JPH04257824A - エッジライト型照明装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は文字，画像等を表示する
のに用いられる透過型ディスプレイ装置の光源として使
用されるエッジライト型照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のエッジライト型照明装置は、その
主要部の概略断面を示すと例えば図２に示すような構造
となっている。すなわち、線光源１、線光源から照射さ
れる光を透光性の導光板２の入射光端面に集光するため
のライトカバー４、導光板下部からの光の漏れを防ぎ下
部への光線を反射することにより上部への出射光量を増
加するための反射板３、導光板上部への出射光量を平均
化し、均一な輝度分布とするための光拡散板５から構成
されている。従来のエッジライト型照明装置においては
、線光源から照射される光を導光板に集光するためのラ
イトカバー形状として、線光源の中心を焦点とする放物
線形状あるいは線光源と同じ中心をもつ円形状のものが
一般的に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、線光源中心よ
り導光板２に対して反対側（以下後方という。）のライ
トカバー４の形状は、放物線あるいは円形であり、光源
中心から後方に出る光線の反射光の一部は、線光源の後
方外壁に当たり、光源の前方に到達するまでに線光源の
外壁とライトカバー間相互で反射を繰り返しながら進む
ため導光板に到達するまでに減衰してしまい、線光源か
ら出射される光の利用効率は低かった。また、放物線形
状のライトカバーにしても、エッジライト型照明装置は
線光源の直径に対して厚みを成るべく薄くすることから
、反射光である平行光線のうち線光源の外壁直径内にあ
るものは外壁に当たるため、かなり減衰される欠点があ
る。

【０００４】本発明の目的は、線光源から導光板に対し
て反対側に照射される光を導光板に効率よく集光する曲
面、特に導光板に対して線光源の中心より後方の部分に
おいて特定の曲面を有するライトカバーと透明樹脂より
なる導光部を有するエッジライト型照明装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は線光源、ライト
カバーならびに片面に反射板、相対する片面に光拡散板
を設けた導光板より構成されるエッジライト型照明装置
において、線光源の長手方向に対して垂直の断面の中心
に光源があるとみなしたときに、中心から導光板入光方
向に対し後方に出る光線のライトカバーからの反射光が
線光源の後方外壁に当たらず、該光源の中心より導光板
側に出る形状のライトカバーを備え、且つ該ライトカバ
ーと線光源との空隙部分の少なくともライトカバーの線
光源の中心より後方のライトカバー上に透明樹脂の導光
部を設けたことを特徴とする照明装置を提供するもので
ある。

【０００６】本発明における中心から導光板入光方向に
対し後方に出る光線の反射光が、線光源の後方外壁にあ
たらず、光源の前方に出る条件を満足するライトカバー
を有する本発明のエッジライト型照明装置の一実施例と
して図１にその主要部の断面を模式図として示す。先ず
、本発明におけるライトカバーの形状について説明する
と、線光源１の中心Ｏから出た光はライトカバー４に当
たり、反射して光源Ｏより導光板２側に進む。なお、反
射板３と光拡散板５は従来のものと同様の作用をする。 なお、本発明においてはライトカバー４の線光源の中心
に対して導光板２側の部分の形状については反対側の形
状ほど光反射の効率に顕著な影響を及ぼさないので、実
質的に反射光が線光源より後方へ出なければ、直線でも
よいし、円弧等の曲線であってもよく、特に限定される
ものではない。

【０００７】本発明で重要な線光源の中心に対して導光
板と反対側の部分のライトカバーの形状を設計する方法
について図３により説明するが、これに限定されるもの
ではない。

