JP3773818B2 - 棒状導光体及びそれを用いた線状照明装置並びにこの線状照明装置を用いた面状照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点状光源を線状光源に変換する棒状の導光体、それを用いた線状照明装置およびこの線状照明装置を用いた面状照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（ＬＥＤ）光源等の点状光源を導光体により線状光源に変換する線状照明装置としては、図１６に示すようなものが知られている。この線状照明装置は、棒状の導光体２１０の両端面部２１１、２１１に点状光源２５０、２５０が配置される。そして、導光体２１０の長手方向の一側面の出光面２１３に対向する反射面２１６に、例えばＶ字形状の溝２２５を棒状導光体２１０の長手方向に渡って複数個形成する方法が知られている。棒状導光体２１０は、出光面２１３、反射面２１６とこれら面と直交する両側面２１２、２１５との四角柱形状で構成されている。この方式では、点状光源２５０から棒状導光体２１０内に入射した光線の一部である光線２９０Ｇは、直接反射面２１６に設けられたＶ字形状溝２２５の斜面２２６に到達し、斜面２２６で反射することで出光面２１３の臨界角以下の角度で出光面２１３に到達し、出光面２１３から出射する。また、入射した光線の他の一部は出光面２１３と反射面２１６の間で臨界角以下の角度となるまで、反射を繰り返す。このような原理において、Ｖ字形状溝２２５のピッチもしくは深さの分布を適当な値とすることで出光面２１３からの出射光の光量分布を略均一にすることができ、結果的に線状の光源を得ることができる。
【０００３】
液晶表示装置の照明装置の線状光源として、点状光源と直線状の導光体から構成される光源を使用する面状照明装置が、特開２０００−１１７２３号公報に記載されている。
【０００４】
この公報に記載されている光源は、光路変換手段が形成された導光体の端部に点状光源を近接配置している。そして、この光路変換手段は、例えば、断面形状ほぼ三角形の溝部と、この溝部の間に形成される平坦部とで構成されている。一つの例の光路変換手段としては、一の溝部と隣接する溝部との間隔を一定にして、溝部の切り込み深さが、点状光源から遠ざかるにしたがって徐々に大きくなるように設定しているものが示されている。また、他の例の光路変更手段としては、上記した溝部の切り込み深さは一定にして、溝部を形成する間隔を点状光源から遠ざかるにしたがって徐々に狭くなるように形成しているものが示されている。
【０００５】
また、この公報に記載された面状照明装置は、直線状の導光体の両端部に点状光源をそれぞれ近接配置した点状光源を２個有する構成の光源を使用するものであり、透明基板の一側端面に沿って、導光体の面を対向させて配置しているものが示されている。
【０００６】
ところで、上述した構成、特に、図１６に示す構成では、棒状導光体２１０は太さが均一な長方形断面で形成されているので、反射面２１６は点状光源２５０からの入射光の光軸と平行になり、入射面２１１から入射された入射光の多くは反射面２１６に照射されない。すなわち、入射面２１１に対し直角で、しかもＶ字形状溝２２５の高さより高く入射される光２９０Ｈは、反射面２１６には到達せず入射光の光利用効率が減少するという欠点があった。
【０００７】
また、入射面２１１に対して斜めに入射される光は、出光面２１３、反射面２１６、両側面の間で反射を繰り返し、その後に反射面２１６に設けられたＶ字形状溝２２５の光源側斜面２２６に到達し、光源側斜面２２６で反射することで出光面２１３の臨界角以下の角度で出光面２１３に到達し出光面２１３から出射する。
【０００８】
図１６に示す線状照明装置を用いた面状照明装置の構成を図１７に示す。図１７に示すように、導光板２８０の一側端面側に、線状光源装置の導光体２１０の出光面２１３を近接配置する。導光体２１０は、反射機能を有するリフレクタ２７０により、導光板２８０の一側端面に保持されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１６及び図１７のように、特に棒状導光体２１０の断面形状で出光面２１３の高さＰより、側面２１２、２１５の幅Ｑの方が長い場合、断面積に対して、Ｖ字形状溝２２５の高さの占める面積が小さくなる。このため、出光面２１３、反射面２１６、側面２１２、２１５の間で反射を繰り返す光が、反射面２１６に設けられたＶ字形状溝２２５の光源側斜面２２６に到達する比率が低く、反射面２１６に到達せず入射面２１１の反対面に抜ける光線本数が増加して、入射光の光利用効率がさらに減少するという欠点があった。
【００１０】
また、最も光強度が高くなる、光源２５０から直接到達する入射面２１１に近い場所でのＶ字形状溝２２５の光源側斜面２２６への入射角と、入射面２１１から遠い場所でのＶ字形状溝２２５の光源側斜面２２６への入射角が異なるため、図１８に示すように、出光面２１３からの出射光の視野角特性が場所によって異なる。尚、図１８では、棒状導光体２１０からの出射光線の角度分布を、図中、左側入射面２１１近傍、中央および右側入射面２１１近傍の３点において模式的に示しているが、他の部分にも出射光線の角度分布は存在する。
【００１１】
このような線状光源を例えば導光板の光源として用いるためには、図１７に示すように、その補正のために出光面２１３側に拡散シート２６１やレンズシート２６２を配置せねばならず、コストの上昇や組み立て工数の増加に伴う生産性の悪化を招いていた。
【００１２】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、入射光の光利用効率の向上を図ることを目的とするものである。
【００１３】
また、本発明は、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることにより、コストの低減や組み立て工数の減少を行い、生産性の向上を図ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は、第１の点状光源から放出された光が入射される第１入光面と、前記第１入光面に対向し、第２の点状光源から放出された光が入射される第２入光面と、前記複数の入光面に直交し、前記複数の入光面に入射した光を線状光として出射する出光面と、前記出光面と対向する面と、前記複数の入光面の上辺および前記出光面の上辺を有すると共に、規則的に配列され、前記出光面の上辺との第１の点状光源側における成す角が３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第１パターン面と、前記第１パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第１の点状光源側側面と、前記第１パターン面に対向し、規則的に配列され、前記出光面の底辺との第２の点状光源側における成す角が、３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第２パターン面と、前記第２パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第２の点状光源側側面と、を備えることを特徴とする棒状導光体である。
【００１５】
請求項１によれば、点状光源からの主成分光が溝に反射し、出光面から略垂直線方向に出光面から光が出射するので、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる。
【００１６】
請求項５に係る本発明は、第１の点状光源と第２の点状光源と、前記第１の点状光源から放出された光が入射される第１入光面と、前記第２の点状光源から放出された光が入射される第２入光面と、前記第１，第２入光面に直交し、前記第１，第２入光面に入射した光を線状光として出射する出光面と、を有する棒状導光体と、を備えた線状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記複数の入光面の上辺および前記出光面の上辺を有すると共に、規則的に配列され、前記出光面の上辺との第１の点状光源側における成す角が３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第１パターン面と、前記第１パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第１の点状光源側側面と、前記第１パターン面に対向し、規則的に配列され、前記出光面の底辺との第２の点状光源側における成す角が、３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第２パターン面と、前記第２パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第２の点状光源側側面と、を備えることを特徴とする線状照明装置である。
