(57)【要約】【課題】薄型で、軽量で、均一で輝度むらのない照明光を射出することができ、かつ大型化が可能な面状照明装置を提供する。【解決手段】点状光源と、面状の出射光を外部に出射する光出射面、光出射面と対向する背面、光出射面と背面とに接続する側面、背面の略中央部に設けられ、点状光源を配置して点状光源からの入射光を内部に入射させるための凹部として形成される入光部、および入光部から内部に入射した光を、光出射面から外部に出射するための出射手段を備え、入光部から離れるにしたがって、光出射面と背面との間の距離として定義される厚みが、厚くなる導光板とを備えることにより上記課題を解決する。【選択図】図１
2008027756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点状光源からの入射光を面状の出射光に変換する板状の透明樹脂製の導光板であって、
前記面状の出射光を外部に出射する光出射面と、
前記光出射面と対向する背面と、
前記光出射面および前記背面に接続する側面と、
前記背面の略中央部に設けられ、前記点状光源を配置して前記点状光源からの入射光を内部に入射させるための凹部として形成される入光部と、
前記入光部から内部に入射した光を、前記光出射面から外部に出射するための出射手段とを備え、
前記入光部から離れるにしたがって、前記光出射面と前記背面との間の距離として定義される厚みが、厚くなることを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記出射手段は、前記導光板内部に含まれる散乱粒子であり、下記式を満たすものである請求項１に記載の導光板。
１．１≦Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣ≦８．２
０．００５≦ＫＣ≦０．１
（ただし、散乱粒子の散乱断面積をΦ、前記入光部から前記導光板の厚みが最大となる位置までの距離をＬ、散乱粒子の密度をＮｐ、補正係数をＫＣとする）
【請求項３】
点状光源と、
請求項１または２に記載の導光板とを備えることを特徴とする面状照明装置。
【請求項４】
前記導光板は、前記入光部の前記凹部の淵における前記導光板の厚みをＤ1とし、前記導光板の厚みが最大となる位置での前記導光板の厚みをＤ2とし、前記入光部から前記導光板の厚みが最大となる位置までの距離をＬとしたときに、Ｄ1＜Ｄ2、かつ１／１０００＜（Ｄ2−Ｄ1）／Ｌ＜１／１０の関係を満たす請求項３に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記導光板を２つ以上有し、
前記導光板の前記側面と、他の前記導光板の前記側面とが隣接して配置される請求項３または４に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記導光板は、正多角形板状および／または円形板状である請求項３〜５のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記導光板は、六角形板状である請求項３〜５のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項８】
前記導光板は、平坦な前記光射出面と、前記光射出面に対して傾斜する前記背面を備える請求項３〜７のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記導光板は、平坦な前記背面と、前記背面に対して傾斜する前記光射出面とを備える請求項３〜７のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１０】
前記導光板は、前記背面および前記光射出面の両方が傾斜しており、前記入光部から離れるにしたがって厚くなる形状である請求項３〜７のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記導光板の前記背面に対向して配置された反射フィルムを有する請求項３〜１０のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１２】
前記導光板は、透明樹脂に少なくとも可塑剤を混入して形成されている請求項３〜１１のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１３】
前記点状光源は、白色ＬＥＤである請求項３〜１２いずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１４】
前記点状光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードを備えるＲＧＢ−ＬＥＤと、前記赤色発光ダイオード、前記緑色発光ダイオードおよび前記青色発光ダイオードの光射出側に対応してそれぞれ配置される複数のレンズとを用いて構成されている請求項３〜１３のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１５】
前記複数のレンズのそれぞれは、球状の透明なボールレンズである請求項１４に記載の面状照明装置。
【請求項１６】
前記導光板は、前記光射出面、前記背面および前記側面のうち少なくとも１つに複数の拡散反射体が配置されている請求項３〜１５のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１７】
前記拡散反射体は、前記入光部から離れるに従って、密に配置されている請求項１６に記載の面状照明装置。
【請求項１８】
前記拡散反射体は、前記背面に配置されている請求項１６または１７に記載の面状照明装置。
【請求項１９】
請求項３〜１８のいずれかに記載の面状照明装置と、
前記面状照明装置の前記導光板の光射出面側に配置される液晶表示パネルと、
前記記液晶表示パネルを駆動するための駆動ユニットとを有す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、光源からの入射光を面状の射出光に変換する導光板、これを用いる面状照明装置および液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射し、液晶表示パネルを照明するバックライトユニット（面状照明装置）が用いられている。バックライトユニットは、照明用の光源が発する光を拡散して液晶表示パネルを照射する導光板、導光板から出射される光を均一化するプリズムシートや拡散シートなどの部品を用いて構成される。
【０００３】
現在、大型の液晶テレビのバックライトユニットは、照明用の光源の直上に導光板を配置した、いわゆる直下型と呼ばれる方式が主流である。この方式では、光源である冷陰極管を液晶表示パネルの背面に複数本配置し、内部を白色の反射面として均一な光量分布と必要な輝度を確保している。
【０００４】
しかしながら、直下型のバックライトユニットでは、光量分布を均一にするために、液晶表示パネルに対して垂直方向の厚みが３０ｍｍ程度必要である。今後バックライトユニットは、さらに薄型のものが望まれるであろうが、直下型では光量むらの観点から１０ｍｍ以下の厚みをもつバックライトユニットを実現することは困難であると考えられる。
【０００５】
