JP2003077326A - 照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
照明装置を用いた良好な表示特性を有する液晶表示装置
を提供する。 【解決手段】 光を発する光源12a、12bと、光源
から導入される光を反射側に形成された複数の光反射部
20により反射し、反射側と対向する出射側から光を線
状に出射する線状導光体14とを有する照明装置10で
あって、複数の光反射部の面が、視認する者の目に光が
収束されるような角度で、それぞれ傾斜している。
Description
表示装置に係り、特に、均一な光強度で照明しうる照明
装置及びその照明装置を用いた液晶表示装置に関する。
め、携帯型の情報端末の表示画面として広く用いられて
いる。
型液晶パネルとがある。
断面図である。図26(a)に示すように、ガラス基板
210とガラス基板212との間には、偏向子214が
挟み込まれている。ガラス基板212上には、バスライ
ン216等が形成されている。ガラス基板212とガラ
ス基板218との間には、液晶220が封入されてい
る。ガラス基板218とガラス基板222との間には、
カラーフィルタ224a、224b、224cが挟み込
まれている。ガラス基板222とガラス基板226との
間には、偏向子228が挟み込まれている。
断面図である。図26(b)に示すように、反射型液晶
パネルでは、ガラス基板210とガラス基板212との
間には、ミラー230が挟み込まれている。ミラー23
0は、反射型液晶パネルの上面から導入される光を、反
射するためのものである。
表示される情報を視認するためには、照明が必要であ
る。
パネルの下面側に設けられる。
照明が存在する環境下で表示画面を視認する際には、照
明装置を必ずしも設けることを要しない。しかし、照明
の存在しない環境下での視認をも可能とするためには、
照明装置を設けることが必要となる。反射型液晶パネル
においては、照明装置は、液晶パネルの上面側に設けら
れる。
斜視図である。図27に示すように、提案されている照
明装置110は、光を発するLED112a、112b
と、LED112a、112bからの光を線状の光に変
換して出射する線状導光体114と、線状導光体114
から出射される線状の光を平面状の光に変換して出射す
る面状導光体116とを有している。線状導光体114
の背面側、即ち、反射側には、複数の光反射部120が
ストライプ状に形成されている。また、線状導光体11
4の反射側には、反射コート膜118が形成されてい
る。
導光体を示す斜視図及び平面図である。図30に示すよ
うに、LED112a、112bから出射される光は、
線状導光体114の背面側、即ち反射側に形成された光
反射部120の面で反射され、線状導光体114の前面
側、即ち出射側から出射される。線状導光体114の出
射側から線状に出射される光は、面状導光体116によ
り平面状の光に変換され、面状導光体116の平面から
出射される。
液晶パネルを平面状に照明することができる。
開平10−260405号公報に記載されている。
た提案されている照明装置は、以下に示すように、均一
な強度で液晶パネルを照明することができなかった。
示す概略図である。画面サイズ2インチの液晶パネル1
08の表示画面を350mm離間した位置から視認する
場合、表示画面の中心からは0度の光が目に到達し、表
示画面の両端からは±3度の光が目に到達する。
導光体から出射される光の強度分布を示すグラフであ
る。横軸は、線状導光体114の中心からの位置を示し
ており、縦軸は光強度を示している。ここでは、線状導
光体114の中心から出射される光については0度の光
が目に到達し、線状導光体114の端部から出射される
光については±3度の光が目に到達するものとして、実
際に人間の目に到達し得る光の強度分布が求められてい
る。
装置では、線状導光体114から出射される光の強度分
布が均一ではなく、光強度の強い部分と弱い部分とが存
在していた。線状導光体114から出射される光の強度
分布は、面状導光体116から出射される光の強度分布
に反映される。このため、面状導光体116から出射さ
れる光の強度分布も均一にはならず、面内において光強
度の強い部分と弱い部分とが存在していた。従って、提
案されている照明装置を用いて液晶表示装置を構成した
場合には、良好な表示特性を得ることはできなかった。
る照明装置及びその照明装置を用いた良好な表示特性を
有する液晶表示装置を提供することにある。
光源と、前記光源から導入される光を反射側に形成され
た複数の光反射部により反射し、前記反射側と対向する
出射側から光を線状に出射する線状導光体とを有する照
明装置であって、前記複数の光反射部の面が、視認する
者の目に光が収束されるような角度で、それぞれ傾斜し
ていることを特徴とする照明装置により達成される。
記光源から導入される光を反射側に形成された複数の光
反射部により反射し、前記反射側と対向する出射側から
光を線状に出射する線状導光体とを有する照明装置であ
って、前記複数の光反射部の面が、前記線状導光体の長
手方向に対してほぼ垂直な方向に光が出射されるような
角度で、それぞれ傾斜していることを特徴とする照明装
置により達成される。
記光源から導入される光を反射側に形成された複数の光
反射部により反射し、前記反射側と対向する出射側から
光を線状に出射する線状導光体と、前記線状導光体と光
学的に結合され、前記線状導光体から導入される光を平
面状に出射する面状導光体とを有する照明装置と、前記
照明装置により照明される液晶パネルとを有する液晶表
示装置であって、前記複数の光反射部の面が、視認する
者の目に光が収束されるような角度で、それぞれ傾斜し
ていることを特徴とする液晶表示装置により達成され
る。
記光源から導入される光を反射側に形成された複数の光
反射部により反射し、前記反射側と対向する出射側から
光を線状に出射する線状導光体と、前記線状導光体と光
学的に結合され、前記線状導光体から導入される光を平
面状に出射する面状導光体とを有する照明装置と、前記
照明装置により照明される液晶パネルとを有する液晶表
示装置であって、前記複数の光反射部の面が、前記線状
導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に光が出射さ
れるような角度で、それぞれ傾斜していることを特徴と
する液晶表示装置により達成される。
施形態による照明装置を説明するに先だって、本発明の
原理について説明する。
