(57)【要約】【課題】導光板の正面全域に亘って均一かつ高い輝度の出射光が簡単に得られる量産性に優れた照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１は、側端角部に面取り部１１ａが形成された矩形状の導光板１１と、この導光板１１の面取り部１１ａに配設された光源である白色ＬＥＤ１２と、を備え、導光板１１は、白色ＬＥＤ１２から発せられた光を臨界角内で伝播させる透明板１３と、この透明板１３の正面に貼着され、透明板１３を伝播した光を導き入れて正面と垂直な方向に集光し外面から出射させるマイクロレンズアレイである複数の凸部１４ａを内面に有する透明フィルム１４と、からなる。【選択図】　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの側端角部に面取り部が形成された矩形状の導光板と、この導光板の前記面取り部に配設された光源と、を備え、前記光源から発せられた光を前記導光板の正面から出射させて対象物に照射する照明装置において、
前記導光板は、前記光源から発せられた光を臨界角内で伝播させる透明板と、この透明板の正面に貼着され、前記透明板を伝播した光を導き入れて正面と垂直な方向に集光し外面から出射させるマイクロレンズアレイを有する透明フィルムと、からなることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光源がチップ型の白色ＬＥＤ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３】
前記マイクロレンズアレイは、前記透明フィルムの内面に規則的に配列された複数の凸部よりなることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記透明板と前記透明フィルムは、両面に粘着層を有する透明な中間フィルムを介在させて相互に貼着されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記透明板と前記透明フィルムは、いずれか一方に予め形成された粘着層を介在させて相互に貼着されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記透明フィルムは、改質処理されて粘着性を有する状態となった前記透明板の正面に貼着されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項７】
前記透明フィルムの外面に微小な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の照明装置を透過型の液晶パネルの背面側に配設し、前記照明装置から出射された光が前記液晶パネルに照射されることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ、携帯ゲーム機、ＰＤＡ（携帯情報端末）、ビデオカメラ、携帯電話機といった小型の電子機器に搭載される直視型の液晶表示装置、及び、この液晶表示装置に内蔵された透過型の液晶パネルを背面側から照明するいわゆるバックライトとしての照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の照明装置としては、図１０に示すように、正面にマイクロプリズムを有する矩形状の導光板５１と、この導光板５１の側端角部５１ａに配設された光源であるチップ型のＬＥＤ５２と、を備えた照明装置５０が挙げられ、そのマイクロプリズムには、導光板５１の側端角部５１ａを中心とする同心円状のパターン５１ｂが形成されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また別の従来の照明装置としては、フロントライトとして液晶表示装置に適用されるものであるが、図１１に示すように、矩形状の導光板６１と、この導光板６１の側端角部６１ａに配設された光源であるチップ型のＬＥＤ６２と、を備えた照明装置６０が挙げられ、その導光板６１の正面には、側端角部６１ａを中心とする湾曲状の溝６１ｂが形成されている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