一方、光源から出射する光を導光板に結合させ、導光板表面から外部に光を照射するバックライトユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１には、光源と、単一の屈折率を有する導光板と、導光板の背面に配置された反射シートからなり、光源が、導光板の背面に設けられた円錐状をした光源挿入用の凹みに設置されており、導光板の背面には、導光板内部の光を散乱させるための光散乱用ドットが設けられており、導光板のからの光の少なくとも一部が、前記導光板の面および／または背面で反射された後、前記導光板の全面から出射されるように構成されていることを特徴とする面光源装置が記載されている。
【０００６】
また、特許文献１には、上述のように構成される面光源装置において用いられる導光板として、平板状のものや、中心から周辺へ向かうにつれて厚みが薄くなっているものが記載されている。
このような面光源装置では、導光板の背面に設けられた円錐状をした光源挿入用の凹みに光源を設置しているので、面光源装置を薄型化することができると記載されている。
また、このような面光源装置では、光源から前方へ出射された光は光源挿入用凹みの側面で側方向へ屈折しながら導光板内部へ入射する。従って、光源から前方へ向けて導光板内部へ入射させられる光量を減少させることができ、光源の前方で導光板の輝度が高くなって輝度むらが生じるのを防止し、導光板の光出射面における輝度分布を均一にすることができると記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３４２７６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されるような導光板を用いる面状照明装置では、大型化するために光源からの光をより遠い位置まで到達させるためには、導光板自体の厚みを厚くする必要がある。つまり、面状照明装置を薄型化しても限界があり、それ以上の薄型化、軽量化ができないという問題がある。
また、特許文献１に記載されている、平板状、または、中心から周辺へ向かうにつれて厚みが薄くなっている導光板では光の到達距離に限界があるため、大型化に限界があるという問題もある。
また、このような導光板を用いて大型化を行うと、導光長に限界があるため、導光板の光射出面における輝度の面内均一性が十分に達成できないという問題もある。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、薄型かつ軽量で、輝度むらのない均一な照明光を射出することができ、大型化が可能な導光板、これを用いる面状照明装置、および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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、点状光源からの入射光を面状の出射光に変換する板状の透明樹脂製の導光板であって、前記面状の出射光を外部に出射する光出射面と、前記光出射面と対向する背面と、前記光出射面および前記背面に接続する側面と、前記背面の略中央部に設けられ、前記点状光源を配置して前記点状光源からの入射光を内部に入射させるための凹部として形成される入光部と、前記入光部から内部に入射した光を、前記光出射面から外部に出射するための出射手段とを備え、前記入光部から離れるにしたがって、前記光出射面と前記背面との間の距離として定義される厚みが、厚くなることを特徴とする導光板を提供するものである。
【００１１】
ここで、本発明の第１の態様において、前記出射手段は、前記導光板内部に含まれる散乱粒子であり、下記式を満たすものであることが好ましい。
１．１≦Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣ≦８．２
０．００５≦ＫＣ≦０．１
（ただし、散乱粒子の散乱断面積をΦ、前記入光部から前記導光板の厚みが最大となる位置までの距離をＬ、散乱粒子の密度をＮｐ、補正係数をＫＣとする）
【００１２】
また、本発明の第２の態様は、点状光源と、本発明の第１の態様の導光板とを備えることを特徴とする面状照明装置を提供する。
【００１３】
ここで、本発明の第２の態様において、前記導光板は、前記入光部の前記凹部の淵における前記導光板の厚みをＤ1とし、前記導光板の厚みが最大となる位置での前記導光板の厚みをＤ2とし、前記入光部から前記導光板の厚みが最大となる位置までの距離をＬとしたときに、Ｄ1＜Ｄ2、かつ１／１０００＜（Ｄ2−Ｄ1）／Ｌ＜１／１０の関係を満たすことが好ましい。
【００１４】
また、前記導光板を２つ以上有し、前記導光板の前記側面と、他の前記導光板の前記側面とが隣接して配置されることが好ましい。
【００１５】
また、前記導光板は、正多角形板状および／または円形板状であることが好ましい。
または、前記導光板は、六角形板状であることが好ましい。
【００１６】
また、前記導光板は、平坦な前記光射出面と、前記光射出面に対して傾斜する前記背面を備えることが好ましい。
または、前記導光板は、平坦な前記背面と、前記背面に対して傾斜する前記光射出面とを備えることが好ましい。
または、前記導光板は、前記背面および前記光射出面の両方が傾斜しており、前記入光部から離れるにしたがって厚くなる形状であることが好ましい。
【００１７】
また、前記導光板の前記背面に対向して配置された反射フィルムを有することが好ましい。
【００１８】
また、前記導光板は、透明樹脂に少なくとも可塑剤を混入して形成されていることが好ましい。
【００１９】
また、前記点状光源は、白色ＬＥＤであることが好ましい。
あるいは、前記点状光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードを備えるＲＧＢ−ＬＥＤと、前記赤色発光ダイオード、前記緑色発光ダイオードおよび前記青色発光ダイオードの光射出側に対応してそれぞれ配置される複数のレンズとを用いて構成されていることが好ましく、さらに、前記複数のレンズのそれぞれは、球状の透明なボールレンズであることが好ましい。
【００２０】
また、前記導光板は、前記光射出面、前記背面および前記側面のうち少なくとも１つに複数の拡散反射体が配置されていることが好ましい。また、前記拡散反射体は、前記入光部から離れるに従って、密に配置されていることが好ましい。また、前記拡散反射体は、前記背面に配置されることが好ましい。
【００２１】
また、本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様の面状照明装置と、前記面状照明装置の前記導光板の光射出面側に配置される液晶表示パネルと、前記記液晶表示パネルを駆動するための駆動ユニットとを有することを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の導光板および面状照明装置によれば、光入射面から入射した光を導光板のより遠い位置まで到達させることができる。これにより、均一で輝度むらのない照明光を射出することができ、かつ、薄型化、軽量化および大型化することができる。
また、本発明の液晶表示装置によれば、上記面状照明装置を備えて均一な輝度の照明光を得ることにより、良好な表示を可能とするとともに、薄型化、軽量化および大型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の面状照明装置を備える液晶表示装置について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の面状照明装置（以下、バックライトユニットという）を備える液晶表示装置の概略を示す斜視図であり、図１（ｂ）はこの液晶表示装置の概略断面図である。
