(57)【要約】【課題】  柱状レンズシートと導光板を用いた照明装置の輝度を均一で高輝度にすること。【解決手段】  柱状レンズシートを構成する柱状レンズの配向角を柱状レンズシートの面に立てた垂線の方向を基準としてＬＥＤ光源側とは逆側に１０〜６０度傾けて形成したものを用いた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明材料で形成された平板状の導光板と、
前記導光板の側端面に配置された光源と、
周囲の領域より屈折率の高い領域が厚み方向に連続的に形成された柱状レンズが面内に複数配列され、厚さ方向に光を導く機能を有する柱状レンズシートを備えるとともに、
前記柱状レンズは、前記柱状レンズシートの面に立てた垂線の方向を基準として前記光源が配置された側と逆側に傾斜していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記柱状レンズの傾斜角は１０〜６０度であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記柱状レンズシートの前記導光板の照射面側に、前記導光板の屈折率よりも大きく、前記屈折率高い領域と略等しい屈折率の高屈折率層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
非自発光型の表示素子と前記表示素子を照明するために設けられた請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の照明装置と、を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時計、携帯電話、オーディオ、電子機器等に使用される表示装置、及び表示装置に用いられる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器、特に、携帯電話で用いる表示素子には小型軽量が要求されるため、液晶表示素子が広く使われている。しかし、液晶表示素子は受光型のため、携帯電話に要求される暗い場所での視認性に問題がある。そこで、液晶表示素子の前面または背面に照明装置を設置することが多い。この薄型軽量を実現するため照明装置としては、光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅ）を導光板の側面に配したサイドライト型の照明装置が多用されている。
【０００３】
このような液晶表示装置に対して、微細な柱状構造が面内に複数本配列され、前記柱状構造の柱状中央領域はそれを取り巻く外周領域に比べて屈折率が高く形成され、厚さ方向に光を導く機能を有する柱状レンズシートである導光体シートの製造技術およびそれを用いた液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５５７６号公報（第３−５頁、第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている柱状レンズシートを用いた従来の構成では、バックライト導光板と柱状レンズシートとの間隙に拡散層を用いているために拡散層がバックライトの導光特性に影響を与えてしまい、均一で高輝度な照明を行うことができないという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の照明装置は、透明材料で形成された平板状の導光板と、導光板の側端面に配置された光源と、周囲の領域より屈折率の高い領域が厚み方向に連続的に形成された柱状レンズが面内に複数配列され、厚さ方向に光を導く機能を有する柱状レンズシートを備えるとともに、柱状レンズは、柱状レンズシートの面に立てた垂線の方向を基準として光源が配置された側と逆側に傾斜している構成とした。このような構成によって、良好な輝度と輝度分布を持った照明装置を簡便に作製することが可能となった。
【０００６】
さらに、柱状レンズの傾斜角を１０〜６０度とした。また、柱状レンズシートの導光板の照射面側に、導光板の屈折率よりも大きく、屈折率の高い領域と略等しい屈折率を持つ高屈折率層を有する構成とした。ここで、この高屈折率層として高屈折率接合剤を用いることとした。また、柱状レンズの充填密度が、光源から離間するに従って大きくなっていることとした。さらに、柱状レンズの配列を非周期的配列とした。さらに、導光板の、柱状レンズシートが配置されている側と反対側の表面には複数の微細反射構造体を設ける構成とした。
