JP2006202559A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、簡単な構成により、高い光出射効率を達成するようにした直下型の面光源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 一つまたは互いに並んで配置され面光源に光を照射する複数個の線状光源１１と、上記線状光源から出射する光を面光源出射面に反射する反射面１３と、上記面光源出射面１２に配置された微小プリズム１４ａから成るプリズムレンズ１４と、を含んでおり、上記反射面１３が、上記線状光源の発光面に垂直な断面にて上記面光源出射面以外の方向から個々の線状光源を包囲するような放物線状に形成されることを特徴とする、面光源装置１０を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所謂直下型の面光源装置に関するものである。

従来、液晶パネル等の透過性の表示物は、明るい画面を得るために、多くの場合、背面から面光源装置によって照明されている。特にパーソナルコンピュータやテレビモニタに使用されるカラー液晶パネルの場合には、駆動回路により開口率が制約を受け、カラーフィルタにより光透過率が低下するため、面光源装置による所謂バック照明が必須となる。

ところで、背面からバック照明を行なう面光源装置は、その光源の配置により、サイドエッジ型と直下型とがある。特に、２０インチ以上の大型テレビといったような大型表示物をバック照明する面光源装置は、導光板が不要で、内部を中空に構成して、軽量化を図ることができることから、直下型が使用されることが多い。

このような直下型の面光源装置は、特許文献１から３によれば、例えば図１６に示すように構成されている。
図１６に示すように、面光源装置１は、一つまたは互いに並置された複数の線状光源２と、各線状光源２から面光源出射面３以外の方向に出射される光線をほぼ出射面方向に反射するために、各線状光源２の下側または各線状光源２を下方から包囲するように配置された反射面４と、面光源出射面３に配置された拡散板５と、から構成されている。

上記線状光源２は、公知の構成の線状光源、例えば冷陰極管から構成されている。
上記反射面４は、白色塗装または発泡樹脂シート等を使用した拡散反射面として構成されている。
上記拡散板５は、入射光を透過させると共に、透過の際に拡散させるように構成されている。

このような構成の面光源装置１によれば、各線状光源２に駆動電圧が印加されると、各線状光源２から出射した光は、直接にまたは反射面４で反射されて、上方に進み、拡散板５で拡散されて、面光源出射面３から上方に向かって出射する。
これにより、例えば面光源出射面３の上方に位置する各種表示装置（図示せず）がバック照明される。

上述した面光源装置１において、さらに各線状光源２からの直射光による輝度ムラを改善するために、例えば特許文献４及び５によれば、上記拡散板５の上方に、ライティングカーテンや遮光ドットを追加して、これらにより各線状光源２かの光を拡散させるようになっている。

さらに、上述した面光源装置１において、集光性を高めて正面輝度を向上させるために、特許文献６及び７によれば、上記拡散板５の上方に、図１６に示すように、拡散シート６やプリズムシート７を追加する構成も知られている。
特開平１１−２８１３号 特開平１１−８４３７７号 特開２００３−２１５５８５号 特開平５−１１９３１１号 特開平１１−２４２２１９号 特開平９−３３７０６号 特開平１１−２２３８１２号

しかしながら、このような構成の面光源装置１において、上記拡散板５として、光源像を緩和させるために、アクリルやポリカーボネート等の樹脂板に拡散剤を混入して乳白色にしたものが一般的に採用されている。
ここで、光源像は、拡散板５の透過率と密接な関係があり、具体的には拡散板５の透過率が高いと、出射面輝度が高くなるが、光源像が見えやすくなり、結果として輝度ムラが増大することになる。これに対して、拡散板５の透過率が低いと、光源像が見えにくくなるが、出射面輝度が低下してしまう。

従って、輝度ムラの少ない面光源装置を構成するためには、透過率を抑制して、結果的に全光線反射率の高い拡散板を使用せざるを得ない。この結果、線状光源から出射された光束のうち、面光源出射面３から出射する光束の割合、即ち面光源出射効率が低下してしまう。
具体的には、実測によれば、白色反射面２＋拡散板５＋拡散シート６＋プリズムシート７の構成の場合、出射効率は約８０％程度であった。

