(57)【要約】【課題】光源が放射する光の利用効率を向上させることができるとともに、軽量コンパクト化を図ることが可能な光源ユニット及びこれを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】一方の面がＬＥＤアレイ１４の光を出射させる出射面１２をなし、光を出射面全域から出射させるように構成された光源ユニット１０において、出射面１２の背面側に空気層１７を介して対向配置される拡散反射板１３ａを備え、ＬＥＤアレイ１４の光が直接的に出射面１２から出射されず、拡散反射板１３ａによる反射を介して出射面１２から出射するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面が光源の光を出射させる出射面をなし、前記光を前記出射面全域から出射させるように構成された光源ユニットにおいて、
前記出射面の背面側に空気層を介して対向配置される拡散反射板を備え、前記光源の光が前記拡散反射板で反射して前記出射面から出射することを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
前記光源として指向性のある点光源が直列に配列されてなる光源アレイを備え、
該光源アレイは、前記出射面の辺に沿った幅方向端部に、放射する光が前記拡散反射板に向かうように配置され、
前記拡散反射板上における各前記点光源が放射する光の照射位置が分散させられていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記拡散反射板が、前記光源アレイから、前記各点光源の配列方向に対して交差する方向へ向かって離間するに従い、背面側から前記出射面側に向かって、あるいは前記出射面側から背面側に向かって傾斜する傾斜面とされていることを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記光源として、指向性のある点光源が直列に配列してなる光源アレイを備え、
該光源アレイは、前記点光源の配列する方向に直交する方向に等間隔で複数配置され、
前記拡散反射板が、各前記光源アレイから前記点光源の配列する方向に直交する方向に離間するに従い、背面側から前記出射面側に向かって傾斜する傾斜面とされていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項５】
前記拡散反射板上における各前記点光源が放射する光の照射位置が分散させられていることを特徴とする請求項４に記載の光源ユニット。
【請求項６】
前記光源は指向性のある点光源であるとともに、前記出射面と平行な面上にマトリックス状に複数配置されており、
前記拡散反射板が、各前記点光源をそれぞれ個別に取り囲む略四角錐面を形成していることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項７】
前記拡散反射板における各前記点光源による照射位置に位置に凹凸が設けられてことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【請求項８】
前記点光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に
記載の光源ユニット。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の光源ユニットと、
前記光源ユニットの前記出射面側に対向配置されて、該出射面から出射された光を制御する光学シートとを備えたことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１０】
前記光源ユニットと前記光学シートとの間に、光拡散粒子を混入した光拡散板が設けられていることを特徴とする請求項９に記載のバックライトユニット。
【請求項１１】
透光性基材と該透光性基材の入射面側に配設された光反射層とを有していて、
該光反射層は光を透過する開口部及び光を反射させる光反射部とを備えた光制御シートとを備え、
前記光源ユニットの出射面を透過する光の照度または輝度の高い領域では前記光制御シートの開口部の面積を小さくし、
照度または輝度の低い領域では前記開口部の面積を大きく設定したことを特徴とする請求項９または１０に記載のバックライトユニット。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか一項に記載のバックライトユニットと、前記光学シートの出射面側に配置されて、前記バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う画像表示部とからなることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から入射した光を拡散して出射面から均一な照明光を出射する光源ユニット、この光源ユニットを用いて液晶パネル等を背面側から照明するバックライトユニット及びディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルを使用した液晶表示装置（ＬＣＤ）がノート型パソコンやパソコン用ディスプレイ、情報端末機器等の画像表示手段、大型画面テレビ等の情報家電の画像表示手段、さらには携帯電話や個人用携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）の画像表示手段等として様々な分野で利用されてきている。液晶表示装置に代表されるディスプレイ装置では、提供される情報を認識するのに必要な光源を内蔵しているタイプの普及が著しい。
