(57)【要約】 【課題】薄型で光の利用効率が高く、またムラの少ないバックライト装置を提供する。【解決手段】１１は発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という）である。１２は、放物面鏡を有したリフレクタである。リフレクタ１２の放物面鏡は、全方位の放物面に対して、その軸線を水平に横切る平面で切断した際の上側の放物面（以下、このように軸線を横切る平面で分離した片側の放物面を「半放物面」という）の形状になっている。また、１３は半円筒状のカバーであり、リフレクタ１２の開口側の端縁はカバー１３に内接している。また、ＬＥＤ１１の発光点はリフレクタ１２の放物面鏡の焦点に位置している。ＬＥＤからの出力される光のほとんどはリフレクタ１２に集光され、平行光となって導光板４０に入射する。【選択図】図１
2007234385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記光源が設けられる基板と、
対向配置される上面および下面と、前記上面および前記下面の縁を繋ぐ側面からなる扁平な立体形状を有し、前記側面の一部は光が入射する入射端面となり、前記入射端面から入射された光が前記下面で反射されることにより、前記上面から出射される導光板と、
前記各光源毎に設けられ、焦点とこの焦点を通る軸線とを有する曲面であって、前記軸線を通る平面で分離された一方の側の面の少なくとも一部を反射面とし、前記各光源を前記反射面によって前記基板に対向する側から覆い、前記軸線に沿った一方側が開口して前記光源の反射光の出射口となっている複数の反射板と
を有し、
前記光源は前記焦点に位置しており、前記光源から出射される光および前記反射板から出射される光が前記入射端面に入射するように前記光源、前記反射板および前記導光板の位置関係が設定されていることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記光源、前記基板および前記反射板の間に形成される空間を充填する充填物を備え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】
前記充填物の端面であって前記反射板における反射光の出射口に位置する端面が、曲面である
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】
前記反射板における反射光の出射口の位置に、前記充填物の端面を覆うように設けられたレンズを備える
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５】
前記曲面は、放物面、双曲線面または楕円面に対し、軸線を通る平面で分離した一方の側の面で形成されることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のバックライト装置。
【請求項６】
前記導光板の前記下面は、前記入射端面から光の進入方向に遠ざかるほど前記上面に近づくように形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記導光板の前記下面には、前記導光板の内部に向かって突出し、前記光源からの光を反射する反射ドットが複数形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項８】
前記導光板の前記下面には、前記導光板の内部に対して凹形状となり、前記光源からの光を反射するディンプルが複数形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至６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、バックライト装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年普及している液晶パネル等の非発光型の表示装置においては、バックライトの光源として、ＥＬ（Electro Luminescence）ランプ、陰極蛍光ランプ（ＣＦＬ：Cathode Fluorescent Lamp）などが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
このような非発光型の表示装置のバックライト装置としては、直下方式を用いたものと、エッジライト方式を用いたものとの２種類がある。ここで、直下方式とエッジライト方式のそれぞれのバックライト装置について、図１３および図１４を参照しつつ以下に説明する。
図１３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ直下方式によるバックライト装置２の上面図および側面図であり、図１３（ｃ）は、バックライト装置２の光源２１１から射出される光の光線の向きを概略的に示した図である。直下方式によるバックライト装置は、図１３（ｂ）に示すように、導光板２４０の面方向と平行な方向にＣＦＬ等の光源２１１が複数本面状に配置されている。なお、図１３（ｃ）中に示す矢印は、光源２１１からの光の光線の向きを概略的に示したものである。
