(57)【要約】【課題】反射鏡面の不連続性によって生じる均斉度の低下を防止することができる光源装置を提供すること。【解決手段】本発明の光源装置１００は、光源１からの光を反射する反射板３を有する光源装置であって、前記反射板３は、前記光源１の直下に位置する面が平面である平面部４と前記平面部から延在する面が曲面である曲面部５とを有し、前記平面部４の幅が前記光源１の直径よりも小さいことを特徴とする。この構成により、反射鏡３の平面部４と曲面部５との境界で発生する輝度の低下を光源１の輝度によってカバーでき、光源装置１００の均斉度を向上することができる。【選択図】図１
2007234504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を反射する反射板と、を有する光源装置であって、
前記反射板は、
前記光源の直下に位置する面が平面である平面部と、
前記平面部から延在する面が曲面である曲面部と、を有し、
前記平面部の幅が前記光源の直径よりも小さい、
ことを特徴とする、光源装置。
【請求項２】
前記曲面部の曲面が、放物面である、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記反射板が、前記光源に電力を供給する外部電極の機能を兼ねる、光源装置。
【請求項４】
請求項１から３までに記載のいずれか一つの前記光源装置と、
前記光源装置からの光を透過する液晶と、
を備える液晶表示装置。
【請求項５】
前記光源装置が複数である、請求項４に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、均斉度を改善した光源装置に関する。特に、液晶表示装置用の光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイを薄型化する技術開発が活発化され、ブラウン管に変わり、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）と呼ばれる新しい方式のディスプレイが多く商品化されている。ＦＰＤのうち、最も有力なものが液晶ディスプレイである。液晶ディスプレイは液晶パネルとバックライトと呼ばれる面状の光源装置により構成され、液晶パネルの液晶素子で形成された各画素の窓を電気的に開閉することにより、バックライトの光が各画素の窓から光が透過される。これらの透過光によってパネル面に映像や文字が表示される。
【０００３】
液晶ディスプレイの最近の開発動向は、大型化、高輝度化が要求されている。そのため、バックライトの光源装置は直下型と呼ばれるように、数本の長尺の光源を並べ、その上に、拡散板、拡散シート、レンズシートといった光学シート類が配置され、均斉度、集光性が確保される構成が主となってきている。
【０００４】
このような直下型の光源装置は、長尺の光源を平行に並べるため、各光源の直上では発光が高く、光源間では発光が少ないことから、縞状の模様ができる。そのため、平行に並べられた光源を面のごとく、どの面においても、輝度が均一になるように、均斉度よく構成することが重要な課題である。
【０００５】
この均斉度を向上させるために、従来の光源装置としては、光源間の発光が少ないところに、光が届くように、反射板を工夫するものがあった（例えば、特許文献１）。
【０００６】
図１０に特許文献１に記載された従来の光源装置を示す。光源１は長尺の蛍光管であって、通常は冷陰極蛍光灯が使用される。反射板３は曲面とフラット面４を備える。この構成により、光源１から発せられた光がフラット面４で光源１間へ反射され、光源１間の光量を増加させることができ、光源１の上部や光源１間の輝度ムラを抑制することできる。
【特許文献１】特開２００５−１５００３７号公報（段落番号００４１、図２を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１０の構成では、「フラット面４と曲面との境界」と「光源１」との位置関係によって、フラット面４と曲面との不連続性で発生する輝度低下が目立ち、均斉度が低下するという課題がわかった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされ、その目的とするところは、反射鏡面の不連続性によって生じる均斉度の低下を防止することができる光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の光源装置は、光源と、前記光源からの光を反射する反射板と、を有する光源装置であって、前記反射板は、前記光源の直下に位置する面が平面である平面部と、前記平面部から延在する面が曲面である曲面部と、を有し、前記平面部の幅が前記光源の直径よりも小さい。
