(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成により、容易に且つ軽量に構成され得るようにした、拡散集光部材そして面光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】  扁平に配置された光源１１と、この光源の上方に配置されてほぼ平坦な拡散集光部材１３と、を含んでいる面光源装置１０であって、上記拡散集光部材１３が、光源側から順次に、拡散機能を備えた拡散層１４，低屈折率層１５及び集光機能を備えた集光層１６から一体に構成されており、上記低屈折率層１５が、拡散層１４及び集光層１６より低屈折率の材料から成るように、面光源装置１０を構成する。【選択図】        図１
2006162718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平に配置された光源の上方に配置されて面光源装置を構成するほぼ平坦な拡散集光部材であって、
上記拡散集光部材が、光源側から順次に、拡散機能を備えた拡散層，低屈折率層及び集光機能を備えた集光層から一体に構成されており、
上記低屈折率層が、拡散層及び集光層より低屈折率の材料から成る
ことを特徴とする、拡散集光部材。
【請求項２】
上記拡散層が、基材中に拡散剤を添加混合した樹脂材料から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
上記集光層が、少なくとも可視光領域で透明な樹脂材料から構成されており、その上面及び／または下面に、集光機能を備えるための光学的加工形状を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の面光源装置。
【請求項４】
上記光学的加工形状が、三角形，台形または放物線，楕円弧等の二次曲線、またはこれらの組合せの断面形状を断面とは直角方向に掃引したプリズム形状であることを特徴とする、請求項３に記載の面光源装置。
【請求項５】
上記光学的加工形状が、微小多角錐，非球面形状のレンズアレイであることを特徴とする、請求項３に記載の面光源装置。
【請求項６】
上記光学的加工形状が、樹脂またはガラス等の透明材料から成るほぼ球状微粒子を塗布することにより付与されていることを特徴とする、請求項３に記載の面光源装置。
【請求項７】
上記低屈折率層が、上記拡散層及び集光層を構成する基材よりも低屈折率の少なくとも可視光領域で透明な媒質から構成されていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の面光源装置。
【請求項８】
上記低屈折率層が、上記拡散層及び集光層の間に画成される密閉された中空部であることを特徴とする、請求項７に記載の面光源装置。
【請求項９】
扁平に配置された光源と、上記光源の上方に配置された請求項１から８の何れかに記載の拡散集光部材と、を含んでいることを特徴とする、面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶パネル等の透過性の表示装置をバック照明するための面光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶パネル等の透過性の表示装置は、より明るい画面表示を得るために、背面から面光源装置を利用してバック照明するようにしている。特に、パーソナルコンピュータや液晶テレビに使用されるカラー液晶パネルの場合には、駆動回路による開口率が制約を受けると共に、カラーフィルタにより光透過率が低下することから、面光源装置によるバック照明が必須となっている。
【０００３】
一般に、このようなバック照明のための面光源装置は、光源の配置によって、所謂サイドエッジ型と直下型に分類される。そして、特に例えば２０インチ以上の大型テレビのような大型表示装置をバック照明するための面光源装置は、導光板が不要で、中空に構成することにより軽量化を図ることが容易である直下型が多く使用されている。
【０００４】
このような直下型の面光源装置は、例えば図４に示すように、構成されている。
図４において、面光源装置１は、少なくとも一つ、図示の場合には四つの線状光源２と、各線状光源２の下方に配置された反射面３と、線状光源２及び反射面３の上方に順次に配置された拡散板４，拡散シート５，プリズムシート６と、から構成されている。
【０００５】
