(57)【要約】【課題】  従来の平面照明装置は、光拡散シートを複数枚使用したり、光源を必要以上に密に配置する必要があった。【解決手段】  本発明による平面照明装置は、第１の方向に延在し、第１の方向と交差する第２の方向に沿って所定間隔で配されたＣＣＦＬ１１と、これらＣＣＦＬ１１と隙間を隔てて対向するように配され、第１の方向に延在する頂部２０ａを有するプリズム２０が第２の方向に沿って所定間隔で形成された光偏向部材１２と、ＣＣＦＬ１１を挟んで光偏向部材１２の反対側に配され、ＣＣＦＬ１１からの光を光偏向部材１２側へ導く光反射部材１４と、光反射部材１４の一部を構成し、個々のＣＣＦＬ１１を囲むように第２の方向に沿って所定間隔でＣＣＦＬ１１側に突出すると共に第１の方向に延在する仕切り壁部２１とを具える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延在し、この第１の方向と交差する第２の方向に沿って所定間隔で配された複数の線状光源と、
これら複数の線状光源と隙間を隔てて対向するように配され、前記第１の方向に延在する頂部をそれぞれ有する複数のプリズムが前記第２の方向に沿って所定間隔で形成された少なくとも１枚の光偏向部材と、
前記線状光源を挟んで前記光偏向部材の反対側に配され、前記線状光源からの光を前記光偏向部材側へ導く光反射部材と、
この光反射部材と一体に形成されて当該光反射部材の一部を構成し、個々の前記線状光源を囲むように前記第２の方向に沿って所定間隔で前記線状光源側に突出すると共に前記第１の方向に延在する複数の仕切り壁部と
を具えたことを特徴とする平面照明装置。
【請求項２】
前記光偏向部材を挟んで前記線状光源の反対側に配される光拡散部材をさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項３】
前記仕切り壁部の先端から突出して前記光偏向部材に当接する複数の支持ピンをさらに具えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の平面照明装置。
【請求項４】
前記支持ピンが前記線状光源からの光に対して透過性を有することを特徴とする請求項３に記載の平面照明装置。
【請求項５】
個々の前記プリズムの頂角が９０度〜１５０度の範囲にあることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の平面照明装置。
【請求項６】
前記仕切り壁部は、前記第１の方向を含みかつ前記第２の方向に垂直な面に対して傾斜した面を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の平面照明装置。
【請求項７】
前記線状光源と前記光偏向部材との間隔は、前記光偏向部材を通して前記線状光源を見た場合、２倍の数の前記線状光源が一定間隔で配列して見えるような間隔であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の平面照明装置。
【請求項８】
前記光偏向部材が２枚以上の場合、これら光偏向部材の間隔は、ｎ枚の前記光偏向部材を通して前記線状光源を見た時に２ｎ倍の数の前記線状光源が一定間隔で配列して見えるような間隔であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の平面照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の方向に延在する線状光源をこの第１の方向と交差する第２の方向に沿って所定間隔で配した平面照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型液晶表示装置のバックライト光源などに用いられる平面照明装置は、比較的小面積に適合するものと比較的大面積に適合するものとが知られている。このうち、比較的小面積に適合するものは、特許文献１に記載されているように、光が内部を伝播する板状のライトガイドを用い、このライトガイドの側端面からライトガイド内に光源からの光を入射させ、最終的にライトガイドの表面から出射する光を光拡散シートや輝度上昇フィルムを通して光量分布の均一化および出射光の方向制御を行っている。これに対し、比較的大面積に適合するものは、特許文献２に記載されているように、光源を挟んで光反射シートの反対側に光拡散シートや輝度上昇フィルムを配し、光源から発せられた光を光反射シートによって光拡散シートや輝度上昇フィルム側にすべて導き、これら光拡散シートや輝度上昇フィルムを通過する出射光の光量分布の均一化およびその方向制御を行っている。
【０００３】
