(57)【要約】【課題】面光源装置において、反射材の形状を最適化することで光源から導光板への入射効率を向上する。【解決手段】反射材１７の一対の平坦反射面２４Ａ，２４Ｂ間の距離Ｌ１が光源１６の外径ＯＤよりも大きい。反射材１７の平坦反射面２４Ａ，２４Ｂと非平坦反射面２５の交線β１，β２は、光源１６の中心軸線αを含む光入射面１５ｃに平行な仮想平面γに対して第１の位置と第２の位置の間に配置されている。第１の位置は、仮想平面γから光入射面１５ｃとは反対側に光源１６の外径ＯＤの０．２５倍の位置である。第２の位置は、仮想平面γから光入射面１５ｃ側に光源１６の外径ＯＤの０．３２倍の位置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの端面は光が入射する光入射面であり、互いに対向する一対の面の一方は前記光入射面から入射した光が出射される光出射面である、導光板と、
前記光入射面に対向して配置された光源と、
前記光入射面と共に前記光源を取り囲み、前記光入射面に対して垂直に延びて一端が前記導光板に接する互いに平行な一対の平坦反射面と、これら平坦反射面の他端に両端が接続され、かつ前記導光板から離れる方向に突出する非平坦反射面とを有し、前記光源が出射する光を前記光入射面へ反射する反射材と
を備え、
前記一対の平坦反射面間の距離が、前記導光板の厚さ方向における前記光源の外形寸法よりも大きく、
前記平坦反射面と前記非平坦反射面の交線は、前記光源の中心軸線を含む前記光入射面に平行な仮想平面に対して第１の位置と第２の位置の間に配置され、
前記第１の位置は、前記仮想平面から前記光入射面とは反対側に前記導光板の厚さ方向と直交する方向における前記光源の外形寸法の０．２５倍の位置であり、
前記第２の位置は、前記仮想平面から前記光入射面側に前記導光板の厚さ方向と直交する方向における前記光源の外形寸法の０．３２倍の位置である、面光源装置。
【請求項２】
前記平坦反射面と前記非平坦反射面の交線が、前記仮想平面上に位置する、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記導光板とは反対側の前記光源の側部が、前記非平坦反射面に接する、請求項１又は請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記一対の平坦反射面間の距離は、前記導光板の厚さ方向における前記光源の外形寸法の１．５倍以上２倍以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項５】
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面側に配置された面光源装置とを備え、
前記面光源装置は、
少なくとも一つの端面は光が入射する光入射面であり、互いに対向する一対の面の一方は前記光入射面から入射した光が出射される光出射面である、導光板と、
前記光入射面に対向して配置された光源と、
前記光入射面と共に前記光源を取り囲み、前記光入射面に対して垂直に延びて一端が前記導光板に接する互いに平行な一対の平坦反射面と、これら平坦反射面の他端に両端が接続され、かつ前記導光板から離れる方向に突出する非平坦反射面とを有し、前記光源が出射する光を前記光入射面へ反射する反射材と
を備え、
前記一対の平坦反射面間の距離が、前記導光板の厚さ方向における前記光源の外形寸法よりも大きく、
前記平坦反射面と前記非平坦反射面の交線は、前記光源の中心軸線を含む前記光入射面に平行な仮想平面に対して第１の位置と第２の位置の間に配置され、前記第１の位置は、前記仮想平面から前記光入射面とは反対側に前記導光板の厚さ方向と直交する方向における前記光源の外形寸法の０．２５倍の位置であり、
前記第２の位置は、前記仮想平面から前記光入射面側に前記導光板の厚さ方向と直交する方向における前記光源の外形寸法の０．３２倍の位置である、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置を含む各種表示装置のバックライトや照明器具として使用される、面光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置のバックライトとして使用される面光源装置として、液晶パネルの裏面側に配置された光源から直接光を照射する直下方式と、光源から導光板を介して液晶パネルに光を照射するエッジライト方式とが知られている。エッジライト方式は、薄型化が可能である点で直下方式より優れている。しかし、エッジライト方式では、導光板を介して間接的に光を照射するので、いかにして高輝度を得るかが重要な技術的課題である。そのため、光源から導光板への光の入射効率を高めるための種々の試みがなされている。例えば、図２０に示す特許文献１に記載の面光源装置では、光源１から導光板２への光の入射効率を高めるために、反射材３の断面形状を導光板２の光入射面２ａに対して垂直で光源１の中心軸線を通る仮想線５上に頂点を有する屋根型としている。
