JP2000011723A - 面状照明装置 - Google Patents

面状照明装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐衝撃性を向上して破損を防止することによ
って取扱性を良くし、低電圧で点灯させることによっ
て、インバータのような点灯装置を不要にすると共に安
全面での配慮を不要とする光源を用いた面状照明装置を
提供する。 【解決手段】 本発明の面状照明装置１は、透明基板２
の側端面３に沿って近接配置する直線状の透明材料から
なる導光体１３と、導光体１３の端部１４に配置される
点状光源１２とで構成される光源１１を使用する。点状
光源１２からの発光光線が導光体１３に進入し、樹脂基
板２に対向する面１８から放出する光線が、透明基板２
に進入することにより、全体として線状の光源となる。
したがって、従来光源として使用されていた蛍光ランプ
を使用しないので、耐衝撃性が向上し、さらに低電圧で
点灯可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、看板や各種反射型
表示装置等の前面照明手段に用いられる面状照明装置に
関するものであり、特に、液晶表示装置の照明手段とし
て用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】低消費電力で動作する液晶表示装置は、
薄型、軽量等の特徴があるので、主にコンピュータ用途
を中心とした表示装置としての需要が増大している。液
晶表示装置の構成部材である液晶は、自ら発光しないた
め、ブラウン管等の発光型素子と異なり、画像を観察す
るための照明手段が必要である。特に、近年の薄型化の
要求の中では、液晶表示装置を照射するための照明手段
として、薄板状のサイドライト方式（導光板方式）の面
状照明装置を使用することが多い。
【０００３】以下、図１５に基づいて、サイドライト方
式の面状照明装置２１の構成を説明する。２２は、面状
照明装置の光源として用いる冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）
または熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）等の直線状の光源ラン
プである。透光性の高い材料で形成される透明基板２３
は、断面形状ほぼ矩形の薄板状であり、その一側端面２
４に沿って光源ランプ２２が所定間隔をおいて配置され
る。なお、透明基板２３は、軽量化を図る目的で、光源
ランプ２２が配置される一側端面２４から遠ざかるにし
たがって、その板厚が徐々に薄くなる、いわゆる楔形に
形成されるものもある。
【０００４】光源ランプ２２の周面において、一側端面
２４と対向しない部分には、フィルムに銀等を蒸着して
形成されるランプリフレクタ２５を配置している。この
ようにランプリフレクタ２５を設けることによって、光
源ランプ２２の発光光線の多くは、一側端面２４から透
明基板２３の内部に進入することが可能となる。さら
に、光の漏れを防止するために、透明基板２２の一側端
面２４以外の側面（図１５には一側端面２４の対向面で
ある側端面２６のみ図示）には、反射テープ等からなる
反射材２７が付加されている。
【０００５】透明基板２３には、光源ランプ２２からの
距離に左右されることなく面状光源装置の画面を均一に
発光させるために、その裏面２８（図１５の下方）に光
散乱パターン２９（詳細は後述）が形成され、さらに、
その下方には反射板３０が裏面２８全面を覆うように配
置されている。反射板３０は、透明基板２３の裏面２８
から出射しようとする光線を反射させて透明基板２３の
表面３１（図１６の上方）へ進行させる。
【０００６】さらに、面状光源装置２１には、透明基板
２３の表面３１全面を覆うように拡散板３２を設けてい
る。これは、透明基板２３内を進行して表面３１から出
射する光線の多くが光散乱パターン２９で反射すること
に起因して、光散乱パターン２９のパターン柄のみが輝
いて観察される現象（いわゆるドットイメージ）を除去
するために、拡散板３２を配置することによって、拡散
板３２を透過中に光を重ね合わせる（すなわち、拡散さ
せる）ことで、光線の密度および出射分布をほぼ均一に
させて、画面上の均一発光を行うために配置される。
【０００７】図１６にそのパターン柄が示される光散乱
パターン２９は、例えば特開平５−１３４２５１号に開
示されているように、光源ランプ２２が配置されている
一側端面２４からその対向面である側端面２６に向かう
につれて、ドットの径が徐々に大きくなるように形成さ
れている。光散乱パターン２９は、光拡散反射物質を含
んだ媒体を透明基板２３の裏面２８にスクリーン印刷方
式で直接塗布されることによって形成される。
【０００８】このように、光散乱パターン２９は、その
場所により単位面積当たりに、光拡散反射物質を含んだ
媒体が占める割合（以下、単位面積当たりに所定物質が
占める割合を「面積密度」という）を変化させて形成さ
れることによって、光散乱パターン２９で反射して表面
３１から放出する光線量を変化させる。すなわち、光線
は光源ランプ２２に近いほど輝度が高くなるので、面状
の均一発光を実現するために、光源ランプ２２から遠く
なるにしたがって光散乱パターン２９の面積密度が大き
くなるように形成することによって、光源ランプ２２か
ら離間するほど表面３１側に反射する光線量が多くなる
ので、光源ランプ２２からの距離と光散乱パターン２９
で反射する光線量とのバランスを考慮して、全体として
均一に発光するようにしている。ここで、光散乱パター
ン２９は図１６において、断面ではないが判りやすいよ
うに斜線を施している。
【０００９】上述の光散乱パターン２９は、光拡散反射
物質を含んだ媒体を透明基板２３の裏面２８に塗布する
構成としたが、光線の反射量を多くする機能を有するも
のであればよいので、例えば特開平９−３３９２３号に
開示されるように、透明基板２３の裏面２８に微小な凹
凸面を直接形成して、その凹凸面によって光線を拡散・
反射させるようにしたものもある。
【００１０】さらに、液晶表示装置の照明手段として、
特に反射型液晶表示装置の補助照明装置として使用され
る、上述の面状照明装置２１とは異なる照明装置の構成
を以下に説明する。反射型液晶表示装置は、周囲が明る
い環境の場合には、その周囲光を照明光として使用して
