単位面光源発光体素子、面光源発光体ユニット、バックライトユニット、照明装置及びディスプレイ装置
【課題】サイズや形状等が相違しても容易に対応できる単位面光源発光体素子、面光源発光体ユニット、バックライトユニット、照明装置、ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】単位面光源発光体素子１は、発光面５ａで面発光する略四角形板状の面光源発光体２を備えている。面光源発光体２の内部には基板に発光ダイオードを設け、光の出射する方向にマイクロレンズアレイを設けて面発光させる。面光源発光体２の対向する側面８には互いに嵌合可能な凹部９と凸部１０を設ける。凹部９には電源に接続するための入力端子１１ａ、１１ｂを設け、凸部１０には出力端子１２ａ、１２ｂを設ける。単位面光源発光体素子１同士を凹部９と凸部１０で嵌合することで互いに電気的に接続させ、単位面光源発光体素子１同士を連結して発光面５ａを接続した適宜サイズと形状の面光源発光体ユニットを製作できる。
【解決手段】単位面光源発光体素子１は、発光面５ａで面発光する略四角形板状の面光源発光体２を備えている。面光源発光体２の内部には基板に発光ダイオードを設け、光の出射する方向にマイクロレンズアレイを設けて面発光させる。面光源発光体２の対向する側面８には互いに嵌合可能な凹部９と凸部１０を設ける。凹部９には電源に接続するための入力端子１１ａ、１１ｂを設け、凸部１０には出力端子１２ａ、１２ｂを設ける。単位面光源発光体素子１同士を凹部９と凸部１０で嵌合することで互いに電気的に接続させ、単位面光源発光体素子１同士を連結して発光面５ａを接続した適宜サイズと形状の面光源発光体ユニットを製作できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）光源やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源等を備えていて面発光可能な単位面光源発光体素子、単位面光源発光体素子を複数連結してなる面光源発光体ユニット、これらを用いたバックライトユニット、照明装置、そしてディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置は、光源を内蔵するバックライトユニットの光出射面側に液晶パネル等の画像表示部を配設し、バックライトユニットから出射する照射光で画像表示部を透過して画像を表示するようにしている。バックライトユニットは直下型方式とサイドエッジ型方式とを有している。
例えば直下型方式のバックライトユニットでは、背面側に冷陰極線管等の棒状光源を配設させ、この光源から出射する光を、導光板を通して面状に拡散した照明光として発光させ、プリズムシート等の集光手段を介して液晶パネル等の画像表示部に向けて出射している。直下型方式のバックライトユニットを備えた面状照明装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。
また、サイドエッジ型方式のバックライトユニットでは、導光板の側部に棒状光源が設けられ、光源から出射する光は導光板で反射して面状に拡散して照明光として発光することになる。
【０００３】
このようなバックライトユニットを備えたディスプレイ装置は、多種の顧客ニーズに対応するべく、多種サイズのディスプレイ装置を作るために大きさの異なるバックライト光源やバックライトユニット、液晶パネル等をそれぞれ製作している。ディスプレイ装置は、現在、32インチ程度が主流であり、それより大きなものであると50インチや60インチさらには100インチを超えるディスプレイ装置も製作されている。
また、ランプ型バックライト光源を備えた光透過型の商用看板等のディスプレイ装置は、液晶表示装置以上に多種サイズのものに関するニーズが大きく、その都度、それぞれのサイズのディスプレイ装置を製作することが一般的である。また、一般照明や特殊照明分野においてはデザイン性が特に重視され、多種形状、多種サイズ、多種色数の照明装置やディスプレイ装置が求められている。
上述した特許文献１に記載された面状照明装置では、必要な寸法に応じてバックライトユニットの導光板を複数接続し、各導光板毎に設けた背面側の平行溝にそれぞれ棒状光源を配設する構成を採用している。
【特許文献１】特開２００７−２０７５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、多種のサイズや形状に対応するためには、要求される大きさや形状のバックライトユニットや照明装置やディスプレイ装置等に応じて、それぞれのサイズの導光板や複数の光源等を用意しなければならず製作が煩雑で手間がかかるという問題があった。さらに、バックライトユニットや照明装置やディスプレイ装置等のサイズが大型化するにつれて組み立て・製造時のハンドリング性が悪くなり、製造効率が低下してコスト高になるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、サイズや形状等が相違しても容易に対応できる単位面光源発光体素子、面光源発光体ユニット、及びこれらを用いたバックライトユニット、照明装置、ディスプレイ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】
【０００６】
本発明による単位面光源発光体素子は、発光面で面発光する面光源発光体を備えていると共に、電源に接続するための正極及び負極の入力端子と正極及び負極の出力端子とのいずれか一方または両方を備えている単位面光源発光体素子であって、
該単位面光源発光体素子同士を入力端子と出力端子で接合することで互いに電気的に接続できるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、入力端子と出力端子の一方または両方を備えているために、複数の単位面光源発光体素子を接続でき、供給電力量が許す限りサイズを大きくすることができると共に、単位面光源発光体素子の接続の仕方によって適宜形状のものを製作できる。しかも、単位面光源発光体素子の形状はどのようなものでもよく、あらゆる形状に対応することが可能である。
なお、好ましくは、同一形状の単位面光源発光体素子を複数製作して適宜方向に順次接続して任意の形状を製作するとよい。
【０００７】
また、入力端子と出力端子の一方は凹部に設けられ、他方は該凹部に嵌合可能な凸部に設けられていて、凹部と凸部が嵌合した状態で入力端子と出力端子が電気的に接続されてなることが好ましい。
本発明によれば、一の単位面光源発光体素子と他の単位面光源発光体素子とについて一方の凹部に他方の凸部を嵌合させることで、複数の単位面光源発光体素子同士が連結されて一体化すると共に入力端子と出力端子とが電気的に接続され、全体を単一の発光面または面光源とすることができる。
【０００８】
また、内部に光源として発光ダイオードを備えていることが好ましい。
本発明によれば、光源として発光ダイオードを用いることによって省電力で輝度が高く、一層の高輝度に対応するためには発光ダイオードを複数並べればよく光量の調整が容易である。
また、発光ダイオードは、赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードとを有していることが更に好ましい。
発光ダイオードが三原色のものを有しているためにフルカラーを再現できると共にあらゆるバリエーションの色に対応することができる。
【０００９】
また、発光ダイオードには、該発光ダイオードに供給する電力量を調整する色調整手段が接続されている。
本発明によれば、発光ダイオードに供給する電力量を調整することで単位面光源発光体素子の発光面から出射する光の明るさや色味を適宜調整でき、また三原色の発光ダイオードを設けた場合にはフルカラーを再現できる上に、色調整手段によって各発光ダイオードに供給する電力量を調整することで、単位面光源発光体素子の発光面から出射する光の明るさや色味を適宜調整することができるため、バックライトや照明装置、液晶部材等のディスプレイ装置として任意の発色や輝度等を実現できる。
【００１０】
また、面光源発光体は、他の単位面光源発光体素子の面光源発光体と相互に通信可能な通信手段を備えていてもよい。
単位面光源発光体素子はその面光源発光体に他の単位面光源発光体素子の面光源発光体に設けた通信手段と相互に通信することで、接続されている全ての単位面光源発光体素子において他の単位面光源発光体素子の輝度、色、温度等の情報を相互に通信することによって認識することができ、複数の単位面光源発光体素子同士における輝度、色、温度等の情報の認識やこれに基づく各単位面光源発光体素子の輝度、色、温度等の調整、異常の検知等を適宜行うことができる。
【００１１】
また、発光面の上に輝度向上フィルムを備えていてもよく、単位面光源発光体素子の発光面から出射する光を輝度上昇フィルムを通すことで、さらなる輝度上昇効果を付与することができる。
また、発光面の上に光拡散層を備えていてもよく、単位面光源発光体素子の発光面から出射する光が光拡散層を透過することによって、色味の均一性や視野角向上や照度ムラの向上効果を付与することができる。
【００１２】
本発明による面光源発光体ユニットは、複数の上述した単位面光源発光体素子について、一の単位面光源発光体素子の入力端子と他の単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結してなることを特徴とする。
本発明によれば、一の単位面光源発光体素子の入力端子と他の単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結することで複数の単位面光源発光体素子を連結して適宜形状の面光源発光体ユニットを製作でき、単位面光源発光体素子は電源から供給する電力量の許容する範囲で適宜数を連結することができて一体化した発光面を形成できる。しかも、単位面光源発光体素子の接続の仕方によって適宜形状の面光源発光体ユニットを製作できる。また、単位面光源発光体素子の形状はどのようなものでもよく、あらゆる形状に対応することが可能であるが、好ましくは同一形状の単位面光源発光体素子を複数製作して適宜方向に順次接続して任意の形状を製作することがコストと製造効率を考慮すれば好ましい。また、電力を供給する電源は複数の単位面光源発光体素子のうち、少なくともどれか一の単位面光源発光体素子に接続して複数の単位面光源発光体素子に給電することで利便性に優れた電力供給が可能となる。
また、本発明によるバックライトユニットは、請求項１乃至８のいずれかに記載された単位面光源発光体素子を１または複数連結して配列してなることを特徴とする。
このバックライトユニットは上述の面光源発光体ユニットに相当する。
【００１３】
本発明による照明装置は、複数の上述した単位面光源発光体素子について、一の単位面光源発光体素子の入力端子と他の単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結してなることを特徴とする。
複数の単位面光源発光体素子を連結して一体化した発光面を形成することができるから、照明装置として所望の照明対象物等に対して所要の形状に形成することができる。しかも、照明装置の輝度が足りない場合には単位面光源発光体素子を追加して連結することで対応でき、単位面光源発光体素子の接続の仕方によってデザイン性も付与することが可能となる。
【００１４】
本発明によるディスプレイ装置は、上述した単位面光源発光体素子を一または複数連結して配設してなり、単位面光源発光体素子の発光面の上に液晶部材を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、液晶部材を備えていることによって画素構造を備え、単一の単位面光源発光体素子のみであっても、或いは複数個の単位面光源発光体素子を連結した構成であっても一または複数の単位面光源発光体素子を連結してなる発光面から出射した光が液晶部材を透過することで、輝度がほぼ均一で高画質な画像を出力可能となる。
【００１５】
