(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面側に液晶表示装置を配置する透光性材料からなる板状導光体と、該板状導光体の側面に沿って近接して配置した棒状の光源部とを具備し、複数のプリズムによって構成される光反射パターンを前記板状導光体の上面に形成したサイドライト方式の面状照明装置において、
前記板状導光体の前記光反射パターンが形成された面の反対面上に、レンチキュラーからなる反射方向分散パターンを形成し、
前記レンチキュラーを構成する微小レンズは、前記板状導光体の水平方向面に対し、その外周面における接線の最大角度が３度以下に形成され、
前記反射方向分散パターンは、前記光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して所定の角度を有して形成されていることを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
前記板状導光体の前記光反射パターンが形成された面の反対面上に形成された前記反射方向分散パターンは、前記反射光反射パターンの前記プリズムの長さ方向に対して角度を１０度から３５度傾けたことを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記レンチキュラーを構成する微小レンズ間に平坦部が配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記レンチキュラーを構成する微小レンズのエッジ部分が丸く加工されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記レンチキュラーを構成する微小レンズは、前記板状導光体の水平方向面に対する角度が段階的に変化する複数の平面からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記レンチキュラーを構成する微小レンズに代えて、円弧状の溝を形成したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、看板、各種反射型表示装置等の照明手段に用いられる面状照明装置に関するものであり、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄型で占有容積が小さく、軽量であること等に特徴を有する液晶表示装置は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等をはじめとする多くの電気製品に使用され、その需要は増大している。ところで、液晶表示装置の液晶自体は自ら発光しないため、太陽光や部屋の照明の明るさを十分に取り込むことができない暗所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶を照射する照明手段が必要となる。
従って、この液晶を照射する照明手段も小型で消費電力が小さいことが望まれ、近年、薄板状のサイドライト方式（導光板方式）の面状照明装置をその手段として使用することが多い。
【０００３】
図１２に、サイドライト方式を使用する面状照明装置の従来例の一形態を示す。図１３は、従来の面状照明装置における板状導光体を裏返した状態での反射方向分散面３１を示す。図１２に示すように、面状照明装置１’は、板状導光体２と、板状導光体２の一側端面８に沿って近接して配置される光源部５と、光反射部材（フレームともいう）１３とから概略構成される。また、板状導光体２の上面（観察側の面）１５には、光反射パターン１９が形成されており、この光反射パターン１９によって、板状導光体２の一側端面８から入射した光源部５からの光を、光源部５からの距離に影響されずに板状導光体２の下面１６側に配置される液晶表示装置Ｌへ均一に出射させている。
【０００４】
光源部５は、透光性材料からなる棒状導光体３と、棒状導光体３の端面６、７に対面して配置される点状光源４、４とから構成され、棒状導光体３の一側面９の反対面には光路変換手段１２が形成されている。また、光反射部材１３は、概略Ｕ字状に形成され、面状照明装置１’が組み合わされたとき棒状導光体３を覆うように配置される。
【０００５】
光反射パターン１９は、プリズムとしてその断面形状がほぼ三角形の溝部１７と溝部に隣接する平坦部１８とから構成され、光源部５の軸方向（棒状導光体３の軸方向ともいう）に平行に形成されている。
【０００６】
そして、板状導光体２の下面１６には、反射方向分散パターン２１を有する反射方向分散面３１が設けられており、さらにその表面には図示してない無反射コーティングが施されている。反射方向分散パターン２１は、板状導光体２の上面１５に形成された光反射パターン１９と同様に、光源部５の軸方向に平行に形成されている。この反射方向分散パターン２１をレンチキュラー形状とすることにより、射出成形等により容易に反射方向分散面３１を製造することができる。尚、レンチキュラー形状とは、カマボコ形の微小なレンズ群の形態をいう。
【０００７】
この反射方向分散パターン２１を設けることにより、反射方向分散パターン２１で反射されてしまう光の方向を不規則にすることで光反射パターン１９から光が出てこない角度領域がなくなり、観察者の視点の移動に伴い発生する位置や間隔が変化する明暗縞の発生を抑制している。この反射方向分散パターンの内容については、特願２００１−３９１９６３で提案している。
【０００８】