【００１０】
好適な実施形態として、前記曲面部の曲面は、放物面である。
【００１１】
好適な実施形態として、前記反射板は、前記光源に電力を供給する外部電極の機能を兼ねる。
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、上述のいずれか一つの前記光源装置と、前記光源装置からの光を透過する液晶と、を備える。
【００１３】
好適な実施形態として、前記液晶表示装置における前記光源装置は複数である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の光源装置は、光源からの光を反射する反射板を有する光源装置であって、前記反射板は、前記光源の直下に位置する面が平面である平面部と前記平面部から延在する面が曲面である曲面部とを有し、前記平面部の幅が前記光源の直径よりも小さいことを特徴とする。この構成により、反射鏡の平面部と曲面部との境界で発生する輝度の低下を光源の輝度によってカバーでき、光源装置の均斉度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における光源装置１００を示すものである。光源装置１００は、光源１と、光源１からの光を反射する位置に配置された反射板３と、光源１と反射板３とからの光を拡散する拡散板２とを備える。
【００１７】
光源１は長尺の蛍光管であって、通常は冷陰極低圧水銀蛍光灯が使用される。本実施形態では内部外部方式のキセノン蛍光灯を使用した。光源１の外管直径寸法は３ｍｍから５ｍｍであることが実用的である。本実施形態においては、寸法３ｍｍを用いた。また、長尺の長さは、ディスプレイの大きさによって３００ｍｍから１０００ｍｍであることが実用的であり、本実施形態においては、長さ７１０ｍｍを用いた。この長さは光源の長尺方向を横に置いた場合、ディスプレイの３２インチサイズに相当する。
【００１８】
反射板３は、光源１の直下に位置する面が平面である平面部４（以降、「フラット面４」と呼ぶ）を有する。ここで、「直下」とは、光源１を反射鏡３へ投影した場合に、光源１の投影領域の中にフラット面４が存在する位置に光源１を配置することである。さらに、反射板３は、フラット面４から延在する面が曲面である曲面部５（以降、「曲面５」と呼ぶ）を有する反射板である。本実施形態においては、反射率は９８％で、鏡面性の高いものを用いた。フラット面４は、放物線形状を有し、最も均斉度が高かった曲率０．１１６を本実施形態で用いた。フラット面４は、光源１の長尺に沿って細長い長方形の平面であって、フラット面４の平面幅Ｗは、光源１の光源１の直径Ｌよりも小さい。本実施形態においては、平面幅Ｗは２ｍｍであり、光源１の直径Ｌは３ｍｍである。平面長は７００ｍｍｍである。反射板３の作製方法は、アルミ平板のプレス加工や、切削加工、また、樹脂材を用いて型で成形した後に、アルミや銀などでメッキ、スパッタ、蒸着等で金属膜を形成する方法がある。本実施形態においては、アルミニウム平板をプレス加工することで作製した。
【００１９】
拡散板２は、アクリル系樹脂のメタクリルスチレン（ＭＳ）、ポリカボネート（ＰＣ）、ゼオノアなどの樹脂に、シリカなどの拡散材が混入された板であり、１−３ｍｍ程度の厚さが実用的である。本実施形態では、メタクリルスイレン製で、厚さ２．０ｍｍを用いた。本実施形態においては、反射板３のフラット面４と拡散板２との距離Ｈは２２．０ｍｍ、光源１の表面から反射板３のフラット面４との最短距離ｈは３．１ｍｍとした。
【００２０】
光源１を点灯させる方式としては、蛍光管の両端に設けた内部電極による点灯方式や、内部電極と外部電極を用いた誘電体バリア点灯方式、一対の外部電極を用いた誘電体バリア点灯方式などがある。本実施形態では、蛍光管の一端のみに設置した内部電極（不図示）と反射板３を兼用した外部電極を用いて点灯させた。
【００２１】
続いて、比較例の光源装置２００の構成を説明する。
【００２２】
