JP3213496B2

JP3213496B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP3213496B2
Application number: JP29754594A
Authority: JP
Inventors: 芳博白井; 晃村上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 2001-10-02
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JPH08152625A; US5709447A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば液晶表示装
置、ＡＶ（オーディオビジュアル）装置および広告表示
装置などの平面表示装置に組込まれて用いられる照明装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、たとえばパーソナルコンピュ
ータやワードプロセッサなどの平面表示を行う情報端末
機器においては、透過型および半透過型の表示手段に対
して光を平面状に照明することができる照明装置が組込
まれて用いられる。前記照明装置は、携行することを重
視した場合、薄型・軽量を実現するために、エッジライ
ト方式が多く採用されて配置される。

【０００３】図５は、従来例である照明装置１の構成を
示す断面図である。照明装置１はエッジライト方式を採
用したものであり、導光板２、光源３、反射板４、拡散
反射層５、反射板６および拡散板７を含んで構成され
る。アクリル樹脂などの透光部材で実現される導光板２
は、略平板状であり、出射面２ｄと光が照射される表面
との距離は一定として、その一方側面２ａから当該一方
側面２ａに対向する他方側面２ｂに向かって厚みが薄く
なるような形状を有する。このような形状とすることに
よって後述する光源３からの光が導光板２の出射面２ｄ
からより均一に出射する。

【０００４】導光板２の出射面２ｄはほぼ水平に配置さ
れ、厚みの厚い方の一方側面２ａ側には導光板２との間
に隙間をあけて、かつ一方側面２ａの長手方向に沿っ
て、たとえば冷陰極管で実現される線状の光源３が配置
される。前記導光板２の一方側面２ａは比較的平滑であ
り、出射面２ｄに対してほぼ鉛直に形成される。また、
導光板２の出射面２ｄとは反対側の表面２ｃには、拡散
反射層５が設けられる。当該拡散反射層５は透光領域５
ａと遮光領域５ｂとを有し、これらの領域５ａ，５ｂ
は、たとえばマトリクス状に配置される。領域５ａ，５
ｂの幅や間隔は導光板２の出射面２ｄから光が均一に出
射するように選ばれる。

【０００５】導光板２の出射面２ｄ側には、たとえばＰ
ＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の拡散板７が配
置される。導光板２の表面２ｃに設けられた拡散反射層
５および導光板２の他方側面２ｂを覆うようにして、た
とえば白色ＰＥＴシートや白色塗装された金属板で実現
される反射板６が設けられる。また、光源３からの光が
すべて導光板２に入射するように、光源３の導光板２に
対向していない表面を覆うようにして、たとえば高反射
率反射シートおよび高反射率プラスチック板などで実現
される反射板４が設けられる。

【０００６】光源３からの光は、光源３と導光板２との
間の空気層を介して直接および反射板４で反射して導光
板２の一方側面２ａから導光板２内に入射する。入射光
は拡散反射層５で拡散および反射されるとともに、反射
板６で反射され、導光板２の出射面２ｄから出射する。
また、入射光は直接出射面２ｄから出射する。出射光
は、拡散板７で拡散されて、たとえば照明装置１が組込
まれた液晶表示装置の透過型あるいは半透過型液晶表示
パネルの表示面とは反対側の面に照射される。液晶表示
パネルに入射した光は、液晶の配向状態に従って透過／
遮断され、これによって明暗による表示が行われる。

【０００７】前記照明装置１において、導光板２と拡散
板７との間に導光板２から出射する光を集光する集光層
を設けることも可能である。

【０００８】図６は、他の従来例である照明装置９の構
成を示す断面図である。照明装置９は、前記照明装置１
の導光板２に代わって導光板８を配置したものである。
導光板８は、その厚さが均一であり、前記導光板２の一
方側面２ａに対応し、光源３に対向する一方側面８ａが
比較的平滑であるとともに傾斜して形成されることを特
徴とする。

【０００９】図７は、さらに他の従来例である照明装置
１１の構成を示す断面図である。照明装置１１は、前記
導光板２に代わって導光板１０を配置したものである。
導光板１０は、前記導光板２と同様にその厚さが一方側
面１０ａから他方側面１０ｂに向かって薄くなり、かつ
光源３に対向する一方側面１０ａが円柱を高さ方向で切
断した半円柱状であることを特徴とする。