これに対して、反射光の利用効率を向上するために、反射面に鏡面反射機能を付加して、反射光の利用効率を向上することが、上記特許文献１等にて提案されている。この構成によれば、線状光源２から面光源出射面３とは反対方向に出射した光や、拡散板５で下方に反射された光が、反射面により面光源出射面３の方向に反射されることから、反射面２の反射率が面光源出射効率に最も強い影響を与えることになる。
しかしながら、現在では、発泡ＰＥＴ等による拡散反射面は、例えば古河電工製のＭＣ−ＰＥＴにおいて、９０％以上の全光線反射率を有しており、例えばＡｌ蒸着等による一般的な鏡面反射面と同等以上の全光線反射率を達成している。従って、単純に拡散反射面を鏡面反射面に置換したとしても、面光源出射効率を高めることにはならないことがある。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、高い光出射効率を達成するようにした直下型の面光源装置を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、一つまたは互いに並んで配置され面光源に光を照射する複数個の線状光源と、上記線状光源から出射する光を面光源出射面に反射する反射面と、上記面光源出射面に配置された微小プリズムから成るプリズムレンズと、を含んでおり、上記反射面が、上記線状光源の発光面に垂直な断面にて上記面光源出射面以外の方向から個々の線状光源を包囲するような放物線状に形成されることを特徴とする、面光源装置により、達成される。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記反射面が鏡面加工されている。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記反射面が、表面にスパッタリングによるＡｌまたはＡｇ薄膜を備えている。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記反射面が、表面に貼り付けられたＡｇシートまたは光学多層膜を備えている。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記反射面が、上記線状光源及び上記反射面からの入射光を上記断面にて面光源出射面の法線方向に対して所定角度のほぼ平行光としてプリズムレンズに対して反射する。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記プリズムレンズの各微小プリズムが、反射面からのほぼ平行光である入射光を、上記断面にて面光源出射面の法線方向に向かって屈折させる。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記プリズムレンズの出射面側に、レンチキュラーレンズを備えている。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記レンチキュラーレンズが、上記レンチキュラーレンズが、入射面または出射面に、上記断面にて楕円，非球面，三角形または台形の凹状または凸状であって、上記線状光源と平行に延びる溝を備えている。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記レンチキュラーレンズが、さらに入射面または出射面に、断面が楕円面，非球面，円錐，多角錐の凹状または凸状であって、全体として格子状に配置された凹凸部を備えている。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記レンチキュラーレンズが、さらに入射面または出射面に、断面が楕円面，非球面，円錐，多角錐の凹状または凸状であって、全体として六方細密充填構造状に配置された凹凸部を備えている。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記プリズムレンズが、各線状光源の直上の所定幅の領域のみに、対応する線状光源からの直接光を、上記断面にて面光源出射面のほぼ法線方向に屈折されるように構成されている。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記領域が、フレネルレンズを備えている。

本発明による面光源装置は、好ましくは、上記反射面が、対応する線状光源からの光を、上記プリズムレンズの上記領域以外の領域に向けて反射させるように形成されている。

上記構成によれば、上記反射面が、上記線状光源の発光面に垂直な断面にて上記面光源出射面以外の方向から個々の線状光源を包囲するような放物線状に形成されているので、出射光が、反射面で反射されて面光源出射面に導かれる。そして、面光源出射面に入射した光は、この面光源入射面に配置されたプリズムレンズによって、例えば面光源出射面に垂直な法線方向に向かって出射することになる。
これにより、線状光源から出射した光が、効率良く面光源出射面に導かれることにより、面光源出射面における輝度が向上することになると共に、プリズムレンズは、従来の乳白色の拡散板と比較して光透過率が高いことから、出射面輝度がさらに向上することになる。
また、反射面が放物線の断面を有していることから、線状光源がこの放物面の焦点付近に配置されていると、反射面による反射光がほぼ平行光となるので、面光源出射面における輝度ムラが抑制され得ることになる。

