JP2000268622A - 面状照明装置 - Google Patents

面状照明装置

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信吾 鈴木
Masafumi Okada
真文 岡田
Koichi Toyoda
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    • G02B6/0061—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to provide homogeneous light output intensity

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶パネルに重ねて設けられる透明基板
を導光体を介した光源で照明する構造において、その照
明効率を上げる。 【解決手段】 透明基板１と、そ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導光体２との間
に、プリズム部を有する光路変換板６を配置した。光路
変換板６により、導光体２からの光が、効率高く透明基
板１に向かう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パソコン等のディ
スプレィ部分に使用される、面状照明装置に関するもの
であり、特に携帯型の液晶表示装置の照明手段として用
いるものである。
【０００２】
【従来の技術】パソコンのディスプレィに用いられるも
のとしては、これまで、陰極線管（いわゆるブラウン
管）が主流であったが、大型、高重量である上に、消費
電力が大きいものであることから、最近では液晶パネル
が多用化されている。また、ノートブック型パソコンや
情報端末機器などの携帯型に普及している。
【０００３】このように液晶パネルの需要は急激に増大
しているが、液晶パネル自体は発光しないので、照明装
置が必要となる。特に、近年の薄型化の要求の中で、液
晶表示装置を照明する照明手段として、薄板状のサイド
ライト方式の面状照明装置を使用することが多い。
【０００４】従来は、この照明装置として冷陰極蛍光管
あるいは熱陰極蛍光管を使用していた。これらいずれの
ものを使用する場合であっても、蛍光管であるから電極
間で放電をさせるのに高い電圧が必要のため、消費電力
が大きい。特に、携帯用のものは照明装置の電力消費量
が大きいと、電池の発生電力の大半がこの照明装置で消
費されてしまうことになる。
【０００５】そこで蛍光管を使用せず、これに代わるも
のとして白色の発光ダイオードを使用するものが開発さ
れ、本出願人により、すでに特許出願されている（特願
平１０−１８２０７６号等参照）。この方式の一例を図
１２について説明する。面状体である透明基板１は薄板
状であり、その一端には、棒状の導光体２が配置されて
いる。導光体２の一部には、後述するように光路変換手
段が施されている。
【０００６】導光体２の少なくとも一端には、発光体で
ある発光ダイオード（ＬＥＤ）３が配置されている。こ
の発光ダイオード３の発光色は白色であり、電流を通じ
て発光したとき、その光線の多くが導光体２へ入射する
ように、反射機能を有するケース等により、必要に応じ
て周囲を囲むようにしてある。この構造において発光ダ
イオード３が発光すると、その光線は導光体２を介して
透明基板１側に向かい、その出射光線が液晶パネル４を
照射する。
【０００７】このように導光体２は、発光ダイオード３
から入射した光線を９０度変換して透明基板１側に向け
る作用を行うが、この変換が良好に行われるように、そ
の一面に、断面三角形の多数の溝２ａが適当な距離で等
間隔に設けられ光反射パターンを形成している。なお、
溝２ａの間は平坦部２ｂになっている。
【０００８】この構造において、発光ダイオード３から
放射された光線は導光体２の端面から内部に入射し、光
反射パターンである溝２ａに当り、導光体２から透明基
板１に向かう。
【０００９】さらに、透明基板１と導光体２の間には拡
散板５を設けている。これは、溝２ａのみが輝くため、
溝２ａが明、平坦部２ｂが暗となり、透明基板１を観察
したときに明暗の黒い帯状のラインが入る。これを除去
するために、拡散板５を配置することによって、拡散板
５を透過中に光線を重ね合わせることで、均一発光を行
っている。
【００１０】ところで、発光ダイオードのような点状光
源の発光光線の出射分布は、縦軸に強度レベルを示す相
対光度をとった図１３に示すように、ある出射分布を持
つ特性となる。図１４に示すように、この光線を導光体
２へ入射させたときの導光体２からの出射分布は、図１
５に示すように垂直方向に対しては、導光体２を通さな
いときの図１３の特性と変わらない。水平方向に対して
は、図１４に示すように、光反射パターンである溝２ａ
により、図１５に示すような出射分布となる。
【００１１】さらに、図１６に示すように拡散板５を配
置することによって、図１７に示すように垂直方向、水
平方向共に出射分布が広がってしまう。これを図１８に
示すように透明基板１に近接させて配置すると、透明基
板１に形成された光反射パターン１ａによって、図１９
に示すように垂直方向の出射分布は制御されるが、水平
方向は変化しない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した液
晶表示装置の照明手段としての面状照明装置は、以下に
示す問題がある。すなわち、図１９に示す角度の大きい
部分の光線は、観察視野範囲以外の光線であることか
ら、不要である。本発明はこの点に鑑みてなされたもの
であり、透光性材料からなる透明基板の側面付近に直線
状の光源を配置した面状照明装置において、観察視野範
囲以外の不要な光線を有効な光線として、換言すれば観
察視野に光線を集光させ、高輝度化することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、請求項１に記載した発明は、
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
を配置した面状照明装置において、前記透明基板と、そ
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
れる直線状の光源との間に、プリズム群を有する光路変
更板を配置したことを特徴とする。
【００１４】また、請求項２に記載された発明は、請求
項１に記載されたものにおいて、前記直線状の光源は、
透光性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。
【００１５】また、請求項３に記載された発明は、請求
項１に記載されたものにおいて、前記直線状の光源とプ
リズム群を有する光路変更板との間に、拡散板を配置し
たことを特徴とする。
【００１６】また、請求項４に記載された発明は、請求
項１に記載されたものにおいて、前記プリズム群を有す
る光路変更板のプリズム列は、導光体の長さ方向に平行
に配置されていることを特徴とする。
【００１７】また、請求項５に記載された発明は、請求
項１に記載されたものにおいて、前記プリズム群を有す
る光路変更板のプリズム列は、導光体の長さ方向に対し
て鉛直に配置されていることを特徴とする。
【００１８】また、請求項６に記載された発明は、請求