このような照明装置５０、６０によれば、ＬＥＤ５２、６２から発せられた光は、導光板５１、６１の側端角部５１ａ、６１ａから入光して、導光板５１、６１の内部で反射、透過を繰り返すことで伝播していく。その際、前者の照明装置５０では、伝播する光は、導光板５１の正面から出射してマイクロプリズムのパターン５１ｂで屈折し、マイクロプリズムの外面から出射される。他方後者の照明装置６０では、伝播する光は、溝６１ｂで屈折して、導光板６１の正面から出射される。
【０００５】
ここで、導光板５１におけるマイクロプリズムのパターン５１ｂや、導光板６１における溝６１ｂは、いずれの場所でもＬＥＤ５２、６２を中心とする放射線と直交するように形成されているので、伝播する光を正面側に屈折させて出射させることができる。また、ＬＥＤ５２、６２は、導光板５１、６１における側端角部５１ａ、６１ａであって、最も強く遠くまで光が伝播するように、最も距離が長いといえる対角線の方向に向けて配設されているので、導光板５１、６１の正面全域に亘って輝度のばらつきが少ない出射光を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１４３５１２号公報（第１−４頁、第７、８図）
【特許文献２】
特開２００１−１３３７７６号公報（第３−６頁、第１−５図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の照明装置５０、６０では、その特徴部分である同心円状のパターン５１ｂや湾曲状の溝６１ｂが、導光板５１におけるマイクロプリズムや導光板６１と一体成型されることから、その成型用の金型にはミクロンオーダーでの超精密加工が必要となり、金型製作に相当の時間を要するし、また再現性に課題が残る上コストもかかり、量産性は決して期待できるものではない。
【０００８】
また、光源であるＬＥＤ５２、６２としては、例えばフラットな指向性を有するＬＥＤを用いた場合には輝度のばらつきが生じるため、指向性の強い発光特性のものを用いなければならない。つまり、同心円状のパターン５１ｂや湾曲状の溝６１ｂの態様に見合ったものに限定されてしまい、汎用性に乏しいといえる。
【０００９】
更に、このような照明装置５０、６０を実際に液晶表示装置に搭載した状態を考えると、図１２に示すように、導光板５１、６１の正面に対向して液晶パネル（不図示）が配設されるが、これらの間にレンズシート７１や拡散シート７２等の光学シート類を配設しないことには、導光板５１、６１の正面から出射された光のうち正面に対して傾斜する光（図中の点線矢印で示す光路Ｌを参照）を、液晶パネルに垂直に入射させることが困難となる。そのため、液晶表示装置全体の厚みや重量の増加を伴うことはもとより、設計自由度の低下や部品点数、組立工数等の増加を招き、相当の製造コストが予想される。なお、７３は導光板５１の背面に設けられる反射シートであって、バックライト方式の液晶表示装置に適用される。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、導光板の正面全域に亘って均一かつ高い輝度の出射光が簡単に得られる量産性に優れた照明装置を提供することをその目的とするものである。また本発明の目的は、設計自由度の向上や製造コストの抑制が可能なバックライト方式の液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による照明装置は、少なくとも１つの側端角部に面取り部が形成された矩形状の導光板と、この導光板の前記面取り部に配設された光源と、を備え、前記光源から発せられた光を前記導光板の正面から出射させて対象物に照射する照明装置において、前記導光板は、前記光源から発せられた光を臨界角内で伝播させる透明板と、この透明板の正面に貼着され、前記透明板を伝播した光を導き入れて正面と垂直な方向に集光し外面から出射させるマイクロレンズアレイを有する透明フィルムと、からなる。
【００１２】
これにより、透明フィルムの外面すなわち導光板の正面からの出射光は、正面に対して傾斜することなく垂直な方向に出射されるため、正面全域に亘って均一かつ高い輝度となる。その上、透明フィルムのマイクロレンズアレイは、例えばフォトマスクによる露光方法により容易に形成されることから、量産性に有利である。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明による液晶表示装置は、上記の照明装置を透過型の液晶パネルの背面側に配設し、前記照明装置から出射された光が前記液晶パネルに照射される。
【００１４】
