JP4000444B2 - 面状照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部からの光を受けて発光表示する表示装置、特にパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略称する。）や携帯通信機器等で多用されている液晶表示装置の照明手段として好適な面状照明装置に関するものである。
【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長を有する液晶表示装置は、パソコンや携帯電話機等を始めとして多くの電気機器に使用され、今後もその需要は増大すると考えられる。
【０００３】
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、太陽光や屋内照明からの光を十分に取り込めない場所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶に光を当てる照明手段が必要となる。
この場合、液晶表示装置を備えた電気機器から分離した照明手段では極めて不便になるため、通常、液晶表示装置と一体に照明手段を設けている。また、パソコン、特にノートパソコンや携帯電話機においては、上記照明手段は薄型で消費電力の小さいことが望まれる。
このような要望を満たす照明装置の１つに、サイドライト方式の面状照明装置がある。
【０００４】
図１１は、従来のこの種の面状照明装置（特開２０００−１１７２３号公報）を示す分解斜視図である。
図示するように、面状照明装置１は、反射型液晶照明装置本体である反射型液晶素子Ｌの前面（図中上面）Ｆを覆うように配置されるものである。
この面状照明装置１は、透光性材料からなる平板状の導光体（板状導光体）２と、同じく透光性材料からなる棒状導光体７と、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような点状光源９，９とを備えて構成されている。
【０００５】
上記棒状導光体７は、その一側面１３を板状導光体２の一側端面３に接触させて配設され、点状光源９，９は棒状導光体７の両端面８，８に各別に配設される。
棒状導光体７の他側面１４には、点状光源９，９からの光を板状導光体２の一側端面３に入射させる光路変換手段１１が形成されている。光路変換手段１１は、例えば、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部１５と、隣接する溝部１５，１５相互間に形成された平坦部１６とで構成されている。
【０００６】
このような面状照明装置において、点状光源９，９からの光は、棒状導光体７内に入射し、その棒状導光体７の、上記板状導光体２の一側端面３に沿う方向に形成された光路変換手段１１により光路変換されて、板状導光体２の一側端面３から板状導光体２内部に入射する。
入射した光は、板状導光体２内部で反射、屈折を繰り返しながら板状導光体２の他側端面１０へ向かって進行するが、その間、板状導光体２の下面５から出射する。これにより、板状導光体２の下面５に近接して配置された反射型液晶素子Ｌが照明され、反射型液晶素子Ｌによる発光（間接発光）表示が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述従来装置では、棒状導光体７の一側面１３から板状導光体２の一側端面３へ出射される光の強さが棒状導光体７（一側面１３）の長さ方向で不均一となった。
図１２はその様子を説明するための図である。
この図において、いま、板状導光体２の一側端面３に接触する、棒状導光体７の一側面１３から垂直に出射（板状導光体２の一側端面３に垂直に入射）する光ｒ３，ｒ４に着目する。この光ｒ３，ｒ４の元となる光ｒ１，ｒ２は、棒状導光体７の溝部１５（図１２では図示省略）の角度を一定とすれば、互いに平行である。このことは、光ｒ１，ｒ２の元となる光の棒状導光体端面８における入射光の位置が異なることを意味する。
【０００８】
棒状導光体端面８への入射光の強さは、棒状導光体端面８の位置によって異なる。すなわち、点状光源９の発光面中央と接している部分は光が強く、点状光源９の発光面の端付近や発光面に接していない部分は光が弱い。つまり光ｒ１は強く、光ｒ２は弱い。
したがって、棒状導光体７の一側面１３から出射する光ｒ３，ｒ４については、光ｒ３は強く、光ｒ４は弱い。すなわち、板状導光体２の一側端面３に入射する光ｒ３，ｒ４に強弱が生じ、その結果、板状導光体一側端面３への入射光はその位置によって強弱が生じることとなった。
【０００９】
図１２における光ｒ１'，ｒ２'及び光ｒ３'，ｒ４'についても同様であり、光ｒ１'，ｒ３'は強く、光ｒ２'，ｒ４'は弱い。
なお図１２は、棒状導光体７の左側部分についてのみ示した図であるが、棒状導光体７の右側部分についても同様である。
【００１０】
