(57)【要約】【課題】本発明は、液晶表示パネルを背面から照明するバックライト構造の照明装置に関し、高輝度、高均一度、長寿命を実現できる照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】照明装置１は、ＦＰの被照明面側に複数配置される導光板６ａ〜６ｅと、導光板６ａ〜６ｅ間に配置され、被照明面側の導光板６ａ〜６ｅの光射出面より背面側に配置される冷陰極管２ｂ〜２ｅを有する。さらに、照明装置１は、冷陰極管２ｂ〜２ｅについて被照明面の反対側にリフレクタ４ｂ〜４ｅを有している。【選択図】    図１
2011181522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの被照明面側に複数配置される導光板と、
前記複数の導光板間に配置され、前記被照明面側の前記導光板の光射出面より背面側に配置される発光管と
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明装置において、
前記発光管について前記被照明面の反対側に光反射部材が設けられていること
を特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の照明装置において、
前記導光板端部の光入射面は、前記導光板背面とのなす角が鈍角であること
を特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項項３項記載の照明装置において、
前記導光板は、屈折率ｎ＝１．４１以上の透明部材で形成されており、
前記鈍角は、９０°を超えて１０２°以下の範囲にあること
を特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記導光板表面に拡散要素が設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５記載の照明装置において、
前記拡散要素は、前記導光板背面に形成された三角断面を有する複数の凹凸部であること
を特徴とする照明装置。
【請求項７】
透明な平行平板状の基板と、
光源からの射出光が入射する前記基板側端部の入射面近傍に設けられ、前記基板面から前記入射面に向かって上り勾配の傾斜面と、前記入射面から入射した光が前記傾斜面で全反射し、その後前記基板内で全反射するように設定された傾斜角αとを有する傾斜部と
を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７記載の照明装置において、
前記傾斜角αは、
ｎ・ｓｉｎ（θ−２α）≧１
を満足することを特徴とする照明装置。
但し、
θ：前記傾斜角α＝０とした場合の前記傾斜面に入射する光の入射角
ｎ：前記傾斜部の屈折率
である。
【請求項９】
空洞を備えた透明部材と、
前記空洞内に封入された放電ガス層と、
前記放電ガス層側が平坦に形成された蛍光体層と
を有することを特徴とする可視光源。
【請求項１０】
請求項９記載の可視光源において、
前記蛍光体層は、前記透明部材外壁に形成されていること
を特徴とする可視光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の照明装置に係り、特に、液晶表示装置に用いられ、液晶表示パネルを背面から照明するバックライト構造の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示パネルは省スペース化が可能であり、また小電力である点が市場に評価され、携帯用コンピュータの表示装置や携帯用テレビのモニタのみならず、デスクトップ用パソコンのモニタや家庭用薄型テレビとしての用途が広がっている。この液晶表示パネルの液晶表示面を背面から照明する照明装置（バックライトユニット）としては、直下方式とサイドライト方式の２種類がある。
【０００３】
図４１は、従来の直下方式の照明装置の概略構造を示している。図４１に示す直下方式照明装置は、液晶表示パネルなどのフラットパネル（ＦＰ）の表示面背面（被照明面側）直下に配置される。直下方式照明装置には、面発光部となる拡散板（光学シート）５００の下側に直管状の光源である複数の冷陰極管（発光管）５０２ａ〜５０２ｄが配置され、その周囲は光反射部材（リフレクタ）５０４で覆われている。直下方式照明装置は、冷陰極管５０２ａ〜５０２ｄから放出された光やリフレクタ５０４で反射した光を拡散板５００に入射させ、拡散板５００で均一化してフラットパネルＦＰに照射するようになっている。
【０００４】
図４２は、従来のサイドライト方式の照明装置を示している。図４２に示すサイドライト方式照明装置は、液晶パネルなどのフラットパネルＦＰの被照明面側に配置される。このバックライトユニットは、冷陰極管５１０、５１２とリフレクタ５０６、５０８とを有する光源ユニットと、拡散板５１６と導光板５１４、及び反射板５１８を有する導光ユニットからなる。拡散板５１６は、導光ユニットの配光仕様に応じて複数枚で構成される場合もある。
【０００５】
バックライトユニットの高輝度化のため、冷陰極管５１０、５１２はリフレクタ５０６、５０８と共に、導光板５１４の両端に２組配置されている。冷陰極管５１０、５１２から導光板５１４側面に射出された射出光は、導光板５１４端面より入射し、導光板５１４内を概ね全反射しながら導光する。また、冷陰極管５１０、５１２のリフレクタ５０６、５０８側に射出した光はリフレクタ５０６、５０８で反射し、これも導光板５１４の端面より入射して同様に導光板５１４内を導光する。
【０００６】
導光中の光の一部Ｌ１は反射板５１８、あるいは拡散板５１６側に射出し、拡散板５１６側へ射出した光は拡散板５１６によりフラットパネルＦＰの方向に拡散する。また、反射板５１８側へ射出した光Ｌ２は反射板５１８で反射して導光板５１４を透過した後、拡散板５１６に入射する。この光もフラットパネルＦＰの方向に拡散する。この２種類の経路からの拡散光によりフラットパネルＦＰが照明される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サイドライト方式のバックライトユニットは、拡散板５１６の拡散面や反射板５１８の屈折反射面等のような導光条件を崩す光学素子を任意の密度で配置することにより、導光板５１４内部を導光する光線の光量分布が調整できるため、非常に均一度の高い照明が可能である。また、冷陰極管５１０、５１２光射出面のうち一部の発光量が低下する等の劣化が生じても、冷陰極管と被照明面との距離が長いことからむらとして目立ちにくいとい
う特徴を有している。その反面、冷陰極管５１０、５１２を導光板５１４端面に配置することから、配置できる冷陰極管の数に限りがあり、高輝度化が困難であるという課題を有している。
【０００８】
一方、直下方式では冷陰極管５０２ａ〜５０２ｄの本数を増やすことで照明装置の高輝度化が容易である利点を有する反面、冷陰極管５０２ａ〜５０２ｄと被照明面との間の距離が短いことから、輝度むらが発生し易いという問題を有している。冷陰極管５０２ａ〜５０２ｄの間隔、拡散板５００の特性、あるいはリフレクタ５０４の形状を最適化してむらを生じないようにすることは可能であるが、条件が変化した場合、例えば、冷陰極管５０２ａ〜５０２ｄ光射出面のうち一部の発光量が低下するような劣化が生じることにより、容易にむらが発生してしまう問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、高輝度、高均一度、長寿命を実現できる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、表示パネルの被照明面側に複数配置される導光板と、前記複数の導光板間に配置され、前記被照明面側の前記導光板の光射出面より裏面側に配置される発光管とを有することを特徴とする照明装置によって達成される。
【００１１】
また、上記目的は、透明な平行平板状の基板と、光源からの射出光が入射する前記基板側端部の入射面近傍に設けられ、前記基板面から前記入射面に向かって上り勾配の傾斜面と、前記入射面から入射した光が前記傾斜面で全反射し、その後前記基板内で全反射するように設定された傾斜角αとを有する傾斜部とを備えていることを特徴とする照明装置によって達成される。
【００１２】
さらに、上記目的は、空洞を備えた透明部材と、前記空洞内に封入された放電ガス層と、前記放電ガス層側が平坦に形成された蛍光体層とを有することを特徴とする可視光源によって達成される。
【発明の効果】
【００１３】
以上の通り、本発明によれば、高輝度、高均一度、長寿命を実現できるため、液晶表示装置等のフラットパネル・ディスプレイに用いて好適な表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態による照明装置の基本構成の概略を示し、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における実施例１−１による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における実施例１−２による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における実施例１−３による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における実施例１−３による照明装置の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。
【図６】本発明の第１実施形態における実施例１−３の変形例に係る照明装置の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。
【図７】本発明の第１実施形態における実施例１−３の他の変形例に係る照明装置の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。
【図８】本発明の第１実施形態における実施例１−４による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態における実施例１−４による照明装置の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。
【図１０】本発明の第１実施形態における実施例１−４による照明装置の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。
【図１１】本発明の第１実施形態における実施例１−４の変形例に係る照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態における実施例１−５による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態における実施例１−６による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図１４】本発明の第１実施形態における実施例１−６による照明装置の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。
【図１５】本発明の第１実施形態における実施例１−６による照明装置の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。
