(57)【要約】【課題】偏光反射板と拡散反射板とを組み合わせて使用した場合であっても、輝度の向上効果が確実に得られる新規な構造の面状照明装置を提供する。【解決手段】光源１１からの出射光を入光面１２０ａより入射する導光板１２の一方の主面１２１の側に配置される偏光反射板１３と、導光板１２の他方の主面（主面１２１に対向する面）１２２の側に配置される拡散反射板１５とを有する面状照明装置５Ａにおいて、導光板１２の他方の主面１２２に、光源１１から入射する光の光路を変更する複数の光路変更素子１２５を設けると共に、該光路変更素子１２５の表面に、導光板１２の一対の主面１２１、１２２間を伝播する光を反射させる光反射層１２６を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
対向する一対の主面を有し、前記主面間に、側端面側より、前記光源からの出射光を入射する導光板と、
前記導光板の一方の主面の側に配置される偏光反射板と、
前記導光板の他方の主面の側に配置される拡散反射板と
を有する面状照明装置において、
前記導光板の前記他方の主面に設けられ、前記光源からの出射光を入射する光の光路を変更する複数の光路変更素子と、
前記光路変更素子の表面に設けられ、前記一対の主面間を伝播する光を反射させる光反射層と
を有することを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
前記光路変更素子は、
ドーム形状を有する
ことを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記光反射層は、
インクジェット法により形成される
ことを特徴とする請求項１または２記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記光反射層は、銀を主成分とする反射膜により形成される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等に対して光を照射する照明手段として、導光板と導光板の側方に配置された光源を主要な構成要素とする、いわゆる面状照明装置（バックライト装置）が知られている。
【０００３】
一般的な液晶ディスプレイでは、偏光板として、コントラストを大きくするために吸収型の偏光板を使用しているため、光の利用効率がそれだけで５０パーセント以下になってしまう。そこで、光の利用効率を向上させるべく、例えば、図３に示すように、導光板１２の一方の主面１２１側に反射型偏光板（偏光反射板）１３を配置するとともに、他方の主面（裏面）１２２側に反射板として鏡面反射板１４を配置した装置５−１、あるいは図４に示すように、拡散反射板１５を配置した装置５−２があった。反射型偏光板（偏光反射板）１３を使用することにより、ある程度、導光板１２に戻る光のリサイクルが行えるが、反射板として鏡面反射板１４を用いるものでは（図３参照）、反射面で偏光状態が維持されるため、そのリサイクル効率が低く、また、反射板として拡散反射板１５を用いるものでは（図４参照）、ドット部（１２５）での一次反射効率が低くなる。
【０００４】
拡散反射板（図４参照）を用いる従来装置の例として、下記特許文献１には、バックライト（面状照明装置）の輝度向上を図るために、導光板１２の出射面１２１側に偏光分離板１３を配置するとともに、導光板１２の裏面１２２側に拡散反射板１５を配置した構成が開示されている。この構成では、偏光分離板１３の採用（配置）に対応して、反射板として拡散反射板１５を用いることにより、反射板での反射の際に偏光が解消されようにして偏光分離板１３を透過する（再利用される）光の量を多くし、照明光の輝度を向上させている。
【０００５】
また、特許文献１では、光源（蛍光灯）から出射され導光板内に最初に入射した光（以下、「１次光」という）の光路を変更する手段（以下、「光路変更素子」という）として、入光面に平行に形成される断面逆Ｖ字型の溝部を用いることにより、導光板と偏光分離板との間で生じる多重反射によって光吸収が増大するという問題を解消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−９６８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年のように、導光板の入光面に沿って配置する光源としてＬＥＤのような点状光源を採用する場合には、光路変更素子として、ドットの密度分布の調整とドットの小径化が容易であるという観点等から、ドーム状のドットが広く採用されている。このような表面が３次元の曲面からなるドットに１次光が入射した場合には、ドットの表面で全反射する光も存在するが、多くの光は、ドットの表面から裏面側（反射板側）に漏れ出した後、反射板で反射されて導光板側に戻され、導光板の出射面から上方（偏光分離板側）に向かって出射することになる。