このため、図１３に示すように組み立てられた面状照明装置において、同図中の板状導光体２上のＡ−Ａ’線断面における輝度分布を計測すると、図１４中の曲線αに示すような結果となった。この曲線αから分かるように、従来装置では、棒状導光体７の長さ方向と平行な方向における輝度分布が一様（輝度分布曲線が平坦）でなく、板状導光体２面上の同方向において、均一な明るさが得られないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたもので、板状導光体内へ光を出射する棒状導光体の長さ方向における輝度むらを低減し、同方向における板状導光体面上の明るさを均一化した面状照明装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の面状照明装置の発明は、透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に２本並べて設けられ、かつ、この２本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられてなり、前記点状光源は、その発光面の中央部が、前記２本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の面状照明装置の発明は、透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に３本並べて設けられ、かつ、この３本のうち２本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられて隣接して配置されてなり、前記点状光源は複数設けられ、その発光面の中央部が、前記形状、大きさが揃えられて隣接する２本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられたものと、その発光面が、残余の１本の棒状導光体の端面のみと位置合わせされて設けられたものとが組み合わされていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明による面状照明装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
図示するように、面状照明装置１は、反射型液晶照明装置本体である反射型液晶素子Ｌの前面（図中上面）Ｆを覆うように配置されるものである。
この面状照明装置１は、透光性材料からなる断面矩形状の平板状の導光体（板状導光体）２と、同じく透光性材料からなる複数本、ここでは２本の形状、大きさの揃った棒状導光体７ａ，７ｂと、所定数、ここでは２個の、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような点状光源９ａ，９ａとを備えて構成されている。
【００１５】
上記棒状導光体７ａ，７ｂは、点状光源９ａからの光が各々後述光路変換手段により光路変換されて板状導光体２の一側端面３に入射するように、その一側端面３に対向する方向に並べて配設される。そのうち、板状導光体２側の棒状導光体７ｂは、その一側面１３ｂを板状導光体２の一側端面３に接触させて配設される。一側面１３ｂとは反対側の面（他側面）１４ｂは、棒状導光体７ａの一側面１３ａと接触する。
【００１６】
また点状光源９ａは、その発光面（光出射面）９ａｆの中央部が、隣接する２本の棒状導光体７ａ，７ｂの面一にされた端面８ａ，８ｂの境界位置に位置合わせされた状態で、各々上記端面８ａ，８ｂに接して組付け固定される。点状光源９ａ，９ａは、棒状導光体７ａ，７ｂの左右両端面８ａ，８ｂ；８ａ，８ｂに同様に設けられている。
【００１７】
棒状導光体７ａ，７ｂの他側面１４ａ，１４ｂには、点状光源９ａ，９ａからの光を板状導光体２の一側端面３に入射させる光路変換手段１１ａ，１１ｂが形成されている。光路変換手段１１ａ，１１ｂは、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部１５ａ，１５ｂと、隣接する溝部１５ａ，１５ａ；１５ｂ，１５ｂ相互間に形成された平坦部１６ａ，１６ｂとで構成されている。
【００１８】
また板状導光体２の上面６には、光反射パターン１７が板状導光体２の一側端面３の長さ方向と平行な方向に形成されている。光反射パターン１７は、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部１８と、隣接する溝部１８，１８相互間に形成された平坦部１９とから構成されている。
【００１９】
溝部１８の間隔は、板状導光体２の一側端面３からの距離に応じて変化させられ、板状導光体２の一側端面３からの距離に左右されることなく板状導光体２の面（ここでは下面５）上が均一に発光するように構成されている。
【００２０】
板状導光体２に接触する棒状導光体７ｂの一側面１３ｂを除く棒状導光体７ａ，７ｂ部分の長さ方向周囲、及び板状導光体２の棒状導光体７ｂに近接する端部は、棒状導光体７ａ，７ｂからの光を高効率で板状導光体２内に導くための光反射部材１２によって覆われている。