【００１７】
請求項５によれば、更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる線状照明装置を提供し得る。
【００１８】
請求項６に係る本発明は、透光性材料からなる面状導光板の側面付近に第１、第２の点光源と棒状導光体からなる線状照明装置を近接配置した面状照明装置において、前記面状導光板は、線状照明装置の出光面から出射された光を入射する入射面と、前記入射面に８０°ないし１００°で交わり、前記入射面に入射された光を反射する反射面と、前記反射面に対向し、前記反射面から反射された光を面状光として出射する出射面とからなり、前記棒状導光体は、前記第１の点状光源から放出された光が入射される第１入光面と、前記第２の点状光源から放出された光が入射される第２入光面と、前記第１，第２入光面に直交し、前記第１，第２入光面に入射した光を線状光として出射する出光面と、を有し、前記第１，第２入光面の上辺および前記出光面の上辺を有すると共に、規則的に配列され、前記出光面の上辺との第１の点状光源側における成す角が３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第１パターン面と、前記第１パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第１の点状光源側側面と、前記第１パターン面に対向し、規則的に配列され、前記出光面の底辺との第２の点状光源側における成す角が、３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第２パターン面と、前記第２パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第２の点状光源側側面と、を備えることを特徴とする面状照明装置である。
【００１９】
請求項６によれば、点状光源からの主成分光が溝に反射し、出光面から略垂直線方向に出光面から光が出射するので、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。また、拡散シートやレンズシートが不要となるためコストの低減や組み立て工数の減少を行い、線状照明装置の生産性の向上を達成し得る。更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる面状照明装置を提供し得る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態につき図１ないし図４を参照して説明する。図１は、棒状導光体と光源の配置の構成を示す斜視図、図２は、棒状導光体と光源の配置の構成を示す上面図である。
【００２７】
まず、棒状導光体１０は四角柱形状であり、以下の６つの面を有している。
【００２８】
１．入光面１１
２．パターン面１２
３．出光面１３
４．入光面１１に対向する対向面１４
５．パターン面１２に対向する面１５
６．出光面１３に対向する面１６
例えば、棒状導光体１０の長さは６０．１ｍｍ、幅（面１３と面１６間の距離）は、２．８ｍｍ、高さ（面１２と面１５間の距離）は１ｍｍである。
【００２９】
パターン面１２とパターン面１２に対向する面１５との間の距離（棒状導光体１０の高さ）は、パターン面１２の幅（棒状導光体１０の幅）より狭い。
【００３０】
棒状導光体１０の一方の端面部である入光面１１近傍には、例えば、ＬＥＤチップ等の点状光源５０が配置されている。
【００３１】
溝２１のパターンを有するパターン面１２は、棒状導光体１０の長手方向の出光面１３と略直交して設けられている。パターン面１２は、入光面１１の一辺と出光面１３の一辺とが連接した面（入光面１１の一辺と出光面１３の一辺とを有する面）である。パターン面１２には、複数の溝２１が規則的に配列されている。
【００３２】
例えば、溝２１の数は１０６本程度、ピッチは０．５ｍｍ、幅は０．０５ｍｍ、長さは３．９６ｍｍ、深さは０．０５ｍｍである。
【００３３】
溝２１と出光面１３の一辺との点光源５０側における成す角αがそれぞれ同じ値となるように、前記溝２１が長手方向に渡って複数個形成されている。
【００３４】
溝２１と出光面１３の一辺との点光源５０側における成す角αは、棒状導光体１０の長手方向と平行である点状光源５０からの主成分光が溝２１の光源側側面２２で反射して、出光面１３に対して略垂直線方向に出光面１３から出射するように、略４５°に形成されている。
【００３５】
ここで、略４５°とは、３５°ないし５５°である。そして、望ましくは、４０°ないし５０°であり、より望ましくは４５°である。略垂直、略直交における角度は、８０°ないし１００°である。そして、望ましくは、その角度は８５°ないし９５°であり、より望ましくは９０°である。
【００３６】
この構成によれば、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、棒状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。
【００３７】
また、溝２１は、隣り合う溝２１同士が少なくとも長手方向で連続するか又は一部が重なるようなピッチで配置されている。すなわち、隣り合う溝２１同士は、棒状導光体１０の幅方向から見ると、上流側の溝２１の出光面１３側の端部と、下流側の溝２１の面１５側の端部が連続するか又は一部が重なるようにそのピッチが決められている。
【００３８】
この構成によれば、入射光の光利用効率の更なる向上を図ることができる。なお、隣り合う溝２１同士の重なる部分を多くすると、入射面１１の反対面に抜ける光線本数がより少なくなり、光の利用効率を向上させることができる。しかし、隣り合う溝２１同士の重なる部分を多くすると、ピッチは狭くなるので、加工性は低下する。
【００３９】
図３Ａないし図３Ｄは、本発明による溝の図２で示したＡ−Ａ方向から見た断面形状の変形例を示す詳細拡大図である。この溝のバリエーションは、第１の実施の形態に限らず、他の実施の形態にも適用できる。
【００４０】
図３Ａでは、溝２１Ａの断面形状が矩形であり、光源側側面２２が棒状導光体１０のパターン面１２に対し略９０°である。
【００４１】
図３Ｂでは、溝２１Ｂの断面形状がＵ字形状である。光源側側面２２は、棒状導光体１０のパターン面１２に対し、略９０°の平面と、断面形状が半円である曲面とを有している。
【００４２】
図３Ｃでは、溝２１Ｃの断面形状が直角三角形であり、光源側側面２２が棒状導光体１０のパターン面１２に対し略９０°である。
【００４３】
図３Ｄでは、溝２１Ｄの断面形状が逆台形であり、光源側側面２２Ｄが棒状導光体１０のパターン面１２に対し９０°より大きい鈍角である。溝２１Ｄの断面形状を逆台形とすることにより、金型による成形が容易となる。
【００４４】
図３Ａないし図３Ｃのように、溝２１Ａないし溝２１Ｃの光源側側面２２と棒状導光体１０のパターンを有するパターン面１２との成す角θは略９０°（８０°ないし１００°）が望ましく、金型による成形を考慮すると、より望ましくは、９０°＜θ≦９５°である。また、図３Ｄの鈍角θは、光源側側面２２Ｄからの反射光を効率よく図示しない出光面１３から出射するために、９５°＜θ≦１０５°が望ましい。
【００４５】
図４は、本発明の第１の実施の形態による動作原理を示す模式図である。この図４を用いて、この発明の第１の実施の形態につき、さらに説明する。
【００４６】
点状光源５０から出射した光線９０は、棒状導光体１０の入光面１１を通過し、出光面１３に対して略４５°に傾斜した光源側側面２２で反射して約９０°方向転換されて、出光面１３から出射する。実際には、点状光源５０から直接溝２１の光源側側面２２に到達する光線はわずかで、その殆どは、パターン面１２の非溝部と対向する面（図１の面１５参照）間で反射を繰り返し、溝２１の光源側側面２２に到達する。
【００４７】
