トップ :: F 機械工学 照明 加熱 武器 爆破 :: F21 照明




【発明の名称】 光源装置
【発明者】 【氏名】小柳 幸雄
【住所又は居所】埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号 パイオニア精密株式会社内
【要約】 【課題】従来の導光板ではなかなか十分な光量がとれないため、さらなる導光板からの光量の増加が望まれている。本発明では、光源の出射面に対して直交する方向に出射する光量を増加させるとともに光の均一性を増すことを課題とする。

【解決手段】点光源10Bと、点光源10Bからの光を導入する棒状導光体10と、表示パネル30に沿って設けられ、棒状導光体10を経由した光を表示パネル30に照射する導光板11とを備える光源装置1において、棒状導光体10の導光板11と対向する面の反対側には反射面10Aが形成され、記反射面10Aには、点光源10Bからの光を導光板11の方向に反射する第１群凹部10Dおよび第２群凹部10Eの２群の断面三角形の凹部が形成され、導光板11に沿った方向における第１群凹部10Dの深さは第２群凹部10Eの深さよりも大きくされ、前記第２群凹部10Eの断面三角形を構成する点光源10Bから遠い辺の長さをL1、点光源10Bに近い辺の長さをL2とすると、光源10Bから遠ざかるに従って、L2-L1が小さくなることを特徴とする光源装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光源と、前記光源からの光を導入する棒状導光体と、表示パネルに沿って設けられ、前記棒状導光体を経由した光を前記表示パネルに照射する導光板とを備える光源装置において、前記棒状導光体の前記導光板と対向する面の反対側には反射面が形成され、前記反射面には、前記光源からの光を前記導光板の方向に反射する第１群凹部および第２群凹部の２群の断面三角形の凹部が形成され、前記導光板に沿った方向における前記第１群凹部の深さは前記第２群凹部の深さよりも大きくされ、前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源から遠い辺の長さをＬ１、前記光源に近い辺の長さをＬ２とすると、前記光源から遠ざかるに従って、Ｌ２−Ｌ１が小さくなることを特徴とする光源装置。
【請求項２】 前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源から遠い辺の長さＬ１は前記光源から遠ざかるに従って長くされていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】 前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源に近い辺の長さＬ２は前記光源から遠ざかるに従って短くされていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】 光源と、前記光源からの光を前記表示パネルに照射する導光板とを備える光源装置において、前記導光板の前記表示パネルと対向する面の反対側には反射面が形成され、前記反射面には、前記光源からの光を前記表示パネルの方向に反射する第１群凹部および第２群凹部の２群の断面三角形の凹部が形成され、前記表示パネルに沿った方向における前記第１群凹部の深さは前記第２群凹部の深さよりも大きくされ、前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源から遠い辺の長さをＬ１、前記光源に近い辺の長さをＬ２とすると、前記光源から遠ざかるに従って、Ｌ２−Ｌ１が小さくなることを特徴とする光源装置【請求項５】 前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源から遠い辺の長さＬ１は前記光源から遠ざかるに従って長くされていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】 前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源に近い辺の長さＬ２は前記光源から遠ざかるに従って短くされていることを特徴とする請求項４または５に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネル等の表示パネルを照明する光源として用いる、光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、光源より入射した光を導光板等によって液晶表示パネルなどの表示パネルに照射する光源装置が知られている。このような光源装置は、表示パネルの前面あるいは背面に沿って配置される導光板と、導光板の側面に沿って配置される棒状導光体と、棒状導光体の端部に配置される光源と、を備える。光源から射出された光は棒状導光体の端面から棒状導光体内に導かれて導光板の上記側面に向かって射出する。さらに導光板の側面から入射した光は表示パネルの前面または背面に対向する導光板の発光面から射出されて表示パネルを照明する。
