JP2008103087A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光体に導入した光の側方への広がりを十分なものとし、入光部から発光領域までの距離を抑制することを可能とする。
【解決手段】透光性材料からなる略平板状の導光体４と、この導光体４に光を入光させる光源２と、導光体４の側面４ａに設けられ光源２と対向して光源２からの光を導入する入光部４１と、を備えてなる照明装置である。入光部４１の光源２の光軸に対して側方側に光源２からの光を受光する受光面４１ｄを有する溝部４１ａが形成され、受光面４１ｄは、入光部４１の光軸２ａ方向に出射される光を受光する個所と異なる角度で設けられ、光軸２ａから側方にずれた方向に出射される光をさらに側方に向けて屈折させることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば光の透過や遮光によって所定情報を照明する印刷表示パネルまたは液晶表示パネルのごとき受光型電子表示パネルを照明する照明装置に関する。

この種の照明装置として、例えば下記特許文献１記載のものが知られている。この照明装置は、透光性材料からなる導光体と、この導光体の一側面に対向配置されるライン状の光源とを備え、光源に対向する導光体の入光部（側面）に、微細なピッチで凸部が形成されるものである。かかる照明装置は、前記入光部に凸部を形成することにより、導入光を増加させ、光の有効利用を図る目的で設けられている。
特開平０８−１５２６２５号公報

ところで、前記公報記載の照明装置は、前記入光部に微細な凹凸を設けることによって、導光体内への光導入効率は向上するが、単一形状が連続する入光部形状によっては、前記導光体に導入された光の広がりが不十分であり、光源近傍に明暗（ムラ）が発生するという問題点があった。また、この問題点を解決するためには、この明暗が照明装置の発光領域に入らないように、前記入光部から発光領域までの距離を大きく取らなければならず、照明装置の小型化を妨げるという問題点があった。

本発明は、前述の課題に対処するため、導光体に導入した光の側方（左右）への広がりを十分なものとし、入光部から発光領域までの距離を抑制することが可能な照明装置の提供を主な目的とするものである。

本発明の照明装置は、前記課題を解決するため、透光性材料からなる略平板状の導光体と、この導光体に光を入光させる光源と、前記導光体の側面に設けられ前記光源と対向して前記光源からの光を導入する入光部と、を備えてなる照明装置であって、前記入光部の前記光源の光軸に対して側方側に前記光源からの光を受光する受光面を有する溝部が形成され、前記受光面は、前記光源の出射面に対する角度が前記入光部の光軸方向に出射される光を受光する個所とは異なる角度で設けられ、光軸からずれた方向に出射される光をさらに側方に向けて屈折させることを特徴とする。

本発明の照明装置は、前記課題を解決するため、透光性材料からなる略平板状の導光体と、この導光体に光を入光させる光源と、前記導光体の側面に設けられ前記光源と対向して前記光源からの光を導入する入光部と、を備えてなる照明装置であって、前記入光部の前記光源の光軸に対して側方側に前記光源からの光を受光する受光面を有する溝部が形成され、前記光源の光軸方向の発光強度を基準として発光強度が１／２になる角度をαとし、前記導光体の側面を基準として前記導光体に導入される光が回り込めない角度をβとし、前記光源から前記入光部までの間に介在する物質の屈折率をｎ１とし、前記導光体の屈折率をｎ２としたとき、前記受光面は、前記光源の出射面に対する角度が、ｔａｎθ＝（ｎ１×ｓｉｎα−ｎ２×ｃｏｓβ）／（ｎ１×ｃｏｓα−ｎ２×ｓｉｎβ）を満たす角度θあるいは角度θ±１０度の範囲内となるように設けられてなることを特徴とする。

また、前記受光面は、前記出射面に対する角度が０度以上９０度以下となるように設けられてなることを特徴とする。

また、前記溝部は、前記受光面と対向する対向面を有し、前記対向面は、前記出射面に対する角度が４５度以下となるように設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、導光体に導入した光の側方（左右）への広がりを十分なものとし、入光部から発光領域までの距離を抑制することが可能な照明装置を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明による照明装置を液晶表示パネルの照明装置に適用した場合を例に説明する。

図１から図３は、本発明の第一の実施形態を示すものであり、図１は本実施形態による照明装置の概略構成を示す斜視図、図２は同実施形態における光源と導光体を示す平面図、図３は要部を拡大した平面図である。

図１において、本実施形態による照明装置は、ケース体１と、光源２と、ＦＰＣ３と、導光体４と、反射シート５と、プリズムシート６と、拡散シート７と、遮光テープ８と、を備えており、図示しない液晶表示パネルの背後に配置され、光源２からの光を導光体４の側面から入射させ、導光体４の表面より光を出射して液晶表示パネルを照明する、いわゆるエッジライト方式の照明装置である。

ケース体１は、ＰＣ（ポリカーボネイト）やＰＰ（ポリプロピレン）等の白色の樹脂材料からなるものであり、光源２及び導光体４等の各部材を収納し、保持するものである。

光源２は例えば白色光を発する複数（２個）の発光ダイオードからなり、出射面が導光体２の側面に対向するようにＦＰＣ３上に配置されている。

ＦＰＣ３は、その基材が柔軟性を備えている回路基板である。基材としては、例えば、ポリイミドなどの柔軟性を有する合成樹脂が用いられる。ＦＰＣ３は、光源２を保持し、図示しない配線パターンによって少なくとも光源２への給電路を形成するものである。