【０００８】
したがって、特許文献１に記載の発明の如く、反射板として拡散反射板を使用した場合には、拡散反射板に入射した１次光が鏡面反射（全反射）されることなく散乱されながら反射することから、散乱による輝度の低下による光の損失が生じることとなる。このため、光の再利用による輝度の向上と散乱による輝度の低下とが相殺されて、必ずしも十分な輝度の向上効果が得られない場合があった。
【０００９】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、偏光分離板（偏光反射板）と拡散反射板とを組み合わせて使用した場合であっても、輝度の向上効果が確実に得られる新規な構造の面状照明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】
【００１０】
上記した課題を解決するために、本発明は、光源と、対向する一対の主面を有し、前記主面間に、側端面側より、前記光源からの出射光を入射する導光板と、前記導光板の一方の主面の側に配置される偏光反射板と、前記導光板の他方の主面の側に配置される拡散反射板とを有する面状照明装置において、前記導光板の前記他方の主面に設けられ、前記光源からの出射光を入射する光の光路を変更する複数の光路変更素子と、前記光路変更素子の表面に設けられ、前記一対の主面間を伝播する光を反射させる光反射層とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、上記本発明において、前記光路変更素子はドーム形状を有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記本発明において、前記光反射層は、インクジェット法により形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、上記本発明において、前記光反射層は、銀を主成分とする反射膜により形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、偏光分離板（偏光反射板）と拡散反射板とを組み合わせて使用した場合であっても、輝度の向上効果が確実に得られる新規な構造の面状照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による面状照明装置の断面構造を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施形態による面状照明装置の光利用特性を示すグラフである。
【図３】従来の面状照明装置の断面構造を示す概念図である。
【図４】従来の別の面状照明装置の断面構造を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という）について詳細に説明する。なお、本実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。本実施形態は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯電話等の電子装置の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に対して光を照射する照明手段（バックライト装置）などに適用される。
【００１７】
（一実施形態の構成）
図１は、本発明の一実施形態による面状照明装置５Ａの断面構造を示す概念図である。この面状照明装置５Ａは、被照射体である、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１０に対してその背面から光を照射する装置である。本実施形態において、面状照明装置５Ａは、導光板１２と、導光板１２の一側端面である入光面１２０ａの側方に配置された光源１１と、導光板１２の一方の主面（出射面）１２１の側に長手方向に主面１２１と平行に配置された反射型偏光板（以下、偏光反射板という）１３と、導光板１２の上記一方の主面１２１と対向する他方の主面（裏面）１２２の側に主面１２２と平行に配置された拡散反射板１５とを備えている。光源１１としては、例えば、ＬＥＤのような点状光源が採用される。導光板１２は、透明樹脂材料を成形してなる板状の導光体であり、例えば、ポリカーボネート樹脂からなるものである。
【００１８】