これにより、液晶パネルには、照明装置すなわち導光板の正面からの出射光がそのままで垂直に入射されるため、従来の表示装置に必須とされる光学シート類が先ずは不要となり、結果として設計自由度の向上や製造コストの抑制が可能となる。勿論、上記したように、照明装置からの出射光が正面全域に亘って均一かつ高い輝度であることから、液晶パネルも全域に亘って安定して照明されるものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態である照明装置を搭載した液晶表示装置の縦断面図、図２はその液晶表示装置の外観斜視図、図３はその照明装置の外観斜視図、図４〜図６はその照明装置における導光板の縦断面図、図７はその照明装置における出射光の光路を模式的に示す液晶表示装置の要部縦断面図である。なお、これら図中において、同じ名称で同じ機能を果たす部分には同一の符号を付している。
【００１６】
図１及び図２に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、バックライトを採用した直視型のものであって、金属製の上側フレーム２及び下側フレーム３によって箱状の外形が形成され、これら上側フレーム２及び下側フレーム３の内部には、上方に向けて順に、反射シート４、詳細は後述する照明装置１０の一部を構成し光源である白色ＬＥＤ１２を側端に備えた矩形状の導光板１１、及び透過型の液晶パネル５が対向配置されている。これらのうち、反射シート４及び導光板１１は、下側フレーム３の側壁に係止されたプラスチックの中間フレーム６によって固定され、液晶パネル５は、上側フレーム２の上壁と中間フレーム６の上面とによって挟持されている。なお、中間フレーム６としては、白色ＬＥＤ１２から発せられた光を漏れなく有効に活用する観点から、反射面としての機能を発揮させるべく、例えば白色を帯びた高反射グレードのものを使用するのが好ましい。
【００１７】
また、上側フレーム２の上壁には、液晶パネル５の有効表示領域に相当する開口２ａが形成されている。なお、図２中の７は、液晶パネル５に接続された外部信号入力用のフレキシブル基板であって、上側フレーム２や下側フレーム３を貫通して他方の接続端子が外部に表出している。
【００１８】
このような液晶表示装置１によれば、照明装置１０からの出射光すなわち白色ＬＥＤ１２から発せられた導光板１１からの出射光は、その理由は後述するが、導光板１１の正面と垂直な方向すなわち上方に出射されることから、液晶パネル５に垂直に入射される。そのため、本実施形態の液晶表示装置１では、出射光の角度調整用に従来用いられるレンズシートや拡散シートといった光学シート類が不要となり、その分液晶表示装置全体の厚みや重量を抑えられる。従って、設計自由度は向上するし、部品点数や組立工数等に伴う製造コストは抑制される。
【００１９】
引き続き、液晶表示装置１に搭載される照明装置１０について、以下に説明する。図３〜図６に示すように、照明装置１０は、大きくは、一側端角部に面取り部１１ａが形成された矩形状の導光板１１と、その面取り部１１ａに配設された光源であるチップ型の白色ＬＥＤ１２と、を備えている。これらのうち導光板１１は、ポリアクリル系樹脂等の透明板１３と、この透明板１３の正面１３ａに貼着されたポリカーボネート樹脂等の透明フィルム１４と、からなり、この透明フィルム１４の内面には、マイクロレンズアレイである複数の凸部１４ａが規則的に配列されて一体的に形成されている。
【００２０】
ここで、透明板１３、及び透明フィルム１４における凸部１４ａ（マイクロレンズアレイ）の製造方法の一例を述べておく。透明板１３は、成型、若しくは連続キャスティング法、ガラスセルキャスティング法、押し出し法等によって、簡単に製造される。
【００２１】
他方、透明フィルム１４における凸部１４ａは、熱プレス法、紫外線硬化による２Ｐ法、熱硬化による２Ｐ法、雌金型を用いた射出成型法等によって、概ねの形状が形成される。更に、その凸部１４ａの最終形状である微細な形状の作製にあたっては、スタンパを用いるわけであるが、例えばガラス基板上にネガ型或いはポジ型の感光性樹脂をコーティングし、この感光性樹脂をフォトマスクを介して露光し、現像後、電鋳を施すことで容易に行える。
【００２２】
このようにして形成された透明フィルム１４の凸部１４ａ個々の形状は、例えば半球面状（図４〜図６参照）となっており、これら凸部１４ａが可変ピッチに配列されて透明フィルム１４をなす。なお、凸部１４ａの形状については、複葉双曲線面状、球帯状等であっても構わない。
