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【発明の名称】 面光源装置
【発明者】 【氏名】代工 康宏

【要約】 【課題】光源からの照明光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができる面光源装置を提供する。

【解決手段】反射板からなる背面板1と、前記背面板との間に空間部Aを形成してその前面側に配置された前面板4と、前記空間部Aの側方に配置された照明光を発する光源3とを備え、前記前面板4に、その内面から入射する光を前方に出射する出射部および前方から入射する光を反射する反射部を形成し、前記光源3からの照明光を前記空間部A内を導いて前記前面板4の前記出射部から前方に出射するとともに、前方から入射する外光を前記前面板4の前記反射部により反射するようにした。
【特許請求の範囲】
【請求項1】反射板からなる背面板と、前記背面板との間に空間部を形成してその前面側に配置された前面板と、前記空間部の側方に配置された照明光を発する光源とを備え、前記前面板は、その内面から入射する光を前方に出射する出射部および前方から入射する光を反射する反射部を有し、前記光源からの照明光を前記空間部内を導いて前記前面板の出射部から前方に出射するとともに、前方から入射する外光を前記前面板の前記反射部により反射することを特徴とする面光源装置。
【請求項2】前記背面板の少なくとも一端に、前記光源からの照明光を前記空間部に向けて反射するリフレクタが一体に設けられており、このリフレクタ内に前記光源が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。
【請求項3】前記前面板は、外面が平坦面で、前記空間部に対向する内面が、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記複数の段面にそれぞれ反射膜が設けられ、これらの反射膜により複数の反射部が形成されるとともに、前記複数の段差面にそれぞれ対応する領域により、前記空間部を導かれる照明光を前記段差面から前記前面板に取り込んでその外面に出射する出射部が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の面光源装置。
【請求項4】前記前面板の外面に、前記複数の段差面から前記前面板に取り込まれてその外面に出射する照明光の出射領域を除いて第2の反射膜が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の面光源装置。
【請求項5】前記前面板の前記各段面は、前記空間部を導かれる照明光の進行方向に向かって前記前面板の外面との間隔が小さくなるように傾斜する傾斜面であり、前記各段差面は、その基部から頂部に向かい、前記前面板の外面の法線に対して前記空間部を導かれる照明光の進行方向に向かって傾斜する傾斜面であることを特徴とする請求項3に記載の面光源装置。
【請求項6】前記前面板は、前記空間部に対向する内面が平坦面で、外面が、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記複数の段面にそれぞれ反射膜が設けられ、これらの反射膜により複数の反射部が形成されるとともに、前記複数の段差面にそれぞれ対応する領域により、前記空間部を導かれて前記前面板にその内面から入射する照明光を前記段差面から前方に出射する出射部が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の面光源装置。
【請求項7】前記前面板の内面に、前記前面板の内面から前記段差面に向かって入射する照明光の入射領域を除いて第2の反射膜が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の面光源装置。
【請求項8】前記前面板は、外面と前記空間部に対向する内面とがそれぞれ、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記外面の複数の段面にそれぞれ反射膜が設けられ、これらの反射膜により複数の反射部が形成されるとともに、前記外面の複数の段面が、前記内面の複数の段面に対し、前記空間部を導かれる照明光の進行方向にずれて対向しており、前記外面の複数の段差面と前記内面の複数の段差面とがそれぞれ対応する領域により、前記空間部を導かれる照明光を前記内面の段差面から前記前面板に取り込んで前記外面の段差面から前方に出射する複数の出射部が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の面光源装置。
【請求項9】前記前面板の内面の複数の段面にそれぞれ第2の反射膜が設けられていることを特徴とする請求項8に記載の面光源装置。
【請求項10】前記前面板の外面側に、前方から入射する外光および前記前面板の前記複数の反射部により反射された前記外光の反射光を透過させ、前記前面板の前記複数の出射部から出射する照明光を所定方向に向けて前方に出射する光学部材が配置されていることを特徴とする請求項3または6または8に記載の面光源装置。
【請求項11】前記光学部材は、平坦面からなる前面と、前記前面板の外面に対向する背面とを有する透明板からなっており、その背面に、前記前面板の前記出射部から出射する照明光を取り込む入射面と、前記入射面から取り込んだ光を前面方向に屈折させる屈折面とを有する突起状の複数の入射部が形成されていることを特徴とする請求項10に記載の面光源装置。
【請求項12】前記光学部材の前記複数の入射部は間隔を存して設けられており、隣接する前記入射部の間の背面領域が、前方から入射する外光および前記前面板の前記反射部により反射された前記外光の反射光を透過させる入出射面となっていることを特徴とする請求項11に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光源からの照明光を前方に出射する機能と、前方から入射する外光を反射して前方に出射する機能とを兼ね備えた面光源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば液晶表示素子のような外部から入射する光の透過を制御して表示する非発光型表示体を備えた表示装置のバックライト等に用いられる面光源装置として、サイドライト型と呼ばれるものがある。
【0003】このサイドライト型の面光源装置は、従来、端面から光を取り込んでその光を前面側に出射する導光板と、この導光板の光を取り込む端面の側方に配置された照明光を発する光源とから構成されている。なお、前記光源には、直管状の蛍光ランプまたはネオン管、EL(エレクトロルミネセンス)発光体、複数のLED(発光ダイオード)を整列したLEDアレイ等が用いられている。
【0004】前記導光板には、一般に、アクリル系樹脂等からなる平板状の透明板が用いられており、その少なくとも一端面が、前記光源からの光を取り込む入射端面とされ、前面全体が、前記入射端面から取り込んだ光の出射面とされている。
【0005】この導光板は、前記光源からの照明光を前記入射端面から取り込み、その照明光を導光板の前面および背面と外気(空気)との界面により全反射させながら導光板長さ方向に導いて、その前面のほぼ全域から前方に出射する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、面光源装置をバックライトとする表示装置には、常に面光源装置からの照明光を利用して透過型表示を行なうものと、自然光や室内光等の外光を利用する反射型表示と前記面光源装置からの照明光を利用する透過型表示との両方の表示を行なう、いわゆる2ウエイ表示型のものがある。
【0007】前記2ウエイ表示装置は、充分な明るさの外光が得られるときは、前記面光源装置から照明光を出射させずに外光を利用する反射型表示を行ない、外光の明るさが不足するときに、前記面光源装置から照明光を出射させて、外光を利用する反射型表示と前記面光源装置からの光を利用する透過型表示とを同時に行なうことにより、前記反射型表示による画面輝度の不足分を前記透過型表示により補い、また、外光が得られないときは、前記面光源装置からの光を利用する透過型表示を行なうものであり、この2ウエイ表示装置は、どのような明るさの環境下でも表示を行なうことができるとともに、充分な明るさの外光が得られる外光が得られるときは前記面光源装置から照明光を出射させる必要がないため、常に面光源装置からの照明光を利用して透過型表示を行なうものに比べて、消費電力が少なくてすむという利点をもっている。
【0008】しかし、従来の面光源装置は、導光板の側方に配置された光源からの照明光を前記導光板にその入射端面から取り込み、その照明光を前記導光板の前面から前方に出射するだけのものであるため、例えば上述した2ウエイ表示装置を構成するには、液晶表示素子等の非発光型表示体の背面に半透過反射板を配置し、この半透過反射板の背後に前記面光源装置を配置しなければならなかった。
【0009】この発明は、光源からの照明光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができる面光源装置を提供することを目的としたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の面光源装置は、反射板からなる背面板と、前記背面板との間に空間部を形成してその前面側に配置された前面板と、前記空間部の側方に配置された照明光を発する光源とを備え、前記前面板は、その内面から入射する光を前方に出射する出射部および前方から入射する光を反射する反射部を有し、前記光源からの照明光を前記空間部内を導いて前記前面板の前記出射部から前方に出射するとともに、前方から入射する外光を前記前面板の前記反射部により反射することを特徴とするものである。
