(57)【要約】【課題】  面状光源及び液晶表示装置において、複数の導光板を並べても全体として良好な輝度均一性を得ること。【解決手段】  ＬＥＤ光源と、該ＬＥＤ光源を光入射面である基端側端面３ａに配しＬＥＤ光源から入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する導光板３と、を備えた複数のライトユニット４が、互いに導光板３を隣接状態にして複数列並べられて構成された面状光源１であって、一定方向の列に並ぶ導光板３が、隣接する他の列の導光板３と異なる向きに基端側端面３ａを配している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源を光入射面である基端側端面に配し前記光源から入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する導光板と、を備えた複数のライトユニットが、互いに前記導光板を隣接状態にして複数列並べられて構成された面状光源であって、
一定方向の列に並ぶ前記導光板が、隣接する他の列の前記導光板と異なる向きに前記基端側端面を配していることを特徴とする面状光源。
【請求項２】
請求項１に記載の面状光源において、
前記導光板が、正方形状又は長方形状とされていると共に複数の縦列及び横列からなるマトリクス状に配置され、
前記一定方向の列が、横列又は縦列であることを特徴とする面状光源。
【請求項３】
請求項１に記載の面状光源において、
前記導光板が、三角形状又は五角形以上の多角形状とされていると共に複数の縦列、横列及び斜め列からなる三角形格子状配列又は多角形格子状配列に配置され、
前記一定方向の列が、横列、縦列又は斜め列であることを特徴とする面状光源。
【請求項４】
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの裏面側に配された請求項１から３のいずれか一項に記載の面状光源と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルなどを照明する面状光源及びこれを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型テレビジョン装置や薄型モニター等の大型ディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。
上記バックライトユニットでは、導光板と、該導光板の側端面に配置させたＬＥＤ等の光源と、を備え、光源からの光を導光して主面全体から液晶表示パネルに向けて出射させている。
【０００３】
近年、液晶テレビジョン装置の大型化に伴って、その軽量化や薄型化がさらに要望されているが、バックライト方式では混色性や輝度ムラが厚みと反比例の関係となり、薄型化が困難であった。また、サイドエッジ面に光源を配した導光板を用いたバックライトユニットであって、大型の導光板を作製する方法として射出成形方式を採用した場合、大面積でかつ薄型のものを作製する際に、形状全体に樹脂が転写、充填され難いという限界があった。また、樹脂を十分に充填するためには、成型機を大型化し、射出圧力を上げることで解決される場合もあるが、大型の成型機は設備費用の多大なコストがかかるため、製品コスト的に採用が難しい。
【０００４】
このため、従来、例えば特許文献１には、配列された複数の楔板形状の導光ブロックにそれぞれ光源として蛍光ランプを設けたタンデム型面光源装置が提案されている。この面光源装置では、大型の導光板を使わず、隣接する導光ブロックの一部を互いに重ねて複数配列することで、広い発光エリアを得ている。なお、この面光源装置では、配列された各導光ブロックの蛍光ランプはいずれも同じ方向から導光ブロックに光を入射するように配置されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８８６１１号公報（図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の技術のように、配列された全ての導光板で光源方向が同一の向きに配置されていると、隣接する列同士で輝度分布の高低が同じで互いに強調され、全体として輝度分布が偏ってしまうことから輝度均一性が低下してしまう不都合があった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複数の導光板を並べても全体として良好な輝度均一性を得ることができる面状光源及び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】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の面状光源は、光源と、該光源を光入射面である基端側端面に配し前記光源から入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する導光板と、を備えた複数のライトユニットが、互いに前記導光板を隣接状態にして複数列並べられて構成された面状光源であって、一定方向の列に並ぶ前記導光板が、隣接する他の列の前記導光板と異なる向きに前記基端側端面を配していることを特徴とする。