しかしながら、板状導光体の下面に反射方向分散パターン２１を設けたことにより、反射方向分散パターン２１で反射した光が再び光反射パターン１９を通過し出射する際に、新たに干渉縞が発生するという不具合が発生した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この干渉縞は、光反射パターンと反射方向分散パターンとの位置関係で反射方向分散パターンからの反射光が光反射パターンから出射する際、視点に対する各々の出射光の強度に差が生じることに起因することが判明した。
そのため、反射方向分散パターンでの反射光を低減するため反射方向分散パターンの下面に無反射コーティングを施すことが行われていたが、特願２００１−３９１９６３に記載のように、可視域全体に亘って完全に反射を抑制することは出来ておらず、通常０．２％レベルの反射光が存在し、その反射光が干渉縞の発生要因ともなっている。
ところで、上述した干渉縞は以下のようなメカニズムで発生すると考えられる。
階段状プリズムからなる光反射パターン２９を例に、図９に基づいて説明する。
【００１０】
図９に示した従来構造では、光源部から出射された光２２ａは板状導光体２内を進行してプリズムの段部２７で反射し、その反射した光２２ｂは下面２６に向かって板状導光体２内を進み、さらに板状導光体２の下面２６に形成された反射方向分散パターン２１の中央近傍で反射する。反射した光２２ｃ（Ｑ）は再度板状導光体２を通過して段部２７と緩斜面部２８で形成されている光反射パターン２９を通過して外部へ出射する。一方の光源部から出射された光２２ｄは板状導光体２内を進行してプリズムの段部２７で反射し、その反射した光２２ｅは下面２６に向かって板状導光体２内を進み、さらに板状導光体２の下面２６に形成された反射方向分散パターン２１の端部近傍で反射する。反射した光２２ｆ（Ｒ）は、光Ｑとは異なった角度で再度板状導光体２を通過して段部２７と緩斜面部２８で形成されている光反射パターン２９を通過して外部へ出射する。光Ｒは、板状導光板を通過して外部へ出射する際、その出射光の視点２５に対する光の方向と強度は、光Ｑと比較すると相違する。図１０に、光反射パターン２９から出射する光ＱとＲの強度を模式的に示す。光Ｑを楕円で示し、光Ｒを斜線付きの楕円とする。図に示すように光反射パターンの全面では光Ｑと光Ｒが交互に発生するから、光反射パターン２９から出射する光の強度が均一とならない。そのため、干渉縞が発生する。
したがって、本発明は、観察者の視点の移動に伴い発生する位置や間隔が変化する明暗縞を発生させることなく、かつ板状導光体の上下面のパターンによって生じる干渉縞を抑制するためになされたものであり、使用する部品点数を増加させず、且つ、光の利用効率を低下させずに、干渉縞の発生を抑制することのできる面状照明装置の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、下面側に液晶表示装置を配置する透光性材料からなる板状導光体と、該板状導光体の側面に沿って近接して配置した棒状の光源部とを具備し、複数のプリズムによって構成される光反射パターンを前記板状導光体の上面に形成したサイドライト方式の面状照明装置において、前記板状導光体の前記光反射パターンが形成された面の反対面上に、レンチキュラーからなる反射方向分散パターンを形成し、前記レンチキュラーを構成する微小レンズは、前記板状導光体の水平方向面に対し、その外周面における接線の最大角度が３度以下に形成され、前記反射方向分散パターンは、前記光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して所定の角度を有して形成されていることを特徴とするものである。本発明では、板状導光体の下面に形成した反射方向分散パターンは、光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して傾きを持たせているために、部分的に光反射パターンの方向に沿って出射する光の強度を変化させることができる。この模式図を図１１に示す。光Ｑを楕円と円で示し、光Ｒを斜線付きの円とする。この場合は、図１０に示す出射光のパターンと異なり光Ｑと光Ｒが交互には発生しないので、全体で光反射パターンから出射する光の強度を均一にすることができる。その結果、視点に対する各々の出射光の強度が均一となり干渉縞の発生を抑制することができる。（尚、図１０、図１１は出射光のパターンを表すイメージであり、正確なパターンを表すものではない。）
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記板状導光体の前記光反射パターンが形成された面の反対面上に形成した反射方向分散パターンは、前記光反射パターンの前記プリズムの長さ方向に対して角度を１０度から３５度傾けたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記レンチキュラーを構成する微小レンズ間に平坦部が配設されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、請求項４の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記レンチキュラーを構成する微小レンズのエッジ部分が丸く加工されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明において、前記板状導光体の水平方向面に対し、前記レンチキュラー形状の微小レンズ外周面の角度が段階的に変化する複数の平面からなることを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明において、前記レンチキュラーを構成する微小レンズに代えて、円弧状の溝を形成したことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る面状照明装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。尚、本面状照明装置は、従来例として説明した面状照明装置の板状導光体の下面に形成された光を不規則に反射させるための反射方向分散パターンが、光反射パターンのプリズム長さ方向に対して傾けて形成したこと、およびその反射方向分散パターンの形状に特徴を有するものであり、従来の面状照明装置と同様の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明に係る面状照明装置の一形態を示す分解斜視図である。