本発明によるディスプレイ装置は、上述した単位面光源発光体素子を一または複数連結して配設してなり、これら単位面光源発光体素子の発光面の上にタッチパネルを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、タッチパネルを備えることによって単位面光源発光体素子に対して外部からの入力が可能であり、適宜形状のディスプレイ装置において単位面光源発光体素子からの光で照射された表示画像に対してタッチパネルの操作によって入力が行える。
【００１６】
本発明によるディスプレイ装置は、上述した単位面光源発光体素子を１または複数連結して配列してなるバックライトユニットと、単位面光源発光体素子側の発光面側に配されていてバックライトユニットを透過する光によって画像表示を行う画像表示部とを備えてなることを特徴とする。
本発明のディスプレイ装置は、単位面光源発光体素子をバックライトユニットとして、このバックライトユニットを透過して出射する光を画像表示部に透過させることによって透過光による画像を表示または観察できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による単位面光源発光体素子、面光源発光体ユニット、これを用いたバックライトユニット、照明装置、ディスプレイ装置によれば、必要な面光源のサイズや形状等が相違しても単位面光源発光体素子を単位として１または複数個連結することで種々のサイズや形状に対応する面光源を形成することができる。そのため、これら１または複数の単位面光源発光体素子を連結したものを面光源として、適宜形状のバックライトユニット、照明装置、更にはディスプレイ装置を製作できる。しかもこれらバックライトユニット、照明装置、更にはディスプレイ装置の形状に応じた面光源をその都度製作する必要が無く、適宜数の単位面光源発光体素子を組み合わせることで製作できるから、サイズが大型化しても製造時のハンドリング性が良く、効率的に製作できて製造コストが低廉である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。
まず、本発明の第一の実施の形態による単位面光源発光体素子について図１乃至図５により説明する。図１は単位面光源発光体素子の要部平面図、図２は同じく縦断面図、図３は単位面光源発光体素子に設けた回路図、図４は単位面光源発光体素子を接合した面光源発光体ユニットの要部平面図、図５は図４の回路図である。
図1に示す単位面光源発光体素子１は略多角形、例えば略四角形板状に形成された面光源発光体２を有している。この単位面光源発光体素子１は、面光源発光体２の筐体２ａ内部に光源としてＬＥＤ素子（発光ダイオード）３を基板４上の中央に設けている（図２参照）。ＬＥＤ素子３の光出射方向に対向する面に例えば板状の光学接続体５が配設されている。通常、ＬＥＤ素子３は略点光源であるため面光源化する必要があり、光学接続体５は点光源を面光源化する光学的機能を持つ光拡散構造を有している。
【００１９】
光学接続体５として、例えばマイクロレンズアレイ６が配設されている。マイクロレンズアレイ６は透明樹脂からなる基板の上面と下面の一方または両方（図２では上面のみ）に凸レンズ状のマイクロレンズ６ａがマトリックス状に配列されている。図２に示す例では光の出射面である発光面５ａにマイクロレンズ６ａが配列されている。
なお、光学接続体５としてはマイクロレンズアレイ６に限定されることなく、ＬＥＤ素子３からなる点光源を面光源発光体２から光が出射する際に面光源に変換できる光拡散性の透光部材であればよく、例えばフレネルレンズ、レンチキュラーレンズ等のレンズアレイ、透光性の合成樹脂部材の内部に屈折率の異なるフィラー等を分散配置した例えば板状の拡散部材や光出射面に微細な凹凸形状を形成した拡散部材等でもよい。
【００２０】
また、図１に示す単位面光源発光体素子１は、面光源発光体２の例えば対向する二つの側面８、８に各一対の凹部９、９と凸部１０，１０とをそれぞれ有しており、これら凹部９と凸部１０は互いに嵌合可能とされている。
一対の凹部９、９には電源接続用の入力端子が設けられており、その一方は正極（＋）の入力端子１１ａ、他方は負極（−）の入力端子１１ｂを構成している。凸部１０には電源接続用の出力端子１２が設けられており、その一方は正極（＋）の出力端子１２ａ、他方は負極（−）の出力端子１２ｂを構成している。隣接する二つの側面８、８には、凹部９及び正極の入力端子１１ａと凹部９及び負極の入力端子１１ｂとがそれぞれ１組づつ設けられている。同様に、隣接する他の二側面８，８には、凸部１０及び正極の出力端子１２ａと凸部１０及び負極の出力端子１２ｂとがそれぞれ１組づつ設けられている。
【００２１】
正極及び負極の出力端子１２a、１２ｂ、正極及び負極の入力端子１１ａ、１１ｂは大きさ、形状、材質を問うものではないが、電気を流せる必要があり、通電に耐え得るものである必要がある。そして、二つの単位面光源発光体素子１、１の一方の側面８の凹部９、９と他方の側面８の凸部１０、１０を嵌合接続した際、入力端子１１ａ及び１１ｂと出力端子１２a、１２ｂも接続される必要がある。
また、上述の構成に代えて、一の側面８の凹部９、９に正極及び負極の出力端子１２a、１２ｂを設け、他の側面８の凸部１０，１０に正極及び負極の入力端子１１a、１１ｂを設けてもよい。或いは一の側面８に凹部９と凸部１０をそれぞれ設けて、各側面８で凹凸嵌合するようにしてもよく、この場合、入力端子１１ａ、１１ｂと出力端子１２ａ、１２ｂを凹部９と凸部１０のいずれに設けるかは任意である。
また、単位面光源発光体素子１から電気の出力の必要がない場合には、凹部９と正極と負極の入力端子１１ａ、１１ｂのみを設けて、凸部１０と出力端子１２ａ、１２ｂを設けない構成を採用できる。或いは、これとは逆に単位面光源発光体素子１に凸部１０と出力端子１２ａ、１２ｂのみをを設けてもよい。
【００２２】
図３は単位面光源発光体素子1に設けた電気回路例を示すものであり、電源１４は正（＋）の電気配線１５と負（−）の電気配線１６を備えている。電気配線１５は正極の入力端子１１ａ及び出力端子１２ａに接続され、電気配線１６は負極の入力端子１１ｂ及び出力端子１２ｂに接続されている。これによって、複数の単位面光源発光体素子１を凹部９と凸部１０で、正極の入力端子１１ａと出力端子１２ａ、負極の入力端子１１ｂと出力タンス１２ｂをそれぞれ連結した際（図５参照）、１つの電源１４で電力をまかなうことができる。
即ち、図４は単位面光源発光体素子１を４つ連結した面光源発光体ユニット１８を示すものであり、各単位面光源発光体素子１の各側面８の凹部９と凸部１０とを相互に連結している。これによって、図５に示すように、面光源発光体ユニット１８は各単位面光源発光体素子１の各入力端子１１ａ、１１ｂと出力端子１２ａ、１２ｂが電源１４から延びる電気配線１５，１６によって相互に電気的に接続されている。
面光源発光体ユニット１８は、単位面光源発光体素子1を図４に示す個数に限定されることなく、必要とする面光源の大きさや形状に応じて任意の数を連結して全体を、バックライトユニットや照明装置、或いはディスプレイ装置の面光源として使用できる。
【００２３】
本実施形態による単位面光源発光体素子１は上述の構成を備えているから、図１乃至図３による単位面光源発光体素子１では、面光源発光体２の内部でＬＥＤ素子３を発光させることで放射状に光が出射し、光学接続体５であるマイクロレンズアレイ６で各マイクロレンズ６ａを通して集光され、面光源発光体２の図１及び図２に示す上面全体である発光面５ａからほぼ均等な光を面発光として出射する。そのため、単位面光源発光体素子１は面光源発光体２の発光面５ａ全体から面発光するので、これをバックライトや照明装置として用いることができる。
さらに、図４及び図５に示すように単位面光源発光体素子１を複数個、例えば４個凹部９と凸部１０とで連結して電気的に導通状態にした面光源発光体ユニット１８を製作することで、面発光する光源を単位面光源発光体素子１を単位としてその連結数に応じて任意の形状及び大きさに拡大できる。そのため、面光源発光体ユニット１８は単一の電源１４で供給できる電力の範囲内で任意の大きさのサイズ及び形状を有するバックライトユニットやディスプレイ装置や照明装置に用いることができる。
しかも、これら任意サイズまたは形状のバックライトユニットやディスプレイ装置や照明装置を製作するに際し、単一種類の単位面光源発光体素子１を量産して組み立てることで製作できるから、その寸法や形状等に関わらず、製作が簡単でコストを低減できて製作効率が良く、使用現場で組み立てることもできて取り扱いも容易であるという効果を奏する。
【００２４】
本発明は上述の実施形態による単位面光源発光体素子１や面光源発光体ユニット１８に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。次に本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した実施形態と同一または同様の部分や部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
図６は本発明の第二実施形態による面光源発光体ユニットを示す平面図である。
図６に示す第二実施形態による面光源発光体ユニット２０では、電源１４と電気配線１５，１６が複数組、例えば二組配設されており、各組の電気配線１５，１６はそれぞれ異なる単位面光源発光体素子１の一の側面８に設けた凹部９，９の正極及び負極の入力端子１１ａ、１１ｂに電気的に接続されている。このような回路構成を採用することで、電源１４の数に応じて、より多くの単位面光源発光体素子１を接続して複数の発光面５ａからなるより大きな面積の発光面を有する面光源を形成できる。
なお、本実施形態における図６に示す面光源発光体ユニット２０の内部の回路構成は図５に示す第一実施形態による面光源発光体ユニット１８の内部の回路構成と同一である。
【００２５】
次に単位面光源発光体素子１を適宜数連結した面光源発光体ユニットについて説明する。
先ず、図７は本発明の第三実施形態による面光源発光体ユニット２２を示すものである。
図７に示す面光源発光体ユニット２２は単位面光源発光体素子１を適宜数、例えば１６個連結したものである。図に示す例では面光源発光体ユニット２２は略正方形の面光源を有することになるが、これに限定されることなく長方形や三角形等適宜の形状を採用可能である。また、この面光源発光体ユニット２２に連結する電源１４の数は適宜設定できる。
【００２６】
次に図８及び図９は本発明の第四実施形態による面光源発光体ユニット２４を示すものである。この面光源発光体ユニット２４は組み立て状態の平面視で略星型形状の面光源を有している。この面光源発光体ユニット２４は図９に示す平面視で略正五角形の単位面光源発光体素子２５と略三角形板状の単位面光源発光体素子２６との組合せで構成されている。
図９（ａ）に示す略正五角形板状の単位面光源発光体素子２５は五つの側面８がそれぞれ二つの凹部９，９を有する側面８と二つの凸部１０，１０を有する側面８とで構成されている。図９（ｂ）に示す略三角形板状の単位面光源発光体素子２６は三つの側面８がその長さに応じた複数の凹部９または凸部１０を有する二つの側面８と略五角形の単位面光源発光体素子２５の各辺の側面８に等しい長さを有し且つ対応する数の凹部９または凸部１０を有する側面８とで構成されている。そのため、本実施形態では、略三角形板状の単位面光源発光体素子２６は底辺の側面８の凹凸が相違する二種類のもの（これを符号２６ａ、２６ｂで示すものとする）を製作している。
【００２７】
そして、略五角形の単位面光源発光体素子２５の各側面８に略三角形の単位面光源発光体素子２６の底辺の側面８を凹部９と凸部１０を互いに嵌合させて形成されている。
本実施形態による面光源発光体ユニット２４は３種類の単位面光源発光体素子２５、２６ａ、２６ｂで構成されているが、略五角形の単位面光源発光体素子２５の五つの側面８に全て凹部９と入力端子１１ａ、１１ｂを形成してもよく、或いは一の側面８に凹部９と凸部１０を形成してもよい。これによって略三角形の単位面光源発光体素子２６は１種類でよい。