【００２１】
このような面状照明装置において、点状光源９ａ，９ａからの光は、棒状導光体７ａ，７ｂ内に入射し、その棒状導光体７ａ，７ｂの、上記板状導光体２の一側端面３に沿う方向に各々形成された光路変換手段１１ａ，１１ｂにより各別に光路変換されて、板状導光体２の一側端面３から板状導光体２内部に入射する。入射した光は、板状導光体２内部で反射、屈折を繰り返しながら板状導光体２の他側端面１０へ向かって進行するが、その間、板状導光体２の下面５から、前記入射した光の一部が出射する。これにより、板状導光体２の下面５に近接して配置された反射型液晶素子Ｌが照明され、反射型液晶素子Ｌによる発光（間接発光）表示が行われる。
【００２２】
上述した面状照明装置によれば、板状導光体２内へ光を出射する棒状導光体７ｂの一側面１３ｂの長さ方向における輝度むらは低減される。
図２はその様子を説明するための図である。
この図において、棒状導光体７ａ，７ｂの端面８ａ，８ｂ領域内に異なる位置から入射する光（図１２中の光ｒ１，ｒ２に相当する光）ｒ１，ｒ２は、図示するように異なる棒状導光体７ａ，７ｂの光路変換手段１１ａ，１１ｂにより各々光路変換（反射）される。
【００２３】
すなわち本発明装置において、光ｒ１は棒状導光体７ａの光路変換手段１１ａにより光路変換され、光ｒ３として板状導光体２の一側端面３に入射し、また、光ｒ２は棒状導光体７ｂの光路変換手段１１ｂにより光路変換され、光ｒ４として板状導光体２の一側端面３に入射する。この際、光ｒ３，ｒ４は、図示するように同じ位置になる。
【００２４】
棒状導光体７ａ，７ｂの端面８ａ，８ｂへの入射光の強さは、同端面８ａ，８ｂ領域内の位置によって異なる。すなわち、点状光源９ａの発光面９ａｆ中央と接している部分は光が強く、点状光源９ａの発光面９ａｆの端付近や発光面９ａｆに接していない部分は光が弱い。つまり光ｒ１は強く、光ｒ２は弱い。したがって、光ｒ３は強く、光ｒ４は弱い。
【００２５】
従来装置においては、この光ｒ１，ｒ２の棒状導光体７の端面８への入射位置の相違がそのまま棒状導光体７から板状導光体２内への光ｒ３，ｒ４の出射位置の相違となり（図１２参照）、したがって棒状導光体７の長さ方向における輝度むらを生じさせた。
【００２６】
本発明装置においては、棒状導光体７ａ，７ｂの端面８ａ，８ｂ領域内への入射位置の異なる光ｒ１，ｒ２による板状導光体２内への光ｒ３，ｒ４の出射位置は上述したように同じ位置になる。光ｒ３は強く、光ｒ４は弱いので、それらが同じ位置から出射されれば、その位置での輝度は平均化される。図２における光ｒ１'，ｒ２'及び光ｒ３'，ｒ４'についても同様であり、光ｒ３'，ｒ４'の出射位置は同じ位置になり、その位置での輝度は平均化される。
なお図２は、棒状導光体７ａ，７ｂの左側部分についてのみ示した図であるが、棒状導光体７ａ，７ｂの右側部分についても同様である。
【００２７】
そこで、図３に示すように組み立てられた本発明装置において、板状導光体２上のＢ−Ｂ’線断面における輝度分布を計測すると、図４中の曲線βに示すような結果となった。この曲線βから分かるように、本発明装置では、板状導光体２内へ光を出射する棒状導光体（棒状導光体７ｂ）の長さ方向と平行な方向における輝度分布がほぼ一様（輝度分布曲線がほぼ平坦）になり、板状導光体２面上の同方向において、均一な明るさが得られることになった。
【００２８】
図５は、図３に示す棒状導光体７ａ，７ｂについて、その左側端面８ａ，８ｂ部分のみに点状光源９ａを設けた場合の出射光の輝度値を、棒状導光体長さ方向に沿う上記点状光源９ａ（端面８ａ，８ｂ）からの距離に対して示したグラフである。この図からも、板状導光体２への出射光の輝度分布が一様化されることが分かる。
【００２９】
すなわち図中、一点鎖線で示す曲線イは棒状導光体７ａ単体で測定した場合（図６参照）の輝度値の変化を示し、破線で示す曲線ロは棒状導光体７ｂ単体で測定した場合（図７参照）の輝度値の変化を示す。また実線で示す曲線ハは、図２に示すように組み立てられた棒状導光体７ａ，７ｂ複合体について測定した場合の輝度値の変化を示す。
これらの曲線イ〜ハによれば、棒状導光体７ａや棒状導光体７ｂ単体では、棒状導光体長さ方向の各位置（端面８ａ，８ｂからの距離）における輝度変化、すなわち強弱の差が共に大きく（曲線イ，ロ参照）、棒状導光体７ａ，７ｂ複合体では、同上輝度変化（強弱の差）が極めて小さくなることが分かる。
また、本実施例においては、板状導光体全面から出射する平均輝度が、従来構造（棒状導光体が１本）と比較して１０％以上向上した。
したがって、本発明の棒状導光体は、輝度向上効果も有するものである。
【００３０】
なお、本発明において点状光源は発光ダイオードのみに限定されない。棒状導光体の本数、点状光源の数、光路変換手段や光反射パターンの構成も上述実施形態のみに限定されない。
