JP2002243947A

JP2002243947A - 面状照明装置

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Publication number: JP2002243947A
Application number: JP2001040118A
Authority: JP
Inventors: Toru Kunimochi; 亨國持
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-28
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: JP3418831B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画面全体にわたり均一な明るさを可能とする
面状照明装置を提供する。【解決手段】透明基板２の上面を二つの領域（Ｐ領
域、Ｑ領域）に分け、それぞれの領域に複数の溝部２７
と平坦部２８とからなる光反射パターン２９を形成す
る。それぞれの溝部をその領域内で平行に形成し、透明
基板２の一側面８の一辺と溝部とで形成される角度をＰ
領域でθ1、Ｑ領域でθ2とする。それぞれの溝部の傾斜
方向は二つの領域で相違しており、角度θ1および角度
θ2の仰角方向が一側面８の一辺の両端部の方向となる
ように形成する。これにより導光体３から透明基板２方
向へ出射される光は、透明基板２の全体に均一に進行
し、観察画面上の輝度ムラを改善することができる。

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、各種反射型
表示装置等の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】薄型で占有容積が小さく、軽量であるこ
と等に特徴を有する液晶表示装置は、携帯電話やパーソ
ナルコンピュータ等をはじめとする多くの電気製品に使
用され、その需要は増大している。ところで、液晶表示
装置の液晶自体は自ら発光しないため、太陽光や部屋の
照明の明るさを十分に取り込むことができない暗所で使
用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶を照射す
る照明手段が必要となる。従って、この液晶を照射する
照明手段も小型で消費電力が小さいことが望まれ、近
年、薄板状のサイドライト方式（導光板方式）の面状照
明装置をその手段として使用することが多い。

【０００３】図３に、サイドライト方式を使用する面状
照明装置の従来例の一形態を示す。図３に示すように、
面状照明装置１'は、透光性材料からなる透明基板２
と、その透明基板２の一側面８に近接して設けられた長
手状の光源部５とから概略構成される。そして、光源部
５から出射された光が透明基板２内に入射され、透明基
板２の下部に配置された液晶表示装置（図示、省略）を
照射する。

【０００４】光源部５は直線状の透明材料からなる導光
体３と、該導光体３の端面６に対面して配置された点状
光源（例えば、発光ダイオード等）４とから構成されて
いる。また、導光体３には、光路変換手段１２'が設け
られている。この光路変換手段１２'は、透明基板２の
一側面８と向かい合う面（一側面）９の反対側面に、例
えば、断面形状が三角形の溝部を形成することによっ
て、点状光源４から出射した光を透明基板２の一側面８
にほぼ均一に入射させる機能を有するものである。尚、
導光体３は、透明基板２の一側面８から所定の距離をお
いて、導光体３の一側面９が透明基板２の一側面８に沿
うように配置されている。

【０００５】また、点状光源４から放出される光を効率
よく透明基板２内に入射させるために、導光体３の周囲
に光反射部材（フレーム）１３が設けられている。光反
射部材１３は概略Ｕ字状に形成され、導光体３の透明基
板２に向かい合う面９以外の長手方向の周囲を覆ってい
る。尚、光反射部材１３の導光体３を覆う面側（内面）
には、銀等の金属を蒸着したフィルム、白色フィルム等
を貼り付けた硬質樹脂品、あるいはアルミ板、ステンレ
ス板等の金属板を曲げ加工したものが貼り付けられてい
る。

【０００６】透明基板２の上面４６には、複数の光反射
パターン４９が形成されている。光反射パターン４９
は、断面形状が三角形の溝部４７と、それに隣接する平
坦部４８とから構成され、導光体３と平行にそれぞれ所
定の間隔を置いて形成されている。溝部４７は、導光体
３から入射した光が、導光体３からの距離に左右される
ことなく透明基板２の全体面においてほぼ均一に反射さ
れ、透明基板２の下部に設けられた液晶表示装置（図示
省略）を照射することができるように、それぞれ相違し
た深さで形成されている。即ち、溝部４７の深さは、導
光体３から遠ざかるに従って徐々に深くなるように形成
されている。

【０００７】しかしながら、このような光反射パターン
４９を用いた照明装置の場合は、光が光反射パターン４
９に反射する際に、溝部４７と平坦部４８でその透過率
が異なるために生じる縞と、液晶表示装置（液晶表示素
子）の画素となる液晶セルのモザイク模様の配列とによ
って生じる干渉縞（モアレパターン）が目立ち、画像が
観察しづらくなるという欠点があった。モアレパターン
の発生は、光反射パターン４９のパターン形状、即ち溝
部４７の深さ、大きさおよびピッチの間隔等に密接に関
係している。