このように本実施形態では、適宜の異形状の面光源発光体ユニット２４を複数種類の単位面光源発光体素子２５、２６ａ、２６ｂで形成することができ、この場合も面光源発光体ユニット２４を分割した各単位面光源発光体素子２５、２６ａ、２６ｂの形状を単純化して可能な限り形状を共通化することで、少ない種類の単位面光源発光体素子２５、２６を量産して組み立てできるから、その寸法や形状等に関わらず、製作が簡単でコストを低減できて製作効率が良く取り扱いも容易になるという効果を奏する。
【００２８】
次に本発明による単位面光源発光体素子の第五実施形態について図１０により説明する。
図１０に示す単位面光源発光体素子２８は第一実施形態による単位面光源発光体素子１と概略同一構成を備えており、光接続体５において相違する。
図１０に示す単位面光源発光体素子２８は、ＬＥＤ素子３に対向する光接続体５として光透過部材、例えば光透過板３０を設け、光透過板３０のＬＥＤ素子３側の面に光透過型の回折格子３１が配設されている。回折格子３１はＬＥＤ素子３からの光の出射面（または／及び入射面）３１ａに一定間隔の溝を形成して構成されている。回折格子３１は、例えば点光源であるＬＥＤ素子３の真上とその周囲を覆う例えば略四角形板状であるが、光透過板３０よりも短い長さとされている。
そのため、ＬＥＤ素子３から放射状に出射された光は直上を除いて回折格子３１に対して直交する中心線に対して所定の出射角を以て回折格子３１に入射され、回折格子３１で屈折した後の光は出射面３１ａの隣り合った溝からの透過光の間の光路差が所定の条件を満たす方向にだけ回折して光透過板３０内を外側に拡散することになる。
このようにして、ＬＥＤ素子３から出射した光は回折格子３１を透過することで光透過板３０全体に拡散させてほぼ均一に散乱させることができ、光透過板３０即ち発光面５ａから外部に出射する光の照度を全体にほぼ均一化できる。
【００２９】
次に本発明による単位面光源発光体素子の第六実施形態について図１１により説明する。
図１１に示す単位面光源発光体素子３３は第一実施形態による単位面光源発光体素子１と概略同一構成を備えており、光源であるＬＥＤ素子３の配置において相違する。
即ち、図１１に示す単位面光源発光体素子３３では、ＬＥＤ素子３が基板４上に所定間隔で複数個配列されている。このように光源であるＬＥＤ素子３の個数を増やすことによって、面光源発光体２の輝度を上昇させる効果を持たせることができる。また、複数個のＬＥＤ素子３を所定間隔で配列することによって、面光源発光体２の発光面５ａから出射する光の照度ムラを緩和する働きを持たせることもできる。
ここで、これら複数のＬＥＤ素子３は基板４の中央部に所定間隔で一列にしてもよい。或いは、複数のＬＥＤ素子３は基板４上に縦横方向にマトリクス状に配列させてもよい。
また、個々のＬＥＤ素子３をディスプレイの画素として使用することもできる。特に、光接続体５としてマイクロレンズアレイ６を採用した場合、個々のＬＥＤ素子３と単一のマイクロレンズ６ａとを対向させることがより好ましい。
【００３０】
次に本発明による単位面光源発光体素子の第七実施形態について図１２により説明する。
図１２に示す単位面光源発光体素子３５は第一実施形態による単位面光源発光体素子１と概略同一構成を備えており、光源であるＬＥＤ素子３の配置において相違する。
図１２に示す単位面光源発光体素子３５では、赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃからなる３色のＬＥＤ素子３が所定間隔で配列されている。面光源発光体１をこのように構成することによって、赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃを備えることによってフルカラーの発光を発光面５ａから出射させることができる。
なお、上述の３種のＬＥＤ素子３ａ、３ｂ、３ｃをそれぞれ複数個設けて、図１１に示す第六実施形態の単位面光源発光体素子３３のようにマトリクス状に交互に配設するようにしてもよい。
また、図１２において、赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃにそれぞれ電気配線を介して接続される通電量調整用の色調整手段３４ａ、３４ｂ、３４ｃを設けてもよい。これら色調整手段３４ａ、３４ｂ、３４ｃは色調補正手段を構成するものであり、各赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃに給電する電力量を増減調整して各色のＬＥＤ素子３ａ，３ｂ，３ｃの明るさ、明暗を調整することで赤、緑、青を基調とした多色を表示することができる。これにより任意の多色の面発光を発光面５ａから出射できる。
なお、光源としてのＬＥＤ素子３が１種類のみ配設された第一実施形態等による単位面光源発光体素子１の場合でも、上述した色調整手段３４を配設してもよい。
【００３１】
次に、上述した各単位面光源発光体素子１、…、３３、３５をバックライト、照明装置等として使用する場合、その要求される光学特性に応じて、面光源発光体２の発光面５ａの上に面光源発光体２から面発光する光の光学特性を調整する機構を設けることが要求されることがある。
ここで、このような構成の一例を第八実施形態として図１３及び図１４に基づいて説明する。
図１３は上述した各単位面光源発光体素子として、例えば単位面光源発光体素子１を用いたバックライトユニット３７を示す要部構成図である。単位面光源発光体素子１の発光面５ａの上部には輝度向上フィルム３８が配設されている。この輝度向上フィルム３８は例えば図１４に示す断面三角形の柱状プリズムがその延在方向に直交する方向に複数配列されて一体化されたものである。
これにより、単位面光源発光体素子１の発光面５ａから面発光して出射する光は所望の軸上輝度、即ち輝度向上フィルム３８（発光面５ａ）の出射面の接線に直交する方向である観察者の方向の輝度を向上させることができる。
【００３２】
ところで、このような輝度向上フィルム３８は、軸上輝度を向上させると共に観察者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射するサイドローブ光が発生するため、サイドローブ光を抑制するために、輝度向上フィルム３８を互いに略直交する方向に２枚重ねて配設してもよい。これにより、単位面光源発光体素子１の発光面５ａから出射する光の軸上輝度を高めてより均一な輝度のバックライトユニット３７を得られる。
なお、断面三角形の柱状プリズムを配列した輝度向上フィルム３８に代えて、例えば図１５に示すようなレンチキュラーレンズを複数配列したレンチキュラーレンズフィルム３９を１枚、または図１５に示すように略直交する方向に重ねて配設してもよい。
【００３３】
次に、第九実施形態によるバックライトユニットについて図１６により説明する。
図１６に示すバックライトユニット４１は、例えば単位面光源発光体素子1の上に光拡散層である光拡散フィルム４２を配設して組み合わせたものである。光拡散フィルム４２は、シート状の透明樹脂材料４３に光を散乱させるための微粒子（光拡散粒子）４４を分散混入して構成されており、ここでは発光面５ａから若干の空間を介して配設されている。
微粒子４４は光拡散フィルム４２を構成する透明樹脂材料４３と異なる屈折率のものを採用する必要がある。これにより、光拡散フィルム４２内に入射する光は微粒子４４によって屈折して十分に散乱してほぼ均一に拡散されて出射する。なお、微粒子４４に代えて空気を含む微細な空洞を分散して混入させてもよい。光拡散フィルム４２の出射面４２ａは、単位面光源発光体素子1の発光面５ａと同様に平坦に形成されている。
このような構成を採用することによって、バックライトユニット４１から出射する光の輝度ムラを緩和し、図１２に示す多色のＬＥＤ素子３ａ、３ｂ、３ｃを内蔵した単位面光源発光体素子３７を採用した場合には、色むらを低減させる効果を持つ。
【００３４】
次に第十実施形態として単位面光源発光体素子を用いた液晶ディスプレイ装置について図１７により説明する。
図１７に示す本実施形態によるディスプレイ装置４６は、単位面光源発光体素子1の上に液晶部材として液晶パネル４７を配設して組み合わせたものである。液晶パネル４７は例えば一対の偏光板の間に液晶素子を配設した構成を備えている。本実施形態によるディスプレイ装置４６によれば、単位面光源発光体素子1に画素構造を持たせ、単位面光源発光体素子1のみを面光源としてディスプレイ装置４６に使用できて構成が簡素化する。
また、さらに図４，図６，図７，図８等に示すように、単位面光源発光素子１を凹部９と凸部１０で複数枚接合して大型の面光源発光体ユニット１８，２０，２２，２４を形成すると共に、これら面光源発光体ユニット１８，２０，２２，２４の寸法と形状に応じた大型の液晶パネルを配設することで、大型の高画質ディスプレイ装置４６を製作することができる。
或いは図１７に示すように単位面光源発光体素子1とこれに応じた液晶パネル４７を一体化させると共に、単位面光源発光体素子1で水平方向に複数組接合することによっても同様に大型の高画質ディスプレイ装置４６を得られる。
【００３５】
次に第十一実施形態としてタッチパネル付きのディスプレイ装置について図１８及び図１９により説明する。
図１８において、本実施形態によるディスプレイ装置５０は、単位面光源発光体素子1を複数個、例えば４個連結した面光源発光体ユニット１８の上にタッチパネル５１を配設して組み合わせたものでありる。図ではタッチパネル５１は単位面光源発光体素子1から離間しているが密着していてもよい。この点は上述した各実施形態における輝度向上フィルム３８や光拡散フィルム４２等でも同様である。タッチパネル５１はディスプレイモニタ用の液晶パネル５２の上にマトリクススイッチ５３が積層されて構成されている。
図１９に示すように、単位面光源発光体素子1について面光源発光体２の発光面５ａの上に載置された液晶パネル５２は、平面視で例えば縦及び横方向に4×4画素に液晶を区切って液晶画素５４をマトリクス状に配列している。そのため、各液晶画素５４毎に液晶画素駆動用トランジスタ５５が設けられている。液晶パネル５２の上に設置されるタッチパネル５１は液晶画素５４毎に升目状に区画されて図示しない電極が並んでいて、ＯＮ，ＯＦＦ等の制御を行うことができる。
【００３６】
なお、上述のディスプレイ装置５０において、タッチパネル５１の液晶画素５４及びマトリクススイッチ５３の電極は上述した４×４画素の区画に限定されるものではなく、これらをさらに細かく区切ればより高画質となる。単位面光源発光体素子１における面光源発光体２の大きさによって、さらには所望の解像度によって、液晶画素５４の数を決定することができる。なお、マトリクススイッチ５３に代えて抵抗膜方式や表面弾性波方式等の位置検知部材を採用してもよい。
上述のように、本実施形態によるディスプレイ装置５０によれば、単位面光源発光体素子１における面光源発光体２の上にタッチパネル５１を積層することによって、外部からの入力を可能とする。例えば、スイッチ機能をもたせてタッチパネル５１でＯＮ、ＯＦＦ制御することもできる。
【００３７】
次に第十二実施形態として通信機能付きのディスプレイ装置について図２０及び図２１により説明する。
図２０に示す面光源発光体ユニット５６は例えば図１に示すものと同一構成の単位面光源発光体素子５７を複数個凹部９と凸部１０とで連結して電気的に導通状態にして構成されている。そして、各単位面光源発光体素子５７の各面光源発光体２の内部にはＬＥＤ素子３が配設され、対向する位置に例えばマイクロレンズアレイ６からなる光接続体５が配設されている。
そして、各面光源発光体２の内部には例えばＬＥＤ素子３の側部に通信手段として送信装置５８と受信装置５９が設けられている。これら送信装置５８と受信装置５９は少なくとも一方、例えば送信装置５８に自己のＬＥＤ素子３で発光する光の輝度や色、温度等を側部で検出する検出素子が装着されており、しかもこれら輝度や色、温度等の信号を送信装置５８から隣接する単位面光源発光体素子５７の受信装置５９に送信できるようにしている。そして、順次隣接する単位面光源発光体素子５７、５７同士で順次、輝度や色、温度等の信号を送受信できる。
