JP2000214460A - バックライト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のバックライト装置の構成では、導光体
底面から射出する射出光を、再度導光体底面で反射させ
る反射板が、その射出光の指向性に対して、最適な形状
になっていない。 【解決手段】 透明な導光体２の側端部に管状光源１、
光源反射板５を配置する。導光体２の底面（液晶表示パ
ネルが配置される側とは反対側）には、導光体２の全域
が均一に発光するような面光源手段３が形成されてい
る。面光源手段３は、例えば導光体２の底面に、白色系
のドット状拡散反射物が管状光源１から離間するほど、
密になるように形成したものである。導光体２の底面と
接する側に、導光体２からの射出光を反射させる反射板
４、導光体２の天面側に拡散板６を設ける。反射板４
は、導光体２の入光面とほぼ平行な方向に三角形状を有
しており、導光体２の入光面とほぼ垂直な方向に、頂角
が一様で多数形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置等に
搭載されるバックライト装置に関し、特に光源を導光体
の側端部に配したエッジライト方式のバックライト装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のエッジライト方式のバックライト
装置は、図１４に示すように、透明な導光体２の側端部
に管状光源１を配置し、その管状光源１を覆うように光
源反射板５が配置されている。その導光体２の底面（液
晶表示パネルなどの表示パネルが配置される側とは反対
側）には、導光体２の全域が均一に発光するような面光
源手段３が形成されている。

【０００３】さらに、導光体２の底面と接する側に、導
光体２からの射出光を反射させる反射板８が設けられ、
導光体２の天面（液晶表示パネルなどの表示パネルが配
置される側）には、導光体２からの射出光を拡散させる
拡散板６、導光体２の天面の法線方向に集光させるレン
ズシート７が配置されている。

【０００４】なお、その面光源手段３は、図１５（ａ）
に示すように、導光体２の底面に、白色系のドット状拡
散反射物、あるいはドット状に粗した粗面処理部を、管
状光源１から離間するほど、密になるように形成したも
の、図１５（ｂ）に示すように、導光体２の底面全域を
粗面処理し、その粗さが管状光源１から離間するほど、
疎になるように形成したもの、図１５（ｃ）に示すよう
に、導光体２の天面から、所望の指向性を有する光を射
出させること、かつ導光体２の全域が均一に発光するよ
うに、導光体２の底面に、三角状の溝を施したもの等が
ある。

【０００５】バックライト装置の各構成部材として、例
えば、光源１は冷陰極蛍光灯、導光体２は鏡面仕上げさ
れたＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、光源反射
板５や反射板８は白色系のＰＥＴ（ポリエチレンテレフ
タレート）シートや銀蒸着シート、拡散板６やレンズシ
ート７はＰＣ（ポリカーボネイト）等で構成されてい
る。

【０００６】また、図１４や図１５のバックライト装置
は光源２灯式の場合であるが、１灯式や複数灯式、光源
がＬ字やコの字の場合も、原理上は上記と同様である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のバックライト装置の構成では、以下に示す
ような問題点を有している。

【０００８】すなわち、導光体底面から射出する射出光
を、再度導光体底面で反射させる反射板が、その射出光
の指向性に対して、最適な形状になっていないことであ
る。

【０００９】導光体は、基本的には空気との界面で生じ
る全反射現象を利用して、効率よく光を遠方まで伝播し
ている。例えば、図１６に示すように、導光体２がＰＭ
ＭＡのとき、屈折率Ｎ２＝１．４９、空気の屈折率Ｎ１
＝１であるから、全反射角Ｒａは、式１のようになる。

【００１０】 Ｒａ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ１／Ｎ２） ＝４２．１５５° （式１）。

【００１１】導光体２に入光する光の入射角ｉと屈折角
ｒの関係は、スネルの法則より、式２のようになる。

【００１２】 Ｎ１＊ｓｉｎ（ｉ）＝Ｎ２＊ｓｉｎ（ｒ） ｒ＝ｓｉｎ^-1（（Ｎ１／Ｎ２）＊ｓｉｎ（ｉ）） （式２）。

【００１３】入射角ｉと屈折角ｒの範囲は上式より、式
３のようになる。

【００１４】 入射角ｉ：−９０°≦ｉ≦９０° 屈折角ｒ：−４２．１５５°≦ｒ≦４２．１５５° （式３）。

【００１５】図１６に示すように、この屈折角ｒの光が
導光体２の底面に到達するとき、その底面の入射角ｓ
は、導光体２の底面の傾きをαとすると、ｓ＝９０−α
−ｒ、となり、この底面の入射角ｓが全反射角Ｒａより
大きいとき全反射する。いまα＝０のとき、上式より、
底面の入射角ｓの範囲は、４７．８４５°≦ｓ、とな
り、底面の入射角ｓは必ず全反射角Ｒａより大きくなる
ため、導光体２の内部に入射した光は、空気との界面で
すべて全反射し、導光体２の底面および天面から光が射
出することはない。逆に言えば、導光体２の底面の傾き
αを変化させるか、界面に空気以外のものが存在すれ
ば、導光体２の底面および天面から光が射出することに
なる。

