(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を導光板の入光面に有する照明装置であって、
導光板の外へ光を偏向反射若しくは出射させるプリズムを反出射面に形成し、
光を配光及び拡大させるシリンドリカルレンズを出射面に形成した導光板を有し、
前記シリンドリカルレンズの光の指向性方向に略直交方向の断面は曲線からなる
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記入光面と前記出射面との成す角度が９０度未満である
ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の照明装置において、
前記入光面にプリズムアレイを形成する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置において、
前記プリズムアレイは入光面の薄手方向に稜線を形成する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の照明装置において、
前記入光面にシリンドリカルレンズを形成する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置において、
前記シリンドリカルレンズは入光面の薄手方向に稜線を形成する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
液晶パネルと、
光源を導光板の入光面に有する照明装置であって、導光板の外へ光を偏向反射若しくは出射させるプリズムを反出射面に形成し、光を配光及び拡大させるシリンドリカルレンズを出射面に形成した導光板を有し、
前記シリンドリカルレンズの光の指向性方向に略直交方向の断面は曲線からなる照明装置と、からなる
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶表示装置において、
前記入光面と前記出射面との成す角度が９０度未満である
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の液晶表示装置において、
前記入光面にプリズムアレイを形成する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかに記載の照明装置において、
前記入光面にシリンドリカルレンズを形成する
ことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置を用いる液晶表示装置に関し、さらに詳しくは、シリンドリカルレンズ及びプリズムを有する導光板からなる照明装置を用いる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＣ等で使用される液晶表示装置は、カラー化、高輝度化及び高解像度化等の高い表示品質が要求されている。液晶表示装置は、基本的には、液晶パネルと、照明手段である照明装置とから構成されている。液晶パネルには透過型と反射型があり、透過型液晶パネルでは背面、反射型液晶パネルでは前面に照明装置を配置する。
【０００３】
図７は、従来の透過型液晶パネルを示す断面図である。透過型液晶パネルは、図７に示すように、ガラス基板２１０とガラス基板２１２との間には、偏向子２１４が組み込まれている。ガラス基板２１２上には、バスライン等が形成されている。ガラス基板２１２とガラス基板２１８との間には、液晶２２０が封入されている。さらに、ガラス基板２１８とガラス基板２２２との間には、カラーフィルタ２２４が挟み込まれている。ガラス基板２２２とガラス基板２２６との間には、偏向子２２８が挟み込まれている。
【０００４】
透過型液晶パネルは、カラーフィルタと液晶が偏光してはさまれた構成であり、反射型液晶パネルは、偏向子２１４をミラー等の反射板で置き換えた構成である。いずれの液晶パネルにおいても、直線偏光の光が液晶を透過するときに、その特性から位相が変調され、カラーフィルタを通過し、偏光子によって透過、遮光されることで白、黒表示となる。このドットが複数個配列していることで文字情報あるいは画像情報となる。一方、液晶自体は発光しない受光型素子であるため、液晶単体では前記情報を視認することは困難である。
【０００５】
これを解決するために、一般的には、透過型液晶パネルでは背面（バック）、反射型液晶パネルでは前面（フロント）に照明手段である照明装置を配置する。反射型液晶パネルは太陽光あるいは室内灯により光が照射されるため、その条件下では照明装置を必要としないが、照明環境にない場合は、透過型同様照明装置が必要となる。照明装置は、点光源及び導光板から構成され、ＬＥＤ等の点光源から出射される光を導光板に入射し液晶パネル全面を照射している。
【０００６】
ＬＥＤは導光板端面に配置され、導光板は導光板下面(反出射面)に角度を持たせて形成されており、全反射条件がくずれて導光板上面(出射面)から漏れたＬＥＤの光が、その上に配置したプリズムシートを介して出射される。通常、２インチサイズで３〜４個のＬＥＤを用いるが、ＬＥＤ間は光がないため、特にＬＥＤ光が入射するＬＥＤ近傍では、ＬＥＤ正面で輝度が高く、ＬＥＤ間で輝度が低い目玉と呼ばれる輝度むらが発生する。ＬＥＤ近傍では、全反射条件を制御し難いために明るさ調整が難しく、ＬＥＤ近傍では輝度低下が発生する、等の問題があった。
【０００７】
そこで、例えば、特許文献１では、出射面または反出射面にプリズムを形成し、プリズム面の対面に粗面(散乱面)を形成してＬＥＤ近傍では輝度低下を防止する技術が開示されている。
