面状照明装置
【課題】構造が簡易で、出光面から所望の方向への均一な出光を可能とする中空方式の面状照明装置を提供する。
【解決手段】入光面５ｆと出光面５ｆ’とを有する平面状の出光部材５と、反射面３ｆを有する平面状の反射部材３と、光源１０とを具備し、前記出光部材５の入光面５ｆと、前記反射部材３の反射面３ｆとが、中空部４を介して対向するように配置されており、前記光源１０は、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向に設けられており、前記光源１０が、線状で、かつ平行光を出光する線状平行光源であり、前記光源１０から出光される平行光が、前記出光部材５の入光面５ｆに対して入射角８０〜８９．５度で照射されるようになされており、前記出光部材５の入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’には、前記平行光を反射、屈折させる微細凹凸構造が設けられている面状照明装置。
【解決手段】入光面５ｆと出光面５ｆ’とを有する平面状の出光部材５と、反射面３ｆを有する平面状の反射部材３と、光源１０とを具備し、前記出光部材５の入光面５ｆと、前記反射部材３の反射面３ｆとが、中空部４を介して対向するように配置されており、前記光源１０は、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向に設けられており、前記光源１０が、線状で、かつ平行光を出光する線状平行光源であり、前記光源１０から出光される平行光が、前記出光部材５の入光面５ｆに対して入射角８０〜８９．５度で照射されるようになされており、前記出光部材５の入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’には、前記平行光を反射、屈折させる微細凹凸構造が設けられている面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示用のバックライトとして、直下方式とエッジランプ方式の２種類が知られており、薄型化を目的とする場合には、構造上の観点からエッジランプ方式がより有利である。
一般的なエッジランプ方式の面状照明装置は、線状の光源と導光板とを主たる構成要素としている。導光板とは、片方の主面にドット状の乱反射体を具備し、この乱反射体形成面（反射面）側とは反対側の主面を出光面とした透明樹脂からなる平板である。
前記エッジランプ方式の面状照明装置においては、この導光板の側面部に線状の光源を配設し、前記光源からの光を導光板内部に入射させ、反射面の乱反射体で乱反射させ、出光面に向かうようになされている。
【０００３】
一方、導光板を使用しないエッジランプ方式（以下、「中空方式」とも言う。）の面状照明装置についても、従来各種の提案がなされている。この中空方式の面状照明装置は、中空領域を隔てて出光面と反射面とが対向配置され、中空領域に隣接して当該中空領域へ光を出射させる線状の光源が設けられており、当該光源からの光を屈折、反射、拡散させて出光面に導光するようになされている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６５７４７２号公報
【特許文献２】特許第３２８０８２８号公報
【特許文献３】特開２００７−８７６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記中空方式の面状照明装置においては、光源からの距離が遠ざかるに従い、出光面の輝度が低下する傾向があり、輝度が面内で不均一化するという問題を有している。
【０００６】
上記中空方式の面状照明装置における出光面の輝度の不均一の問題に関し、上記特許文献１においては、中空の導光部を設け、当該導光部の底部側に設けられている光乱反射層の、光源から遠い部位を、上向きに傾斜させることによって、輝度の均一化を図っている。
しかし、光源からの距離に応じて光乱反射層の傾斜角を徐々に増加させるという、精密な角度制御が必要であり、また、光源から出射された出光面に平行な光を乱反射させるだけで出光面に向かわせていることから、出光方向が光源の反対側に偏りやすいという問題がある。
【０００７】
上記特許文献２に提案されている面状照明装置は、略平行に配置された一対の光源ユニット、下面側の反射・プリズム部、中空の空洞導光部、及び上面側の導光部を有している。
前記反射・プリズム部の上面側においては、４つの矩形板状のプリズムアレイ部を繋ぎ合わせることにより、峰部が形成されており、当該峰部は、両光源ユニットの長手方向に略平行となっており、かつ両光源ユニットの概ね中間に位置し、全体として切妻屋根状となっている。光源ユニットに近い外側の２つのプリズムアレイ部の各プリズムの稜線が、前記切妻屋根の直線状の峰部と、略直角に交差するように形成されている。光源ユニットから遠い内側の２つのプリズムアレイ部は、各プリズムの稜線が前記切妻屋根の直線状の峰部と略平行となる構成となっている。前記反射・プリズム部の下面側においては、反射部材が敷設された構造を有している。
上記構造により、面状照明装置からの出光の均一化を図っている。
しかし、引用文献２に提案されている面状照明装置は、構造が複雑で多くの光学部材が必要であるという問題を有している。
【０００８】
また、上記特許文献３において提案されている面状照明装置は、中空領域を隔てて対向配置された拡散板と反射部材と、中空領域に隣接し当該中空領域へ出射させるように直線状に配列させた複数の発光ダイオードと、当該発光ダイオードからの光の出射方向に配置された長尺の平凸型シリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズの両端側に形成されたプリズムとを具備しており、シリンドリカルレンズからの出光の平行度を高める技術が開示されている。
しかし、引用文献３に提案されている面状照明装置は、光源からの光を反射部材で反射させ、これに対向する拡散板で拡散させて出光させる、という一般的な手法により出光させているため、効率的で均一な出光を得ることは未だ不十分であるという問題を有している。
【０００９】
そこで本発明においては、構造が簡易で、出光面から所望の方向への均一な出光を可能とする中空方式の面状照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記の従来技術の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、線状で平行光を出射する光源と、該光源が出射する平行光を反射、屈折させて出光させる微細凹凸構造が、入光面及び／又は出光面に設けられた出光部材とを具備する面状照明装置によって、上述した従来技術の問題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は下記の通りである。
【００１１】
〔１〕
入光面と出光面とを有する平面状の出光部材と、
反射面を有する平面状の反射部材と、
光源と、
を具備し、
前記出光部材の入光面と、前記反射部材の反射面とが、中空部を介して対向するように配置されており、
前記光源は、前記入光面及び出光面に対して垂直の側方向に設けられており、
前記光源が、線状で、かつ平行光を出光する線状平行光源であり、
前記光源から出光される平行光が、前記出光部材の入光面に対して入射角８０〜８９．５度で照射されるようになされており、
前記出光部材の入光面及び／又は出光面には、前記平行光を反射、屈折させる微細凹凸構造が設けられている面状照明装置。
〔２〕
