JP4431070B2 - 面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、離散的光源列を用いた面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置には液晶表示パネルの前面あるいは後面に面照明装置が設けられている。パネル後面に配置される面照明装置であるバックライトユニットとして、光を導光する導光板の端辺に光源が配置されたサイドライト（エッジライト）型と、液晶表示パネル直下に光源を配置した直下型とがある。両者の使い分けとして、概ね２０型（対角２０インチ）以下の画面サイズを備えた液晶表示装置や、特に薄型を必要とする液晶表示装置には、サイドライト型バックライトユニットが用いられる。いずれの方式についても、光源には一般に冷陰極管が使われているが、近年では環境問題が重要視されており、水銀が用いられている冷陰極管を用いるのは好ましくない状況にある。そこで、冷陰極管に代わる光源として水銀レス蛍光管やＬＥＤ（発光ダイオード）等、種々の光源が開発されているが、その中でもＬＥＤは次期光源として有望視されている。

サイドライト型バックライトユニットにおいてＬＥＤを光源とする場合、白色ＬＥＤを複数配置する構成と、異なる発光色（例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））の各単色ＬＥＤをセットにして複数セット配置する構成とが考えられている。白色ＬＥＤは黄色発光蛍光体と青色発光ＬＥＤを組合わせたもので、発光色のバラツキは比較的少ない。一方、Ｒ、Ｇ、Ｂの各単色ＬＥＤを組み合わせて用いたバックライトユニットは、白色ＬＥＤでは実現不可能な広大な色再現性を実現できるという点で非常に注目されている。

例えば、Ｒ色発光ＬＥＤとＧ色発光ＬＥＤとＢ色発光ＬＥＤを組合わせて使用する三原色発光ＬＥＤセットでは、一個当たりのＬＥＤの幅が１０ｍｍ程度であるため、同色ＬＥＤは３０ｍｍ以上離れて配設される。このため、発光色を混ぜる工夫が必要となっている。ルミレッズライティング社では発光色を混合するための導光領域を表示領域として使用しない方式（サブ導光板方式）を提案している（非特許文献１参照）。非特許文献１では、サブ導光板を用いた２段導光板構造のバックライトが開示されている。サブ導光板でＲＧＢの色を混色し、均一な白色になった状態で上段のメインの導光板に入射させている。この方式は、ＬＥＤからサブ導光板への入光効率及びサブ導光板からメイン導光板への入光効率が低いため、全体として光の利用効率が非常に低いという問題を有している。光の利用効率が低いと投入電力を増やす必要が生じるため熱対策が必要となり、放熱フィンなどによる装置サイズの大型化が発生する問題もある。また、使用するＬＥＤが増えるためコストアップが発生するという問題もある。

これら問題を解決するため、導光板から拡散板までの間に発光色をよく混合するための所定厚さの空気領域を設けたバックライトユニットが提案されている。図６は提案されたバックライトユニットで用いる導光板及びＬＥＤ光源を模式的に示している。図６に示すように、薄板状の導光板１１０の長方形の光射出面１１６の対向する長辺側の両側面（入光面）１１２Ｔ、１１２ＢにＬＥＤ光源１１５が配置されている。ＬＥＤ光源１１５からの光を効率よく利用するため、導光板１１０の短辺側の両側面は反射面１１３Ｌ、１１３Ｒになっている。

ＬＥＤ光源１１５中の各色のＬＥＤ７７の数は、ホワイトバランスの設定によって決められる。ＬＥＤの発光量の関係から、実用に耐える白色光を得るには各１個のＢ（青）色発光のＬＥＤ７７Ｂ及び（赤）色発光のＬＥＤ７７Ｒと、２個のＧ（緑）色発光のＬＥＤ７７Ｇとを組合わせるのがよい。各色のＬＥＤ７７を均等な間隔で配置することにより、個々のＬＥＤ７７の色が視認される入光面１１２からの距離が概ねどのＬＥＤ７７においても同等となる。ここでは、色均一性を重視して「Ｂ（青）Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｇ(緑）」の最小単位の配列内で２個の緑色発光のＬＥＤ７７Ｇを離隔させ、さらに最小単位配列を連続して並べても緑色発光のＬＥＤ７７Ｇが隣り合わないように、最小単位配列を「ＧＢＧＲ」としている。

従って、ＬＥＤ光源１１５は、反射面１１３Ｌ側端部で、反射面１１３Ｌ端部からＧ（緑）色発光のＬＥＤ７７Ｇと、Ｂ（青）色発光のＬＥＤ７７Ｂと、Ｇ（緑）色発光のＬＥＤ７７Ｇと、Ｒ（赤）色発光のＬＥＤＲがこの順に連設されたＬＥＤセット（以下、必要に応じ「ＧＢＧＲ」セットと記述する）１００を有している。ＬＥＤ光源１１５は、「ＧＢＧＲ」セット１００を単位として、「ＧＢＧＲ」の幅を１ピッチとして導光板１１０の入光面１１２Ｔ、１１２Ｂの左端から順に複数個並んで配置されている。

