JP3383412B2 - 導光体群、列状導光体、、光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents
導光体群、列状導光体、、光源装置及び液晶表示装置Info
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Description
晶表示装置に係り、特に高い指向性光を得る導光体、そ
の導光体を用いて極めて指向性の高い光源光を実現する
光源装置、及びその光源装置を用いた高輝度で高視野角
を有する液晶表示装置に関する。一般照明におけるスポ
ットライトや結像光学系に使用される光源装置は高い指
向性光が必要とされる。例えば液晶表示装置のパネルを
通った光を拡大してスクリーンに投影するような結像光
学系においては、特に平行光と呼ばれるような極めて高
い指向性が要求されている。
る従来の光源装置を、図27の概略断面図を用いて説明
する。光源60として例えばハロゲンランプやメタルハ
ライドランプが使用されている。この光源60の外周に
は反射鏡62が配置されている。そしてこの反射鏡62
は、光源60からの光源光を略平行光とするように、そ
の各位置における面角度が適宜設定されている。即ち、
反射鏡62の形状は、光源60を点とみなした場合の全
光源光について最終的な出射光が一定の指向性をもつよ
うに反射角を設定したものであり、一般には放物線を描
く形状となっている。
射鏡62によって反射され、略平行光となる高い指向性
をもつ出射光64を得ることができる。このように一般
照明のスポットライトや結像光学系に使用される従来の
光源装置は、フィラメントタイプ等の発光形態が点光源
に近い光源を使用し、その光源光を反射鏡によって集光
することにより、指向性の向上を図っているものが殆ど
であった。
来の光源装置においては、反射鏡を用いて集光を行う場
合に、現実には有限の発光点である光源を点光源と見な
せる程度の距離をとって反射鏡を配置する必要があり、
即ち反射鏡を大型化する必要があるため、光源装置全体
の小型化が困難であるという問題があった。
しなければならないという条件から一般には高効率で明
るいハロゲンランプやメタルハライドランプ等が略点光
源として使用されるが、これらメタルハライドランプ等
に代表される光源は短寿命であるという欠点があり、逆
に、蛍光管等の長寿命で高効率な光源は、拡散光源であ
るということから使用できないといった問題があった。
は瞬時点灯ができず、消灯後の再点灯までに長い冷却時
間を必要とする問題もあった。更にまた、略点光源とは
いえ、実際には有限の光源を使用することから、設計に
考慮されない光線については無効な光線とされるため、
効率の低下を招くという問題があった。
ず、高い指向性光を高効率で出射することができる導光
体、及びその導光体を用いて、光源ランプの出射特性に
よらず、高指向性光を高効率で得ることができ、かつ小
型化の可能な光源装置、及びその光源装置を用いて、高
輝度又は高視野角を有し、小型の液晶表示装置を提供す
ることを目的とする。
る2つの端面をもつ円柱形状又は角柱形状の透明体から
なり、前記柱状透明体の面積が小である端面から光を入
射し、面積が大である端面から光を出射する導光体を、
複数配列して形成される導光体群であって、前記柱状透
明体の外周部に設けられ、前記柱状透明体よりも硬度の
低い被覆層を有することを特徴とする導光体群によって
達成される。
形状又は角柱形状の透明体からなり、前記柱状透明体の
面積が小である端面から光を入射し、面積が大である端
面から光を出射する導光体を、列状に並べて一体成形し
た列状導光体部と、前記列状導光体部の一方の端に設け
られ、前記導光体の一部分の形状をなす第1の接合部
と、前記列状導光体部の他端に設けられ、前記導光体の
一部分の形状であって、前記第1の接合部とは異なる部
位の形状をなし、前記第1の接合部と組み合って前記導
光体とほぼ等しい形状となる第2の接合部とを有するこ
とを特徴とする列状導光体であってもよい。
形状又は角柱形状の透明体からなり、前記柱状透明体の
面積が小である端面から光を入射し、面積が大である端
面から光を出射する導光体を、列状又は平面状に配列し
た導光部と、配列した前記導光体の前記出射端面に一体
成形され、前記導光体とほぼ同等の屈折率及び光透過率
を有する樹脂層とを有する導光体群であってもよい。ま
た、上記の導光体群において、前記導光体の屈折率に対
する前記樹脂層の屈折率の比は、0.97〜1であるこ
とが望ましい。
包すると共に、内壁が反射面で覆われた反射箱と、前記
反射箱表面に開口された開口部と、前記開口部に、入射
端面を前記光源に向けて配置された、上記の導光体、導
光体群、又は列状導光体とを有することを特徴とする光
源装置によって達成される。また、上記の光源装置にお
いて、前記開口部と前記導光体の入射端面とを光学的に
接続する導光部品が配置されていることを特徴とする光
源装置によって達成される。
部品が、曲折可能なファイバ状導光素子であることを特
徴とする光源装置によって達成される。また、上記の光
源装置において、前記導光部品が、前記導光体の入射端
面に接する側の端面部に、傾斜反射面又は傾斜反射面を
もつプリズム体が設けられた柱状導光素子であることを
特徴とする光源装置によって達成される。
が、略点状光源であり、前記開口部が、少くとも1以上
のピンホール状の開口部であり、前記ピンホール状の開
口部に、前記導光体が配置されていることを特徴とする
光源装置によって達成される。また、上記の光源装置に
おいて、前記光源が、略点状光源であり、前記開口部
が、スリット状の開口部であり、前記スリット状の開口
部に沿って、前記導光体が直線状に複数個配置され、前
記スリット状の開口部及び直線状に複数個配置された前
記導光体が、少くとも1列以上配列されていることを特
徴とする光源装置によって達成される。
が、直線状光源であり、前記開口部が、ピンホール状の
開口部であって、前記直線状光源に沿って略直線状又は
マトリクス状に複数配列されており、前記ピンホール状
の開口部の配列に沿って、前記導光体が略直線状又はマ
トリクス状に複数個配列されていることを特徴とする光
源装置によって達成される。
が、直線状光源であり、前記開口部が、スリット状の開
口部であって、前記直線状光源に沿って複数配置されて
おり、前記スリット状の開口部に沿って、前記導光体が
複数個配置されていると共に、前記スリット状の開口部
の配列に沿って、前記導光体が複数個配列されており、
前記導光体の出射端面が、略直線状又はマトリクス状に
配置されていることを特徴とする光源装置によって達成
される。
体の直線状又はマトリクス状に配置されている出射端面
から出射する光を反射する反射鏡が設置され、前記反射
鏡による反射光が略平行光となることを特徴とする光源
装置によって達成される。また、上記の光源装置におい
て、前記光源が、直線状光源であり、前記開口部が、前
記直線状光源に沿って配置されたストライプ状又は複数
のピンホール状の開口部であり、前記ファイバ状導光素
子が、前記ストライプ状又は複数のピンホール状の開口
部とマトリクス状に配置された複数個の前記導光体の入
射端面とを光学的に接続する束状の複数個のファイバ状
導光素子であり、複数の前記ファイバ状導光素子の長さ
及び曲折の制御により、前記導光体の出射端面が、一定
の高さでマトリクス状に配列されていることを特徴とす
る光源装置によって達成される。
が、直線状光源であり、前記開口部が、前記直線状光源
に沿って配置されたストライプ状又は複数のピンホール
状の開口部であり、前記柱状導光素子が、前記ストライ
プ状又は複数のピンホール状の開口部とマトリクス状に
配置された複数個の前記導光体の入射端面とを光学的に
接続する束状の複数個の柱状導光素子であり、前記柱状
導光素子の傾斜反射面又は傾斜反射面をもつプリズム体
を有する端面部と前記導光体の入射端面との間、又は前
記導光体の出射端面の先端部に、所定の長さの円柱形状
