JP2003100133A - 平面照明装置 - Google Patents
平面照明装置Info
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- JP2003100133A JP2003100133A JP2001288390A JP2001288390A JP2003100133A JP 2003100133 A JP2003100133 A JP 2003100133A JP 2001288390 A JP2001288390 A JP 2001288390A JP 2001288390 A JP2001288390 A JP 2001288390A JP 2003100133 A JP2003100133 A JP 2003100133A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶ディスプレイは、非発光の表示素子であ
るため、暗い場所で見るためにバックライト、フロント
ライト等の平面照明装置が必要である。特に小型携帯機
器の場合、消費電力は電池寿命におおきな影響を与える
ため、消費電力の低減が求められている。また、小型携
帯機器はカラー化、動画化が進んでおり、平面照明装置
の高輝度化も望まれている。 【解決手段】 透明な樹脂材料からなる導光板１２と、
おもて面方向へ一様に光束を放射する配光特性を持つ光
源１１を備える平面照明装置であって、前記光源１１を
前記導光板裏面１２ｂほぼ中央に配置することを特徴と
する平面照明装置である。
るため、暗い場所で見るためにバックライト、フロント
ライト等の平面照明装置が必要である。特に小型携帯機
器の場合、消費電力は電池寿命におおきな影響を与える
ため、消費電力の低減が求められている。また、小型携
帯機器はカラー化、動画化が進んでおり、平面照明装置
の高輝度化も望まれている。 【解決手段】 透明な樹脂材料からなる導光板１２と、
おもて面方向へ一様に光束を放射する配光特性を持つ光
源１１を備える平面照明装置であって、前記光源１１を
前記導光板裏面１２ｂほぼ中央に配置することを特徴と
する平面照明装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に用い
られるバックライトやフロントライト等の平面照明装置
に関するものであり、さらに詳しくは携帯電話や携帯情
報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）等の携
帯機器に搭載する小型の液晶表示装置を照明する平面照
明装置に関するものである。
られるバックライトやフロントライト等の平面照明装置
に関するものであり、さらに詳しくは携帯電話や携帯情
報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）等の携
帯機器に搭載する小型の液晶表示装置を照明する平面照
明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイは、非発光の表示素子
であるため、暗い場所で見るためにバックライトやフロ
ントライト等の平面照明装置が必要であり、平面照明装
置での消費電力の低減が求められている。特に携帯電話
やＰＤＡ等の小型携帯機器の場合、消費電力は電池寿命
に大きな影響を与えるため、低消費電力化が重要になっ
ている。また、小型携帯機器はカラー化及び動画化が進
んでおり、平面照明装置の高輝度化も望まれている。
であるため、暗い場所で見るためにバックライトやフロ
ントライト等の平面照明装置が必要であり、平面照明装
置での消費電力の低減が求められている。特に携帯電話
やＰＤＡ等の小型携帯機器の場合、消費電力は電池寿命
に大きな影響を与えるため、低消費電力化が重要になっ
ている。また、小型携帯機器はカラー化及び動画化が進
んでおり、平面照明装置の高輝度化も望まれている。
【０００３】従来の平面照明装置の構造について図６及
び図７を用いて説明する。図６は従来の平面照明装置を
示す側面図であり、図７は従来の平面照明装置の導光板
を示す断面図である。光源１１は、透明な樹脂材料から
なる導光板１２の側面に配置されており、光源１１から
出射した光束を導光板１２に導く。導光板裏面１２ｂに
は、図７の拡大断面図に示すようなプリズム構造が形成
されており、導光板１２に入射した光束の反射角度を調
整している。ここで、プリズムのピッチは０．３ｍｍ程
度であり、図７に示したプリズムの角度は誇張して示し
てあり、実際は２〜３度である。
び図７を用いて説明する。図６は従来の平面照明装置を
示す側面図であり、図７は従来の平面照明装置の導光板
を示す断面図である。光源１１は、透明な樹脂材料から
なる導光板１２の側面に配置されており、光源１１から
出射した光束を導光板１２に導く。導光板裏面１２ｂに
は、図７の拡大断面図に示すようなプリズム構造が形成
されており、導光板１２に入射した光束の反射角度を調
整している。ここで、プリズムのピッチは０．３ｍｍ程
度であり、図７に示したプリズムの角度は誇張して示し
てあり、実際は２〜３度である。
【０００４】導光板１２に入射した光束は、導光板１２
