(57)【要約】【課題】反射面の傾きに急激な変化がなく、光の漏れを抑制できるバックライト装置を提供する。【解決手段】バックライト装置１０１は、入射領域２０を有する入射面２１とこれに対向する出射面２２とを有する導光板２と、複数の発光ダイオード素子１が配置された発光ダイオード素子列とを備える。導光板２は入射領域２０から見て少なくとも第１の側９０に延在する。導光板２は、第２の側９１に隣接するようにして曲面部２３を有する。曲面部２３は、発光ダイオード素子１から導光板２内部に入射した光を受けて第１の側９０寄りに反射させるためのものである。曲面部２３の断面形状は、Ｃを定数、ｎ0を導光板２の屈折率とし、０＜α≦π／２−ｓｉｎ-1（１／ｎ0）を満たす一定の角度αを想定すれば、入射領域２０の１点を原点としてｒ，θによる極座標表示でｒ＝ｅｘｐ（−θ／ｔａｎα＋Ｃ）で表すことができる。【選択図】図２
2008103301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の入射領域を有する入射面と前記入射面に対向する出射面とを有する導光板と、
前記入射領域を介して前記導光板の前記入射面に対向して複数の発光ダイオード素子が直線状に配置された発光ダイオード素子列とを備え、
前記導光板は前記入射領域から見て少なくとも第１の側に延在し、
前記導光板は、前記出射面の前記第１の側とは逆の第２の側に隣接するようにして前記入射領域の長手方向と平行に帯状に延在する曲面部を有し、
前記曲面部は、前記発光ダイオード素子列から前記入射領域を透過して前記導光板内部に入射した光を受けて第１の側寄りに反射させるためのものであり、
前記曲面部の長手方向に垂直な面で切った断面形状は、Ｃを定数、ｎ0を前記導光板の屈折率とし、０＜α≦π／２−ｓｉｎ-1（１／ｎ0）を満たす一定の角度αを想定することによって、前記入射領域の１点を原点として半径ｒおよび角度θによる極座標表示でｒ＝ｅｘｐ（−θ／ｔａｎα＋Ｃ）で表すことができる、バックライト装置。
【請求項２】
前記原点は、前記入射領域のうち、前記第１の側の端にある点である、請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記曲面部は、前記断面形状の前記極座標表示におけるθがα≦θ≦π／２＋αを満たす範囲にのみ存在する、請求項１または２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記導光板は前記入射面に対し垂直な面である垂直面を有し、
前記曲面部は、前記断面形状の前記極座標表示におけるθがθ＝π／２＋αとなる位置で前記垂直面に連なっている、請求項１から３のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記曲面部は、前記断面形状の前記極座標表示におけるθがθ＝αとなる位置で前記出射面に連なっている、請求項１から３のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項６】
前記定数Ｃは、前記原点から前記出射面までの前記導光板の厚み方向の距離をｄとして、Ｃ＝α／ｔａｎα＋ｌｎ（ｄ／ｓｉｎα）となっている、請求項１から５のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記出射面の前記第２の側に隣接する前記曲面部のほかに、前記出射面の前記第１の側に隣接するもうひとつの曲面部を有し、前記入射面は、前記もうひとつの曲面部に対応する位置にもうひとつの帯状の入射領域を有する、請求項１から６のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項８】
前記曲面部を第２の曲面部、前記もうひとつの曲面部を第１の曲面部と読み替え、前記帯状の入射領域を第２の帯状入射領域、前記もうひとつの帯状の入射領域を第１の帯状入射領域と読み替えたとき、前記第１の帯状入射領域から前記導光板内に入射し、前記第１の曲面部で反射した光と、前記第２の帯状入射領域から前記導光板内に入射し、前記第２の曲面部で反射した光とが、ともに最初に到達可能な前記入射面上の領域である第１の光散乱領域と、前記入射面上において前記第１の帯状入射領域と前記第２の帯状入射領域とに挟まれた部分であって前記第１の光散乱領域に該当しない部分である第２の光散乱領域とを有し、前記第２の光散乱領域は前記第１の光散乱領域よりも散乱度が大きくなっている、請求項７に記載のバックライト装置。
【請求項９】
前記第１，第２の光散乱領域は、領域内に配置された複数の光散乱要素を含み、前記第２の光散乱領域における前記複数の光散乱要素の密度または個別サイズは、前記第１の光散乱領域におけるよりも大きくなっている、請求項８に記載のバックライト装置。
【請求項１０】
前記光散乱要素は、ドットパターン、シボパターン、マイクロプリズム、マイクロレンズのいずれかである、請求項９に記載のバックライト装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載のバックライト装置を単位バックライト部として複数の前記単位バックライト部を含み、前記複数の単位バックライト部が互いに隣接して平面的に配列された、バックライト装置。
【請求項１２】
前記複数の単位バックライト部の各々は、前記出射面に対して前記曲面部がいずれも同じ側に位置するように配列されている、請求項１１に記載のバックライト装置。
【請求項１３】
前記複数の単位バックライト部は、第１単位バックライト部と、前記第１単位バックライト部に隣接する第２単位バックライト部とを含み、前記第１単位バックライト部の前記導光板は、前記第２単位バックライト部側の端部に前記出射面から連続して垂直に落ち込む平面である垂直落込み面を有しており、前記第２単位バックライト部の前記曲面部は、前記第１単位バックライト部の前記垂直落込み面と隣接している、請求項１１または１２に記載のバックライト装置。
