JP2009238674A

JP2009238674A - 面光源装置及び透過型画像表示装置

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Publication number: JP2009238674A
Application number: JP2008085625A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ota; 寛史太田; Heijin Kin; 炳仁金
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-15
Also published as: TW201002982A; WO2009119912A1

Abstract

【課題】少ない光源数でも正面方向に均一光を高輝度で出射する面光源装置を提供する。
【解決手段】この発明の面光源装置１は、３つ以上の光源２が間隔をあけて配置され、光源２の前面側に該光源から放たれた光の向きを変える偏向構造板３が配置された面光源装置であって、偏向構造板３は、該偏向構造板における隣り合う２つの光源２、２の間の領域に対応する領域に当該隣り合う２つの光源から直接入射する光を共に該偏向構造板３の法線方向の前面側方向ａに向けて出射させ得るように構成され、偏向構造板３における隣り合う２つの光源の間の領域に対応する領域に、当該隣り合う２つの光源以外の光源から放たれた光が、直接に入射するのを遮る遮蔽部８が設けられ、光源２の背面側に、当該光源２から背面側に向けて放たれた光を当該光源２に向けて又は当該光源２の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部７が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、光源の数が少なくても正面方向に均一な光を高い輝度で出射できる面光源装置及び光源の数が少なくても正面方向に向けて均一で明るい画像を表示できる透過型画像表示装置に関する。

透過型画像表示装置としては、例えば透過型液晶セル等を用いて構成された透過型画像表示部の背面側に、直下型の面光源装置がバックライトとして配置された構成のものが公知である。前記面光源装置としては、ランプボックス内に複数の光源が互いに間隔をあけて配置されると共にこれら光源の前面側に光拡散板が配置され、さらに該光拡散板の前面側にプリズム部材が配置された構成の面光源装置が知られている（特許文献１参照）。
特開平７−１４１９０８号公報（段落００１２、図１）

ところで、面光源装置を構成する光源の数は、省電力化できる点で、できるだけ少なくするのが好ましいことは言うまでもないが、光源数を低減すると、輝度が低下することから、面光源装置としては光源の数が少なくても均一な光を高い輝度で出射できるものが求められている。

これに対し、上記特許文献１に記載された面光源装置では、プリズム部材からなる偏向構造部は、隣り合う２つの光源の間において、より近い一方の光源からの光を法線方向（垂直方向）の前面側に向けて出射させ得るように構成されているが、他方の光源からの光の出射方向については何ら考慮されていない構成であり、例えば光源の配置数が少ない設計になると正面方向に十分に高い輝度を確保することはできなかった。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、光源の配置数が少なくても正面方向に輝度ムラのない均一な光を高い輝度で出射できる面光源装置、及び光源の配置数が少なくても正面方向にムラのない均一で高輝度の画像を表示できる透過型画像表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

［１］３つ以上の光源が互いに間隔をあけて配置され、これら光源の前面側に該光源から放たれた光の向きを変える偏向構造板が配置されてなる面光源装置であって、
前記偏向構造板は、該偏向構造板における隣り合う２つの光源の間の領域に対応する領域に当該隣り合う２つの光源から直接入射する光を共に該偏向構造板の法線方向の前面側方向に向けて出射させ得るように構成され、
前記偏向構造板における隣り合う２つの光源の間の領域に対応する領域に、当該隣り合う２つの光源以外の光源から放たれた光が、直接に入射するのを遮る遮蔽部が設けられ、
前記光源の背面側に、当該光源から背面側に向けて放たれた光を当該光源に向けて又は当該光源の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部が設けられていることを特徴とする面光源装置。

［２］前記遮蔽部と前記反射面部とは一体成形されている前項１に記載の面光源装置。

［３］前記反射面部は、
曲率中心が当該光源領域又は当該光源の近傍位置に存在する１ないし複数の曲面反射面、又は／及び
当該光源の背面側において当該光源を取り囲むように配置された複数の平面反射面であって、当該光源の長さ方向に直交する面での断面視においてこれら平面反射面の両端の頂点の全てを内包する最小の仮想円の中心が、当該光源領域又は当該光源の近傍位置に存在する複数の平面反射面
を備えてなる前項１または２に記載の面光源装置。

［４］前記反射面部は、当該光源の背面側領域から当該光源の左側の略側方領域及び右側の略側方領域まで延ばされて形成され、当該光源から背面側及び左右両側の略側方に向けて放たれた光が、前記反射面部で反射されて当該光源に向けて又は当該光源の近傍位置を通る方向に向けて反射されるものとなされている前項１〜３のいずれか１項に記載の面光源装置。

［５］前記反射面部は、当該光源から背面側に向けて放たれた光を当該光源の近傍位置を通る方向に向けて反射するものである前項１〜４のいずれか１項に記載の面光源装置。

［６］前記光源の近傍位置の範囲は、
前記偏向構造板と前記光源の離間間隔を「Ｈ」とし、隣り合う光源同士の中心間距離を「Ｌ」としたとき、前記偏向構造板の法線方向に平行で当該光源の中心位置を通る第１仮想直線までの垂直距離が０．１５Ｌ以下であり、且つ前記偏向構造板に対して平行で当該光源の中心位置を通る第２仮想直線までの垂直距離が０．１５Ｈ以下である範囲であって、当該光源の中心位置からの距離が当該光源の半径以下である光源領域を除いた範囲である前項１〜５のいずれか１項に記載の面光源装置。

