(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源から一方の主面に入射された光が他方の主面から出射される導光部材であって、
前記一方の主面の光源に対向する部分に他方の主面に向かって所定の傾斜面を備えた切欠き部を有し、前記傾斜面に前記光源から出射された光を反射する反射部を有し、
前記切欠き部は、前記複数の光源の２つ以上に跨るように直線状に連続して前記導光部材の一方の主面に形成されたものであることを特徴とする導光部材。
【請求項２】
前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の導光部材。
【請求項３】
前記切欠き部は、各光源と対向するように所定間隔置きに散在して前記導光部材の一方の主面に形成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の導光部材。
【請求項４】
前記切欠き部は、一方向にのみ所定の傾斜面が形成された断面略三角形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導光部材。
【請求項５】
前記切欠き部は二方向に所定の傾斜面が形成された断面略Ｍ型の山形形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導光部材。
【請求項６】
前記切欠き部は、樹脂により封止されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導光部材。
【請求項７】
前記光源と対向する下面には、光の反射層が形成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導光部材。
【請求項８】
光源から一方の主面に入射された光が他方の主面から出射される導光部材であって、
前記一方の主面の光源に対向する部分に他方の主面に向かって所定の傾斜面を備えた切欠き部を有し、前記切欠き部は、一方向にのみ所定の傾斜面が形成された断面略三角形状であり、
前記傾斜面に前記光源から出射された光を反射する反射部を有することを特徴とする導光部材。
【請求項９】
光源から一方の主面に入射された光が他方の主面から出射される導光部材であって、
前記一方の主面の光源に対向する部分に他方の主面に向かって所定の傾斜面を備えた切欠き部を有し、
前記切欠き部は、樹脂により封止されており、
前記傾斜面に前記光源から出射された光を反射する反射部を有することを特徴とする導光部材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の導光部材と、
光源と、
前記光源を配列する基板と、を有することを特徴とする面光源装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の面光源装置をバックライトとして用いることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
表示部が液晶パネルであることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源、例えば、発光ダイオードを液晶用バックライトの光源として使用する場合に用いられる導光部材（板）およびこの導光部材（板）を用いた面光源装置、ならびに表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光素子は発光効率が著しく向上し、照明への応用が進んでいる。特に、液晶ディスプレイ用のバックライト光源（面光源）として発光ダイオード（「ＬＥＤランプ」ともいう）を用いた場合には、良好な色再現性と高速応答性が実現でき、高品位な画質を達成することが期待されている。
【０００３】
これまで、液晶ディスプレイ用のバックライト光源としては、冷陰極管を筐体の端面に配置したいわゆるエッジライト型のものが主流であった（例えば特許文献１参照）。
図６は、従来のバックライト光源として冷陰極管を用いた例を示したものである。すなわち、このバックライト光源は、細い線状発光素子である冷陰極管２と、この冷陰極管２から出射された光を面状に広げ、液晶パネル４に向かって出射させるための導光板６とから、バックライトが構成されるもので、冷陰極管２から出射された光は、導光板６の光取入面８から入射し、導光板６の出射面１０及び反射面１２で全反射を繰り返しながら、光取入面８と対向する面１４に向かって進む。反射面１２には、例えば凹凸形状が設けられており、光を面１４方向へ導光させる導光部分と、出射面１０方向に反射させる反射部分とがある。したがって、光取入面８から入射した光が反射面１２上の反射部分に到達すると出射面１０方向に反射され、出射面１０を通って液晶パネル４に供給される。一方、反射面１２の導光部分に到達した光は全反射されて光取入面８と対向する面１４または光取入面８方向に導かれる。
【０００４】
このようなエッジライト型の表示装置では、輝度の向上および輝度の均一化を図るには限界があるため、近年の大型液晶ディスプレイとしては、直下型ライトの採用が検討されている。
【０００５】