【図１６】本発明の第１実施形態における実施例１−６の変形例に係る照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の第１実施形態における実施例１−６の他の変形例に係る照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図１８】図１７に示す照明装置の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。
【図１９】本発明の第１実施形態における実施例１−６のさらに他の変形例に係る照明装置の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。
【図２０】本発明の第１実施形態における実施例１−７による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図２１】本発明の第１実施形態における実施例１−７による照明装置１の三角形状凹部２６と、拡散パターン１０との射出光線の拡散の仕方の相違を説明する図である。
【図２２】本発明の第１実施形態における実施例１−８による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図２３】本発明の第１実施形態における実施例１−９による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態における実施例２−１による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図２５】本発明の第２の実施の形態における実施例２−１による照明装置の照明動作を説明する図である。
【図２６】本発明の第２の実施の形態における実施例２−２による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図２７】本発明の第２の実施の形態における実施例２−２による照明装置の照明動作を説明する図である。
【図２８】本発明の第２の実施の形態における実施例２−３による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図２９】本発明の第２の実施の形態における実施例２−４による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図３０】本発明の第２の実施の形態における実施例２−４の変形例による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図３１】本発明の第２の実施の形態における実施例２−５による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図３２】本発明の第２の実施の形態における実施例２−５の変形例による照明装置であって、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された状態を示す概略断面図である。
【図３３】従来の冷陰極管の管軸方向の断面の管壁近傍の一部を示す図である。
【図３４】本発明の第３の実施の形態における実施例３−１による冷陰極管の管軸に直交する断面を示す図である。
【図３５】本発明の第３の実施の形態における実施例３−１による冷陰極管の管軸方向の断面の管壁近傍の一部を示す図である。
【図３６】本発明の第３の実施の形態における実施例３−２による可視光源の紫外線源の管軸に直交する断面を示す図である。
【図３７】本発明の第３の実施の形態における実施例３−２による可視光源の射出フィルタ７６の構成をより詳細に示す図である。
【図３８】本発明の第３の実施の形態における実施例３−３による可視光源の紫外線源の管軸に直交する断面を示す図である。
【図３９】本発明の第３の実施の形態における実施例３−３によるアルミミラー９２側の蛍光体層９４近傍をより詳細に示す図である。
【図４０】本発明の第３の実施の形態における実施例３−３による水銀放電管９０側の蛍光体層９４近傍をより詳細に示す図である。
【図４１】従来の直下方式の照明装置の概略構造を示す概略断面図である。
【図４２】従来のサイドライト方式の照明装置の概略構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による照明装置を図１乃至図２３を用いて説明する。まず、本実施の形態による照明装置の基本構成の概略について図１を用いて説明する。図１は、液晶パネルなどのフラットパネル（以下、代表して液晶パネルという）ＦＰの被照明面側に配置された本実施の形態に係る照明装置１を示す概略断面図である。照明装置１は、互いに分離されて配置された複数の導光板６ａ〜６ｅを有している。各導光板６ａ〜６ｅの両側面には複数の発光管（冷陰極管）２ａ〜２ｆが配置されている。冷陰極管２ａ〜２ｆは、導光板６ａ〜６ｅ表面のうち液晶パネルＦＰの被照明面側になる導光板６ａ〜６ｅの光射出面に対向する導光板６ａ〜６ｅの背面側に設けられている。冷陰極管２ｂ〜２ｅについて液晶パネルＦＰの被照明面の反対側には、光反射部材として冷陰極管２ｂ〜２ｅの光を各導光板６ａ〜６ｅあるいは直接に拡散板８に照射させる複数のリフレクタ４ｂ〜４ｅが設けられている。導光板６ａ、６ｅの片側には冷陰極管２ａ、２ｆ及びリフレクタ４ａ、４ｆが配置されている。拡散板８は導光板６ａ〜６ｅと液晶パネルＦＰとの間に配置されている。
【００１６】
このような基本構成を有する本実施の形態による照明装置１は、サイドライト方式と直下方式とを組み合わせたバックライト構造と見ることもできるし、あるいは、サイドライト方式のバックライトユニットを液晶パネルＦＰ面に沿って複数整列させた構造と見ることもできる。本基本構造によれば、従来のサイドライト方式バックライト構造に比して、発光管本数を増やすことができ、それにより高輝度化が可能になる。
【００１７】
また、導光板６ａ〜６ｅ間に配置され、導光板６ａ〜６ｅの光射出面より背面側に冷陰極管２ａ〜２ｆを配置しているので、冷陰極管２ａ〜２ｆのいずれかが劣化しても、それと隣り合う冷陰極管からの射出光が導光板６ａ〜６ｅ中を導光してくるので光量不足を補うことができる。例えば、冷陰極管２ｂ、２ｃ間には導光板６ｂが設けられているので、冷陰極管２ｂより射出した光線の多くは導光板６ｂを通り、隣の冷陰極管２ｃ側を照明する。このため、劣化等により冷陰極管２ｃの発光量が低下しても、周囲の冷陰極管２ａ、２ｂ、２ｄ、２ｅ等からの射出光が導光板６ａ〜６ｅ中を導光して冷陰極管２ｃ側に到達するので従来の直下方式バックライト構造に比して輝度むらの発生を抑制することができる。
【００１８】
以下、本実施の形態による照明装置について実施例を用いてより具体的に説明する。
（実施例１−１）
本実施の形態の実施例１−１について図２を用いて説明する。図２は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。照明装置１は、互いに分離されて配置された複数の導光板６ａ〜６ｅを有している。導光板６ｂ、６ｃ、６ｄの両側面にはそれぞれ冷陰極管２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが順次配置されている。図１に示した基本構成と異なり、導光板６ａ、６ｅの片側には冷陰極管２ａ、２ｆは配置されていない。
【００１９】
リフレクタ４は、図４１に示した従来の直下方式の照明装置に用いられるリフレクタ５０４と同等の構成を有しており、図２において、導光板６ａの左側面に対向してリフレクタ４ａが設けられ、導光板６ｅの右側面に対向してリフレクタ４ｃが設けられている。また、冷陰極管２ｂ〜２ｅの対向面を含み下面全面にリフレクタ４ｂが設けられている。リフレクタ４ｂは、各冷陰極管２ｂ〜２ｅからの射出光を各導光板６ａ〜６ｅへ、あるいは直接に拡散板９に反射することができる。本実施例では、液晶パネルＦＰと導光板６ａ〜６ｅとの間に２枚の拡散板８、９が積層されて配置されている。
【００２０】
導光板６ａ〜６ｅに挟まれる形で配置されている冷陰極管２ｂ〜２ｅの外径は例えばｄ＝２．６ｍｍである。導光板６ａ〜６ｅは例えば５ｍｍ（厚さ）×９０ｍｍ（幅）の薄板状のアクリル基板であり、冷陰極管２を挟んで隣接する基板間の距離ｄ１は例えばｄ１＝５ｍｍである。リフレクタ４ａ〜４ｃは、導光板６ａ〜６ｅ及び冷陰極管２ｂ〜２ｅを囲み込む内壁が白色の拡散反射板で構成されている。積層された２枚の拡散板８、９は導光板６ａ〜６ｅから例えば２０ｍｍ離れた位置に配置されている。
【００２１】
例えば、冷陰極管２ｂから射出した光線は、導光板６ａと６ｂの隙間から拡散板８、９に直接向かう成分Ｌ１と導光板６ｂに入射する成分Ｌ２に分けられる。この際、成分Ｌ１とＬ２の光量比は導光板６ａ、６ｂと冷陰極管２ｂの寸法比で決定されるが、本実施例の場合、約４０％の光線が成分Ｌ１となり、残りの６０％程度の光線が成分Ｌ２として導光板６ａ、６ｂの両側面に入射する。
【００２２】
導光板６ｂに入射した成分Ｌ２は、さらに成分Ｌ３、Ｌ４となって拡散板８、９に向けて射出する。成分Ｌ３は、導光板６ｂを射出した後、冷陰極管２ｃに入射して散乱反射され、導光板６ｂと６ｃの隙間から拡散板８、９に向けて射出する成分である。成分Ｌ４は、導光板６ｃを射出した後、導光板６ｃと６ｄの隙間から直接に拡散板８、９に向けて射
出する成分である。
【００２３】
成分Ｌ３とＬ４の比率は、Ｌ１：Ｌ２の光量比と同様に導光板６と冷陰極管２の寸法比で決定される。本実施例の場合、成分Ｌ３の比率が概ね２５％、成分Ｌ４の比率がおおむね４０％であった。残る３５％の光線は、次段の導光板６ｄに入射し、以降同様の動作を繰り返しながら進む。
【００２４】
このように、冷陰極管２ｂから射出した光線は、導光板６ａ〜６ｅにより周囲の冷陰極管２ｃ〜２ｅまで到達して射出する。このため、各導光板６ａ〜６ｅの隙間から射出する光線は、その隙間に配置された冷陰極管２ｂ〜２ｅのみならず、周囲の冷陰極管２ｂ〜２ｅから射出した光線となる。
【００２５】
導光板６ａ〜６ｅ間から射出した光線は広がりながら進み、拡散板８、９に入射する。拡散板８、９では入射光を透過させてあらゆる方向に散乱させるとともに、約１／２の光を反射して散乱させる。この反射拡散光は各導光板６ａ〜６ｅ及び冷陰極管２ｂ〜２ｅを介してリフレクタ４ｂで反射した後、再度各導光板６ａ〜６ｅ及び冷陰極管２ｂ〜２ｅを通過して拡散板８、９に入射し、さらに半量が液晶パネルＦＰに向けて射出する。この際、拡散板８、９間の間隔、拡散特性、リフレクタ４ｂとの間隔、あるいは冷陰極管２ｂ〜２ｅ同士の間隔を調整することで輝度むらが視認されないようにすることができる。
【００２６】
但し、冷陰極管２ｂ〜２ｅの特性は経時的に変化し、且つ個体差があるため、従来構造の直下型バックライトよりは程度は軽微ではあるが、寿命初期には問題なくても使用につれて輝度むらが発生することがある。本実施例では、このような問題に対しても対策を講じており以下に説明する。
【００２７】
ここで、任意の冷陰極管２の光量が７割に低下した場合で、本実施例を適用したバックライトと、適用しない一般的な直下方式バックライトにおける、面内輝度むらを比較してみると、（１）一般的な直下方式バックライトの場合は、約７０％（概ね冷陰極管の光量低下と同じ）であるのに対して、（２）本実施例のバックライトの場合にあっては、約８８％（冷陰極管２ｂ〜２ｅから直接拡散板８、９に向かう光線４０％が２８％に変化するが、導光板６ａ〜６ｅにより周囲の冷陰極管２ｂ〜２ｅから導光される光量６０％は変化しないため）となる。このように本実施例によれば、冷陰極管２ｂ〜２ｅのいずれかの発光量が低下したとしても、輝度むらとしての影響は比較的小さくて済み、均一な照明が可能となると共に、高寿命の照明装置を実現できる。