が均一な光強度で液晶パネルを照明することができない
理由について鋭意検討した。
平面図である。
成された光反射部120の面について、出射角を0度と
して逆光線追跡により光線の軌道を追跡してみたとこ
ろ、光線の軌道はLED112aのほぼ中心に到達し
た。
位置Cに形成された光反射部120の面について、出射
角を例えば3度として逆光線追跡により光の軌道を追跡
してみたところ、軌道はLED112aのほぼ中心に到
達した。なお、ここで出射角を3度として逆光線追跡を
行ったのは、表示画面から350mm離間した位置から
2インチの液晶パネルを視認する場合、人間の目に到達
する光は、出射角がほぼ3度の光であるためである。
位置Bに形成された光反射部の面について、出射角を例
えば1.5度として逆光線追跡により光の軌道を追跡し
てみたところ、軌道はLED112aの中心からずれた
位置に到達した。
の光の強度について検討してみたところ、出射される光
の強度は強かった。また、位置Cから出射される出射角
約3度の光の強度について検討してみたところ、出射さ
れる光の強度は強かった。また、位置Bから出射される
出射角約1.5度の光の強度について検討してみたとこ
ろ、出射される光の強度は弱かった。
る角度を出射角として逆光線追跡により求められる光の
軌道が、LEDの中心近傍に到達する場合には、人間の
目に到達し得る光の強度は強く、人間の目に光が到達し
得る角度を出射角として逆光線追跡により求められる光
の軌道がLEDの中心からずれる場合には、人間の目に
到達し得る光の強度は弱いことが分かった。
は、人間の目に光が到達し得る角度を出射角として逆光
線追跡により求められる光の軌道が、LEDの中心近傍
に到達するように光反射部の面の傾斜角をそれぞれ設定
すれば、視認する人間の目に光が収束され、均一な光強
度分布が得られることに想到した。
よる照明装置を図1乃至図6を用いて説明する。図1
は、本実施形態による照明装置を示す斜視図及び平面図
である。図1(a)は、本実施形態による照明装置を示
す斜視図である。図1(b)は、本実施形態による照明
装置を示す平面図である。図2は、本実施形態による照
明装置を示す平面図である。図2(a)は、本実施形態
による照明装置の構成を示す平面図である。図2(b)
は、本実施形態による照明装置の光反射部の傾斜角を示
す図である。図3は、人間の目と表示画面との関係を示
す概略図である。図4は、空気中における屈折率等を考
慮した場合の平面図である。図5は、本実施形態による
照明装置の光反射部の面の傾斜角の例を示すグラフであ
る。図6は、本実施形態による照明装置の光強度分布を
示すグラフである。
装置10は、光を発するLED12a、12bと、LE
D12a、12bから導入される光を線状の光に変換し
て出射する線状導光体14と、線状導光体14と光学的
に結合され、線状の光を面状の光に変換して出射する面
状導光体16とを有している。線状導光体14の反射側
には、反射コート膜18が形成されている。
の両端に設けられている。LED12a、12bと線状
導光体14との間の距離ΔL(図2参照)は、例えば0
mmに設定されている。
形成されている。線状導光体14の材料としては、例え
ばガラスやプラスチックが用いられている。線状導光体
14の屈折率Ngは、例えば1.51となっている。線
状導光体14の厚さtは、例えば3mmに設定されてい
る。線状導光体14の長さLは、例えば2インチの液晶
表示装置に用いる照明装置の場合には、例えば37mm
に設定されている。2インチの液晶表示装置の表示画面
の幅は35mm程度であるが、線状導光体14の長さL
を37mmに設定すれば、2mmのマージンが確保され
る。
射部20がストライプ状に形成されている。光反射部2
0は、LED12a、12bから導入される光を反射
し、線状導光体14の出射側から光を出射するためのも
のである。光反射部20は、例えば0.23mmのピッ
チで、例えば150個形成されている。
bの面の傾斜角θ(n)は、出射位置に応じて所望の出
射角θOUT(n)で光が出射されるように設定される。
なお、光反射部20a、20bは、線状導光体14の反
射側にそれぞれ多数形成されているが、図2において
は、省略されている。
から2インチの液晶パネルを視認する場合、人間の目に
は、表示画面の中心からは0度の光が入射され、画面の
両端からは±2.8度の光が入射される。
θOUT(n)は、面状導光体16から出射される光の出
射角に反映される。このため、線状導光体14の中心か
ら出射される光については、出射角θOUT(n)が例え
ば0度となるように光反射部20の面の傾斜角θ(n)
を設定し、線状導光体14の中心と端部との間の位置か
ら出射される光については、出射角θOUT(n)がそれ
ぞれの出射位置に応じた角度となるように、光反射部2
0の面の傾斜角θ(n)をそれぞれ設定し、線状導光体
14の端部近傍から出射される光については、出射角θ
OUT(n)が例えば±2.8度となるように光反射部2
0の面の傾斜角θ(n)を設定すれば、極めて良好な表
示特性が得られる。
θOUT(n)を、出射位置に応じた角度に設定するため
には、以下のような式に基づいて傾斜角θ(n)を求め
ればよい。
ては、線状導光体14の出射側の面で全反射された光
が、光反射部20aにより全反射されて、線状導光体1
4の出射側から出射位置に応じた出射角θOUT(n)で
出射されるように、光反射部20aの面の傾斜角θ
(n)を設定する。
る。
ものであることを意味する。また、X(n)は、線状導
光体14の端面からn番目の光反射部までの距離であ
る。また、θOUT(n)は、n番目の光反射部により反
射された光の出射角である。
面の傾斜角θ(n)は、以下のような式で表される。
から直接光反射部20bに入射される光が、光反射部2
0bの面で全反射されて、線状導光体14の出射側から
出射位置に応じた出射角θOUT(n)で出射されるよう
に、光反射部20bの面の傾斜角θ(n)を設定する。
る。
面の傾斜角θ(n)は、以下のような式で表される。
の紙面左側の面の傾斜角θL(n)については、紙面左
側に設けられたLED12aから導入される光が所望の
出射角θOUT(n)で出射されるように設定する。一
方、光反射部の紙面右側の面の傾斜角θR(n)につい
ては、紙面右側に設けられたLED12bから導入され
る光が所望の出射角θOUT(n)で出射されるように設
定する。
D12a、12bと線状導光体14との間の距離ΔLが
0mmでない場合には、空気中の屈折率Naと線状導光
