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技術 面光源装置および液晶表示装置

出願人 三菱電機株式会社
発明者 本倉紗希澤中智彦
出願日 2019年3月29日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-065705
公開日 2020年10月8日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-167013
状態 未査定
技術分野 面状発光モジュール
主要キーワード 想定範囲 レンズ形 透過成分 凸面形状 軸方向側 凹面形状 直接反射 配置順
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

色再現範囲が広い面光源装置および液晶表示装置を提供する。

解決手段

面光源装置200において、導光体切り抜いて形成された切り抜き部の内壁光入射面が設けられ、導光体の1面に形成された光出射面に導光体内の光を偏光させる光拡散部が複数形成された導光板9と、異なる色の光を発光する複数の発光体で構成され、切り抜き部の内側に設けられた光源8と、光出射面側から切り抜き部をすべて覆うように設けられた第1の反射部材10と、導光板9の側面に設けられた第2の反射部材11とを有する光源部7と、1面に開口部が形成されその内面反射面となっている中空箱型形状であり、光出射面の反対側の面と箱型形状の底面61の内側とを当接させるように、光源部7を底面61の内側全体に複数設けられた反射部6と、透過する光を散乱させ、開口部を覆うように配置された拡散板とを備える。

概要

背景

近年、4K8K放送が開始されたことに伴い、4K8K放送に対応する液晶表示装置が増えている。4K8K放送に対応する液晶表示装置は、従来の液晶表示装置よりも高い解像度を有する一方、液晶パネルを透過する光の透過率が低下するため、より多くの光量を照射することができるバックライトユニットを必要とする。

また、4K8K放送に対応する液晶表示装置は、高解像度に伴い大型化している。液晶表示装置が大型化したことに伴い、液晶パネルに表示される画像のコントラストを改善する必要があるため、4K8K放送に対応する液晶表示装置には、ローカルディミングという技術が広く用いられている。なお、ローカルディミングとは、発光領域を複数の領域に分割された液晶表示装置のバックライトユニットにおいて、それぞれの領域毎に照射する光量を制御する技術である。

このため、4K8K放送に対応する液晶表示装置では、通常、より多くの光源を並べることができ、ローカルディミングに適した直下型のバックライトユニットが採用されている。なお、直下型のバックライトユニットとは、複数の発光ダイオード(Light Emitting Diode:以下、LEDという)が敷き詰められ、液晶パネルの背面全体に光を照射するバックライトユニットのことである。

例えば、特許文献1では、直下型のバックライトを採用し、発光素子から出射した光を発光素子に当接した光学部材により精度よく反射および屈折させ、輝度が均一化された光を被照射体である液晶パネルに照射している。

概要

色再現範囲が広い面光源装置および液晶表示装置を提供する。面光源装置200において、導光体切り抜いて形成された切り抜き部の内壁光入射面が設けられ、導光体の1面に形成された光出射面に導光体内の光を偏光させる光拡散部が複数形成された導光板9と、異なる色の光を発光する複数の発光体で構成され、切り抜き部の内側に設けられた光源8と、光出射面側から切り抜き部をすべて覆うように設けられた第1の反射部材10と、導光板9の側面に設けられた第2の反射部材11とを有する光源部7と、1面に開口部が形成されその内面が反射面となっている中空箱型形状であり、光出射面の反対側の面と箱型形状の底面61の内側とを当接させるように、光源部7を底面61の内側全体に複数設けられた反射部6と、透過する光を散乱させ、開口部を覆うように配置された拡散板とを備える。

目的

本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、色純度の高い発光体を複数使用しても、色むらを抑制し、色再現範囲が広い面光源装置および液晶表示装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

光を透過する材料で形成された導光体と、前記導光体の一部を切り抜いて形成された切り抜き部と、前記切り抜き部の内壁に形成され光が前記導光体の内部へ入射する光入射面と、前記導光体の1面に形成され前記導光体から外へ光を出射する光出射面と、前記導光体に形成され前記導光体内の光を光出射面に偏光させる光拡散部とを有する導光板と、異なる色の光を発光する複数の発光体で構成され、前記切り抜き部の内側に設けられ、前記発光体から発光された光が出射される発光面と前記光入射面とが対向するように配置された光源と、光を反射し、前記光出射面側から前記切り抜き部をすべて覆うように設けられた第1の反射部材と、光を反射し、前記導光板の側面に設けられた第2の反射部材と、を有する光源部と、1面に開口部が形成されその内面が反射面となっている中空箱型形状であり、前記光源部の光出射面の反対側の面と箱型形状の底面の内側とを当接させるように、前記光源部を前記底面の内側全体に複数設けられた反射部と、透過する光を散乱させ、前記反射部の開口部を覆うように配置された拡散板と、を備えた面光源装置

