JP2000113705A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光源からの照明光を前方に出射させることがで
きるとともに、前方から入射する外光を反射して前方に
出射させることができる面光源装置を提供する。 【解決手段】入射端面１ａから取り込んだ照明光を前面
から出射させる導光体１と、この導光体１の前面側に配
置され、複数の段面６ａおよびこれらの段面６ａをつな
ぐ複数の段差面６ｂとからなる階段形状面６を有し、か
つ前記各段面６ａに反射膜７が設けられた光制御板３
と、導光体１の側方に配置され、導光体１の前記入射端
面１ａに向けて照明光を出射する光源２とを具備し、前
記光源２が出射する照明光を導光体１の入射端面１ａか
ら取り込んで導光体１の前面から前記光制御板３の各段
差面６ｂを経て前方に出射させるとともに、前方から入
射する外光を前記光制御板３の各段面６ａの反射膜７で
反射させて前方に出射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光源からの照明
光を前方に出射する機能と、前方から入射する外光を反
射させて前方に出射する機能とを兼ね備えた面光源装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば液晶表示素子のような外部から入
射する光の透過を制御して表示する非発光型表示体を備
えた表示装置のバックライト等に用いられる面光源装置
として、サイドライト型と呼ばれるものがある。

【０００３】このサイドライト型の面光源装置は、従
来、端面から光を取り込んでその光を前面側に出射する
導光体と、この導光体の光を取り込む端面の側方に配置
された照明光を出射する光源とから構成されている。な
お、前記光源には、直管状の蛍光ランプまたはネオン
管、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）発光体、複数のＬ
ＥＤ（発光ダイオード）を整列したＬＥＤアレイ等が用
いられている。

【０００４】前記導光体には、一般に、アクリル系樹脂
等からなる平板状の透明板が用いられており、その少な
くとも一端面が、前記光源からの照明光を取り込む入射
端面とされ、前面全体が、前記入射端面から取り込んだ
光の出射面とされている。

【０００５】この導光体は、前記光源からの照明光を前
記入射端面から取り込み、その照明光を導光体の前面お
よび背面と外気（空気）との界面により全反射させなが
ら導光体の長さ方向に導いて、その前面のほぼ全域から
前方に出射させるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、面光源装置
をバックライトとする表示装置には、常に面光源装置か
らの照明光を利用して透過型表示を行なうものと、自然
光や室内光等の外光を利用する反射型表示と前記面光源
装置からの照明光を利用する透過型表示との両方の表示
を行なう、いわゆる２ウエイ表示型のものがある。

【０００７】前記２ウエイ表示装置は、充分な明るさの
外光が得られるときは、前記面光源装置から照明光を出
射させずに外光を利用する反射型表示を行ない、外光の
明るさが不足するときは、前記面光源装置から照明光を
出射させて、外光を利用する反射型表示と前記面光源装
置からの光を利用する透過型表示とを同時に行なうこと
により、前記反射型表示による画面輝度の不足分を前記
透過型表示により補い、また、外光が得られないとき
は、前記面光源装置からの光を利用する透過型表示を行
なうものであり、この２ウエイ表示装置は、どのような
明るさの環境下でも表示を行なうことができるととも
に、充分な明るさの外光が得られるるときは前記面光源
装置から照明光を出射させる必要がないため、常に面光
源装置からの照明光を利用して透過型表示を行なうもの
に比べて、消費電力が少なくてすむという利点をもって
いる。

【０００８】しかし、従来の面光源装置は、導光体の側
方に配置された光源からの照明光を前記導光体にその入
射端面から取り込み、その照明光を前記導光体の前面か
ら前方に出射するだけのものであるため、例えば上述し
た２ウエイ表示装置を構成するには、液晶表示素子等の
非発光型表示体の背面に半透過反射板を配置し、この半
透過反射板の背後に前記面光源装置を配置しなければな
らなかった。

【０００９】この発明は、光源からの照明光を前方に出
射させることができるともに、前方から入射する外光を
反射させて前方に出射させることができるできる面光源
装置を提供することを目的する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の面光源装置
は、少なくとも一端面が入射端面とされ、この入射端面
から取り込んだ照明光を前面から出射させる導光体と、
この導光体の前面側に配置され、複数の段面およびこれ
らの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面を
有し、かつ前記各段面に反射膜が設けられた光制御板
と、前記導光体の側方に配置され、導光体の前記入射端
面に向けて照明光を出射する光源とを具備し、前記光源
が出射する照明光を導光体の入射端面から取り込んで導
光体の前面から前記光制御板の各段差面を経て前方に出
射させるとともに、前方から入射する外光を前記光制御
板の各段面の反射膜で反射させて前方に出射させること
を特徴とするものである。

【００１１】すなわち、この発明の面光源装置は、光源
からの照明光を、導光体にその入射端面から取り込んで
この導光体の前面から光制御板の複数の段差面から出射
させるとともに、光制御板の前方から入射する外光を、
この光制御板の各段面の反射膜で反射させて前方に出射
させるものであり、この面光源装置によれば、光源から
の照明光を前方に出射させることができると同時に、前
方から入射する外光を反射させて前方に出射させること
ができる。

