(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源は、断面がほぼ円形の管状ランプで、該ランプ表面に長さ方向に沿わせて直径方向の相対する２個所に帯状電極を有し、かつ、当該二電極間の一方の間隙端から照明光を放射するようにした内部無電極型冷陰極管からなっていて、
一面側が開口し、内面が白色不透明の光拡散体である筐体の底部に、その筐体開口面に前記内部無電極型冷陰極管の放射部を向けて該内部無電極型冷陰極管を複数個、ほぼ均等な距離で配置し、
その内部無電極型冷陰極管間には、該内部無電極型冷陰極管の帯状電極よりやや筐体の底部側に下げた低部を有し、かつ隣接する内部無電極型冷陰極管間の中心部分に高部を有して角度１２°〜１５°で凸型に傾斜させた光反射体を形成し、
前記筐体の開口面は、内面が正反射性の光沢面を有する乳白色光散乱板で覆うことを特徴とする平面状照明装置。
【請求項２】
前記筐体の内側壁とこれに隣接する内部無電極型冷陰極管との間には、前記筐体の内側壁近傍を高部にして角度１２°〜１５°に傾斜させた光反射体を形成したことを特徴とする請求項１に記載の平面状照明装置。
【請求項３】
前記筐体の内側側面が、開口面に向かって筐体外側へ開く形の傾斜角度を有することを特徴とする請求項１，２の何れかに記載の平面状照明装置。
【請求項４】
前記筐体の開口面に配置した乳白色光散乱板の外面に、少なくとも照明光に指向性を付与するためのプリズムシートを付加してなる、ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の平面状照明装置。
【請求項５】
前記筐体の開口面に配置した乳白色光散乱板の外面に、少なくとも照明光に指向性を付与するためのプリズムシートと共に、液晶パネルを付加してなる、ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の平面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般照明器具、液晶用バックライト、照明看板などに広く応用可能な平面状照明装置に係り、特に、環境汚染が心配される水銀利用の蛍光ランプを使わず、無電極冷陰極管を使用して、高輝度で且つ均一な輝度を有する平面状照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は基本的に無水銀ランプを使用した、きわめて単純な構造の平面状照明装置に関するもので、その主たる発明動機は地球的規模で汚染が懸念されている水銀害毒から環境を守るために創案工夫したものである。したがって厳密にいえば、本発明に先行する技術は存在していない。
【０００３】
現行のいわゆる蛍光灯や冷陰極管には、発光に必要な紫外線を得るために、ランプ内部に微量の水銀が封入されている。このため高輝度で、かつ効率的な発光が得られているが、今日大きな問題として懸念されているのは、封入された微量の水銀による環境汚染、すなわち人間を含めたあらゆる生物の健康障害である。水銀はガス状態ではそれ自体猛毒であり、水銀の有機化合物もほとんどが有毒であることが判明している。
【０００４】
したがって水銀は照明ランプ以外の分野では、赤チンなどの医薬品、水銀温度計、水銀電池、水銀スイッチ、あるいは赤系染顔料、また苛性ソーダ製造などの化学産業において、すでに世界的に使用が禁止されるか、制限される傾向にある。とくに水俣病を解明する過程で無機水銀が魚介類を介して、猛毒のアルキル水銀に変換する事実が明らかになった結果、化学産業においては水銀の利用は世界的に使用禁止されるに至った。
【０００５】
フードショップ、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、薬局、病院などでは食品や衣料、医薬品など直接体内に取り入れたり、皮膚に接触する物品が取り扱われており、照明ランプの破壊などにより、封入されている水銀がこれらの物品に混入する危険があることは、今日指摘されている通りである。
【０００６】
しかし、前述したように事務所や一般家庭で広く使われている蛍光ランプ(以下ＦＬと略称する)、あるいは液晶ディスプレー（以下LCDと略称する）用照明装置、通称ではバックライトと呼ばれる装置に使われている管径２ｍｍ〜４ｍｍの冷陰極管（以下ＣＦＬと略称する）などには、いまだに有効な水銀レスのランプが開発されていないため、水銀汚染がおきないよう社会全体が注意をしつつ使用せざるを得ないのが現状である。
