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発明の名称 面光源装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−312916(P2001−312916A)
公開日 平成13年11月9日(2001.11.9)
出願番号 特願2000−150462(P2000−150462)
出願日 平成12年5月22日(2000.5.22)
代理人 【識別番号】100096806
【弁理士】
【氏名又は名称】岡▲崎▼ 信太郎 (外1名)
【テーマコード(参考)】
2H038
2H091
【Fターム(参考)】
2H038 AA52 AA55 BA01 
2H091 FA23Z FA29Z FA32Z FA41Z LA16
発明者 谷野 友哉 / 伊藤 寛隆
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 互いに平行に配設された複数本の棒状の光源と、これらの各光源の一側及び上下をそれぞれ包囲する反射部材と、これらの光源の他側に沿ってそれぞれ配設され、かつ断面が光の進行方向に関して先細に形成された透明材料から成る導光板と、導光板の下面に沿って配設された反射シートとを含んでおり、少なくとも二番目以降の前記導光板の光源側の端部から隣接する前段の導光板の先端の下側で延びる透明材料から成り、次段の導光板と一体的に構成される導入部を備えていることを特徴とする、面光源装置。
【請求項2】 上記反射シートが、上記導入部の下面に沿って延びていることを特徴とする、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項3】 各導入部の光源側の端面は、上端が導光板の方向に向かって倒れる方向に傾斜するように形成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。
【請求項4】 各導入部の上面または下面が粗面仕上げ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。
【請求項5】 各導入部の縦断面が先細に形成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。
【請求項6】 上記光源の周囲を包囲するように、各導入部の光源側の端面と反射部材の間に、液状透明材料が充填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。
【請求項7】 上記各導光板の上面に導光板とは異なる光拡散性を有する拡散部を配置したことを特徴とする、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項8】 上記各導光板と拡散部との間に配置され、光を導光板側に反射するようにしたドットパターンが、各光源から離れる方向に沿って、ドットパターン密度を変えるようにして形成した光変調部を備えることを特徴とする、請求項7に記載の面光源装置。
【請求項9】 上記光変調部が、上記拡散部を構成する拡散板の下面に印刷により形成されていることを特徴とする、請求項8に記載の面光源装置。
【請求項10】 上記各導光板が互いに一体に成形されていて、上記各導入部が、対応する導光板と別体に構成されており、導光板の光源側の端面に対して光学的に接続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。
【請求項11】 上記各導光板の上面に導光板とは異なる光拡散性を有する拡散部を配置したことを特徴とする、請求項10に記載の面光源装置。
【請求項12】 上記各導光板と拡散部との間に配置され、光を導光板側に反射するようにしたドットパターンが、各光源から離れる方向に沿って、ドットパターン密度を変えるようにして形成した光変調部を備えることを特徴とする、請求項11に記載の面光源装置。
【請求項13】 上記光変調部が、上記拡散部を構成する拡散板の下面に印刷により形成されていることを特徴とする、請求項12に記載の面光源装置。
【請求項14】 上記各導入部が、導光板の光源側の端面に対して液状透明材料を配置して光学的に接続することにより、構成されていることを特徴とする、請求項10に記載の面光源装置。
【請求項15】 上記各導入部を構成する液状透明材料が、光源の周囲を包囲するように、反射部材,導光板の光源側の端面の間に充填されていることを特徴とする、請求項14に記載の面光源装置。
【請求項16】 上記各導光板が各光源に対応して互いに別体に成形されており、上記各導入部が、対応する導光板と一体成形されていると共に、各導光板の間が光学的に接続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。
【請求項17】 上記各導光板の上面に、これら導光板と異なる光拡散性を有する拡散板を配置して、各導光板は、この拡散板に固定保持されることにより、一体的に構成されていることを特徴とする、請求項16に記載の面光源装置。
【請求項18】 上記各導光板の上面に、これら導光板と異なる光拡散性を有する拡散板を配置して、各導光板は、この拡散板と導光板の間に配置された透明板に対して固定保持されることにより、一体的に構成されていることを特徴とする、請求項16に記載の面光源装置。
【請求項19】 上記各導光板と拡散部との間に配置され、光を導光板側に反射するようにしたドットパターンが、各光源から離れる方向に沿って、ドットパターン密度を変えるようにして形成した光変調部を備えることを特徴とする、請求項17に記載の面光源装置。
【請求項20】 上記光変調部が、上記拡散部を構成する拡散板の下面に印刷により形成されていることを特徴とする、請求項17に記載の面光源装置。
【請求項21】 各導光板の先端面と次の導光板との間の境界面に遮光部材が配設されていることを特徴とする、請求項16に記載の面光源装置。
【請求項22】 上記遮光部材が、導光板及び導入部を構成する透明材料の屈折率によって決まる臨界角とほぼ同じ傾斜角を有していることを特徴とする、請求項21に記載の面光源装置。
【請求項23】 各導光板は、その光の進行する方向の先端が、全て同じ位置まで延びるように形成されていることを特徴とする、請求項16に記載の面光源装置。
【請求項24】 各導入部が、上面に前段の導光板の先端を受容する段差を備えており、この段差が、導入部を構成する材料の屈折率によって決まる臨界角とほぼ同じ傾斜角を有していることを特徴とする、請求項22に記載の面光源装置。