【0011】この面光源装置によれば、光源からの照明光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】この発明の面光源装置は、上記のように、反射板からなる背面板と、前記背面板との間に空間部を形成してその前面側に配置された前面板と、前記空間部の側方に配置された照明光を発する光源とを備え、前記前面板に、その内面から入射する光を前方に出射する出射部および前方から入射する光を反射する反射部を形成することにより、前記光源からの照明光を前記空間部内を導いて前記前面板の前記出射部から前方に出射するとともに、前方から入射する外光を前記前面板の前記反射部により反射するようにしたものであり、この面光源装置によれば、光源からの照明光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができるため、例えば外光を利用する反射型表示と面光源装置からの照明光を利用する透過型表示との両方の表示を行なう2ウエイ表示装置を、半透過反射板を用いることなく構成することができる。
【0013】この発明の面光源装置においては、前記背面板の少なくとも一端に、前記光源からの照明光を前記空間部に向けて反射するリフレクタを一体に設け、このリフレクタ内に前記光源を配置するのが、好ましく、このようにすることにより、前記面光源装置の構造を簡易化することができる。
【0014】また、前記面光源装置において、前記前面板は、その内面から入射する光を前方に出射する出射部と前方から入射する光を反射する反射部とを有するものであればよいが、好ましい前面板は、例えば、外面が平坦面で、前記空間部に対向する内面が、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記複数の段面にそれぞれ反射膜が設けられ、これらの反射膜により複数の反射部が形成され、前記複数の段差面にそれぞれ対応する領域により、前記空間部を導かれる照明光を前記段差面から前記前面板に取り込んでその外面に出射する複数の出射部が形成された構成のものである。
【0015】前記前面板がこのような構成であれば、前記光源から前記空間部に入射してこの空間部を導かれる照明光が、前記前面板の内面の複数の段差面から前記前面板に取り込まれてこの前面板の外面に出射するため、前記光源からの照明光をほとんどを無駄なく前方に出射することができるとともに、前方から入射した外光が前記前面板の内面の複数の段面にそれぞれ設けられた反射膜により反射されるため、前方から入射する外光のほとんどを無駄なく反射させて前方に出射することができる。
【0016】前記前面板をこのような構成とする場合は、この前面板の外面に、前記複数の段差面から前記前面板に取り込まれてその外面に出射する照明光の出射領域を除いて第2の反射膜を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前方から入射する外光のうちの前記前面板の外面に出射する照明光の出射領域に入射する外光を、前記前面板の内面において前記段面に設けられた反射膜により反射し、前記照明光の出射領域を除く領域に入射する外光を、前記前面板の外面において前記第2の反射膜により反射することができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0017】また、前記前面板を上記のような構成とする場合、前記各段面は、前記前面板の外面に対して前記空間部を導かれる照明光の進行方向に向かって前記前面板の外面との間隔が小さくなるように傾斜する傾斜面とし、前記各段差面は、その基部から頂部に向かい、前記前面板の外面の法線に対して前記空間部を導かれる照明光の進行方向に向かって傾斜する傾斜面とするのが好ましく、このようにすることにより、前記空間部から前記段差面に向かう光のほとんどを、この段差面から前面板に入射させるとともに、前記段差面から前面板に入射した照明光のうちの前記前面板の外面と外気との界面で全反射される光も、前記段面に設けられた反射膜により反射して前面板の外面から出射させることができるため、前記光源からの照明光をさらに効率良く前方に出射することができる。
【0018】なお、前記前面板の外面に対する前記段面の傾斜角と、前記前面板の外面の法線に対する前記段差面の傾斜角は、ある程度大きく設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記段差面から前記前面板に入射する照明光を、前記段差面と前記空間部との界面において、前記前面板の外面方向に向けて屈折させるとともに、前記段差面から前記前面板に入射した照明光のうちの前記前面板の外面と外気との界面で全反射された光を、前記段面に設けられた反射膜により前記前面板の外面方向に向けて反射することができるため、前記前面板の前方に出射する照明光の出射方向を、正面方向(前記前面板の外面の法線に沿った方向)に近づけることができる。
【0019】また、他の好ましい前面板は、前記空間部に対向する内面が平坦面で、外面が、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記複数の段面にそれぞれ反射膜が設けられ、これらの反射膜により複数の反射部が形成され、前記複数の段差面にそれぞれ対応する領域により、前記空間部を導かれて前記前面板にその内面から入射する照明光を前記段差面から前方に出射する出射部が形成された構成のものである。
【0020】前記前面板がこのような構成であれば、前記光源から前記空間部に入射してこの空間部を導かれ、前記前面板にその内面から入射した照明光が、この前面板の外面の前記複数の段差面から前方に出射するため、前記光源からの照明光をほとんどを無駄なく前方に出射することができるとともに、前方から入射した外光が前記前面板の外面の複数の段面にそれぞれ設けられた反射膜により反射されるため、前方から入射する外光のほとんどを無駄なく反射させて前方に出射することができる。
【0021】前記前面板をこのような構成とする場合は、この前面板の内面に、前記前面板の内面から前記段差面に向かって入射する照明光の入射領域を除いて第2の反射膜を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前方から入射する外光のうちの前記前面板の外面の前記複数の段面に入射する外光を、これらの段面に設けられた反射膜により反射し、前記複数の段差面に入射しこの段差面を透過して前記前面板内に入射した外光を、前記前面板の内面において前記第2の反射膜により反射して前記段差面から前記前面板の前方に出射させることができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0022】さらに、他の好ましい前面板は、外面と前記空間部に対向する内面とがそれぞれ、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記外面の複数の段面にそれぞれ反射膜が設けられ、これらの反射膜により複数の反射部が形成されるとともに、前記外面の複数の段面が、前記内面の複数の段面に対し、前記空間部を導かれる照明光の進行方向にずれて対向しており、前記外面の複数の段差面と前記内面の複数の段差面とがそれぞれ対応する領域により、前記空間部を導かれる照明光を前記内面の段差面から前記前面板に取り込んで前記外面の段差面から前方に出射する複数の出射部が形成された構成のものである。
【0023】前記前面板がこのような構成であれば、前記光源から前記空間部に入射してこの空間部を導かれる照明光が、前記前面板の内面の複数の段差面から前記前面板に取り込まれてこの前面板の外面の複数の段差面から前方に出射するため、前記光源からの照明光をほとんどを無駄なく前方に出射することができるとともに、前方から入射した外光が前記前面板の外面の複数の段面にそれぞれ設けられた反射膜により反射されるため、前方から入射する外光のほとんどを無駄なく反射させて前方に出射することができる。
【0024】前記前面板をこのような構成とする場合は、この前面板の内面の複数の段面にそれぞれ第2の反射膜を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前方から入射する外光のうちの前記前面板の外面の前記複数の段面に入射する外光を、これらの段面に設けられた反射膜により反射し、前記複数の段差面に入射しこの段差面を透過して前記前面板に入射した外光を、前記前面板の内面において前記第2の反射膜により反射して前記段差面から前記前面板の前方に出射させることができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0025】また、この面光源装置において、前記前面板を、上記好ましい構成のいずれかとする場合は、この前面板の外面側に、前方から入射する外光および前記前面板の前記複数の反射部により反射された前記外光の反射光を透過させ、前記前面板の前記複数の出射部から出射する照明光を所定方向に向け前方に出射する光学部材を配置するのが望ましい。
【0026】このようにすることにより、前記前面板の複数の出射部から出射した照明光を、前記光学部材により所定方向に向きを変えて前方に出射することができるため、前記照明光を所定の方向に出射することができる。
【0027】その場合、前記光学部材は、平坦面からなる前面と、前記前面板の外面に対向する背面とを有する透明板からなっており、その背面に、前記前面板の外面から出射する照明光を取り込む入射面と、前記入射面から取り込んだ光を前面方向に屈折させる屈折面とを有する突起状の複数の入射部が形成されているものが好ましく、前記光学部材をこのような構成とすることにより、前記前面板の前記出射部から出射する照明光のほとんどを無駄なく前記光学部材に取り込んでその前面から前方に出射することができる。