前記微細凹凸構造は、ピッチが１〜１００μｍで、アスペクト比が０．５〜３である凸部のパターンにより構成されている前記〔１〕に記載の面状照明装置。
〔３〕
前記微細凹凸構造は、レーザ光の干渉によるスペックルパターンに由来するランダムな凹凸構造である前記〔１〕又は〔２〕に記載の面状照明装置。
〔４〕
前記微細凹凸構造は、前記凸部のピッチ及び／又はアスペクト比の数値範囲が互いに異なる複数の領域を有している前記〔２〕又は〔３〕に記載の面状照明装置。
〔５〕
前記微細凹凸構造は、前記凸部のピッチ及び／又はアスペクト比が、連続的に増加又は減少するように形成されている前記〔４〕に記載の面状照明装置。
〔６〕
前記光源が、発光部とコリメータレンズとを具備しており、前記発光部が発光ダイオードである前記〔１〕乃至〔５〕のいずれか一に記載の面状照明装置。
〔７〕
前記光源が、直線偏光を出光する前記〔１〕乃至〔６〕のいずれか一に記載の面状照明装置。
〔８〕
１つの出光部材に対して、複数の光源及び反射部材が設けられている前記〔１〕乃至〔７〕のいずれか一に記載の面状照明装置。
〔９〕
前記光源から前記出光部材の入光面への入射角度を調整する入射角制御手段を、さらに具備している前記〔１〕乃至〔８〕のいずれか一に記載の面状照明装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、構造が簡易で、出光面から所望の方向への均一な出光を可能とする中空方式の面状照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の面状照明装置の一例の概略斜視図を示す。
【図２】入光面５ｆに対する光Ｌの入射角θの説明図を示す。
【図３】本実施形態の面状照明装置の光源の一例の模式的概略図を示す。
【図４】本実施形態の面状照明装置の一例の要部の概略断面図を示す。
【図５】スペックルパターンを用いて形成した微細凹凸構造の一例の顕微鏡写真を示す。
【図６】本実施形態の面状照明装置の他の一例の要部の概略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と言う。）について、図面を参照して説明する。
なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
また、各図面中、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、さらに図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
さらに、本明細書において、「略」を付した用語は、当業者の技術常識の範囲内でその「略」を除いた用語の意味を示すものであり、「略」を除いた意味自体をも含むものとする。
【００１５】
〔面状照明装置〕
図１に、本実施形態の面状照明装置の一例の概略斜視図を示す。
本実施形態の面状照明装置は、入光面５ｆと出光面５ｆ’とを有する平板状の出光部材５と、平面状の反射面３ｆを有する反射部材３と、光源１０とを具備している。
前記出光部材５の入光面５ｆと、前記反射部材３の反射面３ｆとが、中空部４を介して対向するように配置されており、前記光源１０は、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向に設けられている。
前記光源１０は、線状で、かつ平行光を出光する線状平行光源であり、前記光源から出光される平行光Ｌが、図２に示すように、前記入光面５ｆに対して入射角θ＝８０〜８９．５°で照射されるようになされている。なお、入射角θとは、入光面５ｆの法線と平行光Ｌとが成す角である。
前記出光部材の入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’には、前記平行光を反射、屈折させる微細凹凸構造（図示せず）が設けられている。
【００１６】
（光源）
光源１０は、発光部１とコリメータレンズ２とを具備しており、図１に示すように、発光部１の出光部が高さｈで幅ｗの線状平行光源である。
ここで、線状平行光源とは、出光ビームの光進行方向の垂直断面形状が線状で、光量が光源からの距離によって変化しない光源を意味するが、実用的には、高さｈ方向の半値角で５度以下であれば平行光源であるものとする。
【００１７】
光源１０を構成する発光部１は、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向に設けられており、コリメータレンズ２は、発光部１の出光部付近に設置され、出光を平行光にする機能を有している。
本実施形態の面状照明装置においては、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向から入射した平行光が、出光部材５の入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’に形成されている微細凹凸構造で反射、屈折し、微細凹凸構造の拡散性能によって決定される方向に出光する。
【００１８】
発光部１は、高さｈがコリメータレンズ２よりも低く、コリメータレンズ２に向かって出光し、幅ｗ方向に略連続的に発光するものであることが好ましい。発光部１としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を幅ｗ方向に小間隔で一列に並べた構成等が挙げられる。
【００１９】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、発光幅を狭くすることが容易で、一方向に出光する。
また、発光体１の構成材料として蛍光体を含有する樹脂を線状に連結させた蛍光体含有封止材を用いることにより、線状に蛍光発光する発光部１を形成できる。
さらに、ＬＥＤは、出光側への放熱が少ないためにコリメータレンズ２を樹脂化できる。これらの利点から、ＬＥＤは、発光部１として特に好ましい。
ＬＥＤを線状に並べる場合、発光部１の幅ｗ方向の明るさムラを低減化するためには、できるだけ幅ｗ方向に線状に連続して発光させることが好ましいが、連続化が困難である場合には、幅ｗ方向に選択的に光を拡散させる一方向拡散層（図示せず）を、発光部１とコリメータレンズ２との間に挿入することが好ましい。
また、ＬＥＤとしては、発光部１の高さｈ及び幅ｗの両方向への出射光の拡散を低減化し、より平行光に近づけるために、個別のＬＥＤの近くに小さなレンズや反射材を設け、該ＬＥＤと一体化された構造とし、これらを線状に並べることも好ましい。
【００２０】
コリメータレンズ２は、上記のように発光部１からの光を平行光にする機能を有している。これにより、入光面５ｆに対し、均一に光を配分することができる。
入光面５ｆに対し、入射光が均一に配分されることにより、面状照明装置の明るさムラを効果的に低減化できる。
【００２１】
コリメータレンズ２は、シリンドリカルレンズや列状の複数小型レンズ等のレンズで構成することができ、コリメータレンズ２の焦点に、発光部１を設置する。
【００２２】
前記平行光は、入光面５ｆへの入光量を均一にするために、光源１０からの距離により大きく変わる傾向のある拡散成分を低減化させ、平行度を高めることが好ましい。
光源１０から出光した光の拡散角は、高さｈ方向においては、半値角で５度以下であるものとし、３度以下が好ましい。