【請求項１４】
前記複数の単位バックライト部は、第１単位バックライト部と、前記第１単位バックライト部に隣接する第２単位バックライト部とを含み、前記第１単位バックライト部と前記第２単位バックライト部との境界においては、前記第１単位バックライト部の前記曲面部と前記第２単位バックライト部の前記曲面部とが互いに対向している、請求項１１に記載のバックライト装置。
【請求項１５】
前記複数の単位バックライト部は、前記導光板同士が一体物として形成されている、請求項１１から１４のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項１６】
前記複数の単位バックライト部は、第１単位バックライト部と、前記第１単位バックライト部に隣接する第２単位バックライト部とを含み、前記第２単位バックライト部の前記第１単位バックライト部側の端部は前記曲面部となっており、前記第１単位バックライト部の前記第２単位バックライト部側の端部は、前記第２単位バックライト部の前記曲面部の形状に沿って凹む凹面部となっており、前記第２単位バックライト部の前記曲面部と前記第１単位バックライト部の前記凹面部とは外気が進入自在な間隙を介して対向している、請求項１１に記載のバックライト装置。
【請求項１７】
前記第２単位バックライト部の前記曲面部と前記第１単位バックライト部の前記凹面部との間には前記間隙を維持するためのスペーサ部材が配置されている、請求項１６に記載のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の発光ダイオードから出射した表示光を透過型表示パネルに照射するバックライト装置に関する。「透過型表示パネル」とは、たとえば液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）に組み込まれて用いられる透過型の液晶パネルである。本発明は、より特定的には、テレビジョン受像機などの大型画面において均一な輝度分布を得るためのバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、表示装置として従来広く用いられてきた陰極線管（ＣＲＴ：Cathode-Ray Tube）と比較して、表示画面の大型化、装置全体の軽量化、薄型化、消費電力の低減などが図りやすい。したがって、たとえば自発光型のＰＤＰ（Plasma Display Panel）などとともにテレビジョン受像機や各種のディスプレイ装置に用いられている。
【０００３】
ここで「液晶表示装置」とは、各種サイズの２枚の透明基板の間に液晶を封入し、電圧を印加することにより、液晶分子の向きを変え、その結果、光透過率を変化させることによって所定の画像等を光学的に表示する装置である。
【０００４】
液晶表示装置は液晶パネルを備えているが、液晶自体は発光体ではないために、たとえば液晶パネルの背面部に光源として機能するバックライト装置が設けられる。バックライト装置は、たとえば光源、反射板、拡散板、レンズシートなどを備え、液晶パネルに対して全面にわたって表示光を照射する。
【０００５】
バックライト装置には、従来、光源として水銀やキセノンを蛍光管内に封入した冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）を用いたものが多かった。しかし、近年、薄型化のため、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子を採用したバックライト装置が増加している。また、大型テレビジョン受像機用のバックライト装置としても、環境問題の盛り上がりから水銀を使用しないＬＥＤ素子を２次元配列して照明装置として利用するＬＥＤバックライト装置が注目されている。
【０００６】
しかし、ＬＥＤ素子は点光源であるため、輝度分布が均一なバックライト照明として使用するには、表示領域の全体が均一な輝度になるように光を拡散させる必要がある。そこで、導光板の周囲にＬＥＤ素子を配置した「サイドライト型」と呼ばれる方式が用いられている。サイドライト型には導光板の横から光を入射させるタイプの他に導光板の光出射面に対向する位置にＬＥＤ素子を配置し、反射面で反射させてから導光板のうちの他の部分に導光させるタイプがある。このタイプは通常、反射面に反射シートや反射膜が設置されており、部材増加によるコストアップや、反射シートや反射膜での光の吸収などが問題となる。
【０００７】
これらの問題を解決するために考えられた技術として、特開２００２−２２２６０５号公報（特許文献１）に開示されたバックライト装置がある。このバックライト装置は、端部において光源から受けた光の向きを変えるために特殊な断面形状の部分を有する導光板を備えている。また、導光板を大型ＬＣＤに拡張するための技術として、特開２００２−２９８６２９号公報（特許文献２）に開示したバックライト装置がある。このバックライト装置では、導光板の出射面のうちＬＥＤ素子と対向する領域に窪みを設け、この窪みによりＬＥＤ素子から出射した光を全反射し、導光板のうちの他の部分に導光させる構造となっている。このようにすると大型の表示領域のバックライト照明に必要な輝度を得るために多数のＬＥＤを配置しても、ＬＥＤ素子の分散配置が可能になるため、局所的に発熱し、温度上昇が大きくなるという問題を回避できる。
【特許文献１】特開２００２−２２２６０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されたバックライト装置においては、光の向きを変更するための部分が断面で見て鋸歯状であり、面の角度が急激に変化する部分がある。したがって、現実の製品を加工する上では、面の角度が急激に変化する部分にある程度の丸みが生じてしまい、実際にはその部分から光が漏れる。特許文献１に開示されたバックライト装置では、このような部分が多数あり、このような原因による光の漏れが多くなる。また、光の向きを変更するための部分は、断面形状が鋸歯状になるような複雑な形状であるため、設計や作製が困難であり、コストアップ要因にもなる。
