JP4503497B2 - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置及びこれを用いた表示装置に関する。

近年、ディスプレイ分野や光通信分野など多くの分野において、ある程度広がった光線を一定の方向に揃えることが求められている。このような要求に応えるために、多くの照明装置においては、その光源ハウジングの出射口上に、光指向性を制御する光学シートが設けられている。この光学シートは、光透過性を有し、入射光を所定の方向に揃えている。このような光指向性を制御するための光透過性を有する光学シートの代表的な例として、プリズムシートがある（例えば、特許文献１参照）。

プリズムシートは典型的には、三角柱形状やかまぼこ形状であるプリズムが並設されたシートであり、プリズム効果もしくはレンズ効果によって光線の進行方向を制御する。しかし、プリズムシートのプリズムがどのような形状であるにしても、光源光があらゆる方向からプリズムシートに入射する限り、光指向性の制御には限界がある。例えば、照明装置を液晶装置のバックライトとして用いた場合など、液晶表面垂直方向から±３０°前後の角度内に集光するのが限界であり、任意の角度範囲に集光することは困難であった。

また、特許文献２には、光学シートの他の例を用いた照明装置が開示されている。この特許文献２に開示された照明装置では、レンチキュラーレンズシートが使用され、このレンチキュラーレンズシート背面に反射体が設けられている。このようなレンチキュラーレンズシートは、光源が収納された筐体（光箱）に取付けられ、この筐体の内表面は、反射率が高くなるように構成されている。レンチキュラーレンズシート背面には、反射体に開口部（スロット）がストライプ状に設けられ、この開口部から光源からの光が外部に出射される。また、特許文献２に開示の発明は、マイクロレンズシートにも適用可能であり、この場合には開口部は点状に配設されている。

また、通常、このようなプリズムシートは成型法で作製されているため、その光学特性を変えたい場合には、金型形状を変える必要があった。一般に、成型型となる金型は高価であるため、プリズムシートの製造コストが上昇するという問題がある。さらに、この成型法によってプリズムシートを製造する場合には、作製に時間がかかり、製造効率が低下するという問題がある。そのため、光指向性の方向が任意の方向となるように設計することが容易ではなかった。
特開２００４−２８１２７０号公報 特開平２−２１４２８７号公報

このように、従来の照明装置では、生産コストの上昇や製造効率の低下が発生するのを回避するために、光指向性設計の自由度が小さいという問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、より光指向性が高く、設計自由度の大きい照明装置及び表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る照明装置は、光を出射する光源と、当該光源を収納し、前記光源からの光を出射する出射口が設けられたハウジングと、前記出射口に配設された光学シートとを有する照明装置であって、前記光学シートは、前記光の出射側に配設され、前記光源から入射された光の出射方向を揃えるレンズ構造体と、前記光の入射側に配設され、前記光源から出射された光を反射する反射体と、当該反射体に開口され、前記光源から入射された光を透過する光透過開口部とを有し、当該光透過開口部は、前記レンズ構造体の光軸からずれた位置に配設される
このような構成においては、光透過部の位置を変えることによってレンズ構造体から出射される光の出射方向を変えることができる。従って、この所定の方向に光を揃え、より指向性の高い照明装置を実現することができる。さらに、光透過開口部の位置を変えるだけで、出射光の出射方向を容易に制御することができるので、設計自由度を向上させることができる。

好適には、前記レンズ構造体は、前記入射された光を互いに平行に揃える。特に、開口部の幅がレンズ構造体のレンズピッチに対して十分に狭い場合には、前記レンズ構造体は前記入射された光を互いに平行に揃えることができる。

さらに、前記レンズ構造体は、複数のレンズ部を有し、前記光透過開口部は、前記レンズ構造体の光軸から前記複数のレンズ部間の距離よりも小さな幅だけずれた位置に形成される。また、前記光透過開口部を、前記レンチキュラーレンズの長手方向に沿って延在したストライプ状に形成することができる。またさらに、前記光透過開口部を、前記レンチキュラーレンズの光軸を中心線として波状に開口してもよい。また、前記光透過開口部は、前記レンチキュラーレンズの光軸に沿って直線状に並設された複数の開口部分を有する。

さらにまた、前記レンズ部は、マイクロレンズアレイであり、前記光透過開口部は、点在した状態で前記反射体に形成される。

さらにまた、前記光軸からずれた位置に配設された光透過開口部は、第１の光透過開口部であって、前記光学シートは、前記第１の光透過開口部と異なって、前記レンズ構造体の光軸上に形成された第２の光透過開口部を有する。これによって、正面方向の指向性を高めることが可能である。

また、前記レンズ構造体は、前記複数のレンズ部の間に配設され、前記レンズ部によるレンズ効果よりも小さなレンズ効果を有する複数の非レンズ部を有する。

好適には、前記非レンズ部は、前記光学シートのシート面に平行な平坦面であり、前記複数のレンズ部は、複数の前記平坦面を介して連結される。

他方、本発明に係る照明装置は、光を出射する光源と、当該光源を収納し、前記光源からの光を出射する出射口が設けられたハウジングと、前記出射口に配設された光学シートとを有する照明装置であって、前記光学シートは、前記光の出射側に配設された複数のレンズ部によって、前記光源から入射された光の出射方向を揃えるレンズ構造体と、前記光の入射側に配設され、前記光源から出射された光を反射する反射体と、当該反射体に開口され、前記光源から入射された光を透過する複数の光透過開口部とを有し、前記光源から入射された光は、前記複数のレンズ部のうち、少なくともその一つに対して前記複数の光透過開口部を通して入射される。
このような構成においては、光透過部の位置を変えることによってレンズ構造体から出射される光の出射方向を変えることができる。従って、この所定の方向に光を揃え、より指向性の高い照明装置を実現することができる。さらに、光透過開口部の位置を変えるだけで、出射光の出射方向を容易に制御することができるので、設計自由度を向上させることができる。

