JP4055056B2

JP4055056B2 - 面状照明装置

Info

Publication number: JP4055056B2
Application number: JP2002211203A
Authority: JP
Inventors: 信吾鈴木; 元二江川
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP2004055336A; US20040012944A1; US6877872B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、看板や各種表示装置等の照明手段に用いられる面状照明装置に係り、特に液晶表示装置に用いられる面状照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
低消費電力で作動する液晶表示装置は、薄型、軽量等の特長を有するので、パーソナルコンピュータ（パソコン）や携帯電話等の電気機器に多用され、需要も増大している。
【０００３】
ところで、液晶表示装置の液晶自体は自ら発光しないため、太陽光や屋内照明からの光を十分に取り込めない場所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶に光を当てる照明手段が必要となる。
また、前記パソコン（特にノートパソコン）や携帯電話においては薄型化、省電力化が望まれており、その要望に応えるものの一例としてサイドライト方式の面状照明装置がある。このようなサイドライト方式の面状照明装置の一例として図１２に示すものがある。
【０００４】
図１２において、面状照明装置１は、いわゆるバックライト方式であり、表示面Ｆが図１２下方の面（下面）に設けられる透過型液晶表示装置２（透過型液晶表示装置に代えて半透過型液晶表示装置としてもよい。）の上面に対面するように配置されている。
この面状照明装置１は、透光性材料からなる略四角形状の板状導光体（ガイドプレート）３と、透光性材料からなる断面矩形の棒状導光体（ガイドロッド）４と、発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる点状光源５，５とを備えて構成されている。板状導光体３に対して、図１２上方の面（上面）６と反対側の下面７に対面するように前記透過型液晶表示装置２が配置される。また、通常、板状導光体３の上方の面（上面）６と対向して、図示していない反射板が配置される。
【０００５】
前記棒状導光体４は、その一側面８を板状導光体３の一側端面９に近接もしくは接触させて配設され、点状光源５，５のそれぞれは棒状導光体４の両端面１０，１０に別個に配置されている。棒状導光体４における前記一側面８と反対側の側面（他側面）１１には、点状光源５，５からの光を板状導光体３の一側端面９に入射させる光路変換手段１２が形成されている。光路変換手段１２は、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部１３と、隣接する溝部１３，１３間に形成された平坦部１４とで構成されている。
【０００６】
板状導光体３は、上面６に棒状導光体４からの光を下面７に向けて反射する光反射パターン１５を形成している。光反射パターン１５は、断面形状が略三角形で板状導光体３の一側端面９と平行に延びる多数の溝部１６と、隣接する溝部１６，１６間に形成された平坦部１７とで構成されている。
【０００７】
このような面状照明装置１において、点状光源５，５からの光は、棒状導光体４内に入射し、その棒状導光体４の他側面１１に形成された光路変換手段１２により光路変換されて、板状導光体３の一側端面９から板状導光体３内部に入射する。
【０００８】
入射した光は、板状導光体３内部で光反射パターン１５等による反射、屈折を繰り返しながら板状導光体３の一側端面９と反対側の側端面へ向かって進行するが、その間、板状導光体３の下面７から出射する。これにより、板状導光体３の下面７に近接して配置された透過型液晶表示装置２が照明され、透過型液晶表示装置２による発光（間接発光）表示が行われる。
【０００９】
ところで、上述した面状照明装置１では、点状光源５，５からの光が棒状導光体４によって消費され、その分、板状導光体３を照明する光量が減少することになる。この対策を施したものとして、特開２００１−３５２２２公報に示す面状照明装置がある。
【００１０】
