(57)【要約】【課題】輝度ムラまたは色度ムラを抑制することができるバックライト装置、光源装置、レンズ、電子機器及び導光板を提供すること。【解決手段】本発明の実施の形態に係る光源装置１によれば、レンズ６が収束力を有する第１の主面１６を有するので、入射面６ｂから入射した光をできるだけ集めて導光板２に出射する。また、反射部材７の第１の反射面１７により、第１の主面１６から出射された直接導光板２に向かわない光も導光板２に導入させることができる。これにより、導光板２に導入する光線が増えて均一な面発光を得ることができ、輝度ムラを抑制することができる。また、輝度も向上させることができる。【選択図】図４
2008041528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子が発した光が入射する入射面と、前記光の収束力を有し前記入射面から入射した前記光を出射する出射面とを有するレンズと、
前記光の導入面を有し、前記出射面から出射された前記光を前記導入面から導入して面発光する導光板と、
前記レンズの前記出射面から出射された前記光の一部を前記導光板の前記導入面に向けて反射させる反射部材と
を具備することを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバックライト装置であって、
前記出射面は、
前記収束力を有する第１の主面と、
前記第１の主面の側部に設けられた側面とを有し、
当該バックライト装置は、
前記側面に対面するように設けられ、前記側面から出射した前記光を当該側面に再び入射させて前記第１の主面から出射させる反射部をさらに具備することを特徴とするバックライト装置。
【請求項３】
請求項１に記載のバックライト装置であって、
前記出射面は、
前記収束力を有する第１の主面と、
前記第１の主面の側部に設けられた側面とを有し、
前記反射部材は、
前記レンズの前記出射面から出射された前記光の一部を前記導光板の前記導入面に向けて反射させる第１の反射面と、
前記側面に対面するように設けられ、前記側面から出射した前記光を反射させ当該側面に再び入射させて、前記第１の主面から出射させる第２の反射面と
を有することを特徴とするバックライト装置。
【請求項４】
請求項３に記載のバックライト装置であって、
前記反射部材は、
前記第２の反射面を有するベース部と、
前記第１の反射面を有し、前記ベース部から前記導光板に向かうにしたがい前記導光板の厚さ方向で徐々に小さくなる幅でなるウェッジ部と
を有することを特徴とするバックライト装置。
【請求項５】
請求項３に記載のバックライト装置であって、
前記入射面は、
収束力を有する第２の主面と、
前記第２の主面の端部に設けられ、前記第２の主面から突出した突出面と
を有することを特徴とするバックライト装置。
【請求項６】
請求項３に記載のバックライト装置であって、
前記入射面は、前記光の発散力を有することを特徴とするバックライト装置。
【請求項７】
請求項１に記載のバックライト装置であって、
前記レンズは、前記出射面としてシリンドリカル面を有するレンズ、または、前記出射面としてトロイダル面を有するレンズであることを特徴とするバックライト装置。
【請求項８】
請求項５に記載のバックライト装置であって、
前記レンズは、前記第２の主面としてシリンドリカル面を有するレンズ、または、前記出射面としてトロイダル面を有するレンズであることを特徴とするバックライト装置。
【請求項９】
請求項１に記載のバックライト装置であって、
前記レンズは、
前記出射面の側部に設けられ、前記入射面から入射し前記レンズ内を通る光を反射させる反射面を有することを特徴とするバックライト装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のバックライト装置であって、
前記発光素子は、複数の色の前記光を発する素子であることを特徴とするバックライト装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のバックライト装置であって、
前記導光板は、前記導入面に設けられた、レンズ部またはプリズム部を有することを特徴とするバックライト装置。
【請求項１２】
発光素子と、
前記発光素子が発した光が入射する入射面と、前記光の収束力を有し前記入射面から入射した前記光を出射する出射面と、前記出射面の側部に設けられた側面とを有するレンズと、
前記光の導入面を有し、前記出射面から出射された前記光を前記導入面から導入して面発光する導光板と、
前記側面に対面するように設けられ、前記側面から出射した前記光を当該側面に再び入射させて前記出射面から出射させる反射部と
を具備することを特徴とするバックライト装置。
【請求項１３】
面発光する導光板の導入面に光を照射する光源装置であって、
発光素子と、
前記発光素子が発した光が入射する入射面と、前記光の収束力を有し前記入射面から入射した前記光を出射する出射面とを有するレンズと、
前記レンズの前記出射面から出射された前記光の一部を前記導光板の前記導入面に向けて反射させる反射部材と
を具備することを特徴とする光源装置。
【請求項１４】
面発光する導光板の導入面に、発光素子から発せられた光を導くレンズであって、
前記発光素子が発した光が入射する入射面と、
前記光の収束力を有し、前記入射面から入射した前記光の一部を、前記導光板の導入面に向けて反射させる反射部材に向けて出射させる出射面と
を具備することを特徴とするレンズ。
【請求項１５】
面発光する導光板の導入面に、発光素子から発せられた光を導くレンズであって、