【０００７】
ところが幸いなことに発明者らが属する日本電気ホームエレクトロニクス株式会社が、数年前にＣＦＬの分野で、水銀を使用しない無電極型冷陰極管（以下ＣＦＸランプと略称する）を開発して、現在ＣＦＸランプはファクシミリ、複写機などの光源として広く使われるようになってきた。
【０００８】
図５、図６にＣＦＸランプの外観および断面を示す。ＣＦＸランプ１が無電極型冷陰極管と称するのは、管の内部に電極を配置していないからで、したがって水銀の封入も無く、このため通常の蛍光ランプ（ＦＬランプ）のようにエミッターの消耗によるランプ寿命が無く、極端にいえば破損しない限り永久的に光り続けることができる。
【０００９】
図５、図６に示すように管外部直径の相対する位置に、２本の帯状の励起電極Ｐｋが貼り付けられていて、これにより管内部の発光物質を励起するようになっている。電極は絶縁されているので、通電中に素手で触れても危険はない。ランプ外面の両側に２本の帯状の電極が貼り付けられている。図６にてランプ外側に点線で示したのはソケットと２本の電力供給線である。この例では上方Ｌｏｕｔ方向に光が放射される。
【００１０】
本出願では商品の呼称に倣って無電極型冷陰極管と呼び、またＣＦＸランプと略称する。ＣＦＸランプはＣＦＬランプに比較すると管径が大きなこと、輝度がやや劣ること、ＣＦＬランプは管全体が光るのに対し、ＣＦＸランプは光が一部からのみ出射すること、消費電力がやや大きなこと、また発明されてから日時があまり経っていないことなどの理由によって、現在は上記したように用途がファクシミリや複写機などに限られている。
【００１１】
一方、近年の我が国の液晶技術の進展は目覚しく、いわゆる携帯型パソコンのディスプレーに加え、デスクトップ型ディスプレー、すなわちモニター用ディスプレーとしても、１５インチから２０インチの大型ディスプレー市場に、従来のブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレーに替わって登場しつつある。
【００１２】
モニター用ディスプレーは携帯型のように持ち歩くわけではなく、その厚さも極端に薄肉である必要は無い。電源は一般家庭や事務所などに設置されている百Ｖコンセントから供給可能であって、消費電力にもある程度の余裕が与えられる
。
【００１３】
このような状況に鑑み、本発明者らはＣＦＬランプの利用に加え、水銀フリーであるＣＦＸランプの使用方法をさまざまな面から検討してきた。その結果本発明者らは、先行してＣＦＬを使用した平面状照明装置で、平成９年１０月２９日付けの査定を経て特許された特許第２７２３４８１号の発明装置や、現在特許出願中の特願平9-307916号の出願発明装置などを開発してきた。
【００１４】
図１０、図１１、図１２には、前記特許発明装置の一部を示す。図１０に示すように、この装置は、ＣＦＬランプは２本、乃至４本をエッジライトとして装置の相対する両端に設置して、装置の内部は滑らかな白色不透明の非球面反射体で構成し、その反射体の形状は光源から離れるにしたがって開口部から遠ざかり、距離が更に増えると、今度は反射体は開口部に近づくようになっていて、光源からもっとも遠い位置で、開口部に最も近づくように構成されている。すなわち断面図の中央部分では、反射体の形状は凸型に構成されるようになっていて、さらに反射体の形状は総体的には凹型の非球面形状である。本装置における特殊な光学的反射特性を付与した非球面形状の反射体は、材料が高分子であり金型でマスターを作るが、その製作には高度な技術とノウハウが必要であって、それについても本発明者らが長年研究して独自に開発したものである。なお、図１０、図１１、図１２において、ＰＬＢは非球面形状の光反射体で、軸外し非球面である。ＲｒｆはＣＦＬ光源の開口面近くに設ける光反射板、ＬｒｆはＣＦＬ光源の主たる光拡散面近くに設ける光堰、ＰＬＢは非球面形状の光反射体で、軸外し非球面である。
【００１５】
図１０の装置が大型の場合、図１１の平面図に示すように、輝度を高めるため光源ランプは角型装置の４つの周囲に配置するものとしている。この場合、図の中心部分で４つの非球面反射体の開口面に対する位置が最も開口面に近づく形状となる。
【００１６】
また、図１２の概略的透視図に示すように、光源ランプを角型装置の一辺に配した場合には、反射体の形状はランプを配した辺の対辺で、開口面に最も近づく形状にしている。以上図１０、図１１、図１２の何れも、その製作が難しく歩留まりにも問題の多い導光板は使用してなく、装置の内部は空洞できわめて軽量、且つ単純な構造の平面照明装置である。
