(57)【要約】【課題】厚さ方向に大型化させることなく、十分な色混合が可能であり、しかも、発光面で均一照度の光を得ることができるバックライトを提供する。【解決手段】各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの出射光が入射する導光路２０を筐体２の背面に沿って形成する。導光路２０の終端（出射面２２ｂ）からの出射光を反射面３０で反射して発光面９ａ方向に拡散させる。加えて、第１，第２の導光板２１，２２を導光方向Ｏに連接して導光路２０を形成し、これら第１の導光板２１の出射面２１ｂ上の平面２１ｂ２及び第２の導光板２２の入射面２２ａ上の平面２２ａ２を仰角θ１で傾斜させる。さらに、第１，第２の導光板２１，２２の連設部において、ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各発光部１０ａに正対する位置で、出射面２１ｂ上の平面２１ｂ１と入射面２２ａ上の平面２２ａ１とを導光方向Ｏに垂直な状態で当接させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面が開口された筐体と、
前記筐体の開口部に設定された発光面と、
発光色の異なる複数種類の光源と、
複数種類の前記各光源からの光を入射して前記筐体の背面に沿った奥行き方向に導く導光路と、
前記導光路の終端から出射された光を反射して前記発光面に導く反射面とを具備し、
前記導光路は導光方向に連設する複数の導光板を有し、
隣接する前記導光板の各端面は、互いに当接され、前記光源との相対位置に応じて設定される領域毎に前記導光方向に対して異なる仰角の平面で構成されていることを特徴とするバックライト。
【請求項２】
前記各端面は、前記光源の発光部に正対する領域が前記導光方向に対して垂直な平面で構成されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト。
【請求項３】
前記各端面は、前記光源から離間する程、前記導光方向に対して小さな仰角の平面で構成された領域を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光色の異なる複数種類の発光ダイオード等の発光素子を光源として用いたバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶装置等のバックライトにおいては、冷陰極蛍光ランプ等に代えて、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いたバックライトが数多く提案されている。ところで、一般に、ＬＥＤは発光色の個体差が大きいため、この種のバックライトでは、複数種類のＬＥＤから出射される光を混合することによって所望の色の光が生成される。
【０００３】
このような色混合によって所望の光を生成するための技術として、例えば、特許文献１には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤの周囲を反射性を持つ透光性円筒体で囲んだ導光体ブロックを光反射板上に配列し、各ＬＥＤからの出射光を透光性円筒体で内部反射させることにより白色混合させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３３９８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術において、各ＬＥＤからの光線を十分に混合させるためには透光性円筒体の高さを高くする必要があるため、バックライトが厚さ方向に大型化する経口にある。また、この種のバックライトは、各導光体ブロック間での光量が不足しがちな傾向にあり、発光面で均一な照度を得ることが困難であった。
【０００５】
本発明は、厚さ方向に大型化させることなく、十分な色混合が可能であり、しかも、発光面で均一照度の光を得ることができるバックライト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】
【０００６】
本発明は、前面が開口された筐体と、前記筐体の開口部に設定された発光面と、発光色の異なる複数種類の光源と、複数種類の前記各光源からの光を入射して前記筐体の背面に沿った奥行き方向に導く導光路と、前記導光路の終端から出射された光を反射して前記発光面に導く反射面とを具備し、前記導光路は導光方向に連設する複数の導光板を有し、隣接する前記導光板の各端面は、互いに当接され、前記光源との相対位置に応じて設定される領域毎に前記導光方向に対して異なる仰角の平面で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のバックライトによれば、厚さ方向に大型化させることなく、十分な色混合が可能であり、しかも、発光面で均一照度の光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の第１の実施形態に係わり、図１はバックライトの分解斜視図、図２はバックライトの要部断面図、図３は光源モジュールの分解斜視図、図４は光源モジュールの要部断面図、図５は光源モジュールにおける光の挙動を示す説明図である。
【０００９】
図１，２に示すバックライト１は、例えば、液晶テレビ等に好適なバックライトであり、このバックライト１は、前面が開口した扁平な略箱形形状の筐体２を有する。この筐体２は、例えば、矩形の背面板２ａと、当該背面板２ａの各辺に立設する側壁２ｂとが射出成型によって一体形成された樹脂成型品で構成されている。
【００１０】