画面を照射できる構成であるため、内部に照明手段が不
要ではあるものの、周囲が比較的暗い環境では画像が観
察しにくくなるという不具合を生じるので補助照明装置
が必要である。このような反射型液晶素子の好適な補助
照明手段として、特願平９−３４７６４８号において、
反射型液晶素子の前面（画面側）に配置される面状照明
装置が開示されている。
【００１１】図１７に示すこの種の面状照明装置１’
は、上述の構成の反射型液晶素子Ｌの観察面Ｆを覆うよ
うに配置されて使用されるものであり、その構成は、図
１７および図１８に示すように、透光性の高い材料で断
面矩形状に形成された平板状の透明基板２の一側端面３
に近接するように直線状の光源ランプ４が配置されてい
る。光源ランプ４は、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）または
熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）等が用いられる。また、透明
基板２としては、軽量化を図る目的で、光源ランプ４が
配置される一側端面３から遠ざかるにしたがって、その
板厚が徐々に薄くなる、いわゆる楔形にものを使用して
いるものもある。
【００１２】ここで、図１７において反射型液晶素子Ｌ
に当接する透明基板２の一面（図１８の下方）を下面５
とし、その反対面（図１８の上方）である観察面（画
面）側を上面（表面）６とする。
【００１３】透明基板２の上面６には、光反射パターン
７が形成されている。光反射パターン７は、断面形状ほ
ぼ三角形の多数の溝部８及び溝部８に隣接する平坦部９
とで構成される。光反射パターン７は、図１８に示すよ
うに、光源ランプ４からの距離に左右されることなく透
明基板２の何れの位置においても明るさがほぼ均一にな
るように、溝８の形成される間隔が場所によって異なっ
ている。すなわち、平坦部９の幅（占有面積）に対する
溝部８の幅（占有面積）の比率は、透明基板２の一側端
面３から遠ざかるに従って徐々に大きくなるように設定
されている。
【００１４】このような補助照明としての面状照明装置
１’を反射型液晶素子Ｌに付加すると、光源ランプ４か
らの発光光線は、透明基板２の一側端面３から透明基板
２の内部へ入射して、その内部で反射・屈折を繰り返し
ながら対向面１０へ向かって進行する間に、少しづつ透
明基板２の下面５から出射することによって、透明基板
２に密接して配置されている反射型液晶素子Ｌを照射す
る。さらに、透明基板２には光反射パターン７を形成し
ていることから、下面５からの出射光の量をほぼ均一な
分布とすることができる。
【００１５】なお、図１７および図１８において図示省
略しているが、光源ランプ４および一側端面３の周面
は、フィルム状の反射部材で覆っているので、光線の結
合効率を高めることができる。さらに、一側端面３以外
の透明基板２の側面も反射部材で覆うことにより、光線
が側端面から射出してしまうことを防止するので、透明
基板２の下面５からの照明光量を増加させることができ
る。特に、一側端面３の対向面１０においては、他の２
側面と比較して光線の射出量が多いため、反射部材で覆
うことが望ましい。
【００１６】また、光反射パターン７の溝部８の形状に
応じて光の反射角度が変化することにより、透明基板２
の下面５からの光線の出射方向が変化するから、下面５
に対して垂直な方向（すなわち正面方向）に多くの光線
が出射するように、溝部８の形状は適宜設定可能であ
る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述した液晶
表示装置（反射型液晶素子Ｌも含む）の照射手段として
の面状照明装置２１，１’は、いずれも光源として、冷
陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）または熱陰極蛍光管（ＨＣＦ
Ｌ）等が用いられているため、以下に示す問題がある。
【００１８】すなわち、近年の装置の薄型化のニーズに
答えるべく、光源ランプ４，２２として使用される上記
蛍光管は、極端にその径を小さくして形成される傾向に
あり、これに伴って、小さな衝撃によっても破損してし
まう場合があるので、その取扱いに慎重をきさなければ
ならない。
【００１９】さらに、光源ランプ４，２２として使用さ
れる蛍光管を発光させるためには、一般的に数百〜１０
００Ｖ以上の高電圧が必要であるため、蛍光管は、いわ
ゆるインバータと呼ばれる複雑な点灯回路を備えてい
る。このため、インバータを設置するスペースを必ず確
保しなければならず、薄型および軽量化のニーズの中で
は、このインバータ設置スペースを可能な限り縮小化し
たいという要望が高まっている。また、高電圧に対する
安全面での煩雑な対策を必要とするという問題もある。
【００２０】このような問題点を有する蛍光管（線状光
源）を光源ランプ４，２２として使用する代わりに、例
えば電球や発光ダイオードのような点状光源を使用する
ことによって、上記問題を解決可能であるが、上記従来
の面状照明装置２１，１’の光源ランプ４，２２の配置
位置に、点状光源を単に配置するだけでは、該点状光源
の近傍のみが明るくなり、面状の均一発光を実現できな
いという問題を生じる。
【００２１】したがって本発明は、上記問題点を解決す
るべく、耐衝撃性を向上させて破損を防止することによ
って取扱性を良くし、低電圧で点灯させることによっ
て、インバータのような点灯装置や、安全面での配慮を
不要とする光源ランプを用いることによって、面状の均
一発光を実現できる面状照明装置を提供することにあ
る。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明では、透光性材料か
らなる透明基板の側面付近に直線状の光源を近接配置し
たサイドライト方式の面状照明装置において、前記光源
は、前記透明基板の少なくとも一面以上の側端面付近に
沿って近接配置される直線状の透明材料からなる導光体
と、該導光体の少なくとも一端部に配置される点状光源
とで構成されることを特徴とする。
【００２３】請求項２記載の発明では、導光体と樹脂基
板の間を部分的に連結して一体化したことを特徴とす
る。
【００２４】請求項３記載の発明では、導光体は、点状
光源から遠ざかるにしたがって断面積が減少することを
特徴とする。
