JP2005268013A - 面光源装置及び導光部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 扁平な平行平板や楔形板状等の透光性材料から成る導光部材11と、この導光部材の一側の端面に沿って配置された光源12と、を含んでおり、上記導光部材が、上方または下方の光出射面または反対側の面に分散配置された複数個の光を反射,散乱または拡散させる光学素子14を備えていて、上記光源からの光が導光部材の一側の端面から入射し、上記各光学素子により反射,散乱または拡散されて、光出射面から出射して、被照明物を均一に照明する、面光源装置10であって、上記各光学素子が、互いに大きさ,形状または表面状態の異なる複数種類の光学素子15,16から構成されるように、面光源装置10を構成する。
【選択図】 図1
Description
上記導光部材は、扁平な平行平板や楔形板状等の透光性材料により構成されており、その厚さが全体に亘ってほぼ均一に、または例えば光源側から徐々に薄くなるように、選定されていると共に、その下面に反射部を備え、また上面に例えばプリズムシートまたは拡散シート等から成る光拡散部を備えている。
上記光源は、例えば白色LED等の発光素子や他の型式の発光部から構成されている。
そして、導光部材内に入射した光は、その一部が直接に上面から光拡散部を介して上方に出射し、また他の一部が導光部材の下面にて反射部で反射された後、導光部材の上面から光拡散部を介して上方に出射する。
これにより、被照明物の表面全体がほぼ均一な明るさでバック照明されることになる。
即ち、導光板に入射する光は、一定の指向特性を有していることから、導光板内において、光源からの距離や導光板自体の形状に基づいて、必ずしも光強度が一定にはならない。従って、光拡散部や反射部により導光板に均一な光学性能を付与したとしても、出射する光の強度が導光板の上面全体に亘って均一にすることは困難である。
これらの印刷レス導光板は、その表面に一定の三次元形状を有する反射,散乱,拡散等のための光学素子が配置されていることにより、面光源としての所定の光学性能を備えるようになっている。
しかしながら、これらの印刷レス導光板においては、導光板の入射部付近において暗部が発生することから、面光源の発光品位に関して問題があった。
これらの印刷レス導光板においては、導光板の設計の際に、発光面全体に亘って均一な発光強度となるように設計が行なわれる。
また、特許文献4によれば、導光板の表面に設けられた反射,散乱,拡散等のための光学素子に関して、それぞれ同一の形状を有する各光学素子の姿勢を変化させることにより、局所的な導光板内の配光分布を変化させるようにしている。
このようにして、特許文献3乃至6においては、導光板の入射部付近における暗部の発生を抑止して、発光面全体の発光強度をより一層均一化するようにしている。
即ち、特許文献3による導光板においては、導光板の表面における第一の光学素子の単位面積当たりの密度が低い場合には、第二の光学素子の密度も低くなる。従って、第二の光学素子自体が十分な光学性能を備えていたとしても、発光面全体の光学性能を向上させるには至らない。
従って、上記導光部材の上面または下面にて光学素子に入射する光は、一種類の光学素子によって画一的に反射,散乱または拡散するのではなく、複数種類の光学素子によって多様に反射,散乱または拡散されることになるので、導光部材の光出射面から出射する光が、光出射面全体に亘ってより一層均一な発光強度を備えることになる。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1において、面光源装置10は、バック照明用の光源装置であって、導光部材11と、光源12と、導光部材11の下方に配置された反射部材13と、から構成されている。
さらに、上記導光部材11は、その一側の端面11aが光源12からの光が入射する入射面として構成されていると共に、その下面に、光を反射,散乱または拡散する複数個の光学素子14が、例えば印刷,エッチング等により形成されており、またその上面は、図示しないプリズム面として形成されている。
このうち、第一の光学素子15は、例えば図3に示すように、横断面が比較的大型の正方形に形成され、また第二の光学素子16は、例えば図4に示すように、横断面が比較的小型の円形に形成されている。
上記第一及び第二の光学素子15,16は、図示の場合、より詳細には、何れも上方に向かって細く成るような凸状の扁平な四角錐台または円錐台として形成されている。
尚、上記第一及び第二の光学素子15,16は、実際には光学設計に基づいて、所望の光学性能を発揮するように、大きさ,形状及び表面状態を決定することにより設定される。その際、第一及び第二の光学素子15,16は、大きさ,形状または表面状態の違いによって、互いに異なる種類の光学素子として形成されるようになっている。
同様に、上記第二の光学素子16は、図7の平面図にて輪郭で示されているように、導光部材11の下面にて、所定の異なる様式で配列されており、全体の形状を把握しやすいように、図8の平面図では、凸部が黒く塗り潰されている。
この場合、互いに干渉する部分において、第一の光学素子15及び第二の光学素子16が共に凸状であると、図9及び図10に示すように、より小さい第二の光学素子16が第一の光学素子15の凸状部分に埋もれてしまい、第二の光学素子16が形成されないのと同じ状態になってしまう。
