(57)【要約】【課題】  プリズムシートを用いなくても、高輝度且つ輝度ムラのない照明装置、及び、表示装置を提供する。【解決手段】  ＬＥＤ１からの光を入射して上面の出射面２ａから出射する導光体２に、光を屈折又は反射させる反射面を有する反射構造６を形成し、反射構造が形成された面、すなわち、出射面２ａとこの出射面に対向する対向面２ｂの少なくとも一方の面に光を出射面２ａの中央部上方へ集光する集光手段を形成する。さらに、ＬＥＤ１の発光面１ａの垂直方向の高さを導光体２の入光面２ｃの垂直方向の高さよりも高くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面を有する光源と、
前記光源からの光が入射する入光面と、前記光を出光する出射面と、前記出射面に対向する対向面と、を有する導光体と、
前記入光面近傍の前記出射面と前記対向面の少なくとも一方に形成された、前記光を前記出射面の中央部上方に集光する集光手段と、
前記出射面と前記対向面の少なくとも一方に形成された、前記光を屈折又は反射させる反射面を有する複数の反射構造と、を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記入光面の垂直方向よりも、前記発光面の垂直方向が大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光面の垂直方向の高さの中心と前記入光面の垂直方向の高さの中心が略一致することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記発光面の垂直方向の高さの下端と前記入光面の垂直方向の高さの下端が略一致するように配置されたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記集光手段が前記出射面に形成された傾斜面であることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記発光面の垂直方向の高さの上端と前記入光面の垂直方向の高さの上端が略一致するように配置されたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項７】
前記集光手段が前記対向面に形成された傾斜面であ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】
前記傾斜面が前記入光面と接するように形成されたことを特徴とする請求項５または７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記傾斜面と前記出射面のなす角度が０．１〜３０度であることを特徴とする請求項５または７に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記入光面と対向する導光体の側面に接するように第二の傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記傾斜面と前記出射面のなす角度と、前記第二の傾斜面と前記出射面のなす角度が異なることを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の構成の照明装置と、前記照明装置の出射面側に設けられた非自発光型の表示素子と、を備える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、導光体の側面側に光源が配置された、所謂、サイドライト型の照明装置、及び、照明装置を用いて非自発光型の表示素子を照明することで表示を行う表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤから出射された光を、光を導光する導光体の側面から入射して、導光体の上面から出射し、この光をプリズムシートにより集光してバックライトの輝度を向上させる照明装置が一般に知られている。図７に従来のプリズムシートを２枚使用する照明装置の断面図を示す。図示するように、光源であるＬＥＤ１０の側方には、ＬＥＤ１０の光を導光する導光体１２が配置されている。導光体１２の光を出射する面（以下、出射面１２ａと称す）の反対側の面（以下、対向面１２ｂと称す）には多数の溝部１１が形成されている。導光体１２に入射した光はこの溝部１１で反射して、図７中に矢印で示すように導光体１２の出射面１２ａに対し略６０度の角度をなして出射する。また、導光体１２の対向面側には光を反射する反射シート１３が配置され、導光体１２の出射面側には光を拡散する拡散シート１４が配置される。さらに、拡散シート１４の上方に、光を垂直方向に指向させて出射するプリズムシート１５が２枚積層して配置される。プリズムシート１５の上面には、頂角が９０度の三角形状の凸部（この凸部をプリズム１６という）が列状に多数形成されている。下側のプリズムシート１５ａと上側のプリズムシート１５ｂは、上方から見たときに互いのプリズムが略直交するように配置される。これらのプリズムシート１５により導光体１２から出射された光は垂直方向に指向される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８にプリズムシートを１枚使用する照明装置の断面図を示す。図示するように、ＬＥＤ１０の側方には対向面１２ｂに多数の溝部１１が形成された導光体１２が配置されている。導光体１２に入射した光はこの溝部１１で反射して、図８中に矢印で示すように導光体１２の出射面１２ａに対し略３０度の角度をなして出射する。導光体１２の対向面側には反射シート１３が配置され、出射面側には、光を垂直方向に指向して出射させる一体型プリズムシート１７が配置される。プリズムシート１７の下面には、頂角が６０度のプリズム１６が列状に多数形成されている。この様な構成のプリズムシート１７により導光体１２から出射された光は垂直方向に指向される。さらに、プリズムシート１７の上面には、拡散シート１４が配置されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−２７１７７４号公報（図１）
