(57)【要約】【目的】輝度を均一化し、光の利用効率を高めた背面照明装置を提供することを目的とする。【構成】液晶表示に用いるに適した照明装置であって、間隔をおいて並列配置された複数の長尺光源と、前記長尺光源の前方に配置される所要の山形状断面のプリズム部を有する拡散素子と、前記長尺光源の背後に配置され少なくとも前記長尺光源の直下に多数の傾斜面を有する反射体とを含んでなることを特徴とする液晶表示用照明装置。特には、反射体の各傾斜面は、それぞれ多数の不連続な矩形セルを単位に行／列方向に並べて配置されており、各傾斜面は、反射体水平面に対して３度以上、４５度以下の角度に傾斜していることを特徴とする液晶表示用照明装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示に用いるに適した照明装置であって、長尺光源と、前記長尺光源の前方に配置され所要の断面山形プリズムを有する拡散素子と、前記長尺光源の背後に配置され少なくとも前記長尺光源の直下に多数の傾斜面を有する反射体とをもってなることを特徴とする液晶表示用照明装置。
【請求項２】
前記長尺光源が円筒光源であって、間隔をおいて複数本が並列配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示用照明装置。
【請求項３】
前記反射体の各傾斜面は、それぞれスパンが０．５ｍｍ以上、１０．０ｍｍ未満の多数の不連続な矩形セルを単位にして、長尺光源の長手方向に直交する向きに配列されていることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示用照明装置。
【請求項４】
前記矩形セルの長尺光源の長手方向に直交する向きの配列は、複数の列が平行してなり、隣接する各列間では矩形セルのならびが相互に半ピッチづつずれる配列となっていることを特徴とする、請求項３に記載の液晶表示用照明装置。
【請求項５】
前記反射体の各傾斜面は、反射体水平面に対して３度以上、４５度以下の角度に傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示用照明装置。
【請求項６】
前記拡散素子の断面山形プリズムは、その頂点を前記長尺光源に向けており、前記頂点の頂角は９０度以下であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示用照明装置。
【請求項７】
前記拡散素子は、透明ないし半透明の母材樹脂に母材樹脂と異なる屈折率の微小粒子を分散してなり、光透過性と光拡散性を兼ね備えることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示用照明装置。
【請求項８】
前記拡散素子は、透明ないし半透明の母材樹脂に白色微粒子を分散して乳白色化してなり、光透過性と光拡散性を兼ね備えることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる背面照明装置（バックライト）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、低消費電力、薄型軽量などの特徴により、液晶テレビなどの大型の表示装置にも多く利用されてきている。このような大型の液晶表示装置には、高輝度な照明を必要とするため直下型のバックライトが広く採用されている。この直下型バックライトでは、複数本の冷陰極管または熱陰極管等の円筒状光源を並列配置し、該光源の背後に反射体、前方には液晶表示装置の表示エリア内で輝度の均一化のために、光量調整フィルム（ライティングカーテン）と光拡散性を有する拡散板を取り付けた構成のものが多く利用されている。従来の直下型バックライトの断面を図４に示す。
従来の直下型バックライト４０では、拡散板４２の円筒状光源４１の直上にあたる領域Ｍで輝度が高くなり、反対に光源４１、４１の中間にあたる領域Ｎで最も輝度が低くなる輝度分布（輝度斑）を生じる傾向がる。このため、従来、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネートのフィルムに、輝度分布に応じて点状にアルミを蒸着あるいは拡散反射処理したライティングカーテン４４を配して光源からの光を部分的に遮光することで輝度の均一化を達成するようにしていた。