【００２５】請求項４記載の発明では、導光体は、断面
形状ほぼ四角形であることを特徴とする。
【００２６】請求項５記載の発明では、導光体は、断面
形状ほぼ円形であることを特徴とする。
【００２７】請求項６記載の発明では、導光体には、樹
脂基板に対向する面およびその対向面のうち少なくとも
一方に光路変換手段を設けたことを特徴とする。
【００２８】請求項７記載の発明では、光路変換手段
は、微小な凹凸面からなる光散乱部と平坦面とで構成さ
れることを特徴とする。
【００２９】請求項８記載の発明では、光路変換手段
は、白色または乳白色の塗料を部分的に塗布した光散乱
部を形成した構成であることを特徴とする。
【００３０】請求項９記載の発明では、光路変換手段
は、溝からなる光散乱部と平坦部を連続的に形成した構
成であることを特徴とする。
【００３１】請求項１０記載の発明では、光路変換手段
は、断面形状ほぼ三角形の傾斜面を連続的に形成して光
散乱部とした構成であることを特徴とする。
【００３２】請求項１１記載の発明では、光路変換手段
は、点状光源から遠ざかるにしたがって、光散乱部の面
積密度が増加するように形成されていることを特徴とす
る。
【００３３】請求項１２記載の発明では、導光体の樹脂
基板に対向する以外の周面は、その全部または光路変換
手段を形成した部分を覆う光反射部材を設けたことを特
徴とする。
【００３４】上記構成としたことにより、本発明の面状
照明装置は、面状照明を実現させる光源として、透明基
板の側端面に沿って直線状の導光体を配置し、その導光
体の端部に点状光源を配置することにより、点状光源か
らの発光光線が導光体に進入するので、樹脂基板に対向
する面から放出する光線が透明基板に進入し、面状照明
を実現する。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態とし
ての面状照明装置１の構成を添付図面に基づいて説明す
る。なお、この面状照明装置１は、従来技術の欄におい
て図１７および図１８に基づいて説明した面状照明装置
１’と同様に、反射型液晶表示装置Ｌの観察面Ｆを覆う
ように配置される照明装置と同様の目的のために使用さ
れるものであるから、従来の面状照明装置１’と同様な
部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】図１および図２に示すように、本発明の面
状照明装置１の構成は、従来とほぼ同様で、透明基板２
および光源１１（詳細は後述）を主構成として、透明基
板２の下面５を反射型液晶素子Ｌの観察面Ｆ側に配置さ
せるものであり、従来の装置１’との相違点は、従来の
線状光源を光源ランプ４として使用する代わりに、光源
１１として点状光源１２および棒状の導光体１３（図２
では、判別しやすいように黒色で図示している）を設け
ている点である。
【００３７】点状光源１２として本実施の形態では発光
ダイオードを使用し、さらに透明材料からなる導光体１
３は、透明基板２の一側端面３に沿うように所定距離お
いて配置されるものであり、導光体１３の一方の端部１
４に点状光源１２を近接配置する。さらに、導光体１３
には、詳細を後述する光路変換手段１５が形成されてい
る。また、導光体１３の透明基板２に対向する面以外の
長手方向周囲は、光線を高効率で透明基板２内へ導くた
めに、光反射部材（リフレクタ）１６によって覆われて
いる。
【００３８】光反射部材は、点状光源１２を配置してい
ない導光体１３の他端部１７にも付加することにより、
光線をより高効率で透明基板２内へ導くことができる。
また、設計等の理由により導光体１３の周面を覆えない
場合には、少なくとも光路変換手段１５が形成されてい
る部分のみを覆うことにより効率は飛躍的に向上する。
光反射部材は、銀等の金属を蒸着したフィルム、また
は、白色フィルムまたは白色の塗料を塗布したフィルム
等のシート状のもの、もしくは、鏡面加工を施したアル
ミ板等の金属板を曲げ加工したものを使用する。
【００３９】以下、図３に基づいて、導光体１３に形成
される光路変換手段１５について説明する。光路変換手
段１５は、樹脂基板２の一側端面３に向き合う面１８
（図１および図２参照）の対向面１９に、部分的に粗面
化加工を施し微小な凹凸を形成した光散乱部２０（図３
中の黒色部分）と、粗面化加工を施さない平面部２１と
からなる。光散乱部２０は、微小な凹凸が形成されてい
ることから、点状光源１２で発光して端部１４から導光
体１３内に進入して対向面１９で反射する光線のうち、
光散乱部２０で反射する光線は、平面部２１のそれと比
較して、面１８を透過して結果的に透明基板２内へ進行
する光量が多くなる。
【００４０】このため、図３に示すように、点状光源１
２から遠ざかるにしたがって、光散乱部２０の面積が大
きくなるように形成する。これにより、点状光源１２か
ら離間するほど面１８を透過する光線量が多くなるよう
に、点状光源１２からの距離と光散乱部２０の面積との
バランスを考慮して光散乱部２０を形成することによ
り、点状光源１２が端部１４に配置されているにも関わ
らず、光線は面１８において均一に放射されることにな
る。したがって、点状光源１２および導光体１３で構成
される光源１１は、従来の線状光源と同様に機能するこ
とになる。なお、面状照明装置１の面状の均一発光は、
従来技術の欄で説明した面状光源装置１’と同様である
からその説明は省略する。
【００４１】導光体１３の光路変換手段１５を構成する
光散乱部２０を形成するための粗面化の方法としては、
サンドブラスト等により直接的に導光体１３の対向面１
９に加工することも可能であるが、導光体１３を透明樹
脂材料を使用して作成する場合には、予め金型の所定位
置にサンドブラスト、エッチング等の手法により、微小
な凹凸面を形成しておくことによって、導光体１３を成
形すると同時に光散乱部２０を転写する方法でもよい。
【００４２】さらに、図４に示すように、光源１１とし
て、導光体１３の形状を楔形に形成し、その両端部のう
ち面積の大きい方を端部１４として点状光源１２を配置
させる構成としてもよい。このような光源１１は、他端
部１７側が薄く形成される分だけ体積を小さくすること
ができることから軽量化を図ることができる。このよう
な構成とした場合には、面１８を基準として対向面１９
側が傾斜している形状であるから、導光体１３の内部を
進行する光線の対向面１９での反射角度が異なってく