上記反射面が鏡面加工されており、好ましくは、上記反射面が表面にスパッタリングによるＡｌまたはＡｇ薄膜を備え、あるいは表面に貼り付けられたＡｇシートまたは光学多層膜を備えている場合には、反射面の反射効率が向上することになり、面光源出射面における輝度がより一層向上することになる。

上記反射面が、上記線状光源及び上記反射面からの入射光を上記断面にて面光源出射面の法線方向に対して所定角度のほぼ平行光としてプリズムレンズに対して反射する場合には、面光源出射面における輝度ムラがより一層向上することになる。

上記プリズムレンズの各微小プリズムが、反射面からのほぼ平行光である入射光を、上記断面にて面光源出射面の法線方向に向かって屈折させる場合には、プリズムレンズの屈折作用によって、反射面で反射されたほぼ平行光が、面光源出射面の垂直方向に向かって進むことになり、所謂正面輝度が向上することになる。

上記プリズムレンズの出射面側に、レンチキュラーレンズを備えている場合には、プリズムレンズを透過した光が、このレンチキュラーレンズにより拡散されることになり、広い角度範囲に亘ってより均一な配光特性が得られると共に、レンチきュラーレンズが従来の乳白色の拡散以下と比較して高い光透過率を有していることから、光損失が低減され得ることになる。

上記レンチキュラーレンズが、入射面または出射面に、上記断面にて楕円，非球面，三角形または台形の凹状または凸状であって、上記線状光源と平行に延びる溝を備えている場合には、プリズムレンズを透過した光がレンチキュラーレンズによって線状光源の長手方向に垂直な方向に拡散されることにより、この方向に関して広い角度範囲に亘って均一な配光特性が得られる。

上記レンチキュラーレンズが、さらに入射面または出射面に、断面が楕円面，非球面，円錐，多角錐の凹状または凸状であって、全体として格子状に配置された凹凸部を備えている場合には、プリズムレンズを透過した光がレンチキュラーレンズによって線状光源の長手方向及びこれに垂直な方向に拡散されることにより、これらの二方向に関して配光特性を制御できる。

上記レンチキュラーレンズが、さらに入射面または出射面に、断面が楕円面，非球面，円錐，多角錐の凹状または凸状であって、全体として六方細密充填構造状に配置された凹凸部を備えている場合には、プリズムレンズを透過した光がレンチキュラーレンズによって上記六方最密充填構造により決まる三方向に拡散されることにより、これらの光源直行、平行方向に配光特性を制御できる。

上記プリズムレンズが、各線状光源の直上の所定幅の領域のみに、対応する線状光源からの直接光を、上記断面にて面光源出射面のほぼ法線方向に屈折されるように、例えばフレネルレンズにより構成されている場合には、線状光源から直接にプリズムレンズの上記領域に入射する光が、プリズムレンズの作用によって、面光源出射面のほぼ法線方向に屈折されることになる。
従って、線状光源から反射面で反射された光と同様にして、面光源出射面のほぼ法線方向に出射することになり、所謂正面輝度が向上すると共に、線状光源から直接にプリズムレンズに入射する光によって輝度ムラが発生したり、横方向に反れて損失となるようなことがなく、光の利用効率が向上する。

上記反射面が、対応する線状光源からの光を、上記プリズムレンズの上記領域以外の領域に向けて反射させるように形成されている場合には、反射面で反射された光が、上記プリズムレンズの上記領域に入射して、面光源出射面で輝度ムラが発生したり、横方向に反れて損失となるようなことがなく、光の利用効率が向上する。

このようにして、本発明によれば、高い光出射効率を達成するようにした直下型の面光源装置が得られることになる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図１４を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明による直下型の面光源装置の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、面光源装置１０は、一つまたは互いに並置された複数の、図示の場合には四つの線状光源１１と、各線状光源１１から上方の面光源出射面１２以外の方向に出射される光線をほぼ出射面方向に反射させるために、各線状光源１１の下方に（包囲するように）配置された反射面１３と、上記面光源出射面１２に配置されたプリズムレンズ１４と、その上方に（対向するように）配置されたレンチキュラーレンズ１５と、から構成されている。

