(57)【要約】【課題】複数の光源を有するバックライト装置において、光源の位置によって表示部分に照度の差が生じてしまう問題を解消する（ｃｏｓ三乗則を回避する）。【解決手段】バックライト装置を、複数の光源と、反射板とを備え、前記反射板の表面には、光源からの光を反射するための反射要素が形成されており、光源を挟んで前記反射板と対向する位置に形成される本発明のバックライト装置の照射面を考えた場合、前記反射要素は、複数の光源のうちの一の光源から受けた光を、前記照射面において当該一の光源に隣接している光源が照射する領域へ反射するように設計されており、かつ、当該一の光源から光を受ける反射要素は、当該一の光源に近い位置になる程、前記照射面であって、当該一の光源に隣接している光源が照射する領域内における当該隣接している光源から遠い部分を照射するように設計する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、反射板とを備えるバックライト装置であって、
前記反射板の表面には、光源からの光を反射するための反射要素が形成されており、
光源を挟んで前記反射板と対向する位置に形成される、本発明のバックライト装置の照射面を考えた場合、
前記反射要素は、複数の光源のうちの一の光源から受けた光を、前記照射面において当該一の光源に隣接している光源が照射する領域へ反射するように設計されており、
かつ、当該一の光源から光を受ける反射要素は、当該一の光源に近い位置になる程、前記照射面であって、当該一の光源に隣接している光源が照射する領域内における当該隣接している光源から遠い部分を照射するように設計されている、
ことに特徴を有するバックライト装置。
【請求項２】
前記反射板の表面に形成される反射要素が、複数の凹面鏡であることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記複数の凹面鏡は、それぞれ、反射板と照射面との間に集光点を有することを特徴とする請求項２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記反射板の表面に形成される反射要素が、複数の微小フレネルレンズであることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記複数の微小フレネルレンズは、反射板表面と垂直方向の断面形状が略三角形であることを特徴とする請求項４に記載のバックライト装置。
【請求項６】
照射面側には、光を拡散するための拡散シート、および／または光の光軸を補正するためのプリズムシートを備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一の請求項に記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記請求項１乃至６の何れか一の請求項に記載のバックライト装置が用いられていることを特徴とするバックライト型表示装置。
【請求項８】
前記請求項１乃至６の何れか一の請求項に記載のバックライト装置が用いられていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の表示装置（例えば、液晶表示装置など）において、表示部分に裏側（観察者と反対側）から光を照射するために用いられるバックライト装置、およびこれを用いたバックライト型表示装置、液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液晶表示装置などにおいては、その表示部分の裏側（観察者と反対側、つまり液晶表示装置の内側）から光を照射するためにバックライト装置が用いられている。当該バックライト装置を用いることにより、反射型の液晶表示装置などと比べて、表示部分全体を明るくすることができ、その結果表示部分を見やすくすることができる。
【０００３】
図４は、従来からのバックライト装置３２を用いた表示装置３０の概略断面図である。図４に示すように、表示装置３０は、表示部分（バックライト装置の照射面）３１と、その裏側（観察者と反対側）に設けられたバックライト装置３２とからなっている。そして、バックライト装置３２は、複数の光源３２１と、当該光源の光を無駄なく表示部分３１へ照射するための反射板３２２とからなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のバックライト装置においては、以下の様な問題が生じていた。
【０００５】
つまり、表示装置３０において、例えば複数の光源３２１のうちの任意の光源３２１（ａ）に着目した場合、当該光源３２１（ａ）から出光される光の照度は光源からの距離の二乗に反比例する。つまり、光源からθの角度で出光される光のうち表示部分（つまり、照射面）３１に対して垂直に照射される面積は、光源からの距離（ｃｏｓθ）の二乗に反比例することとなり、さらに、光源となす角θに応じて斜めからの照射となるため、その面積はさらに１／ｃｏｓθとなる。つまり、全体としては、光源とのなす角θにおける光の照度は、１／ｃｏｓ３θとなる（所謂、ｃｏｓ三乗則）。