このような構成により、光射出面１１６内方の任意点Ｐ２では、任意点Ｐ２近傍のＧ色発光ＬＥＤ７７Ｇと、Ｂ色発光ＬＥＤ７７Ｂと、Ｇ色発光ＬＥＤ７７Ｇと、Ｒ色発光ＬＥＤ７７Ｒからの４つの光が混ざり合って所望の色の光を作り出すことができる。

ところが、光射出面１１６の例えば左短辺側の反射面１１３Ｌの上部近傍の任意点Ｐ１には、入光面１１２Ｔ左端の「ＧＢＧＲ」セット１００からの直接光だけでなく、当該「ＧＢＧＲ」セット１００の光が反射面１１３Ｌで反射した鏡像の「ＲＧＢＧ」セット１０１の光も到達する。つまり、任意点Ｐ１近傍には、図左方から順に「ＲＧＢＧＧＢＧＲ」の８個のＬＥＤの１セットが配置されているのと等価になり、そのうち、任意点Ｐ１により近い４個のＬＥＤセットの「ＢＧＧＢ」からの光が相対的に強く混ざり合うことになる。仮に近傍の６個のＬＥＤセットまで考慮しても「ＧＢＧＧＢＧ」であって「Ｒ」が全く存在しないことになる。このため、任意点Ｐ１では赤色成分が不足した混合白色となってしまい、反射面１１３Ｌの上端部近傍に色むらが発生し易いという問題が生じている。この色むらは、同様のＬＥＤ配列をとる場合には反射面１１３Ｌの下端部や、右側の反射面１１３Ｒの上端部及び下端部にも生じてしまう。また、ＬＥＤセット１００を「ＧＢＧＲ」パターンから「ＧＲＧＢ」パターンにしても同様の問題が生じる。

特開２００３−２１５３４９号公報 特開２００３−９５３９０号公報 日経エレクトロニクス、２００３年３月３１日、Ｎｏ．８４４、ｐ１２６〜１２７

本発明の目的は、離散的光源列を用いて良好な表示品質が得られる面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。

上記目的は、面状に分布して光を射出する光射出領域と、前記光射出領域に光を導光する導光領域と、前記導光領域に光を入光する入光面と、前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、異なる発光波長スペクトルの光を射出する複数種類の光源を前記入光面に沿って交互に離散的に配置した離散的光源列と、前記離散的光源列の前記反射面側端部に配置され、前記離散的光源列内の他の同種類光源より少ない光量の光を前記導光領域に射出する端部光源とを有することを特徴とする面照明装置によって達成される。

本発明によれば、離散的光源列を用いて良好な表示品質が得られる面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を実現できる。

〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による離散的光源列を用いた面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施の形態による面照明装置としてのバックライトユニットを備えた液晶表示装置の概略構造を示す分解斜視図である。図２は、図１に示す液晶表示装置をＡ−Ａ線で切断したバックライトユニット６の主要構造を示している。図１及び図２に示すように、本実施の形態による液晶表示装置１は、一対の基板間に液晶を封止した液晶表示パネル２と面照明装置であるバックライトユニット６とを有している。

バックライトユニット６は、例えば所定板厚の長方形の薄板状の透明部材で形成されている導光板１１を有している。導光板１１は、液晶表示パネル２に面する側に面状に分布して光を射出する光射出領域（以下、光射出面という）１６を有している。導光板１１の光射出面１６の対向面は光取り出し部として機能する散乱ドット２４が印刷された光散乱面となっている。導光板１１の光射出面１６に対向する光散乱面側には反射シート２２が配置されている。

導光板１１の光射出面１６とその対向面の光散乱面とで挟まれた領域が光射出面１６に光を導光するための導光領域である。また、光射出面１６及び光散乱面の外周を囲む４つの側面部のうち、対向する例えば長辺側の両側面が導光領域に光を入光する入光面１２になっている。対向する２つの入光面１２の両端をそれぞれ結んで延びる２つの側面は、導光領域内の光を反射させる反射面１３となっている。

導光板１１の入光面１２には離散的光源列であるＬＥＤ光源１５が配置されている。ＬＥＤ光源１５は、異なる発光波長スペクトルの光を射出する複数種類のＬＥＤ７を入光面１２に沿って交互に離散的に配置して構成されている。ＬＥＤ光源１５の周囲には、ＬＥＤ光源１５からの光を導光板１１に効率良く入射させるためのリフレクタ（反射板）２０が配置されている。

導光板１１と液晶表示パネル２との間には、ＬＥＤ光源１５からの光を効率よく混合するための所定厚さの気体空間３０が設けられている。気体空間３０と液晶表示パネル２との間には例えば厚さ２ｍｍ程度の透過型拡散板３やレンズシート４、５等の光学シート類が配置されている。