【００１７】
図１３、図１４、図１５に前記出願発明装置の例を示す。なお、図において、θは照明装置側壁の外側への傾き角度、ＦＬは水銀封入の蛍光ランプ、Ｓは蛍光ランプのソケットである。この装置は、図１３に示すように、ＣＦＬランプを光源に使う内部が空洞である断面形状の平面状照明器具であり、ランプを８本使用している。図の右側が主たる白色不透明光拡散反射体、左側が開口面であって、そこが装置の照明面になる。該反射体は山と谷の凹凸形状で構成し、ランプは谷部のやや上部に配置してある。また、図１４に示すように、側壁が開口部側で外側に開く形状をしている。また、図１５は、図１２の装置の透視図で、その構造が分かりやすいように装置をランプに垂直な方向で、半分に切った形で示したものである。
【００１８】
そうしてこれらを更に発展させ、このほどＣＦＸを光源とした高輝度で且つ輝度ムラの少ない、構造の簡単な新しい平面状照明装置を開発することに成功した。この装置は液晶モニターディスプレーはもちろん、一般照明器具にも十分使えるもので、水銀の混入が絶対に許されない医薬品工場、食品工場、精密化学工場などにきわめて有効な照明装置である。
【００１９】
現在輝度がＣＦＬに劣らないほど高輝度のＣＦＸが開発されつつあり、将来ＣＦＸの管径がさらに小さくなり、消費電力も縮小したランプが開発されれば、携帯型液晶用バックライトにも応用可能である。
【００２０】
本発明はひとえに環境汚染を防止するため、なかんずく水銀汚染から生物を守るために、鋭意研究し発明したもので、この発明が世界に貢献することを強く期待するものである。
【００２１】
現行のいわゆる液晶用バックライトには、水銀を封入したＣＦＬがエッジライトとして使われ、図７、図８、図９に示すようにアクリル樹脂などで作った微細な反射面模様を有する導光板や、複雑微妙なドット印刷を施したフィルムなどが使われているものが多い。ドット印刷を施した大型のバックライトでは、ＣＦＬがエッジライトでなく印刷したフィルムの下に等間隔で配置されたものもある。なお、図７、図８、図９において、Ｇは導光板、ＣＦＬは水銀封入の冷陰極管、ＲはＣＦＬ照射光用レフレクター、Ｄｒｆは導光板の背面に設ける光拡散シート板、Ｂはバックライトの背面底板、ＤＰは配光特性を付与した導光板、もしくはドット印刷を施したフィルムのイメージである。
▲１▼▲２▼▲３▼
【００２２】
なお、図７は、ＣＦＬランプを用いた導光板使用のエッジライト方式の液晶用バックライトの断面図である。導光板の下側には微細で微妙な光を全反射させるためのプリズム模様が刻まれていて、導光板はランプ近くの肉厚が厚く、ランプから離れるにしたがって肉厚が薄くなっている。ランプはレフレクターの容器に納められている。レフレクターは内面が白色あるいは銀色の不透明体で作られている。
【００２３】
図８は、ＣＦＬランプ４本を用いた導光板使用のエッジライト方式の液晶用バックライトの断面図である。導光板は平面平行で両面に微細で微妙な模様が刻んであるもの、あるいは光の出射側は平面で、その表面に微細で微妙なドット印刷を施した光配光性を有するフィルムを貼り付けたものなどがある。
【００２４】
図９は、図８の導光板をイメージした図である。光源近くの光を抑え、光源から最も遠く離れた位置、すなわち図の中心部分で最も多く光が紙面側に出射しやすいように導光板の模様やフィルムのドット印刷を工夫してある。いずれにしてもこのようなタイプは組立てやメンテナンスが困難であること、高コストであること、歩留まりが悪いこと、大型のものが出来ない、輝度ムラが出やすい、輝度が足りないなどの欠点が付きまとっている。
【００２５】
以下に本発明者らが新たに開発した水銀フリーランプ、すなわちＣＦＸを使った平面状照明装置について詳しく説明する。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したようにＣＦＸランプは、ＣＦＬに比較すると管径が大きなこと、輝度がやや劣ること、ＣＦＬは管全体が光るのに対し、ＣＦＸランプは光が一部からのみ出射すること、消費電力がやや大きなことなどの問題点がある。しかしながら環境汚染から生物を守るにはきわめて有益、且つ有効な光源である。
【００２７】