筐体２の内部には、例えば、発光色の異なる複数種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として白色光を生成する複数組（例えば、４組）の光源モジュール５が、筐体２の長手方向に沿って等間隔毎に配設されている。ここで、各光源モジュール５は、各々の導光路２０（後述する）の終端が筐体２の中心部に指向するよう、当該筐体２の中心部に対して対象位置に配列されている。
【００１１】
また、筐体２には、例えば、矩形の開口部６ａが開口するベゼル６が前面側から冠設されている。筐体２とベゼル６との間には、例えば、平面略矩形形状をなす拡散板７と、前面側に拡散シート９を貼着した平面略矩形形状のレンズシート８とが、背面側から順に重畳された状態で挟持されている。そして、ベゼル６の開口部６ａから外部に露呈する拡散シート９上の領域が、発光面９ａとして設定されている。また、筐体２内において、拡散板７と各光源モジュール５との間には、空気層１１が形成されている。
【００１２】
図３，４に示すように 光源モジュール５は、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが光源として実装された光源ユニット１５と、光源ユニット１５から供給される各色の光線を入射して筐体２の背面に沿った奥行き方向に導く導光路２０と、導光路２０の終端から出射された光を反射して発光面９ａに導く反射面３０とを備えて要部が構成されている。
【００１３】
本実施形態において、光源ユニット１５は、例えば、細長な短冊状のＬＥＤ基板１６上に、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色を１組とする２組の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが実装されて要部が構成されている。
【００１４】
また、導光路２０は、光源ユニット１５に連設する第１の導光板２１と、この第１の導光板２１の出射側に連設する第２の導光板２２とを有する。第１の導光板２１の入射面２１ａは、光源ユニット１５の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに当接されている。また、第１の導光板２１の出射面２１ｂは、導光路２０の導光方向Ｏに対して異なる仰角を有する２種類の平面の組み合わせによって構成されている。具体的には、第１の導光板２１の出射面２１ｂは、ＬＥＤ１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの各発光部１０ａに正対する所定領域が導光方向Ｏに対して垂直（仰角９０度）な平面２１ｂ１で構成され、それ以外の領域が仰角θ１（θ１≦９０°）で傾斜する平面２１ｂ２で構成されている。同様に、第２の導光板２２の入射面２２ａは、ＬＥＤ１０の発光部１０ａに正対する所定領域が導光方向０に対して垂直な平面２２ａ１で構成され、それ以外の領域が仰角θ１で傾斜する平面２２ａ２で構成されている。そして、対応する平面２１ｂ１と平面２２ａ１、及び平面２１ｂ２と平面２２ａ２とは互いに当接されている。また、第１，第２の導光板２１，２２の両側には、キー溝２１ｃ，２２ｃが凹設されている。
【００１５】
このように、導光路２０は、その導光方向Ｏに沿って複数の導光板２１，２２が連設されて要部が構成されている。また、導光路２０において、隣接する導光板２１，２２の各端面は２１ｂ，２２ａは、互いに当接され、ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとの相対位置に応じて設定される領域毎に導光方向Ｏに対して異なる仰角の平面で構成されている。ここで本実施形態において、第１，第２の導光板２１，２２の導光方向Ｏの長さｄ１，ｄ２は、互いに等しい長さに設定されている。なお、第１の導光板２１の長さｄ１は、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの入射光を色混合するに十分な光路長を確保できる長さである。
【００１６】
また、反射面３０は、光源ユニット１５及び導光路２０を収容するモジュール筐体３１に一体形成されている。具体的に説明すると、本実施形態において、モジュール筐体３１は、例えば、高い光反射性を有する白色系の樹脂材料を用いて成型された扁平且つ細長な略箱形形状をなすケースで構成され、内部に、光源ユニット１５及び導光路２０を一体的に収容する収容室３２を有する。このモジュール筐体３１の前面は開口されており、さらに、長手方向の両側壁３１ａの内面には、第１，第２の導光板２１，２２のキー溝２１ｃ，２２ｃに対応するキー３３ａ，３３ｂと、第２の導光板２２の出射面２２ｂに当接するキー３３ｃが突設されている。
【００１７】
そして、第２の導光板２２のキー溝２２ｃにキー３３ｂが嵌合されると共に第２の導光板２２の出射面２２ｂにキー３３ｃが当接されることによって、第２の導光板２２はモジュール筐体３１内で位置決め保持されている。また、第１の導光板２１のキー溝２１ｃにキー３３ａが嵌合されると共に、第２の導光板２２の入射面２２ａに出射面２１ｂが当接されることによって、第１の導光板２１はモジュール筐体３１内で位置決め保持されている。ここで、第１の導光板２１の入射面２１ａと、当該入射面２１ａに対向するモジュール筐体３１の側壁３１ｂとの間には所定の空隙が形成されており、この空隙に、光源ユニット１５が挟持されている。また、第２の導光板２２の出射面２２ｂに対向するモジュール筐体３１の側壁３１ｃは、出射面２２ｂに対して離間されており、さらに、導光方向Ｏに対して仰角θ２（θ２≦９０°）で傾斜されている。これにより、側壁３１ｃの内面は、出射面２２ｂからの出射光を反射して発光面９ａに導く反射面３０として設定されている。