【０００３】
面光源装置の光源として一般的に使用される冷陰極管や熱陰極管等の蛍光ランプは、その内壁面に蛍光体が塗布されたガラス管を備えており、紫外線によって励起状態とされた蛍光体が基底状態に戻る際に光が出射される。蛍光体は入射光の３〜１０％程度を吸収するため、いったん出射された光が再び蛍光体に到達すると損失が大きくなる。特許文献１に記載の面光源装置では、前述の反射材３の形状により、反射材３に反射されて光源１へ戻った光が、ガラス管を透過して蛍光体に到達するのではなく、ガラス管内部を伝播して再び導光板２に向かうようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３０１０３１号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
下記の式（１）に示すように、面光源装置の光源から出射された光量は、その後の伝播経路により４種類に大別することができる。
【０００６】
Ｐ０＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４・・・（１）
【０００７】
式１において、Ｐ０は全光量、Ｐ１は光源から導光板に直接入射する光量、Ｐ２は反射材で反射された後に光源に戻ることなく導光板に入射する光量、Ｐ３は反射材で反射された後に光源に再入射してから導光板へ入射する光量、Ｐ４は光源や反射材で吸収される光量である。
【０００８】
前述のように特許文献１に記載の面光源装置では、、反射材３から光源１に戻った光がガラス管を伝播して再び導光板２に向かうようにすることで、入射効率の向上を図っている。換言すれば、光量Ｐ３を増加することにより、入射効率の向上を図っている。しかし、光学ガラスのうち光の吸収が少ない硼珪酸クラウンガラスであっても光が１ｃｍ進む間に０．３％程度の光を吸収するので、ガラス管内部を伝播する間に光が減衰する。換言すれば、反射材で反射された光が光源に再入射する限り、例え蛍光体に吸収されないとしても光量の損失は不可避である。この点で、特許文献１の面光源装置のように、反射材３で反射された後に光源１に再入射してから導光板２へ入射する光量Ｐ３の増加を図るアプローチでは、導光板２への入射効率の向上には限界がある。
【０００９】
近時、液晶表示装置のコンパクト化及び軽量化の要請が一層高まるのに伴い、エッジライト方式の面光源装置の光源はより細径化される傾向にある。具体的には、外径４．１〜８．５ｍｍ、内径３．５〜７．５ｍｍ、厚さ０．３〜０．５ｍｍ程度の蛍光ランプが一般的であったが、近時は外径１．８〜３．０ｍｍ、内径１．４〜２．６ｍｍ、厚さ０．２〜０．３ｍｍ程度の蛍光ランプが主流となりつつある。
【００１０】
細径化された光源を備える既存の面光源装置では、単に光源の外径の縮小に伴って導光板も薄型化されているに過ぎず、導光板の厚さは光源の外径とほぼ同程度である。そのため、光源と反射材との間隔が極めて微小であり、光源から出射された光で反射材から直接的に導光板へ入射する光がほとんどない（光量Ｐ２が極めて少ない）。逆に、光源から出射された光の大部分はいったん光源に戻る。その結果、蛍光体及びガラス管で光が吸収され、導光板への光の入射効率向上を阻害する要因となっている。このように、光源の細径化を前提とした最適な反射材の形状について、具体的な検討が従来なされてなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、面光源装置において、反射材の形状を最適化することで光源から導光板への入射効率を向上し、それによって高輝度化を可能にすることを課題としている。特に、本発明は、外径１．８〜３．０ｍｍ程度の細径化された光源を備える面光源装置において、導光板への入射効率を向上することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、少なくとも一つの端面は光が入射する光入射面であり、互いに対向する一対の面の一方は前記光入射面から入射した光が出射される光出射面である、導光板と、前記光入射面に対向して配置された光源と、前記光入射面と共に前記光源を取り囲み、前記光入射面に対して垂直に延びて一端が前記導光板に接する互いに平行な一対の平坦反射面と、これら平坦反射面の他端に両端が接続され、かつ前記導光板から離れる方向に突出する非平坦反射面とを有し、前記光源が出射する光を前記光入射面へ反射する反射材とを備え、前記一対の平坦反射面間の距離が、前記導光板の厚さ方向における前記光源の外形寸法よりも大きく、前記平坦反射面と前記非平坦反射面の交線は、前記光源の中心軸線を含む前記光入射面に平行な仮想平面に対して第１の位置と第２の位置の間に配置され、前記第１の位置は、前記仮想平面から前記光入射面とは反対側に前記導光板の厚さ方向と直交する方向における前記光源の外形寸法の０．２５倍の位置であり、前記第２の位置は、前記仮想平面から前記光入射面側に前記導光板の厚さ方向と直交する方向における前記光源の外形寸法の０．３２倍の位置である、面光源装置を提供する。
