JP3735833B2

JP3735833B2 - Surface lighting device

Info

Publication number: JP3735833B2
Application number: JP22793399A
Authority: JP
Inventors: 広樹赤岡
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP2001052517A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種反射型表示装置等の前面照明手段に用いられる面状照明装置に関するものであり、特に、反射型の液晶表示装置の照明手段として用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
白色の発光ダイオード等からなる点状光源と、光を効率よく反射させるために一部に光路変換手段を形成した導光体とから構成される光源部を複数使用し、照明効率を向上させるものとして、本出願人により特許出願されている（特願平１１−０４６４９５号参照）。
【０００３】
図１３に、その一実施例の構成を示し、本発明に係る面状照明装置の従来例の一形態として以下に説明する。
図に示すように、面状照明装置１’は、反射型液晶素子２の表面（観察面）３を覆うように配置される透明基板４と、その一側面５に沿って配置される光源部６ａ，６ｂとから概略構成されている。透明基板４は、透光性の高い材料からなり、その断面がほぼ矩形状に形成される平板状のものである。光源部６ａ、６ｂは、透明材料からなる棒状の導光体７ａ、７ｂと、その導光体７ａ、７ｂの端部に配置される点状光源８ａ、８ｂとから構成され、光源部６ａ、６ｂから透明基板４への入射光量を増加させ、観察面３の輝度を向上させるために、２つの光源部６ａ、６ｂが一側面５に沿って平行に並べて配置されている。この平行に配置される２つの光源部６ａ、６ｂのうち、透明基板４に近い内側に位置する光源部６ａから出射した光は、導光体７ａ内で反射、屈折を繰り返し透明基板４の一側面５へ入射する。また、透明基板４から離れた外側に位置する光源部６ｂから出射した光は、導光体７ｂ内で反射、屈折を繰り返した後、内側に位置する光源部６ａの導光体７ａへ入射し、導光体７ａ内を通過し、透明基板４の一側面５へ入射する。
【０００４】
点状光源８ａ、８ｂから導光体７ａ、７ｂ内にそれぞれ入射した光は、それらの一面１０ａ、１０ｂに形成された光路変換手段１１ａ、１１ｂによって透明基板４の一側面５に均一に放出される。光路変換手段１１ａ、１１ｂは、透明基板４の一側面５に向き合う側の面９ａ、９ｂと対向している面１０ａ、１０ｂに形成され、透明基板４の一側面５側から２つの導光体７ａ、７ｂを重ねて見たときに、互い違いの位置関係となるようにずらして配置されている。これにより光路変換手段１１ｂで反射した光は、光路変換手段１１ａにより再度反射され、好ましくない方向に進行してしまうという影響を受けることなく、効率よく透明基板４に入射する。
【０００５】
また、透明基板４の観察側の面１３（以下、上面という。）には、光反射パターン１５が形成されている。光反射パターン１５は、一側面５に沿って形成される、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部１６と、溝部１６に隣接する平坦部１７とから構成されている。そして、光源部６ａ、６ｂからの距離に影響されることなく、透明基板４の何れの場所においても画面の明るさが均一になるように、平坦部１７の幅に対する溝部１６の幅の比率を、透明基板４の一側面５から遠ざかるにしたがって大きくなるように形成している。
【０００６】
ここで、導光体７ａ、７ｂに形成される光路変換手段１１ａ、１１ｂの形態を図１４から図１７に示す。
図１４に示す光路変換手段１１ａ、１１ｂは、導光体７ａ、７ｂの面上に部分的に粗面化加工を施して微小な凹凸を設けた光散乱部２０と、粗面化加工を施さない平面部２１とから構成されている。そして、導光体７ａの光散乱部２０と導光体７ｂの光散乱部２０とは、透明基板４の一側面５側から見たときに、前後に重ならないようにずれた位置に形成されている。これにより、導光体７ｂの光散乱部２０で反射した光（中心光）２５は、導光体７ａ（透明基板４）方向に進行するが、導光体７ａに形成されている光散乱部２０によって反射されることなく透明基板４内に入射するようになる。
【０００７】
図１５に示す光路変換手段１１ａ、１１ｂは、導光体７ａ、７ｂの面上に白色の塗料（図１５の斜線部分）を塗布して光散乱部２０’を形成したものである。この白色塗料は、高い反射率で光を反射するが、透過しないため光の遮断部として機能してしまうこともある。即ち、透明基板４の一側面５に沿って配置される導光体７ａ、７ｂのうち、導光体７ａ上の光路変換手段１１ａの光散乱部２０’が、導光体７ｂに形成された光路変換手段１１ｂの光散乱部２０’で反射した光２５の光路上に設けられている場合には、光を遮断して透明基板４に向かう光の量を減少させてしまうことになる。そこで、２つの導光体７ａ、７ｂ上の光散乱部２０’の位置をそれぞれずらして形成することにより、反射した光２５は、遮断されることなく透明基板４内に入射するようになる。
【０００８】
図１６に示す光路変換手段１１ａ、１１ｂは、断面形状ほぼ三角形の溝部２０”と、該溝部２０”に隣接する平坦部２１とで形成されるものである。導光体７ｂに形成された溝部２０”によって反射された光２５は、導光体７ａ内を進行し、更に、透明基板４内に進行する。このとき、反射された光２５の光路上に導光体７ａの溝部２０”が形成されていると、光２５は導光体７ａの溝部２０”で屈折されて、透明基板４の一側面５に対して好ましくない方向に入射する。そこで、２つの導光体７ａ、７ｂの溝部２０”をそれぞれずらした位置に形成することにより、反射した光２５は、導光体７ａの溝部２０”で屈折されることなく、透明基板４の一側面５に対してほぼ垂直に入射するようになる。
【０００９】
図１７に示す光路変換手段１１ａ、１１ｂは、平坦部を設けずに、断面形状ほぼ三角形となる２つの傾斜面からなる山部２２を連続的に形成するものである。この場合にも、導光体７ｂの山部２２で反射した光２５が、導光体７ａの山部２２によって屈折しないように、２つの導光体７ａ、７ｂの山部２２の位置をずらして形成している。