これに対して、第一の光学素子15が凹状であって、第二の光学素子16が凸状に形成されていると、図15及び図16に示すように、第一の光学素子15以外の領域にて、より小さい第二の光学素子16が導光部材11の表面に埋もれてしまうことになり、同様にして第二の光学素子16が形成されないのと同じ状態になってしまう。
上記反射部材13は、上記導光部材11の下面全体に対向して配置されており、その内面が反射面として形成されている。
これにより、導光部材11の下面から下方に出射した光が、反射部材13により反射されて、再び導光部材11内に戻るようになっている。
そして、導光部材11内に入射した光は、導光部材11の内部に沿って他側11bに向かって進む。その際、光の一部が、導光部材11の下面に形成された光学素子14に入射して、反射,散乱または拡散されると共に、導光部材11の下方の反射部材13により反射され、再び導光部材11内に入射した後、導光部材11の上面から上方に向かって、出射する。
例えば、発光面側にプリズム構造を備えると共に、下面に例えば100μm角の第一の光学素子15のみを備えた従来構造の導光部材Aと、この導光部材Aの下面に、上記第一の光学素子15に加えて、10μm角の第二の光学素子16を光源側から高さ40mm程度の範囲に密度のグラデーションを有するように備えた本発明実施形態による導光部材Bを考える。
このような構成の導光部材A及びBの発光面における輝度ムラは、それぞれ図19及び図20に示すようになる。
ここで、図19において、従来構造の導光部材Aは、光源側に暗部aが発生していることが分かる。
これに対して、図20においては、本発明実施形態による導光部材Bは、光源側の暗部が改善され、殆ど暗部を確認することができなくなっていることが分かる。
この第二の実施形態による面光源装置20は、図1乃至図18に示した面光源装置10とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
その際、上記第一の光学素子15及び第二の光学素子16が互いに干渉する部分においては、第二の光学素子16が形状的に反転して凸状に形成されていることから、第二の光学素子16が第一の光学素子15内に埋もれてしまうようなことがなく、所定の様式即ち所望の密度で配置されることになるので、所定の光学性能を発揮することができる。
この第三の実施形態による面光源装置30は、図21及び図22に示した面光源装置20とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記面光源装置30は、導光部材11の下面に、前述した光学素子14に重ねて、入射面と平行に並んで畝状に延びるプリズム部31を備えている。
そして、光学素子14については、第一の光学素子15及び第二の光学素子16が基本的に凹状に形成されていると共に、第一の光学素子15及び第二の光学素子16が互いに干渉する部分においては、図23及び図24に示すように、第二の光学素子16が、形状的に反転されることにより、凸状に形成されている。
従って、導光部材11の発光面の入射面側における暗部の形成がより一層確実に抑制され得ることになる。
この第四の実施形態による面光源装置40は、図1乃至図18に示した面光源装置10とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記面光源装置40は、面光源装置10におけるほぼ正方形の横断面の第一の光学素子15及び円形の横断面の第二の光学素子16から成る光学素子14の代わりに、光学素子41を備えている。
さらに、上記第一の光学素子42及び第二の光学素子43は、凸状に形成されていると共に、第一の光学素子42及び第二の光学素子43が互いに干渉する部分においては、図17及び図18に示したと同様に、第二の光学素子43が、形状的に反転されることにより、凹状に形成されている。
このような構成の面光源装置40によれば、図1乃至図18に示した面光源装置10と同様に作用することになる。
この第五の実施形態による面光源装置50は、図1乃至図18に示した面光源装置10とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記面光源装置50は、面光源装置10におけるほぼ正方形の横断面の第一の光学素子15及び円形の横断面の第二の光学素子16から成る光学素子14の代わりに、光学素子51を備えている。
さらに、上記第一の光学素子52及び第二の光学素子53は、凸状に形成されていると共に、第一の光学素子52及び第二の光学素子53が互いに干渉する部分においては、図17及び図18に示したと同様に、第二の光学素子53が、形状的に反転されることにより、凹状に形成されている。
このような構成の面光源装置50によれば、図1乃至図18に示した面光源装置10と同様に作用することになる。
この第六の実施形態による面光源装置60は、図1乃至図18に示した面光源装置10とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記面光源装置60は、面光源装置10におけるほぼ正方形の横断面の第一の光学素子15及び円形の横断面の第二の光学素子16から成る光学素子14の代わりに、光学素子61を備えている。
