JPH0327909B2

JPH0327909B2 -

Info

Publication number: JPH0327909B2
Application number: JP59277625A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hamada; Kyoshi Nakazawa; Hiroshi Take
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1984-12-29
Filing date: 1984-12-29
Publication date: 1991-04-17
Also published as: JPS61158367A

Description

【発明の詳細な説明】Ａ産業上の利用分野この発明は、カラー液晶表示用等の受動型表示
装置のバツクライトに用いる照明装置に関するも
のである。

Ｂ発明の概要この発明は、管状光源と、一辺に鋸歯状断面を
有するリニアフレネルプリズム板と、反射鏡とな
る平面鏡とからなり、上記リニアフレネルプリズ
ムと平面鏡をＶ字型に配置し、該Ｖ字型の開口部
に管状光源を配置した構成とし、平面鏡により生
じる光源の鏡像で光の利用率を高めて明るさを増
し、かつ、光源から離れるに従つて平面鏡とリニ
アフレネルプリズム板とを近接配置することによ
り、反射面の輝度をほぼ均一として明るさのムラ
をなくすようにしたものである。

Ｃ従来の技術液晶表示装置のように自らは発光せずに光の透
過率あるいは反射率を制御することにより自然光
や他の照明源からの照射光を変調しパターン表示
を行う受動型（非発光型）表示装置は、消費電力
が少ないため電卓や腕時計等の携帯用電子機器に
広汎に活用されているが、周囲が暗い場合には照
明手段を設けないと表示が見にくくなる問題があ
つた。特に、大部分の液晶表示装置の表示モード
は液晶の光学的異方性を利用するものであるた
め、偏光板を重ね合わせることが不可欠の要件と
なつており、この偏光板のために照明光の50％程
度はカツトされる。かつ、カラーフイルターを用
いた液晶表示装置では、カラー化のために更に光
量が減少するため、屋内での一般的な使用に際し
ては、表示装置に照明手段を付設することが必須
の要件となる。しかしながら、この内部に付設す
る光源の照明にのみ頼る場合、昼間の屋外のよう
な環境下での使用に際しては、周囲の明るさに負
けないように表示装置の輝度を高くする必要があ
り、その場合、光源の消費電力が大きくなり過ぎ
て液晶表示装置の低消費電力特性が損なわれる結
果となる。従つて、低消費電力特性を生かすた
め、周囲が明るい時には周囲光を取り入れて液晶
表示装置を背面から照らし、周囲が暗い場合には
内部光源により光照射するライトガイドが提案さ
れている。

従来、この種の内部照明手段として用いるバツ
クライトは、第４図に示すように、光源１として
白熱豆電球や蛍光灯を用い、該光源１と表示パネ
ル２との間に照明面の輝度を面全体にわたつて均
一にさせる光散乱効果を有する乳白色のガラスあ
るいは合成樹脂板からなる拡散透過板３を設置
し、かつ、光源１の背面側に、光源からの光を反
射させて前面に導くことにより光の利用率を向上
させる鏡面反射板もしくは光散乱アクリル板から
なる反射板４を設置した構成としている。このよ
うなバツクライトにおいては、明るさのムラを少
なくするために、光源１と拡散透過板３との距離
を余り小さく出来ないため、奥行きが大きくなる
という欠点があつた。

また、従来、第５図に示すごとく、光源１と表
示パネル２との間にエツジライト５を設置し、光
源１よりエツジライト５のＡ面を介して入射した
光が粗面加工したＢ面で拡散反射された後に、Ｃ
面を介してＣ面に近接配置した表示パネル２に照
射するようにしたものも提案されている。しかし
ながら、この方式では粗面加工したＢ面の輝度は
光源から遠くなるに従つて暗くなり、照明面の輝
度を均一にできず、照明にムラが生じる欠点があ
る。

Ｄ発明が解決しようとする問題点この発明は、上記した従来の照明ムラおよび奥
行きの問題を解消し、薄型で、均一な輝度を有し
照明ムラの生じない明るい表示を得ることが出来
る照明装置を提供せんとするものである。