【０００６】
したがって、光源の真上の部分（θ＝０、図４の符号Ｉの部分）は、他の部分に比べて明るくなり、光源から遠くなる程（つまりθが大きくなる程）暗くなってしまい、光源と光源の中間地点（図４の符号ＩＩの部分）が最も暗くなってしまう。このように、バックライト装置が照射する照射面（図４においては、表示部分）の光の照度が全体として不均一となると、当該表示部分を観察した際に違和感が生じるといった問題が生じる。
【０００７】
なお、前記ｃｏｓ三乗則の説明は、光源から直接表示部分へ照射される光を中心に説明したが、図４に示すように一旦反射板３２２で反射した後、表示部分へ照射される光についても同様のことが言える。
【０００８】
なお、上記説明において、θとは、光源から表示部分への垂線を０°とした場合に、当該垂線からのズレの角度を示すものである。
【０００９】
本発明は、この様な問題、つまり、複数の光源を有するバックライト装置においては、光源の位置によって表示体の光源側表面に照度の差が生じてしまうといった問題を解消するためになされたものであり、表示部分の照度が均一なバックライト装置、およびこれを用いた表示装置を提供することを主たる目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の１つの観点では、バックライト装置は、複数の光源と、反射板とを備え、前記反射板の表面には、光源からの光を反射するための反射要素が形成されており、光源を挟んで前記反射板と対向する位置に形成される本発明のバックライト装置の照射面を考えた場合、前記反射要素は、複数の光源のうちの一の光源から受けた光を、前記照射面において当該一の光源に隣接している光源が照射する領域へ反射するように設計されており、かつ、当該一の光源から光を受ける反射要素は、当該一の光源に近い位置になる程、前記照射面であって、当該一の光源に隣接している光源が照射する領域内における当該隣接している光源から遠い部分を照射するように設計されている。
【００１１】
このバックライト装置によれば、反射板表面に形成されている反射要素が、前記のように設計されているため、本発明のバックライト装置によって光が照射される部分、つまり照射面は以下のようになる。
【００１２】
▲１▼  本発明のバックライト装置の照射面において、任意の光源から最も遠い部分（つまり、当該任意の光源から直接に照射される照射面の中で最も照度が低い部分）には、当該任意の光源の隣の光源から照射されて反射板によって反射される光の中で、最も隣の光源に近い部分で反射した光（つまり、照度が高い光）が照射される。
【００１３】
▲２▼  本発明のバックライト装置の照射面において、任意の光源に近づくにつれて（つまり、当該任意の光源から直接に照射される照射面の中で照度が高くなるにつれて）、当該任意の光源の隣の光源から照射されて反射板によって反射される光の中で、隣の光源から遠い部分で反射した光（つまり、照度が低い光）が照射される。
【００１４】
つまり、本発明のバックライト装置は、ある一の光源によって（反射板を用いることなく）直接に照射される部分の照度に応じて、当該一の光源の隣の光源から照射された光の反射光を当該部分毎へ照射するように、反射板の反射要素が設計されていると言える。さらに換言すれば、ある一の光源からの直接光（反射板によって反射した光以外の光）の照度と、当該一の光源の隣の光源からの反射光（反射板によって反射した光）の照度との和が、照射面全体に亘ってほぼ均一になるように、反射板の反射要素が設計されていると言え、その結果、このバックライト装置を表示装置に用いても、照度の不均一に帰因する違和感等が生じることなく、良好な画像を提供することができる。
【００１５】
上記のバックライト装置において、前記反射板の表面に形成される反射要素は、複数の凹面鏡であってもよい。
【００１６】
反射要素として、複数の凹面鏡を採用することにより、前述の作用効果を奏するような設計を充分に実現することができる。
【００１７】
さらに、前記のバックライト装置において、前記複数の凹面鏡は、それぞれ、反射板と照射面との間に集光点を有するようにしてもよい。
【００１８】
複数の凹面鏡の集光点は、反射した光が一度集まり、再度そこから発散する点であるため、当該点を疑似光源として考えることも可能である。この考え方の下で、それぞれ反射板と照射面との間となるようにすることにより、光源から照射された光の中で、反射板表面の凹面鏡によって反射せしめられた反射光により、新たな光源（疑似光源）を形成することができ、その結果、上記の発明の作用効果をさらに良好に発揮することができる。
【００１９】
また、上記バックライト装置において、前記反射板の表面に形成される反射要素は、複数の微小フレネルレンズであってもよい。
【００２０】
さらに、前記のバックライト装置において、前記複数の微小フレネルレンズは、反射板表面と垂直方向の断面形状が略三角形となるようにしてもよい。
【００２１】