【請求項25】 互いに平行に配設された複数本の棒状の光源と、これらの各光源の一側及び上下をそれぞれ包囲する反射部材と、これらの光源の他側に沿ってそれぞれ配設され、かつ断面が光の進行方向に関して先細に形成された透明材料から成る導光板と、導光板の下面に沿って配設された反射シートとを含んでおり、上記導光板の上には、この導光板の内部よりも光拡散度が大きい拡散部を備えていることを特徴とする、面光源装置。
【請求項26】 上記各導光板と拡散部との間に配置され、光を導光板側に反射するようにしたドットパターンが、各光源から離れる方向に沿って、ドットパターン密度を変えるようにして形成した光変調部を備えることを特徴とする、請求項25に記載の面光源装置。
【請求項27】 上記光変調部が、上記拡散部を構成する拡散板の下面に印刷により形成されていることを特徴とする、請求項26に記載の面光源装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶ディスプレイ装置のバック照明等のために使用される面光源装置に関し、特に所謂タンデム型の面光源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような面光源装置として、広い面積でより均一な光度を得るようにした所謂タンダム型の面光源装置が知られている。このようなタンデム型の面光源装置は、例えば図21に示すように構成されている。
【0003】図21(A)において、面光源装置1は、水平にかつ長手方向と直角な水平方向に隔置して互いに平行に配設された複数本(図示の場合、3本)の蛍光管2a,2b,2cと、これらの蛍光管2a,2b,2cに沿って一側にそれぞれ配設された透明材料から成る導光板3a,3b,3cと、これらの導光板3a,3b,3cと反対側で各蛍光管2a,2b,2cを包囲するようにそれぞれ配設されたリフレクタ4a,4b,4cと、各導光板3a,3b,3cの下方にそれぞれ配設された反射部材5a,5b,5cと、導光板3a,3b,3cの上方に配設されたレンズシート6とを備えている。
【0004】ここで、導光板3a,3b,3cは、それぞれ蛍光管2a,2b,2c側から反対側に向かって断面が楔状に先細に形成されていると共に、図示の場合には、各導光板3a,3b,3cが一体に形成されている。
【0005】このような構成の面光源装置1によれば、各蛍光管2a,2b,2cから出射した光が、直接にあるいはリフレクタ4a,4b,4cの内面で反射されて導光板3a,3b,3cに入射した後、導光板3a,3b,3cを介して、そして反射部材5a,5b,5cにより反射されて、導光板3a,3b,3cの上方に出射し、レンズシート6で拡散され、例えば液晶ディスプレイ装置(図示せず)をバック照明す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、このような面光源装置1においては、各導光板3a,3b,3cの蛍光管側の端部付近では、蛍光管2a,2b,2cからの直接にまたはリフレクタ4a,4b,4cの内面で反射された光の一部が、直接に導光板3a,3b,3cの上面にて全反射せずに出射してしまうことがある。その結果、例えば図21(B)に示すように、各導光板3a,3b,3cの蛍光管側の端部付近において、輝度が極めて高くなってしまい、面光源装置1全体として、輝度ムラが発生することになる。このため、レンズシート6の上面においては、各蛍光管2a,2b,2cの近傍が高輝度になって、他の部分との間に大きな輝度差が発生することになり、特に各導光板3a,3b,3cが分割して形成されている場合には、この分割線にて輝線や影が発生することになり、均一な面光源が得られなくなってしまう。
【0007】本発明は、以上の点に鑑み、全面に亘って均一な輝度が得られるようにした、タンデム型の面光源装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項1の発明によれば、互いに平行に配設された複数本の棒状の光源と、これらの各光源の一側及び上下をそれぞれ包囲する反射部材と、これらの光源の他側に沿ってそれぞれ配設され、かつ断面が光の進行方向に関して先細に形成された透明材料から成る導光板と、導光板の下面に沿って配設された反射シートとを含んでおり、少なくとも二番目以降の前記導光板の光源側の端部から隣接する前段の導光板の先端の下側で延びる透明材料から成り、次段の導光板と一体的に構成される導入部を備えている、面光源装置により、達成される。
【0009】請求項1の構成によれば、各光源から直接にあるいは反射部材の内面で反射して導入部に入射した光が、導入部の上面または下面で全反射した後、導光板内に進入して、導光板の上面での全反射及び下面で反射シートによる反射を繰り返しながら、導光板全体に回り込んで、その上面から出射することにより、面光源として作用する。ここで、導入部に入射した光は、そのまま直接に導光板の上面から出射することがないので、従来のような導光板の光源側の端部付近における局部的な高輝度の発生が抑止される。これにより、輝度ムラの発生が防止されることになり、導光板の表面全体に亘って均一な輝度が得られることになる。
【0010】請求項2の構成によれば、上記反射シートが、上記導入部の下面に沿って延びている場合には、光源から導入部に入射した光が、導入部の下面で全反射せずに出射したとき、反射シートによって導入部内に戻される。
【0011】請求項3の構成によれば、各導入部の光源側の端面が、上端が前方に向かって傾斜するように形成されている場合には、光源から導入部に入射する際に、光が下方に向かって屈折されることになり、導入部の下面で反射された光が、導光板に入射して、その上面に達したとき、入射角が小さくなって、全反射しにくくなるので、各導光板間の影の発生が防止されることになる。
【0012】請求項4の構成によれば、各導入部の上面または下面が粗面仕上げされている場合には、光源から導入部に入射した光が、導入部の上面または下面に達したとき、粗面仕上げによって乱反射されることにより、反射光が導光板に入射して、その上面に達したとき、全反射しにくくなるので、各導光板間の影の発生が防止されることになる。
【0013】請求項5の構成によれば、各導入部の縦断面が先細に形成されている場合には、光源から導入部に入射して、導入部の下面で反射された光が、導光板に入射して、その上面に達したとき、入射角が小さくなって、全反射しにくくなるので、各導光板間の影の発生が防止されることになる。
【0014】請求項6の構成によれば、上記光源の周囲を包囲するように、各導入部の光源側の端面と反射部材の間にて、液状透明材料が充填されている場合には、光源から出射した光が、液状透明材料を介して導入部に入射することになり、導入部と光源側の端面における全反射が抑止されるので、導入部そして導光板への入射効率が向上することになる。
【0015】請求項7の構成によれば、上記各導光板の上面に導光板とは異なる光拡散性を有する拡散部が配置されているので、より均一な面光源とすることができる。