の導光板おもて面１２ａと導光板裏面１２ｂ間を多重反
射しながら伝播し、導光板裏面１２ｂに形成されたプリ
ズム構造により、反射角度を調整し、導光板おもて面１
２ａへの入射角度を次第に小さくする。導光板おもて面
１２ａに臨界角以下で入射し、全反射条件を満たさなく
なった光束が、導光板１２の導光板おもて面１２ａから
出射する。全反射角以内の光束は、全反射を繰り返し、
底面のプリズムで反射することにより、徐々に導光板お
もて面１２ａへの入射角度が小さくなり、最終的には光
源から放射された全光束が出射する。
の導光板おもて面１２ａと導光板裏面１２ｂ間を多重反
射しながら伝播し、導光板裏面１２ｂに形成されたプリ
ズム構造により、反射角度を調整し、導光板おもて面１
２ａへの入射角度を次第に小さくする。導光板おもて面
１２ａに臨界角以下で入射し、全反射条件を満たさなく
なった光束が、導光板１２の導光板おもて面１２ａから
出射する。全反射角以内の光束は、全反射を繰り返し、
底面のプリズムで反射することにより、徐々に導光板お
もて面１２ａへの入射角度が小さくなり、最終的には光
源から放射された全光束が出射する。
【０００５】導光板１２から出射した光束は拡散シート
２３により拡散され、輝度のむらを減少させ、平面照明
装置における面内の輝度の均一化を図っている。
２３により拡散され、輝度のむらを減少させ、平面照明
装置における面内の輝度の均一化を図っている。
【０００６】拡散シート２３により拡散された拡散光
は、第１のプリズムシート４２と第２のプリズムシート
４３に入射する。第１のプリズムシート４２及び第２の
プリズムシート４３は、頂角が９０度の三角形断面形状
を持つプリズムを、平行に多数並べた構造をしており、
隣り合うプリズムの境界を示す線分が、互いに直交する
様に配置されている。すなわち、第１のプリズムシート
４２と第２のプリズムシート４３は、互いに９０度回転
した配置になっているが、構造は同一のものである。導
光板１２から出射した光束は、第１のプリズムシート４
２と第２のプリズムシート４３により、平面照明装置に
垂直な方向に集光され、表示に最も必要なおもて面の輝
度を高めている。
は、第１のプリズムシート４２と第２のプリズムシート
４３に入射する。第１のプリズムシート４２及び第２の
プリズムシート４３は、頂角が９０度の三角形断面形状
を持つプリズムを、平行に多数並べた構造をしており、
隣り合うプリズムの境界を示す線分が、互いに直交する
様に配置されている。すなわち、第１のプリズムシート
４２と第２のプリズムシート４３は、互いに９０度回転
した配置になっているが、構造は同一のものである。導
光板１２から出射した光束は、第１のプリズムシート４
２と第２のプリズムシート４３により、平面照明装置に
垂直な方向に集光され、表示に最も必要なおもて面の輝
度を高めている。
【０００７】プリズムシート４２，４３に広い角度範囲
で光束が入射すると、プリズムによる屈折により、おも
て面方向への指向特性が高まり、照明装置として要求さ
れるおもて面の輝度を高めることが出来る。
で光束が入射すると、プリズムによる屈折により、おも
て面方向への指向特性が高まり、照明装置として要求さ
れるおもて面の輝度を高めることが出来る。
【０００８】ここでプリズムシート４２，４３の各プリ
ズム間のピッチは格子形状が目視で目立たぬ様、５０μ
ｍ以下となっている。このため、プリズム間のピッチ
は、液晶ディスプレイの画素ピッチに近く、プリズムシ
ート４２，４３による格子形状と、液晶ディスプレイの
画素構造が成す格子構造の間で、モアレ縞が発生するお
それがあり、このモアレ縞発生を避けるために、プリズ
ムシート４２，４３は互いの格子が３度程度の角度を持
つように傾けて配置している。また、導光板裏面１２ｂ
側には、反射板４１を配置し、光の利用効率を向上させ
ている。
ズム間のピッチは格子形状が目視で目立たぬ様、５０μ
ｍ以下となっている。このため、プリズム間のピッチ
は、液晶ディスプレイの画素ピッチに近く、プリズムシ
ート４２，４３による格子形状と、液晶ディスプレイの
画素構造が成す格子構造の間で、モアレ縞が発生するお
それがあり、このモアレ縞発生を避けるために、プリズ
ムシート４２，４３は互いの格子が３度程度の角度を持
つように傾けて配置している。また、導光板裏面１２ｂ
側には、反射板４１を配置し、光の利用効率を向上させ
ている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】小型携帯機器の場合、
１回の充電で使用できる時間が重要であり、消費電力の
低減が求められている。液晶ディスプレイの場合、消費
電力の大半は平面照明装置で消費されており、平面照明
装置の高効率化による消費電力の低減が重要となってい
る。また、小型携帯機器はカラー化及び動画化が進んで
おり、平面照明装置の高輝度化も同時に望まれている。
１回の充電で使用できる時間が重要であり、消費電力の
低減が求められている。液晶ディスプレイの場合、消費
電力の大半は平面照明装置で消費されており、平面照明
装置の高効率化による消費電力の低減が重要となってい
る。また、小型携帯機器はカラー化及び動画化が進んで
おり、平面照明装置の高輝度化も同時に望まれている。
