JP2014239024A - 面状ライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 導光板を用いない中空構造を採用しつつ明るさムラの改善や輝度の向上を図ることができる面状ライトユニットを提供すること。【解決手段】 バックケース２と、反射シート３と、シート支持部材４と、シート支持部材に固定され導光空間の上方に配された上側拡散シート５と、反射シート３の少なくとも一辺側に並んで配置された複数の光源Ｌと、複数の光源の光出射面側に設置されているコリメートレンズ８とを備え、コリメートレンズ８は、光源から出射される光を集光し、光軸Ｌｃが前方斜め下方に向くようにしている。コリメートレンズ８を出射した光は、反射シート３で反射し上側拡散シート５を通り外部に出射する。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネルのバックライトなどの照明に用いる面状ライトユニットに関する。

ノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）、カーナビゲーション装置、モバイルタイプＰＣ、携帯電話機、ＰＤＡ、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）等のディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。

このバックライトユニットには、蛍光管やＬＥＤ等の光源からの光を導光して主面全体から液晶表示パネルに向けて出射させる導光板を用いたタイプが知られているが、その他に、導光板を用いずに反射面部材と発光面部材との間の空間に光を出射させて、反射および拡散させる中空式面照明装置が提案されている。

例えば、特許文献１から３には、中空のユニットケースの底面側に光反射部材を配置し、ユニットケースの反射面部材と対向する表側に発光面部材を配置し、ユニットケースにおける反射面部材と発光面部材とで挟まれる空間を中空導光領域とし、配線基板に多数個のＬＥＤを列設実装して成るＬＥＤ光源を中空導光領域に隣接して、中空導光領域に出射するように配置した中空式照明装置が提案されている。この中空式照明装置では、ＬＥＤ光源からの光を集光するＬＥＤコリメータをＬＥＤ光源の出射部に配置している。また、特許文献４には、ＨＩＤランプの光を反射手段で中空領域に向けて反射し、ＨＩＤランプに近い位置に設置した高反射性フィルムと遠い位置に設置した拡散反射シートとで上方に出光させる中空式のバックライトが提案されている。

特開２００８−６００６１号公報 特開２００８−３００１９４号公報 特開２００９−９９２７１号公報 特開２００５−２１６６９３号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記特許文献１から３に記載の中空式照明装置では、コリメートレンズを用いてＬＥＤから出射される光を発光面部材と略平行となるように集光して中空導光領域に向けて出射させ、反射面部材によって上方に反射して出射しているが、発光エリアにおける明るさムラが生じ易いという不都合があった。すなわち、光源から遠いほど、中空導光領域の上方に配置された拡散シート等のシート類に対する光の入射角度が大きくなり、シート類を透過できる光が少なくなってしまう不都合があった。このため、光源から遠いほど暗くなり易いと共に光源側が明るくなり易く、効率も低下してしまっていた。
また、上記特許文献４に記載の中空式のバックライトでは、コリメートレンズではなく反射手段によって中空領域に光を出射し、ＨＩＤランプから遠い位置に拡散反射シートを設置して上方への出光量を増やしているが、それでもまだ光源のＨＩＤランプ近傍が遠い領域よりも明るくなってしまう不都合がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、導光板を用いない中空構造を採用しつつ明るさムラの改善や輝度の向上を図ることができる面状ライトユニットを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る面状ライトユニットは、内側に導光空間が形成され上部が開口した箱状のバックケースと、前記バックケースの底面に設置された反射シートと、前記導光空間の上方に配された上側拡散シートと、前記反射シートの少なくとも一辺側に並んで配置された複数の光源と、複数の前記光源の光出射面側に設置されているコリメートレンズとを備え、前記コリメートレンズが、前記光源から出射される光を集光して平行光としその光軸を前方斜め下方に向けて出射することを特徴とする。

この面状ライトユニットでは、コリメートレンズが、光源から出射される光を集光してその光軸を前方斜め下方に向けて出射するので、コリメートレンズからの直接光が上側拡散シートに入射し難く、発光エリアにおける明るさムラを主に反射シートの反射光により抑制することができる。つまり、コリメートレンズからの屈折光をほとんど下面側の反射又は拡散によって上方に出射させ、間接照明的な効果によって光源近傍の輝線・輝点など極所的な高輝度部を抑えることができると共に光源から遠い位置の明るさを向上させることができる。