【０００９】
大型ＬＣＤに拡張可能な特許文献２に開示されたバックライト装置においても、窪みの中央位置に面の角度が急激に変化する部分があり、実際には窪みの中央に丸みが生じる。このような丸みがＬＥＤ素子と重なる位置にあると、ＬＥＤ素子から出射した光が窪み中央で全反射できず、窪みを透過して透過型表示パネルに直接入射するため、局所的に非常に輝度の高い領域ができてしまい、表示領域における輝度の十分な均一性を得ることが困難になる。また、特許文献２に開示された２つ以上のＬＥＤ素子にわたって対向するように窪みが線状に形成されたバックライト装置においては、ＬＥＤ素子の位置ずれにより窪みから左右に導光する光量配分がずれてしまい、均一な輝度分布を得ることが困難となる。
【００１０】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、反射面の傾きに急激な変化がなく、光の漏れを抑制できるバックライト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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に基づくバックライト装置は、帯状の入射領域を有する入射面と上記入射面に対向する出射面とを有する導光板と、上記入射領域を介して上記導光板の上記入射面に対向して複数の発光ダイオード素子が直線状に配置された発光ダイオード素子列とを備える。上記導光板は上記入射領域から見て少なくとも第１の側に延在する。上記導光板は、上記出射面の上記第１の側とは逆の第２の側に隣接するようにして上記入射領域の長手方向と平行に帯状に延在する曲面部を有する。上記曲面部は、上記発光ダイオード素子列から上記入射領域を透過して上記導光板内部に入射した光を受けて第１の側寄りに反射させるためのものである。上記曲面部の長手方向に垂直な面で切った断面形状は、Ｃを定数、ｎ0を上記導光板の屈折率とし、０＜α≦π／２−ｓｉｎ-1（１／ｎ0）を満たす一定の角度αを想定することによって、上記入射領域の１点を原点として半径ｒおよび角度θによる極座標表示でｒ＝ｅｘｐ（−θ／ｔａｎα＋Ｃ）で表すことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、反射面の傾きに急激な変化がなく、光の漏れを抑制できるバックライト装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
（構成）
図１〜図４を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるバックライト装置について説明する。本実施の形態におけるバックライト装置の斜視図を図１に、断面図を図２にそれぞれ示す。図３はバックライト装置から導光板２だけを取り出して斜め下から見た斜視図である。
【００１４】
このバックライト装置１０１は、帯状の入射領域２０を有する入射面２１とこの入射面２１に対向する出射面２２とを有する導光板２と、入射領域２０を介して導光板２の入射面２１に対向して複数の発光ダイオード素子（以下「ＬＥＤ素子」という。）１が直線状に配置された発光ダイオード素子列（以下「ＬＥＤ素子列」という。）１１とを備える。導光板２は入射領域２０から見て少なくとも第１の側９０に延在する。導光板２は、出射面２２の第１の側９０とは逆の第２の側９１に隣接するようにして入射領域２０の長手方向９３と平行に帯状に延在する曲面部２３を有する。曲面部２３は、ＬＥＤ素子列１１から入射領域２０を透過して導光板２内部に入射した光を受けて第１の側９０寄りに反射させるためのものである。曲面部２３の長手方向９３に垂直な面で切った断面形状は、Ｃを定数、ｎ0を導光板２の屈折率とし、０＜α≦π／２−ｓｉｎ-1（１／ｎ0）を満たす一定の角度αを想定することによって、入射領域２０の１点を原点として半径ｒおよび角度θによる極座標表示でｒ＝ｅｘｐ（−θ／ｔａｎα＋Ｃ）で表すことができる。
【００１５】
なお、図１ではＬＥＤ素子１は回路基板３に実装されている。図１の例では４個のＬＥＤ素子１を配置しているが、ＬＥＤ素子１の数は、必要な輝度とＬＥＤ素子１の出力とに応じて決めればよい。
【００１６】
（曲面部の断面形状）
曲面部２３の断面形状について拡大図である図４を参照してより詳しく説明する。図４に示すように、曲面部２３の断面形状は、光が導光板２に入射領域内の１点を原点Ｏとして、極座標表示（ｒ，θ）で
ｒ＝ｅｘｐ（−θ／ｔａｎα＋Ｃ）  ‥‥‥‥‥‥‥‥（１）
により表される形をしている。ここで、Ｃは定数であり、αは、導光板２の屈折率をｎ0として、
α0＝π／２−ｓｉｎ-1（１／ｎ0）  ‥‥‥‥‥‥‥‥‥（２）
０＜α≦α0  ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（３）
となる任意の値である。図４に示すようにｒ＝ｅｘｐ（−θ／ｔａｎα）は原点Ｏと曲線部２３上の任意の点Ａとを結ぶ直線と、曲線部２３の点Ａでの接線とがなす角が常にαとなる関数であり、導光板２の全反射角をφとすると
φ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ0）  ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（４）
であるので、（３）式は
０＜α≦π／２−φ  ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（５）
となり、原点Ｏから出射した光は曲面部２３に全反射角以上の入射角で入射する、すなわち原点Ｏから出射した光は全て全反射する、曲面形状であることが分かる。なお、図４では曲面部２３はα≦θ≦π／２＋αの範囲では（１）式に従った形状となっており、θ＝αの点で出射面２２につながり、θ＝π／２＋αの点で入射面２１に垂直な面である垂直面３０につながっている。
