(57)【要約】【課題】本発明は、光の利用効率が高く、面内輝度の均一性が高い、十分な表示品位を有する面状光源装置及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の面状光源装置は、少なくとも一面に開口部１を有する筐体２と、開口部１と対向する筐体２の一面に保持されたＬＥＤ光源４と、開口部１及びＬＥＤ光源４を覆う位置に配置された導光板５とを備え、導光板５は、ＬＥＤ光源４に対応する位置に設けられ、ＬＥＤ光源４の一部を格納する凹部６を有し、凹部６の底部に設けられ、ＬＥＤ光源４からの光を調整する光量調整手段７を備え、光量調整手段７は、平均半径をｒ、ＬＥＤ光源４からの距離をＨ、ＬＥＤ光源４の発光面積をＳ、総光量をＬとする場合に、反射機能、及び全光線透過率ｔが、ｔ≧πｒ2ｃｏｓθ／｛（１−ｃｏｓθ）（Ｓ−πｒ2）｝の関係を満たす透過機能を有する反射シート２０を備えている。【選択図】図１
2007188863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一面に開口部を有する筐体と、
前記開口部と対向する前記筐体の一面に保持された光源と、
前記開口部及び前記光源を覆う位置に配置された導光板とを備え、
前記導光板は、前記光源に対応する位置に設けられ、前記光源の一部を格納する凹部と、
前記凹部の底部に設けられ、前記光源からの光を調整する光量調整手段とを備え、
前記光量調整手段は、平均半径をｒ、前記光源からの距離をＨ、前記光源における発光面積をＳ、前記光源の総光量をＬとする場合に、前記光源からの光を反射する反射機能、及び全光線透過率ｔが、ｔ≧πｒ2ｃｏｓθ／｛（１−ｃｏｓθ）（Ｓ−πｒ2）｝の関係を満たす透過機能を有する反射シートを備えていることを特徴とする面状光源装置。
【請求項２】
少なくとも一面に開口部を有する筐体と、
前記開口部と対向する前記筐体の一面に保持された光源と、
前記開口部及び前記光源を覆う位置に配置された導光板とを備え、
前記導光板は、前記光源に対応する位置に設けられ、前記光源の一部を格納する凹部と、
前記凹部の底部に設けられ、前記光源からの光を調整する光量調整手段とを備え、
前記光量調整手段は、前記光源からの光を反射する反射機能及び全光線透過率が２％以上の透過機能を有する反射シートを備えていることを特徴とする面状光源装置。
【請求項３】
少なくとも一面に開口部を有する筐体と、
前記開口部と対向する前記筐体の一面に保持された光源と、
前記開口部及び前記光源を覆う位置に配置された導光板とを備え、
前記導光板は、前記光源に対応する位置に設けられ、前記光源の一部を格納する第１凹部と、
前記第１凹部と背中合わせに設けられた第２凹部とを有し、
前記第２凹部の底部に設けられ、前記光源からの光を調整する光量調整手段をさらに備える面状光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の面状光源装置であって、
前記光量調整手段は、前記光源からの光を反射する反射シートを備えていることを特徴とする面状光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の面状光源装置であって、
前記反射シートは、前記光源からの光を反射する反射機能及び全光線透過率が２％以上の透過機能を有することを特徴とする面状光源装置。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項４、請求項５のいずれか１つに記載の面状光源装置であって、
前記反射シートは透過した光を拡散させる拡散機能を有することを特徴とする面状光源装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の面状光源装置であって、
前記光量調整手段は、前記光源からの光を拡散する拡散シートをさらに備えていることを特徴とする面状光源装置。
【請求項８】
請求項１、請求項２、請求項４乃至請求項７のいずれか１つに記載の面状光源装置であって、
前記反射シートは、前記光源の側の面に黒色印刷を施したことを特徴とする面状光源装置。
【請求項９】
請求項１、請求項２、請求項４乃至請求項７のいずれか１つに記載の面状光源装置であって、
前記反射シートは、前記光源と反対側の面に有色印刷を施したことを特徴とする面状光源装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の面状光源装置であって、
前記拡散シートは、前記光源の側の面に黒色印刷を施したことを特徴とする面状光源装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の面状光源装置であって、
前記拡散シートは、前記光源と反対側の面に有色印刷を施したことを特徴とする面状光源装置。
【請求項１２】
請求項９又は請求項１１に記載の面状光源装置であって、
前記有色印刷は、青色であることを特徴とする面状光源装置。
【請求項１３】
請求項８乃至請求項１２のいずれか１つに記載の面状光源装置であって、
前記黒色印刷又は前記有色印刷は、ドットパターン印刷であることを特徴とする面状光源装置。
【請求項１４】
請求項１、請求項２、請求項４乃至請求項７のいずれか１つに記載の面状光源装置であって、