高さｈ方向の平行度を高めるには、例えば、後述のようにコリメータレンズ２を最適化することが好ましい。すなわち、コリメータレンズ２に球面収差の少ない非球面レンズを使用したり、コリメータレンズ２の球面収差の少ない中心部分を使用したりすることが好ましく、具体的にはコリメータレンズ２に半円断面を持つシリンドリカルレンズを使用した場合、中心軸から半円断面の半径方向に±２０度以下、さらには±１０度以下の部分（すなわち、中心近傍部分）を使用することが好ましい。この場合、あらかじめ発光部１の近くに別のレンズを設け、シリンドリカルレンズ２の中心部分に光が向かうよう集光をする。
また、光源１０から出光した光の拡散角は、幅ｗ方向においては、半値角で１００度以下であることが好ましく、５０度以下がより好ましく、２０度以下がさらに好ましい。幅ｗ方向の光源１０から出光した光の拡散角の半値角が比較的大きい場合には、例えば、光源１０の幅ｗ方向と垂直な方向にある面状照明装置の側面部に所定の反射材（図示せず）を設置したり、発光部１とコリメータレンズ２との間に光反射率の高い材料で構成したルーバや透明材料からなるプリズム状の導光・反射体（図示せず）を挿入したりしてもよい。
光源１０の幅ｗ方向と垂直な方向に所定の反射材を設けることにより、幅ｗ方向に拡散した光を有効利用することができる。また、ルーバや導光・反射体により、拡散角の半値角を小さくすることができる。なお、ルーバや導光・反射体は高さｈ方向の半値角を小さくするのにも有効である。
【００２３】
光源１０の小型化を図るためには、コリメータレンズ２として円柱レンズ、半円柱レンズ等の焦点距離の短いレンズを用いることが好ましく、また、ＬＥＤを発光部１とする場合、ＬＥＤの高さを２ｍｍ以下にすることが好ましく、１ｍｍ以下にすることがより好ましい。
【００２４】
図３に、本実施形態の面発光装置を構成する光源１０の他の構成例を示す。
図３においては、光源（線状平行光源）１０の出光を直線偏光にするために、偏光ビームスプリッタ１０３、位相差板１０４、光反射面１０６、直線偏光板１１１からなる偏光変換素子１０２を、コリメータレンズの出光側に設けた構成を示している。
このような構成とすることにより、偏光ビームスプリッタ１０３によりＰ偏光とＳ偏光とを分けＰ偏光のみを透過させることができる。Ｓ偏光は光反射面１０６によって反射し、さらに位相差板１０４によってＰ偏光になり、直線偏光板１１１を透過して最終的にＰ偏光の平行光が効率的に得られる。
直線偏光の面状照明装置は、液晶テレビのバックライトに適しており、各種光学フィルムを省略することができる。
【００２５】
（出光部材）
本実施形態の面状照明装置は、図１に示すように、入光面５ｆ、出光面５ｆ’を有する出光部材５と、反射面３ｆを有する反射部材３とが、中空部４を介して、出光部材の入光面５ｆと反射部材の反射面３ｆが対向するように配置されている。
図４の模式図に示すように、出光部材５には、入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’に、前記平行光Ｌを反射屈折させる微細凹凸構造７が設けられている。
なお、図４の例においては、入光面５ｆ側に微細凹凸７が設けられている。
【００２６】
図２に示すように、光源１０から出光される平行光Ｌは、出光部材５の入光面５ｆの法線(図２中の破線)に対して入射角θで照射するようになされている。
ここで、入射角θは８０〜８９．５度である。
入射角θは、平行光Ｌの光ビーム厚み(発光部１の高さｈ方向の厚み)をＨ´、出光部材５の長さをＡとしたときに、ほぼｔａｎ（９０−θ）＝Ｈ´／Ａの関係式で与えられる。つまり、出光部材５の入光面５ｆに対し、斜めから平行光Ｌが照射されることで、光ビームの厚み方向の照射長さが拡大される。そして、光ビームの厚み方向の照射長さが、出光部材５の長さＡとほぼ等しくなるように設置される。こうすることで、出光部材５の入光面５ｆに照射され、入光する光量が全面にわたり均一となり、出光面５ｆ’からの出光が均一なものとなる。
光ビーム厚みＨ´が大きい場合、入射角θを減らすことが可能であるが、装置全体の厚みが増すことから、実用的には入射角θは８０度以上といえる。また、入射角θを増せば、装置厚みを低減することが可能であるが、ほぼ水平方向から光を入射すると出光部材５の入光面５ｆにおける反射が大きくなったり、出光面５ｆ’の輝度が低下したりするため、８９．５度以下が好ましい。
図２に示す角θは、光源から出射される平行光の方向を、水平面に対して傾斜させることにより制御することもでき、光源から出射される平行光の方向は変えず、入光面５ｆを傾斜させることにより制御することもできる。
【００２７】
なお、光源１０から出光部材５の入光面５ｆへの入射角度を調整する入射角制御手段をさらに設けてもよい。
入射角制御手段としては、例えば、光源１０の取り付け部分のネジ等が挙げられる。このネジにより光源１０の向きを制御し、平行光の入光面５ｆへの入射角度を微調整することができる。
【００２８】
光源１０からの平行光は、図１中に示す中空部４を通過し、出光部材５の入光面５ｆに当たり、図４に示すように、入光面５ｆ上の微細凹凸構造７により反射、屈折して、出光部材５の出光面５ｆ’から上方に出光（図４中のＬ1）する。
本実施形態の面状照明装置は、光源からの光が平行光であり、入光面５ｆに対して均一に入光し、かつ出光部材５に形成した微細凹凸構造によって均一な反射・屈折特性が得られているので、出光面の全面に亘って均一な出光が得られる。
【００２９】
入光面５ｆは、基本的に平面状であって、当該入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’に、透明素材からなる微細凹凸構造７が表面に形成されている。
入光面５ｆが平面状であることから、均一な出光が可能となる。
ここで、平面状とは、入光面５ｆが全体として曲面を形成しない、平板状であることを意味し、微細凹凸構造７の存在を否定するものではない。
図４に示すように、微細凹凸構造７は、多数の透明微細突起部からなり、突起の斜面から入射した光源１０からの光は、突起内で反射、屈折し、上方、すなわち入光面５ｆの法線方向に向きを変え、出光面５ｆ’から出射する。
微細凹凸構造７は、基本的に光源１０からの光が直接照射されるように入光面５ｆに配置するが、出光の量や方向を制御するために出光面５ｆ’にも形成してもよい。また、入光面５ｆを平滑として出光面５ｆ’のみに微細凹凸構造を形成してもよい。
【００３０】
微細凹凸構造７は、多数の微細突起部からなる構造で、突起部の形状は、略円錐状、略球状、略楕円体状、略レンチキュラーレンズ状、略放物線状のいずれでもよく、各突起部は、規則的に配列していても、不規則に配列していてもよい。
また、突起部間は、連続的な曲面でつながっていてもよい。また、ランダムな凹凸が連続的な曲面でつながっている構造も、好ましく用いることができる。
このランダムな凹凸構造としては、干渉露光によるスペックルパターンを用いて形成される微細な３次元構造であることが好ましい。
【００３１】
図５は、スペックルパターンを用いて形成した微細凹凸構造７の一例の顕微鏡写真である。
干渉露光によるスペックルパターンを用いて形成される微細な３次元構造は、機械加工では困難であった１０μｍ以下の微細な凹凸構造の形成に適している。特に、非平面スペックルを用いて凹凸を形成する方法は、部位に応じて拡散性能を変えるような場合に、適した製法である。また、マイクロレンズのような等方的な形状や、レンチキュラーレンズのような異方的な形状も容易に形成することができる。
微細凹凸構造７は、均一な出光やモアレ抑制等の観点から、高さ及びピッチがランダムであることが好ましい。
【００３２】
微細凹凸構造７の具体的なサイズとしては、平均値としてピッチが１〜１００μｍであることが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましく、アスペクト比は０．５〜３であることが好ましい。
