JPH06250024A - 面光源装置 - Google Patents
面光源装置Info
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- JPH06250024A JPH06250024A JP5036656A JP3665693A JPH06250024A JP H06250024 A JPH06250024 A JP H06250024A JP 5036656 A JP5036656 A JP 5036656A JP 3665693 A JP3665693 A JP 3665693A JP H06250024 A JPH06250024 A JP H06250024A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 管状光源から得られた光の利用効率を上げ
る。 【構成】 光源反射鏡14を断面視半楕円形状にし、管
状光源13からの出射光が光源反射鏡14で反射した後
再び管状光源13に戻るのを防ぐ。導光板12の後面反
射面22を、管状光源13から離間するほど傾斜角が大
となるよう放物線状に湾曲形成し、前面23からの光出
射角度を均一にする。導光板12の前面出射面23を多
数のプリズム25にて断面視鋸刃状に形成し、出射光を
前面出射面23の法線方向に近づける。プリズム25の
頂角θを管状光源13から離間するほど鋭く形成し、導
光板12内を放射される様々な光線の各光路に即した角
度で、最終光を前面出射面23の法線方向に近づける。
る。 【構成】 光源反射鏡14を断面視半楕円形状にし、管
状光源13からの出射光が光源反射鏡14で反射した後
再び管状光源13に戻るのを防ぐ。導光板12の後面反
射面22を、管状光源13から離間するほど傾斜角が大
となるよう放物線状に湾曲形成し、前面23からの光出
射角度を均一にする。導光板12の前面出射面23を多
数のプリズム25にて断面視鋸刃状に形成し、出射光を
前面出射面23の法線方向に近づける。プリズム25の
頂角θを管状光源13から離間するほど鋭く形成し、導
光板12内を放射される様々な光線の各光路に即した角
度で、最終光を前面出射面23の法線方向に近づける。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ装置
等のバックライトとして用いる面光源装置に関する。
等のバックライトとして用いる面光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の面光源装置は、図16のような構
成とされている。図16中、1は管状光源、2は光源反
射鏡、4は導光板、5は導光板4の前面である出射面の
粗面処理面、6は導光板4の後面である反射面に貼着さ
れた後面反射鏡である。
成とされている。図16中、1は管状光源、2は光源反
射鏡、4は導光板、5は導光板4の前面である出射面の
粗面処理面、6は導光板4の後面である反射面に貼着さ
れた後面反射鏡である。
【0003】図16の如く、管状光源1から放射された
光は、直接あるいは光源反射鏡2により反射されて導光
板4に入射する。
光は、直接あるいは光源反射鏡2により反射されて導光
板4に入射する。
【0004】導光板4に入射した光は、後面反射鏡6等
で反射しながら導光板4内を伝搬する。
で反射しながら導光板4内を伝搬する。
【0005】また、導光板4の前面である出射面につい
ては、全反射角以上の角度でないと、外へは出射しな
い。そこで光を前方へ出射させるために、図16の如
く、出射面に粗面処理5をしたり、出射光の出射面に対
する法線方向の光を強めるためにプリズムを施したり、
より均一な面光源とするために拡散シートを施したりす
る。
ては、全反射角以上の角度でないと、外へは出射しな
い。そこで光を前方へ出射させるために、図16の如
く、出射面に粗面処理5をしたり、出射光の出射面に対
する法線方向の光を強めるためにプリズムを施したり、
より均一な面光源とするために拡散シートを施したりす
る。
【0006】また、導光板4の後面である反射面(後面
反射鏡)6に粗面処理を施したり、図17の如く、反射
面6を曲面状に傾斜させたりする場合もある。
反射鏡)6に粗面処理を施したり、図17の如く、反射
面6を曲面状に傾斜させたりする場合もある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来例において、管状
光源1からの光を、管状光源1より離れたところまで光
を伝搬させるには、導光板内で全反射を繰り返して表示
面の光量が均一となるよう、反射面の形状あるいはその
粗面の仕方などを工夫する必要がある。
光源1からの光を、管状光源1より離れたところまで光
を伝搬させるには、導光板内で全反射を繰り返して表示
面の光量が均一となるよう、反射面の形状あるいはその
粗面の仕方などを工夫する必要がある。
【0008】しかしながら、このように全反射を繰り返
すことは、光損失を招く要因となる。また、反射面を粗
面とすることは、光透過率の減少の要因となる。これら
のことから、従来では、光効率が大幅に劣化していた。
すことは、光損失を招く要因となる。また、反射面を粗
面とすることは、光透過率の減少の要因となる。これら
のことから、従来では、光効率が大幅に劣化していた。
【0009】また、管状光源1からの光を導光板4に入
射させる光源反射鏡2は、単純に管状光源を覆えばよい
のであるが、その材質として薄型の白色フィルムを用い
ていたため、その形状が安定しにくく、故に光源反射鏡
2をできるだけ管状光源1に接触させてその形状を略円
形に安定させていた。しかし、そうすると、光源反射鏡
2と管状光源1との接着面が多くなる。そして、この接
触面に管状光源1からの光が当たっても、導光板4側へ
は減衰した光となって反射し、本来の管状光源1の照度
特性を活かしきれていなかった。
射させる光源反射鏡2は、単純に管状光源を覆えばよい
のであるが、その材質として薄型の白色フィルムを用い
ていたため、その形状が安定しにくく、故に光源反射鏡
2をできるだけ管状光源1に接触させてその形状を略円
