(57)【要約】【課題】  輝度の低下が生じることなく、均一な輝度分布を有する照明装置を提供する。【解決手段】  本発明の照明装置１８は、平面視略矩形状の導光板１６と、導光板１６の端面に配置されたＬＥＤ１７（光源）とを有し、導光板１６が、光源が配置された辺に沿う方向の断面形状において、光源が配置された部分の板厚に対して薄い部分を有し、光源の位置に近い側から遠い側に向けてテーパ形状になっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視略矩形状の導光板と、前記導光板の端面に配置された光源とを有し、前記導光板が、前記光源が配置された辺に沿う方向の断面形状において、前記光源が配置された部分の板厚に対して薄い部分を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記導光板が、前記光源の位置に近い側から遠い側に向けてテーパ形状になってい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】
前記光源を複数有することを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の光源が前記導光板の端面の中央寄りに配置され、前記導光板の両側部が板厚の薄い部分であることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の照明装置を備え、前記照明装置からの光を用いて表示を行うことを特徴とする電気光学装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、電気光学装置、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過型や半透過反射型の液晶表示装置に用いられるバックライトとしては、光源に冷陰極管を用いたものが一般的であった。また、近年では光源に発光ダイオード(Light Emitting Diode,以下、ＬＥＤと略記する）を用いたものも知られている。バックライトは、この種の光源と導光板とを有しており、光源から射出する光を導光板の端面から入射させた後、内部を伝播する間に導光板下面に設けたプリズム状凹部の反射面で光を反射させ、導光板上面から射出させている。
【０００３】
表示装置として画像の視認性を良くするためには、バックライトの全面が極力均一な明るさを持つことが必要である。この目的を達成するために、一例として下記の照明装置が提案されている。この照明装置は、導光体の下面に設けた孔に発光素子を装入するとともに、導光体の下面をＶ字状の傾斜面とし、発光素子から水平方向に射出した光を傾斜面で反射させて上面に射出させるものである（特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平６−２１８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の照明装置では、導光体下面の孔に装入した発光素子からの光を上方には射出させず、水平方向に射出させる必要がある。そのため、導光体の孔の形成に加えて、孔の底面（側面を除く）に不透光性の反射層を形成しなければならず、照明装置の作製が非常に面倒である。そこで、上述したように、ＬＥＤ等の光源を導光板の端面に配置する構造が採用されている。この種のバックライトは、図８に示すように、ＬＥＤを２個使用するものであれば、導光板１１６の左右半分ずつのエリアを１個のＬＥＤ１１７が照らすように、各エリアの中央にＬＥＤ１１７を配置するのが一般的である。しかしながら、ＬＥＤ１１７の射出光の光軸から離れるほど暗くなるため、この場合、導光板の中心軸付近や左右の端部近傍が暗くなり、輝度ムラが発生する。
【０００５】
また、液晶表示装置のサイズが年々大きくなっており、それに対応させてＬＥＤの数を増やすことにより明るさの均一化を図るという考えもあるが、そうするとバックライトのコストがアップしてしまう。ところが、ＬＥＤを増やさない場合にはサイズが大きくなると必然的にＬＥＤ間の間隔が広くなるため、上記の輝度ムラの問題がさらに顕在化する。この問題を解決するために、導光板端面のＬＥＤからの光が入射する部分にプリズム形状を付与することも行われているが、このような構造を付与した場合には光のロスが発生し、輝度が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、輝度の低下が生じることなく、均一な輝度分布を有する照明装置を提供することを目的とする。また、このような照明装置を備えることで表示ムラの少ない電気光学装置、および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の照明装置は、平面視略矩形状の導光板と、前記導光板の端面に配置された光源とを有し、前記導光板が、前記光源が配置された辺に沿う方向の断面形状において、前記光源が配置された部分の板厚に対して薄い部分を有することを特徴とする。
