JP2004335434A

JP2004335434A - 面照明装置と液晶表示装置と光源装置

Info

Publication number: JP2004335434A
Application number: JP2003194657A
Authority: JP
Inventors: Takao Satake; 貴男佐竹; Tsunenori Aida; 恒徳会田; Akira Tanaka; 章田中
Original assignee: Fujitsu Kasei Ltd
Current assignee: Fujitsu Kasei Ltd
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】半導体発光素子からの点状の発光をできるだけ損失なしに効率よく導光可能な光源装置とそれを装備した面照明装置を提供する。
【解決手段】少なくとも一つの半導体発光素子からなる光源部１１および長手方向と交差する一側面に二山連設プリズムアレイ２２１が穿設された反射側面１２２および該反射側面１２２と対向する出射側面１２３とからなる光源装置１と、該光源装置１に近設しており、光入射面３１が該出射側面１２３に対面している導光板３とを有し、該光源部１１から発した光は、入射端面１２１から該ライトガイトパイプ１２の中に入射し、該反射側面１２２で反射して該出射側面１２３から外部に出射し、近接する光入射面３１から導光板３の中に入射するように構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットディスプレイ装置などを照明する面照明装置と、該面照明装置によって照明される液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
対向する一対の平面状の基板間にいろいろな表示機能が集積されたいわゆるフラットディスプレイ装置が、かつてのＣＲＴディスプレイ装置に置き代わって発展している。
フラットディスプレイ装置の代表例としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬ）などがよく知られており、それぞれの表示機能に応じて実用されている。
【０００３】
ところで、プラズマ表示装置やエレクトロルミネッセンス表示装置は、明暗所にかかわらず、表示装置自らが発光する能動型のディスプレイ装置である。それに対して、液晶表示装置は、表示装置自ら発光せず、別途照明光源を必要とする受動型のディスプレイ装置である。
そのため、液晶表示装置は、明所では外光（太陽光）を光源として用いる形式もある。しかし、暗所で表示するに際しては何らかの照明が不可欠であり、液晶表示装置の主構成要素である液晶表示パネルの構成によって照明の仕方も異なったものとなっている。
【０００４】
例えば、反射型の液晶表示装置の場合には、少なくとも照明光が入射する一方の基板には、照明が透過するようにＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜などの透明電極が用いられ、他方の基板には反射鏡が設けられている。
反射型の液晶表示装置は大画面のものがパソコンなどに用いられており、照明を外部の自然光のみに頼る場合には昼間は使えるが暗い夜間では使えない。そこで、最近ではフロントライト式と呼ばれる面照明装置を用いて液晶表示装置の目視する前面（フロント側）から照明し、夜間でも使えるようにしている。
【０００５】
一方、透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルの厚さ方向全体に光が透過できる構成になっており、小画面の携帯電話や大画面のパソコン、液晶ＴＶなどに多用されている。照明にはバックライトと呼ばれる面照明装置を用いて液晶表示パネルの背面（バック側）から照明できるように、面照明装置が液晶表示パネルの背面に配置された構成になっている。
【０００６】
ただし、携帯電話などでは、電池を長持ちさせる目的もあって、バックライトの面照明装置を点灯してないときには液晶表示パネルの前面からの外光によって反射型の液晶表示装置と同様に表示が視認できるように、半透過型の液晶表示装置が用いられるようになっている。
面照明装置は、一般に、光源装置と導光板とから構成されており、面照明装置としては、被照明物の、例えば、液晶表示パネルに対してバックライトと呼ばれる背面側からの照明か、フロントライトと呼ばれる表面側からの照明か、によって導光板の構成に異なる部分もあるが、光源装置としては共用できる。
【０００７】
図１４はバックライト式の面照明装置の一例の模式的斜視図である。通常、面照明装置１０を構成している光源装置１と導光板３は、対面して近設しており、一体構成になっている場合が多い。
光源装置１では、冷陰極線管などもその一例であるが、いろいろな光源１１０が線状の光源に変換されて出射側面１２３から出射する。そして、出射側面１２３に近接した導光板３の光入射面３１から導光板３の中へ入射する。導光板３は、例えば、透明なアクリル系の樹脂からなり、導光板３の内部には、光源装置１から線状に変換されて導光された矢印破線で示す光が、導光板３の幅一杯に広がって導光する。
【０００８】
図１４においては、例えば、導光板３の背面側に並設された裏反射プリズムアレイ３４の斜面で反射して面状に拡大されて照明光６となり、被照明物７の背面側、例えば、透過型の液晶表示パネルの背面側から照明し、表面側から表示画像などを視認する。バックライト式照明と呼ばれる所以である。
ところで、導光板３の光入射面３１は薄くて長い。そこで、光入射面３１の全面に導光できるような線状の光源を得るために、光源部１１は、細長い管状の光源、いわゆる蛍光ランプの類を用いている。この蛍光ランプを用いた光源部１１は、細くて長く光量も大きい。しかも、発光そのものが線状に近い光源なので、そのまま導光板３の光入射面３１に導光することができる（例えば、特許文献１参照。）
ところが、消費電力容量が大きい上に、例えば、携帯電話のような小型のインチサイズの表示画面用などには寸法的にも全く適合しない。また、厚さが高々１〜２ｍｍといった薄い導光板３の厚さに比べれば管径が異状に大き過ぎる。従って、この構成の光源装置１は、小型、軽薄には馴染まない。
【０００９】
図１５はフロントライト式の面照明装置の一例の模式的斜視図である。通常、面照明装置１０を構成している光源装置１と導光板３は、対面して近設しており、一体構成になっている場合が多い。
図１５においては、例えば、導光板３の表面側に並設された表反射プリズムアレイ３３の斜面で反射して面状に拡大されて照明光６となり、被照明物７の表面側、例えば、反射型の液晶表示パネルの前面側から照明し、液晶表示パネルから反射して戻ってきた照明光６によって表示画像を導光板３を介して視認する。フロントライト式照明と呼ばれる所以である。
【００１０】
ところで、光源装置１においては、光源部１１から発する光を導光板３の幅に見合って線状に引き伸ばすために、細長い棒状の、こゝではライトガイトパイプ１２と呼ばれるものを用いている。ライトガイトパイプ１２は、例えば、ＰＭＭＡなどの透明なアクリル系の樹脂からなる。
ライトガイトパイプ１２を用いた光源装置１は、例えば、発光ダイオードなどの半導体発光素子を点状に近い光源部１１として用い、この光源部１１をライトガイトパイプ１２の入射端面１２１に近設してライトガイトパイプ１２の中に導光する。この破線で示した入射光は、光源部１１から放射状にライトガイトパイプ１２の中に入射する。この光源部１１から入射した光を導光板３の中に導光するには、ライトガイトパイプ１２の長手方向に導光された光を導光板３と対面する出射側面１２３に曲折して集めなければならない。
【００１１】
そのために、ライトガイトパイプ１２の長手方向の側壁の一方の反射側面１２２の複数箇所にプリズムのような山形の反射面をアレイ状に連設し、光源１１０からの入射光が反射側面１２２で反射して直角に曲折し、出射側面１２３に向かわせる。