液晶表示装置１０は、バックライトユニット２と、そのバックライトユニット２の光射出面側に配置される液晶表示パネル４と、液晶表示パネル４を駆動する駆動ユニット６とを有する。
【００２４】
液晶表示パネル４は、予め特定の方向に配列してある液晶分子に、部分的に電界を印加してこの分子の配列を変え、液晶セル内に生じた屈折率の変化を利用して、液晶表示パネル４の表面（スクリーン）上に文字、図形、画像などを表示する。
駆動ユニット６は、液晶表示パネル４内の透明電極に電圧をかけ、液晶分子の向きを変えて液晶表示パネル４を透過する光の透過率を制御する。
【００２５】
バックライトユニット２は、液晶表示パネル４の背面から、液晶表示パネル４の全面に光を照射する照明装置であり、液晶表示パネル４の画像表示面と略同一形状の光射出面を有する。
【００２６】
本発明の第１の実施形態のバックライトユニット２は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、光源１２と、拡散フィルム１４と、プリズムシート１６、１７と、導光部材としての導光板１８と、反射シート２２とを有する。以下、バックライトユニット２を構成する各構成部品について説明する。
【００２７】
まず、光源１２について説明する。
図３は、光源１２の構成を示す概略側面図である。
光源１２は、図３に示すように、ＬＥＤチップ２４とヒートシンク２６とを備え、図１（ｂ）に示すように、後に詳述する導光板１８の背面１８ｂに設けられた入光部１８ｄに配置されている。
ＬＥＤチップ２４は、蛍光物質を用いてＬＥＤが発する光を白色光に変換するように構成した単色のＬＥＤである。例えば、単色のＬＥＤとしてＧａＮ系青色ＬＥＤを用いた場合には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光物質を用いることで、白色光を得ることができる。
【００２８】
ヒートシンク２６は、図１（ｂ）および図３に示すように、ＬＥＤチップ２４を支持し、導光板１８の光射出面１８ａに垂直な方向にＬＥＤチップ２４を導光板１８側に向けて配置されている。ヒートシンク２６は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成されており、ＬＥＤチップ２４から発生する熱を吸収し、外部に放散させる。
また、ヒートシンク２６の光射出面１８ａに垂直な方向における長さは、ＬＥＤチップ２４の発熱量、ならびに、ヒートシンク２６に使用する材料およびヒートシンク２６の形状等によって決まるヒートシンク２６の冷却効率、さらに、バックライトユニット２の厚みへの影響等を考慮して、ＬＥＤチップ２４を冷却するのに十分な冷却能力を得るように適宜決定すればよい。
ここで、ヒートシンク２６は、表面積を広くすることが好ましい。例えば、図３に示すように、ヒートシンク２６をＬＥＤチップ２４を支持するベース部２６ａと、ベース部２６ａに連結された複数のフィン２６ｂとで構成してもよい。
フィン２６ｂを複数設けることで表面積を広くすることができ、かつ、放熱効果を高くすることができる。これにより、ＬＥＤチップ２４の冷却効率を高めることができる。
またヒートシンクは、空冷方式に限定されず、水冷方式も用いることができる。
なお、本実施形態では、ＬＥＤチップの支持部としてヒートシンクを用いたが、本発明はこれに限定されず、ＬＥＤチップの冷却が必要ない場合は、放熱機能を備えない板状部材を支持部として用いてもよい。
【００２９】
ここで、本実施形態のＬＥＤチップ２４は、略正方形状を有し、このＬＥＤチップ２４からの光は、導光板１８の光射出面１８ａと平行な面方向に進行する光量が多く、直交方向に進行する光量が少ない、指向性を持つように構成されるのが好ましい。
具体的には、光源１２としては、ＬＥＤチップ２４の光射出面側に透明樹脂等の導光効果および散乱効果を有する部材を配設したり、あるいは、ＬＥＤチップ２４と導光板１８との間に反射機能を有する部材を配置する等により、ＬＥＤチップ２４からの光を導光板１８の光射出面１８ａと平行な面方向に導くように構成されたものを用いることができる。これにより、ＬＥＤチップ２４が大光量の出力の光源であっても、バックライトユニット２の輝度分布が光源１２近傍において大きく、光源１２から離れるに従って減少する、というような輝度むらが生じることを防止して、輝度分布の均一性を向上させることができる。また、大光量の光源を使用することができるため、バックライトユニットの大型化を図ることができる。
【００３０】
なお、ＬＥＤチップは、略正方形形状を有する導光板１８の光射出面１８ａと平行な面方向に、異方性が低い光源として、本実施形態のように正方形形状のものを用いることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、長方形形状、多角形形状、円形状および楕円形状等の種々の形状のＬＥＤチップを用いることができる。
【００３１】
つぎに、バックライトユニット２の導光板１８について説明する。
図２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明のバックライトユニットに用いられる導光板の概略斜視図であり、図２（ｃ）は、導光板の概略断面図である。なお、図２（ｃ）は、入光部１８ｄの中心を通り側面１８ｃに垂直な平面で切断した切断面を示す。
導光板１８は、図２（ａ）に示すように、略正方形形状の平坦な光射出面１８ａと、光射出面１８ａと対向する背面１８ｂと、光出射面１８ａおよび背面１８ｂと接続する側面１８ｃとを有する。背面１８ｂの略中央には、光源１２を配置するための凹部である入光部１８ｄが設けられている。入光部１８ｄは、その断面形状が２つの双曲線を組み合わせた形状であり、その壁面は、光源１２からの光を導光板１８内部に入射させる光入射面１８ｅである。
【００３２】
ここで、本発明の導光板１８は、光出射面１８ａと平行な方向に入光部１８ｄから離れるに従って、光出射面１８ａと背面１８ｂとの間の距離として定義される、導光板１８の厚みが厚くなり、入光部と最も離れた位置、すなわち、略正方形形状の光射出面１８ａの頂点において厚みが最も厚くなっている。図示例の導光板１８では、特に、背面１８ｂは、光射出面１８ａに対してテーパ状（円錐面状）に傾斜している。なお、光射出面１８ａに対する背面１８ｂの傾斜角度は特に限定されない。
【００３３】
図２（ａ）〜（ｃ）に示す導光板１８では、光入射面１８ｅから入射した光は、導光板１８の内部に含まれる散乱体（詳細は後述する）によって散乱されつつ、導光板１８内部を通過し、背面１８ｂで反射した後、光射出面１８ａから出射する。このとき、背面１８ｂから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は導光板１８の背面１８ｂを覆うようにして配置される反射シート２２（図１参照）によって反射され再び導光板１８の内部に入射する。
【００３４】
このように、本発明では、導光板１８の光射出面１８ａに対向する面を背面１８ｂとし、光入射面１８ｅから離れるに従って導光板１８の厚みが徐々に大きくなる形状とすることで、導光板１８に入射した光をより遠くまで到達させることができる。また、平板形状や楔形形状の導光板よりも薄くすることができる。つまり、本発明によれば、導光板を、光源から入射した光をより遠くまで到達させることができ、かつ薄型化、軽量化することができる。つまり、全反射の際の入射角度が徐々に浅くなり、光射出面から光が外部に出にくくなるため、入射光をより奥に到達させることが可能となる。これにより、バックライトユニットを軽量化、薄型化、大型化することができる。