［７］透過型画像表示部の背面側に前項１〜６のいずれか１項に記載の面光源装置が配置されてなることを特徴とする透過型画像表示装置。

［１］の発明では、偏向構造板における隣り合う２つの光源の間の領域に対応する領域に当該隣り合う２つの光源から直接入射する光（反射を経ることなく直接に入射する直接光）を共に該偏向構造板の法線方向の前面側方向に向けて出射できるので、光源の配置数が少なくても均一な光を高い輝度で出射できる。即ち、正面方向に十分に明るく照明することができる。

また、偏向構造板における隣り合う２つの光源の間の領域に対応する領域に、当該隣り合う２つの光源以外の光源から放たれた光が、直接に入射するのを遮る遮蔽部が設けられているから、輝度の不均一性の原因となる光の偏向構造板への直接の入射を阻止し得て、輝度ムラのない均一な光を出射することができる。即ち、光源の配置数が少なくても輝度ムラのない均一な光を高い輝度で出射できる。

更に、光源の背面側に、当該光源から背面側に向けて放たれた光を当該光源に向けて又は当該光源の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部が設けられており、光源から背面側に向けて放たれた光が前記反射面部で反射されてなる反射光は、当該光源から前面側に向けて放たれて偏向構造板に直接に入射する光の経路に近い経路で偏向構造板に入射するので、該反射光は、偏向構造板の法線方向の前面側方向に向けて出射される。このように、光源から前面側に向けて放たれて偏向構造板に直接に入射する光のみならず、光源から背面側に向けて放たれた光も反射面部での反射を経て偏向構造板の法線方向の前面側方向に向けて出射させることができる（即ち反射光も有効利用して前面側方向に出射させることができる）ので、面光源装置の正面方向の輝度をより向上させることができる。

一方、上記構成に係る反射面部が設けられていない構成では、光源から背面側に向けて放たれた光を十分に有効利用することはできない。即ち、光源から背面側に向けて放たれた光を有効利用して偏向構造板の法線方向の前面側方向に向けて出射することは殆どできず、従って正面方向に十分な輝度を得ることはできない。これに対し、本発明では、上記構成からなる反射面部が設けられていることで、高輝度光を正面方向に出射することができるのである。

また、上記構成を備えた遮蔽部が設けられていない構成では、偏向構造板における隣り合う２つの光源の間の領域に対応する領域に、当該隣り合う２つの光源以外の光源から放たれた光が、直接に入射することとなり、このような入射光は、偏向構造板の法線方向の前面側方向に向けて出射することはできず、このために法線方向からはずれた特定の角度領域（例えば偏向構造板の屈折率が１．５７である場合、法線方向となす角度が約１５度以上の角度領域）においては輝度の不均一性を生じる。これに対し、本発明では、上記構成を備えた遮蔽部が設けられていることで、特定の角度領域での輝度の不均一性発生を十分に抑止することができて、輝度ムラのない均一な高輝度光を出射することができるのである。

［２］の発明では、遮蔽部と反射面部とが一体成形されてなる構成が採用されているので、装置の部品点数を削減でき、これにより生産コストを低減できると共に、組み立て工数も減らすことができて生産性も向上させることができる。

［３］の発明では、反射面部は、ａ）曲率中心が当該光源領域又は当該光源の近傍位置に存在する１ないし複数の曲面反射面、又は／及び、ｂ）当該光源の背面側において当該光源を取り囲むように配置された複数の平面反射面であって、当該光源の長さ方向に直交する面での断面視においてこれら平面反射面の両端の頂点の全てを内包する最小の仮想円の中心が、当該光源領域又は当該光源の近傍位置に存在する複数の平面反射面、を備えてなる構成であるから、正面方向の輝度をより一層向上させることができる。

［４］の発明では、当該光源の背面側領域から当該光源の左側の略側方領域及び右側の略側方領域まで延ばされて形成され、当該光源から背面側及び左右両側の略側方に向けて放たれた光が、前記反射面部で反射されて当該光源に向けて又は当該光源の近傍位置を通る方向に向けて反射されるものとなされているから、光源から背面側に向けて放たれた光のみならず、光源の左右両側の略側方に向けて放たれた光も偏向構造板の法線方向の前面側方向に向けて出射させることができ、これにより正面方向の輝度をさらに向上させることができる。

［５］の発明では、反射面部は、当該光源から背面側に向けて放たれた光を当該光源の近傍位置を通る方向に向けて反射するものであるから、正面方向の輝度をさらに向上させることができる。

［６］の発明では、光源の近傍位置の範囲が、光源に特に近い特定範囲に限定された構成であるので、正面方向の輝度をさらに一層向上させることができる。

［７］の発明では、光源の配置数が少なくても正面方向に向けてムラのない明るい画像を表示できる透過型画像表示装置が提供される。

この発明の透過型画像表示装置（１０）の一実施形態（第１実施形態）に係る液晶表示装置を図１〜５に示す。図１において、（１０）は液晶表示装置、（１１）は液晶セル、（１２）（１３）は偏光板、（１）は面光源装置である。前記液晶セル（１１）の上下両側にそれぞれ偏光板（１２）（１３）が配置され、これら構成部材（１１）（１２）（１３）によって透過型画像表示部（１４）が構成されている。

