WO2007000962A1

WO2007000962A1 - 照明装置およびこれに用いられる光制御部材並びにこれらを用いた画像表示装置

Info

Publication number: WO2007000962A1
Application number: PCT/JP2006/312698
Authority: WO
Inventors: Satoko Horikoshi; Ikuo Onishi; Shigeki Kikuyama; Yoshiki Mukoo; Tsuyoshi Kanda
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2007-12-29
Also published as: US7744235B2; TWI417612B; EP1900996A4; EP1900996B1; US20090225538A1; EP1900996A1; KR100928171B1; TW200707021A; KR20080026196A

Abstract

大型化への対応が容易で、光源と他の部材の厳密な位置合わせなく正面方向の輝度ムラが解消され、生産性の改善や薄型化などに有利な照明装置の提供を目的とする。線状光源の中心間の距離をＤ、線状光源と光制御部材との距離をＨ、Ｘ方向の位置座標Ｘ（光源位置をＸ＝０とする）における法線方向への出光強度を表した関数をｆ（Ｘ)とし、ｇ（Ｘ）＝ｆ（Ｘ－Ｄ）＋ｆ（Ｘ）＋ｆ（Ｘ＋Ｄ）としたとき、－Ｄ／２≦Ｘ≦Ｄ／２の範囲で、ｇ（Ｘ）minとｇ（Ｘ）maxの比が０．６以上であり、Ｘの最小値Ｘminが－３．０Ｄ≦Ｘmin≦－０．５Ｄの範囲であり、最大値Ｘmaxが０．５Ｄ≦Ｘmax≦３．０Ｄの範囲であり、任意の凸部のＸ方向の断面形状が、Ｄ、ＨおよびＸから求まる特定の関係で表される（２Ｎ＋１）個の傾きの異なる領域からなることを特徴とする照明装置を用いる。

Description

明細書

照明装置およびこれに用いられる光制御部材並びにこれらを用いた画像表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、複数の線状光源からなる照明装置及びこれを用いた画像表示装置に関するものであり、特に大型で高輝度と輝度均一性が要求される照明看板装置、液晶ディスプレイ装置等に好適に用いられる照明装置および画像表示装置に関するものである。

背景技術

[0002] 画像表示装置用の照明装置を例に取ると、導光板の側端に配した光源の光を導光板で正面方向に誘導し、拡散シートで均一化するエッジライト方式と、照明面の裏側に光源を配し、光を光拡散板で均一化する直下方式が挙げられる。

[0003] 直下方式は、光源を装置の背面に備えることから厚さが厚くなる傾向があり、このため、携帯電話ゃモパイルパソコンなどの薄さを要求される分野では、光源を側端に備えることで有利となるエッジライト方式が主流であった。

[0004] 一方で近年、テレビやパソコンモニターなどの巿場を中心に、ディスプレイの大型化および高輝度化の要求が高まってきた。特にディスプレイの大型化に伴い、上記エッジライト方式では光源を配置できる周辺部の長さの表示面積に対する割合が減少して光量が不足するため、充分な輝度を得ることができない。

[0005] そこで、複数の輝度向上のためのフィルムを面光源上に配置して、光の利用効率を向上させる方法が提案されている (例えば、特許文献 1参照)。

し力しながら、輝度向上フィルムは、コストアップに繋がること、また使用するフィルムの数が多くなることから、生産性や薄型化の観点から必ずしも有利とはいえない。また、エッジライト方式ではディスプレイの大型化に伴、導光板の重量が増加するとヽつた問題もある。このように、エッジライト方式では、近年のディスプレイの大型化、高輝度化のといった巿場の要求に応えることは困難となってきた。

[0006] そこで複数の光源を用いる直下方式が注目されている。図 15にこの方式の照明装置の一例を示す。この例では照明装置は X方向と、 X方向に垂直な Y方向とからなる矩形状の出射面を持ち、複数の線状光源 1と、光拡散板 5と、反射板 4とを備え、前記線状光源 1は X方向と Y方向とに平行な 1つの仮想平面内に配置されており、かつ、該線状光源 1は長手方向が Y方向に平行に配置されており、かつ、 X方向に沿って等間隔に配列しており、前記光拡散板 5は前記配列した線状光源 1の出射面側に配置され、かつ、主面は線状光源 1が配列している前記仮想平面と平行であり、前記反射板 4は前記配列した線状光源 1を挟んで前記光拡散板 5の反対側に位置し、かつ、該反射板 4の主面は線状光源が配列している前記仮想平面と平行である。また光拡散板 5は通常、光拡散材が均一に分散されており、主面内で均一な光学性能を持つ。

[0007] 矩形状の出射面は画像表示装置、照明看板などの本照明装置の多くの用途において最も一般的である。この直下方式は、光源から放射される光の利用効率、即ち光源カゝら放射される光束のうち発光面カゝら放射される光束の割合が高ぐかつ、光源の数を自由に増加させることができる。すなわち、光量を自由に増カロさせることができるため、要求される高輝度が容易に得られ、また、大型化による輝度低下や輝度均一性の低下がない。さらに、光を正面に向ける導光板が不要となるため、軽量化を図ることがでさる。

[0008] また線状光源は、点状光源と比べて輝度ムラの解消が容易であり、配線が短く容易であるためこれらの照明装置の光源として最も一般的である。線状光源としては冷陰極管などが多く用いられる。また通常、線状光源は同じタイプのものを用いることが生産上有利であり、輝度の均一化にも有利であるが、この場合、線状光源は出射面の矩形の長い辺と平行な向きで配列することが、線状光源の本数を削減できるため望ましい。また線状光源を同一平面内に等間隔に配置することで課題である輝度ムラは線状光源の配置に伴う周期的なものとなり、主面内で均一な光学性能を持つ光拡散板での輝度ムラの解消は容易になる。反射板は必須ではないが、線状光源および光拡散板から出射方向と反対に放射された光を出射側に反射して再び出射光として利用する働きがあり、光の利用効率を高める上で有利である。

[0009] また、直下方式は光源カゝら放射される光の利用効率、すなわち光源カゝら放射される光束のうち出射面力放射される光束の割合が高ぐかつ、光源数を自由に増加させることができるため、要求される高輝度が容易に得られる。さらに、光を正面に向ける導光板が不要なため、軽量ィ匕を図ることができる。

[0010] また、他の照明装置の例として、例えば照明看板などでは、構成が単純であり、輝度向上のためのフィルムなどを用いることなぐ容易に高輝度が得られることから、複数の光源を用いる直下方式が主流である。

これら直下方式の照明装置の代表的な構成例としては、

X方向と該 X方向に垂直な Y方向とに平行な XY平面に垂直な Z方向と平行な一方向を主たる出光方向である正面方向とし、複数の光源と、反射板と、前記光源および前記反射板力の光を出光側に透過する光拡散板とを少なくとも備えており、前記反射板、光源、光拡散板が、前記 z方向に沿って出光側に向かって反射板、光源、光拡散板の順に配置され、前記光源は、前記 XY平面と平行な 1つの仮想平面内に、規則的に配列しており、前記反射板および前記光拡散板の主面の外周は前記 XY 平面に平行な矩形である構成が知られて、る。この構成では拡散板は線状光源の輝度ムラを解消する機能を有し、反射板は目的の出光方向と逆に向いて進む光を出光側の拡散板に戻す機能を有する。

この照明装置の光源としては、 LEDなどの点状光源に比べて輝度ムラが少なぐ光源点数も少なぐ配線も容易な線状光源が多く用いられて、これらは平行かつ等間隔に前記 X方向または Y方向に沿って配列される。

[0011] しかしながら直下方式では、ランプイメージの解消、薄型化、省エネルギーといった独特の課題を解決しなければならな、。特に画像表示装置や照明看板など照明面を観察する用途では、ランプイメージの解消のみならず、面内の輝度均一性が求められる。さらにテレビやパソコンモニターなど主として正面方向から照明面を観察する用途では、面内の正面輝度の均一性が最も重要である。ランプイメージはエッジライト方式よりもはるかに顕著な輝度ムラとして現れるため、従来エッジライト方式で用いられてきたフィルム表面に光拡散材を塗布した拡散フィルムなどの手段では解消が困難である。さらに、光源本数の低減、更なる高輝度化、視野角特性の調節などが求められており、光源の光をいかに有効に活用するかが課題となっている。 [0012] そこで、基材榭脂に光拡散材を分散した光拡散板が広く用いられて、背面側に反射板を配置した光源の前面側に光拡散板を設置する。光拡散板を用いた直下方式の表示装置の例は既に図 15を用いて説明したとおりである。良好な拡散性と光利用効率を得るために、メタクリル系榭脂、ポリカーボネート系榭脂、スチレン系榭脂、塩化ビュル系榭脂等の基材榭脂に、無機微粒子や架橋有機微粒子など種々の光拡散材が検討されている (例えば、特許文献 2参照)。しかしこれら光拡散材を用いる方法では光拡散材への光の吸収や、不要な方向への光の拡散のため省エネルギーの観点から好ましくない。また、光源を近接して多数配置することでランプイメージは軽減できるが消費電力が増加する問題がある。

[0013] そこでエッジライト方式同様、前記輝度向上フィルムを用いることで正面輝度を高める方法が用いられる。これらは出光を正面方向に集光して、通常照明装置として求められる正面輝度を高めることで、光の利用効率を高める。複数の輝度向上フィルムを合わせて用いることで正面輝度を更に高めることができ、このとき角度を変えて配置することで例えば X方向と Y方向の各方向の集光が可能となるが、エッジライト方式同様、コストアップに繋がること、また使用するフィルムの数が多くなることから、生産性や薄型化の観点から必ずしも有利とは、えな、。

[0014] 一方、反射板に独特の形状を持たせて、ランプイメージを消去する方法も提案されている（例えば、特許文献 3参照)。しかし反射板の形状と光源との位置合わせが必要であること、反射板の形状のため、薄型化が阻害される場合があること、など力好ましくない。

[0015] さらに光源に対向して反射性部材を設置する方法 (例えば、特許文献 4参照）、光源ごとに例えばフレネルレンズのような光線方向変換素子を配す方法など (例えば、特許文献 5参照)も提案されているが、同様に部材と光源との正確な位置合わせが必要であることから生産性が劣るといった課題が生じる。

[0016] また、凹凸を表面に有する光拡散板が提案されている（例えば特許文献 6参照)。これらの光拡散板は光拡散材の使用を回避、もしくは削減しつつ所望の拡散性を得られるので光の利用効率を高められる。し力しながら凹凸形状についての詳しい検討がないため、輝度ムラの厳密な調整は困難である。同様に出射面内の正面輝度の均一性を得ることも困難である。

[0017] またさらに、反射板に線状光源と平行な独特の形状をもたせて、ランプイメージを消去する方法も提案されている (例えば、特許文献 7参照)。しかし、この場合、反射板の形状と線状光源との正確な位置合わせが必要である。このことは位置合わせによる生産効率の低下を招くだけでなぐ光源配置が設計変更や仕様の違いによって異なる場合に反射板の形状も変更する必要があり、好ましくない。また大判の賦形シ一トから所望のサイズを切り出すと、うような生産性を高める方法にぉ、ても裁断位置の限定や収率の低下につながり、好ましくない。

[0018] また、光量損失が少な!/、プリズムシートも提案されて、る (例えば特許文献 8参照）。これはシートの両面に断面が三角形又は波型で一方向に連続して伸びる多数の凸部を形成している。し力しながらこれらのプリズムシートは拡散光を正面に向けることで光量損失を低減することを目的としているため、直下方式で生じるランプイメージを解消することはできない。

[0019] 大型照明装置においては、携帯電話やモノィルパソコンなどに比べて薄型化についての要求が厳しくないため、光源と光拡散板との距離を短くすることや、光学フィルムの枚数の削減などで対応できる。また、省エネルギーを実現するには光の利用効率を高めることが必要である。直下方式は前述のように線状光源の本数を増やすことができ高輝度を得ることが容易である力省エネルギーの視点力もランプイメージ解消のために大量の光拡散材を用いるなどによって光の利用効率を下げることを抑制しなければならない。

[0020] 従来技術による光拡散板は、押出法や射出成形法により透明基材榭脂中に、光拡散材微粒子を練り込んだ単純な光拡散方式であり、その光学性能としては輝度ムラ（光源の透過残像イメージ）は実用レベルだ力視野角の制御が困難であるという問題があった。また光拡散材微粒子の分散不良を防ぐため、成形条件を検討する必要があり、結果として生産性を高めることが困難であった。

特許文献 1：特開平 2— 17号公報

特許文献 2 :特開昭 54— 155244号公報

特許文献 3：特許 2852424号公報特許文献 4：特開 2000— 338895号公報

特許文献 5 :特開 2002— 352611号公報

特許文献 6：特開平 10— 123307号公報

特許文献 7：特開平 1 169482号公報

特許文献 8：特許第 3455884号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0021] そこで本発明では、高輝度で、光の利用効率が高ぐ大型化に伴う光制御部材の光学設計の変更や輝度低下や輝度ムラ拡大がないことから大型化への対応が容易で、光源と他の部材の厳密な位置合わせなく正面方向の輝度ムラが解消され、光源と他の部材を近づけたりフィルム構成を単純化したりするという生産性や薄型化にも有利な照明装置、及びこれを用いた画像表示装置を提供することを目的とする。また目的に応じて正面輝度が高い照明装置、該照明装置が備える光制御部材、及び該照明装置を用いた画像表示装置を提供することを別の目的とする。

課題を解決するための手段

[0022] そこで本発明者らは図 15に例示したような一般的な直下方式の照明装置の光拡散板を我々が提案する光制御部材に置き換えることで、上記の課題を解決できることを見出した。上記の課題に対して、本発明では、光制御部材の出射面に好適な形状の凸部を設けることで光拡散材の利用の回避もしくは大幅な削減を実現し、光の利用効率を向上させることによって、高輝度化を達成できる。また光制御部材の入射面上の全ての点で、入射光の出光方向を同様に制御するような一様な性質を持たせることで、サイズ変更に有利なだけでなぐ光源との位置合わせも不要となる。また正面方向への出光強度の分布を一定にすることで、正面方向の輝度ムラを解消することができる。さらに光制御部材の持つ輝度ムラ解消、輝度向上などの複合的な機能により、他の機能性光学フィルムの利用を解消もしくは削減でき、生産性や薄型化などにも有利となる。さらに光制御部材の正面方向への出光割合を高めることで正面強度を高めることも可能である。加えてこれらの照明装置の出射側に透過型表示素子を配置することで画像表示装置を得られる。ここで正面方向とは光制御部材の主面の法線方向を中心とした微小立体角を意味する。

すなわち、上記の課題を解決する本発明は、

X方向と、 X方向に垂直な Y方向とからなる矩形状の出射面を持ち、

反射板と、複数の線状光源と、板状の光制御部材とを備え、

前記反射板は前記 X方向および Y方向に平行に配置しており、

前記線状光源は前記反射板の出射面側の前記 X方向および Y方向に平行な 1つの仮想平面内に配置しており、

かつ、該線状光源は長手方向が Y方向に平行に配置しており、

かつ、 X方向に沿って等間隔に配列しており、

前記光制御部材は前記配列した線状光源の出射面側に配置し、

かつ、主面は線状光源が配列して、る前記仮想平面と平行であり、

該光制御部材の主面は、線状光源に対向し該線状光源からの光を受光する入射面と前記入射面に受光した光を出光する出射面とからなり、

前記出射面は表面に畝状の凸部を複数形成しており、

該凸部は頂部にあたる畝状の稜線が Y方向に平行に形成されており、かつ、 X方向に沿って配列して、る照明装置であって、

前記線状光源の中心間の距離を D、任意の前記線状光源の中心と前記光制御部材との距離を H、該線状光源力ゝら光制御部材に入光した光の X方向の位置座標 X( 光源位置を X=0とする）における出射面の法線方向への出光強度を表した関数を f (X)とし、

g (X) =f (X - D) +f (X) +f (X+D) (1)

としたとき、

DZ2≤X≤DZ2の範囲で、 g (X)の最小値である g (X) と最大値である g (X)

min max の比 g (X) /g (X) が 0. 6以上であり、

min max

Xの最小値 X が— 3. OD〜≤X ≤— 0. 5Dの範囲であり、最大値 X が 0. 5D

min min max

≤X ≤3. ODの範囲であり（X および X は、 f (X)の値が X=0である線状光源付 max min max

近を中心に減衰していき、実質 0になるときの両端の座標）、

任意の凸部の X方向の断面形状が、下記の式（2)〜（8)で表される (2N+ 1)個の傾きの異なる領域 N〜N力なることを特徴とする照明装置である _c δ = (Χ X ) / (2Ν + 1) (2)

ma

X =i x δ (3)

α =Tan-¹(X/H) (4)

a.ocf (X.+T'tan y .) · cos Φ / cos β / cos² ( - β )

N :自然数

ー？^から？^の整数

n：光制御部材の凸部の屈折率

n：光制御部材の基材の屈折率

2

a :領域 iの X方向の幅

Φ：領域 iの出射面に対する斜面の傾き

T :光制御部材の入射面から凸部の底部までの厚み

[0024] また本発明は、上記の照明装置であって、前記凸部の X方向の断面形状を表す領域一 N〜Nが X軸の位置座標の順に並んでいることを特徴とする照明装置であり、また、前記凸部の X方向の断面形状が、該凸部を成す (2N + 1)個の傾きの異なる領域のうち少なくとも 1組の隣接する 2つの領域の形状傾きを曲線で近似した形状であることを特徴とする照明装置であり、また、 X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内にお、て、出射面の法線方向に対して 30度以内の角度を成す範囲に出光する光の割合が全出光の 50%以上であることを特徴とする照明装置である。

[0025] さらに本発明は、上記の照明装置であって、前記凸部は、屈折率が 1. 58以上である材料力構成されることを特徴とする照明装置であり、光制御部材の主面に対する凸部の谷部のなす角度を小さくすることができ、製造時における榭脂の剥離性の低下や量産性の低下等の課題を解決することができる。

[0026] また本発明は、上記の照明装置が備える光制御部材である。

さらに本発明は、上記の照明装置の出射面側に透過型表示素子を設けたことを特徴とする画像表示装置である。

[0027] 以下に本発明が提供する手段について詳細に説明する。

本発明で提供する照明装置は X方向と、 X方向に垂直な Y方向とからなる矩形状の出射面を持つ照明装置であって、前記照明装置は反射板と複数の線状光源と、板状の光制御部材とを備え、該反射板は、線状光源からの光を受けて反射し拡散光として光制御部材に入射させ、また光制御部材からの反射光を受けて反射し拡散光として再度光制御部材に入射させる役割を果たす。また、該光制御部材は、正面方向の輝度ムラを解消するための部材である。板状であることで装置が薄型化できると同時に適度な機械強度が確保できるため、好ましい。出光強度の分布がほぼ一定であれば、輝度ムラが解消され、輝度の均一性が得られる。前記のように線状光源を配列した照明装置では、出光強度の分布は、各線状光源の出光強度の分布の総和であり、観察面側の任意の位置で分布がほぼ一定となれば、輝度ムラは解消される。本発明の照明装置は正面方向への出光強度の分布をほぼ一定とすることで、正面方向の輝度ムラを解消する。

[0028] 本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記反射板は前記 X方向およひ Ύ方向に平行に配置しており、前記線状光源は前記反射板の出射面側の前記 X 方向および Y方向に平行な 1つの仮想平面内に配置しており、かつ、該線状光源は長手方向が Y方向に平行に配置しており、かつ、 X方向に沿って等間隔に配列している。前記光制御部材は前記配列した線状光源の出射面側に配置し、かつ、主面は線状光源が配列している前記仮想平面と平行である。

[0029] 主面と線状光源が配置されている仮想平面とが平行であることで、線状光源から光制御部材までの距離が一様になるため、それぞれの線状光源の光制御部材への入光強度の分布は均等になり、全体の入光強度の分布は線状光源の配列方向である X方向に沿って、線状光源の位置に従った周期的な分布となるため、輝度ムラの解消が容易である。