上記線状光源２は、例えば冷陰極管等から構成されており、上方の発光面Ａ全体に光を照射するように、等間隔で互いに平行に並んで配置されている。
【０００６】
上記反射面３は、例えば白色塗装または発泡樹脂シート等による拡散反射面として構成されており、各線状光源２の下方に配置されていて、対応する線状光源２から下方または側方に出射される光をほぼ出射方向である上方に反射させるようになっている。
【０００７】
上記拡散板４は、例えば表面に光拡散のためのパターンが形成された透光性板材から構成されている。
【０００８】
上記拡散シート５は、基材となる樹脂中に、光拡散剤を添加混合して作成され、例えばポリカーボネイト樹脂に炭酸カルシウム及び酸化チタン等の光拡散剤や、部分的に架橋したポリマー微粒子あるいは不融性アクリル系重合素子，酸化チタン及びケイ素化合物を添加混合することにより形成されている。
【０００９】
また、上記プリズムシート６は、例えば表面に微小プリズムを備えるように、少なくとも可視光領域で透明な樹脂（例えばアクリル，ポリカーボネイト等）から射出成形，２Ｐ法あるいは圧縮成形等により成形されている。
【００１０】
このように構成された面光源装置１によれば、各線状光源２が点灯すると、各線状光源２から出射した光が、直接にまたは反射面３で反射されて、上方の拡散板４で拡散され、さらに拡散シート５で拡散されると共に、プリズムシート６で集光されて、上方に向かって出射する。
これにより、発光面Ａの上方に配置される液晶パネル等の各種表示装置（図示せず）がバック照明されることになる。
その際、各線状光源２から出射した光が、拡散板４，拡散シート５及びプリズムシート６を透過する際に、それぞれ拡散または集光されることによって、全体として均一な輝度のバック照明が得られることになる。
【００１１】
ところで、特許文献１には、互いに平行に並んで配置された複数の線状光源と、各線状光源の下方に配置された半円筒状の反射器と、その上方に配置された拡散板及び光拡散または集光機能を有する光学フィルムから成るバック照明装置を備えた液晶表示装置が開示されている。
この構成によれば、各線状光源及び対応する反射器が一体型として構成され、長手方向に摺動することにより、着脱可能に構成されている。これにより、線状光源の交換が容易に行なわれ得るようになっている。
【００１２】
また、特許文献２には、互いに平行に並んだ複数の線状光源と、その下方に配置された反射板と、その上方に配置された拡散板と、さらにその上に配置された拡散シート及び／またはプリズムシートから成る照明装置が開示されている。
この構成によれば、上記拡散板の上方に間隙を設け、あるいは上記拡散板の上面に拡散シート及び／またはプリズムシートを密着させると共に、上記拡散板の下面に光透過性シートを密着させるようになっている。これにより、上記拡散板の上下両面が、外気に直接に接し、あるいは密閉されることにより、上下両面の温度，湿度差が発生しないので、上記拡散板が上方に対して凹状または凸状に変形することがない。従って、拡散板の変形によるバック照明の輝度ムラの発生が抑制され得るようになっている。
【特許文献１】特開平１１−００２８１３号公報
【特許文献２】特開平１１−２２３８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、例えば図４に示した従来の面光源装置１においては、線状光源２からの光を拡散し、均一な輝度を得るためには、拡散板４，拡散シート５が必要であると共に、輝度の向上のためにはプリズムシート６が必要である。
このため、線状光源２の上方に、これらの拡散板４，拡散シート５及びプリズムシート６を順次に配置することになり、部品点数が増えると共に、組立工程が複雑になり、コストが高くなってしまう。
さらに、部品点数が多くなることから、特に大型の表示装置のためのバック照明として使用する場合には、重量が増大することになり、表示装置自体の軽量化の要請に反することになってしまう。
【００１４】
これに対して、上述した特許文献１における液晶表示装置のためのバック照明装置では、拡散板の上方に、光学シートを配置しており、この光学シートは、単に拡散板の上方に積層されているだけであるので、同様に部品点数が多くなってしまう。
また、上述した特許文献２における照明装置では、拡散板の上方に、拡散シート及び／またはプリズムシートを配置しており、これらの拡散シート及び／またはプリズムシートは、拡散板の上方に間隔を開けて配置され、あるいは外気に触れないように密着されているが、特に拡散板と一体化されているものではない。
