WO2008050504A1 - Dispositif d'éclairage et affichage à cristaux liquides - Google Patents

Description

明 細 書

照明装置および液晶表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、液晶表示装置のバックライトなどとして利用される照明装置、および、こ の照明装置を備える液晶表示装置に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、ブラウン管（CRT)に代わり急速に普及して!/、る液晶表示装置は、省エネ型 、薄型、軽量型等の特長を活かし液晶テレビ、モニター、携帯電話等に幅広く利用さ れている。これらの特長をさらに活かす方法として液晶表示装置の背後に配置される 照明装置（レ、わゆるバックライト）の改良が挙げられる。

[0003] 照明装置は、主にサイドライト型 (エッジライト型ともいう）と直下型とに大別される。

サイドライト型は、液晶表示パネルの背後に導光体が設けられ、導光体の横端部に 光源が設けられた構成を有している。光源から出射した光は、導光体で反射して間 接的に液晶表示パネルを均一照射する。この構造により、輝度は低いが、薄型化す ること力 Sできるとともに、輝度均一性に優れた照明装置が実現できる。そのため、サイ ドライト型の照明装置は、携帯電話、ノートパソコン等のような中小型液晶ディスプレ ィに主に採用されている。

[0004] また、直下型の照明装置は、液晶表示パネルの背後に光源を複数個配列し、液晶 表示パネルを直接照射する。したがって、大画面でも高輝度が得やすぐ 20インチ 以上の大型液晶ディスプレイで主に採用されている。しかし、現在の直下型の照明 装置は、厚みが約 20mm〜40mm程度もあり、ディスプレイの更なる薄型化には障 害となる。

[0005] 大型液晶ディスプレイで更なる薄型化を目指すには、光源と液晶表示パネルとの 距離を近づければよいが、その場合光源の数を多くしなければ、照明装置の輝度均 一性を得る事はできない。その一方で、光源の数を増やすとコストが高くなる。そのた め、光源の数を増やすことなぐ薄型で輝度均一性に優れた照明装置の開発が望ま れている。 特許文献 1 :日本国公開特許公報「特開 2005— 117023号公報（平成 17年（2005) 4月 28日公開）」

特許文献 2 :日本国公開特許公報「特開 2005— 284283号公報（平成 17年（2005) 10月 13日公開）」

特許文献 3 :日本国公開特許公報「特開 2001— 307526号公報（平成 13年（2001) 11月 2日公開）」

特許文献 4：日本国公開特許公報「特開平 7— 94008号公報（平成 7年（1995年) 4 月 7日公開）」

発明の開示

[0006] 従来、これらの問題を解決するため、備え付けられた拡散層の光源に近接する部 分から遠くなるに従ってその密度が小さくなつていくような遮光部を備える事で、均一 な照明を得る試みがなされてきた。

[0007] 例えば、特許文献 1には、均一な光を発することができる照明装置が提案されてい る。この照明装置は、蛍光管で構成される線状光源からの距離に応じて遮光層の密 度を変えた構造を有して!/、る。

[0008] しかし、特許文献 1に記載の照明装置のように、光源が蛍光管で構成される場合に は、光源から発する光量はどの方向に対しても一様である為、照明装置の発光面に 対して直接光が照射されることになる。そのため、発光面に直接照射される蛍光管の 真上に相当大きな密度の遮光層を設けなければ均一にならず、照明装置としての光 の利用効率を損なってしまうという問題があった。また、効率を損なわずに輝度均一 性の良い照明装置を得るには、遮光部と光源との距離を大きくする必要があるが、こ のようにすることで照明装置が厚肉化してしまうという問題があった。

[0009] また、特許文献 2にも、均一な光を発することができる照明装置が提案されている。

この照明装置は、点光源の直上に設けられた拡散層の点光源に近接する中心部か ら径方向に向けて、微少反射部をその面積占有率が低下するように点在させる構造 を有している。

[0010] しかし、特許文献 2に記載の照明装置においても、光源から発せられる光量は、照 明装置の発光面方向が最も大きくなるため、光源の真上の部分には相当大きな反射 層を設けなければ発光面の輝度は均一にならず、照明装置としての光の利用効率を 損なってしまうという問題があった。また、効率を損なわずに輝度均一性の良い照明 装置を得るには、反射層と光源との距離を大きくする必要がある力 このようにするこ とで照明装置が厚肉化してしまうという問題があった。

