(57)【要約】本発明は、モバイル・アプリケーションのディスプレイのようなフラットパネルモニタに後方から照明を行う照明装置に関する。この照明装置は、光源（１４）と導光部材（１０）を備えている。光源から放出される光は、導光部材（１０）に入射され、その出光面（２８）から放射される。導光部材（１０）の出光面（２８）上には、光を出射する際に回折させるための一定振幅の表面構造を有する回折表面素子（３０）が形成されている。
2008512834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットディスプレイ、特に携帯機器のディスプレイを背面から照明するための照明装置であって、光源と、光源から放射される光が導入され、その光が出光面から導出される導光部材とを備え、前記出光面は光を回折させる回折表面素子を含む表面構造を有し、全ての回折表面素子が一定の振幅を有する表面構造を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
個々の回折表面素子がスペクトル分散によって集束された光束を発生する回折素子として作用することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
回折表面素子が少なくとも２つの隣り合う光束を重畳することにより、単色光および白色光、もしくは単色光または白色光を発生するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
回折表面素子の面積が０．０４〜１０，０００μｍ2、特に０．０４〜５００μｍ2であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
回折表面素子相互の間隔が０〜１００μｍ，特に０〜５０μｍ、そして特に好ましくは０〜１５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
隣接する回折表面素子間の間隔が、光源からの距離の増加につれて減少することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
隣接する回折表面素子間の間隔が段階的に減少することを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
回折表面素子が非周期的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項９】
出光面が、回折表面素子間の間隔が同一である領域を備えていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１０】
光源が導光部材の内部および外部、もしくは内部または外部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１１】
光の導入を高めるため、光源が部分的に反射鏡により取り囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１２】
放物面鏡が備えられ、蛍光管である光源がその焦点に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
導光部材の出光面ではない少なくとも一つの側面に、反射鏡および反射面、もしくは反射鏡または反射面が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１４】
光源が１個または複数のＬＥＤを備えていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１５】
導光部材が平行配列された管形状であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１６】
導光部材は楔型で、光源が楔の小さい角の側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１７】
複数の、好ましくは少なくとも２個、特に少なくとも４個、最も好適には６個の回折表面素子が一つの回折表面素子グループに含まれ、回折表面素子グループが単色光および白色光、もしくは単色光または白色光を放射することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１８】
液晶素子と液晶素子を背面から照光する請求項１〜１７のいずれか一つに記載の照明装置を備えることを特徴とするフラットディスプレイ。
【請求項１９】