【０００８】そこで、このモアレ改善策として、刊行物
（月刊ディスプレイ２０００年４月号）では、プリズム
稜線と電極配列とに所定の傾斜角θ（θ＝２２.５°）
を持たせることによってモアレ縞解消の最適化を図るこ
とができるといった内容のものが開示されている。そし
て、この内容を基に考案された面状照明装置が図４に示
すものである。図４に示すように、透明基板２の上面に
形成された光反射パターン５９は溝部５７およびそれに
隣接する平坦部５８とから構成されており、その溝部５
７および平坦部５８は長手状の光源部５の軸方向に対し
て所定の傾斜角θ（好ましくはθ＝２２.５°）を有す
るように形成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
面状照明装置１"は、モアレパターンの改善手段として
は有効であったが、以下に示すような不具合を有するも
のであった。透明基板２上に形成した溝部５７の傾斜方
向と導光体３の端面６に対面して設けた点状光源４の配
置関係により、点状光源４が透明基板２に写り込み、透
明基板２の一側面８の点状光源４に近い端部から一側面
８に対向する面１８に向かって光反射パターン５９を横
切るように帯状に輝線５１が発生する。また、輝線５１
よりも端部側、即ち、透明基板２の一側面５２側では輝
度の低い（暗い）領域Ｄが発生し、特に輝線５１との輝
度の差が大きく、その明暗差が目立ち照明品位の低下を
招くことになる。ここで、点状光源４の透明基板２への
写り込みとは、点状光源４からの光が導光体３の端面６
を通して透明基板２に筋状に入り込むことにより、透明
基板２を観察面（上面）側から観察すると筋状の輝線５
１となって観察される現象をいう。

【００１０】これは、溝部５７が図に示すような傾斜角
度θを有するように形成されているためであり、光源部
５からの光は、暗領域Ｄの溝部５７へは、導光体３から
透明基板方向に出射される方向より右側からほとんど入
射しないためである。また、それぞれの溝部５７は、点
状光源４が配置されている導光体３の端面６から離れる
にしたがって（導光体３の端面７に近づくにしたがっ
て）徐々に透明基板２の一側面８に近づくように形成さ
れ、更に隣り合うそれぞれの溝部５７のうち一側面８か
ら離れた位置の溝部５７ほどその深さが深く形成されて
いるため（但し、一つの溝部５７内ではその深さは一定
に形成されている）、透明基板２上の一側面５２側では
溝部での反射光量が少なく、一側面５３側では溝部での
反射光量が多くなり、両側面付近の領域間で反射光量に
差が生じ、輝度の低い領域Ｄと輝度の高い領域Ｅが発生
するためである。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、画面全体にわたり均一な明るさを可能
とし、更にはモアレパターンの発生を抑えるとともに輝
線を防止することができる面状照明装置の提供を目的と
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、透光性材料からなる透明基板の
側面に沿って、端部に点状光源を配置した導光体からな
る長手状の光源部を近接配置し、前記透明基板上に複数
の溝部と該溝部に隣接する平坦部とからなる光反射パタ
ーンを形成したサイドライト方式の面状照明装置におい
て、前記光反射パターンの形成される透明基板の上面
は、該上面の前記光源部の配置される側の辺上の所定の
点と前記辺に対向する辺上の所定の点とを結ぶ仮想の線
によって二つの領域に分けられ、該二つの領域にそれぞ
れ形成される前記光反射パターンの複数の溝部は、それ
ぞれの領域内で平行に形成されるとともに前記光源部の
軸方向に対して所定の角度を有し、且つ所定の角度の仰
角方向が、前記光源部が配置される側の辺のそれぞれの
端部方向であることを特徴とするものである。

【００１３】導光体から出射した光は、導光体と対向す
る透明基板の側面に入射し、透明基板上に形成された光
反射パターンを構成する溝部および平坦部等で反射さ
れ、透明基板の下側に配置される液晶表示装置を照射す
る。二つに分けられた領域にそれぞれ形成される光反射
パターンの溝部は、光源部の軸方向に対して所定の角度
を有するように形成され、さらにその溝部の傾斜方向が
それぞれの領域で相違する方向に傾斜し、溝部と光源部
の軸方向によって形成される角の仰角方向を導光体のそ
れぞれの端部方向とすることにより、導光体から入射し
た光は透明基板の側端部まで進行し、観察画面全体の輝
度の均一性を向上させる。ここで仰角とは、光源部の軸
方向と同一方向を有する透明基板の一側面と、一つの溝
部とによって形成される角度（所定の角度または溝部の
傾斜角度と同一角度である）のことを言い、仰角方向と
は、その角度を見る方向のことを言う。