【0016】請求項8の構成によれば、上記各導光板と拡散部との間に配置され、光を導光板側に反射するようにしたドットパターンが、各光源から離れる方向に沿って、ドットパターン密度を変えるようにして形成した光変調部を備えるようにされている。これにより、導光板から出た光は、このドットパターンにより乱反射され、導光板の下面で反射された光が、さらに光拡散板により反射され、さらに、ドットパターンにより反射されるので、上面にて、より均一な照明光を得ることができる。特に、この場合、光源に近いほど反射ドットパターンの密度が高く、光源から遠ざかるにつれて反射ドットパターンの密度が次第に粗くなるようにすれば、光量の多い箇所がより均一になるように反射されるので、輝線ができることが有効に防止される。
【0017】請求項9の構成によれば、上記光変調部が、上記拡散部を構成する拡散板の下面に印刷により形成されている場合には、この光変調部を比較的簡単な手段で形成することができる。
【0018】請求項10の構成によれば、上記各導光板が互いに一体に成形されていて、上記各導入部が、対応する導光板と別体に構成されており、導光板の光源側の端面に対して光学的に接続されている場合には、従来の面光源装置における一体型の導光板に対して、別体に形成された導入部をそれぞれ光学的に接続することにより、容易に導入部を設けることができ、低コストで構成される。
【0019】請求項14の構成によれば、上記各導入部が、導光板の光源側の端面に対して液状透明材料を配置して光学的に接続することにより構成されているので、光源から出射した光が、液状透明材料を介して導入部に入射することになり、導入部と光源側の端面における全反射が抑止される。
【0020】請求項15の構成によれば、上記各導入部を構成する液状透明材料が、光源の周囲を包囲するように、反射部材,導光板の光源側の端面の間に充填されている場合には、従来の面光源装置にて、液状透明材料を各導入部の光源側の端面と反射部材の間に充填することによって、容易に導入部を設けることができ、低コストで構成される。
【0021】請求項16の構成によれば、上記各導光板が互いに別体に成形されていて、上記各導入部が、対応する導光板と一体成形されていると共に、各導光板の間が光学的に接続されている場合には、各導入部がそれぞれ対応する導光板と一体に同時に成形されるので、部品点数が少なくて済み、工程数及び組立が容易に行なわれることにより、コストが低減される。
【0022】請求項18の構成によれば、上記各導光板の上面に、これら導光板と異なる光拡散性を有する拡散板を配置して、各導光板は、この拡散板に固定保持されることにより、一体的に構成されているので、拡散板が各導光板を接続することができるとともに、拡散板は、各導光板とは異なる光拡散性を有しているので、より均一な面光源とすることができる。
【0023】請求項21の構成によれば、各導光板の先端面と次の導光板との間の境界面に遮光部材が配設されている場合には、導光板内への次の導光板からの光の入射が、上記遮光部材により遮断されることになるので、次の導光板からの漏光による輝度ムラが排除されることになる。
【0024】請求項22の構成によれば、上記遮光部材が、導光板及び導入部を構成する透明材料の屈折率によって決まる臨界角とほぼ同じ傾斜角を有している場合には、次の導光板内にて、遮光部材に沿って導光板の上面に達する光が、全反射しにくいことから、遮光部材による影の発生が抑止され、均一な輝度が得られることになる。
【0025】請求項23の構成によれば、各導光板は、その光の進行する方向の先端が、全て同じ位置まで延びるように形成されている場合には、各導光板間の境界が、導光板全体の上面に露出しないので、境界面による輝線や影の発生が排除されることになる。
【0026】請求項24の構成によれば、各導入部が、その上面に手前の導光板の先端を受容する段差を備えており、この段差が、導入部を構成する材料の屈折率によって決まる臨界角とほぼ同じ傾斜角を有している場合には、次の導光板内にて、段差に沿って導光板の上面に達する光が、全反射しにくいことから、遮光部材による影の発生が抑止され、均一な輝度が得られることになる。
【0027】このようにして、本発明によれば、二番目以降の導光板の光源側の端面に導入部を設けることによって、各導入部における光源からの光の直接の出射を抑止して、各導光板の光源側の端部付近における高輝度部分の発生が抑止され、導光板の表面全体に亘って、均一な輝度が得られることになる。
【0028】また、上記目的は、請求項25の発明によれば、互いに平行に配設された複数本の棒状の光源と、これらの各光源の一側及び上下をそれぞれ包囲する反射部材と、これらの光源の他側に沿ってそれぞれ配設され、かつ断面が光の進行方向に関して先細に形成された透明材料から成る導光板と、導光板の下面に沿って配設された反射シートとを含んでおり、上記導光板の上には、この導光板の内部よりも光拡散度が大きい拡散部を備えている面光源装置により、達成される。
【0029】請求項25の構成によれば、各光源から直接にあるいは反射部材の内面で反射して拡散部に入射した光が、拡散部内で乱反射した後、導光板内に進入して、導光板の上面での全反射及び下面で反射シートによる反射を繰り返しながら、導光板全体に回り込んで、その上面から出射することにより、面光源として作用する。ここで、導入部に入射した光は、その上の拡散部に入射するために、そのまま直接に導光板の上面から出射して、面光源となることがないので、従来のような導光板の光源側の端部付近における極部的な高輝度の発生が抑止される。これにより、輝度ムラの発生が防止されることになり、導光板の表面全体に亘って均一な輝度が得られることになる。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態を図1乃至図13を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【0031】(第1の実施形態)図1乃至図3は、本発明による面光源装置の第1の実施形態の構成を示している。図1において、面光源装置10は、タンデム型面光源装置であって、水平にかつ互いにほぼ同じ間隔を隔てて互いに平行に配設された複数本(図示の場合、3本)の棒状の光源としての蛍光管11a,1b,11cと、これらの蛍光管11a,11b,11cの一側(図1にて左側)及び上下を包囲する反射部材としてのリフレクタ12a,12b,12cと、これらの蛍光管11a,11b,11cの他側(図1にて右側)に沿ってそれぞれ配設された導光板13a,13b,13cと、各導光板13a,13b,13cの下方に配設された反射シート14a,14b,14cと、これらの導光板13a,13b,13cの上面全体に亘って配設されたレンズシート15とを有している。ここで、各導光板13a,13b,13cに関して、左にあるものを前段の導光板と呼び、右にあるものを後段の導光板と呼ぶこととする。つまり、導光板13aは、導光板13bの前段の導光板であり、導光板13cは、導光板13bの後段の導光板と呼ぶこととする。
