JP2013012422A - バックライト装置及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、バックライト装置及びこれを用いた映像表示装置において、簡単な構成でありながらも、光源からの光の利用効率を向上させて適切な光出力（例えば輝度均一性）を得ることが可能な技術を提供する。
【解決手段】
本発明は、複数のバックライトブロックを配列してバックライト装置を構成し、各バックライトブロックは、シート状の反射部材（１９）と、該反射部材と対向して設けれ、該反射部材から上記バックライトの光照射面と直交する方向に所定間隔離して配置された板状の光学素子（２）と、該光学素子と反射部材との間の空間に配置された、バックライトの光照射面と平行な方向に光を放出するＬＥＤ（７）とを有する。そして、ＬＥＤからの光を、上記光学素子と反射部材と間の空間内を繰り返し反射させて伝播させながら光学素子を透過させて、液晶パネル側へ導くように構成したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いたバックライト装置及びこれを用いた液晶表示装置に係り、特に、光源からの光の利用効率を向上させて高画質な映像を得ることが可能なバックライト装置およびこれを用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型、軽量に出来ることから色々な分野に使用されている。液晶は自身では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置している。テレビジョン表示装置等、比較的大画面の液晶表示装置には、バックライトとして蛍光管が使用されてきた。しかし、蛍光管は内部に水銀の蒸気が封入されているので地球環境への負荷が大きく、特にヨーロッパ等においては、使用が禁止される傾向にある。

また、近年の省電力規制或いは要請に対応するため、液晶用バックライト装置においても消費電力低減が求められている。

そこで、蛍光管に替わって発光ダイオード（ＬＥＤ）をバックライトの光源に使用することが行われている。ＬＥＤ光源を用いた液晶表示装置は、ＴＶ等の大型の表示装置においても、年々増加している。液晶表示装置のバックライトは面光源でなければならないが、ＬＥＤは点光源である。したがって、ＬＥＤ光源を使用した液晶表示装置のバックライトにおいては、ＬＥＤ光源などの点光源から面光源を形成する（すなわち点光源を面光源に変換する）光学系が必要である。かかる面光源を得るための光学系の従来技術としては、以下のものが知られている。

例えば特許文献３には、液晶表示パネルの直下に導光板を配置し、この導光板にライン状の凹部を形成し、この凹部にサイドエミッション型のＬＥＤ光源をライン状に配置する構成が開示されている。更に特許文献３には、ＬＥＤ光源からの光をＬＥＤ光源の側面から放射させる光学部品を用いてサイドエミッション型のＬＥＤを構成し、反射シート部に拡散反射作用のある拡散反射領域と、正反射作用のある正反射領域とを形成し、所定の割合で意図的に拡散反射させるようにして、光の利用効率を上げ、かつ、輝度むらを低減させた光学系の構成が開示されている。

また、別のアプローチにて省電力を実現するため、バックライト装置を複数のブロックに分割し、各ブロック毎に調光するエリア調光（エリア制御またはローカルディミングとも呼ばれる）が実用化されてきている。大きな発光エリアを持つ面光源装置として、分割した導光ブロックをタンデム配置した従来技術が、例えば特許文献１に記載のものが知られている。これには、各導光ブロック毎に配置された一次光源としての蛍光管の両端と中央部での輝度差を勘案して、一次光源の両端の電極部による輝度不足の発生を防止するために、隣り合う導光ブロックの重畳部は、切り欠いた舌状重畳部を形成することが示されており、さらに、一次光源の両端の電極部を湾曲させてこの湾曲した電極部を導光ブロックの範囲外に配置することが開示されている。

また、特許文献２には、大型液晶ディスプレイにおけるバックライトにおいて、縦横に分割したバックライトユニットを組み合わせて構成すること、更には各バックライトユニットの接合部分に輝度ムラが発生することを防止するために、導光板を含むバックライトと、拡散板及び液晶パネルとの間において、透明アクリル板を介在させたり、所要の空間を保持したりすることが開示されている。

特開平１１−２８８６１１号公報 特開２００４−２６５６３５号公報 特開２００６−２３６７０１号公報

上述した従来技術に係るバックライトは、ブロック又はバックライトユニット単位に導光板を用いて光を水平方向に伝播しながら液晶側へ導き出射する構成としている。このため、導光板などの光学部材が新たに必要となり、光学部材の増加やその位置決め・固定のための部品点数増加によるコストアップが生じ間、また導光板の固定などの構造的な工夫が必要となる。

また、ブロック又はバックライトユニットの導光板などの光学部材を配列する際に、位置ずれなどが生じる可能性がある。位置ずれが生じると、ブロック又はバックライトユニット相互間の境界から光が漏れて輝線になったり、逆に光が不足して暗線になったりし、バックライトの出射光の空間的分布が不均一となる、いわゆる輝度むらが発生するという不都合が生じる。かかる不都合を回避するために、上記特許文献１，２に記載に従来技術では、隣り合う導光ブロックに加工を施したり、発光源の形状を変更したり、さらに、導光板の上方部に拡散用のアクリル板を設置したりして、特別の構造体を用いる必要があった。さらに、この従来技術ではブロックの内部については、その輝度が一様になるようにしているため、境界の輝度線がかえって目立ってしまうという課題があった。

また、特許文献３に記載の従来技術は、反射シート部に拡散反射作用のある拡散反射領域と、正反射作用にある正反射領域とを形成する必要があり、複雑な光学設計が必要であると同時に薄型化に制約があるという問題があるが、引用文献３にはこの問題についての記載は無い。

本発明は、バックライト装置及びこれを用いた映像表示装置において、簡単な構成でありながらも、光源からの光の利用効率を向上させて適切な光出力（例えば輝度均一性）を得ることが可能な技術を提供するものである。