【００２８】
（実施例１−２）
本実施の形態の実施例１−２について図３を用いて説明する。図３は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。本実施例に係る照明装置１は、実施例１−１における照明装置１の導光板６ａ〜６ｅの背面に、導光中の光線角度を変更する要素として拡散層をパターニングした拡散パターン１０が設けられている点に特徴を有している。また、拡散板８、９のうち拡散板９を取り除いて１枚の拡散板８のみが配置されている。その他の構成要素は実施例１−１に示した構成要素と同一なのでその説明は省略する。
【００２９】
冷陰極管２ａ〜２ｅから射出し導光板６ａ〜６ｅに入射した光線は、導光板６ａ〜６ｅ内部で全反射を繰り返しながら進むが、導光板６ａ〜６ｅ背面に形成された拡散パターン１０に入射した光線は拡散反射され、約１／４の成分が全反射条件を満たさなくなり、導光板６ａ〜６ｅ光射出面から射出して拡散板８に入射する。これは、従来のサイドライト方式のバックライトと同様の原理である。
【００３０】
例えば、冷陰極管２ｂから射出した光線Ｌ１、Ｌ２は、導光板６ａ〜６ｅ内を進むことにより広範囲から射出することができる。冷陰極管２ａ、２ｃ〜２ｆから射出した光線も同様に導光板６ａ〜６ｅ内を進行しながら拡散板８へ射出するため、導光板６ａ〜６ｅ上の任意の点からは、複数の冷陰極管２ａ〜２ｆから射出した光線が混ざり合って射出することとなる。
【００３１】
拡散パターン１０を適当な大きさや配置密度にすることにより、導光板６ａ〜６ｅ光射出面からほぼ均一な射出光が得られる。このため、実施例１−１では光量均一化のため２枚必要であった拡散板８、９を１枚の拡散板８だけにすることができる。実施例１−１に対して、冷陰極管２ｂ〜２ｅの発光特性の差が現れ難くなる導光板６ａ〜６ｅ光射出面からの射出光成分が増加するため、１枚の拡散板８だけにしているにも拘わらず、冷陰極管２ｂ〜２ｅの発光強度の固体差や経時変化に基づく輝度むらを低減させることができる。
【００３２】
（実施例１−３）
本実施の形態の実施例１−３について図４乃至図７を用いて説明する。図４は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。図５は、冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。本実施例に係る照明装置１は、実施例１−２における照明装置１の導光板６ａ〜６ｅ光射出面側の各隣接間に光散乱要素として拡散板１２を配置している点に特徴を有している。その他の構成要素は実施例１−２に示した構成要素と同一なのでその説明は省略する。
【００３３】
上述の実施例１−２に示す構造では、冷陰極管２ａ〜２ｅから直接に拡散板８へ射出する光線の密度の方が、導光板６ａ〜６ｅ光射出面から射出する光線の密度に比べて大きくなる。このため本実施例では、導光板６ａ〜６ｅ光射出面側の各隣接間に拡散板１２を張り渡して、冷陰極管２ａ〜２ｅから直接に拡散板８へ射出する光量を拡散板１２により約１／２に減らし、残りの約１／２の光量を拡散反射するようにしている。拡散板１２は、導光板６ａ〜６ｅの板厚のほぼ１／５以下の厚さを有している。拡散板１２での反射光成分は、その殆どが導光板６ａ〜６ｅに入射して一部が拡散パターン１０により散乱させられて導光板６ａ〜６ｅの光射出面から射出する。こうすることにより、導光板６ａ〜６ｅ光射出面から射出する光と導光板６ａ〜６ｅ間から射出する光との光の密度の差を小さくすることができ、冷陰極管２ａ〜２ｅ間の光量ばらつきが表示に与える影響をさらに小さくできる。
【００３４】
本実施例では、導光板６ａ〜６ｅ光射出面側の各隣接間に拡散板１２を張り渡しているが、拡散板１２に代えて、入射方向により拡散能が異なる異方性拡散板（異方性散乱体）を張り渡すようにしてもよい。導光板６ａ〜６ｅの各端面から隙間上方に向かう光線は強く拡散させ、導光板６ａ〜６ｅの各端面から対向する他端面に向かう光線は弱い拡散（可能なら、拡散させない）にできれば、薄い拡散板１２でなくとも、導光板６ａ〜６ｅ間の光の進行を遮らずに冷陰極管２ａ〜２ｅからの直射光を拡散して均一化させることができる。すなわち、異方性散乱板において、被照明面に平行な方向の散乱度Ａと、被照明面に直交する方向の散乱度Ｂとの間に、Ａ＜Ｂの関係が成り立つようにする。異方性拡散板としては、例えば屈折率異方性を有する材質を屈折率異方性を有さない材質の中に整列して分散させた液晶ポリマ樹脂等が利用できる。
【００３５】
また、本実施例では、約１／２の光量を拡散反射する拡散板１２を導光板６ａ〜６ｅ間の隙間に張り渡すことで当該隙間から拡散板８へ射出する光量を減らしているが、拡散板１２の代わりに反射板を用いるようにしてもよい。図６は拡散板１２に代えて、導光板６ａ〜６ｅ光射出面に略一致する反射面を有する反射板１４を導光板６ａ〜６ｅ間の隙間に配置した例を示している。図６は、冷陰極管２ｃ近傍を部分的に拡大して示している。反射板１４は導光板６ｂ、６ｃの間隙であって導光板６ｂ、６ｃの光射出面に略一致する面
のほぼ中央部に配置されており、反射板１４と導光板６ｂ、６ｃには光Ｌ１、Ｌ２が通過できる隙間が開いている。これにより、冷陰極管２ｃを射出した光のうち、一部の光Ｌ１、Ｌ２は直接に拡散板８に入射し、残りの光Ｌ３、Ｌ４は導光板６ｂ、６ｃに入射する。
【００３６】
図７は拡散板１２に代えて、冷陰極管２ｂ〜２ｅに向かって凸の反射面が形成された楔状の反射板１６を導光板６ａ〜６ｅ間の隙間に配置した例を示している。図７は、冷陰極管２ｃ近傍を部分的に拡大して示している。反射板１６は導光板６ｂ、６ｃの光射出面の隙間のほぼ中央部に配置されており、反射板１６と導光板６ｂ、６ｃには光Ｌ１、Ｌ２が通過できる隙間が開いている。これにより、冷陰極管２ｃを射出した光のうち、一部の光Ｌ１、Ｌ２は直接に拡散板８に入射し、残りの光Ｌ３、Ｌ４は導光板６ｂ、６ｃに入射する。
【００３７】
図６および図７に示したような構成にしても、導光板６ａ〜６ｅ光射出面から射出する光と導光板６ａ〜６ｅ間から射出する光との光量差を小さくすることができ、冷陰極管２ａ〜２ｅ間の光量ばらつきが表示に与える影響をさらに小さくできる。
【００３８】
（実施例１−４）
本実施の形態の実施例１−４について図８乃至図１１を用いて説明する。図８は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。図９及び図１０は、図８の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。本実施例に係る照明装置１は、実施例１−２における照明装置１の拡散パターン１０が設けられた導光板６ａ〜６ｅの各端面の光入射面１８を傾斜させた点に特徴を有している。図８乃至図１０に示すように、冷陰極管２ｂ〜２ｅの各両側の導光板６ａ〜６ｅの光入射面１８は、隣接する導光板６ａ〜６ｅの光射出面側の間隔が背面側の間隔よりも小さくなるように配置されている。その他の構成要素は実施例１−２に示した構成要素と同一なのでその説明は省略する。
【００３９】
本実施例の導光板６ａ〜６ｅは、基材として屈折率ｎが１．４１以上のポリカーボネイト板を用いている。ポリカーボネイト板は、厚さｔ１が約８ｍｍで光射出面側の幅が９０ｍｍで背面側の幅が８６．６ｍｍの台形断面を有する薄板である。導光板６ａ〜６ｅ端部の光入射面１８は、導光板６ａ〜６ｅ背面の拡散パターン１０形成面となす角θが１０２°になるように成形されている。導光板６ａ〜６ｅ背面（拡散パターン１０形成面）の各隣接間の間隔ｄ２は約３．４ｍｍであり、導光板６ａ〜６ｅの厚さｔ１は約８ｍｍなので隣接する各導光板６ａ〜６ｅ光射出面端部側は互いに接触している。
【００４０】
このため本実施例の構成によれば、実施例１−１乃至１−３では導光板６ａ〜６ｅ間から拡散板８に直接入射していた光線を導光板６ａ〜６ｅ内に入射させることができるようになる。例えば図９において、光入射面１８と拡散パターン１０形成面とのなす角θが１０２°（＝９０°＋１２°）であるため、冷陰極管２ｃを射出して拡散板８に直接入射していた光線Ｌ１、Ｌ２が導光板６ｂ、６ｃ内に入射する入射角θ２、θ３は、５１°以上となり屈折率ｎ＝１．５９以上のポリカーボネイトの全反射条件を満たしており通常の導光板と同様に取り扱うことができる。本実施例では、光を均一に射出する導光板６ａ〜６ｅが、拡散板８側の全面に存在するため、非常に均一度の高い照明ができるようになる。
【００４１】
また、図１０に例示するように、導光板６ｃを射出して導光板６ｂに入射する光線Ｌ３の多くは冷陰極管２ｃを避ける方向に屈折される。このため、冷陰極管２ｃから射出した光線Ｌ３をより遠方まで導光させることができ、冷陰極管２ｂ〜２ｅの発光強度の固体差や経時変化に基づく輝度むらをより低減させることができる。
【００４２】
図１１は  両端の導光板６ａ、６ｅの外側に、サイドライト型バックライトユニットと
同様のＣ型リフレクタ４ａ、４ｃ付きの冷陰極管２ａ、２ｆを配置した変形例を示している。このような構成にしても本実施例の効果を得ることができる。なお、他の実施例についても、図１１に示すＣ型リフレクタ４ａ、４ｃ付きの冷陰極管２ａ、２ｆを配置した構成にすることはもちろん可能である。
【００４３】
（実施例１−５）
本実施の形態の実施例１−５について図１２を用いて説明する。図１２は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。本実施例に係る照明装置１は、実施例１−４における照明装置１の導光板６ａ〜６ｅ背面に拡散パターン１０を設けずに、導光板６ａ〜６ｅと拡散板８との間に第２導光板２０を配置してその背面に拡散パターン１０を設けている点に特徴を有している。また、導光板６ａ〜６ｅと第２導光板２０との間に光接合樹脂層２２が配置されている点に特徴を有している。その他の構成要素は実施例１−４に示した構成要素と同一なのでその説明は省略する。
【００４４】
第２導光板２０は、一般的なサイドライト型バックライトユニットに用いられる拡散パターン付導光板と同様の構成であり、例えばポリカーボネイト基板の片面に複数の拡散パターン１０が形成されている。光接合樹脂層２２は、光学接着剤とも呼ばれ、屈折率ｎがポリカーボネイトとほぼ同様に合わされており、かつ、高い透過率を有している。光接合樹脂層２２を介して導光板６ａ〜６ｅ上に第２導光板２０が貼り付けられている。
【００４５】
例えば冷陰極管２ｂを射出して導光板６ａ〜６ｅに入射／導光する光線のうち、光接合樹脂層２２の接触面に入射した光線Ｌ１、Ｌ２は、光接合樹脂層２２で反射することなく透過して第２導光板２０に入射する。導光板６ａ〜６ｅ内を導光する光線は光接合樹脂層２２以外では全反射を繰り返して第２導光板２０側に射出することはない。このため、光は光接合樹脂層２２を介して高い効率で第２導光板２０に進行する。これらの光線Ｌ１、Ｌ２は第２導光板２０内を導光し、拡散パターン１０で散乱させられて第２導光板２０の光射出面から射出して拡散板８に到達する。本実施例の構成では、ほぼ完全に冷陰極管２ｂ〜２ｅの局在性が失われるため、冷陰極管２ｂ〜２ｅの固体差や経時変化に基づく輝度むらをより低減させることができる。