上述した光拡散シートは、指向性の強い光をほぼ完全拡散状態に散乱させるものであって光量分布の均一化に寄与し、輝度上昇フィルムは逆に散乱光に特定の指向性を与えるのに寄与する。これら２種類のシートを適宜併用することにより、出射光の光量分布の均一化および指向特性の調整が行われる。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９２５３１号公報
【特許文献２】特許第３２６７７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された従来の平面照明装置では、導光板の側方に光源を配置する構造のため、平面照明装置自体の厚みを薄く設定することが可能である反面、光源の配置箇所が導光板の周囲に制限されてしまう関係から、特に表示面積の大きな大型の液晶表示装置のバックライト光源として利用することが難しく、高輝度の光を導光板の表面全域から均一に出射させることが困難となる場合があった。
【０００６】
特許文献２に記載された従来の平面照明装置の場合、光源の配置に関して導光板を使用した場合のような制約がないため、このような不具合を解消することができるものの、光源から平面照明装置の照明光の出射面までの光路長を長く設定することが困難である。このため、平面照明装置自体の厚みを薄くしようとすると輝度分布や光量分布にむらが生じやすく、これを回避するために光の損失が増大する欠点を持つ光拡散シートを複数枚使用したり、光源を必要以上に密に配置する必要があり、この場合にはコストや消費電力の点で問題が生ずる。
【０００７】
（発明の目的）
本発明の目的は、指向性の高い高輝度の照明光を出射させることができ、しかもこの出射光の光量分布を均一化させることができる小型軽量かつ低消費電力の平面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】
【０００８】
本発明による平面照明装置は、第１の方向に延在し、この第１の方向と交差する第２の方向に沿って所定間隔で配された複数の線状光源と、これら複数の線状光源と隙間を隔てて対向するように配され、前記第１の方向に延在する頂部をそれぞれ有する複数のプリズムが前記第２の方向に沿って所定間隔で形成された少なくとも１枚の光偏向部材と、前記線状光源を挟んで前記光偏向部材の反対側に配され、前記線状光源からの光を前記光偏向部材側へ導く光反射部材と、この光反射部材と一体に形成されて当該光反射部材の一部を構成し、個々の前記線状光源を囲むように前記第２の方向に沿って所定間隔で前記線状光源側に突出すると共に前記第１の方向に延在する複数の仕切り壁部とを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、線状光源から発せられた光が直接または光反射部材を介して光偏向部材側へ導かれ、光偏向部材に対する入射位置および入射角に応じてプリズムの一対の斜面により主として２方向に分けられ、光偏向部材を通して線状光源を見た場合、実際に配された線状光源に対して２倍の数の線状光源が第２の方向に沿って密に配列して見えるような状態となる。仕切り壁部は、光偏向部材に対して大きく傾斜した光の入射を規制し、２つの仕切り壁部で囲まれた線状光源からの光は、主として光偏向部材との対向方向に導かれることとなる。
【００１０】
本発明による平面照明装置において、光偏向部材を挟んで線状光源の反対側に配される光拡散部材をさらに具えることができる。
【００１１】
仕切り壁部の先端から突出して光偏向部材に当接する複数の支持ピンをさらに具えることができる。この場合、支持ピンが線状光源からの光に対して透過性を有することができる。  
個々のプリズムの頂角が９０度〜１５０度の範囲にあってよい。  
仕切り壁部は、第１の方向を含みかつ第２の方向に垂直な面に対して傾斜した面を少なくとも１つ有することができる。
【００１２】
線状光源と光偏向部材との間隔は、光偏向部材を通して線状光源を見た場合、２倍の数の線状光源が一定間隔で配列して見えるような間隔であることが好ましい。同様に、光偏向部材が２枚以上の場合、これら光偏向部材の間隔は、ｎ枚の光偏向部材を通して線状光源を見た時に２ｎ倍の数の線状光源が一定間隔で配列して見えるような間隔であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の平面照明装置によると、第１の方向に延在し、この第１の方向と交差する第２の方向に沿って所定間隔で配された線状光源と、これら線状光源と隙間を隔てて対向するように配され、第１の方向に延在する頂部を有するプリズムが第２の方向に沿って所定間隔で形成された光偏向部材と、線状光源を挟んで光偏向部材の反対側に配され、線状光源からの光を光偏向部材側へ導く光反射部材と、この光反射部材の一部を構成し、個々の線状光源を囲むように第２の方向に沿って所定間隔で線状光源側に突出すると共に第１の方向に延在する仕切り壁部とを具えているので、指向性の高い高輝度の照明光を光偏向部材から出射させることができると同時に、光偏向部材から出射する光の光量分布を均一化させることができる。この結果、平面照明装置に組み込まれる線状光源の数を減らして消費電力の削減および軽量化を達成し得る。