第２の発明に係る面状ライトユニットは、第１の発明において、前記コリメートレンズが、上部及び下部に前記光源の並ぶ方向に延在した突条部を有しており、前記突条部が、前記光源から出射され前記コリメートレンズ内に入射された光の一部を内部で前方に反射する基端側の第１面と、前記第１面で反射した光を屈折させ前記光軸の方向に向けて外部に出射する先端側の第２面とを有していることを特徴とする。
すなわち、この面状ライトユニットでは、突条部が、光源から出射されコリメートレンズ内に入射された光の一部を内部で前方に反射する基端側の第１面と、第１面で反射した光を屈折させ光軸の方向に向けて外部に出射する先端側の第２面とを有しているので、基端から先端までの長さを短くしたレンズ形状でも、突条部が上方又は下方に向かう光を屈折させて平行光とすることができる。したがって、突条部が無い単にドーム状又はロケット状のレンズ形状に比べて基端から先端までの長さを短くでき、発光エリア外側の縁幅が狭くなって、全体の小型化を図ることができる。

第３の発明に係る面状ライトユニットは、第１又は第２の発明において、前記反射シートの対向する二辺側に、それぞれ前記光源及び前記コリメートレンズが配置され、前記コリメートレンズの光軸が、前記対向する二辺間の中央に向けて設定されていることを特徴とする。
すなわち、この面状ライトユニットでは、反射シートの対向する二辺側に、それぞれ光源及びコリメートレンズが配置され、コリメートレンズの光軸が、前記対向する二辺間の中央に向けて設定されているので、両側の光源によって対向する光源間方向に対する発光の指向性が等方的になると共に、コリメートレンズによって最も強度の高い中心光が前記二辺間の中央に向かうことで、中央部の輝度を向上させ偏りの少ない自然な輝度分布を得ることができる。

第４の発明に係る面状ライトユニットは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記反射シート上の少なくとも前記光源から最も遠い領域に、下側拡散シートが設置されていることを特徴とする。
すなわち、この面状ライトユニットでは、反射シート上の少なくとも光源から最も遠い領域に、下側拡散シートが設置されているので、光源から最も遠い領域における反射光を拡散させ上側に向かう成分を増やすことにより輝度を向上させることができる。

第５の発明に係る面状ライトユニットは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記反射シートの少なくとも前記光源から最も遠い領域が、光を拡散して反射する拡散面とされていることを特徴とする。
すなわち、この面状ライトユニットでは、反射シートの少なくとも光源から最も遠い領域が、光を拡散して反射する拡散面とされているので、第４の発明と同様に光源から最も遠い領域における光の拡散度を高めて輝度を向上させることができる。

第６の発明に係る面状ライトユニットは、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記コリメートレンズの先端上方に、前記コリメートレンズの延在方向に光を分岐又は分散させるレンズ用異方向性拡散部材が設置されていることを特徴とする。
コリメートレンズは光源からの光をほとんど光軸方向に出射するが、コリメートされない一次屈折光や多重反射光等がコリメートレンズの上方にも出射される。すなわち、この面状ライトユニットでは、コリメートレンズの先端上方に、コリメートレンズの延在方向に光を分岐又は分散させるレンズ用異方向性拡散部材が設置されているので、光源からコリメートレンズを経て上方に放射される光によって局所的に発生する目玉状の高輝度部をレンズ用異方向性拡散部材によって分割又は分散させて目立たなくすることができる。これによって、コリメートに有効な光を無駄にすることなく、高輝度部を隠す効果を得ることができる。

第７の発明に係る面状ライトユニットは、第４の発明において、前記下側拡散シートが、前記光源から遠い領域ほど高いヘイズ値に設定されていることを特徴とする。
すなわち、この面状ライトユニットでは、下側拡散シートが、光源から遠い領域ほど高いヘイズ値に設定されているので、光源から遠い領域ほど強く光が拡散され、より輝度均一性を向上させることができる。

第８の発明に係る面状ライトユニットは、第５の発明において、前記拡散面の光の拡散度が、前記光源から遠い領域ほど高く設定されていることを特徴とする。
すなわち、この面状ライトユニットでは、拡散面の光の拡散度が光源から遠い領域ほど高く設定されているので、下面からの反射光が光源から遠い領域ほど強く拡散され、出射面方向の成分が増加することにより、いっそう輝度均一性を向上させることができる。

第９の発明に係る面状ライトユニットは、第１から第８の発明において、前記コリメートレンズが、前記光源から出射された光の入射面から前方に向けて上下に互いに間隔を広げて傾斜し内部に入射された光を前方へ反射する一対の後部傾斜面を有していることを特徴とする。
すなわち、この面状ライトユニットでは、コリメートレンズが、内部に入射された光を前方へ反射する一対の後部傾斜面を有しているので、コリメートレンズの後部で上下方向に向かい、一対の後部傾斜面がない場合に上下方向に反射を繰り返す光を一対の後部傾斜面が前方に反射し、発光効率を向上させることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る面状ライトユニットによれば、コリメートレンズが、光源から出射される光を集光してその光軸を前方斜め下方に向けて出射するので、極所的に発生する高輝度部を間接照明的な効果によって抑えることができると共に光源から遠い位置の明るさを向上させることができる。
したがって、この面状ライトユニットは、明るさムラが少ないと共に高い輝度が得られ、簡易な構成で安価な装置とすることができる。