[0011] また、特許文献 3には、導光体を使用しない軽量な照明装置が提案されている。こ の照明装置は、サイドライト型の照明装置で通常使用される導光体の代わりに空気を 導光層とする構造を有してレ、る。

[0012] しかし、特許文献 3に記載の照明装置のように、光源が端面の筐体部分で隠れて いる構造の場合、照明装置のエッジにしか光源を配置することはできず、大型の照 明装置では光量が足りなくなってしまう。さらに、エッジに光源が集中する為、光源部 分が高温になり、光源の効率低下や寿命低下の原因となってしまい、照明装置の大 型化を図ることが困難になるという問題があった。

[0013] また、特許文献 4にも、導光体の代わりに空気を導光層とする構造を有している軽 量の照明装置が提案されている。

[0014] しかし、特許文献 4に記載の照明装置を大型化すると、光源が 1個の場合は光源を 遮光することによって発生する暗部を照明装置の額縁で隠すことで輝度均一性は保 たれるが、光量が足りな!/、と!/、う問題があった。

[0015] 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、光量の損失を抑えつつ、輝 度均一性に優れた照明装置を提供し、大型かつ薄型のディスプレイを実現すること を目的とする。

[0016] 本発明にかかる照明装置は、上記の課題を解決するために、複数の光源が層内に 点在する発光層と、該発光層上に積層され、該発光層からの光を拡散させる拡散層 とを備え、上記拡散層においては、上記光源からの距離が近い領域の光の透過率 力 上記光源からの距離が遠い領域の光の透過率に比べて小さくなつているとともに 、上記光源は、その発光方向が指向性を有しており、該指向性は、上記発光層と上 記拡散層との境界面に垂直な方向の光の成分よりも該境界面に平行な方向の光の 成分の方が大きくなつてレ、るとレ、うものである。

[0017] ここで、光源の発光方向が指向性を有しているとは、光源から出射される光の強度 が向きによって異なることをいう。

[0018] 上記の構成によれば、発光層内に点在する光源からの光が指向性を有しており、 その指向性が発光層と拡散層との境界面に平行な向きに発光の強度が高くなるよう なものであるため、発光層全体に光を行き渡らせることができるとともに、光源から拡 散層に直接照射される光の量が減少する。これにより、発光層から照射される光の輝 度を層全体にわたって均一にすることができる。そのため、一定の輝度均一性を得る ために必要な光源と拡散層との距離を縮めることができ、照明装置の薄型化を図るこ と力 Sできる。なお、輝度均一性をより向上させるためには、光の主たる出射方向（出射 光の輝度が最大となる方向）が発光層と拡散層との境界面に平行な方向であること が好ましい。

[0019] さらに、拡散層の透過率が、上記光源からの距離が近い領域では、光源からの距 離が遠い領域に比べて小さくなつているため、光源から直接上方に出射される光の 量を抑えることができ、輝度均一性に優れた照明装置を実現することができる。

[0020] また、光源からの光が発光層の層拡張方向に出射されることにより、光源からの距 離が近い領域の拡散層における透過率を、従来のように光源からの光が直接拡散層 へ入射する場合ほど小さく抑える必要がなくなるため、光の利用効率が損なわれるこ とを防止すること力できる。

[0021] したがって、本発明の照明装置を利用すれば、発光面積が大きくなつた場合にも輝 度均一性に優れ、かつ、光量の損失を抑えた効率的な照明装置を実現することがで きる。

[0022] 本発明の照明装置は、上記の構成に加え、上記複数の光源のうちの少なくとも 2つ の光源からの発光方向が互いに異なって!/、ること力好ましレ、。

[0023] 上記の構成によれば、少なくとも 2つの光源からの発光方向が互いに異なっている ことにより、光を発光層の隅々まで行き渡らせることができる。つまり、一方の光源が 照射できない領域を、他方の光源によって照射することができる。したがって、発光 面積が大きくなつた場合にも輝度均一性に優れた照明装置を実現することができる ため、大型の表示装置のバックライトとして好適に使用できる。なお、ここでの発光方 向とは、光源から出射する光の向きのことを意味する。 [0024] 本発明の照明装置においては、上記光源が発光ダイオードであることが好ましい。