体の屈折率Ngとで屈折率が異なるため、光路のずれが
生じる。しかし、かかる要因による光路のずれは、光反
射部20の面の傾斜角θ(n)を求める上では、無視す
ることが可能なものである。このため、ここでは、計算
式を簡単にすべく、かかる要因の影響については無視し
て計算式を立てている。
LED12a、12bの中心近傍から面状に出射され
る。しかし、光反射部20の面の傾斜角θ(n)を求め
る上では、LED12a、12bの中心点から光が出射
されるものとして計算式を立てても、誤差は無視し得る
程小さい。このため、ここでは、計算式を簡単にすべ
く、LED12a、12bの中心点から光が出射される
ものとして、計算式を立てている。
斜角θ(n)の具体的な設定値の例について図5を用い
て説明する。図5は、上記の式に基づいて求められた光
反射部の面の傾斜角θ(n)の例を示すグラフである。
横軸は、線状導光体14の端面から光反射部20までの
距離X(n)を示しており、縦軸は、光反射部20の面
の傾斜角θ(n)を示している。
面の幅を35mm、光反射部20の数を150個、光反
射部20のピッチを0.23mm、線状導光体14の厚
さtを3mm、線状導光体14の長さLを37mm、L
ED12a、12bと線状導光体14との間の距離ΔL
を0mm、線状導光体14の屈折率を1.51、視認す
る人間の目と表示画面との距離を350mmとして計算
した。
のように設定すると、図6のような光強度分布が得られ
る。図6は、本実施形態による照明装置の光強度分布を
示すグラフである。横軸は、線状導光体における位置を
示しており、縦軸は、光強度を示している。ここでは、
線状導光体14の中心から出射される光については0度
の光が目に到達し、線状導光体14の端部から出射され
る光については±2.8度の光が目に到達するものとし
て、実際に人間の目に到達し得る光の強度分布が求めら
れている。
照明装置では、ほぼ均一な光強度分布が得られている。
線状導光体14から出射される光の出射位置に応じて、
所望の出射角θOUT(n)で光が出射されるように、光
反射部18の面の傾斜角θ(n)が設定されていること
に主な特徴がある。
は、光反射部の面がいずれも等しい傾斜角α(図31参
照)に設定されていたため、出射位置に応じて所望の出
射角で光を出射することはできなかった。このため、提
案されている照明装置では、視認する人間の目に到達し
得る光の強度分布を、均一化することができなかった。
14から出射される光の出射位置に応じて、所望の出射
角θOUT(n)で光が出射されるように、光反射部18
の面の傾斜角θ(n)が設定されているため、視認する
人間の目に光を収束することができる。このため本実施
形態によれば、人間の目に到達し得る光の強度分布を均
一化することができる。従って、本実施形態によれば、
良好な表示特性を実現することができる。
よる照明装置を図7乃至図9を用いて説明する。図7
は、本実施形態による照明装置を示す平面図である。図
8は、人間の目と表示画面との関係を示す概念図であ
る。図9は、本実施形態による照明装置の光反射部の面
の傾斜角の例を示すグラフである。図1乃至図6に示す
第1実施形態による照明装置と同一の構成要素には、同
一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
14から出射される光の出射角θOU T(n)を0度、即
ち、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に光
が出射されるように、光反射部20の面の傾斜角θ
(n)がそれぞれ設定されていることに主な特徴があ
る。
置に応じて、出射角θOUT(n)が所望の角度となるよ
うに、光反射部20の面の傾斜角θ(n)をそれぞれ設
定していたが、表示画面を視認する人間の目の位置は、
必ずしも面状導光体16の法線方向と一致するとは限ら
ない。一方、出射角θOUT(n)を一律に0度に設定し
たとしても、表示画面から350mm離間した人間の目
に達するまでに、光はある程度広がるため、実際には、
第1実施形態と同様の光強度分布が得られる。また、出
射角θOUT(n)を一律に設定すれば、光反射部20の
面の傾斜角θ(n)を求める際の計算を容易化し得る。
OUT(n)を一律に0度に設定している。
に設定するため、式(2)、式(4)にθOUT(n)=
0度を代入すればよい。
と、光反射部20aの面の傾斜角θ(n)は、以下のよ
うな式で表される。
入すると、光反射部20bの面の傾斜角θ(n)は、以
下のような式で表される。
部の面の傾斜角θ(n)の設定値の例について図9を用
いて説明する。図9は、上記の式に基づいて求められた
光反射部の面の傾斜角θ(n)の例を示すグラフであ
る。横軸は、線状導光体14の端面から光反射部20
a、20bまでの距離を示しており、縦軸は、光反射部
20a、20bの面の傾斜角θ(n)を示している。
様に、画面サイズを2インチ、表示画面の幅を35m
m、光反射部20の数を150個、光反射部20のピッ
チを0.23mm、線状導光体14の厚さtを3mm、
線状導光体14の長さLを37mm、LED12a、1
2bと線状導光体14との間の距離ΔLを0mm、線状
導光体14の屈折率を1.51、視認する人間の目と表
示画面との距離を350mmとして計算した。
(n)を図9のように設定すると、線状導光体14から
出射される光の出射角θOUT(n)はいずれも0度とな
り、第1実施形態とほぼ同様に均一な光強度分布が得ら
れる。従って、本実施形態によれば、第1実施形態と同
様に、良好な表示特性を実現することができる。
よる照明装置を図10及び図11を用いて説明する。図
10は、本実施形態による照明装置を示す平面図であ
る。図11は、本実施形態による照明装置の光反射部の
面の傾斜角の例を示すグラフである。図1乃至図9に示
す第1又は第2実施形態による照明装置と同一の構成要
素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にす
る。
反射部20cについても、LED12a、12bから直
接光反射部20に入射される光が、光反射部20cで全
反射されて、線状導光体14の出射側から出射されるよ
うに、光反射部20cの面の傾斜角θ(n)が設定され
ていることに主な特徴がある。
は、線状導光体14の出射側の面で全反射された光を更
に全反射するように傾斜角θ(n)が設定された光反射
部20aと、LED12a、12bから直接入射される
光を全反射するように傾斜角θ(n)が設定された光反
