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【発明の名称】 面状照明装置
【発明者】 【氏名】江川 元二
【要約】 【課題】面状照明装置の線状光源を、より均一に発光させる。

【解決手段】光散乱部１５を、導光体７の厚み方向に対して傾斜させ、かつ、隣接する光散乱部１５の照射範囲の一部分が、導光体７の軸方向に重複するように形成する。光散乱部１５で反射して透明基板２に入光する光の、導光体７の長手方向における一条当りの光の範囲Ｌa1、Ｌa2、Ｌa3、Ｌa4、Ｌa5を広げる。また、各光散乱部１５により反射される光の範囲Ｌa1、Ｌa2、Ｌa3、Ｌa4、Ｌa5を、オーバーラップさせる。よって、導光体７の軸方向で、導光体７の光路変更手段１１からの反射光が出射されない部分はなくなり、微視的に見たときにも、導光体７は連続して線状に発光する光源となる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 透光性材料からなる透明基板の側面付近に、透明材料からなる直線状の導光体と点状光源よりなる長手状の光源を近接配置したサイドライト方式の面状照明装置において、前記直線状の導光体の少なくとも一面に、前記導光体の厚み方向に対して傾斜する多条の光散乱部を備える光路変更手段を設けたことを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】 隣接する光散乱部の照射範囲の一部分が、導光体の軸方向に重複するように前記光散乱部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
【請求項３】 前記導光体の厚みｔ、前記光散乱部のピッチｐのとき、前記光散乱部の傾斜角θを、θ≧ｔａｎ-1（ｐ／ｔ）とす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】 前記光散乱部を階段状または溝状のプリズムとしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
【請求項５】 前記光路変更手段は、複数の溝と該溝に隣接する平坦部からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
【請求項６】 前記複数の溝は、三角形の断面形状を有することを特徴とする請求項５記載の面状照明装置。
【請求項７】 前記複数の溝は、台形の断面形状を有することを特徴とする請求項５記載の面状照明装置。
【請求項８】 前記直線状の導光体は、前記点状光源から離れるに従い、厚み・幅の少なくとも一方を減少させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項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、看板や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】低消費電力で作動する液晶表示装置は、薄型、軽量等の特徴があるので、主にパーソナルコンピュータや携帯電話用等を中心とした表示装置としての需要が増大している。さて、液晶表示装置の構成部材である液晶は、ブラウン管等の発光型素子と異なり自ら発光しないため、暗所での使用を可能とするための照明手段を、別個に使用することが必要となる。特に、近年の電子製品の薄型化および省電力化の要求の中では、液晶表示装置を照射するための照明手段として、サイドライト方式（導光板方式）の面状照明装置を使用することが多い。
【０００３】図５には、サイドライト方式の面状照明装置を、概略的に示している。面状照明装置１は、透過性材料からなる透明基板２の一側端面３に、直線状の光源部４を近接配置することによって大略構成されている。透明基板２は、矩形の平板状をなし、その一面（上面）には、光反射パターン１７が形成されている。光反射パターン１７は、一側端面３に沿って形成される、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部１８および溝部１８に隣接する平坦部１９で構成されている。
【０００４】光反射パターン１７は、光源部４からの距離に左右されることなく、透明基板２の面状の均一発光を実現するために、溝部１８の形成される間隔を場所によって異ならしめている。すなわち、平坦部１９の範囲（占有面積）に対する溝部１８の範囲（占有面積）の比率が、透明基板２の一側端面３から遠ざかるに従って徐々に大きくなるように設定されている。なお、透明基板２に形成される光反射パターン１７の溝部１８は、非常に微細であるため、画面の観察においては目視で認識できない。