本発明は、特許請求の範囲に記載された構成を特徴とするものである。具体的には、例えば、以下の構成を特徴とするものである。
（１）液晶パネルに光を照射するためのバックライトを二次元的に分割した複数のバックライトブロックで構成し、各バックライトブロックは、該バックライトブロックの底面側（液晶パネルと反対側）に配置されたシート状の反射部材と、該反射部材と対向して設けれ、該反射部材からバックライトの光出射面と直交する方向（つまり液晶パネル側）に所定間隔離して配置された板状の光学素子と、該光学素子と反射部材との間の空間に配置された、水平方向（バックライトの光出射面と平行な方向）へ光を放出する光源（例えばサイドビューＬＥＤ）とを備え、該光源からの光を、上記光学素子と反射部材と間の空間内を繰り返し反射させて伝播させながら光学素子をその面方向に亘って透過させて、光を液晶パネル側へ導く構成を特徴としている。
（２）上記各バックライトブロックの内部、例えば上記光学部材及び／または反射シートに所定のパターンを設ける。
（３）液晶パネルに光を照射するためのバックライト装置において、バックライトの光照射面と平行な方向に光の出射軸（光軸）を有し、該出射軸と直交する方向に複数配列された光源と、該光源からの出射光を反射するシート状の反射部材と、上記反射部材から所定間隔空離して配置された、光源からの光を液晶パネルに導く板状の光学素子とを有するバックライトブロックを、バックライトの面方向に複数並置して構成し、上記光学素子の裏面（反射部材側）または表面（液晶パネル側）もしくは両面或いはその近傍に、光の出射量を制御或いは調整する光制御部材を設けた。
（４）上記光制御部材は、光の反射、透過、拡散、遮光、吸収、再発光、着色、波長変換、偏光のうち少なくとも２つの以上の機能を有する。
（５）上記光制御部材もしくは上記光学素子に所定形状のパターンを設け、該パターンの水平方向のピッチまたは密度または形状を上記光制御部材もしくは上記光学素子の位置に応じて変化させ、かつ、前記光源の光軸と垂直な方向であって、上記光学素子の光出射面或いはその裏面と平行な方向（つまり光源の配列方向）のパターンのピッチ、密度または形状を略同じとした。
（６）上記パターンの、前記光源の光軸と垂直な方向であって、上記光学素子の光出射面或いはその裏面と平行な方向の大きさ（寸法）をａ、光源発光面の長手方向の大きさをｃ、光源のピッチをｐとしたとき、ｐ≧ａ≧ｃを条件を満たす。
（７）上記（６）において、更に上記パターンのピッチをｅとしたとき、ｐ≧ａ≧０.５×ｅの条件を満たす。
（８）上記（６）において、更に上記光学素子と反射部材との距離（すなわち拡散距離）をｈとしたとき、ｈ≧ａの条件を満たす。
（９）上記光学素子の、隣接する２つの光源間と対応する位置に別のパターンを設け、該別のパターンの透過率Ｔが、０．１％≦Ｔ＜５０％の条件を満たす。
（１０）上記所定形状のパターンは、凹凸面、プリズム、凸レンズまたは凹レンズ等の変形面を有し、該変形面が、例えば射出成型、レーザ加工、または印刷等により形成される。
（１１）上記光学素子は、少なくとも光源との相対的な位置関係により選択的に透過率の制御が可能な選択的透過率制御層、及び拡散層を有する。更に好ましくは、上記光学素子は、上記光源側から、光沢層、上記選択的透過率制御層、透明層、拡散層、プリズム層の順に積層した積層構造を成す。
（１２）上記（１１）において、上記選択的透過率制御層は、複数の光取り出し部を有する遮光層で構成されており、基準面積あたりの前記光取り出し部の面積或いは寸法を、前記光源との相対的な位置関係により決定される前記遮光層に照射される基準面積あたりの光量に応じて異ならせた。
（１３）上記（１２）において、上記遮光層が拡散反射性の反射部材を含む。
（１４）上記（１２）または（１３）において、上記遮光層は、該遮光層に照射される基準面積あたりの光量が最大となる領域近傍においては、上記光取出し部を設けないようにした。
（１５）上記（１１）乃至（１４）において、上記遮光層の上記光取り出し部が、円、楕円、及びスリット形状のいずれか一つまたはそれらを組み合わせた貫通孔である。上記液晶パネルと光学素子との間に配置される光学シートとしてプリズムシートを用いる場合には、上記光取り出し部のスリットの長手方向と前記プリズムシートのプリズムの尾根の延伸方向を一致させることが好ましい。
（１６）上記（１）〜（１５）において、上記光源を搭載する光源基板を備え、光源は、該光源の光出射面と光源基板の端部が略一致するように光源基板上の端部付近に搭載されている。更に上記反射部材に、上記光源基板の上部からバックライトの底面側に向って傾斜した傾斜部を設けた。

本発明によれば、単な構成でありながらも、光源からの光の利用効率を向上させて適切な光出力（例えば輝度均一性）を得ることが可能となる。すなわち、従来の面光源を得るための光学系において必要であった導光板を用いない簡単な構成で、バックライトブロックの面内の光均一性、またはバックライト出射面全体に均一な輝度分布を得ることができる。また、上記所定形状のパターンにより、バックライトブロックの境界との輝度差を緩和又は目立たなくし、かつバックライトブロック面内の輝度むらも低減することが可能となる。

また各バックライトブロックに対応する複数の光源を１つの光源グループとして制御することによって、バックライトブロック毎に輝度を制御することが可能になる。

本発明の実施形態に係るバックライト装置を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の全体構成の概略を示す分解図。 本実施形態に係るバックライト装置の断面図。 本実施形態に関するバックライトブロックの内部構成とバックライトブロックを含む液晶ディスプレイの断面斜視図。 本実施形態におけるパターンの形成例を示す図。 本実施形態に係るバックライト装置及びその周辺部分の、光源７の光軸及びバックライト照射面と直交する方向の断面図。 液晶ディスプレイからの輝度明暗分布をバックライトブロック内部で生じさせるためのパターンの形成例をバックライトブロック別に示す説明図。 図６の部分拡大図。 本実施形態に係るバックライト装置の断面図。 本実施形態に係るバックライト装置に用いられる反射シートの一例を示す図である。 本実施形態に係る反射シートの他の例を示す図。 本実施形態に係る遮光層の一例を示す図。 プリズム機能を内蔵した遮光層の一例を示す図。 ＬＥＤ７の正面図

本発明の実施形態に係るバックライト装置について、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。尚、同一の機能或いは構成を有する要素については異なる図面間で同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。

まず、本実施形態に係るバックライト装置を映像表示装置に適用した全体構成について、図１〜図３を参照しながらその概略を説明する。図１は本発明の実施形態に係るバックライト装置を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の全体構成の概略を示す分解図であり、図２は本実施形態に係るバックライト装置の、光照射面と直交しかつＬＥＤの光軸方向と平行な断面図であり、図３は本実施形態に関するバックライトブロックの内部構成とバックライトブロックを含む液晶ディスプレイの断面図である。

図１に示されるように、映像表示用のディスプレイとして普及している液晶パネル１を用いた透過型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、その全体構成として、液晶パネル１と、拡散板、拡散シート、偏光板、偏向フィルム等を含む光学シート類２と、バックライト装置３と、を備えている。本実施形態に係るバックライト装置３は、例えば図２に示されるように、複数のバックライトブロック４を平面上（バックライト装置の光照射面方向）にマトリックス状に組み合わせて配置し形成されており、大型のバックライト装置３において均一の輝度を得るようにしている。液晶ディスプレイでは液晶パネル１の背面側から光を照射するためにバックライト装置３が必要であり、このバックライト装置３は、その構造によって、直下式、サイドライト（エッジライト）方式、及び直下式とサイドライト方式とを組み合わせたハイブリッド方式がある。このハイブリッド方式は、バックライトを複数のバックライトブロックに光学的に分割して個別に光強度をコントロール、すなわちエリア制御できる構造を指すものである。該ハイブリッド方式はスリムブロック方式とも呼ばれる。本発明の実施形態に係るバックライト装置３は、スリムブロック方式を対象とするものであり、特にサイドビュー方式の光源を採用し、且つバックライトを複数のバックライトブロック４に分割された構造を対象とするものである。

本実施形態に係るバックライト装置３は、図２に示されるように、液晶パネル１に光を照射するために液晶パネル１の背面側に配置されているものであって、ＬＥＤ又はレーザ又は発光管などを含む少なくとも水平方向（液晶パネルの面またはバックライト装置の光照射面方向）と平行な光出射軸（光軸）を有する光源７、光源からの光を反射する反射部材である反射シート１９、および反射シート１９と対向するように設けられ、かつ反射シート１９から所定間隔離されて配置された、光源７及び反射シート１９からの光を液晶パネル１側に導くための板状の光学素子２とを有している。ここでは、光源７は、電極面と平行な方向に光を放出するサイドビュー型のＬＥＤであるものとする。以下では光源７を「ＬＥＤ７」と呼ぶ場合もある。また反射シート１９は、バックライト装置３の底面側に位置するシャーシ（後述する）に設けられる。また光源７は光源基板であるＬＥＤ基板６に実装されている。

