JP2001083330A - 導光板および平面照明装置 - Google Patents
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Abstract
明装置では、導光板の中央部から出射する光量が相対的
に不足し、導光板の表面部全域から出射する光量分布が
不均一となる。 【解決手段】 光源14,15からの光がそれぞれ導入
される一対の対向する入射端面部12,13と、これら
一対の入射端面部12,13から導入された光を出射す
る表面部18と、この表面部18と反対側に位置する裏
面部25と、表面部18および裏面部25の内の少なく
とも一方に形成される多数の光偏向部20とを具えた導
光板11であって、一方の入射端面部12から他方の入
射端面部13に沿った単位面積当りの光偏向部20の割
合が2つのガウス分布に設定され、第1のガウス分布の
ピークが一方の入射端面部12側に偏倚すると共に第2
のガウス分布のピークが他方の入射端面部13側に偏倚
している。
Description
た光を表面から均一に出射させるための導光板およびこ
の導光板を用いた平面照明装置に関し、特に大型の透過
型液晶ディスプレイのバックライト光源として好適なも
のである。
光源などに使用される平面照明装置は、光源である冷陰
極管(FCL)やLEDアレイなどの光を透明な導光板
の側端面から導き、導光板内での光の全反射などを利用
して導光板の表面部あるいは裏面部全域から均一に出射
させるようにしたものであり、透過型液晶ディスプレィ
の大きさに対応して対角線長が14インチ程度以下のも
のが一般的である。
置においては、導光板の側端面から光を導入しているた
め、導光板の表面部からの出射光量がこの側端面から遠
ざかるほど減衰する傾向を有する。このため、導光板の
表面部全域から均一に光を出射させる目的で、導光板内
を伝播する光を導光板外に出射するように偏向させる微
細な凹凸を持つ光偏向部を導光板の表面部および/また
は裏面部に形成し、光源からの光が導入される導光板の
速端面から遠ざかるほど光偏向部の量を多く設定してい
る。
と、単位面積当りに占める光偏向部の面積、つまり占有
率との関係を図6および図7に示す。図7に示したもの
は、入射端面と対向する端面からの反射光によって、こ
の端面部近傍から出射する光量が増大する傾向を持つた
め、この端面近傍における光偏向部の占有率を低下させ
ることにより、さらに均一な光の出射を企図している。
の透過型液晶ディスプレィの製造が可能となっており、
これに伴って導光板を挟んで一対の光源を対向させ、導
光板の両側端面から光を入射させることにより、大型の
透過型液晶ディスプレィであっても充分な光量を確保で
きると同時に、その表面部から均一な分布の光量が出射
されるようにしている。この場合、導光板に形成される
光偏向部の分布状態は、図6および図7に示した光偏向
部の分布が左右対称となるようにしている。
光源を配置した平面照明装置において、導光板の一方の
側端面から光を入射させる型式の平面照明装置における
図6および図7に示した光偏向部の占有率の分布状態を
左右対称にした場合、導光板の入射端面部近傍から出射
する光量が相対的に増大する上、導光板の表面部全域か
ら出射する光量分布が不均一となってしまうことが判明
した。
は、一対の入射端面部近傍における導光板の表面部から
の出射光量が著しく多くなってしまい、液晶ディスプレ
ィの輝度分布を均一にすることができないばかりか、輝
度むらによる視認性の低下をもたらすこととなる。図7
の分布状態を採用したものでは、このような不具合は軽
減されるものの、何れにしろ液晶ディスプレィの輝度分
布をほぼ均一にすることができず、良好な視認性を得る
ことが困難である。
光板の両側端面から光を入射させるようにした平面照明
装置において、導光板の表面部からの出射光量の分布を
均一化し得る導光板およびこの導光板を用いた平面照明
装置を提供することにある。
光源からの光がそれぞれ導入される一対の対向する入射
端面部と、これら一対の入射端面部から導入された光を
出射する表面部と、この表面部と反対側に位置する裏面
部と、前記表面部および前記裏面部の内の少なくとも一
方に形成される多数の光偏向部とを具えた導光板であっ
て、一方の前記入射端面部から他方の入射端面部に沿っ
た単位面積当りの前記光偏向部の割合が2つのガウス分