【０００５】光源部４は、透明基板２の一側端面３に沿って近接配置される直線状の透明材料からなる導光体７と、導光体７の一端部に対面して配置される点状光源９とから大略構成されている。また、導光体７には、光路変更手段１１が設けられている。光路変更手段１１は、透明基板２の一側端面３に向き合う面１３の対向面１４に、例えば、光散乱部１５として断面形状が三角形の溝を導光体７の厚み方向へと形成することで、点状光源９から射出された光を、透明基板２の一側端面３に、ほぼ均一に入射させるものである。
【０００６】なお、導光体７の長手方向における射出光を均一にするために、三角形の溝部は、点状光源９から離れるにしたがって徐々に深く形成することが望ましい。また、導光体７における光利用効率を改善するために、透明基板２の一側端面に向き合う面１３以外の長手方向周囲、および透明基板２の一側端面３近傍を覆うようにして、断面形状略Ｕ字形の光反射部材１２を設け、導光体７の漏れ光を回収することが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、導光体７の光路変更手段は、図６に示すように、光散乱部１５を平面部１６と交互に配置した場合、ほぼ光散乱部１５のみが光を反射して透明基板２に入光する。よって、目視のレベルでは連続した線上の発光体として見えても、微視的には、光り輝く部分と暗い部分が多数並んだ状態で発光し、透明基板２を多条の光Ｌで照らす状態となっている。このような状態を改善するため、本出願人は、図７、図８に示すように、導光体７と透明基板２との間に拡散板２０を設けるという着想に至り、特開２０００−２３１８１４号公報において、その詳細を開示している。
【０００８】しかしながら、図７、図８に示す従来の構造では、拡散板２０という部品が増加し、また、拡散板２０は薄くかつ幅も狭いことから、それ自体の取扱いの困難性と組立性の悪さから、コストアップを避けることが困難であった。また、光が拡散板２０を通過することにより、光の透過率低下や光の拡散のため、輝度やコントラストの低下を来すという問題もあった。
【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、面状照明装置の線状光源をより均一に発光させることで、面状照明装置の面状発光をより均一にし、かつ、更なる高輝度化、ハイコントラスト化を図ることにある。しかも、かかる改良を、部品点数を増加させること無く行なうことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係る面状照明装置は、透光性材料からなる透明基板の側面付近に、透明材料からなる直線状の導光体と点状光源よりなる長手状の光源を近接配置したサイドライト方式の面状照明装置において、前記直線状の導光体の少なくとも一面に、前記導光体の厚み方向に対して傾斜する多条の光散乱部を備える光路変更手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】本発明によれば、前記光散乱部を前記導光体の厚み方向に対して傾斜させたことにより、前記導光体の長手方向における、前記光散乱部の一条当りの設置範囲を広げる。そして、前記光散乱部において反射して、前記透明基板へと入光する光の一条当りの照射範囲を広げ、微視的に見た場合でも前記導光体の暗い部分の範囲を狭める。
【００１２】また、本発明の請求項２に係る面状照明装置では、隣接する光散乱部の照射範囲の一部分が、導光体の軸方向に重複するように前記光散乱部が形成されている。この構成によれば、各光散乱部により反射された光の範囲は、隣接する光散乱部から発する光同士でオーバーラップすることとなり、前記導光体から前記透明基板へと入光する光を、前記導光体の軸方向で連続させることができる。
【００１３】また、本発明の請求項３に係る面状照明装置では、前記導光体の厚みｔ、前記光散乱部のピッチｐのとき、前記光散乱部の傾斜角θを、θ≧ｔａｎ-1（ｐ／ｔ）としている。
【００１４】かかる要件を満たすとき、隣接する光散乱部を導光体の軸方向にオーバーラップさせることができる。よって、一条の光散乱部により光を反射する範囲を、隣接する光散乱部同士でオーバーラップさせて、前記導光体から前記透明基板へと入光する光を、前記導光体の軸方向で連続させることが可能となる。
【００１５】また、本発明の請求項４に係る面状照明装置では、前記光散乱部を階段状または溝状のプリズムとしている。かかる形態の光散乱部によって、前記導光体から前記透明基板へと入光するように、光を反射させる。
【００１６】また、本発明の請求項５に係る面状照明装置では、前記光路変更手段は、複数の溝と該溝に隣接する平坦部からなる。この構成によれば、複数の溝が光を反射する光散乱部として機能し、前記導光体から前記透明基板へと入光するように、光を反射させる。