本発明に係る表示装置は、このような照明装置を備えたものである。このような構成においては、より光指向性が高い照明装置を用いているので、より指向性の高く、設計自由度の高い表示装置を実現することができる。

好適には、本発明に係る表示装置は、前記照明装置がバックライトとして用いられた液晶表示装置である。特に、この場合には、視野角制御を確実にかつ容易に行うことができるので、より指向性の高い表示装置を実現することができる。

本発明によれば、より光指向性の高く、設計自由度の大きい照明装置及び表示装置をすることができる。

本発明に係る照明装置は、光学構造物によって入射光線を任意の方向に揃える機能を有する。以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照しながら説明する。
発明の実施の形態１．
まず、図１を用いて、本発明にかかる照明装置の全体構成について説明する。図１（ａ）は、本発明に係る照明装置の一例を示す概略模式図である。図１（ａ）に示すように、本発明に係る照明装置１は、光源１１、ハウジング１２、光学シート１３を有する。
光源１１は、当該照明装置１の光を供給する装置であり、例えば蛍光管、ＬＥＤ（Light Emitting Device）等である。

ハウジング１２は、光源１１を収納する筐体であり、光源１１からの出射光を外部に出射させるための光出射口１２０を有する。ハウジング１２の内表面は、光源１１からの光を乱反射する反射面から構成され、例えば酸化チタン等の反射部材によって覆われている。この場合には、ハウジング１２の内表面の全体が実質的に反射特性を有し、好適には、その約９０％以上が反射部材によって覆われている。また、ハウジング１２の内表面に反射特性を有する材料を混入することによって、ハウジング１２内表面を反射面にすることもできる。上記のような反射部材や混入材料として、可視光を８０％の平均反射率で反射する高反射率の材料を用いることができる。

光学シート１３は、ハウジング１２の光出射口１２０に設けられている。詳細には、光学シート１３は、この光出射口１２０に嵌め込まれ、光出射口１２０を塞いでいる。これによって、光学シート１３は、ハウジング１２とともに、光源１１を収納する収納部を構成し、この収納部は光源１１全体を覆っている。また、光学シート１３は、光源１１からの光がハウジング１２の外部に漏れないように、ハウジング１２内を密閉するのが好ましい。これによって、光源１１が供給する光の利用効率を高めることができる。

続いて、図１を用いて、本発明に係る照明装置１の光学シート１３について詳細に説明する。図１（ｂ），（ｃ）は、この光学シート１３の一例を示す側面模式図である。図１（ｂ）に示すように、光学シート１３は、反射体１３１、開口部１３２、レンズ構造体１３３を有する。
反射体１３１は、反射効果を有する反射部材から構成され、この反射部材として、例えば、可視光を平均８０％以上の高い反射率で反射する反射部材を用いることができる。反射体１３１は、光学シート１３の光線が入射される側（光線入射側）に設けられている。すなわち、反射体１３１は光学シート１３の光源１１側、つまりハウジング１２の内側に配設されている。換言すれば、この反射体１３１は、光学シート１３の背面（光入射面側の表面）に固着されている。

開口部１３２は、光学シート１３の光が透過する光透過開口部であり、光学シート１３背面に配設された反射体１３１に開口された部分である。そのため、この開口部１３２から、光学シート１３背面が露出している。この開口部１３２以外において、反射体１３１は入射光を反射する。また、開口部１３２が反射体１３１を複数に分離する場合には、反射体１３１は、複数の反射部１３４から構成される。
レンズ構造体１３３は、光学特性を有する構造体（光学構造体）の一例であり、特にレンズ効果を有する構造体である。レンズ構造体１３３は、複数のレンズ部１３５から構成され、これら複数のレンズ部１３５同士が互いに直接接触した状態で連結されている。図１（ｂ）に示すように、レンズ部１３５は断面略かまぼこ状の形状を有する長寸のレンチキュラーレンズとすることができる。これらレンチキュラーレンズであるレンズ部１３５はそれぞれ、短手方向（紙面左右方向）に配列され、レンズ部１３５間の谷部が鋭く切れ込んだように連結されている。以下、長寸のレンズ部１３５の長手方向をレンズ長手方向と略し、これに対してレンズ部１３５の短手方向をレンズ短手方向と略すことがある。

レンズ構造体１３３は、光学シート１３の光線が出射される側（光線出射側）に設けられ、入射光の方向を変える。より具体的には、レンズ構造体１３３は、入射光の方向を光学シート１３の主面（光学シート面）に対して傾斜した方向、つまり光学シート面の法線方向に対して傾斜した方向に変える。そのため、図１（ｃ）に示すように、光源１１からの光が入射される開口部１３２は、レンズ構造体１３３の各レンズ部１３５の光軸からずれた位置に配設されている。

レンズ部１３５が長寸のレンチキュラーレンズである場合には、その光軸は、レンズ長手方向に延在している。従って、この場合の開口部１３２はストライプ状であり、反射体１３１をレンズ短手方向に分離して複数の反射部１３４を構成している。換言すれば、離間した状態で配設された複数の反射部１３４の間隙が開口部１３２として機能する。