【００１０】従って、光源１１からの光束を効率よく液
晶ディスプレイの照明に用いることにより、平面照明装
置での消費電力を低減し、電池寿命の長寿命化を図り、
また同一の消費電力であれば、平面照明装置の高輝度化
を達成することをが本発明の的である。
晶ディスプレイの照明に用いることにより、平面照明装
置での消費電力を低減し、電池寿命の長寿命化を図り、
また同一の消費電力であれば、平面照明装置の高輝度化
を達成することをが本発明の的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の平面照明装置は、下記記載の手段を採
用する。
ために、本発明の平面照明装置は、下記記載の手段を採
用する。
【００１２】本発明の平面照明装置は、透明な樹脂材料
からなる導光板と、該導光板のおもて面方向へ光束を放
射する光源とを備える平面照明装置であって、前記光源
を前記導光板裏面のほぼ中央に配置することを特徴とす
る。
からなる導光板と、該導光板のおもて面方向へ光束を放
射する光源とを備える平面照明装置であって、前記光源
を前記導光板裏面のほぼ中央に配置することを特徴とす
る。
【００１３】本発明の平面照明装置は、前記導光板裏面
のほぼ中央に凹部を設け、前記光源を前記凹部に配置す
ることを特徴とする。
のほぼ中央に凹部を設け、前記光源を前記凹部に配置す
ることを特徴とする。
【００１４】本発明の平面照明装置は、前記光源とし
て、発光ダイオードを用いることを特徴とする。
て、発光ダイオードを用いることを特徴とする。
【００１５】〔作用〕平面照明装置においては、一般
に、光源からの距離が離れるに従って、輝度が低下し、
照明エリア全面の輝度均一化の要求から、光源から一番
遠い部位の輝度により平面照明装置の輝度が制限されて
しまう。従って、平面照明装置のほぼ中心に光源を置く
ことにより、光源から照明エリア端部までの距離を最小
にすることができ、平面照明装置の輝度の向上を行なう
ことができる。
に、光源からの距離が離れるに従って、輝度が低下し、
照明エリア全面の輝度均一化の要求から、光源から一番
遠い部位の輝度により平面照明装置の輝度が制限されて
しまう。従って、平面照明装置のほぼ中心に光源を置く
ことにより、光源から照明エリア端部までの距離を最小
にすることができ、平面照明装置の輝度の向上を行なう
ことができる。
【００１６】また、従来、光源として発光ダイオードを
用いる場合、発光素子をパッケージと呼ばれる耐熱性の
プラスチックケースに実装し、充填樹脂で封止したチッ
プ型発光ダイオードを導光板側面に配置し、平面照明装
置を構成している。
用いる場合、発光素子をパッケージと呼ばれる耐熱性の
プラスチックケースに実装し、充填樹脂で封止したチッ
プ型発光ダイオードを導光板側面に配置し、平面照明装
置を構成している。
【００１７】これに対して本発明の平面照明装置では、
発光ダイオードの発光素子自体を導光板中心に配置し、
発光素子実装面以外から出射する光束全てを導光板へ導
き、導光板おもて面方向に出射している。これにより、
パッケージでの損失を無くし、発光素子から放射される
光束を効率良く利用でき、輝度の高い平面照明装置を提
供することが出来る。
発光ダイオードの発光素子自体を導光板中心に配置し、
発光素子実装面以外から出射する光束全てを導光板へ導
き、導光板おもて面方向に出射している。これにより、
パッケージでの損失を無くし、発光素子から放射される
光束を効率良く利用でき、輝度の高い平面照明装置を提
供することが出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の平面照明装置にお
ける最適な実施形態を、図面を用いて説明する。
ける最適な実施形態を、図面を用いて説明する。
【００１９】〔第１の実施形態：図１及び図２〕まずは
じめに、本発明の第１の実施形態における平面照明装置
を図１及び図２を用いて説明する。図１は第１の実施形
態における平面照明装置を示す断面図であり、図２は第
１の実施形態における平面照明装置を示す平面図であ
る。以下、図１及び図２を交互に参照して説明する。
じめに、本発明の第１の実施形態における平面照明装置
を図１及び図２を用いて説明する。図１は第１の実施形
態における平面照明装置を示す断面図であり、図２は第
１の実施形態における平面照明装置を示す平面図であ
る。以下、図１及び図２を交互に参照して説明する。
【００２０】導光板１２のほぼ中心に凹部１２ｄを設
け、その凹部１２ｄに光源１１が配置されている。光源
１１は発光ダイオード等からなり、フレキシブルプリン
ト基板２２に半田付けにより実装されており、フレキシ
ブルプリント基板２２と導光板１２は互いに位置決めさ
れている。
け、その凹部１２ｄに光源１１が配置されている。光源
１１は発光ダイオード等からなり、フレキシブルプリン
ト基板２２に半田付けにより実装されており、フレキシ
ブルプリント基板２２と導光板１２は互いに位置決めさ
れている。
【００２１】導光板１２には、導光板裏面１２ｂに図１
及び図２に示すような同心円状のプリズム構造が形成さ
れている。ここで、プリズムのピッチは０．３ｍｍ程度
であり、図では分かりやすい様に誇張して書いてある。