上記バックライト装置３は、図２に示されるように、例えば光照射面と直交しかつＬＥＤ７の光軸と平行な方向において、１つのＬＥＤ７（実際は紙面奥行き方向に複数のＬＥＤ７が配列されている）と、ＬＥＤ７相互間の光学素子２、反射シート１９及びその間の空間とを含む部分を、１つのバックライトブロック４としている。そして、各バックライトブロック４に対応するＬＥＤ７をそれぞれ個別に制御することで、バックライトブロック４ごとに光量または光強度を制御することができる。すなわち、本実施例では上記のように構成することでエリア制御（ローカルディミング）を可能にするものである。

光学素子２は、例えば拡散板、透明アクリル板、鏡面平板、微細パターン付の拡散板、光学シート、光学特性制御板、偏光選別板などが使用される。この光学素子２の裏面には、光学素子２の位置に応じて光学素子２への光供給量を制御或いは調整するためのシート状の光制御部材９が設けられている。図２の例では光学素子２の裏面に光制御部材９が設けられているが、光学素子２の表面または裏面及び表面の両方に設けてもよい。この光制御部材９は、所定の光制御機能を有するものであり、当該機能は、例えば所定量の光を二次元的に反射、透過、拡散、遮光、吸収、再発光、着色、波長変換、偏光する機能のうち、少なくとも２つの以上を有するものとする。

これにより、光制御部材９は、入射した光の一部が透過され、その場で散乱光として光学部剤２から出射される。また入射した光の一部は光制御部材９により反射されて、上記反射シート１９による反射機能と協働して上記空間内を光源７の光軸方向に伝播し、光源７から遠くへ光を導く伝達させる。すなわち、光制御部材９は、光源７からの光及び反射シート１９で反射された光の一部を透過しつつ一部を反射し、これを光軸方向に沿って繰り返し行うことによって、バックライトブロック４の先端部（光源７の位置と反対側の部分）にまで十分に光を供給する。これによりバックライトブロック４のサイズにかかわらず、均一な輝度分布、かつ光の利用効率を向上させることができる。光制御部材９は、上記光の透過、反射を実現するために、スリットやパターンが設けられている。

光学素子２及び光制御部材９、特に光制御部材９は、光源７付近から光源７の光軸方向に離れるに従って、上記スリットやパターンの大きさまたは形状、或いは光の透過率、反射率、拡散率、取り込み度合い、伝播率、偏光透過率、色透過率、分光特性などの光学機能が変化している。このようにすることで、バックライトブロック４内の均一性が安易に実現可能となる。

ここで、光学素子２と反射シート１９との距離（すなわち上記空間の高さ）をｈ、ＬＥＤ７の高さをＬｈとしたとき、距離ｈと高さＬｈとの関係を、５Ｌｈ＞ｈ＞１．２Ｌｈとすることが好ましい。このようにすると、ＬＥＤ７の上面から漏れる光とＬＥＤ７の光出射部近傍に生じるホットスポット（光が局所的に明るくなる部分）を距離ｈの空間において、COS^４角度（４条則)により拡大、拡散して、ムラとして見えずらくすることが可能となる。上記条件は、サイドビュー型のＬＥＤ７と光制御部材９が近すぎて、ＬＥＤ７からダイレクトに光制御部材９を透過してくる光を減光させるために必要な距離と言うこともできる。

図３は本実施形態に係るバックライトの概略立体図である。光源７は、例えばアルミ等で構成された金属製のシャーシ１１に液晶パネルの水平方向に（図示しない）基板とともに配列されている。光源７に対し所定の距離を設けて光学素子２を配置する。光学素子２は、例えばＣＣＦＬなどの蛍光管方式のバックライト装置で使われている、一般的な拡散板などの素材を用いることができる。これにより、安価にスリムブロック方式のバックライト装置３が実現できる。

また光学素子２の上には、プリズムシートや輝度向上フィルム等の光学シート群８を配置し、バックライト照射面全体の輝度ムラを低減している。図３では光学シート群１８は複数の好学シートを含んでいるが、一つのみとしてもよい。

尚、図３において光学素子２に点線が描かれているが、これはバックライトブロック４を仮想的に区分するために描いたものであり、実際にバックライトブロック４が物理的に分離されていたり、バックライトブロック４を区分するための溝等が設けられているわけではない。本実施例では、光学素子２は１つの板状部材（拡散板）で構成されているものとする。必要に応じて、光学素子２の表面（液晶パネル側）または裏面（シャーシ１１側）バックライトブロック４を区分するための溝等を設けてもよい。

図４は本実施形態に係るバックライト装置の概略上面図と断面図を示している。図４の例において、光制御部材９もしくは光学素子２の表面または裏面或いはその両方には、所定形状のパターン１０１、１０２、１０３が設けられている。このパターン１０１〜１０３は、液晶パネル１側から見た場合を示している。尚、図４のＷは、１つのバックライトブロックの幅（光源７の光軸方向と直交する方向の寸法）を示している。すなわち、この例では、バックライトブロックに６つの光源７（サイドビューＬＥＤ）が設けられている。当然、１バックライトブロック当たりの光源７の数は、これに限られるものではない。

図示されるように、パターン１０１〜１０３の、光源７の光軸方向（紙面左右方向）のピッチ、密度または形状は光源７からの距離に従い変更している。一方、光源７の光軸と垂直方向（紙面上下方向）のパターン９１のピッチ、密度または形状は略同じとしている。より具体的には、パターン１０１〜１０３は、光源７の光出射方向（光軸方向）と反対側よりも、光軸方向に伸びて形成されている。また、パターン１０１〜１０３は、光源７からの光軸方向の距離に応じて変化しており、例えばパターン１０１のように光源７からの光軸方向の距離が大きくなるほど先細りの形状としてもよいし、パターン１０２のように光源７の光軸方向を長軸とする楕円と、光軸方向と直交する方向の楕円とを組み合わせた形状としてもよいし、またパターン１０３のように光源７からの光軸方向の距離が大きくなるほど広がる形状としてもよい。

上記パターン１０１〜１０３は、基本的に光学素子２の裏面に設けるものとするが、光学素子２の表面に設けてもよい。また、パターン１０１〜１０３として、印刷シート、熱転写シート、穴あき反射／透過シート、パターン付反射シート、または光学シートにパターン印刷したものを、光学素子２の裏面または表面或いはその両方の光源７近傍に取り付けてパターン１０１〜１０３を構成してもよい。

パターン１０１〜１０３としては、位置（光源７からの距離）に応じて射光作用、光の透過、反射、伝播率などを制御または調整できるものであれば、どのような形状、部材を採用することができる。例えば、光源７から光軸方向へ離れるに従い除々にパターン密度を減少させることで、光源７近辺は射光と反射を多くして透過する光を１０％以下とする一方、光源７から離れたところでは透過光を多くする。これにより、光源７からの光軸方向に進む光のみならず、２次元的に（放射状に）伝播する光について透過量を増加させて、光源から７の距離に従い液晶パネル側へ光の出射量を上げてることができる。そして、このような構成によれば、光源７の光軸方向の輝度むらを低減でき、かつ、バックライトブロック内、およびバックライト照射面前面での輝度均一性を向上させることができる。

上記パターン１０１〜１０３パターンは、図４に示されるように微小なドットの集合体で構成することができ、このドット集合体の外形形状を、水玉、曲線、点線、放射状直線、放射状曲線など、様々な形状とするとができる。またドット集合体において、ドットの密度が光源７からの距離に徐々にグラデーションを掛けるようにドットの密度を変化させれば、光源７とパターンとの位置ずれによる誤差感度を向上させることができる。

また、パターンを印刷で形成する場合は、インクの膜厚、インク色（青や黒の色を混ぜて、透過率をコントロールして、グラデーションをかける）、ドットサイズ、ドット形状、ＬＥＤ直上のパターン形状、印刷厚さを容易に調整することができ、上述したドット集合体の外形形状やグラデーションの形成をより良好に行うことができる。従って、パターンを印刷で形成する場合は、より輝度の均一性を向上できる。