棒状導光体の一端面にｎ個（ｎは２以上の整数）の点状光源を配設する場合には棒状導光体の本数を２×ｎ本とすればよい（図８参照）。また、複数の点状光源がある場合に、全ての点状光源に２本の棒状導光体を配置させる必要はなく、少なくとも１個の点状光源に２本の棒状導光体を配置させれば、従来装置よりも輝度分布を改善させることができる（図９参照）。また、点状光源１個当たりの棒状導光体の本数は２本に限定されるものではなく、３本以上の複数本に分割（図１０参照）しても、棒状導光体が１本の場合に比べて輝度むらを低減できるものである。上掲図８〜図１０において、２は板状導光体、７ａ〜７ｆは棒状導光体、９ａ，９ｂ，９ｃは点状光源を示す。
【００３１】
本発明装置によって照明される被照明体についても、反射型液晶照明装置（反射型液晶素子）のみに限定されない。本発明装置を被照明体の上面（正面）側に置くか、下面（背面）側に置くかも限定されることはない。通常は、被照明体が反射型であれば被照明体の上面（正面）側に、透過型であれば下面（背面）側に配置される。
棒状導光体及び板状導光体相互間に、光を拡散させる板状体（光拡散板）を介在させてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成した光路変換手段により光路変換させて板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、次のように構成した。すなわち、棒状導光体を、点状光源からの光が各々光路変換手段により光路変換されて板状導光体の側端面に入射するように、板状導光体の側端面に対向する方向に２本並べて設け、かつ、この２本の棒状導光体を、形状、大きさが揃えられたものとした。そして、点状光源を、その発光面中央部が、前記２本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせさせて設けた。
これによれば、従来装置において生じた、棒状導光体からの板状導光体への出射光の、棒状導光体長さ方向の各位置おける輝度変化（強弱差）を小さくすることができる。したがって、棒状導光体長さ方向における輝度むらを低減することができ、同方向における板状導光体面上の明るさを均一化することができる。
また、板状導光体面上の平均輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面状照明装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】本発明装置により輝度むらが低減される様子を説明するための図である。
【図３】図１に示す本発明装置の組立て後の概略を示す平面図である。
【図４】図３中の板状導光体上のＢ−Ｂ’線断面における輝度分布を示すグラフである。
【図５】図３に示す棒状導光体について、その左側端面のみに点状光源を設けた場合の棒状導光体長さ方向の各位置の輝度値を示したグラフである。
【図６】図５中の曲線イを得たときの輝度値測定状態の説明図である。
【図７】図５中の曲線ロを得たときの輝度値測定状態の説明図である。
【図８】本発明装置の他の実施形態（その１）の概略を示す平面図である。
【図９】本発明装置の他の実施形態（その２）の概略を示す平面図である。
【図１０】本発明装置の他の実施形態（その３）の概略を示す平面図である。
【図１１】従来装置の分解斜視図である。
【図１２】従来装置において輝度むらが生じる様子を説明するための図である。
【図１３】図１１に示す従来装置の組立て後の概略を示す平面図である。
【図１４】図１３中の板状導光体上のＡ−Ａ’線断面における輝度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 面状照明装置
２ 板状導光体
３ 板状導光体の一側端面
７ａ，７ｂ 棒状導光体
８ａ，８ｂ 棒状導光体の端面
１１ａ，１１ｂ 光路変換手段
１３ａ，１３ｂ 棒状導光体の一側面
９ａ 点状光源
９ａｆ 点状光源の発光面
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部からの光を受けて発光表示する表示装置、特にパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略称する。）や携帯通信機器等で多用されている液晶表示装置の照明手段として好適な面状照明装置に関するものである。
【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長を有する液晶表示装置は、パソコンや携帯電話機等を始めとして多くの電気機器に使用され、今後もその需要は増大すると考えられる。
【０００３】
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、太陽光や屋内照明からの光を十分に取り込めない場所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶に光を当てる照明手段が必要となる。