又は角柱形状の透明体からなる補助部材が設置されてお
り、前記補助部材の長さの制御により、前記導光体の出
射端面が、一定の高さで直線状又はマトリクス状に配列
されていることを特徴とする光源装置によって達成され
る。
が、並列に配置された複数の直線状光源であり、前記開
口部が、ピンホール状の開口部であって、マトリクス状
に複数個配置されており、前記ピンホール状の開口部の
マトリクス状の配置に従って、前記導光体が直線状又は
マトリクス状に複数個配列されていることを特徴とする
光源装置によって達成される。
された導光体の出射端面が、一定の高さで配列されてい
ることを特徴とする光源装置によって達成される。ま
た、上記の導光体群の製造方法であって、複数の前記導
光体を平面状に配列する工程と、複数の前記導光体によ
り形成される前記出射端面に、前記導光体とほぼ同等の
屈折率及び光透過率を有する紫外線硬化性樹脂を塗布す
る工程と、前記紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射して硬
化させ、複数の前記導光体に一体成形された前記樹脂層
を形成する工程とを有することを特徴とする導光体群の
製造方法によって達成される。
て、前記紫外線硬化性樹脂を硬化する際に、前記紫外線
硬化性樹脂の表面に鏡面加工された板をあてた状態で紫
外線を照射することを特徴とする導光体群の製造方法に
よって達成される。また、上記の導光体群の製造方法で
あって、複数の前記導光体を平面状に配列する工程と、
前記導光体とほぼ同等の屈折率及び光透過率を有する樹
脂である重合接着材を入れた容器の中に、配列した前記
導光体の前記出射端面を入れ、そのままの状態で前記樹
脂と前記導光体とを重合接着し、複数の導光体に一体成
形された前記樹脂層を形成する工程とを有することを特
徴とする導光体群の製造方法によって達成される。
て、前記容器の内表面は鏡面加工されていることを特徴
とする導光体群の製造方法によって達成される。更に、
上記の光源装置と、前記光源装置の出射面に設けられた
液晶パネルとを有することを特徴とする液晶表示装置に
よって達成される。また、上記の液晶表示装置におい
て、前記液晶パネル上に、前記液晶パネルを通過した光
を拡散し、視野角を広げるための光拡散シートを更に有
することを特徴とする液晶表示装置によって達成され
る。
状の透明体からなり、面積が小である端面を入射端面、
面積が大である端面を出射端面としているため、入射端
面から入射した光は導光体の外壁に到達し、そこで全反
射の法則に従って反射され対向面の外壁に到達し、また
反射されることを繰り返して、徐々に出射端面に鉛直な
光線へと変化して出射端面から出射される。これによ
り、入射光がたとえ拡散的な光線であっても、高い指向
性をもつ出射光を高い効率で得ることができる。
の被覆層により被覆したので、導光体を複数個配列した
場合にも輝度ムラが少ない導光体を構成することができ
る。また、このような導光体を複数個連結して列状導光
体を構成したので、導光体間の隙間などの非発光部は存
在せず、面状に均一な明るさを得られる導光体を構成す
ることができる。
成される出射面上に、導光体を構成するアクリル樹脂の
屈折率とほぼ等しい屈折率を有するアクリル系樹脂層を
設け、導光体と一体成形したので、輝度ムラが少なく、
指向性に優れた導光体を構成することができる。また、
このような導光体を用いて光源装置を構成することによ
り、即ち、光源を内包した反射箱表面に開口されたピン
ホール状又はスリット状の開口部に入射端面を光源に向
けて導光体を配置することにより、光源の出射特性、即
ち点光源、拡散光源の如何を問わず、導光体の出射端面
から高い指向性光を高効率で出射することができる。
学的に結合する導光部品として光ファイバを配置すると
共に、光ファイバの長さや曲折を調整することにより、
略点光源と離れた所定の位置から所定の方向に高指向性
光を高効率で出射することが可能な光源装置を実現する
ことができる。また、導光体の入射端面と略点光源とを
光学的に結合する導光部品として角柱状導光素子を配置
すると共に、その導光部品の長さ等を調整することによ
り、略点光源と離れた所定の位置から高い指向性光を高
効率で出射することが可能な光源装置を実現することが
できる。
源とをスリット状の開口部を介して光学的に結合すると
共に、出射端面からの出射光を反射する反射鏡を設置す
ることにより、高い指向性をもつ略平行光を高効率で出
射することが可能な光源装置を実現することができる。
また、反射鏡を設置しても、導光体が十分に小型である
ため、光源装置自体も容易に小型化することが可能であ
る。
直線状光源に沿って開口した複数のピンホール状の開口
部を介して直線状光源と複数個の導光体の入射端面とを
光学的に結合することにより、一定の高さで直線状に配
列された複数の出射端面から高い指向性光を高効率で出
射することが可能な光源装置を実現することができる。
部を用いることにより、出射端面から出射される指向性
光を更に高効率化、高輝度化することができると共に、
直線状光源と複数個の導光体の入射端面とを光学的に結
合する各光ファイバの伸縮及び曲折を調整することによ
り、マトリクス状に配列された複数の出射端面が平坦な
1つの出射面をなす光源装置を実現することができる。
状光源と複数個の導光体の入射端面とを角柱状導光素子
によって光学的に結合すると共に、出射端面先端部の柱
状の補助部材の長さを制御することにより、マトリクス
状に配列された複数の出射端面が平坦な1つの出射面を
なす光源装置を実現することができる。また、並列に配
置された複数の直線状光源を内包する反射箱表面に開口
した多数のピンホール状の開口部に多数の導光体をマト
リクス状に配置することにより、導光部品を用いること
なく、マトリクス状に配列された複数の出射端面が平坦
な1つの出射面をなす光源装置を実現することができ
る。
できる、このような光源装置を用いて液晶表示装置を構
成したので、数万cd/m2以上の超高輝度で表示でき
る小型の液晶表示装置を実現することができる。このよ
うな液晶表示装置は、屋外表示板など、遠方から見るこ
とを必要とする表示板などに用いることができる。ま
た、液晶パネル上に更に光拡散シートを設けることによ
り、導光体から出射して液晶パネルを通過した指向性光
が拡散するので、液晶パネルを改善することなく、広視
野角で視角に対する色調の変化がない液晶表示装置を実
現することができる。
体的に説明する。図1(a)は本発明の第1の実施例に
よる導光体を示す斜視図、図1(b)はその断面図であ
る。導光体10は例えばアクリル樹脂からなる円柱形状
の透明体である。そしてその2つの平行な端面のうち、
面積が小さい方の入射端面12はその直径が1mmであ
り、面積が大きい方の出射端面14はその直径が6.2
mmである。また、導光体10の長さは100mmであ
る。
光を得る方法を説明する。図1(b)に示すように、所
定の光源からの拡散光16を、導光体10の入射端面1
2から任意の角度をもって導光体10内に入射すると、
この導光体10内に入射した光は導光体10の外壁に到
達する。ここで、導光体10がアクリル樹脂からなる円
柱形状の透明体であるため、導光体10と外周空間との
屈折率比から決定されるスネルの法則により、導光体1
0内に入射した光は透明体の臨界角内に集光されると共
に全て全反射されることになる。そして全反射された反
射光は対向面である外壁に到達し、再びここで全反射の
法則に従って反射される。
4に向かって次第に広がっているため、このような反射
を繰り返すことにより、反射光は徐々に入射端面12又
は出射端面14に鉛直な光線へと変化していく。こうし
て、最終的には出射端面14から、約±10゜の指向性
をもつ高い指向性光18が出射される。また、このと
き、導光体10内に入射した光は全反射を繰り返すだけ
であることから、入射した殆どの光が出射光となり、高
い効率を得ることが可能となる。
透明体からなる導光体10を用い、面積が小さい入射端
