照明装置
【課題】線状光源の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善し得る照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１０は、並列配置された複数の線状光源３０と、反射板４０と、線状光源および反射板からの光を拡散する拡散板５０と、第１の光経路変更部６０と、第２の光経路変更部７０とを有する。第１の光経路変更部は、線状光源に向けて突出するプリズム部６１が設けられ、線状光源および反射板からの光の経路を変更する。第２の光経路変更部７０は、出射面にレンズ部７１が設けられ、拡散板を透過した光の経路を変更する。プリズム部は、プリズム頂角αが５５°〜７５°である。レンズ部によって、線状光源に対向する領域Ｗａにおいては透過してきた光の一部を拡散板の側に全反射し、線状光源同士の間の中間領域Ｗｂにおいては透過してきた光を正面方向に出射する。
【解決手段】照明装置１０は、並列配置された複数の線状光源３０と、反射板４０と、線状光源および反射板からの光を拡散する拡散板５０と、第１の光経路変更部６０と、第２の光経路変更部７０とを有する。第１の光経路変更部は、線状光源に向けて突出するプリズム部６１が設けられ、線状光源および反射板からの光の経路を変更する。第２の光経路変更部７０は、出射面にレンズ部７１が設けられ、拡散板を透過した光の経路を変更する。プリズム部は、プリズム頂角αが５５°〜７５°である。レンズ部によって、線状光源に対向する領域Ｗａにおいては透過してきた光の一部を拡散板の側に全反射し、線状光源同士の間の中間領域Ｗｂにおいては透過してきた光を正面方向に出射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、さらに詳しくは、直下型液晶表示装置に用いられる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直下型液晶表示装置に用いられる照明装置には、一般的に、並列配置された複数の線状光源と、反射板と、線状光源および反射板からの光を拡散する拡散板とを有する照明装置が用いられている。液晶表示装置の薄型化のために、照明装置の厚み方向の線状光源と拡散板や液晶パネルとの間の距離を短くすることが要請されている。さらに、コストの低減のために、複数の線状光源を配置する間隔つまりピッチを大きくして、使用本数を削減することが要請されている。これら薄型化および線状光源の配置ピッチが大きくなることに伴って、拡散板による拡散のみでは線状光源の像が透けて見えてしまい、周期的な輝度ムラが生じるという問題点が顕著になっている。
【０００３】
そのような輝度ムラを抑制するために、拡散板のうち線状光源に対向する領域に、線状光源に向けて突出するプリズム部を設けた照明装置が提案されている（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２７６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された照明装置は、線状光源の真上にプリズム部を配置することによって線状光源の真上の輝度が強くなることを防ぎ、輝度ムラを抑えている。このため、線状光源とプリズム部との位置関係を厳密に行わなければならず、プリズム部を備える拡散板などの光制御部材の製作や、液晶表示装置に照明装置を組み付けるときの光制御部材と線状光源との位置合わせなどが煩雑である。また、線状光源の配置条件（例えば、配置間隔など）に合致した光制御部材を製作しなければならないので、光制御部材の汎用性に欠け、光制御部材の製作コストの増加ひいては照明装置の製作コストの増加を招く要因となり得る。
【０００５】
線状光源の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定しておけば、製作や位置合わせの煩雑さを改善することが可能である。
【０００６】
本発明の目的は、線状光源の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善し得る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】
【０００７】
上記目的を達成する本発明は、並列配置された複数の線状光源と、反射板と、前記線状光源および前記反射板からの光を拡散する拡散板とを有する照明装置であって、前記線状光源と前記拡散板との間に配置され、前記線状光源に向けて突出するプリズム部が設けられ、前記線状光源および前記反射板からの光の経路を変更する第１の光経路変更部と、前記拡散板を挟んで前記線状光源とは反対側に配置され、出射面にレンズ部が設けられ、前記拡散板を透過した光の経路を変更する第２の光経路変更部と、を有し、前記第１の光経路変更部におけるプリズム部は、プリズム頂角が５５°〜７５°であり、前記第２の光経路変更部におけるレンズ部によって、前記線状光源に対向する領域においては透過してきた光の一部を前記拡散板の側に全反射し、前記線状光源同士の間の中間領域においては透過してきた光を正面方向に出射してなる照明装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１の光経路変更部におけるプリズム部、および第２の光経路変更部におけるレンズ部によって、線状光源同士の間の中間領域においても輝度の低下を抑えつつ、線状光源の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を改善することができる。
【０００９】
また、第１と第２の光経路変更部は、線状光源の配置条件などに合わせて形状や組み付け位置を厳密に変更するものではないため、第１と第２の光経路変更部を汎用的に適用することができる。したがって、輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善することができ、第１と第２の光経路変更部の製作コストの増加を抑え、もって、照明装置の製作コストの増加を抑えることもできる。
【００１０】
さらに、線状光源の配置条件などに合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、合致させるための部材の位置合わせ精度を緩く設定することができることから、合致させるための部材の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができ、位置合わせの煩雑さも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る照明装置１０を示す概略構成図、図２（Ａ）は、第１と第２の光経路変更部６０、７０を備える実施形態に係る光線の軌跡を説明するための図、図２（Ｂ）は、第２の光経路変更部７０を設けない場合の光線の軌跡を説明するための図、図３（Ａ）〜（Ｄ）は、プリズム部６１のプリズム頂角αの角度範囲の説明に供するための図である。
【００１３】
図１および図２（Ａ）を参照して、照明装置１０は、ＬＣＤパネル２０の背面に配置されてＬＣＤパネル２０を照明するために用いられる。照明装置１０は、概説すれば、並列配置された複数の線状光源３０と、反射板４０と、線状光源３０および反射板４０からの光を拡散する拡散板５０と、第１の光経路変更部６０と、第２の光経路変更部７０と、を有している。第１の光経路変更部６０は、線状光源３０と拡散板５０との間に配置され、線状光源３０に向けて突出するプリズム部６１が設けられ、線状光源３０および反射板４０からの光の経路を変更する（図２（Ａ）の符号Ｌ１を参照）。第２の光経路変更部７０は、拡散板５０を挟んで線状光源３０とは反対側に配置され、出射面にレンズ部７１が設けられ、拡散板５０を透過した光の経路を変更する（図２（Ａ）の符号Ｌ２、Ｌ４を参照）。第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１は、プリズム頂角αが５５°〜７５°である。また、第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１によって、線状光源３０に対向する領域Ｗａにおいては透過してきた光の一部を拡散板５０の側に全反射し（図２（Ａ）の符号Ｌ３を参照）、線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂにおいては透過してきた光を正面方向に出射する（図２（Ａ）の符号Ｌ４を参照）。なお、線状光源３０に対向する領域Ｗａと線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂとの境界の位置は、線状光源３０および反射板４０からの光が種々の方向に向いていることから、厳密に特定できるものではない。複数の線状光源３０の配置間隔や、線状光源３０と第１の光経路変更部６０との間の距離などによって、境界の位置は変動する。但し、本発明は、線状光源３０の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を改善することを目的としているため、かかる目的から、線状光源３０に対向する領域Ｗａ、および線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂは、対照となる照明装置１０の仕様に応じて、自ずと定まることになる。以下、詳述する。
