(57)【要約】【課題】軽量、安価、かつ、均斉度を向上させた光源装置を提供すること。【解決手段】光源装置１１は反射部材１８と光源１７Ａ，１７Ｂを備える。反射部材１８の主反射面２５は複数の楕円反射面２７Ａ〜２７Ｂを接続してなる。反射部材１８の側部反射面２６Ａ，２６Ｂは平坦面であり、最も外側に位置する２個の楕円反射面２７Ａ，２７Ｄの２個の焦点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ１’，Ｆ２’のうち外側のものＦ２，Ｆ２’を通るように配置され、かつ長軸Ｌに対して略垂直である。光源１７Ａ，１７Ｂは、楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの複数の焦点Ｆ０〜Ｆ２’に１つ置きに配置されている。一対の側部反射面２６Ａ，２６Ｂに隣接する２つの焦点Ｆ１，Ｆ１’には常に光源１７Ａ，１７Ｂが配置される。【選択図】図１
2007329061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源とこの光源からの光を反射する反射部材とを備える光源装置であって、
前記反射部材は、
それ自体が延びる方向と直交する方向の断面が凹状の楕円弧である楕円反射面を複数有し、互いに隣接する２つの前記楕円反射面が１個の焦点を共有し、前記複数の楕円反射面の長軸が同一の基準直線上に位置し、かつ個々の前記楕円反射面の両端部がそれぞれ隣接する前記楕円反射面の端部と連結されるように並べてなる主反射面と、
前記主反射面の両端に位置するそれぞれの前記楕円反射面の前記焦点のうち外側の焦点を通るように配置され、かつ前記長軸に対して略垂直な平坦面である一対の側部反射面と
を有する反射部材と、を有し、
前記光源は少なくとも前記一対の側部反射面に隣接する焦点に配置され、かつ前記主反射面の複数の焦点に１つ置きに配置されている、光源装置。
【請求項２】
前記主反射面は、前記楕円反射面を偶数個備える、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記主反射面は前記楕円反射面を４個以上備え、前記光源が２個以上設けられている、請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光源は、内部に放電媒体が封入されたバルブと、このバルブの内部の一方の端部に配置された内部電極を備え、
前記反射部材は前記光源の外部電極として機能する請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記反射部材は、隣接する前記楕円反射面間の連結部分に、前記光源と対向し、かつ幅が前記光源の断面外形の寸法未満である平坦面を備える、請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記反射部材は、隣接する前記楕円反射面間の連結部分に、前記光源と対向し、かつ前記光源の断面外形と略同一の断面形状を有する曲面を備える、請求項４に記載の光源装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光源装置と、
光入射面と光出射面とを備え、前記光源装置から発せられる光を前記光入射面から前記光出射面に導いて出射させる拡散板と
を備える、バックライト装置。
【請求項８】
請求項７に記載のバックライト装置と、
前記拡散板の前記光出射面に対向して配置された液晶パネルと
を備える、液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ用のバックライト装置、家庭用を含む一般照明、及び店舗照明等の照明装置に使用される光源装置に関する。
【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し、ブラウン管に代わり、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、最も有力なもののひとつ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装置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、バックライト装置の光が各画素の窓から選択的に透過される。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としては、一層の大型化、高輝度化が要求されている。そのため、バックライト装置の光源装置は直下型と呼ばれるように、何本もの長尺の光源を並べ、その上に、拡散板、拡散シート、及びレンズシート等の光学シート類が配置される構成が主流となってきている。
【０００４】
しかしながら、このような直下型の光源装置は、光源の数が多くなり、それに伴って点灯装置の数量も増えることから、製造コスト、ランニングコストの増大等のコスト上の課題、さらには、重量の増加等の課題が生じている。
【０００５】
これらの課題を解決するための従来の光源装置としては、例えば特許文献１に、２連楕円面反射板を用いることで擬似的に光源を作り出す工夫をした光源装置が記載されている。
【０００６】