【００１０】このような照明装置９，１１の導光板８，
１０は、導光板内への光の入射量を増大させるために提
案されたものである。上述した形状は、たとえば「ＳＩ
Ｄ９４ＤＩＧＥＳＴ．２８１」に示されている。ま
た、前記照明装置１１は、本件出願人による実開平３−
３３３３１５号公報に開示されている。さらに、拡散反
射層５として特殊なインキをパターン形成した例もあ
り、たとえば特開平３−６８９２３号公報にはエッチン
グや転写による加工によって拡散反射層５を形成した例
が開示されている。また、前述した集光層として導光板
の出射面上に１または２枚のＰＣ（ポリカーボネイト）
から成る微細なプリズムを有するシートを設けた例もあ
り、たとえば特開平６−２０８１１３号公報には導光板
の出射面に直接プリズムを形成した例が開示されてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述した照明装置１の
場合、光源３からの光は導光板２の一方側面２ａから導
光板２内に入射するけれども、一方側面２ａが出射面２
ｄに対して鉛直に形成されることから、一方側面２ａで
反射する光が比較的多い。また、他方側面２ｂに向かっ
て進む入射光が多く、出射面２ｄに対向する表面２ｃ側
に配置される拡散反射層５および反射板６に到達する確
率、また出射面２ｄから出射する確率が比較的低い。一
方、照明装置９，１１の場合、照明装置１の場合と比較
して導光板８，１０の一方側面８ａ，１０ａで反射する
光量が少ない。また、入射光が拡散反射層５および反射
板６に到達する確率、また出射面から出射する確率は高
い。

【００１２】このように前記照明装置９，１１は、前記
照明装置１と比較して導光板内への入射光量および導光
板からの出射光量が増加するけれども、液晶表示装置な
どの光源として用いる場合、このような光量増加による
輝度の向上は充分ではなく、したがって充分な輝度を得
るために消費電力が多い高輝度な光源が必要となる。こ
のため、装置全体としての消費電力が増大するという不
都合が生じる。

【００１３】本発明の目的は、少ない消費電力で高輝度
が得られる照明装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、略平板状の導
光板と、前記導光板の側面側に当該側面の長手方向に沿
って配置される線状の光源と、前記導光板の一方表面側
に少なくとも当該一方表面を覆って配置される反射板と
を備え、前記導光板の側面から入射した光を導光板の全
面に導き、前記反射板で反射させて導光板の他方表面か
ら出射させる照明装置において、前記光源に対向する導
光板の側面には、当該側面の長手方向に平行に微細なピ
ッチで凸部が形成されており、該凸部は、前記光源に対
向する導光板の側面の長手方向とは直交する方向に平行
な平面における断面形状が、頂角が前記光源側に突出し
た直角二等辺三角形であることを特徴とする照明装置で
ある。また本発明の前記凸部のピッチは、５０μｍであ
ることを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明に従えば、光源からの光は略平板状の導
光板の凸部が形成された凹凸状の側面から導光板内に入
射する。前記光源は線状であり、導光板の側面の長手方
向に沿って配置され、導光板の側面に形成される凸部
は、側面の長手方向に平行に微細なピッチで形成され
る。導光板内に入射した光は、導光板の一方表面側に当
該一方表面を覆って配置される反射板で反射し、一方表
面に対向する他方表面から出射する。またあるいは直接
他方表面から出射する。

【００１６】光源が配置される側の導光板の側面を凹凸
状とすることによって、単位時間あたりに導光板に入射
する光源からの光量が比較的多くなる。したがって、出
射する光量も多くなり、輝度が向上する。また、光の入
射面が凹凸状であることから入射した光が導光板の一方
および他方表面に到達する確率は比較的高く、したがっ
て前記他方表面から出射する光量も多くなり、輝度が向
上する。このように導光板の側面形状を制御することに
よって出射光量を増大し、輝度を向上させるので、比較
的低い消費電力で高い輝度を得ることが可能となる。