[0030] 該光制御部材の主面は、線状光源に対向し線状光源からの光を受光する入射面と前記入射面に受光した光を出光する出射面とからなる。

前記出射面は表面に畝状の凸部を複数形成しており、該凸部は頂部にあたる畝状の稜線が Y方向に平行に形成されており、かつ、 X方向に沿って配列している。また、望ましい正面方向への出光強度の分布 f (X)における、凸部の形状を決める重要な要素である凸部の領域 iの傾き Φとこれが占める X方向の幅 aは、線状光源の配置や光制御部材の屈折率などの構成に基いて選定される。該凸部は、線状光源からの光を制御し出射光の正面方向への出光強度の分布を一定にするための役割をする

[0031] 凸部の頂部にあたる畝状の稜線が Y方向に平行に配置されており、すなわち該凸部同士は平行に位置し、光制御部材の主面である入射面と出射面とは線状光源が配置されている仮想平面と平行に配置されているため、線状光源力の光を効率良く主面に受け、輝度ムラが顕著な X方向の光の方向制御が可能となる。直下方式の照明装置では、線状光源の長手方向と垂直な X方向で、最も輝度ムラが顕著である一方、本発明の照明装置が、光制御部材の凸部の形状を好適なものとすることで、正面方向への出光強度の分布を一定とし、正面方向の輝度ムラを解消することを特徴としており、凸部の幅が最小となる方向で最もその能力が高ぐしたがって、該凸部の頂部にあたる畝状の稜線は線状光源と平行、すなわち Y方向に平行に設けることで、輝度ムラを効率よく解消できる。それゆえ、光利用効率低下の原因となる拡散材の使用を著しく低減、または回避することも可能である。

[0032] また、同様の形状の凸部を平行に配列することで、光制御部材の光学的性質は一様となるので、位置合わせが不要で、ディスプレイサイズや線状光源の本数や配置の変更にも即座に対応でき、生産性よく照明装置を製造することができる。したがつて例えば大型の押出し成形機などで作成した望ましい凸部を施した大型の板状成形物の任意の位置を任意のサイズに切り出して光制御部材とすることができるため、生産上有利なだけでなぐ照明装置のサイズ変更にも容易に対応できる。

[0033] 光制御部材の入射面には、線状光源からの光と、線状光源からの光が反射板に反射して拡散光としての光とが、入射する。このうち、該線状光源から光制御部材に入光した光について、前記線状光源の中心間の距離を D、任意の前記線状光源の中心と前記光制御部材との距離を Hとするとき、 X方向の位置座標 Xと、正面方向である出射面の法線方向への出光強度とを、光源位置を X=0として表した関数を f (X)とし、

g (X) =f (X - D) +f (X) +f (X+D) (1)

としたとき、

— DZ2≤X≤DZ2の範囲で、

g (X)の最小値である g (X) と最大値である g (X) との比 g (X) /g (X) が 0.

min max min max

6以上であることを特徴とする。

[0034] 本発明の照明装置においては、各線状光源は同様のものを用いる。そこで前記関数 g (X)は隣接する線状光源 3本分の f (X)の総和となる。 DZ2≤X≤DZ2の範囲は中心の線状光源と隣接する線状光源とのそれぞれの中間点までの範囲であり、任意の隣接する線状光源 3本に関する g (X)が上記の条件を満たすとき、面内全体で正面方向の輝度ムラが解消できる。

[0035] 線状光源の周期ごとに同じ条件で光を受光し、かつ光制御部材は入射面上の任意の点に入射した光に対して同じ出光方向制御するので、 1周期分である DZ2 ≤X≤DZ2の範囲について出光強度の分布を制御することで全体の出光強度の分布を制御できる。また既に述べたとおり、出光強度の分布は、各線状光源の出光強度の分布の総和であり、観察面側の任意の位置で分布がほぼ一定となれば、輝度ムラは解消される。本発明の照明装置は正面方向への出光強度の分布をほぼ一定とすることで、正面方向の輝度ムラを解消する。

[0036] 線状光源の光の強度は距離に反比例するため離れた線状光源力の光の影響は小さい。このため、近接する 3本の線状光源からの出光強度のみを考慮した関数 g (X )を適当な範囲にすることで正面方向への出光強度の分布を制御でき、正面方向の輝度ムラを解消できる。 g (X)を最小値である g (X) minと最大値である g (X) maxの比 g (X

) /g (X) が 0. 6以上である範囲とすることで、反射板の効果によって実際の出 min max

光強度の分布は更に均一となり、観察面側の任意の位置で、各線状光源の正面方向への出光強度の分布の総和がほぼ一定となり、正面方向の輝度ムラを解消できる

[0037] 図 9は図 7で f (X)について示した D= 30mmとして線状光源を配列した本発明の照明装置の f (X)と g (X)を示す図である。中央に位置する線状光源の X方向の位置座標を 0とし、 X方向の距離 (mm)を X座標としている。

[0038] さらに本発明者らは、正面方向への出光強度の分布をほぼ均一にするための凸部の形状について見出している。すなわち、本発明では、 Xの最小値 X 力の最小値

min

X が一 3. 0D≤X ≤— 0. 5Dの範囲であり、最大値 X が 0. 5D≤X ≤3. 0D min min max max の範囲であり、任意の凸部の X方向の断面形状力下記の式（2)〜（8)で表される（ 2N+1)個の傾きの異なる領域一 N〜N力なることを特徴とする。このうち領域 0は傾き 0、すなわち入射面と平行になり、直下から入射した光を効率的に正面方向へ出射することができる。

δ =(Χ -X )/(2Ν+1) (2)

max min

X=iX δ (3)

a =Tan-¹(X/H) (4)

y =Sin ¹((l/n )sin ) (6)

i 2 i

a.ocf (X.+T'tan y ) · cos Φ /cos β / cos a ( - β )

Φ =Tan"¹((n-sin_J8.)/(n-cos_J8 -1)) (8)

N:自然数

ー？^から？^の整数

n：光制御部材の凸部の屈折率

n：光制御部材の基材の屈折率

2

a：領域 iの X方向の幅

Φ：領域 iの出射面に対する斜面の傾き

T:光制御部材の入射面から凸部底部までの厚み

ここで、 α、 β、 γ、 Φなどの角度はいずれも絶対値が 90° 未満で、基準線に対して右回りに成す角度を正、左回りに成す角度を負とする。

[0039] まず、図 4を用いて式 (7)について説明する。

X 、Χ は、 f(X)の値力 ¾=0である線状光源付近を中心に減衰していき、実質 0 min max

になるときの両端の座標である。 X 〜X の間を等分に（2N+1)分割すると、分割

min max

した各要素の幅 δは式（2)で示される。このとき任意の要素の中心座標 Xは、式（3) で示される。 x=oの位置にある線状光源から座標の光制御部材の入射面への入射角度は法線方向に対して式 (4)で示される角度 ex iとなる。

[0040] ここで光は屈折して法線方向に対して、式 (4)で示される角度 γで光制御部材内部を進む。凸部の底部に達すると再び屈折し、式（5)で示される角度 |8で光制御部材内部を進み、凸部 3に入射する。ここで、光制御部材の凸部と凸部が設けられている基材の屈折率が同じであってもよぐこの場合凸部の底部では屈折せず、 β = γ となる。そのうち、式 (8)で示される出射面に対する傾き Φの斜面に到達した光のみ正面方向

に向力う。

[0041] ここで、角度 Φの斜面が占める領域 iの斜面の長さを bとし、領域 iの斜面から光制御部材の凸部内部での光線方向に垂直な方向への射影の長さを eとすると、 X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における領域 iの斜面の角度力光制御部材の凸部内部での光線方向と垂直な角度に対して成す角度 ξ .は（Φ— |8 ) となるので、

となる。

またここで、角度 Φの斜面が占める領域 iの入射面と平行な面への射影の長さ、すなわち領域 iの X方向の幅を aとすると、

b = a /cos ( 10)

である。

式（9)、式（10)から

e = a /cos ' cos( ― β ) ( 11)

となる。

ここで、図 17に示すように凸部の X方向の幅、すなわち aの総和を Ρとすると、角度 αで光制御部材 2に入射して光制御部材内部を通過して凸部 3に向力う光 9のうち領域 iに向力う光の割合は e Z(P ' cos β )である。

[0042] 一方、角度 αで光制御部材に入射する単位面積あたりの光の強度、すなわち照度は、後で述べるように cos²ひに比例する。また、図 18に示すように、座標 X_;の点における光源の直径を見込む角度 Δ a ltco saに比例する。従って、座標 Xに入射する単位面積単位角度あたりの光の強度は、 cos²a / に itf列し、このこと力ら cos² a /cos α、つまり cos αに itf列する。つまり線状光源力もの光力 =0の点で単位凸部に入射する光の単位角度あたりの強度に対し、座標 X=X_;の点で単位凸部に入射する光の単位角度あたりの強度の割合は cosaである。従って、正面に出光する光は cosa.'eノ（P'cosjS )であり、式（1 1)より a Zcos Φ · cos( Φ— j8 ) · cos αノ（P · cos j8 )である。

座標 X_;に入射した光は光制御部材 2の厚さが Tであるとき、座標 (X+T-tany.)に出射するため、そのときの正面方向への出光強度は f(X+T'tany )である。

さらに、正面方向への出光強度は、線状光源の発光強度と正面方向への出射割合とに比例するため、

f(X +T-tany )oc_a/cos -cos( - β )-cos /(P-cos β )(12)

に従って、

a oc ρ - f (X + T · tan γ ) · cos Φ · cos β /cos a /cos( - β ) (13)

となる。ここで、凸部 3の幅を Pとすると、 ^の総和は凸部の幅 Pとなるので、

[数 1] a〖=P ( 1 4)

となる。

Pは凸部幅であり定数となるため、

a ocf(X +T-tany )-cos 'cos β /cos a /cos( ― β ) (7)

凸部は (式 7)の関係を満足するような幅の領域もなる形状である。周知の通り比例縮小光学系は、ほぼ同一の指向特性を示すので自由に凸部のピッチを選定することがでさる。

ここで、図 5を用いて光制御部材への入射角度と入射強度の関係を説明する。線状光源から光制御部材への入射角 Θを中心に、微小角度 Δ Θを考慮すると、 Δ Θが十分小さい場合には次の式（15)、式（16)および式（17)が成り立つ。

U=H' - Δ Θ (15) H' =H/cos 0

V=U/cos Θ

従って

V=H- Δ Θ /cos

つまり、 Vは cos² Θに反比例するので、線状光源からの Δ Θ内の出射光の強度が Θ によらず一定な場合には、光制御部材への単位面積当たり入射光の強度、すなわち照度は cos² Θに比例する。

[0045] 次に、式 (8)について説明する。

図 6に本発明の照明装置で光を正面に向ける原理を示す。

線状光源から、屈折率 nの光制御部材 2に ocの角度で入光する入射光 7は該光制御部材の入射面 6で屈折し、光制御部材内部を通過し、さらにこの光 9は出射面側の凸部 3で屈折し観察面側に出射するが、このとき出射光 8が正面方向に出光するのは凸部 3において、傾きが望ましい角度 Φである場合である。本発明では配置に基づく αの分布と入射光 7の強度を考慮し、正面方向への出光強度が一定となるよう角度 Φの割合を調節することで正面方向への出光強度を調節できる。

[0046] 入射光 7を正面に向けるための出射面の凸部 3の傾き Φは、光制御部材 2の屈折率と光制御部材 2への光の入射角度によって決まる。入射面 6の法線に対する、入射面 6への光の入射する角度を α ,入射面 6で屈折し光制御部材内部の凸部 3部分を通過する光が入射面 6の法線に対して成す角度を |8、光制御部材内部を進む光が出射側の斜面の法線に対して成す角度を ε、光が出射側斜面で屈折し観察面側に出射する光の斜面の法線に対して成す角度を ωとし、また、光制御部材の屈折率を ηとする。このとき、出射面を出た光が入射面の法線方向である正面方向に進むような、凸部の斜面の角度を Φとする。

[0047] このとき次のような関係が成立する。

β =Sin^_1(l/n-sina) (5)，

Φ= β— ε (19)

n'sin ε =— sin o

(ω =— Φ) (20)

式（19)および式（20)より、

— n- {sin ' cos j8— cos - sin jS } =sin (21) '

式（21)，の両辺を cos で除すると（sin /cos =tan なので）

— n{tan - cos j8— sin jS } =tan (21) "

これより Φは次のよう〖こ表すことがでさる。

Φ = Tan"¹ (n · sin j8 ) /(n · cos j8 - 1)) (21) "'

式 (5) '、式 (21) ' "より

Φ =Tan^_1(sin a /(n- cos (Sin^_1((l/n)sin a )) - 1)) (21) ""

[0048] a、 n、 Φはこのような関係になり、光制御部材 2の屈折率 nと、凸部 3の傾き Φによつて、所望の入射角 aの光を正面方向に出射することができる。式（21) '"によって、凸部の各領域の傾き Φは式 (8)を満足することで、角度 aで入射面に入射した光を凸部の領域も正面方向に出射することができることが説明できる。

[0049] 以上のように、望ましい正面方向への出光強度の分布 f (X)における、凸部の形状を決める重要な要素である凸部の領域 iの傾き Φとこれが占める X方向の幅 aは、線状光源の配置や光制御部材の屈折率などの構成に基づいて選定される。

[0050] さらに、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記凸部の X方向の断面形状をあらわす領域一 N〜N力の座標の順に並んでいることを特徴とする照明装置である。これによつて、前記凸部の X方向の断面形状をあらわす領域 N〜N が Xの座標の順に並んでいることで、光の出射方向を制御しやすぐまた、賦形しゃすく生産上有利な照明装置を提供できる。

このとき単位凸部の断面形状は変曲点がなぐ凸部全体が略凸状を成す。変曲点が多いと、光が所望の凸部上の領域に到達する前に別の凸部上の領域に到達して、反射や屈折によって光線の方向が変化し、光の出射方向の制御が困難である場合がある。また、変曲点をもたない形状は変曲点をもつ形状に比べ形状が単純であるため、賦形しゃすく生産上有利である。

[0051] さらにまた、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記凸部の X方向の断面形状が、該凸部を成す（2N+ 1)個の傾きの異なる領域のうち少なくとも 1組の隣接する 2つの領域の形状を曲線で近似した形状であることを特徴とする照明装置である。前記照明装置の構成における凸部は（2N+ 1)個の角度の斜面よりなる力、このうち少なくとも一組の隣接する 2つの領域の形状を曲線で近似した形状を示している。これによつて、正面方向への出光強度の分布や、出光角度の分布がよりなめらかになるため望ましい。また、より賦形しゃすいため光制御部材の作製時に有利となり望ましい。さらに、領域の接合部が鋭い形状ではないことで破損しにくい点も望ましい。該接合部の破損は光の出射方向の変化や、不必要な散乱が生じることがあり、望ましくない。

[0052] また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であり、 X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内において、出射面の法線方向と 30度以内の角度を成す範囲に出光する光の割合が全出光の 50%以上であることを特徴とする照明装置である。該照明装置は、正面方向への出光割合が比較的高いため、テレビやバソコンモニターなど主として正面方向力照明面を観察する用途で、効率よく明るい照明光を得ることができる。また、 X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内において、出射面の法線方向と 30度以内の角度を成す範囲に出光する光の割合は、光制御部材の凸部の斜面の角度を調整することで、調節できる。該凸部の斜面の角度は、 X 〜X

max minの幅を調節することで調節できる。

[0053] さらに、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記凸部は、屈折率が 1. 58以上である材料力も構成されることを特徴とする照明装置である。光制御部材の主面に対する凸部の谷部傾斜角度が大きい場合には、溝頂部をなす角度が小さくなりすぎる。そのため、バイトを用いたメス型の切削時に溝頂部の倒れが問題となる。さら〖こ、押出し成型、射出成型、 2P成型の榭脂成型工程において、榭脂の剥離性が低下するため、量産性の低下や型の耐久性が問題となる。これらの課題に対して、光制御部材の凸部を構成する榭脂の屈折率を 1. 58以上にする。これによつて、光制御部材の主面に対する凸部の谷部のなす角度を小さくすることができ、上記のような榭脂の剥離性の低下や量産性の低下等の課題を解決することができる。

[0054] さらに、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記光制御部材に光線方向を変換する光線方向変換部が設けられ、前記光線方向変換部は入射面に法線方向から入射した光の 80%乃至 10%の光の方向を変換するとともに、前記線状光源力も前記入射面に入射した光の 80%以上が前記光線方向変換部を通過して、前記出射面に形成した凸部に到達することを特徴とする照明装置である。この場合には、光線方向変換部によって入射面に法線方向から入射した光の 80%乃至 10% の光の方向を変換することで、好適な割合の光線方向を変化させることができるので、輝度の均一性を更に高めることができる。特に、前記光源から前記入射面に入射した光の 80%以上が前記光線方向変換部を通過して、前記出光制御部に到達することで、光の有効利用率が高ぐ多くの光の出光を制御できるので、輝度が高ぐかつ、好ましい出光制御が可能である。

さらに、光制御部材の基材部中に光線方向変換部として光線方向変換材を用いることで、出射光の均一性を高めることが出来る。特に光制御部材を構成する基材部 1 00質量部に対して粒子径 1〜50 mの光線方向変換材を 0. 01〜1質量部含有し、かつ、前記基材部と前記光線方向変換材の屈折率の差が 0. 005乃至 0. 08である。これによつて、光線方向変換材による光のロスは最小限に抑えつつ、効果的な出射光の均一性向上が実現できる。また、前記光線方向変換部が前記入射面上の凹凸構造である。この場合には、光制御部材を射出成形などの一般的な成形方法で容易に作成できる。

[0055] さらに、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記入射面は表面に反射部材を形成しており、前記線状光源からの光の 5〜20%が光源側に反射することを特徴とする照明装置である。これによつて、分散不良の原因となる光拡散材微粒子の使用を回避、または著しく削減しつつ、輝度ムラの解消と視野角特性の改善を図ることができる。

[0056] この発明では、前記入射面は表面に反射部材を形成しており、前記線状光源からの光の 5〜20%が光源側に反射する。これによつて、入射面の一部を覆う反射部を配置することで、拡散性を高めつつ、板状部材の出射面に配した凸部の形状で輝度ムラを解消するとともに、視野角を制御することができる。

[0057] 具体的には、光源力ゝらの光は入射面の一部に形成された反射部で、光源側に反射され、光源の背面に配置した反射板に向かう。入射面を通過し板状部材の内部を通過して出射面の凸部に到達した光は一部が全反射によって入射面側に向かう。この光が入射面のうち反射部が配されていない部分に到達すると一部が反射し、一部が透過する。し力しながら反射部が配されている部分に到達すると、透過しないで、反射する。反射部の配置された入射面の以上に述べた作用によって、光の反射が活発化し、その結果、拡散性が高まる。これによつて光拡散材微粒子の使用を回避、または著しく削減しつつ、輝度ムラを解消するのに充分な光拡散性を得られる。

[0058] また、入射面において光源側から出射面側に透過する光の内、完全拡散光の割合が増加し、光源からの直接光の割合が減少することになる。この結果、入射面に入射する完全拡散光の割合が、光源力もの直接光よりも相対的に増えることになる。ここで、完全拡散光が入射面フラットで出射面凸部を有する板状部材に入射する場合には集光性が高まり、結果として正面輝度が向上する効果が発現する。

[0059] なお、以上述べたように入射面上に設けた反射部は光源に対向する表面だけでなぐ入射面と接触する内部にも反射性を有することが望ましい。これは反射性の高い金属の蒸着や、発泡樹脂の貼付、反射性塗料の印刷などの手段で実現できる。

[0060] さらに、前記反射部材が前記入射面に塗工した拡散性反射インクで、該反射部材の入射光に対する実行反射率が 90%以上であり、かつ、前記入射面の前記拡散性反射インクが塗工されて、な、部分の該入射面に対する表面積の割合である開口率力 85%以上 95%以下である。これによつて、反射インクの使用量を比較的少なく抑えることが出来、かつ、更に光利用効率も高めることができる。

さらにまた、前記反射部材カ Sストライプ状の反射パターン印刷で形成されており、該ストライプ状の反射パターンは印刷が効率よく行える。

[0061] また、前記反射パターン印刷のストライプの方向力前記 X方向に平行である。この構成では、前記光制御部材の出射面に長手方向が Y方向に平行な複数の畝状凸部を有しているので、 X方向の出光方向を効率よく制御できる。たとえば X方向を上下に配置した場合、多くの画像表示装置で重要性が低い上下方向の光を正面方向へ効率よく集光して、効率よく明るい画像表示装置が得られる。また反射パターン印刷のストライプの長手方向が、前記 Y方向に垂直な X方向に平行方向であることで、該反射パターンと前記畝状凸部の間でのモアレの発生を容易に防止できる。

