JP4846561B2 - 導光部材および面光源装置ならびに表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイのバックライトなどとして用いられる面光源装置用の導光部材、それを用いた面光源装置、および該面光源装置を備えた表示装置に関する。

近年、発光ダイオード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、液晶ディスプレイのバックライトとして発光ダイオード素子を用いた場合には、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。

従来、液晶ディスプレイのバックライトとしては、薄型化、低消費電力化のために、光源として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が、近年液晶ディスプレイの大型化の要求が高まり、エッジライト型では輝度の向上および均一化を図るには限界がある。そのため、大型の液晶ディスプレイ用として直下型ライトの採用が検討されている。

図１２は、液晶ディスプレイに用いられる従来の直下型面光源装置の構造を示した断面図である（非特許文献１など）。この面光源装置１０１は、液晶パネル２１の直下に配置される。面光源装置１０１には、発光ダイオード素子を用いたＬＥＤ光源５が筐体１２の底面にアレイ状に配列されている。筐体１２の底面および側面は反射シート１３で覆われている。ＬＥＤ光源５の上方には、ＬＥＤ光源５から通常は１〜５ｃｍの距離を隔てて、拡散シート１４とプリズムシート１５が配置されている。

ＬＥＤ光源５を発光させると、出射された光は直接または反射シート１３によって反射されて拡散シート１４に向かい、拡散シート１４内で乱反射し、その後、プリズムシート１５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２１に入射する。異なるＬＥＤ光源５から出射した光は、拡散シート１４との間の空間で混じりあい、さらに拡散シート１４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。一般にＬＥＤ光源５の直上に相当する部分の輝度は高くなるので、拡散シート１４において、当該部分の拡散度を高くすることでＬＥＤ光源５の直上部分の輝度を低下させ、液晶パネル２１全体の輝度の均一化を高めることができる。

しかし、従来の面光源装置では、上記のように色度および輝度を均一化させるため拡散シートを設け、さらにＬＥＤ光源と拡散シートとの距離をあけているが、それでもＲＧＢ等の複数色のＬＥＤ光源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い、また、ＬＥＤ光源の直上部分での輝度が高くなるという問題がある。

輝度むら等を低減するために、拡散シート１４において、当該部分の拡散度をさらに高くすることでＬＥＤ光源５の直上部分の輝度を低下させ、液晶パネル２１全体の輝度の均一化を高めるいわゆるライティング・カーテンをＬＥＤ光源の直上部に設けて直上部の輝度を低下させること等が行われている。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、ＬＥＤ光源と拡散シートとの間の距離を大きくすれば色度むらと輝度むらを低減できるが、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くない。

色度と輝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、導光板を用いて、線状光源または点状光源から出射する光を導光板内に閉じ込めて伝播させてから導光板の前方へ均一な光を出射させることが有効である（特許文献１）。

上記のような直下型の面光源装置においても、色度と輝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、複数のＬＥＤ光源を配置した基板の前方に、ＬＥＤ光源と対向する導光板を配置し、導光板の背面側に必要に応じて反射層を配置することにより、背面から入射したＬＥＤ光源からの光を導光板内で伝播させた後に導光板の前面から光を取り出すことが有効である。

しかし、このような導光板を用いた場合であっても、ＲＢＧ等の複数色のＬＥＤ光源を用いた場合には、やはり色度むらが生じてしまう。また、ＬＥＤ光源の直上位置で導光板の輝度が高くなり、輝度むらを十分なレベルに解消することはできない。

輝度むらを解消するために有効な技術として、特許文献２〜４には、ＬＥＤ光源からの光の出射方向を横方向へ向けるレンズが開示されている。図１３（ａ）に示すように、このレンズ３１は、上面にじょうご形状の凹部３２が形成され、外周に鋸歯状部３３が形成されている。レンズ３１の下面に配置されたＬＥＤ光源５から発せられた光は、じょうご形状部３２と鋸歯状部３３で反射・屈折し、これにより光の照射領域が横方向に広げられ、ＬＥＤ光源５の直上位置で輝度が高くなることが抑制される。