【0032】上記蛍光管11a,11b,11cは、公知の構成の棒状の蛍光管であって、内周面に蛍光体被膜を備えた直管状の例えば内径1.4mm,外径1.8mmのガラス管内に水銀蒸気を封入し、両端の内部に放電電極(図示せず)を備えることにより構成されている。尚、光源としては、一方向に長い棒状であって、内部に発光部を有し、かつ断面がほぼ円形であれば、他の光源が使用されてもよい。
【0033】上記リフレクタ12a,12b,12cは、例えば厚さ0.2mmの薄板材から形成されており、少なくともその内側の表面が白色または反射性被膜または塗膜を有している。
【0034】上記導光板13a,13b,13cは、本実施形態では、ひとつの導光板13の各部分となっている。すなわち、各導光板13a,13b,13cは、一体の導光板13の一部として形成されている。この導光板13は、例えば無色透明なアクリル系樹脂等の透明材料から成る透明導光板または光散乱導光板から構成されており、その左端面が光導入面として、上記蛍光管11a,11b,11cに対向していると共に、その上面が光放射面として作用する。尚、導光板13a,13b,13cは、図示の場合、例えば厚さ4mmの側面13aから反対側に向かって長さ100mmで徐々に薄くなるように、即ち断面が楔状になるように、底面が斜めに形成されていると共に、各導光板13a,13b,13cが直列に配設され、かつ互いに一体に連結されて形成されている。ここで、導光板13a,13b,13cのうち、少なくとも二番目以降の導光板13b,3cは、図2に示すように、その蛍光管11b,11c側の端面(入射面)に隣接して、後述するように構成された導入部16b,16cを備えている。
【0035】上記反射シート14a,14b,14cは、例えばリフレクタ12a,12b,12cの内面と同様に、白色または反射性被膜または塗膜を有するもので、例えば厚さ0.057mmの薄膜状銀反射シートから構成されており、導光板13a,13b,13cの底面から下方に出射する光を再び導光板13a,13b,13c内に反射させるものである。
【0036】上記レンズシート15は、その導光板13a,13b,13cに対向する下面に微細なレンズを有するように形成されており、各レンズが、導光板13a,13b,13cから斜め方向に出射する光を上方に屈折されるようになっている。
【0037】上記導入部16b,16cは、透明材料から構成されており、図2に示すように、対応する導光板13b,13cの入射面に対して、例えば一体的に形成されることにより、光学的に接続されている。
【0038】上記導入部16b,16cは、これを容易に製造するために、例えば、以下のように構成されている。即ち、導入部16b,16cは同じ構成であるので、導入部16bを代表させて、図3を参照しながら説明する。図3において、好ましくは、例えば、導入部16bは、導光板13bと同じ透明材料、例えばアクリル系樹脂から構成されており、導光板13bとは別体に形成されている。そして、導入部16bは、導光板13bとの境界に、液状透明材料、例えばシリコーンゲル等の透明接着剤17を充填させることにより密着され、光学的に接続されている。この場合、反射部材としてのリフレクタ12bは、反射シート14bが導入部16bの下面に沿って延長され、さらに蛍光管11bの周囲に回り込むように配設されると共に、導光板13aの先端付近の下面に位置する反射シート14aが蛍光管11bの上方に配設されることによって、構成されている。
【0039】本実施形態による面光源装置10は、以上のように構成されており、図示しない駆動回路から、蛍光管11a,11b,11cに駆動電力が供給されることにより、放電電極間で放電が行なわれることにより、ガラス管内の蛍光体被膜が発光する。これにより、蛍光管11a,11b,11cから光が出射し、直接にあるいはリフレクタ12a,12b,12cの内面で反射されて、さらに直接にまたは導入部16b,16cを介して、対応する導光板13a,13b,13c内に入射する。このとき、導入部16b,16cが導光板13b,13cと同じ屈折率を有する材料から構成されている場合には、光は導光板13b,13cに入射する際に屈折することなく、直進するので、光損失が低減される。
【0040】その後、導光板13a,13b,13c内に入射した光は、ごく一部が直接に導光板13a,13b,13cの上面から出射し、殆どの角度成分が導光板13a,13b,13cの上面及び下面で全反射を繰り返すと共に、一部が導光板13a,13b,13cの下面から下方に出射して反射シート14a,14b,14cで反射されて再び導光板13a,13b,13c内に入射することにより、導光板13a,13b,13c全体に回り込んで、導光板13a,13b,13cの上面全体から出射し、レンズシート15により上方に屈折された後、上方に出射することにより、例えば図示しない液晶ディスプレイパネル等を下方からバック照明する。
【0041】この場合、特に二番目以降の導光板13b,13cに対して、蛍光管11b,11cからの光は、導入部16b,16cを介して入射することになるので、導入部16b,16cの下面で反射して直接導光板13b,13cの上面に達する光は、十分に小さい入射角になって、全反射される。従って、従来のタンデム型面光源装置で発生する導光板の入射端面付近での極端な高輝度を抑制することができ、光損失が低減されると共に、均一な輝度分布が得られることになる。
【0042】さらに、蛍光管11b,11cの上方にて、リフレクタ12b,12cが、反射シート12a,12bにより構成されていることにより、導入部16b,16cと導光板13a,13bの先端下面との間が薄く構成されることになり、リフレクタによる段差を発生させずに、リフレクタ12b,12cの機能を実現することができると共に、蛍光管11b,11cの一側から下方のリフレクタ12b,12c部分と導光板13b,13cの下方の反射面が、反射シート14b,14cにより一体に構成されているので、境界部分における段差等による影の発生が排除される。
【0043】尚、図1に示した面光源装置10において、蛍光管11a,11b,11cとリフレクタ12a,12b,12cの間は、空間になっているが、これに限らず、シリコーンゲル等の液状透明材料を充填し、硬化させるようにしてもよい。この場合、透明材料として、導光板13a,導入部16b,16cと同じか、または、ほぼ同じ屈折率を有する材料を使用することにより、蛍光管11a,11b,11cから導光板13a,導入部16b,16cに入射する光の屈折が排除され、光損失がより一層低減されることになる。