次に、図１４は、エッジライト方式によるバックライト装置３の構成を説明するための図である。エッジライト方式によるバックライト装置３は、図１４に示すように、導光板３４０の端面と平行な方向にＣＦＬ等の光源３１１が１本あるいは複数本線状に配置されて構成される。図１４中に示す矢印は、光源３１１からの光の光線の向きを概略的に示したものである。光源３１１から出射される光は、図示のように、導光板３４０の反射ドット３４１で反射して導光板３４０の表面から出射し、これらの光は、拡散シートＰ１、プリズムシートＰ２およびプリズムシートＰ３を介して液晶パネルに出射される。このように光を導光板３４０内で拡散・散乱させて面上の光源を実現することで、薄型化・低消費電力化を実現している。
【特許文献１】特開２００５−３４７０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、直下方式のバックライト装置の場合、図１３（ｃ）に示すように、Ｐ１方向に出射される光は導光板２４０の表面より射出して閲覧者の目に届くが、Ｐ２およびＰ３方向に出射される光は、閲覧者の目には届かないか、または届いたとしても減衰または制御性の悪い光となってしまう。
また、エッジライト方式の場合においても、図１４に示すように、導光板３４０から直接表示面側に抜けていく光線もあれば、何回も反射・減衰しながら表示面より出て行く光線もある。このように、導光板３４０から出射される光線の向きや強度はそれぞれで異なり、規則性のない雑然とした光が導光板３４０から出射してしまう。特に、ＣＦＬ等の大きな光源を用いた場合は、その発光源となる範囲が広くなるから、リフレクタ３１２によって反射される光は雑然としたものになってしまい、そのため導光板３４０からの出射光は更に雑然としたものになってしまう。
【０００４】
このように、従来のバックライト装置では、導光板から出射される光が規則性のない雑然としたものになるから、導光板の表面から出射される光の光量にムラが発生することがある。そのため、液晶パネルのユニフォミティー（表示面の明るさの均質性）を保ちにくい。
この問題を回避するためには、導光板に反射ドットを多数設ける必要があるが、反射ドットを多数設けると、金型コストが高くなってしまうという問題がある。
また、エッジライト方式のバックライト装置においては、光源と導光板の端面との距離が離れている場合には、導光板の端面に入射しない光も多く発生するから、導光板に入射する光の量も少なくなってしまう。
【０００５】
また、特に、光源としてＣＦＬを用いた場合には、図１４に示すように、リフレクタ３１２に比べて光源３１１が大きくなるから、背面方向に出射された光が導光板３４０へ入りにくく、光の利用効率が低いという問題もある。
【０００６】
本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、薄型で、光の利用効率が高く、またムラの少ない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】
【０００７】
本発明の好適な態様であるバックライト装置は、複数の光源と、前記光源が設けられる基板と、対向配置される上面および下面と、前記上面および前記下面の縁を繋ぐ側面からなる扁平な立体形状を有し、前記側面の一部は光が入射する入射端面となり、前記入射端面から入射された光が前記下面で反射されることにより、前記上面から出射される導光板と、前記各光源毎に設けられ、焦点とこの焦点を通る軸線とを有する曲面であって、前記軸線を通る平面で分離された一方の側の面の少なくとも一部を反射面とし、前記各光源を前記反射面によって前記基板に対向する側から覆い、前記軸線に沿った一方側が開口して前記光源の反射光の出射口となっている複数の反射板とを有し、前記光源は前記焦点に位置しており、前記光源から出射される光および前記反射板から出射される光が前記入射端面に入射するように前記光源、前記反射板および前記導光板の位置関係が設定されていることを特徴とする。
この態様において、    前記光源、前記基板および前記反射板の間に形成される空間を充填する充填物を備えるようにしてもよい。
また、前記充填物の端面であって前記反射板における反射光の出射口に位置する端面が、曲面であるようにしてもよい。
または、前記反射板における反射光の出射口の位置に、前記充填物の端面を覆うように設けられたレンズを備えるようにしてもよい。
また、上述した態様において、前記曲面は、放物面、双曲線面または楕円面に対し、軸線を通る平面で分離した一方の側の面で形成されるようにしてもよい。
または、前記導光板の前記下面は、前記入射端面から光の進入方向に遠ざかるほど前記上面に近づくように形成されているようにしてもよい。
また、前記導光板の前記下面には、前記導光板の内部に向かって突出し、前記光源からの光を反射する反射ドットが複数形成されているようにしてもよい。