本発明に係る面状ライトユニットの第１実施形態を示す概略的な断面図である。 第１実施形態において、シート支持部材及び上部の各光学シートを外した状態の面状ライトユニットを示す簡略的な斜視図である。 第１実施形態において、コリメートレンズの例１及び例２の断面形状を示す図である。 第１実施形態において、コリメートレンズの例３及び例４の断面形状を示す図である。 第１実施形態において、後部傾斜面を有するコリメートレンズにおける断面形状を示す図である。 第１実施形態において、後部傾斜面を有するコリメートレンズを示す斜視図である。 本発明に係る面状ライトユニットの第２実施形態において、反射シート及び下側拡散シートを示す平面図である。 本発明に係る面状ライトユニットの第３実施形態において、シート支持部材及び上部の各光学シートを外した状態の面状ライトユニットを示す簡略的な斜視図である。 本発明に係る面状ライトユニットの従来例及び実施例において、ゴニオメータ指向性観測によるレンズ性能（観測角に対する光強度）を示すグラフである。 本発明に係る面状ライトユニットの実施例において、シート支持部材及び上部の各光学シートを外した状態の面状ライトユニットを示す簡略的な斜視図である。 本発明に係る面状ライトユニットの従来例及び実施例において、輝度分布を示す画像である。 本発明に係る面状ライトユニットの実施例において、白ドット印刷シートを置いた状態を示す画像である。 本発明に係る面状ライトユニットの実施例において、白ドット印刷シートを置いた状態での輝度分布を示す画像である。 本発明に係る面状ライトユニットの実施例において、サンドブラスター処理した反射シートを置いた状態を示す画像である。 本発明に係る面状ライトユニットの実施例において、サンドブラスター処理した反射シートを置いた状態での輝度分布を示す画像である。 本発明に係る面状ライトユニットの実施例において、レンズ用プリズムシートが無い場合（ａ）と有る場合（ｂ）とで発光させた光源及びコリメートレンズを示す画像である。

以下、本発明に係る面状ライトユニットの第１実施形態を、図１から図６に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。

本実施形態における面状ライトユニット１は、例えば液晶表示パネルのバックライトユニットに用いられるものであって、図１及び図２に示すように、内側に導光空間が形成され上部が開口した箱状のアルミニウム板等で形成されたバックケース２と、バックケース２の底面に設置された反射シート３と、バックケース２上に設置されたシート支持部材４と、シート支持部材４に固定され導光空間の上方に配された上側拡散シート５と、上側拡散シート５上に設置された第１プリズムシート６Ａおよび第２プリズムシート６Ｂと、これらプリズムシート６Ａ，６Ｂ上に設置された偏光シート７と、反射シート３の二辺に沿って並んで配置された複数の光源Ｌと、複数の光源Ｌの光出射面側に設置されている一対のコリメートレンズ８とを備えている。

なお、本実施形態では、シート支持部材４の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。
上記シート支持部材４は、上側拡散シート５の外周部（４辺）に沿って延在していると共に中空空間となる導光空間を囲んだ四角枠状の支持部材である。このシート支持部材４は、アルミニウム板等で成形されている。

また、シート支持部材４は、上側拡散シート５をその外周部全体にわたって固定している。すなわち、上側拡散シート５、第１プリズムシート６Ａ、第２プリズムシート６Ｂ及び偏光シート７は、シート支持部材４に外周部全体（４辺全部）にわたって両面テープ（図示略）等によって接着され固定されている。
なお、シート支持部材４の中空空間側の表面は、光を無駄に消費しないように鏡面性をもつ金属等が好ましいが、光吸収の少ない白色材料で形成されていても構わない。

上記コリメートレンズ８は、光源Ｌから出射される光を集光して平行光としその光軸Ｌｃを前方斜め下方に向けて出射するように設定されている。
このコリメートレンズ８は、光源Ｌの並び方向に沿って延在している集光レンズである。このコリメートレンズ８は、例１及び例２として図３の（ａ）（ｂ）に示すように、複数の光源Ｌを収納可能な断面矩形状の溝部を延在方向に沿って有していると共に、光源Ｌの光出射方向に突出した断面略円弧状の先端形状を有した棒状の凸レンズである。

