(57)【要約】【課題】本発明は、面状光源装置の輝度を低下させることなく、周囲温度が高温時においても信頼性の高い面状光源装置を得ることを目的とする。【解決手段】本発明の面状光源装置は、光源（点状光源９）、入射面６ａおよび面状光を出射する出射面６ｂを有する第１の導光板６、光源（点状光源９）に対峙する入射面７ａおよび第１の導光板６の入射面６ａに対峙する出射面７ｂを有する第２の導光板７を備えて構成され、第２の導光板７の対向する入射面７ａから出射面７ｂまでの距離（導光距離１１）が１．５ｍｍ以上であることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
入射面および、面状光を出射する出射面を有する第１の導光板と、
前記光源に対峙する入射面および、前記第１の導光板の前記入射面に対峙する出射面を有する第２の導光板とを備え、
前記第２の導光板の対向する前記入射面から前記出射面までの距離が１．５ｍｍ以上であることを特徴とする面状光源装置。
【請求項２】
前記第２の導光板の前記出射面と前記第１の導光板の前記入射面とを透光性接着剤で接着したことを特徴とする、請求項１に記載の面状光源装置。
【請求項３】
前記第２の導光板の前記出射面と前記第１の導光板の前記入射面とを一体成型したことを特徴とする、請求項１に記載の面状光源装置。
【請求項４】
前記第１の導光板のガラス転移温度よりも前記第２の導光板のガラス転移温度の方が高いことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の面状光源装置。
【請求項５】
前記第１の導光板の材料がアクリルであることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の面状光源装置。
【請求項６】
前記第２の導光板の材料がポリカーボネートであることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の面状光源装置。
【請求項７】
前記光源がＬＥＤにより構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の面状光源装置。
【請求項８】
表示パネルと、
前記表示パネルの背面に配置された、請求項１から請求項７のいずれかに記載の面状光源装置と、
を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面状光源装置及びこれを用いた表示装置に関し、特にその光源の発熱対策方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルの背面に光を照射することで表示画面を裏面から照射する面状光源装置には、サイドライト方式のものや直下型のものがある。サイドライト方式（エッジライト方式ともいう）の面状光源装置は、光源を筐体の側面に配置し、直下型の面状光源装置は、光源を液晶パネルに対向させて筐体の背面に配置している。さらに、サイドライト方式の面状光源装置には、光源からの光を筐体の開口部に導光するために導光板を用いるものがある。導光板を用いる面状光源装置は、冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）などの線状光源または発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの点状光源からなる、サイドライト部から射出された光を導光板内において反射させ、導光板内に設けられる拡散パターンで拡散させることによって、開口部から面状に光を取り出している。
【０００３】
一般に、ＬＥＤなどの点状光源を発光素子として用いる面状光源装置では、表示画面の輝度を高くしたい場合、発光素子数を増やして素子数の密度を増加させるか、各点状光源に供給する電流を増加させることが考えられる。ところが、いずれにしても、発光に伴って各点状光源から生じる熱により点状光源周辺部が高温になってしまう。
【０００４】
そこで、点状光源が取り付けられる基板に放熱手段を設けた面状光源装置が提案されている。（例えば、特許文献１及び２参照。）。この面状光源装置では、放熱性を向上させることができるので、点状光源の素子数密度や各点状光源に対する供給電流を増加させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２９０２２号公報