【００４６】
（実施例１−６）
本実施の形態の実施例１−６について図１３乃至図１９を用いて説明する。図１５は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。図１４及び図１５は、図１３の冷陰極管２ｃ近傍の部分拡大図である。本実施例に係る照明装置１は、実施例１−４における照明装置１のリフレクタ４ｂの冷陰極管２ｂ〜２ｅ下方に凹部２４を形成して、各凹部２４内に各冷陰極管２ｂ〜２ｅを収容した点に特徴を有している。すなわち、他の実施例での冷陰極管２ｂ〜２ｅの管中心は、導光板６ａ〜６ｅ光射出面より背面側に位置しているが、本実施例では、さらに導光板６ａ〜６ｅ光射出面から見て導光板６ａ〜６ｅ背面より離れたところに位置している。その他の構成要素は実施例１−４に示した構成要素と同一なのでその説明は省略する。
【００４７】
図１４及び図１５に示す光線Ｌ１〜Ｌ３のように、本実施例では、冷陰極管２ｂ〜２ｅが各凹部２４内に収容されるため、導光板６ａ〜６ｅ間での冷陰極管２ｂ〜２ｅによる光線Ｌ１〜Ｌ３の反射、屈折、及び吸収等の干渉が少なくなるため、より遠方の導光板６ａ〜６ｅまで低損失で光線Ｌ１〜Ｌ３を導光できるようになる。
【００４８】
なお、本実施例の特徴である凹部２４は、上述の実施例１乃至５及びこれ以降の本実施形態における実施例について同様に適用可能である。例えば、図１６は、実施例１−１の図２に示した照明装置１のリフレクタ４ｂの冷陰極管２ｂ〜２ｅ下方に凹部２４を形成し
て、各凹部２４内に各冷陰極管２ｂ〜２ｅを収容した点に特徴を有している。
また、図１７は、実施例１−３の図４に示した照明装置１に凹部２４を設けた状態を示している。こうすることにより、図１８に示すように、導光板６ｂから導光板６ｃの方向に射出した光線Ｌ１は、冷陰極管２ｃ及び拡散板１２ｃに遮られることなく隣接の導光板６ａ〜６ｅに入射できる。このため、各冷陰極管２ｂ〜２ｅの射出光線はより遠方の導光板６ａ〜６ｅまで導光でき、経時変化等による冷陰極管２ｂ〜２ｅの光量ばらつきでの輝度むらが生じ難くなる。
また、図１９は、図６に例示した実施例１−３の一変形例に係る照明装置１に凹部２４を設けた状態を示している。
このようにリフレクタ４ｂに容易に凹部２４を設けて冷陰極管２ｂ〜２ｅを収容できるので、導光板６ａ〜６ｅ間での冷陰極管２ｂ〜２ｅによる光線の吸収等を少なくしてより遠方まで低損失で光線Ｌ１〜Ｌ３を導光できる種々の照明装置が実現できる。
【００４９】
（実施例１−７）
本実施の形態の実施例１−７について図２０及び図２１を用いて説明する。図２０は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。本実施例に係る照明装置１は、実施例１−４の図８に示す照明装置１の導光板６ａ〜６ｅ背面に拡散パターン１０を設ける代わりに、三角断面を有する複数の凹凸部となる三角状凹部２６を設けている点に特徴を有している。この三角状凹部２６は頂角７０°の２等辺三角形状をしており、導光板６ａ〜６ｅ背面に１ｍｍのピッチで面積比が２０％となるように形成されている。その他の構成要素は実施例１−４に示した構成要素と同一なのでその説明は省略する。
【００５０】
本実施例の導光板６ａ〜６ｅ背面に設けられた三角形状凹部２６は、実施例１−４の拡散パターン１０と同様に導光中の光線角度を変更する拡散要素として機能する。但し、凹状三角形の斜面を光拡散に用いるため拡散パターン１０を用いた場合とは射出光線の拡散の仕方が異なっている。その相違について図２１を用いて説明する。図２１（ａ）は、実施例１−４の導光板６ａ〜６ｅ（図中は６ｃを例示）における散乱光の光線を示している。導光中の光線Ｌ１は、ドット状に形成された拡散パターン１０の一つに入射して複数の進行角度に散乱された光線束Ｌ２となって導光板６ｃ内を進む。拡散パターン１０からの光線束Ｌ２の射出角度の大きさの拡がりは、光線Ｌ１の拡散パターン１０への入射角の大きさを中心とする所定範囲であるため、全反射条件を満たさずに導光板６ｃ光射出面から射出する光線Ｌ３は、全反射条件からわずかに外れる成分が大部分になる。従って、導光板６ｃから射出する光線Ｌ３の大部分は導光板６ｃ光射出面にほぼ平行な成分となる。
【００５１】
図２１（ｂ）は、本実施例の導光板６ａ〜６ｅ（図中は６ｃを例示）における散乱光の光線を示している。導光中の収束光線束Ｌ１は、導光板６ｃ背面で１回反射して三角形状凹部２６斜面に入射し、導光板６ｃ光射出面に対しほぼ垂直方向に反射する発散光線束Ｌ２となる。この発散光線束Ｌ２は、導光板６ｃから射出して概ね垂直に射出する発散光線束Ｌ３として拡散板８に入射する。
【００５２】
このように、拡散パターン１０を背面に配置した導光板６ａ〜６ｅからは、導光板６ａ〜６ｅ光射出面から斜め方向に射出する光成分が多いのに対し、三角形状凹部２６が背面に形成された本実施例の導光板６ａ〜６ｅは、基板面法線方向に沿う方向の光成分が多くなる。従って、導光板６ａ〜６ｅ背面での三角形状凹部２６の配置密度に分布を持たせることにより、容易に導光板６ａ〜６ｅほぼ全面から、むらなく光を射出させることができる。しかも、拡散パターン１０を用いる場合は、斜め方向に向かう光線を被照明面方向に向かわせるための光路変更手段が必要になるのに対し、本実施例の三角形状凹部２６を用いる場合は、導光板６ａ〜６ｅからの射出光が初めから被照明面方向に向いているため光路変更手段を設ける必要がない。従って、拡散板８の拡散特性を低くすることができ高効
率／低コストの照明装置１を実現できる。なお、本実施例に示す三角形状凹部２６は、本実施形態の他の実施例に開示された導光板６ａ〜６ｅ背面に形成してももちろん同様の効果を生じる。
【００５３】
（実施例１−８）
本実施の形態の実施例１−８について図２２を用いて説明する。図２２は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。本実施例に係る照明装置１は、実施例１−７の図２０に示す照明装置１の拡散板８と液晶表示パネルＦＰの被照明面との間に、反射型の光路変更要素として反射型偏光板２８を配置した点に特徴を有している。その他の構成要素は実施例１−７に示した構成要素と同一なのでその説明は省略する。
【００５４】
反射型偏光板２８は、所定の偏光方位を有する直線偏光の光を選択的に透過させ、他の偏光方位を有する光を反射する機能を備えている。反射型偏光板２８としては、例えば３Ｍ社製のＤＢＥＦ等を使用することができる。本実施例では、反射型偏光板２８の透過偏光軸と液晶パネルＦＰの被照明面側の透過偏光軸は一致させている。なお、本実施例の拡散板８は、実施例１−７の拡散板８に比して低い拡散度にしている。
【００５５】
実施例１−７の図２１（ｂ）に示したように、導光板６ａ〜６ｅ光射出面にほぼ垂直な射出方向を主成分とする光線Ｌ３が射出すると、射出光線は、散乱度が相対的に低い拡散板８で散乱された後、反射型偏光板２８に入射する。反射型偏光板２８は、透過偏光軸が光源と平行な方向に設定されており、この方向以外の偏光成分は反射する。反射された反射光線Ｌ１は拡散板８、導光板６ａ〜６ｅ、リフレクタ４ａ〜４ｃを介して再度反射型偏光板２８に入射する。この間に反射光線Ｌ１は偏光を乱されてほぼ無偏光になるため、反射型偏光板２８での反射サイクルを数回繰り返すことにより、ほぼ全光量が直線偏光として反射型偏光板２８を通過する。上記のように、反射型偏光板２８と液晶パネルＦＰの被照明面側との偏光透過軸の方向は一致させているので、反射型偏光板２８からの射出光線は、ほぼ全量が画像表示に寄与することができる。
【００５６】
また、反射型偏光板２８で反射される光が半分程度ある。このため、導光板６ａ〜６ｅからの射出光に輝度むらが生じていても、反射型偏光板２８を最初に通過する成分と一旦反射された後に反射型偏光板２８を通過する成分との間で輝度むらが打ち消し合う。従って、本実施例では光量むらを低く抑えることができる。
【００５７】
これにより、拡散板８で輝度むらの解消が完全でなくても、十分均一な照明ができるため、実施例１−７で用いた拡散板８より低拡散度の拡散板８を用いることができる。このように、本実施例によれば低拡散度の拡散板８と反射型偏光板２８との組合せにより、高効率なバックライトユニットを実現できる。
【００５８】
（実施例１−９）
本実施の形態の実施例１−９について図２３を用いて説明する。図２３は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。本実施例に係る照明装置１は、実施例１−５の図１２に示す照明装置１の第２導光板２０背面であって、所定密度で配置された複数の拡散パターン１０が形成されていない領域に複数の光接合樹脂層２２を配置した点に特徴を有している。その他の構成要素は実施例１−５に示した構成要素と同一なのでその説明は省略する。
【００５９】
冷陰極管２ｂ〜２ｅから射出した光線は、導光板６ａ〜６ｅに入射して導光するが、光接合樹脂層２２に接する導光板６ａ〜６ｅ光射出面に入射した光線Ｌ１は、光接合樹脂層２２との接触面で反射することなく第２導光板２０に入射する。導光板６ａ〜６ｅ内を導
光する光線は、光接合樹脂層２２を除き導光板６ａ〜６ｅ外に射出しないため効率よく第２導光板２０に入射する。光線Ｌ１は、第２導光板２０内を導光して拡散パターン１０に入射して第２導光板２０から射出し、光線Ｌ２として拡散板８に入射する。本実施例によれば、ほぼ完全に冷陰極管２ｂ〜２ｅの局在性が失われるため、冷陰極管２ｂ〜２ｅの経時変化や固体差による輝度ばらつきを無視できるようになる。
【００６０】
以上、具体的実施例を用いて説明したように、本実施の形態によれば、複数の冷陰極管を被照明面直下に配置した構成にしても、冷陰極管の劣化や固体差による輝度ばらつきに起因する輝度むらを確実に防止できる。これにより高出力で高均一の照明装置を実現できる。
【００６１】
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態による照明装置について図２４乃至図３２を用いて説明する。本実施の形態は、表示装置のバックライト構造であって、特に液晶表示パネルを背面から照明するサイドライト方式バックライトユニットの導光板構造に関する。
【００６２】
従来のサイドライト方式バックライトユニット用の導光板としては、アクリル等の透明プラスチック基板が用いられている。プラスチック基板には、厚さが均一な平行平板状基板と、光源（発光管）側の基板側端部から遠ざかる方向に薄くなるいわゆる楔状基板とがある。
【００６３】
導光板に平行平板状基板を用いた場合、光源からの光を高い光利用効率で導光板に入射させるには基板は厚くする必要がある。一方、液晶表示パネルの薄型化、軽量化、及び低コスト化のためには基板は薄くする必要がある。このように平行平板状基板では基板厚についてトレードオフの関係が生じてしまう。このため平行平板状基板の導光板は、高効率化と軽量化及び低コスト化とが両立できないという問題を有している。
【００６４】
一方、導光板に楔状基板を用いた場合には、導光板内を導光する光が全反射せずに導光板から徐々に漏れ出すため、楔形状を作るテーパ角度を高精度に出す必要がある。従って、楔状基板は製造コストを抑えることができず大型のバックライトユニットには不向きであるという問題を有している。本実施の形態は、小型軽量で高い光利用効率を備え、且つ低コストで製造できる照明装置を提供することを目的とする。
【００６５】