または、前記導光板の前記下面には、前記導光板の内部に対して凹形状となり、前記光源からの光を反射するディンプルが複数形成されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、薄型で、光の利用効率が高く、またムラの少ないバックライト装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態であるバックライト装置１の外観を示す斜視図である。また、図２および図３は、各々図１に示すバックライト装置１の上面図および側面図である。図１において、１０は、光源を備えた光源装置である。図示のように、バックライト装置１には、複数の光源装置１０が設けられている。３０は、複数の光源装置１０が設けられた基板である。
【００１０】
ここで、光源装置１０の構成について、図５乃至図７を参照しつつ以下に説明する。
図５は、光源装置１０の概観を示す斜視図である。図において、１１は発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という）である。１２は、放物面鏡を有したリフレクタである。リフレクタ１２の放物面鏡は、全方位の放物面に対して、その軸線を水平に横切る平面で切断した際の上側の放物面（以下、このように軸線を横切る平面で分離した片側の放物面を「半放物面」という）の形状になっている。また、１３は半円筒状のカバーであり、リフレクタ１２の開口側の端縁はカバー１３に内接している。また、ＬＥＤ１１の発光点はリフレクタ１２の放物面鏡の焦点に位置している。
【００１１】
次に、図６は図５に示す光源装置１０の上面図である。また、図７は、光源装置１０の正面図である。また、図８は、図６に示すＡ−Ａ’線断面図である。ＬＥＤ１１から出射される照明光は、図６および図８の矢印で示すように、リフレクタ１２によりほぼ平行光線となって出射する。
【００１２】
図７および図８に示すように、ＬＥＤ１１は基台部１５ａに取り付けられており、基台部１５ａの下端はヒートシンク１５ｂに取り付けられている。これにより、ＬＥＤ１１から発せられる熱は、ヒートシンク１５ｂを介して放熱される。１５ｃは、ＬＥＤ１１，基台部１５ａ、ヒートシンク１５ｂを覆う樹脂製のモールドである。このモールド１５ｃからは電極１５ｄ、１５ｄが延びており、この電極１５ｄ、１５ｄにＬＥＤ１１のアノードおよびカソードがボンディングされている。電極１５ｄ、１５ｄは基板３０の配線パターンに半田付け等により接合されている。この配線パターンを介して、ＬＥＤ１１の発光を制御する駆動回路が取り付けられている（図示略）。また、駆動回路は基板３０とは異なる別の基板に取り付けられている。ＬＥＤ１１が取り付けられている基板３０はリフレクタ１２から出射される平行光線に対して平行となるように設けられている。
また、図１乃至図３に示すように、光源装置１０の各リフレクタ１２は、その出射口が同じ方向を向くように配置されている。
なお、この光源装置１０の大きさは、非常に小さいもので２ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍ前後の形状である。但し、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍ前後といったもの、またはそれ以上のものでも応用することは可能である。バックライト装置１を薄型に構成するには、２ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍ程度の大きさが好ましい。
【００１３】
図１乃至図３の説明に戻る。図において、２０は電気ケーブルであり、ＬＥＤ１１の発光を制御する駆動回路に接続されている。この場合、駆動回路が出力する駆動電流は、電気ケーブル２０を介して各ＬＥＤ１１に供給され、各ＬＥＤ１１の発光が制御されるようになっている。４０は光源装置１０から出射される光を反射させる導光板である。本実施形態であるバックライト装置１は、ＬＥＤ１１から出射される光およびリフレクタ１２から出射される光が導光板４０の端面４０ａに入射するように、ＬＥＤ１１、リフレクタ１２および導光板４０の位置関係が設定されている。導光板４０は、例えば、アクリルなどにより形成され、その形状は図示のように平板状になっている。また、導光板４０は、図４に示すように、その下面が光の進入方向に遠ざかるほど上面に近づくように形成されている。このため、ＬＥＤから出射される光が入射する端面４０ａの厚みが、対向する端面４０ｂの厚みよりも薄くなっている。
また、図３に示すように、光源装置１０の上部には例えば液晶パネル等の表示デバイス５が設置され、光源装置１０から出射される光は、導光板４０の下面によって反射されて上面から出射し、表示デバイス５に入射する。このように、バックライト装置１からの光が表示デバイス５に入射されることにより、表示デバイス５に表示されている映像等が明るくなる。
【００１４】