アスペクト比は、凸部高さと、凸部高さの１／２の位置における凸部の幅との比（高さ／幅）で定義される。
このランダムな微細凹凸構造を適宜選択することで、出光の拡散角度を一軸方向もしくは等方的に任意に制御することができる。具体的には、凸部を独立した峰として形成することにより等方的な拡散が得られ、当該凸部の高さ（アスペクト比）を制御することにより拡散角度を制御できる。また、凸部を山脈状に形成することにより、尾根と直角方向の拡散角度を大きくし、尾根方向の拡散角度を小さくすることができる。そして、凸部のアスペクト比の制御にあたっては、凸部の高さだけでなくピッチを変更してもよく、微細凹凸構造７の部位によって、ピッチ及び／又はアスペクト比を変更することで、出光の拡散角度を制御できる。
【００３３】
光源１０からの光が、微細凹凸構造７に入射したときに、形状やピッチが類似した微細凹凸構造７においては、凸部のアスペクト比を大きくし、当該箇所における微細凹凸構造７の持つ拡散角度（凹凸構造自体の持つ拡散性能を拡散角度（ＦＷＨＭ）で表したもの）を大きくすることにより、入光面５ｆの法線方向に出射する光の量を増加させることができる。
このことから、微細凹凸構造７を構成する凸部のアスペクト比を部分的に増減することで出光面５ｆ’からの出光量を部分的に調節することができる。
例えば、出光部材５の光源１０に近い部分からの出光量が多く、明るい場合には、この明るい部分の微細凹凸構造のアスペクト比を小さくすることで出光量を少なくし、出光面５ｆ’の明るさむらを低減することができる。逆に、出光部材５の光源１０から遠い部分において、微細凹凸構造のアスペクト比を大きくすることで出光量を増すこともできる。
【００３４】
微細凹凸構造７の材料は、生産性や軽量化の観点から、樹脂であることが好ましく、樹脂の場合、金型を用いることで再現性よく形状を転写できる。
樹脂としては、金型形状の転写性の高い材料が好ましく、低粘度の紫外線硬化樹脂は転写性と生産性に優れ好適である。
【００３５】
図４においては、鏡６が光源１０に対向して設置されている。
鏡６においては、光源１０からの直接光及び入光面５ｆ上の微細凹凸構造７の頂部等でほぼ入光面５ｆに沿って反射する光をさらに反射する（図４中、Ｌ2）。
鏡６は、光源１０からの光に対し、略垂直に設置することが好ましいが、入光面５ｆ側にわずかに傾けることにより出光面５からの出光分布を調整することもできる。
【００３６】
（反射部材、反射面）
図１に示すように、反射部材３は、上述した出光部材５の入光面５ｆと対向するように設けられており、反射面３ｆは基本的に平面状である。
入光面５ｆに光源１０から入射した光は、主に出光面５ｆ’から面状照明装置の外側に出射されるが、一部は反射面３ｆ側に出射される。反射面３ｆはこの光を反射して、入光面５ｆを通り、面状照明装置の外側に出射するように構成されている。
なお、平面状とは、反射面３ｆが全体として曲面を形成しない、平板状であることを意味し、微細凹凸構造の存在を否定するものではない。例えば、入光面５ｆから反射面３ｆ側に出射された光を再帰反射させるための微細なプリズム形状の鏡等は、良好に使用できる。
【００３７】
反射面３ｆとしては、反射時の光の吸収が少ない素材により形成されていることが好ましく、可視光に対し、反射率が９０％以上を示す反射素材を選定することが好ましい。
このような素材としては、例えば、硫酸バリウムや気泡を含有する樹脂製反射シートや、屈折率の異なる誘電体薄膜を交互に積層した構造体、銀やアルミニウム、及びこれらの合金からなる金属皮膜等が挙げられる。
金属皮膜は、蒸着やスパッタリング等の、公知の真空成膜法を用いて製膜することにより、形成でき、さらにこの反射材による薄膜上に、誘電体薄膜からなる増反射膜を設けることが、反射率の向上や金属の保護のためにより好ましい。なお、誘電体薄膜も同様の真空成膜法を用いて形成することができる。
【００３８】
（面状照明装置の他の構成）
図６に、本実施形態の面状照明装置の他の一例の構成を示す。
図６に示すように、単一の出光部材５に対して、複数の光源１０と反射部材３を具備するユニットを設けた構成とすることにより、出光面の面積を容易に広げることができる。
特に、液晶テレビのバックライトにおいては、ユニットごとに明るさを調整することが可能となるために、コントラストの向上や消費電力の削減に効果的である。
なお、図６に示す構成においては、均一な出光を得るために、光源１０を隣接するユニットの下部側に設置して、各ユニット間を接続した。よって光源１０の格納スペースを確保するために、反射部材３を傾けた構成となっている。
【００３９】
（機能）
本実施形態の面状照明装置においては、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向に設けられている光源１０からの平行光が、入光面５ｆにおいて反射、屈折し、出光面５ｆ’から出光する。このとき、入光面５ｆ上に微細凹凸構造７が設けられた構成であるため、出光面５ｆ’から略垂直方向等の所望の方向への均一な出光が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の面状照明装置は、薄型の天井照明や看板、デジタルフォトフレーム、液晶テレビのバックライト等として、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４１】
１ 発光部
２ コリメータレンズ
３ 反射部材
３ｆ 反射面
４ 中空部
５ 出光部材
５ｆ 入光面
５ｆ’出光面
６ 鏡
７ 微細凹凸構造
１０ 光源
１０２ 偏光変換素子
１０３ 偏光ビームスプリッタ
１０４ 位相差板
１０６ 光反射面
１１１ 直線偏光板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示用のバックライトとして、直下方式とエッジランプ方式の２種類が知られており、薄型化を目的とする場合には、構造上の観点からエッジランプ方式がより有利である。
一般的なエッジランプ方式の面状照明装置は、線状の光源と導光板とを主たる構成要素としている。導光板とは、片方の主面にドット状の乱反射体を具備し、この乱反射体形成面（反射面）側とは反対側の主面を出光面とした透明樹脂からなる平板である。
前記エッジランプ方式の面状照明装置においては、この導光板の側面部に線状の光源を配設し、前記光源からの光を導光板内部に入射させ、反射面の乱反射体で乱反射させ、出光面に向かうようになされている。
【０００３】
一方、導光板を使用しないエッジランプ方式（以下、「中空方式」とも言う。）の面状照明装置についても、従来各種の提案がなされている。この中空方式の面状照明装置は、中空領域を隔てて出光面と反射面とが対向配置され、中空領域に隣接して当該中空領域へ光を出射させる線状の光源が設けられており、当該光源からの光を屈折、反射、拡散させて出光面に導光するようになされている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６５７４７２号公報
【特許文献２】特許第３２８０８２８号公報
【特許文献３】特開２００７−８７６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記中空方式の面状照明装置においては、光源からの距離が遠ざかるに従い、出光面の輝度が低下する傾向があり、輝度が面内で不均一化するという問題を有している。
【０００６】