請求項2

前記導光板は、前記光源の発光面の面積と同じ、または、それ以上の光入射面が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。

請求項3

前記導光板は、平面状の光出射面を設けられたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の面光源装置。

請求項4

前記導光板は、拡散材を含む請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の面光源装置。

請求項5

前記光源から出射される光の色は、3色であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の面光源装置。

請求項6

前記光源は、前記発光面を2つ以上有していることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の面光源装置。

請求項7

前記反射部は、前記底面の周囲に設けられた側面が前記底面側から前記開口部側に向けて、互いの間隔が広がるように傾斜していることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の面光源装置。

請求項8

前記導光板は、前記光入射面を4つ設けられ、前記光源は、前記発光面が前記導光板のそれぞれの前記光入射面に対向する位置に配置されたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面光源装置。

請求項9

前記導光板は、前記光入射面を2つ設けられ、前記光入射面がそれぞれ対向するように配置され、前記光源は、前記発光面が前記導光板のそれぞれの前記光入射面に対向する位置に配置されたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面光源装置。

請求項10

前記導光板は、前記光入射面と対向する前記導光板の側面が、前記光源の光軸との交点を中心に前記光源から離れていくV字型形状をしていることを特徴とする請求項9に記載の面光源装置。

請求項11

請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の面光源装置と、光を画像光に変換する液晶パネルと、前記面光源装置から出射された光を、前記液晶パネルの表示面の法線方向に向けたり、拡散させたりする光学シートと、を備えた液晶表示装置

技術分野

0001

本発明は、面光源装置および液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

近年、4K8K放送が開始されたことに伴い、4K8K放送に対応する液晶表示装置が増えている。4K8K放送に対応する液晶表示装置は、従来の液晶表示装置よりも高い解像度を有する一方、液晶パネルを透過する光の透過率が低下するため、より多くの光量を照射することができるバックライトユニットを必要とする。

0003

また、4K8K放送に対応する液晶表示装置は、高解像度に伴い大型化している。液晶表示装置が大型化したことに伴い、液晶パネルに表示される画像のコントラストを改善する必要があるため、4K8K放送に対応する液晶表示装置には、ローカルディミングという技術が広く用いられている。なお、ローカルディミングとは、発光領域を複数の領域に分割された液晶表示装置のバックライトユニットにおいて、それぞれの領域毎に照射する光量を制御する技術である。

0004

このため、4K8K放送に対応する液晶表示装置では、通常、より多くの光源を並べることができ、ローカルディミングに適した直下型のバックライトユニットが採用されている。なお、直下型のバックライトユニットとは、複数の発光ダイオード(Light Emitting Diode:以下、LEDという)が敷き詰められ、液晶パネルの背面全体に光を照射するバックライトユニットのことである。

0005

例えば、特許文献1では、直下型のバックライトを採用し、発光素子から出射した光を発光素子に当接した光学部材により精度よく反射および屈折させ、輝度が均一化された光を被照射体である液晶パネルに照射している。

先行技術

0006

特開2012−216764号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら特許文献1では、バックライトの発光素子の混色については考慮されていないため、白色LEDの代わりに色純度の高い発光素子を複数使用すると、色むらが発生し、色再現範囲を広げることが難しいという問題点があった。

0008

本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、色純度の高い発光体を複数使用しても、色むらを抑制し、色再現範囲が広い面光源装置およ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

