JP3823289B2 - 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、看板や各種表示装置等の照明手段に用いる薄型の面状照明装置に関するものであり、液晶表示装置の背面照明手段及び前面照明手段の何れにも用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
低消費電力で作動する液晶表示装置は、薄型、軽量等の特徴があるので、主にパーソナルコンピュータや携帯電話用等を中心とした表示装置としての需要が増大している。ところで、液晶表示装置の構成部材である液晶は、ブラウン管等の発光型素子と異なり自ら発光しないため、暗所での使用を可能とするための照明手段を、別個に使用することが必要となる。特に、近年の電子製品の薄型化および省電力化の要求の中では、液晶表示装置を照射するための照明手段として、サイドライト方式（導光板方式）の面状照明装置を使用することが多い。
【０００３】
図９には、背面照明手段として用いられる面状照明装置１の基本的構成部分を示している。面状照明装置１は、透明基板２および棒状の光源部１１を主構成として、透明基板２の上面６を透過型液晶表示素子（図示省略）の背面に配置させるものである。棒状の光源部１１には、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）または熱陰極管（ＨＣＦＬ）が適用されている。また、最近では、棒状の透明材料からなる導光体の両端部のうち少なくとも一方に、発光ダイオード等の点状光源を配置した構成のものも多用されている。
【０００４】
一方、透明基板２の下面４には、光反射パターン７が形成されている。光反射パターン７は、棒状の光源部１１からの光を透明基板２の上面６からほぼ垂直に出射させる機能を有するものであり、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部８及び溝部８に隣接する平坦部９とで構成される。光反射パターン７は、棒状の光源部１１からの距離に左右されることなく透明基板２の何れの位置においても明るさがほぼ均一になるように、溝部８の深さが場所によって異なっている。具体的には、溝部８の深さは、棒状の光源部１１に隣接する側端面３から遠ざかるに従って徐々に大きくなるように設定され、棒状の光源部１１とは反対側の側端面５に最も近い溝部８の深さが最大となる。なお、実際には、透明基板２に形成される光反射パターン７の溝部８は、非常に微細であるため、画面の観察においては目視で確認できない。また、光反射パターン７としては、この他に、溝部８の深さを場所によらず一定として、溝部８の間隔を、棒状の光源部１１から離れるに従って狭くする、あるいは平坦部９の幅を狭くする構成等も可能である。
【０００５】
ここで、光反射パターン７に進入する光線の進行状態を図１０に基づいて説明する。溝部８の断面形状を限定するために、断面形状三角形の底辺にあたる部分を仮想平面Ｓと想定し、棒状の光源部１１に近い側（図１０の右側）の傾斜面３０の傾斜角度をα、側端面５に近い側（図１０の左側）の傾斜面３１の傾斜角度をβとする。
【０００６】
傾斜面３０は、図１０の右側から進行する光線３２を傾斜面３０で全反射させることによって、透明基板２の上面６へほぼ垂直に進行させ、画面に対してほぼ垂直方向へ出射させるように設定する。上記光線３２の進行経路を実現するためには、傾斜面３０の傾斜角度αを、およそ４０°〜５５°の範囲で設定すればよいことが実験により判明している。このとき、最適な傾斜角度αは、透明基板２の大きさによって変化するので、透明基板２の大きさに対応させて適宜選択する。
【０００７】
一方、傾斜面３１の傾斜角度βは、傾斜面３０へ臨界角以下で入射する光線３３を考慮して設定する。光線３３は、上述のように傾斜面３０へ臨界角以下で入射するために、その多くが反射されずに透過して透明基板２の下面４から出射する。このとき、傾斜角度βは、透明基板２から出射した光線３３を、再度透明基板２に進入させ、かつ、隣接する溝部８の傾斜面３０に入射させるように設定する。上記光線３３の進行経路を実現するためには、傾斜角度βを、およそ６０°〜９０°の範囲で設定すればよいことが実験により判明している。
【０００８】
このとき、上述したように傾斜面３０の傾斜角度αは、傾斜面３０に進入した光線を画面に対してほぼ垂直方向へ全反射させるように設定されているので、光線３３は、傾斜面３１から透明基板２内部に進入し傾斜面３０に到達すると、傾斜面３０で全反射して画面垂直方向へ進行する。
【０００９】
上述のように傾斜角度αおよび傾斜角度βを決定すると、光反射パターン７に進行する光線は、光線３２および光線３３のいずれかに類似した進行経路をたどるので、最終的に画面に対してほぼ垂直に出射させることが可能となる。また、透明基板２の下面４から出射する光線がほとんど存在しなくなるので、従来の面状照明装置の構成部材として必須であった反射板を、透明基板２の下面４に設ける必要がなくなる。
【００１０】
画面上へ出射される光線は、主に溝部８の傾斜面３０で全反射されることによって、透明基板２の上面６から出射するという進行経路をたどっている。このとき、棒状の光源部１１から遠ざかるにしたがって、傾斜面３０および傾斜面３１の面積が大きくなるため、溝部８に進行する光線量は徐々に増加する。このため、光線の強度の伝搬時の減衰にかかわらず、画面上均一な発光を実現することが可能である。
【００１１】
なお、前面照明手段は、上述の面状照明装置１の透明基板２の上下面を逆転させて、透明基板２の下方に反射型液晶表示素子を置いたものであり、画面上均一な発光を実現するための仕組みは、図１０で説明した背面照明手段と同様である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部１１からの距離が大きくなると、画面の輝度は画面を観察する角度によって大きく変化し、視野角度の狭小化を招き易いことが指摘されている。
本発明は、上記サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部１１からの距離にかかわらず、一定以上の視野角度が得られるように透明基板２から射出される光方向を制御し、視野角度の広角化を促進して、面状照明装置によって照らされる液晶表示装置の、画像の質の更なる向上を図ることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係る面状照明装置は、透光性材料からなる透明基板の側端面のうち少なくとも一面に沿って近接配置される棒状の光源部を具備して、前記透明基板の側端面に照射され前記透明基板内に導かれた光を、前記透明基板の表面から液晶表示装置の表示部へと供給するサイドライト方式の面状照明装置において、
前記透明基板の表面には、前記棒状の光源部の軸方向に沿うと共に断面形状に傾斜面を有する溝部を多数備え、又は、断面形状に傾斜面を有する溝部と平坦部とを夫々多数備える、光反射パターンが形成され、前記溝部の深さは、前記棒状の光源部から離れるに従って深くなるように形成され、なおかつ、前記透明基板の、前記棒状の光源部からの距離に応じて狭小化する視野角度の、広角化が望まれる範囲に含まれる、所定深さ以上の溝部の傾斜面には、傾斜角度を徐々に変化させた部分が設けられ、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分の、傾斜角度一定の部分に対する比率は、前記光源部から離れるにしたがって増加するように形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、前記多数の溝部のうちの前記透明基板の視野角度の広角化が望まれる範囲に含まれる、所定深さ以上の溝部の傾斜面に設けた、傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出する。よって、前記多数の溝部のうちの前記透明基板の視野角度の広角化が望まれる範囲に含まれる、所定深さ以上の溝部の傾斜面に設けた、傾斜角度を徐々に変化させた部分での、視野角度を広げることができる。
また、前述のごとく、上記サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部からの距離が大きくなると、画面の輝度は画面を観察する角度によって大きく変化し、視野角度の狭小化を招き易いことが指摘されている。そこで、本発明では、前記溝部の深さを、前記棒状の光源部から離れるにしたがって深くなるように形成していることから、傾斜角度を徐々に変化させた部分を設けた溝部は、前記棒状の光源部から所定距離以上離れた溝部となり、視野角度の狭小化を招き易い位置において、視野角度を広げることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の請求項２に係る面状照明装置は、請求項１記載の面状照明装置において、前記光反射パターンは、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部と平坦部とから構成されていることとしたものである。
