(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに略平行になるように形成された入射面および出射面を含む導光板と、
前記導光板の内部に光を供給するための複数の光源と、
前記光の進行方向を変更するための光路変更手段と、
前記導光板の内部を進行する前記光を出射させるように形成された光出射手段と
を備え、
前記導光板は、板状に形成され、
前記光路変更手段は、前記導光板の内部に供給される前記光の一部が前記入射面および前記出射面のうち少なくともひとつの面で反射しながら前記導光板の内部を進行するように、前記光の進行方向を変更するように形成され、
前記光出射手段は、前記導光板の内部を進行する前記光の少なくとも一部を前記出射面から出射させるように形成され、
前記光路変更手段は、回折格子を含み、
前記導光板は、前記入射面および前記出射面が互いにほぼ平行になるように形成され、
前記回折格子は、前記光を回折するための回折面を含み、
前記回折面は、断面形状が凹凸に形成され、
前記凹凸は、中心部のピッチが周辺部のピッチよりも狭くなるように形成され、
前記凹凸は、前記中央部で回折された前記光と前記周辺部で回折された前記光とが、ほぼ同じ向きに向かうように形成され、
前記凹凸は、回折された前記光が、前記出射面および前記入射面において全反射するように形成された、発光装置。
【請求項２】
前記光路変更手段は、前記入射面に配置されている、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記光路変更手段は、前記出射面に配置されている、請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記回折格子は、前記光を回折するための回折面を含み、
前記回折面は、断面形状が凹凸に形成されている、請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記光出射手段は、前記光路変更手段と同一平面上に形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
前記光出射手段は、前記入射面に配置された反射体を含み、
前記反射体は、錐状に形成され、
前記反射体は、前記導光板を進行する前記光が前記出射面および前記入射面に入射するときの前記出射面の法線または前記入射面の法線に対する入射角度をα°としたときに、頂角がほぼ（１８０−α）°になるように形成された、請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記光出射手段は、前記入射面に配置された反射体を含み、
前記反射体は、平面視したときに帯状に形成され、
前記反射体は、平面視したときに前記光源を中心に同心円状に形成され、
前記反射体は、前記入射面に対して傾斜するように形成され、前記導光板の内部を進行する前記光を反射する反射面を有し、
前記反射体は、前記導光板を進行する前記光が前記出射面または前記入射面に入射するときの前記出射面の法線または前記入射面の法線に対する入射角度をα°としたときに、前記入射面と前記反射面とがなす角度がほぼ（α／２）°になるように形成された、請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
前記光出射手段は、前記入射面に配置された反射体を含み、
前記反射体は、散乱効果を有するように形成された、請求項１に記載の発光装置。
【請求項９】
複数の前記光源同士の間に複数の前記光出射手段が配置され、
前記光出射手段は、前記光源同士を結ぶ線分のほぼ中点から前記光源に向かって数密度が徐々に小さくなるように配置された、請求項１に記載の発光装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の発光装置と、
前記発光装置の発する光が入射するように配置された液晶表示パネルと
を備える、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびこれを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、テレビジョン受像機の表示装置やパーソナルコンピュータの表示装置などとして、薄型で軽量な液晶表示装置が普及している。液晶表示装置は、画像などを表示するための液晶表示パネルと、液晶表示パネルを背面側から照射するための発光装置とを備える。発光装置が光を発することにより、液晶表示パネルにより形成される画像などを映し出すことができる。発光装置のうち光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を複数用いた装置が提案されている。
【０００３】
特開２００５−１１５３７２号公報においては、上面が開口したハウジングと、ハウジングの反射性底面に支持された発光ダイオードと、発光ダイオードの上方に配置された拡散体とを備えるバックライトが開示されている。また、ハウジングが高さを有し、ＬＥＤのピッチに対する高さの比を約０．３から１．２までの間にする（たとえば、拡散板とＬＥＤとの距離が２０ｍｍの場合に、それぞれのＬＥＤの間隔を６ｍｍ以上２４ｍｍ以下にする）バックライトが開示されている。このバックライトは、高効率で良好な色一様性を有し、空間的および時間的に調整可能な輝度分布を有すると開示されている。
【０００４】
特開２００３−２９７１２７号公報においては、発光ダイオードと、光学素子とを備え、光学素子は、発光ダイオードからの光の強度に応じて、発光ダイオードからの光の屈折特性を変化させることにより、照射される照射光の密度が均一になるように構成されているバックライト装置が開示されている。発光ダイオードから発光する光束のうち、中心付近は広げて、周辺付近は集光するような機能を有する発光素子を設けることが開示されている。このバックライト装置によれば、小型化を図りつつ、表示パネルのほぼ全域に対して、均一な光を供給することができることが開示されている。
【０００５】