【０００３】このような光源装置においては、表示パネルに向かう出射光の明るさや均一性を改善する目的で、光源の背面に光反射部を設けたり、導光板の発光面の対面側に小径から大径までの印刷ドットやフロスト面、あるいはプリズム形状の凹凸面を形成したり、導光板の断面を台形形状となるように形成する等、種々の提案がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の導光体または導光板ではなかなか十分な光量がとれないため、さらなる導光体または導光板からの光量の増加が望まれている。本発明では、光源装置から、表示パネルに導かれる光量を増加させ、または均一にすることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は光源と、前記光源からの光を導入する棒状導光体と、表示パネルに沿って設けられ、前記棒状導光体を経由した光を前記表示パネルに照射する導光板とを備える光源装置において、前記棒状導光体の前記導光板と対向する面の反対側に反射面が形成され、前記反射面には、前記光源からの光を前記導光板の方向に反射する第１群凹部および第２群凹部の２群の断面三角形の凹部が形成され、前記導光板に沿った方向における前記第１群凹部の深さは、前記第２群凹部の深さよりも大きくされ、前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源から遠い辺の長さをＬ１、前記光源に近い辺の長さをＬ２とすると、前記光源から遠ざかるに従ってＬ２−Ｌ１が小さくなることを特徴とする。
【０００６】この発明によれば、前記光源から遠くなると前記光源からの光量が次第に少なくなるが、例えば、前記光源から遠ざかる方向に対して、第２群の三角形の光源より遠い側の１辺の長さが徐々に長くなることにより、前記光源の出射面に対して略直交する方向に出射する光量が多くなる。すなわち光の幅を示すＷ２が同じく光の幅を示すＷ１よりも長くなっているので、従来より明るく、しかも均一な輝度をもつ前記光源の出射面に対して略直交する光が得られる。（図４参照）
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光源装置において、前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源から遠い辺の長さＬ１は前記光源から遠ざかるに従って長くされていることを特徴とする。
【０００７】この発明によれば、前記光源から遠くなると前記光源からの光量が次第に少なくなるが、例えば、前記光源から遠ざかるに方向に対して、第２群の三角形の光源より遠い側の１辺の長さが徐々に長くなることにより、前記光源の出射面に対して略直交する方向に出射する光量が多くなる。すなわち光の幅を示すＷ２が同じく光の幅を示すＷ１よりも長くなっているので、従来より明るく、しかも均一な輝度をもつ前記光源の出射面に対して略直交する光が得られる。（図４参照）
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光源装置において、前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源に近い辺の長さＬ２は前記光源から遠ざかるに従って短くされていることを特徴とする。
【０００８】この発明によれば、前記光源から遠くなると前記光源からの光量が次第に少なくなるが、例えば前記光源から遠ざかるに方向に対して、第２群の三角形の光源側の１辺の長さが徐々により短くなることにより、前記光源の出射面に対して略直交する方向に出射する光量が多くなる。すなわち光の幅を示すＷ２が同じく光の幅を示すＷ１よりも長くなっているので、従来より明るく、しかも均一な輝度をもつ前記光源の出射面に対して略直交する光が得られる。（図４参照）
上記の問題を解決するために、請求項４に記載の本発明は、光源と、前記光源からの光を前記表示パネルに照射する導光板とを備える光源装置において、前記導光板の前記表示パネルと対向する面の反対側には反射面が形成され、前記反射面には、前記光源からの光を前記表示パネルの方向に反射する第１群凹部および第２群凹部の２群の断面三角形の凹部が形成され、前記表示パネルに沿った方向における前記第１群凹部の深さは前記第２群凹部の深さよりも大きくされ、前記第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源から遠い辺の長さをＬ１、前記光源に近い辺の長さをＬ２とすると、前記光源から遠ざかるに従って、Ｌ２−Ｌ１が小さくなることを特徴とする。
【０００９】この発明によれば、前記光源から遠くなると前記光源からの光量が次第に少なくなるが、例えば、前記光源から遠ざかる方向に対して、第２群の三角形の光源より遠い側の１辺の長さが徐々により長くなることにより、前記光源の出射面に対して略直交する方向に出射する光量が多くなる。すなわち光の幅を示すＷ４が同じく光の幅を示すＷ３よりも長くなっているので、従来より明るく、しかも均一な輝度をもつ前記光源の出射面に対して略直交する光が得られる。（図６参照）
