JP2009026754A - 光ガイドバー、線光源装置、面光源装置及びディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ガイドバー、線光源装置、面光源装置及びディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】光出射部と、光出射部の両側部に設けられ、光の入射を受ける光入射部と、光出射部と対向して位置し、光入射部を通じて入射した光を光出射部に向かって反射させるプリズムパターンが設けられる反射部とを備え、反射部の形状は、光入射部の有効発光幅に鑑みて反射部の任意の位置に達する光量が同一になるように決定される光ガイドバーである。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ガイドバー、線光源装置、面光源装置、及びそれらを採用したディスプレイ装置に関する。

ディスプレイ装置の発展と共に、それに使われる多様な構造の光源装置が開発されている。液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）のような非発光型の平板表示装置の場合、面光源用の照明装置を必要とする。面光源用の照明装置の光源としては、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）のような線光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような点光源が採用される。線光源は、長手方向にほぼ均一な光分布を有する。しかし、線光源は、最も短く製造できる長さに限界があるので、小型の携帯型ディスプレイ装置の光源として適用するのには限界がある。したがって、最近では、ＬＥＤ及びＯＬＥＤは、小さいサイズであるにもかかわらず非常に高い輝度特性を有するため、小型の携帯型ディスプレイ装置の光源として適用しようとする努力が行われている。光源として複数の点光源を採用する場合、複数の点光源間の領域に発生する輝線及び暗線によりディスプレイ装置の全体の輝度が不均一になるという問題を解決する必要がある。このために、光源から照射される光を均一な線光源の形態に変換するための線光源装置が必要である。また、この線光源装置から照射される光を面光の形態に変換する面光源装置が必要である。

本発明の目的は、均一な出光角度分布を有する光ガイドバー、それを採用した線光源装置、それを採用した面光源装置、及びそれらを採用したディスプレイ装置を提供するところにある。
本発明の他の目的は、均一な輝度分布を有する光ガイドバー、それを採用した線光源装置、それを採用した面光源装置、及びそれらを採用したディスプレイ装置を提供するところにある。

前記目的を達成するための本発明の光ガイドバーは、光出射部と、前記光出射部の両側部に設けられる光入射部と、前記光出射部と対向して位置し、前記光入射部を通じて入射した光を前記光出射部に向かって反射させるプリズムパターンが設けられる反射部とを備え、前記反射部の形状は、前記光入射部の有効発光幅に鑑みて前記反射部の任意の位置に達する光量が同一になるように決定されることを特徴とする。また、前記プリズムパターンには、反射効率を向上させるために反射コーティング層などが設けられる。

前記目的を達成するための本発明の線光源装置は、前記光ガイドバーと、前記光入射部に光を照射する光源とを備える。
前記目的を達成するための本発明の面光源装置は、前記光ガイドバーと、前記光入射部に光を照射する光源と、前記光出射部から出射された光の入射を受ける側面、互いに対向して位置し、それぞれ前記側面と交差する前面及び背面、前記前面及び背面のうちいずれか一面に設けられて、前記側面を通じて入射した光をそれと対向する面に出射させる光出射手段を備える導光板とを備える。

前記目的を達成するための本発明のディスプレイ装置は、前記光ガイドバーと、前記光入射部に光を照射する光源と、前記光出射部から出射された光の入射を受ける側面、互いに対向して位置し、それぞれ前記側面と交差する前面及び背面、前記前面及び背面のうちいずれか一面に設けられて、前記側面を通じて入射した光をそれと対向する面に出射させる光出射手段を備える導光板と、前記前面及び背面のうち光を出射する面と対向して位置して、前記導光板から出射する光を利用して画像を形成する画像パネルとを備える。

一実施形態として、前記光出射部と前記反射部との幅は、中央部では広く、前記光入射部へ行くほど狭くなる形状であることが好ましい。
一実施形態として、出射光軸の方向をｙ、前記出射光軸に垂直な方向をｘ、前記反射部の中央部から前記光入射部の一方までのｘ方向の距離をＬ、前記反射部の端部と中央部とのｙ方向の距離をｈ_０とすれば、前記反射部の形状は、