図１４は、特許文献１に記載された従来の光源装置を示す。第１及び第２の楕円反射板１Ａ，１Ｂはそれらの反射面（図において上面）の焦点の一方を共有し、かつ長軸Ｌが同一直線となるように配置されている。第１及び第２の楕円反射板１Ａ，１Ｂが共有する焦点Ｆ０には冷陰極蛍光灯等の長尺な蛍光管である光源２が配置されている。光源２から図において上方へ直接的に光５Ａ，５Ｂが放射される。また、光源２からの一部の光５Ｃは第１の楕円反射板１Ａで反射され（光６）、第１の楕円反射板１Ａの他の焦点Ｆ１でいったん集束した後に図において上方に拡散する（光７）。また、光源２から他の一部の光５Ｂは第２の楕円反射板１Ｂで反射され（光８）、第２の楕円反射板１Ｂの他の焦点Ｆ１’でいったん集束した後に焦点Ｆ１’から上方に拡散する（光９）。これらの光５Ａ，５Ｂ，７，９は、拡散板等（図示せず）を通過して上方に配置された図示しない液晶パネルに照射される。なお、光源２から水平方向に放射される光５Ｅ，５Ｆは、液晶パネルの照明としての寄与度は低いので考慮する必要はない。
【０００７】
この構成により、実際に存在するのは１つの光源であるがあたかも３つの光源が存在するように見せかけることができる。すなわち、焦点Ｆ０に配置された現実の光源３０１に加え、焦点Ｆ１，Ｆ１’で結像する光源２の像が擬似光源３Ａ，３Ｂとして機能する。その結果、輝度を確保しつつ光源数を低減し、バックライト装置の軽量化とコスト低減を図ることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２４７４６号公報（段落００１２（図１），段落００１８（図３））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、バックライト装置においては、軽量化や低コスト化よりもむしろ、表示される映像の品質向上を実現するために均斉度が良好で輝度のばらつきが小さいことが重要である。この重要な機能である均斉度について、図１４の構成では十分に考慮されていないことを本発明者はつきとめた。この点について詳述すると、一方の端部側に位置している擬似光源３Ａからの光７は水平方向に拡がっているので、その多くは上方に配置された液晶パネルには照射されずに水平方向に漏れ出てしまう。同様に、他方の端部側に位置している擬似光源３Ｂからの光９も水平方向に拡がっているので、その多くが液晶パネルには照射されずに水平方向に漏れ出てしまう。従って、現実の光源２の鉛直上方向は明るく、擬似光源３Ａ，３Ｂの鉛直上方向暗くなる。つまり、バックライト装置の両端で輝度が著しく低くなり十分な均斉度が得られない。
【００１０】
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、楕円反射鏡と光源とによる疑似光源を利用した光源装置において、均斉度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、光源とこの光源からの光を反射する反射部材とを備える光源装置であって、前記反射部材は、それ自体が延びる方向と直交する方向の断面が凹状の楕円弧である楕円反射面を複数有し、互いに隣接する２つの前記楕円反射面が１個の焦点を共有し、前記複数の楕円反射面の長軸が同一の基準直線上に位置し、かつ個々の前記楕円反射面の両端部がそれぞれ隣接する前記楕円反射面の端部と連結されるように並べてなる主反射面と、前記主反射面の両端に位置するそれぞれの前記楕円反射面の前記焦点のうち外側の焦点を通るように配置され、かつ前記長軸に対して略垂直な平坦面である一対の側部反射面とを有する反射部材と、を有し、前記光源は少なくとも前記一対の側部反射面に隣接する焦点に配置され、かつ前記主反射面の複数の焦点に１つ置きに配置されている、光源装置を提供する。
【００１２】
ここで焦点について「共有」とは、楕円反射面が延びる方向と直交する方向の断面内において、２つの楕円反射面の焦点が略同一位置に位置していることをいう。
【００１３】
具体的には、前記主反射面は、前記楕円反射面を偶数個備える。
【００１４】
現実の光源に加え、楕円反射面で反射されて光源が配置されていない焦点で結像する現実の光源の像が擬似光源として機能する。そのため、輝度を確保しつつ光源数を低減し、バックライト装置の軽量化とコスト低減を図ることができる。また、両端部の楕円反射面によって光源装置から外向きないしは水平方向に漏れ出る方向に反射された光は、側部反射面で反射されることによって光源装置の内側に折り返され、液晶パネル等である照明対象に向かう。その結果、光源装置の両端でも十分な輝度を確保し、均斉度を向上できる。
【００１５】
広い面積で照明対象を照らすためには、光源が複数個あることが好ましい。すなわち、前記主反射面は前記楕円反射面を４個以上備え、前記光源が２個以上設けられていることが好ましい。
【００１６】
例えば、前記光源は、内部に放電媒体が封入されたバルブと、このバルブの内部の一方の端部に配置された内部電極を備え、前記反射部材は前記光源の外部電極として機能する。
【００１７】
反射部材が光源の外部電極として機能する場合、前記反射部材は、隣接する前記楕円反射面間の連結部分に、前記光源と対向し、かつ幅が前記光源の断面外形の寸法未満である平坦面を備えることが好ましい。この構成により、外部電極として機能する反射部材とバルブとの間の距離の設定精度が向上するので、光源の発光強度が安定する。
【００１８】
また、反射部材が光源の外部電極として機能する場合、前記反射部材は、隣接する前記楕円反射面間の連結部分に、前記光源と対向し、かつ前記光源の断面外形と略同一の断面形状を有する曲面を備えることが好ましい。この構成により、外部電極として機能する反射部材とバルブとの距離の設定精度が向上し、かつバルブの外周うち反射部材と対向する部分の個々の位置から反射部材までの距離のばらつきが低減される。その結果、光源の発光強度がより安定する。
【００１９】
光源は、内部に放電媒体が封入されたバルブと、このバルブの内部の両端部に配置された一対の内部電極を備えるものでもよい。また、光源は内部に放電媒体が封入されたバルブの外側に配置された一対の外部電極を備えるものでもよい。