次に、本発明に係る照明装置１が光を出射させる動作について説明する。このとき、図１を適宜参照しながら説明する。
光源１１から照射された光は、光学シート１３の開口部１３２を通してレンズ構造体１３３に入射される。これに対して、開口部１３２以外の部分に照射された光は、反射面を構成するハウジング１２の内表面、あるいは光学シート１３の反射体１３１の間で反射される。この反射は何回か繰り返され、その後、この反射された光は、開口部１３２に到達する。開口部１３２に到達した光は、この開口部１３２を介してレンズ構造体１３３に入射される。

このように、入射された光の光軸は、レンズ構造体１３３の光学特性によって一定の方向に揃えられる。具体的には、図１（ｃ）に示すように、レンズ部１３５から出射される光は、開口部１３２の光軸からのずれ幅に応じて、光学シート面に対して傾斜した方向に光を出射する。すなわち、出射光と光学シート面との傾斜角θは、開口部１３２の光軸からの距離に応じて決定される。これによって、光学シート１３から出射される光線を、光学シート面に対して垂直な方向からずれた角度に揃えることができる。

以上のように、本発明に係る照明装置１では、光学シート１３の開口部１３２がレンズ部１３５の光軸からずれた位置に設けられている。このずれ位置を適宜設定することによって、レンズ部１３５からの出射光を光学シート面の垂直方向に対してずれた方向に揃えることができる。それ故、照明装置１の光指向性を容易に向上させることができ、設計自由度を拡大することが可能となる。これによって、液晶表示装置のように視野角制限が必要な用途等、照明装置１の用途に応じて、出射光を揃える向きを容易に変更することができる。

さらに、ハウジング１２内で光学シート１３の開口部１３２以外の部分が反射特性を有する。そのため、光源１１が供給する光は、ハウジング１２内部で乱反射し、光学シート１３の開口部１３２から出射される。特に、ハウジング１２の内表面が実質的に反射面を構成し、光学シート１３の反射体１３１が可視光を８０％以上反射する。それ故、ハウジング１２内部における光吸収量を低減することができるので、出射光のロスを抑制することが可能となる。従って、出射される光束が増加するので、光源１１が供給する光の利用効率を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、光出射口１２０に１枚の光学シート１３のみが用いられているが、これに限られない。例えば、光学シート１３の光入射側に市販の拡散板に設けたり、光出射側に散乱シートを設けたりする等、他の光学シートを複数枚用いることができる。また、上記のハウジング１２の内側表面、光学シート１３表面とは、光学的な表面を意味し、これらに配設された反射部材の表面に透明な保護膜等が設けられた場合も含む。

発明の実施の形態２．
発明の実施の形態２においては、本発明にかかる光学シートの他の形態について説明する。具体的には、本実施形態２の光学シートは、レンズ構造体の形状が実施形態１のレンズ構造体の形状と異なる構成を有し、各レンズ部の間隔が広げられた光学シートである。
図２を用いて、本実施形態２における光学シートの構成について具体的に説明する。図２の側面模式図に、本発明に係る光学シートの他の一例が示されている。

図２に示すように、本実施形態２における光学シート２３のレンズ構造体２３３は、複数のレンズ部２３５に加え、複数の平坦部２３６を有する。平坦部２３６は、レンズ部２３５と異なり、実質的にレンズ効果を有しない非レンズ部の一例である。この平坦部２３６は、光学シート２３に入射した光を全反射させる反射面を構成している。従って、平坦部２３６は、入射光が出射するのを防ぐ機能を有する。これら複数の平坦部２３６は、各レンズ部２３５の間に配設され、複数のレンズ部２３５を連結している。
ここで、非レンズ部は、レンズ効果が全くない部位のみならず、レンズ効果が小さい部位を含み、無視できる程度にしか光を出射しない部位を含む。従って、平坦部２３６は、レンズ効果の小さい面、レンズ効果の全くない平面や平面に近い面でもよく、レンズ効果が多少あるとしても一般的に平面と考えることができる面も含む。

図２において、本実施形態２の光学シート２３では、レンズ構造体２３３にレンズピッチは、図１（ｂ）に示された実施形態１の光学シート１３におけるレンズピッチよりも大きい。これにともない、光学シート２３の端部間距離は、光学シート１３の端部間距離よりも大きい。これらに対して、光学シート１３，２３それぞれの開口部１３２，２３２の開口幅、すなわち離間した反射部１３４，２３４の間の距離は同じである。
ここで、光学シート１３の端部間距離とは、レンズ部１３５端部から反射部１３４端部までの距離のことであり、レンズ部１３５のレンズ端部から反射部１３４と開口部１３２との境界部分までの距離を示す。また、光学シート２３の端部間距離もまた、光学シート１３と同様に、レンズ部２３５端部から反射部２３４端部までの距離を示す。

以上のように、光学シート２３における端部間距離を光学シート１３における端部間距離よりも大きくする。詳細には、開口部２３２の開口幅を開口部１３２の開口幅と同じにした状態で、レンズ構造体２３３のレンズピッチをレンズ構造体１３３のレンズピッチよりも大きくする。これによって、レンズ部２３５間の間隔を広げることができる。それ故、光学シート２３では、所定の開口部３３２から入射された光は、平坦部３３６に到達して反射するが、隣のレンズ部３３５に入射することはない。これによって、各レンズ部２３５間の平坦部２３６が各レンズ部２３５の外側から光が出射するのを防ぐ。従って、光学シート２３に対して傾いた所定の角度の方向にだけ光線を揃え、この傾いた角度の方向の光指向性をより一層向上させることができ、視野角制限が必要な用途に対応することができる。