【０００７】
また、本発明の表示装置は、非自発光型の表示素子を照明するために、上述の照明装置を設ける構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、良好な輝度と輝度分布を有する薄型軽量の照明装置を提供できるために、これを用いた液晶表示装置の表示品質が向上するのみならず、液晶表示装置の薄型軽量化をも実現できるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の照明装置に関して図面を参照しながら説明する。図１は本発明の照明装置の構成を模式的に示す断面図である。導光板３の下面には微細反射構造体５が形成され、導光板３の上面には接合層４を介して柱状レンズシート２が配置されている。
【００１０】
ＬＥＤ光源から出射した光は導光板３の内部を導波され、導光板の照射面に到達する。導光板の照射面には上述したように柱状レンズシートが設けられているので、光源からの光は柱状レンズアレイシート２側から図示していない被照明体に面状一様に照射される。被照明体として、非自発光型の表示素子、例えば、液晶表示素子を用いることによって、輝度が均一で明るい薄型の液晶表示装置とすることができる。  ここで、導光板３は、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂あるいはシクロオレフィン系樹脂などの透明な高分子で作られている。導光板３の下面に形成されている微細反射構造体５としては、図１の紙面に垂直な方向に稜線を持った微細プリズム群や、導光板内部に向かって凸または凹の互いに離間した微小三角柱群、あるいはシボ構造体を用いることができる。図１では１つしか描画されていないが、ＬＥＤ光源１は３から５個といった複数用いられるのが通常である。また、図示していないが、ＬＥＤ光源１に対向する導光板３の側面には、ＬＥＤ光源１から出射した光の導光板３内部での広がり角を制御するための微小プリズムが形成されている。この微小プリズムは図１における紙面上の上下方向の稜線を持っており、広がり角は微小プリズムの頂角および高さによって制御することができる。
【００１１】
また、柱状レンズシート２は、微細な柱状構造が面内に複数本配列され、柱状構造内は周りの領域に比べて屈折率が高く形成されている。すなわち、周囲の領域より屈折率の高い領域が厚み方向に連続的に形成された柱状レンズが面内に複数配列されている。このような構成により、柱状レンズシートは厚さ方向に光を導く機能を有することになる。具体的には、屈折率が柱状構造の中心に向かうほど連続的に大きくなっているグレイディッドインデックス型柱状レンズ、または中心部分の屈折率がそれを取り巻く外周領域の屈折率よりも高い２層構造になっているステップインデックス型柱状レンズが複数配列されたフィルム構造になっている。グレイディッドインデックス型柱状レンズ、ステップインデックス型柱状レンズのいずれの場合においても、それらを構成する柱状レンズの光軸の方向を柱状レンズの配向方向と呼ぶことにする。本発明で用いる柱状レンズシートは、柱状レンズの配向方向が柱状レンズシートの面に立てた垂線の方向を基準としてＬＥＤ光源１の配置されている側と逆側に傾斜して形成されている。柱状レンズシートの面に立てた垂線の方向に対して配向方向がなす角度を傾斜角と呼ぶことにする。
その傾斜角は１０〜４５度の範囲内にある。
【００１２】
柱状レンズシート２は接合層４によって導光板３と接合されている。接合層としては、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤のような通常の光学接着剤層を用いても良いが、通常のフィルム粘着剤を用いるのが簡便である。
【００１３】
この接合層として、図２に示すように高屈折率接合層６を用いる構成とした。それによって、通常の接合層を用いる場合に比べて、導光板３から効率良く光を柱状レンズシートに伝えることが可能となり、その結果本発明の照明装置の輝度を向上させることができる。通常の粘着剤では空気などの混合によって屈折率が低下しているが、高屈折率接合層６は接着剤または粘着剤に、高屈折率高分子材料または高屈折率酸化物超微粒子を混合したもので、高い屈折率が得られる。
【００１４】