この公報に示す面状照明装置１は、図１３に示すように、板状導光体３の一隅（隅角）１８に、当該一隅１８と反対側の隅部（隅角）１９とを結ぶ線（以下、対角線という。）２０と直交するように光入射面２１を形成し、この光入射面２１に１個の発光ダイオードからなる点状光源５を近接もしくは接触させ、板状導光体３の一面側（上面）に形成される光反射パターン１５Ａを、点状光源５の発光点を中心とする円弧状でかつ径を異にした複数の溝部１６Ａと、隣接する溝部１６Ａ，１６Ａ間に形成された平坦部１７Ａとで構成し、図１２に示す装置で用いた棒状導光体４を廃止している。そして、点状光源５からの光を板状導光体３に直接入射するようにしている。この装置では、棒状導光体４が廃止された分、光量の減少防止を図ることができる。
また、本出願人は、光反射パターン１５Ａの周方向における輝度分布を改善するために、溝部１６Ａの深さを可変した面状照明装置を特願２００１−３５０１６１で提案している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１３に示す装置は、見る方向によっては視野範囲が狭くなってしまい改善が求められているというのが実情である。すなわち、図１４及び図１５に示すように、板状導光体３の上方に輝度計７０を配置し、溝部１６Ａに平行となる方向（以下、Ａ方向という。）及び溝部１６Ａと直交する方向（以下、Ｂ方向という。）での輝度分布を測定すると、その輝度分布は、それぞれ図１６及び図１７に示すようになり、異なった特性を示す。そして、図１６に示すように、Ａ方向の輝度分布では、正面７１を基準（正面７１の放射角度φを０°）とした放射角度φをわずかに変えただけで輝度が大きく低下し、すなわち、正面７１から目視位置を変えていくと正面７１から外れると瞬時に暗くなってしまいＡ方向の視野範囲は狭いものになっている。これは、板状導光体３（光反射パタ−ン１５Ａ）を平面視した場合、点状光源から板状導光体３に入射した光が光反射パタ−ン１５Ａを構成する溝部１６Ａに対して垂直に入射し、その結果、溝部１６Ａで反射して板状導光体３から外部に出射する光はＡ方向において偏向されることなく、正面７１方向に対して垂直に出射されるからである。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、出射面全面において、円周方向の輝度を均一にするとともに、出射面全面において、円周方向の視野範囲を均一に拡大することによって、液晶表示装置の表示面全体において均一な照明を得ることができる面状照明装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、透光性材料からなる略四辺形状の板状導光体と、該板状導光体の隅角に形成した光入射面に近接もしくは接触配置される点状光源と、前記板状導光体の一面側に形成された光反射パターンとを備え、該光反射パターンは前記点状光源を中心とする略円弧状でかつ径を異にした複数の溝部を備えた面状照明装置において、前記溝部は、前記板状導光体における前記光入射面に対応する隅角と該隅角と反対側の隅角とを結ぶ対角線から外れるほど深くなるように構成され、前記板状導光体の一面側と反対側の面に、透光性材料からなる複数個のレンチキュラー素子が前記光反射パターンの溝と概ね直交する方向に長手方向を一致させて配列され、前記レンチキュラー素子は、前記板状導光板の全面にわたって緻密、かつ、配列密度が略均等となるように配列されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記レンチキュラー素子は、平面視長方形をなすことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記レンチキュラー素子は、平面視略台形であり、互いに平行となる辺部のうち短い方の辺部が前記点状光源側に向けて配置されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の構成において、前記複数個のレンチキュラー素子は、長さについて長いものから短いものまで多種類を含み、かつその長さ寸法範囲が広いことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の構成において、前記複数個のレンチキュラー素子は、長いものから短いものまで多種類を含み、その長さ寸法範囲が狭く、かつ大部分のレンチキュラー素子が同等の長さ寸法とされていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の構成において、前記レンチキュラー素子は、長手方向と直交する断面が、劣弧と、当該劣弧を含む円周上において当該劣弧を規定する２点を結ぶ弦とに囲まれた円弧形状をなすことを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の構成において、視野角度が５°以上２０°以下の範囲、より望ましくは１０°以上２０°以下の範囲になるように、前記レンチキュラー素子の幅寸法及び高さ寸法を設定したことを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の構成において、前記レンチキュラー素子と前記板状導光体とは、同一体又は別物で構成されることを特徴とする。