JP2000215720A - 透視観察用照明装置 - Google Patents

透視観察用照明装置

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JP2000215720A
JP2000215720A JP11015441A JP1544199A JP2000215720A JP 2000215720 A JP2000215720 A JP 2000215720A JP 11015441 A JP11015441 A JP 11015441A JP 1544199 A JP1544199 A JP 1544199A JP 2000215720 A JP2000215720 A JP 2000215720A
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Japan
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light emission
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JP11015441A
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Kozo Ida
浩三 井田
Masaharu Oda
雅春 小田
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型化が可能で、被観察面の前面側からの均
一照明が可能な照明装置を提供する。 【解決手段】 被観察面20に密着配置される被観察
面側光出射面12−3と観察側光出射面12−4とを有
する導光体12の光入射端面12−1,12−2に沿っ
てY方向の線状光源14,14’が配置されている。導
光体12は線状光源14,14’から光入射面12−
1,12−2を経て入射する光を被観察面側光出射面1
2−3から出射させる光出射機構を有し、導光体12の
X−Z面内における被観察面側光出射面法線方向からの
角度に対する出射光光度の分布で最大光度値を示す角度
が55度〜85度であり0度における光度値が最大光度
値の5%以下である。光出射機構は被観察面側光出射面
12−3または観察側光出射面12−4に形成された平
均傾斜角2〜10度の微小凹凸構造からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明の技術分野に
属するものであり、特に被観察面に配置され該被観察面
を照明しながら透視観察する照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】反射照
明式の液晶表示装置では、液晶表示素子の前面側からの
光で該表示素子の表示画面(被観察面)を照明してい
る。この、前面側からの光としては、簡便には外光が利
用されるが、その場合、夜間や暗所における表示観察が
できないという難点がある。そこで、夜間や暗所におけ
る観察を可能となすため、液晶表示素子の前面側に照明
光源を組み込むことがなされている。
【0003】従来の反射照明式の液晶表示装置では、表
示素子の前面側であって該表示素子の被観察面の外方に
おいて、1つまたは複数の光源を配置し、該光源から発
せられる光により観察面を斜め前方から照明するように
したものが知られている。
【0004】しかし、以上のような斜め照明では、画面
の寸法が大きくなるに従い、光源を表示画面から高い位
置へと移動させないと画面の中央部に対する照明光の入
射角が大きくなって該中央部を十分に照明できなくな
る。このため、近年、液晶表示装置に要求されている大
画面化及び薄型化の双方を同時に満足させることができ
ない。このような事情は、液晶表示装置のみならず、他
の反射照明式の表示手段においても同様である。
【0005】そこで、本発明は、薄型化が可能で、しか
も、被観察面の前面側からの均一照明が可能な照明装置
を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、被観察面に配置され該
被観察面を照明する照明装置であって、該照明装置によ
り照明された前記被観察面を前記照明装置の前方から透
視観察するのに用いられる透視観察用照明装置におい
て、一方の主面を前記被観察面に対し配置される被観察
面側光出射面とし他方の主面を観察側光出射面とし且つ
少なくとも1つの端面を光入射面とする板状の導光体
と、該導光体の前記光入射面に沿って延在するように配
置された線状光源とを備えており、前記導光体は前記線
状光源から前記光入射面を経て入射する光を前記被観察
面側光出射面から出射させる光出射機構を有しており、
該光出射機構は前記導光体の前記光入射面及び前記被観
察面側光出射面の双方と直交する面内における該被観察
面側光出射面法線方向からの角度に対する出射光光度の
分布において最大光度値を示す角度が55度〜85度で
あり且つ0度における光度値が前記最大光度値の5%以
下である、ことを特徴とする透視観察用照明装置、が提
供される。
【0007】本発明の一態様においては、前記光出射機
構は前記被観察面側光出射面及び/または前記観察側光
出射面に形成された微小凹凸構造を含んでなる。