本実施の形態による照明装置の導光板は、全体的には平行平板状基板で構成されるが、光源からの射出光が入射する導光板側端部の入射面ＳＯ近傍に傾斜部が設けられている点に特徴を有している。傾斜部は、平行平板状基板と同一の屈折率を有する材料で形成されている。
【００６６】
傾斜部は、平行平板状基板面（光射出面又はそれに対向する背面）から入射面ＳＯに向かって上り勾配の傾斜面を有している。傾斜面と平行平板状基板面とのなす角（以下、傾斜角という）は、入射面ＳＯから傾斜部に入射した光が傾斜面で全反射し、その後平行平板状基板内でも全反射するように設定されている。
【００６７】
傾斜面と平行平板状基板面の双方に垂直な平面で切った断面における傾斜面の長さ（以下、傾斜長という）は、入射面ＳＯからの入射光が２回以上傾斜面に入射しないように設定されている。
【００６８】
このような傾斜部を備えることにより、光源を囲み込むリフレクタの開口面積、すなわち導光板の入射面ＳＯの面積が大きくなり光利用効率を高くすることができる。また、光利用効率が同じならば導光部の平行平板基板の板厚を薄く形成することができる。
【００６９】
以下、本実施の形態による照明装置について実施例を用いてより具体的に説明する。
（実施例２−１）
本実施の形態の実施例２−１について図２４及び図２５を用いて説明する。図２４は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。本照明装置１は、光源部３４と導光部３６とを有している。本照明装置１は、反射板や拡散シート等も有しているが本実施例の説明には不要であり、以下、本実施の形態において必要が生じない限りそれらの図示及び説明は省略する。
【００７０】
光源部３４は冷陰極管２とリフレクタ４とを有している。導光部３６は、アクリル樹脂等の透明基材からなる平行平板状基板６と、光源部３４のリフレクタ４開口部からの射出光が入射する平行平板状基板６側端部の入射面ＳＯの近傍に設けられた傾斜部３０、３２とを有している。傾斜部３０、３２は、平行平板状基板６と同一材料で形成されている。平行平板状基板６は液晶パネルＦＰの被照明面にほぼ平行に配置されている。本実施形態において、平行平板状基板６表面のうち液晶パネルＦＰの被照明面に近い方が光射出面であり遠い方が背面である。
【００７１】
傾斜部３０は、平行平板状基板６の光射出面側に形成され、入射面ＳＯに向かって上り勾配の傾斜面３０ａを有している。傾斜部３０の傾斜角αは、入射面ＳＯから傾斜部３０に入射した光が傾斜面３０ａで全反射し、その後平行平板状基板６内でも全反射するように設定されている。同様にして、傾斜部３２も、傾斜角αの傾斜面３２ａを有して平行平板状基板６背面側に形成されている。
【００７２】
傾斜部３０、３２のそれぞれの傾斜長ｌは、入射面ＳＯからの入射光が２回以上傾斜面３０ａ、３２ａに入射しないように設定されている。なお、入射面ＳＯは、傾斜部３０、３２の入射面ＳＯ側端面と平行平板状基板６の入射面ＳＯ側端面を含み、ほぼ同一平面内にある。
【００７３】
次に、図２５を用いて本実施例の照明装置１の照明動作について説明する。図２５は、光源部３４からの射出光が導光部３６内を導光する様子を示している。まず、光源部３４からの入射光Ｌ１は入射角０°〜９０°で入射面ＳＯに入射する。導光部３６の屈折率をｎとすると、入射光Ｌ１は、入射面ＳＯにおいて屈折率ｎに応じて屈折角０°〜（９０°−θ）の屈折光Ｌ２として導光部３６に導光される。ここで、角度θは傾斜角α＝０とした場合の傾斜面３０ａ又は傾斜面３２ａに入射する屈折光Ｌ２の入射角である。
【００７４】
従って、空気の屈折率をｎ０＝１．０とすると、入射面ＳＯについて、スネルの法則及び全反射条件より、
ｎ・ｓｉｎ（９０°−θ）
＝ｎ０・ｓｉｎ（９０°）
＝１
∴  （９０°−θ）＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）・・・式（１）
となる。
【００７５】
傾斜部３０、３２のそれぞれの傾斜角αは、導光部３６に導光された光Ｌ２が傾斜面３０ａ又は傾斜面３２ａのいずれかで全反射し、且つ、その後平行平板状基板６内で全反射するように設定されている。例えば、傾斜面３０ａで全反射された光Ｌ３は、対向する傾斜面３２ａに入射せずに、平行平板状基板６背面に入射し、これ以後、平行平板状基板６内を全反射を繰り返して導光する。同様に、傾斜面３２ａで全反射された光は、対向する傾斜面３０ａに入射せずに、平行平板状基板６背面に入射し、これ以後、平行平板状基板６内を全反射を繰り返して導光する。
【００７６】
傾斜部３０、３２の傾斜長ｌは、入射面ＳＯから入射する全ての光に対して、傾斜面３０ａ（３２ａ）で全反射された光が対向する傾斜面３２ａ（３０ａ）に再び入射しないような長さに設定される。
【００７７】
本実施例の効果を最大に発揮させるためには、傾斜部３０、３２は傾斜角αが大きい方が望ましく傾斜長ｌは短い方が望ましい。従って、実際には以下の関係式が成立するように各値は設定される。以下、図２５に示すように、傾斜部３０に屈折光Ｌ２が入射する場合を例にとって説明する。
【００７８】
ここで、
ｈ：平行平板状基板６の平行部分の板厚
ｎ：導光部の屈折率
Δｈ：傾斜部３０の入射面ＳＯにおける平行平板状基板６の光射出面からの高さΔ＝ｎ・Δｈ（＝光学的距離）
である。
【００７９】
光線Ｌ１が（９０°−θ）の屈折角で入射面ＳＯで屈折して屈折光Ｌ２として傾斜角αの傾斜面３０ａに入射すると、屈折光Ｌ２の傾斜面３０ａへの入射角はθ−αとなる。そして、傾斜面３０ａで反射した全反射光Ｌ３は、入射角θ−２αで平行平板状基板６背面に入射する。従って、導光部３６に導光された光Ｌ２が傾斜面３０ａで全反射し、且つ、その後平行平板状基板６内で全反射するには、傾斜部３０の傾斜角αは、スネルの法則及び全反射条件より、
ｎ・ｓｉｎ（θ−２α）
≧ｎ０・ｓｉｎ（９０°）＝１
∴  ｎ・ｓｉｎ（θ−２α）≧１  ・・・式（２）
を満足する必要がある。
【００８０】
また、入射面ＳＯからの入射光が２回以上傾斜面３０ａ、３２ａに入射しないようにするには、傾斜部３０、３２のそれぞれの傾斜長ｌは、図２５を参照して、
（ｎ・ｈ＋Δ）・ｔａｎ（θ）＝ｎ・ｌ・ｃｏｓ（α）
∴  （ｈ＋Δｈ）・ｔａｎ（θ）＝ｌ・ｃｏｓ（α）  ・・・式（３）
を満足する必要がある。
【００８１】
さらに、図２５を参照して、
ｎ・ｌ・ｓｉｎ（α）＝Δ
∴  ｌ・ｓｉｎ（α）＝Δｈ  ・・・式（４）
また、式（１）より、
ｎ・ｃｏｓ（θ−α）＝１  ・・・式（５）
である。
【００８２】
本実施例では、導光部３４の形成材料としてアクリル樹脂を用いた。アクリル樹脂の屈折率はｎ＝１．４９である。従って、式（１）から、θ＝４７．８４°となる。また、上記θの値を式（２）に代入して、傾斜角α＝５．６８°が得られる。
【００８３】
平行平板状基板６の平行部分の板厚はｈ＝１０ｍｍとし、傾斜部３０の入射面ＳＯにおける平行平板状基板６の光射出面からの高さはΔｈ＝０．６ｍｍとして、これらの値を式（３）に代入して傾斜長ｌを求めると、
ｌ＝（１０＋０．６）・ｔａｎ（４７．８４°）／ｃｏｓ（５．６８°）
＝１１．７６ｍｍ
となる。
【００８４】
本実施例によれば、板厚が１０ｍｍの従来の平行平板型導光板を用いる場合に比べて、リフレクタ４の開口部の幅を１．２ｍｍ（＝２・Δｈ）広くすることができ、導光部３６への導入光量を対従来比で８％増加させることができる。これにより、リフレクタ４と冷陰極管２をより離間させることができるため、冷陰極管２からリフレクタ４側へ射出した射出光を導光部３６側に取り出し易くなる。なお、本実施例では、平行平板状基板６と傾斜部３０、３２とが別体として形成されているように図示しているが、平行平板状基板６と傾斜部３０、３２は屈折率がほぼ等しい接着剤で接着されていても、あるいは一体的に形成されていてもよい。
【００８５】
（実施例２−２）
本実施の形態の実施例２−２について図２６及び図２７を用いて説明する。図２６は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。実施例２−１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。本実施例は、実施例２−１の照明装置１から傾斜部３０を取り除いて平行平板状基板６背面（傾斜部設置面）の入射面ＳＯ側にのみ傾斜部３２を設けている点に特徴を有している。
【００８６】
また、入射面ＳＯは、傾斜部設置面と入射面ＳＯとのなす角が鈍角になるように形成されている点に特徴を有している。ここで、平行平板状基板６の光射出面から背面に引いた垂線と入射面ＳＯとのなす角を傾き角βとする。なお、上記とは逆に、傾斜部３０を残して傾斜部３２を取り除いた構成ももちろんとることができる。その場合には、入射面ＳＯは、入射面ＳＯと平行平板状基板６の光射出面（傾斜部設置面）とのなす角が鈍角になるように形成される。このように本実施例では、入射面ＳＯの傾斜部が平行平板状基板６の光射出面又は背面の一方にあることを特徴としている。
【００８７】
次に、図２７を用いて本実施例の照明装置１の照明動作について説明する。図２７は、光源部３４からの射出光が導光部３６内を導光する様子を示している。まず、導光部３６に入射した光は、その大部分の光Ｌ５が傾斜部３２の設けられていない面に向かうが、それら全ての光Ｌ５は平行平板状基板６の光射出面及び背面で全反射される光Ｌ６になるように傾き角βが設定されている。また、それらの光Ｌ５が全反射して導光する際に傾斜部３２に入射しない長さに傾斜長ｌは設定されている。
【００８８】
また、入射面ＳＯから入射した光の一部の光Ｌ１は図示のように傾斜部３２に向かうが、傾斜面３２ａで全反射されるとともに、傾斜面３２ａで全反射された後に平行平板状基板６の光射出面及び背面で全反射されるように、傾斜角αが設定されている。傾斜部３２の傾斜面３２ａで全反射した光Ｌ２はこれ以降、光Ｌ３として平行平板状基板６の光射出面及び背面で全反射を繰り返しながら導光する。
【００８９】
本実施例の効果を最大に発揮するためには、傾き角β、傾斜角αは大きい方が望ましく傾斜長ｌは短い方が望ましい。従って、実際には以下の関係式が成立するように各値は設定される。以下、図２７に示すように、傾斜部３２に屈折光Ｌ２が入射する場合を例にとって説明する。
【００９０】
まず、光源部３４からの入射光Ｌ１は入射角β〜（９０°＋β）で入射面ＳＯに入射する。導光部３６の屈折率をｎとすると、入射光Ｌ１は、入射面ＳＯにおいて屈折率ｎに応じて屈折角β〜（９０°＋β−θ）の屈折光Ｌ２として導光部３６に導光される。ここで、角度θは傾斜角α＝０とした場合の傾斜面３２ａに入射する屈折光Ｌ２の入射角である。従って、光線Ｌ１が（９０°＋β−θ）の屈折角で入射面ＳＯで屈折して屈折光Ｌ２として傾斜角αの傾斜面３２ａに入射すると、屈折光Ｌ２の傾斜面３２ａへの入射角はθ＋
β−αとなる。そして、傾斜面３２ａで反射した全反射光Ｌ３は、入射角θ＋β−２αで平行平板状基板６の光射出面に入射する。従って、入射面ＳＯから入射した光Ｌ２が、傾斜面３２ａで全反射し、さらに平行平板状基板６の光射出面及び背面で全反射するには、傾斜部３２の傾斜角αは、スネルの法則及び全反射条件より、
ｎ・ｓｉｎ（θ＋β−２α）≧１  ・・・式（６）
を満足する必要がある。
【００９１】
また、傾斜部３２の設けられていない平行平板状基板６の光射出面に向かう光Ｌ６が、平行平板状基板６の光射出面及び背面で全反射されるように、傾き角βはスネルの法則及び全反射条件より、