とすることができる。
一実施形態として、出射光軸と平行な線により分割される前記プリズムパターンの頂角の２つの角をそれぞれ第１角、第２角とすれば、前記第１及び第２角は、前記光入射部の有効発光幅の中心から照射された光が前記出射光軸と平行に出射するように決定することができる。

前記プリズムパターンは、出射光軸と平行な線に対して左右非対称である頂角を有することが好ましい。
一実施形態として、前記光源は点光源であることが好ましい。
一実施形態として、前記画像パネルは、一部の画像光を前記導光板側に反射させる半透過型画像パネルであることが好ましい。

前記目的を達成するための本発明の光ガイドバーは、光出射部と、前記光出射部の両側部に設けられ、光の入射を受ける光入射部と、前記光出射部と対向して位置し、前記光入射部を通じて入射した光を前記光出射部に向かって反射させるプリズムパターンが設けられる反射部とを備え、前記プリズムパターンは、出射光軸と平行な線に対して左右非対称である頂角を有することを特徴とする。

本発明の光ガイドバー、線光源装置、面光源装置及びそれを採用したディスプレイ装置によれば、均一な輝度及び出光分布を有する線形光が得られ、線光源装置と面光源装置との幅をほぼ同一にして装置の小型化が可能である。また、本発明の線光源装置及び面光源装置は、半透過型画像パネルを採用したディスプレイ装置のフロントライトユニットに適用される場合に非常に良好な品質の反射型及び透過型画像を具現できる。

以下、添付された図面を参照して、本発明による光ガイドバー、線光源装置、面光源装置、及びディスプレイ装置の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による光ガイドバー及びそれを採用した線光源装置の一実施形態の斜視図であり、図２は、図１の平面図である。図１及び図２に示すように、線光源装置１００は、光源１１１，１１２と、光源１１１，１１２から照射される光を線形光に変換して出射する光ガイドバー１２０とを備える。光源１１１，１１２は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、レーザーダイオード（ＬＤ）などの点光源であることが望ましい。光ガイドバー１２０は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの透光性材料で形成される。光ガイドバー１２０は、光が出射する光出射部１２１と、光出射部１２１の両側部に設けられる光入射部１２２，１２３と、光出射部１２１と対向して位置する反射部１２４とを備える。光出射部１２１は、平面である。光出射部１２１の長さＨは、照明しようとする被照明体の長さ以上であることが望ましい。例えば、線光源装置１００が後述する導光板を備える面光源装置の照明装置として採用される場合、光出射部１２１の長さＨは、導光板の光入射面（側面）の長さ以上であることが望ましい。光源１１１，１１２は、光入射部１２２，１２３を通じて光を照射する。反射部１２３には、光入射部１２２，１２３を通じて入射した光を光出射部１２１に向かって反射させるプリズムパターン１２５が設けられる。

線光源装置１００がＣＣＦＬのような線光源の効果を得るためには、光出射部１２１の全体長さＨにわたって出射する光量が均一にならなければならない。このためには、反射部１２４の任意の位置に達する光量が反射部１２４の全体にわたって同じであることが望ましい。このために、反射部１２４の全体的な形状は、光入射部１２２，１２３を通じて入射した光が反射部１２４の任意の位置に達する光量が同一になるように決定される。

図３を参照しつつ、任意の位置に達する光量が同一になるように反射部１２４の形状を決定する過程を説明する。図３において、反射部１２４の形状は、図１及び図２に示した形状と異なる。反射部１２４の形状を決定する過程を説明するための図面として、図３に示した反射部１２４の形成により本発明の範囲が限定されるものではない。反射部１２４の任意の位置Ａに達する総光量Ｆは、光源１１１，１１２から照射されて光入射部１２２，１２３を通じて光ガイドバー１２０の内部に入射した光のうち、任意の位置Ａに達する光量Ｆ１，Ｆ２の和である。光入射部１２２を通じて入射した光のうち任意の位置Ａに達する光は、光入射部１２２の端部１２２ａから直接位置Ａに達する光ＬＡ１１と、光入射部１２２の端部１２２ａから照射されて光出射部１２１で全反射されて位置Ａに達する光ＬＡ１２との間にある光である。すなわち、光ＬＡ１２の延長線Ｄ１と光入射部１２２の延長線Ｄ２とが合う交点をＣとするとき、位置Ａに対する光入射部１２２の有効発光幅ＷＡ１は、光入射部１２２の端部１２２ａと交点Ｃとの間となる。この有効発光幅ＷＡ１は、光入射部１２２を通じて光ガイドバー１２０の内部に入射した光のうち、位置Ａに達する光の光量Ｆ１と比例する。同様に、位置Ａに対する光入射部１２３の有効発光幅ＷＡ２も決定できる。この有効発光幅ＷＡ２は、光入射部１２３を通じて光ガイドバー１２０の内部に入射した光のうち位置Ａに達する光の光量Ｆ２と比例する。