【０００３】
このようなディスプレイ装置においては、その薄型化の要求が年々高まっているが、薄型化を図った従来のディスプレイ装置としては、例えば特許文献１から５に記載されているように、液晶パネルの背面側に光源を配設し、この光源からの光を導光体を介して面発光に変換して液晶パネルを照射する面光源装置としていわゆるバックライトユニットを備えたものがある。
【０００４】
これらのバックライトユニットは、例えば光源と画像表示部との間に配された導光体の上に、導光体の出射面から出射された面状の光の輝度分布を調整する透過率調整体ユニット、透過率調整体ユニットを通過した光を拡散させる拡散フィルム、この拡散光を特定方向（例えば画像表示部に対する法線方向）に向けるように集光する複数のプリズムシートを積層して構成されている。
【０００５】
特にこれらの導光体は、光出射面の略中央部に設けた肉厚部において、光出射面に対向する背面に冷陰極線管からなる棒状光源を配設するための略かまぼこ形に延びる凹部を形成している。そして、導光体の背面では凹部を形成した肉厚部から両側の薄肉端部に向けて背面傾斜部を設けて形成されている。そして、特許文献１に記載されたバックライトユニットでは、導光体の光出射面に光源の真上を除いて断面三角形状の溝を形成して照明光の出射を促す光量補正面を形成している。導光体の光出射面側に光拡散板やプリズムシートを配設して、これにより全体の厚さを薄型化すると共に出射光の不自然な輝度ムラを低減できるようにしている。
【０００６】
また、特許文献２から５に記載されたバックライトユニット及び液晶表示装置では、導光体の光出射面側に透過率調整体ユニットを設けたり、プリズムシートや拡散シート等を設けて輝度ムラを低減してより均一な面発光による照明光を液晶パネル等の画像表示部に照射するようにしている。
【特許文献１】特開平９−３０４６２３号公報
【特許文献２】特開２００５−２３４３９７号公報
【特許文献３】特開２００６−３０１５１８号公報
【特許文献４】特開２００６−３０２６８７号公報
【特許文献５】特開２００６−３１８７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで上述のバックライトユニットにおいては、導光板は透明樹脂等から構成され、高い透過率で光を通過させることが可能なものの、通過する光の一部は当該導光板に吸収されてしまう。このような導光板では、入射した光源からの光は屈折及び反射を繰り返して出射面に至るという過程をとるため、導光体内における光路が必然的に長くなり、光のエネルギーのロスが大きくなってしまうという問題があった。
また、導光板を備えている限り、バックライトユニットはある程度の重量及び厚さを有することになるため、現状以上の薄型化と軽量化を図ることが困難であるという問題があった。
【０００８】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、光源が放射する光の利用効率を向上させることができるとともに、薄型化及び軽量化を図ることが可能な光源ユニット及びこれを用いたバックライトユニット、ディスプレイ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】
【０００９】
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る光源ユニットは、一方の面が光源の光を出射させる出射面をなし、前記光を前記出射面全域から出射させるように構成された光源ユニットにおいて、前記出射面の背面側に空気層を介して対向配置される拡散反射板を備え、前記光源の光が前記拡散反射板で反射して前記出射面から出射することを特徴としている。
【００１０】
このような特徴の光源ユニットにおいては、光源から出射した光が空気層を走行して散乱されつつ、拡散反射板で反射して拡散させられて出射面から外部へ出射することで、従来のような導光板も設けなくても、出射面までの光路長をかせぐことができると共に光を分散させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る光源ユニットは、前記光源として指向性のある点光源が直列に配列されてなる光源アレイを備えており、該光源アレイは、前記出射面の辺に沿った幅方向端部に、放射する光が前記拡散反射板に向かうように配置され、前記拡散反射板上における各前記点光源が放射する光の照射位置が分散させられていることを特徴としている。
【００１２】
光源アレイを構成する各点光源の向きを個別に調整して、拡散反射板上における各点光源による照射位置を分散させることによって、出射面から出る光をより均一化させることができ、より良好な面発光を得ることが可能となる。
