JP2007109608A - 照明装置及びそれを用いた表示装置 - Google Patents
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Abstract
一性を改善しかつ光制御部材の反りやたわみを防止する。
【解決手段】複数の線状光源と、前記線状光源からの光を反射する反射板と、光入射面及び/又は光出射面に凹凸形状を有し、前記線状光源および前記反射板からの光を屈折透過および反射する光制御部材と、光制御部材を保持する突起とから少なくとも構成される照明装置において、該突起が光透過性材料からなり、突起の水平断面が円形形状であって、光制御部材と接する突起先端部の直径が1mm以下であることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
すなわち、本発明は、複数の線状光源と、前記線状光源からの光を反射する反射板と、光入射面及び/又は光出射面に凹凸形状を有し、前記線状光源および前記反射板からの光を屈折透過および反射する光制御部材と、光制御部材を保持する突起とから少なくとも構成される照明装置において、該突起が光透過性材料からなり、突起の水平断面が円形形状であって、光制御部材と接する突起先端部の直径が1mm以下である照明装置である。なお、本明細書においては、光制御部材の主面に平行な面で突起を切断した断面のことを「突起の水平断面」と称することとする。
また、上記光制御部材の入射面の法線方向に対して所定の角度α=Tan-1{(D/2)/H}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、前記法線方向から入射した光の場合の全光線透過率の1.05倍〜3倍、即ち、上記線状光源に対向する真上位置に入射する光の全光線透過率よりも適度に高くなる。従って、前記光制御部材から出射する光エネルギーの出射面内分布が均一化される。また、入射面上の任意の点で好ましい光学的性質が得られる。
本発明の照明装置は、複数の線状光源と、前記線状光源からの光を反射する反射板と、光入射面及び/又は光出射面に凹凸形状を有し、前記線状光源および前記反射板からの光を屈折透過および反射する光制御部材と、光制御部材を保持する突起とから少なくとも構成される照明装置であって、該突起が光透過性材料からなり、突起の水平断面が円形形状で、光制御部材と接する突起先端部の直径が1mm以下であることを特徴とする。
まず、図1に、本発明の一つの実施形態例である液晶表示装置用バックライト照明装置の横断面図を示す。図1に示された実施態様においては、バックライト照明装置(バックライトモジュール)Aは冷陰極管等の線状光源C、光制御部材B、反射板D、及び突起Eから構成される。
次に、図2及び図3には、図1の突起が配置された近傍部分に相当する具体的な態様の拡大図を、図4には、光制御部材を取り外したバックライト装置を上方から見た図を、そして、図5には、好ましい態様の光制御部材を取り付けた状態のバックライト装置を斜め上方から見た部分拡大図をそれぞれ模式的に示す。
本発明の一態様である照明装置では、図6、7に示すように線状光源からの光は光制御部材で直接屈折透過および反射して進む。このため、突起の水平断面が四角形等の所謂エッジを有する形状の場合、エッジの両側で光線の進む方向が急激に変化するため、光制御部材の出射面で突起の影が発生し易くなる。一方、突起の水平断面が比較的扁平な楕円形状の場合、線状光源からの突起を通過した光の広がり状態が楕円の長軸方向と短軸方向で大きく異なるため、この場合にも観察する方向により突起の影が発生し易くなる。つまり、突起の水平断面形状をほぼ円形とすることにより、あらゆる方向から観察した場合であっても、突起の影を認識しがたくなり好ましい。
凹凸形状裾部の傾きをγ、光制御部材への入射角度をφ1、光制御部材の屈折率をnとすると図10に示す様に、光制御部材の凹凸形状の一方の裾部から透過する光の光制御部材法線方向に対する角度φ5は下記の通り求めることが出来る。
φ2=Sin−1{(sinφ1)/n}
φ3=γ−φ2
φ4=Sin−1(n×sinφ3)
φ5=φ4−γ
すなわち、φ5=Sin−1(n・sin(γ−Sin−1((1/n)・sinφ1)))―γ
本発明の主旨から光線の出射方向は正面方向であることが好ましい。従って、φ1=αの場合、−15°≦φ5≦15°であることが望ましい。また−10°≦φ5≦10°であることがより望ましい。さらには−5°≦φ5≦5°となるようにγを選択することが好適である。
(光制御部材の作製)
線状光源と対向する光入射面に平坦である面が形成され、出光面に図8における2つの略直線の延長線がなす角θ=50°、P1=260μm、A1=182μmのシリンドリカル状の突起が形成されることを特徴とする光制御部材は、以下のようにして作製した。
株式会社製 商品名“トスパール”2000B、屈折率:1.420)を0.15質量部添加した厚み2mmの(メタ)アクリルスチレン系共重合樹脂板(使用樹脂:電気化学工業株式会社製 商品名“TXポリマー”TX−800S、屈折率:1.549)を押し出し成形により作製し、前記プリズム形状を紫外線硬化樹脂で転写したポリカーボネートフィルムを同様に貼り合わせて、凸形状のプリズムが形成された光制御部材(B−2)を得た。
株式会社製 商品名“トスパール”2000B、屈折率:1.420)を1.0質量部添加した厚み2mmの(メタ)アクリルスチレン系共重合樹脂板(使用樹脂:電気化学工業株式会社製 商品名“TXポリマー”TX−800S、屈折率:1.549)を押し出し成形により作製し、前記プリズム形状を紫外線硬化樹脂で転写したポリカーボネートフィルムを同様に貼り合わせて、凸形状のプリズムが形成された光制御部材(B−3)を得た。