【００１３】
本発明の面光源装置では、導光板の光入射面に対して垂直に延びる一対の平坦反射面間の距離が、導光板の厚さ方向における光源の外形寸法よりも大きい。また、平坦反射面と非平坦反射面の交線は、光源の中心軸線を含む仮想平面から光入射面とは反対側に導光板の厚さ方向と直交する方向における光源の外形寸法の０．２５倍の位置（第１の位置）と、光入射面側に導光板の厚さ方向と直交する方向における光源の直径の０．３２倍の位置（第２の位置）との間に配置されている。反射材をかかる最適な形状としたことにより、光源から導光板の光入射面に直接入射する光量と、反射材で反射された後に光源に戻ることなく光入射面に入射する光量とが増大する。換言すれば、光源から出射されて反射材で反射された後に光源に戻る光が減少する。その結果、光源から導光板の光入射面に入射する光の入射効率を向上し、高輝度化を図ることができる。
【００１４】
特に、前記平坦反射面と前記非平坦反射面の交線が、前記仮想平面上に位置することが好ましい。
【００１５】
また、前記導光板とは反対側の前記光源の側部が、前記非平坦反射面に接することがことが好ましい。
【００１６】
さらに、前記一対の平坦反射面間の距離は、前記導光板の厚さ方向における前記光源の外形寸法の１．５倍以上２倍以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の態様は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置された面光源装置とを備え、前記面光源装置は、少なくとも一つの端面は光が入射する光入射面であり、互いに対向する一対の面の一方は前記光入射面から入射した光が出射される光出射面である、導光板と、前記光入射面に対向して配置された光源と、前記光入射面と共に前記光源を取り囲み、前記光入射面に対して垂直に延びて一端が前記導光板に接する互いに平行な一対の平坦反射面と、これら平坦反射面の他端に両端が接続され、かつ前記導光板から離れる方向に突出する非平坦反射面とを有し、前記光源が出射する光を前記光入射面へ反射する反射材とを備え、前記一対の平坦反射面間の距離が、前記導光板の厚さ方向における前記光源の外形寸法よりも大きく、前記平坦反射面と前記非平坦反射面の交線は、前記光源の中心軸線を含む前記光入射面に平行な仮想平面に対して第１の位置と第２の位置の間に配置され、前記第１の位置は、前記仮想平面から前記光入射面とは反対側に前記導光板の厚さ方向と直交する方向における前記光源の外形寸法の０．２５倍の位置であり、前記第２の位置は、前記仮想平面から前記光入射面側に前記導光板の厚さ方向と直交する方向における前記光源の外形寸法の０．３２倍の位置である、液晶表示装置を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１及び図２は、本発明の実施形態にかかるエッジライト方式の面光源装置１１を備える液晶表示装置１２を示している。
【００２０】
面光源装置１１は液晶パネル１３の背面側に配置され、導光板１５、光源１６、反射材１７、ホルダ２７、拡散透過材１８、及び拡散反射材１９を備えている。
【００２１】
導光板１５は、アクリル樹脂等の透明材料からなる板材である。導光板１５の図において上下方向に対向する一対の面のうち、一方の面が液晶パネル１３に向けて光を出射する光出射面１５ａを構成している。また、光出射面１５ａと対向する面は光反射面１５ｂを構成している。光反射面１５ｂには、ドット印刷やプリズム型の凹凸等の加工が施されており、光を全反射、散乱、及び屈折させる機能を有する。導光板１５の４つの端面のうちの一つが光入射面１５ｃを構成している。光入射面１５ｃと対向する端面には、端面反射板２０が取り付けられている。本実施形態では、導光板１５の板厚ＴＨ２は一定であるが、光入射面１５ｃから対向する端面に向けて板厚が漸減する形状であってもよい。
【００２２】