【００２０】
本発明の第２の態様は、前述の光源装置と、光入射面と光出射面とを備え、前記光源装置から発せられる光を前記光入射面から前記光出射面に導いて出射させる拡散板とを備える、バックライト装置を提供する。
【００２１】
本発明の第３の態様は、前述のバックライト装置と、前記拡散板の前記光出射面に対向して配置された液晶パネルとを備える、液晶ディスプレイを提供する。
【００２２】
本発明の光源装置は液晶ディスプレイ用のバックライト装置で使用するのに適している。本発明をバックライト装置に適用すれば、液晶ディスプレイの軽量化と低コスト化を図ることができるだけでなく、均斉度の高い光を液晶パネルに照射でき、それによって表示される映像の品質向上を実現できる。なお、家庭用を含む一般照明や店舗照明等の照明装置にも本発明の光源装置を使用できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の光源装置によれば、軽量化と低コスト化を図りつつ均斉度を向上できる。従って、例えば液晶ディスプレイのバックライト装置に使用した場合には、均斉度の高い光を液晶パネルに照射でき、それによって表示される映像の品質向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置１１を有するバックライト装置１２と液晶パネル１３とを備える液晶ディスプレイ１４を示すものである。バックライト装置１２と液晶パネル１３は本実施形態ではステンレス鋼板製である扁平な直方体状の筐体１６内に収容されている。バックライト装置１２は、光源１７Ａ，１７Ｂと反射部材１８を備える。バックライト装置１２は、光源装置１１に加え、拡散板２１、拡散シート２２、レンズシート２３、及びＤＢＥＦ２４を備える。
【００２６】
図２及び図３を併せて参照すると、光源装置１１の反射部材１８は筐体１６の底部側に配置されており、照明対象である液晶パネル１３と向かい合う側に、主反射面２５と一対の側部反射面２６Ａ，２６Ｂとを備える。後に詳述するように、反射部材１８は光源１７Ａ，１７Ｂの外部電極としても機能する。
【００２７】
反射部材１８の主反射面２５は、それ自体が延びる方向の断面が凹状の楕円弧である４個の細長い楕円反射面２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄを平行に並べてなる。本実施形態では、楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの断面は、コーニック定数−１、曲率０．１５のトロイド形状である。以下、楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの配置について詳述する。
【００２８】
まず、楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄは互いに隣接する２つの楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄが１個の焦点Ｆ０〜Ｆ２’を共有するように配置されている。ここで焦点Ｆ０〜Ｆ２’について「共有」とは、楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄが延びる方向と直交する方向の断面内において、２つの楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの焦点Ｆ０〜Ｆ２’が略同一位置に位置していることをいう。詳細には、図においても最も左側の楕円反射面２７Ａは、焦点Ｆ１，Ｆ２のうち焦点Ｆ１を、左から２番目の楕円反射面２７Ｂと共有している。また、左から２番目の楕円反射面２７Ｂは、焦点Ｆ１を最も左側の楕円反射面２７Ａと共有し、焦点Ｆ０を左から３番目（右から２番目）の楕円反射面２７Ｃと共有している。さらに、左から３番目の楕円反射面２７Ｃは、焦点Ｆ０を左から２番目の楕円反射面２７Ｂと共有し、焦点Ｆ１’を最も右側（左から４番目）の楕円反射面２７Ｄと共有する。さらにまた、最も右側の楕円反射面２７Ｄは、焦点Ｆ１’，Ｆ２’のうち、焦点Ｆ１’を左から３番目の楕円反射面２７Ｃと共有している。
【００２９】
次に、楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄは、それらの長軸Ｌが同一の基準直線２８上に位置するように配置されている。隣接する焦点Ｆ０〜Ｆ２’間のピッチＰは一定である。
【００３０】
さらに、個々の楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの両端部はそれぞれ隣接する楕円反射面の端部と連結されている。本実施形態では、隣接する楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの連結部分には直線状の稜線である直線状部２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが形成されている。換言すれば、隣接する楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの接続部分では反射面が不連続となっている。前述のように互いに隣接する２つの楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄが１個の焦点を共有するように配置されているので、直線状部２９Ａ〜２９Ｃは、それぞれ焦点Ｆ１，Ｆ０，Ｆ１’と図において上下方向に空隙をあけて対向している。
