(57)【要約】【課題】照明装置において、光出射面３３全面の出射光強度を均一にする。【解決手段】液晶表示素子１の裏面に配置される照明装置１０は、導光板３０と、この導光板の一側面に配置された光源２０とからなり、この導光板３０は前記光源２０が配置された光入射面３１の両側の側壁面に凹部３４が形成され、前記導光板３０の光出射部を除く光入射部に配置された反射フィルム４２と、前記光入射面３１を除く壁面に貼付された反射板４１とが設けられ、光出射面から出射する光の強度の均一性を向上させた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射され側壁面とこの側壁面から入射した光を導いて出射する光出射面とを有する導光板と、前記導光板の側壁面に隣接して配置された光源とからなる照明装置において、前記導光板の前記側壁面には前記光源の両側に対応する位置にのみ、それぞれ凹部が形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
導光板の凹部は、少なくとも凹部の谷底部分が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記導光板の前記側壁面における前記光源が配置された領域を除く領域と、
前記導光板の光出射面のうち、前記側壁面に隣接し、且つ前記凹部を含む領域とに設けられた反射素子と、前記導光板の前記光出射面に対向する面に配置された反射層とを備えることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源から出た光を被照明物に向けて出射させる照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示素子を備えた液晶表示装置は、前記液晶表示素子自体が発光しないため、前記液晶表示素子の表示面側或いはその裏面側に照明装置を配置している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この照明装置は光源と、この光源からの出射光を受光するプリズムアレイを前記光源の配置された面と、その面と対向する面に設けた光源ロッドと、この光源ロッドからの出射光を空気層を介して受光する導光板と、前記光源ロッド表面からの洩れ光を前記導光板側へ反射させる反射層とから構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３６８１１号公報  （第５頁、図２  第７頁、図１１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような前記光源ロッドの中央付近に配置された光源と対向する面に凹形状を有する構造では、この光源ロッドからの出射光を受光する導光板は、前記凹形状と対向する領域の光の強度が周囲より低下する欠点がある。
【０００６】
そして、前記光源ロッドと前記導光板との間に、空気層の界面による屈折によって光の拡散を促進する構造では、たとえ反射層による洩れ光の抑制策を施しても多くの光が外部へ出射してしまう欠点がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために、洩れ光を無くし、均一な明るさを持った照明装置を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は請求項１記載のように、光が入射され側壁面とこの側壁面から入射した光を導いて出射する光出射面とを有する導光板と、前記側壁面に隣接して配置された光源とからなる照明装置において、前記導光板の前記導光板の側壁面には前記光源の両側に対応する位置にのみ、それぞれ凹部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
そして本発明によれば、明るく均一な照明装置が得られる。この照明装置を液晶表示装置に用いることにより、液晶表示装置などの視認性を向上しより優れた表示品位を実現できるものである。
【００１０】
また、本発明は、請求項２に記載のように、前記導光板の凹部は、少なくとも前記凹部の谷底部分が円弧状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、前記導光板の光出射面全体の光の強度の均一性を向上させ優れた表示品質を得ることができるものである。
【００１２】
また、本発明は、請求項３に記載のように、前記導光板の前記側壁面における前記光源が配置された領域を除く領域と、前記導光板の光出射面のうち、前記側壁面に隣接し、且つ前記凹部を含む領域とに設けられた反射素子と、前記導光板の前記光出射面に対向する面に配置された反射層とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより前記導光板の表面から外部へ出射する光を、前記導光板の内部へ反射させることができ、前記導光板の光出射面から出射するの光の強度をさらに高くし、且つ均一性の高い照明光が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の照明装置の実施例を説明する。図１乃至図５はこの発明の実施例の液晶表示装置としての照明装置を示しており、図１はこの液晶表示装置の斜視図、図２は前記液晶表示装置の側面図、図３は前記液晶表示装置の一部分の平面図である。
【００１５】
この実施例の液晶表示装置は、図１及び図２に示したように、液晶表示素子１と、この液晶表示素子１の背面（図では下側）に配置された照明装置１０とを備えている。前記液晶表示素子１は、互いに対向する内面の一方に複数の電極が形成され、他方に少なくとも１つの電極が形成され、これらの電極がそれぞれ対向する領域が複数の画素を形成するように対向配置された一対の基板と、これらの一対の基板間に配置された液晶層を有する液晶セル２と、この液晶セル２の両面側にそれぞれ配置された偏光板３とからなり、前記複数の画素が配列された領域が表示領域４を形成している。