【００１７】
いくつかの好ましい事項をまとめると、以下のとおりである。
○  曲面部２３は、断面形状の極座標表示におけるθがα≦θ≦π／２＋αを満たす範囲にのみ存在することが好ましい。
【００１８】
○  導光板２は入射面２１に対し垂直な面である垂直面３０を有し、曲面部２３は、断面形状の極座標表示におけるθがθ＝π／２＋αとなる位置で垂直面３０に連なっていることが好ましい。
【００１９】
○  曲面部２３は、断面形状の極座標表示におけるθがθ＝αとなる位置で出射面２２に連なっていることが好ましい。
【００２０】
垂直面３０からは光が漏れる可能性があるが、一般的に導光板に使用されているＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）において光が導光板に入射する領域が出射面に平行であれば、以下の理由により光は漏れない。
【００２１】
図５を参照して説明する。入射面２１における空気中から導光板２への入射角σは最大で９０°となり得るが、ＰＭＭＡの屈折率は１．４９であるため、最大入射角σ＝９０°で入射した光８１は、導光板２内での光８２としては、
ｓｉｎ-1（１／１．４９）＝４２．１°  ‥‥‥‥‥‥‥（６）
と計算されるように出射角τ＝４２．１°で進行する。これがτの最大値である。この場合の垂直面３０における導光板２から空気中への入射角υ（ウプシロン）は、
９０−４２．１＝４７．９°  ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（７）
となる。これがυの最小値である。ＰＭＭＡから空気中へ入射する場合の全反射角は（６）式により４２．１°である、すなわち入射角が４２．１°より大きい場合に全反射となる。これに対してυの最小値４７．９°は４２．１°より大きいので、光８１の入射角σの大きさにかかわらず光８２は垂直面３０では必ず全反射することとなる。したがって、垂直面３０における導光板２の外部への光の漏れは生じない。
【００２２】
なお、ここでは垂直面３０は、入射面２１に対して垂直な面であるが、図６、図７に示す側面３１，３２のように、曲面部２３と入射面２１との間に位置する側面が入射面２１に対して正確に垂直でない場合であっても、曲面部２３がこの側面に滑らかにつながるようにθの角度を適宜調整すればよい。図６、図７では導光板以外の構成要素は図示を省略している。
【００２３】
次に、定数Ｃについて説明する。定数Ｃは適宜設定すればよいが、図４に示すように曲面設計時の原点Ｏから出射面２２までの導光板２の厚み方向の距離をｄとして、
Ｃ＝α／ｔａｎα＋ｌｎ（ｄ／ｓｉｎα）  ‥‥‥‥‥‥‥（８）
となっていることが好ましい。こうすると、曲面部２３と導光板の出射面２２は滑らかにつながるからである。曲面部２３と出射面２２との境目に角部があると輝度ムラの原因となるため、Ｃを（８）式の値にすることにより、輝度ムラを抑制することが好ましい。
【００２４】
また、原点Ｏは、入射領域２０のうち、第１の側９０の端にある点とすることが好ましい。図４ではこの条件に合うように原点Ｏが設定されている。これは、入射面２１における光入射領域２０の中で、曲面部２３への入射角が最も小さくなるのが第１の側９０の端となるためであり、この位置を原点Ｏとして曲面部２３を設計すれば光入射領域２０から入射した全ての光が全反射条件を満たす角で曲面部２３に入射することとなって、その結果、曲面部２３での導光板２外部への光漏れをなくせるためである。
【００２５】
（作用・効果）
本実施の形態におけるバックライト装置では、ＬＥＤ素子列から入射面を介して導光板内に進入した光は漏れることなく曲面部で第１の側に向けて向きを変えられ、導光板内を伝わっていき、いずれかの場所で出射面から出射して表示光として利用される。したがって、反射面の傾きに急激な変化がなく、光の漏れを抑制できるバックライト装置となる。
【００２６】
なお、バックライト装置１０１においては、導光板２の第１の側９０の端部は単純に垂直面となって何ら光源は配置されていないが、第１の側９０の端部においても第２の側９１の端部と対称に曲面部２３、ＬＥＤ素子列１１、回路基板３を配置した構成としてもよい。
【００２７】
（実施の形態２）
（構成）
図８を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるバックライト装置について説明する。本実施の形態におけるバックライト装置１０２は、実施の形態１で説明したバックライト装置１０１を単位バックライト部として複数の単位バックライト部を含み、複数の単位バックライト部が互いに隣接して平面的に配列されたものである。すなわち、図８に示すように、バックライト装置１０１を単位バックライト部４０ａ，４０ｂとして平面的に複数個を配列したものである。図８では単位バックライト部４０ａ，４０ｂは同じ向きに並べられている。すなわち、複数の単位バックライト部４０ａ，４０ｂの各々は、出射面２２に対して曲面部２３ａ，２３ｂがいずれも同じ側（図８における左側）に位置するように配列されている。
【００２８】
図８に示すバックライト装置１０２においては、複数の単位バックライト部は、第１単位バックライト部４０ａと、第１単位バックライト部４０ａに隣接する第２単位バックライト部４０ｂとを含み、第１単位バックライト部４０ａの導光板２ａは、第２単位バックライト部４０ｂ側の端部に出射面２２から連続して垂直に落ち込む平面である垂直落込み面３５を有しており、第２単位バックライト部４０ｂの曲面部２３ｂは、第１単位バックライト部４０ａの垂直落込み面３５と隣接している。
【００２９】
（作用・効果）
このような構成とすることによって、実施の形態１で示したバックライト装置の１つだけでは対応しきれないような大画面の表示装置にも適用することが可能となる。配列の仕方としては図８に示したように同じ向きで並べるほかにも以下のようなものであってもよい。