[0062] またさらに、前記反射パターン印刷のストライプの方向力前記 Y方向に平行であり、かつ、前記ストライプの幅が前記出射面の畝状凸部の x方向の幅の ΐΖΐο以上でかつ 1Z5以内である。この構成では、前記光制御部材の出射面に長手方向が Y方向に平行な複数の畝状凸部を有しているので、 X方向の出光方向を効率よく制御できる。たとえば X方向を上下に配置した場合、多くの画像表示装置で重要性が低い上下方向の光を正面方向へ効率よく集光して、効率よく明るい画像表示装置が得られる。また前記反射パターン印刷のストライプの長手方向が、前記 Y方向に平行であり、かつ、前記ストライプの幅が前記出射面の畝状凸部の X方向の幅の lZio以上でかつ 1Z5以内であることで、該反射パターンと前記畝状凸部の間でのモアレの発生を容易に防止できる。

[0063] さらに、前記反射パターン印刷がドット状であり、かつ、ドットの代表寸法が前記出射面の畝状凸部の間隔の 1Z30から 1Z10以内である。これにより、前記反射バターン印刷がドット状であることで、入射面を均一性よく光が透過する。かつ、ドットの代表寸法が前記出射面の畝状凸部の間隔の 1Z30から 1Z10以内であること該反射パターンと前記畝状凸部の間でのモアレの発生を容易に防止できる。

[0064] さらに、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、

前記光線制御部材は、第 1光線方向制御手段として機能する前記凸部と異なった他の凸部を有し、

前記凸部は、前記他の凸部に対して第 2光線方向制御手段として機能し、前記反射板は線状光源に対して発光面と対向する側に、前記 X方向および Y方向に平行に配置しており、

前記第 1光線方向制御手段は、前記線状光源が配置される仮想平面よりも出射面側に、前記光源からの光が前記第 1光線方向制御手段と前記第 2光線方向制御手段との両方に受光されるように配置しており、

前記第 1光線方向制御手段は、受光した光を屈折させて光の Y軸方向の分散を集光して、出射面側に通過させ、

前記第 2光線方向制御手段は、受光した光を反射、屈折させて光の X軸方向の位置均一性を高めて、出射面側に通過させることを特徴とする照明装置である。

[0065] 好適には、前記他の凸部は、光が出射する側の面の X軸に平行に複数形成され、該他の凸部の X軸に垂直で Y軸に平行な断面の形状の斜面の傾きの最大値が 30° 以上かつ 60° 以下である。これによつて、前記光線制御部材を板状構造物とすることで、機械的強度が確保でき、フィルム状態で反りに伴い発生する光学特性の変化を軽減することができる。

[0066] 図 25で、光線制御部材に設けられた前記第 1光線方向制御手段の作用を説明する。 X方向に垂直な面内での光の伝搬を考える。

前記第 1光線方向制御手段を構成する板状構造物の線状光源側の面から入射した光は光が入射する面での屈折、出射面側に設けた凸部斜面の屈折によって、入射角度よりも、その絶対値が小さい角度で出射する光が生じる。つまり出射角度分布を狭くすることが可能である。凸部の形状によっては凸部斜面での全反射により光は再度光源側に反射される場合も発生する。反射された光は光源裏面に設けられた反射板により反射され、再度第 1光線方向制御手段に入射し上述の現象が繰り返される。

[0067] 凸部斜面の最大傾斜角度は 30° 〜60° にあることが好ましい。 30° 以下であると、正面方向へ屈折する光が減少し集光機能が低下し、 60° 以上であると斜め方向への出射光が増加するため同様に集光機能が低下する。

[0068] さらに、前記他の凸部の X軸に垂直で Υ軸に平行な断面の形状の斜面の傾きの最大値が 10° 以上かつ 40度以下である。このとき、前記板状構造物の主面は前記第 1光線方向制御手段のある入射面とこれに対向する出射面とからなる。

[0069] 図 29で、光線制御部材に設けられた前記第 1光線方向制御手段の作用を説明する。前記板状構造物の法線方向と Υ方向に平行な面内での光の進行を考える。ここで説明の便宜上、 Υ方向の一方をプラス、他方をマイナスとする。図 29においては右方向がプラス、左方向がマイナスを示している。また凸部 Wの頂部を堺にプラス方向の領域を s、マイナス方向の領域を tとする。

[0070] 前記光線制御部材の法線方向と Y方向に平行な面内で、光線制御部材の法線方向に対しプラスの方向で入射した場合、領域 sに入射すると光が入射する面での屈折作用により入射角度よりもより法線方向に近い角度で出射する。一方領域 tに入射するとより法線方向から離れる角度で出射する。 [0071] 前記第 1光線方向制御手段の通過する光の角度分布の調整は凸部 Wの形状を調整することで可能である。つまり好適な形状を選択することで、出射光の角度分布を狭くすることが可能である。また、板状構造物の光が入射する面側への入射角度が大きくなると、出射面での全反射により、光は再度光源側に反射される。反射された光は光源裏面に設けられた、反射板により再度前記光線制御部材に入射し上述の現象が繰り返される。

[0072] 従って、前記光線制御部材の光が入射する面側に Y方向と平行な畝状の凸部 W の形成により、 X方向の出射光角度分布を狭くし、正面方向の輝度を高めることができる。凸部 Wの高さが高くなると X方向に斜めから観察した場合の領域 sの割合が小さくなり、逆に領域 tの割合が大きくなる。つまり凸部の高さが高くなりすぎると光は集光せず、より広がりをもった出射光分布となり、逆に正面方向の輝度は低下する。

[0073] 凸部 W斜面の最大傾斜角度は 10° 〜40° にあることが好ましい。さらに 20° から 30° 力り好ましい。また凸部 Wの Y軸方向の断面形状の頂部は曲面力もなることが望ましい。断面形状の頂部が直線で形成されていると、欠けや崩れが発生しやすくなり、これに伴う輝点や黒点により外観品位の低下を招くからである。

[0074] さらに凸部 Wの Y軸方向の断面形状は頂部を通る前記光線制御部材の主面の法線を中心とした線対称形であることが望ま、。これにより X方向の出射光角度分布を 0° 方向を中心にプラスおよびマイナス方向で対称形にすることが出来るので、プラス方向とマイナス方向でバランスの取れた視野角特性を得ることができる。

[0075] また、前記第 1光線方向制御手段と前記第 2光線方向制御手段とを同じ板状構造物に設けることができる。これにより、第 1光線方向制御手段と第 2光線方向制御手段のある部材間の界面をなくすることができ、界面での反射による光の損失を低減することがでさる。

[0076] またさらに、前記板状構造物が温度 60°C、湿度 80%の雰囲気下において吸水率が 0. 5%以下の透明な熱可塑性榭脂からなるのが好ましい。この場合には、板状構造物の表面に凹凸を形成することで光が入射する面と出射面とで表面積が異なるが、上記雰囲気下での吸水率を 0. 5%以下にすることで、吸水による膨張差により発生する反りを低減することができる。 [0077] さらに、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記光制御部材と接して該光制御部材を保持する突起を備え、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 lmm以下であることを特徴とする照明装置である。

この構成によれば、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 lmm以下であるため、高い光透過性を有する光制御部材を採用した場合でも突起の陰影が見えにくぐ輝度が高く明るい照明装置を提供することが可能となる。この場合従来と同様、突起により光制御部材のたわみを保持できるため、光制御部材の反りやたわみを抑えることが可能である。

[0078] さらに、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記反射板、線状光源、光制御部材が、前記正面方向に向力つて反射板、線状光源、光制御部材の順に配置され、前記反射板および前記光制御部材の主面の外周は前記 XY平面に平行な矩形であり、前記反射板の主面の出光側表面の略全面が前記 X軸に平行で、前記 Y軸に沿った、規則的な、凹状および Zまたは凸状のストライプ形状であることを特徴とする照明装置である。好適には、前記光制御部材は、前記線状光源および前記反射板からの光を出光方向に透過する光拡散板である。

この構成によれば、該照明装置が備える制御部材と反射板は、照明装置の主たる出光方向である正面方向に垂直な XY平面に平行な矩形上の主面の外形を持つので効率よく正面方向に出光することができる。また反射板の主面の出光側表面の略全面が前記 X軸に平行で、前記 Y軸に沿った、凹状および Zまたは凸状のストライプ形状であることから、反射板が受けた光の Y軸方向の出光角度分布を制御できる。

[0079] さらに、前記凸部は、前記 Y方向に平行で、前記 X方向に沿った複数の、規則的な、ストライプ状の畝部力構成される。

この構成によれば、該照明装置は Y方向に平行で、前記 X方向に沿った複数の、ストライプ状の畝部を有するので、同じく Y方向に平行に配置された線状光源で顕著となる X方向の輝度ムラを効率よく解消したり、 X方向の出光角度分布を制御したりすることができる。 [0080] さらにまた、任意の前記線状光源とその最近傍にある別の線状光源との間の距離を D、該任意の線状光源と前記光制御部材との距離を Hとした場合、前記 X方向と前記 Z方向に平行な ZX平面に平行な断面内で、前記入光面上の任意の点に前記 Z方向に対して a =Tan^_1 { (DZ2) ZH}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、前記入光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〜 5倍である。

この構成によれば、光の光制御部材への入射位置と線状光源との位置関係によつて、全光線透過率が異なる構成であるため、出光エネルギーを出光面内で均一化できる。そのため輝度ムラを解消した品位の高い照明光を発する照明装置を提供できる。

[0081] また、前記光制御部材の出光面に前記畝部を有し、 X方向の位置と距離 Dを持つて隣接する任意の 3本の前記線状光源の正面方向への出光強度との関数 G(x)の最小値と最大値の比を 60%以上となる。

この構成によれば、光制御部材の機能によって X方向の出光方向制御を行うことができる。すなわち X方向の位置と隣接する任意の 3本の前記線状光源の正面方向への出光強度との関係によって、光制御部材の畝部の形状を調節することで、 X方向の正面方向の出光強度を均一化できる。

[0082] このような構成によって、一方向を主たる出光方向とする、輝度ムラがない高品位な照明光を提供でき、正面輝度を高めたり視野角を調整したりすることができ、かつ、光利用効率が高ぐフィルム構成を単純ィ匕できる、テレビや照明看板など多くの用途に有用な、線状光源を用いる直下方式の照明装置と、この照明装置で用いることができる反射板、およびこの照明装置を用いた高品位で高輝度な画像表示装置を提供することができる。また、光拡散剤の使用量を大幅に削減又は回避することも可能である。さらに部材と線状光源の位置合わせが実質不要なため、生産速度や収率を低下させることもなぐ設計変更や仕様の違いにも問題なく対応できる。

[0083] 本発明者は、線状光源の輝度ムラ解消と出光方向の制御によって、正面輝度を高めたり視野角を調整したりすることができ、さらに品位も高い、照明装置や画像表示装置を提供できると考えた。またその手段として、光制御部材と反射板の機能を用いることで、輝度向上フィルムなどの光学フィルムの使用を削減できると考えた。

[0084] 一方、光制御部材は光の利用効率を高めることを別の目的とする。これには光制御部材の全光線透過率を高めることが重要であると考えた。し力しながら光制御部材の全光線透過率を高めることは輝度ムラ解消の課題も高めることにもつながる。すなわち反射板での反射なしで出光面から出射するいう光が多くなるため、反射板の機能で輝度ムラを解消することには限界がある。そこで線状光源の輝度ムラ解消と出光方向の制御という二つの大きな課題のうち、輝度ムラの解消は主として光制御部材の機能によって解決することとした。

[0085] そこで別の課題である出光方向の制御は主として反射板で行うことにした。光制御部材は輝度ムラ解消のため X軸方向の出光エネルギーを均一化するという主たる機能の他に一部 X軸方向の出光方向制御機能を持たせることも可能と考え、特に反射板は Y軸方向の出光方向制御を主たる機能とした。そのため反射板は出光側表面の略全面が X軸に平行な凹状および Zまたは凸状のストライプ形状であることとした。

[0086] 本発明に係る光制御部材は、各種構成を有する前記照明装置が備える光制御部材である。該光制御部材は、入射面と出射面とを主面とする板状であり、入射面側から該入射面に入射した光を一部は反射し、一部は透過する。この機能によって出射光の輝度ムラは低下する。入射面を透過する光は、入射面で屈折して入射面の法線方向付近に集光されて、出射面に向かう。入射面を透過して出射面の凸部に向かつた光は、凸部の各領域の傾きに応じて屈折する。適切な角度の領域に向かった光は正面方向に向かう。また、傾きの異なる凸部の各領域の割合を適切に選ぶことによつて、任意の出射面上の点における正面方向への出光強度を一定にできる。以上の入射面と出射面凸部の機能によって、入射面側に線状光源を配置する種々の構成で出射面の法線方向である正面方向への出射光の輝度ムラを解消できる。

[0087] また、この光制御部材は、上記のような照明装置で好適に用いられるだけでなぐ反射板と光制御部材を平行に配置し、その間に光制御部材に向けて光を発するように単一の光源を配置した照明装置や、複数の光制御部材の間に単一、もしくは複数の光源を配置するような照明装置に用いることが出来、これらの照明装置は照明看板などの表示用途にも好適に用いることが出来る。 [0088] 本発明に係る画像表示装置は、各種構成を有する前記照明装置の出射面側に透過型表示素子を設けたことを特徴とする画像表示装置である。該照明装置は正面方向への出光強度の分布が一定で正面方向への出光強度の分布が均一な照明装置であり、また正面方向への出光強度の割合を高めることもでき、この出射側に透過型表示素子を設けることにより、好ましい画像表示装置として利用できる。詳細には、照明装置上に液晶パネル等の透過型表示素子を設けたので、前記光制御部材により効率良く集光及び拡散された光線が、透過型表示素子を透過する。この結果、簡単な構成でありながら、光源位置の調整が不要であり、ランプイメージを解消でき、かつ、優れた出射面内均一な明るさを有する画像表示装置を容易に得ることができる。ここで、画像表示装置とは、照明装置と表示素子を組み合わせた表示モジュール、さらには、この表示モジュールを用いたテレビ、パソコンモニターなどの少なくとも画像表示機能を有する機器のことを言う。

[0089] 正面方向への出光強度の分布は、正面輝度の分布を測定することにより評価できる。正面輝度の分布は、輝度計と光制御部材の出射面側にある測定点との距離を一定に保った状態で、輝度計を X方向に等間隔ずつ移動しながら測定する。また、正面方向への出光割合の測定は、まず測定点の輝度を角度を変えながら測定する。このとき光制御部材の主面の法線方向と X軸方向に平行な断面に沿って角度を変えていく。このとき輝度計と光制御部材の出射面側にある測定点との距離は一定に保つ。次に得られた角度ごとの輝度の値をエネルギーの値に変換し、光制御部材の主面の法線方向である正面方向と 30度以内に出射したエネルギーの全出射エネルギ一に対する割合を算出する。

発明の効果

[0090] 本発明では、直下方式において、光の利用効率が高ぐ正面方向への出光強度の分布を一定とすることで、ランプイメージなどの正面方向の輝度ムラがない照明装置を提供する。また、正面方向への出光割合が 50%以上と高く，高い正面輝度が得られる。また、凸部の断面形状を曲線で近似することにより、なめらかな正面方向への出光強度の分布や望ましい出光角度の分布が得られる。また、線状光源と他の部材を近づけたりフィルム構成を単純ィ匕したりすることで薄型化にも対応できる。さらに、入射面に入射した光に対して、すべての場所で同様な光学的制御を行うことが可能であるため、線状光源と光制御部材との位置合わせが不要で、ディスプレイサイズや線状光源の本数や配置の変更にも即座に対応でき、生産性よく照明装置を製造することができる。また、これを用いた画像表示装置を提供する。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の照明装置の好適な例の概略図である。

[図 2]図 1の照明装置の、線状光源の位置と正面方向への出光強度との関係を示す図である。

[図 3]隣接する 3本の線状光源を配置したときの、線状光源の位置とそれぞれの正面方向への出光強度の分布を示す図である。

[図 4]線状光源力の光の入射角度 αと、凸部の領域 iの斜面の傾きの角度 Φと領域 iの X方向の幅 aとの関係を示す図である。

[図 5]光制御部材への入射角度と入射強度の関係を説明する図である。

[図 6]本発明の照明装置で光を正面に向ける原理を示す図である。

[図 7]1本の線状光源からの光による正面方向への出光強度の X方向の分布の 1例を示す図である。

[図 8]1本の線状光源からの光による正面方向への出光強度の X方向の分布の図 7と異なる 1例を示す図である。

[図 9]図 7で示した照明装置の f (X)とそれに対応する g (X)を示す図である。

[図 10]図 8で示した照明装置の f (X)とそれに対応する g (X)を示す図である。

[図 11]凸部の全領域の形状を曲線で近似した場合の光制御部材の X方向の断面形状の例を示す図である。

[図 12]本発明に用いることのできる光制御部材と線状光源との配置を示した図である

[図 13]比較例 1のプリズムシートの平滑面に線状光源の光が垂直に入射したときの光の進む様子を示す図である。

[図 14]比較例 1のプリズムシートの平滑面に斜め方向より線状光源の光が入射したときの光の進む様子を示す図である。圆 15]従来の直下方式の照明装置の概略図である。

[図 16]平行に配列した線状光源からの正面方向への出光強度の分布を示す図である。

[図 17]角度で凸部向力光のうち領域 iに向力光の割合を示す図である。

[図 18]座標 Xの点における光源の直径を見込む角度 Δ aを示す図である。

[図 19]実施例 29〜33、比較例 5〜8の測定結果を示す表である。

圆 20]本発明の実施の形態 4における光制御部材表面の直交ストライプ状の反射パターンを示す図である。

[図 21]本発明の実施の形態 4における光制御部材表面のドット状の反射パターンを示す図である。

圆 22]本発明の実施の形態 4における光制御部材表面の同方向ストライプ状の反射パターンを示す図である。

圆 23]本発明の実施の形態 5における照明装置の好適な例の概略図である。

圆 24]本発明の実施の形態 5において第 2光線方向制御手段を出射面側に配置した構造物を、第 2光線方向制御手段の出射面側に配置した場合の構成図である。圆 25]本発明の実施の形態 5において出射面側に第 1光線方向制御手段を配置した場合の集光作用の原理を示す図である。

圆 26]本発明の実施の形態 5において第 2光線方向制御手段を出射面側に配置した板状構造物を、第 1光線方向制御手段の入射面側に配置した場合の構成図である。

圆 27]本発明の実施の形態 5において第 2光線方向制御手段を出射面側に配置し、第 2光線方向制御手段表面がランダムな凹凸を有する構造物を、第 2光線方向制御手段の出射面側に配置した場合の構成図である。

[図 28]本発明の実施の形態 5において第 2光線方向制御手段を入射面側に配置した板状構造物を、第 2光線方向制御手段の入射面側に配置した場合の構成図である。

[図 29]本発明の実施の形態 5において入射面側に第 1光線方向制御手段を配置した場合の集光作用の原理を示す図である [図 30]本発明の実施の形態 5において第 2光線方向制御手段を入射面側に配置した構造物を、第 2光線方向制御手段の出射面側に配置した場合の構成図である。

[図 31]本発明の実施の形態 5において第 1光線方向制御手段と第 2光線方向制御手段を同じ板状構造物の入射面と出射面にそれぞれ形成した場合の構成図である。

[図 32]本発明の実施の形態 5において第 1光線方向制御手段と第 2光線方向制御手段を同じ板状構造物の出射面に形成した場合の構成図である。

[図 33]本発明の実施の形態 6における照明装置の好適な例の概略図である。

[図 34]本発明の実施の形態 6における一実施態様である液晶表示装置用バックライト装置の横断面部分拡大図である。

[図 35]本発明の実施の形態 6における他の一実施態様である液晶表示装置用バックライト装置の横断面部分拡大図である。

[図 36]本発明の実施の形態 6における一実施態様である液晶表示装置用バックライト装置の光制御部材を除!、た模式上面図である。

[図 37]本発明の実施の形態 6において線状光源と光制御部材との間に突起を設けた場合の光線の進行方向を説明する模式図である。

[図 38A]実施例 52に係る突起の形状を示す図である。

[図 38B]比較例 19に係る突起の形状を示す図である。

[図 39]本発明の実施の形態 7における照明装置の構成例である。

[図 40]本発明の実施の形態 7において光拡散板の入光面にプリズム形状を設けた場合の光の進行を示す図である。

[図 41]本発明の実施の形態 7において光拡散板の出光面にプリズム形状を設けた場合の形状の例である。

[図 42]本発明の実施の形態 7において光拡散板の出光面にプリズム形状を設けた場合の光の進行を示す図である。

[図 43]本発明の実施の形態 7において光拡散板の出光面にプリズム形状を設けた場合の光の進行を示す図である。

符号の説明

1：線状光源、 2：光制御部材、 3：凸部、 4：反射板、 5：光拡散板、 6：入射面 7:入射光、 8:出射光、 9:光制御部材内部を通過する光、 10:反射光