面12から光を入射することにより、たとえその入射光
が拡散光であっても、高い指向性光18を高効率で出射
端面14から出射することができる。尚、上記第1の実
施例においては、導光体10は円柱形状の透明体であっ
たが、この形状に限定されず、例えば図2(a)に示す
ように、全体的には円柱形状であって入射端面12近傍
のみが4角柱形状である導光体であってもよい。また、
図2(b)に示すように、出射端面14近傍のみが6角
柱形状である導光体であってもよい。更に、図示はしな
いが、全体が多角柱形状であってもよい。
々に考えられるが、後述するように、他の光学系と結合
して光源装置を構成する際に、光学的な接続における入
射効率が最大となるような最適形状を選択すればよい。
次に、図1の導光体10の形状と指向性光18の指向性
との関係を、図3の特性図に示す。
0の出射端面14と入射端面12との面積比が増大する
につれて、指向性光18の指向性は急激に向上する。そ
して面積比100程度で飽和し、それを越えると、逆に
指向性は僅かながら低下する傾向になる。従って、図3
に示される特性に従って、必要とされる指向性に最適の
導光体10の形状、特に出射端面14と入射端面12と
の面積比を決定すればよい。少なくとも入射端面12の
面積を1とした場合に出射端面14の面積が3以上であ
れば、出射光の指向性を実用レベルまで向上することが
できる。
置を、図4を用いて説明する。図4は本実施例による光
源装置を示す概略断面図である。例えばメタルハライド
ランプを用いた略点光源20が、内壁を例えば銀反射面
で覆った反射箱22に内包されている。また、反射箱2
2表面には、ピンホール状の開口部24が開口されてい
る。
は、上記図1に示す導光体10がその入射端面12を反
射箱22内の略点光源20に向けて設置されている。こ
のとき、ピンホール状の開口部24の形状は、導光体1
0の入射端面12の形状と一致することが望ましい。次
に、図4の光源装置の動作を説明する。
2内壁の銀反射面で反射を繰り返した後、最終的にはピ
ンホール状の開口部24から出射し、導光体10の入射
端面12に入射する。そして導光体10内に入射した光
は、既に説明したように、約±10゜の高い指向性をも
つ指向性光として出射端面14から出射される。このよ
うに本実施例によれば、上記第1の実施例による導光体
10を用いた光源装置において、導光体10の入射端面
12と略点光源20とをピンホール状の開口部24を介
して光学的に結合することにより、高い指向性光を高効
率で出射することが可能な光源装置を実現することがで
きる。
置を、図5を用いて説明する。図5(a)は本実施例に
よる光源装置を示す正面断面図、図5(b)はその側面
断面図である。尚、上記図4に示す光源装置と同一の構
成要素には同一の符号を付して説明を省略する。本実施
例による光源装置は、上記第2の実施例による光源装置
のピンホール状の開口部24の代わりにスリット状の開
口部が設けられ、そのスリット状の開口部に複数個の導
光体が配置されている点に特徴がある。
表面に、スリット状の開口部26が開口されている。こ
こで、スリット状の開口部26とは、導光体10の入射
端面12の大きさと同等の幅をもち、その数倍の長さを
もつものをいう。そしてこのスリット状の開口部26
に、そのスリットに沿って複数個の導光体10がその入
射端面12を反射箱22内の略点光源20に向けて隣接
して配置されている。
略点光源20から出射した光は、上記第2の実施例の場
合と同様にして、反射箱22内壁の銀反射面で反射を繰
り返した後、スリット状の開口部26から出射するが、
スリット状の開口部26は上記図4のピンホール状の開
口部24よりも大きいため、光源光が出射し易くなる。
即ち、反射箱内での反射回数の低減によって銀反射面に
よる光吸収を低減することとなる。従って、複数個の導
光体10の入射端面12に入射する効率が向上する。こ
うして複数個の導光体10内に入射した光は、それぞれ
約±10゜の高い指向性をもつ指向性光として複数の出
射端面14から出射される。
実施例による導光体10を用いた光源装置において、略
点光源20と複数個の導光体10の入射端面12とをス
リット状の開口部26を介して光学的に結合することに
より、上記第2の実施例の場合よりも更に高効率で複数
の高い指向性光を出射することが可能な光源装置を実現
することができる。
置を、図6を用いて説明する。図6は本実施例による光
源装置を示す概略断面図である。尚、上記図5に示す光
源装置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を
省略する。本実施例による光源装置は、上記第4の実施
例による光源装置の外側に反射鏡が設置されている点に
特徴がある。
表面にスリット状の開口部26が開口され、このスリッ
ト状の開口部には、そのスリットに沿って複数個の導光
体10が隣接して配置されている。そしてこれらの導光
体10の出射端面14以上に伸びている反射鏡30が反
射箱28と一体的に形成されている。次に、図6の光源
装置の動作を説明する。
8によってスリット状の開口部に集光され、複数個の導
光体10の入射端面12に入射され、複数の出射端面1
4からそれぞれ約±10゜の高指向性光となって出射さ
れる。但し、これらの出射光はそれぞれ高い指向性をも
ってはいるものの、その主光線方向は大きく広がってい
る。
10の出射端面14以上に伸びている反射鏡30の各位
置における面角度が適宜設定されているため、主光線方
向が大きく広がる出射光は、反射鏡30により反射さ
れ、略平行光31となる。このように本実施例によれ
ば、上記第1の実施例による導光体10を用いた光源装
置において、複数個の導光体10の入射端面12と略点
光源20とをスリット状の開口部26を介して光学的に
結合すると共に、出射端面14からの出射光を反射する
反射鏡30を設置することにより、高い指向性をもつ略
平行光31を高効率で出射することが可能な光源装置を
実現することができる。また、反射鏡30を設置して
も、導光体10が十分に小型であるため、光源装置自体
も容易に小型化することが可能である。
光線方向が広がっている高指向性の出射光を反射鏡30
によって略平行光31としているが、複数の出射端面1
4から出射される主光線方向の広がりが比較的小さい場
合は、反射鏡30を設置する代わりに、図7に示される
ように、各導光体10の出射端面14の先端部に種々の
形状の透明体からなるプリズム状の補助部材32を設置
してもよい。
く、従って端部の導光体10からの出射主光線の傾きが
大きくなると、出射光の屈折点、例えば図7における点
Aにおいて全反射が起こり、光が無効となる方向となる
が、主光線方向の広がりが比較的小さい場合には、各導
光体10の出射端面14の先端部に、各出射端面14か
らの出射主光線の傾斜に応じた三角柱形状又は四角柱形
状をもつプリズム状の補助部材32を設置することによ
り、各導光体10の出射端面14からの出射光の主光線
方向を補正して、略平行光31となるようにすることが
可能である。
置を、図8を用いて説明する。図8は本実施例による光
源装置を示す概略断面図である。尚、上記図4に示す光
源装置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を
省略する。本実施例による光源装置は、上記第2の実施
例による光源装置のピンホール状の開口部24と導光体
10の入射端面12との間に、両者を光学的に接続する
導光部品として曲折可能な光ファイバが配置されている
点に特徴がある。
10の入射端面12との間に導光部品として光ファイバ
33が配置され、両者を光学的に接続している。従っ
て、光ファイバ33を曲折したり、その長さを伸縮した
りすることにより、導光体10と略点光源20との位置
関係を任意に設定可能となる。このように本実施例によ
れば、上記第1の実施例による導光体10を用いた光源
装置において、導光体10の入射端面12と略点光源2