【００１４】
線状光源３０は、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）の他、点状のＬＥＤを線状に配列した光源も含まれる。反射板４０は、線状光源３０から出射された光を第１の光経路変更部６０に向けて反射する。第１の光経路変更部６０などによって反射された光も、反射板４０によって再び反射される。拡散板５０は、樹脂基材に光拡散材を含有して形成されている。
【００１５】
第１の光経路変更部６０は、例えば、プリズムシートを透明粘着フィルムによって拡散板５０に貼り付けて構成されている。プリズムシートは、公知のように、例えば、紫外線硬化性樹脂（ＵＶ樹脂）から形成されている。プリズム部６１は、線状光源３０に向けて、図１においては下側に向けて突出している。プリズム部６１の高さおよびピッチは適宜選択できるが、例えば、高さは５０μｍ程度、ピッチも５０μｍ程度である。拡散板５０およびプリズムシートは、図示例のように一体化してもよいし、別々のシートのままでもよい。プリズム部６１は、線状光源３０の長手方向に平行に伸びている。
【００１６】
第２の光経路変更部７０は、例えば、上記のプリズムシートの同一の材料を使用したレンチキュラーレンズシート、マイクロレンズアレイシートから構成されている。レンズ部７１をなすレンチキュラーレンズのピッチ、あるいはマイクロレンズの直径は、例えば、３０〜１５０μｍ程度で、ＬＣＤパネルの画素との間にモアレが生じないように適宜選択される。レンズ部７１は、線状光源３０の長手方向に平行に伸びている。
【００１７】
図３を参照して、プリズム部６１のプリズム頂角αの角度範囲について説明する。正面方向に出射する光の入射角度を考えるため、逆方向から垂直に光を入射させてたどると、図３（Ａ）に示すように、プリズム頂角αが９０°のときには、光が２回全反射して入射側へ戻ってしまうため、プリズム部６１の側から入射して垂直に出射する光はない。図３（Ｃ）に示すように、プリズム頂角αが８０°のときには、プリズム部６１の屈折率が一般的な光学用プラスチック（１．４９〜１．６）においては、光源側に出射はするものの、出射光線の向きが出射点より光源とは逆側になり、やはり、プリズム側から入射して垂直に出射する光はない。逆方向から垂直に入射させた光線が、水平に出射するプリズムの角度計算したところ、ｎ＝１．５のときは、７６．２°、ｎ＝１．６のときは、７４．８°である。図３（Ｂ）に示すように、プリズム頂角αが６０°のときには、全反射後の第２面（図中右側の面）に垂直入射するため、出射光線のシート面に対する出射光線の角度は、６０°である。プリズム頂角αが、それよりも狭角となると、第２面での屈折の方向が厚み方向になるため、広い範囲の光を垂直に立ち上げる作用が弱くなる。上記の考察および後述する実施例の結果に基づいて、プリズム頂角αは、６０°よりやや狭角な５５°から７５°の範囲が望ましい。より好ましくは、プリズム頂角αは、６０°〜７０°である。
【００１８】
図２（Ａ）を参照して、第１と第２の光経路変更部６０、７０を備える実施形態の照明装置１０によれば、線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂにおいては、線状光源３０の光が第１の光経路変更部６０における図中下向きのプリズム部６１によって、全反射して観察側へ指向するため、線状光源３０の像が広い範囲で観察される（Ｌ１を参照）。また、第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１に垂直に近い角度で入射するため、効率よく透過して、正面方向に向けて出射する（Ｌ４を参照）。一方、線状光源３０の直上部つまり線状光源３０に対向する領域Ｗａにおいては、線状光源３０の光がプリズム部６１によって、左右に２分割され（Ｌ１を参照）、レンズ部７１に４０〜５０°の角度で入射する。一部の光は、レンズ部７１の作用によって、入射時より小さい角度で出射するが（Ｌ２を参照）、一部の光は、レンズ面で全反射して拡散板５０側へ戻る（Ｌ３を参照）。その結果、拡散板５０のみに比較して、線状光源３０の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を抑えることができる。
【００１９】
第１の光経路変更部６０は、内部全反射を利用して、線状光源３０の光線の方向を広い範囲で観察方向へ指向させるプリズム要素を配列したシートであるので、レンチキュラーレンズなどの屈折を使用したものよりも大きな屈折力を有し、線状光源３０と線状光源３０との中間点（領域Ｗｂ）においても輝度の低下を抑えることができる。
【００２０】
図２（Ｂ）は、第２の光経路変更部７０を設けない場合の、線状光源３０の直上部つまり線状光源３０に対向する領域Ｗａにおける、光線の軌跡を示している。この場合には、レンズ部７１の作用が得られないため、４０°〜５０°から観察した場合に、強い輝度ムラが観察される。したがって、第２の光経路変更部７０を設けることによって、４０°〜５０°から観察した場合の輝度ムラの発生を抑えることができる。
【００２１】
第１と第２の光経路変更部６０、７０は、線状光源３０の配置条件（例えば、配置間隔など）に合わせて形状や組み付け位置を厳密に変更するものではない。このため、照明すべきＬＣＤパネル２０の側の要求によって線状光源３０の配置条件が変更された場合であっても、第１と第２の光経路変更部６０、７０を汎用的に適用することができる。したがって、輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善することができ、第１と第２の光経路変更部６０、７０の製作コストの増加を抑え、もって、照明装置１０の製作コストの増加を抑えることができる。
【００２２】
図４は、第２の光経路変更部７０の背面のうちレンズ部７１の境界に対応する部位に反射層７２を設けた改変例を示す概略構成図である。
【００２３】
前述したように、第２の光経路変更部７０を設けずに、プリズム部６１を備える第１の光経路変更部６０のみの場合には、斜めから観察した場合に、輝度ムラが観察されてしまう。この角度は、例えば、プリズム頂角αが６０°の場合に約４０°である。したがって、垂直入射する光よりも約４０°以上の角度で入射する光を多く反射または散乱して、拡散板５０の側に帰してしまうような光学要素と組み合わせることが好ましい。このような光学要素としては、例えば、レンズ側が出光側を向いた、レンチキュラーレンズシート、マイクロレンズアレイシートを挙げることができる。
【００２４】
図１に示した第２の光経路変更部７０の背面は平坦面であるが、図４に示すように、第２の光経路変更部７０の背面（非レンズ部側）のうちレンズ部７１の境界に対応する部位に反射層７２をさらに形成してもよい。反射層７２にある程度の厚み（幅の１／１０から１／３）を持たせることによって、斜めの光がより一層遮光されやすくなり、斜めから観察した場合の輝度ムラを解消することができるからである。
【００２５】
図５（Ａ）（Ｂ）は、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の先端形状を変えた改変例を示す概略構成図、図５（Ｃ）は、隣り合うプリズム部６１同士を隙間部を隔てて配置した改変例を示す概略構成図である。
【００２６】
第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の先端を平坦面６２ａに形成して平坦化したり（図５（Ａ））、曲面６２ｂに形成して丸めたりしてもよい（図５（Ｂ））。また、第１の光経路変更部６０における隣り合うプリズム部６１同士を隙間部６３ａを隔てて配置し、プリズム部６１同士の間に平坦部６３ｂを形成してもよい（図５（Ｃ））。
【００２７】
このように構成することによって、符号Ｌ５ａによって示す光や、符号Ｌ５ｂによって示す光のため、斜めから観察した際の素抜けや、正面から観察した際の、線状光源３０の直上部の光の隙間も軽減される。平坦面６２ａや曲面６２ｂの幅は、プリズムの幅の１／６〜１／３が好ましい。隙間部６３ａには、レンチキュラーレンズを入れてもよい。
【００２８】
図６は、光を反射する白色ペイント５１を拡散板５０の出射側に形成した改変例を示す概略構成図である。
【００２９】
拡散板５０から斜めに出射する光を緩和するために、拡散板５０の出射側に形成され透過してきた光を反射する白色ペイント５１を、線状光源３０に対向する領域Ｗａにおいては、線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂに比べて密に形成するとよい。白色ペイント５１は、白色ドットあるいは白色ストライプの形状を有し、印刷によって形成される。白色ペイント５１の密度は、単位面積当たりの白の面積であり、「密に形成する」とは、単位面積当たりの白の面積を大きくすることを指す。