形に安定させていた。しかし、そうすると、光源反射鏡
2と管状光源1との接着面が多くなる。そして、この接
触面に管状光源1からの光が当たっても、導光板4側へ
は減衰した光となって反射し、本来の管状光源1の照度
特性を活かしきれていなかった。
【0010】本発明は、上記課題に鑑み、管状光源から
得られた光の利用効率を向上し得る面光源装置の提供を
目的とする。
得られた光の利用効率を向上し得る面光源装置の提供を
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、図1,2の如く、被照明体を後方から面状に照明
する透光性の導光板12と、該導光板12の一側端部に
配された管状光源13と、該管状光源13の周囲に配さ
れ管状光源13から外側に発散する光を導光板12側に
反射させる光源反射鏡14とを備え、前記導光板12
は、前記管状光源13からの光を一側端部で入射する端
部入射面21と、内部の後方への光を後面で前方に反射
する後面反射面22と、内部の光を前方の前記被照明体
側に出射する前面出射面23とを有せしめられた面光源
装置において、前記光源反射鏡14は、偏平率が1より
大とされた断面視半楕円形状に形成され、前記導光板1
2の後面反射面22は、前記管状光源13から離間する
ほど傾斜角が大となるよう放物線状に湾曲形成され、導
光板12の前面出射面23には、多数のプリズム25が
管状光源13の管軸に直交する方向に連なって断面視鋸
刃状に形成され、該各プリズム25は、管状光源13か
らの光を斜めに出射させる光透過面27と、該光透過面
27から斜めに出射した光を前方に反射させる光反射面
28とが、頂角θを挟んで互いに傾斜配置されてなり、
該プリズム25の頂角θは、管状光源13から離間する
ほど鋭く形成されたものである。
段は、図1,2の如く、被照明体を後方から面状に照明
する透光性の導光板12と、該導光板12の一側端部に
配された管状光源13と、該管状光源13の周囲に配さ
れ管状光源13から外側に発散する光を導光板12側に
反射させる光源反射鏡14とを備え、前記導光板12
は、前記管状光源13からの光を一側端部で入射する端
部入射面21と、内部の後方への光を後面で前方に反射
する後面反射面22と、内部の光を前方の前記被照明体
側に出射する前面出射面23とを有せしめられた面光源
装置において、前記光源反射鏡14は、偏平率が1より
大とされた断面視半楕円形状に形成され、前記導光板1
2の後面反射面22は、前記管状光源13から離間する
ほど傾斜角が大となるよう放物線状に湾曲形成され、導
光板12の前面出射面23には、多数のプリズム25が
管状光源13の管軸に直交する方向に連なって断面視鋸
刃状に形成され、該各プリズム25は、管状光源13か
らの光を斜めに出射させる光透過面27と、該光透過面
27から斜めに出射した光を前方に反射させる光反射面
28とが、頂角θを挟んで互いに傾斜配置されてなり、
該プリズム25の頂角θは、管状光源13から離間する
ほど鋭く形成されたものである。
【0012】
【作用】上記課題解決手段において、光源反射鏡14を
断面視半楕円形状にした場合、管状光源13からの出射
光は比較的拡がる方向に放射されるため、再び管状光源
13に戻される率が少なくなる。しかも、光源反射鏡1
4で反射した光は導光板12の端部入射面21に比較的
鋭角に進入するため、導光板12内において管状光源1
3より離れたところまで光が届きやすくなる。
断面視半楕円形状にした場合、管状光源13からの出射
光は比較的拡がる方向に放射されるため、再び管状光源
13に戻される率が少なくなる。しかも、光源反射鏡1
4で反射した光は導光板12の端部入射面21に比較的
鋭角に進入するため、導光板12内において管状光源1
3より離れたところまで光が届きやすくなる。
【0013】また、導光板12の後面反射面22を、管
状光源13から離間するほど傾斜角が大となるよう放物
線状に湾曲形成しているので、管状光源13から離間す
るほど、光の反射角が鋭角となり、前面出射面23に対
して垂直出射に近い角度で出射する。
状光源13から離間するほど傾斜角が大となるよう放物
線状に湾曲形成しているので、管状光源13から離間す
るほど、光の反射角が鋭角となり、前面出射面23に対
して垂直出射に近い角度で出射する。
【0014】さらに、導光板12の前面出射面23を、
多数のプリズム25にて断面視鋸刃状に形成し、各プリ
ズム25の一面を光透過面27として機能させ、他の面
を光透過面27からの斜め出射光を前方に反射させる光
反射面28として機能させているので、光反射面28で
反射した最終光を、前面出射面23の法線方向に近づけ
ることができる。
多数のプリズム25にて断面視鋸刃状に形成し、各プリ
ズム25の一面を光透過面27として機能させ、他の面
を光透過面27からの斜め出射光を前方に反射させる光
反射面28として機能させているので、光反射面28で
反射した最終光を、前面出射面23の法線方向に近づけ
ることができる。
【0015】そして、プリズム25の頂角θを管状光源
13から離間するほど鋭く形成しているので、導光板1
2内を放射される様々な光線の各光路に即した角度で、
最終光を前面出射面23の法線方向に近づけることがで
きる。
13から離間するほど鋭く形成しているので、導光板1
2内を放射される様々な光線の各光路に即した角度で、
最終光を前面出射面23の法線方向に近づけることがで
きる。
【0016】これら、光源反射鏡14および導光板12
の形状を工夫するだけで、管状光源13からの直接光お
よび後面反射面22による反射光を、前面出射面23に
対して比較的均一に到達させることができる。これによ
り、照明面の輝度均質度を高めることができる。
の形状を工夫するだけで、管状光源13からの直接光お
よび後面反射面22による反射光を、前面出射面23に
対して比較的均一に到達させることができる。これによ
り、照明面の輝度均質度を高めることができる。
【0017】
【実施例】本発明の一実施例の面光源装置は、図1の如
く、被照明体としての液晶パネルを後方から面状に照明