特開２００６−１９１４１号公報においては、凹部が形成された導光板と、凹部に配置された複数の側面発光型発光素子とを備えるバックライトが開示されている。側面発光型発光素子は、側面発光型赤色ＬＥＤ、側面発光型緑色ＬＥＤおよび側面発光型青色ＬＥＤを含む。側面方向に出射された光は、凹部の側面から導光板に導入され、導光板を伝播して３色の混色が起きる。光は、上面に配置された拡散シートを介して、バックライト光として外部へ出射される。このバックライトによれば、異なる発光色光源の各発光素子からの光を効率よく混色できると開示されている。
【０００６】
特開２００５−３４０７５０号公報においては、基板上に、赤色、緑色、青色のＬＥＤが配置され、これらのＬＥＤを密封して円筒側面形状を有するモールド部を備えるＬＥＤパッケージが開示されている。また、基板の表面には、光を吸収しない材料が塗布され、その上面には、突出した光散乱手段がドット形に形成されることが開示されている。このＬＥＤパッケージによれば、十分な光進行経路を確保して、均一な色相および強度を有する白色光を放出することができることが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１１５３７２号公報
【特許文献２】特開２００３−２９７１２７号公報
【特許文献３】特開２００６−１９１４１号公報
【特許文献４】特開２００５−３４０７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＥＤの発光特性は、一般的に中心部分の光の強度が最も強いため、ＬＥＤが配置されている領域は明るくなるが、その周りの領域は暗くなる。たとえば、液晶表示パネルの真下に複数のＬＥＤが配置された直下型のバックライト装置においては、ＬＥＤが配置されている部分が明るく、ＬＥＤが配置されている部分の周りの部分が暗くなる。このように、発光強度に角度依存性を有する光源を備えた発光装置は輝度が不均一になるという問題がある。
【０００８】
上記の特開２００５−１１５３７２号公報に開示されたバックライトにおいては、ＬＥＤが数多くなるという問題がある。たとえば、ＬＥＤと拡散板までとの距離を約２０ｍｍにする場合、すなわち、バックライトの厚さを約２０ｍｍにする場合においては、ＬＥＤ同士の間隔は、６ｍｍ以上２４ｍｍ以下にする必要がある。この間隔以上にＬＥＤ同士の間隔を広げた場合においては、バックライトの表面において均一な輝度を実現することができないという問題がある。たとえば、４５インチサイズの液晶表示装置に取付けられるバックライト装置を製造したときには、１３００個以上のＬＥＤが必要となってしまう。このように、ＬＥＤ同士の間隔を狭くした場合には、数多くのＬＥＤが必要になってしまうという問題がある。
【０００９】
ここで、図２０に、高効率なＬＥＤを用いる前提で、４５インチサイズの液晶表示装置において、９００個のＬＥＤを削減して４００個のＬＥＤを用いてバックライト装置を製造したときの光の輝度分布を示す。横軸は、バックライト装置の放出面における位置であり、縦軸は、それぞれの位置における光の輝度である。一点鎖線は、それぞれのＬＥＤからの光の輝度を表わし、実線は、それぞれのＬＥＤからの光の和を示す。
【００１０】
バックライト装置の表面における輝度のむらの定義を、［（輝度の最大値−輝度の最小値）／（輝度の最大値）］とした場合においては、約２３％程度の大きな輝度のむらが発現する。このように、ＬＥＤの個数を減らすと、放出面における光の輝度が均一な発光装置を製造することが困難であるという問題があった。
【００１１】
また、上記の特開２００３−２９７１２７号公報のバックライト装置においては、ＬＥＤ同士の間隔がある程度小さい場合においては、一様な輝度分布を有する光を発光することができると考えられるものの、ＬＥＤの個数を少なくするために、ＬＥＤ同士の間隔を広げた場合においては、輝度の均一化を図ることが困難であるという問題がある。
【００１２】
また、上記の特開２００６−１９１４１号公報においては、光源の上部に特殊なレンズを搭載した側面発光型のＬＥＤが必要であり、装置が高価になるという問題がある。
【００１３】
本発明は、均一な輝度で発光する発光装置およびこれを備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に基づく発光装置は、互いに略平行になるように形成された入射面および出射面を含む導光板を備える。上記導光板の内部に光を供給するための複数の光源を備える。上記光の進行方向を変更するための光路変更手段を備える。上記導光板の内部を進行する上記光を出射させるように形成された光出射手段を備える。上記導光板は、板状に形成されている。上記光路変更手段は、上記導光板の内部に供給される上記光の一部が上記入射面および上記出射面のうち少なくともひとつの面で反射しながら上記導光板の内部を進行するように、上記光の進行方向を変更するように形成されている。上記光出射手段は、上記導光板の内部を進行する上記光の少なくとも一部を上記出射面から出射させるように形成されている。
【００１５】
上記発明において好ましくは、上記光路変更手段は、上記入射面に配置されている。
上記発明において好ましくは、上記光路変更手段は、回折格子を含む。
【００１６】
上記発明において好ましくは、上記回折格子は、上記光を回折するための回折面を含む。上記回折面は、断面形状が凹凸に形成されている。
【００１７】
上記発明において好ましくは、上記導光板は、上記入射面および上記出射面が互いにほぼ平行になるように形成されている。上記回折格子は、上記光を回折するための回折面を含む。上記回折面は、断面形状が凹凸に形成されている。上記凹凸は、中心部のピッチが周辺部のピッチよりも狭くなるように形成されている。上記凹凸は、上記中央部で回折された上記光と上記周辺部で回折された上記光とが、ほぼ同じ向きに向かうように形成されている。上記凹凸は、回折された上記光が、上記出射面および上記入射面において全反射するように形成されている。
【００１８】
上記発明において好ましくは、上記光出射手段は、上記入射面に配置された反射体を含む。上記反射体は、錐状に形成されている。上記反射体は、上記導光板を進行する上記光が上記出射面および上記入射面に入射するときの上記出射面の法線または上記入射面の法線に対する入射角度をα°としたときに、頂角がほぼ（１８０−α）°になるように形成されている。
【００１９】