従って、これらの特許文献１及び２における照明装置においても、同様に部品点数が多くなり、組立工程が複雑になることによって、コストが高くなると共に、重量が増大することになる。
尚、拡散板の上方に間隔を開けて拡散シート及び／またはプリズムシートを配置する目的は、拡散板の上面及び下面に対する環境条件を同じにするためであり、温度差や湿度差による上記拡散板の凸状または凹状の変形を防止するためである。
【００１５】
さらに、これらの光学フィルムあるいは拡散シート及び／またはプリズムシートを拡散板に対して貼り合わせたり、ほぼ同じ屈折率の材料を使用して、拡散層及びプリズム層から成る二層構造の光学シートを一体成形したとしても、プリズムによる集光機能が抑制されることになり、結果的にプリズム形状を付与した意味が薄れてしまう。
これに対して、拡散層に含まれる拡散剤の濃度を低くすると、比較的集光機能が向上するが、これに伴って拡散機能が低下することになってしまう。
【００１６】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、容易に且つ軽量に構成され得るようにした、拡散集光部材そして面光源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的は、本発明の第一の態様によれば、扁平に配置された光源の上方に配置されて面光源装置を構成するほぼ平坦な拡散集光部材であって、上記拡散集光部材が、光源側から順次に、拡散機能を備えた拡散層，低屈折率層及び集光機能を備えた集光層から一体に構成されており、上記低屈折率層が、拡散層及び集光層より低屈折率の材料から成ることを特徴とする、拡散集光部材により、達成される。
【００１８】
この第一の態様では、下方から拡散層に入射する光を、この拡散層で確実に拡散することができると共に、拡散層の上に低屈折率層が配置されていることにより、上記拡散層の上面から低屈折率層に入射する光は、屈折率の差により入射角より出射角がより大きく拡散する方向に屈折されることになり、拡散層の拡散機能が十分に発揮されることになる。
また、低屈折率層を透過して集光層に入射する光は、同様に比較的大きな入射角で入射することになるので、同様にその集光機能が十分に発揮されることになる。
【００１９】
従って、従来の拡散層及び別体の集光層による拡散機能及び集光機能を保持しながら、これらの拡散層及び集光層が低屈折率層を挟んで一体に構成されることにより、一つの部品となるので、部品点数が少なくて済み、組立が単純であることから、部品コスト及び組立コストが低減される。
これにより、この拡散集光部材を光源の上に配置するだけの簡単な構成により、面光源装置を構成することができると共に、面光源装置を構成する部品点数が少なくて済み、組立工程が簡単となり、部品コスト及び組立コストが低減されると共に、面光源装置全体が軽量に構成され得ることになる。
【００２０】
本発明の第二の態様による拡散集光部材は、前記第一の態様による拡散集光部材において、上記拡散層が、基材中に拡散剤を添加混合した樹脂材料から構成されていることを特徴とする。
この第二の態様では、基材中に拡散剤を添加混合することによって、拡散機能を備えるようになっている。
【００２１】
本発明の第三の態様による拡散集光部材は、前記第一または第二の態様による拡散集光部材において、上記集光層が、少なくとも可視光領域で透明な樹脂材料から構成されており、その上面及び／または下面に、集光機能を備えるための光学的加工形状を有していることを特徴とする。
本発明の第四の態様による拡散集光部材は、前記第三の態様による拡散集光部材において、上記光学的加工形状が、三角形，台形または放物線，楕円弧等の二次曲線、またはこれらの組合せの断面形状を断面とは直角方向に掃引したプリズム形状であることを特徴とする。
本発明の第五の態様による拡散集光部材は、前記第三の態様による拡散集光部材において、上記光学的加工形状が、微小多角錐，非球面形状のレンズアレイであることを特徴とする。
本発明の第六の態様による拡散集光部材は、前記第三の態様による拡散集光部材において、上記光学的加工形状が、樹脂またはガラス等の透明材料から成るほぼ球状微粒子を塗布することにより付与されていることを特徴とする。
【００２２】