【００３０】
白色ペイント５１を形成するにあたり、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１および第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１の作用によって、既にかなり線状光源３０の輝度ムラが低減されている。このため、プリズム部６１を有していない拡散板５０に単に白色ペイント５１を形成したものに比べて、白色ペイント５１の濃度あるいは密度が小さく、線状光源３０の直上部と中間部との白の濃度（密度）の差が小さい。したがって、線状光源３０と白色の印刷パターンとの位置合わせ精度を緩く設定することができる。
【００３１】
このように、線状光源３０の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、拡散板５０の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、拡散板５０の位置合わせの煩雑さを低減または招くことがない。
【００３２】
図７は、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の一部をレンチキュラーレンズ６４とした改変例を示す概略構成図である。
【００３３】
図示するように、第１の光経路変更部６０の線状光源３０に対向する領域Ｗａに、プリズム部６１に代えて、レンチキュラーレンズ６４を配置してもよい。線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂは、プリズム部６１をそのまま配置してある。
【００３４】
このように構成することによって、斜めから観察した際の素抜けや、正面から観察した際の、線状光源３０の直上部の光の隙間も軽減される。
【００３５】
この場合も、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１および第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１の作用によって、既にかなり線状光源３０の輝度ムラが低減されているので、線状光源３０とレンチキュラーレンズ６４との位置合わせ精度を緩く設定することができる。線状光源３０の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、レンチキュラーレンズ６４を配置する第１の光経路変更部６０の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、第１の光経路変更部６０の位置合わせの煩雑さも招くことがない。
【００３６】
図８は、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の一部（プリズム部６５）のプリズム頂角α’を変えた改変例を示す概略構成図、図９（Ａ）（Ｂ）は、小さくしたプリズム頂角α’の説明に供する図である。
【００３７】
図８に示すように、第１の光経路変更部６０の線状光源３０に対向する領域Ｗａにおけるプリズム部６５のプリズム頂角α’を、線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂにおけるプリズム部６１のプリズム頂角αよりも小さくしてもよい。
【００３８】
より具体的には、屈折入射後、他方の面で全反射した光線が略正面方向に出射する角度とすると、屈折率が１．５〜１．６のとき、約４０°である。この場合、全反射プリズムは、入射光の角度偏差を拡大するため、垂直に入射した光線を垂直に出射させるといっても、何も形成しない平坦面とするのとは異なり、上部正面付近での光源像が拡大されるので、光源像を視認しにくくする働きがある。
【００３９】
この場合も、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１および第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１の作用によって、既にかなり線状光源３０の輝度ムラが低減されているので、線状光源３０とプリズム頂角α’を小さくしたプリズム部６５との位置合わせ精度を緩く設定することができる。線状光源３０の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、プリズム部６１の一部（プリズム部６５）のプリズム頂角α’を小さくした第１の光経路変更部６０の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、第１の光経路変更部６０の位置合わせの煩雑さも招くことがない。
【００４０】
図９（Ａ）を参照して、屈折率をｎとしたとき、下から垂直に入射した光線が、入射面で屈折した後、反対側の斜面で全反射して、再び垂直に出射するとき、次の条件を満足する。
【００４１】
ｎｃｏｓ（３φ）＝ｃｏｓ（２φ）
表計算ソフトの機能のひとつである「特定の計算結果を導き出すために代入すべき値を逆算する計算機能」を用いて、上記条件を満たすφを計算した。
【００４２】
ｎ＝１．５０、１．５２、１．５８、１．６０のとき、それぞれのφは、
φ＝１９．６５、１９．８７、２０．４９、２０．６８
であった。これより、プリズム頂角αは約４０°である。線状光源３０に対向する領域Ｗａにおける先端角（プリズム頂角α’）は、これよりも小さくするのが好ましい。
【００４３】
図９（Ｂ）を参照して、先端角をさらに小さくした場合、例えば、先端角を３０度とした場合には、上記同様、逆方向から光線を入射させて検討した結果、屈折率１．５〜１．６において、屈折のみで、全反射を伴わないで抜ける光の角度は、約６０°以上にしか存在しない。
【００４４】
図１０は、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の一部をリニアフレネルレンズ６６とした改変例を示す概略構成図である。図１１（Ａ）は、図１０に示される改変例における光線の軌跡を示す図、図１１（Ｂ）は、拡散板５０のみの対比例における光線の軌跡を示す図である。図１２は、リニアフレネルレンズ６６におけるレンズの角度を示す図である。
【００４５】
図１０に示すように、第１の光経路変更部６０の線状光源３０に対向する領域Ｗａに、プリズム部６１に代えて、リニアフレネルレンズ６６を線状光源３０に向かい合う面つまりプリズム部６１と同じ側の面に配置してもよい。線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂは、プリズム部６１をそのまま配置してある。
【００４６】
このように構成することによって、線状光源３０の光がリニアフレネルレンズ６６とプリズム部６１とによって、シートの全域において、拡散板５０のみの対比例に比べて、シートに対してほぼ垂直に観察側へ指向する（図１１（Ａ）（Ｂ）を参照）。このため、拡散板５０の拡散（ヘイズ）をあまり強くしなくても、線状光源３０像の素抜けによる輝度ムラを解消することができる。また、従来の拡散板に比べて、拡散（ヘイズ）を小さくすることができる。
【００４７】
この場合も、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１および第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１の作用によって、既にかなり線状光源３０の輝度ムラが低減されているので、線状光源３０とリニアフレネルレンズ６６との位置合わせ精度を緩く設定することができる。線状光源３０の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、リニアフレネルレンズ６６を配置する第１の光経路変更部６０の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、第１の光経路変更部６０の位置合わせの煩雑さも招くことがない。
【００４８】
図１２を参照して、リニアフレネルレンズ６６におけるレンズの角度は、周知の入光フレネルのレンズ角度の以下の計算式により計算することができる。
【００４９】
ｔａｎφ＝ｓｉｎθ／（ｎ２−ｃｏｓθ）
ここに、φ：レンズ角度、θ：光線の角度
である。
【００５０】
図１３は、図１０に示される改変例のさらなる改変例を示す概略構成図、図１４は、図１３に示される改変例において用い得るハイブリッドプリズムを示す図である。
【００５１】
リニアフレネルレンズ６６は、図１０に示される改変例のように線状光源３０に向かい合う面に配置する場合に限定されず、拡散板５０に向かい合う面つまりプリズム部６１とは反対側の面に配置してもよい。
【００５２】
図１３に二点鎖線によって囲んで示すように、プリズム部６１の端部とリニアフレネルレンズ６６の端部とは、数ピッチ分重なるように配置することが好ましい。プリズム部６１およびリニアフレネルレンズ６６の少なくとも一方によって、斜めからの光の光経路を変更できるからである。
【００５３】