なお、同一の面光源発光体２内でも送信装置５８と受信装置５９とで送受信可能としてもよい。
通信方法として、赤外線通信、可視光通信等の無線通信、または有線通信を採用できる。
【００３８】
この面光源発光体ユニット５６では、複数の単位面光源発光体素子５７の面光源発光体２同士で順次相互に通信することで、接続されている全ての単位面光源発光体素子５７において各単位面光源発光体素子５７で面発光する光の輝度、色、温度等の情報を相互に通信して認識できる。そして、これらの相互情報に基づいて複数の単位面光源発光体素子５７同士におけるＬＥＤ素子３の輝度、色、温度等を調整することで面光源発光体ユニット５６から出射する面発光の輝度や色や温度等の分布を任意に設定、変更できる。また、各単位面光源発光体素子５７の異常の検知等を適宜行うこともできる。
なお、１つの単位面光源発光体素子５７に２組以上の送受信装置５８，５９を設けてもよい。
【００３９】
また、変形例として、図２１に示すように、送信装置５８に代えてＬＥＤ素子３を送信装置として利用し、発光される光の一部を信号としてもよく、この発光を隣接する単位面光源発光体素子５７等の受信装置５９の検出素子で受信することで輝度、色、温度等を認識して発光と通信を両立させることもできる。この場合も、隣接する単位面光源発光体素子５７のＬＥＤ素子３から出射する光の一部を信号として利用することで面光源発光体ユニット５６全体の単位面光源発光体素子５７における輝度、色、温度等を認識して調整等を行える。
なお、外部に送受信機器を設けて、面光源発光体ユニット５６を構成する各単位面光源発光体素子５７それぞれに制御信号を送信したり、或いは逆に情報を受信したりしてもよい。
【００４０】
なお、上述した各実施形態による単位面光源発光体素子１や２８、３３、３５、５７等は光源としてのＬＥＤ素子３を図では直下型として面光源発光体２の内部に配設したが、これに限らず、サイドエッジ型を採用することも可能となる。
例えば、第一実施形態による単位面光源発光体素子１について変形例としてサイドエッジ型を採用した場合、図２２に示す構成を有している。即ち、図２２に示す単位面光源発光体素子６１は、例えば板状のプリズム６２または導光板の側部に光源であるＬＥＤ素子３が設けられ、プリズム６２の背面には反射面６２ａが設けられている。或いはプリズム６２とは別に背面側にシート状の反射部材６３を設けてもよい。プリズム６２の出射面には例えば上述したような発光面５ａを有する光接続体５としてマイクロレンズシート６が設けられている。
【００４１】
従って、ＬＥＤ素子３から出射した光はプリズム６２の背面側に設けた反射面６２ａまたは反射部材６３で反射することで拡散しながら光接続体５としてのマイクロレンズアレイ６に向かい、各マイクロレンズ６ａで集光されて発光面５ａから法線方向に出射する。 なお、プリズム６２について平行平板形状に代えてＬＥＤ素子３から遠ざかるに従ってその厚みが減少する、サイドエッジ型のバックライトによく用いられるテーパ状に形成してもよい。
ＬＥＤ素子３は略点光源であるため、光学接続体５をマイクロレンズアレイ等で構成することで面光源化する働きを持ち、光拡散構造を有している。この場合、電源１４と電気配線１５、１６はＬＥＤ素子３を設けた側部にのみ通電すればよい。この場合、サイドエッジ型の光源を備えた単位面光源発光体素子６１を複数接続する場合、接続に用いる凹部９と凸部１０はＬＥＤ素子３の光源を備えない他の三側面８に設ける必要がある。
【００４２】
他の上述した単位面光源発光体素子２８、３３，３５、５７や面光源発光体ユニット１８，２０、２２、２４、５６についても、サイドエッジ型の構造を採用することが可能となる。また、サイドエッジ型の上述した単位面光源発光体素子を用いたバックライトユニット３７，４１や照明装置、更には液晶ディスプレイ装置４６，５０やディスプレイ装置も採用可能である。
【００４３】
なお、上述した本発明の各実施形態では、単位面光源発光体素子１、２５、２６、２８，３３，３５、５７の内部光源としてＬＥＤ素子３を用いたが、本発明における光源はこれに限定されるものではなく、例えば有機または無機のＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子でもよい。この場合、ＥＬ素子の光源は薄型であるため、板状のＥＬ素子が単位面光源発光体素子を構成するから光接続体５を設ける必要がなく、ＥＬ素子を用いた面光源発光体ユニットや、これらを光源として用いたバックライトユニットや照明装置やディスプレイ装置もより薄型に構成できる。
【００４４】
なお、バックライトユニットや照明装置やディスプレイ装置として、単位面光源発光体素子の前記発光面から光を出射する側に輝度向上フィルム３８、光拡散フィルム４２、タッチパネル５１、液晶パネル４７、５２を配設する各実施形態について述べたが、単位面光源発光体素子１とタッチパネル５１や液晶パネル４７、５２との間に輝度向上フィルム３８及び／または光拡散フィルム４２等を配設してもよい。或いは、単位面光源発光体素子１とタッチパネル５１や液晶パネル４７、５２の出射面側に輝度向上フィルム３８及び／または光拡散フィルム４２等を配設してもよい。
これにより観察者側からより均一で高い輝度の画像を観察できる。
しかも、これらの各光学部材は互いに接触する積層構造にしてもよいし、或いは互いに空気層を挟んで離間する構造であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第一実施形態による単位面光源発光体素子の要部平面図である。
【図２】図１に示す単位面光源発光体素子の略中央縦断面図である。
【図３】単位面光源発光体素子の回路図である。
【図４】単位面光源発光体素子を４枚連結した面光源発光体ユニットの要部平面図である。
【図５】図４に示す面光源発光体ユニットの回路図である。
【図６】本発明の第二実施形態による面光源発光体ユニットを示す平面図である。
【図７】本発明の第三実施形態による面光源発光体ユニットを示す要部平面図である。
【図８】本発明の第四実施形態による面光源発光体ユニットを示す要部平面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は図８に示す面光源発光体ユニットを構成する単位面光源発光体素子の平面図である。
【図１０】本発明の第五実施形態による単位面光源発光体素子の要部縦断面図である。
【図１１】本発明の第六実施形態による単位面光源発光体素子の要部縦断面図である。
【図１２】本発明の第七実施形態による単位面光源発光体素子の要部縦断面図である。
【図１３】本発明の第八実施形態による単位面光源発光体素子のバックライトユニットを示す要部構成図である。
【図１４】図１３に示す単位面光源発光体素子の上部に配置する輝度向上フィルムを示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す輝度向上フィルムに代えて配設する変形例としてのレンチキュラーレンズフィルムを互いに略直交する方向に重ねて配設した斜視図である。
【図１６】本発明の第九実施形態によるバックライトユニットの構成図である。
【図１７】本発明の第十実施形態によるディスプレイ装置の構成図である。
【図１８】本発明の第十一実施形態によるタッチパネル型ディスプレイ装置の構成図である。
【図１９】図１８に示すタッチパネル型ディスプレイ装置の液晶パネルと単位面光源発光体素子を示す平面図である。
【図２０】本発明の第十二実施形態による通信機能を備えた面光源発光体ユニットの要部断面図である。
【図２１】第十二実施形態の変形例による面光源発光体ユニットの要部断面図である。
【図２２】サイドエッジ型の単位面光源発光体素子を示す側面説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
1 、２５，２６、２８，３３，３５、４１，５３、５７、６１ 単位面光源発光体素子
３ ＬＥＤ素子（光源）
３ａ 赤色ＬＥＤ素子
３ｂ 緑色ＬＥＤ素子
３ｃ 青色ＬＥＤ素子
５ 光学接続体
５ａ 発光面
６ マイクロレンズアレイ
６ａ マイクロレンズ
８ 側面
９ 凹部
１０ 凸部
１１ａ 正極の入力端子
１１ｂ 負極の入力端子
１２ａ 正極の出力端子
１２ｂ 負極の出力端子
１４ 電源
１５、１６ 電気配線
１８、２０、２２、２４、５６ 面光源発光体ユニット
１０ 単位面光源発光体素子
３０ 光透過板
３１ 回折格子
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ 色調整手段（色調補正手段）
３７、４１ バックライトユニット
３８ 輝度向上フィルム
３９ レンチキュラーレンズフィルム
４２ 光拡散フィルム
４６、５０ 液晶ディスプレイ装置
４７、５２ 液晶パネル
５１ タッチパネル
５３ マトリクススイッチ
５５ 液晶画素駆動用トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）光源やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源等を備えていて面発光可能な単位面光源発光体素子、単位面光源発光体素子を複数連結してなる面光源発光体ユニット、これらを用いたバックライトユニット、照明装置、そしてディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置は、光源を内蔵するバックライトユニットの光出射面側に液晶パネル等の画像表示部を配設し、バックライトユニットから出射する照射光で画像表示部を透過して画像を表示するようにしている。バックライトユニットは直下型方式とサイドエッジ型方式とを有している。
例えば直下型方式のバックライトユニットでは、背面側に冷陰極線管等の棒状光源を配設させ、この光源から出射する光を、導光板を通して面状に拡散した照明光として発光させ、プリズムシート等の集光手段を介して液晶パネル等の画像表示部に向けて出射している。直下型方式のバックライトユニットを備えた面状照明装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。
また、サイドエッジ型方式のバックライトユニットでは、導光板の側部に棒状光源が設けられ、光源から出射する光は導光板で反射して面状に拡散して照明光として発光することになる。
【０００３】
このようなバックライトユニットを備えたディスプレイ装置は、多種の顧客ニーズに対応するべく、多種サイズのディスプレイ装置を作るために大きさの異なるバックライト光源やバックライトユニット、液晶パネル等をそれぞれ製作している。ディスプレイ装置は、現在、32インチ程度が主流であり、それより大きなものであると50インチや60インチさらには100インチを超えるディスプレイ装置も製作されている。
また、ランプ型バックライト光源を備えた光透過型の商用看板等のディスプレイ装置は、液晶表示装置以上に多種サイズのものに関するニーズが大きく、その都度、それぞれのサイズのディスプレイ装置を製作することが一般的である。また、一般照明や特殊照明分野においてはデザイン性が特に重視され、多種形状、多種サイズ、多種色数の照明装置やディスプレイ装置が求められている。
上述した特許文献１に記載された面状照明装置では、必要な寸法に応じてバックライトユニットの導光板を複数接続し、各導光板毎に設けた背面側の平行溝にそれぞれ棒状光源を配設する構成を採用している。