この場合、液晶表示装置を備えた電気機器から分離した照明手段では極めて不便になるため、通常、液晶表示装置と一体に照明手段を設けている。また、パソコン、特にノートパソコンや携帯電話機においては、上記照明手段は薄型で消費電力の小さいことが望まれる。
このような要望を満たす照明装置の１つに、サイドライト方式の面状照明装置がある。
【０００４】
図１１は、従来のこの種の面状照明装置（特開２０００−１１７２３号公報）を示す分解斜視図である。
図示するように、面状照明装置１は、反射型液晶照明装置本体である反射型液晶素子Ｌの前面（図中上面）Ｆを覆うように配置されるものである。
この面状照明装置１は、透光性材料からなる平板状の導光体（板状導光体）２と、同じく透光性材料からなる棒状導光体７と、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような点状光源９，９とを備えて構成されている。
【０００５】
上記棒状導光体７は、その一側面１３を板状導光体２の一側端面３に接触させて配設され、点状光源９，９は棒状導光体７の両端面８，８に各別に配設される。
棒状導光体７の他側面１４には、点状光源９，９からの光を板状導光体２の一側端面３に入射させる光路変換手段１１が形成されている。光路変換手段１１は、例えば、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部１５と、隣接する溝部１５，１５相互間に形成された平坦部１６とで構成されている。
【０００６】
このような面状照明装置において、点状光源９，９からの光は、棒状導光体７内に入射し、その棒状導光体７の、上記板状導光体２の一側端面３に沿う方向に形成された光路変換手段１１により光路変換されて、板状導光体２の一側端面３から板状導光体２内部に入射する。
入射した光は、板状導光体２内部で反射、屈折を繰り返しながら板状導光体２の他側端面１０へ向かって進行するが、その間、板状導光体２の下面５から出射する。これにより、板状導光体２の下面５に近接して配置された反射型液晶素子Ｌが照明され、反射型液晶素子Ｌによる発光（間接発光）表示が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述従来装置では、棒状導光体７の一側面１３から板状導光体２の一側端面３へ出射される光の強さが棒状導光体７（一側面１３）の長さ方向で不均一となった。
図１２はその様子を説明するための図である。
この図において、いま、板状導光体２の一側端面３に接触する、棒状導光体７の一側面１３から垂直に出射（板状導光体２の一側端面３に垂直に入射）する光ｒ３，ｒ４に着目する。この光ｒ３，ｒ４の元となる光ｒ１，ｒ２は、棒状導光体７の溝部１５（図１２では図示省略）の角度を一定とすれば、互いに平行である。このことは、光ｒ１，ｒ２の元となる光の棒状導光体端面８における入射光の位置が異なることを意味する。
【０００８】
棒状導光体端面８への入射光の強さは、棒状導光体端面８の位置によって異なる。すなわち、点状光源９の発光面中央と接している部分は光が強く、点状光源９の発光面の端付近や発光面に接していない部分は光が弱い。つまり光ｒ１は強く、光ｒ２は弱い。
したがって、棒状導光体７の一側面１３から出射する光ｒ３，ｒ４については、光ｒ３は強く、光ｒ４は弱い。すなわち、板状導光体２の一側端面３に入射する光ｒ３，ｒ４に強弱が生じ、その結果、板状導光体一側端面３への入射光はその位置によって強弱が生じることとなった。
【０００９】
図１２における光ｒ１'，ｒ２'及び光ｒ３'，ｒ４'についても同様であり、光ｒ１'，ｒ３'は強く、光ｒ２'，ｒ４'は弱い。
なお図１２は、棒状導光体７の左側部分についてのみ示した図であるが、棒状導光体７の右側部分についても同様である。
【００１０】
このため、図１３に示すように組み立てられた面状照明装置において、同図中の板状導光体２上のＡ−Ａ’線断面における輝度分布を計測すると、図１４中の曲線αに示すような結果となった。この曲線αから分かるように、従来装置では、棒状導光体７の長さ方向と平行な方向における輝度分布が一様（輝度分布曲線が平坦）でなく、板状導光体２面上の同方向において、均一な明るさが得られないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたもので、板状導光体内へ光を出射する棒状導光体の長さ方向における輝度むらを低減し、同方向における板状導光体面上の明るさを均一化した面状照明装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の面状照明装置の発明は、透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に２本並べて設けられ、かつ、この２本