る。すなわち、点状光源１２から離れるにしたがって、
対向面１９で反射する光線は、対向面１８に対して徐々
に垂直方向に進行するようになるので、対向面１９の傾
斜角度も考慮して面１８で光が均一に放射するようにバ
ランスをとる必要がある。
【００４３】なお、図３および図４等に示す導光体１３
のように、断面形状が四角形であるものに限定されるこ
とはなく、例えば図５に示すように、断面形状が円であ
る導光体１３を使用してもよい。
【００４４】次に図６に示す光源１１は、光源１１の輝
度の向上を図るために、導光体１３の端部１４に配置さ
れる点状光源１２の他に、さらに、他の点状光源１２を
他端部１７側に配置している。このように導光体１３の
両端１４，１７にそれぞれ点状光源１２，１２が配置さ
れる構成の場合には、光路変換手段１５は、導光体１３
の中央付近で光散乱部２０の面積を最大に、さらに両端
１４，１７に向かって光散乱部２０の面積が徐々に少な
くなるように形成して、面１８での光線の放射量を均一
になるようにする。このように点状光源１２を２個配置
すると、光源１１としての輝度は、図３に示す光源１１
と比較してほぼ２倍になる。
【００４５】さらに図７に示す光源１１は、導光体１３
の光路変換手段１５’として、光散乱部２０’（図７の
斜線部分）が白色（乳白色でも可）の塗料を塗布して形
成されている。白色の塗料を塗布した光散乱部２０’と
することによって、平面部２１と比較して光線の反射率
が高くなるため、光散乱部２０’で反射すると、面１８
を透過して透明基板２内へ進行する光量が多くなる。こ
のため、上述の凹凸により形成される光散乱部２０と同
様に、光散乱部２０’を、点状光源１２から遠ざかるに
したがって、その面積が大きくなるように形成して、面
１８での均一発光を実現する。光散乱部２０’に塗料を
塗布する方法は、スクリーン印刷、その他の一般的な印
刷またはスプレー塗装等の一般的な塗装方法が適用可能
である。
【００４６】さらに図８および図９に示す光源１１は、
導光体１３の光路変換手段１５”が、断面形状ほぼ三角
形の溝部２２と、該溝部２２の間に形成される平坦部２
３とで構成されている。導光体１３内部を進行し対向面
１９で反射する光線は、溝部２２で反射される場合に
は、溝部２２を形成する傾斜面によって面１８にほぼ垂
直に進行しやすく、平面部２１で反射する場合と比較し
て、面１８を透過して結果的に透明基板２内へ進行する
光量が多くなる。したがって、平坦部２３の幅（占有面
積）に対する溝部２２の幅（占有面積）の比率は、導光
体１３の端部１４から遠ざかるに従って徐々に大きくな
るように設定されている。このとき、点状光源１２から
の距離および溝部２２の占有面積のバランスを考慮して
形成することにより、点状光源１２が端部１４に配置さ
れているにも関わらず、光線は面１８において均一に放
射される。
【００４７】上述のように溝部２２および平坦部２３の
占有面積の比率を具体的に変化させるために、図８に示
す光路変換手段１５”の場合は、一の溝部２２と隣接す
る溝部２２との間隔（ピッチ）を一定にして、溝部２２
の切り込み深さが、点状光源１２から遠ざかるにしたが
って徐々に大きくなるように設定している。一方、図９
に示す光路変換手段１５”の場合には、溝部２２の切り
込み深さは一定にして、溝部２２を形成する間隔（ピッ
チ）を徐々に狭くなるように形成している。
【００４８】光路変換手段１５”を構成する溝部２２
は、その断面形状をほぼ三角形としたが、特にこれに限
定されるものでなく、断面形状ほぼ四角形としてもよい
し、その他の多角形、さらには、溝部２２を構成する平
面の傾斜に類似させた曲面により構成してもよい。さら
に、図１０に示す光路変換手段１５”ａとして、平坦部
を設けずに、断面形状ほぼ三角形となるような２つの傾
斜面からなる山部２４を連続的に形成する構成としても
よい。この場合にも、面１８での均一発光を実現するた
めに、その傾斜角度、大きさ、および間隔を考慮して形
成する必要がある。
【００４９】続いて、図１に示す面状照明装置１と比較
して、さらなる画面の輝度の向上を図るための実施の形
態をいくつか説明する。なお、光源１１の周面を覆う光
反射部材１６は、以下図示省略している。図１１に示す
面状照明装置１は、図６に基づいて説明した点状光源１
２を２個有する構成の光源１１を使用するものであり、
樹脂基板２の一側端面３に沿って、導光体１３の面１８
を対向させて配置する。
【００５０】さらに図１２に示す面状照明装置１は、点
状光源１２および導光体１３で構成される光源１１を複
数使用するものであり、単一の光源１１を使用する場合
に配置される一側端面３側に、光源１１を配置すると共
に、対向面１０側にも同様に光源１１を配置するもので
ある。この場合には、面状照明装置１の画面全体の均一
発光を実現するために、光散乱パターン７のパターン柄
を考慮して形成することは言うまでもない。また、光源
１１を配置する位置は、樹脂基板２の一側端面３および
対向面１０に限定されるものではなく、透明基板２の任
意の側面に光源１１を配置可能であり、さらに、光源１
１を２個使用するものとは限定されるものではないの
で、さらに多くの光源１１を配置してもよい。
【００５１】図１３に示す面状照明装置１は、透明基板
２の一側端面３に沿って２つの光源１１を連接配置する
ものである。導光体１３は、透明材料で作成されている
ため、外方に位置する側の光源１１からの出射光が透明
基板２へ入射することを妨げない。
【００５２】以上のように、図１１ないし図１３に基づ
いて、画面の輝度の向上を目的とした面状光源装置１の
構成例は、それぞれを任意に組み合わせることによっ
て、さらなる輝度の向上を図ることもできる。
【００５３】図１４に示す面状照明装置１は、透明基板
２の下面５から光源１１の導光体１３の下面に延在する
連結部２５を形成し、樹脂基板２および導光体１３を一
体化したものである。このように、連結部２５を設けた
構成とすることによって、樹脂基板２および導光体１３
を同時に成形することができ、部品点数が削減され組み
立て工数の削減が可能となる。連結部２５は、効率の面
から、機械的強度の許す限り極力小さいことが望まし
い。
【００５４】また、本実施の形態において、点状光源１
２は、発光ダイオードを使用しているが、これに限定さ
れるものではなく、例えば白熱球など、比較的低電圧で