複数の、特に相互に平行な管状光源を光源として備え、導光部材は管状光源毎に一つの区域を備え、前記区域は好適に管状光源と平行に配置され、回折表面素子および回折表面素子グループ、もしくは回折表面素子または回折表面素子グループを備えていることを特徴とする請求項１８に記載のフラットディスプレイ。
【請求項２０】
回折表面素子および回折表面素子グループ、もしくは回折表面素子または回折表面素子グループが区域内で行と列に配置され、列の間の間隔は、好ましくは管状光源からの距離が増すにつれて減少することを特徴とする請求項１９の記載のフラットディスプレイ。
【請求項２１】
各区域における回折表面素子および回折表面素子グループの配置が中心線に対し対称で、中心線は好ましくは管状光源から最短距離に設けられていることを特徴とする請求項１９または２０に記載のフラットディスプレイ。
【請求項２２】
区域が副区域に分割され、好適には、副区域は矩型であることを特徴とする請求項１９に記載のフラットディスプレイ。    
【請求項２３】
側方端部に設けられた副区域が、他の副区域より多くの回折表面素子または回折表面素子グループを備えることを特徴とする請求項２２に記載のフラットディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフラットディスプレイ、特にモバイル・アプリケーションに用いるディスプレイを背面照射するための照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のモバイル・アプリケーションに用いるディスプレイの照明装置は、例えば管状光源（ＣＣＦＬ：冷陰極管）のような光源を備えている。この光源から放射される光は端面の断面形状が楔型の導光部材内に導かれる。特に、導光部材が楔型であるために境界面で光ビームの全反射が生じ、楔型の導光部材の表面から対応する散乱中心を経て光ビームが出射する。楔型の導光部材の表面は、伝送光によって照明されるディスプレイに対向して設けられ、その表面は、光の屈折によって導光部材から出射する構造になっている。屈折した光は集束され、導光部材とディスプレイの間に設けられた複数の膜に案内されて、実質的に白色光がディスプレイに到達する。このような照明装置の構造は複雑であり、例えば枠体等の中に複数の膜を設け、かつ、膜の滑りなどがないことを保証しなければならないために、一層複雑化される。この複雑な構造のために製造コストが高く、さらに動作不良の危険性がある。
【０００３】
欧州特許第１１９４９１５号から、携帯電話用の導光部材は公知である。これでは、ＬＥＤ（発光ダイオード）のような光源からの光が導光部材に入射される。光を導出するために、導光部材の表面に回折格子を設ける。そして導光部材は、回折格子が相互に隣接しているように全面に異なった回折格子を設けておく。光の導出の均一性を得るために、回折格子は異なる回折効果を持つよう構成されている。個々の回折格子の振幅、もしくは格子構造における高さを変化させることによって、回折効果の異なる回折格子が得られる。しかし、回折格子の振幅を異にする表面構造を制作することは極めて困難で、さらに個々の回折格子が直接接触するため、技術的に達成困難な精度が必要とされる。必要な精度が得られなければ、例えば、回折により望まない干渉のような予測困難な事態を生じる傾向がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、効率が高く、かつ低コストで、より優れた動作信頼性を保証するフラットディスプレイ背面の照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的は、請求項１の特徴を備えた発明により達成される。
【０００６】
本照明装置は、特にフラットディスプレイ、例えば携帯電話機、ＰＤＡディスプレイ、カメラなどのディスプレイに適している。さらに、この照明装置は、宣伝広告板、表示パネルなどの背面照明にも好適である。この照明装置は、１個またはそれ以上のＬＥＤまたはＣＣＦＬを含みうる光源を備えている。
【０００７】
光源から放射された光は、導光部材に入射する。好ましくは、導光部材は、ＰＰＭＡ、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＴなどの透明なプラスチックおよび無機ガラス、もしくは透明なプラスチックまたは無機ガラスから製造される。導光部材に入射した光は、導光部材の出光面から出射される。照明装置が携帯電話機に用いられる際には、光がディスプレイに向かって導光部材から放射されるように、ディスプレイに対向して出光面が設けられる。本発明によれば、出光面が回折表面素子を備えた表面構造を有する。好適には、そのような回折表面素子を複数設けることによって、本発明では、回折表面素子により充分に良好な照明を達成することができるために、従来技術において導光部材とディスプレイの間に設けられた膜は省略することができる。
