(57)【要約】【課題】高効率、線状光源２１の本数が少ない、薄型化が容易、等の大型液晶ディスプレイ装置のバックライトとして好ましい特性を備えた直下導光方式の面光源装置を提供する。【解決手段】一表面を発光面２０ｂとする導光体２０と、前記発光面２０ｂと対向する面に設けられた少なくとも二つ以上の溝部２２と、前記溝部２２に配された二つ以上の線状光源２１と、前記発光面２０ｂと対向する面側に設けられた光反射板２３とからなる面光源装置において、前記発光面２０ｂおよび発光面２０ｂと対向する面の何れか一方若しくは両方には光取り出し機構２４が設けられ、かつ、前記導光体２０の側端２０ａに最も近い溝部２２の中心から前記側端までの距離をＡとし、隣接した溝部の中心間の距離をＢとした時に、０．１×Ｂ＜Ａ＜０．７５×Ｂなる関係が成立するように構成した。【選択図】　図１
2004022344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面を発光面とする導光体と、前記発光面と対向する面に設けられた少なくとも二つ以上の溝部と、前記溝部に配された二つ以上の線状光源と、前記発光面と対向する面側に設けられた光反射板とからなる面光源装置であって、
前記発光面および発光面と対向する面の何れか一方若しくは両方には光取り出し機構が設けられ、かつ、前記導光体の側端に最も近い溝部の中心から前記側端までの距離をＡとし、隣接した溝部の中心間の距離をＢとした時に、
０．１×Ｂ　＜　Ａ　＜　０．７５×Ｂ
なる関係が成立することを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記光取り出し機構は発光面に設けられた粗面若しく凹凸からなるパターンであることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記導光体の前記発光面上には調光シートが配され、かつ、前記調光シートの前記線状光源付近には、光反射性インキからなる光反射パターンが印刷されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記調光シートはレンズ効果を有する光拡散シートであり、前記レンズ効果を有する光拡散シートが２枚若しくは３枚重ねて用いられることを特徴とする請求項３に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記導光体の前記発光面の前記線状光源付近には、光反射性インキからなる光反射パターンが印刷されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項６】
前記導光体の前記光取り出し機構は前記発光面に設けられ、かつ、前記溝部の幅をＷとして、前記溝部を中心に少なくとも２Ｗの範囲にわたって光取り出し機構が設けられていないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項７】
前記導光体は各溝部からの距離が離れるに従って厚みが漸減する形状とされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項８】
前記導光体に設けられる溝部は断面ドーム状とされることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項９】
前記光反射板は光反射性の熱可塑性樹脂からなり、かつ、導光体を格納するフレームを兼用していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記導光体は射出圧縮成型法若しくは射出プレス成型法によって賦形されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の面光源装置がバックライト光学系に用いられた液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面光源装置及びこれを用いた液晶ディスプレイ装置に関し、更に詳細には、導光体を有する面光源装置の光学系を高効率、低消費電力とする技術、及びこの面光源装置をバックライト光学系として用いた液晶ディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、パーソナルコンピュータ向けモニターや薄型ＴＶ等の表示装置として透過型の液晶表示（ディスプレイ）装置が多用されており、このような液晶表示装置では、通常、液晶素子の背面に面状の照明装置、即ちバックライト（面光源装置）が配設されている。この面光源装置は、例えば冷陰極放電管等の線状光源を面状の光に変換する機構とされている。
【０００３】