さらに、上記第一の光学素子62及び第二の光学素子63は、凸状に形成されていると共に、第一の光学素子62及び第二の光学素子63が互いに干渉する部分においては、図17及び図18に示したと同様に、第二の光学素子63が、形状的に反転されることにより、凹状に形成されている。
このような構成の面光源装置60によれば、図1乃至図18に示した面光源装置10と同様に作用することになる。
この第七の実施形態による面光源装置70は、図1乃至図18に示した面光源装置10とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記面光源装置70は、面光源装置10におけるほぼ正方形の横断面の第一の光学素子15及び円形の横断面の第二の光学素子16から成る光学素子14の代わりに、光学素子71を備えている。
さらに、上記第一の光学素子72,第二の光学素子73そして第三の光学素子74は、それぞれ凸状に形成されていると共に、第一の光学素子72,第二の光学素子73及び第三の光学素子73が互いに干渉する部分においては、図17及び図18に示したと同様に、第二の光学素子73または第三の光学素子74が、それより大きい第一の光学素子72または第二の光学素子73に対して、形状的に反転されることにより、凹状に形成されている。
また、上述した実施形態においては、光学素子14,41,51,61,71のうち、第一の光学素子15,42,52,62,72及び第二の光学素子16,43,53,63,73そして第三の光学素子74がそれぞれ互いに大きさの異なる凸状または凹状の正方形,円形または六角形の横断面を有するように形成されているが、これに限らず、各光学素子15,16,42,43,52,53,62,63,72,73,74は、互いに異なる光学性能を発揮するように、大きさ,形状または表面状態が異なるように形成されていてもよい。
特に、各光学素子の横断面形状に関しては、正多角形や円形だけでなく、長方形や任意の多角形であってもよい。
さらに、上述した実施形態においては、導光部材11の下方に反射部材13が配置されているが、これに限らず、反射部材13が省略されてもよく、その際好ましくは導光部材11の光学素子15,16を含む下面全体が反射面として構成されていてもよい。
11 導光部材
11a 端面(入射面)
11b 他側
12 光源
13 反射部材
14,41,51,61,71 光学素子
15,42,52,62,72 第一の光学素子
16,43,53,63,73 第二の光学素子
20 面光源装置
30 面光源装置
31 プリズム部
73 第三の光学素子
Claims (6)
- 扁平な平行平板や楔形板状等の透光性材料から成る導光部材と、この導光部材の少なくとも一つの端面に対向して配置された光源と、を含んでおり、
上記導光部材が、上方または下方の光出射面または反対側の面に分散配置された複数個の光を反射,散乱または拡散させる光学素子を備えていて、
上記光源からの光が導光部材の一側の端面から入射し、上記各光学素子により反射,散乱または拡散されて、光出射面から出射して、被照明物を均一に照明する、面光源装置であって、
上記各光学素子が、互いに大きさ,形状または表面状態の異なる複数種類の光学素子から構成されていることを特徴とする、面光源装置。 - 各種類の光学素子が、それぞれ上記導光部材の上面または下面にて独立的に分散配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の面光源装置。
- 各種類の光学素子の少なくとも一部が、それぞれ上記導光部材の上面または下面にて他の種類の光学素子と干渉しており、その干渉している部分が、形状的に反転して形成されていることを特徴とする、請求項2に記載の面光源装置。
- 各種類の光学素子が、それぞれ所定の様式で配列されていることを特徴とする、請求項1から3の何れかに記載の面光源装置。
- 上記導光部材が、上方または下方の光出射面または反対側の面にて、上記光学素子と重ねて、入射面に平行に並んで配置された畝状のプリズム部を備えていることを特徴とする、請求項1から4の何れかに記載の面光源装置。
- 扁平な平行平板や楔形板状等の透光性材料から成り、上方または下方の光出射面または反対側の面に分散配置された複数個の光を反射,散乱または拡散させる光学素子を備えており、その少なくとも一つの端面に対向して配置された光源からの光が当該端面から入射することにより、上記光学素子により反射,散乱または拡散されて、光出射面から出射して、被照明物を均一に照明するような面光源装置のための導光部材であって、
上記各光学素子が、互いに大きさ,形状または表面状態の異なる複数種類の光学素子から構成されていることを特徴とする、面光源装置のための導光部材。
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JP2006227347A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Toppan Printing Co Ltd | 液晶表示装置用バックライトユニットおよび液晶表示装置 |
WO2017179482A1 (ja) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | シャープ株式会社 | 導光板、および導光板を用いた照明装置ならびに表示装置 |
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