JPH0616902U - 面状光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 光透過性を有する導光体１２の観察面にピッ
チ１ｍｍ以下の光源側端面１２ａに平行する多数の凸状
の光線出射用レンズ１２ｄが光源側端面１２ａより離れ
るにしたがって次第にピッチが小さくなるように設けら
れた導光体１２を備えていることを特徴とする面状光源
装置。 【効果】 本考案によれば、導光体の観察面に１ｍｍ以
下の微細なピッチをもつ凸形状の光線出射用レンズを配
設することにより、正面から見て明るく、ムラのない均
一な面状光源装置が得られる。更に、光線出射用レンズ
を微細な特定形状にすることにより、発光面の明るさに
ムラがなく、また極めて均一にすることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は産業用および事務用機器におけるディスプレイ、液晶を利用した表示 装置などとして有用な面状光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、ディスプレイ、液晶表示装置等における明るさはそこで使用される 面状光源により影響を受ける。したがって、面状光源装置は出射面から出る光が 均一で、しかも正面から見て明るいことが望まれている。 従来の面状光源装置の断面図の一例を図５及び図６に示す。これらの例を簡単 に説明すると、図５の場合は、光源用反射板５５に覆われた光源５１に対設され た表裏両面が平面状の導光体５２の光源側端面５２ａから入射した光が導光され 、裏面５２ｂと観察面５２ｃ間で反射を繰り返しつつ、その一部を観察面５２ｃ から出射するようにしたもので、端面５２ｅには反射層５７が配置されている。 また観察面５２ｃには拡散フィルム５３が、裏面５２ｂには乱反射層５６が光源 から離れるに従って高密度となるようにシルク印刷等によって設けられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図５に示した従来の面状光源装置においては、光源５１から導 光体５２に入射した光は、裏面５２ｂと観察面５２ｃ間で反射を繰り返しその間 に乱反射層５６で乱反射した光の一部を観察面５２ｃから出射するものであるが 、観察面５２ｃから出射する光の方向は観察面５２ｃに対し直角方向よりもかな り端面５２ｅ方向に向いているので、拡散フィルム５３を通過した後も明るさの ピークが観察面５２ｃに対し直角方向（面状光源の正面）でなく端面５２ｅ方向 にずれてしまうので、光の有効率が低いという問題点があった。

【０００４】 また、図６の場合は、同様の光源６１に対設した光学側端面６２ａ及びそれと 直角に平面状の観察面６２ｃと、観察面６２ｃとの間隔を順次狭めて傾斜面とし た裏面６２ｂとを有する導光体６２が配設され、観察面６２ｃには拡散フィルム ６３が、又裏面６２ｂの表面には反射層６７がそれぞれ施されている。 図６に示した従来の面状光源装置においては、光源６１から導光体６２に入射 した光は、上述の場合と同様に反射層６７と観察面６２ｃとの間で反射をくり返 し、その間に一部が出射し、残りは反射をくり返しつつ観察面６２ｃから出射す るように作用するが、この場合には反射層６７が傾斜しているので光源から遠方 の部分でも導光された光は有効に観察面６２ｃ側に反射して出射光として利用さ れる。しかしながら、この場合も前例と同様に、明るさのピークが拡散フィルム ６３の面に対し直角方向（面状光源の正面）でないので、光の有効率が低いとい う問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案者は、上述のような問題点を解決すべく鋭意検討した結果、光 源側端面から離れても明るさが低下せず、ムラのない均一な面状光源装置を見出 したものである。 すなわち、本考案は光透過性を有する導光体１２の観察面にピッチ１ｍｍ以下 の光源側端面１２ａに平行する多数の凸状の光線出射用レンズ１２ｄが光源側端 面１２ａより離れるにしたがって次第にピッチが小さくなるように設けられた導 光体１２を備えていることを特徴とする面状光源装置である。

【０００６】 以下に本考案の面状光源装置の詳細を添付図面に示した実施例に従って説明す る。 図１は本考案の一つの実施例を示す側面図、図２はその正面図である。ここで 、１１は光源であり、１２は導光体、１３は拡散フィルム、１４は反射フィルム 、１５は光源用反射板である。

【０００７】 １２は透明な材料、例えばアクリル樹脂あるいは０．００５重量％程度の微量 の光拡散材を含むアクリル樹脂から成る導光体で、その観察面に詳細部が図３に 示されるように、ピッチ１ｍｍ以下の光源側端面１２ａに平行する多数の凸状の 光線出射用レンズ１２ｄが光源側端面１２ａより離れるに従って次第に小さいピ ッチとなる状態で設けてあり、光導体の端面１２ｅには反射層が配設されている 。

【０００８】 このような表示装置においては、光源側端面１２ａから導光体１２に入射した 光は観察面の平面部１２ｃと裏面１２ｂ間で反射を繰り返しつつ対向端面方向に 進行するが、観察面の凸状の光線出射用レンズ１２ｄに入射した光は凸部から出 射され拡散フィルム１３で拡散され出射光となる。 すなわち、光線出射用レンズ１２ｄは図３に示すように光源側が鈍角、その反 対側が鋭角の凸状の形をしており、また山頂部は鋭角をしていて、付け根部より 山頂に向かって徐々に細くなる形をしている。このような形をしているため、光 源出射用レンズ１２ｄに入射する光は光線出射用レンズ１２ｄ内で一度全反射さ れた後、導光体１２に直角に近い出射光となり、導光体１２に対して角度が大き い光は山頂部で屈折されただけで、導光体１２に直角に近い出射光となる。