【００２３】
ここで更に、透明板１３と透明フィルム１４を相互に貼着する手法について、以下に述べる。第１の手法としては、図４に示すように、両面に粘着層１５を有する透明な樹脂の中間フィルム１６を介在させて、各粘着層１５の粘着力により相互を間接的に貼着するものであって、この場合、透明板１３と透明フィルム１４（凸部１４ａ）との間には、粘着層１５、中間フィルム１６、及び粘着層１５という３つの中間層が存することになる。この第１の手法は、粘着層１５を有する中間フィルム１６として、一般に流通する両面テープのようなものが適用可能であることから、簡便な手法といえる。
【００２４】
第２の手法としては、図５に示すように、いずれか一方に予め形成された粘着層１７を介在させて、粘着層１７の粘着力により相互を直接的に貼着するものであって、この場合、透明板１３と透明フィルム１４（凸部１４ａ）との間には、粘着層１７のみが中間層として存することになる。この第２の手法は、上記した第１の手法と比較して、中間層が少ないことから、光の透過率が増す点で有利である。なお、粘着層１７を形成するには、透明板１３の正面１３ａ、或いは透明フィルム１４の内面の凸部１４ａ上に、予め粘着剤を塗工することで足りる。
【００２５】
第３の手法としては、図６に示すように、改質処理されて粘着性を有する状態となった透明板１３の正面１３ａ（図中のハッチング部）に、その粘着力により透明フィルム１４を直接貼着するものであって、この場合、透明板１３と透明フィルム１４（凸部１４ａ）との間には、中間層は存しないことになる。この第３の手法は、上記した第１、第２の手法と比較して、中間層が全くないことから、光の透過率がより増す点で有利である。なお、上記の改質処理とは、例えばホーヤ・ショット（株）のエキシマＵＶ照射システムによりなされるものであり、エキシマＵＶ光を透明板１３の正面１３ａに照射して、その表層の原子間や分子間の結合を解き、ドロドロとした粘着性を有する状態にすることである。
【００２６】
このような構成の照明装置１０によれば、図７に示すように、白色ＬＥＤ１２から発せられた光（図中の点線矢印で示す光路Ｌを参照）は、導光板１１（透明板１３）の面取り部１１ａから入光して、透明板１３の内部を臨界角内で全反射を繰り返しながら伝播していく。その際、伝播する光は、順次透明板１３の正面１３ａから出射して透明フィルム１４の凸部１４ａに導き入れられ、この凸部１４ａで反射、屈折されながら正面と垂直な方向に集光されて、透明フィルム１４の外面から出射される。こうして、導光板１１の正面と垂直な方向に出射され、更に導光板１１の正面全域に亘って均一かつ高い輝度の出射光が得られる。
【００２７】
そのため、本実施形態の冒頭で述べた液晶表示装置１においては、照明装置１０すなわち導光板１１からの出射光が、この導光板１１の正面と対向する液晶パネル５には、そのまま垂直に入射されるわけである。勿論、照明装置１０からの出射光が正面全域に亘って均一かつ高い輝度であることから、液晶パネル５も全域に亘って安定して照明されるものとなる。
【００２８】
なお、導光板１１からの出射光を拡散させて広範に出射させる観点から、透明フィルム１４の外面に微小な凹凸を形成してもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、透明フィルム１４の凸部１４ａすなわちマイクロレンズアレイのパターンを容易に調整できることから、光源としては白色ＬＥＤ１２に限らず、例えば１ｉｎ１タイプ、２ｉｎ１タイプ、３波長型等のＬＥＤであってもよく、光源の指向性を問わない点で汎用的な照明装置といえる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施形態について図８及び図９を参照しながら説明する。図８は本発明の第２実施形態である照明装置の外観斜視図、図９はその照明装置の変形例の外観斜視図である。なお、これらの図中で、図１〜図７と同じ名称で同じ機能を果たす部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