【００３５】
さらに、導光板１８の内部の光をその光射出面１８ａから外部に射出させるための光射出手段として、導光板１８の内部に散乱体を含有させることが好ましい。散乱体を含有させ、適宜光散乱させることにより、全反射条件を破り、導光板１８自体では、出射しにくくなった光を射出させる機能を持たせ、光射出面１８ａから射出される光をさらに均一にすることができる。
また、光射出手段として、散乱体以外にも導光板１８の光射出面１８ａおよび背面１８ｂの少なくとも一方に透過率調整体を付加し、この透過率調整体の配置密度を適宜調整することでも、散乱体と同様に、均一な光を出射させることができる。
なお、光射出手段として、散乱体に加え、このような透過率調整体を用いることにより、より均一な光を射出させることができる。
【００３６】
ここで、導光板１８は、入光部１８ｄである凹部の淵における導光板の厚みをＤ1とし、導光板の厚みが最大となる位置（図示例では、光射出面１８ａの頂点）での導光板の厚みをＤ2とし、導光板の中央に設けられる入光部から導光板の厚みが最大となる位置までの距離をＬとしたときに、Ｄ1＜Ｄ2、かつ、１／１０００＜（Ｄ2−Ｄ1）／Ｌ＜１／１０の関係を満たすことが好ましい。上記式を満たす形状とすることで、導光板をより好適に薄型化、軽量化、大型化することができ、面状照明装置の薄型化、軽量化、大型化が可能となる。
【００３７】
導光板１８は、透明樹脂に、光を散乱させるための散乱粒子が散乱体として混錬分散されて形成されている。導光板１８に用いられる透明樹脂の材料としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレート、ＭＳ樹脂、アクリル樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）のような光学的に透明な樹脂が挙げられる。導光板１８に混錬分散させる散乱粒子としては、アトシパール、シンコーン、シリカ、ジルコニア、誘電体ポリマなどを用いることができる。このような散乱粒子を導光板１８の内部に含有させることによって、均一で輝度むらが少ない照明光を光出射面から出射することができる。
このような導光板１８は、押出成形法や射出成形法等の種々の方法を用いて製造することができる。
【００３８】
また、導光板１８に含まれる散乱粒子の散乱断面積をΦ、導光板の中央に設けられる入光部から導光板の厚みが最大となる位置までの距離をＬ、導光板１８に含まれる散乱粒子の密度（単位体積あたりの粒子数）をＮｐ、補正係数をＫＣとした場合に、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値が１．１以上であり、かつ８．２以下であり、また、ＫＣの値が０．００５以上であり、かつ０．１以下であるという関係を共に満たすように、導光板を構成する。これにより、導光板１８は、均一で輝度むらが少ない照明光を、高い光利用効率で光出射面から出射することができる。以下、その理由を説明する。
【００３９】
一般的に、平行光束を等方媒質に入射させた場合の透過率Ｔは、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ則により下記式（１）で表される。
Ｔ＝Ｉ／Ｉ０＝ｅｘｐ（−ρ・ｘ）・・・（１）
ここで、ｘは距離、Ｉ０は入射光強度、Ｉは出射光強度、ρは減衰定数である。
上記減衰定数ρは、粒子の散乱断面積Φと媒質に含まれる単位体積当たりの粒子数Ｎpとを用いて下記式（２）で表される。
ρ＝Φ・Ｎｐ・・・（２）
したがって、導光板の光軸方向の長さをＬとすると、光の取り出し効率Ｅｏｕｔは、下記式（３）で与えられる。
Ｅｏｕｔ∝ｅｘｐ（−Φ・Ｎｐ・Ｌ）・・・（３）
【００４０】
ここで、上記式（３）は有限の大きさの空間におけるものであり、上記式（１）との関係を補正するための補正係数ＫＣを導入する。補正係数ＫＣは、有限の空間の光学媒質中で光が伝搬する場合に経験的に求められる無次元の補正係数である。そうすると、光の取り出し効率Ｅｏｕｔは、下記式（４）で表される。
Ｅｏｕｔ＝ｅｘｐ（−Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣ）・・・（４）
【００４１】
上記式（４）に従えば、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値が３．５のときに、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが３％であり、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値が４・７のときに、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが１％である。
この結果より、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値が大きくなると、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが低くなることが分かる。光は導光板の光軸方向へ進むにつれて散乱するため、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが低くなると考えられる。
【００４２】
したがって、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値が大きければ大きいほど、光の取り出し効率は低下し導光板として好ましい性質を有する。
Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値を大きくすることで、光射出面から射出される光を多くすることができる。すなわち、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値を大きくすることで、入射面に入射する光に対する光射出面から射出される光の割合である光利用効率を高くすることができる。具体的には、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値を１．１以上とすることで、光利用効率を５０％以上にすることができる。
ここで、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値を大きくしすぎると、導光板の光射出面から出射する光の輝度むらが顕著になるが、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値は８．２以下とすることで、輝度むらを一定以下（許容範囲内）に抑えることができる。
さらに、本発明の導光板のΦ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値は、１．１以上かつ８．２以下であるという関係を満たすことが好ましく、２．０以上かつ８．０以下であることがより好ましい。また、Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣの値は、３．０以上であればさらに好ましく、４．７以上であれば最も好ましい。