図１４を参照して、プリズム部６１とリニアフレネルレンズ６６との境界付近には、全反射プリズムとリニアフレネルレンズとを１つのピッチ内に共存させた、ＷＯ０２／０２７３９９に記載されているハイブリッドプリズム６７を使用してもよい。
【００５４】
（実施例）
以下、実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００５５】
厚さ５０μｍの二軸延伸ポリエステルフィルム（東洋紡績株式会社製のコスモシャイン（登録商標）Ａ４３００）の一方の面に、屈折率１．５５のＵＶ樹脂によって、ピッチ５０μｍ、プリズム頂角を、２９°、４５°、５５°、６０°、６２°、６６°、６９°、７５°、９０°のプリズムシートを作成した。
【００５６】
このプリズムシートを、厚さ１．３ｍｍ、ヘイズ１００％、透過率６２％（株式会社東洋精機製作所製のヘイズガードＩＩを用いて測定）のバルク光拡散板に、透明粘着フィルムによって貼り付け、プリズム拡散板を作成した。
【００５７】
次に、上記のプリズムシートと同一の材料を使用して、ピッチ１３０μｍのレンチキュラーレンズシートを作成した。このレンチキュラーレンズシートの平坦面側のレンズの境界部に対応する部位に白色ストライプを形成した。
【００５８】
冷陰極線管（ＣＣＦＬ）間隔が３０ｍｍのバックライトユニット（ＢＬＵ）に、冷陰極線管の中心とプリズム拡散板との距離が５ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍとなるように、１５ｃｍ×２１ｃｍの支持枠を４種類作成した。
【００５９】
９種類のプリズム拡散板と、プリズムシートを貼り合せていない拡散板とを、支持枠に設置し、その上に上記レンチキュラーレンズシートを載せて、２次元色彩輝度計（コニカミノルタセンシング株式会社製ＣＡ−２０００）を０．５ｍ離して、サンプルの面内の明るさムラを測定した。
【００６０】
図１５は、サンプル品の面内の明るさムラを測定したデータの一例を示すグラフである。グラフの横軸は冷陰極線管の配列方向の位置座標を示し、縦軸は輝度を示している。補正前の測定データ（図１５中の線Ｌａ）は、中央が明るく、周辺程暗くなっている。測定データそのものを２次曲線近似し、その極大値で近似曲線が平坦化されるよう元のデータを補正した。図１５中の線Ｌｂは、補正のための近似曲線を示し、線Ｌｃは、補正後のデータを示している。なお、図１５には、明暗変化の大きいプリズムシートを貼り合せていない拡散板の場合についての補正の様子を示してある。補正されたデータは、周期３０ｍｍの三角関数となっている。
【００６１】
補正されたデータをもとに、波形の極大値の平均に対する、極小値の平均の比を求めた結果を、下記の表１に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
上記の比の値が１に近いほど、光源の輝度ムラは観察されにくい。目視による比較において、０．８２以上になると輝度ムラがかなり改善され、０．９以上になると輝度ムラがさらに改善されて輝度ムラが視認されにくくなり、０．９５以上になると輝度ムラが視認されることはほとんど無かった。
【００６４】
表１に示される実験結果より、冷陰極線管の中心とプリズム拡散板との距離が５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲においては、プリズム頂角が５５°〜７５°において輝度ムラの発生を抑制する効果を得ることができ、プリズム頂角が６０°〜７０°において、特に、有効であることがわかった。
【００６５】
プリズム頂角が５５°〜７５°においては、斜めからの目視による観察においても、輝度ムラは観察されなかった。
【００６６】
上側のレンチキュラーレンズシートを外した状態も観察した。斜めからの目視による観察をしたところ、プリズム頂角が５５°〜７５°であっても、弱いものの多少の輝度ムラが観察された。
【００６７】
以上の実施例から、本発明の照明装置１０における第１と第２の光経路変更部６０、７０によって、線状光源３０の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を改善できるという効果を確認した。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る照明装置を示す概略構成図である。
【図２】図２（Ａ）は、第１と第２の光経路変更部を備える実施形態に係る光線の軌跡を説明するための図、図２（Ｂ）は、第２の光経路変更部を設けない場合の光線の軌跡を説明するための図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｄ）は、プリズム部のプリズム頂角の角度範囲の説明に供するための図である。
【図４】第２の光経路変更部の背面のうちレンズ部の境界に対応する部位に反射層を設けた改変例を示す概略構成図である。
【図５】図５（Ａ）（Ｂ）は、第１の光経路変更部におけるプリズム部の先端形状を変えた改変例を示す概略構成図、図５（Ｃ）は、隣り合うプリズム部同士を隙間部を隔てて配置した改変例を示す概略構成図である。
【図６】光を反射する白色ペイントを拡散板の出射側に形成した改変例を示す概略構成図である。
【図７】第１の光経路変更部におけるプリズム部の一部をレンチキュラーレンズとした改変例を示す概略構成図である。
【図８】第１の光経路変更部におけるプリズム部の一部のプリズム頂角を変えた改変例を示す概略構成図である。
【図９】図９（Ａ）（Ｂ）は、小さくしたプリズム頂角の説明に供する図である。
【図１０】第１の光経路変更部におけるプリズム部の一部をリニアフレネルレンズとした改変例を示す概略構成図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、図１０に示される改変例における光線の軌跡を示す図、図１１（Ｂ）は、拡散板のみの対比例における光線の軌跡を示す図である。
【図１２】リニアフレネルレンズにおけるレンズの角度を示す図である。
【図１３】図１０に示される改変例のさらなる改変例を示す概略構成図である。
【図１４】図１３に示される改変例において用い得るハイブリッドプリズムを示す図である。
【図１５】サンプル品の面内の明るさムラを測定したデータの一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 照明装置、
２０ ＬＣＤパネル、
３０ 線状光源、
４０ 反射板、
５０ 拡散板、
５１ 白色ペイント、
６０ 第１の光経路変更部、
６１ プリズム部、
６２ａ 平坦面、
６２ｂ 曲面、
６３ａ 隙間部、
６３ｂ 平坦部、
６４ レンチキュラーレンズ、
６５ プリズム頂角α’のプリズム部、
６４ レンチキュラーレンズ、
６６ リニアフレネルレンズ、
６７ ハイブリッドプリズム、
７０ 第２の光経路変更部、
７１ レンズ部、
７２ 反射層、
α、α’ プリズム頂角（α＞α’）、
Ｗａ 線状光源に対向する領域、
Ｗｂ 線状光源同士の間の中間領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、さらに詳しくは、直下型液晶表示装置に用いられる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直下型液晶表示装置に用いられる照明装置には、一般的に、並列配置された複数の線状光源と、反射板と、線状光源および反射板からの光を拡散する拡散板とを有する照明装置が用いられている。液晶表示装置の薄型化のために、照明装置の厚み方向の線状光源と拡散板や液晶パネルとの間の距離を短くすることが要請されている。さらに、コストの低減のために、複数の線状光源を配置する間隔つまりピッチを大きくして、使用本数を削減することが要請されている。これら薄型化および線状光源の配置ピッチが大きくなることに伴って、拡散板による拡散のみでは線状光源の像が透けて見えてしまい、周期的な輝度ムラが生じるという問題点が顕著になっている。
【０００３】
そのような輝度ムラを抑制するために、拡散板のうち線状光源に対向する領域に、線状光源に向けて突出するプリズム部を設けた照明装置が提案されている（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２７６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された照明装置は、線状光源の真上にプリズム部を配置することによって線状光源の真上の輝度が強くなることを防ぎ、輝度ムラを抑えている。このため、線状光源とプリズム部との位置関係を厳密に行わなければならず、プリズム部を備える拡散板などの光制御部材の製作や、液晶表示装置に照明装置を組み付けるときの光制御部材と線状光源との位置合わせなどが煩雑である。また、線状光源の配置条件（例えば、配置間隔など）に合致した光制御部材を製作しなければならないので、光制御部材の汎用性に欠け、光制御部材の製作コストの増加ひいては照明装置の製作コストの増加を招く要因となり得る。
【０００５】
線状光源の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定しておけば、製作や位置合わせの煩雑さを改善することが可能である。