上記線状光源１１は、公知の構成の線状光源、例えば冷陰極管から構成されている。

上記反射面１３は、上記線状光源１１の長手方向に（図面を貫く方向）延びており、図２に詳細に示すように、長手方向に垂直な断面にて対応する線状光源１１を通る垂線に対して左右対称に、好ましくは断面が線状光源１１を焦点とし中心軸が内側に所定角度だけ傾斜した放物線として形成されている。
これにより、対応する線状光源１１から下方及び側方に出射された光が、上記反射面１３により、所定角度のほぼ平行光として反射されるようになっている。

そして、上記反射面１３は、その内面が可視光領域で反射率の高い材料により鏡面として形成されている。
この鏡面は、一般的には反射面を構成する基板上に、ＡｌやＡｇ等の薄膜をスパッタリング等により形成し、あるいはこの基板上にＡｇシートや光学多層膜等の高反射率シートを貼付けることにより、形成される。
尚、反射面を構成する基板は、Ａｌ等の金属の切削加工により、あるいは樹脂材料の射出成形により、形成される。

上記プリズムレンズ１４は、可視光領域で光透過率の高い材料、一般的にはＰＭＭＡ，ポリカーボネート等の樹脂から射出成形等により形成されるが、ガラスや透光性セラミックスにより形成されてもよい。
上記プリズムレンズ１４は、図２に詳細に示すように、その上面に上記線状光源１１の長手方向に延びる多数の微小プリズム１４ａを備えていると共に、下面は平坦に形成されている。
ここで、微小プリズム１４ａは、好ましくは出射面側に配置される。これは、微小プリズム１４ａが入射面側に配置されると、プリズムレンズ１４の光の利用効率が低下してしまうからである。

この微小プリズム１４ａは、図示の場合断面が二等辺三角形に形成されており、線状光源１１と平行に延びている。
尚、上記微小プリズムの二等辺三角形の断面の頂角は、スネルの法則に従って、入射するほぼ平行光を前記面光源出射面１２の法線方向に出射させるように、即ち上記平行光の入射角度とプリズムレンズ１４を構成する材料の屈折率に基づいて、選定される。
ここで、プリズムレンズ１４が一般的に使用されるＰＭＭＡにより形成される場合、上記ほぼ平行光の入射角とプリズム頂角との関係は、図３に示すように、入射角が大きくなるにつれて、プリズム頂角が小さくなる。

上記レンチキュラーレンズ１５は、同様に、可視光領域で光透過率の高い材料、一般的にはＰＭＭＡ，ポリカーボネート等の樹脂から射出成形等により形成されるが、ガラスや透光性セラミックスにより形成されてもよい。
上記レンチキュラーレンズ１５は、その凹部または凸部が、図２に示すようにレンチキュラーレンズ１５の面上において複数の列をもって所定個形成される。このとき、レンチキュラーレンズ１５には、凹部または凸部１５ａが複数の列をなして形成される。そして、この凹部または凸部１５ａは、レンチキュラーレンズ１５の平面上において互いに長手方向（図面を貫く方向）に伸びるように溝状に形成される。

ここで、この溝は、図１においては凸状に、また図２においては凹状に形成されている。
これにより、下方から上記溝に対して光が入射することにより、この光に関して線状光源１１の直交方向の指向特性が制御されることになる。尚、線状光源１１の直交方向の指向特性が制御される場合には、溝状ではなく、各要素が格子状に、あるいは六方細密充填構造に配置されたレンチキュラーレンズを用いる。

本発明実施形態による面光源装置１０は、以上のように構成されており、各線状光源１１に駆動電圧が印加されると、各線状光源１１から出射した光は、その一部が直接にプリズムレンズ入射面１４ｂに進み、また他の一部が反射面１３で反射されてプリズムレンズ入射面１４ｂに進む。