0とを光学的に結合する導光部品として光ファイバ33
を配置すると共に、光ファイバ33の長さや曲折を調整
することにより、略点光源20と離れた所定の位置から
所定の方向に高指向性光を高効率で出射することが可能
な光源装置を実現することができる。
置を、図9を用いて説明する。図9(a)は本実施例に
よる光源装置を示す概略断面図、図9(b)はその変形
例を示す概略断面図である。尚、上記図8に示す光源装
置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。本実施例による光源装置は、上記第5の実施例に
よる光源装置の光ファイバ33の代わりに、導光部品と
して4角柱状導光素子を用いている点に特徴がある。
はピンホール状の開口部24に接し、他方の端面は先端
角度が略45゜の斜向面をなし、その斜向面には例えば
Al蒸着によってAl反射面36が形成され、4角柱状
導光素子34を透過してきた光を直角に反射するように
なっている。そしてこのAl反射面36上方に、導光体
10がその入射端面12をAl反射面36に向けて設置
されている。こうして、略点光源20と導光体10の入
射端面12とを光学的に接続している。
を伸縮することにより、光ファイバ33の場合ほど自在
ではないが、導光体10と略点光源20との位置関係を
一定範囲で変化させることが可能となる。このように本
実施例によれば、上記第1の実施例による導光体10を
用いた光源装置において、導光体10の入射端面12と
略点光源20とを光学的に結合する導光部品として4角
柱状導光素子34を配置すると共に、その導光部品の長
さ等を調整することにより、略点光源20と離れた所定
の位置から高い指向性光を高効率で出射することが可能
な光源装置を実現することができる。
導光素子34を透過した光の方向を変えるためにその先
端斜向面にAl反射面36を設けているが、このAl反
射面36代わりに、図9(b)に示されるように、4角
柱状導光素子34の端面に、斜面をAl蒸着によってA
l反射面36が形成された直角プリズム38を設けても
よい。本発明者らの実験によれば、4角柱状導光素子3
4の先端斜向面にAl反射面36を形成した図9(a)
の場合よりも、その先端面にAl反射面36を斜面にも
つ直角プリズム38を設けた図9(b)の場合の方が、
高い効率の出射光を得ることができた。
4又は直角プリズム38との光学的な接続を考慮する
と、導光体10としては、上記図2(a)に示すような
入射端面12近傍のみが4角柱形状である導光体10を
用いることが望ましい。次に、本発明の第7の実施例に
よる光源装置を、図10を用いて説明する。図10
(a)は本実施例による光源装置を示す正面断面図、図
10(b)はその側面断面図である。尚、上記図4に示
す光源装置と同一の構成要素には同一の符号を付して説
明を省略する。
施例による略点光源20の代わりに直線状光源を用い、
この直線状光源に沿って複数のピンホール状の開口部が
複数配置されている点に特徴がある。即ち、例えば蛍光
管を用いた直線状光源40が、内壁を銀反射面で覆った
反射箱42に内包されている。この反射箱42表面に
は、ピンホール状の開口部24が直線状光源40に沿っ
て一定の間隔で複数開口されている。
24には、それぞれ導光体10がその入射端面12を反
射箱42内の直線状光源40に向けて設置されている。
従って、複数個の導光体10の出射端面14が一定の高
さで直線状に複数個配列されることになり、これら直線
状に配列された複数の出射端面14のそれぞれから高い
指向性光が高効率で出射されることになる。このように
本実施例によれば、上記第1の実施例による導光体10
を用いた光源装置において、光源として直線状光源40
を用い、その直線状光源40に沿って開口した複数のピ
ンホール状の開口部24を介して直線状光源40と複数
個の導光体10の入射端面12とを光学的に結合するこ
とにより、一定の高さで直線状に配列された複数の出射
端面14から高い指向性光を高効率で出射することが可
能な光源装置を実現することができる。
状の開口部24の代わりに、上記図5に示されるような
スリット状の開口部を直線状光源40の方向と直角方向
に開口し、更に直線状光源40に沿って一定の間隔で複
数配置してもよい。この場合、各スリット状の開口部2
6ごとに複数個の導光体10が隣接して配置され、更に
直線状光源40の方向にも複数個の導光体10が配置さ
れるため、導光体10の出射端面14がマトリクス状に
複数個配列されることになる。従って、これらマトリク
ス状に配列された複数の出射端面14のそれぞれから高
い指向性光が高効率で出射されることになる。
数の出射端面14からの出射光はそれぞれ高い指向性を
もってはいるものの、その主光線方向は大きく広がって
いるため、上記図6に示す第4の実施例の場合と同様
に、光源装置の外側に反射鏡を設置して、略平行光に変
換することが望ましい。次に、本発明の第8の実施例に
よる光源装置を、図11を用いて説明する。
略断面図である。尚、上記図8及び図10に示す光源装
置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。本実施例による光源装置は、上記第7の実施例に
よる複数のピンホール状の開口部24の代わりにストラ
イプ状の開口部が開口され、このストライプ状の開口部
と複数個の導光体10の入射端面12との間に、上記第
5の実施例による導光部品としての光ファイバ33が複
数束状に配列されている点に特徴がある。
2表面に、直線状光源40と同一方向にストライプ状の
開口部44が開口されている。ここで、ストライプ状の
開口部44とは、導光体10の入射端面12の大きさの
数倍の幅をもち、直線状光源40に沿って図面の奥行き
方向に延びているものをいう。通常、光源光の反射箱か
ら出射する効率を低下させる主原因は、反射箱内におけ
る多重反射によって僅かに発生する反射鏡反射時に起こ
る光吸収が増大することである。従って、ストライプ状
の開口部44を用いることにより、その開口の大きさが
構造的に拡大するため、反射箱42内における反射回数
が低減され、反射箱42外への出射がピンホール状の開
口部24やスリット状の開口部26の場合より遥かに容
易となる。従って、更に高効率化、高輝度化が可能とな
る。
は、複数個の光ファイバ33が束状に配置され、ストラ
イプ状の開口部44と複数個の導光体10の入射端面1
2とを光学的に接続している。ここで、束となっている
複数個の光ファイバ33のそれぞれの伸縮及び曲折が調
整されているため、複数個の導光体10の出射端面14
がマトリクス状に配列され、かつその出射端面14の高
さが一定になっている。即ち、マトリクス状に配列され
た複数の出射端面14が平坦な1つの出射面46をなし
ている。
実施例による導光体10を用いて光源装置を構成する光
源装置において、開口面積の広いストライプ状の開口部
44を用いることにより、出射端面14から出射される
指向性光を更に高効率化、高輝度化することができると
共に、直線状光源40と複数個の導光体10の入射端面
12とを光学的に結合する各光ファイバ33の伸縮及び
曲折を調整することにより、マトリクス状に配列された
複数の出射端面14が平坦な1つの出射面46をなす光
源装置を実現することができる。
状の配列が隙間のない1つの出射面46をなすようにす
るには、導光体10としては、上記図2(b)に示すよ
うな入射端面12近傍のみが例えば6角柱形状、又は4
角柱形状である導光体10を用いることが望ましい。次
に、本発明の第9の実施例による光源装置を、図12及
び図13を用いて説明する。
略断面図、図13(a)はその導光体の4角柱状導光素
子を示す一部拡大図、図13(b)〜(d)はその4角
柱状導光素子の変形例を示す図である。尚、上記図9及
び図11に示す光源装置と同一の構成要素には同一の符
号を付して説明を省略する。本実施例による光源装置
は、上記第8の実施例による光ファイバ33の代わり
に、上記第5の実施例による4角柱状導光素子34が複