【００１３】
さらに本発明に係る光源ユニットにおいては、前記拡散反射板が、前記光源アレイから、前記各点光源の配列方向に対して交差する方向へ向かって離間するに従い、背面側から前記出射面側に向かって、あるいは前記出射面側から背面側に向かって傾斜する傾斜面とされていることを特徴としている。
【００１４】
このように拡散反射板を傾斜させることにより、光源から出射された光は拡散反射板の傾斜面で反射して散乱され、より均一な輝度の光として出射させられる。
【００１５】
また、本発明に係る光源ユニットにおいて、前記光源として、指向性のある点光源が直列に配列してなる光源アレイを備え、該光源アレイは、前記点光源の配列する方向に直交する方向に等間隔で複数配置され、前記拡散反射板が、各前記光源アレイから前記点光源の配列する方向に直交する方向に離間するに従い、背面側から前記出射面側に向かって傾斜する傾斜面とされていることを特徴としている。
【００１６】
このような特徴の光源ユニットによれば、導光板を用いずとも拡散反射板及び空気層による拡散、散乱の寄与を受けることに加えて、光源アレイが出射面の幅方向全域に均等に配設されているため、出射光の輝度分布をより均一化することが可能となる。
【００１７】
さらに、当該光源ユニットでは、前記拡散反射板上における各前記点光源が放射する光の照射位置が分散させられていることが好ましい。
これにより、上記と同様に出射面から出る光をより均一化させることができ、より良好な面発光を得ることが可能となる。
【００１８】
前記光源は指向性のある点光源であるとともに、前記出射面と平行な面上にマトリックス状に複数配置されており、
前記拡散反射板が、各前記点光源をそれぞれ個別に取り囲む略四角錐面を形成していることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【００１９】
このような特徴の光源ユニットによれば、光源がアレイ状とされていない点光源の場合であっても、導光板を用いずとも拡散反射板及び空気層による拡散、散乱の寄与を受けることに加えて、点光源が出射面の幅方向全域に均等に配設されているため、出射光の輝度分布をより均一化することが可能となる。
【００２０】
また、上記のいずれかの光源ユニットにおいては、前記拡散反射板における各前記点光源による照射位置に位置に凹凸が設けられていることが好ましい。
【００２１】
このように凹凸を設けることによって拡散反射板における拡散性を向上させることができ、より輝度ムラ低減を図ることが可能となる。
【００２２】
さらに、上記のいずれかの光源ユニットでは、前記点光源は、ＬＥＤであることが好ましい。
【００２３】
ＬＥＤを用いることによって、点光源の高輝度化及び省エネルギー化を実現することができる。
【００２４】
本発明に係るバックライトユニットは、上記のいずれか一向に記載の光源ユニットと、前記光源ユニットの前記出射面側に対向配置されて、該出射面から出射された光を制御する光学シートとを備えたことを特徴としている。
【００２５】
このようなバックライトユニットによれば、光空気層を伝播して当該出射面の背面側に配設された拡散反射板での反射を経た後に出射面から出射されるため、光源からの光は拡散反射板での拡散効果を得ることができることに加え、当該空気層における散乱効果の寄与を十分に受けることができる。したがって、従来のような導光板を用いずとも、輝度ムラを低減することができ、バックライトユニット自体の薄型化及び軽量化を図ることが可能となる。
【００２６】
また、本発明に係るバックライトユニットにおいては、前記光源ユニットと前記光学シートとの間に、光拡散粒子を混入した光拡散板が設けられていることを特徴としている。
【００２７】
これにより、光源ユニットから出射される光が光学シートに入射される前に、当該光を光拡散板において拡散させることができるため、導光体側から光学シートに入射する光の輝度ムラを低減させることができる。
【００２８】
さらに、本発明に係るバックライトユニットでは、透光性基材と該透光性基材の入射面側に配設された光反射層とを有していて、該光反射層は光を透過する開口部及び光を反射させる光反射部とを備えた光制御シートとを備え、前記光源ユニットの出射面を透過する光の照度または輝度の高い領域では前記光制御シートの開口部の面積を小さくし、照度または輝度の低い領域では前記開口部の面積を大きく設定したことを特徴としている。
【００２９】
これにより、光源ユニットの出射面から出射する光を光制御シートによってほぼ均一な照度または輝度として透過させて照度または輝度のバランスのよい光を出射させることができる。
なお、光制御シートを設けずに、拡散板のみによって光源ユニットからの光を散乱させてプリズムレンズシートやレンチキュラーレンズシートを介してほぼ均一な光を画像表示部に向けて出射させてもよい。
【００３０】
本発明に係るディスプレイ装置は、上記のいずれかに記載のバックライトユニットと、前記光学シートの出射面側に配置されて、前記バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う画像表示部とからなることを特徴としている。
【００３１】
