JPH06273757A - 光源装置及び該光源装置を備える表示装置 - Google Patents

光源装置及び該光源装置を備える表示装置

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JPH06273757A
JPH06273757A JP5063976A JP6397693A JPH06273757A JP H06273757 A JPH06273757 A JP H06273757A JP 5063976 A JP5063976 A JP 5063976A JP 6397693 A JP6397693 A JP 6397693A JP H06273757 A JPH06273757 A JP H06273757A
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light source
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Noritaka Mochizuki
則孝 望月
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光体からの光の強度分布を均一化する。 【構成】 光軸AXから軸外にかけて漸次曲率が小さく
なる凸レンズアレイ(光拡散素子配列体)Eを用意し、
平板状蛍光灯1に凸レンズアレイEを対面させ、蛍光灯
1からのガウス分布型の不均一強度分布を示す光を凸レ
ンズアレイで拡散し、光強度分布を均一化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光源装置及び該光源装置
を備える表示装置に関し、特に平板状発光体を備える光
源装置と該光源装置により液晶表示板を照明する表示装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、小型テレビやワ−ドプロセッサ−
やパ−ソナルコンピュ−タ−等の液晶表示装置におい
て、平板状の蛍光灯により液晶パネルを背面から直接照
明ししていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の表示装置の平板
状発光体は中心部が強く周辺部が弱い光強度分布を持っ
ており、従来は、平板状発光体からのこの種の不均一な
光強度分布を示す光で液晶表示板を照明していた為、表
示画像の明るさにむらが生じていた。
【0004】
【課題を解決する為の手段】本発明の光源装置は、不均
一光強度分布を示す平板状発光体と該平板状発光体から
の光の強度分布をほぼ均一にする拡散素子配列体とを有
しており、入射光を透過する又は入射光を反射する拡散
素子配列体を用いて、光量損失を小さく抑えた形で、均
一な強度分布の光を得ている。
【0005】本発明の表示装置は、不均一光強度分布を
示す平板状発光体と該平板状発光体からの光の強度分布
をほぼ均一にする拡散素子配列体とを有し、前記拡散素
子配列体からの光で液晶表示板を照明するよう構成して
おり、入射光を透過する又は入射光を反射する拡散素子
配列体を用いて、光量損失を小さく抑えた形で、均一な
強度分布の光で液晶表示板を照明し、明るさむらのない
表示画像を得ている。
【0006】本発明では、前記拡散素子配列体が相異な
る屈折力を備える複数のレンズより成るもの、相異なる
頂角を備える複数のプリズムより成るもの等、を開示す
る。
【0007】例えば、前記平板状発光体の光強度分布が
中心が強く周辺が弱い分布であれば、前記拡散素子配列
体は中心部の拡散素子の拡散能が強く周辺部の拡散素子
の拡散能が弱くなるよう構成され、あるものは、前記拡
散素子が凸レンズより成り、中心部の凸レンズの屈折力
が弱く周辺部の凸レンズの屈折力が強くなるよう構成さ
れ、他のものは、前記拡散素子が凹レンズより成り、中
心部の凹レンズの屈折力が強く周辺部の凹レンズの屈折
力が弱くなるよう構成され、更に別のものは、前記拡散
素子が前記平板状光源側を向いたプリズムより成り、中
心部のプリズムの頂角が大きく周辺部のプリズムの頂角
が小さくなるよう構成されている。
【0008】又、本発明の好ましい形態は、前記平板状
発光体からの光の内の所定角度範囲内の光線を選択的に
反射又は透過せしめる多層膜を備える基板を、前記平板
状発光体と前記拡散素子配列体の間に設けている。
【0009】
【実施例】図1は本発明の光源装置の実施例を示す概略
図であり、図中、1は平板状蛍光灯、Eは強度分布均一
化手段を示す。蛍光灯1の発光強度分布は光軸AXに関
して回転対称で光軸AXで光強度が最も強く光軸AXか
ら軸外にかけて暫時光強度が弱くなる分布(例えばガウ
ス分布)である。
【0010】図1(A)の強度分布均一化手段Eは透明