具体的には、液晶素子の背面直下に光源を配設する方法（直下方式）や、側面に光源を設置し、アクリル板等の透光性の導光体を用いて面状に光を変換して面光源を得る方法（サイドライト方式）が代表的であり、発光面にはプリズムアレー等からなる光学素子を配設して所望の光学特性を得る機構とされている。
【０００４】
従来の直下型面光源装置では、代表的には図１０に示される様に、冷陰極管に代表される多数の線状光源１が略平行に並べられ、該線状光源１を覆うランプリフレクタ２と、ランプの存在を目立たなくする発光面に設けられる遮光板（ライティングカーテン）３によって均一な面光源を得る態様とされ、発光面にはプリズムアレー等からなる光学素子４が配置されている。
【０００５】
また、従来のサイドライト方式の面光源装置は、代表的には図９に示されるように透光性の平板からなる基板、即ち導光体５の一側端に当該側端面に沿うように線状光源１を配設し、この線状光源１を覆うようにリフレクタ６が取り付けられ、線状光源１による直接光とリフレクタ６で反射された反射光とが導光体５に、光入射端面である一側端面５ａ（光入射面）から内部に入射する機構とされる。
【０００６】
そして、導光体５の一表面は発光面５ｂとされ、この発光面５ｂの上には三角プリズム状のアレーを形成したプリズムシートに代表される調光シート７が配され、さらに、導光体５における発光面５ｂとは反対側の面５ｃには、光取り出し機構８として、粗面８ａ、８ａ、８ａ……が形成され、前記発光面５ｂと対向する面側に、光反射板９を設けている。
【０００７】
このような従来型の面光源装置にはそれぞれ欠点があり、特に３０インチを越えるような大型サイズの面光源装置では高い効率と製造容易性を兼ね備えた面光源装置が得られていないために高コストとなることが問題となっている。
具体的に述べれば、先ず直下方式においてはランプ（放電管）を並列して多数並べる必要があるため、画面サイズが小さい間はそれほど問題にはならないものの、２５インチを越えるような大きな画面サイズになるに従って、２０本以上もの極めて多くのランプが必要になってしまい、尚かつ、点灯に必要なインバーター回路もそれに伴って複雑になってしまうため、構造を簡略化することが本質的に困難となってしまうことが挙げられる。
すなわち、ランプ本数が増えるにしたがって、付随する部材点数や組立工数も増大しコスト高となるばかりでなく、画面内の何れかのランプが切れてしまう確率も飛躍的に高くなってしまうため、不良品が発生してしまう可能性も高くなるのである。しかも、直下方式では均整度の高い面光源を得ようとすると原理的に装置の厚みを厚くせざるを得ず、壁掛けテレビ等の薄型化が重要視される用途では、この点からも満足のできるものではなかった。
【０００８】
また、一方のサイドライト方式では、薄型化については直下方式に較べて実現し易いものの、図９に示される如く、導光体５の側端部に線状光源１を配設する都合上、どうしても線状光源１に遮られて損失光となる照明光成分が発生してしまうことになるため、照明効率という点で十分な性能が得られていないことが問題となっている。
【０００９】
この状況は特に２５インチを越えるような大型のサイドライト方式面光源装置で極めて顕著となるものであり、図９に示される如く、必要な輝度を得るため導光体５の側端部に多数の線状光源１としてランプが配設された場合に、せっかくの照明光がランプに阻まれて損失光となってしまい、結果として、照明効率の低下や消費電力量の増大を招くのである。
【００１０】
しかも、図９に示される如く、多数のランプを側端部に配した態様では、それに伴って導光体５の厚みも厚くならざるを得ず、８ｍｍを越えるような透明樹脂板を用いる必要性が生じてくるため、それに伴って、面光源装置の重量が極めて大きくなってしまい、尚かつ、成型に際しての生産性も悪化してしまう問題もある。
【００１１】
以上のように、直下方式、サイドライト方式共に大型サイズの面光源装置に適用するためには、それぞれ一長一短があるため、これら方式の中間に位置する態様として、図１１に示される如く、導光体５の発光面５ｂと対向する面に線状光源１を格納する溝部１０を設け、直下方式の様に線状光源１を発光面に並列して並べながら導光体５をも活用する態様（直下導光方式）が検討されている。導光体５の発光面５ｂと対向する面５ｃには、多数のドット１１ａ、１１ａ、１１ａ……を所定のパターンで印刷形成してなる光取り出し機構１１が設けられ、その面に光反射板９が設けられ、導光体５の発光面５ｂ側には光拡散板１２が設置されている。
【００１２】
この直下導光方式では、導光体５を用いていることから、直下方式で問題となっていたような短い間隔でランプを並列して並べる必要がなくなり、しかも、面光源装置を薄くすることが容易であるため、直下方式で大型化した際に問題となっていた装置が厚くなる欠点が大幅に緩和される。
【００１３】