しかしながら、直下型ライトとして上記のような冷陰極管２を用いた場合には、冷陰極管２が比較的大型であるため、液晶ディスプレイの厚みが厚くなってしまうとともに、冷陰極管２は、色再現性、応答性が良好でなく、残像現象が生じてしまうなどの問題もある。
【０００６】
一方、近年、発光効率が著しく向上し照明への応用が進んでいる固体発光素子の中で、特に発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を液晶ディスプレイ用のバックライト光源（面光源）として用いることが検討されている。
【０００７】
このような発光ダイオードを液晶ディスプレイ用のバックライト光源として用いれば、表示画面の大型化の要求にも答えることができるとともに良好な色再現性と高速応答性が実現でき、高品位な画質を達成することが期待されている。
【０００８】
図７はこのような要求に対応するために直下型ライトが採用された従来の液晶表示パネルにおける面光源装置（バックライト）の概略構成を示したものである（非特許文献１参照）。
【０００９】
この面光源装置２０にあっては、発光源として複数の発光ダイオード２２を列状に配列
させた図示しない基板としてのＬＥＤ基板（実装基板）を筐体２４の底面２６に備えている。なお、図７では、発光ダイオードの横一列のみを示しているが、この列は底面２６に縦横に所定間隔置きに複数個配置されている。筐体２４の底面２６および内側面は反射シート２８で覆われている。さらに、発光ダイオード２２から通常は１〜５ｃｍの距離を隔てて拡散板３０とプリズムシート３２とが配列されている。
【００１０】
そして、発光ダイオード２２を発光させると、出射された光は直接または反射シート２８によって反射されて拡散板３０に向かい、この拡散板３０内で乱反射され、次いでプリズムシート３２を通過することで、垂直方向に光線が傾けられ、液晶パネル３４に入射する。異なる発光ダイオード２２から出射した光は、拡散板３０との間の空間で混じりあい、さらに拡散板３０内で乱反射することにより混合が促進され、これによって輝度と色度が均一化される。また、一般に発光ダイオード２２の直上に相当する部分の輝度は高くなるので、拡散板３０において、当該部分の拡散度を高くすることにより、輝度の均一化をいっそう高めることができる。
【００１１】
しかしながら、従来の発光ダイオードを用いた面光源装置２０にあっては、上記のように輝度及び色度を均一化させるため、拡散板３０を設け、かつ発光ダイオード２２と拡散板３０との距離をあけているが、それでも発光ダイオード２２の直上部分での輝度が高くなるという問題がある。特に単色の発光ダイオードではなく複数色（ＲＧＢ）の発光ダイオードを用いて混色する場合には、混色が十分でなく、色むらが見えてしまう。そこで、輝度及び色むらを低減するために、上記のように拡散板３０において発光ダイオード２２の直上に相当する部分の拡散度を更に高くしたり、あるいはいわゆるライティング・カーテンを発光ダイオード直上部に設けて直上部の輝度を低下させたりすることが行なわれる場合もある。しかし、これらの手段は光の利用効率の低下を招いている。また発光ダイオード２２と拡散板３０の間の距離を一層大きくすれば、輝度および色むらは低減できるが、これはバックライトの厚さの増大を招き、フラットパネルディスプレイにとっては好ましいものではない。
【特許文献１】特開２００４−１１７４１３号公報
【非特許文献１】ＴＥＣＨＮＯ−ＦＲＯＮＴＩＥＲ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ２００５  熱設計・対策技術シンポジウム、発行日．２００５年４月２０日（社団法人日本能率協会）、Ｓession Ｇ３  放熱実装の最新設計事例I (p.Ｇ３-３-１〜Ｇ３−３−４)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、例えば、発光ダイオードを用いた場合に発光ダイオードの直上部に位置する部分の輝度が高いことによる輝度むらを低減して内面の輝度の均一化を図ることができ、しかも面光源装置（バックライト）の小型化に寄与する導光部材を提供することを目的の一つとしている。
【００１３】
さらに、このような輝度むらの生じ難い面光源装置を提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果本発明の導光部材およびこの導光部材板を用いた面光源装置を見出した。
すなわち、本発明は例えば以下の（１）〜（１２）の態様を含む。
【００１５】
（１）複数の光源から一方の主面に入射された光が他方の主面から出射される導光部材であって、
前記一方の主面の光源に対向する部分に他方の主面に向かって所定の傾斜面を備えた切欠き部を有し、前記傾斜面に前記光源から出射された光を反射する反射部を有し、
前記切欠き部は、前記複数の光源の２つ以上に跨るように直線状に連続して前記導光部材の一方の主面に形成されたものであることを特徴とする導光部材。
【００１６】
（２）前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする前記（１）に記載の導光部材。
【００１７】