このようなディスプレイ装置によれば、前述した光源ユニットやバックライトユニットと同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る光源ユニット、バックライトユニット及びディスプレイ装置によれば、導光板を介さずとも光源の光をバランスの良い面発光に変換することができるため、光のエネルギーロスを低減さえて利用効率を向上させることが可能となるとともに、薄型化及び軽量化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明の第一実施形態のディスプレイ装置を示すものであり、図１はディスプレイ装置の要部縦断面図、図２はディスプレイ装置における光源ユニットの光源の配置を示す正面模式図である。
なお、本実施形態に係る光源ユニット、バックライトユニットについては、それを用いたディスプレイ装置とともに説明する。
【００３４】
図１において、本実施形態によるディスプレイ装置１は、上方に光を照射するバックライトユニット２の上側に、液晶表示素子（画面表示部）３を設けることで構成される液晶表示装置である。
液晶表示部３は、例えば矩形格子状に形成された複数の画素領域ごとに、画像信号に応じて光の透過状態を制御する表示素子またはパネル５と、この表示素子またはパネル５に入射する光の偏光方向を制御する偏光板４ａ及び出射する光の偏光方向を制御する偏光板４ｂとから構成される。
この液晶表示部３は、駆動ユニットＭに接続されており、この駆動ユニットＭによって駆動されるようになっている。
【００３５】
このような配置において、図１の上方向を単に表示画面側、下方向を単に背面側又は光源側、左右方向を幅方向と称する場合がある。
なお、ディスプレイ装置１は、液晶表示部３を備える液晶表示装置であるとしているが、少なくともバックライトユニット２を含んで構成されていれば、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等でもよく、バックライトユニット２からの光を表示光又は投射光として投射して画像表示を行う画像表示部の種類は問わない。
【００３６】
バックライトユニット２における光学系は、図１に示すように、背面側から表示画面側に向かって、光源ユニット１０、光制御シート２０、拡散板６、光学シート７が順次積層されて構成されている。
【００３７】
光源ユニット１０は、その外郭に例えば平面視矩形状の箱型形状をなす筐体１１を備え、内部に設けられた光源の光を、該筐体１１の表示画面側の面に開口された同じく例えば平面視矩形状の出射面１２から面発光として出射できるように構成されている。
【００３８】
この筐体１１内の内底面１１ａ及び内側面１１ｂには、その全域に亘って拡散反射板１３（１３ａ、１３ｂ）が敷設されている。このうち、内底面１１ａ側の拡散反射板１３ａは、筐体１１の平面視形状とほぼ同一の寸法を有する略板状をなし、上記出射面１２に平行に対向するようにして配設されている。
【００３９】
そして、本実施形態において、光源は、図２に示すように、点光源であるＬＥＤ１５が複数ライン状に配列されて形成されたＬＥＤアレイ１４が採用されている。なお、配光ピークを有する指向性を備えた光源であれば、点光源はＬＥＤ１５に限定されず、例えば通常の蛍光ランプ、ハロゲンランプ、半導体レーザー等であってもよい
【００４０】
このＬＥＤアレイ１４は、図１における紙面に直行する方向に延び、筐体１１内部の幅方向両端部に対向して一対が配置されている。このように配設されたＬＥＤアレイ１４においては、当該ＬＥＤアレイ１４を構成する個々のＬＥＤ１５は、それぞれが放射状に出射する光のうち配光ピークの光の進行方向が拡散反射板１３ａを向くように傾斜して配置されている。したがって、各ＬＥＤ１５から放射される光は、その大部分が拡散反射板１３ａに向かうことになり、直接的に出射面１２に向かう光はない。なお、例えば半導体レーザー等の指向性の強い光源を用いた場合には、放射される光のほとんどを直接的に出射面１２に向かわせることなく拡散反射板１３ａにのみ向かわせることも可能である。
【００４１】
さらに、このＬＥＤアレイ１４においては、出射面１２から出射される光が均一になるように、拡散反射板１３ａ上における各ＬＥＤ１５が放射する光の照射位置が分散するように、各ＬＥＤの傾斜角が調節されている。
即ち、例えばライン状に配列されたＬＥＤ１５の配光ピークの向きが揃えられている場合には、拡散反射板１３ａの一部が過剰に照射されることになり輝度ムラの発生原因となる。そこで、各ＬＥＤ１５から放射される光の配光ピークをそれぞれ変化させることによって、拡散反射板１３上の照射位置の位置を適宜ずらし、出射面１２から出射される光の均一化を図っている。このような、拡散反射板上における照射位置の分散方法としては、例えば図２の模式図に示すように、幅方向に対向するＬＥＤによる照射位置を一致させ、当該照射位置を、各ＬＥＤが配列する方向に向かって幅方向に連続的に変化させたものであってもよい。また、出射面１２からの光の均一化が図れる限り、このような分散方法に限定されず、他の方法であってもよい。
【００４２】