【0028】しかも、前記光学部材をこのような構成とすることにより、前記前面板の前記出射部から出射し、前記光学部材の複数の入射部に前記入射面から入射した光を、前記屈折面により屈折させて所定の方向に集光し、この光学部材の前面から所定方向(例えば正面方向)の輝度が高い輝度分布の照明光を出射することができるとともに、前記前面板の前記複数の反射部で反射された外光も、所定方向(例えば正面方向)の輝度が高い輝度分布の光として前記光学部材の前方に出射することができる。
【0029】さらに、前記光学部材は、前記複数の入射部を間隔を存して設け、隣接する前記入射部の間の背面領域を、前方から入射する外光および前記前面板の前記反射部により反射された前記外光の反射光を透過させる入出射面とした構成とするのがより望ましい。
【0030】このような構成の光学部材によれば、前方から入射し、前記光学部材にその前面から入射した外光を、前記入射部およびその間の前記入出射面から光学部材の背面に出射するとともに、前記前面板の前記反射部により反射された前記外光の反射光を、前記入射部および入出射面から光学部材に取り込んで、この光学部材の前面から前方に出射することができるとともに、その反射光を、より所定方向(例えば正面方向)の輝度が高い輝度分布の光とすることができる。
【0031】
【実施例】図1〜図3はこの発明の第1の実施例を示しており、図1は面光源装置の断面図、図2は図1のII−II線に沿う断面図、図3は前記面光源装置の前面板および光学部材の一部分の拡大図である。
【0032】この面光源装置は、反射板からなる背面板1と、前記背面板1との間に空間部Aを形成してその外面側に配置された前面板4と、前記空間部Aの側方に配置された照明光を発する光源3と、前記前面板4の外面側に配置された光学部材7を備えており、前記前面板4は、その内面から入射する光を前方に出射する複数の出射部および前方から入射する光を反射する複数の反射部を有している。
【0033】前記背面板1は、例えばアルミニウム等の高反射率金属からなる矩形形状の反射板であり、図1および図2に示したように、その周縁に、前記空間部Aを囲む側板1aが設けられ、一端に、前記光源3からの照明光を前記空間部Aに向けて反射するリフレクタ2が一体に設けられている。なお、前記リフレクタ2は、一端の側板1aをその全長にわたって外方に湾曲させることにより形成されている。
【0034】そして、前記光源3は、前記リフレクタ2内にそのほぼ全長にわたって配置されている。なお、この光源3は、直管状の蛍光ランプまたはネオン管、EL(エレクトロルミネセンス)発光体、複数のLED(発光ダイオード)を整列したLEDアレイ等である。
【0035】また、前記前面板4は、前記背面板1の前方に、リフレクタ2を形成した一端側から他端側に向かって前記背面板1との間隔を狭めるように傾斜させて配置され、その周縁部を前記背面板1の周縁の側板1aの上端部に支持されている。
【0036】この前面板4は、アクリル系樹脂等の高い光透過性を有する透明樹脂からなっており、その外面は平坦面とされ、前記空間部Aに対向する内面が、階段形状面5に形成されている。
【0037】この階段形状面5は、図1および図3に示したように、前記背面板1の幅方向に沿う互いにほぼ平行な複数の段面5aと、これらの段面5aをつなぐ極く小さな高さの複数の段差面5bとからなっており、前記前面板4は、前記複数の段差面5bの内面をそれぞれ前記光源3に向き合わせて配置されている。
【0038】また、前記階段形状面5の各段面5aは、前面板4の外面に対して、前記光源3から出射して前記空間部Aを導かれる照明光の進行方向に向かって前記前面板4の外面との間隔が小さくなるように所定の角度θ1で傾斜する傾斜面とされており、前記各段差面5bは、その基部から頂部に向かい、前記前面板4の外面の法線hに対して前記空間部Aを導かれる照明光の進行方向に向かって所定の角度θ2で傾斜する傾斜面とされている。
【0039】なお、前記段差面5bは一定のピッチで形成されており、各段差面5bの間の各段面5aは同じ幅に形成されている。また、前記各段差面5bは、同じ高さに形成されている。
【0040】そして、前記階段形状面5の各段面5aにはそれぞれ、その全面にわたって、アルミニウムまたは銀等からなる高反射率の反射膜6が設けられており、これらの反射膜6により複数の外光反射部が形成されている。
【0041】また、前記階段形状面5の各段差面5bは、前記反射膜6を形成しない光透過面とされており、これらの段差面5bにそれぞれ対応する領域により、前記空間部Aを導かれる照明光を前記段差面5bから前記前面板4に取り込んでその外面に出射する出射部が形成されている。
【0042】一方、前記前面板4の外面側に配置された光学部材7は、前方から入射する外光および前記前面板4の複数の反射部(階段形状面5の複数の段面5aに設けられた反射膜6)により反射された前記外光の反射光を透過させ、前記前面板4の複数の出射部(階段形状面5の複数の段差面5bにそれぞれ対応する領域)から出射する照明光を所定方向に向けて前方に出射する特性を有している。
【0043】この光学部材7は、前記前面板4とほぼ同じ横幅を有するアクリル系樹脂等からなる透明板であり、図1および図3に示したように、その外面は平坦面とされ、内面に、前記前面板4の複数の出射部から出射する照明光を取り込むための複数の入射部8が一体に設けられている。
【0044】前記複数の入射部8はそれぞれ、光学部材7の横幅全長にわたる長さの横長の突起状に形成されており、前記光学部材7は、その背面の各入射部8の長さ方向を前記前面板4の複数の段差面5bの長さ方向とほぼ平行にするとともに、前記各入射部8の頂部を前面板4の外面に近接または当接させて配置されている。
【0045】また、前記複数の入射部8は、三角形状の断面形状を有しており、各入射部8の両側面のうち、前記前面板4にその段差面5bから取り込まれて前面板4の前方に出射する照明光の出射方向に向き合う一方の側面は、前記前面板4の前方に出射する照明光を取り込む入射面8aとなり、他方の側面は、前記入射面8aから入射した光を光学部材7の前面方向に向けて屈折させる屈折面8bとなっている。
【0046】前記入射面8aは、前記前面板4の段差面5bとほぼ平行またはそれに近い傾きをもち、かつ、前記前面板4の段面5aに対する角度(前面板4の段差面5bに向き合う方向の角度)が90°を越えない面である。また、前記屈折面8bは、光学部材7の前面の法線とのなす角度が、前記入射面8aと前記法線とのなす角度よりも大きな傾斜角度をもつ傾斜面である。
【0047】また、前記複数の入射部8は、それぞれの間に間隔を存して一定のピッチで設けられており、前記光学部材7の各入射部8の間の背面領域は、前記前面板4の外面に対向する入出射面9となっている。
【0048】この入出射面9は、前記前面板4の階段形状面5の複数の段面5aとほぼ平行またはそれに近い傾きをもった面であり、光学部材7の前方から入射して前記前面板4の前記複数の段面5aに設けられた反射膜6により反射される光を透過させる。
【0049】さらに、前記光学部材7の複数の入射部8は、前記前面板4の階段形状面5の段差面5bのピッチよりも小さいピッチで設けられており、したがって、前記前面板4の複数の出射部(階段形状面5の複数の段差面5bにそれぞれ対応する領域)はそれぞれ、前記光学部材7の少なくとも1つの入射部8に必ず対向している。
【0050】この光源装置は、前記光源3からの照明光を前記背面板1と前面板4との間の空間部A内を導いて前記前面板の前記出射部から前方に出射するとともに、前方から入射する外光を前記前面板の前記反射部により反射するものであり、前記光源3は、前方から入射する外光の反射光だけでは充分な輝度の出射光が得られないときに点灯される。
【0051】すなわち、この面光源装置は、充分な明るさの外光が得られるときは、光源3を点灯させずに外光の反射光だけを出射し、外光の明るさが不足するときに、前記光源3を点灯させて外光の反射光と前記光源3からの照明光の両方を出射し、また、外光が得られないときは、前記光源3からの光を出射する。
【0052】まず、光源3からの照明光の出射経路について説明すると、前記光源3からの照明光は、その経路を図1および図3に実線で示したように、前記背面板1と前面板4との間の空間部Aに入射し、この空間部A内を導びかれる。
【0053】なお、この実施例では、前記空間部A内を空気層としており、前記光源3から前記空間部Aに入射した照明光は、空気中を伝播して前記空間部A内をその長さ方向に導かれる。
【0054】そして、前記空間部A内をその長さ方向に導かれる照明光のうち、前記前面板4の内面の複数の段差面5bのいずれかに直接向かう光は、その段差面5bから前面板4に入射し、前記前面板4をその外面方向に向かって透過して、この前面板4の外面から前方に出射する。
【0055】また、前記空間部A内をその長さ方向に導かれる照明光のうち、前記前面板4の段差面5bに直接向かう光以外の光、つまり、前記前面板4の内面の複数の段面5aに向かって進む光や、背面板1に向かって進む光は、前記段面5aに設けられた反射膜6での反射や、前記背面板1の内面での反射により前記空間部A内をその長さ方向に導かれながら向きを変え、前記前面板4の複数の段差面5bのいずれかから前面板4に入射し、この前面板4を透過してその外面から前方に出射する。
【0056】したがって、前記光源3から前記空間部Aに入射してこの空間部Aを導かれる照明光が、前記前面板の内面の複数の段差面から前記前面板に取り込まれてこの前面板の外面に出射するため、前記光源3からの照明光をほとんどを無駄なく前記前面板4の前方に出射することができる。
【0057】なお、この実施例では、前記段差面5bを、その基部から頂部に向かい、前面板4の外面の法線に対して前記空間部Aを導かれる照明光の進行方向に向かって所定の角度θ2で傾斜する傾斜面としているため、前記空間部Aから前記段差面5bに向かう光のほとんどが、前記段差面5bと前記空間部A内の空気層との界面に対して全反射臨界角より小さい(垂直に近い)入射角で入射し、その界面で全反射されることなく前記段差面5bから前面板4に入射する。
