(57)【要約】【課題】  従来の構成では、導光板の出射面側に拡散フィルムやプリズムシートが設けられており、薄型化や低コスト化や高輝度化の阻害となっている。また、導光体にマイクロプリズムを形成する構成では、大型化が困難であった。【解決手段】  導光板の入光面に凹部を光源に対向するように設け、光源の出光部から出光方向に放物線状にのびた放物面がこの入光面に接続するような構成とした。さらに、導光体の出射面に配置するプリズムを可能な限り、光源に近いエリアにまで設けた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入光部と発光部を有し、前記入光部の入光面から入射した光を導光して前記発光部の出射面から出射する導光体と、
前記入光面に光を出光する光源と、を備え、
前記入光部は、前記入光面と、前記光源の出光部から出光方向に放物線状にのびた放物面を有し、
前記入光面に、前記光源の出光部に対向するように凹部が設けられたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記出射面に、前記入光面に直交する方向に複数のプリズムが形成されたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記出射面に、複数のプリズムがクロスするように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置
【請求項４】
前記プリズムの断面形状は三角形であり、頂角が４０°〜１７０°の範囲内であることを特徴とする請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項５】
異なる頂角を持つプリズムが配列されたことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記プリズムの断面形状が半円であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項７】
前記プリズムは前記入光部にも形成されており、前記発光部の出射面に形成されたプリズムと前記入光部に形成されたプリズムは形状が異なることを特徴とする請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項８】
前記凹部の形状が、三角形、半円、四角以上の多角形のいずれかひとつであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記導光体の下面に、反射構造体が等ピッチで形成され、前記反射構造体の高さが前記光源から遠くなるほど高くなること特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記導光体の下面に、同じ高さの反射構造体が形成され、前記光源から遠くなるにつれて前記反射構造体のピッチが狭くなること特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記導光体の下面に、前記反射構造体の反射面の総面積を抑えるための構造物が形成されたことを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記構造物が一定のピッチで複数配置されたことを特徴とする請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記構造物の断面面積が前記光源から遠ざかるに従って小さくなることを特徴とする請求項１１または１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記構造物が、前記光源の出光方向に長辺を持つ縦プリズムであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記放物面が、角度をつけて組み合わされた複数の平面から形成された多角形状であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１６】
入光部と発光部を有し、前記入光部の入光面から入射した光を導光して前記発光部の出射面から出射する導光体と、前記入光面に光を出光する光源と、前記出射面から出射する光を用いて表示を行なう表示素子を備え、
前記入光部は、前記入光面と、前記光源の出光部から出光方向に放物線状にのびた放物面を有し、