なお、このＬＥＤアレイ１４は筐体１１内部の幅方向両端部に一対が対向配置される他、幅方向一端部に一本が配置されたものや、平面視矩形状の筐体１１の四辺に沿って２組が配置されたものであってもよい。
【００４３】
また、光源ユニット１０においては、筐体１１の表示画面側の面の開口である出射面１２の周縁は、ＬＥＤアレイ１４が配設箇所付近の筐体１１の内側面１１ｂの上端からから幅方向中央に向かって張り出す光遮断部１６とされており、これにより拡散反射板１３で拡散反射された光が、表示画面側から外れた横方向に向かうことを回避している。
【００４４】
なお、以上のように構成された光源ユニット１０の筐体１１内は上述の構成要素がある他は空気層１７とされており、各ＬＥＤ１５が放射した光は当該空気層１７によって散乱効果の寄与を受けつつ拡散反射板１３で拡散反射され、さらに空気層１７で散乱された後、出射面１２から出射することになる。
【００４５】
光制御シート２０は上記の光源ユニット１０の出射面１２に沿って積層されており、例えば平面視矩形状をなし、光透過性を有する透光性基材２１と、透光性基材２１の光入射面側において光源ユニット１０の出射面１２に対向して設けられている光反射層２２とが一体に配設されている。この光反射層２２は、例えば同心円状、又は格子状に配設され、当該光反射層２２に当たる一部の光を反射して散乱させようとしている。
【００４６】
透光性基材２１を形成する材料としては、透明性の他に、耐熱性、機械的強度、製造に耐える耐溶剤性などがあれば、用途に応じて種々の材料を使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレ−ト，ポリエチレンナフタレ−ト，ポリエチレンテレフタレート‐イソフタレート共重合体，テレフタル酸‐シクロヘキサンジメタノール‐エチレングリコール共重合体，ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレンナフタレートの共押し出しフィルムなどのポリエステル系樹脂、ナイロン６，ナイロン６６，ナイロン６１０などのポリアミド系樹脂、ポリエチレン，ポリプロピレン（ＰＰ），ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどのビニル系樹脂、ポリアクリレート，ポリメタアクリレート，ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル系樹脂、ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリエーテルイミドなどのイミド系樹脂、ポリアリレ−ト，ポリスルホン，ポリエーテルスルホン，ポリフェニレンエ−テル，ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），ポリアラミド，ポリエーテルケトン，ポリエーテルニトリル，ポリエーテルエーテルケトン，ポリエーテルサルファイトなどのエンジニアリング樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ），ポリスチレン，高衝撃ポリスチレン，アクリロニトリルポリスチレン共重合体，ＡＢＳ樹脂などのスチレン系樹脂、セロファン，セルローストリアセテート，セルロースダイアセテート，ニトロセルロースなどのセルロース系フィルム、などが挙げられる。
そして、透光性基材２１は、例えば、加熱した原料樹脂を押出し成形や射出成形によって成形する方法、型中でモノマー、オリゴマー等を重合させて成形する注形重合法等を用いて作製することができる。
【００４７】
また、光制御シート２０において、光反射層２２は、光源ユニット１０の出射面１２から透光性基材２１に向かう光を部分的に反射させて光制御シート２０から表示画面側に出射する光の輝度分布または照度分布をより均一にするように制御するものである。
【００４８】
光反射層２２は、光制御シート２０に入射する光を反射させる光反射部２３と、隣接する光反射部２３、２３の間に設けられていて光を透過させる開口部２４とが例えば交互に複数形成されている。
【００４９】
光反射層２２の光反射部２３は、例えば白色層又は金属層で形成され、白色層の材料としては、例えば二酸化チタン、硫酸バリウム及び酸化マグネシウムなどの無機物からなる白色顔料を透明樹脂中に混入させてなる複合材料を使用することができる。また、金属層としては、例えば銀及びアルミニウムなどの高反射率であり且つ光吸収の少ない材料からなる蒸着層を使用することができる。
【００５０】
そして、光反射層２２は、印刷又は蒸着により透光性基材２１の入射面側に直接形成してもよいが、例えば転写により形成してもよい。転写により光反射層２２を形成する際には、例えば透光性基材２１の光入射面に感光性樹脂フィルムを貼り付け、透光性基材２１に対して感光性フィルムと反対側の面にレンズ部を設けて、透光性基材２１を介して感光性樹脂フィルムを紫外線で露光する。これにより、レンズ部の集光作用によってレンズ部の焦点及びその近傍の領域のみにおいて、感光性樹脂フィルムの粘着力が低下する。
【００５１】