ここで、図４に示されるように、上記パターンの、光源７の光軸と垂直な方向であって、上記光学素子２の光出射面或いはその裏面と平行な方向（紙面上下方向）の大きさ（寸法）をａ、光源７の発光面７１の長手方向の大きさをｃ（図１５参照）、光源７の配列ピッチをｐとしたとき、ｐ≧ａ≧ｃを条件を満たしている。また上記パターンのピッチをｅとしたとき、ｐ≧ａ≧０.５×ｅの条件を満たしている。更にまた、上記距離ｈと上記パターンの寸法ａとの関係は、ｈ≧ａの条件を満たしている。更にまた、上記光学素子２の、隣接する２つの光源間と対応する位置に別のパターン１０４を設け、該別のパターンの透過率Ｔが、０．１％≦Ｔ＜５０％の条件を満たすようにしている。

図５に本実施例に係るバックライト装置及びその周辺部分の、光源７の光軸方向及びバックライト光照射面と直交する断面図を示す。

図示されるように、液晶表示装置の背面筐体であるバックカバー１７とシャーシ１１との間には、信号コントロール基板１５、ＬＥＤ駆動回路１６及び電源１４が配置されている。信号コントロール基板１５、ＬＥＤ駆動回路１６及び電源１４は、シャーシ１１に取り付けられている。シャーシ１１は、上述した反射シート１９を貼り付けたものでもよい。またシャーシ１１に反射シート１９を貼り付けたものをプレス作業にて絞りを入れ、光源７の光軸方向に沿った曲面や傾斜面を形成することで、反射シート面１９の光の反射角を光軸方向に沿って変化させることができる。これにより、光源７からの光をその光軸方向に伝播し易くし、バックライトブロック４の先端部（光源７の位置と反対側の部分）への光の供給量をより増やす効果がある。また、シャーシ１１に絞りが追加されるので、シャーシ１１の機械的強度も増す。

反射シート１９と光制御部材９との間の空間は円錐状のピンモールド３８により保持され、所定の距離確保されている。これにより光がバックライトブロック４内を伝播しながら、光学制御部材９と光学素子２により除々に光を出射し、全体的に均一な光を各バックライトブロック単位で制御できる。

再び図２を参照すると、本実施例に係るバックライト装置３は、基本的には、ＬＥＤ基板６に設置された光源としてのＬＥＤ７と、ＬＥＤ７からの光を有効に液晶パネル１に導くための光学素子２と、光学素子２に光を供給するための反射シート１９と、ＬＥＤ７の光軸方向に光を良好に伝搬させるための、光学素子２と反射シート１９との間の空間とを備えている。当該空間の液晶パネル１側に設けられている光学素子２の裏面には光制御部材９が設けられ、これによりＬＥＤ７の光軸方向に沿ってＬＥＤ７からの光を除々に出射し、バックライトブロック４の均一な光分布を実現する。

ここで図２に示す構成例において、バックライトブロック４は、バックライト装置３の光照射面側から見た形状が矩形状に形成されていて、その長手方向（図３で紙面の左から右）にＬＥＤ７からの光が進んでいきバックライトブロック４の裏面（反射シート１９側）で反射されて液晶パネル１に光が進む。ＬＥＤ７は、バックライトブロック４の短辺側（図３で紙面の鉛直方向）に複数個適宜の間隔で配列されている。ＬＥＤ７をバックライトブロック４の長辺側に配列してもよい。なお、本実施形態においては、光源７をサイドビュー型のＬＥＤ７として説明しているが、点光源であればレーザ光源でもよい。また蛍光管などの線状光源も使用することも可能である。

次に、本実施形態に係るバックライト装置におけるバックライトブロックの境界の輝度とバックライトブロック内部の輝度との輝度差を緩和し、境界からの明るさを目立たなくする技術について、図６及び図７を参照しながら説明する。ここでバックライトブロック４がＬＥＤ７の光軸方向及び光軸方向と直交する方向に連結している空間のイメージを図６に示している。尚、ここでは、図示の簡略化のために、１行１列のみのバックライトブロック４を図示している。

図６は本実施形態に係るバックライト装置からの輝度明暗分布を意図的に発生させるためのパターン形成例を複数のバックライトブロックに亘って説明する図であり、図７はバックライト装置からの輝度について、バックライトブロックの境界とバックライトブロック内部との間で輝度差が発生する状況を複数のバックライトブロックを配列して説明する図である。この実施例におけるパターンを「明暗パターン」と呼ぶこととする。図面において、明暗パターンは、輝度明部４０、輝度暗部４１、輝度中明暗部４２を含んでいる。なお、ここでは、上記輝度差（輝度明暗差あるいは輝度むら）は、バックライト装置３から照射された光を、拡散板等を含む光学シート類１８（図２参照）の光出射側から見たときの輝度差であるものとする。ここで、輝度明部４０のパターンは、輝度暗部４１、輝度中明暗部４２よりも光を拡散させる作用が大きい（つまり粗し度が高い）パターンであり、輝度中明暗部４２のパターンは、輝度暗部４１りも光を拡散させる作用が大きいパターンである。

上記のように、複数のバックライトブロック４を縦横に配列してバックライト装置３を構成する場合、バックライトブロック４の境界やＬＥＤ７の直上から光が漏れて輝線やホットスポットが生じ、これに起因する輝度明部が発生する。また逆に、バックライトブロックの境界やＬＥＤ７の背面側で光が不足して暗線になる場合もあり得る。

そこで、この例では、バックライトブロック４の内部では光源から出射された光が一様に出射（図面の鉛直手前方向）するように、すなわち輝度が均一になるように光学素子２の裏面及び／または表面、あるいは裏面近傍に、図の４０、４１，４２のような光学パターンが配置されている。図６は裏面に配置されたパターンを図示している。パターンの密度は、ＬＥＤ７の入光部から光軸方向に従って適切に調整され、これにより輝度分布が均一になるようにされている。図６の場合は、入光部の密度がやや高く、中央部がやや低く、先端部が最も密度が高いパターンが配置されている。図６の下方に示されたグラフは、光学素子２の位置に対応した明暗パターンの密度を示している。この明暗パターンは、拡散板やクリア板、光学フィルム貼り付け板材、偏光部材などで構成された光学素子２の裏面に、拡散凹凸面、凹マイクロレンズ、凸マイクロレンズ、プリズム、円錐台、円錐もしくは印刷パターンなどを付加して形成される。これに代えて、光の反射、遮光、透過、伝播などの機能を１以上有する光学機能フィルムに、切り欠き、スリット、円穴、楕円穴、所定の形状穴を設けるか、または、濃淡処理、微細加工、微細細工、印刷パターンなどを施して形成してもよい。これにより、光学素子２からの出射光の輝度分布を自在に制御できる。

本実施例に係るバックライト装置では、そのバックライトブロック内部に意図的に輝度の明暗差を形成して、輝度むらが全体的に及ぶことによって、バックライトブロックの境界における線状或いは格子状の明るい（または暗い）輝度部分を緩和させること、すなわち視覚的に認識させづらくすることを特徴とするものである。図６に示す例では、バックライトブロック４の内部に、輝度暗部４１と輝度中明暗部４２（輝度明部４０に比べるとやや暗いが輝度暗部４１に比べると明るい部分）とを交互に配置した構成例である。すなわち、バックライトブロック４の内部に輝度の明暗差を設けて、バックライトブロック４の境界の輝度明部との輝度差を緩和している。