項１に記載されたものにおいて、前記導光体の断面形状
が四角形であることを特徴とする。
【００１９】また、請求項７に記載された発明は、請求
項１に記載されたものにおいて、前記導光体の断面形状
が円形であることを特徴とする。
【００２０】また、請求項８に記載された発明は、請求
項１に記載されたものにおいて、前記導光体は、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。
【００２１】また、請求項９に記載された発明は、請求
項１ないし８のいずれかに記載されたものにおいて、前
記導光体に、光路変換手段を設けたことを特徴とする。
【００２２】また、請求項１０に記載された発明は、請
求項１ないし８のいずれかに記載されたものにおいて、
前記導光体の光路変換手段は、溝からなる光反射部と平
坦部とで構成されていることを特徴とする。
【００２３】また、請求項１１に記載された発明は、請
求項１ないし８のいずれかに記載されたものにおいて、
前記導光体の光路変換手段は、断面形状ほぼ三角形の傾
斜面を連続的に設けて構成されていることを特徴とす
る。
【００２４】また、請求項１２に記載された発明は、請
求項１ないし８のいずれかに記載されたものにおいて、
前記導光体の光路変換手段は、微小な凹凸面からなる光
散乱透過部および光散乱反射部と、平坦部とで構成され
ていることを特徴とする。
【００２５】また、請求項１３に記載された発明は、請
求項１ないし８のいずれかに記載されたものにおいて、
前記導光体の光路変換手段は、白色または乳白色の塗料
を、部分的に塗布した光散乱反射部により形成したこと
を特徴とする。
【００２６】また、請求項１４に記載された発明は、請
求項１ないし１３のいずれかに記載されたものにおい
て、前記導光体の光路変換手段を形成した面を、光反射
部材で覆ったことを特徴とする。
【００２７】このような構成とすれば、導光体と点状光
源とで構成される光源からの光線が、プリズム群を有す
る光路変更板によって光路変更され、透明基板からの出
射分布を効率高くし、液晶パネルを高輝度で照明するこ
とになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、透
明基板１を除いた部分を斜め前方から見た図１と、透明
基板１を含めて上方から見た図２について説明する。本
発明のものが図１６、図１８のものと相違するのは、拡
散板５と透明基板１との間に光路変更板６を設けたこと
である。この光路変更板６にはプリズム群があり、この
プリズム群によって拡散板５を通過した光線が光路変更
される。
【００２９】導光体２および拡散板５の前面にプリズム
群を有する光路変更板６を配置したときの光線の出射分
布は、図３に示すようになる。この出射分布の特性を持
つ光線を、透明基板１へ入射させると、図４になる。観
察視野範囲以外の光線を有効な光線にすることにより、
透明基板１から出射される光線で、液晶パネル４は高輝
度で照明される。
【００３０】図１に示す光路変更板６のプリズム群は、
プリズム列６ａが導光体２の長さ方向に対して平行に配
置されているが、これに限らず、図５に示すように導光
体２の長さ方向に対して鉛直に配置するようにすること
もできる。
【００３１】以上説明した導光体２は、図６に示すよう
に縦断面形状が四角形であるが、これに限られるもので
はなく、図７に示すように縦断面形状が円形（したがっ
て、全体としては円柱形）としてもよく、図８に示すよ
うに、点状光源から遠ざかるにしたがって断面積が減少
するクサビ形としてもよい。
【００３２】図９および図１０は、導光体２の裏側（図
１および図５における上側）に光路変換手段として設け
る光反射パターンの溝２ａと、その間に形成される平坦
部２ｂを示すものである。この場合、溝２ａは、光線を
反射、透過させる。このうち図９に示すものは、溝２ａ
の間隔が発光ダイオード３から離れるにしたがって狭く
なっており、図１０のものは均一ではあるが、溝２ａの
全体が鋸歯状になっているものである。これらの溝２ａ
の形状は導光体２の長さ（距離）に応じて均一発光を行
えるように適宜設定することになる。
【００３３】以上は、導光体２の裏側に溝２ａを設ける
ことによって光反射パターンを形成し、発光ダイオード
３から出射された光線が導光体２の端面から内部に入射
し、光反射パターンにより、反射と屈折を繰り返しなが
ら伝幡、出射をし、透明基板１に向かうようにしたもの
であるが、光反射パターンとしては溝を設けず、導光体
２の溝を設ける部分に白色または乳白色の塗料を部分的
に塗布して、光散乱反射部を形成することもできる。
【００３４】図１１に示すものは、導光体２の光反射パ
ターンを形成した部分を、光反射部材７で覆ったもので
ある。このように覆えば、光反射パターンから透過した
光線（漏れ光）を戻すことができるため、効率よく透明
基板１に向かわせることができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
た面状照明装置であるから、導光体とプリズム群を有す
る光路変更板によって、観察視野範囲以外の不要な光線
を有効な光線にして、効率よく透明基板からの出射分布
を制御し、高輝度な液晶パネルを提供することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の要部を示す斜視図であ
る。
【図２】図１のものを上方から見た平面図である。
【図３】図１のものの光線出射分布を示すグラフであ
る。
【図４】図１のものから透明基板へ入射させ、透明基板
からの光線出射分布を示すグラフである。
【図５】図１のものの変形例を示す斜視図である。
【図６】導光体と光源部分を示す斜視図である。
【図７】図６のものの変形例を示す斜視図である。
【図８】図６のものの他の変形例を示す斜視図である。
【図９】導光体の光路変換手段を示す斜視図である。
【図１０】図９のものの変形例を示す斜視図である。
【図１１】光反射部材を用いたところを示す側面図であ
る。
【図１２】面状照明装置の全体を示す斜視図である。
【図１３】縦軸に相対光度を、横軸に視野角度をとった
グラフである。
【図１４】導光体の出射分布を説明する説明図である。
【図１５】図１４のものの光線出射分布を示すグラフで
ある。
【図１６】導光体の前部に拡散板を設置したところを示
す平面図である。
【図１７】図１６のものの光線出射分布を示すグラフで
ある。
【図１８】拡散板を透明基板に近接して設けたところを
示す斜視図である。
【図１９】図１８のものの光線出射分布を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
１ 透明基板 ２ 導光体 ２ａ 溝 ２ｂ 平坦部 ３ 発光ダイオード ４ 液晶パネル ５ 拡散板 ６ 光路変更板 ６ａ プリズム列 ７ 光反射部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者 豊田 耕一 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネベ ア株式会社開発技術センター内 Ｆターム(参考） 2H038 AA52 AA55 BA01 2H091 FA21Z FA23Z FA32Z FA42Z FA45Z FC12 FD06 LA18 5G435 AA03 BB12 FF02 FF03 GG03 GG23 GG26 LL08