上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光源装置において、第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源から遠い辺の長さＬ１は前記光源から遠ざかるに従って長くされていることを特徴とする。
【００１０】この発明によれば、前記光源から遠くなると前記光源からの光量が次第に少なくなるが、例えば、前記光源から遠ざかる方向に対して、第２群の三角形の光源より遠い側の１辺の長さが徐々により長くなることにより、前記光源の出射面に対して略直交する方向に出射する光量が多くなる。すなわち光の幅Ｗ４が光の幅Ｗ３よりも長くなっているので、従来より明るく、しかもより均一な輝度をもつ出射する光が得られる。（図６参照）
上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の光源装置において、第２群凹部の前記断面三角形を構成する前記光源に近い辺の長さＬ２は前記光源から遠ざかるに従って短くされていることを特徴とする。
【００１１】この発明によれば、前記光源から遠くなると前記光源からの光量が次第に少なくなるが、例えば、前記光源から遠ざかる方向に対して、第２群の三角形の光源側の１辺の長さが徐々により短くなることにより、前記光源の出射面に対して略直交する方向に出射する光量が多くなる。すなわち光の幅を示すＷ４が同じく光の幅を示すＷ３よりも長くなっているので、従来より明るく、しかも均一な輝度をもつ前記光源の出射面に対して略直交する光が得られる。（図６参照）
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図１〜図４を参照して、本発明の導光体及びそれを用いた光源装置の第１の実施形態について説明する。
【００１３】図１は、第１の実施形態の光源装置１を示す正面図であり、図２は図１のII−II線断面図、図３は棒状導光体を図１の上方からみた図、図４は図３のIV―IV線断面図である。
【００１４】この図１〜図４に示すように、第１の実施形態の光源装置１は透明な材質によって形成された棒状導光体１０と、この棒状導光体１０の一端部に取り付けられた点光源１０Ｂと、表示パネル３０の前面側に配置される透明な材質により形成された導光板１１とを備える。光源装置１は表示パネル３０を前面側から照射するいわゆるフロントライトを構成し、観察者は透明な導光板１１を介して光源装置１により照明された表示パネル３０の表示を見ることができる。
【００１５】図２において棒状導光体１０の上面および両側面はリフレクタ１０Ｃによりカバーされており、棒状導光体１０のリフレクタ１０Ｃによってカバーされていない発光面１２が、導光板１１にその一辺（図２では、上辺）に対向された状態で取り付けられている。
【００１６】図１〜図４に示すように、導光板１１と対向する面の反対側には反射面１０Ａが形成され、反射面１０Ａには、光源１０Ｂからの光を導光板１１の方向に反射する第１群凹部１０Ｄおよび第２群凹部１０Ｅの２群の断面三角形の凹部が形成され、第１群凹部１０Ｄの深さＤ１は第２群凹部１０Ｅの深さよりも大きくされ、第２群凹部１０Ｅの断面三角形を構成する光源１０Ｂに近い辺の長さをＬ１、光源１０Ｂから遠い辺の長さをＬ２とすると、光源１０Ｂから遠ざかるに従ってＬ２−Ｌ１が小さくなる形状を有する。
【００１７】点光源１０Ｂから出射された光は棒状導光体１０内の反射面１０Ａで反射され、導光板１１に入射する。この光は導光板１１内で反射され、液晶表示パネル３０を照明する。照明された液晶表示パネル３０は、導光板１１を介して、観察者の目４０で見ることができる。
【００１８】図４に示すように、上記光源装置１において、点光源１０Ｂの発光ダイオード１０Ｂａが点灯されると、導光体１０内を反射した光ＬＸ１および光ＬＸ２が発生する。
【００１９】そのうち、第２群凹部１０Ｅの側面１０Ｅ１に入射した光ＬＸ１は、次に第１群凹部１０Dの傾斜部１０Ｄ２に入射し、この面に当たった後、発光面１２の方向に反射される。このとき、幅Ｗ１の範囲内にある光ＬＸ１が発光面１２の方向に反射されるので、従来よりも多くの光を発光面１２から出射させることが可能となる。
【００２０】さらに、第２群凹部１０Ｅの側面部１０Ｅ２に入射した光ＬＸ２は、次に傾斜部１０Ｄ３で反射した後、発光面１２の方向に反射される。図４に示すように光ＬＸ２の幅Ｗ２は光ＬＸ１の幅Ｗ１より大きくなる。これは、光源の発光ダイオード１０Ｂａから遠ざかる方向で、光源と反対側の第２群の断面三角形の傾斜部が長くなるため、光反射面が増加することが原因である。点光源１０Ｂから遠ざかる方向で光が減少するが、点光源１０Ｂから遠ざかるにつれてＷ１と比べてＷ２がより大きくなることにより、点光源１０Ｂから離れた位置においても発光面１２の方向に反射される光量が減少せず、発光面１２から出光される光量の均一性を増すことになる。また発光面１２から略垂直方向に出射する光が増加することになり、点光源１０Ｂからの光を効率よく出射できる。