本発明者らは一度にすべての目標は達せられないまでも、前述したような水銀汚染が絶対に許されない分野、たとえば食料品、医薬品を扱う分野、病院、精密化学工場などに適した照明装置、また将来我が国の経済にとってもいろんな意味で貢献するであろう分野、すなわちデスクトップ型液晶ディスプレー用などに目標を定めて、水銀フリーの平面状照明装置の開発を行った。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この出願の請求項１に記載の発明は、光源は、断面がほぼ円形の管状ランプで、該ランプ表面に長さ方向に沿わせて直径方向の相対する２個所に帯状電極を有し、かつ、当該二電極間の一方の間隙端から照明光を放射するようにした内部無電極型冷陰極管からなっていて、一面側が開口し、内面が白色不透明の光拡散体である筐体の底部に、その筐体開口面に前記内部無電極型冷陰極管の放射部を向けて該内部無電極型冷陰極管を複数個、ほぼ均等な距離で配置し、その内部無電極型冷陰極管間には該内部無電極型冷陰極管の帯状電極よりやや筐体の底部側に下げた低部を有し、かつ隣接する内部無電極型冷陰極管間の中心部分に高部を有して角度１２°〜１５°で凸型に傾斜させた光反射体を形成し、前記筐体の開口面は、内面が正反射性の光沢面を有する乳白色光散乱板で覆うことを特徴とする平面状照明装置にある。
【００２９】
この出願の請求項２に記載の発明は、前記筐体の内側壁とこれに隣接する内部無電極型冷陰極管との間には、前記筐体の内側壁近傍を高部にして角度１２°〜１５°に傾斜させた光反射体を形成したことを特徴とする請求項１に記載の平面状照明装置にある。
【００３０】
この出願の請求項３に記載の発明は、前記筐体の内側側面が、開口面に向かって筐体外側へ開く形の傾斜角度を有することを特徴とする請求項１，２の何れかに記載の平面状照明装置にある。
【００３１】
この出願の請求項４に記載の発明は、前記筐体の開口面に配置した乳白色光散乱板の外面に、少なくとも照明光に指向性を付与するためのプリズムシートを付加してなる、ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の平面状照明装置にある。
【００３２】
この出願の請求項５に記載の発明は、前記筐体の開口面に配置した乳白色光散乱板の外面に、少なくとも照明光に指向性を付与するためのプリズムシートと共に、液晶パネルを付加してなる、ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の平面状照明装置にある。
【００３３】
前記各請求項１〜５に記載の発明の平面状照明装置で用いている内部無電極型冷陰極管（ＣＦＸランプ）の外観上の特徴は、図５、図６に示したようにランプ直径の相対する外面に２つの帯状電極、すなわちＰkがランプ長さ方向に沿わせて配置され、その電極の一方の間から、図５、図６でＬoutと表した部分から所要の照明光が出射されることであり、光源として利用できるのはこの光だけである。外部電極のもう一方の隙間、すなわちＬＬｏｗからは、非常に弱い光が漏洩するが、この光はほとんど利用できない。
【００３４】
ＣＦＸランプの輝度は、水銀封入の冷陰極管より若干低い上に、光の幅がランプ直径より狭く、通常使われている導光板タイプ、すなわち図７〜図１２に示したようなエッジライト方式では、とくに１５インチ以上の大型のLCD用照明装置としては光量が絶対的に不足する。
【００３５】
したがって、本装置ではＣＦＸランプは必要な光量を確保するため複数個用いることにし、且つそれらを照明装置の開口面（箱状容器の開口面）の直下にほぼ均等間隔で配置し、幅の狭い光源を有効に使うため、ランプとランプの間にランプに平行に装置の開口面に向かって凸型に傾斜した白色不透明の光拡散板を配することにより、ランプの光がランプから直接に、また該反射板から装置の開口部へ向けて効率的に反射し出射するように工夫している。
【００３６】
また、本装置の開口部は、内面が正反射をする乳白色半透明の板で覆うため、ランプから出た光のうち、該乳白色半透明板で反射して装置内に向かった光は、凸型の傾斜した白色不透明光拡散板や同材質の側壁で反射をして、最終的に該半透明の乳半板に向かって直角に近い角度で入射するため、すべての光がきわめて効率的に該装置外部へ誘導出射される。かくて高輝度で且つ輝度ムラの少ない、十分実用に耐え得る、構造の簡単な平面状照明装置を作ることが出来た。
【００３７】