【００３１】
一対の側部反射面２６Ａ，２６Ｂは、楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの長軸Ｌ（基準直線２８）に対して略垂直な平坦面であり、最も外側に位置する２個の楕円反射面２７Ａ，２７Ｄと接続するように設けられている。詳細には、側部反射面２６Ａは、図において最も左側の楕円反射面２７Ａが備える２個の焦点Ｆ１，Ｆ２のうち外側に位置する焦点Ｆ２を通るように配置されている。また、側部反射面２６Ｂは、図において最も右側の楕円反射面２７Ｄが備える２個の焦点Ｆ１’，Ｆ２’のうち外側に位置する焦点Ｆ２’を通るように配置されている。
【００３２】
本実施形態では、反射部材１８はアルミ平板のプレス加工により形成しており、主反射面２５（楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄ）及び側部反射面２６Ａ，２６Ｂの反射率は９８％程度に設定している。反射部材１８は、金属材料の切削加工や、型を用いて樹脂材料を成形した後に、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で形成してもよい。
【００３３】
光源１７Ａ，１７Ｂは蛍光管等の長尺な光源であって、本実施形態では内部−外部電極方式のキセノン蛍光灯を使用したが、冷陰極低圧水銀蛍光灯も使用できる。光源１７Ａ，１７Ｂは、内部にキセノンを含む放電媒体が封入されたバルブ３１と、このバルブ３１の内部の一方の端部に配置された内部電極３２（図２にのみ図示する）を備える。外部電極は、アルミ製の反射部材１８で兼用した。
【００３４】
バルブ３１ないしは蛍光管の外管直径寸法は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とした。この長さは光源の長尺方向を横に置いた場合、液晶ディスプレイ１４の３２インチサイズに相当する。
【００３５】
光源１７Ａ，１７Ｂの配置について詳述する。光源装置１１が備える２個の光源１７Ａ，１７Ｂは４個の楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの５個の焦点Ｆ０〜Ｆ２’に１つ置きに配置されている。また、光源１７Ａ，１７Ｂは一対の側部反射面２６Ａ，２６Ｂと隣接する２つの焦点Ｆ１，Ｆ１’にそれぞれ配置されている。一方、側部反射面２６Ａ，２６Ｂが通過している最も左側及び右側の焦点Ｆ２，Ｆ２’と中央の焦点Ｆ０には光源は配置されていない。後に詳述するようにこれらの焦点Ｆ０，Ｆ２，Ｆ２’に擬似光源３４Ａ〜３４Ｃが配置される。前述のように焦点Ｆ１，Ｆ１’は主反射面２５の直線状部２９Ａ，２９Ｃと空隙をあけて対向しており、これらの焦点Ｆ１，Ｆ１’に配置された光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１と直線状部２９Ａ，２９Ｃとの間には空隙３３が設けられている。
【００３６】
以上のように構成された光源装置１１について、図２を参照して以下その作用を説明する。
【００３７】
光源１７Ａから拡散板２１に向かって図において上方に直接的に光３５Ａ，３５Ｂが照射される。同様に、光源１７Ｂから拡散板２１に向かって図において上方に直接的に光３６Ａ，３６Ｂが照射される。
【００３８】
図において左側の第１の光源１７Ａから主反射面２５に向かう光の一部（図において右下向きの光３５Ｄ）は、左から２番目の楕円反射面２７Ｂで反射されて光３８となる。この光３８は中央の焦点Ｆ０でいったん収束した後、図において上方に拡散する光３９Ｂとなる。これら光３５Ｄ，３８，３９Ｂとは左右対称に、図において右側の第２の光源１７Ｂから主反射面２５に向かう光の一部（図において左下向きの光３６Ｃ）は、左から３番目の楕円反射面２７Ｃで反射され（光４１）、焦点Ｆ０でいったん集束した後に図において上方に拡散する（光３９Ａ）。従って、中央の焦点Ｆ０には、拡散板２１に向かって図において上方に光３９Ａ，３９Ｂを照射する擬似光源３４Ａが形成される。
【００３９】
図１から、第１の光源１７Ａの光は光３５Ａ〜３５Ｆに分解できる。このうち、光３５Ｄは、前述のように左から２番目の楕円反射板２７Ｂによって第１の擬似光源３４Ａの方向に反射され、光３９Ｂとなる。一方、第２の光源１７Ｂの光は光３６Ａ〜３６Ｆに分解できる。このうち、光３６Ｃは、前述のように左から３番目の楕円反射板２７Ｃによって第１の擬似光源３４Ａの方向に反射され、光３９Ａとなる。なお、光源１７Ａ，１７Ｂから水平方向に放射される光３５Ｅ，３５Ｆ，３６Ｅ，３６Ｆは液晶パネル１３の照明として寄与度が低いので考慮する必要はない。
【００４０】
光３５Ｄと光３５Ａは同一角度のため、光３５Ｄ，３５Ａ，３９Ｂは同光量である。また、光３６Ｃと光３６Ｂも同一角度のため、光３６Ｃ，３６Ｂ，３９Ａは同光量となる。さらに、楕円反射板２７Ａ〜２７Ｄが同一の曲率をもつ楕円形状のため、幾何学的な対称性から第１の光源の光３５Ｄ，３５Ｂ，３５Ａ，３５Ｃ、第１の擬似光源３４Ａの光３９Ａ，３９Ｂ、及び第２の光源１７Ｂの光３６Ｂ，３６Ｄ，３６Ｃ，３６Ｅはすべて同光量となる。従って、第１及び第２の光源１７Ａ，１７Ｂと第１の擬似光源３４Ａから拡散板２５に向かう光の光量、すなわち第１の光源１７Ａの光３５Ａ，３５Ｂの光量と、第２の光源１７Ｂの光３６Ａ，３６Ｂの光量と、及び第１の擬似光源３４Ａの光３９Ａ，３９Ｂの光量は、同光量となる。
【００４１】