しかしながら、このようなライティングカーテンによる輝度の均一化では、輝度の高い部分での光Ｌ４１を部分的に遮蔽することで、輝度の比較的低い光源間の中央部の輝度に均一化しているため、光の利用効率が低くなる課題を生じる。
また、課題に鑑み、輝度の均一化を目指して、反射板４３の形状をストライプ状に傾斜させたり、屈曲されたりする従来技術の提案があるが、直線的な形状にとどまっていることと、反射板のみでの制御であるために、均一化の程度が十分になり難い構成であった。
【特許文献】
特開２００１−１３８８０号（特願平１１−１８５２８１）
特開２００１−１６６１１５号（特願平１１−３５００３１）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、上記課題に鑑み、輝度を均一化し、光の利用効率を高めた背面照明装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決する手段】
本発明による解決手段は、図１に例示するように、間隔をおいて並列配置された複数の長尺光源１１の前方（照射方向）に光を偏向し拡散する拡散素子１２を配置し、前記長尺光源後方に光を拡散素子へ偏向し反射する反射体１３とを配置した照明装置１０にある（図は説明のため、拡散素子１２と反射体１３の一部を切り欠いた状態の斜視図に示す）。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の詳細を説明する。
図２には、本発明による照明装置２０（直下型バックライト）の模式断面図を示し、長尺光源としては複数本の並列配置された円筒光源２１を用いる例である。
図には、この照明装置での典型的な光線の軌跡Ｌ２１〜Ｌ２３を付記しており、このうち光源から直接拡散素子２２へ入射する成分のＬ２１、Ｌ２２は、拡散素子の光源側に形成されている断面山形プリズムＰによって偏向され更に拡散機能によって拡散されて表面に出射して液晶を照射する。
特に円筒光源２１から直上方向への光線Ｌ２１は、断面山形プリズムＰによって図のように照明装置の出光面２０ａに対して斜めに偏向出射される傾向のため、円筒状光源直上の輝度を抑える作用を生じる。これに対して、円筒状光源２１から斜め上方向への光線Ｌ２２の場合は、照明装置の出光面２０ａに対して主に法線方向に偏向出射する傾向であり、これらの出射光が合成することにより、光源像が広がり目立たなくなる効果を生じるものである。
【０００６】
この効果は、拡散素子２２のプリズムＰの形状によって調整することができ、光源像を目立たなくするには、拡散素子２２の断面山形プリズムＰの頂角を光源に向けて配置し、プリズムＰの頂点の頂角は、９０度以下、更には、７５度以下であることが好ましいと実験的に知れた。
拡散素子２２の材質としては、ポリメチルメタクリレートやポリカーボネートのような透光性の母材樹脂に、母材樹脂と屈折率の異なるシリコーン粒子、ポリマー粒子、ガラスビーズのような透明粒子を分散した乳白色樹脂、酸化チタンなどの白色顔料を分散した乳白色樹脂などが用いられ、透光性と光拡散性を有する材料が好ましく用いることができる。
拡散素子２２の形成方法としては、多数の断面山形状プリズムを有する透光性の光学シートを基板に積層した素子、これら２つを粘着剤で貼り合わせた素子、または、多数の断面山形状プリズムを表面に賦形した素子が挙げられる。
【０００７】
次に、円筒状光源からの光の成分の一部Ｌ２３は、いったん円筒状光源後方に配置した反射体２３に反射してから、拡散素子２２に入射する成分である。ここで、偏向反射体２３の表面には、任意の大きさの傾斜面が矩形セルＴに区切られて列状に形成されており、Ｌ２３は矩形セルＴの傾斜面Ｑにより、所定の方向へ反射される。
この様子を拡大斜視図の図３により説明すると、円筒光源３１から出射された光の成分Ｌ３３は反射体３３の複数の矩形セルＴ３（傾斜面）に同時に入射してそれぞれ異なる角度に反射される。結果、矩形セルＴ（傾斜面）の配置とその傾斜面の傾きにより拡散素子全面にわたって反射光が傾斜して入射するようになり、拡散素子全面に光源像が分散される傾向を生じる。
光の分散性を高めるためには、矩形セルは長尺光源の長手方向に直交する向きに配列されていることが輝度の均一化に有利であり、しかも前記矩形セルの長尺光源の長手方向に直交する向きの配列は、複数の列が平行してなり、隣接する各列間では矩形セルのならびが相互に半ピッチづつずれる配列となっていることがさらに有効である。