前記面光源装置（１）は、前記下側の偏光板（１３）の下面側（背面側）に配置されている。この面光源装置（１）は、平面視矩形状で上面側（前面側）が開放された薄箱型形状のランプボックス（５）と、該ランプボックス（５）内に相互に離間して配置された３つ以上の複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された偏向構造板（３）とを備えている。前記偏向構造板（３）は、前記ランプボックス（５）に対してその開放面を塞ぐように載置されて固定されている。

本実施形態では、前記光源（２）として蛍光管が用いられているが、特にこれに限定されるものではない。また、本実施形態では、説明の便宜上、前記光源（２）として、第１光源（２１）、第２光源（２２）、第３光源（２３）、第４光源（２４）及び第５光源（２５）が用いられた構成を示しているが、即ち５つの光源が用いられた例を示しているが、特にこのような光源数に限定されるものではなく、３以上の複数であれば良い。

前記偏向構造板（３）は、前記光源（２）から放たれて該偏向構造板（３）に入射した光の向きを変える機能を有する板である。本発明では、前記偏向構造板（３）は、該偏向構造板（３）における隣り合う２つの光源（２）（２）の間の領域に対応する領域に当該隣り合う２つの光源（２）（２）から直接入射する光（例えば図２で実線で示す光路を通る光）を共に該偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射させ得るように構成されている。

図２を参照しつつ個別に説明すると、前記偏向構造板（３）における隣り合う第１光源（２１）と第２光源（２２）の間の領域に対応する領域（９１）に当該隣り合う２つの光源（２１）（２２）から直接入射する光（Ｆ１）（Ｆ２）を共に該偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射させ得るように構成されている。また、同様に、前記偏向構造板（３）における隣り合う第２光源（２２）と第３光源（２３）の間の領域に対応する領域（９２）に当該隣り合う２つの光源（２２）（２３）から直接入射する光（Ｆ２）（Ｆ３）を共に該偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射させ得るように構成されている。更に、前記偏向構造板（３）における他の領域（９３）（９４）についても同様の構成が採用されている。

前記偏向構造板（３）の背面（光源側の面）（光入射面）（３ｂ）は、図４に示すように、その全面にわたって平滑面に形成されている。

前記偏向構造板（３）の前面（画像表示部側の面）（光出射面）（３ａ）は、図１〜３に示すように、隣り合う第１光源（２１）と第２光源（２２）の間の領域に対応する領域（９１）、隣り合う第２光源（２２）と第３光源（２３）の間の領域に対応する領域（９２）、隣り合う第３光源（２３）と第４光源（２４）の間の領域に対応する領域（９３）及び隣り合う第４光源（２４）と第５光源（２５）の間の領域に対応する領域（９４）の４つの領域からなるが、これら４つの領域（９１）（９２）（９３）（９４）は、いずれも、それぞれ３０の小領域（Ａｍ；ｍ＝０、１、２、３、４、５、…、２７、２８、２９）に区切られている（図２、３参照）。各小領域（Ａｍ；ｍ＝０〜２９）の幅はいずれも１０００μｍ（１ｍｍ）である。

前記各小領域のうち前記光源（２）の直上位置にある小領域（Ａ０）の光出射面（３ａ）は、図４に示すように、平滑面に形成されている。従って、この小領域（Ａ０）に、真下の光源（２）から入射した光は、光入射面（３ｂ）及び光出射面（３ａ）のいずれもが平滑面であるから、そのまま偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射する。

また、前記偏向構造板（３）における前記小領域（Ａ０）を除く残りの２９個の小領域（Ａｍ；ｍ＝１〜２９）では、光出射面（３ａ）は、図４に示すように、断面形状が三角形のプリズムで構成されている。各小領域（Ａｍ；ｍ＝１〜２９）におけるプリズム（三角形）の数はそれぞれ２０個である。また、プリズム（三角形）の間隔（ｔ₁、ｔ₂、…、ｔ₂₈、ｔ₂₉）は、いずれも５０μｍである。また、各小領域（Ａｍ；ｍ＝１〜２９）におけるプリズムを構成する三角形の２つの斜辺が法線（ａ）となす角度（αｍ、βｍ）は、表１に示す値に設定されている。なお、同じ小領域内の三角形は、角度αｍ、角度βｍは、同一である。即ち、同じ小領域内の三角形は、その断面形状は全て同一である。例えば、小領域Ａ１の三角形（プリズム）は、全て、α＝８５．１度、β＝２４．２度、ｔ＝５０μｍに設定されている。

このように、偏向構造板（３）の光入射面（３ｂ）がその全面にわたって平滑面に形成されると共に、表１も含めて上記のような特定構成のプリズムが、偏向構造板（３）の光出射面（３ａ）に形成されているから、偏向構造板（３）における隣り合う２つの光源の間の領域に対応する領域に当該隣り合う２つの光源から直接入射する光を共に該偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射することができる。従って、たとえ光源（２）の配置数が少なくても出射光を正面方向に高い輝度で出射することができ、これにより透過型画像表示部（１４）を介して正面方向に高輝度の画像を表示することができる。

本発明の透過型画像表示装置（１０）は、更に次のような構成も具備している。即ち、前記偏向構造板（３）における隣り合う２つの光源（２）（２）の間の領域に対応する領域に、当該隣り合う２つの光源以外の光源から放たれた光が、直接に入射するのを遮る光学的遮蔽部（８）が、光源（２）（２）の間に配置されている。