前記反射シートは、複数の孔を備えたことを特徴とする面状光源装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか１つに記載の面状光源装置であって、
前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする面状光源装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１４のいずれか１つに記載の面状光源装置であって、
前記光源は、白色発光ダイオードであることを特徴とする面状光源装置。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか１つに記載の面状光源装置と、
前記面状光源装置の前記開口部上に配置される表示パネル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、光源に係る発明であって、特に、面状光源装置及びこれを用いた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の面状光源装置では、特許文献1に示すように導光板の背面に光源を挿入するための円錐形状の窪みを設け、当該窪みにＬＥＤ等の光源を固定する構造であった。この光源挿入用の窪みは、円錐形状であるので少なくとも先端部において奥へ入るほど幅が狭くなるようになっている。そのため、従来の面状光源装置では、光源から直接出射される光の量を減らすことができ、輝度ムラを低減できる。
【０００３】
また、特許文献２に示す面状光源装置は、導光板の後面に形成した光源挿入部にＬＥＤ等の光源を圧入し、光源の前方に光反射面を形成している日この光反射面で光源から出射して前方へ向かった光を遮り、反射した光を光源挿入部の側壁面から導光板の内部に導入させ、導光板の先出射面での輝度分布を均一にするとしている。
【０００４】
さらに、特書手文献３に示す液晶表示装置は、導光板の中央下部に冷陰極蛍光灯を収納するための溝を形成し、溝の底面に配置した透光調整膜のパターン尊で遮光量あるいは反射量を調整し、表示面の全面にわたって輝度が均一で冷陰極蛍光灯の利用効率が向上するとしている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４２７６３６号公報
【特許文献２】特開平１０−８２９１６号公報
【特許文献３】特開平１０−１０４６２０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、特許文献１に示す従来の面状光源装置を用いた場合であっても、円錐形状の窪み部分が他の部分より若千輝度が高くなる。そのため、従来の面状光源装置では、面内輝度の均一化がさらに要求される場合には、十分な表示品位を得ることができなかった。
【０００７】
また、特許文献２に示す従来の面状光源装置を用いた場合、光源の前方に向かった直接光を部分的に透過させるため、光が十分に拡散されずに、光源の前方で輝度ムラが発生するという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３に示す従来の面状光源装置を用いた場合においても、光源からの直接光をパターン等で遮光して調整するため、光が十分に拡散されずに、光源の前方で輝度ムラが発生するという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、光の利用効率が高く、面内輝度の均一性が高い、十分な表示品位を有する面状光源装殴及びこれを用いた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】
【００１０】
本発明に係る解決手段は、少なくとも一面に開口部を有する筐体と、開口部と対向する筐体の一面に保持された光源と、開口部及び光源を覆う位置に配置された導光板とを備え、導光板は、光源に対応する位置に設けられ、光源の一部を格納する凹部と、凹部の底部に設けられ、光源からの光を調整する光量調整手段とを備え、光量調整手段は、平均半径をｒ、光源からの距離をＨ、光源における発光面積をＳ、光源の総光量をＬとする場合に、光源からの光を反射する反射機能、及び全光線透過率ｔが、ｔ≧πｒ2ｃｏｓθ／｛（１−ｃｏｓθ）（Ｓ−πｒ2）｝の関係を満たす透過機能を有する反射シートを備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に記載の面状光漂装置は、凹部の底部に設けられ、光源からの光を調整する光量調整手段に光源からの光を反射する反射機能、及び全光線透過率ｔが、ｔ≧πｒ2ｃｏｓθ／｛（１−ｃｏｓθ）（Ｓ−πｒ2）｝の関係を満たす透過機能を有する反射シートを備えるので、光の利用効率が高く、面内輝度の均一性が高い、十分な表示品位を有することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１に、本実施の形態に係る面状光源装置の分解斜視図を示す。また、図２に、本実施の形態に係る面状光源装置の断面図を示す。図１に示す面状光源装置では、１つの面に開口部１が形成された筐体２と、開口部１と対向する面にＬＥＤ（Light Emitting Diode）基板３を介して保持されたＬＥＤ光源４と、開口部１及びＬＥＤ光源４を覆う位置に設けられた導光板５と、ＬＥＤ光源４に対応する導光板５の位置に設けられた円柱形状の凹部６と、凹部６の底部に設けられた光量調整手段７とを備えている。なお、図２から分かるように、ＬＥＤ光源４の一部が凹部６に格納されている。