数個配列されている点に特徴がある。
2表面に直線状光源40と直角方向に開口されたストラ
イプ状の開口部44に、複数個の4角柱状導光素子34
が隙間なく隣接して配列されている。そして図13
(a)に示されるように、各4角柱状導光素子36の略
45゜の先端斜向面には、上記図9(a)に示されるA
l反射面36が形成され、4角柱状導光素子34を透過
してきた直線状光源40からの光を直角に反射して、A
l反射面36上方に配列された導光体10の入射端面1
2に入射するようになっている。ここで、各4角柱状導
光素子34の長さが調整されているため、複数個の導光
体10の出射端面14がマトリクス状に配列される。
に、透明体からなる柱状の補助部材48が設置され、所
定の長さに制御されているため、これら柱状の補助部材
48の高さが一定になり、平坦な1つの出射面46をな
している。このように本実施例によれば、上記第1の実
施例による導光体10を用いて光源装置を構成する光源
装置において、ストライプ状の開口部44を用い、直線
状光源40と複数個の導光体10の入射端面12とを4
角柱状導光素子34によって光学的に結合すると共に、
出射端面14先端部の柱状の補助部材48の長さを制御
することにより、上記第8の実施例の場合と同様に、マ
トリクス状に配列された複数の出射端面14が平坦な1
つの出射面46をなす光源装置を実現することができ
る。
(a)に示される隙間なく隣接して配置されている複数
個の4角柱状導光素子34の代わりに、図13(b)に
示されるように、これらの4角柱状導光素子34が一体
となった導光素子50を用いてもよい。但し、この場合
も、複数個の導光体10の入射端面12と光学的に接続
する先端部間には、それぞれ略45゜の斜向面をなし、
それぞれAl反射面36が形成されている必要がある。
光素子36の先端斜面にAl反射面36を形成する代わ
りに、図13(c)に示されるように、上記図9(b)
に示されるAl反射面36を斜面にもつ直角プリズム3
8を4角柱状導光素子36の先端面に設けてもよい。更
に、図13(c)の隙間なく隣接して配置されている複
数個の4角柱状導光素子34の代わりに、図13(d)
に示されるように、これらの4角柱状導光素子34が一
体となった導光素子50を用いてもよい。但し、この場
合も、複数個の導光体10の入射端面12と光学的に接
続する先端面間には、それぞれAl反射面36を斜面に
もつ直角プリズム38が設けられている必要がある。
装置を、図14を用いて説明する。図14は本実施例に
よる光源装置を示す概略断面図である。尚、上記図12
に示す光源装置と同一の構成要素には同一の符号を付し
て説明を省略する。本実施例による光源装置は、上記第
9の実施例の複数個の4角柱状導光素子34がストライ
プ状の開口部44から1方向に伸びているのに対し、2
方向に伸びている点に特徴がある。
2に内包されている。ここで、直線状光源40を複数個
にしたのは、光源光の高輝度化により、出射光の高輝度
化を図るためである。また、反射箱42表面に直線状光
源40と直角方向に開口されたストライプ状の開口部4
4から、ストライプに直交する2方向に複数個の4角柱
状導光素子34が配列されている。
端面には、例えば上記図13(c)に示されるAl反射
面36を斜面にもつ直角プリズム38が設けられ、4角
柱状導光素子34を透過してきた直線状光源40からの
光を、直角プリズム38上方に配列された導光体10の
入射端面12に入射するようになっている。そして上記
第9の実施例の場合と同様に、各4角柱状導光素子34
の長さが調整されているため、複数個の導光体10の出
射端面14がマトリクス状に配列される。
導光体10の出射端面14の先端部に、透明体からなる
柱状の補助部材48が設置され、所定の長さに制御され
ているため、これら柱状の補助部材48の高さが一定に
なり、平坦な1つの出射面46をなしている。このよう
に本実施例によれば、上記第1の実施例による導光体1
0を用いて光源装置を構成する光源装置において、スト
ライプ状の開口部44から2方向に複数個の4角柱状導
光素子34が配列されていても、上記第9の実施例と同
様の効果を奏する光源装置を実現することができる。し
かも、この場合、複数の直線状光源40を内包した反射
箱42が複数個の導光体10の下方に配置されるため、
出射面46側から見ると、その背後に隠れて見えなくす
ることができる。即ち、光源装置全体において、非発光
部となる周囲の寸法を縮小可能とするという利点を有し
ている。
は、1つの出射面46をなす柱状の補助部材48のマト
リクス状の配列を考慮すると、柱状の補助部材48は少
なくともその出射面46近傍が6角柱形状又は4角柱形
状であることが望ましい。次に、本発明の第11の実施
例による光源装置を、図15を用いて説明する。図15
は本実施例による光源装置を示す斜視図である。尚、上
記図10に示す光源装置と同一の構成要素には同一の符
号を付して説明を省略する。
施例において、ピンホール状の開口部24が直線状に複
数配置されているのに対し、ピンホール状の開口部がマ
トリクス状に複数配置されている点に特徴がある。即
ち、並列に配置された複数個の直線状光源40が、内壁
を銀反射面で覆った反射箱52に内包されている。ま
た、反射箱52表面には、ピンホール状の開口部24が
マトリクス状に多数開口されている。そしてこれら多数
のピンホール状の開口部24には、それぞれ導光体10
がその入射端面12を反射箱52内の直線状光源40に
向けて設置されている。従って、複数個の導光体10の
出射端面14は同じ高さとなるため、平坦な1つの出射
面46が形成される。
示すような出射端面14近傍が6角柱形状である導光体
10が用いられているため、この出射面46をなす出射
端面14は隙間のないマトリクス状の配列をなす。この
ように本実施例によれば、上記第1の実施例による導光
体10を用いた光源装置において、並列に配置された複
数の直線状光源40を内包する反射箱52表面に開口し
た多数のピンホール状の開口部24に多数の導光体10
をマトリクス状に配置することにより、導光部品を用い
ることなく、マトリクス状に配列された複数の出射端面
14が平坦な1つの出射面46をなす光源装置を実現す
ることができる。
体及び光源装置を、図16乃至図20を用いて説明す
る。図16は、本実施例による光源装置を示す斜視図、
図17は第11の実施例による光源装置の一部を拡大し
た断面図、図18は本実施例による導光体の製造方法を
説明する図、図19はアクリル重合接着を用いた導光体
の製造方法を説明する図、図20は本実施例による光源
装置の動作を説明する図である。
0により形成される出射面46は、六角柱形状である導
光体10により構成されているため、マトリクス状の配
列を成すことができる。しかし図17に示すように、そ
れぞれの導光体10の出射端面14には微小曲面68が
存在し、また、製造工程で発生する導光体10の微妙な
大きさの違いなどにより、出射面46上には隙間70が
生じる恐れがある。
在すると微小曲面68において光の屈折面が変化するた
め、導光体10の指向性を阻害する恐れがある。また、
隙間70が存在すると導光体10間の隙間70は非発光
部となるため、出斜面46上に輝度ムラを発生すること
になる。本実施例による光源装置は、上述した第11の
実施例における問題を解決するために、導光体10によ
り構成される出射面46上にアクリル系樹脂層66を設
け、導光体10と一体成形した点に特徴がある。
40が、内壁を銀反射面で覆った反射箱52に内包され
ている。また、反射箱52表面には、ピンホール状の開
口部24がマトリクス状に多数開口されている。そして
これら多数のピンホール状の開口部24には、それぞれ
導光体10がその入射端面12を反射箱52内の直線状
光源40に向けて設置されている。複数個の導光体10
の出射端面14により形成される平坦な一つの出射面4
6上には、厚さ数百μmのアクリル系樹脂層66が設け