0009

本発明に係る面光源装置は、光を透過する材料で形成された導光体と、導光体の一部を切り抜いて形成された切り抜き部と、切り抜き部の内壁に形成され光が導光体の内部へ入射する光入射面と、導光体の1面に形成され導光体から外へ光を出射する光出射面と、導光体に形成され導光体内の光を光出射面に偏光させる光拡散部とを有する導光板と、異なる色の光を発光する複数の発光体で構成され、切り抜き部の内側に設けられ、発光体から発光された光が出射される発光面と光入射面とが対向するように配置された光源と、光を反射し、光出射面側から切り抜き部をすべて覆うように設けられた第1の反射部材と、光を反射し、導光板の側面に設けられた第2の反射部材とを有する光源部と、1面に開口部が形成されその内面が反射面となっている中空箱型形状であり、光源部の光出射面の反対側の面と箱型形状の底面の内側とを当接させるように、光源部を底面の内側全体に複数設けられた反射部と、透過する光を散乱させ、反射部の開口部を覆うように配置された拡散板とを備える。
また、本発明に係る液晶表示装置は、面光源装置と、光を画像光に変換する液晶パネルと、面光源装置から出射された光を、液晶パネルの表示面の法線方向に向けたり、拡散させたりする光学シートとを備える。

発明の効果

0010

本発明は、複数の発光色で構成された複数の発光体を有する光源と光源から出射された光の強さを調整する導光板とを有する光源部を備えたことにより、色むらを抑制し、色再現範囲を広くすることができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施の形態1を示す液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
本発明の実施の形態1を示す面光源装置に用いられる光源部の配置を概略的に示す図である。
本発明の実施の形態1を示す面光源装置に用いられる光源の構成を示した図である。
本発明の実施の形態1を示す面光源装置に用いられる光源部の構成を示した図である。
本発明の実施の形態2を示す液晶表示装置の構成を概略的に示す構成図である。
本発明の実施の形態2を示す面光源装置に用いられる光源部の構成を示した図である。

実施例

0012

実施の形態1.
本発明の実施の形態1における面光源装置および液晶表示装置について説明する。図1に示すとおり、液晶表示装置100は、液晶層を有する透過型の液晶パネル1、光学シート2および面光源装置200を備えている。液晶パネル1は、液晶表示装置100の前面に設けられている。光学シート2は、液晶パネル1の裏面1b側に設けられており、第1の光学シート3および第2の光学シート4を有している。液晶パネル1の裏面1bには、第1の光学シート3、第2の光学シート4、面光源装置200が順に配置されている。そのため、面光源装置200は、第2の光学シート4および第1の光学シート3を通して、液晶パネル1の裏面1bに向けて光を照射することができる。

0013

液晶パネル1は、矩形形状をしており、面光源装置200から照射された光を画像光に変換する。「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。液晶パネル1は、前面に画像を表示する表示面1aを有している。表示面1aは、矩形形状をしており、表示面1aの隣接する2辺は直交している。また、液晶パネル1の液晶層は、図示していないが、表示面1aに平行な面状の構造をしている。なお、本実施の形態では、表示面1aの形状を矩形形状として説明するが、表示面1aの形状は、他の形状であってもよい。

0014

また、本実施の形態では、説明を容易にするために、各図中にxyz直交座標系の座標軸を示す。通常、液晶表示装置100は、液晶パネル1の長辺方向を水平にして配置されるため、液晶パネル1の短辺方向をx軸方向、長辺方向をy軸方向、x軸およびy軸を含む平面であるx−y平面に垂直な方向をz軸方向とすると、x軸は上下方向を、y軸は液晶パネル1の表示面1a側から見て左右方向を、z軸は液晶表示装置100の奥行方向を示す。なお、図1は、液晶表示装置100を表示面1a側から見て右側面から見た図であるため、x軸方向は図1の上下方向、y軸方向は図1が描かれている紙面に垂直な方向、z軸方向は図1の左右方向となる。

0015

また、液晶パネル1の表示面1a側から見て、左側を+y軸方向、右側を−y軸方向とする。すなわち、図1が描かれている紙面に向かう方向が+y軸方向になる。また、上側を+x軸方向、下側を−x軸方向、液晶パネル1の表示面1a側を+z軸方向、液晶パネル1の裏面1b側を−z軸方向とする。