このレンズ３１は、ＬＥＤ光源５からの光の大部分を横方向へ導くことができるが、形状が複雑になる。これに対して、例えば図１３（ｂ）に示すように、円柱状の基材の上面に円錐状の凹部４２を形成したレンズ４１では、レンズ形状は簡素になるが、ＬＥＤ光源５からの光の一部が円柱の側面４３で反射して上方へ抜けていく。この上方へ抜けた光は、色度むらの要因となる可能性がある。
特許第３１５１８３０号公報 特開２００３−８０８１号公報 特開２００３−８０６８号公報 特開２００４−１３３３９１号公報 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）

本発明は、ＲＧＢ等の複数色の光源を用いる場合に、面光源装置からの発光の色むらを低減可能な導光部材を提供することを目的の一つとしている。
また本発明は、光源の直上の位置における輝度が高いことによる面光源装置の輝度むらを低減可能な導光部材を提供することを目的の一つとしている。

また本発明は、ＲＧＢ等の複数色の光源を用いる場合に、発光の色むらが低減された面光源装置を提供することを目的の一つとしている。
また本発明は、光源の直上の位置における輝度が高いことによる面光源装置の輝度むらが低減された面光源装置を提供することを目的の一つとしている。

さらに本発明は、上記のような面光源装置を備えた表示装置を提供することを目的の一つとしている。

本発明は、以下の[１]〜[１０]に記述したとおりである。
[１] 背面側に配置される光源からの光を内部で伝播させ、前面から外部へ光を出射さ
せる導光部材であって、
光源からの光を横方向へ伝播させる反射面となる前面および背面を有する導光部と、
該導光部の背面から下方へ突出し、異なる色を発する複数の光源がその下方に配置される凸状部と、が一体に形成され、
凸状部は、前記複数の光源からその内部へ入った光の混色を高め、導光部は、凸状部において混色された前記複数の光源からの光を横方向へ伝播させることを特徴とする導光部材。

[２] 凸状部は、円柱形状であり、
導光部には、前面における凸状部の直上位置に重なるように、円錐形状の凹状部が設けられていることを特徴とする[１]に記載の導光部材。

[３] １つの凸状部を有することを特徴とする[１]または[２]に記載の導光部材。
[４] 複数の凸状部を有することを特徴とする[１]または[２]に記載の導光部材。
[５] 凸状部の側面に、反射部が設けられていることを特徴とする[１]〜[４]のいずれ
かに記載の導光部材。

[６] 凹状部の凹面に、反射部が設けられていることを特徴とする[１]〜[５]のいずれ
かに記載の導光部材。
[７] [１]〜[６]のいずれかに記載の導光部材と、
該導光部材における凸状部の下方に配置された異なる色を発する複数の光源と、
を備えることを特徴とする面光源装置。

[８] [２]に記載の導光部材と、
該導光部材における凸状部の下方に配置された異なる色を発する複数の光源と、
を備え、
凸状部は、その側面で前記複数の光源からの光の一部を反射して凹状部へ導き、
該凹状部は、凸状部で反射された光と、前記複数の光源から直接入射する光とを反射させて導光部内を横方向へ伝播させることを特徴とする面光源装置。

[９] [７]または[８]に記載の面光源装置を備えることを特徴とする表示装置。
[１０] 表示部が液晶パネルであることを特徴とする[９]に記載の表示装置。
なお、上記[１]の発明において、光源がその「下方」に配置される凸状部には、図２のように凸状部の直下に凸状部下面から離間して光源が配置される形態と、図６のように凸状部内の下方に光源が配置される（埋め込まれる）形態との両方が含まれることを意図している。光源が凸状部の「下方に」配置されるという表現は、これら両方の形態に適用される。また、後者の場合には、導光部材および、凸状部に一体化された光源のうち、光源を除いた部分が導光部材である。

本発明の導光部材は、ＲＧＢ等の複数色の光源を用いる場合に、面光源装置からの発光の色むらを低減できる。
本発明の導光部材は、光源の直上の位置における輝度が高いことによる面光源装置の輝度むらを低減できる。

本発明の面光源装置は、色度および輝度の均一性が良好である。
本発明の表示装置は、上記の面光源装置をバックライトとして液晶ディスプレイ等の表示装置が構成されているので、その画像は高画質である。

以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。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。
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）５０として、発光部を収容するバックライトフレーム（筐体）５１と、発光源として固体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）５３を複数個配列させた基板としてのＬＥＤ基板（実装基板）５２とを備えている。また、バックライト装置５０は、ＬＥＤ基板（実装基板）５２上にバックライトフレーム（筐体）５１内に収容される本発明の特徴である導光部材５４を備えている。図１２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シート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を増すことなく、発光ダイオードと拡散シートとの間隔を小さくすることもできる。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・拡散させる拡散シート５５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５６，５７とを備えている。また、液晶表示モジュール６０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６１と、この液晶パネル６１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）６２，６３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。