上記で得られた光制御部材を、凸状プリズムが形成された面を線状光源側と反対に向け、線状光源である冷陰極管の長手方向と凸状プリズム稜線が略一致する方向に設置し、図18に示すようにその上に光拡散シートF(恵和株式会社製 商品名“オパル”BS−700)を重ね合わせた。なお、線状光源Cならびに反射板Dは市販の液晶テレビセット(ソニー株式会社製 商品名KDL−L32HVX)のバックライト装置を用いた。
(a)突起による影については、目視での評価を行い、その結果を表1に示した。
(b)バックライトの明るさを示す輝度については、色彩輝度計(株式会社トプコン社製 BM−5A)により測定し、その結果を表1に示した。
バックライト装置(ソニー株式会社製 商品名KDL−L32HVX)付属の突起に代え、アクリル樹脂(株式会社クラレ製 商品名“パラグラス”透明板6mmt)を使用して、図19(a)に示す水平断面形状が円形の径3mm、先端径1mmφの突起を旋盤により切削加工し作製した。この突起を前記バックライト装置に両面テープを用いて貼り付け固定した。取り付け位置は、図1に示すように、線状光源の中間位置とした。
光制御部材(B−1)と組み合わせたとき、突起と光制御部材の接する位置に、突起に起因する影は視認できなかった。また、表1に示すように測定輝度は高い値であった。
実施例1の突起を用い、光制御部材(B−2)と組み合わせて、実施例1と同様に評価した。突起と光制御部材の接する位置に突起に起因する影は、実施例1と同様に視認できなかった。また、表1に示すように測定輝度も比較的は高い値であった。
実施例1で使用したバックライト装置に付属の突起(白色不透明:形状は実施例1と同じ)を用いて、光制御部材(B−1)を組み合わせて評価を行った。その結果、突起と光制御部材の接する位置に、突起に起因する影が明瞭に発生していた。
比較例1の突起を用い、光制御部材(B−3)と組み合わせた。突起と光制御部材の接する位置に突起に起因する影は視認できなかったが、表1に示すように測定輝度は低い値となった。
実施例1で使用したバックライト装置付属の突起に代え、アクリル樹脂(株式会社クラレ製 商品名“パラグラス”透明板6mmt)を使用して、図19(b)に示すような水平断面の形状が円形で先端径3mmφの突起を旋盤により切削加工し作製した。この突起を前記バックライト装置に両面テープを用いて貼り付け固定した。取り付け位置は、図1に示すように、線状光源の中間位置とした。
光制御部材(B−1)と組み合わせたとき、突起と光制御部材の接する位置に、突起に起因する影が明瞭に確認された。
B 光制御部材
C 線状光源(冷陰極管)
D 反射板
E 突起
2 凹凸形状
10 凹凸形状頂部
11 凹凸形状裾部
12 入射光
13 出射光
14 垂直入射光
15 入射面
16 反射光
Claims (6)
- 複数の線状光源と、前記線状光源からの光を反射する反射板と、前記線状光源および前記反射板からの光を屈折透過および反射する光制御部材と、前記光制御部材を保持する突起とから少なくとも構成される照明装置において、光入射側から光出射側に向かって前記反射板、線状光源及び光制御部材がこの順に配置され、前記突起が光透過性材料からなり、突起の水平断面が円形形状であって、光制御部材と接する突起先端部の直径が1mm以下であり、該光制御部材が主として受光する光入射面と、主として出光する光出射面とを備え、光入射面及び/又は光出射面に凹凸形状を有し、任意の線状光源Mとその最近傍にある別の線状光源Nとの間の距離をD、該線状光源Mと前記光制御部材との距離をHとした場合、前記入射面上の任意の点に該入射面の法線方向に対して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、前記入射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〜3倍であることを特徴とする照明装置。
- 上記光制御部材の入射面の法線方向に対し角度αで入射した光の10〜50%は、出射面の法線方向と成す角度が−15°〜+15°の範囲で出射することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 上記光制御部材の入射面が平坦であり、出射面に前記凹凸形状が形成されており、該出射面に直交し、該凹凸形状の頂部を含む、少なくとも所定の一方向における断面の光出射部分における輪郭線が、該光制御部材の屈折率がnであるとき、該輪郭線の傾きθ2が0≦|Sin−1(n・sin(θ2−Sin−1((1/n)・sinα)))−θ2|≦(π/12)を満たし、前記傾きθ2がSin−1(1/n)未満である領域Xを含み、該領域Xは前記凹凸形状の頂部を含み、該領域Xの出射面と平行な方向成分の長さxと輪郭線全体の該出射面と平行な方向成分の長さPの割合が0.15〜0.80であることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置
- 上記光制御部材は、上記出射面に直交し、かつ、上記凹凸形状の頂部を含む、少なくとも所定の一方向に沿った断面の光出射部分における輪郭線が、延長線の交差する角度θが鋭角である2つの略直線と、該2つの略直線の各一端同士を結ぶ凸状の曲線とを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の照明装置。
- 上記光制御部材の出射面上に複数の凹凸形状が形成され、該出射面に直交し、かつ、該出射面上の前記凹凸形状の頂部を含む、前記線状光源と平行な方向で断面した光出射部分における稜線が、前記線状光源に対して平行な方向に延びる直線であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の照明装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の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表示装置。
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