ただし、棒状導光体１０の溝２１が形成されたパターン面１２とその対向する面との間の距離がパターン面１２の幅より狭いため、入光面１１から直接入光面１１の図示しない対向面１４に抜ける光線本数が少なくなり、光利用効率を増すことができる。
【００４８】
図１５は、本発明による棒状導光体からの出射光線の角度分布の測定結果を示した模式図である。図１５では、棒状導光体１０からの出射光線の角度分布を、入光面１１近傍、中央および対向面１４近傍の３点において模式的に示しているが、他の部分にも出射光線の角度分布は存在する。
【００４９】
本発明によれば、棒状導光体１０からの出射光線の角度分布は場所に依らず略一定で、出光面１３の垂直線方向に略対称である。
＜第１の実施の形態のバリエーション＞
以下、本発明の第１の実施の形態における光量分布を制御する手段のバリエーションにつき図９ないし図１２を参照して説明する。
【００５０】
第１の実施の形態では、溝２１のピッチを等間隔に設定している。
【００５１】
一方、図９のバリエーションでは、線状導光体１０の溝２１のピッチＰを点光源５０から離れるにしたがって、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・・、Ｐｎというように徐々に狭くしている。
【００５２】
例えば、溝２１のピッチＰ１は０．５ｍｍ、ピッチＰ２は０．４９ｍｍ、ピッチＰ３は０．４８ｍｍ、ピッチＰｎは０．１４ｍｍ、溝の数ｎは１５０本（１０６本以上）である。
【００５３】
次に、図１０のバリエーションでは、線状導光体１０の溝２１の幅Ｗを点光源５０から離れるにしたがって、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、・・・・、Ｗｎというように徐々に大きくしている。溝２１は、点光源５０から離れるにしたがって、溝２１Ｗ１、溝２１Ｗ２、溝２１Ｗ３、・・・・、溝２１Ｗｎというように徐々に大きくなる。
【００５４】
例えば、溝２１の幅Ｗ１は０．０１４０ｍｍ、幅Ｗ２は０．０１４２ｍｍ、幅Ｗ３は０．０１４４ｍｍ、幅Ｗｎは０．０５００ｍｍ、溝の数ｎは１０６本程度である。
【００５５】
この場合の溝２１の断面形状は、Ｖ字形状が好ましい。
【００５６】
また、図１１のバリエーションでは、線状導光体１０の溝２１の長さＮを点光源５０から離れるにしたがって、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、・・・・、Ｎｎというように徐々に長くしている。溝２１は、点光源５０から離れるにしたがって、溝２１Ｎ１、溝２１Ｎ２、溝２１Ｎ３、・・・・、溝２１Ｎｎというように徐々に長くなる。
【００５７】
例えば、溝２１の長さＮ１は１．１０９ｍｍ、長さＮ２は１．１２５ｍｍ、長さＮ３は１．１４０ｍｍ、長さＮｎは３．９６０ｍｍ、溝の数ｎは１０６本程度である。
【００５８】
続いて、図１２のバリエーションでは、線状導光体１０の溝２１の深さＦを点光源５０から離れるにしたがって、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・・、Ｆｎというように徐々に深くしている。溝２１は、点光源５０から離れるにしたがって、溝２１Ｆ１、溝２１Ｆ２、溝２１Ｆ３、・・・・、溝２１Ｆｎというように徐々に深くなる。
【００５９】
例えば、溝２１の深さＦ１は０．０１４０ｍｍ、深さＦ２は０．０１４２ｍｍ、深さＦ３は０．０１４４ｍｍ、深さＦｎは０．０５０ｍｍ、溝の数ｎは１０６本程度である。
【００６０】
このように光量分布を制御するための手段として、１）溝２１のピッチを変える、２）特にＶ字状溝断面の場合、溝幅を変える、３）溝の長さを変える、４）溝の深さを変える、等が考えられ、若しくはこれらを組み合わせることができる。
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態につき図５および図６を参照して説明する。
【００６１】
図５は、棒状導光体の両側の端面部に点状光源をそれぞれ配置し、棒状導光体の両面に溝を形成した構成を示す上面図である。
【００６２】
図６は、本発明の第２の実施の形態による両面に溝を形成した棒状導光体単体での斜視図である。
【００６３】
この棒状導光体１０は以下の６つの面を有している。
【００６４】
１．第１入光面として機能する第１端面部１７
２．第１パターン面１２
３．出光面１３
４．第１端面部１７に対向し、第２入光面として機能する第２端面部１８
５．第１パターン面１２に対向する第２パターン面１９
６．出光面１３に対向する面１６
棒状導光体１０の一方の第１端面部１７近傍には、第１点状光源５０Ｌが配置され、棒状導光体１０の他方の第２端面部１８近傍には、第２点状光源５０Ｒが配置されている。
【００６５】
第１パターン面１２は、棒状導光体１０の長手方向の出光面１３と略直交して設けられている。第１パターン面１２は、第１端面部１７の上辺と出光面１３の上辺とを有する面（第１端面部１７の上辺と出光面１３の上辺とが連接した面）である。第１パターン面１２には、複数の第１溝２１Ｌが規則的に配置されている。出光面１３の上辺との第１点状光源５０Ｌ側における成す角αが、α≒４５°となるように第１溝２１Ｌが複数個形成されている。第１溝２１Ｌは第１光源側側面２２Ｌを有しており、第１点状光源５０Ｌからの光線を出光面１３側に反射する。
【００６６】
また、第１パターン面１２に対向する第２パターン面１９にも、出光面１３の下辺との第２点状光源５０Ｒ側における成す角αが、α≒４５°となるように第２溝２１Ｒが複数個形成されている。第２溝２１Ｒは第２光源側側面２２Ｒを有しており、第２点状光源５０Ｒからの光線を出光面１３側に反射する。
【００６７】
このように、第１パターン面１２と第２パターン面１９の両面に溝２１が複数形成されている。溝２１の傾斜方向は、棒状導光体１０の左右に配置された点状光源５０からの光線を出光面１３に出射するために、第１パターン面１２と第２パターン面１９とでは、逆向きに配置するのが望ましい。
【００６８】
この構成によれば、出光面１３から出射される出射光を更に、高輝度とすることができる。
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態につき図７を参照して説明する。
【００６９】
図７は、第２の実施の形態である図５の棒状導光体の出光面に対向する面にＶ字形状溝を追加した構成図である。
【００７０】
棒状導光体１０の出光面１３に対向する面に、Ｖ字形状溝２５が棒状導光体１０の長手方向に渡って複数個形成されている。直角二等辺三角形の直角を有する二辺の角度関係がＶ字形状として望ましい。Ｖ字形状溝２５は、第１光源側斜面２５Ｌと第２光源側斜面２５Ｒとを有している。第１光源側斜面２５Ｌは第１点状光源５０Ｌからの光線を出光面１３側に反射させ、第２光源側傾斜面２５Ｒは第２点状光源５０Ｒからの光線を出光面１３側に反射させる。
【００７１】
この構成によれば、入射光の光利用効率の完全なる向上を図ることができる。
＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態につき図８を参照して説明する。
【００７２】
図８は、第１の実施の形態の棒状導光体の両面に溝を形成した構成図である。
【００７３】
棒状導光体１０の上パターン面１２には、出光面１３の上辺との点状光源５０側における成す角がα≒４５°となるように第３溝２１Ｕが複数個形成されている。第３溝２１Ｕは光源側第３側面２２Ｕを有しており、点状光源５０からの光線を出光面１３側に反射する。
【００７４】
また、上パターン面１２に対向する下パターン面１９にも、出光面１３の下辺との点状光源５０側における成す角αが、α≒４５°となるように第４溝２１Ｓが複数個形成されている。第４溝２１Ｓは光源側第４側面２２Ｓを有しており、点状光源５０からの光線を出光面１３側に反射する。
【００７５】
第３溝２１Ｕと第４溝２１Ｓの傾斜方向は、同一の点状光源５０からの光線を出光面１３に出射するので、同一方向に配置するのが望ましい。
【００７６】
このように点状光源５０を棒状導光体１０の一方の端面部１１のみに配置する場合であっても、棒状導光体１０の長手方向の出光面１３と略直交する上パターン面１２および、もう一方の下パターン面１９の両方に溝２１を形成することにより、第１の実施の形態に対して更に光利用効率を増すことができる。