この液晶パネル６１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。

図２は、本発明の導光部材における一実施形態を示した断面図、図３は、その上面図である。図示したように、この導光部材１は、赤色のＬＥＤ光源５Ｒ、緑色のＬＥＤ光源５Ｇ、および青色のＬＥＤ光源５Ｂからの光を横方向へ伝播させる反射面となる前面および背面を有する導光部２を有している。

導光部材の背面には、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂがその直下に配置される円柱形状の凸状部４が突出形成されている。
凸状部４の直上位置には、円錐形状の凹状部３が形成されている。

図４は、本発明の導光部材内における光源からの光の進路を説明する断面図である。図示したように、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｂ，５Ｇから発した各色光の一部は、円柱形状の凸状部４の側面で反射し、その反射光は凹状部３へ入射する。この反射光のうち凹状部３の凹面への入射角度が全反射角よりも小さい角度で入射された光は、凹状部３で反射されて導光部２内を横方向へ導かれる。

ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｂ，５Ｇのそれぞれから発して凸状部４内に入った光のうち、鉛直方向およびその近傍方向の光は、凹状部３へ直接に入射する。円錐形状の凹状部３は、その傾斜角αが、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｂ，５Ｇから直接入射した光の全てまたは大部分が全反射して、導光部２の横方向へ向かう角度となるように形成されている。したがって、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｂ，５Ｇから凹状部３へ直接入射した光の少なくとも大部分は、凹状部３で反射されて導光部５内を横方向へ導かれる。

このように、円柱形状の凸状部４と、円錐形状の凹状部３との作用によって、凸状部４の直下に配置されたＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂからの光は、その一部が導光部２内に横
方向へ導かれる。導光部２に導かれた光は、その内部を伝播し、導光部２の背面に、例えば、凹凸やドット形状の反射インキからなる反射部を形成することで、導光部２の前面から外部へ出射される。

したがって、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂからの光を、導光部材１を通過させて外部へ取り出すことで、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの直上位置における輝度が高くなることが抑制され、面光源装置から発する光の輝度の均一性を高めることができる。特に、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｂ，５Ｇの直上位置に凹状部３を設けて、これらの光源からの光を横方向へ反射させているので、光源直上の位置における輝度が高いことによる輝度むらを大幅に抑制できる。

そして、本実施形態においては、凸状部４を設けてその直下に３色のＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを配置するようにしたので、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂから凸状部４内に入った各色光の一部は、凸状部４の側面で反射される経路で上方へ向かうことになる。そして、凸状部４の側面での反射を繰り返すことにより混色が促進され、混色された光が導光部２を横方向へ伝播することになる。よって、色むらの少ない光を導光部材前面から取り出すことができるので、面光源装置から発する光の色度の均一性を高めることができる。

図５は、本発明の導光部材における別の実施形態を示した断面図である。図示したように、この導光部材１は、導光部２の凹状部３が、円錐に類似した形状であるが、その反射面は中心部に向かって角度が次第に大きくなる曲面になっている。本発明において、「円錐形状」には、このような形状も包含される。

図６は、本発明の導光部材における別の実施形態を示した断面図である。図示したように、この導光部材１は、円柱形状の凸状部４の下方に、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが埋め込まれている。このような導光部材１は、例えば、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを設置した基材の上に、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを材料として導光部材１を基材と一体化することで作製できる。より具体的には、ＬＥＤベアチップへ電流を供給する回路が形成された基板と、リフレクターと、基板に実装されたＲ，Ｇ，Ｂの各ＬＥＤベアチップとを備えたパッケージに対して、凸状部の下方における内部にＬＥＤベアチップが含まれるように、エポキシ樹脂等の接着剤による接着、一体成形などの方法で導光部材を一体化することで作製できる。

図７は、本発明の一実施形態における面光源装置の光源および導光部材の配置を示した一部上面図、図１１は、その全体を示した断面図である。図７に示したように、この面光源装置には、図２〜図６の各実施形態に示したような、１つの凸状部４を備えた複数枚の導光部材１が、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｂ，５Ｇの３個を１単位として面状に配置されたＬＥＤ光源における、１単位のＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｂ，５Ｇの直上位置に凸状部４が配置されるように規則的に並べられている。