【０００９】
この面状光源では、一定方向の列に並ぶ導光板が、隣接する他の列の導光板と異なる向きに光入射面である基端側端面を配しているので、隣接する列毎に光の入射方向が異なり、隣接する列同士で輝度分布の高低が相違し、輝度が平均化されて全体として良好な輝度均一性を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の面状光源は、前記導光板が、正方形状又は長方形状とされていると共に複数の縦列及び横列からなるマトリクス状に配置され、前記一定方向の列が、横列又は縦列であることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、マトリクス状に配列された正方形状又は長方形状の導光板が、横列毎又は縦列毎に光入射面である基端側端面の向きが異なるように配置されているので、隣接する横列間又は縦列間の輝度分布が平均化されて全体として良好な輝度均一性を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の面状光源は、前記導光板が、三角形状又は五角形以上の多角形状とされていると共に複数の縦列、横列及び斜め列からなる三角形格子状配列又は多角形格子状配列に配置され、前記一定方向の列が、横列、縦列又は斜め列であることを特徴とする。すなわち、この面状光源では、三角形状又は五角形以上の多角形状の導光板が、三角形格子状配列又は多角形格子状配列に配置され、前記一定方向の列が、横列、縦列又は斜め列とされているので、三角形状又は五角形以上の多角形状の導光板を種々の画面形状に対応させて配列しても横列、縦列又は斜め列のいずれかの列毎に光入射方向が異なり、全体として良好な輝度均一性を得ることができる。
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの裏面側に配された上記本発明の面状光源と、を備えていることを特徴とする。すなわち、この液晶表示装置では、上記本発明の面状光源を備えているので、良好な輝度均一性が得られ、見栄えが良好な大面積の画像表示が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る面状光源によれば、一定方向の列に並ぶ導光板が、隣接する他の列の導光板と異なる向きに光入射面である基端側端面を配しているので、隣接する列同士で輝度分布の高低が相違し、全体として良好な輝度均一性を得ることができる。したがって、大型成型機や金型加工が不要で、簡単かつ低コストに作製可能な小型サイズの導光板を複数設置することで、大型サイズを実現できると共に、全体として輝度均一性に優れ、見栄えの良好な面状光源を得ることができる。また、この面状光源を備えた液晶表示装置によれば、良好な輝度均一性により見栄えの良好な大面積の画像表示を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第１実施形態を、図１から図４に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１５】
本実施形態における面状光源１は、液晶表示装置のバックライトユニットであって、図１及び図２に示すように、複数のＬＥＤ光源（光源）２と、該ＬＥＤ光源２を光入射面である基端側端面３ａに配しＬＥＤ光源２から入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する導光板３と、を備えた複数のライトユニット４が、互いに導光板３を隣接状態にして複数列並べられて構成されている。
【００１６】
上記導光板３は、長方形状とされていると共に複数の縦列及び横列からなるマトリクス状に配置されている。特に、本実施形態の面状光源１は、大型サイズのバックライトで主流の縦横比である１６：９となるように導光板３の形状及び設置枚数が決定されている。なお、本実施形態では、長辺方向を横列とすると共に短辺方向を縦列とし、縦８列及び横６列にライトユニット４が並べられている。
【００１７】
この面状光源１では、入光面（光入射面）である基端側端面３ａが図１における横方向に延在するように導光板３が配置され、光の出射方向が図１における上下方向（縦方向）になるように、ＬＥＤ光源２の光出射面が図１における上下方向に向けて設置されている。なお、図中の矢印は、導光板３に対する光の入射方向を示している。
【００１８】