つまり、反射側面１２２には光を反射するために複数の連なった斜面、いわゆるプリズムアレイ２２０を設ける。このプリズムアレイ２２０は、山形、つまりライトガイトパイプ１２の外部から見れば反射側面１２２にＶ字型の溝を穿いたもので、ライトガイトパイプ１２の内部から見れば、ひとつ一つが山形に突出したプリズムになっている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
こうして、ライトガイトパイプ１２の中に導光した光は、反射側面１２２に設けられたプリズムアレイ２２０で順次反射してライトガイトパイプ１２の長手方向に拡大され、線状の光として対向する出射側面１２３に向かう。そして、ライトガイトパイプ１２から出射して近設された導光板３の光入射面３１の幅一杯に拡がって線状に入射するようになっている。
【００１３】
このような図１４あるいは図１５に例示した構成からなる面照明装置１０は、裏反射プリズムアレイ３４や表反射プリズムアレイ３３が設けられた導光板３の厚さ：Ｄ１を、高々Ｄ１＝１．５ｍｍ程度に構成できる。従って、光源装置１の厚さ：Ｄ２も、導光板３の厚さ：Ｄ１に見合って薄くすることが要請される。
図１６はライトガイトパイプの中の光の振る舞いの模式図である。ライトガイトパイプ１２の反射側面１２２に設けられたプリズムアレイ２２０は、長手方向の複数箇所の反射面が山形に設けられたもので、例えば、４５度の傾斜面が突出して構成になっている。
【００１４】
光源１１０にはチップ状のＬＥＤのような半導体発光素子を用いることができる。しかし、そのために点光源となり、発する光は放射状に拡がる。光源１１０から放射状に入射した破線で示す光は、入射端面１２１から入射して反射側面１２２をはじめ、いろいろな内側面でいろいろの角度で反射し、総体としては、出射側面１２３の方向に導かれる。出射側面１２３から出射した実線の矢印で示した光は、出射側面１２３に近設した導光板３に入射し、面状に拡大されて照明光６となる。
【００１５】
一方、ライトガイトパイプ１２は、厚さ：Ｄ２が導光板３とほぼ同等の、例えば、Ｄ２＝１．５ｍｍで、決して機械的強度が強いものではない。また、ライトガイトパイプ１２と導光板３との間の導光の効率を上げるために導光板３と密接して一体構成になっていることが望ましい。そこで、ライトガイトパイプ１２は、断面視匚字型のホルダー４に内装された構成になっている。
【００１６】
このホルダー４は、例えば、アルミニウムや不錆鋼の金属薄板を精密板金加工したもので、表面が光沢をもっているので良好な光の反射面になっている。そのため、ライトガイトパイプ１２をホルダー４に内装すると、ライトガイトパイプ１２の外部に散逸した損失光をホルダー４の内表面で反射してライトガイトパイプ１２の内部に戻すことができる。
【００１７】
ところで、実際には、反射側面に設けたプリズムアレイで反射した光は、いろいろな方向に向かうばかりでなく、ライトガイトパイプが透明体であるために、入射端面から入射した光は、六つのそれぞれの側面で反射するばかりでなく透過してしまい、ライトガイトパイプの外部に散逸してしまう光が少なくない。
図１７はライトガイトパイプからの光の散逸の模式図である。図１７において、白抜き矢印は、ライトガイトパイプ１２の六つの側面から出射する光を模式的に示したもので、それぞれの矢印方向に散逸する光量を調べてみた。
【００１８】
図１７（Ａ）は、反射側面１２２に三角プリズムアレイ２２２を設けた構成で、山形のプリズムを反射側面１２２に間欠的に複数箇所アレイ状に設けたものである。ライトガイトパイプ１２の外観的には、反射側面１２２に外部から、例えば、９０度で等辺のＶ字型の溝を複数箇所に穿った形状になっている。
この三角プリズムアレイ２２２を設けたライトガイトパイプ１２において、光源１１０の発する光量（ｃｄ／ｃｍ^２）を１００％としたとき、まず、入射端面１２１で反射して戻ってしまう矢印８０の光が７．２％、上側面１２４の矢印８１と下側面１２５の矢印８２の方向へ外部に透過して損失する光量は、それぞれ０．３と０．４％、入射端面１２１と対向する他端面１２６から矢印８３の方向へ外部に透過して損失する光量は２４．７％、反射側面１２２から矢印８４の方向へは２１．２％である。
【００１９】
その結果、有効に導光板３に向かう出射側面１２３の矢印８４からは４４．８％の光量が出射する。つまり、光源１１０から発した光量の半分以上がライトガイトパイプ１２の外に散逸して損失することになる。
図１７（Ｂ）は、反射側面１２２の要部を示したもので、反射側面１２２に鋸歯状の連続プリズムアレイ２２３を設けたもので、急斜面と緩斜面が連設した構成になっており、急斜面が反射面となっている。外観的には、ライトガイトパイプ１２の反射側面１２２に、外部から不等辺のＶ字型の溝を連続して鋸歯状に穿った形状になっている。
【００２０】
この連続プリズムアレイ２２３を設けたライトガイトパイプ１２において、矢印の方向を図１７（Ａ）と同じにする。光源部１１の発する光量（ｃｄ／ｃｍ^２）を１００％としたとき、まず、入射端面１２１で反射して戻る方向の矢印８０の光が７．０％、上側面１２４の矢印８１と下側面１２５の矢印８２との方向か０００に透過して損失する光量は、それぞれ０．５％、入射端面１２１と対向する他端面１２６から外部に透過して損失する矢印８３の方向の光量は１５．６％、反射側面１２２で矢印８４の方向へは２６．３％である。
【００２１】
その結果、有効に導光板３に向かう出射側面１２３から矢印８５の方向へは４８．５％の光量が出射する。つまり、光源１１０から発した光量のほぼ半分がライトガイトパイプ１２の外に散逸して損失することになる。
図１７（Ａ）において、ライトガイトパイプ１２は、機械的強度を保持して導光板３と近設するために、断面視匚字型のホルダー４に内装された構成になっている。
【００２２】
このホルダー４は、例えば、アルミニウムや不錆鋼の金属薄板を精密板金加工したもので、表面が光沢をもっているので良好な光の反射面になっている。そこで、矢印８１、８２、８４の方向ライトガイトパイプ１２を透過した光は、ホルダー４の内表面で反射してかなりの光量をライトガイトパイプ１２の中に戻して取り込むことが期待できる。
【００２３】
事実、ライトガイトパイプ１２をホルダー４に内装すると、ライトガイトパイプ１２の側壁を透過して外部に散逸した損失光をホルダー４の内表面で反射してライトガイトパイプ１２の内部に戻すことができる。その結果、矢印８７の方向の光を減らして、矢印８７の方向を光をより増大させることができる。
【００２４】
【特許文献１】
特開平１１−８６６２１号公報（従来の技術、図１）
【００２５】
【特許文献２】
特開２００２−１０９９２８号公報（従来の技術、図１）
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなホルダー４の効果を加味する。当然のことながら、ホルダー４を設けてライトガイトパイプ１２を囲った場合には、矢印８１、８２、８４などの方向に散逸する光は測定することができない。
この状態で、図１７（Ａ）で示した三角プリズムアレイ２２２を設けた構成のライトガイトパイプ１２で有効に導光板３に向かう出射側面１２３から矢印８５の方向への出射光量は７４．４％であった。また、図１７（Ｂ）で示した連設した連続プリズムアレイ２２３を設けた構成のライトガイトパイプ１２で有効に導光板３に向かう出射側面１２３からの矢印８５の方向への出射光量は７４．３％であった。
【００２７】
つまり、ライトガイトパイプ１２の反射側面１２２に三角プリズムアレイ２２２を設けても、連続プリズムアレイ２２３を設けても、光源１１０から発する光量の約２５％はライトガイトパイプ１２によって損失してしまう。