【００１３】
さらに、導光板５の筐体２との間（導光板５の側面８及び反出射面９）に反射シート１０が設けられ、導光板５の出射面１１の全面に拡散板１２及び光学シート類１３が設けられている。なお、導光板５の出射面１１が筐体２の開口部１と一致する。
【００１４】
本実施の形態に用いる光源には、発光ダイオード（ＬＥＤ光源４）やレーザーダイオード（Laser Diode:LD）などの点光源が考えられる。ＬＥＤ光源４には、青色等の単色を発光する半導体発光素子や、半導体発光素子から発せられた青色光の一部を吸収し黄色の光を発する蛍光体からなる擬似白色ＬＥＤがある。また、ＲＥＤ（赤）、ＧＲＥＥＮ（緑）、ＢＬＵＥ（青）の半導体発光素子を揃え、３つの単色光の合成で白色光を発光するＬＥＤがある。本実施の形態に係る面状光源装置では、以下擬似白色ＬＥＤをＬＥＤ光源４に用いた場合について説明する。
【００１５】
次に、本実施の形態に係る導光板５は、透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどで構成されている。そして、導光板５は、図１及び図２に示すように板状形状であり、反出射面９に円柱状の凹部６が設けられている。さらに、導光板５の反出射面９には、図示していないが光の伝搬方向を乱して出射面に光を導くための光散乱部が形成されている。この光散乱部は、光を導光板５の内部に向かって反射する手段として機能する。反射する手段としては、反出射面９にドットパターンを印刷する方法、反出射面９を粗面化してシボ面を形成する方法、反出射面９に微小な球面や凹凸を形成する方法などが考えられる。
【００１６】
また、導光板５の出射面１１を粗面化してシボ面を形成することにより、導光板５の反出射面９に反射する手段を設けた場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、導光板５の出射面１１に入射した光は、出射面１１の粗面化により形成された凹凸によって光の伝搬方向が散乱される。その結果、出射面１１に入射した光の一部は導光板５の内部に向かって反射されるとともに、それ以外の光は出射面１１を介して導光板５の外部に出射される。従って、仮に導光板５の出射面１１のみにシボ面を形成し、反出射面９に反射する手段を設けない場合であっても、反出射面９に設けたドットパターンのような反射機能を有することができる。
【００１７】
次に、本実施の形態に係るＬＥＤ光源４は、図２に示すようにＬＥＤ基板３に実装され、凹部６に挿入されるように配置されている。このＬＥＤ基板３は、ＬＥＤ光源４を保持するとともに、ＬＥＤ光源４に電力を供給するための回路パターンが形成されている。また、メタルコア（Metal Core:MC）基板であるＬＥＤ基板３に実装することで、ＬＥＤ光源４から発せられる熱を効率よく周囲に伝えることができる。ＬＥＤ光源４は、厚さが薄いＦＰＣ（Flexible Printing Circuit）に実装することで、ＬＥＤ光源４からの熱をさらに効率よく周囲に伝えることができるとともに、面状光源装置の外形サイズを小さくすることができる。
【００１８】
また、図３に示すような略水平方向に最大輝度を有するＬＥＤ光源４を用いることにより、導光板５の凹部６の側面にはＬＥＤ光源４からの光が鋭角な入射角度で入射されることになる。そのため、ＬＥＤ光源４からの光の入射効率が上昇し、筐体２の開口部１での輝度が上昇することになる。
【００１９】
次に、本実施の形態に係る筐体２は、光が外部にできる限り漏れないようにするとともに、開口部１に光が進むように内側に反射シート１０が設けられている。この反射シート１０には、ＰＰ（ポリプロピレン）又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）に硫酸バリウム又は酸化チタンを混ぜ合わせた材料や、樹脂に微細な気泡を形成した材料、金属板に銀を蒸着した材料、金属板に酸化チタンを含む塗料を塗布した材料が用いられる。なお、反射シート１０は、反射率が９０％以上であることが望ましい。また、複数の反射シート１０を重ねることにより反射率が上がるので、筐体２の開口部１における輝度が上昇することになる。
【００２０】
さらに、反射シート１０の出射面側又は反出射面側にドットパターンを印刷することで出射面の輝度プロファイルを改善することができる。また、反射シート１０の出射面側又は反出射面側に有色の印刷を施すことで、導光板５での光吸収又は反射シート１０での光吸収により光源から遠ざかることで出射光の色が変化する現象を改善することができる。特に、反射シート１０の反出射面側に有色の印刷を施すことで、出射面側への影響を鈍化させることができるため、出射面での微妙な輝度ムラや色ムラを補正することができる。
【００２１】