上記発明において好ましくは、上記光出射手段は、上記入射面に配置された反射体を含む。上記反射体は、平面視したときに帯状に形成されている。上記反射体は、平面視したときに上記光源を中心に同心円状に形成されている。上記反射体は、上記入射面に対して傾斜するように形成され、上記導光板の内部を進行する上記光を反射する反射面を有する。上記反射体は、上記導光板を進行する上記光が上記出射面または上記入射面に入射するときの上記出射面の法線または上記入射面の法線に対する入射角度をα°としたときに、上記入射面と上記反射面とがなす角度がほぼ（α／２）°になるように形成されている。
【００２０】
上記発明において好ましくは、上記光出射手段は、上記入射面に配置された反射体を含む。上記反射体は、散乱効果を有するように形成されている。
【００２１】
上記発明において好ましくは、複数の上記光源同士の間に複数の上記光出射手段が配置されている。上記光出射手段は、上記光源同士を結ぶ線分のほぼ中点から上記光源に向かって数密度が徐々に小さくなるように配置されている。
【００２２】
本発明に基づく液晶表示装置は、上述の発光装置と、上記発光装置の発する光が入射するように配置された液晶表示パネルとを備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、均一な輝度で発光する発光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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施の形態１）
図１から図４を参照して、本発明に基づく実施の形態１における発光装置およびこれを備えた液晶表示装置について説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態における液晶表示装置の概略断面図である。本実施の形態における液晶表示装置は、液晶表示パネル１を備える。液晶表示パネル１は、板状に形成されている。液晶表示パネル１は、表面にそれぞれの画素に対応するように画素電極が形成された第１の基板としての基板３ａと、第２の基板としての基板３ｂとを有する。
【００２６】
本実施の形態における基板３ａ，３ｂは、ガラス板で形成されている。基板３ａと基板３ｂとの間には、液晶層２が形成されている。液晶層２は、基板３ａと基板３ｂとに挟まれる空間に封入されている。基板３ａの外側の表面には、第１の偏光板としての偏光板４ａが配置されている。偏光板４ａは、基板３ａの主面を覆うように配置されている。基板３ｂの外側の表面には、第２の偏光板としての偏光板４ｂが配置されている。偏光板４ｂは、基板３ｂの主面を覆うように配置されている。
【００２７】
本実施の形態における液晶表示装置は、光学シート５を備える。光学シート５は、液晶表示パネル１の表面のうち基板３ａの側に配置されている。光学シート５は、液晶表示パネル１とバックライト装置４１との間に配置されている。本実施の形態における光学シート５は、輝度上昇フィルム６，７を含む。輝度上昇フィルム６は、ＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）である。輝度上昇フィルム７は、ＢＥＦ（Brightness Enhancement Film）である。光学シート５は、拡散板８とを含む。
【００２８】
本実施の形態における液晶表示装置は、発光装置としてのバックライト装置４１を備える。本実施の形態におけるバックライト装置４１は、液晶表示パネル１の背面に複数の光源が配置された背面直下型の発光装置である。バックライト装置４１は、面状に形成された面発光装置である。バックライト装置４１と液晶表示パネル１とは、互いに対向するように配置されている。バックライト装置４１は、液晶表示パネル１の主面の全体に向けて発光することができるように形成されている。
【００２９】
本実施の形態におけるバックライト装置４１は、反射板１３を含む。バックライト装置４１は、光源としての複数のＬＥＤ１０を含む。本実施の形態におけるＬＥＤ１０は、白色光を発するように形成されている。ＬＥＤ１０は、互いに離れて配置されている。ＬＥＤ１０は、反射板１３の表面に配置されている。反射板１３は、ＬＥＤ１０の光を反射することができるように形成されている。
【００３０】
本実施の形態におけるバックライト装置４１は、導光板１１を含む。導光板１１は、板状に形成されている。導光板１１は、表裏の主面を有する。導光板１１は、主にＬＥＤ１０の光が入射する入射面１１ａと、主にＬＥＤ１０の光が出射する出射面１１ｂとを有する。入射面１１ａおよび出射面１１ｂは、平面状に形成されている。入射面１１ａと出射面１１ｂとは、互いにほぼ平行になるように形成されている。
【００３１】
本実施の形態における導光板１１は、ＬＥＤ１０と離れて配置されている。ＬＥＤ１０は、導光板１１の入射面１１ａに対向するように配置されている。導光板１１の本体は、ＬＥＤ１０の光の吸収率が低い材料で形成されている。導光板１１の本体は、たとえば、合成樹脂によって形成されている。
【００３２】
本実施の形態における導光板１１は、光路変更手段としての散乱体３１を備える。散乱体３１は、導光板１１に供給される光の少なくとも一部が、入射面１１ａまたは出射面１１ｂで反射しながら、導光板の内部を進行するように、光の少なくとも一部の進行方向を変化させるように形成されている。散乱体３１は、入射する光の一部が、散乱体３１を通過して、他の一部が、散乱体３１の表面で反射するように形成されている。
【００３３】
散乱体３１としては、たとえば、白色のインクを導光板１１の本体の表面に塗布することにより形成することができる。または、散乱体３１としては、導光板１１の本体の表面の一部を光を散乱するためのいわゆるシボ面にすることにより形成される。
【００３４】
本実施の形態における散乱体３１は、導光板１１の出射面１１ｂに配置されている。散乱体３１は、互い離れて配置されている。散乱体３１は、ＬＥＤ１０の真上に配置されている。散乱体３１は、ＬＥＤ１０の位置に対応するように配置されている。
【００３５】