Claims (14)

    【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
    に直線状の光源を配置した面状照明装置において、前記
    透明基板と、そ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光源との間に、プリズム群
    を有する光路変更板を配置したことを特徴とする面状照
    明装置。
  2. 【請求項２】 前記直線状の光源は、透光性材料からな
    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請求項１に記
    載の面状照明装置。
  3. 【請求項３】 前記直線状の光源とプリズム群を有する
    光路変更板との間に、拡散板を配置したことを特徴とす
    る請求項１に記載の面状照明装置。
  4. 【請求項４】 前記プリズム群を有する光路変更板のプ
    リズム列は、導光体の長さ方向に平行に配置されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
  5. 【請求項５】 前記プリズム群を有する光路変更板のプ
    リズム列は、導光体の長さ方向に対して鉛直に配置され
    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。
  6. 【請求項６】 前記導光体の断面形状が四角形であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
  7. 【請求項７】 前記導光体の断面形状が円形であること
    を特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
  8. 【請求項８】 前記導光体は、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
    に記載の面状照明装置。
  9. 【請求項９】 前記導光体に、光路変換手段を設けたこ
    とを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の面
    状照明装置。
  10. 【請求項１０】 前記導光体の光路変換手段は、溝から
    なる光反射部と平坦部とで構成されていることを特徴と
    する請求項１ないし８のいずれかに記載の面状照明装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記導光体の光路変換手段は、断面形
    状ほぼ三角形の傾斜面を連続的に設けて構成されている
    ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の
    面状照明装置。
  12. 【請求項１２】 前記導光体の光路変換手段は、微小な
    凹凸面からなる光散乱透過部および光散乱反射部と、平
    坦部とで構成されていることを特徴とする請求項１ない
    し８のいずれかに記載の面状照明装置。
  13. 【請求項１３】 前記導光体の光路変換手段は、白色ま
    たは乳白色の塗料を、部分的に塗布した光散乱反射部に
    より形成したことを特徴とする請求項１ないし８のいず
    れかに記載の面状照明装置。
  14. 【請求項１４】 前記導光体の光路変換手段を形成した
    面を、光反射部材で覆ったことを特徴とする請求項１な
    いし１３のいずれかに記載の面状照明装置。
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