JP4000444B2 - 面状照明装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部からの光を受けて発光表示する表示装置、特にパーソナルコンピュータ(以下、パソコンと略称する。)や携帯通信機器等で多用されている液晶表示装置の照明手段として好適な面状照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
薄型で占有容積が小さく、軽量であること等に特長を有する液晶表示装置は、パソコンや携帯電話機等を始めとして多くの電気機器に使用され、今後もその需要は増大すると考えられる。
【0003】
ところで、液晶表示装置の液晶自体は自ら発光しないため、太陽光や屋内照明からの光を十分に取り込めない場所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶に光を当てる照明手段が必要となる。
この場合、液晶表示装置を備えた電気機器から分離した照明手段では極めて不便になるため、通常、液晶表示装置と一体に照明手段を設けている。また、パソコン、特にノートパソコンや携帯電話機においては、上記照明手段は薄型で消費電力の小さいことが望まれる。
このような要望を満たす照明装置の1つに、サイドライト方式の面状照明装置がある。
【0004】
図11は、従来のこの種の面状照明装置(特開2000−11723号公報)を示す分解斜視図である。
図示するように、面状照明装置1は、反射型液晶照明装置本体である反射型液晶素子Lの前面(図中上面)Fを覆うように配置されるものである。
この面状照明装置1は、透光性材料からなる平板状の導光体(板状導光体)2と、同じく透光性材料からなる棒状導光体7と、例えば発光ダイオード(LED)のような点状光源9,9とを備えて構成されている。
【0005】
上記棒状導光体7は、その一側面13を板状導光体2の一側端面3に接触させて配設され、点状光源9,9は棒状導光体7の両端面8,8に各別に配設される。
棒状導光体7の他側面14には、点状光源9,9からの光を板状導光体2の一側端面3に入射させる光路変換手段11が形成されている。光路変換手段11は、例えば、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部15と、隣接する溝部15,15相互間に形成された平坦部16とで構成されている。
【0006】
このような面状照明装置において、点状光源9,9からの光は、棒状導光体7内に入射し、その棒状導光体7の、上記板状導光体2の一側端面3に沿う方向に形成された光路変換手段11により光路変換されて、板状導光体2の一側端面3から板状導光体2内部に入射する。
入射した光は、板状導光体2内部で反射、屈折を繰り返しながら板状導光体2の他側端面10へ向かって進行するが、その間、板状導光体2の下面5から出射する。これにより、板状導光体2の下面5に近接して配置された反射型液晶素子Lが照明され、反射型液晶素子Lによる発光(間接発光)表示が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述従来装置では、棒状導光体7の一側面13から板状導光体2の一側端面3へ出射される光の強さが棒状導光体7(一側面13)の長さ方向で不均一となった。
図12はその様子を説明するための図である。
この図において、いま、板状導光体2の一側端面3に接触する、棒状導光体7の一側面13から垂直に出射(板状導光体2の一側端面3に垂直に入射)する光r3,r4に着目する。この光r3,r4の元となる光r1,r2は、棒状導光体7の溝部15(図12では図示省略)の角度を一定とすれば、互いに平行である。このことは、光r1,r2の元となる光の棒状導光体端面8における入射光の位置が異なることを意味する。
【0008】
棒状導光体端面8への入射光の強さは、棒状導光体端面8の位置によって異なる。すなわち、点状光源9の発光面中央と接している部分は光が強く、点状光源9の発光面の端付近や発光面に接していない部分は光が弱い。つまり光r1は強く、光r2は弱い。
したがって、棒状導光体7の一側面13から出射する光r3,r4については、光r3は強く、光r4は弱い。すなわち、板状導光体2の一側端面3に入射する光r3,r4に強弱が生じ、その結果、板状導光体一側端面3への入射光はその位置によって強弱が生じることとなった。
【0009】
図12における光r1',r2'及び光r3',r4'についても同様であり、光r1',r3'は強く、光r2',r4'は弱い。
なお図12は、棒状導光体7の左側部分についてのみ示した図であるが、棒状導光体7の右側部分についても同様である。
【0010】
このため、図13に示すように組み立てられた面状照明装置において、同図中の板状導光体2上のA−A’線断面における輝度分布を計測すると、図14中の曲線αに示すような結果となった。この曲線αから分かるように、従来装置では、棒状導光体7の長さ方向と平行な方向における輝度分布が一様(輝度分布曲線が平坦)でなく、板状導光体2面上の同方向において、均一な明るさが得られないという問題点があった。