また、面状光源１は、一定方向の列に並ぶ導光板３が、隣接する他の列の導光板３と異なる向きに光入射面である基端側端面３ａを配している。すなわち、本実施形態では、上下方向の縦列に並ぶ導光板３が、隣接する他の縦列の導光板３と異なる向きに基端側端面３ａを配しており、一列毎にライトユニット４の光入射方向が上下対称に配されている。例えば、図１において、左端の縦列では光入射方向が上方向に設定されていると共に、その隣の縦列では、光入射方向が逆に下方向に設定されている。このように縦列毎に交互に光入射方向が上下に変更されている。
【００１９】
上記導光板３は、例えば透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等で形成されている。
また、上記導光板３は、例えばベゼル（図示略）に固定された状態でリジッド基板５に設置される。各ＬＥＤ光源２は、ベゼルに固定されたフレキシブルプリント基板（図示略）に接続されている。
【００２０】
この導光板３の基端側端面３ａにおけるＬＥＤ光源２に対向した領域には、例えば断面Ｖ字状の入光プリズム（図示略）が複数形成されている。また、導光板３の主面である光出射面には、例えば白色ドットパターン（図示略）が形成されている。なお、光出射面又はその対向面に、例えばプリズム状やレンチキュラーレンズ状の微細光学形状等の他の光学形状を施しても構わない。例えば、プリズム状の微細光学形状を施した場合、ＬＥＤ光源２から遠いほど、プリズムの頂角が大きく設定される。また、断面不等辺三角形状のプリズムとし、頂角が大きくなるに従い、プリズム形状の深さが深く設定される、又はプリズムピッチが狭く設定される。
【００２１】
上記ＬＥＤ光源２は、基端側端面３ａに光出射面である先端面を対向させて設置された白色ＬＥＤである。この白色ＬＥＤは、例えば基板上の半導体発光素子を樹脂材で封止したものであり、半導体発光素子として、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。
【００２２】
また、この半導体発光素子を封止する樹脂材は、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばＹＡＧ蛍光体が添加されている。このＹＡＧ蛍光体は、半導体発光素子からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により白色光を生じさせるものである。なお、ＬＥＤ光源２は、先端面からのみ光が出射されるように先端面以外の樹脂材側面には、反射枠が形成されている。また、白色ＬＥＤとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。
【００２３】
また、本実施形態の液晶表示装置１０は、例えば大型液晶テレビジョン装置等の液晶ディスプレイに適用される表示装置であって、図４に示すように、液晶表示パネル１１と、液晶表示パネル１１の裏面側に配された上記面状光源１と、を備えている。
【００２４】
すなわち、この液晶表示装置１０は、上記複数のライトユニット４からなる面状光源１と、並べられた複数の導光板３上に配され導光板３からの光を拡散させて面内の光強度を均一にする拡散板１２Ａと、該拡散板１２Ａ上に配された拡散シート１２Ｂと、拡散シート１２Ｂ上に配され拡散シート１２Ｂからの光を液晶表示パネル１１に向けた上方向への照射光として出射するプリズムシート１３と、該プリズムシート１３上に配された上記液晶表示パネル１１と、導光板３の下面に配された反射シート１４と、を備えている。
なお、本実施形態では、液晶表示パネル１１の画面側及び面状光源１の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。
【００２５】
上記拡散板１２Ａ及び拡散シート１２Ｂは、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの透明樹脂にシリカ粒子などを分散させた板及びシートである。
【００２６】
上記プリズムシート１３は、拡散シート１２Ｂからの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、プリズムシート１３は、ＬＥＤ光源２の光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、ＬＥＤ光源２の光軸に直交する方向と平行に設定される。
【００２７】
上記反射シート１４は、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。この反射シート１４は、両面テープ（図示略）によってベゼル上に貼られている。
【００２８】
上記液晶表示パネル１１は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、透過型の液晶表示パネル１１の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙にＴＮ液晶やＳＴＮ液晶等の液晶をシール材で封止したパネル本体と、を備えたものである。
【００２９】