（３）前記切欠き部は、各光源と対向するように所定間隔置きに散在して前記導光部材の一方の主面に形成されたものであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の導光部材。
【００１８】
（４）前記切欠き部は、一方向にのみ所定の傾斜面が形成された断面略三角形状であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の導光部材。
（５）前記切欠き部は二方向に所定の傾斜面が形成された断面略Ｍ型の山形形状であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の導光部材。
【００１９】
（６）前記切欠き部は、樹脂により封止されていることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の導光部材。
（７）前記光源と対向する下面には、光の反射層が形成されていることを特徴とする 前記（１）〜（６）のいずれかに記載の導光部材。
（８）光源から一方の主面に入射された光が他方の主面から出射される導光部材であって、
前記一方の主面の光源に対向する部分に他方の主面に向かって所定の傾斜面を備えた切欠き部を有し、前記切欠き部は、一方向にのみ所定の傾斜面が形成された断面略三角形状であり、
前記傾斜面に前記光源から出射された光を反射する反射部を有することを特徴とする導光部材。
（９）
光源から一方の主面に入射された光が他方の主面から出射される導光部材であって、
前記一方の主面の光源に対向する部分に他方の主面に向かって所定の傾斜面を備えた切欠き部を有し、
前記切欠き部は、樹脂により封止されており、
前記傾斜面に前記光源から出射された光を反射する反射部を有することを特徴とする導光部材。
【００２０】
（１０）前記（１）〜（９）のいずれかに記載の導光部材と、
光源と、
前記光源を配列する基板と、を有することを特徴とする面光源装置。
【００２１】
（１１）前記（１０）に記載の面光源装置をバックライトとして用いることを特徴とする表示装置。
（１２）表示部が液晶パネルであることを特徴とする前記（１１）に記載の表示装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の導光部材によれば、光源から直上に照射されてきた光を、切欠き部内の反射部で横方向に反射させることができるので、切欠き部の上面では光の透過量を少なくすることができる。したがって、面光源装置などに用いた場合に、全体的な輝度、色度の均一化に寄与することができる。
【００２３】
さらに、このような導光部材を用いた面光源装置によれば、光源の直上部の輝度が減少するので、輝点や色度の著しいずれをなくすことができる。特に、液晶ディスレイのバックライトとして本発明の面光源装置を用いれば、薄型で高画質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る導光部材およびこの導光部材を用いた面光源装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２５】
本発明の実施の形態の説明では、便宜上、光源（固体発光素子）から導光部材へ向かう方向を「上」または「上方」という。
いわゆる直下型バックライトにおいて、輝度と色度の均一化を十分に達成しかつ面光源装置が厚くならないようにするためには、導光部材を用いることが有効である。直下型バックライトにおいては固体発光素子が上向きに設置されているので、光を拡散させて、均
一に導光部材内を伝播させることが望ましい。
【００２６】
図１は、本実施の形態が適用される液晶表示装置の一例の全体構成を示す図である。本実施の形態が適用される液晶表示装置は、直下型の面光源装置（バックライト）１０として、発光部を収容するバックライトフレーム（筐体）１１と、発光源として固体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）１３を複数個配列させた基板としてのＬＥＤ基板（実装基板）１２とを備えている。また、バックライト装置１０は、ＬＥＤ基板（実装基板）１２上にバックライトフレーム（筐体）１１内に収容される本発明の特徴である導光部材（板、シート）１４を備えている。図７に示した従来の直下型バックライト装置との相違は、発光ダイオードと拡散部材（板）との空間に導光部材が介在する点であり、バックライトの厚みが増すことはなく、むしろ発光ダイオードと拡散部材（板）との間隔を小さくすることができる。導光部材の上に光学補償シートの積層体として、面全体を均一な明るさとするために光を散乱・拡散させる拡散部材（板、シート）１５と、前方への集光効果を持たせた回折格子フィルムであるプリズムシート１６，１７とを備えている。また、液晶表示モジュール３０として、２枚のガラス基板により液晶が挟まれている液晶パネル３１と、この液晶パネル３１の各々のガラス基板に積層され、光波の振動をある方向に制限するための偏光板（偏光フィルタ）３２，３３とを備えている。更に、液晶表示装置には、図示しない駆動用ＬＳＩなどの周辺部材が配置される。
【００２７】