前記光の収束力を有する主面と、前記主面の端部に設けられ前記主面から突出した突出面とを有し、前記発光素子が発した光が入射する入射面と、
前記光の収束力を有し、前記入射面から入射した前記光を出射する出射面と
具備することを特徴とするレンズ。
【請求項１６】
発光素子と、
前記発光素子が発した光が入射する入射面と、前記光の収束力を有し前記入射面から入射した前記光を出射する出射面とを有するレンズと、
前記光の導入面を有し、前記出射面から出射された前記光を前記導入面から導入して面発光する導光板と、
前記レンズの前記出射面から出射された前記光の一部を前記導光板の前記導入面に向けて反射させる反射部材と、
複数の画素を有し、前記導光板が発する光の透過率を前記画素ごとに変調させる透過率変調素子と
を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
発光素子が発した光を導入する導入面と、
前記導入面に設けられたレンズ部またはプリズム部と
を具備することを特徴とする導光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光の透過率に基づく輝度に応じて画像を表示する表示装置の、当該光を発生するバックライト装置、このバックライト装置に用いられるレンズ、光源装置、電子機器及び導光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に搭載されるバックライトとして、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源としたバックライトが提案され、製品化されている。高色域のＬＥＤバックライトにおいては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）でそれぞれ独立したＬＥＤが用いられることにより、色の再現性がＮＴＳＣ（National Television System Committee）比で１００％以上が達成可能となっている。かかるＬＥＤバックライトを搭載する表示装置は、今後、ＰＣ（Personal Computer）、アミューズメント、あるいは車載用途に至るまでの商品化が期待されている。
【０００３】
例えば７〜１７インチ程度中型のバックライトを考慮した場合、そのバックライトの薄型化が必須である。ここで、いわゆる直下型のバックライトは、液晶パネルの表示面の裏側で、その表示面に沿うようにＬＥＤが配置されて構成され、大型のバックライトでは、そのような直下型バックライトが搭載されるものが多い。しかし、上記のように薄型のバックライトを実現するには、直下型バックライトではなく、導光板のエッジから光を発する、いわゆるエッジライト型（サイドエッジ型）のバックライトの設計が必須となる。エッジライト型のバックライトの例として、発光面を均一に保つための工夫がなされたバックライトの技術が開示されている。
【０００４】
この特許文献１のバックライトに係る発明の目的は、薄型化ではなく、大型化された表示装置であっても、その発光輝度のムラなくし、かつ、軽量化を図ること、とされている。（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、特許文献１の図１に示すように、光源（３）が４つ設けられることで所定の輝度を確保し、導光板（９）、（１０）の間に空隙（１１）が設けられ軽量化が図れている。また、図３に示すように、空隙（１１）の両端部に沿ってシリンドリカルレンズ（１２）が配設されており、これにより、光源（３）から出射された光を収束して、各導光板（９）、（１０）の端部から中央部にかけて均一に分散させている。なお、光源（３）としては、その明細書段落[０００２]に記載されているように、熱陰極管または冷陰極管で構成される。
【０００５】
ＬＥＤが光源として用いられるバックライトとして、輝度ムラが低減されたバックライトが提案されている。このバックライトでは、ＲＧＢのＬＥＤそれぞれの配光範囲が所定の範囲に規定されることにより、色ムラや輝度ムラが低減されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２１２４７９号公報（段落[００１６]、[００１７]等、図１、図３）
【特許文献２】特開２００５−１９６９８９号公報（段落[００５８]、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２のエッジライト型バックライトの構造のように、ＬＥＤが導光板にほぼ密着されて設置されるような構造の場合には、いかに各ＬＥＤの配置間隔が小さくても、特にその導光板の入光部では、いわゆる玉見え現象という輝度ムラや色度ムラが大きく発生する。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、輝度ムラまたは色度ムラを抑制することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るバックライト装置は、発光素子と、前記発光素子が発した光が入射する入射面と、前記光の収束力を有し前記入射面から入射した前記光を出射する出射面とを有するレンズと、前記光の導入面を有し、前記出射面から出射された前記光を前記導入面から導入して面発光する導光板と、前記レンズの前記出射面から出射された前記光の一部を前記導光板の前記導入面に向けて反射させる反射部材とを具備する。
【００１０】