【0044】図4は、上述した面光源装置10における導入部16b,16cの第1の変形例を示している。導入部16b,16cは同じ構成であるので、図4において、導入部16bについて説明すると、導入部16bは、その入射面16dが、上端が前方,すなわち、光の進行する方向に倒れるように傾斜して形成されている。これにより、図4にて、蛍光管11bからの光は、実線で示すように、導入部16bの入射面16dで下方に向かって屈折され、導入部16bの下面で全反射されることにより、導光板13bの上面に小さい入射角で入射することになる。
【0045】従って、導光板13a,13bの境界付近にて、蛍光管11bからの光が上方に透過することによって、この境界付近における影の発生が抑止され、より均一な面光源が得られることになる。これに対して、導入部16bの入射面が導光板13bの上面に対して垂直である場合には、図4にて鎖線で示すように、導入部16bの下面で全反射された光は、導光板13bの上面に比較的大きい入射角で入射するため、全反射することになる。このため、導光板13a,13bの境界付近にて、蛍光管11bからの光が全反射されることによって、この境界付近において影が発生することになり、輝度ムラが発生してしまう。
【0046】図5は、導入部16b,16cの第2の変形例を示している。導入部16b,16cは同じ構成であるので、図5において、導入部16bについて説明すると、導入部16bは、その上面16e及び下面16fが、粗面仕上げされている。これにより、図5にて、蛍光管11bからの光は、導入部16b内に入射し、その上面16e及び下面16fにて乱反射されることにより、種々の入射角度で導光板13bの上面に入射することになる。従って、導光板13a,13bの境界付近にて、蛍光管11bからの光が部分的に上方に透過することによって、この境界付近における影の発生が抑止され、より均一な面光源が得られることになる。
【0047】図6は、導入部16b,16cの第3の変形例を示している。導入部16b,16cは同じ構成であるので、図6において、導入部16bについて説明すると、導入部16bは、その断面が先細に形成されている。これにより、図6にて、蛍光管11bからの光は、導入部16b内に入射した後、その上面または下面にて全反射されることにより、小さな入射角度で導光板13bの上面に入射することになる。従って、導光板13a,13bの境界付近にて、蛍光管11bからの光が上方に透過することによって、この境界付近における影の発生が抑止され、より均一な面光源が得られることになる。
【0048】さらに、図1の構成において、導光板13を構成する各導光板13a,13b,13cの上面と、レンズシート15との間に、接着層を介して、導光板と同一のもしくは、これと異なる光拡散作用をもつ光拡散板を配置してもよい(図示せず)。このようにすれば、各導光板13a,13b,13cから図1において上方に向かう光がより面方向に均一になって、レンズシート15に向かうようにすることができる。
【0049】(第2の実施形態)図7は、本発明による面光源装置の第2の実施形態を示している。図7においては、導光板13bの領域のみが示されており、第2の実施形態の面光源装置20において、第1の実施形態にかかる図1に示した面光源装置10と共通する構成には同一の符号を付して重複する説明は省略し、図7の部分拡大図を参照して相違点を中心に説明する。面光源装置20では、蛍光管11a,11b,11cの周りに、リフレクタ12a,12b,12cと導光板13a,13b,13cとの間に充填され、硬化されたシリコーンゲル等の透明材料から成る充填材21a,21b,21c(21bのみ図示)を備えており、この充填材21b,21cが、導入部16b,16cを一体的に構成している点で異なる構成になっている。これにより、充填材21b,21cから成る導入部16b,16cは、導光板13b,13cの入射面に対して光学的に接続されることになる。尚、リフレクタ12b,12cは、この場合、例えば、厚さ0.05mmのPET(ポリエチレンテレフタレート)から構成されており、その内側表面の一部に、銀蒸着面または白色の反射性被膜または塗膜から成る反射膜22を備えている。そして、反射膜22以外の下面には、導光板13bの下方の反射シート14bが延びている。
【0050】このような構成の面光源装置20によれば、蛍光管11a,11b,11cから出射した光は、充填材21a,21b,21cを介して、直接にあるいはリフレクタ12a,12b,12cの内面で反射されて、さらに直接にまたは導入部16b,16cを介して、対応する導光板13a,13b,13c内に入射する。このとき、充填材21a,21b,21cが導光板13a,13b,13cと同じ屈折率を有する材料から構成されている場合には、光は導光板13b,13cに入射する際に屈折することなく、直進するので、光損失が低減される。
【0051】その後、導光板13a,13b,13c内に入射した光は、面光源装置10の場合と同様に、導光板13a,13b,13c全体に回り込んで、導光板13a,13b,13cの上面全体から出射し、レンズシート15により上方に屈折された後、上方に出射することにより、例えば図示しない液晶ディスプレイパネル等を下方からバック照明する。その際、特に二番目以降の導光板13b,13cに対して、蛍光管11b,11cからの光は、導入部16b,16cを介して入射することになるので、導入部16b,16cの下面で反射して直接導光板13b,13cの上面に達する光は、十分に小さい入射角になって、全反射される。従って、従来のタンデム型面光源装置で発生する導光板の入射端面付近での極端な高輝度を抑制することができ、光損失が低減されると共に、均一な輝度分布が得られることになる。
【0052】(第3の実施形態)図8は、本発明による面光源装置の第3の実施形態を示している。図8の第3の実施形態の面光源装置30において、第1の実施形態にかかる図1に示した面光源装置10と共通する構成には同一の符号を付して重複する説明は省略し、図8の部分拡大図を参照して相違点を中心に説明する。面光源装置30では、各導光板13a,13b,13cが互いに別体に構成されていると共に、各導入部16b,16cが、対応する導光板13b,13cと一体に形成されている点で異なる構成になっている。
【0053】この場合、導入部16bは、図9に示すように、導光板13aの垂直な先端付近に対して、例えばシリコーンゲル等の透明接着剤31により、光学的に接続されている。尚、この場合、導光板13aの先端面は、その上面に対してほぼ垂直に形成されている。さらに、各導光板13a,13b,13cの上面には、透明フィルム32(または光拡散板)が載置され、同様に透明接着剤31により固定保持されている。