【００１０】
図１８は、透明基板４の一側面５に沿って平行に並べて配置された２つの導光体７ａ、７ｂを透明基板４の一側面５側から見たとき、導光体７ａ、７ｂ上に形成されている光路変換手段１１ａ、１１ｂの位置関係を示している。２つの導光体７ａ、７ｂは、前後にほぼぴったりと重なるように組み立てられ、導光体７ａに形成された光散乱部２０ａ（２０、２０’２０”等）と、導光体７ｂに形成された光散乱部２０ｂ（２０、２０’２０”等）とが、互い違いにずれた状態になるように設けられている。また、それぞれの光散乱部２０ａ、２０ｂ（線状または帯状）は、導光体７ａ、７ｂの底面２９に対して垂直に設けられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、導光体７ａ、７ｂ上に形成される光路変換手段１１ａ、１１ｂの隣り合う間隔は狭い（２５０ｕｍ、５００ｕｍ等）ものであり、面状照明装置の製造工程において、一方の導光体に形成された光路変換手段１１ａの光散乱部２０ａ（２０、２０’、２０”等）の間に他方の光路変換手段１１ｂの光散乱部２０ｂ（２０、２０’、２０”等）が正確に位置するように意図的にずらして組み立てることは、位置関係の精密な管理を必要とするものであった。
【００１２】
また、組立の際にその位置関係が正確でない場合には、導光体７ａ、７ｂの光散乱部２０ａと２０ｂとは、透明基板４側から見たときに前後で重なる部分３０が生じてしまい（図１９参照）、正確な位置関係に組み立てられた場合に比べて画面輝度が低下してしまうという欠点があった。その輝度の低下は、最大低下時には約１／２にまで達するものであった。
【００１３】
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、複数の導光体にそれぞれ形成される光路変換手段（光散乱部）の形状（線状または帯状）を考慮することにより、導光体の長さのばらつき、あるいは、製造組み立て上のばらつきから生じる画面輝度の低下の防止を実現する面状照明装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明では、透明基板の側面に沿って、点状光源と導光体とからなる光源部を配置し、該導光体の一部に光路変換手段を形成した面状照明装置において、前記光源部は隣接して複数個配置され、前記光路変換手段は、多数の線状または帯状の光散乱部により構成され、前記光源部が配置されている前記透明基板の一側面方向から見て、隣り合う導光体のそれぞれに形成された光散乱部が交差するように設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２記載の発明では、光路変換手段は、微小な凹凸面からなる線状または帯状の光散乱部と該光散乱部に隣接する平坦面とにより構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３記載の発明では、光路変換手段は、白色または乳白色の塗料が線状または帯状に部分的に塗布された光散乱部により構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４記載の発明では、光路変換手段は、線状または帯状の溝からなる光散乱部と該光散乱部に隣接する平坦部とが連続的に形成されることにより構成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５記載の発明では、光路変換手段は、断面形状ほぼ三角形の線状または帯状の傾斜面が連続的に形成された光散乱部により構成されていることを特徴とするものである。また、請求項６記載の発明では、光路変換手段は、前記導光体の、前記透明基板の側面に向い合う面と対向する面に形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る面状照明装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、図１に示すものは、従来例として図１３に基づいて説明した面状照明装置１’の導光体７ａ、７ｂに形成される光路変換手段１１ａ、１１ｂの配置を改良したものであり、光路変換手段１１ａ、１１ｂ以外の構成は従来のものと同様である。よって、以下の説明では、同様の部材については同一符号を用いて説明することとし、その詳細な説明は省略する。
【００２０】
図に示すように、透明基板４の一側面５に沿って、２つの導光体７ａ、７ｂが平行に並んで配置されている。そして、導光体７ａ、７ｂには、それらの端部に配置された点状光源（図示省略）からの光を透明基板４に対して均一に放射するために、光路変換手段１１ａ、１１ｂがそれぞれ形成されている。この光路変換手段１１ａ、１１ｂは、透明基板４の一側面５に向き合う側の導光体７ａ、７ｂの一面９ａ、９ｂと、対向する一面１０ａ、１０ｂに形成されている。また、光路変換手段１１ａ、１１ｂは、光散乱部（線状または帯状。以下において同様。）２０ａ、２０ｂと該光散乱部に隣接する平坦部２１、２１とから構成され、光散乱部２０ａと２０ｂは、それぞれ同じ間隔で、互いに逆方向に傾斜させて形成されている。
【００２１】
図２は、上記導光体７ａ、７ｂに形成された光散乱部２０ａ、２０ｂを、透明基板４の一側面５側から重ねて見たときの図である。２つの導光体７ａ、７ｂに形成された光散乱部２０ａと２０ｂとは、それぞれ交差するように配置されている。それぞれの光散乱部２０ａ、２０ｂは、導光体７ａ、７ｂの端部から同じ間隔で形成されているため、２つの導光体７ａと７ｂとをぴったり重ね合わせたときには、光散乱部２０ａと２０ｂの交差部３０は、それぞれの中央部で交差する。
【００２２】
図３は、２つの導光体７ａと７ｂの重なる位置がずれて組み立てられたときの光散乱部２０ａ、２０ｂの交差状態を示す。光散乱部２０ａと２０ｂとの交差部３０の位置は、上記ぴったり重ね合わせたときに交差する位置と比べてずれた所（図３では上方にずれている）で交差している。しかし、導光体の位置がずれた場合でも、光散乱部２０ａ、２０ｂを互いに逆方向に傾けて形成しているので、交差部３０の面積の大きさは変化していない。即ち、透明基板４の一側面５から見える光散乱部２０ａと２０ｂの面積は、導光体７ａと７ｂの位置がずれた場合にも一定に保つことができる。但し、導光体７ａと７ｂとは交差しているため、光散乱部２０ａ、２０ｂの面積は、交差部３０の面積分減少している。