【０００８】
導光部材の１もしくはそれ以上の側面には、出光面から出射する光量を増加させるために反射鏡を備えることができる。同様に光源も、導光部材に入射する光量を増加させるため、反射鏡で部分的に包囲しておくことができる。
【０００９】
本照明装置を用いて、導光部材の出光面とディスプレイの間に設けられた膜のような更なる導光部品を省略することが可能である。上記の反射素子以外にも、本発明は、何ら導光部品を用いることなしに、半透過性または透過性の背面照明を提供する。導光部材の出光面上に回折表面素子を設けることによって、照明装置の構造を単純化することができ、これにより照明装置の品質、特に使用寿命が強化される。
【００１０】
好ましくは、個々の回折表面素子は、スペクトル分散により集束された好適な光束を得る回折素子として作用する形状とすることが望ましい。この意味において、個々の回折表面素子は波型断面の表面構造を備えていることが望ましく、波型ピッチは回折される光の波長に応じて選択される。個々の回折表面素子は、異なる回折格子を備えていることが望ましい。
【００１１】
特に好ましいのは、回折表面素子が少なくとも２本の単色光および白色光、もしくは、単色光または白色光の隣接する光束を重畳して作られるよう構成されていることである。この場合には、単色光では波長の範囲は±１００ｎｍ，  特に±５０ｎｍである。本発明によれば、このような回折表面素子を設けることにより、その大部分が単色光で、特に高い輝度を有する集束された光を発生することが可能になる。
【００１２】
この回折表面素子の表面構造は、さらに、出光面からの光の照射方向を調整することを可能にする。このためには、回折表面素子に設けられる回折格子はフラウンホーファーの回折則に従って修正されなければならない。調整可能範囲は、出光面に対し０から９０°の範囲内にすることが好ましい。
【００１３】
同様に照射光の色温度を、回折表面素子の選択またはその構造形態によって調整することが可能である。好適には３，０００°Ｋから１０，０００°Ｋの範囲における色温度の調整が可能である。
【００１４】
この回折表面素子を備えた出光面の形態によって、特にスペクトル分散が回避または大幅に低減される。さらに充分な光の増幅と、同時に低エネルギー消費が達成される。さらに回折表面素子を設けること、特に回折表面素子の構成によって、良好な光の集束を達成することができる。回折または反射作用を行う膜のような導光システムをさらに設ける必要なしに、光増幅または光集束の面で、これらの利点を得ることができるということは特に有利である。
【００１５】
本発明の回折表面素子の面積は、好適には０．０４μｍ2〜１０，０００μｍ2、特に０．０４μｍ2〜５００μｍ2である。このような微小な表面を備えているため、携帯電話機のような極めて小型のフラットディスプレイであっても、複数の回折表面素子を備えることが可能である。
【００１６】
この場合、個々の回折表面素子間の相互間隔は、好適には０〜１００μｍ、特に０〜５０μｍ、特に好ましくは０〜１５μｍの範囲にある。回折表面素子が有限の間隔を有することは、特に好ましいことである。好ましくは、この間隔は少なくとも１μｍ、特に少なくとも３μｍであることが好ましい。これは、より多くの光を導出するべき導光部材の領域においては回折表面素子の間隔を減じ、他方で、より少ない光量を導出するべき導光部材の領域においては、その間隔をより大きく取ることができるという点で有利である。これにより、照度分布を充分均一にすることができる。さらに製造面で個々の回折表面素子を常に同一間隔で配置することがより容易となる。例えば、もしも回折表面素子が硬化性塗料と素子形成要素または金型を組み合わせて製造されるのであれば、素子間に空間を設けておけば、例えば塗料ウエッブ形成による回折表面素子の境界における破壊が回避される。さらに個々の表面表面素子の間に空間を設けると、隣接している表面構造によって生じる屈折や回折の悪影響が避けられることが保証される。
【００１７】
好適には一つの回折表面素子グループに、表面構造の異なる複数の回折表面素子が含まれることが望ましい。そうすることによって異なる表面構造が選択され、一つの回折表面素子グループが実質的に単色光および白色光、もしくは単色光または白色光を放射するようになる。表面構造のタイプ、特に表面構造によって生じる光の波長変化は、光源によって放射される波長範囲に応じて決定される。
【００１８】