前記したように、反射部１２４の任意の位置Ａに対する光入射部１２２，１２３の有効発光幅に鑑みて、反射部１２４の任意の位置に達する総光量Ｆを計算し、この総光量Ｆが反射部１２４の長さの全体にわたって同一になるように反射部１２４の形状を決定できる。
かかる過程により決定される光ガイドバー１２０は、光出射部１２１と反射部１２４との幅が、中央部１２４ａにおいて広く、端部である光入射部１２２，１２３側へ行くほど狭くなる形状となる。ここで、幅方向は、出射光軸１０１の方向をいう。一例として、図４において、出射光軸１０１の方向をｙ、出射光軸１０１に垂直な方向をｘ、反射部１２４の中央部１２４ａから光入射部１２２までのｘ方向の距離をＬ、反射部１２４の端部１２２ａと中央部１２４ａまでのｙ方向への距離をｈ_０とすれば、反射部１２４の形状は、

で表示される。
図５は、反射部１２４での光量分布をシミュレーションした結果を示すグラフである。シミュレーション条件は、ｈ_０＝５．４ｍｍ、Ｌ＝Ｈ／２＝１８．９２ｍｍ、光入射部１２２，１２３の幅は２．７ｍｍ、

で３次項までのみ考慮した。図５において、縦軸の数字は、シミュレーションによる光量の相対的な値である。曲線Ｒ１は、光源１１１から照射されて光入射部１２２を通じて光ガイドバー１２０の内部に入射した光が反射部１２４に達した光量Ｆ１を表す。曲線Ｒ２は、光源１１２から照射されて光入射部１２３を通じて光ガイドバー１２０の内部に入射した光が反射部１２４に達した光量Ｆ２を表す。曲線Ｒ３は、総光量Ｆを表した値である。この実施形態において、総光量Ｆの均一度は、約９１．１％である。これは、

で３次項までのみ考慮したためである。ｎを大きくするほど、反射部１２４での総光量Ｆの均一度は１００％に近くなることを予想できる。
前述したように、反射部１２４の形状を決定することによって、線光源装置１００は、ＣＣＦＬのような線光源の機能を行う準備を備える。反射部１２４の位置によって、光入射部１２２，１２３から達する光路が変わる。本実施形態のプリズムパターン１２５は、反射部１２４の各位置による光路の差に鑑みて、光ができるだけ出射光軸１０１と平行な方向に出射するように決定する。このために、線光源装置１００は、頂角Ｇが出射光軸１０１と平行な線１０２に対して非対称であるプリズムパターン１２５を備える。図示していないが、プリズムパターン１２５には、光の反射効率を向上させるために反射コーティング層が設けられる。これにより、光出射部１２１を通じて出射する光の光角度分布を小さくすることができる。図６及び図７を参照しつつ、プリズムパターン１２５の頂角Ｇを決定する過程を説明する。