光源１６は、導光板１５の光入射面１５ｃに対向して配置されている。詳細には、光源１６は、その中心軸線αが光入射面１５ｃに対して平行に配置されている。また、光源１６の中心軸線αは導光板１５の板厚ＴＨ２方向の中心ε上に位置している。本実施形態における光源１６は、冷陰極管や熱陰極管等の蛍光ランプであり、内面に蛍光材が塗布されたガラス管２２を備えている。ガラス管２２は、中心軸線αに直交する断面における断面形状が円形である。光源１６は無水銀蛍光ランプであってもよい。図３（Ａ）に示すように、本実施形態では、導光板１５の一つの端面を光入射面１５ｃとし、これに対向するように１本の直管状の光源１６が配設されている。ただし、図３（Ｂ）に示すように、導光板１５の互いに隣接する２つの端面を光入射面１５ｃとし、これらの光入射面１５ｃと対向するように、平面視でＬ字状の光源１６を配置してもよい。また、図３（Ｃ）に示すように、導光板１５の互いに対向する２つの端面を光入射面１５ｃとし、それぞれ各光入射面１５ｃと対向するように２本の直管状の光源１６を配設してもよい。
【００２３】
反射材１７は光入射面１５ｃと共に光源１６を取り囲むように配置されている。反射材１７の内面全体に、正反射特性を有する銀の蒸着、ポリエステルの多層膜や、拡散反射特性を有する酸化アルミニウム層の形成により、反射面２３が設けられている。前述のように光源１６が無水銀蛍光ランプである場合には、反射材１７は誘電体としての機能も兼ねる。反射材１７の形状は後に詳述する。
【００２４】
ホルダ２７は、光源１６の導光板１５に対する位置を保持する機能と、反射材１７を導光板１５に対して固定すると共に、その形状を保持する機能とを有する。従って、反射材自体が形状維持に十分な強度を有する場合には、ホルダ２７を省略することができる。また、光源６が無水銀蛍光ランプである場合には、ホルダ２７は、導体として外部電極の機能を兼ねてもよい。
【００２５】
拡散透過材１８は、光出射面１５ａから出射された光の配光を拡散させ、液晶パネル１３に入射する光の均斉度を高める機能を有する。面光源装置１１の使用目的に応じた配光制御を行うために、拡散透過材１８に光学フィルターを付加したり、拡散透過材１８と液晶パネル１３の間にプリズムシートを配置してもよい。また、拡散透過材１８に代えて、偏光フィルムを使用してもよい。
【００２６】
拡散反射材１９は、導光板１５の光反射面１５ｂを透過した光を反射して導光板１５に戻す機能を有する。
【００２７】
次に、反射材１７の形状について詳細に説明する。なお、本実施形態では、光源１６のガラス管２２は、外径ＯＤが２．６ｍｍ、内径ＩＤが２．０ｍｍであり、厚さＴＨ１が０．３ｍｍである。
【００２８】
反射材１７の内面側に形成された反射面２３は、一対の平坦反射面２４Ａ，２４Ｂと、一つの非平坦反射面２５とを備えている。
【００２９】
平坦反射面２４Ａ，２４Ｂは互いに平行であり、導光板１５の光入射面１５ｃに対して垂直に延びて一端が導光板１５に当接している。詳細には、一方の平坦反射面２４Ａは導光板１５の光出射面１５ａに当接し、他方の平坦反射面２４Ｂは導光板１５の光反射面１５ｂに当接している。
【００３０】
平坦反射面２４Ａ，２４Ｂ間の距離Ｌ１は、光入射面１５ｃの部分での導光板１５の板厚ＴＨ２と等しい。本実施形態では、平坦反射面２４Ａ，２４Ｂ間の距離Ｌ１（導光板１５の板厚ＴＨ２）は、光源１６の外径ＯＤ（図１及び図２においてＹ軸方向である導光板１５の厚さ方向における光源１６の外形寸法）よりも大きく設定されている。後に詳述するように、この距離Ｌ１（板厚ＴＨ２）は、光源１６の外径ＯＤの１．５倍以上２倍以下に設定される。本実施形態では、光源１６の外径ＯＤは２．６ｍｍであるので、距離Ｌ１（板厚ＴＨ２）は３．９ｍｍ以上５．２ｍｍ以下に設定される。
【００３１】
非平坦反射面２５は両端が平坦反射面２４に接続され、かつ導光板１５から離れる方向に突出している。本実施形態における非平坦反射面２５は、平坦反射面２４Ａ，２４Ｂの端部から導光板１５の板厚ＴＨ２方向の中心εに向けて延びる平坦部２５ａ，２５ｂと、これらの平坦部２５ａ，２５ｂを接続する湾曲部２５ｃとを備えている。湾曲部２５ｃは光源１６の中心軸線αと直交する方向の断面形状が円弧状であり、その曲率半径は光源１６の外径ＯＤと等しい。非平坦反射面２５の湾曲部２５ｃには、導光板１５とは反対側の光源１６の側部が当接している。換言すれば、反射材１７と光源１６の距離Ｌ２はゼロである。
【００３２】
光源１６の中心軸線αと導光板１５の光入射面１５ｃの距離Ｌ４は１．８ｍｍに設定されている。
【００３３】