そこで、本願発明は、光源から発した光量をできるだけ損失なしに導光板に導光できる光源装置を装備した面照明装置と、該面照明装置によって照明される液晶表示装置、および導光板を介さずに被照明物を直接照明する光源装置を提供することを目的としている。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上で述べた課題は、請求項１において、光源部とライトガイトパイプとからなる光源装置と、導光板とを有し、該光源部は、少なくとも一つの半導体発光素子からなり、該ライトガイトパイプは、透明で偏平な棒状をなし、少なくとも長手方向の一端面の入射端面に該光源部が近設しており、長手方向と交差する一側面に二山連設プリズムアレイが穿設された反射側面と、該反射側面と対向する出射側面とを有しており、該導光板は、該光源部に近設しており、光入射面が該出射側面に対面しているものであり、該光源部から発した光は、入射端面から該ライトガイトパイプの中に入射し、該反射側面で反射して該出射側面から外部に出射し、近接する光入射面から該導光板の中に入射するように構成された面照明装置によって解決される。
【００２９】
つまり、面照明装置は光源部と導光板とからなり、光源部では、例えば、発光ダイオードのような半導体発光素子を用いるようにしている。ライトガイトパイプは、透明なプラスチックス製で、少なくとも長手方向の一端面の入射端面に光源部が近接するようにしている。光源部からは放射状に発した光がライトガイトパイプの入射端面から導光される。
【００３０】
ライトガイトパイプの長手方向に交差する一方の反射側面には二山連設プリズムアレイを設ける。この二山連設プリズムアレイは、ライトガイトパイプの外部から見れば、二つの谷が連設して穿かれたようになっており、ライトガイトパイプの内部に二山連設プリズムアレイとして突出している。
一方の反射側面に対向する他方の出射側面は平滑な面仕上げになっており、二山連設プリズムアレイで反射した光が効率よくライトガイトパイプから出射するようにしている。この出射した光が、ライトガイトパイプの出射側面に近接して対面している導光板の光入射面に導光するようにしている。
【００３１】
点状に近い光源から放射状に発してライトガイトパイプに導光した光は、ライトガイトパイプによって長手方向に拡大される。そして、出射側面から出射する際には、導光板の光入射面の幅方向一杯に拡大されて導光板の中に効率よく入射するようになっている。
こゝで、二山連設プリズムアレイは、手前の一山のプリズムアレイの急斜面で反射仕切れずに透過してライトガイトパイプの外に向かって損失となる光を、連設する次の一山のプリズムアレイで再度ライトガイトパイプの中に取り込んで有効に活用するものである。
【００３２】
次いで、請求項２において、ホルダーを有し、該ホルダーは、金属薄板を加工したものであって、内面が平滑な断面視匚字形をなし、奥壁面に該ライトガイトパイプの反射側面が対面して内装されているように構成された請求項１記載の面照明装置によって解決される。
つまり、ホルダーは導光板とほぼ同一の薄板からなるので、強度を維持するとともに、導光板と一体構成にするために、匚字型のホルダーに内装するようにしている。
【００３３】
このホルダーは、金属の薄板を精密板金加工したもので、ライトガイトパイプから外部に出射した光が反射してライトガイトパイプの中に戻るように、内面が反射鏡となるようにしている。
この構成によって、ライトガイトパイプの反射側面を透過してライトガイトパイプの外に散逸した光や、ライトガイトパイプの上側面や下側面を透過してライトガイトパイプの外に散逸した光を、ホルダーの内面で反射してライトガイトパイプの内部に戻すことができる。
【００３４】
その結果、ライトガイトパイプの反射側面から透過する約２５％の損失光や、ライトガイドパイプの上側面と下側面から透過する約０．７％のライトガイトパイプの外に散逸する損失光などをホルダーの内面で反射してライトガイトパイプの内部に戻し、ライトガイトパイプに導光された光をより効率よく活用することができる。
【００３５】
次いで、請求項３において、該二山連設プリズムアレイは、急斜面が二山連設して該光源部に対面した鋸歯状をなすプリズムが並設したものであるように構成された請求項１記載の面照明装置によって解決される。
つまり、二山連設プリズムアレイは、二等辺三角形の緩斜面と急斜面が二山連った鋸歯状をなしており、光源部から導光した光が急斜面で反射するように急斜面を光源部に対面して並設するようにしている。
【００３６】
こうして、光源部からライトガイトパイプの中に導光した光を、連設した急斜面で適宜反射して、対向する出射側面に向かわせるとともに、手前の急斜面を透過してライトガイトパイプの外に散逸した光を、連なる次の急斜面で反射させて効率よく活用することができる。
次いで、請求項４において、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、同じであるように構成された請求項１記載の面照明装置によって解決される。
【００３７】
つまり、二山連設プリズムアレイは、プリズムの二つの山を結ぶ線が光源部から遠ざかっても出射側面との距離が変わらず平行になるようにしている。そして、光源部から放射状に拡がって入射する光を連なる二山連設プリズムアレイで順次反射して、ライトガイトパイプの入射端面から対向する他端面まで等しく反射して出射側面から出射する光が均一になるようにしている。
【００３８】
次いで、請求項５において、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、光源部から遠ざかるに連れて接近しているように構成された請求項１記載の面照明装置によって解決される。
つまり、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、光源部から遠ざかるに連れて断面視楔形のように対向する出射側面に接近するようにしている。そして、光源部に近接しているライトガイトパイプの入射端面から他端面の方に遠ざかるに連れて導光断面積を狭めることによって、光源部から放射状に入射した光をより有効に反射側面で反射するようにしている。その結果、ライトガイトパイプの入射端面から対向する他端面まで順次反射して出射側面から出射する光が均一にすることができる。
【００３９】
次いで、請求項６において、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、光源部から遠ざかるに連れて太鼓形になっているように構成された請求項１記載の面照明装置によって解決される。
つまり、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、ライトガイトパイプの入射端面と他端面との中央部が膨出して太鼓形になるようにしている。そして、ライトガイトパイプの中央部の膨出した部位で光源部を発して入射端面から放射状に入射した光を漏れなく二山連設プリズムアレイで反射するようにしている。
【００４０】
次いで、請求項７において、ライトガイトパイプの長手方向の両側の入射端面のそれぞれに少なくとも一つの光源部を有し、二山連設プリズムアレイは、ライトガイトパイプの中央部を境に対称に並設されているように構成された請求項１〜５または６記載の面照明装置によって解決される。
つまり、ライトガイトパイプの一方の入射端面と他方の他端面とを共に入射端面とし、双方に光源部を近設するようにしている。そして、一方の入射端面から入射した光を反射する反射側面に設けた二山連設プリズムアレイと、他方の入射端面から入射した光を反射する反射側面に設けた二山連設プリズムアレイとが、二山連設プリズムアレイの中央部を挟んで対称になるようにしている。
【００４１】
この構成は、請求項１に記載の二山連設プリズムアレイから請求項６に記載のいろいろな構成の二山連設プリズムアレイにまで適用できる。そして、導光板に対してより強い照明光量を導光したいときとか、広幅の光源板に対してより長い線光源として導光したいときなどに効果的である。
次いで、請求項１記載の面照明装置によって液晶表示パネルの前面側または背面側から照明されるように構成された液晶表示装置によって解決される。
【００４２】
つまり、本発明の面照明装置は、反射型あるいは透過型の液晶表示パネルをフロントライト式またはバックライト式に照明して構成される液晶表示装置を実現するのに大いに有用である。