本発明によれば、導光板が、光源が配置された部分の板厚に対して薄い部分を有しているので、この薄い部分では光の反射回数が多くなり、光源が配置された部分以外の部分で導光板上面からの光の射出効率が上がる結果、輝度の低下を生じさせることなく、全体として均一な輝度の照明装置を実現することができる。
【０００８】
より具体的に説明すると、一般的な照明装置では、導光板の上面または下面にプリズム形状の凹凸やドット形状の凹凸が形成されており、導光板内を光軸方向に伝播してきた光をプリズムやドット形状の凹凸の傾斜面で反射させることで方向を変え、導光板の上面から射出させている。図５（ａ）は板厚が厚い導光板内の光の伝播の様子、図５（ｂ）は板厚が薄い導光板内の光の伝播の様子をそれぞれ示している。光源からの光の射出角θが等しいとすると、導光板１７ａ，１７ｂの板厚が薄い方が厚い方よりも１回の反射から次に反射するまでの間隔が短くなり、単位長さあたりの反射回数が多くなる。上述したように、導光板１７ａ，１７ｂの上下面のどちらか一方には、光を上面に向けて反射させるための凹凸部３５が形成されているので、単位長さあたりの反射回数が多い、板厚が薄い導光板１７ｂの方が光が凹凸部３５に当たる確率が高くなり、光の射出効率が高くなる（光量が多くなる）。元々、導光板の中でも光源が設置された箇所の近傍は輝度が高く、離れた箇所は輝度が低いという分布を持っているため、輝度が低い箇所の射出効率を輝度が高い箇所よりも相対的に上げてやることでバランスを取れば、全体として輝度を均一化することができるわけである。
【０００９】
前記導光板の断面形状は、光源が配置されていない箇所に薄い部分がありさえすれば効果が得られるが、光源の位置に近い側から遠い側に向けてテーパ形状になっていることが望ましい。
この構成によれば、導光板のテーパ形状によって光の射出効率をなだらかに変化させることができるので、全体の輝度をより均一化することが可能となる。
【００１０】
前記光源は単数でも良いが、複数有する構成とすれば、その分、全体の輝度が向上するので好ましい。その場合、複数の光源を導光板の端面の中央寄りに配置し、導光板の両側部を板厚の薄い部分とすることが好ましい。
本発明の趣旨からすると、例えば複数の光源を導光板の両側部に配置して中央部を板厚の薄い部分としても良い。しかしながら、この場合には導光板の周縁部に光が多く到達し、導光板の中央部では光が少ないため、導光板の周縁部からの光のロス等を考慮すると射出効率が低下することになる。これに対して、複数の光源を導光板の端面の中央寄りに配置すれば、光を充分に利用することができるので、射出効率の向上を図ることができる。
【００１１】
本発明の電気光学装置は、上記本発明の照明装置を備え、前記照明装置からの光を用いて表示を行うことを特徴とする。
この構成によれば、均一な輝度の光を射出する照明装置を備えたことによって明るさムラのない表示が可能な電気光学装置を実現することができる。
【００１２】
本発明の電子機器は、上記本発明の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、上記電気光学装置を備えたことによって明るさムラのない表示が可能な表示部を有する電子機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置（電気光学装置）は薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）をスイッチング素子に用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶表示装置の例であり、本発明特有のバックライト（照明装置）を備えている。図１（ａ）は液晶表示装置の全体構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）における一画素の拡大図、図２は同、液晶表示装置の断面図、図３は同、液晶表示装置に用いられるバックライトの光源の配置を示す平面図、図４は同、バックライトの側面図、である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法の比率などは適宜異ならせてある。また、図２においては、各基板の内面側の配線やスイッチング素子、電極、配向膜等の図示は省略した。