このように、バックライトユニット６は、反射シート２２、導光板１１、気体空間３０及び光学シート類３、４、５とがこの順に重ねられた構成を有している。これらの構成材は、ハウジング６０によって固定されている。

次に、バックライトユニット６での光混合及び光射出動作について簡単に説明する。図２に示すように、ＬＥＤ光源１５を射出して導光板１１の入光面１２から入光した光は導光領域内を導光して散乱ドット２４により散乱させられ、一部は光射出面１６から気体空間３０に射出し、残部は反射シート２２で反射して再び導光板１１の導光領域に戻り再度散乱ドット２４で反射して最終的に光射出面１６から気体空間３０に射出する。これらの射出光は、光射出面１６の面内方向に近く、光射出面１６の法線方向からの角度θの大きい方向に進む光として射出される。このため、光射出面１６から射出した光は液晶表示パネル２に直ちには入射せず、しばらく気体空間３０内を進むことになる。これにより、入光面１６近傍で取り出されて他のＬＥＤ７からの光と混ざり合えていない状態の光は、気体空間３０内を進む間に他の光と混ざり合ってパネル２の広範囲に渡って広がるため、色むらや輝度むらが視認されなくなる。すなわち、気体空間３０は、バックライトユニット６の面内方向において、発光波長スペクトルが異なる光、又は異なる光量の光を混合して均一化する機能を有している。光学シート類３、４、５は、面内の同一点において、異なる角度で進む光を混合して角度的に配向し直すことにより、面内で照明光色と照明光量を均一にする機能を有している。

実際に導光板１１から射出する光は、光射出面１６の法線方向に対してかなり斜め方向（θ＝７０〜８０°）に射出する。そこで、ある射出点で導光板１１から射出した光を当該射出点から例えば５０ｍｍほど導光板の面内方向に進んだ位置で透過型拡散板５に入射させようとすると、気体空間３０の厚さ（光射出面１６と透過型拡散板５との間の距離）として９〜１８ｍｍが必要となる。本実施の形態では気体空間３０の厚さは約１５ｍｍにしている。気体空間３０中を５０ｍｍも進む間に光は拡散していくため、他の光と混色するほか垂直方向に近い光の光量自体も激減するため、色むらや輝度むらとして視認し難くなる。

なお、散乱ドット２４は、導光板１１の光射出面１６側（気体空間３０側）に設けてもよい。ただし、導光板１１の光射出面１６側に散乱ドット２４を設けると、導光のうち散乱ドット２４に当たった光は、その入射角度の特性を残したまま概ね入射光の主光線に沿って散乱しながら導光板１１からパネル２に向かって射出することになる。すなわち、射出角度θが小さくなり、気体空間３０内を進む距離が短くなる。このため、入光面１２近傍で取り出されて他のＬＥＤ７からの光と混ざり合えていない状態の光は、気体空間３０内で他の光と十分に混ざり合うことができずにパネル２に入射し、色むらや輝度むらが視認される。光が気体空間３０内を進む距離を十分に確保するためには、図１及び図２に示す構成より気体空間３０の厚さをさらに厚くする必要があるが、気体空間３０の厚さを厚くするとバックライトユニット６が大型化してしまう。したがって、色むらや輝度むらの視認されない小型のバックライトユニット６を実現するためには、散乱ドット２４等の光取出し機能を導光板１１の光射出面１６側ではなく反射シート２２側の面に設けるのが効果的である。

図３は、本実施の形態によるバックライトユニット６の導光板１１の光射出面１６とＬＥＤ光源１５の配置関係を、光射出面１６の法線方向に見た状態で示している。図３において、長方形の光射出面１６の長辺側の対向両側面が入光面１２Ｔ、１２Ｂであり、短辺側の対向両側面が反射面１３Ｒ、１３Ｌである。

導光板１１の入光面１２Ｔ、１２Ｂ左側端部近傍から入光面１２Ｔ、１２Ｂに沿って、Ｒ（赤）色発光ＬＥＤ７Ｒと、Ｇ（緑）色発光ＬＥＤ７Ｇと、Ｂ（青）色発光ＬＥＤ７Ｂと、Ｇ（緑）色発光ＬＥＤ７Ｇとがほぼ等間隔でこの順に連設された４個一組のＬＥＤセット（以下、必要に応じ「ＲＧＢＧ」セットと記述する）１０が複数個（例えば図示のように５個）並んで配置されている。

また、導光板１１の入光面１２Ｔ、１２Ｂ右側端部には、入光面１２Ｔ、１２Ｂ右側端部近傍の「ＲＧＢＧ」セット１０の右端のＬＥＤ７Ｇに所定間隔で隣接してＲ（赤）色発光ＬＥＤ７Ｒが配置されている。導光板１１の入光面１２Ｔ、１２Ｂ右側端部にＲ（赤）色発光ＬＥＤ７Ｒを配置することにより、導光板１１の入光面１２Ｔ、１２Ｂ右側端部から左側に向かって「ＲＧＢＧ」セット１０’が複数個並んで配置されていることと等価になる。