【００１６】導光体の光伝播の基本原理は上記に示した
ものであるが、バックライト装置の目的は、導光体上部
に配された表示装置側へ光を照射することであるから、
上記で説明したように、導光体２の底面の傾きαが０゜
のまま、あるいは界面が空気のままでは、その目的を達
せられない。そこで、図１５に示したように、導光体２
の底面の傾きαが０゜でない部分や、拡散反射物を形成
することにより、導光体２の天面から光が射出すること
になる。

【００１７】以上が、導光体が面光源として機能するた
めの基本原理であるが、導光体２の底面で全反射しない
ということは、導光体の底面を射出する光が存在するこ
とを意味する。その射出光の指向性は次のように考える
ことができる。

【００１８】図１５に示した面光源手段は、光線追跡上
で考えれば、図１６に示すように、導光体２の底面の傾
きαが規則的、あるいはランダムに変化したものの集合
体と考えることができる。そこで、図１６に示すよう
に、導光体２の内部に入射した光が、導光体２の底面の
傾きαに対して、どのような傾きで射出するかを、以下
に示す理論式より算出した。

【００１９】導光体２に入光する光の入射角ｉと屈折角
ｒ、底面の入射角ｓおよび全反射角Ｒａは上記より、式
４のような関係である。

【００２０】 Ｒａ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ１／Ｎ２） ｒ＝ｓｉｎ^-1（（Ｎ１／Ｎ２）＊ｓｉｎ（ｉ）） ｓ＝９０−α−ｒ ｓ＞Ｒａのとき 全反射するため導光体底面の射出光なし ｓ≦Ｒａのとき ｔ＝ｓｉｎ^-1（（Ｎ２／Ｎ１）＊ｓｉｎ（ｓ）） ｕ＝α＋ｔ 入射角ｉ：−９０°≦ｉ≦９０° 屈折角ｒ：−４２．１５５°≦ｒ≦４２．１５５° （式４）。

【００２１】導光体２の底面の傾きαが変化したとき、
屈折角ｒを有する光が導光体２の底面で全反射するとき
の角度範囲は、式５のようになる。

【００２２】 ９０−α−ｒ≧Ｒａ ｒ≦９０−α−Ｒａ （式５）。

【００２３】導光体２がＰＭＭＡのとき、屈折率Ｎ２＝
１．４９、空気の屈折率Ｎ１＝１より、式６のような関
係が得られる。

【００２４】 Ｒａ＝４２．１５５° ｒ＜４７．８４５°−α （式６）。

【００２５】すなわち、導光体２の底面の傾きαと、導
光体２内部に入射した光の関係は式７のようになる。

【００２６】 α＜５．６９° ：すべて全反射する ５．６９°≦α＜４７．８４５°：一部全反射し 一部導光体底面より射出する ４７．８４５°≦α ：全反射する光は存在しない （式７）。

【００２７】以上により、導光体２の底面の傾きαに対
する底面射出光の指向特性は図１７のようになる。図１
７によれば、例えばα＝４０°のとき、底面射出光の傾
きｕは５１．７°から１３９．２°であることを意味す
る。すなわち、導光体２の底面の傾きαが何度であって
も、底面射出光の傾きｕは約４２°以上になるというこ
とである。但し、実際は導光体２の底面で反射した光
が、導光体２の天面でさらに反射し、再度導光体２の底
面に入射する光なども存在するので、上記以外の傾きを
有する底面射出光も存在することになるが、多重反射を
繰り返した光であるので、上記したような、一回目で底
面から射出する光に比べて、その強度が小さいのは言う
までもない。

【００２８】そこで、図１８に示すように、導光体２、
管状光源１、光源反射板５を使用して、導光体２から射
出する光の指向性（輝度）を実測した。その結果を図１
９に示す。

【００２９】なお、面光源手段３は図１５（ａ）のよう
に白色系の拡散反射塗料をドット状に印刷したもの、導
光体２は全面鏡面仕上げしたＰＭＭＡでサイズが２１５
ｍｍ（Ｈ）＊１７０ｍｍ（Ｖ）＊５ｍｍ（厚み）、光源
１は冷陰極蛍光灯で管径２．６ｍｍ、管長２２７ｍｍ、
管電流６ｍＡ、光源反射板５は白色ＰＥＴフィルムを使
用している。

【００３０】また、図１９は導光体２の中心点におい
て、導光体天面あるいは底面の法線を０゜とし、図１８
に示すＶ方向に、その中心点を基点として角度をふり、
その法線との成す角度を視野角としたときの各視野角に
おける輝度を測定し、法線輝度を１００％としたときの
相対輝度を縦軸に、視野角を横軸で表している。