【０００９】 このように、光線出射用レンズ１２ｄ内に入射した光は、いずれも導光体１２ と直角方向に出射するような形状に形成されているので、明るさのピークが拡散 フィルム１３の面に対し直角方向（面状光源の正面）になるので明るい画面が得 られる。 また、光線出射用レンズ１２ｄは光源側端面１２ａより離れるにしたがって次 第に小さいピッチとなるように作られている。例えば、光源からの距離をｘ、レ ンズのピッチをｙとした場合、 ｙ＝ａｘ² （ａ＝定数） が成立するような２次函数に従ったピッチ間隔となっているので、光源側端面１ ２ａに近い所では平面部１２ｃで反射される光の量比が光線出射用レンズ１２ｄ から出射される光の量比よりも高く、一方、光源側端面１２ａより遠い所では平 面部１２ｃで反射される光の量比は光線出射用レンズ１２ｄから出射される光の 量比よりも、光源側端面１２ａからの距離に応じて低くなっているので発光面の 明るさが極めて均一となる。更に、光導体の端面１２ｅには反射層が配設されて いるので、上下方向の明るさもより均一となる。

【００１０】 なお、反射フィルム１４は、裏面１２ｂより漏れる光を反射して導光体１２に 戻し、光の有効率を高める役割をする。 図４は本考案の別の実施例である。 図４で、４１は光源であり、４２は導光体、４３は拡散フィルム、４５は光源 用反射板、４７は反射層フィルムである。

【００１１】 導光体４２は図１と同様に多数の凸状の光線出射用レンズ４２ｄが設けてある 導光体で、同時に光源側端面４２ａは緩やかな凸面形状をしており、導光体４２ の厚みは光源側端面４２ａより離れるに従って薄くなる断面形状をしていて、導 光体の端面（図示せず）には反射層が配置されている。この場合は、受光面４２ ａから導光体４２に入射する光は凸面により屈折して分散されるので、対向端面 方向に直進する光が減少し光の有効率が良くなるという効果が発揮される。

【００１２】 ちなみに、導光体４２の厚さが変わらないと対向する光源端面１２ａ方向に直 進した光は、対向する光源側端面４２ａから出射してしまうので、明るさに寄与 しない無効光となる。又、導光体４２の厚みが光源側端面４２ａより離れるに従 って薄くなる断面形状をしているので、光源側端面４２ａより遠くなるに従って 観察面の平面部４２ｃと裏面４２ｂ間での反射回数が増加し、光源側端面４２ａ から離れても明るさが低下せず、ムラの無いより均一な面状光体となる。

【００１３】 なお、光線出射用レンズ４２ｄの太さについては、例えば０．１５ｍｍに固定 した一定値でもよく、光源側端面４２ａより離れるに従って次第に細くなるよう に太さを連続的にあるいは段階的に変化させてもよいのは勿論である。

【００１４】

【考案の効果】

本考案によれば、導光体の観察面に１ｍｍ以下の微細なピッチをもつ凸形状の 光線出射用レンズを配設することにより、正面から見て明るく、ムラのない均一 な面状光源装置が得られる。 更に、光線出射用レンズを微細な特定形状にすることにより、発光面の明るさ にムラがなく、また極めて均一にすることができる。

【００１５】 すなわち、図７から理解されるように、従来の面状光源装置は視野角のピーク が＋４０°〜＋９０°に偏り、最も明るい方向が正面から見た時よりもむしろ斜 めから見たほうが明るいが、本考案の面状光源装置は視野角が０°を中心にした 分布を示していて、正面から見た時が最も明るく、したがって、液晶表示装置の 能力を最高に利用できる効果がある。

【００１６】 特に、最近のフルカラー液晶表示装置等においては、従来以上の明るさ、省エ ネルギーが要求されてきており、本考案の面状光源装置はこれらの要求を十分に 満足することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による面状光源装置の一例の断面図であ
る。

【図２】本考案による面状光源装置の一例の主構成要素
の正面図である。

【図３】本考案による面状光源装置の光線出射用レンズ
１２ｄの拡大断面図及び光路図である。

【図４】本考案による面状光源装置の別の一例の断面図
である。

【図５】従来の面状光源装置の一例の断面図である。

【図６】従来の面状光源装置の他の例の断面図である。

【図７】視野角と相対輝度比の関係図である。

【符号の説明】

１１ 光源 １２ 導光体 １２ａ 光学側端面 １２ｂ 観察面の裏面 １２ｃ 観察面の平面 １２ｄ 光線出射用レンズ １２ｅ 光導体の端面 １３ 拡散フィルム １４ 反射フィルム １５ 光源用反射板 ４１ 光源 ４２ 導光体 ４２ａ 光学側端面 ４２ｂ 観察面の裏面 ４２ｃ 観察面の平面部 ４２ｄ 光線出射用レンズ ４３ 拡散フィルム ４５ 光源用反射板 ４７ 反射層

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光透過性を有する導光体１２の観察面にピ
   ッチ１ｍｍ以下の光源側端面１２ａに平行する多数の凸
   状の光線出射用レンズ１２ｄが光源側端面１２ａより離
   れるにしたがって次第にピッチが小さくなるように設け
   られた導光体１２を備えていることを特徴とする面状光
   源装置。
2. 【請求項２】導光体１２の光源側端面１２ａを凸面又は
   凹面又は斜面とするを特徴とする請求項１記載の面状光
   源装置。
3. 【請求項３】導光体１２の厚みが光源側端面１２ａより
   離れるにしたがって薄くなることを特徴とする請求項１
   記載の面状光源装置。