しかしながら、光の粗面によって光が拡散するため、ＬＥＤ近傍の輝度むらは改善するが、全体の輝度が低下するという問題があった。
また、特許文献２では、導光板の出射面あるいは反出射面のテーパの角度を部分的に変化させＬＥＤ近傍の輝度低下を防止する技術が開示されている。
しかしながら、テーパ角度が変化する位置でスジ(線)が入り、表示品位が低下するという問題があった。
また、特許文献３では、両面にレンズアレイを形成した導光板と、導光板の出射面に光偏向素子と、出射面と対向する面に光反射素子とを備えて、適度な出射光分布をもたらす技術が開示されている。
しかしながら、上記構成では、フロントライトとして用いることができないという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−００６３２６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６５３０号公報
【特許文献３】特開２００３−１１４４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記問題点に鑑み、本発明は、全体的に輝度を低下させることなく、ＬＥＤ近傍の輝度むらを改善し、フロントライト又はバックライトとして用いることができる照明装置、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明の一つの側面は、光源を導光板の入光面に有する照明装置であって、導光板の外へ光を偏向反射若しくは出射させるプリズムを出射面または反射面に形成し、光を配光及び拡大させるシリンドリカルレンズを他の面に形成した導光板を有する照明装置であることを特徴とする。
このように、プリズム及びシリンドリカルレンズを有することで、全体輝度を低下させることなく、ＬＥＤ近傍の輝度むらを改善している。
【００１１】
また、本発明の他の側面は、液晶パネルと、光源を導光板の入光面に有する照明装置であって、導光板の外へ光を偏向反射若しくは出射させるプリズムを出射面または反射面に形成し、光を配光及び拡大させるシリンドリカルレンズを他の面に形成した導光板を有する照明装置とからなる液晶表示装置であることを特徴とする。
このような構成としたことで、液晶表示装置は、照明装置をフロントライト又はバックライトとして用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、全体的に輝度を低下させることなく、ＬＥＤ近傍の輝度むらを改善し、フロントライト又はバックライトとして用いることができる照明装置、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１４】
図１は、本発明に係る照明装置の実施形態の一例を示す図である。図２は、本発明に係る導光板の一形状を示す図である。図３は、図２に示す導光板を用いた照明装置を示す図である。
図１に示すように、照明装置は、点光源であるＬＥＤ２１と導光板２０とからなる。図１では、導光板２０は、導光板２０に入射した光を全反射し導光体から出射する機能を有するプリズム２５と、前記プリズム２５を形成した面と対向する面にプリズム２５面で全反射した光を配光及び拡大する機能を有するシリンドリカルレンズアレイ２６とから構成される。本形状では、プリズムを構成する面が反出射面であり、シリンドリカルレンズを構成する面が出射面となる。図１に示す照明装置は、反出射面にプリズムを形成しているが、出射面にプリズムを形成しても良い。
【００１５】
ＬＥＤ光源２１は、導光板２０の入光面２７に一定の間隔で複数個配置されている。
図１に示すように、プリズム２５は入射した光の指向性方向に略直交方向に形成され、さらに、プリズム２５の稜線は、光の指向性方向と直交方向に形成して連続的に並んで配列されている。プリズム２５の形状は不等辺三角形であり、プリズムの斜辺角の一方は０．１〜５０度である。斜辺角はＬＥＤ光源に近いほど大きいので、光は反出射面のどの位置でもプリズム面に反射して出射面から導光板外へ出射する。
【００１６】
ＬＥＤ光源２１からの光は、導光板２０の入光面２７から入射し、一部は底面に形成するプリズム２５に達する。プリズム２５に達した光は、プリズム２５で全反射して、導光板の出射面に形成されるシリンドリカルレンズアレイ２６により配光及び拡大されて出射する。また、一部の光は、直接シリンドリカルレンズアレイ２６に達し、配光及び拡大して出射面から導光板外部へ出射する。
反出射面に形成されるプリズムは不等辺三角形状であり、不等辺三角形の斜辺角は、ＬＥＤ光源２１との距離に応じてその角度が変わるため、どのプリズム２５においても、光を導光板の出射面に対して略直交して出射することが可能になる。従って、プリズム２５面には反射板等を備える必要がなくなり、製造原価の低減に対し非常に有効である。
【００１７】
出射面には、シリンドリカルレンズ２６が形成され、導光板に入射した光の指向性方向に延びており、その稜線は、光の指向性方向に形成されている。シリンドリカルレンズ２６は、その出射面が凸形状をした曲線である。また、より加工しやすくするために、この曲線は、直線を組み合わせた疑似的な曲線形状でもよい。シリンドリカル形状にすることで、導光板２０外部へ光を配光及び拡大して出射させることが可能になり、輝度の低下を防止できる。
【００１８】