0016

第1の光学シート3は、面光源装置200から照射された光を拡散させることにより、輝度むらなど光の輝度が局所的に偏ることを抑制している。

0017

第2の光学シート4は、表面に加工が施されており、面光源装置200から放射された光を、液晶パネル1の表示面1aの法線方向に向ける機能を有している。

0018

面光源装置200は、図1に示すとおり、面光源装置200の前面となる面光源装置200の+z軸方向側に拡散板5を、面光源装置200の底面となる面光源装置200の−z軸方向側に反射部6を備えている。また、面光源装置200は、反射部6の底面61の内側に、複数の光源部7を有している。光源部7から出射された光は、拡散板5を透過した後、面光源装置200から外に出射される。

0019

光源部7は、複数の光源8、導光板9、第1の反射部材10および第2の反射部材11を有している。図2に示すとおり、複数の光源部7は、反射部6の底面61の内側全体に、碁盤の目のように敷き詰められている。なお、複数の光源部7が碁盤の目のように敷き詰められることにより、各光源部7の範囲で、ローカルディミングを行うことができる。

0020

拡散板5は、透過する光を拡散、すなわち、散乱させている。拡散板5は、例えば、薄板形状であってもよいし、シート状であってもよいし、基板上に形成された膜状であってもよい。なお、基板とは、例えば、光を透過する透明な板などで構成されている。

0021

図1に示すとおり、反射部6は、矩形形状をしている一つの底面61と底面61の周囲に設けられる4つの側面62とで構成されている。底面61は、x−y平面に平行な面であり、4つの側面62は、底面61の各辺に接続されている。反射部6は、反射部6の底面61に対向する前面となる反射部6の+z軸方向側に、開口部63を形成している。そのため、反射部6は、1面に開口部63が形成された中空の箱型形状をしている。なお、拡散板5は、反射部6の開口部63を覆うように配置されている。すなわち、拡散板5は、反射部6の蓋に相当している。

0022

図1および図2に示すとおり、反射部6の4つの側面62のうち、底面61のy軸方向と平行な辺を持つ側面62aおよび側面62bは、底面61側から開口部63側の方向である+z軸方向に向けて、互いの間隔が広がるように傾斜している。すなわち、底面61のy軸方向と平行な辺を持つ−x軸方向側の側面62aは、y−z平面に対して、−y軸方向から見て、底面61との接続部分を中心に、反時計回りに回転し、底面61のy軸方向と平行な辺を持つ+x軸方向側の側面62bは、y−z平面に対して、−y軸方向から見て、底面61との接続部分を中心に、時計回りに回転している。

0023

また、反射部6の4つの側面62のうち、底面61のx軸方向と平行な辺を持つ側面62cおよび側面62dは、底面61側から開口部63側の方向である+z軸方向に向けて、互いの間隔が広がるように傾斜している。すなわち、底面61のx軸方向と平行な辺を持つ−y軸方向側の側面62cは、z−x平面に対して、+x軸方向から見て、底面61との接続部分を中心に、反時計回りに回転し、底面61のx軸方向と平行な辺を持つ+y軸方向側の側面62dは、z−x平面に対して、+x軸方向から見て、底面61との接続部分を中心に、時計回りに回転している。

0024

反射部6は、光を反射する部材で構成されており、少なくとも反射部6の内面側は光を反射する反射面になっている。すなわち、反射部6の底面61の内側の面および側面62の内側の面は、反射面になっている。側面62は、+z軸方向に向けて広がるように傾斜しているため、側面62の反射面は、+z軸方向を向いている。なお、反射部6の反射面は、例えば、拡散反射面であってもよい。

0025

また、反射部6は、例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂によって形成された光反射シートや基板の表面に金属を蒸着させた光反射シートなどを採用することができる。

0026

図3に示すとおり、光源8は、ベース部13と複数の発光体12によって構成されており、複数の発光体12は、一体になるようソケットに設置されたり、透明樹脂でモールドしたりしてパッケージ化されている。光源8は、ベース部13のある1面に、パッケージ化された複数の発光体12よりも大きく窪んだ窪み部が形成されており、パッケージ化された複数の発光体12は、窪み部の中に配置されている。

0027

複数の発光体12のそれぞれから発光された光は、窪み部の開口から、窪み部の外側に向けて光を出射する。ここでは、便宜上、光が光源8から外に出射されるベース部13上のエリアを発光面14と称することとする。なお、本実施の形態では、発光面14および窪み部内には何も含まれていない状態で説明するが、例えば、発光面14に透明な板状の窓を設けたり、発光面14と窪み部とを透明な材料で丸ごと封止するように構成してもよい。発光面14から出射される光は、発光面14に対して垂直方向に出射された光が最も光の強度が高いことから、発光面14の中心を通り、発光面14に対して垂直な軸を光軸Cとする。