【００３０】
本実施の形態におけるバックライト装置の変形例を図９に示す。図９に示すバックライト装置１０３においては、複数の単位バックライト部は、第１単位バックライト部４１ａと、前記第１単位バックライト部に隣接する第２単位バックライト部４１ｂとを含む。第１単位バックライト部４１ａと第２単位バックライト部４１ｂとの境界においては、第１単位バックライト部４１ａの曲面部２３ｈと第２単位バックライト部４１ｂの曲面部２３ｉとが互いに対向している。このような構成であれば、導光板同士の境界部に配置した１枚の回路基板３ｅ上にＬＥＤ素子列１１の２列分をまとめて実装できるため、基板枚数を減らすことができ、その結果、コストダウンすることができる。また、特許文献２でＬＥＤ素子の位置ずれにより窪みの左右に導光する光量の配分がずれてしまうという問題に対しても、図９に示すバックライト装置１０３ではそれぞれの曲面部にＬＥＤ素子が配置されているため、解決することができる。しかし、熱源としてのＬＥＤ素子１が回路基板３ｅという狭い領域に多数集中する構成となるため、適正に放熱させるためには注意が必要である。
【００３１】
なお、実施の形態１，２で説明したバックライト装置において、ＬＥＤ素子１と入射面２１との間に樹脂を介在させて接続した場合や、入射面２１に回折格子を設けた場合や、屈折率が１．４以下の材料を導光板に用いた場合には、導光板の曲面部２３と入射面２１との間の側面で光は全反射せず一部の光が導光板の外に出射してくるが、このように側面から出射した光は隣接する導光板に入射し、そのまま隣接する導光板内を進行するため、光の損失を抑制することも可能である。
【００３２】
（実施の形態３）
（構成）
図１０を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるバックライト装置について説明する。本実施の形態におけるバックライト装置１０４においては、複数の単位バックライト部４３ａ，４３ｂは、導光板同士が一体物として形成されている。バックライト装置１０４は図８に示したバックライト装置１０２において導光板同士をつなげて一体化した構造に対応する。
【００３３】
（作用・効果）
本実施の形態においても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。導光板が一体物となっていることにより、導光板の部品点数を減らすことができる。導光板としては一体物で形成できる程度の面積であるがＬＥＤ素子列が１列だけでは光量が不足する程度に大きな画面に用いるには、本実施の形態におけるバックライト装置が有効である。
【００３４】
さらに、本実施の形態におけるバックライト装置の変形例としては、図１１に示すバックライト装置１０５であってもよい。このバックライト装置１０５は図９に示したバックライト装置１０３において導光板同士をつなげて一体化した構造に対応する。バックライト装置１０５は複数の単位バックライト部４５ａ，４５ｂを備えている。
【００３５】
本実施の形態では、単位バックライト部同士がつながっている部分では導光板の谷部分が生じ、そのため、加工の都合でやむを得ず谷部分の最深部などに丸みを生じるが、従来例のように最深部の直下にＬＥＤ素子が配置されているわけではないため、最深部に入射する光成分はＬＥＤ素子から斜めに進行するもののみとなり、これらの光成分は最深部で全反射するか、あるいは、これらの丸みから出射したとしても隣接する単位バックライト部の導光板に再度入射することとなる。したがって、従来例で問題となったような局所的に輝度の高い領域ができにくくなる。
【００３６】
ただし、実施の形態２，３のように複数の単位バックライト部を並べた場合には表示領域の内部に曲面部が位置することとなる。曲面部では光の出射がないため、局所的に暗くなってしまう。そこで、必要な光量を曲面部から意図的に漏らすことが好ましい。そのためには、
（ａ）α≧π／２−φとする、
（ｂ）設計時の原点を図４の点Ｏから左側にずらす、
などの何通りかの対策が考えられる。ただし、図８に示すバックライト装置１０２に上記対策を行なうと、ＬＥＤ素子からの光が直接外部に出射してくるため、ＬＥＤ素子付近の輝度が上がってしまう可能性があり、注意が必要である。望ましくは図９に示すバックライト装置１０３のように、１枚の導光板の上で互いに対向する２つのＬＥＤ素子列から導光板内を導光してきた光を曲面部から出射させる方法が、輝度ムラの抑制が容易になるのでよい。
【００３７】
（実施の形態４）
（構成）
本発明に基づく実施の形態４について説明する。実施の形態２で参照した図９では複数の単位バックライト部を用いているが、本実施の形態では、図９に示す構成において単位バックライト部を１つのみとし、さらに改良を加えた構成について説明する。
【００３８】
本実施の形態におけるバックライト装置１０７を図１２に示す。バックライト装置１０７は、１枚の導光板２ｈを含む。バックライト装置１０７の断面図を図１３に示す。バックライト装置１０７は、出射面の第２の側９１に隣接する曲面部２３のほかに、前記出射面の前記第１の側に隣接するもうひとつの曲面部２３ｊを有し、入射面２１は、前記もうひとつの曲面部２３ｊに対応する位置にもうひとつの帯状の入射領域２０ｊを有する。
【００３９】
この構成においても通常であれば、実施の形態３の後で上述したように、曲面部２３，２３ｊで局所的に暗くなることが問題となるが、互いに対向する２つの辺にそれぞれ配列されたＬＥＤ素子列１１，１１ｊから何らかの経路を通って導光してきた光を、曲面部２３，２３ｊから出射させることによって、実施の形態３の後で述べたと同様に曲面部２３，２３ｊ上の輝度均一化が可能である。
【００４０】
ここで、たとえば図１２における左側の曲面部２３から出射する光量を調整するには、曲面部２３付近の散乱度を上げればよいが、対象とする曲面部２３に近接するＬＥＤ素子列１１からの光ではなく、対向する辺にあるＬＥＤ素子列１１ｊからの光を主に散乱させることが求められる。対象とする曲面部２３に近接するＬＥＤ素子列１１からの光をその曲面部２３付近で散乱させてしまうとＬＥＤ素子列付近の輝度が必要以上に上がってしまうからである。