図３に、柱状レンズシート２の導光板側表面に高屈折率層７が形成された構成の照明装置を示す。この高屈折率層７の屈折率は導光板３の屈折率よりも大きな値となっており、柱状レンズシートを構成している微細柱状レンズの高屈折領域の屈折率と同程度またはそれよりも小さい値を持っている。また、高屈折率層７の層厚は１〜５μｍ程度である。
【００１５】
高屈折率層７の形成方法としては、ＣｅＯ２やＭｇＯとＳｉＯ２の材料混合物を真空蒸着で成膜しても良いし、シリカゾルとチタニアゾルの混合ゾルなどの屈折率を調整された混合ゾルを塗布焼成して形成しても良い。
【００１６】
このようにして高屈折率層７が形成された柱状レンズシート２は、高屈折率層７側を導光板３の照射面に向けて接合層４で導光板３と接合されている。
【００１７】
この柱状レンズシートの製造は、例えば、屈折率の異なる２種類以上の光重合性化合物からなる液状反応層に、グラデーション加工を施したフォトマスクを介して紫外線を照射することによって、光照射強度による光重合性化合物の光重合速度の違いによって屈折率の分布状態を制御することによって行う。
【００１８】
次に柱状レンズシート中の光の振舞いについて説明する。図４はステップインデックス型柱状レンズシートを用いた場合の光の挙動を示した模式図である。また、簡単のため、図２に示したのと同様に高屈折率接合層６を用いた場合を説明する。図中に導光板３の内部から柱状レンズシートに入射する光の光路の１つを矢印１２で示してある。導光板３の中を導波している光は様々な入射角を持って高屈折率接合層６に入射するが、入射光の多くは導光板臨界角よりも大きな入射角を持って入射する。高屈折率接合層６は導光板３に比べて大きな屈折率を持っているために、高屈折率接合層６への屈折角はスネルの法則に従って入射角よりも小さくなる。
【００１９】
ステップインデックス型柱状レンズは、高屈折率領域１４と低屈折率領域１５とが明確な境界を持って形成されている。ここで、柱状レンズ中央領域である高屈折率領域１４の屈折率は高屈折率接合層６の屈折率と等しいかまたは大きい。従って、高屈折率接合層６から高屈折率領域１４に入射した光はそのまま直進するか、さらに導光板照射面の法線側に向かって屈折する。高屈折率領域１４に入射した光は低屈折率領域１５との境界面に入射するが、境界面への入射角は大きな値となっているために光は全反射される。この光は高屈折率領域１４と低屈折率領域１５との境界面で繰り返し全反射して上方に導波していき、柱状レンズシートの上面から出射される。柱状レンズシートの上面への入射角は、柱状レンズ内の境界面で光が反射されることによって臨界角よりも小さな値となっているために外部に出射される。
【００２０】
このとき、柱状レンズシートの層厚と高屈折率領域１４への光の入射角と入射位置によって柱状レンズシートからの光の出射方向が定まる。そして、柱状レンズシートの層厚が厚くなればなるほど散乱方位の偏りが大きくなるように出射する。また、高屈折率領域１４と低屈折率領域１５の屈折率差が大きいほど散乱角は大きくなる。さらに、柱状レンズシートの層厚が厚くなればなるほど、また円柱半径が小さくなればなるほど、さらにシート面内での柱状レンズの個数密度が大きくなればなるほどヘイズ値は大きくなる。
【００２１】
次に、導光板３の内部から高屈折率接合層６にさらに大きな入射角で入射してきた光が高屈折率領域１４に入射する場合を図５に示す。この場合、図中の光路１６で示されているように、高屈折率領域１４と低屈折率領域１５との境界面に入射する光の入射角は、図４の場合に比べて小さくなる。その結果、光は境界面を透過して低屈折率領域１５に進入し柱状レンズシートの表面で全反射して再び導光板３に戻ってくる。このように、高屈折率領域１４に入射する光の角度によって、柱状レンズシートの表面から光が散乱照射されるか、全反射して再び導光板に戻ってくるかが決まる。この角度の臨界値はステップインデックス型柱状レンズのいわゆるカットオフ角と同じになる。通常のステップインデックス型柱状レンズと柱状レンズシートとの違いは、通常のステップインデックス型柱状レンズではカットオフ角以上の光は外部に漏れ出すが、本発明では表面で全反射されて再び導光板３に戻ってくることである。
【００２２】
次に、グレイディッドインデックス型柱状レンズによる柱状レンズシート中の光の振舞いを説明する。グレイディッドインデックス型柱状レンズは、柱状レンズ中心軸付近の屈折率が最大になるような分布を持った高屈折率領域を持ち、その周りを最外周部の屈折率が最小となるような分布を持った低屈折率領域で覆われているが、ステップインデックス型柱状レンズのように高屈折率領域と低屈折率領域との間には明確な境界面を持っていない。