前記入光面に、前記光源の出光部に対向するように凹部が設けられたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、及び、照明装置を用いた表示装置に関する。特に、非自発光型の表示素子を照明するフロントライトやバックライト等の照明装置、及び、携帯情報機器、ノートブックＰＣ、携帯電話、液晶テレビ等に用いられる液晶表示装置に関する。また、住居やオフィス等の設備照明用装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光源からの光を導光体の側面から入光して、導光体の上面（以下、出射面と称す）から出射させる、エッジライト方式の照明装置が知られている。光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源を用い、導光体の出射面とは反対側の下面（対向面）には、多数の溝やドットパターンが形成されている。また、出射面には光を拡散させる効果をもつ拡散パターンが形成されることが多い。導光体の入光面（すなわち、光源と向かい合い、光源の光が入射する面）にはプリズムが形成されている。このプリズムにより、点光源の光は拡散されて導光体内部に入光することとなる。導光体の材料には、空気よりも屈折率の高いポリカーボネート（ＰＣ）やアクリル（ＰＭＭＡ）などの透明樹脂が使用される。また、一般的には、導光体の出射面側に拡散シートやプリズムシートが配置される。さらに、導光体の下部には反射シートが配置される。
【０００３】
また、点光源ではなく、冷陰極管等の線光源を用いたエッジライト方式の照明装置も知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、点光源とマイクロプリズム加工を施した導光体を組み合わせた、光の利用効率の高い照明装置も知られている（例えば、特許文献２を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９２５３１号公報（第１図、第２図）
【特許文献２】特開２００６−４９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の照明装置では、導光体の出射面から出る光を均一に分散させるために、導光体内部を反射と屈折を繰り返して出射するように光学設計されている。しかし、反射と屈折の回数が増えると、その分ロスする光も増え、結果的に光の利用効率が低下してしまう。
【０００６】
特に、ＬＥＤ等の点光源を使用する場合、点光源からの光は、プリズムや拡散層により一度拡散されてから導光体に入光する。そのため、導光体の内部同様、余計な反射と屈折が増え、やはり光利用効率が低下する。
【０００７】
ここで、点光源の発光が、導光体の入光面に拡散しないで入光する構成の照明装置について説明する。図９に、光源１の光をそのまま導光板に入光した場合の導光体内での光の光路を模式的に示す。光源１からの光は、一般的に広い配光特性を有しており、ほぼ１８０度の範囲に散らばっている。光源１から出光した光は、導光体２の下プリズム５に対して垂直な光を直線成分３ａと、角度のついている成分を斜め成分３ｃに大別できる。直線成分３ａは下プリズム５の反射面に対して臨界角で当たる確立が高く、全反射しやすい。そのため導光体２から出やすい。しかも、出射面に垂直な光として出射しやすい。一方、斜め成分３ｃは、下プリズム５に当たっても反射する成分は少ない。すなわち、プリズムのような反射構造体が形成された導光体の場合、斜め成分が多いと、導光体からの出射効率が低くなってしまう。
【０００８】
また、面発光の均一性を上げるために、拡散フィルムやプリズムシートを導光体上に設けることも多い。これらのフィルム類は、照明装置の厚み及びコストの増加の原因となっている。
【０００９】
また、点光源とマイクロプリズム加工を施した導光体を組み合わせた照明装置には、導光板のサイズを大きくしづらい問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、光の利用効率が高く、薄型化、大型化が可能な照明装置、及び、表示装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の照明装置は、光源と、光源からの光を導光し上面から出射する導光体を備える照明装置において、光源からの光が入光する入光面に、凹部が前記光源に対向するように設けられ、光源の出光部から出光方向に放射線状にのびた放物面が入光面に接続していることとした。さらに、入光部からの光を出射する導光体の上面に配置するプリズムを可能な限り、光源に近いエリアにまで設けた。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、導光体の出射面に対して垂直な光成分の出射が大幅に増え、ＬＥＤ等の点光源の導光体であっても、プリズムシートを使用することなく高輝度化が可能となった。そのため、高輝度かつ安価で薄型で大型化が可能な照明装置、及び、表示装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の照明装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の照明装置の入光部を説明する拡大図である。