また、図３（ａ）（ｂ）に示すコリメートレンズ８（例１，２）は、上部及び下部に光源Ｌの並ぶ方向に延在した突条部９を有しており、突条部９が、光源Ｌから出射されコリメートレンズ８内に入射された光の一部を内部で前方に反射する基端側の第１面９ａと、第１面９ａで反射した光を屈折させ光軸Ｌｃの方向に向けて外部に出射する先端側の第２面９ｂとを有している。すなわち、この突条部９は、先端側に傾いて突出した断面形状が鋭角なＶ字状又は逆Ｖ字状となっている。
これらのコリメートレンズ（例１，２）は、光軸Ｌｃ（図１参照）を図の下側に向けるため、上側の突条部９が下側の突条部９よりも大きい。また上下の中央にある曲面も非対称であり、その先端は中心線（光源Ｌをとりつけたときの光源Ｌの中心を通る線）よりも下側にある。つまり光源Ｌの中心を発し、曲面の最先端部を通る半直線が光軸Ｌｃとなる。

なお、図３の（ａ）に示すコリメートレンズ８（例１）と、図３の（ｂ）に示すコリメートレンズ８（例２）とは、互いに光軸Ｌｃと上側拡散シート５との角度である照射角の設定を変えて設計した例である。また、図３の（ａ）（ｂ）に示すコリメートレンズ８（例１，２）は、平行光の広がり角が０°となるように設計されているが、本実施形態における平行光は、広がり角が少なくとも±３°程度までのものを含むものとする。すなわち、一次屈折光が完全平行光になる機能に加えて、必要に応じて一定角度の絞り又は広がりを持たせたレンズ形状でも構わない。

また、図４の（ａ）（ｂ）に示すように、コリメートレンズの他の例（例３，４）として、突条部９が形成されていないロケット形状のコリメートレンズ８Ｂを採用しても構わない。なお、この場合コリメートレンズ８Ｂ（例３，４）は、図３の（ａ）（ｂ）のコリメートレンズ８（例１，２）と比較するとわかるように、同一の照射角で設計すると基端から先端までの長さが若干長くなる。
これらコリメートレンズのように、レンズ付近の多重反射や屈折による光損失を考慮すると上述したようなロケット形状のレンズが好ましい。

さらに、図５及び図６に示すように、後部の断面形状が絞られた形状のコリメートレンズ２８を採用しても構わない。すなわち、このコリメートレンズ２８は、光源Ｌから出射された光の入射面２８ａから前方に向けて上下に互いに間隔を広げて傾斜し内部に入射された光を前方へ反射する一対の後部傾斜面２８ｂを有している。なお、コリメートレンズ２８の両端には、光源Ｌに固定するための枠部２８ｃが設けられている。この枠部２８ｃは、光源Ｌの外形に対応した矩形状凹部を有しており、この矩形状凹部を光源Ｌの両端に嵌め込んで、コリメートレンズ２８への固定を行う。

上記断面形状がロケット形状のコリメートレンズ８Ｂでは、入射された光が後部において平行する上下面で繰り返し反射されて一部が前方に出射されないために発光効率が低下してしまう。これに対して、コリメートレンズ２８では、内部に入射された光を前方へ反射する一対の後部傾斜面２８ｂを有しているので、コリメートレンズ２８の後部で上下方向に反射しようとする光を一対の後部傾斜面２８ｂが前方に反射して発光効率を向上させることができる。

例えば、上記コリメートレンズ８Ｂを採用した場合、発光面出射全光束量が１０８ｌｍ、９点平均輝度が７１５０ｃｄ／ｍ^２であったのに対し、このコリメートレンズ２８を採用した場合、発光面出射全光束量が１３７ｌｍ、９点平均輝度が８１１０ｃｄ／ｍ^２となって向上した。
なお、コリメートレンズ９とコリメートレンズ２８との構成を組み合わせたコリメートレンズ、すなわち突条部９と後部傾斜面２８ｂとを有したコリメートレンズを採用しても構わない。

上述したように、反射シート３の対向する二辺側に、それぞれ光源Ｌ及びコリメートレンズ８が配置されており、コリメートレンズ８の光軸Ｌｃが、前記対向する二辺間の中央に向けて設定されている。
上記反射シート３上の少なくとも光源Ｌから最も遠い領域には、下側拡散シート１０が設置されている。すなわち、本実施形態では、光源Ｌが配された対向する二辺の中間部分に帯状の下側拡散シート１０が設置されている。