導光板１２の裏面１２２には、光源１１から出射されて入光面１２０ａより一対の主面間１２１、１２２に入射する光の光路を変更する複数の光路変更素子１２５が並設されている。各々の光路変更素子１２５は、ドーム形状を有し、導光板１２の裏面にドットとして複数個形成される。各ドットは、平面図で見た場合に略円状、略点状等の形状となっており、例えば、射出成形法により導光板本体と一体に形成することができる。
【００１９】
また、光路変更素子１２５の表面には、上記一対の主面１２１、１２２間を伝播する光を反射させる光反射層１２６が設けられる。光反射層１２６として、上記光路変更素子１２５であるドーム形状のドットの表面に、例えば、反射率の大きい銀を主成分とする反射膜（銀反射膜）が形成される。複数のドットの分布に対応してパターン化された銀反射膜は、フォトリソグラフィ技術を併用した銀の蒸着・スパッタ法によっても形成することができるが、本実施形態のように、光路変更素子１２５としてドーム形状のドットを採用する場合には、その形成方法は、パターン化された銀反射膜を高速に作製することができるインクジェット法が好適である。
【００２０】
インクジェット法により各ドットに対して反射層１２６を形成する場合、反射層１２６を形成する位置情報は、例えば、導光板１２（ポリカーボネート樹脂製）を射出成形する際に取得できる。具体的には、上記射出成形の際に用いる金型に各ドットに対応する凹部を（例えば、レーザ加工法により）形成した際の位置情報を記憶しておく。そして、上記位置情報を基に、上記金型を用いて射出成形された導光板１２の各ドットに銀系のインクをインクジェット法により吹き付ける。これにより、パターン化された銀反射膜を高速に作製することができる。なお、インクジェットによる反射膜の形成は、図１に示すように凸状（主面１２２の表面から突き出した形状）のドットに限らず凹状（主面１２２の表面から窪ませた形状）のドットにも適用することができる。凹状のドットを採用した場合には、インクの表面張力により、制御性良くドットの表面に光反射層１２６を形成できる。
【００２１】
（一実施形態の動作）
本実施形態の面状照明装置５Ａでは、光源１１からの出射光が、導光板１２の入光面１２０ａから導光板１２の内部へと入射した後、一方の主面１２１と他方の主面１２２との間で反射を繰返しながら入光面１２０ａと対向する側端面１２０ｂ側へ伝播する。この伝播の過程で、入光面１２０ａから入射する光（１次光）の一部が導光板１２の主面１２１から出射し、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１０等の被照明体を照射する。
【００２２】
前述した入射光（一部）の導光板１２からの出射動作について、本実施形態では、導光板１２の裏面（他方の主面１２２）に設けた反射ドット（光路変更素子１２５の表面を覆うように光反射層１２６を形成した構造）以外の部分においては、通常の光取出しが可能である。例えば、Ｓ波（横波）に合わせて偏光反射板１３を配置した場合、上記入射光中、Ｓ波は上記伝播の過程で偏光反射板１３を透過して利用される一方、Ｐ波（縦波）は偏光反射板１３により反射される。偏光反射板１３により反射されたＰ波は、導光板１２の下部（裏面側）に配置される拡散反射板１５により偏光状態が崩された状態で反射されて導光板１２に戻される。導光板１２に戻された光はＳ波、Ｐ波両方を含み、そのうちのＳ波成分が偏光反射板１３を透過して再利用される。他方、Ｐ波成分は、偏光反射板１３で再び反射され、Ｓ波成分の再利用（リサイクル）のために繰り返し利用される。
【００２３】
加えて、本実施形態では、上記反射ドットの部分においては、鏡面反射板（図３参照）と同等の効率で入射光を反射させ、該反射光のうちのＳ波成分については偏光反射板１３を透過させて利用できる。
【００２４】
なお、本実施形態の如くの反射ドットを有しない従来装置（特許文献１記載の装置、あるいは図４に示す装置参照）では、前述したように、入射光のうちの多くの光が、導光板１２の裏面に設けたドット（光反射層１２６が形成されていない）の表面から裏面側に漏れ出し、その後、拡散反射板１５で反射されて導光板１２側に戻される。その際、拡散反射板１５に入射した１次光が鏡面反射されることなく散乱されながら反射するため、光の損失（散乱による輝度の低下）が生じることとなる。
【００２５】