平坦反射面２４と非平坦反射面２５の交線β１，β２が、光源１６の中心軸線αを含み光入射面１５ｃに平行な仮想平面γ上に位置している。換言すれば、仮想平面γと交線β１，β２の距離Ｌ３はゼロである。後に詳述するように、交線β１，β２は、仮想平面γから光入射面１５ｃとは反対側に光源１６の外径ＯＤ（図１及び図２においてＸ軸方向である導光板１５の板厚ＴＨ２方向と直交する方向の外形寸法）の０．２５倍の位置（第１の位置）と、仮想平面γから光入射面１５ｃ側に光源１６の外径ＯＤ（図１及び図２においてＸ軸方向である導光板１５の板厚ＴＨ２方向と直交する方向の外形寸法）の０．３２倍の位置に配置されていればよい。
【００３４】
反射材１７を以上のような最適な形状としたことにより、光源１６から導光板１５の光入射面１５ｃに入射する光の入射効率を向上し、高輝度化を図ることができる。以下、その理由を説明する。特に言及しない限り、以下の説明において、光源１６のガラス管２２は、外径ＯＤが２．６ｍｍ、内径ＩＤが２．０ｍｍであり、厚さＴＨ１が０．３ｍｍである。
【００３５】
まず、反射材１７の平坦反射面２４Ａ，２４Ｂ間の距離Ｌ１（導光板１５の板厚ＴＨ２）について説明する。
【００３６】
光源１６から導光板１５に直接入射する光量Ｐ１は、光源１６の中心軸線αから、導光板１５の光入射面１５ｃと光出射面１５ａの交線と、光入射面１５ｃと光反射面１５ｂの交線とに対して張った角度（図４及び図５に示す仰角θ）に依存する。
【００３７】
図１及び図２に示す面光源装置１１において、導光板１５の板厚ＴＨ２（平坦反射面２４Ａ，２４Ｂ間の距離Ｌ１）を変化させることで仰角θを異ならせ、シミュレーションにより光入射面１５ｃに直接入射する光量Ｐ１を算出した。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ板厚ＴＨ２（距離Ｌ１）を３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、５．０ｍｍ、６．０ｍｍとした面光源装置１１を示している。これら図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、板厚ＴＨ２（距離Ｌ１）以外の条件は、実施形態と同一である。詳細には、光源１６は、外径ＯＤが２．６ｍｍ、内径ＩＤが２．０ｍｍであり、厚さＴＨ１が３．０ｍｍである。また、反射材１７と光源１６の距離Ｌ２と、仮想平面γと交線β１，β２の距離Ｌ３はいずれもゼロである。さらに、光源１６の中心軸線αと導光板１５の距離Ｌ４は１．８ｍｍである。
【００３８】
図６は、板厚ＴＨ２（距離Ｌ１）を３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、５．０ｍｍ、６．０ｍｍとした場合の全光量Ｐ０に対する直接入射光量Ｐ１の割合をシミュレーションにより算出した結果を示し、横軸を仰角θ、縦軸を直接光量Ｐ１の割合としている。この図６は、仰角θに比例して全光量Ｐ０に対する直接光量Ｐ１の割合が増加することを示している。
【００３９】
図７は、板厚ＴＨ２（距離Ｌ１）を３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、５．０ｍｍ、６．０ｍｍ、６．５ｍｍ、７ｍｍ、７．５ｍｍ、８ｍｍ、８．５ｍｍ、９．０ｍｍとした場合の相対入射効率をシミュレーションにより算出した結果を示し、横軸を仰角θ、縦軸を相対入射効率としている。また、図８は同一条件のシミュレーション結果を、横軸を導光板１５の板厚ＴＨ２、縦軸を相対入射効率として示している。各板厚における相対入射効率は、図４（Ａ）に示す板厚ＴＨ２が３．０ｍｍである場合の導光板１５への入射光量を基準とし、この入射光量に対する割合を示している。
【００４０】
図６から図８より明らかなように、板厚ＴＨ２を大きくして仰角θを増加させれば、導光板１５の光入射面１５ｃへの入射効率が向上する。しかし、導光板１５の板厚ＴＨ２と仰角θとは逆正接の関係にあるので、板厚ＴＨ２が増加するのに伴って板厚ＴＨ２の増分に対する仰角θの増加率は減少する。また、導光板１５の厚さＴＨ２が大きくなるのに伴って、反射材１７で反射された後に光源１６に戻ることなく導光板に入射する光量Ｐ２の増加率が減少する。そのため、図７及び図８に示すように、板厚ＴＨ２が５．３ｍｍ程度よりも大きくなると板厚ＴＨ２の増加に対して、相対入射効率の増加率は微小となる。導光板１５の製造コストは、取り数、サイズ、形状、表面形態等により異なるが、例えばカーナビゲーションシステムの６．５インチサイズの液晶表示装置に使用される面光源装置の場合、導光板の板厚１．０ｍｍの増加に対して、約３．０％程度のコストが増加する。従って、導光板１５の板厚ＴＨ２の１．０ｍｍの増加に対して相対入射効率の増加率が約３％以上でなければ、コストの点で好ましくない。以上の理由より、光源１６のガラス管２２の外径ＯＤが２．６ｍｍである場合、導光板１５の板厚ＴＨ２は５．３ｍｍ以下に設定すべきである。この板厚ＴＨ２の上限値（５．３ｍｍ）と光源１６の外径ＯＤ（２．６ｍｍ）との間には、（５．３（ｍｍ）÷２．６（ｍｍ）＝２．０３…）なる関係がある。従って、導光板２４の板厚ＴＨ２は、光源１６のガラス管２２の外径ＯＤの２倍以下に設定すべきである。