【0054】このような構成の面光源装置30によれば、各導入部16b,16cが、導光板13b,13cと一体に成形されることにより、容易にかつ低コストで製造されると共に、各導光板13a,13b,13c間の境界部分が、透明接着剤31により充填され、かつ表面が透明接着剤31及び透明フィルム32により覆われることにより、光学的に一体的に接続される。従って、図1に示した面光源装置10と同様に作用すると共に、これにより、各導光板13a,13b,13c間の境界部分にて、光の屈折や反射が発生しないので、境界部分における影の発生が排除されることになる。
【0055】図10及び図11は、上述した面光源装置30の変形例を示している。図10及び図11において、第1の変形例である面光源装置40及び50は、図9に示した導光板13a,13bの先端面が垂直ではなく、上端が前方に倒れるように傾斜して形成されている。そして、図10に示した第1の変形例においては、面光源装置40は、上記先端面に、遮光部材としての例えば光吸収材(黒色材)から成る遮光層41を備えている。また、図11に示した第2の変形例においては、面光源装置50は、上記先端面と、これに対向する導光板13cに形成された傾斜面との間に、遮光接着剤51が充填されている。
【0056】この場合、上記先端面の傾斜角度は、好ましくは、図12に示すように、導光板13bを構成する材料の屈折率n1による臨界角θとして設定される。ここで、臨界角θは、導光板13bの上部の屈折率をn2とすると、sinθ=n2/n1・・・・・式1により与えられる。例えば導光板13bがアクリル樹脂から成り、その上方が空気である場合には、n1=1.49,n2=1.0であるから、θは約42度となる。これにより、図12に示すように、蛍光管11bから導入部16b内に入射して、導入部16bの下面で全反射して、上記先端面に沿って導光板13bの上面に達する光は、全反射せずに、上方に出射することになり、遮光層41または遮光接着剤51により光が遮断されないので、これらの遮光層41または遮光接着剤51による影の発生が排除される。従って、より一層均一な面光源が得られることになる。
【0057】さらに、図8の面光源装置30においては、各分離した導光板13a,13b,13cとレンズシート15との間に接着層を介して、上面に光拡散層を設けた所定の厚みの一枚の透明板を配置して、この透明板によって、各導光板13a,13b,13cを連結してもよい。(図示せず)。これによって、この透明板が別体に形成した各導光板13a,13b,13cを光学的に接続するとともに、各導光板13a,13b,13cから図8において上方に向かう光が、上面の光拡散層によって、より面方向に均一な照度分布とされる効果がある。また、この拡散層と透明板は一枚の厚みのある拡散板としてもよい。そして、この拡散層及び透明板または拡散板の厚みは、導光板の最も厚みの薄い部分よりも大きな厚みを有するようにするとさらに好ましい。これにより、各光源部(蛍光管)付近で発生する輝度むらをより一層抑制して、全体として均一な輝度分布とすることができる。
【0058】(第4の実施形態)図13は、本発明による面光源装置の第4の実施形態を示している。図13において、面光源装置60は、図8に示した面光源装置30と同一の構成には共通する符号を付して重複する説明は省略する。この面光源装置60では、導光板13a,13b,13cが、互いに別体に構成されていて、その先端が、同じ位置、即ち最前段の導光板13cの先端まで延びるように形成された導光板61,62,63が備えられている点で異なる構成になっている。この場合、導光板62,63の上面は、斜めに形成されていると共に、それぞれ上方に位置する導光板61,62の先端の下面に対して、透明接着剤64により光学的に接続されていると共に、導光板61の上面には、透明フィルム65(または光拡散板)が載置され、同様に透明接着剤64により固定保持されている。
【0059】このような構成の面光源装置60によれば、各導入部16b,16cが、導光板62,63と一体に成形されることにより、容易にかつ低コストで製造されると共に、各導光板61,62,63間の境界部分が、それぞれ導光板61,62,63の長く延びている先端で上下に重ね合わされて、透明接着剤64により充填され、かつ表面が透明接着剤65及び透明フィルム64により覆われることにより、光学的に一体的に接続される。従って、図1に示した面光源装置10と同様に作用すると共に、これにより、透明フィルム65の表面に対して、各導光板61,62,63間の継ぎ目が存在しないので、継ぎ目における光の屈折や反射が発生せず、境界部分における影の発生が排除されることになる。この場合も、図4と同様に、各導入部16b,16cの入射面が傾斜しており、これによって、蛍光管11b,11cからの光が導光板62,63の入口付近にて上方に透過することによって、この領域における影の発生が抑止され、より均一な面光源が得られることになる。
【0060】(第5の実施形態)図14は、本発明による面光源装置の第5の実施形態を示している。図14の面光源装置70において、第1の実施形態と同一の構成部分には共通する符号を付して重複する説明は省略する。この面光源装置70では、図1で示した第1の実施形態による面光源装置10と比較すると、導入部が設けられていない点と、この面光源装置70では、拡散部71が設けられている点及び最終段の導光板73cが延長されている点が異なっている。
【0061】すなわち、図14において、面光源装置70は、複数本の棒状の光源としての蛍光管11a,1b,11cと、これらの蛍光管11a,11b,11cの一側(図1にて左側)及び上下を包囲する反射部材としてのリフレクタ12a,12b,12cと、これらの蛍光管11a,11b,11cの他側(図1にて右側)に沿ってそれぞれ配設された導光板13a,13b,73cと、各導光板13a,13b,73cの下方に配設された反射シート14a,14b,14cと、これらの導光板13a,13b,73cの上面全体に亘って配設されたレンズシート15とを有している。
【0062】そして、一体に接続されている導光板13a,13b,73cの平らな上面には、拡散部71が設けられている。すなわち、導光板13a,13b,73cとレンズシート15との間に光を拡散する機能を有する拡散部71が形成されている。この拡散部71は、例えば、各導光板13a,13b,73cの内部よりも光拡散度の大きい部分とされており、例えば、各導光板13a,13b,73cの上面に、光拡散性の液状材料を塗布することにより、各導光板13a,13b,73cと一体に形成されている。
【0063】ここで、拡散部71を形成する場合には、例えば光拡散性のインクを導光板13a,13b,73cの上にスクリーン印刷等により塗布すると、容易に形成することができる。また、拡散部71を構成する材料として、例えば、各導光板13a,13b,73cと同じ材料を用いて、その内部に各導光板13a,13b,73cよりも多くの光拡散材等を含有させると次の点で好ましい。