[0025] 上記の構成によれば、光源を小型化及び薄型化することができるため、照明装置を より薄型にすること力 Sできる。また、発光ダイオードは、発光方向を一定に保つことが できるため、発光ダイオードを光源として使用すれば、指向性を確実に持たせること ができ、光源の発光方向を確実に層拡張方向にすることができる。

[0026] 本発明の照明装置は、上記拡散層において、上記光源からの距離が大きくなるに したがって、層内に充填されている拡散粒子の大きさが小さくなつていることが好まし い。

[0027] 上記の構成によれば、拡散粒子の大きさを位置によって異ならせることにより光の 散乱の度合いが異なるため、光源からの距離の大小によって、拡散層の透過率を容 易に変えることができる。そして、上記のように、光源からの距離が大きくなるにしたが つて拡散粒子の大きさが小さくなるようにすることにより、上記光源からの距離が近い 領域の光の透過率を、上記光源からの距離が遠!、領域の光の透過率に比べて小さ くすること力 Sできる。これは、拡散粒子の数量が同じで、拡散粒子の大きさが小さくな れば、光の粒子への衝突確率が低くなり、透過率が高くなるためである。

[0028] 本発明の照明装置は、上記拡散層においては、上記光源からの距離が大きくなる にしたがって、層内に充填されている拡散粒子の密度が小さくなつていることが好ま しい。

[0029] 上記の構成によれば、拡散粒子の密度を位置によって異ならせることにより光の散 乱の度合いが異なるため、光源からの距離の大小によって、拡散層の透過率を容易 に変えることができる。そして、上記のように、光源からの距離が大きくなるにしたがつ て拡散粒子の密度が小さくなるようにすることにより、上記光源からの距離が近い領 域の光の透過率を、上記光源からの距離が遠!、領域の光の透過率に比べて小さく すること力 Sでさる。

[0030] 本発明の照明装置は、上記拡散層において、上記光源からの距離が近い領域に は、光を反射させる反射材が設けられて!/、ることが好まし!/、。

[0031] ここで反射材とは、拡散層を構成する他の材料と比較して光の反射率の大きいもの のことをいう。上記の構成によれば、光源からの距離が近い領域に反射材が設けられ ていることによって、光源からの距離が遠い領域と比べて、透過率を低くすることがで きる。これにより、より輝度均一性に優れた照明装置を実現することができる。

[0032] 本発明の照明装置において、上記発光層において上記光源が配置されている領 域と、上記拡散層との間には、遮光処理が施されていることが好ましい。

[0033] 上記の構成によれば、光源から直接出射し拡散層へ入射する光の量をさらに減ら すこと力 Sできる。その結果、照明装置の発光面から出射される光の量が、発光層の位 置によって不均一となることによって、輝度が不均一となることをより確実に防止する こと力 Sでさる。

[0034] 本発明の照明装置においては、上記光源のうちの少なくとも 2個が、互いに対向す るように配置されているとともに、一方の光源からの光が他方の光源に向かって照射 されるように上記 2個の光源の発光方向が設定されていることが好ましい。

[0035] 上記の構成によれば、互いの光源力 相手の光源が照射できない領域（デッドエリ ァ）を補うように光を照射することができる。これにより、各光源から出射した光は、お 互いの光源のデッドエリアを補間するように面全体から出射されるので、喑部のない 照明装置を得る事が可能となる。

[0036] 本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、上記の何れかの 照明装置をバックライトとして備えている。

[0037] 本発明の液晶表示装置は、上記のように本発明の照明装置を備えていることによつ て、装置を大型かつ薄型にした場合にも、充分な輝度を有し、輝度均一性に優れた 装置とすること力 Sでさる。

[0038] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十 分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白にな るであろう。

図面の簡単な説明

[0039] [図 1]本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示す断面図である。

[図 2]図 1に示す液晶表示装置内の照明装置に備えられた光源を示す斜視図である

[図 3]図 1に示す液晶表示装置内の照明装置における光源の配置の一例を示す斜 視図である。

[図 4]図 3に示す照明装置の Aの部分を示す斜視図である。

園 5(a)]本実施の形態において、拡散板の透過率の分布を示す図である。具体的に は、図 5 (a)は、透過率を色の濃さで表したグラフである。

園 5(b)]本実施の形態において、拡散板の透過率の分布を示す図である。具体的に は、図 5 (b)は、透過率を高さで表したグラフである。

園 6]本発明の照明装置における光源の配置の他の例を示す平面図である。

園 7]本発明の照明装置における光源の配置の他の例を示す平面図である。

園 8]本発明の照明装置における光源の配置の他の例を示す平面図である。

符号の説明

1 欲晶表不装置

2 ノ ックライト（照明装置)