ここで、同一体とは、同一物で形成されたものをいう。
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の面状照明装置において、前記板状導光体の一面側と反対側の面を、前記点状光源を中心とした、幅の略等しい複数の同心円弧状の領域に分割し、前記領域毎に前記レンチキュラー素子が前記板状導光板の全面にわたって緻密、かつ、配列密度が略均等となるように配列されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施の形態を図１〜図５、図７及び図８に基づき、図６及び図１２を参照して説明する。なお，図１２〜図１５に示す部分、部材と同等の部分、部材については同一の符号を用い、その説明は適宜省略する。
図１及び図２において、面状照明装置１Ｄは、板状導光体３の下面７側を透過型液晶表示装置２（図１２参照）に対面させて透過型液晶表示装置２の背面側に（図１２では透過型液晶表示装置２に対して上方になるように）配置され、いわゆるバックライト方式とされている。
【００１８】
この面状照明装置１Ｄは、透光性材料からなる平面視略四角形状の平板状の板状導光体（ガイドプレート）３と、この板状導光体３に近接して配置される発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる点状光源５とを備えている。
板状導光体３の一隅（隅角）１８には、当該一隅１８と反対側の隅部（隅角）１９とを結ぶ線（対角線）２０と直交するように光入射面２１が形成されており、点状光源５はこの光入射面２１に対面して配置されている。板状導光体３の上面６（一面側）６には光反射パターン１５Ａが形成されており、後述するように透過型液晶表示装置２の表示面Ｆ（図１２参照）全体において均一な照明を得られるようにしている。
【００１９】
光反射パターン１５Ａは、点状光源５を中心とする略円弧状でかつ径を異にした複数の溝部１６Ａ（溝）と、隣接する溝部１６Ａ間に形成される平坦部１７Ａとから構成されている。溝部１６Ａは、断面形状が三角形をなしており、点状光源５から離れるに従って深さ寸法が大きくなるようにしている。また、一条の溝における円周方向の溝深さは、円周方向の輝度分布を考慮して、中心（図２における対角線２０）から外れるほど深くなるように構成されている。なお、溝部１６Ａを点状光源５から離れるに従って深さ寸法が大きくなるようにするのに代えて、隣接する溝部１６Ａ間の間隔が狭くなるように構成してもよいし、両者を組合わせて構成してもよい。また、溝は円周方向に対して必ずしも一条に連続している必要はなく、複数に分割された形態であってもよい。
【００２０】
溝部１６Ａは、光線の出射量が板状導光体３の下面７側で略均一になるように適宜設定可能であり、断面形状が四角形でもよいし、またそれ以上の多角形にしてもよいし、曲面あるいは曲面と平面の組み合わせによって構成してもよい。
また、光反射パターン１５Ａは、上述した溝部１６Ａと隣接する溝部１６Ａ間に形成される平坦部１７Ａとで構成されるものに限らず、溝部間に平坦部を形成せずに点状光源５から離れる方向に円弧状の溝部を連続的に設けて構成される光反射パターンでもよい。
【００２１】
板状導光体３の上面６（一面側）に対して反対側の面である下面７には、透光性材料からなる略かまぼこ形の複数個の微細なレンチキュラー素子３０が一体に設けられている。すなわち、板状導光体３及びレンチキュラー素子３０は別物ではなく、同一体（同一物で形成されたもの）で構成されている〔請求項８に対応する〕。
図１ではレンチキュラー素子３０は、便宜上、他の部材に比して相対的に大きく記載している。なお、後述する図９及び図１０についても、レンチキュラー素子３０及び３０Ｆを他の部材に比して大きく記載している。複数本のレンチキュラー素子３０は、光反射パターン１５Ａの溝部１６Ａと直交する方向（溝部１６Ａの半径方向）に、長手方向を一致させ、かつ点状光源５を中心として放射状に配列されている。
