JPS6134583A - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JPS6134583A
JPS6134583A JP15673184A JP15673184A JPS6134583A JP S6134583 A JPS6134583 A JP S6134583A JP 15673184 A JP15673184 A JP 15673184A JP 15673184 A JP15673184 A JP 15673184A JP S6134583 A JPS6134583 A JP S6134583A
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直史 木村
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0045—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide
    • G02B6/0046—Tapered light guide, e.g. wedge-shaped light guide
    • G02B6/0048—Tapered light guide, e.g. wedge-shaped light guide with stepwise taper

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、受動型表示装置特に液晶表示装置の背面照明
（バックライト）に用いられるライトガイドに関するも
のである。
〈従来技術〉 表示装置は、一般に能動型（発光型）装置と受動型（非
発光型）装置に大別することができる。
能動型装置とは、発光ダイオード、プラズマディスプレ
イ、エレクトロルミネッセントディスプレイ等のように
自ら光を発することにより表示を行なうものであ□る。
これに対して受動型装置は、液晶表示装置（以下Ｉ、’
ＣＤと略す）あるいはエレクトロクロミッタ表示装置等
の様に自らは発晃せず、光の透過率あるいは反射率を制
御することにより自然光や他の照明源からの照射光を変
調し、パターン表示を行なう札のである。従って、受動
型装置は周囲が暗い場□合には照明手段を設けないと表
示が見難くなるという問題点を有している。
Ｌ　ＣＤは消費電力が少ないという特徴を有しており、
電卓、腕時計等の携帯用電子機器に広汎に活用されてい
る。しかしながら、大部分のｒｆ　ＣＤの表示モードは
液晶の光学的異方性を利用するものであるため、偏光板
を重ね合わせることが不可欠の構成要素となっており、
この偏光板のために照明光の５０％程度はカットされて
しまう。特にカラーフィルターを用いた液晶表示装置で
はカラー化のためにさらに光量が減少するので屋内での
一般的な使用に際しでは装置に照明手段を付設す−るこ
とか必須の要件になる。携帯用電子機器では電源の制約
が大きく、従って少ない消費電力でいかに明るい照明手
段を得るかが表示装置を製作する上での課題となる。
一方、昼間の屋外のような明るい環境下でめ使用に際し
内部光源による照明のみに頼った場合、周囲の明るさに
負けないように表示装置の輝度を高くしようとすると光
源の消費電力が大きくなり過ぎてＬＣＤの低消費電力特
性が損なわれる結果となる。この点に関し、ＬＣＤが受
動型表示装置でかつ消費電力が低いという長所を生かす
手段として、周囲が明るい時には周囲光を取り入れてＬ
ＣＤを背面から照らし、周囲が暗い場合には内部光源に
より光照射するという構成が考えられる。
従来より、上述の内部照明手段として用いられてきたバ
ックライトは次のようなものである。即ち光源としては
白熱豆電球や螢光灯が用いられ、光源と表示パネルとの
間に、照明面の輝度を面全体にわたって均一にさせるた
めに光散乱効果を有する乳白色のガラスあるいは合成樹
脂板からなる拡散透過板が設けられる。また反射板とし
ては鏡面反射板もしくは光散乱アクリル板が用いられて
いる。この反射板は、光源から発して背面に向かう光を
反射させて前面に導（ことにより、光の利用率を向上さ
せるために設けられている。このようなバックライトを
用いた場合に周囲光を利用するにはバックライトをＬＣ
Ｄの背面から移動させなければならない。この点に関し
特開昭５４−５２４１５号が開示されているが機構が複
雑になり、デザイン的観点からもあまり好ましいもので
はない。
一方、従来より第２図に示すようなエツジライトが用い
られてきた。このライトガイドｌでは光源２よりＣ面を
介して入射した光が粗面加工されているＢ面で拡散反射
された後、Ａ面を介して該Ａ面に近接配置されている表
示パネル３に照射される。この方式ではＢ面の輝度は光
源から遠くなるに従って暗くなるという欠点を有するが
Ｂ面に直接周囲光４を入射させることができるので、上
記特開昭５４−５２４１５号よりは簡素化される。
〈発明の目的〉 本発明は上述の諸事情に鑑み、ライトガイドの形状に技
術的手段を駆使することにより内部光源を用いる場合に
は周囲光を用いる場合にも光の利用率が高く明るい表示
を得ることのできる新規有用な照明装置を提供すること
を目的とする。
〈実施例〉 本発明の１実施例に係る照明装置のライトガイド５は第
１図（Ａｌ（Ｂ＋に示すように例えば次のような構造を
具備して構成される。
（１）照明されるべき表示パネル３の光入射面とほぼ同
じ形状に成形された平滑な光出射面Ａを有する。
（２）光出射面Ａと鋭角をなすリニアフレネル面Ｂを有
する。
（３）　　リニアフレネル面Ｂは第１図（Ｂｌに拡大図
で示す如く、光出射面Ａにほぼ平行な面Ｂ１　と、Ｂ１