好適には、一つの回折表面素子グループが表面構造の異なる回折表面素子を少なくとも２つ含むのが好ましく、その回折表面素子グループがそれぞれ異なる表面構造の回折表面素子を少なくとも４つ、特に６つ含むのが好ましい。
【００１９】
本発明の実施例によれば、個々の回折表面素子は、高さ或いは振幅に関しては同じ表面構造であるから、個々の回折表面素子の回折効果は同一である。単に製造の際に小さな誤差による変動幅は生じるが、それは回折効果には軽微な影響しかない。
【００２０】
特に好ましいのは、異なる表面構造として、振幅が一定で、波長だけ変化するように個々の回折表面素子を形成することである。必ずしも正弦曲線型の表面構造でなければならないことはないが、表面構造のタイプに応じて、一般的に、隆起部分は、全ての高さが同一で、相互間隔が異なるようにする。
【００２１】
このため、光源から放射される光は、個々の回折表面素子によって回折が異なっている。この点については、間隔を変更することが高さを変更するよりも簡単に行えるという格別の利点がある。
【００２２】
好適には、回折表面素子は、例えば、表面構造の異なる６個の回折表面素子からなるグループとして設けられ、例えば、５５０ｎｍの同一の振幅を有することが好ましい。一つの回折表面素子グループのそれぞれの振幅は、例えば、４９０ｎｍ、５０３ｎｍ、５１７ｎｍ、５３０ｎｍ、５７５ｎｍおよび６２０ｎｍである。特に、これらの回折表面素子は、正弦曲線型の表面構造を有するものとする。個々の回折表面素子の間隔は、好適には１〜１００μｍの範囲、特に１〜５０μｍ、最も好ましくは１〜１５μｍの範囲である。
【００２３】
このような微小な表面構造の回折表面素子の製造は、例えば欧州特許第０５００３３５８号に記載されており、その開示を参照することによって、本品に取り入れられる。回折表面素子を製造するために適当な材料は、次の組成を有するのが好ましい。
【００２４】
１１ｇのアクリル酸−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロクチルアクリレートを、ジプロピレングリコールジアクリレート８ｇ，  ０．１ｇのイルガキュア（登録商標）  ８１９および０．２ｇのイルガキュア（登録商標）１８４（イルガキュア（登録商標）  販売元：チバ特殊化学  ラムパーズハイム  ＧｍｂＨ）と混合し、この混合物６０μｌを、散乱中心を備えた成型用金型を用いて表面パターン形成を施した２ｃｍ×２ｃｍのニッケルプレート上に塗布した。
【００２５】
次にこのニッケルプレート上の混合物表面に、寸法が厚さ１ｍｍ、１ｃｍ×１ｃｍのポリメチルメタクリレートの小さなプレートを載せた。その後、このようにしてニッケルプレート上に得られた混合物を挟持したサンドイッチに、従来型の水銀灯から紫外線を２秒間照射した。その後、硬化成形コンパウンドの結合した基板を、成型用金型から取り外した。
【００２６】
導光部材は断面が楔型であってもよいが、平行配列管状の導光部材を設けるのが好ましく、光導入面は平行配列管の側面にある。好適には平行配列管状の導光部材は立方体である。
【００２７】
本発明によって提供される回折表面素子により得られる良好な発光効率のために、平行配列された管状の導光部材を設けることが可能になる。これにより製造の実質的な簡素化が達成される。平行配列された管状の導光部材の厚みは、０．１〜３ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００２８】
好適には、１個または複数のＬＥＤあるいはＣＣＦＬ光源は、導光部材の内部および外部、もしくは内部または外部に配列される。回折表面素子は、光源の位置または光源に応じて配列される。回折表面素子を対応させて配列することにより、出光面の異なる位置に存在している、異なる光強度等が補償されて均一、即ち、特に集束され、単色光および白色光、もしくは単色光または白色光が回折表面素子によって出光面から放射されるようになる。
【００２９】
出光面に向かう光量を増大させるために、反射鏡を備えてもよい。これらの反射鏡は、例えば部分的に光源を囲んでいる。一例として管状の光源は、放物面反射鏡の焦点に設けられることが好ましい。同様に複数の平面反射鏡をさらに、または放物面反射鏡の代りに設けてもよい。さらに、導光部材の出光面ではない導光部材の外面には、光の損失を防ぐために反射鏡を設けてもよい。本発明による回折表面素子を、例えば導光部材の側面に設けて、対応する光を導いてもよい。この回折表面素子を光源の表面に設けて、導光、集束およびスペクトル分散等、もしくはそのいずれかを意図的に達成してもよい。
【００３０】
導光部材の出光面に回折表面素子を設けると共に、またはその代りに、そのような回折表面素子を反対側、即ち導光部材の底部に設けてもよい。回折表面素子により回折された光は、これにより導光部材を通ってディスプレイに向けられる。