【００１８】
さらに、モジュール筐体３１には、当該モジュール筐体３１の前面開口部を閉塞するプリズムシート３５が配設されている。このプリズムシート３５は、複数の微細なプリズム３５ａが配列されたプリズム面を一方の面に有し、このプリズム面は、導光路２０及び反射面３０に対向されている。ここで、図１，２に示すように、本実施形態において、プリズムシート３５は、筐体２内に収容される４個の光源モジュール５の各モジュール筐体３１の前面開口部を一体的に閉塞する一枚のシートで構成されている。
【００１９】
このような構成において、図５に示すように、光源モジュール５の導光路２０では、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの出射光が第１の導光板２１の入射面２１ａに入射すると、その入射光は、第１，第２の導光板２１，２２内で全反射を繰り返しながら進行することにより、効率よく色混合される。
【００２０】
その過程において、入射光の一部は、主として第１の導光板２１の出射面２１ｂ上の平面２１ｂ２或いは第２の導光板２２の入射面２２ａ上の平面２２ａ２で反射されることによって導光路２０外に出射する。すなわち、導光路２０が第１，第２の導光板２１，２２で分割形成され、さらに、第１の導光板２１の出射面２１ｂ上の平面２１ｂ２及び第２の導光板２２の入射面２２ａ上の平面２２ａ２が仰角θ１で傾斜されることにより、これらの連設部はハーフミラーとして機能し、この連設部において、入射光の一部が導光路２０の中途から外部に出射する。
【００２１】
また、導光路２０の終端である第２の導光板２２の出射面２２ｂに到達した光は、当該出射面２２ｂから出射する。この場合において、第１，第２の導光板２１，２２の連設部では、ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各発光部１０ａに正対する位置で、平面２１ｂ１，２２ａ１が導光方向Ｏに垂直な状態で当接されているため、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射する高パワーの光が、大きくエネルギーロスすることなく、遠方の出射面２２ｂまで効率よく導かれる。
【００２２】
そして、第１，第２の導光板２１，２２の連設部で導光路２０外に出射した光は、プリズムシート３５に入射し、各プリズム３５ａの作用によって空気層１１に拡散される。また、出射面２２ｂから導光路２０外に出射した光は、反射面３０で反射された後、プリズムシート３５に入射し、各プリズム３５ａの作用によって空気層１１に拡散される。（図２参照）。
【００２３】
これにより、発光面９ａでは、均斉度の高い白色光が得られる。すなわち、例えば、実験やシミュレーション等に基づいて、各平面２１ｂ１，２１ｂ２の面積比（＝各平面２２ａ１，２２ａ２の面積比）や、平面２１ｂ２，２２ａ２の仰角θ１、反射面３０の仰角θ２等を適切に設定することにより、均斉度の高い白色光を効率よく得ることができる。
【００２４】
このような実施形態によれば、導光路２０を筐体２の背面に沿って形成することにより、バックライト１を厚さ方向に大型化させることなく、光路長を十分に確保することができる。そして、このように光路長が十分に確保された導光路２０に、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの出射光を入射させることにより、各波長光を効率よく合成することができる。そして、導光路２０の終端（出射面２２ｂ）からの出射光を反射面３０で反射して発光面９ａ方向に拡散させることにより、導光路２０を筐体２の背面に沿って形成した場合にも、高い均斉度で発光面９ａを発光させることができる。加えて、第１，第２の導光板２１，２２を導光方向Ｏに連接して導光路２０を形成し、これら第１の導光板２１の出射面２１ｂ上の平面２１ｂ２及び第２の導光板２２の入射面２２ａ上の平面２２ａ２を仰角θ１で傾斜させることにより、導光路２０で色混合した光を導光路２０の中途からも分割出射することができ、より高い均斉度で発光面９ａを発光させることができる。しかも、第１，第２の導光板２１，２２の連設部において、ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各発光部１０ａに正対する位置で、出射面２１ｂ上の平面２１ｂ１と入射面２２ａ上の平面２２ａ１とを導光方向Ｏに垂直な状態で当接させることにより、導光路２０を第１，第２の導光板２１，２２で分割形成した場合にも、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射する高パワーの光を、大きくエネルギーロスさせることなく出射面２２ｂまで効率よく導くことができる。
【００２５】
次に、図６，７は本発明の第２の実施形態に係わり、図６は光源モジュールの要部断面図、図７は光源モジュールの変形例を示す説明図である。ここで、上述の実施形態は、単一の入射面及び出射面上にＬＥＤとの相対距離に応じて異なる領域を設定し、各領域を異なる仰角の平面で構成したものであるのに対し、本実施形態は、３以上の導光板を導光方向Ｏに沿って連設して導光路を構成し、ＬＥＤに対して導光方向Ｏに沿って異なる距離で離間する入射面及び出射面毎に、ハーフミラーを構成する平面の仰角を異ならせた点が主として異なる。なお、本実施形態において、上述の第１の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【００２６】