さらに、本実施形態２における光学シート２３は、微小レンズに対応することができる。
例えば、実施形態１の光学シート１３で、レンズ部１３５の形状を変えることによって、レンズ部１３５間のレンズピッチを大きくすることができる。これによって、隣接したレンズ部１３５に所定のレンズ部１３５に入射する光が入射するのを防ぐことが可能である。レンズ形状がある程度以上大きい場合には、このようにレンズピッチを広げて反射部２３４の間隔を離すことによって。上記課題を解消できる。しかし、レンズ形状が小さい場合には、端部間距離を離すことは製造上の観点から難しくなる。
具体的には、図１に示すように、各レンズ部１３５が互いに接した状態で端部間距離に対してレンズピッチを大きくすると、レンズ部１３５同士が接触する部分におけるレンズ部１３５同士がなす角度が鋭角に切れ込まれた形状となる。このようなレンズ部１３５を機械加工によって作製する場合には、ある程度以上に尖った鋭角部分は簡単に変形する。そのために、レンズ形状が小さい場合には、作製が困難となる。また、レーザー等の光線を用いて作製する場合にも同様であり、鋭角部分を作製することが難しい。

このように、レンズ形状を変えてレンズピッチを広げることは、レンズの大きさが小さくなった場合に対応することができない。これに対して、本実施形態２の光学シート２３においては、端部間距離に対してレンズピッチを広げ、それとともに、平坦部２３６とレンズ部２３５とが接触する部分が鋭角とならないように、その接触部分の角度を広げる。これによって、微小レンズを有するレンズ構造体２３３を作製することが可能となる。従って、本実施形態２の光学シート２３は、光指向性を向上させ、かつ微小レンズ構造に容易に対応することができる。

発明の実施の形態３．
発明の実施の形態３においては、本発明にかかる光学シートの他の形態について説明する。具体的には、本実施形態３の光学シートは、実施形態２の光学シート２３における開口部２３２の形状が異なる構成を有する。
図３を用いて、本実施形態３における光学シートの構成について具体的に説明する。図３の側面模式図に、本発明に係る光学シートの他の一例が示されている。

図３に示すように、本実施形態３の光学シート３３は、開口部３３２，３４２，３５２を有し、これら開口部３３２，３４２，３５２は、レンズ長手方向に延在している。より詳細には、開口部３３２は、レンズ部２３５の光軸に配設され、開口部３４２，３５２はそれぞれ、開口部３３２の両脇に（レンズ短手方向に）ずれた位置で配設されている。

本実施形態３の光学シート３３では、反射体３３１は複数種の反射部３３５，３４５，３５５を有し、これら反射部３３５，３４５，３５５は、開口部３４２，３５２によって分離されている。詳細には、反射部３３５は開口部３３２，３４２の間に配設され、反射部３４５は開口部３３２，３５２の間に配設されている。反射部３５５は、開口部３５２と、隣接したレンズ部２３５側の開口部３４２との間に配設されている。また、図３においては、開口部３５２は、実施形態２の光学シート２３における開口部２３２と同じ位置に配設されている。

このように、本実施形態３の光学シート３３では、３つの開口部３３２，３４２，３５２がレンズ短手方向に繰り返し配列されている。照明装置１の輝度特性は、これら開口部３３２，３４２，３５２による輝度特性を足し合わせた輝度特性となる。詳細には、開口部３３２がレンズ部２３５の光軸に配設されているので、開口部３３２から入射した光は、光学シート面の垂直方向に指向性が高い出射光となる。開口部３５２から入射した光は、図２に示された光学シート面に傾斜した方向に指向性が高い光としてレンズ部２３５から出射される。これに対して、開口部３４２から入射した光は、開口部３５２からの出射光を光軸に対して線対称な傾斜した方向に指向性が高い光としてレンズ部２３５から出射される。これら開口部３３２，３４２，３５２それぞれによって、照明装置１の正面の輝度、正面に対して左右の両側に傾斜した方向の輝度が高くなる。従って、開口部３３２，３４２，３５２の配設位置を変えることによって、照明装置１の正面から所定の角度の方向までの輝度を高くすることができ、高い光指向性の方向を容易に変えることが可能となる。

発明の実施の形態４．
実施形態１〜３における光学シート１３，２３，３３では、各開口部が平面視ストライプ状の形状を有していたが、これに限らず、開口部の形状を他の形状とすることができる。以下、図４〜８を用いて、光学シートの開口部の形状について具体的に説明する。
図４に、本実施形態にける光学シートの他の一例が示されている。この図４において、（ａ）はＡ−Ａ'断面図、（ｂ）は平面図である。なお、図４においては、光学シート２３のレンズ構造体２３３が用いられているが、これに限らず、光学シート１３のレンズ構造体１３３を用いても同様である。

図４に示すように、実施形態３における光学シート３３では開口部３３３，３４３，３５３が３列配設されているが、光学シート４１の開口部４１１，４１２を２列配列するだけでもよい。詳細には、実施形態３の光学シート３３において、レンズ部２３５の光軸に配設された開口部３３２を取り除くことができる。すなわち、２列の開口部４１１，４１２は、レンズ部２３５の光軸からずれた位置に配設することができる。具体的には、これら開口部４１１，４１２は、実施形態３の光学シート３３の開口部３３４，３３５と同じ位置に配設される。