及び図２に示すような同心円状のプリズム構造が形成さ
れている。ここで、プリズムのピッチは０．３ｍｍ程度
であり、図では分かりやすい様に誇張して書いてある。
【００２２】また、導光板１２の導光板おもて面１２ａ
には、その断面形状が光源１１の中心を焦点とする放物
線を持った曲面部１２ｃが形成されている。さらにま
た、導光板おもて面１２ａ側には、拡散シート２３及び
プリズムシート１３が配置されている。ここで、第１の
実施形態の平面照明装置は、前述の従来例と同様の原理
で光束を出射する照明装置であり、従来例のプリズムシ
ート４２、４３は直線状のプリズム構成であったのに対
し、第１の実施形態では同心円状に構成されたプリズム
を採用している。
には、その断面形状が光源１１の中心を焦点とする放物
線を持った曲面部１２ｃが形成されている。さらにま
た、導光板おもて面１２ａ側には、拡散シート２３及び
プリズムシート１３が配置されている。ここで、第１の
実施形態の平面照明装置は、前述の従来例と同様の原理
で光束を出射する照明装置であり、従来例のプリズムシ
ート４２、４３は直線状のプリズム構成であったのに対
し、第１の実施形態では同心円状に構成されたプリズム
を採用している。
【００２３】光源１１から出射した光束は、導光板１２
に導かれ、導光板裏面１２ｂに形成された同心円状のプ
リズム形状により反射され、導光板おもて面１２ａへの
入射角度が次第に小さくなり、全反射条件を越えた光束
から順次出射する。
に導かれ、導光板裏面１２ｂに形成された同心円状のプ
リズム形状により反射され、導光板おもて面１２ａへの
入射角度が次第に小さくなり、全反射条件を越えた光束
から順次出射する。
【００２４】導光板裏面１２ｂに形成されるプリズム形
状は、光源１１を中心とする同心円状の円弧に沿って形
成され、その反射面が円弧に沿った面に形成されてい
る。
状は、光源１１を中心とする同心円状の円弧に沿って形
成され、その反射面が円弧に沿った面に形成されてい
る。
【００２５】導光板１２には、導光板おもて面１２ａ側
の光源１１の真上の部分に、光源１１をほぼ焦点とする
放物線状の断面を持った曲面部１２ｃが形成されてい
る。この曲面部１２ｃは、光源１１から上方に出射した
光束を反射させ、側方の導光板１２に導くようにして、
導光板中心の輝度が周辺部に比較して高くなることを避
け、反射光を導光板周辺部の輝度向上に用いている。
の光源１１の真上の部分に、光源１１をほぼ焦点とする
放物線状の断面を持った曲面部１２ｃが形成されてい
る。この曲面部１２ｃは、光源１１から上方に出射した
光束を反射させ、側方の導光板１２に導くようにして、
導光板中心の輝度が周辺部に比較して高くなることを避
け、反射光を導光板周辺部の輝度向上に用いている。
【００２６】一般的に、液晶ディスプレイは薄型化が要
求されており、特に小型携帯機器に用いる液晶ディスプ
レイの薄型化への要求は高く、平面照明装置の厚さの制
限は厳しい。薄型の導光板１２に形成できる曲線では、
光源１１から出射した光束の曲面部１２ｃへの入射角度
を大きくとれず、導光板１２と空気の界面での反射率で
は十分な値が得られず、光源１１近傍で上方へ出射する
光束の割合が多くなり、中心輝度が高くなる傾向があ
る。これを避けるため、曲面部１２ｃにアルミニウムや
クローム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜のパター
ン形状及び膜厚により反射率を調整し、全面の輝度の均
斉度を高めている。
求されており、特に小型携帯機器に用いる液晶ディスプ
レイの薄型化への要求は高く、平面照明装置の厚さの制
限は厳しい。薄型の導光板１２に形成できる曲線では、
光源１１から出射した光束の曲面部１２ｃへの入射角度
を大きくとれず、導光板１２と空気の界面での反射率で
は十分な値が得られず、光源１１近傍で上方へ出射する
光束の割合が多くなり、中心輝度が高くなる傾向があ
る。これを避けるため、曲面部１２ｃにアルミニウムや
クローム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜のパター
ン形状及び膜厚により反射率を調整し、全面の輝度の均
斉度を高めている。
【００２７】導光板１２から出射する光束は、中心から
周辺部へ向かって放射状に出射し、図１において、導光
板おもて面１２ａと２０度から３０度の角度を持ってい
る。
周辺部へ向かって放射状に出射し、図１において、導光
板おもて面１２ａと２０度から３０度の角度を持ってい
る。
【００２８】導光板１２から出射した光束は、拡散シー
ト２３により拡散され、指向特性の無い一様な光束に変
換される。拡散シート２３により拡散された拡散光は、
プリズムシート１３に入射し、平面照明装置のおもて面
方向への指向特性を持った光束に変換され、おもて面方
向の輝度を高くすることができる。
ト２３により拡散され、指向特性の無い一様な光束に変
換される。拡散シート２３により拡散された拡散光は、
プリズムシート１３に入射し、平面照明装置のおもて面
方向への指向特性を持った光束に変換され、おもて面方
向の輝度を高くすることができる。
【００２９】ここで、プリズムシート１３は、頂角が９