【００２３】
グレイディッドインデックス型柱状レンズの内部に入射した光はより屈折率の高い方へと光路を曲げる。従って、この柱状レンズの中での光路は滑らかな曲線を示す。しかし、この場合においても、ステップインデックス型柱状レンズの場合と同様に、カットオフ角が存在する。すなわち、カットオフ角よりも小さな入射角で入射した光は柱状レンズ内を導波して柱状レンズシートの表面から散乱出射されるが、カットオフ角よりも大きな入射角で入射した光はほぼ直進し柱状レンズシートの表面で全反射され再び導光板３の方に戻る。
【００２４】
このときもステップインデックス型柱状レンズシートの場合と同様に、柱状レンズシートの層厚と柱状レンズへの光の入射角と入射位置によって柱状レンズシートからの光の出射方向が定まる。そして、柱状レンズシートの層厚が厚くなればなるほど散乱方位の偏りが大きくなるように出射する。また、高屈折率領域と低屈折率領域によって形成される屈折率の変化量が大きいほど散乱角は大きくなる。さらに、柱状レンズシートの層厚が厚くなればなるほど、また円柱半径が小さくなればなるほど、さらにシート面内での柱状レンズの個数密度が大きくなればなるほどヘイズ値は大きくなる。
【００２５】
また、ステップインデックス型柱状レンズシートやグレイディッドインデックス型柱状レンズシートに関わらず、高屈折率領域と低屈折率領域との屈折率差あるいは屈折率変化量を調節することによって、カットオフ角は４５度程度以下の任意の角度とすることができる。
【００２６】
ここで、導光板３の内部を伝播する光の多くは内部で光が効率良く全反射して伝播するように、高屈折率接合層６への入射角が約４３度以上の傾斜した角度になっている。さらに、導光板３に形成された微小プリズムなどの構造体で反射された光もまた、上記の結果０〜３０度程度の大きな入射角を持って高屈折率接合層６に入射する。特に、この導光板内の導波光入射角はＬＥＤ光源側に傾斜した角度を持った成分が多くなる。一方、柱状レンズシートはカットオフ角で入射した特定の光に対して散乱作用をし、それ以外の入射角度で入射した光に対しては通常の透明シートに対するのと同様の作用を持つ。
【００２７】
本発明の照明装置においては、柱状レンズシートを構成する柱状レンズをＬＥＤ光源側と反対側に傾斜させて構成することによって、導光板内で伝播する光を効率良く柱状レンズシートで散乱させるようにしてある。具体的には、柱状レンズシートの出射面に立てた法線に対して、柱状レンズの配向角をＬＥＤ光源とは反対側に１０〜６０度傾斜させて構成してある。この配向角が１０度より小さい場合は、上記の理由により導光板内を伝播する光を効率良く散乱させることができない。また、配向角が６０度よりも大きな場合は、柱状レンズシートからの散乱光の偏りが大きくなり過ぎて、これを液晶表示装置などに適用した場合に液晶表示装置の視認性が悪くなる。
【００２８】
本発明の照明装置においては、柱状レンズのレンズ径が、０．２μｍ〜２５０μｍ、レンズ高さ（柱状レンズシート層厚）が１０μｍ〜２００μｍの柱状レンズアレイシートを用いることができる。しかしながら、製造歩留まりや光利用効率あるいはハンドリングのし易さなどを考慮すると、レンズ径は０．５μｍ〜１００μｍ、レンズ高さは２０μｍ〜８０μｍとするのが好ましい。また、柱状レンズの屈折率差は０．０１〜０．０５のものを用いることができる。さらに柱状レンズの配向角は１０〜６０度のものが利用できる。
【００２９】
図６に本発明の照明装置を用いた液晶表示装置における光路の１例を説明する。本実施例の液晶表示装置は、ＬＥＤ光源１、導光板３、柱状レンズシート２、高屈折率層７、接合層４、反射板１１とからなる照明装置と、液晶パネル１０を備えている。導光板３の裏面には微細反射構造体５が形成されている。また、照明装置内部を伝播する光の光路を矢印で示してある。
【００３０】
ＬＥＤ光源１から出射された光は、導光板３の内部に入った後接合層５との界面に入射する。その後、接合層４と高屈折率層３を順に透過して柱状レンズシート２に入射する。このとき、柱状レンズシートのカットオフ角の範囲内で光が入射すると、その光は柱状レンズ内を導波して表面から散乱放出される。また、柱状レンズシートのカットオフ角以上の角度で入射した光は、そのまま柱状レンズシート２の表面で全反射して、再び高屈折率層７と接合層４とを順に透過して導光板３の内部に戻る。
