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JPH11271765A - 面光源装置 - Google Patents

面光源装置

Info

Publication number
JPH11271765A
JPH11271765A JP10031313A JP3131398A JPH11271765A JP H11271765 A JPH11271765 A JP H11271765A JP 10031313 A JP10031313 A JP 10031313A JP 3131398 A JP3131398 A JP 3131398A JP H11271765 A JPH11271765 A JP H11271765A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
prism
light
surface light
source device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10031313A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanobu Miwa
雅伸 三輪
Masaru Kitakata
勝 北方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuka Denshi Co Ltd
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Yuka Denshi Co Ltd
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yuka Denshi Co Ltd, Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Yuka Denshi Co Ltd
Priority to JP10031313A priority Critical patent/JPH11271765A/ja
Publication of JPH11271765A publication Critical patent/JPH11271765A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 2箇所以上の特定の角度から画面が認識でき
る面光源装置を提供する。 【解決手段】 出射面を有する面光源本体10と、該出
射面に対面配置されたプリズムシート70とを備えてな
る面光源装置であって、複数位置に極大輝度を有する。
一方の面に多数のプリズム部を有し、他方の面にはプリ
ズム部を有しない。このプリズムシート70は、該他方
の面が面光源本体10と対面する場合、面光源装置の出
射面の法線との交差角が17〜36度又は47〜74度
のプリズムを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶バックライト、
照明看板、照明体などの各種面光源に用いられる面光源
装置に係り、特に特定の複数の角度の斜め方向から画面
を認識できる面光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の各種面光源に用いられる面光源装
置は、基本的に、透光基板と、該透光基板の入射端面に
平行に設置された一次光源と、透光基板に設けられた入
射光散乱反射構造により構成されている。通常の面光源
装置は、光を出射面の法線方向すなわち正面方向に出射
するように構成されている。
【0003】なお、出射方向を調整するプリズム構造を
備えたシートを配置することにより、特定の一方向に光
を出射するようにした面光源装置が特公平7−2713
6号に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の面光源装置
においては、光を正面方向や、特定の一方向にのみ光を
出射するものであるため、例えば車載のディスプレイを
運転席と助手席の間に置いた場合のように画面を両方向
から斜めに認識する目的で用いる場合、画面の認識がで
きにくいという問題があった。
【0005】本発明は、このような問題点を解決し、2
箇所以上の特定の斜め方向から画面が認識できる面光源
装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の面光源装置は、
出射面を有する面光源本体と、該出射面に対面配置され
たプリズムシートとを備えてなる面光源装置であって、
複数位置に極大輝度を有することを特徴とするものであ
る。
【0007】かかる本発明においては、面光源本体の出
射面から出射した光は、プリズムシートのプリズム部に
よって屈折(又は反射と屈折)して法線に対して斜めの
特定の複数方向に出射するようになり、2箇所以上の特
定の斜め方向から画面を認識することが可能となる。
【0008】本発明において、極大輝度とは、最大輝度
を含む強い輝度のことを意味し、極大輝度位置では他の
位置(角度)に対して画面認識性に明らかな有意差を有