また、本実施形態では、コリメートレンズ８の先端上方に、コリメートレンズ８の延在方向に光を分岐又は分散させるレンズ用プリズムシート１２（レンズ用異方性拡散部材）が設置されている。このレンズ用プリズムシート１２は、複数種の形状及び角度のプリズムが混在したものが好ましい。このレンズ用プリズムシート１２は、例えば住友スリーエム株式会社製のＢＥＦ(Brightness Enhancement Film：商品名)シートが採用可能である。
レンズ用プリズムシート５では、複数のプリズムの稜線が光源Ｌの配列方向（コリメートレンズの延在方向）と直交している。各プリズムが同一形状で有るとき光が分岐するようになり、プリズム形状が複数種あるとき、さらに拡散作用が加わる。また、レンズ用プリズムシート５の代わりにレンズ用異方性拡散シートを使っても良い。異方性拡散シートには優先的に拡散する方向（拡散度が強い方向）があり、レンズ用異方性拡散シートではこの方向が光源Ｌの配列方向と一致する。

さらに、コリメートレンズ８の直上に、レンズ用反射シート１１が設置されている。このレンズ用反射シート１１は、コリメートレンズ８側の下面が白色面とされていると共に、上面が黒色面とされている。このレンズ用反射シート１１は、コリメートレンズ８の一次屈折光のうちコリメート光に関与しない分をレンズ側に反射すると共に上方へ出射されることを防ぐ遮光マスクとして機能する。これにより、コリメートに関わらない広角光を効率的に利用することができる。このレンズ用反射シート１１としては、例えば白黒リムシートが採用可能である。
これらレンズ用プリズムシート１２及びレンズ用反射シート１１は、コリメートレンズ８に沿って帯状に延在しており、レンズ用プリズムシート１２は、導光空間側に突き出した状態でレンズ用反射シート１１上に配されている。

上記光源Ｌとしては、ＬＥＤ素子が採用されている。また、複数の光源Ｌは、フレキシブルプリント基板（図示略）上に実装されている。
なお、本実施形態では、白色ＬＥＤのＬＥＤ素子が採用されている。この白色ＬＥＤは、例えば基板上に実装されたベアチップ状態の半導体発光素子を蛍光樹脂材で封止したものである。上記半導体発光素子として、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子が採用され、上記蛍光樹脂材としては、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばＹＡＧ蛍光体が添加されたものが採用される。なお、白色ＬＥＤとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。

これら複数の光源Ｌを実装したフレキシブルプリント基板は、バックケース２の内壁面の一つに伝熱テープ（図示略）を介して接着されている。この伝熱テープは、フレキシブルプリント基板の保持と光源Ｌの放熱のために用いられている。

上記反射シート３は、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等、銀蒸着膜を設けたフィルムや、アルミ金属蒸着膜を設けたフィルム、白色シート、などが採用可能である。この反射シート３にポリエステル系樹脂を用いた多層膜フィルムを使うと、多層膜フィルムでは屈折率の異なる多層膜間境界での屈折、反射、干渉により光が戻ってくるため、金属表面で光の吸収や熱変換が発生する金属蒸着膜タイプの反射シートに比べ反射効率が上がる。前述のコリメートレンズ２８（図５参照）について得られた結果は銀蒸着フィルム反射シートを採用した場合である。このとき発光面出射全光束量が１３７１ｍ、９点平均輝度が８１１０ｃｄ／ｍ^２であった。これに対し、さらに反射シート３にこのポリエステル系多層膜反射シートを採用した場合、発光面出射全光束量が１４９ｌｍ、９点平均輝度が８８５０ｃｄ／ｍ^２となり、光を出射する効率が向上した。

上記反射シート３上に配置された下側拡散シート１０は、透明フィルムとその上に形成されている光を拡散して反射する拡散層とを備えている。透明フィルム層はフィルムエッジ部より光を取り入れ導光するので、下側拡散シートのエッジ部分に当った光が導光されながら散乱光となる場合がある。この機能を利用することにより本実施形態の下側拡散シート１０は、単純に拡散させるだけの場合よりも発光効率を上げられる場合がある。また、下側拡散シート１０の拡散層形成面と反対側の面には、下側拡散シート１０と反射シート３同士の密着防止の目的でマイクロビーズ等が塗られている場合もある。

上記第１プリズムシート６Ａは、上側拡散シート５上に配され、上記第２プリズムシート６Ｂは、第１プリズムシート６Ａ上に配されている。第１プリズムシート６Ａ及び第２プリズムシート６Ｂは、上側拡散シート５からの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、第１プリズムシート６Ａは、光源Ｌの光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、光源Ｌの光軸に直交する方向と平行に設定される。
なお、本実施形態では、光源Ｌの光軸が上側拡散シート５と平行に設定されているが、コリメートレンズ８で集光された光の光軸Ｌｃは上側拡散シート５に対して傾斜しており、光源Ｌの光軸方向と、コリメートレンズ８で集光された光の光軸Ｌｃの方向とが異なっている。