【００３１】
導光板３に戻った光は裏面の微細反射構造体５で偏向されて導光板３の裏面から抜け、反射板１１で反射されて再び導光板３に戻る。この戻り光は偏向を受けているために、接合層４と高屈折率層７とを順に透過した後再び柱状レンズシート２に入射するときは、その入射角が柱状レンズシート２のカットオフ角よりも小さくなっているために、柱状レンズシート２内の柱状レンズ内を導波して表面から散乱出射され液晶パネル１０を裏面から照明する。なお、本最良実施形態では頂角が１００度程度以下で形成された微細プリズム構造体や導光板表面から凸状に突起した微細反射構造体を用いた場合を説明しているが、頂角が１００度程度以上で形成された微細プリズム構造体や導光板表面から凹状に内部に窪んだ微細反射構造体を用いた場合は、上記戻り光の多くが微細反射構造体５で直接液晶パネル側に反射される。
【００３２】
このようにして柱状レンズシート２の表面から照射された光は、拡散されているためにより均一な照明となる上に、カットオフ角によって規制される指向性のために効率的に液晶パネルを照射することができ、均一で明るい照明装置とすることができる。
【００３３】
柱状レンズシート２と液晶パネル１０との間に、照明装置側片面に微細プリズム構造体を設けたプリズムシートを１枚または2枚配置することによって、散乱光の指向性をさらに垂直方向に変換することができ、より効率的な照明が可能となる。
【００３４】
次に、柱状レンズシートを構成する柱状レンズの充填密度について説明する。上述のように、本発明に用いた柱状レンズシートは導光板内を伝播する光を効率良く散乱出射するために、柱状レンズシートを構成する柱状レンズの充填密度をシート内で一様に配置すると、ＬＥＤ光源側の輝度が大きくなりすぎて輝度分布が悪くなってしまう。
【００３５】
このような、柱状レンズシートの特徴を用いて、本発明の照明装置においては、導光板のＬＥＤ光源に近い側の柱状レンズ充填密度よりも遠い側の柱状レンズ充填密度の方が大きくなるように形成して得た柱状レンズシートを用いた。このような構成によって、柱状レンズ充填密度が一様な柱状レンズシートを用いた場合よりもＬＥＤ光源からの光を均一に被照明体に照射することができる。なお、このとき導光板３の裏面には微細プリズム構造などの微細反射構造体を形成してもしなくてもよい。しかし、導光板３の裏面に微細反射構造体を形成した方が輝度の均一性と光利用効率は向上する。この微細反射構造体の形成密度やピッチは、上記柱状レンズシートの柱状レンズ充填密度分布に対して最適化をはかって形成される。
【００３６】
図７に柱状レンズシートの柱状レンズの充填密度を変化させた構成の１例を示す。この図は、本発明の照明装置を柱状レンズシート側から見た平面図であり、ＬＥＤ光源１ａ、１ｂ、１ｃが導光板側面に３個配置されている。柱状レンズアレイシート２には柱状レンズ１２が充填して複数配列されている。本最良形態ではＬＥＤ光源側の柱状レンズのレンズ径がＬＥＤ光源から離れるに従って小さくなるように配列することによって、柱状レンズの充填密度を変化させている。図を見やすくするように誇張されて描かれているが、柱状レンズ径は、およそ１０μｍ〜２００μｍまでの大きさで分布しており、その値は導光板サイズや図示されていない導光板や高屈折率層の屈折率、および柱状レンズの層厚や屈折率によって最適値は変化する。また、柱状レンズシート２面内での配列はモアレ縞の発生を防ぐために、周期性を除去した配列になっている。
【００３７】
図８に柱状レンズシートの柱状レンズ充填密度を変化させた他の構成を示す。この構成においては、ＬＥＤ光源１ａ、１ｂ、１ｃから離れるに従って柱状レンズの配置されている列密度を変化させて充填密度が変わるように配列されている。具体的には柱状レンズはＬＥＤ光源の配列方向に一列に並んだ列単位で配列されており、この列密度がＬＥＤ光源に近い側は密に、ＬＥＤ光源から離れるに従って疎になっている。本最良形態では、ＬＥＤ光源から離れるに従って列間の距離が二次関数的に狭くなるように配列してある。
【００３８】
充填密度の変化のさせ方は、図８に示した以外にも、柱状レンズの列間隔を一定にしておき、列内での柱状レンズの配列密度を列がＬＥＤ光源に近くなるほど疎になるようにしてもよいし、これと図８に示した方法を併用しても良い。
【００３９】