【００１４】
光偏向部材を挟んで線状光源の反対側に配される光拡散部材をさらに具えた場合、光偏向部材を通って光拡散部材から出射する光の光量分布をより均一化させることができる。
【００１５】
仕切り壁部の先端から突出して光偏向部材に当接する複数の支持ピンをさらに具えた場合、光反射部材および仕切り壁部と光偏向部材との間隔を一定に保持することができる上、光偏向部材の剛性をそれほど考慮する必要がなくなり、平面照明装置の軽量化および薄肉化が可能となる。特に、支持ピンが線状光源からの光に対して透過性を有する場合、支持ピンを設けたことによる悪影響を回避することができる。
【００１６】
個々のプリズムの頂角が９０度〜１５０度の範囲にある場合、光偏向部材を通して線状光源を見た時に２倍の数の線状光源が一定間隔で配列して見えるようにすることが容易であり、光偏向部材から出射する光の光量分布をより平均化させることができる。
【００１７】
仕切り壁部が第１の方向を含みかつ第２の方向に垂直な面に対して傾斜した面を少なくとも１つ有する場合、２つの仕切り壁部で囲まれた線状光源からの光をより効率よく光偏向部材との対向方向に導くことができ、より指向性の高い高輝度の照明光を光偏向部材から出射させることが可能となる。
【００１８】
光偏向部材を通して線状光源を見た場合、２倍の数の線状光源が一定間隔で配列して見えるように、線状光源と光偏向部材との間隔を設定した場合、光偏向部材から出射する光の光量分布をより平均化させることができる。
【００１９】
同様に、光偏向部材が２枚以上の場合、ｎ枚の光偏向部材を通して線状光源を見た時に２ｎ倍の数の線状光源が一定間隔で配列して見えるように、これら光偏向部材の間隔を設定することにより、光偏向部材から出射する光の光量分布をさらに平均化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明による平面照明装置の実施形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。
【００２１】
第１の実施形態における平面照明装置の分解形状を図１に示し、その一部の断面構造を図２に拡大して示す。すなわち、本実施形態における平面照明装置は、第１の方向（図２中、紙面に対して垂直な方向）に延在し、この第１の方向と交差する第２の方向（図２中、左右方向）に沿って所定間隔、例えば１０〜５０mmの間隔で配された複数の直管タイプの冷陰極蛍光管（以下、ＣＣＦＬと記述する）１１と、光学的に透明な矩形の板状をなし、これら複数のＣＣＦＬ１１と隙間を隔てて対向するように配される光偏向部材１２と、この光偏向部材１２と同様に光学的に透明な矩形の板状をなし、光偏向部材１２を挟んでＣＣＦＬ１１の反対側に配される光拡散部材１３と、ＣＣＦＬ１１を挟んで光偏向部材１２の反対側に配され、ＣＣＦＬ１１からの光を光偏向部材１２側へ導く光反射部材１４と、これらＣＣＦＬ１１，光偏向部材１２，光拡散部材１３，光反射部材１４を収容するケーシング１５とで主要部が構成されている。
【００２２】
板金などで形成されるケーシング１５は、光偏向部材１２，光拡散部材１３，光反射部材１４を囲み、光拡散部材１３の外周縁部が係止する内フランジ部１６ａを一方の開口端側に形成した枠部１６と、この枠部１６の他方の開口端側に嵌め込まれて光反射部材１４を受ける底板部１７とを有する。また、光反射部材１４と光偏向部材１２との間およびこの光偏向部材１２と光反射部材１４との間には、これらの間の間隔を規定するための枠状をなすスペーサ１８，１９がそれぞれ介装されている。ＣＣＦＬ１１からの光にさらされるケーシング１５内の露出箇所や、スペーサ１８，１９の内周面には、酸化チタンの如き白色顔料を含む塗料が塗布され、ＣＣＦＬ１１からの光を拡散反射して照明効率を向上させるように配慮している。
【００２３】
直径および長さがそれぞれ３mm，４４２mmの本実施形態における各ＣＣＦＬ１１は、ケーシング１５の枠部１６に取り付けられた図示しないコネクタを介して図示しない電源に接続され、ケーシング１５内において光反射部材１４に対し最も効率よく光が光偏向部材１２側に導かれるような位置関係に保持される。ＣＣＦＬ１１は、その長手方向（第１の方向）よりも径方向に光が広がるように出射する特性を有するため、視野角を大きく設定したい方向（つまり第２の方向）に沿ってＣＣＦＬ１１を所定間隔で配置することがより好ましいと言える。