【特許文献２】特開２００３−７６２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この様な従来の面状光源装置でも、特に周囲温度が高温の場合、ＬＥＤのジャンクション温度が上昇し、これに伴いＬＥＤ表面温度が上昇する。特に光源からの光を出射面に導く導光板のガラス転移温度が比較的低いアクリルの場合、周囲が高温時にＬＥＤ近辺の入光部の温度がガラス転移温度を超え、入光部が変形するため出射面のＬＥＤ近傍の導光板経路が乱されホットスポット等の表示不良が発生することがある。また、光源と導光板の隙間を大きくすると光の入射効率が下がるため、導光板から出射される際の輝度が低下する。また、対策としてガラス転移温度が高い例えばポリカーボネート等を導光板材料とし用いられる。しかし、ポリカーボネートはアクリルよりも長光路の光透過率が低いため、特に中型、大型の導光板を用いる場合、導光板の出射面の輝度が１０％から２０％低くなる問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決する為になされたもので、面状光源装置の輝度を低下させることなく、周囲温度が高温の場合においても信頼性の高い面状光源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の面状光源装置は、光源、入射面および面状光を出射する出射面を有する第１の導光板、光源に対峙する入射面および第１の導光板の入射面に対峙する出射面を有する第２の導光板を備えて構成され、第２の導光板の対向する入射面から出射面までの距離が１．５ｍｍ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による面状光源装置によれば、面状光源装置の輝度を低下させることなく周囲温度が高温の場合においても信頼性の高い面状光源装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１１】
＜実施の形態１＞
（構成）
図１は、本発明の実施の形態１による液晶表示装置（表示装置）の概略構成の一例を示した分解斜視図であり、画素へのデータ書き込みを行う液晶パネル１と、そのデータ書き込み動作に同期して液晶パネル（表示パネル）１を背面側から照明するバックライト（面状光源装置）２とからなる液晶表示装置の様子が示されている。本実施の形態による液晶表示装置は、額縁領域が狭小化された薄型の液晶ディスプレイとなっている。
【００１２】
液晶パネル１は、対向基板との間に液晶を保持するＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）アレイ基板からなる透過型の表示素子である。パネル面上に形成される表示領域には、マトリックス状に多数の画素が配置されている。ここでは、表示領域の形状が横長の矩形であるものとし、その長辺に平行にゲート線（アドレス線ともいう）が形成され、短辺に平行にソース線（データ線ともいう）が形成されている。
【００１３】
表示領域の周辺には、画素ごとに設けられる半導体スイッチング素子としてのＴＦＴをオンオフさせる複数のゲート線駆動用ドライバと、ＴＦＴを介して各画素に画像データを供給する複数のソース線駆動用ドライバが形成されている。これらのドライバは、例えば、半導体チップとしてＴＦＴアレイ基板上に形成され、各ドライバを制御するコントローラによって各画素へのデータ書き込みが行われる。各画素へのデータ書き込みは、画像信号に基づいて行われ、ゲート線ごとに所定の走査周期でオン駆動されたゲート線に沿って画素に画像データが書き込まれる。
【００１４】
バックライト２は、その筐体に形成される開口から均一な光を出射する面状光源装置であり、液晶パネル１の背面側に配置される。開口の形状は、表示領域の形状よりも若干大きな形状となっている。すなわち、液晶パネル１のゲート線に平行な辺を長辺とする横長の矩形となっている。
【００１５】
図２は、図１の液晶表示装置における要部詳細の一例を示した断面図でありバックライト２内の様子が示されている。
【００１６】
このバックライト２は、バックライト光が照射される前面（図２における上面）の端縁および側面を覆う上筐体３と、背面（図２における下面）および側面を覆う下筐体４を有する。上筐体３の前面には、出射光の出射領域となる開口が形成されている。また、下筐体４の内部側面において基板１０が設置され、基板１０の表面には点状光源９が設置される。
【００１７】
さらに、上筐体３と下筐体４の内部において、入射面６ａおよび面状光を出射する出射面６ｂを有する、平板状でアクリル製の第１の導光板６と、点状光源９に対峙する入射面７ａおよび第１の導光板６の入射面６ａに対峙する出射面７ｂを有する、ポリカーボネート製の第２の導光板７を有する。なお、第２の導光板７の導光距離（対向する入射面７ａから出射面７ｂまでの距離）１１は、１．５ｍｍ以上確保される。
【００１８】