られ、導光体10と一体成形されている。
図18を用いて説明する。まず、導光体10を平面状に
配列する。次いで、導光体10により形成された出射面
46上に、導光体を構成するアクリル樹脂の屈折率とほ
ぼ等しい屈折率を有する、紫外線硬化性のアクリル系樹
脂を塗布する(図18(a))。このような紫外線硬化
性のアクリル系樹脂としては、例えば(株)スリーボン
ド社製「3018」を用いればよい。
46上に、アクリル系樹脂に非密着性の材質からなる鏡
面板72をあてる(図18(b))。次いで、紫外線を
照射してアクリル樹脂を硬化させ、その後鏡面板72を
取り除く。このようにしてアクリル樹脂を一体成形した
導光体を形成する(図18(c))。なお、図19に示
すように、アクリル重合接着を用いてアクリル系樹脂層
66を一体成形してもよい。
列する(図19(a))。次いで、中底を鏡面処理した
容器82の中にアクリルモノマーと硬化材の混合液80
を入れ、その中に出射面46を下にして配列した導光体
10を入れる(図19(b))。なお重合接着材として
は、例えば三菱レーヨン(株)製「アクリボンド」を用
いればよい。次いで、容器を室温放置することにより重
合接着が開始する。アクリル系樹脂層66が硬化した後
に容器82を取り除くことによりアクリル樹脂を一体成
形した導光体を形成することができる(図19
(c))。
0を用いて説明する。アクリル系樹脂層66を出射面4
6上に設けない場合(図20(a))、導光体10間に
隙間70が存在すると、導光体10内の入射光は導光体
10の側面により全反射されるため、導光体10間に生
じた隙間70内には光は出射されない。これに対し、ア
クリル系樹脂層66を一体成形すると(図20
(b))、導光体10とアクリル系樹脂層66との屈折
率差が小さいために、入射光は導光体10の側面では全
反射せず、隙間70からも出射することができる。これ
により、出射面46上には、導光体10間の隙間70に
依存する輝度ムラをなくすことができた。
リル樹脂を塗布することにより平坦化されるので、屈折
面の変化が生じないため導光体10により得られた指向
性を失うことはなくなった。さらに、アクリル系樹脂層
66を硬化する際には表面に鏡面加工した板をあててい
るので、微小な凹凸の発生を防ぐことができる。このよ
うに本実施例によれば、導光体10により構成される出
射面46上に、導光体10を構成するアクリル樹脂の屈
折率とほぼ等しい屈折率を有するアクリル系樹脂層66
を設け、導光体10と一体成形したので、輝度ムラが少
なく、指向性に優れた光源装置を構成することができ
る。
は、出射光の指向性は±20゜以下であることが望まし
いので、この条件を満たすために、アクリル系樹脂層6
6と導光体10との屈折率比は約0.97以上であった
ほうがよい。次に、本発明の第13の実施例による導光
体を図21及び図22を用いて説明する。
るための断面図、図22は、本実施例による導光体の製
造方法を説明するための図である。本実施例による導光
体10aは、上記第1の実施例に示した導光体10の外
表面が、導光体10よりも低硬度の透明シリコン材から
なる被覆層76により覆われている点に特徴がある。
造方法を説明する。まず、透明アクリル樹脂により導光
体10を形成する。次いで、導光体の大きさより、例え
ば0.5mm程度大きい形状の成形型74を作製し、そ
の中に液化した透明シリコン材からなる樹脂84を流し
込む(図22(a))。次いで、透明シリコン材からな
る樹脂84を流し込んだ成形型74の中に導光体10を
挿入し、その状態で透明シリコン材からなる樹脂84を
硬化させる(図22(b))。このようにして、透明シ
リコン材からなる被覆層76により覆われた導光体10
aを形成する(図22(c))。
10を配列した場合には、導光体10と他の導光体10
との間に隙間70が発生する虞がある。しかし、本実施
例で示したようにアクリル樹脂からなる導光体10を被
覆層76により被覆することにより、複数の導光体10
aからなる導光体群を構成した際には、被覆層76を構
成する透明シリコン材のもつ柔軟性により、配列した導
光体10aと他の導光体10aとの間の隙間を十分に埋
めることができた。
の外表面を低硬度の被覆層76により被覆したので、輝
度ムラが少ない光源装置を構成することができる。次
に、本発明の第14の実施例による導光体を図23及び
図24を用いて説明する。図23は、本実施例による導
光体を説明するための側面図、図24は本実施例による
導光体を複数配列した図である。
1の実施例における問題、即ち、製造工程で発生する導
光体10の微妙な大きさの違いなどにより、出射面46
上には隙間70が生じる虞があり、隙間70が存在する
と導光体10間の隙間70は非発光部となるため、出斜
面46上に輝度ムラを発生することになるという問題を
解決するために、導光体10を複数個連結して列状導光
体78が形成されている点に特徴がある。即ち、上記第
1の実施例に示した導光体10が列状に連結され、その
両端部には導光体10の部分的な形状を有している。ま
た、一方の端部10bの形状と他方の端部10cの形状
を組み合わせると、導光体10の形状とほぼ等しい形状
を構成できるようになっている。図23に示す列状導光
体78では、一方の端部10bは導光体10を上部と下
部に分断した際の上部の形状を、他方の端部10cは導
光体10の下部の形状を成している。
体78を機械的に配列して導光体群を構成すると、各列
状導光体78はそれぞれが組み合うように配置できる。
このとき、列状導光体78の各接続部には、端部10b
及び10cからなる一つの導光体が形成される。列状導
光体78の端部10b及び端部10cにより形成される
導光体の動作を以下に説明する。
cに入射した光は、指向性を高めながら内部を通過す
る。導光体10の上部の形状を有する端部10bとの接
合面に達した際にはほぼ接合面に垂直方向の光となるの
で、接合面を通過する際には光強度の劣化せずに端部1
0bに入射する。このため、導光体10の上部の形状を
有する端部10b及び導光体10の下部の形状を有する
端部10cにより構成される導光体は、他の導光体と同
様の特性を有することができるので、輝度ムラを発生す
ることはない。
0を複数個連結して列状導光体78を構成し、各列状導
光体78はそれぞれが組み合うように配置できるので、
隙間による非発光部は存在せず、面状に均一な明るさを
得られる導光体群を構成することができる。なお、本実
施例では、列状導光体78の両端に導光体10の部分的
な形状を有する端部10b及び10cを設けたが、列状
導光体78のどちらか一方の端のみに導光体10の部分
的な形状を有する端部を設けてもよい。
を図25を用いて説明する。図25は、本実施例による
液晶表示装置の断面を示す図である。本実施例による液
晶表示装置は、第11の実施例で示した光源装置の出射
面上に液晶パネル86を配置している。即ち、並列に配
置された複数個の直線状光源(図示せず)が、内壁を銀
反射面で覆った反射箱52に内包されている。また、反
射箱52表面には、ピンホール状の開口部(図示せず)
がマトリクス状に多数開口されている。そしてこれら多
数のピンホール状の開口部には、それぞれ導光体10が
その入射端面を反射箱52内の直線状光源に向けて設置
されている。従って、複数個の導光体10の出射端面は
同じ高さとなるため、平坦な1つの出射面が形成され
る。
板の間に液晶材料が封入され、それぞれのガラス板の内
側にある電極に電圧を加えることにより表示装置として
機能する液晶パネル86が配置され、液晶パネル86に
は液晶パネルを駆動する液晶駆動回路88が接続されて
いる。更に、液晶表示装置の外部は金属性のベゼル90
により覆われている。
性光を高効率で出射できる小型の光源装置を用いて液晶
表示装置を構成したので、数万cd/m2以上の超高輝
度で表示できる小型の液晶表示装置を実現することがで
きる。このような液晶表示装置は、屋外表示板など、遠
方から見ることを必要とする表示板などに用いることが