この第三から第六の態様では、透明材料の上面及び／または下面に、好ましくは三角形，台形または放物線，楕円弧等の二次曲線、またはこれらの組合せの断面形状を断面とは直角方向に掃引したプリズム形状，または微小多角錐，非球面形状のレンズアレイであり，あるいは、樹脂またはガラス等の透明材料から成るほぼ球状微粒子を塗布することにより付与されている光学的加工形状を備えることによって、集光機能を備えるようになっている。
【００２３】
本発明の第七の態様による拡散集光部材は、前記第一から第六の何れかの態様による拡散集光部材において、上記低屈折率層が、上記拡散層及び集光層を構成する基材よりも低屈折率の少なくとも可視光領域で透明な媒質から構成されていることを特徴とする。
この第七の態様では、拡散層及び集光層の間に、低屈折率の透明な媒質、例えば樹脂，ガラス，空気から成る低屈折率層を設けることにより、容易に三層構造の拡散集光部材を構成することができる。
【００２４】
本発明の第八の態様による拡散集光部材は、前記第七の態様による拡散集光部材において、上記低屈折率層が、上記拡散層及び集光層の間に画成される密閉された中空部であることを特徴とする。
この第八の態様では、拡散層及び集光層の間に画成された中空部により低屈折率層を構成することにより、より少ない材料で、より低コストで、三層構造の拡散集光部材を構成することができる。
【００２５】
上記目的は、本発明の第九の態様によれば、扁平に配置された光源と、上記光源の上方に配置された前記第一から第八の何れかの態様による拡散集光部材と、を含んでいることを特徴とする、面光源装置により、達成される。
この第九の態様では、上述した各態様による拡散集光部材を使用して光源と組み合わせることにより、面光源装置が構成されているので、部品点数が少なくて済み、組立が容易に行なわれ、部品コスト及び組立コストが低減され得ると共に、全体が軽量化されることにより、大型の表示装置のバック照明に適した面光源装置が実現され得る。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、従来の拡散板，拡散機能及び集光機能を備えた光学部材が互いに一体化され、一つの部品として構成されているので、部品コスト及び組立コストが低減されると共に、光源と組み合わせて面光源装置を構成する場合に、拡散機能及び集光機能を保持しながら、部品コスト及び組立コストが低減され、さらに軽量化が可能であるので、特に大型の表示装置のためのバック照明装置として最適な面光源装置が提供され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図３を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【実施例１】
【００２８】
図１及び図２は、本発明による面光源装置の一実施形態の構成を示している。
図１及び図２において、面光源装置１０は、少なくとも一つ、図示の場合には四つの線状光源１１と、各線状光源１１の下方に配置された反射面１２と、線状光源１１及び反射面１２の上方に配置された拡散集光部材１３と、から構成されている。
【００２９】
上記線状光源１１は、例えば冷陰極管等から構成されており、上方の発光面Ａ全体に光を照射するように、等間隔で互いに平行に並んで扁平に配置されている。
【００３０】
上記反射面１２は、例えば白色塗装または発泡樹脂シート等による拡散反射面として構成されており、各線状光源１１の下方に配置されていて、対応する線状光源１１から下方または側方に出射される光をほぼ出射方向である上方に反射させるようになっている。
【００３１】
上記拡散集光部材１３は、図３に詳細に示すように三層構造として、下方から順次に拡散層１４，低屈折率層１５及び集光層１６から構成されている。
【００３２】
上記拡散層１４は、拡散機能を備えており、一般的に基材中に拡散剤を添加混合した樹脂材料から構成されている。
具体的には、上記拡散層１４は、例えばポリカーボネイト樹脂等の透明樹脂を基材として、架橋ポリメタクリル酸メチル等の微粒子を添加混合した樹脂材料から形成される。
【００３３】
上記集光層１６は、少なくとも可視光領域で透明な樹脂材料、例えばポリカーボネイト樹脂等から構成されており、その上面及び／または下面、図示の場合には上面に、光学的加工形状１６ａを有している。