【特許文献１】特開２００７−２０７５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、多種のサイズや形状に対応するためには、要求される大きさや形状のバックライトユニットや照明装置やディスプレイ装置等に応じて、それぞれのサイズの導光板や複数の光源等を用意しなければならず製作が煩雑で手間がかかるという問題があった。さらに、バックライトユニットや照明装置やディスプレイ装置等のサイズが大型化するにつれて組み立て・製造時のハンドリング性が悪くなり、製造効率が低下してコスト高になるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、サイズや形状等が相違しても容易に対応できる単位面光源発光体素子、面光源発光体ユニット、及びこれらを用いたバックライトユニット、照明装置、ディスプレイ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】
【０００６】
本発明による単位面光源発光体素子は、発光面で面発光する面光源発光体を備えていると共に、電源に接続するための正極及び負極の入力端子と正極及び負極の出力端子とのいずれか一方または両方を備えている単位面光源発光体素子であって、
該単位面光源発光体素子同士を入力端子と出力端子で接合することで互いに電気的に接続できるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、入力端子と出力端子の一方または両方を備えているために、複数の単位面光源発光体素子を接続でき、供給電力量が許す限りサイズを大きくすることができると共に、単位面光源発光体素子の接続の仕方によって適宜形状のものを製作できる。しかも、単位面光源発光体素子の形状はどのようなものでもよく、あらゆる形状に対応することが可能である。
なお、好ましくは、同一形状の単位面光源発光体素子を複数製作して適宜方向に順次接続して任意の形状を製作するとよい。
【０００７】
また、入力端子と出力端子の一方は凹部に設けられ、他方は該凹部に嵌合可能な凸部に設けられていて、凹部と凸部が嵌合した状態で入力端子と出力端子が電気的に接続されてなることが好ましい。
本発明によれば、一の単位面光源発光体素子と他の単位面光源発光体素子とについて一方の凹部に他方の凸部を嵌合させることで、複数の単位面光源発光体素子同士が連結されて一体化すると共に入力端子と出力端子とが電気的に接続され、全体を単一の発光面または面光源とすることができる。
【０００８】
また、内部に光源として発光ダイオードを備えていることが好ましい。
本発明によれば、光源として発光ダイオードを用いることによって省電力で輝度が高く、一層の高輝度に対応するためには発光ダイオードを複数並べればよく光量の調整が容易である。
また、発光ダイオードは、赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードとを有していることが更に好ましい。
発光ダイオードが三原色のものを有しているためにフルカラーを再現できると共にあらゆるバリエーションの色に対応することができる。
【０００９】
また、発光ダイオードには、該発光ダイオードに供給する電力量を調整する色調整手段が接続されている。
本発明によれば、発光ダイオードに供給する電力量を調整することで単位面光源発光体素子の発光面から出射する光の明るさや色味を適宜調整でき、また三原色の発光ダイオードを設けた場合にはフルカラーを再現できる上に、色調整手段によって各発光ダイオードに供給する電力量を調整することで、単位面光源発光体素子の発光面から出射する光の明るさや色味を適宜調整することができるため、バックライトや照明装置、液晶部材等のディスプレイ装置として任意の発色や輝度等を実現できる。
【００１０】
また、面光源発光体は、他の単位面光源発光体素子の面光源発光体と相互に通信可能な通信手段を備えていてもよい。
単位面光源発光体素子はその面光源発光体に他の単位面光源発光体素子の面光源発光体に設けた通信手段と相互に通信することで、接続されている全ての単位面光源発光体素子において他の単位面光源発光体素子の輝度、色、温度等の情報を相互に通信することによって認識することができ、複数の単位面光源発光体素子同士における輝度、色、温度等の情報の認識やこれに基づく各単位面光源発光体素子の輝度、色、温度等の調整、異常の検知等を適宜行うことができる。
【００１１】
また、発光面の上に輝度向上フィルムを備えていてもよく、単位面光源発光体素子の発光面から出射する光を輝度上昇フィルムを通すことで、さらなる輝度上昇効果を付与することができる。
また、発光面の上に光拡散層を備えていてもよく、単位面光源発光体素子の発光面から出射する光が光拡散層を透過することによって、色味の均一性や視野角向上や照度ムラの向上効果を付与することができる。
【００１２】
本発明による面光源発光体ユニットは、複数の上述した単位面光源発光体素子について、一の単位面光源発光体素子の入力端子と他の単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結してなることを特徴とする。
本発明によれば、一の単位面光源発光体素子の入力端子と他の単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結することで複数の単位面光源発光体素子を連結して適宜形状の面光源発光体ユニットを製作でき、単位面光源発光体素子は電源から供給する電力量の許容する範囲で適宜数を連結することができて一体化した発光面を形成できる。しかも、単位面光源発光体素子の接続の仕方によって適宜形状の面光源発光体ユニットを製作できる。また、単位面光源発光体素子の形状はどのようなものでもよく、あらゆる形状に対応することが可能であるが、好ましくは同一形状の単位面光源発光体素子を複数製作して適宜方向に順次接続して任意の形状を製作することがコストと製造効率を考慮すれば好ましい。また、電力を供給する電源は複数の単位面光源発光体素子のうち、少なくともどれか一の単位面光源発光体素子に接続して複数の単位面光源発光体素子に給電することで利便性に優れた電力供給が可能となる。
また、本発明によるバックライトユニットは、請求項１乃至８のいずれかに記載された単位面光源発光体素子を１または複数連結して配列してなることを特徴とする。
このバックライトユニットは上述の面光源発光体ユニットに相当する。
【００１３】
本発明による照明装置は、複数の上述した単位面光源発光体素子について、一の単位面光源発光体素子の入力端子と他の単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結してなることを特徴とする。
複数の単位面光源発光体素子を連結して一体化した発光面を形成することができるから、照明装置として所望の照明対象物等に対して所要の形状に形成することができる。しかも、照明装置の輝度が足りない場合には単位面光源発光体素子を追加して連結することで対応でき、単位面光源発光体素子の接続の仕方によってデザイン性も付与することが可能となる。
【００１４】
本発明によるディスプレイ装置は、上述した単位面光源発光体素子を一または複数連結して配設してなり、単位面光源発光体素子の発光面の上に液晶部材を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、液晶部材を備えていることによって画素構造を備え、単一の単位面光源発光体素子のみであっても、或いは複数個の単位面光源発光体素子を連結した構成であっても一または複数の単位面光源発光体素子を連結してなる発光面から出射した光が液晶部材を透過することで、輝度がほぼ均一で高画質な画像を出力可能となる。
【００１５】
本発明によるディスプレイ装置は、上述した単位面光源発光体素子を一または複数連結して配設してなり、これら単位面光源発光体素子の発光面の上にタッチパネルを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、タッチパネルを備えることによって単位面光源発光体素子に対して外部からの入力が可能であり、適宜形状のディスプレイ装置において単位面光源発光体素子からの光で照射された表示画像に対してタッチパネルの操作によって入力が行える。
【００１６】
本発明によるディスプレイ装置は、上述した単位面光源発光体素子を１または複数連結して配列してなるバックライトユニットと、単位面光源発光体素子側の発光面側に配されていてバックライトユニットを透過する光によって画像表示を行う画像表示部とを備えてなることを特徴とする。
本発明のディスプレイ装置は、単位面光源発光体素子をバックライトユニットとして、このバックライトユニットを透過して出射する光を画像表示部に透過させることによって透過光による画像を表示または観察できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による単位面光源発光体素子、面光源発光体ユニット、これを用いたバックライトユニット、照明装置、ディスプレイ装置によれば、必要な面光源のサイズや形状等が相違しても単位面光源発光体素子を単位として１または複数個連結することで種々のサイズや形状に対応する面光源を形成することができる。そのため、これら１または複数の単位面光源発光体素子を連結したものを面光源として、適宜形状のバックライトユニット、照明装置、更にはディスプレイ装置を製作できる。しかもこれらバックライトユニット、照明装置、更にはディスプレイ装置の形状に応じた面光源をその都度製作する必要が無く、適宜数の単位面光源発光体素子を組み合わせることで製作できるから、サイズが大型化しても製造時のハンドリング性が良く、効率的に製作できて製造コストが低廉である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。
まず、本発明の第一の実施の形態による単位面光源発光体素子について図１乃至図５により説明する。図１は単位面光源発光体素子の要部平面図、図２は同じく縦断面図、図３は単位面光源発光体素子に設けた回路図、図４は単位面光源発光体素子を接合した面光源発光体ユニットの要部平面図、図５は図４の回路図である。
図1に示す単位面光源発光体素子１は略多角形、例えば略四角形板状に形成された面光源発光体２を有している。この単位面光源発光体素子１は、面光源発光体２の筐体２ａ内部に光源としてＬＥＤ素子（発光ダイオード）３を基板４上の中央に設けている（図２参照）。ＬＥＤ素子３の光出射方向に対向する面に例えば板状の光学接続体５が配設されている。通常、ＬＥＤ素子３は略点光源であるため面光源化する必要があり、光学接続体５は点光源を面光源化する光学的機能を持つ光拡散構造を有している。
【００１９】
光学接続体５として、例えばマイクロレンズアレイ６が配設されている。マイクロレンズアレイ６は透明樹脂からなる基板の上面と下面の一方または両方（図２では上面のみ）に凸レンズ状のマイクロレンズ６ａがマトリックス状に配列されている。図２に示す例では光の出射面である発光面５ａにマイクロレンズ６ａが配列されている。
なお、光学接続体５としてはマイクロレンズアレイ６に限定されることなく、ＬＥＤ素子３からなる点光源を面光源発光体２から光が出射する際に面光源に変換できる光拡散性の透光部材であればよく、例えばフレネルレンズ、レンチキュラーレンズ等のレンズアレイ、透光性の合成樹脂部材の内部に屈折率の異なるフィラー等を分散配置した例えば板状の拡散部材や光出射面に微細な凹凸形状を形成した拡散部材等でもよい。
【００２０】
また、図１に示す単位面光源発光体素子１は、面光源発光体２の例えば対向する二つの側面８、８に各一対の凹部９、９と凸部１０，１０とをそれぞれ有しており、これら凹部９と凸部１０は互いに嵌合可能とされている。
一対の凹部９、９には電源接続用の入力端子が設けられており、その一方は正極（＋）の入力端子１１ａ、他方は負極（−）の入力端子１１ｂを構成している。凸部１０には電源接続用の出力端子１２が設けられており、その一方は正極（＋）の出力端子１２ａ、他方は負極（−）の出力端子１２ｂを構成している。隣接する二つの側面８、８には、凹部９及び正極の入力端子１１ａと凹部９及び負極の入力端子１１ｂとがそれぞれ１組づつ設けられている。同様に、隣接する他の二側面８，８には、凸部１０及び正極の出力端子１２ａと凸部１０及び負極の出力端子１２ｂとがそれぞれ１組づつ設けられている。
【００２１】