【図３】本発明の照明装置の断面構成を示す模式図である。
【図４】本発明の照明装置の断面構成を示す模式図である。
【図５】本発明の照明装置の構成の一部を示す模式図である。
【図６】本発明の照明装置の構成の一部を示す模式図である。
【図７】本発明の照明装置の構成を示す模式図である。
【図８】本発明の表示装置の断面構成を示す模式図である。
【図９】従来の照明装置の構成の一部分を模式的に示す拡大図である。
【図１０】本発明の照明装置の構成の一部分を模式的に示す拡大図である。
【図１１】本発明の照明装置の構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の照明装置の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の照明装置の構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の照明装置の入光部を説明する拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の照明装置を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の照明装置を模式的に示す俯瞰図である。図示するように、光を発光する光源１と、光源１からの光を導光して出射面から発光する導光体２が近接して配置されている。導光体２は入光部２ａと発光部に大別できる。導光体２は、入光部２ａの入光面から入射した光を導光して発光部の出射面から出射する。入光部２ａは、光源１の出光部に向かい合う入光面と、光源１の出光部から出光方向に放物線状に形成された放物面を備えている。入光部２ａの入光面には光源１の出光部に対向するように凹部が形成されている。凹部の形状は台形が望ましいが、半円や、三角形、もしくは多角形等の形状であっても良い。図示するように、光源が複数個設けられている場合、各光源１の間隔と対向する入光部２ａに放物面が形成されることとなる。このように、入光部を、凹部が形成された入光面と放物面で構成することによって、広範囲に発光される光源の光を一定の方向に揃えて導光板２の内部に導入させることが可能になる。また、導光体２には、入光面から入射した光を出射面から出すために反射構造体が形成されている。
【００１５】
さらに、導光体２の出射面に、導光体の入光面と略直角を成す上プリズムを形成してもよい。あるいは、互いにクロスするように複数の上プリズムを形成してもよい。上プリズムには出射面のムラを低減する効果がある。出射面に形成する上プリズムの頂角は、４０°〜１７０°の範囲である。また、上プリズムの頂角を一種類にはせず、複数の頂角の上プリズムを並べても良い。上プリズムの断面形状として、三角プリズムや半円状のプリズムが例示できる。また、２種類以上の異なる断面形状で上プリズムを構成してもよい。あるいは、光源から遠ざかるにつれて高さが低くなるように上プリズムを形成してもよい。
【００１６】
上プリズムは、導光体２の発光部の全面だけでなく入光部にも形成されることが望ましい光源にできるだけ近い位置まで上プリズムを形成するとよい。このとき、入光部には、発光部の出射面に形成されたプリズムの形状と異なる形状のプリズムを形成する。入光部の上プリズムは入光部から出る光の方向が揃うような形状とし、発光部の上プリズムは出射面のムラを軽減するような形状とする。
【００１７】
さらに、導光体２の対向面に、反射構造体としてプリズムやドットを形成してもよい。このとき、反射構造体のピッチを等間隔にして、高さを変化させる。すなわち、反射構造体の高さを光源から遠くなるほど高くする。逆に、反射構造体の高さを一定とし、ピッチを可変としてもよい。すなわち、反射構造体のピッチを光源から遠くなるにつれて狭くする。
【００１８】