本発明では、レンズが収束力を有する出射面を有するので、入射面から入射した光をできるだけ集めて導光板に出射する。また、レンズの出射面から出射された光を導光板の導入面に向けて反射させる反射部材により、出射面から出射された直接導光板に向かわない光も導光板に導入させることができる。これにより、導光板に導入する光線が増えて均一な面発光を得ることができ、輝度ムラを抑制することができる。また、輝度も向上させることができる。
【００１１】
本発明の一の形態によれば、前記出射面は、前記収束力を有する第１の主面と、前記第１の主面の側部に設けられた側面とを有し、当該バックライト装置は、前記側面に対面するように設けられ、前記側面から出射した前記光を当該側面に再び入射させて前記第１の主面から出射させる反射部をさらに具備する。側面から出射される光は、反射部がなければ導光板には導入されない光である。しかし、反射部があることにより、側面から出射された光をさらにレンズに入射させて利用することにより、導光板に導入する光線が増えて均一な光を得ることができる。また、これにより、光の利用効率が向上し、輝度を高めることができる。
【００１２】
本発明の一の形態によれば、前記出射面は、前記収束力を有する第１の主面と、前記第１の主面の側部に設けられた側面とを有し、前記反射部材は、前記レンズの前記出射面から出射された前記光の一部を前記導光板の前記導入面に向けて反射させる第１の反射面と、前記側面に対面するように設けられ、前記側面から出射した前記光を反射させ当該側面に再び入射させて、前記第１の主面から出射させる第２の反射面とを有する。側面から出射される光は、第２の反射面がなければ導光板には導入されない光である。しかし、第２の反射面があることにより、側面から出射された光をさらにレンズに入射させて利用することにより、導光板に導入する光線が増えて均一な光を得ることができる。また、１つの反射部材が、第１及び第２の反射面の両方の機能を有することにより、バックライト装置の小型化または薄型化を実現することができる。
【００１３】
本発明の一の形態によれば、前記反射部材は、前記第２の反射面を有するベース部と、前記第１の反射面を有し、前記ベース部から前記導光板に向かうにしたがい前記導光板の厚さ方向で徐々に小さくなる幅でなるウェッジ部とを有する。反射部材は、レンズを位置決めするための部材としても用いられる。別途にレンズを固定のための部材等を備える必要がなく、バックライト装置の小型化または薄型化を実現することができ、さらにバックライト装置の構造が単純になる。
【００１４】
本発明の一の形態によれば、前記入射面は、収束力を有する第２の主面と、前記第２の主面の端部に設けられ、前記第２の主面から突出した突出面とを有する。これにより、例えば、発光素子から周囲に広く拡散するような光が発生しても、突出面から効率的にその光をレンズに集めることが可能となる。第１の主面の収束力と、第２の主面の収束力とは、異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００１５】
本発明の一の形態によれば、前記入射面は、前記光の発散力を有する。本発明によれば、入射面で光が発散しても、上記のように第１の主面で光を収束させるとともに、側面から出射した光を上記反射部や第２の反射面により反射させることができるので、光の利用効率を向上させることができる。
【００１６】
本発明の一の形態によれば、前記レンズは、前記出射面あるいは第１の主面としてシリンドリカル面を有するレンズ、または、前記出射面としてトロイダル面を有するレンズであることを特徴とするバックライト装置。上記第２の主面も同様である。
【００１７】
本発明の一の形態によれば、前記レンズは、前記出射面の側部に設けられ、前記入射面から入射し前記レンズ内を通る光を反射させる反射面を有する。上記では、反射部または第２の反射面により光を反射させる構成を示したが、本発明では、レンズがその機能を含む反射面を有する。
【００１８】
本発明の一の形態によれば、前記発光素子は、複数の色の前記光を発する素子である。レンズは、発光素子から発せられた様々な角度の光線のうち極力多くの光線を取り入れることができる構造である。したがって、複数の色の光の混色が促進され、導光板の導入面において色度ムラや輝度ムラのない混色光を生成することができる。
【００１９】
本発明の一の形態によれば、前記導光板は、前記導入面に設けられた、レンズ部またはプリズム部を有する。レンズの出射面の形状によっては、導光板の平面内での光の広がりが比較的小さくなくなる場合もあるし、光の広がりが比較的大きくなる場合もあるが、本発明によれば、その光の広がりの大きさを適切に調整することができる。
【００２０】
本発明の他の観点に係るバックライト装置は、発光素子と、前記発光素子が発した光が入射する入射面と、前記光の収束力を有し前記入射面から入射した前記光を出射する出射面と、前記出射面の側部に設けられた側面とを有するレンズと、前記光の導入面を有し、前記出射面から出射された前記光を前記導入面から導入して面発光する導光板と、前記側面に対面するように設けられ、前記側面から出射した前記光を当該側面に再び入射させて前記出射面から出射させる反射部とを具備する。
【００２１】