第１の導光板６の前面には、拡散シートやプリズムシートなどの光学シート類５が設置され、第１の導光板６の背面には、反射シート８が設置される。
【００１９】
下筐体４は、上記各部材を収納保持するためのフレームであり、強度及び加工性が優れている合成樹脂や金属が用いられる。特に、点状光源９の発光に伴って生じる熱に対する放熱性という観点から、熱伝導性が優れているアルミニウムや銅を用いるのが望ましい。
【００２０】
光学シート類５は、光を拡散させる拡散シートや、プリズム列が形成されたプリズムシートなどの透光性を有するシート状の光学部材である。拡散シートは、合成樹脂やガラスなどの透明部材に微細な反射材を混ぜ込んだり、表面を粗面化することによって形成される。これらの光学シート類５は、出射光の輝度分布や色度分布を所望のものとするために、必要に応じて複数種類組み合わせて、或いは、複数枚数用いられる。
【００２１】
第２の導光板７は、その一端面に沿って配置される各点状光源９から入射した光を入射面と対峙する面から出射させるための光学部材である。第２の導光板７は光源からの熱の影響が作用するため、ガラス転移温度が高い透光性の有機樹脂またはガラスなどの平板状の部材からなる。本実施の形態ではガラス転移温度が１４５℃と比較的高いポリカーボネートを使用している。ポリカーボネートは、第１の導光板６に使用されているアクリルよりガラス転移温度が高い。
【００２２】
第１の導光板６は、その端面に入射した光を前面から出射させるための光学部材である。第１の導光板６は、光を反入射面側に伝播する必要があるため長光路透過率に優れ、長光路においてもヘイズ値が低い平板状のアクリル樹脂を用いる。アクリル以外の樹脂、特にポリカーボネートでは長光路透過率がアクリルより低く、長光路ヘイズ値が大きいため、入射した光が導光中に樹脂に吸収され、または導光中に拡散され出射面６ｂから光が出射されるため、特に光路長が５０ｍｍを越える場合は出射面６ｂから出射される輝度がアクリル板より低く、反入射面まで光が届きにくく均一な表示品位を保つことが難しい。
【００２３】
なお、第１の導光板６の形状は平板状に限らず、例えば楔形状にすることで導光板内に入射した光をより効率よく前面側から出射できる。
【００２４】
また、第１の導光板６の背面上には拡散パターンが形成されている。具体的には、酸化チタンを含有する白色顔料によってドットパターンを印刷する方法や、導光板成形時に円形状、円錐状または四角形状の微細パターンを形成する方法が考えられる。この拡散パターンを調整することによって、各点状光源の配列方向に垂直な方向、すなわち、出射領域の長辺に平行な方向に関する輝度分布を所望のものとすることができる。つまり、出射光の輝度分布が最適になるように、拡散パターンの濃度や形状、大きさ、深さが決定される。
【００２５】
点状光源９は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）やＬＤ（Laser Diode：レーザーダイオード）、ＥＬ（Electro Luminescence：エレクトロ・ルミネセンス）などの発光素子からなる数ｍｓ以下の高速スイッチングが可能な点状の光源である。ここでは、単一色を発光するＬＥＤを複数色組み合わせて用いられるものとする。なお、各点状光源９は、矩形状の点状光源基板１０の長手方向に沿って配設され、回路パターン（図示せず）などとともに実装され、各点状光源９を駆動するためのドライバに接続されている。
【００２６】
例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各ＬＥＤが点状光源９として用いられる。各色のＬＥＤによる発光量を調整することによって、出射光における色調を容易に変化させることができる。また、液晶パネル１（図１）の画面表示における色再現性を向上させることができる。
【００２７】
上述したように、第１の導光板６の背面側には、導光板からの光を前面側に反射する反射シート８が配置されている。反射シート８は、銀を蒸着させた平板や白色の樹脂板からなるシート状の光学部材である。各点状光源からの光を有効に出射させるためには、反射シート８の反射率が９０％以上であることが好ましい。
【００２８】
図３に点状光源９であるＬＥＤの光出射面から第２の導光板７の入射面７ａまでの距離と、点状光源９から放たれた光の内、第２の導光板７に入射する光の割合（入光効率）の関係をしめす。図３より点状光源９と第２の導光板７の入射面７ａが近いほど光利用効率が高い。点状光源９と第２の導光板７の入射面７ａを密着することで最も効率よく導光板に光を入射することができる。本実施の形態では点状光源９の出射面と第２の導光板７の入射面７ａは密着させることで入光させる。