【００４３】
また、補正係数ＫＣは、０．００５以上０．１以下であることが好ましい。ＫＣを０．００５以上とすることで、光利用効率を高くすることができ、０．１以下とすることで、導光板からの射出される光の照度むらを小さくすることができる。
【００４４】
上述のように、導光板１４の内部の散乱効果は、導光板の内部に含ませる散乱粒子の粒径、散乱粒子の屈折率、散乱粒子の粒度分布、および、導光板の母材となる材料の屈折率からＭｉｅ理論によって決定される散乱断面積（単位時間当たりに散乱するエネルギー）と、散乱粒子の粒子密度と、入射してから導光する距離とによって関連付けられる。
【００４５】
ここで、図示例の導光板１８では、入光部１８ｄの断面形状が、交差する２つの双曲線形状であるとしたが、これに限定されない。
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る導光板に適用可能な入光部の断面形状の他の実施例を示している。図４（ａ）には、断面が三角形形状である、円錐形状を有する入光部が示されている。また、図４（ｂ）には、図４（ａ）に示す円錐形状の頂点が曲面に形成されている入光部が示されている。また、図４（ｃ）には、断面が放物線形状である入光部が示されている。さらに、図４（ｄ）には、断面形状が交差する２つの下に凸の二次曲線（双曲線または放物線）である入光部が示されている。
入光部の形状は、図示例以外に例えば断面形状がＵ字状のものでもよく、輝度均一効果があるものであればよい。
なお、入光部の形状は、入光部の壁面である光入射面に入射する光源からの光の入射角度や、導光板の材料の屈折率などに応じて、均一で輝度むらが少ない照明光を光出射面から出射することができるように適宜決めればよい。
【００４６】
また、図示例では、光源１２は入光部１８ｄに、配置するとしたが、本発明はこれに限定されず、小型のＬＥＤチップを入光部１８ｄの壁面である光入射面１８ｅに直接配置してもよい。このようにＬＥＤチップを配置することにより、ＬＥＤチップからの光を効率よく導光板内部に入射させることが可能となる。また、導光板１８の入光部１８ｄの直上およびその近傍の光射出面１８ａにおける輝度が大きく、入光部１８ｄの直上から離れるにしたがって輝度が小さくなるという輝度むらが生じることを防止することができ、均一な輝度分布の照明光を得ることができる。
【００４７】
さらに、導光板１８は、図示例の如く、正方形形状の光出射面１８ａを有するとしたが、本発明はこれに限定されない。
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の導光板のその他の実施例を示している。図５（ａ）〜（ｃ）に示す導光板４８は、円形状の光射出面４８ａと、光射出面４８ａに対向する背面４８ｂと、光射出面４８ａと背面４８ｂと接続する側面４８ｃと、背面４８ａの略中央に設けれ、光源を配置する凹部である入光部４８ｄとを有する。また、導光板４８は、光出射面４８ａと平行な方向に、入光部４８ｄから離れるに従って、導光板４８の厚みが厚くなっている。
入光部４８ｄは、その断面形状が２つの双曲線を組み合わせた形状であり、その壁面は光源からの光を導光板４８内部に入射させる光入射面４８ｅを成す。
この円盤状の導光板４８は、その他の構成において、上述した正方形形状の導光板１８と同様のものであるので、その他の詳細な説明は省略する。
【００４８】
また、本発明の導光板は、光射出面の形状（すなわち、導光板の形状）が、図２示すような正方形形状のもの、および図５に示すような円形状のものに限定されず、正六角形形状等の正多角形形状のものも好適に使用可能である。また、本発明の導光板は、正多角形形状や円形状のものを使用することにより、光源からの光を均一な輝度分布の照明光とすることができる。
なお、本発明の導光板は、正多角形形状や円形状のものに限定されず、入光部から離れるに従って導光板の厚みが厚くなるように形成されていればよく、このようなものであれは、その光射出面の形状は特に限定されない。すなわち、本発明の導光板は、その光射出面の形状を高い自由度で選択することを可能とする。
【００４９】
さらに、図示例では、導光板を、平坦な光射出面に対して傾斜した背面を有するとしたが、本発明の導光板はこれに限定されず、入光部から離れるに従って導光板の厚みが厚くなるように形成されていればよい。
例えば、導光板を、平坦な背面に対して光射出面に傾斜を設け構成してもよい。また、導光板を、光射出面および背面の両方に傾斜を設け構成してもよい。さらに、光射出面および／または背面に設けられる傾斜を、その断面が曲面となるように構成してもよい
【００５０】
つぎに、拡散フィルム１４について説明する。
拡散フィルム１４は、図１（ａ）および（ｂ）に示されるように、プリズムシート１７と液晶パネル４との間に配置される。拡散フィルム１４は、フィルム状部材に光拡散性を付与して形成される。フィルム状部材は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレート、ＭＳ樹脂、アクリル樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）のような光学的に透明な樹脂を材料に形成することができる。
拡散フィルム１４の製造方法は特に限定されないが、例えば、フィルム状部材の表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化を施して拡散性を付与したり、シリカ、酸化チタンもしくは酸化亜鉛等の顔料、または、樹脂、ガラスもしくはジルコニア等のビーズ類などの光を散乱させるための材料をバインダとともに表面に塗工したり、上記の透明樹脂中に光を散乱させる前述の顔料またはビーズ類を混練することで形成される。他には、反射率が高く光の吸収が低い材料で、例えば、Ａｇ、Ａｌのような金属を用いて形成することもできる。
本発明において、拡散フィルム１４としては、マットタイプやコーティングタイプの拡散フィルムを用いることができる。
【００５１】
拡散フィルム１４は、導光板１８の光射出面１８ａから所定の距離だけ離して配置されてもよく、その距離は導光板１８の光射出面１８ａからの光量分布に応じて適宜変更することができる。
このように拡散フィルム１４を導光板１８の光射出面１８ａから所定の間隔だけ離すことにより、導光板１８の光射出面１８ａから射出する光が、光射出面１８ａと拡散フィルム１４の間で更にミキシング（混合）される。これにより、拡散フィルム１４を透過して液晶表示パネル４を照明する光の輝度を、より一層均一化することができる。
拡散フィルム１４を導光板１８の光射出面１８ａから所定の間隔だけ離す方法としては、例えば、拡散フィルム１４と導光板１８との間にスペーサを設ける方法などを用いることができる。
【００５２】
プリズムシート１６および１７は、複数のプリズムを平行に配列させることにより形成された透明なシートであり、導光板１８の光射出面１８ａから出射する光の集光性を高めて輝度を改善することができる。プリズムシート１６および１７の一方は、そのプリズム列の延在する方向が導光板１８の光射出面１８ａの一辺と平行になるように配置され、他方は垂直になるように配置されている。すなわち、プリズムシート１６および１７は、プリズム列の延在する方向が互いに垂直になるように配置されている。また、プリズムシート１６は、プリズムの頂角が拡散シート１４と対向するように、つまり、プリズムの底面が導光板１８の光射出面１８ａと対向するように配置される。ここで、プリズムシート１６および１７の配置順序は、特に制限されず、導光板の直上にプリズムシート１６を配置し、そのプリズムシート１６の上にプリズムシート１７を配置しても良く、また、その逆でも良い。