このように、反射板の表面に形成される反射要素を複数の微小フレネルレンズとし、さらに、その形状を略三角形とすることにより、反射板表面を平面形状に近い形状とすることができ、その結果バックライトの厚み増加を押さえる事が可能となる。また、反射板の材料使用量を減少させる事が可能となり、コストダウンや重量の軽減が可能となる。さらには、放射線硬化法やモノマーキャスティング法等による所謂２Ｐ法の採用も容易となり、成形時間の短縮や微細な形状の成形も容易となる。
【００２２】
上記のバックライト装置において、バックライト装置の照射面側には、光を拡散するための拡散シート、および／または光の光軸を補正するためのプリズムシートが備えられていてもよい。
【００２３】
こうすることで、観察者にさらに良好な画像を提供することができる。
【００２４】
上記課題を解決するための本発明の他の観点では、バックライト型表示装置は、前記のバックライト装置が用いられている。
【００２５】
また、上記課題を解決するための本発明の他の観点では、液晶表示装置は、前記のバックライト装置が用いられている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のバックライト装置、バックライト型表示装置、液晶表示装置、のそれぞれについて図面を用いて具体的に説明する。
【００２７】
図１は、本発明のバックライト装置を説明するための図であり、当該バックライト装置１０を備えたバックライト型表示装置１の表示面に対して垂直方向の断面図である。
【００２８】
まず始めに、以下の説明の便宜上、図１の見方（考え方）、符号等について説明する。本発明のバックライト装置１０は、複数の光源１１（図１においては、１１ａと１１ｂ）と、反射板１２とを備えている。そして、反射板１２の表面には、反射要素１３として、複数の凹面鏡が形成されている。なお、複数の凹面鏡は、それぞれ左から１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・とする。また、このようなバックライト装置１０は、図１に示すように、実際に使用する場合には、何らかの表示体２０と合わせることでバックライト型表示装置１として用いられることが多い（これは、バックライト装置は、そもそも表示体２０をその裏側（観察者と反対側）から照射するためのものであり、当然と言える。）。従って、図１においても表示体を符号２０で記してある。この場合において、表示体２０における本発明の反射板１２と対向する面２１が、本発明のバックライト装置の照射面（２１）となる。ここで、この照射面２１においては、ある領域毎に、複数の光源の中でも主にどの光源からの光が照射されるかが決まっていると考えることができる。つまり、図１においては、光源１１ａと１１ｂとの距離が等しくなる線Ｚを境界として、この境界線Ｚよりも光源１１ａに近い側（領域Ａ）内の照射面２１ａは、主に光源１１ａからの光が照射され、その逆に、光源１１ｂに近い側（領域Ｂ）内の照射面２１ｂは、主に光源１１ｂからの光が照射されていると考えることができる。
【００２９】
この場合において、本発明のバックライト装置１０は、その反射板１２表面に形成された反射要素１３が、以下のように設計されていることに特徴を有している。
【００３０】
設計１：  反射要素１３（１３ａ、１３ｂ・・・）は、複数の光源１１（１１ａ、１１ｂ）のうちの一の光源１１ａから受けた光（図中の矢印参照）を、前記照射面２１において当該一の光源に隣接している光源、つまり光源１１ｂが照射する領域２１ｂへ反射するように設計されている。
【００３１】
設計２：  さらに、当該一の光源１１ａから光を受ける反射要素１３（１３ａ〜１３ｄ）は、当該一の光源１１ａに近い位置になる程（つまり、１３ａ→１３ｂ→１３ｃ→１３ｄの順）、前記照射面２１であって、当該一の光源に隣接している光源１１ｂが照射する領域２１ｂ内における当該隣接している光源１１ｂから遠い部分（つまり、２１ｂａ→２１ｂｂ→２１ｂｃ→２１ｂｄの順）を照射するように設計されている。
【００３２】
このような設計をすることにより以下のことが言える。
【００３３】
（ｉ）  図１に示す２１ｂａの領域について考える。
【００３４】
この場合、当該領域に照射される光の照度は、光源１１ｂからの直接光ＢＯａの照度と、隣接する光源１１ａからの反射光ＡＲａの照度の和である。ここで、光源１１ｂからの直接光ＢＯａは、光源１１ｂから最も遠い部分を照射する光であるため、ｃｏｓ三乗則により、直接光の中では最も照度が低い光であると言える。一方、隣接する光源１１ａからの反射光ＡＲａは、光源１１ａから最も近い部分の光を利用しているため、ｃｏｓ三乗則により、反射光の中では最も照度が高い光であると言える。つまり、図１に示す２１ｂａの領域においては、最も弱い直接光と最も強い反射光の和が、当該領域の照度となっている。
【００３５】
（ｉｉ）  図１に示す２１ｂｄの領域について考える。
【００３６】