更に、図１１に示される如く、ランプ（線状光源１）は導光体５に覆われて配設されリフレクタは用いられない為、サイドライト方式で問題となっていたランプに遮蔽されて損失する照明光が極めて少なくなり、サイドライト方式で大型化した際に問題となっていた効率低下の欠点も殆どなくなるのである。
【００１４】
このように、直下導光方式の面光源装置は大型液晶テレビ等のバックライトとして用いるに極めて好適な特性を備えた面光源装置であるように思われる。しかしながら、実際にテレビに耐え得るほどの品質の高い面光源を得ようとすると、発光面５ｂの直下に配設される線状光源１を目立たなくし、表示面内で均一な照明強度分布を得ることは困難を極めるのである。
【００１５】
例えば、図１１に示すように、線状光源１が目立ってしまう問題に関して言えば、溝部１０に遮光性の部材１３を配したりすることで容易に均一化が可能であるように思われるが、実際には、たとえ正面で均一な輝度分布が得られていたとしても、面光源装置を見る角度によってはこれらの部材１３が配された位置のみが暗部として見えてしまう問題が発生するため、テレビ等の広い角度範囲で均一な画像を提供することが求められる用途に対しては実用性に乏しく、斜めから見た場合にランプ（線状光源１）の配置に起因する不自然な模様が見えてしまう問題が発生する。
【００１６】
また、表示面内で均一な照明強度分布を得る問題に関して言えば、一見すると単純に導光体５に等間隔で線状光源１が配設される溝部１０を形成すれば良いように思われるが、実際には、このような単純な配置では品質の高い照明強度分布を得ることは困難を極め、特に、画面の側端付近が暗がりになってしまう問題が発生してしまうのである。
【００１７】
さらには、直下導光方式では直下方式に比較すれば線状光源１の本数が減じられる利点があるものの、必須の構成部材である導光体５は通常のサイドライト方式に比較して極めて複雑な構造をしており、生産性の低下を招いて、導光体５が極めて高コストとなってしまう問題もある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑み為されるものであり、本来、高効率、ランプ本数が少ない、薄型化が容易、等の大型液晶ディスプレイ装置のバックライトとして極めて好ましい特性を備えた直下導光方式の面光源装置に関し、実用化の妨げとなっていた、外観品質の悪化現象や、生産性の低下、歩留まり悪化等の諸問題を解決し、実用性に富んだ新規な直下導光方式、面光源装置を提供する技術に関する。
また、該面光源装置をバックライト光源手段として用いた、発光効率に優れ、薄型化の容易な新規な液晶ディスプレイ装置の提供に関する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するために、一表面を発光面とする導光体と、前記発光面と対向する面に設けられた少なくとも二つ以上の溝部と、前記溝部に配された二つ以上の線状光源と、前記発光面と対向する面側に設けられた光反射板とからなる面光源装置において、前記発光面および発光面と対向する面の何れか一方若しくは両方には光取り出し機構が設けられ、かつ、前記導光体の側端に最も近い溝部の中心から前記側端までの距離をＡとし、隣接した溝部の中心間の距離をＢとした時に、
０．１×Ｂ　＜　Ａ　＜　０．７５×Ｂ
なる関係が成立するように構成したものである。
【００２０】
線状光源を配置する導光体の溝部の配置ピッチを前記関係が成立するように選択することによって、導光体内を伝搬する照明光量の場所による偏りを小さく抑えることができ、高い均整度を有した面光源を得ることが可能となり、尚かつ、線状光源からの出射光を十分に使い尽くすことができるため、極めて高い照明効率を得ることが可能となる。
【００２１】
前記光取り出し機構としては、導光体の発光面に設けられた粗面若しくは凹凸からなるパターンを採用することができる。
【００２２】
前記導光体の発光面上には調光シートが配され、かつ、前記調光シートの前記線状光源付近には、光反射性インキからなる光反射パターンが印刷されていることが望ましい。
【００２３】
前記調光シートは、レンズ効果を有する光拡散シートであり、前記レンズ効果を有する光拡散シートが２枚若しくは３枚重ねて用いられる。
【００２４】
前記導光体の前記発光面の前記線状光源付近には、光反射性インキからなる光反射パターンが印刷されている。
【００２５】
これによって、線状光源から発せられた光束の内、スネルの全反射条件を満たすことなく（導光体内を伝搬することなく）、直接出射してしまう照明光は適度に遮光、拡散されることになるため、線状光源の存在を目立たなくし、面光源の均一性を高く保つことができる。
【００２６】
前記導光体の前記光取り出し機構は、前記発光面に設けられ、かつ、前記溝部の幅をＷとして、前記溝部を中心に少なくとも２Ｗの範囲にわたって光取り出し機構を設けないことが望ましい。