【００２４】
屈折率が１.４〜１.７程度のアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）などを成形してなる本実施形態における光偏向部材１２は、ＣＣＦＬ１１の反対側を向く面、つまり光拡散部材１３と対向する面に第１の方向に延在する頂部２０ａと一対の斜面２０ｂとをそれぞれ有する複数のプリズム２０が第２の方向に沿って所定間隔で形成されている。この光偏向部材１２を通してＣＣＦＬ１１を見た場合、２倍の数のＣＣＦＬ１１が一定間隔で配列して見えるように、ＣＣＦＬ１１と光偏向部材１２との間隔、つまり光偏向部材１２と光反射部材１４との間隔を規定するスペーサ１８の高さおよび個々のプリズム２０の頂角が設定されているが、プリズム２０の頂角は一般的に９０度〜１５０度の範囲内に設定することが好ましい。
【００２５】
このように、光偏向部材１２を通してＣＣＦＬ１１を見た場合、ＣＣＦＬ１１があたかも２倍の数だけ配置されているように見えるため、光偏向部材１２がない場合よりも光量分布がより平均化されるものの、輝度分布を平均化させるまでには至らない。光偏向部材１２と同様に、透明なＰＭＭＡやＰＣなどで作られる光拡散部材１３は、その表面に微小な凹凸を形成したものであり、ここに入射する光をランダムな方向に拡散させることにより、上述した輝度分布を均一化させることができるようになっている。上述した微小な凹凸は、例えば半球状，円錐状，角錐状，円錐台状，角錐台状，円柱状，角柱状，円筒状，角筒状など、適宜採用することができる。
【００２６】
アルミニウムなどの金属薄板を曲げ成形してなる光反射部材１４は、第１および第２の方向に対して平行な底面部１４ａと、個々のＣＣＦＬ１１を囲むように第２の方向に沿ってＣＣＦＬ１１の配列間隔に対応した所定間隔でＣＣＦＬ１１側に突出すると共に第１の方向に延在する複数の仕切り壁部２１とを有する。個々の仕切り壁部２１は、第１の方向を含みかつ第２の方向に垂直な面に対して傾斜角が異なる２つの傾斜面２１ａ，２１ｂをそれぞれ有し、底面部１４ａを挟んで第２の方向に対称に形成されている。本実施形態における光反射部材１４の底面部１４ａから仕切り壁部２１の先端までの高さは５〜１５mm程度に設定される。この光反射部材１４の表面には、酸化チタンの如き白色顔料を含む塗料が塗布され、ＣＣＦＬ１１からの光を拡散反射するように意図されている。
【００２７】
この光反射部材１４を樹脂の成形によって得ることも可能であり、この場合には成形樹脂中に酸化チタンの如き白色顔料を混入して光の反射効率を高めるようにしておくことが有効である。
【００２８】
仕切り壁部２１の先端と光偏向部材１２との間には、ＣＣＦＬ１１と剛性がそれほど高くない光偏向部材１２との間隔を一定に保つため、仕切り壁部２１の先端から突出して光偏向部材１２に当接する複数（図示例では５個）の支持ピン２２が相隔てて配設されている。本実施形態における支持ピン２２の外観を図３に示す。支持ピン２２は、仕切り壁部２１の先端の一対の傾斜面２１ａを跨ぐ山形の台座部２２ａと、この台座部２２ａの中央から突出する円柱状の突出部２２ｂとを具え、この突出部２２ｂはＣＣＦＬ１１からの光に対して透過性を有するように、支持ピン２２を透明なＰＭＭＡやＰＣなどにて成形することが好ましい。あるいは、支持ピン２２の表面全体に適当な表面粗さを持つ梨地めっき処理を施し、支持ピン２２に光反射性を持たせるようにしてもよい。さらに、突出部２２ｂの下端部が大径の場合には、台座部２２ａを省略して突出部２２ｂの下端面を仕切り壁部２１の先端の一対の傾斜面２１ａを跨ぐように装着することも可能であり、この場合には透明なシリコーン樹脂などで突出部２２ｂ、つまり支持ピン２２を成形することができる。
【００２９】
なお、仕切り壁部２１の少なくとも一部の高さを高く設定して光偏向部材１２に当接させることにより、支持ピン２２を省略することも可能である。また、ＣＣＦＬ１１から光偏向部材１２までの間隔が光反射部材１４の仕切り壁部２１の先端位置と一致するような関係にある場合、当然のことながら、光偏向部材１２を仕切り壁部２１の先端に直接載せることができるので、この場合にも支持ピン２２を省略することができる。
【００３０】