【００１４】また、上記課題を解決するために、請求項
２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光源
部が配置される側の辺上の所定の点をＡ点とし、前記辺
に対向する辺上の所定の点をＢ点とし、該Ｂ点によって
二つに分けられるそれぞれの辺の長さをａ1、ａ2とし、
前記透明基板の前記Ａ点およびＢ点の設定された辺と直
交する辺の長さをｂとし、前記溝部が前記光源部の軸方
向に対して有する所定の角度をそれぞれθ1、θ2とした
とき、前記Ｂ点は、ａ1＞ｂｔａｎθ2、ａ2＞ｂｔａｎ
θ1を満たす位置に設定されることを特徴とするもので
ある。透明基板の上面を二つの領域に分ける上面の辺上
の位置（Ａ点、Ｂ点）を所定の条件を満たす位置に設定
することにより、画面全体の輝度の均一性の向上を実現
する。

【００１５】また、上記課題を解決するために、請求項
３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記所定の角度は、１０°から３５°に形成されること
を特徴とするものである。光反射パターンの溝部の傾斜
角度を所定の範囲内の角度に設定することにより、観察
画面上に発生するモアレを抑制する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る面状照明装置
の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。尚、本面
状照明装置は、従来例として説明した面状照明装置の透
明基板上に形成する光反射パターンを改良したものであ
るので、従来の面状照明装置と同様の部材については同
一の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略する。

【００１７】図１は、本発明に係る面状照明装置の一形
態を示す分解斜視図である。図に示すように、面状照明
装置１は、方形平板状の透明基板２と、透明基板２の一
側面８に沿って配置される光源部５と、導光体３の周囲
を覆うように配置される光反射部材（フレーム）１３と
から概略構成される。

【００１８】光源部５は、直線状の導光体３と点状光源
４ａ、４ｂとから構成されている。導光体３の一側面
で、透明基板２の一側面８と向かい合う面（一側面）９
の反対側面１０には、光路変換手段１２が形成されてい
る。光路変換手段１２は、断面形状が三角形の溝部１５
とそれに隣接する平坦部１６とから構成されている。隣
接する溝部の深さはそれぞれ相違して形成されており、
それぞれの点状光源４ａ、４ｂに近い位置に形成される
溝部ほどその深さは浅く、逆に点状光源４ａ、４ｂから
遠ざかるに従って溝部の深さは徐々に深くなるように形
成され、導光体３のほぼ中央の位置に形成される溝部の
深さが最も深くなっている。点状光源４ａ、４ｂは、導
光体３の端部、即ち、導光体３の端面６、７に対面して
近接配置され、点状光源４ａ、４ｂから放出された光
は、端面６、７から導光体３内に入射される。光反射部
材１３は、面状照明装置１を構成する各部材が組み合わ
されたとき導光体３を覆うように配置され、導光体３か
ら出射される光を効率よく透明基板２内に入射させる。

【００１９】尚、この実施の形態においては、光源部を
導光体およびその両端部に配置される点状光源によって
構成しているが、この形態に限定されるものではなく、
例えば、導光体の一方の端部に配置させた点状光源と、
点状光源から離れるにしたがってその厚さが徐々に薄く
なる、いわゆる楔型形状を有する導光体とから構成され
る光源部であってもよい。

【００２０】透明基板２の上面（観察側の面）２６に
は、一側面８から入射した光を、透明基板２の下面全体
から均一に液晶表示装置（図示省略）へ出射させるため
の光反射パターン２９が形成されている。光反射パター
ン２９は、その断面形状がほぼ三角形の溝部２７と溝部
に隣接する平坦部２８とから構成され、光源部５の軸方
向（導光体３の軸方向ともいう）に対して所定の傾斜角
度θ1あるいはθ2を有するように形成されている。ま
た、光反射パターン２９の形成される透明基板２の上面
２６は二つの領域に分けられており、それぞれの領域に
形成されている光反射パターンは異なる傾斜方向を有し
て形成されている。尚、この実施の形態においては、反
射パターンが溝部と平坦部によって構成されているが、
光反射パターンはこの形態に限定されるものではなく、
多数の階段状のプリズムによって構成される場合、溝部
の断面形状が略台形状を有する場合、あるいは溝部が複
数段を有する場合であってもよい。