【００１４】
本実施の形態の液晶表示装置１は、図１（ａ）に示すように、液晶セル１５と、その外面側に配置された導光板１６とＬＥＤ１７（光源）とを有するバックライト１８（照明装置）から概略構成されている。液晶セル１５は、ＴＦＴが形成された側の素子基板２と対向基板３とが対向配置され、これら基板２，３間に液晶層（図示略）が封入されている。素子基板２の内面側には、多数のソース線４および多数のゲート線５が互いに交差するように格子状に設けられている。各ソース線４と各ゲート線５の交差点の近傍にはＴＦＴ６が形成されており、各ＴＦＴ６を介して画素電極７がそれぞれ接続されている。すなわち、マトリクス状に配置された各画素毎に一つのＴＦＴ６と画素電極７が設けられている。一方、対向基板３の内面側全面には、多数の画素がマトリクス状に配列されてなる表示領域の全体にわたって一つの共通電極８が形成されている。なお、本明細書では液晶セル１５を構成する各基板の液晶層側の面を「内面」、反対側の面を「外面」と呼ぶことにする。
【００１５】
ＴＦＴ６は、図１（ｂ）に示すように、ゲート線５から延びるゲート電極１０と、ゲート電極１０を覆う絶縁膜（図示略）と、絶縁膜上に形成された多結晶シリコン、アモルファスシリコン等からなる半導体層１１と、半導体層１１中のソース領域に電気的に接続されたソース線４から延びるソース電極１２と、半導体層１１中のドレイン領域に電気的に接続されたドレイン電極１３とを有している。そして、ＴＦＴ６のドレイン電極１３が画素電極７に電気的に接続されている。画素電極７はＩＴＯ等の透明導電膜で形成され、対向基板３側の共通電極８もＩＴＯ等の透明導電膜で形成されている。
【００１６】
液晶表示装置１の断面構造を見ると、図２に示すように、対向基板３を構成する上ガラス基板１９の外面に上偏光板２０が設けられ、内面側にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色材層を有するカラーフィルター２１が設けられている。さらに図示を省略するが、カラーフィルター２１上に共通電極、配向膜が形成されている。一方、素子基板２を構成する下ガラス基板２２の外面には下偏光板２３が設けられている。さらに図示を省略するが、下ガラス基板２２の内面側には上述のゲート線５、ソース線４、ＴＦＴ６、画素電極７が形成され、配向膜が形成されている。これら基板２，３間に誘電率異方性が正のＴＮ液晶からなる液晶層２７が封入されている。
【００１７】
バックライト１８は、導光板１６とその端面に配置されたＬＥＤ１７とを有しており、導光板１６の外面側には、表面が鏡面状態とされた反射シート２９が設けられている。導光板１６の内面側、すなわち導光板１６と液晶セル１５の素子基板２との間には導光板１６側から拡散シート３０、２枚のプリズムシート３１，３２が順次設けられている。拡散シート３０は、輝度ムラを解消すべく、導光板１６から射出された光を均一に拡散させる機能を有している。各プリズムシート３１，３２は、一方向に延びる断面三角形状の凸条がストライプ状に複数配列されたものであって、凸状の延在する方向と直交する方向（断面方向）に光を集光する機能を有している。各プリズムシート３１，３２は、断面三角形状の凸条の山が上を向くように配置されており、三角形の頂角が８０°〜１１０°程度に設定されている。そして、２枚のプリズムシート３１，３２は集光方向が互いに直交するように配置されている。
【００１８】
本実施の形態のバックライトは、図３，図４に示すように、２個のＬＥＤ１７が平面視矩形状の導光板１６の１辺に所定の間隔をおいて配置されている。従来のバックライトでは、図８に示したように、導光板１１６を左右半分ずつのエリアに区分したとき、各エリアの中央にＬＥＤ１１７が配置されていた。これに対して、本実施の形態の場合、図３に示すように、導光板１６を左右半分ずつのエリアに区分したとき、各ＬＥＤ１７が各エリアの中央よりも内側、すなわち２個のＬＥＤ１７が導光板１６の中央寄りに寄せて配置されている。また、図４に示すように、導光板１６をＬＥＤ１７が配置された側から見たときに、導光板１６は、各ＬＥＤ１７が配置された箇所から導光板１６の端部側に向けて（ＬＥＤ１７に近い側から遠い側に向けて）直線的に板厚が薄くなるテーパ形状となっている。本実施の形態の場合、導光板１６の上面側は平坦面となっており、下面側が傾斜した面となっている。また、導光板１６の２個のＬＥＤ１７の間の部分は均一な板厚となっている。
【００１９】