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられてなり、前記点状光源は、その発光面の中央部が、前記２本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の面状照明装置の発明は、透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に３本並べて設けられ、かつ、この３本のうち２本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられて隣接して配置されてなり、前記点状光源は複数設けられ、その発光面の中央部が、前記形状、大きさが揃えられて隣接する２本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられたものと、その発光面が、残余の１本の棒状導光体の端面のみと位置合わせされて設けられたものとが組み合わされていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明による面状照明装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
図示するように、面状照明装置１は、反射型液晶照明装置本体である反射型液晶素子Ｌの前面（図中上面）Ｆを覆うように配置されるものである。
この面状照明装置１は、透光性材料からなる断面矩形状の平板状の導光体（板状導光体）２と、同じく透光性材料からなる複数本、ここでは２本の形状、大きさの揃った棒状導光体７ａ，７ｂと、所定数、ここでは２個の、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような点状光源９ａ，９ａとを備えて構成されている。
【００１５】
上記棒状導光体７ａ，７ｂは、点状光源９ａからの光が各々後述光路変換手段により光路変換されて板状導光体２の一側端面３に入射するように、その一側端面３に対向する方向に並べて配設される。そのうち、板状導光体２側の棒状導光体７ｂは、その一側面１３ｂを板状導光体２の一側端面３に接触させて配設される。一側面１３ｂとは反対側の面（他側面）１４ｂは、棒状導光体７ａの一側面１３ａと接触する。
【００１６】
また点状光源９ａは、その発光面（光出射面）９ａｆの中央部が、隣接する２本の棒状導光体７ａ，７ｂの面一にされた端面８ａ，８ｂの境界位置に位置合わせされた状態で、各々上記端面８ａ，８ｂに接して組付け固定される。点状光源９ａ，９ａは、棒状導光体７ａ，７ｂの左右両端面８ａ，８ｂ；８ａ，８ｂに同様に設けられている。
【００１７】
棒状導光体７ａ，７ｂの他側面１４ａ，１４ｂには、点状光源９ａ，９ａからの光を板状導光体２の一側端面３に入射させる光路変換手段１１ａ，１１ｂが形成されている。光路変換手段１１ａ，１１ｂは、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部１５ａ，１５ｂと、隣接する溝部１５ａ，１５ａ；１５ｂ，１５ｂ相互間に形成された平坦部１６ａ，１６ｂとで構成されている。
【００１８】
また板状導光体２の上面６には、光反射パターン１７が板状導光体２の一側端面３の長さ方向と平行な方向に形成されている。光反射パターン１７は、断面形状がほぼ三角形の多数の溝部１８と、隣接する溝部１８，１８相互間に形成された平坦部１９とから構成されている。
【００１９】
溝部１８の間隔は、板状導光体２の一側端面３からの距離に応じて変化させられ、板状導光体２の一側端面３からの距離に左右されることなく板状導光体２の面（ここでは下面５）上が均一に発光するように構成されている。
【００２０】
板状導光体２に接触する棒状導光体７ｂの一側面１３ｂを除く棒状導光体７ａ，７ｂ部分の長さ方向周囲、及び板状導光体２の棒状導光体７ｂに近接する端部は、棒状導光体７ａ，７ｂからの光を高効率で板状導光体２内に導くための光反射部材１２によって覆われている。
【００２１】
このような面状照明装置において、点状光源９ａ，９ａからの光は、棒状導光体７ａ，７ｂ内に入射し、その棒状導光体７ａ，７ｂの、上記板状導光体２の一側端面３に沿う方向に各々形成された光路変換手段１１ａ，１１ｂにより各別に光路変換されて、板状導光体２の一側端面３から板状導光体２内部に入射する。入射した光は、板状導光体２内部で反射、屈折を繰り返しながら板状導光体２の他側端面１０へ向かって進行するが、その間、板状導光体２の下面５から、前記入射した光の一部が出射する。これにより、板状導光体２の下面５に近接して配置された反射型液晶素子Ｌが照明され、反射型液晶素子Ｌによる発光（間接発光）表示が行われる。
【００２２】
上述した面状照明装置によれば、板状導光体２内へ光を出射する棒状導光体７ｂの一側面１３ｂの長さ方向における輝度むらは低減される。
図２はその様子を説明するための図である。