【００３１】図１９によれば、導光体２の底面から射出
する光の指向性は次のようになる。まず、法線輝度（視
野角０゜のときの輝度）に比べて、視野角４０゜で２
倍、視野角７５゜では６．７５倍にもなり、圧倒的に視
野角の大きい光が強い。このことは図１７で説明したよ
うに、理論上、底面射出光の大部分は傾き約４２°以上
になるという内容と一致する。

【００３２】一方、導光体２の天面から射出する光の指
向性も傾向的に上記と同じであるが、天面の方から射出
する光は、面光源手段３で拡散された光であり、底面側
ほど指向性は強くない。注目すべきは、導光体２の底面
から射出する視野角の大きい光は、導光体２の天面から
射出する光よりも、はるかに強いということである。

【００３３】従来のバックライト装置は、図１４に示す
ように、導光体２の底面の下に、白色系のＰＥＴシート
や銀蒸着シートを反射板８として設けているが、その反
射板は鏡面あるいは拡散反射であり、図２０に示すよう
に、射出角の小さい光（例えば、図中破線で示したよう
な光）に対しては、効率よく導光体天面の法線方向に光
を反射させることができるが、射出角の大きい光（例え
ば、図中実線で示したような光）に対しては、導光体底
面に角度が浅く入射するため、効率よく導光体天面の法
線方向に光を反射させることができない。例えば、図２
０に示すように、入射角ｉ＝７０゜、屈折率Ｎ１＝１、
屈折率Ｎ２＝１．４９のとき、反射率Ｒは式８から求ま
り、反射率が大きくなる。

【００３４】 Ｒ＝０．５＊（（ｓｉｎ²（ｉ−ｒ）／ｓｉｎ²（ｉ＋ｒ））＋ （ｔａｎ²（ｉ−ｒ）／ｔａｎ²（ｉ＋ｒ））） ｒ＝ｓｉｎ^-1（（Ｎ１／Ｎ２）＊ｓｉｎ（ｉ）） ∴Ｒ＝０．１６８９＝１６．８９％ （式８）。

【００３５】また、入射した光は、その強度が小さい
上、導光体天面から射出するときの角度は、やはり浅い
ままである。すなわち、従来のバックライト装置の反射
板は、導光体底面からの射出光の指向特性に全く適して
いないのである。

【００３６】また、従来技術には、例えば特開平５−１
９６８２０号公報や特開平７−２０４６２号公報のよう
に、導光体そのもので、導光体天面の法線方向に光を射
出する手段もあるが、次に説明するような問題がある。

【００３７】つまり、導光体内部を伝播する光の傾き
（図１６でいえば、屈折角ｒを意味する）は、上記した
ように、導光体がＰＭＭＡであるなら、０°≦ｒ≦４
２．１５５°であり、各々の傾きを有する光の強度は、
光源あるいは光源反射板が特別な配光性を持たない限
り、ほぼ一様であると考えられる。すなわち、導光体天
面の法線に光を射出する時の、導光体底面の傾きが最適
とするなら、その最適角は導光体内部を伝播する光の傾
きによって異なるし、導光体底面での反射率も小さくな
り、よって導光体天面の法線方向に射出する光よりも、
はるかに導光体底面から射出する光の方が大きいのであ
る。

【００３８】例えば、図１６に示すように、Ｎ１＝１、
Ｎ２＝１．４９、入射角ｉが０゜、２０゜、６０゜のと
き、導光体２の底面の傾きαの最適角、反射率Ｒを表１
に示す。また、表２に導光体２の底面の傾きαの最適角
に対して、入射角ｉが０゜、２０゜、６０゜のとき、反
射率Ｒ、導光体天面射出角ｗを示す。なお、導光体天面
射出角ｗは式９より求まる。

【００３９】 ｖ＝ｓ−α ｗ＝ｓｉｎ^-1（（Ｎ２／Ｎ１）＊ｓｉｎ（ｖ）） （式９）。

【００４０】一方、導光体底面から射出する底面射出光
の傾きｕ（導光体の法線と成す角度）は、上記したよう
に、大きいのは改めて言うまでもない。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表１、表２によれば、導光体に０゜で入射
した光は、導光体の底面の傾きαを４５゜にすれば、全
反射で導光体天面の法線方向に光を射出するすることが
できるが、２０゜で入射した光は、導光体底面で５．９
１％の反射率しかなく（導光体の吸収率を無視すれば、
９４．０９％は導光体底面を透過することを意味す
る）、導光体天面射出角も２０゜になる。また、導光体
の底面の傾きαを２７．２５゜にすれば、０゜や２０゜
で入射した光は、導光体底面を全反射させることができ
るが、導光体天面射出角はそれぞれ、５９．９゜、３
４．３゜と大きくなる。６０゜で入射した光は、導光体
天面射出角は０゜になるが、導光体底面で４．２％の反
射率しかない。

【００４４】以上のように、従来技術の導光体反射板、
あるいは導光体そのものだけで、導光体天面から、その
法線方向に光を効率よく射出することはできないのであ
る。

【００４５】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決するためになされたものであり、導光体底面から射
出する光を、効率よく導光体の法線方向に反射させる導
光体の反射板を形成することにより、高輝度のバックラ
イト装置を提供することにある。