【００２７】
前記導光体は各溝部からの距離が離れるに従って厚みが漸減する形状とされていることが望ましい。
【００２８】
また、前記導光体に設けられる溝部は、断面ドーム状とされることが望ましい。
前記光反射板は、光反射性の熱可塑性樹脂からなり、かつ、導光体を格納するフレームを兼用するようにすることができる。
【００２９】
前記導光体は、射出圧縮成型法若しくは射出プレス成型法によって賦形することができる。
【００３０】
この発明に係る面光源装置は、液晶ディスプレイ装置のバックライト光学系に用いることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の面光源装置及びこれを用いた液晶ディスプレイ装置を図に示される実施形態に基づいて更に詳細に説明する。図１、２は本発明の一実施形態に係る面光源装置の主要部を概略的に示す部分的な構成説明図である。
【００３２】
この実施形態に係る面光源装置の導光体２０は、好ましくは透明樹脂からなる透光性の材質からなり、一表面を発光面２０ｂとし、該発光面２０ｂと対向する面には線状光源２１を配設するための溝部２２が多数（少なくとも二つ以上）設けられている。そして、それぞれの溝部２２は略平行であり、この溝部２２には冷陰極管に代表されるいわゆる蛍光管が線状光源２１として配されている。
【００３３】
さらに、発光面２０ｂと対向する面２０ｃ側には高い光反射率を有する光反射板２３が設けられ、線状光源２１から出射した照明光束は、図１に示される如く、導光体２０の該溝部２２の側面から導光体２０内に入射し、導光体２０内をスネルの全反射条件に基づいて伝搬する。そして、導光体２０の表面には光散乱性インキ（無機微粒子含有インキ）等からなる光取り出し機構２４、特に好適には、図１に示すような粗面２４ａ若しくは図２に示すような凹凸２４ｂからなる光取り出し機構２４が設けられているため、これに到達した照明光束は導光体２０外に出射することとなるのである。
【００３４】
この際に、粗面２４ａ若しくは凹凸２４ｂからなる光取り出し機構２４は、好適には、パターン化されて配設されているため、導光体２０の発光面２０ｂ上で出射する照明光強度が発光面２０ｂ内で略一定となるように調整されているのであり、発光面２０ｂ内で均一な照明強度を得ることができるのである。図８には、円形にパターン化した光取り出し機構２４の一例を示し、均一な照明強度が得られるように、円形パターンの直径ｄ、縦横のピッチＰ１、Ｐ２が調整されている。
【００３５】
ここで、液晶ディスプレイ装置のバックライト光源手段として実用上差し支えない程度の高い均整度を実現し、しかも高い照明効率を有した面光源装置を得るためには、前記線状光源２１は単純に導光体２０内に並列されていれば良いのではない。特に液晶テレビ等の画像の均整度が極めて重要視される用途では、単純に線状光源２１を並べたのみでは画面の隅の方が相対的に暗く見えてしまう等の不具合を生じるため、実用上差し支えが生じる。
【００３６】
すなわち、均一な照明強度を得るためには導光体２０内を伝搬する照明光の絶対量が場所に依って偏りが生じないようにしなければならないのであり、導光体２０の側端に最も近接した領域での照明光量と線状光源２１に挟まれた領域での照明光量の差を十分に考慮して導光体２０への線状光源２１を配する溝部２２の配置ピッチを決定しなければ照明光の利用効率を高め、尚かつ実用的な均質な輝度分布を得ることはできないのである。
【００３７】
具体的には、図１、２に示す如く、導光体２０の側端２０ａに最も近い溝部２２の中心から側端２０ａまでの距離をＡとし、また、線状光源２１に挟まれた領域での隣接した溝部２２の中心間の距離をＢとした時に、少なくとも
０．１×Ｂ　＜　Ａ　＜　０．７５×Ｂ
好ましくは
０．２×Ｂ　＜　Ａ　＜　０．６５×Ｂ
さらに好ましくは
０．２５×Ｂ　＜　Ａ　＜　０．６×Ｂ
なる関係が成立するように導光体２０に配設する溝部２２の配置ピッチを定める必要があるのである。
【００３８】
このような配置ピッチを選択することによって、初めて、導光体２０内を伝搬する照明光量の場所による偏りを小さく抑えることができるため、高い均整度を有した面光源を得ることが可能となり、尚かつ、線状光源２１からの出射光を十分に使い尽くすことができるため、極めて高い照明効率を得ることが可能となるのである。
【００３９】
また、本発明に於いて、導光体２０に設けられる光取り出し機構２４は、粗面２４ａ若しくは凹凸２４ｂが好適であることは前述した通りであるが、具体的には、図３（ａ）〜（ｄ）に示される如く、サンドブラストやエッチングによって粗面化した金型から該形状を透明樹脂に転写することによって得られる各種の粗面２４ａからなる態様、および、図３（ｅ）〜（ｊ）に示される如く、電鋳や機械加工によって表面加工した金型から該形状を透明樹脂に転写することによって得られる各種の凹凸２４ｂからなる態様が代表的である。