このように、開口部４１１，４１２が２列配列された場合には、照明装置１の正面方向に観察して左右（レンズ短手方向）に所定の角度だけ開いた方向の輝度を容易に高めることができる。また、開口部４１１，４１２から入射した光は、レンズ部２３５を通って、照明装置１の正面方向で干渉するので、この正面方向の輝度も確保することが可能である。従って、上記の光学シート４１においては、照明装置１の正面方向に対して左右に所定の角度だけ開いた方向の間で視野角を制限することができ、特にその外縁部分の輝度を高めることができる。

図５に、本実施形態にける光学シートの他の一例が示されている。この図５において、（ａ）はＢ−Ｂ'断面図、（ｂ）は平面図である。なお、図５においては、光学シート１３のレンズ構造体１３３が用いられているが、これに限らず、光学シート２３のレンズ構造体２３３を用いても同様である。
図５に示すように、光学シート４２の開口部４２１は、レンズ短手方向に波型状に曲がった形状を有する。換言すれば、この開口部４２１は、レンズ長手方向に沿って繰り返し鎖状に連結されたＳ字状の形状を有する。詳細には、開口部４２１は、レンズ部１３５の光軸からレンズ短手方向側に交互にずれた位置に配設されたような形状を有する。従って、レンズ部１３５の光軸に配設された開口部４２１のレンズ長手方向にそれぞれ、この光軸からずれた位置に開口部４２１の他の部分が配設されている。

この光学シート４２においては、出射光の輝度特性は、この開口部４２１の形状に従ってレンズ長手方向に波型状に分布する。より詳細には、出射光の輝度は、開口部４２１の光軸から右に最も離れた部分から光軸に配置された部分までの間、右方に所定の角度だけ開いた方向に高い状態から正面方向が高い状態へと連続して変化する。出射角の輝度はさらに、開口部４２１の光軸に配置された部分から左に最も離れた部分までの間、正面方向が高い状態から左方に所定の角度だけ開いた方向に高い状態へと連続して変化する。従って、出射光の輝度は、レンズ長手方向に沿って、右方に所定の角度だけ開いた方向が高い状態から左方に所定の角度だけ開いた方向が高い状態へと正面位置を挟んで徐々に変化する。

このように、開口部４２１の平面視形状を変えることによって、出射光の輝度を容易に変えることができる。また、出射光の全体における輝度特性は、この波型状の輝度特性をレンズ長手方向に足し合わせた輝度特性となるので、全体として、照明装置１の正面方向に対して左右に所定の角度だけ開いた方向の輝度を容易に高めることができる。これによって、図４に示された光学シート４１による効果と同様の効果を得ることができる。

図６に、本実施形態にける光学シートの他の一例が示されている。この図６において、（ａ）はＣ−Ｃ'断面図、（ｂ）は平面図である。なお、図６においては、光学シート２３のレンズ構造体２３３が用いられているが、これに限らず、光学シート１３のレンズ構造体１３３を用いても同様である。
図６に示す光学シート４３の開口部４３１は、上記光学シート４２の開口部４２１が滑らかな波状の形状を有するのに対して、角張った波状の形状を有する。すなわち、開口部４３１は、レンズ短手方向に階段状に凹凸した形状を有する。詳細には、開口部４３１は、レンズ部２３５の光軸に沿ってストライプ状に配設された開口部分に、レンズ長手方向に沿って交互に配列され、レンズ短手方向に突出した突出部分が連結された形状を有する。具体的には、開口部４３１は、レンズ部２３５の光軸に沿って配設された開口部分の両脇に、レンズ長手方向に沿って交互に矩形状の開口部分が連結された形状を有する。従って、レンズ部２３５の光軸に沿って配設された開口部４３１のレンズ長手方向にそれぞれ、この光軸からずれた位置に開口部４３１の他の部分が配設されている。

この光学シート４３においては、出射光の輝度特性は、この開口部４３１の形状に従ってレンズ長手方向に階段状に分布する。従って、光学シート４２と同様に、出射光の輝度は、レンズ長手方向に沿って、右方に所定の角度だけ開いた方向が高い状態から左方に所定の角度だけ開いた方向が高い状態へと正面位置を挟んで段階的に変化する。
このように、開口部４３１の平面視形状を変えることによって、出射光の輝度を容易に変えることができる。また、出射光の全体における輝度特性は、この階段状の輝度特性をレンズ長手方向に足し合わせた輝度特性となるので、全体として、照明装置１の正面方向に対して左右に所定の角度だけ開いた方向の輝度を容易に高めることができる。これによって、図５に示された光学シート４１による効果と同様の効果を得ることができる。

図７に、本実施形態にける光学シートの他の一例が示されている。この図７において、（ａ）はＤ−Ｄ'断面図、（ｂ）は平面図である。なお、図７においては、光学シート２３のレンズ構造体２３３が用いられているが、これに限らず、光学シート１３のレンズ構造体１３３を用いても同様である。
図７に示す光学シート４４の開口部４４１は、上記光学シート４３の開口部４３１からレンズ部２３５の光軸に開口された開口部を取り除いた形状を有する。詳細には、開口部４４１は、レンズ部２３５の光軸を挟んで、千鳥足状に複数配置されている。具体的には、開口部４４１は矩形状の形状を有し、これら開口部４４１は、レンズ長手方向に沿って交互に両側に配列された形状を有する。従って、レンズ部２３５の光軸に沿って配設された開口部４３１のレンズ長手方向にそれぞれ、この光軸からずれた位置に開口部４３１の他の部分が配設されている。