導光体４は、透光性材料、例えばＰＣを用いて平板状に形成され、側面の発光領域に対応する位置に光源２と対向する入光部４１を有するものである。なお、入光部４１の詳細については後述する。なお、導光体４は、側面を有する略平板状に形成されるものであればよく、例えば楔形状に形成されるものであってもよい。

反射シート５は、例えば表面が銀蒸着された合成樹脂フィルムからなり、導光体４の裏面に密着するように配置され、導光体４内の光を表面（照射面）側に反射するものである。

プリズムシート６は、例えば断面が逆三角形状のプリズム列が一定間隔で形成された輝度上昇用フィルムからなる下向きのプリズムシートである。プリズムシート６は、導光体４上に配置され導光体４から出射された光を正面方向（液晶表示パネル方向）に集光させ、照明装置の輝度を上昇させる。

拡散シート７は、例えば白色の合成樹脂からなり、プリズムシート６上に配置されて導光体４からプリズムシート６を介して出射される光を拡散させ、光の均斉度を向上させて照明装置の輝度ムラを低減するものである。

遮光テープ８は、例えば黒色の合成樹脂からなり、表示領域を露出させる開口部８ａを有するものである。遮光テープ８は、ケース体１の表面側の周縁部に貼り付けられ、照明装置の表示領域外からの光漏れを防止する。

以上の各部材によって本実施形態の照明装置が構成されている。

図２及び図３は、本発明の特徴である入光部４１の詳細を示す正面図である。なお、説明を簡略化するために図２及び図３においては、光源２及び導光体４のみが図示されている。

入光部４１は、導光体４の側面４ａの発光領域Ｒに対応する位置に設けられるものであり、対向する光源２から発せられる光を導光体４内に導入するものである。入光部４１は、光源２の光軸２ａに対して側方側（図２における左右方向にずれた位置）に形成される４つの溝部４１ａと、溝部４１ａの形成個所以外に設けられる微細な凸部４１ｂと、を備えている。なお、凸部４１ｂは、入光部４１からの入射光量を増大させるために設けられるものである。

溝部４１ａは、光源２からの光を受けて導光体４の側面４ａの長手方向に向けて屈折させる受光面４１ｃと、受光面４１ｃと対向する対向面４１ｄと、を備え、平面視で略「へ」字状となるように形成されるものである。

受光面４１ｃは、光源２の出射面２ｂに対する角度θ１が光軸２ａ方向に出射される光を受光する個所（凸部４１ｂ）の出射面２ｂに対する角度とは異なる角度となるように設けられる。具体的に、図３に示すように、光源２の光軸２ａ方向の発光強度を基準として発光強度が１／２になる角度をαとし、導光体４の側面４ａを基準として導光体４に導入される光が回り込めない角度をβとし、光源２から入光部４１までの間に介在する物質（大気等）の屈折率をｎ１とし、導光体４の屈折率をｎ２としたとき、光源２の出射面２ｂに対する角度θ１が、
ｔａｎθ＝（ｎ１×ｓｉｎα−ｎ２×ｃｏｓβ）／（ｎ１×ｃｏｓα−ｎ２×ｓｉｎβ）を満たす角度θであって、０度以上９０度以下となるように受光面４１ｃが設けられている。なお、図３では、図２において最も左側に位置する受光面４１ｃについてのみ図示しているが、角度θ１の設定については他の受光面４１ｃについても同様である。

上記の式によって角度θ１で規定する受光面４１ｃを入光部４に設けることは、すなわち、光源２から入光部４１までの間に介在する物質の屈折率ｎ１及び導光体４自体の屈折率ｎ２を考慮して、主として光軸２ａから側方（導光体４の側面４ａの長手方向）にずれて出射される光Ｌを、従来のように入光部に単一形状の凹凸を設ける構成よりもさらに側方に向けて屈折させるとともに、側方に向けて屈折された光が多量に発光領域Ｒ外の領域に向けられない特別な形状の受光個所を設けることを目的としているものである。したがって、本実施形態の照明装置は、従来のように入光部に単一形状の凹凸を設ける構成よりも導光体４内に導入される光が回り込むことのできる角度を広げることが可能となり、導光体４に導入した光の側方（左右）への広がりを十分なものとし、発光領域Ｒの光源２近傍に明暗（ムラ）を発生させること無く、入光部４１から発光領域Ｒまでの距離Ｄを抑制することが可能となる。また、入光部４１から発光領域Ｒまでの距離Ｄに対する光軸２ａ間の距離Ｐ（Ｄ／Ｐ）を大きくすることができるため、光源２の数量の削減や照明装置の小型化に貢献することができる。なお、角度θ１＝θとなるように受光面４１ｃが設けられることが最も望ましいが、角度θ±１０度の範囲内であれば、発光領域Ｒ外に導かれる光が生じることや発光領域Ｒ内に明暗が生じるといったことが設計上許容される程度に抑制でき、発明の効果を十分に得ることが可能である。