また、図２に示すように、導光板の一形状として入光面２７と出射面２８とのなす角θ１を９０度未満にしたことで、入射した光が、出射面における入光面近くの領域で出射する光量が増えることになる。従って、この導光板２０を用いることで、図３に示す照明装置１０は導光板２０における入射直後の暗い部分をなくすことができる。特に、ＬＥＤ近傍の輝度むらを改善している。さらに、導光板２０から直接出射面へ出射する光量が増えるため、導光板２０内部で光が散乱することを防止し、輝度の低下を防止することが可能になる。
【００１９】
図４は、導光板の入光面にプリズムアレイを形成した図である。プリズムアレイ２９は導光体の入光面の薄手方向、即ち、出射面及び反出射面方向に稜線を形成して配置されている。また、プリズムアレイの他にシリンドリカルレンズ２６を入光面の薄手方向に稜線を形成して配置されてもよい。このようにすることで、導光体２０における入射直後の暗い部分を効果的になくすことができる。
【００２０】
図５は、反射型液晶パネルを用いる液晶表示装置の実施形態である。図５に示すように、本発明に係る導光体２０を照明装置１０とし、これをフロントライトとして用いた反射型の液晶表示装置７０である。
【００２１】
図６は、透過型液晶パネルを用いる液晶表示装置の実施形態である。図６に示すように、本発明に係る導光体２０を照明装置１０とし、これをバックライトとして用いた透過型の液晶表示装置７０である。
本発明の照明装置１０を用いて、液晶表示装置７０を構成することで、分布が均一で、輝度も高い液晶表示装置７０が低コストで提供することが可能となる。
【００２２】
本発明の実施形態に示したように、導光体２０の出射面に光の指向性方向に延びるシリンドリカルレンズ２６を当該光の指向性方向と直交方向に連続的に並んで形成し、かつ、反出射面に導光体に入射した光の指向性方向と直交方向にプリズム２５が当該光の指向性方向に連続的に並んで形成することで、バックライトまたはフロントライトとして用いることが可能となる。
【００２３】
以下に、本発明の特徴を列挙する。
（付記１）本発明は、光源を導光板の入光面に有する照明装置であって、導光板の外へ光を偏向反射若しくは出射させるプリズムを出射面または反出射面に形成し、光を配光・拡大させるシリンドリカルレンズを他の面に形成した導光板を有し、前記シリンドリカルレンズの光の指向性方向に略直交方向の断面は曲線からなる照明装置である。
（付記２）本発明は、付記１において、前記シリンドリカルレンズの光の指向性方向の断面は、直線の組合せで構成する曲線形状である照明装置である。
（付記３）本発明は、付記１、２において、前記入光面と前記出射面との成す角度が９０度未満である照明装置である。
（付記４）本発明は、付記１、２において、前記入光面にプリズムアレイを形成する照明装置である。
（付記５）本発明は、付記４において、前記プリズムアレイは入光面の薄手方向に稜線を形成する照明装置である。
（付記６）本発明は、付記１、２において、前記入光面にシリンドリカルレンズを形成することを特徴とする。
（付記７）本発明は、付記６において、前記シリンドリカルレンズは入光面の薄手方向に稜線を形成することを特徴とする。
（付記８）本発明は、液晶パネルと、光源を導光板の入光面に有する照明装置であって、導光板の外へ光を偏向反射若しくは出射させるプリズムを出射面または反出射面に形成し、光を配光・拡大させるシリンドリカルレンズを他の面に形成した導光板を有し、前記シリンドリカルレンズの光の指向性方向に略直交方向の断面は曲線からなる照明装置と、からなる液晶表示装置である。
（付記９）本発明は、付記８において、前記入光面と前記出射面との成す角度が９０度未満である液晶表示装置である。
（付記１０）本発明は、付記８、９において、前記入光面にプリズムアレイを形成する液晶表示装置である。
（付記１１）本発明は、付記１０において、前記プリズムアレイは入光面の薄手方向に稜線を形成する液晶表示装置である。
（付記１２）本発明は、付記１０、１１において、前記入光面にシリンドリカルレンズを形成する液晶表示装置である。
（付記１３）本発明は、付記１０、１１において、前記シリンドリカルレンズが入光面の薄手方向に稜線を形成する液晶表示装置である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る照明装置の実施形態の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る導光板の一形状を示す図である。
【図３】図２に示す導光板を用いた照明装置を示す図である。
【図４】導光板の入光面にプリズムアレイを形成した図である。
【図５】反射型液晶パネルを用いる液晶表示装置の実施形態である
【図６】透過型液晶パネルを用いる液晶表示装置の実施形態である。
【図７】従来の透過型液晶パネルを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  照明装置
２０  導光板
２１  ＬＥＤ光源
２５  プリズム
２６  シリンドリカルレンズアレイ
２７  入光面
２８  出射面
２９  プリズムアレイ
４０  反射型液晶パネル
５０  透過型液晶パネル
７０  液晶表示装置
２１０、２１２、２１８、２２２、２２６  ガラス基板
２１４、２２８  偏向子
２２０  液晶
２２４  カラーフィルタ
【図１】
0004808211.tif 000002
【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】
0004808211.tif 000008