これに対して、本実施形態では、従来、ドット部から漏れ出した光を散乱させたうえで偏光反射板１３に導くようにしていたものを、上記反射ドットにより全反射させて偏光反射板１３に導くようにしたものであり、反射ドット部で入射光を全反射させた分（すなわち、表面から漏れ出す光を抑えた分）だけ光の損失を少なくすることができ、その分の輝度向上を図ることができる。つまり、本実施形態は、サイドライト型バックライトの反射板をドット部とそれ以外で使い分け、反射型偏光板と組み合わせることによってトータルのＬＣＤでの光利用効率を高めるようにしたものである。
【００２６】
次に、本実施形態による光利用効率向上効果を簡易的な解析によって確認した結果を図２に示す。ここで、図２は、本実施形態による面状照明装置５Ａの反射次数対偏光反射板透過率特性（光利用特性）を示すグラフである。解析にあたって使用した定数は以下の通りである。
１）導光板の透過率                    ９０％
２）鏡面反射板の反射率                ９８％
３）拡散反射板の反射率                ９０％
４）鏡面反射板の偏光変換率            ２０％
５）拡散反射板の偏光変換率            ４０％
６）拡散シートの透過率                ９８％
７）プリズムシート（一対）の透過率    ９５％
８）偏光反射板のＳ偏光反射率          ９０％
９）偏光反射板のＰ偏光透過率          ８５％
【００２７】
図２に示すグラフにおいて、横軸の「反射次数」とは、導光板１２あるいは拡散反射板１５と偏光反射板１３との間で繰り返される多重反射の回数を意味しており、反射次数１の光は、最初に導光板１２の出射面１２１から出射し偏光反射板１３に入射する光が該当する（すなわち、前述した「１次光」に相当する）。また、図２に示すグラフ中の「鏡面２０％／拡散８０％反射板」は、本発明品（本実施形態により作製されたもの）に相当し、導光板１２の裏面における複数のドット（光路変更素子１２５に光反射層１２６を施したもの）が占める面積の割合が２０％の検体を示している。また、「拡散反射板」は比較品であり、各ドットには銀反射膜が形成されることなく、反射板に拡散反射板を用いた検体（比較品）である。また、「鏡面反射板」は、各ドットには銀反射膜が形成されることなく、反射板に鏡面反射板を用いた検体（従来品）である。
【００２８】
図２に示すグラフからわかるように、透過率は、比較品および従来品と比較して、本実施形態の偏光反射板（本発明品）方が大きい。これにより、本発明品の方が照明光の輝度が大きいことが分かる。したがって、ドーム形状のドットのように、入射した光が反射板側に漏れ易いタイプの光路変更素子を使用する場合には、反射板として拡散反射板１５を使用するとともに、光路変更素子の表面に光反射層（鏡面反射層）１２６を設けることが照明光の輝度向上に極めて有効であることがわかる。
【００２９】
（一実施形態の効果）
上述したように、本実施形態によれば、導光板１２の裏面（他方の主面１２２）に設けられた光路変更素子１２５の表面を覆うように光反射層（鏡面反射層）１２６を形成した構造とすることにより、導光板１２内に入射した１次光を、光路変更素子１２５に形成された光反射層１２６によって散乱を伴うことなく鏡面反射させ、散乱による輝度の低下を抑制し、偏光反射板１３で導光板１２側に戻された光の偏光を、拡散反射板１５で効率的に解消させることができる。これにより、光の再利用による輝度の向上を達成することができ、照明光の輝度をより一層向上させることができる。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３１】
例えば、ドット（光路変更素子１２５）の形状はドーム形状に限られるものではなく、該ドットに施す反射膜（反射層１２６）についても本実施形態の構成に限られるものではない。要は、本発明は、サイドライト型バックライトの反射板について、ドット部とそれ以外で、「鏡面」／「拡散」の割合を適宜に使い分け得るものであれば良い。
【符号の説明】
【００３２】
５−１、５−２、５Ａ  面状照明装置
１０  液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
１１  光源
１２  導光板
１２０ａ  一側端面（入光面）
１２０ｂ  入光面１２０ａと対向する側端面
１２１  一方の主面（出射面）
１２２  主面１２１に対向する下面（他方の主面）
１２５  光路変更素子
１２６  光反射層
１３  反射型偏光板（偏光反射板）
１４  鏡面反射板
１５  拡散反射板
【図１】
2014216098.tif 000003
【図３】
2014216098.tif 000004
【図４】
2014216098.tif 000005
【図２】
2014216098.tif 000006