対向面４１ｄは、光源２の出射面２ｂに対する角度θ２が４５度以下となるように設けられている。なお、対向面４１ｄの角度θ２の設定は、主として光軸２ａ方向に出射され入光部４１の光軸２ａと対向する（各溝部４１ａの間に位置する）凸部４１ｂにて導光体４内に導入される光が、対向面４１ｄに反射して左右方向への広がりが妨げられることを防止することを目的としている。対向面４１ｄの角度θ２を上述のように設定することで、光の広がりが妨げられることが無く、溝部４１を形成する構成であっても、発光領域Ｒの溝部４１近傍に明暗（ムラ）を発生させることを抑制することができる。

例えば、実験例として、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、１．７インチの平板状透明ＰＣ板からなる導光体テストピース１０１，１０２を用意し、側面に対向して２つのテスト光源２００を配置して光を照射し、導光体テストピース１０１，１０２を撮像装置３００で撮影し、撮像された画像から導光体テストピース１０１，１０２の表面から出射される光に局所的な明暗（ムラ）が生じているか否かを目視にて評価を行った。なお、実験例においては、導光体テストピース１０１，１０２側面から発光領域までの距離を４．０ｍｍとしている。さらに、導光体テストピース１０１は、側面に上述の本実施形態における受光面４１ｃ及び対向面４１ｄを有する溝部４１ａと微細な凸部４１ｂとを備える入光部４１が形成され、導光体テストピース１０２は、側面に従来の単一形状の微細な凸部形成されている。また、目視による局所的な明暗の有無の評価は、「なし」，「微弱」，「あり」及び「強い」の４段階で行った。複数のサンプルで上述の実験を行った結果、従来のように単一形状の凸部のみが形成される導光体テストピース１０２については評価結果が「あり」あるいは「強い」となる結果であったのに対し、本発明を適用した導光体テストピース１０１については評価結果が「なし」あるいは「微弱」といった優れた結果が得られた。

なお、本発明の第二の実施形態として図示しないが、入光部４１の溝部４１ａを除く個所の形状は本実施形態に限定されるものではなく、平坦面，Ｖ字状溝，カマボコ溝（略凹状），カマボコ凸（略凸状），波型溝あるいはそれらを組み合わせた構造等の如何なる形状に設定してもよい。また、本実施形態は、光源２の光軸２ａに対して左右方向それぞれに溝部４１ａ及び受光面４１ｃが設けられる構成であったが、溝部及び受光面は光軸に対して左右どちらか一方に設けられるものであってもよい。

本発明の第一の実施形態による照明装置の構成を示す斜視図。 同実施形態における照明装置の概略を示す平面図。 同実施形態における照明装置の要部を拡大した平面図。 本発明の実験例を示す説明図。

符号の説明

１ ケース体
２ 光源
２ａ 光軸
２ｂ 出射面
３ ＦＰＣ
４ 導光体
４ａ 側面
４１ 入光部
４１ａ 溝部
４１ｂ 凸部
４１ｃ 受光面
４１ｄ 対向面
５ 反射シート
６ プリズムシート
７ 拡散シート
８ 遮光テープ
Ｌ 光
Ｒ 発光領域

Claims (4)

1. 透光性材料からなる略平板状の導光体と、この導光体に光を入光させる光源と、前記導光体の側面に設けられ前記光源と対向して前記光源からの光を導入する入光部と、を備えてなる照明装置であって、
   前記入光部の前記光源の光軸に対して側方側に前記光源からの光を受光する受光面を有する溝部が形成され、
   前記受光面は、前記光源の出射面に対する角度が前記入光部の光軸方向に出射される光を受光する個所とは異なる角度で設けられ、光軸からずれた方向に出射される光をさらに側方に向けて屈折させることを特徴とする照明装置。
2. 透光性材料からなる略平板状の導光体と、この導光体に光を入光させる光源と、前記導光体の側面に設けられ前記光源と対向して前記光源からの光を導入する入光部と、を備えてなる照明装置であって、
   前記入光部の前記光源の光軸に対して側方側に前記光源からの光を受光する受光面を有する溝部が形成され、
   前記光源の光軸方向の発光強度を基準として発光強度が１／２になる角度をαとし、前記導光体の側面を基準として前記導光体に導入される光が回り込めない角度をβとし、前記光源から前記入光部までの間に介在する物質の屈折率をｎ１とし、前記導光体の屈折率をｎ２としたとき、前記受光面は、前記光源の出射面に対する角度が、
   ｔａｎθ＝（ｎ１×ｓｉｎα−ｎ２×ｃｏｓβ）／（ｎ１×ｃｏｓα−ｎ２×ｓｉｎβ）を満たす角度θあるいは角度θ±１０度の範囲内となるように設けられてなることを特徴とする照明装置。
3. 前記受光面は、前記出射面に対する角度が０度以上９０度以下となるように設けられてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. 前記溝部は、前記受光面と対向する対向面を有し、
   前記対向面は、前記出射面に対する角度が４５度以下となるように設けられてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。

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