【００１７】また、本発明の請求項６に係る面状照明装置では、前記複数の溝は、三角形の断面形状を有する。また、本発明の請求項７にかかる面状照明装置では、前記複数の溝は、台形の断面形状を有する。かかる形状の複数の溝は、複数の溝が光を反射する光散乱部として機能し、前記導光体から前記透明基板へと入光するように、光を反射させる。
【００１８】さらに、本発明の請求項８に係る面状照明装置では、前記直線状の導光体は、前記点状光源から離れるに従い、厚み・幅の少なくとも一方を減少させている。本発明では、前記直線状の導光体は、前記点状光源から離れるにしたがって、厚みまたは幅の一方若しくは両方を減少させる、いわゆる楔型をなすことにより、該導光体は、前記点状光源からの距離の増加と共に断面積を減少させ、前記点状光源とは反対側の端部における断面積を最小とする。そして、前記点状光源とは反対側の端部からの光の漏れを減少させることにより、前記点状光源からの距離に関係無く、前記直線状の導光体の全体を均一に発光させ、光を効率良く前記透明基板内に進行させる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。従来技術と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００２０】図１には、本発明の実施の形態に係るサイドライト方式の面状照明装置を、概略的に示している。本発明の実施の形態では、光路変更手段１１は、断面形状略三角形の複数の溝（プリズム）である光散乱部１５と、該溝に隣接する平坦部１６とで構成されている。しかも、各光散乱部１５は、夫々が平行となるように、導光体７の厚み方向に対して傾斜させて、かつ、隣接する光散乱部１５の照射範囲の一部分が、導光体７の軸方向に重複するように形成されている。
【００２１】このように、多条の溝である光散乱部１５を、導光体７の厚み方向に対して傾斜させたことにより、図２に示すように、光散乱部１５で反射して透明基板２に入光する光の、導光体７の長手方向における一条当りの照射範囲Ｌa1、Ｌa2、Ｌa3、Ｌa4、Ｌa5を、広げることができる。しかも、各光散乱部１５により反射される光の範囲Ｌa1、Ｌa2、Ｌa3、Ｌa4、Ｌa5も、隣接する光散乱部から発する光同士でオーバーラップすることとなる。
【００２２】図２の例では、光の範囲Ｌa2は隣接する光の範囲Ｌa1、Ｌa3とオーバーラップし、光の範囲Ｌa4は、隣接する光の範囲Ｌa3、Ｌa5とオーバーラップし、全体として、導光体７から透明基板２へと入光する光を、導光体７の軸方向で連続させることができる。よって、導光体７の軸方向で、導光体７の光路変更手段１１からの反射光が出射されない部分はなくなり、微視的に見たときにも、導光体７は連続して線状に発光する光源となる。
【００２３】さらに、透明基板２の一側端面３に入射した光は、透明基板２の上面６と下面５との間で反射しながら対向面１０（図１参照）へと進行し、その過程で各条の光（Ｌa1、Ｌa2、Ｌa3、Ｌa4、Ｌa5）は混ざり合い、透明基板２の明暗のムラは、微視的にもほとんど目立たなくなる。
【００２４】よって、面状照明装置１の面状発光をより均一にし、かつ、更なる高輝度化、ハイコントラスト化を図ることが可能となる。しかも、従来のごとく、導光体７と透明基板２との間に拡散板２０を設ける等、部品点数を増加させることは無い。
【００２５】なお、本発明の実施の形態は、点状光源９を、図１に示すように導光体７の一側端面にのみ設ける場合のみならず、図３に示すように、導光体７の両側端面８に設ける場合にも対応することができる。また、図３に示す導光体７の光路変更手段１１のように、光散乱部１５を、階段状に傾斜するプリズムで構成することもできる。さらに、図７に示す従来例と同様に、透明基板２の一側端面３にのみ、光源部４を設けるものであっても良い。
【００２６】図１に示すように、点状光源９を導光体７の一側端面にのみ設ける場合には、導光体７に設ける光散乱部１５（三角形の溝）の設置深さを、点状光源９から離れるにしたがって大きくすることにより、導光体７の全体で、より均一な発光をさせることが可能ととなる。また、図３に示すように、点状光源９を導光体７の両側端面８に設ける場合には、階段状の光散乱部１５の段差を、導光体７の軸方向中央部で最大とすることにより、導光体７の全体で、より均一な発光をさせることが可能となる。
【００２７】また、光散乱部１５の傾斜方向は、図１〜図３に示す方向に限定されるものではなく、光散乱部１５の形状も、断面形状略三角形の溝や、階段状に限ることは無く、例えば、断面形状略台形の溝とすることも可能である。