図２は、板状導光体を裏返した状態での本発明の反射方向分散面３１を示す。図１に示すように、面状照明装置１は、板状導光体２と、板状導光体２の一側端面８に沿って近接して配置される光源部５と、光反射部材（フレームともいう）１３とから概略構成される。また、板状導光体２の上面（観察側の面）１５には、光反射パターン１９が形成されており、この光反射パターン１９によって、板状導光体２の一側端面８から入射した光源部５からの光を、光源部５からの距離に影響されずに板状導光体２の下面１６側に配置される液晶表示装置Ｌへ均一に出射させている。
【００１９】
光源部５は、透光性材料からなる棒状導光体３と、棒状導光体３の端面６、７に対面して配置される点状光源４、４とから構成され、棒状導光体３の一側面９の反対面には光路変換手段１２が形成されている。また、光反射部材１３は、概略Ｕ字状に形成され、面状照明装置１が組み合わされたとき棒状導光体３を覆うように配置される。
【００２０】
光反射パターン１９は、プリズムとしてその断面形状がほぼ三角形の溝部１７と溝部に隣接する平坦部１８とから構成され、光源部５の軸方向（棒状導光体３の軸方向ともいう）に平行に形成されている。また、光反射パターン１９の間隔、即ち、隣接する溝部１７の間隔（溝ピッチともいう）は、いずれも同一の間隔に設定されている。さらに、溝部１７の深さは、板状導光体２の一側端面８側（光源部５側）で浅く、一側端面１０側で深く形成されている。即ち、溝部１７は光源部５から離れるに従ってその深さが徐々に深くなるように形成されている。
【００２１】
そして、板状導光体２の下面１６には、反射方向分散パターン２１を有する反射方向分散面３１が設けられており、さらにその表面には図示してない無反射コーティングが施されている。この反射方向分散パターン２１を設けることにより、観察者の視点の移動に伴い発生する位置や間隔が変化する明暗縞の発生を抑制している。
さらに、反射方向分散パターン２１を光反射パターン１９のプリズムの長さ方向に対して所定の角度（Φ）を有して形成することにより、前述のように上下面のパターンによる干渉縞の発生を押さえることができるようにしている。
【００２２】
図８に、光反射パターンが形成された面の反対面上に形成した反射方向分散パターンを、光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して角度（Φ）を変化させた場合の干渉縞の発生結果（目視）を示す。この結果から、反射方向分散パターンの角度（Φ）が１０度から３５度までは、干渉縞の発生を押さえることができる。反射方向分散パターンの角度（Φ）は実用的には、１０度から３５度の範囲で選択できるが、より良い形態としては２０度から２５度を選択する。
【００２３】
尚、上述した形態においては、図１の光反射パターン１９を溝部１７と平坦部１８とで構成する場合について説明したが、この形態に限定されるものではなく、後述するような階段状プリズムによって構成される場合、あるいは溝部の断面形状が略台形状を有する場合、又は溝部が複数段を有する形状の場合、さらには断面形状に曲線を有する場合であってもよい。
【００２４】
また、上述の形態においては、点状光源４を棒状導光体３の端面６、７に近接して二つ配置する場合について説明したが、この形態に限定されるものではなく、棒状導光体３の端面６あるいは端面７のいずれか一端面のみに点状光源４を一つ配置させる場合であってもよい。さらに、光源部５としては、棒状導光体３と点状光源４を組合せたものに替えて棒状光源である蛍光灯を使用する場合であってもよい。さらにまた、光源部５は、板状導光体２の一側端面８に近接して一つ配置させているが、これに限定されるものではなく、板状導光体２の両側面、即ち、一側端面８および一側端面１０にそれぞれ近接して配置させる場合であってもよい。
【００２５】
尚、板状導光体２の下面１６に形成された反射方向分散パターン２１は、外周面を液晶表示装置Ｌ側（図の下方向）に向けたカマボコ形、即ち、レンチキュラー形状を有し、光反射パターン１９のプリズムの長さ方向（図の左右方向）に傾きを持って配設されている。ここでレンチキュラー形状の反射方向分散パターン２１について模式図である図３を使用して説明すると、反射方向分散パターンは、レンチキュラー形状の微小レンズ外周面における接線Ｓが板状導光体の水平方向面Ｔに対して３度以下となるように形成することが望ましい。さらに、実験結果から３度以上だと輝度が落ちることが証明されているので、接線Ｓと水平方向面Ｔとで形成される最大角度θｍａｘが３度以下であることが望ましい。
【００２６】
このように水平方向面Ｔに対して成す角度θｉが連続的に変化するレンチキュラー形状の反射方向分散パターン２１を形成することにより、それぞれの段部で同じ角度方向に反射した光を、それぞれ相違する角度方向に進行させることができる。
【００２７】
また、図３の点線部Ｂの拡大図を図４に示す。図に示すように反射方向分散パターン２１のエッジ部分５１を丸く加工することにより、観察面側から見たときに反射方向分散パターン２１の存在を目立たなくし視認性を高めることができる。