布に設定され、第1の前記ガウス分布のピークが前記一
方の入射端面部側に偏倚すると共に第2の前記ガウス分
布のピークが前記他方の入射端面部側に偏倚しているこ
とを特徴とするものである。
方の入射端面部にかけて光偏向部が2つのガウス分布に
て形成されており、各入射端面部近傍には光偏向部がほ
とんど存在しない。表面部から出射する光量は、入射端
面部からの距離と、光偏向部のガウス分布とにほぼ依存
する。
部と、この表面部の反対側に位置する裏面部と、これら
表面部および裏面部を挟んで対向する一対の入射端面部
とを有する導光板と、この導光板の前記一対の入射端面
部に向けて照明光をそれぞれ投射する一対の光源と、前
記導光板の前記表面部および前記一対の入射端面部以外
の部分を覆う光反射シートとを具えた平面照明装置であ
って、一方の前記入射端面部から他方の入射端面部に沿
った単位面積当りの前記光偏向部の割合が2つのガウス
分布に設定され、第1の前記ガウス分布のピークが前記
一方の入射端面部側に偏倚すると共に第2の前記ガウス
分布のピークが前記他方の入射端面部側に偏倚している
ことを特徴とするものである。
方の入射端面部にかけて光偏向部が2つのガウス分布に
て形成されており、各入射端面部近傍には光偏向部がほ
とんど存在しない。表面部から出射する光量は、入射端
面部からの距離と、光偏向部のガウス分布とにほぼ依存
する。
において、第1のガウス分布のピークを一方の入射端面
部側よりも一方の入射端面部から他方の入射端面部に至
る導光板の中央寄りに偏倚させると共に第2のガウス分
布のピークを他方の入射端面部側よりも一方の入射端面
部から他方の入射端面部に至る導光板の中央寄りに偏倚
させるようにしてもよい。これによって、2つのガウス
分布のピークが導光板の中央部に近接状態で位置し、一
方の入射端面部から他方の入射端面部までの距離の長い
大型の導光板であっても、その表面部からの出射光量を
平均化される。
端面部側と、第2のガウス分布の一方の入射端面部側と
が重なり合わないようにし、導光板の中央部から出射す
る光量を抑えて表面部から出射する光の輝度分布が平均
化される。
おいて、第1のガウス分布のピークを一方の入射端面部
側よりも一方の入射端面部から他方の入射端面部に至る
導光板の中央寄りに偏倚させると共に第2のガウス分布
のピークを他方の入射端面部側よりも一方の入射端面部
から他方の入射端面部に至る導光板の中央寄りに偏倚さ
せるようにしてもよい。これによって、2つのガウス分
布のピークが導光板の中央部に近接状態で位置し、一方
の入射端面部から他方の入射端面部までの距離の長い大
型の導光板であっても、その表面部からの出射光量を平
均化される。
端面部側と、第2のガウス分布の一方の入射端面部側と
が重なり合わないようにし、導光板の中央部から出射す
る光量を抑えて表面部から出射する光の輝度分布が平均
化される。
イト光源に応用した実施例について、図1〜図5を参照
しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例
に限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書
の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含され
るべき他の技術にも応用することができる。
で図1に示す。すなわち、本実施例における平面照明装
置は、矩形の板状をなす導光板11と、この導光板11
の一対の対向する入射端面部12,13から照明用の光
を入射させる一対の線状をなす光源14,15と、これ
ら光源14,15をそれぞれ囲む一対のリフレクタ1
6,17と、導光板11の入射端面部12,13および
表面部18以外の導光板11の部分を覆う光反射シート
19とを有する。
1.4〜1.7程度の透明なアクリル樹脂(PMMA)
やポリカーボネート(PC)などで形成され、導光板1
1内を伝播する光を表面部18から出射させるための光
偏向部20が表面部18に無数に突設されている。
(冷陰極管)などで構成され、図示しない電源に接続さ
れる。また、この光源14,15を囲むリフレクタ1
6,17は、白色の絶縁性材料や、アルミニウムなどの
金属を蒸着したシート、あるいは金属板などで形成さ
れ、光源14,15からの光を反射してその反射光を導
光板11の入射端面部12,13に入射させる機能を持