本実施の形態のバックライト１８においては、導光板１６が、ＬＥＤ１７が配置された中央部から周辺部で薄くなるテーパ形状を有しているので、導光板周辺の薄い部分ほど光の反射回数が多くなり、導光板上面からの光の射出効率が上がる結果、２個のＬＥＤ１７が元来持っている輝度を充分に発揮でき、かつ全体として均一な輝度を持つバックライトを実現することができる。特に本実施形態のようなテーパ形状の場合、光の射出効率をなだらかに変化させることができるので、全体の輝度をより均一化することが可能となる。本実施の形態の液晶表示装置は、均一な輝度の光を射出可能なバックライトを備えたことによって、明るさムラがなく、視認性に優れた表示が可能な液晶表示装置とすることができる。
【００２０】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図６を参照して説明する。
本実施の形態は、バックライトの基本構成が異なるだけで本発明の特徴点である導光板の構成は第１の実施の形態とほぼ同様である。よって、以下では図６を用いてバックライトの基本構成のみを説明し、共通部分の説明は省略する。
【００２１】
本実施の形態のバックライトは、図６に示すように、導光板１６とその端面に配置されたＬＥＤ１７とを有しており、導光板１６の外面側には、表面が鏡面状態とされた反射シート２９が設けられている。導光板１６は、ＬＥＤ１７に近い側から遠い側に向けて板厚がテーパ状に薄くなっている。このような形状の導光板の場合には、導光板の上面や下面にプリズム形状の凹凸を形成する必要がなくなる。また、導光板１６の内面側、すなわち導光板１６と液晶セル１５の素子基板２との間には、１枚のプリズムシート３２が順次設けられている。第１の実施の形態では、各プリズムシートの断面三角形状の凸条の山が上を向くように配置されていたのに対し、本実施の形態のプリズムシート３２は、断面三角形状の凸条の山が下（導光板１６側）を向くように配置されている。プリズムシート３２の凸条の三角形の頂角は６０°〜７０°程度に設定されている。
【００２２】
本実施の形態のバックライトにおいても、導光板周辺の薄い部分で光の射出効率が上がる結果、全体として均一な輝度を持つバックライトを実現できる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、プリズムシート３２に重ねて拡散シートを配置しても良い。
【００２３】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図７に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を備えているので、明るさムラのない視認性に優れた液晶表示部を備えた携帯型電子機器を実現することができる。
【００２４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば導光板の断面形状については、上記実施の形態では、テーパ形状とするために導光板の上面を平坦面とし、下面に傾斜面を形成したが、この構成に代えて、例えば導光板の上面に傾斜面を形成し、下面を平坦面としたり、両面ともに傾斜面としても良い。また、光源であるＬＥＤの個数も適宜変更が可能であるし、光源の種類もＬＥＤに限るものではない。
【００２５】
また、上記実施の形態の場合、導光板の板厚を工夫したことで光の射出効率を調整し、輝度の均一化が実現できるため、導光板下面の凹部、溝等のパターンについては従来通りのものを用いることができる。しかしながら、導光板の板厚のみによる射出効率の調整が不充分であれば、導光板の板厚を変えるだけでなく、例えば導光板の板厚を薄くした部分において凹凸のパターンを密に配置する等、射出効率を上げる手段をさらに付加しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す斜視図である。
【図２】同、液晶表示装置の断面図である。
【図３】同、液晶表示装置に用いるバックライトの平面図である。
【図４】同、バックライトの側面図である。
【図５】本発明の原理を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図７】本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【図８】従来のバックライトの平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…液晶表示装置（電気光学装置）、１６…導光板、１７…ＬＥＤ（光源）、１８…バックライト（照明装置）
【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】
2005251670.tif 000009
【図８】
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