JP4671343B2 - 照明装置 - Google Patents

照明装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4671343B2
JP4671343B2 JP2005224786A JP2005224786A JP4671343B2 JP 4671343 B2 JP4671343 B2 JP 4671343B2 JP 2005224786 A JP2005224786 A JP 2005224786A JP 2005224786 A JP2005224786 A JP 2005224786A JP 4671343 B2 JP4671343 B2 JP 4671343B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
guide plate
light guide
light emitting
emitting diode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005224786A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007042402A (ja
Inventor
卓己 宮下
研太 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Electronics Co Ltd
Original Assignee
Citizen Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Electronics Co Ltd filed Critical Citizen Electronics Co Ltd
Priority to JP2005224786A priority Critical patent/JP4671343B2/ja
Publication of JP2007042402A publication Critical patent/JP2007042402A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4671343B2 publication Critical patent/JP4671343B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Description

本発明は、液晶表示装置等の受光型表示装置のバックライトやフロントライトとして用いられる照明装置に関し、特に携帯電話、PDA等の小型液晶ディスプレイの照明装置に関する。
近来、蛍光表示管に比べ、寿命が長い、照明装置光の色度調整が容易等の利点があるため発光ダイオード(以下LEDと略記する)を光源とした照明装置が用いられ始めている。
図3は発光ダイオード(以下LEDと略記する)を用いたサイドライト型照明装置をバックライトとして用いた場合の従来例を示す図で、(a)が平面図、(b)が側面図である。
図3における照明装置は、複数のLED光源60−1,2,3,4を略直方体の導光板68の側面に配置し、該LED光源60−1,2,3,4の出射光が導光板68に入射する。導光板68にはマイクロプリズム、すなわちグルーブが形成され、該マイクロプリズムの頂点を結んだ稜線は図3(a)に点線群70で示したように複数のLED光源60−1,2,3,4が配置された側面に平行とされていた。
断面構造は図3(b)に示すように、導光板68の下面に反射シート80が、上面にプリズムシート78が配置され、導光板68、反射シート80、プリズムシート78がホルダー76に収納され、上部に置かれる液晶表示装置等の受光型表示装置を照明する構造となっていた。
LED光源60−1,2,3,4から入射された光は導光板68内で導光板68上面と導光板68下面に設けられたマイクロプリズムの面とで屈折を繰り返して伝播される。該伝播を繰り返すうちに、光の進行方向と導光板68上面とがなす角度が臨界角よりも小さくなり、導光板68上面から光が出射する。導光板68下面に出射されてしまって光は反射シート80で反射されて導光板68に戻される。導光板68から出射した光は、プリズムシート78によって屈曲され表示装置側へと導かれる。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付している。
しかしこのようなサイドライト型照明装置には問題がある。それはLED光源60−1,2,3,4からはそれぞれの光源で規定されたいろいろな方向に光が出射されるが、例えば図3(a)に示すように、LED光源60−3から出射された光74はグルーブの稜線70と直交する方向72に対してαなる角度を有してしまい直交しないということである。
この状況を図4、5を用いてさらに説明する。
図4は図3(a)の導光板68とLED光源60−1,2,3,4の図にLED光源60−2,3から出射される光線の軌跡を書き加えた図である。
点光源であるLED光源60−1,2,3,4の出射光は、光源間に暗部を作らないためにはある程度広角にする必要がある。また導光板に入射した光は、グルーブで反射する度に導光板の幅方向へ広がる方向に屈折される。その結果グルーブの稜線70と概ね直交する出射光82,84とグルーブの稜線70に対して直交しない光86,88とに分かれ、直交しない光の方が多くなってしまう。