上記構成によれば、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部と平坦部とから構成されている光反射パターンの溝部の、該傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出する。よって、前記棒状の光源部から所定距離以上離れた部分の、視野角度を広げることができる。
【００１６】
また、本発明の請求項３に係る面状照明装置は、請求項１記載の面状照明装置において、前記光反射パターンは、断面形状ほぼ三角形の多数の階段状光反射パターンであることとしたものである。
本発明によれば、棒状の光源部から所定距離以上離れた階段の傾斜面の、傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出する。よって、前記棒状の光源部から所定距離以上離れた部分の、視野角度を広げることができる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に係る面状照明装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分を、凸曲面としたものである。
この構成によれば、凸曲面である傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出することにより、視野角度を広げることができる。
【００１８】
また、本発明の請求項５に係る面状照明装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分を、凹曲面としたものである。
この構成によれば、凹曲面である傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出することにより、視野角度を広げることができる。
【００１９】
また、本発明の請求項６に係る面状照明装置は、請求項１から５のいずれか１項記載の面状照明装置において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分は、円弧状の断面形状を有するものである。
この構成によれば、視野角度の拡大を図りつつ、前記断面形状ほぼ三角形の溝部若しくは断面形状ほぼ三角形の多数の階段状部分を形成するための、バイト等の切削工具の形状を単純化することに貢献することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項７に係る面状照明装置は、請求項１から６のいずれか１項記載の面状照明装置において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分は、前記傾斜面の平面部の途中から形成されているものである。
このように、前記傾斜面の平面部の途中から形成された、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出することにより、視野角度を広げることができる。
【００２１】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項８に係る面状照明装置の製造方法は、透光性材料からなる透明基板の側端面のうち少なくとも一面に沿って近接配置される棒状の光源部を具備して、前記透明基板の側端面に照射され前記透明基板内に導かれた光を、前記透明基板の表面から液晶表示装置の表示部へと供給するサイドライト方式の面状照明装置の製造方法であって、前記透明基板の表面に、前記棒状の光源部の軸方向に沿って多数の溝部を切削加工する際に、先端部分の傾斜角度が一定でありその傾斜角度が徐々に変化する形状を有するバイトを用いると共に、該バイトの切削深さを、前記透明基板の、前記棒状の光源部からの距離に応じて狭小化する視野角度の、広角化が望まれる範囲において、前記光源部から離れるにしたがって深くすることにより、所定深さ以上の溝部の傾斜面に形成される傾斜角度を徐々に変化させた部分の、傾斜角度一定の部分に対する比率を、前記光源部から離れるにしたがって増加させることを特徴とするものである。
本発明によれば、前記透明基板の表面に、前記棒状の光源部の軸方向に沿って多数の溝部を切削加工するバイトの先端部分は傾斜角度を一定とし、溝の基端部の近傍において、傾斜角度を徐々に変化させる形状とすることにより、バイトの切削深さが浅い、棒状の光源部の近傍の溝部には、傾斜角度を徐々に変化させた部分は形成されない。しかしながら、バイトの切削深さを深くして、所定深さ以上の溝部を形成する際には、傾斜面の平面部の途中から、傾斜角度を徐々に変化させた部分を形成することが可能となる。このように、一種類のバイトで、異なる溝形状を形成することが可能となる。
ところで、前述のごとく、上記サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部からの距離が大きくなると、画面の輝度は画面を観察する角度によって大きく変化し、視野角度の狭小化を招き易いことが指摘されている。そこで、本発明では、該バイトの切削深さを前記光源部から離れるにしたがって深くすることにより、所定深さ以上の溝部の傾斜面に形成される傾斜角度を徐々に変化させた部分の、傾斜角度一定の部分に対する比率を、前記光源部から離れるにしたがって増加させることにより、視野角度の狭小化を招き易い位置において、視野角度を広げることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。従来技術と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００２３】
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板２０の特徴部分を模式的に示している。面状照明装置の他の構成部分は、従来技術（図９、図１０参照）と同様である。
【００２４】
この透明基板２０は、下面４に形成した、棒状の光源部の軸方向に沿う断面形状ほぼ三角形の多数の溝部８と平坦部９とからなる光反射パターン７の、溝部８の深さを、前記棒状の光源部から離れる（図１の右から左の方向）にしたがって深くなるように形成して、所定深さ以上の溝部の傾斜面３０に、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを設けたものである。ここで、「所定深さ」については、後述する視野角度の測定方法等の結果を参考に、視野角度の広角化が望まれる範囲の溝部を決定して、かかる範囲に含まれる溝部８の深さを所定深さとして決定する。もちろん、製品仕様によっては、透明基板２０に形成された全ての溝部がその対象となる場合もありうる。また、溝部８が棒状の光源部の軸方向に沿うとは、棒状の光源部と溝部８とが必ずしも平行であることを意味するものではなく、モアレ縞の抑制のために所定の角度で傾ける場合をも含むものである。
図１の例では、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂは凹曲面であり、かつ、円弧状の断面形状を有している。しかも、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂは、傾斜面３０の平面部（傾斜角度一定の部分）３０ａの途中から形成されている。
【００２５】
なお、図１に示された三箇所の溝部８は、実際には図示のごとく透明基板２０上に隣接して配置されているわけではなく、図中右端の溝部８は棒状の光源部の近傍に形成された溝部を、図中中央の溝部８は透明基板の側端面５（図９参照）に比較的近い部分に形成された溝部を、図中左端の溝部８は透明基板の側端面５（図９参照）に最も近い部分に形成された溝部を、夫々抽出して模式的に示したものである。すなわち、棒状の光源部の近傍には、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを設けないが、所定深さ以上の溝部の傾斜面３０は、棒状の光源部から遠ざかるにしたがって、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂの、傾斜角度一定の部分３０ａに対する比率が大きくなるように形成している。
【００２６】
また、図１において、点線４１で示す部分は、溝部８を切削加工するためのバイトの形状を示したものである。この、バイト４１で形成される溝部８の、棒状の光源部１１に近い側（図１の右側）の傾斜面３０の傾斜角度αは４５°、側端面５に近い側（図１の左側）の傾斜面３１の傾斜角度βは７５°、頂角γは６０°とした場合を例示している。かかる値は、視野角度を効果的に拡大するに適した角度の一例である。