【0058】また、前記段差面5bから前面板4に入射した照明光のなかには、この前面板4の外面と外気(前面板4とその外面側に配置された光学部材7との間の空気層)との界面に対して全反射臨界角より大きい入射角で入射し、前記界面で全反射される光もあるが、その光は、前記複数の段面5aに設けられた反射膜6のいずれかに入射してその反射膜6により反射され、前面板4の外面から前方に出射する。
【0059】すなわち、この実施例では、前記前面板4の複数の段面5aを、前面板4の外面に対して、前記光源3から出射して前記空間部Aを導かれる照明光の進行方向に向かって前面板4の外面との間隔が小さくなるように所定の角度θ1で傾斜する傾斜面としているため、前面板4の外面と外気との界面で全反射され、前記複数の段面5aに設けられた反射膜6により反射された光は、前面板4の外面の法線に対する角度が小さくなる方向に向きを変え、前記界面に全反射臨界角より小さい入射角で入射して、この界面を透過して前面板4の外面から前方に出射する。
【0060】このように、この実施例では、前記前面板4の反射膜6を設けた複数の段面5aと、前記空間部A内を導かれる照明光を取り込む複数の段差面5bとを、それぞれ上記のように傾斜させているため、前記空間部Aから前記段差面5bに向かう光のほとんどを、この段差面5bから前面板4に入射させることができるとともに、前記段差面5bから前面板4に入射した照明光のうちの前記前面板4の外面と外気との界面で全反射される光も、前記段面5aに設けられた反射膜6により反射して前面板4の外面から出射させることができ、したがって、前記光源3からの照明光をさらに効率良く前方に出射することができる。
【0061】そして、前記前面板4の前方に出射した照明光は、前記前面板4の外面側に配置された光学部材7の背面の複数の入射部8に、その一側面の入射面8aから入射する。
【0062】このとき、前記前面板4の複数の出射部(階段形状面5の複数の段差面5bにそれぞれ対応する領域)はそれぞれ、前記光学部材7の少なくとも1つの入射部8に必ず対向しているため、前記前面板4にその段差面5bから取り込まれて前面板4の前方に出射する照明光のほとんどが、無駄なく前記光学部材7のいずれかの入射部8に入射する。
【0063】前記前面板4の前方に出射して前記光学部材7の複数の入射部8に入射した光は、これらの入射部8の入射面8aから前記入射部8内に取り込まれ、その反対側の屈折面8bと外気(前面板4と光学部材7との間の空気層)との界面で全反射され、光学部材7の前面方向に向かって屈折して、この光学部材7を透過してその前面から出射する。
【0064】この光学部材7の前面に出射する照明光は、前記複数の入射部8に前記入射面8aから入射し、前記屈折面8bにより屈折されて所定の方向に集光した、所定方向の輝度が高い輝度分布の光である。
【0065】なお、この実施例では、前記入射部8の屈折面8bの傾斜角を、この屈折面8bと外気との界面で全反射されて前面方向に屈折した光の向きが、正面方向(光学部材前面の法線の近傍の方向)になるように設定しており、したがって、光学部材7の前面に出射する照明光は、正面方向の輝度が高い指向性をもった分布の光である。
【0066】次に、前方から入射する外光の出射経路について説明すると、前方から入射した外光は、その経路を図1および図3に点線で示したように、光学部材7にその前面から入射し、この光学部材7を透過してその背面の複数の入射部8およびその間の入出射面9から背面側に出射し、前面板4にその外面から入射する。
【0067】なお、外光は様々な入射角で入射するため、前記光学部材7の前面から入射した外光のうちの前記入射部8に向う光のなかには、これらの面8a,8bと外気(前面板4と光学部材7との間の空気層)との界面に全反射臨界角より大きい入射角で入射して前記界面で全反射される光もあるが、前記入射面8aと外気との界面で全反射臨界角された光は、反対側の屈折面8bと外気との界面に全反射臨界角より小さい入射角で入射してこの界面を透過して背面側に出射し、前記屈折面8bと外気との界面で全反射された光は、反対側の入射面8aと外気との界面に全反射臨界角より小さい入射角で入射してこの界面を透過して背面側に出射する。そのため、前記光学部材7の前面から入射した外光のほとんどが、無駄なく光学部材7の背面側に出射する。
【0068】前記光学部材7の背面側に出射して前記前面板4にその外面から入射した外光は、この前面板4を透過してその内面の複数の段面5aに設けられた反射膜6により反射される。
【0069】この場合、前記前面板4は、その内面を階段形状面5に形成し、その複数の段面5aにその全面にわたって反射膜6を設けて外光の反射部を形成したものであるため、この前面板4は、通常の1 枚板状の反射板と同等の反射特性をもっており、したがって、前記光学部材7の背面側に出射した光のほとんどを無駄なく反射させることができる。
【0070】前記反射膜6により反射された光は、この前面板4を再び透過してその外面から出射し、前記光学部材7にその背面から取り込まれ、この導光体7を透過してその前面から前方に出射する。
【0071】なお、前記光学部材7の背面の複数の入射部8は、上述したように、その一側の入射面8aが、前記前面板4の段差面5bとほぼ平行またはそれに近い傾きをもった面であり、反対側の屈折面8bが、光学部材7の前面の法線とのなす角度が、前記入射面8aと前記法線とのなす角度よりも大きな傾斜角度をもつ傾斜面であるため、前記前面板4の内面の複数の段面5aに設けられた反射膜6により反射されてこの前面板4の外面から出射する反射光は、そのほとんどが、前記光学部材7に、前記入射部8の傾斜角度が大きい屈折面8bと、入出射面9とから取り込まれる。
【0072】そして、前記光学部材7に前記入射部8の屈折面8bおよび入出射面9から取り込まれた光のうち、直接光学部材7の前面に向かう光は、前記光学部材7を透過してその前面から出射し、また、前記入射部8の屈折面8bから取り込まれた光のうちの反対側の入射面8aに向かう光は、この入射面8aと外気との界面で全反射されて向きを変え、前記屈折面8bおよび入出射面9から直接光学部材7の前面に向かう光の方向に近い方向に向きを変えて光学部材7の前面から出射する。
【0073】そのため、この面光源光装置の前面(光学部材7の前面)から前方に出射する外光の反射光は、様々な入射角で入射した外光が集光された高輝度の光であり、したがって、この外光の反射光も、所定方向(例えば正面方向)に出射する光の輝度が高い輝度分布の光である。
【0074】上記のように、この面光源装置は、反射板からなる背面板1と、前記背面板1との間に空間部Aを形成してその前面側に配置された前面板4と、前記空間部Aの側方に配置された照明光を発する光源3とを備え、前記前面板4はその内面から入射する光を前方に出射する出射部および前方から入射する光を反射する反射部を有し、前記光源3からの照明光を前記空間部A内を導いて前記前面板4の前記出射部から前方に出射するとともに、前方から入射する外光を前記前面板4の前記反射部により反射するようにしたものであり、この面光源装置によれば、光源3からの照明光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができる。
【0075】また、上記実施例においては、前記背面板1の一端に、光源3からの照明光を前記空間部Aに向けて反射するリフレクタ3を一体に設け、このリフレクタ2内に前記光源3を配置しているため、面光源装置の構造を簡易化することができる。
【0076】さらに、上記実施例では、前記前面板4を、外面が平坦面で、前記空間部Aに対向する内面が、複数の段面5aおよびこれらの段面5aをつなぐ複数の段差面5bとからなる階段形状面5に形成されており、前記複数の段面5aにそれぞれ反射膜6が設けられて外光の反射部が形成され、前記複数の段差面5bにそれぞれ対応する領域により、前記空間部Aを導かれる照明光を前記段差面5bから前記前面板4に取り込んでその外面に出射する出射部が形成された構成としているため、前記光源3から前記空間部Aに入射してこの空間部Aを導かれる照明光が、前記前面板4の内面の複数の段差面5bから前記前面板4に取り込まれてこの前面板4の外面に出射する。
【0077】そのため、前記光源3からの照明光をほとんどを無駄なく前方に出射することができるとともに、前方から入射した外光が前記前面板4の内面の複数の段面5aにそれぞれ設けられた反射膜6により反射されるため、前方から入射する外光のほとんどを無駄なく反射させて前方に出射することができる。
【0078】しかも、上記実施例では、前記前面板4の階段形状面5の複数の段面5aを、前面板4の外面に対して、光源3から出射して前記空間部Aを導かれる照明光の進行方向に向かって前記前面板4の外面との間隔が小さくなるように所定の角度θ1で傾斜させ、前記階段形状面5の複数の段差面5bを、その基部から頂部に向かい、前記前面板4の外面の法線に対して前記空間部Aを導かれる照明光の進行方向に向かって所定の角度θ2で傾斜させているため、上述したように、前記空間部Aから前記段差面5bに向かう光のほとんどを、この段差面5bから前面板4に入射させることができるとともに、前記段差面5bから前面板4に入射した照明光のうちの前記前面板4の外面と外気との界面で全反射される光も、前記段面5aに設けられた反射膜6により反射して前面板4の外面から出射させることができ、したがって、前記光源3からの照明光をさらに効率良く前方に出射することができる。
【0079】さらに、上記実施例の面光源装置は、前記前面板4の外面側に、前方から入射する外光および前記前面板4の前記複数の反射部(階段形状面5の複数の段面5aに設けられた反射膜6)により反射された前記外光の反射光を透過させ、前記前面板4の複数の出射部(階段形状面5の複数の段差面5bにそれぞれ対応する領域)から出射する照明光を所定方向に向け前方に出射する光学部材7を配置しているため、前記前面板4の複数の出射部から出射した照明光を、前記光学部材7により所定方向に向きを変えて前方に出射することができ、したがって、前記照明光を所定の方向に出射することができる。
【0080】そして、上記実施例では、前記光学部材7を、平坦面からなる前面と、前記前面板の外面に対向する背面とを有する透明板からなっており、その背面に、前記前面板4の前記入射部から出射する照明光を取り込む入射面8aと、前記入射面8aから取り込んだ光を前面方向に屈折させる屈折面8bとを有する突起状の複数の入射部8が形成された構成としているため、前記前面板4の複数の出射部から出射する照明光のほとんどを無駄なく前記光学部材7に取り込んでその前面から前方に出射することができる。
【0081】したがって、この面光源装置は、理論的には、光源3からの光をほぼ100%の出射効率で出射するとともに、前方から入射する外光もほぼ100%の反射効率で反射する。
【0082】また、前記光学部材7をこのような構成とすれば、前記前面板4の複数の出射部から出射し、前記光学部材7の複数の入射部8に前記入射面8aから入射した照明光を、前記屈折面8bにより屈折させて所定の方向に集光し、この光学部材7の前面から所定方向(例えば正面方向)の輝度が高い輝度分布の照明光を出射することができるとともに、前記前面板4の前記複数の反射部で反射された外光も、所定方向(例えば正面方向)の輝度が高い輝度分布の光として前記光学部材7の前方に出射することができる。
【0083】さらに、上記実施例では、前記光学部材7を、前記複数の入射部8を間隔を存して設け、隣接する前記入射部8の間の背面領域を、前方から入射する外光および前記前面板4の前記反射部により反射された外光の反射光を透過させる入出射面9とした構成としているため、前方から入射し、前記光学部材7にその前面から入射した外光を、前記入射部8およびその間の前記入出射面9から光学部材7の背面に出射するとともに、前記前面板4の前記反射部により反射された外光の反射光を、前記入射部8および入出射面9から光学部材7に取り込んで、この光学部材7の前面から前方に出射することができるとともに、その反射光を、より所定方向(例えば正面方向)の輝度が高い輝度分布の光とすることができる。
【0084】上記面光源装置は、例えば、外光を利用する反射型表示と面光源装置からの照明光を利用する透過型表示との両方の表示を行なう2ウエイ表示装置に利用されるものであり、この面光源装置によれば、光源3からの照明光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができるため、2ウエイ表示装置を、半透過反射板を用いることなく構成することができる。
【0085】すなわち、上記面光源装置を用いて2ウエイ表示装置を構成する場合は、この面光源装置の前面側に、図1および図2に仮想線(二点鎖線)で示したように、液晶表示素子等の非発光型表示体10を配置するだけでよい。
【0086】この2ウエイ表示装置は、半透過反射板を必要としないため、面光源装置からの照明光も、前方から入射する外光も効率良く利用して、明るい画像を表示することができる。
【0087】すなわち、半透過反射板を用いる2ウエイ表示装置は、面光源装置からの照明光が、前記半透過反射板の反射/透過特性に応じた透過率でこの半透過反射板を透過して表示体にその背面から入射し、また、前記表示体の前方から入射した外光が、前記半透過反射板の反射/透過特性に応じた反射率でこの半透過反射板を透過して前記表示体にその背面から入射するため、面光源装置からの照明光も、前方から入射する外光も、効率良く利用することができない。
【0088】これに対して、上記実施例の面光源装置を用いる2ウエイ表示装置は、前記面光源装置が、理論的には、光源3からの光をほぼ100%の出射効率で出射するとともに、前方から入射する外光もほぼ100%の反射効率で反射するものであり、しかも半透過反射板を必要としないため、面光源装置からの照明光も、前方から入射する外光も効率良く利用して、明るい画像を表示することができる。
【0089】また、前記面光源装置は、光源3からの照明光も、前方から入射する外光の反射光も、前記光学部材7の前面から所定方向の輝度が高い輝度分布の光となって出射するため、前記2ウエイ表示装置に、所定方向、例えば正面方向の輝度が高い表示を行なわせることができる。
【0090】なお、図1では、便宜上、前面板4の階段形状面5と、光学部材7の各入射部8およびその間の入出射面9を大きく拡大して示したが、例えば前記非発光型表示体10にドットマトリックス型の液晶表示素子を用いる場合は、前記光学部材7の入射部8のピッチを前記液晶表示素子の画素ピッチとほぼ同じか、あるいはそれよりも小さくし、この光学部材7の入射部8のピッチに応じて前記前面板4の階段形状面5の段差面5bのピッチを設定するのが好ましく、このようにすることにより、外光の反射光および光源3からの照明光を前記液晶表示素子の全ての画素部に入射させ、画素の欠け落ちの無い良好な画像を表示させることができる。
【0091】図4はこの発明の第2の実施例を示す面光源装置に用いる前面板の一部分の断面図である。
【0092】この実施例の前面板4aは、その外面に、この前面板4aの内面の階段形状面5の複数の段差面5bから前面板4aに取り込まれてその外面に出射する照明光の出射領域を除いて、第2の反射膜6aを設けたものであり、これらの第2の反射膜6aはそれぞれ、前記階段形状面5の複数の段面5aのほぼ中間付近からこれらの段面5aの基端付近にわたって、その一端側の縁部で前記段差面5bを覆うように設けられている。なお、この実施例の前面板4aは、その外面に前記第2の反射膜6aを設けたものであるが、他の構成は、上記第1の実施例で用いた前面板4と同じである。
【0093】この実施例の前面板4aによれば、前方から入射する外光のうちの前記前面板4aの外面に出射する照明光の出射領域に入射する外光を、図4に点線で示した経路のように、前記前面板4aの内面において前記段面5aに設けられた反射膜6により反射し、前記照明光の出射領域を除く領域に入射する外光を、前記前面板4aの外面において前記第2の反射膜6aにより反射することができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0094】すなわち、上記第1の実施例で用いた前面板4の場合は、その外面から入射する外光のうちの段差面5bに向って入射した光が、この段差面5bから前面板4の内面側に漏れることがあるが、この実施例の前面板4aによれば、その外面から段差面5bに向って入射する光を、この前面板4aの外面において前記第2の反射膜6aにより反射することができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0095】また、この実施例の前面板4aによれば、その外面の第2の反射膜6aに入射した外光が前面板4aを透過せずに前記第2の反射膜6aにより反射されるため、この第2の反射膜6aにより反射された光は、前面板4aによる吸収を全く受けない光であり、その光と、前面板4aを透過して前記段面5aに設けられた反射膜6により反射された光とが前面板4aの前方に出射するため、より輝度の高い反射光を得ることができる。
【0096】図5はこの発明の第3の実施例を示す面光源装置に用いる前面板の一部分の断面図である。
【0097】この実施例の前面板4bは、その内面の階段形状面5の複数の段面5aの前面板の外面に対する傾斜角θ1と、前記階段形状面5の複数の段差面5bの前面板の外面の法線hに対する傾斜角θ2とをそれぞれ、上記第1の実施例よりも大きく設定したものである。なお、この実施例の前面板4bは、前記段面5aおよび段差面5bの傾斜角θ1,θ2を第1の実施例よりも大きくしたものであるが、他の構成は、上記第1の実施例で用いた前面板4と同じである。
【0098】この実施例の前面板4bによれば、前記複数の段面5aを前面板4bの外面に対して前記空間部Aを導かれる照明光の進行方向に向かって前面板4bの外面との間隔が小さくなるように上記第1の実施例よりも大きい傾斜角θ1で傾斜させ、前記複数の段差面5bを、その基部から頂部に向かい、前面板4bの外面の法線hに対して前記空間部Aを導かれる照明光の進行方向に向かって上記第1の実施例よりも大きい傾斜角θ2で傾斜させているため、前記段差面5aから前面板4bに入射する照明光を、図5に実線で示した経路のように、前記段差面5bと前記空間部Aとの界面において、前面板4bの外面方向に向けて屈折させるとともに、前記段差面5bから前面板4bに入射した照明光のうちの前面板4bの外面と外気との界面で全反射された光を、前記段面5aに設けられた反射膜6により前面板4bの外面方向に向けて反射することができる。
【0099】したがって、この実施例の前面板4bを用いれば、この前面板4bの前方に出射する照明光の出射方向を、正面方向(前面板4bの外面の法線hに沿った方向)に近づけることができるため、その外面側に上記光学部材7を設けなくても、正面方向に出射する光の輝度をある程度高くした輝度分布の照明光を出射することができる。
【0100】図6および図7はこの発明の第4の実施例を示しており、図6は面光源装置の断面図、図7は前記面光源装置の前面板および光学部材の一部分の拡大図である。
【0101】この面光源装置は、反射板からなる背面板1と、前記背面板1との間に空間部Aを形成してその前面側に配置された前面板11と、前記空間部Aの側方に配置された照明光を発する光源3と、前記前面板11の外面側に配置された光学部材7を備えており、前記前面板11は、その内面から入射する光を前方に出射する複数の出射部および前方から入射する光を反射する複数の反射部を有している。
【0102】なお、この実施例の面光源装置は、前記前面板11が上述した第1の実施例で用いた前面板4と異なるが、前記背面板1と光源3および光学部材7は、前記第1の実施例で用いたものと同じであるから、背面板1と光源3および光学部材7の説明は図に同符号を付して省略する。
【0103】この実施例で用いた前面板11は、前記空間部Aに対向する内面が平坦面で、外面が階段形状面12に形成されているものであり、前記階段形状面12は、前記背面板1の幅方向に沿う互いにほぼ平行な複数の段面12aと、これらの段面12aをつなぐ極く小さな高さの複数の段差面12bとからなっており、前記前面板11は、前記複数の段差面12bの内面をそれぞれ前記光源3に向き合わせて配置されている。
【0104】そして、前記階段形状面12の複数の段面12aにはそれぞれ、その全面にわたって、アルミニウムまたは銀等からなる高反射率の反射膜13が設けられており、これらの反射膜13により複数の外光反射部が形成されている。
【0105】また、前記階段形状面12の複数の段差面12bは、前記反射膜13を形成しない光透過面とされており、これらの段差面12bにそれぞれ対応する領域により、前記空間部Aを導かれて前記前面板11にその内面から入射する照明光を前記段差面12bから前方に出射する出射部が形成されている。
【0106】そして、この前面板11は、上記背面板1の前方に、リフレクタ2を形成した一端側から他端側に向かって前記背面板1との間隔を狭めるように傾斜させて配置され、その周縁部を前記背面板1の周縁の側板1aの上端部に支持されており、この前面板11の外面側に、前記光学部材7が、その背面の各入射部8の長さ方向を前記前面板11の複数の段差面12bの長さ方向とほぼ平行にするとともに、前記各入射部8の頂部を前記前面板11の複数の段差面12b近接または当接させて配置されている。
【0107】なお、この実施例においても、前記光学部材7の複数の入射部8は、前記前面板11の階段形状面12の段差面12bのピッチよりも小さいピッチで設けられており、したがって、前記前面板11の複数の出射部(階段形状面12の複数の段差面12bにそれぞれ対応する領域)はそれぞれ、前記光学部材7の少なくとも1つの入射部8に必ず対向している。
【0108】この実施例の面光源装置は、前記前面板11が上記のような構成であるため、前記光源3から前記空間部Aに入射してこの空間部Aを導かれ、前記前面板11にその内面から入射した照明光が、前記複数の段差面12bから前方に出射し、前方から入射した外光が、前記前面板11の外面の複数の段面12aにそれぞれ設けられた反射膜13により反射される。
【0109】まず、光源3からの照明光の出射経路について説明すると、前記光源3からの照明光は、その経路を図6および図7に実線で示したように、前記背面板1と前面板11との間の空間部Aに入射し、この空間部A内を導びかれる。
【0110】なお、この実施例でも、前記空間部A内を空気層としており、前記光源3から前記空間部Aに入射した照明光は、空気中を伝播して前記空間部A内をその長さ方向に導かれる。
【0111】そして、前記空間部A内をその長さ方向に導かれる照明光のうち、前記前面板11の内面に向う光は、この前面板11の内面と前記空間部A内の空気層との界面に入射し、この界面に全反射臨界角より小さい入射角で入射した光が、前記界面を透過して前面板11内に入射し、その外面の段差面12bのいずれかから前方に出射する。
【0112】また、前記空間部A内をその長さ方向に導かれる照明光のうち、前記前面板11の内面と前記空間部A内の空気層との界面に全反射臨界角より大きい入射角で入射する光や、背面板1に向かって進む光は、前面板内面と前記空間部A内の空気層との界面での全反射や、前記背面板1の内面での反射により前記空間部A内をその長さ方向に導かれながら向きを変え、最終的には、前面板内面と前記空間部A内の空気層との界面に全反射臨界角より小さい入射角で入射し、この界面を透過して前面板11内に入射して、その外面の段差面12bのいずれかから前方に出射する。
【0113】したがって、前記光源3からの照明光をほとんどを無駄なく前記前面板4の前方に出射することができる。
【0114】前記前面板11の外面の複数の段差面12bから前方に出射した照明光は、前記前面板11の外面側に配置された光学部材7の背面の複数の入射部8に、その一側面の入射面8aから入射する。
【0115】このとき、前記前面板11の複数の出射部(前面板11の複数の段差面12bにそれぞれ対応する領域)はそれぞれ、前記光学部材7の少なくとも1つの入射部8に必ず対向しているため、前記前面板11にその内面から取り込まれてこの前面板11の外面の複数の段差面12bから前方に出射する照明光のほとんどが、無駄なく前記光学部材7のいずれかの入射部8に入射する。
【0116】そして、前記光学部材7にその背面の複数の入射部8から入射した照明光は、上述した第1の実施例と同様に、所定方向、例えば正面方向の輝度が高い指向性をもった分布の光となって前記光学部材1の前面から前方に出射する。
【0117】次に、前方から入射する外光の出射経路について説明すると、前方から入射した外光は、その経路を図6および図7に点線で示したように、光学部材7にその前面から入射し、この光学部材7を透過してその背面の複数の入射部8およびその間の入出射面9から背面側に出射し、前面板11の外面において、前記複数の段面12aに設けられた反射膜13により反射される。
【0118】この場合、前記前面板11は、その外面を階段形状面12に形成し、その複数の段面12aにその全面にわたって反射膜13を設けて外光の反射部を形成したものであるため、この前面板11は、通常の1 枚板状の反射板と同等の反射特性をもっており、したがって、前記光学部材7の背面側に出射した光のほとんどを無駄なく反射させることができる。
【0119】前記複数の反射膜13により反射された光は、前記光学部材7にその背面から取り込まれ、上述した第1の実施例と同様な経路で光学部材7の前面から出射する。
【0120】そのため、この面光源光装置の前面(光学部材7の前面)から前方に出射する外光の反射光は、様々な入射角で入射した外光が集光された高輝度の光であり、したがって、この外光の反射光も、所定方向(例えば正面方向)に出射する光の輝度が高い輝度分布の光である。
【0121】この実施例によれば、前記前面板11が上記のような構成であり、前記光源3から前記空間部Aに入射してこの空間部Aを導かれ、前記前面板11にその内面から入射した照明光が、この前面板11の外面の前記複数の段差面12bから前方に出射するため、前記光源3からの照明光をほとんどを無駄なく前方に出射することができるとともに、前方から入射した外光が前記前面板11の外面の複数の段面12aにそれぞれ設けられた反射膜13により反射されるため、前方から入射する外光のほとんどを無駄なく反射させて前方に出射することができる。
【0122】図8はこの発明の第5の実施例を示す面光源装置に用いる前面板の一部分の断面図である。
【0123】この実施例の前面板11aは、その内面に、この前面板11の内面からその外面の階段形状面12の複数の段差面12bに向かって入射する照明光の入射領域を除いて第2の反射膜13aを設けたものであり、これらの第2の反射膜13aはそれぞれ、前記階段形状面12の複数の段差面5bにそれぞれ対応するように設けられている。なお、この実施例の前面板11aは、その内面に前記第2の反射膜13aを設けたものであるが、他の構成は、上記第4の実施例で用いた前面板11と同じである。
【0124】この実施例の前面板11aによれば、前方から入射する外光のうちの前記前面板11aの外面の前記複数の段面12aに入射する外光を、これらの段面12aに設けられた反射膜13により反射し、前記複数の段差面12bに入射しこの段差面12bを透過して前記前面板11a内に入射した外光を、前記前面板11aの内面において前記第2の反射膜13aにより反射して前記段差面12bから前面板11aの前方に出射させることができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0125】図9および図10はこの発明の第6の実施例を示しており、図9は面光源装置の断面図、図10は前記面光源装置の前面板および光学部材の一部分の拡大図である。
【0126】この面光源装置は、反射板からなる背面板1と、背面から入射する光を前方に出射する複数の出射部および前方から入射する光を反射する複数の反射部とを有し、前記背面板1との間に空間部Aを形成してその外面側に配置された前面板14と、前記空間部Aの側方に配置された照明光を発する光源3と、前記前面板14の外面側に配置された光学部材7を備えている。
【0127】なお、この実施例の面光源装置は、前記前面板14が上述した第1の実施例で用いた前面板4と異なるが、前記背面板1と光源3および光学部材7は、前記第1の実施例で用いたものと同じであるから、背面板1と光源3および光学部材7の説明は図に同符号を付して省略する。
【0128】この実施例で用いた前面板14は、その外面と内面とをそれぞれ同じピッチの階段形状面15,16に形成したものであり、外面の階段形状面15は、前記背面板1の幅方向に沿う互いにほぼ平行な複数の段面15aと、これらの段面15aをつなぐ極く小さな高さの複数の段差面15bとからなっており、内面の階段形状面16は、前記背面板1の幅方向に沿う互いにほぼ平行な複数の段面16aと、これらの段面16aをつなぐ極く小さな高さの複数の段差面16bとからなっている。
【0129】なお、前記内面の階段形状面16は、上述した第1の実施例で用いた前面板4の内面の階段形状面5と同じ形状に形成されており、前記前面板14は、その内面の階段形状面16の複数の段差面16bの内面をそれぞれ前記光源3に向き合わせて配置されている。
【0130】また、前記前面板14の外面の階段形状面15は、その複数の段差面15aおよび段差面15bが、外面の段差面16aおよび段差面16bとほぼ平行で、前記複数の段差面15aが、外面の段差面16aに対して、前記空間部Aを導かれる照明光の進行方向にずれて対向する形状に形成されている。
【0131】そして、前記前面板14の外面の複数の段面15aにはそれぞれ、その全面にわたって、アルミニウムまたは銀等からなる高反射率の反射膜17が設けられており、これらの反射膜17により複数の外光反射部が形成されている。
【0132】また、前記前面板14の外面および内面の複数の段差面15b,16bはそれぞれ、反射膜を形成しない光透過面とされており、前記外面の複数の段差面15bと前記内面の複数の段差面16bとがそれぞれ対応する領域により、前記空間部Aを導かれる照明光を前記内面の段差面16bから前面板14内に取り込んで前記外面の段差面15bら前方に出射する複数の出射部が形成されている。
【0133】そして、この前面板14は、上記背面板1の前方に、リフレクタ2を形成した一端側から他端側に向かって前記背面板1との間隔を狭めるように傾斜させて配置され、その周縁部を前記背面板1の周縁の側板1aの上端部に支持されており、この前面板14の外面側に、前記光学部材7が、その背面の各入射部8の長さ方向を前記前面板14の外面の複数の段差面15bの長さ方向とほぼ平行にするとともに、前記各入射部8の頂部を前記前面板14の外面の複数の段差面15b近接または当接させて配置されている。
【0134】なお、この実施例においても、前記光学部材7の複数の入射部8は、前記前面板14の外面の階段形状面15の段差面15bのピッチよりも小さいピッチで設けられており、したがって、前記前面板14の複数の出射部(前面板14の内面および外面の複数の段差面16b,15bにそれぞれ対応する領域)はそれぞれ、前記光学部材7の少なくとも1つの入射部8に必ず対向している。
【0135】この実施例の面光源装置は、前記前面板14が上記のような構成であるため、前記光源3から前記空間部Aに入射してこの空間部Aを導かれ、前記前面板14の内面の複数の段差面16bから前面板14内に取り込まれてこの前面板14の外面複数の段差面15bから前方に出射し、前方から入射した外光が、前記前面板14の外面の複数の段面15aにそれぞれ設けられた反射膜16により反射される。
【0136】まず、光源3からの照明光の出射経路について説明すると、前記光源3からの照明光は、その経路を図9および図10に実線で示したように、前記背面板1と前面板14との間の空間部Aに入射し、この空間部A内を導びかれる。
【0137】なお、この実施例でも、前記空間部A内を空気層としており、前記光源3から前記空間部Aに入射した照明光は、空気中を伝播して前記空間部A内をその長さ方向に導かれる。
【0138】そして、前記空間部A内をその長さ方向に導かれる照明光のうち、前記前面板14の内面の複数の段差面16bのいずれかに直接向かう光は、その段差面16bから前面板14に入射し、前記前面板14を透過して、この前面板14の外面の複数の段差面15bのいずれかから前方に出射する。
【0139】また、前記空間部A内をその長さ方向に導かれる照明光のうち、前記前面板14の内面の段差面16bに直接向かう光以外の光、つまり、前記前面板4の内面の複数の段面16aに向かって進む光や、背面板1に向かって進む光は、前記前面板4の内面の段面16aと前記空間部A内の空気層との界面での全反射や、前記背面板1の内面での反射により前記空間部A内をその長さ方向に導かれながら向きを変え、前記前面板14の内面の複数の段差面16bのいずれかから前面板14に入射し、この前面板14を透過してその外面の複数の段差面15bのいずれかからから前方に出射する。
【0140】したがって、前記光源3からの照明光をほとんどを無駄なく前記前面板14の前方に出射することができる。
【0141】前記前面板14の外面の複数の段差面15bから前方に出射した照明光は、前記前面板14の外面側に配置された光学部材7の背面の複数の入射部8に、その一側面の入射面8aから入射する。
【0142】このとき、前記前面板11の複数の出射部(前面板14の内面および外面の複数の段差面16a,15bにそれぞれ対応する領域)はそれぞれ、前記光学部材7の少なくとも1つの入射部8に必ず対向しているため、前記前面板14の内面の複数の段差部16bから取り込まれてこの前面板14の外面の複数の段差面16bから前方に出射する照明光のほとんどが、無駄なく前記光学部材7のいずれかの入射部8に入射する。
【0143】そして、前記光学部材7にその背面の複数の入射部8から入射した照明光は、上述した第1の実施例と同様に、所定方向、例えば正面方向の輝度が高い指向性をもった分布の光となって前記光学部材1の前面から前方に出射する。
【0144】次に、前方から入射する外光の出射経路について説明すると、前方から入射した外光は、その経路を図9および図10に点線で示したように、光学部材7にその前面から入射し、この光学部材7を透過してその背面の複数の入射部8およびその間の入出射面9から背面側に出射し、前面板14の外面の複数の段面15aに設けられた反射膜17により反射される。
【0145】この場合、前記前面板14は、その外面の階段形状面15の複数の段面15aにその全面にわたって反射膜17を設けて外光の反射部を形成したものであるため、この前面板14は、通常の1 枚板状の反射板と同等の反射特性をもっており、したがって、前記光学部材7の背面側に出射した光のほとんどを無駄なく反射させることができる。
【0146】前記複数の反射膜13により反射された光は、前記光学部材7にその背面から取り込まれ、上述した第1の実施例と同様な経路で光学部材7の前面から出射する。
【0147】そのため、この面光源光装置の前面(光学部材7の前面)から前方に出射する外光の反射光は、様々な入射角で入射した外光が集光された高輝度の光であり、したがって、この外光の反射光も、所定方向(例えば正面方向)に出射する光の輝度が高い輝度分布の光である。
【0148】この実施例によれば、前記前面板14が上記のような構成であり、前記光源3から前記空間部Aに入射してこの空間部Aを導かれる照明光が、前記前面板14の内面の複数の段差面16bから前記前面板14に取り込まれてこの前面板14の外面の複数の段差面15bから前方に出射するため、前記光源3からの照明光をほとんどを無駄なく前方に出射することができるとともに、前方から入射した外光が前記前面板14の外面の複数の段面15aにそれぞれ設けられた反射膜17により反射されるため、前方から入射する外光のほとんどを無駄なく反射させて前方に出射することができる。
【0149】図11はこの発明の第7の実施例を示す面光源装置に用いる前面板の一部分の断面図である。
【0150】この実施例の前面板14aは、その内面の複数の段面16aにそれぞれ、その外面にわたって第2の反射膜17aを設けたものであり、他の構成は、上記第6の実施例で用いた前面板14と同じである。
【0151】この実施例の前面板14aによれば、前方から入射する外光のうちの前記前面板14aの外面の複数の段面15aに入射する外光を、これらの段面15aに設けられた反射膜17により反射し、前記外面の複数の段差面15bに入射しこの段差面15bを透過して前面板14a内に入射した外光を、前記前面板14aの内面において前記第2の反射膜17aにより反射して前記外面の段差面15bから前面板14aの前方に出射させることができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0152】なお、上述した各実施例の面光源装置は、その背面板1の一端にリフレクタ2を一体に形成して、そのリフレクタ2内に光源3を配置したものであるが、前記リフレクタ2は、背面板1とは別体のものでもよく、その場合は、背面板1 と前面板4,4a,4b、11,11a,14,14aとの間の空間部Aの一端を外部に開放させ、その開放部にリフレクタを対向させて、そのリフレクタ内に光源を配置すればよい。
【0153】また、前記光源3は、前記空間部Aの一端側だけに限らず、例えば、前記空間部Aの両端を外部に開放させ、その両端の開放部にそれぞれ対向させて光源を配置してもよく、その場合は、背面板1と前面板4,4a,4b、11,11a,14,14aおよびその外面側に配置する光学部材7をそれぞれ、その長さ方向の中間位置をはさんで左右対称な形状に形成すればよい。
【0154】さらに、上記各実施例では、背面板1と前面板4,4a,4b、11,11a,14,14aとの間の空間部A内を空気層としたが、この空間部A内は、例えば窒素ガス等の不活性ガス層としてもよい。
【0155】また、この発明の面光源装置は、2ウエイ表示装置の面光源装置に限らず、例えば、側方に配置した光源からの光と前方から入射する外光とを利用する照明パネルの面光源装置等として広く利用することができるものであり、また、照明光の出射方向が前面板4,4a,4b、11,11a,14,14aの法線に対して大きく傾いた方向でよいときは、上記光学部材7を省略してもよい。
【0156】
【発明の効果】この発明の面光源装置は、反射板からなる背面板と、前記背面板との間に空間部を形成してその前面側に配置された前面板と、前記空間部の側方に配置された照明光を発する光源とを備え、前記前面板に、その内面から入射する光を前方に出射する出射部および前方から入射する光を反射する反射部を形成することにより、前記光源からの照明光を前記空間部内を導いて前記前面板の前記出射部から前方に出射するとともに、前方から入射する外光を前記前面板の前記反射部により反射するようにしたものであるため、光源からの照明光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができる。
【0157】そのため、この面光源装置によれば、例えば外光を利用する反射型表示と面光源装置からの照明光を利用する透過型表示との両方の表示を行なう2ウエイ表示装置を、半透過反射板を用いることなく構成することができる。
【0158】この発明の面光源装置においては、前記背面板の少なくとも一端に、前記光源からの照明光を前記空間部に向けて反射するリフレクタを一体に設け、このリフレクタ内に前記光源を配置するのが、好ましく、このようにすることにより、前記面光源装置の構造を簡易化することができる。
