる例えば２種類の光源１２ａ、１２ｂを設け、一方の光源１２ｂを透過反射層２５ｂで囲まれる領域と対向する領域に配置し、他方の光源１２ａを配置し、透過反射層２６ｂの外側の領域と対向する領域に配置している。透過反射層２５ｂにより、これらの領域間の光の漏れ出しを抑制し、所望の図柄１６ａ、１６ｂを表示する。これにより、より簡単で省電力の掲示版照明装置を提供することが出来る。
【００６６】
第１２の実施形態において、照明装置の他の構成は、前述した第２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。
【００６７】
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。  
例えば、点光源としてのＬＥＤは、白色のものでも、単色のものでも適用可能であり、ＬＥＤの種類に関して限定を受けるものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１１…フレーム、１２…光源、１５…反射シート、１６…拡散シート、
２４…導光シート、２５…透過反射層、３０…凸部、３１…スペーサシート、
３１ａ…下側スペーサシート、３１ｂ…上側スペーサシート、９１…液晶表示パネル、
９２…面状照明装置
【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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【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２３】
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