【００４６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のバックラ
イト装置は、表示装置の背面側に配され、光を伝播、反
射、拡散させる導光体と、前記導光体の少なくとも一側
端部に配される光源と、前記導光体の底面に配され、前
記導光体からの光を反射させる反射手段とが形成された
バックライト装置において、前記反射手段は、前記導光
体の入光面とほぼ平行な方向に、頂角による稜線を有す
る三角形状を成し、前記導光体の入光面とほぼ垂直な方
向に、頂角が一様で多数形成されていることを特徴とす
る。

【００４７】請求項２記載のバックライト装置は、表示
装置の背面側に配され、光を伝播、反射、拡散させる導
光体と、前記導光体の少なくとも一側端部に配される光
源と、前記導光体の底面に配され、前記導光体からの光
を反射させる反射手段とが形成されたバックライト装置
において、前記反射手段は、前記導光体の入光面とほぼ
垂直な方向に、頂角による稜線を有する三角形状を成
し、前記導光体の入光面とほぼ水平な方向に頂角が一様
で多数形成されていることを特徴とする。

【００４８】請求項３記載のバックライト装置は、表示
装置の背面側に配され、光を伝播、反射、拡散させる導
光体と、前記導光体の少なくとも一側端部に配される光
源と、前記導光体の底面に配され、前記導光体からの光
を反射させる反射手段とが形成されたバックライト装置
において、前記反射手段は、前記導光体の入光面とほぼ
平行な方向およびほぼ垂直な方向に、頂角による稜線を
有するピラミッド形状を成し、前記導光体の入光面とほ
ぼ平行な方向およびほぼ垂直な方向に頂角が一様で多数
形成されていることを特徴とする。

【００４９】請求項４記載のバックライト装置の反射手
段の反射面は、拡散面で形成されることを特徴とする。

【００５０】請求項５記載のバックライト装置の反射手
段の反射面の接続部は、曲面で形成されることを特徴と
する。

【００５１】請求項６記載のバックライト装置の反射手
段は、前記導光体と前記光源とを収納するために設けら
れた筐体の導光体と接する面に設けられていることを特
徴とする。

【００５２】上記構成による作用を説明する。請求項１
記載のバックライト装置によれば、導光体底面から射出
する、導光体の入光面とほぼ垂直な方向に指向性をもつ
光の主光線を、簡素な形状の反射板で、導光体天面の法
線方向に反射することができるため、高輝度のバックラ
イト装置を実現できる。

【００５３】請求項２記載のバックライト装置によれ
ば、導光体底面から射出する、導光体の入光面とほぼ平
行な方向に指向性をもつ光の主光線を、簡素な形状の反
射板で、導光体天面の法線方向に反射することができる
ため、高輝度のバックライト装置を実現できる。

【００５４】請求項３記載のバックライト装置によれ
ば、導光体底面から射出する、導光体の入光面とほぼ平
行、および垂直な方向に指向性をもつ光の主光線を、導
光体天面の法線方向に反射することができるため、より
高輝度のバックライト装置を実現できる。

【００５５】請求項４記載のバックライト装置によれ
ば、導光体底面から射出する光の主光線を、反射板にお
いて拡散反射させることにより、導光体天面の法線方向
に反射しながら、反射ムラなどの発光ムラを解消するこ
とができるため、高輝度で、均一な発光面を有するバッ
クライト装置を実現できる。

【００５６】請求項５記載のバックライト装置によれ
ば、導光体底面から射出する光の主光線を、反射板にお
いて鏡面、あるいは拡散反射させることにより、導光体
天面の法線方向に反射しながら、反射面の接続部での乱
反射や、反射面の反射ムラなどの発光ムラを解消するこ
とができるため、高輝度で、均一な発光面を有するバッ
クライト装置を実現できる。

【００５７】請求項６記載のバックライト装置によれ
ば、前記反射手段を単独で形成する必要が無いため、部
材削減がなされた高輝度のバックライト装置を実現でき
る。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のバックライト装
置の具体的な構成、原理等について、図面に基づき説明
する。

【００５９】（実施形態１）図１は、実施形態１のバッ
クライト装置を示す断面図である。なお、図１に図示し
ないが、本発明のバックライト装置も、図１８に示すよ
うに、Ｈ、Ｖ方向に、照射する液晶表示パネル等の表示
装置の画面サイズに応じた大きさを有している。

