(57)【要約】      （修正有）【課題】輝度ムラがない高品位な照明光を提供でき、正面輝度を高めたり視野角を調整したりすることができ、かつ、光利用効率が高く、フィルム構成を単純化できる、テレビや照明看板など多くの用途に有用な、線状光源を用いる直下方式の照明装置、この照明装置で用いることができる反射板、およびこの照明装置を用いた画像表示装置を提供すること。【解決手段】複数の線状光源と、反射板と、前記線状光源および前記反射板からの光を出光方向に透過する光拡散板とをこの順で備えており、前記線状光源は、等間隔に配列して配置されており、前記反射板および前記光拡散板の主面の外周は前記ｘｙ平面に平行な矩形であり、前記反射板の略全面が線状光源と直交した規則的な凹状および／または凸状のストライプ形状であることを特徴とする照明装置。【選択図】図３
2007080707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｘ軸と、該ｘ軸に垂直なｙ軸とに平行なｘｙ平面に対して垂直なｚ軸と平行な一方向を、主たる出光方向である正面方向とする照明装置であって、
該照明装置は、複数の線状光源と、反射板と、前記線状光源および前記反射板からの光を出光方向に透過する光拡散板とを少なくとも備えており、
前記反射板、線状光源、光拡散板が、前記正面方向に向かって反射板、線状光源、光拡散板の順に配置され、
前記線状光源は、前記ｘｙ平面と平行な1つの仮想平面内に、前記ｘ軸に平行に、かつ、前記ｙ軸に沿って等間隔に配列して配置されており、
前記反射板および前記光拡散板の主面の外周は前記ｘｙ平面に平行な矩形であり、
前記反射板の主面の出光側表面の略全面が前記ｙ軸に平行で、前記ｘ軸に沿った、規則的な、凹状および／または凸状のストライプ形状であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光拡散板の主面が前記線状光源からの光を受光する入光面と、線状光源側と対向する前記出光側に位置して前記入光面から受光した光を出光側に出光する出光面とからなり、
前記少なくとも片方の前記主面に、前記ｘ軸に平行で、前記ｙ軸に沿った複数の、規則的な、ストライプ状の畝部を有す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】
任意の前記線状光源Ｘとその最近傍にある別の線状光源Ｙとの間の距離をＤ、該線状光源Ｘと前記光拡散板との距離をＨとした場合、前記ｙ軸と前記ｚ軸に平行なｙｚ平面に平行な断面内で、前記入光面上の任意の点に前記ｚ軸に対してα＝Ｔａｎ−1｛（Ｄ／２）／Ｈ｝の角度で入射した光の全光線透過率が５０％以上であり、かつ、該全光線透過率が、前記入光面上の点に法線方向から光が入射した場合の光の全光線透過率の１．０５倍〜５倍であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光拡散板の出光面に前記畝部を有し、ｙ軸方向の位置と距離Ｄを持って隣接する任意の３本の前記線状光源の正面方向への出光強度との関数Ｇ(ｙ)の最小値と最大値の比を６０％以上となることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の照明装置に備えることができる反射板。
【請求項６】
請求１〜４のいずれか１項に記載の上記照明装置上に透過型表示素子を設けたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の線状光源と反射板とを有する照明装置、前記反射板、及びこれを用いた画像表示装置に関するものであり、特に、大型で高輝度と輝度均一性とが要求される照明看板装置、液晶ディスプレイ装置等に好適に用いられる直下方式の照明装置、この照明装置が備える反射板、及びこの照明装置を用いた画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置用の照明装置を例にすると、導光板の側端に配した光源の光を導光板で正面方向に誘導し、拡散シートで均一化するエッジライト方式と、照明面の裏側に光源を配し、光を光拡散板で均一化する直下方式が挙げられる。
【０００３】