図８に示す構成では列中の柱状レンズは全て同じ径で、同じ屈折率差を持っている。しかし、ＬＥＤ光源１ａ、１ｂ、１ｃ方向の輝度分布を調節するために、列の内部で光強度の弱い領域の柱状レンズの充填密度が大きくなるように柱状レンズ径を列内で変化させてもよい。このようにすることによって、照明装置全体での輝度分布を向上させることができるばかりでなく、ＬＥＤ光源方向のモワレ縞の発生を防ぐことができる。
【００４０】
図９に本発明で用いた柱状レンズシートの光透過特性を示す。図９において、横軸は柱状レンズシートへの光の入射角、縦軸は各入射角に対する光透過強度を表している。ここでは配向方向が０度における柱状レンズシートの特性曲線２０と、配向方向がα度の場合における柱状レンズシートの特性曲線２１を表している。ただし、測定雰囲気は大気中であり、柱状レンズシート単体で評価した場合を示してある。
【００４１】
特性曲線２０の場合は、柱状レンズシートは角度±βで光強度がほぼゼロになっていることがわかる。入射角が−β〜βの範囲内では光は散乱透過され、入射角の絶対値がβ以上の範囲内では光は散乱されずに直進透過する。すなわち、βはカットオフ角である。以後、散乱透過する光の入射角を散乱入射角と呼ぶことにする。
【００４２】
一方、柱状レンズの配向方向をα度だけ傾けた場合の特性曲線２１は、配向方向が０度の場合に比べて、カットオフ角がそのままα度だけずれた位置にシフトする。そのとき、散乱入射角の範囲にはほとんど変化なく、α−β〜α＋βの範囲内にシフトするだけである。従って、図９においては、角度αで入射した光は透過時に散乱を受けるが角度−αで入射した光は散乱を受けずに直線透過する。すなわち、この柱状レンズシートを導光板に貼り付けたとき、角度−αで入射した光は柱状レンズシートの出射面で全反射して再び導光板の方に戻って行く。
【００４３】
図９において、配向方向が０度である２０の場合を考える。このとき、導光板からβ〜−βの角度で入射した照明光は、柱状レンズ内を伝播して表面から散乱照射される。しかし、γをβよりも大きな角度とすると、入射角γで入射した光は柱状レンズシートの出射面で全反射して再び導光板内部に戻り照明に寄与することはない。また、導光板内部を伝播する光の多くは約４３度以上の大きな入射角を持って柱状レンズシートに入射するため、これを効率良く利用するためには柱状レンズシートの散乱入射角を４５度程度の大きな値に設定するか、もしくは導光板に形成する微小反射構造体をそれからの反射光が柱状レンズシートに対して垂直に反射するように構成することが望ましい。しかし、柱状レンズシートの散乱入射角を４５度と大きくすることは製造上コストアップとなるため、散乱入射角は３５度以下とするのが望ましい。
【００４４】
次に、配向方向がαだけ傾いた柱状レンズシートの特性曲線２１を考える。まず、入射角α−β〜α＋βの入射角度範囲で導光板から入射した光は散乱して出射される。また、それ以外の入射角度範囲で導光板から入射した光は、柱状レンズシートの表面で全反射されて再び導光板内部に戻って行く。βの値は、柱状レンズアレイシートの層厚、柱状レンズの口径、あるいは柱状レンズの屈折率差などを調整することによって、１０〜４５度程度までの任意の値に制御することができる。
【００４５】
また、配向方向αの値は、製造時の光照射角度を傾斜させることによって、０〜７０度程度の任意の角度に設定することができる。従って、導光板から約４３度の入射角を持った照明光が入射した場合に、αの値を１０〜７０度とすることによって効率良く柱状レンズシートの表面から出射させることができる。ただし、αの値を大きくし過ぎると、出射光の傾きが大きくなり過ぎ、例えば本発明の照明装置を液晶表示装置に適用すると視認性が悪くなるために、αとして１０〜６０度程度にするのが望ましい。
【００４６】
以下に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００４７】
図１に示す構成の照明装置を以下のとおり作製した。３５ｍｍ×４３ｍｍ×０．７ｍｍのアクリル性導光板の表面に通常の粘着剤を用いて柱状レンズシートを貼り付けた。その導光板のサイドに３本のＬＥＤ光源を配置した。柱状レンズシートとしては、カットオフ角３０度のグレイディッドインデックス型柱状レンズを一様に配列したものを用いた。また、柱状レンズシートの厚みは７０μｍ、柱状レンズ径としては３０μｍのものを用いた。貼り付ける柱状レンズシートの配向角として０度、１５度、３０度、６０度の４種類のものを用いた。
【００４８】