できる。
を図26を用いて説明する。図26は、本実施例による
液晶表示装置の断面を示す図である。本実施例による液
晶表示装置は、第15の実施例による液晶表示装置の表
面に光拡散シート92を設けた点に特徴がある。即ち、
並列に配置された複数個の直線状光源(図示せず)が、
内壁を銀反射面で覆った反射箱52に内包されている。
また、反射箱52表面には、ピンホール状の開口部(図
示せず)がマトリクス状に多数開口されている。そして
これら多数のピンホール状の開口部には、それぞれ導光
体10がその入射端面を反射箱52内の直線状光源に向
けて設置されている。従って、複数個の導光体10の出
射端面は同じ高さとなるため、平坦な1つの出射面が形
成される。
板の間に液晶材料が封入され、それぞれのガラス板の内
側にある電極に電圧を加えることにより表示装置として
機能する液晶パネル86が配置され、液晶パネル86に
は液晶パネルを駆動する液晶駆動回路88が接続されて
いる。また、液晶パネル86上には、導光体10から出
射して液晶パネルを通過した指向性光を拡散させるため
の光拡散シート92が設けられている。更に、液晶表示
装置の外部は金属性のベゼル90により覆われている。
ル86上に光拡散シート92を設けることにより、導光
体10から出射して液晶パネルを通過した指向性光が拡
散するので、液晶パネル86を改善することなく、広視
野角で視角に対する色調の変化がない液晶表示装置を実
現することができる。尚、第15の実施例及び第16の
実施例では、第11の実施例による光源装置を用いて液
晶表示装置を構成したが、液晶表示装置に用いる光源装
置としては平面状に出射できる指向性光源を用いればよ
いので、前述したいずれの実施例による光源装置を用い
て液晶表示装置を構成してもよい。
円柱形状又は角柱形状の透明体からなり、面積が小であ
る端面を入射端面、面積が大である端面を出射端面とし
ているため、入射端面から入射した光は導光体の外壁に
到達し、そこで全反射の法則に従って反射され対向面の
外壁に到達し、また反射されることを繰り返して、徐々
に出射端面に鉛直な光線へと変化して出射端面から出射
される。これにより、入射光がたとえ拡散的な光線であ
っても、高い指向性をもつ出射光を高い効率で得ること
ができる。
の被覆層により被覆したので、導光体を複数個配列した
場合にも輝度ムラが少ない導光体を構成することができ
る。また、このような導光体を複数個連結して列状導光
体を構成したので、導光体間の隙間などの非発光部は存
在せず、面状に均一な明るさを得られる導光体を構成す
ることができる。
成される出射面上に、導光体を構成するアクリル樹脂の
屈折率とほぼ等しい屈折率を有するアクリル系樹脂層を
設け、導光体と一体成形したので、輝度ムラが少なく、
指向性に優れた導光体を構成することができる。また、
このような導光体を用いて光源装置を構成することによ
り、即ち、光源を内包した反射箱表面に開口されたピン
ホール状又はスリット状の開口部に入射端面を光源に向
けて導光体を配置することにより、光源の出射特性、即
ち点光源、拡散光源の如何を問わず、導光体の出射端面
から高い指向性光を高効率で出射することができる。
学的に結合する導光部品として光ファイバを配置すると
共に、光ファイバの長さや曲折を調整することにより、
略点光源と離れた所定の位置から所定の方向に高指向性
光を高効率で出射することが可能な光源装置を実現する
ことができる。また、導光体の入射端面と略点光源とを
光学的に結合する導光部品として角柱状導光素子を配置
すると共に、その導光部品の長さ等を調整することによ
り、略点光源と離れた所定の位置から高い指向性光を高
効率で出射することが可能な光源装置を実現することが
できる。
源とをスリット状の開口部を介して光学的に結合すると
共に、出射端面からの出射光を反射する反射鏡を設置す
ることにより、高い指向性をもつ略平行光を高効率で出
射することが可能な光源装置を実現することができる。
また、反射鏡を設置しても、導光体が十分に小型である
ため、光源装置自体も容易に小型化することが可能であ
る。
直線状光源に沿って開口した複数のピンホール状の開口
部を介して直線状光源と複数個の導光体の入射端面とを
光学的に結合することにより、一定の高さで直線状に配
列された複数の出射端面から高い指向性光を高効率で出
射することが可能な光源装置を実現することができる。
部を用いることにより、出射端面から出射される指向性
光を更に高効率化、高輝度化することができると共に、
直線状光源と複数個の導光体の入射端面とを光学的に結
合する各光ファイバの伸縮及び曲折を調整することによ
り、マトリクス状に配列された複数の出射端面が平坦な
1つの出射面をなす光源装置を実現することができる。
状光源と複数個の導光体の入射端面とを角柱状導光素子
によって光学的に結合すると共に、出射端面先端部の柱
状の補助部材の長さを制御することにより、マトリクス
状に配列された複数の出射端面が平坦な1つの出射面を
なす光源装置を実現することができる。また、並列に配
置された複数の直線状光源を内包する反射箱表面に開口
した多数のピンホール状の開口部に多数の導光体をマト
リクス状に配置することにより、導光部品を用いること
なく、マトリクス状に配列された複数の出射端面が平坦
な1つの出射面をなす光源装置を実現することができ
る。
とする結像光学系の光源装置においても、その光源はハ
ロゲンランプやメタルハライドランプ等に限定されず、
長寿命な蛍光灯等の拡散光源を使用することが可能とな
る。また、従来の略点光源型の光源を用いた光源装置に
あっては、更なる指向性の向上、低消費電力化が可能と
なる。そして導光体自体が小さいため、光源装置の小型
化を実現することも可能となる。
できる、このような光源装置を用いて液晶表示装置を構
成したので、数万cd/m2以上の超高輝度で表示でき
る小型の液晶表示装置を実現することができる。このよ
うな液晶表示装置は、屋外表示板など、遠方から見るこ
とを必要とする表示板などに用いることができる。ま
た、液晶パネル上に更に光拡散シートを設けることによ
り、導光体から出射して液晶パネルを通過した指向性光
が拡散するので、液晶パネルを改善することなく、広視
野角で視角に対する色調の変化がない液晶表示装置を実
現することができる。
図及び概略断面図である。
を示す特性図である。
略断面図である。
略断面図である。
略断面図である。
る。
略断面図である。
略断面図である。
概略断面図である。
概略断面図である。
概略断面図である。
変形例を示す図である。
す概略断面図である。
す斜視図である。
す斜視図である。
部を拡大した断面図である。
方法を説明するための図(その1)である。
方法を説明するための図(その2)である。
作を説明するための図である。
断面図である。
方法を説明するための図である。
側面図である。
個配列した図である。
の断面図である。
の断面図である。
Claims (23)
- 【請求項1】 面積が異なる2つの端面をもつ円柱形状
又は角柱形状の透明体からなり、前記柱状透明体の面積
が小である端面から光を入射し、面積が大である端面か
ら光を出射する導光体を、複数配列して形成される導光
体群であって、 前記柱状透明体の外周部に設けられ、前記柱状透明体よ
りも硬度の低い被覆層を有することを特徴とする導光体
群。 - 【請求項2】 面積が異なる2つの端面をもつ円柱形状
又は角柱形状の透明体からなり、前記柱状透明体の面積
が小である端面から光を入射し、面積が大である端面か
ら光を出射する導光体を、列状に並べて一体成形した列
状導光体部と、 前記列状導光体部の一方の端に設けられ、前記導光体の
一部分の形状をなす第1の接合部と、 前記列状導光体部の他端に設けられ、前記導光体の一部
分の形状であって、前記第1の接合部とは異なる部位の
形状をなし、前記第1の接合部と組み合って前記導光体
とほぼ等しい形状となる第2の接合部とを有することを
特徴とする列状導光体。 - 【請求項3】 面積が異なる2つの端面をもつ円柱形状