【０００８】図３は本発明のライトカバーの作成を説明
するための幾何学図であり、導光板２と線光源１の位置
関係は該図の如くである。

【０００９】図３において、直径ｒの線光源の中心Ｏ点
を原点とする直角座標系を考え、Ｙ軸と線光源外壁との
交点をＭ（０，ｒ）とする。先ず、ライトカバーのＸ軸
上の点を適宜決める。この点をＲとする。ついで点Ｒよ
り直径ｒの円に接する線とＹ軸との交点をＩとする。つ
いでＩより上に適宜点Ｐをとる。ＰＯの長さはＪＲの長
さにもよるが、好ましくは半径ｒの１０倍以下、より好
ましくは５倍以下、最も好ましくは３倍以下である。ま
た、Ｒ点も反射効率を考えると線光源１に近い方が好ま
しい。

【００１０】ついでＲを起点としてＰＩ間を通る直線を
描く。この直線ＲＩがＲ点での反射光に相当する。つい
でＲを起点として角ＩＲＯの２等分線Ｒｒ’を描き、次
いでこの直線Ｒｒ’に直角の直線ＲＲ’を描く。この直
線の角度がライトカバーのＲ点における傾きに相当する
。次いでＯ点よりΔθの角度の直線と直線ＲＲ’との交
点をＱとする。ついでＱを起点として上記のＰ点とＭ点
の間で、且つ円と後方、すなわち図におけるＹ軸より右
側で交わらないような直線Ｑｑを描く。この直線はライ
トカバーのＱ点での反射光に相当する。次いでＱを起点
として角ＯＱｑの２等分線Ｑｑ’を描く。次にＱ点を通
り、直線Ｑｑ’と直角の線ＱＱ’を描く。直線ＱＱ’の
傾きがライトカバーのＱ点での傾きに相当する。同様に
して角ＱＯＲよりもＸ軸に対してさらにΔθ（必ずしも
前述のΔθと同じ値である必要はない）大きい角度の直
線と直線ＱＱ’との交点Ｓを求め、ついでこの交点より
上記の条件を満足する直線Ｓｓを描き、次いで２等分線
Ｓｓ’を描き、これに直角の直線ＳＳ’を描く。これが
ライトカバーのＳ点での角度となる。以下順々に同様に
して求めた多数の点Ｒ、Ｑ、Ｓ、・・・・を結ぶことに
より曲線が得られる。この曲線とＹ軸の交点をＮとする
と曲線Ｒ〜Ｎが本発明におけるライトカバーの光源中心
Ｏより後方の上半分の断面形状となる。下半分の形状は
上半分の断面形状とＸ軸に対して対象の断面形状するの
が、設計上好ましいが、本発明における効果を満足でき
れば必ずしも対象である必要はない。なお、Δθを小さ
くする程滑らかな曲線形状が得られる。また、ＮＯ間の
距離を小さくするには先述の反射光が成るべくＭ点に近
い点を通るようにして求めればよい。

【００１１】図４は上記の手法より求めた、ライトカバ
ーの後方の形状の上半分を示す模式図であり、光源の中
心からの光線の反射光が光源の外壁に接する場合の形状
を示している。

【００１２】図５は図４に比較してＲ点が線光源に近く
設定して求めた以外は同様な場合のライトカバーの形状
の一例である。

【００１３】図６はライトカバーでの反射光がＬ点を通
る場合の形状の一例である。

【００１４】さらに、本発明の一態様としてライトカバ
ーが、該ライトカバーの少なくとも線光源の真後ろの部
分または真後ろの一部分、好ましくは少なくとも線光源
の真後ろの部分、を除いた部分のライトカバーの反射面
の長手方向に対して直角の断面が線光源の中心を焦点と
する放物線の一部の形状を有したものが挙げられる。