ここで、プリズムレンズ入射面１４ｂに直接に入射する光は、プリズムレンズ１４に各微小プリズム１４ａにより線状光源１１の長手方向に対して垂直な方向に指向特性を制御されて、やや拡散され、さらにレンチキュラーレンズ１５により拡散されて、上方に向かって出射することになる。
また、反射面１３で反射される光は、反射面１３でほぼ平行光となって、プリズムレンズ入射面１４ｂに対して所定角度で斜めに入射することになり、プリズムレンズ１４の各微小プリズム１４ａによりプリズムレンズ入射面１４ｂに対してほぼ垂直な方向に集光され、さらにレンチキュラーレンズ１５により拡散されて、上方に向かって出射することになる。
なお、微小プリズムのサイズとしては、２００μｍピッチ程度まで考えられるが、具体的には、最大で約１００μｍ程度までが好適である。
なおまた、微小プリズムとレンチキュラーレンズの関係は、微小プリズムピッチ≧レンチキュラーレンズピッチとなる。

このようにして、本発明実施形態による面光源装置１０によれば、線状光源１１から出射した光は、反射面１３でほぼ平行光となって、プリズムレンズ入射面１４ｂに対して所定角度で斜めに入射することになり、プリズムレンズ１４の各微小プリズム１４ａによりプリズムレンズ入射面１４ｂにほぼ垂直な方向に集光され、レンチキュラーレンズ１５により拡散されるので、全体として輝度ムラのない均一な輝度が得られることになる。

図４は、本発明による面光源装置の第二の実施形態の構成を示している。
図４において、面光源装置２０は、図１に示した第一の実施形態による面光源装置１０とほぼ同様の構成をしており、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記面光源装置２０は、線状光源１１が、図１に示した面光源装置１０と比較して、より下方に（プリズムレンズ１４からより離れる位置に）配置されていると共に、線状光源１１の長手方向に（図面を貫く方向に）対して垂直な断面にて二分割されている反射面２１を備えている点で異なる構成になっている。

上記反射面２１は、上記断面にて二つの放物線から構成されており、中央付近の第一の放物線による第一の反射面２１ａが、外側の第二の放物線による第二の反射面２１ｂより小さく形成されている。これにより、第一の反射面２１ａと第二の反射面２１ｂとの間には段差２１ｃが画成されることになる。
この段差２１ｃは、第一の反射面２１ａ及び第二の反射面２１ｂで反射されるほぼ平行光の進行方向に平行に配置されており、好ましくはこれらの段差２１ｃの延長上に線状光源１１が位置するようになっている。

このような構成の面光源装置２０によれば、図１に示した面光源装置１０と同様に作用すると共に、線状光源１１が面光源出射面１２からより深い位置に配置されていることにより、輝度ムラがより低減されることにになる。
さらに、反射面２１が分割された二つの反射面２１ａ，２１ｂにより構成され、これらの反射面２１ａ，２１ｂの間に段差２１ｃが画成されていることによって、反射面２１全体の高さが抑制され、全体が小型に構成され得る。
この場合、上記段差２１ｃが、反射面２１ｂによる反射光の進行方向に沿って延びるように形成されていることから、プリズムレンズ１４に達する反射面２１からの反射光が上記段差２１ｃによってケラレることはない。

図５は、本発明による面光源装置の第三の実施形態の構成を示している。
図５において、面光源装置３０は、図１に示した第一の実施形態による面光源装置１０とほぼ同様の構成をしており、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記面光源装置３０は、プリズムレンズ１４が、線状光源１１からの直接光対応部分１４ｂと、反射面１３による反射光対応部分１４ｃとから構成されていると共に、線状光源１１からの光を上記プリズムレンズ１４の反射光対応部分１４ｃのみに反射させるように形成された反射面３１を備えている点で異なる構成になっている。

ここで、上記プリズムレンズ１４の直接光対応部分１４ｂは、一般的には線状光源１１からの直接光を法線方向にほぼ平行光として屈折させるように、例えばフレネルレンズ様に形成されている。
また、上記プリズムレンズ１４の反射光対応部分１４ｃは、図１に示した面光源装置１０におけるプリズムレンズ１４と同様に微小プリズム１４ａを備えている。