その後、透光性基材２１と感光性樹脂フィルムとの積層体を剥離紙上に押し当て、次いで、この積層体を剥離紙から剥離させる。このようにして、レンズ部の焦点及びその近傍の領域に開口部２４を有した光反射層２２が得られる。このようにして形成される光反射層２２の各開口部２４は、その中心軸が対応するレンズ部の光軸と一致するように形成される。
【００５２】
なお、印刷法を使用する場合でも、例えば前述したように、透光性基材２１の製造時にその光入射面に段差を設けておくことで、簡易的に印刷で光反射層２２を形成できる。ただし、光反射層２２の各開口部２４の中心軸をレンズ部の光軸と一致させるためには、レンズ部と段差の形成位置との相対的なアライメントが必要となる。
【００５３】
このような光制御シート２０の出射面側に、当該光制御シート２０から出射する光を拡散する拡散板６が配設されている。この拡散板６は、透明樹脂材料に光を散乱させるための微粒子（光拡散粒子）を分散混入して構成されており、光制御シート２０の出射面から若干の空間を介して配設されている。微粒子は拡散板６を構成する透明樹脂材料と異なる屈折率のものを採用する必要がある。これにより、拡散板６内に入射する光は微粒子によって屈折して十分に散乱してほぼ均一に拡散されて光学シート７方向に出射する。なお、微粒子に代えて空気を含む微細な空洞を分散して混入させてもよい。
また、光学シート７に向けて光を出射する拡散板６の出射面は、光源ユニット１０の出射面１２及び光制御シート２０の出射面と同様に平坦に形成されている。
【００５４】
光学シート７は、拡散板６から出射される光を透過させて液晶表示部３に向けて入射させるように構成されている。この光学シート７は、例えば平面視矩形状に形成されていて光透過性を有する透光性基材８と、この透光性基材８の液晶表示部３側の出射面に配列されたプリズムレンズ部９とで構成されている。
【００５５】
プリズムレンズ部９は、例えば断面三角形で一方向（例えば図１で紙面に直交する方向）に連続して延びる単位プリズム９ａがその延在方向に直交する方向に複数配列されている。単位プリズム９ａは光の波長に比較して大きいピッチであり、拡散板６を通して入射する液晶表示部３から外れる方向の光を集光して、液晶表示部３を通して視聴者に向けて軸上に方向転換させる。
【００５６】
このようにして、液晶表示部３の観察時に、プリズムレンズ部９は軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここでいう軸上とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向である。
【００５７】
なお、プリズムレンズ部９の反復的アレイ構造が１方向のみの並列では、その並列方向での方向転換またはリサイクルが可能である。水平面内で互いに直交する二方向での表示光の輝度制御を行なうために、単位プリズム９ａ群の並列方向が互いに略直交するように２枚の光学シート７を重ねて組み合わせて用いてもよい。
【００５８】
プリズムレンズ部９は、例えばＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、アクリルニトリルスチレン共重合体等を用いて、周知の押し出し成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成される。この場合、透光性基材８を上述した光制御シート２０における透光性基材２１と同様の材料で形成して、プリズムレンズ部９とは別の材料で作製してもよいし、これら透光性基材８及びプリズムレンズ部９を同一の材料からなる一つの基材から一体に形成してもよい。
【００５９】
なお、光学シート７としてプリズムレンズ部９に代えて略かまぼこ形のレンチキュラーレンズやマイクロレンズアレイを透光性基材８上に配列させたものをレンズシートとして採用してもよい。
【００６０】
本実施の形態によるディスプレイ装置１は上述の構成を備えているから、バックライトユニット２によって液晶表示部３を照明する場合、光源ユニット１０の筐体１１内のＬＥＤアレイ１４を点灯すると、個々のＬＥＤ１５の配光ピークの向きに従って、当該ＬＥＤ１５が放射する光の大部分は直接的に出射面１２に向かうのではなく拡散反射板１３ａに向かう。このように光が拡散反射板１３ａに至る過程においては、空気層１７を通過することにより該空気層１７により散乱効果の寄与を受けて適宜散乱させられる。
そして、このような光は、拡散反射板１３ａによって反射されるとともに一定の範囲に拡散させられた後に、直接的に、あるいは側方の拡散反射板１３ｂでの反射・拡散を経てから出射面１２に向かい面発光として出射される。この際にも空気層１７を通過することにより拡散効果の寄与を受け適宜拡散させられる。
【００６１】
以上のように光源ユニット１０の出射面１２から出射した光は当該出射面１２全面に分散して出射され、光制御シート２０を通過することにより、照度または輝度分布がより均一な分布に均される。
そして、光制御シート２０を通過した光は拡散板６内に進入して微粒子で屈折されて散乱し、ほぼ均一に拡散した状態で光学シート７へ入射する。
【００６２】
光学シート７では、プリズムレンズ部９に配列された各単位プリズム９ａで屈折させられて集光させられ、液晶表示部３に進入する。そのため、液晶表示部３で集光させられた光は軸上輝度が高く輝度分布の曲線のピーク幅も適度に広げられて、観察者から液晶画像を視認できる。