なお、境界で暗線が生じる場合には、この暗線を目立たなくさせるために、バックライトブロック４における輝度明暗差を形成するようにバックライトブロックの一様な輝度面よりも暗く且つ上記の暗線よりも明るいパターンを設ければよい。

また、この明暗パターンは、図７で示すように、矩形形状をしており、正方形を千鳥上に配置したものである。このとき、ＬＥＤ７からバックライトブロック４の先端部へは、矩形形状の明部の配列ピッチが除々に狭まって、密度が高くなる形状或いは配置になっている。すなわち、先端部分に行くに従い光をより効率よく出射させ、ブロック内の均一性を高めるている。これと同時に、ＬＥＤ７近傍や境界での輝線や暗線など、極端に輝度が変化する部分は異型のパターンを設けたり、円形や楕円のパターンのサイズを変えてもよい。このように最適化したサイズ及び形状のパターンにより、輝度均一性の向上機能と輝度差を目立たなくする機能とを両立させている。これにより、光制御部９は空間を伝搬する光を除々に選別し、光学素子２に取り込み、液晶パネル１側への出射光を制御できるのである。

図６及び図７の構成によりバックライトブロック４の内部に輝度の明暗差を設けることによって、その境界を含めて輝度むらがバックライト３全体でぼやけるため、バックライトブロック４の境界の輝度明部が視認し難くなる。さらに、ＬＥＤ７と対応する位置に遮光シート、遮光印刷などで構成された遮光部材を光制御部材９とともに設置し、ＬＥＤ７の直接光を遮光し、その光を一部透過、反射、伝播させ、ホットスポットが生じることを防止する。このとき、反射シートの薄さにより、微少にＬＥＤ７からの光の漏れが発生した場合も、上記千鳥パターンの明暗にて光が拡散され、目立たなくなる。

なお、上述した輝度の明暗差は、上記光学素子２や光制御部材９に形成することに限らず、反射シート１９、光学シート類１８にパターンを形成することによっても実現することができる。

また、図示しないが、バックライトブロック４の内部に、楕円形の輝度中明暗部を形成してもよい。この輝度中明暗部は、光学素子２の表面に細かい又は密な凹凸面のような、いわゆるざらざら面（粗面）によって形成される。この楕円形のざらざら面は、光学素子の、ＬＥＤ７の配列方向と平行な方向（本例では光学素子２の短手方向）に複数配列されて一つの輝度中明暗部領域を形成し、この領域をＬＥＤ７の配列方向と直交する方向（本例では光学素子２の短長手方向）に２つ以上設けている。これによって、このざらざら面がこの周囲の面よりも前方に進む光量を多くする機能を果たして明るい輝度を生じさせる。

バックライトブロック４の境界を含めたバックライト装置３全体をみると、輝度中明暗部の存在によって、このバックライト装置３から前方に発する輝度の明暗分布にばらつき又は不規則性が生じることとなり、輝度の明暗の度合いが視認し難くなる（境界の明るさが目立たなくなる）。楕円形状に限らず、円形状、長方形状、円形状であってもよく、また、隣り合う輝度中明暗部の個数（例で紙面縦方向の数）を２個と３個というように異ならせてもよい。要は、輝度暗部との間で輝度差の不規則性が生じるように、輝度中明暗部を形成すればよい。

上記実施形態において、上記粗面（ざらざら面）、凹凸面、プリズム面、凹レンズまたは凸レンズ等、光学素子２（拡散板）の表面に明部を付与するための要素（以下、「明部付与要素」と称する）を拡散板の表面においてＬＥＤ７の配列方向と平行な方向（本実施例では光学素子の短手方向）に延びるように形成されており、またこの明部付与要素がＬＥＤの配列方向と直交する方向（本実施例では光学素子２の短手方向であって、ＬＥＤからの光の光学素子２内の進行方向）に２つ以上配列されている。このように構成すれば、光学素子２の表面において、バックライトブロック４の境界部分における輝度明部（または輝度暗部）の周期よりも短い周期の輝度差（輝度むら）を生成することができるので、バックライトブロック４の境界部分における輝度明部（または輝度暗部）視覚的に認識されづらくなる。

２つ以上の明部付与要素における各輝度の極大点同士の間隔は、おおよそ０．５〜３ｃｍ程度が好ましく、更にまた、当該極大点同士の間隔は、拡散板の表面から光学シート類の入射面（拡散板に最も近い位置に配置されている拡散板の入射面）までの距離の２倍以上であることが好ましい。また、明部付与要素を通した光と拡散板表面の明部付与要素以外の部分から出射された光の輝度差が、バックライトブロック４の境界部分における輝度明部（または輝度暗部）と拡散板表面の明部付与要素以外の部分から出射された光の輝度差の５０％以上とすることがより好ましい。これらの条件を満たすように明部付与要素を形成すれば、よりバックライトブロック４の境界部分における輝度明部（または輝度暗部）を目立たなくさせることができる。

また、上記光を拡散するための要素を拡散板の表面においてＬＥＤ７の配列方向と直交する方向に設ければ、ＬＥＤ７の配列方向と直交な方向（図２の紙面左右方向）に生じるバックライトブロック４の境界における輝度明部（または輝度暗部）が視覚的に認識されづらくなる。当然、上記光を拡散するための要素をＬＥＤ７の配列方向と平行な方向と直交する方向の両方に設けてもよい。

上記実施形態の構成によれば、バックライトブロック４の境界間における輝度明部または輝度暗部を目立たなくさせることが可能となるが、上記境界以外の、バックライトブロック４内に生じる輝度明部または輝度暗部も同様に目立たなくさせることも可能となる。

図８は本実施形態にかかるバックライト装置の断面図である。基本構成の内、光源であるＬＥＤの配置、構造、光学シート類の構成は図２に示す実施例１とほぼ同様であるが、ＬＥＤからの光を均一に拡散させる反射シートならびに、上方の液晶パネルに光を均一に取り出すための光学素子２（光学ボード）の構成が異なる。以下の説明によりその詳細を明らかにする。

図８において、バックライトは液晶パネル１から近い順に、光学シート群１８、光源であるＬＥＤ７からの光を液晶パネルに導く光学素子としての拡散板２、ＬＥＤ７が配置された光源基板であるＬＥＤ基板６、及び反射シート３２を有している。ＬＥＤ基板６及び反射シート３２は、金属製のシャーシ１１上に載置されている。図８における光学シート群２０は、拡散板２の上に載置される。本実施形態では、光学シート群１８としてプリズムシートを１枚用いている。光学シート群１８の組み合わせとしては、プリズムシートのほかに拡散シートを１枚以上枚含む場合もある。プリズムシートは使用しない場合もあるし、輝度向上を目的として、２枚のプリズムシートを積層して使用し、プリズムの尾根の方向が直交するように配置してもよい。また、光学シートの機能の一部は、拡散板２に取り込んで一部省略することもできる。

拡散板２は、多数の点光源であるＬＥＤ７をアレイ状に複数段配置した光源アレイを均一な面光源として液晶パネル１側に向ける役割を有する。本実施形態における拡散板は、液晶パネル１に近いほうから順に（すなわち液晶パネル１からシャーシ１１にかけて順に）、拡散層２２、透明層２３、光取出し部２５を含む遮光層２４、及び、ここでは図示していない光沢層の順に積層した多層構造としていることが特徴である。光取出し部２５は、例えば後述するように遮光層２４に設けられた孔、スリット等の開口（貫通孔）である。