これに対して、上記反射面３１は、断面にて他の領域（下方の領域３１ａ，上方の領域３１ｂ）と同じ放物線の場合に線状光源１１からの光を上記プリズムレンズ１４の直接光対応部分１４ｂに向かって反射させる中間の領域３１ｃにて、上記プリズムレンズ１４の反射光対応部分１４ｃに向かって光を反射させ、あるいは線状光源１１に対して光を戻して蛍光体等で乱反射させるように、面法線が定義されている。

このような構成の面光源装置３０によれば、図１に示した面光源装置１０と同様に作用すると共に、線状光源１１から反射面３１で反射された光が、プリズムレンズ１４の反射光対応部分１４ｃのみに入射し、その微小プリズム１４ａにより面光源出射面１２から法線方向に出射し、また線状光源１１から直接にプリズムレンズ１４の直接光対応部分１４ｂに入射する光が、この直接光対応部分１４ｂにより法線方向にほぼ平行光として屈折されることになる。
従って、線状光源１１から直接にプリズムレンズ１４に入射する光が、面光源出射面１２から法線方向以外に出射して、輝度ムラや光損失を生ずるようなことがない。

具体例１

図６は、上述した実施例１による面光源装置１０の具体的な構成例を示している。
図６は、面光源装置１０の一つの線状光源１１及び反射面１３に対応する領域のみが示されているが、実際には、必要な大きさの面光源出射面１２を画成するために、紙面横方向に複数個の線状光源１１及び反射面１３が並んで配置されている。
図６において、面光源出射面１２から下方（深さ）３５ｍｍの位置に線状光源１１として３φの冷陰極管を配置し、プリズムレンズ１４として市販の頂角９０度のプリズムシートを使用すると共に、反射面１３として、線状光源１１からの光をほぼ２５度の入射角でプリズムレンズ１４に入射させるように、深さ４４．５３４ｍｍの位置に反射面１３の下端を配置し、面光源出射面１２で幅４２ｍｍとなるように、両側を内側に傾斜させて形成している。

このような構成の面光源装置１０において、冷陰極管１１から１００ｌｍの光を発光させたとき、面光源装置１０からの出射光束は、シミュレーションにより８３．０６％と計算された。
ここで、図７は、線状光源１１一本分の面光源装置１０における線光源直交方向の輝度分布を示しており、図８は、面光源装置１０における指向特性を示している。図８にて、実線は、線状光源１１に直交する方向における光度の角度分布を示しており、点線は、線状光源１１に平行な方向における光度の角度分布を示している。
これにより、角度０度の正面方向に関して、高い光度が得られることが分かる。

具体例２

図９は、上述した実施例２による面光源装置２０の具体的な構成例を示している。
図９は、面光源装置２０の一つの線状光源１１及び反射面２１に対応する領域のみが示されているが、実際には、必要な大きさの面光源出射面１２を画成するために、紙面横方向に複数個の線状光源１１及び反射面２１が並んで配置されている。
図９において、深さ１１ｍｍの位置に線状光源１１として３φの冷陰極管を配置し、プリズムレンズ１４としてＺＥＯＮＯＲ製の板厚２ｍｍ，断面頂角５６．９１度，ピッチ５０μｍの二等辺三角形の微小プリズムを出射面に加工したプリズムレンズを使用する。

ここで、反射面２１として、線状光源１１からの光をほぼ４３度の入射角でプリズムレンズ１４に入射させるように、第一の反射面２１ａを、深さ２４．８５７ｍｍの位置に下端を配置し、面光源出射面１２で中心から横方向（幅）７．０５２ｍｍ，深さ２０．７７７ｍｍの位置に上端を配置し、第二の反射面２１ｂを、幅９．２１３ｍｍ，深さ２３．０２７ｍｍの位置に下端を配置し、プリズムレンズ１４の下面にて幅２１ｍｍの位置に上端を配置している。
さらに、プリズムレンズ１４の上には、ＺＥＯＮＯＲ製板厚２ｍｍで、出射面に線状光源１１に平行な凸円筒レンズアレイを備えたレンチキュラーレンズ１５を配置している。