点灯可能な点状光源であれば、本発明の点状光源１２と
して使用可能である。
【００５５】種々の実施の形態に基づいて説明した導光
体１３は、その断面形状が、四角形（図３参照）および
円形（図５参照）のみに限定されるものでなく、四角形
以外の多角形や楕円等であるような形状でも適用可能で
ある。また、図４に示す楔形状の導光体１３のように、
断面形状が四角形以外のものであっても、点状光源１２
から離間するにしたがって、その断面積を徐々に小さく
なるように形成するようにしてもよい。さらに導光体１
３は、断面形状自身が変化する（例えば、断面形状が円
から四角形に変化する等）の形状であってもよい。
【００５６】導光体１３の素材は、光を効率よく通過さ
せる物質であれば良く、その透光性・加工性からアクリ
ル樹脂が最も適している。しかしながら、本発明を実施
する場合に、特にこれに限定されるものでなく、これに
代えて、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、オレ
フィン系樹脂、スチレン系樹脂等の各種熱可塑性の透明
樹脂等が使用可能である。また、エポキシ樹脂、アリル
ジグリコールカーボネート樹脂等の熱硬化性透明樹脂や
各種ガラス材料等の無機透明材料も場合によっては適用
可能である。
【００５７】導光体１３の作成方法は、切削、研削加工
との直接的な機械加工、または、キャスト法、熱加圧成
形法、押出し成形法、射出成形法等の各種成形法が適用
可能であるが、生産性の点からは樹脂材料を用いた射出
成形法が最も適している。
【００５８】さらに、導光体１３に形成される光路変換
手段１５は、本実施の形態においては、対向面１９にの
み形成される構成としたが、対向面１９に形成すると共
に、対向面１９以外の他面にも形成し、より広範囲にわ
たる光路変換手段を形成することも可能である。
【００５９】実施の形態では、主に反射型液晶装置の補
助照明として、反射型液晶の前面に配置される面状照明
装置（図１７および図１８参照）について説明を行った
が、これに限定されるものではなく、例えば図１５およ
び図１６の従来例に示す透過型液晶の背面照明手段とし
ての面状照明装置２１の光源ランプ２２を、本発明の光
源１１の構成に代えて使用することも可能であり、さら
に従来、蛍光ランプを光源としている全ての照明装置に
適用可能である。
【００６０】
【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１に記載
の本発明の面状照明装置は、透明基板の少なくとも一面
以上の側端面に沿って近接配置する直線状の透明材料か
らなる導光体と、導光体の少なくとも一端部に配置され
る点状光源とで構成される光源を使用するので、点状光
源からの発光光線が導光体に進入し、樹脂基板に対向す
る面から放出する光線が透明基板に進入することによ
り、全体として線状の光源となる。したがって、従来光
源として使用されていた蛍光ランプを使用することな
く、面状照明装置の照明手段として本発明の光源を使用
できることから、低電圧で点灯させることが可能とな
り、インバータのような点灯装置を不要にすると共に安
全面での配慮を不要である。さらに、透明材料からなる
導光体を使用することによって、同等の大きさの蛍光ラ
ンプを使用する場合と比較して、飛躍的に耐衝撃性を向
上して破損を防止することによって取扱性を向上するこ
とができる。
【００６１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様の効果の他に、導光体と樹脂基板の間を部分
的に連結して一体化することから、部品点数を少なくな
るため、組付作業等が低減される。
【００６２】請求項３記載の発明は、導光体は、点状光
源から遠ざかるにしたがって断面積が減少するので、軽
量化を図ることができる。その他、請求項１記載の発明
と同様の効果を有する。
【００６３】請求項４記載の発明は、導光体は、断面形
状ほぼ四角形であるから安定性が良いので固定作業が容
易である。その他、請求項１記載の発明と同様の効果を
有する。
【００６４】請求項５記載の発明では、導光体は、断面
形状ほぼ円形であるので、点状光源からの距離が同一な
位置では、その周囲に均等に光が出射することから、部
分的に暗くなることがない。その他、請求項１記載の発
明と同様の効果を有する。
【００６５】請求項６記載の発明では、導光体には、樹
脂基板に対向する面およびその対向面のうち少なくとも
一方に光路変換手段を設けたので、高効率で樹脂基板内
へ光線を入射させることができる。その他、請求項１記
載の発明と同様の効果を有する。
【００６６】請求項７，８，９，および１０記載の発明
では、光路変換手段として具体的構成を示したことによ
り確実に実施できる。
【００６７】請求項１１記載の発明では、光路変換手段
は、点状光源から遠ざかるにしたがって、光散乱部の面
積密度が増加するように形成されているので、点状光源
からの距離によって光線の反射量が異なるので、樹脂基
板に対向する導光体の一面から放出する光線を均一にす
ることができる。したがって、樹脂基板内に進入する光
線が直線状に均一になることから、従来の蛍光管と同様
に機能する。その他、請求項１記載の発明と同様の効果
を有する。
【００６８】請求項１２記載の発明では、導光体の樹脂
基板に対向する以外の周面は、その全部または光路変換
手段を形成した部分を覆う光反射部材を設けたので、光
線を高効率で樹脂基板内へ進入させることができる。そ
の他、請求項１記載の発明と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である面状照明装置の構
造を示す分解斜視図である。
【図２】図１における矢印Ａの方向から観察した面状照
明装置の構造を示す図である。
【図３】本発明の要部である光源の構造を示す分解斜視
図である。
【図４】図３とは異なる本発明の要部である光源の構造
を示す分解斜視図である。
【図５】図４とは異なる本発明の要部である光源の構造
を示す分解斜視図である。
【図６】図５とは異なる本発明の要部である光源の構造
を示す分解斜視図である。
【図７】図６とは異なる本発明の要部である光源の構造
を示す分解斜視図である。
【図８】図７とは異なる本発明の要部である光源の構造
を示す分解斜視図である。
【図９】図８とは異なる本発明の要部である光源の構造
を示す分解斜視図である。