図２を参照しつつ個別に説明すると、前記偏向構造板（３）における隣り合う第２光源（２２）と第３光源（２３）の間の領域に対応する領域（９２）に、当該隣り合う２つの光源（２２）（２３）以外の光源である第１光源（２１）から放たれた光が、直接に入射するのを遮る遮蔽部（８Ａ）が、第１光源（２１）と第２光源（２２）の間に配置されている。また、前記偏向構造板（３）における隣り合う第２光源（２２）と第３光源（２３）の間の領域に対応する領域（９２）に、当該隣り合う２つの光源（２２）（２３）以外の光源である第４光源（２４）から放たれた光が、直接に入射するのを遮る遮蔽部材（８Ｃ）が、第３光源（２３）と第４光源（２４）の間に配置されている。

また、前記偏向構造板（３）における隣り合う第３光源（２３）と第４光源（２４）の間の領域に対応する領域（９３）に、当該隣り合う２つの光源（２３）（２４）以外の光源である第２光源（２２）から放たれた光が、直接に入射するのを遮る遮蔽部材（８Ｂ）が、第２光源（２２）と第３光源（２３）の間に配置されている。また、前記偏向構造板（３）における隣り合う第３光源（２３）と第４光源（２４）の間の領域に対応する領域（９３）に、当該隣り合う２つの光源（２３）（２４）以外の光源である第５光源（２５）から放たれた光が、直接に入射するのを遮る遮蔽部材（８Ｄ）が、第４光源（２４）と第５光源（２５）の間に配置されている。

本実施形態では、前記折板状の遮蔽部（８Ａ）（８Ｂ）（８Ｃ）（８Ｄ）は、いずれも、前記光源（２）の長さ方向（図１で奥行方向）に沿って延ばされている。

また、本実施形態では、前記遮蔽部（８Ａ）（８Ｂ）（８Ｃ）（８Ｄ）の前面（偏向構造板側の面）の全面が、白色拡散反射面に形成されている。

しかして、上記面光源装置（１）では、偏向構造板（３）における隣り合う２つの光源（２）（２）の間の領域に対応する領域に、当該隣り合う２つの光源以外の光源から放たれた光が、直接に入射するのを遮る遮蔽部（８）が、光源（２）（２）の間に配置されているから、輝度の不均一性の原因となる光（例えば図２で点線で示す光路を通る光）の偏向構造板（３）への直接の入射を阻止することができて、これにより法線方向からはずれた特定の角度領域での輝度の不均一性発生を十分に抑制することができ、輝度ムラのない均一な光を出射することができる、即ち輝度ムラのない均一な光を高い輝度で出射できる。従って、上記液晶表示装置（１０）によれば、ムラがなく均一で高輝度の画像を表示することができる。

前記遮蔽部（８）としては、上述した遮蔽機能を果たすものであれば、その形状や構造等は特に限定されない。

また、上記実施形態では、遮蔽部（８）の前面（偏向構造板側の面）が拡散反射面に形成されていたが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば拡散透過面、吸収面に形成されていても良い。

更に、本発明の透過型画像表示装置（１０）は、次のような構成も具備している。即ち、前記ランプボックス（５）内において、前記第２光源（２２）の背面側に、該第２光源（２２）から背面側に向けて放たれた光を該第２光源（２２）に向けて又は該第２光源（２２）の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部（７）が設けられている（図１〜３参照）。本実施形態では、この反射面部（７）は、前記第２光源（２２）の背面側から該第２光源（２２）の正面視左側の略側方及び正面視右側の略側方まで延ばされて形成されている（図３参照）。前記反射面部（７）は、曲率中心（Ｙ）が当該光源（２）の近傍位置に存在する１つの曲面反射面からなる（図５参照）。なお、前記反射面部（７）は、曲率中心（Ｙ）が当該光源領域（Ｚ）に存在する１つの曲面反射面からなる構成であっても良い。

前記反射面部（７）は、前記第２光源（２２）の背面側に該光源（２２）の長さ方向（図１で奥行方向）に沿って延設されている。即ち、前記第２光源（２２）の長さ方向の一端部の背面側から他端部の背面側までをカバーする態様で長尺の反射面部（７）が配置されている。

前記第１、３〜５光源（２１）（２３）（２４）（２５）についても、これら各光源（２１）（２３）（２４）（２５）の背面側に、前記と同一構成の反射面部（７）がそれぞれ同様に配置されている（図１〜３参照）。

また、本実施形態では、前記反射面部（７）の前面（偏向構造板側の面）の全面が、白色反射面に形成されている。

また、隣り合う反射面部（７）（７）は、いずれも折板状の遮蔽部（８）を介して連接されている（図１〜３参照）。即ち、本実施形態では、前記反射面部（７）と前記遮蔽部（８）とが一体成形されてなる一体成形板（１９）が、上述した配置関係になるようにランプボックス（５）内に配置されている。

上記のような反射面部（７）と遮蔽部（８）とが一体成形されてなる一体成形板（１９）の素材としては、特に限定されないが、例えば合成樹脂、金属等が挙げられる。また、前記一体成形板（１９）の成形手法としては、特に限定されるものではないが、例えば押出成形、射出成形、プレス成形等が挙げられる。

なお、上記実施形態では、反射面部（７）と遮蔽部（８）とが一体成形された構成が採用されていたが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば反射面部（７）と遮蔽部（８）とが連接されることなく別体に形成されていても良い。

また、上記実施形態では、反射面部（７）の前面が白色反射面に形成されていたが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば鏡面反射面に形成されていても良い。

