(57)【要約】【課題】光源の配置間隔を長くして光源の使用数を低減すると共により薄型化した構成において、輝度ムラのない均一な光を出射できる面光源装置を提供する。【解決手段】この発明の面光源装置１は、ランプボックス５内に複数の光源２が相互に離間して配置されると共にこれら複数の光源２の前面側に光拡散板３が配置されてなり、隣り合う光源の相互離間間隔が１０ｍｍ以上に設定され、前記光拡散板３と前記光源２との距離が５０ｍｍ以下に設定され、前記複数の光源２から光拡散板３に入射する入射光を光拡散板３の表面に対して略垂直方向の前面側方向に向けて出射させ得る形状を備えた偏向構造部４が、前記光拡散板３の光源側に又は内部に設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプボックス内に複数の光源が相互に離間して配置されると共にこれら複数の光源の前面側に光拡散板が配置されてなる面光源装置であって、
隣り合う光源の相互離間間隔が１０ｍｍ以上に設定され、前記光拡散板と前記光源との距離が５０ｍｍ以下に設定され、
前記複数の光源から前記光拡散板に入射する入射光を光拡散板の表面に対して略垂直方向の前面側方向に向けて出射させ得る形状を備えた偏向構造部が、前記光拡散板の光源側に又は内部に設けられていることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
画像表示部の背面側に請求項１に記載の面光源装置が配置されたことを特徴とする透過型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、相互に離間して配置された複数の光源を備えると共にこれら光源の前面側に光拡散板を備えた面光源装置及び該面光源装置を用いて構成された輝度ムラのない透過型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型画像表示装置としては、例えば透過型液晶セルの上下両面に一対の偏光板が配置された透過型の画像表示部の下面側（背面側）に面光源装置がバックライトとして配置された構成のものが公知である。前記面光源装置としては、ランプボックス内に複数の光源が配置されると共にこれら光源の前面側に光拡散板が配置された構成の面光源装置が知られている（特許文献１参照）。このような面光源装置としては、透過型画像表示部を均一に照明できるものが求められている。
【特許文献１】特開平７−１４１９０８号公報（段落００１２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記面光源装置における隣り合う光源同士の間隔は、光源の配置数を低減できて省電力化できる点で、できるだけ長く設定されるのが好ましく、また光源と光拡散板との間隔は、液晶表示装置をより薄型化できる点で、できるだけ短く設定されることが好ましい。
【０００４】
しかしながら、上記従来の面光源装置では、光源同士の間隔を長く設定したり、あるいは光源と光拡散板との間隔を短く設定すると、複数の光源からの光を光拡散板で十分に拡散させることが困難であり、このために輝度ムラが生じやすいという問題があった。
【０００５】
この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、光源の配置間隔を長くして光源の使用数を低減すると共により薄型化した構成において、輝度ムラのない均一な光を出射できる面光源装置及び輝度ムラのない高品質の表示を現出できる透過型画像表示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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明者は、隣り合う光源同士の間隔が１０ｍｍ以上の長い間隔に設定され、且つ光拡散板と光源との距離が５０ｍｍ以下の短い距離に設定された構成において、輝度ムラを生じないものを開発するべく鋭意研究した結果、複数の光源から光拡散板に入射する入射光を光拡散板の表面に対して略垂直方向の前面側方向に向けて出射させ得る形状を備えた偏向構造部を、光拡散板の光源側に又は内部に設けることによって、輝度ムラのない均一な光を面出射できることを見出すに至り、この発明を完成したものである。即ち、本発明は以下の手段を提供する。
【０００７】
［１］ランプボックス内に複数の光源が相互に離間して配置されると共にこれら複数の光源の前面側に光拡散板が配置されてなる面光源装置であって、隣り合う光源の相互離間間隔が１０ｍｍ以上に設定され、前記光拡散板と前記光源との距離が５０ｍｍ以下に設定され、前記複数の光源から前記光拡散板に入射する入射光を光拡散板の表面に対して略垂直方向の前面側方向に向けて出射させ得る形状を備えた偏向構造部が、前記光拡散板の光源側に又は内部に設けられていることを特徴とする面光源装置。