する透光性の導光板12と、該導光板12の一側端部に
配された管状光源13と、該管状光源13の周囲に配さ
れ管状光源13から外側に発散する光を導光板12側に
反射させる光源反射鏡14とを備えている。
く、被照明体としての液晶パネルを後方から面状に照明
する透光性の導光板12と、該導光板12の一側端部に
配された管状光源13と、該管状光源13の周囲に配さ
れ管状光源13から外側に発散する光を導光板12側に
反射させる光源反射鏡14とを備えている。
【0018】前記導光板12は、ポリメチルメタアクリ
レート(PMMA)等を用いて、例えば、厚さ15m
m、長さ111mmに金型成形されてなるもので、管状
光源13からの光を一側端部で入射する端部入射面21
と、内部の後方への光を後面で前方に反射する後面反射
面22と、内部の光を前方の前記被照明体側に出射する
前面出射面23とを有せしめられている。
レート(PMMA)等を用いて、例えば、厚さ15m
m、長さ111mmに金型成形されてなるもので、管状
光源13からの光を一側端部で入射する端部入射面21
と、内部の後方への光を後面で前方に反射する後面反射
面22と、内部の光を前方の前記被照明体側に出射する
前面出射面23とを有せしめられている。
【0019】前記端部入射面21は、前面出射面23の
端部に直交して形成され、前記管状光源13の管径に対
応して細長く形成されている。
端部に直交して形成され、前記管状光源13の管径に対
応して細長く形成されている。
【0020】前記後面反射面22は、前記管状光源13
から離間するほど傾斜角が大となるよう放物線状に湾曲
形成されている。これは、管状光源13から離間するほ
ど前面出射面23の輝度が低下するのを防止すべく、反
射光の反射角を鋭角として前面出射面23の法線方向に
近づけ、光出射効率を高めるためである。
から離間するほど傾斜角が大となるよう放物線状に湾曲
形成されている。これは、管状光源13から離間するほ
ど前面出射面23の輝度が低下するのを防止すべく、反
射光の反射角を鋭角として前面出射面23の法線方向に
近づけ、光出射効率を高めるためである。
【0021】前記前面出射面23には、図2の如く、多
数の前方に突出する三角柱状のプリズム25が、管状光
源13の管軸に直交する方向に連なって断面視鋸刃状に
形成されている。
数の前方に突出する三角柱状のプリズム25が、管状光
源13の管軸に直交する方向に連なって断面視鋸刃状に
形成されている。
【0022】ここで、三角柱状の各プリズム25の前方
に突出する二面27,28のうち、管状光源13に遠い
側の面27は、図2中の傾斜角ψの設定により、端部入
射面21を通って導光板12内を進行する光に対してよ
り直角に近い傾斜角で配置される。言い換えれば、より
光を出射しやすい傾斜角で配置される。
に突出する二面27,28のうち、管状光源13に遠い
側の面27は、図2中の傾斜角ψの設定により、端部入
射面21を通って導光板12内を進行する光に対してよ
り直角に近い傾斜角で配置される。言い換えれば、より
光を出射しやすい傾斜角で配置される。
【0023】一方、三角柱状のプリズム25の前方に突
出する二面27,28のうち、管状光源13に近い側の
面28は、前述の遠い側の面27とは逆に、導光板12
内を進行する光に対してより平行に近い傾斜角で配置さ
れる。言い換えれば、より光を出射しにくい傾斜角で配
置される。しかしながら、近い側の面28は、図2のよ
うに、隣接するプリズム25の遠い側の面27から斜め
に出射した光を前方に反射しやすい位置に配置されてい
ると言える。
出する二面27,28のうち、管状光源13に近い側の
面28は、前述の遠い側の面27とは逆に、導光板12
内を進行する光に対してより平行に近い傾斜角で配置さ
れる。言い換えれば、より光を出射しにくい傾斜角で配
置される。しかしながら、近い側の面28は、図2のよ
うに、隣接するプリズム25の遠い側の面27から斜め
に出射した光を前方に反射しやすい位置に配置されてい
ると言える。
【0024】このことを考慮し、三角柱状の各プリズム
25の管状光源13から遠い側の面27は、管状光源1
3からの光を斜めに出射させる光透過面として機能さ
せ、管状光源13に近い側の面28は、隣接するプリズ
ム25の光透過面27(遠い側の面)から斜めに出射し
た光を前方に反射させる光反射面として機能させてい
る。
25の管状光源13から遠い側の面27は、管状光源1
3からの光を斜めに出射させる光透過面として機能さ
せ、管状光源13に近い側の面28は、隣接するプリズ
ム25の光透過面27(遠い側の面)から斜めに出射し
た光を前方に反射させる光反射面として機能させてい
る。
【0025】なお、該光反射面28は、例えば金属パタ
ーンを形成するなどして鏡面状に形成してもよいが、導
光板12の材料であるPMMAの表面を特別に加工せず
そのまま用いても、光反射は充分に得られるため、光透
過面27に比べて特に異なる表面処理を行う必要はな
い。
ーンを形成するなどして鏡面状に形成してもよいが、導
光板12の材料であるPMMAの表面を特別に加工せず
そのまま用いても、光反射は充分に得られるため、光透
過面27に比べて特に異なる表面処理を行う必要はな
い。
【0026】ここで、該プリズム25の光透過面27と
光反射面28とに挟まれる頂角をθとすると、該頂角θ
は、管状光源13から離間するほど鋭く形成されてい
る。これは、導光板12内を進行する光が管状光源13
から離間するほど、その光進行方向が前面出射面23に
平行に近づくことを考慮し、該プリズム25の光透過面
27を管状光源13から離間するほど前面出射面23に
対して直角に近い傾斜角で配置することで、光透過効率
を高めるためである。
光反射面28とに挟まれる頂角をθとすると、該頂角θ
は、管状光源13から離間するほど鋭く形成されてい
る。これは、導光板12内を進行する光が管状光源13
から離間するほど、その光進行方向が前面出射面23に
平行に近づくことを考慮し、該プリズム25の光透過面
27を管状光源13から離間するほど前面出射面23に