4 基板

5 光源

5a 光源

5a' 光源

6 反射シート

7 拡散板 (拡散層）

20 発光層

発明を実施するための最良の形態

[0041] 以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この 実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、 特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく 、単なる説明例に過ぎない。

[0042] 本実施の形態では、液晶表示装置のバックライトとして使用される照明装置につい て図 1〜図 8に基づいて説明する。

[0043] 図 1には、本実施の形態にかかる液晶表示装置 1を示す。液晶表示装置 1は、バッ クライト 2 (照明装置）と液晶表示パネル 3とを備えている。液晶表示パネル 3の構成に ついては、従来の液晶表示装置に使用される一般的な液晶表示パネルと同様であ るため、その説明を省略する。液晶表示装置 1に備えられたバックライト 2の構成につ いて以下に詳しく説明する。

[0044] ノ ックライト 2は、液晶表示パネル 3の背後（表示面とは反対の側）に配置されて!/、る 。図 1に示すように、バックライト 2は、基板 4、サイド発光型の LED (発光ダイオード） を発光素子として有する光源 5、反射シート 6、拡散板 (拡散層） 7、光学シート 8など を備えている。

[0045] 光源 5は、基板 4および反射シート 6からなる平板上に設けられた空間 20a (空気が 封入された空気層）内に複数個配置されており、この光源 5を有する空間が発光層 2 0を構成している。つまり、バックライト 2は、基板 4および反射シート 6上に、複数の光 源 5を有する発光層 20、拡散板 (拡散層） 7、光学シート 8が、この順に積層された構 造を有している。

[0046] なお、発光層 20は、空間 20a内に光源を有している構成に限定されることはなぐ 例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネートなどの透明樹脂などで形成された導光体 の内部に点状の光源が配置された構造であってもよい。この場合、導光体の内部に 光源を配置するための空洞状の凹部を形成し、この凹部内に光源を配置することに より、発光層を形成することができる。

[0047] また、光源 5を構成するサイド発光型の LEDとして、 R、 G、 Bのチップが 1つのパッ ケージにモールドされているものを用いることによって、色再現範囲の広い照明装置 を得る事が可能となる。基板 4の間には反射シート 6が配置されている。なお、基板 4 は輝度向上を図るために白色のものを用いることが好ましい。そして、複数の光源 5 が点在して存在する発光層 20の上面（液晶表示パネル 3の側）に拡散板 7が配置さ れている。

[0048] 拡散板 7は、光源 5から出射された光を板の内部で拡散させ、発光面 7aから面発光 させるものである。発光面 7aは、照射対象に対して光を照射するための面である。拡 散板 7は、アクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、などの透明樹脂で形成す ればよいが、これらに限定されることはなぐ拡散板として一般的に使用される材料で 形成すること力でさる。 [0049] 反射シート 6は、光を反射し、発光面 7aからより多くの光を出射させるものである。

[0050] 上記の構成により、点状の光源 5から出射された光は散乱作用と反射作用を受けな 力 拡散板 7と反射シート 6、基板 4の間、すなわち、空間 20a内を進む。そして、空 間 20a内を進む光は、反射シート 6による反射作用により拡散板 7側へ出射し、拡散 板 7による拡散作用を受けた後、発光面 7aから出射し、光学シート 8を通り液晶表示 パネル 3に到達する。なお、光学シート 8としては、拡散シート、プリズムシート、偏光 反射シート等が用いられるが、これに限定はされない。

[0051] 次に、光源 5からの光の出射方向について説明する。本実施の形態のバックライト 2 においては、従来の直下型のバックライトとは異なり、拡散板に垂直な方向に光源の 発光方向の主成分（出射光のピーク成分）がなぐ拡散板 7に沿った方向（つまり、発 光層の層拡張方向）に光源の発光方向の主成分がある。つまり、光源の主たる発光 方向が、拡散板 7に沿った方向である。これにより、拡散板 7へ光源 5からの光が直接 入射する光を減らすことができるため、拡散板 7への入射面 7bでの明暗の分布が抑 えられ、バックライトの薄型化を図ることができる。