【００２８】さらに、導光体７の全体の明るさを向上させて、より均一な発光をさせることを目的として、導光体７の厚み・幅の少なくとも一方を、点状光源９から離れるに従い減少させる、いわゆる「楔型」とすることも可能である。この場合、導光体７は、前記点状光源からの距離の増加と共に断面積を減少させ、前記点状光源とは反対側の端部における断面積は最小となる。このように構成すると、点状光源９とは反対側の端部からの光の漏れを減少させることが可能となり、点状光源から９の距離に関係無く、導光体７の全体を均一に発光させ、光を効率良く透明基板２内に進行させることができる。
【００２９】なお、導光体７の厚みを減少させるに際して、導光体７の上面を導光体７の軸方向と平行とし下面を導光体７の軸方向に対し傾斜させても良く、その逆であっても良い。さらに、導光体７の上下面の何れも導光体７の軸方向に対し傾斜させても良い。また、導光体７の幅を減少させるに際して、透明基板２の一側端面３に向き合う面１３を導光体７の軸方向と平行とし対向面１４を導光体７の軸方向に対し傾斜させても良く、その逆であっても良い。さらに、面１３,１４の何れも、導光体７の軸方向に対し傾斜させても良い。そして、必要に応じて適切な楔形状を選択し、かつ、点状光源９からの距離にかかわり無く導光体７のより均一な発光が可能となるように、面の傾斜角度を設定することが好ましい。
【００３０】
【実施例】光散乱部１５を導光体７の厚み方向に対して傾斜させ、隣接する光散乱部１５の照射範囲の一部分が、導光体７の軸方向に重複するように形成するための具体的手法を、図４を参照しながら説明する。図４に示すように、導光体７の厚みをｔ、光散乱部１５のピッチをｐ、導光体７の厚み方向に対する光散乱部１５の傾斜角をθ、導光体７を微視的に観察したときの、軸方向の暗縞のピッチをａとしたとき、ピッチａ＝０で、傾斜角θ＝ｔａｎ-1（ｐ／ｔ）の関係が成り立つ。よって、θ≧ｔａｎ-1（ｐ／ｔ）とすることにより、隣接する光散乱部１５の照射範囲の一部分を、導光体７の軸方向に重複するように形成することができる。
【００３１】例えば、導光体７の厚みｔ＝１、光散乱部１５のピッチｐ＝0.2の場合、傾斜角θ＝ｔａｎ-1（ｐ／ｔ）＝ｔａｎ-1（0.2／１）＝11.5°となる。よって、θ≧11.5°とすれば、隣接する光散乱部１５の照射範囲の一部分を、導光体７の軸方向に重複させることができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下のような効果を有する。まず、本発明の請求項１に係る面状照明装置によれば、部品点数を増加させること無く、面状照明装置の面状発光をより均一に、かつ、更なる高輝度化、ハイコントラスト化を図ることが可能となる。よって、面状照明装置の視認性を向上させることができる。
【００３３】また、本発明の請求項２に係る面状照明装置によれば、面状照明装置の線状光源を、より均一に発光させることが可能となり、面状照明装置の面状発光をより均一に、かつ、更なる高輝度化、ハイコントラスト化を図ることが可能となる。
【００３４】また、本発明の請求項３に係る面状照明装置によれば、隣接する光散乱部を導光体の軸方向にオーバーラップさせて、面状照明装置の線状光源を、より均一に発光させることが可能となる。
【００３５】また、本発明の請求項４に係る面状照明装置によれば、階段状または溝状のプリズムにより、前記導光体から前記透明基板へと入光するように光を反射させて、面状照明装置を、より均一に発光させることが可能となる。
【００３６】さらに、本発明の請求項５に係る面状照明装置によれば、複数の溝が光を反射する光散乱部として機能し、前記導光体から前記透明基板へと入光するように、光を反射させて、面状照明装置を、より均一に発光させることが可能となる。
【００３７】また、本発明の請求項６に係る面状照明装置によれば、断面形状略三角形の溝が、本発明の請求項７にかかる面状照明装置によれば、断面形状略台形の溝が、夫々、複数の溝が光を反射する光散乱部として機能し、前記導光体から前記透明基板へと入光するように、光を反射させる。そして、面状照明装置を、より均一に発光させることが可能となる。
【００３８】また、本発明の請求項８に係る面状照明装置によれば、前記導光体全体の均一発光を促進して、前記導光体から前記透明基板へと入光する光の均一化、面状照明装置の更なる均一発光の促進を図ることが可能となる。
【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１３年９月２０日（２００１．９．２０）
【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２００２−１８４２２８（Ｐ２００２−１８４２２８Ａ）
【公開日】 平成１４年６月２８日（２００２．６．２８）
【出願番号】 特願２００１−２８７３４１（Ｐ２００１−２８７３４１）