図１１に示したように、本実施形態の面光源装置１１は、液晶表示パネル２１の直下に配置される。この面光源装置１１は、ＬＥＤ光源５が底面にアレイ状に配列された筐体１２を備えている。筐体１２の底面および側面は反射シート１３で覆われている。ＬＥＤ光源５の上方には、ＬＥＤ光源５から、例えば１〜５ｃｍの距離を隔てて、拡散シート１４とプリズムシート１５が配置されている。

ＬＥＤ光源５を発光させると、出射された光は、その上に配置された導光部材１内を横方向に伝播して外部へ出射した後、直接または反射シート１３によって反射されて拡散シート１４に向かい、拡散シート１４との間の空間で混じりあい、さらに拡散シート１４内で乱反射することにより混合が促進され、これによって色度および輝度が均一化される。
拡散シート１４内で乱反射した光は、プリズムシート１５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２１に入射する。

図８は、本発明の導光部材における別の実施形態を示した断面図、図９は、その上面図である。図示したように、この導光部材１は、直線状に配列された複数の凸状部４を備えている。

導光部２の前面における複数の凸状部４の各直上には、円錐形状の凹状部３が設けられている。複数の凸状部４の各直下には、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが配置される。
この導光部材１では、図４で説明したように、凸状部４の側面で反射して凹状部３へ入射したＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂからの光および、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂから凸状部４内に入って凹状部３へ直接入射した光のうち一部は、凹状部３で全反射角よりも小さい角度で反射されて導光部２内を横方向へ導かれる。

このように、円柱形状の凸状部４と、円錐形状の凹状部３との作用によって、凸状部４の直下に配置されたＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂからの光は、導光部２内に横方向へ導かれる。導光部２に導かれた光は、その内部を伝播し、導光部２の前面から外部へ出射される。

したがって、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂからの光を、導光部材１を通過させて外部へ取り出すことで、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの直上位置における輝度が高くなることが抑制され、面光源装置から発する光の輝度の均一性を高めることができる。特に、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｂ，５Ｇの直上位置に凹状部３を設けて、これらの光源からの光を横方向へ反射させているので、光源直上の位置における輝度が高いことによる輝度むらを大幅に抑制できる。

そして、本実施形態においては、凸状部４を設けてその直下に３色のＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを配置するようにしたので、ＬＥＤ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂから凸状部４内に入った各色光の一部は、凸状部４の側面で反射される経路で上方へ向かうことになる。これによって、これら各色光の混色が促進され、混色された光が導光部２を横方向へ伝播することになる。よって、色むらの少ない光を導光部材前面から取り出すことができるので、面光源装置から発する光の色度の均一性を高めることができる。

本実施形態では、複数の凸状部４を直線状に配列したが、この他、図１０の上面図に示したように、複数の凸状部４をアレイ状に配列してもよい。
以下、本発明の導光部材および面光源装置についてさらに詳述する。

本発明の導光部材は、光を伝播させることが可能な樹脂、ガラスおよびこれらの複合物等からなる板状の部材であり、その導光部の厚さは、例えば０．１ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜３０ｍｍである。

本発明において、円錐形状の凹状部は、円柱形状の凸状部の側面で反射して入射した光と、光源から凸状部内に入って直接入射した光の一部が導光部の方向へ全反射する形状に形成される。このような作用を有するのであれば、凹状部は、厳密に円錐形状である必要はなく、例えば図５にも示したように、凹状部３の面が曲面を成すようにしてもよい。

円柱形状の凸状部は、導光部における円錐形状の凹状部と中心軸がほぼ一致するように設けられ、その側面で反射した光源からの光の一部が、凹状部に対して、全反射角よりも小さい角度で入射して導光部の方向へ全反射する形状に形成される。通常は、凸状部の直径は、円錐形状の凹状部の最前面における直径と同程度か、あるいはそれよりも小さくな
る。

円柱形状の凸状部の側面には、光源から凸状部内へ入射した光を反射する反射部を設けてもよい。この反射部を設けることによって、凸状部内へ入射した光の一部が外部へ抜けていくことが防止され、導光部へ入射する光の量を高めることができる。