このように実施形態の面状光源１は、一定方向の列に並ぶ導光板３が、隣接する他の列の導光板３と異なる向きに光入射面である基端側端面３ａを配しているので、隣接する列毎に光の入射方向が異なり、隣接する列同士で輝度分布の高低が相違し、輝度が平均化されて全体として良好な輝度均一性を得ることができる。
【００３０】
また、マトリクス状に配列された長方形状の導光板３が、縦列毎に光入射面である基端側端面３ａの向きが異なるように配置されているので、隣接する縦列間の輝度分布が平均化されて全体として良好な輝度均一性を得ることができる。
したがって、この面状光源１をバックライトユニットとして採用した液晶表示装置１０では、良好な輝度均一性が得られ、見栄えが良好な大面積の画像表示が得られる。
【００３１】
次に、本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第２及び第３実施形態について、図５及び図６を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、導光板３が、縦列毎に光入射面である基端側端面３ａの向きが異なるように配置されているのに対し、第２実施形態の面状光源２１では、図５に示すように、導光板３が、横列毎に光入射面である基端側端面３ａの向きが異なるように配置されている点である。また、第２実施形態では、縦１０列及び横４列にライトユニット２４を並べている点で異なっている。
【００３３】
この第２実施形態の面状光源２１では、入光面である基端側端面３ａが縦方向に延在するように導光板３が配置され、光の出射方向が横方向になるようにＬＥＤ光源２の光出射面が横方向に向けて設置されており、一列毎にライトユニット２４の光入射方向が左右対称に配されている。
すなわち、第２実施形態では、縦列に並ぶ導光板３が、隣接する他の縦列の導光板３と異なる向きに基端側端面３ａを配している。
【００３４】
したがって、第２実施形態でも、マトリクス状に配列された長方形状の導光板３が、横列毎に光入射面である基端側端面３ａの向きが異なるように配置されているので、隣接する横列間の輝度分布が平均化されて第１実施形態と同様に、全体として良好な輝度均一性を得ることができる。
【００３５】
第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、導光板３が長方形状であるのに対し、第３実施形態の面状光源３１では、図６に示すように、六角形状の導光板３３が、六角形格子状配列（蜂の巣格子状配置）に配置され、斜め列毎に光入射方向が異なるように基端側端面３３ａの向きを変えている点である。
【００３６】
すなわち、第３実施形態では、斜め方向の一列毎にライトユニット３４の光入射方向が異なっており、斜め列毎に隣接する斜め列に対して入光面である基端側端面３３ａの位置を六角形の六辺のうち互いに異なる辺に設定している。なお、図６において、仮想線で囲んだ列が、基端側端面３３ａを同じ向きに設定した斜め列の一つである。
【００３７】
したがって、第３実施形態では、六角形状の導光板３３が、六角形格子状配列に配置され、斜め列毎に光入射方向が異なるように基端側端面３３ａの向きが変更されているので、隣接する斜め列間の輝度分布が平均化されて、全体として良好な輝度均一性を得ることができる。なお、第３実施形態では、基端側端面３３ａの向きが斜め列毎に異なるように変更されているが、別方向の斜め列毎や横列毎に変更しても構わない。
【実施例】
【００３８】
次に、本発明に係る面状光源及び液晶表示装置を、実施例により図７及び図８を参照して具体的に説明する。
【００３９】
まず、図７の（ａ）に示すように、マトリクス状に設置された４つ全ての導光板３において、比較例として従来のように基端側端面３ａを同一方向に向けて配置して、各ＬＥＤ光源２からの光の入射方向を同一方向に設定した場合について、導光板３主面を９分割した各部の輝度を測定した結果を、表１の（ａ）に示す。
【００４０】
また、本発明の実施例として、図７の（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様に、４つの導光板３において上下方向の縦列毎に基端側端面３ａを上下対称の異なる方向に向けて配置して、各ＬＥＤ光源２からの光の入射方向を異なるものとした場合について、導光板３主面を９分割した各部の輝度を測定した結果を、表１の（ｂ）に示す。なお、表１には、横方向における輝度の平均値を記載してある。さらに、これらの結果について、上記比較例（同一配置）及び本実施例（対称配置）の縦方向及び横方向における輝度分布を、図８及び図９に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
これらの測定結果から、本実施例では、縦方向の輝度分布は比較例とあまり変わらないが、横方向の輝度分布は比較例に比べて平均化され、輝度の平均値においても最大値と最小値との差が小さくなり、輝度均一性が向上していることがわかる。