【００５３】
また、図１（ａ）〜（ｂ）に示す、バックライトユニット２では、２枚のプリズムシートで構成したが、１枚のプリズムシートで構成することもできる。
また、光射出面１８ａ上に、プリズム列が形成されたプリズムシートを配置したが、導光板１８の背面１８ｂにプリズム列を形成しても同様の効果が得られる。つまり、背面にプリズム列を形成することでも、光射出面１８ａから出射する光の集光性を高めて輝度を改善することができる。
また、図示例では、プリズムシートを用いたが、プリズムシートの代わりに、プリズムに類する光学素子が規則的に配置されたシートを用いても良い。また、レンズ効果を有する素子、例えば、レンチキュラーレンズ、凹レンズ、凸レンズ、ピラミッド型などの光学素子を規則的に備えるシートをプリズムシートの代わりに用いることもできる。また、これらレンズ効果を有する光学素子を導光板の背面に形成することもできる。
【００５４】
つぎにバックライトユニットの反射シート２２について説明する。
反射シート２２は、導光板１８の背面１８ｂと光入射面１８ｃの反対側の面とから漏洩する光を反射して、再び導光板１８に入射させるものであり、光の利用効率を向上させることができる。反射シート２２は、導光板１８の背面１８ｂを覆うように形成される。また、反射シート２２は、導光板１８の入光部１８ｄに対応する位置に、光源１２を配置するための切欠きが設けられている。
反射シート２２は、導光板１８の背面１８ｂから漏洩する光を反射することができるものであれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、ＰＥＴやＰＰ（ポリプロピレン）等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
【００５５】
なお、本実施形態の反射シート２２は、導光板１８の背面１８ｂに対向する位置にのみ配設されているが、これに限定されず、導光板１８の側面１８ｃをも覆うように配設してもよい。これにより、反射シート２２は、導光板１８の側面１８ｃから漏洩する光を反射して再び導光板１８に入射させることができ、光の利用効率を向上させることができる。
また、本実施形態の反射シート２２は、光源１２を導光板１８の入光部１８ｄに配置するための切欠きが設けられるとしたが、この切欠きと光源１２との間に隙間が生じて、この隙間から光が漏洩することのないように構成されるのが好ましい。例えば、隙間が生じることのないように、光源１２の外形に応じて切欠きを形成すればよい。また、切欠きと光源１２との間に生じた隙間に反射部材を配置すればよい。
【００５６】
以上、本発明の第１の実施形態のバックライトユニット２の各構成要素について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５７】
図１および図２に示すバックライトユニット２では、光源１２は、導光板１８に設けられた凹部である入光部１８ｄに配置されるとしたが、これに限定されずに、光源１２のＬＥＤチップ２４を導光板内部に直接埋め込むように構成してもよい。
例えば、導光板の入光部に透明の樹脂部材を充填し、この透明の樹脂部材に光源を埋め込むように構成すればよい。ここで、入光部に充填される樹脂部材は、導光板よりも低屈折率のものであるのが好ましい。これにより、入光部の光入射面に入射する光のフレネルロスを低減し、入射効率を向上させることができる。
【００５８】
また、図６に示すように、導光板１８の背面１８ｂに複数の拡散反射体１２０を所定パターンで、具体的には、導光板１８の入光部１８ｄ側の密度が低く、入光部１８ｄから側面１８ｃ側に向かって離れるにしたがって次第に密度が高くなるようなパターンで、例えば、印刷により形成してもよい。このような拡散反射体１２０を所定パターンで導光板１８の背面１８ｂに形成することにより、導光板１８の光射出面１８ａにおける輝線の発生やムラを抑制することができる。また、拡散反射体１２０を導光板１８の背面１８ｂに印刷する代わりに、拡散反射体１２０が所定パターンで形成された薄いシートを、導光板１８の背面１８ｂと反射シート２２との間に配置してもよい。なお、拡散反射体１２０の形状は、矩形、多角形、円形、楕円形、などを任意の形状にすることができる。
ここで、拡散反射体としては、例えば、光を散乱させるシリカ、酸化チタンもしくは酸化亜鉛等の顔料、または、樹脂、ガラスもしくはジルコニア等のビーズ類などの光を散乱させるための材料をバインダとともに塗工した物や、表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化パターンでもよい。他には反射率が高く光の吸収が低い材料、例えば、Ａｇ、Ａｌのような金属を用いることもできる。また、拡散反射体として、スクリーン印刷、オフセット印刷等で用いられる、一般的な白インクも用いることができる。一例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、硫酸バリウム等を、アクリル系バインダや、ポリエステル系バインダ、塩化ビニル系バインダ等に分散したインク、酸化チタンにシリカを混合し拡散性を付与したインクを用いることができる。
【００５９】
本実施形態では、拡散反射体を光入射面から離れるに従って疎から密にしたが、本発明はこれに限定されず、輝線の強さや広がり、必要な出射光の輝度分布等に応じて適宜選択することができ、例えば、背面全面に均一な密度に配置してもよいし、光入射面から離れるに従って密から疎に配置してもよい。また、このような拡散反射体を印刷により形成する代わりに、拡散反射体の配置位置に対応する部分を砂擦り面として荒らしてもよい。
なお、図７の導光板では、背面に拡散反射体を配置したが、本発明は、これに限定されず、必要に応じて、光入射面以外の任意の面に配置してよい。例えば、光射出面に配置してもよく、また、背面や側面に配置してもよい。
【００６０】
ところで、上記実施形態では、いずれも導光板が１枚の場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、１つの面状照明装置に複数の導光板を用いることもできる。
図７に、複数の導光板を用いて形成された導光板複合体５０の一例を示す。
導光板複合体５０では、複数の導光板１８が、面状に並列配置され、それぞれの光射出面１８ａが、同一面上に配置され、１つの光出射面を形成している。
具体的には、正方形形状の光射出面１８ａを有する複数の導光板１８を、隣接する導光板１８の側面１８ｃ同士が相互に一致するように並列配置する。
同一形状の導光板を用いて形成される図示例の導光板複合体５０では、導光板の側面が接続する各接合部において、各導光板の厚みが一致するために、導光板複合体５０の背面では、接合部において段差が生じることなく滑らかに各導光板１８が接合される。これにより、接合部において輝度むらが生じることを防止して、面状照明装置の大型化を図るとともに均一で輝度ムラのない照明光を得ることができる。なお、各導光板は、接合部において隙間なく配置され、相互に密着しているのが好ましい。
【００６１】