０度、ピッチが５０μｍで同心円状にプリズムが多数並
んだ構造であり、直線的なプリズムが多数並んだ従来例
のプリズムシート４２、４３とは異なる構造を持ってい
る。図１ではプリズムサイズを分かりやすい様に拡大し
て表記しているが、実際のプリズムは５０μｍピッチ以
下であり、同心円形状が肉眼で識別できず、ほぼ一様に
見られるようなピッチであることが望ましい。
０度、ピッチが５０μｍで同心円状にプリズムが多数並
んだ構造であり、直線的なプリズムが多数並んだ従来例
のプリズムシート４２、４３とは異なる構造を持ってい
る。図１ではプリズムサイズを分かりやすい様に拡大し
て表記しているが、実際のプリズムは５０μｍピッチ以
下であり、同心円形状が肉眼で識別できず、ほぼ一様に
見られるようなピッチであることが望ましい。
【００３０】以上、平面照明装置としての構成を説明し
てきたが、光源１１と導光板１２以外の構成材料に関わ
らず、光源１１を導光板１２のほぼ中心に配置すること
が重要であり、導光板１２上部に配置する構成部材とし
ては、拡散シート２３とプリズムシート１３の組み合わ
せが唯一のものではない。
てきたが、光源１１と導光板１２以外の構成材料に関わ
らず、光源１１を導光板１２のほぼ中心に配置すること
が重要であり、導光板１２上部に配置する構成部材とし
ては、拡散シート２３とプリズムシート１３の組み合わ
せが唯一のものではない。
【００３１】例えば、図１に示すプリズムシート１３を
２枚重ねることにより、導光板おもて面１２ａから出射
し、導光板おもて面１２ａと２０度から３０度の角度を
持った光束を、プリズムでの屈折により、平面照明装置
に垂直な方向、すなわちおもて面方向へ偏向することも
可能である。この場合、拡散シート２３は不要となり、
拡散シート２３による損失の無い高輝度な照明装置が達
成できる。
２枚重ねることにより、導光板おもて面１２ａから出射
し、導光板おもて面１２ａと２０度から３０度の角度を
持った光束を、プリズムでの屈折により、平面照明装置
に垂直な方向、すなわちおもて面方向へ偏向することも
可能である。この場合、拡散シート２３は不要となり、
拡散シート２３による損失の無い高輝度な照明装置が達
成できる。
【００３２】さらに、頂角６０度の同心円状のプリズム
シート１３を用いれば、プリズム頂部を下側、すなわち
導光板１２側に向けることにより、プリズムの斜面の反
射を用い、光束をおもて面方向へ偏向することも可能
で、この場合、プリズムシートは１枚で済み、構成がさ
らに単純になり、薄型化及びコスト低減に効果がある。
シート１３を用いれば、プリズム頂部を下側、すなわち
導光板１２側に向けることにより、プリズムの斜面の反
射を用い、光束をおもて面方向へ偏向することも可能
で、この場合、プリズムシートは１枚で済み、構成がさ
らに単純になり、薄型化及びコスト低減に効果がある。
【００３３】〔第２の実施形態：図３、図４、及び図
５〕次に本発明の第２の実施形態における平面照明装置
を、図３、図４、及び図５を用いて説明する。図３は第
２の実施形態における平面照明装置を示す断面図であ
り、図４は第２の実施形態における平面照明装置を示す
平面図であり、図５は第２の実施形態における平面照明
装置の光学素子を説明する図面である。以下、図３、図
４、及び図５を交互に参照して説明する。
５〕次に本発明の第２の実施形態における平面照明装置
を、図３、図４、及び図５を用いて説明する。図３は第
２の実施形態における平面照明装置を示す断面図であ
り、図４は第２の実施形態における平面照明装置を示す
平面図であり、図５は第２の実施形態における平面照明
装置の光学素子を説明する図面である。以下、図３、図
４、及び図５を交互に参照して説明する。
【００３４】第２の実施形態における平面照明装置も、
第１の実施形態と同様、光源２１は導光板１２のほぼ中
心に形成した凹部１２ｄに配置してある。光源２１とし
て、発光ダイオードを用いている。
第１の実施形態と同様、光源２１は導光板１２のほぼ中
心に形成した凹部１２ｄに配置してある。光源２１とし
て、発光ダイオードを用いている。
【００３５】光源２１として用いる発光ダイオードにつ
いて図８を用いて簡単に説明する。表面実装型の場合、
発光ダイオードは、発光素子６３を電極６２ａ、６２ｂ
を設けたパッケージ６１に実装し、充填樹脂６４を充填
した形で流通している。ここで、パッケージ６１は不透
明な耐熱性の樹脂材料からなり、発光素子６３からパッ
ケージ６１方向へ発光した光束は吸収による損失があ
る。
いて図８を用いて簡単に説明する。表面実装型の場合、
発光ダイオードは、発光素子６３を電極６２ａ、６２ｂ
を設けたパッケージ６１に実装し、充填樹脂６４を充填
した形で流通している。ここで、パッケージ６１は不透
明な耐熱性の樹脂材料からなり、発光素子６３からパッ
ケージ６１方向へ発光した光束は吸収による損失があ
る。
【００３６】平面照明装置に良く用いられる白色発光ダ
イオードの場合、青色の発光素子を用い、青色を吸収し
黄色を発光する蛍光物質を充填樹脂６４に混入し、青と
黄の両光を発光することによりパッケージ全体として白
色を得ている。一般に、発光素子６３はＧａＮ系の高輝
度タイプであり、サファイア基板上に有機金属気相成長