本実施の形態における導光板１１は、光出射手段としての反射体２１を含む。本実施の形態における反射体２１は、円錐状に形成されている。本実施の形態における反射体２１は、導光板１１の本体の成形時に、錐状の部分が形成され、この錐状の部分の表面に高反射率の反射膜が形成されている。本実施の形態における反射膜は、銀蒸着により形成されている。
【００３６】
反射体２１は、導光板１１の入射面１１ａに配置されている。反射体２１は、互いに離れて配置されている。反射体２１は、散乱体３１が配置されている位置同士の間に配置されている。反射体２１は、散乱体３１が配置されている位置同士の間のほぼ中央部分に配置されている。
【００３７】
図２に、本実施の形態におけるバックライト装置の概略平面図を示す。図１は、図２におけるＩ−Ｉ線に関する矢視断面図である。本実施の形態における複数のＬＥＤ１０は、格子状に配置されている。本実施の形態におけるＬＥＤ１０は、いわゆる正方配置で配置されている。散乱体３１は、平面形状が円形になるように形成されている。散乱体３１は、平面的に透視したときに、円形の中心にＬＥＤ１０が位置するように配置されている。散乱体３１は、１個のＬＥＤ１０に対して、それぞれ１個ずつ形成されている。本実施の形態における反射体２１は、正方配置で配置されている。
【００３８】
図１を参照して、本実施の形態におけるバックライト装置４１においては、矢印６１に示すように、ＬＥＤ１０から光が発光される。ＬＥＤ１０から出射された光は、導光板１１の本体の内部を通って、散乱体３１に入射する。散乱体３１に入射した光の一部は、矢印６３に示すように、散乱体３１を通過する。散乱体３１を通過するときに、一部の光が散乱される。
【００３９】
散乱体３１に入射した光の一部は、反射される。散乱体３１で反射した光の一部は、矢印６２に示すように、入射面１１ａおよび出射面１１ｂで全反射を繰返しながら、導光板１１の内部を進行する。入射面１１ａにおいては、散乱体３１で反射した光の一部は、全反射の入射角度を満たさずに入射面１１ａを通過する。この光は、反射板１３の表面で反射され、再び導光板１１の内部に入射する。出射面１１ｂにおいて、全反射の入射角度を満たさない光は、液晶表示パネル１に向けて出射される。
【００４０】
散乱体３１で反射した光の一部は、反射体２１に入射する。この光は、反射体２１の表面で反射され、矢印６４に示すように、液晶表示パネル１に向けて出射される。矢印６４に示す出射光は、ＬＥＤ１０が配置されている位置とは異なる位置から液晶表示パネル１に向けて出射される。本実施の形態においては、ＬＥＤ１０同士のほぼ中点の位置を中心に光が出射される。
【００４１】
バックライト装置４１を出射した光は、光学シート５を通って液晶表示パネル１に入射する。液晶表示パネル１においては、たとえば、それぞれの画素における光の透過または遮蔽が行なわれ、画像や映像などを表示することができる。
【００４２】
図３に、本実施の形態におけるバックライト装置の光の輝度を説明するグラフを示す。横軸は、バックライト装置の導光板の出射面における位置であり、縦軸は、光の輝度である。破線は、反射体の表面で反射することにより出射する光を示す。一点鎖線は、散乱体を通過して出射する光を示す。実線は、バックライト装置から出射される光の和を示す。
【００４３】
本実施の形態におけるバックライト装置は、散乱体３１を通過する光と、反射体２１の表面で反射されて出射する光との光量比がほぼ１：１になるように形成されている。実線で示す出射される光の和のグラフが示すように、輝度の分布がほとんどなく、光の輝度がバックライト装置の出射面にわたってほぼ一様であることがわかる。
【００４４】
すなわち、バックライト装置の表面における輝度のむらの定義を、［（輝度の最大値−輝度の最小値）／（輝度の最大値）］とした場合に、輝度のむらは、ほぼ０％である。このように、本実施の形態におけるバックライト装置においては、光をほぼ均一に出射することができる。さらに、光源同士の間隔を広げた場合においても、均一な輝度の発光装置を提供することができる。または、光源の個数を減らすことができる。
【００４５】
液晶表示装置においては、表示面全体に亘って均一な輝度を有する装置を提供することができる。
【００４６】
本実施の形態における光出射手段としての反射体は、錐体に形成されている。錐体は表面が傾斜しているために、入射する光が入射角度に応じて、さまざまな方向に向かって反射される。すなわち、光束が広がる散乱効果を有する。このため、バックライト装置の表面における光の輝度をより均一にすることができる。
【００４７】
本実施の形態においては、光源としてのＬＥＤが正方配置で配置されているが、この形態に限られず、任意の配置方法を採用することができる。
【００４８】
図４に、本実施の形態における他のＬＥＤの配置方法の概略平面図を示す。図４における発光装置においては、ＬＥＤ１０が、正六角形の角となる部分に配置されている。すなわち、図４におけるＬＥＤ１０は六方配置で配置されている。この他、光源としてのＬＥＤは、任意の位置に配置することができる。
【００４９】
本実施の形態における散乱体は、導光板の表面に、白色のインクが塗布されているが、この形態に限られず、光路変更手段は、少なくとも一部の光の進行方向を変更可能に形成されていれば構わない。
【００５０】
本実施の形態における光出射手段は、円錐形の反射体を含むが、この形態に限られず、任意の形状を採用することができる。光出射手段は、導光板の内部を進行する光の少なくとも一部を出射面から出射させるように形成されていれば構わない。また、錐体としては円錐体に限られず、たとえば、四角錐の形状に形成されていても構わない。本実施の形態においては、光源同士の間に、１個の光出射手段が配置されているが、この形態に限られず、光源同士の間に、複数の光出射手段が配置されていても構わない。
【００５１】
本実施の形態における光源としては、白色光を発光するＬＥＤを例に取り上げて説明したが、この形態に限られず、たとえば、赤色、緑色および青色のそれぞれの色を発光する複数種類のＬＥＤが均等に配置されていても構わない。または、光源としては任意の光を発する機器を本発明を適用することができる。特に、発光強度に角度依存性を有する光源を備えた発光装置に本発明を適用することにより、輝度の均一化の効果が顕著になる。
【００５２】
（実施の形態２）