[0052] つまり、本発明にかかるバックライト 2に備えられた光源 5は、その発光方向が指向 性を有している。そして、この指向性は、発光層 20と拡散板 7との境界面に垂直な方 向の光の成分よりも該境界面に平行な方向の光の成分の方が大きくなるような指向 性となっている。

[0053] 図 1には、バックライト 2に設けられた各光源 5からの発光方向を矢印で示す。この 矢印に示されるように、各光源 5からの光は、発光層 20に沿うように（すなわち、層の 拡張方向に）出射される。つまり、基板 4上に設けられた光源 5の側面から光が出射し 、その発光方向が拡散板 7の板の拡張方向と略平行となっている。さらに、隣接して 設けられた 2個の光源 5 · 5の光の出射方向は、それぞれ矢印 Lまたは矢印 Rの方向 であり、互いに異なっている。このように、本発明のバックライト 2においては、複数個 の光源 5から出射される各光の方向（各光の向き）は、少なくとも 2種類存在する。

[0054] このように、光源 5からの光の出射方向が発光層 20の層拡張方向になっていること によって、発光面 7aから直接出射する光の量を減らすことができ、光源配置領域が 他の領域と比べて明るくなることを防止することができる。これに加え、隣接する 2つ の光源 5 · 5からの光の出射方向（発光方向）が互いに異なっていることにより、光を発 光層 20の隅々まで行き渡らせることができる。したがって、従来のバックライトに比べ てより輝度均一性を向上させることができる。

[0055] なお、本発明においては、光源 5からの光の主たる出射方向が上記境界面と完全 に平行になってレ、るものが最も好まし!/、が、かならずしもこのような構成には限定され ない。つまり、光源 5が指向性を有するものであり、その指向性が、発光層 20と拡散 板 7との境界面に垂直な方向の光の成分よりも該境界面に平行な方向の光の成分の 方が大きくなるようなものであればよい。そして、光源 5からの光の主たる出射方向が 発光層 20と拡散板 7との境界面と略平行になっているものが好ましい。

[0056] 図 2は、本発明のバックライト 2に用いられているサイド発光型の LEDを有する光源

5の斜視図である。光源 5は、 LED素子 9と、 LED素子 9から出射された光を効率よく 光源 5から出射するためのモールド樹脂 10と、 LED素子 9とモールド樹脂 10を保持 するためのパッケージ 11と、 LED素子 9を通電させるための電極 12 · 12を備えてい

[0057] ノ /ケージ 11の表面 11a (拡散板 7に面している側）には、 LED素子 9から出射した 光を漏れなレ、ようにするための遮光処理が施されて!/、る。遮光処理の方法としては、 パッケージ 11の表面 1 laに黒塗装がされて!/、たり、パッケージ 11自体が金属ででき ていたりと、一般的に考えられる遮光処理であればどのようなものでもよい。このように 、光源 5のパッケージ 11の表面 11aに遮光処理が施されていることによって、光源 5 力、ら直接出射し拡散板 7へ入射する光の量をさらに減らすことができる。その結果、 照明装置の発光面から出射される光の量力、位置によって不均一となることにより、 輝度が不均一となることを防止することができる。

[0058] なお、本実施の形態では、上記のように LED素子 9を備えたパッケージ 11の表面 1 laに遮光処理が施されるものを例に挙げて説明した力 S、本発明はこの構成に限定さ れるものではない。本発明では、発光層 20内の光源が配置されている領域と、拡散 板 7との間に遮光処理が施されていればよい。そのため、拡散板 7の下面（すなわち 、光の入射面 7b)の光源配置領域に遮光処理が施されて!/、てもよレ、。

[0059] 次に、拡散板 7について説明する。拡散板 7の内部には、光を散乱させるための拡 散粒子 13が充填されている。本実施の形態において、拡散粒子 13は、光源の直上 の領域である光源配置領域 (すなわち、拡散板 7における光源 5との重畳部分）では 高密度で充填されており、その他の領域では低密度で充填されている。このように、 位置によって異なる密度分布を有している。このような構成により、拡散板 7において 、光源 5からの距離が近い領域の光の透過率を、光源 5からの距離が遠い領域の光 の透過率に比べて小さくすることができる。それゆえ、光源 5から近い部分の拡散板 7 力、ら出射する光の量を減らすことができ、光源配置領域が他の領域と比べて明るくな ることを防止すること力 Sできる。