第１の光源１７Ａから主反射面２５に向かう光の一部（図において左下向きの光３５Ｃ）は、最も左側の楕円反射板２７Ａで反射されて左上向き、すなわち拡散板２１の図において左側の端部から外れる向きの光４２となる。しかしながら、焦点Ｆ２上に側部反射面２６Ａがあるため、光４２は焦点Ｆ２上でいったん集束した後、側部反射面２６Ａで反射されて図において上方に拡散する光４３となる。従って、最も左側の焦点Ｆ２には、光４３を右上方に照射する第２の擬似光源３４Ｂが形成される。
【００４２】
同様に、第２の光源１７Ｂから主反射面２５に向かう光の一部（図において右下向きの光３６Ｄ）は、最も右側の楕円反射板２７Ｄで反射されて右上向き、すなわち拡散板２１の図において右側の端部から外れる向きの光４４となる。しかしながら、焦点Ｆ２’上に側部反射面２６Ｂがあるため、光４４は焦点Ｆ２’上でいったん集束した後、側部反射面２６Ｂで反射されて図において左上方に拡散する光４６となる。従って、最も左側の焦点Ｆ２’には、光４７を上方に照射する第３の擬似光源３４Ｃが形成される。
【００４３】
第２及び第３の擬似光源３４Ｂ，３４Ｃからの光４３，４６は、両端部の楕円反射面２７Ａ，２７Ｄによって拡散板２１には照射されずに光源装置１１の端部から水平方向に漏れ出る方向へ向けられた光４２，４３を、光源装置１１の内側に向けて折り返して拡散板２１へ向かわせたものである。従って、平坦な側部反射面２６Ａ，２６Ｂを両端の焦点Ｆ２，Ｆ２’を通るように設けることにより、光源装置１１の両端部でも十分な輝度を確保できる。
【００４４】
楕円反射面２７Ａ〜２７Ｂが焦点Ｆ０〜Ｆ２’を共有し、かつ長軸Ｌが同一の基準直線２８上に位置するように配置されている。また、光源１７Ａ，１７Ｂは焦点Ｆ１，Ｆ１’に配置されている。従って、幾何学的対称性から第１及び第２の光源１７Ａ，１７Ｂから上方に向かう光３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３８Ｂ、第１の擬似光源から上方に向かう光３９Ａ，３９Ｂ、並びに第３及び第４の光源３４Ｂ，３４Ｃから上方に向かう光４３，４６は同一光量である。
【００４５】
以上のように、本実施形態では、現実の光源１７Ａ，１７Ｂに加え、楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄで反射されて光源が配置されていない焦点Ｆ０，Ｆ２，Ｆ２’で結像する現実の光源１７Ａ，１７Ｂの像が擬似光源３４Ａ〜３４Ｃとして機能する。そのため、輝度を確保しつつ光源数を低減し、バックライト装置１２の軽量化とコスト低減を図ることができる。また、側部反射面２６Ａ，２７Ｂを設けることで光源装置１１の両端でも十分な輝度を確保し、均斉度を向上できる。
【００４６】
次に、光源１７Ａ，１７Ｂの電極に関して詳述する。図４を参照すると、光源１７Ａ，１７Ｂはバルブ３１内に配置された内部電極３２と、反射部材１８である外部電極とを有する内部−外部電極方式の蛍光ランプである。バルブ３１内の放電媒体の放電は、誘電体バリア放電となるため、各光源１７Ａ，１７Ｂ毎に点灯回路は必要なく、少なくとも１つの点灯回路４８で光源１７Ａ，１７Ｂを点灯できる。内部−外部電極方式の蛍光ランプでは、外部電極はバルブ３１の内部に封入されている放電媒体と離れていればよいので、光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１に接触していてもよい。しかし、本実施形態では、前述のように、外部電極として機能する反射部材１８光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１に対して空隙３３をあけて配置している（図１及び図２参照）。
【００４７】
物理的方法及び化学的方法のいずれによって外部電極（反射部材１８）をバルブ３１に完全に密着させようとしても、不可避的に微小な隙間が生じ、この非常な隙間は発光強度の不安定化と雰囲気気体の絶縁破壊の原因となる。これに対して、外部電極とバルブ３１の外周面との間に意図的ないしは積極的に空隙３３を設けておけば、仮に外部電極とバルブ３１の位置に僅かなずれが生じても、このずれの外部電極とバルブ３１との間の空隙３３の距離に対する影響は極めて小さい。換言すれば、外部電極とバルブ３１の位置に僅かなずれが生じても、外部電極はバルブ３１と離れた状態が確実に維持される。その結果、バルブ３１に投入される電力が安定し、発光強度が安定する。以下の理由より、本実施形態のように、外部電極として機能する反射部材１８（具体的には直線状部２９Ａ，２９Ｃ）とバルブ３１の間に空隙３３をあける構成が好ましい。
【００４８】
バックライト装置１２のうち光源装置１１以外の要素、すなわち拡散板２１、拡散シート２２、レンズシート２３、及びＤＢＥＦ（輝度上昇フィルム）２４について、以下に詳述する。
【００４９】
拡散板２１は、光入射面２１ａと光出射面２１ｂとを備え、光源装置１１から発せられる光を光入射面２１ａから光出射面２１ｂに導いて光学フィルム類２２〜２４を介して液晶パネル１３へ出射する。拡散板２１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２１は、光源１７Ａ，１７Ｂの直接光や、反射部材１８の反射光を拡散して拡散板２１の光出射面２１ｂの均斉度を向上させる。
【００５０】
拡散シート２２は、数十μｍから数百μｍの厚さで、拡散板２１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２２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２２によって、ペーストにより、拡散板２１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。