0028

複数の発光体12は、例えば発光体12a、12b、12cで構成されている。発光体12a、12b、12cは、それぞれ異なる色の光を発光するものであり、発光の有無や強さなどはそれぞれ独立して制御できるように構成されている。例えば、発光体12aを赤色発光体、発光体12bを緑色発光体、発光体12cを青色発光体とすることで、光源8から幅広色彩の光を出射することができる。なお、発光体12a、12b、12cの配置順は入れ替わってもよい。また、本実施の形態では、発光体の数を3個として説明するが、発光体の数は3個に限定されたものではない。例えば、前述の3個の発光体に加えて、白色の光を発光する発光体を追加してもよい。

0029

導光板9は、光を透過する材料で形成された導光体15を有している。導光体15は、光源8から出射された光を内部へ透過させるように、透明材料でできている。導光体15には、例えばアクリル樹脂PMMA)などの透明材料が使用される。また、導光体15は、平板状になっている。なお、導光体15は、導光板9内でz軸方向の厚みが変化していてもよい。

0030

図4に示すとおり、導光板9は、導光体15の中央部に立方体で切り抜いたような切り抜き部16が形成されている。切り抜き部16の内壁には、導光板9の内部へ光を入射する光入射面17が形成されている。なお、光入射面17は平面になっており、光入射面17のうち、−x軸方向にある光入射面を光入射面17a、+x軸方向にある光入射面を光入射面17b、−y軸方向にある光入射面を光入射面17c、+y軸方向にある光入射面を光入射面17dとする。

0031

導光板9の切り抜き部16の内側に、4つの光源8が設けられている。4つの光源8の発光面14は、それぞれ異なる方向に向くように構成されている。実施の形態1では、4つの光源8の発光面14は、光入射面17a、17b、17c、17dとそれぞれ対向するように配置されている。4つの光源8のうち、光入射面17aと対向している光源を光源8a、光入射面17bと対向している光源を光源8b、光入射面17cと対向している光源を光源8c、光入射面17dと対向している光源を光源8dとすると、光源8a、8b、8c、8dから出射された光は、それぞれ光入射面17a、17b、17c、17dに入射される。

0032

なお、光入射面17は、光源8から出射された光を効率よく導光板9に取り込むため、光源8の発光面14の面積と同じまたはそれ以上とする。また、光源8a、8b、8c、8dの各発光面と各発光面にそれぞれ対向している光入射面17a、17b、17c、17dとのクリアランスは、例えば1mm以下とする。

0033

また、光源8は、複数の発光体12を一体化したものでなく、色純度の高い光源を複数並列に並べて配置してもよい。この場合、それぞれの光源8の光を異なる光入射面17に出射するように構成してもよいし、複数の光源8の光を一つの光入射面17に出射するように構成してもよい。また、光源8は、発光面14を2つ以上有している多面発光のLEDを用いてもよい。

0034

導光板9の側面18は、それぞれ対向する光入射面17と平行になっている。導光板9の側面18のうち、光入射面17aと対向する側面を側面18a、光入射面17bと対向する側面を側面18b、光入射面17cと対向する側面を側面18c、光入射面17dと対向する側面を側面18dとする。

0035

図1に示すとおり、導光板9は、導光体15の切り抜き部16が形成された1面に導光体15から外へ光を出射する光出射面19を設けている。光出射面19が設けられた+z軸方向側の面を導光板9の前面とする。光出射面19は、平面形状をしている。また、図4に示すとおり、導光体15は、導光体15内の光を光出射面19に偏光させる光拡散部20が複数形成されている。光拡散部20は、例えば機械加工により平板をレンズ形状に削った半球状の形状をしている。

0036

なお、光拡散部20は、例えば円錐形状でもよい。また、光拡散部20は、円柱形状をしていてもよい。また、光拡散部20は、光出射面19での全反射条件を崩し、光拡散部20から光を出射するための構造になっていればよい。例えば、サンドブラスト微細構造でもよい。さらに、白色もしくは透明インクによるドットパターン印刷で作成してもよい。