【００２７】
さて、本発明の第１の実施の形態に係る透明基板２０を用いることにより、以下のような作用効果を得ることができる。
まず、本発明の第１の実施の形態に係る透明基板２０において傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを設けた溝部８は、棒状の光源部から所定距離以上離れた溝部である。そして、かかる溝部の、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂで、透明基板２０内を進行する光線（図１０の符号３１、３２を参照）を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の上面６から射出することができる。よって、面状照明装置の棒状の光源部から所定距離以上離れた部分における、視野角度を広げることができる。
【００２８】
前述のごとく、サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部１１からの距離が大きくなると、画面の輝度は画面を観察する角度によって大きく変化し、視野角度の狭小化を招き易いことが指摘されている。そこで、本発明の第１の実施の形態では、透明基板２０に形成された溝８のうち、視野角度が特に狭くなる範囲のものに、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを設け、透明基板２０から射出される光方向を積極的に制御することによって、視野角度の広角化を促進することができる。よって、面状照明装置によって照らされる液晶表示装置の、画像の質の更なる向上を図ることが可能となる。
【００２９】
また、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを、円弧状の断面形状としたことから、溝部８を形成するための、バイト４１の形状を単純化することに貢献するものである。しかも、バイト４１の先端部分は傾斜角度を一定とし、溝の基端部の近傍において、傾斜角度を徐々に変化させる形状とすることにより、バイト４１の切削深さが浅い、棒状の光源部の近傍の溝部８（図１の右端の溝部）には、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂは形成されず、バイト４１の切削深さを深くして、所定深さ以上の溝部８（図１の中央及び左端の溝部）を形成する際には、傾斜面３０の平面部３０ａの途中から、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを形成することが可能となる。
【００３０】
なお、傾斜面３０の平面部３０ａの途中から、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを形成することにより、平面部３０ａで得られる、従来と同様の光線の反射効果を維持しつつ、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂにおける光線の反射効果も得ることが可能である。よって、全体の輝度の低下を最小限に抑えつつ、必要な部分の視野角度の拡大を図ることができるという最も有利な効果を得ることが可能である。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態を図２に基づいて説明する。従来技術及び本発明の第１の実施の形態と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００３２】
本発明の第２の実施の形態が、本発明の第１の実施の形態と構成を異にする部分は、傾斜面３０の傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｃを、凸曲面とした点にある。また、これに伴い、バイト４２の形状も、先端部分は傾斜角度を一定とし、溝の基端部の近傍において、第１の実施の形態におけるバイト４１とは逆の方向に傾斜角度を徐々に変化させる形状としている点が異なっている。
かかる曲面形状の違いは、必要な視野角度や、透明基板２０の全体形状等の諸条件に応じて適宜選択するものであり、本構成によって得られる作用効果は、本発明の第１の実施の形態と同様である。
【００３３】
次に、本発明の第３の実施の形態を図３に基づいて説明する。従来技術及び本発明の第１、第２の実施の形態と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００３４】
本発明の第３の実施の形態が、本発明の第１、第２の実施の形態と構成を異にする部分は、傾斜面３０の傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｄを、傾斜面の全体に形成した点にある。また、これに伴い、バイト４３の形状も、バイトの先端部分から基端部に向けて傾斜角度を徐々に変化させる形状としている点が異なっている。
このように、傾斜面３０の全体に傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｄを形成することで、バイト４３の形状の更なる単純化に貢献することができる。なお、バイト４３で形成される溝部８の、棒状の光源部１１に近い側（図１の右側）の傾斜面３０の傾斜角度α’と、頂角γ’は、本発明の第１、第２の実施の形態における各部の角度α、γとは異なってくるが、その差は現実的には微小なものであり、また、溝部８の頂部近傍における傾斜角度も、先端部分を傾斜角度一定とした場合と比べ、大きく異なるものではないので、本発明の第３の実施の形態によっても、本発明の第１、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００３５】
次に、本発明の第４の実施の形態を図４に基づいて説明する。従来技術及び本発明の第１〜第３の実施の形態と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００３６】
本発明の第４の実施の形態が、本発明の第１〜第３の実施の形態と構成を異にする部分は、本発明の第１〜第３の実施の形態において、透明基板２０の下面４に形成した、溝部８と平坦部９とからなる光反射パターン７に代えて、透明基板２０の下面４に、棒状の光源部の軸方向に沿う断面形状ほぼ三角形の多数の階段状光反射パターン３４を形成し、棒状の光源部から所定距離以上離れた階段の傾斜面に、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａを設けた点にある。
なお、図４の例では、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａは凸曲面であり、かつ、円弧状の断面形状を有している。また、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａは、かかる形状の基となる平面との角度δを４５°とした場合を例示している。かかる値は、視野角度を効果的に拡大するに適した角度の一例である。
【００３７】
本発明の第４の実施の形態のように、いわゆる階段状光反射パターン３４を形成した透明基板２０においても、棒状の光源部から所定距離以上離れた階段の傾斜面に、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａを形成し、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａで、透明基板２０内を進行する光線（図１０の符号３１、３２を参照）を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の上面６から射出することができる。よって、本発明の第１〜第３の実施の形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００３８】
次に、本発明の第５の実施の形態を図５に基づいて説明する。本発明の第４の実施の形態と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００３９】
本発明の第５の実施の形態が、本発明の第４の実施の形態と構成を異にする部分は、階段状光反射パターン３４の、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ｂを、凹曲面とした点にある。
かかる曲面形状の違いは、必要な視野角度や、透明基板２０の全体形状等の諸条件に応じて適宜選択するものであり、本構成によって得られる作用効果は、本発明の第４の実施の形態と同様である。
【００４０】