【００１７】また前記凸部は、前記光源に対向する導光
板の側面の長手方向とは直交する方向に平行な平面にお
ける断面形状が直角二等辺三角形に選ばれ、このような
形状に作成したときにおいて、輝度が向上することが確
認された。また好ましくは前記凸部のピッチは５０μｍ
に選ばれ、このようなピッチに作成したときにおいて、
輝度が向上することが確認された。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である照明装置２
１の構成を示す断面図である。また、図２は照明装置２
１が有する導光板２２の一方側面２２ａ部分を拡大して
示す側面図である。

【００１９】照明装置２１は、導光板２２、光源２３、
反射板２４、拡散反射層２５、反射板２６および拡散板
２７を含んで構成される。たとえば住友化学工業（株）
スミテックスで実現されるアクリル樹脂などの透光部材
で実現される導光板２２は略平板状であり、出射面２２
ｄと光が照射される表面との距離を一定として、一方側
面２２ａから当該一方側面２２ａに対向する他方側面２
２ｂに向かってその厚みが薄くなるように、たとえば射
出成形法によって形成される。一方側面２２ａ側の厚さ
はたとえば４ｍｍ、他方側面２２ｂ側の厚さはたとえば
１．５ｍｍに選ばれる。また一方側面２２ａには当該側
面２２ａの長手方向に平行に微細なピッチで凸部が形成
される。この凸部はプリズムとして機能する。前記凸部
の一方側面２２ａの長手方向とは直交する方向に平行な
平面における断面形状は、たとえば直角二等辺三角形に
選ばれる。すなわち、図２に示されるように頂角αは９
０°に選ばれる。また、凸部同士のピッチまたは凹所同
士のピッチは、たとえば５０μｍに選ばれる。凸部の形
状、突出方向、サイズなどの条件は、上述したものに限
らず、後述する光源２３からの光がより多く導光板２２
に入射し、導光板２２の出射面２２ｄから均一に出射す
るように選ばれる。

【００２０】前記導光板２２の厚みが厚い方の一方側面
２２ａ側には、導光板２２との間に隙間をあけて、導光
板２２の一方側面２２ａの長手方向に沿って、たとえば
冷陰極管で実現される線状の光源２３が配置される。本
実施例では、光源２３の外径が３ｍｍφの光源を用い
た。当該光源２３は、たとえば東芝ライテック（株）の
ＦＣ２ＥＸ５９／２２２Ｔ３／Ｕ３で実現される。ま
た、導光板２２の出射面２２ｄに対向する表面２２ｃに
は拡散反射層２５が設けられる。拡散反射層２５は透光
領域２５ａと遮光領域２５ｂとを有し、これらの領域２
５ａ，２５ｂは、たとえばマトリクス状に配置される。
領域２５ａ，２５ｂの幅や間隔は、導光板２２の出射面
２２ｄから光が均一に出射するように選ばれる。たとえ
ば前記遮光領域２５ｂは、導光板２２の表面２２ｃに顔
料などを含んだ樹脂を印刷することによって形成され
る。また、導光板２２を形成する際に一体形成すること
も可能である。前記導光板２２の出射面２２ｄ側には、
たとえば、株式会社キモト製１００Ｓで実現される拡散
板２７が配置される。

【００２１】さらに導光板２２の表面２２ｃに設けられ
た拡散反射層２５および導光板２２の他方側面２２ｂを
覆うようにして、たとえば白色ＰＥＴシートで実現され
る反射板２６が設けられる。また、光源２３からの光が
すべて導光板２２の一方側面２２ａから導光板２２内に
入射するように、前記光源２３の導光板２２に対向して
いない表面を覆うようにして、たとえば高反射率反射シ
ートおよび高反射率プラスチック板などで実現される反
射板２４が設けられる。前記反射板２６は、たとえば株
式会社キモト製デフホワイト１８８で実現され、反射板
２４は、たとえば同社製デフホワイト７５Ｃで実現され
る。

【００２２】光源２３からの光は、光源２３と導光板２
２との間の空気層を介して直接および反射板２４で反射
して導光板２２の一方側面２２ａから当該導光板２２内
に入射する。入射光は拡散反射層２５で拡散および反射
されるとともに、反射板２６で反射され、導光板２２の
出射面２２ｄから出射する。また、入射光は直接出射面
２２ｄから出射する。出射光は、拡散板２７で拡散され
て、たとえば照明装置２１が組込まれた液晶表示装置の
透過型または半透過型液晶表示パネルの表示面とは反対
側の面に照射される。液晶表示パネルに入射した光は、
液晶の配向状態に従って透過／遮断され、これによって
明暗による表示が行われる。