また、凸型の白色不透明光拡散体である傾斜板、すなわち図１、図２、図３の傾斜板３の角度、すなわち図２でαと表した数値は、開口面に平行して１２°〜１５°、最も望ましくは１２°にするのがよい。そうしてその底部がランプと接する位置、すなわち図３でＲLと表した部分は、該ランプの外部帯状電極の上部、すなわち光の出射側、図５、図６のＬｏｕｔと表した側からほぼ２ｍｍ程度下がったところに配するのが、もっともよい事が分かった。
【００３８】
さらに、傾斜板の山部、すなわち図３でＲtと表した部分、つまり隣り合うランプの間の反射板の真ん中の高さは、ランプの出射面より高くするが、それは以下に説明するように、任意の高さに設計することが出来る。
【００３９】
すなわち図３の傾斜板３の山の高さは、ランプの本数と傾斜板の角度が決まれば、自動的に決まるわけである。しかし高くし過ぎると輝度ムラを避けるため開口面に設ける乳半板、すなわち図３でＭsと表した部品の位置を、該山部から大きく離さなければならなくなる。すると照明装置の厚さが大きくなってしまい、また必然的に装置の輝度も下がってしまう。これを避けるにはランプの距離を狭くすればよい。言い換えるとランプ本数を多くするわけである。これにより消費電力は若干増えるが、本照明装置における必要な明るさは、ランプ本数の増減で得ることが出来、かくて装置の厚さは輝度を高くするほど小さく出来るというわけである。
【００４０】
現在作られているＣＦＸランプの管径はφ６ｍｍからφ９．５ｍｍである。このＣＦＸランプを使った本発明者らによる検討結果では、実用的な照明装置としてのランプ間隔は３８ｍｍから６０ｍｍ程度であった。この場合得られた輝度は６,５００ｃｄ／ｍ2から２,５００ｃｄ／ｍ2程度であった。実用的と述べたのは６,５００ｃｄ／ｍ2の輝度はLCD用バックライトとして十分であり、２,５００ｃｄ／ｍ2の輝度は一般照明装置として十分であると言う意味である。
【００４１】
もちろん請求項４〜５にあるように本装置の出射側の外部に光指向性を有するプリズムシートなどのシート材を付加すれば、視野角に制限が生じるものの、装置の輝度をさらに向上させることが出来る。
【００４２】
【発明の実施形態】
以下に、本発明に係る平面状照明装置の好ましい実施形態につき、図１、図２、図３によって詳しく説明する。
【００４３】
[実施例１]
図１、図２、図３は、管径φ９ｍｍ、長さ３７２ｍｍのＣＦＸランプを１０本使って製作した平面状照明装置の実際の図面である。但し、図１は本装置を斜めから見た透視図、図２は本装置におけるＣＦＸランプと光拡散体である傾斜板との位置関係を示す断面図、図３は本装置の横断面構成を実寸法で示す図である。図において、１はＣＦＸランプ、２は筐体、３，４は傾斜板（主たる白色不透明の光拡散反射板）５は乳白色光散乱板、６はプリズムシート、７は液晶パネル、８は筐体の側壁である。
【００４４】
この実施例１では、光源として使用したＣＦＸランプ１は、断面がほぼ円形の管状ランプで、このランプ表面に長さ方向に沿わせて直径方向の相対する２個所に帯状電極（図５，６に示すＰｋ）を有しており、また、その二電極間の一方の間隙端から照明光を放射できる。
【００４５】
このＣＦＸランプ１は、一面側が開口し、内面が白色不透明の光拡散体である筐体２の底部に、複数個（１０本）、ほぼ均等な距離で配置する。この配置は、その筐体２の開口面に放射部を向けた状態にする。また、隣接するＣＦＸランプ１間には、ＣＦＸランプ１の帯状電極よりやや筐体２の底部側に下げた低部ＲLを有し、かつ隣接するＣＦＸランプ１間の中心部分に高部Ｒｔを有して角度１２°〜１５°で凸型に傾斜させた白色不透明光拡散体である傾斜板３を形成している。また、筐体２の内側壁の近傍でも傾斜板３と同じように光拡散が行なわれるように、筐体２の側壁８とこれに隣接するＣＦＸランプ１との間に、筐体２の側壁８の近傍を高部にして角度１２°〜１５°に傾斜させた傾斜板３と同様に白色不透明光拡散体である傾斜板４を形成している。
【００４６】
さらに、筐体２の開口面は、内面が正反射性の光沢面を有する乳白色光散乱板５で覆うＣＦＸランプ１の上側が開口面、すなわち平面照明部であるが、図１では開口部に設置する乳白色光散乱板５やプリズムシート６は取り外し、ＣＦＸランプ１のソケットＳｋ部分と電力供給配線部分の細かな構成要素も、本発明には関係無いので省略してある。本装置を作るのに、上記省略した構成要素を除いて、３つの図以外に必要な構成要素は無い。
【００４７】
本発明で製作した装置の外形寸法はＣＦＸランプ１と平行な方向が３８２ｍｍ、これに垂直な方向が４７０ｍｍ、厚さは開口部に配置する乳白色光散乱板５を含めて２５ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍの３種類である。すなわち外形寸法はいわゆるブラウン管規格でいえば、２０〜２３インチ相当の大きさに該当する照明装置である。