【００４０】
また、本発明の導光体２０の成型には、射出成型法によって導光体２０の発光面２０ｂに前述の光取り出し機構２４が配された導光体２０を得る態様が好適であり、これによって、本発明の複雑な構造を有した導光体２０であっても複数の製造プロセスを経ることなく、低コストに、導光体２０を得ることが可能となるのである。とりわけ、射出圧縮成型法や射出プレス成型法による賦形はサイクルタイムを短縮し、高い生産性を保つことができることから極めて好適である。
【００４１】
この際に用いられる射出成型用金型は、ゲート部２５の設けられる位置が、図４に示される如く、線状光源２１を配する溝部２２に垂直となる側端２０ａの一方に設けられる態様が好適である。このようなゲート構造をとることによって線状光源２１を配する溝部２２が精度よく形状転写されるばかりでなく、不均一なひけの発生やウェルドラインの発生といった現象も小さく抑えることが可能となるため、光学特性に悪影響の少ない導光体２０を得ることが可能となるのである。
【００４２】
本発明において導光体２０の発光面２０ｂ上には調光シート２６が配され、尚かつ、該調光シート２６には光反射性インキからなる光反射パターン２７が線状光源２１の配された付近に帯状に設けられる。これによって、図５に示される如く、線状光源２１から発せられた光束の内、スネルの全反射条件を満たすことなく（導光体２０内を伝搬することなく）、直接出射してしまう照明光は適度に遮光、拡散されることになるため、線状光源２１の存在を目立たなくし、面光源の均一性を高く保つことができるのである。また、前記導光体２０の発光面２０ｂの前記線状光源２１付近には、光反射性インキからなる光反射パターン２８が印刷されている。この光反射パターン２８の幅Ｃは、溝部２２の幅をＷとして、前記溝部２２を中心に２Ｗの幅を有することが好ましく、前記導光体２０の発光面２０ｂには、少なくともこの２Ｗの幅の範囲で光取り出し機構２４を設けていないことが好ましい。
【００４３】
ここで、光反射性インキとしては、入射光を幅広い角度に乱反射させて線状光源２１の存在を目立たなくする効果を有する、略白色の色調を有した光拡散性材質を用いることが、特に好適である。具体的には、酸化亜鉛、酸化チタン、硫酸バリウム等の白色顔料が樹脂中に分散したインキ等からなる態様が挙げられ、視認困難な程度に微細化したパターンでこれらのインキを印刷することによってランプからの出射光が適度に拡散され、線状光源２１の存在を目立たなくすることができるのである。
【００４４】
調光シート２６としては、図６（ａ）に示される如く、たとえば三角プリズムアレーが配された態様、図６（ｂ）に示される如く、レンチキュラーレンズが配された態様、図６（ｃ）に示される如く、波板状の集光素子アレーが配された態様等、集光素子アレーが表面に形成された調光シートが代表的であり、面光源が必要とする照明光の光学特性に応じて、適宜、選択され特に限定されるものではない。例えば、三角プリズムアレーが用いられる態様では、図６（ａ）に示される如く、ピッチ２０〜１００μｍ、頂角７５〜１２０度程度の三角プリズムが好適に用いられる。
【００４５】
特に本発明の調光シート２６として極めて好適であるのはレンズ効果を有する光拡散シートが２枚、若しくは３枚、重ねて用いられる態様であり、更には、該２枚若しくは３枚の調光シート２６にはそれぞれに光反射性インキからなる光反射パターン２７が印刷されていることが好ましい。これにより、高い正面輝度と広い出射角度分布特性が両立した特性が得られるばかりでなく、ランプ見え現象についても極めて小さく抑えられる為、液晶テレビのバックライト光源手段として非常に品質の優れた面光源を得ることが可能となるのである。
【００４６】
ここで、本発明において調光シート２６として使用されるレンズ効果を有する光拡散シートとは、図５に示される如く、２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム等の透明樹脂フィルム２６ａ上に球形ビーズ２６ｂが均一にコーティングされた態様からなる光拡散フィルムのことであり、図７の如く、導光体２０の発光面２０ｂ上に配することによって、球形ビーズ２６ｂが集光レンズとしての作用を果たすために、正面輝度（導光体の発光面に垂直な方向への輝度）を上昇させる効果を有する光拡散フィルムのことを意味している。より具体的には、導光体２０の直上で測定した正面輝度に対して、該レンズ効果を有する光拡散シートを配した時の正面輝度が、好ましくは１．１５倍以上、より好ましくは１．２倍以上、さらに好ましくは１．２５倍以上となる光拡散シートが好適である。
【００４７】