さらに、図示は省略するが、本発明の第１〜第５の実施の形態において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分の、円弧状の断面形状に代えて、多角形状の断面形状としても良い。また、曲率を変化させた曲面としても、同様の作用効果を得ることが可能である。これらの形状の違いについても、必要な視野角度や、透明基板２０の全体形状等の諸条件に応じて適宜選択するものである。また、本発明の実施の形態では、液晶表示装置の背面照明手段を例示して説明したが、前面照明手段の透明基板にも適用可能である。また、棒状の光源としては、従来の技術として本説明に記載したものはいずれも適用できるが、同様の照明形態を有するものであれば、それらに限定されるものではない。
【００４１】
また、本発明が適用できる光反射パターンは、上掲の形状に限定されるものではなく、光反射パターンが傾斜面を有する溝部から構成されていれば、あらゆる光反射パターンに適用できるものである。例えば、溝部の深さを一定として、平坦部の幅を可変とすることによって画面全体での明るさの均一化を図る構成とした場合には、透明基板２０を、視野角度の要求仕様に合わせて仮想的に複数の領域に分割し、各領域ごとに外形形状の異なる複数のバイトを用いて、最適な溝形状に加工すればよい。また、溝形状は三角形に限定されるものではなく、例えば台形形状であってもよい。そして、これらの様々な形態の光反射パターンを組み合わせることで、視野角度の要求に最も適した光反射パターンを構成することも可能である。
【００４２】
【実施例】
実施例として本発明の面状照明装置（本発明の第１の実施の形態に相当する）を作成し、その輝度を測定した。かかる面状照明装置の構成について、図６を参照しながら以下に説明する。なお、図６（ａ）には、面状照明装置１の側面図を、図６（ｂ）には、面状照明装置１の上面図を示している。
【００４３】
透明基板２０には、全周面を平滑に研磨した透明なアクリル樹脂製の平板（サイズ：７９．３５ｍｍ×５８．８ｍｍ、厚さ：１ｍｍ）の下面４に、透明基板２０の短辺と平行（棒状の光源部１１と平行）に溝部８を備える光反射パターン７を形成する。光反射パターン７の溝部８のピッチは、０．２ｍｍで一定である。
光反射パターン７の溝部８は、図６（ａ）では図示を省略しているが、図１と同様に、溝部８の断面形状三角形の、傾斜面３０の傾斜角度αを４５°、傾斜面３１の傾斜角度βを７５°、頂角γを６０°として形成している。また、切込み深さを３μｍから１５μｍまで増大させている。さらに、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂは、傾斜面の全体とし、その半径Ｒを０．２ｍｍで一定としている。
【００４４】
棒状の光源部１１は、棒状の透明材料からなる導光体を二本用い、夫々の両端部にＬＥＤを配置して、合計４つのＬＥＤ（日亜化学工業ＮＳＣＷ２１５−ｂＲ）を用いたものである。ＬＥＤの点灯条件は、ＬＥＤ１灯当り１８ｍＡである。さらに光源部１１の周面を覆うリフレクタ１２には、銀を蒸着したＰＥＴフィルムを使用している。
【００４５】
そして、面状照明装置１の画面上の輝度を、以下に述べる方法で測定し、画面上に放出する光線の出射角度分布を観測する。図６（ｂ）に示すように、面状照明装置の画面中央部を基準点Ｏとし、輝度測定装置Ｋを、基準点Ｏから画面に垂直（正面）方向に所定距離（５０ｃｍ）をおいて位置させた箇所を０度とする。そして、図６（ａ）に示すように、基準点０を中心に、側端面３および側端面５の方向に、それぞれ輝度測定装置Ｋを最大で４０°まで移動させて、所定角度ごとに輝度を測定する。
【００４６】
測定距離（基準点Ｏから輝度測定装置Ｋの先端までの距離）は、輝度測定装置Ｋの移動にかかわらず一定（５０ｃｍ）である。このとき、側端面５の方向への輝度測定装置Ｋの移動をプラスとし、側端面３の方向への輝度測定装置Ｋの移動をマイナスで表している。輝度測定装置Ｋは、トプコン社製輝度計（ＢＭ−７，視野１°）を使用した。
【００４７】
このように、基準点Ｏの位置での観測を測定点Ｂとし、同様に、図６において、透明基板２０の長辺の中心線上の棒状の光源部１１に近接する付近を測定点Ａ、測定点Ａの対称位置を測定点Ｃとして、上述と同様に輝度を測定する。
【００４８】
上述の面状照明装置の輝度を測定した結果を図７に示す。また、比較対象として、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを持たない従来の透明基板２（図９、図１０参照）についても、同一の条件で測定し、その結果を図８に示す。これらの測定結果から明らかなように、本発明に係る面状照明装置の、Ｃの位置における視野角度の拡大は顕著であり、Ｂの位置においても、視野角度の広角化の効果が得られている。
【００４９】
なお、以上の有利な効果は、透明基板２０の、溝部８のピッチを０．１〜０．３ｍｍ、溝部８の切込み深さを１μｍ〜３０μｍ、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂの半径Ｒを０．０５〜０．５ｍｍの範囲としたときに得られるものである。また、以上の有利な効果は、本発明の第２〜第５の実施の形態に係る面状照明装置においても、同様の傾向を得ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、サイドライト方式の面状照明装置において、前記透明基板の視野角度の広角化が望まれる範囲における、透明基板から射出される光方向を制御し、視野角度の広角化を促進して、面状照明装置によって照らされる液晶表示装置の、画像の質の更なる向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図３】 本発明の第３の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図４】 本発明の第４の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図５】 本発明の第５の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図６】 輝度測定方法を説明するための概略図である。
【図７】 本発明の第１の実施の形態に相当する面状照明装置の輝度測定結果を示す図表である。
【図８】 従来の面状照明装置の輝度測定結果を示す図表である。
【図９】 従来の面状照明装置の要部である透明基板の構成を説明するための概略図である。
【図１０】 図９に示す従来の面状照明装置の透明基板の、光反射パターンへの光線の進行状態を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１ 面状照明装置
３ 側端面
４ 下面
５ 側端面
６ 上面
７ 光反射パターン
８ 溝部
９ 平坦部
１１ 棒状の光源部
２０ 透明基板
３０ 傾斜面
３０ａ 平面部
３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 傾斜角度を徐々に変化させた部分
３１ 傾斜面
３２、３３ 光線
３４ 階段状光反射パターン
３４ａ、３４ｂ 傾斜角度を徐々に変化させた部分
Ｓ 仮想平面
α、β、δ 傾斜角度
γ 頂角
【発明の属する技術分野】
本発明は、看板や各種表示装置等の照明手段に用いる薄型の面状照明装置に関するものであり、液晶表示装置の背面照明手段及び前面照明手段の何れにも用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
低消費電力で作動する液晶表示装置は、薄型、軽量等の特徴があるので、主にパーソナルコンピュータや携帯電話用等を中心とした表示装置としての需要が増大している。ところで、液晶表示装置の構成部材である液晶は、ブラウン管等の発光型素子と異なり自ら発光しないため、暗所での使用を可能とするための照明手段を、別個に使用することが必要となる。特に、近年の電子製品の薄型化および省電力化の要求の中では、液晶表示装置を照射するための照明手段として、サイドライト方式（導光板方式）の面状照明装置を使用することが多い。
【０００３】
図９には、背面照明手段として用いられる面状照明装置１の基本的構成部分を示している。面状照明装置１は、透明基板２および棒状の光源部１１を主構成として、透明基板２の上面６を透過型液晶表示素子（図示省略）の背面に配置させるものである。棒状の光源部１１には、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）または熱陰極管（ＨＣＦＬ）が適用されている。また、最近では、棒状の透明材料からなる導光体の両端部のうち少なくとも一方に、発光ダイオード等の点状光源を配置した構成のものも多用されている。
【０００４】
