(57)【要約】【課題】  サイドライト型照明装置の薄型化を実現すること。【解決手段】  光源の光を照明光として照射する光照射部を有する導光体と、光源からの光が入る入光面と導光体に光を伝える伝光部を有する入光体と、光照射部の裏側に設けられた反射構造体と、を備え、入光体の厚みが入光面側から伝光部側に向かって順次薄く構成されるとともに、導光体は一対の透明フィルム基板で構成され、伝光部を挟持するような構成とした。さらに、その入光体のうち、入光面、光出射面、およびその光出射面に光源側で隣接する段部を除いた表面に光反射層が形成され、この入光体の光出射面を挟持するように一対の透明フィルムが互いに接合されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光を照明光として照射する光照射部を有する導光体と、前記光源からの光が入る入光面と前記導光体に光を伝える伝光部を有する入光体と、前記光照明部の裏側に設けられた反射構造体と、を備え、前記入光体の厚みが前記入光面側から前記伝光部側に向かって順次薄く構成されるとともに、前記導光体は一対の透明フィルム基板で構成され、前記伝光部を挟持するように設けられたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記入光体は光源側から階段状に順次薄く構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルム型照明装置。
【請求項３】
前記伝光部と前記入光面側で隣接する段部の高さは、前記一対の透明フィルム１枚当たりの厚みと略等しいことを特徴とする請求項２に記載のフィルム型照明装置。
【請求項４】
前記入光体の前記入光面と反対側の先端は、側面から見て凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記凸形状は円形形状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】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置と、前記照明装置の光照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、時計、携帯電話、オーディオ、電子機器等に使用される表示装置、及び表示装置に用いられる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器等には、薄型軽量という特徴をもつ液晶表示素子が広く使われている。特に、携帯電話で用いる表示装置には、小型軽量が要求されるため、ほとんどの携帯電話に液晶表示装置が使われている。しかし、液晶表示装置は受光型のため、携帯電話に要求される暗い場所での視認性に問題がある。そこで、液晶表示装置の前面または背面に照明装置を設置することが多い。
【０００３】
この薄型軽量を実現するため照明装置としては、光源としてＬＥＤを導光板の側面に配したサイドライト型の照明装置が多用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３０１７５２号（第１頁〜第３頁、図１）
【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、従来のサイドライト型照明装置においては、導光板の厚みをＬＥＤ光源の大きさよりも薄くすると、ＬＥＤ光源からの光を効率良く導光板内部に導くことができないために、それ以上の薄型化ができないという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光源側から順次薄く構成されている透明な入光体を採用すると共に、導光体を一対の透明フィルム基板で入光体の出光部分を挟持するように構成し、入光体の厚みが入光面側から出光部分側に向かって順次薄くなるようにした。
【０００６】
さらに、入光体は光源側から階段状に順次薄く構成した。さらに、出光部分と入光面側で隣接する段部の高さを、透明フィルム１枚当たりの厚みとほぼ等しくなるようにした。