【０００８】
なお、この［１］の構成には、偏向構造部が、光拡散板の光源側の表面に一体形成された構成、光拡散板の光源側の表面に重ね合わされた構成、光拡散板の光源側に該光拡散板とは離間して配置された構成、光拡散板の内部に設けられた構成のいずれも包含される。
【０００９】
［２］画像表示部の背面側に前項１に記載の面光源装置が配置されたことを特徴とする透過型画像表示装置。
【発明の効果】
【００１０】
［１］の発明では、隣り合う光源同士の間隔が１０ｍｍ以上の長い間隔に設定された構成であるので省電力化できると共に、光拡散板と光源との距離が５０ｍｍ以下の短い距離に設定された構成であるのでより薄型化することができる。また、複数の光源から光拡散板に入射する入射光を光拡散板の表面に対して略垂直方向の前面側方向に向けて出射させ得る形状を備えた偏向構造部が、光拡散板の光源側に又は内部に設けられているから、光源からの入射光が光拡散板の表面に対して略垂直方向の前面側方向に導かれつつ拡散され得て、輝度ムラのない均一な光を出射させることができる。このように省電力化・薄型化された面光源装置として輝度ムラのない高品質のものが提供される。
【００１１】
［２］の発明では、薄型・省電力であり、かつ輝度ムラのない高品質の表示を実現できる透過型画像表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の透過型画像表示装置（１０）の一実施形態に係る液晶表示装置を図１に示す。図１において、（１０）は液晶表示装置、（１１）は液晶セル、（１２）（１３）は偏光板、（１）は面光源装置である。前記液晶セル（１１）の上下両側にそれぞれ偏光板（１２）（１３）が配置され、これら構成部材（１１）（１２）（１３）によって透過型画像表示部が構成されている。
【００１３】
前記面光源装置（１）は、前記下側の偏光板（１３）の下面側（背面側）に配置されている。この面光源装置（１）は、平面視矩形状で上面側（前面側）が開放された薄箱型形状のランプボックス（５）と、該ランプボックス（５）内に相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の光源側に又は光拡散板（３）の内部に設けられたプリズム部（偏向構造部）（４）とを備えている。前記光拡散板（３）は、前記ランプボックス（５）に対してその開放面を塞ぐように載置されて固定されている。また、前記ランプボックス（５）の内面には光反射層が設けられている。この面光源装置（１）において、隣り合う光源（２）（２）同士の間隔（Ｌ）は１０ｍｍ以上に設定され、前記光拡散板（３）と前記光源（２）との距離（ｄ）は５０ｍｍ以下に設定され、ｄ：Ｌは通常１：５〜５：１である。前記隣り合う光源（２）（２）同士の間隔（Ｌ）は、通常は１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定される。また、前記光拡散板（３）と前記光源（２）との距離（ｄ）は、通常は１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定される。
【００１４】
また、前記プリズム部（４）は、図１に示すように、前記複数の光源（２）から入射する入射光（Ｑ1）を光拡散板（３）の表面に対して略垂直方向の前面側方向（図面略上方向）（Ｆ）に向けて出射させ得る形状を備えている。
【００１５】
上記構成に係る液晶表示装置（１０）では、隣り合う光源（２）（２）同士の間隔（Ｌ）が１０ｍｍ以上の長い間隔に設定されているので光源の使用数を低減し得て省電力化できると共に、光拡散板（３）と光源（２）との距離（ｄ）が５０ｍｍ以下の短い距離に設定されているのでより薄型化することができる。また、複数の光源（２）から入射する入射光（Ｑ1）を光拡散板（３）の表面に対して略垂直方向の前面側方向（Ｆ）に向けて出射させ得る形状を備えたプリズム部（偏向構造部）（４）が、光拡散板（３）の光源側に又は内部に設けられているから、光源（２）からの入射光（Ｑ1）を光拡散板（３）の表面に対して略垂直方向の前面側方向に導きつつ拡散させることができて、輝度ムラのない均一な光を液晶セル（１１）に向けて出射させることができる。このように面光源装置（１）は、省電力化・薄型化しても輝度ムラのない均一な光を液晶セル（１１）に照射することができるので、これにより薄型・省電力で輝度ムラのない高品質の表示を実現できる液晶表示装置（１０）を提供することが可能となる。
【００１６】