次に、導光板５の出射面１１（筐体２の開口部１）には、図２に示すように拡散板１２が配置されている。この拡散板には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＭＭＡ（アクリル）もしくはＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂板又はガラス基板のような光を透過する性質を有する材料が用いられる。また、拡散板１２には、上記の材料に反射材を混入させたり、表面を粗面化させて入射光を散乱させる機能を持たせている。当該機能を有する拡散板１２を用いることで広い指向性を持つ面状光源装置を得ることができる。なお、面状光源装置の構成によっては、拡散板１２を設けずとも所望の表示品位を得られる場合があり、この場合には特に拡散板１２を設ける必要はない。
【００２２】
さらに、図２に示すように拡散板１２上には、複数の光学シートからなる光学シート類１３を設けている。この光学シート類１３は、レンズシートを拡散シートで挟み込んだ構造となっている。また、輝度の向上が必要な場合には、複数枚のレンズシートを用いて個々のシートに形成されているプリズムの方向を最適に組み合わせる。さらに、拡散シートによる拡散性を向上させる場合に、２枚以上の拡散シートを用いる方法が考えられる。また、レンズシートの配光特性によっては、レンズシートを１枚又は使用しなくとも良い。さらに、光学シート類１３には、保護シートや偏光反射シートを組み合わせても良い。なお、光学シート類１３の構成は、求める輝度や配光特性等を鑑みて最適なシート構成とすることが望ましい。
【００２３】
次に、図１及び図２では図示していないが、面状光源装置上には表示パネルが配置される。この表示パネルには、液晶の複屈折性を応用した液晶表示パネルや、文字や絵が透明板に印刷された表示パネル等が考えられる。本実施の形態では、表示パネルに液晶表示パネルを用いた表示装置の場合について以下に説明する。
【００２４】
ここで、液晶表示パネルは、基板上に着色層、遮光層、対向電極等が形成された対向基板と、基板上にスイッチング素子となる薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴともいう）、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板と、対向基板とＴＦＴアレイ基板との間隔を保持するためのスペーサと、対向基板とＴＦＴアレイ基板とを貼り合わせるためのシール材と、対向基板とＴＦＴアレイ基板との間に挟持される液晶と、液晶を注入する注入口の封止材と、液晶を配向させる配向膜と、偏光板とにより構成されている（図示せず）。なお、本発明では、既存の液晶表示パネルを用いるため、詳細な説明は省略する。また、表示装置には、液晶表示パネルを駆動するための回路基板を備えている（図示せず）。
【００２５】
次に、凹部６の底部には、光量調整手段７が設けられている。図４に、導光板５の凹部６近傍を拡大した断面図を示す。図４に示す光量調整手段７では、反射シート２０及び拡散シート２１により構成されている。反射シート２０は、ＰＰ（ポリプロピレン）又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）に硫酸バリウム又は酸化チタンを混ぜ合わせた材料や、樹脂に微細な気泡を形成した材料、金属板に銀を蒸着した材料、金属板に酸化チタンを含む塗料を塗布した材料が用いられる。なお、本実施の形態では、ＰＥＴ樹脂に微細な気泡を形成した材料を用いている。
【００２６】
一方、拡散シート２１には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＭＭＡ（アクリル）もしくはＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂板又はガラス基板のような光を透過する性質を有する材料が用いられる。また、拡散シート２１には、上記の材料に反射材を混入させたり、表面を粗面化させて入射光を散乱させる機能を持たせている。
【００２７】
反射シート２０には、上述したようにＰＥＴ樹脂に微細な気泡を形成した材料を用いている。このＰＥＴ樹脂を用いた反射シート２０は、図５に示すような反射特性を、図６に示すような透過特性をそれぞれ有している。また、ＰＥＴ樹脂を用いた反射シート２０は、厚みが厚いと透過率が減少し、反射率が増加する。逆に、ＰＥＴ樹脂を用いた反射シート２０は、厚みが薄いと透過率が増加し、反射率が減少する。
【００２８】
本実施の形態で用いた反射シート２０は、図６に示すように反射シート２０に入射した全光線（全入射光）が透過する比率である全光線透過率が２％以上で透過特性を有する反射シート２０を用いる。全光線透過率が２％未満の反射シート２０を用いると、ＬＥＤ光源４近傍もしくは直上の出射面１１から出射する光が減少し、出射面１１に輝度ムラが発生する場合がある。よって、全光線透過率が２％以上の反射シート２０を用いることで、ＬＥＤ光源４近傍もしくは直上の出射面１１に入射する直接光の量を調整し、ＬＥＤ光源４近傍もしくは直上の出射面１１から出射する光が減少するのを抑制し、出射面１１全体の輝度ムラを防止することができる。なお、反射シート２０の全光線透過率は２％以上、好ましくは４〜６％のものを使用することでＬＥＤ光源４近傍の出射面１１の輝度ムラを抑制することができる。また、この反射シート２０の全光線透過率を変更することで、出射面１１に入射する直接光の量を調整し、輝度ムラを解消することができる。
【００２９】