この図において、棒状導光体７ａ，７ｂの端面８ａ，８ｂ領域内に異なる位置から入射する光（図１２中の光ｒ１，ｒ２に相当する光）ｒ１，ｒ２は、図示するように異なる棒状導光体７ａ，７ｂの光路変換手段１１ａ，１１ｂにより各々光路変換（反射）される。
【００２３】
すなわち本発明装置において、光ｒ１は棒状導光体７ａの光路変換手段１１ａにより光路変換され、光ｒ３として板状導光体２の一側端面３に入射し、また、光ｒ２は棒状導光体７ｂの光路変換手段１１ｂにより光路変換され、光ｒ４として板状導光体２の一側端面３に入射する。この際、光ｒ３，ｒ４は、図示するように同じ位置になる。
【００２４】
棒状導光体７ａ，７ｂの端面８ａ，８ｂへの入射光の強さは、同端面８ａ，８ｂ領域内の位置によって異なる。すなわち、点状光源９ａの発光面９ａｆ中央と接している部分は光が強く、点状光源９ａの発光面９ａｆの端付近や発光面９ａｆに接していない部分は光が弱い。つまり光ｒ１は強く、光ｒ２は弱い。したがって、光ｒ３は強く、光ｒ４は弱い。
【００２５】
従来装置においては、この光ｒ１，ｒ２の棒状導光体７の端面８への入射位置の相違がそのまま棒状導光体７から板状導光体２内への光ｒ３，ｒ４の出射位置の相違となり（図１２参照）、したがって棒状導光体７の長さ方向における輝度むらを生じさせた。
【００２６】
本発明装置においては、棒状導光体７ａ，７ｂの端面８ａ，８ｂ領域内への入射位置の異なる光ｒ１，ｒ２による板状導光体２内への光ｒ３，ｒ４の出射位置は上述したように同じ位置になる。光ｒ３は強く、光ｒ４は弱いので、それらが同じ位置から出射されれば、その位置での輝度は平均化される。図２における光ｒ１'，ｒ２'及び光ｒ３'，ｒ４'についても同様であり、光ｒ３'，ｒ４'の出射位置は同じ位置になり、その位置での輝度は平均化される。
なお図２は、棒状導光体７ａ，７ｂの左側部分についてのみ示した図であるが、棒状導光体７ａ，７ｂの右側部分についても同様である。
【００２７】
そこで、図３に示すように組み立てられた本発明装置において、板状導光体２上のＢ−Ｂ’線断面における輝度分布を計測すると、図４中の曲線βに示すような結果となった。この曲線βから分かるように、本発明装置では、板状導光体２内へ光を出射する棒状導光体（棒状導光体７ｂ）の長さ方向と平行な方向における輝度分布がほぼ一様（輝度分布曲線がほぼ平坦）になり、板状導光体２面上の同方向において、均一な明るさが得られることになった。
【００２８】
図５は、図３に示す棒状導光体７ａ，７ｂについて、その左側端面８ａ，８ｂ部分のみに点状光源９ａを設けた場合の出射光の輝度値を、棒状導光体長さ方向に沿う上記点状光源９ａ（端面８ａ，８ｂ）からの距離に対して示したグラフである。この図からも、板状導光体２への出射光の輝度分布が一様化されることが分かる。
【００２９】
すなわち図中、一点鎖線で示す曲線イは棒状導光体７ａ単体で測定した場合（図６参照）の輝度値の変化を示し、破線で示す曲線ロは棒状導光体７ｂ単体で測定した場合（図７参照）の輝度値の変化を示す。また実線で示す曲線ハは、図２に示すように組み立てられた棒状導光体７ａ，７ｂ複合体について測定した場合の輝度値の変化を示す。
これらの曲線イ〜ハによれば、棒状導光体７ａや棒状導光体７ｂ単体では、棒状導光体長さ方向の各位置（端面８ａ，８ｂからの距離）における輝度変化、すなわち強弱の差が共に大きく（曲線イ，ロ参照）、棒状導光体７ａ，７ｂ複合体では、同上輝度変化（強弱の差）が極めて小さくなることが分かる。
また、本実施例においては、板状導光体全面から出射する平均輝度が、従来構造（棒状導光体が１本）と比較して１０％以上向上した。
したがって、本発明の棒状導光体は、輝度向上効果も有するものである。
【００３０】
なお、本発明において点状光源は発光ダイオードのみに限定されない。棒状導光体の本数、点状光源の数、光路変換手段や光反射パターンの構成も上述実施形態のみに限定されない。
棒状導光体の一端面にｎ個（ｎは２以上の整数）の点状光源を配設する場合には棒状導光体の本数を２×ｎ本とすればよい（図８参照）。また、複数の点状光源がある場合に、全ての点状光源に２本の棒状導光体を配置させる必要はなく、少なくとも１個の点状光源に２本の棒状導光体を配置させれば、従来装置よりも輝度分布を改善させることができる（図９参照）。また、点状光源１個当たりの棒状導光体の本数は２本に限定されるものではなく、３本以上の複数本に分割（図１０参照）しても、棒状導光体が１本の場合に比べて輝度むらを低減できるものである。上掲図８〜図１０において、２は板状導光体、７ａ〜７ｆは棒状導光体、９ａ，９ｂ，９ｃは点状光源を示す。
【００３１】
本発明装置によって照明される被照明体についても、反射型液晶照明装置（反射型液晶素子）のみに限定されない。本発明装置を被照明体の上面（正面）側に置くか、下面（背面）側に置くかも限定されることはない。通常は、被照明体が反射型であれば被照明体の上面（正面）側に、透過型であれば下面（背面）側に配置される。