５０は、導光板４０の下面に導光板４０内部に向けて突出して設けられた反射ドットである。反射ドット５０の輪郭は、ほぼ楕円面となっている。反射ドット５０は、図４に示すように、導光板４０の下面全体にマトリクス状に複数設けられている。反射ドット５０は、光源装置１０から平行光として射出された光が、表示デバイス５で最大限の明るさで、ユニフォミティーが良い状態で光線を届かせることができるような形状になっている。
【００１５】
以上説明した構成の下、バックライト装置１の光源装置１０から光が出射されると、出射された光は、リフレクタ１２で反射して、ほぼ平行光線となって導光板４０の端面４０ａに入射する。そして、端面４０ａに入射した光は、導光板４０の内部を平行光線のまま進み、導光板４０に設けられた反射ドット５０により拡散・集光されながら、導光板４０の表面から出射される。このようにしてバックライト装置１から出射された光は、表示デバイス５を照らし、これにより表示デバイス５に映像等が映し出される。
【００１６】
このとき、導光板４０の端面４０ａに入射する光は、リフレクタ１２によって平行光となっているから、ＬＥＤ１１からの光線の多くが、平行光という規則性のある、すなわち制御された状態で導光板４０の端面４０ａに入射する。また、反射ドット５０は、最大限の明るさで、またユニフォミティーがよい状態で平行光線を反射させるように予め設計されているから、導光板４０の端面４０ａに入射された光は、反射ドット５０によってまた制御（整理）された光として反射する。
このように本実施形態においては、ＬＥＤ１１からの出射光を、リフレクタ１２により制御された状態（平行光線）で導光板４０の端面４０ａに入射することができ、さらに、端面４０ａに入射された光を、反射ドット５０によって好適に制御して反射させることができるから、これにより、導光板４０の表面から光を効率よく出射することができる。
【００１７】
さらに、本実施形態においては、半放物面のリフレクタ１２を用いることによって、ＬＥＤ１１からの出力光を効率よく集めることが可能となる。
【００１８】
また、リフレクタ１２から出射される光は平行光であるから、光源装置１０から離れた場所まで光を届けることができる。これは、例えば灯台の光が遠くに届く原理と同様である。
さらに、本実施形態の導光板４０は、端面４０ａから端面４０ｂにかけてその厚みが薄くなっていくように形成されているから、導光板４０の端面４０ａから端面４０ｂまでほぼ均一にＬＥＤ１１の出射光を到達させることができる。これにより、導光板４０の表面４０ｃのほぼ全体で均等した光が出射され、ムラを少なくすることが可能となるとともに、ユニフォミティーを保つことができる。
【００１９】
また、導光板４０の端面４０ａに入射する光はほぼ平行光線であるために入射される光の強度は反射ドット５０のそれぞれにおいてほぼ同一となるから、反射ドット５０の設計を画一的に行っても、設計の狙い通りの光線を表示デバイス５に供給することができる。
【００２０】
従来のエッジライト方式のバックライト装置においては、導光板に入射される光は規則性のない雑然としたものであった。すなわち、導光板に入射される光の角度や強さは様々であったから、最大限の明るさで、かつユニフォミティーが良い状態で光線を出射できるように反射ドットを設計することは困難であった。
これに対し本実施形態においては、導光板４０の端面４０ａに入射する光は、規則性のない雑然としたものではなく、整然とした平行光線であり、また、入射される光の強度は反射ドット５０のそれぞれにおいてほぼ同一となるから、反射ドット５０の設計を容易に行うことが可能である。
【００２１】
＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。
この実施形態であるバックライト装置が、上述した第１実施形態に示したバックライト装置１と異なる点は、光源装置１０の構成が異なる点であり、他の構成要素は第１実施形態に示したそれと同様である。そのため、以下の説明においては、第１実施形態で示したバックライト装置１と同様の構成要素については同じ符号を付与して適宜その説明を省略する。
【００２２】
図９は、この実施形態のバックライト装置で用いる光源装置１０Ａの上面図であり、上述した第１実施形態において図６に示した上面図と対応する図である。この光源装置１０Ａが、上述した第１実施形態における光源装置１０と異なる点は、基板３０とリフレクタ１２の内面とで構成される空間に、例えばシリコン等の充填物６０が充填されている点である。充填物６０は、光の取り出し効率が良く、また、リフレクタ１２、ＬＥＤ１１および基板３０を固着できる物質であればよい。また、この充填物６０の端面であってリフレクタ１２における反射光の出射口に位置する端面６０ａは、図９に示すように、凸面の曲面をなしており、この曲面は凸レンズと同じ機能を有している。この充填物６０が光源装置１０Ａの各構成要素を固着させる働きを担っており、光源装置１０Ａは一体型として形成されている。
【００２３】
この実施形態においては、シリコン等の充填物でレンズを一体に形成しているから、光源から出射される光の利用効率を更に高くすることができる。