従って、本発明になる光源装置を備えた面照明装置を、液晶表示パネルを表面側から照明するフロントライトとして、あるいは液晶表示パネルを背面側から照明するバックライトとして用いれば、従来にない明るい液晶表示装置を得ることができる。
【００４３】
次いで、請求項９において、光源部と、ライトガイトパイプとを有し、該光源部は、少なくとも一つの半導体発光素子からなり、該ライトガイトパイプは、透明で偏平な棒状をなし、長手方向の少なくとも一端面の入射端面に該光源部が近設しており、長手方向と交差する一側面に二山連設プリズムアレイが穿設された反射側面と、該反射側面と対向する出射側面とを有しており、該光源部から発した光は、入射端面から該ライトガイトパイプの中に入射し、該反射側面で反射して該出射側面から外部に出射し、被照明物を照明するように構成された光源装置によって解決される。
【００４４】
つまり、光源装置は光源部とライトガイトパイプとから構成されており、光源部では、例えば、発光ダイオードのような点状に発光する半導体発光素子を用いるようにしている。ライトガイトパイプは、透明なプラスチックス製で、少なくとも長手方向の一端面の入射端面に光源部を近設するようにしている。光源部からは点状に発した光が放射状に拡散してライトガイトパイプの入射端面から導光される。
【００４５】
ライトガイトパイプの長手方向に交差する一方の反射側面には二山連設プリズムアレイを設ける。この二山連設プリズムアレイは、ライトガイトパイプの外部から見れば、二つの谷が連設して穿かれたようになっているが、ライトガイトパイプの内部では二つの山が連なった形状の、いわゆる二山連設プリズムアレイとして突出している。
【００４６】
一方の反射側面に対向する他方の出射側面は平滑な面仕上げにして、二山連設プリズムアレイで反射した光が効率よくライトガイトパイプから出射するようにしている。この出射した光が、ライトガイトパイプの出射側面に近接して対面している被照明物を直接照明するようにしている。
点状に近い光源から放射状に発してライトガイトパイプに入射した光は、ライトガイトパイプによって長手方向に拡大される。そして、出射側面から出射する際には、ライトガイトパイプの長さ方向一杯に拡大されて被照明物を効率よく照明するようになっている。
【００４７】
こゝで、二山連設プリズムアレイでは、一山目のプリズムアレイの上り急斜面で反射仕切れずに透過してライトガイトパイプの外に向かって損失となる光が、一山目のプリズムアレイの下り急斜面でライトガイトパイプの中に再入射する。再入射した光は、連設する次の二山目のプリズムアレイの急斜面で再反射してライトガイトパイプの中で出射側面に向かわせ有効に活用するものである。
【００４８】
次いで、請求項１０において、ホルダーを有し、該ホルダーは、金属薄板を加工したものであって、内面が平滑な断面視匚字形をなし、奥壁面に該ライトガイトパイプの反射側面が対面して内装されているように構成された請求項９記載の光源装置によって解決される。
つまり、ホルダーは、ライトガイトパイプを覆うものであるが、光源装置をできるだけ小さく構成するために金属光沢をもった金属の薄板を用いるようにしている。そして、強度を維持するために匚字型にし、ライトガイトパイプを内装するようにしている。
【００４９】
このホルダーは、金属の薄板を精密板金加工したもので、内面を反射鏡になるようにしてライトガイトパイプから外部に出射した光が反射してライトガイトパイプの中に戻るようにしている。
ガイドをこのような構成にすることによって、ライトガイトパイプの二山連設プリズムアレイを設けた反射側面以外の側面を透過してライトガイトパイプの外に散逸した光、つまり、ライトガイトパイプの上側面や下側面を透過してライトガイトパイプの外に散逸した光を、ホルダーの内面で反射してライトガイトパイプの内部に戻すことができる。
【００５０】
その結果、ライトガイトパイプの反射側面から透過する約２５％や、ライトガイドパイプの上側面と下側面から透過する約０．７％のライトガイトパイプの外に散逸する損失光をホルダーの内面で反射してライトガイトパイプの内部に戻して、ライトガイトパイプに導光された光をより効率よく活用することができる。次いで、請求項１１において、該二山連設プリズムアレイは、該光源部に対面した急斜面が二山ずつ連設し、鋸歯状をなして並設しているものであるように構成された請求項９記載の光源装置によって解決される。
【００５１】
つまり、二山連設プリズムアレイは、プリズムアレイの中側から見て、上りの急斜面と下りの急斜面とからなる一山目の山と、その一山目の山に連なる上りの急斜面と下りの緩斜面とからなる二山目の山とで構成された二山を鋸歯状を連ねて並べ、光源部から導光した光が二つの急斜面のそれぞれで反射するように急斜面を光源部に対面して並設するようにしている。
【００５２】
こうして、光源部からライトガイトパイプの中に導光した光を、連設した急斜面で適宜反射して、対向する出射側面に向かわせる。それともに、一山目の急斜面を透過してライトガイトパイプの外に一旦散逸した光を、再度ライトガイトパイプの中に導光して一山目と連なる二山目の急斜面で反射させて効率よく活用することができる。
【００５３】
次いで、請求項１２において、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、同じであるように構成された請求項９記載の面照明装置によって解決される。
つまり、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離、すなわち、ライトガイトパイプの厚さが、光源部から遠ざかっても変わらず、同じになるようにしている。そして、光源部から放射状に拡がって入射する光を連なる二山連設プリズムアレイで順次反射して、ライトガイトパイプの入射端面から対向する他端面まで等しく反射して出射側面から出射する光が均一になるようにしている。
【００５４】
次いで、請求項１３において、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、該光源部から遠ざかるに連れて接近しているように構成された請求項９記載の光源装置によって解決される。
つまり、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離、すなわち、ライトガイトパイプの厚さが、光源部が近接しているライトガイトパイプの入射端面から他端面の方向へ遠ざかるに連れて断面視楔形のように対向する出射側面に接近するようにしている。
【００５５】
光源部からライトガイトパイプの入射端面から入射した光は、反射側面に設けた手前の二山連設プリズムアレイから順次反射し、出射側面から外へ出射していく。そのため、ライトガイトパイプの入射端面から他端面の方に遠ざかるに連れて単位断面積当たりの光量が減じてくる。そこで、他端面の方に遠ざかるに連れて導光断面積を狭め、光源部から放射状に入射した光をより有効に反射側面で反射するようにしている。そして、ライトガイトパイプの入射端面から対向する他端面まで順次反射して出射側面から出射する光が均一になるようにしている。
【００５６】
次いで、請求項１４において、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離、すなわち、ライトガイトパイプの厚さが太鼓形に変化しているように構成された請求項９記載の光源装置によって解決される。
つまり、二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離がライトガイトパイプの入射端面と他端面との中央部が膨出して太鼓形になるようにしている。そして、ライトガイトパイプの中央部の膨出した部位で光源部を発して入射端面から放射状に拡がって入射した光を少しでも漏れなく二山連設プリズムアレイで反射するようにしている。
【００５７】
次いで、請求項１５において、二連ライトガイトパイプを有し、該二連ライトガイトパイプは、長手方向の両端面の入射端面に該光源部が近設しており、長手方向の中央部を境に請求項９、１１、１２、１３または１４記載の該二山連設プリズムアレイが対称に並設されているものであるように構成された光源装置によって解決される。