【００１２】このため、この面光源装置によれば、充分
な明るさの外光が得られるときは、光源を点灯せずに外
光の反射光だけを出射させ、外光の明るさが不足すると
きは、前記光源を点灯させ外光の反射光と前記光源から
の照明光の両方を出射させて外光の反射光の輝度不足を
前記照明光により補い、また、外光が得られないとき
は、前記光源からの照明光を出射させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の面光源装置は、上記の
ように、少なくとも一端面が入射端面とされ、この入射
端面から取り込んだ照明光を前面から出射させる導光体
と、この導光体の前面側に配置され、複数の段面および
これらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状
面を有し、かつ前記各段面に反射膜が設けられた光制御
板と、前記導光体の側方に配置され、導光体の前記入射
端面に向けて照明光を出射する光源とを具備し、前記光
源が出射する照明光を導光体の入射端面から取り込んで
導光体の前面から前記光制御板の各段差面を経て前方に
出射させるとともに、前方から入射する外光を前記光制
御板の各段面の反射膜で反射させて前方に出射させるよ
うにしたものであり、この面光源装置によれば、充分な
明るさの外光が得られるときは、光源を点灯せずに外光
の反射光だけを出射させ、外光の明るさが不足するとき
は、前記光源を点灯させ外光の反射光と前記光源からの
照明光の両方を出射させて外光の反射光の輝度不足を前
記照明光により補い、また、外光が得られないときは、
前記光源からの照明光を出射させることができる。

【００１４】このため、この面光源装置によれば、例え
ば外光を利用する反射型表示と面光源装置からの照明光
を利用する透過型表示との両方の表示を行なう２ウエイ
表示装置を、半透過反射板を用いることなく構成するこ
とができる。

【００１５】この発明の面光源装置においては、前記光
制御板の前面側に、前方から入射する外光および光制御
板の前記反射膜で反射して各段面から出射する前記外光
の反射光を透過させ、かつ光制御板の前記各段差面から
出射する照明光を所定方向に向けて前方に出射させる光
学部材を配置することが望ましい。

【００１６】このようにすることにより、前記光制御板
の段差面から出射する照明光が、前記光学部材により所
定方向に向きを変えて前方に出射するため、前記照明光
を所定の方向に出射させることができる。

【００１７】この場合、前記光学部材は、平坦面からな
る前面と、前記導光体の前面に対向する背面とを有する
透明板とし、その背面に、前記光制御板の前記段差面か
ら出射する照明光を取り込む入射面と、前記入射面から
取り込んだ光を前面方向に屈折させる屈折面とを有する
突起状の複数の入射部を形成することが好ましく、この
ような構成とすることにより、前記光制御板の複数の段
差面から出射する照明光のほとんどを無駄なく前記光学
部材に取り込んで、その前面から前方に出射させること
ができる。

【００１８】しかも、前記光学部材をこのような構成と
することにより、前記光制御板の複数の段差面から出射
し、前記光学部材の複数の入射部に前記入射面から入射
した光を、前記屈折面により屈折させて所定の方向に集
光し、この光学部材の前面から所定方向（例えば正面方
向）の輝度が高い輝度分布の照明光を出射させることが
できるとともに、光制御板の段面の反射膜により反射す
る外光の反射光も、所定方向（例えば正面方向）の輝度
の高い輝度分布の光として前記光学部材の前方に出射さ
せることができる。

【００１９】さらに、前記光学部材は、前記複数の入射
部を間隔を存して設け、前記光学部材の背面のうちの隣
接する前記入射部の間の領域を、前記光制御板の複数の
段面に対向する入出射面とした構成とするのがより望ま
しい。

【００２０】このような構成の光学部材によれば、この
光学部材にその前面から入射した外光を、前記入射部お
よびその間の前記入出射面から光学部材の背面に出射さ
せることができ、光制御板の段面の反射膜により反射す
る外光の反射光を、前記入射部および入出射面から光学
部材に取り込んで、この光学部材の前面から前方に出射
させることができるとともに、その反射光を、より所定
方向（例えば正面方向）の輝度が高い輝度分布の光とす
ることができる。

【００２１】また、この面光源装置においては、前記光
源に、この光源から出射する照明光の輝度を制御する照
明輝度制御手段を設け、前記段面の反射膜による外光の
反射率と、前記照明輝度制御手段による前記照明光の輝
度制御条件とが、面光源装置の前方に出射する光の輝度
が外部の環境の照度に応じて予め定められた輝度範囲と
なるように設定するのが望ましく、このようにすること
により、充分な明るさの外光が得られる環境において光
源を点灯せずに外光の反射光だけを出射させるときも、
外光の明るさが不足する環境において前記光源を点灯さ
せ外光の反射光と前記光源からの照明光の両方を出射さ
せて外光の反射光の輝度不足を前記照明光により補うと
きも、また、外光が得られない環境において前記光源か
らの照明光を出射させるときも、前記環境の照度に応じ
て、その環境照度に対して好適な輝度の光を出射させる
ことができる。

【００２２】

【実施例】図１および図２はこの発明の一実施例を示し
ており、図１は面光源装置の断面図、図２は面光源装置
の一部を拡大した断面図である。

【００２３】この実施例の面光源装置は、導光体１と、
この導光体１の側方に配置された光源２と、前記導光体
１の前面側に配置された光制御板３と、さらにこの光制
御板３の前面側に配置された光学部材４とを備えてい
る。

【００２４】前記導光体１は、アクリル系樹脂等からな
る透明板であり、その一端面が前記光源２からの光を取
り込む入射端面１ａとされ、その前後の厚さが前記入射
端面１ａ側から他端側に向って漸次薄くなるように形成
されている。そしてこの導光体１の背面に反射板５が取
り付けられている。

【００２５】前記光制御板３は、アクリル系樹脂等から
なる透明板であり、導光体１の前面との間に僅かな隙間
をあけてその前面と対向するように設けられている。そ
してこの光制御板３は、導光体１の入射端面１ａ側から
他端側に向かって順次段差を形成しながら延びる形状、
すなわち互いに平行な複数の段面６ａと、これらの段面
６ａをつなぐ複数の段差面６ｂとを有する微小ピッチの
階段状に形成され、その前面が階段形状面６となってい
る。