直下方式は、光源を装置の背面に備えることから厚さが厚くなる傾向があり、このため、携帯電話やモバイルパソコンなどの薄さを要求される分野では、光源を側端に備えることで有利となるエッジライト方式が主流であった。
【０００４】
一方で、近年、テレビやパソコンモニターなどの市場を中心にディスプレイの大型化および高輝度化の要求が高まってきた。特にディスプレイの大型化に伴い、上記エッジライト方式では、光源を配置できる周辺部の長さの表示面積に対する割合が減少して、光量が不足するため、充分な輝度を得ることができない。
【０００５】
そこで、面光源上に複数の輝度向上のためのフィルムを配置して、光の利用効率を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、輝度向上フィルムは、コストアップに繋がること、また使用するフィルムの数が多くなることから、生産性や薄型化の観点から必ずしも有利とはいえない。また、エッジライト方式ではディスプレイの大型化に伴い導光板の重量が増加するといった問題もある。このように、エッジライト方式では、近年のディスプレイの大型化、高輝度化のといった市場の要求に応えることは困難となってきた。
【０００７】
そこで、複数の光源を用いる直下方式が注目されている。この方式は、光源から放射される光の利用効率、即ち光源から放射される光束のうち発光面から放射される光束の割合が高く、かつ、光源の数を自由に増加させることができる。
【０００８】
すなわち、光量を自由に増加させることができるため、要求される高輝度が容易に得られ、また、大型化による輝度低下や輝度均一性の低下がない。さらに、光を正面に向ける導光板が不要となるため、軽量化を図ることができる。
【０００９】
また、同様の照明装置の別の例として、例えば照明看板などでは、構成が単純であり、輝度向上のためのフィルムなどを用いることなく、容易に高輝度が得られることから、複数の光源を用いる直下方式が主流である。
【００１０】
これら直下方式の照明装置の代表的な構成例としては、
ｘ軸と該ｘ軸に垂直なｙ軸とに平行なｘｙ平面に垂直なｚ軸と平行な一方向を主たる出光方向である正面方向とし、複数の光源と、反射板と、前記光源および前記反射板からの光を出光側に透過する光拡散板とを少なくとも備えており、前記反射板、光源、光拡散板が、前記ｚ軸に沿って出光側に向かって反射板、光源、光拡散板の順に配置され、前記光源は、前記ｘｙ平面と平行な1つの仮想平面内に、規則的に配列しており、前記反射板および前記光拡散板の主面の外周は前記ｘｙ平面に平行な矩形である構成が知られている。この構成では拡散板は線状光源の輝度ムラを解消する機能を有し、反射板は目的の出光方向と逆に向いて進む光を出光側の拡散板に戻す機能を有する。
【００１１】
光源としては、ＬＥＤなどの点状光源に比べて輝度ムラが少なく、光源点数も少なく、配線も容易な線状光源が多く用いられて、これらは平行かつ等間隔に前記ｘ軸またはｙ軸に沿って配列される。
【００１２】
一方、さらに、光源本数の低減、更なる高輝度化、視野角特性の調節などが求められており、光源の光をいかに有効に活用するかが課題となっている。
【００１３】
そこで、光拡散材を含有した光拡散板について種々検討されている。この方式では、たとえば、背面側に反射板を配置した光源の前面側に光拡散板を設置する。良好な拡散性と光利用効率を得るために、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の基材樹脂に、無機微粒子や架橋有機微粒子を光拡散材として配合した光拡散板（例えば、特許文献２参照）が検討されている。
【００１４】
しかし、これら光拡散材を用いる方法では光拡散材への光の吸収や、不要な方向への光の拡散のため充分な光の利用効率が得られない。
【００１５】
そこでエッジライト方式同様、前記輝度向上フィルムを用いることで正面輝度を高める方法が用いられる。これらは出光を正面方向に集光して、通常照明装置として求められる正面輝度を高めることで、光の利用効率を高める。複数の輝度向上フィルムを合わせて用いることで正面輝度を更に高めることができ、このとき角度を変えて配置することで例えばｘ軸とｙ軸の各方向の集光が可能となるが、エッジライト方式同様、コストアップに繋がること、また使用するフィルムの数が多くなることから、生産性や薄型化の観点から必ずしも有利とはいえない。