【００５８】
つまり、ライトガイトパイプの一方の入射端面と他方の他端面とを共に入射端面とし、双方の端面に光源部を近設するようにしている。そして、一方の入射端面から入射した光を反射する反射側面に設けた二山連設プリズムアレイと、他方の入射端面から入射した光を反射する反射側面に設けた二山連設プリズムアレイとが、二山連設プリズムアレイの中央部を挟んで対称になるようにしている。
【００５９】
この構成は、請求項１記載の二山連設プリズムアレイから請求項６記載のいろいろな構成の二山連設プリズムアレイにまで適用できる。そして、光源を増やすことによって被照明物に対してより強い照明光量を照射したいときとか、被照明物に対する被照射領域が広幅のためにより長い線光源として照射したいときなどに効果的である。
【００６０】
次いで、請求項１６において、請求項９記載のライトガイトパイプまたは請求項１５記載の二連ライトガイトパイプは、出射側面が長手方向にシリンドリカルレンズ状に膨出しているように構成された光源装置によって解決される。
つまり、本発明になる光源装置は、ライトガイトパイプを有するにしろ、二連ライトガイトパイプを有するにしろ、線光源、すなわち一次元の照明として被照明物を照射するものである。従って、ガイドパイプの出射側面をシリンドリカルレンズ状に膨出させれば、照明光が細い線状に絞られる。その結果、例えば、被照明物が移動しながら光によって走査される場合などにはより効率的に被照明物を照明することができる。
【００６１】
最後に、請求項１７において、請求項９記載のライトガイトパイプまたは請求項１５記載の二連ライトガイトパイプは、出射側面が長手方向に逆シリンドリカルレンズ状に凹んでいるように構成された光源装置によって解決される。
つまり、本発明になる光源装置は、ライトガイトパイプを有するにしろ、二連ライトガイトパイプを有するにしろ、線光源、すなわち一次元の照明として被照明物を照射するものである。従って、ガイドパイプの出射側面を逆シリンドリカルレンズ状に凹ませれば、照明光を幅をもった太い線状に拡大できる。その結果、例えば、被照明物をある程度広い面積で照射したい場合などにはより効率的に被照明物を照明することができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第一の実施例の一部切欠き斜視図、図２は二山連設プリズムアレイの拡大上面図、図３は本発明の第四の実施例の模式的上面図、図４は本発明の第五の実施例の模式的上面図、図５は本発明の第六の実施例の模式的上面図、図６は本発明の効果を例示する図、図７は本発明の第七の実施例の模式的上面図、図８は本発明の第八の実施例の模式図、図９は本発明の第九の実施例の模式的な一部切欠き斜視図、図１０は本発明の第十二の実施例の模式的上面図、図１１は本発明の第十三の実施例の模式的上面図、図１２は本発明の第十四の実施例の模式的な一部切欠き斜視図、図１３は本発明の第十五の実施例の模式的な一部切欠き斜視図である。
【００６３】
図中、１は光源装置、１１は光源部、１１０は光源、１２はライトガイトパイプ、１２０は二連ライトガイトパイプ、１２１は入射端面、１２２は反射側面、１２３は出射側面、１２４は上側面、１２５は下側面、１２６は他端面、２２１は二山連設プリズムアレイ、２２２は三角プリズムアレイ、２２３は連続プリズムアレイ、３は導光板、３１は光入射面、３２は照明光出射面、３３は表反射プリズムアレイ、３４は裏反射プリズムアレイ、４１は奥壁面、４２は庇部、５１、５２、５３、５４は斜面、６は照明光、７は被照明物、７１は被照明面、１０は面照明装置、２０は液晶表示パネル、１００は液晶表示装置である。
〔実施例１〕（請求項１）
図１において、本発明になる面照明装置１０は、光源装置１と、光源装置１に近設する導光板３とからなり、主要な構成部材は、例えば、ＰＭＭＡのような透明なプラスチックスをモールド成形して構成する。
【００６４】
導光板３は、表面または裏面にいわゆるプリズムアレイを設けたもので、例えば、厚さ：Ｄ＝１．５ｍｍ程度の薄板からなり、図示してない被照明物を前面あるいは背面から面照明するものである。導光板３が、面照明装置１０として効果的に機能するためには、導光板３の光入射面３１の幅方向にわたって均一に光を導光する必要がある。
【００６５】
光源装置１は、光源部１１とライトガイトパイプ１２とで構成されており、光源部１１は、例えば、ＬＥＤのような半導体発光素子からなり、点状に近い光源１１０から放射状に発するチップ状の素子を用いる。この光をライトガイトパイプ１２の入射端面１２１からライトガイトパイプ１２の中に導光する。
光源部１１から発して入射端面１２１からライトガイトパイプ１２の中に導光した破線で示した光は、直方体のライトガイトパイプ１２の六つの面で内部反射をしたり、透過してライトガイトパイプ１２の外に漏光したりする。
【００６６】
ところが、本発明ではライトガイトパイプ１２の反射側面１２２に、ライトガイトパイプ１２の内面部に突出した二山連設プリズムアレイ２２１を設ける。そして、この二山連設プリズムアレイ２２１によって光源部１１から入射した光を反射して対向する出射側面１２３からライトガイトパイプ１２の外へ出射し、近設する導光板３の光入射面３１に導光させている。
【００６７】
図２において、ライトガイトパイプ１２の二山連設プリズムアレイ２２１の四つのそれぞれの斜面と、それらが構成する角度について考察してみる。
まず、斜面５０は、角度α＝０〜３０度の緩斜面にすることが望ましく、その結果、入射端面１２１と対向する他端面１２６の方向に抜ける光を抑制し、光量増大に寄与する。
【００６８】
次いで、斜面５１と斜面５３とのそれぞれは、角度β１、β２≒４５度が望ましく、入射端面１２１から入射した光を反射側面１２２に対向する出射側面１２３の方向に効果的に反射し、光量増大に寄与する。
さらに、斜面５２は、角度γ≒９０度が望ましく、直角に近い程斜面５１から抜け出た光を斜面５２で透過してライトガイトパイプ１２の中に戻すことができる。
【００６９】
さらに、斜面５２を透過してライトガイトパイプ１２の中に戻った光は、斜面５３で反射して出射側面１２３の方向に向かう。この斜面５３が、従来の一山プリズムアレイで透過した損失光を再度反射して出射側面１２３の方向に向かわせる二山連設プリズムアレイ２２１の大きな効果となっている。
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
〔実施例２〕（請求項２）
図１に戻って、ライトガイトパイプ１２をホルダー４で覆う。このホルダー４は断面視匚字形をしたもので、例えば、アルミニウムや不綉鋼の薄板を精密板金加工したものである。
【００７０】
奥壁面４１は、匚字形の奥まった壁面で、ライトガイトパイプ１２の反射側面１２２に近接対面するように嵌合させる。また、奥壁面４１の上下の庇部４２のそれぞれの先端を延長して導光板３を上下から把持するようにし、ライトガイトパイプ１２の出射側面１２３と導光板３の光入射面３１とが近接して一体構成になるようにしている。
【００７１】
ホルダー４は、金属光沢のある薄い金属薄板を板金加工して構成するが、ライトガイトパイプ１２が対面する奥壁面４１ばかりでなく、上下の側面などから透過する損失光も、それぞれ対面するホルダー４の内面で反射してライトガイトパイプ１２の中に戻すことができる。
従って、ホルダー４は、光源装置１と導光板３とを近接して支持する機械的な役目ばかりではない。それに加えて、ホルダー４の内面反射によってライトガイトパイプ１２から外に出てしまった損失光を再度ライトガイトパイプ１２の中に戻して、光量増大に寄与する光学的な役目を持たせることもできる。
〔実施例３〕（請求項３）
図２に戻って、ライトガイトパイプ１２の二山連設プリズムアレイ２２１の四つのそれぞれの斜面のうち、光源装置１からライトガイトパイプ１２に入射した光を最も効率よく反射する斜面は急斜面で、傾斜の角度β１、β２≒４５度の斜面５１と斜面５３である。
【００７２】