【００５１】
レンズシート２３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２３によって、平行に配列された長尺な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。
【００５２】
ＤＢＥＦ２４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。ＤＢＥＦ２４によって、レンズシート２３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１３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。
【００５３】
反射部材１８の主反射面２５が備える楕円反射面の個数を本実施形態よりも増やして５個以上にしても同様の効果が得られる。この場合も、本実施形態と同様に楕円反射面の複数の焦点に１つ置きに光源を配置し、かつ一対の側部反射面に隣接する２つの焦点に光源を配置する。この２つの条件を満たすように光源を反射するには、楕円反射面の個数が偶数個である必要がある。
【００５４】
本実施形態の光源装置１１における均斉度向上の効果を確認するための光学シミュレーションを行った。このシミュレーションでは、図５に図示する光源装置１１のモデルを設定し光学シミュレーション用のソフトウェア（サイバネットシステム株式会社製の「Light Tools」）を使用して正面輝度の関係を求めた。図５のモデルでは、主反射面２５は１２個の楕円反射面２７を備え、主反射面２５と側部反射面２６Ａ，２６Ｂの反射率は９８％に設定している。また、光源１７は焦点Ｆに１個置きに配置しており、かつ側部反射面２６Ａ，２６Ｂと隣接する焦点Ｆにはそれぞれ光源１７を配置している。また、実際の光源１７間の間隔Ｐは１３ｍｍとし、光源１７と反射部材１８との最小距離３３（図１及び図２参照）は３.１ｍｍとした。光源装置１１の上部には、拡散板２１、光学シート２２〜２４、及び液晶パネル１３は配置されていない。図５のモデルのその他の点は本実施形態と同様である。
【００５５】
図６にシミュレーションによって得られた位置（楕円反射面２７及び光源１７を並べた方向の中央を原点として左側を正、右側を負とした。）と正面輝度の関係を示す。この図６に示す通り、どの実体の光源１７直上でも、ほぼ４０００ｃｄ/ｍ２前後であり、左右対称の輝度分布になっている。特に、光源装置の端部のａ部の輝度は、中央部のｂ部の輝度と変わらない値となり、側部反射面２６Ａ，２６Ｂを設けたことによる効果が現れていることがわかる。なお、側部反射面２６Ａ，２６Ｂが存在しない場合には、ａ部の山は無く、輝度は急激に低下し、中央部と管端部との均斉度が悪化する。ａ部の山が無くなることは、疑似光源の鉛直上方向の輝度がｃ部のように下がっていることから裏付けられる。
【００５６】
前述のように、本実施形態では各楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの接続部、つまり光源１７Ａ，１８Ｂや擬似光源３４Ａの直下は、不連続点となるが、図７に示す代案のように、これらの接続部を湾曲面４９のように連続点としてもよいことは言うまでもない。
【００５７】
（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施の形態における光源装置１１を示す。拡散板２１、光学シート２２〜２４、及び液晶パネル１３の図示は省略している。光源１７Ａ，１７Ｂは、第１実施形態と同様に内部−外部電極方式であり、内部電極３２（図３参照）を備え、反射部材１８が外部電極として機能する。
【００５８】
第１の光源１７Ａの直下にあたる、最も左側の楕円反射面２７Ａの右端部と右から２番目の楕円反射板２７Ｂの左端部との連結部分は、直線状部２９Ａ（図１参照）ではなく光源１７Ａのバルブ３１に沿って延びる平坦面５１Ａとしている。同様に、第２の光源１７Ｂの直下にあたる、右から２番目の楕円反射面２７Ｃの右端部と最も右側の楕円反射面２７Ｄの左端部の連結部分は、直線状部２９Ｃ（図１参照）ではなく光源１７Ｂのバルブ３１に沿って延びる平坦面５１Ｂとしている。このように実際の光源１７Ａ，１７Ｂ直下を平坦面５１Ａ，５１Ｂにすることによって、内部−外部電極方式で反射部材１８が外部分極を兼ねる場合において、バルブ３１内の放電がより安定し、発光強度が一層安定する。以下、その理由を詳述する。
【００５９】
前述のように外部電極である反射部材１８と光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１の間に意図的に空隙３３を設けることで、バルブ３１に投入される電力が安定し、発光強度が安定する。この発光強度の安定の効果を高めるためには、光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１の空隙３３の距離が高精度で設定されている必要がある。すなわち、空隙３３の距離の距離が小さすぎると空隙３３に過度な電圧が印加されることになり、空隙３３に充填された雰囲気気体（例えば空気）の絶縁破壊が発生する。逆に、空隙３３の距離の距離が大きすぎると、光源１７Ａ，１７Ｂを発光させるための投入電力が大きく設定する必要があり、放電効率が低下する。従って、光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１の空隙３３の距離を、放電効率を最適化できる値に高精度で設定できれば、発光強度が一層安定する。本実施形態では空隙３３の距離は光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１から平坦面５１Ａ，５１Ｂの距離として規定される。そのため、第１実施形態のように空隙３３の距離がバルブ１７Ａ，１７Ｂと直線状部２９Ａ，２９Ｃとの距離として規定される場合と比較して、空隙３３を容易に高精度設定でき、かつ設定した距離を安定して保持できる。