【００２２】
レンチキュラー素子３０は、図３及び図４に示すように、円柱をその長手方向に平面で２つに切断して得られる小さい方に相当する形状、すなわち、長手方向と直交する断面が、劣弧３１（円弧）と、当該劣弧３１を含む円周上において当該劣弧３１を規定する２点３２，３３を結ぶ弦３４とに囲まれた形状（以下、円弧形状という。）であり〔請求項６に対応する〕、略かまぼこ形をなしている。レンチキュラー素子３０は、前記弦３４を一辺部に含む矩形の底面部３６と、底面部３６の上側（図３及び図４の上側）に設けられ、外周面３７が劣弧３１に沿う形状の曲面となっているプリズム面部３８とから大略構成されている。そして、レンチキュラー素子３０は、底面部３６に対応する形状をなし、平面視長方形（図１の背面図及び図３参照）をなしている（請求項２に対応する）。
【００２３】
レンチキュラー素子３０の幅Ｗは、出射光の均一性の観点から１０〜３００μｍとされ、より好ましくは１００μｍ以下とされる。弦３４の長さひいては底面部３６の幅はレンチキュラー素子３０の幅Ｗに相当するものであり、これらの幅についても、適宜、符号Ｗを用いる。
レンチキュラー素子３０の高さＨは所定の寸法に設定されている。プリズム面部３８の高さは、レンチキュラー素子３０の高さＨに相当するものであり、以下、適宜、符号Ｈを用いる。
複数本のレンチキュラー素子３０は、その長さＬ（底面部３６の長さに相当する）が短いものから長いものまで種々の大きさのものが用いられており、かつその長さ寸法範囲が広くなっている（請求項４に対応する）。
【００２４】
複数本のレンチキュラー素子３０の板状導光体３の下面７への配列は、まず長さＬの長いレンチキュラー素子３０を対象にして、点状光源５を中心として放射状に行なわれる。その後、順次、長さＬの短いレンチキュラー素子３０を、板状導光体３の下面７における既に配列された長さＬの長いレンチキュラー素子３０の間の領域を埋めるようにして、点状光源５を中心として放射状に配列し、板状導光体３の下面７に全面にわたってレンチキュラー素子３０を緻密に配列するようにする。この際、レンチキュラー素子３０の配列密度〔所定の領域におけるフラット面ＦＰ（板状導光体３の下面７におけるレンチキュラー素子３０が配列されていない平坦部）に対するプリズム面部３８（ひいては底面部３６）の面積比〕が板状導光体３の下面７の全面にわたって略均等になるようにしており、配列密度差が生じないようにしている。
【００２５】
レンチキュラー素子３０は、図３及び図５に示すように、底面部３６から入射光を受けると、プリズム面部３８の外周面３７の周方向Ｋ〔レンチキュラー素子３０の長さと直交する方向〕に光（すなわち、視野角度分布）を広げるようにしている。そして、本実施の形態では、レンチキュラー素子３０を、上述したように光反射パターン１５Ａの溝部１６Ａと直交する方向（溝部１６Ａの半径方向）に放射状（点状光源５を中心として放射状）に配列している。このため、レンチキュラー素子３０を設けない場合には、光反射パターン１５Ａの溝部１６Ａの円周方向（接線方向）における視野角度分布が狭くなるが、上述したようにレンチキュラー素子３０を設けることにより、光反射パターン１５Ａの溝部１６Ａの円周方向（接線方向）における視野角度分布を広げることができ、視野角度分布の向上を図ることができる。
レンチキュラー素子３０の高さＨは、幅Ｗとの関係で、光学特性（視野範囲）を決定するパラメータとなる。レンチキュラー素子３０の断面が劣弧３１（円弧）をなすことから、レンチキュラー素子３０の高さＨ、幅Ｗ及び劣弧３１を形成する円の半径Ｒのうち、２つの値を定めれば、他の一つの値を決定できる。例えば、レンチキュラー素子３０の高さＨ及び幅Ｗから劣弧３１を形成する円の半径Ｒを決定できる。
【００２６】
レンチキュラー素子３０は、上述したように断面が円弧形状〔劣弧３１と当該劣弧３１を規定する２点３２，３３を結ぶ弦３４とに囲まれた形状〕であり、断面が半円形状でないものとしている。このように構成したのは、断面が半円形状のレンチキュラー素子を用いると面状照明装置のピーク（正面位置）輝度が低下することを考慮したためである。このこと〔断面が半円形状のレンチキュラー素子を用いると面状照明装置のピーク（正面位置）輝度が低下すること〕について、図６を用いて説明する。
【００２７】