図５を参照して、本発明に基づく実施の形態２における発光装置および液晶表示装置について説明する。本実施の形態における液晶表示装置は、散乱体の配置が実施の形態１と異なる。
【００５３】
本実施の形態における液晶表示装置は、発光装置としてのバックライト装置４２を備える。バックライト装置４２は、導光板１１とＬＥＤ１０が表面に配置された反射板１３とを備える。導光板１１は、光路変更手段としての散乱体３２を有する。散乱体３２は、導光板１１の入射面１１ａに配置されている。散乱体３２は、ＬＥＤ１０の真上に配置されている。
【００５４】
導光板１１は、光出射手段としての反射体２２を含む。反射体２２は、円錐状に形成されている。反射体２２は、導光板１１の入射面１１ａに配置されている。反射体２２は、散乱体３２同士の間に配置されている。反射体２２は、散乱体３２同士の間のほぼ中央部分に配置されている。
【００５５】
本実施の形態におけるバックライト装置においては、矢印６１に示すように、ＬＥＤ１０の光が散乱体３２に入射する。このときに、ＬＥＤ１０から発せられた光は、導光板１１の本体の内部を通らずに、直接的に散乱体３２に入射する。散乱体３２に入射した光は、散乱または反射される。
【００５６】
散乱体３２に入射した光の一部は、矢印６３に示すように、導光板１１の出射面１１ｂを通過して液晶表示パネルに向けて出射する。散乱体３２に入射した光の一部は、矢印６２に示すように、出射面１１ｂで全反射して、導光板１１の内部を進行する。導光板１１の内部を進行する光の一部は、反射体２２に入射する。この光は、矢印６４に示すように、反射体２２の表面で反射して、液晶表示パネル１に向けて導光板１１から出射する。
【００５７】
反射体２２の表面で反射する光は、ＬＥＤ６１が配置されている位置とは異なる位置から出射される。出射面１１ｂにおいて、全反射の入射角度を満たさない光は、出射面１１ｂから液晶表示パネル１に向けて出射される。入射面１１ａにおいて、全反射の入射角度を満たさない光は、入射面１１ａから反射板１３に入射して、反射板１３の表面で反射したのちに、再び導光板１１に入射する。
【００５８】
このように、本実施の形態における発光装置は、光路変更手段としての散乱体３２が導光板１１の入射面１１ａに配置されている。すなわち、散乱体３２の一部が入射面１１ａに接するように配置されている。この構成により、ＬＥＤ１０から発せられた光が導光板１１の入射面１１ａで反射したり、導光板１１に入った光が入射面１１ａから反射板１３に向けて出射したりする光を少なくすることができ、導光板１１の内部を進行する光をより多くすることができる。ＬＥＤが配置されている位置と異なる位置からより多くの光を出射することができ、輝度の均一化をより容易に行なうことができる。
【００５９】
また、本実施の形態においては、散乱体および反射体が、導光板の一方の主面に配置されている。すなわち、導光板の同一の面に、散乱体と反射体とが形成されている。この構成により、導光板の製造が容易になって生産性が向上する。
【００６０】
その他の構成、作用および効果については、実施の形態１と同様であるので、ここでは説明は繰返さない。
【００６１】
（実施の形態３）
図６を参照して、本発明に基づく実施の形態３における発光装置および液晶表示装置について説明する。本実施の形態においては、導光板の光路変更手段の構成が実施の形態１と異なる。
【００６２】
本実施の形態における液晶表示装置は、バックライト装置４３を備える。バックライト装置４３は、導光板１４を含む。導光板１４は、板状に形成されている。導光板１４は、入射面１４ａと出射面１４ｂとを有する。入射面１４ａと出射面１４ｂとは、平面状に形成され、互いにほぼ平行になるように形成されている。
【００６３】
本実施の形態における導光板１４は、光路変更手段としての凹レンズ部１４ｃを有する。凹レンズ部１４ｃは、入射面１４ａに形成されている。凹レンズ部１４ｃは、入射面１４ａの表面から凹むように形成されている。凹レンズ部１４ｃは、凹レンズの作用を有し、入射する光を散乱するように形成されている。凹レンズ部１４ｃ同士の間には、反射体２１が配置されている。
【００６４】
本実施の形態においては、ＬＥＤ１０から出射された光が、矢印６１に示すように凹レンズ部１４ｃに入射する。凹レンズ部１４ｃに入射した光の一部は、矢印６６に示すように、液晶表示パネルに向かう。凹レンズ部１４ｃに入射した光の一部は、矢印６５に示すように、出射面１４ｂまたは入射面１４ａにおいて、全反射の入射角度の条件を満たして全反射しながら導光板１４の内部を進行する。導光板１４の内部を進行する光の一部は、反射体２１に入射する。
【００６５】
反射体２１に入射した光の一部は、矢印６７に示すように、導光板１４から出射されて液晶表示パネル１に向かう。または、出射面１４ｂにおいて、全反射の条件を満たさない光は、導光板１４から出射されて液晶表示パネル１に向かう。反射体２１の表面で光が反射して液晶表示パネル１に向かうことにより、ＬＥＤ１０が配置されている位置とは異なる位置から光が出射される。
【００６６】
本実施の形態における光路変更手段は、凹レンズ部１４ｃを含む。この構成により、ＬＥＤ１０から発せられた光のうち、導光板１４の入射面１４ａで反射される光を少なくすることができ、導光板１４により多くの光を導入することができる。
【００６７】
その他の構成、作用および効果については、実施の形態１または２と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【００６８】
（実施の形態４）
図７から図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態４における発光装置および液晶表示装置について説明する。本実施の形態においては、光路変更手段の構成が実施の形態２と異なる。
【００６９】
図７は、本実施の形態における液晶表示装置の概略断面図である。本実施の形態における液晶表示装置は、バックライト装置４４を備える。バックライト装置４４は、導光板１１を含む。
【００７０】
本実施の形態における導光板１１は、光路変更手段としての回折格子３３を含む。回折格子３３は、導光板１１の入射面１１ａに配置されている。回折格子３３は、ＬＥＤ１０の真上に配置されている。回折格子３３同士の間には、反射体２２が配置されている。