また、第２プリズムシート６Ｂは、光源Ｌの光軸に対して、プリズム部の稜線が平行に設定されている。すなわち、第１プリズムシート６Ａと第２プリズムシート６Ｂとは、互いのプリズム部の稜線がねじれの位置に配され、平面視で互いに稜線が直交している。このような第１プリズムシート６Ａおよび第２プリズムシート６Ｂとしては、例えば住友スリーエム株式会社製のＢＥＦ(Brightness Enhancement Film：商品名)シートが採用可能である。なお、用途に応じて第１プリズムシート６Ａ又は第２プリズムシート６Ｂの何れか一枚を省略しても構わない。

上記偏光シート７は、光のＳ成分とＰ成分の内、一方の成分のみを透過し、他方を反射する反射型偏光フィルムである。反射された成分の光は、反射シート３側に戻り、再度、反射型偏光フィルムに入射するまでの間に、反射型偏光フィルムを透過する成分の光に変換される。このような反射型偏光フィルムは、例えば住友スリーエム株式会社製のＤ−ＢＥＦ(商品名)シートが採用可能である。なお、偏光シート７として、吸収型偏光シートを採用しても構わない。また、用途に応じて偏光シート７を省略しても構わない。

このように本実施形態の面状ライトユニット１では、コリメートレンズ８が、光源Ｌから出射される光を集光してその光軸Ｌｃを前方斜め下方に向けて出射するので、コリメートレンズ８からの直接光が上側拡散シート５に入射し難く、発光エリアにおける明るさムラを抑制することができる。したがって、コリメートレンズ８からの屈折光をほとんど下面側からの反射又は拡散によって上方に出射させ、間接照明的な効果によって光源Ｌの形等が映ってしまうことを抑えることができると共に光源から遠い位置の明るさを向上させることができる。

特に、反射シート３の対向する二辺側に、それぞれ光源Ｌ及びコリメートレンズ８が配置され、コリメートレンズ８の光軸Ｌｃが、前記対向する二辺間の中央に向けて設定されているので、両側の光源Ｌによって対向する光源間方向に対する発光の指向性が等方的になると共に、コリメートレンズ８によって最も強度の高い中心光が前記二辺間の中央に向かうことで、中央部の輝度を向上させ、自然な輝度分布と高い輝度均一性を得ることができる。

また、突条部９が、光源Ｌから出射されコリメートレンズ８内に入射された光の一部を内部で前方に反射する基端側の第１面９ａと、第１面９ａで反射した光を屈折させ光軸Ｌｃ方向に向けて外部に出射する先端側の第２面９ｂとを有しているので、基端から先端までの長さを短くしたレンズ形状でも、突条部９が上方又は下方に向かう光を屈折させて平行光とすることができる。したがって、コリメートレンズ８は、突条部９が無い単にドーム状又はロケット状のレンズ形状に比べて基端から先端までの長さを短くでき、発光エリア外側の縁幅が狭くなって、全体の小型化を図ることができる。

また、反射シート３上の少なくとも光源Ｌから最も遠い領域に、下側拡散シート１０が設置されているので、光源Ｌから最も遠い領域における光の拡散度を高めて輝度を向上させることができる。
さらに、コリメートレンズ８の先端上方に、コリメートレンズ８の延在方向に光を分岐又は分散させるレンズ用プリズムシート１２が設置されているので、光源Ｌによって局所的に発生する目玉状の高輝度部をレンズ用プリズムシート１２によって分割又は分散させて目立たなくすることができる。これによって、コリメートに有効な光を無駄にすることなく、高輝度部を隠す効果を得ることができる。

次に、本発明に係る面状ライトユニットの第２及び第３実施形態について、図７及び図８を参照して以下に説明する。なお、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、下側拡散シート１０を一枚設置しているのに対し、第２実施形態の面状ライトユニットでは、図７に示すように、反射シート３上に複数種類の下側拡散シート１０Ａ〜１０Ｃが並べて設置されている点である。すなわち、第２実施形態の面状ライトユニットでは、反射シート３の中央部に設置された下側拡散シート１０Ａと、下側拡散シート１０Ａの両側に設置された一対の下側拡散シート１０Ｂと、一対の下側拡散シート１０Ｂの外側に設置された一対の下側拡散シート１０Ｃとを備えている。