【００２６】光制御板３の各段面６ａは、導光体１の背
面とほぼ平行で、かつ前記導光体１の幅方向（入射端面
１ａの長さ方向）に沿う横長の平坦面となっている。そ
してこれら段面６ａの前面にはその段面６ａの領域の全
体に亘ってアルミニウムまたは銀等からなる高反射率の
反射膜７がそれぞれ蒸着等により設けられ、これら反射
膜７により外光を反射させる外光反射部が構成されてい
る。

【００２７】また、光制御板３の各段差面６ｂは、導光
体１の入射端面１ａとほぼ平行な極く小さい高さの立ち
上がり面であり、これらの段差面６ｂがそれぞれ照明光
の出射部となっている。

【００２８】導光体１は、その側方に配置された光源２
からの照明光を前記入射端面１ａから取り込んで前面か
ら出射させるようになっている。そして導光体１の前面
から出射した照明光が光制御板３の各段差面６ｂから出
射するようになっている。前記光源２は、前記導光体１
の入射端面１ａに向けて照明光を出射するものであり、
直管状の蛍光ランプまたはネオン管、ＥＬ（エレクトロ
ルミネセンス）発光体、複数のＬＥＤ（発光ダイオー
ド）を整列したＬＥＤアレイ等の発光体８と、この発光
体８からの放射光を反射させるリフレクタ９とからなっ
ている。この光源２は、前記導光体１の側方に、その入
射端面１ａと対向するように配置されている。

【００２９】一方、前記光制御板３の前面側に配置され
た光学部材４は、その前方から入射する外光を透過さ
せ、前記光制御板３の各段差面６ｂから出射する照明光
を所定方向に向けて前方に出射させる特性を有してい
る。

【００３０】この光学部材４は、平坦面からなる前面
と、前記光制御板３の前面に対向する背面とを有する、
前記導光体１とほぼ同じ横幅のアクリル系樹脂等からな
る透明板であり、その背面に、前記光制御板３の複数の
段差面６ｂから出射する照明光を取り込むための複数の
入射部１０が一体に設けられている。

【００３１】前記複数の入射部１０は、それぞれ光学部
材４の横幅全長にわたる長さの横長の突起状に形成され
ている。そしてこの光学部材４は、その背面の複数の入
射部１０の長さ方向が光制御板３の複数の段差面６ｂの
長さ方向とほぼ平行となるように、各入射部１０の頂部
を光制御板３の各段面６ａに近接または当接させる状態
に配置されている。

【００３２】前記光学部材４の背面に形成された前記複
数の入射部１０は、断面三角形状をなし、その両側面の
うち光制御板３の段差面６ｂに対向する一方の側面は、
光制御板３の段差面６ｂから出射する照明光を取り込む
入射面１０ａとなっており、他方の側面は、前記入射面
１０ａから取り込んだ照明光を前面方向に屈折させる屈
折面１０ｂとなっている。

【００３３】前記入射面１０ａは、光制御板３の段差面
６ｂとほぼ平行またはそれに近い傾きをもち、かつ段面
６ａに対する角度（段差面６ｂに向き合う方向の角度）
が９０°を越えない面であり、前記屈折面１０ｂは、光
制御板３の前面と直角の垂線とのなす角度が、前記入射
面１０ａと前記垂線とのなす角度よりも大きな傾斜角度
をもつ傾斜面となっている。

【００３４】なお、前記入射部１０のより望ましい形状
は、前記入射面１０ａが前記垂線に対して光制御板３の
段差面６ｂに向き合う方向に５〜１５度傾斜し、前記屈
折面１０ｂが前記垂線に対して前記入射面１０ａとは反
対方向に２０〜５０度傾斜した形状である。

【００３５】また、前記複数の入射部１０は、それぞれ
の間に間隔を存して一定のピッチで設けられており、前
記光学部材４の背面のうちの隣接する前記入射部１０の
間の領域は、光制御板３１の複数の段面６ａに対向する
入出射面１１となっている。

【００３６】この入出射面１１は、光制御板３の段面６
ａとほぼ平行かまたはそれに近い傾きをもつ面であり、
光学部材４にその前方から入射する外光を透過させる面
である。

【００３７】さらに、前記複数の入射部１０は、光制御
板３の各段差面６ｂのピッチよりも小さいピッチで設け
られており、したがって光制御板３の複数の段差面６ｂ
は、そのそれぞれが光学部材４の少なくとも１つの入射
部１０に必ず対向する関係となっている。

【００３８】また、この面光源装置においては、図１に
示すように、前記光源２に、この光源２から出射する照
明光の輝度を制御する照明輝度制御手段２０が備えられ
ている。

【００３９】この照明輝度制御手段２０は、外部の環境
（面光源装置の使用環境）の照度を測定する照度検出器
２１と、この照度検出器２１により測定された環境照度
に基づいて前記光源２の発光体８が出射する照明光の輝
度を制御する手段とからなっており、前記照明光の輝度
を制御する手段は、輝度調整回路２２と、光源点灯回路
２３とからなっている。

【００４０】なお、前記照度検出器２１は、面光源装置
にその前方から入射する外光の照度と同じ環境照度を測
定するように、受光面を面光源装置の前面（光学部材４
の前面）とほぼ平行に配置させることが好ましい。