【００２３】
ここで、２つの導光体７ａ、７ｂに形成する光散乱部２０ａ、２０ｂについて詳しく説明する。
図４に示すように、導光体７ａ（７ｂ）上に形成される光路変換手段１１ａ（１１ｂ）の光散乱部２０ａ（２０ｂ）と平坦部２１を加えた長さをピッチＰとし、光散乱部２０ａ（２０ｂ）の幅をＷとする。また、導光体７ａ（７ｂ）の厚さをｔとし、光散乱部２０ａ（２０ｂ）の傾斜角度を傾きθ、傾斜量をずれ量Ｌとする。以下の説明で使用する２つの導光体は、光散乱部２０ａと２０ｂの傾斜方向のみが逆であり、その他は同一に形成されているものとする。
【００２４】
２つの導光体７ａ、７ｂの位置のずれにかかわらず、光散乱部２０ａと２０ｂの交差する面積が一定となるためには以下に示す（１）（２）の条件を満たすことが必要である。
Ｌ＝０．５×Ｐ×（２ｎ＋１）（ｎ＝０，１，２・・・）・・・（１）
θ＝ａｔａｎ（Ｌ／ｔ）・・・（２）
【００２５】
図５は、上記条件において、ｎ＝０の時の光散乱部２０ａ、２０ｂの交差状態を示す。
この時、上記の式（１）は、Ｌ＝０．５Ｐとなる。即ち、導光体７ａ、７ｂ上に傾斜させて形成する光散乱部２０ａ、２０ｂのずれ量ＬをピッチＰの１／２倍とすることにより、導光体７ａと７ｂの位置のずれにもかかわらず、光散乱部２０ａと２０ｂとの交差部３０の面積は一定となる。これにより、光散乱部２０ａ、２０ｂから透明基板４に反射される光の量も一定とすることができ、画面の輝度は一定となる。図６は、導光体の位置が、図５に示されている位置からずれて配置された時の光散乱部２０ａと２０ｂの交差状態を示す一例である。光散乱部２０ａと２０ｂの交差部３０（黒色部分）の位置は、図５で示す交差位置と異なり、図６では上下部分に位置している。しかし、図５に示すそれぞれの光散乱部２０ａ又は２０ｂ上の交差部３０の面積と、図６に示すそれぞれの光散乱部２０ａ又は２０ｂ上に交差部３０の面積（上下２つの黒色部分を加えた面積）は、いずれも同一の大きさである。
【００２６】
図７は、上記条件において、ｎ＝１の時の光散乱部２０ａ、２０ｂの交差状態を示す。
この時、上記の式（１）は、Ｌ＝１．５Ｐとなる。これは、導光体７ａ、７ｂ上の光散乱部２０ａ、２０ｂのずれ量ＬをピッチＰの１．５倍とした時の状態を示している。この状態においても、それぞれの光散乱部２０ａ又は２０ｂ上の交差部３０の面積の大きさは、導光体７ａと７ｂの位置のずれにもかかわらず一定となる。そして、上記と同様の理由から、画面輝度を一定にすることができる。
【００２７】
図８は、上記条件を満たしていない時の光散乱部２０ａ、２０ｂの交差状態の一例を示し、図９は、図８の状態から導光体７ａ、７ｂの位置をずらした状態の一例を示す（この場合はＬ＝Ｐとしている）。
図に示すように、条件を満たしていない場合には、それぞれの光散乱部２０ａ又は２０ｂ上の交差部３０の面積の大きさは、導光体７ａと７ｂのずれ状態の違い（図８と図９の違い）により変化し、例えば、図９に示すそれぞれの光散乱部２０ａ又は２０ｂ上の交差部３０（それぞれ２つの交差部）の面積の大きさは、図８の交差部（それぞれ２つの交差部）の面積の大きさよりも大きくなっている。
【００２８】
ところで、図５、図７及び図８に示すように、光散乱部２０ａ、２０ｂの傾き、即ち、ずれ量Ｌが大きくなるにしたがい、それぞれの光散乱部２０ａ、２０ｂは長くなり、交差部３０の数が増加するとともに、一つ一つの交差部３０の面積が小さくなっている。このことから、導光体７ａ、７ｂ上に形成される光散乱部２０ａ、２０ｂが、何らかの要因で上記条件を満たすことができない場合には、ずれ量Ｌを大きくすることにより一つ一つの交差部３０の面積を小さくして、導光体７ａと７ｂのずれ状態の違いによって変化するそれぞれの光散乱部２０ａ又は２０ｂ上の交差部３０の面積の量を小さくすることが望ましい。即ち、交差部分３０の面積の変化量を小さくすることにより、導光体７ａと７ｂのずれによる画面輝度の変化を抑えることができる。
【００２９】
次に、導光体７ａ、７ｂに形成する光路変換手段１１ａ、１１ｂの形態について説明する。光路変換手段１１ａ、１１ｂとしては、導光体７ａ、７ｂの一面に、部分的に粗面化加工を施し微小な凹凸を形成した光散乱部２０ａ、２０ｂと、粗面化加工を施さない平面部２１とから形成されるもの、光散乱部２０ａ、２０ｂが白色の塗料を塗布して形成されたもの、断面形状ほぼ三角形の溝部を形成した光散乱部２０ａ、２０ｂと、該溝部に隣接する平坦部２１とで形成されるもの、さらに、平坦部を設けずに、断面形状ほぼ三角形となる２つの傾斜面からなる山部を連続的に形成するもの等を上げることができる。そして、それぞれの光散乱部２０ａ、２０ｂ等を所定の傾斜を持たせて形成することにより、導光体７ａと７ｂの配置のずれによる画面輝度の変化を抑えることができる。
尚、点状光源８ａ、８ｂからの距離に影響されることなく、導光体７ａ、７ｂ側から透明基板４の一側面５へ光を均一に放射することができるように、導光体７ａ、７ｂに形成する光路変換手段１１ａ、１１ｂ（光乱射部２０ａ、２０ｂ）の構成、例えば、点状光源８ａ、８ｂから離れるにしたがって間隔を狭くする、光散乱部２０ａ、２０ｂの幅を広くする等を適宜対応させることは言うまでもない。
【００３０】
図１０には、複数の導光体が配置される面状照明装置の別の一形態を示す。
図に示すように、面状照明装置１”は、透明基板４の両側面５、５’に沿って平行に並んで２個づつの光源部６ａ、６ｂと６ｃ、６ｄ配置されている。そして、それぞれの導光体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの一面には、傾斜を持たせて形成した光散乱部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを構成部分として有する光路変換手段１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが設けられている。この場合にも、一側面５及び５’側から見た光散乱部の交差部３０の面積は、導光体７ａと７ｂ、７ｃと７ｄの配置のずれにかかわらず一定の大きさに保つことができる。これにより両側面５、５’で必要であった正確な導光体の位置管理が不要となるとともに、透明基板４方向に放射される光の量が一定となるため、画面輝度のばらつきを防止することができる。
