JPS623226A - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JPS623226A
JPS623226A JP60142751A JP14275185A JPS623226A JP S623226 A JPS623226 A JP S623226A JP 60142751 A JP60142751 A JP 60142751A JP 14275185 A JP14275185 A JP 14275185A JP S623226 A JPS623226 A JP S623226A
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JP
Japan
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light
light source
brightness
shaped reflective
distance
Prior art date
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Pending
Application number
JP60142751A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Hamada
浩 浜田
Tadashi Kimura
直史 木村
Fumiaki Funada
船田 文明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Priority to DE19863605000 priority patent/DE3605000A1/de
Priority to GB08604232A priority patent/GB2172986B/en
Priority to US06/831,258 priority patent/US4706173A/en
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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、受動型表示装置等の照明手段特に液晶表示装
置の背面照明(バックライト)に用いられるライトガイ
ドを使用した照明装置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1発光ダイオードディスプレイ。
プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディ
スプレイ等のように自ら光を発することによシ表示を行
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LCDと略す)あるいはエレクトロクロミッ
ク表示装置のように自らは発光せず、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ものである。
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。
LCD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LCD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チ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
般的な使用に際しては装置に照明手段を付設することが
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力・に明るい照明手段
を得る力弓;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の使用に際し
ては、内部光源による照明のみに頼った場合1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。従って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主力・す
手段として1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
より光照射するライトガイドの構成が考えられる。
従来より、上述の内部照明手段として用いられてきたバ
ックライトを第1O図に示す。即ち光源       
7゜1としては白熱豆電球や蛍光灯が用いられ、光源と
表示パネルIO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4が設けら
れる。また反射板5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くことによ
り、光の利用率を向上させるために設けられるものであ
る。ところが、このようなバックライトでは2明   
    ・るさのムラを少なくする為に光源lと拡散透
過板4との距離をある程度保持せねばならないので、奥
行きが大きくなるという欠点があった。
一方、従来より第11図に示すようなエツジライトが用
いられてきた。このライドガイド6では光源lより0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10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。
また第12図に示すように、光源lに対して放物面状(
管状光源を用いる場合には放物柱面状〕の反射鏡7を用
いる場合もある。この場合、反射鏡7による反射光はほ
ぼ平行な光束となるが、第12図からもわかるように、
中心から外れるにしたがって光束の密度が低下するとい
う欠点がある。
また奥行きが大きくなるという欠点も有している。
〈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光の利用率が高く照明ム
ラの生じない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。
〈発明の構成〉 本発明は次の1〜3の原理に着目してなされたものであ
る。
(1)ある定められた方向から表示パネルを観察する場