な凸レンズを2次元的に配列した光拡散素子配列体であ
り、光軸AX近傍の凸レンズの屈折力より軸外(外側)
の凸レンズの屈折力が強く、光軸AX近傍よりも軸外の
方がより強く光を収斂するよう、光軸AXから軸外にか
けて凸レンズの曲率を暫時小さくしている。このような
光拡散素子配列体を用いれば、蛍光灯1の中心部(光軸
AX近傍)からの光を相対的に強く拡散せしめ蛍光灯1
の周辺部からの光を相対的に弱く拡散せしめ、蛍光灯1
からの不均一強度分布を示す光を、光量損失を小さく押
さえたまま、ほぼ均一な強度分布を示す光に変換するこ
とが可能になる。
【0011】図1(A)の凸レンズの代わりに透明な凹
レンズを用いた光拡散素子配列体を用いることもでき
る。
【0012】図1(B)の強度分布均一化手段は透明な
プリズムを2次元的に配列した光拡散素子配列体であ
り、光軸AX近傍のプリズムの頂角(θ)より軸外(外
側)のプリズムの頂角を小さくし、光軸AX近傍より軸
外の方の拡散能を小さくし、光軸AX近傍よりも軸外の
方がより強く光を収斂させている。このような光拡散素
子配列体を用いれば、蛍光灯1の中心部(光軸AX近
傍)からの光を相対的に強く拡散せしめ蛍光灯1の周辺
部からの光を相対的に弱く拡散せしめ、蛍光灯1からの
不均一強度分布を示す光を、光量損失を小さく押さえた
まま、ほぼ均一な強度分布を示す光に変換することが可
能になる。
【0013】図1(B)のプリズムの外形は円錐状、多
角錐状等様々な形態がとれる。
【0014】図2は本発明の光源装置の他の一実施例を
示す説明図であり、図1において、Eは図1(A)又は
図1(B)の強度分布均一化手段で、1は平板状の蛍光
灯である。9は蛍光灯1からの光に対して殆ど透明なガ
ラス又はプラスチックより成る平行平面基板であり、基
板9の表面と蛍光灯1の発光面は互いに平行であり、両
者は間に例えば1mm程度の空気の層を介して近接して
置かれる。10は基板9の蛍光体1とは反対側の面上に
形成された多層膜(反射鏡)であり、この多層膜10
は、多層膜を構成する交互層の各屈折率を適宜決めるこ
とにより、角度θの範囲内の光線5の大部分を透過せし
め角度θの範囲外の(入射角がθ/2を越える)光線6
が交互層の界面で反射するよう構成している。
【0015】本光源装置は、強度分布均一化手段Eの効
果で強度分布が均一な光を得られる上に、多層膜反射鏡
10の効果で、角度θの範囲内の光線5の束のみを照明
光束として得ることができ、しかも、多層膜10で反射
された光線6は蛍光灯1で散乱されて蛍光灯1から基板
9へ再度入射し、その一部が光線5として得られるの
で、光の損失量も小さくなる。
【0016】図3は本発明の光源装置の他の一実施例を
示す概略図であり、図2の装置と同じ部材には図1と同
じ符号を付し、説明は省く。本光源装置の図2の装置と
の違いは、基板9の蛍光灯1側の面にも多層膜を形成し
ている点と多層膜反射鏡10に強度分布均一化手段Eが
接している点であり、本光源装置も図2の装置同様の効
果を奏する。
【0017】図2、図3の光源装置の変形例として、基
板9の蛍光灯1側の面のみに多層膜反射鏡を形成する形
態がある。
【0018】図4は本発明の光源装置の更に別の実施例
を示す概略図であり、図2の装置と同じ部材には図2と
同じ符号を付し、説明は省く。本光源装置の図2の装置
との違いは蛍光灯1と基板9とを接着剤7により接合し
た点と多層膜反射鏡10に強度分布均一化手段Eが接し
ている点にある。本光源装置も図1の装置同様の効果を
奏する。
【0019】図5は本発明の光源装置の更なる実施例を
示す概略図であり、平板状蛍光灯1の代わりに導光板型
平面光源を用いた実施例である。図5において、9はガ
ラス基板、10は多層膜であり、前記各実施例のものと
同じ機能を有する。又、21はガラス又はプラスチック
より成る導光部、22はガラス21の表面を粗面にして
成る光散乱部、23はガラス21の裏面に形成した金属
反射膜より成るミラー部、24はランプ、25はランプ
24の背面に設けた球面や放物面の背面ミラーである。
ランプ24と背面ミラー25とからの光がガラス21内
を反射しながら伝播すると共にガラス21の表面の光散
乱部22で散乱して多層膜10を形成したガラス基板9
を照明し、ガラス基板9からの不均一強度分布を示す光
が強度分布均一化手段Eを照明する。
【0020】図6は本発明の光源装置の更なる実施例を
示す概略図であり、図2の装置のガラス基板9の上下左
右の計4つの端部(側面)に反射膜26を形成し、ガラ
ス基板9の端部から光が漏れるのを防止している。尚、
強度分布均一化手段E、ガラス基板9、多層膜10の機
能は前記各実施例と同じである。
【0021】図7は本発明の光源装置の更なる実施例を