【０００８】
反射体表面に形成される矩形セルの傾斜面の大きさは、光源像が目立たないという観点から、ある程度の大きさの範囲に限られることが実験的に確認できた。円筒光源を配置する間隔や拡散素子の光拡散性にもよるが、反射体の各傾斜面は、それぞれスパンが１０ｍｍ×１０ｍｍ以下が望ましく、０．５ｍｍ×０．５ｍｍより小さくなると光源像が目立つようになるので適さない。
また、傾斜面の傾斜角度は、円筒状光源を配置する間隔や反射体からの距離、拡散素子の光源側表面に形成されたプリズムの頂点の頂角、拡散素子の拡散性にもよるが、反射体水平面に対して４５度以下、３度以上であることが望ましいと知れた。
光源像の直視を解消するためおよび高輝度化のためには反射体表面は鏡面反射性とすることが望ましい。このような反射体は、アルミ板をプレス加工により賦形したもの、アルミ鍛造品、熱可塑性プラスチックを成型し表面にアルミや銀を真空蒸着、スパッタリングしたものを適宜利用できる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するため作成した実施例を図１に基づいて説明する。
図中の１１は、円筒光源であり、３ｍｍφの冷陰極管を４０ｍｍ間隔で並列させて配置した。１２は拡散素子であり、頂角６３°、ピッチ１００μｍのプリズムシートを、そのプリズムＰ面を光源側に向け、光源長手方向とプリズム部溝方向が平行となるように配置し、その上面にポリメチルメタクリレート樹脂にシリコーン粒子を分散した乳白色の拡散板（厚さ２ｍｍ）を積層したものである。
１３は、アルミ板（厚さ０．５ｍｍ）をプレス加工により賦形した反射体であり、表面は鏡面であり、幅５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、高さ２ｍｍの凸部を隣り合う凸部の山と谷が交互になるように不連続に配置したものである。
光源表面と反射板凸部の山との距離は３ｍｍ、光源表面と拡散板との距離は６ｍｍとした。
【００１０】
このようにして作製した直下型バックライトは、平均輝度５２００ｃｄ／ｃｍ２、輝度斑（＝最低輝度／最高輝度）８７％であり、光源像に起因する輝度の急峻な変化も無く均一な輝度分布を有していることが確認された。
比較例としてライティングカーテンを用いた、従来型の直下型バックライトでは、同等の条件で平均輝度４７００ｃｄ／ｃｍ２、輝度斑（＝最低輝度／最高輝度）８６％の輝度測定結果が得られており、本実施例により、輝度を均一化し、光の利用効率を高めた背面照明装置の実現が立証された。
図５には、本発明に適した反射体の別の実施例を示す。
この反射体５０は、複数の矩形セルを縦／横に配列してなるものであり、個々の矩形セル５１は、４つの三角形反射面（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ）からなる四角錐に形成されるものである。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によりこの種の液晶表示用照明装置の高輝度化と輝度の均一化が達成できた。その均一化の度合いは、従来提案されているものと比較しても格段優れるレベルにある。
また、本発明による課題解決手段では、ライティングカーテンのように光を遮ることなく輝度の均一化が達成できることから光の効率を低下させることなく利用できた。
【００１２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置を示す一部切り欠いた斜視図
【図２】本発明の照明装置を示す模式断面図。
【図３】反射体の拡大斜視図
【図４】従来の直下型バックライト（照明装置）を示す断面図
【図５】反射体の別の実施例を示す
【符号の説明】
１０、２０      ・・・照明装置
１１、２１、３１・・・円筒状光源
１２、２２      ・・・拡散素子
１３、２３、３３・・・反射体
【図１】
2005003753.tif 000003
【図２】
2005003753.tif 000004
【図３】
2005003753.tif 000005
【図４】
2005003753.tif 000006
【図５】
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