２つの入光面１２Ｔ、１２Ｂの両端から延びる反射面１３Ｌ、１３Ｒは、ＬＥＤ光源１５からの光の正反射を効率よくするため鏡面に仕上げられている。さらに反射面１３Ｌ、１３Ｒの裏面側（反射面１３Ｌ、１３Ｒの外側）には反射シート１４を配設して反射面１３Ｌ、１３Ｒを通過した光を導光領域内に戻すようにしてある。ただし、これらの構成に限られる訳ではなく、反射面１３Ｌ、１３Ｒは、研磨面に反射膜を蒸着または貼付してもよいし、さらには反射面１３Ｌ、１３Ｒを鏡面研磨しない荒れた切削面状態にしておいても本実施の形態は適用可能である。

さて、このような構成のＬＥＤ光源１５と、入光面１２Ｔ、１２Ｂの配置関係において、光射出面１６内方の任意点Ｐ２では、任意点Ｐ２近傍のＬＥＤ７Ｒ、ＬＥＤ７Ｂ、及び２個のＬＥＤ７Ｇからの光が混ざり合って所望の色の光を作り出すことができる。

一方、入光面１２Ｔ左側端部近傍の任意点Ｐ１には、入光面１２Ｔ左端の「ＲＧＢＧ」セット１０からの直接光だけでなく、当該「ＲＧＢＧ」セット１０の光が反射面１３Ｌに写る鏡像の「ＲＧＢＧ」セット１０’’からの光も到達する。これにより、任意点Ｐ１近傍には、反射面１３Ｌの右側から「ＲＧＢＧ」の光が到達し、反射面１３Ｌの左側からも「ＲＧＢＧ」の光が到達する。つまり、任意点Ｐ１近傍には、図左から順に「ＧＢＧＲ」セット１０’’及び「ＲＧＢＧ」セット１０が配置されているのと等価になり、そのうち、近傍の４個のＬＥＤ７、７’は「ＧＲＲＧ」セットとなり、当該セットからの光が相対的に強く混ざり合うことになるが、「ＧＲＲＧ」セットの両脇には「Ｂ」がそれぞれ配置されているので、近傍６個のＬＥＤ７、７’について見れば「ＢＧＲＲＧＢ」セットとなり、青色成分が若干不足するものの図６に示した従来構成と比較すれば、反射面１３Ｌ上端部近傍の色むらを大幅に低減することができる。同様の構成により、反射面１３Ｌ下端部近傍の色むらも大幅に低減することができる。

同様に、入光面１２Ｔ右側端部近傍の任意点（不図示）には、入光面１２Ｔ右端の「ＲＧＢＧ」セット１０’からの直接光だけでなく、当該「ＲＧＢＧ」セット１０’が反射面１３Ｒで写る鏡像の「ＲＧＢＧ」セット（不図示）からの光も到達する。これにより、任意点近傍には、反射面１３Ｒの左側から「ＲＧＢＧ」の光が到達し、反射面１３Ｒの右側からも「ＲＧＢＧ」の光が到達する。つまり、任意点近傍には、図左から順に「ＧＢＧＲ」セット１０’及び「ＲＧＢＧ」セット（不図示）が配置されているのと等価になり、そのうち、近傍の４個のＬＥＤ７は「ＧＲＲＧ」セットとなり、当該セットからの光が相対的に強く混ざり合うことになるが、「ＧＲＲＧ」セットの両脇には「Ｂ」がそれぞれ配置されているので、近傍６個のＬＥＤ７について見れば「ＢＧＲＲＧＢ」セットとなり、青色成分が若干不足するものの図６に示した従来構成と比較すれば、反射面１３Ｒ上端部近傍の色むらを大幅に低減することができる。同様の構成により、反射面１３Ｒ下端部近傍の色むらも大幅に低減することができる。

このように本実施の形態によれば、導光板１１端の反射面１３Ｌ、１３Ｒ、または反射面１３Ｌ、１３Ｒ近傍に配設された反射シート１４による反射で生じるミラー効果を積極的に利用して、異なる発光色のＬＥＤ７の間隔と配置を良好にすることができるので、色均一性のよい面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を実現できる。これにより、従来のような、入光面１２Ｔ端部近傍の任意点で極端に赤色成分が不足した混合白色となるのを抑制して色むらを目立たなくさせることが可能になる。

本実施の形態によれば、導光板側面部近傍での光の混ざり合いを促進できるので、気体空間３０の厚さを薄めに設定しても、反射面１３での色むらの視認を抑えることができる。本実施の形態によれば、バックライトユニット６を大型化することなく反射面１３近傍での色むらや輝度むらを解消することができる。