このような構成の面光源装置２０において、冷陰極管１１から１００ｌｍの光を発光させたとき、面光源装置１０からの出射光束は、シミュレーションにより８７．９８％と計算された。
ここで、図１０は、上記線状光源１１の一本分の面光源装置２０の長手方向の輝度特性を示しており、図１１は、面光源装置２０における指向特性を示している。
図１１にて、実線は、線状光源１１に直交する方向における光度の角度分布を示しており、点線は、線状光源１１に平行な方向における光度の角度分布を示している。

具体例３

図１２は、上述した実施例３による面光源装置３０の具体的な構成例を示している。
図１２は、面光源装置２０の一つの線状光源１１及び反射面３１に対応する領域のみが示されているが、実際には、必要な大きさの面光源出射面１２を画成するために、紙面横方向に複数個の線状光源１１及び反射面３１が並んで配置されている。
図１２において、深さ１１ｍｍの位置に線状光源１１として３φの冷陰極管を配置し、プリズムレンズ１４としてＺＥＯＮＯＲ製の板厚２ｍｍ，断面頂角５６．９１度，ピッチ５０μｍの二等辺三角形の微小プリズムを出射面に加工したプリズムレンズを使用する。

さらに、上記プリズムレンズ１４の出射面は、中心から両側６ｍｍ幅の領域は、線状光源１１からの直接光を面光源出射面１２の法線方向に向かって屈折させるようにフレネルレンズとして形成されている。

また、反射面３１として、前述した反射面２１と同様の多重構造の反射面を採用し、線状光源１１からの光をほぼ４３度の入射角でプリズムレンズ１４に入射させるように、第一の反射面３１ａを、深さ２５．０００ｍｍの位置に下端を配置し、幅８．７９３ｍｍ，深さ１９．４９３ｍｍの位置に上端を配置し、第二の反射面３１ｂを、幅１０．７９３ｍｍ，深さ２１．２５７ｍｍの位置に下端を配置し、プリズムレンズ１４の下面にて幅２１ｍｍの位置に上端を配置している。 さらに、プリズムレンズ１４の上には、ＺＥＯＮＯＲ製板厚２ｍｍで、入射面に曲率半径０．１２４，コーニック定数０．２３４なる凹非球面を線状光源１１に平行な方向にピッチ２００μｍ，線状光源１１に直交する方向にピッチ１５０μｍで格子状に備えたレンチキュラーレンズ１５を配置している。

このような構成の面光源装置３０において、冷陰極管１１から１００ｌｍの光を発光させたとき、面光源装置３０からの出射光束は、シミュレーションにより８９．５５％と計算された。
ここで、図１３は、線状光源１１一本分の面光源装置３０における長手方向の輝度特性を示しており、図１４は、面光源装置３０における指向特性を示している。
図１４にて、実線は、線状光源１１に直交する方向における光度の角度分布を示しており、点線は、線状光源１１に平行な方向における光度の角度分布を示している。
なお、図１４においては、上述の図８及び図１１の左右方向半角値に比べ、格子配列の左右方向半角値は明確に広くなっており、これが格子配列にして左右方向（光源平行方向）の配光特性を制御できるようになった効果である。

このようにして、本発明実施形態によれば、従来の乳白色の拡散板の代わりに、プリズムレンズを使用することによって、光透過率が向上することになり、従来型の面光源装置の８０％程度に対して、例えばシミュレーションによれば９０％近い高い光出射効率が得られることになる。

本発明による面光源装置は、例えば液晶パネルバックライトや、透明フィルム等に印刷された看板等を背面から照明するための照明装置、あるいは卓上スポット照明，看板照明等の照明装置として利用することができる。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、高い光出射効率を達成するようにした直下型の面光源装置が提供され得る。