上記中空方式の面状照明装置における出光面の輝度の不均一の問題に関し、上記特許文献１においては、中空の導光部を設け、当該導光部の底部側に設けられている光乱反射層の、光源から遠い部位を、上向きに傾斜させることによって、輝度の均一化を図っている。
しかし、光源からの距離に応じて光乱反射層の傾斜角を徐々に増加させるという、精密な角度制御が必要であり、また、光源から出射された出光面に平行な光を乱反射させるだけで出光面に向かわせていることから、出光方向が光源の反対側に偏りやすいという問題がある。
【０００７】
上記特許文献２に提案されている面状照明装置は、略平行に配置された一対の光源ユニット、下面側の反射・プリズム部、中空の空洞導光部、及び上面側の導光部を有している。
前記反射・プリズム部の上面側においては、４つの矩形板状のプリズムアレイ部を繋ぎ合わせることにより、峰部が形成されており、当該峰部は、両光源ユニットの長手方向に略平行となっており、かつ両光源ユニットの概ね中間に位置し、全体として切妻屋根状となっている。光源ユニットに近い外側の２つのプリズムアレイ部の各プリズムの稜線が、前記切妻屋根の直線状の峰部と、略直角に交差するように形成されている。光源ユニットから遠い内側の２つのプリズムアレイ部は、各プリズムの稜線が前記切妻屋根の直線状の峰部と略平行となる構成となっている。前記反射・プリズム部の下面側においては、反射部材が敷設された構造を有している。
上記構造により、面状照明装置からの出光の均一化を図っている。
しかし、引用文献２に提案されている面状照明装置は、構造が複雑で多くの光学部材が必要であるという問題を有している。
【０００８】
また、上記特許文献３において提案されている面状照明装置は、中空領域を隔てて対向配置された拡散板と反射部材と、中空領域に隣接し当該中空領域へ出射させるように直線状に配列させた複数の発光ダイオードと、当該発光ダイオードからの光の出射方向に配置された長尺の平凸型シリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズの両端側に形成されたプリズムとを具備しており、シリンドリカルレンズからの出光の平行度を高める技術が開示されている。
しかし、引用文献３に提案されている面状照明装置は、光源からの光を反射部材で反射させ、これに対向する拡散板で拡散させて出光させる、という一般的な手法により出光させているため、効率的で均一な出光を得ることは未だ不十分であるという問題を有している。
【０００９】
そこで本発明においては、構造が簡易で、出光面から所望の方向への均一な出光を可能とする中空方式の面状照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記の従来技術の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、線状で平行光を出射する光源と、該光源が出射する平行光を反射、屈折させて出光させる微細凹凸構造が、入光面及び／又は出光面に設けられた出光部材とを具備する面状照明装置によって、上述した従来技術の問題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は下記の通りである。
【００１１】
〔１〕
入光面と出光面とを有する平面状の出光部材と、
反射面を有する平面状の反射部材と、
光源と、
を具備し、
前記出光部材の入光面と、前記反射部材の反射面とが、中空部を介して対向するように配置されており、
前記光源は、前記入光面及び出光面に対して垂直の側方向に設けられており、
前記光源が、線状で、かつ平行光を出光する線状平行光源であり、
前記光源から出光される平行光が、前記出光部材の入光面に対して入射角８０〜８９．５度で照射されるようになされており、
前記出光部材の入光面及び／又は出光面には、前記平行光を反射、屈折させる微細凹凸構造が設けられている面状照明装置。
〔２〕
前記微細凹凸構造は、ピッチが１〜１００μｍで、アスペクト比が０．５〜３である凸部のパターンにより構成されている前記〔１〕に記載の面状照明装置。
〔３〕
前記微細凹凸構造は、レーザ光の干渉によるスペックルパターンに由来するランダムな凹凸構造である前記〔１〕又は〔２〕に記載の面状照明装置。
〔４〕
前記微細凹凸構造は、前記凸部のピッチ及び／又はアスペクト比の数値範囲が互いに異なる複数の領域を有している前記〔２〕又は〔３〕に記載の面状照明装置。
〔５〕
前記微細凹凸構造は、前記凸部のピッチ及び／又はアスペクト比が、連続的に増加又は減少するように形成されている前記〔４〕に記載の面状照明装置。
〔６〕
前記光源が、発光部とコリメータレンズとを具備しており、前記発光部が発光ダイオードである前記〔１〕乃至〔５〕のいずれか一に記載の面状照明装置。
〔７〕
前記光源が、直線偏光を出光する前記〔１〕乃至〔６〕のいずれか一に記載の面状照明装置。
〔８〕
１つの出光部材に対して、複数の光源及び反射部材が設けられている前記〔１〕乃至〔７〕のいずれか一に記載の面状照明装置。
〔９〕
前記光源から前記出光部材の入光面への入射角度を調整する入射角制御手段を、さらに具備している前記〔１〕乃至〔８〕のいずれか一に記載の面状照明装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、構造が簡易で、出光面から所望の方向への均一な出光を可能とする中空方式の面状照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の面状照明装置の一例の概略斜視図を示す。
【図２】入光面５ｆに対する光Ｌの入射角θの説明図を示す。
【図３】本実施形態の面状照明装置の光源の一例の模式的概略図を示す。
【図４】本実施形態の面状照明装置の一例の要部の概略断面図を示す。
【図５】スペックルパターンを用いて形成した微細凹凸構造の一例の顕微鏡写真を示す。
【図６】本実施形態の面状照明装置の他の一例の要部の概略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と言う。）について、図面を参照して説明する。
なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
また、各図面中、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、さらに図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
さらに、本明細書において、「略」を付した用語は、当業者の技術常識の範囲内でその「略」を除いた用語の意味を示すものであり、「略」を除いた意味自体をも含むものとする。
【００１５】
〔面状照明装置〕
図１に、本実施形態の面状照明装置の一例の概略斜視図を示す。
本実施形態の面状照明装置は、入光面５ｆと出光面５ｆ’とを有する平板状の出光部材５と、平面状の反射面３ｆを有する反射部材３と、光源１０とを具備している。
前記出光部材５の入光面５ｆと、前記反射部材３の反射面３ｆとが、中空部４を介して対向するように配置されており、前記光源１０は、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向に設けられている。
前記光源１０は、線状で、かつ平行光を出光する線状平行光源であり、前記光源から出光される平行光Ｌが、図２に示すように、前記入光面５ｆに対して入射角θ＝８０〜８９．５°で照射されるようになされている。なお、入射角θとは、入光面５ｆの法線と平行光Ｌとが成す角である。