【００４８】
厚さに３つの種類を製作した理由は、前述したようにＣＦＸランプ１は開発されて間もないランプで、輝度向上や省電力化など改良が進められていて、改良されつつある３種類のランプを使用したためである。したがって厳密にいえば実施例を３つ挙げなければならないが、厚さ以外本発明では寸法を変える必要はなく、いずれも同じであって、同一の図を描いてもほとんど意味が無いので本実施例で説明することにした。
【００４９】
図２でＣＦＸランプ１を挟み込んだ左右の板７，８の外側寸法は１４ｍｍであり、Ｐｉｔｃｈと表した寸法は、１０本のランプ間隔であって製作した装置では４３ｍｍである。
【００５０】
図２のα値が不透明白色光拡散体である傾斜板３の傾斜角度で、この角度が本発明における大事なポイントの一つである。図では１５°に描いてあるが、本発明者らが使用したＣＦＸランプ１の場合、１２°にすると、きわめて効率的に所要の照明光が得られたことはすでに述べた通りである。ＣＦＸランプは図５、図６で示したように両端にソケットＳKがあるため、図２、図３でランプ下部にハッチングで示した部品で分かるように、ランプの高さをソケットの下部高さ分だけ、装置底部より開口面に近づけて配置する必要がある。この高さは現在およそ５ｍｍあるので、照明装置の厚さも５ｍｍ厚くなり、製品としては好ましいことではない。将来ランプソケットや電力供給配線、すなわち図５、図６のＥinで示した配線が改善されて、ランプ軸に平行方向に配置されれば、ランプは製作した装置より５ｍｍ低く設置できるので、装置の厚さもそれに応じて小さくすることが出来る。ただし、このことは本発明の照明装置として、本質的な欠陥であったり、また改良につながるわけではない。
【００５１】
なお、図１３、図１４には、本発明者らが現在特許出願中の特願平9-307916号の平面状照明装置の主たる部分における、ランプと該ランプの背後に配置する白色不透明光拡散板の位置関係を示しているが、この構成の場合、ＣＦＬは管全体が光るので、その光を有効に使うため、山谷形の該拡散板の谷部の少し上空に空中に浮かぶような形でランプを配してある。
【００５２】
これに対して、ＣＦＸランプ１は２つの外部帯状電極の一方の隙間からのみ照明光が出射し、且つその光はＣＦＬのように周囲３６０°に放射せず、一方向に指向性をもって放射するので、ＣＦＬの時のように拡散板を配置したのでは、照明装置の輝度ムラが非常に大きくなってしまう。
【００５３】
そこで種々研究した結果、白色不透明光拡散体である傾斜板４の配置はＣＦＸランプ１の外部電極の光出射側より２ｍｍほど下側で、且つＣＦＸランプ１にほとんど接するような位置に白色不透明光拡散体である傾斜板３の底部を配する、すなわち図２、,図３に示した断面図のように配し、且つその傾斜角度を１２°〜１７°にすると、ＣＦＸランプ１の指向性のある光は、うまく照明装置の開口部一面に拡散することがわかった。傾斜板３の傾斜角度はＣＦＸランプ１の管径、ＣＦＸランプ１の輝度、傾斜板３の光学的性質などで微妙に変える必要があるが、概ね１２°にすると装置の輝度が最も高くなる事が分かった。
【００５４】
本発明者らはＣＦＸが発する指向性のある照明光を，ランプに特殊形状のシリンドリカルレンズを密着させることにより、さらに一定方向に指向性を高めたり、また反対に拡散性を付与させたりする研究を行った。
【００５５】
ある場合には輝度は改善されるが輝度ムラが生じたり、またある場合には輝度ムラはなくなるが、総体的に輝度が低下する現象が有り、現時点ではまだ実用的な解決には至っていない。しかしながら上記様のレンズを採用することにより、本発明装置で用いている傾斜した光拡散反射板（傾斜板３）を設ける必要の無い装置の開発もできると考えている。
【００５６】
特願平9-307916号の装置では、該光拡散反射板の山部や谷部が接する部分は、ほとんど曲率をつけないか、つけてもごくわずかにつける程度である。本発明では該光拡散反射板は底部では谷として接することなく、図２、図３で分かるようにランプの電極を挟み込むような形にし、山部の接続部分のみ２つのランプから競りあがってくる反射板が接する形とした。ランプの帯状電極部とランプ下部からの光放射はわずかであるので、これらの光は全く利用しないことにしたわけである。
【００５７】