面に対して角度αをなすＢ２　面とが交互に階段状に形
成されたものである。
（４）　　αは表示パネルの最適視角をθ、ライトガイ
ドの材料の屈折率をｎとすると α−１／２ｓｉｎ　’（ｓｉｎθ／ｎ）＋１３５°　・
ｉｌｌで与えられる。
（５）光出射面Ａとリニアフレネル面Ｂとがつくる型の
開いた部分に半円筒面または放物柱面状の反射面Ｃが形
成されている。
（６）反射面Ｃの中心軸または焦線近傍に円筒状の中空
部りが形成されている。
（７）　　中空部りには管状の光源６が収納される。
このように構成された照明装置に於いて光源６から出た
光が表示パネル３に達するまでの経路を説明する。
まず光出射面Ａに平行な成分は第３図に示すようにＢ２
面のいずれかにより全反射されＡ面からパネル側へ出て
いく。ライトガイド５の構成材料としてアクリル樹脂（
ｎ−１，４９，臨界角４２°）を用いると、（１）式に
於いてθ＝００の時でもα＝１８５°となり全反射の条
件を満たす。
一方、Ａ面に平行でない成分については第４図に示すよ
うに考える。
Ｂ２面で一度だけ反射してＡ面から出て行く光は、Ｂ２
による光源６の鏡像Ｌ１をＢ２の位置にあるスリットを
通して見た場合と同じ結果になる。
Ａ面で反射した後Ｂ２面で反射してＡ面から出ていく光
は光源６のＡ面による鏡像Ｌ２のさらにＢ２面による鏡
像Ｌ８　から出た光をＢ２の位置にあるスリットを通し
て見た場合と同じ結果になる。同様にＢ１面で反射した
後Ｂ２面で反射してＡ面から出ていく光は光源６のＢ１
面による鏡像Ｌ４のさらにＢ２面による鏡像Ｌ５をＢ２
の位置にあるスリットを通して見た場合と同じ結果にな
る。さらにＡ面とＢ１　　面との間の多重反射を考える
と、Ｂ８．Ｂ５の隣にも鏡像が並ぶことになるが反射回
数が増加するに従って損失が増えるので暗くなる。従っ
てＡ面から出て行く光はθ方向をピークとする配光分布
になる。
反射面Ｃはリニアフレネル面Ｂとは反対方向に向かう光
を反射させ有効に利用する為のものである。反射面Ｃに
対して垂直に近い角度で入射した光は光源に逆戻りする
が、斜めに入射した光は中空部りの内壁と反射面Ｃとの
間を何回か反射してリニアフレネル側へ導かれる。従っ
て前述の説明では光源の鏡像は帯状に分離し間隙が空い
ていたが、その間隙部も反射面Ｃの効果により光って見
えるので、結果としてＢ２の位置に置かれたスリットを
通して面光源を見た場合と等価になる。
光源６をライトガイドの中空部りに収納することはさら
に次のような効果を生み出す。現在実用化されている白
色の小型光源としては螢光灯（熱陰極螢光放電管）が発
光効率（全光束／消費電力）の点で最も優れているが、
発光効果の温度依存性が大きいという欠点がある。これ
は水銀の蒸気圧の温度依存性によるもので低温になれば
発光効率の低下は著しい。この現象の対策として螢光灯
の温度が下がらないようにすることが考えられる。
本実施例のライトガイドでは中空部りの内壁に接しない
ように螢光灯が収納配置され、両者の間隙の空気が保温
層として働き、螢光灯の自己加熱に　　　　　１よる熱
を逃げ難くするので、周囲温度が低下しても発光効率は
あまり低下しないという効果を有する。第５図は螢光灯
の周囲温度の変化に対する発光効率を求めたもので図中
実線は管球のみの場合、破線は本実施例のライトガイド
を用いた場合の特性曲線である。
尚、表示パネル側から本ライトガイドを見るとＢ２面の
みがストライプ状に輝いて見えるが、これが不都合な場
合にはＡ面と表示パネルの中間に拡散透過性を有する板
またはシートを設けるとよい。この場合、拡散度があま
り良くないものを用いる方が光の損失が少なく良好な結
果を与える。
次に、ライトガイド背面から周囲光を取り入れる場合に
ついて説明する。第３図に示す如＜Ｂ２面に入射した周
囲光４は側方に屈折されるがＢ１面に入射した光はＢ１
面がＡ面と平行なので入射角と同じ角度でＡ面から出射
される。一般的な設計ではＢ　面に比べてＢ、面は相対
的に広く、うイトガイドに入射した周囲光の大部分を有
効に活用することができる。
本発明のライトガイドの材質としてはアクリル樹脂、ス
チレン樹脂、ポリカーボネイト樹脂等が透明で加工性に
優れているが必ずしもこれらに限定されるものではない
。
〈発明の効果〉 、　　以上の説明で明らかなように、本発明の照明装置
を用いれば内部晃源、周囲光のいずれも効率良く利用す
ることができ、さらに内部光源として螢光灯を用いた場
合にはその温度特性を向上させる効果を得ることも可能
である。
【図面の簡単な説明】
第１図（ＡＩ（Ｂｌは本発明の１実施例を説明する照明
装置の構成図及びリニアフレネル面の拡大図である。 第２図は従来の照明装置の構成図である。 第３図及び第４図は第１図に示す照明装置の光照射経路
図である。 第５図は螢光灯の発光効率の周囲温度依存性を示す特性
図である。 ８・・・表示パネル、４・・・周囲光、５・・・ライト
ガイド、６・・・光源 特開昭６ｌ−３４５８３（４） 第４図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、異なった方向の反射面を交互に階段状に連設して成
    るリニアフレネル反射面を有するライトガイドの一端に
    光源を配し、該光源からの照明光を前記リニアフレネル
    反射面で反射した後前記ライトガイドの出射面より導出
    せしめることを特徴とする照明装置。
JP15673184A 1984-07-26 1984-07-26 照明装置 Granted JPS6134583A (ja)

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