0037

第1の反射部材10は、光を反射する。なお、第1の反射部材10は、透過成分と反射成分をもつ光学シートで構成される。

0038

図1および図4に示すとおり、第1の反射部材10は、導光板9の光出射面19側から導光板9の切り抜き部16をすべて覆うように設けられている。なお、第1の反射部材10の大きさは、導光板9の切り抜き部16をすべて覆うことができればよく、光出射面19の面積より十分小さいものとする。

0039

第1の反射部材10が導光板9の切り抜き部16をすべて覆うように設けたことにより、光源8から出射された光のうち、導光板9に入射されない光が直接導光板9の切り抜き部16から出射されることを防ぎ、導光板9の内部に輝点が発生しないようにしている。

0040

第2の反射部材11は、光を反射する。また、第2の反射部材11は、導光板9の側面18に設けられている。第2の反射部材11は、第2の反射部材11a、11b、11c、11dで構成されており、それぞれ導光板9の側面18a、18b、18c、18dに取り付けられている。第2の反射部材11は、導光板9の側面18に到達した光を反射して、導光板9の内部方向へ戻す。第2の反射部材11が導光板9の側面18に到達した光を反射し、導光板9の内部方向へ戻すことにより、隣接する導光板9に光が入射し、想定範囲以外のエリアが発光することを防いでいる。

0041

なお、第1の反射部材10および第2の反射部材11は、例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂によって形成された光反射シートまたは基板の表面に金属を蒸着させた光反射シートなどを採用してもよい。

0042

また、第1の反射部材10および第2の反射部材11は、例えば、透過率10%以下、反射率90%以上のものを使用する。第1の反射部材10は、例えば、5%以上の透過率をもった素材であることが望ましい。第2の反射部材11は、例えば、95%以上の反射率をもった素材であることが望ましい。なお、第1の反射部材10および第2の反射部材11は、粘着性のあるシールのようなものでもよい。

0043

図1および図2に示すとおり、反射部6は、光源部7を底面61の内側全体に複数設けている。光源部7は、光出射面19側から反射部6の開口部63方向に光を取り出すために、光出射面19の反対側の面が反射部6の底面61の内側に当接するように取り付けられている。そのため、光出射面19は、反射部6の開口部63に対向している。

0044

なお、光源部7における導光板9の4つの光入射面17a、17b、17c、17dは、4つの側面18a、18b、18c、18dに対して傾斜していてもよい。さらに、光入射面17は、平面ではなく、凸形状や凹形状でもよい。また、光源部7の光出射面19は、平面ではなく、例えば凸面形状凹面形状でもよい。

0045

次に、本実施の形態1に用いられる光源8から出射された光線挙動について説明する。なお、光源8a、8b、8c、8dからそれぞれ出射された光線は同じ挙動をするため、本実施の形態では、一例として、光源8bから出射された光線L1の挙動について説明する。

0046

図4に示すとおり、光源8bから出射された光線L1は、隣接する光入射面17bに達すると、光入射面17bで屈折し、導光板9の内部へ入っていく。

0047

このとき、スネルの法則により、光入射面17bで屈折する光線L1の屈折角は、光入射面17bに入射された光線L1の入射角よりも小さくなる。なお、入射角は、光線L1が光入射面17bに入射されるとき、入射方向と光入射面17bの法線とがなす角度を、屈折角は、光線L1が光入射面17bで屈折したとき、屈折した方向と光入射面17bの法線とがなす角度をいう。

0048

また、フレネルの式により、光線L1は、屈折率の異なる物質の界面である光入射面17bに入射されると、一部の光線L1は界面で反射し、他の一部の光線L1は光入射面17bで屈折して導光板9の内部へ透過する。

0049

導光板9の内部へ進行した光線L1の一部は、光入射面17bに対向する導光板9の側面18bに到達すると、側面18bおよび第2の反射部材11bによって反射される。側面18bおよび第2の反射部材11bで反射された光線L1は、−x軸方向へ進行する。

0050

光線L1は、導光板9の光出射面19、光出射面19の反対側の面、側面18での全反射および導光板9における光出射面19の反対側の面と接している反射部6の底面61、導光板9の側面18に設けられた第2の反射部材11での反射により伝播する。