正極及び負極の出力端子１２a、１２ｂ、正極及び負極の入力端子１１ａ、１１ｂは大きさ、形状、材質を問うものではないが、電気を流せる必要があり、通電に耐え得るものである必要がある。そして、二つの単位面光源発光体素子１、１の一方の側面８の凹部９、９と他方の側面８の凸部１０、１０を嵌合接続した際、入力端子１１ａ及び１１ｂと出力端子１２a、１２ｂも接続される必要がある。
また、上述の構成に代えて、一の側面８の凹部９、９に正極及び負極の出力端子１２a、１２ｂを設け、他の側面８の凸部１０，１０に正極及び負極の入力端子１１a、１１ｂを設けてもよい。或いは一の側面８に凹部９と凸部１０をそれぞれ設けて、各側面８で凹凸嵌合するようにしてもよく、この場合、入力端子１１ａ、１１ｂと出力端子１２ａ、１２ｂを凹部９と凸部１０のいずれに設けるかは任意である。
また、単位面光源発光体素子１から電気の出力の必要がない場合には、凹部９と正極と負極の入力端子１１ａ、１１ｂのみを設けて、凸部１０と出力端子１２ａ、１２ｂを設けない構成を採用できる。或いは、これとは逆に単位面光源発光体素子１に凸部１０と出力端子１２ａ、１２ｂのみをを設けてもよい。
【００２２】
図３は単位面光源発光体素子1に設けた電気回路例を示すものであり、電源１４は正（＋）の電気配線１５と負（−）の電気配線１６を備えている。電気配線１５は正極の入力端子１１ａ及び出力端子１２ａに接続され、電気配線１６は負極の入力端子１１ｂ及び出力端子１２ｂに接続されている。これによって、複数の単位面光源発光体素子１を凹部９と凸部１０で、正極の入力端子１１ａと出力端子１２ａ、負極の入力端子１１ｂと出力タンス１２ｂをそれぞれ連結した際（図５参照）、１つの電源１４で電力をまかなうことができる。
即ち、図４は単位面光源発光体素子１を４つ連結した面光源発光体ユニット１８を示すものであり、各単位面光源発光体素子１の各側面８の凹部９と凸部１０とを相互に連結している。これによって、図５に示すように、面光源発光体ユニット１８は各単位面光源発光体素子１の各入力端子１１ａ、１１ｂと出力端子１２ａ、１２ｂが電源１４から延びる電気配線１５，１６によって相互に電気的に接続されている。
面光源発光体ユニット１８は、単位面光源発光体素子1を図４に示す個数に限定されることなく、必要とする面光源の大きさや形状に応じて任意の数を連結して全体を、バックライトユニットや照明装置、或いはディスプレイ装置の面光源として使用できる。
【００２３】
本実施形態による単位面光源発光体素子１は上述の構成を備えているから、図１乃至図３による単位面光源発光体素子１では、面光源発光体２の内部でＬＥＤ素子３を発光させることで放射状に光が出射し、光学接続体５であるマイクロレンズアレイ６で各マイクロレンズ６ａを通して集光され、面光源発光体２の図１及び図２に示す上面全体である発光面５ａからほぼ均等な光を面発光として出射する。そのため、単位面光源発光体素子１は面光源発光体２の発光面５ａ全体から面発光するので、これをバックライトや照明装置として用いることができる。
さらに、図４及び図５に示すように単位面光源発光体素子１を複数個、例えば４個凹部９と凸部１０とで連結して電気的に導通状態にした面光源発光体ユニット１８を製作することで、面発光する光源を単位面光源発光体素子１を単位としてその連結数に応じて任意の形状及び大きさに拡大できる。そのため、面光源発光体ユニット１８は単一の電源１４で供給できる電力の範囲内で任意の大きさのサイズ及び形状を有するバックライトユニットやディスプレイ装置や照明装置に用いることができる。
しかも、これら任意サイズまたは形状のバックライトユニットやディスプレイ装置や照明装置を製作するに際し、単一種類の単位面光源発光体素子１を量産して組み立てることで製作できるから、その寸法や形状等に関わらず、製作が簡単でコストを低減できて製作効率が良く、使用現場で組み立てることもできて取り扱いも容易であるという効果を奏する。
【００２４】
本発明は上述の実施形態による単位面光源発光体素子１や面光源発光体ユニット１８に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。次に本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した実施形態と同一または同様の部分や部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
図６は本発明の第二実施形態による面光源発光体ユニットを示す平面図である。
図６に示す第二実施形態による面光源発光体ユニット２０では、電源１４と電気配線１５，１６が複数組、例えば二組配設されており、各組の電気配線１５，１６はそれぞれ異なる単位面光源発光体素子１の一の側面８に設けた凹部９，９の正極及び負極の入力端子１１ａ、１１ｂに電気的に接続されている。このような回路構成を採用することで、電源１４の数に応じて、より多くの単位面光源発光体素子１を接続して複数の発光面５ａからなるより大きな面積の発光面を有する面光源を形成できる。
なお、本実施形態における図６に示す面光源発光体ユニット２０の内部の回路構成は図５に示す第一実施形態による面光源発光体ユニット１８の内部の回路構成と同一である。
【００２５】
次に単位面光源発光体素子１を適宜数連結した面光源発光体ユニットについて説明する。
先ず、図７は本発明の第三実施形態による面光源発光体ユニット２２を示すものである。
図７に示す面光源発光体ユニット２２は単位面光源発光体素子１を適宜数、例えば１６個連結したものである。図に示す例では面光源発光体ユニット２２は略正方形の面光源を有することになるが、これに限定されることなく長方形や三角形等適宜の形状を採用可能である。また、この面光源発光体ユニット２２に連結する電源１４の数は適宜設定できる。
【００２６】
次に図８及び図９は本発明の第四実施形態による面光源発光体ユニット２４を示すものである。この面光源発光体ユニット２４は組み立て状態の平面視で略星型形状の面光源を有している。この面光源発光体ユニット２４は図９に示す平面視で略正五角形の単位面光源発光体素子２５と略三角形板状の単位面光源発光体素子２６との組合せで構成されている。
図９（ａ）に示す略正五角形板状の単位面光源発光体素子２５は五つの側面８がそれぞれ二つの凹部９，９を有する側面８と二つの凸部１０，１０を有する側面８とで構成されている。図９（ｂ）に示す略三角形板状の単位面光源発光体素子２６は三つの側面８がその長さに応じた複数の凹部９または凸部１０を有する二つの側面８と略五角形の単位面光源発光体素子２５の各辺の側面８に等しい長さを有し且つ対応する数の凹部９または凸部１０を有する側面８とで構成されている。そのため、本実施形態では、略三角形板状の単位面光源発光体素子２６は底辺の側面８の凹凸が相違する二種類のもの（これを符号２６ａ、２６ｂで示すものとする）を製作している。
【００２７】
そして、略五角形の単位面光源発光体素子２５の各側面８に略三角形の単位面光源発光体素子２６の底辺の側面８を凹部９と凸部１０を互いに嵌合させて形成されている。
本実施形態による面光源発光体ユニット２４は３種類の単位面光源発光体素子２５、２６ａ、２６ｂで構成されているが、略五角形の単位面光源発光体素子２５の五つの側面８に全て凹部９と入力端子１１ａ、１１ｂを形成してもよく、或いは一の側面８に凹部９と凸部１０を形成してもよい。これによって略三角形の単位面光源発光体素子２６は１種類でよい。
このように本実施形態では、適宜の異形状の面光源発光体ユニット２４を複数種類の単位面光源発光体素子２５、２６ａ、２６ｂで形成することができ、この場合も面光源発光体ユニット２４を分割した各単位面光源発光体素子２５、２６ａ、２６ｂの形状を単純化して可能な限り形状を共通化することで、少ない種類の単位面光源発光体素子２５、２６を量産して組み立てできるから、その寸法や形状等に関わらず、製作が簡単でコストを低減できて製作効率が良く取り扱いも容易になるという効果を奏する。
【００２８】
次に本発明による単位面光源発光体素子の第五実施形態について図１０により説明する。
図１０に示す単位面光源発光体素子２８は第一実施形態による単位面光源発光体素子１と概略同一構成を備えており、光接続体５において相違する。
図１０に示す単位面光源発光体素子２８は、ＬＥＤ素子３に対向する光接続体５として光透過部材、例えば光透過板３０を設け、光透過板３０のＬＥＤ素子３側の面に光透過型の回折格子３１が配設されている。回折格子３１はＬＥＤ素子３からの光の出射面（または／及び入射面）３１ａに一定間隔の溝を形成して構成されている。回折格子３１は、例えば点光源であるＬＥＤ素子３の真上とその周囲を覆う例えば略四角形板状であるが、光透過板３０よりも短い長さとされている。
そのため、ＬＥＤ素子３から放射状に出射された光は直上を除いて回折格子３１に対して直交する中心線に対して所定の出射角を以て回折格子３１に入射され、回折格子３１で屈折した後の光は出射面３１ａの隣り合った溝からの透過光の間の光路差が所定の条件を満たす方向にだけ回折して光透過板３０内を外側に拡散することになる。
このようにして、ＬＥＤ素子３から出射した光は回折格子３１を透過することで光透過板３０全体に拡散させてほぼ均一に散乱させることができ、光透過板３０即ち発光面５ａから外部に出射する光の照度を全体にほぼ均一化できる。
【００２９】
次に本発明による単位面光源発光体素子の第六実施形態について図１１により説明する。
図１１に示す単位面光源発光体素子３３は第一実施形態による単位面光源発光体素子１と概略同一構成を備えており、光源であるＬＥＤ素子３の配置において相違する。
即ち、図１１に示す単位面光源発光体素子３３では、ＬＥＤ素子３が基板４上に所定間隔で複数個配列されている。このように光源であるＬＥＤ素子３の個数を増やすことによって、面光源発光体２の輝度を上昇させる効果を持たせることができる。また、複数個のＬＥＤ素子３を所定間隔で配列することによって、面光源発光体２の発光面５ａから出射する光の照度ムラを緩和する働きを持たせることもできる。
ここで、これら複数のＬＥＤ素子３は基板４の中央部に所定間隔で一列にしてもよい。或いは、複数のＬＥＤ素子３は基板４上に縦横方向にマトリクス状に配列させてもよい。
また、個々のＬＥＤ素子３をディスプレイの画素として使用することもできる。特に、光接続体５としてマイクロレンズアレイ６を採用した場合、個々のＬＥＤ素子３と単一のマイクロレンズ６ａとを対向させることがより好ましい。
【００３０】
次に本発明による単位面光源発光体素子の第七実施形態について図１２により説明する。
図１２に示す単位面光源発光体素子３５は第一実施形態による単位面光源発光体素子１と概略同一構成を備えており、光源であるＬＥＤ素子３の配置において相違する。
図１２に示す単位面光源発光体素子３５では、赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃからなる３色のＬＥＤ素子３が所定間隔で配列されている。面光源発光体１をこのように構成することによって、赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃを備えることによってフルカラーの発光を発光面５ａから出射させることができる。
なお、上述の３種のＬＥＤ素子３ａ、３ｂ、３ｃをそれぞれ複数個設けて、図１１に示す第六実施形態の単位面光源発光体素子３３のようにマトリクス状に交互に配設するようにしてもよい。
また、図１２において、赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃにそれぞれ電気配線を介して接続される通電量調整用の色調整手段３４ａ、３４ｂ、３４ｃを設けてもよい。これら色調整手段３４ａ、３４ｂ、３４ｃは色調補正手段を構成するものであり、各赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃに給電する電力量を増減調整して各色のＬＥＤ素子３ａ，３ｂ，３ｃの明るさ、明暗を調整することで赤、緑、青を基調とした多色を表示することができる。これにより任意の多色の面発光を発光面５ａから出射できる。