【図１０】図９とは異なる本発明の要部である光源の構
造を示す分解斜視図である。
【図１１】図１とは異なる本発明の面状照明装置の構造
を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１とは異なる本発明の面状照明装置の構
造を示す分解斜視図である。
【図１３】図１２とは異なる本発明の面状照明装置の構
造を示す分解斜視図である。
【図１４】図１３とは異なる本発明の面状照明装置の構
造を示す分解斜視図である。
【図１５】従来の面状照明装置の構造を示す断面図であ
る。
【図１６】図１５に示す面状照明装置の光散乱パターン
を説明するための概略図である。
【図１７】図１５とは異なる従来の面状照明装置の構造
を説明するための分解斜視図である。
【図１８】図１７に示す面状照明装置の概略断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 面状照明装置 ２ 透明基板 ３ 一側端面 １１ 光源 １２ 点状光源 １３ 導光体 １４ 端部 １５ 光路変換手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年４月１２日（１９９９．４．１
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】以下、図１５に基づいて、サイドライト方
式の面状照明装置４１の構成を説明する。４２は、面状
照明装置の光源として用いる冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）
または熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）等の直線状の光源ラン
プである。透光性の高い材料で形成される透明基板４３
は、断面形状ほぼ矩形の薄板状であり、その一側端面４
４に沿って光源ランプ４２が所定間隔をおいて配置され
る。なお、透明基板４３は、軽量化を図る目的で、光源
ランプ４２が配置される一側端面４４から遠ざかるにし
たがって、その板厚が徐々に薄くなる、いわゆる楔形に
形成されるものもある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】光源ランプ４２の周面において、一側端面
４４と対向しない部分には、フィルムに銀等を蒸着して
形成されるランプリフレクタ４５を配置している。この
ようにランプリフレクタ４５を設けることによって、光
源ランプ４２の発光光線の多くは、一側端面４４から透
明基板４３の内部に進入することが可能となる。さら
に、光の漏れを防止するために、透明基板４３の一側端
面４４以外の側面（図１５には一側端面４４の対向面で
ある側端面４６のみ図示）には、反射テープ等からなる
反射材４７が付加されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】透明基板４３には、光源ランプ４２からの
距離に左右されることなく面状光源装置の画面を均一に
発光させるために、その裏面４８（図１５の下方）に光
散乱パターン４９（詳細は後述）が形成され、さらに、
その下方には反射板５０が裏面４８全面を覆うように配
置されている。反射板５０は、透明基板４３の裏面４８
から出射しようとする光線を反射させて透明基板４３の
表面５１（図１５の上方）へ進行させる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】さらに、面状光源装置４１には、透明基板
４３の表面５１全面を覆うように拡散板５２を設けてい
る。これは、透明基板４３内を進行して表面５１から出
射する光線の多くが光散乱パターン４９で反射すること
に起因して、光散乱パターン４９のパターン柄のみが輝
いて観察される現象（いわゆるドットイメージ）を除去
するために、拡散板５２を配置することによって、拡散
板５２を透過中に光を重ね合わせる（すなわち、拡散さ
せる）ことで、光線の密度および出射分布をほぼ均一に
させて、画面上の均一発光を行うために配置される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】図１６にそのパターン柄が示される光散乱
パターン４９は、例えば特開平５−１３４２５１号に開
示されているように、光源ランプ４２が配置されている
一側端面４４からその対向面である側端面４６に向かう
につれて、ドットの径が徐々に大きくなるように形成さ
れている。光散乱パターン４９は、光拡散反射物質を含
んだ媒体を透明基板４３の裏面４８にスクリーン印刷方
式で直接塗布されることによって形成される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】このように、光散乱パターン４９は、その
場所により単位面積当たりに、光拡散反射物質を含んだ
媒体が占める割合（以下、単位面積当たりに所定物質が
占める割合を「面積密度」という）を変化させて形成さ
れることによって、光散乱パターン４９で反射して表面
５１から放出する光線量を変化させる。すなわち、光線
は光源ランプ４２に近いほど輝度が高くなるので、面状
の均一発光を実現するために、光源ランプ４２から遠く
なるにしたがって光散乱パターン４９の面積密度が大き
くなるように形成することによって、光源ランプ４２か
ら離間するほど表面５１側に反射する光線量が多くなる
ので、光源ランプ４２からの距離と光散乱パターン４９
で反射する光線量とのバランスを考慮して、全体として
均一に発光するようにしている。ここで、光散乱パター
ン４９は図１６において、断面ではないが判りやすいよ
うに斜線を施している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】上述の光散乱パターン４９は、光拡散反射
物質を含んだ媒体を透明基板４３の裏面４８に塗布する
構成としたが、光線の反射量を多くする機能を有するも
のであればよいので、例えば特開平９−３３９２３号に
開示されるように、透明基板４３の裏面４８に微小な凹
凸面を直接形成して、その凹凸面によって光線を拡散・
反射させるようにしたものもある。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】さらに、液晶表示装置の照明手段として、