【００６３】
このようなディスプレイ装置１における光源ユニット１０においては、ＬＥＤアレイ１４の個々のＬＥＤ１５から放射される光の大部分は直接的に出射面１２に至ることはなく、空気層１７を伝播して拡散反射板１３ａでの反射を経た後に出射面１２から出射される。よってＬＥＤ１５からの光は拡散反射板１３ａでの拡散効果を得ることができる他、ＬＥＤ１５からの放射された光が出射面１２から出射されるまでの光路長を長くなることに伴い空気層１７における散乱効果の寄与を十分に受けることができる。
【００６４】
したがって、光を効果的に拡散・散乱させることができるため、出射光の不自然な輝度ムラを低減することが可能となる。即ち、従来のような導光板を介さずとも光源の光を効果的に面発光に変換することができるため、光のエネルギーロスを低減させて利用効率を向上させることが可能となるとともに、光源ユニット１０、バックライトユニット２及びディスプレイ装置１の軽量コンパクト化を図ることが可能となる。
【００６５】
また、ＬＥＤアレイ１４を構成する各ＬＥＤ１５の拡散反射板１３ａ上における各ＬＥＤ１５による照射位置を分散させることによって、出射面１２から出る光をより均一化させることができ、より良好な面発光を得ることが可能となる。
【００６６】
次に以上のような第一実施形態の第一の変形例について説明する。
この変形例においては、図３に示すように、出射面１２の背面側に対向配置される拡散反射板１３ａが、幅方向両端部に配設されたそれぞれのＬＥＤアレイ１４から幅方向中央部に向けて離間するに従い、背面側から出射面１２側に向かって（図３（ａ）参照）、あるいは出射面１２側から背面側に向かって（図３（ｂ）参照）傾斜するように配置されている。
【００６７】
図３（ａ）のように拡散反射板１３ａの幅方向中央部が出射面１２と近接するように傾斜している場合には、中央部において照度及び輝度を大きくすることができる。
また、図３（ｂ）のように拡散反射板１３ａの幅方向中央部が出射面１２と離間するように傾斜している場合には、幅方向中央ぶにおいて照度及び輝度を小さくすることができる。したがって、光源ユニット１０の構成、即ちＬＥＤアレイ１４を構成する各ＬＥＤ１５の配光ピークの向きに応じて、適宜照度及び輝度を調節することが可能となる。
【００６８】
次に第一の実施形態の第二の変形例として、例えば図４に示すように、拡散反射板１３ａ上における個々のＬＥＤ１５が放射する光の照射位置に凹凸部１８を設けたものであってもよい。これにより、拡散反射板１３ａにおける拡散性を向上させることができ、光源ユニット１０の出射面１２より出射される光の輝度ムラ低減をより効果的に図ることが可能となる。なお、図４においては、拡散反射板１３ａの幅方向中央部に凹凸部１８が設けられているものを示したが、図２に示すＬＥＤ１５による照射位置に応じて、凹凸部１８の配設位置を適宜変えることが可能である。
【００６９】
次に本発明の第二の実施形態のディスプレイ装置１について図５を用いて説明する。この第二の実施形態のディスプレイ装置４０は、光源ユニット３０の構成について第一の実施形態のディスプレイ装置１と相違している。なお、第一の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７０】
この第二の実施形態における光源ユニット３０の筐体３１は、平面視矩形状の箱型形状をなしており、筐体３１の表示画面側の面全域が出射面３２として開口した形状とされている。
【００７１】
また、光源としては第一の実施形態と同様に、ＬＥＤ３５が複数直列連結したＬＥＤアレイ３４が用いられているが、本実施形態のＬＥＤ３５は、放射する光の配光ピークが一方向を向いているのではなく、ＬＥＤ３５を中心とした一面上に放射状に広がる配光ピークを有するものが採用されている。
このように一平面上に放射状の配光ピークを備えさせる手法としては、例えばＬＥＤ３５のレンズ形状にプリズム形状を成形する等によりレンズ自体の形状を変化させる方法や、別体としてプリズム等の光学素子を取り付ける方法等がある。
また各ＬＥＤ３５の出射面３２側のレンズ表面には光遮断部材３６が取り付けられており、直接的に出射面３２に向かう光を遮断している。
【００７２】
このように構成されたＬＥＤアレイ３４は、筐体１１内に図５における紙面手前側から奥側に向かって延びるようにして、複数本が幅方向全域に一定の間隔を空けて平行に配設されている。この際、各ＬＥＤ３５はその配光ピークが当該ＬＥＤ３５を中心として幅方向に放射状に広がる向きに調節されている。
【００７３】
そして、上記のようなＬＥＤアレイ３４の直ぐ背面側には、当該ＬＥＤアレイ３４から各ＬＥＤ３５の配列方向に対して交差する方向の両側に向かって離間するに従い、それぞれ背面側から出射面３２側に向かって傾斜する拡散反射材３３ａが設けられている。このような拡散反射材３３ａが連結することで、全体として幅方向全域に凹凸形状をなす拡散反射板３３が形成され、この拡散反射板３３の凹凸の凹部にＬＥＤアレイ３４が配置されることになる。