【００２３】図３は、導光板に入射した光の経路を示す
模式図である。図３（Ａ）は本実施例の導光板２２の場
合を示し、図３（Ｂ）は従来技術の導光板２９の場合を
示す。従来技術の導光板２９は、本実施例の導光板２２
の一方側面２２ａに対応する光源側の一方側面２９ａを
比較的平滑に形成し、また出射面２９ｄに対してほぼ鉛
直に配置したものである。

【００２４】光源２３からの光は、光源２３から直接導
光板に入射する他に、反射板２４で反射して入射する。
したがって、様々な方向２８ａ，２８ｂからの入射光が
存在するけれども、光源側の側面に対して垂直な方向２
８ａから入射する光量は、その他の方向２８ｂから入射
する光量よりも多い。本実施例の導光板２２の場合、図
３（Ａ）に示されるように前記方向２８ａからの光は、
一方側面２２ａの凹凸状の表面で屈折して導光板２２内
に入射する。また、その光の一部は反射し、反射板２４
で反射して入射する。入射光は一方側面２２ａで屈折す
るので、導光板２２の表面２２ｃ側または出射面２２ｄ
側に到達する確率が比較的高い。表面２２ｃ側に到達し
た光は、上述したように拡散反射板２５で反射または拡
散するとともに反射板２６で反射し、出射面２２ｄ側か
ら出射する。

【００２５】一方、従来技術の導光板２９の場合、図３
（Ｂ）に示されるように、前記方向２８ａからの光が一
方側面２９ａで反射する光量は、前記導光板２２と比較
して多い。このため、導光板２９内に入射する光量は少
なくなる。また、入射光はそのほとんどが直進し、この
ため導光板２９の表面２９ｃ，２９ｄ側に到達する確率
は、前記導光板２２と比較して少ない。したがって、導
光板２９の出射面２９ｄから出射する光量は少ない。

【００２６】本実施例では、一方側面２２ａの凸部の断
面形状は直角二等辺三角形となるように形成しており、
従来の導光板２９と比較して一方側面２２ａ側の面積は
２／√２倍（約４１％）多くなるけれども、上述したよ
うに垂直な方向２８ａから入射する光量の方が他の方向
２８ｂから入射する光量よりも多く、導光板２２への入
射光量の増加は４１％未満であると考えられる。

【００２７】なお、従来の導光板２９であっても、導光
板２９の一方側面２９ａで反射した光は反射板２４で反
射し、いずれは導光板２９内に入射するけれども、単位
時間あたりの入射光量は本実施例の導光板２２の方が多
い。

【００２８】図４は、作成した照明装置の輝度の分布を
示す平面図である。図４（Ａ）は本実施例の照明装置２
１の結果を示し、図４（Ｂ）は前記導光板２９を用いた
従来の照明装置３０の結果を示す。図中の数値は各地点
における輝度を示しており、当該輝度は光源２３，３１
の管電流６ｍＡとし、株式会社トプコン製商品名ＢＭ−
７で実現される輝度測定装置を用いて測定した。なお、
輝度の単位は〔ｃｄ／ｍ²〕である。本実施例の照明装
置２１の場合、図４（Ａ）に示される輝度の平均値は７
２２．４８ｃｄ／ｍ²であり、従来の照明装置３０の場
合は６０３．２ｃｄ／ｍ²であり、本実施例の照明装置
２１において輝度が著しく向上していることが確認され
た。

【００２９】以上のように本実施例によれば、導光板２
２の光源側の側面２２ａを凹凸状とすることによって、
照明装置２１の輝度が向上し、このような照明装置２１
を、たとえば液晶表示装置に組込むと、液晶表示装置と
しての輝度は向上する。また、導光板２２の形状を選ぶ
ことで導光板２２への入射光量および導光板２２からの
出射光量を増大しているので、低い消費電力で高い輝度
が得られ、たとえば液晶表示装置に組込んだ場合におい
て液晶表示装置の消費電力を低減することが可能とな
る。