拡散層２２の形状は薄い平板状である。本実施形態において拡散層２２としては厚さ１ｍｍの日東樹脂工業製の拡散板ＤＲIIIＣシリーズを用いたが透過率が８０％以下の拡散板であれば同様に使用することができるし、厚さは１ｍｍに限定されるものでは無く、拡散性の粒子を含む樹脂を透明層であるアクリル透明樹脂基板の液晶表示パネル側に塗布するか、透明樹脂板に混練するなどの方法により一体形成することもできる。

拡散層２２の下面には、透明層２３として、厚さ１ｍｍの三菱レーヨン製アクリル基板アクリライトを用いた。このアクリル基板は両面が鏡面加工されており、拡散性を示すヘイズ値が０．５％程度に抑えられている。ＬＥＤ７から透明層２３に入射した大部分の光は、拡散することなく入射角度により屈折または鏡面反射される。透明層２３が平板で両面が並行であることから、屈折により透明層２３に入射した光は屈折に関するスネルの法則に従いすべて拡散層２２に入射する。一方、透明層２３が無い場合には、拡散層２２の拡散度または透過率に応じて一部の光が拡散反射して戻されるため、十分な光量を取り出すことが難しく、光取出し部２５として大きな開口が必要となる。この場合、光取り出しと伝播・導光の機能分離が不十分となり、特に光源ブロックサイズが大きい場合には、輝度の均一化が難しくなる。本実施形態によれば、透明層２３を付加することにより、遠くまで均一に光を伝播することができる。

透明層２３の下には、拡散板の下面に対しＬＥＤ７から伝播・照射される光強度に応じて取り出す光量を調節するための光取り出し部２５を有する遮光層２４が形成されている。

本実施形態では、遮光層２４として両面に高い光沢性を有する東レ製の拡散反射シートＥ６ＳＰを透明層２３のアクリル板に貼付して一体化した。本発明における構成として、透明層２３と遮光層２４の間に光沢層は不要であるが、本実施例で使用した拡散反射シートの光沢層の屈折率と透明層２３の屈折率に殆ど違いが無いことから光学的な特性差は無い。

遮光層２４は、例えば図９に示されるように、光取出し部２５として、ＬＥＤ７近傍では複数の円形の孔をスタンプやレーザー加工などの方法で複数のピンホール３１を形成し、ＬＥＤ７からの伝播・照射される光強度が弱い部分では、開口率の向上が図れる細長い孔であるスリット３２を形成している。すなわち、本実施例では、光取出し部２５を遮光層２４に設けた開口としている。

遮光層２４の表面の光沢度を高くすることにより、ＬＥＤ７からの光を遠方まで導光することが可能となる。東レ製拡散反射シートＥ６ＳＰは６０度入射光に対する光沢度が１２０％と高く、通常の拡散反射シートの光沢度３０%前後の拡散反射シートを使用した場合に比較し、２倍程度の導光距離が得られた。

本実施形態では遮光層２４として東レ製拡散反射シートＥ６ＳＰを用いたが、これに限るものではない。例えば、バックライトブロックのサイズが大きく光源周辺での減光の割合が大きいことが要求される場合には、遮光層２４として光線透過率の低い拡散反射シートを用いることで均一化を図ることができる。光沢度が十分では無い場合には、表面に高光沢性の樹脂を塗布あるいは、高光沢性の樹脂フィルムを貼付してもよい。

通常、遠方まで光を伝播する場合には、鏡面反射のみを用いた光学系を用いることが一般的であるが、バックライトブロック内の輝度の均一性を達成するためには、導光距離の確保と同時に、ライン状に配置された隣接するＬＥＤ７の相互間およびＬＥＤ光源の後方に対しても、光を伝播することとの両立が課題となる。本実施形態ではこのような課題を鑑み、ＬＥＤ７から光学素子２である拡散板に対する入射光の内、浅い角度で入射した光については鏡面反射による導光とし、深い角度で入射した光については遮光シートによる直接透過および拡散反射と、光取出し部２５の開口部による透過の和によりバックライト出射光の均一性を確保した。

より具体的には、ＬＥＤ７からの光が照射される遮光層２４と、透明層２２の内、少なくとも光取出し部２５の孔部を透過した光が照射される側の表面（つまりＬＥＤ７側の面）を鏡面とし、ここで鏡面反射させることで表面反射光の遠方への伝播特性を向上させるとともに、表面反射以外に遮光層２４により拡散反射される光成分については、前方散乱のみならず後方散乱の性能が高い反射シートを用いた。

図８に示すように、ＬＥＤ基板６の厚さを利用し、反射シート３２に、ＬＥＤ７の光出射面から、ＬＥＤ基板６の相互間に位置するシャーシ１１の底面に向かって傾斜する傾斜部３３を形成した。これにより、ＬＥＤ７から出射した光による像は、ＬＥＤ７近傍の反射シートの傾斜部３３によって引き伸ばされて上方へ投射されるため、光強度が弱められるとともに、傾斜によるテーパーエッジ効果により反射光の配光分布が平行化される。また反射シート３２への照射輝度が低下することにより、この反射光による遮光層２４上への局所的な照射光強度も低下し、均一化されることからホットスポットと呼ばれるＬＥＤ７近傍の局所的な高輝度領域の発生を大幅に抑制できる。更に、遮光層２２からの反射光の、反射シート３の平坦部３４への入射角度も浅くなるため、光源からの光をより遠くまで導光することが可能となる。

平坦部３４から次段のＬＥＤ７までは反射シート３２には、シャーシ１１の面からＬＥＤ基板６に向かう傾斜部３５を付与するにより、反射シート３５の面からの反射角度が上向くためＬＥＤ光源２０３０からの遠くなったことで生じる光量不足を補う高い光取出し効率が得られる。

遮光層２４透過率を適切に制御することにより、遮光層２４上で最も光強度の高いエリアでは遮光層２４に光取出し部２５を形成せずに遮光層２４を直接透過して拡散板に到達させる光のみで所望の輝度が得られる。これにより、光源起因のホットスポットと呼ばれる輝度ムラを発生することなく、均一な輝度分布のバックライトを実現できる。

また、ＬＥＤ７は光出射部がＬＥＤ基板６の端部に近接するよう配置するとともに、図１３に示されるように、その発光中心をＬＥＤ７の高さ方向の中心よりも上方に設定した。ＬＥＤ７の高さｈ_１は例えば、１．７ｍｍ、発光中心までの高さｈ_２、図示しないが、幅ｗは例えば、１．２ｍｍ、ＬＥＤ７の奥行き方向の長さは６ｍｍ程度である。また図８において、ＬＥＤ７からの光は、図の矢印３０に示すように、拡散板２の平面方向に放射される。これらの特徴により、例えば図８左側のＬＥＤ７から出た光は、反射シート３２に撓みが多少存在したとしても、その撓みで遮蔽されることなく伝播されるとともに、次段（すなわち図８の右側）のＬＥＤ７の背面での反射を低減できるので、ＬＥＤ７の端部で反射した光により発生するホットスポットを大幅に抑制できる。

図９に遮光層２４の光取出し部２５の一例を示す。図９では、バックライトブロックとして２×２ブロックの領域の遮光層２４の取り出し部２５のパターンを示している。実際にはバックライトブロックの境界線は実際には存在しないが、ここでは、仮想線３９でバックライトブロックの境界線を示すものとする。また、ここでは、ＬＥＤ７と遮光層２４の光取出し部２５との相対的な位置関係を理解しやすくするためにＬＥＤ７を図示しているが、非点灯時には遮光層の透過率が２％前後と低いため肉眼で配置場所を確認することは難しい。遮光層２４とＬＥＤ７との位置合わせは、小電流によりＬＥＤ７を発光させて行うか、予め遮光層２４にアライメントマークを設定して行うようにする。