（ＭＯＣＶＤ）で形成された素子である。また、一般に
光源の配光特性は正面方向への指向特性を持っている。
イオードの場合、青色の発光素子を用い、青色を吸収し
黄色を発光する蛍光物質を充填樹脂６４に混入し、青と
黄の両光を発光することによりパッケージ全体として白
色を得ている。一般に、発光素子６３はＧａＮ系の高輝
度タイプであり、サファイア基板上に有機金属気相成長
（ＭＯＣＶＤ）で形成された素子である。また、一般に
光源の配光特性は正面方向への指向特性を持っている。
【００３７】従来は、光源２１として、パッケージ化さ
れた表面実装型の発光ダイオードを使用し、導光板１２
の側面に配置しているが、本実施形態では、発光素子６
３をフレキシブルプリント基板２２に直接半田付けによ
り実装している。すなわち、本実施形態の光源２１とし
て用いる発光ダイオードは、図８に示すパッケージ６１
と充填樹脂６４が無い。
れた表面実装型の発光ダイオードを使用し、導光板１２
の側面に配置しているが、本実施形態では、発光素子６
３をフレキシブルプリント基板２２に直接半田付けによ
り実装している。すなわち、本実施形態の光源２１とし
て用いる発光ダイオードは、図８に示すパッケージ６１
と充填樹脂６４が無い。
【００３８】発光素子６３は、透明なサファイア基板上
に発光層が形成されているため、擬似的に素子全体が発
光し、ほぼ一様な配光特性を持つ光源が得られる。従っ
て、発光ダイオードからなる光源２１を導光板１２のほ
ぼ中心に配置することにより、発光素子６３から放射さ
れる光束を効率良く導光板１２に導くことが出来る。
に発光層が形成されているため、擬似的に素子全体が発
光し、ほぼ一様な配光特性を持つ光源が得られる。従っ
て、発光ダイオードからなる光源２１を導光板１２のほ
ぼ中心に配置することにより、発光素子６３から放射さ
れる光束を効率良く導光板１２に導くことが出来る。
【００３９】導光板１２には、導光板裏面１２ｂに微少
なプリズム形状、又はレンズ形状の凹部からなる光学素
子２４が配置されており、導光板１２に導かれた光束
は、その導光板裏面１２ｂに形成された光学素子２４に
より反射される。光学素子２４の反射面が、光学素子２
４から光源２１を望む方向と直交する向きに配置したと
き、全ての光学素子２４からの反射光の総和を考える
と、配光特性は、おもて面方向に指向性を持ち、おもて
面方向に輝度の高い平面照明装置が得られる。
なプリズム形状、又はレンズ形状の凹部からなる光学素
子２４が配置されており、導光板１２に導かれた光束
は、その導光板裏面１２ｂに形成された光学素子２４に
より反射される。光学素子２４の反射面が、光学素子２
４から光源２１を望む方向と直交する向きに配置したと
き、全ての光学素子２４からの反射光の総和を考える
と、配光特性は、おもて面方向に指向性を持ち、おもて
面方向に輝度の高い平面照明装置が得られる。
【００４０】導光板裏面１２ｂに形成される光学素子２
４は、発光ダイオードからなる光源２１を中心とする同
心円状の円弧に沿って形成され、その反射面が円弧に沿
った向きに形成される。個々の光学素子２４の１例を図
５に示す。
４は、発光ダイオードからなる光源２１を中心とする同
心円状の円弧に沿って形成され、その反射面が円弧に沿
った向きに形成される。個々の光学素子２４の１例を図
５に示す。
【００４１】図５（ａ）は導光板裏面１２ｂに形成され
た光学素子２４を示す平面図であり図５（ｂ）は光学素
子２４を示す断面図である。図５では光学素子２４を同
一半径の同心円上に並列配置し、さらに導光板裏面１２
ｂに対して、プリズム状の凹部が形成されているが、光
学素子２４断面は、その反射面が光学素子２４から光源
２１を望む方向と直交していればよく、必ずしも平面で
ある必要は無い。従って、光学素子２４の断面形状は、
レンズ状の円弧でも構わない。また、光学素子２４の向
きさえ考慮すれば、それぞれの光学素子２４を同一半径
の同心円上に並列配置する必要は無い。
た光学素子２４を示す平面図であり図５（ｂ）は光学素
子２４を示す断面図である。図５では光学素子２４を同
一半径の同心円上に並列配置し、さらに導光板裏面１２
ｂに対して、プリズム状の凹部が形成されているが、光
学素子２４断面は、その反射面が光学素子２４から光源
２１を望む方向と直交していればよく、必ずしも平面で
ある必要は無い。従って、光学素子２４の断面形状は、
レンズ状の円弧でも構わない。また、光学素子２４の向
きさえ考慮すれば、それぞれの光学素子２４を同一半径
の同心円上に並列配置する必要は無い。
【００４２】すなわち、光学素子２４の位置を規定する
のは、光学素子２４の密度分布だけであり、後は片寄な
く一様に配置すれば良い。
のは、光学素子２４の密度分布だけであり、後は片寄な
く一様に配置すれば良い。
【００４３】一般に点光源から出射した光束の場合、距
離ｒの点での照度はｒ2に反比例する逆２乗の法則が成
り立つ。平面照明装置にあてはめて考えると、照明光強
度の配光特性が距離ｒに関らず同一であるとすれば、照
明装置の輝度にも逆２乗の法則が近似的に成り立つ。
離ｒの点での照度はｒ2に反比例する逆２乗の法則が成
り立つ。平面照明装置にあてはめて考えると、照明光強
度の配光特性が距離ｒに関らず同一であるとすれば、照