前記出光部材の入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’には、前記平行光を反射、屈折させる微細凹凸構造（図示せず）が設けられている。
【００１６】
（光源）
光源１０は、発光部１とコリメータレンズ２とを具備しており、図１に示すように、発光部１の出光部が高さｈで幅ｗの線状平行光源である。
ここで、線状平行光源とは、出光ビームの光進行方向の垂直断面形状が線状で、光量が光源からの距離によって変化しない光源を意味するが、実用的には、高さｈ方向の半値角で５度以下であれば平行光源であるものとする。
【００１７】
光源１０を構成する発光部１は、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向に設けられており、コリメータレンズ２は、発光部１の出光部付近に設置され、出光を平行光にする機能を有している。
本実施形態の面状照明装置においては、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向から入射した平行光が、出光部材５の入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’に形成されている微細凹凸構造で反射、屈折し、微細凹凸構造の拡散性能によって決定される方向に出光する。
【００１８】
発光部１は、高さｈがコリメータレンズ２よりも低く、コリメータレンズ２に向かって出光し、幅ｗ方向に略連続的に発光するものであることが好ましい。発光部１としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を幅ｗ方向に小間隔で一列に並べた構成等が挙げられる。
【００１９】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、発光幅を狭くすることが容易で、一方向に出光する。
また、発光体１の構成材料として蛍光体を含有する樹脂を線状に連結させた蛍光体含有封止材を用いることにより、線状に蛍光発光する発光部１を形成できる。
さらに、ＬＥＤは、出光側への放熱が少ないためにコリメータレンズ２を樹脂化できる。これらの利点から、ＬＥＤは、発光部１として特に好ましい。
ＬＥＤを線状に並べる場合、発光部１の幅ｗ方向の明るさムラを低減化するためには、できるだけ幅ｗ方向に線状に連続して発光させることが好ましいが、連続化が困難である場合には、幅ｗ方向に選択的に光を拡散させる一方向拡散層（図示せず）を、発光部１とコリメータレンズ２との間に挿入することが好ましい。
また、ＬＥＤとしては、発光部１の高さｈ及び幅ｗの両方向への出射光の拡散を低減化し、より平行光に近づけるために、個別のＬＥＤの近くに小さなレンズや反射材を設け、該ＬＥＤと一体化された構造とし、これらを線状に並べることも好ましい。
【００２０】
コリメータレンズ２は、上記のように発光部１からの光を平行光にする機能を有している。これにより、入光面５ｆに対し、均一に光を配分することができる。
入光面５ｆに対し、入射光が均一に配分されることにより、面状照明装置の明るさムラを効果的に低減化できる。
【００２１】
コリメータレンズ２は、シリンドリカルレンズや列状の複数小型レンズ等のレンズで構成することができ、コリメータレンズ２の焦点に、発光部１を設置する。
【００２２】
前記平行光は、入光面５ｆへの入光量を均一にするために、光源１０からの距離により大きく変わる傾向のある拡散成分を低減化させ、平行度を高めることが好ましい。
光源１０から出光した光の拡散角は、高さｈ方向においては、半値角で５度以下であるものとし、３度以下が好ましい。
高さｈ方向の平行度を高めるには、例えば、後述のようにコリメータレンズ２を最適化することが好ましい。すなわち、コリメータレンズ２に球面収差の少ない非球面レンズを使用したり、コリメータレンズ２の球面収差の少ない中心部分を使用したりすることが好ましく、具体的にはコリメータレンズ２に半円断面を持つシリンドリカルレンズを使用した場合、中心軸から半円断面の半径方向に±２０度以下、さらには±１０度以下の部分（すなわち、中心近傍部分）を使用することが好ましい。この場合、あらかじめ発光部１の近くに別のレンズを設け、シリンドリカルレンズ２の中心部分に光が向かうよう集光をする。
また、光源１０から出光した光の拡散角は、幅ｗ方向においては、半値角で１００度以下であることが好ましく、５０度以下がより好ましく、２０度以下がさらに好ましい。幅ｗ方向の光源１０から出光した光の拡散角の半値角が比較的大きい場合には、例えば、光源１０の幅ｗ方向と垂直な方向にある面状照明装置の側面部に所定の反射材（図示せず）を設置したり、発光部１とコリメータレンズ２との間に光反射率の高い材料で構成したルーバや透明材料からなるプリズム状の導光・反射体（図示せず）を挿入したりしてもよい。
光源１０の幅ｗ方向と垂直な方向に所定の反射材を設けることにより、幅ｗ方向に拡散した光を有効利用することができる。また、ルーバや導光・反射体により、拡散角の半値角を小さくすることができる。なお、ルーバや導光・反射体は高さｈ方向の半値角を小さくするのにも有効である。
【００２３】
光源１０の小型化を図るためには、コリメータレンズ２として円柱レンズ、半円柱レンズ等の焦点距離の短いレンズを用いることが好ましく、また、ＬＥＤを発光部１とする場合、ＬＥＤの高さを２ｍｍ以下にすることが好ましく、１ｍｍ以下にすることがより好ましい。
【００２４】
図３に、本実施形態の面発光装置を構成する光源１０の他の構成例を示す。
図３においては、光源（線状平行光源）１０の出光を直線偏光にするために、偏光ビームスプリッタ１０３、位相差板１０４、光反射面１０６、直線偏光板１１１からなる偏光変換素子１０２を、コリメータレンズの出光側に設けた構成を示している。
このような構成とすることにより、偏光ビームスプリッタ１０３によりＰ偏光とＳ偏光とを分けＰ偏光のみを透過させることができる。Ｓ偏光は光反射面１０６によって反射し、さらに位相差板１０４によってＰ偏光になり、直線偏光板１１１を透過して最終的にＰ偏光の平行光が効率的に得られる。
直線偏光の面状照明装置は、液晶テレビのバックライトに適しており、各種光学フィルムを省略することができる。
【００２５】
（出光部材）
本実施形態の面状照明装置は、図１に示すように、入光面５ｆ、出光面５ｆ’を有する出光部材５と、反射面３ｆを有する反射部材３とが、中空部４を介して、出光部材の入光面５ｆと反射部材の反射面３ｆが対向するように配置されている。
図４の模式図に示すように、出光部材５には、入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’に、前記平行光Ｌを反射屈折させる微細凹凸構造７が設けられている。
なお、図４の例においては、入光面５ｆ側に微細凹凸７が設けられている。
【００２６】
図２に示すように、光源１０から出光される平行光Ｌは、出光部材５の入光面５ｆの法線(図２中の破線)に対して入射角θで照射するようになされている。
ここで、入射角θは８０〜８９．５度である。
入射角θは、平行光Ｌの光ビーム厚み(発光部１の高さｈ方向の厚み)をＨ´、出光部材５の長さをＡとしたときに、ほぼｔａｎ（９０−θ）＝Ｈ´／Ａの関係式で与えられる。つまり、出光部材５の入光面５ｆに対し、斜めから平行光Ｌが照射されることで、光ビームの厚み方向の照射長さが拡大される。そして、光ビームの厚み方向の照射長さが、出光部材５の長さＡとほぼ等しくなるように設置される。こうすることで、出光部材５の入光面５ｆに照射され、入光する光量が全面にわたり均一となり、出光面５ｆ’からの出光が均一なものとなる。