【0011】
本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたもので、板状導光体内へ光を出射する棒状導光体の長さ方向における輝度むらを低減し、同方向における板状導光体面上の明るさを均一化した面状照明装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の面状照明装置の発明は、透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に2本並べて設けられ、かつ、この2本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられてなり、前記点状光源は、その発光面の中央部が、前記2本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられることを特徴とする。
【0013】
請求項2に記載の面状照明装置の発明は、透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に3本並べて設けられ、かつ、この3本のうち2本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられて隣接して配置されてなり、前記点状光源は複数設けられ、その発光面の中央部が、前記形状、大きさが揃えられて隣接する2本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられたものと、その発光面が、残余の1本の棒状導光体の端面のみと位置合わせされて設けられたものとが組み合わされていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明による面状照明装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
図示するように、面状照明装置1は、反射型液晶照明装置本体である反射型液晶素子Lの前面(図中上面)Fを覆うように配置されるものである。
この面状照明装置1は、透光性材料からなる断面矩形状の平板状の導光体(板状導光体)2と、同じく透光性材料からなる複数本、ここでは2本の形状、大きさの揃った棒状導光体7a,7bと、所定数、ここでは2個の、例えば発光ダイオード(LED)のような点状光源9a,9aとを備えて構成されている。
【0015】
上記棒状導光体7a,7bは、点状光源9aからの光が各々後述光路変換手段により光路変換されて板状導光体2の一側端面3に入射するように、その一側端面3に対向する方向に並べて配設される。そのうち、板状導光体2側の棒状導光体7bは、その一側面13bを板状導光体2の一側端面3に接触させて配設される。一側面13bとは反対側の面(他側面)14bは、棒状導光体7aの一側面13aと接触する。
【0016】
また点状光源9aは、その発光面(光出射面)9afの中央部が、隣接する2本の棒状導光体7a,7bの面一にされた端面8a,8bの境界位置に位置合わせされた状態で、各々上記端面8a,8bに接して組付け固定される。点状光源9a,9aは、棒状導光体7a,7bの左右両端面8a,8b;8a,8bに同様に設けられている。
【0017】
棒状導光体7a,7bの他側面14a,14bには、点状光源9a,9aからの光を板状導光体2の一側端面3に入射させる光路変換手段11a,11bが形成されている。光路変換手段11a,11bは、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部15a,15bと、隣接する溝部15a,15a;15b,15b相互間に形成された平坦部16a,16bとで構成されている。
【0018】
また板状導光体2の上面6には、光反射パターン17が板状導光体2の一側端面3の長さ方向と平行な方向に形成されている。光反射パターン17は、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部18と、隣接する溝部18,18相互間に形成された平坦部19とから構成されている。
【0019】
溝部18の間隔は、板状導光体2の一側端面3からの距離に応じて変化させられ、板状導光体2の一側端面3からの距離に左右されることなく板状導光体2の面(ここでは下面5)上が均一に発光するように構成されている。
【0020】
板状導光体2に接触する棒状導光体7bの一側面13bを除く棒状導光体7a,7b部分の長さ方向周囲、及び板状導光体2の棒状導光体7bに近接する端部は、棒状導光体7a,7bからの光を高効率で板状導光体2内に導くための光反射部材12によって覆われている。
【0021】