示す説明図であり、図2の装置のガラス基板9の表面お
ける多層膜の分布を表わしている。面光源は通常中心か
ら周辺にかけて輝度が低下するので、図7に示す如く、
ガラス基板9の表面で相異なる多層膜を中心から周辺に
かけて円状,輪帯状A0〜Anに分けて形成し、各多層膜
の透過率を周辺から中心にかけて段々低下させてやるこ
とにより、多層膜10射出後の輝度分布が均一になるよ
うにしている。
【0022】図8は本発明の光源装置の更なる実施例を
示す模式図であり、強度分布均一化手段E、ガラス基板
9、多層膜10は前記各実施例のもとの同じ機能を有す
る。蛍光灯1は、その管内で電子線を発生させ、この電
子線を蛍光面に照射して蛍光させることにより可視光を
生じせしめる。図2の装置のガラス基板9上の多層膜1
0により反射された射出角が大きな光線は蛍光灯1の蛍
光面27に入射し、その一部は電子を透過せしめ光を反
射するダイクロイック膜又はアルミ膜28まで達し、膜
28により反射される。そこで、本実施例では、図8に
示すように、蛍光灯1の蛍光面27と蛍光管29の間に
電子を透過せしめ可視光を反射するダイクロイック膜又
はアルミ膜を設け、多層膜10により反射された光を、
管内に入射させることなく、大部分、ガラス基板9に再
入射させている。図8の実施例は、蛍光灯1の外面とガ
ラス基板9とを密着させた例で、管29内面上に蛍光塗
料を塗布し、この上にダイクロイック膜又はアルミ膜を
付けている。又、官29内面の蛍光塗料上中抜けのアル
ミ膜(中心部を開口として周辺部だけのもの)を形成
し、強度分布の均一化を図れる。
【0023】図9は本発明の表示装置の一例を示す説明
図であり、図2の装置と同じ部材には図2と同じ符号を
付し、説明を省く。図10において、12は液晶パネル
であり、市販されている各種液晶表示素子が用いられ
る。13は液晶パネルの駆動回路を、14は平板状蛍光
灯1の駆動回路を示す。100は表示装置を示す。図2
の説明から理解できるように、本表示装置100によれ
ば、蛍光灯1から発する光の強度分布を均一化すること
とこの光の大部分を制限された角度範囲内に向けること
ができ、液晶パネルを均一に照明し且つ液晶パネルの光
変調効果の入射角特性に適した角度範囲(例えばθ≒2
0度)の光を液晶パネルに入射させる。従って、非常に
明るく輝度むらのない見易い画像を表示できる。
【0024】本発明の表示装置は、図9に示す形態に限
定されない。即ち公知の各種液晶表示装置の光源部に例
えば図1乃至図8の光源装置を適用する形態等も含む。
【0025】図10は図9に示したような上記各表示装
置100の応用例を示す模式図で、図10(A)は表示
装置100と操作部30を備える小型テレビを、図10
(B)は表示装置100とキイボード40を備えるワー
ドプロセッサーを、図10(C)は表示装置100と投
影レンズ系50を備える投影型テレビを、示す。
【0026】本発明の表示装置は図10に示した事務機
器以外のパーソナルコンピュータ、コンピュータシステ
ム、制御システム等にも適用できる。
【0027】
【発明の効果】本発明では、平板状発光体からの不均一
な強度分布の光を均一な強度分布の光にすることがで
き、平板状発光体からの光で液晶パネルを均一照明し、
明るさにむらのない表示を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す説明図で、(A)はレ
ンズアレイを用いた例、(B)はプリズムアレイを用い
た例を示す。
【図2】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【図4】本発明の別の実施例を示す概略図である。
【図5】本発明の更なる実施例を示す概略図である。
【図6】本発明の更なる実施例を示す概略図である。
【図7】本発明の更なる実施例を示す説明図である。
【図8】本発明の更なる実施例を示す概略図である。
【図9】本発明の表示装置の一例を示す概略図である。
【図10】本発明の表示装置の応用例を示す模式図で、
(A)は小型テレビを示し、(B)はワードプロセッサ
ーを示し、(C)は投影型テレビを示す。
【符号の説明】
1 平板状蛍光灯 9 ガラス基板 10 多層膜 12 液晶パネル E 強度分布均一化手段

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不均一光強度分布を示す平板状発光体と
    該平板状発光体からの光の強度分布をほぼ均一にする拡
    散素子配列体とを有することを特徴とする光源装置。
  2. 【請求項2】 前記拡散素子配列体が相異なる屈折力を
    備える複数のレンズより成ることを特徴とする請求項1
    の光源装置。
  3. 【請求項3】 前記拡散素子配列体の相異なる頂角を備