【００４１】
同様に、図１２における右側の曲面部２３ｊから出射する光量を調整するには、曲面部２３ｊ付近において、対向する辺にあるＬＥＤ素子列１１からの光を主に散乱させることが求められる。
【００４２】
次に、各曲面部付近の入射面２１において、近接するＬＥＤ素子列からの光をあまり散乱させずに、対向する辺にあるＬＥＤ素子列からの光を主に散乱させる構成について述べる。本実施の形態におけるバックライト装置１０７はこの構成を備えている。バックライト装置１０７から導光板２ｈを単独で取り出して斜め下から見た斜視図を図１４に示す。
【００４３】
この構成を説明をするに当たっては、これまでの「曲面部」を「第２の曲面部」、「もうひとつの曲面部」を「第１の曲面部」と読み替え、「帯状の入射領域」を「第２の帯状入射領域」、「もうひとつの帯状の入射領域」を「第１の帯状入射領域」と読み替える。したがって、符号を付して表記すると、第１の曲面部２３ｊ、第２の曲面部２３、第１の帯状入射領域２０ｊ、第２の帯状入射領域２０となる。「曲面部」、「帯状入射領域」のいずれに関しても「第１」のものの符号に添え字「ｊ」が付き、「第２」のものの符号には添え字「ｊ」が付かないという点で要注意である。
【００４４】
このバックライト装置１０７は、第１の帯状入射領域２０ｊから導光板２ｈ内に入射し、第１の曲面部２３ｊで反射した光と、第２の帯状入射領域２０から導光板２内に入射し、第２の曲面部２３で反射した光とが、ともに最初に到達可能な入射面２１上の領域である第１の光散乱領域２６ａと、入射面２１上において第１の帯状入射領域２０と第２の帯状入射領域２０ｊとに挟まれた部分であって第１の光散乱領域２６ａに該当しない部分である第２の光散乱領域２６ｂとを有し、第２の光散乱領域２６ｂは第１の光散乱領域２６ａよりも散乱度が大きくなっている。第２の光散乱領域２６ｂは、第１の光散乱領域２６ａを挟み込むようにして２ヶ所に分かれている。
【００４５】
入射面２１における第１の光散乱領域２６ａと第２の光散乱領域２６ｂとの区別についてより詳しく説明する。図１５に示すように、第２の側９１の入射領域である第２の帯状入射領域２０から入射した光は曲面部２３で全反射し、その後、入射面２１に到達する。この光は入射面２１に到達するまでに導光板２内を第１の側９０に向かって進むので、第２の側９１の第２の帯状入射領域２０から近い位置に、第２の帯状入射領域２０から入射した光がほとんど到達しない領域が生じる。この領域を第２の光散乱領域２６ｂとしている。一方、第２の帯状入射領域２０からある程度以上離れたところには、第１の帯状入射領域２０から入射した光も反対側の第１の帯状入射領域２０ｊから入射した光もともに最初に到達可能な領域が生じる。これを第１の光散乱領域２６ａとしている。ここでいう「最初に到達可能」とは各帯状入射領域から入射した光が対応する曲面部で１回反射した後に、他の面で反射することなく、直接到達する導光板の最初の外面となりうるという意味である。
【００４６】
図１４に示すように、入射面２１には、第２の帯状入射領域２０、第２の光散乱領域２６ｂ、第１の光散乱領域２６ａ、第２の光散乱領域２６ｂ、第１の帯状入射領域２０ｊという順で各領域が並ぶこととなる。
【００４７】
（作用・効果）
本実施の形態におけるバックライト装置１０７では、第２の光散乱領域２６ｂの散乱度が第１の光散乱領域２６ａの散乱度より大きくなっているので、曲面部２３付近の第２の光散乱領域２６ｂでは近接するＬＥＤ素子列１１からの光をあまり散乱させずに、対向するＬＥＤ素子列１１ｊからの光を主に散乱させることができる。これにより曲面部２３付近の輝度ムラの抑制が可能となる。ここでは図１２における左端の辺に注目して説明したが、対向する辺であるところの図１２における右端の辺の近傍においても同様である。すなわち、曲面部２３ｊ付近の第２の光散乱領域２６ｂでは近接するＬＥＤ素子列１１ｊからの光をあまり散乱させずに、対向するＬＥＤ素子列１１からの光を主に散乱させることができる。これにより曲面部２３ｊ付近の輝度ムラの抑制が可能となる。
【００４８】
以上の説明で用いた「散乱度」とは、入射面における正反射からの平均的なずれの大きさを表し、このずれが大きいほど出射面で全反射条件が満たせない確率が上がる。したがって、出射面における光の出射量が増加することになる。
【００４９】
前記第１，第２の光散乱領域は、領域内に配置された複数の光散乱要素を含み、前記第２の光散乱領域における前記複数の光散乱要素の密度または個別サイズは、前記第１の光散乱領域におけるよりも大きくなっていることが好ましい。このようにすれば、容易に散乱度を大きくすることができるからである。
【００５０】
ここで、「光散乱要素」は、ドットパターン、シボパターン、マイクロプリズム、マイクロレンズのいずれかであることが好ましい。これらであれば、容易に実現することができるからである。
【００５１】
なお、本実施の形態では、単位バックライト部が１つのみのバックライト装置１０７について説明したが、本実施の形態において説明した発明は、単位バックライト部が１つの場合に限らず、複数の単位バックライト部を備える構成においても適用可能である。
【００５２】
（実施の形態５）
（構成）