【００１６】
一方、反射板に線状光源と平行な独特の形状をもたせて、ランプイメージを消去する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、この場合、反射板の形状と線状光源との正確な位置合わせが必要である。このことは位置合わせによる生産効率の低下を招くだけでなく、光源配置が設計変更や仕様の違いによって異なる場合に反射板の形状も変更する必要があり、好ましくない。また大判の賦形シートから所望のサイズを切り出すというような生産性を高める方法においても裁断位置の限定や収率の低下につながり、好ましくない。
【００１７】
【特許文献１】特開平２−１７号公報
【特許文献２】特開昭５４−１５５２４４号公報
【特許文献３】特開平１−１６９４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで、本発明は、一方向を主たる出光方向とする、輝度ムラがない高品位な照明光を提供でき、正面輝度を高めたり視野角を調整したりすることができ、かつ、光利用効率が高く、フィルム構成を単純化できる、テレビや照明看板など多くの用途に有用な、線状光源を用いる直下方式の照明装置と、この照明装置で用いることができる反射板、およびこの照明装置を用いた高品位で高輝度な画像表示装置を提供することを目的とする。また光拡散剤の使用量を大幅に削減又は回避することも可能であることを別の目的とする。さらに部材と線状光源の位置合わせが実質不要なため、生産速度や収率を低下させることもなく、設計変更や仕様の違いにも問題なく対応できることを別の目的とする。
【００１９】
本発明者は、線状光源の輝度ムラ解消と出光方向の制御によって、正面輝度を高めたり視野角を調整したりすることができ、さらに品位も高い、照明装置や画像表示装置を提供できると考えた。またその手段として、光拡散板と反射板の機能を用いることで、輝度向上フィルムなどの光学フィルムの使用を削減できると考えた。
【００２０】
一方、光拡散板は光の利用効率を高めることを別の目的とする。これには光拡散板の全光線透過率は高めることが重要であると考えた。しかしながら光拡散板の全光線透過率は高めることは輝度ムラ解消の課題も高めることにもつながる。すなわち反射板での反射なしで出光面から出射するいう光が多くなるため、反射板の機能で輝度ムラを解消することには限界がある。そこで線状光源の輝度ムラ解消と出光方向の制御という二つの大きな課題のうち、輝度ムラの解消は主として光拡散板の機能によって解決することとした。
【００２１】
そこで別の課題である出光方向の制御は主として反射板で行うことにした。光拡散板は輝度ムラ解消のためｙ軸方向の出光エネルギーを均一化するという主たる機能の他に一部ｙ軸方向の出光方向制御機能を持たせることも可能と考え、特に反射板はｘ軸方向の出光方向制御を主たる機能とした。そのため反射板は出光側表面の略全面がｙ軸に平行な凹状および／または凸状のストライプ形状であることとした。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
そこで上記課題に鑑みて、検討をなし以下の本発明に至った。
請求項１に記載の発明は、
ｘ軸と、該ｘ軸に垂直なｙ軸とに平行なｘｙ平面に対して垂直なｚ軸と平行な一方向を、主たる出光方向である正面方向とする照明装置であって、
該照明装置は、複数の線状光源と、反射板と、前記光源および前記反射板からの光を出光方向に透過する光拡散板とを少なくとも備えており、
前記反射板、線状光源、光拡散板が、前記正面方向に向かって反射板、線状光源、光拡散板の順に配置され、
前記線状光源は、前記ｘｙ平面と平行な1つの仮想平面内に、前記ｘ軸に平行に、かつ、前記ｙ軸に沿って等間隔に配列して配置されており、
前記反射板および前記光拡散板の主面の外周は前記ｘｙ平面に平行な矩形であり、
前記反射板の主面の出光側表面の略全面が前記ｙ軸に平行で、前記ｘ軸に沿った、規則的な、凹状および／または凸状のストライプ形状であることを特徴とする照明装置
を提供する。
【００２３】