なお、光源としてのＬＥＤ素子３が１種類のみ配設された第一実施形態等による単位面光源発光体素子１の場合でも、上述した色調整手段３４を配設してもよい。
【００３１】
次に、上述した各単位面光源発光体素子１、…、３３、３５をバックライト、照明装置等として使用する場合、その要求される光学特性に応じて、面光源発光体２の発光面５ａの上に面光源発光体２から面発光する光の光学特性を調整する機構を設けることが要求されることがある。
ここで、このような構成の一例を第八実施形態として図１３及び図１４に基づいて説明する。
図１３は上述した各単位面光源発光体素子として、例えば単位面光源発光体素子１を用いたバックライトユニット３７を示す要部構成図である。単位面光源発光体素子１の発光面５ａの上部には輝度向上フィルム３８が配設されている。この輝度向上フィルム３８は例えば図１４に示す断面三角形の柱状プリズムがその延在方向に直交する方向に複数配列されて一体化されたものである。
これにより、単位面光源発光体素子１の発光面５ａから面発光して出射する光は所望の軸上輝度、即ち輝度向上フィルム３８（発光面５ａ）の出射面の接線に直交する方向である観察者の方向の輝度を向上させることができる。
【００３２】
ところで、このような輝度向上フィルム３８は、軸上輝度を向上させると共に観察者の視覚方向に進むことなく横方向に無駄に出射するサイドローブ光が発生するため、サイドローブ光を抑制するために、輝度向上フィルム３８を互いに略直交する方向に２枚重ねて配設してもよい。これにより、単位面光源発光体素子１の発光面５ａから出射する光の軸上輝度を高めてより均一な輝度のバックライトユニット３７を得られる。
なお、断面三角形の柱状プリズムを配列した輝度向上フィルム３８に代えて、例えば図１５に示すようなレンチキュラーレンズを複数配列したレンチキュラーレンズフィルム３９を１枚、または図１５に示すように略直交する方向に重ねて配設してもよい。
【００３３】
次に、第九実施形態によるバックライトユニットについて図１６により説明する。
図１６に示すバックライトユニット４１は、例えば単位面光源発光体素子1の上に光拡散層である光拡散フィルム４２を配設して組み合わせたものである。光拡散フィルム４２は、シート状の透明樹脂材料４３に光を散乱させるための微粒子（光拡散粒子）４４を分散混入して構成されており、ここでは発光面５ａから若干の空間を介して配設されている。
微粒子４４は光拡散フィルム４２を構成する透明樹脂材料４３と異なる屈折率のものを採用する必要がある。これにより、光拡散フィルム４２内に入射する光は微粒子４４によって屈折して十分に散乱してほぼ均一に拡散されて出射する。なお、微粒子４４に代えて空気を含む微細な空洞を分散して混入させてもよい。光拡散フィルム４２の出射面４２ａは、単位面光源発光体素子1の発光面５ａと同様に平坦に形成されている。
このような構成を採用することによって、バックライトユニット４１から出射する光の輝度ムラを緩和し、図１２に示す多色のＬＥＤ素子３ａ、３ｂ、３ｃを内蔵した単位面光源発光体素子３７を採用した場合には、色むらを低減させる効果を持つ。
【００３４】
次に第十実施形態として単位面光源発光体素子を用いた液晶ディスプレイ装置について図１７により説明する。
図１７に示す本実施形態によるディスプレイ装置４６は、単位面光源発光体素子1の上に液晶部材として液晶パネル４７を配設して組み合わせたものである。液晶パネル４７は例えば一対の偏光板の間に液晶素子を配設した構成を備えている。本実施形態によるディスプレイ装置４６によれば、単位面光源発光体素子1に画素構造を持たせ、単位面光源発光体素子1のみを面光源としてディスプレイ装置４６に使用できて構成が簡素化する。
また、さらに図４，図６，図７，図８等に示すように、単位面光源発光素子１を凹部９と凸部１０で複数枚接合して大型の面光源発光体ユニット１８，２０，２２，２４を形成すると共に、これら面光源発光体ユニット１８，２０，２２，２４の寸法と形状に応じた大型の液晶パネルを配設することで、大型の高画質ディスプレイ装置４６を製作することができる。
或いは図１７に示すように単位面光源発光体素子1とこれに応じた液晶パネル４７を一体化させると共に、単位面光源発光体素子1で水平方向に複数組接合することによっても同様に大型の高画質ディスプレイ装置４６を得られる。
【００３５】
次に第十一実施形態としてタッチパネル付きのディスプレイ装置について図１８及び図１９により説明する。
図１８において、本実施形態によるディスプレイ装置５０は、単位面光源発光体素子1を複数個、例えば４個連結した面光源発光体ユニット１８の上にタッチパネル５１を配設して組み合わせたものでありる。図ではタッチパネル５１は単位面光源発光体素子1から離間しているが密着していてもよい。この点は上述した各実施形態における輝度向上フィルム３８や光拡散フィルム４２等でも同様である。タッチパネル５１はディスプレイモニタ用の液晶パネル５２の上にマトリクススイッチ５３が積層されて構成されている。
図１９に示すように、単位面光源発光体素子1について面光源発光体２の発光面５ａの上に載置された液晶パネル５２は、平面視で例えば縦及び横方向に4×4画素に液晶を区切って液晶画素５４をマトリクス状に配列している。そのため、各液晶画素５４毎に液晶画素駆動用トランジスタ５５が設けられている。液晶パネル５２の上に設置されるタッチパネル５１は液晶画素５４毎に升目状に区画されて図示しない電極が並んでいて、ＯＮ，ＯＦＦ等の制御を行うことができる。
【００３６】
なお、上述のディスプレイ装置５０において、タッチパネル５１の液晶画素５４及びマトリクススイッチ５３の電極は上述した４×４画素の区画に限定されるものではなく、これらをさらに細かく区切ればより高画質となる。単位面光源発光体素子１における面光源発光体２の大きさによって、さらには所望の解像度によって、液晶画素５４の数を決定することができる。なお、マトリクススイッチ５３に代えて抵抗膜方式や表面弾性波方式等の位置検知部材を採用してもよい。
上述のように、本実施形態によるディスプレイ装置５０によれば、単位面光源発光体素子１における面光源発光体２の上にタッチパネル５１を積層することによって、外部からの入力を可能とする。例えば、スイッチ機能をもたせてタッチパネル５１でＯＮ、ＯＦＦ制御することもできる。
【００３７】
次に第十二実施形態として通信機能付きのディスプレイ装置について図２０及び図２１により説明する。
図２０に示す面光源発光体ユニット５６は例えば図１に示すものと同一構成の単位面光源発光体素子５７を複数個凹部９と凸部１０とで連結して電気的に導通状態にして構成されている。そして、各単位面光源発光体素子５７の各面光源発光体２の内部にはＬＥＤ素子３が配設され、対向する位置に例えばマイクロレンズアレイ６からなる光接続体５が配設されている。
そして、各面光源発光体２の内部には例えばＬＥＤ素子３の側部に通信手段として送信装置５８と受信装置５９が設けられている。これら送信装置５８と受信装置５９は少なくとも一方、例えば送信装置５８に自己のＬＥＤ素子３で発光する光の輝度や色、温度等を側部で検出する検出素子が装着されており、しかもこれら輝度や色、温度等の信号を送信装置５８から隣接する単位面光源発光体素子５７の受信装置５９に送信できるようにしている。そして、順次隣接する単位面光源発光体素子５７、５７同士で順次、輝度や色、温度等の信号を送受信できる。
なお、同一の面光源発光体２内でも送信装置５８と受信装置５９とで送受信可能としてもよい。
通信方法として、赤外線通信、可視光通信等の無線通信、または有線通信を採用できる。
【００３８】
この面光源発光体ユニット５６では、複数の単位面光源発光体素子５７の面光源発光体２同士で順次相互に通信することで、接続されている全ての単位面光源発光体素子５７において各単位面光源発光体素子５７で面発光する光の輝度、色、温度等の情報を相互に通信して認識できる。そして、これらの相互情報に基づいて複数の単位面光源発光体素子５７同士におけるＬＥＤ素子３の輝度、色、温度等を調整することで面光源発光体ユニット５６から出射する面発光の輝度や色や温度等の分布を任意に設定、変更できる。また、各単位面光源発光体素子５７の異常の検知等を適宜行うこともできる。
なお、１つの単位面光源発光体素子５７に２組以上の送受信装置５８，５９を設けてもよい。
【００３９】
また、変形例として、図２１に示すように、送信装置５８に代えてＬＥＤ素子３を送信装置として利用し、発光される光の一部を信号としてもよく、この発光を隣接する単位面光源発光体素子５７等の受信装置５９の検出素子で受信することで輝度、色、温度等を認識して発光と通信を両立させることもできる。この場合も、隣接する単位面光源発光体素子５７のＬＥＤ素子３から出射する光の一部を信号として利用することで面光源発光体ユニット５６全体の単位面光源発光体素子５７における輝度、色、温度等を認識して調整等を行える。
なお、外部に送受信機器を設けて、面光源発光体ユニット５６を構成する各単位面光源発光体素子５７それぞれに制御信号を送信したり、或いは逆に情報を受信したりしてもよい。
【００４０】
なお、上述した各実施形態による単位面光源発光体素子１や２８、３３、３５、５７等は光源としてのＬＥＤ素子３を図では直下型として面光源発光体２の内部に配設したが、これに限らず、サイドエッジ型を採用することも可能となる。
例えば、第一実施形態による単位面光源発光体素子１について変形例としてサイドエッジ型を採用した場合、図２２に示す構成を有している。即ち、図２２に示す単位面光源発光体素子６１は、例えば板状のプリズム６２または導光板の側部に光源であるＬＥＤ素子３が設けられ、プリズム６２の背面には反射面６２ａが設けられている。或いはプリズム６２とは別に背面側にシート状の反射部材６３を設けてもよい。プリズム６２の出射面には例えば上述したような発光面５ａを有する光接続体５としてマイクロレンズシート６が設けられている。
【００４１】
従って、ＬＥＤ素子３から出射した光はプリズム６２の背面側に設けた反射面６２ａまたは反射部材６３で反射することで拡散しながら光接続体５としてのマイクロレンズアレイ６に向かい、各マイクロレンズ６ａで集光されて発光面５ａから法線方向に出射する。 なお、プリズム６２について平行平板形状に代えてＬＥＤ素子３から遠ざかるに従ってその厚みが減少する、サイドエッジ型のバックライトによく用いられるテーパ状に形成してもよい。
ＬＥＤ素子３は略点光源であるため、光学接続体５をマイクロレンズアレイ等で構成することで面光源化する働きを持ち、光拡散構造を有している。この場合、電源１４と電気配線１５、１６はＬＥＤ素子３を設けた側部にのみ通電すればよい。この場合、サイドエッジ型の光源を備えた単位面光源発光体素子６１を複数接続する場合、接続に用いる凹部９と凸部１０はＬＥＤ素子３の光源を備えない他の三側面８に設ける必要がある。
【００４２】
他の上述した単位面光源発光体素子２８、３３，３５、５７や面光源発光体ユニット１８，２０、２２、２４、５６についても、サイドエッジ型の構造を採用することが可能となる。また、サイドエッジ型の上述した単位面光源発光体素子を用いたバックライトユニット３７，４１や照明装置、更には液晶ディスプレイ装置４６，５０やディスプレイ装置も採用可能である。
【００４３】
なお、上述した本発明の各実施形態では、単位面光源発光体素子１、２５、２６、２８，３３，３５、５７の内部光源としてＬＥＤ素子３を用いたが、本発明における光源はこれに限定されるものではなく、例えば有機または無機のＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子でもよい。この場合、ＥＬ素子の光源は薄型であるため、板状のＥＬ素子が単位面光源発光体素子を構成するから光接続体５を設ける必要がなく、ＥＬ素子を用いた面光源発光体ユニットや、これらを光源として用いたバックライトユニットや照明装置やディスプレイ装置もより薄型に構成できる。
【００４４】