このようにして複数の導光板により形成された光射出面を、図１に示すバックライトユニット２同様に、拡散フィルム、プリズムシートで覆うことより、大面積の面状照明装置とすることができる。これにより、より大型の液晶表示装置のバックライトユニットとしても用いることができる。
【００６２】
ここで、図７に示す導光板複合体５０は、正方形形状の光射出面を有する導光板を、複数、面状に配置したものであるが、本発明はこれに限定されない。図８には、六角形形状の光射出面を有する導光板５２を、複数、面状に配置して形成した導光板複合体５４を示す。
導光板５２は、図２に示す導光板１８同様に、光出射面と、光出射面に対向する背面と、光出射面および背面に接続する側面と、背面の略中央部に設けられる、光源を配置するための入光部とを備え、入光部から離れるにしたがってその厚みが大きくなるように構成されている。
導光板複合体５４は、隣接する導光板５２の側面が互いに一致するように、複数の導光板５２を面状に配置することにより形成される。なお、導光板複合体５４は、上述の導光板複合体５２と、導光板の光射出面の形状を除き基本的に同様であるので、その他の詳細な説明は省略する。
【００６３】
図７および図８に示すように、光射出面の形状が、正方形形状や、六角形形状などの対称性を有する形状である導光板を複数個、面状に並列配置することにより、１つの光射出面を有する導光板複合体を容易に形成することができる。これを用いて面状照明装置を構成することにより、面状照明装置の大型化を容易に実現するとともに、均一な輝度分布の照明光を得ることができる。
【００６４】
ここで、図８に示す、導光板複合体５４を用いた面状照明装置では、導光板複合体５４が、六角形形状の光射出面を有する複数の導光板５２を組み合わせて形成されているため、導光板複合体５４の光射出面と平行な面内に各光源が等間隔に配置されることとなる。これにより、面状照明装置の大型化を図るとともに、より均一な輝度分布を有する照明光を得ることができる。
さらに、比較的、円形状に近い形状である六角形形状を有することにより、導光板を隙間なく配置することができ、さらに、各導光板の接合面において、厚みが最大となる六角形の頂点と、隣り合う頂点の間の中間点との厚みの差をより小さくすることができ、導光板複合体の背面側をより平坦に形成することができる。これにより、照明光の輝度分布の均一性をより向上させることができる。
【００６５】
さらに、本発明は、導光板複合体を形成する導光板は、その光射出面の形状が、六角形形状や正方形形状のものに限定されず、図５に示す、円形状のものであってもよく、また、非対称形状のものであってもよい。
【００６６】
ここで、円形状の導光板４８を並置する際に、同一平面状に細密に配置することにより、六角形形状の導光板の場合と同様に、各光源を等間隔に配置することができる。
なお、例えば、円形状の導光板４８を並置するような場合は、導光板間に隙間が生じる。図９に、この隙間に配置する導光板６０を示す。導光板６０は、図９（ａ）に示すように、導光板複合体を形成する円形状の導光板４８間に生じた隙間と略同一の外形状を有する。また、導光板６０は、図９（ｂ）に示すように、導光板１８等と同様に、背面６０ｂ側に光源を配置する入光部６０ｄを有し、入光部６０ｄから離れるに従って厚みが厚くなるように形成されている。このような導光板６０を、円形状の導光板４８間の隙間に配置する。また、導光板６０の入光部６０ｄに図示しない光源を配置する。さらに、図示しない反射シートを背面６０ｂを覆ように配置することが好ましい。これにより、導光板４８間に生じる隙間部分による輝度むらを緩和することができる。ここで、導光板６０と導光板４８との接合部が段差なく滑らかに接続するように、導光板６０の背面６０ｂの形状を決定してもよい。なお、導光板６０は、基本的に上述の導光板１８とその外形以外は基本的に同様のものであるので詳細な説明は省略する。
【００６７】
また、導光板４８間に生じる隙間に導光板６０を配置するとしたが、別の実施例として、透明樹脂、あるいはさらに散乱体を含有する樹脂を充填することができる。これにより隙間により生じる輝度むらを緩和することができる。
【００６８】
さらに別の実施例として、この隙間に反射部材を配置することができる。反射部材は、導光板の光射出面側に反射面を向け、導光板４８の背面側から隙間を覆うように配置する。ここで、反射部材は、光射出面４８ａと垂直な方向における隙間の投影形状を有する平板状の部材であってもよいし、隙間の中央に向かって反射面が傾斜している、例えば、円錐形状を有する部材であってもよい。このような反射部材を配置することにより、隙間により生じる輝度むらを緩和することができる。
【００６９】
また、図示例では、複数の導光板を同一平面上に並列配置したが、本発明はこれに限定されず、複数の導光板を、球状や筒状などの曲面上に配置して、導光板複合体の光射出面を曲面とすることもできる。これにより、例えば、この導光板複合体を用いた面状照明装置を電飾（イルミネーション）関係の表示板として用いる場合に、曲率を持つ壁にも装着することが可能となり、導光板をより多くの種類、より広い使用範囲の電飾やＰＯＰ（ＰＯＰ広告）等に利用することができる。
【００７０】
ここで、導光板を作製する際に、透明樹脂に可塑剤を混入させてもよく、このように、透明樹脂と可塑剤とを混合した材料で導光板を作製することで、導光板をフレキシブルにすること、つまり、柔軟性のある導光板とすることができ、導光板を種々の形状に変形させることが可能となる。従って、導光板の表面を種々の曲面に形成することができる。
このような導光板を用いることにより、上述のように、導光板複合体を曲面状に並列配置する際に、導光板複合体の光射出面をより滑らかな曲面とすることができる。
【００７１】
ここで、可塑剤としては、フタル酸エステル、具体的には、フタル酸ジメチル（ＤＭＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＰ（ＤＥＨＰ））、フタル酸ジノルマルオクチル（ＤｎＯＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、フタル酸ジノニル（ＤＮＰ）、フタル酸ジイソデジル（ＤＩＤＰ）、フタル酸混基エステル（Ｃ６〜Ｃ１１）（６１０Ｐ、７１１Ｐ等）、フタル酸ブチルベンジル（ＢＢＰ）が例示される。また、フタル酸エステル以外にも、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル（ＤＩＮＡ）、アジピン酸ジノルマルアルキル（Ｃ６、８、１０）（６１０Ａ）、アジピン酸ジアルキル（Ｃ７、９）（７９Ａ）、アゼライン酸ジオクチル（ＤＯＺ）、セバシン酸ジブチル（ＤＢＳ）、セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）、リン酸トリクレシル（ＴＣＰ）、アセチルクエン酸トリブチル（ＡＴＢＣ）、エポキシ化大豆油（ＥＳＢＯ）、トリメリット酸トリオクチル（ＴＯＴＭ）、ポリエステル系、塩素化パラフィン等が例示される。
【００７２】
また、図示例では、複数の導光板を隙間なく配置して導光板複合体を形成しているが、これに限定されず、例えば、導光板複合体の光射出面が環状となるように、適宜導光板を配置してもよい。
さらに、図示例では、１つの種類の導光板のみを用いて導光板複合体を形成しているが、これに限定されず、光射出面の形状が異なる導光板を組み合わせて導光板複合体を形成してもよい（例えば、五角形形状のものと六角形形状のものとを組み合わせる）。これにより、高い自由度で導光板複合体の形状を選択することができ、面状照明装置の形状を高い自由度で選択することができる。