【0064】すなわち、この場合には、各導光板13a,13b,73cと拡散部71が一体の光学部材を形成することができ、同じ光反射率を有することから、これらの界面で光源からの光が反射せず、光量損失が抑制させることができる。そして、この実施形態では、他の実施形態のように、導入部を設けなかった分だけ、上記拡散部71がないと、各導光板13a,13b,73cの光源側の端部付近において、輝度が極めて高くなってしまい、面光源装置70全体として、輝度ムラが発生することになる。
【0065】しかし、拡散部71を各導光板13a,13b,73cの上面に設けたことから、各導光板13a,13b,73cの光源側の端部付近から出射した光は、そのまま面光源の光として使用されずに、上記拡散部71に入射する。そして、この拡散部71の内部にて、各導光板13a,13b,73cから出射した光が十分に拡散されるので、上述の輝度ムラは解消される。ここで、拡散部71内の光拡散度が、その拡散部材の含有量等を高めることによって、各導光板13a,13b,73cよりも高くされている場合には、一層輝度ムラを解消することができる。
【0066】ここで、拡散部71(拡散板として構成した場合も同じ)の機能としては、例えば導光板に光拡散体を混入して場合と同じであり、導光板だけを使用した場合と比べて、光の拡散を増大させて、光源近くの領域の輝度ムラを解消できる。あるいは、導光板内に光拡散体を混入させる濃度を低くすることができるので、その分面光源としての均一な照明を得ることができる。この点よりすれば、導光板13a,13b,73c内に光拡散体を全く混入させずに、全体が透明な導光板を使用しつつ、拡散部71を設けることで、内部に光錯乱体を混入した導光板を備える光源と同等の機能を得ることができる。また、拡散部71の厚みを厚くすると、光の錯乱度を高くすることができ、輝度ムラを一層解消することができる。また、光源から導光板を経て、拡散部71で反射された光が反射シート14aにより反射される光量を増加させることになり、この点では、反射シート14aにて反射の際に吸収される光量が増加することから、効率の点では低下する。したがって、種々の条件のうえで、光拡散度と、拡散部71の厚みを決定する必要がある。
【0067】また、しかし、拡散部71を必要以上に厚くすることは、装置全体を大型化するので、所定の限度があるが、拡散部71を厚く設けると、光拡散体混入した導光板を使用する場合に比べて、光源から導光板、拡散部の各部において、反射されて、次段の導光板に入射される光量が増えることから、これら各部の形成材料の色の違いが、色ムラとなって、面光源にムラを形成することも有効に防止できる。
【0068】また、さらに、各導光板13a,13b,73cのうち、最終段の導光板73cが図示するように、L1の分だけ延長されている。すなわち、この最終段73cの長さを、各導光板13a,13bと同じ長さとすると、これらの導光板が、次段の導光板に入射させる光量分だけ無駄になる。すなわち、導光板13aならば、導光板13bに入射させる光量があり、導光板13bなら、導光板73cに入射させる光量がある。したがって、このように順次、次段に入射させる光量分について、最終段である導光板73cに関しては、次段に導光板が存在しないことから、その分、導光板73cの長さをL1の分だけ延長して、面光源としての照明面積を大きくして、損失光量を逓減することができる。
【0069】(第6の実施形態)図15は、本発明による面光源装置の第6の実施形態を示している。図15の面光源装置75において、第5の実施形態と同一の構成部分には共通する符号を付して重複する説明は省略する。この面光源装置75では、図14で示した第5の実施形態による面光源装置70と比較すると、第1段目の導光板13aの光源側に平坦部74を設けるようにしている点及び、2段面の導光板13bと3段目の導光板13cの光源からの光の入射端面77b,77cがやや傾斜されている点が異なっている。
【0070】すなわち、この平坦部74は、導光板13aが上方に光を導いて面光源として機能する領域,すなわち、反射シート14aが設けられている領域よりも外で、光源11aより設けられている。この平坦部74は、導光板13aの上面74aと下面74bを平坦にして形成されており、反射シート14aが形成されている面光源領域よりも前段において、光源11aから出射した光を上下の平坦面74a,74bにて内部へ繰り返し反射させる機能を有している。これにより、光源11aから導光板13aに入射する光の分布を厚さ方向に関して均一化さることができ、その分輝度ムラのない均一な面光源として機能さることができる。
【0071】さらに、この実施形態においては、各導光板13a,13b,73cの上面に接着剤による接着層72を介して、拡散板76が配置されている。すなわち、図14の場合と異なり、この実施形態では、拡散部が特に、別体の拡散板76を設けている。ここで、接着層72の接着剤は、例えば、上述した透明接着剤14と同じものが使用される。拡散板76としては、好ましくは導光板13a等よりも光の拡散度が大きいものが選択され、例えば、厚さ0.5mm程度、光透過率70パーセント程度のもの、例えば、日東樹脂製のDR−3C等が適している。
【0072】さらに、この面光源装置75では、2段面の導光板13bと3段目の導光板13cの光源からの光の入射端面77b,77cがやや傾斜されている。例えば、この入射端面77b,77cの下側は、次第に光源から遠ざかる方向へ、例えば15度程度傾斜されている。これにより、導入部の無い構成において、光源11bと導光板13bの接続部、光源11cと導光板13cとの接続部に面光源上の暗部が生じることを防止することができる。本実施形態は以上のように構成されており、したがって、上記のような作用を除き、この実施形態も、第1の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。
【0073】(第7の実施形態)図16は、本発明による面光源装置の第7の実施形態を示している。図16の面光源装置80において、第6の実施形態と同一の構成部分には共通する符号を付して重複する説明は省略する。この面光源装置75では、図15で示した第6の実施形態による面光源装置75と比較すると、第1段目の導光板13a及び第2段面の導光板13bに、それぞれ導入部16b,16cが形成されている点と、拡散板76がより厚く形成されている点が異なっている。
【0074】上記導入部16b,16cは、第1の実施形態の面光源装置10にて説明したものと同じである。したがって、この面光源装置80では、第6の実施形態に係る面光源装置75と比較すると、導入部16b,16cが形成されており、拡散板76の厚みが増えて拡散度が向上している分だけ、輝度ムラが一層解消されるようになっており、他の作用効果は、第6の実施形態と同じである。