【００４１】また、前記輝度調整回路２２は、前記照度
検出器２１により測定された環境照度に基づいて、前記
光源２から出射させる照明光の輝度を、面光源装置の前
方に出射する出射光の輝度が環境照度に応じて予め定め
られた輝度範囲となるように調整するものであり、前記
光源点灯回路２３は、前記光源２の発光体８を、前記輝
度調整回路２２からの輝度値に応じた輝度の照明光を出
射するように駆動するものである。

【００４２】そして、この面光源装置においては、光制
御板３の段面６ａでの外光の反射率と、前記照明輝度制
御手段２０による前記照明光の輝度制御条件とを、面光
源装置の前方に出射する光の輝度が外部の環境の照度に
応じて予め定められた輝度範囲となるように設定してあ
る。

【００４３】上記面光源装置は、前記光源２からの照明
光を前記導光体１により導いてこの導光体１の前面から
光制御板３の複数の段差面６ｂを経て出射させるととも
に、前方から入射する外光を光制御板３の段面６ａの反
射膜７で反射させて前方に出射させるものであり、前記
光源２は、前方から入射する外光の反射光だけでは充分
な輝度の出射光が得られないときに点灯される。

【００４４】すなわち、この面光源装置は、充分な明る
さの外光が得られるときは、光源２を点灯せずに外光の
反射光だけを出射させ、外光の明るさが不足するとき
は、前記光源２を点灯して外光の反射光と前記光源２か
らの照明光の両方を出射させて外光の反射光の輝度不足
を前記照明光により補い、また、外光が得られないとき
は、前記光源２からの光を出射させるものである。

【００４５】光源２からの照明光の出射経路について説
明すると、光源２からの照明光は、図１および図２に実
線で示すように、導光体１にその入射端面１ａから取り
込まれ、この導光体１内をその長さ方向に導かれる。

【００４６】そして、前記導光体１内をその長さ方向に
向かって導かれる照明光は、直接導光体１の前面から出
射したり、導光体１の背面の反射板５で反射して導光体
１の前面から出射したり、あるいは導光体１の前面と外
気（導光体１と光制御板３との間の空気層）との界面で
の全反射や、導光体１の背面の反射板５での反射を繰り
返して導光体１の前面から出射する。

【００４７】そして導光体１の前面から出射する照明光
のうち、光制御板３の段差面６ｂに直接向かう光は、そ
の段差面６ｂから光制御板３の前面側に出射する。ま
た、前記段差面６ｂに直接向かう光以外の光、つまり、
光制御板３の段面６ａに向かって進む光は、前記段面６
ａの反射膜７で反射し、さらに外気（導光体１と光制御
板３との間の空気層）と導光体１の前面との界面での全
反射で光制御板３の複数の段差面６ｂのいずれかから出
射する。したがって、導光体１にその入射端面１ａから
取り込まれた照明光のほとんどが、無駄なく光制御板３
の前方に出射する。

【００４８】そして、光制御板３の前方に出射した照明
光は、この光制御板３の前面側に配置された光学部材４
の背面の複数の入射部１０に、その一側面の入射面１０
ａから入射する。

【００４９】このとき、前記光制御板３の複数の段差面
６ｂは、そのそれぞれが前記光学部材４の少なくとも１
つの入射部１０に必ず対向しているため、前記光制御板
３の複数の段差面６ｂから出射した光のほとんどが、無
駄なく光学部材４のいずれかの入射部１０に入射する。

【００５０】前記光学部材４の複数の入射部１０に入射
した光は、その入射面１０ａから反対側の屈折面１０ｂ
に進み、その屈折面１０ｂと外気との界面で全反射して
光学部材４の前面方向に向きを変え、光学部材４を透過
してその前面から出射する。

【００５１】このため、この光学部材４の前面からその
前方に出射する照明光は、前記複数の入射部１０にその
入射面１０ａから入射し、反対側の屈折面１０ｂ（外気
との界面）で屈折して所定の方向に集光した、所定方向
の輝度が高い輝度分布の光でとなる。

【００５２】この実施例では、前記入射部１０の屈折面
１０ｂの傾斜角を、この屈折面１０ｂで屈折した光の向
きが、正面方向（光学部材４の前面と直角の垂線にほぼ
沿う方向）になるように設定してあり、したがって光学
部材４の前面に出射する照明光は、正面方向の輝度が高
い指向性をもった分布の光となる。

【００５３】なお、この光学部材４の前面に出射する照
明光の出射方向は、前記入射部１０の屈折面１０ｂの傾
斜角に応じた方向であり、前記屈折面１０ｂの傾斜角が
光学部材４の前面と直角の垂線に対して２０〜５０度の
範囲であるときに、より正面方向に近くなる。

【００５４】次に、前方から入射する外光の出射経路に
ついて説明すると、前方から入射した外光は、図１およ
び図２に破線で示すように、前記光学部材４にその前面
から入射し、この光学部材４を透過してその背面の複数
の入射部１０およびその間の入出射面１１から背面側に
出射する。

【００５５】なお、外光は様々な入射角で入射するた
め、前記光学部材４の前面から入射した外光のうちの前
記入射部１０に向う光のなかには、この入射部１０の入
射面１０ａおよび屈折面１０ｂと外気（光制御板３と光
学部材４との間の空気層）との界面に全反射臨界角より
大きい入射角で入射して前記界面で全反射される光もあ
るが、前記入射面１０ａと外気との界面で全反射した光
は、反対側の屈折面１０ｂと外気との界面に全反射臨界
角より小さい入射角で入射してこの界面を透過して背面
側に出射し、前記屈折面１０ｂと外気との界面で全反射
した光は、反対側の入射面１０ａと外気との界面に全反
射臨界角より小さい入射角で入射してこの界面を透過し
て背面側に出射する。このため、前記光学部材４の前面
から入射した外光のほとんどが、無駄なく光学部材４の
背面側に出射する。