【００３１】
【実施例】
実施例として、２つの導光体７ａ、７ｂ上に形成される光散乱部２０ａ、２０ｂの傾斜角度θを変化させたときの、導光体７ａと７ｂとの各ずれ状態に対する光散乱部２０ａ、２０ｂの面積の関係を算出する。
導光体７ａ、７ｂは、厚さｔ＝１ｍｍのものを使用する。また、光路変換手段１１ａ、１１ｂのピッチＰは、Ｐ＝０．３ｍｍとし、光散乱部２０ａ、２０ｂの幅Ｗは、Ｗ＝０．０８７ｍｍとする。
光散乱部２０ａ、２０ｂの傾斜角度θを０°（傾き無し）と８．５°に形成した場合について算出する。θ＝８．５°の状態は、上記の式（１）においてＬ＝０．５Ｐの時に該当する。導光体７ａと７ｂのずれ状態とは、傾き無しの場合は、隣接する光散乱部２０ａの中間に、それぞれの光散乱部２０ｂが配置された状態を０％とし、その状態から導光体７ａ、７ｂがずれた距離を、光路変換手段１１ａ、１１ｂのピッチＰに対する比率［％］として表している。また、θ＝８．５°の場合は、光散乱部２０ａと２０ｂとが中央部で交差している状態を０％としている。光散乱部２０ａ、２０ｂの面積とは、光散乱部２つ分の面積から交差部３０を除いた面積を、光散乱部２つ分の面積に対する比率［％］として表している。
【００３２】
図１１及び図１２に上記算出結果を示す。図に示すように、光散乱部２０ａ、２０ｂの傾きをθ＝８．５°（Ｌ＝０．５Ｐ）とした場合には、光散乱部２０ａ、２０ｂの面積は、導光体７ａと７ｂのずれ状態にかかわらず一定となっている。これに対し、傾き無しの場合には、導光体７ａ、７ｂのずれ状態に対し、一定の範囲において光散乱部２０ａ、２０ｂの面積は変化し、最大変化時の比率は５０％にまで達している。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の面状照明装置は、導光体上に形成する光路変換手段に一定の傾斜を持たせ、隣接する導光体の光路変換手段が透明基板側から重ねて見たときに交差するように配置させている。この構成により交差部の面積は、隣接する導光体の位置が何らかの要因でずれた場合にも、交差位置が移動するだけでその大きさは変化しない。したがって、透明基板側から見える光路変換手段の面積は、導光体のずれによって変動せず、透明基板方向に放射される光の量も一定となる。これにより、画面輝度が常に一定となり、品質を安定させことができ、より低電力での使用が可能となる。
【００３４】
また、請求項２から６に記載の発明では、それぞれ形態が異なる光路変換手段において、画面輝度を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る面状照明装置の導光体に形成される光路変換手段の一形態示す斜視図である。
【図２】本発明において、導光体を重ねて見たときの、交差する光散乱部を示す図である。
【図３】図２の導光体の位置がずれたときの、交差する光散乱部を示す図である。
【図４】本発明の構成を有する光路変換手段において、隣接する導光体のそれぞれに形成されている光散乱部の傾斜角度、傾斜量を示す図である。
【図５】本発明の構成を有する光路変換手段において、交差する光散乱部の一形態を示す図である。
【図６】図５の導光体の位置がずれたときの、交差する光散乱部を示す図である。
【図７】本発明の構成を有する光路変換手段において、交差する光散乱部の一形態を示す図である。
【図８】本発明の構成を有する光路変換手段において、交差する光散乱部の一形態を示す図である。
【図９】図８の導光体の位置がずれたときの、交差する光散乱部を示す図である。
【図１０】本発明に係る面状照明装置の一形態示す斜視図である。
【図１１】本発明における導光体のずれと光散乱部の面積との関係を示す表である。
【図１２】本発明における導光体のずれと光散乱部の面積との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る面状照明装置の従来例の一形態を示す斜視図である。
【図１４】従来の導光体に形成される光路変換手段の一形態を示す図である。
【図１５】従来の導光体に形成される光路変換手段の一形態を示す図である。
【図１６】従来の導光体に形成される光路変換手段の一形態を示す図である。
【図１７】従来の導光体に形成される光路変換手段の一形態を示す図である。
【図１８】従来の導光体を重ねて見たときの、交差する光散乱部を示す図である。
【図１９】図１８の導光体の位置がずれたときの、交差する光散乱部を示す図である。
【符号の説明】
１面状照明装置
２反射型液晶素子
４透明基板
５一側面
６ａ、６ｂ光源部
７ａ、７ｂ導光体
８ａ、８ｂ点状光源
１１ａ、１１ｂ光路変換手段
２０ａ、２０ｂ光散乱部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar illumination device used for front illumination means such as various reflection display devices, and more particularly to illumination means for a reflection type liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Improve lighting efficiency by using multiple light source parts consisting of a point light source consisting of white light-emitting diodes, etc., and a light guide that is partly formed with optical path conversion means to reflect light efficiently As a patent application (see Japanese Patent Application No. 11-046495).
