JP5066332B2 - 光学フィルム及び該光学フィルムを用いた照明装置 - Google Patents
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Description
図8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、(c)が照明装置中の光の挙動を示した断面図である。
図8における照明装置は、複数のLED光源44を略直方体の導光板26の側面に配置し、該LED光源44の出射光が導光板26に入射する。導光板26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8(a)に点線群70で示したように複数のLED光源44が配置された側面に平行とされていた。
側面構造は図8(b)に示すように、導光板26の下面に反射シート48が、上面にプリズムシート76が配置され、導光板26、反射シート48、プリズムシート76がホルダー42に収納され、上部に置かれる(図示していない)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。
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。
このように導光板上に光を屈曲させるプリズムシーもしくはレンズシートと呼ばれるようなシートを置いて受光型表示装置を照明する提案は多くなされている(例えば特許文献1、図1参照)。
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図8(c)の80で示すように、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26の上面に出射される光のうち導光板26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。
図9(a)は図8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9(b)は本明細書で用いている座標軸を説明する図である。
図9(b)に示すように、座標軸は導光板26平面の縦方向をX軸、横方向をZ軸、導光板26上面の法線方向で、X軸およびZ軸と直交する軸をY軸とする。かつ導光板26から照明光が出射される方向Y’と該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9(a)のようになる。
図9(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82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84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26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26の面と平行な方向の照明光強度を示している。
図10(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86で示したように、すべての光が導光板の面に対して垂直な、θ=0の方向となっている。
図10(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平面での特性共に、実線の太線88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10(a)に示した特性86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おり、特に従来に比べて幅方向であるX−Y平面での指向性を強めることを目的としている。
また、光源と導光板とを有する照明装置において、面に光反射層を設けた透明体の光学部材を複数個接続してフィルム状となした光学フィルムを、前記導光板の出射面に近接して配置した。
さらに、前記透明体の光学部材を入光面に対してある角度を持って、傾けて配列した。すなわち前記光学部材を前記導光板の面とほぼ平行な上面と下面を有する斜柱とし、前記光反射層を前記斜柱の側面の一部に設けた。
図2(a)において、透明体の光学部材12は透明体18の斜柱と平行四辺形である上面13及び同様の形状の下面15とから成っており計6面ある面のうち、側面の一部である2つの面に斜線で示した光反射層14,16が設けられている。
光反射層16,14を構成する物質は光反射率の良好なものならば問題ないが、反射光の色問題からは銀またはそれに順ずる光反射物のような反射光が白色となる物質が好ましい。
斜柱12の透明体18は上面13及び下面15に対し図示のように角度β傾いている。
図1(a)において、LED等による光源44から導光板26に入射した光39は導光板26の上方に出射した後透明体光学部材12に入射される。
透明体光学部材12に入射され光のうち、前記中心方向よりも下方に向けて入射された光34は光反射層14上の点36で反射されて導光板26の上方に向かう照明光38となり、前記中心方向よりも上方に向けて入射された光28は光反射層16上の点30で反射されて導光板26の上方に向かう照明光32となる。
照明光のY−Z平面上での指向性は、斜柱の傾き、(図2(a)に示した角度β)で中心値を調整することが出来、X−Y平面上での指向性は、上面13及び下面15を形成する多角形の角度(図2(a)に示した角度α1,α2)で狭めることが出来る。
LED光源44から出射された光は導光板26の斜め上方に出射され、該出射光は光学フィルム20内の光反射層14,16によってほぼ導光板26の光出射面に対して法線方向の光40となって、光学フィルム20上方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。
ここで、光源44と導光板26と光学フィルム20とが本発明の照明装置の基本構成であり、導光板26と光学フィルム20の間もしくは導光板26と光学フィルム20の外側である光学フィルム20の上方に拡散層等のフィルムを設け、照明装置の光学特性を調整しても良い。また導光板26の下方にも照明光を出射するような構成として両面表示タイプの照明装置とすることも勿論可能である。
図4における照明装置は、図4(a)に示すように、複数のLED光源44が略直方体の導光板26の側面に配置され、該LED光源44の出射光が導光板26に入射する。導光板26にはマイクロプリズム、すなわちグルーブが形成されている。側面構造は図4(b)に示すように、略直方体の導光板26の下面に反射シート48が、上面に光学フィルム20が配置され、導光板26、反射シート48、光学フィルム20がホルダー42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50を照明する構造となっている。