【００３１】
本発明の特に好ましい実施例において、出光面またはそれに対向する面に特に設けられた隣接する回折表面素子の間隔は、光源への距離が増すにつれて減少している。これにより光の強度は光源の近傍では高く、光源からの距離が増すにつれて減少するということが考えられる。例えば、導光部材の内部に設けられた光源は、回折表面素子の同心円によって囲まれ、これら同心円相互の間隔は光源までの距離が増すにつれて減少している。光源のタイプ、特に光源の照射特性に応じて、それに適した回折表面素子の異なった配置をすることは利点となろう。
【００３２】
このように周期的、非周期的な回折表面素子の配列が可能である。好適には、回折表面素子は、光源のタイプと位置または光源に応じて配置される。
【００３３】
本発明の好適な実施例の一つは、ＬＣＤ素子のような液晶素子を備えたフラットディスプレイである。本発明によれば、液晶素子は上述の仕様に対応して形成された照明装置を用いて背面から照明を受ける。
【００３４】
従来技術による公知のディスプレイまたは液晶素子は、光源ボックスのような光素子を備えている。光素子には光源として複数の蛍光管、特にＣＣＦＬが設けられている。蛍光管によって放射される光をより均一なものとし、それにより液晶素子の照明をより均一なものとするために、蛍光管と液晶素子の間にホイル（箔）が設けられている。これらのホイルはそれぞれ、いわゆるＢＥＦおよびＤＢＥＦホイルと呼ばれるものである。ＢＥＦホイルは光度を高める。これを達成するため、ホイル上には複数のプリズムが配列される。ＤＢＥＦホイルは液晶素子の背面側から反射された光の偏光を変化させ、その光を液晶素子に向かって戻すために用いられる。さらに、ＰＲＦホイルは偏光を変化させるために用いられる。しかしこのようなホイル類を設けると、これらホイルが光の一部を吸収するという欠点がある。
【００３５】
本発明のフラットディスプレイにおいては、ＢＥＦホイル、そして好ましくは、ＤＢＥＦホイルとＰＤＦホイルも、本発明により形成される導光部材に置き換えられる。好適にはＣＣＦＬのような複数の管状光源を設けることが望ましい。本発明の導光部材は管状光源の前方に配置され、上述のように複数の回折表面素子、または回折表面素子グループを備えている。導光部材は管状光源ごとに１個の区域を有し、この区域は管状光源と平行に配置され、複数の回折表面素子、または回折表面素子グループを備えていることが特に好ましい。なお、個々の区域はその構成が同一であってもよい。このようにすれば、製造コストを低減することができる。
【００３６】
個々の区域内の、それぞれの回折表面素子または回折表面素子グループは、列と行に配列されていることが好ましい。ここで行間の間隔は、管状光源からの距離が増すにつれて減少することが特に好ましい。このようにすれば、導光部材の出光面から放出される光を均一にすることができる。即ち、特に光度分布および波長分布、もしくは光度分布または波長分布をより均一にすることができる。その結果、ＢＥＦホイルおよび、ＤＢＥＦホイル、ＰＲＦファイルもおそらく省略してもよい。
【００３７】
この区域は、個々の副区域（サブゾーン）に分割することができる。好ましくは、副区域は、矩型の区域であり、導光部材の側端に位置する副区域内の回折表面素子または回折表面素子グループの数は、そのさらに内側に位置する副区域内の回折表面素子または回折表面素子グループの数よりも多い。さらに区域と副区域を設ける代りに、回折表面素子または回折表面素子グループを非周期的に配置することも可能である。この場合、個々の回折表面素子または回折表面素子グループは、管状光源の光度特性に応じて配置される。好適には回折表面素子または回折表面素子グループの密度は、コーナー部と端部でより高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明の完全かつ実施可能なその最良の形態について、当該技術分野における通常の技術を有する者に対して、添付図面を参照してより詳細に記述する。
【００３９】
本照明装置は、導光部材１０を備える。この導光部材１０は、本実施例では立方体で、例えば透明樹脂またはＰＰＭＡのようなプラスチック材料等から製造することができる。本実施例においては、管状の光源１４が導光部材１０の一方の側面１２に沿って配置されている。光源１４の長手方向軸は、側面１２に平行に配置されている。光源１４は、開放面が側面１２に向けられた放物面反射鏡１６によって取り囲まれている。このため、側面１２に入射する光量が増大する。光源１４は、図示されたような管状の光源１４の代りに複数のＬＥＤであってもよく、好適には２０，０００〜５０，０００ｃｄ／ｍ2の範囲の輝度を有する。管状の光源１４を備えている場合には、この光源１４が放物面反射鏡１６の焦点軸に設けられていることが好ましい。