この構成によれば、該照明装置が備える拡散板と反射板は、照明装置の主たる出光方向である正面方向に垂直なｘｙ平面に平行な矩形上の主面の外形を持つので効率よく正面方向に出光することができる。また反射板の主面の出光側表面の略全面が前記ｙ軸に平行で、前記ｘ軸に沿った、凹状および／または凸状のストライプ形状であることから、反射板が受けた光のｘ軸方向の出光角度分布を制御できる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、
前記光拡散板の主面が前記線状光源からの光を受光する入光面と、線状光源側と対向する前記出光側に位置して前記入光面から受光した光を出光側に出光する出光面とからなり、
前記少なくとも片方の前記主面に、前記ｘ軸に平行で、前記ｙ軸に沿った複数の、規則的な、ストライプ状の畝部を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置
を提供する。
【００２５】
この構成によれば、該照明装置はｘ軸に平行で、前記ｙ軸に沿った複数の、ストライプ状の畝部を有するので、同じくｘ軸に平行に配置された線状光源で顕著となるｙ軸方向の輝度ムラを効率よく解消したり、ｙ軸方向の出光角度分布を制御したりすることができる。
【００２６】
請求項３に記載の発明は、
任意の前記線状光源Ｘとその最近傍にある別の線状光源Ｙとの間の距離をＤ、該線状光源Ｘと前記光拡散板との距離をＨとした場合、前記ｙ軸と前記ｚ軸に平行なｙｚ平面に平行な断面内で、前記入光面上の任意の点に前記ｚ軸に対してα＝Ｔａｎ−1｛（Ｄ／２）／Ｈ｝の角度で入射した光の全光線透過率が５０％以上であり、かつ、該全光線透過率が、前記入光面上の点に法線方向から光が入射した場合の光の全光線透過率の１．０５倍〜５倍であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置
を提供する。
【００２７】
この構成によれば、光の光拡散板への入射位置と線状光源との位置関係によって、全光線透過率が異なる構成であるため、出光エネルギーを出光面内で均一化できる。そのため輝度ムラを解消した品位の高い照明光を発する照明装置を提供できる。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、
前記光拡散板の出光面に前記畝部を有し、ｙ軸方向の位置と距離ｙを持って隣接する任意の３本の前記線状光源の正面方向への出光強度との関数Ｇ(ｙ)の最小値と最大値の比を８０％以上となることを特徴とする請求項２に記載の照明装置
を提供する。
【００２９】
この構成によれば、光拡散板の機能によってｙ軸方向の出光方向制御を行うことができる。すなわちｙ軸方向の位置と隣接する任意の3本の前記線状光源の正面方向への出光強度との関係によって、光拡散板の畝部の形状を調節することで、ｙ軸方向の正面方向の出光強度を均一化できる。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４に記載の照明装置に備えることができる反射板
を提供する。
【００３１】
これによって、光を制御しながら反射することができる。
【００３２】
請求項６に記載の発明は、
請求１〜４のいずれか１項に記載の上記照明装置上に透過型表示素子を設けたことを特徴とする画像表示装置
を提供する。
【００３３】
この構成によって、テレビやパソコンモニター、片面表示の照明看板などの用途に用いることができる。
【００３４】
なお、本発明の照明装置とは、画像表示装置のバックライト、照明器具、発光装置を含んでいる。また本発明の画像表示装置とは、照明装置と透過型表示素子を組み合わせた表示モジュール、さらには、この表示モジュールを用いたテレビ、パソコンモニターなどの少なくとも画像表示機能を有する機器などを含む。
【発明の効果】
【００３５】