＜第２の実施の形態における面状照明装置＞
以下、本発明の第２の実施の形態における線状照明装置を用いた面状照明装置につき図１３および図１４を参照して説明する。この図１３および図１４に示した面状照明装置では、第２の実施の形態の線状照明装置を用いたが、他の実施の形態にも適用できる。
【００７７】
図１３は、第２の実施の形態による両面に溝を形成した棒状導光体をバックライトまたはフロントライトの線状光源として使用した面状照明装置の構成図である。
【００７８】
図１４は、図１３の面状照明装置における中心線断面図を示す構成図である。
【００７９】
線状光源としての光源ユニットである線状照明装置１００は、第１点状光源５０Ｌと第２点状光源５０Ｒ（図示せず）と棒状導光体１０と反射機能のあるリフレクタ７０とで構成される。
【００８０】
面状光源としての面状照明装置１５０は、線状照明装置１００と線状光源を面状光源に変換する面状導光板８０とで構成される。
【００８１】
面状導光板８０は、線状照明装置１００を構成する棒状導光体１０の出光面１３に対向するように配置され、線状照明装置１００のリフレクタ７０により保持される。面状導光板８０は、線状照明装置１００の出光面１３から出射された光を入射する入射面８１と、入射面８１に直交し、入射面８１に入射された光を反射する反射面８２と、反射面８２に対向し、反射面８２から反射された光を面状光として出射する出射面８３とを有する。
【００８２】
尚、図１３において、第１光源側側面２２Ｌは確認できるが、図１３が第１点状光源５０Ｌ側から見たものであるため、第２光源側側面２２Ｒは視認することができない。
【００８３】
本発明では、拡散シートやレンズシートが不要となるためコストの低減や組み立て工数の減少を行い、線状照明装置の生産性の向上を達し得る。
【００８４】
これらの実施の形態では、いずれの図も理解を容易にするために模式的に書かれ実際の寸法および縮尺割合とは異なっている部分がある。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る本発明の棒状導光体では、点状光源からの主成分光が溝に反射し、出光面から略垂直線方向に出光面から光が出射する結果、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる。
【００８６】
請求項５に係る本発明の線状照明装置では、上記効果に加え、更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる線状照明装置を提供し得る。
【００８７】
請求項６に係る本発明の面状照明装置では、点状光源からの主成分光が溝に反射し、出光面から略垂直線方向に出光面から光が出射するので、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。また、拡散シートやレンズシートが不要となるためコストの低減や組み立て工数の減少を行い、線状照明装置の生産性の向上を達成し得る。更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる面状照明装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による棒状導光体と光源の配置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による棒状導光体と光源の配置の構成を示す上面図である。
【図３】図３Ａないし図３Ｄは、本発明による溝の図２中Ａ−Ａ方向から見た断面形状の例を示す拡大説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による動作原理を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による棒状導光体の両側の端面部に点状光源を夫々配置し、棒状導光体の両面に溝を形成した構成を示す上面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による棒状導光体単体での斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態であり、第２の実施の形態である図５の棒状導光体の出光面に対向する面にＶ字形状溝を追加した構成図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態による棒状導光体の片側の端面部に点状光源を配置し、棒状導光体の両面に溝を形成した構成図である。
【図９】本発明による線状導光体の溝のピッチを点光源から離れるにしたがって徐々に狭くした構成図である。
【図１０】本発明による線状導光体の溝の幅を点光源から離れるにしたがって徐々に大きくした構成図である。
【図１１】本発明による線状導光体の溝の長さを点光源から離れるにしたがって徐々に長くした構成図である。
【図１２】本発明による線状導光体の溝の深さを点光源から離れるにしたがって徐々に深くした構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態による両面に溝を形成した棒状導光体をバックライトまたはフロントライトの光源として使用した面状照明装置の構成図である。
【図１４】本発明による図１３の面状照明装置における中心線断面図を示す構成図である。
【図１５】本発明による棒状導光体からの出射光線の角度分布を示した模式図である。
【図１６】従来の棒状導光体の構成を示す模式図である。
【図１７】従来の面状照明装置における中心線断面の構成を示す模式図である。
【図１８】従来の棒状導光体からの出射光線の角度分布を示した模式図である。
【符号の説明】
１０ 棒状導光体
１１ 入光面
１２ パターン面
１３ 出光面
１４ 対向面
１７、１８ 端面部
２１ 溝
２２ 溝の光源側側面
２５ Ｖ字形状溝
５０ 点状光源
７０ リフレクタ
８０ 面状導光板
８１ 面状導光板の入射面
８２ 面状導光板の反射面
８３ 面状導光板の出射面
９０ 光線
１００ 線状照明装置
１５０ 面状照明装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、点状光源を線状光源に変換する棒状の導光体、それを用いた線状照明装置およびこの線状照明装置を用いた面状照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（ＬＥＤ）光源等の点状光源を導光体により線状光源に変換する線状照明装置としては、図１６に示すようなものが知られている。この線状照明装置は、棒状の導光体２１０の両端面部２１１、２１１に点状光源２５０、２５０が配置される。そして、導光体２１０の長手方向の一側面の出光面２１３に対向する反射面２１６に、例えばＶ字形状の溝２２５を棒状導光体２１０の長手方向に渡って複数個形成する方法が知られている。棒状導光体２１０は、出光面２１３、反射面２１６とこれら面と直交する両側面２１２、２１５との四角柱形状で構成されている。この方式では、点状光源２５０から棒状導光体２１０内に入射した光線の一部である光線２９０Ｇは、直接反射面２１６に設けられたＶ字形状溝２２５の斜面２２６に到達し、斜面２２６で反射することで出光面２１３の臨界角以下の角度で出光面２１３に到達し、出光面２１３から出射する。また、入射した光線の他の一部は出光面２１３と反射面２１６の間で臨界角以下の角度となるまで、反射を繰り返す。このような原理において、Ｖ字形状溝２２５のピッチもしくは深さの分布を適当な値とすることで出光面２１３からの出射光の光量分布を略均一にすることができ、結果的に線状の光源を得ることができる。
【０００３】
液晶表示装置の照明装置の線状光源として、点状光源と直線状の導光体から構成される光源を使用する面状照明装置が、特開２０００−１１７２３号公報に記載されている。
【０００４】
この公報に記載されている光源は、光路変換手段が形成された導光体の端部に点状光源を近接配置している。そして、この光路変換手段は、例えば、断面形状ほぼ三角形の溝部と、この溝部の間に形成される平坦部とで構成されている。一つの例の光路変換手段としては、一の溝部と隣接する溝部との間隔を一定にして、溝部の切り込み深さが、点状光源から遠ざかるにしたがって徐々に大きくなるように設定しているものが示されている。また、他の例の光路変更手段としては、上記した溝部の切り込み深さは一定にして、溝部を形成する間隔を点状光源から遠ざかるにしたがって徐々に狭くなるように形成しているものが示されている。