【００４１】
図８に示すように、板厚ＴＨ２が３．９ｍｍを下回ると、板厚ＴＨ２の減少に対して相対入射効率の減少率が急激に大きくなる。従って、光源１６の外径ＯＤが２．６ｍｍである場合、導光板１５の板厚ＴＨ２は３．８ｍｍ以上に設定すべきである。板厚ＴＨ２の下限値（３．９ｍｍ）と光源１６の外径ＯＤ（２．６ｍｍ）との間には、（３．８（ｍｍ）÷２．６（ｍｍ）＝１．４６１…）なる関係がある。従って、導光板２４の板厚ＴＨ２は、光源１６のガラス管２２の外径ＯＤの１．５倍以上に設定すべきである。
【００４２】
光源１６と導光板１５の光入射面１５ｃとの間隔を変化させることで、導光板１５の板厚ＴＨ２を変更することなく、仰角θを変更することができる。図４（Ａ）に示すように光源１６の中心軸線αと導光板１５の距離Ｌ４が１．８ｍｍの場合と、図５に示すように距離Ｌ４が１．３ｍｍである場合について、シミュレーションにより算出した光入射面１５ｃへの光の相対入射効率を図７に示す。図５は距離Ｌ４のみが図４（Ａ）と異なる。相対入射効は、距離Ｌ４が１．３ｍｍである図４（Ａ）の場合を基準としている。図７から明らかなように、距離Ｌ４を減少することで仰角θを大きくしても、板厚ＴＨ２（距離Ｌ１）を増加することで仰角θを大きくする場合と比較して、相対入射効率の増加率は小さい。これは導光板１５の板厚ＴＨ２が増加すると、直線入射光量Ｐ１のみが増加するのでなく、光源１６から反射材１７で反射された後に光源１６に戻ることなく導光板１５に入射する光量Ｐ２が増加するためである。
【００４３】
次に、光源１６と反射材１７の距離Ｌ２について説明する。
【００４４】
図９（Ａ）に示すように板厚ＴＨ２（距離Ｌ１）が４．５ｍｍであり、光源１６と反射材１７の距離Ｌ２がゼロ（光源１６の中心軸線αと反射材１７の距離Ｌ５が１．３ｍｍ）の場合の光入射面１５ｃへの入射光量を基準とし、図９（Ｂ）に示すように光源１６と反射材１７の距離Ｌ２（光源１６の中心軸線αと反射材１７の距離Ｌ５）を拡大した場合の相対入射効率のシミュレーションにより算出結果を図１０に示す。この図１０から明らかなように、光源１６と反射材１７の距離Ｌ２がゼロ、すなわち中心軸線αと反射材１７の距離Ｌ５が光源１６の半径（ＯＤ／２＝１．３（ｍｍ））と等しい場合に相対入射効率が最大であり、光源１６と反射材１７の距離Ｌ２（光源１６の中心軸線αと反射材１７の距離Ｌ５）の増加に伴って、相対入射効率も低下する。これは光源１６と導光板１５の光入射面１５ｃとの距離が小さくなるのに伴って、光源１６から反射材１７で反射された後に光源１６に戻ることなく導光板１５に入射する光量Ｐ２が減少するからである。よって、距離Ｌ２がゼロ、すなわち導光板１５とは反対側の光源１６の側部が反射材１７の非平坦反射面２５に接することが好ましい。
【００４５】
以上のように、本発明における反射材１７は、平坦反射面２４Ａ，２４Ｂ間の距離Ｌ１が光源１６の外径ＯＤの１．５倍以上２倍以下であり、かつ導光板１５とは反対側の光源１６の側部が反射材１７の非平坦反射面２５に接する形状としている。かかる形状により、光源１６から導光板１５に直接入射する光量Ｐ１と、反射材１７で反射された後に光源１６に戻ることなく導光板１５に入射する光量Ｐ２が増加する一方、光源１６や反射材１７で吸収される光量を低減するので、光源１６から導光板１５に入射する光の入射効率の向上することができる。
【００４６】
次に、交線β１，β２と仮想平面γの位置関係について説明する。
【００４７】
図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように平坦反射面２４Ａ，２４Ｂと非平坦反射面２５の交線β１，β２と、光源１６の中心軸線αを含み光入射面１５ｃに平行な仮想平面γとの距離Ｌ３を異ならせ、これらについてシミュレーションにより算出した相対入射効率を図１２に示す。相対入射効率は、図９（Ａ）に示すように、導光板１５の板厚ＴＨ２が４．５ｍｍであり、かつ距離Ｌ３がゼロの場合の光入射面１５ｃへの入射光量を基準として算出している。図１２において、距離Ｌ３の符号は、交線β１，β２が仮想平面γよりも導光板１５の光入射面１５ｃ側に位置する場合を正、交線β１，β２が仮想平面γから光入射面１５ｃとは反対側に位置する場合を負としている。図１１（Ａ）はＬ３＝−０．６５ｍｍ、図１１（Ｂ）はＬ３＝−１．３ｍｍ、図１１（Ｃ）はＬ３＝０．８４ｍｍ、図１１（Ｄ）はＬ３＝１．８ｍｍの場合をそれぞれ示している。