11:プリズムシート

D：隣接する線状光源の中心間の距離

H：線状光源の中心と光制御部材の入射面との距離

f(X) :線状光源の配列方向 Xと照明装置の任意の 1本の線状光源力の光の光制御部材の凸部力出射する正面方向への出光強度との分布の関数

N:自然数

n：光制御部材の凸部の屈折率

n：光制御部材の基材の屈折率

2

X ： f(X)が 0となるときの正方向の X座標

max

X ： f(X)が 0となるときの負方向の X座標

min

g(X)： f(X-D) +f(X) +f (X+D)；線状光源の配列方向 Xと、隣接する 3本の線状光源からの光の光制御部材の凸部から出射する正面方向への出光強度との分布の関数

g(X) :X 〜X 間の g(X)の最小値

min min max

g(X) :X 〜X 間の g(X)の最大値

max min max

δ : δ = (X -X )Z(2N+1)を満たす微小区間

max min

Φ：凸部の領域 iの出射面に対する斜面の傾き

X:X 〜X 間を（2N+1)等分したときの各要素の X座標の中心値

1 min max

a :凸部の領域 iの X方向の幅

T:光制御部材の入射面から凸部の底部までの厚み

a :X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って領域 iから出射する光の、線状光源からの光線方向が入射面の法線に対して成す角度

β :Χ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って領域 iから出射する光の、光制御部材の凸部内部での光線方向が、入射面の法線に対して成す角度

y :X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って領域 iから出射する光の、光制御部材の基材内部での光線方向が、入射面の法線に対して成す角度

方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、領域 iの斜面の長さ

e :X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、法線方向光源力入射面に入射して光制御部材内部を通って領域出射する光の、光制御部材内部での光線方向に垂直な方向への領域 iの斜面の射影の長さ

ξ :Χ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、領域 iの斜面の角度が、光制御部材の凸部内部での光線方向と垂直な角度に対して成す角度 Θ :x方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って出射面から出射する光の、線状光源からの光線方向が、入射面の法線に対して成す入射角度

Δ θ :X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、入射角度 0の光を中心にした微小範囲が線状光源の中心と成す角度

H' :X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から角度（ Θ — Δ Θ )で出射した光が通る光制御部材の入射面上の点と、線状光源の中心とを結ぶ軌道を、線状光源と角度 Θで出射した光が通る軌道上に射影に長さ（線状光源から角度 Θで出射した光が通る光制御部材の入射面上の点と線状光源の中心との距離にほぼ等しい）

V:X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源からの入射角度 Θを中心とする Δ Θの光が通過する光制御部材の入射面上の領域の長さ

U :X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源からの入射角度 Θを中心とする Δ Θの光が通過する光制御部材の入射面上の領域の長さ Vの線分の、入射角度 Θに垂直な角度への射影

a :X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、光制御部材に入射する光が、入射面の法線に対して成す入射角度

β :Χ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って凸部から出射する光の、光制御部材の凸部内部での光線方向が、入射面の法線に対して成す角度

Ύ :X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って凸部から出射する光の、光制御部材の基材内部での光線方向が、入射面の法線に対して成す角度

ε :Χ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って凸部から出射する光の、光制御部材内部での光線方向が、通過する凸部の斜面の法線に対して成す角度

ω :Χ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って凸部から出射する光の、凸部から出射する光線の方向が、通過する凸部の斜面の法線に対して成す角度

Ρ :Χ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、凸部の幅 Δ a：座標 Xより線状光源の直径を見込む角度

発明を実施するための最良の形態

発明の実施の形態 1.

図 1に、本発明の提供する照明装置の最良の形態の例を示す。 X方向と X方向に垂直な Y方向とからなる矩形状の出射面を持つ照明装置であって、線状光源 1は前記 X方向と Y方向とに平行な 1つの仮想平面内に、 Y方向と平行に、かつ X方向に沿つて配置されており、光制御部材 2が前記配列した線状光源の出射面側に配置され、かつ、主面は線状光源 1が配列している前記仮想平面と平行であり、出射面側に表面に畝状の凸部 3を複数形成しており、該凸部 3は頂部にあたる畝状の稜線が Y 方向に平行に形成されており、かつ、 X方向に沿って配列している照明装置である。背面に X方向と Y方向に平行に配置した反射板 4の反射率は 95%以上であることが望ましい。線状光源 1から背面に向力う光や、光制御部材 2で反射して背面に向かう光をさらに出射側に反射することで、光を有効に利用できるため光利用効率が高くなる。反射板の材質としては、アルミ、銀、ステンレスなどの金属泊、白色塗装、発泡 PE T榭脂などが挙げられる。反射板は反射率が高いものが光利用効率を高める上で望ましい。この観点力もは、銀、発泡 PET榭脂などが望ましい。また光を拡散反射するものが出射光の均一性を高める上で望ましい。この観点からは発泡 PET榭脂などが望ましい。

[0094] 本発明の線状光源は反射板と光制御部材とに挟まれるように配置されていることから、線状光源より出射した光は、約半分が光制御部材の方向に向力ぃ、残りの約半分が反射板の方向に向かう。このうち、反射板に向かって該反射板で拡散反射された光は、拡散光として光制御部材に入射する。また、線状光源力も光制御部材に入射した光の一部は、全反射されて戻り反射板に向かう。該線状光源を出射して反射板に向力つた光および光制御部材で全反射して戻り反射板に向力つた光は、反射板で拡散反射し拡散光として光制御部材に再び入射する。該拡散光として入射した光は、光制御部材の出射面上の全ての点で、正面輝度、角度分布が等しい光として出射する。したがって、反射板を配置した状態での拡散光を含む場合の正面方向の出射光強度の最小値 G(X) と最大値 G(X) との比 G(X) ZG(X) は、反射光

min max min max

を含まない場合の比 g(X) /g(X)

min maxより大きくなる。また反射板を適切に選択することで光制御部材に入射する光の 50%以上は拡散光となる。

[0095] 反射板による輝度ムラ解消効果について以下、簡単に見積もる。線状光源から出射した光のうち 50%が反射板で拡散反射された後、光制御部材に入射すると仮定する。反射板の反射率を 95%とすると、線状光源力光制御部材に向かい正面方向に出光した光と同じ量の光のうち 95%力線状光源力反射板により反射された後拡散光として光制御部材に入射し正面方向に出光する。線状光源力光制御部材に向力つた光のうち正面方向に出光する光を g(X) と g(X) の平均と仮定すると、

max min

(g(X) +g(X) )/2X0. 95が線状光源から反射板で反射し拡散光として光制 max min

御部材に入射し正面方向に出射する。これを g(X) および g(x) にそれぞれ加算

max min

して、反射板を配置した場合の出光強度の最小値である G (X) 、最大値である G (

min

X) およびその比比 G(X) /G(X) をそれぞれ求めると以下のようになる。

max min max

G(X) =g(X) +(g(X) +g(X) )/2X0. 95 (22)

max max max min

G(X) =g(X) +(g(X) +g(X) )/2X0. 95 (23)

min min max min

G(X) ZG(X)

min max

= {g(X) . +(g(X) +g(X) )/2X0. 95}/ {g (X) +(g (X) +g (X) )/2 X 0. 95} (24)

max max min

[0096] 比 G (X) /G (X) が 0. 8以上になるためには、

となる。

上述のように、実際には光制御部材への入射光のうち拡散光成分は 50%以上であるため、

とすればよいことがわかる。

[0097] 図 16は線状光源を平行に配列した場合の、正面方向への出光強度と線状光源の位置との関係を表す図である。ここに示すように、複数の線状光源 1を配置して成る照明装置にあっては、正面方向（図中では上)への出光強度は、各線状光源 1の直上部分と、該直上部分と隣り合う線状光源 1それぞれの直上の間の部分 (斜め上部分)とでは大きく異なる。これは本発明の照明装置では光制御部材の入射面への正面方向への入射強度が、各線状光源 1の直上部分と、斜め上部分とで大きく異なることを意味する。

[0098] 図 2は図 1の照明装置の、線状光源の位置と正面方向への出光強度との関係を示す図である。このように正面方向への出光強度の分布がほぼ一定になるため、正面方向の輝度ムラが解消される。

[0099] 図 3は、隣接する 3本の線状光源および反射板を配置したときの、線状光源の位置とそれぞれの正面方向への出光強度の分布を示した図である。これらの総和がほぼ一定になっていれば、正面方向の輝度ムラが解消したといえる。本発明の光制御部材 2によって図 2に示すように、正面方向への出光強度の分布がほぼ一定になるため、正面方向の輝度ムラが解消される。

[0100] 図 7に、 D = 30mmとして線状光源を配列した本発明の照明装置の任意の 1本の線状光源からの光による正面方向への出光強度の X方向の分布の 1例を示す。 1本の線状光源力もの光による正面方向への出光は、 X 〜X

min maxの範囲となる。図 7に示すような緩やかな減衰を示す場合は、例えば f (X)の値が最大値の ΐΖΐοοとなるときの Xの値で代用することもできる。 X 、X を定めるための f (X)の値は、それぞれ同じであることが望ましぐ最大値の 1Z20以下であれば問題なぐ 1Z100以下であることがさらに望ましい。図 7では X =— 3D、X = 3Dであり、 f (X ) =f (X )で f (

min max min max

X)の 1Z100以下である。このような形状では正面方向への出光強度は厳密には隣接する 3本のみの総和では決まらないので、 g (X)は一定であるよりも、 X=0である中心付近の g (X)が周辺に比べて少し高、ことが望まし、。

[0101] 図 8に、図 7の場合と同じく D = 30mmとして線状光源を配列し、別の光制御部材を用いた本発明の照明装置における任意の 1本の線状光源力の光による正面方向への出光強度の X方向の分布の 1例を示す。この例では X =—D、X =D

min max である

。凸部の形状によっては、ある入射角度以上の光が正面に進まないので、このように線状光源からある程度離れた部分で急激に出光強度が低下する分布となる。このような形状では正面方向への出光強度は隣接する 3本のみの総和で決まるので、 g (X )が一定であることが最も望ましい。このとき、 X 〜X の範囲で光は正面方向へ出

min max

光し、その分布は f (X)となる。図 7に示す X =— 3D, X = 3Dである場合と、図 8

min max

に示す X =— D, X =Dである場合とを比較すると、凸部幅は限られているので、 min max

斜面の傾きの角度 Φの配分により正面方向への出光強度の分布が決定する。凸部形状が図 7に示すように遠方より斜め方向に入射するエネルギーの弱!、光を正面方向に向けるような斜面角度を持つより、図 8に示すように遠方力の光を正面に向ける角度 Φはもたずに、 D < X< Dの範囲に入射した光のみ正面に向ける角度 Φで構成される凸部形状の方力正面輝度は向上する。このように X 〜X

max minの幅を小さくすることは、より強い光を効率的に正面に向けることによって正面方向への出光割合を高める効果を持つ。

[0102] 一方、 X 〜X の幅を大きくすることは、遠くの線状光源の光を正面に向けること

max min

によって正面方向への出光割合を高める効果を持つ。したがって正面輝度を高めるには X 〜X の幅が適切な範囲にあることが望ましい。望ましい X 〜X の幅は f ( max min max min

X)によって異なるが、例えば出光強度が最大値の 1Z2以上となる Xの範囲を目安とできる。この範囲が大きい場合は X 〜X の幅を比較的大きめに取ることが望ましく

max min

、小さい場合小さめに取ることが望ましい。このように X 〜X の

max min 幅を好適に定めることで正面輝度を高めることができる。 [0103] 図 10は、図 8で f (X)について示した照明装置の g (X)を示す。既に示したように、 g (X)が線状光源 1周期分である DZ2≤X≤DZ2の範囲で一定であれば、正面方向の輝度ムラは解消され、また、 X 、 X が最適である場合には、線状光源の近傍

min max

のエネルギーの高い光を正面に向けるため、より正面方向の輝度は高くなる。

正面方向への出光強度の分布は、正面輝度の分布を測定することにより評価できる。正面輝度の分布は、輝度計と光制御部材の出射面側にある測定点との距離を一定に保った状態で、輝度計を X方向に等間隔ずつ移動しながら測定する。また、正面方向への出光割合は次のように行う。

まず、測定点の輝度を、角度を変えながら測定する。このとき光制御部材の主面の法線方向と X軸方向に平行な断面に沿って角度を変えていく。このとき輝度計と光制御部材の出射面側にある測定点との距離は一定に保つ。

次に、得られた角度ごとの輝度の値をエネルギーの値に変換し、光制御部材の主面の法線方向である正面方向と 30度以内に出射したエネルギーの全出射エネルギ一に対する割合を算出する。

[0104] 領域 N〜Nの配列順序が X軸に必ずしも沿って、る必要はな、。しかしそうしな力つた場合には、各領域の並び方により、凸部には変曲点が存在し、角度 αで入射した光を正面に向ける角度 Φの凸部の斜面に到達する前に別の角度の斜面に到達し屈折あるいは反射によって光線方向が変わり、角度 Φの斜面に到達しな力つたり、望ましくない角度で角度 Φの斜面に到達したりすることで、光の出射方向の制御が困難となり、性能が不充分となる場合がある。—Ν〜Νの領域が X軸の位置座標の順に並んでいる場合、通常は凸部の形状は変曲点をもたない形状となり、凸部全体が略凸状を成す。このような形状の場合、通常、光が所望の凸部上の領域に到達する前に別の凸部上の領域に到達して反射や屈折によって光線の方向が変化することがなぐ光線方向の制御が容易となり有利である。

また凸部の各領域の X方向の幅 aが f (X +T'tan jS ) · cos Φ - cos β /cos a /cos( Φ - jS .) に比例することが本発明の照明装置の特徴である力凸部の底部から表面までの高さの影響によって、好ましい幅が少しずれる場合がある力大きな影響はない。 [0105] ここで、図 12は光制御部材 2と線状光源 1の配置を示す断面図である。図中に入射面 6から凸部の底部までの厚み Tと線状光源 1の中心力も光制御部材 2の入射面 6 までの距離 Hと線状光源 1の中心間の間隔 Dとを示す。入射面 6から凸部底までの厚み Tは lmn！〜 3mmが望ましい。 Tが小さいと、光制御部材の厚さが薄くなり、照明装置としての厚さも薄くなり望ましいが、薄すぎると強度が弱くたわみ、そのため出光方向が変化することで制御できなくなり正面方向の輝度ムラが発生する。また力学的強度が弱くなり、破損する可能性もある。また、逆に厚すぎると照明装置の厚さが厚くなり、薄型化の要望に反するため望ましくない。

[0106] また、 Nは 2以上であることが望ましい。 Nが大きい場合凸部は多くの傾き力もなる複雑な形状である。傾きの数が多いと、正面方向への出光の制御を効率的に精度よく行うことができ、正面方向への出光強度の分布の均一性が高い。精度の面では N は大きい方が良いが、大きすぎると形状が複雑になり作製が困難となる。作成の容易さの観点力も Nが 100以下であることが望ましぐ 10以下であることが、さらに望ましい

[0107] 凸部を形成する領域のうち少なくとも一組の隣接する領域の形状を曲線で近似してもよい。また二組以上の隣接する領域の形状を曲線で近似してもよい。さらに 3っ以上の隣接する領域の形状を曲線で近似してもよぐ凸部全体の形状を曲線で近似しても良い。図 11は凸部の全領域の形状を曲線で近似した場合の光制御部材の X方向の断面形状の例を示す図である。多くの領域の形状を曲線で近似すると、正面方向への出光強度の分布や出光角度の分布をなめらかにする、賦形しゃすい、破損しにくい、などの、隣接する領域の形状を曲線で近似することの効果がより高まり、望ましい。曲線への近似法としては特に制限はなぐ通常よく知られている最小二乗法、スプライン補間法、ラグランジュ補間法などを用いることができる。近似に用いる点は、近似する領域カゝら少なくとも 1点を選ぶ。通常近似する領域の数より多くとる。例えば、連続する複数の領域の両端と各領域の接点を選ぶことができる。また加えて、各領域の中点を近似に用いることもできる。

[0108] X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内において、出射面の法線方向である正面方向と 30度以内の角度に出光する光の割合が 50%以上である場合には、正面輝度の高い照明装置である。高い正面輝度が要求されるパソコンなどの表示装置においては、 60%以上であればより望ましぐ 80%以上であればさらに望ましい。一方、照明看板などの広視野角が要求される表示装置については、正面方向への出光割合が高すぎると、正面方向のみに光が向き、視野角が狭くなり望ましくない。このため、 60%〜80%が望ましい。

[0109] 図 12に示すように、本発明の照明装置では線状光源が Y方向に平行に間隔 Dで同一平面内に配置し、 Hだけ離れた位置に光制御部材の入射面が配置している。ここで、 Dが小さい方が、正面方向への出光強度の分布は一定となるため望ましい。しかし、 Dが小さすぎると、同じ画面サイズの場合には線状光源の本数が増えエネルギ一消費が増え、望ましくない。 Dの望ましい範囲は 10mn！〜 100mmであり、より望ましい範囲としては、 15mn！〜 50mmである。また、 Hが大きい方が、正面方向への出光強度の分布は一定となるため望ましい。しかし、 Hが大きすぎると厚みが厚くなり、照明装置として要求される薄型化に反するため望ましくない。 Hの望ましい範囲は 5 mn！〜 50mmであり、より望ましい範囲としては lOmn！〜 30mmである。また、比 DZ Hは、 Dと Hの兼ね合いから、 0. 5〜3であることが望ましぐ 1〜2であることがさらに望ましい。

[0110] 出射面上に形成する凸部の高さは 1 m〜500 mが望ましい。 500 /z mより大きくなると、出射面を観察した際、凸部が確認されやすくなるため品位の低下を招く。また 1 μ mより小さくなると光の回折現象により着色が発生し品位の低下を生じる。さらに、透過型液晶パネルを透過型表示装置素子として設けた本発明の画像表示装置においては、 X方向の凸部の幅 Pが、液晶の画素ピッチの 1Z100〜1Z1. 5であることが望ま、。これより大きくなると液晶パネルとのモアレが発生し画質を大きく低下させる。

[0111] 凸部に形状を賦形するには制限はないが、押出し成形、射出成形、紫外線硬化型榭脂を用いた 2P成形等があげられる。成形方法は凸部の大きさ、必要形状、量産性を考慮して適宜用いればよい。主面サイズが大きい場合は、押出し成型が適している。

また、ロール状の金型ではなく平面状の金型を用いる場合には、ー且榭脂に成型した後に、榭脂を電铸することでスタンパを形成する。この切削した平面状の雌型もしくはスタンパを用いて射出成型をすることによって光制御部材を得る。さらには、この平面状の金型を用いる場合には、平面状雌型に 2P榭脂を塗布した後に、基材となる透明シートをラミネートし、紫外線で 2P榭脂を硬化する。その後、平面状雌型から 2P榭脂を剥離することによつても光制御部材を得ることができる。

[0112] また、通常凸部は連続して配列するが、凸部の間に平坦部を設けてもよい。平坦部を設けることにより、金型の凸部が変形しにくい形状となるため、有利である。また、線状光源の直上での光が正面方向に出射されるため、線状光源の直上での輝度のみを上げるときに有効である。逆に、平坦部を持たない形状の場合は、凸部の斜面の傾きの角度ですベての光を制御できるため、正面方向への出光強度の分布が均一となる。

また、凸部が同じ形状であることが望ましい。光制御部材の光学的性質は一様であるので、位置合わせが不要で、ディスプレイサイズや線状光源の本数や配置の変更にも即座に対応でき、生産性よく照明装置を製造することができる。