つ。
は、熱可塑性樹脂に例えば酸化チタンのような白色材料
を混入したものや、熱可塑性樹脂のシートにアルミニウ
ムなどの金属蒸着を施したもの、金属箔を積層したもの
の他、シート状金属などで構成され、入射端面部12,
13および表面部18以外の導光板11の部分から出射
した光を反射または乱反射し、再び導光板11内に入射
させて最終的に光源14,15からの光のすべてを表面
部18から出射させるようにしている。
ように、本実施例における光偏向部20は、表面部18
に対して垂直に投影した輪郭形状が二等辺三角形をな
し、表面部18からほぼ垂直に立ち上がる一対の垂直錐
面21,22と、底辺23が入射端面部12,13と平
行となるように表面部18に対して傾斜した傾斜錐面2
4とを有し、この傾斜錐面24が一方の入射端面部12
側を向くものと、他方の入射端面部13側を向くものと
の2種類がある。
入射した光は、0≦|γ|≦sin-1(1/n)を満た
す屈折角γ(例えば、0°〜±42°)で導光板11内
を伝播し、特に臨界角近傍の光が光偏向部20に入射す
ると、その一部が垂直錐面21,22から導光板11の
外側に屈折しつつ出射する。つまり、光偏向部20は導
光板11内を伝播する光の一部を表面部18の外側に出
射させる機能を持つので、光偏向部20の分布を調整す
ることによって、表面部18からの光の出射状態を変え
ることができる。
部13に至る導光板11の表面部18の位置と、単位面
積当りに占める光偏向部20の面積(表面部18に対し
て垂直に投影した場合の投影面積)の和の割合(以下、
これを光偏向部20の占有率と呼称する)との関係を図
3に示す。すなわち、本実施例では傾斜錐面24が一方
の入射端面部12側を向く光偏向部20は、ガウス分布
Aとなるように設定され、傾斜錐面24が他方の入射端
面部13側を向く光偏向部20は、ガウス分布Bとなる
ように設定されている。これら2つのガウス分布A,B
のピークPA,PBは、2%〜10%の占有率に設定さ
れ、導光板11の中央部にてこれら2つのガウス分布
A,Bが重なり合うことなく、つながった状態となって
いる。
この入射端面部12に近接する一方のガウス分布Aのピ
ークPAまでの距離LAおよび他方の入射端面部13から
この入射端面部13に近接する他方のガウス分布Bのピ
ークPBまでの距離LBは、これらのピークPA,PBから
導光板11の中央までの距離LAO,LBOよりも長く設定
されており、2つのガウス分布A,BのピークPA,PB
が導光板11の中央側に偏倚した状態となっている。な
お、本実施例ではLA=LBであり、LAO=LBOである。
光偏向部20の占有率が0%となっているが、光偏向部
20の形状を図2に示すような2種類の三角錐に設定し
ているので、上述したように光偏向部20からの光の出
射方向に方向性を持たせることが可能であり、導光板1
1の中央側にその出射光が方向付けられる結果、導光板
11の表面部18のほぼ全域に亙ってこの表面部18か
らの出射光量をほぼ均一化させることができる。
光の偏向特性に応じて2つのガウス分布A,Bのピーク
PA,PBの位置を調整し、導光板11の表面部18のほ
ぼ全域に亙ってこの表面部18からの出射光量をほぼ均
一化させることが好ましい。このような観点から、ガウ
ス分布A,Bは完全な正規分布である必要はない。ま
た、2つのガウス分布A,Bの一部を相互に重ね合うよ
うにすることも可能である。さらに、上述した実施例で
は、光偏向部20を表面部18側にのみ形成したが、こ
れと対向する裏面部25側にのみ形成するようにしても
よく、表面部18と裏面部25とに形成するようにして
もよい。また、三角錐状の光偏向部20に代えて他の任
意の形状の光偏向部20を採用することも可能である。
実施例の裏面部25側の断面構造を図4に示すが、先に
説明した実施例と同一機能の部分にはこれと同一符号を
記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すな
わち、本実施例における光偏向部20は、所定曲率半径
Rの球面の一部で構成され、裏面部25に対するその占
有率が図5に示すような2つのガウス分布C,Dとなる
ように設定されている。本実施例では、2つのガウス分
布C,Dは正規分布ではなく、導光板11の中央部でこ
れらの一部が重なり合い、図の実線で示す如き2つのピ