【００２１】図２に従って透明基板２上に形成される光
反射パターンについて説明する。透明基板２の上面２６
は、導光体３が配置される側の辺Ｘ上に設定される所定
の点Ａと、辺Ｘの反対側の辺Ｙ上に設定される所定の点
Ｂとを結ぶ仮想の線によって二つの領域ＰとＱに分けら
れる。領域Ｐには、複数の溝部２７ａ、２７ｂ、…、２
７ｎ、…がそれぞれ平行に形成されている。また、それ
ぞれの溝部２７ａ、２７ｂ、…、２７ｎ、…は、導光体
３の軸方向に対して所定の角度θ1を有するように形成
されている。具体的には、図に示すように、辺Ｘと溝部
２７ａとによって形成される角度、辺Ｘと溝部２７ｂと
によって形成される角度がθ1となる。そして、角度θ1
の仰角方向が、辺Ｘの端部Ｒ方向となるように形成され
ている。また、溝部の深さは、辺Ｘ側から離れた位置に
形成されるものほど（２７ａ→２７ｂ→２７ｃ…になる
に従って）深く形成されている。

【００２２】領域Ｑには、複数の溝部２７ａ'、２７
ｂ'、…、２７ｎ'、…がそれぞれ平行に形成されてい
る。また、それぞれの溝部２７ａ'、２７ｂ'、…、２７
ｎ'、…は、導光体３の軸方向に対して所定の角度θ2を
有するように形成されている。具体的には、図に示すよ
うに、辺Ｘと溝部２７ａ'とによって形成される角度が
θ2となる。そして、角度θ2の仰角方向が、辺Ｘの端部
Ｓ方向となるように形成されている。また、溝部の深さ
は、辺Ｘ側から離れた位置に形成されるものほど（２７
ａ'→２７ｂ'→２７ｃ'…になるに従って）深く形成さ
れている。

【００２３】二つの領域（領域Ｐ、領域Ｑ）のそれぞれ
の溝部（Ｐ領域の溝部２７ａとＱ領域の溝部２７ａ'、
Ｐ領域の溝部２７ｂとＱ領域の溝部２７ｂ'、……、Ｐ
領域の溝部２７ｎとＱ領域の溝部２７ｎ'、…）は、点
Ａと点Ｂとを結ぶ仮想の線上の同一の位置で連続するよ
うに形成されている。この連続するように形成された溝
部２７ａの深さと溝部２７ａ'の深さ、溝部２７ｂの深
さと溝部２７ｂ'の深さ、…、および溝部２７ｎの深さ
と溝部２７ｎ'の深さ、…は、それぞれ同一の深さに形
成される。尚、それぞれの連続する溝部において、溝部
２７ａの深さと溝部２７ａ'の深さ、溝部２７ｂの深さ
と溝部２７ｂ'の深さ、…、溝部２７ｎの深さと溝部２
７ｎ'の深さ、…をそれぞれ相違するように形成するも
のであってもよく、相違した深さに形成することにより
画面上の輝度の均一性をさらに向上させることが可能と
なる。

【００２４】また、二つの領域（領域Ｐ、領域Ｑ）のそ
れぞれの溝部（Ｐ領域の溝部２７ａとＱ領域の溝部２７
ａ'、Ｐ領域の溝部２７ｂとＱ領域の溝部２７ｂ'、…
…、Ｐ領域の溝部２７ｎとＱ領域の溝部２７ｎ'、…）
は、上述した点Ａと点Ｂとを結ぶ仮想の線上で溝の位置
が一致するように形成される場合に限定されず、例え
ば、溝部２７ａ、溝部２７ａ'、溝部２７ｂ、溝部２７
ｂ'…溝部２７ｎ、溝部２７ｎ'、…の順に二つの領域の
溝部を交互に設け、仮想の線上でそれぞれの溝部が異な
る位置となるように形成されるものであってもよい。

【００２５】二つの領域（領域Ｐ、領域Ｑ）に形成され
るそれぞれの溝部が、光源部の軸方向に対して有する所
定の角度θ1およびθ2は、それぞれ１０°〜３５°の範
囲の任意の角度に設定される。二つの角度θ1とθ2は、
同一の角度に設定される場合であってもよいし、異なる
角度に設定される場合であってもよい。