【００５６】前記光学部材４の背面側に出射した外光
は、光制御板３の複数の段面６ａの反射膜７により反射
し、この反射光が光学部材４にその背面の複数の入射部
１０およびその間の入出射面１１から入射する。

【００５７】このとき、前記入射部１０は、上述したよ
うに、その一側の入射面１０ａが光制御板３の段差面６
ｂとほぼ平行かまたはそれに近い傾きをもった面であ
り、反対側の屈折面１０ｂが光学部材４の前面と直角の
垂線とのなす角度が、前記入射面１０ａと前記垂線との
なす角度よりも大きな傾斜角度をもつ傾斜面であるた
め、前記光制御板３の複数の段面６ａで反射して出射し
た光は、そのほとんどが前記光学部材４に前記入射部１
０の傾斜角度が大きい屈折面１０ｂと、複数の入射部１
０の間の入出射面１１とから取り込まれる。

【００５８】そして、前記光学部材４に前記入射部１０
の屈折面１０ｂおよび入出射面１１から取り込まれた反
射光のうち、直接光学部材４の前面に向かう光は、前記
光学部材４を透過してその前面から出射し、また、前記
入射部１０の屈折面１０ｂから取り込まれた光のうちの
反対側の入射面１０ａに向かう光は、この入射面１０ａ
と外気との界面で全反射して向きを変え、前記屈折面１
０ｂおよび入出射面１１から直接光学部材４の前面に向
かう光の方向に近い方向に向きを変えて光学部材４の前
面から出射する。

【００５９】このため、この面光源光装置においては、
その前方から入射する外光も、ほとんど無駄なく前方に
出射させることができる。しかも、この面光源光装置の
前面（光学部材４の前面）から前方に出射する外光の反
射光は、様々な入射角で入射した外光が集光された高輝
度の光であり、したがってこの外光の反射光も、所定方
向（例えば正面方向）に出射する光の輝度が高い輝度分
布の光となる。

【００６０】上記のように、この面光源装置は、少なく
とも一端面が入射端面１ａとされ、この入射端面１ａか
ら取り込んだ照明光を前面から出射させる導光体１と、
この導光体１の前面側に配置され、複数の段面６ａおよ
びこれらの段面６ａをつなぐ複数の段差面６ｂとからな
る階段形状面６を有し、かつ前記各段面６ａに反射膜７
が設けられた光制御板３と、前記導光体１の側方に配置
され、導光体１の前記入射端面１ａに向けて照明光を出
射する光源２とを具備し、前記光源２が出射する照明光
を導光体１の入射端面１ａから取り込んで導光体１の前
面から前記光制御板３の各段差面６ｂを経て前方に出射
させるとともに、前方から入射する外光を前記光制御板
３の各段面６ａの反射膜７で反射させて前方に出射させ
るようにしたものであり、したがってこの面光源装置に
よれば、光源２からの照明光を前方に出射させることが
できると同時に、前方から入射する外光を反射させて前
方に出射させることができる。

【００６１】しかも、上記実施例の面光源装置は、導光
体１の前面側に配置した光制御板３の前方から入射して
段面６ａで反射する反射光を透過させ、複数の段差面６
ｂから出射する光源２の照明光を所定方向に向けて前方
に出射させる光学部材４を設けてあるから、光制御板３
の複数の段差面６ｂから出射する照明光を、前記光学部
材４により所定方向に向きを変えて前方に出射させるこ
とができる。

【００６２】そして、上記実施例では、前記光学部材４
を、平坦面からなる前面と、光制御板３の前面に対向す
る背面とを有する透明板とし、その背面に、前記光制御
板３の段差面６ｂから出射する照明光を取り込む入射面
１０ａと、この入射面１０ａから取り込んだ光を前面方
向に屈折させる屈折面１０ｂとを有する突起状の複数の
入射部１０を形成した構成としているため、前記光制御
板３の複数の段差面６ｂから出射する照明光のほとんど
を無駄なく前記光学部材４に取り込んで、その前面から
前方に出射させることができる。

【００６３】しかも、この面光源装置は、前記光学部材
４を上記のような構成としているため、前記光制御板３
の複数の段差面６ｂから出射し、前記光学部材４の複数
の入射部１０に前記入射面１０ａから入射した光を、前
記屈折面１０ｂにより屈折させて所定の方向に集光し、
この光学部材４の前面から所定方向（例えば正面方向）
の輝度が高い輝度分布の照明光を出射させることができ
るとともに、段面６ａの反射膜７により反射されてその
段面６ａから出射する外光の反射光も、所定方向（例え
ば正面方向）の輝度が高い輝度分布の光として前記光学
部材４の前方に出射させることができる。

【００６４】さらに、上記実施例では、前記光学部材４
を、前記複数の入射部１０を間隔を存して設け、前記光
学部材４の背面のうちの隣接する入射部１０の間の領域
を、前記光制御板３の複数の段面６ａに対向する入出射
面１１とした構成としているため、この光学部材４にそ
の前面から入射した外光を、前記入射部１０およびその
間の前記入出射面１１から光学部材４の背面側に出射さ
せるとともに、光制御板３の段面６ａの反射膜７で反射
して出射する外光の反射光を、前記入射部１０および入
出射面１１から光学部材４に取り込んで、この光学部材
４の前面から前方に出射させることができるとともに、
その反射光を、より所定方向（例えば正面方向）の輝度
が高い輝度分布の光とすることができる。

【００６５】また、上記面光源装置においては、前記光
源２に、この光源２から出射する照明光の輝度を制御す
る照明輝度制御手段２０を設け、前記段面６ａの反射膜
７による外光の反射率と、前記照明輝度制御手段２０に
よる前記照明光の輝度制御条件とが、面光源装置の前方
に出射する光の輝度が外部の環境の照度に応じて予め定
められた輝度範囲となるように設定してあるため、低照
度から高照度の広い照度範囲の環境において、その環境
照度に対して好適な輝度の光を出射させることができ
る。

【００６６】すなわち、面光源装置が出射する出射光の
好適な輝度は、外部の環境の照度によって異なり、出射
光の輝度が同じでも、環境の照度によっては出射光が眩
しすぎたり暗すぎたりする。

【００６７】このため、この実施例では、例えば夏期の
直射日光下のような１０００００ルクスを越える高照度
の環境下でも、眩しすぎない好適な輝度の出射光が得ら
れるように、段面６ａの反射膜７の反射率をある程度低
めに設定し、また前記反射膜７により反射される外光の
反射光と、前記光源２からの照明光との両方による出射
輝度（ただし、環境照度がほとんど０ルクスであるとき
は、照明光のみによる出射輝度）が、環境照度に応じた
好適な輝度になるように、前記光源２から出射させる照
明光の輝度を、環境照度に応じて前記照明輝度制御手段
２０により制御するようにしている。

【００６８】したがって、上記面光源装置によれば、充
分な明るさの外光が得られる環境において光源２を点灯
せずに外光の反射光だけを出射させるときも、外光の明
るさが不足する環境において前記光源２を点灯させ外光
の反射光と前記光源２からの照明光の両方を出射させて
外光の反射光の輝度不足を前記照明光により補うとき
も、また、外光が得られない環境において前記光源から
の照明光を出射させるときも、前記環境の照度に応じ
て、その環境照度に対して好適な輝度の光を出射させる
ことができる。

【００６９】しかも、上記面光源装置は、充分な明るさ
の外光が得られる環境では光源２を点灯させなくても外
光の反射光だけで環境照度に対して好適な輝度の光を出
射させることができ、また、外光の明るさが不足する環
境において前記光源２を点灯させ外光の反射光と前記光
源２からの照明光の両方を出射させることにより外光の
反射光の輝度不足を前記照明光により補うときも、外光
の反射光と前記照明光との両方による出射輝度が、環境
照度に対して好適な輝度になるように前記光源２から出
射させる照明光の輝度を制御すればよいため、前記光源
２の消費電力は少なくてすむ。

【００７０】上記面光源装置は、例えば、外光を利用す
る反射型表示と面光源装置からの照明光を利用する透過
型表示との両方の表示を行なう２ウエイ表示装置に利用
することが可能なものであり、この面光源装置によれ
ば、光源２からの照明光を前方に出射させるとともに、
前方から入射する外光を反射して前方に出射させること
ができるため、２ウエイ表示装置を、半透過反射板を用
いることなく構成することができる。

【００７１】すなわち、上記面光源装置を用いて２ウエ
イ表示装置を構成する場合は、この面光源装置の前面側
に、図１に仮想線（二点鎖線）で示すように、液晶表示
素子等の非発光型表示体２４を配置する。

【００７２】この２ウエイ表示装置は、半透過反射板を
必要としないため、面光源装置からの照明光も、前方か
ら入射する外光も効率良く利用して、明るい画像を表示
することができる。

【００７３】すなわち、半透過反射板を用いる２ウエイ
表示装置は、面光源装置からの照明光が、前記半透過反
射板の反射／透過特性に応じた透過率でこの半透過反射
板を透過して表示体にその背面から入射し、また、前記
表示体の前方から入射した外光が、前記半透過反射板の
反射／透過特性に応じた反射率でこの半透過反射板を透
過して前記表示体にその背面から入射するため、面光源
装置からの照明光も、前方から入射する外光も、効率良
く利用することができない。

【００７４】これに対して、上記実施例の面光源装置を
用いる２ウエイ表示装置は、前記面光源装置が、理論的
には、光源２からの光をほぼ１００％近くの出射効率で
出射させることができるとともに、前方から入射する外
光もほぼ１００％近くの反射効率で反射させることがで
きるものであり、しかも半透過反射板を必要としないた
め、面光源装置からの照明光も、前方から入射する外光
も効率良く利用して、明るい画像を表示することができ
る。

【００７５】また、この２ウエイ表示装置は、前記面光
源装置が、光源２からの照明光も、前方から入射する外
光の反射光も、前記光学部材４の前面から所定方向の輝
度が高い輝度分布の光として出射するため、所定方向、
例えば正面方向の輝度が高い表示を得ることができる。

【００７６】さらに、前記面光源装置は、光源２に、こ
の光源２から出射する照明光の輝度を制御する照明輝度
制御手段２０を設け、段面６の反射膜７による外光の反
射率と、前記照明輝度制御手段２０による前記照明光の
輝度制御条件とが、面光源装置の前方に出射する光の輝
度が外部の環境の照度に応じて予め定められた輝度範囲
となるように設定したものであるため、この面光源装置
を用いた２ウエイ表示装置は、低照度から高照度の広い
照度範囲の使用環境において、その環境照度に対して好
適な画面輝度の表示を得ることができる。

【００７７】なお、上記２ウエイ表示装置では、前方か
ら入射する外光が前記表示体２４を透過して面光源装置
に入射し、また、前記面光源装置からの出射光（外光が
得られる環境では外光の反射光または前記外光の反射光
と光源２からの照明光との両方、外光が得られない環境
では光源２からの照明光）が前記表示体２４を透過して
その前方に出射するため、画面輝度は、前記面光源装置
の反射膜７による外光の反射率および光源２からの照明
光の輝度と、前記表示体１４の透過率とによって決ま
る。