本発明は、反射板の形状によって、線状光源と平行な１方向の集光を行うことで、高輝度で光利用効率が高い照明装置と画像照明装置を提供する。また反射板の形状を規則的なものとすることで、大型化に伴う部材の光学設計変更や輝度低下や輝度均一性低下がないことから大型化への対応が容易で、線状光源と反射板との厳密な位置合わせをする必要がない。また光拡散板で線状光源と垂直な方向の輝度ムラであるランプイメージが解消される。これによって高品位な照明光が得られ、画像表示装置に用いると高品位な画像が得られる。輝度向上フィルムなどの光学フィルムの使用を削減又は回避できるので、構成を単純化できる。また光拡散板の表面形状によって効率的にランプイメージを解消できるので、光拡散剤の使用量を大幅に削減又は回避することも可能で、これによって光のロスが少なく、結果として省エネルギーや発熱の低減、光源点数の削減などの効果が得られる。また光拡散板の表面形状を規則的なものとすることで、大型化に伴う部材の光学設計変更や輝度低下や輝度均一性低下がないことから大型化への対応が容易で、線状光源と光拡散板との厳密な位置合わせをする必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
光拡散板の材料としては透光性を有する材料を主とする。熱可塑性樹脂であれば、製造が容易で、軽量であることから望ましい。熱可塑性樹脂としては、通常光学材料の基材として用いられる材料であれば望ましく用いることができ、通常、透光性の熱可塑性樹脂を用いる。たとえばメタアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、メタアクリル−スチレン共重合樹脂、シクロオレフィン−アルケン共重合樹脂などが挙げられる。
【００３７】
また光拡散板は種々の微粒子を内部に分散していてもよい。これは拡散材として知られる有機、無機の微粒子で、これによって輝度ムラを解消できる。また成形性や板の物性を高める等、他の目的で種々の微粒子を内部に分散していてもよい。光利用効率を高めるために、該微粒子は光の吸収が少ないことが望ましい。すなわち透明性が高い、反射率が高い、などが望ましい。また同じ理由で使用量は極力抑制すべきである。使用量を抑制することは分散性を高める上でも有利である。光拡散材の使用を抑制または削減する手段としては、光拡散板の表面形状を用いることが挙げられる。特にｘ軸と平行な畝部を設けることで、ｘ軸と平行に配置した線状光源に由来する輝度ムラを効率よく解消できる。
【００３８】
反射板の材料としては、反射性を有するアルミ、銀、ステンレスなどの金属、白色塗装、また反射率を高めるため、微細発泡させた樹脂などが挙げられる。樹脂などの基板の表面に金属を蒸着させるなど、反射性部材を表層にのみ設けてもよい。これは軽量化や原料価格の上で有利となる場合がある。反射板は反射率が高いものが光利用効率を高める上で望ましい。この観点からは、銀、発泡ＰＥＴ樹脂などが望ましい。また光を拡散反射するものが出射光の均一性を高める上で望ましい。この観点からは発泡ＰＥＴ樹脂などが望ましい。
【００３９】
前記反射板の主面の出光側表面の凹状および／または凸状のストライプ形状の例としては、略全面が１つまたは複数の凹状になっている形状、略全面が１つまたは複数の凸状になっている形状、１つまたは複数のプリズム状などが挙げられる。１つの形状であれば比較的製造が容易であり、複数の場合は装置を薄型にするのに有効である。規則的に配列する必要があり、同じ大きさ、形状であることが光の出光方向制御を容易にする、生産性を高めるなどの点で望ましい。
【００４０】
凹状および／または凸状のストライプ形状の傾きが大きいほど浅い角度の光を正面方向に向けることができるが、一般に浅い角度の光は光線距離が長いため、あまり影響は大きくない。また傾きを大きくすると、反射光がさらに反射板の別の位置にぶつかって反射回数が増えすぎる場合があり、結果として光のロスにつながる。またｙ方向の両方向から反射板全面が光を受けることで均一性を高めやすくなるが、傾きが大きすぎると一方向の光が入射しづらくなるため望ましくない。
【００４１】
凹状および／または凸状のストライプ形状がプリズム形状である場合、線状光源に対向しているプリズムの頂部のｙｚ断面の頂角は７０〜１３０度であることが望ましく、９０〜１２０度であることがさらに望ましく、１００〜１１０度であることがさらに望ましい。また隣接するストライプ形状の間に平坦部を設けることで、反射回数を調整することができ、光を膳方向から受けやすくなるので望ましい。
【００４２】