本実施の形態を用いれば、ＬＥＤ等の離散的に配設された光源列を使用する面光源システム及び液晶表示装置において、色均一性が高く、輝度均一性が高いＬＥＤバックライトユニット及び液晶表示装置を実現できる。

〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態による離散的光源列を用いた面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置について図４を用いて説明する。なお、本実施の形態による面照明装置６は第１の実施の形態による面照明装置６と同様の構成を有しており、第１の実施の形態の図１及び図２に示す構成を有している。従って、第１実施の形態と同一の作用効果を奏する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

図４は、本実施の形態によるバックライトユニット６の導光板１１の光射出面１６とＬＥＤ光源１５の配置関係を、光射出面１６の法線方向に見た状態で示している。本実施の形態は、第１の実施の形態と異なり、導光板１１の入光面１２Ｔ、１２Ｂ両端部のＬＥＤ７Ｒに代えて、他のＬＥＤ７Ｒより少ない光量の光を導光領域に射出するＲ（赤）色発光ＬＥＤ８Ｒを端部光源として離散的光源列の反射面１３Ｌ、１３Ｒ側端部に配置している点に特徴を有している。より具体的には、端部光源ＬＥＤ８Ｒは、他の同種類光源ＬＥＤ７Ｒのほぼ半分の光量を発光するようになっている。不図示の一般的なＬＥＤ駆動回路において、ＬＥＤ７Ｒに流す電流より所定量だけ少ない電流を端部光源ＬＥＤ８Ｒに流すことにより他のＬＥＤ７Ｒより所定量だけ少ない光量の光を端部光源ＬＥＤ８Ｒから射出させることができるし、あるいは、発光効率の低いＲ（赤）色発光ＬＥＤを端部光源ＬＥＤ８Ｒに用いるようにしてもよい。

さて、入光面１２Ｔ左側端部近傍の任意点Ｐ１には、第１の実施の形態と同様に、入光面１２Ｔ左端の「ＲＧＢＧ」セット１０からの直接光だけでなく、当該「ＲＧＢＧ」セット１０が反射面１３Ｌに写る鏡像の「ＲＧＢＧ」セット１０’’からの光も到達する。これにより、任意点Ｐ１近傍には、図左から順に「ＧＢＧＲ」セット１０’’及び「ＲＧＢＧ」セット１０が配置されているのと等価になる。そのうち、近傍の４個のＬＥＤ７、７’、８、８’は「ＧＲＲＧ」セットとなり、当該セットからの光が相対的に強く混ざり合うことになるが、端部光源ＬＥＤ８Ｒの発光量は他のＬＥＤ７Ｒのほぼ半分であるので、当該「ＧＲＲＧ」セットでの「Ｒ」の光量はＬＥＤ７Ｒ１個分とほぼ等価となる。これにより、赤色が強くなるのを抑制して第１の実施の形態よりもさらに色むらを防止することができるようになる。また、「ＧＲＲＧ」セットの両脇には「Ｂ」がそれぞれ配置されているので、近傍６個のＬＥＤ７、７’、８、８’について見れば「ＢＧＲＲＧＢ」セットとなり、よりバランスの取れた白色光を得ることができ、反射面１３Ｌ上端部近傍の色むらを大幅に低減することができる。同様の構成により、反射面１３Ｌ下端部近傍及び反射面１３Ｒ上下端部近傍の色むらも大幅に低減することができる。

導光板１１側面の反射面１３への写り込みによるミラー反転によるＬＥＤ配列の周期性は、色光の分布幅（空間距離）の周期性と、色光の光量の周期性に分けて考えることができる。本実施の形態では、空間距離の周期性は崩れているが、端部光源の発光量は隣接する同色のミラー反転像のＬＥＤの発光量と合わせて一個分のＬＥＤの発光量となっており、光量の周期性を実現している。

このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するだけでなく、導光板１１端の反射面１３Ｌ、１３Ｒ、または反射面１３Ｌ、１３Ｒ近傍に配設された反射シート１４による反射で生じるミラー効果を積極的に利用して、対称性の良い光量分布及び異なる発光色のＬＥＤ７の間隔と配置を良好にすることが実現できる。従って、色均一性のよい面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を実現できる。これにより、従来のような、入光面１２Ｔ端部近傍の任意点で極端に赤色成分が不足した混合白色となるのを抑制して色むらを目立たなくさせることが可能になる。

〔第３の実施の形態〕
本発明の第３の実施の形態による離散的光源列を用いた面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置について図５を用いて説明する。なお、本実施の形態による面照明装置６は第１の実施の形態による面照明装置６と同様の構成を有しており、第１の実施の形態の図１及び図２に示す構成を有している。従って、第１実施の形態と同一の作用効果を奏する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