また、円錐形状の凹状部の凹面には、光源から凸状部内へ直接に、または凸状部の側面で反射して凹面に達した光を反射する反射部を設けてもよい。この反射部を設けることによって、上記の光が凹状部から外へ抜けていくことが防止され、導光部内における横方向への光伝播を高めることができる。

上記の反射部としては、白色塗料を塗工するか、または印刷によって形成した白色層、アルミ蒸着した金属光沢層などが挙げられる。
本発明の面光源装置は、間隔をおいて配置された複数の光源と、これら複数の光源と対向し、前記凸状部が、発光色が異なる複数の光源の上方位置となるように配置された１個または複数個の導光部材と、を備えている。

前記複数の光源は、基板に配置され、光源を挟んで当該基板の前方に導光部材が配置される。導光部材の背面側には、必要に応じて、反射部材が配置される。
導光部材の凸状部に対する各光源の配置位置は、各光源から凸状部内に入った光の一部が凸状部の側面で反射し、各光源からの光の一部が凹状部からの反射によって導光部内を横方向へ伝播するのであれば、特に限定されないが、凸状部内において十分な混色を行う点からは、凸状部底面の周縁に近い側の位置に、複数の各色光源を均等に配置することが好ましい。

光源としては、例えば、数百μｍ〜１ｍｍサイズの発光ダイオード素子を用いることができる。発光ダイオード素子を用いたＬＥＤ光源の具体的な形態としては、ベアチップの形態、発光ダイオード素子がパッケージに実装された形態、発光ダイオード素子がレンズ作用を有する部材等と一体化された形態などが挙げられる。

ＬＥＤ光源を基板へ配置する態様としては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の発光ダイオード素子を基板上に配置し、これらの三原色の混色により白色を発光させる態様が好ましい。この場合、上記した各実施形態において例示したように、１つの凸状部の下方にＲＢＧの各色光源を配置することが好ましい。

また、面光源装置が白色照明用である場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの組み合わせのほか、黄、橙などのいわゆる中間色のＬＥＤ光源を用いて、他のＬＥＤ光源からの発光との混色によって白色を発光させるようにしてもよい。この際使用する各色の発光ダイオード素子は必ずしも１つずつとする必要はない。Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色で構成する場合各色の発光ダイオード素子を１つずつ用いることもできるし、Ｒを１つ、Ｇを２つ、Ｂを１つ等のように色により使用する光源数を適宜異ならせることもできる。

ＬＥＤ光源の配置間隔は、特に限定されないが、間隔が狭いほど混色が良くなる傾向にある。
ＬＥＤ光源が配置される基板としては、例えば、ＬＥＤ光源に通電する回路が形成された基板、あるいは回路基板と放熱性基板との積層体などが挙げられる。回路基板上の電極パッドには、ＬＥＤ光源のカソードとアノードが電気的に接続される。回路基板を得る方法としては、ガラスエポキシ基板などの絶縁性樹脂基板に銅箔を貼り合わせ、銅箔を回路状にエッチングする方法などが挙げられる。

放熱性基板は、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属、窒化アルミニウム等のセラミックスなどの、熱伝導率が高い材料からなる基板であり、回路基板の背面に貼り合わせることによって、発光ダイオード素子から発生する熱を放熱させる。

ＬＥＤ光源を基板上に固定する方法としては、例えば、回路基板におけるＬＥＤ光源を設置する部分に貫通孔を設け、この貫通孔から露出した放熱性基板上に、銀ペーストや熱伝導性シリコーンによりＬＥＤ光源を接合する方法、鉛はんだや金−錫共晶はんだなどの金属を熱的に溶融させ、ベアチップのアノードおよびカソードと、回路基板の電極パッドとを、バンプを介したフェイスダウンボンディングにより接続する方法等の熱抵抗が小さい接続手段を用いて接続する方法などが挙げられる。

導光部材の背面側に配置される反射部としては、例えば、導光部材の背面に貼り合わせた白色反射シート、導光部材の背面に印刷した白色塗料の膜、回路基板上に形成された白色反射層（レジスト）などが挙げられる。

また、導光部材の凸状部において、回路基板、リフレクター、および回路基板に実装された各色光源を備えたパッケージを、凸状部と一体化した形態としてもよい。
基板に配置されたＬＥＤ光源の導光部材よりもさらに前方には、輝度むらや色度むらを低下させるために必要に応じて距離を隔てて、図１１に示したように拡散シートを配置することが好ましい。例えば、底面および側面を反射シートで覆った筐体の底面にＬＥＤ光源を配列し、筐体の上面側に拡散シートが配置される。