さらに、導光体２の対向面に、反射構造体の反射面の総面積を抑えるための構造物を形成した。この構造物の形状は、光源の出光方向と平行に長手をもつ凸形状または凹形状であり、対向面に複数配置されている。複数の構造物は一定のピッチで配置するとよい。また、この構造物の断面面積は光源から遠ざかるほど小さくなるようにした。
【００１９】
また、上述のいずれかの構成の照明装置と、非自発光型の表示素子を用いて表示装置を構成した。
【実施例１】
【００２０】
本実施例を図２〜図３、図５、図８〜図１０を用いて説明する。図２に、導光体２の入光部２ａの形状を拡大して示す。図示するように、光源１と対向する入光面に台形状の凹部２ｂが設けられている。台形の短辺は０．２〜０．６ｍｍ、長辺は１．０〜１．２ｍｍ、高さは０．５〜１．０ｍｍ程度であり、最適値は光源１の配光特性等によって異なる。また、光源１の出光部から出光方向に沿って放物線状に放物面２ｄが伸びている。放物面２ｄの曲線は放物面２ｄを形成する放物線の焦点位置によって決められ、焦点位置は光源１から出射面に沿って水平におおよそ０．５〜０．７ｍｍの範囲内である。凹部の形状、放物線およびその焦点位置は光源１の配光特性に合せて最適化される。本実施例では凹部形状を台形としたが、半円や、三角形、もしくは多角形等の形状であっても台形に近い効果を得ることができる。
【００２１】
導光体２の出射面や対向面にはプリズムやドットなどの反射構造体が形成されている。導光体２に入光した光は、導光体内部を導光しながら進行し、反射構造体にあたることにより導光体２の出射面から出光する。本実施例の入光部２ａは、反射構造体にあたったときに、出射面から垂直に（言い換えると、観察者の方向に）出るような光の成分をより多く導光体内に入射させることができる。入光部２ａは光源１の光を三方向に分けつつ、一部の成分の方向を変換する機能を有している。光源１から出光した光は、台形状の凹部２ｂにぶつかり、台形の短辺から導光体２に入光してそのままほぼ直線状に進む直進成分３ａと、台形の２つの斜辺から屈折して入光する成分にわかれる。この成分は放物面２ｄにあたり、多くの成分が全反射して反射成分３ｂとなり、直進成分３ａとほぼ同じ方向に進む。すなわち、入光部の入光面に台形状の凹部２ｂと放物面２ｄを設けることにより、光源１からの光の方向をそろえることができる。放物面２ｄの焦点距離は光源１から０．５〜０．７ｍｍ程度である。直進成分３ａと反射成分３ｂの光は導光体２に形成された反射構造体にあたり、出射面から出射する。
【００２２】
次に、図１０に、反射構造体として導光体の対向面に下プリズムが形成された照明装置の要部を模式的に示す。導光体２には前述の入光部２ａが形成されているため、光源１から出光した光は、大部分が下プリズム５に対して垂直な成分となる。下プリズム５の頂線に対して垂直な方向の光は、下プリズム５で反射して出射面から垂直に出射することになる。そのため、導光体からの出光効率を非常に高くすることができる。
【００２３】
下プリズム５が形成された導光体２を持つ照明装置の断面構成を図３に模式的に示す。導光体２は出射面２ｅと対向面を有し、対向面の下方に反射シート４が設置されている。反射シート４はＰＥＴ等の透明フィルムに銀やアルミニウムを蒸着したようなタイプや、白色ＰＥＴや住友３Ｍ社製のＥＳＲ等が使用されることが多い。光源１、導光体２、反射シート４を機構的に支持し、かつ漏れ光を防止し光の利用効率を向上するためにフレーム６を用いた。すなわち、フレーム６の上に反射シート４を配置し、反射シート４の反射面と対向面が向かい合うように導光体２を配置する。フレーム６は白色ポリカーボネート等の樹脂成形品の場合が多い。フレーム６を更にアルミニウム等のメタルフレームで覆うこともある。
【００２４】
下プリズム５は導光板２の下表面（対向面）に形成された凹部であり、少なくとも二つの面で構成されている。この二つの面のうち、光源１に近い面が反射面２ｆである。光源１から導光体２に入光した光は、前述の通り、直進成分３ａと反射成分３ｂとに分かれ、下プリズム５の頂線に対して垂直に下プリズム５にぶつかる。そのため、多くの成分が出射面２ｅから出射しやすい。また、プリズム角度（下プリズム５の反射面２ｆが導光板の出射面２ｅとなす角度）が４０〜５０度の範囲にあれば、多くの成分が下プリズム５の反射面２ｆで導光板２の出射面２ｅと垂直な方向に全反射する。本実施例では、下プリズム５のピッチを等間隔とし、高さを変化させるように設定した。光源１に近いほど下プリズム５は低く、遠くなるほど高い。プリズムが形成された導光板と液晶パネルと組み合わせて使用する場合、液晶パネルのドットピッチと干渉しやすいプリズムのピッチが存在する場合がある。本実施例のように、ピッチが一定であれば、液晶パネルとの干渉を回避しやすいメリットがある。