【特許文献２】特開２０００−２１５７１９号公報（図３，図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１や２に開示された照明装置では、導光体から出射した出射光を導光体の垂直方向に指向させるためにプリズムシートが必要不可欠であるため、プリズムシートを設置した分、照明装置の厚さや重量が増大してしまう。さらに、コストの高いプリズムシートの使用により照明装置のコストが増大してしまうという問題がある。
【０００５】
また、プリズムシートのプリズムピッチと液晶パネルの画素ピッチが略同じ幅か整数倍の幅にあたるときに、プリズムピッチと画素ピッチとが干渉して、照明装置を正面から見たときに明暗模様が現れてしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、プリズムシートを用いなくとも、高輝度且つ輝度ムラのない照明装置、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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の照明装置は、導光体の出射面と対向面の少なくとも一方に、光を屈折又は反射させる反射面を有する反射構造を形成し、導光体の入光面近傍に出射面の中央部上方に光を集めるための集光手段を形成した。導光体の出射面と対向面の少なくとも一方に形成した傾斜面を集光手段として用いることとした。この傾斜面を導光体の外周部に形成した。あるいは、この傾斜面を入光面の側に形成した。また、光源の発光面の高さよりも導光体の入光面の高さが低くなるように構成した。
【０００８】
また、本発明の表示装置は、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備えているため、プリズムシートを用いなくとも高輝度且つ輝度ムラのない表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プリズムシートを用いなくても高輝度且つ輝度ムラのない表示装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の照明装置は、光源からの光が入射する入光面と、この光を導光して出光する出射面と、この出射面に対向する対向面を有する導光体を備えており、出射面と対向面の少なくとも一方に、光を屈折又は反射させる反射面を持つ反射構造が複数形成されている。そして、入光面近傍の出射面と対向面の少なくとも一方には、光を出射面の中央部上方に集光する集光手段が形成されている。このような構成によれば、プリズムシートを用いなくても、照明装置あるいは表示装置の観測者の視点にあわせて輝度が最適になるように設定することができる。ここで、集光手段として、出射面と対向面の少なくとも一方の面に傾斜面を形成した。この傾斜面は入光面と接するように形成されている。このような構成では、別途集光のための部品を用意する必要がないため、工数及びコストを削減することができる。また、この傾斜面を、導光体の入光面の反対側に形成してもよいし、導光体の外周部にわたって形成してもよい。傾斜面の傾斜角の範囲として０．１〜３０度程度であれば、中央部に集光できるようになる。入光面側の傾斜面と、入光面とは反対側の傾斜面は、それぞれが出射面となす角度を異なるように構成しても良い。導光体のサイズや視点の位置によっては、角度を互いに異なるように構成したほうが良い場合がある。
【００１１】
さらに、導光体の入光面の高さよりも、光源の発光面が高くなるように構成した。このような構成によれば、発光面から出射された光が傾斜面へ入射する角度を大きくすることができるため、光をより大きく屈折させることができる。したがって、出射面中央部上方への集光能力を高めることができる。さらに、導光体を厚くすることなく集光能力を高めることができるため、照明装置をより薄型化することができる。
【００１２】
あるいは、入射面の高さ方向での中心線と、光源の発光面の高さ方向の中心線が略一致するように構成した。このような構成によれば、発光面の中心部から出射される高輝度の光を効率的に入射面に入射させることができるため、出射面中央部上方への集光能力を高めることができる。
【００１３】
また、光源として点光源を用い、反射構造の反射面が光源の発光面に向くように複数の反射構造を配置することとした。例えば、点光源を中心とする同心円上に反射構造を配列することとした。このような配列によれば、発光面における反射効率の均一化が可能になり、発光面内のムラが減少する。
【００１４】
また、本発明の表示装置は、上述の構成の照明装置の出射面側に、非自発光型の表示素子を備えることとした。このような構成によれば、プリズムシートを用いなくとも高輝度且つ輝度ムラのない表示装置が実現できる。
【００１５】
以下に、本発明に係る照明装置、及び、表示装置の実施例について図を参照して説明する。ここでは、光源としてＬＥＤ素子を、非自発光型の表示素子として液晶パネルを用いた構成を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に本実施例の照明装置を有する表示装置の断面構成を模式的に示す。図示するように、光を出射するＬＥＤ１の側方に、ＬＥＤ１から出射された光を導光する導光体２が配置されている。導光体２には光を出射する面（この面を出射面２ａと称す）と出射面２ａと対向する面（この面を対向面２ｂと称す）があり、この対向面２ｂには、光を屈折・反射させる多数の凹状の反射構造６が形成されている。この反射構造６は、光を屈折又は反射させる反射面を備えている。導光体２の出射面２ａのＬＥＤ１側の部分に傾斜面７を形成した。すなわち、導光体２の出射面２ａの断面形状を台形状とした。ここで、傾斜面７と出射面２ａのなす角が０．１度から３０度の範囲内となるように導光体２が構成されている。また、図示するように、導光体２の対向面側には光を反射する反射シート３が配置され、導光体２の出射面側には光を拡散する拡散シート４が配置されている。さらに、拡散シート４の上方には、非自発光型の表示素子である液晶パネル５が配置されている。ここでは、光源としてＬＥＤ１を用いたが、これ以外にも光源として冷陰極管等を用いてもよい。