本発明では、レンズの側面から出射される光が反射部により反射され、再び側面からレンズに入光させることにより、導光板に導入する光線が増えて均一な面発光を得ることができ、輝度ムラを抑制することができる。また、光の利用効率が向上し、輝度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明のバックライト等の技術によれば、輝度ムラまたは色度ムラを抑制することができる。また、低コスト化及び構造の単純化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るバックライト装置の一部を示す斜視図である。図２は、図１に示すバックライト装置１０のさらに一部を拡大した斜視図である。図３は、このバックライト装置１０の一部を示す平面図である。バックライト装置１０は、光の透過率を変調する素子として、例えば液晶素子を有する液晶パネル（図示せず）の主に背面側に配置される装置である。バックライト装置１０は、光源装置１と、導光板２と、光学シート類３、４とを備えている。図２は、バックライト装置１０の一部を示す平面で見た断面図であり、図４は、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２５】
図１に示すように、光源装置１は、例えば複数の光源ブロック５と、各光源ブロック５から発せられる光を導光板２に導くレンズ６と、レンズ６からの光を反射させる反射部材７とを有する。光源ブロック５は、発光素子として例えばＬＥＤ８を備える。図４に示すように、本実施の形態の光源ブロック５では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３原色の各ＬＥＤチップが搭載され、このＬＥＤ８が透明樹脂９で封止されている。透明樹脂９は、光の透過率が１００％であることが理想的であるが、もちろん「透明」といっても、多少の光の吸収は起こる。図３に示すように、各光源ブロック５は、すべての各光源ブロック５においてＲ、Ｇ、Ｂの順に図中左側から並べられるように、導光板２の光の導入面２ａに沿って１列に配列されている。しかし、図５に示すように、ＲＧＢ、ＢＧＲ、ＲＧＢ、・・・となるように、光源ブロック５が配列方向（Ｙ方向）で交互に逆向きに配列されてもよい。あるいは、光源ブロック５の向きがランダムになるように配列されてもよい。
【００２６】
光源ブロック５の形態として、上記形態に限られない。例えば、１つの光源ブロックで１つの色のＬＥＤが搭載されていてもよいし、１つの光源ブロックで２色のＬＥＤが搭載されていてもよい。あるいは、１つの光源ブロックにおいて、４つ以上の色の異なる、または、ほぼ同じ色のＬＥＤが搭載されていてもよい。ＬＥＤの色としては、Ｒ、Ｇ及びＢの３色に限られず、黄、オレンジ、またはエメラルド等、各種の色が考えられる。すなわち、バックライト装置１０が作り出す色（導光板２が面発光する色）は、白に限られず、上記した各色のうち単色、または組み合わせの色により、様々な色が考えられる。あるいは光源ブロックとして白色のＬＥＤを搭載する光源ブロックを用いることも可能である。１つの光源ブロックで１つの色のＬＥＤを搭載する形態の場合、Ｒ、Ｇ及びＢの各光源ブロックが順に並べられて配列されてもよいし、Ｒ、Ｇ及びＢの配置がランダムになるように並べられてもよい。光源ブロックの数は限定されず、１つでもよいし、複数でもよい。光源ブロックが１つ、あるいは少ない場合は、パワーＬＥＤが用いられることが望ましい。光源ブロックの数は、液晶パネルの大きさにもよる。
【００２７】
導光板２や光学シート３、４は、様々な公知のものが用いられる。導光板２の表面２ｂ側（液晶パネルが配置される側）に配置される光学シート３としては、例えばプリズムシート、拡散シート等が用いられる。導光板２の裏面２ｃ側に配置される光学シート４としては、例えば反射シートが用いられる。また、光学シート３、４として、偏光シートも含まれる場合もある。プリズムシートは、正プリズムシートであってもよいし、または逆プリズムシートであってもよい。しかし、光学シートの構成や配置は、このような各シートの配置や構成に限られず、上記したように、様々な公知のものが用いられる。
【００２８】
レンズ６は、導光板２の導入面２ａに沿うように、当該導入面２ａに対面して配置され、細長い形状（図３参照）を有している。レンズ６は、例えば導光板２の厚さ方向（Ｚ方向）で、２つの反射部材７により挟持されている。反射部材７は、Ｙ方向に細長く形成されているが、Ｙ方向に２本以上に分割されていてもよい。レンズ６も反射部材７と同様に、細長い１本でもよいし、Ｙ方向に２本以上に分割されていてもよい。
【００２９】
図４に示すように、反射部材７は、ベース部７ａとウェッジ部７ｂとを有し、ベース部７ａに光源ブロック５及びレンズ６が当接されている。ウェッジ部７ｂは、ベース部７ａから離れるにしたがって徐々にその厚さが小さくなるテーパ形状になっている。ウェッジ部７ｂは、レンズ６の出射面６ａから出射された光の一部を導光板２に向けて反射させる第１の反射面１７を有する。第１の反射面１７の角度（例えばＸ軸である光軸に対する角度）は適宜設定可能である。一方、ベース部７ａは、レンズ６の側面３６に対面する、当該側面３６から出射した光を反射させ当該側面３６に再び入射させる第２の反射面２７を有する。側面３６に再び入射した光は、後述するようにレンズ６の出射面６ａから出射し、導光板２の導入面２ａに入射する。第１の反射面１７または第２の反射面２７は、例えば蒸着、スパッタ、塗布、またはその他の方法により、光の反射率の高い膜が成膜されることにより実現される。あるいは、反射部材７の材質自体がそのような反射率の高い材質でなっていてもよい。
【００３０】
光源装置１と、導光板２等とは、図示しない適当なフレーム等の部材によって位置決めされて固定される。各光源ブロック５、レンズ６及び反射部材７は、接着材、またはその他の固定方向により、互いに位置決めされ固定されているか、あるいは、直接接触していなくてよく、適当な固定方法により固定されればよい。
【００３１】