以下、前記偏向構造部（プリズム部等）（４）の具体的構成例について順に説明する。即ち、複数の光源（２）から入射する入射光（Ｑ1）を光拡散板（３）の表面に対して略垂直方向の前面側方向に向けて出射させ得る形状の具体例を多数挙げて順に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図２に示す第１実施形態では、面光源装置は、相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の光源（２）側の表面に一体成形された多数個のプリズムからなるプリズム部（４）とを備えている。前記プリズムの断面形状は二等辺三角形形状であり、該二等辺三角形の底辺が光拡散板（３）の光源側の表面に連接されている。
【００１８】
隣り合うプリズム同士の間隔（ａ）が０であるとき（ａ＝０のとき）は、次式（１）を満足するように構成されるのが好ましい。
【００１９】
【数１】
2006351519.tif 000003
【００２０】
一方、隣り合うプリズム同士の間隔（ａ）が存在するとき（ａ＞０のとき）は、次式（２）を満足するように構成されるのが好ましい。なお、隣り合うプリズム同士の間隔ａは、通常、１μｍ≦ａ＜  Ｌ（隣り合う光源の間隔）の範囲に設定される。
【００２１】
【数２】
2006351519.tif 000004
【００２２】
（第２実施形態）
図３に示す第２実施形態では、面光源装置は、相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の光源（２）側の表面に一体成形された多数個のプリズムからなるプリズム部（４）とを備えている。前記プリズムの断面形状は台形形状であり、該台形の下底（長い方の底辺）が光拡散板（３）の光源側の表面に連接されている。
【００２３】
この第２実施形態では、隣り合うプリズム同士の間隔（ａ）が０であるとき及び隣り合うプリズム同士の間隔（ａ）が存在するとき（ａ＞０のとき）のいずれの場合でも、次式（３）及び次式（４）を満足するように構成されるのが好ましい。
【００２４】
【数３】
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【００２５】
【数４】
2006351519.tif 000006
【００２６】
（第３実施形態）
図４に示す第３実施形態では、面光源装置は、相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の光源（２）側の表面に一体成形された多数個のプリズムからなるプリズム部（４）とを備えている。前記プリズムの断面形状は二等辺三角形形状であり、該二等辺三角形の底辺が光拡散板（３）の光源側の表面に連接されている。隣り合う二等辺三角形状のプリズムは、互いに頂角（α）が相違するように構成されている。即ち、頂角（α）が、光源（２）からの水平距離Ｌ1に応じて次式（５）を満足するように変化する。本構成では、全てのプリズムの高さ（厚さ）（ｈ）は同一に設定されている。また、前記光源（２）は、最大頂角を有するプリズムの垂直下方位置に配置されている。
【００２７】
【数５】
2006351519.tif 000007
【００２８】
（第４実施形態）
図５に示す第４実施形態では、面光源装置は、相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の光源（２）側の表面に一体成形された多数個のプリズムからなるプリズム部（４）とを備えている。前記プリズムの断面形状は二等辺三角形形状であり、該二等辺三角形の底辺が光拡散板（３）の光源側の表面に連接されている。隣り合う二等辺三角形状のプリズムは、互いに頂角（α）が相違するように構成されている。即ち、頂角（α）が、光源（２）からの水平距離Ｌ2に応じて次式（６）を満足するように変化する。例えば、光源の間隔Ｌが３０ｍｍ、光源と光拡散板の距離ｄが１５ｍｍである場合、図１１に示すような関係が成立するように構成するのが良い。なお、本構成では、全てのプリズムの底辺の長さ（ｐ）が同一になるように構成されている。また、前記光源（２）は、最大頂角を有するプリズム（高さが最小のプリズム）の垂直下方位置に配置されている。
【００２９】
【数６】
2006351519.tif 000008
【００３０】
（第５実施形態）
図６に示す第５実施形態では、面光源装置は、相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の光源（２）側の表面に一体成形された多数個のプリズムからなるプリズム部（４）とを備えている。前記プリズムの断面形状はフレネルレンズ形状であり、該フレネルレンズ形状の円弧面の曲率半径Ｒが次式（７）を満足するように構成されるのが好ましい。前記光源（２）は、最長円弧を有するプリズムの垂直下方位置に配置されている。なお、溝深さ（ｈ）は、光源（２）と光拡散板（３）の距離（ｄ）の５％以下に設定されるのが好ましい。