図６は、断面半円形状〔すなわち、（高さＨ）／（幅Ｗ）＝０．５〕のレンチキュラー素子(図示省略)の視野角度分布を示す。図６で示された視野角度分布は、図３に示すように、底面部３６に対する垂線５０（正面方向。正面位置）〔視野角度０°〕に対してプリズム面部３８の外周面３７の周方向Ｋの一方側Ｋ１〔例えば図３右方向〕の視野角度分布を示すものである。なお、図６に示していないが、このレンチキュラー素子(図示省略)は、前記プリズム面部３８（図３参照）の外周面３７（図３参照）の周方向Ｋの一方側Ｋ１と反対側Ｋ２についても、図６に示すのと対称な視野角度分布を有する。なお、このレンチキュラー素子(図示省略)におけるプリズム面部３８（図３参照）の外周面３７（図３参照）の周方向Ｋと直交する方向〔レンチキュラー素子の長さＬ方向〕の視野角度分布は、ほとんど広がりがないものとなる。
【００２８】
この断面半円形状のレンチキュラー素子(図示省略)では、視野角度分布が大きく広がり、その分、面状照明装置のピーク（正面位置）輝度が低下する。この視野角度分布の広がり、及び面状照明装置のピーク（正面位置）輝度を良好な値にする上で、レンチキュラー素子では、その幅Ｗに対する高さＨを調整する必要がある。この際、視野角度分布の必要以上の広がりを避けるために視野角度として５°以上２０°以下の範囲で設定するのが望ましい。さらに、適正なピーク（正面位置）輝度を確保することを考慮して、視野角度として１０°以上２０°以下の範囲で設定することが望ましい。
【００２９】
本実施の形態のレンチキュラー素子３０は、レンチキュラー素子に対する前記要望に応えるために、視野角度として５°以上２０°以下の範囲、より望ましくは１０°以上２０°以下の範囲に設定するために、幅Ｗ及び高さＨを次のように定めている〔請求項７に対応する〕。
図７に、レンチキュラー素子３０の（高さＨ）／（幅Ｗ）〔高さ／幅〕に対する最大視野範囲（視野範囲の最大値）の変化を示す。この図７に示されるように、幅Ｗ寸法に対して高さＨ寸法が相対的に小さくなると、視野範囲も狭くなる（視野範囲の最大値が小さくなる）。
【００３０】
視野角度として５°以上２０°以下の範囲、より望ましくは１０°以上２０°以下の範囲に設定する場合、図７から、レンチキュラー素子３０の（高さＨ）／（幅Ｗ）〔形状〕を算出できる。そして、本実施の形態では、図７から算出した（高さＨ）／（幅Ｗ）に適合するようにして、高さＨ寸法および幅Ｗ寸法を定めている。例えば、視野角度に対応して、次のように（高さＨ）／（幅Ｗ）に設定し、この（高さＨ）／（幅Ｗ）に適合するようにして、高さＨ寸法および幅Ｗ寸法を定めている。
【００３１】
（イ）視野角度５°の場合、（高さＨ）／（幅Ｗ）≒０．０４５
（ロ）視野角度１０°の場合、（高さＨ）／（幅Ｗ）≒０．０８
（ハ）視野角度１５°の場合、（高さＨ）／（幅Ｗ）≒０．１１５
（ニ）視野角度２０°の場合、（高さＨ）／（幅Ｗ）≒０．１４
【００３２】
例えば視野角度１０°〔（高さＨ）／（幅Ｗ）≒０．０８〕として、レンチキュラー素子３０の形状を設定した場合、視野角度分布は、図８のグラフに示すようになる。なお、この場合、図６及び図８を対比して明らかなように、図６に示す視野角度分布において視野角度が１０°を超える大きさの領域における出射光成分がなくなることになる。
【００３３】
また、本実施の形態では、上述したようにレンチキュラー素子３０及び板状導光体３とは、同一体で構成されている。このため、部品数が少なくなり、その分、生産性の向上を図ることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施の形態の面状照明装置１Ｅを、図９に基づき、図３〜図５を参照して説明する。
前記第１実施の形態では長さＬが種々異なる平面視長方形をなす〔請求項２に対応する〕レンチキュラー素子３０を複数個有している。これに対して第２実施の形態は、大部分のレンチキュラー素子３０（図３〜図５参照）は長さＬ寸法が同等であることが、前記第１実施の形態に比して大きく異なっている。また、前記第１実施の形態には、対角線２０〔板状導光体３の一隅１８と反対側の隅部１９とを結ぶ線〕と略同等長さのレンチキュラー素子３０を有しているが、第２実施の形態の大部分のレンチキュラー素子３０は、その長さＬ寸法が、前記対角線２０に略相当する長さのレンチキュラー素子３０に比してきわめて短いものになっている。
【００３５】
なお、前記大部分のレンチキュラー素子３０の他に、前記大部分のレンチキュラー素子３０より長さが短い少数個のレンチキュラー素子３０が備えられている。この場合、複数個のレンチキュラー素子３０の長さ寸法範囲が狭くなるように設定されている（請求項５に対応する）。前記少数個のレンチキュラー素子３０は、板状導光体３におけるレンチキュラー素子３０の配列密度差が少なくなるように板状導光体３の隅部１９を含む両側面部（図９下側及び右側の側面部）６０，６１の近傍に設けられており、その個数は少ないものになっている。