合、表示パネルが均一に照明される為にはバックライト
のその方向の輝度が均一であればよく、指向性(配光性
)や光束発散度は必ずしも均一でなくてもよい。
(2)  光源を直接観察する時の輝度は、光源と観察
者との間の距離には依存せず一定である。
(3)光源からの光を平面鏡で反射させて観察する場合
、光源の鏡像の輝度は、光源の輝度×平面鏡の反射率と
等しくなり、光源の鏡像の位置に      。
依存しない。                   
    パ壱 すなわち1本発明の照明装置はかかる原理に着目し、管
状光源と複数の帯状反射面とを有する照明装置において
、前記帯状反射面の各々が光源からの光を所定の視角方
向に反射するような角度に設定されており、かつ前記視
角方向から見た場合の隣接する各帯状反射面相互の見力
為けの間隔(p)と各帯状反射面の見かけの幅(a)と
の比a/pが光源からの距離CD)に比例する様に設定
されていることを特徴とする。ここで所定の視角方向は
必       ′ずしも表示パネル面に垂直な方向τ
こ設定する必要はなく、液晶表示パネルのように視角依
存性のある表示パネルを用いる場合などはその最適視角
方向を所定の観察方向として設計してもよい。
第1図は本発明の原理を示す説明図である。
2OAは反射面であり、これにより光源lの鏡像がIA
の位置にできる。IAから出た光は20Aによって角度
分布が制限されるので第1図の斜線部分のみに到達する
。2OAの幅が光源の半径Rに比べて十分小ざいとき、
光源lと反射面20Aとの間の距離をDとすると第1図
の斜線部のなす角度θは2 s ln  (R/D)と
なるので反射光の角度分布は゛第7図に示すように幅2
 s i n  (R/D)の矩形状になる。同図(a
tはDが大きく、θが小さい場合同図(blはDが小さ
く、θが大きい場合を示す。lal 、 (blはそれ
ぞれ第8図、第9図の[a) 、 (blに対応する。
入射光の角度分布がI(θ)で表わされ、拡散板の特性
がD(θ)で表わされるとすると拡散透過光の角度分布
T(θ)は次のようになる。
但し、D(θ)は拡散板に垂直に平行光線を入射した時
の入射光の光度に対するθ方向の拡散光の光度の比を表
わす。
拡散板の拡散度すなわちD(θ)の半値幅が入射光の角
度分布の幅に比べて小さい場合は、第8図fal(bl
に示すように入射光の角度分布の両端がなまるだけで最
大輝度は入射光の角度分布の幅に依存しない。
これに対して拡散度の大きい拡散板を用いる場合には第
9図[al[blに示すように最大輝度は入射光の総量
によって変化する。
本発明は帯状反射面の幅aと帯状反射面相互の間隔pの
比率を光源からの距離に応じて変化させることにより、
前述の光源からの距離による輝度変化を打ち消し、所定
の視角方向から見た輝度が一定になるように補正を加え
たものである。
〈実施例〉 第1図は前述した本発明の原理を示す基本構成図、第2
図は原理の詳細を示す説明図、第3図。
第4図は、それぞれ未発明に用いるライトガイドの帯状
反射面の例を示す断面図、第5図と第6図は、それぞれ
本発明の実施形態を示す断面図である。
まず第1図、第2図において、管状光源lhら出た光は
ライトガイド20の帯状反射面20Aによって所定の視
角方向(図では上方)に反射される。この場合、光源1
の鏡像はIAの位置にできるので、第1図の斜線部から
観察すると帯状反射面20A全体が光って見える。一方
ライトガイド20の符号20Bで示される面は光源1力
1への光にほぼ平行か帯状反射面2OAの影になるよう
な角度に設定されておシ、所定の方向から観察した場合
には光らない。面20Bを設けるのはライトガイド20
全体の厚さを薄くするためである。ライトガイド20の
各校のX、Y座標は次のようなアルゴリズムによって求
められる。いま管状光源lの位置をX、Y座標の原点と
し、視角方向をY軸方向とする。第2図で、ライトガイ
ド2oのi番目の帯状反射面2OAの両端の座標をそれ
ぞれ(xi、yi)、(vi、wi)とする。2OA面
と20B面のそれぞれが水平面となす角度をそれぞれα
i、βiとする。また、20A面、20B面のそれぞれ
の水平方向の幅をa、bとする。従っZeyfl“1”
2“6°         、:・。
今、光源lから遠い方の端を出発点として与え    
  1゜□1、す ると1次の一連の式によって光源に近い側の点の   
    [、!1.1 座標か逐次求められる。              
    ゛7ソパβ1=arc  tan(yi/xi
)               、□、α1=(90
°−ai ) / 2            、+、
v+=xi−a” wi=yi −a tan ai          
 ′、ン xi+1=vi−b                
、:、、yi+1=wi −b tan ai    
          、、:’このようにして得られる
形状のライトガイド20      ′:”・□コ゛; を所定の視角方向から観察すると、光っている20  
   ′1゛″: A面と光らない20B面とが交互に並んだ縞状に   
   ・4′l 見える。帯状反射面2OAの輝度は前述のように   
   ゛、′ 光源Iからの距離によらず一定である。また明暗の縞を
平均した時の輝度は帯状反射面2OAの輝      
パ、□ °ト 度のa/p倍となる。bを小さくすると平均輝度   
    しは上がるが、ライトガイド20の厚さtも増
加しbを大きくすると平均輝度は下がるが厚さtは薄く
なるので、要求される仕様に応じてaとbの比率を変化
させればよい。
本発明では拡散度の大き贋拡散板を用いるのでa/pを
光源力)らの距離に応じて変化させることが特徴である
。ある程度以上の厚みの乳白色のプラスチック板は拡散
度が大きく、近似的に完全拡散面と見なせるので、a/
pは次のようにして決定する。完全拡散面の輝度はどの
方向から見ても一定であり、入射光の角度分布は依存せ
ず、その面の単位面積当シに入射する光束つまり照度だ
けによって定まる。従って、輝度を一定にするには拡散
板に入射する光の照度が一定になるような条件にすれば
よい。第1図に示したように反射面2OAによる反射光
は図中の斜線の施された楔形の領域分照らす。この楔形
の頂角θは光源lの半径をRとし、光源lと反射面20
Aとの間の距離をDとすると 2 sin  (R/D
)となる。Rに比べて反射面のピッチpが小さく1反射