この場合、当該領域に照射される光の照度は、光源１１ｂからの直接光ＢＯｄの照度と、隣接する光源１１ａからの反射光ＡＲｄの照度の和である。ここで、光源１１ｂからの直接光ＢＯｄは、光源１１ｂから最も近い部分を照射する光であるため、前記とは逆に、ｃｏｓ三乗則により、直接光の中では最も照度が高い光であると言える。一方、隣接する光源１１ａからの反射光ＡＲａは、光源１１ａから最も遠い部分を照射する光であるため、やはり前記とは逆にｃｏｓ三乗則により、反射光の中では最も照度が低い光であると言える。つまり、図１に示す２１ｂｄの領域においては、前記２１ｂａの領域とは全く逆で、最も強い直接光と最も弱い反射光の和が、当該領域の照度となっている。
【００３７】
なお、図１に示す２１ｂｂ、２１ｂｃの領域についても同様に考えればよい。
【００３８】
そうすると、本発明のバックライト装置によれば、直接光の照度が低く、従来であれば暗くなってしまう領域に対して、隣接する光源の反射光の中でも、照度が高い光を補充し、逆に、直接光の照度が高く、直接光のみで充分に明るい領域に対しては、隣接する光源の反射光の中でも、照度が低い光を補充するように設計されているので、結果として、照射面２１全体の照度を均一にすることが可能となるのである。
【００３９】
また、別の言い方をすれば、本発明のバックライト装置は、一の光源からの直接光によって照射される部分を中心として、これよりも外側に反射光によって照射される部分が形成されるように反射要素を形成したことに特徴を有していると考えることも可能である。ということは、本発明のバックライト装置は、一の光源によって照射できる照射範囲（直接光の照射範囲＋反射光の照射範囲）を結果的に拡げていることになり、その結果、従来のバックライト装置に比べて、光源の数自体を減らし、かつ照度を均一化することができるのである。
【００４０】
このような作用効果を奏する本発明のバックライト装置１０における反射板１２にあっては、前述したような設計がなされた反射要素１３がその表面に形成されていればよく、その他を特に限定されることはない。従って、図１においては、反射要素１３として、複数の凹面鏡（１３ａ、１３ｂ・・・）を採用した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、例えば全反射面を有するプリズムなどを採用してもよい。また、この全反射面をフレネルレンズ形状とすることも可能であり、こうすることにより、反射板１２の表面を平坦とすることができ、その結果、バックライト全体の厚み増加を押さえることができる。また、反射板１２を形成するための材料の使用量を減少させることが可能となり、コストダウンや重量の軽減が可能となる。さらには、放射線硬化法やモノマーキャスティング法等による所謂２Ｐ法の採用も容易となり、成形時間の短縮や微細な形状の成形も容易となる。
【００４１】
反射板１２の表面に形成される反射要素として複数の凹面鏡を採用した場合には、それぞれの凹面鏡については、図１に示すように、反射板１２と照射面２１との間に集光点Ｆａ〜Ｆｄを持つように設計することが好ましい。このように集光点を持つように設計することにより、当該集光点は疑似光源として考えることができ、反射光を所望の部分へ的確に照射せしめることができるとともに、反射光の照度を上げることができる。
【００４２】
より具体的には、反射光による照度を、各光源の中間点近傍（図１においては、光源１１ａと１１ｂとの距離が等しくなる線Ｚの近傍）でより明るくしようとした場合には、［凹面鏡の反射面による照射面積］／［凹面鏡の反射面の面積］の値を順次小さくする事が必要となり、そうすると、反射点と照射点とがなす角度は小さくせざるを得ない。このような状況において、一の凹面鏡のみを反射要素とした場合には、反射面の深さはより深くなり、そうすると反射板の厚みが厚くなってしまう。しかるに、違和感を抱かせないためには、照度分布を滑らかにして且つ可能な限り小さくすることが望まれるので、反射面を分割することにより、照度分布を波状に変化させることにより反射面の深さを深くすることなく（前記反射点と照射点とがなす角を部分的に大きくすることによる）作製する事が可能となる。
【００４３】
なお、ここで、反射点とは、反射面上において光源から照射された光が反射する点（つまり、反射面上の一点）のことであり、照射点とは、照射面上において前記反射点において反射した光が照射する点（つまり、照射面上の一点）のことである。また、これらのなす角とは、前記反射点と照射点とを結んだ直線（つまり、光路）を考えた場合、当該直線と、反射点における反射面との垂線とのなす角のことをいう（図３参照）。
【００４４】
また、凹面鏡を採用した場合には、図１に示すように、それぞれの凹面鏡によって反射する光が照射する領域（図１においては、２１ｂａ〜２１ｂｄ）は、隣り合う領域とオーバーラップするように設計することが好ましい。このように設計することにより、照射面２１全体の照度の均一性をより向上することができるからである。
【００４５】
