JP2003031017A - 面状照明装置 - Google Patents

面状照明装置

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JP2003031017A
JP2003031017A JP2001213730A JP2001213730A JP2003031017A JP 2003031017 A JP2003031017 A JP 2003031017A JP 2001213730 A JP2001213730 A JP 2001213730A JP 2001213730 A JP2001213730 A JP 2001213730A JP 2003031017 A JP2003031017 A JP 2003031017A
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light source
planar lighting
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Shingo Suzuki
信吾 鈴木
Toru Kunimochi
亨 國持
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    • G02B6/0061Means 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】 光源からの光の有効利用の向上を図ることが
できる面状照明装置を提供する。 【解決手段】 導光体6の透明基板反対向面6b(導光
体6の背面)に、反射板14を設けた。反射板14の導
光体6に臨む反射板第1面14aには、導光体6と直交
する方向(光軸Aと直交する方向)に延びるプリズム
(三角柱)状の凸部17が、反射板14の長手方向に複
数個配列され、凸部列15をなしている。凸部列15の
表面には反射層16が形成されている。導光体6の傾斜
壁9aを透過した光が反射層16により光軸A方向に容
易に反射され、ひいては有効光とされやすくなる。従来
技術の反射部材では視野角度の大きい方向に出射する非
有効光が多く発生し、その分光源からの光の有効利用が
抑えられたものになっていたが、非有効光の発生が最小
限に抑制されるので光源4からの光の有効利用の向上を
図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、看板や各種反射型
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】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、主にパーソナルコンピ
ュータや携帯電話など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
に近年の薄型化および省電力の要求の中では、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】このようなサイドライト方式の面状照明装
置の一例として本願発明者等が特開2000−1172
3で提案したものがある。この面状照明装置1は、図5
及び図6に示すように大略構成されている。図5におい
て、面状照明装置1は、透光性材料からなる透明基板2
の一側端面3に沿うように長手状の光源4を配置して大
略構成されている。透明基板2は四角形状で平板状をな
し、その一面(図5上側)に光反射パターン5が形成さ
れている。光源4は、透明基板2の一側端面3に沿って
近接配置される透明材料からなる細長い四角柱状の導光
体6と、導光体6の一端面6cに対面して配置される点
状光源7とから大略構成されている。
【0004】導光体6には光路変換手段8が設けられて
いる。光路変換手段8は、導光体6における透明基板2
の一側端面3と向き合う面(透明基板対向面) 6aと反
対側の面(透明基板反対向面)6bに、例えば断面形状
が三角形で導光体6の厚み方向(図5上下方向)に延び
る溝部9(図6のように)を導光体6の長手方向(図5
左下から右上方向)に複数個形成して構成され、点状光
源7から出射された光を透明基板2の一側端面3にほぼ
均一に入射させるものである。なお、光を均一にするた
めに、三角形の溝部9は点状光源7から離れるに従って
徐々に深くなるようにされている。
【0005】また、導光体6における透明基板対向面
6a以外の長手方向に延びる面及び透明基板2の基部
(一側端面3側の部分)を覆うように、内面に光反射層
(図示省略)を形成した断面略U字形の反射部材10が設
けられている。反射部材10は導光体6の光利用効率を
改善するようにしている。
【0006】反射部材10は上記機能の外に、導光体6
と透明基板2とを所定の強度をもって一体化して外れな
いようにする機能を有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した面
状照明装置1では、図6に示すように導光体6に入射し
た光が溝部9を形成する傾斜壁9aにより透明基板2の
光軸A方向(導光体6と直交する方向)に反射されて透明
基板2に入射されフロントライト(FL)またはバック
ライト(BL)として有効に利用し得る(すなわち、有
効光となる)一方、導光体6に入射した光の一部は前記
傾斜壁9aを透過して漏れ光Bとなる。傾斜壁9aを透
過した光(漏れ光B)は、反射部材10により反射され