【０００５】
また、この公報に記載された面状照明装置は、直線状の導光体の両端部に点状光源をそれぞれ近接配置した点状光源を２個有する構成の光源を使用するものであり、透明基板の一側端面に沿って、導光体の面を対向させて配置しているものが示されている。
【０００６】
ところで、上述した構成、特に、図１６に示す構成では、棒状導光体２１０は太さが均一な長方形断面で形成されているので、反射面２１６は点状光源２５０からの入射光の光軸と平行になり、入射面２１１から入射された入射光の多くは反射面２１６に照射されない。すなわち、入射面２１１に対し直角で、しかもＶ字形状溝２２５の高さより高く入射される光２９０Ｈは、反射面２１６には到達せず入射光の光利用効率が減少するという欠点があった。
【０００７】
また、入射面２１１に対して斜めに入射される光は、出光面２１３、反射面２１６、両側面の間で反射を繰り返し、その後に反射面２１６に設けられたＶ字形状溝２２５の光源側斜面２２６に到達し、光源側斜面２２６で反射することで出光面２１３の臨界角以下の角度で出光面２１３に到達し出光面２１３から出射する。
【０００８】
図１６に示す線状照明装置を用いた面状照明装置の構成を図１７に示す。図１７に示すように、導光板２８０の一側端面側に、線状光源装置の導光体２１０の出光面２１３を近接配置する。導光体２１０は、反射機能を有するリフレクタ２７０により、導光板２８０の一側端面に保持されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１６及び図１７のように、特に棒状導光体２１０の断面形状で出光面２１３の高さＰより、側面２１２、２１５の幅Ｑの方が長い場合、断面積に対して、Ｖ字形状溝２２５の高さの占める面積が小さくなる。このため、出光面２１３、反射面２１６、側面２１２、２１５の間で反射を繰り返す光が、反射面２１６に設けられたＶ字形状溝２２５の光源側斜面２２６に到達する比率が低く、反射面２１６に到達せず入射面２１１の反対面に抜ける光線本数が増加して、入射光の光利用効率がさらに減少するという欠点があった。
【００１０】
また、最も光強度が高くなる、光源２５０から直接到達する入射面２１１に近い場所でのＶ字形状溝２２５の光源側斜面２２６への入射角と、入射面２１１から遠い場所でのＶ字形状溝２２５の光源側斜面２２６への入射角が異なるため、図１８に示すように、出光面２１３からの出射光の視野角特性が場所によって異なる。尚、図１８では、棒状導光体２１０からの出射光線の角度分布を、図中、左側入射面２１１近傍、中央および右側入射面２１１近傍の３点において模式的に示しているが、他の部分にも出射光線の角度分布は存在する。
【００１１】
このような線状光源を例えば導光板の光源として用いるためには、図１７に示すように、その補正のために出光面２１３側に拡散シート２６１やレンズシート２６２を配置せねばならず、コストの上昇や組み立て工数の増加に伴う生産性の悪化を招いていた。
【００１２】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、入射光の光利用効率の向上を図ることを目的とするものである。
【００１３】
また、本発明は、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることにより、コストの低減や組み立て工数の減少を行い、生産性の向上を図ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は、第１の点状光源から放出された光が入射される第１入光面と、前記第１入光面に対向し、第２の点状光源から放出された光が入射される第２入光面と、前記複数の入光面に直交し、前記複数の入光面に入射した光を線状光として出射する出光面と、前記出光面と対向する面と、前記複数の入光面の上辺および前記出光面の上辺を有すると共に、規則的に配列され、前記出光面の上辺との第１の点状光源側における成す角が３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第１パターン面と、前記第１パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第１の点状光源側側面と、前記第１パターン面に対向し、規則的に配列され、前記出光面の底辺との第２の点状光源側における成す角が、３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第２パターン面と、前記第２パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第２の点状光源側側面と、を備えることを特徴とする棒状導光体である。
【００１５】
請求項１によれば、点状光源からの主成分光が溝に反射し、出光面から略垂直線方向に出光面から光が出射するので、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる。
【００１６】
請求項５に係る本発明は、第１の点状光源と第２の点状光源と、前記第１の点状光源から放出された光が入射される第１入光面と、前記第２の点状光源から放出された光が入射される第２入光面と、前記第１，第２入光面に直交し、前記第１，第２入光面に入射した光を線状光として出射する出光面と、を有する棒状導光体と、を備えた線状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記複数の入光面の上辺および前記出光面の上辺を有すると共に、規則的に配列され、前記出光面の上辺との第１の点状光源側における成す角が３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第１パターン面と、前記第１パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第１の点状光源側側面と、前記第１パターン面に対向し、規則的に配列され、前記出光面の底辺との第２の点状光源側における成す角が、３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第２パターン面と、前記第２パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第２の点状光源側側面と、を備えることを特徴とする線状照明装置である。
【００１７】
請求項５によれば、更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる線状照明装置を提供し得る。
【００１８】
請求項６に係る本発明は、透光性材料からなる面状導光板の側面付近に第１、第２の点光源と棒状導光体からなる線状照明装置を近接配置した面状照明装置において、前記面状導光板は、線状照明装置の出光面から出射された光を入射する入射面と、前記入射面に８０°ないし１００°で交わり、前記入射面に入射された光を反射する反射面と、前記反射面に対向し、前記反射面から反射された光を面状光として出射する出射面とからなり、前記棒状導光体は、前記第１の点状光源から放出された光が入射される第１入光面と、前記第２の点状光源から放出された光が入射される第２入光面と、前記第１，第２入光面に直交し、前記第１，第２入光面に入射した光を線状光として出射する出光面と、を有し、前記第１，第２入光面の上辺および前記出光面の上辺を有すると共に、規則的に配列され、前記出光面の上辺との第１の点状光源側における成す角が３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第１パターン面と、前記第１パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第１の点状光源側側面と、前記第１パターン面に対向し、規則的に配列され、前記出光面の底辺との第２の点状光源側における成す角が、３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第２パターン面と、前記第２パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第２の点状光源側側面と、を備えることを特徴とする面状照明装置である。
【００１９】