明装置の輝度にも逆２乗の法則が近似的に成り立つ。
【００４４】素子密度として、ある導光板平面内におけ
る光学素子２４の占める割合としたとき、導光板裏面１
２ｂの素子密度を変え、その点を導光する光束量に対す
る出射光束量を計測すると、素子密度が５０％程度まで
は、ほぼ線形に出射光束量が増加し、その後飽和する傾
向がある。従って、素子密度を、距離の２乗に比例して
高くする事により、ほぼ均一な輝度が得られる。このと
き、導光板１２の光源１１から最も遠い部位での素子密
度を５０％程度にするのが望ましい。
る光学素子２４の占める割合としたとき、導光板裏面１
２ｂの素子密度を変え、その点を導光する光束量に対す
る出射光束量を計測すると、素子密度が５０％程度まで
は、ほぼ線形に出射光束量が増加し、その後飽和する傾
向がある。従って、素子密度を、距離の２乗に比例して
高くする事により、ほぼ均一な輝度が得られる。このと
き、導光板１２の光源１１から最も遠い部位での素子密
度を５０％程度にするのが望ましい。
【００４５】導光板１２には、光源２１の真上の部分
に、光源２１をほぼ焦点とする放物線状の断面を持った
曲面部１２ｃが形成されており、光源２１から導光板お
もて面１２ａの上方に出射した光束を反射させ、側方の
導光板１２に導くようにして、導光板中心の輝度が周辺
部に比較して高くなることを避け、反射光を導光板周辺
部の輝度向上に用いている。
に、光源２１をほぼ焦点とする放物線状の断面を持った
曲面部１２ｃが形成されており、光源２１から導光板お
もて面１２ａの上方に出射した光束を反射させ、側方の
導光板１２に導くようにして、導光板中心の輝度が周辺
部に比較して高くなることを避け、反射光を導光板周辺
部の輝度向上に用いている。
【００４６】なお、以上説明した第１及び第２の実施形
態において、導光板１２に凹部１２ｄを設け、その凹部
１２ｄに光源１１、２１を配置したが、凹部１２ｄを形
成せず、導光板裏面１２ｂに光源１１、２１を配置して
も良い。
態において、導光板１２に凹部１２ｄを設け、その凹部
１２ｄに光源１１、２１を配置したが、凹部１２ｄを形
成せず、導光板裏面１２ｂに光源１１、２１を配置して
も良い。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、導光板のほぼ中央
の凹部に、指向特性の無い一様な配光特性を持った光源
を配置することにより、光源から導光板への導光効率が
高くなる。また、照明エリア内の輝度を均一化する要求
から、照明エリア端部、光源から最も遠い部位の輝度に
より、照明装置全体の輝度が制限されている。従来、光
源は導光板の側面に配置されており、これを導光板中心
に配置する事により、光源から導光板端部までの距離を
半分にでき、結果的に導光板の輝度を向上する事ができ
る。
の凹部に、指向特性の無い一様な配光特性を持った光源
を配置することにより、光源から導光板への導光効率が
高くなる。また、照明エリア内の輝度を均一化する要求
から、照明エリア端部、光源から最も遠い部位の輝度に
より、照明装置全体の輝度が制限されている。従来、光
源は導光板の側面に配置されており、これを導光板中心
に配置する事により、光源から導光板端部までの距離を
半分にでき、結果的に導光板の輝度を向上する事ができ
る。
【００４８】また、光源として、パッケージに実装され
ない発光素子を単体で使用することにより、パッケージ
での損失が無くなり、発光ダイオードが出射する光束の
光利用効率が高くなる。また、パッケージに実装されて
いないため、発光ダイオードの厚みは非常に薄くでき、
平面照明装置全体の薄型化にも貢献できる。
ない発光素子を単体で使用することにより、パッケージ
での損失が無くなり、発光ダイオードが出射する光束の
光利用効率が高くなる。また、パッケージに実装されて
いないため、発光ダイオードの厚みは非常に薄くでき、
平面照明装置全体の薄型化にも貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における平面照明装置
を説明する断面図である。
を説明する断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における平面照明装置
を説明する平面図である。
を説明する平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における平面照明装置
を説明する断面図である。
を説明する断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における平面照明装置
を説明する平面図である。
を説明する平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における平面照明装置
の導光板の裏面に形成される光学素子を説明する図面で
ある。
の導光板の裏面に形成される光学素子を説明する図面で
ある。
【図６】従来の照明装置を説明する側面図である。
【図７】従来の照明装置の導光板裏面に形成されるプリ
ズム形状を説明する図である。
ズム形状を説明する図である。
【図８】従来技術の発光ダイオードを説明するための図
面である。