する。
【0009】本発明の一態様においては、プリズムシー
トは、一方の面に多数のプリズム部が設けられ、他方の
面にプリズム部を有しないものであり、該面光源装置本
体の出射面に該プリズムシートの他方の面が対面してい
る。
【0010】以下、この態様のプリズムシートの具体的
な設計例を図1及び図2を用いて説明する。
【0011】図1と図2はいずれもプリズムシートのプ
リズム部を示し、頂角の大きさが略鋭角の場合と、略鈍
角の場合を示している。
【0012】図1,2の(a)図において、面光源本体
1の出射面(図の上面)にプリズムシート2,3が重ね
合わされて配置されている。各プリズムシート2,3は
プリズム部が面光源本体1と反対側となるように配置さ
れている。
【0013】図1(b)において、出射面の法線とプリ
ズム部のなす角度をθ1,θ2、プリズム部の屈折率を
n、出射光のθ2側のプリズムの外の屈折角をθ’とす
れば、θ’は sinθ’=nsin(2θ1+θ2−90°) で表され、出射面の法線となす角度をθ”とすると θ”=(90°−θ2)+θ’ となる。θ”は、画面が認識できにくい0〜10°及び
正面方向の80〜90°を除外し、プリズムシートの材
料として透明樹脂を選択した場合、その屈折率nは大略
n=1.4〜1.6であり、この範囲でθ1を計算す
る。そうすると、 n=1.45のとき θ1=18〜35° n=1.50のとき θ1=18〜35° n=1.60のとき θ1=19〜36°となる。
【0014】従って、屈折率n=1.45〜1.60の
範囲においてθ1=18〜36°となる。
【0015】一方、図2(b)において、出射面の法線
とプリズム部のなす角をθ1,θ2、プリズム部の屈折率
をn、出射光とθ1側のプリズムの外の屈折率をθ’と
すれば、θ’は sinθ’=nsin(90°−θ1) で表され、出射面の法線となす角をθ”とすると θ”=θ’−(90°−θ1) となる。θ’は、図1の場合と同様に0〜10°、80
〜90°を除外し、屈折率n=1.4〜1.6で計算す
る。そうすると、 n=1.45のとき θ1=47〜70° n=1.50のとき θ1=48〜72° n=1.60のとき θ1=52〜74°となる。
【0016】従って、屈折率n=1.45〜1.60の
範囲においてθ1=47〜74°となる。
【0017】図1,2(a),(b)ではプリズム部の
断面形状が三角形となっているため、プリズムシートか
らの光の出射方向は特定の2方向となっているが、図2
(c)のようにプリズム部の断面形状が多角形であれば
特定の3以上の方向に光が出射する。なお、図2(c)
ではプリズム部の断面形状は四角形であり、光の出射方
向は特定の3方向となっている。
【0018】本発明の面光源装置の別の態様にあって
は、該プリズムシートは、一方の面に多数のプリズム部
が設けられ他方の面がプリズム部を有しないものであ
り、該面光源本体の出射面に該プリズムシートの該一方
の面が対面している。
【0019】図6は、この態様を示す模式的な断面図で
あり、面光源本体1の出射面(図の上面)にプリズムシ
ート2Aが重ね合わされて配置されている。各プリズム
シート2Aはプリズム部が面光源本体1と対面するよう
に配置されている。このプリズム部が面光源本体1と対
面しているので、図示の通り、面光源本体1からの出射
面から略垂正に出射した光が斜め2方向に屈折されてプ
リズムシート2から出射される。
【0020】図6(a)ではプリズム部の断面形状が三
角形となっているため、プリズムシートからの光の出射
方向は特定の2方向となっているが、図6(b)の如く
プリズム部の断面形状が多角形であれば特定の3以上の
方向に光が出射する。
【0021】本発明においては、面光源本体の最大輝度
が出射面の法線の±10°、好ましくは±5°の範囲内
であることがプリズムシートで極大輝度を複数の所望の
角度に分配する点から好ましい。
【0022】本発明で用いるプリズムシートは、上記図
1,2,6に示される通り、シートの一方の面に多数の
三角柱あるいは多角柱のプリズム部を有し、一定方向に
連なったプリズムが平行に等間隔に形成されているもの
である。プリズムシートの他方の面は、プリズムの屈折
角度に影響を及ぼさない程度に粗面であるか、平坦とさ
れる。
【0023】プリズムシートの材質は、透明性が高く、
光学的に均一で、必要な屈折率を有する材質であれば任
意であるが、加工性や薄型化の点から熱可塑性樹脂、熱
硬化性樹脂、紫外線等のエネルギー線硬化性樹脂等の透
明樹脂が好適に使用される。例えば、ポリメタクリル酸
メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリ
オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等があげられ
る。なお、少なくともプリズム部に関しては、製造上の
容易さ、傷つきにくさより、紫外線等のエネルギー線硬
化性樹脂が好ましい。例えば、ポリエステル系アクリレ
ート、ウレタン系アクリレート、エポキシ系アクリレー
ト等のアクリレート系樹脂があげられる。これらの樹脂