ｎ・ｓｉｎ（θ−β）≧１  ・・・式（７）
を満足する必要がある。
また、入射面ＳＯにおいて、スネルの法則及び全反射条件より、
ｎ・ｓｉｎ（９０−θ）＝１
∴  ｎ・ｃｏｓ（θ）＝１  ・・・式（８）
【００９２】
また、傾斜部３２の設けられていない平行平板状基板６の光射出面に向かう光の反射光が傾斜部３２に入射しないように、さらに、入射面ＳＯからの入射光が２回以上傾斜面３２ａに入射しないようにするには、傾斜部３２の傾斜長ｌは、図２７を参照して、
ｌ≒ｈ・ｔａｎ（θ＋β）−ｈ・ｔａｎ（β）  ・・・式（９）
を満足する必要がある。
ここで、入射面ＳＯの長さをＬＳＯとすると、
ＬＳＯ≒ｈ／ｃｏｓ（β）＋ｌ・ｔａｎ（α）  ・・・式（１０）
である。
【００９３】
本実施例も実施例２−１と同様に導光部３４の形成材料としてアクリル樹脂を（ｎ＝１．４９）用いている。平行平板状基板６の平行部分の板厚はｈ＝１０ｍｍである。式（８）よりθ＝４７．８４°となる。従って、式（７）よりβ＝５．６８５°になる。これにより式（６）から傾斜角α＝５．６８５°となる。また、式（９）及び式（１０）より傾斜長ｌ≒１２．５ｍｍ、入射面ＳＯの長さ≒１１．３ｍｍとなる。
【００９４】
本実施例においても、実施例２−１と同様に、従来の平行平板型導光板を用いる場合に比べて、リフレクタ４の開口幅を広くすることができ、導光部３６への導入光量を対従来比で９％増加させることができる。また、リフレクタ４と冷陰極管２を従来より離間させてリーク電流を小さくすることができる。
【００９５】
なお、実施例２−１及び実施例２−２では傾斜面３０ａ、３２ａを平面としたが、曲線または多平面としてももちろんよい。但し、全光線が導光部３６の傾斜部３０、３２以遠の平行平板部分で全反射を繰り返しながら導光するためには、入射面ＳＯから入射する任意の光に対して入射角条件を満たす必要があり、傾斜面３０、３２の任意の部分において傾斜角を角度αより大きくすることはできない。
【００９６】
また、実施例２−１、２−２では、全ての光線が傾斜部に２回以上入射しないように傾斜部３０、３２の構造を決めたが、傾斜長ｌを長くして全ての光線が３回以上入射しない構造にすることも可能である。この場合において、傾斜面３０ａ、３２ａを平面で形成すると、傾斜長ｌは上記実施例の概ね２倍まで長くすることができる。
【００９７】
さらに、傾斜長ｌを長くしてＫ回以上入射しないように構造を決めることもできる。この場合の構造決定の方法は、３回以上反射しないように構造を決定した方法と同じであり、傾斜面３０ａ、３２ａを平面で形成すると、変更する傾斜角φは、実施例２−１、２−
２の傾斜角αの概ね（１／Ｋ）倍、変更する傾斜長ｆは実施例２−１、２−２の傾斜長ｌの概ねＫ倍とすればよい。従って、φ・ｆ≒α・ｌの関係が成立する。
【００９８】
（実施例２−３）
本実施の形態の実施例２−３について図２８を用いて説明する。図２８は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。実施例２−１及び２−２と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。本実施例は、上記実施例２−１で説明した傾斜部３０、３２を透明アクリル製の傾向平板状基板６の両端部に設けている点に特徴を有している。平行平板状基板６の両端部が入射面ＳＯ、ＳＯ’となり、２つの入射面ＳＯ、ＳＯ’に対向してそれぞれ光源部３４、３４’が形成されている。すなわち、図中左側の入射面ＳＯには傾斜部３０、３２及び光源部３４が形成され、図中右側の入射面ＳＯ’には傾斜部３０’、３２’及び光源部３４’が形成されている。
【００９９】
光源部３４を射出した光は入射面ＳＯから導光部３６内に入射し、傾斜部３０で導光路を絞られて平行平板状基板６内を全反射しつつ導光する。平行平板状基板６の光射出面（又は背面）および傾斜面３０ａの光射出面（又は背面）には、導光部３６から液晶表示パネルＦＰ側に光を取り出すための拡散ドットまたは反射要素、または屈折要素（いずれも図示を省略）が設けられている。導光部３６一端の光源部３４から放射され平行平板状基板６内を導光して他端に到達した光は、傾斜部３０’、３２’が進行方向に対して開いた構造をしているため、全反射しながら入射面ＳＯ’に到達し、その一部は入射面ＳＯ’で反射し、残りの大部分は光源部３４’に入射してリフレクタ４’や冷陰極管２’で反射、散乱された後、再び入射面ＳＯ’から導光部３６に入射する。これら再入射する光と傾斜部３０’、３２’との光学的作用は、光源部３４’から射出した光と傾斜部３０’、３２’との光学的作用と同じであり、導光部３６を逆方向に全反射しながら伝播する。
【０１００】
（実施例２−４及びその変形例）
本実施の形態の実施例２−４について図２９を用いて説明する。図２９は、液晶パネルＦＰの被照明面側に配置された本実施例に係る照明装置１を示す概略断面図である。実施例２−１乃至２−３と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。本実施例は、上記実施例２−２で説明した傾斜部３０（又は３２）を透明アクリル製の傾向平板状基板６の両端部に設けている点に特徴を有している。実施例２−３と同様に平行平板状基板６の両端部が入射面ＳＯ、ＳＯ’となり、２つの入射面ＳＯ、ＳＯ’に対向してそれぞれ光源部３４、３４’が形成されている。そして、入射面ＳＯの平行平板状基板６背面側に傾斜部３２が形成され、入射面ＳＯ’の平行平板状基板６背面側に傾斜部３２’が形成されている。本実施例による導光動作は、実施例２−２及び２−３で説明したのと同様であるのでその説明は省略する。
【０１０１】
次に、本実施例の変形例について図３０を用いて説明する。図３０に示す照明装置１は、図２９に示す入射面ＳＯ’側の傾斜部３２’に代えて、入射面ＳＯ’の平行平板状基板６の光射出面側に傾斜部３０’が形成されている点に特徴を有している。このような構成にしても、実施例２−２及び２−３と同様の導光動作を得ることができる。
【０１０２】
（実施例２−５及びその変形例）
本実施の形態の実施例２−５について図３１を用いて説明する。図３１（ａ）は、導光部３６を液晶表示パネルＦＰ側から見た平面図である。図３１（ｂ）は図３１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した概略断面を示し、（ｃ）は、図３１（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した概略断面を示している。実施例２−１乃至２−４と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。本実施例は、実施例２−３で図２８を用いて説明した傾斜部構造を平行平板状基板６の４端辺全てに形成している点に特徴を有している。そして、４つの入射面
ＳＯ、ＳＯ’、ＳＯ’’、ＳＯ’’’に対向して４つの光源部３４、３４’、３４’’、３４’’’が配置されている。本実施例による導光動作は、上記実施例２−１乃至２−４で説明したのと同様であるのでその説明は省略する。
【０１０３】
次に、本実施例の変形例について図３２を用いて説明する。図３２（ａ）は、導光部３６を液晶表示パネルＦＰ側から見た平面図である。図３２（ｂ）は図３２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した概略断面を示し、（ｃ）は、図３２（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した概略断面を示している。本変形例に係る照明装置１は、実施例２−４で図２９を用いて説明した傾斜部構造を平行平板状基板６の４端辺全てに形成している点に特徴を有している。平行平板状基板６の光射出面側に形成される傾斜部３０、３０’と背面側に形成される傾斜部３２、３２’とは、平行平板状基板６周囲で交互に配置されている。こうすることにより導光部３６四隅での傾斜部の重なり合いを回避できる。
【０１０４】
以上、具体的実施例を用いて説明したように、本実施の形態によれば、リフレクタ開口面積、すなわち導光部の入射面ＳＯの面積を大きくできるため、光利用効率を高くでき、高輝度の照明装置を実現できる。また、導光部の平坦部を薄くできるため、低コスト、軽量、薄型の照明装置を実現できる。
【０１０５】
上記第１及び第２の実施の形態による照明装置１は、対向する２枚の基板間に液晶を封止した液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、液晶表示パネルの被照明面の直下に配置されるバックライト方式の照明装置として用いて好適である。
【０１０６】
〔第３の実施の形態〕
本発明の第３の実施の形態による照明装置に用いられる可視光源（蛍光放電管、あるいは蛍光放電管及びリフレクタ等を含む）について図３３乃至図４０を用いて説明する。本実施の形態は、水銀等を放電発光させて放射される紫外光を蛍光体に入射させて可視光を射出する可視光源に関し、特に、液晶表示装置用の照明装置の光源として好適な冷陰極管に関する。
【０１０７】
液晶表示装置用の照明装置の光源として、三原色の帯域で発光する蛍光体をガラス管内壁に塗布した冷陰極管が用いられる。図３３は、例えば、図４２に示すバックライトユニットに搭載された冷陰極管５１０の管軸方向の断面の管壁近傍の一部を示している。冷陰極管５１０は、蛍光体５５２を結着体５５４内に分散させて層状にして管軸に直交する断面が円環状のガラス管５５０の内壁に固定している。
【０１０８】
図３３に示す冷陰極管５１０は、ガラス管５５０内壁に固定されている蛍光体５５２での光のロス（損失）に関し以下の２点で問題がある。まず、ガラス管５５０から外方に向かって射出する光Ｌ１について説明する。蛍光体層５５８はガラス管５５０内壁にほぼ平行で平滑な表面を有している。蛍光体層５５８とガラス管５５０の間には放電ガスが充満した空間あるいは真空空間５６０が形成されている。
【０１０９】
光Ｌ１が空間５６０及びガラス管５５０を透過してガラス管５５０外方へ射出する際、一部の光Ｌ２は蛍光体層５５８と空間５６０との界面で全反射して蛍光体層５５８内に戻ってしまう。また、蛍光体層５５８とガラス管５５０が密着している領域を通過した光Ｌ３にも、ガラス管５５０内部とガラス管５５０外部の界面で全反射が生じる。蛍光体層５５８内部に戻る光線は蛍光体５５２で吸収されるが、これらの戻り光は入射光強度の２０％程度に達するため、ガラス管５５０外方への射出光量は無視できない程減少する。
【０１１０】
次に、蛍光体５５２から管内の放電ガス層５５６へ向かう光線Ｌ４について説明する。放電ガス層５５６側の蛍光体層５５８表面には直径３〜１０μｍ程度の蛍光体５５２の配
置形状に倣う凹凸ができていたり、蛍光体５５２自体が露出している割合が高く、蛍光体層５５８表面での反射（とりわけ全反射）が生じないため放電ガス層５５６へは光線Ｌ４が射出し易くなっている。しかしながら、放電ガス層５５６に入射した光線Ｌ４は放電ガス層５５６中で一部が吸収されてしまい、ガラス管５５０外方に射出する光量は減少する。このように従来の冷陰極管は、管内で吸収されてしまう光量が無視できない程度に大きく優れた発光効率が得られないという問題を有している。本実施の形態の目的は、冷陰極管内で吸収されてしまう光を少なくして発光効率の優れた放電発光管を提供することにある。
【０１１１】