図５は、本実施の形態によるバックライトユニット６の導光板１１の光射出面１６とＬＥＤ光源１５の配置関係を、光射出面１６の法線方向に見た状態で示している。本実施の形態は、第１の実施の形態と異なり、導光板１１の入光面１２Ｔ、１２Ｂ両端部の端部光源のＬＥＤ７Ｒは、射出光の一部が遮光されて導光領域に入光しないようになっている。より具体的には、端部光源のＬＥＤ７Ｒは、射出領域の約半分が反射面１３Ｌ又は１３Ｒで遮られており、射出光量の約半分が導光領域に入光しないように配置されている。以下、端部光源のＬＥＤ７Ｒの光は（１／２）Ｒと表すことにする。

さて、入光面１２Ｔ左側端部近傍の任意点Ｐ１には、入光面１２Ｔ左端の「（１／２）ＲＧＢＧ」セット１０からの直接光だけでなく、当該「（１／２）ＲＧＢＧ」セット１０の光が反射面１３Ｌで反射した鏡像の「（１／２）ＲＧＢＧ」セット１０’’の光も到達する。これにより、任意点Ｐ１近傍には、図左から順に「ＧＢＧ（１／２）Ｒ」セット１０’’及び「（１／２）ＲＧＢＧ」セット１０が配置されているのと等価になる。そのうち、近傍の６個のＬＥＤ７、７’は「ＢＧ（１／２）Ｒ（１／２）ＲＧＢ」セットとなる。光量に関し「（１／２）Ｒ（１／２）Ｒ」は「Ｒ」のＬＥＤ７Ｒ１個分と等価である。これにより、赤色が強くなるのを抑制して第１及び第２の実施の形態よりもさらにバランスの取れた白色光を得ることができ、反射面１３Ｌ上端部近傍の色むらを大幅に低減することができる。同様の構成により、反射面１３Ｌ下端部近傍及び反射面１３Ｒ上下端部近傍の色むらも大幅に低減することができる。

本実施の形態では入光面１２端部の端部光源の中心と導光板１１の反射面１３端部の位置を対向させて合わせることでＬＥＤ配列の実体と像とを連続的にすることができる。このため、導光板１１側面の反射面１３への写り込みによるミラー反転効果を利用して、色光の分布幅（空間距離）の周期性と色光の光量の周期性の双方を実現できる。本実施の形態では、導光板１１の入光面１２に隣接する導光板１１側面の反射面１３の鏡面性が高いほど、面照明の色度及び輝度の均一性が高くなる。

このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができるだけでなく、導光板１１端の反射面１３Ｌ、１３Ｒ、または反射面１３Ｌ、１３Ｒ近傍に配設された反射シート１４による反射で生じるミラー効果を積極的に利用して、対称性の良い光量分布及び異なる発光色のＬＥＤ７の間隔と配置を良好にすることが実現できる。従って、色均一性のよい面照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を実現できる。これにより、従来のような、入光面１２Ｔ端部近傍の任意点で極端に赤色成分が不足した混合白色となるのを抑制して色むらを目立たなくさせることが可能になる。

また、本構成によれば、第２の実施の形態のようにＬＥＤ駆動回路を調整する必要もなく、また、端部光源用に発光効率の低いＬＥＤをわざわざ用意する必要もない。

本発明は上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、入光面１２両端の端部電極が赤色発光のＬＥＤ７Ｒ又は８Ｒである例で説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、離散的光源列の最小単位配列が「ＢＧＲＧ」である場合、入光面１２両端の端部電極は青色発光のＬＥＤになる。また、離散的光源列の最小単位配列が「ＲＧＢＧ」又は「ＢＧＲＧ」のいずれでも、一方の配列を１／２ピッチ分前後にずらせば両者は同一配列であるといえるので、配列パターンの規則性を維持しつつ入光面１２の両端の端部電極の発光色を異ならせることも可能である。例えば、入光面１２左端の端部電極の発光色を赤にして入光面１２右端の端部電極の発光色を青にすることも本発明の範囲に含まれる。

上記実施の形態では、導光板１１の両サイドにＬＥＤ電極１５を配置したが、これに限らず、片側だけにＬＥＤ電極１５を配置してもよい。また、断面が楔形の導光板のような場合には当然片側のみにＬＥＤ電極１５を配置してよい。

また、上記実施の形態では、平行平板型の１枚の導光板に発明を適用したが、本発明はこれに限らず、サイドライト型であれば、導光板が２枚重ね合わされた構造の導平面２段型を始め他のあらゆる構造のバックライトユニットに適用可能である。さらに、バックライトユニットに限らずフロントライトユニットにも本発明は適用可能である。

また、上記実施の形態では透明部材で形成された導光板１１を導光領域に用いているが、本発明はこれに限られない。例えば導光領域側面部に反射部材が取り付けられていれば導光領域が中空の空気層であってももちろんよい。