射部20bとが混在していた。
すように、いずれの光反射部20cについても、LED
12a、12bから直接入射される光を全反射するよう
に、光反射部20cの面の傾斜角θ(n)が設定されて
いる。なお、光反射部20cは、線状導光体14の反射
側に多数形成されているが、図10では省略されてい
る。
角θ(n)は、上述した式(4)又は式(6)に基づい
て設定すればよい。
部の面の傾斜角θ(n)の設定値の例について図11を
用いて説明する。図11は、上記の式に基づいて求めら
れた光反射部の面の傾斜角θ(n)の例を示すグラフで
ある。横軸は、線状導光体14の端面から光反射部20
cまでの距離X(n)を示しており、縦軸は、光反射部
20cの面の傾斜角θ(n)を示している。
様に、画面サイズを2インチ、表示画面の幅を35m
m、光反射部20の数を150個、光反射部20のピッ
チを0.23mm、線状導光体14の厚さtを3mm、
線状導光体14の長さLを37mm、LED12a、1
2bと線状導光体14との間の距離ΔLを0mm、線状
導光体14の屈折率を1.51、視認する人間の目と表
示画面との距離を350mmとして計算した。
(n)を設定した場合であっても、線状導光体14から
出射される光の出射角θOUTはいずれも0度となり、第
1及び第2実施形態とほぼ同様に均一な光強度分布が得
られる。従って、本実施形態によれば、第1及び第2実
施形態と同様に、良好な表示特性を実現することができ
る。
よる照明装置を図12乃至図14を用いて説明する。図
12は、本実施形態による照明装置を示す平面図であ
る。図13は、本実施形態による照明装置の光反射部の
面の傾斜角の例を示すグラフである。図14は、本実施
形態による照明装置の光強度分布を示すグラフである。
図1乃至図11に示す第1乃至第3実施形態による照明
装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を
省略または簡潔にする。
14が長手方向に複数の領域22a、22b、22cに
区分されており、領域22a、22b、22c内にそれ
ぞれ複数形成された光反射部20d〜20fの面の傾斜
角が、区分された領域22a、22b、22c内で等し
く設定されていることに主な特徴がある。
光体14の反射側にそれぞれ多数形成されているが、図
12においては、省略されている。
は、線状導光体14の中心の位置L/2を基準として、
光反射部20fの面の傾斜角θ0を設定する。線状導光
体14の出射側の面で全反射された光が、光反射部20
fにより全反射されて、線状導光体14の出射側から出
射されるものとして、光反射部20fの面の傾斜角θ 0
を設定すると、以下のような式が成立する。
面の傾斜角θ0は、以下のような式で表される。
22aにおいては、線状導光体14の端部からの距離が
L/6の位置を基準として、光反射部20dの面の傾斜
角θ′0を設定する。LED12aから直接光反射部2
0dに入射される光が、光反射部20dで全反射され
て、線状導光体14の出射側から出射されるものとし
て、光反射部20dの面の傾斜角θ′0を設定すると、
以下のような式が成立する。
面の傾斜角θ′0は、以下のような式で表される。
ると、ΔLの値は極めて小さいため、ΔLや3・ΔL
は、無視することができ、以下のような式が成立する。
域22aにおいても、式(8)に基づいて、光反射部2
0dの面の傾斜角をθ0に設定すればよいこととなる。
従って、本実施形態では、線状導光体14の中心を含む
領域22cの光反射部20fの面の傾斜角と、線状導光
体14の端部の近傍の領域22aの光反射部20dの面
の傾斜角とを、いずれも等しくθ0に設定すればよい。
域22bにおいては、当該領域22bの中心の位置(X
C)を基準として、光反射部20eの面の傾斜角θ1を設
定する。LED12aから直接光反射部20eに入射さ
れる光が、光反射部20eで全反射されて、線状導光体
14の出射側から出射されるものとして、光反射部20
eの面の傾斜角θ1を設定すると、以下のような式が成
立する。
の面の傾斜角θ1は、以下のような式で表される。
部の面の傾斜角の設定値の例について図13を用いて説
明する。図13は、上記の式に基づいて求められた光反
射部の面の傾斜角θの例を示すグラフである。横軸は、
線状導光体の端面から光反射部までの距離X(n)を示
しており、縦軸は、光反射部の面の傾斜角θを示してい
る。
様に、画面サイズを2インチ、表示画面の幅を35m
m、光反射部20の数を150個、光反射部20のピッ
チを0.23mm、線状導光体14の厚さtを3mm、
線状導光体14の長さLを37mm、LED12a、1
2bと線状導光体14との間の距離ΔLを0mm、線状
導光体14の屈折率を1.51、視認する人間の目と表
示画面との距離を350mmとして計算した。
づいて、光反射部20d〜20fの面の傾斜角θ0、θ1
を設定すると、図13に示すような光強度分布が得られ
る。図13は、本実施形態による照明装置の光強度分布
の例を示すグラフである。横軸は、線状導光体14の中
心に対する位置を示しており、縦軸は、液晶表示装置か
ら350mm離間した位置で液晶表示装置を視認したと
きの光強度を示している。
22b、22c内では光反射部20d、20e、20f
の面の傾斜角θ0、θ1が一律に等しい角度に設定されて
いるため、光反射部20d、20e、20fの位置が、
基準となる位置L/2、XC、L/6から離間するに伴
って、線状導光体14から光が出射される際の出射角が
徐々に大きくなる。このため、本実施形態では、図14
に示すような光強度分布となる。
は、第1乃至第3実施形態による照明装置ほどの光強度
分布の均一化は図れないが、図29に示す提案されてい
る照明装置の光強度分布と比べれば、光強度分布は大幅
に均一化されている。
線状導光体14が長手方向に複数の領域22a、22
b、22cに区分されており、区分された領域22a、
22b、22c内で光反射部20d〜20fの面の傾斜
角が等しく設定されていることに主な特徴の一つがあ
る。
の面の傾斜角を、光反射部の位置に応じてそれぞれ設定
する場合には、線状導光体を成型するための型等の作製
コストが高くなることも考えられる。
部20d、20e、20fの面の傾斜角の設定がθ0と
θ1の2種類と極めて少ないため、線状導光体を成型す
るための型等のコストを低減することが可能となる。こ
のように、本実施形態によれば、光強度分布を均一化し
得る照明装置を簡便かつ安価に提供することができる。
よる照明装置を図15乃至図17を用いて説明する。図