【００４８】
図１２から明らかなように、相対入射効率が最も高いのは、交線β１，β２と仮想平面γの距離Ｌ３がゼロ、すなわち光源１６の中心軸線αを含み光入射面１５ｃに平行な仮想平面γ上に交線β１，β２が位置する場合である。交線β１，β２が仮想平面γに対して正負いずれの側に移動した場合でも、距離Ｌ３の増加に伴って相対入射効率が低下する。
【００４９】
また、図１３、図１４、図１５、及び図１６に、それぞれＬ３＝０（図９（Ａ））、Ｌ３＝−１．３ｍｍ（図１１（Ｂ））、Ｌ３＝−０．６５ｍｍ（図１１（Ａ））、及びＬ３＝０．８４（図１１（Ｃ））の場合の、シミュレーションにより算出した導光板１５の光入射面１５ｃに対する入射強度分布を示す。図１３から図１６では、図２において矢印１００で示す光源１５の中心軸線αから導光板１５の光入射面１５ｃの中心に向かう方向を０°方向としている。また、図１３から図１６において、太実施線は反射面２３が反射率９８％の正反射材からなる場合を示し、破線は反射面２３が反射率９６％の拡散反射材からなる場合を示している。
【００５０】
図１３から図１６より明らかなように、反射面２３を正反射材とした場合には、拡散反射材とした場合と比較して、距離Ｌ３の変化に伴う入射強度分布（配光形状）の変化が顕著である。詳述すると、図１３に示すように、距離Ｌ３がゼロの場合（図９（Ａ））には、反射面２３が正反射材であるか拡散反射材であるかによる配光形状の相違は少ない。これに対して図１４に示すように、距離Ｌ３が−１．３ｍｍの場合（図１１（Ｂ））には、正反射材の拡散反射材の場合とで配光形状が大きく相違し、正反射材の場合には２つのピーク３０ａ，３０ｂを有する配光形状となっている。この配光形状では、導光板１５の光反射面１５ｂの設計が困難で、拡散透過材１８を透過させても光の均斉度を十分に高めることができない。反射面２３が正反射材からなる場合、交線β１，β２が仮想平面γに対して光入射面１５ｃの反対側に離れる程、すなわち距離Ｌ３の値が負側に増加する程、配光形状の２つのピーク３０ａ，３０ｂがより顕著になる。一方、交線β１，β２が仮想平面γに対して光入射面１５ｃ側にある場合、すなわち距離Ｌ３の値が正である場合、反射面２３が正反射材であってもピークが一つの好適な配光形状となる。
【００５１】
距離Ｌ３は、相対入射効率と配光分布の両方について良好な特性が得られる範囲に設定すべきである。まず、相対入射効率については、光源１６の中心軸線αと直交する断面での反射材１７の断面積は例えば約２５ｍｍ２程度であり、正確に設計通りの形状に製造することが非常に困難である。従って、０．０５以下の相対入射効率の減少は許容範囲と考えられる。換言すれば、相対入射効率は０．９５以上であればよい。次に、配光分布については、正反射材の配光分布において、角度０°の方向の入射強度（Ｉｉ）に対するピーク３０ａ，３０ｂにおける入射強度（Ｉｐ）の比率（Ｉｐ／Ｉｉ）が１．１以下であれば許容範囲とすべきである。
【００５２】
距離Ｌ３の値が負の領域では、図１２から明らかなように相対入射効率は０．９５を上回っている。一方、図１５に示すように、Ｌ３＝−０．６５ｍｍの場合にＩｐ／Ｉｉの値が１．１となる。従って、距離Ｌ３の値が負の領域でのＬ３＝−０．６５ｍｍが限界値となる。次に、距離Ｌ３の値が正の領域では、図１６に示すようにＬ３＝０．８４ｍｍの場合にＩｐ／Ｉｉの値が０．９となり、正反射材使用時の配光分布は考慮する必要はないが、図１２に示すようにＬ３＝０．８４の場合に相対入射効率が０．９５まで低下する。従って、距離Ｌ３の値が正の領域では、Ｌ３＝０．８４ｍｍが限界値となる。
【００５３】
以上より、交線β１，β２は、仮想平面γから光入射面１５ｃとは反対側に０．６５ｍｍの位置（Ｌ３＝−０．６５）と、仮想平面γから光入射面１５ｃ側に０．８４ｍｍの位置（Ｌ３＝０．８４）との間に配置されていればよい。光源１６のガラス管１５の外径ＯＤは２．６ｍｍであり、Ｌ３＝−０．６５ｍｍであれば、（−０．６５（ｍｍ）÷２．６（ｍｍ）＝０．２５）となる。また、Ｌ３＝０．８４ｍｍであれば、（０．８４（ｍｍ）÷２．６（ｍｍ）≒０．３２３…）となる。従って、交線β１，β２は、仮想平面γから光入射面１５ｃとは反対側に光源１６の外径ＯＤの０．２５倍の位置と、仮想平面γから光入射面１５ｃ側に光源１６の外径ＯＤの０．３２倍の位置に配置されていればよい。反射材１７をかかる形状とすることにより、光源１６から導光板１５へ入射する光の入射効率を向上させ、さらに反射材１７の反射面２３が正反射材からなる場合でも良好な配光形状が得られる。
【００５４】