比較例の光源装置２００を図２に示す。図１の光源装置１００と比較すると、反射板３’のみ異なる。反射板３’のフラット面４の平面幅Ｗは、光源１の蛍光管の直径Ｌよりも大きい。比較例では、平面幅Ｗを４ｍｍのものを用いた。
【００２３】
本実施形態である光源装置１００と比較例の光源装置２００との輝度を測定した結果について説明する。図３（ａ）、（ｂ）に輝度測定の結果を示す。輝度は、ＣＣＤカメラを用いて２次元的に輝度を測定した。図３（ａ）が光源装置１００のＣＣＤカメラの映像および輝度測定結果である。図３（ｂ）が光源装置２００のＣＣＤカメラの映像および輝度測定結果である。図内の「ＣＣＤカメラの映像」は、横方向が光源１の長手方向であり、縦方向（ｘ１−ｘ２）が光源１の直径方向、すなわち、反射鏡３のフラット面４の幅Ｗ方向である。図内の「輝度測定結果」は、横軸が前述ＣＣＤカメラ映像部の縦軸方向（ｘ１−ｘ２）に対応する。すなわち、反射鏡３のフラット面４の幅Ｗ方向である。輝度測定結果の縦軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）である。また、輝度測定結果における「境界」と記載した２点波線は、反射板３のフラット面４と曲面５との境界位置を示すものである。さらに、輝度測定結果における波線は、光源１の位置を示している。
【００２４】
図３（ａ）の輝度測定結果から、光源１が存在する位置からｘ１またはｘ２へ遠ざかるにつれて輝度が徐々に低下していくことがわかる。一方、比較例の結果を示す図３（ｂ）の輝度測定結果からは、境界の箇所で輝度が低下する凹形状があることがわかる。すなわち、輝度分布は、３つの山と２つの谷があり、輝度の低い２つの谷部分に境界部が存在することがわかる。
【００２５】
図３（ａ）と図３（ｂ）との輝度測定結果を比較すると、比較例の図３（ｂ）は輝度が平坦になり、本実施形態の図３（ａ）よりも均斉度が向上すると考えるかもしれない。しかしながら、ＣＣＤカメラの映像からもわかるように、肉眼では比較例である図３（ｂ）の方が、図３（ａ）よりも輝度ムラを大きく感じて均斉度が悪くなる。これは、人間の目の知覚特性に起因する。人間の目の知覚特性とは、人間の目は、図３（ｂ）のような幅の狭いライン状の輝度の高低が存在する方が、図３（ａ）のなだらかな輝度勾配に比べて均斉度が低く知覚される性質である（例えば、「フラットパネルディスプレイの人間工学シンポジウム２００５＜講演集＞」、電子情報技術産業協会ディスプレイデバイス部会ディスプレイデバイス産業委員会・液晶産業研究専門員会人間工学プロジェクト主催、日本人間工学学会共催、第６３頁から第７６頁、２００５年）。
【００２６】
ここで、本実施形態の光源装置１００に幅の狭いライン状の輝度の高低が発生せず、比較例の光源装置２００に幅の狭いライン状の輝度の高低が発生する原因を説明する。
【００２７】
図４に、比較例の光源装置２００における光源１からの光線のシミュレーション結果を示す。光源１の放射光の中でフラット面４に入射した光は、入射角と反射角とが等しくなる。このため、特許文献１に記載の通り、光源１と離れる領域へ反射される。図４では曲面５の上部の領域Ａへ反射される。一方、光源１の放射光の中で曲面５へ入射された光は、曲面５が放物曲面の場合には、平行光になる。図４では領域Ａへ反射される。したがって、領域Ａには多くの反射光が入射するが、境界の上部にあたる拡散板２の境界部には反射光があまり入射しないため、輝度低下が生じる。この輝度低下が、均斉度の低下を招く。
【００２８】
更に上述の均斉度の低下は、境界が光源１に近づくにつれて著しく悪くなる。光源１の放射光の中で拡散板２へ直接照射される光は、領域Ｂが最も強く、光源１から離れて行くにしたがって弱くなる。すなわち、領域Ｂが最も明るくなる。境界が光源１に近づくと、明るい領域Ａと明るい領域Ｂとが近づき、暗い境界部が狭くなる。境界部が狭くなると、幅の狭いライン状の輝度の高低が発生する。この幅の狭いライン状の輝度の高低が発生することによって、上述のように均斉度が著しく悪くなる。
【００２９】
一方、本実施形態の光源装置１００では、境界が光源１の下方に位置する。すなわち、光源１を反射鏡３へ投射した場合に、光源１の投射領域に反射鏡３の境界が位置する。この構成により、図４における境界部が領域Ｂと重なり、拡散板２の上では明るい領域Ａと明るい領域Ｂのみとなり、幅の狭いライン状の輝度の高低が発生せず、図３（ａ）の輝度分布となる。
【００３０】
続いて、反射鏡３にフラット面４を用いる効果について説明する。