また、反射シート２０は、透過する光を拡散光として出射面１１に出射させる拡散機能を有することでさらにＬＥＤ光源４近傍の出射面１１の輝度ムラを抑制することができる。例えば、ＰＥＴ樹脂に微細な気泡を形成した材料を使用した反射シート２０を用いることで、反射シート２０で反射した光は略完全拡散光となり、透過した光も略完全拡散光となる。透過した光が略完全拡散光で、ＬＥＤ光源４近傍の一部分で拡散効果を有するのではなく、反射シート２０の全面で同様の効果を奏するため、ＬＥＤ光源４近傍の出射面１１の輝度ムラを抑制することができる。またＬＥＤ光源４と出射面１１までの距離を短くしても輝度ムラが発生しにくいため、薄型の面状光源装置が実現できる。
【００３０】
さらに、反射シート２０には、ＬＥＤ光源４側に光を吸収する黒色のドットパターン印刷が施され、反ＬＥＤ光源４側に有色のドットパターン印刷が施されている。なお、ドットパターン印刷は、黒色や有色のインクで反射シート２０に微細なパターンを印刷したもので、スクリーン印刷方式で行っても良い。また、印刷されるドットパターンの形状、大きさ、配列、濃淡、密度、色等は、面状表示装置の出射面での表示品位を鑑みて最適化することが望ましい。図７に、反射シート２０の印刷例を示す。図７に示す反射シート２０において、ＬＥＤ光源４側には、均一に配列された黒色のドットパターンが印刷されているが、反ＬＥＤ光源４側には、中心部に集中して配列された有色のドットパターンが印刷されている。反射シート２０と同様、拡散シート２１に黒色や有色の印刷を施しても良い。
【００３１】
図５及び図６で示したように、反射シート２０は低波長光を吸収する。そのため、反射シート２０を通過した光は黄色味を帯びた光となり、導光板５の出射面１１において光量調整手段７を設けた部分とそれ以外の部分の間で色が異なる。そのため、本実施の形態では、特に反射シート２０の反ＬＥＤ光源４側に有色の印刷を施している。そのため、本実施の形態では、導光板５の出射面１１（筐体２の開口部１）の色ムラを軽減することができる。
【００３２】
また、図４に示す拡散シート２１は１枚で構成されているが、複数枚で構成することもできる。拡散シート２１を複数枚用いることで、さらに光を拡散することができ導光板５の出射面１１（筐体２の開口部１）の表示品位を改善することができる。なお、反射シート２０のみで導光板５の出射面１１（筐体２の開口部１）の表示品位を十分確保することができる場合は拡散シート２１を設けなくとも良い。
【００３３】
また、図４に示す反射シート２０も１枚で構成されているが、複数枚で構成することもできる。その場合、厚さや種類の異なる反射シート２０を組み合わせても良い。また、複数枚の反射シート２０を用いる場合には、いずれの反射シート２０にもドットパターンを印刷を施すかは、導光板５の出射面１１（筐体２の開口部１）の表示品位を鑑みて最適化する。
【００３４】
次に、ＬＥＤ光源４から発せられた光が、導光板５の出射面１１から出射し、液晶表示パネルに入射するまでの経路について説明する。まず、ＬＥＤ光源４から発せられた光は、図４に示すように直接又は光量調整手段７で反射されて導光板５に入射する。この直接又は光量調整手段７で反射されて導光板５に入射した光（α１，α２）は、導光板５と空気層との境界で全反射を繰り返しながら導光板５の内部を伝搬する。そして、導光板５の内部を伝搬する光は、導光板５の反出射面９に施されたドット印刷２２（図４）で拡散反射されて光の伝搬方向が変化する。この光の伝搬方向の変化により、導光板５と空気層との境界に対する臨界角に満たなくなった光が、導光板５の出射面１１から出射される。
【００３５】
なお、導光板５と空気層との境界に対する臨界角に満たなくなった光は、導光板５の出射面１１以外からも出射されるが、当該光は筐体２に設けられた反射シート１０（図２）により反射され、再び導光板５に入射されることになる。そして、最終的には、当該光も導光板５の出射面１１から出射されることになる。
【００３６】
本実施の形態では、導光板５の形状が板状であるが、本発明はこれに限られず、導光板５の形状がＬＥＤ光源４から離れるに従い板厚が薄くなるくさび形形状でも良い。導光板５を当該形状とすることで、伝搬する光を効率よく出射面１１に導くことができる。そのため、導光板５の側面８に設けた反射シート１０で反射される光の量が減少するので、側面８の反射シート１０で生じる反射損失を減らすことができ、出射面１１での出射量が増加することになる。
【００３７】
また、ＬＥＤ光源４から反射シート２０を通過した光（β）は、拡散シート２１で拡散されて凹部６の底部より導光板５に入射される。導光板５に入射された光は、最終的に導光板５の出射面１１から出射されるため、光の利用効率が高くなる。
【００３８】
ＬＥＤ光源４から直接導光板５に入射した光（α１）に比べ、反射シート２０で反射され導光板５に入射した光（α２）は、導光板５への入射角は鈍角に近い角度が多いため、ＬＥＤ光源４近傍の出射面１１から出射されやすい。そのため、反射シート２０のＬＥＤ光源４側の面に黒色のドットパターン印刷を施し、この黒色のドットパターンに光を吸収させて反射する光を減少させることで、ＬＥＤ光源４近傍の出射面１１から出射される光を減少させ、ＬＥＤ光源４近傍の出射面１１の輝度ムラを抑制することができる。
【００３９】