図６及び図７には、反射部１２４の任意の位置Ｂに達する光路が示されている。光入射部１２２の一部領域から出射する光は、反射部１２４の形状により位置Ｂに直接入射しない。すなわち、位置Ｂから反射部１２４の曲面に接する線ＬＢ１１が光入射部１２２と交わる交点１２２ｂと、光入射部１２２の端部１２２ａとの間から出射する光は、位置Ｂに直接入射せず、光出射部１２１で全反射されて位置Ｂに入射する。したがって、光入射部１２２の端部１２２ａから出射して位置Ｂに入射する光ＬＢ１２の延長線が、光入射部１２２の延長線と交わる交点をＣ’とすれば、位置Ｂに対する有効発光幅ＷＢ１’は、交点１２２ｂと交点Ｃ’との間となる。図８に示したように、図５のシミュレーション条件で決定された光ガイドバー１２０を、例えば屈折率が約１．４９であるＰＭＭＡで製造すると仮定すれば、実際に光入射部１２２から約７．７２ｍｍ離れた位置以内の領域には、光入射部１２２の端部１２２ａから照射された光が全反射により入射しない。これは、光入射部１２２，１２３を通じて光ガイドバー１２０の内部に入射する光分布が、光ガイドバー１２０と外部媒質（例えば、空気）との屈折率差により±４２°に制限されているためである。したがって、光入射部１２２の端部１２２ａは、有効発光幅に含まれない。同様に、光入射部１２３から出射する光に対しても、位置Ｂに対する有効発光幅ＷＢ２’を決定できる。プリズムパターン１２５の頂角Ｇを決定するためには、有効発光幅ＷＢ１’，ＷＢ２’の中心ＥＢ１，ＥＢ２から出射して位置Ｂに入射する光ＬＢ１３，ＬＢ２３が基準光となり、この基準光ＬＢ１３，ＬＢ２３が出射光軸１０１と平行に出射するようにプリズムパターン１２５の頂角Ｇが決定される。図７に示すように、任意の位置Ｂを経て出射光軸１０１と平行な線１０２により、プリズムパターン１２５の頂角Ｇは、第１及び第２角θ_１，θ_２に分割される。第１角θ_１は、光ＬＢ１３が斜面１２５ａで反射されて線１０２と平行に出射するように決定される。第２角θ_２は、光ＬＢ２３が斜面１２５ｂで反射されて線１０２と平行に出射するように決定される。かかる過程を、例えば数十〜数百μｍの間隔で行ってプリズムパターン１２５の頂角Ｇを決定する。

前述した過程により決定されたプリズムパターン１２５の頂角Ｇは、出射光軸１０１と平行な線１０２に対して非対称となる。すなわち、第１角θ_１と第２角θ_２とが相異なる。もちろん、反射部１２４の中央部１２４ａでは、光入射部１２２，１２３から中央部１２４ａに入射する基準光が出射光軸１０１に対して対称であるため、プリズムパターン１２５の頂角Ｇは、出射光軸１０１に対して対称となることが分かる。したがって、本願における出射光軸１０１に平行な線に対して非対称である頂角Ｇという表現は、反射部１２４の中央部１２４ａでプリズムパターン１２５の頂角Ｇが出射光軸１０１に対して対称となる場合を含む意味である。

図９には、反射部１２４の位置による有効発光幅に鑑みて基準光を決定し、それに基づいてプリズムパターン１２５の頂角Ｇを決定した場合に、光出射部１２１での出光分布をシミュレーションした結果が示されている。図９に示したように、光出射部１２１の全面にわたって均一な出光分布が得られる。すなわち、光出射部１２１は全体的に均一な輝度を有し、コリメーティングされた光を出射することを確認できる。したがって、光出射部１２１の全領域を有効な照明領域として使用できる。すなわち、後述する導光板２１０，２１０ａの側面２１１の長さと光出射部１２１の長さとをほぼ同一にすることができる。

図１０Ａ及び図１０Ｂには、光出射部１２１から出射する光の光角度分布をシミュレーションした結果が示されている。図１０Ａに示したように、光ガイドバー１２０の光出射部１２１を１１個の領域ＤＥＴ１ないしＤＥＴ１１に分け、各領域に対して光角度分布をシミュレーションした。図１０Ｂには、領域ＤＥＴ１，ＤＥＴ２，ＤＥＴ６，ＤＥＴ１０，ＤＥＴ１に対するシミュレーション結果が示されている。図１０Ｂに示すように、光出射部１２１の全領域から水平方向に非常に狭い光角度分布を有する光を出射するということが分かる。これは、光出射部１２１の全領域から水平方向にコリメーティングされた光を出射するということを意味する。また、光出射部１２１の両側エッジ領域ＤＥＴ１，ＤＥＴ１１と中央領域ＤＥＴ６との光量差が非常に小さくてほぼ均一な光量分布が得られるということが分かる。シミュレーション結果によれば、光出射部１２１は全体的に９４．１９％の光量均一度が具現され、出射光効率は、約６６．２３％である。また、出射光の半値幅は、水平方向に±８．２°、垂直方向に±５６°であって、水平方向に非常に高いコリメーティング効果が得られる。図１０Ｂでの数字は、光量を表示する相対的な値である。