[0113] また光制御部材は通常光学材料の基材として用いられる材料であれば望ましく用いることができ、通常、透光性の熱可塑性榭脂を用いる。たとえばメタアクリル榭脂、ポリスチレン榭脂、ポリカーボネート榭脂、シクロォレフイン榭脂、メタアクリルースチレン共重合榭脂、シクロォレフインアルケン共重合榭脂などが挙げられる。

[0114] また光拡散手段を設けることで、更に輝度の均一性を高めることができる。

光拡散手段としては板状部材の主面にシボゃエンボスなどのランダムな凹凸を設ける方法、少量の光拡散材を構造物の内部に分散する方法、拡散シートを光制御部材の入射側および Zまたは出射側に設ける方法、あるいはこれらを組み合わせた方法が挙げられる。

[0115] ランダムな凹凸の形成は微粒子を分散した溶液を主面に塗布することや、凹凸の形成された金型から転写することにより実現できる。これらは光源側よりも出射面側に設けられることが望ましぐ光制御部材の光源側および Zまたは出射面側に設けることができる。凹凸の程度は算術平均粗さ Raが 3 m以下であることが望ましい。これより大きくなると、拡散効果が大きくなりすぎるために、正面輝度が低下する。入射面が平坦である場合、様々な方向から入射した光が、光制御部材内に入射したとき入射面での屈折によりある程度正面付近に集光されるため、結果として正面方向への出光割合が増える。例えば、光制御部材の屈折率が 1. 55である場合には、入射面の法線方向と 40度以内の角度範隨こ集光される。入射面に凹凸を付与した場合、光制御部材に入射した光は、広い角度に屈折され進むので、正面方向への出光割合を増やす効果が低下する場合がある。また出射面に微細な凹凸を設ける場合、凹凸面で屈折されることで同様に凹凸によって正面方向への出光割合を増やす効果が低下する場合がある。得られる拡散性や輝度ムラ解消効果と正面輝度とのバランスカも用いる用途に望まし、範囲に調整することができる。

[0116] 光拡散材を構造物の内部に分散する場合は、光拡散材の濃度は比較的低く抑えることができる。これによつて、透過率や正面輝度の低下を低く抑えることができる。好適な光拡散材の濃度は材料によって異なるが、透過率とヘイズを目安にすることができる。透過率 80%以上かつ、ヘイズ 50%以下であるような濃度で用いることが望ましい。例えば、厚さ 2mmの MS重合物に、光拡散材としてシロキサン系重合体粒子 (例えば、トスパール 120 : GE東芝シリコーン (株)製、数平均粒子径 2 /ζ πι、 CV値 3 %)を 0. 04Wt%含んで、るような成型板などを用いることができる。

[0117] 本発明の光制御部材は必要に応じて異なる複数の材料を用いて作ることもできる。

例えば凸部をフィルム上に形成した後、凸部を形成して、な、フィルム面に支持板を合わせて、光拡制御部材とすることもできる。これは例えば凸部の形成に紫外線硬化榭脂を用いる場合は凸部付近以外に汎用の透光性榭脂を用いることで高価な紫外線硬化樹脂の使用量を削減することができる。また少量の光拡散材を内部に分散したり、表面に塗布したりすることもできる。光拡散材の使用によって出射光の拡散性を高め、輝度均一性も高めることができる。光拡散材を塗布する場合、出射面側に塗布することがより好ましい。光拡散材としては従来光拡散板や拡散シートに用いられる無機微粒子や架橋有機微粒子を用いることができる。使用量は従来の一般的な光拡散板に比べてごく少量で同等以上の拡散性が得られるとともに、透過性も非常に高い。

[0118] 支持板を用いる場合などで、光制御部材の基材部分が屈折率の異なる複数種類の板となっても問題ない。この場合、ここまで示してきた考え方に沿って、式 (7)に相当する式を導くことで aを求めることができる。しかしながらそれぞれの屈折率のばらつきが 90%以内である場合は、屈折率 nは各板厚の比に従って近似することで式（

2

7)を導くことができる。例えば基材部分が、屈折率が n 、 n' '、 n ' 'で板厚がそれぞれ T，、丁，，、 Τ，，，の 3枚の板によってなる場合、 ηは（η， ·Τ， +η，， ·Τ，， +η，，， ·Τ，

2

，，）Ζτの値で近似できる。

また屈折率の異なる光拡散材が分散している場合、本発明では光拡散材の使用量が極めて少量であるので、その屈折率の影響は考慮しなくてもよ!、。

[0119] なお、本発明の照明装置とは、画像表示装置のバックライト、照明器具、発光装置を含んでいる。また本発明の画像表示装置とは、照明装置と透過型表示素子を組み合わせた表示モジュール、さらには、この表示モジュールを用いたテレビ、パソコンモ二ターなどの少なくとも画像表示機能を有する機器などを含む。

またなお、本発明の画像表示装置としては、照明装置上に透過型の液晶表示素子を用いる等の方法により実現され、特に制限はないが、透過型表示素子としては透過型液晶パネルがあげられ、表示面の輝度均一性に優れる画像表示装置を得ることができる。

[0120] 発明の実施の形態 2.

本発明の実施の形態 1における構成で、光制御部材の出射面に形成された畝状の凸部を、屈折率が 1. 58以上である材料力も構成することができる。このような屈折率が 1. 58以上となる高屈折率の材料としては、例えばメタアクリル榭脂、ポリスチレン榭脂、ポリカーボネート榭脂、シクロォレフイン榭脂、メタアクリルスチレン共重合榭脂、シクロォレフインアルケン共重合榭脂、ポリエステル榭脂などが挙げられる。また本発明で必要とする 1. 58以上の屈折率を確保するため、種々のモノマーを選択することができる。例えばメタアクリル榭脂ゃメタアクリル一スチレン共重合榭脂のようなメタタリレートモノマー共重合体としては α -ナフチルメタタリレートのような芳香族メタタリレート、 ρ ブロモフエ-ノレメタタリレート、ペンタクロロフエ-ノレメタタリレートのようなハロゲン化芳香族メタタリレートモノマーなどを好適に用いることができる。またポリスチレン榭脂ゃメタアクリルスチレン共重合樹脂のようなスチレン系モノマー共重合体としては、スチレンのほかに、 0-クロロスチレンのようなハロゲン化スチレン、 p- メチルスチレンのようなアルキル化スチレンなどが使用できるモノマーとして挙げられる。ポリエステル榭脂としてはフルオレン基などの嵩高、官能基を有するジオールを共重合モノマーとして用いることができる。これらモノマーは単独もしくは共重合して用!/、ることができる。

[0121] 発明の実施の形態 3.

本発明の実施の形態 1では、輝度の均一性を高めるために光拡散手段を光制御部材に設けることができるが、光拡散手段の一例として、光線の方向を変換する光線方向変換部を設けることができる。

また光線方向変換部として少量の光線方向変換材を内部に分散したり、表面に塗布したりすることもできる。光線方向変換材の使用によって出射光の拡散性を高め、輝度均一性も高めることができる。光線方向変換材と同じ材料を、出射面側に塗布してもよいが、この場合、別途この場合、この場合には別途、出光制御部よりも光源側に光線方向変換部を設ける必要がある。光線方向変換材としては従来光拡散板や拡散シートに用いられる無機微粒子や架橋有機微粒子を用いることができる。使用量は従来の一般的な光拡散板に比べてごく少量で同等以上の拡散性が得られるとともに、透過性も非常に高い。また光線方向変換材が分散している場合、本発明の実施の形態 3では使用量が極めて少量である。

[0122] 本発明の実施の形態 3の光制御部材で用いられる光線方向変換材は、該光制御部材を構成する基材部 100質量部に対し、光線方向変換材を 0. 01〜1質量部、好ましくは 0. 05-0. 7質量部、さらに好ましくは 0. 1〜0. 5質量部含有することである。その含有量が、基材部 100質量部に対して 0. 01質量部未満であると、光拡散性が十分でなく (輝度ムラの解消効果が十分でない点を記載したく）、また、 1質量部を超えると、十分な全光線透過率が得ることが出来なくなり、該光制御部材を照明装置等の用途に用いた際、十分な明るさを得る事が出来ず好ましくない。

[0123] また、光線方向変換材の粒子径は、その平均粒子径が 1〜50 mの範囲であり、好ましくは、 2〜30 μ mの範囲である。光線方向変換材の平均粒子径が 1 mより小さい場合には、これを基材部に分散させて得られる光制御部材は、短波長の光を選択的に散乱するため、透過光が黄色を帯びやすく好ましくない。一方、光線方向変換材の平均粒子径が 50 mを超えると、基材部に分散させて得られる光制御部材は、光拡散性 (輝度ムラの解消効果が十分でない点を記載したく）が低下したり、光が榭脂を透過したときに光拡散剤が異物として目視されやすくなつたりする場合があり好ましくない。光線方向変換材の形状としては、楕円球状ないし球状にわたる形態であることが好ましぐ球状であることがより好ましい。

なお、本明細書でいう平均粒子径とは、後述するように電子顕微鏡観察により得られた写真を用いた実測によって得られる平均粒子径を意味する。

[0124] 光線方向変換材としては、通常、基材の透明性榭脂と屈折率の異なる無機系および Zまたは有機系の透明微粒子が用いられる。光線方向変換材の屈折率と基材の屈折率との差につヽては、その絶対値力 0. 005乃至 0. 08であり、 0. 01乃至 0. 0 7でありことが好ましぐ 0. 02乃至 0. 06でありことがより好ましい。その屈折率差が、 0. 005未満であると、光拡散性が十分でなく (輝度ムラの解消効果が十分でない点を記載したく）、また、 0. 08を超えると、十分な全光線透過率が得ることが出来なくなり、該光制御部材を照明装置等の用途に用いた際、十分な明るさを得る事が出来ず好ましくない。なお、本発明の実施の形態 3においては、上記のように光線方向変換材と基材との屈折率差により、いわゆる内部拡散性を付与することができるが、光線方向変換材を基材表面に浮き出させて表面凹凸を形成させることにより、いわゆる外部拡散性を付与することもできる。

[0125] また、本発明の実施の形態 3で使用される光線方向変換材は、基材榭脂の屈折率よりも低い屈折率を有するものであることが好ましい。光線方向変換材の屈折率が基材の屈折率よりも大きい場合には、光拡散性は高くなるものの、基材榭脂と光制御部材とのアッベ数の差が大きくなり、拡散光が見る角度によって色の差が生じやすくなり好ましくない。このため、基材と光制御部材との屈折率の差は、通常小さ過ぎたり、大きすぎたりしな、ものが好まし、。

[0126] 無機系の光線方向変換材としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸ィ匕チタン、水酸化アルミニウム、シリカ、ガラス、タルク、マイ力、ホワイトカーボン、酸化マグネシゥム、酸ィヒ亜鉛等が挙げられ、これらは脂肪酸等で表面処理が施されたものであっても良い。また、有機系光線方向変換材としては、例えば、スチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子、フッ素系重合体粒子等が挙げられ、空気中での 3質量％減少温度が 250°C以上である高耐熱光拡散剤や、ァセトンに溶解させたときのゲル分率が 10%以上の架橋重合体粒子が好適に用いられる。これらの光線方向変換材の内、シリカ、ガラス、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子を用いることが好ましぐアクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子を用いることがより好ましい。また、これらの光線方向変換材は、必要に応じてその 2種類以上を用いることができる。

[0127] 本発明の実施の形態 3の光制御部材で用いられる基材と光線方向変換材とを混合する方法としては、特に限定されず、例えば、基材ペレットに予め光線方向変換材を混合してこれを押出成形または射出成形してペレットなどの形態で光制御部材とする方法;基材を押出成形または射出成形する際に光線方向変換材を添加し成形してペレットなどの形態で光制御部材とする方法;一度基材と光線方向変換材とをマスタ一バッチ化した後に再度所望の配合量とするべく基材とマスターバッチ品とを押出成形または射出成形してペレットなどの形態で光制御部材とする方法を採用することができる。

[0128] 前記光源から前記入射面に入射した光が前記光線方向変換部を通過して前記出光制御部に到達する割合についても、前記光線変換能測定用部材の全光線透過率を測定して、この値とでき、出光制御部の光線方向制御を予測できる場合、光制御部材の全光線透過率を直接測定して、計算することもできる。

[0129] 発明の実施の形態 4.

上記のような光制御部材の入射面の表面には、反射部材が形成されている。反射部材は規則的な反射パターンであることで、入射面での光学的性質が一様となること力も好ましい。図 20〜22に、この光制御部材の出射面に畝状の凸部が平行に形成されている場合の反射部材の反射パターンの例を示した。

ここでは反射パターンはストライプ状、ドット状を挙げており、ストライプ状の反射バタ一ンは図 22のように出射面の畝状凸部と平行であっても、平行でなくても良い。図 2 0は反射パターンと畝状凸部の方向が直交している例である。反射パターンと筋状の凸部との間のモアレの発生を抑制する上では、反射パターンの形状は、直交ストライプ状、ドット状、同方向ストライプ状の順で望ましい。

[0130] 畝状凸部と直交するストライプ状パターンの場合は、本発明の特徴である輝度ムラの性能劣化が少なぐまた、ストライプ幅も出射レンズピッチの 1/4以下であれば、透過後の出射面において、暗線として視認できなくなる。従って、ストライプ幅を比較的広く印刷することができるので生産性にも優れる。

[0131] 正面輝度の向上は、反射インクの反射率と印刷パターンの開口率の適正化により効果が発現する。即ち、反射インクの反射率が低ければ、或いは反射パターン印刷の開口率が低ければ、背面反射板と反射パターン印刷の間で繰り返し反射に於けるロスが増えて、正面輝度が低下するば力りでなぐ視野角の広がり自体も損なわれる結果となる。具体的には、反射パターンの入射光に対する実行反射率を 90%以上とし、かつ、その入射面の反射インクが塗工されていない部分の開口率を 85%以上 95 %以下とすることができる。このような反射率と開口率の関係は、輝度ムラ性能を損なわずに、正面輝度を上げることが可能な適正範囲を示すものである。

[0132] 発明の実施の形態 5.

第 1光線方向制御手段が前記配列した線状光源の出射面側に配置され、かつ、第 1光線方向制御手段を構成する構造体の主面は線状光源 1が配列している前記仮想平面と平行であり、出射面側もしくは光が入射する面側の表面に凸部を複数形成しており、該凸部は頂部にあたる畝状の稜線が X方向に平行に形成されており、かつ、 Y方向に沿って配列している。

背面に配置した反射板 4は線状光源 1から背面に向力う光や、第 1光線方向制御手段や第 2光線方向制御手段で反射して背面に向力う光をさらに出射側に反射することで、光を有効に利用できるため光利用効率が高くなる。

[0133] 第 1光線方向制御手段もしくは第 2光線方向制御手段の何れかは板状構造物にあることが望ましぐさらに線状光源側に配置されている部材が板状構造物であることがより好ましい。線状光源側の部材が板状構造物であることで、機械的強度を増し、反りによる光学特性の低下を防ぐことができる。また、輝度の均一性を高めるために板状部材の光拡散手段を設ける場合には、第 1光線方向制御手段および第 2光線方向制御手段が板状構造物にある時、これらは同じ板であってもよい。

[0134] 図 24に第 2光線方向制御手段が板状構造物にあり、かつ第 1光線方向制御手段が出射面側の面の X軸に平行な複数の畝状凸部からなる場合の構成例を示す。この場合、第 2光線方向制御手段は第 1光線方向制御手段よりも光源側に配置されている。本構成では第 1光線方向制御手段は板上もしくはフィルム上に形成されてヽればよい。

また図 26に第 1光線方向制御手段が板状構造物にあり、かつ第 1光線方向制御手段が板状構造物の出射面側の面の X軸に平行な複数の畝状凸部力なる場合の構成例を示す。この場合、板状構造物は第 1光線方向制御手段よりも観察側に配置されている。本構成では第 2光線方向制御手段は板上もしくはフィルム上に形成されていればよい。

[0135] 図 28に第 1光線方向制御手段が板状構造物にあり、かつ第 1光線方向制御手段が板状構造物の光が入射する面側の面の X軸に平行な複数の畝状凸部からなる場合の構成例を示す。この場合、板状構造物は第 1光線方向制御手段よりも光源側に配置されている。本構成では第 2光線方向制御手段は板状もしくはフィルム上に形成されていればよい。

図 30に第 2光線方向制御手段が板状構造物にあり、かつ第 1光線方向制御手段が板状構造物の光が入射する面側の面の X軸に平行な複数の畝状凸部力なる場合の構成例を示す。この場合、板状構造物は第 1光線方向制御手段よりも光源側に配置されている。本構成では第 1光線方向制御手段は板状もしくはフィルム上に形成されていればよい。

[0136] 第1光線方向制御手段の凸部の高さは1 111〜500 111が望ましぃ。 500 /z mより大きくなると、出射面を観察した際、凸部が確認されやすくなるため品位の低下を招く。また 1 μ mより小さくなると光の回折現象により着色が発生し品位の低下を生じる。さらに、透過型液晶パネルを透過型表示装置素子として設けた本発明の画像表示装置においては、 Y方向の凸部の幅が、液晶の Y方向画素ピッチの 1Z100〜1Z1 . 5であることが望ましい。これより大きくなると液晶パネルとのモアレが発生し画質を大きく低下させる。 [0137] また第 1光線方向制御手段および第 2光線方向制御手段が凸部である場合、第 1 光線方向制御手段および第 2光線方向制御手段は通常光学材料として用いられる材料であれば望ましく用いることができ、通常、透光性の熱可塑性榭脂を用いる。たとえばメタアクリル榭脂、ポリスチレン榭脂、ポリカーボネート榭脂、シクロォレフイン榭脂、メタアクリルスチレン共重合榭脂、シクロォレフインアルケン共重合榭脂などが挙げられる。また基材となるフィルムやシート上に第 1光線方向制御手段を紫外線硬化性榭脂〖こより 2P成开 (Photo Polymerization Process)することも可能である。

[0138] さらに第 1光線方向制御手段もしくは第 2光線方向制御手段が凸部であり、該凸部を有する構造物が板状である場合、該板状構造物の光が入射する面の表面積と光が出射する面の表面積が異なる。吸水により板状構造物が膨張、もしくは脱水により板状構造物が収縮する場合、上記表面積の差により光が入射する面と光が出射する面の膨張率または収縮率が異なり、板状構造物に反りが発生する。前記板状構造物が温度 60°C、湿度 80%の雰囲気下において吸水率が 0. 5%以下の透明な熱可塑性榭脂からなることで、この反りを軽減することができる。吸水率が同条件下で 0. 5% を超えると、反りの量が過大となり、外観の品位低下を招く。

[0139] また第 1光線方向制御手段である畝状凸部が板状構造物の光が入射する面に形成され、同じ板状構造物の光が出射する面に第 2光線方向制御手段である畝状凸部が形成される場合、光が入射する面の表面積と光が出射する面の表面積差が小さくなるため、反りに対して有利である。また第 1光線方向制御手段である畝上凸部のなす方向と第 2光線方向制御手段である畝上凸部のなす方向とが直行する場合、板状構造物の剛性を増すため反りに対してより有利である。

[0140] 図 31に示す様に、第 1光線方向制御手段が板状構造物の光が入射する面に形成された凸部である場合、第 2光線方向制御手段と同一の構造物にあることが好ましい。第 1光線方向制御手段と第 2光線方向制御手段が分離されている場合に比べ空気との界面を 2つなくすことができ出射光の効率を向上させることができる。

第 1光線方向制御手段および第 2光線方向制御手段が同一の板状構造物にある場合は、先ず、第 1光線方向制御手段もしくは第 2光線方向制御手段を形成した板状構造物を作製した後、その反対面に第 1光線方向制御手段もしくは第 2光線方向制御手段を 2P成形などにより形成することで得ることができる。

さらには、第 1光線方向制御手段の雌型、第 2光線方向制御手段の雌型を用意し射出成形などにより同時に成形することも可能である。

[0141] 図 32には、第 1光線方向制御手段および第 2光線方向制御手段が同一の板状構造物の光が出射する面に形成された凸部である場合の例を示す。前記第 1光線方向制御手段は、凸部の表面の法線方向が X方向と垂直であり、 Y方向と垂直ではない部分であり、光線の Y方向の方向制御をする。前記第 2光線方向制御手段は、凸部の表面の法線方向が Y方向と垂直であり、 X方向と垂直ではない部分であり、光線の X方向の方向制御をする。この様な構成の場合は、先ず、第 1光線方向制御手段および第 2光線方向制御手段の両者を有する雌型を作製した後、板状部材の表面に 2P成形などにより形成することで得ることができる。

[0142] さらには、雌型を用意し射出成形などにより成形することも可能である。図 32に示す第 2光線方向制御手段の Y座標に垂直な断面の形状は Y座標により異なる。正面方向のランプイメージの解消原理は、第 2光線方向制御手段の傾きの占める割合によるので、該断面形状の傾きの分布を平均した平均傾き分布が、望ましい傾き分布になっていれば良い。望ましい傾き分布とはすなわち第 2光線方向制御手段が第 1 光線方向制御手段と同一の面にない場合と同じであることを指し、例えば上記の各種形状とすることができる。

第 2光線方向制御手段の出射面側に光拡散機能を有する光拡散シートを設けても良い。光拡散シートによる拡散によりより均一な正面輝度分布を得ることができる。

[0143] 図 27に示す様に、第 1光線方向制御手段の表面には複数の略半球状の微小凹凸が形成され、かつ第 2光線方向制御手段より出射面側に配置されていることが好ましい。前述したように、第 2光線方向制御手段に対し斜め方向に入射した光は第 2光線方向制御手段凸部の一部から正面方向に光を出射する。つまり第 2光線方向制御手段の凸部を詳細に観察すると X方向と平行な微細な明暗が発生する。微小凹凸によって Y方向の角度分布も分散させることで上記微細な明暗を解消することができる。また微小凹凸はランダムに配置されていることが望ましい。発光面上に LCDパネルなどを設けた場合、周期性を有する画素と第 2光線方向制御手段の凸部の配列周期との干渉により生じるモアレをランダムに配置した微小凹凸による散乱効果により低減することができる。

[0144] 該微小凹凸は第 1光線方向制御手段の凸部を形成後、微粒子を分散した溶液をスプレー等での塗布、もしくはロール状の雌型を準備し微粒子を分散した榭脂を押出しによる成形、さらには平板状のメス型を準備し微粒子を分散した紫外線硬化型の榭脂を用いて 2P成形することにより得ることができる。

この際の微粒子の屈折率と第 1光線方向制御手段凸部 Zの屈折利率との差は 0. 1 以下であることが望ましい。さらには 0. 05以下であることがより好適である。 0. 1より大きくなると屈折率差による散乱作用により集光機能が低下するためである。

[0145] 発明の実施の形態 6.