【００６０】図１に示すように、その構成は従来と同様
に、透明な導光体２の側端部に管状光源１を配置し、そ
の管状光源１を覆うように光源反射板５が配置されてい
る。その導光体２の底面（液晶表示パネルなどの表示装
置が配置される側とは反対側）には、導光体２の全域が
均一に発光するような面光源手段３が形成されている。
その面光源手段３は、図１５（ａ）に示すように、導光
体２の底面に、白色系のドット状拡散反射物、あるいは
ドット状に粗した粗面処理部を、管状光源１から離間す
るほど、密になるように形成したもの、図１５（ｂ）に
示すように、導光体２の底面全域を粗面処理し、その粗
さが管状光源１から離間するほど、疎になるように形成
したもの、図１５（ｃ）に示すように、導光体２の天面
から、所望の指向性を有する光を射出させること、かつ
導光体２の全域が均一に発光するように、導光体２の底
面に、三角状の溝を施したもの等で形成すればよいが、
後述する反射板の原理から、上記（ａ）のドット状に粗
した粗面部で形成した方が適している。

【００６１】さらに、導光体２の底面と接する側に、導
光体２からの射出光を反射させる反射板４、導光体２の
天面と接する側に、導光体２からの射出光を拡散させる
拡散板６を設けるが、反射板４は、図３に示すように、
導光体の入光面とほぼ平行な方向（図３に示すＨ方向）
に、頂角による稜線を有する三角形状を成したものを、
導光体の入光面とほぼ垂直な方向（図３に示すＶ方向）
に、頂角が一様で多数形成する。

【００６２】上記の各構成部材として、例えば、光源１
は冷陰極蛍光灯、導光体２は鏡面仕上げされたＰＭＭＡ
（ポリメチルメタクリレート）、光源反射板５は白色系
の高反射ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート
や銀蒸着シート、拡散板６はＰＣ（ポリカーボネイト）
等で構成するが、上記の材料に限定されるものではな
い。また、反射板４は、銀やアルミなどを、直接加工し
たものや、樹脂、ガラスなどの基材に蒸着したもので構
成するが、反射率の高い鏡面を有するものであれば、上
記の材料や、加工方法に限定されるものではない。

【００６３】なお、反射板４の三角形のピッチや頂角に
ついては、後述するように、面光源手段３や、そこから
射出する光の指向性、導光体２の天面に配置する拡散板
６のような光学シートによって、その最適値は異なるの
で、特に限定しない。

【００６４】以上のようなバックライト装置において、
導光体２の底面から射出する光が、反射板４の三角形の
頂角βによって、どのように反射されるかについて、図
２に基づき説明する。

【００６５】図２は、本発明の反射板による光線反射の
原理図である。図２の範囲によれば、導光体２の底面
から出射角θ１で光が射出し、反射板４の反射面Ａで反
射されて、再び導光体２の底面へ入射するときの入射角
θ３は、式１０より求まる。

【００６６】 θ２＝θ１−α α＝９０−（β／２） θ３＝α−θ２ ＝２＊α−θ１ ＝１８０−β−θ１ （式１０）。

【００６７】すなわち、導光体２の底面から出射角θ１
で射出する光は、三角形の頂角βで、上式のように入射
角θ３の光に変換されるのである。

【００６８】導光体の天面と底面が平行で、かつ鏡面で
あれば、図２に示すように、スネルの法則より、θ３＝
θ５、となる。実際には、導光体底面には面光源手段３
が存在するが、図１５（ａ）に示すような、ドット状拡
散部で形成した場合は、それ以外のところは上式のよう
になるし、図１５（ｂ）や（ｃ）に示すように、導光体
２の底面に傾きがあっても、上記と同様に、スネルの法
則より、その傾きの関数でθ３とθ５は表現できる。面
光源手段３はドット状に粗した粗面部で形成した方が適
しているのは、図２のように反射板４の頂角βで、導光
体天面から射出する光の指向性を制御しやすいからであ
る。なお、図２で示す範囲、のように、反射面Ｂで
反射される光もあるが、従来技術の課題で説明したよう
に、導光体の底面から射出した光の傾き（図２ではθ１
を意味する）は大部分４０゜以上になるので、ほとんど
は範囲のように、反射面Ａで反射されると考えて良
い。

【００６９】以上から、図２において、屈折率Ｎ１＝
１、Ｎ２＝１．４９としたとき、導光体２の底面からの
光の出射角θ１、反射板４の頂角β、導光体２の底面へ
の光の入射角θ３の関係は、図４のようになる。なお、
図中の±の符号は、図２で図示した方向の傾きを＋と
し、出射角θ１は±４０°、±６０°、±８０°を代表
させて算出している。

【００７０】図４によれば、例えば反射板４の頂角β＝
１００°のとき、導光体２の底面から出射角θ１＝±８
０°で射出した光は、反射板４の反射面Ａで反射され
て、再び導光体２の底面へ入射角θ３＝０°で入射す
る。同様に、導光体２の底面を出射角θ１＝±６０°、
±４０°で射出した光は、それぞれ入射角θ３＝２０
°、４０°で入射する。