[0003]
FIG. 13 shows the configuration of the embodiment, which will be described below as a form of a conventional example of the planar illumination device according to the present invention.
As shown in the drawing, the planar illumination device 1 ′ includes a transparent substrate 4 disposed so as to cover the surface (observation surface) 3 of the reflective liquid crystal element 2 and a light source unit disposed along one side surface 5 thereof. 6a and 6b. The transparent substrate 4 is made of a highly translucent material and has a flat plate shape with a substantially rectangular cross section. The light sources 6a and 6b are composed of rod-shaped light guides 7a and 7b made of a transparent material, and point light sources 8a and 8b arranged at the ends of the light guides 7a and 7b. In order to increase the amount of light incident on the transparent substrate 4 from 6 b and improve the luminance of the observation surface 3, the two light source parts 6 a and 6 b are arranged in parallel along the one side surface 5. Of the two light source units 6a and 6b arranged in parallel, the light emitted from the light source unit 6a located on the inner side near the transparent substrate 4 is repeatedly reflected and refracted in the light guide 7a. Incident on side surface 5. The light emitted from the light source unit 6b located outside the transparent substrate 4 is repeatedly reflected and refracted in the light guide 7b, and then enters the light guide 7a of the light source unit 6a located inside. Then, the light passes through the light guide 7 a and enters one side surface 5 of the transparent substrate 4.
[0004]
Lights respectively incident on the light guides 7a and 7b from the point light sources 8a and 8b are uniformly emitted to the one side surface 5 of the transparent substrate 4 by the optical path changing means 11a and 11b formed on the one surface 10a and 10b. The The optical path changing means 11a, 11b are formed on the surfaces 10a, 10b facing the surfaces 9a, 9b on the side facing the one side surface 5 of the transparent substrate 4, and two light guides from the one side surface 5 side of the transparent substrate 4 When the 7a and 7b are viewed in a superimposed manner, they are arranged so as to be in an alternate positional relationship. As a result, the light reflected by the optical path changing means 11b is reflected again by the optical path changing means 11a and efficiently enters the transparent substrate 4 without being affected by traveling in an undesired direction.
[0005]
A light reflection pattern 15 is formed on the observation-side surface 13 (hereinafter referred to as the upper surface) of the transparent substrate 4. The light reflection pattern 15 includes a large number of grooves 16 having a substantially triangular cross-section formed along one side surface 5 and a flat portion 17 adjacent to the grooves 16. Then, the ratio of the width of the groove portion 16 to the width of the flat portion 17 is set so that the brightness of the screen is uniform at any location on the transparent substrate 4 without being affected by the distance from the light source portions 6a and 6b. The transparent substrate 4 is formed so as to increase as the distance from the side surface 5 increases.
[0006]
Here, the forms of the optical path changing means 11a and 11b formed on the light guides 7a and 7b are shown in FIGS.
The optical path changing means 11a and 11b shown in FIG. 14 are provided with a light scattering portion 20 that is partially roughened on the surfaces of the light guides 7a and 7b and provided with minute irregularities, and a roughened surface. The flat part 21 is not formed. The light scattering portion 20 of the light guide 7a and the light scattering portion 20 of the light guide 7b are formed at positions shifted so as not to overlap each other when viewed from the side surface 5 side of the transparent substrate 4. ing. Thereby, the light (center light) 25 reflected by the light scattering part 20 of the light guide 7b travels in the direction of the light guide 7a (transparent substrate 4), but the light scattering part formed in the light guide 7a. The light enters the transparent substrate 4 without being reflected by 20.
[0007]
The optical path changing means 11a and 11b shown in FIG. 15 are obtained by applying a white paint (shaded portion in FIG. 15) on the surfaces of the light guides 7a and 7b to form a light scattering portion 20 ′. This white paint reflects light with high reflectivity, but does not transmit light, and may function as a light blocking part. That is, among the light guides 7a and 7b arranged along the one side surface 5 of the transparent substrate 4, the light scattering portion 20 ′ of the optical path changing means 11a on the light guide 7a is formed on the light guide 7b. In the case where it is provided on the optical path of the light 25 reflected by the light scattering section 20 ′ of the optical path conversion means 11b, the amount of light directed to the transparent substrate 4 is reduced by blocking the light. Therefore, by forming the light scattering portions 20 ′ on the two light guides 7a and 7b so as to be shifted from each other, the reflected light 25 enters the transparent substrate 4 without being blocked.
[0008]
The optical path changing means 11a and 11b shown in FIG. 16 are formed by a groove portion 20 ″ having a substantially triangular cross-sectional shape and a flat portion 21 adjacent to the groove portion 20 ″. The light 25 reflected by the groove 20 ″ formed in the light guide 7b travels in the light guide 7a and further travels in the transparent substrate 4. At this time, the light 25 is reflected on the optical path of the reflected light 25. When the groove 20 ″ of the light guide 7a is formed, the light 25 is refracted by the groove 20 ″ of the light guide 7a and is incident on the one side surface 5 of the transparent substrate 4 in an undesirable direction. By forming the groove portions 20 ″ of the two light guides 7a and 7b at positions shifted from each other, the reflected light 25 is not refracted by the groove portions 20 ″ of the light guide body 7a, and is thus one side surface of the transparent substrate 4. 5 is incident almost perpendicularly to 5.
[0009]
The optical path changing means 11a and 11b shown in FIG. 17 continuously form a peak portion 22 composed of two inclined surfaces having a substantially triangular cross section without providing a flat portion. Also in this case, the positions of the peaks 22 of the two light guides 7a and 7b are shifted so that the light 25 reflected by the peaks 22 of the light guide 7b is not refracted by the peaks 22 of the light guide 7a. Formed.