対して直角に近い傾斜角で配置することで、光透過効率
を高めるためである。
【0027】前記管状光源13は、図1の冷陰極管(C
CFT)または熱陰極管(HCFT)が用いられ、前記
導光板12の端部入射面21の付近に配置される。該管
状光源13の径は、例えば6mmとされ、該管状光源1
3の中心から導光板12の端部入射面21までの距離
は、例えば3.1mmとされている。
CFT)または熱陰極管(HCFT)が用いられ、前記
導光板12の端部入射面21の付近に配置される。該管
状光源13の径は、例えば6mmとされ、該管状光源1
3の中心から導光板12の端部入射面21までの距離
は、例えば3.1mmとされている。
【0028】前記光源反射鏡14は、例えばアルミニウ
ム等を用いた鏡面シート材が用いられ、図1の如く、偏
平率が1より大とされた断面視半楕円形状に形成されて
いる。ここで、該光源反射鏡14を断面視半楕円形状に
保持する手段として、例えば、内周が断面視半楕円形状
となるよう金型にて成形された樹脂性保護カバー等を用
いればよい。
ム等を用いた鏡面シート材が用いられ、図1の如く、偏
平率が1より大とされた断面視半楕円形状に形成されて
いる。ここで、該光源反射鏡14を断面視半楕円形状に
保持する手段として、例えば、内周が断面視半楕円形状
となるよう金型にて成形された樹脂性保護カバー等を用
いればよい。
【0029】上記構成の面光源装置において、管状光源
13からの光のうち、導光板12に向かって照射された
光は、直接導光板12の端部入射面21に到達する。
13からの光のうち、導光板12に向かって照射された
光は、直接導光板12の端部入射面21に到達する。
【0030】一方、管状光源13から外側に向けて発散
された光は、光源反射鏡14に当たって反射する。
された光は、光源反射鏡14に当たって反射する。
【0031】このとき、光源反射鏡14は、偏平率が1
より大であるため、反射光は管状光源13を避けるよう
に拡がり、導光板12の端部入射面21に到達する。し
たがって、図16,17で示した従来例に比べて、光源
反射鏡14での反射光が再び管状光源13に戻される率
が少なくなり、光の損失を低減できる。
より大であるため、反射光は管状光源13を避けるよう
に拡がり、導光板12の端部入射面21に到達する。し
たがって、図16,17で示した従来例に比べて、光源
反射鏡14での反射光が再び管状光源13に戻される率
が少なくなり、光の損失を低減できる。
【0032】しかも、光源反射鏡14で反射した光は導
光板12の端部入射面21に比較的鋭角に進入するた
め、導光板12内において管状光源13より離れたとこ
ろまで光が届きやすくなる。
光板12の端部入射面21に比較的鋭角に進入するた
め、導光板12内において管状光源13より離れたとこ
ろまで光が届きやすくなる。
【0033】次に、端部入射面21に到達した光は、多
少屈折されて導光板12内へ入射する。
少屈折されて導光板12内へ入射する。
【0034】このうち、比較的後方に屈折された光は、
後面反射面22に到達する。
後面反射面22に到達する。
【0035】このとき、後面反射面22の管状光源13
に近い部分の傾斜角が小となっているため、この部分へ
の光の入射角を臨界角より大にでき、全反射が容易とな
り、反射の際の光損失を少なくできる。
に近い部分の傾斜角が小となっているため、この部分へ
の光の入射角を臨界角より大にでき、全反射が容易とな
り、反射の際の光損失を少なくできる。
【0036】また、後面反射面22の管状光源13から
離間した部分については、傾斜角が大となっているた
め、この部分での反射光の反射角が鋭角となり、故に前
面出射面23の法線方向に反射させることができる。し
たがって、前面出射面23の光出射効率を高めることが
できる。
離間した部分については、傾斜角が大となっているた
め、この部分での反射光の反射角が鋭角となり、故に前
面出射面23の法線方向に反射させることができる。し
たがって、前面出射面23の光出射効率を高めることが
できる。
【0037】これらのことから、導光板12内で前面出
射面23に向かう光の光量を、比較的均一にできる。
射面23に向かう光の光量を、比較的均一にできる。
【0038】また、端部入射面21から導光板12内へ
入射した光のうち、比較的前方に屈折された光は、直接
に前面出射面23に向かって進行する。
入射した光のうち、比較的前方に屈折された光は、直接
に前面出射面23に向かって進行する。
【0039】このようにして、後面反射面22で反射さ
れ、または端部入射面21から直接に進行した光は、前
面出射面23に到達する。
れ、または端部入射面21から直接に進行した光は、前
面出射面23に到達する。
【0040】このとき、光は、図2の如く、プリズム2
5の光透過面27に垂直出射に近い角度で出射する。し
たがって、前面出射面23に光透過面27を形成しない
従来例に比べて、出射時の光反射を低減でき、ここでの
光損失を低減できる。
5の光透過面27に垂直出射に近い角度で出射する。し
たがって、前面出射面23に光透過面27を形成しない
従来例に比べて、出射時の光反射を低減でき、ここでの
光損失を低減できる。
【0041】光透過面27から出射した光は、図2の如
く、光反射面28に当たり、前面出射面23の法線方向
に向かって反射する。そして、被照明体としての液晶パ
ネルを後方から面状に照明する。このとき、照明光は、
前面出射面23の法線方向に向かって照明するため、液
晶パネルを直前方から見たときの輝度が向上する。
く、光反射面28に当たり、前面出射面23の法線方向
に向かって反射する。そして、被照明体としての液晶パ
ネルを後方から面状に照明する。このとき、照明光は、
前面出射面23の法線方向に向かって照明するため、液
晶パネルを直前方から見たときの輝度が向上する。
【0042】ここで、導光板12内を進行する光が前面
出射面23に到達する場合、管状光源13から離間する
ほど、その光進行方向が前面出射面23に平行に近づ
く。したがって、従来例のように前面出射面23を位置
によって均一に形成すると、前面出射面23での出射光