また、これら下側拡散シート１０Ａ〜１０Ｃは、光源Ｌから遠い領域ほど高いヘイズ値に設定されている。例えば、それぞれヘイズ値は、下側拡散シート１０Ａが７６％、下側拡散シート１０Ｂが５０％、下側拡散シート１０Ｃが３５％とされる。
このように第２実施形態の面状ライトユニットでは、下側拡散シート１０Ａ〜１０Ｃが、光源Ｌから遠い領域ほど高いヘイズ値に設定されているので、光源Ｌから遠い領域ほど光の高い拡散度が得られ、より輝度均一性を向上させることができる。

次に、第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、反射シート３上に下側拡散シート１０を設置しているのに対し、第３実施形態の面状ライトユニットは、図８に示すように、反射シート３の少なくとも光源Ｌから最も遠い領域が、光を拡散して反射する拡散面３ａとされている点である。すなわち、第３実施形態では、反射シート３の中央部（光源Ｌが配された二辺間の中間）に拡散面３ａが帯状に形成されている。なお、この拡散面３ａでは、光の拡散度が光源Ｌから遠い領域ほど高く設定されていることが好ましい。

上記拡散面３ａとしては、例えば適度に大きさを連続変化させた白ドットを反射シート３上の所定領域に印刷したもの、マット調見栄えのインクを適度に拡散度を連続変化させて反射シート３上の所定領域に印刷したもの、反射シート３の表面を微細エンボス加工等を施し、形状変化により適度に拡散度を連続変化させたもの、反射シート３の表面をビーズ散布と固着とにより、適度に拡散度を連続変化させたもの、反射シート３の表面をサンドブラスター処理により、適度に拡散度を連続変化させたもの等が採用可能である。なお、適度な拡散度の連続変化は、輝度分布を考慮して調整される。

このように第３実施形態の面状ライトユニットでは、反射シート３の少なくとも光源Ｌから最も遠い領域が、光を拡散して反射する拡散面３ａとされているので、光源Ｌから最も遠い領域における光の拡散度を高めて輝度を向上させることができる。特に、拡散面３ａの光の拡散度が、光源Ｌから遠い領域ほど高く設定されることで、光源Ｌから遠い領域ほど強く光が拡散され、より輝度均一性を向上させることができる。

まず、本発明の実施例として上記第１実施形態の面状ライトユニットについて、ゴニオメータ指向性観測によるレンズ性能を評価した結果を、図９の（ｂ）に示す。なお、本発明の実施例では、コリメートレンズの照射角を３．３度下方に向けて設定して評価した。また、比較例として、水平方向（上側拡散シートと平行方向）に光軸を有する従来のコリメートレンズを用いて評価した結果を、図９の（ａ）に示す。これらの結果から、本発明の実施例では、比較例に比べて高い光強度が得られている。

次に、図１０に示すように、反射シート３の一方の一辺側のみに光源Ｌとコリメートレンズ８とを設置した実施例を作製し、照明領域内の９点の輝度平均、該９点の輝度均一性、レンズ側近傍の輝度、中側の輝度、奥側の輝度について評価した結果を、表１に示す。なお、この実施例では、反射シート３上には下側拡散シート１０を設置していない。また、比較例として、水平方向（上側拡散シートと平行方向）に光軸を有する従来のコリメートレンズを用いて評価した結果も表１に示す（なお、表１中、本発明の実施例は「今回レンズ」と表示し、比較例は「従来レンズ」と表示している。）。

この結果からも、本発明の実施例では、比較例に比べて全体的に輝度が高くなっていると共に輝度均一性も向上していることがわかる。

また、第１実施形態の面状ライトユニットの実施例を用いて照明領域の輝度分布を評価した結果を、図１１の（ｂ）に示す。なお、図１１は、元の画像がカラー画像であるが、白黒のグレースケール化したものを表示している。また、比較例として、水平方向（上側拡散シートと平行方向）に光軸を有する従来のコリメートレンズを用いて評価した結果を、図１１の（ａ）に示す。
この結果から、比較例では中心部の輝度が落ち込んでいるのに対し、本発明の実施例では、二辺間の中央部に下側拡散シートがあるため、二辺間の中央部の輝度が向上している。

次に、図１２に示すように、反射シート上の中央部左半分側に、透明シートに白ドットを印刷したシートを載置し、便宜的に中央部左半分だけに拡散面を形成した実施例について、照明領域の輝度分布を評価した結果を、図１３に示す。この結果からわかるように、白ドットが印刷されたシートにより拡散面が形成された左半分は、拡散面を形成していない右半分に比べて二辺間の中央部の輝度が向上していることがわかる。