より具体的には、例えば、二つの線状光源間距離が、線状光源と最短照射面の距離が６倍、線状光源と最短反射面距離が０．２倍、各反射面積及び照射面積全て等しく、反射率が７０％のバックライト用反射面を４分割した場合（図１参照）には、分割した各凹面鏡による照度分布は、等ピッチのフレネル形状の場合、各光源の中間点近傍（図１の符号Ｚ近傍）に近い照射面を照らす凹面鏡ほど照度が高く、且つ、各凹面鏡による照射面の中での照度分布は各光源の中間点近傍から離れた部分ほど照度の低い分布、即ち各凹面鏡による照度が０．５〜０．４／０．９〜０．５／１．８〜０．９／２．８〜１．９となる３つの特異点がある鋸歯状の照度分布を持つ。なお、この反射による照度分布と直接照明による照度の和は、各々１．３〜０．９／１．２〜０．６／１．３〜０．７／１．７〜０．７であり、オーバーラップする事により各特異点での差を平均化する事が可能となる。
【００４６】
以上説明してきた反射要素１３としての凹面鏡の具体的な形状については、本発明は特に限定することはない。しかしながら、各凹面鏡間でのジャンピングを小さくするために一つの凹面鏡の幅は光源間距離の４等分以上とすることが好ましく、また、一つの凹面鏡の深さは、直接照明の光を遮らないようにするため各光源の中間点近傍（符号Ｚ）の位置で光源直下の反射面と隣接する光源直上とを結ぶ直線よりも深くなるように設計することが好ましい。
【００４７】
本発明のバックライト装置１０における反射板１２の材質についても、本発明は特に限定することはなく、前述してきた設計がなされた反射要素１３をその表面に形成することが可能な材質であればよい。具体的には、Ａｌ、Ａｇ等の金属、樹脂への反射金属皮膜等を用いることができ、反射要素１３として複数の凹面鏡を採用する場合やフレネルレンズ要素とする場合には、特に樹脂成形物への金属皮膜を用いることが好ましい。
【００４８】
また、本発明のバックライト装置１０における光源１１についても、本発明は特に限定することはない。例えば、線光源としての蛍光灯や、点光源としての発光ダイオードなど、従来公知の光源を用いることができる。
【００４９】
また、反射要素１３を複数の微小フレネルレンズとする場合には、映像パネルとのモアレの発生を防止するため、照射面でのフレネルレンズピッチと映像パネルピッチとの比が（２ｎ＋１）／２：但しｎは自然数、とする事が好ましい。また、ｎを３以上とする事により、フレネルレンズを等ピッチ即ち照射面でピッチが変化してもモアレが弱くなりより好ましい。
【００５０】
図２は、本発明のバックライト装置１０の別の実施の形態を示す説明図である。
【００５１】
図２に示すように、本発明のバックライト装置１０においては、その照射面２１側に、光を拡散するための拡散シート２５、および／または光の光軸を補正するためのプリズムシート２６を備えることができる。
【００５２】
このようなシート２５、２６を備えることにより、角度をもって照射される反射光を照射面２１に垂直にして出光したり、視野角を拡げて出光したりすることができる。
【００５３】
当該拡散シート２５、プリズムシート２６の形状、材質等については、本発明は限定することはなく、従来公知のそれを適宜選択、改良して用いることができる。
【００５４】
図１は、本発明のバックライト装置１０を用いたバックライト型表示装置１を説明するための図である。
【００５５】
本発明のバックライト型表示装置１は、図１で説明した通り、本発明のバックライト装置１０の照射面側に、表示体２０が形成されているものであり、当該表示体２０はいかなる表示体であって良く、例えば、従来公知の液晶パネルであってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明のバックライト装置は、ある一の光源からの直接光（反射板によって反射した光以外の光）の照度と、当該一の光源の隣の光源からの反射光（反射板によって反射した光）の照度との和が、照射面全体に亘ってほぼ均一になるように、つまりｃｏｓ三乗則を回避するように反射板の反射要素が設計されており、その結果、このバックライト装置を表示装置に用いても、照度の不均一に帰因するモアレ等が生じることなく、良好な画像を提供することができる。
【００５７】
本発明のバックライト装置を用いたバックライト型表示装置、液晶表示装置にあっては、良好な画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバックライト装置を説明するための図であり、当該バックライト装置１０を備えたバックライト型表示装置１の表示面に対して垂直方向の断面図である。
【図２】図２は、本発明のバックライト装置１０の別の実施の形態を説明するための概略断面図である。
【図３】反射点、照射点、これのなす角、それぞれを説明するための概略図である。
【図４】従来からのバックライト装置を用いた表示装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１…バックライト型表示装置
１０…バックライト装置
１１…光源
１２…反射板
１３…反射要素
２０…表示体
２１…照射面
【図１】
2004281270.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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