【0008】本発明の一態様においては、前記微小凹凸
構造は平均傾斜角が2〜10度である。
【0009】本発明の一態様においては、前記光出射機
構は前記導光体を構成する基礎材料の屈折率と異なる屈
折率をもつ微小な光拡散材を該基礎材料中に分散したも
のを含んでなる。
【0010】本発明の一態様においては、前記導光体の
前記光入射面以外の端面の少なくとも一部には光反射部
材が付設されている。
【0011】本発明の一態様においては、前記導光体
は、前記光入射面と反対側の端面であって光入射面とさ
れていない一端面の部分が薄く且つ該一端面と反対側の
前記光入射面の部が厚い楔形状をなしている。
【0012】本発明の一態様においては、前記導光体の
前記観察側光出射面上には光透過性板状体が重ね配置さ
れている。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。
【0014】図1は本発明による透視観察用照明装置の
第1の実施形態の構成を示す模式的断面図であり、図2
はその模式的平面図である。
【0015】図1及び図2において、符号12は矩形状
の板状導光体を示し、符号14,14’は線状光源を示
す。符号16,16’はそれぞれ線状光源14,14’
に付されたリフレクタを示す。尚、図1においては、本
実施形態の照明装置の使用時における液晶表示素子や写
真や書物などの被観察面20及び観察者22が図示され
ている。
【0016】導光体12は、Y方向に延びている一端面
12−1を第1光入射面とし、該第1光入射面12−1
と対向する端面12−2を第2光入射面としている。こ
れら2つの端面12−1,12−2と略直交するX−Y
面内の第1主面たる下面12−3を被観察面側光出射面
としており、2つの端面12−1,12−2と略直交す
るX−Y面内の第2主面たる上面12−4を観察側光出
射面としている。図1では被観察面側光出射面12−3
と被観察面20との間の隙間が示されているが、実際に
は、リフレクタ16,16’の厚さは十分に薄くするこ
とができるので、光出射面12−3と被観察面20とは
密着配置されているとみなすことができる。
【0017】線状光源14は、導光体端面12−1に隣
接して該端面12−1に沿ってY方向に延びた状態で配
置されている。線状光源14から発せられた光は、その
一部が直接且つ他の一部がリフレクタ16により反射さ
れた後に光入射端面12−1から導光体12内へと入射
せしめられる。線状光源14’は、導光体端面12−2
に隣接して該端面12−2に沿ってY方向に延びた状態
で配置されている。線状光源14’から発せられた光
は、その一部が直接且つ他の一部がリフレクタ16’に
より反射された後に光入射端面12−2から導光体12
内へと入射せしめられる。導光体12内への光入射の向
きは、線状光源14と線状光源14’とで逆である。
尚、線状光源としては、熱陰極管、冷陰極管、管状白熱
ランプ、複数の発光ダイオードの配列(3色以上の発光
ダイオードの混色配置のものを含む)、ライトガイドの
光出射端配列などが例示される。
【0018】導光体12内に入射した光は、被観察面側
光出射面12−3と観察側光出射面12−4とにより全
反射等の反射を繰り返し受け、入射した端面と対向する
端面の方へと伝達される。この光伝達の途中で、被観察
面側光出射面12−3から一部の光が出射する。この出
射光は被観察面20に照射され、反射される。尚、観察
側光出射面12−4からも一部の光が出射する。
【0019】被観察面側光出射面12−3からの光出射
は、主として導光体12に形成されている光出射機構の
作用に基づきなされる。この光出射機構は、光を或る程
度斜め下向きに揃った指向性をもって出射させるもので
ある。図3に基づき光出射機構を説明する。被観察面側
光出射面12−3から出射する光は、X−Z面内におい
て被観察面側光出射面法線Nの方向からの角度に対する
光度の分布を持つ。この分布は法線Nに関してほぼ対称
である。主として線状光源14からの入射光に基づく最
大光度出射光Mは法線Nに対して右方に角度θをなして
おり、主として線状光源14’からの入射光に基づく最
大光度出射光M’は法線Nに対して左方に角度θをなし
ている。この角度θは55度〜85度の範囲内にある。
また、法線Nの方向の出射光mの光度値は最大光度出射
光M,M’の光度値の5%以下である。
【0020】以上のような光出射機構は、被観察面側光
出射面12−3及び/または観察側光出射面12−4に
形成された微小凹凸構造により構成することができる。
この微小凹凸構造としては、平均傾斜角2度〜10度程
度のものを用いるのが好ましい。微細な凹凸構造をもつ
粗面の平均傾斜角(θa)は、ISO4287/1−1
984に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を
測定し、測定方向の座標をxとして、得られた傾斜関数
f(x)から次式 Δa=(1/L)∫0 L|(d/dx)f(x)|dx θa=tan-1(Δa) を用いて求めることができる。ここで、Lは測定長さで
ある。
【0021】平均傾斜角θaが小さすぎると、導光体1
2からの光の出射率が小さく輝度が低くなりやすい。ま
た、平均傾斜角が大きすぎると、線状光源に近い位置で