この斜面５１と斜面５３は、二山が連設したプリズムアレイ状になって、光源部１１に対面する入射側面１２１から他端面１２６に向かって鋸歯状に連なっている。そしてそれぞれの二つの山を結ぶ線は、光源部１１から入射した光の白矢印で示した光路に対して交差するように並設された構成になっている。
〔実施例４〕（請求項４）
図３において、ライトガイトパイプ１２の上面視で、二山連設プリズムアレイ２２１の連なる二つの山を結ぶ線を、出射側面１２３と平行にしている。光源部１１から発した光は順次二山連設プリズムアレイ２２１で反射しては対向する出射側面１２３の方向に向かう。
〔実施例５〕（請求項５）
図４において、二山連設プリズムアレイ２２１の連なる二つの山を結ぶ線が、出射側面１２３に対して光源部１１から遠ざかるほど接近している。つまり、ライトガイトパイプ１２の上面視で楔形にしている。光源部１１からライトガイトパイプ１２に入射した光は、光の光路断面が次第に狭くなっていくので、必然的に二山連設プリズムアレイ２２１で反射されるようになることが期待できる。
〔実施例６〕（請求項６）
図５において、ライトガイトパイプ１２の上面視で二山連設プリズムアレイ２２１の連なる二つの山を結ぶ線が、ライトガイトパイプ１２の中央部分で太鼓形に膨らんだ構成にしている。このような構成は、光源部１１が点状の光源でライトガイトパイプ１２の中に放射状に入射するので、ライトガイトパイプ１２から放射状に外へ抜け出ようとする光を捉えて、二山連設プリズムアレイ２２１で反射されるようになることが期待できる。
【００７３】
図６は本発明になる面照明装置の光量増大効果を示すもので、ライトガイトパイプに二山連設プリズムアレイを設けたものと、ライトガイトパイプに従来の三角プリズムアレイを設けたものと比較したものである。
光源装置１を導光板３に近設し、導光板３の照明光出射面３２を格子状に分けた９箇所から出射する照明光量（ｃｄ／ｃｍ^２）を図示したものである。白印は三角プリズムアレイの場合であり、黒印は本発明になる二山連設プリズムアレイの場合である。
【００７４】
白印の三角プリズムアレイの場合、光源部１１から最近で、かつ導光板３の中央の部位が最も高くて９８．０２ｃｄ／ｃｍ^２、光源部１１から最遠で、かつライトガイトパイプ１２に最近の部位が最も低くて５５．２８ｃｄ／ｃｍ^２であった。導光板３の上の９箇所の平均光量は７４．６ｃｄ／ｃｍ^２であった。
因みに、連続プリズムアレイを設けたライトガイトパイプの場合には、導光板３の上の９箇所の平均光量は７５．０ｃｄ／ｃｍ^２で、三角プリズムアレイとの差異は見られなかった。
【００７５】
それに対して、本発明になる二山連設プリズムアレイを設けたライトガイトパイプの場合の黒印では、光源部１１から最遠で、かつ導光板３の中央の部位が最も高くて１１５．８１ｃｄ／ｃｍ^２、光源部１１から最近で、かつライトガイトパイプ１２に最近の部位が最も低くて９９．５９ｃｄ／ｃｍ^２であった。導光板３の上の９箇所の平均光量は１０５．６ｃｄ／ｃｍ^２であった。
【００７６】
光量むら、つまり、最高光量と最低光量との比は、８６．０％で、この程度の光量むらは、例えば、液晶表示パネルのような被照明物を照明した場合には、被照明物による光の拡散が加味されると照明むらとしては視認されない程度であることが確認できている。
つまり、ライトガイトパイプに設けた三角プリズムアレイや連続プリズムアレイなどの従来のプリズムアレイ構成に比較して、二山連設プリズムアレイを設けた本発明になるプリズムアレイ構成では、約４０％の大幅な照明光量の増大が達成できた。
〔実施例７〕（請求項７）
図７において、ライトガイトパイプ１２を中央部分を原点にして両側に対称形に構成する。図７（Ａ）は、図３に示した平行形の構成に対応するもの、図７（Ｂ）は、図４に示した楔形の構成に対応するもの、図７（Ｃ）は図４に示した太鼓形の構成に対応するものである。
【００７７】
ライトガイトパイプ１２の両側を入射端面１２１とし、それぞれの入射端面１２１に光源部１１を近設した構成にする。つまり、端部の一方を入射端面１２１とし、他方を他端面としたライトガイトパイプ１２の他端面同士を密設した構成と相当するものである。
このような構成にすることによって、より強い照明光量を必要とする照明装置や、より大面積の被照明物に対応するために照明面積を大きくした照明装置に対応することができる。
〔実施例８〕（請求項８）
図８（Ａ）において、本発明になる光源装置１に裏反射プリズムアレイ３４を設けた導光板３を近設した面照明装置１０を反射型の液晶表示パネル２０の前面側に配設し、フロントライト式に照明する液晶表示装置１００を構成した。その結果、従来にない明るい照明による液晶表示装置１００が実現できた。
【００７８】
図８（Ｂ）において、本発明になる光源装置１に表反射プリズムアレイ３３を設けた導光板３を近設した面照明装置１０を透過型ないし反透過型の液晶表示パネル２０の背面側に配設し、バックライト式に照明する液晶表示装置１００を構成した。その結果、従来にない明るい照明による液晶表示装置１００が実現できた。
〔実施例９〕（請求項９）
図９は本発明の第九の実施例の模式的な一部切欠き斜視図である。図９において、本発明になる光源装置１は、光源部１１とライトガイトパイプ１２とによって構成する。被照明物７は、こゝでは、ライトガイトパイプ１２の出射側面１２３に対面して近設されている。
【００７９】
光源部１１は、例えば、ＬＥＤなどのチップ状の半導体発光素子からなる光源１１０を、ライトガイトパイプ１２の少なくとも一方の入射端面１２１に密接状態で近設したものである。目的に応じてＲＧＢの種々の発色光が適用できるが、白色光が欲しい場合には蛍光を併用して混色することもできる。
ライトガイトパイプ１２は、例えば、ＰＭＭＡのような透明なプラスチックスをモールド成形して構成する。寸法は目的に応じて種々の変形が可能であるが、ライトガイトパイプ１２の厚さ：Ｄは、例えば、Ｄ＝１．５ｍｍといった薄いものである。
【００８０】
ライトガイトパイプ１２の反射側面に設けるプリズムアレイにはいろいろな形状があるが、光源１１０から発した光が入射端面１２１からライトガイトパイプ１２の中に入射し、反射側面１２２におけるプリズムアレイでを効率よく反射するとともに、入射した光がプリズムアレイを透過して光の損失となることを抑制するために、二山連設プリズムアレイ２２１になっている。
【００８１】
この二山連設プリズムアレイ２２１の物理的な諸元は、図２に示したとおりである。二山連設プリズムアレイ２２１の二つの山を形成する三つの急斜面と一つの緩斜面とのそれぞれには、好ましい角度が存在することは図２で示した。
図９において、光源部１１からライトガイトパイプ１２に入射した破線で示した光は、ライトガイトパイプ１２の中で多種多様な振る舞いをする。つまり、光源部１１から発した光は、入射端面１２１から放射状に入射して直ちに出射側面１２３から照明光６として出射する。また、二山連設プリズムアレイ２２１で反射してから出射側面１２３を介して照明光６として出射する。さらに、二山連設プリズムアレイ２２１の一山目から一旦外へ出てから再入射して二山目で反射してから出射側面１２３を介して照明光６として出射する。
【００８２】
ライトガイトパイプ１２の出射側面１２３に近設される被照明物７は、例えば、図示してない光学センサなどで読み取られるバーコードとか指紋とかマイクロフィルムに記録された情報とかなどである。ライトガイトパイプ１２の厚さ：Ｄは、例えば、Ｄ＝１．５ｍｍである。従って、被照明物７が出射側面１２３に近設していれば、被照明面７１の高さ：Ｈは、高々Ｈ≒１．５ｍｍである。何れにしても、かなり微小な情報領域を照明して読み取ることに適している。
【００８３】
こうして、ライトガイトパイプ１２で反射を繰り返して出射側面１２３から出射した照明光６は、出射側面１２３に近設された被照明物７を照射し、被照明面７１が形成される。被照明物７の種類によって、被照明面７１の反射光を検出するか、被照明面７１の透過光を検出するかは、こゝでは問わない。因みに、被照明物７の白抜き部分が被照明面７１で、交差斜線で描いた部分は、照明光６が照射されていない暗部を示す。