【００６０】
図９は光源と外部電極間の最小距離と光源の放電効率の関係図を示す。ここで、放電効率とは、光源と、光源を発光させる点灯回路までのシステム効率を示す。この図９は、ガス種がキセノンとアルゴン、ガス圧が１６０Ｐａ、点灯回路が印加する電圧は周波数２９ｋＨｚで電圧値が４ｋｐ−ｐの条件下で測定したものであり、最高の放電効率は光源と外部電極の距離が３．１ｍｍの場合である。本実施形態では、光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３３と反射部材１８の間の空隙３３の距離を、この３．１ｍｍに設定している。平坦面５１Ａ，５１Ｂを設けたことにより、空隙３３の距離を最高放電効率に対応する値に高精度で設定し、かつ安定して保持できる。
【００６１】
平坦面５１Ａ，５１Ｂは放電の安定性のために用いるので、できる限り光学特性に影響を与えない最小限の幅Ｗとすることが好ましい。具体的には、平坦面５１Ａ，５１Ｂの幅Ｗは、光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１の外径Ｄよりも小さく設定している。仮に、平坦面５１Ａ，５１Ｂの幅Ｗがバルブ３１の外径Ｄよりも大幅に大きいと、平坦面５１Ａ，５１Ｂと楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの境界が光源１７Ａ，１７Ｂから大きくはみ出るので、光源１７Ａ，１７Ｂからの放射される光のうち楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄで反射されて擬似光源３４Ａ〜３４Ｃの光となる割合が低下し、擬似光源３４Ａ〜３４Ｃの輝度低下により均斉度の低下を招く。しかし、本実施形態では、平坦面５１Ａ，５１Ｂの幅Ｗを光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１の外径Ｄ未満に設定しており、平坦面５１Ａ，５１Ｂと楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの境界が光源１７Ａ，１７Ｂに隠れることから均斉度の低下要因にはならない。例えば、光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１の外径Ｄが３ｍｍである場合、平坦面５１Ａ，５１Ｂの幅Ｗは２ｍｍに設定される。また、平坦面５１Ａ，５１Ｂの長さはバルブ３１とほぼ同等の７００ｍｍに設定される。
【００６２】
以上のように、反射部材１８のうち光源１７Ａ，１７Ｂの直下に位置する部分における楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの接続部分を平坦面５１Ａ，５１Ｂとし、かつその幅Ｗをバルブ３１の外径Ｄ未満とすることにより、反射部材１８の配置精度が向上し、また、反射板曲面と平面部との境界が光源に隠れ、結果的に、光源装置１１の均斉度を向上させることができる。従って、本実施形態によれば、均斉度が向上し、かつ放電効率の高い光源装置１１を実現できる。
【００６３】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施の形態における光源装置１１を示す。拡散板２１、光学シート２２〜２４、及び液晶パネル１３の図示は省略している。光源１７Ａ，１７Ｂは、第１実施形態と同様に内部−外部電極方式であり、内部電極３２（図３参照）を備え、反射部材１８が外部電極として機能する。
【００６５】
本実施形態では、第１の光源１７Ａの直下にあたる、最も左側の楕円反射面２７Ａの右端部と右から２番目の楕円反射板２７Ｂの左端部との連結部分は、直線状部２９Ａ（図１参照）ではなく光源１７Ａのバルブ３１に沿って延び、かつバルブ３１の断面外形と略同一の円弧状の断面形状を有する曲面５３Ａとしている。同様に、第２の光源１７Ｂの直下にあたる、右から２番目の楕円反射面２７Ｃの右端部と最も右側の楕円反射面２７Ｄの左端部の連結部分は、直線状部２９Ｃ（図１参照）ではなく光源１７Ｂのバルブ３１に沿って延び、かつバルブ３１の断面外形と略同一の円弧状の断面形状を有する曲面５３Ｂとしている。また、曲面５３Ａ，５３Ｂの幅Ｗは光源１７Ａ，１７Ｂのバルブ３１の外径Ｄ未満に設定している。
【００６６】
反射部材１８のうち光源１７Ａ，１７Ｂの直下に位置する部分における楕円反射面２７Ａ〜２７Ｄの接続部分を直線状部２９Ａ，２９Ｃではなく曲面５３Ａ，５３Ｂとし、かつその幅Ｗをバルブ３１の外径Ｄ未満とすることにより、反射部材１８の配置精度が向上し、また、反射板曲面と平面部との境界が光源に隠れ、結果的に、光源装置１１の均斉度を向上させることができる。また、曲面５３Ａ，５３Ｂとしたことより、かつバルブ３１の外周うち反射部材１８と対向する部分の個々の位置から反射部材までの距離のばらつきが低減されて一定となる。その結果、外部電極に相当する曲面５３Ａ，５３Ｂの全面から一様に光源１７Ａ，１７Ｂに電力が供給でき、放電が安定するので光源１７Ａ，１７Ｂの発光強度がより安定する。従って、均斉度が向上し、かつ放電効率の高い光源装置１１を実現できる。
【００６７】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