図4(a)に21で示した実線は光学フィルム20を構成する透明体光学部材の光反射層14、16を指している。前述したように、LED光源44から出射された光28,34は導光板26から上方に出射されると、出射された導光板面近傍の透明体光学部材に入射され、該透明体光学部材内の光反射層で反射されて照明光として上方に出射される。透明体光学部材に入射された光の角度と前記光反射層とのなす角度を、前記角度α1,α2を調整することにより従来に比べ90°に近くすることが出来るため、光の広がりを抑制し指向性を高めることが出来ている。
なお、座標軸は図9(b)で説明した軸と同様である。
図5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58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60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26の法線方向の照明光強度を示しており、θ=90の点は導光板26の面と平行な方向の照明光強度を示している。
図5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58、Z−Y平面での特性60ともに、従来に比べ導光板26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平面での指向性が高く(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。
図6(a)の透明体の光学部材62が図2(a)に示した透明体の光学部材12と異なるのは、上面75及び下面77が6角形をなしており、計8面ある面のうち、側面の一部である2つの面に斜線で示した光反射層63,64が設けられている点である。
透明体の光学部材62の斜柱は上面13及び下面15に対し図示のようにやはり角度β傾いている。
光学フィルム65が図3に示すように大判のシート状に形成され、例えば導光板の大きさに合わせて切り出して使用されることは同様である。
このように構成しても図2に示した照明装置と同様の効果が期待出来る。
図7(a)の透明体の光学部材66が図2(a)に示した透明体の光学部材12と異なるのは、上面81及び下面83が楕円形をなしており、側面の一部に斜線で示した光反射層67,68が設けられている点である。
透明体の光学部材の斜柱は上面81及び下面83に対し図示のようにやはり角度β傾いている。
光学フィルム69が図3に示すように大判のシート状に形成され、例えば導光板の大きさに合わせて切り出して使用されることは同様である。
このように構成しても図2に示した照明装置と同様の効果が期待出来る。
またこのように、透明な樹脂で複数個の透明体光学部材66を接着する手法によれば上面及び下面の形状の制約が無くなる。
また、本明細書ではLED光源を用いた照明装置を例に説明したが、本発明の光学フィルム及び該光学フィルムを用いた照明装置が例えば冷陰極管のような他の光源を用いた照明装置であっても効果があることは勿論である。
26 導光板
14,16 光反射層
12 透明体の光学部材
20、65,69 光学フィルム
Claims (10)
- 光源と導光板とを有する照明装置に用いる光学フィルムにおいて、
入光面である下面に対しある角度を持って傾斜した透明体の光学部材からなり、前記導光板の面と平行な6角形の上面と下面とを有する複数の斜柱と、該斜柱の側面の一部に設けられた光反射層とを有し、該光反射層を設けた透明体の光学部材を複数個接続してフィルム状となし、前記導光板の出射面に近接して配置して使用することを特徴とする光学フィルム。 - 光源と導光板とを有する照明装置に用いる光学フィルムにおいて、
入光面である下面に対しある角度を持って傾斜した透明体の光学部材からなり、前記導光板の面と平行な楕円形の上面と下面とを有する複数の斜柱と、該斜柱の側面の一部に設けられた光反射層とを有し、該光反射層を設けた透明体の光学部材を複数個接続してフィルム状となし、前記導光板の出射面に近接して配置して使用することを特徴とする光学フィルム。 - 前記光反射層は銀またはそれに準ずる光反射物を含む層であることを特徴とする請求項1又は2記載の光学フィルム。
- 前記斜柱の上面及び下面の6角形は、該6角形の手前側の頂角と奥側の頂角とを結んだ軸と前記導光板からの入射光の中心方向とが一致するように配置され、前記6角形の奥側の頂角を挟む両側面に光反射層が形成されていることを特徴とする請求項1記載の光学フィルム。
- 光源と導光板とを有する照明装置に用いる光学フィルムにおいて、
入光面である下面に対しある角度を持って傾斜した透明体の光学部材からなり、前記導光板の面と平行な平行四辺形の上面と下面とを有する複数の斜柱を有し、該斜柱の上面及び下面の平行四辺形は、該平行四辺形の手前側の頂角と奥側の頂角とを結んだ軸と前記導光板からの入射光の中心方向とが一致するように配置され、前記奥側の頂角を挟む両側面に光反射層が形成され、該光反射層を設けた透明体の光学部材を複数個接続してフィルム状となし、前記導光板の出射面に近接して配置して使用することを特徴とする光学フィルム。 - 光源と導光板とを有する照明装置において、
入光面である下面に対しある角度を持って傾斜した透明体の光学部材からなり、前記導光板の面と平行な6角形の上面と下面とを有する複数の斜柱と、該斜柱の側面の一部に設けられた光反射層とを有し、該光反射層を設けた透明体の光学部材を複数個接続してフィルム状の光学フィルムとなし、前記導光板の出射面に近接して該光学フィルムを配置したことを特徴とする照明装置。 - 光源と導光板とを有する照明装置において、
入光面である下面に対しある角度を持って傾斜した透明体の光学部材からなり、前記導光板の面と平行な楕円形の上面と下面とを有する複数の斜柱と、該斜柱の側面の一部に設けられた光反射層とを有し、該光反射層を設けた透明体の光学部材を複数個接続してフィルム状の光学フィルムとなし、前記導光板の出射面に近接して該光学フィルムを配置したことを特徴とする照明装置。 - 前記光反射層は銀またはそれに準ずる光反射物を含む層であることを特徴とする請求項6又は7記載の照明装置。
- 前記斜柱の上面及び下面の6角形は、該6角形の手前側の頂角と奥側の頂角とを結んだ軸と前記導光板からの入射光の中心方向とが一致するように配置され、前記6角形の奥側の頂角を挟む両側面に光反射層が形成されている光学フィルムを有することを特徴とする請求項6記載の照明装置。
- 光源と導光板とを有する照明装置において、
入光面である下面に対しある角度を持って傾斜した透明体の光学部材からなり、前記導光板の面と平行な平行四辺形の上面と下面とを有する複数の斜柱を有し、該斜柱の上面及び下面の平行四辺形は、該平行四辺形の手前側の頂角と奥側の頂角とを結んだ軸と前記導光板からの入射光の中心方向とが一致するように配置され、前記奥側の頂角を挟む両側面に光反射層が形成され、該光反射層を設けた透明体の光学部材を複数個接続してフィルム状の光学フィルムとなし、前記導光板の出射面に近接して該光学フィルムを配置したことを特徴とする照明装置。
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