〔実施例１０〕（請求項１０）
図９に戻って、ライトガイトパイプ１２をホルダー４で覆う。このホルダー４は、一方ではプラスチックスの薄板からなるライトガイトパイプ１２を保護するために断面視匚字形をした屈曲に強い形状をしており、例えば、アルミニウムや不綉鋼の薄板を精密板金加工したものである。
【００８４】
他方では、内面が鏡面になっており、ライトガイトパイプ１２の側面から外部に漏洩した光を反射してライトガイトパイプ１２の内部に戻す役目も持たせるために、匚字形の奥まった奥壁面４１は、ライトガイトパイプ１２の反射側面１２２に近接対面するように嵌合させる。
ホルダー４は、金属光沢のある薄い金属薄板を板金加工して構成するが、ライトガイトパイプ１２が対面する奥壁面４１ばかりでなく、上下の側面などから透過する損失光も、それぞれ対面するホルダー４の内面で反射してライトガイトパイプ１２の中に戻すことができる。
〔実施例１１〕（請求項１１）
図２に戻って、ライトガイトパイプ１２の二山連設プリズムアレイ２２１を構成する四つの斜面のうち、光源装置１の光源部１１からライトガイトパイプ１２に入射した光を効率よく反射する斜面は、急斜５１、斜面５３の急斜面である。反射効率の良い斜面の角度は、斜面５１、斜面５３のそれぞれの傾斜角度：β１、β２≒４５度である。
【００８５】
この斜面５１と斜面５３は、二山が連設したプリズムアレイ状になって、光源部１１に対面する入射側面１２１から他端面１２６に向かって鋸歯状に連なっている。そして、二つの山のそれぞれの頂点を結ぶ線は、光源部１１からライトガイトパイプ１２の中に入射した光の白太矢印で示した光路に対して交差するように並設された構成になっている。
【００８６】
つまり、ライトガイトパイプ１２の中を伝搬する光は、反射側面１２２の方向に向かえば、二山連設プリズムアレイ２２１に出合い、高い確率で斜面５１や斜面５３で反射し、ライトガイトパイプ１２から外部に漏洩しないで出射側面１２３に向かうようになっている。
〔実施例１２〕（請求項１２、１３または１４）
図１０は本発明の第十二の実施例の模式的上面図である。つまり、ライトガイトパイプ１２を上方から見た図で、ライトガイトパイプ１２の平面の出射側面１２３を基準としたときの入射端面に設けられた二山連設プリズムアレイ２２１の形状を示したものである。
【００８７】
図１０（Ａ）は、二山連設プリズムアレイ２２１の二山の頂点を結ぶ線、つまり、二山の頂点の高さに相当するライトガイトパイプ１２の奥行き方向の厚さ：Ｔ１が、光源部１１からの距離に関係なく同じになっている。その結果、光源部１１から発した光は、順次二山連設プリズムアレイ２２１で反射しては対向する出射側面１２３の方向に向かい、できるだけ多くの入射光量を出射側面１２３から出射させることができる。
【００８８】
図１０（Ｂ）は、二山連設プリズムアレイ２２１の二山の頂点を結ぶ線、つまり、二山の頂点の高さに相当するライトガイトパイプ１２の奥行き方向の厚さ：Ｔ２が、光源部１１からの距離が遠ざかるに従って楔形に接近した構成になっている。このような構成にすると、光源部１１からライトガイトパイプ１２に入射した光は、ライトガイトパイプ１２の光路断面積が次第に狭くなっていくので、必然的に二山連設プリズムアレイ２２１で反射される機会が多くなることが期待できる。
【００８９】
図１０（Ｃ）は、二山連設プリズムアレイ２２１の二山の頂点を結ぶ線、つまり、二山の頂点の高さに相当するライトガイトパイプ１２の奥行き方向の厚さ：Ｔ３が、ライトガイトパイプ１２の中央部分で太鼓形に膨らんだ構成になっている。
このような構成は、光源部１１が点状の光源でライトガイトパイプ１２の中に放射状に入射する。そこで、ライトガイトパイプ１２の中に放射状に入射した光を太鼓形に膨らんだ二山連設プリズムアレイ２２１で捉えて、二山連設プリズムアレイ２２１で反射して出射側面１２３に向かわせことが期待できる。
〔実施例１３〕（請求項１５）
図１１において、ライトガイトパイプ１２は、中央部分を原点にして両側に対称形にした二連ライトガイトパイプ１２０になっている。図１１（Ａ）は、図１０（Ａ）に示したライトガイトパイプの厚さが変わらない平行形の構成に対応するもの、図１１（Ｂ）は、図１０（Ｂ）に示したライトガイトパイプの厚さが楔形の構成に対応するもの、図１１（Ｃ）は図１０（Ｃ）に示したライトガイトパイプの厚さが太鼓形の構成に対応するものである。
【００９０】
二連ライトガイトパイプ１２０は、ライトガイトパイプ１２の長手方向の両側を入射端面１２１とし、それぞれの入射端面１２１に光源部１１を近設した構成になっている。つまり、二連ライトガイトパイプ１２０は、二つのライトガイトパイプ１２のそれぞれの端部の一方を入射端面１２１とし、他方の他端面同士を密設して一体構成にしたものに相当する。
【００９１】
このような二連ライトガイトパイプ１２０の構成にすれば、光源部１１の数を、両端に少なくとも一個ずつで、全体の光源部の数を少なくとも二個に増やしてより強い照明光量を得る光源装置や、より大面積の被照明物に対応するために被照明面の照明幅を大きくした光源装置などを実現することができる。
〔実施例１４〕（請求項１６）
図１２に示した光源装置１は、ライトガイトパイプ１２または二連ライトガイトパイプ１２０の出射側面１２３が、長手方向にシリンドリカルレンズ状、いわゆる、かまぼこ型レンズ状に膨出した形状になっているものである。
【００９２】
このような構成にすると、光源部１１からライトガイトパイプ１２または二連ライトガイトパイプ１２０に入射し、出射側面１２３から出射する破線で示した光は、凸レンズ様の屈折効果でレンズの焦点深度に係わる被照明物７の被照明面７１の距離を選べば横長に細く絞られ、照射された被照明面７１の高さ：Ｈ２は、例えば、ライトガイトパイプ１２または二連ライトガイトパイプ１２０の厚さ：Ｄ＝１．５ｍｍに較べてＨ２＜Ｄとなる。その結果、線状により細くすることができ、しかも、光量をより強くすることができる。
【００９３】
従って、被照明物７の有する情報を細い線状に照明して、図示してないが、例えば、線形のＣＣＤのような光センサで電気的に走査して読み取れば、例えば、レーザ光を機械的に走査するために駆動系が大袈裟になって小形化が困難な用途の代替光源として有用である。
〔実施例１５〕（請求項１７）
図１３に示した光源装置１は、ライトガイトパイプ１２にしろ、二連ライトガイトパイプ１２０にしろ、ガイドパイプの出射側面１２３が、長手方向に逆シリンドリカルレンズ状、いわゆる、ハープパイプ状に凹んだ形状になっているものである。
【００９４】
このような構成にすると、光源部１１から入射してライトガイトパイプ１２または二連ライトガイトパイプ１２０を介して出射側面１２３から出射する破線で示した光は、凹レンズ様の屈折効果で縦方向に太く拡大される。その結果、被照明物７に照射された被照明面７１の高さ：Ｈ３は、被照明面７１までの距離を適宜調整すれば、ライトガイトパイプ１２または二連ライトガイトパイプ１２０の厚さ：Ｄ＝１．５ｍｍよりもＨ３＞Ｄとなり、被照明面７１の縦方向を拡大することができる。
【００９５】
本発明になる光源装置１は、例えば、光源部１１に半導体発光素子を用い、ライトガイトパイプ１２または二連ライトガイトパイプ１２０を用いて、より薄くより小さく構成することが目的の一つとなっている。しかし、被照明物７の種類によっては、被照明面７１の面積を広げて、例えば、２次元のＣＣＤなどで面として情報検出したい用途向きの極めて軽薄な代替光源として有用である。
【００９６】
こゝでは、光源装置を構成するライトガイトパイプの一方の入射端面に一つ、あるいはライトガイトパイプの両方の入射端面のそれぞれに一つずつの光源を近設した構成を例示したが、光源の数は少なくとも一つであって制約はない。
また、二山連設プリズムアレイの四つのそれぞれの斜面の傾斜は、一義的に決まるものではなく、光源の数やライトガイトパイプとの配置位置関係やライトガイトパイプの長さなどの諸条件によって種々の変形が可能である。
【００９７】