レンズ６は、図４に示すように、光源ブロック５が発する光が入射する入射面６ｂと、その光が出射する出射面６ａを有する。出射面６ａは、光の収束力を有する、つまり凸状の第１の主面１６と、第１の主面１６の側部に設けられた上記側面３６とを有する。このレンズの側面３６は、上記したように、ベース部７ａの第２の反射面２７と対面して当接している。入射面６ｂは、光の収束力を有する第２の主面２６と、第２の主面２６の上下の端部に設けられ第２の主面２６から突出した突出面４６とを有する。突出面４６は、光源ブロック５のパッケージ面１１に対して、最適な角度となるように設けられている。最適な角度とは、例えば光源ブロック５からの光を極力多くレンズ６に入射させることができるような角度であり、適宜設定される。
【００３２】
第１の主面１６は、例えばトロイダル面またはシリンドリカル面になっている。第２の主面２６も同様に、トロイダル面またはシリンドリカル面になっている。第１及び第２の主面１６及び２６の組み合わせとして、第１の主面１６がトロイダル面、第２の主面２６がシリンドリカル面でもよいし、または、第１の主面１６がシリンドリカル面、第２の主面２６がトロイダル面でもよい。あるいは、当該両主面１６及び２６が、トロイダル面であってもよいし、またはシリンドリカル面であってもよい。側面３６は、平面でなるが、必ずしもそうでなくてもよく曲面であってもよい。突出面４６も、側面３６と同様であり、曲面になっていてもよい。
【００３３】
レンズ６の材料としては、ポリカーボネート、オレフィン系の樹脂、あるいは硝子材が挙げられるが、これに限られない。これらの材料により耐熱性が確保される。
【００３４】
図６は、レンズ６の設計値を示す図である。図６に示すように、このレンズ６の高さｈ１、レンズ６の厚さａ１、光軸上におけるレンズの厚さｂ１は、例えば、それぞれｈ１＝２．９４ｍｍ、ａ１＝２．２３ｍｍ、ｂ１＝２．１０ｍｍとされている。このレンズ６の、紙面に垂直方向、つまり図５におけるＹ方向である長手方向の長さは、４３．３４ｍｍとされている。なお、光源ブロックの中のＬＥＤチップは、約０．３ｍｍ角である。これらの値は、あくまでも一例にすぎず、適宜変更可能である。
【００３５】
図７は、レンズ６の第１及び第２の主面１６及び２６の形状を特定する設計値を示す表である。この例では、第１及び第２の主面１６及び２６の両方が非球面（非シリンドリカル面）、例えばトロイダル面とされている。各主面１６及び２６の頂点を原点とし光軸方向をＸ軸とした２次元の直交座標系において、各主面の頂点での曲率をc、円錐定数をk、４次、６次、８次の非球面係数をそれぞれα2、α3、α4とした時、この非球面変形量ΔH(h)、つまり非球面の式は次式（１）で表せる。この直交座標系を考慮するにあたっては、光軸からの図中Ｚ方向の高さ方向をy軸とする。
【００３６】
ΔH(h)=(cy2/[1+{1-(1+k)c2y2} 1/2])+α2y4+α3y6+α4y8・・・（１）
次に、図４を参照して、このバックライト装置１０の作用を説明する。
【００３７】
各ＬＥＤ８から発生する光のうち、パッケージ面１１と第２の主面２６との臨界角の影響により一定の角度までの光が透明樹脂９を透過する。Ｘ軸方向の角度を０度としてＸ−Ｙ平面で見た場合に、透明樹脂９を透過した光は基本的にほぼ９０度まで光が広がる。本実施の形態に係るレンズ６は、このような広がりを持つ光も導光板２へ導くことが可能である。
【００３８】
透明樹脂９を透過した光のうち、レンズ６の光軸（Ｘ軸方向）に対して比較的小さい角度の光は、第２の主面２６に入射する。第２の主面２６から入射した光は屈折してレンズ６中を通り第１の主面１６から出射し、導光板２の導入面２ａに導入される。一方、透明樹脂９を透過した光のうち、光軸に対して比較的角度の大きい光は、突出面４６に入射する。突出面４６から入射した光は、屈折してレンズ６の側面３６を出射し、反射部材７の第２の反射面２７で反射し、再びレンズ６の側面３６に入射する。側面３６から入射した光は、第１の主面１６から出射し、反射部材７の第１の反射面１７で反射し、導光板２の導入面２ａに導入される。
【００３９】
図８は、例えば３つの光源ブロック５から発する光が、レンズ６及び導光板２を伝播する様子を示す図である。図９は、それをＸ−Ｚ平面で見た図である。図８から、レンズ６中では、その長手方向であるＹ方向にも広がっていくのが分かる。このように、レンズ６中では、光軸方向だけではなく、多重反射を繰り返して横方向や斜め方向にも光が伝播するので、光源ブロック５が発するＲＧＢの混色が促進され、所望の白色を生成することができる。このように多重反射を繰り返してレンズ中を伝播する光のうち約６５％が導光板２へ導かれる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態にかかる光源装置１によれば、レンズ６が収束力を有する第１の主面１６を有するので、入射面６ｂから入射した光をできるだけ集めて導光板２に出射する。また、反射部材７の第１の反射面１７により、第１の主面１６から出射された直接導光板２に向かわない光も導光板２に導入させることができる。これにより、導光板２に導入する光線が増えて均一な面発光を得ることができ、輝度ムラを抑制することができる。また、輝度も向上させることができる。
【００４１】
本実施の形態のレンズ６によれば、上記したように光源ブロック５が発するＲＧＢの混色が促進されるので、導光板２の導入面２ａにおいて色度ムラや輝度ムラのない白色を生成することができる。
【００４２】