【０００６】
本発明の目的は、線状光源の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善し得る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】
【０００７】
上記目的を達成する本発明は、並列配置された複数の線状光源と、反射板と、前記線状光源および前記反射板からの光を拡散する拡散板とを有する照明装置であって、前記線状光源と前記拡散板との間に配置され、前記線状光源に向けて突出するプリズム部が設けられ、前記線状光源および前記反射板からの光の経路を変更する第１の光経路変更部と、前記拡散板を挟んで前記線状光源とは反対側に配置され、出射面にレンズ部が設けられ、前記拡散板を透過した光の経路を変更する第２の光経路変更部と、を有し、前記第１の光経路変更部におけるプリズム部は、プリズム頂角が５５°〜７５°であり、前記第２の光経路変更部におけるレンズ部によって、前記線状光源に対向する領域においては透過してきた光の一部を前記拡散板の側に全反射し、前記線状光源同士の間の中間領域においては透過してきた光を正面方向に出射してなる照明装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１の光経路変更部におけるプリズム部、および第２の光経路変更部におけるレンズ部によって、線状光源同士の間の中間領域においても輝度の低下を抑えつつ、線状光源の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を改善することができる。
【０００９】
また、第１と第２の光経路変更部は、線状光源の配置条件などに合わせて形状や組み付け位置を厳密に変更するものではないため、第１と第２の光経路変更部を汎用的に適用することができる。したがって、輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善することができ、第１と第２の光経路変更部の製作コストの増加を抑え、もって、照明装置の製作コストの増加を抑えることもできる。
【００１０】
さらに、線状光源の配置条件などに合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、合致させるための部材の位置合わせ精度を緩く設定することができることから、合致させるための部材の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができ、位置合わせの煩雑さも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る照明装置１０を示す概略構成図、図２（Ａ）は、第１と第２の光経路変更部６０、７０を備える実施形態に係る光線の軌跡を説明するための図、図２（Ｂ）は、第２の光経路変更部７０を設けない場合の光線の軌跡を説明するための図、図３（Ａ）〜（Ｄ）は、プリズム部６１のプリズム頂角αの角度範囲の説明に供するための図である。
【００１３】
図１および図２（Ａ）を参照して、照明装置１０は、ＬＣＤパネル２０の背面に配置されてＬＣＤパネル２０を照明するために用いられる。照明装置１０は、概説すれば、並列配置された複数の線状光源３０と、反射板４０と、線状光源３０および反射板４０からの光を拡散する拡散板５０と、第１の光経路変更部６０と、第２の光経路変更部７０と、を有している。第１の光経路変更部６０は、線状光源３０と拡散板５０との間に配置され、線状光源３０に向けて突出するプリズム部６１が設けられ、線状光源３０および反射板４０からの光の経路を変更する（図２（Ａ）の符号Ｌ１を参照）。第２の光経路変更部７０は、拡散板５０を挟んで線状光源３０とは反対側に配置され、出射面にレンズ部７１が設けられ、拡散板５０を透過した光の経路を変更する（図２（Ａ）の符号Ｌ２、Ｌ４を参照）。第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１は、プリズム頂角αが５５°〜７５°である。また、第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１によって、線状光源３０に対向する領域Ｗａにおいては透過してきた光の一部を拡散板５０の側に全反射し（図２（Ａ）の符号Ｌ３を参照）、線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂにおいては透過してきた光を正面方向に出射する（図２（Ａ）の符号Ｌ４を参照）。なお、線状光源３０に対向する領域Ｗａと線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂとの境界の位置は、線状光源３０および反射板４０からの光が種々の方向に向いていることから、厳密に特定できるものではない。複数の線状光源３０の配置間隔や、線状光源３０と第１の光経路変更部６０との間の距離などによって、境界の位置は変動する。但し、本発明は、線状光源３０の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を改善することを目的としているため、かかる目的から、線状光源３０に対向する領域Ｗａ、および線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂは、対照となる照明装置１０の仕様に応じて、自ずと定まることになる。以下、詳述する。
【００１４】
線状光源３０は、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）の他、点状のＬＥＤを線状に配列した光源も含まれる。反射板４０は、線状光源３０から出射された光を第１の光経路変更部６０に向けて反射する。第１の光経路変更部６０などによって反射された光も、反射板４０によって再び反射される。拡散板５０は、樹脂基材に光拡散材を含有して形成されている。
【００１５】
第１の光経路変更部６０は、例えば、プリズムシートを透明粘着フィルムによって拡散板５０に貼り付けて構成されている。プリズムシートは、公知のように、例えば、紫外線硬化性樹脂（ＵＶ樹脂）から形成されている。プリズム部６１は、線状光源３０に向けて、図１においては下側に向けて突出している。プリズム部６１の高さおよびピッチは適宜選択できるが、例えば、高さは５０μｍ程度、ピッチも５０μｍ程度である。拡散板５０およびプリズムシートは、図示例のように一体化してもよいし、別々のシートのままでもよい。プリズム部６１は、線状光源３０の長手方向に平行に伸びている。
【００１６】
第２の光経路変更部７０は、例えば、上記のプリズムシートの同一の材料を使用したレンチキュラーレンズシート、マイクロレンズアレイシートから構成されている。レンズ部７１をなすレンチキュラーレンズのピッチ、あるいはマイクロレンズの直径は、例えば、３０〜１５０μｍ程度で、ＬＣＤパネルの画素との間にモアレが生じないように適宜選択される。レンズ部７１は、線状光源３０の長手方向に平行に伸びている。
【００１７】
図３を参照して、プリズム部６１のプリズム頂角αの角度範囲について説明する。正面方向に出射する光の入射角度を考えるため、逆方向から垂直に光を入射させてたどると、図３（Ａ）に示すように、プリズム頂角αが９０°のときには、光が２回全反射して入射側へ戻ってしまうため、プリズム部６１の側から入射して垂直に出射する光はない。図３（Ｃ）に示すように、プリズム頂角αが８０°のときには、プリズム部６１の屈折率が一般的な光学用プラスチック（１．４９〜１．６）においては、光源側に出射はするものの、出射光線の向きが出射点より光源とは逆側になり、やはり、プリズム側から入射して垂直に出射する光はない。逆方向から垂直に入射させた光線が、水平に出射するプリズムの角度計算したところ、ｎ＝１．５のときは、７６．２°、ｎ＝１．６のときは、７４．８°である。図３（Ｂ）に示すように、プリズム頂角αが６０°のときには、全反射後の第２面（図中右側の面）に垂直入射するため、出射光線のシート面に対する出射光線の角度は、６０°である。プリズム頂角αが、それよりも狭角となると、第２面での屈折の方向が厚み方向になるため、広い範囲の光を垂直に立ち上げる作用が弱くなる。上記の考察および後述する実施例の結果に基づいて、プリズム頂角αは、６０°よりやや狭角な５５°から７５°の範囲が望ましい。より好ましくは、プリズム頂角αは、６０°〜７０°である。
【００１８】