てその一部が透明基板2に光軸A方向に入射して上述し
たのと同様に有効光とされるものの、残りの光は斜め出
射方向成分となってフロントライトまたはバックライト
として有効には利用されなくなり、非有効光となる。
【0008】上述した面状照明装置1について、図示し
ない輝度計(計測手段)を用い視野角度θを変えて光量
特性を調べると、図7に示すような特性が得られ、これ
により前記有効光や前記非有効光の発生状況を把握する
ことができる。すなわち、透明基板2の上部に、透明基
板2の面内における導光体6の長手方向と直交する方向
に延びる図示しない中心軸を中心にして輝度計を回動可
能に配置し、視野角度(回動角度)θを変えて透明基板
2からの光の光量(出射光量)について計測する。この
計測により、図7に示すように、視野角度θに応じて光
量が波状に変化する特性が得られる。そして、視野角度
θが0°近傍領域では大きい山形状で、略60〜70°
の領域では前記山形部分に比して小さい山形状で、前記
二つの山形部分をつなぐ部分が凹んだ形状の光量特性が
得られる。視野角度θが0°近傍領域の山形部分が前記
有効光に対応し、略60〜70°の領域の山形部分が前
記非有効光に対応する。
【0009】なお、図8に示すように、三角形状の複数
の溝部11と、溝部11の間に形成される複数の平坦部
12とからなる光路変換手段8Aを備えた導光体6Aが
あるが、このように構成した導光体6Aを備えた面状照
明装置でも、上述したのと同様に非有効光が発生し、フ
ロントライトまたはバックライトとして有効には利用さ
れなくなってしまう。本発明は上記事情に鑑みてなされ
たものであり、光源からの光の有効利用の向上を図るこ
とができる面状照明装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、透光性材料からなる四角形状の透明基板の側端面に
沿うように、透明材料からなる直線状の導光体と該導光
体の端面に配置される点状光源とからなる長手状の光源
を配置する面状照明装置であって、柱状に延びる凸部を
表面に複数個配列し、該凸部に前記導光体からの光を反
射する反射層を形成した反射部材を、前記導光体の透明
基板反対向面に沿って近接配置することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の構成におい
て、前記反射層は金属膜または誘電体多層膜からなるこ
とを特徴とする。請求項3に記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2に記載の構成において、前記複数個の凸部
はそれぞれ同等形状であることを特徴とする。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1から請
求項3までのいずれかに記載の構成において、前記凸部
は略三角柱状をなし、前記凸部における点状光源側の面
部と前記反射部材の表面とのなす角度を20〜45°に
設定したことを特徴とする。請求項5に記載の発明は、
請求項4に記載の構成において、前記点状光源は前記導
光体の両端面に設けられ、前記凸部は断面二等辺三角形
をなすことを特徴とする。請求項6に記載の発明は、請
求項1から請求項3までのいずれかに記載の構成におい
て、前記凸部は略円弧柱状をなすことを特徴とする。請
求項7に記載の発明は、請求項6に記載の構成におい
て、前記点状光源は前記導光体の両端面に設けられるこ
とを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態に
係る面状照明装置1Aを図1に基づいて説明する。この
面状照明装置1Aは、上述した図5及び図6に示す従来
技術に比して、反射部材10に代えて、後述するように
凸部列15を形成した反射板(反射部材)14を設け、
凸部列15に反射層16を形成したことが主に異なって
いる。以下、図5及び図6に示す従来技術と同等の部分
についての説明は、適宜省略する。
【0013】反射板14はポリカーボネートから構成さ
れ、その形状は導光体6に合わせ、寸法は例えば長さが
40mm、その厚さが1mm、幅が0.5mmである。
反射板14は導光体6の透明基板反対向面6b(導光体
6の背面)に臨み、導光体6と平行に配置されている。
反射板14の導光体6に臨む面(以下、便宜上、反射板
第1面という。)14aには、前記光軸Aと直交する方
向(図2紙面表裏方向)に延びるプリズム(三角柱)状
の凸部17が反射板14の長手方向に複数個配列され、
凸部列15をなしている。複数の凸部17はそれぞれ同
等形状とされている。導光体6の面6bには光路変換手
段が形成されている。図2(a)に示す光路変換手段は
V字形状の複数の溝部と溝部の間に形成される複数の平
坦部とから構成されており、図2(b)に示す光路変換
手段はV字形状の複数の溝部のみから構成されている。
【0014】凸部17は断面二等辺三角形をなしてい
る。凸部17における点状光源4側の面部(以下、凸部
第1面という。)17aと反射板第1面14a(請求項
4に係る発明の反射部材の表面を構成する。)とのなす
角度(以下、第1角度という。)αは30〜35°の範
囲の値に設定されている。なお、第1角度αは20〜4
5°の範囲の値に設定するようにしてもよい。また、凸
部17における点状光源4と反対側の面部(以下、凸部
第2面という。)17bと反射板第1面14aとのなす
角度(以下、第2角度という。)βは第1角度αと同等