凹部および／または凸部のサイズはｙ方向の幅が０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることが望ましい。０．１ｍｍ以下だと正確な形状形成が困難となる。より望ましく０．５ｍｍ以上である。また５０ｍｍ以上だと装置が厚くなるため望ましくない。より望ましくは２０ｍｍ以下である。
【００４３】
また反射板の厚みは０．５ｍｍ〜５０ｍｍであることが望ましい。０．５ｍｍ以下だと温度による変形が起こりやすく、光線方向の制御に好ましくない影響を与える。より望ましくは１ｍｍ以上である。また５０ｍｍ以上だと装置が厚くなるため望ましくない。より望ましくは２０ｍｍ以下である。
【００４４】
凹部および／または凸部は表面を賦形した樹脂シートを重ね合わせるなどの手段で実現できる。反射板全体が表面の凹部および／または凸部に沿った形状であってもよく、これによって板の片面に凹凸を形成する場合よりも軽量化が可能で、金属板を変形させるといった簡便な方法で製作できる。また板の片面に凹凸を形成する方法で作製することは、熱可塑性樹脂の押し出し成形やプレス成形、紫外線硬化樹脂による凹凸賦形などで作成する際便利である。金属板を変形させるといった方法よりも、より微細な形状を容易に作製でき、装置の薄型化に有利である。
【００４５】
光拡散板の片方の主面に、前記ｘ軸に平行で、前記ｙ軸に沿った複数の、規則的な、ストライプ状の畝部を有することで、該照明装置はｘ軸に平行で、前記ｙ軸に沿った複数の、ストライプ状の畝部を有するので、同じくｘ軸に平行に配置された線状光源で顕著となるｙ軸方向の輝度ムラを効率よく解消したり、ｙ軸方向の出光角度分布を制御したりすることができる。
【００４６】
任意の前記線状光源Ｘとその最近傍にある別の線状光源Ｙとの間の距離をＤ、該線状光源Ｘと前記光拡散板との距離をＨとした場合、前記ｙ軸と前記ｚ軸に平行なｙｚ平面に平行な断面内で、前記入光面上の任意の点に前記ｚ軸に対してα＝Ｔａｎ−1｛（Ｄ／２）／Ｈ｝の角度で入射した光の全光線透過率が５０％以上であり、かつ、該全光線透過率が、前記入光面上の点に法線方向から光が入射した場合の光の全光線透過率の１．０５倍〜５倍とすると、線状光源の光が最も強いエネルギーで入光面に入射する線状光源直上、すなわち入射角０度の光の全光線透過率を下げて、最も弱いエネルギーで入光する、線状光源間に相当する位置、すなわち入射角α＝Ｔａｎ−1｛（Ｄ／２）／Ｈ｝の光の出射エネルギーほぼ等しく事で面内の出射エネルギーを均一化して、輝度ムラを解消する。これは畝部の形状で線状光源直上の光を反射板側に一部反射することで、全光線透過率の割合を調整する。
【００４７】
この目的では畝部は次のような形状が望ましい。
【００４８】
畝部を入光面に設ける場合、ｙｚ平面の断面が三角形であるプリズム形状であることが望ましい。最も線状光源に近いプリズム頂部の頂角は、次のように決めることができる。
図２に、光拡散板の入光面に形成したプリズム内部で全反射を生じる場合の光の進行方向を示す。光拡散板の屈折率をｎ、入光面の法線方向に対する入射光の入射角度をε１とすると、入光面に形成したプリズムで全反射した後、この進行光の光拡散板内部での法線方向に対する角度ε５は、以下の通り計算できる。
【００４９】
ε２＝δ１−ε１
ε３＝Ｓｉｎ−１｛（ｓｉｎε２）／ｎ｝
ε４＝δ１−ε３＋δ２−９０°
ε５＝９０°−（ε４＋δ２）
【００５０】
本発明の主旨から、光線の出射方向は光拡散板の正面方向であることが好ましい。このためには、光拡散板内部において進行光２５が出光面の法線方向に進行することが好適である。従って、ε１＝αの場合、−２０°≦ε５≦２０°であることが望ましい。また、−１０°≦ε５≦１０°であることがより望ましい。さらには、−５°≦ε５≦５°となるようにδ１、δ２を選択することが好適である。これによって畝部によって輝度ムラの解消だけでなくｙ軸方向の出光方向制御による正面輝度の向上というも同時に達成できる。
【００５１】
例えば、線状光源間距離Ｄを３３ｍｍ、線状光源中心と光拡散板間の離間距離Ｈを１５ｍｍ、光制御部材４の屈折率ｎを１．５４とすると、５５°≦δ１≦７２°であることが望ましい。また、５９°≦δ１≦６７°であることがより望ましい。さらには、６１°≦δ１≦６５°と選択することが好適である。
【００５２】