【００２１】なお、第１の実施形態の説明は、本発明の光源装置をフロントライトに適用した場合について説明したが、本発明の光源装置をいわゆるバックライトとして使用することもできる。また、図示はしていないが、点光源１０Bを、棒状導光体１０の両側に配置することも可能である。
【００２２】次に、図５と図６を参照して、第２の実施形態について説明する。
【００２３】図５は、第２の実施形態の光源装置を示す正面図であり、図６は図５のＶ−Ｖ線における断面図である。
【００２４】この図５と図６に示すように、第２の実施形態の光源装置２は発光ダイオードからなる複数の光源１３と、液晶表示パネル３１の前面に沿って配置された導光板１４とを備える。複数の光源１３は導光板１４の側面１４Ａに沿って一列に並んで取り付けられる。
【００２５】導光板１４の液晶表示パネル３１と対向する発光面１６と反対側には反射面１４Ｂが形成されている。反射面１４Ｂには、光源１３からの光を液晶表示パネル３１の方向に反射する第１群凹部１３Ｄおよび第２群凹部１３Ｅの２群の断面三角形の凹部が形成され、第１群凹部１３Ｄの深さＤ３は第２群凹部１３Ｅの深さＤ４よりも大きくされ、第２群凹部１３Ｅの断面三角形を構成する光源１３から遠い辺の長さをＬ１、光源１３から近い辺の長さをＬ２とすると、光源１３から遠ざかるに従ってＬ２−Ｌ１が小さくなる形状を有する。
【００２６】上記光源装置２において、光源１３が点灯されると、導光板１４内を反射した光ＬＸ３および光ＬＸ４が発生する。
【００２７】そのうち、第２群凹部１３Ｅの側面１３Ｅ１に入射した光ＬＸ３は、次に第１群凹部１３Dの傾斜部１３Ｄ２に入射し、この面に当たった後、発光面１６の方向に反射される。このとき、幅Ｗ３の範囲内にある光ＬＸ１が発光面１６の方向に反射されるので、従来よりも多くの光を発光面１２から液晶表示パネル３１へ出光させることが可能となる。
【００２８】さらに、第２群凹部１３Ｅの側面部１３Ｅ２に入射した光ＬＸ４は、次に傾斜部１３Ｄ３で反射した後、発光面１６の方向に反射される。図６に示すように光ＬＸ４の幅Ｗ４は光ＬＸ３の幅Ｗ３より大きくなる。これは、光源１３から遠ざかる方向で、第２群凹部１３Ｅの断面三角形の傾斜部のうち光源１３と反対側の傾斜部が長くなるため、光反射面が増加することが原因である。光源１３から遠ざかる方向で光が減少するが、光源１３から遠ざかるにつれてＷ３と比べてＷ４がより大きくなることにより、光源１３から離れた位置においても発光面１６の方向に反射され光量が減少せず、液晶表示パネル３１に入射することになる。したがって、発光面１６から出光される光量の均一性を増すことになる。また発光面１６から略垂直方向に出射する光が増加することになり、光源１３からの光を効率よく出射できる。
【００２９】なお、第２の実施形態において点光源１３が導光板１４の側面１４Ａに沿って一列に配置されているが、光源１３の設置距離Ｍ（図５）は導光板１４の上端と下端に接近した部位で小さく、中央付近で一番大きくなるようにする。これにより、発光面１６から出射される光量の均一性を増すことができる。
【００３０】また、第２の実施形態では本発明の光源装置をバックライトとして使用した場合について述べたが、この場合には各導光体、導光板の反射面に反射膜を付けることにより、光源装置から出射される光量が一層増える。
【００３１】さらに、第１の実施形態の発光面１２および第２の実施形態の発光面１６に反射防止膜を設けることにより、液晶表示パネルから戻ってくる光を反射できるので、効率よく、光源の光を表示パネルに出射することができる。
【００３２】さらに、第１および第２の実施形態の説明では光源を発光ダイオードとして説明したが、ケミカル蛍光ランプ（ＣＦＬ）などを使用することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、導光体または光源に少なくとも２群の断面三角形の凹部を設けたので、出射面に対して直交する方向に出射する出射光の光量を増やすことができる。また、光源の全面での輝度の均一性を高めることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５０１６
【氏名又は名称】パイオニア株式会社
【住所又は居所】東京都目黒区目黒１丁目４番１号
【識別番号】５９１０４３５６９
【氏名又は名称】パイオニア精密株式会社
【住所又は居所】埼玉県鶴ケ島市富士見６丁目１番１号
【出願日】 平成１３年９月２５日（２００１．９．２５）
【代理人】 【識別番号】１０００８３８３９
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 泰男
【公開番号】 特開２００３−１００１３５（Ｐ２００３−１００１３５Ａ）
【公開日】 平成１５年４月４日（２００３．４．４）
【出願番号】 特願２００１−２９１７８３（Ｐ２００１−２９１７８３）