また、充填物６０の端面６０ａが曲面をなして凸レンズと同じ機能を有しているから、ＬＥＤ１１からの出力光は充填物６０内において集光される。したがって、導光板４０の下面に、集光位置に適した反射部材や反射形状を配置しておくことにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
＜Ｃ：変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその一例を示す。
（１）上述した第２実施形態においては、充填物６０の端面を曲面とすることによって凸レンズを形成するようにした。このように充填物によって形成するレンズは凸レンズに限定されるものではなく、例えば、図１０に示すように、充填物６０Ｂの端面を曲面とすることによって凹レンズを形成するようにしてもよい。図１０に示すような凹レンズが形成された光源装置１０Ｂを用いれば、ＬＥＤ１１からの出力光を効率よく拡散することが可能となる。
また、上述した第２実施形態においては、充填物６０によって凸レンズを形成するようにしたが、充填物とレンズ（凸レンズまたは凹レンズ）とが一体となっている必要はなく、例えば図１１に示すように、リフレクタ１２における反射光の出射口の位置に、充填物６０Ｃの端面を覆うようにレンズ（凸レンズまたは凹レンズ）６１を設ける構成としてもよい。この構成においても、上述した第２実施形態と同様に、ＬＥＤからの出力光を効率よく集光（または拡散）することが可能となる。
なお、充填物によってレンズを形成するようにせず、単に、ＬＥＤ、基板および反射板の間に形成される空間を充填するようにしてもよい。
【００２５】
（２）上述した各実施形態においては、リフレクタの放物面鏡は、半放物面（全方位の放物面に対して、その軸線を横切る平面で分離した片側の放物面）の形状としたが、リフレクタの形状はこれに限定されるものではなく、例えば半放物面の一部を反射面とする形状であってもよい。または、放物面に限らず、双曲線面や、楕円面に対し、その軸線を通る平面で分離した一方の側の面の少なくとも一部を用いて反射曲面を形成するようにしてもよい。なお、図１２に、楕円面に対し、その軸線を通る平面で分離した一方の側の面を反射曲面としたリフレクタ１２Ｄを用いた光源装置１０Ｄの一例を示す。
【００２６】
（３）なお、導光板４０は、上述した実施形態で用いた形状に限らない。光が入射される入射端面と、入射端面から入射された光を反射する下面と、下面で反射された光を出射する上面を有していればどのような形状でもよい。この場合、平面上の表示デバイスに背後から光を均一に照射するために、導光板は扁平な板状に形成され、上面および下面は表示デバイスの大きさに応じた形状および面積を有する必要がある。
すなわち、導光板は、対向配置される上面および下面と、前記上面および前記下面の縁を繋ぐ側面からなる扁平な立体形状を有し、前記側面の一部は光が入射する入射端面となり、前記入射端面から入射された光が前記下面で反射されることにより、前記上面から出射されるように形成されていればよい。
【００２７】
（４）上述した実施形態においては、導光板４０に反射ドット５０を設けて、この反射ドット５０により光が拡散・集光されるようにしたが、反射ドットに代えて、導光板の内部に対して凹形状となり、前記光源からの光を反射するディンプルを複数形成してもよい。このディンプルによって光を適宜拡散または集光することによって、導光板の上面から均一は光を出力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】バックライト装置の外観を示す斜視図である。
【図２】バックライト装置の上面図である。
【図３】バックライト装置の側面図である。
【図４】導光板の反射ドットの構成を概略的に示す図である。
【図５】光源装置の外観を示す斜視図である。
【図６】光源装置の上面図である。
【図７】光源装置の正面図である。
【図８】図６のＡ−Ａ’線断面図である。
【図９】凸レンズを有する光源装置の上面図である。
【図１０】凹レンズを有する光源装置の上面図である。
【図１１】凹レンズを有する光源装置の上面図である。
【図１２】楕円面鏡のリフレクタを有する光源装置の上面図である。
【図１３】従来の直下方式のバックライト装置の構成を示す図である。
【図１４】従来のエッジライト方式のバックライト装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…バックライト装置、５…表示デバイス、１０…光源装置、１１…ＬＥＤ、１２…リフレクタ、１３…カバー、２０…電気ケーブル、３０…基板、４０…導光板、４０ａ…端面、５０…反射ドット、６０…充填物、６０ａ…端面。
【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】
2007234385.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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