量にばらつきが生じる恐れがある。
出射面23に到達する場合、管状光源13から離間する
ほど、その光進行方向が前面出射面23に平行に近づ
く。したがって、従来例のように前面出射面23を位置
によって均一に形成すると、前面出射面23での出射光
量にばらつきが生じる恐れがある。
【0043】しかし、本実施例では、プリズム25の頂
角θを、管状光源13から離間するほど鋭く形成してい
るので、光透過面27を管状光源13から離間するほど
前面出射面23に対して直角に近い傾斜角で配置するこ
とができ、故に出射光をいずれの位置においても垂直出
射に近い角度で出射させることができる。そして、ここ
で出射した角度は、前述のように光反射面28に当た
り、前面出射面23の法線方向に向けて角度補正するの
で、前面出射面23での指向角を調整しながら光透過効
率を高めることができる。
角θを、管状光源13から離間するほど鋭く形成してい
るので、光透過面27を管状光源13から離間するほど
前面出射面23に対して直角に近い傾斜角で配置するこ
とができ、故に出射光をいずれの位置においても垂直出
射に近い角度で出射させることができる。そして、ここ
で出射した角度は、前述のように光反射面28に当た
り、前面出射面23の法線方向に向けて角度補正するの
で、前面出射面23での指向角を調整しながら光透過効
率を高めることができる。
【0044】なお、現実には、あらゆる光を考慮して前
述のように理想的に出射させるべくプリズム25の頂角
θ等を設計するのは不可能であるが、例えば、次のよう
にして設計を行えば、導光板12内の光のうち、大部分
の光が上述のように動作する。すなわち、まず、図15
の如く、前面出射面23をn分割化する。そして、管状
光源13に最も近いエリアを第一エリアRa1とし、ま
た最も遠いエリアを第nエリアRanとする。次に、、
第一エリアRa1と第nエリアRanに到達する夫々の
光の平均入射角に対して、光透過面27の傾斜角ψと頂
角θとを夫々決定する。その後、第一エリアRa1から
第nエリアRanの間に位置するエリアRa2〜Ra9
の傾斜角ψと頂角θは、徐々に線形に変化するよう設計
するとよい。また、光反射面28の傾斜角は、光透過面
27から出射した光を正面方向へ反射できるよう調整す
ればよいが、個々のプリズム25について厳密に調整す
るのが困難であるため、便宜上、光透過面27の傾斜角
ψと同様の傾斜角にすればよい。そうすると、プリズム
25が二等辺三角形となり、精度のよい形成が可能とな
る。
述のように理想的に出射させるべくプリズム25の頂角
θ等を設計するのは不可能であるが、例えば、次のよう
にして設計を行えば、導光板12内の光のうち、大部分
の光が上述のように動作する。すなわち、まず、図15
の如く、前面出射面23をn分割化する。そして、管状
光源13に最も近いエリアを第一エリアRa1とし、ま
た最も遠いエリアを第nエリアRanとする。次に、、
第一エリアRa1と第nエリアRanに到達する夫々の
光の平均入射角に対して、光透過面27の傾斜角ψと頂
角θとを夫々決定する。その後、第一エリアRa1から
第nエリアRanの間に位置するエリアRa2〜Ra9
の傾斜角ψと頂角θは、徐々に線形に変化するよう設計
するとよい。また、光反射面28の傾斜角は、光透過面
27から出射した光を正面方向へ反射できるよう調整す
ればよいが、個々のプリズム25について厳密に調整す
るのが困難であるため、便宜上、光透過面27の傾斜角
ψと同様の傾斜角にすればよい。そうすると、プリズム
25が二等辺三角形となり、精度のよい形成が可能とな
る。
【0045】ここで、構成の異なる何種類かの面光源装
置において、前面出射面23に到達するまでの光線追跡
シミュレーションを行った。シミュレーションの条件は
次の〜の通りである。
置において、前面出射面23に到達するまでの光線追跡
シミュレーションを行った。シミュレーションの条件は
次の〜の通りである。
【0046】二次元モデルによるシミュレーション 管状光源13は真円柱状とし、中心より1度間隔で3
60度全方向に1という強度で放射する。
60度全方向に1という強度で放射する。
【0047】光源反射鏡14による反射光が管状光源
13に戻るときは、光はすべて管状光源14に吸収され
ると考える。また光源反射鏡14での光損失は考えな
い。
13に戻るときは、光はすべて管状光源14に吸収され
ると考える。また光源反射鏡14での光損失は考えな
い。
【0048】導光板12の端部入射面21において発
生する反射光線(光損失)や、図3,9に示す平板状導
光板12の端部入射面21と逆側の端面21aへ到達す
る光線の二次追跡は行わない。
生する反射光線(光損失)や、図3,9に示す平板状導
光板12の端部入射面21と逆側の端面21aへ到達す
る光線の二次追跡は行わない。
【0049】管状光源13の径を6mm、導光板12
の厚さを15mm、導光板12の長さを111mm、管
状光源13の中心から導光板12の端部入射面21まで
の距離を3.1mmとする。
の厚さを15mm、導光板12の長さを111mm、管
状光源13の中心から導光板12の端部入射面21まで
の距離を3.1mmとする。
【0050】屈折率は空気1.0、導光板1.49と
する。
する。
【0051】ここで、図3は、光源反射鏡14を断面半
径7.5mmの半円形とし、導光板12の後面反射面2
2を前面出射面23と平行に形成した場合(図3中のP
o点を原点としたときに後面反射面22はy=−7.5
で表わされる直線となる)、図4はこの場合の測定結果
を示す図である。
径7.5mmの半円形とし、導光板12の後面反射面2
2を前面出射面23と平行に形成した場合(図3中のP
o点を原点としたときに後面反射面22はy=−7.5
で表わされる直線となる)、図4はこの場合の測定結果
を示す図である。
【0052】図5は、光源反射鏡14を断面半径7.5
mmの半円形とし、導光板12の後面反射面22を一定
の傾斜角で傾斜させた場合(図5中のPo点を原点とし
たときに後面反射面22はy=0.13513514x
−7.5で表わされる直線となる)、図6はこの場合の