上のようなことから、本発明で重要なことは該拡散板の配置とその角度であって、ランプ下部の装置の構造はソケットＳKの設置や入力電線の扱い上のことを配慮する以外は、あまり重要な要件ではない。もちろんランプを挟み込む部品の内面が白色不透明の光拡散材であることは、光を有効に使う上から大事なことである。
【００５８】
以上のような装置の開口部を乳白色半透明の内面が正反射性を有する材料で覆うと、該半透明板より高輝度で輝度ムラのきわめて少ない良質な白色照明光が得られる。さらに該乳半板の外部にプリズムシートのような指向性のある光学材料を付加すると、輝度はさらに高くなり、また光透過性強化フィルムと称する、たとえば住友３Ｍ社が販売を始めているＤＢＥＦのような材料を付加すると、液晶パネルの輝度や視野角が一段と、具体的には輝度で４０％，視野角で片側３０°ほど改善されることが判明した。
【００５９】
また、図４に示すように、筐体２の側壁８Ａを開口部に向けておよそ１０°以内で開く形状に傾けると、輝度が数%向上することも分かった。開く角度は側壁からのランプの距離で変える。すなわちランプが図２のＰｉｔｃｈ寸法の１／２より小さな位置の場合は角度を大きくし、Ｐｉｔｃｈ寸法の１／２に近い場合は角度はつけないでもよい。そうしてもっとも側壁に近いランプの側壁からの距離はＰｉｔｃｈの１／２よりは大きくしないようにするのがよい。これらの側壁の開き具合の様子は、先述した特願平9-307916号に記載しているが、図１４によっても理解できると思う。
【００６０】
図１６、図１７に示したのは通常の蛍光ランプ（ＦＬ）を使用した一般的な照明装置の例である。図１６の器具はいわゆる逆富士型と称されるタイプで、山の頂上にＦＬが配置され、装置は箱の中にはなく、天井などに直付けして用いられる。ランプの下方だけが明るく、この器具はビル照明や建物内の歩道などに広く用いられているが、光の利用効率が低い照明器具で、本発明の照明装置とは形状の面からも機能の面からも全く類似性はない。
【００６１】
図１７の装置も広く使われているタイプで、天井に直付けしたりあるいは埋め込んで使われ、また下面に乳半板のカバーを掛けて使われる場合もある。本発明や先述した本発明者らが特許出願中の特願平9-307916号と決定的に違う点は、ランプ背面の光反射板が単なる平面板であることで、これにより装置には２０％を超える輝度ムラ、あるいはランプ間の暗いイメージが生じ、またコンセント部分も暗いイメージを生じる欠点がある。
【００６２】
本発明で製作した照明装置の測定データの２例を以下に挙げる。
【００６３】
１） ランプ自体の輝度が１６，０００ｃｄ／ｍ2の場合。
【００６４】
照明装置の輝度は２，５２０ｃｄ／ｍ2。輝度ムラ およそ８％。
【００６５】
プリズム１枚付加した輝度は３，２６０ｃｄ／ｍ2。輝度ムラ およそ６％。
【００６６】
装置の照明面温度 ３２℃ Ｍａｘ。インバーター付近温度  ５８℃。
【００６７】
環境温度 ２３℃。装置点灯 １６時間経過後測定。
【００６８】
２） ランプ自体の輝度が３７，０００cd／ｍ2の場合。
【００６９】
照明装置の輝度は９，５２０ｃｄ／ｍ2。輝度ムラ およそ６％。プリズム１枚付加した輝度は１３，２６０ｃｄ／ｍ2。輝度ムラ およそ４％。上記にＤＢＥＦに特定の角度を与えたものをプリズムシートと液晶パネルの間に挿入し、液晶パネルを白色に動作した場合の輝度は４２５ｃｄ／ｍ2。輝度ムラは２％。視野角は両側で１２０°。装置の照明面温度 ３４℃ Ｍａｘ。インバーター付近温度  ５９℃。環境温度 ２３℃。装置点灯 １６時間経過後測定。
【００７０】
[実施例２]
得られた結果はすべて実施例１と同じなため図面と測定データとを省略する。ＣＦＸランプの長さ寸法などが変わっているだけであるので、以下にそれに関するデータと照明装置の外形寸法を述べる。ランプ管径はφ９ｍｍmm、長さ２７８ｍｍ、ランプは４本使用した。装置の外形寸法はランプと平行方向が２８８ｍｍ、それに垂直な方向が２１２ｍｍ、厚さは実施例１と全く同じく開口部に配置する乳半板を含めて２５ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍの３種類である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明により少なくとも液晶パネルの照明装置で、水銀汚染がきわめて憂慮される使用場所、たとえば病院、医薬品工場、薬局、医療器具工場、食品工場、精密化学工場などではその危険が払拭されるであろう。