【００７８】したがって、前記面光源装置を２ウエイ表
示装置に用いるときは、反射膜７による外光の反射率
と、前記照明輝度制御手段２０による前記照明光の輝度
制御条件とが、前記画面輝度が外部の環境の照度に応じ
て予め定められた輝度範囲となるように設定すればよ
い。

【００７９】すなわち、環境照度に応じた好適な画面輝
度は、例えば夜間の街灯化のような５０ルクスの環境照
度で２０〜２００ニット、昼間や夜間の室内照明を点灯
させたときの室内のような１０００ルクスの環境照度で
３０〜３００ニット、晴天時の木陰のような３００００
ルクスの環境照度で４００〜４０００ニットである。

【００８０】したがって、前記面光源装置を２ウエイ表
示装置に用いるときは、前記光源２からの照明光の輝度
を、照明輝度制御手段２０により、環境照度に対する画
面輝度が、５０ルクスの環境照度で２０〜２００ニッ
ト、１０００ルクスの環境照度で３０〜３００ニット、
３００００ルクスの環境照度で４００〜４０００ニット
の範囲をそれぞれ満足する二次関数で表わされる輝度と
なるように、環境照度に応じて制御すればよい。

【００８１】なお、図１では、便宜上、光制御板３の階
段形状面６と、光学部材４の複数の入射部１０およびそ
の間の入出射面１１を大きく拡大して示したが、例えば
前記非発光型表示体２４にドットマトリックス型の液晶
表示素子を用いる場合は、前記光学部材４の入射部１０
のピッチを前記液晶表示素子の画素ピッチとほぼ同じ
か、あるいはそれよりも小さくし、この光学部材４の入
射部１０のピッチに応じて前記光制御板３の階段形状面
６の段差面６ｂのピッチを設定するのが好ましく、この
ようにすることにより、外光の反射光および光源２から
の照明光を前記液晶表示素子の全ての画素部に入射さ
せ、画素の欠け落ちの無い良好な画像を表示させること
ができる。

【００８２】また、上記面光源装置は、２ウエイ表示装
置に限らず、例えば、側方に配置した光源からの光と前
方から入射する外光とを利用する照明パネル等として広
く利用することができる。

【００８３】なお、上記第１の実施例においては、光制
御板３の前面および背面をそれぞれ階段状とし、その前
面の階段形状面６における段面６ａに反射膜７を設ける
ようにしたが、図３に第２の実施例として示すように、
光制御板３の背面を平滑面とし、前面のみを互いに平行
な複数の段面６ａと、これら段面６ａをつなぐ複数の段
差面６ｂとからなる階段状の階段形状面６とし、この階
段形状面６における段面６ａに外光反射用の反射膜７を
設けるようにしても、あるいは図４に第３の実施例とし
て示すように、光制御板３の前面を平滑面とし、背面を
互いに平行な複数の段面６ａと、これら段面６ａをつな
ぐ複数の段差面６ｂとからなる階段状の階段形状面６と
し、この階段形状面６における段面６ａに外光反射用の
反射膜７を設けるようにしてもよい。

【００８４】また、上記各実施例では、光制御板３の前
面側に、前方から入射する外光および段面６ａの反射膜
７で反射する反射光を透過させ、段差面６ｂから出射す
る照明光を所定方向に向けて前方に出射させる光学部材
４を配置しているが、照明光の出射方向が光制御板３の
前面と直角の垂線に対して大きく傾いた方向でよいとき
は、前記光学部材４を省略してもよい。

【００８５】さらに、上記各実施例では、前記導光体１
の背面に反射板５を設けるようにしたがこの反射板５を
省略し、この反射板５に代えて導光体１の内部に光を乱
反射させる乱反射物質を含有させたり、導光体１の背面
に光を拡散させる拡散ドットを印刷等により設けるよう
にすることも可能である。

【００８６】

【発明の効果】この発明の面光源装置は、少なくとも一
端面が入射端面とされ、この入射端面から取り込んだ照
明光を前面から出射させる導光体と、この導光体の前面
側に配置され、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ
複数の段差面とからなる階段形状面を有し、かつ前記各
段面に反射膜が設けられた光制御板と、前記導光体の側
方に配置され、導光体の前記入射端面に向けて照明光を
出射する光源とを具備し、前記光源が出射する照明光を
導光体の入射端面から取り込んで導光体の前面から前記
光制御板の各段差面を経て前方に出射させるとともに、
前方から入射する外光を前記光制御板の各段面の反射膜
で反射させて前方に出射させるようにしたものであり、
この面光源装置によれば、充分な明るさの外光が得られ
るときは、光源を点灯せずに外光の反射光だけを出射さ
せ、外光の明るさが不足するときは、前記光源を点灯さ
せ外光の反射光と前記光源からの照明光の両方を出射さ
せて外光の反射光の輝度不足を前記照明光により補い、
また、外光が得られないときは、前記光源からの照明光
を出射させることができる。

【００８７】このため、この面光源装置によれば、例え
ば外光を利用する反射型表示と面光源装置からの照明光
を利用する透過型表示との両方の表示を行なう２ウエイ
表示装置を、半透過反射板を用いることなく構成するこ
とができる。

【００８８】この発明の面光源装置においては、前記光
制御板の前面側に、前方から入射する外光および光制御
板の前記反射膜で反射して各段面から出射する前記外光
の反射光を透過させ、かつ光制御板の前記各段差面から
出射する照明光を所定方向に向けて前方に出射させる光
学部材を配置することが望ましい。