また、本実施の形態に係る面状光源装置では、出射面１１におけるＬＥＤ光源４の輝度変化を補正するために、反射シート２０のＬＥＤ光源４側の面に黒色のドットパターン印刷を施している。そのため、本実施の形態に係る面状光源装置では、出射面１１における輝度ムラを抑制することができる。
【００４０】
ここで、図６に示すように反射シート２０を通過する光は、短波長側の光が吸収される。そのため、反射シート２０を用いた面状光源装置では、長波長側の光、つまり赤色成分が多くなり色ムラが生じる。
【００４１】
しかしながら、本実施の形態に係る面状光源装置では、反射シート２０の通過による光の色調変化を打ち消すような補色（例えば青色）を反射シート２０の反ＬＥＤ光源４側の面に印刷している。そのため、本実施の形態に係る面状光源装置では、反射シート２０を設けた光量調整手段７による色ムラを抑制することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態に係る光量調節手段７では、反射シート２０、拡散シート２１及び導光板５がそれぞれ空気層を介して配置されている。しかし、各シートに粘着材等を設け、それぞれのシートを貼り合わせることにより空気層を介さずに反射シート２０、拡散シート２１及び導光板５を配置することができる。空気層を介しないことにより、空気層の界面で生じる表面反射をなくすことができ、導光板５の出射面１１から出射される光の量が増え、面状光源装置の光利用効率を向上させることができる。また、光量調整手段７を導光板５の凹部６の底部に固定することで面状光源装置の光利用効率を向上させることができ、振動や衝撃等により光量調節手段７が動くのを防止する効果がある。
【００４３】
但し、各シートに用いる粘着材等は、透過率が９５％以上であることが好ましい。また、粘着材等は、反射シート２０、拡散シート２１及び導光板５と屈折率を略同一にする。これにより、反射シート２０、拡散シート２１及び導光板５と粘着材との界面での鏡面反射を減らすことができる。また、反射シート２０、拡散シート２１及び導光板５の間は、粘着材で全面密着しても、一部密着しても良い。また、全てのシートを粘着材で密着しても、一部のシートのみを粘着材で密着しても良い。
【００４４】
また、本実施の形態では、凹部６の平面形状が底部（光量調節手段７が設けられる部分）も縁部（ＬＥＤ光源４が挿入される部分）も同じ形状であるが、本発明はこれに限られず、導光板５の出射面１１での表示品位が最適になるように平面形状を調整しても良い。
【００４５】
さらに、本発明に係る面状光源装置では、導光板５の出射面１１又は反出射面９に鏡面処理、粗面化処理、ドットパターン印刷や有色印刷等を施しても良い。導光板５の出射面１１又は反出射面９に粗面化処理を施しシボ面を形成することで、導光板５の出射面１１での表示品位をさらに向上させることができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、反射シート２０に有色印刷を施しているが、当該有色印刷の代わりに色変換シートを反射シート２０の反ＬＥＤ光源４側の面に配置することで同様の効果を得ることができる。なお、この色変換シートは、特定の波長の光のみを透過させるシートであり、例えば、透明の薄紙状の色セロファンなどがある。また、長波長側の透過率に比べ、短波長側の透過率が高い色変換シートを用いることで、上述した反射シート２０の通過による着色を軽減できる効果を有する。
【００４７】
さらに、本実施の形態に係る面状光源装置において、導光板５上に配置される光学シート類１３に選択性反射シートを加えることができる。選択性反射シートを光学シート類１３の導光板５側に設けることで、出射面１１から出射される光の一部を選択性反射シートで反射して光量調節手段７に戻すことができ、光量調節手段７に到達する光を増加させて効率よく輝度ムラや色ムラを低減することができる。
【００４８】
なお、この選択性反射シートは、輝度を上昇させる効果を有するシートである。選択性反射シートとして、例えば、ほぼ垂直に入射した光を２回の全反射で光量調節手段７側に戻すプリズム形状を持つプリズムシートや、偏光性能を有するシートで入射する光の偏光方向によって反射光と透過光に分離する反射型偏光シート等がある。
【００４９】
本実施の形態に係る表示装置は、面状光源装置の導光板５の出射面１１（筐体２の開口部１）から出射された光が拡散板１２及び光学シート類１３を通過し液晶表示パネルに入射するように構成している。液晶表示パネルでは、図示しないスイッチング素子による電圧のオン又はオフによって液晶層の配向を変化させ、液晶表示パネルに入射した光を映像信号にあわせて変調し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）又は青色（Ｂ）として表示する。
【００５０】
なお、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）又は青色（Ｂ）の単色光を発するＬＥＤを光源として用いる場合には、発光スペクトルの半値幅が狭く、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）以外の発光スペクトルが少ない。そのため、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）又は青色（Ｂ）以外の発光スペクトルを持つ冷陰極管を光源に用いた場合に比べ、単色光を発するＬＥＤを光源として用いる場合は、反射シート２０で短波長側が吸収されることによる色度の変化量が大きくなる傾向がある。従って、冷陰極管を光源に用いた場合にはあまり視認されなかった色ムラが、単色光を発するＬＥＤを光源に用いた場合には視認されやすくなる。本実施の形態に係る面状光源装置では、上述したように反射シート２０に有色印刷を施すことで、上記の色ムラを解消している。