次に、図１４に示すように、反射シート上の中央部左半分側に、鏡面シートにサンドブラスター処理を施したシートを載置し、便宜的に中央部左半分だけに拡散面を形成した実施例について、照明領域の輝度分布を評価した結果を、図１５に示す。なお、サンドブラスター処理を施したシートは、中心側ほど表面粗さを高く設定している。この結果からわかるように、サンドブラスター処理を施したシートにより拡散面が形成された左半分は、拡散面を形成していない右半分に比べて二辺間の中央部の輝度が向上していることがわかる。

次に、レンズ用プリズムシートを設置していない実施例と、設置した実施例とで、光源を点灯させた際の画像を、図１６の（ａ）（ｂ）に示す。この画像からわかるように、レンズ用プリズムシートを設置していない実施例では、図１６の（ａ）に示すように、光源の上方に目玉状に高輝度部が発生してしまっているのに対し、レンズ用プリズムシートを設置した実施例では、図１６の（ｂ）に示すように、光源の上方の高輝度部が横に拡がって分割又は分散されている。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記各実施形態の面状ライトユニットでは、液晶表示装置のバックライト用としているが、面状光源として他の照明用途に用いても構わない。なお、単に照明用として採用する場合は、プリズムシート等の光学シートは無くても構わない。
また、２枚のプリズムシートを用いているが、１枚のプリズムシートを採用したライトユニットとしても構わない。さらに、拡散シートを複数枚重ねて設置しても構わない。

また、上記実施形態では、拡散シートの二辺側にそれぞれ光源と集光レンズとを配置しているが、図１０に示すように、一方の一辺側のみに光源とコリメートレンズとを設置しても構わない。この場合、二辺側にそれぞれ設置した場合に比べて輝度均一性は劣るが、部品点数の削減を図ることができる。

１…面状ライトユニット、２…バックケース、３…反射シート、４…シート支持部材、５…上側拡散シート、８，８Ｂ，２８…コリメートレンズ、９…突条部、９ａ…第１面、９ｂ…第２面、１２…レンズ用プリズムシート（レンズ用異方性拡散部材）、Ｌ…光源、Ｌｃ…コリメートレンズの光軸

Claims (9)

1. 内側に導光空間が形成され上部が開口した箱状のバックケースと、
   前記バックケースの底面に設置された反射シートと、
   前記導光空間の上方に配された上側拡散シートと、
   前記反射シートの少なくとも一辺側に並んで配置された複数の光源と、
   複数の前記光源の光出射面側に設置されているコリメートレンズとを備え、
   前記コリメートレンズが、前記光源から出射される光を集光して光軸を前方斜め下方に向けて出射することを特徴とする面状ライトユニット。
2. 請求項１に記載の面状ライトユニットにおいて、
   前記コリメートレンズが、上部及び下部に前記光源の並ぶ方向に延在した突条部を有しており、
   前記突条部が、前記光源から出射され前記コリメートレンズ内に入射された光の一部を内部で前方に反射する基端側の第１面と、前記第１面で反射した光を屈折させ前記光軸の方向に向けて外部に出射する先端側の第２面とを有していることを特徴とする面状ライトユニット。
3. 請求項１又は２に記載の面状ライトユニットにおいて、
   前記反射シートの対向する二辺側に、それぞれ前記光源及び前記コリメートレンズが配置され、
   前記コリメートレンズの光軸が、前記対向する二辺間の中央に向けて設定されていることを特徴とする面状ライトユニット。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
   前記反射シート上の少なくとも前記光源から最も遠い領域に、下側拡散シートが設置されていることを特徴とする面状ライトユニット。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
   前記反射シートの少なくとも前記光源から最も遠い領域が、光を拡散して反射する拡散面とされていることを特徴とする面状ライトユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
   前記コリメートレンズの先端上方に、前記コリメートレンズの延在方向に光を分岐又は分散させるレンズ用異方性拡散部材が設置されていることを特徴とする面状ライトユニット。
7. 請求項４に記載の面状ライトユニットにおいて、
   前記下側拡散シートが、前記光源から遠い領域ほど高いヘイズ値に設定されていることを特徴とする面状ライトユニット。
8. 請求項５に記載の面状ライトユニットにおいて、
   前記拡散面の光の拡散度が、前記光源から遠い領域ほど高く設定されていることを特徴とする面状ライトユニット。
9. 請求項１から８のいずか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
   前記コリメートレンズが、前記光源から出射された光の入射面から前方に向けて上下に互いに間隔を広げて傾斜し内部に入射された光を前方へ反射する一対の後部傾斜面を有していることを特徴とする面状ライトユニット。