【００４０】
導光部材１０の底面１８には反射鏡２０が備えられ、これは反射フィルム等であってもよい。さらに、反射鏡を用いるのであれば、側面２２、２４および２６もしくはそのいずれかに設けられていてもよい。反射鏡を備える代りに、対応する面が研磨されていてもよい。あるいは反射層を蒸着してもよい。
【００４１】
導光部材１０の出光面２８上に複数の回折表面素子３０を配置して、本発明の表面構造が形成される。
【００４２】
個々の回折表面素子３０は、回折格子として作用する。この場合、各回折表面素子３０は、互いに異なる格子定数を有するリニア回折格子として設計されるようにしてもよい。
【００４３】
個々の回折表面素子３０の表面３２（図２参照）は、例えば正弦波格子として設計される。この場合には、各回折表面素子３０は、好適には２つの正弦半波表面を備えている。
【００４４】
個々の回折表面素子３０、特に回折表面素子３０の表面３２構造の製造は、光学リソグラフィープロセスを用いた本発明により実施される。さらに特に好適な実施例においては、回折表面素子３０は欧州特許第０５００３３５８号に開示されているように製造してもよい。
【００４５】
本発明の特に好適な実施例においては、個々の回折表面素子３０は、回折表面素子グループ３３（図３参照）に含まれる。例示した実施例のように、回折表面素子グループ３３は、一定の間隔を以って配置された６個の回折表面素子３０を備えているのが好ましい。個々の回折表面素子３０は、回折表面素子グループ３３が実質的に単色光または白色光を放射するように、それぞれ異なる表面構造を有する。
【００４６】
波長の異なる光を放出するためには、互いに異なる回折表面素子３０、即ち互いに異なる表面構造を有する回折表面素子３０を備えていることが好ましい。例えば、図３に示した実施例のように、これらは図３で符号１〜６を付された６個の回折表面素子３０が互いに異なるものであることが好ましい。図３から明らかなように、本実施例では、それぞれ所定波長の光を導出するために、互いに異なる回折表面素子１〜６が繰り返し構造として配置されている。
【００４７】
本実施例においては、回折表面素子３０は、正方形で端部の長さは約１５μｍである。  特に好適な実施例（図４参照）では、個々の回折表面素子３０は各区域内に配置され、各区域（Zone）は、符号１〜１０および１＿１〜１＿４で示される。各区域の長さ（Length）と幅（Width）、各区域内の回折表面素子の間隔（Distance  surface  el.）は、図５に示してある。
【００４８】
図４および図５に示された実施例では、光源は左側、即ち図４で１と符号を付した区域の傍にある。この光源から出発して、個々の回折表面素子３０相互の間隔は、光源からの距離が増すにつれて次第に減少している。
【００４９】
個々の区域または領域内では、回折表面素子３０は一定の間隔にある。しかし、１個の区域内で回折表面素子３０の間隔を異なるものとすることも可能である。特に長手方向間隔、即ち図４  における左から右へ向かう間隔は、長手方向に垂直な間隔とは異なっていてもよい。
【００５０】
ＯＲＡのシミュレーションソフトウエア  ”Ｌｉｇｈｔ  Ｔｏｏｌｓ”を用いて、図１〜５を参照して記載されているような照明装置が、  図４および５で定めた区域を伴って構築された。そして、均一性、色相、輝度、照度および集束方向が測定された。対応する計測は、コーナー部、端部から約２ｍｍの端部の中心及び導光部材の中心の計９ヵ所で行われた。
【００５１】
図４および図５に定義された回折表面素子３０の配置についてシミュレーションが行われ、結果は次の通りであった。
【００５２】
均一性：９１％、
色相：白色、
平均照度：１，６００  ｌｕｘ、
平均輝度：２，９５０  ｎｉｔｓ、
光軸方向：１７°
【００５３】
別のシミュレーションでは、個々の区域（図４参照）における回折表面素子３０の間隔は、図６に示したように定められた。なお、その結果は次の通りであった：
【００５４】
均一性：８６％、
色相：中性（わずかに青色）、
平均照度：１，０００  ｌｕｘ、
平均輝度：１，９００  ｎｉｔｓ、
光軸方向：１７°
【００５５】
別のシミュレーションでは、個々の区域（図６参照）における回折表面素子３０の間隔は、図７に示したように定められた。なお、その結果は次の通りであった：
【００５６】
均一性：約７８％、
色相：白色、
平均照度：１，０５０  ｌｕｘ、
平均輝度：１，８５０  ｎｉｔｓ、
光軸方向：１７°