図９に示すように、ＬＥＤ７近傍にはピンホール３１及びスリット３２のいずれの開口部も設置していない。従ってＬＥＤ７近傍は、遮光層２４を形成する拡散反射シートの透過率により輝度が決定される。本実施形態では遮光層２４として東レ製拡散反射シートＥ６ＳＰを用いているが、可視光線の中心波長付近である波長５５０ｎｍの透過率として１．４％前後の光が透過する。本実施形態では、ＬＥＤ７の近傍では光取出し部２５を円形のピンホール３１、ＬＥＤ７からの距離が離れた領域では光取出し部２５をスリット３２とした。スリット形状の光取出し部３２は、光源からの距離が増大するに従ってスリット幅が増大する形状を有している。これによって輝度の均一性を確保した。

図１０にＬＥＤ７から伝播・照射される光強度に応じて取り出す光量を調節するための、遮光層２４他の実施形態を示す。図１０（ａ）〜（ｄ）では、それぞれ１個分のバックライトブロックの遮光層２４を図示する。

図１０（ａ）は円形のピンホール２０３３のみで構成したものである。配列のピッチはほぼ一定として、光源からの距離が増大するに従って、ピンホール２０３３の直径を大きくしたものである。ピンホール２０３３の配置密度を一定としたことにより、ピンホール２０３３の直径の調節だけで配光分布を制御することができる。

図１０（ｂ）はピンホールの直径は一定として、光源からの距離が増大するに従って、ピンホール密度を高くするものである。図１０（ａ）と同様に配光分布の制御が容易という特徴があると同時に、同一径の孔を形成するため、製造上の安定性に優れる形状である。また、拡散板の上部にプリズムシートを配置した場合に、ピンホールの径が一定であることからプリズムシートの効果を光源ブロック内で一定することができるので、光学特性の一様性に優れる。

本実施形態において、微小な直径のピンホールの配置密度を照射される光強度に応じて変えることにより、拡散板を透明なアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂製の樹脂板とすることも可能である。この場合、隣接するピンホールを通過した光が十分に混合する板厚が必要であり、ピンホール間の最大距離が１ｍｍ程度とすると、透明樹脂板の厚さは約３ｍｍ程度で均一性が得られる。

本方式によれば、透明な樹脂板の上に積置する光学シート群１８としては、ツジデン製の拡散シートＤ１２１Ｕを１枚ないし２枚積層して置くことにより、輝度ムラのないバックライトを実現できた。これにより高価な拡散板やプリズムシートを用いることなく、均一性に優れた薄型バックライトを実現でき、透明樹脂の上に拡散板を積層することで、ピンホールやスリットのピッチをそれほど微細にせずに薄型化を実現できる。

図１０（ｃ）はピンホール２０３３の形状を、円を含む楕円形状として、光強度に応じて楕円の扁平率を変えて、徐々にスリット状に変形していくものである。楕円の長軸は、ＬＥＤ７の光軸と平行である。円形のピンホールから長楕円のスリットへの形状変更がスムーズであり、スリットの特徴である高開口率とピンホールの微細加工の両者を兼備させることができる。

図１０（ｄ）は三角形状のスリットのみで形成したものである。本形状はスリットの特徴である、高開口率とプリズムシートのプリズムの尾根方向とスリットの長手方向を一致、すなわちスリットの長手方向とプリズムシートのプリズム延伸方向とを並行させることにより、スリットムラと呼ばれるスリットの長手方向に出現しやすい輝度ムラを大幅に抑制することができる。

以上の光取出し部２０３２（開口）の形状は、光学シート群１８との組合せや光取出し部２５の加工精度などにより最適な形状を選択できる。

また、遮光層２４は拡散板下面に印刷などで形成した後、表面に高光沢性の樹脂を塗布あるいは、高光沢性の樹脂フィルムを貼付しても良い。

光沢性の樹脂フィルムを貼付することにより、高光沢性の拡散反射シートを用いなくとも高い伝播特性が得られることから、大型の光源ブロックサイズに対応したバックライトを実現できる。さらに、副次的な効果としては、ピンホールやスリットを形成後にラミネートや貼付することから、擦れに対する指標である耐スティッキング性の向上や、塵埃の孔部への蓄積、付着による特性劣化を防止する保護層としても作用する。

また、光取出し部２５をやや大きめの孔で形成するとともに、高精度の印刷パターンを透明層２３のいずれかの面か、拡散層２２のＬＥＤ７側に施すことにより光取出し部２５の詳細パターンを形成することを併用する二重遮光構造としても良い。

本実施例の構成では、点光源であるＬＥＤ７を拡散板２の下方にインライン状に配列しているので、画面の領域ごとに明るさの制御、すなわちエリア制御をすることが出来る。ここでエリア制御とは、例えば、画面の明るい部分に対応するバックライトブロック４のＬＥＤ７を点灯するが、暗い部分に対応するバックライトブロック４のＬＥＤ７を点灯しないか暗くする、というような制御である。

このようなエリア制御は、フレームメモリに映像情報を記憶しておき、画面の明るい部分と暗い部分を識別しておき、明るい部分に対応するバックライトブロック４のＬＥＤ７のみを点灯することよっておこなうことが出来る。かかるエリア制御をおこなうことによって、消費電力の低減とコントラストの向上を図ることが出来る。

このように、本実施例によれば、バックライトブロック４毎のＬＥＤ７を個別に制御することによって、映像に応じたエリア制御（ローカルディミング）が可能となる。

図４または５において、光学素子２である拡散板とＬＥＤ基板６を重ね合わせると、インライン状に配置されたＬＥＤ７が、拡散板２の下方においてピンモールド３８により形成された空間に横方向に延在するように配置される。このようなＬＥＤ７の配置は、従来のサイドライト型のバックライトに比べて、液晶表示装置の表示領域周辺の額縁領域の面積を小さくすることが出来る。

図１１は、拡散板２の一構成例を示す断面図である。それぞれの左側の図が光源からの光の進行方向に沿ったＡ-Ａ断面図であり、右側の図がスリット付近のＢ-Ｂ断面図である。

基本構成は図８と同様であるが、光沢性の高い拡散反射シートを用いずに本実施例の機能を実現する構成とした点が特徴である。図１１（ｃ）は図８とほぼ同様の構成があることから、説明を省略する。

図１１（ａ）は、本実施形態の最も簡易な構成で、拡散層２２と、発光源との相対的な位置関係により選択的に透過率の制御が可能な選択的透過率制御層として光取出し部２５を有する遮光層２４を積層して構成した。透明層２３を含まれていない。拡散層２２としてキャスト法等で作成したアクリル樹脂製の拡散板を使用することにより、光源側の鏡面性が確保されるため鏡面反射による導光距離を確保することが可能であり、１０ｃｍ角程度の光源ブロックサイズまで本方法により実施可能である。本実施形態により、比較的安価なコストで均一性に優れたエリア制御が可能なバックライト装置を実現できる。

図１１（ｂ）は図１１（ａ）の構成の表面に光沢層２６を付加した構成である。光沢層２６としては東洋紡製コスモシャイン４１００などの高透過率、低ヘイズが好適である。本実施形態により光源側の鏡面性が良好となることから、大型の光源ブロックサイズへの適用が可能となる。

図１２（ａ）〜（ｄ）は拡散板２の他の実施例を説明する断面図である。それぞれの左側の図が光源からのＬＥＤ７の光軸と平行な方向の断面図であり、右側の図がＬＥＤ７の光軸と直交する方向の断面図である。