このように、本実施例では、隣接する縦列同士で導光板３の光入射方向が逆になっていることから、隣接する縦列間の輝度分布が平均化されて、全体として良好な輝度均一性が得られている。
【００４３】
なお、上記実施例では、２×２に４つの導光板３を並べた際の輝度を測定しているため、比較例と実施例との差が比較的小さいが、並べる導光板３の枚数を増やすほど、従来と本発明との差は大きく生じる。すなわち、実際の大型液晶テレビジョン装置等に適用する際は、より多くの導光板３及びライトユニット４を並べるため、本発明の効果がより顕著に現れる。
【００４４】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
【００４５】
例えば、第１及び第２実施形態では、長方形状の導光板を用いているが、正方形状の導光板を採用しても構わない。
また、第３実施形態では、六角形状の導光板を用いているが、三角形状又は六角形状以外の多角形状の導光板を採用しても構わない。このような多角形状の導光板を適宜選択して配置することにより、種々の画面形状に対応させることが可能になる。
【００４６】
また、ＬＥＤ光源としてＲＧＢ−ＬＥＤを用いて、あらゆる色の光を出射させることも可能である。例えば、ＲＧＢ−ＬＥＤとして、一つのパッケージに赤色ＬＥＤ素子（Ｒ）、緑色ＬＥＤ素子（Ｇ）及び青色ＬＥＤ素子（Ｂ）を実装したＬＥＤを光源とする場合や、一つの導光板に互いに発光色の異なるＬＥＤ光源をそれぞれ配置しても構わない。これらの場合、各ＬＥＤにおいて印加電流を制御することで、面状光源全体又はライトユニット毎に、様々な色の光で照明することが可能になる。
なお、光源としてＬＥＤ光源を採用したが、蛍光管等の他の光源を採用しても構わない。
【００４７】
また、上記各実施形態のバックライトユニットでは、拡散板及び拡散シートを各１枚用いているが、いずれか一方を省略したり、少なくとも一方を複数枚使用したバックライトユニットとしても構わない。さらに、拡散板又は拡散シートを、プリズムシートと液晶表示パネルとの間に配置したバックライトユニットとしても構わない。すなわち、これら拡散板及び拡散シートは、輝度ムラ調整のため、その枚数やヘイズを考慮して適宜、設置位置及び枚数等が設定される。
【００４８】
また、１枚のプリズムシートを用いているが、２枚のプリズムシートを採用したバックライトユニットとしても構わない。
なお、上記各実施形態では、液晶表示パネルの大きさに対応した大きさの拡散板、拡散シート及びプリズムシートを採用しているが、これらを導光板のように複数に分割したものを並べて配置する構成を採用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第１実施形態において、面状光源を示す平面図である。
【図２】第１実施形態において、図１の仮想線で囲んだ互いに隣接する４つのライトユニットを示す簡易的な斜視図である。
【図３】第１実施形態において、図１の仮想線で囲んだ互いに隣接する４つのライトユニットを示す簡易的な平面図である。
【図４】本実施形態において、ベゼル及びリジッド基板を除く面状光源及びライトユニットを示す要部の拡大縦断面図である。
【図５】本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第２実施形態において、面状光源を示す平面図である。
【図６】本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の第３実施形態において、面状光源を示す平面図である。
【図７】本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の実施例において、従来例及び実施例のライトユニット配置を示す平面図である。
【図８】本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の実施例及び比較例において、縦方向の輝度分布を示すグラフである。
【図９】本発明に係る面状光源及び液晶表示装置の実施例及び比較例において、横方向の輝度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１，２１，３１…面状光源、２…ＬＥＤ光源（光源）、３，３３…導光板、３ａ，３３ａ…基端側端面、４，２４，３４…ライトユニット、１０…液晶表示装置、１１…液晶表示パネル、１２Ａ…拡散板、１２Ｂ…拡散シート、１３…プリズムシート、１４…反射シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009283377.tif 000009
【図７】
2009283377.tif 000010
【図８】
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【図９】
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