本第２実施形態の特徴は、第１実施形態における白色ＬＥＤ１２の配設個所を増した点にある。つまり、図８に示すように、導光板１１の４つの側端角部のうち対角線上に位置する２つの側端角部に、それぞれ面取り部１１ａが形成されており、各面取り部１１ａにそれぞれ白色ＬＥＤ１２が配設されている。また、これと同様に、図９では、導光板１１の４つの側端角部全てに白色ＬＥＤ１２が配設された態様を示している。このようにすれば、光源が増す分導光板１１からの出射光の輝度が増すため、出射光の輝度向上を容易に達成できる。
【００３２】
なお、白色ＬＥＤ１２の配設個所は、これに限らず、導光板１１の４つの側端角部のうち、隣接する２つであってもよいし、３つであってもよい。
【００３３】
その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の照明装置によれば、少なくとも１つの側端角部に面取り部が形成された矩形状の導光板と、この導光板の前記面取り部に配設された光源と、を備え、前記光源から発せられた光を前記導光板の正面から出射させて対象物に照射する照明装置において、前記導光板は、前記光源から発せられた光を臨界角内で伝播させる透明板と、この透明板の正面に貼着され、前記透明板を伝播した光を導き入れて正面と垂直な方向に集光し外面から出射させるマイクロレンズアレイを有する透明フィルムと、からなるので、透明フィルムの外面すなわち導光板の正面からの出射光は、正面に対して傾斜することなく垂直な方向に出射される。従って、導光板の正面全域に亘って均一かつ高い輝度の出射光を得ることができる。その上、透明フィルムのマイクロレンズアレイは、容易に形成されることから、量産性に優れたものといえる。
【００３５】
また、本発明の液晶表示装置によれば、上記の照明装置を透過型の液晶パネルの背面側に配設し、前記照明装置から出射された光が前記液晶パネルに照射されるので、液晶パネルには、照明装置すなわち導光板の正面からの出射光がそのままで垂直に入射される。従って、従来の表示装置に必須とされる光学シート類が先ずは不要となり、結果として設計自由度の向上や製造コストの抑制が可能となる。勿論、照明装置からの出射光が正面全域に亘って均一かつ高い輝度であることから、液晶パネルも全域に亘って安定して照明されるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である照明装置を搭載した液晶表示装置の縦断面図である。
【図２】第１実施形態の液晶表示装置の外観斜視図である。
【図３】第１実施形態の照明装置の外観斜視図である。
【図４】第１実施形態の照明装置における導光板の縦断面図である。
【図５】第１実施形態の照明装置における導光板の変形例を示す縦断面図である。
【図６】第１実施形態の照明装置における導光板の他の変形例を示す縦断面図である。
【図７】第１実施形態の照明装置における出射光の光路を模式的に示す液晶表示装置の要部縦断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態である照明装置の外観斜視図である。
【図９】第２実施形態の照明装置の変形例を示す外観斜視図である。
【図１０】従来の照明装置の正面図である。
【図１１】従来の他の照明装置の斜視図である。
【図１２】図１０又図１１の照明装置を搭載した従来の液晶表示装置を模式的に示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
１　　液晶表示装置
２　　上側フレーム
２ａ　　開口
３　　下側フレーム
４　　反射シート
５　　液晶パネル
６　　中間フレーム
７　　フレキシブル基板
１０　　照明装置
１１　　導光板
１１ａ　　面取り部
１２　　白色ＬＥＤ
１３　　透明板
１３ａ　　透明板の正面
１４　　透明フィルム
１４ａ　　凸部（マイクロレンズアレイ）
１５　　粘着層
１６　　中間フィルム
１７　　粘着層
【図１】
2004111170.tif 000003
【図２】
2004111170.tif 000004
【図３】
2004111170.tif 000005
【図４】
2004111170.tif 000006
【図５】
2004111170.tif 000007
【図６】
2004111170.tif 000008
【図７】
2004111170.tif 000009
【図８】
2004111170.tif 000010
【図９】
2004111170.tif 000011
【図１０】
2004111170.tif 000012
【図１１】
2004111170.tif 000013
【図１２】
2004111170.tif 000014