0051

光線L1は、導光板9の内部を伝播した後、光出射面19に達する。光出射面19に達した光線L1の一部は、光拡散部20で、光拡散部20の光学特性に従って散乱、屈折、反射する。

0052

光拡散部20から出射された光の一部は、+z軸方向に広がっていく。また、光拡散部20から出射された光の一部は、光拡散部20で−z軸方向に散乱、屈折した後、反射部6での反射により+z軸方向に広がっていく。そして、+z軸方向に広がった光は、拡散板5に到達する。

0053

拡散板5に到達した光の一部は、拡散されて、面光源装置200から出射される。一つの光源部7から出射された光は、拡散板5の一部分にだけ照射するため、この光源部7を図2のように碁盤の目のように配置することにより、面光源装置200全体から均一に光を出射させることができる。

0054

拡散板5に到達した光の一部は、反射して、反射部6の内部を進行する。反射部6の内部を進行した光は、反射部6の底面61または側面62で反射されて、再び拡散板5に到達する。

0055

拡散板5を透過する光は散乱される。そして、拡散板5を透過した光は、均一性増した面状の照明光となる。拡散板5を透過した光は、液晶パネル1の裏面1bに向けて放射される。この放射された光は、第2の光学シート4および第1の光学シート3を透過して、液晶パネル1の裏面1bに照射される。

0056

なお、本実施の形態では、導光板9は透明材料であるが、拡散材を含む材料を採用してもよい。導光板9に入射された光線L1は、拡散材により拡散されて、進行方向を変える。また、導光板9の内部を進む光線L1は、ランダムな方向に進行方向が変更される。ランダムな方向に進行方向を変更された光線L1は、導光板9の光出射面19に達する。このため、導光板9の光出射面19に達した光線L1は十分拡散されているので、光拡散部20の数を少なくすることができる。

0057

このように上記した実施の形態1によれば、複数の発光色で構成された複数の発光体12を有する光源8と光源8から出射された光の強さを調整する導光板9とを有する光源部7を備えたことにより、色むらを抑制し、色再現範囲を広くすることができる。

0058

また、複数の色の光を出射する光源8の発光面14と導光板9の光入射面17とが対向するように配置し、導光板9の光出射面19に光拡散部20を複数設けたことにより、光源8から導光板9の内部へ出射された光の強さを調整し、さらに光の混色効果も得ることができる。

0059

また、第1の反射部材10を設けることにより、導光板9内に入射されなかった光源8からの出射光直接反射部6の開口部63に到達することを防ぎ、一部分のみ高い輝度分布をもつ輝点が発生することを防ぐことができる。

0060

また、導光板9の光入射面17を光源8の発光面14の面積と同じ、または、それ以上としたことにより、光源8から出射された光を効率よく導光板9に取り込むことができる。

0061

また、導光板9の光出射面19を平面状にしたことにより、光出射面19から出射される光の強度を上げることができる。

0062

また、導光板9に拡散材を含ませることにより、導光板9の内部で十分光を拡散することができ、光拡散部20の数を減らすことができる。

0063

また、光源8から出射される光の色を3色にしたことにより、液晶パネル1に設けられているカラーフィルタによる光損失を最小限に抑制しながら、色再現範囲を広げることができる。

0064

また、光源8が発光面14を2つ以上有することにより、光源部7に搭載する光源8の個数を減らすことができる。

0065

また、反射部6の側面62を、底面61側から開口部63側に向けて、互いの間隔が広がるように傾斜させたことにより、反射部6で反射させた光を効率よく拡散板5へ送ることができる。

0066

また、導光板9の光入射面17を4つ設けたことにより、光源8から導光板9の内部へ出射された光の強さを効率よく調整することができる。

0067

実施の形態2.
本発明の実施の形態2における面光源装置および液晶表示装置について図5および図6を用いて説明する。なお、図5および図6中、図1から図4と同一符号は同一または相当部分を示す。本実施の形態2の面光源装置400および液晶表示装置300は、実施の形態1の面光源装置200および液晶表示装置100が4つの光源8a、8b、8c、8d、および、矩形状の導光板9を有する光源部7を備えているのに対し、2つの光源8e、8f、および、光入射面32と対向する側面33をV字型に形成された導光板31を有する光源部30を備えている。