ＣＣＦＬ１１から発せられた光は、直接、光偏向部材１２に入射するものと、光反射部材１４にて反射された後に光偏向部材１２に入射するものとがあるが、何れもプリズム２０によって回折された後、光拡散部材１３を通過し、照明光として利用される。この場合、仕切り壁部２１を有する光反射部材１４の存在によって、指向性の高い高輝度の照明光を光拡散部材１３から出射させることができ、しかも光拡散部材１３から出射する光の光量分布を均一化させることができるため、平面照明装置に組み込まれるＣＣＦＬ１１の数を減らして消費電力の削減と軽量化とを達成することができる。
【００３１】
上述した実施形態では、比較的剛性の高い光偏向部材１２を用いたが、光偏向部材１２がシート状をなしているような場合、光偏向部材１２の撓みを確実に防止するために補強用の支持部材を組み込む必要がある。
【００３２】
このような本発明による平面照明装置の他の実施形態の一例を分解状態で図４に示すと共にその支持ピン２２の部分の抽出拡大形状を図５に示すが、先の実施形態と同一機能の要素には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施形態では、光学的に透明なＰＭＭＡやＰＣなどにて成形された平板状の支持部材２３を光偏向部材１２の直下に重ね合わせ、光反射部材１４の仕切り壁部２１の先端に装着された支持ピン２２の先端を支持部材２３に接触させている。このため、光偏向部材１２が可撓性を持ったシート状のものであっても、何ら問題なく使用することができる。また、本実施形態では、２枚の光拡散部材１３ａ，１３ｂを使用し、これらの間にスペーサ２４を介在させ、これによって一番上に位置する光拡散部材１３ａから出射する照明光の強度分布を先の実施形態よりもさらに均一化させることが可能となる。
【００３３】
光反射部材１４は、第１の方向に対して垂直に切った断面形状が半円弧状（理想的には放物面状）の反射面１４ｂを有し、その焦線位置近傍にＣＣＦＬ１１の中心を合致させ、ＣＣＦＬ１１から出射して光反射部材１４にて反射した光も可能な限り支持部材２３に対して垂直に入射するようにし、指向性の高い高輝度の照明光を光拡散部材１３ａから出射させるように配慮している。また、この光反射部材１４の仕切り壁部２１の上端には、幅の狭い平坦面１４ｃを形成しており、この平坦面１４ｃに形成された装着穴２５に支持ピン２２の台座部２２ａを嵌め込み、これらを一体化するようにしている。
【００３４】
なお、本実施形態では、剛性の高い支持部材２３を使用しているので、この支持部材２３と光反射部材１４との間に先の実施形態と同様な枠状のスペーサ１８を介在させ、支持ピン２２を省略することも可能である。
【００３５】
上述した２つの実施形態では、１枚の光偏向部材１２を設けることによって、ＣＣＦＬ１１からの光を２方向に分け、あたかも２倍の数のＣＣＦＬ１１が配されているようにすることによって、光量分布の均一化を図っているが、光偏向部材１２を２枚以上使用することにより、さらに光量分布の均一化を企図することができる。この場合、ｎ枚の光偏向部材１２を通してＣＣＦＬ１１を見た時、２ｎ倍の数のＣＣＦＬ１１が一定間隔で配列して見えるように、個々の光偏向部材１２の間隔や、これらに形成されたプリズム２０の頂角などを適切に設定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による平面照明装置の一実施形態の外観を分解状態で表す立体投影図である。
【図２】図１に示した平面照明装置の一部を抽出拡大した断面図である。
【図３】図１に示した平面照明装置に組み込まれた支持ピンの部分の外観を表す立体投影図である。
【図４】本発明による平面照明装置の他の実施形態の外観を分解状態で表す立体投影図である。
【図５】図４に示した平面照明装置の一部を抽出拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１  ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光管）
１２  光偏向部材
１３，１３ａ，１３ｂ  光拡散部材
１４  光反射部材
１４ａ  底面部
１４ｂ  反射面
１４ｃ  平坦面
１５  ケーシング
１６  枠部
１６ａ  内フランジ部
１７  底板部
１８，１９  スペーサ
２０  プリズム
２０ａ  頂部
２０ｂ  斜面
２１  仕切り壁部
２１ａ，２１ｂ  傾斜面
２２  支持ピン
２２ａ  台座部
２２ｂ  突出部
２３  支持部材
２４  スペーサ
２５  装着穴
【図１】
2005108776.tif 000003
【図２】
2005108776.tif 000004
【図３】
2005108776.tif 000005
【図４】
2005108776.tif 000006
【図５】
2005108776.tif 000007