測定結果を示す図である。
mmの半円形とし、導光板12の後面反射面22を一定
の傾斜角で傾斜させた場合(図5中のPo点を原点とし
たときに後面反射面22はy=0.13513514x
−7.5で表わされる直線となる)、図6はこの場合の
測定結果を示す図である。
【0053】図7は、光源反射鏡14を断面半径7.5
mmの半円形とし、導光板12の後面反射面22を放物
線状に傾斜させた場合(図7中のPo点を原点としたと
きに後面反射面22はy=0.0012174336x
2−7.5で表わされる二次曲線となる)、図8はこの
場合の測定結果を示す図である。
mmの半円形とし、導光板12の後面反射面22を放物
線状に傾斜させた場合(図7中のPo点を原点としたと
きに後面反射面22はy=0.0012174336x
2−7.5で表わされる二次曲線となる)、図8はこの
場合の測定結果を示す図である。
【0054】図9は、光源反射鏡14を断面半楕円形
(縦径15mm、偏平率1.1)とし、導光板12の後
面反射面22を前面出射面23と平行に形成した場合
(図9中のPo点を原点としたときに後面反射面22は
y=−7.5で表わされる直線となる)、図10はこの
場合の測定結果を示す図である。
(縦径15mm、偏平率1.1)とし、導光板12の後
面反射面22を前面出射面23と平行に形成した場合
(図9中のPo点を原点としたときに後面反射面22は
y=−7.5で表わされる直線となる)、図10はこの
場合の測定結果を示す図である。
【0055】図11は、光源反射鏡14を断面半楕円形
(縦径15mm、偏平率1.1)とし、導光板12の後
面反射面22を一定の傾斜角で傾斜させた場合(図11
中のPo点を原点としたときに後面反射面22はy=
0.13513514x−7.5で表わされる直線とな
る)、図12はこの場合の測定結果を示す図である。
(縦径15mm、偏平率1.1)とし、導光板12の後
面反射面22を一定の傾斜角で傾斜させた場合(図11
中のPo点を原点としたときに後面反射面22はy=
0.13513514x−7.5で表わされる直線とな
る)、図12はこの場合の測定結果を示す図である。
【0056】図13は、光源反射鏡14を断面半楕円形
(縦径15mm、偏平率1.1)とし、導光板12の後
面反射面22を放物線状に傾斜させた場合(図13中の
Po点を原点としたときに後面反射面22はy=0.0
012174336x2−7.5で表わされる二次曲線
となる)、図14はこの場合の測定結果を示す図であ
る。
(縦径15mm、偏平率1.1)とし、導光板12の後
面反射面22を放物線状に傾斜させた場合(図13中の
Po点を原点としたときに後面反射面22はy=0.0
012174336x2−7.5で表わされる二次曲線
となる)、図14はこの場合の測定結果を示す図であ
る。
【0057】なお、図3,5,7,9,11,13中、
前面出射面23は、プリズム25は考慮に入れていない
ため、破線で表している。
前面出射面23は、プリズム25は考慮に入れていない
ため、破線で表している。
【0058】また、図4,6,8,10,12,14
中、(a)は、前面出射面23をn分割化し、管状光源
13に最も近いエリアを第一エリアRa1とし、また最
も遠いエリアを第nエリアRanとした場合の、各エリ
アの相対光強度分布であって、測定したうちの最高強度
(MAX)を100としている。また、(b)はエリア
番号、(c)は到達光線本数、(d)は到達光量、
(e)は「90゜−到達光線の平均入射角」、(f)は
「90゜−到達光線の最大入射角」、(g)は「到達光
線の最小入射角」を夫々示している。また、これらのシ
ミュレーションに当たっては、プリズム25の機能を一
切考慮していない。
中、(a)は、前面出射面23をn分割化し、管状光源
13に最も近いエリアを第一エリアRa1とし、また最
も遠いエリアを第nエリアRanとした場合の、各エリ
アの相対光強度分布であって、測定したうちの最高強度
(MAX)を100としている。また、(b)はエリア
番号、(c)は到達光線本数、(d)は到達光量、
(e)は「90゜−到達光線の平均入射角」、(f)は
「90゜−到達光線の最大入射角」、(g)は「到達光
線の最小入射角」を夫々示している。また、これらのシ
ミュレーションに当たっては、プリズム25の機能を一
切考慮していない。
【0059】図4と図10、図6と図12、または図8
と図14の(a)〜(g)を比較することにより、光源
反射鏡14は、円よりも楕円の方が、前面出射面23へ
の到達効率が高く、かつ比較的均一に到達することがわ
かる。
と図14の(a)〜(g)を比較することにより、光源
反射鏡14は、円よりも楕円の方が、前面出射面23へ
の到達効率が高く、かつ比較的均一に到達することがわ
かる。
【0060】また、図4と図6と図8、または図10と
図12と図14の(a)〜(g)を比較することによ
り、導光板12の後面反射面22の形状は、平行直線や
直線よりも二次曲線の方が前面出射面への到達効率が高
く、かつ比較的均一に到達することがわかる。
図12と図14の(a)〜(g)を比較することによ
り、導光板12の後面反射面22の形状は、平行直線や
直線よりも二次曲線の方が前面出射面への到達効率が高
く、かつ比較的均一に到達することがわかる。
【0061】ところで、これらの状態はあくまでもプリ
ズム25を考慮に入れていないものであるから、プリズ
ム25の頂角θを決定する方法を図15にしたがって説
明する。
ズム25を考慮に入れていないものであるから、プリズ
ム25の頂角θを決定する方法を図15にしたがって説
明する。
【0062】図15の如く、まず、前面出射面23を十
分割し、第一エリアRa1のプリズム25の頂角θ1を
61.1度、光透過面27の傾斜角ψ1を61.1度と
し、第十エリアRa10のプリズム25の頂角θ10を
55.5度、光透過面27の傾斜角ψ10を21.0と
している。また、第二エリアRa2から第九エリアRa
9のプリズム25の頂角θ2〜θ9および光透過面27
の傾斜角ψ2〜ψ9は、夫々(θ1,ψ1)と
(θ10,ψ10)との間で線形に変化するよう設定さ