本発明において、上述の様に調光シート２６には、光反射パターンが印刷され、ランプ見えが抑えられるが、さらに、均整度の高い面光源が必要な場合には導光体２０の線状光源２１の近傍にも光反射パターン２８が設けられる態様が好適である。すなわち、図１、２、５に示される如く、線状光源２１の近傍にも、白色の光拡散性材質等からなる光反射性インキからなる光反射パターン２８が印刷され、線状光源２１からの直接の出射光束を抑え込むばかりでなく、インキ部での拡散反射によって細管の線状光源２１からなるシャープな出射光束を拡散させ、線状光源２１の存在を極めて知覚しづらくすることが可能となるのである。
【００４８】
この様に、本発明の直下導光方式面光源装置においては、上述の如く、線状光源２１から出射し、導光体２０内を伝搬せずに、直接、発光面２０ｂから出射する照明光束は各所に設けられた光反射パターンによって適切に和らげられ、線状光源２１の存在を目立たない様にする効果を有するが、さらに、光取り出し機構２４として配される粗面２４ａ若しくは凹凸２４ｂからなるパターンは該ランプの近傍には設置されず、図１、２に見られるように、線状光源２１付近には設けられないエリアが存在する態様とされる。これによって、線状光源２１からの直接の出射光束を有効に活かしながら、線状光源２１から遠く離れた場所と線状光源２１に近い場所との輝度の差を極めて小さくすることが可能となり、結果として、線状光源２１の本数を少ない設計としても、高い照明効率を保ちながら、均一な輝度分布を容易に実現することが可能となるのである。
【００４９】
また、導光体２０内に伝搬する照明光束を、最大限、利用し尽くす構造とする為には、図１，２に示される如く、導光体２０の断面形状は線状光源２１の配される溝部２２から離れるに従って厚みが徐々に薄くなる形状とされることが好ましい。この様な断面形状をとることによって、通常であれば導光体２０の表面と相互作用せず、照明光として有効利用されない光束成分を十分に利用し尽くすことが可能となり、さらにエネルギー効率を高めた面光源装置を得ることができるのである。
【００５０】
本発明の直下導光方式の面光源装置において、線状光源２１を目立たなくするため、微細な光反射パターンが光拡散シートや導光体２０に設けられることは前述した通りであるが、モジュール厚みを薄くするべく、細管（例えば直径１．６〜２．８ｍｍ程度）の線状光源２１を用いた場合には、これらの光反射パターンのみではランプ見えを完全に無くすことが不十分な場合がある。このような場合には、線状光源２１を配設する溝部２２は、図１、２、５に示される如く、断面ドーム状とされていることが好適であり、ドーム型形状が一種の凹レンズとしての効果を果たすために線状光源からの照明光が拡散し、細管のランプであってもシャープな照明光が拡散されるためランプ見えを極めて低く抑えることが可能となるのである。
【００５１】
本発明の面光源装置において導光体２０の発光面２０ｂと対向する面には高い光反射率を有する光反射シート２３が設けられ、発光面に効率良く照明光束を反射する構造とされる。これらの光反射シート２３としては、ポリエステル、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂に酸化チタンや硫酸バリウム等の白色顔料を混練した白色シート、若しくはポリエステル、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなる白色シート、若しくは熱可塑性樹脂フィルム表面に銀やアルミニウム等の光反射率の高い材質をコーティングした金属光沢シートからなる態様等が代表的であり、なかでもランプ見えを低く抑えることができる白色シートからなる態様は本発明の面光源装置に極めて好適である。また、本発明において光反射シートはなにもシートとして別個に設けられる必要は無く、たとえば、酸化チタンや硫酸バリウム等の白色顔料を混練したポリカーボネート等の熱可塑性樹脂材質で導光体２０や線状光源２１を格納するフレームを成型することによって、光反射シートの効果を該フレーム部に負わせ光反射シート部材を削減した構造とすることも可能である。
【００５２】
本発明において、液晶ディスプレイ装置とは液晶分子の電気光学効果、即ち光学異方性（屈折率異方性）、配向性等を利用し、任意の表示単位に電界印加或いは通電して液晶の配向状態を変化させ、光線透過率や反射率を変えることで駆動する、光シャッタの配列体である液晶セルを用いて表示を行うものをいう。
【００５３】
具体的には、透過型単純マトリクス駆動スーパーツイステッドネマチックモード、透過型アクティブマトリクス駆動ツイステッドネマチックモード、透過型アクティブマトリクス駆動インプレーンスイッチングモード、透過型アクティブマトリクス駆動マルチドメインヴァーチカルアラインドモード等の液晶表示素子が挙げられる。
【００５４】