【００３１】
【数７】
2006351519.tif 000009
【００３２】
（第６実施形態）
図７に示す第６実施形態では、面光源装置は、相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の光源（２）側の表面に一体成形された多数個のプリズムからなるプリズム部（４）とを備えている。前記プリズムの断面形状は二等辺三角形形状であり、該二等辺三角形の底辺が光拡散板（３）の光源側の表面に連接されている。本実施形態では、プリズム部（４）は、前記光拡散板（３）の光源（２）側の表面に対して部分的に形成されている。即ち、複数個のプリズムが連続的に形成されたプリズム部（４Ａ）と、プリズムが形成されていない平滑面部（４Ｂ）とが交互配置されている（図７参照）。
【００３３】
隣り合う２つの光源（２）（２）の二等分中間位置から両光源に向けてｄ／４づつ合計ｄ／２の幅にわたって、複数個のプリズムが連続的に形成されたプリズム部（４Ａ）が形成されている場合（ｂ＝ｄ／２）には、プリズムの頂角（α）が次式（８）を満足するように構成されるのが好ましい。
【００３４】
【数８】
2006351519.tif 000010
【００３５】
また、隣り合う２つの光源（２）（２）の二等分中間位置から両光源に向けてｄ／３づつ合計２ｄ／３の幅にわたって、複数個のプリズムが連続的に形成されたプリズム部（４Ａ）が形成されている場合（ｂ＝２ｄ／３）には、プリズムの頂角（α）が次式（９）を満足するように構成されるのが好ましい。
【００３６】
【数９】
2006351519.tif 000011
【００３７】
この第６実施形態は、二等辺三角形等の単純な形状のプリズム部を設けるだけで良いから、グラデーションタイプの第３〜５実施形態と比較すると、設計が単純化されて製作が容易であるという利点がある。この第６実施形態では、光拡散板（３）に対して光源から遠い位置で入射する光を前面側の垂直方向に屈折させれば良いので、光源（２）の直上位置にはプリズム部を設けない一方、隣り合う光源（２）（２）間の中間位置を中心にして所定幅のプリズム部（４Ａ）を設けている。またプリズム部（４Ａ）を設ける範囲（幅）（ｂ）は、光拡散板（３）の拡散能とのバランスを考慮して決定するのが良い。
【００３８】
（第７実施形態）
図８に示す第７実施形態では、面光源装置は、相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の内部に二等辺三角形形状の中空部（８）が設けられることで形成された偏向構造部（４）とを備えている。前記中空部（８）の二等辺三角形の底辺が光拡散板（３）の非光源側（前面側）になるように、即ち図８においてｐ＞Ｗ＞０になるように配置されている。この第７実施形態では、次式（１０）を満足するように構成されるのが好ましい。
【００３９】
【数１０】
2006351519.tif 000012
【００４０】
（第８実施形態）
図９に示す第８実施形態では、面光源装置は、相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の内部に二等辺三角形形状の中空部（８）が設けられることで形成された偏向構造部（４）とを備えている。前記中空部（８）の二等辺三角形の底辺が光拡散板（３）の光源側（背面側）になるように配置されている（即ち図９においてｐ＞Ｗ＞０になるように配置されている）。この第８実施形態では、次式（１１）を満足するように構成されるのが好ましい。
【００４１】
【数１１】
2006351519.tif 000013
【００４２】
（第９実施形態）
図１０に示す第９実施形態では、面光源装置は、相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）と、該光拡散板（３）の内部に台形形状の中空部（８）が設けられることで形成された偏向構造部（４）とを備えている。前記中空部（８）の台形形状の長い方の底辺が光拡散板（３）の光源側（背面側）になるように配置されている。この第９実施形態では、次式（１２）及び次式（１３）を満足するように構成されるのが好ましい。
【００４３】
【数１２】
2006351519.tif 000014
【００４４】
【数１３】
2006351519.tif 000015
【００４５】