【００２６】透明基板２の上面を二つの領域（領域Ｐと
領域Ｑ）に分ける辺Ｘおよび辺Ｙ上の点Ａおよび点Ｂ
は、所定の条件を満たすように設定される。即ち、点Ａ
は、辺Ｘ上のいずれかの位置に設定され、点Ｂは、辺Ｙ
の両端部が端部Ｔ、端部Ｕであるとき辺ＢＴの長さをａ
1、辺ＢＵの長さをａ2とし、辺Ｚの長さをｂとしたとき
に、ａ1＞ｂｔａｎθ2、ａ2＞ｂｔａｎθ1を満たす位置
に設定される。

【００２７】尚、この実施の形態においては、透明基板
２の構造について、透明基板２の上面２６を辺Ｘ上の点
Ａと辺Ｙ上の点Ｂとを結ぶ仮想の線によって二つの領域
に分ける場合について説明したが、この形態に限定され
るものではなく、例えば、点Ａと点Ｂを結ぶ位置で透明
基板２を切断した台形状を有する二つの透明基板（領域
Ｐの台形状を有する透明基板と領域Ｑの台形状を有する
透明基板）の上面に、それぞれ溝部（２７ａ、２７ｂ、
…、２７ｎおよび２７ａ'、２７ｂ'、…、２７ｎ'、
…）を形成しておき、この二つの台形状の透明基板を組
合わせて透明基板２を形成する構造のものであってもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る面状照明装置によれば、透
明基板を二つの領域に分け、それぞれの領域に所定の傾
斜角度を有する光反射パターンを、その角度の仰角方向
が光源部の配置される側の透明基板の辺の両端部方向と
なるように形成することにより、光反射パターンを一方
向にのみ傾斜させて形成することによって生じていた従
来の画面上の明暗ムラを防止するとともに、点状光源が
透明基板へ写り込むことによって発生する輝線を防止
し、画面全体における均一な輝度の実現を図ることがで
きる。また、透明基板を二つの領域に分ける位置を、所
定の条件を満たす範囲内に設定することにより、輝度の
均一性をさらに向上させることができる。

【００２９】また、光反射パターン（特に、溝部）の傾
斜角度θ1、θ2を１０°から３５°までの範囲で形成す
ることによりモアレパターンの発生を効果的に抑えるこ
とができ表示画面の品位を向上させることができる。更
に、所定の角度を有する光反射パターンを形成すること
によって画面上に発生する輝度ムラおよび輝線を、透明
基板上に形成する溝部の傾斜方向を改良することによ
り、単一の導光体と一または二個の点状光源を設けるこ
とで改善することができるので、面状照明装置の小型化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る面状照明装置の一形態を示す分解
斜視図である。

【図２】本発明に係る面状照明装置の透明基板の一形態
を示す分解斜視図である。

【図３】従来の面状照明装置の一形態を示す分解斜視図
である。

【図４】従来の面状照明装置の別の一形態を示す分解斜
視図である。

【符号の説明】

１面状照明装置２透明基板３導光体４ａ、４ｂ点状光源５光源部８、９一側面１２光路変換手段１３光反射部材（フレーム）２６上面２７溝部２８平坦部２９光反射パターン θ1、θ2 所定の角度（傾斜角度）Ｐ、Ｑ領域

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性材料からなる透明基板の側面に沿
って、端部に点状光源を配置した導光体からなる長手状
の光源部を近接配置し、前記透明基板上に複数の溝部と
該溝部に隣接する平坦部とからなる光反射パターンを形
成したサイドライト方式の面状照明装置において、前記光反射パターンの形成される透明基板の上面は、該
上面の前記光源部の配置される側の辺上の所定の点と前
記辺に対向する辺上の所定の点とを結ぶ仮想の線によっ
て二つの領域に分けられ、該二つの領域にそれぞれ形成される前記光反射パターン
の複数の溝部は、それぞれの領域内で平行に形成される
とともに前記光源部の軸方向に対して所定の角度を有
し、且つ所定の角度の仰角方向が、前記光源部が配置される
側の辺のそれぞれの端部方向であることを特徴とする面
状照明装置。
【請求項２】前記光源部が配置される側の辺上の所定
の点をＡ点とし、前記辺に対向する辺上の所定の点をＢ点とし、該Ｂ点によって二つに分けられるそれぞれの辺の長さを
ａ1、ａ2とし、前記透明基板の前記Ａ点およびＢ点の設定された辺と直
交する辺の長さをｂとし、前記溝部が前記光源部の軸方向に対して有する所定の角
度をそれぞれθ1、θ2としたとき、前記Ｂ点は、ａ1＞ｂｔａｎθ2、ａ2＞ｂｔａｎθ1を満
たす位置に設定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。
【請求項３】前記所定の角度は、１０°から３５°に
形成され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。