この液晶パネル３１は、図示しない各種構成要素を含んで構成されている。例えば、２枚のガラス基板に、図示しない表示電極、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などのアクティブ素子、液晶、スペーサ、シール剤、配向膜、共通電極、保護膜、カラーフィルタ等を備えている。
【００２８】
図２は本発明の第一の実施形態に係る導光部材とこの導光部材が採用された面光源装置の概略を示したもので、図３は図２におけるＡ-Ａ線方向の部分拡大断面模式図である。
この面光源装置４０は、例えば、略矩形状の大型液晶ディスプレイのバックライトとして好適に使用されるものである。また、本明細書では、説明の都合上、導光部材４６における一方の主面とは、導光部材４６の下面であり、導光部材４６における他方の主面とは、導光部材４６の上面である。
【００２９】
この面光源装置４０は、図２に示したように、光源となる複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）４２と、発光ダイオード４２が所定間隔置きに配列された基板４４と、複数個の基板４４に跨ってそれらの上方域を覆うように配置された導光部材４６とを備えている。そして、図３に示したように、基板４４の上面に凹部が形成され、この凹部に発光ダイオード４２が配置されている。
【００３０】
発光ダイオード４２は、白色であっても良いが、本実施例では単色の発光ダイオードが用いられている。
基板４４は、図２に示したように、発光ダイオード４２の配列方向に幅が長く形成されてユニット化されている。このような基板４４としては、熱伝導性の良好な金属（例えば、アルミニウムあるいは銅等）や、窒化アルミニウム等をベースとするプリント配線板を例示することができる。
【００３１】
一方、導光部材４６は、アクリル樹脂やポリカーボネート等の透明なプラスチック材料よりなる板またはシートが好ましく、複数枚の基板４４の全体を覆う一枚もので構成されているが、基板４４の大きさと同様にユニット化されたものであっても良い。その場合には、これらが複数個並べられて使用される。なお、ユニット化されたものであれば、成型品の歩留まりが良く、仮に不良品があってもその部分だけを取り替えれば良い。導光部材の好ましい厚みは２〜１０ｍｍ、より好ましくは３〜５ｍｍである。
【００３２】
本実施形態による導光部材４６には、一方の主面の発光ダイオード４２と対向する部分に溝状の切欠き部４８が形成されている。この切欠き部４８は、断面略三角形状であり、図３に示したように、一方向にのみ所定の傾斜角αを備えた傾斜面４８ａが形成されている。このような切欠き部４８は、図２に示したように、発光ダイオード４２の配列方向に沿って連続して形成されている。また、この切欠き部４８の他の面４８ｂは、直立面である。
【００３３】
このように形成された切欠き部４８の傾斜面４８ａには、照射されてきた光を反射する反射部が形成されている。なお、反射部は、アルミニウムなどを蒸着することにより形成することもできるが電解メッキ、白色インク塗装など他の手段により形成しても良い。
【００３４】
このような導光部材４６の切欠き部４８は、発光ダイオード４２と対向するように配置される。なお、この切欠き部４８内は、空間のままであっても良いが、樹脂封止することもできる。
【００３５】
さらに、本実施形態による面光源装置４０では、基板４４と導光部材４６との接合面に、反射部５０が配置されている。このような反射部５０を配設または塗装などにより形成すれば、導光部材４６の出射面における輝度分布の均一化が促進される。
【００３６】
上記構成の面光源装置４０では、導光部材４６の輝度が最も高くなる発光ダイオード４２の直上位置に、傾斜面４８ａが設けられているため、ここに照射された光を矢印で示したように、横方向に導くことができる。よって、導光部材４６の輝度むらを効率的に低下させることができる。
【００３７】
本実施形態による面光源装置４０は上記のように形成されているが、以下に作用について説明する。
例えば、このような面光源装置４０は、液晶ディスプレイのバックライトとして使用される。
【００３８】
発光ダイオード４２に電圧が印加されると、その発光ダイオード４２から発光された光が切欠き部４８内に入射される。そして、切欠き部４８内の傾斜面４８ａに入射された光は、図３に矢印で示したように横方向に反射され、導光板４６の内部側方に導かれる。これにより、発光ダイオード４２から直上に進もうとする照射光が横方向に分散させる。これにより、発光ダイオード４２の直上部の輝度を低減できる。なお、傾斜面４８ａの反射部５０に対する傾斜角度αは適宜選択することができるが、好ましくは２０〜４５度である。
【００３９】
このようにして、全ての発光ダイオード４２の直上において光を横方向に導くことができるので、液晶ディスプレイのバックライトとして面状に略均一な光を照射することが可能になる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されない。例えば、上記実施形態例では、導光板４６に設けた切欠き部４８は、一方向にのみ傾斜面４８ａが形成された断面略三角形状に形成されているが、この傾斜面４８ａは、一方向だけに限定されるものではない。
【００４１】