【００３１】
フラット面４を光源４の直下に配置することにより、光源１と反射鏡３とのセットを複数併設した場合であっても光源１間に存在する拡散板２を明るく照らすことができる。すなわち、光源１の放射光の一部がフラット面４で反射して、その反射光が光源１間の拡散板２へ導かれ、フラット面４が無い場合に比べて光源１間の拡散板２が明るくなる。なお、単数のセットであっても、フラット面４を用いない場合よりも、フラット面４を用いた方が光源１から離れた部分に反射光が届き、輝度分布の山の幅が広がり、均斉度は改善する。
【００３２】
また、フラット面４を用いることで、光源１の位置決めが容易になり、光源１と反射鏡３のセットを複数併設した場合に、それぞれのセットからの放射光の強さのバラツキもすくなくなり、均斉度が向上する。反射板３がすべて曲面であった場合には、光源１と曲面５との位置決めが難しく、セット毎に位置がずれる場合がある。光源１と曲面５との位置がずれると、光源１の集光率が変化する。さらに反射鏡３を外部電極として使用する誘電体バリア型放電を利用して光源１を点灯する場合は、光源１と曲面５との間の距離によって光源１からの光量も変化する。図５に光源１とフラット面４との距離と放電効率との関係を示す。横軸が光源１と反射鏡のフラット面４（外部電極）との距離である。縦軸が放電効率である。ここで、放電効率とは、光源１からの放射光を投入電力で割った値である。すなわち、放電効率は、光源１への投入電力が一定であれば、光源１からの放射光の光量となる。図５から外部電極からの距離により放電効率が変化することがわかる。したがって、光源１と反射鏡３との位置決めが重要であることがわかる。
【００３３】
上述の集光率や光量の変化によって、セット毎の放射光の強さにバラツキが生じ、複数セット全体として均斉度が低下する。特に近年では、大型液晶テレビ用のバックライト光源として、光源と反射鏡とのセットを何十本も組み合わせたバックライト光源が採用されており、複数セット間の均斉度の低下は画面状の均斉度の低下につながり好ましくない。一方、本実施形態のようにフラット面４が存在すると、フラット面４を基準として光源１の位置決めが可能であるため、反射鏡３と光源１との位置決めが簡単かつ正確に行うことができ、複数セット間の均斉度の低下を容易に防止することができる。
【００３４】
以上のことから、本実施形態のように、光源の直径よりも小さい幅のフラット面４を有する反射板３を設けることで、幅の狭いライン状の輝度の高低をなくすことができ、飛躍的に均斉度を向上することができる。さらに、フラット面４により、光源１からの光を光源１から離れる部分へ反射できるので、光源１と反射鏡３とのセットが単数または複数ある場合であっても、セット内の均斉度を改善、または、セット間の均斉度の改善ができる。さらに、フラット面４により、光源１と反射鏡３との位置決めが容易になり、光源１と反射鏡３とのセットが複数あった場合にセット間の均斉度が改善できる。
【００３５】
（その他の実施の形態）
図６は、本発明の他の実施の形態における光源装置６００を示すものである。図６は、バックライトの光学シートの一構成例を示したものである。光源２０１、反射板２０２、フラット面２０３は、実施の形態１の光源装置１００の光源１、曲面５、フラット面４と同じ構成である。
【００３６】
反射材２０４は、本実施形態ではアルミニウムであって、切削加工した状態を示す。
【００３７】
拡散板２０５は、アクリル系樹脂のメタクリルスチレン（ＭＳ）、ポリカボネート（ＰＣ）、ゼオノアなどの樹脂に、シリカなどの拡散材が混入された板であり、１から３ｍｍ程度の厚みからなる。また、拡散板の混入の代わりに、拡散板の表面に凹凸をつけることで拡散させる方法もある。本実施形態においては、シリカが混入された２ｍｍ厚のアクリル板を用いた。拡散板２０５は、光源２０１の直接光や、反射板２０２の反射光を拡散して拡散板２０５の面の均斉度を向上させる。
【００３８】
拡散シート２０６は、数十μｍから数百μｍの厚さで、拡散板２０５と同様にアクリルなどの樹脂にシリカなどの拡散板が混入されている。また、光を集光させるために、拡散シート２０６表面にプリズムを作製したものや拡散と集光を同時に安価で実現するために、直径が数μｍから数十μｍのシリカビーズを拡散材の入ったペーストに混入し、表面に塗布する方法も取られている。本実施形態においては、シリカビーズが混入されたペーストが表面に塗布されている１５０μｍの拡散シートを使用した。拡散シート２０６によって、ペーストにより、拡散板２０５による拡散光をさらに拡散させるとともに、ビーズによって、拡散された光を前面方向に集光することで正面輝度が上昇する。