このような面状照明装置において、点状光源9a,9aからの光は、棒状導光体7a,7b内に入射し、その棒状導光体7a,7bの、上記板状導光体2の一側端面3に沿う方向に各々形成された光路変換手段11a,11bにより各別に光路変換されて、板状導光体2の一側端面3から板状導光体2内部に入射する。入射した光は、板状導光体2内部で反射、屈折を繰り返しながら板状導光体2の他側端面10へ向かって進行するが、その間、板状導光体2の下面5から、前記入射した光の一部が出射する。これにより、板状導光体2の下面5に近接して配置された反射型液晶素子Lが照明され、反射型液晶素子Lによる発光(間接発光)表示が行われる。
【0022】
上述した面状照明装置によれば、板状導光体2内へ光を出射する棒状導光体7bの一側面13bの長さ方向における輝度むらは低減される。
図2はその様子を説明するための図である。
この図において、棒状導光体7a,7bの端面8a,8b領域内に異なる位置から入射する光(図12中の光r1,r2に相当する光)r1,r2は、図示するように異なる棒状導光体7a,7bの光路変換手段11a,11bにより各々光路変換(反射)される。
【0023】
すなわち本発明装置において、光r1は棒状導光体7aの光路変換手段11aにより光路変換され、光r3として板状導光体2の一側端面3に入射し、また、光r2は棒状導光体7bの光路変換手段11bにより光路変換され、光r4として板状導光体2の一側端面3に入射する。この際、光r3,r4は、図示するように同じ位置になる。
【0024】
棒状導光体7a,7bの端面8a,8bへの入射光の強さは、同端面8a,8b領域内の位置によって異なる。すなわち、点状光源9aの発光面9af中央と接している部分は光が強く、点状光源9aの発光面9afの端付近や発光面9afに接していない部分は光が弱い。つまり光r1は強く、光r2は弱い。したがって、光r3は強く、光r4は弱い。
【0025】
従来装置においては、この光r1,r2の棒状導光体7の端面8への入射位置の相違がそのまま棒状導光体7から板状導光体2内への光r3,r4の出射位置の相違となり(図12参照)、したがって棒状導光体7の長さ方向における輝度むらを生じさせた。
【0026】
本発明装置においては、棒状導光体7a,7bの端面8a,8b領域内への入射位置の異なる光r1,r2による板状導光体2内への光r3,r4の出射位置は上述したように同じ位置になる。光r3は強く、光r4は弱いので、それらが同じ位置から出射されれば、その位置での輝度は平均化される。図2における光r1',r2'及び光r3',r4'についても同様であり、光r3',r4'の出射位置は同じ位置になり、その位置での輝度は平均化される。
なお図2は、棒状導光体7a,7bの左側部分についてのみ示した図であるが、棒状導光体7a,7bの右側部分についても同様である。
【0027】
そこで、図3に示すように組み立てられた本発明装置において、板状導光体2上のB−B’線断面における輝度分布を計測すると、図4中の曲線βに示すような結果となった。この曲線βから分かるように、本発明装置では、板状導光体2内へ光を出射する棒状導光体(棒状導光体7b)の長さ方向と平行な方向における輝度分布がほぼ一様(輝度分布曲線がほぼ平坦)になり、板状導光体2面上の同方向において、均一な明るさが得られることになった。
【0028】
図5は、図3に示す棒状導光体7a,7bについて、その左側端面8a,8b部分のみに点状光源9aを設けた場合の出射光の輝度値を、棒状導光体長さ方向に沿う上記点状光源9a(端面8a,8b)からの距離に対して示したグラフである。この図からも、板状導光体2への出射光の輝度分布が一様化されることが分かる。
【0029】
すなわち図中、一点鎖線で示す曲線イは棒状導光体7a単体で測定した場合(図6参照)の輝度値の変化を示し、破線で示す曲線ロは棒状導光体7b単体で測定した場合(図7参照)の輝度値の変化を示す。また実線で示す曲線ハは、図2に示すように組み立てられた棒状導光体7a,7b複合体について測定した場合の輝度値の変化を示す。
これらの曲線イ〜ハによれば、棒状導光体7aや棒状導光体7b単体では、棒状導光体長さ方向の各位置(端面8a,8bからの距離)における輝度変化、すなわち強弱の差が共に大きく(曲線イ,ロ参照)、棒状導光体7a,7b複合体では、同上輝度変化(強弱の差)が極めて小さくなることが分かる。
また、本実施例においては、板状導光体全面から出射する平均輝度が、従来構造(棒状導光体が1本)と比較して10%以上向上した。
したがって、本発明の棒状導光体は、輝度向上効果も有するものである。
【0030】
なお、本発明において点状光源は発光ダイオードのみに限定されない。棒状導光体の本数、点状光源の数、光路変換手段や光反射パターンの構成も上述実施形態のみに限定されない。
棒状導光体の一端面にn個(nは2以上の整数)の点状光源を配設する場合には棒状導光体の本数を2×n本とすればよい(図8参照)。また、複数の点状光源がある場合に、全ての点状光源に2本の棒状導光体を配置させる必要はなく、少なくとも1個の点状光源に2本の棒状導光体を配置させれば、従来装置よりも輝度分布を改善させることができる(図9参照)。また、点状光源1個当たりの棒状導光体の本数は2本に限定されるものではなく、3本以上の複数本に分割(図10参照)しても、棒状導光体が1本の場合に比べて輝度むらを低減できるものである。上掲図8〜図10において、2は板状導光体、7a〜7fは棒状導光体、9a,9b,9cは点状光源を示す。