このように光軸と稜線パターンとが直交しない光が多くなるとグルーブ部で光が散乱してしまった状態に近くなり、グルーブ部で屈折して導光板68の上面に出射される光のうち導光板68の面に対して垂直でない光成分が多くなってしまう。そのため照明装置の照明光の指向性が悪くなってしまい照明装置の輝度を高めることが出来ないという問題がある。
この状況をグラフに表したのが図5である。
図5(a)は図3に示したような従来の照明装置の光学特性を表したグラフで、図5(b)は座標軸を説明する図である。
図5(b)に示すように、座標軸は導光板68の平面の縦方向をX軸、横方向をZ軸、導光板68上面に垂直な方向で、X軸およびZ軸と直交する軸をY軸とする。かつ導光板68から照明光が出射される方向Y’とY軸とが成す角を光放射角度θとする。
このように座標軸を定めて従来の照明装置の光学特性をグラフ化すると図5(a)のようになる。
図5(a)における横軸は光放射角度θで、縦軸は光強度の相対値であり、図の点線の太線90はX−Y平面における照明光の方向と照明光の強度の関係、実線の太線92はZ−Y平面における照明光の方向と照明光の強度の関係を示している。したがって横軸がθ=0の点は導光板68と直交する方向の照明光強度を示しており、θ=90の点は導光板68の面と平行な方向の照明光強度を示している。
図5(a)のグラフが示すように従来の照明装置はX−Y平面での特性90、Z−Y平面での特性92ともに、導光板68の表面に対して垂直な方向の光が最も強いものの、例えば垂直方向から30°の角度の光もX−Y平面で垂直方向光の40%程度、Z−Y平面で垂直方向光の10%程度の光強度を有しており、特に幅方向であるX−Y平面での指向性が広くなってしまい照明装置としての光の指向性が不十分であった。
図6は照明装置の特性を説明するために設けた参考図で、図5と同様の座標軸を用いている。
図6(a)は理想的な指向性を有した場合の特性を示しており、X−Y平面での特性、Z−Y平面での特性ともに実線の太線94で示したように、すべての光がθ=0である導光板の面に対して垂直な方向となっている。
図6(b)は全く指向性がない場合の特性で、X−Y平面での特性Z−Y平面での特性ともに、実線の太線96で示したように導光板の面に対する各角度での光強度が一定となってしまっている。
本発明は図6(a)に示した特性94に近い特性を持った照明装置を実現することを目的としている。
LED光源を用いた照明装置の照明光の指向性を改良するため、LED光源を導光板のコーナー部近傍に置き、グルーブの稜線を該LED光源を中心とした同心円状とするという提案はある(例えば特許文献1参照)。
この提案は照明装置の指向性を改良するため優れたものであるが、照明装置の輝度を上昇させるためには導光板のコーナー部に1つのLED光源を設ける必要が生じ、このような1つのLED光源をもとに導光板からの出射光を導光板の面全体にわたって一様にするのはきわめて困難であった。また製造上の余裕度もきわめて小さなものになってしまっていた。
特開2001−143512
解決しようとする課題は、指向性が高く、かつ高輝度化、照明光の均一化が容易な製造しやすい照明装置を提供することである。
本発明の照明装置は、点光源としての発光ダイオードと、該発光ダイオードの光源光を伝播する導光板を有していて、該導光板は上面より見た時概略長方形を成す直方体形状を有すると共に、前記導光板の下面にはグルーブが設けられた照明装置において、前記発光ダイオードは長方形形状の前記導光板の対角近傍に配置されており、また、導光板は前記対角に配置された前記発光ダイオード近傍を結ぶ線によって上下の部分に分割されているものであって、該分割されたそれぞれの部分の導光板上の前記グルーブは前記各部分に属する前記発光ダイオードの出射光が前記導光板に進行する方向とほぼ直交する稜線を持つと共に、該稜線は各々の前記発光ダイオードの光源に対しほぼ同心円状に構成されていることを特徴とする。
また本発明の照明装置は、前記分割されたそれぞれの部分の導光板上の前記グルーブの稜線が、前記発光ダイオード近傍を結ぶ線近傍で交わっていることを特徴とする。
本発明の照明装置は、LED光源で発光し導光板に入射した光がほぼ垂直上方に反射するため、導光板の幅方向への出射光の広がりを抑制出来、照明装置光の幅方向の指向性を狭くすることが出来る。そのため照明装置の高輝度化、高品位化が可能となる。またLED光源を導光板の対角に配置したため、照明光の均一化が容易で製造しやすい照明装置を実現出来る。
点光源と該光源光を伝播する導光板を有する照明装置において、前記導光板を概略長方形形状としてグルーブを設け、前記光源を発光ダイオードとし、かつ前記導光板の対角に配置し、該グルーブは前記発光ダイオードの出射光が前記導光板に入射後に進行する方向とほぼ直交するような稜線を持つよう構成した。
また前記導光板を前記対角に配置された発光ダイオード近傍を結ぶ線によって上下の部分に分割し、分割されたそれぞれの部分の導光板上の前記グルーブは、該部分に属する前記発光ダイオードの出射光が進行する方向とほぼ直交するような稜線を持つよう構成した。
図1は本発明による照明装置の実施例でバックライトタイプで構成した例を示している。図1(a)が照明装置からプリズムシートを除いた平面図、すなわち図5(b)で説明したX−Z面の図、(b)が断面図、すなわち図5(b)で説明したY−Z面の図、(c)が導光板の断面図である。