さらに、ライトガイトパイプの反射側面に設ける二山連設プリズムアレイは、光源から放射状に入射する光の光路に倣って反射側面視で入射端面から次第に放射状に拡がるように設ける変形も可能である。
さらに、表反射プリズムアレイや裏反射プリズムアレイは、バックライト式あるいはフロントライト式に照明する導光板の一つを例示したもので、ライトガイトパイプの反射側面に二山連設プリズムアレイを設けたことによって制約されるものではない。
【００９８】
さらに、ライトガイトパイプをプラスチックスの切削加工によって製造することは可能であるが、量産性を加味すればモールド成形による製造が好ましく、製造方法によって、本発明が制約されるものではない。
さらに、ライトガイトパイプまたは二連ライトガイトパイプの出射側面をシリンドリカルレンズ状に膨出させたり、逆シリンドリカルレンズ状に凹ませたりする光学的な諸元は、目的や用途に応じて一義的に決まるものではなく、種々の変形が可能である。
【００９９】
【発明の効果】
本発明になる面照明装置によれば、光源装置のライトガイトパイプの反射側面に二山連設プリズムアレイを設けることによって、従来と同等の小形な外形寸法で大幅に光量を増大することができる。
その結果、本発明は、例えば、携帯電話やＰＤＡなどのようなディスプレイが必携のデジタル電子機器やＩＤなどの情報を認識する機器の光源装置などに対して、今後ますます要請されるの機器の小型化と表示画像の高品質化の実現に寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の一部切欠き斜視図である。
【図２】二山連設プリズムアレイの拡大上面図である。
【図３】本発明の第四の実施例の模式的上面図である。
【図４】本発明の第五の実施例の模式的上面図である。
【図５】本発明の第六の実施例の模式的上面図である。
【図６】本発明の効果を例示する図である。
【図７】本発明の第七の実施例の模式的上面図である。
【図８】本発明の第八の実施例の模式図である。
【図９】本発明の第九の実施例の模式的な一部切欠き斜視図である。
【図１０】本発明の第十二の実施例の模式的上面図である。
【図１１】本発明の第十三の実施例の模式的上面図である。
【図１２】本発明の第十四の実施例の模式的な一部切欠き斜視図である。
【図１３】本発明の第十五の実施例の模式的な一部切欠き斜視図である。
【図１４】バックライト式の面照明装置の一例の模式的斜視図である。
【図１５】フロントライト式の面照明装置の一例の模式的斜視図である。
【図１６】ライトガイトパイプの中の光の振る舞いの模式図である。
【図１７】ライトガイトパイプからの光の散逸の模式図である。
【符号の説明】
１光源装置
１１光源部１１０光源
１２ライトガイトパイプ
１２０二連ライトガイトパイプ
１２１入射端面１２２反射側面１２３出射側面
１２４上側面１２５下側面１２６他端面
２２１二山連設プリズムアレイ
２２２三角プリズムアレイ
２２３連続プリズムアレイ
３導光板３１光入射面３２照明光出射面
３３表反射プリズムアレイ３４裏反射プリズムアレイ
４ホルダー４１奥壁面４２庇部
５１、５２、５３、５４斜面
６照明光
７被照明物７１被照明面
１０面照明装置
２０液晶表示パネル
１００液晶表示装置

Claims

光源部とライトガイトパイプとからなる光源装置と、導光板とを有し、
該光源部は、少なくとも一つの半導体発光素子からなり、
該ライトガイトパイプは、透明で偏平な棒状をなし、少なくとも長手方向の一端面の入射端面に該光源部が近設しており、長手方向と交差する一側面に二山連設プリズムアレイが穿設された反射側面と、該反射側面と対向する出射側面とを有しており、
該導光板は、該光源部に近設しており、光入射面が該出射側面に対面しているものであり、
該光源部から発した光は、入射端面から該ライトガイトパイプの中に入射し、該反射側面で反射して該出射側面から外部に出射し、近接する入射側面から該導光板の中に入射する
ことを特徴とする面照明装置。
ホルダーを有し、
該ホルダーは、金属薄板を加工したものであって、内面が平滑な断面視匚字形をなし、奥壁面に該ライトガイトパイプの反射側面が対面して内装されている
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
該二山連設プリズムアレイは、急斜面が二山連設して該光源部に対面した鋸歯状をなすプリズムが並設したものである
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
該二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、同じになっている
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
該二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、該光源部から遠ざかるに連れて接近している
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
該二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、該光源部から遠ざかるに連れて太鼓形に変わっている
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
二連ライトガイトパイプを有し、
該二連ライトガイトパイプは、ライトガイトパイプの長手方向の両側の入射端面のそれぞれに少なくとも一つの該光源部を有し、
該二山連設プリズムアレイは、該ライトガイトパイプの中央部を境に対称に並設されている
ことを特徴とする請求項１〜５または６記載の面照明装置。
請求項１記載の面照明装置によって液晶表示パネルの前面側または背面側から照明される
ことを特徴とする液晶表示装置。
光源部と、ライトガイトパイプとを有し、
該光源部は、少なくとも一つの半導体発光素子からなり、
該ライトガイトパイプは、透明で偏平な棒状をなし、長手方向の少なくとも一端面の入射端面に該光源部が近設しており、長手方向と交差する一側面に二山連設プリズムアレイが穿設された反射側面と、該反射側面と対向する出射側面とを有しており、
該光源部から発した光は、入射端面から該ライトガイトパイプの中に入射し、該反射側面で反射して該出射側面から外部に出射し、被照明物を照明する
ことを特徴とする光源装置。
ホルダーを有し、
該ホルダーは、金属薄板を加工したものであって、内面が平滑な断面視匚字形をなし、奥壁面に該ライトガイトパイプの反射側面が対面して内装されている
ことを特徴とする請求項９記載の光源装置。
該二山連設プリズムアレイは、該光源部に対面した急斜面が二山ずつ連設し、鋸歯状をなして並設しているものである
ことを特徴とする請求項９記載の光源装置。
該二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、同じになっている
ことを特徴とする請求項９記載の光源装置。
該二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、該光源部から遠ざかるに連れて接近している
ことを特徴とする請求項９記載の光源装置。
該二山連設プリズムアレイは、連なるプリズムの二つの山と対向する出射側面との距離が、該光源部から遠ざかるに連れて太鼓形になっている
ことを特徴とする請求項９記載の光源装置。
二連ライトガイトパイプを有し、
該二連ライトガイトパイプは、長手方向の両端面の入射端面に該光源部が近設しており、長手方向の中央部を境に請求項９、１１、１２、１３または１４記載の該二山連設プリズムアレイが対称に並設されているものである
ことを特徴とする光源装置。
請求項９記載のライトガイトパイプまたは請求項１５記載の二連ライトガイトパイプは、出射側面が長手方向にシリンドリカルレンズ状に膨出している
ことを特徴とする光源装置。
請求項９記載のライトガイトパイプまたは請求項１５記載の二連ライトガイトパイプは、出射側面が長手方向に逆シリンドリカルレンズ状に凹んでいる
ことを特徴とする光源装置。