本発明による面光源装置の第一の実施形態の構成を示す概略断面図である。 図１の面光源装置の一つの線状光源及び反射面の部分を拡大して示す断面図である。 図１の面光源装置で使用されるプリズムレンズのプリズム頂角と入射角との関係を示すグラフである。 本発明による面光源装置の第二の実施形態の構成を示す概略断面図である。 本発明による面光源装置の第二の実施形態の一つの線状光源及び反射面の部分を拡大して示す断面図 図１の面光源装置の第一の実施形態の具体例を示す概略図である。 図６の具体例による面光源装置のシミュレーションによる長手方向の輝度分布を示すグラフである。 図６の具体例による面光源装置のシミュレーションによる線状光源の平行方向及び直交方向の光度分布を示すグラフである。 図４の面光源装置の第二の実施形態の具体例を示す概略図である。 図９の具体例による面光源装置のシミュレーションによる長手方向の輝度分布を示すグラフである。 図９の具体例による面光源装置のシミュレーションによる線状光源の平行方向及び直交方向の光度分布を示すグラフである。 図５の面光源装置の第二の実施形態の具体例を示す概略図である。 図１２の具体例による面光源装置のシミュレーションによる長手方向の輝度分布を示すグラフである。 図１２の具体例による面光源装置のシミュレーションによる線状光源の平行方向及び直交方向の光度分布を示すグラフである。 図１２の具体例によるレンチキュラーのイメージを示す図である。 従来の面光源装置の一例の構成を示す概略断面図である。

符号の説明

１０，２０ 面光源装置
１１ 線状光源
１２ 面光源出射面
１３，２１，３１ 反射面
１４ プリズムレンズ
１４ａ 微小プリズム
１５ レンチキュラーレンズ
２１ａ，３１ａ 第一の反射面
２１ｂ，３１ｂ 第二の反射面
２１ｃ 段差
３１ｃ 中央の領域

Claims (13)

1. 一つまたは互いに並んで配置され面光源に光を照射する複数個の線状光源と、上記線状光源から出射する光を面光源出射面に反射する反射面と、上記面光源出射面に配置された微小プリズムから成るプリズムレンズと、を含んでおり、
   上記反射面が、上記線状光源の発光面に垂直な断面にて上記面光源出射面以外の方向から個々の線状光源を包囲するような放物線状に形成されることを特徴とする、面光源装置。
2. 上記反射面が鏡面加工されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
3. 上記反射面が、表面にスパッタリングによるＡｌまたはＡｇ薄膜を備えていることを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置。
4. 上記反射面が、表面に貼り付けられたＡｇシートまたは光学多層膜を備えていることを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置。
5. 上記反射面が、上記線状光源及び上記反射面からの入射光を上記断面にて面光源出射面の法線方向に対して所定角度のほぼ平行光としてプリズムレンズに対して反射することを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の面光源装置。
6. 上記プリズムレンズの各微小プリズムが、反射面からのほぼ平行光である入射光を、上記断面にて面光源出射面の法線方向に向かって屈折させることを特徴とする、請求項５に記載の面光源装置。
7. 上記プリズムレンズの出射面側に、レンチキュラーレンズを備えていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の面光源装置。
8. 上記レンチキュラーレンズが、入射面または出射面に、上記断面にて楕円，非球面，三角形または台形の凹状または凸状であって、上記線状光源と平行に延びる溝を備えていることを特徴とする、請求項７に記載の面光源装置。
9. 上記レンチキュラーレンズが、さらに入射面または出射面に、断面が楕円面，非球面，円錐，多角錐の凹状または凸状であって、全体として格子状に配置された凹凸部を備えていることを特徴とする、請求項７に記載の面光源装置。
10. 上記レンチキュラーレンズが、さらに入射面または出射面に、断面が楕円面，非球面，円錐，多角錐の凹状または凸状であって、全体として六方細密充填構造状に配置された凹凸部を備えていることを特徴とする、請求項７に記載の面光源装置。
11. 上記プリズムレンズが、各線状光源の直上の所定幅の領域のみに、対応する線状光源からの直接光を、上記断面にて面光源出射面のほぼ法線方向に屈折されるように構成されていることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載の面光源装置。
12. 上記領域が、フレネルレンズを備えていることを特徴とする、請求項１１に記載の面光源装置。
13. 上記反射面が、対応する線状光源からの光を、上記プリズムレンズの上記領域以外の領域に向けて反射させるように形成されていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の面光源装置。

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