特に反射型液晶表示装置の補助照明装置として使用され
る、上述の面状照明装置４１とは異なる照明装置の構成
を以下に説明する。反射型液晶表示装置は、周囲が明る
い環境の場合には、その周囲光を照明光として使用して
画面を照射できる構成であるため、内部に照明手段が不
要ではあるものの、周囲が比較的暗い環境では画像が観
察しにくくなるという不具合を生じるので補助照明装置
が必要である。このような反射型液晶素子の好適な補助
照明手段として、特願平９−３４７６４８号において、
反射型液晶素子の前面（画面側）に配置される面状照明
装置が開示されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述した液晶
表示装置（反射型液晶素子Ｌも含む）の照射手段として
の面状照明装置４１，１’は、いずれも光源として、冷
陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）または熱陰極蛍光管（ＨＣＦ
Ｌ）等が用いられているため、以下に示す問題がある。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】すなわち、近年の装置の薄型化のニーズに
答えるべく、光源ランプ４，４２として使用される上記
蛍光管は、極端にその径を小さくして形成される傾向に
あり、これに伴って、小さな衝撃によっても破損してし
まう場合があるので、その取扱いに慎重をきさなければ
ならない。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】さらに、光源ランプ４，４２として使用さ
れる蛍光管を発光させるためには、一般的に数百〜１０
００Ｖ以上の高電圧が必要であるため、蛍光管は、いわ
ゆるインバータと呼ばれる複雑な点灯回路を備えてい
る。このため、インバータを設置するスペースを必ず確
保しなければならず、薄型および軽量化のニーズの中で
は、このインバータ設置スペースを可能な限り縮小化し
たいという要望が高まっている。また、高電圧に対する
安全面での煩雑な対策を必要とするという問題もある。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】このような問題点を有する蛍光管（線状光
源）を光源ランプ４，４２として使用する代わりに、例
えば電球や発光ダイオードのような点状光源を使用する
ことによって、上記問題を解決可能であるが、上記従来
の面状照明装置４１，１’の光源ランプ４，４２の配置
位置に、点状光源を単に配置するだけでは、該点状光源
の近傍のみが明るくなり、面状の均一発光を実現できな
いという問題を生じる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】請求項２記載の発明では、導光体と透明基
板の間を部分的に連結して一体化したことを特徴とす
る。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】請求項６記載の発明では、導光体には、透
明基板に対向する面およびその対向面のうち少なくとも
一方に光路変換手段を設けたことを特徴とする。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】請求項１２記載の発明では、導光体の透明
基板に対向する以外の周面は、その全部または光路変換
手段を形成した部分を覆う光反射部材を設けたことを特
徴とする。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】上記構成としたことにより、本発明の面状
照明装置は、面状照明を実現させる光源として、透明基
板の側端面に沿って直線状の導光体を配置し、その導光
体の端部に点状光源を配置することにより、点状光源か
らの発光光線が導光体に進入するので、透明基板に対向
する面から放出する光線が透明基板に進入し、面状照明
を実現する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４９】続いて、図１に示す面状照明装置１と比較
して、さらなる画面の輝度の向上を図るための実施の形
態をいくつか説明する。なお、光源１１の周面を覆う光
反射部材１６は、以下図示省略している。図１１に示す
面状照明装置１は、図６に基づいて説明した点状光源１
２を２個有する構成の光源１１を使用するものであり、
透明基板２の一側端面３に沿って、導光体１３の面１８
を対向させて配置する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５０】さらに図１２に示す面状照明装置１は、点
状光源１２および導光体１３で構成される光源１１を複
数使用するものであり、単一の光源１１を使用する場合
に配置される一側端面３側に、光源１１を配置すると共
に、対向面１０側にも同様に光源１１を配置するもので
ある。この場合には、面状照明装置１の画面全体の均一
発光を実現するために、光散乱パターン７のパターン柄
を考慮して形成することは言うまでもない。また、光源
１１を配置する位置は、透明基板２の一側端面３および
対向面１０に限定されるものではなく、透明基板２の任
意の側面に光源１１を配置可能であり、さらに、光源１
１を２個使用するものとは限定されるものではないの
で、さらに多くの光源１１を配置してもよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５３】図１４に示す面状照明装置１は、透明基板
２の下面５から光源１１の導光体１３の下面に延在する
連結部２５を形成し、透明基板２および導光体１３を一
体化したものである。このように、連結部２５を設けた
構成とすることによって、透明基板２および導光体１３
を同時に成形することができ、部品点数が削減され組み
立て工数の削減が可能となる。連結部２５は、効率の面
から、機械的強度の許す限り極力小さいことが望まし
い。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５９】実施の形態では、主に反射型液晶装置の補
助照明として、反射型液晶の前面に配置される面状照明
装置（図１７および図１８参照）について説明を行った
が、これに限定されるものではなく、例えば図１５およ
び図１６の従来例に示す透過型液晶の背面照明手段とし