本実施の形態による放電発光管は、第１に、管内の放電ガス層に対向する蛍光体層内面を射出光線が放電ガス層に入り難い形状にした点に特徴を有している。具体的には、放電ガス層側の表面を１０-7ｍ程度以下で滑らかな曲面の凹凸を有する平坦面とする。放電ガス層側に射出する光が放電ガス層と蛍光体層との界面で全反射される確率が高くなるので、放電ガス層での光の吸収を減少させることができる。
【０１１２】
第２に、ガラス管内壁に対向する蛍光体層外面を射出光線が管外に放出され易い形状にした点に特徴を有している。具体的には、ガラス管内壁に対向する蛍光体層外面に蛍光体が露出する形状にして、管外に向かう光線が蛍光体層と上記空間との界面またはガラス管外壁で全反射される確率を低減させる。
または、蛍光体を固定する結着物質により、ガラス管内壁に対向する蛍光体層外面に蛍光体の形状及びそれらの配置形状にほぼ倣う凹凸面を形成する。これにより、管外に向かう光線が蛍光体層と上記空間との界面またはガラス管外壁で全反射される確率を低減できる。
【０１１３】
第３に、ガラス管外壁に蛍光体層を形成する点に特徴を有している。蛍光体層をガラス管外壁に形成することで、紫外線入射側の蛍光体層を容易に滑らかな曲面で平坦に形成できる。
【０１１４】
第４に、放電ガス層に面した蛍光体層の表面の面精度を可視光波長程度にする点に特徴を有している。これにより、放電ガス層と蛍光体層との界面での光散乱を減少させて蛍光体層から放電ガス層への戻り光を減らすことができる。
【０１１５】
第５に、蛍光体層と紫外線源を分離し、可視光が射出する側に凹凸面を設けた可視光源である点に特徴を有している。具体的には、紫外線源と蛍光体層からなる可視光源であり、蛍光体層で変換された可視光を蛍光体層の一方の面から取り出す構造になっており、蛍光体層の可視光を取り出す側の面が、蛍光体の形状を反映した凹凸面を有している。
【０１１６】
第６に、可視光源において、紫外線源に面した蛍光体面を平坦にした点に特徴を有している。具体的には、蛍光体層の紫外線源に近い側の面が１０-7ｍ程度以下の凹凸を有する。
【０１１７】
以下、本実施の形態による可視光源について実施例を用いてより具体的に説明する。
（実施例３−１）
本実施の形態の実施例３−１について図３４及び図３５を用いて説明する。図３４は、本実施例３−１による冷陰極管の管軸に直交する断面を示している。冷陰極管５０は、例えば外径２．８ｍｍ、内径２．６ｍｍの硬質ガラス製の透明な外管５２と、例えば外径２．４ｍｍ、内径２．０ｍｍの石英製の透明な内管５８とを組合せて構成されている。内管５８外壁に蛍光体層５６が形成されている。蛍光体層５６は、蛍光体６２とそれらを分散保持する結着物質６４とを備えている。内管５８内は空洞が形成され、空洞内に放電ガスが封入されて放電ガス層６０が形成されている。
本実施の形態では、蛍光体層５６が内管５８外壁に接着されており、その接着面は滑らかな曲面で平坦になっている。このため、蛍光体層５６の放電ガス層６０側が平坦に形成されている。一方、放電ガス層６０と反対側の蛍光体層５６外表面は、外管５２の内壁面に接触しておらず、蛍光体６２が蛍光体層５６外表面に露出している。そのため蛍光体層５６外表面は、蛍光体６２の半径程度（約１．５〜５μｍ）及び蛍光体６２の配置形状にほぼ倣う凹凸面を有している。
【０１１８】
本実施例による蛍光体層５６は、以下のようにして形成される。まず、蛍光体塗布液を作成する。これは、水にアンモニウムポリメタアクリレートを０．６％（重量％）添加した溶媒に、結着物質（水ガラス）６４を蛍光体６２に対して体積比で５％混ぜた混合物を溶かしたものである。この塗布液を垂直に立てた石英管（内管５８）の外壁面に沿って流し、石英管をベーキングした後、蛍光体層５６を熱風乾燥させる。
【０１１９】
このようにして形成された蛍光体層５６の内部構造を観察すると、従来ならば概ね球状の多数の蛍光体６２間に結着物質６４が入り込んで緻密な膜を形成するのに対し、本実施例では蛍光体６２の隙間を埋めるのに十分な結着物質６４がない。そのため、石英管（内管５８）表面の微小な凹凸が膜形成の核となって、そこから水ガラスが堆積していくため、結果として石英管との界面では緻密な膜となる。しかしながら、石英管表面から離れるに従って水ガラスが不足し、蛍光体６２の間に水ガラスが十分埋まらなくなる。そうして蛍光体層６２の石英管に接していない側の表面は、蛍光体６２の外形状及びそれらの配置形状をそのまま反映したような、数μｍオーダの凹凸面が形成される。
【０１２０】
図３５は、本実施例の冷陰極管５０の管軸方向の断面の管壁近傍の一部を示している。図３５を用いて冷陰極管５０による射出光の導光経路について説明する。蛍光体層５６の放電ガス層６０との反対面と外管５２内壁との間に空間５４が形成されており、空間５４から外管５２内壁面の１点Ｐに入射する光の屈折光Ｌ１は、空間５４の屈折率より大きい屈折率を有する外管５２を導光して全て外管５２外壁面から射出する。
【０１２１】
次に、蛍光体６２から外管５２の内壁へ向かう光線について説明する。外管５２の内壁側の蛍光体層５６表面には蛍光体６２及びそれらの配置形状に倣う凹凸面が形成され、さらには蛍光体６２自体が露出しているところ（図示せず）もある。このため、外管５２の内壁側の蛍光体層５６表面での反射が生じ難く容易に外管５２へ光線Ｌ２が射出する。この領域では、光線Ｌ３のように外管５２の内壁とほぼ平行な射出光が空間５４との界面で全反射する程度であるので、高効率で光を外管５２外に射出することができる。
【０１２２】
次に、放電ガス層６０へ向かう光について説明する。蛍光体層５６は内管５８内壁にほぼ平行で平滑な表面を有している。従って、蛍光体６２から射出する光のうち一部は、蛍光体層５６と内管５８との界面で全反射して蛍光体層５６側に戻り光Ｌ４として戻される。次いで、内管５８内に入射した光はさらに内管５８と放電ガス層６０との界面で全反射されて戻り光Ｌ５として戻される。このようにして、蛍光体６２から放電ガス層６０に向けて射出した光はその一部Ｌ６しか放電ガス層６０に入射しない。
【０１２３】
このように本実施例によれば、内管５８内の放電ガス層６０に対面する蛍光体層５６内面を平坦にしているので、放電ガス層６０側に射出する光が内管５８との界面で全反射され、さらに内管５８と放電ガス層６０との界面で全反射される確率を高くすることができ、放電ガス層６０での光の吸収を減少させることができる。また、内管５８外壁に蛍光体層５６を形成するようにしているので、紫外線入射側の蛍光体層５６を容易に平坦に形成できる。
【０１２４】
また、本実施例によれば、外管５２内壁に対向する蛍光体層５６外面に蛍光体６２を露
出させたり、蛍光体６２の形状及びそれらの配置形状にほぼ倣う凹凸面を蛍光体層５６外面に形成したりしているので、外管５２外方に向かう光線が蛍光体層５６と空間５４との界面または空間５４と外管５２内外壁で全反射される確率を低減できる。
【０１２５】
さらに、本実施例では、放電ガス層６０に面した蛍光体層５６の表面の面精度を可視光波長程度、例えば約１０-7ｍ以下の凹凸にするようにしている。これにより、放電ガス層６０と蛍光体層５６との界面での光散乱を減少させて蛍光体層５６から放電ガス層６０への戻り光を減らすことができる。
【０１２６】
表１は本実施例による冷陰極管５０と従来の冷陰極管との各部における光の透過、吸収、反射量を比較して示している。表１から明らかなように、可視光の透過率、吸収率、反射率のいずれにおいても本実施例による冷陰極管の方が優れていることがわかる。
【０１２７】
【表１】
2011181522.tif 000003
【０１２８】
（実施例３−２）
本実施の形態の実施例３−２について図３６及び図３７を用いて説明する。図３６は、本実施例３−２による可視光源であって、紫外線源の管軸に直交する断面を示している。紫外線源としては、石英管をバルブとした水銀放電管７２を用いている。水銀放電管７２の外径は２．６ｍｍ、内径は２．０ｍｍである。水銀放電管７２の周囲は一部開口領域を除きアルミニウム製の凹面鏡７４で覆われている。凹面鏡７４の鏡面の断面は水銀放電管７２の先端の点Ｐから半径ｒ＝４ｍｍの半円になっている。凹面鏡７４の開口部には硬質ガラスを基材とする射出フィルタ７６が取り付けてある。
【０１２９】
図３７は、射出フィルタ７６の構成をより詳細に示す図である。図３７において、硬質ガラス基板８２の水銀放電管７２側の面には蛍光体層７８が設けてあり、反対面には紫外線反射膜８２が設けられている。
蛍光体層７８には、多数の蛍光体８６が結着物質８８を介して固定化されている。また、蛍光体層７８は、硬質ガラス基板８０に対して空間８４を介して凹凸面を有して接している。凹凸面は蛍光体の粒子（直径３μｍ〜１０μｍ）が露出してできている。
【０１３０】
本実施例による蛍光体層７８は、以下のようにして形成される。まず、蛍光体塗布液を作成する。これは、水にアンモニウムポリメタアクリレートを０．６％（重量％）添加した溶媒に、結着物質（水ガラス）８８を蛍光体８６に対して体積比で３５％混ぜた混合物を溶かしたものである。一方、硬質ガラス基板８０の蛍光体塗布面には撥水性物質を成膜している。成膜物質はフッ化金属である（本例では、フッ化マグネシウムを用いている）。引き上げ法を用いて、塗布液を硬質ガラス基板８０の蛍光体塗布面に塗布し、硬質ガラス基板８０をベーキングした後、蛍光体膜８８を熱風乾燥させる。
【０１３１】
このようにして形成された蛍光体層７８の内部構造を観察すると、概ね球状の形になっている蛍光体８６の間に結着物質８８が入って緻密な膜となっている。実施例３−１での
蛍光体層５６に比べて水ガラスの量が多く、蛍光体８６の隙間に十分行き届いて緻密な膜となっている。ただし、硬質ガラス基板８０の表面は撥水性物質が成膜されているため、塗布液が十分濡れなかった結果として、蛍光体層７８膜面が硬質ガラス基板８０表面と接触していない部分ができる。硬質ガラス基板８０表面と接していない部分では、蛍光体８６の外形状や配置形状を反映した凹凸面が生じている。
【０１３２】
このように本実施例では、実施例３−１と異なり、蛍光体層７８と水銀放電管７２とを分離している。そして、蛍光体層７８は可視光の射出側に凹凸面が向くように配置されている。一方、水銀放電管７２に対面する蛍光体層７８面を１０-7ｍ程度以下の凹凸を有する平坦面にしている。これにより、実施例３−１と同様にして高効率で射出光を得ることができる。
【０１３３】
（実施例３−３）
本実施の形態の実施例３−３について図３８乃至図４０を用いて説明する。図３８は、本実施例による可視光源であって、紫外線源の管軸に直交する断面を示している。紫外線源としては石英管をバルブにした実施例３−２と同様の水銀放電管９０を用いている。水銀放電管９０の周囲は、断面コの字型のアルミミラー９２が設けられている。アルミミラー９２の開口部には紫外線反射膜１０２を介して導光板１００が固定されている。コの字状反射面のうち開口部と対向する面上には、蛍光体層９４が形成されている。図３９に示すように蛍光体層９４は、アルミミラー９２表面に密着して形成されており、多数の蛍光体８６が結着物質８８を介して固定化されている。また、アルミミラー９２表面との反対面には５〜１０μｍの凹凸が形成された凹凸面になっている。本実施例の蛍光体層９４は、実施例３−１に開示した方法で成膜されている。
【０１３４】
また水銀放電管９０の外表面の一部にも蛍光体層９４が形成されている。水銀放電管９０外表面の蛍光体層９４は、コの字状のアルミミラー９２の上下角部から水銀放電管９０の外径に引いた垂線の外径との交点間に形成されている。図４０に水銀放電管９０外表面の蛍光体層９４の一部を示す。水銀放電管９０外表面の蛍光体層９４はアルミミラー９２表面の蛍光体層９４と同様の構成である。