しかして、上記面光源装置（１）では、光源（２）の背面側に、当該光源（２）から背面側に向けて放たれた光を当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部（７）が設けられているから、図３に示すように、光源（２）から背面側に向けて放たれた光が前記反射面部（７）で反射されてなる反射光（図３で矢印付き点線）は、当該光源（２）から前面側に向けて放たれて偏向構造板（３）に直接に入射する直接光（図３で矢印付き実線）の経路に近い経路で偏向構造板（３）に入射するので、この反射光も、偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射させることができる。このように、光源（２）から前面側に向けて放たれて偏向構造板（３）に直接に入射する光のみならず、光源（２）から背面側に向けて放たれた光も反射面部（７）での反射を経て偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射させることができるので、面光源装置（１）の正面方向の輝度をより向上させることができる。

更に、前記反射面部（７）は、光源（２）の背面側領域のみならず、該背面側から該光源（２）の左側の略側方領域及び右側の略側方領域まで延ばされて形成されていて、且つ前記光源（２）から左右両側の略側方に向けて放たれた光も、前記反射面部（７）で反射されて当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射されるものとなされているから、光源（２）から背面側に向けて放たれた光のみならず、光源（２）から左右両側の略側方に向けて放たれた光も偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射させることができ、これにより正面方向の輝度をさらに向上させることができる。従って、上記透過型画像表示装置（１０）によれば、正面方向に向けて均一で高輝度の画像を表示することができる。

なお、前記反射面部（７）を備えていない構成の面光源装置では、図１６に示すように、光源（２）から背面側と左右両側の略側方に向けて放たれた光は、ランプボックス（５）の内面等で反射されて偏向構造板（３）に入射することになる。この偏向構造板（３）は、該偏向構造板（３）における隣り合う２つの光源（２）（２）の間の領域に対応する領域に当該隣り合う２つの光源（２）（２）から直接入射する光（例えば図１６で実線で示す光路を通る光）を共に該偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射させるように設計されたものであるから、図１６に示すように無秩序な方向に反射されて偏向構造板（３）に入射してくる反射光（矢印付き点線で示す）を偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）に向けて出射させることは困難である。即ち、前記反射面部（７）を備えていない場合には、反射光は偏向構造板（３）を通過したのち無秩序な方向に出射するのであって、反射光を正面方向に向けて出射させることは困難である。このように前記反射面部（７）を備えていない構成では、偏向構造板（３）に光源（２）から直接に入射する光の出射方向は制御できるものの、光源（２）から出て反射されて偏向構造板（３）に無秩序な方向で入射してくる反射光の出射方向は制御できないので、正面方向に十分な輝度を得ることはできない。

この発明において、前記反射面部（７）としては、光源（２）から背面側に向けて放たれた光を当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射する機能を果たすものであれば、その形状や構造等は特に限定されない。

例えば、図６〜９に示すような反射面部（７）を備えた構成（第２実施形態）を採用しても良い。この第２実施形態は、各光源（２）の背面側に、当該光源（２）から背面側に向けて放たれた光を当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部（７）が設けられている点で、前記第１実施形態と同様であるが、本第２実施形態では、前記反射面部（７）は、曲率中心（Ｙ１）が第２光源（２２）の近傍位置に存在する第１曲面反射面（７ａ）と、曲率中心（Ｙ２）が第２光源（２２）の近傍位置に存在する第２曲面反射面（７ｂ）とが連接されてなる反射面を有した構成が採用されている（図９参照）。なお、前記反射面部（７）は、曲率中心（Ｙ１）が第２光源（２２）の領域（Ｚ）に存在する第１曲面反射面（７ａ）と、曲率中心（Ｙ２）が第２光源（２２）の領域（Ｚ）に存在する第２曲面反射面（７ｂ）とが連接されてなる反射面を有した構成であっても良い。また、本第２実施形態では、前記反射面部（７）は、前記第２光源（２２）の背面側から該第２光源（２２）の正面視左側の略側方及び正面視右側の略側方まで延ばされて形成されている（図８参照）。

また、図１０〜１３に示すような反射面部（７）を備えた構成（第３実施形態）を採用しても良い。この第３実施形態は、各光源（２）の背面側に、当該光源（２）から背面側に向けて放たれた光を当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部（７）が設けられている点で、前記第２実施形態と同様であるが、本第３実施形態では、前記反射面部（７）は、曲率中心（Ｙ）が当該光源（２）の近傍位置に存在する１つの曲面反射面からなる構成が採用されている（図１３参照）。なお、前記反射面部（７）は、曲率中心（Ｙ）が当該光源領域（Ｚ）に存在する１つの曲面反射面からなる構成であっても良い。なお、図１０〜１３において、前記図１〜５の第１実施形態と同一の構成部については同一の符号を付してその説明は省略する。