本発明の実施の形態 6に係る照明装置は、光制御部材を保持する突起を有し、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 lmm以下である。

図 33に、本発明の提供する照明装置の最良の形態の例を示す。 X方向と X方向に垂直な Y方向とからなる矩形状の出射面を持つ照明装置であって、線状光源 1は前記 X方向と Y方向とに平行な 1つの仮想平面内に、 Y方向と平行に、かつ X方向に沿つて配置されており、光制御部材 2が前記配列した線状光源の出射面側に配置され、かつ、主面は線状光源 1が配列している前記仮想平面と平行であり、出射面側に表面に畝上の凸部 3を複数形成しており、該凸部 3は頂部にあたる畝状の稜線が Y 方向に平行に形成されており、 X方向に沿って配列しており、背面に X方向と Y方向に平行に配置した反射板 4、かつ、突起 5が具備された照明装置である。

[0146] 次に、図 34及び図 35には、図 33の突起 5が配置された近傍部分に相当する具体的な態様拡大図を、図 36には、光制御部材 2を取り外した照明装置を上方から見た図をそれぞれ模式的に示す。

突起 5の光制御部材 2を固定する手段として、例えば、図 36のように、前記照明装置の縦方向の中心部に、また、横方向には対称に取り付けられる。ただし、この突起 5の位置や個数は、照明装置の大きさや光拡散板のたわみ具合などにより適宜変更され、複数設けてもよい。以下の説明では図 36に示す通り、前記照明装置の縦方向の中心部に、また、横方向には左右対称に 1つずつ、合計 2つ取り付けた例について説明する。

[0147] 図 34、図 35、図 37では、光制御部材 2の入射面側に平坦である面が形成され、出射面側に畝状の凸部 3が形成され、照明装置の出射面側に前記光制御部材 2表面に畝状の稜線が Y方向に平行に形成されており、かつ、 X方向に沿って配列している。また、上記突起 5は、図 34に示すように反射板 4と粘着テープなどにより一体ィ匕されて!、てもよ、し、図 35に示すように反射板 4に埋め込まれて、てもよ、。

[0148] 次いで、突起 5によって光制御部材 2に影が出る原因について説明する。前記光制御部材 2の出射面側は表面に畝状の凸部を複数形成しており、該凸部は頂部にあたる畝状の稜線が Y方向に平行に形成されており、かつ、 X方向に沿って配列している光制御部材 2では、不透明材料力なる突起 5により線状光源 1からの光線が遮蔽されると、図 37に示すようにこの光線は光制御部材 2に到達することができず、その結果、光制御部材 2の出光面から見ると前記突起 5の影が見えることになる。特に、本発明における出射面側に畝状の凸部を形成する光制御部材 2を使用した場合は、不透明材料力もなる突起 5の影が 2重に見えるといった問題が発生する場合がある

[0149] 一方、従来の光制御部材の代わりに使用されていた光拡散性微粒子を多量に含む光拡散板では、光散乱作用が強いため、光拡散板の入射面に突起部による光遮蔽部があった場合でも、他の光入光部からの散乱光により、光拡散板出射面において突起部の影を認識されることはほとんどな力つた。突起部の影を認識可能となる光散乱作用の度合いは、光拡散性微粒子の特性にも影響されるが、おおよそ光拡散性微粒子の濃度に依存し、 1質量部未満の光拡散性微粒子を含む光拡散板である場合に突起部の影が認識されることとなる。

このため、本発明の照明装置に用いる突起は、光拡散性微粒子の含有量が 1質量部未満である光制御部材に対してもその影を投影しない形状または材質であることが必要である。具体的に好ましい突起の形状'材質などについて以下に説明する。

[0150] 本発明の照明装置に用いる突起の水平断面形状としては、円形であることが重要であるが、厳密な意味での円形である必要はなくほぼ円形である場合も含まれる。例えば、長軸の長さに対する短軸の長さの比が 0. 8以上の楕円や正 16角形以上の正多角形も本発明における円形とみなすことができるがそれらの形状に限られないことはいうまでもない。本発明の一態様である照明装置では、線状光源力光制御部材に入射した光は一部は光制御部材で屈折しつつ出射面を透過し、一部は出射面で光制御部材内部に反射する。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。

[0151] また、本発明の照明装置に用いる突起は光透過性材料で形成されていることが重要である。突起を形成する材料としては、透明材で形成するのが好ましぐいわゆる透明であれば、熱可塑性榭脂、熱硬化性榭脂のいずれでも好ましく用いられる。その具体例としては、（メタ）アクリル系榭脂、（メタ)アクリルスチレン系共重合榭脂、スチレン系榭脂、芳香族ビュル系榭脂、ォレフィン系榭脂、エチレン酢酸ビュル系共重合榭脂、塩ィ匕ビュル系榭脂、ビュルエステル系榭脂、ポリカーボネート、フッ素榭脂、ゥレタン樹脂、シリコン榭脂、アミド系榭脂、イミド系榭脂、ポリエステル系榭脂、ェポキシ榭脂、フエノール榭脂、尿素樹脂、メラミン榭脂等が挙げられる。突起が、不透明な材料力も形成されている場合には、光拡散板に影を投影してしまい、好ましくない。なお、影を発生させな、光透過性材料の光透過率は 60%以上であることが好ましく、 80%以上であることがより好ましい。

[0152] そして、本発明の照明装置に用いる突起の形状としては、断面がほぼ円形で、光制御部材を保持するべぐ直径 1〜： LOmm程度、好ましくは直径 l〜6mm程度のものが採用されるが、光制御部材と接する突起先端部の直径は lmm以下であることが重要であり、 0. 1〜0. 8mmの範囲であることが好ましぐ 0. 1〜0. 5mmの範囲であることがより好ましい。前記光制御部材の入射面側に凸凹部が形成される場合には、前記凸凹部のピッチの倍以上であることが光制御部材を保持する上で好ましぐ先端部の直径は 0. l〜lmmの範囲であることが好ましぐ 0. 1〜0. 8mmの範囲であること力 Sより好ましく、 0. 1〜0. 5mmの範囲であることがさらに好ましい。線状光源からの光は一般に拡散光であるため、影となる光線の光路を考えた時、拡散光の作用により突起の影は薄くなる。しかし、光制御部材と突起が接している点では、光の拡散作用がほとんどないため、突起の影がそのまま見えることになる。従って、突起と光制御部材の接する点は、通常小さければ小さいほど好ましいといえる。また、突起の先端部は平面である場合に限らず、前記光制御部材の入射面側に形成される凹凸部と突起先端部の接触に支障のない範囲で緩や力な凹凸を有していてもよい。

[0153] 突起の配置形態としては、図 34に示すような反射板 4上に配置した形態の他、光制御部材 2上に影となって投影されないものであれば他の形状または構造であっても構わない。例えば、図 35に示すように反射板 4に埋め込む形にしてもよいし、また、線状光源 1と光制御部材 2とを一つの突起部 5で双方を支える形にしても良い。

[0154] 発明の実施の形態 7.

発明の実施の形態 7では、前記反射板の主面の出光側表面の略全面が前記 X軸に平行で、前記 Y軸に沿った、規則的な、凹状および Zまたは凸状のストライプ形状である場合について説明する。ここで、光制御部材の一例として光拡散板を用いて説明するが、これに限らず、上記の光拡散部材とすることができる。

光拡散板の材料としては透光性を有する材料を主とする。熱可塑性榭脂であれば、製造が容易で、軽量であることから望ましい。熱可塑性榭脂としては、通常光学材料の基材として用いられる材料であれば望ましく用いることができ、通常、透光性の熱可塑性榭脂を用いる。たとえばメタアクリル榭脂、ポリスチレン榭脂、ポリカーボネート榭脂、シクロォレフイン榭脂、メタアクリル一スチレン共重合榭脂、シクロォレフインアルケン共重合榭脂などが挙げられる。

[0155] また光拡散板は種々の微粒子を内部に分散していてもよい。これは拡散材として知られる有機、無機の微粒子で、これによつて輝度ムラを解消できる。また成形性や板の物性を高める等、他の目的で種々の微粒子を内部に分散していてもよい。光利用効率を高めるために、該微粒子は光の吸収が少ないことが望ましい。すなわち透明性が高い、反射率が高い、などが望ましい。また同じ理由で使用量は極力抑制すベきである。使用量を抑制することは分散性を高める上でも有利である。光拡散材の使用を抑制または削減する手段としては、光拡散板の表面形状を用いることが挙げられる。特に Y軸と平行な畝部を設けることで、 Y軸と平行に配置した線状光源に由来する輝度ムラを効率よく解消できる。

[0156] 反射板の材料としては、反射性を有するアルミ、銀、ステンレスなどの金属、白色塗装、また反射率を高めるため、微細発泡させた榭脂などが挙げられる。榭脂などの基板の表面に金属を蒸着させるなど、反射性部材を表層にのみ設けてもよい。これは軽量化や原料価格の上で有利となる場合がある。反射板は反射率が高!ヽものが光利用効率を高める上で望ましい。この観点力もは、銀、発泡 PET榭脂などが望ましい。また光を拡散反射するものが出射光の均一性を高める上で望ましい。この観点力は発泡 PET榭脂などが望ま、。

[0157] 前記反射板の主面の出光側表面の凹状および Zまたは凸状のストライプ形状の例としては、略全面が 1つまたは複数の凹状になっている形状、略全面が 1つまたは複数の凸状になっている形状、 1つまたは複数のプリズム状などが挙げられる。 1つの形状であれば比較的製造が容易であり、複数の場合は装置を薄型にするのに有効である。規則的に配列する必要があり、同じ大きさ、形状であることが光の出光方向制御を容易にする、生産性を高めるなどの点で望まし、。

[0158] 凹状および Zまたは凸状のストライプ形状の傾きが大きいほど浅い角度の光を正面方向に向けることができるが、一般に浅い角度の光は光線距離が長いため、あまり影響は大きくない。また傾きを大きくすると、反射光がさらに反射板の別の位置にぶつ力つて反射回数が増えすぎる場合があり、結果として光のロスにつながる。また X 方向の両方向から反射板全面が光を受けることで均一性を高めやすくなるが、傾きが大きすぎると一方向の光が入射しづらくなるため望ましくない。

[0159] 凹状および Zまたは凸状のストライプ形状がプリズム形状である場合、線状光源に対向しているプリズムの頂部の ZX断面の頂角は 70〜130度であることが望ましぐ 9 0〜120度であることがさらに望ましぐ 100〜： L 10度であることがさらに望ましい。また隣接するストライプ形状の間に平坦部を設けることで、反射回数を調整することができ、光を膳方向から受けやすくなるので望ましい。凹部および Zまたは凸部のサイズは X方向の幅が 0. lmn！〜 50mmであることが望ましい。 0. 1mm以下だと正確な形状形成が困難となる。より望ましく 0. 5mm以上である。また 50mm以上だと装置が厚くなるため望ましくない。より望ましくは 20mm 以下である。

また反射板の厚みは 0. 5mm〜50mmであることが望ましい。 0. 5mm以下だと温度による変形が起こりやすぐ光線方向の制御に好ましくない影響を与える。より望ましくは lmm以上である。また 50mm以上だと装置が厚くなるため望ましくない。より望ましくは 20mm以下である。

[0160] 凹部および Zまたは凸部は表面を賦形した榭脂シートを重ね合わせるなどの手段で実現できる。反射板全体が表面の凹部および Zまたは凸部に沿った形状であってもよぐこれによつて板の片面に凹凸を形成する場合よりも軽量ィ匕が可能で、金属板を変形させるといった簡便な方法で製作できる。また板の片面に凹凸を形成する方法で作製することは、熱可塑性榭脂の押し出し成形やプレス成形、紫外線硬化榭脂による凹凸賦形などで作成する際便利である。金属板を変形させるといった方法よりも、より微細な形状を容易に作製でき、装置の薄型化に有利である。

光拡散板の片方の主面に、前記 Y軸に平行で、前記 X軸に沿った複数の、規則的な、ストライプ状の畝部を有することで、該照明装置は Y軸に平行で、前記 X軸に沿つた複数の、ストライプ状の畝部を有するので、同じく Y軸に平行に配置された線状光源で顕著となる X軸方向の輝度ムラを効率よく解消したり、 X軸方向の出光角度分布を制御したりすることができる。

[0161] 任意の前記線状光源 Mとその最近傍にある別の線状光源 M，との間の距離を D、該線状光源 Mと前記光拡散板との距離を Hとした場合、前記 X軸と前記 z軸に平行な ZX平面に平行な断面内で、前記入光面上の任意の点に前記 z軸に対して a =Tan _¹{ (DZ2) ZH}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、前記入光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〜 5倍とすると、線状光源の光が最も強いエネルギーで入光面に入射する線状光源直上、すなわち入射角 0度の光の全光線透過率を下げて、最も弱いエネルギーで入光する、線状光源間に相当する位置、すなわち入射角 =Ta n^_1 { (DZ2) ZH}の光の出射エネルギーがほぼ等しい事で面内の出射エネルギーを均一化して、輝度ムラを解消する。これは畝部の形状で線状光源直上の光を反射板側に一部反射することで、全光線透過率の割合を調整する。

[0162] この目的では畝部は次のような形状が望ましい。

畝部を入光面に設ける場合、 ZX平面の断面が三角形であるプリズム形状であることが望ましい。最も線状光源に近いプリズム頂部の頂角は、次のように決めることができる。図 40に、光拡散板の入光面に形成したプリズム内部で全反射を生じる場合の光の進行方向を示す。光拡散板の屈折率を n、入光面の法線方向に対する入射光の入射角度を ε 1とすると、入光面に形成したプリズムで全反射した後、この進行光の光拡散板内部での法線方向に対する角度 ε 5は、以下の通り計算できる。

ε 2= δ 1 - ε 1

ε 3 = Sin"¹ { (sin ε 2) /n}

ε 4= δ 1— ε 3 + δ 2— 90°

ε 5 = 90° ( ε 4+ δ 2)

[0163] 本発明の主旨から、光線の出射方向は光拡散板の正面方向であることが好ましい。このためには、光拡散板内部において進行光 25が出光面の法線方向に進行することが好適である。従って、 ε 1 = αの場合、 20° ≤ ε 5≤20° であることが望ましい。また、 10° ≤ ε 5≤10° であることがより望ましい。さらには、 - 5° ≤ ε 5≤ 5° となるように δ 1、 δ 2を選択することが好適である。これによつて畝部によって輝度ムラの解消だけでなく X軸方向の出光方向制御による正面輝度の向上というも同時に達成できる。

例えば、線状光源間距離 Dを 33mm、線状光源中心と光拡散板間の離間距離 Hを 15mm,光拡散板 4の屈折率 nを 1. 54とすると、 55° ≤ δ 1≤72° であることが望ましい。また、 59° ≤ δ 1≤67° であることがより望ましい。さらには、 61° ≤ δ 1≤ 65° と選択することが好適である。

[0164] プリズムは連続して形成しても良いし、間に平坦部を設けても良い。平坦部によって全光線透過率を高め、全光線透過率の比率を調整できる。

また入光面上の畝部の他に、微細な凹凸を設けてもよい。これは拡散性を高めることで均一性を更に高めることができる。この凹凸による拡散が強すぎると反射板や光拡散板の入光面の機能である光線制御の効果が低下して正面輝度や出光角度分布の制御が困難となるので、 X軸に平行な頂角の 120度以上のプリズムや、アスペクト比の小さいランダムな凹凸などが好ましい。該微細な凹凸は通常出光面側に設ける力入光面側の平坦部に別のプリズムやランダムな凹凸を設けたり、入光面上のプリズム上にランダムな凹凸として設けたりすることも有効である。

[0165] また畝部を出光面に設ける場合、 ZX平面の断面形状は次のように決めることができる。

前記凸部の立体形状を、鋭角 Θをなす 2つの略斜面部と曲面部とによって構成することにより、前記略直線の部分と曲線の部分とでは、光出光面における集光および拡散の程度が互いに異なるので、出光面における集光性能および拡散性能が一層向上し、もって、出光面内輝度の均一化をより効果的に高めることができる。

[0166] また図 42、図 43に示すようにこのような形状では同じ方向力入射して略直線部にあたる光は同じ方向に屈折し、または反射するので、出光方向の制御がしゃすぐ望ましい輝度角度分布を得るための光学設計が容易となる。図 42に示すように、光拡散板の入光面に斜めに入射した斜め入射光は、断面略直線の部分において屈折作用により、光拡散板の出光面側力も正面方向付近に出射させることができる。すなわち畝部によって輝度ムラの解消だけでなく X軸方向の出光方向制御による正面輝度の向上というも同時に達成できる。

[0167] なお輪郭線の頂部を構成する曲線の曲率半径は、無限大、すなわち直線であってもよい。また連続して形成しても良いし、間に平坦部を設けても良い。平坦部によって全光線透過率を高め、全光線透過率の比率を調整できる。

[0168] また出光面上の畝部の他に、微細な凹凸を設けてもよい。これは拡散性を高めることで均一性を更に高めることができる。この凹凸による拡散が強すぎると反射板や光拡散板の出光面の機能である光線制御の効果が低下して正面輝度や出光角度分布の制御が困難となるので、 X軸に平行な頂角の 120度以上のプリズムや、アスペクト比の小さいランダムな凹凸などが好ましい。該微細な凹凸は通常入光面側に設ける力出光面側の平坦部に別のプリズムやランダムな凹凸を設けたり、出光面上のプリズム上にランダムな凹凸として設けたりすることも有効である。

[0169] また畝部での X軸方向の出光方向の制御を目的として、 ZX平面の断面形状を次のように決めることができる。

ここでは出光方向の制御として正面輝度を高めつつ正面方向の輝度分布を均一化するという、高品位で高輝度な出光を得るための畝部の断面形状設計について述ベる。この効果は多くの用途の照明装置、画像表示装置の用途に好適であるが、同様に同じ思想を用いて種々の X軸方向の出光方向制御が可能である。

第一に正面方向の輝度分布を均一化する上では線状光源の X軸方向の正面方向への出光強度を均一化することで達成できる。これは隣接する 3本の線状光源の正面方向への出光強度の最小値と最大値の比を 60%以上とすることで達成できる。

[0170] 第二に線状光源の ZX平面内での光線の軌道について、屈折率と表面の位置ごとの傾きを調節することで光を正面に向けられることは、線状光源上に ZX平面で切つた断面形状をフレネルレンズ状や凸レンズ状などのレンズ状として、線状光源を焦点とするように配置する手段などで既に知られている力これら正面方向に光を向けるレンズと同じ傾き角度の分布で畝部の形状を形成すれば、線状光源と畝部の位置関係が XY平面に沿ってずれることで焦点位置を外れても正面方向に進む光の割合は変わらない。すなわち畝部を成形が容易な形状、サイズで設定できる。なお畝部の幅、すなわち X軸方向の長さは、液晶表示装置の用途では 0. 5mm以下であることが望ましい。

これら二つの思想に基づいて、畝部の形状を設計すれば、正面方向の輝度が均一で正面輝度が高ぐ更に畝部の線状光源との位置あわせも不要となる。

[0171] 以上のように、発明の実施の形態 7によれば、反射板の形状によって、線状光源と平行な 1方向の集光を行うことで、高輝度で光利用効率が高い照明装置と画像照明装置を提供する。また反射板の形状を規則的なものとすることで、大型化に伴う部材の光学設計変更や輝度低下や輝度均一性低下がないことから大型化への対応が容易で、線状光源と反射板との厳密な位置合わせをする必要がない。また光拡散板で線状光源と垂直な方向の輝度ムラであるランプイメージが解消される。これによつて高品位な照明光が得られ、画像表示装置に用いると高品位な画像が得られる。輝度向上フィルムなどの光学フィルムの使用を削減又は回避できるので、構成を単純ィ匕できる。また光拡散板の表面形状によって効率的にランプイメージを解消できるので、光拡散剤の使用量を大幅に削減又は回避することも可能で、これによつて光のロスが少なぐ結果として省エネルギーや発熱の低減、光源点数の削減などの効果が得られる。また光拡散板の表面形状を規則的なものとすることで、大型化に伴う部材の光学設計変更や輝度低下や輝度均一性低下がないことから大型化への対応が容易で、線状光源と光拡散板との厳密な位置合わせをする必要がな、。

実施例

[0172] 発明の実施の形態 1に係る実施例.