又は角柱形状の透明体からなり、前記柱状透明体の面積
が小である端面から光を入射し、面積が大である端面か
ら光を出射する導光体を、列状又は平面状に配列した導
光部と、 配列した前記導光体の前記出射端面に一体成形され、前
記導光体とほぼ同等の屈折率及び光透過率を有する樹脂
層とを有することを特徴とする導光体群。 - 【請求項4】 請求項3記載の導光体群において、 前記導光体の屈折率に対する前記樹脂層の屈折率の比
は、0.97〜1であることを特徴とする導光体群。 - 【請求項5】 光源と、 前記光源を内包すると共に、内壁が反射面で覆われた反
射箱と、 前記反射箱表面に開口された開口部と、 前記開口部に、入射端面を前記光源に向けて配置され
た、請求項1、3若しくは4記載の導光体群、又は請求
項2記載の列状導光体とを有することを特徴とする光源
装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の光源装置において、 前記開口部と前記導光体の入射端面とを光学的に接続す
る導光部品が配置されていることを特徴とする光源装
置。 - 【請求項7】 請求項6記載の光源装置において、 前記導光部品が、曲折可能なファイバ状導光素子である
ことを特徴とする光源装置。 - 【請求項8】 請求項6記載の光源装置において、 前記導光部品が、前記導光体の入射端面に接する側の端
面部に、傾斜反射面又は傾斜反射面をもつプリズム体が
設けられた柱状導光素子であることを特徴とする光源装
置。 - 【請求項9】 請求項5記載の光源装置において、 前記光源が、略点状光源であり、 前記開口部が、少なくとも1以上のピンホール状の開口
部であり、 前記ピンホール状の開口部に、前記導光体が配置されて
いることを特徴とする光源装置。 - 【請求項10】 請求項5記載の光源装置において、 前記光源が、略点状光源であり、 前記開口部が、スリット状の開口部であり、 前記スリット状の開口部に沿って、前記導光体が直線状
に複数個配置され、 前記スリット状の開口部及び直線状に複数個配置された
前記導光体が、少なくとも1列以上配列されていること
を特徴とする光源装置。 - 【請求項11】 請求項5記載の光源装置において、 前記光源が、直線状光源であり、 前記開口部が、ピンホール状の開口部であって、前記直
線状光源に沿って略直線状又はマトリクス状に複数配列
されており、 前記ピンホール状の開口部の配列に沿って、前記導光体
が略直線状又はマトリクス状に複数個配列されているこ
とを特徴とする光源装置。 - 【請求項12】 請求項5記載の光源装置において、 前記光源が、直線状光源であり、 前記開口部が、スリット状の開口部であって、前記直線
状光源に沿って複数配置されており、 前記スリット状の開口部に沿って、前記導光体が複数個
配置されていると共に、前記スリット状の開口部の配列
に沿って、前記導光体が複数個配列されており、 前記導光体の出射端面が、略直線状又はマトリクス状に
配置されていることを特徴とする光源装置。 - 【請求項13】 請求項9乃至12のいずれかに記載の
光源装置において、 前記導光体の略直線状又はマトリクス状に配置されてい
る出射端面から出射する光を反射する反射鏡が設置さ
れ、前記反射鏡による反射光が略平行光となることを特
徴とする光源装置。 - 【請求項14】 請求項7記載の光源装置において、 前記光源が、直線状光源であり、 前記開口部が、前記直線状光源に沿って配置されたスト
ライプ状又は複数のピンホール状の開口部であり、 前記ファイバ状導光素子が、前記ストライプ状又は複数
のピンホール状の開口部とマトリクス状に配置された複
数個の前記導光体の入射端面とを光学的に接続する束状
の複数個のファイバ状導光素子であり、 複数の前記ファイバ状導光素子の長さ及び曲折の制御に
より、前記導光体の出射端面が、一定の高さで直線状又
はマトリクス状に配列されていることを特徴とする光源
装置。 - 【請求項15】 光源と;前記光源を内包すると共に、
内壁が反射面で覆われた反射箱と;前記反射箱表面に開
口された開口部と;前記開口部に、入射端面を前記光源
に向けて配置され、面積が異なる2つの端面をもつ円柱
形状又は角柱形状の透明体からなり、前記柱状透明体の
面積が小である端面から光を入射し、面積が大である端
面から光を出射する導光体とを有する光源装置であっ
て、 前記開口部と前記導光体の入射端面とを光学的に接続す
る導光部品が配置されており、 前記導光部品が、前記導光体の入射端面に接する側の端
面部に、傾斜反射面又は傾斜反射面をもつプリズム体が
設けられた柱状導光素子であり、 前記光源が、直線状光源であり、 前記開口部が、前記直線状光源に沿って配置されたスト
ライプ状又は複数のピンホール状の開口部であり、 前記柱状導光素子が、前記ストライプ状又は複数のピン
ホール状の開口部とマトリクス状に配置された複数個の
前記導光体の入射端面とを光学的に接続する束状の複数
個の柱状導光素子であり、 前記柱状導光素子の傾斜反射面又は傾斜反射面をもつプ
リズム体を有する端面部と前記導光体の入射端面との
間、又は前記導光体の出射端面の先端部に、所定の長さ
の円柱形状又は角柱形状の透明体からなる補助部材が設
置されており、 前記補助部材の長さの制御により、前記導光体の出射端
面が、一定の高さで直線状又はマトリクス状に配列され
ていることを特徴とする光源装置。 - 【請求項16】 請求項5記載の光源装置において、 前記光源が、並列に配置された複数の直線状光源であ
り、 前記開口部が、ピンホール状の開口部であって、マトリ
クス状に複数個配置されており、 前記ピンホール状の開口部のマトリクス状の配置に従っ
て、前記導光体がマトリクス状に複数個配列されている
ことを特徴とする光源装置。 - 【請求項17】 請求項11、12、又は16のいずれ
かに記載の光源装置において、 前記配列された導光体の出射端面が、一定の高さで配列
されていることを特徴とする光源装置。 - 【請求項18】 請求項3又は4記載の導光体群の製造
方法であって、 複数の前記導光体を平面状に配列する工程と、 複数の前記導光体により形成される前記出射端面に、前
記導光体とほぼ同等の屈折率及び光透過率を有する紫外
線硬化性樹脂を塗布する工程と、 前記紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射して硬化させ、複
数の前記導光体に一体成形された前記樹脂層を形成する
工程とを有することを特徴とする導光体群の製造方法。 - 【請求項19】 請求項18記載の導光体群の製造方法
において、 前記紫外線硬化性樹脂を硬化する際に、前記紫外線硬化
性樹脂の表面に鏡面加工された板をあてた状態で紫外線
を照射することを特徴とする導光体群の製造方法。 - 【請求項20】 請求項3又は4記載の導光体群の製造
方法であって、 複数の前記導光体を平面状に配列する工程と、 前記導光体とほぼ同等の屈折率及び光透過率を有する重
合接着材を入れた容器の中に、配列した前記導光体の前
記出射端面を入れ、そのままの状態で前記樹脂と前記導
光体とを重合接着し、複数の導光体に一体成形された前
記樹脂層を形成する工程とを有することを特徴とする導
光体群の製造方法。 - 【請求項21】 請求項20記載の導光体群の製造方法
において、 前記容器の内表面は鏡面加工されていることを特徴とす
る導光体群の製造方法。 - 【請求項22】 請求項5乃至17のいずれかに記載の
光源装置と、 前記光源装置の出射面上に設けられた液晶パネルとを有
することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項23】 請求項22に記載の液晶表示装置にお
いて、 前記液晶パネル上に、前記液晶パネルを通過した光を拡
散して視野角を広げるための光拡散シートを更に有する
ことを特徴とする液晶表示装置。
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