請求項６によれば、点状光源からの主成分光が溝に反射し、出光面から略垂直線方向に出光面から光が出射するので、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。また、拡散シートやレンズシートが不要となるためコストの低減や組み立て工数の減少を行い、線状照明装置の生産性の向上を達成し得る。更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる面状照明装置を提供し得る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態につき図１ないし図４を参照して説明する。図１は、棒状導光体と光源の配置の構成を示す斜視図、図２は、棒状導光体と光源の配置の構成を示す上面図である。
【００２７】
まず、棒状導光体１０は四角柱形状であり、以下の６つの面を有している。
【００２８】
１．入光面１１
２．パターン面１２
３．出光面１３
４．入光面１１に対向する対向面１４
５．パターン面１２に対向する面１５
６．出光面１３に対向する面１６
例えば、棒状導光体１０の長さは６０．１ｍｍ、幅（面１３と面１６間の距離）は、２．８ｍｍ、高さ（面１２と面１５間の距離）は１ｍｍである。
【００２９】
パターン面１２とパターン面１２に対向する面１５との間の距離（棒状導光体１０の高さ）は、パターン面１２の幅（棒状導光体１０の幅）より狭い。
【００３０】
棒状導光体１０の一方の端面部である入光面１１近傍には、例えば、ＬＥＤチップ等の点状光源５０が配置されている。
【００３１】
溝２１のパターンを有するパターン面１２は、棒状導光体１０の長手方向の出光面１３と略直交して設けられている。パターン面１２は、入光面１１の一辺と出光面１３の一辺とが連接した面（入光面１１の一辺と出光面１３の一辺とを有する面）である。パターン面１２には、複数の溝２１が規則的に配列されている。
【００３２】
例えば、溝２１の数は１０６本程度、ピッチは０．５ｍｍ、幅は０．０５ｍｍ、長さは３．９６ｍｍ、深さは０．０５ｍｍである。
【００３３】
溝２１と出光面１３の一辺との点光源５０側における成す角αがそれぞれ同じ値となるように、前記溝２１が長手方向に渡って複数個形成されている。
【００３４】
溝２１と出光面１３の一辺との点光源５０側における成す角αは、棒状導光体１０の長手方向と平行である点状光源５０からの主成分光が溝２１の光源側側面２２で反射して、出光面１３に対して略垂直線方向に出光面１３から出射するように、略４５°に形成されている。
【００３５】
ここで、略４５°とは、３５°ないし５５°である。そして、望ましくは、４０°ないし５０°であり、より望ましくは４５°である。略垂直、略直交における角度は、８０°ないし１００°である。そして、望ましくは、その角度は８５°ないし９５°であり、より望ましくは９０°である。
【００３６】
この構成によれば、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、棒状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。
【００３７】
また、溝２１は、隣り合う溝２１同士が少なくとも長手方向で連続するか又は一部が重なるようなピッチで配置されている。すなわち、隣り合う溝２１同士は、棒状導光体１０の幅方向から見ると、上流側の溝２１の出光面１３側の端部と、下流側の溝２１の面１５側の端部が連続するか又は一部が重なるようにそのピッチが決められている。
【００３８】
この構成によれば、入射光の光利用効率の更なる向上を図ることができる。なお、隣り合う溝２１同士の重なる部分を多くすると、入射面１１の反対面に抜ける光線本数がより少なくなり、光の利用効率を向上させることができる。しかし、隣り合う溝２１同士の重なる部分を多くすると、ピッチは狭くなるので、加工性は低下する。
【００３９】
図３Ａないし図３Ｄは、本発明による溝の図２で示したＡ−Ａ方向から見た断面形状の変形例を示す詳細拡大図である。この溝のバリエーションは、第１の実施の形態に限らず、他の実施の形態にも適用できる。
【００４０】
図３Ａでは、溝２１Ａの断面形状が矩形であり、光源側側面２２が棒状導光体１０のパターン面１２に対し略９０°である。
【００４１】
図３Ｂでは、溝２１Ｂの断面形状がＵ字形状である。光源側側面２２は、棒状導光体１０のパターン面１２に対し、略９０°の平面と、断面形状が半円である曲面とを有している。
【００４２】
図３Ｃでは、溝２１Ｃの断面形状が直角三角形であり、光源側側面２２が棒状導光体１０のパターン面１２に対し略９０°である。
【００４３】
図３Ｄでは、溝２１Ｄの断面形状が逆台形であり、光源側側面２２Ｄが棒状導光体１０のパターン面１２に対し９０°より大きい鈍角である。溝２１Ｄの断面形状を逆台形とすることにより、金型による成形が容易となる。
【００４４】
図３Ａないし図３Ｃのように、溝２１Ａないし溝２１Ｃの光源側側面２２と棒状導光体１０のパターンを有するパターン面１２との成す角θは略９０°（８０°ないし１００°）が望ましく、金型による成形を考慮すると、より望ましくは、９０°＜θ≦９５°である。また、図３Ｄの鈍角θは、光源側側面２２Ｄからの反射光を効率よく図示しない出光面１３から出射するために、９５°＜θ≦１０５°が望ましい。
【００４５】
図４は、本発明の第１の実施の形態による動作原理を示す模式図である。この図４を用いて、この発明の第１の実施の形態につき、さらに説明する。
【００４６】
点状光源５０から出射した光線９０は、棒状導光体１０の入光面１１を通過し、出光面１３に対して略４５°に傾斜した光源側側面２２で反射して約９０°方向転換されて、出光面１３から出射する。実際には、点状光源５０から直接溝２１の光源側側面２２に到達する光線はわずかで、その殆どは、パターン面１２の非溝部と対向する面（図１の面１５参照）間で反射を繰り返し、溝２１の光源側側面２２に到達する。
【００４７】
ただし、棒状導光体１０の溝２１が形成されたパターン面１２とその対向する面との間の距離がパターン面１２の幅より狭いため、入光面１１から直接入光面１１の図示しない対向面１４に抜ける光線本数が少なくなり、光利用効率を増すことができる。
【００４８】
図１５は、本発明による棒状導光体からの出射光線の角度分布の測定結果を示した模式図である。図１５では、棒状導光体１０からの出射光線の角度分布を、入光面１１近傍、中央および対向面１４近傍の３点において模式的に示しているが、他の部分にも出射光線の角度分布は存在する。
【００４９】
本発明によれば、棒状導光体１０からの出射光線の角度分布は場所に依らず略一定で、出光面１３の垂直線方向に略対称である。
＜第１の実施の形態のバリエーション＞
以下、本発明の第１の実施の形態における光量分布を制御する手段のバリエーションにつき図９ないし図１２を参照して説明する。
【００５０】
第１の実施の形態では、溝２１のピッチを等間隔に設定している。
【００５１】
一方、図９のバリエーションでは、線状導光体１０の溝２１のピッチＰを点光源５０から離れるにしたがって、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・・、Ｐｎというように徐々に狭くしている。
【００５２】
例えば、溝２１のピッチＰ１は０．５ｍｍ、ピッチＰ２は０．４９ｍｍ、ピッチＰ３は０．４８ｍｍ、ピッチＰｎは０．１４ｍｍ、溝の数ｎは１５０本（１０６本以上）である。
【００５３】
次に、図１０のバリエーションでは、線状導光体１０の溝２１の幅Ｗを点光源５０から離れるにしたがって、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、・・・・、Ｗｎというように徐々に大きくしている。溝２１は、点光源５０から離れるにしたがって、溝２１Ｗ１、溝２１Ｗ２、溝２１Ｗ３、・・・・、溝２１Ｗｎというように徐々に大きくなる。
【００５４】
例えば、溝２１の幅Ｗ１は０．０１４０ｍｍ、幅Ｗ２は０．０１４２ｍｍ、幅Ｗ３は０．０１４４ｍｍ、幅Ｗｎは０．０５００ｍｍ、溝の数ｎは１０６本程度である。
【００５５】
この場合の溝２１の断面形状は、Ｖ字形状が好ましい。
【００５６】