[0010]
18 shows two light guides 7a and 7b arranged in parallel along one side 5 of the transparent substrate 4 when viewed from one side 5 of the transparent substrate 4 on the light guides 7a and 7b. The positional relationship of the formed optical path changing means 11a and 11b is shown. The two light guides 7a and 7b are assembled so as to almost overlap in the front-rear direction, and are formed on the light scattering unit 20a (20, 20′20 ″, etc.) formed on the light guide 7a and the light guide 7b. The light scattering portions 20b (20, 20′20 ″, etc.) thus formed are provided so as to be shifted alternately. Further, the respective light scattering portions 20a and 20b (linear or belt-like) are provided perpendicular to the bottom surfaces 29 of the light guides 7a and 7b.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the adjacent interval between the optical path changing means 11a and 11b formed on the light guides 7a and 7b is narrow (250 um, 500 um, etc.). In the manufacturing process of the planar lighting device, The light scattering portion 20b (20, 20 ′, 20 ″, etc.) of the other light path changing means 11b is accurately positioned between the formed light scattering portions 20a (20, 20 ′, 20 ″, etc.) of the light path changing means 11a. Assembling with intentional shift required precise management of the positional relationship.
[0012]
In addition, when the positional relationship is not accurate during assembly, the light scattering portions 20a and 20b of the light guides 7a and 7b have a portion 30 that overlaps in the front and rear when viewed from the transparent substrate 4 side. (Refer to FIG. 19), there is a drawback that the screen brightness is reduced as compared with the case of being assembled in an accurate positional relationship. The decrease in luminance reached about ½ at the maximum decrease.
[0013]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and by taking into account the shape (linear or belt-like ) of the optical path changing means (light scattering portions) formed on each of the plurality of light guides. Provided is a planar lighting device that realizes prevention of a decrease in screen brightness caused by variations in body length or manufacturing assembly.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problems, in the invention described in claim 1, a light source unit composed of a point light source and a light guide is disposed along the side surface of the transparent substrate, and a part of the light guide is provided. In the planar illumination device in which the optical path changing means is formed, a plurality of the light source parts are arranged adjacent to each other, the optical path changing means is constituted by a large number of linear or belt-like light scattering parts, and the light source part is arranged. The light scattering portion formed in each of the adjacent light guides is provided so as to intersect when viewed from one side surface direction of the transparent substrate.
[0015]
The invention according to claim 2 is characterized in that the optical path changing means is composed of a linear or belt-like light scattering portion composed of minute uneven surfaces and a flat surface adjacent to the light scattering portion. is there.
[0016]
The invention according to claim 3 is characterized in that the optical path changing means is constituted by a light scattering portion in which a white or milky white paint is partially applied in a linear or belt shape .
[0017]
In the invention according to claim 4, the light path changing means is configured by continuously forming a light scattering portion composed of linear or belt-like grooves and a flat portion adjacent to the light scattering portion. It is a feature.
[0018]
The invention according to claim 5 is characterized in that the optical path changing means is constituted by a light scattering portion in which a linear or strip-like inclined surface having a substantially cross-sectional shape is continuously formed. According to a sixth aspect of the present invention, the optical path changing means is formed on a surface of the light guide that faces the surface facing the side surface of the transparent substrate.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a planar lighting device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, what is shown in FIG. 1 improves arrangement | positioning of the optical path conversion means 11a and 11b formed in the light guides 7a and 7b of the planar illuminating device 1 'demonstrated based on FIG. 13 as a prior art example. The configuration other than the optical path changing means 11a and 11b is the same as the conventional one. Therefore, in the following description, similar members will be described using the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0020]
As shown in the drawing, two light guides 7 a and 7 b are arranged in parallel along one side surface 5 of the transparent substrate 4. The light guides 7a and 7b are provided with optical path changing means 11a and 11b in order to uniformly radiate light from a point light source (not shown) arranged at the ends thereof to the transparent substrate 4. Each is formed. The optical path conversion means 11a and 11b are formed on one surface 9a and 9b of the light guides 7a and 7b on the side facing the one side surface 5 of the transparent substrate 4, and on one surface 10a and 10b facing each other. The optical path changing means 11a and 11b are composed of light scattering portions (linear or belt-like, the same applies hereinafter) 20a and 20b and flat portions 21 and 21 adjacent to the light scattering portion. 20b are formed at the same interval and inclined in opposite directions.
[0021]
FIG. 2 is a view of the light scattering portions 20a and 20b formed on the light guides 7a and 7b when viewed from one side 5 side of the transparent substrate 4. The light scattering portions 20a and 20b formed on the two light guides 7a and 7b are arranged so as to intersect each other. Since each light-scattering part 20a, 20b is formed in the same space | interval from the edge part of the light guides 7a, 7b, when the two light-guides 7a and 7b are exactly overlap | superposed, the light-scattering part 20a The intersecting portions 30 of 20b intersect at the respective central portions.
[0022]
FIG. 3 shows an intersecting state of the light scattering portions 20a and 20b when the two light guides 7a and 7b are assembled with the overlapping positions shifted. The position of the intersecting portion 30 between the light scattering portions 20a and 20b intersects at a position shifted from the position intersected when they are exactly overlapped (displaced upward in FIG. 3). However, even when the position of the light guide is shifted, the size of the area of the intersecting portion 30 does not change because the light scattering portions 20a and 20b are tilted in opposite directions. That is, the areas of the light scattering portions 20a and 20b seen from the one side surface 5 of the transparent substrate 4 can be kept constant even when the positions of the light guides 7a and 7b are shifted. However, since the light guides 7a and 7b intersect, the areas of the light scattering portions 20a and 20b are reduced by the area of the intersection 30.
[0023]
Here, the light scattering portions 20a and 20b formed on the two light guides 7a and 7b will be described in detail.