我が国の輸出産業の主役でもあるコンピュータなどの電気製品や自動車関連でも、それら製品の廃棄物処理問題から水銀が除かれるメリットは計り知れない。また一般照明器具でも水銀汚染から開放される安心と利益は、非常に大きなものがある。ＣＦＸのランプの寿命は、内部に消耗する電極が無いため照度は少しずつ低下するもののほとんど半永久的である。したがって経済的な面でも極めて有益な照明装置である。さらに本照明装置の構造はきわめて単純であるため、必要があればランプの交換も非常に簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる平面状照明装置の基本的構成を示す透視図である。
【図２】本発明装置のランプと傾斜した光拡散板の位置関係を断面で示したものである。
【図３】図１の装置の断面の一部を詳細に示したものである。
【図４】図１の装置の筐体の側壁の変形例を示す図である。
【図５】本発明に使用するＣＦＸランプの概略図である。
【図６】図５のＣＦＸランプの断面図である。
【図７】ＣＦＬランプを用いた導光板使用のエッジライト方式の液晶用バックライトの断面図である。
【図８】ＣＦＬランプ４本を用いた導光板使用のエッジライト方式の液晶用バックライトの断面図である。
【図９】図７の導光板をイメージした図である。
【図１０】本発明者らの発明になるすでに特許が下された特願 第082728号の照明装置の断面を示した図である。
【図１１】図９の装置が大型の場合、輝度を高めるため光源ランプを角型装置の４つの周囲に配した場合の平面図を示した図である。
【図１２】先に出願し特許された従来装置の概略透視図である。
【図１３】先に出願し特許出願中の特願平9-307916号の平面状照明器具の断面形状を示す図である。
【図１４】図１３と同じ装置で、側壁が開口部側で外側に開く形状を示す図である。
【図１５】図１３の装置の詳細説明図である。
【図１６】ＦＬを使用した通常の逆富士型と呼ばれる照明器具を示した図である。
【図１７】ＦＬを３本使用した一般的照明器具の図である。
【符号の説明】
１                水銀フリーの無電極型冷陰極管（ＣＦＸランプ）
２                筐体
３，４            傾斜板（主たる白色不透明の光拡散反射板）
５                乳白色光散乱板
６                プリズムシート
７                液晶パネル
Ｓｋ              ＣＦＸランプのソケット
Ｐｉｔｃｈ        ２つのランプ芯間の距離
α                白色不透明光拡散反射板の開口面に対する傾き角度
ＲＬ                  光拡散反射板の開口面から最も離れた位置
Ｒｔ                  光拡散反射板の開口面に最も近い位置
Ｓｗ                  照明装置の側壁
Ｌｏｕｔ               ＣＦＸランプの出射側
ＬＬＯＷ                ＣＦＸランプの反出射側
Ｐｋ                 ＣＦＸランプの外側電極
Ｅｉｎ                ＣＦＸランプの電力供給線
Ｇ                  導光板
ＣＦＬ               水銀封入の冷陰極管
Ｒ                  ＣＦＬ照射光用レフレクター
Ｄｒｆ                導光板の背面に設ける光拡散シート板
Ｂ                    バックライトの背面底板
ＤＰ                 配光特性を付与した導光板、もしくはドット印刷を施したフィルムのイメージ
ＰＬＢ                 非球面形状の光反射体
Ｒｒｆ                 ＣＦＬ光源の開口面近くに設ける光反射板
Ｌｒｆ                 ＣＦＬ光源の主たる光拡散面近くに設ける光堰
ＰＬＢ                  非球面形状の光反射体
θ                   照明装置側壁の外側への傾き角度
ＦＬ                  水銀封入の蛍光ランプ
Ｓ                   蛍光ランプのソケット
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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