ークPC,PDを持った合成状態の分布となり、先の実施
例と同様に、表面部18から出射する光の輝度分布を均
一化することができる。
他方の入射端面部に沿った単位面積当りの光偏向部の割
合を2つのガウス分布で設定し、第1のガウス分布のピ
ークを一方の入射端面部側に偏倚させると共に第2のガ
ウス分布のピークを他方の入射端面部側に偏倚させるよ
うにしたので、導光板の大きさに左右されずにその表面
部から光を均一に出射させることができ、光源の輝度に
対応した均一な輝度分布を得ることができる。
面部側よりも一方の入射端面部から他方の入射端面部に
至る導光板の中央寄りに偏倚させ、第2のガウス分布の
ピークを他方の入射端面部側よりも一方の入射端面部か
ら他方の入射端面部に至る導光板の中央寄りに偏倚させ
るようにした場合には、大きな導光板でもその表面部か
ら光をより均一に出射することができ、光源の輝度に対
応した均一な輝度分布を得ることができる。
と、第2のガウス分布の一方の入射端面部側とが重なり
合わないようにした場合には、方向性を持った光偏向部
を用いることにより、導光板の大きさが非常に大きなも
のであってもその表面部から光をより均一に出射するこ
とができ、光源の輝度に対応した均一な輝度分布を得る
ことができる。
斜視図である。
表す斜視図である。
態を表すグラフである。
板の断面図である。
他の例を表すグラフである。
例を表すグラフである。
の例を表すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 光源からの光がそれぞれ導入される一対
の対向する入射端面部と、これら一対の入射端面部から
導入された光を出射する表面部と、この表面部と反対側
に位置する裏面部と、前記表面部および前記裏面部の内
の少なくとも一方に形成される多数の光偏向部とを具え
た導光板であって、 一方の前記入射端面部から他方の入射端面部に沿った単
位面積当りの前記光偏向部の割合が2つのガウス分布に
設定され、第1の前記ガウス分布のピークが前記一方の
入射端面部側に偏倚すると共に第2の前記ガウス分布の
ピークが前記他方の入射端面部側に偏倚していることを
特徴とする導光板。 - 【請求項2】 前記第1のガウス分布のピークは、前記
一方の入射端面部側よりも前記一方の入射端面部から前
記他方の入射端面部に至る前記導光板の中央寄りに偏倚
し、前記第2のガウス分布のピークは、前記他方の入射
端面部側よりも前記一方の入射端面部から前記他方の入
射端面部に至る前記導光板の中央寄りに偏倚しているこ
とを特徴とする請求項1に記載の導光板。 - 【請求項3】 前記第1のガウス分布の前記他方の入射
端面部側と、前記第2のガウス分布の前記一方の入射端
面部側とが重なり合っていないことを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の導光板。 - 【請求項4】 光が出射する表面部と、この表面部の反
対側に位置する裏面部と、これら表面部および裏面部を
挟んで対向する一対の入射端面部とを有する導光板と、 この導光板の前記一対の入射端面部に向けて照明光をそ
れぞれ投射する一対の光源と、 前記導光板の前記表面部および前記一対の入射端面部以
外の部分を覆う光反射シートとを具えた平面照明装置で
あって、 一方の前記入射端面部から他方の入射端面部に沿った単
位面積当りの前記光偏向部の割合が2つのガウス分布に
設定され、第1の前記ガウス分布のピークが前記一方の
入射端面部側に偏倚すると共に第2の前記ガウス分布の
ピークが前記他方の入射端面部側に偏倚していることを
特徴とする平面照明装置。 - 【請求項5】 前記第1のガウス分布のピークは、前記
一方の入射端面部側よりも前記一方の入射端面部から前
記他方の入射端面部に至る前記導光板の中央寄りに偏倚
し、前記第2のガウス分布のピークは、前記他方の入射
端面部側よりも前記一方の入射端面部から前記他方の入
射端面部に至る前記導光板の中央寄りに偏倚しているこ
とを特徴とする請求項4に記載の平面照明装置。 - 【請求項6】 前記第1のガウス分布の前記他方の入射
端面部側と、前記第2のガウス分布の前記一方の入射端
面部側とが重なり合っていないことを特徴とする請求項
4または請求項5に記載の平面照明装置。
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