15は、本実施形態による照明装置を示す平面図であ
る。図16は、本実施形態による照明装置の光反射部の
面の傾斜角の例を示すグラフである。図17は、本実施
形態による照明装置の光強度分布を示すグラフである。
図1乃至図14に示す第1乃至第4実施形態による照明
装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を
省略または簡潔にする。
態と比べて、線状導光体14が長手方向により細かく区
分されており、領域22a、22c、22d、22e内
にそれぞれ複数形成された光反射部20d、20f、2
0g、20hの面の傾斜角が、区分された領域22a、
22c、22d、22e内で等しく設定されていること
に主な特徴がある。
20hは、線状導光体14の反射側にそれぞれ多数形成
されているが、図15においては、省略されている。
の位置XC1を基準として、光反射部20gの面の傾斜角
θ1を設定する。LED12aから直接光反射部20g
に入射された光が、光反射部20gの面で全反射され
て、線状導光体14の出射側から出射されるものとし
て、光反射部20gの面の傾斜角θ1を設定すると、以
下のような式が成立する。
の面の傾斜角θ1は、以下のような式で表される。
の位置XC2を基準として、光反射部20hの面の傾斜角
θ2を設定する。線状導光体14の出射で全反射された
光が、光反射部20hの面で更に全反射されて、線状導
光体14の出射側から出射されるものとして、光反射部
20hの面の傾斜角θ2を設定すると、以下のような式
が成立する。
の面の傾斜角θ2は、以下のような式で表される。
部の面の傾斜角の設定値の例について図16を用いて説
明する。図16は、上記の式に基づいて求められた光反
射部の傾斜角の例を示すグラフである。横軸は、線状導
光体の端面から光反射部までの距離X(n)を示してお
り、縦軸は、光反射部の面の傾斜角を示している。
様に、画面サイズを2インチ、表示画面の幅を35m
m、光反射部20の数を150個、光反射部20のピッ
チを0.23mm、線状導光体14の厚さtを3mm、
線状導光体14の長さLを37mm、LED12a、1
2bと線状導光体14との間の距離ΔLを0mm、線状
導光体14の屈折率を1.51、視認する人間の目と表
示画面との距離を350mmとして計算した。
22c、22d、22e内では、光反射部20d、20
f、20g、20hの面の傾斜角θ0、θ1、θ2が一律
に等しく設定されているため、光反射部20d、20
f、20g、20hの位置が、基準となる位置L/2、
XC1、XC2、L/6から離間するに伴って、線状導光体
14から光が出射される際の出射角が徐々に大きくな
る。このため、本実施形態では、図17に示すような光
強度分布となる。
は、図14に示す第4実施形態による照明装置の光強度
分布と比較して、光強度の強い部分と弱い部分との差が
小さくなっている。
実施形態と比較して、光強度の強い部分と弱い部分との
差を小さくし得ることが分かる。
形態による照明装置と比較して、線状導光体がより細か
く長手方向に区分されているため、第4実施形態に比べ
て、光強度の強い部分と弱い部分との差を小さくするこ
とができる。
る照明装置を図18を用いて説明する。図18は、本変
形例による照明装置を示す平面図である。
領域22eとの境界の領域において、傾斜角がθ1の光
反射部20gと、傾斜角がθ2の光反射部20hとが、
交互に設けられていることに主な特徴がある。
eとの境界の領域において、傾斜角がθ1の光反射部2
0gと、傾斜角がθ2の光反射部20hとが、交互に設
けられているため、領域22dと領域22eとの境界で
極端に光強度が相違するのを防止することができる。
よる照明装置を図19を用いて説明する。図19は、本
実施形態による照明装置を示す平面図である。図1乃至
図18に示す第1乃至第5実施形態による照明装置と同
一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略また
は簡潔にする。
14の反射側、即ち光反射部20が形成されている側
に、線状導光体14と別個に反射手段24が設けられて
いることに主な特徴がある。
状導光体14の反射側に線状導光体14と別個に反射手
段24が設けられている。反射手段24としては、線状
導光体14の少なくとも反射側を覆うアルミ製のホルダ
等を用いることができる。
4の反射側に反射コート膜20を形成することにより、
線状導光体14の反射側から光が外部に漏れるのを防止
していたが、本実施形態では、線状導光体14と別個に
設けられた反射手段24により、線状導光体14の反射
側から漏れる光が線状導光体14内に戻されるようにな
っている。
射手段24を設けた場合であっても、線状導光体14の
反射側から漏れる光を線状導光体14内に戻すことがで
きるので、照明が全体として暗くなってしまうのを防止
することができる。
ずしもに反射コート膜20を形成する必要はなく、本実
施形態のように線状導光体14と別個に反射手段24を
設けてもよい。
よる照明装置を図20を用いて説明する。図20は、本
実施形態による照明装置を示す斜視図である。図1乃至
図19に示す第1乃至第6実施形態による照明装置と同
一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略また
は簡潔にする。
14の長手方向に対して、光反射部20jが斜めに延在
していることに主な特徴がある。
は、線状導光体14の長手方向に対して、光反射部20
が垂直方向に延在していたが、本実施形態では、線状導
光体14の長手方向に対して、光反射部20iが斜めに
延在している。
手方向に対して、光反射部20iが斜めに延在している
ため、光強度分布をより均一化することができる。
よる照明装置を図21を用いて説明する。図21は、本
実施形態による照明装置を示す平面図である。図1乃至
図20に示す第1乃至第7実施形態による照明装置と同
一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略また
は簡潔にする。
14aの反射側、即ち光反射部20が形成されている面
側が、湾曲していることに主な特徴がある。
は、LED12a、12bから離れた位置の光反射部2
0においては、他の光反射部20により光の入射が妨げ
られる場合があり得る。
光体14aの反射側が湾曲しているため、LED12
a、12bから離れた位置の光反射部20であっても、