【００７１】
本実施の形態における反射体２２は、円錐状に形成されている。反射体２２の底面の円形の直径は、０．５ｍｍになるように形成されている。反射体２２は、頂角が１２０°になるように形成されている。
【００７２】
図８に、本実施の形態におけるバックライト装置の回折格子の部分の概略平面図を示す。図９に、本実施の形態におけるバックライト装置の回折格子の部分の概略断面図を示す。図９は、図８におけるＩＸ−ＩＸ線に関する矢視断面図である。
【００７３】
本実施の形態における回折格子３３は、凹凸面３３ａを有する。凹凸面３３ａが、光の回折面になる。凹凸面３３ａは、同心円状の凹凸を含む。凹凸の断面形状は矩形状になるように形成されている。回折格子３３は、表面の凹凸のピッチが、１μｍになるように形成されている。ＬＥＤ１０は、凹凸面３３ａの凹凸のほぼ中央部分に配置されている。すなわち、ＬＥＤ１０は、回折格子３３を平面的に透視したときに、同心円状の中心に配置されている。
【００７４】
回折格子は、導光板１１の本体としてアクリル樹脂を用いた場合に、たとえば、リソグラフィ法により形成することができる。または、導光板１１の表面に成型基材を塗布した後に回折格子の金型を加熱した上で押付けることにより形成することができる。回折格子は、レンズなどに比べて容易に形成することができる。また、回折格子は、安価に製造することができる。
【００７５】
回折格子としては、たとえば、導光板の屈折率を１．５、ＬＥＤからの出射光の波長を５００ｎｍ、回折格子の深さを０．５μｍ、凹凸の形状を矩形状とすることができる。ＬＥＤから出射した光は、この回折格子でほぼ１００％が回折される。この回折格子において回折された光は、導光板の出射面で全反射するか、または、出射面を通過して液晶表示パネルに向かう。
【００７６】
図７を参照して、本実施の形態においては、矢印６１に示すように、ＬＥＤ１０から出射した光が回折格子３３に入射する。回折格子３３に入射した光の一部は、出射面１１ｂで全反射の条件を満たさずに、矢印６９に示すように液晶表示パネル１に向かう。回折格子３３に入射した光の一部は、矢印６８に示すように、回折された後に全反射を繰り返しながら導光板１１の内部を進行する。
【００７７】
導光板１１の内部を進行する光の一部は、反射体２２の表面で反射して、矢印７０に示すように液晶表示パネル１に向かう。導光板１１の内部を進行する光のうち、出射面１１ｂにおいて全反射の条件を満たさない光は、液晶表示パネル１に向かう。
【００７８】
本実施の形態におけるバックライト装置において、回折格子を通って液晶表示パネルに向かう光と、反射体の表面で反射して液晶表示パネルに向かう光との光量比が１：１の場合には、バックライト装置の表面における輝度は、実施の形態１における図４の場合と同様になる。本実施の形態においても、バックライト装置の出射面全体にわたって輝度を均一にすることができる。
【００７９】
本実施の形態における光路変更手段は、回折格子を含む。この構成により、光路変更手段を容易に形成することができる。または、光路変更手段を安価に製造することができる。また、回折格子の格子ピッチや回折面の凹凸の深さを変えることにより、回折効率や回折角度を変更することができる。たとえば、回折格子を出た光のうち、導光板の出射面で全反射する光と、出射面で全反射せずに液晶表示パネルに向かう光との比率を容易に最適化することができる。この結果、発光装置の表面において所望の輝度分布を得ることができる。
【００８０】
図１０に、回折格子の製造不良等により、回折効率が設計値から逸れた場合の光の輝度のグラフを示す。図１０に示すグラフにおいては、回折格子を通って直接的に液晶表示パネルに向かう光と、反射体の表面にて反射して液晶表示パネルに向かう光との光量の比が５：３になっている。回折格子を通って直接的に液晶表示パネルに向かう光の輝度が、反射体で反射した光の輝度よりも大きくなっている。
【００８１】
図１０に示すように、導光板から出射される光の和の均一性は低下しているものの、図１９に示す従来の技術における例に比べて輝度の均一性が大きく改善されていることが分かる。図１０に示す例においては、輝度むらが約１０％である。この程度の不均一性であれば、実用上はほとんど問題なく用いることができる。
【００８２】
このように、本実施の形態におけるバックライト装置は、回折格子に製造誤差などが生じたとしても十分に輝度の均一性を向上させることができる。このため、製品の不良率を格段に小さくすることができる。
【００８３】
回折格子の凹凸のピッチや深さなどの回折面の構成、または、反射体の形状や大きさなどは、光源の特性や導光板の特性などに応じて、発光装置の表面で均一な輝度が得られるように形成されることが好ましい。
【００８４】
図１１に、本実施の形態におけるバックライト装置の他の回折格子の部分の概略平面図を示す。図１２に、本実施の形態におけるバックライト装置の他の回折格子の部分の概略断面図を示す。図１２は、図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に関する矢視断面図である。
【００８５】
本実施の形態における他の回折格子３４は、回折面としての凹凸面３４ａを有する。凹凸面３４ａは、平面視したときに同心円状に形成されている。凹凸面３４ａは、断面形状において三角形の凸部を複数有する。凹凸面３４ａの凸部は、先端が尖るように形成されている。三角形の凸部が連続して繋がる形状を有することにより凹凸が形成されている。凹凸面３４ａは、鋸歯状に形成されている。回折格子３４は、凹凸面３４ａが、ＬＥＤ１０に対向するように配置される。
【００８６】
他の回折格子３４においては、ＬＥＤ１０から発せられる光を所望の方向に向けて回折させることができる。たとえば、回折格子で回折される光のうち、導光板の表面において全反射する光の量を多くすることができる。導光板の内部を進行する光量を多くすることができ、ＬＥＤが配置されている位置とは異なる位置から出射される光量を大きくすることができる。この結果、容易に輝度の均一化を行なうことができる。
【００８７】
その他の構成、作用および効果については、実施の形態１から３と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【００８８】