【００３６】
この第２実施の形態では、レンチキュラー素子３０の配列は点状光源５を中心として放射状に〔第１実施の形態と同様に、光反射パターン１５Ａの溝部１６Ａと直交する方向（溝部１６Ａの半径方向）に長手方向を一致させて、かつ点状光源５を中心として放射状に〕行なわれている。なお、レンチキュラー素子３０は点状光源５の近傍を中心として放射状に行なうようにしてもよい。また、レンチキュラー素子３０の放射状の配列は、全てのレンチキュラー素子３０について、中心を同一として行なわなくてもよく、レンチキュラー素子３０に対応して例えば点状光源５又はその近傍を中心と配列するようにしてもよい。
【００３７】
この第２実施の形態によれば、レンチキュラー素子３０を、上述したように光反射パターン１５Ａの溝部１６Ａと直交する方向（溝部１６Ａの半径方向）に、長手方向を一致させて放射状（点状光源５を中心として放射状）に配列している。このため、レンチキュラー素子３０を設けない場合には、光反射パターン１５Ａの溝部１６Ａの円周方向（接線方向）における視野角度分布が狭くなるが、上述したようにレンチキュラー素子３０を配列することにより、視野角度分布を広げることができる。
さらに、この第２実施の形態によれば、大部分のレンチキュラー素子３０は同等形状であり、作製しやすくなり、その分、生産性の向上を図ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第３実施の形態の面状照明装置１Ｆを、図１０及び図１１に基づいて説明する。
第１実施の形態ではレンチキュラー素子３０の底面部３６が矩形であり、プリズム面部３８の幅Ｗ及び高さＨがレンチキュラー素子３０の長手方向で同等である場合を例にしたが、これに代えて、図１０及び図１１に示す形状のレンチキュラー素子３０を用いるようにしてもよい（第３実施の形態）。
【００３９】
この第３実施の形態のレンチキュラー素子３０Ｆは、図１０及び図１１に示すように底面部３６が略台形状であり、この底面部３６に対応するように平面視略台形とされている。また、レンチキュラー素子３０Ｆは、プリズム面部３８の高さＨ寸法が一定で、プリズム面部３８の幅Ｗ寸法がレンチキュラー素子３０Ｆの一端３０ａ（図１１左側）から他端３０ｂ（図１１右側）になるに従い大きくなる〔すなわち、劣弧３１を含む円の半径Ｒ（図４参照）が、レンチキュラー素子３０Ｆの一端３０ａから他端３０ｂになるに従い大きくなる〕ように設定されている。さらに、レンチキュラー素子３０Ｆは、一端３０ａ及び他端３０ｂが互いに平行となる辺部を構成し、かつ一端３０ａが上述したように短い辺部を構成している（請求項３に対応する）。
この第３実施の形態では、前記第１実施の形態の場合と同様に、長さＬが種々異なるレンチキュラー素子３０Ｆが複数個用いられ、かつその長さ寸法範囲が広くなっている〔請求項３及び請求項５に対応する〕。そして、複数個のレンチキュラー素子３０Ｆは、一端３０ａを点状光源５に向けて放射状に配列されている（請求項３に対応する）。
【００４０】
この第３実施の形態では、レンチキュラー素子３０Ｆの他端３０ｂから一端３０ａになるに従い幅Ｗが狭くなる。そして、レンチキュラー素子３０Ｆの一端３０ａを点状光源５に向けて放射状に配列することにより、隣り合うレンチキュラー素子３０Ｆ間の隙間が少なくなる。このため、フラット面ＦＰが少なくなり、前記第１実施の形態に比してレンチキュラー素子３０Ｆをより緻密に配列することができ、板状導光体３におけるレンチキュラー素子３０Ｆの配列密度差が小さくなる。また、第３の実施の形態は、第１及び第２の実施の形態と比較して、レンチキュラ−素子３０Ｆの長手方向における不連続部の数を減らすことができる。不連続部に光が入射すると、光は散乱し損失となる。従って、不連続部が少ない第３の実施の形態は、他の形態に比べて光の散乱損失を少なくすることができる。
【００４１】
この第３実施の形態では、長さＬが種々異なるレンチキュラー素子３０Ｆを複数個有し、かつその長さ寸法範囲が広くなっている場合を例（前記第１実施の形態に対応した例）〔請求項３及び請求項５に対応する〕にしたが、これに代えて、前記第２実施の形態の場合と同様に、大部分のレンチキュラー素子３０Ｆの長さＬ寸法が同等であるようにして、面状照明装置１Ｇ(図示省略)を構成（第４実施の形態）してもよい（請求項３及び請求項４に対応する）。この第４実施の形態では、第３実施の形態に比して、レンチキュラー素子３０をより緻密に配列することができる。