他の光反射部20により妨げられることなく、光が入射
される。従って、本実施形態によれば、より均一な光強
度分布が得られる照明装置を提供することができる。
よる照明装置を図22を用いて説明する。図22は、本
実施形態による照明装置を示す平面図である。図1乃至
図21に示す第1乃至第8実施形態による照明装置と同
一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略また
は簡潔にする。
a、12bから離間するに伴って光反射部20の面の幅
が広くなっている、即ち、LED12a、12bから離
間するに伴って光反射部20を構成する溝が深くなって
いることに主な特徴がある。
明装置では、LED12a、12bの近傍では、光反射
部20を構成する溝の深さがd1に設定されており、L
ED12a、12bから離間するに伴って、光反射部2
0を構成する溝の深さが深くなっている。そして、線状
導光体14aの中心では、光反射部20を構成する溝の
深さがd1より深いd2に設定されている。
は、LED12a、12bから離れた位置の光反射部2
0においては、他の光反射部20により光の入射が妨げ
られる場合があり得る。
12a、12bから離間するに伴って光反射部20の面
の幅が徐々に広くなっているため、LED12a、12
bから離れた位置の光反射部20であっても、他の光反
射部20により妨げられることなく、光が入射される。
態による照明装置を図23を用いて説明する。図23
は、本実施形態による照明装置を示す斜視図である。図
1乃至図22に示す第1乃至第9実施形態による照明装
置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省
略または簡潔にする。
14の反射側の領域が、上下方向、即ち、長手方向と垂
直な方向に2段に区分されており、上段側の領域22f
では光反射部20kの傾斜角がθ0に一律に等しく設定
され、下段側の領域22gでは光反射部22lの傾斜角
がθ1に一律に等しく設定されていることに主な特徴が
ある。
置では、線状導光体14が長手方向に複数の領域に区分
されていたが、本実施形態では、線状導光体14が上下
方向、即ち、長手方向と垂直な方向に複数の領域に区分
されている。
領域に区分し、区分された領域内で光反射部の傾斜角を
一律に等しく設定した場合であっても、光強度分布を均
一化することができる。
態による照明装置を図24及び図25を用いて説明す
る。図24は、本実施形態による照明装置を示す斜視図
である。図25は、本実施形態による照明装置の光反射
部の面の傾斜角の例を示すグラフである。図1乃至図2
3に示す第1乃至第10実施形態による照明装置と同一
の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または
簡潔にする。
0m、20nを構成するV字形の溝の形状が互いに等し
くなっており、線状導光体14の中心より紙面左側の設
けられた光反射部20mについては、紙面左側に設けら
れたLED12aから導入される光が線状導光体14の
長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、光反
射部20mの紙面左側の面の傾斜角θL(n)が設定さ
れており、線状導光体14の中心より紙面右側に設けら
れた光反射部20nについては、紙面右側に設けられた
LED12bから導入される光が、線状導光体14の長
手方向に対して垂直な方向に出射されるように、光反射
部20nの紙面右側の面の傾斜角θR(n)が設定され
ていることに主な特徴がある。
光体14の反射側にそれぞれ多数形成されているが、図
24においては、省略されている。
心より紙面左側に設けられた光反射部20mについて
は、紙面左側に設けられたLED12aから導入される
光が、光反射部20mの紙面左側の面で反射されて、線
状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射され
るように、光反射部20mの紙面左側の面の傾斜角θL
(n)が設定されている。
L(n)は、例えば上述した式(2)又は式(4)に基
づいて設定すればよい。なお、この場合、線状導光体1
4の紙面左側の端面が、距離X(n)の基準となる。
に設けられた光反射部20nについては、紙面右側に設
けられたLED12bから導入される光が、光反射部2
0nの紙面右側の面で反射されて、線状導光体14の長
手方向に対して垂直な方向に出射されるように、光反射
部20nの紙面右側の面の傾斜角θR(n)が設定され
ている。
R(n)は、例えば上述した式(2)又は式(4)に基
づいて設定すればよい。なお、この場合、線状導光体1
4の紙面右側の端面が、距離X(n)の基準となる。
の溝の面の交角θpは、いずれも等しい角度になってい
る。
形の溝の面の交角θpがいずれも等しい角度になってい
るため、光反射部20mの紙面右側の面の傾斜角は、1
80度から傾斜角θL(n)と交角θpとを減算した角度
となる。このため、LED12bから光反射部20mの
紙面右側の面に導入される光は、線状導光体14の長手
方向に対して必ずしも垂直な方向に出射されるとは限ら
ない。
ついては、光反射部20nの紙面右側の面により反射さ
れて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に
出射されるため、特段の問題はない。
るV字形の溝の面の交角θpをいずれも等しい角度に設
定しているため、光反射部20nの紙面左側の面の傾斜
角は、180度から傾斜角θR(n)と交角θpとを減算
した角度となる。このため、LED12aから光反射部
20nの紙面左側の面に導入される光は、線状導光体1
4の長手方向に対して必ずしも垂直な方向に出射される
とは限らない。
は、光反射部20mの紙面左側の面により反射されて、
線状導光体の14の長手方向に対して垂直な方向に出射
されるため、特段の問題はない。
部の面の傾斜角の設定値の例について図25を用いて説
明する。図25は、上記の式に基づいて求められた光反
射部の傾斜角の例を示すグラフである。横軸は、線状導
光体の端面から光反射部までの距離X(n)を示してお
り、縦軸は、光反射部の面の傾斜角を示している。
ンチ、表示画面の幅を35mm、光反射部20の数を1
70個、光反射部20のピッチを0.21mm、線状導
光体14の厚さtを3mm、線状導光体14の長さLを
37mm、LED12a、12bと線状導光体14との
間の距離ΔLを0mm、線状導光体14の屈折率を1.