【００７３】
以上、本発明の面状照明装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【００７４】
例えば、上記実施形態では、白色光を発光するＬＥＤを用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、赤色、緑色および青色の３色のＬＥＤを用い、カップリングレンズにより各ＬＥＤが発する光を混色することで白色光を得ることもできる。
【００７５】
以下に、３色のＬＥＤを用いた光源の一例を説明する。図１０（ａ）および（ｂ）は、３色のＬＥＤを用いた光源の概略構成図である。
光源１３は、ＬＥＤアレイ２９とカップリングレンズ４０を備える。ＬＥＤアレイ２９は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３種類の発光ダイオード（以下、それぞれＲ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６という）を用いて形成される複数のＲＧＢ−ＬＥＤ３０が一列に配置されて構成されている。図１０（ａ）に、複数のＲＧＢ−ＬＥＤ３０の配置の様子を模式的に示す。同図に示すように、Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６が規則的に配置されている。
また、図１０（ｂ）に示すように、ＲＧＢ−ＬＥＤ３０は、Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６からそれぞれ出射する光が所定の位置において交差するように、３種類のＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６）の光軸の向きが調整されている。このように３種類のＬＥＤを調整することによって、それらＬＥＤの光が混色されて白色光とされる。
３原色のＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６）を用いて構成されたＲＧＢ−ＬＥＤ３０は、従来バックライト用光源として使用される冷陰極管（ＣＣＦＬ）と比較して色再現領域が広く色純度が高いため、このＲＧＢ−ＬＥＤ３０をバックライト用光源として使用した場合には、従来よりも色再現性が高くなり、鮮やかな色彩の画像を表示することが可能になる。
【００７６】
図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、ＲＧＢ−ＬＥＤ３０の各ＬＥＤの光射出側にカップリングレンズ４０として３つのボールレンズ４２、４４および４６が配置されている。ボールレンズ４２、４４および４６は、各ＬＥＤに対応して配置されている。すなわち、１つのＲＧＢ−ＬＥＤ３０について３つのボールレンズ４２、４４および４６が組み合わされて用いられている。各ＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６）から出射した光は、ボールレンズ４２、４４および４６によって平行光にされる。そして、所定の位置で交わって白色光にされた後、導光板１８の光混合部２０に入射する。３つのボールレンズ４２、４４および４６を組み合わせて用いたカップリングレンズは、３軸を持ったレンズであり、ＲＧＢ−ＬＥＤの各ＬＥＤの光を１点に絞り込んでミキシングすることができる。
ここでは、カップリングレンズとしてボールレンズを用いたが、これに限らず、ＬＥＤが発する光を平行光にすることができれば特に限定されない。カップリングレンズには、例えば、シリンドリカルレンズ、レンチキュラ、かまぼこ型のレンズ、フレネルレンズなどを用いることもできる。
【００７７】
また、導光板１８の入光部１８ｄにＬＥＤチップ２４を有する光源１２を配置せずに、ライトガイドを用いて光源が発する光を導光板に導いてもよい。ライトガイドは、光ファイバや、透明樹脂からなる導光路等を用いて構成することができる。
光源としてＬＥＤを用い、そのＬＥＤを導光板１８の入光部１８ｄに配置した場合には、ＬＥＤの発熱により導光板１８が変形したり、溶融する恐れがある。そこで、光源１２を導光板１８の入光部１８ｄから離れた位置に配置し、ライトガイドを用いてＬＥＤが発する光を導光板１８に導くことにより、ＬＥＤの発熱による導光板１８の変形および溶融を防止することができる。
【００７８】
また、上記実施形態では、光源にＬＥＤを用いたが本発明は、これに限定されず、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）やキセンノンランプ等を含む点状光源もＬＥＤと同様にして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は、本発明に係る面状照明装置を備える液晶表示装置の一実施例の概略を示す斜視図であり、（ｂ）は、その概略断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明に係る面状照明装置に用いられる導光板の一実施例の概略斜視図であり、（ｃ）は、その概略断面図である。
【図３】本発明に用いられるＬＥＤアレイの構成の一実施例を示す概略側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明に係る導光板の入光部の他の実施形態を示す概念図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係る面状照明装置に用いられる導光板の他の実施例の概略側面図であり、（ｂ）は、その概略上面図であり、（ｃ）は、その概略背面図である。
【図６】背面に拡散反射体を印刷した導光板を示す概略背面図である。
【図７】図２に示す導光板を複数組み合わせて形成する導光板複合体を示す概略上面図である。
【図８】本発明の面状照明装置に用いる導光板複合体の他の実施例を示す概略上面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の導光板複合体に生じる隙間に配置する導光板の実施例を示す概略上面図であり、（ｂ）は、その概略側面図である。
【図１０】ＲＧＢ−ＬＥＤとカップリングレンズの模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
２      バックライトユニット
４      液晶表示パネル
６      駆動ユニット
１０      液晶表示装置
１２      光源
１４      拡散フィルム
１６、１７      プリズムシート
１８、４８、５２、６０      導光板
１８ａ      光射出面
１８ｂ      背面
１８ｃ      側面
１８ｄ      入光部
１８ｅ      光入射面
２２      反射シート
２４      ＬＥＤチップ
２６      ヒートシンク
３０      ＲＧＢ−ＬＥＤ
３２      Ｒ−ＬＥＤ
３４      Ｇ−ＬＥＤ
３６      Ｂ−ＬＥＤ
４２、４４、４６      ボールレンズ
５０、５４      導光板複合体
１２０      拡散反射体
【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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