【００２９】
（製法）
本実施の形態では第２の導光板７の出射面７ｂと第１の導光板６の入射面６ａは、可視光硬化型又はＵＶ硬化型の透光性接着剤で接着されている。これにより、第２の導光板７の出射面７ｂと第１の導光板６の入射面６ａとの間に空気層を挟む場合の、第２の導光板７から空気層に出射する際の表面反射および、空気層から第１の導光板６の入射面６ａでの表面反射が低減できるため、効率よく導光板間の光の受け渡しが可能となる。
【００３０】
（動作）
次に、点状光源９から発せられた光が、第２の導光板７および第１の導光板６を透過した後、上筐体３の開口部から出射され液晶パネル１に入射されるまでの光路について説明する。
【００３１】
図２に示すように、点状光源９から発せられた光は直接第２の導光板７の入射面７ａに入射する。第２の導光板７に入射した光は第２の導光板７と空気との屈折率の違いにより全反射を繰り返しながら第２の導光板７内を伝播していく。この伝播の過程において光は広がり、離散的に配置されていた点状光源９の光を混合することができる。
【００３２】
第２の導光板７の出射面７ｂを出た光は直接第１の導光板６の入射面６ａより入射される。第１の導光板６に入射した光は第１の導光板６内を伝播するが、その伝播の過程において反出射面に設けられた拡散パターンにより伝播方向を乱され、出射面６ｂから出射する光となる。なお、一部の光は第１の導光板６の出射面６ｂ以外の面からも出射するが、入射面６ａおよび、出射面６ｂ以外は反射シート８が配置されている。第１の導光板６の出射面６ｂおよび入射面６ａ以外から出射した光は、反射シート８によって反射され、第１の導光板６に戻された後、出射面６ｂから出射する。出射面６ｂより出射された光は光学シート類５に入射して任意の配光分布に整えられた後、液晶パネル１に入射する。
【００３３】
（効果）
図４に周囲温度が８５℃における、第２の導光板７の導光距離（対向する入射面７ａから出射面７ｂまでの距離）１１と第１の導光板６の最高温度の関係を示す。第１の導光板６はアクリルを用いているためにアクリルのガラス転移温度１０５℃より低くなる必要があるため、第２の導光板７の導光距離１１を約１．５ｍｍ以上確保する必要がある。１．５ｍｍ以上確保することで第１の導光板６の入光面温度がガラス転移温度を超えることがない。よって、透光性の高い導光板を使用しつつ、周囲温度が高温時においても信頼性の高い面状光源装置を得ることが可能である。
【００３４】
なお、第２の導光板７の入射面７ａには点状光源９の配列方向と垂直をなす角にプリズム形状（図示せず）を施すことで、点状光源９の光を導光板内で広げることができるため、バックライト２の表示品位を向上することができる。
【００３５】
＜実施の形態２＞
本実施の形態においては、図２における第２の導光板７の出射面７ｂと第１の導光板６の入射面６ａの接合方法以外は実施の形態１と同一のため、構成および動作に関する詳しい説明は省略する。
【００３６】
（製法）
本実施の形態では、まず第１の導光板６を、成型または板材を機械加工することにより作成する。第１の導光板６の材料は実施の形態１と同様にアクリル樹脂を使用する。次に、第１の導光板６を金型にはめ込み、第１の導光板６側の入光側に第２の導光板７を成型にて作成し、第１の導光板６の入射面６ａと第２の導光板７の出射面７ｂを一体成形とする。
【００３７】
（効果）
上記の製法により、第１の導光板６と第２の導光板７間の空気層は排除されるため導光板間の伝播効率は向上する。また、一体成型とすることで接合部の強度が向上し、信頼性が増す。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るバックライトの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る点状光源から第２の導光板までの距離と入射効率の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る周囲温度８５℃の場合における第２の導光板の導光距離と第１の導光板の最大温度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  液晶パネル、２  バックライト、３  上筐体、４  下筐体、５  光学シート類、６  第１の導光板、７  第２の導光板、６ａ，７ａ  入射面、６ｂ，７ｂ  出射面、８  反射シート、９  点状光源、１０  基板、１１  導光距離。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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