【００３９】
レンズシート２０７は数百μｍの厚さで、表面に凹凸のレンズが作製されているものである。本実施形態においては、５０μｍピッチで高さが２０μｍの三角形状が上から下に並んだレンズシートを用いた。レンズシート２０７によって、長尺に配列された光源の側面方向の光が集光され、正面輝度がより向上する。
【００４０】
ＤＢＥＦ２０８は、数百μｍの厚さで、屈折率の異なる数十、数百の樹脂層を重ねることでＰ波のみを透過し、Ｓ波を反射させる。本実施形態においては、４００μｍ厚のＤＢＥＦを使用した。ＤＢＥＦ２０８によって、レンズシート２０７により集光された光のうち、Ｐ波のみが透過され、Ｓ波は反射される。そのため、液晶パネルで吸収されていたＳ波を有効利用できるので、正面輝度、輝度効率がともに向上する。
【００４１】
図７は、内部−内部電極方式の光源装置の概略図である。通常、各光源８０１にひとつの点灯回路８０２が必要となる。電極は、各光源８０１の両端に内部電極８０３が構成されている。
【００４２】
図８は、内部−外部電極方式の光源装置の概略図である。誘電体バリア放電となるため、各光源８０１に点灯回路は必要なく、最低ひとつの点灯回路８０２で点灯できる。電極は、各光源８０１の一端に内部電極８０３、各光源８０１から離れたところに外部電極８０４が構成される。ここで離れたとは、正式には、光源８０１のガラス管内部に封入されているガスと離れていることであるため、光源８０１の外管に接触していてもよい。本実施形態では、図８に示すように、光源８０１の外管とも離れ、長尺方向に平行に沿った外部電極８０４を使用した。
【００４３】
図９は外部−外部電極方式の光源装置の概略図である。内部−外部電極方式と同様に誘電体バリア放電となるため、各光源８０１に点灯回路は必要なく、最低ひとつの点灯回路８０２で点灯できる。電極は、各光源８０１から離れたところの両端に外部電極８０４が構成される。ここで離れたとは、光源８０１のガラス管内部に封入されているガスと離れていることであるため、光源８０１の外管に接触していてもよい。また、光源８０１の長尺方向の両端に外部電極８０４が存在する構成を示したが、短尺方向の両端に外部電極８０４が構成されてもかまわない。２つの外部電極８０４が互いに接触していなければ、対照的に配置されていなくても特に問題ない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の光源装置は均斉度が向上できるので、液晶バックライト用の光源や看板用の光源、さらに一般照明等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における本発明の光源装置１００の概略断面図
【図２】本発明の実施の形態１における比較例の光源装置２００の概略断面図
【図３】ＣＣＤカメラの映像と輝度測定結果の比較とを示す図
【図４】比較例の光源装置２００における光線シミュレーション結果を示す図
【図５】光源１と反射板３のフラット面４との距離と放電効率との関係を示す図
【図６】他の実施形態における光源装置の概略略断面図
【図７】他の実施形態における内部−内部電極方式光源装置の概略断面図
【図８】他の実施形態における内部−外部電極方式光源装置の概略断面図
【図９】他の実施形態における外部−外部電極方式光源装置の概略断面図
【図１０】従来技術における光源装置の概略断面図
【符号の説明】
【００４６】
１００，２００    光源装置
１，２０１    光源
２    拡散板
３，３’    反射板
４，２０３    フラット面（平面部）
５    曲面（曲面部）
【図１】
2007234504.tif 000003
【図２】
2007234504.tif 000004
【図４】
2007234504.tif 000005
【図５】
2007234504.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
2007234504.tif 000009
【図９】
2007234504.tif 000010
【図１０】
2007234504.tif 000011
【図３】
2007234504.tif 000012