Ｅ問題点を解決すための手段この発明は上記した問題点を解決するためにな
されたものであり、管状光源と、リニアフレネル
プリズム板と、反射鏡とを備え、上記リニアフレネルプリズム板と反射鏡とを鋭
角をなすように一端を互いに近接させると共に他
端を互いに離反させてＶ字型に配置し、該Ｖ字型
の開口位置に管状光源を設置し、かつ、上記リニアフレネルプリズム板は一辺が直線状
で他辺が鋸歯状の断面を有する複数個のプリズム
集合体であり、上記管状光源側に面する鋸歯の一
側斜面を入射面、他側斜面を反射面とすると共
に、上記他辺の直線面を出射面とし、上記反射面
の角度は上記入射面から入射した光が出射面から
ほぼ垂直な光として出ていくように設定している
構成としたことを特徴とするものである。

Ｆ作用この発明は上記した構成とし、リニアフレネル
プリズム板と反射鏡となる平面鏡とを組み合わ
せ、平面鏡により管状光源の鏡像が生じることに
より、ほぼ２倍の管径の光源を用いた場合と同様
として光の利用率が高められる。しかも、リニア
フレネルプリズム板の鋸歯の傾斜角度を所定角度
に設定して、リニアフレネルプリズム板の出射面
からほぼ垂直な光として出ていくように設定して
いるため、照明装置の奥行きを大きくすることな
く、薄型と出来る。即ち、従来のように、出射光
が拡散光の場合は、明るさのムラを少なくするた
めに光源と拡散透過板との距離を大きくして奥行
きを大きくする必要があるが、本発明では上記し
たように出射光が拡散光でなく互いに平行で出射
面に対してほぼ垂直な光りであるため、表示面の
明るさのムラをなくすために奥行きを大きくする
必要がない。かつ、リニアフレネルプリズム板と
平面鏡とを光源から遠くなるに従つて近接するよ
うにＶ字型に配置すると共に、該Ｖ字型の開口位
置に光源を配置した構成しとしていることによ
り、光源側と光源より離れた側の反射面の輝度は
ほぼ均一に平均化され、表示面における明るさの
ムラをなくすことが出来る。

Ｇ実施例以下、この発明を図面に示す実施例により詳細
に説明する。

〈照明装置の全体の構成〉……第１図この発明の照明装置を示す第１図において、１
０は管状光源、１１はリニアフレネルプリズム
板、１２は平面鏡となる平面鏡であり、図示の如
く、リニアフレネルプリズム板１１と平面鏡１２
とをそれぞれの一端を接すると共に、他端を離反
させて、θ＝30℃以下の鋭角をなすＶ字型に配置
し、離反させた開口位置に近接して管状光源１０
を配置している。１３はリニアフレネルプリズム
板１１の前方に配置したカラー液晶表示パネルで
ある。

〈管状光源の説明〉……第１図上記管状光源１０としては、冷陰極蛍光放電
管、熱陰極蛍光放電管（蛍光灯）、ネオン管等の
放電管あるいは直線状フイラメントを有する白熱
電球等が用いられ、特に、発光効率および発光色
の点で熱陰極蛍光放電管が好適に用いられる。

〈リニアフルネルプリズム板の説明〉・第２図上記リニアフレネルプリズム板１１は、一辺が
直線状で他辺が鋸歯状の断面を有する平板状のプ
リズムであり、管状光源１０側に面する鋸歯の１
斜面を入射面１１Ａ、鋸歯の他斜面を反射面１１
Ｂとし、他側の直線面を出射面１１Ｃとしてい
る。上記入射面１１Ａと反射面１１Ｂは、照明面
の大きさに比べて十分細かい周期で繰り返してい
る。上記入射面１１Ａの角度は、管状光源１０か
らの光L₁をほぼ垂直に受けるように設定し、ま
た、反射面１１Ｂの角度は入射面１１Ａから入射
した光L₂が出射面１１Ｃからほぼ垂直な光L₃と
して出ていくように設定している。即ち、管状光
源１０からの光の入射角α₁を垂線Ｓに対して70゜
とすると、入射面１１Ａと垂線Ｓのなす角度α₂を
20゜、反射面１１Ｂと垂線Ｓのなす角度α₃を35゜と
している。該リニアフレネルプリズム板１１とし
てアクリル樹脂（屈折率ｎ＝1.491）を用いると、
臨界角は約42゜となるので、反射面１１Ｂでの反
射を全反射とすることができる。

尚、上記照明装置によつて照明される表示パネ
ル１３が本実施例の如き液晶表示のように視覚依
存性のある場合は、出射光α₃の方向を表示素子の
最適視覚方向に合わせることも可能である。

〈照明装置の作用〉……第３図次に、上記照明装置の作用を第３図により説明
する。第３図（）は本発明の平面鏡１２を用い
た場合を示し、（）は前記従来の第５図に示す
平面鏡を用いない場合を示すものである。