一方、透明基板２の下面４には、光反射パターン７が形成されている。光反射パターン７は、棒状の光源部１１からの光を透明基板２の上面６からほぼ垂直に出射させる機能を有するものであり、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部８及び溝部８に隣接する平坦部９とで構成される。光反射パターン７は、棒状の光源部１１からの距離に左右されることなく透明基板２の何れの位置においても明るさがほぼ均一になるように、溝部８の深さが場所によって異なっている。具体的には、溝部８の深さは、棒状の光源部１１に隣接する側端面３から遠ざかるに従って徐々に大きくなるように設定され、棒状の光源部１１とは反対側の側端面５に最も近い溝部８の深さが最大となる。なお、実際には、透明基板２に形成される光反射パターン７の溝部８は、非常に微細であるため、画面の観察においては目視で確認できない。また、光反射パターン７としては、この他に、溝部８の深さを場所によらず一定として、溝部８の間隔を、棒状の光源部１１から離れるに従って狭くする、あるいは平坦部９の幅を狭くする構成等も可能である。
【０００５】
ここで、光反射パターン７に進入する光線の進行状態を図１０に基づいて説明する。溝部８の断面形状を限定するために、断面形状三角形の底辺にあたる部分を仮想平面Ｓと想定し、棒状の光源部１１に近い側（図１０の右側）の傾斜面３０の傾斜角度をα、側端面５に近い側（図１０の左側）の傾斜面３１の傾斜角度をβとする。
【０００６】
傾斜面３０は、図１０の右側から進行する光線３２を傾斜面３０で全反射させることによって、透明基板２の上面６へほぼ垂直に進行させ、画面に対してほぼ垂直方向へ出射させるように設定する。上記光線３２の進行経路を実現するためには、傾斜面３０の傾斜角度αを、およそ４０°〜５５°の範囲で設定すればよいことが実験により判明している。このとき、最適な傾斜角度αは、透明基板２の大きさによって変化するので、透明基板２の大きさに対応させて適宜選択する。
【０００７】
一方、傾斜面３１の傾斜角度βは、傾斜面３０へ臨界角以下で入射する光線３３を考慮して設定する。光線３３は、上述のように傾斜面３０へ臨界角以下で入射するために、その多くが反射されずに透過して透明基板２の下面４から出射する。このとき、傾斜角度βは、透明基板２から出射した光線３３を、再度透明基板２に進入させ、かつ、隣接する溝部８の傾斜面３０に入射させるように設定する。上記光線３３の進行経路を実現するためには、傾斜角度βを、およそ６０°〜９０°の範囲で設定すればよいことが実験により判明している。
【０００８】
このとき、上述したように傾斜面３０の傾斜角度αは、傾斜面３０に進入した光線を画面に対してほぼ垂直方向へ全反射させるように設定されているので、光線３３は、傾斜面３１から透明基板２内部に進入し傾斜面３０に到達すると、傾斜面３０で全反射して画面垂直方向へ進行する。
【０００９】
上述のように傾斜角度αおよび傾斜角度βを決定すると、光反射パターン７に進行する光線は、光線３２および光線３３のいずれかに類似した進行経路をたどるので、最終的に画面に対してほぼ垂直に出射させることが可能となる。また、透明基板２の下面４から出射する光線がほとんど存在しなくなるので、従来の面状照明装置の構成部材として必須であった反射板を、透明基板２の下面４に設ける必要がなくなる。
【００１０】
画面上へ出射される光線は、主に溝部８の傾斜面３０で全反射されることによって、透明基板２の上面６から出射するという進行経路をたどっている。このとき、棒状の光源部１１から遠ざかるにしたがって、傾斜面３０および傾斜面３１の面積が大きくなるため、溝部８に進行する光線量は徐々に増加する。このため、光線の強度の伝搬時の減衰にかかわらず、画面上均一な発光を実現することが可能である。
【００１１】
なお、前面照明手段は、上述の面状照明装置１の透明基板２の上下面を逆転させて、透明基板２の下方に反射型液晶表示素子を置いたものであり、画面上均一な発光を実現するための仕組みは、図１０で説明した背面照明手段と同様である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部１１からの距離が大きくなると、画面の輝度は画面を観察する角度によって大きく変化し、視野角度の狭小化を招き易いことが指摘されている。
本発明は、上記サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部１１からの距離にかかわらず、一定以上の視野角度が得られるように透明基板２から射出される光方向を制御し、視野角度の広角化を促進して、面状照明装置によって照らされる液晶表示装置の、画像の質の更なる向上を図ることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係る面状照明装置は、透光性材料からなる透明基板の側端面のうち少なくとも一面に沿って近接配置される棒状の光源部を具備して、前記透明基板の側端面に照射され前記透明基板内に導かれた光を、前記透明基板の表面から液晶表示装置の表示部へと供給するサイドライト方式の面状照明装置において、
前記透明基板の表面には、前記棒状の光源部の軸方向に沿うと共に断面形状に傾斜面を有する溝部を多数備え、又は、断面形状に傾斜面を有する溝部と平坦部とを夫々多数備える、光反射パターンが形成され、前記溝部の深さは、前記棒状の光源部から離れるに従って深くなるように形成され、なおかつ、前記透明基板の、前記棒状の光源部からの距離に応じて狭小化する視野角度の、広角化が望まれる範囲に含まれる、所定深さ以上の溝部の傾斜面には、傾斜角度を徐々に変化させた部分が設けられ、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分の、傾斜角度一定の部分に対する比率は、前記光源部から離れるにしたがって増加するように形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、前記多数の溝部のうちの前記透明基板の視野角度の広角化が望まれる範囲に含まれる、所定深さ以上の溝部の傾斜面に設けた、傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出する。よって、前記多数の溝部のうちの前記透明基板の視野角度の広角化が望まれる範囲に含まれる、所定深さ以上の溝部の傾斜面に設けた、傾斜角度を徐々に変化させた部分での、視野角度を広げることができる。
また、前述のごとく、上記サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部からの距離が大きくなると、画面の輝度は画面を観察する角度によって大きく変化し、視野角度の狭小化を招き易いことが指摘されている。そこで、本発明では、前記溝部の深さを、前記棒状の光源部から離れるにしたがって深くなるように形成していることから、傾斜角度を徐々に変化させた部分を設けた溝部は、前記棒状の光源部から所定距離以上離れた溝部となり、視野角度の狭小化を招き易い位置において、視野角度を広げることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の請求項２に係る面状照明装置は、請求項１記載の面状照明装置において、前記光反射パターンは、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部と平坦部とから構成されていることとしたものである。
上記構成によれば、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部と平坦部とから構成されている光反射パターンの溝部の、該傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出する。よって、前記棒状の光源部から所定距離以上離れた部分の、視野角度を広げることができる。
【００１６】
また、本発明の請求項３に係る面状照明装置は、請求項１記載の面状照明装置において、前記光反射パターンは、断面形状ほぼ三角形の多数の階段状光反射パターンであることとしたものである。
本発明によれば、棒状の光源部から所定距離以上離れた階段の傾斜面の、傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出する。よって、前記棒状の光源部から所定距離以上離れた部分の、視野角度を広げることができる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に係る面状照明装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分を、凸曲面としたものである。
この構成によれば、凸曲面である傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出することにより、視野角度を広げることができる。