レンズ６の側面３６から出射される光は、反射部材７の第２の反射面２７がなければ導光板２には導入されない光である。しかし、第２の反射面２７があることにより、側面３６から出射された光を再びレンズ６に入射させて利用することにより、導光板２に導入する光線が増えて均一な光を得ることができる。また、これにより、さらに混色が促進され、上述したような作用効果が実現される。
【００４３】
さらに、１つの反射部材７が、第１及び第２の反射面１７及び２７の両方の機能を有することにより、バックライト装置１０の小型化または薄型化を実現することができる。また、反射部材７は、光源ブロック５とレンズ６とを位置決めするための部材としての機能をも備える。したがって、別途に光源ブロック５とレンズ６とを固定するための部材等を用意する必要がなく、バックライト装置１０の小型化または薄型化を実現することができる。
【００４４】
本実施の形態のレンズ６によれば、突出面４６が設けられているので、光源ブロック５から周囲に広く拡散するような光が発生しても、突出面４６から効率的にその光をレンズ６に集めることが可能となる。
【００４５】
ところで、一般的に、バックライトに用いられるＬＥＤとして、その光量の関係から、パワー型ＬＥＤを用いるか通常のＬＥＤを用いるかによって、ＬＥＤチップの搭載個数が変わってくる。パワー型ＬＥＤは、例えば通常のＬＥＤの約１０倍の電流量（約数百ｍＡ）で駆動される。パワー型ＬＥＤを用いる場合、その搭載個数や熱対策上、ＲＧＢそれぞれのチップの隣接化が難しい。このため、チップ間隔も大きくなり、このことは限られたスペース内でのＲＧＢ光の混色化による白色化に不利な条件となる。パワー型ＬＥＤを用いる場合、十分な光学パスを確保できるのであれば問題は少ないが、バックライトのフレームのスペース上の問題や薄型化による厚さ制限により非常に困難である。このため、従来のバックライトでは、ダイクロイックミラーを利用して、積極的に白色化を行ったケースもあるが、この場合でもその光学系の大きさから、薄型化や狭額縁化には問題が残る。
【００４６】
一方、通常の低パワーＬＥＤを利用すれば、ＲＧＢのＬＥＤチップの間隔は極めて小さくすることができ、このため薄型化や、幅の狭い額縁（フレーム）を実現するには有利ではある。しかし、上述したように、上記特許文献２のエッジライト型バックライトの構造のように、ＬＥＤが導光板にほぼ密着されて設置されるような構造の場合には、チップ間隔が小さくても輝度ムラや色度ムラが発生する。
【００４７】
また、通常のＬＥＤの場合、ダイクロイックミラーを利用するとミラー自体も薄くしなければならず、強度的にも問題が発生する。また、各光学部品が微小なので、反射膜等の成膜コストを含めて大幅にアップしてしまう。ダイクロイックミラーを利用した場合、特に光源からの光線を一旦平行化するため、ＬＥＤの直後にレンズが挿入されるが、これも小口径化には限界がある。本実施の形態にかかる光源装置１は、これらの問題点を解決することができ、光源装置１が単純な構造でコストを低減でき、小型化または薄型化を実現することができる。また、単純な構造を実現できることにより、光源装置１を支持する額縁（フレーム）の幅ｗ（例えば図１７に示す）を小さくすることができる。
【００４８】
図１０は、本発明の他の実施の形態にかかる光源装置を示す断面図である。これ以降の説明では、図１〜図４等に示した実施の形態に係るバックライト装置１０の部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４９】
この図１０に示す光源装置５１では、図４に示した光源装置１におけるレンズ６の形状が異なる。このレンズ１２は、レンズ６と同様に、導光板２の導入面２ａに対面し、その導入面２ａに沿ってＹ軸方向に細長い形状を有している。このレンズ１２は、入射面１２ｂと、主面２２とその側部に設けられた側面３２とを有する出射面１２ａとを有する。このレンズ１２の高さｈ２、光軸上におけるレンズ１２の厚さａ２は、それぞれｈ２＝２．９４ｍｍ、ａ２＝２．２３ｍｍとされている。このレンズ１２のＹ方向である長手方向の長さは、４３．３４ｍｍとされている。これらの値は、適宜変更可能である。
【００５０】
図１１は、レンズ１２の主面２２及び入射面１２ｂの形状を特定する設計値を示す表である。主面２２の形状は、上記式（１）により特定され、この例では、主面２２がトロイダル面、入射面１２ｂが平面とされている。このレンズ１２の出射面１２ａの一部である側面３２が、反射部材７の第２の反射面２７が対面するように、かつ、レンズ１２の入射面１２ｂが光源ブロック５のパッケージ面１１に対面するように、このレンズ１２は光源ブロック５及び反射部材７に対して位置決めされる。
【００５１】
このような光源装置５１の構成によっても、光源ブロック５から発せられた光を効率よく集め、導光板２における色度ムラ及び輝度ムラを抑えることができる。
【００５２】
図１２は、３種類の光源装置を発光させたときの光線の状態を示した図である。図中左側から、レンズなしで反射部材７を有する光源装置、図１０に示した光源装置５１、及び図４に示した光源装置１を示す。また、これらのうち上段の各図は、光線が５０本の場合、下段の各図は、光線３００本の場合である。特に光源装置５１及び光源装置１では、それぞれのレンズ１２及び６中の光線が多くなり、混色が促進されていることが分かる。
【００５３】