なお、前記第１〜６実施形態では、プリズム部（４）は、光拡散板（３）の光源側の表面に一体に形成された構成が採用されているが、特にこのような形態に限定されるものではなく、例えば、光拡散板（３）の光源側の表面にプリズム部（４）が非接合で重ね合わされた構成を採用しても良いし、或いは光拡散板（３）の光源側に該光拡散板とは離間して配置された構成等を採用しても良い。また、プリズム部（４）を光拡散板（３）に一体に形成するには、押出による一体成形法、プレス法、切削法等が用いられる。
【００４６】
また、頂角α（プリズム部の三角形状の頂角）、角度θは、前記各式より導き出される値に対して±５°の範囲まで許容されるが、特に好ましい許容範囲は前記各式より導き出される値に対して±３°の範囲である。
【００４７】
前記グラデーションタイプの第３〜５実施形態および部分的プリズムタイプの第６実施形態では、光源（２）は、所定位置に精度高く配置する必要があり、その分製作に時間がかかるが、前記第１実施形態と前記第２実施形態では、プリズムを全面に均一に形成せしめた構成であるから、光源（２）の水平方向における配置位置の制限は特になく、その分製作が容易化される。また、第７〜９実施形態においても、光源（２）の水平方向における配置位置は特に制限されないから、製作が容易である。
【００４８】
この発明において、前記光拡散板（３）としては、光拡散機能を有する板であれば特に限定されずどのようなものでも使用できる。例えば、アクリル系樹脂に、光拡散粒子であるポリスチレン粒子、シリコーン粒子等の樹脂粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子等の無機粒子等を含有せしめた組成物を成形してなる光拡散板、アクリル系樹脂に屈折率異方性を有する粒子を配向含有せしめてなる光拡散板等が挙げられる。また、微粒子を含まない材料を用いた場合でも、表面をマット状に荒らすことで、光拡散機能を付与せしめても良い。
【００４９】
また、前記光拡散板（３）における光拡散機能部（光拡散粒子含有部等）は、光拡散板（３）の光源側の表面の近傍位置にあっても良いし、或いは光拡散板（３）の光源側とは反対側の表面の近傍位置（前面側の表面の近傍位置）にあっても良いし、或いは光拡散板（３）の全体にわたっていても良い。
【００５０】
また、前記光源（２）としては、特に限定されないが、例えば蛍光管、ハロゲンランプ、タングステンランプ、発光ダイオード等が挙げられる。
【００５１】
この発明に係る面光源装置（１）、透過型画像表示装置（１０）は、上記実施形態のものに特に限定されるものではなく、請求の範囲内であれば、その精神を逸脱するものでない限りいかなる設計的変更をも許容するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態を示す模式的側面図である。
【図２】この発明に係る面光源装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図３】この発明に係る面光源装置の第２実施形態を示す模式図である。
【図４】この発明に係る面光源装置の第３実施形態を示す模式図である。
【図５】この発明に係る面光源装置の第４実施形態を示す模式図である。
【図６】この発明に係る面光源装置の第５実施形態を示す模式図である。
【図７】この発明に係る面光源装置の第６実施形態を示す模式図である。
【図８】この発明に係る面光源装置の第７実施形態を示す模式図である。
【図９】この発明に係る面光源装置の第８実施形態を示す模式図である。
【図１０】この発明に係る面光源装置の第９実施形態を示す模式図である。
【図１１】第４実施形態における光源からの水平距離Ｌ2に対するプリズム部の頂角αの設定の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１…面光源装置
２…光源
３…光拡散板
４…プリズム部又は偏向構造部
５…ランプボックス
１０…液晶表示装置（透過型画像表示装置）
１１…液晶セル
Ｌ…光源の離間間隔
ｄ…光源と光拡散板との距離
【図１】
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【図２】
2006351519.tif 000017
【図３】
2006351519.tif 000018
【図４】
2006351519.tif 000019
【図５】
2006351519.tif 000020
【図６】
2006351519.tif 000021
【図７】
2006351519.tif 000022
【図８】
2006351519.tif 000023
【図９】
2006351519.tif 000024
【図１０】
2006351519.tif 000025
【図１１】
2006351519.tif 000026