光ビーム厚みＨ´が大きい場合、入射角θを減らすことが可能であるが、装置全体の厚みが増すことから、実用的には入射角θは８０度以上といえる。また、入射角θを増せば、装置厚みを低減することが可能であるが、ほぼ水平方向から光を入射すると出光部材５の入光面５ｆにおける反射が大きくなったり、出光面５ｆ’の輝度が低下したりするため、８９．５度以下が好ましい。
図２に示す角θは、光源から出射される平行光の方向を、水平面に対して傾斜させることにより制御することもでき、光源から出射される平行光の方向は変えず、入光面５ｆを傾斜させることにより制御することもできる。
【００２７】
なお、光源１０から出光部材５の入光面５ｆへの入射角度を調整する入射角制御手段をさらに設けてもよい。
入射角制御手段としては、例えば、光源１０の取り付け部分のネジ等が挙げられる。このネジにより光源１０の向きを制御し、平行光の入光面５ｆへの入射角度を微調整することができる。
【００２８】
光源１０からの平行光は、図１中に示す中空部４を通過し、出光部材５の入光面５ｆに当たり、図４に示すように、入光面５ｆ上の微細凹凸構造７により反射、屈折して、出光部材５の出光面５ｆ’から上方に出光（図４中のＬ1）する。
本実施形態の面状照明装置は、光源からの光が平行光であり、入光面５ｆに対して均一に入光し、かつ出光部材５に形成した微細凹凸構造によって均一な反射・屈折特性が得られているので、出光面の全面に亘って均一な出光が得られる。
【００２９】
入光面５ｆは、基本的に平面状であって、当該入光面５ｆ及び／又は出光面５ｆ’に、透明素材からなる微細凹凸構造７が表面に形成されている。
入光面５ｆが平面状であることから、均一な出光が可能となる。
ここで、平面状とは、入光面５ｆが全体として曲面を形成しない、平板状であることを意味し、微細凹凸構造７の存在を否定するものではない。
図４に示すように、微細凹凸構造７は、多数の透明微細突起部からなり、突起の斜面から入射した光源１０からの光は、突起内で反射、屈折し、上方、すなわち入光面５ｆの法線方向に向きを変え、出光面５ｆ’から出射する。
微細凹凸構造７は、基本的に光源１０からの光が直接照射されるように入光面５ｆに配置するが、出光の量や方向を制御するために出光面５ｆ’にも形成してもよい。また、入光面５ｆを平滑として出光面５ｆ’のみに微細凹凸構造を形成してもよい。
【００３０】
微細凹凸構造７は、多数の微細突起部からなる構造で、突起部の形状は、略円錐状、略球状、略楕円体状、略レンチキュラーレンズ状、略放物線状のいずれでもよく、各突起部は、規則的に配列していても、不規則に配列していてもよい。
また、突起部間は、連続的な曲面でつながっていてもよい。また、ランダムな凹凸が連続的な曲面でつながっている構造も、好ましく用いることができる。
このランダムな凹凸構造としては、干渉露光によるスペックルパターンを用いて形成される微細な３次元構造であることが好ましい。
【００３１】
図５は、スペックルパターンを用いて形成した微細凹凸構造７の一例の顕微鏡写真である。
干渉露光によるスペックルパターンを用いて形成される微細な３次元構造は、機械加工では困難であった１０μｍ以下の微細な凹凸構造の形成に適している。特に、非平面スペックルを用いて凹凸を形成する方法は、部位に応じて拡散性能を変えるような場合に、適した製法である。また、マイクロレンズのような等方的な形状や、レンチキュラーレンズのような異方的な形状も容易に形成することができる。
微細凹凸構造７は、均一な出光やモアレ抑制等の観点から、高さ及びピッチがランダムであることが好ましい。
【００３２】
微細凹凸構造７の具体的なサイズとしては、平均値としてピッチが１〜１００μｍであることが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましく、アスペクト比は０．５〜３であることが好ましい。
アスペクト比は、凸部高さと、凸部高さの１／２の位置における凸部の幅との比（高さ／幅）で定義される。
このランダムな微細凹凸構造を適宜選択することで、出光の拡散角度を一軸方向もしくは等方的に任意に制御することができる。具体的には、凸部を独立した峰として形成することにより等方的な拡散が得られ、当該凸部の高さ（アスペクト比）を制御することにより拡散角度を制御できる。また、凸部を山脈状に形成することにより、尾根と直角方向の拡散角度を大きくし、尾根方向の拡散角度を小さくすることができる。そして、凸部のアスペクト比の制御にあたっては、凸部の高さだけでなくピッチを変更してもよく、微細凹凸構造７の部位によって、ピッチ及び／又はアスペクト比を変更することで、出光の拡散角度を制御できる。
【００３３】
光源１０からの光が、微細凹凸構造７に入射したときに、形状やピッチが類似した微細凹凸構造７においては、凸部のアスペクト比を大きくし、当該箇所における微細凹凸構造７の持つ拡散角度（凹凸構造自体の持つ拡散性能を拡散角度（ＦＷＨＭ）で表したもの）を大きくすることにより、入光面５ｆの法線方向に出射する光の量を増加させることができる。
このことから、微細凹凸構造７を構成する凸部のアスペクト比を部分的に増減することで出光面５ｆ’からの出光量を部分的に調節することができる。
例えば、出光部材５の光源１０に近い部分からの出光量が多く、明るい場合には、この明るい部分の微細凹凸構造のアスペクト比を小さくすることで出光量を少なくし、出光面５ｆ’の明るさむらを低減することができる。逆に、出光部材５の光源１０から遠い部分において、微細凹凸構造のアスペクト比を大きくすることで出光量を増すこともできる。
【００３４】
微細凹凸構造７の材料は、生産性や軽量化の観点から、樹脂であることが好ましく、樹脂の場合、金型を用いることで再現性よく形状を転写できる。
樹脂としては、金型形状の転写性の高い材料が好ましく、低粘度の紫外線硬化樹脂は転写性と生産性に優れ好適である。
【００３５】
図４においては、鏡６が光源１０に対向して設置されている。
鏡６においては、光源１０からの直接光及び入光面５ｆ上の微細凹凸構造７の頂部等でほぼ入光面５ｆに沿って反射する光をさらに反射する（図４中、Ｌ2）。
鏡６は、光源１０からの光に対し、略垂直に設置することが好ましいが、入光面５ｆ側にわずかに傾けることにより出光面５からの出光分布を調整することもできる。
【００３６】
（反射部材、反射面）
図１に示すように、反射部材３は、上述した出光部材５の入光面５ｆと対向するように設けられており、反射面３ｆは基本的に平面状である。
入光面５ｆに光源１０から入射した光は、主に出光面５ｆ’から面状照明装置の外側に出射されるが、一部は反射面３ｆ側に出射される。反射面３ｆはこの光を反射して、入光面５ｆを通り、面状照明装置の外側に出射するように構成されている。
なお、平面状とは、反射面３ｆが全体として曲面を形成しない、平板状であることを意味し、微細凹凸構造の存在を否定するものではない。例えば、入光面５ｆから反射面３ｆ側に出射された光を再帰反射させるための微細なプリズム形状の鏡等は、良好に使用できる。
【００３７】
反射面３ｆとしては、反射時の光の吸収が少ない素材により形成されていることが好ましく、可視光に対し、反射率が９０％以上を示す反射素材を選定することが好ましい。
このような素材としては、例えば、硫酸バリウムや気泡を含有する樹脂製反射シートや、屈折率の異なる誘電体薄膜を交互に積層した構造体、銀やアルミニウム、及びこれらの合金からなる金属皮膜等が挙げられる。