図６に示すように、本実施形態において、導光路２０は、入射面５０ａが光源ユニット１５に連設する第３の導光板５０と、この第３の導光板５０の出射面５０ｂに入射面５１ａが当接する第４の導光板５１と、この第４の導光板５１の出射面５１ｂに入射面５２ａが当接する第５の導光板５２と、この第５の導光板５２の出射面５２ｂに入射面５３ａが当接する第６の導光板５３とで分割形成され、第６の導光板５３の出射面５３ｂが導光路２０の終端として設定されている。
【００２７】
各導光板５０〜５３の入射面５０ａ〜５３ａ及び出射面５０ｂ〜５３ｂはそれぞれ単一の平面で構成されており、これらは、導光方向Ｏに対して所定の仰角で傾斜されている。具体的には、第３の導光板５０の出射面５０ｂ及び第４の導光板５１の入射面５１ａは、導光方向Ｏに対して仰角θ３（θ３≦９０°）で傾斜する平面で構成されている。また、第４の導光板５１の出射面５１ｂ及び第５の導光板５２の入射面５２ａは、仰角θ３よりも小さな仰角θ４で傾斜する平面で構成されている。また、第５の導光板５２の出射面５２ｂ及び第６の導光板５３の入射面５３ａは、仰角θ４よりも小さな仰角θ５で傾斜する平面で構成されている。
【００２８】
このような実施形態によれば、互いに当接する出射面及び入射面を、各ＬＥＤ１０Ｒ，Ｇ，Ｂから相対的に離間するもの程、導光方向に対して小さな仰角θで傾斜させ、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから離間するにつれて低下する光量を反射量で補うことにより、各連設部から等しい光量の光を出射させることができる。
【００２９】
これにより、本実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様、均斉度の高い白色光を得ることができる。すなわち、実験やシミュレーション等に基づいて、各仰角θ３〜θ６や各導光板５０〜５３の長さｄ３〜ｄ６等を適切に設定することにより均斉度の高い白色光を効率よく得ることができる。この場合、各長さｄ３〜ｄ６は、互いに等しい長さに設定することも可能であるが、例えば、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから離間する程、短くなるよう設定してもよい。
【００３０】
さらに、例えば、図７に示すように、互いに当接する同一の出射面及び入射面上において、上述の第１の実施形態と同様、ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各発光部１０ａに正対する所定領域を、導光方向Ｏに対して垂直な平面で構成してもよい。すなわち、互いに当接する各出射面及び入射面は、ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対する導光路２０上の導光方向Ｏ及び厚さ方向での相対位置に応じて異なる仰角の平面で構成することが可能である。
【００３１】
ところで、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態で説明したバックライト１は、所定のエリア毎に光量を可変制御することが可能である。例えば、図８に示すように、各光源ユニット１５上のＲ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを１組含むエリア毎の光量を、制御装置７０によって可変制御することが可能である。すなわち、図示のバックライト１上には、８つのエリアＡ１〜Ａ８が設定されており、制御装置７０は各エリアＡ１〜Ａ８毎に、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに供給する電力を可変制御する。これにより、バックライト１は、エリアＡ１〜Ａ８毎に異なる光量の白色光を発光することが可能となる。
【００３２】
なお、上述の各実施形態において、導光路を分割形成する導光板の数は、上述したものに限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わり、バックライトの分解斜視図
【図２】同上、バックライトの要部断面図
【図３】同上、光源モジュールの分解斜視図
【図４】同上、光源モジュールの要部断面図
【図５】同上、光源モジュールにおける光の挙動を示す説明図
【図６】本発明の第２の実施形態に係わり、光源モジュールの要部断面図
【図７】同上、光源モジュールの変形例を示す要部断面図
【図８】バックライトの光をエリア毎に制御する際の説明図
【符号の説明】
【００３４】
１…バックライト、２…筐体、５…光源モジュール、９ａ…発光面、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…発光ダイオード（光源）、１０ａ…発光部、１１…空気層、１５…光源ユニット、１６…ＬＥＤ基板、２０…導光路、２１…第１の導光板、２１ａ…入射面、２１ｂ…出射面、２１ｂ１，２１ｂ２…平面、２２…第２の導光板、２２ａ…入射面、２２ａ１，２２ａ２…平面、３０…反射面、３１…モジュール筐体、３５…プリズムシート、３５ａ…プリズム、５０…第３の導光板、５０ａ…入射面、５０ｂ…出射面、５１…第４の導光板、５１ａ…入射面、５１ｂ…出射面、５２…第５の導光板、５２ａ…入射面、５２ｂ…出射面、５３…第６の導光板、５３ａ…入射面、５３ｂ…出射面、Ｏ…導光方向、θ１〜θ６…仰角
【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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