【００１５】すなわち、図７に示すように、形状が線光
源の真後ろの部分、すなわち、点Ｒから高さが線光源の
半径ｒとなる点Ｑより上の部分は線光源中心Ｏを焦点と
し、点Ｑを通る放物線となっている。この場合、焦点が
Ｏ点（座標０，０）なので放物線の式はｙ２　＝４ａ（
ｘ−ａ）となり、特定の点Ｑを通ることからａが定まり
、放物線の式が決まる。また、点Ｑがｒより高い、また
は低い場合は、この放物線をＯ点を中心にそれぞれ左ま
たは右に回転させて、かつ前記の反射光が線光源の後方
に交わらないような条件のもとで放物線の式を決めれば
よい。例としては図８で示されている通りである。この
場合、反射光と導光板２の端面とのなす角αは２０〜８
０°、好ましくは３０〜６０°である。

【００１６】さらに、実際の設計においては、例えば、
（１）反射光が線光源の外壁に接する条件で反射面形状
を設計したり、（２）ＭＰ間の特定の一点を通る条件で
形状を設計したり、（３）少なくとも線光源の径より小
さい部分、すなわち線光源の真後ろの部分は反射光が前
方に出る反射面の形状とし、それより外側は線光源の光
源Ｏを焦点とする放物線とし、反射光が平行光線となっ
て線光源より前方に出るような反射面の形状としたり、
種々の形状の曲面を有するライトカバーを設計すること
ができる。

【００１７】また、図９のように反射光が、ＭＮと線光
源の半径ｒ（ＭＵ）とを辺とする長方形ＭＮＴＵのＴＵ
間およびＵＭ間を通るようにする等、種々のライトカバ
ーの形状を設計することもできる。

【００１８】また、別の態様として、反射光の一部が一
旦ライトカバーに当り、その反射光が再度ライトカバー
に当り、ついでその反射光（二次反射光）がＭＰ間を通
るようにライトカバーの形状を設計することも上記の手
法の応用により可能である。

【００１９】以上、ライトカバーの一設計法について説
明したが、本発明においては線光源１の中心から導光板
入光方向に対し後方に出る光線の反射光が、線光源の後
方外壁に当たらない限りはリフレクターを他の手法を用
いて設計することも可能である。

【００２０】なお、ライトカバー４の厚みは図７等から
も判るようにＮＯ×２となる。ＮＯは実用の見地から好
ましくは線光源（外壁）の半径の１０倍以下、より好ま
しくは５倍以下、最も好ましくは３倍以下である。また
ＪＲの距離はＮＯの距離との関連もあり、一義的に決め
られないが、成るべく小さいのが好ましい。

【００２１】次いで本発明における導光部について説明
する。本発明に使用の透明樹脂の導光部は、該ライトカ
バーと線光源との空隙部分の少なくともライトカバーの
線光源の中心より後方の部分に設ければよいが、好まし
くは空隙部分の実質的全部に設けるのが好ましく、また
この場合、透明樹脂の導光部と導光板間は空隙を設けな
いのが好ましい。また、照明装置を組み立てる際に導光
部内に線光源が嵌合できる程度に線光源の周囲部分は多
少の空間を設ける。

【００２２】さらに、導光部と導光板を一体化したもの
も好ましい態様の一つである。また、導光部は該ライト
カバーの反射面上に透明樹脂の導光部が少なくとも接し
て、より好ましくは密着していることが重要である。ま
た、導光部に使用の透明樹脂としては、導光板と同様、
ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリ−４−メ
チル−ペンテン−１、ポリカーボネート、メタクリル酸
メチル−スチレン共重合体、ジエチレングリコールビス
アリルカーボネート樹脂、等が挙げられるが透明性、加
工性の点でポリメタクリル酸メチルが特に好ましい。

【００２３】ライトカバーの製造は形状に応じて適宜行
うことができるが、例を挙げると先ず、長手方向に対す
る断面が所定のライトカバーの形状を有し、且つ線光源
を挿入できる孔を有する棒状の導光部を製作する。ライ
トカバーを設ける部分を予め滑らかな表面に仕上げてお
くのが好ましい。ついで、ライトカバーを設ける部分を
アルミニウム、銀等の金属の蒸着、またはメッキ等を行
い、樹脂側の面を鏡面とし、ライトカバーとする。なお
、別の態様として、導光部と導光板を一体で製作するこ
ともできる。さらにライトカバーを保護するため、通常
はライトカバーを樹脂等で被覆して使用する。またライ
トカバーと導光板等の一体化は接着性樹脂を用いたり、
機械的な手段で結合したり、公知の方法で行うことがで
きる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の図１に示す以外の実施例を図
面により具体的に説明する。