また、本発明において、導光部材の前面または背面には、輝度の均一性をより高めるために、必要に応じて、光散乱ドットを形成してもよい。光散乱ドットは、散乱性インクをドット印刷するか、あるいは導光部材と一体成形することによって形成することができる。

本発明の表示装置は、以上に説明した面光源装置を備えている。典型的には、当該表示装置の表示部は液晶パネルであり、面光源装置は、図１１のように液晶パネルの背面にバックライトとして配置される。
実施例
以下、具体的な実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例１]
１８ｍｍ厚のアクリル板（商品名ＳＵＭＩＰＥＸ 住友化学（株）製）を、フライス盤を用いて切削加工し、一辺が５０ｍｍの正方形で厚さ１２ｍｍの導光部と、直径６ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状の凸状部と、直径１４ｍｍ、傾斜角６０度の円錐形状の凹状部とを有する図４に示すような導光部材を作製した。

次に、一辺が１３ｍｍの正方形の基板にＬＥＤを実装可能な銅配線パターンが形成され、リフレクターの下面径が６ｍｍ、上面径が６ｍｍ、高さが０．５ｍｍであるパッケージ内に、縦横辺が１ｍｍサイズである０．５Ｗ級の赤ＬＥＤチップおよび１Ｗ級の青、緑ＬＥＤチップを、略正三角形の頂点位置となるように１．５ｍｍ間隔で実装／配置したＬＥＤパッケージを作製した。

リフレクターの材質は白ジェネスタ（登録商標 （株）クラレ製 耐熱性ポリアミド樹脂で白タイプ）で、リフレクター内にはエポキシ樹脂（商品名ＮＬＤ−ＳＬ−１１０１ サンユレック(株)製）を充填／封止した。

次に、上記導光部材と、ＬＥＤパッケージとを、凸状部の下面周縁とリフレクターの上
面周縁とが一致するように貼り合わせた。貼り合わせ面の接着剤として、室温硬化型のエポキシ接着剤(商品名アラルダイト 昭和高分子(株)製)を用いた。
[実施例２]
実施例１と同じサイズで、さらに凸状部下面に直径４ｍｍの円柱ざぐり孔を有する導光部材を、エポキシ樹脂（商品名ＮＬＤ−ＳＬ−１１０１ サンユレック(株)製）を用いた金型成形で作製した。

さらに、リフレクターとエポキシ樹脂封止がない以外は実施例１と同じＬＥＤパッケージを作製した。
次に、導光部材の凸状部の円柱ざぐり孔内に上述のエポキシ樹脂を充填し、赤、緑および青の各ＬＥＤチップが円柱ざぐり孔内に配置されるように上記ＬＥＤパッケージを貼り合わせた後、１００℃で２時間、次に１３０℃で３時間加熱硬化させ、ＬＥＤパッケージと導光部材が一体化したものを作製した。
[実施例３]
実施例１で凸状部側面に白色反射層を設けた以外は、実施例１と同様に導光部材付きＬＥＤパッケージを作製した。白色反射層は、顔料系塗料(商品名アクリルラッカースプレ
ー白型番０１ ニッペホームプロダクツ(株)製)を約１００μｍの厚さに塗装して形成し
た。
[比較例１]
実施例１で凸状部がなく凹状部のみ有する導光部材を用いた以外は、実施例１と同様に導光部材付きＬＥＤパッケージを作製した。導光部材とＬＥＤパッケージは、凹状部中心軸とＬＥＤパッケージ中心軸が一致するように貼り合わせた。貼り合わせ面の接着剤としては室温硬化型のエポキシ接着剤(商品名アラルダイト 昭和高分子(株)製)を用いた。

実施例１〜３および比較例１で作製した導光部材付きＬＥＤパッケージを、底面横６０ｍｍ×縦６０ｍｍ、深さ４０ｍｍで前面が開口したアルミニウム製筐体に配置、固定した。開口部以外の筺体内面部には、白色反射フィルム(商品名ルミラー６０Ｌ（登録商標）
東レ(株)製)を貼り合わせた反射部を形成した。

さらに、アルミニウム製筺体の開口部前面に厚さ１ｍｍの拡散シート（ポリカーボネート、商品名ＰＣ９３９１−５０ＨＬ 帝人化成(株)製）を固定し、面光源装置を作製した。