0068

図5に示すとおり、光源部30は、導光板31、光源8、第1の反射部材34および第2の反射部材35を有している。図6に示すとおり、導光板31は、導光体38の中央部に直方体で切り抜いたような切り抜き部36が形成されており、切り抜き部36の内壁には、導光板31の内部に光を入射する光入射面32が形成されている。光入射面32は、平面になっており、光入射面32のうち、−y軸方向にある光入射面を光入射面32c、+y軸方向にある光入射面を光入射面32dとする。

0069

切り抜き部36の内側に、2つの光源8が設けられており、それぞれの発光面18は、光入射面32c、32dとそれぞれ対向するように配置されている。2つの光源8のうち、光入射面32cと対向している光源を光源8e、光入射面32dと対向している光源を光源8fとすると、光源8e、8fから出射された光は、それぞれ光入射面32c、32dに入射される。

0070

なお、光入射面32は、光源8から出射された光を効率よく導光板31に取り込むため、光源8の発光面14の面積と同じまたはそれ以上とする。また、光源8e、8fの各発光面と各発光面にそれぞれ対向している光入射面32c、32dとのクリアランスは、例えば1mm以下とする。

0071

また、光源8は、一体化されたLEDでなく、色純度の高い複数の光源を、それぞれの発光面がそれぞれの光入射面32に対向するように、並列に配置してもよい。また、光源8は、発光面14を2つ以上有している多面発光のLEDを用いてもよい。

0072

光入射面32cと対向している導光板31の側面33cは、x−y平面において、光源8eの光軸C2との交点を中心に−y軸方向に光源8eから離れていくV字型形状をしている。また、光入射面32dと対向している導光板31の側面33dは、x−y平面において、光源8fの光軸C3との交点を中心に+y軸方向へ光源8fから離れていくV字型形状をしている。なお、第2の反射部材35cは、導光板31の側面33cに、側面33cの形状に合わせて設けられる。また、第2の反射部材35dは、導光板31の側面33dに、側面33dの形状に合わせて設けられる。

0073

第1の反射部材34は、導光板31の光出射面37に、導光板31の切り抜き部36をすべて覆うように設けられている。なお、第1の反射部材34の大きさは、導光板31の切り抜き部36をすべて覆うことができればよく、光出射面35の面積より十分小さいものとする。

0074

次に、本実施の形態2に用いられる光源8e、8fから出射された光線の挙動について図6を用いて説明する。なお、光源8e、8fからそれぞれ出射された光線は同じ挙動をするため、本実施の形態では、一例として、光源8fから出射された光線L2の挙動について説明する。

0075

光源8fから出射された光線L2は、光入射面32dに達すると、光入射面32dで屈折し、導光板31内部へ入射される。

0076

導光板31の内部を進行した光線L2の一部は、V字型形状の側面33dおよび第2の反射部材35dによって−y軸方向へ反射される。

0077

V字型形状の側面33dおよび第2の反射部材35dで−y軸方向へ反射された光線L2の一部は、側面33aおよび第2の反射部材35aによって−x軸方向から+x軸方向へ、もしくは側面33bおよび第2の反射部材35bによって+x軸方向から−x軸方向へ反射される。これにより、光源8fの光軸C3の方向のみならず、光軸C3の方向に垂直な方向にも光を伝播させることができる。

0078

このように上記した実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果を奏する。さらに、対向する2つの側面33c、33dをV字型形状にした導光板31を備えたことにより、2つの光源8e、8fから出射される光だけで、導光板31全体の光の強さを調整することができ、導光板31の切り抜き部36の内部に設ける光源8の数を減らすことができる。

0079

なお、上述の各実施の形態においては、「平行」または「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載をした場合には、製造上の公差または組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを示している。

0080

また、以上のように本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの各実施の形態に限るものではない。

0081

1液晶パネル
2光学シート
5拡散板
6反射部
7光源部
8、8a、8b、8c、8d、8e、8f 光源
9導光板
10 第1の反射部材
11、11a、11b、11c、11d 第2の反射部材
30 光源部
31 導光板
34 第1の反射部材
35、35a、35b、35c、35d 第2の反射部材

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