【００７１】ところで、導光体２の底面から射出する光
の指向性が、その底面全域において、図１９のようにな
るとき、視野角（上記でいうところの出射角θ１に相当
する）８０°あたりの輝度が最大であるから、頂角β＝
１００°の反射板を導光体２の底面に配置すれば、この
最大輝度を有する光が、入射角θ３＝０°の光として、
導光体２の底面に反射されるため、結局導光体天面から
射出する光の輝度は、飛躍的に向上する。あるいは、導
光体２の底面から射出する光を、上記のように１本ずつ
の光線としてではなく、例えば出射角θ１＝±４０°〜
±８０°の領域のある光として考えたとき、図４によれ
ば、頂角β＝１２０°の反射板を導光体２の底面に配置
すれば、入射角θ３＝０°〜±２０°で反射されるた
め、導光体２の底面から射出する光を、導光体２の天面
の法線方向に、最も効率よく集光できることになる。

【００７２】以上のことから、本発明のバックライト装
置によれば、導光体の底面から射出する光は、反射板の
頂角により、導光体の天面において所望する角度で射出
するように、反射板で反射させることができるのであ
る。

【００７３】通常は、導光体の天面の法線方向の輝度を
強めたい場合が多いと考えられ、また導光体の底面から
射出する光の指向性が、上記のように出射角θ１＝±４
０°〜±８０°で強い場合、反射板の頂角は１００°〜
１２０°が最適であると考えられる。

【００７４】しかしながら、下記に示すような場合、反
射板の頂角は１００°〜１２０°にはならず、大きく変
化する。

【００７５】例えば、図５（ａ）に示すように、導光体
の底面が規則性のある傾きを有する場合、（ｂ）に示す
ように、導光体の天面が規則性のある傾きを有する場
合、（ｃ）と（ｄ）に示すように、導光体の天面に指向
性を変換する拡散板６やレンズシート７がある場合であ
る。また、図６に示すように、液晶表示装置１０の画面
の法線方向の輝度を強めるには、バックライト装置１１
の発光面から斜め方向の輝度を強くしなければならない
場合などである。

【００７６】一例として図７に示すように、導光体２の
天面に頂角４０°のレンズシート７があり、導光体の底
面から射出する光の指向性が出射角θ１＝±７０°で強
いとした場合、反射板４の最適頂角は、１６０°にな
る。

【００７７】以上のように、反射板の頂角は、どんな場
合でも１００°〜１２０°が最適ではなく、表示装置画
面あるいはバックライト装置発光面の目的に応じて、導
光体の天面から射出する光の指向性が、それぞれに適し
たものになるように、反射板の頂角を設定すれば良い。

【００７８】すなわち、本発明のバックライト装置にお
いて、その反射板の頂角は、特に限定されるものではな
い。なお、その頂角のピッチは、微小な方が良いが、三
角形状による稜線や、反射面の部分的な反射による発光
ムラを、上記した拡散板６で、視認できないレベルに拡
散できる程度であれば良い。

【００７９】（実施形態２）次に、実施形態２のバック
ライト装置における反射板４を図８に示す。なお、図８
には図示しないが、そのバックライト装置は、図１に示
す反射板４を、図８の反射板４に、下記に示す内容にな
るよう、置き換えたものである。

【００８０】反射板４は、図８に示すように、導光体の
入光面とほぼ垂直な方向（図８に示すＶ方向）に、頂角
による稜線を有する三角形状を成したものを、その入光
面とほぼ平行な方向（図８に示すＨ方向）に、頂角が一
様で多数形成する。

【００８１】このように反射板４を配置した場合、導光
体２の底面からの射出光において、導光体２の入光面と
ほぼ水平な方向（図８に示すＨ方向）に指向性をもった
光を、反射板４の頂角により、前記と同様の原理で、導
光体の天面において所望する角度で射出するよう、反射
させることができる。

【００８２】（実施形態３）次に、実施形態３のバック
ライト装置における反射板４を図９に示す。なお、図９
には図示しないが、そのバックライト装置は、図１に示
す反射板４を、図９の反射板に、下記に示す内容になる
よう、置き換えたものである。

【００８３】反射板４は、図９に示すように、導光体の
入光面とほぼ平行な方向（図９に示すＨ方向）と、その
入光面とほぼ垂直な方向（図９に示すＶ方向）に、頂角
による稜線を有するピラミッド形状を成したものを、そ
の入光面とほぼ平行な方向（図８に示すＨ方向）と、そ
の入光面とほぼ垂直な方向（図９に示すＶ方向）に、頂
角が一様で多数形成する。

【００８４】このように反射板４を配置した場合、導光
体２の底面からの射出光において、導光体の入光面とほ
ぼ平行な方向（図９に示すＨ方向）と、その入光面とほ
ぼ垂直な方向（図９に示すＶ方向）の両方向に指向性を
もった光を、反射板４の頂角により、前記と同様の原理
で、導光体の天面において所望する角度で射出するよ
う、反射させることができる。

【００８５】（実施形態４）次に、実施形態４のバック
ライト装置における反射板４を図１０に示す。なお、図
１０には図示しないが、そのバックライト装置は、図１
８に示すように、Ｈ、Ｖ方向に、照射する液晶表示パネ
ル等の表示装置の画面サイズに応じた大きさを有してい
る。