図１３は、上記３種類の光源装置による、導光板２の導入面２ａ付近における配光特性を示す図である。上段から、レンズなしで反射部材を有する光源装置、図１０に示した光源装置５１、及び図４に示した光源装置１を示す。入射光束（単位：ルーメン）は、それぞれ２６５．７、２５５．１、２３３．８である。各配光特性のグラフにおいて、実線については、図４または図１０のＸ−Ｙ平面で見た状態を表す（以下、「平面の配光」という。）。この場合、円の半径方向が光度（光量）（単位：カンデラ）を表し、円の中心から垂直方向（角度０度）が、光軸方向（Ｘ軸方向）であり、左右方向（±９０度）が、レンズの長手方向（Ｙ軸方向）である。また、破線については、図４または図１０のＸ−Ｚ平面で見た状態を表す（以下、「鉛直面の配光」という。）。この場合、角度０度の方向が光軸方向（Ｘ軸方向）であり、±９０度の方向が、鉛直方向（Ｚ軸方向）である。
【００５４】
レンズなしの光源装置ではレンズがないため、導光板２に導入される光量が多く、光の利用効率は高い。しかし、平面の配光に関しては、−４５度〜＋４５度にかけて±２７度付近に強いピークが残る。なお、平面の配光において、左右に大きく光が分かれる理由は、光源ブロック５中におけるＲＧＢの各ＬＥＤ８の配置による。例えばマイナス側の光は、主に緑のＬＥＤにより、プラス側の光は、主に青のＬＥＤによるものである。また、０度付近の光は、主に赤のＬＥＤによるものである。鉛直面の配光に関しても、角度の広がりがある。鉛直面の配光角度は小さいほど良好であり、それが小さいほど導光板２の導入面２ａに対して垂直に近く入光していることになる。このように、レンズなしの光源装置では、導光板２の導入面２ａにおいて、色度ムラや輝度ムラが発生する。
【００５５】
光源装置５１では、レンズなしの光源装置に比べ、光量は４％程度低くなった。しかし、ＲＧＢの混色効果は良好である。平面の配光に関しては、−４５度〜＋４５度にかけて細かいピークはあるが良好であり、断面の配光に関しても広がり角が少なく良好である。
【００５６】
光源装置１では、レンズなしの光源装置に比べ、光量は１２％程度低くなった。しかし、ＲＧＢの混色効果が最も高い。平面の配光に関しては、−４５度〜＋４５度にかけて急峻なピークはない。断面の配光に関しても広がり角が少なく良好である。
【００５７】
図１４は、上記３種類の光源装置による、導光板２における輝度分布及び色度分布の状態を示す図である。左側から、レンズなしで反射部材を有する光源装置、図１０に示した光源装置５１、及び図４に示した光源装置１を示す。レンズなしの光源装置による導光板２の輝度は、上部の方（導光板２において導入面２ａ付近）で色が薄くなっている部分が光が集中していることを示し、輝度ムラが発生していることを示す。この点、光源装置５１及び光源装置１は輝度ムラが抑制されている。
【００５８】
一方、色度図については、それぞれの光源装置について、左側がｙ軸（青から緑にかけて発生するムラ）を表し、右側がｘ軸（青から赤にかけて発生するムラ）を表している。図１４はモノクロの図なので分かりにくいが、レンズなしの光源装置では、他の光源装置１、５１に比べ、色度ムラが多くなっている。
【００５９】
図１５（Ａ）〜図１５（Ｈ）は、レンズの各種の変形例を示す図である。図１５（Ｅ）、図１５（Ｆ）、図１５（Ｇ）及び図１５（Ｈ）に示すレンズは、光の入射面に発散力を有するレンズ、すなわち凹状の入射面を有するレンズである。導光板２の厚さ、形状または方式により導光板２からの光束の立ち上がる条件が異なるため、図１５に示すようにレンズ形状も変化させる必要がある。なお、
ｆ：平面、
ｃ１：凸状シリンドリカル面、
ｃ２：凹状シリンドリカル面、
ｔ１：凸状トロイダル面、
ｔ２：凹状トロイダル面
である。
【００６０】
図１６（Ａ）〜図１６（Ｅ）は、導光板の各種の変形例を示す図である。上記各実施の形態では、導入面２ａは平面であったが、それぞれ導入面のカットパターンが異なる例を示す。図１６（Ａ）に示す導光板の導入面はプリズム部ｐを有する。図１６（Ｂ）に示す導入面は、凸状プリズム部ｐ１を有し、図１６（Ｃ）に示す導入面は、凹状プリズム部ｐ２を有する。図１６（Ｄ）に示す導入面は、凸状シリンドリカルレンズ部ｅ１を有する。図１６（Ｅ）に示す導入面は、凹状シリンドリカルレンズ部ｅ２を有する。凸状シリンドリカルレンズ部ｅ１でなるレンズ部の場合、導光板内で光を集光させることができ、凹状シリンドリカルレンズ部ｅ２の場合、導光板内で光を発散させることができる。またシリンドリカル面ではなく、トロイダル面、あるいはその他の非球面であってもよい。
【００６１】
図１６（Ａ）〜図１６（Ｅ）のそれぞれの導入面について、プリズムやレンズのピッチを一定にしたり、変動させたり、あるいはランダムにしたりすることも可能である。あるいは、図１６（Ａ）〜図１６（Ｅ）のそれぞれの導入面について、プリズムやレンズの高さ（Ｘ軸方向の高さ）を一定にしたり、変動させたり、あるいはランダムにしたりすることも可能である。
【００６２】
また、図１６（Ｄ）及び図１６（Ｅ）に示す場合、レンズ部のパワーが足りない場合、図示しないが、Ｘ−Ｚ平面で見て、導入面が曲率を持つような形状になっていてもよい。その曲面の形状は、シリンドリカル面でもよいし、トロイダル面またはその他の非球面でもよい。
【００６３】
平面でなる導入面の場合、その導入面における屈折力が足りない場合に、以上のような図１６の各導光板が用いられることにより、当該屈折力が増し、非常に有効となる。
【００６４】
図１７は、上記実施の形態に係るバックライト装置１０を用いたディスプレイを搭載したラップトップ型のＰＣの一部を示す部分断面図である。ＰＣ１００は、本体５５と、ディスプレイ４５とを備える。このディスプレイ４５は、液晶パネル４４を有し、下エッジ部４１に、上記各実施の形態に係る光源装置１等が配置される。下エッジ部４１に加え、上エッジ部４２にも光源装置１が配置されていてもよいし、上エッジ部４２のみに光源装置１が配置されていてもよい。あるいは、左右のエッジ部に配置されていてもよい。