ての面状照明装置４１の光源ランプ４２を、本発明の光
源１１の構成に代えて使用することも可能であり、さら
に従来、蛍光ランプを光源としている全ての照明装置に
適用可能である。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６０】
【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１に記載
の本発明の面状照明装置は、透明基板の少なくとも一面
以上の側端面に沿って近接配置する直線状の透明材料か
らなる導光体と、導光体の少なくとも一端部に配置され
る点状光源とで構成される光源を使用するので、点状光
源からの発光光線が導光体に進入し、透明基板に対向す
る面から放出する光線が透明基板に進入することによ
り、全体として線状の光源となる。したがって、従来光
源として使用されていた蛍光ランプを使用することな
く、面状照明装置の照明手段として本発明の光源を使用
できることから、低電圧で点灯させることが可能とな
り、インバータのような点灯装置を不要にすると共に安
全面での配慮を不要である。さらに、透明材料からなる
導光体を使用することによって、同等の大きさの蛍光ラ
ンプを使用する場合と比較して、飛躍的に耐衝撃性を向
上して破損を防止することによって取扱性を向上するこ
とができる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様の効果の他に、導光体と透明基板の間を部分
的に連結して一体化することから、部品点数を少なくな
るため、組付作業等が低減される。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６５】請求項６記載の発明では、導光体には、透
明基板に対向する面およびその対向面のうち少なくとも
一方に光路変換手段を設けたので、高効率で透明基板内
へ光線を入射させることができる。その他、請求項１記
載の発明と同様の効果を有する。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６７】請求項１１記載の発明では、光路変換手段
は、点状光源から遠ざかるにしたがって、光散乱部の面
積密度が増加するように形成されているので、点状光源
からの距離によって光線の反射量が異なるので、透明基
板に対向する導光体の一面から放出する光線を均一にす
ることができる。したがって、透明基板内に進入する光
線が直線状に均一になることから、従来の蛍光管と同様
に機能する。その他、請求項１記載の発明と同様の効果
を有する。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６８】請求項１２記載の発明では、導光体の透明
基板に対向する以外の周面は、その全部または光路変換
手段を形成した部分を覆う光反射部材を設けたので、光
線を高効率で透明基板内へ進入させることができる。そ
の他、請求項１記載の発明と同様の効果を有する。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１５】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１６】

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透光性材料からなる透明基板の側面付近
    に直線状の光源を近接配置したサイドライト方式の面状
    照明装置において、 前記光源は、前記透明基板の少なくとも一面以上の側端
    面付近に沿って近接配置される直線状の透明材料からな
    る導光体と、該導光体の少なくとも一端部に配置される
    点状光源とで構成されることを特徴とする面状照明装
    置。
  2. 【請求項２】 導光体と樹脂基板の間を部分的に連結し
    て一体化したことを特徴とする請求項１記載の面状照明
    装置。
  3. 【請求項３】 導光体は、点状光源から遠ざかるにした
    がって断面積が減少することを特徴とする請求項１また
    は２に記載の面状照明装置。
  4. 【請求項４】 導光体は、断面形状ほぼ四角形であるこ
    とを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載
    の面状照明装置。
  5. 【請求項５】 導光体は、断面形状ほぼ円形であること
    を特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載の
    面状照明装置。
  6. 【請求項６】 導光体には、樹脂基板に対向する面およ
    びその対向面のうち少なくとも一方に光路変換手段を設
    けたことを特徴とする請求項１，２，３，４，または５
    のいずれかに記載の面状照明装置。
  7. 【請求項７】 光路変換手段は、微小な凹凸面からなる
    光散乱部と平坦面とで構成されることを特徴とする請求
    項６に記載の面状照明装置。
  8. 【請求項８】 光路変換手段は、白色または乳白色の塗
    料を部分的に塗布した光散乱部を形成した構成であるこ
    とを特徴とする請求項６に記載の面状照明装置。
  9. 【請求項９】 光路変換手段は、溝からなる光散乱部と
    平坦部を連続的に形成した構成であることを特徴とする
    請求項６に記載の面状照明装置。
  10. 【請求項１０】 光路変換手段は、断面形状ほぼ三角形
    の傾斜面を連続的に形成して光散乱部とした構成である
    ことを特徴とする請求項６に記載の面状照明装置。
  11. 【請求項１１】 光路変換手段は、点状光源から遠ざか
    るにしたがって、光散乱部の面積密度が増加するように
    形成されていることを特徴とする請求項６，７，８，
    ９，または１０のいずれかに記載の面状照明装置。
  12. 【請求項１２】 導光体の樹脂基板に対向する以外の周
    面は、その全部または光路変換手段を形成した部分を覆
    う光反射部材を設けたことを特徴とする請求項１，２，
    ３，４，５，６，７，８，９，１０または１１のいずれ
    かに記載の面状照明装置。
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