この光学的加工形状１６ａは、三角形，台形または放物線，楕円弧等の二次曲線またはこれらの組合せの断面形状を断面とは直角方向に掃引したプリズム形状、または微小多角錐，非球面形状のレンズアレイ、あるいは樹脂やガラス等の透明材料から成る球状微粒子を塗布することにより、形成されている。
【００３４】
これに対して、上記低屈折率層１５は、上記拡散層１４及び集光層１６より低屈折率を有する少なくとも可視光領域で透明な媒質、最も好ましくは密閉された空気層から構成されており、図示の場合、上記拡散層１４及び集光層１６の間で密閉された中空部として構成されている。
【００３５】
そして、図示の場合、このような三層構造の拡散集光部材１３は、例えばガスインジェクション成形，二色成形あるいはダイスライド成形等の成形方法によって、拡散層１４及び集光層１６により密閉された中空部としての低屈折率層１５を画成することにより、容易に一体成形され得る。
【００３６】
本発明実施形態による面光源装置１０は、以上のように構成されており、外部から各線状光源１１に給電が行なわれると、各線状光源１１が点灯し、各線状光源１１から出射した光が、直接にまたは反射面１２で反射されて、上方の拡散集光部材１３に入射する。
【００３７】
そして、拡散集光部材１３に入射した光は、まず拡散層１４で拡散された後、拡散層１４から出射して低屈折率層１５に進入する。その際、拡散層１４からより屈折率の低い媒質から成る低屈折率層１５に入射することにより、拡散層１４と低屈折率層１５の界面にて入射角より出射角が大きくなるので、拡散層１４による拡散効果が増大されることになる。
さらに、低屈折率層１５から集光層１６に入射した光は、この集光層１６の光学的加工形状１６ａに基づいて集光された後、集光層１６の上面から上方に出射することになる。
【００３８】
これにより、発光面Ａの上方に配置される液晶パネル等の各種表示装置（図示せず）がバック照明されることになる。
その際、各線状光源１１から出射した光が、拡散集光部材１３にて十分に拡散され且つ集光されることによって、全体として均一で高い輝度のバック照明が得られることになる。
【００３９】
この場合、線状光源１１から出射した光の拡散及び集光を行なうために、一体化された一つの部品である拡散集光部材１３が使用されていることから、面光源装置１０を構成する部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減されると共に、拡散集光部材１３そして面光源装置１０が軽量化されることになり、例えば大型の液晶パネル等のバック照明等の軽量化の要請に十分に対応することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
上述した実施形態においては、拡散集光部材１３の集光層１６は、その上面のみに光学的加工形状１６ａを備えているが、これに限らず、下面のみまたは上面及び下面に、光学的加工形状１６ａを備えていてもよい。
また、上述した実施形態においては、低屈折率層１５が中空部として空気により構成されているが、これに限らず、他の同様の気体，液体，固体を含む適宜の媒質により構成されていてもよいことは明らかである。
【００４１】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、容易に且つ軽量に構成され得るようにした、拡散集光部材そして面光源装置を提供することができる。
そして、本発明による面光源装置は、液晶パネルバックライト，透明フィルム等に印刷された透光性の看板等のバック照明，あるいは卓上スポット照明等照明装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による面光源装置の一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の面光源装置の外観を示す概略斜視図である。
【図３】図１の面光源装置で使用される拡散集光部材の断面図である。
【図４】従来の面光源装置の一例の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    面光源装置
１１    線状光源
１２    反射面
１３    拡散集光部材
１４    拡散層
１５    低屈折率層（中空部）
１６    集光層
【図１】
2006162718.tif 000003
【図２】
2006162718.tif 000004
【図３】
2006162718.tif 000005
【図４】
2006162718.tif 000006