    える複数のプリズムより成ることを特徴とする請求項1
    の光源装置。
  4. 【請求項4】 前記平板状発光体の光強度分布は中心が
    強く周辺が弱い分布であり、前記拡散素子配列体は中心
    部の拡散素子の拡散能が強く周辺部の拡散素子の拡散能
    が弱くなるよう構成されていることを特徴とする請求項
    1〜3の光源装置。
  5. 【請求項5】 前記拡散素子が凸レンズより成り、中心
    部の凸レンズの屈折力が弱く周辺部の凸レンズの屈折力
    が強くなるよう構成されていることを特徴とする請求項
    4の光源装置。
  6. 【請求項6】 前記拡散素子が凹レンズより成り、中心
    部の凹レンズの屈折力が強く周辺部の凹レンズの屈折力
    が弱くなるよう構成されていることを特徴とする請求項
    4の光源装置。
  7. 【請求項7】 前記拡散素子が前記平板状光源側を向い
    たプリズムより成り、中心部のプリズムの頂角が大きく
    周辺部のプリズムの頂角が小さくなるよう構成されてい
    ることを特徴とする請求項4の光源装置。
  8. 【請求項8】 前記平板状発光体からの光の内の所定角
    度範囲内の光線を選択的に反射又は透過せしめる多層膜
    を備える基板を、前記平板状発光体と前記拡散素子配列
    体の間に設けたことを特徴とする請求項1〜7の光源装
    置。
  9. 【請求項9】 不均一光強度分布を示す平板状発光体と
    該平板状発光体からの光の強度分布をほぼ均一にする拡
    散素子配列体とを有し、前記拡散素子配列体からの光で
    液晶表示板をに照明することを特徴とする表示装置。
  10. 【請求項10】 前記拡散素子配列体が相異なる屈折力
    を備える複数のレンズより成ることを特徴とする請求項
    9の表示装置。
  11. 【請求項11】 前記拡散素子配列体の相異なる頂角を
    備える複数のプリズムより成ることを特徴とする請求項
    9の表示装置。
  12. 【請求項12】 前記平板状発光体の光強度分布は中心
    が強く周辺が弱い分布であり、前記拡散素子配列体は中
    心部の拡散素子の拡散能が強く周辺部の拡散素子の拡散
    能が弱くなるよう構成されていることを特徴とする請求
    項9〜11の表示装置。
  13. 【請求項13】 前記拡散素子が凸レンズより成り、中
    心部の凸レンズの屈折力が弱く周辺部の凸レンズの屈折
    力が強くなるよう構成されていることを特徴とする請求
    項12の表示装置。
  14. 【請求項14】 前記拡散素子が凹レンズより成り、中
    心部の凹レンズの屈折力が強く周辺部の凹レンズの屈折
    力が弱くなるよう構成されていることを特徴とする請求
    項12の表示装置。
  15. 【請求項15】 前記拡散素子が前記平板状光源側を向
    いたプリズムより成り、中心部のプリズムの頂角が大き
    く周辺部のプリズムの頂角が小さくなるよう構成されて
    いることを特徴とする請求項12の光源装置。
  16. 【請求項16】 前記平板状発光体からの光の内の所定
    角度範囲内の光線を選択的に反射又は透過せしめる多層
    膜を備える基板を、前記平板状発光体と前記拡散素子配
    列体の間に設けたことを特徴とする請求項9〜15の表
    示装置。
  17. 【請求項17】 不均一光強度分布を示す光をほぼ均一
    な光強度分布を示す光に変換する拡散素子配列体を有す
    ることを特徴とする光源装置。
  18. 【請求項18】 不均一光強度分布を示す光をほぼ均一
    な光強度分布を示す光に変換する拡散素子配列体を有
    し、前記拡散素子配列体からの光で液晶表示板を照明す
    ることを特徴とする表示装置。
JP5063976A 1993-03-23 1993-03-23 光源装置及び該光源装置を備える表示装置 Withdrawn JPH06273757A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016510130A (ja) * 2013-02-18 2016-04-04 ピル ス、ドング 拡散角度の調整が可能な光源用拡散レンズ構造体
CN109116573A (zh) * 2018-10-29 2019-01-01 基腾(成都)科技有限公司 一种裸眼3d膜片
CN112198569A (zh) * 2020-10-15 2021-01-08 成都菲斯特科技有限公司 一种光扩散结构及光扩散片
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