[0060] また、拡散板 7の表面 (すなわち、発光面 7a)若しくは裏面 (すなわち、入射面 7b) には、遮光処理若しくは光を反射する為の加工（図示せず）が施されていてもよい。こ のように、拡散板の表面若しくは裏面に遮光処理若しくは光を反射する為の加工が 施されていることによって、拡散板の拡散度合いが向上し、輝度均一性に優れた照 明装置を得ることができ、これにより輝度均一性に優れた液晶表示装置を実現するこ と力 Sできる。

[0061] また、上記加工の濃度分布は、位置によって異なっている。例えば、上記加工の濃 度分布が光源配置領域の直上では濃ぐその他の領域では薄!/、ような分布で設けら れていることにより、拡散板 7から直接出射する光の量を減らすことができ、光源配置 領域が他の領域と比べて明るくなることを防止することができる。

[0062] 図 3は、本発明のバックライト 2における各光源の配置の一例を示す斜視図である。

図 3では、発光面側からバックライト 2を透視した場合の発光層 20を示す。図中の矢 印 R' Lは各光源 5の発光方向（光の出射方向）を示すものである。本実施の形態の バックライト 2では、 5aと 5a，のように、 2つの光源が互いに対向して配置されている。 そして、一方の光源 5aからの光が他方の光源 5a'に向力、つてそれぞれ照射されると ともに、一方の光源 5a'からの光が他方の光源 5aに向力、つてそれぞれ照射されるよう に、各光源の発光方向が設定されている。

[0063] このように、バックライト 2では、互いの光源が相手の照射できない領域（デッドエリア )を補うように配置されている。これにより、各光源から出射した光は、お互いの光源 のデッドエリア（照射できない領域)を補間するように照射され、発光面 7aの面全体か ら出射する。そのため、暗部のないバックライトを得る事が可能となる。なお、各光源 5 は他の光源が照射できない領域を補うように配置されていれば、必ずしも対向して配 置されて!/、なければならな!/ヽわけではな!/、。

[0064] 発光層 20の上方には、拡散板 7が配置されており、拡散板 7の上方には、図示はし ていないが光学シート 8が配置されている。そして、本発明における拡散板 7は、その 透過率が位置によって異なるような構造になっている。透過率を位置によって異なら せる方法としては様々な手法が存在する力 例えば、拡散粒子の大きさ（粒子径）を 位置によって変えることによって透過率を変えたり、拡散粒子の密度を位置によって 変えることによって透過率を変えたり、拡散板 7の表面（すなわち、発光面 7a)若しく は裏面（すなわち、入射面 7b)に反射材を設け、その反射率を位置によって変えるこ とによって透過率を変えることができる。

[0065] 本発明においては、上記したように、拡散板 7における光の透過率が位置によって 異なっており、光源 5からの距離が近い領域の透過率力 S、光源 5からの距離が遠い領 域の透過率に比べて小さくなつている。具体的には、最も透過率の高い領域（光源か ら最も遠い領域）の比透過率を 1とした場合、拡散板 7における光源 5の真上の領域（ 光源配置領域 7c)の比透過率が、 1/7〜1/15となっていることが好ましい。そして 、拡散板 7の光源配置領域 7c以外の領域 (この領域を 7dとする）の透過率力 7cに おける透過率よりも高くなつている。なお、拡散板 7の領域 7dにおいては、光源 5から の距離が大きくなるにしたがって透過率が徐々に大きくなつていることが好ましい。つ まり、領域 7dにおいては、光源配置領域 7cの周辺領域の比透過率が、光源配置領 域 7cの透過率よりも高ぐさらにそれ以外の領域 (光源から最も遠い領域）の透過率 よりも低くなつてレ、ることが好ましレ、。