また、図１１のバリエーションでは、線状導光体１０の溝２１の長さＮを点光源５０から離れるにしたがって、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、・・・・、Ｎｎというように徐々に長くしている。溝２１は、点光源５０から離れるにしたがって、溝２１Ｎ１、溝２１Ｎ２、溝２１Ｎ３、・・・・、溝２１Ｎｎというように徐々に長くなる。
【００５７】
例えば、溝２１の長さＮ１は１．１０９ｍｍ、長さＮ２は１．１２５ｍｍ、長さＮ３は１．１４０ｍｍ、長さＮｎは３．９６０ｍｍ、溝の数ｎは１０６本程度である。
【００５８】
続いて、図１２のバリエーションでは、線状導光体１０の溝２１の深さＦを点光源５０から離れるにしたがって、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・・、Ｆｎというように徐々に深くしている。溝２１は、点光源５０から離れるにしたがって、溝２１Ｆ１、溝２１Ｆ２、溝２１Ｆ３、・・・・、溝２１Ｆｎというように徐々に深くなる。
【００５９】
例えば、溝２１の深さＦ１は０．０１４０ｍｍ、深さＦ２は０．０１４２ｍｍ、深さＦ３は０．０１４４ｍｍ、深さＦｎは０．０５０ｍｍ、溝の数ｎは１０６本程度である。
【００６０】
このように光量分布を制御するための手段として、１）溝２１のピッチを変える、２）特にＶ字状溝断面の場合、溝幅を変える、３）溝の長さを変える、４）溝の深さを変える、等が考えられ、若しくはこれらを組み合わせることができる。
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態につき図５および図６を参照して説明する。
【００６１】
図５は、棒状導光体の両側の端面部に点状光源をそれぞれ配置し、棒状導光体の両面に溝を形成した構成を示す上面図である。
【００６２】
図６は、本発明の第２の実施の形態による両面に溝を形成した棒状導光体単体での斜視図である。
【００６３】
この棒状導光体１０は以下の６つの面を有している。
【００６４】
１．第１入光面として機能する第１端面部１７
２．第１パターン面１２
３．出光面１３
４．第１端面部１７に対向し、第２入光面として機能する第２端面部１８
５．第１パターン面１２に対向する第２パターン面１９
６．出光面１３に対向する面１６
棒状導光体１０の一方の第１端面部１７近傍には、第１点状光源５０Ｌが配置され、棒状導光体１０の他方の第２端面部１８近傍には、第２点状光源５０Ｒが配置されている。
【００６５】
第１パターン面１２は、棒状導光体１０の長手方向の出光面１３と略直交して設けられている。第１パターン面１２は、第１端面部１７の上辺と出光面１３の上辺とを有する面（第１端面部１７の上辺と出光面１３の上辺とが連接した面）である。第１パターン面１２には、複数の第１溝２１Ｌが規則的に配置されている。出光面１３の上辺との第１点状光源５０Ｌ側における成す角αが、α≒４５°となるように第１溝２１Ｌが複数個形成されている。第１溝２１Ｌは第１光源側側面２２Ｌを有しており、第１点状光源５０Ｌからの光線を出光面１３側に反射する。
【００６６】
また、第１パターン面１２に対向する第２パターン面１９にも、出光面１３の下辺との第２点状光源５０Ｒ側における成す角αが、α≒４５°となるように第２溝２１Ｒが複数個形成されている。第２溝２１Ｒは第２光源側側面２２Ｒを有しており、第２点状光源５０Ｒからの光線を出光面１３側に反射する。
【００６７】
このように、第１パターン面１２と第２パターン面１９の両面に溝２１が複数形成されている。溝２１の傾斜方向は、棒状導光体１０の左右に配置された点状光源５０からの光線を出光面１３に出射するために、第１パターン面１２と第２パターン面１９とでは、逆向きに配置するのが望ましい。
【００６８】
この構成によれば、出光面１３から出射される出射光を更に、高輝度とすることができる。
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態につき図７を参照して説明する。
【００６９】
図７は、第２の実施の形態である図５の棒状導光体の出光面に対向する面にＶ字形状溝を追加した構成図である。
【００７０】
棒状導光体１０の出光面１３に対向する面に、Ｖ字形状溝２５が棒状導光体１０の長手方向に渡って複数個形成されている。直角二等辺三角形の直角を有する二辺の角度関係がＶ字形状として望ましい。Ｖ字形状溝２５は、第１光源側斜面２５Ｌと第２光源側斜面２５Ｒとを有している。第１光源側斜面２５Ｌは第１点状光源５０Ｌからの光線を出光面１３側に反射させ、第２光源側傾斜面２５Ｒは第２点状光源５０Ｒからの光線を出光面１３側に反射させる。
【００７１】
この構成によれば、入射光の光利用効率の完全なる向上を図ることができる。
＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態につき図８を参照して説明する。
【００７２】
図８は、第１の実施の形態の棒状導光体の両面に溝を形成した構成図である。
【００７３】
棒状導光体１０の上パターン面１２には、出光面１３の上辺との点状光源５０側における成す角がα≒４５°となるように第３溝２１Ｕが複数個形成されている。第３溝２１Ｕは光源側第３側面２２Ｕを有しており、点状光源５０からの光線を出光面１３側に反射する。
【００７４】
また、上パターン面１２に対向する下パターン面１９にも、出光面１３の下辺との点状光源５０側における成す角αが、α≒４５°となるように第４溝２１Ｓが複数個形成されている。第４溝２１Ｓは光源側第４側面２２Ｓを有しており、点状光源５０からの光線を出光面１３側に反射する。
【００７５】
第３溝２１Ｕと第４溝２１Ｓの傾斜方向は、同一の点状光源５０からの光線を出光面１３に出射するので、同一方向に配置するのが望ましい。
【００７６】
このように点状光源５０を棒状導光体１０の一方の端面部１１のみに配置する場合であっても、棒状導光体１０の長手方向の出光面１３と略直交する上パターン面１２および、もう一方の下パターン面１９の両方に溝２１を形成することにより、第１の実施の形態に対して更に光利用効率を増すことができる。
＜第２の実施の形態における面状照明装置＞
以下、本発明の第２の実施の形態における線状照明装置を用いた面状照明装置につき図１３および図１４を参照して説明する。この図１３および図１４に示した面状照明装置では、第２の実施の形態の線状照明装置を用いたが、他の実施の形態にも適用できる。
【００７７】
図１３は、第２の実施の形態による両面に溝を形成した棒状導光体をバックライトまたはフロントライトの線状光源として使用した面状照明装置の構成図である。
【００７８】
図１４は、図１３の面状照明装置における中心線断面図を示す構成図である。
【００７９】
線状光源としての光源ユニットである線状照明装置１００は、第１点状光源５０Ｌと第２点状光源５０Ｒ（図示せず）と棒状導光体１０と反射機能のあるリフレクタ７０とで構成される。
【００８０】
面状光源としての面状照明装置１５０は、線状照明装置１００と線状光源を面状光源に変換する面状導光板８０とで構成される。
【００８１】
面状導光板８０は、線状照明装置１００を構成する棒状導光体１０の出光面１３に対向するように配置され、線状照明装置１００のリフレクタ７０により保持される。面状導光板８０は、線状照明装置１００の出光面１３から出射された光を入射する入射面８１と、入射面８１に直交し、入射面８１に入射された光を反射する反射面８２と、反射面８２に対向し、反射面８２から反射された光を面状光として出射する出射面８３とを有する。
【００８２】
尚、図１３において、第１光源側側面２２Ｌは確認できるが、図１３が第１点状光源５０Ｌ側から見たものであるため、第２光源側側面２２Ｒは視認することができない。
【００８３】
本発明では、拡散シートやレンズシートが不要となるためコストの低減や組み立て工数の減少を行い、線状照明装置の生産性の向上を達し得る。
【００８４】
これらの実施の形態では、いずれの図も理解を容易にするために模式的に書かれ実際の寸法および縮尺割合とは異なっている部分がある。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る本発明の棒状導光体では、点状光源からの主成分光が溝に反射し、出光面から略垂直線方向に出光面から光が出射する結果、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる。
【００８６】
請求項５に係る本発明の線状照明装置では、上記効果に加え、更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる線状照明装置を提供し得る。