大部分の光が出射し、導光体中で線状光源から離れるに
従い光の減衰が著しくなり、光出射面からの出射光も線
状光源から離れるに従って急に減衰し、光出射面内での
輝度の均斉度が低下しやすい。
【0022】微細な凹凸形状のピッチは、例えば1μm
〜2000μm程度とすることができる。
【0023】また、導光体12の光出射機構としては、
導光体12を構成する基礎材料の屈折率と異なる屈折率
をもつ微小な光拡散材を該基礎材料中に分散してなるも
のを用いることができる。この微小光拡散材としては、
例えば、プラスチック等の有機物またはガラス等の無機
物からなる粒径2〜100μm例えば4〜30μmの透
光性粒子を用いることができる。このような光拡散材
は、被観察面側光出射面12−3または観察側光出射面
12−4の近傍における層状領域に分散されていてもよ
いし、導光体全体に分散されていてもよい。
【0024】導光体12の材料としては、光透過率の高
い合成樹脂、例えばメタクリル樹脂、アクリル系樹脂、
ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂が例示でき
る。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱
性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適であ
る。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸
メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチル
が80重量%以上であるものが好ましい。
【0025】以上のようにして被観察面側光出射面12
−3から出射した光により被観察面20が照明される。
この被観察面20による反射光は該被観察面20に形成
された画像の情報を担持しており、これが観察者22に
よる導光体12の透視により観察される。上記のよう
に、導光体端面12−1,12−2から入射する線状光
源14,14’からの光の一部は被観察面側光出射面1
2−3から出射されずに観察側光出射面12−4から出
射するが、そのX−Z面内における光度分布もほぼ図3
と上下反転した形態となるので、法線N及びその近傍の
方向の光度は小さく、即ち観察者22から見た被観察面
20の視角(例えば法線Nの方向を中心として50度)
内の光は比較的少ない。従って、被観察面20により反
射され導光体12内を上記視角内で進行する画像情報担
持光は、観察者22により良好に透視観察される。
【0026】本実施形態では、線状光源14,14’が
隣接配置されていない導光体端面12−5,12−6
(図2参照)は、単なる平面であってもよいし、照明光
の有効利用の観点から光反射部材を付設してもよい。更
には、これらの導光体端面12−5,12−6に隣接し
て、これら端面に沿ってX方向に延びた状態で線状光源
を配置してもよい。この場合には、Y−Z断面におい
て、上記図3に関し説明したような機能が発揮される。
【0027】以上のように、本実施形態においては、導
光体12のX−Y面内寸法の如何によらず、被観察面側
光出射面12−3の全面から面法線Nに対して同等の角
度で光が出射するので、画面が大面積化しても、薄型を
維持したままで、良好な透視観察用密着型照明を行うこ
とができる。
【0028】図4は本発明による透視観察用照明装置の
第2の実施形態の構成を示す模式的断面図である。本図
において、上記図1〜3におけると同様の機能を有する
部材または部分には同一の符号が付されている。
【0029】本実施形態においては、上記図1〜3で説
明した装置の一方の線状光源14’及びリフレクタ1
6’を省略して、その代わりに、導光体端面12−2に
光反射部材18を付設している。この場合、線状光源1
4から導光体12に入射した光の一部が導光体端面12
−2に付設された光反射部材18により反射され2次光
源として機能する。光反射部材18としては、例えば表
面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用い
ることができる。この光反射部材18は、正反射機能を
有するものや拡散反射機能を有するものを用いることが
できる。
【0030】図5は本発明による透視観察用照明装置の
第3の実施形態の構成を示す模式的断面図である。本図
において、上記図1〜4におけると同様の機能を有する
部材または部分には同一の符号が付されている。
【0031】本実施形態では、導光体12は、光入射面
12−1と反対側の端面12−2の部分が光入射面12
−1の部分より薄い楔形状をなしている。端面12−2
には光反射部材18が付設されている。
【0032】図6は本発明による透視観察用照明装置の
第4の実施形態の構成を示す模式的断面図である。本図
において、上記図1〜5におけると同様の機能を有する
部材または部分には同一の符号が付されている。
【0033】本実施形態では、導光体12の観察側光出
射面12−4上にアクリル樹脂などからなる光透過性板
状体24が重ね配置されている。このように光透過性板
状体24を配置することで、観察側光出射面12−4か
ら出射される光のうちで比較的大きな入射角をもって光