【００１８】
また、本発明の請求項５に係る面状照明装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分を、凹曲面としたものである。
この構成によれば、凹曲面である傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出することにより、視野角度を広げることができる。
【００１９】
また、本発明の請求項６に係る面状照明装置は、請求項１から５のいずれか１項記載の面状照明装置において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分は、円弧状の断面形状を有するものである。
この構成によれば、視野角度の拡大を図りつつ、前記断面形状ほぼ三角形の溝部若しくは断面形状ほぼ三角形の多数の階段状部分を形成するための、バイト等の切削工具の形状を単純化することに貢献することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項７に係る面状照明装置は、請求項１から６のいずれか１項記載の面状照明装置において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分は、前記傾斜面の平面部の途中から形成されているものである。
このように、前記傾斜面の平面部の途中から形成された、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分で、前記透明基板内を進行する光線を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の表面から射出することにより、視野角度を広げることができる。
【００２１】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項８に係る面状照明装置の製造方法は、透光性材料からなる透明基板の側端面のうち少なくとも一面に沿って近接配置される棒状の光源部を具備して、前記透明基板の側端面に照射され前記透明基板内に導かれた光を、前記透明基板の表面から液晶表示装置の表示部へと供給するサイドライト方式の面状照明装置の製造方法であって、前記透明基板の表面に、前記棒状の光源部の軸方向に沿って多数の溝部を切削加工する際に、先端部分の傾斜角度が一定でありその傾斜角度が徐々に変化する形状を有するバイトを用いると共に、該バイトの切削深さを、前記透明基板の、前記棒状の光源部からの距離に応じて狭小化する視野角度の、広角化が望まれる範囲において、前記光源部から離れるにしたがって深くすることにより、所定深さ以上の溝部の傾斜面に形成される傾斜角度を徐々に変化させた部分の、傾斜角度一定の部分に対する比率を、前記光源部から離れるにしたがって増加させることを特徴とするものである。
本発明によれば、前記透明基板の表面に、前記棒状の光源部の軸方向に沿って多数の溝部を切削加工するバイトの先端部分は傾斜角度を一定とし、溝の基端部の近傍において、傾斜角度を徐々に変化させる形状とすることにより、バイトの切削深さが浅い、棒状の光源部の近傍の溝部には、傾斜角度を徐々に変化させた部分は形成されない。しかしながら、バイトの切削深さを深くして、所定深さ以上の溝部を形成する際には、傾斜面の平面部の途中から、傾斜角度を徐々に変化させた部分を形成することが可能となる。このように、一種類のバイトで、異なる溝形状を形成することが可能となる。
ところで、前述のごとく、上記サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部からの距離が大きくなると、画面の輝度は画面を観察する角度によって大きく変化し、視野角度の狭小化を招き易いことが指摘されている。そこで、本発明では、該バイトの切削深さを前記光源部から離れるにしたがって深くすることにより、所定深さ以上の溝部の傾斜面に形成される傾斜角度を徐々に変化させた部分の、傾斜角度一定の部分に対する比率を、前記光源部から離れるにしたがって増加させることにより、視野角度の狭小化を招き易い位置において、視野角度を広げることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。従来技術と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００２３】
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板２０の特徴部分を模式的に示している。面状照明装置の他の構成部分は、従来技術（図９、図１０参照）と同様である。
【００２４】
この透明基板２０は、下面４に形成した、棒状の光源部の軸方向に沿う断面形状ほぼ三角形の多数の溝部８と平坦部９とからなる光反射パターン７の、溝部８の深さを、前記棒状の光源部から離れる（図１の右から左の方向）にしたがって深くなるように形成して、所定深さ以上の溝部の傾斜面３０に、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを設けたものである。ここで、「所定深さ」については、後述する視野角度の測定方法等の結果を参考に、視野角度の広角化が望まれる範囲の溝部を決定して、かかる範囲に含まれる溝部８の深さを所定深さとして決定する。もちろん、製品仕様によっては、透明基板２０に形成された全ての溝部がその対象となる場合もありうる。また、溝部８が棒状の光源部の軸方向に沿うとは、棒状の光源部と溝部８とが必ずしも平行であることを意味するものではなく、モアレ縞の抑制のために所定の角度で傾ける場合をも含むものである。
図１の例では、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂは凹曲面であり、かつ、円弧状の断面形状を有している。しかも、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂは、傾斜面３０の平面部（傾斜角度一定の部分）３０ａの途中から形成されている。
【００２５】
なお、図１に示された三箇所の溝部８は、実際には図示のごとく透明基板２０上に隣接して配置されているわけではなく、図中右端の溝部８は棒状の光源部の近傍に形成された溝部を、図中中央の溝部８は透明基板の側端面５（図９参照）に比較的近い部分に形成された溝部を、図中左端の溝部８は透明基板の側端面５（図９参照）に最も近い部分に形成された溝部を、夫々抽出して模式的に示したものである。すなわち、棒状の光源部の近傍には、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを設けないが、所定深さ以上の溝部の傾斜面３０は、棒状の光源部から遠ざかるにしたがって、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂの、傾斜角度一定の部分３０ａに対する比率が大きくなるように形成している。
【００２６】
また、図１において、点線４１で示す部分は、溝部８を切削加工するためのバイトの形状を示したものである。この、バイト４１で形成される溝部８の、棒状の光源部１１に近い側（図１の右側）の傾斜面３０の傾斜角度αは４５°、側端面５に近い側（図１の左側）の傾斜面３１の傾斜角度βは７５°、頂角γは６０°とした場合を例示している。かかる値は、視野角度を効果的に拡大するに適した角度の一例である。
【００２７】
さて、本発明の第１の実施の形態に係る透明基板２０を用いることにより、以下のような作用効果を得ることができる。
まず、本発明の第１の実施の形態に係る透明基板２０において傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを設けた溝部８は、棒状の光源部から所定距離以上離れた溝部である。そして、かかる溝部の、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂで、透明基板２０内を進行する光線（図１０の符号３１、３２を参照）を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の上面６から射出することができる。よって、面状照明装置の棒状の光源部から所定距離以上離れた部分における、視野角度を広げることができる。
【００２８】
前述のごとく、サイドライト方式の面状照明装置において、棒状の光源部１１からの距離が大きくなると、画面の輝度は画面を観察する角度によって大きく変化し、視野角度の狭小化を招き易いことが指摘されている。そこで、本発明の第１の実施の形態では、透明基板２０に形成された溝８のうち、視野角度が特に狭くなる範囲のものに、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを設け、透明基板２０から射出される光方向を積極的に制御することによって、視野角度の広角化を促進することができる。よって、面状照明装置によって照らされる液晶表示装置の、画像の質の更なる向上を図ることが可能となる。