As shown in FIG. 4, the length obtained by adding the light scattering portion 20a (20b) and the flat portion 21 of the light path changing means 11a (11b) formed on the light guide 7a (7b) is the pitch P, and the light scattering. The width of the part 20a (20b) is W. In addition, the thickness of the light guide 7a (7b) is t, the inclination angle of the light scattering portion 20a (20b) is the inclination θ, and the inclination amount is the shift amount L. It is assumed that the two light guides used in the following description are formed in the same manner except that only the inclination directions of the light scattering portions 20a and 20b are reversed.
[0024]
Regardless of the displacement of the positions of the two light guides 7a and 7b, the following conditions (1) and (2) must be satisfied in order for the crossing area of the light scattering portions 20a and 20b to be constant. is there.
L = 0.5 × P × (2n + 1) (n = 0, 1, 2,...) (1)
θ = atan (L / t) (2)
[0025]
FIG. 5 shows a crossed state of the light scattering portions 20a and 20b when n = 0 under the above conditions.
At this time, the above equation (1) is L = 0.5P. That is, by making the amount of deviation L of the light scattering portions 20a, 20b inclined on the light guides 7a, 7b 1/2 times the pitch P, the position of the light guides 7a, 7b can be shifted. Regardless, the area of the intersection 30 between the light scattering portions 20a and 20b is constant. Thereby, the amount of light reflected from the light scattering portions 20a and 20b to the transparent substrate 4 can also be made constant, and the luminance of the screen becomes constant. FIG. 6 is an example showing a crossing state of the light scattering portions 20a and 20b when the position of the light guide is shifted from the position shown in FIG. Unlike the intersection position shown in FIG. 5, the position of the intersection 30 (black portion) between the light scattering portions 20a and 20b is located in the upper and lower portions in FIG. However, the area of the intersection 30 on each light scattering portion 20a or 20b shown in FIG. 5 and the area of the intersection 30 on each light scattering portion 20a or 20b shown in FIG. Are all the same size.
[0026]
FIG. 7 shows an intersection state of the light scattering portions 20a and 20b when n = 1 under the above conditions.
At this time, the above equation (1) is L = 1.5P. This shows a state when the shift amount L of the light scattering portions 20a and 20b on the light guides 7a and 7b is 1.5 times the pitch P. Even in this state, the size of the area of the intersecting portion 30 on each light scattering portion 20a or 20b is constant regardless of the displacement of the positions of the light guides 7a and 7b. For the same reason as described above, the screen luminance can be made constant.
[0027]
FIG. 8 shows an example of a crossing state of the light scattering portions 20a and 20b when the above conditions are not satisfied, and FIG. 9 shows an example of a state in which the positions of the light guides 7a and 7b are shifted from the state of FIG. (In this case, L = P).
As shown in the figure, when the conditions are not satisfied, the size of the area of the intersecting portion 30 on each light scattering portion 20a or 20b is different in the shift state between the light guides 7a and 7b (see FIG. 8). For example, the size of the area of each intersection 30 (two intersections) on each of the light scattering portions 20a or 20b shown in FIG. It is larger than the size of the area of two intersections).
[0028]
Incidentally, as shown in FIGS. 5, 7, and 8, as the inclination of the light scattering portions 20 a and 20 b, that is, the shift amount L increases, the light scattering portions 20 a and 20 b become longer and the intersection 30. And the area of each intersection 30 is reduced. For this reason, when the light scattering portions 20a and 20b formed on the light guides 7a and 7b cannot satisfy the above condition for some reason, each of the intersections can be increased by increasing the shift amount L. It is desirable to reduce the area of the portion 30 and to reduce the amount of the area of the intersecting portion 30 on each light scattering portion 20a or 20b that changes due to the difference in the shift state of the light guides 7a and 7b. That is, by reducing the amount of change in the area of the intersecting portion 30, it is possible to suppress changes in screen luminance due to the shift between the light guides 7a and 7b.
[0029]
Next, the form of the optical path changing means 11a and 11b formed on the light guides 7a and 7b will be described. As the optical path changing means 11a and 11b, light scattering portions 20a and 20b in which one surface of the light guides 7a and 7b is partially roughened to form minute irregularities, and a plane on which no roughening is applied. The light scattering portions 20a and 20b formed by applying a white paint, the light scattering portions 20a and 20b having a substantially triangular groove portion, and adjacent to the groove portion. What is formed with the flat part 21, and what forms continuously the peak part which consists of two inclined surfaces which become cross-sectional shape substantially triangular, without providing a flat part etc. can be raised. Then, by forming each of the light scattering portions 20a, 20b, etc. with a predetermined inclination, it is possible to suppress a change in screen luminance due to a dislocation of the light guides 7a and 7b.
It should be noted that the light guide 7a can be uniformly radiated from the light guides 7a and 7b to the one side surface 5 of the transparent substrate 4 without being affected by the distance from the point light sources 8a and 8b. The configuration of the optical path changing means 11a and 11b (light scattering portions 20a and 20b) formed on the light source 7b, for example, the interval is narrowed as the distance from the point light sources 8a and 8b increases, and the width of the light scattering portions 20a and 20b is increased. Needless to say, these are appropriately handled.
[0030]
FIG. 10 shows another embodiment of a planar illumination device in which a plurality of light guides are arranged.
As shown in the figure, the planar lighting device 1 ″ is arranged in parallel along the both side surfaces 5, 5 ′ of the transparent substrate 4 in parallel, and two light source portions 6a, 6b and 6c, 6d are arranged. The light path changing means 11a, 11b, 11c, 11d having light scattering portions 20a, 20b, 20c, 20d formed with an inclination on one surface of the respective light guides 7a, 7b, 7c, 7d. Also in this case, the area of the intersecting portion 30 of the light scattering portion viewed from the side surfaces 5 and 5 ′ is constant regardless of the misalignment of the light guides 7a and 7b and 7c and 7d. This eliminates the need for accurate light guide position management required on both side surfaces 5 and 5 ', and ensures that the amount of light emitted toward the transparent substrate 4 is constant. Therefore, variation in screen brightness can be prevented.