本発明により、本来、高効率、ランプ本数が少ない、薄型化が容易、等の大型液晶ディスプレイ装置のバックライトとして極めて好ましい特性を備えた面光源装置でありながら、輝度ムラの不均一性や外観品質の悪化、さらには歩留まり悪化等の問題があることから、大型液晶ディスプレイ装置のバックライト光源手段としては、実用化が妨げられていた直下導光方式の面光源装置に関し、十分に実用に耐え得る品質を達成し、なおかつ、低コストかつ高い歩留まり率でこれらを生産することが可能となった。
これらの特徴を備えた面光源装置は、近時、低コストと高性能の両立が求められる液晶ディスプレイパネルの背面照明手段として極めて有用である。
【００５５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（実施例）
導光体として３２４．６×２４５．０ｍｍ、厚肉部の厚みが６．０ｍｍなる導光体２０を作成し、材料にはアクリル樹脂（三菱レイヨン製、ＶＨ５）を使用し、長辺に沿って管径２．４ｍｍの冷陰極管（ハリソン東芝ライティング製）からなる線状光源２１が配設される溝部２２を４カ所設けた。溝部２２の配置ピッチは、図１において、Ａ＝２２ｍｍ、Ｂ＝６７ｍｍとされ、線状光源２１に挟まれた領域と導光体２０の側端２０ａに近接した領域に流入する照明光量が略同一となるようにピッチが定められている。
【００５７】
さらに、導光体２０の線状光源２１に直交する方向への断面は線状光源２１から離れるにしたがって厚みが３．０ｍｍまで漸減する構造とされ、導光体２０内を直進して照明光として取り出されず、損失してしまう照明光成分を極力少なくする構造とした。また、線状光源２１が配設される溝部２２は、図５に示される如く、断面ドーム状とされ、線状光源２１から導光体２０を貫通して出射する照明光が凹レンズ作用によって拡大されて線状光源の像ができるだけシャープな輝線とならない様にした。
【００５８】
導光体２０内を伝搬する照明光の光取り出し機構２４は、導光体２０の発光面２０ｂに設けられる粗面２４ａからなるパターンとし、図１に示される如く、線状光源２１が配される溝部２２を中心として１２．０ｍｍの範囲で粗面２４ａからなるパターンが設けられない領域が設けられ、全体として均一な照明光を出射する様に光取り出し機構２４のパターンが調整された。ここで、光取り出し機構２４として用いられるパターンは円形とされ、直径ｄが２２０μｍ〜３５０μｍ、ピッチＰ１、Ｐ２が２５０μｍで、図８に示される如く配置した態様とされている。
【００５９】
また、粗面２４ａからなるパターンの成型に用いられる金型はフォトエッチング加工によって得られ、ステンレス板（ＳＵＳ３０４）表面に厚み２５μｍ（ニチゴーモートン製）のドライフィルムレジストをフォトリソグラフィーによってパターニング加工し、塩化第二鉄を用いたエッチングによって該ステンレス板を表面加工し、レジストを除去する方法によって得た。さらに、このようにして得たステンレス板を、射出成型用金型にセットし、射出プレス成型法によって形状転写し導光体２０を成型した。
【００６０】
導光体２０の発光面２０ｂの線状光源２１が配設された付近には酸化チタンが含有した白色インキからなる光反射パターンがスクリーン印刷法によって印刷され、線状光源２１から直接出射してしまい、輝線として目立ってしまう出射光成分を遮光、拡散する構造としている。
【００６１】
さらに、発光面２０ｂ上にはレンズ効果を有する光拡散シート２６（ツジデン製、Ｄ１２１Ｚ）が２枚重ねて配設され、さらに、光拡散シート２６の下面（導光体の発光面に向く側）には導光体２０と同様に白色インキからなる光反射パターンが２枚の光拡散シートそれぞれに印刷されて、導光体２０内を導光せず、線状光源２１から直接出射してくる光線を遮光、拡散する構造として、ランプ見えを完全に除去する構造とした。
【００６２】
導光体２０を格納するフレームは白色顔料を混練した高い光反射率を有するポリカーボネート材質（三菱エンジニアリングプラスチック製）によって成型し、導光体２０と冷陰極管からなる線状光源２１を該フレームによって格納する構造とした。
【００６３】
インバーター（ハリソン東芝ライティング製）を介して線状光源２１を高周波点灯し、管電流値を６ｍＡとして点灯して面光源装置を得た。全体的な輝度ムラは、表１に示される如く、極めて均一であり、テレビ用液晶ディスプレイ装置に求められる輝度ムラスペックである７０％を越える７７％の輝度ムラ（（面内輝度最小値）／（面内輝度最大値）×１００．０）が得られ、実用的な性能が得られていることが確認された。また、表１に示される如く、外観品質が高く、非常にエネルギー効率に優れたバックライトシステムであった。
【００６４】
（比較例１）
実施例記載の導光体２０と同一の外形と厚みを有する導光体を用い、導光体に線状光源が配設される溝部を設けずに、図９に示される如く、長辺側の側端部に２本ずつ合計４本、実施例と同一の冷陰極管を配していわゆるサイドライティング型の面光源装置用の導光体を設計し、実施例記載と同一の方法によって得た粗面からなる金型を用い、射出プレス成型法によって導光体を得た。