[0066] ここで、拡散粒子は、光を拡散するための拡散層用の粒子として一般的に使用され ているものであれば何でもよい。拡散粒子として具体的には、透明樹脂でできたビー ズゃ、空気でできた気泡などが挙げられる。拡散粒子の径を位置によって異ならせる 方法としては、 UV照射量と加熱温度を制御することによって気泡の径を制御し、マス クでパターユングすることによって位置による制御を行う方法などを用いることができ る。この方法を利用して、光源からの距離が大きくなるにしたがって拡散粒子の大きさ 力 S小さくなるようにすることにより、光源からの距離が近い領域 7cの光の透過率を、光 源からの距離が遠い領域 7dの光の透過率に比べて小さくすることができる。

[0067] また、拡散粒子の密度を位置によって異ならせる場合にも、従来から一般に使用さ れている方法を用いればよい。そして、光源からの距離が近くなるにしたがって拡散 粒子の密度が高くなるようにすることにより、光源からの距離が近い領域 7cの光の透 過率を、光源からの距離が遠!、領域 7dの光の透過率に比べて小さくすることができ

[0068] また、反射材を使用することによって拡散板 7の透過率を位置によって異ならせる 場合には、一般的に使用されている反射材が特に限定されることなく使用可能である 。例えば、反射材の材料としては、酸化チタンや硫酸バリウムなどの白色粉末を溶か した白色のインクなどが挙げられる。反射材を拡散板の表面若しくは裏面に設け、さ らには透過率を位置によって変える手法は一般的に知られており、例えばシルクスク リーン印刷などの印刷によって行うことができる。シルクスクリーン印刷は、位置によつ て印刷密度を変えて印刷することができるため、拡散板の透過率および反射率を制 御すること力 Sできる。印刷に使用するインクとしては、揮発性の白色インクや、白色の UVインク、アルミなどの金属インクなどが利用可能である。また、本発明では、光源 5 力、らの距離がより近い光源配置領域 7cにのみ反射材を設けてもよい。

[0069] 以上のような手法で位置によって透過率を変えることにより、照明装置の輝度の分 布が一様となるように制御することができ、輝度均一性に優れた照明装置を得ること ができる。

[0070] 図 4は、図 3における Aの部分の斜視図である。このように 2つの光源 5a ' 5a'を対向 させて配置させることによって、互いが照射できない領域を補い、全面で照射するこ とができる。これにより、より輝度均一性に優れたバックライト 2を実現することができる

〇

[0071] 図 5 (a)および図 5 (b)は、拡散板 7の透過率の分布を表したものである。ここでは、 図 4に対応するように、光源 5が 2つの場合を例に挙げる。端面にある 5a、 5a 'はそれ ぞれ光源であり、内部方向へ照射するように配置されている。図 5 (a)および図 5 (b) のように拡散板の透過率を変化させることによって輝度均一性に優れた照明装置を 得ること力 Sできる。ここで、図中の数値は透過率を相対値で示したものであり、数値が 低い程透過率が低くなつている。つまり、図中の数値が 2倍になっている場合には、 透過率も 2倍になっていることを意味する。また、透過率の最も高い領域の比透過率 を 1とした場合、他の領域の比透過率は、図中の数値を約 15. 5で割った数値となる

〇

[0072] 図 6、図 7、図 8はそれぞれ本発明のバックライト 2における光源 5 (5a' 5a' )の配置 の例を示した平面図である。図 3に示したもののみではなぐ図 6〜8に記載したよう な配置にしても同様の効果が得られる。

[0073] 図 6では、図 4に示すような 2個の光源 5a' 5a'の組み合わせからなる単位構造 Aが 、 X方向に互い違いに配置されている。つまり、単位構造 A内に備えられた光源 5a' 力 X方向に隣接する他の単位構造 A内に備えられた光源 5bと近接しないように配 置されている。一方、 y方向に隣接する各単位構造 Aは、図 3と同様に一列に並んで 配置されている。

[0074] LEDは発光する際に発熱する。 LEDはその種類にもよる力 S、温度によって発光効 率が変化し、一般に温度が高くなりすぎると発光効率が低下する。そこで、光源として LEDを使用する場合、発光効率を維持するために LEDを放熱させる必要がある。上 記のように、 X方向に隣接する単位構造 Aを互い違いに配置することで、複数の光源 が一定の距離を有して配置され、近接することを防止することができるため、放熱性 を向上させることができ、 LEDの発光効率を維持することができる。