れている。
分割し、第一エリアRa1のプリズム25の頂角θ1を
61.1度、光透過面27の傾斜角ψ1を61.1度と
し、第十エリアRa10のプリズム25の頂角θ10を
55.5度、光透過面27の傾斜角ψ10を21.0と
している。また、第二エリアRa2から第九エリアRa
9のプリズム25の頂角θ2〜θ9および光透過面27
の傾斜角ψ2〜ψ9は、夫々(θ1,ψ1)と
(θ10,ψ10)との間で線形に変化するよう設定さ
れている。
【0063】なお、図15に示す面光源装置では、導光
板12の厚さおよび後面反射面22等の形状は、図13
に示したものと同条件とされている。
板12の厚さおよび後面反射面22等の形状は、図13
に示したものと同条件とされている。
【0064】図15の構成によれば、管状光源13の全
光束に対する導光板12の前面出射面23の全光束の比
(以下、光効率と称す)、前面出射面23の強度分布、
および、出射面法線を0度とし管状光源より離れた方向
へ傾く方を正とした場合の出射角は、計算上、おおよそ
次のようになった。
光束に対する導光板12の前面出射面23の全光束の比
(以下、光効率と称す)、前面出射面23の強度分布、
および、出射面法線を0度とし管状光源より離れた方向
へ傾く方を正とした場合の出射角は、計算上、おおよそ
次のようになった。
【0065】光効率=69.1% 強度分布≧50% 出射角=+30度〜−30度 なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変
更を加え得ることは勿論である。
く、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変
更を加え得ることは勿論である。
【0066】例えば、上述の面光源装置はあくまでも一
例であり、管状光源13の管径、導光板12の厚さ等が
変化すれば、導光板12の形状や光源反射鏡14の半楕
円形状も変化する。
例であり、管状光源13の管径、導光板12の厚さ等が
変化すれば、導光板12の形状や光源反射鏡14の半楕
円形状も変化する。
【0067】また、後面反射面22に反射率の高いシー
トを貼ったり、TiO2等の白色系の光散乱材等塗布し
てもよい。
トを貼ったり、TiO2等の白色系の光散乱材等塗布し
てもよい。
【0068】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、光源反射鏡を断面視半楕円形状にしているの
で、管状光源からの出射光は比較的拡がる方向に放射さ
れるため、再び管状光源に戻される率が少なくなる。し
かも、光源反射鏡で反射した光は導光板の端部入射面に
比較的鋭角に進入するため、導光板内において管状光源
より離れたところまで光が届きやすくなる。
よると、光源反射鏡を断面視半楕円形状にしているの
で、管状光源からの出射光は比較的拡がる方向に放射さ
れるため、再び管状光源に戻される率が少なくなる。し
かも、光源反射鏡で反射した光は導光板の端部入射面に
比較的鋭角に進入するため、導光板内において管状光源
より離れたところまで光が届きやすくなる。
【0069】また、導光板の後面反射面を、管状光源か
ら離間するほど傾斜角が大となるよう放物線状に湾曲形
成しているので、管状光源から離間するほど、光の反射
角が鋭角となり、いずれの位置においても前面出射面に
対して垂直出射に近い角度で光を出射することができ
る。
ら離間するほど傾斜角が大となるよう放物線状に湾曲形
成しているので、管状光源から離間するほど、光の反射
角が鋭角となり、いずれの位置においても前面出射面に
対して垂直出射に近い角度で光を出射することができ
る。
【0070】さらに、導光板の前面出射面を、多数のプ
リズムにて断面視鋸刃状に形成し、各プリズムの一面を
光透過面として機能させ、他の面を光透過面からの斜め
出射光を前方に反射させる光反射面として機能させてい
るので、光反射面で反射した最終光を、前面出射面の法
線方向に近づけることができる。
リズムにて断面視鋸刃状に形成し、各プリズムの一面を
光透過面として機能させ、他の面を光透過面からの斜め
出射光を前方に反射させる光反射面として機能させてい
るので、光反射面で反射した最終光を、前面出射面の法
線方向に近づけることができる。
【0071】そして、プリズムの頂角を管状光源から離
間するほど鋭く形成しているので、導光板内を放射され
る様々な光線の各光路に即した角度で、最終光を前面出
射面の法線方向に近づけることができる。
間するほど鋭く形成しているので、導光板内を放射され
る様々な光線の各光路に即した角度で、最終光を前面出
射面の法線方向に近づけることができる。
【0072】これら、光源反射鏡および導光板の形状等
を工夫するだけで、管状光源からの直接光および後面反
射面による反射光を、前面出射面に対して比較的均一に
到達させることができる。これにより、照明面の輝度均
質度を高めることができるといった優れた効果がある。
を工夫するだけで、管状光源からの直接光および後面反
射面による反射光を、前面出射面に対して比較的均一に
到達させることができる。これにより、照明面の輝度均
質度を高めることができるといった優れた効果がある。
【図1】本発明一実施例の面光源装置の概要説明図
【図2】本発明一実施例の面光源装置の要部拡大図
【図3】光源反射鏡が断面半円形で導光板の後面反射面
が前面出射面に平行な面光源装置の側面図
が前面出射面に平行な面光源装置の側面図
【図4】光源反射鏡が断面半円形で導光板の後面反射面
が前面出射面に平行な面光源装置の各種測定結果を示す
図
が前面出射面に平行な面光源装置の各種測定結果を示す
図
【図5】光源反射鏡が断面半円形で導光板の後面反射面
が一定の傾斜角で傾斜した面光源装置の側面図
が一定の傾斜角で傾斜した面光源装置の側面図
【図6】光源反射鏡が断面半円形で導光板の後面反射面
が一定の傾斜角で傾斜した面光源装置の各種測定結果を
示す図
が一定の傾斜角で傾斜した面光源装置の各種測定結果を
示す図
【図7】光源反射鏡が断面半円形で導光板の後面反射面