【００８９】このようにすることにより、前記光制御板
の段差面から出射する照明光が、前記光学部材により所
定方向に向きを変えて前方に出射するため、前記照明光
を所定の方向に出射させることができる。

【００９０】この場合、前記光学部材は、平坦面からな
る前面と、前記導光体の前面に対向する背面とを有する
透明板とし、その背面に、前記光制御板の前記段差面か
ら出射する照明光を取り込む入射面と、前記入射面から
取り込んだ光を前面方向に屈折させる屈折面とを有する
突起状の複数の入射部を形成することが好ましく、この
ような構成とすることにより、前記光制御板の複数の段
差面から出射する照明光のほとんどを無駄なく前記光学
部材に取り込んで、その前面から前方に出射させること
ができる。

【００９１】しかも、前記光学部材をこのような構成と
することにより、前記光制御板の複数の段差面から出射
し、前記光学部材の複数の入射部に前記入射面から入射
した光を、前記屈折面により屈折させて所定の方向に集
光し、この光学部材の前面から所定方向（例えば正面方
向）の輝度が高い輝度分布の照明光を出射させることが
できるとともに、光制御板の段面の反射膜により反射す
る外光の反射光も、所定方向（例えば正面方向）の輝度
の高い輝度分布の光として前記光学部材の前方に出射さ
せることができる。

【００９２】さらに、前記光学部材は、前記複数の入射
部を間隔を存して設け、前記光学部材の背面のうちの隣
接する前記入射部の間の領域を、前記光制御板の複数の
段面に対向する入出射面とした構成とするのがより望ま
しい。

【００９３】このような構成の光学部材によれば、この
光学部材にその前面から入射した外光を、前記入射部お
よびその間の前記入出射面から光学部材の背面に出射さ
せることができ、光制御板の段面の反射膜により反射す
る外光の反射光を、前記入射部および入出射面から光学
部材に取り込んで、この光学部材の前面から前方に出射
させることができるとともに、その反射光を、より所定
方向（例えば正面方向）の輝度が高い輝度分布の光とす
ることができる。

【００９４】また、この面光源装置においては、前記光
源に、この光源から出射する照明光の輝度を制御する照
明輝度制御手段を設け、前記段面の反射膜による外光の
反射率と、前記照明輝度制御手段による前記照明光の輝
度制御条件とが、面光源装置の前方に出射する光の輝度
が外部の環境の照度に応じて予め定められた輝度範囲と
なるように設定するのが望ましく、このようにすること
により、充分な明るさの外光が得られる環境において光
源を点灯せずに外光の反射光だけを出射させるときも、
外光の明るさが不足する環境において前記光源を点灯さ
せ外光の反射光と前記光源からの照明光の両方を出射さ
せて外光の反射光の輝度不足を前記照明光により補うと
きも、また、外光が得られない環境において前記光源か
らの照明光を出射させるときも、前記環境の照度に応じ
て、その環境照度に対して好適な輝度の光を出射させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す面光源装置の断
面図。

【図２】前記面光源装置の一部を拡大して示す断面図。

【図３】この発明の第２の実施例を示す面光源装置の側
面図。

【図４】この発明の第３の実施例を示す面光源装置の断
面図。

【符号の説明】

１…導光体 １ａ…入射端面 ２…光源 ３…光制御板 ４…光学部材 ６…階段形成面 ６ａ…段面 ６ｂ…段差面 ７…反射膜 １０…入射部 １０ａ…入射面 １０ｂ…屈折面 １１…入出射面 ２０…照明輝度制御手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一端面が入射端面とされ、この
   入射端面から取り込んだ照明光を前面から出射させる導
   光体と、 この導光体の前面側に配置され、複数の段面およびこれ
   らの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面を
   有し、かつ前記各段面に反射膜が設けられた光制御板
   と、 前記導光体の側方に配置され、導光体の前記入射端面に
   向けて照明光を出射する光源とを具備し、 前記光源が出射する照明光を導光体の入射端面から取り
   込んで導光体の前面から前記光制御板の各段差面を経て
   前方に出射させるとともに、前方から入射する外光を前
   記光制御板の各段面の反射膜で反射させて前方に出射さ
   せることを特徴とする面光源装置。
2. 【請求項２】前記光制御板の前面側に、前方から入射す
   る外光および光制御板の前記反射膜で反射して各段面か
   ら出射する前記外光の反射光を透過させ、かつ光制御板
   の前記各段差面から出射する照明光を所定方向に向けて
   前方に出射させる光学部材が配置されていることを特徴
   とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 【請求項３】前記光学部材は、平坦面からなる前面と、
   前記光制御板の前面に対向する背面とを有する透明板か
   らなり、その背面に、前記光制御板の段差面から出射す
   る照明光を取り込む入射面と、この入射面から取り込ん
   だ光を前面方向に屈折させる屈折面とを有する突起状の
   複数の入射部が形成されていることを特徴とする請求項
   ２に記載の面光源装置。
4. 【請求項４】前記複数の入射部は間隔を存して設けられ
   ており、前記光学部材の背面のうちの隣接する前記入射
   部の間の領域が、前記光制御板の前記複数の段面に対向
   する入出射面となっていることを特徴とする請求項３に
   記載の面光源装置。
5. 【請求項５】前記光源は、この光源から出射する照明光
   の輝度を制御する照明輝度制御手段を備えており、前記
   反射膜による外光の反射率と、前記照明輝度制御手段に
   よる前記照明光の輝度制御条件とが、面光源装置の前方
   に出射する光の輝度が外部の環境の照度に応じて予め定
   められた輝度範囲となるように設定されていることを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の面光源
   装置。