【００４２】
前記各実施の形態では、レンチキュラー素子３０又は３０Ｆが、断面が円弧形状〔円弧（劣弧３１）と当該円弧を規定する２点を結ぶ弦３４とに囲まれた形状〕である場合を例にしたが、円弧形状すなわち曲率が一定の曲線である必要はなく、前記円弧に代えて、楕円の一部、放物線、双曲線等の曲率が一定でない曲線としてもよい。
【００４４】
上記各実施の形態では、レンチキュラー素子３０と板状導光体３とが一体である場合を例にしたが、これに代えてレンチキュラー素子３０と板状導光体３を別体に（すなわち、別物で）構成してもよい（請求項８に対応する）。レンチキュラー素子３０と板状導光体３を別体に構成することにより、同一体で構成されるレンチキュラー素子３０及び板状導光体３に比して、レンチキュラー素子３０及び板状導光体３のそれぞれの単体構造は簡易化され、その分、作製しやすくなる。上述したこと〔レンチキュラー素子３０と板状導光体３を別体に構成すること〕は第３、第４実施の形態に対しても同様にいえるものである。
【００４５】
上記実施の形態では、本発明をいわゆるバックライト方式の面状照明装置に適用した場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、いわゆるフロントライト方式の面状照明装置に適用するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１から請求項９に記載の発明によれば、透光性材料からなる略四辺形状の板状導光体と、該板状導光体の隅角に形成した光入射面に近接もしくは接触配置される点状光源と、前記板状導光体の一面側に形成された光反射パターンとを備え、該光反射パターンは前記点状光源を中心とする略円弧状でかつ径を異にした複数の溝部を備えた面状照明装置において、前記溝部は、前記板状導光体における前記光入射面に対応する隅角と該隅角と反対側の隅角とを結ぶ対角線から外れるほど深くなるように構成され、前記板状導光体の一面側と反対側の面に、透光性材料からなる複数個のレンチキュラー素子が前記光反射パターンの溝と概ね直交する方向に長手方向を一致させて配列され、前記レンチキュラー素子は、前記板状導光板の全面にわたって緻密、かつ、配列密度が略均等となるように配列されているので、レンチキュラー素子が底面部からの光を外周面の周方向に広げることになる。このため、レンチキュラー素子を設けない場合には、光反射パターンの溝の円周方向（接線方向）における視野角度分布が狭くなるが、上述したようにレンチキュラー素子を設けることにより、光反射パターンの溝の円周方向（接線方向）における視野角度分布を広げることができ、ひいては視野角度分布の向上を図ることができる。
さらに、上記構成によって、輝度の均一化が図られる。
【００４７】
請求項３記載の発明によれば、レンチキュラー素子は、平面視略台形であり、互いに平行となる辺部のうち短い方の辺部が前記点状光源側に向けて配置されるので、隣り合うレンチキュラー素子間の隙間が少なくなり、レンチキュラー素子の配列を緻密に行なえ、板状導光体におけるレンチキュラー素子の配列密度差を小さくできる。
また、請求項５記載の発明によれば、大部分のレンチキュラー素子が同等の長さ寸法とされて、作製しやすくなり、その分、生産性の向上を図ることができる。
【００４８】
さらに、請求項６記載の発明によれば、断面が半円形状のレンチキュラー素子を用いる場合に起こり得る面状照明装置のピーク（正面位置）輝度の低下が抑制され、ピーク（正面位置）輝度の向上を図ることができる。
また、請求項７記載の発明によれば、視野角度が５°以上２０°以下の範囲、より望ましくは１０°以上２０°以下の範囲になるように、レンチキュラー素子の幅寸法及び高さ寸法を設定したので、視野角度分布の必要以上の広がりを避けることができる。
【００４９】
請求項８記載の発明によれば、前記レンチキュラー素子と前記板状導光体とが、同一体で構成されることにより、部品数が抑制されて、その分、生産性の向上を図ることができる。前記レンチキュラー素子と前記板状導光体とが、別物で構成されることにより、同一体で構成されるレンチキュラー素子及び板状導光体に比して、レンチキュラー素子及び板状導光体のそれぞれの単体構造は簡易化され、その分、作製しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る面状照明装置を示す平面図である。