図４は、二方向に所定の傾斜面４８ａ，４８ａが形成された例を示したものである。この実施形態では、発光ダイオードの中心から対称に二方向、すなわち、導光部材４６に断面略Ｍ型の切欠き部５２が形成されている。この切欠き部５２も前記実施形態と同様に、
列状に並べられた複数の発光ダイオード４２に沿って溝状に形成されている。
【００４２】
また、傾斜面４８ａ，４８ａが反射部となっている点も、前記実施形態と同様である。このような導光部材４６が採用された面光源装置６０であっても、各発光ダイオード４２から発光された光を、反射部で両側に反射させ、その光を横方向に導いて照射光を分散させることができるので、発光ダイオード直上での輝度を減少させることができる。なお、このように断面略Ｍ型の傾斜面４８ａ，４８ａを形成する場合の傾斜角βは、好ましくは３０〜６０度である。
【００４３】
また、図５に示したように、切欠き部５４をさらに両側に拡開して断面略星形に形成することもできる。この場合の傾斜角βは、好ましくは、２５〜３５度であり、入射側の角γは７０〜７５度である。
【００４４】
このように本発明による各種の導光部材４６およびこの導光部材４６を用いた面光源装置４０，６０，７０によれば、発光ダイオード４２の直上の部分の輝度を減少できるとともに、入射光を横方向に分散させることができるので、面全体の輝度の均一化を促進することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、導光部材４６として縦横に長い一枚ものについて説明したが、本発明は、基板４４の大きさに対応する大きさであっても良い。
さらに、上記実施形態では、切欠き部４８，５２，５４は、一列状に設けられた複数個の発光ダイオード４２の全てに跨るように溝状に連続して形成されたものであるが、これに代えこれらの２つ以上に跨るように分割して形成しても良く、また、各発光ダイオード４２と１対１で対応するように、散在して形成されたものであっても良い。要は、発光ダイオード４２の直上に照射される光を横方向に分散させれば良い。
【００４６】
また、上記実施形態では、導光部材４６に設けた各切欠き部４８，５２，５４の幅と、これに対応する基板４４の凹部の幅とを同一として例示したが、これらの幅は特に同一でなくても良い。
【００４７】
さらに、上記実施形態では、基板４４の上面に凹部を設け、この凹部内に発光ダイオード４２を設置しているが、本発明はこれに限定されず、平坦に形成された基板４４上に発光ダイオード４２を配置することもできる。
【００４８】
また、上記実施形態では、単色の発光ダイオード４２を用いているが、例えば、Ｒ（赤），Ｂ（青），Ｇ（緑）の３つの発光ダイオードを纏めて一つのランプとしたものであっても良い。
【００４９】
さらに、上記実施形態では、発光ダイオード４２が直線上に配置されている例を示したが、これら発光ダイオードは必ずしも直線上に配置されていなくても良い。千鳥状であったり、直線から多少ずらして設けることもできる。
【００５０】
なお、本明細書において、単に「反射部」という文言は、白色インクを塗装した場合のように乱反射である場合と、アルミニウムテープを貼着、あるいはアルミニウムをメッキした場合のように正反射である場合の両方を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明の一実施形態が適用される液晶表示装置の一例の全体構成を示す図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態に係る導光部材が採用された面光源装置の一部を示した平面図である。
【図３】図３は図２におけるＡ−Ａ線方向の部分拡大断面模式図である。
【図４】図４は本発明の他の実施形態に係る導光部材が採用された面光源装置の断面模式図である。
【図５】図５は本発明のさらに他の実施形態に係る導光部材が採用された面光源装置の断面模式図である。
【図６】図６は従来のエッジライト型の光源を用いた面光源装置の概略図である。
【図７】図７は発光ダイオードを用いた従来の面光源装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    面光源装置（バックライト）
１１    バックライトフレーム
１２    ＬＥＤ基板（実装基板）
１３    発光ダイオード（ＬＥＤ）
１４    導光部材（板、シート）
１５    拡散部材（板、シート）
１６，１７  プリズムシート
３０    液晶表示モジュール
３１    液晶パネル
３２，３３  偏光板（偏光フィルタ）
４０    面光源装置
４２    発光ダイオード
４４    基板
４６    導光部材（板）
４８    切欠き部
４８ａ  傾斜面
４８ｂ  直立面
５０    反射部
５２    切欠き部
５４    切欠き部
６０    面光源装置
７０    面光源装置
【図１】
0004708307.tif 000002
【図２】
0004708307.tif 000003
【図３】
0004708307.tif 000004
【図４】
0004708307.tif 000005
【図５】
0004708307.tif 000006
【図６】
0004708307.tif 000007
【図７】
0004708307.tif 000008