【００２５】図１０は本発明の照明装置の主要部の概略
断面を示し、ライトカバーと線光源の空隙の部分が透明
樹脂の導光部となっており、且つ導光部と導光板が一体
化したものである。

【００２６】図１１はライトカバーと線光源の空隙の部
分の主として導光板とは反対側の部分が透明樹脂の導光
部となっているものである。

【００２７】図１２は１１図のものに対して線光源の周
囲に少し空隙を設けたものである。

【００２８】図１３はライトカバーと線光源の空隙の部
分の導光板の延長部分に空隙を設けたものである。

【００２９】図１４は上記と別のライトカバー形状を有
し、ライトカバーと線光源の空隙の部分が透明樹脂の導
光部となっているものである。

【００３０】図１５は線光源中心に対して導光板側のラ
イトカバー形状が直線状の形状を有し、ライトカバーと
線光源の空隙の部分が透明樹脂の導光部となっているも
のである。

【００３１】

【発明の効果】本発明のエッジライト型照明置のライト
カバーにより、線光源の中心に光源があるとみなしたと
きに、光源中心から後方に出る光線の反射光が、線光源
の後方外壁に当たらずに線光源の前方に照射され、光源
中心から後方に出る光線の反射光は導光板に効率よく集
光するようになり、且つ導光部を設けることにより、導
光部内に入った光の一部が全反射し、導光板へと進むの
で光の利用効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエッジ型照明装置の主要部の断面を示
す概略図である。

【図２】従来のエッジ型照明装置の主要部の断面を示す
概略図である。

【図３】本発明におけるライトカバー形状の設計手法を
示すための幾何学図である。

【図４】本発明におけるライトカバー形状の一部分の断
面の模式図である。

【図５】本発明におけるライトカバー形状の一部分の断
面の模式図である。

【図６】本発明におけるライトカバー形状の一部分の断
面の模式図である。

【図７】本発明におけるライトカバー形状の一部分の断
面の模式図である。

【図８】本発明におけるライトカバー形状の一部分の断
面の模式図である。

【図９】本発明におけるライトカバー形状の一部分の断
面の模式図である。

【図１０】本発明のエッジ型照明装置の主要部の断面を
示す概略図である。

【図１１】本発明のエッジ型照明装置の主要部の断面を
示す概略図である。

【図１２】本発明のエッジ型照明装置の主要部の断面を
示す概略図である。

【図１３】本発明のエッジ型照明装置の主要部の断面を
示す概略図である。

【図１４】本発明のエッジ型照明装置の主要部の断面を
示す概略図である。

【図１５】本発明のエッジ型照明装置の主要部の断面を
示す概略図である。

【符号の説明】

１・・・線光源、２・・・導光板、３・・・反射板、４
・・・ライトカバー、５・・・光拡散板、６・・・導光
部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】線光源、ライトカバーならびに片面に反射
   板および相対する片面に光拡散板を設けた導光板より構
   成されるエッジライト型照明装置において、線光源の長
   手方向に対して垂直の断面の中心に光源があるとみなし
   たときに、中心から導光板入光方向に対し後方に出る光
   線のライトカバーからの反射光が、線光源の後方外壁に
   当たらず、該光源の中心より導光板側に出る反射曲面を
   有するライトカバーを備え、且つ該ライトカバーと線光
   源との空隙部分の少なくともライトカバーの線光源の中
   心より後方のライトカバー上に透明樹脂の導光部を設け
   たことを特徴とするエッジライト型照明装置。