【００６５】
本発明の範囲は、以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、他の種々の実施形態として実現可能である。
【００６６】
例えば、上記実施の形態では、光の透過率を変調する素子として液晶パネルを例に挙げたが、光の透過率を変調する素子であれば、光の透過率を変調する素子として、例えば静電作用、圧電作用、または磁気作用等で動作するマイクロ素子が考えられる。
【００６７】
反射部材７の第１の反射面１７または第２の反射面２７は、平面ではなく曲面状に形成されていてもよい。その曲面の形状は、様々な形状が考えられる。反射部材７において、第２の反射面２７は、ベース部７ａに設けられる形態を示した。しかし、レンズ６の側面３６に反射面が形成されていてもよい。その場合、その側面３６に蒸着、スパッタ、塗布、またはその他の方法により、光の反射率の高い膜が成膜され、あるいは図示しない反射シート等が貼り付けられればよい。
【００６８】
反射部材７の構造として、上記の説明では、例えばベース部７ａとウェッジ部７ｂとを有する構造を示した。しかし、反射部材７は、ベース部７ａとウェッジ部７ｂとが別体の部材であってもよい。また、上記では、反射部材７の構造として、ウェッジ部７ｂの幅がベース部７ａ側から徐々に狭くなる構成を示した。しかし、反射部材７は、ウェッジ形状を有しなくても、単に厚さが実質的に一定の反射板が設けられるような構造であってもよい。
【００６９】
上記実施の形態に係るバックライト装置１０等として、例えば導光板２がなく、レンズ６から出射された光を空気中に放つ構造のバックライト装置も考えられる。
【００７０】
導光板２の構造として、例えば導光板２の主面（光学シート３、４等が貼り付けられる面）がプリズム形状になっていていてもよい。あるいは、導光板２の厚さが光源装置１から離れるにつれて徐々に厚くなるような、すなわちウェッジ形状でなっていてもよい。これにより、より輝度ムラや色度ムラを抑えることができる。
【００７１】
図１７に示した電子機器として、ＰＣ１００を例に挙げたが、テレビやその他の各種のディスプレイにも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバックライト装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すバックライト装置のさらに一部を拡大した斜視図である。
【図３】バックライト装置の一部の平面で見た断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】光源ブロック中のＲＧＢのＬＥＤの並び順の変形例を示す図である。
【図６】レンズの設計値を示す図である。
【図７】レンズの第１及び第２の主面の形状を特定する設計値を示す表である。
【図８】例えば３つの光源ブロックから発する光が、レンズ及び導光板を伝播する様子を示す図である。
【図９】図８の光が伝播する様子をＸ−Ｚ平面で見た図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態にかかる光源装置を示す断面図である。
【図１１】レンズの主面及び入射面の形状を特定する設計値を示す表である。
【図１２】３種類の光源装置を発光させたときの光線の状態を示す図である。
【図１３】上記３種類の光源装置による、導光板の導入面付近における配光特性を示す図である。
【図１４】上記３種類の光源装置による、導光板における輝度及び色度の状態を示す図である。
【図１５】レンズの各種の変形例を示す図である。
【図１６】導光板の各種の変形例を示す図であり、それぞれ導入面のカットパターンが異なる例を示す。
【図１７】上記実施の形態に係るバックライト装置を用いたディスプレイを搭載したラップトップ型のＰＣの一部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１、５１…光源装置
２…導光板
２ａ…導入面
３、４…光学シート
５…光源ブロック
６、１２…レンズ
６ａ…出射面
６ｂ…入射面
７…反射部材
７ａ…ベース部
７ｂ…ウェッジ部
８…ＬＥＤ
１０…バックライト装置
１２ｂ…入射面
１２ａ…出射面
１６…第１の主面
１７…第１の反射面
２２…主面
２６…第２の主面
２７…第２の反射面
３２、３６…側面
４６…突出面
１００…ＰＣ
【図１】
2008041528.tif 000003
【図２】
2008041528.tif 000004
【図３】
2008041528.tif 000005
【図４】
2008041528.tif 000006
【図５】
2008041528.tif 000007
【図６】
2008041528.tif 000008
【図７】
2008041528.tif 000009
【図１０】
2008041528.tif 000010
【図１１】
2008041528.tif 000011
【図１３】
2008041528.tif 000012
【図１５】
2008041528.tif 000013
【図１６】
2008041528.tif 000014
【図１７】
2008041528.tif 000015
【図８】
2008041528.tif 000016
【図９】
2008041528.tif 000017
【図１２】
2008041528.tif 000018
【図１４】
2008041528.tif 000019