【００２５】
一方、下プリズム５を構成する面のうち、光源１から遠い方の面を傾斜面と称すると、この傾斜面は、導光体２からの出射光に関してあまり寄与していない。そこで、金型の製造を重視し、プリズムの傾斜面が導光板の出射面となす角度をなだらかにし、後方の下プリズムの反射面の底辺と前方の下プリズムの傾斜面の底辺が接触するように形成してもよい。このような形状にすることによって、金型としては凸でも凹でもなくなり、作製しやすくなる。また、従来の機械加工技術で金型作製が可能であり、大型化が容易である。
【００２６】
次に、導光体２の出射面にプリズムが形成された構成を図５に模式的に示す。図示するように、導光体２の出射面には、下プリズム５の配列方向に対して直交する配列方向をもつ上プリズム９が形成されている。このような上プリズム９を形成することで、光ムラ等が軽減できる。図示するように、上プリズム９として三角プリズムを用いている。上プリズムの頂角は、４０°〜１７０°のかなり広い範囲で設定される可能性がある。基本的には、頂角を大きくすると高輝度が狙え、頂角を小さくすると広視角が狙える。また、頂角を一種類ではなく、複数の頂角の上プリズム９を並べることで、光がさまざまな角度に散るため、ムラ軽減に効果的である。このとき、上プリズム９を導光板２の発光部全面だけでなく、入光部２ａの上面にも形成する。すなわち、光源１にできるだけ近い位置まで形成することが望ましい。入光部２ａの上面まで上プリズム９を形成することにより、直進成分３ａと反射成分３ｂをより均一に混合することができる。直進成分３ａと反射成分３ｂを均一に混合するための上プリズム頂角の最適値と、導光板２上のムラ軽減を行うための上プリズム頂角の最適値は異なることが多いため、入光部２ａの上面（光源１に近い部位の導光体２）に設けられた上プリズム形状と、導光体２の有効発光部に設けられた上プリズム形状を個別に最適化すると尚良い。すなわち、光源に近い入光部の上面に形成されたプリズムの頂角は、入光部から出る光の方向を揃えるように設定され、発光部の上面に形成されたプリズムの頂角は出射面のムラを軽減するように設定される。
【００２７】
図８に本実施例の照明装置を具備した表示装置の断面図を示す。光源１の光は導光体２に入光し、導光体２に設けた下プリズムによって出射面から出射して液晶パネル７を照明する。導光体２をフレーム６で覆うことによって、非常に高輝度な表示を実現できる。ここでは導光体２上に拡散フィルム８を配置したが、必須の構成要素ではない。また、複数枚の拡散フィルム８を配置することもあれば、拡散フィルム上に住友３Ｍ社製のＢＥＦシートや三菱レーヨン社製のプリズムシート等を配置することもある。
【実施例２】
【００２８】
本実施例の照明装置の断面構成を図４に模式的に示す。実施例１で説明した図３の構成と異なる点は、下プリズムの高さは一定で、光源１から遠ざかるにつれてピッチを狭くしていくような構成となっている。実施例１のように高さを可変とする設計だと、導光体２の厚みやサイズよっては下プリズム５の高さを非常に小さくしなければならない場合がある。現段階の機械加工の場合、制御可能なプリズム高さの限界はおおよそ１μｍ程度である。その限界値より低い高さが必要な場合は、図４に示すように、ピッチを可変とする必要が出てくる。その場合、特定ピッチのプリズムが液晶パネルの画素ピッチと干渉し、モアレによる縞が特定エリアに発生する可能性があるため、注意して設計する必要がある。
【００２９】
また、本実施例では、プリズムの傾斜面が導光板の出射面となす角度をなだらかにし、後方の下プリズムの反射面の底辺と前方の下プリズムの傾斜面の底辺が接触するように形成した。このような形状にすることによって、金型としては凸でも凹でもなくなり、小さいプリズムピッチでも作製しやすくなる。
【実施例３】
【００３０】
本実施例の照明装置の構成の一部を図６に模式的に示す。図６の構成は、上プリズム９を三角プリズムではなく半円状のプリズムとした点で、実施例１で説明した図５の構成と異なっている。半円状のプリズムの場合、三角形のプリズムと比べて光が散る方向が段階的ではなくなり、更にムラが軽減する可能性がある。半円の中心位置をより導光板２から離せば視角重視、近づければ輝度重視の設計となる。本実施例においては、半円を凸形状としたが、凹形状であっても似たような効果が得られる。
【実施例４】
【００３１】