【００５１】
また、本実施の形態では、ＬＥＤ光源４を１個用いた場合を説明しているが、本発明はこれに限られず、輝度が必要な場合や開口部１のサイズが大きい場合には複数のＬＥＤ光源４を用いることができる。また、ＬＥＤ光源４の位置は、筐体２の中央部に限定されず、出射面１１での輝度分布を鑑みて最適な位置に配置することができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態に係る面状光源装置では、凹部６の底部に反射シート２０、拡散シート２１を備える光量調整手段７を設けているので、輝度ムラや色ムラを解消し、光の利用効率が高く、面内輝度の均一性が高い、十分な表示品位を有することができる効果がある。
【００５３】
（実施の形態２）
図８に、本実施の形態に係る面状光源装置の断面図を示す。図８に示す面状光源装置では、導光板５が、ＬＥＤ光源４に対応する位置に設けられ、ＬＥＤ光源４の一部を格納する円柱形状の凹部６と、凹部６が設けられた面に対向する面に設けられた円柱形状の凹部３０とを有し、凹部３０の底部に設けられ、ＬＥＤ光源４からの光を調整する光量調整手段７をさらに備えている。つまり、図８に示す導光板５では、反出射面９側に凹部６を、出射面１１側に凹部３０を背中合わせになるように設けられる。さらに、光量調節手段７は、実施の形態１で反出射面９側の凹部６の底部に設けられていたが、本実施の形態では出射面１１側の凹部３０の底部に設けられている。
【００５４】
なお、本実施の形態に係る面状光源装置は、実施の形態１の構成に凹部３０を設け、当該凹部３０に光量調節手段７を配置した以外は、実施の形態１と同じ構成である。そのため、図８に示す面状光源装置は、図２に示す面状光源装置と同様の構成要素には同じ符号を付し説明を省略する。また、以下で説明する本実施の形態に係る面状光源装置の特有の作用効果以外は、実施の形態１に係る面状光源装置と同様の作用効果を奏する。
【００５５】
本実施の形態に係る面状光源装置では、導光板５の出射面１１側に凹部３０を配置することにより、面状光源装置を組立時において、筐体２及びＬＥＤ光源４上に導光板５を載せた後に光量調節手段７を配置することができる。そのため、面状光源装置を組立後において、導光板５を取り外すことなく光量調節手段７を交換することかが可能となり、組立性が向上する。
【００５６】
また、凹部３０の底部にドットパターン印刷やシボ形状の処理を施すことにより、ＬＥＤ光源４から出射された光がさらに拡散されるため、導光板５の出射面１１での輝度ムラや色ムラを軽減でき表示品位を向上させることができる。
【００５７】
さらに、凹部３０の底部に光量調節手段７を接着することで、凹部３０の底部と光量調節手段７との界面の空気層による表面反射が軽減されるので、導光板５の出射面１１での輝度が上昇する。
【００５８】
また、凹部３０の平面形状は、凹部６の平面形状と同じであって、相似形であっても良い。さらに、凹部３０の平面形状が、凹部６の平面形状と異なるものであっても良い。さらに、凹部３０の深さも、光量調節手段７の厚さよりも深くすることができる。また、凹部３０の側面をシボ形状としても良い。なお、凹部３０の平面形状及び深さは、導光板５の出射面１１での表示品位を鑑みて最適化することが望ましい。
【００５９】
次に、光量調節手段７の平面形状は、基本的に凹部３０の平面形状と同じであるが、相似形で小さくすることもできる。また、光量調節手段７の平面形状は、凹部３０の底部に設置できる大きさであれば、凹部３０の平面形状と異なる形状であっても良い。なお、光量調節手段７の平面形状は、導光板５の出射面１１での表示品位を鑑みて最適化することが望ましい。
【００６０】
また、光量調節手段７の位置決めのために、導光板５の出射面１１に図示しない透明シートを貼り付けても良い。この透明シートは、透過率が９５％以上であることが望ましい。
【００６１】
（実施の形態３）
図９に、本実施の形態に係る光量調節手段７に用いられる反射シート２０の概略図を示す。図９に示す反射シート２０は、実施の形態１で説明した反射シート２０の材料に複数の孔４０を開けた形状である。なお、本実施の形態に係る面状光源装置は、図９に示す反射シート２０を光量調節手段７に用いる以外、実施の形態１及び２と同じである。そのため、図９に示す反射シート２０以外の構成要素については説明を省略する。また、以下で説明する本実施の形態に係る面状光源装置の特有の作用効果以外は、実施の形態１に係る面状光源装置と同様の作用効果を奏する。
【００６２】