【００６５】
導光体の発光面には実施例記載と同一の光拡散シートを、実施例と同様に、２枚重ねて配し、実施例と同様に４本の冷陰極管を管電流値６ｍＡにて点灯して光学特性を評価した。結果を表２に示す。
【００６６】
【表１】
2004022344.tif 000003
【００６７】
【表２】
2004022344.tif 000004
【００６８】
（比較例２）
実施例記載の面光源装置において、溝部の配置ピッチを、Ａ＝４５ｍｍ、Ｂ＝５１．６ｍｍとしたことの他は実施例と同様にして面光源装置を得た。
実施例と同様に面光源装置を点灯評価した結果、平均輝度は２９９７ｎｉｔと実施例に劣り、尚かつ、輝度ムラは６２％と不十分であった。また、側端付近の暗部が目立つため、テレビ用液晶ディスプレイ装置に用いることは不可能であった。
【００６９】
（比較例３）
実施例記載の面光源装置において、発光面２０ｂ上にはサンドブラスト処理を施したポリエステル樹脂フィルム（ヘーズ６５％）からなる光拡散シートを１枚だけ配し、かつ、光拡散シートの下面には白色インキからなる印刷パターンを設けなかったことの他は実施例と同様にして面光源装置を得た。
実施例と同様に面光源装置を点灯評価した結果、平均輝度は２３１１ｎｉｔと実施例に劣り、尚かつ、輝度ムラは４５％と不十分であった。また、光源の存在が知覚できてしまうため、液晶ディスプレイ装置のバックライトとして用いることは不可能であった。
【００７０】
（比較例４）
実施例記載の面光源装置において、溝部２２の直上にも粗面２４ａからなるパターンを設けたことの他は実施例と同様にして面光源装置を得た。
実施例と同様に面光源装置を点灯評価した結果、平均輝度は３１８５ｎｉｔと実施例に劣り、尚かつ、輝度ムラは５８％と不十分であった。また、光源の付近のみが明るく輝いてしまい、光源の存在が知覚できてしまうため、液晶ディスプレイ装置のバックライトとしては不十分な品質であった。
【００７１】
【発明の効果】
この発明によれば、高効率で、ランプ本数が少ない、薄型化が容易、等の大型液晶ディスプレイ装置のバックライトとして極めて好ましい特性を備えた直下導光方式の面光源装置が得られ、実用化の妨げとなっていた、外観品質の悪化現象や、生産性の低下、歩留まり悪化等の諸問題を解決することができる。
したがって、この発明に係る面光源装置をバックライト光源手段として用いた、発光効率に優れ、薄型化の容易な新規な液晶ディスプレイ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る面光源装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】この発明に係る面光源装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】（ａ）〜（ｊ）はこの発明に係る面光源装置に使用する導光体の発光面に形成する光取り出し機構の各例を示す拡大図である。
【図４】この発明に係る面光源装置の導光体を射出成型法によって成型する際の好適なゲート構造を示す概略構成図である。
【図５】この発明に係る面光源装置における線状光源を目立たなくさせる機構を説明する概略図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は調光シートの各例を示す拡大図である。
【図７】調光シートによる集光効果を示す拡大図である。
【図８】光取り出し機構のパターン例を示す拡大図である。
【図９】従来のサイドライト方式の面光源装置の例を示す概略図である。
【図１０】従来の直下方式の面光源装置の例を示す概略図である。
【図１１】従来の直下導光方式の面光源装置の例を示す概略図である。
【符号の説明】
２０　導光体
２０ａ　側端
２０ｂ　発光面
２１　線状光源
２２　溝部
２３　光反射板
２４　光取り出し機構
２５　ゲート部
２６　調光シート
２７　光反射パターン
２８　光反射パターン
【図１】
2004022344.tif 000005
【図２】
2004022344.tif 000006
【図３】
2004022344.tif 000007
【図４】
2004022344.tif 000008
【図５】
2004022344.tif 000009
【図６】
2004022344.tif 000010
【図７】
2004022344.tif 000011
【図８】
2004022344.tif 000012
【図９】
2004022344.tif 000013
【図１０】
2004022344.tif 000014
【図１１】
2004022344.tif 000015