プリズムは連続して形成しても良いし、間に平坦部を設けても良い。平坦部によって全光線透過率を高め、全光線透過率の比率を調整できる。
【００５３】
また入光面上の畝部の他に、微細な凹凸を設
けてもよい。これは拡散性を高めることで均一性を更に高めることができる。この凹凸による拡散が強すぎると反射板や光拡散板入光面の機能である光線制御の効果が低下して正面輝度や出光角度分布の制御が困難となるので、ｙ軸に平行な頂角の120度以上のプリズムや、アスペクト比の小さいランダムな凹凸などが好ましい。該微細な凹凸は通常出光面側に設けるが、入光面側の平坦部に別のプリズムやランダムな凹凸を設けたり、入光面上のプリズム上にランダムな凹凸として設けたりすることも有効である。
【００５４】
また畝部を出光面に設ける場合、ｙｚ平面の断面形状は次のように決めることができる。
【００５５】
前記凸部の立体形状を、鋭角θをなす２つの略斜面部と曲面部とによって構成することにより、前記略直線の部分と曲線の部分とでは、光出光面における集光および拡散の程度が互いに異なるので、出光面における集光性能および拡散性能が一層向上し、もって、出光面内輝度の均一化をより効果的に高めることができる。
【００５６】
また図４、図５に示すようにこのような形状では同じ方向から入射して略直線部にあたる光は同じ方向に屈折し、または反射するので、出光方向の制御がしやすく、望ましい輝度角度分布を得るための光学設計が容易となる。図４に示すように、光拡散板の入光面に斜めに入射した斜め入射光は、断面略直線の部分において屈折作用により、光拡散板の出光面側から正面方向付近に出射させることができる。すなわち畝部によって輝度ムラの解消だけでなくｙ軸方向の出光方向制御による正面輝度の向上というも同時に達成できる。
【００５７】
なお輪郭線の頂部を構成する曲線の曲率半径は、無限大、すなわち直線であってもよい。また連続して形成しても良いし、間に平坦部を設けても良い。平坦部によって全光線透過率を高め、全光線透過率の比率を調整できる。
【００５８】
また出光面上の畝部の他に、微細な凹凸を設けてもよい。これは拡散性を高めることで均一性を更に高めることができる。この凹凸による拡散が強すぎると反射板や光拡散板出光面の機能である光線制御の効果が低下して正面輝度や出光角度分布の制御が困難となるので、ｙ軸に平行な頂角の120度以上のプリズムや、アスペクト比の小さいランダムな凹凸などが好ましい。該微細な凹凸は通常入光面側に設けるが、出光面側の平坦部に別のプリズムやランダムな凹凸を設けたり、出光面上のプリズム上にランダムな凹凸として設けたりすることも有効である。
【００５９】
また畝部でのｙ軸方向の出光方向の制御を目的として、ｙｚ平面の断面形状を次のように決めることができる。
【００６０】
ここでは出光方向の制御として正面輝度を高めつつ正面方向の輝度分布を均一化するという、高品位で高輝度な出光を得るための畝部の断面形状設計について述べる。この効果は多くの用途の照明装置、画像表示装置の用途に好適であるが、同様に同じ思想を用いて種々のｙ軸方向の出光方向制御が可能である。
【００６１】
第一に正面方向の輝度分布を均一化する上では線状光源のｙ軸方向の正面方向への出光強度を均一化することで達成できる。これは隣接する３本の線状光源の正面方向への出光強度の最小値と最大値の比を６０％以上とすることで達成できる。
【００６２】
第二に線状光源のｙｚ平面内での光線の軌道について、屈折率と表面の位置ごとの傾きを調節することで光を正面に向けられることは、線状光源上にｙｚ平面で切った断面形状をフレネルレンズ状や凸レンズ状などのレンズ状として、線状光源を焦点とするように配置する手段などで既に知られているが、これら正面方向に光を向けるレンズと同じ傾き角度の分布で畝部の形状を形成すれば、線状光源と畝部の位置関係がｘｙ平面に沿ってずれることで焦点位置を外れても正面方向に進む光の割合は変わらない。すなわち畝部を成形が容易な形状、サイズで設定できる。なお畝部の幅、すなわちｙ軸方向の長さは、液晶表示装置の用途では０．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００６３】