面である。
１１ 光源
１２ 導光板
１２ａ 導光板おもて面
１２ｂ 導光板裏面
１２ｃ 曲面部
１２ｄ 凹部
１３ プリズムシート
２１ 光源
２２ フレキシブルプリント基板
２３ 拡散シート
２４ 光学素子
４１ 反射板
４２ プリズムシート
４３ プリズムシート
６１ パッケージ
６２ａ 電極
６２ｂ 電極
６３ 発光素子
６４ 充填樹脂
─────────────────────────────────────────────────────
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
Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｍ
// Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02
Ｆターム(参考） 2H038 AA52 AA55 BA06
2H091 FA23Z FA32Z FA45Z FD01
GA12 LA11 LA16 LA17
5F041 AA05 EE25 FF11 FF16
Claims (3)
- 【請求項１】 透明な樹脂材料からなる導光板と、該導
光板のおもて面方向へ光束を放射する光源とを備える平
面照明装置であって、 前記光源を前記導光板裏面のほぼ中央に配置することを
特徴とする平面照明装置。 - 【請求項２】 前記導光板裏面のほぼ中央に凹部を設
け、前記光源を前記凹部に配置することを特徴とする請
求項１記載の平面照明装置。 - 【請求項３】 前記光源として、発光ダイオードを用い
ることを特徴とする請求項１記載の平面照明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288390A JP4716397B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 平面照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288390A JP4716397B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 平面照明装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100133A true JP2003100133A (ja) | 2003-04-04 |
| JP4716397B2 JP4716397B2 (ja) | 2011-07-06 |
Family
ID=19111050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001288390A Expired - Lifetime JP4716397B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 平面照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4716397B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004344668A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Asulab Sa | 有機組織の表面を照射する装置を含む生理学的数値を測定するための携帯式計測器 |
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| KR100914244B1 (ko) | 2008-11-26 | 2009-08-28 | 김종균 | 백라이트 구조 |
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| US7726828B2 (en) | 2006-01-27 | 2010-06-01 | Opto Design, Inc. | Planar illumination light source device and planar illumination light device using the planar illumination light source device |
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-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001288390A patent/JP4716397B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| KR100914244B1 (ko) | 2008-11-26 | 2009-08-28 | 김종균 | 백라이트 구조 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4716397B2 (ja) | 2011-07-06 |
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