の値とされており、凸部17は上述したように断面二等
辺三角形をなすものになっている。
【0015】凸部列15のピッチP(隣り合う凸部17
の頂部間の距離)は0.01〜0.5mmの範囲の値に
設定されている。凸部列15のピッチPを0.5mm以
下に設定したのは、0.5mmを超える大きさに設定す
ると出射光のムラが発生する恐れがあるからである。
又、0.01mm以上に設定したのは、0.01mm未
満の寸法に設定すると回折の影響が大きくなるからであ
る。
【0016】凸部列15に形成された前記反射層16は
アルミニウムからなる金属膜であり、蒸着により形成さ
れている。反射層16としてはアルミニウムに代えて銀
からなる金属膜を用いてもよい。さらに、反射層16の
表面には、SiO2などの透明材料の保護膜18が形成
されている。
【0017】上述したように第1角度αを30〜35°
の範囲の値にしたのは、次の理由に基づくものである。
本願発明者は上述したのと同様に輝度計を用意し、凸部
17の第1角度αを変えて視野角度θ―光量特性を調べ
た。そして、第1角度αを20〜45°の範囲の値に設
定したところ、図3に示すように、視野角度θが0°近
傍領域での光量が大きくなり良好な特性が得られ、30
〜35°の範囲とすると、より良好な特性が得られるこ
とが判明した。このような調査結果に基づいて、上述し
たように第1角度αを30〜35°の範囲の値に設定し
た。
【0018】なお、図3に示す特性を図7に示す従来技
術の特性と対比すると、従来技術において60〜70°
の範囲の視野角度θで生じる非有効光が抑制され、当該
非有効光に相当する分の光が、視野角度θが0°近傍領
域での光に移動し、従来技術では図3の点線で示される
当該0°近傍領域の光量が、図3の実線で示すように増
大したと考えられる。
【0019】上述したように構成した面状照明装置1A
では、導光体6の傾斜壁9aを透過した光(漏れ光B)
が凸部列15に形成された反射層16により光軸A方向
に反射され、ひいては有効光とされやすくなる。従来技
術の反射部材10では非有効光の発生が充分に抑制され
ず光源4からの光の有効利用が抑えられたものになって
いたが、本実施の形態によれば、非有効光の発生が最小
限に抑制されるので光源4からの光の有効利用の向上を
図ることができる。
【0020】本実施の形態では、凸部17の第1角度α
を30〜35°の範囲の値にしており、第1角度αが3
0〜35°の範囲の値である場合には、上述した検証方
法の説明で述べたように視野角度θが0°近傍領域での
光量が大きくなり、良好な光量特性を確保することがで
きる。
【0021】また、凸部列15の複数の凸部17をそれ
ぞれ同等形状にすることで、機械加工等において凸部列
15ひいては反射板14が作製しやすく生産性の向上を
図ることができる。しかし、複数の凸部17をそれぞれ
同等形状にすることに限定するものではない。また、凸
部列15のピッチPを0.01〜0.5mmの範囲の値
に設定しているので、出射光のムラの発生を抑制できる
と共に、回折の影響が大きくなることを回避できる。
【0022】上記実施の形態では、導光体6の一端面6
cに点状光源7を対面して配置した場合を例にしたが、
導光体6の一端面6cと反対側の他端面6dにさらに点
状光源を配置するようにしてもよい。他端面6dに配置
した点状光源の反射板14による光経路は、導光体6の
一端面6cに配置した点状光源7の反射板14による光
経路とほぼ対称のものとなり、上述したのと同等の作用
効果を奏することになる。また、導光体6に形成される
光路変換手段の溝の形状はV字形状に限定されるもので
はなく、例えば台形状、円形状であってもよい。
【0023】上記実施の形態では、凸部列15の凸部1
7は断面二等辺三角形である場合を例にしたが、これに
限らず第2角度β及び頂角を上記実施の形態と異なる大
きさに設定し、断面形状が二等辺三角形でない三角形と
なるようにしてもよい。また、上記実施の形態では、反
射層16が金属膜である場合を例にしたが、これに代え
て誘電体多層膜(SiO2/Ta2O5系、SiO2/TiO2系等)から
なる増反射膜から構成してもよい。また、増反射膜に代
えて、幾分拡散性を有する拡散反射膜を用いてもよい。
【0024】上記実施の形態では、反射層16の表面に
SiO2による保護膜18を形成した場合を例にしたが、保
護膜はSiO2に限定されるものではなくその他の透光性を
有する無機材料、あるいは樹脂材料であってもよい。こ
の保護膜18を設けなくてもよい。また、上記実施の形
態では、反射板14の反射板第1面14aに凸部列15
を形成した場合を例にしたが、反射板14を透明材料か
ら構成し、反射板第1面14aと反対側の面(反射板第
2面)14bに凸部列を形成し、この凸部列の表面に反
射層を形成するようにしてもよい。また、反射板14は
必ずしもポリカーボネットのような樹脂材料で構成する
必要はなく、例えば金属のように反射特性を有する材料
を用いて構成してもよい。この場合には反射層は不要と
なる。
【0025】また、上記実施の形態では、凸部17が三
角柱状である場合を例にしたが、これに限らず、図4に
示すように略円弧柱状の凸部17Aを設けるように構成
してもよい。このように構成することにより、反射板1
4の作製を容易に行うことが可能となる。なお、このよ
うに凸部17を略円弧柱状に形成する場合、導光体6の
両端面に点状光源4を配置するようにしてもよい。この