図１６、図１７を参照して、本発明に基づく実施の形態５におけるバックライト装置について説明する。図１６に示すように、本実施の形態におけるバックライト装置１０６は、実施の形態１で説明したバックライト装置１０１を単位バックライト部として複数の単位バックライト部を含み、複数の単位バックライト部が互いに隣接して平面的に配列されたものと類似している。複数の単位バックライト部は、第１単位バックライト部４７ａと、第１単位バックライト部４７ａに隣接する第２単位バックライト部４７ｂとを含む。第１単位バックライト部４７ａは、出射面２２ｆを有する導光板２ｆを含む。第２単位バックライト部４７ｂは、出射面２２を有する導光板２を含む。第１単位バックライト部４７ａと第２単位バックライト部４７ｂとの境目の近傍の断面を拡大したところを図１７に示す。第２単位バックライト部４７ｂの第１単位バックライト部４７ａ側の端部は曲面部２３ｂとなっており、前記第１単位バックライト部４７ａの前記第２単位バックライト部４７ｂ側の端部は、第２単位バックライト部４７ｂの曲面部２３ｂの形状に沿って凹む凹面部２５となっている。第２単位バックライト部４７ｂの曲面部２３ｂと第１単位バックライト部４７ａの凹面部２５とは、外気が進入自在な間隙２４を介して対向している。すなわち、この間隙２４は空気層である。
【００５３】
（作用・効果）
本実施の形態では、導光板２から間隙２４の空気層に出射した一部の光は隣接する導光板２ｆに再度取り込まれるので、表示光として利用することができる。ただし、間隙２４の間隔が非常に狭いと、結露などにより間隙２４内に水が入り、間隙２４が必ずしも空気層でなくなる可能性がある。間隙２４が空気層でなくなると導光板２から曲面部２３ｂに入射した光が全反射しなくなり、曲面部２３ｂから間隙２４に抜け、そのまま導光板２ｆに入射し、さらに導光板２ｆ内を透過して出射面２２ｆから出射する。そのため、このＬＥＤ素子列１１近傍の帯状の領域だけ輝度が高くなり、表示領域全体としては輝度分布が均一ではなくなる。結露などの影響を抑制するには、間隙２４の間隔を一定以上に広くすればよい。そのためには、たとえば図１７に示すように間隙２４の間隔を維持するためのスペーサ部材４を間隙２４内に配置するとよい。本実施の形態におけるバックライト装置１０６は、好ましいことに、第２単位バックライト部４７ｂの曲面部２３ｂと第１単位バックライト部４７ａの凹面部２５との間には間隙２４を維持するためのスペーサ部材４が配置されている。
【００５４】
なお、実施の形態２〜５では、１つのバックライト装置の中に単位バックライト部が２つのみ配列されている例を示したが、単位バックライト部の数は２に限らない。表示領域のサイズや形状に合わせて３以上の単位バックライト部を配列した構成としてもよい。単位バックライト部の配列は１列に限らず、２列以上として、２次元的に配列することとしてもよい。
【００５５】
なお、上記各実施の形態では、導光板の材質はＰＭＭＡである例を示したが、ＰＭＭＡ以外であってもよい。
【００５６】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるバックライト装置の斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１におけるバックライト装置の断面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１におけるバックライト装置に含まれる導光板の斜視図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１におけるバックライト装置の曲面部近傍の拡大断面図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１におけるバックライト装置の垂直面近傍での光の進路の説明図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態１におけるバックライト装置の導光板の第１の変形例の部分側面図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態１におけるバックライト装置の導光板の第２の変形例の部分側面図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態２におけるバックライト装置の斜視図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態２におけるバックライト装置の変形例の斜視図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態３におけるバックライト装置の斜視図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態３におけるバックライト装置の変形例の斜視図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態４におけるバックライト装置の斜視図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態４におけるバックライト装置の断面図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態４におけるバックライト装置に含まれる導光板の斜視図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態４におけるバックライト装置の内部での光の進路の説明図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態５におけるバックライト装置の斜視図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態５におけるバックライト装置の単位バックライト部同士の境目の近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ＬＥＤ素子、２，２ｆ，２ｈ  導光板、３，３ｅ  回路基板、４  スペーサ部材、１１  ＬＥＤ素子列、２０  入射領域（第２の帯状入射領域）、２０ｊ  もうひとつの帯状の入射領域（第１の帯状入射領域）、２１  入射面、２２，２２ｆ  出射面、２３  曲面部（第２の曲面部）、２３ａ，２３ｂ，２３ｈ，２３ｉ  曲面部、２３ｊ  もうひとつの曲面部（第１の曲面部）、２４  間隙、２５  凹面部、２６ａ  第１の光散乱領域、２６ｂ  第２の光散乱領域、３０  垂直面、３１，３２  側面、３５  垂直落込み面、４０ａ，４１ａ，４７ａ  第１単位バックライト部、４０ｂ，４１ｂ，４７ｂ  第２単位バックライト部、４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂ  単位バックライト部、８１，８２  光、９０  第１の側、９１  第２の側、９３  （入射領域および曲面部の）長手方向、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７  バックライト装置。