（実施の形態４）
図１１は本発明の第４の実施の形態における光源装置１１を示す。拡散板２１、光学シート２２〜２４、及び液晶パネル１３の図示は省略している。光源１７Ａ，１７Ｂは、第１実施形態と同様に内部−外部電極方式であり、内部電極３２（図３参照）を備え、反射部材１８が外部電極として機能する。
【００６９】
反射部材１８の主反射面２５は２個の楕円反射面２７Ａ，２７Ｂから構成されており、３個の焦点Ｆ０，Ｆ１，Ｆ１’のうち中央の焦点Ｆ０に光源１７が配置され、左右両側の焦点Ｆ１，Ｆ１’を通るように側部反射面２６Ａ，２６Ｂが設けられている。
【００７０】
第４実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
次に、光源に関する種々の代案を説明する。前述の実施の形態では、光源１７，１７Ａ，１７Ｂとして無水銀のキセノン蛍光灯を用いたが陽陰極管も使用できる。有害物質を使用しないという環境の観点では水銀を使用しないキセノン蛍光灯が良く、高効率で低価格の光源という場合では陽極管が良い。
【００７２】
また、光源１７Ａ，１７Ｂは、図１２に示すようなバルブ３１の内部の両端に一対の内部電極３２Ａ，３２Ｂを備える内部−内部電極方式でもよい。この場合、通常各光源１７Ａ，１７Ｂに１個の点灯回路４８が必要となる。
【００７３】
さらに、光源１７Ａ，１７Ｂは、図１３に示すようなバルブ３１の外部の両端に一対の外部電極５４Ａ，５４Ｂを備える外部−外部電極方式でもよい。通常、各光源１７Ａ，１７Ｂに１個の点灯回路４８が必要となる。この外部−外部電極方式の場合、第１から第４の実施の形態が採用している内部−外部電極方式の場合と同様に誘電体バリア放電となるので、各光源１７Ａ，１７Ｂ毎に点灯回路を設ける必要はなく、最低限１個の点灯回路４８で各光源１７Ａ，１７Ｂを点灯できる。外部電極５４Ａ，５４Ｂはバルブ３１内の放電媒体に離れて配置されていればよいので、バルブ３１の外周に接触していてもよい。また、図１３では光源１７Ａ，１７Ｂの長尺方向の両端に外部電極１３０４が存在する例を図示したが、光源１７Ａ，１７Ｂの短尺方向の両端に外部電極が配置されていてもよい。また、２つの外部電極が互いに接触していなければ、それらは対照的に配置されていなくてもよい。
【００７４】
本発明の光源装置は実施の形態のような液晶ディスプレイのバックライト装置に限定されず、家庭用を含む一般照明、及び店舗照明等の照明装置に使用される光源装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の光源装置は、軽量、安価だけでなく、均斉度も向上できるので、特に液晶バックライト装置用の光源装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光源装置を備える液晶ディスプレイを示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光源装置を示す断面図。
【図３】光源と反射板の位置を示す斜視図。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光源装置の配線構造（内部−外部電極方式）を示す模式図。
【図５】シミュレーションにおける光源装置のモデルを示す断面図。
【図６】シミュレーションにより得られた位置と正面輝度の関係を示すグラフ。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例を示す断面図。
【図８】本発明の実施の形態２に係る光源装置を示す断面図。
【図９】光源と反射板平面部（外部電極）との距離と放電効率の関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る光源装置を示す断面図。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る光源装置を示す断面図。
【図１２】配線構造の第１の代案（内部−内部電極方式）を示す模式図。
【図１３】配線構造の第２の代案（外部−外部電極方式）を示す模式図。
【図１４】従来の光源装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００７７】
１１  光源装置
１２  バックライト装置
１３  液晶パネル
１４  液晶ディスプレイ
１６  筐体
１７Ａ，１７Ｂ  光源
１８  反射部材
２１  拡散板
２１ａ  光入射面
２１ｂ  光反射面
２２  拡散シート
２３  レンズシート
２４  ＤＢＥＦ
２５  主反射面
２６Ａ，２６Ｂ  側部反射面
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ
２８  基準直線
２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ  直線状部
３１  バルブ
３２  内部電極
３３  空隙
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ  擬似光源
３５Ａ〜３５Ｄ，３６Ａ〜３６Ｄ，３８，３９Ａ，３９Ｂ，４１〜４４，４６  光
４８  点灯回路
４９  湾曲面
５１Ａ，５１Ｂ  平坦面
５３Ａ，５３Ｂ  曲面
５４Ａ，５４Ｂ  外部電極
Ｆ０〜Ｆ２’  焦点
【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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