本発明の実施例の形態を以下に示す。

発明の実施の形態 1に係る実施例の照明装置の構成は図 1の略図で示される。まず図示していない X方向の長さ 458mm、 Y方向の長さ 730mm、 X方向と Y方向に垂直な厚さ方向の長さ 35mmで、出射側に X方向の長さ 698mm、 Y方向の長さ 4 16mmの矩形の開口部を持つ直方体状の白色の ABS榭脂製のハウジングを用意する。

次に前記ハウジングの出射側の開口部に対向する位置にある底部を覆うように、発泡ペット榭脂からなる反射率 95%の反射板 4を配置する。

次に前記反射板の出射側に 2mmの間隔をおいて、該反射板と平行に線状光源を配置する。線状光源 1としては直径 3mm、長さ 700mmの複数の冷陰極管を X方向に沿って Y方向に平行に配置する。実施例 7以外の実施例、比較例では冷陰極管 1 6本を 22mmずつの間隔をおいて配置する。実施例 7では冷陰極管 12本を 30mm ずつの間隔をお、て配置する。

[0173] 次に光制御部材 2を開口部に被せるように配置する。前記光制御部材は前記線状光源 1の出射側に 14mmの間隔をおいて、該反射板 4と平行となる。該光制御部材のサイズは Y方向の長さ 707mm、 X方向の長さ 436mmで、 X方向と Y方向に垂直な厚さ方向の凸部の高さを含まない厚み、すなわち該光制御部材の入射面力凸部の底部までの厚み Tは 2mmである。

線状光源 1の中心力光制御部材 2までの Hは 15. 5mm,隣接する線状光源 1の中心同士の距離 Dは実施例 6を除く実施例、比較例では 25mm、実施例 6では 33m mである。

[0174] 光制御部材の出射面に形成する畝状の凸部 3は、切削加工によって幅 0. 3mmの溝状の凹部を平行に連続して作製した金型を用いて形成する。屈折率 1. 55の紫外線硬化榭脂を前記金型の切削面に塗布し、その上にメタクリル酸メチルースチレン共重合体である屈折率 1. 55の縦 436mm、横 707mm、厚さ 2mmの透明榭脂板を重ね、該透明樹脂板の上から紫外線を照射して前記紫外線硬化榭脂を硬化させることで、光制御部材を得る。凸部の屈折率 n= l . 55、基材の屈折率 n = 1. 55である。

2

ただし、実施例 13は、透明榭脂板の代わりに、光拡散材の微粒子としてシロキサン系重合体粒子（トスパール 120 : GE東芝シリコーン (株)製、数平均粒子径 2 /ζ πι、 C V値 3%)を 0. 04Wt%含有した成型板を用いて、光制御部材を作製する。

[0175] 光拡散材を含有する成型板は次のようにして作製する。

他の実施例で光制御部材の作成に用いる透明榭脂板の材料と同じメタクリル酸メチルースチレン共重合体榭脂のペレットと、光拡散材と、紫線吸収剤である 2—（5— メチルー 2ヒドロキシフエ-ル）ベンゾトリアゾール 0. 1質量％とをヘンシェルミキサーで混合後、押出機を用いて溶融混練し、押出榭脂温度 200°Cにて、幅 1000mm、厚み 2mmの成型板を作製する。これを切削することで、縦 436mm、横 707mmとする。

[0176] また、実施例 14については、透明板として一方の主面にエンボス力卩ェを施したものを用いて、該加工を施していない面に凸部を作成することで光制御部材を得る。ェンボスカ卩ェした面は該光制御部材の入射面側になる。この面の表面粗さは、 JIS B 0 601— 1994の測定法による算術平均粗さ Raで 3 μ mである。

[0177] 金型の溝部の形状は表1に示した^ )、、X 、よって定められる傾き Φと X

min max

方向の幅 aを持つ各領域 N〜Nを同じく表 1に示す領域の順序にしたがって並べるように作製する。

実施例 1〜 10および実施例 13〜 14は各凸部の全領域を、最小二乗法で曲線に近似している。近似に用いる点としては、凸部の両端部 2点及び各領域の全ての接点（2N)点を用いる。この状態での評価結果について、表 1に示す。

[表 1]

ガウス分布

、

f(x) = e ( σ = 1 0, =0)

<凸部領域番号 >

タイプ 1：領域番号 iが凸部の端力、ら端まで昇順または降順にならんでいるもの。

タイプ 2：領域番号 0,-1, -2 Nの後に、 Ν,Ν-1,- -■ 1の順にならんでいるもの。

タイプ 3 : 51個の領域が次の領域番号順に並んでいるもの。

< -25,-24,■ -,-14,-13,-6,-5,■ · -2.-1 -12,-1 1,- - -8,-7,0,7,8, · · ,

1 1 ,12,1 ,2,- -,5,6,13,14, · -,24,25> ぐ正面出光割合 >

出射面の法線方向と 30度以内の角度を成す範囲に出光する光の全出光に対する割合である。正面方向への出光強度の分布は、正面輝度の分布を測定することにより評価する。正面輝度の分布は、輝度計と光制御部材の出射面側にある測定点との距離を一定に保った状態で、輝度計を X方向に lmmずつ移動しながら測定する。また、正面方向への出光割合の測定は、まず測定点の輝度を角度を変えながら測定する。このとき光制御部材の主面の法線方向と X軸方向に平行な断面に沿って角度を変えていく。このとき輝度計と光制御部材の出射面側にある測定点との距離は一定に保つ。次に得られた角度ごとの輝度の値をエネルギーの値に変換し、光制御部材の主面の法線方向である正面方向と 30度以内に出射したエネルギーの全出射エネルギーに対する割合を算出する。

次に、実施例 1の照明装置の出射側に透過型液晶パネルを載せて、画像表示装置とし、正面から観察する。この結果、ムラのない明るい画像が得られる。

[0179] (比較例）

比較例 1として、頂角が 90° の畝状のプリズムが出射面に形成されたプリズムシートをプリズムが線状光源と平行になるように配置する。正面方向から観察した結果、線状光源の直上部分では輝度の低下が大きくなり、面内の輝度ムラが大きくなる。図 13、図 14に該シートの光制御の原理を示す。図 13に示すようにプリズムシート 1 1の入射面に法線方向から入射した光 7は全て全反射して反射光 10として光源側に戻るためこの領域の全光線透過率は原理的には 0であり、実測値も 5%と非常に低い。一方、図 14に示すように、斜め方向から入射した光 7は凸部で屈折して正面付近に向かうため、高い全光線透過率を示す。実施した構成では 90%である。この例では、輝度ムラは解消しない。

またこの照明装置の出射側に透過型液晶パネルを載せて、画像表示装置とし、正面から観察する。この結果、得られた画像は輝度ムラが顕著である。

[0180] 比較例 2として、該光制御部材に代えて通常の微粒子含有の光拡散板を使用する場合の、評価を実施する。

光拡散板は光拡散材としてはシロキサン系重合体粒子（トスパール 2000B： GE東芝シリコーン (株)製、数平均粒子径 5 m、 CV値 8%) 1. 9質量％を用いて、実施例 13で光制御部材を作成するときに用、る成型板と同様にして作製する。

実施例 1の照明装置の光制御部材と交換することで成る構成で照明装置を作製し、比較する。冷陰極管を点灯した状態で、前記光拡散板の明るさを正面方向から測定すると、冷陰極管の直上部分において輝度が高ぐ隣り合う冷陰極管同士の間 (斜め上部分)では輝度が低くなる。これにより、冷陰極管の直情部分と斜め上部分とで、両者の輝度の差が大きいため、画像表示面である正面方向における輝度均一性が大きく低下する。

またこの照明装置の出射側に透過型液晶パネルを載せて、画像表示装置とし、正面から観察する。この結果、得られた画像は、前記実施例 1の照明装置を用いた場合と比較してかなり暗いことがわかる。

[0181] 比較例 3として、実施例 13で光制御部材を作成するときに用いる成型板と同じものを光拡散板として用いて、実施例 13の照明装置の光制御部材と交換することで成る構成で照明装置を作成し、比較する。この場合、ランプイメージが顕著で比 G (X)

min

/G (X) は 20%で、輝度ムラが解消しな!、。

max

発明の実施の形態 2に係る実施例.

発明の実施の形態 1に係る実施例では、屈折率 1. 55である材料を用いて光制御部材を形成したが、この材料に替えて、屈折率 1. 58である材料を用いた。発明の実施の形態 2に係る実施例における光制御部材の評価結果を表 2に示す。ここで、実施例 15〜28、比較例 1, 2については、発明の実施の形態 1に係る実施例 1〜14と同様に光制御部材を作製した。これに対して、比較例 4では、屈折率が 1. 55の材料を凸部および基材として用いて、他は実施例 15と同様にして光制御部材を作製した。表 2に示すように、実施例 15〜28と比較例 1, 2, 4とを比較すると、輝度ムラのない明る、画像が得られることが分力る。

[表 2]

正面出光

曲線近似領域番号

割合 (％) 実施例 a タイプ 66% 実施例タイプ 92%

実施例曲線近似タイプ 79% 95%

実施例曲線近似タイプ 92%

実施例タイプ 97%

実施例曲線近似タイプ

実施例曲線近似タイプ 94%

実施例？タイプ 98%

実施例タイプ 98%

実施例タイプ 99% 62% 実施例 fx 直緣タイプ 95% 61% 実施例直線タイプ 94%

実施例曲線近似タイプ

実施例曲線近似タイプ 99%

お？ ― ― ― ― 一 33%

比例 ― ― ― ― ― ― 98%

例 a タイプ 95%

ガウス分布

f(x) = ( σ = 1 0, μ =0)

<凸部領域番号 >

タイプ 1：領域番号 iが凸部の端から端まで昇順または降順にならんでいるもの。

タイプ 3 : 51個の領域が次の領域番号順に並んでいるもの。

< -25,-24,■ -,-14,-13,-6,-5, · · -2,-1 -12,-1 1,- - -8,-7,0,7,8, - - ,

1 1 ,12,1 ,2,- -,5,6,13,14, · -,24,25>

<正面出光割合 >

出射面の法線方向と 30度以内の角度を成す範囲に出光する光の全出光に対する割合である。このように形成した光制御部材の凸部の形状等に関する評価結果が表 3に示されている。表 3に示すように、ここでの比較対象は、後述する比較例 4である。表 3に示すように、実施例 15では、光制御部材の凸部における谷部の傾斜角度が 67° 、谷部がなす角度が 46° である。これに対して、比較例 4では、谷部の傾斜角度が 71° 、谷部がなす角度が 38° である。

従って、実施例 15の方が比較例 4よりも、凸部の谷部のなす角度を小さくすることができる。そのため、平面状の雌型の切削性に関して、実施例 15では溝頂部に倒れが発生していないのに対して、比較例 4では溝頂部の一部に倒れが発生した。さらには、射出成型時の雌型からの剥離性に関して、実施例 15では容易に剥離できたのに対して、比較例 4では剥離するのに外力が必要であった。

[表 3] 凸部の谷部凸部の谷部平面状雌型射出成型時の

屈折率 n の傾斜角度がなす角度の切削性雌型の剥離性実施例 15 1. 60 67° 46° 〇〇

比較例 4 1. 55 71 ° 38° △ Δ

[0184] 発明の実施の形態 3に係る実施例.

実施例中の測定方法および諸物性の評価方法を以下に示す。

光線方向変換部が入射面に法線方向から入射した光の方向を変換する割合は、次のようにして測定する。測定する光制御部材に出光制御部を設けな、構成からなる光線変換能測定用部材を別途用意する。出光制御部が光制御部材の出射面上に形成した凸部である場合は、光線変換能測定用部材の出射面は入射面と平行な平滑面である。該光線変換能測定用部材の入射面に法線方向から平行光を照射し、ヘイズメーターで出光方向が変化した光の割合を測定する。また通常、出光制御部の光線方向制御は通常計算で予測でき、この場合、光制御部材の輝度角度分布を直接測定することで光線方向変換部が入射面に法線方向から入射した光の方向を変換する割合を計算することもできる。本実施例および比較例では、 CFIS K7136) 法に準拠した手法でヘイズメーター (HR— 100；村上色彩研究所 (株)製)を用いて測定した。

光源力光制御部材の入射面に入射した光が光線方向変換部を通過して出光制御部に到達する割合につ!/ヽては、光線変換能測定用部材の全光線透過率を測定して、この値とした。光線変換能測定用部材としては、出光制御部を設けない以外は、実施例で用いる光制御部材と同じ方法でそれぞれ作成した。

[0185] 実施例および比較例に用いた光拡散剤は、走査型電子顕微鏡 (SEM)にて観察し、得られた写真を用いて粒子数 200個の粒子径を実測することにより、数平均粒子径、数平均粒子径に対する標準偏差を算出した。

また、粒子径分布の指標として、百分率 (％)で示される変動係数 (CV値)は次式により求めた。

cv= (平均粒子径に対する標準偏差 Z平均粒子径） X 100

[0186] 以下の実施例および比較例は次のような構成の照明装置を用いて評価した。光制御部材の出射面側の凸部は出射面上に平行に配列した幅 0. 3mmの蒲鋅状であり、溝状の平行な凹部を設けた金型を用いて、射出成形で形成する。凸部の詳しい断面形状はf (X) =cos² α、N= 50、X = - 25, X = 25で領域一 50〜50までが順

min max

に並ぶことで得られる外形を、全頂点を用いて最小二乗法で曲線近似した形状である。

[0187] 光制御部材の主面サイズは 707mm X 436mmで厚さ 2mmである。

反射板の材料は発泡ペット榭脂で反射率は 95%である。

458mm X 730mm X 35mmで、出射側に 698mm X長さ 416mmの矩开の開口部を持つ直方体状の白色の ABS榭脂製のハウジングを用意する。

次に前記ハウジングの出射側の開口部に対向する位置にある底部を覆うように、前記反射板を配置する。

[0188] 次に前記反射板の出射側に 2mmの間隔をおいて、該反射板と平行に線状光源を配置する。線状光源 1としては直径 3mm、長さ 700mmの複数の冷陰極管を X方向に沿つて Y方向に平行に配置する。冷陰極管 16本を 22mmずつの間隔をお、て配置する。

次に光制御部材を開口部に被せるように配置する。

線状光源の中心力ゝら光制御部材までの距離は 15. 5mm,隣接する線状光源の中心同士の距離は 25mmである。

[0189] (実施例 29)

メタタリルスチレン系共重合榭脂ペレット (TX-800S：電位化学工業 (株)社製、屈折率 nD : 1. 55)と、メタクリル酸メチル系重合体粒子（MBXR— 8N :積水化成品ェ業 (株)社製、数平均粒子径 8 m、 CV値 25%) 0. 25質量％とをヘンシェルミキサ一で混合後、射出成形 (押出榭脂温度 280°C)にて、横 340mmX縦 270mm、厚み 2mmの光制御部材を作製した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図 19に示す。

[0190] (実施例 30)

メタクリル酸メチル系重合体粒子 (MBXR— 8N：積水化成品工業 (株)社製、数平均粒子径 8 μ m、 CV値 25%)を 0. 13重量％用いる以外は実施例 29と同様にして光制御部材を作成した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図 19に示す。

[0191] (実施例 31)

スチレン系共重合榭脂ペレット (G - 100C :東洋スチレン (株)社製、屈折率 nD： 1 . 59)と、メタクリル酸メチル系重合体粒子 (SMX—8V:積水化成品工業 (株)社製、数平均粒子径 8 /z m CV値 22%) 0. 5質量％とをヘンシェルミキサーで混合後、射出成形（押出榭脂温度 280°C)にて、横 340mm X縦 270mm、厚み 2mmの光制御部材を作製した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図 19に示す。

[0192] (実施例 32)

メタクリル酸メチル系重合体粒子 (MBXR— 8N：積水化成品工業 (株)社製、数平均粒子径 8 /ζ πι、 CV値 25%)を 0. 25重量％用いる以外は実施例 31と同様にして光制御部材を作成した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図 19に示す。

[0193] (実施例 33)

メタタリルスチレン系共重合榭脂ペレット (TX-800S：電位化学工業 (株)社製、屈折率 nD : 1. 55)を射出成形 (押出榭脂温度 280°C)にて、横 340mm X縦 270mm 、厚み 2mmの光制御部材を作製した。このとき成形金型によって入射面側にシボ面を形成した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図 19に示す。

[0194] (比較例 5〜8)

比較例 5、 6は光制御部材に代えて光線方向変換材を基材中に分散した横 340m m X縦 270mm、厚み 2mmの板を用いる。

比較例 7、 8は光制御部材に代えて横 340mm X縦 270mm、厚み 2mmの板であり、入射面側にシボ面を形成して、るものを用いる。

なお比較例 5〜8の装置は出射側に凸部を有しておらず、平滑面である。これら比較例 5〜8の評価結果を図 19に示す。

[0195] 発明の実施の形態 4に係る実施例. 発明の実施の形態 4に係る実施例では、発明の実施の形態 1に係る実施例とほぼ同様であるが、実施例 34〜36、比較例 9〜： L 1の何れの場合も、冷陰極管 16本を 22 mmずつの間隔をお!/、て配置する。

次に光制御部材 2を開口部に被せるように配置する。前記光制御部材は前記線状光源 1の出射側に 14mmの間隔をおいて、該反射板 4と平行となる。該光制御部材のサイズは Y方向の長さ 707mm、 X方向の長さ 436mmで、 X方向と Y方向に垂直な厚さ方向の凸部の高さを含まない厚み、すなわち該光制御部材の入射面力凸部の底部までの厚み Tは 2mmである。

[0196] 実施例34〜36の各金型の溝部の形状は表4に示した?^、;[ ( )、、X 、ともに

min max 共通の形状である。よって定められる傾き Φと X方向の幅 aを持つ各領域 N〜Nを同じく表 4に示す領域の順序にしたがって並べ、各凸部の全領域を、最小二乗法で曲線に近似している。近似に用いる点としては、凸部の両端部 2点及び各領域の全ての接点（2N)点を用いる。

[0197] さらに実施例 34は図 20に示す通り、光制御部材 2の平坦な入射面側に、出射面の畝状の凸部 3に対して直交する方向にストライプ状の反射パターン印刷を形成する。なお、実施例 34〜36では反射部材の塗工方法としてスクリーン印刷法を用い、反射部材のインクとしては酸化 Tiを含有したウレタン系インクを使用する。このインクを用いた光制御部材の反射部材の反射率は 95%である。

実施例 35は図 21に示す通り、制御部材 2の平坦な入射面側にドット状の反射バターン印刷が形成して、る。反射部材の塗工方法と反射部材のインクは実施例 34と同じである。

[0198] 実施例 36は図 22に示す通り、光制御部材 2の平坦な入射面側に、出射面に形成された畝状の凸部 3と同方向にストライプ状の反射パターン印刷が形成している。印刷方法と反射インクおよび各ストライプの幅とピッチは実施例 35の場合と同じである。比較例 9〜： L 1として、頂角が 90° の畝状のプリズムが出射面に形成されたプリズムシートの平坦な入射面側に、実施例 34〜36と同等の反射パターン印刷を形成し、プリズムが線状光源と平行になるように配置する。正面方向から観察した結果、線状光源の直上部分では輝度の低下が大きくなり、面内の輝度ムラが大きくなる。この状態での評価結果について、表 4に示す。また表 5は出射面側の畝状の凸部の特徴と、反射パターンの特徴を簡単にまとめている。表 4に示すように、実施例 34 〜36と比較例 9〜11とを比較すると、輝度ムラのな、明る、画像が得られることが分かる。

[表 4]

注 1 ) 凸部領域番号:領域番号 0、 - 1 . -2,— N、 N— 1、ー1の順にならんだもの。

正面出光割合とは、出射面の法線方向と 30度以内の角度をなす範囲に出光する光の全出光に対する割合である。

[表 5]

発明の実施の形態 5に係る実施例.