【００２９】
また、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを、円弧状の断面形状としたことから、溝部８を形成するための、バイト４１の形状を単純化することに貢献するものである。しかも、バイト４１の先端部分は傾斜角度を一定とし、溝の基端部の近傍において、傾斜角度を徐々に変化させる形状とすることにより、バイト４１の切削深さが浅い、棒状の光源部の近傍の溝部８（図１の右端の溝部）には、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂは形成されず、バイト４１の切削深さを深くして、所定深さ以上の溝部８（図１の中央及び左端の溝部）を形成する際には、傾斜面３０の平面部３０ａの途中から、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを形成することが可能となる。
【００３０】
なお、傾斜面３０の平面部３０ａの途中から、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを形成することにより、平面部３０ａで得られる、従来と同様の光線の反射効果を維持しつつ、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂにおける光線の反射効果も得ることが可能である。よって、全体の輝度の低下を最小限に抑えつつ、必要な部分の視野角度の拡大を図ることができるという最も有利な効果を得ることが可能である。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態を図２に基づいて説明する。従来技術及び本発明の第１の実施の形態と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００３２】
本発明の第２の実施の形態が、本発明の第１の実施の形態と構成を異にする部分は、傾斜面３０の傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｃを、凸曲面とした点にある。また、これに伴い、バイト４２の形状も、先端部分は傾斜角度を一定とし、溝の基端部の近傍において、第１の実施の形態におけるバイト４１とは逆の方向に傾斜角度を徐々に変化させる形状としている点が異なっている。
かかる曲面形状の違いは、必要な視野角度や、透明基板２０の全体形状等の諸条件に応じて適宜選択するものであり、本構成によって得られる作用効果は、本発明の第１の実施の形態と同様である。
【００３３】
次に、本発明の第３の実施の形態を図３に基づいて説明する。従来技術及び本発明の第１、第２の実施の形態と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００３４】
本発明の第３の実施の形態が、本発明の第１、第２の実施の形態と構成を異にする部分は、傾斜面３０の傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｄを、傾斜面の全体に形成した点にある。また、これに伴い、バイト４３の形状も、バイトの先端部分から基端部に向けて傾斜角度を徐々に変化させる形状としている点が異なっている。
このように、傾斜面３０の全体に傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｄを形成することで、バイト４３の形状の更なる単純化に貢献することができる。なお、バイト４３で形成される溝部８の、棒状の光源部１１に近い側（図１の右側）の傾斜面３０の傾斜角度α’と、頂角γ’は、本発明の第１、第２の実施の形態における各部の角度α、γとは異なってくるが、その差は現実的には微小なものであり、また、溝部８の頂部近傍における傾斜角度も、先端部分を傾斜角度一定とした場合と比べ、大きく異なるものではないので、本発明の第３の実施の形態によっても、本発明の第１、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００３５】
次に、本発明の第４の実施の形態を図４に基づいて説明する。従来技術及び本発明の第１〜第３の実施の形態と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００３６】
本発明の第４の実施の形態が、本発明の第１〜第３の実施の形態と構成を異にする部分は、本発明の第１〜第３の実施の形態において、透明基板２０の下面４に形成した、溝部８と平坦部９とからなる光反射パターン７に代えて、透明基板２０の下面４に、棒状の光源部の軸方向に沿う断面形状ほぼ三角形の多数の階段状光反射パターン３４を形成し、棒状の光源部から所定距離以上離れた階段の傾斜面に、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａを設けた点にある。
なお、図４の例では、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａは凸曲面であり、かつ、円弧状の断面形状を有している。また、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａは、かかる形状の基となる平面との角度δを４５°とした場合を例示している。かかる値は、視野角度を効果的に拡大するに適した角度の一例である。
【００３７】
本発明の第４の実施の形態のように、いわゆる階段状光反射パターン３４を形成した透明基板２０においても、棒状の光源部から所定距離以上離れた階段の傾斜面に、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａを形成し、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ａで、透明基板２０内を進行する光線（図１０の符号３１、３２を参照）を、視野角度を広げる適切な角度へと反射させて、透明基板の上面６から射出することができる。よって、本発明の第１〜第３の実施の形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００３８】
次に、本発明の第５の実施の形態を図５に基づいて説明する。本発明の第４の実施の形態と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００３９】
本発明の第５の実施の形態が、本発明の第４の実施の形態と構成を異にする部分は、階段状光反射パターン３４の、傾斜角度を徐々に変化させた部分３４ｂを、凹曲面とした点にある。
かかる曲面形状の違いは、必要な視野角度や、透明基板２０の全体形状等の諸条件に応じて適宜選択するものであり、本構成によって得られる作用効果は、本発明の第４の実施の形態と同様である。
【００４０】
さらに、図示は省略するが、本発明の第１〜第５の実施の形態において、前記傾斜角度を徐々に変化させた部分の、円弧状の断面形状に代えて、多角形状の断面形状としても良い。また、曲率を変化させた曲面としても、同様の作用効果を得ることが可能である。これらの形状の違いについても、必要な視野角度や、透明基板２０の全体形状等の諸条件に応じて適宜選択するものである。また、本発明の実施の形態では、液晶表示装置の背面照明手段を例示して説明したが、前面照明手段の透明基板にも適用可能である。また、棒状の光源としては、従来の技術として本説明に記載したものはいずれも適用できるが、同様の照明形態を有するものであれば、それらに限定されるものではない。
【００４１】
また、本発明が適用できる光反射パターンは、上掲の形状に限定されるものではなく、光反射パターンが傾斜面を有する溝部から構成されていれば、あらゆる光反射パターンに適用できるものである。例えば、溝部の深さを一定として、平坦部の幅を可変とすることによって画面全体での明るさの均一化を図る構成とした場合には、透明基板２０を、視野角度の要求仕様に合わせて仮想的に複数の領域に分割し、各領域ごとに外形形状の異なる複数のバイトを用いて、最適な溝形状に加工すればよい。また、溝形状は三角形に限定されるものではなく、例えば台形形状であってもよい。そして、これらの様々な形態の光反射パターンを組み合わせることで、視野角度の要求に最も適した光反射パターンを構成することも可能である。
【００４２】
【実施例】
実施例として本発明の面状照明装置（本発明の第１の実施の形態に相当する）を作成し、その輝度を測定した。かかる面状照明装置の構成について、図６を参照しながら以下に説明する。なお、図６（ａ）には、面状照明装置１の側面図を、図６（ｂ）には、面状照明装置１の上面図を示している。