は、透明で光学的に均質で等方性である。これらの樹脂
材料を用いる場合には、空気に対する可視光の屈折率の
範囲として、好ましくは1.45〜1.60、特に好ま
しくは、1.48〜1.59程度である。
【0024】樹脂材料を用いる場合、プリズムシート
は、一体成型法、ツーピース法の何れでも製造可能であ
る。一体成型法は前記の樹脂製のフィルムを金型に押し
当てるか、または軟化もしくは溶融した前記の樹脂を金
型に入れて成形する方法である。ツーピース法は、前も
ってシートを成形した後、プリズム部成型する方法で、
具体的には、前記の樹脂の溶液を金型に入れ、ついでそ
の上を前記の樹脂製のシートで覆い、樹脂溶液を硬化さ
せて成形する方法である。
【0025】プリズム部の断面の形状は、プリズムの並
ぶ方向に対して対称にしたい場合はθ1=θ2の等辺三角
形とする。非対称にしたい場合であればθ1≠θ2の不等
辺三角形とする。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施の形態
について説明する。
【0027】図3〜5は本発明の第1の実施の形態に係
る面光源装置を示すものであり、図3(a)は該面光源
装置の斜視図、同(b)は同(a)のB−B線に沿う断
面図、同(c)は同(b)のC部分の拡大図である。図
4はこの面光源装置の光路図である。図5(a)はこの
面光源装置に用いらていれる透光基板の底面を示す模式
的な斜視図、同(b)は同(a)のB−B線に沿う断面
図である。図7は本発明の第2の実施の形態に係る面光
源装置の光路図である。
【0028】この面光源装置は、面光源本体10と、該
面光源本体10の出射面に重ね合わされて、配置された
プリズムシート70とを備えてなる。
【0029】このプリズムシート70は図3〜5の第1
の実施の形態では前記図1(a)又は図2(a)の構成
のものとなっている。図7の第2の実施の形態では、該
プリズムシート70は前記図6の構成のものとなってい
る。
【0030】面光源本体10は、この出射面から光をほ
ぼ垂直に(法線方向と±10°の範囲内に最大輝度をも
つように)出射させるものである。この面光源本体10
は、透光基板20と、該透光基板20に重ね合わされて
配置されたレンズシート30と、透光基板20の一端面
から透光基板20内に光を入射させる管状光源40と、
反射フィルム50とから主として構成されている。
【0031】透光基板20の一方の主板面(図の上面)
は光が出射される面であり、他方の主板面(図の下面)
は光を反射させる面である。この下側の主板面には、多
数の円柱状(図5(b))又は円錐台状(図5(c))
あるいは楕円柱状、正方形柱状、長方形柱状、多角柱状
(いずれも図示なし)等の凸部61,62,63,6
4,65…………が設けられている。これらの凸部の頂
面は粗面となっており、凸部同士の間の主板面は平滑面
となっている。
【0032】これらの凸部は、管状光源40に遠いもの
ほど凸部の主板面方向の大きさ(例えば円柱の直径)が
大きくなるよう構成されている。
【0033】この透光基板20の図の下側の主板面と3
個の端面にはそれぞれ光の反射フィルム50が設けられ
ている。透光基板20の4個の端面のうち残りの1つの
端面については反射フィルムが設けられておらず、この
端面に沿って前記管状光源40が配置されている。この
管状光源40の外側には反射フード41が配置されてい
る。
【0034】透光基板20の図の上側の主板面は粗面と
なっており、光を散乱させて該主板面の法線方向に対し
斜め方向に出射させるよう構成されている。
【0035】この透光基板20の上側の主板面上に配置
されたレンズシート30は、透光基板20に対峙する面
(図の下側面)がプリズム部となっており、それと反対
側の面(図の上側面)が平滑な平坦面となっている。こ
のプリズム部は、該管状光源40の長手方向と平行方向
に延在している。
【0036】この管状光源40、透光基板20、反射フ
ィルム50及びレンズシート30からなる面光源本体1
0においては、管状光源40からの光が透光基板20の
1つの端面から透光基板20内に入射される。この入射
光のうち透光基板20の下側主板面の平滑面(凸部61
〜65以外の主板面)に照射された光は全反射される
が、凸部61〜65の頂面に照射された光は散乱反射
し、透光基板20の上側主板面に入射する。この上側主
板面は前記の通り粗面となっているため、凸部61で散
乱反射されて入射された光はこの上側主板面から特定の
斜め方向に散乱されて出射される。
【0037】この透光基板20の上側主板面から出射さ
れた光は、レンズシート30に入射し、該レンズシート
30の下面側のプリズム部で屈折及び反射し、レンズシ
ート30の平滑かつ平坦な上面から該上面とほぼ垂直方
向に(即ち、最大輝度がレンズシート30の法線に対し
±10°の範囲となるように)出射する。
【0038】プリズムシート70が前記図1(a)又は
図2(a)の構成を有したものである場合には、このレ
ンズシート30の出射光が該プリズムシート70に入射
することにより、該プリズムシート70からは図1
(b)又は図2(b)のように特定の斜め2方向に光が
出射する。