実施例 37〜39、 41〜49、 51の第 2光線方向制御手段は以下の手順により作製した。出射面に形成する畝状の凸部 2は、切削加工によって幅 0. 3mmの溝状の凹部を平行に連続して作製した金型を用いて形成する。屈折率 1. 55の紫外線硬化榭脂を前記金型の切削面に塗布し、その上にメタクリル酸メチルースチレン共重合体である屈折率 1. 549の縦 436mm、横 707mm、厚さ 0. 1mmの透明榭脂フィルム（実施例 51を除く）を重ね、該透明樹脂フィルムの上カゝら紫外線を照射して前記紫外線硬化榭脂を硬化させた。 [0201] また実施例 37〜39、 41〜49および 51の第 1光線方向制御手段は以下の手順により作製した。第 1光線方向制御手段 3は、切削加工によって幅 0. 1mmの溝状の凹部を平行に連続して作製した金型を用いて形成する。屈折率 1. 55の紫外線硬化榭脂を前記金型の切削面に塗布し、その上にメタクリル酸メチルースチレン共重合体である屈折率 1. 549の縦 436mm、横 707mm、厚さ 0. 1mmの透明榭脂フィルムを重ね、該透明樹脂フィルムの上から紫外線を照射して前記紫外線硬化榭脂を硬化させた。

[0202] 板状構造物とする場合には、厚さ 2mmの榭脂板表面に粘着剤を介して上記第 1光線方向制御手段を形成したフィルムを片面に、もしくは第 2光線方向制御手段を形成したフィルムを片面に、もしくは第 1光線方向制御手段を形成したフィルムと第 2光線方向制御手段を形成したフィルムの両者を両面に光学的に密着させて得た。実施例 51以外には透明なアクリル板を用いた。

[0203] 実施例 51は、透明榭脂板の代わりに、光拡散材の微粒子としてシロキサン系重合体粒子（トスパール 120： GE東芝シリコーン (株)製、数平均粒子径 2 μ m、 CV値 3% )を 0. 04Wt%含有した成型板を用いて、第 1光線方向制御手段を有する部材を作製する。

実施例 40、 50の第 1光線方向制御手段と第 2光線方向制御手段は以下の手順により作製した。まず、第 1光線方向制御手段を反転した雌型を切削加工によって幅 0 . 1mmの溝状の凹部を平行に連続して作製する。これと直行する方向に第 2光線方向制御手段を反転した雌型を切削加工によって 0. 3mmの溝状の凹部を連続して作製する。

屈折率 1. 55の紫外線硬化榭脂を前記金型の切削面に塗布し、その上にメタクリル酸メチルースチレン共重合体である屈折率 1. 549の縦 436mm、横 707mm、厚さ 0 . 1mmの透明榭脂フィルムを重ね、該透明樹脂フィルムの上力も紫外線を照射して前記紫外線硬化榭脂を硬化させた。その後厚さ 2mmの透明なアクリル板表面に粘着剤を介して上記第 1光線方向制御手段および第 2光線方向制御手段を形成したフイルムを光学的に密着させた。

[0204] 比較例 12〜15として、第 2光線方向制御手段のみ有する光制御部材を配置するものの結果を表 6に示す。正面方向から観察した結果、正面方向の輝度が低下する。表 6に各実施例および各比較例の構成と輝度測定の結果を示す。

[表 6]

比較例 16として、該光制御部材に代えて通常の微粒子含有の光拡散板を使用した場合の、評価を実施する。この場合、正面方向の輝度が低下する。またこの照明装置の出射側に透過型液晶パネルを載せて、画像表示装置とし、正面から観察するこの結果、得られた画像は、前記実施例 37の照明装置を用いた場合と比較してかなり暗いことがわ力る。

[0205] また実施例 39の出射面の凹凸および入射面の凹凸を有する雌型を作製後、温度 60°C、湿度 80%の雰囲気下において吸水率が 0. 4%である材料と 2%である材料を用いて射出成形により図 31に示す板厚 2mmの板状構造物を作製した。 2つの板状構造物を温度 45° 、湿度 90%Rhの雰囲気下に放置した結果、吸水率 2%の材料で作製した板状構造物の反り量が 1. 9mmであるのに対し、吸水率 0. 4%の材料で作製した板状構造物の反り量は 0. 8mmであった。ここで反り量は、被測定物を平板の上に置いたとき、平板に対向する面の平板力もの最大高さである。

[0206] 発明の実施の形態 6に係る実施例.

発明の実施の形態 6に係る実施例として、市販の液晶表示装置 (ソニー株式会社製商品名 KDL— L32HVX)に搭載されるバックライトユニットの基本構造を用いて評価した。前記バックライトユニットの構成を図 33に沿って説明する。 X方向の長さ 4 38mm, Y方向の長さ 758mm、 X方向と Y方向に垂直な厚さ方向の長さ 19mmの開口部を持つ直方体状のハウジング中に、前記ハウジングの出射側の開口部に対向する位置にある底部を覆うように、出射側に X方向の長さ 714mm、 Y方向の長さ 398 mmの反射板 4が配置されてヽた。

次に前記反射板の出射側に 3mmの間隔をおいて、該反射板と平行に線状光源を配置されていた。線状光源 1は、直径 3mm、長さ 700mmの 16本の冷陰極管であり、 X方向に沿って Y方向に平行に 21. 5mmずつの間隔での配置であった。

[0207] 次に本発明の実施の形態 6に係る光制御部材 2を開口部に被せるように配置した。

前記光制御部材は前記線状光源 1の出射側に 13mmの間隔をお、て、該反射板 4 と平行に配置した。該光制御部材のサイズは Y方向の長さ 732mm、 X方向の長さ 4 07mmで、 X方向と Y方向に垂直な厚さ方向の凸部の高さを含まない厚み、すなわち該光制御部材の入射面から凸部の底部までの厚み Tは 2mmであった。

線状光源 1の中心力光制御部材 2までの Hは 14. 5mm,隣接する線状光源 1の中心同士の距離 Dは 25. Ommであった。

[0208] (光制御部材の作製）

本発明の実施の形態 6に係る実施例で用いる光制御部材は、線状光源と対向する光制御部材の入射面側に平坦である面が形成され、出射面側に式（2)から（8)より導かれる畝状の凸部が形成されることを特徴とするものであり、前記光制御部材は以下のようにして作製した。

[0209] (1) ^fe^ f (x) =cos a , N = 50, X = - 25. 0, X =25. 0から式（2)から（8)

min max

より導かれる形状を曲線近似した幅 0. 3mmの凹溝状の形状を切削加工によって平行に連続して形成し金型を作製した。次に、屈折率 1. 55の紫外線硬化榭脂を前記金型の切削面に塗布し、その上に押出し成形により作製した縦 407mm、横 732mm 、厚さ 2mmの (メタ)アクリル酸メチルスチレン共重合透明榭脂板 (使用榭脂：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)を重ね、該透明榭脂板の上から紫外線を照射して前記紫外線硬化榭脂を硬化させることで、畝状の凸部が形成された光制御部材 (B— 1)を得た。得られた光制御部材 (B— 1)について、 g(X) /g(X) を測定したところ、 0. 87であった。

min max

[0210] (2) 前述の（1)で作製した金型から、屈折率 1. 55の紫外線硬化榭脂を前記金型の切削面に塗布し、その上に光拡散性微粒子 (GE東芝シリコーン株式会社製商品名"トスパール" 2000B、屈折率： 1. 420) 0. 15質量部を前記 (メタ）アクリルスチレン系共重合透明榭脂板に添加し押し出し成形により作製した縦 407mm、横 732 mm、厚さ 2mmの (メタ)アクリルスチレン系共重合榭脂板を重ね、該榭脂板の上から紫外線を照射して前記紫外線硬化榭脂を硬化させることで、畝状の凸部が形成された光制御部材 (B— 2)を得た。得られた光制御部材 (B— 2)につ、て、 g(X) /g(X)

mm を測定したところ、 0. 92であった。

max

[0211] (3) また、前述の（1)で作製した金型から、屈折率 1. 55の紫外線硬化榭脂を前記金型の切削面に塗布し、その上に光拡散性微粒子 (GE東芝シリコーン株式会社製商品名"トスパール" 2000B、屈折率： 1. 420) 1. 0質量部を前記 (メタ）アクリルスチレン系共重合透明榭脂板に添加し押し出し成形により作製した縦 407mm、横 73 2mm,厚さ 2mmの (メタ)アクリルスチレン系共重合榭脂板を重ね、該榭脂板の上から紫外線を照射して前記紫外線硬化榭脂を硬化させることで、畝状の凸部が形成された光制御部材 (B— 3)を得た。得られた光制御部材 (B— 3)について、 g(X) /g(

mm

X) を測定したところ、 0. 95であった。 [0212] (突起の影の評価および輝度測定）

(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 7に示した。

(b)照明装置の明るさを示す正面輝度については、色彩輝度計 (株式会社トプコン社製 BM— 5)により測定し、その結果を表 7に示した。

[0213] (実施例 52)

前記液晶表示装置 (ソニー株式会社製商品名 KDL— L32HVX)に搭載されるノックライトユニット付属の突起に代え、アクリル榭脂 (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 38Aに示す水平断面形状が円形の径 3mm 、先端径 lmm φの突起を旋盤により切削加工し作製したものを、前記照明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 36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)と組み合わせた時、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力つた。また、表 7に示すように測定輝度は高い値であり、輝度ムラの改良効果も良好であった。

[0214] (実施例 53)

実施例 52の突起を用い、光制御部材 (B— 2)と組み合わせて、実施例 52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 52と同様に視認できな力つた。また、表 7に示すように測定輝度も比較的は高い値であり、輝度ムラの改良効果も良好であった。

[0215] (比較例 17)

前記液晶表示装置 (ソニー株式会社製商品名 KDL— L32HVX)に搭載されるバックライトユニット付属の突起（白色不透明：形状は実施例 52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 18)

比較例 17の突起を用い、光制御部材 (B— 3)と組み合わせた。光制御部材 (B— 3 )は、比較例 17の光制御部材 (B—1)に比べ光拡散性微粒子を多量に含有するため、突起と光制御部材とが接する位置に、突起に起因する影は視認できな力つたが、表 7に示すように測定輝度は低い値となった。すなわち、輝度と画質とのバランスが取れていないといえる。

[0216] (比較例 19)

前記液晶表示装置 (ソニー株式会社製商品名 KDL— L32HVX)に搭載されるノックライトユニット付属の突起に代え、アクリル榭脂 (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 38Bに示すような水平断面の形状が円形で先端径 3mm φの突起を旋盤により切削加工し作製したものを、前記照明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 36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)と組み合わせた時、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。すなわち、突起の先端径が lmm φを越えたものであると、画質に悪影響があることが判る。

[表 7]

[0217] 発明の実施の形態 7に係る実施例.

光拡散板は溝状の平行な凹部を設けた金型を用いて、メタクリル酸メチルースチレン共重合体を押出成形し、片面に凸部を有する主面サイズが 707mm X 436mmで厚さ 2mmの光拡散板を得る。凸部の形状は、幅 0. 3mm,深さ 0. 2mmの蒲鋅状である。

反射板は溝状の平行な凹部を設けた金型を用いて、メタクリル酸メチル—スチレン共重合体を射出成形し、片面に凸部を有する主面サイズが 695mm X 412mmで厚さ 2mmの榭脂板を得る。凸部の形状は、幅 lmm、頂角 40度のプリズム状である。このプリズム上に接着剤を薄く塗布し、厚さ 0. 5mmの発泡ペット榭脂を乗せて、加圧して貼り合わせることで、反射板とする。反射板の反射率は 95%である。

X方向の長さ 458mm、 Y方向の長さ 730mm、 X方向と Y方向に垂直な厚さ方向の長さ 35mmで、出射側に X方向の長さ 698mm、 Y方向の長さ 416mmの矩形の開口部を持つ直方体状の白色の ABS榭脂製のハウジングを用意する。

[0218] 次に前記ハウジングの出射側の開口部に対向する位置にある底部を覆うように、前記反射板を配置する。

次に前記反射板の出射側に 2mmの間隔をおいて、該反射板と平行に線状光源を配置する。線状光源 1としては直径 3mm、長さ 700mmの複数の冷陰極管を X方向に沿つて Y方向に平行に配置する。冷陰極管 16本を 22mmずつの間隔をお、て配置する。

次に光拡散板を開口部に被せるように配置する。線状光源の中心から光拡散板までの距離は 15. 5mm、隣接する線状光源の中心同士の距離は 25mmである。

[0219] 正面輝度として、正面方向に対して ± 15度以内の輝度を測定した。測定の手順を以下に示す。先ず、照明装置の測定点から 500mmの位置に輝度計を設置する。次に X軸と平行な面内で、測定点力も輝度計までの距離を 500mmに保ち、かつ輝度計の測定点が移動しな、ように輝度計の位置および傾きを変えて、き、各角度での輝度を測定した。前期角度は拡散板の法線方向に対し、 15度力 15度までであり、角度の間隔は 1度である。また輝度計の視野は 1度とした。次に、前期各角度での輝度測定値の平均をとり、 ± 15度の輝度とする。この方法で実施例の正面輝度を測定すると、 8250cd/m²である。

また光拡散板上に液晶表示素子を重ねることで、画像表示装置である液晶表示装置を得られる。この画像表示装置では輝度が高ぐ品位の高い画像を確認できる。

[0220] 比較例として、反射板を、メタクリル酸メチルースチレン共重合体の射出成形により、平滑な主面を持つ主面サイズが 695mmX 412mmで厚さ 2mmの榭脂板の主面の片方に、接着剤を薄ぐ塗布し、厚さ 0. 5mmの発泡ペット榭脂を乗せて、加圧して貼り合わせることで、反射板とする以外は同じ条件で、照明装置を作成する。同じように正面輝度を測定すると、 7420cd/m²である。また光拡散板上に液晶表示素子を重ねて、画像表示装置である液晶表示装置を得る。画像を確認すると、実施例と比較して暗い画像である。

産業上の利用可能性

本発明に係る照明装置は、液晶表示装置等の表示装置を構成するのに有用である。

Claims

請求の範囲

前記反射板は前記 X方向および Υ方向に平行に配置しており、

前記線状光源は前記反射板の出射面側の前記 X方向および Υ方向に平行な 1つの仮想平面内に配置しており、

かつ、該線状光源は長手方向が Υ方向に平行に配置しており、

かつ、 X方向に沿って等間隔に配列しており、

前記出射面は表面に畝状の凸部を複数形成しており、

該凸部は頂部にあたる畝状の稜線が Υ方向に平行に形成されており、かつ、 X方向に沿って配列して、る照明装置であって、

前記線状光源の中心間の距離を D、任意の前記線状光源の中心と前記光制御部材との距離を Η、該線状光源力ゝら光制御部材に入光した光の、 X方向の位置座標 Χ( 光源位置を Χ=0とする）における出射面の法線方向への出光強度を表した関数を f (X)とし、

g (X) =f (X - D) +f (X) +f (X+D) (1)

としたとき、

min m の比 g (X) /g (X) が 0. 6以上であり、

ax min max

Xの最小値 X が— 3. OD≤X ≤— 0. 5Dの範囲であり、最大値 X が 0. 5D≤

min min max

X ≤3. ODの範囲であり（X および X は、 f (X)の値が X=0である線状光源付近 max min max

を中心に減衰していき、実質 0になるときの両端の座標）、

任意の凸部の X方向の断面形状が、下記の式で表される（2N+ 1)個の傾きの異なる領域 N〜N力なることを特徴とする照明装置。 δ =(X -X )/(2Ν+1) (2)

max min

X=ix δ (3)

a =Tan-¹(X/H) (4)

y =Sin^_1((l/n )sina ) (6)

i 2 i

a ocf (X +T-tany ) · cos Φ · cos β /cos a cos( Φ― β ) (7)

N:自然数

ー？^から？^の整数

n：光制御部材の凸部の屈折率

n：光制御部材の基材の屈折率

2

a:領域 iの X方向の幅

Φ：領域 iの出射面に対する斜面の傾き

T:光制御部材の入射面から凸部の底部までの厚み

[2] 請求項 1に記載の照明装置であって、前記凸部の X方向の断面形状を表す領域 N〜Nが X軸の位置座標の順に並んでいることを特徴とする照明装置。

[3] 請求項 1または 2に記載の照明装置であって、前記凸部の X方向の断面形状が、該凸部を成す（2N+1)個の傾きの異なる領域のうち少なくとも 1組の隣接する 2つの領域の形状を曲線で近似した形状であることを特徴とする照明装置。

[4] 請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の照明装置であって、 X方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内において、出射面の法線方向に対して 30度以内の角度を成す範囲に出光する光の割合が全出光の 50%以上であることを特徴とする照明装置。

[5] 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の照明装置であって、前記凸部は、屈折率が 1 . 58以上である材料カゝら構成されることを特徴とする照明装置。

[6] 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の照明装置であって、前記光制御部材に光線方向を変換する光線方向変換部が設けられ、

前記光線方向変換部は入射面に法線方向から入射した光の 80%乃至 10%の光の方向を変換するとともに、

前記線状光源から前記入射面に入射した光の 80%以上が前記光線方向変換部を通過して、前記出射面に形成した凸部に到達することを特徴とする照明装置。

[7] 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の照明装置であって、前記入射面は表面に反射部材を形成しており、

前記線状光源力の光の 5〜20%が光源側に反射することを特徴とする照明装置

[8] 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の照明装置であって、

前記第 2光線方向制御手段は、受光した光を反射、屈折させて光の X軸方向の位置均一性を高めて、出射面側に通過させることを特徴とする照明装置。

[9] 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の照明装置であって、前記光制御部材と接して該光制御部材を保持する突起を備え、

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 lmm以下であることを特徴とする照明装置。

[10] 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の照明装置であって、前記反射板、線状光源、光制御部材が、前記正面方向に向力つて反射板、線状光源、光制御部材の順に配置され、

前記反射板および前記光制御部材の主面の外周は前記 XY平面に平行な矩形であり、

前記反射板の主面の出光側表面の略全面が前記 X軸に平行で、前記 Y軸に沿つた、規則的な、凹状および Zまたは凸状のストライプ形状であることを特徴とする照明装置。

[11] 請求項 1〜10のいずれか 1項に記載の照明装置が備える光制御部材。

[12] 請求項 1〜10のいずれか 1項に記載の照明装置の出射面側に透過型表示素子を設けたことを特徴とする画像表示装置。