51、視認する人間の目と表示画面との距離を350m
mとして計算した。
0nを構成するV字形の溝の形状がいずれも等しいた
め、線状導光体14を成型するための型等を作製する際
に用いる切削工具が一種類で足りる。本実施形態によれ
ば、線状導光体14を成型するための型等を低コストで
作製することができるため、光強度分布を均一化し得る
照明装置を安価に提供することができる。
態による液晶表示装置を図26を用いて説明する。図2
6は、本実施形態による液晶表示装置を示す斜視図であ
る。図1乃至図25に示す第1乃至第11実施形態によ
る照明装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して
説明を省略または簡潔にする。
至第11実施形態のいずれかによる照明装置と反射型液
晶パネルとが組み合わされて構成されている。
6上には、第1乃至第11実施形態のいずれかによる照
明装置10が設けられている。
れる光は、面状導光体16を介して反射型液晶パネル2
6に入射され、反射型液晶パネル26に設けられたミラ
ー(図示せず)により反射され、人間の目により視認さ
れる。本実施形態では、照明装置10は、フロントライ
トとして機能する。
形態のいずれかによる照明装置を用いて構成されている
ため、反射型液晶パネルを均一な光強度で照明すること
ができる。従って、本実施形態によれば、表示特性の良
好な液晶表示装置を提供することができる。
態による液晶表示装置を図27を用いて説明する。図2
7は、本実施形態による液晶表示装置を示す斜視図であ
る。図1乃至図26に示す第1乃至第12実施形態によ
る照明装置等と同一の構成要素には、同一の符号を付し
て説明を省略または簡潔にする。
至第11実施形態のいずれかの照明装置と透過型液晶パ
ネルとが組み合わされて構成されている。
形態のいずれかによる照明装置10上には、透過型液晶
パネル28が設けられている。
導光体16を介して、透過型液晶パネル28に入射さ
れ、透過型液晶パネル28を透過して、人間の目により
視認される。
晶パネルを用いた場合であっても、表示特性の良好な液
晶表示装置を提供することができる。
限らず種々の変形が可能である。
を上下方向、即ち、長手方向と垂直な方向に2つの領域
に区分したが、更に多くの領域に区分してもよい。これ
により、光強度分布をより均一化することが可能とな
る。但し、区分数を増加するに伴って、光反射部の角度
の設定数も多くなるため、要求される光強度分布の均一
性と、許容しうるコストとを総合的に考慮して、適切な
区分数に設定することが望ましい。
から導入される光を反射側に形成された複数の光反射部
により反射し、前記反射側と対向する出射側から光を線
状に出射する線状導光体とを有する照明装置であって、
前記複数の光反射部の面が、視認する者の目に光が収束
されるような角度で、それぞれ傾斜していることを特徴
とする照明装置。
から導入される光を反射側に形成された複数の光反射部
により反射し、前記反射側と対向する出射側から光を線
状に出射する線状導光体とを有する照明装置であって、
前記複数の光反射部の面が、前記線状導光体の長手方向
に対してほぼ垂直な方向に光が出射されるような角度
で、それぞれ傾斜していることを特徴とする照明装置。
において、前記複数の光反射部は、一方の面が前記光反
射部の面である、互いに等しい形状のV字形の溝である
ことを特徴とする照明装置。
において、前記線状導光体は長手方向に複数の領域に区
分されており、区分された前記領域内では、前記複数の
光反射部の面が、等しい角度で傾斜していることを特徴
とする照明装置。
て、前記線状導光体の中心を含む領域内と、前記線状導
光体の端部の近傍の領域内とで、前記複数の光反射部の
面が、互いに等しい角度で傾斜していることを特徴とす
る照明装置。
て、前記線状導光体の長手方向に区分された第1の領域
では、前記光反射部の面が第1の角度で等しく傾斜して
おり、前記第1の領域と隣接する第2の領域では、前記
光反射部の面が前記第1の角度と異なる第2の角度で等
しく傾斜しており、前記第1の領域と前記第2の領域と
の境界の近傍の領域では、その面が前記第1の角度で傾
斜している前記光反射部と、その面が前記第2の角度で
傾斜している前記光反射部とが混在していることを特徴
とする照明装置。
において、前記線状導光体は長手方向と垂直な方向に複
数の領域に区分されており、区分された前記領域内で
は、前記複数の光反射部の面が、等しい角度で傾斜して
いることを特徴とする照明装置。
において、前記光反射部は、前記線状導光体の長手方向
に対して斜めに延在していることを特徴とする照明装
置。
て、前記複数の光反射部の面は、前記光源のほぼ中心か
ら発せられる光が視認する者の目に収束されるような角
度で、それぞれ傾斜していることを特徴とする照明装
置。
いて、前記複数の光反射部の面は、前記光源のほぼ中心
から発せられる光が前記線状導光体の長手方向に対して
ほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾
斜していることを特徴とする照明装置。
に記載の照明装置において、前記線状導光体と光学的に
結合され、前記線状導光体から導入される光を平面状に
出射する面状導光体を更に有することを特徴とする照明
装置。
に記載の照明装置において、前記線状導光体は、前記反
射側が湾曲していることを特徴とする照明装置。
に記載の照明装置において、一の前記光反射部の面の幅
と他の前記光反射部の面の幅とが互いに異なっているこ
とを特徴とする照明装置。
に記載の照明装置において、前記線状導光体の前記反射
側に、反射コート膜が更に形成されていることを特徴と
する照明装置。
に記載の照明装置において、前記線状導光体の前記反射
側に、前記線状導光体と別個に反射手段が更に設けられ
ていることを特徴とする照明装置。
に記載の照明装置において、前記線状導光体は、ほぼ四
角柱状に形成されていることを特徴とする照明装置。
源から導入される光を反射側に形成された複数の光反射
部により反射し、前記反射側と対向する出射側から光を