【００５７】
別のテストでは、区域８、９および１０は省略された。これにより、短くなった導光部材１０が試験され、図４に示された導光部材１０に対応して、光は同じく左方から導光部材１０内に導光された。このようにテストされた導光部材１０の寸法は、長さ約３６ｍｍおよび幅約４４ｍｍで、長さは区域番号の増す方向、即ち図４における左方から右方向に向かって計測され、区域内の個々の回折表面素子３０の間隔は、区域１−６、１＿１、１＿２、１＿３および１＿４に対して図５に定めた間隔と同じである。なお、計測の結果は次の通りである：
【００５８】
均一性：約８８％、
色相：白色、
平均照度：１，１００  ｌｕｘ、
平均輝度：２，１５０  ｎｉｔｓ、
光軸方向：１７°
【００５９】
引き続き行われたテストでは、導光部材１０の表面が区域に分割されず、個々の回折表面素子間の間隔は、所定の一定値が選択された。得られた結果は次の通りである：
【００６０】
間隔：４μｍ、
均一性：約７５％、
色相：白色、
平均照度：１，８５０  ｌｕｘ、
平均輝度：３，３５０  ｎｉｔｓ、
光軸方向：１７°
【００６１】
間隔：６μｍ、
均一性：約７８％、
色相：白色、
平均照度：１，６００  ｌｕｘ、
平均輝度：２，４００  ｎｉｔｓ、
光軸方向：１７°
【００６２】
間隔：８μｍ、
均一性：約８２％、
色相：白色、
平均照度：１，４００  ｌｕｘ、
平均輝度：２，５００  ｎｉｔｓ、
光軸方向：１７°
【００６３】
間隔：１０μｍ、
均一性：約８４％、
色相：白色、
平均照度：１，２００  ｌｕｘ、
平均輝度：２，２００  ｎｉｔｓ、
光軸方向：１７°
【００６４】
間隔：１１μｍ、
均一性：約８７％、
色相：白色、
平均照度：１，２００  ｌｕｘ、
平均輝度：２，１５０  ｎｉｔｓ、
光軸方向：１７°
【００６５】
上記のテスト結果から、次の結論が得られるであろう：
【００６６】
１．回折表面素子３０の配置と分布により、光分布に関する均一性を大きく設定することができる。
【００６７】
２．均一性が低い比較的不都合な回折表面素子３０の配置であっても、色相をミキシングすれば常に白色光が得られる。
【００６８】
３．光の集束方向は回折表面素子３０の分布に関係なく設定してもよい。
【００６９】
４．輝度は回折表面素子３０の間隔の関数である。
【００７０】
特に、均一性が７５％またはそれ以上であればよい携帯電話機の背面照明として、本照明装置を用いる時には、使用者に受け入れられる高品質のディスプレイ照明が達成される。具体的には、導光ホイルの助けを借りなくても、所定の色温度との組み合わせにより、所望の光の集束を達成することができる。このため、装置全体のさらなる小型化が可能になると共に、同時に部品点数が低減されて、レイアウトの自由度が高くなる。
【００７１】
図８および図９は携帯電話機の背面照明として特に適している照明装置の他の実施例を２つ例示している。
【００７２】
導光部材１０は、基本的には前述の図面に関して記載したような構成である。光源はＬＥＤである。図８に示す実施例では、導光部材１０のコーナー部３６に単一のＬＥＤ３４が配置されている。コーナー部３６は、好適にはＬＥＤ３４の光源がこのコーナー部内または矩型の導光部材１８の内部に配置されるように面取りされている。この場合、光は、面取り部の傾斜面３８から導光部材１０に導入される。導光部材１０は正方形ではなく通常は矩型であるため、短い側の辺４０と傾斜面３８との成す角度αは、４５°にはならず、その角度αは４５°未満になる。
【００７３】
本実施例において、個々の回折表面素子あるいは個々の回折表面素子グループの配置は、光ができるだけ均一に導出されるような配置とする。この場合には、破線４２方向の個々の回折表面素子あるいは個々の回折表面素子グループ間の間隔は、ＬＥＤからの距離が増すにつれて、個々の回折表面素子あるいは個々の回折表面素子グループ間の間隔が減少するように変化させる。
【００７４】
図９に示された照明装置の実施例も、光源としてＬＥＤ４４を備え、この実施例では３個のＬＥＤ４４が導光部材１０の短辺４０に配置されている。この場合、導光部材１０は短辺４０に凹部４６を備えていることが好ましい。好適には、凹部４６は半円形である。本実施例では、凹部４６は導光部材１０の全体厚み以上に大きくしている。しかし、導光部材１０の厚みよりも小さい半球状の凹部４６を備えることも可能である。
【００７５】
本実施例でも、回折表面素子あるいは回折表面素子グループは、出光面における照度分布の均一性が得られるように配置される。
【００７６】