（実施の形態５）
図１３から図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態５における発光装置および液晶表示装置について説明する。本実施の形態における発光装置および液晶表示装置は、回折格子の構成が実施の形態４と異なる。
【００８９】
図１３に、本実施の形態における発光装置としてのバックライト装置の第１の概略断面図を示す。バックライト装置４５は、導光板１１を備える。本実施の形態における導光板１１は、入射面１１ａに配置された回折格子３５を含む。
【００９０】
回折格子３５は、鋸歯状の断面形状を有する凹凸面３５ａを含む。本実施の形態における凹凸面３５ａの凹凸は、平面視したときに同心円状に形成されている。本実施の形態における凹凸は、中央部のピッチが周辺部のピッチよりも小さくなるように形成されている。本実施の形態における凹凸は、中央部から外周部に向けて徐々にピッチが大きくなるように形成されている。
【００９１】
本実施の形態における凹凸面３５ａは、回折格子３５の中央部で回折された光と周辺部で回折された光とが、ほぼ同じ向きに向かうように形成されている。すなわち、回折格子の中央部で回折された光と周辺部で回折された光とが、出射面１１ｂに対してほぼ同じ入射角度で入射するように形成されている。
【００９２】
矢印６１に示すように、ＬＥＤ１０から出射される光は、ある程度の広がりを有して出射される。凹凸面３５ａで回折された光の多くは、矢印７１に示すように、ほぼ同じ向きに向かうように回折される。矢印７２，７３に示すように、凹凸面３５ａで回折された光のうち、出射面１１ｂで全反射の条件を満たさない光は、出射面１１ｂから液晶表示パネルに向けて出射される。矢印７５に示すように、凹凸面３５ａで回折された光のうち、出射面１１ｂで全反射の条件を満たす光は、導光板１１の内部で全反射を繰り返しながら進行する。
【００９３】
図１４に、本実施の形態におけるバックライト装置の第２の概略断面図を示す。本実施の形態における導光板１１は、円錐形状の反射体２３を有する。反射体２３は、回折格子３５から離れて配置されている。反射体２３は、回折格子３５同士の間に配置されている。回折格子３５が入射面１１ａまたは出射面１１ｂにて光が全反射の条件を満たすような角度で、かつ、ほぼ同じ向きに回折するように形成されていることにより、導光板１１の内部を進行する光を増加させることができる。
【００９４】
矢印７１，７５に示すように、導光板１１の内部を進行する光の一部は、反射体２３の表面で反射する。反射体２３の表面で反射することにより、矢印７４に示すようにバックライト装置４５から出射される。
【００９５】
図１５に、本実施の形態における反射体の部分の拡大概略断面図を示す。図１５は、回折格子３５から反射体２３に向かう方向に沿って切断したときの断面図である。反射体２３は、頂角θ１を有する。反射体２３は、導光板１１の内部を進行する光を反射するための反射面２３ａを有する。反射面２３ａは、導光板１１の入射面１１ａに対して、傾斜するように形成されている。
【００９６】
本実施の形態においては、導光板１１を進行する光が出射面１１ｂまたは入射面１１ａに入射するときには、ほぼ同じ角度で入射する。導光板１１を進行する光は、出射面１１ｂの法線８１または入射面１１ａの法線に対する角度αで入射する。
【００９７】
本実施の形態における反射体２３は、頂角θ１がほぼ（１８０−α）°になるように形成されている。この構成により、矢印７４に示すように、出射面１１ｂに対してほぼ垂直な方向に出射する光の強度を強くすることができる。この結果、たとえば、バックライト装置の正面の輝度を強くすることができる。または、広がった光を正面の方向に出射させる機能を有するＢＥＦなどの輝度上昇フィルムを排除することが可能になる。
【００９８】
たとえば、出射面１１ｂおよび入射面１１ａにおける光の入射角度αが、ほぼ４５°になるように回折格子３５を設計した場合においては、反射体２３の頂角θ１を（１８０−４５）°、すなわち１３５°にすることにより、正面における輝度を上げることができる。
【００９９】
その他の構成、作用および効果については、実施の形態１から４と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１００】
（実施の形態６）
図１６から図１８を参照して、本発明に基づく実施の形態６における発光装置および液晶表示装置について説明する。
【０１０１】
図１６に、本実施の形態におけるバックライト装置の概略断面図を示す。本実施の形態におけるバックライト装置４６は、導光板１１を備え、導光板１１は回折格子３５を含む。本実施の形態における回折格子３５は、一の方向に光を回折できるように形成されている。本実施の形態における導光板１１は、光出射手段としての反射体２５を含む。反射体２５は、導光板１１の入射面１１ａに配置されている。
【０１０２】
反射体２５は、断面形状が三角形になるように形成されている。反射体２５は、反射面２５ａを有する。反射面２５ａは、導光板１１の入射面１１ａに対して傾斜するように形成されている。反射面２５ａは、回折格子３５に向かうように形成されている。反射面２５ａは、導光板１１の内部を進行する光を反射可能に形成されている。
【０１０３】
図１７に、本実施の形態におけるバックライト装置の概略平面図を示す。本実施の形態における反射体２５は、平面視したときに、帯状に形成されている。反射体２５は、互いに間隔をあけて形成されている。反射体２５は、平面視したときに、同心円状に形成されている。反射体２５は、平面的に透視したときに、中心にＬＥＤ１０が配置されるように形成されている。
【０１０４】
図１８に、本実施の形態における導光板の反射体の部分の拡大概略断面図を示す。回折格子３５で回折された光は、矢印７５に示すように、入射面１１ａまたは出射面１１ｂで全反射を繰返しながら進行する。導光板１１の内部を進行する光は、入射面１１ａの法線または出射面１１ｂの法線８１に対して角度αで入射する。すなわち、それぞれの光の入射面１１ａまたは出射面１１ｂに対する入射角度がα°になるように進行する。
【０１０５】