が放物線状に傾斜した面光源装置の側面図
が放物線状に傾斜した面光源装置の側面図
【図8】光源反射鏡が断面半円形で導光板の後面反射面
が放物線状に傾斜した面光源装置の各種測定結果を示す
図
が放物線状に傾斜した面光源装置の各種測定結果を示す
図
【図9】光源反射鏡が断面半楕円形で導光板の後面反射
面が前面出射面に平行な面光源装置の側面図
面が前面出射面に平行な面光源装置の側面図
【図10】光源反射鏡が断面半楕円形で導光板の後面反
射面が前面出射面に平行な面光源装置の各種測定結果を
示す図
射面が前面出射面に平行な面光源装置の各種測定結果を
示す図
【図11】光源反射鏡が断面半楕円形で導光板の後面反
射面が一定の傾斜角で傾斜した面光源装置の側面図
射面が一定の傾斜角で傾斜した面光源装置の側面図
【図12】光源反射鏡が断面半楕円形で導光板の後面反
射面が一定の傾斜角で傾斜した面光源装置の各種測定結
果を示す図
射面が一定の傾斜角で傾斜した面光源装置の各種測定結
果を示す図
【図13】光源反射鏡が断面半楕円形で導光板の後面反
射面が放物線状に傾斜した面光源装置の側面図
射面が放物線状に傾斜した面光源装置の側面図
【図14】光源反射鏡が断面半楕円形で導光板の後面反
射面が放物線状に傾斜した面光源装置の各種測定結果を
示す図
射面が放物線状に傾斜した面光源装置の各種測定結果を
示す図
【図15】本発明一実施例の面光源装置の前面出射面を
説明する図
説明する図
【図16】導光板の後面反射面が前面出射面に平行な従
来の面光源装置の側面図
来の面光源装置の側面図
【図17】導光板の後面反射面が湾曲された従来の面光
源装置の側面図
源装置の側面図
12 導光板 13 管状光源 14 光源反射鏡 21 端部入射面 22 後面反射面 23 前面出射面 25 プリズム 27 光透過面 28 光反射面 θ 頂角
Claims (1)
- 【請求項1】 被照明体を後方から面状に照明する透光
性の導光板と、 該導光板の一側端部に配された管状光源と、 該管状光源の周囲に配され管状光源から外側に発散する
光を導光板側に反射させる光源反射鏡とを備え、 前記導光板は、 前記管状光源からの光を一側端部で入射する端部入射面
と、 内部の後方への光を後面で前方に反射する後面反射面
と、 内部の光を前方の前記被照明体側に出射する前面出射面
とを有せしめられた面光源装置において、 前記光源反射鏡は、偏平率が1より大とされた断面視半
楕円形状に形成され、 前記導光板の後面反射面は、前記管状光源から離間する
ほど傾斜角が大となるよう放物線状に湾曲形成され、 導光板の前面出射面には、多数のプリズムが管状光源の
管軸に直交する方向に連なって断面視鋸刃状に形成さ
れ、 該各プリズムは、 管状光源からの光を斜めに出射させる光透過面と、該光
透過面から斜めに出射した光を前方に反射させる光反射
面とが、頂角を挟んで互いに傾斜配置されてなり、 該プリズムの頂角は、管状光源から離間するほど鋭く形
成されたことを特徴とする面光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5036656A JPH06250024A (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 面光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5036656A JPH06250024A (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 面光源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06250024A true JPH06250024A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12475904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5036656A Pending JPH06250024A (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 面光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06250024A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5986727A (en) * | 1996-04-05 | 1999-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Back light illuminator for liquid crystal display apparatus |
| WO2009141953A1 (ja) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
-
1993
- 1993-02-25 JP JP5036656A patent/JPH06250024A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5986727A (en) * | 1996-04-05 | 1999-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Back light illuminator for liquid crystal display apparatus |
| WO2009141953A1 (ja) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
| US8477263B2 (en) | 2008-05-20 | 2013-07-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device |
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