【００３０】なお、光源２３はどのような種類の光源で
あってもよく、たとえば冷陰極管の他に熱陰極管を用い
てもよい。またその本数は１本に限らず、複数であって
もよい。さらにその外径もいくらであってもよく、たと
えば３ｍｍφの他に、２ｍｍφや４ｍｍφのものを用い
てもよい。

【００３１】また導光板２２の材質はアクリル樹脂に限
るものではなく、たとえばＰＣであってもよい。導光板
２２の形状は、本実施例のように一方側面２２ａから他
方側面２２ｂに向けて厚さが薄くなるような形状に限ら
ず、たとえば同じ厚さの形状であってもよく、また中央
部分が最も薄くなるような形状であってもよい。前記光
源２３は、導光板の一方側面２２ａ側のみに限らず、た
とえば一方および他方側面側２２ａ，２２ｂの両方に配
置してもよい。導光板２２の一方側面２２ａに形成され
る凸部は、傾斜している一方側面２２ａや半円柱状の一
方側面２２ａに形成してもよい。

【００３２】さらに、反射板２６、拡散板２７の材質、
形状および形成方法や、拡散反射層２５の材質、大き
さ、配置条件、形状および形成方法は上述したものに限
らず、どのようなものであってもかまわない。また、導
光板２２と拡散板２７との間に集光層を設けてもかまわ
ない。集光層は、たとえば導光板２２の出射面２２ｄに
プリズムとしての機能を有する凹凸を形成することで実
現できる。このような集光層および一方側面２２ａ側の
凸部および拡散反射層２５を同時に形成することによっ
て、製造効率の向上および製造コストの低減を図ること
も可能である。

【００３３】またさらに、照明装置２１は液晶表示装置
に限らず、入射光を透過／遮断することによって表示を
行う表示装置であればどのような装置に組込んでもかま
わない。たとえばＡＶ装置や広告表示装置に組込んでも
よい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、導光板の
光源側の側面に凸部が形成され、光源からの光が単位時
間あたりに導光板に入射する光量が多くなる。また、導
光板の一方および他方表面に到達する確率が高くなる。
したがって、出射光量が増大し、輝度が高くなる。

【００３５】また、前記凸部の形状を直角二等辺三角形
とすることによって輝度が向上することが確認された。
このような照明装置では、充分な輝度を得るための多く
の消費電力が必要でなくなり、低い電力での駆動が可能
となる。この照明装置は、光を透過／遮断して表示を行
う表示装置などに組込んで用いることができ、組込まれ
た表示装置においては、高輝度の表示を低い電力で実現
することが可能となる。また本発明に従えば、さらに前
記凸部のピッチを５０μｍとすることによって輝度が向
上することが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である照明装置２１の構成を
示す断面図である。

【図２】前記照明装置２１が有する導光板２２の一方側
面２２ａ部分を拡大して示す側面図である。

【図３】導光板に入射した光の経路を示す模式図であ
る。

【図４】作成した照明装置の輝度の分布を示す平面図で
ある。

【図５】従来例である照明装置１の構成を示す断面図で
ある。

【図６】他の従来例である照明装置９の構成を示す断面
図である。

【図７】さらに他の従来例である照明装置１１の構成を
示す断面図である。

【符号の説明】

２１照明装置２２導光板２３光源２４，２６反射板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】略平板状の導光板と、前記導光板の側面
側に当該側面の長手方向に沿って配置される線状の光源
と、前記導光板の一方表面側に少なくとも当該一方表面
を覆って配置される反射板とを備え、前記導光板の側面から入射した光を導光板の全面に導
き、前記反射板で反射させて導光板の他方表面から出射
させる照明装置において、前記光源に対向する導光板の側面には、当該側面の長手
方向に平行に微細なピッチで凸部が形成されており、該
凸部は、前記光源に対向する導光板の側面の長手方向と
は直交する方向に平行な平面における断面形状が、頂角
が前記光源側に突出した直角二等辺三角形であることを
特徴とする照明装置。
【請求項２】前記凸部のピッチは、５０μｍであるこ
とを特徴とする請求項１記載の照明装置。