図１１に、プリズムパターン１２５の頂角Ｇを決定するとき、有効発光幅の変化を考慮しない場合に、光出射部１２１での出光分布をシミュレーションした結果を示す。図１１に示したように、光入射部１２２，１２３の付近に暗部が生じる。このような結果は、有効発光幅の変化を考慮せず、プリズムパターン１２５の頂角Ｇを決定するための基準点を光入射部１２２，１２３の特定位置に固定していることに起因する。この場合、光入射部１２２，１２３に近いプリズムパターン１２５は、光を出射光軸１０１と平行に出射しないので、光入射部１２２，１２３に近い光出射部１２１に出射される光は、出光角度分布が広くなり、光量が少なくなる。照明光として使われる領域は、エッジの暗部を除いた部分Ｈ’となる。したがって、部分Ｈ’の長さが後述する導光板２１０，２１０ａの側面２１１の長さとほぼ同一にならなければならず、光出射部１２１の全体長さは、導光板２１０，２１０ａの側面２１１の長さより長くならなければならない。もちろん、使用可能な領域Ｈ’内での光分布の均一度も多少低くなる。しかし、反射部１２４が平板形態である場合、及びプリズムパターン１２５の頂角Ｇが光軸１０１に平行な線に対して対称である場合に比べては、比較的高い均一度を有する光分布が得られる。

本発明による光ガイドバー１２０は、プリズムパターン１２５の頂角Ｇを、反射部１２３の任意の位置での有効発光幅に鑑みて、光軸１０１に平行な線に対して非対称で形成する第１特徴と、反射部１２３の形状を任意の位置での有効発光幅に鑑みて光量が同一になるように決定する第２特徴とを有する。したがって、本発明による光ガイドバー１２０は、任意の位置で光量が同じ形状を有する反射部１２４と、非対称の頂角Ｇを有するプリズムパターン１２５とをいずれも備える光ガイドバー１２０に限定されない。例えば、反射部１２４の形状は、任意の形状であり、プリズムパターン１２５の頂角Ｇが光軸１０１に平行な線に対して非対称である場合は、光分布の均一化効果を具現できる。また、プリズムパターン１２５が任意のパターンである場合にも、任意の位置で光量が同じ形状の反射部１２４を採用することによって、光出射部１２１から出射する光の輝度分布を均一にする効果を具現できる。

図１２は、線光源装置１００を採用した面光源装置２００及びディスプレイ装置３００の一例の斜視図であり、図１３は、図１２の側面図である。図１２及び図１３に示すように、面光源装置２００は、線光源装置１００及び導光板２１０を備える。
導光板２１０は、ＰＭＭＡ、ＰＣなどの透光性材料で製造される平板形状の部材である。導光板２１０は、線光源装置１００から出射する光の入射を受ける側面２１１、この側面２１１と交差する前面２１２及び背面２１３を備える。前面２１２と背面２１３とは、互いに対向して位置する。線光源装置１００の光出射面１２１は、側面２１１と対向して位置する。背面２１３には、側面を通じて入射した光を前面２１２に出射させる光出射手段２１４が設けられる。光出射手段２１４は、例えば、散乱パターン、回折パターンなど周知の手段が採用される。散乱パターン及び回折パターンは、導光板２１０の表面を機械的に加工する方法、またはパターンが刻みつけられているスタンプを導光板２１０の背面２１３に圧着する方法により形成される。また、レーザービームの干渉を利用して製作されたマスタを形成し、このマスタを利用してモールディングまたは射出成形することによって、回折パターンまたは散乱パターンが形成された導光板を製造することもできる。もちろん、光出射手段２１４を導光板２１０の前面２１２に設けることも可能である。この場合にも、前面２１２が光出射面となりうる。側面２１１を通じて導光板２１０に入射した光は、光出射手段２１４により前面２１２を通じて出射される。