図1(a)における本発明の照明装置は、略直方体の導光板10の対角のコーナー付近に点光源であるLED光源12,14が配置され、該LED光源12,14の出射光が導光板68に入射する。
導光板10にはマイクロプリズム、すなわちグルーブが形成されており、また対角に配置された発光ダイオード12,14近傍を結ぶ線16によって上の部分18と下の部分20とに分割されている。該マイクロプリズムの頂点を結んだ稜線は図1(a)に点線群22,24で示したように、2つのLED光源12,14に対して、ほぼLED光源を中心とする同心円状となっている。したがって分割されたそれぞれの部分18,20の導光板上のグルーブ22,24は、該それぞれの部分に属する前記発光ダイオード12,14の出射光が進行する方向とほぼ直交するような稜線となっている。
断面構造は図1(b)に示すように、導光板10の下面に反射シート34が、上面にプリズムシート32が配置され、導光板10、反射シート34、プリズムシート32がホルダー30に収納され、上部に置かれる液晶表示装置等の受光型表示装置を照明する構造となっている。
図1(c)は導光板10の断面図で、該導光板10の下面にはマイクロプリズムが形成されてグルーブを構成している。該マイクロプリズムの最凹部38と最凸部36とが前記稜線で、該最凹部38と最凸部36とは近接しているため、図1(a)では1本の点線で描いている。
図2は本発明による照明装置の効果を説明する図で、図2(a)はLED光源の出射光とマイクロプリズムの稜線とのなす角度を説明する平面図、図2(b)は光学特性を表したグラフである。
図2(a)において、LED光源12から入射された光40,42,44及びLED光源14から入射された光46,48,50は導光板10内で導光板10上面と、導光板10下面に設けられたマイクロプリズムの面とで屈折を繰り返して伝播される。
該伝播を繰り返すうちに、光の進行方向と導光板10上面とがなす角度が臨界角よりも小さくなり、導光板10上面から光が出射する。この伝搬を繰り返す時、光40,42,44の進行方向とマイクロプリズムの稜線22及び光46,48,50の進行方向とマイクロプリズムの稜線24とがほぼ直交しているためマイクロプリズム部で光が散乱してしまう状態が著しく減少し、導光板10の上面に対して従来よりもより垂直な方向に光が出射される。導光板10下面に出射されてしまって光は反射シート34で反射されて導光板10に戻される。導光板10から出射した光は、プリズムシート32によってさらに導光板10の上面に対して垂直に近い方向に屈曲され、照明装置上面に置かれる表示装置側へと導かれる。
なお、導光板10の分割されたそれぞれの部分18,20上のグルーブの稜線22,24は、発光ダイオード12,14近傍を結ぶ線16近傍で交わっている。このように構成したことにより発光ダイオード12,14近傍を結ぶ線16近傍で輝度ムラを生じることを防ぐことが出来ている。
このように構成したため本発明による照明装置の光学特性は図2(b)に示したようになる。
なお、座標軸は図5(b)で説明したものと同様である。
図2(b)における横軸は光放射角度θで、縦軸は光強度の相対値であり、図の点線の太線52はX−Y平面における照明光の方向と照明光の強度の関係、実線の太線54はZ−Y平面における照明光の方向と照明光の強度の関係を示している。したがって横軸がθ=0の点は導光板68と直交する方向の照明光強度を示しており、θ=90の点は導光板68の面と平行な方向の照明光強度を示している。
図2(b)のグラフが示すように本発明の照明装置はX−Y平面での特性52、Z−Y平面での特性54ともに、従来に比べ導光板10の表面に対して垂直な方向に光が集光されている。例えば垂直方向から30°の角度の光は、X−Y平面で垂直方向光の10%程度、Z−Y平面では垂直方向光の数%程度の光強度となっており、特に幅方向であるX−Y平面での指向性が狭くなって照明装置としての光の指向性が向上している。
光源のLEDは必要な明るさに応じて例えばLEDのチップ数を設定すればよいが、本発明の照明装置においては光源のLEDが導光板の対角に分けて配置してあるため、光源を一カ所に置く場合に比べ、1つのLED光源のチップ数は半分以下で良く、照明装置の高輝度化、高品位化が容易となっている。また導光板の面全体の輝度の均一化も容易となっている。
さらに光源を分散配置したため製造、組み立て条件によるバラツキを押さえることが出来、光源を一カ所に配置した場合に比べ製造しやすい照明装置を実現出来ている。
なお本実施例は本発明による照明装置をバックライトとして用いた例を示したが、フロントライトとして用いることも通常の技術で可能なことは勿論である。
本発明による照明装置の実施例である。 本発明による照明装置の効果を説明する図である。 発光ダイオード光源を用いたサイドライト型照明装置の従来例を示す図である。 図3(a)にLED光源から出射される光線の軌跡を書き加えた図である。 従来の照明装置の光学特性を表したグラフである。 照明装置の特性を説明するために設けた参考図である。
符号の説明
10 導光板
18 導光板上部分
20 導光板下部分
12,14 発光ダイオード
22,24 グルーブの稜線
16 発光ダイオード近傍を結ぶ線
40,42,44,46,48,50 発光ダイオードの出射光