【００８６】反射板４は、図１０に示すように、導光体
の入光面とほぼ垂直な方向（図１０に示すＶ方向）にお
いて、その頂角が光源から離間するほど大きくなる形状
である。このような反射板は、実施形態１から実施形態
３で説明した反射板にも、導光体入光面とほぼ垂直な方
向（図３および図９に示すＶ方向）に連続する頂角に適
用することができる。

【００８７】導光体の入光面から離間するほど、導光体
の底面からの射出光の主光線の傾き（図２で示すθ１を
意味する）が大きくなる光を、導光体の天面へ出射する
ためには、反射板４の頂角を大きくする必要がある。導
光体の入光面に近いほど、導光体の底面からの射出光の
主光線の傾き（図２で示すθ１を意味する）が小さくな
る光を、導光体の天面へ出射するためには、反射板４の
頂角を小さくする必要がある。

【００８８】このように反射板４を配置した場合、導光
体の底面からの射出光の指向性に均一性がなく、導光体
の入光面から離間するほど、導光体の底面からの射出光
の主光線（指向性分布において、輝度が比較的高い光
線）の傾き（図２で示すθ１を意味する）が大きくなる
指向性をもった光を、反射板４の頂角により、前記と同
様の原理で、導光体の天面において所望する角度で射出
するよう、反射させることができる。

【００８９】（実施形態５）次に、バックライト装置の
反射板４の反射面拡大図を図１１に示す。なお、図１１
には図示しないが、そのバックライト装置は、図１８に
示すようにＨ、Ｖ方向に、照射する液晶表示パネル等の
表示装置の画面サイズに応じた大きさを有している。

【００９０】反射板４は、図１１に示すように、上記と
同様にほぼ三角形状を成すが、その反射面がランダムな
凹凸を有する拡散面を成し、その反射面の接続部（図１
１に示すＡ、Ｂ）が成す角度βを頂角とする。このよう
な反射板は、実施形態１から実施形態４で説明した反射
板の反射面に適用することができる。

【００９１】このような反射面は、例えば高い反射率を
有する樹脂や金属の表面を粗面処理したり、白色系の拡
散反射物を塗布するなどして形成する。なお、その反射
面が反射率の高い拡散面を有するのであれば、上記の材
料や、加工方法に限定されるものではない。

【００９２】このように反射板４を配置した場合、導光
体の底面からの射出光の主光線を、導光体の天面におい
て所望する角度で射出するよう反射しつつ、拡散光とし
て反射させることができる。

【００９３】（実施形態６）次に、バックライト装置の
反射板４の反射面拡大図を図１２に示す。なお、図１２
には図示しないが、バックライト装置は、図１８に示す
ようにＨ、Ｖ方向に、照射する液晶等の表示装置の画面
サイズに応じた大きさを有している。

【００９４】反射板４は、図１２に示すように、上記と
同様にほぼ三角形状を成すが、その反射面の接続部（図
１２に示すＡ、Ｂ）が、円弧などの曲線を成し、その反
射面の成す角度βを頂角とする。このような反射板は、
実施形態１から実施形態４で説明した反射板の反射面に
適用することができる。

【００９５】このような反射面は、上記と同様な材質、
加工方法例で形成する。なお、その接続部が曲線で形成
されるのであれば、上記の材料や、加工方法に限定され
るものではない。

【００９６】このように反射板４を配置した場合、導光
体の底面からの射出光の主光線を、導光体の天面におい
て所望する角度で射出するよう反射しつつ、反射面の接
続部での乱反射を抑制させることができる。

【００９７】（実施形態７）次に、実施形態７のバック
ライト装置における反射板４を図１３に示す。なお、図
１３には図示しないが、そのバックライト装置は、図１
８に示すように、Ｈ、Ｖ方向に、照射する液晶表示パネ
ル等の表示装置の画面サイズに応じた大きさを有してい
る。

【００９８】図１３において、筐体９はバックライト装
置の各部材を保持、収納するものであり、その筐体９と
導光体２の底面が接する面は、実施形態１から実施形態
４のいずれかの一つの反射板と同一形状であり、その反
射面を実施形態５または実施形態６で説明した形状と組
み合わせても良い。

【００９９】筐体９は、例えば高い反射率を有する樹脂
や金属を、金型成形、切削等の加工で形成したり、反射
率が低い材質での加工後、筐体９と導光体２の底面が接
する面に、高い反射率を有する銀やアルミなどを蒸着し
たもので形成しても良い。なお、筐体９と導光体２の底
面が接する面が、反射率の高い鏡面を有するのであれ
ば、上記の材料や、加工方法に限定されるものではな
い。

【０１００】このように反射板４を配置した場合、反射
板４の頂角により、上記と同様の原理で、導光体の天面
において所望する角度で射出するよう、反射させること
ができる。

【０１０１】上記で説明したバックライト装置は、導光
体の対向する側端部に光源を、１本ずつ配置した場合の
ものであるが、一側端部に配置する場合、光源をＬ字型
にして直交する二側端部に配置する場合、光源をコの字
型にして直交する三側端部に配置する場合、あるいは、
側端部に複数の光源を配置する場合でも適応することが
できる。

【０１０２】

【発明の効果】本発明のバックライト装置によれば、導
光体底面から射出する光を、導光体天面から所望する角
度で射出するように、簡素な形状の反射板で反射し再利
用できる。さらに、バックライト装置の各部材を収納す
るための筐体の一部を反射板とすることにより、従来と
比べて、次のような効果が得られる。

【０１０３】 高輝度のバックライト装置を提供できる。 レンズシートを必ずしも必要としない。 部材削減ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１のバックライト装置の断面図であ
る。

【図２】本発明の反射板４による光線反射の原理図であ
る。

【図３】実施形態１のバックライト装置の反射板４の形
状を示す全体図である。

【図４】本発明の反射板４の反射特性を表す図である。

【図５】バックライト装置の構成を示す断面図である。

【図６】バックライト装置１１に対して液晶表示装置１
０が斜めに傾斜している場合を示している図である。

【図７】導光体２の上にレンズシート７がある場合、本
発明の反射板４による光線反射の原理図である。

【図８】実施形態２のバックライト装置の反射板４の形
状を示す全体図である。

【図９】実施形態３のバックライト装置の反射板４の形
状を示す全体図である。

【図１０】実施形態４のバックライト装置の反射板４の
形状を示す全体図である。

【図１１】実施形態５のバックライト装置の反射板４の
反射面の形状を示す図である。

【図１２】実施形態６のバックライト装置の反射板４の
反射面の形状を示す図である。

【図１３】実施形態７のバックライト装置の反射板４の
形状を示す図である。

【図１４】従来のバックライト装置の断面図である。

【図１５】導光体底面の面光源手段の断面図である。

【図１６】導光体の内部を伝播する光の光線追跡図であ
る。

【図１７】導光体底面における傾きと射出光の角度の関
係を表すグラフである。

【図１８】反射板を除いたバックライト装置を示す全体
図である。

【図１９】導光体底面および天面の中心における視野角
に対する輝度の関係を表すグラフである。

【図２０】従来の反射板による光線反射の原理図であ
る。

【符号の説明】

１ 管状光源 ２ 導光体 ３ 面光源手段 ４、８ 反射板 ５ 光源反射板 ６ 拡散板 ７ レンズシート ９ 筐体 １０ 液晶表示装置 １１ バックライト装置 Ｒ 反射率 ｉ 入射角 ｒ 屈折率 ｕ 底面射出光の傾き ｗ 導光体底面射出角 α 導光体の底面の傾き β 頂角 θ１ 出射角 θ３ 入射角

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示装置の背面側に配され、光を伝播、
   反射、拡散させる導光体と、前記導光体の少なくとも一
   側端部に配される光源と、前記導光体の底面に配され、
   前記導光体からの光を反射させる反射手段とが形成され
   たバックライト装置において、 前記反射手段は、前記導光体の入光面とほぼ平行な方向
   に、頂角による稜線を有する三角形状を成し、前記導光
   体の入光面とほぼ垂直な方向に、頂角が一様で多数形成
   されていることを特徴とするバックライト装置。
2. 【請求項２】 表示装置の背面側に配され、光を伝播、
   反射、拡散させる導光体と、前記導光体の少なくとも一
   側端部に配される光源と、前記導光体の底面に配され、
   前記導光体からの光を反射させる反射手段とが形成され
   たバックライト装置において、 前記反射手段は、前記導光体の入光面とほぼ垂直な方向
   に、頂角による稜線を有する三角形状を成し、前記導光
   体の入光面とほぼ水平な方向に頂角が一様で多数形成さ
   れていることを特徴とするバックライト装置。
3. 【請求項３】 表示装置の背面側に配され、光を伝播、
   反射、拡散させる導光体と、前記導光体の少なくとも一
   側端部に配される光源と、前記導光体の底面に配され、
   前記導光体からの光を反射させる反射手段とが形成され
   たバックライト装置において、 前記反射手段は、前記導光体の入光面とほぼ平行な方向
   およびほぼ垂直な方向に、頂角による稜線を有するピラ
   ミッド形状を成し、前記導光体の入光面とほぼ平行な方
   向およびほぼ垂直な方向に頂角が一様で多数形成されて
   いることを特徴とするバックライト装置。
4. 【請求項４】 前記反射手段の反射面は、拡散面で形成
   されることを特徴とする請求項１から３記載のバックラ
   イト装置。
5. 【請求項５】 前記反射手段の反射面の接続部は、曲面
   で形成されることを特徴とする請求項１から４記載のバ
   ックライト装置。
6. 【請求項６】 前記反射手段が、前記導光体と前記光源
   とを収納するために設けられた筐体の導光体と接する面
   に設けられていることを特徴とする請求項１から５記載
   のバックライト装置。