本実施の形態においては、反射面２５ａの傾斜角度θ２が（９０−α）°になるように形成されている。このため、反射面２５ａで反射する光を、矢印７４に示すように、出射面１１ｂに対してほぼ垂直な方向に向けることができる。本実施の形態における発光装置においても、正面の輝度を向上させることができる。または、広がった光を正面の方向に出射させる機能を有するＢＥＦなどの輝度上昇フィルムを排除することができる。
【０１０６】
また、反射体が、平面視したときに同心円状に形成されていることより、発光装置の表面における輝度をより均一にすることができる。
【０１０７】
その他の構成、作用および効果については、実施の形態１から５と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１０８】
（実施の形態７）
図１９を参照して、本発明に基づく実施の形態７における発光装置および液晶表示装置について説明する。本実施の形態においては、光出射手段としての反射体の構成が実施の形態１と異なる。
【０１０９】
図１９は、本実施の形態におけるバックライト装置の概略平面図である。本実施の形態におけるバックライト装置は、光出射手段としての反射体２４が複数配置されている。反射体２４は、平面的に透視したときに、ＬＥＤ１０を取り囲むように配置されている。反射体２４は、ＬＥＤ１０から遠くなるに従って徐々に数密度が増えるように形成されている。すなわち、反射体２４は、ＬＥＤ１０同士を結んだ線分の中点において、数密度が最も大きくなるように配置され、ＬＥＤ１０に向かうについて徐々に密度が少なくなるように配置されている。
【０１１０】
本実施の形態においては、使用するＬＥＤ１０の特性や散乱体３１の特性などにより、ＬＥＤ１０が配置されている部分が最も明るく、ＬＥＤ１０から離れるにつれて輝度が小さくなる場合に、ＬＥＤ１０から離れた部分の光の輝度をより上げることができる。バックライト装置の表面において輝度をより均一にすることができる。
【０１１１】
このように、光出射手段を複数配置する場合においては、光の輝度が弱い部分に多くの光出射手段を配置することにより、バックライト装置の表面における輝度をより均一にすることができる。
【０１１２】
その他の構成、作用および効果については、実施の形態１から６と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１１３】
上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。また、上述の説明において、上または下などの記載は、鉛直方向の絶対的な上下方向を示すものではなく、それぞれの位置関係を相対的に示すものである。
【０１１４】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】実施の形態１における液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】実施の形態１におけるバックライト装置の概略平面図である。
【図３】実施の形態１におけるバックライト装置の表面における輝度のグラフである。
【図４】実施の形態１における他のＬＥＤの配置を説明する概略平面図である。
【図５】実施の形態２における液晶表示装置の概略断面図である。
【図６】実施の形態３における液晶表示装置の概略断面図である。
【図７】実施の形態４における液晶表示装置の概略断面図である。
【図８】実施の形態４における回折格子の概略平面図である。
【図９】実施の形態４における回折格子の概略断面図である。
【図１０】実施の形態４において、回折格子に誤差が生じたときのバックライトの輝度を説明するグラフである。
【図１１】実施の形態４における他の回折格子の概略平面図である。
【図１２】実施の形態４における他の回折格子の概略断面図である。
【図１３】実施の形態５におけるバックライト装置の概略断面図である。
【図１４】実施の形態５におけるバックライト装置の他の概略断面図である。
【図１５】実施の形態５における反射体の部分の拡大概略断面図である。
【図１６】実施の形態６におけるバックライト装置の概略断面図である。
【図１７】実施の形態６におけるバックライト装置の概略平面図である。
【図１８】実施の形態６における反射体の部分の拡大概略断面図である。
【図１９】実施の形態７におけるバックライト装置の概略平面図である。
【図２０】従来の技術に基づくバックライト装置の表面の輝度分布を説明するグラフである。
【符号の説明】
【０１１６】
１  液晶表示パネル、２  液晶層、３ａ，３ｂ  基板、４ａ，４ｂ  偏光板、５  光学シート、６，７  輝度上昇フィルム、８  拡散板、１０  ＬＥＤ、１１，１４  導光板、１１ａ，１４ａ  入射面、１１ｂ，１４ｂ  出射面、１４ｃ  凹レンズ部、１３  反射板、２１〜２５  反射体、２３ａ，２５ａ  反射面、３１，３２  散乱体、３３〜３５  回折格子、３３ａ，３４ａ，３５ａ  凹凸面、４１〜４６  バックライト装置、６１〜７５  矢印、８１  法線。
【図１】
0004693691.tif 000002
【図２】
0004693691.tif 000003
【図３】
0004693691.tif 000004
【図４】
0004693691.tif 000005
【図５】
0004693691.tif 000006
【図６】
0004693691.tif 000007
【図７】
0004693691.tif 000008
【図８】
0004693691.tif 000009
【図９】
0004693691.tif 000010
【図１０】
0004693691.tif 000011
【図１１】
0004693691.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0004693691.tif 000014
【図１４】
0004693691.tif 000015
【図１５】
0004693691.tif 000016
【図１６】
0004693691.tif 000017
【図１７】
0004693691.tif 000018
【図１８】
0004693691.tif 000019
【図１９】
0004693691.tif 000020
【図２０】
0004693691.tif 000021