図２（Ａ）を参照して、第１と第２の光経路変更部６０、７０を備える実施形態の照明装置１０によれば、線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂにおいては、線状光源３０の光が第１の光経路変更部６０における図中下向きのプリズム部６１によって、全反射して観察側へ指向するため、線状光源３０の像が広い範囲で観察される（Ｌ１を参照）。また、第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１に垂直に近い角度で入射するため、効率よく透過して、正面方向に向けて出射する（Ｌ４を参照）。一方、線状光源３０の直上部つまり線状光源３０に対向する領域Ｗａにおいては、線状光源３０の光がプリズム部６１によって、左右に２分割され（Ｌ１を参照）、レンズ部７１に４０〜５０°の角度で入射する。一部の光は、レンズ部７１の作用によって、入射時より小さい角度で出射するが（Ｌ２を参照）、一部の光は、レンズ面で全反射して拡散板５０側へ戻る（Ｌ３を参照）。その結果、拡散板５０のみに比較して、線状光源３０の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を抑えることができる。
【００１９】
第１の光経路変更部６０は、内部全反射を利用して、線状光源３０の光線の方向を広い範囲で観察方向へ指向させるプリズム要素を配列したシートであるので、レンチキュラーレンズなどの屈折を使用したものよりも大きな屈折力を有し、線状光源３０と線状光源３０との中間点（領域Ｗｂ）においても輝度の低下を抑えることができる。
【００２０】
図２（Ｂ）は、第２の光経路変更部７０を設けない場合の、線状光源３０の直上部つまり線状光源３０に対向する領域Ｗａにおける、光線の軌跡を示している。この場合には、レンズ部７１の作用が得られないため、４０°〜５０°から観察した場合に、強い輝度ムラが観察される。したがって、第２の光経路変更部７０を設けることによって、４０°〜５０°から観察した場合の輝度ムラの発生を抑えることができる。
【００２１】
第１と第２の光経路変更部６０、７０は、線状光源３０の配置条件（例えば、配置間隔など）に合わせて形状や組み付け位置を厳密に変更するものではない。このため、照明すべきＬＣＤパネル２０の側の要求によって線状光源３０の配置条件が変更された場合であっても、第１と第２の光経路変更部６０、７０を汎用的に適用することができる。したがって、輝度ムラの発生を汎用性をもった構造によって改善することができ、第１と第２の光経路変更部６０、７０の製作コストの増加を抑え、もって、照明装置１０の製作コストの増加を抑えることができる。
【００２２】
図４は、第２の光経路変更部７０の背面のうちレンズ部７１の境界に対応する部位に反射層７２を設けた改変例を示す概略構成図である。
【００２３】
前述したように、第２の光経路変更部７０を設けずに、プリズム部６１を備える第１の光経路変更部６０のみの場合には、斜めから観察した場合に、輝度ムラが観察されてしまう。この角度は、例えば、プリズム頂角αが６０°の場合に約４０°である。したがって、垂直入射する光よりも約４０°以上の角度で入射する光を多く反射または散乱して、拡散板５０の側に帰してしまうような光学要素と組み合わせることが好ましい。このような光学要素としては、例えば、レンズ側が出光側を向いた、レンチキュラーレンズシート、マイクロレンズアレイシートを挙げることができる。
【００２４】
図１に示した第２の光経路変更部７０の背面は平坦面であるが、図４に示すように、第２の光経路変更部７０の背面（非レンズ部側）のうちレンズ部７１の境界に対応する部位に反射層７２をさらに形成してもよい。反射層７２にある程度の厚み（幅の１／１０から１／３）を持たせることによって、斜めの光がより一層遮光されやすくなり、斜めから観察した場合の輝度ムラを解消することができるからである。
【００２５】
図５（Ａ）（Ｂ）は、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の先端形状を変えた改変例を示す概略構成図、図５（Ｃ）は、隣り合うプリズム部６１同士を隙間部を隔てて配置した改変例を示す概略構成図である。
【００２６】
第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の先端を平坦面６２ａに形成して平坦化したり（図５（Ａ））、曲面６２ｂに形成して丸めたりしてもよい（図５（Ｂ））。また、第１の光経路変更部６０における隣り合うプリズム部６１同士を隙間部６３ａを隔てて配置し、プリズム部６１同士の間に平坦部６３ｂを形成してもよい（図５（Ｃ））。
【００２７】
このように構成することによって、符号Ｌ５ａによって示す光や、符号Ｌ５ｂによって示す光のため、斜めから観察した際の素抜けや、正面から観察した際の、線状光源３０の直上部の光の隙間も軽減される。平坦面６２ａや曲面６２ｂの幅は、プリズムの幅の１／６〜１／３が好ましい。隙間部６３ａには、レンチキュラーレンズを入れてもよい。
【００２８】
図６は、光を反射する白色ペイント５１を拡散板５０の出射側に形成した改変例を示す概略構成図である。
【００２９】
拡散板５０から斜めに出射する光を緩和するために、拡散板５０の出射側に形成され透過してきた光を反射する白色ペイント５１を、線状光源３０に対向する領域Ｗａにおいては、線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂに比べて密に形成するとよい。白色ペイント５１は、白色ドットあるいは白色ストライプの形状を有し、印刷によって形成される。白色ペイント５１の密度は、単位面積当たりの白の面積であり、「密に形成する」とは、単位面積当たりの白の面積を大きくすることを指す。
【００３０】
白色ペイント５１を形成するにあたり、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１および第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１の作用によって、既にかなり線状光源３０の輝度ムラが低減されている。このため、プリズム部６１を有していない拡散板５０に単に白色ペイント５１を形成したものに比べて、白色ペイント５１の濃度あるいは密度が小さく、線状光源３０の直上部と中間部との白の濃度（密度）の差が小さい。したがって、線状光源３０と白色の印刷パターンとの位置合わせ精度を緩く設定することができる。
【００３１】
このように、線状光源３０の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、拡散板５０の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、拡散板５０の位置合わせの煩雑さを低減または招くことがない。
【００３２】
図７は、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の一部をレンチキュラーレンズ６４とした改変例を示す概略構成図である。
【００３３】
図示するように、第１の光経路変更部６０の線状光源３０に対向する領域Ｗａに、プリズム部６１に代えて、レンチキュラーレンズ６４を配置してもよい。線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂは、プリズム部６１をそのまま配置してある。
【００３４】
このように構成することによって、斜めから観察した際の素抜けや、正面から観察した際の、線状光源３０の直上部の光の隙間も軽減される。
【００３５】
この場合も、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１および第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１の作用によって、既にかなり線状光源３０の輝度ムラが低減されているので、線状光源３０とレンチキュラーレンズ６４との位置合わせ精度を緩く設定することができる。線状光源３０の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、レンチキュラーレンズ６４を配置する第１の光経路変更部６０の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、第１の光経路変更部６０の位置合わせの煩雑さも招くことがない。
【００３６】
図８は、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の一部（プリズム部６５）のプリズム頂角α’を変えた改変例を示す概略構成図、図９（Ａ）（Ｂ）は、小さくしたプリズム頂角α’の説明に供する図である。
【００３７】
図８に示すように、第１の光経路変更部６０の線状光源３０に対向する領域Ｗａにおけるプリズム部６５のプリズム頂角α’を、線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂにおけるプリズム部６１のプリズム頂角αよりも小さくしてもよい。
【００３８】
より具体的には、屈折入射後、他方の面で全反射した光線が略正面方向に出射する角度とすると、屈折率が１．５〜１．６のとき、約４０°である。この場合、全反射プリズムは、入射光の角度偏差を拡大するため、垂直に入射した光線を垂直に出射させるといっても、何も形成しない平坦面とするのとは異なり、上部正面付近での光源像が拡大されるので、光源像を視認しにくくする働きがある。
【００３９】