【００１６】
前記液晶表示素子１の背面には、その少なくとも前記表示領域４を覆って対向する光出射部と、この光出射部から延出された光入射部とからなる照明装置１０が配置されている。この照明装置１０は、光源２０と、この光源２０からの出射光を受光して前記液晶表示素子１の背面へ向けて照射するための板状の導光板３０とからなっている。前記光源２０は、耐熱性に優れたポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂材に光反射性に寄与する白色系の塗料を混ぜた略直方体形状の筐体の中に、固体発光素子である発光ダイオード素子光源（図示せず）を埋設した構成となっている。
【００１７】
前記導光板３０は、略平板状の透明樹脂により形成されており、この平板状の透明樹脂の一側壁に前記光源２０に対峙させて設けられ、前記光源２０からの出射光を入射させるための入射面３１と、この入射光を伝播させる導光部分と、この伝播された光を前記液晶表示素子１側へ出射させるための複数のプリズム部３２と、前記液晶表示素子１の前記表示領域４へ向けて照明するための光出射面３３と、前記一側壁の前記入射面３１の両側に対応する位置に設けられ、前記光源２０からの入射光を前記導光板３０全体に均一に拡散させるための凹部３４とから構成されている。そして、図３に示したように前記凹部３４は、前記光源２０が対峙する前記入射面３１の両端から前記入射面３１と垂直な面に接するように円弧形状に形成される。すなわち、前記凹部３４は、少なくともこの凹部３４の谷底部が円弧状に形成されているのが好ましい。なお、図１、図２及び図５では前記複数のプリズム部３２を大きく誇張して示しているが、この複数のプリズム部３２は、前記導光板３０の光出射面３３と対向する面全体に微細なピッチで密に並べて互いに平行に形成されている。前記導光板３０は、略平板形状の透明材或いは白濁材の樹脂材（例えばアクリル系樹脂材料）を射出成形したものが望ましいが、前記材料による母材を切削・研磨してもよい。また、前記導光板３０を形成している各面は、前記複数のプリズム部３３（図では下側）を除いて光沢面に形成されている。
【００１８】
そして、図１及び図３に示したように、前記導光板３０の一側壁のうち前記光源２０が配置され入射面３１を除いた部分には、前記一側壁から外部へ光が漏れるのを防止して内部へ反射させるための反射板４１が透明な粘着層（図示せず）により貼付けられている。
また、前記液晶表示素子１の前記表示領域４と対向する領域を除く前記導光板３０の光入射部３３には、少なくとも前記凹部３４を覆うように反射フィルム４２が配置され、さらに、前記導光板３０の前記複数のプリズム部３２の背面全体には、前記複数のプリズム部３２から外部へ洩れる光を前記導光板３０の内部へ反射させるための反射シート４３が配置されている。前記反射フィルム４２及び反射シート４３は、薄膜のポリイミド系樹脂（アクリル系樹脂やポリアミド系樹脂でもよい）を基材として前記導光板３０と対向する反射面側には、アルミニウムや銀などの金属を蒸着した反射層を形成し、更に、反射効率を高めるために多層膜増反射膜を蒸着形成することで反射鏡面を得ることができる。
【００１９】
上述のように構成された照明装置において、図４及び図５は、第１の実施例における光の透過経路を示す動作説明図であり、矢線で示したように前記光源２０から出射して光入射面３１に入射した光の大部分は、前記導光板３０内を放射状に拡散して前記複数のプリズム部３２によって前記光出射面３３へ向けて反射される。一方、前記光源２０から出射して光入射面３１に入射した光の一部は、前記凹部３４へ出射し、この凹部３４の界面の屈折作用によりより大きい角度で散乱され前記導光板３０の各側壁面により反射され、さらに拡散された後前記複数のプリズム部３２により前記光出射面３３へ向けて反射される。
【００２０】
これにより、前記光源２０からの出射光は放射状に拡散・伝播する光と、前記凹部３４の屈折作用によって拡散された光となって前記導光板３０内を拡散して進み、前記複数のプリズム部３２により光出射面へ反射されるため、前記光出射面全体に均一な強度の光を前記液晶表示素子１へ向けて照射することができ、明るく均一な強度の光による照明光が得られる。
【００２１】
そして、前記凹部３４は、この凹部３４の谷底部が円弧状に形成することにより、前記凹部３４の屈折作用による拡散作用が強くなり導光板３０内に光を均一に拡散させることができる。また、前記凹部３４の屈折作用を利用することにより、前記光源２０からの出射光をより有効に効率よく均一に拡散することができ光の利用効率を高くすることができる。
【００２２】
そしてまた、図３に示したように前記導光板３０の入射面３１を除く側壁に設けられた前記反射板４１と、前記液晶表示素子１の前記表示領域４と対向する領域を除く前記導光板３０の光入出射部の領域に、前記凹部３４を覆って配置された反射フィルム４２とによって、前記導光板３０から出射する光を少しも洩らさずに前記導光板３０内へ反射させることにより、光の利用効率を向上させ且つ、前記光出射面３３全面の出射光強度を均一にすることができる。
【００２３】
さらに、前記複数のプリズム部３２と対向する面に配置された反射シート４３によって、前記反射板４１と前記反射フィルム４２とにより反射された光を前記導光板３０の外部へ一切洩らさずに前記液晶表示素子１へ向けて反射させることにより、光の利用効率を向上することができ、それによって前記液晶表示素子１の前記表示領域４に対向する前記光出射面３３全面の出射光強度を均一にすることができるものである。
【００２４】