Claims (2)

  1. 点光源としての発光ダイオードと、該発光ダイオードの光源光を伝播する導光板を有していて、該導光板は上面より見た時概略長方形を成す直方体形状を有すると共に、前記導光板の下面にはグルーブが設けられた照明装置において、
    前記発光ダイオードは長方形形状の前記導光板の対角近傍に配置されており、また、導光板は前記対角に配置された前記発光ダイオード近傍を結ぶ線によって上下の部分に分割されているものであって、該分割されたそれぞれの部分の導光板上の前記グルーブは前記各部分に属する前記発光ダイオードの出射光が前記導光板に進行する方向とほぼ直交する稜線を持つと共に、該稜線は各々の前記発光ダイオードの光源に対しほぼ同心円状に構成されていることを特徴とする照明装置。
  2. 前記分割されたそれぞれの部分の導光板上の前記グルーブの稜線は、前記発光ダイオード近傍を結ぶ線近傍で交わっていることを特徴とする請求項記載の照明装置。
JP2005224786A 2005-08-03 2005-08-03 照明装置 Expired - Fee Related JP4671343B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005224786A JP4671343B2 (ja) 2005-08-03 2005-08-03 照明装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005224786A JP4671343B2 (ja) 2005-08-03 2005-08-03 照明装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007042402A JP2007042402A (ja) 2007-02-15
JP4671343B2 true JP4671343B2 (ja) 2011-04-13

Family

ID=37800200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005224786A Expired - Fee Related JP4671343B2 (ja) 2005-08-03 2005-08-03 照明装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4671343B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009144668A1 (en) 2008-05-30 2009-12-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device comprising a collimator
JP5511798B2 (ja) 2008-05-30 2014-06-04 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 光ガイドを有する照明装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002512727A (ja) * 1996-12-12 2002-04-23 テレダイン ライティング アンド ディスプレイ プロダクツ インコーポレイテッド 低いプロフィールを有する照明装置
JP2002208308A (ja) * 2000-11-08 2002-07-26 Mitsubishi Rayon Co Ltd 面光源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002512727A (ja) * 1996-12-12 2002-04-23 テレダイン ライティング アンド ディスプレイ プロダクツ インコーポレイテッド 低いプロフィールを有する照明装置
JP2002208308A (ja) * 2000-11-08 2002-07-26 Mitsubishi Rayon Co Ltd 面光源装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007042402A (ja) 2007-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8353614B2 (en) Backlight unit
US7246931B2 (en) LED light source
US9778405B2 (en) Light guide plate and light source module
CN111007681B (zh) 表面光源设备及显示装置
US7220041B2 (en) Planar light source device
JP4649553B2 (ja) 導光板及びこれを有する液晶ディスプレー装置
JP5130434B2 (ja) 導光板及びそれを採用したディスプレイ装置
US10274663B2 (en) Light guide plate, backlight module and display device
JP2005135844A (ja) 光学素子及びバックライト装置
US9176269B2 (en) Light source module and display module
JP2011233416A (ja) コリメート光源及び面光源装置
TW201319691A (zh) 背光模組
US20160238777A1 (en) Light guide plate ,light source module and display device
KR20190021522A (ko) 도광체 및 이를 구비하는 백라이트 장치
JP5066332B2 (ja) 光学フィルム及び該光学フィルムを用いた照明装置
JP4671343B2 (ja) 照明装置
TW201641999A (zh) 反射元件、背光模組,及具有該背光模組的顯示裝置
JP2011258362A (ja) 面光源装置
KR20070075996A (ko) 백라이트 어셈블리 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20130133569A (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치
US8324655B2 (en) Backlight module and light emitting diode module thereof
JP2012174599A (ja) 照明装置
JP4671342B2 (ja) バックライト
JP2008282688A (ja) 平面発光装置
US20140218968A1 (en) Planar lighting device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080701

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100204

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100527

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100716

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110112

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110114

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140128

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees