面状照明装置

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【発明の名称】	面状照明装置
【発明者】	【氏名】江川元二【氏名】志村宇洋【氏名】鈴木信吾
【要約】	【課題】画面上に発生するモワレを抑えるとともに輝線を防止し、更には画面全体にわたり均一な明るさを可能とする面状照明装置を提供する。【解決手段】透明基板２上の光反射パターン２９を、断面形状がほぼ三角形の溝部２７と溝部に隣接する平坦部２８とから構成し、光源部５ａ、５ｂの軸方向に対して所定の傾斜角度θを有するように形成する。そして点状光源４ａを、溝部２７（27a、27b、27c…27n）と透明基板２の一側面８とで形成する角θの頂角方向側の導光体３ａの端部（端面７に対面する位置）に配置し、同様にして、点状光源４ｂを導光体３ｂの端部（端面１６に対面する位置）に配置する。尚、傾斜角度θは、１０°から３５°までの角度で形成したときにモワレパターンの発生を効果的に抑えることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】透光性材料からなる矩形状の透明基板の対向する二つの側面に沿って、端部に点状光源を配置した導光体からなる長手状の光源部をそれぞれ近接配置し、前記光源部の軸方向に対して所定の角度を有した複数の溝部と該溝部に隣接する平坦部とからなる光反射パターンを前記透明基板上に形成したサイドライト方式の面状照明装置において、前記二つの導光体の端部にそれぞれ配置される点状光源は、互いに反対方向の端部に配置され、更にその端部は、前記所定の角度の仰角方向側の端部であることを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】前記光反射パターンを構成する溝部は、その断面形状が略三角形の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】前記光反射パターンを構成する溝部は、その断面形状が略台形の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項４】前記光反射パターンの所定の角度は、１０°から３５°に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面状照明装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、看板、各種反射型表示装置等の照明手段に用いられる面状照明装置に関するものであり、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】薄型で占有容積が小さく、軽量であること等に特徴を有する液晶表示装置は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等をはじめとする多くの電気製品に使用され、その需要は増大している。ところで、液晶表示装置の液晶自体は自ら発光しないため、太陽光や部屋の照明の明るさを十分に取り込むことができない暗所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶を照射する照明手段が必要となる。従って、この液晶を照射する照明手段も小型で消費電力が小さいことが望まれ、近年、薄板状のサイドライト方式（導光板方式）の面状照明装置をその手段として使用することが多い。
【０００３】図４に、サイドライト方式を使用する面状照明装置の従来例の一形態を示す。図に示すように、面状照明装置１'は、透光性材料からなる透明基板２と、その透明基板２の一側面８に近接して設けられた長手状の光源部５とから概略構成される。そして、光源部５から出射された光が透明基板２内に入射され、透明基板２の下部に配置された液晶表示装置（図示、省略）を照射する。
【０００４】光源部５は直線状の透明材料からなる導光体３と、該導光体３の一端部に対面して配置された点状光源（例えば、発光ダイオード等）４とから構成されている。また、導光体３には、光路変換手段１２が設けられている。この光路変換手段１２は、透明基板２の一側端面８と向かい合う面（一側面）９の対向面に、例えば、断面形状が三角形の溝部を形成することによって、点状光源４から出射した光を透明基板２の一側端面８にほぼ均一に入射させる機能を有するものである。尚、導光体３は、透明基板２の一側端面８から所定の距離をおいて、導光体３の一側面９が透明基板２の一側端面８に沿うように配置されている。
【０００５】また、点状光源４から放出される光を効率よく透明基板２内に入射させるために、導光体３の周囲に光反射部材（フレーム）１３が設けられている。光反射部材１３は概略Ｕ字状に形成され、導光体３の透明基板２に向かい合う面９以外の長手方向の周囲を覆っている。尚、光反射部材１３の導光体３を覆う面側（内面）には、銀等の金属を蒸着したフィルム、白色フィルム等を貼り付けた硬質樹脂品、あるいはアルミ板、ステンレス板等の金属板を曲げ加工したものが貼り付けられている。
【０００６】透明基板２の上面４６には、複数の光反射パターン４９が形成されている。光反射パターン４９は、断面形状が三角形の溝部４７と、それに隣接する平坦部４８とから構成され、導光体３と平行にそれぞれ所定の間隔を置いて形成されている。溝部４７は、導光体３から入射した光が、導光体３（光源部５）からの距離に左右されることなく透明基板２の全体面においてほぼ均一に反射され、透明基板２の下部に設けられた液晶表示装置（図示省略）を照射することができるように、それぞれ相違した深さで形成されている。即ち、溝部４７の深さは、導光体３から遠ざかるに従って徐々に深くなるように形成されている。
【０００７】しかしながら、このような光反射パターン４９を用いた照明装置の場合は、光が光反射パターン４９に反射する際に、溝部４７と平坦部４８でその透過率が異なるために生じる縞と、液晶表示装置（液晶表示素子）の画素となる液晶セルのモザイク模様の配列とによって生じる干渉縞（モアレパターン）が目立ち、画像が観察しづらくなるという欠点があった。モアレパターンの発生は、光反射パターン４９のパターン形状、即ち溝部４７の深さ、大きさおよびピッチの間隔等に密接に関係している。
【０００８】そこで、本願の発明者らは、このモアレ改善策として特開平１１－２６０１２８号公報において、透明基板上に一定間隔で形成された光反射パターンの溝部のその間隔と、反射型液晶表示素子の液晶セルの配列のうち透明基板上の前記溝部と平行に配列された縞の間隔とが所定の関係を満たすことを特徴とする内容の発明を開示している。また、特開平１１－３３９５２６号公報においては、光を拡散させる光拡散板を、反射型液晶表示素子の上方に配置し、透明基板から出射する光を拡散させ、透明基板の上面に生じる明暗の縞の発生を防止することにより、この明暗縞と反射型液晶表示素子の液晶セルの配列とによって生じる干渉縞（モアレパターン）の発生を抑止するといった内容の発明を開示している。
【０００９】また、刊行物（月刊ディスプレイ２０００年４月号）では、プリズム稜線と電極配列とに所定の傾斜角θ（θ＝２２.５°）を持たせることによってモアレ縞解消の最適化を図ることができるといった内容のものが開示されている。そして、この内容を基に考案された面状照明装置が図５に示すものである。図に示すように、透明基板２の上面に形成された光反射パターン５９は溝部５７およびそれに隣接する平坦部５８とから構成されており、その溝部５７および平坦部５８は長手状の光源部５の軸方向に対して所定の傾きθ（好ましくはθ＝２２.５°）を有するように形成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す面状照明装置１"は、モアレパターンの改善手段としては有効であったが、以下に示すような新たな不具合を有するものであった。透明基板２上に形成した溝部５７の傾斜方向と導光体３の一端部６に対面して設けた点状光源４の配置関係により、点状光源４が透明基板２に写り込み、透明基板２の一側面８の点状光源４に近い端部から前記一端面８に対向する面１８に向かって光反射パターン５９を横切るように帯状に輝線５１が発生する。また、輝線５１よりも端部側、即ち、透明基板２の一側面５２側では輝度の低い（暗い）領域Ａが発生し、特に輝線５１との輝度の差が大きく、その明暗差が目立ち照明品位の低下を招くことになる。ここで、点状光源４の透明基板２への写り込みとは、点状光源４からの光が導光体３の端面６を通して透明基板２に筋状に入り込むことにより、透明基板２を観察面（上面）側から観察すると筋状の輝線５１となって観察される現象をいう。
【００１１】これは、溝部５７が図に示すような傾斜角度θを有するように形成されているため、光源部５から暗領域Ａの溝部５７に入射する光のうち、溝部５７に対して垂直方向よりも左側からの光はほとんど入射することがないからである。また、それぞれの溝部５７は、点状光源４が配置されている導光体３の端面６から離れるにしたがって（導光体３の端面７に近づくにしたがって）徐々に透明基板２の一側面８に近づくように形成され、更に隣り合うそれぞれの溝部５７のうち一側面８から離れた位置の溝部５７ほどその深さが深く形成されているため（但し、一つの溝部５７内ではその深さは一定に形成されている）、透明基板２上の一側面５２側では溝部での反射光量が少なく、一側面５３側では溝部での反射光量が多くなり、輝度の低い領域Ａと輝度の高い領域Ｂとが発生してしまうからである。
【００１２】本発明は、上記課題を解決するためになされてものであり、モアレの発生を抑えるとともに輝線を防止し、更には画面全体にわたり均一な明るさを可能とする面状照明装置の提供を目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１の発明は、透光性材料からなる矩形状の透明基板の対向する二つの側面に沿って、端部に点状光源を配置した導光体からなる長手状の光源部をそれぞれ近接配置し、前記光源部の軸方向に対して所定の角度を有した複数の溝部と該溝部に隣接する平坦部とからなる光反射パターンを前記透明基板上に形成したサイドライト方式の面状照明装置において、前記二つの導光体の端部にそれぞれ配置される点状光源は、互いに反対方向の端部に配置され、更にその端部は、前記所定の角度の仰角方向側の端部であることを特徴とするものである。ここで仰角とは、透明基板の一側面と一つの溝部とで形成される角度（所定の角度または傾斜角度と同一角度になる）のことを言い、仰角方向側とは、その角度を見る方向側のことを言う。
【００１４】光源から放射された光は、透明基板内に入射し、光反射パターンを構成する溝部の傾斜面および平坦部によって反射され、液晶表示面を均一に照射する。また、光源部の軸方向に対して所定の角度を有するように形成された光反射パターンによってモアレの発生を抑える。更に、二つの点状光源を透明基板に対し所定の対角方向側に配置することによって観察画面上の位置の違いによる明暗差の発生を防止する。
【００１５】また、上記課題を解決するために、請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光反射パターンを構成する溝部は、その断面形状が略三角形の形状を有していることを特徴とするものである。
【００１６】また、上記課題を解決するために、請求項３の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光反射パターンを構成する溝部は、その断面形状が略台形の形状を有していることを特徴とするものである。光源から放射された光線は、透明基板内に入射し、光反射パターンを構成する溝部の傾斜面、溝部の底部、および平坦部によって反射され、液晶表示面を均一に照射する。また、溝部を台形状に形成することによって金型の加工性および耐久性を向上させる。
【００１７】また、上記課題を解決するために、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記光反射パターンの所定の角度は、１０°から３５°に形成されることを特徴とするものである。光反射パターンの形成角度を所定の角度に限定することによってモアレの発生改善の最適化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る面状照明装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。尚、本面状照明装置は、従来例として説明した面状照明装置の透明基板上に形成される光反射パターンの傾斜方向と透明基板の側端部に設けられる点状光源との配置関係を改良したものであり、従来の面状照明装置と同様の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００１９】図１は、本発明に係る面状照明装置の一形態を示す分解斜視図である。図に示すように、面状照明装置１は、透明基板２と、透明基板２の対向する一側面８及び１８に沿って配置される光源部５ａ、５ｂと、光反射部材（フレーム）１３、１３とから概略構成される。また、透明基板２の上面（観察側の面）２６には、一側面８、１８から入射した光を、透明基板２の下面全体から均一に液晶表示装置（図示省略）側へ出射するために光反射パターン２９が形成されている。
【００２０】光源部５ａ、５ｂは、直線状の導光体３ａ、３ｂと点状光源４ａ、４ｂとから構成され、導光体３ａ、３ｂの一面には光路変換手段１２、１２が形成されている。点状光源４ａ、４ｂは、導光体３ａ、３ｂの端部、即ち、導光体３ａ、３ｂの端面７、１６に対面する位置に近接配置されている。また、光反射部材１３、１３は、面状照明装置１が組み合わされたとき導光体３ａ、３ｂをそれぞれ覆うように配置される。
【００２１】光反射パターン２９は、その断面形状がほぼ三角形の溝部２７と溝部に隣接する平坦部２８とから構成され、光源部５ａ、５ｂの軸方向（導光体３ａ、３ｂの軸方向ともいう）に対して所定の傾斜角度θを有するように形成されている。この所定の傾斜角度θを持たせることにより、光反射パターンによる明暗の縞と液晶セルのモザイク模様の配列とによって生じる干渉縞、即ち、モアレパターンを抑えることができる。傾斜角度θは、測定結果より１０°から３５°までの角度で形成されたときにモアレパターンの発生を効果的に抑えることができ、特に、θ＝２２.５°に形成されたときにモアレパターン改善の最適化を図ることができる。
【００２２】また、溝部２７は、隣接する溝部間（２７ａ－２７ｂ、２７ｂ－２７ｃ、２７ａ'－２７ｂ'、２７ｂ'－２７ｃ'、…）の間隔が一定に形成され、更に、透明基板２の角部Ｐに近い位置に形成される溝部ほどその溝の深さは浅く、角部Ｐから離れた位置に形成される溝部ほどその溝の深さが深く形成されている（２７ａ＜２７ｂ＜２７ｃ＜…＜２７ｎ）。同様に透明基板２の角部Ｑに近い位置に形成される溝部ほどその溝の深さは浅く、角部Ｑから離れた位置に形成される溝部ほどその溝の深さは深く形成されており（２７ａ'＜２７ｂ'＜２７ｃ'＜…＜２７ｎ'）、二つの角部ＰおよびＱからほぼ同じ距離だけ離れた位置に形成される溝部、即ち、透明基板２の中心部付近に形成される溝部の深さが最も深くなる。但し、同一溝部内における溝の深さは一定に形成されている。
【００２３】上述したように点状光源４ａ、４ｂは、導光体３ａ、３ｂの端面７、１６に対面して近接配置されている。この配置は透明基板２上に形成される光反射パターン２９の傾斜方向によって決定される配置である。即ち、点状光源４ａは、光反射パターン２９を構成している溝部２７（27a、27b、27c…27n）と透明基板２の一側面８とで形成する角θの頂角方向側の導光体３ａの端部に配置される。同様に、点状光源４ｂは、溝部２７（27a'、27b'、27c'…27n'）と透明基板２の一側面１８とで形成する角θの頂角方向側の導光体３ｂの端部に配置される。この配置により点状光源４ａ、４ｂの透明基板２への写り込みを防止し、輝線の発生をなくすことができる。
【００２４】また、二つの光源部５ａ、５ｂを透明基板２の対向する一側面８と１８に近接配置したことにより、詳しくは、点状光源４ａ、４ｂを透明基板２の対角する方向の位置に配置したことにより、一つの光源部のみを設けた場合に発生していた画面上の明暗差を抑えることができる。これは二つの点状光源４ａ、４ｂを透明基板２の対角する位置に配置させることで、それぞれの点状光源４ａ、４ｂによって発生する暗い領域Ａと明るい領域Ｂの位置が逆となり、両領域が重なり合って、お互いの明暗差を補うことができるためである。
【００２５】尚、画面の明るさの均一を確保する方法としてはこの他、傾斜を有して形成されるそれぞれの溝部内の深さ（同一溝部内の深さ）を、導光体に近い側で浅く形成し、導光体から離れるにしたがって徐々に深く形成するようにしてもよい。即ち、溝部２７ａで説明すると、溝部２７ａが一側面８と交わる側の溝の深さを浅く形成し、一側面２２と交わる側の溝の深さを深く形成するようにしてもよい。同一の溝部内で溝の深さに変化を持たせることにより、溝部に傾斜を持たせた場合にも、導光体から離れた位置での溝部による光の反射量を多くすることができ画面全体の明るさを均一にすることが可能である。
【００２６】図２は、本発明に係る面状照明装置の別の一形態を示す分解斜視図である。この形態では、透明基板２上に形成する光反射パターン３９の傾斜方向が、図１に示す形態において形成した光反射パターン２９の傾斜方向と逆の傾斜を持たせて形成されている。そして、透明基板２の一側面８、１８に近接配置されている光源部５ａ、５ｂを構成する点状光源４ａおよび４ｂは、それぞれ導光体３ａの端面６および導光体３ｂの端面１７に対面する位置に配置されている。即ち、点状光源４ａは、光反射パターン３９を構成している溝部３７と透明基板２の一側面８とで形成する角θの頂角方向側の導光体３ａの端部に配置され、点状光源４ｂは、溝部３７と透明基板２の一側面１８とで形成する角θの頂角方向側の導光体３ｂの端部に配置されている。但し、その他の構成は、図１に示す形態の面状照明装置と同様であり、例えば、透明基板２の一側面８に対する溝部３７の傾斜角度θは、１０°～３５°の範囲で形成され、特にθ＝２２.５°の傾斜角度のときが望ましい。そして、この構成によって図１に示す形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】次に、透明基板２上に形成される溝部の形状について説明する。上述の形態では溝部の断面形状がほぼ三角形に形成された場合について説明したが、この形状に限定されるものではなく、例えば、その断面が略台形の形状を有するものであってもよい。図３に、透明基板２上に形成された、複数の光反射パターンの側面図を模式的に示す。尚、溝部の形状以外の構成は上述した形態と同様であり、例えば、光反射パターンは光源部が近接配置されている透明基板の一側面に対して所定の傾斜角度を有して形成されている。
【００２８】図に示すように溝部２７ａ"、２７ｂ"、２７ｃ"、２７ｄ"…は、短辺を溝部の底部（下面３１側）とし、長辺を上面３２側とする略台形状に形成されている。そして、透明基板２の一側面３３方向から見たときに、導光体３ａからの距離が遠い位置に形成される溝部ほどその深さが深くなるように形成されている（２７ａ"＜２７ｂ"＜２７ｃ"＜２７ｄ"…）。この略台形状の溝部は透明基板２の一側面８に対向する一側面１８側（図示省略）からも同じように形成されており、透明基板２の中央付近を通って形成される溝部の深さが最も深くなっている。
【００２９】
【発明の効果】本発明に係る請求項１に記載の面状照明装置によれば、導光体の端部に配置する二つの点状光源を、透明基板の対角する方向側の端部に配置させることにより、光反射パターンを傾斜させて形成するために生じる画面上の明暗ムラを防止し、画面全体において均一な明るさの照明を実現できる。更に、それぞれの点状光源が配置される上記対角する方向側の端部を、光源部を近接配置する透明基板の側面と溝部とによって形成される角の頂角方向側の端部とすることにより、点状光源が透明基板へ写り込むことによって発生する輝線を防止することができ、画面品位の向上を図ることができる。
【００３０】また、請求項１の発明において、透明基板上に形成する光反射パターンの溝部の形状を三角形状にすることにより、透明基板に入射する光を効率よく液晶表示装置側へ出射することができ、画面全体で高輝度かつ均一な照明を実現することができる。更に、透明基板上に形成する光反射パターンの溝部の形状を台形状にすることによって、その実質的な溝ピッチ（溝部の傾斜面と、溝部の底部面及び平坦部との光の反射の違いによる明暗縞のピッチ）を狭くすることができ、画面上の明暗（輝度）ムラを緩和することができる。従って、従来と同一レベルの画面品位を維持したまま、表示画面の拡大化に対応することができる。
【００３１】また、光反射パターンの溝部の深さ、平坦部の幅等を光源部からの距離に応じて適宜変化させることによって、液晶表示素子を照射する透明基板からの光を基板全体で均一にすることができる。更に、光反射パターンの傾斜角度θを１０°から３５°までの範囲で形成することによりモアレパターンの発生を効果的に抑えることができ表示画面の品位を向上させることができる。特に、傾斜角度θを２２.５°に形成したときモアレパターン改善の最適化を図ることができる。

【出願人】	【識別番号】０００１１４２１５【氏名又は名称】ミネベア株式会社
【出願日】	平成１２年１０月２４日（２０００．１０．２４）
【代理人】	【識別番号】１０００６８６１８【弁理士】【氏名又は名称】萼経夫（外３名）
【公開番号】	特開２００２－１３３９２９（Ｐ２００２－１３３９２９Ａ）
【公開日】	平成１４年５月１０日（２００２．５．１０）
【出願番号】	特願２０００－３２３９１２（Ｐ２０００－３２３９１２）