【0039】プリズムシート70が前記図6の構成を有
したものであるときには、該レンズシート30の出射光
が該プリズムシート70に入射することにより、該プリ
ズムシート70からは図1のように特定の斜め2方向に
光が出射する。
【0040】なお、透光基板20の該下側の主板面に対
し管状光源40から照射される光量は、該管状光源40
から遠ざかるほど少ない。ところが、この実施の形態に
あっては上記の通り管状光源40から遠い凸部ほど主板
面方向の大きさ(例えば円柱の直径)を大きくし、凸部
に入射される光量を多くしている。この結果、管状光源
40からの距離にかかわらずいずれの凸部61〜65か
らもほぼ等しい光量の光が反射されるようになる。この
ため、透光基板20の上側主板面への入射光量が主板面
の全体においてほぼ等しいものとなり、面光源本体10
の出射面の輝度が均等化(均一に分布)されたものとな
る。
【0041】このように凸部61〜65の大きさを管状
光源からの距離に応じて変える以外に管状光源からの距
離が大きくなるほど凸部の配置密度を増すようにしても
同じように面光源本体10の出射面の輝度を均等化する
ことができる。
【0042】なお、上記の管状光源40としては例えば
冷陰極管などを用いることができる。反射フィルム50
としては銀、アルミ等の金属層を用いることができる。
透光基板20は例えばPMMA、PC等の透明で光学的
に均質で等方性のある樹脂製とされる。
【0043】上記実施の形態では透光基板20に凸部6
1〜65を設けているが、この凸部の代わりに、入射光
を全方向に拡散反射させるインク(例えばTiO2、S
iO2などの高反射率粉末を配合したインク)をドット
パターンにて透光基板の下側主板面に印刷しても良い。
この場合、透光基板の上側主板面にはこのドットパター
ンが見えにくくなるようにするための光拡散シートを配
置する。この光拡散シートとしては、一方の面が粗面で
あり他方の面が平滑であるシートが例示され、このシー
トは該一方の面が透光基板に対峙するように配置され
る。この光拡散シートの上側には、全方向に拡散した光
を法線方向に揃えて出射するためのレンズシートを配置
する。このレンズシートとしては、図4に示されるレン
ズシート30を2枚重ねる(ただしプリズム部の長手方
向が直交するように重ねる)ようにしたものを用いるこ
とができる。
【0044】図示はしないが、面光源本体としては、透
光基板の板面をプリズム構造にすることにより法線方向
に最大輝度を持たせた面光源本体、一次光源を透光基板
と透光基板の出射光面の裏側に複数本お互いが平行に配
置された面光源本体、面そのものが光源であるフラット
型蛍光ランプを用いた面光源本体などを用いることもで
きる。
【0045】
【実施例】以下、実施例及び比較例について説明する。
【0046】[実施例1]図3〜5(b)に示す面光源
装置を次のようにして製造した。
【0047】まず、θ=63°(θ1=θ2=31.5
°)、深さ75μmの等辺三角形断面を有する雌金型
に、アクリル系紫外線硬化樹脂を流し込み、その上にポ
リメタクリル酸メチル(PMMA、屈折率1.49)製
のシートを積層した後、紫外線を照射して、プリズムシ
ートを成形した。
【0048】縦122mm×横91mm×厚み3mmの
透光基板成形用金型のキャビティーの片側表面に楕円形
の長径と短径の比率が2.0である楕円形の凸部61,
62,63,64,65………を管状光源40からの距
離が大きくなるに従って凸部の径が大きくなるように作
成し、キャビティーのもう一方の表面に均一粗面部を作
成した金型を用い、PMMAを射出成形し透光基板を成
形した。なお、凸部の頂面の粗さRa=0.5μm(J
IS B0601の算術平均粗さRa)である。隣接す
る凸部同士の間隔(ピッチ)は0.18mmである。
【0049】成形したPMMA製透光基板20の長辺の
一端面に冷陰極管よりなる管状光源40と反射フード4
1を取り付けた。また反射フィルム50をこの透光基板
20に装着した。プリズムシートと同様に作成したθ=
63°のレンズシート30のプリズム面を図4のように
透光基板20側に配置して出射面の法線に最大輝度を持
つ面光源本体を作成した。
【0050】この面光源本体に対し、63°のプリズム
を有するプリズムシートを図4のように配置し、面光源
装置を作成した。
【0051】この面光源装置の中央の出射光の出射角の
輝度値分布を、輝度計((株)トプコム製BM−7)を
用い、プリズムシートの出射光面に対して角度を変えて
測定し、極大輝度値(cd/m2)を示す出射光のなす
角度を読みとり、この角度をピーク出射角度とした。結
果を表1に示す。
【0052】このピーク出射角度からは画面が認識し易
くなり、その角度以外からは輝度が小さくなる。
【0053】本実施例は、前記の通り、図1(b)のプ
リズムの角度θ=63°、θ1=θ2=31.5°であ
り、表1の通り2個のピーク出射角度を有する。
【0054】[比較例1]実施例1においてプリズムシ
ートを用いない他は同様にして面光源装置を作成した。
実施例1と同様に測定したピーク出射角と輝度値を表1
に示す。
【0055】[比較例2]プリズムの角度をθ=76.
5°、θ2=45°とした他は実施例1と同様に面光源
装置を作成した。実施例1と同様に測定したピーク出射
角と輝度値を表1に示す。
【0056】[比較例3]プリズムの角度をθ=90
°、θ1=θ2=45°とした他は実施例1と同様に面光
源装置を作成した。実施例1と同様に測定したピーク出
射角と輝度値を表1に示す。
【0057】
【表1】
【0058】[実施例2]上記実施例1と同一の面光源
本体に対し、63°のプリズムを有するプリズムシート
(実施例1と同じもの)を図7のように配置し、面光源
装置を作成した。
【0059】この面光源装置の中央の出射光の出射角の
輝度値分布を実施例1と同様にして測定し、ピーク出射
角度を求めた。結果を表1に示す。
【0060】なお、表1には前記比較例1のデータも併
せて示す。
【0061】[実施例3]プリズムの角度をθ=76.
5°、θ2=45°とした他は実施例2と同様に面光源
装置を作成した。実施例2と同様に測定したピーク出射
角と輝度値を表1に示す。
【0062】[実施例4]プリズムの角度をθ=90
°、θ1=θ2=45°とした他は実施例2と同様に面光
源装置を作成した。実施例2と同様に測定したピーク出
射角と輝度値を表1に示す。
【0063】
【表2】
【0064】表2の通り、実施例2〜4の面光源装置も
それぞれ2個のピーク出射角を有する。
【0065】
【発明の効果】以上の実施例及び比較例からも明らかな
通り、本発明によれば2箇所以上の特定の角度から画面
が認識できる面光源装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る面光源装置の概略図
である。
【図2】本発明の実施の形態に係る面光源装置の概略図
である。
【図3】図3(a)は該面光源装置の斜視図、同(b)
は同(a)のB−B線に沿う断面図、同(c)は同
(b)のC部分の拡大図である。
【図4】図4はこの面光源装置の光路図である。
【図5】図5(a)はこの面光源装置に用いられている
透光基板の底面を示す構成的な斜視図、同(b)及び同
(c)は同(a)のB−B線に沿う断面図である。
【図6】本発明の別の実施の形態に係る面光源装置の概
略図である。
【図7】図6の面光源装置の光路図である。
【符号の説明】
1,10 面光源本体 2,3,70 プリズムシート 20 透光基板 30 レンズシート 40 管状光源 50 反射フィルム 61〜65 凸部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 5/66 102 H04N 5/66 102A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出射面を有する面光源本体と、該出射面
    に対面配置されたプリズムシートとを備えてなる面光源
    装置であって、 複数位置に極大輝度を有することを特徴とする面光源装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記プリズムシート
    は、一方の面に多数のプリズム部が設けられ、他方の面
    にプリズム部を有しないものであり、該面光源装置本体
    の出射面に該プリズムシートの他方の面が対面している
    ことを特徴とする面光源装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記プリズムシート
    が透明樹脂から形成され、前記面光源装置の出射面の法
    線との交差角が17〜36度又は47〜74度であるプ
    リズムが配置されたものであることを特徴とする面光源
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1において、前記プリズムシート
    は、一方の面に多数のプリズム部が設けられ他方の面が
    プリズム部を有しないものであり、該面光源本体の出射
    面に該プリズムシートの該一方の面が対面していること
    を特徴とする面光源装置。
JP10031313A 1998-01-26 1998-02-13 面光源装置 Pending JPH11271765A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10031313A JPH11271765A (ja) 1998-01-26 1998-02-13 面光源装置

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1265398 1998-01-26
JP1265298 1998-01-26
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