この光学シート４３においてもまた、光学シート４２と同様に、出射光の輝度特性は、この開口部４３１の形状に従ってレンズ長手方向に階段状に分布する。従って、光学シート４２と同様に、出射光の輝度は、レンズ長手方向に沿って、右方に所定の角度だけ開いた方向が高い状態から左方に所定の角度だけ開いた方向が高い状態へと正面位置を挟んで段階的に変化する。従って、光学シート４２と同様の効果を得ることができる。

発明の実施の形態５．
実施形態１〜４におけるレンズ部は長寸のレンチキュラーレンズであるが、本発明は、マイクロレンズにも適用することができる。発明の実施の形態４では、実施形態１における光学シート１３のレンズ部１３５をマイクロレンズにした場合について説明する。
図８に、本実施形態５の光学シートにおけるレンズ構造体５１３の一構成例が示されている。図８（ａ）は、その斜視模式図、図８（ｂ）は、その上面模式図、図８（ｃ）は、その側面模式図である。図８に示すように、光学シート５１のレンズ構造体５１３は、マトリクス状に配列された複数のレンズ部５１５を有する。すなわち、光学シート５１は、複数のレンズ部５１５がマイクロレンズアレイから構成されたマイクロレンズアレイシートである。複数のレンズ部５１５同士は、互いに直接接触した状態で連結され、各レンズ部５１５間の谷部が鋭く切れ込んだように連結されている。

図９（ａ），（ｂ）に、マイクロレンズアレイシートである光学シート５１が示され、図９（ａ）は、その平面模式図、図９（ｂ）は、そのＥ−Ｅ'断面図である。図９に示すように、光学シート５１の反射体５１１は、光学シート５１背面一体に形成されている。光学シート５１の開口部５１２は、マイクロレンズであるレンズ部５１５の光軸周辺に複数形成されている。そのため、複数の開口部５１２は、マトリクス状に点在している。従って、実施形態１においては反射体１３１が複数のレンズ部１３５から構成されたのに対して、本実施形態５における反射体５１１は一体に連結されている。換言すれば、本実施形態５の反射体５１１は単数の反射部５１１から構成されている。また、図９（ａ）に示すように、各開口部５１２は、平面視ドーナツ状の形状を有する。従って、図９（ｂ）に示すように、断面視した場合には、反射体５１１は、実施形態１と同様に、光軸を挟んで配設されている。

また、図９（ｃ）、（ｄ）に、マイクロレンズシートに適用した光学シート５２における開口部の他の形状が示されている。図９（ｃ）は、その平面模式図、図９（ｄ）は、そのＦ−Ｆ'断面図である。図９（ｃ）、（ｄ）に示された光学シート５３においては、開口部５３２は、上記の開口部５１２を不連続な複数の開口部から構成したものであり、上記のドーナツ状の開口部５１２が点状に分断された形状を有する。
このように、マイクロレンズアレイシートである光学シート５１の背面に開口部５１２、反射体５１１を形成することができる。この場合であっても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

発明の実施の形態６．
実施形態５では、実施形態１における光学シート１３のレンズ部１３５をマイクロレンズにした場合について説明したが、発明の実施の形態５では、実施形態２における光学シート２３のレンズ部２３５をマイクロレンズにした場合について説明する。
図１０に、本実施形態６の光学シート５２におけるレンズ構造体５２３の一構成例が示されている。図１０は、このレンズ構造体５２３の三面図である。図１０に示すように、光学シート５２のレンズ構造体５２３は、複数のレンズ部５２５に加え、実施形態２と同様に、非レンズ部の一例である複数の平坦部５２６を有する。これら複数の平坦部５２６は、各レンズ部５２５の間に配設され、複数のレンズ部５２５を連結している。

図１１に、マイクロレンズアレイシートである光学シート５２が示され、図１１は、この光学シート５２の三面図である。図１１に示すように、本実施形態６のおいても、開口部５２２は、反射体５２１にドーナツ状に形成され、レンズ部５２５の焦点付近に配設されている。
このように、各レンズ部５２５間に平坦部５２６が形成されたマイクロレンズアレイシートである光学シート５２背面に開口部５２２、反射体５２１を形成することができる。この場合であっても、実施形態２と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態６は、実施形態２に限らず、実施形態３，４に適応することができ、この場合にも実施形態２と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態の照明装置は、ハウジングと光学シートとが物理的に分離可能な構成であるが、物理的に一体構成であってもよい。すなわち、光源を収納可能な内部が中空のハウジングの光出射口に複数のレンズを設け、複数のレンズの配置位置に応じて、ハウジング内部に複数の反射部、開口部を配設することができる。
以下、本発明に係る照明装置の実施例について詳細に説明する。また以下においては、実施例１〜３について説明した後、これら実施例１〜３の比較対照となる比較例について説明する。