【００２８】
尚、反射方向分散パターン２１は、上述した図２に示すようなレンチキュラー形状に限定されるものではなく、例えば、図５ないし図７に示すような形態のものであってもよい。
図５に示す反射方向分散パターン２１'は、内周面を液晶表示装置Ｌ側（図の下方向）に向けた円弧状を有するものである。この形状の場合にも、光の反射方向分散パターンの角度を連続的に変化させることができるので、上述した場合と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
図６に示す反射方向分散パターン２１''は、多数の平面６１〜６８によって構成される形状を有するものである。この形状の場合にも、光の反射方向を分散させる面６１〜６８の水平方向面Ｔに対する角度θＡ、θＢ、θＣを階段的に変化させることができる（尚、平面６４、６８は水平方向面Ｔと平行に形成されている）ので、上述した場合と同様の効果を得ることができる。尚、角度θＡ、θＢ、θＣは、最大角度であるθＡが３度以下とすることが望ましい。また、平面６８がない構造であってもよい。
【００３０】
図７に示す反射方向分散パターン２１'''は、レンチキュラー形状の微小レンズ７１、７２とこれらの反射部間に配設される反射方向分散パターンの平坦部７３とから構成されるものである。この形状の場合にも、光の反射方向分散パターンの角度を連続的に変化させることができるので、上述した場合と同様の効果を得ることができる。
また、この場合には、微小レンズ７１と微小レンズ７２の間に反射方向分散パターンの平坦部７３が配設されるので、微小レンズのみが連続して配設される反射方向分散パターンよりも製造が容易であるという利点を有する。また、図５に示した形態の反射方向分散パターン２１'に平坦部を設けても同様の効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る面状照明装置によれば、本発明は、板状導光体の光反射パターンの形成されている面と対向する面に、光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して１０度から３５度傾けた複数の反射方向分散パターンを形成することにより、板状導光体の上面と下面での反射光により生じる干渉縞を抑制することができるものであり、使用する部品点数を増加させず、且つ、光の利用効率を低下させずに干渉縞の発生を抑制することができる。
【００３２】
また、反射方向分散パターンの形状を光の反射する面の角度が連続的に変化するレンチキュラー形状に形成することと、反射方向分散パターンの面の角度を板状導光体の水平方向面に対して３度以下に設定することと、反射方向分散パターンをレンチキュラー形状の微小レンズとその微小レンズに隣接して配設される平坦部とから構成した場合、または板状導光体の水平方向面に対する角度が階段的に変化する複数の平面で構成した場合とで上述と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る面状照明装置の一形態を示す分解斜視図である。
【図２】板状導光体を裏返した状態での本発明の反射方向分散面を示す。
【図３】本発明に係る面状照明装置における反射方向分散パターンの別の一形態を示す模式図である。
【図４】図３の、一部拡大図である。
【図５】本発明に係る面状照明装置における反射方向分散パターンの別の一形態を示す図である。
【図６】本発明に係る面状照明装置におけるの反射方向分散パターンの別の一形態を示す図である。
【図７】本発明に係る面状照明装置における反射方向分散パターンの別の一形態を示す図である。
【図８】本発明に係る面状照明装置の反射方向分散パターンの角度（Φ）を変化させた場合の干渉縞の抑制結果を示す。
【図９】従来の面状照明装置の反射方向分散面の一形態を示す図である。
【図１０】従来の面状照明装置の光反射パターンから出射する光の強度を示す模式図である。
【図１１】本発明の面状照明装置の光反射パターンから出射する光の強度を示す模式図である。
【図１２】従来の面状照明装置の一形態を示す分解斜視図である。
【図１３】従来の面状照明装置における板状導光体を裏返した状態での反射方向分散面を示す。
【符号の説明】
１    面状照明装置
２    板状導光体
３    棒状導光体
４    点状光源
５    光源部
６、７    端面
８、１０    一側端面
１５    上面
１６、２６    下面
１７    溝部
１８    平坦部
１９、２９    光反射パターン
２１    反射方向分散パターン
２７    段部
２８    緩斜面部
３１    反射方向分散面
６１〜６８    平面
７１、７２    微小レンズ
７３    反射方向分散面の平坦部
Ｌ    液晶表示装置
【図１】
0004038055.tif 000002
【図２】
0004038055.tif 000003
【図３】
0004038055.tif 000004
【図４】
0004038055.tif 000005
【図５】
0004038055.tif 000006
【図６】
0004038055.tif 000007
【図７】
0004038055.tif 000008
【図８】
0004038055.tif 000009
【図９】
0004038055.tif 000010
【図１０】
0004038055.tif 000011
【図１１】
0004038055.tif 000012
【図１２】
0004038055.tif 000013
【図１３】
0004038055.tif 000014