場合、両端面に配置した点状光源4の反射板14による
光経路はほぼ対称のものとなる。また、凸部は必ずしも
厚み方向に平行である必要はなく輝度ムラの改善を目的
に厚み方向に対して傾けて設けてもよい。また、凸部は
反射板第1面14a全面に形成する必要はなく、輝度分
布の改善を目的に部分的に設けてもよい。
【0026】上記実施の形態では、反射部材が矩形の反
射板14である場合を例にしたが、これに代えて、図5
の反射部材10のように断面略U字状をなすU字形反射
部材とし、U字形反射部材の内面における導光体に対面
する部分に凸部列を形成してもよい。また、断面略コ字
状をなすコ字形反射部材とし、コ字形反射部材の内面に
おける導光体に対面する部分に凸部列15を形成しても
よい。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、導光体の溝部を透過し
た光が反射部材の凸部列に形成された反射層により透明
基板の光軸方向に容易に反射され、ひいては有効光とさ
れやすくなる。従来技術の反射部材では視野角度の大き
い方向に出射される非有効光が多く発生し、その分光源
からの光の有効利用が抑えられたものになっていたが、
非有効光の発生が最小限に抑制されるので、光源からの
光の有効利用の向上を図ることができる。また、複数の
凸部をそれぞれ同等形状とすることにより、反射部材の
作製を容易に行え、その分生産性の向上を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る面状照明装置を示
す分解斜視図である。
【図2】図1の導光体、反射板及び光経路を模式的に示
す図である。
【図3】図1の面状照明装置の視野角度―光量特性を示
す図である。
【図4】略円弧柱状の凸部を有する反射板を模式的に示
す図である。
【図5】従来の面状照明装置の一例を示す分解斜視図で
ある。
【図6】図5の導光体、反射板及び光経路を模式的に示
す図である。
【図7】図5の面状照明装置の視野角度―光量特性を示
す図である。
【図8】図6の導光体に代わる他の導光体、反射板及び
光経路を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1A 面状照明装置 2 透明基板 4 光源 6 導光体 7 点状光源 15 凸部列 16 反射層 17 凸部 α 第1角度 β 第2角度
───────────────────────────────────────────────────── 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) G02F 1/13357 G02F 1/13357 // F21Y 101:02 F21Y 101:02 Fターム(参考) 2H038 AA52 AA55 BA06 2H091 FA14X FA14Z FA23X FA23Z FA45X FA45Z FB02 FB08 LA16 LA17 LA30

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性材料からなる四角形状の透明基板
    の側端面に沿うように、透明材料からなる直線状の導光
    体と該導光体の端面に配置される点状光源とからなる長
    手状の光源を配置する面状照明装置であって、 柱状に延びる凸部を表面に複数個配列し、該凸部に前記
    導光体からの光を反射する反射層を形成した反射部材
    を、前記導光体の透明基板反対向面に沿って近接配置す
    ることを特徴とする面状照明装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の構成において、前記反射
    層は金属膜または誘電体多層膜からなることを特徴とす
    る面状照明装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の構成に
    おいて、前記複数個の凸部はそれぞれ同等形状であるこ
    とを特徴とする面状照明装置。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれかに
    記載の構成において、前記凸部は略三角柱状をなし、前
    記凸部における点状光源側の面部と前記反射部材の表面
    とのなす角度を20〜45°に設定したことを特徴とす
    る面状照明装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の構成において、前記点
    状光源は前記導光体の両端面に設けられ、前記凸部は断
    面二等辺三角形をなすことを特徴とする面状照明装置。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項3までのいずれかに
    記載の構成において、前記凸部は略円弧柱状をなすこと
    を特徴とする面状照明装置。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の構成において、前記点
    状光源は前記導光体の両端面に設けられることを特徴と
    する面状照明装置。
JP2001213730A 2001-07-13 2001-07-13 面状照明装置 Pending JP2003031017A (ja)

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