実施例１．
本実施例１で作製した光学シートは実施形態３の一実施例である。具体的には、まず、ホットエンボス法によって、図６に示す構造のレンチキュラーレンズシートを光学シート３３として作製した。成形材料として屈折率１．５のアクリルを用いて、レンチキュラーレンズ（レンズ部３３５）の曲率半径を４５μｍ、レンズ頂点位置からシート裏面までの厚さを１２０μｍとした。隣接するレンチキュラーレンズ（レンズ部３３５）の間に平坦な部分（平坦部３３６）を設け、この平坦面の幅を変えた数種類の試料を作製した。

この光学シート３３の裏面（平滑面）に、反射金属をスパッタリング成膜し、フォトリソグラフィー法によって直線線分を並べた形状の開口部３３２を形成した。これによって、光学シート３３の背面に反射体３３１を形成した。反射金属として炭酸マグネシウム、銀、アルミ、クロム、ニッケル等の異なる反射率の材料を用い、スパッタリングすることによって反射率の異なる試料を作製した。また、ハウジング１２内面についても、同様の反射材料をスパッタリングして反射率の異なる試料を作製した。この光学シート３３をハウジング１２の光出射口１２０に取付けて照明装置１を作製し、その輝度特性を測定した。

この作製した照明装置１の輝度の視野角依存性が図１３に示されている。図１３においては、実線で示されたグラフが実施例１における輝度特性の測定結果であり、破線で示されたグラフが後述する比較例１における輝度特性の測定結果である。また、図１３においては、後述する比較例１のピーク輝度強度を１としたときの相対輝度が示されている。
図１３に示すように、実施例１の光学シート１３と比較例の従来の光学シートと比べると、実施例１の正面（角度０°）輝度が非常に狭い角度範囲で急激に強くなっていることが分かる。従って、本発明に係る光学シート１３を用いることによって、正面方向の指向性を高めることができた。

実施例２．
本実施例２においては、図４に示された光学シート３３を作製した。具体的には、実施例１におけるレンチキュラーレンズシートを作製し、これに２本並設された直線線分状の開口部４１１，４１２を設けた。このとき、出射光が光学シート面に対して約１５°傾いた方向に出射するような位置に開口部４１１，４１２を形成した。この光学シート３３をハウジング１２の光出射口１２０に取付けて照明装置１を作製し、その輝度特性を測定した。

この作製した照明装置１の輝度の視野角依存性が図１４に示されている。図１４においては、実線で示されたグラフが実施例２における輝度特性の測定結果であり、破線で示されたグラフが後述する比較例１における輝度特性の測定結果である。また、図１４においては、後述する比較例１のピーク輝度強度を１としたときの相対輝度が示されている。
図１４に示すように、開口部４１１，４１２の位置をレンズ部１３５の光軸からずらすことによって、集光される角度が変化することが分かる。具体的には、正面から±１５°ずれた位置の輝度が高くなっていることが分かる。このように、開口部１３２の位置を変えることにより、集光する角度範囲を任意に制御することが可能であることが分かる。

実施例３．
本実施例３で作製した光学シートは実施形態３の一実施例である。具体的には、まず、ホットエンボス法によって、図５に示す構造のレンチキュラーレンズシートを光学シート４２として作製した。成型材料としては屈折率１．５のアクリルを用いて、レンチキュラーレンズ（レンズ部４２３）の曲率半径を５０μｍ、レンズ頂点位置からシート裏面までの厚さを１２０μｍとした。隣接するレンチキュラーレンズ（レンズ部４２３）の間に平坦な部分（平坦部２３６）を設け、この平坦面の幅を変えた数種類の試料を作製した。

この光学シート４２の裏面（平滑面）に、銀をスパッタリング成膜し、フォトリソグラフィー法によって開口部４２１を形成した。これによって、光学シート４２の背面に反射体１３１を形成した。開口部４２１の形状は、波状として、開口幅を１０μｍとした。レンチキュラーレンズ（レンズ部４２３）の光軸に、開口部４２１を設け、光学シート４２を作製した。この光学シート４２をハウジング１２の光出射口１２０に取付けて照明装置１を作製し、その輝度特性を測定した。

この作製した照明装置１の輝度の視野角依存性が図１５に示されている。図１５においては、実線で示されたグラフが実施例３における輝度特性の測定結果であり、破線で示されたグラフが後述する比較例１における輝度特性の測定結果である。また、図１５においては、後述する比較例１のピーク輝度強度を１としたときの相対輝度が示されている。
図１５に示すように、開口部４１１，４１２の位置をレンズ部４２３の光軸からずらすことによって、集光される角度が変化することが分かる。具体的には、正面方向に加え、正面から±１５°ずれた位置の輝度が高くなっていることが分かる。このように、開口部４２１の位置を変えることにより、集光する角度範囲を任意に制御することが可能であることが分かる。

実施例４．
本実施例４で作製した光学シートは実施形態６の一実施例である。具体的には、まず、ホットエンボス法によって、図１１に示す構造のマイクロレンズアレイシートを光学シート５２として作製した。成型材料としては屈折率１．５のアクリルを用いて、レンズ構造体５２３のマイクロレンズ（レンズ部５２５）の曲率半径を５０μｍ、レンズ頂点位置からシート裏面までの厚さを１２０μｍとした。

この光学シート５２の裏面（平滑面）に、銀をスパッタリング成膜して反射体５２１、開口部５２２を形成する。図１１に示すように、フォトリソグラフィー法によって開口部５２２を形成し、これによって、光学シート５２の背面に反射体５２１を形成した。開口部５２２の形状は、マイクロレンズ（レンズ部５２５）の光軸を中心としたドーナツ状の形状である。このとき、出射光が光学シート面に対して約１５°傾いた方向に出射するような位置に開口部５２２を形成した。この光学シート５２をハウジング１２の光出射口１２０に取付けて照明装置１を作製し、その輝度特性を測定した。