【0159】また、前記面光源装置において、前記前面板は、内面から入射する光を前方に出射する出射部と前方から入射する光を反射する反射部とを有するものであればよいが、好ましい前面板は、例えば、外面が平坦面で、前記空間部に対向する内面が、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記複数の段面にそれぞれ反射膜が設けられ、これらの反射膜により複数の反射部が形成され、前記複数の段差面にそれぞれ対応する領域により、前記空間部を導かれる照明光を前記段差面から前記前面板に取り込んでその外面に出射する複数の出射部が形成された構成のものである。
【0160】前記前面板がこのような構成であれば、前記光源から前記空間部に入射してこの空間部を導かれる照明光が、前記前面板の内面の複数の段差面から前記前面板に取り込まれてこの前面板の外面に出射するため、前記光源からの照明光をほとんどを無駄なく前方に出射することができるとともに、前方から入射した外光が前記前面板の内面の複数の段面にそれぞれ設けられた反射膜により反射されるため、前方から入射する外光のほとんどを無駄なく反射させて前方に出射することができる。
【0161】前記前面板をこのような構成とする場合は、この前面板の外面に、前記複数の段差面から前記前面板に取り込まれてその外面に出射する照明光の出射領域を除いて第2の反射膜を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前方から入射する外光のうちの前記前面板の外面に出射する照明光の出射領域に入射する外光を、前記前面板の内面において前記段面に設けられた反射膜により反射し、前記照明光の出射領域を除く領域に入射する外光を、前記前面板の外面において前記第2の反射膜により反射することができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0162】また、前記前面板を上記のような構成とする場合、前記複数の段面は、前記前面板の外面に対して前記空間部を導かれる照明光の進行方向に向かって前記前面板の外面との間隔が小さくなるように傾斜する傾斜面とし、前記複数の段差面は、その基部から頂部に向かい、前記前面板の外面の法線に対して前記空間部を導かれる照明光の進行方向に向かって傾斜する傾斜面とするのが好ましく、このようにすることにより、前記空間部から前記段差面に向かう光のほとんどを、この段差面から前面板に入射させるとともに、前記段差面から前面板に入射した照明光のうちの前記前面板の外面と外気との界面で全反射される光も、前記段面に設けられた反射膜により反射して前面板の外面から出射させることができるため、前記光源からの照明光をさらに効率良く前方に出射することができる。
【0163】なお、前記前面板の外面に対する前記段面の傾斜角と、前記前面板の外面の法線に対する前記段差面の傾斜角は、ある程度大きく設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記段差面から前記前面板に入射する照明光を、前記段差面と前記空間部との界面において、前記前面板の外面方向に向けて屈折させるとともに、前記段差面から前記前面板に入射した照明光のうちの前記前面板の外面と外気との界面で全反射された光を、前記段面に設けられた反射膜により前記前面板の外面方向に向けて反射することができるため、前記前面板の前方に出射する照明光の出射方向を、正面方向(前記前面板の外面の法線に沿った方向)に近づけることができる。
【0164】また、他の好ましい前面板は、前記空間部に対向する内面が平坦面で、外面が、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記複数の段面にそれぞれ反射膜が設けられ、これらの反射膜により複数の反射部が形成され、前記複数の段差面にそれぞれ対応する領域により、前記空間部を導かれて前記前面板にその内面から入射する照明光を前記段差面から前方に出射する出射部が形成された構成のものである。
【0165】前記前面板がこのような構成であれば、前記光源から前記空間部に入射してこの空間部を導かれ、前記前面板にその内面から入射した照明光が、この前面板の外面の前記複数の段差面から前方に出射するため、前記光源からの照明光をほとんどを無駄なく前方に出射することができるとともに、前方から入射した外光が前記前面板の外面の複数の段面にそれぞれ設けられた反射膜により反射されるため、前方から入射する外光のほとんどを無駄なく反射させて前方に出射することができる。
【0166】前記前面板をこのような構成とする場合は、この前面板の内面に、前記前面板の内面から前記段差面に向かって入射する照明光の入射領域を除いて第2の反射膜を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前方から入射する外光のうちの前記前面板の外面の前記複数の段面に入射する外光を、これらの段面に設けられた反射膜により反射し、前記複数の段差面に入射しこの段差面を透過して前記前面板内に入射した外光を、前記前面板の内面において前記第2の反射膜により反射して前記段差面から前記前面板の前方に出射させることができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0167】さらに、他の好ましい前面板は、外面と前記空間部に対向する内面とがそれぞれ、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記外面の複数の段面にそれぞれ反射膜が設けられ、これらの反射膜により複数の反射部が形成されるとともに、前記外面の複数の段面が、前記内面の複数の段面に対し、前記空間部を導かれる照明光の進行方向にずれて対向しており、前記外面の複数の段差面と前記内面の複数の段差面とがそれぞれ対応する領域により、前記空間部を導かれる照明光を前記内面の段差面から前記前面板に取り込んで前記外面の段差面から前方に出射する複数の出射部が形成された構成のものである。
【0168】前記前面板がこのような構成であれば、前記光源から前記空間部に入射してこの空間部を導かれる照明光が、前記前面板の内面の複数の段差面から前記前面板に取り込まれてこの前面板の外面複数の段差面から前方に出射するため、前記光源からの照明光をほとんどを無駄なく前方に出射することができるとともに、前方から入射した外光が前記前面板の外面の複数の段面にそれぞれ設けられた反射膜により反射されるため、前方から入射する外光のほとんどを無駄なく反射させて前方に出射することができる。
【0169】前記前面板をこのような構成とする場合は、この前面板の内面の複数の段面にそれぞれ第2の反射膜を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前方から入射する外光のうちの前記前面板の外面の前記複数の段面に入射する外光を、これらの段面に設けられた反射膜により反射し、前記複数の段差面に入射しこの段差面を透過して前記前面板に入射した外光を、前記前面板の内面において前記第2の反射膜により反射して前記段差面から前記前面板の前方に出射させることができるため、外光の反射効率をより高くすることができる。
【0170】また、この面光源装置において、前記前面板を、上記好ましい構成のいずれかとする場合は、この前面板の外面側に、前方から入射する外光および前記前面板の前記複数の反射部により反射された前記外光の反射光を透過させ、前記前面板の前記複数の出射部から出射する照明光を所定方向に向け前方に出射する光学部材を配置するのが望ましい。
【0171】このようにすることにより、前記前面板の複数の出射部から出射した照明光を、前記光学部材により所定方向に向きを変えて前方に出射することができるため、前記照明光を所定の方向に出射することができる。
【0172】その場合、前記光学部材は、平坦面からなる前面と、前記前面板の外面に対向する背面とを有する透明板からなっており、その背面に、前記前面板の前記入射部から出射する照明光を取り込む入射面と、前記入射面から取り込んだ光を前面方向に屈折させる屈折面とを有する突起状の複数の入射部が形成されているものが好ましく、前記光学部材をこのような構成とすることにより、前記前面板の前記出射部から出射する照明光のほとんどを無駄なく前記光学部材に取り込んでその前面から前方に出射することができる。
【0173】しかも、前記光学部材をこのような構成とすることにより、前記前面板の前記出射部から出射し、前記光学部材の複数の入射部に前記入射面から入射した光を、前記屈折面により屈折させて所定の方向に集光し、この光学部材の前面から所定方向(例えば正面方向)の輝度が高い輝度分布の照明光を出射することができるとともに、前記前面板の前記複数の反射部で反射された外光も、所定方向(例えば正面方向)の輝度が高い輝度分布の光として前記光学部材の前方に出射することができる。
【0174】さらに、前記光学部材は、前記複数の入射部を間隔を存して設け、隣接する前記入射部の間の背面領域を、前方から入射する外光および前記前面板の前記反射部により反射された前記外光の反射光を透過させる入出射面とした構成とするのがより望ましい。
【0175】このような構成の光学部材によれば、前方から入射し、前記光学部材にその前面から入射した外光を、前記入射部およびその間の前記入出射面から光学部材の背面に出射するとともに、前記前面板の前記反射部により反射された前記外光の反射光を、前記入射部および入出射面から光学部材に取り込んで、この光学部材の前面から前方に出射することができるとともに、その反射光を、より所定方向(例えば正面方向)の輝度が高い輝度分布の光とすることができる。
【出願人】 【識別番号】000001443
【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社
【出願日】 平成10年9月11日(1998.9.11)
【代理人】 【識別番号】100058479
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 (外5名)
【公開番号】 特開2000−90720(P2000−90720A)
【公開日】 平成12年3月31日(2000.3.31)
【出願番号】 特願平10−257845