【0075】(第8の実施形態)図17は、本発明による面光源装置の第8の実施形態を示している。図17の面光源装置85において、第6や第7の実施形態と同一の構成部分には共通する符号を付して重複する説明は省略する。この面光源装置85では、図16で示した第7の実施形態による面光源装置80と比較すると、導光板13a,13b,13cが別体に形成されており、これらの境界の、各導光板13a,13bの後端の最も厚みが薄くなった箇所には、遮光部材としての例えば光吸収材(黒色材)から成る遮光層41を備えている。この遮光層41は、図10で説明したものと同じであるが、さらに、導光板13a,13b,13cの上面には、接着層72aを介して、透明基板78が設けられ、その上に接着層72bを介して、拡散板76が設けられている。
【0076】さらに、上記透明基板78は、各導光板13a,13bの後端の最も厚みが薄くなった箇所の導光板の厚みよりも相対的に厚く形成されており、例えば、各導光板13a,13bの後端の最も厚みが薄くなった箇所の導光板の厚みが0.2mm程度にあるのに対して、透明基板78の厚みが2mm程度とされている。ここで、遮光層41は、導光板13a,13b,13cを別体に形成した場合に、その直上に輝線を発生させることを防止するためのものである。しかしながら、このような遮光層41,41を設けると、図18の変形例ないし比較例として示す面光源装置79のように、そのままでは、遮光層41よりも後段で、やや離れた箇所に暗部Dを形成する場合がある。
【0077】本実施形態では、このような事態を回避するために、導光板13a,13b,13cと拡散板71との間に透明基板78を厚く設けている。これにより、導光板13a,13b,13cと、これら導光板からの光が入射する拡散板71が十分離れることになり、輝線もしくは暗部に相当する光量ムラを平均化することができる。これにより、本実施形態においても、第6の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。
【0078】(第9の実施形態)図19は、本発明による面光源装置の第9の実施形態を示している。図19の面光源装置90において、第8の実施形態と同一の構成部分には共通する符号を付して重複する説明は省略する。この図19では、説明の簡略化のために、導光板は、13aと13bの2段構造としているが、3段構造としてもよい。また、平坦部74は設けても設けなくてもよい。さらに、レンズシート15は、後述する変調部の構成を明らかにするために図示省略されている。この面光源装置90では、図17で示した第8の実施形態による面光源装置85と比較すると、拡散板76と透明基板78との間に、光変調部91が設けられている点が相違している。
【0079】すなわち、この実施形態では、拡散板76の下面に、光変調部としての光変調膜91が形成されている。この光変調幕91は、各導光板13a,13bに対応して、すなわち、光源の数に対応して設けられている。そして、この光変調膜91には、多数のドットでなる反射パターン92が形成されている。具体的には、図19の場合には、光変調膜91は、拡散板76の下面に、例えば白色インク等で、図示のような多数の同じ形状をしたドットを形成することにより構成されている。
【0080】この場合、上記ドットパターンによる反射パターン92は、面光源上の輝線を形成しやすい光源近傍では、ドット92aをより多数形成し、これから遠ざかるにつれて、少なくしている。また、面光源上の暗部を形成しやすい箇所には、このドット92aを形成しないか、少なくするようにして、面光源上の明暗に対応した反射パターンを形成している。これにより、面光源上の極端に明るくなるおそれが或る箇所では、反射面積を大きくし、面光源上の極端に暗くなるおそれが或る箇所では、反射面積を小さくするようにして、面光源全体では、その明るさを均一にするようにしている。したがって、このような作用が加わる点を除き、本実施形態も第8の実施形態と同様の作用効果を発揮する。
【0081】図20の面光源装置95は、上記第9の実施形態の変形例を示しており、第9の実施形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、その説明を省略する。また、説明の便宜のために図示省略した箇所も第9の実施形態と同じである。図20では、図19の光変調部91に代えて、同じ箇所に、異なる構成の光変調部94を備えている。この場合、上記光変調部94を構成する反射パターン96は、面光源上の輝線を形成しやすい光源近傍では、ドット96aを大きな面積とし、これから遠ざかるにつれて、ドット96b、ドット96c、ドット96dと次第に小さな面積となるようにしている。また、面光源上の暗部を形成しやすい箇所には、小さなドットを形成し、極端に明るい箇所には、大きなドットを配置して、面光源上の明暗に対応した反射パターンを形成している。
【0082】これにより、図19の場合と同じように、面光源上の極端に明るくなるおそれが或る箇所では、反射面積を大きくし、面光源上の極端に暗くなるおそれが或る箇所では、反射面積を小さくするようにして、面光源全体では、その明るさを均一にするようにしている。尚、これら図19,20において、光変調部を形成する方法は、上記のように拡散板76の下面に白色インクで印刷パターンを形成する他、拡散板76と異なる光拡散度を有する材料等により、同等の機能を発揮するようにしてもよい。
【0083】上述した実施形態においては、各導光板13a,13b,13c等または61,62,63そして導入部16b,16c等の間を光学的に接続するために、液状透明材料として、シリコーンゲル等の透明接着剤が使用されているが、これに限らず、例えば透明粘着材等の液状透明材料が充填され硬化されるようにしてもよいことは明らかである。また、上述した実施形態においては、三つの導光板13a,13b,13cまたは61,62,63が互いに直列に配設されているが、これに限らず、二つまたは四つ以上の導光板が直列に配設されている面光源装置に対して本発明を適用できることは明らかである。さらに、上述した実施形態においては、二番目以降の導光板に対して導入部16b,16cが備えられているが、これに限らず、一番目の導光板に導入部が備えられていてもよい。また、各実施形態や各変形例の各構成は、その一部を省略することができるし、また、これら各構成を任意に相互に組み合わせてもよい。
【0084】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、タンデム型であって、全面に亘って均一な輝度が得られるようにした面光源装置を提供することができる。




 

 


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