棒状導光体及び板状導光体相互間に、光を拡散させる板状体（光拡散板）を介在させてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成した光路変換手段により光路変換させて板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、次のように構成した。すなわち、棒状導光体を、点状光源からの光が各々光路変換手段により光路変換されて板状導光体の側端面に入射するように、板状導光体の側端面に対向する方向に２本並べて設け、かつ、この２本の棒状導光体を、形状、大きさが揃えられたものとした。そして、点状光源を、その発光面中央部が、前記２本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせさせて設けた。
これによれば、従来装置において生じた、棒状導光体からの板状導光体への出射光の、棒状導光体長さ方向の各位置おける輝度変化（強弱差）を小さくすることができる。したがって、棒状導光体長さ方向における輝度むらを低減することができ、同方向における板状導光体面上の明るさを均一化することができる。
また、板状導光体面上の平均輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面状照明装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】本発明装置により輝度むらが低減される様子を説明するための図である。
【図３】図１に示す本発明装置の組立て後の概略を示す平面図である。
【図４】図３中の板状導光体上のＢ−Ｂ’線断面における輝度分布を示すグラフである。
【図５】図３に示す棒状導光体について、その左側端面のみに点状光源を設けた場合の棒状導光体長さ方向の各位置の輝度値を示したグラフである。
【図６】図５中の曲線イを得たときの輝度値測定状態の説明図である。
【図７】図５中の曲線ロを得たときの輝度値測定状態の説明図である。
【図８】本発明装置の他の実施形態（その１）の概略を示す平面図である。
【図９】本発明装置の他の実施形態（その２）の概略を示す平面図である。
【図１０】本発明装置の他の実施形態（その３）の概略を示す平面図である。
【図１１】従来装置の分解斜視図である。
【図１２】従来装置において輝度むらが生じる様子を説明するための図である。
【図１３】図１１に示す従来装置の組立て後の概略を示す平面図である。
【図１４】図１３中の板状導光体上のＡ−Ａ’線断面における輝度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 面状照明装置
２ 板状導光体
３ 板状導光体の一側端面
７ａ，７ｂ 棒状導光体
８ａ，８ｂ 棒状導光体の端面
１１ａ，１１ｂ 光路変換手段
１３ａ，１３ｂ 棒状導光体の一側面
９ａ 点状光源
９ａｆ 点状光源の発光面
Claims (2)
- 透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に２本並べて設けられ、
かつ、この２本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられてなり、
前記点状光源は、その発光面の中央部が、前記２本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられることを特徴とする面状照明装置。 - 透光性材料からなる板状導光体と、この板状導光体の側端面に、側面を対向させて設けられた透光性材料からなる棒状導光体と、この棒状導光体の端面に対向して設けられた点状光源とを備え、この点状光源からの光を、前記棒状導光体内に入射させ、その棒状導光体の、前記板状導光体の側端面に沿う方向に形成され、前記棒状導光体の短手方向に延びる断面形状がほぼ三角形の多数の溝部と、隣接する溝部相互間に形成された平坦部とで構成された光路変換手段により光路変換させて前記板状導光体の側端面に入射させ、その板状導光体面を発光させる面状照明装置において、
前記棒状導光体は、前記点状光源からの、前記棒状導光体端面の位置によって入射強度が異なる光が各々前記光路変換手段により光路変換されて前記板状導光体の側端面に入射するように、前記板状導光体の側端面に対向する方向に３本並べて設けられ、
かつ、この３本のうち２本の棒状導光体は形状、大きさが揃えられて隣接して配置されてなり、
前記点状光源は複数設けられ、
その発光面の中央部が、前記形状、大きさが揃えられて隣接する２本の棒状導光体の面一にした端面の境界位置に位置合わせされて設けられたものと、
その発光面が、残余の１本の棒状導光体の端面のみと位置合わせされて設けられたものとが組み合わされていることを特徴とする面状照明装置。
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