画像パネル３１０は、導光板２１０の光が出射する面、すなわち前面２１２と対向して位置する。画像パネル３１０は、例えば、透過型液晶パネルでありうる。透過型液晶パネルは、面光源装置２００から出射する光を透過させつつ画像情報によって変換する装置をいう。透過型液晶パネルは周知であるので、詳細な説明は省略する。
光出射手段２１４に入射する光の入射角度分布が狭いほど、導光板２１０の前面２１２を通じて出射する光の出光分布も狭くなって、非常に均一な輝度分布を有する面光が得られる。線光源装置１００から出射する光は、光出射部１２１の全体にわたって光量が均一であり、光角度分布も非常に狭いコリメーティングされた光である。したがって、本発明による線光源装置１００を採用した面光源装置２００によれば、均一な輝度分布を有する面光を画像パネル３１０に供給でき、それを採用したディスプレイ装置によれば、均一な輝度を有する画像を表示できる。

画像パネル３１０の後方に位置する図１２及び図１３に示した面光源装置２００を、特にバックライト装置（Ｂａｃｋ Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ：ＢＬＵ）という。これと区別する概念として、フロントライト装置（Ｆｒｏｎｔ Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ：ＦＬＵ）がある。図１４は、線光源装置１００を採用した面光源装置及びディスプレイ装置の他の例の斜視図である。図１５は、図１４の平面図であり、図１６は、図１４の側面図である。

図１４、図１５及び図１６に示すように、面光源装置２００ａは、線光源装置１００及び導光板２１０ａを備える。導光板２１０ａは、ＰＭＭＡ、ＰＣなどの透光性材料で製造される平板形状の部材である。導光板２１０ａは、線光源装置１００から出射する光の入射を受ける側面２１１、この側面２１１と交差する前面２１２及び背面２１３を備える。前面２１２と背面２１３とは、互いに対向して位置する。線光源装置１００の光出射面１２１は、導光板２１０ａの側面２１１と対向して位置する。

画像パネル３１０ａは、導光板２１０ａの光が出射する面、すなわち背面２１３と対向して位置する。特に、本実施形態の画像パネル３１０ａは、半透過型液晶パネルである。半透過型液晶パネルは、図１６に示したように、光を透過させる透過領域と、光を反射する反射領域とを備える。透過領域と反射領域とが１つの画素を形成する。かかる半透過型液晶パネルを備えることによって、本実施形態のディスプレイ装置は、両面で画像を表示できる。導光板２１０ａから画像パネル３１０ａに向かう光の一部は、透過領域で透過されて透過側の画像を形成し、導光板２１０ａから画像パネル２１０ａに向かう光の一部は、反射領域で反射されて反射側の画像を形成する。すなわち、図１６において、導光板２１０ａの前面２１２側から見れば、反射された光により形成される画像が表示され、その反対側から見れば、画像パネル３１０ａを透過した光により形成される画像が表示される。

前述したような構造で採用される面光源装置２００ａは、画像パネル３１０ａの前方に位置してＦＬＵという。ＦＬＵの場合には、画像パネル３１０ａにより反射された光が導光板２１０ａを再び透過して画像を表示するので、導光板２１０ａに光の輝度を均一にするための光学要素を配置し難い。また、光角度分布を減らすためのコリメーティング光学要素も配置し難い。すなわち、図１２及び図１３に示したＢＬＵの場合には、導光板２１０の前面２１２に光の輝度を均一にするための拡散板、プリズムシートなどの光学要素を付加できるが、図１４〜図１６に示したＦＬＵの場合には、画像パネル３１０ａにより反射された光が再び導光板２１０ａを透過して画像を表示する必要があるため、拡散板、プリズムシートなどの光学要素を付加し難い。また、導光板２１０ａの前面２１１に設けられる光出射手段２１４の構造も、ＢＬＵに比べて非常に制限的である。例えば、光出射手段２１４は、２つの傾斜面２１４ａ，２１４ｂを有する偏向パターンでありうる。この場合、大きい傾斜角度を有する傾斜面２１４ｂは、小さい傾斜角度を有する傾斜面２１４ａに比べて非常に狭い範囲に形成される。また、傾斜面２１４ａの傾斜角度も非常に小さい。これは、画像パネル３１０ａにより反射された光が導光板２１０ａを透過するとき、その光路を歪曲させないためである。