また、上記実施の形態では離散的光源列の最小単位配列が「ＧＢＧＲ」の４個一組のＬＥＤの場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られない。「ＢＲＢＧ」を最小単位配列とするＬＥＤの列、「ＧＢＧＲ」を最小単位配列とするＬＥＤの列、「ＲＧＲＢ」を最小単位配列とするＬＥＤの列、「ＢＲＢＧ」を最小単位配列とするＬＥＤの列であっても良い。
また、離散的光源列の最小単位配列は、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」が所定順序で連設された３個一組の光源セットでもよい。特に、第３の実施の形態は、当該３個一組の光源セットに用いて好適である。さらに、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」と補色関係にある色を発光する光源を用いる場合にも本発明を適用可能である。
さらに、同じ発光色のＬＥＤを並べる場合にも本発明は有効である。例えば、白色ＬＥＤを連続して並べる場合には、最小配列単位は一個のＬＥＤとなり、光量の強弱が生ずるが、導光板側面１２Ｔに対向して並べられたＬＥＤ配列１５の端部に置かれたＬＥＤの発光領域の中央部分が導光板の側面１３Ｌに対向するようにおくことにより、ＬＥＤ配列１５と、当該ＬＥＤ配列１５が導光板側面１３Ｌに写る鏡像１０’’との連続性は完全な周期性を実現するものとできる。

上記実施の形態は、光源としてＬＥＤを用いたが本発明はこれに限られず、離散的光源列を構成し得るものであればいかなる発光体も用いることができる。

以上説明した本実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
異なる発光波長スペクトルの光を射出する複数種類の光源を前記入光面に沿って交互に離散的に配置した離散的光源列と、
前記離散的光源列の前記反射面側端部に配置され、前記離散的光源列内の他の同種類光源より少ない光量の光を前記導光領域に射出する端部光源と
を有することを特徴とする面照明装置。
（付記２）
付記１記載の面照明装置において、
前記端部光源は、
射出光の一部が遮光されて前記導光領域に入光しないこと
を特徴とする面照明装置。
（付記３）
付記２記載の面照明装置において、
前記端部光源は、
射出光の一部が前記反射面で遮られて前記導光領域に入光しないように配置されていること
を特徴とする面照明装置。
（付記４）
付記２又は３に記載の面照明装置において、
前記端部光源は、
射出光のほぼ半分の光量が前記導光領域に入光すること
を特徴とする面照明装置。
（付記５）
付記１記載の面照明装置において、
前記端部光源は、
前記他の同種類光源のほぼ半分の光量を発光すること
を特徴とする面照明装置。
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記離散的光源列は、
前記反射面側端部でＸ色光源とＹ色光源とＺ色光源とが連設された３個一組の光源セットを有し、
前記端部光源は、
前記光源セット内の前記反射面側端部側の光源であること
を特徴とする面照明装置。
（付記７）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記離散的光源列は、
前記反射面側端部で、前記反射面端部からＸ色光源とＹ色光源とＺ色光源とＹ色光源とがこの順に連設された４個一組の光源セットを有し、
前記端部光源は、
前記光源セット内の前記Ｘ色光源であること
を特徴とする面照明装置。
（付記８）
面状に分布して光を射出する光射出領域と、
前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
前記導光領域に光を入光する入光面と、
前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
前記反射面側端部で、前記反射面端部からＸ色光源とＹ色光源とＺ色光源とＹ色光源とがこの順に連設された４個一組の光源セットを備えた離散的光源列と
を有することを特徴とする面照明装置。
（付記９）
付記６乃至８のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記Ｘ色は青又は赤色であり、
前記Ｙ色は緑色であり、
前記Ｚ色は赤又は青色であること
を特徴とする面照明装置。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記光源は、ＬＥＤであること
を特徴とする面照明装置。
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記導光領域は、透明部材からなる導光板であること
を特徴とする面照明装置。
（付記１２）
付記１乃至１０のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記導光領域は、空気層であること
を特徴とする面照明装置。
（付記１３）
付記１乃至１２のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記入光面は、対向して２つ設けられていること
を特徴とする面照明装置。
（付記１４）
付記１乃至１３のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記反射面は、ほぼ鏡面であること
を特徴とする面照明装置。
（付記１５）
付記１乃至１４のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記反射面の裏面側に反射シート１４が配置されていること
を特徴とする面照明装置。
（付記１６）
付記１乃至１５のいずれか１項に記載の面照明装置において、
前記反射面は、前記入光面の両端に設けられていること
を特徴とする面照明装置。
（付記１７）
一対の基板間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明する面照明装置とを有する液晶表示装置において、
前記面照明装置は、付記１乃至１６のいずれか１項に記載の面照明装置であること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１８）
付記１７記載の液晶表示装置において、
前記面照明装置は、
バックライトユニットとして機能すること
を特徴とする液晶表示装置。