【0031】
本発明装置によって照明される被照明体についても、反射型液晶照明装置(反射型液晶素子)のみに限定されない。本発明装置を被照明体の上面(正面)側に置くか、下面(背面)側に置くかも限定されることはない。通常は、被照明体が反射型であれば被照明体の上面(正面)側に、透過型であれば下面(背面)側に配置される。
棒状導光体及び板状導光体相互間に、光を拡散させる板状体(光拡散板)を介在させてもよい。
【0032】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成した光路変換手段により光路変換させて板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、次のように構成した。すなわち、棒状導光体を、点状光源からの光が各々光路変換手段により光路変換されて板状導光体の側端面に入射するように、板状導光体の側端面に対向する方向に2本並べて設け、かつ、この2本の棒状導光体を、形状、大きさが揃えられたものとした。そして、点状光源を、その発光面中央部が、前記2本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせさせて設けた。
これによれば、従来装置において生じた、棒状導光体からの板状導光体への出射光の、棒状導光体長さ方向の各位置おける輝度変化(強弱差)を小さくすることができる。したがって、棒状導光体長さ方向における輝度むらを低減することができ、同方向における板状導光体面上の明るさを均一化することができる。
また、板状導光体面上の平均輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による面状照明装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図2】本発明装置により輝度むらが低減される様子を説明するための図である。
【図3】図1に示す本発明装置の組立て後の概略を示す平面図である。
【図4】図3中の板状導光体上のB−B’線断面における輝度分布を示すグラフである。
【図5】図3に示す棒状導光体について、その左側端面のみに点状光源を設けた場合の棒状導光体長さ方向の各位置の輝度値を示したグラフである。
【図6】図5中の曲線イを得たときの輝度値測定状態の説明図である。
【図7】図5中の曲線ロを得たときの輝度値測定状態の説明図である。
【図8】本発明装置の他の実施形態(その1)の概略を示す平面図である。
【図9】本発明装置の他の実施形態(その2)の概略を示す平面図である。
【図10】本発明装置の他の実施形態(その3)の概略を示す平面図である。
【図11】従来装置の分解斜視図である。
【図12】従来装置において輝度むらが生じる様子を説明するための図である。
【図13】図11に示す従来装置の組立て後の概略を示す平面図である。
【図14】図13中の板状導光体上のA−A’線断面における輝度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
1 面状照明装置
2 板状導光体
3 板状導光体の一側端面
7a,7b 棒状導光体
8a,8b 棒状導光体の端面
11a,11b 光路変換手段
13a,13b 棒状導光体の一側面
9a 点状光源
9af 点状光源の発光面
Claims (2)
- 透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に2本並べて設けられ、
かつ、この2本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられてなり、
前記点状光源は、その発光面の中央部が、前記2本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられることを特徴とする面状照明装置。 - 透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に3本並べて設けられ、
かつ、この3本のうち2本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられて隣接して配置されてなり、
前記点状光源は複数設けられ、
その発光面の中央部が、前記形状、大きさが揃えられて隣接する2本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられたものと、
その発光面が、残余の1本の棒状導光体の端面のみと位置合わせされて設けられたものとが組み合わされていることを特徴とする面状照明装置。
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