上述のように、前記光源２０からの出射光は前記凹部３４によって拡散されて前記導光板３０内を伝播し、且つ前記反射板４１、反射フィルム４２によって洩れ光を防止して前記導光板３０内へ反射するから前記光出射面３３全面の出射光強度を均一にすることができる。
【００２５】
図６は、凹部３５の深さを変えて示した光の透過経路を示す動作説明図であり、光源２０の両側に隣接して凹部３５の谷底部の深さが先端の円弧の直径よりも
深く形成されている。
【００２６】
このように、前記光源２０から出射して前記凹部３５へ入射し、拡散されて出射する光の拡散作用を調節することができ、前記凹部３５の深さは、導光板の形状、大きさ、厚さ等に応じて適宜変えることにより、前記光出射面３３全面の出射光強度を均一にすることができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施例を説明する。図７は、この発明の第２の実施例における光の透過経路を示す照明装置１２の動作説明図であり、矢線で示したように複数（図では２つ）の光源２０の両側に隣接して凹部３６が形成されている。そして第２の実施例と同様に前記凹部３６の谷底部は円弧形状に形成されている。
すなわち、第２の実施例は、導光板の一側面に２つの光源を配置し、これらの光源それぞれの両側に凹部が配置するように３つの凹部３６を形成したものであり、その他の構成は第１の実施例と同様の部材からなっている。
【００２８】
これによって、前記光源２０を選択的に点灯することにより、光源の明るさを任意に選択することができ、また前記光出射面３３全面の出射光強度をより均一にすることができる。
上述した実施例において、液晶表示素子１は白黒表示、カラー表示を問わず、また、液晶表示素子１の表示方式（単純マトリクス、アクティブマトリクスなど）や表示方法（透過表示、半透過表示、反射表示など）にも係わらず前記液晶表示素子１の照明装置として利用することができる。つまり、前記液晶表示素子１のうち、透過表示と半透過表示の場合には、前記液晶表示素子１の背面側に照明装置を配置し、反射表示の場合には前記液晶表示素子１の観察面側（図では上側）に前記照明装置を配置すればよい。
【００２９】
そして前記照明装置の面光源１０である導光板３０については、必ずしも略平板形状である必要はなく用途に応じた形状でよく、たとえば前記複数のプリズム部３３を楔型の形状の傾斜面（入光面３１から対向する面にかけて薄くなるよう）に形成することもできる。
【００３０】
また、前記導光板３０の材質もアクリル系樹脂のほかに透明性に優れ低複屈折率のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などを用いてもよいし、前記導光板３０の成形時に拡散粒子や拡散ビーズなどの拡散材を混入したものでもよい。
【００３１】
さらに、前記導光板３０の発光面及びプリズム部３３は鏡面仕上げである必要はなく、例えばアルミニウムや銀などの光沢性に優れる金属を蒸着してもよいし前記発光面には、光の拡散を調整するための光拡散層や光偏光子及び位相差層などを貼付してもよい。
【００３２】
さらにまた、前記導光板３０に配置される反射素子４０は、粘着層４２などにより密着配置されているが必ずしもその必要はなく、例えば前述のように反射性の優れたアルミニウムや銀などの金属を蒸着（好ましくは３０μ）したり転写したりしてもよい。そして前記粘着層４２についても透明な粘着層のほかに、反射拡散を積極的に操作する手段として反射・拡散粘着材を用いてもよく、光の偏光性を制御する反射偏光子を挟んで粘着層と合せた構造でもよい。要するに前記導光板３０から外部へ出光する光を反射させて内部へ導く工程で、意図する拡散性や偏光性などを添付できればよいのである。
【００３３】
また、前記光源２０である発光ダイオード素子光源の形状についても、必ずしも略直方体である必要はなく砲弾型や複数密閉型或いは射出先端部にレンズを付けたものでもよい。そして色調も白色や青色以外にも用途に合せた色調でよい。前記光源２０は、発光ダイオード素子光源のほかにも有機ＥＬ素子光源や陰極間などでもよい。
【００３４】
【発明の効果】
この発明の照明装置の構造によれば、光源の側壁面に隣接して設けられた凹部形状を有する導光板により、この導光板の前記光出射面３３全面の出射光強度を均一にすることができる。
【００３５】
また、この照明装置の構造によれば、光源の側壁面に隣接して設けられた凹部の数と、その凹部の谷底部の深さとその谷底部に形成される円弧形状を任意に変更することにより、被照明物の用途に合せた照明光と光の強度分布を有する照明装置を実現することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態例としての液晶表示装置と照明装置の構造を示す斜視図
【図２】図１の側面図
【図３】照明装置の一部の平面図
【図４】この発明の第１の実施例における光の透過経路を示す動作説明図
【図５】この発明の第１の実施例における光の透過経路を示す動作説明図
【図６】この発明の第１の実施例の凹部の深さが異なる導光板における光の透過経路を示す動作説明図
【図７】この発明の第２の実施例における光の透過経路を示す動作説明図
【符号の説明】
１・・・液晶表示素子
２・・・液晶セル
３・・・偏光板
４・・・表示領域
１０、１１、１２・・・照明装置
２０・・・光源
３０・・・導光板
３１・・・入射面
３２・・・複数のプリズム部
３３・・・光出射面
３４、３５、３６・・・凹部
４１・・・反射板
４２・・・反射フィルム
４３・・・反射シート
【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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