言うまでもなく、前述したような異なった実施例を組み合わせてもよい。例えば、ＬＥＤを幾つかの辺に設けてもよい。具体的には、複数のＬＥＤが導光部材１０の全周周りに配置される。同様に、図８および図９に示した実施例の組み合わせが可能である。特にＬＥＤを１本または幾本かのＣＣＦＬ管と組み合わせることも可能である。例えば、図１に示す照明装置は、特に図８に示されているように、それぞれのＬＥＤをＣＣＦＬ管１４に対向する二つのコーナーに設けるよう変更することもできる。これにより、ＣＣＦＬ管１４から遠い距離にあるこれら二つのコーナーを、簡単な手段で充分に照明することが保証される。
【００７７】
本照明装置の実施例において、この照明装置はフラットディスプレイ用に設けられる。フラットディスプレイの必須要素は、液晶５０（図１０参照）である。液晶は、通常はＬＣＤ素子であり、さらに相互に平行な複数の管状光源５４を備えた光源ボックス等が光源５２として設けられる。好適には，管状光源５４はＣＣＦＬである。
【００７８】
従来技術によれば、光源ボックス５２と液晶素子５０の間には幾つかのホイルが設けられる。これらは、いわゆるＢＥＦ、ＤＢＥＦおよびＰＲＦホイルである。
【００７９】
本発明によれば、少なくともＢＥＦホイルは導光部材５６で置き換えられる。導光部材５６は基本的には図１〜３に関して上述したように構成されている。
【００８０】
導光部材５６は、好適には水平、もしくは管状光源５４に平行に並べられた複数の区域５８を備えている。好ましくは、各区域５８は管状光源５４と組み合わされ、管状光源５４は区域５８の中央後方に位置している。区域５８は同一構造、即ち、各区域５８の回折表面素子または回折表面素子グループの配置が同一であることが好ましい。
【００８１】
図１２に、回折表面素子グループ３３の好適な配置が示されている。この場合、回折表面素子の個々のグループ３３は中心線６０に対して対称に配置されている。中心線６０から出発して、個々の回折表面素子グループ３３の間隔は、矢印６２の方向、即ち外向きに進むにつれて減少している。
【００８２】
本実施例で、回折表面素子グループ３３は行と列に配置され、列の間の間隔は一定である。本発明の変形例においては、区域５８は、好ましくは矩型の副区域に分割されていてもよい。図１２においては、副区域は隣接して配置されることになる。この場合、個々の副区域の間では異なる間隔を設けることも可能であり、端部の副区域、即ち図１２の左または右の副区域では、より小さな間隔を有するようにすることが好ましい。
【００８３】
光源ボックス５２（図１０参照）の代りに、またはこれに加えて、例えば導光部材５６の周囲に沿って配置された４本またはそれ以上の管状光源５４を設けて、光が導光部材５６へ側面から入射されるようにしてもよい。重ねて述べるが、回折表面素子または回折表面素子グループは、導光部材からＬＣＤ素子へ向かって、光度ができるだけ均一に分布するように配置される。好適には，個々の回折表面素子または回折表面素子グループ間の間隔は、導光部材の中心に向かうほど減少している。  また導光部材の表面を４個の区域または部分、好適にはその各々が導光部材の中心に点対称に形成された４個の同一の矩型部分に分割することも可能である。
【００８４】
本発明は、特定の例示された実施例を参照して記載ならびに説明がなされているが、本発明がこれらの実施例に限定されることを意図したものではない。当技術分野の熟達者であれば、以下の各請求項によって定義されているような発明の範囲を逸脱することなしに、変更と修正が可能であることを認めるであろう。このため、そのような全ての変更と修正は、請求項およびそれと等価となるものの範囲内に入るものとして、本発明に包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の照明装置の構成を示す斜視図である。
【図２】前記照明装置が備える回折表面素子の表面構造を示す図である。
【図３】前記回折表面素子の配列を示す図である。
【図４】前記照明装置の導光部材の出光面を異なる区域に分割した例を示す図である。
【図５】図４に示された区域を記述する表である。
【図６】図４に示された区域を記述する表である。
【図７】図４に示された区域を記述する表である。
【図８】本発明の照明装置の他の実施例の模式平面図である。
【図９】本発明の照明装置の他の実施例の模式平面図である。
【図１０】フラットディスプレイの模式分解図である．
【図１１】フラットディスプレイに用いられる本発明の導光部材の上部模式平面図である。
【図１２】本発明の導光部材の一部の拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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