【００８７】
請求項６に係る本発明の面状照明装置では、点状光源からの主成分光が溝に反射し、出光面から略垂直線方向に出光面から光が出射するので、入射光の光利用効率の向上を図ることができる。また、線状導光体の場所による出光面からの出射光の視野角特性を均一にすることができる。また、拡散シートやレンズシートが不要となるためコストの低減や組み立て工数の減少を行い、線状照明装置の生産性の向上を達成し得る。更に、出光面から出射される出射光を高輝度とすることができる面状照明装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による棒状導光体と光源の配置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による棒状導光体と光源の配置の構成を示す上面図である。
【図３】図３Ａないし図３Ｄは、本発明による溝の図２中Ａ−Ａ方向から見た断面形状の例を示す拡大説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による動作原理を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による棒状導光体の両側の端面部に点状光源を夫々配置し、棒状導光体の両面に溝を形成した構成を示す上面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による棒状導光体単体での斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態であり、第２の実施の形態である図５の棒状導光体の出光面に対向する面にＶ字形状溝を追加した構成図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態による棒状導光体の片側の端面部に点状光源を配置し、棒状導光体の両面に溝を形成した構成図である。
【図９】本発明による線状導光体の溝のピッチを点光源から離れるにしたがって徐々に狭くした構成図である。
【図１０】本発明による線状導光体の溝の幅を点光源から離れるにしたがって徐々に大きくした構成図である。
【図１１】本発明による線状導光体の溝の長さを点光源から離れるにしたがって徐々に長くした構成図である。
【図１２】本発明による線状導光体の溝の深さを点光源から離れるにしたがって徐々に深くした構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態による両面に溝を形成した棒状導光体をバックライトまたはフロントライトの光源として使用した面状照明装置の構成図である。
【図１４】本発明による図１３の面状照明装置における中心線断面図を示す構成図である。
【図１５】本発明による棒状導光体からの出射光線の角度分布を示した模式図である。
【図１６】従来の棒状導光体の構成を示す模式図である。
【図１７】従来の面状照明装置における中心線断面の構成を示す模式図である。
【図１８】従来の棒状導光体からの出射光線の角度分布を示した模式図である。
【符号の説明】
１０ 棒状導光体
１１ 入光面
１２ パターン面
１３ 出光面
１４ 対向面
１７、１８ 端面部
２１ 溝
２２ 溝の光源側側面
２５ Ｖ字形状溝
５０ 点状光源
７０ リフレクタ
８０ 面状導光板
８１ 面状導光板の入射面
８２ 面状導光板の反射面
８３ 面状導光板の出射面
９０ 光線
１００ 線状照明装置
１５０ 面状照明装置
Claims (6)
- 第１の点状光源から放出された光が入射される第１入光面と、
前記第１入光面に対向し、第２の点状光源から放出された光が入射される第２入光面と、
前記複数の入光面に直交し、前記複数の入光面に入射した光を線状光として出射する出光面と、
前記出光面と対向する面と、
前記複数の入光面の上辺および前記出光面の上辺を有すると共に、規則的に配列され、前記出光面の上辺との第１の点状光源側における成す角が３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第１パターン面と、前記第１パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第１の点状光源側側面と、
前記第１パターン面に対向し、規則的に配列され、前記出光面の底辺との第２の点状光源側における成す角が、３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第２パターン面と、前記第２パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第２の点状光源側側面と、を備えることを特徴とする棒状導光体。 - 前記第１及び第２のパターン面に形成された前記複数の溝は、隣り合う溝同士が少なくとも長手方向で一部が重なるピッチで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の棒状導光体。
- 前記出光面と対向する面に規則的に配置される複数の溝が更に形成されることを特徴とする請求項１に記載の棒状導光体。
- 前記第１パターン面と第２パターン面との距離は、前記第１及び第２パターン面のそれぞれの幅より狭いことを特徴とする請求項１に記載の棒状導光体。
- 第１の点状光源と第２の点状光源と、
前記第１の点状光源から放出された光が入射される第１入光面と、前記第２の点状光源から放出された光が入射される第２入光面と、前記第１，第２入光面に直交し、前記第１，第２入光面に入射した光を線状光として出射する出光面と、を有する棒状導光体と、を備えた線状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記複数の入光面の上辺および前記出光面の上辺を有すると共に、規則的に配列され、前記出光面の上辺との第１の点状光源側における成す角が３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第１パターン面と、前記第１パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第１の点状光源側側面と、前記第１パターン面に対向し、規則的に配列され、前記出光面の底辺との第２の点状光源側における成す角が、３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第２パターン面と、前記第２パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第２の点状光源側側面と、を備えることを特徴とする線状照明装置。 - 透光性材料からなる面状導光板の側面付近に第１、第２の点光源と棒状導光体からなる線状照明装置を近接配置した面状照明装置において、
前記面状導光板は、線状照明装置の出光面から出射された光を入射する入射面と、前記入射面に８０°ないし１００°で交わり、前記入射面に入射された光を反射する反射面と、前記反射面に対向し、前記反射面から反射された光を面状光として出射する出射面とからなり、
前記棒状導光体は、前記第１の点状光源から放出された光が入射される第１入光面と、前記第２の点状光源から放出された光が入射される第２入光面と、前記第１，第２入光面に直交し、前記第１，第２入光面に入射した光を線状光として出射する出光面と、を有し、前記第１，第２入光面の上辺および前記出光面の上辺を有すると共に、規則的に配列され、前記出光面の上辺との第１の点状光源側における成す角が３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第１パターン面と、前記第１パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第１の点状光源側側面と、前記第１パターン面に対向し、規則的に配列され、前記出光面の底辺との第２の点状光源側における成す角が、３５°ないし５５°に形成される複数の溝を有する第２パターン面と、前記第２パターン面に対し８０°ないし１００°を成す平面部分を有し、前記溝を形成する１つの面である第２の点状光源側側面と、を備えることを特徴とする面状照明装置。
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