この場合も、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１および第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１の作用によって、既にかなり線状光源３０の輝度ムラが低減されているので、線状光源３０とプリズム頂角α’を小さくしたプリズム部６５との位置合わせ精度を緩く設定することができる。線状光源３０の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、プリズム部６１の一部（プリズム部６５）のプリズム頂角α’を小さくした第１の光経路変更部６０の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、第１の光経路変更部６０の位置合わせの煩雑さも招くことがない。
【００４０】
図９（Ａ）を参照して、屈折率をｎとしたとき、下から垂直に入射した光線が、入射面で屈折した後、反対側の斜面で全反射して、再び垂直に出射するとき、次の条件を満足する。
【００４１】
ｎｃｏｓ（３φ）＝ｃｏｓ（２φ）
表計算ソフトの機能のひとつである「特定の計算結果を導き出すために代入すべき値を逆算する計算機能」を用いて、上記条件を満たすφを計算した。
【００４２】
ｎ＝１．５０、１．５２、１．５８、１．６０のとき、それぞれのφは、
φ＝１９．６５、１９．８７、２０．４９、２０．６８
であった。これより、プリズム頂角αは約４０°である。線状光源３０に対向する領域Ｗａにおける先端角（プリズム頂角α’）は、これよりも小さくするのが好ましい。
【００４３】
図９（Ｂ）を参照して、先端角をさらに小さくした場合、例えば、先端角を３０度とした場合には、上記同様、逆方向から光線を入射させて検討した結果、屈折率１．５〜１．６において、屈折のみで、全反射を伴わないで抜ける光の角度は、約６０°以上にしか存在しない。
【００４４】
図１０は、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１の一部をリニアフレネルレンズ６６とした改変例を示す概略構成図である。図１１（Ａ）は、図１０に示される改変例における光線の軌跡を示す図、図１１（Ｂ）は、拡散板５０のみの対比例における光線の軌跡を示す図である。図１２は、リニアフレネルレンズ６６におけるレンズの角度を示す図である。
【００４５】
図１０に示すように、第１の光経路変更部６０の線状光源３０に対向する領域Ｗａに、プリズム部６１に代えて、リニアフレネルレンズ６６を線状光源３０に向かい合う面つまりプリズム部６１と同じ側の面に配置してもよい。線状光源３０同士の間の中間領域Ｗｂは、プリズム部６１をそのまま配置してある。
【００４６】
このように構成することによって、線状光源３０の光がリニアフレネルレンズ６６とプリズム部６１とによって、シートの全域において、拡散板５０のみの対比例に比べて、シートに対してほぼ垂直に観察側へ指向する（図１１（Ａ）（Ｂ）を参照）。このため、拡散板５０の拡散（ヘイズ）をあまり強くしなくても、線状光源３０像の素抜けによる輝度ムラを解消することができる。また、従来の拡散板に比べて、拡散（ヘイズ）を小さくすることができる。
【００４７】
この場合も、第１の光経路変更部６０におけるプリズム部６１および第２の光経路変更部７０におけるレンズ部７１の作用によって、既にかなり線状光源３０の輝度ムラが低減されているので、線状光源３０とリニアフレネルレンズ６６との位置合わせ精度を緩く設定することができる。線状光源３０の配置条件に合致させる場合においても、その前提として、輝度ムラを抑えるための構成を汎用性を持たせて設定してあるので、リニアフレネルレンズ６６を配置する第１の光経路変更部６０の製作が煩雑にならず製作コストの増加を抑えることができる。また、第１の光経路変更部６０の位置合わせの煩雑さも招くことがない。
【００４８】
図１２を参照して、リニアフレネルレンズ６６におけるレンズの角度は、周知の入光フレネルのレンズ角度の以下の計算式により計算することができる。
【００４９】
ｔａｎφ＝ｓｉｎθ／（ｎ２−ｃｏｓθ）
ここに、φ：レンズ角度、θ：光線の角度
である。
【００５０】
図１３は、図１０に示される改変例のさらなる改変例を示す概略構成図、図１４は、図１３に示される改変例において用い得るハイブリッドプリズムを示す図である。
【００５１】
リニアフレネルレンズ６６は、図１０に示される改変例のように線状光源３０に向かい合う面に配置する場合に限定されず、拡散板５０に向かい合う面つまりプリズム部６１とは反対側の面に配置してもよい。
【００５２】
図１３に二点鎖線によって囲んで示すように、プリズム部６１の端部とリニアフレネルレンズ６６の端部とは、数ピッチ分重なるように配置することが好ましい。プリズム部６１およびリニアフレネルレンズ６６の少なくとも一方によって、斜めからの光の光経路を変更できるからである。
【００５３】
図１４を参照して、プリズム部６１とリニアフレネルレンズ６６との境界付近には、全反射プリズムとリニアフレネルレンズとを１つのピッチ内に共存させた、ＷＯ０２／０２７３９９に記載されているハイブリッドプリズム６７を使用してもよい。
【００５４】
（実施例）
以下、実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００５５】
厚さ５０μｍの二軸延伸ポリエステルフィルム（東洋紡績株式会社製のコスモシャイン（登録商標）Ａ４３００）の一方の面に、屈折率１．５５のＵＶ樹脂によって、ピッチ５０μｍ、プリズム頂角を、２９°、４５°、５５°、６０°、６２°、６６°、６９°、７５°、９０°のプリズムシートを作成した。
【００５６】
このプリズムシートを、厚さ１．３ｍｍ、ヘイズ１００％、透過率６２％（株式会社東洋精機製作所製のヘイズガードＩＩを用いて測定）のバルク光拡散板に、透明粘着フィルムによって貼り付け、プリズム拡散板を作成した。
【００５７】
次に、上記のプリズムシートと同一の材料を使用して、ピッチ１３０μｍのレンチキュラーレンズシートを作成した。このレンチキュラーレンズシートの平坦面側のレンズの境界部に対応する部位に白色ストライプを形成した。
【００５８】
冷陰極線管（ＣＣＦＬ）間隔が３０ｍｍのバックライトユニット（ＢＬＵ）に、冷陰極線管の中心とプリズム拡散板との距離が５ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍとなるように、１５ｃｍ×２１ｃｍの支持枠を４種類作成した。
【００５９】
９種類のプリズム拡散板と、プリズムシートを貼り合せていない拡散板とを、支持枠に設置し、その上に上記レンチキュラーレンズシートを載せて、２次元色彩輝度計（コニカミノルタセンシング株式会社製ＣＡ−２０００）を０．５ｍ離して、サンプルの面内の明るさムラを測定した。
【００６０】
図１５は、サンプル品の面内の明るさムラを測定したデータの一例を示すグラフである。グラフの横軸は冷陰極線管の配列方向の位置座標を示し、縦軸は輝度を示している。補正前の測定データ（図１５中の線Ｌａ）は、中央が明るく、周辺程暗くなっている。測定データそのものを２次曲線近似し、その極大値で近似曲線が平坦化されるよう元のデータを補正した。図１５中の線Ｌｂは、補正のための近似曲線を示し、線Ｌｃは、補正後のデータを示している。なお、図１５には、明暗変化の大きいプリズムシートを貼り合せていない拡散板の場合についての補正の様子を示してある。補正されたデータは、周期３０ｍｍの三角関数となっている。
【００６１】
補正されたデータをもとに、波形の極大値の平均に対する、極小値の平均の比を求めた結果を、下記の表１に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
上記の比の値が１に近いほど、光源の輝度ムラは観察されにくい。目視による比較において、０．８２以上になると輝度ムラがかなり改善され、０．９以上になると輝度ムラがさらに改善されて輝度ムラが視認されにくくなり、０．９５以上になると輝度ムラが視認されることはほとんど無かった。
【００６４】
表１に示される実験結果より、冷陰極線管の中心とプリズム拡散板との距離が５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲においては、プリズム頂角が５５°〜７５°において輝度ムラの発生を抑制する効果を得ることができ、プリズム頂角が６０°〜７０°において、特に、有効であることがわかった。
【００６５】
プリズム頂角が５５°〜７５°においては、斜めからの目視による観察においても、輝度ムラは観察されなかった。
【００６６】
上側のレンチキュラーレンズシートを外した状態も観察した。斜めからの目視による観察をしたところ、プリズム頂角が５５°〜７５°であっても、弱いものの多少の輝度ムラが観察された。
【００６７】
以上の実施例から、本発明の照明装置１０における第１と第２の光経路変更部６０、７０によって、線状光源３０の像が透けて見える周期的な輝度ムラの発生を改善できるという効果を確認した。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る照明装置を示す概略構成図である。