次に、ＬＥＤチップへ、赤：１８０ｍＡ、緑：２５０ｍＡ、青：９０ｍＡの電流を印加し、拡散シート上の全体平均輝度と色度座標を色彩度計(商品名ＣＳ１０００ コニカミ
ノルタ製)で測定した。また、拡散シート上でレンズ中心位置の法線に相当する点から対
角線上に３ｍｍ間隔で測定したときの各点の輝度のばらつき（[（最大輝度−最小輝度）
／平均輝度]×１００％）、色度座標のばらつき(色度座標Ｘ，Ｙそれぞれの最大値と最小値との差)も測定した。測定結果を表１に示す。

実施例１〜３は、いずれも比較例１に比べて全体輝度は高く、輝度ばらつきも小さい良好な結果が得られた。特に実施例２で輝度ばらつきの低減効果が大きいことがわかる。

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は、本発明の導光部材における一実施形態を示した断面図である。 図３は、図２の導光部材の上面図である。 図４は、本発明の導光部材内における光源からの光の進路を説明する断面図である。 図５は、本発明の導光部材における別の実施形態を示した断面図である。 図６は、本発明の導光部材における別の実施形態を示した断面図である。 図７は、本発明の一実施形態における面光源装置の光源および導光部材の配置を示した一部上面図である。 図８は、本発明の導光部材における別の実施形態を示した断面図である。 図９は、図８の導光部材の上面図である。 図１０は、本発明の導光部材における別の実施形態を示した上面図である。 図１１は、本発明の一実施形態における面光源装置の全体を示した断面図である。 図１２は、液晶ディスプレイに用いられる従来の直下型面光源装置の構造を示した断面図である。 図１３（ａ），図１３（ｂ）は、ＬＥＤ光源からの光の出射方向を横方向へ向けるレンズを示した断面図である。

符号の説明

１ 導光部材
２ 導光部
３ 凹状部
４ 凸状部
５ ＬＥＤ光源
５Ｒ 赤色のＬＥＤ光源
５Ｇ 緑色のＬＥＤ光源
５Ｂ 青色のＬＥＤ光源
６ 光の進路
１１ 面光源装置
１２ 筐体
１３ 反射シート
１４ 拡散シート
１５ レンズシート（プリズムシート）
２１ 液晶パネル
５０ 面光源装置（バックライト）
５１ バックライトフレーム
５２ ＬＥＤ基板（実装基板）
５３ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
５４ 導光部材（板）
５５ 拡散シート
５６，５７ プリズムシート
６０ 液晶表示モジュール
６１ 液晶パネル
６２，６３ 偏光板（偏光フィルタ）

Claims (8)

1. 背面側に配置される光源からの光を内部で伝播させ、前面から外部へ光を出射させる面光源装置用の導光部材であって、
   光源からの光を横方向へ伝播させる反射面となる前面および背面を有する導光部と、
   該導光部の背面から下方へ突出し、異なる色を発する複数の光源がその下方に配置される凸状部と、が一体に形成され、
   凸状部は、前記複数の光源からその内部へ入った光の混色を高め、さらに、複数の凸状部が直線状またはアレイ状に配列され、
   導光部は、凸状部において混色された前記複数の光源からの光を横方向へ伝播させるものであり、該導光部には、前面における凸状部の直上位置に重なるように、円錐形状の凹状部が設けられていることを特徴とする導光部材。
2. 前記円錐形状の凹状部の面は、曲面をなすことを特徴とする請求項１に記載の導光部材。
3. 前記凸状部の側面又は円錐形状の凹状部の凹面又は導光部の背面に、反射部が設けられてい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。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の導光部材と、
   該導光部材における凸状部の下方に配置された異なる色を発する複数の光源と、
   を備えることを特徴とする面光源装置。
5. 前記凸状部は、その側面で前記複数の光源からの光の一部を反射して凹状部へ導き、
   該凹状部は、凸状部で反射された光と、前記複数の光源から直接入射する光とを反射させて導光部材内を横方向へ伝播させることを特徴とする請求項４に記載の面光源装置。
6. 請求項４または５に記載の面光源装置を備えることを特徴とする表示装置。
7. 前記面光源装置の上面に、表示部を配置したことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記表示部が液晶パネルであることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

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