或いは、図１４に示すような反射面部（７）を備えた構成（第４実施形態）を採用しても良い。この第４実施形態は、各光源（２）の背面側に、当該光源（２）から背面側に向けて放たれた光を当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部（７）が設けられている点で、前記第１〜３実施形態と同様であるが、本第４実施形態では、前記反射面部（７）は、当該光源（２）の背面側において当該光源（２）を取り囲むように配置された複数の平面反射面（７ｃ）…が連接されたものからなり、光源（２）の長さ方向に直交する面での断面視において隣り合う平面反射面（７ｃ）（７ｃ）を連ねる頂点（９）…及び最左側の平面反射面（７ｃ）の非連接の頂点（９Ａ）並びに最右側の平面反射面（７ｃ）の非連接の頂点（９Ｂ）の全てを内包する最小の仮想円（Ｕ）の中心（Ｙ３）が、当該光源領域（Ｚ）又は当該光源（２）の近傍位置に存在する構成が採用されている。また、この第４実施形態では、前記頂点（９）（９）（９）（９）（９）（９Ａ）（９Ｂ）の全てを内包する最小の仮想円（Ｕ）は、これら全ての頂点（９）（９）（９）（９）（９）（９Ａ）（９Ｂ）を通る円になっている。即ち、前記反射面部（７）の内面形状は、正十二角形を２等分した一方の形状と同一の形状である。なお、図１４において、前記第１実施形態と同一の構成部については同一の符号を付してその説明は省略する。

或いは、図１５に示すような反射面部（７）を備えた構成（第５実施形態）を採用しても良い。この第５実施形態は、各光源（２）の背面側に、当該光源（２）から背面側に向けて放たれた光を当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部（７）が設けられている点、および前記反射面部（７）は、当該光源（２）の背面側において当該光源（２）を取り囲むように配置された複数の平面反射面（７ｃ）…が連接されたものからなり、光源（２）の長さ方向に直交する面での断面視において隣り合う平面反射面（７ｃ）（７ｃ）を連ねる頂点（９）…及び最左側の平面反射面（７ｃ）の非連接の頂点（９Ａ）並びに最右側の平面反射面（７ｃ）の非連接の頂点（９Ｂ）の全てを内包する最小の仮想円（Ｕ）の中心（Ｙ４）が、当該光源領域（Ｚ）又は当該光源（２）の近傍位置に存在する構成である点で、前記第４実施形態と同様であるが、この第５実施形態では、前記頂点（９）（９）（９）（９Ａ）（９Ｂ）の全てを内包する最小の仮想円（Ｕ）は、これら全ての頂点（９）（９）（９）（９Ａ）（９Ｂ）のうちの一部の頂点を通る円になっている点で、前記第４実施形態と異なる。即ち、前記頂点の全てを内包する最小の仮想円（Ｕ）は、中央の最下位置（偏向構造板から最も遠ざかる位置）の頂点は通らずに、残りの４つの頂点（９）（９）（９Ａ）（９Ｂ）を通る円である。なお、図１５において、前記第１実施形態と同一の構成部については同一の符号を付してその説明は省略する。

前記反射面部（７）としては、上述した第１〜３実施形態のように、曲率中心が当該光源領域（Ｚ）又は当該光源（２）の近傍位置に存在する曲面反射面を１ないし複数備えてなる構成であるのが、正面方向の輝度をより向上できる点で、好ましい。

また、前記反射面部（７）としては、上述した第４及び第５実施形態のように、当該光源（２）の背面側において当該光源（２）を取り囲むように配置された複数の平面反射面（７ｃ）であって、当該光源（２）の長さ方向に直交する面での断面視においてこれら平面反射面（７ｃ）の両端の頂点（９）（９Ａ）（９Ｂ）の全てを内包する最小の仮想円（Ｕ）の中心（Ｙ３）（Ｙ４）が、当該光源領域（Ｚ）又は当該光源（２）の近傍位置に存在する複数の平面反射面（７ｃ）を備えてなる構成であるのが、正面方向の輝度をより向上できる点で、好ましい。

前記反射面部（７）は、光源（２）から背面側に向けて放たれた光を当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射するように構成されている必要があるが、前記光源（２）の近傍位置の範囲（領域）（Ｗ）としては、前記偏向構造板（３）と前記光源（２）の離間間隔を「Ｈ」とし、隣り合う光源（２）（２）同士の中心間距離を「Ｌ」としたとき、前記偏向構造板（３）の法線方向に平行で当該光源（２）の中心位置（Ｇ）を通る第１仮想直線（Ｑ）までの垂直距離が０．１５Ｌ以下であり、且つ前記偏向構造板（３）に対して平行で当該光源（２）の中心位置（Ｇ）を通る第２仮想直線（Ｊ）までの垂直距離が０．１５Ｈ以下である範囲であって、当該光源（２）の中心位置（Ｇ）からの距離が当該光源（２）の半径以下である光源領域（即ち光源が存在する領域）（Ｚ）を除いた範囲であるのが好ましい（図５、９、１３参照）。前記反射面部（７）で反射された反射光が、このような特定範囲の光源近傍位置を通るような構成である場合には、正面方向の輝度をさらに向上させることができる。

前記偏向構造板（３）の厚さ（Ｓ）は、特に限定されるものではないが、通常０．１〜１５ｍｍに設定され、好ましくは０．５〜１０ｍｍであり、より好ましくは１〜５ｍｍである。

前記偏向構造板（３）としては、通常、透明樹脂、透明ガラス等の透明材料からなる透明板が用いられる。前記透明樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えばポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂）、メタクリル樹脂、ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂）、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂）、ポリオレフィン樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン等）などが挙げられる。前記偏向構造板（３）に光拡散剤（光拡散粒子）を分散含有せしめても良い。

前記偏向構造板（３）のプリズム（三角形）の形成手法としては、特に限定されるものではないが、例えば押出法、プレス法、切削法、射出成形法等が挙げられる。中でも、生産効率の観点から、押出法で製造されるのが好ましい。

前記光源（２）としては、特に限定されないが、例えば蛍光管（冷陰極線管）、ハロゲンランプ、タングステンランプ等の直管状ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源などが挙げられる。