なお、バックライトユニットや照明装置やディスプレイ装置として、単位面光源発光体素子の前記発光面から光を出射する側に輝度向上フィルム３８、光拡散フィルム４２、タッチパネル５１、液晶パネル４７、５２を配設する各実施形態について述べたが、単位面光源発光体素子１とタッチパネル５１や液晶パネル４７、５２との間に輝度向上フィルム３８及び／または光拡散フィルム４２等を配設してもよい。或いは、単位面光源発光体素子１とタッチパネル５１や液晶パネル４７、５２の出射面側に輝度向上フィルム３８及び／または光拡散フィルム４２等を配設してもよい。
これにより観察者側からより均一で高い輝度の画像を観察できる。
しかも、これらの各光学部材は互いに接触する積層構造にしてもよいし、或いは互いに空気層を挟んで離間する構造であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第一実施形態による単位面光源発光体素子の要部平面図である。
【図２】図１に示す単位面光源発光体素子の略中央縦断面図である。
【図３】単位面光源発光体素子の回路図である。
【図４】単位面光源発光体素子を４枚連結した面光源発光体ユニットの要部平面図である。
【図５】図４に示す面光源発光体ユニットの回路図である。
【図６】本発明の第二実施形態による面光源発光体ユニットを示す平面図である。
【図７】本発明の第三実施形態による面光源発光体ユニットを示す要部平面図である。
【図８】本発明の第四実施形態による面光源発光体ユニットを示す要部平面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は図８に示す面光源発光体ユニットを構成する単位面光源発光体素子の平面図である。
【図１０】本発明の第五実施形態による単位面光源発光体素子の要部縦断面図である。
【図１１】本発明の第六実施形態による単位面光源発光体素子の要部縦断面図である。
【図１２】本発明の第七実施形態による単位面光源発光体素子の要部縦断面図である。
【図１３】本発明の第八実施形態による単位面光源発光体素子のバックライトユニットを示す要部構成図である。
【図１４】図１３に示す単位面光源発光体素子の上部に配置する輝度向上フィルムを示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す輝度向上フィルムに代えて配設する変形例としてのレンチキュラーレンズフィルムを互いに略直交する方向に重ねて配設した斜視図である。
【図１６】本発明の第九実施形態によるバックライトユニットの構成図である。
【図１７】本発明の第十実施形態によるディスプレイ装置の構成図である。
【図１８】本発明の第十一実施形態によるタッチパネル型ディスプレイ装置の構成図である。
【図１９】図１８に示すタッチパネル型ディスプレイ装置の液晶パネルと単位面光源発光体素子を示す平面図である。
【図２０】本発明の第十二実施形態による通信機能を備えた面光源発光体ユニットの要部断面図である。
【図２１】第十二実施形態の変形例による面光源発光体ユニットの要部断面図である。
【図２２】サイドエッジ型の単位面光源発光体素子を示す側面説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
1 、２５，２６、２８，３３，３５、４１，５３、５７、６１ 単位面光源発光体素子
３ ＬＥＤ素子（光源）
３ａ 赤色ＬＥＤ素子
３ｂ 緑色ＬＥＤ素子
３ｃ 青色ＬＥＤ素子
５ 光学接続体
５ａ 発光面
６ マイクロレンズアレイ
６ａ マイクロレンズ
８ 側面
９ 凹部
１０ 凸部
１１ａ 正極の入力端子
１１ｂ 負極の入力端子
１２ａ 正極の出力端子
１２ｂ 負極の出力端子
１４ 電源
１５、１６ 電気配線
１８、２０、２２、２４、５６ 面光源発光体ユニット
１０ 単位面光源発光体素子
３０ 光透過板
３１ 回折格子
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ 色調整手段（色調補正手段）
３７、４１ バックライトユニット
３８ 輝度向上フィルム
３９ レンチキュラーレンズフィルム
４２ 光拡散フィルム
４６、５０ 液晶ディスプレイ装置
４７、５２ 液晶パネル
５１ タッチパネル
５３ マトリクススイッチ
５５ 液晶画素駆動用トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面で面発光する面光源発光体を備えていると共に、電源に接続するための正極及び負極の入力端子と正極及び負極の出力端子とのいずれか一方または両方を備えている単位面光源発光体素子であって、
該単位面光源発光体素子同士を前記入力端子と出力端子で接合することで互いに電気的に接続できるようにしたことを特徴とする単位面光源発光体素子。
【請求項２】
前記入力端子と出力端子の一方は凹部に設けられ、他方は該凹部に嵌合可能な凸部に設けられていて、前記凹部と凸部が嵌合した状態で前記入力端子と出力端子が電気的に接続されてなる請求項１に記載の単位面光源発光体素子。
【請求項３】
内部に光源として発光ダイオードを備えている請求項１または２に記載の単位面光源発光体素子。
【請求項４】
前記発光ダイオードは、赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードとを有している請求項３に記載の単位面光源発光体素子。
【請求項５】
前記発光ダイオードには、該発光ダイオードに供給する電力量を調整する色調整手段が接続されている請求項３または４に記載の単位面光源発光体素子。
【請求項６】
前記面光源発光体は、他の前記単位面光源発光体素子の面光源発光体と相互に通信可能な通信手段を備えている請求項１乃至５のいずれかに記載の単位面光源発光体素子。
【請求項７】
前記発光面の上に輝度向上フィルムを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の単位面光源発光体素子。
【請求項８】
前記発光面の上に光拡散層を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の単位面光源発光体素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載された複数の前記単位面光源発光体素子について、一の前記単位面光源発光体素子の入力端子と他の前記単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結してなる面光源発光体ユニット。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載された複数の前記単位面光源発光体素子について、一の前記単位面光源発光体素子の入力端子と他の前記単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結してなる照明装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれかに記載された前記単位面光源発光体素子を一または複数連結して配設してなり、前記単位面光源発光体素子の前記発光面の上に液晶部材を備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至８のいずれかに記載された前記単位面光源発光体素子を一または複数連結して配設してなり、前記単位面光源発光体素子の前記発光面の上にタッチパネルを備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１乃至８のいずれかに記載された前記単位面光源発光体素子を１または複数連結して配列してなるバックライトユニットと、前記発光面側に配されていて前記バックライトユニットを透過する光によって画像表示を行う画像表示部とを備えてなることを特徴と
するディスプレイ装置。
【請求項１４】
請求項１乃至８のいずれかに記載された前記単位面光源発光体素子を１または複数連結して配列してなるバックライトユニット。
【請求項１】
発光面で面発光する面光源発光体を備えていると共に、電源に接続するための正極及び負極の入力端子と正極及び負極の出力端子とのいずれか一方または両方を備えている単位面光源発光体素子であって、
該単位面光源発光体素子同士を前記入力端子と出力端子で接合することで互いに電気的に接続できるようにしたことを特徴とする単位面光源発光体素子。
【請求項２】
前記入力端子と出力端子の一方は凹部に設けられ、他方は該凹部に嵌合可能な凸部に設けられていて、前記凹部と凸部が嵌合した状態で前記入力端子と出力端子が電気的に接続されてなる請求項１に記載の単位面光源発光体素子。
【請求項３】
内部に光源として発光ダイオードを備えている請求項１または２に記載の単位面光源発光体素子。
【請求項４】
前記発光ダイオードは、赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードとを有している請求項３に記載の単位面光源発光体素子。
【請求項５】
前記発光ダイオードには、該発光ダイオードに供給する電力量を調整する色調整手段が接続されている請求項３または４に記載の単位面光源発光体素子。
【請求項６】
前記面光源発光体は、他の前記単位面光源発光体素子の面光源発光体と相互に通信可能な通信手段を備えている請求項１乃至５のいずれかに記載の単位面光源発光体素子。
【請求項７】
前記発光面の上に輝度向上フィルムを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の単位面光源発光体素子。
【請求項８】
前記発光面の上に光拡散層を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の単位面光源発光体素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載された複数の前記単位面光源発光体素子について、一の前記単位面光源発光体素子の入力端子と他の前記単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結してなる面光源発光体ユニット。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載された複数の前記単位面光源発光体素子について、一の前記単位面光源発光体素子の入力端子と他の前記単位面光源発光素子の出力端子とで接合して互いに連結してなる照明装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれかに記載された前記単位面光源発光体素子を一または複数連結して配設してなり、前記単位面光源発光体素子の前記発光面の上に液晶部材を備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至８のいずれかに記載された前記単位面光源発光体素子を一または複数連結して配設してなり、前記単位面光源発光体素子の前記発光面の上にタッチパネルを備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１乃至８のいずれかに記載された前記単位面光源発光体素子を１または複数連結して配列してなるバックライトユニットと、前記発光面側に配されていて前記バックライトユニットを透過する光によって画像表示を行う画像表示部とを備えてなることを特徴と
するディスプレイ装置。
【請求項１４】
請求項１乃至８のいずれかに記載された前記単位面光源発光体素子を１または複数連結して配列してなるバックライトユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００９−１７６８９９（Ｐ２００９−１７６８９９Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３１２３（Ｐ２００８−１３１２３）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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