ＬＥＤ光源を点灯した時に、作製した導光板から出射される光の出射角と輝度との関係を測定し図１０に示した。図１０では、配向角０度の柱状レンズシートを用いた場合の結果を２２に、配向角１５度の柱状レンズシートを用いた場合の結果を２３に、配向角３０度の柱状レンズシートを用いた場合の結果を２４に、配向角６０度の柱状レンズシートを用いた場合の結果を２５に示してある。この結果から分かるように、配向角０度の柱状レンズシートを用いた場合は、シート表面からほとんど光が出射されていない。また、配向角が大きくなるほどシート表面から出射される光強度の最大値は大きくなっている。さらに、出射光量は配向角１５度の場合が最大となった。これは、本実施例で用いた導光板は微小反射構造体を有していないために、柱状レンズシートに入射する光は全反射角である約４３度以上のものがほとんどであるためと考えられる。従って、配向角０度の柱状レンズシートに入射する光は、全てカットオフ角よりも大きくなって外部に出射しないことになる。一方、配向角が１５度以上の柱状レンズシートに関しては入射光がカットオフ角以内の成分が含まれてくるために、外部への出射光が増えている。
【実施例２】
【００４９】
実施例１で作製した本発明の照明装置において、導光板の底面に稜線がＬＥＤ光源の配列方向に平行になるように作製された微小プリズム反射体を形成したものを用いた。この微小プリズム反射体は、頂角が９０度で一定であり、ＬＥＤ光源から遠ざかるにつれて高さが１００μｍから５μｍへと小さくなりピッチが２００μｍから２０μｍへと小さくなるように形成した。また、柱状レンズシートとしては、配向角０度、１５度、３０度の３種類を用いた。
【００５０】
その結果、配向角０度の柱状レンズシートを用いた場合においても、光が外部に散乱出射され、配向角が１５度と３０度の柱状レンズシートを用いた場合においても、０度近傍に出射光ピークが測定された。これは、導光板に微小プリズム反射体を設けることによって、０度近傍の反射成分が発生したためである。また、導光板に微小プリズム反射体を設けた方が、設けない場合よりも輝度が向上することが分かった。
【実施例３】
【００５１】
実施例２の構成において、図３に示すように柱状レンズシートの表面に高屈折率層を設けた照明装置を作製した。本実施例では、シリカゾルを主剤として酸化アンチモンゾルあるいは酸化チタンゾルを混合したものを塗布した後焼成して、屈折率１．５２で膜厚５μｍの高屈折率層を形成した。その結果、全ての配向角の柱状レンズシートを用いた場合において、作製した照明装置の輝度が５〜１５％高くなった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による照明装置のを模式的に示す断面図である。
【図２】本発明による照明装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明による照明装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明で用いた柱状レンズシート内での光路の一例を示す説明図である。
【図５】本発明で用いた柱状レンズシート内での光路の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の照明装置内における光路の一例を示す説明図である。
【図７】本発明で用いた柱状レンズシート面内での柱状レンズの配列の一例を示した模式的平面図である。
【図８】本発明で用いた柱状レンズシート面内での柱状レンズの配列の一例を示した模式的平面図である。
【図９】本発明で用いた柱状レンズシートの特性を表す図表である
【図１０】本発明の照明装置の輝度特性を示す図表である。
【図１１】本発明の照明装置の輝度特性を示す図表である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  ＬＥＤ光源
２  柱状レンズシート
３  導光板
４  接合層
５  微細反射構造体
６  高屈折率接合層
７  高屈折率層
１０  液晶パネル
１１  反射板
１２  柱状レンズ
１４  高屈折率領域
１５  低屈折率領域
【図１】
2005243452.tif 000003
【図２】
2005243452.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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