これら二つの思想に基づいて、畝部の形状を設計すれば、正面方向の輝度が均一で正面輝度が高く、更に畝部の線状光源との位置あわせも不要となる。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例を挙げて本発明を説明する。
光拡散板は溝状の平行な凹部を設けた金型を用いて、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体を押出成形し、片面に凸部を有する主面サイズが７０７ｍｍ×４３６ｍｍで厚さ２ｍｍの光拡散板を得る。凸部の形状は、幅０．３ｍｍ、深さ０．２ｍｍの蒲鉾状である。
【００６５】
反射板は溝状の平行な凹部を設けた金型を用いて、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体を射出成形し、片面に凸部を有する主面サイズが６９５ｍｍ×４１２ｍｍで厚さ２ｍｍの樹脂板を得る。凸部の形状は、幅１ｍｍ、頂角４０度のプリズム状である。このプリズム上に接着剤を薄く塗布し、厚さ０．５ｍｍの発泡ペット樹脂を乗せて、加圧して貼り合わせることで、反射板とする。反射板の反射率は９５％である。
【００６６】
Ｘ方向の長さ４５８ｍｍ、Ｙ方向の長さ７３０ｍｍ、Ｘ方向とＹ方向に垂直な厚さ方向の長さ３５ｍｍで、出射側にＸ方向の長さ６９８ｍｍ、Ｙ方向の長さ４１６ｍｍの矩形の開口部を持つ直方体状の白色のＡＢＳ樹脂製のハウジングを用意する。
【００６７】
次に前記ハウジングの出射側の開口部に対向する位置にある底部を覆うように、前記反射板を配置する。
【００６８】
次に前記反射板の出射側に２ｍｍの間隔をおいて、該反射板と平行に線状光源を配置する。線状光源１としては直径３ｍｍ、長さ７００ｍｍの複数の冷陰極管をＸ方向に沿ってＹ方向に平行に配置する。冷陰極管１６本を２２ｍｍずつの間隔をおいて配置する。
【００６９】
次に光拡散板を開口部に被せるように配置する。線状光源の中心から光拡散板までの距離は１５．５ｍｍ、隣接する線状光源の中心同士の距離は２５ｍｍである。
【００７０】
正面輝度として、正面方向に対して±１５度以内の輝度を測定した。測定の手順を以下に示す。先ず、照明装置の測定点から５００ｍｍの位置に輝度計を設置する。次にｘ軸と平行な面内で、測定点から輝度計までの距離を５００ｍｍに保ち、かつ輝度計の測定点が移動しないように輝度計の位置および傾きを変えていき、各角度での輝度を測定した。前期角度は拡散板の法線方向に対し、−１５度から１５度までであり、角度の間隔は１度である。また輝度計の視野は１度とした。次に、前期各角度での輝度測定値の平均をとり、±１５度の輝度とする。この方法で本実施例の正面輝度を測定すると、８２５０ｃｄ/ｍ２である。
また光拡散板上に液晶表示素子を重ねることで、画像表示装置である液晶表示装置を得られる。この画像表示装置では輝度が高く、品位の高い画像を確認できる。
【００７１】
＜比較例１＞
反射板を、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体の射出成形により、平滑な主面を持つ主面サイズが６９５ｍｍ×４１２ｍｍで厚さ２ｍｍの樹脂板の主面の片方に、接着剤を薄く塗布し、厚さ０．５ｍｍの発泡ペット樹脂を乗せて、加圧して貼り合わせることで、反射板とする以外は同じ条件で、照明装置を作成する。同じように正面輝度を測定すると、７４２０ｃｄ/ｍ２である。また光拡散板上に液晶表示素子を重ねて、画像表示装置である液晶表示装置を得る。画像を確認すると、実施例と比較して暗い画像である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の照明装置の構成例である。
【図２】光拡散板の入光面にプリズム形状を設けた場合の光の進行を示す図である。
【図３】光拡散板の出光面にプリズム形状を設けた場合の形状の例である。
【図４】光拡散板の出光面にプリズム形状を設けた場合の光の進行を示す図である。
【図５】光拡散板の出光面にプリズム形状を設けた場合の光の進行を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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