基本構成は図１１と同様であるが、プリズム層２７を拡散層２２と一体化して構成した点が特徴である。ここで、プリズム層２７の各プリズムは、図示されるように、ＬＥＤ７の光軸方向と平行な方向に伸びて形成され、ＬＥＤ７の光軸と直交する方向に複数個配列されている。基本構成は、プリズム層２７を拡散層２２に一体化して形成したことを除いて、実施例２と同様である。本実施形態によれば、プリズムシートと拡散層２２の界面を除去ることができるので光の取出し効率の高いバックライト装置を実現できる。

以上のように、本実施形態によれば、簡単な構成ながらも、光源からの光の利用効率を向上させて適切な輝度均一性を得ることが可能となる。すなわち、従来の面光源を得るための光学系において必要であった導光板を用いない簡単な構成で、バックライトブロックの面内の光均一性、またはバックライト出射面全体に均一な輝度分布を得ることができる。また、上記所定形状のパターンにより、バックライトブロックの境界との輝度差を緩和又は目立たなくし、かつバックライトブロック面内の輝度むらも低減することが可能となる。

また各バックライトブロックに対応する複数の光源を１つの光源グループとして制御することによって、バックライトブロック毎に輝度を制御することが可能になる。

１…液晶パネル、２…光学素子又は拡散板、３…バックライト装置、４…バックライトブロック、５…光学部品１、６…光源基板、７…光源、８…光制御部１、９…光制御部２、１０…光制御部３、１１…シャシ、１２…光学距離ｈ、１４…電源、１５…信号処理部、１６…駆動回路、１７…バックカバー、１８…光学シート類、１９、３２…反射シート、２２…拡散層、２３…透明層、２４…遮光層、２５…光取り出し部、２６…光沢層、２７…プリズム層、３３，３５…反射シート３２の傾斜面、３４…反射シート３２の平坦面、４０…輝度明部、４１…輝度暗部、４２…輝度中明暗部。

Claims (20)

1. 液晶パネルに光を照射するためのバックライト装置において、
   上記バックライト装置は、複数のバックライトブロックを有し、
   各バックライトブロックは、該バックライトブロックの底面側に配置されたシート状の反射部材と、該反射部材と対向して設けれ、該反射部材から上記バックライトの光照射面と直交する方向に所定間隔離して配置された板状の光学素子と、該光学素子と反射部材との間の空間に配置された、上記バックライトの光照射面と平行な方向に光を放出する光源とを備え、
   上記光源からの光を、上記光学素子と反射部材と間の空間内を繰り返し反射させて伝播させながら光学素子を透過させて、前記液晶パネル側へ導く構成を特徴とするバックライト装置。
2. 請求項１に記載のバックライト装置において、前記光源は、サイドビュー型の発光ダイオードであることを特徴とするバックライト装置。
3. 請求項１に記載のバックライト装置において、上記光学部材及び／または反射シートに所定のパターンを形成したことを特徴とするバックライト装置。
4. 液晶パネルに光を照射するためのバックライト装置において、
   上記バックライト装置の光照射面と平行な方向に光の出射軸を有し、該出射軸と直交する方向に複数配列された光源と、該光源からの出射光を反射するシート状の反射部材と、上記反射部材から所定間隔空離して配置された、光源からの光を前記液晶パネルに導く板状の光学素子とを有するバックライトブロックを、上記バックライト装置の面方向に複数並置して構成し、
   上記光学素子の裏面または表面しくはその両面或いはその近傍に、光の出射量を制御或いは調整する光制御部材を設けたことを特徴とするバックライト装置。
5. 請求項４に記載のバックライト装置において、上記光制御部材は、光の反射、透過、拡散、遮光、吸収、再発光、着色、波長変換、偏光のうち少なくとも２つの以上の機能を有することを特徴とするバックライト装置。
6. 請求項４に記載のバックライト装置において、上記光制御部材もしくは上記光学素子に所定形状のパターンを設け、該パターンの水平方向のピッチまたは密度または形状を上記光制御部材もしくは上記光学素子の位置に応じて変化させ、かつ、前記光源の光軸と垂直な方向であって、上記光学素子の光出射面或いはその裏面と平行な方向パターンのピッチ、密度または形状を略同じとしたことを特徴とするバックライト装置。
7. 請求項６に記載のバックライト装置において、上記パターンの、前記光源の光軸と垂直な方向であって、上記光学素子の光出射面或いはその裏面と平行な方向の大きさをａ、前記光源の発光面の長手方向の大きさをｃ、光源のピッチをｐとしたとき、ｐ≧ａ≧ｃを条件を満たすことを特徴とするバックライト装置。
8. 請求項７に記載のバックライト装置において、更に上記パターンのピッチをｅとしたとき、ｐ≧ａ≧０.５×ｅの条件を満たすことを特徴とするバックライト装置。
9. 請求項７に記載のバックライト装置において、更に上記光学素子と反射部材との距離をｈとしたとき、ｈ≧ａの条件を満たすことを特徴とするバックライト装置。
10. 請求項６記載のバックライト装置において、上記光学素子の、隣接する２つの光源間と対応する位置に別のパターンを設け、該別のパターンの透過率Ｔが、０．１％≦Ｔ＜５０％の条件を満たすことを特徴とするバックライト装置。
11. 請求項６記載のバックライト装置において、上記所定形状のパターンは、凹凸面、プリズム、凸レンズまたは凹レンズ等の変形面を有し、該変形面が、例えば射出成型、レーザ加工、または印刷により形成されることを特徴とするバックライト装置。
12. 液晶パネルに光を照射するためのバックライト装置において、
    上記バックライト装置は、複数のバックライトブロックを有し、
    各バックライトブロックは、該バックライトブロックの底面側に配置されたシート状の反射部材と、該反射部材と対向して設けれ、該反射部材から上記バックライトの光照射面と直交する方向に所定間隔離して配置された板状の光学素子と、該光学素子と反射部材との間の空間に配置された、上記バックライトの光照射面と平行な方向に光を放出する光源とを備え、
    上記光学素子は、光源との相対的な位置関係により透過率が変化する透過率制御層、及び拡散層を有することを特徴とするバックライト装置。
13. 請求項１２記載のバックライト装置において、上記光学素子は、上記光学素子は、上記光源側から、光沢層、上記透過率制御層、透明層、拡散層の順に積層した積層構造を成すことを特徴とするバックライト装置。
14. 請求項１３記載のバックライト装置において、上記拡散層の上にプリズム層を積層したことを特徴とするバックライト装置。
15. 請求項１２に記載のバックライト装置において、上記選択的透過率制御層は、複数の光取り出し部を有する遮光層で構成されており、該光取り出し部の大きさが、上記光源からの距離に応じて異なることを特徴とするバックライト装置。
16. 請求項１５に記載のバックライト装置において、上記遮光層の上記光取り出し部が、円、楕円、及びスリット形状のいずれか一つまたはそれらを組み合わせた開口であることを特徴とするバックライト装置。
17. 請求項１５に記載のバックライト装置において、上記液晶パネルと光学素子との間に配置される光学シートとしてプリズムシートを用い、上記光取り出し部がスリットの開口を含み、該スリットの長手方向と前記プリズムシートのプリズムの延伸方向とが並行することを特徴とするバックライト装置。
18. 請求項１２に記載のバックライト装置において、更に上記光源を搭載する光源基板を備え、上記光源は、該光源の光出射面と光源基板の端部が略一致するように上記光源基板に搭載されていることを特徴とするバックライト装置。
19. 請求項１２に記載のバックライト装置において、上記反射部材は、上記光源基板の上部からバックライトの底面側に向って傾斜した傾斜部を有することを特徴とするバックライト装置。
20. 液晶表示パネルと、請求項１乃至１９のいずれか一つに記載のバックライト装置を用いたことを特徴とする液晶表示装置。

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