また、隣り合う光源（２）（２）の中心（Ｇ）（Ｇ）間距離（Ｌ）は、省電力化の観点から、１５〜１５０ｍｍに設定されるのが好ましい。また、前記偏向構造板（３）と前記光源（２）との距離（Ｈ）は、薄型化の観点から、５〜５０ｍｍに設定されるのが好ましい。

この発明に係る面光源装置（１）、透過型画像表示装置（１０）は、これを構成する３つ以上の複数の光源のうち少なくとも１つの光源（２）の背面側に、当該光源（２）から背面側に向けて放たれた光を当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部（７）が設けられた構成も包含する。勿論、面光源装置（１）や透過型画像表示装置（１０）を構成する３つ以上の複数の光源のそれぞれの背面側（全ての光源の背面側）に、当該光源（２）から背面側に向けて放たれた光を当該光源（２）に向けて又は当該光源（２）の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部（７）が設けられた構成が採用されるのが好ましいことは言うまでもない。

また、前記反射面部（７）としては、例えば光源（２）として互いに平行状に配置された複数の直管状ランプを用いた場合において、これら複数の直管状光源（２）の長さ方向の中央部を連ねるように光源（２）に直交する状態に略帯状に設けられた構成（各光源の長さ方向の中央部の背面側のみに反射面部が配置された構成）が採用されても良い。

また、例えば、図２、７、１１における左右方向が、面光源装置（１）や透過型画像表示装置（１０）の左右方向（水平方向）になるように設計されていても良いし、或いは図２、７、１１における左右方向が、面光源装置（１）や透過型画像表示装置（１０）の鉛直方向（上下方向）になるように設計されていても良く、特に限定されない。例えば、透過型画像表示装置（１０）は、左右方向（水平方向）は広い視野角が必要とされる一方、鉛直方向（上下方向）には狭い視野角に設計される場合があるが、このような場合には例えば図２、７、１１における左右方向が、面光源装置（１）や透過型画像表示装置（１０）の鉛直方向（上下方向）になるように設計すれば良い。

この発明に係る面光源装置（１）、透過型画像表示装置（１０）は、上記実施形態のものに特に限定されるものではなく、請求の範囲内であれば、その精神を逸脱するものでない限りいかなる設計的変更をも許容するものである。

次に、この発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。

＜実施例１＞
前記第１実施形態の構成（図１〜５参照）を備えた液晶表示装置（１０）を構成した場合における偏向構造板（３）から観測者に向けて出射される光の輝度の角度分布は、出射光が偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）を中心にして±約１２°の範囲内に十分に集光されていて正面方向の輝度を十分に向上できる。また、偏向構造板（３）の法線方向の前面側方向（ａ）を中心にして±約１０°の範囲内の方向に全出射光の約６３％が出射する。

なお、一般に、液晶テレビ等では、視聴者は、液晶テレビからその画面高さの３倍程度離れた位置で見るのが良いとされており、この場合には、視聴者が、液晶テレビの画面の最上位置を見る時の角度は水平から約１０°上向きであり、同画面の最下位置を見る時の角度は水平から約１０°下向きである。

この実施例１の液晶表示装置において、各種設計条件は、前述したのと同一とした（表１等参照）。なお、隣り合う光源（２）（２）同士の間隔（Ｌ）は３０ｍｍ、遮蔽部（８）の頂点から偏向構造板（３）までの距離（Ｔ）は１０ｍｍ、光源（２）から偏向構造板（３）までの距離（Ｈ）は１９ｍｍ、光源（２）の直径（２ｒ）は２ｍｍ、前面側が白色反射面の反射面部（７）の曲面反射面の曲率半径（Ｒ）は３ｍｍに設定した。また、偏向構造板（３）は、屈折率１．５７のＭＳ樹脂（透明樹脂）製の厚さ（Ｓ）２ｍｍの樹脂板からなる構成とした。なお、反射面部（７）の曲面反射面の曲率中心（Ｙ）は、光源（２）の中心位置（Ｇ）から第１仮想直線（Ｑ）に沿って前面方向に１ｍｍ移動した位置に存在する。

この発明の面光源装置は、透過型画像表示装置用のバックライトとして好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。