本発明の第１の実施の形態による面照明装置としてのバックライトユニットを備えた液晶表示装置の概略構造を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の図１に示す液晶表示装置をＡ−Ａ線で切断したバックライトユニット６の主要構造を示す図である。 本発明の第１の実施の形態によるバックライトユニット６の導光板１１の光射出面１６とＬＥＤ光源１５の配置関係を、光射出面１６の法線方向に見た状態で示す図である。 本発明の第２の実施の形態によるバックライトユニット６の導光板１１の光射出面１６とＬＥＤ光源１５の配置関係を、光射出面１６の法線方向に見た状態で示す図である。 本発明の第３の実施の形態によるバックライトユニット６の導光板１１の光射出面１６とＬＥＤ光源１５の配置関係を、光射出面１６の法線方向に見た状態で示す図である。 提案されたバックライトユニットで用いられる導光板及びＬＥＤ光源を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ 液晶表示パネル
３ 透過型拡散板
４、５ レンズシート
６ バックライトユニット
７、７’、８、８’、７７ ＬＥＤ
１０、１０’、１０’’ ＬＥＤセット
１１ 導光板
１２ 入光面
１３ 反射面
１４ 反射シート
１５ ＬＥＤ光源
１６ 光射出面
２０ リフレクタ
２２ 反射シート
２４ 散乱ドット
３０ 気体空間
６０ ハウジング

Claims (18)

1. 面状に分布して光を射出する光射出領域と、
   前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
   前記導光領域に光を入光する入光面と、
   前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
   異なる発光波長スペクトルの光を射出する複数種類の光源を前記入光面に沿って交互に離散的に配置した離散的光源列と、
   前記離散的光源列の前記反射面側端部に配置され、前記離散的光源列内の他の同種類光源より少ない光量の光を前記導光領域に射出する端部光源と
   を有することを特徴とする面照明装置。
2. 請求項１記載の面照明装置において、
   前記端部光源は、
   射出光の一部が遮光されて前記導光領域に入光しないこと
   を特徴とする面照明装置。
3. 請求項２記載の面照明装置において、
   前記端部光源は、
   射出光の一部が前記反射面で遮られて前記導光領域に入光しないように配置されていること
   を特徴とする面照明装置。
4. 請求項２又は３に記載の面照明装置において、
   前記端部光源は、
   射出光のほぼ半分の光量が前記導光領域に入光すること
   を特徴とする面照明装置。
5. 請求項１記載の面照明装置において、
   前記端部光源は、
   前記他の同種類光源のほぼ半分の光量を発光すること
   を特徴とする面照明装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の面照明装置において、
   前記離散的光源列は、
   前記反射面側端部でＸ色光源とＹ色光源とＺ色光源とが連設された３個一組の光源セットを有し、
   前記光源セット内で前記反射面側端部側に最も近い光源が前記端部光源であること
   を特徴とする面照明装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の面照明装置において、
   前記離散的光源列は、
   前記反射面側端部で、前記反射面端部からＸ色光源とＹ色光源とＺ色光源とＹ色光源とがこの順に連設された４個一組の光源セットを有し、
   前記端部光源は、
   前記光源セット内の前記Ｘ色光源であること
   を特徴とする面照明装置。
8. 面状に分布して光を射出する光射出領域と、
   前記光射出領域に光を導光する導光領域と、
   前記導光領域に光を入光する入光面と、
   前記入光面端部から延設されて前記導光領域内の光を反射する反射面と、
   前記反射面側端部で、前記反射面端部からＸ色光源とＹ色光源とＺ色光源とＹ色光源とがこの順に連設された４個一組の光源セットを備えた離散的光源列と
   を有することを特徴とする面照明装置。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の面照明装置において、
   前記Ｘ色は青又は赤色であり、
   前記Ｙ色は緑色であり、
   前記Ｚ色は赤又は青色であること
   を特徴とする面照明装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の面照明装置において、
    前記光源は、ＬＥＤであること
    を特徴とする面照明装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の面照明装置において、
    前記導光領域は、透明部材からなる導光板であること
    を特徴とする面照明装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の面照明装置において、
    前記導光領域は、空気層であること
    を特徴とする面照明装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の面照明装置において、
    前記入光面は、対向して２つ設けられていること
    を特徴とする面照明装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の面照明装置において、
    前記反射面は、ほぼ鏡面であること
    を特徴とする面照明装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の面照明装置において、
    前記反射面の裏面側に反射シート１４が配置されていること
    を特徴とする面照明装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の面照明装置において、
    前記反射面は、前記入光面の両端に設けられていること
    を特徴とする面照明装置。
17. 一対の基板間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明する面照明装置とを有する液晶表示装置において、
    前記面照明装置は、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の面照明装置であること
    を特徴とする液晶表示装置。
18. 請求項１７記載の液晶表示装置において、
    前記面照明装置は、
    バックライトユニットとして機能すること
    を特徴とする液晶表示装置。

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