本実施例の照明装置の構成の一部を図７に模式的に示す。図７に示す照明装置は、実施例１の図５に示す照明装置と異なり、断面形状の異なる三種類の上プリズム、すなわち、上プリズム９ａ、上プリズム９ｂ、上プリズム９ｃが出射面に形成される。上プリズム９ａの断面形状は、頂角が１１０度で、底角が４５度と２５度の三角形である。上プリズム９ｂの断面形状は、頂角が１１０度で、底角が３５度の二等辺三角形である。上プリズム９ｃの断面形状は、頂角が１１０度で、底角が４５度と２５度の三角形である。上プリズム９ｃは上プリズム９ａと対称に配置される。断面形状が異なる複数の上プリズムを配置することで、光の散る方向を増やすことが可能となり、面光源の均一性を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施例では、各上プリズムの頂角を１１０度としたが、各上プリズムの頂角が１００〜１４０度の範囲内であれば同様の効果を得られる。また、各上プリズムの頂角は必ずしも同じである必要はなく、例えば頂角がそれぞれ１００度、１２０度、１４０度の三種類の上プリズムを作成しても良い。また、上プリズムの形状の種類が多ければ多いほど散乱効果は高いため、より多くの散乱効果が必要な場合は、四種類以上の上プリズムを配置するほうが良い。また、必ずしも三種類以上の上プリズムが必要ではなく、二種類であってもある程度の散乱効果を得ることができる。
【００３３】
さらに、上プリズムの高さが光源に近いエリアでは高く、光源から遠ざかるにつれて低くすることで、最も輝度ムラの発生しやすい光源に近いエリアでは、光の散乱を強くし、ムラの発生しにくい光源から遠いエリアでは光の散乱を弱くして、照明装置の輝度を上げることができる。
【実施例５】
【００３４】
本実施例の照明装置を図１１及び図１２に模式的に示す。図１１は導光体２の背面図、すなわち、対向面側から視た図である。導光体２の対向面には光源からの光を反射し、垂直方向へ光を出射させる下プリズム５が形成されている。図示するように、対向面には下プリズム５と直交する方向に縦プリズム１０が形成されている。縦プリズム１０は、光源の出光方向に長手をもち、対向面に対して凸形状に形成されている。このような縦プリズム１０を形成することにより、下プリズム５のサイズ（深さ/高さ）を大きくすることができる。一般に、プリズムタイプのバックライトを液晶パネルと組み合わせる場合には、モワレと呼ばれる光ムラが発生しやすい。この対策として、対向面に形成される下プリズムのピッチを、液晶パネルのドットピッチに比べて、極力小さくすることが挙げられる。具体的には、液晶パネルのドットピッチに対して、バックライトの下プリズムピッチをおよそ１/３以下にする必要がある。このように下プリズムピッチを小さくし、かつ輝度の均一性を保つためには、下プリズムのサイズ（高さ）を小さくすることが要求される。ところが、下プリズムの高さを小さくしすぎると、スネルの法則をベースにした光学設計が困難となり、下プリズム自体が機能しなくなる。一般に、光は波の成分を持った粒子により構成され、可視光の波長がおおよそ４００ｎｍ〜７００ｎｍであるが、下プリズムサイズが小さくなると光の波動的性質が強調されるため、スネルの法則が成り立たなくなる傾向にある。そのため、プリズムの高さがおよそ１０μｍになると、光のプリズム効果が減少してくる。
【００３５】
そこで、本実施例では、導光体２の対向面に、光源１の出光方向と平行な縦プリズム１０を、下プリズム５と直交するように形成した。これにより、下プリズム５のサイズを保ちつつ、下プリズムピッチを小さくすることを可能にした。
【００３６】
以下に、縦プリズム１０を形成した場合の効果について説明する。なお、ここでは、下プリズム５の反射面の長さは、下プリズム５の反射面の縦方向の長さ（下プリズム５の底辺から頂角までの斜辺の長さ）とする。また、下プリズム５の反射面の幅を、光源１の出光方向に対して垂直な、反射面の底辺の長さとする。また、縦プリズム１０の幅を光源１の出光方向に対して垂直な底辺の長さとする。
【００３７】
導光体２の対向面に、ピッチが１００μｍで反射面の長さが１０μｍの下プリズム５が総数１０本形成されているとする。下プリズム５の反射面の幅をＷとすると下プリズム５の反射面の総面積は、下プリズム５の反射面の幅Ｗと反射面の長さと下プリズム数の積であるため、１００Ｗμｍ２となる。仮に、下プリズム５のピッチを５０μｍにすると、総プリズム数を２０本に増加する必要がある。また、この条件で下プリズム５の反射面の総面積を１００Ｗμｍ２に保つためには、反射面の長さを５μｍに減らす必要がある。しかしながら、反射面の長さを短くすると、下プリズム５の大きさが小さくなり、前述のように光の波動的性質が強調されるため、光学設計が困難になってくる。そこで、下プリズム５と直交するように、縦プリズム１０を形成する。縦プリズム１０は一定のピッチで形成することが望ましい。ここでは、仮に、縦プリズム１０の幅を５０μｍとし、ピッチを１００μｍとする。このように縦プリズム１０を形成することにより、下プリズム５の総幅が半分になるため、下プリズム５の反射面の長さは１０μｍのままであっても、下プリズム５の反射面の総面積は変わらず、１００Ｗμｍ２となる。このように、縦プリズム１０は反射構造体である下プリズム５の反射面の総面積をコントロールする機能がある。