管状光源１０の直径をＤ、リニアフレネルプリ
ズム板１１の幅をＷとすると、（）の平面鏡を
用いない場合は、入射面１１Ａの角度をarccos
（Ｗ／Ｄ）となるように設定すると、管状光源１
０の反射面１１Ｂによる鏡像１０″はスダレ状に
Ｗ／Ｄ倍に引き伸ばされて見えるので、平均輝度
は管状光源１０の表面輝度のＤ／Ｗ倍になる。一
方、（）に示す本発明の平面鏡１２を用いた場
合、平面鏡１２により管状光源１０の鏡像１０′
が生じるので、入射面１１Ａの角度をarccos
（Ｗ／2D）となるように設定すると、２倍の管径
の光源を用いたのと同じこととなる。よつて、管
状光源の鏡像１０′はＷ／2D倍に引き伸ばされ、
平均輝度は管状光源１０の2D／Ｗ倍となる。こ
のように、本発明の如く平面鏡１２を用いると、
奥行きが同じままで、利用出来る光束が２倍とな
り、明るさが２倍に向上する。

上記したように、本発明によれば、浅い奥行き
で広い画面を照明することが出来るので、リニア
フルネルプリズム板１１と平面鏡１２とのなす角
度θを30゜以下の小さい角度とすることもでき、
照明装置をより薄型とすることが可能となる。

また、管状光源１０として蛍光放電管を用いる
と、蛍光体層の配光分布は完全拡散面に近いの
で、管表面の輝度は管表面の視線のなす角度に殆
ど依存せず、ほぼ一様な輝度を有する帯状光源と
同じに見なされる。従つて、第３図に示した状態
では、ほぼ一様な輝度の縞が観察され、表示パネ
ル１３の全体をほぼ均一な輝度で照射し、明るさ
のムラを少なくすることが出来る。尚、管状光源
１０から出る光のうち、リニアフルネルプリズム
板１１や平面鏡１２に向かわない光は照明に寄与
しないので、光源の内壁や外壁の一部に反射層を
設けるか、あるいは光源の外壁に近接して樋状の
反射鏡を設け、必要な方向の光の強度を増すこと
が出来、該方法を用いると、輝度は30〜70％向上
する。

Ｈ発明の効果以上の説明より明らかなように、この発明に係
る照明装置によれば、リニアフルネルプリズム板
と反射鏡となる平面鏡をＶ字型に配置し、該Ｖ字
型の開口部に管状光源を配置した構成とすること
により、光源からの光の利用率を高める事がで
き、上記平面鏡を配置しない場合の奥行きと同じ
ままで利用できる光束がほぼ２倍となり、明るさ
をほぼ２倍に向上させることが出来る。しかも、
出射光はリニアフレネルプリズム板の出射面に対
してほぼ垂直方向となり、拡散光でないため、光
のムラを減少するために奥行きを深くとる必要が
なく、よつて、照明装置を薄型で、明るくするこ
とが出来ると共に、リニアフレネルプリズム板と
平面鏡とを光源より離れるに従つて互いに近接す
る配置としたことにより、輝度もほぼ一様とすこ
とが出来、照明ムラを減少できる等の種々の効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す側面図、第２
図はこの発明に用いるリニアフレネルプリズム板
の断面図、第３図（）はこの発明装置の作用を
示す図面、第３図（）は従来装置の作用を示す
図面、第４図および第５図は従来例を示す概略図
である。１０……管状光源、１１……リニアフレネルプ
リズム板、１２……平面鏡、１３……表示パネ
ル。

Claims

【特許請求の範囲】１管状光源と、リニアフレネルプリズム板と、
反射鏡とを備え、上記リニアフレネルプリズム板と反射鏡とを鋭
角をなすように一端を互いに近接させるとともに
他端を離反させてＶ字型に配置し、該Ｖ字型の開
口位置に管状光源を設置し、かつ、上記リニアフレネルプリズム板は一辺が直線状
で他辺が鋸歯状の断面を有する複数個のプリズム
集合体であり、上記管状光源側に面する鋸歯の一
側斜面を入射面、他側斜面を反射面とすると共
に、上記他辺の直線面を出射面とし、上記反射面
の角度は上記入射面から入射した光が出射面から
ほぼ垂直な光として出ていくように設定している
ことを特徴とする照明装置。