JPS59226303A - 平面光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は薄型の平面光源に関する。

さらに詳しくは、人工光源の光束を集束・導光・発散し
て生じる第１の光束と、導光系ケ透過する第２の光束を
光源光束とした平面光源に関する。

従来、平面光源として使用に供されているものは、ＰＩ
、（エレクトロルミネセンス）、平型螢光管、第１図に
示すような電球、あるいは放電管■と光の拡散板■を用
いた系等がある。電力消費の大きな機器とこれらの平面
光源を使用する場合には、光源の電力消費は問題となら
ない。しかし、液晶表示装置等の低消費電力機器と組み
合わせて使用・する場合には、平面光源は十分な明るさ
を低消費電力で得なければならない。従来の平面光源は
自発光であり、周囲環境光が強い場合、周囲環境光に匹
敵する光量を得るのには、常時大きな電力を必要とした
。これは低消費電力機器にとって致命的が欠点となって
いる。

本発明は、このような従来の平面光源の欠点に鑑み考案
されたもので、周囲環境光の強い場合はこれを積極的に
利用し、周囲環境光の弱い時だけ内部人工光源の光を利
用するものであり、その目的はシステムの消費電力を減
少させることにある。

以下、実施例に基づき本発明を詳説する。

実施例１゜ 第２図は、導光系として断面がおおむね、くさび状の導
光体■と内部人工光源から成る系を示している。人工光
源は螢光管■を用いたが、各種放電管、白熱灯、ＦｉＬ
、発光ダイオード等ももちろん使用できる。導光体■は
、第３図（ａ）　、　、（ｂ）の断面図に示すように、
その−面■を鋸状（フレネル）形状（ａ）、散乱面（ｂ
）のように成形加工された、少なくとも屈折率が周囲媒
質より大きな透明体である。

ここでは加工性の点からアクリル樹脂を採用したが、材
質は特に問わない。第３図（ａ）の鋸状形状の断面のタ
イプは、全反射しやすいように各面を鏡面加工しである
。出射光の配光特性を変えるためには、鋸状形状の傾き
等を変更し、表面の荒さピッチを最適化することによっ
て対処することができる。第３図（ｂ）は、散乱加工し
たものである。第３図（ａ）　、　（ｂ）に示すように
、広がった端面から入射した内部人工光源の光束（実線
矢印）は、全反射。

屈折後に全反射され、導光体の出射面■（第５図では上
方面）から出射する。これが第１の光束である。第３図
の光源は光束の一部を示したものであるから、もちろん
有効に利用されない光束も存在する。

次に、第２の光束である周囲環境光は、第３図破線の矢
印のように導光体■の成形面■から入射し、導光体によ
り屈折、透過して成形面と反対側に出射する。周囲環境
光が強い場合には、このようにして周囲環境光を利用す
る。また、第１の光束である内部人工光源と第２の光束
である周囲環境光を同時に利用することもできる。

この原理は第３図に示すように、入射方向がまったく異
なる２つの光束を、一方は界面で全反射され、他方は屈
折、透過して同じ方向に出射するというものである。さ
らに、高屈折媒質中を伝播する光束が特定の方向から成
形面に入射することを利用するものである。

人工光源は、様々なものを採用できるが、任意に点灯、
消灯もしくは減灯ができなければならない。前述したよ
うに、周囲環境光の強弱によって人工光源の光束−ｔｅ
調節するためである。このように人工光源の減光、もし
ぐは消灯によって、時間的に平均した消費電力を低減す
ることが可能となった。

４面光源の輝度を均質化し、周囲環境光を有効に導光体
へ入射させるために、第４図、第５図に示す光拡散板■
２反射鈑■、ライトガイド■等を採用すると良い。第４
図は、反射板■を使った場合である。周囲環境光は、反
射板■により導光体■により多く光束を入射することが
できる。これは一般に周囲環境光が上方から多く入射す
る成分を多く有しているからである。！ｉた周囲環境光
の方向による変ｖｌを小さくするために、光拡散板■を
設置しても良い。光拡散板の設置位置は、導光体の出射
面■側、成形面■側９反射板の直前などがあるが、平面
光源の輝度分布を小さくするところを選択する。第５図
は、光ファイバーを集束したライトガイド■を用いた場
合である。これも周囲環境光を有効に導光体に導く一方
法である。

また、人工光源の光束を有効に導光体に導くために集光
手段音用いると、更に明るい平面光源とすることができ
る。

実施例２゜ 第６図は、導光体として屈折率が周囲媒質より大きい平
板状の透明体中に屈折率が透明体と異なる粒子０を分散
した場合（ａ）、反射性粒子◎を分散した場合（ｂ）の
導光体の断面を示すものである。第１の光束である人工
光源光束（実線矢印）は、導光体の端面から入射し、異
屈折率粒子４ｇ、あるいは反射性微粒子０に反射、ある
いは屈折後反射、あるいは散乱して、その一部が出射面
φ）から取り出される。これが第１の光束である。

第２の光束（破線矢印）は、周囲環境光が入射面０から
入射し、第１の光束と同様、反射、屈折後反射、散乱さ
れ、その一部が出射面■から取り出される。第１の光束
と第２の光束は、このように導光体で混合され、両方が
平面光源の光束となる。

実施例１と同様な周囲環境光を有効に取り入れる方法、
平面光源の輝度分布を均質化する方法を採用することは
、もちろん可能である。

周囲環境光の強弱により人工光源の光束量を変えられる
ために、実施例１と同様、システムの消費電力を低減す
ることができる。

以上は、第１の光束を人工光源による光束、第２の光束
を周囲環境光による光束として説明したが、その逆に、
第１の光束を周囲環境光、第２の光束を人工光源とする
ことも勿論可能である。

このように本発明によると、周囲環境光全光源光束とし
て利用でさるために、人工光源の光束量を減少させ、人
工光源に要する消費電力を低減することが可能となる。

特に、時間的な平均消費電力については、消費電力を半
減させることも可能である。

本発明は、低消費電力機器に用いる平面光源として有効
であり、液晶表示装置の背面光源には特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の平面光源の一例を示したものである。 第２図は、本発明によるくさび断面形導光体を用いた系
の断面図である。 第６図は導光体の断面図である。 （ａ）はフレネル（鋸状）形状の場合に示す。 （ｂ）は散乱形状の場合を示す。 第４図は、反射板を用いて周囲環境光を有効に利用した
場合の断面図である。 第５図は、ライトガイドを用いて周囲環境光を有効に利
用した場合の断面図である。 第６図は導光体の断面図でおる。 （、）は異屈折率粒子を分散した場合を示す。 （ｂ）は反射性粒子を分散した場合を示す。 以　　　上 出願人　株式会社　諏訪精工台 代理人　弁理士　最上　　務 ′　　第１図 第２図 第３図 ７ 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の光源の光束を集束し、屈折率が周囲媒質よ
   りも大きな透明媒質から成る導光系に導き、導光系は一
   部の境界面で光束を反射あるいは屈折反射おるいは散乱
   することによって導光系外に取出される第１の光源光束
   と、該導光系を透過する第２の光束を光源光束とするこ
   とを特徴とする平面光源。
2. （２）該第１の光束、もしくは該第２の光束は周囲環境
   光の光束であること全特徴とする特許請求の範囲ｗ４１
   項記載の平面光源。
3. （３）　　Ｉ！＊第１の光束、もしくは該第２の光束は
   人工光源の光束であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、第２項記載の平面光源。