この作製した照明装置１の輝度の視野角依存性が図１６に示されている。図１６においては、実線で示されたグラフが実施例４における輝度特性の測定結果であり、破線で示されたグラフが後述する比較例１における輝度特性の測定結果である。また、図１６においては、後述する比較例１のピーク輝度強度を１としたときの相対輝度が示されている。
図１６に示すように、開口部５２２の位置をレンズ部５２５の光軸からずらすことによって、集光される角度が変化することが分かる。具体的には、正面から±１５°ずれた位置の輝度が高くなっていることが分かる。このように、開口部５２２の位置を変えることにより、集光する角度範囲を任意に制御することが可能であることが分かる。

比較例１．
まず、ホットエンボス法によって、図１２に示す構造の三角柱プリズムシート９３を作製した。成形材料として屈折率１．５のアクリルを用いて、プリズム頂点位置からシート裏面までの厚さを１２０μｍとした。三角柱プリズム９３１の頂角は９０°、レンズピッチは５０μｍとした。この光学シートをハウジングの出射口に取付けて従来の照明装置を作製し、その輝度特性を測定した。
この従来の照明装置の輝度の視野角依存性は、実施例１〜４の測定結果を示す図１３〜１６に示されている。上記の実施例１〜４のように、光学シートの輝度角度分布を開口部の形状によって様々なパターンに制御することができることがわかる。

本発明に係る照明装置の一構成例を示す概略模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す側面模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す側面模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。 本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。 従来の光学シートの一例を示す斜視模式図である。 本発明に係る照明装置の輝度特性の一例を示すグラフである。 本発明に係る照明装置の輝度特性の他の一例を示すグラフである。 本発明に係る照明装置の輝度特性の他の一例を示すグラフである。 本発明に係る照明装置の輝度特性の他の一例を示すグラフである。

符号の説明

１…照明装置、１１…光源、１２…ハウジング、１３…光学シート、
１２０…光出射口、１３１…反射体、１３２…開口部、１３３…レンズ構造体、
１３４…反射部、１３５…レンズ部
２３…光学シート、２３１…反射体、２３２…開口部、２３３…レンズ構造体、
２３４…反射部、２３５…レンズ部
３３…光学シート、３３１…反射体、３３２，３４２，３５２…開口部、
３３３…レンズ構造体、３３５，３４５，３５５…反射部
４１，４２，４３，４４…光学シート、
４１１，４１２，４２１，４３１，４４１…開口部、
５１，５２，５３…光学シート、５１１，５２１，５３１…反射体、
５１２，５２２，５３２…開口部、５１３，５２３…レンズ構造体、
５１５，５２５…レンズ部
９３…三角柱プリズムシート、９３１…三角柱プリズム

Claims (11)

1. 光を出射する光源と、
   当該光源を収納し、前記光源からの光を出射する出射口が設けられたハウジングと、
   前記出射口に配設された光学シートとを有する照明装置であって、
   前記光学シートは、
   前記光の出射側に配設され、前記光源から入射された光を互いに平行に揃えるレンズ構造体と、
   前記光の入射側に配設され、前記光源から出射された光を反射する反射体と、
   当該反射体に開口され、前記光源から入射された光を透過する複数の光透過開口部とを有し、
   当該光透過開口部は、前記レンズ構造体の光軸からずれた位置に配設されており、
   前記光源から入射された光は、前記複数のレンズ部のうち、少なくともその一つに対して前記複数の光透過開口部を通して入射される照明装置。
2. 前記レンズ構造体は、複数のレンズ部を有し、
   前記光透過開口部は、前記レンズ構造体の光軸から前記複数のレンズ部間の距離よりも小さな幅だけずれた位置に形成されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記レンズ部は、前記光軸が直線状に延在した長寸のレンチキュラーレンズであり、
   前記光透過開口部は、前記レンチキュラーレンズの長手方向に沿って延在したストライプ状に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記レンズ部は、前記光軸が直線状に延在した長寸のレンチキュラーレンズであり、
   前記光透過開口部は、前記レンチキュラーレンズの光軸を中心線として波状に開口されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
5. 前記レンズ部は、前記光軸が直線状に延在した長寸のレンチキュラーレンズであり、
   前記光透過開口部は、前記レンチキュラーレンズの光軸に沿って直線状に並設された複数の開口部分を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
6. 前記レンズ部は、マイクロレンズアレイであり、
   前記光透過開口部は、点在した状態で前記反射体に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
7. 前記光軸からずれた位置に配設された光透過開口部は、第１の光透過開口部であって、
   前記光学シートは、前記第１の光透過開口部と異なって、前記レンズ構造体の光軸上に形成された第２の光透過開口部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の照明装置。
8. 前記レンズ構造体は、前記複数のレンズ部の間に配設され、前記レンズ部によるレンズ効果よりも小さなレンズ効果を有する複数の非レンズ部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の照明装置。
9. 前記非レンズ部は、前記光学シートのシート面に平行な平坦面であり、
   前記複数のレンズ部は、複数の前記平坦面を介して連結されることを特徴とする請求項８記載の照明装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の照明装置を備えた表示装置。
11. 前記照明装置がバックライトとして用いられた液晶表示装置であることを特徴とする請求項１０記載の表示装置。

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