線状に出射する線状導光体と、前記線状導光体と光学的
に結合され、前記線状導光体から導入される光を平面状
に出射する面状導光体とを有する照明装置と、前記照明
装置により照明される液晶パネルとを有する液晶表示装
置であって、前記複数の光反射部の面が、視認する者の
目に光が収束されるような角度で、それぞれ傾斜してい
ることを特徴とする液晶表示装置。
源から導入される光を反射側に形成された複数の光反射
部により反射し、前記反射側と対向する出射側から光を
線状に出射する線状導光体と、前記線状導光体と光学的
に結合され、前記線状導光体から導入される光を平面状
に出射する面状導光体とを有する照明装置と、前記照明
装置により照明される液晶パネルとを有する液晶表示装
置であって、前記複数の光反射部の面が、前記線状導光
体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に光が出射される
ような角度で、それぞれ傾斜していることを特徴とする
液晶表示装置。
体から出射される光の出射角が所望の角度となるように
光反射部の角度が設定されているため、均一な光強度で
照明しうる照明装置を提供することができる。そして、
このような照明装置を用いて、表示特性の良好な液晶表
示装置を提供することができる。
視図及び平面図である。
面図である。
る。
図である。
部の面の傾斜角の例を示すグラフである。
分布を示すグラフである。
面図である。
る。
部の面の傾斜角の例を示すグラフである。
平面図である。
射部の面の傾斜角の例を示すグラフである。
平面図である。
射部の面の傾斜角の例を示すグラフである。
度分布を示すグラフである。
平面図である。
射部の面の傾斜角の例を示すグラフである。
度分布を示すグラフである。
置を示す平面図である。
平面図である。
斜視図である。
平面図である。
平面図である。
す斜視図である。
す斜視図である。
反射部の面の傾斜角の例を示すグラフである。
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
す断面図である。
る。
斜視図及び平面図である。
ある。
射される光の強度分布を示すグラフである。
る。
Claims (10)
- 【請求項1】 光を発する光源と、前記光源から導入さ
れる光を反射側に形成された複数の光反射部により反射
し、前記反射側と対向する出射側から光を線状に出射す
る線状導光体とを有する照明装置であって、 前記複数の光反射部の面が、視認する者の目に光が収束
されるような角度で、それぞれ傾斜していることを特徴
とする照明装置。 - 【請求項2】 光を発する光源と、前記光源から導入さ
れる光を反射側に形成された複数の光反射部により反射
し、前記反射側と対向する出射側から光を線状に出射す
る線状導光体とを有する照明装置であって、 前記複数の光反射部の面が、前記線状導光体の長手方向
に対してほぼ垂直な方向に光が出射されるような角度
で、それぞれ傾斜していることを特徴とする照明装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の照明装置におい
て、 前記複数の光反射部は、一方の面が前記光反射部の面で
ある、互いに等しい形状のV字形の溝であることを特徴
とする照明装置。 - 【請求項4】 請求項1又は2記載の照明装置におい
て、 前記線状導光体は長手方向に複数の領域に区分されてお
り、 区分された前記領域内では、前記複数の光反射部の面
が、等しい角度で傾斜していることを特徴とする照明装
置。 - 【請求項5】 請求項4記載の照明装置において、 前記線状導光体の中心を含む領域内と、前記線状導光体
の端部の近傍の領域内とで、前記複数の光反射部の面
が、互いに等しい角度で傾斜していることを特徴とする
照明装置。 - 【請求項6】 請求項4記載の照明装置において、 前記線状導光体の長手方向に区分された第1の領域で
は、前記光反射部の面が第1の角度で等しく傾斜してお
り、 前記第1の領域と隣接する第2の領域では、前記光反射
部の面が前記第1の角度と異なる第2の角度で等しく傾
斜しており、 前記第1の領域と前記第2の領域との境界の近傍の領域
では、その面が前記第1の角度で傾斜している前記光反
射部と、その面が前記第2の角度で傾斜している前記光
反射部とが混在していることを特徴とする照明装置。 - 【請求項7】 請求項1又は2記載の照明装置におい
て、 前記線状導光体は長手方向と垂直な方向に複数の領域に
区分されており、 区分された前記領域内では、前記複数の光反射部の面
が、等しい角度で傾斜していることを特徴とする照明装
置。 - 【請求項8】 請求項1又は2記載の照明装置におい
て、 前記光反射部は、前記線状導光体の長手方向に対して斜
めに延在していることを特徴とする照明装置。 - 【請求項9】 光を発する光源と、前記光源から導入さ
れる光を反射側に形成された複数の光反射部により反射
し、前記反射側と対向する出射側から光を線状に出射す
る線状導光体と、前記線状導光体と光学的に結合され、
前記線状導光体から導入される光を平面状に出射する面
状導光体とを有する照明装置と、前記照明装置により照
明される液晶パネルとを有する液晶表示装置であって、 前記複数の光反射部の面が、視認する者の目に光が収束
されるような角度で、それぞれ傾斜していることを特徴
とする液晶表示装置。 - 【請求項10】 光を発する光源と、前記光源から導入
される光を反射側に形成された複数の光反射部により反
射し、前記反射側と対向する出射側から光を線状に出射
する線状導光体と、前記線状導光体と光学的に結合さ
れ、前記線状導光体から導入される光を平面状に出射す
る面状導光体とを有する照明装置と、前記照明装置によ
り照明される液晶パネルとを有する液晶表示装置であっ
て、 前記複数の光反射部の面が、前記線状導光体の長手方向
に対してほぼ垂直な方向に光が出射されるような角度
で、それぞれ傾斜していることを特徴とする液晶表示装
置。
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