【図２】図１の面状照明装置を示す背面図である。
【図３】図１のレンチキュラー素子を示す斜視図である。
【図４】図１のレンチキュラー素子及び板状導光体を示す正面図である。
【図５】図１のレンチキュラー素子による視野角度の広がりを模式的に示す正面図である。
【図６】断面半円形状のレンチキュラー素子の視野角度分布を示す図である。
【図７】図１のレンチキュラー素子の（高さ）／（幅）と最大視野範囲（視野範囲の最大値）の関係を示す図である。
【図８】図１のレンチキュラー素子において、視野角度を１０°としたときの視野角度分布を示す図である。
【図９】本発明の第２実施の形態に係る面状照明装置を示す平面図である。
【図１０】本発明の第３実施の形態に係る面状照明装置を示す平面図である。
【図１１】図１０のレンチキュラー素子を示す斜視図である。
【図１２】面状照明装置の従来の一例を示す分解斜視図である。
【図１３】発光ダイオードを板状導光体の隅部に近接配置した面状照明装置の一例を示す背面図である。
【図１４】輝度分布のＡ方向及びＢ方向を示すための板状導光体の背面図である。
【図１５】輝度計を用いた測定を示すための斜視図である。
【図１６】図１３の板状導光体のＡ方向の放射角度―輝度特性を示す図である。
【図１７】図１３の板状導光体のＢ方向の放射角度―輝度特性を示す図である。
【符号の説明】
１Ｄ，１Ｆ面状照明装置
３板状導光体
５点状光源
１５Ａ光反射パターン
１６Ａ溝部
３０，３０Ｆレンチキュラー素子

Claims

透光性材料からなる略四辺形状の板状導光体と、該板状導光体の隅角に形成した光入射面に近接もしくは接触配置される点状光源と、前記板状導光体の一面側に形成された光反射パターンとを備え、該光反射パターンは前記点状光源を中心とする略円弧状でかつ径を異にした複数の溝部を備えた面状照明装置において、
前記溝部は、前記板状導光体における前記光入射面に対応する隅角と該隅角と反対側の隅角とを結ぶ対角線から外れるほど深くなるように構成され、
前記板状導光体の一面側と反対側の面に、透光性材料からなる複数個のレンチキュラー素子が前記光反射パターンの溝と概ね直交する方向に長手方向を一致させて配列され、
前記レンチキュラー素子は、前記板状導光板の全面にわたって緻密、かつ、配列密度が略均等となるように配列されていることを特徴とする面状照明装置。
前記レンチキュラー素子は、平面視長方形をなすことを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
前記レンチキュラー素子は、平面視略台形であり、互いに平行となる辺部のうち短い方の辺部が前記点状光源側に向けて配置されることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
前記複数個のレンチキュラー素子は、長さについて長いものから短いものまで多種類を含み、かつその長さ寸法範囲が広いことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の面状照明装置。
前記複数個のレンチキュラー素子は、長いものから短いものまで多種類を含み、その長さ寸法範囲が狭く、かつ大部分のレンチキュラー素子が同等の長さ寸法とされていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の面状照明装置。
前記レンチキュラー素子は、長手方向と直交する断面が、劣弧と、当該劣弧を含む円周上において当該劣弧を規定する２点を結ぶ弦とに囲まれた円弧形状をなすことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の面状照明装置。
視野角度が５°以上２０°以下の範囲、より望ましくは１０°以上２０°以下の範囲になるように、前記レンチキュラー素子の幅寸法及び高さ寸法を設定したことを特徴とする請求項６に記載の面状照明装置。
前記レンチキュラー素子と前記板状導光体とは、同一体又は別物で構成されることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の面状照明装置。
前記板状導光体の一面側と反対側の面を、前記点状光源を中心とした、幅の略等しい複数の同心円弧状の領域に分割し、前記領域毎に前記レンチキュラー素子が前記板状導光板の全面にわたって緻密、かつ、配列密度が略均等となるように配列されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。