【００４３】
透明基板２０には、全周面を平滑に研磨した透明なアクリル樹脂製の平板（サイズ：７９．３５ｍｍ×５８．８ｍｍ、厚さ：１ｍｍ）の下面４に、透明基板２０の短辺と平行（棒状の光源部１１と平行）に溝部８を備える光反射パターン７を形成する。光反射パターン７の溝部８のピッチは、０．２ｍｍで一定である。
光反射パターン７の溝部８は、図６（ａ）では図示を省略しているが、図１と同様に、溝部８の断面形状三角形の、傾斜面３０の傾斜角度αを４５°、傾斜面３１の傾斜角度βを７５°、頂角γを６０°として形成している。また、切込み深さを３μｍから１５μｍまで増大させている。さらに、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂは、傾斜面の全体とし、その半径Ｒを０．２ｍｍで一定としている。
【００４４】
棒状の光源部１１は、棒状の透明材料からなる導光体を二本用い、夫々の両端部にＬＥＤを配置して、合計４つのＬＥＤ（日亜化学工業ＮＳＣＷ２１５−ｂＲ）を用いたものである。ＬＥＤの点灯条件は、ＬＥＤ１灯当り１８ｍＡである。さらに光源部１１の周面を覆うリフレクタ１２には、銀を蒸着したＰＥＴフィルムを使用している。
【００４５】
そして、面状照明装置１の画面上の輝度を、以下に述べる方法で測定し、画面上に放出する光線の出射角度分布を観測する。図６（ｂ）に示すように、面状照明装置の画面中央部を基準点Ｏとし、輝度測定装置Ｋを、基準点Ｏから画面に垂直（正面）方向に所定距離（５０ｃｍ）をおいて位置させた箇所を０度とする。そして、図６（ａ）に示すように、基準点０を中心に、側端面３および側端面５の方向に、それぞれ輝度測定装置Ｋを最大で４０°まで移動させて、所定角度ごとに輝度を測定する。
【００４６】
測定距離（基準点Ｏから輝度測定装置Ｋの先端までの距離）は、輝度測定装置Ｋの移動にかかわらず一定（５０ｃｍ）である。このとき、側端面５の方向への輝度測定装置Ｋの移動をプラスとし、側端面３の方向への輝度測定装置Ｋの移動をマイナスで表している。輝度測定装置Ｋは、トプコン社製輝度計（ＢＭ−７，視野１°）を使用した。
【００４７】
このように、基準点Ｏの位置での観測を測定点Ｂとし、同様に、図６において、透明基板２０の長辺の中心線上の棒状の光源部１１に近接する付近を測定点Ａ、測定点Ａの対称位置を測定点Ｃとして、上述と同様に輝度を測定する。
【００４８】
上述の面状照明装置の輝度を測定した結果を図７に示す。また、比較対象として、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂを持たない従来の透明基板２（図９、図１０参照）についても、同一の条件で測定し、その結果を図８に示す。これらの測定結果から明らかなように、本発明に係る面状照明装置の、Ｃの位置における視野角度の拡大は顕著であり、Ｂの位置においても、視野角度の広角化の効果が得られている。
【００４９】
なお、以上の有利な効果は、透明基板２０の、溝部８のピッチを０．１〜０．３ｍｍ、溝部８の切込み深さを１μｍ〜３０μｍ、傾斜角度を徐々に変化させた部分３０ｂの半径Ｒを０．０５〜０．５ｍｍの範囲としたときに得られるものである。また、以上の有利な効果は、本発明の第２〜第５の実施の形態に係る面状照明装置においても、同様の傾向を得ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、サイドライト方式の面状照明装置において、前記透明基板の視野角度の広角化が望まれる範囲における、透明基板から射出される光方向を制御し、視野角度の広角化を促進して、面状照明装置によって照らされる液晶表示装置の、画像の質の更なる向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図３】 本発明の第３の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図４】 本発明の第４の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図５】 本発明の第５の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板の特徴部分を示す断面模式図である。
【図６】 輝度測定方法を説明するための概略図である。
【図７】 本発明の第１の実施の形態に相当する面状照明装置の輝度測定結果を示す図表である。
【図８】 従来の面状照明装置の輝度測定結果を示す図表である。
【図９】 従来の面状照明装置の要部である透明基板の構成を説明するための概略図である。
【図１０】 図９に示す従来の面状照明装置の透明基板の、光反射パターンへの光線の進行状態を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１ 面状照明装置
３ 側端面
４ 下面
５ 側端面
６ 上面
７ 光反射パターン
８ 溝部
９ 平坦部
１１ 棒状の光源部
２０ 透明基板
３０ 傾斜面
３０ａ 平面部
３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 傾斜角度を徐々に変化させた部分
３１ 傾斜面
３２、３３ 光線
３４ 階段状光反射パターン
３４ａ、３４ｂ 傾斜角度を徐々に変化させた部分
Ｓ 仮想平面
α、β、δ 傾斜角度
γ 頂角
Claims (8)
- 透光性材料からなる透明基板の側端面のうち少なくとも一面に沿って近接配置される棒状の光源部を具備して、前記透明基板の側端面に照射され前記透明基板内に導かれた光を、前記透明基板の表面から液晶表示装置の表示部へと供給するサイドライト方式の面状照明装置において、
前記透明基板の表面には、前記棒状の光源部の軸方向に沿うと共に断面形状に傾斜面を有する溝部を多数備え、又は、断面形状に傾斜面を有する溝部と平坦部とを夫々多数備える、光反射パターンが形成され、
前記溝部の深さは、前記棒状の光源部から離れるに従って深くなるように形成され、なおかつ、前記透明基板の、前記棒状の光源部からの距離に応じて狭小化する視野角度の、広角化が望まれる範囲に含まれる、所定深さ以上の溝部の傾斜面には、傾斜角度を徐々に変化させた部分が設けられ、
前記傾斜角度を徐々に変化させた部分の、傾斜角度一定の部分に対する比率は、前記光源部から離れるにしたがって増加するように形成されていることを特徴とする面状照明装置。 - 前記光反射パターンは、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部と平坦部とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
- 前記光反射パターンは、断面形状ほぼ三角形の多数の階段状光反射パターンであることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
- 前記傾斜角度を徐々に変化させた部分は、凸曲面であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
- 前記傾斜角度を徐々に変化させた部分は、凹曲面であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
- 前記傾斜角度を徐々に変化させた部分は、円弧状の断面形状を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の面状照明装置。
- 前記傾斜角度を徐々に変化させた部分は、前記傾斜面の平面部の途中から形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の面状照明装置。
- 透光性材料からなる透明基板の側端面のうち少なくとも一面に沿って近接配置される棒状の光源部を具備して、前記透明基板の側端面に照射され前記透明基板内に導かれた光を、前記透明基板の表面から液晶表示装置の表示部へと供給するサイドライト方式の面状照明装置の製造方法であって、
前記透明基板の表面に、前記棒状の光源部の軸方向に沿って多数の溝部を切削加工する際に、先端部分の傾斜角度が一定でありその傾斜角度が徐々に変化する形状を有するバイトを用いると共に、該バイトの切削深さを、前記透明基板の、前記棒状の光源部からの距離に応じて狭小化する視野角度の、広角化が望まれる範囲において、前記光源部から離れるにしたがって深くすることにより、所定深さ以上の溝部の傾斜面に形成される傾斜角度を徐々に変化させた部分の、傾斜角度一定の部分に対する比率を、前記光源部から離れるにしたがって増加させることを特徴とする面状照明装置の製造方法。
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