【００３８】
本実施例では、縦プリズム１０の断面形状を三角形とした。これは機械加工上、製造しやすいためであり、半円状でも四角以上の多角形でも光学的な効果は三角形のときと同等に得られる。また、本実施例では、縦プリズム１０の形状を、加工時の便宜上、凸形状としたが、凹形状であっても同様の効果が得られる。
【００３９】
図１２に、図１１とは異なる形状の縦プリズム１０が形成された導光体２の背面図を示す。図１１では、縦プリズム１０の高さは一定であったが、図１２では縦プリズム１０の高さを光源１から離れるに従って低くし、また、幅を狭くした。これにより、縦プリズム１０の断面形状が徐々に小さくなっている。
【００４０】
一般に、光源１から離れるにつれ、出射に用いられる光の成分は減少してくる。そのため、光の成分を効率よく利用して、光源からの光を出射させるためには、下プリズム５の反射面積を光源から離れるにつれ大きくする必要がある。図１２のように光源１から遠ざかるに従って縦プリズム１０の高さを低くし、幅を短くして縦プリズム１０の断面面積を減少させることにより、下プリズム５の反射面の幅が長くなり、下プリズムの反射面積を大きくすることができる。このような構造により、照明装置の大型化が容易になる。
【実施例６】
【００４１】
本実施例の照明装置を図１３に模式的に示す。導光体２の出射面には上プリズム９が形成されている。実施例１〜４では、上プリズム９は光源１の出光方向に対して平行に形成されていたが、本実施例では、上プリズム９は光源１の出光方向に対して２種類の角度をもつように形成されている。図示すように、光源１の出光方向に対して、５〜３０度くらいの角度で交互に上プリズム９を形成することにより、各上プリズム９が交差して、縦長の平行四辺形が多数並んだような形状が出射面に形成される。上プリズムをこのように形成することにより、導光体の出射面から出射される光を散乱させることができ、液晶パネルと組み合わせたときに発生するモワレを目立たなくすることができる。
【実施例７】
【００４２】
本実施例の照明装置の入光部について図１４を用いて説明する。図２に示した実施例１の入光部は、放物面２ｄが曲面により形成されていた。本実施例では、放物面２ｄを曲面ではなく、角度をつけて組み合わされた複数の平面によって形成し、多角形状とした。本実施例のように、放物面２ｄを多角形状とすることにより、配光を自在に制御でき、より高輝度かつ高均一な照明装置が実現できる。
【００４３】
上述した各実施例では、光源１にサイドビュータイプの白色ＬＥＤを用いているが、他の点光源、例えば、トップビュータイプや砲弾型のＬＥＤ、あるいは白色以外の色でもかまわない。また、導光体２はゼオノア、ＰＭＭＡ、ＰＣ等の透明樹脂の成形品である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る照明装置は、携帯電話、ＰＤＡ、カーナビゲーション、テレビ等の表示機器に適用できる。また、住居やオフィス等の設備照明にも適用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  光源
２  導光体
２ａ  入光部
２ｂ  凹部
２ｄ  放物面
２ｅ  出射面
２ｆ  反射面
３ａ  直進成分
３ｂ  反射成分
３ｃ  斜め成分
４  反射シート
５  下プリズム
６  フレーム
７  液晶パネル
８  拡散フィルム
９  上プリズム
１０  縦プリズム
【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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【図１３】
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【図１４】
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