本発明による線光源装置１００により提供される光は、光出射部１２１の全域にわたって非常に均一な輝度特性を有し、光角度分布も非常に狭くコリメーティングされている。導光板に拡散板やコリメーティング光学要素を付加する必要がないため、本発明の線光源装置１００は、ＦＬＵ ２００ａ及びそれを採用した半透過型ディスプレイ装置３００ａに適用される場合に非常に効果的である。

本願発明の理解を助けるために、幾つかの模範的な実施形態を添付した図面に基づいて説明したが、このような実施形態は、発明を例示的に説明するためのものであり、発明を制限しないものである。したがって、本発明は、図示して説明した構造及び配列に限定されないものである。これは、多様な変更が当業者により行われうるためである。

本発明は、ディスプレイ装置関連の技術分野に適用可能である。

本発明による光ガイドバー及び線光源装置の一実施形態の斜視図である。 図１に示した光ガイドバー及び線光源装置の一実施形態の平面図である。 反射部の任意の位置に達する光路を示す図面である。 反射部の形状を決定するための変数を示す図面である。 決定された反射部での光量分布をシミュレーションした結果を示すグラフである。 プリズムパターンの非対称頂角を決定する過程を示す図面である。 プリズムパターンの非対称頂角を決定する過程を示す図面である。 光入射部の一部が有効発光幅から排除される例を示す図面である。 反射部の位置による有効発光幅に鑑みて基準光を決定し、それに基づいてプリズムパターンの頂角を決定した場合に、光出射部での出光分布をシミュレーションした結果を示す図面である。 光出射部を１１個の領域ＤＥＴ１ないしＤＥＴ１１に分けて各領域での出光分布をシミュレーションした結果を示す図面である。 光出射部を１１個の領域ＤＥＴ１ないしＤＥＴ１１に分けて各領域での出光分布をシミュレーションした結果を示す図面である。 プリズムパターンの頂角を決定するとき、有効発光幅の変化を考慮しない場合に光出射部での出光分布をシミュレーションした結果を示す図面である。 線光源装置を採用した面光源装置及びディスプレイ装置の一実施形態の斜視図である。 図１２に示した線光源装置を採用した面光源装置及びディスプレイ装置の一実施形態の側面図である。 線光源装置を採用した面光源装置及びディスプレイ装置の他の実施形態の斜視図である。 図１４に示した線光源装置を採用した面光源装置及びディスプレイ装置の他の実施形態の平面図である。 図１４に示した線光源装置を採用した面光源装置及びディスプレイ装置の他の実施形態の側面図である。

符号の説明

１００ 線光源装置
１０１ 出射光軸
１１１，１１２ 光源
１２０ 光ガイドバー
１２１ 光出射部
１２２，１２３ 光入射部
１２４ 反射部
１２５ プリズムパターン

Claims (20)