面と拡散面とがある程度以上離れていれば隣接する反射
面によって照される楔形の頭載は互いに重なり合うこと
になる。重なり合いの程度は楔形の頂角θが大きい程大
きい。拡散板上の一点に着目すればθが大きい程多数の
反射面からの光が届くことになる。
拡散板上の照度はθにほぼ比例し、θはDにほぼ反比例
するので、a/pをDに比例させると、拡散板上の照度
は場所によらずほぼ一定となる。この場合の計算例を第
3図に示す。
尚、反射面と拡散板との間の距離が部位によって変化す
ることは次に述べる理由により考慮しなくでもよい。つ
まシ反射面と拡散板との間の距離が大きい程1つ1つの
反射面からの光による照度は小さくなるが、ある1点を
照らす反射面の数は4“L−、iJOM’fi4′!n
″肛8°”616・    :。
以上の如く、拡散板が完全拡散面と見なせる場合の説明
を行なったが、拡散度が中間の度合の拡散板を用いる場
合に於てもa/pがDに比例する様に変化させることに
より良好な結果の得られることが判明した。例えば光源
から遠い方の端でa/p=0.6.光源に近い側の端で
a/p=0.3とし、その中間では直線的に補完した場
合の結果を第4図Iこ示す。尚、pは全面で一定である
必要はなくa/pが、先述の条件を満す所定の値に設定
されておれば差支えない。第3図、第4図では分力)り
易くする為にピッチを大きくしている。
本発明の実施形態としては第5図に示すものと第6図に
示すものの2通りがある。すなわち第5図の実施例では
、ライトガイド20を透明プラスチックで成形し、透明
プラスチック内部の反射を用いている。反射面2OAに
対する入射角が臨界角より大きh場合には全反射するが
、臨界角以下の場合には、一部の光が通り抜けるので金
属等の反射層を設けることになる。ライトガイド20の
上面では光源からの光が全反射し、IBの位置に鏡像を
生じるので1次に述べる第6図の場合に比べて利用でき
る光」が2倍になる。
また第6図の実施例の場合は、成型体の外面の反射を用
いるので、成型体の材質に対して特に制限はない。反射
率が低い場合には、その上に反射層を設けることになる
く効 果〉 本発明は以上の構成よりなり、薄型で輝度の均一なライ
トガイドによる照明ムラが少なく、かつ厚みの薄い照明
装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を示す構成図、第2図は原理説明
図、第3図から第4図はそれぞれ本発明に用いるライト
ガイドの帯状反射面の例を示す断面図、第5図と第6図
はそれぞれ本発明の実施形態を示す断面図、第7図から
第9図は拡散板の効果の説明図、第1O図から第12図
はそれぞれ従来例を示す照明装置の断面図である。 l・・・管状光源、  20・・・ライトガイド。 2OA・・・帯状反射面 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)第1図 − 1−、半α( ←p−1 第2図 第4図      j ゛ 。 第5図 第6図 第7図          。 、) 第8図 ン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、管状光源と該光源の光を反射する複数の帯状反射面
    の並設体とを有する照明装置において、前記帯状反射面
    の各々が前記光源からの光を所定の視角方向に反射する
    ような角度に設定されかつ前記視角方向から見た場合の
    隣接する各帯状反射面相互の見かけの間隔と各帯状反射
    面の見かけの幅との比が前記光源からの距離に比例する
    様に設定されていることを特徴とする照明装置。
JP60142751A 1985-02-22 1985-06-28 照明装置 Pending JPS623226A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60142751A JPS623226A (ja) 1985-06-28 1985-06-28 照明装置
DE19863605000 DE3605000A1 (de) 1985-02-22 1986-02-18 Beleuchtungsvorrichtung
GB08604232A GB2172986B (en) 1985-02-22 1986-02-20 Lighting apparatus
US06/831,258 US4706173A (en) 1985-02-22 1986-02-20 Lighting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60142751A JPS623226A (ja) 1985-06-28 1985-06-28 照明装置

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JPS623226A true JPS623226A (ja) 1987-01-09

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ID=15322733

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JP60142751A Pending JPS623226A (ja) 1985-02-22 1985-06-28 照明装置

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JP (1) JPS623226A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5944405A (en) * 1994-08-12 1999-08-31 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Flat light source using light-diffusing sheet with projections thereon

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5453998A (en) * 1977-10-07 1979-04-27 Nichiden Varian Kk Indicator

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