[0031]
【Example】
As an example, the light scattering portion 20a for each shift state of the light guides 7a and 7b when the inclination angle θ of the light scattering portions 20a and 20b formed on the two light guides 7a and 7b is changed. , 20b is calculated.
The light guides 7a and 7b have a thickness t = 1 mm. Further, the pitch P of the optical path changing means 11a and 11b is P = 0.3 mm, and the width W of the light scattering portions 20a and 20b is W = 0.087 mm.
The calculation is performed for the case where the inclination angles θ of the light scattering portions 20a and 20b are formed at 0 ° (no inclination) and 8.5 °. The state of θ = 8.5 ° corresponds to L = 0.5P in the above equation (1). If the light guides 7a and 7b are not tilted, the state in which each light scattering part 20b is arranged in the middle of the adjacent light scattering parts 20a is defined as 0%, and the light guide is determined from that state. The distance which 7a, 7b shifted | deviated is represented as ratio [%] with respect to the pitch P of the optical path conversion means 11a, 11b. In the case of θ = 8.5 °, the state where the light scattering portions 20a and 20b intersect at the central portion is defined as 0%. The areas of the light scattering portions 20a and 20b represent the area obtained by removing the intersection 30 from the area of the two light scattering portions as a ratio [%] to the area of the two light scattering portions.
[0032]
11 and 12 show the calculation results. As shown in the figure, when the inclination of the light scattering portions 20a and 20b is θ = 8.5 ° (L = 0.5P), the areas of the light scattering portions 20a and 20b are the light guides 7a and 7b. It is constant regardless of the deviation state. On the other hand, in the case of no inclination, the areas of the light scattering portions 20a and 20b change within a certain range with respect to the shift state of the light guides 7a and 7b, and the ratio at the maximum change reaches 50%. ing.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, in the planar illumination device according to the first aspect, the light path changing means formed on the light guide has a certain inclination, and the light path changing means of the adjacent light guides overlap from the transparent substrate side. Are arranged so that they intersect when viewed. With this configuration, even when the positions of the adjacent light guides are deviated for some reason, the size of the area of the intersecting portion does not change only by moving the intersecting position. Therefore, the area of the optical path changing means that can be seen from the transparent substrate side does not vary due to the deviation of the light guide, and the amount of light emitted toward the transparent substrate is also constant. As a result, the screen brightness is always constant, the quality can be stabilized, and use with lower power is possible.
[0034]
In the inventions according to claims 2 to 6 , the screen luminance can be kept constant in the optical path changing means having different forms.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical path changing unit formed on a light guide of a planar lighting device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing intersecting light scattering portions when the light guides are viewed in an overlapping manner in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing intersecting light scattering portions when the position of the light guide in FIG. 2 is shifted.
FIG. 4 is a diagram illustrating an inclination angle and an inclination amount of a light scattering portion formed in each of adjacent light guides in an optical path changing unit having the configuration of the present invention.
FIG. 5 is a view showing one form of intersecting light scattering portions in the optical path changing means having the configuration of the present invention.
6 is a view showing intersecting light scattering portions when the position of the light guide in FIG. 5 is shifted. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing one form of intersecting light scattering portions in the optical path changing means having the configuration of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing one form of intersecting light scattering portions in the optical path changing means having the configuration of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing intersecting light scattering portions when the position of the light guide in FIG. 8 is shifted.
FIG. 10 is a perspective view showing an embodiment of a planar lighting device according to the present invention.
FIG. 11 is a table showing the relationship between the deviation of the light guide and the area of the light scattering portion in the present invention.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the deviation of the light guide and the area of the light scattering portion in the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing one form of a conventional example of a planar lighting device according to the present invention.
FIG. 14 is a view showing an embodiment of an optical path changing unit formed on a conventional light guide.
FIG. 15 is a diagram showing an embodiment of an optical path changing unit formed on a conventional light guide.
FIG. 16 is a diagram showing an embodiment of an optical path changing unit formed on a conventional light guide.
FIG. 17 is a diagram showing an embodiment of an optical path changing unit formed on a conventional light guide.
FIG. 18 is a diagram showing intersecting light scattering portions when a conventional light guide is viewed in an overlapping manner.
FIG. 19 is a diagram showing intersecting light scattering portions when the position of the light guide in FIG. 18 is shifted.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar illuminating device 2 Reflective liquid crystal element 4 Transparent substrate 5 One side surface 6a, 6b Light source part 7a, 7b Light guide body 8a, 8b Point light source 11a, 11b Optical path changing means 20a, 20b Light scattering part

Claims

In the planar illumination device in which a light source unit composed of a point light source and a light guide is disposed along the side surface of the transparent substrate, and an optical path changing unit is formed on a part of the light guide.
A plurality of the light source units are arranged adjacent to each other,
The optical path changing means is composed of a large number of linear or belt-like light scattering portions,
The planar illumination, wherein the light scatterers formed on the adjacent light guides intersect each other when viewed from one side surface direction of the transparent substrate on which the light source unit is disposed. apparatus.

2. The planar illumination device according to claim 1, wherein the optical path changing means is composed of a linear or belt-like light scattering portion composed of a minute uneven surface and a flat surface adjacent to the light scattering portion. .

2. The planar illumination device according to claim 1, wherein the optical path changing means is composed of a light scattering portion in which a white or milky white paint is partially applied in a linear or belt shape.

2. The optical path changing means is configured by continuously forming a light scattering portion composed of a linear or belt-like groove and a flat portion adjacent to the light scattering portion. Planar lighting device.

2. The planar illumination device according to claim 1, wherein the optical path changing means is constituted by a light scattering portion in which linear or strip-like inclined surfaces having a substantially cross-sectional shape are formed continuously.

The planar illumination according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical path changing means is formed on a surface of the light guide opposite to a surface facing the side surface of the transparent substrate. apparatus.