[0075] また、図 7に示す光源の配置例では、 2個の光源 5a ' 5a '力 発光面 7aをその真上 力、ら見た場合に四角形状となる単位構造 Bの角部分に対角線上に配置されている。 このように光源 5a ' 5a'を配置することで、暗部となる隅部分が発生しないので、より 輝度の均一な照明装置を得ることができる。

[0076] また、図 8に示す光源の配置例では、図 7に示す単位構造 Bと同じ単位構造で構成 されている。し力、し、図 8では、この単位構造 Bが X方向に互い違いに配置されている 。つまり、単位構造 B内に備えられた光源 5a'が、 X方向に隣接する他の単位構造 B 内に備えられた光源 5bと近接しないように配置されている。一方、 y方向に隣接する 各単位構造 Bは、一列に並んで配置されている。 [0077] 光源として LEDを使用する場合、 LEDを放熱させる必要がある力 上記のように、 x 方向に隣接する単位構造 Bを互い違いに配置することで、複数の光源が一定の距離 を有して配置され、近接することを防止することができるため、放熱性を向上させるこ と力 Sできる。

[0078] 以上のように、本発明の照明装置の構造について例示した力、本発明は必ずしもこ のような構成 (すなわち、 2つの光源が対向して配置されている構成）に限定はされな い。照明装置内に存在する複数の光源についても、装置内の少なくとも 2つの光源 力もの発光方向が互いに異なっていれば、どのように配置されていてもよい。そのた め、各光源からの発光方向が 3方向以上であってもよいし、光源が全く規則性なくラ ンダムに配置されていてもよい。また、光源は必ずしも 2つが対向して配置されていな ければならな!/ヽわけではな!/、。

[0079] 本発明の照明装置は、発光面積が大きくなつた場合にも輝度均一性に優れている ため、特に大画面を有する液晶表示装置のバックライトとして使用することが好ましい 1S これに限定はされず、あらゆる液晶表示装置のバックライトとして使用することが できる。また、本発明の照明装置は、液晶表示装置以外にも、屋内の照明、屋外の 掲示板用の照明などとして利用することができる。

[0080] また、本発明は、上記した主要な特徴から逸脱することなぐ他のいろいろな形で実 施すること力 Sできる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず 、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示す ものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均 等範囲に属する変形や変更、プロセスは、全て本発明の範囲内のものである。

産業上の利用の可能性

[0081] 本発明の照明装置は、液晶表示装置のバックライトとして利用できる。本発明の照 明装置は、特に、大型の液晶表示装置のバックライトとして好適に利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の光源が層内に点在する発光層と、該発光層上に積層され、該発光層からの 光を拡散させる拡散層とを備え、

上記拡散層においては、上記光源からの距離が近い領域の光の透過率が、上記 光源からの距離が遠い領域の光の透過率に比べて小さくなつているとともに、 上記光源は、その発光方向が指向性を有しており、該指向性は、上記発光層と上 記拡散層との境界面に垂直な方向の光の成分よりも該境界面に平行な方向の光の 成分の方が大きくなつていることを特徴とする照明装置。

[2] 上記複数の光源のうちの少なくとも 2つの光源からの発光方向が互いに異なってい ることを特徴とする請求項 1に記載の照明装置。

[3] 上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に記載の照明装置。

[4] 上記拡散層においては、上記光源からの距離が大きくなるにしたがって、層内に充 填されてレ、る拡散粒子の大きさが小さくなつて!/、ることを特徴とする請求項 1に記載の 照明装置。

[5] 上記拡散層においては、上記光源からの距離が大きくなるにしたがって、層内に充 填されてレ、る拡散粒子の密度が小さくなつて!/、ることを特徴とする請求項 1に記載の 照明装置。

[6] 上記拡散層において、上記光源からの距離が近い領域には、光を反射させる反射 材が設けられていることを特徴とする請求項 1に記載の照明装置。

[7] 上記発光層において上記光源が配置されている領域と、上記拡散層との間には、 遮光処理が施されていることを特徴とする請求項 1に記載の照明装置。

[8] 上記光源のうちの少なくとも 2個が、互いに対向するように配置されているとともに、 一方の光源からの光が他方の光源に向かって照射されるように上記 2個の光源の発 光方向が設定されていることを特徴とする請求項 1に記載の照明装置。

[9] 請求項 1〜8の何れ力、 1項に記載の照明装置をバックライトとして備えていることを 特徴とする液晶表示装置。