【図２】図２（Ａ）は、第１と第２の光経路変更部を備える実施形態に係る光線の軌跡を説明するための図、図２（Ｂ）は、第２の光経路変更部を設けない場合の光線の軌跡を説明するための図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｄ）は、プリズム部のプリズム頂角の角度範囲の説明に供するための図である。
【図４】第２の光経路変更部の背面のうちレンズ部の境界に対応する部位に反射層を設けた改変例を示す概略構成図である。
【図５】図５（Ａ）（Ｂ）は、第１の光経路変更部におけるプリズム部の先端形状を変えた改変例を示す概略構成図、図５（Ｃ）は、隣り合うプリズム部同士を隙間部を隔てて配置した改変例を示す概略構成図である。
【図６】光を反射する白色ペイントを拡散板の出射側に形成した改変例を示す概略構成図である。
【図７】第１の光経路変更部におけるプリズム部の一部をレンチキュラーレンズとした改変例を示す概略構成図である。
【図８】第１の光経路変更部におけるプリズム部の一部のプリズム頂角を変えた改変例を示す概略構成図である。
【図９】図９（Ａ）（Ｂ）は、小さくしたプリズム頂角の説明に供する図である。
【図１０】第１の光経路変更部におけるプリズム部の一部をリニアフレネルレンズとした改変例を示す概略構成図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、図１０に示される改変例における光線の軌跡を示す図、図１１（Ｂ）は、拡散板のみの対比例における光線の軌跡を示す図である。
【図１２】リニアフレネルレンズにおけるレンズの角度を示す図である。
【図１３】図１０に示される改変例のさらなる改変例を示す概略構成図である。
【図１４】図１３に示される改変例において用い得るハイブリッドプリズムを示す図である。
【図１５】サンプル品の面内の明るさムラを測定したデータの一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 照明装置、
２０ ＬＣＤパネル、
３０ 線状光源、
４０ 反射板、
５０ 拡散板、
５１ 白色ペイント、
６０ 第１の光経路変更部、
６１ プリズム部、
６２ａ 平坦面、
６２ｂ 曲面、
６３ａ 隙間部、
６３ｂ 平坦部、
６４ レンチキュラーレンズ、
６５ プリズム頂角α’のプリズム部、
６４ レンチキュラーレンズ、
６６ リニアフレネルレンズ、
６７ ハイブリッドプリズム、
７０ 第２の光経路変更部、
７１ レンズ部、
７２ 反射層、
α、α’ プリズム頂角（α＞α’）、
Ｗａ 線状光源に対向する領域、
Ｗｂ 線状光源同士の間の中間領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列配置された複数の線状光源と、反射板と、前記線状光源および前記反射板からの光を拡散する拡散板とを有する照明装置であって、
前記線状光源と前記拡散板との間に配置され、前記線状光源に向けて突出するプリズム部が設けられ、前記線状光源および前記反射板からの光の経路を変更する第１の光経路変更部と、
前記拡散板を挟んで前記線状光源とは反対側に配置され、出射面にレンズ部が設けられ、前記拡散板を透過した光の経路を変更する第２の光経路変更部と、を有し、
前記第１の光経路変更部におけるプリズム部は、プリズム頂角が５５°〜７５°であり、
前記第２の光経路変更部におけるレンズ部によって、前記線状光源に対向する領域においては透過してきた光の一部を前記拡散板の側に全反射し、前記線状光源同士の間の中間領域においては透過してきた光を正面方向に出射してなる照明装置。
【請求項２】
前記第２の光経路変更部の背面のうち前記レンズ部の境界に対応する部位に設けられた反射層をさらに有する、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１の光経路変更部におけるプリズム部は、その先端が平坦面または曲面に形成されている、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１の光経路変更部における隣り合うプリズム部同士は、隙間部を隔てて配置されている、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記拡散板の出射側に形成され透過してきた光を反射する白色ペイントを、前記線状光源に対向する領域においては、前記線状光源同士の間の中間領域に比べて密に形成する、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１の光経路変更部の前記線状光源に対向する領域に、前記プリズム部に代えて、レンチキュラーレンズを配置してなる、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項７】
前記第１の光経路変更部の前記線状光源に対向する領域における前記プリズム部のプリズム頂角を、前記線状光源同士の間の中間領域における前記プリズム部のプリズム頂角よりも小さくしてなる、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項８】
前記第１の光経路変更部の前記線状光源に対向する領域に、前記プリズム部に代えて、リニアフレネルレンズを前記線状光源に向かい合う面または前記拡散板に向かい合う面に配置してなる、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項１】
並列配置された複数の線状光源と、反射板と、前記線状光源および前記反射板からの光を拡散する拡散板とを有する照明装置であって、
前記線状光源と前記拡散板との間に配置され、前記線状光源に向けて突出するプリズム部が設けられ、前記線状光源および前記反射板からの光の経路を変更する第１の光経路変更部と、
前記拡散板を挟んで前記線状光源とは反対側に配置され、出射面にレンズ部が設けられ、前記拡散板を透過した光の経路を変更する第２の光経路変更部と、を有し、
前記第１の光経路変更部におけるプリズム部は、プリズム頂角が５５°〜７５°であり、
前記第２の光経路変更部におけるレンズ部によって、前記線状光源に対向する領域においては透過してきた光の一部を前記拡散板の側に全反射し、前記線状光源同士の間の中間領域においては透過してきた光を正面方向に出射してなる照明装置。
【請求項２】
前記第２の光経路変更部の背面のうち前記レンズ部の境界に対応する部位に設けられた反射層をさらに有する、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１の光経路変更部におけるプリズム部は、その先端が平坦面または曲面に形成されている、請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１の光経路変更部における隣り合うプリズム部同士は、隙間部を隔てて配置されている、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記拡散板の出射側に形成され透過してきた光を反射する白色ペイントを、前記線状光源に対向する領域においては、前記線状光源同士の間の中間領域に比べて密に形成する、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１の光経路変更部の前記線状光源に対向する領域に、前記プリズム部に代えて、レンチキュラーレンズを配置してなる、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項７】
前記第１の光経路変更部の前記線状光源に対向する領域における前記プリズム部のプリズム頂角を、前記線状光源同士の間の中間領域における前記プリズム部のプリズム頂角よりも小さくしてなる、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項８】
前記第１の光経路変更部の前記線状光源に対向する領域に、前記プリズム部に代えて、リニアフレネルレンズを前記線状光源に向かい合う面または前記拡散板に向かい合う面に配置してなる、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１５３２５６（Ｐ２０１０−１５３２５６Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３１３３２（Ｐ２００８−３３１３３２）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（５００００５０６６）チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド (263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（５００００５０６６）チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド (263)
【Ｆターム（参考）】
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