【００１７】
導光体２に形成された反射構造６は別部材として取り付けられるわけではなく、導光体２の対向面２ｂに内側に窪んだ凹部により形成されたものである。本実施例では、樹脂を型成形することで導光体２を形成しているため、導光体２の型成形時に同時に反射構造６を形成することが容易である。ここでは、導光体２をポリカーボネートにより形成し、導光体２の屈折率は１．５８程度である。これ以外の材料、例えばアクリル等を用いて導光体２を形成してもよい。
【００１８】
以上の説明は、反射構造６を導光体２の対向面２ｂに形成した構成を例に行ったが、反射構造６の形成位置はこれに限らない。図２は反射構造６の他の形成部位等を例示する模式図である。すなわち、図２（ａ）は出射面２ａに反射構造６が形成された構成であり、図２（ｂ）は対向面２ｂと出射面２ａの両方に反射構造６が形成された構成である。この反射構造６は凹状に限らず、凸状の反射構造６としてもよい。また、上述した反射構造６の形成位置以外にも種種の組合せが可能なことは当業者にとっては明らかなことである。
【００１９】
次に、本実施例における導光体の入光部とＬＥＤの位置関係について図面を用いて説明する。ＬＥＤ１の外観を図３に模式的に示す。このＬＥＤ１は特定の一面から光を発光する。この面を発光面１ａと称す。なお、ＬＥＤ１は蛍光体を含有した樹脂で発光素子を覆った構成である。そのため、発光素子の光は樹脂中の蛍光体により散乱されて発光面１ａから出光される。このように散乱はされるものの、発光面１ａの中心部の輝度は外周部のそれよりも若干高いものとなっている。図４は導光体の入光部とＬＥＤの発光面との位置関係を説明する断面図である。図示するように、傾斜面７は導光体２の入光面側に形成されており、導光体２の入光面２ｃの高さｈはＬＥＤ１の発光面１ａの高さＨより低くなっている。傾斜面７と導光体２の出射面２ａのなす角度を大きくすることより、光をより大きく屈折させることができる。
【００２０】
さらに、導光体２の入光面２ｃの高さ方向の中心線と、ＬＥＤ１の発光面１ａの高さ方向の中心線が一致するように配置した構成を図４（ａ）に示す。これにより、発光面１ａの中心部から出射される高輝度の光を効率的に入光面２ｃに入射させることができる。また、図４（ｂ）に示すように導光体２の入光面２ｃの下端とＬＥＤ１の発光面１ａの下端を一致するように配置しても良い。この場合には傾斜面７を対向面に設けることが望ましい。あるいは、図４（ｃ）に示すように導光体２の入光面２ｃの上端とＬＥＤ１の発光面１ａの上端を一致するように配置しても良い。この場合には傾斜面７を出射面に設けることが望ましい。また、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示す構成ではＬＥＤ１を基準にして、導光体２を設置することが可能なため、ＬＥＤ１と導光体２の位置決めが容易となる。
【００２１】
図５に、出射面２ａが平坦な導光体２と本実施例のように傾斜面７を有する導光体２の光の出射方向を模式的に示す。図示していないが、図中の導光体２の左側の端面が入光面２ｃであり、入光面と対向するようにＬＥＤが設けられている。ここでは、照明装置からの光を実際に使用する観察者の視点Ｖｐを想定して説明する。図５（ａ）は導光体２の出射面２ａが平坦な構成を示している。このような構成では、図中の矢印で示すように、出射面２ａから出射する光は出射面２ａに対して垂直な方向に出射する。これに対して、図５（ｂ）に、出射面２ａに傾斜面７を備える構成を示す。この様な構成では、図中の矢印のように、出射面２ａを通る光は出射面２ａに対して垂直な方向に出射するが、傾斜面７を通る光は視点Ｖｐの方向に屈折する。このように、本実施例の照明装置では、視点Ｖｐに光が集光されることとなり、視点Ｖｐにおける輝度を増大させることができる。また、入光面側に設けられた斜面（図中、左側の斜面）と入光面の反対側に設けられた斜面（図中、右側の斜面）は、それぞれの斜面と出射面とのなす角度が異なるように構成しても良い。導光体のサイズや視点Ｖｐの位置によって、斜面の角度を変えて設定するほうが効果的である。また、集光手段として導光体２の出射面２ａ又は対向面２ｂの少なくとも一方に形成した傾斜面７を用いているので、集光のための部品を用意する必要がなく、工数及びコストを削減することができる。
【００２２】
図６は出射面２ａの全周に亘って傾斜面７が形成された導光体２とＬＥＤ１を模式的に示す外観図である。集光手段である傾斜面７を入光面２ｃの近傍だけではなく、導光体の出射面２ａの全周に形成することにより集光能力が増加することは明白である。
【００２３】
このように、本発明によれば、プリズムシートがなくとも実用上問題のない輝度やムラが実現できるが、本発明の照明装置の出射面側にプリズムシートを設けて観測者の視点に光を集めることもできるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る照明装置、及び、表示装置は、例えば、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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明で用いるＬＥＤを説明する模式図である。
【図４】本発明で用いるＬＥＤと導光体の位置関係を説明する模式図である。
【図６】本発明の照明装置の外観を模式的に示す斜視図である。
【図５】導光体からの光の出射方向を模式的に示す図である。
【図７】従来のプリズムシートを２枚使用する照明装置の断面図である。
【図８】従来のプリズムシートを１枚使用する照明装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ＬＥＤ
１ａ  発光面
２  導光体
２ａ  出射面
２ｂ  対向面
２ｃ  入光面
３  反射シート
４  拡散シート
５  液晶パネル
６  反射構造
７  傾斜面
【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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