金属皮膜は、蒸着やスパッタリング等の、公知の真空成膜法を用いて製膜することにより、形成でき、さらにこの反射材による薄膜上に、誘電体薄膜からなる増反射膜を設けることが、反射率の向上や金属の保護のためにより好ましい。なお、誘電体薄膜も同様の真空成膜法を用いて形成することができる。
【００３８】
（面状照明装置の他の構成）
図６に、本実施形態の面状照明装置の他の一例の構成を示す。
図６に示すように、単一の出光部材５に対して、複数の光源１０と反射部材３を具備するユニットを設けた構成とすることにより、出光面の面積を容易に広げることができる。
特に、液晶テレビのバックライトにおいては、ユニットごとに明るさを調整することが可能となるために、コントラストの向上や消費電力の削減に効果的である。
なお、図６に示す構成においては、均一な出光を得るために、光源１０を隣接するユニットの下部側に設置して、各ユニット間を接続した。よって光源１０の格納スペースを確保するために、反射部材３を傾けた構成となっている。
【００３９】
（機能）
本実施形態の面状照明装置においては、前記入光面５ｆ及び出光面５ｆ’に対して垂直の側方向に設けられている光源１０からの平行光が、入光面５ｆにおいて反射、屈折し、出光面５ｆ’から出光する。このとき、入光面５ｆ上に微細凹凸構造７が設けられた構成であるため、出光面５ｆ’から略垂直方向等の所望の方向への均一な出光が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の面状照明装置は、薄型の天井照明や看板、デジタルフォトフレーム、液晶テレビのバックライト等として、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４１】
１ 発光部
２ コリメータレンズ
３ 反射部材
３ｆ 反射面
４ 中空部
５ 出光部材
５ｆ 入光面
５ｆ’出光面
６ 鏡
７ 微細凹凸構造
１０ 光源
１０２ 偏光変換素子
１０３ 偏光ビームスプリッタ
１０４ 位相差板
１０６ 光反射面
１１１ 直線偏光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入光面と出光面とを有する平面状の出光部材と、
反射面を有する平面状の反射部材と、
光源と、
を具備し、
前記出光部材の入光面と、前記反射部材の反射面とが、中空部を介して対向するように配置されており、
前記光源は、前記入光面及び出光面に対して垂直の側方向に設けられており、
前記光源が、線状で、かつ平行光を出光する線状平行光源であり、
前記光源から出光される平行光が、前記出光部材の入光面に対して入射角８０〜８９．５度で照射されるようになされており、
前記出光部材の入光面及び／又は出光面には、前記平行光を反射、屈折させる微細凹凸構造が設けられている面状照明装置。
【請求項２】
前記微細凹凸構造は、
ピッチが１〜１００μｍで、アスペクト比が０．５〜３である凸部のパターンにより構成されている請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記微細凹凸構造は、レーザ光の干渉によるスペックルパターンに由来するランダムな凹凸構造である請求項１又は２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記微細凹凸構造は、
前記凸部のピッチ及び／又はアスペクト比の数値範囲が互いに異なる複数の領域を有している請求項２又は３に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記微細凹凸構造は、
前記凸部のピッチ及び／又はアスペクト比が、連続的に増加又は減少するように形成されている請求項４に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記光源が、発光部とコリメータレンズとを具備しており、前記発光部が発光ダイオードである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記光源が、直線偏光を出光する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の面状照明装置。
【請求項８】
１つの出光部材に対して、複数の光源及び反射部材が設けられている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記光源から前記出光部材の入光面への入射角度を調整する入射角制御手段を、さらに具備している請求項１乃至８のいずれか一項に記載の面状照明装置。
【請求項１】
入光面と出光面とを有する平面状の出光部材と、
反射面を有する平面状の反射部材と、
光源と、
を具備し、
前記出光部材の入光面と、前記反射部材の反射面とが、中空部を介して対向するように配置されており、
前記光源は、前記入光面及び出光面に対して垂直の側方向に設けられており、
前記光源が、線状で、かつ平行光を出光する線状平行光源であり、
前記光源から出光される平行光が、前記出光部材の入光面に対して入射角８０〜８９．５度で照射されるようになされており、
前記出光部材の入光面及び／又は出光面には、前記平行光を反射、屈折させる微細凹凸構造が設けられている面状照明装置。
【請求項２】
前記微細凹凸構造は、
ピッチが１〜１００μｍで、アスペクト比が０．５〜３である凸部のパターンにより構成されている請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記微細凹凸構造は、レーザ光の干渉によるスペックルパターンに由来するランダムな凹凸構造である請求項１又は２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記微細凹凸構造は、
前記凸部のピッチ及び／又はアスペクト比の数値範囲が互いに異なる複数の領域を有している請求項２又は３に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記微細凹凸構造は、
前記凸部のピッチ及び／又はアスペクト比が、連続的に増加又は減少するように形成されている請求項４に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記光源が、発光部とコリメータレンズとを具備しており、前記発光部が発光ダイオードである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記光源が、直線偏光を出光する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の面状照明装置。
【請求項８】
１つの出光部材に対して、複数の光源及び反射部材が設けられている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記光源から前記出光部材の入光面への入射角度を調整する入射角制御手段を、さらに具備している請求項１乃至８のいずれか一項に記載の面状照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−７４３０９（Ｐ２０１２−７４３０９Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９６７１（Ｐ２０１０−２１９６７１）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
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