図９に示す反射シート２０の材料は、実施の形態１で説明したのと同様に、ＰＰ（ポリプロピレン）又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）に硫酸バリウム又は酸化チタンを混ぜ合わせた材料や、樹脂に微細な気泡を形成した材料、金属板に銀を蒸着した材料、金属板に酸化チタンを含む塗料を塗布した材料が用いられる。なお、反射シート２０の反射率は９０％以上であることが望ましい。また、反射シート２０を複数枚重ねることで反射率を向上させることができるので、出射面１１での輝度を上昇させる効果がある。
【００６３】
本実施の形態では、反射シート２０に複数の孔４０を設けているが、この孔４０の大きさ、数、配列、形状により、反射シート２０の反射率や透過率を任意に調整することができる。そのため、反射シート２０に印刷を施すことで反射率や透過率を調整する場合に比べ、複数の孔４０を設けた反射シート２０は、印刷の密着やインクの劣化等による不具合がなく、信頼性が高い。従って、複数の孔４０を設けた反射シート２０を用いた面状光源装置は、経年変化が少ない面状光源装置となる。
【００６４】
（実施の形態４）
図１０に、本実施の形態に係る導光板５及び反射シート２０の概略正面図（図１０（ａ））及び断面図（図１０（ｂ））を示す。実施の形態１では、全光線透過率が２％以上の反射シート２０を用いたが、反射シート２０の全光線透過率の値は、種々の条件によって左右される。本実施の形態では、数１を満たす全光線透過率の値を有する反射シート２０を用いている。なお、以下で説明する本実施の形態に係る面状光源装置の特有の効果以外は、実施の形態１に係る面状光源装置と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態に係る面状光源装置は、図１０に示す導光板５及び反射シート２０以外の構成は、実施の形態１の構成と同じである。
【００６５】
図１０では、反射シート２０の平均半径をｒ、ＬＥＤ光源４から反射シート２０までの距離をＨ、ＬＥＤ光源４における発光面積をＳ、ＬＥＤ光源４の総光量をＬ、反射シート２０の全光線透過率をｔとする。まず、ＬＥＤ光源４の直上から反射シート２０の端までのなす角度をθ＝ｔａｎ-1（ｒ／Ｈ）とすると、反射シート２０に入射する光量Ｌ１は、Ｌ１＝（１−ｃｏｓθ）Ｌと表せる。また、反射シート２０以外に導光板５に入射する光量Ｌ２は、Ｌ２＝Ｌｃｏｓθと表せる。
【００６６】
反射シート２０の面積がＳ１＝πｒ2となるので、反射シート２０での単位面積あたりの出射光量Ｂ１は、ｔ×（１−ｃｏｓθ）Ｌ／πｒ2と表せる。また、反射シート２０以外の出射面の面積がＳ２＝Ｓ−πｒ2となるので、反射シート２０以外の出射面での単位面積あたりの出射光量Ｂ２は、Ｌｃｏｓθ／（Ｓ−πｒ2）と表せる。従って、面状光源装置において輝度ムラを抑えるには、出射光量Ｂ１と出射光量Ｂ２とがＢ１≧Ｂ２の関係を有している必要がある。この関係から反射シート２０の全光線透過率の値ｔは、数１のように求めることができる。
【００６７】
【数１】
2007188863.tif 000003
【００６８】
本実施の形態に係る面状光源装置では、数１を満たす反射シート２０を用いることで、ＬＥＤ光源４近傍もしくは直上の出射面１１に入射する直接光の光量を調節することで、出射面１１全体の輝度ムラを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ光源の特性を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光量調節手段の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光量調節手段に用いる反射シートの反射特性を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光量調節手段に用いる反射シートの透過特性を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光量調節手段に用いる反射シートの概略図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る面状光源装置の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る光量調節手段に用いる反射シートの概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る導光板及び反射シートの正面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  開口部、２  筐体、３  ＬＥＤ基板、４  ＬＥＤ光源、５  導光板、６，３０  凹部、７  光量調整手段、８  側面、９  反出射面、１０，２０  反射シート、１１  出射面、１２  拡散板、１３  光学シート類、２１  拡散シート、４０  孔。
【図１】
2007188863.tif 000004
【図２】
2007188863.tif 000005
【図３】
2007188863.tif 000006
【図４】
2007188863.tif 000007
【図５】
2007188863.tif 000008
【図６】
2007188863.tif 000009
【図７】
2007188863.tif 000010
【図８】
2007188863.tif 000011
【図９】
2007188863.tif 000012
【図１０】
2007188863.tif 000013