図１７から図１９は、本発明の変形例を示している。まず、図１７の変形例では、反射材１７の非平坦反射面２５は平坦部分を持たず、光源１６の中心軸線αと直交する断面の断面形状が円弧状である。次に、図１８の変形例では、反射材１７の非平坦反射面２５は、光軸１６の中心軸線αと直交する断面の断面形状が半楕円状である。さらに、図１９の変形例では、反射材１７の非平坦反射面２５は、第１の平坦部１２５ａ，１２５ｂ、第２の平坦部１２６ａ，１２６ｂ、及び湾曲部２５ｃとを備えている。図１７から図１９のいずれの変形例についても、その他の構造は図１及び図２に示す本発明の実施形態と同様であるので、同一の要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
液晶表示装置のバックライトを例に本発明を説明したが、液晶表示装置以外の種々の表示装置のバックライトとして使用される面光源装置や、照明器具として使用される面光源装置にも本発明を適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の面光源装置では、導光板の光入射面に対して垂直に延びる反射材の一対の平坦反射面間の距離が、導光板の厚さ方向における光源の外形寸法より大きく、かつ反射材の平坦反射面と非平坦反射面の交線が、光源の中心軸線を含む光入射面と平行な仮想平面に対して適切な位置に配置されているので、光源から出射されて反射材で反射された後に光源に再び戻る光が減少する。その結果、光源から導光板の光入射面への光の入射効率が向上し、高輝度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる面光源装置を備える液晶表示装置を示す側断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は面光源装置の平面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）は、導光板の厚さ（平坦反射面間の距離）を異ならせた種々の面光源装置を示す側断面図である。
【図５】光源の中心軸線と導光板の光入射面間の距離を異ならせた面光源装置を示す側断面図である。
【図６】仰角と、全光量Ｐ０に対する直接入射光量Ｐ１の割合との関係を示すグラフである。
【図７】仰角と相対入射効率との関係を示すグラフである。
【図８】導光板の厚さと相対入射効率との関係を示すグラフである。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、光源の中心軸線と反射材の距離を異ならせた面光源装置を示す側断面図である。
【図１０】光源の中心軸線と反射材との距離と、相対入射効率との関係を示すグラフである。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）は、平坦反射面と非平坦反射面の交線と、光源の中心軸線を含む導光板の光入射面に平行な仮想平面との位置関係を異ならせた種々の面光源装置を示す側断面図である。
【図１２】光源の中心軸線と平坦反射面と非平坦反射面の交線との距離と、相対入射効率との関係を示すグラフである。
【図１３】図９（Ａ）の面光源装置における導光板の光入射面への出射強度分布を示す図である。
【図１４】図１１（Ｂ）の面光源装置における導光板の光入射面への出射強度分布を示す図である。
【図１５】図１１（Ａ）の面光源装置における導光板の光入射面への出射強度分布を示す図である。
【図１６】図１１（Ｃ）の面光源装置における導光板の光入射面への入射強度分布を示す図である。
【図１７】本発明の変形例を示す側断面図である。
【図１８】本発明の変形例を示す側断面図である。
【図１９】本発明の変形例を示す側断面図である。
【図２０】従来の面光源装置の一例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１１  面光源装置
１２  液晶表示装置
１３  液晶パネル
１５  導光板
１５ａ  光出射面
１５ｂ  光反射面
１５ｃ  光入射面
１６  光源
１７  反射材
２７  ホルダ
１８  拡散透過材
１９  拡散反射材
２０  端面反射板
２２  ガラス管
２３  反射面
２４Ａ，２４Ｂ  平坦反射面
２５  非平坦反射面
２５ａ，２５ｂ  平坦部
２５ｃ  湾曲部
３０ａ，３０ｂ  ピーク
α  中心軸線
β１，β２  交線
γ  仮想平面
ε  中心
θ  仰角
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５  距離
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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