なお、当該拡散反射板３３を構成する各拡散反射材３３ａは図５に示す平板状のものの他、幅方向に湾曲する円弧面を有する湾曲した板状のものであってもよい。また、拡散反射板３３上に、第一の実施形態の第一変形例で示した凹凸部１８が形成されたものであってもよい。
【００７４】
また、このＬＥＤアレイ３４においては、第一の実施形態と同様に、出射面３２から出射される光が均一になるように、各ＬＥＤ３５が放射する光の照射位置がそれぞれの拡散反射材３３ａ上にて変化するようにＬＥＤ３５の向きが調節されている。
【００７５】
なお、以上のように構成された光源ユニット３０の筐体３１内は上述の構成要素の他は空気層３７とされている。
【００７６】
なお、本第二の実施形態の変形例として、光源がＬＥＤアレイ３４でなく、例えば単一のＬＥＤ３５が点光源として個別に配置されたものであってもよい。
この場合、点光源であるＬＥＤ３５は筐体３１内において出射面１２と平行な一面上にマトリックス状に配置される。そして、各ＬＥＤ３５の周囲を囲むようにして拡散反射材３３ａが傾斜して配設される。これによって、拡散反射板３３は全体として四角錐面又は円錐面をなす凹部がマトリックス状に配置された構成となり、各凹部の底頂部に単一のＬＥＤ３５が配置されることになる。
なお、拡散反射板３３が四角錐面、円錐面を形成するもののみならず、三角錐面、六角錐面等の他の多角錐面を形成するものであってもよい。
【００７７】
本実施形態のディスプレイ装置４０においてバックライトユニット２により液晶表示部３を照射する場合、光源ユニット３０の筐体３１内のＬＥＤアレイ３４が点灯すると、個々のＬＥＤ３５の配光ピークの向きに従って幅方向に放射される。このとき、各ＬＥＤ３５には光遮断部材３６が設けられているため、当該ＬＥＤ３５から直接的に出射面３２に向かう光の大部分が当該光遮断部３６によって遮断される。
また、各ＬＥＤアレイ３４は拡散反射板３３の凹部に設けられているため、幅方向と同一平面状に放射された光は拡散反射板３３に向かって走行する。そしてこの拡散反射板３３で反射されるとともに一定の範囲に拡散させられた後に、出射面３２から出射することになる。
なお、ＬＥＤ３５から放射された光は空気層３７を伝播するので、当該空気層３７によって適宜散乱させられる。
【００７８】
このような第二の実施形態における光源ユニット３０においても、ＬＥＤ３５の光が直接的に出射面３２に向かうことはなく拡散反射板３３を介するため、光路長を長くとることができ、これにより空気層３７における散乱効果の寄与を十分に受けることができる。したがって、第一の実施形態と同様に出射光の不自然な輝度ムラを低減することが可能となる。
【００７９】
また、第二の実施形態では光源ユニット３０の筐体３１内の幅方向全域に亘ってＬＥＤアレイ３４が均等に配置されているため、幅方向端部のみに光源を備えた第一の実施形態に比べて、より効果的に輝度ムラの低減を図ることが可能となる。
【００８０】
さらに、本第二の実施形態における光源ユニット３０の変形例として、例えば図６に示すような構成のものであってもよい。この変形例では、ＬＥＤ３５は幅方向の一方（図６において右側）にのみ光を放射し、それに対応するように拡散反射材３３ａもＬＥＤ３５の光の放射方向に傾斜して配置されている。これによっても上記第二の実施形態と同様に、輝度ムラを効果的に低減させた面発光を行うことが可能となる。
【００８１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。即ち、光源ユニット１０、３０において光源の光を直接的に出射させず空気層１７、３７を伝播させながら拡散反射板１３、３３を介して出射させるというのが本発明の本質であり、これを備える限りいかなる実施態様をも包含する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】ディスプレイ装置における光源ユニットの光源の配置を示す正面模式図である。
【図３】第一の実施形態の第一変形例による光源ユニットの模式的な断面図である。
【図４】第一の実施形態の第二変形例による光源ユニットの模式的な断面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図６】第二の実施形態に係るディスプレイ装置の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１    ディスプレイ装置
２    バックライトユニット
３    液晶表示部
６    拡散板
７    光学シート
１０  光源ユニット
１１  筐体
１２  出射面
１３  拡散反射板
１４  ＬＥＤアレイ（光源アレイ）
１５  ＬＥＤ（点光源）
１６  光遮断部
１７  空気層 
２０  光制御シート
２１  透光性基材
２２  光反射層
２３  光反射部
２４  開口部
３０  光源ユニット
３１  筐体
３２  出射面
３３  拡散反射板
３３ａ 拡散反射材
３４  ＬＥＤアレイ
３５  ＬＥＤ
３６  光遮断部材
３７  空気層
【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】
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