この発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態を示す模式的側面図である。この発明に係る面光源装置の一実施形態（第１実施形態）を示す模式的側面図である。この図２では、遮蔽部の機能を説明するために必要な光路を付記しており、偏向構造板から出射する光の光路を矢印付き実線で示すと共に、輝度の不均一性の原因となる光の光路を矢印付き点線で示す。図２と同じく面光源装置の第１実施形態を示す模式的側面図である。この図３では、反射面部の機能を説明するために必要な光路を付記しており、光源から前面側に放たれて偏向構造板に直接に入射して偏向構造板から出射する光の光路を矢印付き実線で示すと共に、光源から背面側に向けて放たれた光の光路を矢印付き点線で示す。図２の面光源装置の偏向構造板の一部を拡大して示す側面図である。図２の面光源装置の光源及びその近傍を拡大して示す側面図である。この発明に係る透過型画像表示装置の他の実施形態を示す模式的側面図である。この発明に係る面光源装置の他の実施形態（第２実施形態）を示す模式的側面図である。この図７では、遮蔽部の機能を説明するために必要な光路を付記しており、偏向構造板から出射する光の光路を矢印付き実線で示すと共に、輝度の不均一性の原因となる光の光路を矢印付き点線で示す。図７と同じく面光源装置の第２実施形態を示す模式的側面図である。この図８では、反射面部の機能を説明するために必要な光路を付記しており、光源から前面側に放たれて偏向構造板に直接に入射して偏向構造板から出射する光の光路を矢印付き実線で示すと共に、光源から背面側に向けて放たれた光の光路を矢印付き点線で示す。図７の面光源装置の光源及びその近傍を拡大して示す側面図である。この発明に係る透過型画像表示装置のさらに他の実施形態を示す模式的側面図である。この発明に係る面光源装置の他の実施形態（第３実施形態）を示す模式的側面図である。この図１１では、遮蔽部の機能を説明するために必要な光路を付記しており、偏向構造板から出射する光の光路を矢印付き実線で示すと共に、輝度の不均一性の原因となる光の光路を矢印付き点線で示す。図７と同じく面光源装置の第３実施形態を示す模式的側面図である。この図１２では、反射面部の機能を説明するために必要な光路を付記しており、光源から前面側に放たれて偏向構造板に直接に入射して偏向構造板から出射する光の光路を矢印付き実線で示すと共に、光源から背面側に向けて放たれた光の光路を矢印付き点線で示す。図１１の面光源装置の光源及びその近傍を拡大して示す側面図である。この発明に係る面光源装置のさらに他の実施形態（第４実施形態）における反射面部及びその近傍を拡大して示す側面図である。この発明に係る面光源装置のさらに他の実施形態（第５実施形態）における反射面部及びその近傍を拡大して示す側面図である。比較例１の面光源装置の構成を示す模式的側面図である。この図１６では、光源から前面側に放たれて偏向構造板に直接に入射して偏向構造板から出射する光の光路を矢印付き実線で示す。また、光源から背面側に向けて放たれた光の光路を矢印付き点線で示す。

符号の説明

１…面光源装置
２…光源
３…偏向構造板
７…反射面部
７ａ…第１曲面反射面
７ｂ…第２曲面反射面
７ｃ…平面反射面
８…遮蔽部
９、９Ａ、９Ｂ…頂点
１０…液晶表示装置（透過型画像表示装置）
１４…透過型画像表示部
１９…一体成形板
２１…第１光源
２２…第２光源
２３…第３光源
２４…第４光源
２５…第５光源
９１〜９４…対応領域
ａ…法線方向の前面方向
Ｇ…光源の中心位置
Ｑ…第１仮想直線
Ｊ…第２仮想直線
Ｕ…仮想円
Ｙ、Ｙ１、Ｙ２…曲率中心
Ｙ３、Ｙ４…仮想円の中心
Ｗ…光源の近傍位置の範囲（領域）
Ｚ…光源領域

Claims

３つ以上の光源が互いに間隔をあけて配置され、これら光源の前面側に該光源から放たれた光の向きを変える偏向構造板が配置されてなる面光源装置であって、
前記偏向構造板は、該偏向構造板における隣り合う２つの光源の間の領域に対応する領域に当該隣り合う２つの光源から直接入射する光を共に該偏向構造板の法線方向の前面側方向に向けて出射させ得るように構成され、
前記偏向構造板における隣り合う２つの光源の間の領域に対応する領域に、当該隣り合う２つの光源以外の光源から放たれた光が、直接に入射するのを遮る遮蔽部が設けられ、
前記光源の背面側に、当該光源から背面側に向けて放たれた光を当該光源に向けて又は当該光源の近傍位置を通る方向に向けて反射する反射面部が設けられていることを特徴とする面光源装置。
前記遮蔽部と前記反射面部とは一体成形されている請求項１に記載の面光源装置。
前記反射面部は、
曲率中心が当該光源領域又は当該光源の近傍位置に存在する１ないし複数の曲面反射面、又は／及び
当該光源の背面側において当該光源を取り囲むように配置された複数の平面反射面であって、当該光源の長さ方向に直交する面での断面視においてこれら平面反射面の両端の頂点の全てを内包する最小の仮想円の中心が、当該光源領域又は当該光源の近傍位置に存在する複数の平面反射面
を備えてなる請求項１または２に記載の面光源装置。
前記反射面部は、当該光源の背面側領域から当該光源の左側の略側方領域及び右側の略側方領域まで延ばされて形成され、当該光源から背面側及び左右両側の略側方に向けて放たれた光が、前記反射面部で反射されて当該光源に向けて又は当該光源の近傍位置を通る方向に向けて反射されるものとなされている請求項１〜３のいずれか１項に記載の面光源装置。
前記反射面部は、当該光源から背面側に向けて放たれた光を当該光源の近傍位置を通る方向に向けて反射するものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の面光源装置。
前記光源の近傍位置の範囲は、
前記偏向構造板と前記光源の離間間隔を「Ｈ」とし、隣り合う光源同士の中心間距離を「Ｌ」としたとき、前記偏向構造板の法線方向に平行で当該光源の中心位置を通る第１仮想直線までの垂直距離が０．１５Ｌ以下であり、且つ前記偏向構造板に対して平行で当該光源の中心位置を通る第２仮想直線までの垂直距離が０．１５Ｈ以下である範囲であって、当該光源の中心位置からの距離が当該光源の半径以下である光源領域を除いた範囲である請求項１〜５のいずれか１項に記載の面光源装置。
透過型画像表示部の背面側に請求項１〜６のいずれか１項に記載の面光源装置が配置されてなることを特徴とする透過型画像表示装置。