1. 光出射部と、
   前記光出射部の両側部に設けられ、入射する光を受ける光入射部と、
   前記光出射部と対向して位置し、前記光入射部を通じて入射した光を前記光出射部に向かって反射させるプリズムパターンが設けられる反射部と、
   を備え、前記反射部は、前記光入射部の有効発光幅に鑑みて前記反射部の任意の位置に達する光量が同一になるように決定した形状であることを特徴とする光ガイドバー。
2. 前記光出射部と前記反射部との幅は、中央部では広く、前記光入射部へ行くほど狭くなることを特徴とする請求項１に記載の光ガイドバー。
3. 出射光軸の方向をｙ、前記出射光軸に垂直な方向をｘ、前記反射部の中央部から前記光入射部の一方までのｘ方向の距離をＬ、前記反射部の端部と中央部とのｙ方向の距離をｈ_０とすれば、前記反射部の形状は、
   で表現されることを特徴とする請求項１に記載の光ガイドバー。
4. 出射光軸と平行な線により分割される前記プリズムパターンの頂角の２つの角をそれぞれ第１角、第２角とすれば、前記第１及び第２角は、前記光入射部の有効発光幅の中心から照射される光が前記出射光軸と平行に出射されるように決定されることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の光ガイドバー。
5. 前記プリズムパターンは、出射光軸と平行な線に対して左右非対称である頂角を有することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の光ガイドバー。
6. 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の光ガイドバーと、
   前記光入射部に光を照射する光源と、
   を備えることを特徴とする線光源装置。
7. 出射光軸と平行な線により分割される前記プリズムパターンの頂角の２つの角をそれぞれ第１角、第２角とすれば、前記第１及び第２角は、前記光入射部の有効発光幅の中心から照射された光が前記出射光軸と平行に出射するように決定されることを特徴とする請求項６に記載の線光源装置。
8. 前記プリズムパターンは、出射光軸と平行な線に対して左右非対称である頂角を有することを特徴とする請求項６に記載の線光源装置。
9. 前記光源は、点光源であることを特徴とする請求項６に記載の線光源装置。
10. 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の光ガイドバーと、
    前記光入射部に光を照射する光源と、
    前記光出射部から出射された光の入射を受ける側面、互いに対向して位置し、それぞれ前記側面と交差する前面及び背面、前記前面及び背面のうちいずれか１面に設けられて、前記側面を通じて入射した光を前記前面及び背面のうちいずれか１面に出射させる光出射手段を備える導光板と、
    を備えることを特徴とする面光源装置。
11. 出射光軸と平行な線により分割される前記プリズムパターンの頂角の２つの角をそれぞれ第１角、第２角とすれば、前記第１及び第２角は、前記光入射部の有効発光幅の中心から照射された光が前記出射光軸と平行に出射するように決定されることを特徴とする請求項１０に記載の面光源装置。
12. 前記プリズムパターンは、出射光軸と平行な線に対して左右非対称である頂角を有することを特徴とする請求項１０に記載の面光源装置。
13. 前記光源は、点光源であることを特徴とする請求項１０に記載の面光源装置。
14. 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の光ガイドバーと、
    前記光入射部に光を照射する光源と、
    前記光出射部から出射された光の入射を受ける側面、互いに対向して位置し、それぞれ前記側面と交差する前面及び背面、前記前面及び背面のうちいずれか１面に設けられて、前記側面を通じて入射した光を前記前面及び背面のうちいずれか１面に出射させる光出射手段を備える導光板と、
    前記前面及び背面のうち光が出射する面と対向して位置し、前記導光板から出射しる光を利用して画像を形成する画像パネルと、
    を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
15. 出射光軸に平行な線により分割される前記プリズムパターンの頂角の２つの角をそれぞれ第１角、第２角とすれば、前記第１及び第２角は、前記光入射部の有効発光幅の中心から照射された光が前記出射光軸と平行に出射するように決定されることを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
16. 前記プリズムパターンは、出射光軸と平行な線に対して左右非対称である頂角を有することを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
17. 前記光源は、点光源であることを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
18. 前記画像パネルは、一部の画像光を前記導光板側に反射させる半透過型画像パネルであることを特徴とする請求項１７に記載のディスプレイ装置。
19. 光出射部と、
    前記光出射部の両側部に設けられ、光の入射を受ける光入射部と、
    前記光出射部と対向して位置し、前記光入射部を通じて入射した光を前記光出射部に向かって反射させるプリズムパターンが設けられる反射部と、
    を備え、前記プリズムパターンは、出射光軸と平行な線に対して左右非対称である頂角を有することを特徴とする光ガイドバー。
20. 出射光軸と平行な線により分割される前記プリズムパターンの頂角の２つの角をそれぞれ第１角、第２角とすれば、前記第１及び第２角は、前記光入射部の有効発光幅の中心から照射された光が前記出射光軸と平行に出射するように決定されることを特徴とする請求項１９に記載の光ガイドバー。