水銀放電管９０外表面の蛍光体層９４からの光線は、アルミミラー９２に形成した蛍光体層９４に入射することがなく、蛍光体層９４に２回以上入射する光を低減させて可視光量の損（１回の入射あたり２０％の損）を抑えることができるので、高い電力−可視光の変換効率が得られる。
【０１３５】
表２は本実施例による光射出光率と従来例との比較を示している。表２から明らかなように、総合効率において本実施例の可視光源が優れていることがわかる。なお、紫外線から可視光に変換されるときに原理的に発生する効率は、両者も同じなので、数値に含めていない。
【０１３６】
【表２】
2011181522.tif 000004
【０１３７】
以上説明した第１の実施の形態による照明装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
表示パネルの被照明面側に複数配置される導光板と、
前記複数の導光板間に配置され、前記被照明面側の前記導光板の光射出面より背面側に配置される発光管と
を有することを特徴とする照明装置。
【０１３８】
（付記２）
付記１記載の照明装置において、
前記発光管について前記被照明面の反対側に光反射部材が設けられていること
を特徴とする照明装置。
【０１３９】
（付記３）
付記１又は２に記載の照明装置において、
前記導光板間の前記被照明面と前記発光管との間に光散乱要素が配置されていること
を特徴とする照明装置。
【０１４０】
（付記４）
付記３記載の照明装置において、
前記光散乱要素は、光の入射方向により拡散能が異なる異方性散乱体であること
を特徴とする照明装置。
【０１４１】
（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記導光板間の前記被照明面と前記発光管との間に反射板が配置されていること
を特徴とする照明装置。
【０１４２】
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記導光板端部の光入射面は、前記導光板背面とのなす角が鈍角であること
を特徴とする照明装置。
【０１４３】
（付記７）
付記６項記載の照明装置において、
前記導光板は、屈折率ｎ＝１．４１以上の透明部材で形成されており、
前記鈍角は、９０°を超えて１０２°以下の範囲にあること
を特徴とする照明装置。
【０１４４】
（付記８）
付記１乃至７のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記導光板表面に拡散要素が設けられていることを特徴とする照明装置。
【０１４５】
（付記９）
付記８記載の照明装置において、
前記拡散要素は、前記導光板背面に設けられた複数の拡散パターンであること
を特徴とする照明装置。
【０１４６】
（付記１０）
付記８記載の照明装置において、
前記拡散要素は、前記導光板背面に形成された三角断面を有する複数の凹凸部であること
を特徴とする照明装置。
【０１４７】
（付記１１）
付記８乃至１０のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記複数の導光板表面と光学的に密着する密着部を有する第２の導光板が配置されていること
を特徴とする照明装置。
【０１４８】
（付記１２）
付記１１記載の照明装置において、
前記複数の導光板に代えて前記第２の導光板に前記拡散要素を設けていること
を特徴とする照明装置。
【０１４９】
以上説明した第２の実施の形態による照明装置は、以下のようにまとめられる。
【０１５０】
（付記１３）
透明な平行平板状の基板と、
光源からの射出光が入射する前記基板側端部の入射面近傍に設けられ、前記基板面から前記入射面に向かって上り勾配の傾斜面と、前記入射面から入射した光が前記傾斜面で全反射し、その後前記基板内で全反射するように設定された傾斜角αとを有する傾斜部と
を備えていることを特徴とする照明装置。
【０１５１】
（付記１４）
付記１３記載の照明装置において、
前記傾斜角αは、
ｎ・ｓｉｎ（θ−２α）≧１
を満足することを特徴とする照明装置。
但し、
θ：前記傾斜角α＝０とした場合の前記傾斜面に入射する光の入射角
ｎ：前記傾斜部の屈折率
である。
【０１５２】
（付記１５）
付記１３又は１４に記載の照明装置において、
前記入射面からの入射光が所定回以上前記傾斜面に入射しないように、前記傾斜面と前記基板面の双方に垂直な平面で切った断面における前記傾斜面の長さ（傾斜長ｌ）が設定されていること
を特徴とする照明装置。
【０１５３】
（付記１６）
付記１３記載の照明装置において、
前記傾斜部は、前記基板の光射出面又はそれと対向する背面のいずれか一方の設置面の前記入射面近傍に設けられ、
前記入射面は、当該入射面と前記設置面とのなす角が鈍角になるように形成されていること
を特徴とする照明装置。
【０１５４】
（付記１７）
対向する２枚の基板間に液晶を封止した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの被照明面に設けられた照明装置とを有する液晶表示装置において、
前記照明装置は、付記１乃至１６のいずれか１項に記載された照明装置であること
を特徴とする液晶表示装置。
【０１５５】
以上説明した第３の実施の形態による可視光源は、以下のようにまとめられる。
（付記１８）
空洞を備えた透明部材と、
前記空洞内に封入された放電ガス層と、
前記放電ガス層側が平坦に形成された蛍光体層と
を有することを特徴とする可視光源。
【０１５６】
（付記１９）
空洞を備えた透明部材と、
前記空洞内に封入された放電ガス層と、
蛍光体と結着物質とを備え、前記放電ガス層と反対側に前記蛍光体の配置形状にほぼ倣う凹凸面が形成された蛍光体層と
を有することを特徴とする可視光源。
【０１５７】
（付記２０）
空洞を備えた透明部材と、
前記空洞内に封入された放電ガス層と、
蛍光体と結着物質とを備え、前記放電ガス層側が平坦に形成され、前記放電ガス層と反対側に前記蛍光体の配置形状にほぼ倣う凹凸面が形成された蛍光体層と
を有することを特徴とする可視光源。
【０１５８】
（付記２１）
付記１８乃至２０のいずれか１項に記載の可視光源において、
前記蛍光体層は、前記透明部材外壁に形成されていること
を特徴とする可視光源。
【０１５９】
（付記２２）
付記１８乃至２０のいずれか１項に記載の可視光源において、
前記蛍光体層は、前記透明部材から離間して配置されていること
を特徴とする可視光源。
【符号の説明】
【０１６０】
１  照明装置
２ａ〜２ｆ、５０  冷陰極管
４ａ〜４ｅ  反射板
６ａ〜６ｅ  導光板
８、９、１２  拡散板
１０  拡散パターン
１４、１６  反射板
１８  光入射面
２０  第２導光板
２２  光接合樹脂層
２４  凹部
２６  三角状凹部
２８  反射型偏光板
３０、３２  傾斜部
３４  光源部
３６  導光部
５２  外管
５４  空間
５６、７８、９４  蛍光体層
５８  内管
６０  放電ガス層
６２、８６、９６  蛍光体
６４、８８、９８  結着物質
７０  可視光源
７２、９０  水銀放電管
７４  凹面鏡
７６  射出フィルタ
８０、１０２  紫外線反射膜
８２  硬質ガラス基板
８４  空間
９２  アルミミラー
１００  導光板
ＦＰ  フラットパネル（液晶パネル）
【図１】
2011181522.tif 000005
【図２】
2011181522.tif 000006
【図３】
2011181522.tif 000007
【図４】
2011181522.tif 000008
【図５】
2011181522.tif 000009
【図６】
2011181522.tif 000010
【図７】
2011181522.tif 000011
【図８】
2011181522.tif 000012
【図９】
2011181522.tif 000013
【図１０】
2011181522.tif 000014
【図１１】
2011181522.tif 000015
【図１２】
2011181522.tif 000016
【図１３】
2011181522.tif 000017
【図１４】
2011181522.tif 000018
【図１５】
2011181522.tif 000019
【図１６】
2011181522.tif 000020
【図１７】
2011181522.tif 000021
【図１８】
2011181522.tif 000022
【図１９】
2011181522.tif 000023
【図２０】
2011181522.tif 000024
【図２１】
2011181522.tif 000025
【図２２】
2011181522.tif 000026
【図２３】
2011181522.tif 000027
【図２４】
2011181522.tif 000028
【図２５】
2011181522.tif 000029
【図２６】
2011181522.tif 000030
【図２７】
2011181522.tif 000031
【図２８】
2011181522.tif 000032
【図２９】
2011181522.tif 000033
【図３０】
2011181522.tif 000034
【図３１】
2011181522.tif 000035
【図３２】
2011181522.tif 000036
【図３３】
2011181522.tif 000037
【図３４】
2011181522.tif 000038
【図３５】
2011181522.tif 000039
【図３６】
2011181522.tif 000040
【図３７】
2011181522.tif 000041
【図３８】
2011181522.tif 000042
【図３９】
2011181522.tif 000043
【図４０】
2011181522.tif 000044
【図４１】
2011181522.tif 000045
【図４２】
2011181522.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの被照明面側に配置され、互いに分離された複数の導光板と、
隣り合う導光板の間に配置された光源と、
前記導光板の光射出面側に配置された光散乱要素と、
前記光散乱要素よりも前記被照明面側に配置された拡散板と
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明装置において、
前記光散乱要素は、前記拡散板とは別の拡散板であること
を特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の照明装置において、
前記導光板の背面側に設けられた拡散パターンをさらに有すること
を特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の照明装置において、
前記導光板の背面側に設けられ、前記光源の下方に凹部が形成されたリフレクタをさらに有し、
前記光源は前記凹部内に収容されていること
を特徴とする照明装置。
【請求項５】
光を発光する光源と、
前記光源から射出する光の少なくとも一部を入射させる導光板と、
前記光源又は前記導光板から射出する光を拡散させる第一拡散板と、
前記第一拡散板によって拡散された光をさらに拡散させる第二拡散板と
を有することを特徴とする照明装置。