透過性板状体24に入射する光を反射させて観察側光出
射面12−4から導光体12へと再入射させ、被観察面
側光出射面12−3から出射させて、被観察面の照明に
寄与させることができる。一般に、導光体12を介して
の被観察面の透視観察は、導光体12の主面の法線方向
を中心として比較的小さい視角でなされるので、本実施
形態によれば画像情報担持光の観察に寄与する光量を低
減することなく、照明光量の一層の増大を図ることが可
能である。
【0034】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光出射
機構をもつ導光体と該導光体の端面に隣接配置された線
状光源との組み合わせを採用することで、薄型化が可能
で被観察面の前面側からの均一な照明が可能な透視観察
用照明装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による透視観察用照明装置の第1の実施
形態の構成を示す模式的断面図である。
【図2】本発明による透視観察用照明装置の第1の実施
形態の構成を示す模式的平面図である。
【図3】本発明による透視観察用照明装置の第1の実施
形態の光出射機構を説明する模式図である。
【図4】本発明による透視観察用照明装置の第2の実施
形態の構成を示す模式的断面図である。
【図5】本発明による透視観察用照明装置の第3の実施
形態の構成を示す模式的断面図である。
【図6】本発明による透視観察用照明装置の第4の実施
形態の構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
12 板状導光体 12−1,12−2 光入射面 12−3 被観察面側光出射面 12−4 観察側光出射面 12−5,12−6 端面 14,14’ 線状光源 16,16’ リフレクタ 18 光反射部材 20 被観察面 22 観察者 24 光透過性板状体 N 被観察面側光出射面の法線 M,M’ 最大光度出射光 m 法線方向出射光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H038 AA55 BA06 2H091 FA23X FA31X FA42X FA45X FB02 LA11

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被観察面に配置され該被観察面を照明す
    る照明装置であって、該照明装置により照明された前記
    被観察面を前記照明装置の前方から透視観察するのに用
    いられる透視観察用照明装置において、 一方の主面を前記被観察面に対し配置される被観察面側
    光出射面とし他方の主面を観察側光出射面とし且つ少な
    くとも1つの端面を光入射面とする板状の導光体と、該
    導光体の前記光入射面に沿って延在するように配置され
    た線状光源とを備えており、 前記導光体は前記線状光源から前記光入射面を経て入射
    する光を前記被観察面側光出射面から出射させる光出射
    機構を有しており、該光出射機構は前記導光体の前記光
    入射面及び前記被観察面側光出射面の双方と直交する面
    内における該被観察面側光出射面法線方向からの角度に
    対する出射光光度の分布において最大光度値を示す角度
    が55度〜85度であり且つ0度における光度値が前記
    最大光度値の5%以下である、ことを特徴とする透視観
    察用照明装置。
  2. 【請求項2】 前記光出射機構は前記被観察面側光出射
    面及び/または前記観察側光出射面に形成された微小凹
    凸構造を含んでなることを特徴とする、請求項1に記載
    の透視観察用照明装置。
  3. 【請求項3】 前記微小凹凸構造は平均傾斜角が2〜1
    0度であることを特徴とする、請求項2に記載の透視観
    察用照明装置。
  4. 【請求項4】 前記光出射機構は前記導光体を構成する
    基礎材料の屈折率と異なる屈折率をもつ微小な光拡散材
    を該基礎材料中に分散したものを含んでなることを特徴
    とする、請求項1〜3のいずれかに記載の透視観察用照
    明装置。
  5. 【請求項5】 前記導光体の前記光入射面以外の端面の
    少なくとも一部には光反射部材が付設されていることを
    特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の透視観察
    用照明装置。
  6. 【請求項6】 前記導光体は、前記光入射面と反対側の
    端面であって光入射面とされていない一端面の部分が薄
    く且つ該一端面と反対側の前記光入射面の部が厚い楔形
    状をなしていることを特徴とする、請求項1〜5のいず
    れかに記載の透視観察用照明装置。
  7. 【請求項7】 前記導光体の前記観察側光出射面上には
    光透過性板状体が重ね配置されていることを特徴とす
    る、請求項1〜6のいずれかに記載の透視観察用照明装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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