【図１】
2008103301.tif 000003
【図２】
2008103301.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008103301.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008103301.tif 000015
【図１４】
2008103301.tif 000016
【図１５】
2008103301.tif 000017
【図１６】
2008103301.tif 000018
【図１７】
2008103301.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月25日(2007.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の入射領域を有する入射面と前記入射面に対向する出射面とを有する導光板と、
前記入射領域を介して前記導光板の前記入射面に対向して複数の発光ダイオード素子が直線状に配置された発光ダイオード素子列とを備え、
前記導光板は前記入射領域から見て少なくとも第１の側に延在し、
前記導光板は、前記出射面の前記第１の側とは逆の第２の側に隣接するようにして前記入射領域の長手方向と平行に帯状に延在する曲面部を有し、
前記曲面部は、前記発光ダイオード素子列から前記入射領域を透過して前記導光板内部に入射した光を受けて第１の側寄りに反射させるためのものであり、
前記曲面部の長手方向に垂直な面で切った断面形状は、Ｃを定数、ｎ0を前記導光板の屈折率とし、０＜α≦π／２−ｓｉｎ-1（１／ｎ0）を満たす一定の角度αを想定することによって、前記入射領域の１点を原点として半径ｒおよび角度θによる極座標表示でｒ＝ｅｘｐ（−θ／ｔａｎα＋Ｃ）で表すことができ、
前記出射面の前記第２の側に隣接する前記曲面部のほかに、前記出射面の前記第１の側に隣接するもうひとつの曲面部を有し、前記入射面は、前記もうひとつの曲面部に対応する位置にもうひとつの帯状の入射領域を有し、
前記曲面部を第２の曲面部、前記もうひとつの曲面部を第１の曲面部と読み替え、前記帯状の入射領域を第２の帯状入射領域、前記もうひとつの帯状の入射領域を第１の帯状入射領域と読み替えたとき、前記第１の帯状入射領域から前記導光板内に入射し、前記第１の曲面部で反射した光と、前記第２の帯状入射領域から前記導光板内に入射し、前記第２の曲面部で反射した光とが、ともに最初に到達可能な前記入射面上の領域である第１の光散乱領域と、前記入射面上において前記第１の帯状入射領域と前記第２の帯状入射領域とに挟まれた部分であって前記第１の光散乱領域に該当しない部分である第２の光散乱領域とを有し、前記第２の光散乱領域は前記第１の光散乱領域よりも散乱度が大きくなっている、バックライト装置。
【請求項２】
前記第１，第２の光散乱領域は、領域内に配置された複数の光散乱要素を含み、前記第２の光散乱領域における前記複数の光散乱要素の密度または個別サイズは、前記第１の光散乱領域におけるよりも大きくなっている、請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記光散乱要素は、ドットパターン、シボパターン、マイクロプリズム、マイクロレンズのいずれかである、請求項２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のバックライト装置を単位バックライト部として複数の前記単位バックライト部を含み、前記複数の単位バックライト部が互いに隣接して平面的に配列された、バックライト装置。
【請求項５】
前記複数の単位バックライト部の各々は、前記出射面に対して前記曲面部がいずれも同じ側に位置するように配列されている、請求項４に記載のバックライト装置。
【請求項６】
前記複数の単位バックライト部は、第１単位バックライト部と、前記第１単位バックライト部に隣接する第２単位バックライト部とを含み、前記第１単位バックライト部と前記第２単位バックライト部との境界においては、前記第１単位バックライト部の前記曲面部と前記第２単位バックライト部の前記曲面部とが互いに対向している、請求項４に記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記複数の単位バックライト部は、前記導光板同士が一体物として形成されている、請求項４から６のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項８】
前記複数の単位バックライト部は、第１単位バックライト部と、前記第１単位バックライト部に隣接する第２単位バックライト部とを含み、前記第２単位バックライト部の前記第１単位バックライト部側の端部は前記曲面部となっており、前記第１単位バックライト部の前記第２単位バックライト部側の端部は、前記第２単位バックライト部の前記曲面部の形状に沿って凹む凹面部となっており、前記第２単位バックライト部の前記曲面部と前記第１単位バックライト部の前記凹面部とは外気が進入自在な間隙を介して対向している、請求項４に記載のバックライト装置。
【請求項９】
前記第２単位バックライト部の前記曲面部と前記第１単位バックライト部の前記凹面部との間には前記間隙を維持するためのスペーサ部材が配置されている、請求項８に記載のバックライト装置。