さらに、入光体の入光面と反対側の先端は、側面から見て凸形状、円形形状に形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、良好な輝度と輝度分布を有する薄型軽量の照明装置を提供できる。さらに、導光板厚みを２００μｍ程度以下にすることで、フレキシブルな導光板とすることが可能となる。従って、これを用いた液晶表示装置の表示品質が向上するのみならず、液晶表示装置の薄型軽量化をも実現できるという効果を有する。また、フィルム導光板厚みを２００μｍ程度以下とすることによって、フレキシブルな導光板になるため、照明装置を配する場所が曲面であっても適用が可能となる効果を有する。また、電気泳動などを利用したフレキシブルなフィルム表示装置などの照明装置としても利用することができるという効果も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の照明装置は、光源と、光源からの光を照明光として照射する光照射部を有する導光体と、光源からの光が入る入光面と導光体に光を伝える伝光部を有する入光体と、光照明部の裏側に設けられた反射構造体と、を備え、入光体の厚みが入光面側から伝光部側に向かって順次薄く構成されるとともに、導光体は一対の透明フィルム基板で構成され、伝光部を挟持するような構成である。
【０００９】
さらに、その入光体のうち、光源側端面（入光面）、光出射面（伝光部）、およびその光出射面に光源側で隣接する段部を除いた表面に光反射層が形成されている。そして、この入光体の光出射面を挟持するように一対の透明フィルムが互いに接合されている。この一対の透明フィルムが導光板として用いている。これら透明フィルムの光源側の端面と上下面とを除く３つの側面に光反射層を形成し、また一対の透明フィルムの光照明部とは反対側の表面に反射構造体が形成されている。
【００１０】
このような構成にすることによって、光源からの光を効率良くフィルム導光板内部に導入することができ、また、導光板の厚みを１ｍｍ以下とすることが可能となった。
【実施例１】
【００１１】
以下に本発明の照明装置を図面に基づいて説明する。図１に本発明のフィルム型照明装置の構成断面図を模式的に示す。本発明のフィルム型照明装置は、光源としてのＬＥＤ光源１と楔形入光部２と一対の透明フィルム３，４とから構成されている。透明フィルム３と４とは、導光板の光照明部であるフィルム導光板を形成している。
【００１２】
ＬＥＤ光源１から出射した光は、楔形入光部２で絞られて、透明フィルム３と４の内部を導波し、照明装置の光照射面である透明フィルム３の上面側から図示されていない被照明体に面状一様に照射される。被照明体として、液晶表示素子を用いることによって、輝度が均一で明るい薄型の液晶表示装置とすることができる。
【００１３】
図１では１つしか描画されていないが、ＬＥＤ光源１は３から５個といった複数用いられるのが通常である。また、図示していないが、ＬＥＤ光源１に対向する楔形入光部２の光源側端面である光入射面には、ＬＥＤ光源１から出射した光の楔形入光部２内部での面内方向の広がり角を制御するための微小プリズムが形成されている。この微小プリズムは図１紙面内の上下方向の稜線を持っており、広がり角は微小プリズムの頂角および高さによって制御することができる。
【００１４】
楔形入光部２は、階段状で複数の段を有しており、光出射端面に向かって順次薄くなっている。これらの段部はほぼ垂直な角度をもって形成されている。図を見やすくするためここでは段数が２段の場合を示してあるが、実際は２０〜１００段程度の段を形成する。
【００１５】
また、楔形光入光部２の光源側端面と光出射端面および光出射端面に隣接する段部を除いて光反射層が形成されている。この光反射層は、ＡｌやＡｇあるいはＡｇとＰｄとの化合物を１００ｎｍ以上の膜厚、望ましくは１μｍ程度の膜厚で積層して形成されている。この光反射層の形成は真空蒸着などの気相成長法や、無電解メッキと電解メッキとを組み合わせた方法で容易に行うことができる。
【００１６】
透明フィルム３および４は、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂またはポリエチレン系樹脂あるいはシクロオレフィン系樹脂などの透明な高分子で作られている。これらの透明フィルムは楔形入光部２側の端部を除いて、光学接着剤で互いに接合されている。光学接着剤を用いないでこれらの透明フィルムを互いに熱圧着で接合しても良い。また、透明フィルム３と４の光源側端面は、楔形入光部２を狭持して楔形入光部２と接合されている。
【００１７】
透明フィルム３と４の光源側と上下面を除く３側面には光反射層５が形成されている。この光反射層は、ＡｌやＡｇあるいはＡｇとＰｄとの化合物を１００ｎｍ以上の膜厚、望ましくは１μｍ程度の膜厚で積層して形成されている。この光反射層の形成は真空蒸着などの気相成長法や無電解メッキと電解メッキとを組み合わせた方法で容易に行うことができる。
【００１８】
透明フィルム４の接合されていない側の表面には、微小反射構造体が形成されている。微細反射構造体としては、図１の紙面に垂直な方向に稜線を持った微細プリズム群や、透明フィルム４の内部に向かって凸または凹の互いに離間した微小三角柱群、あるいはシボ構造体を用いることができる。これらの微細反射構造体の形成方法としては、透明フィルムを軟化点以上に加熱した状態で、微細反射構造体パターンが形成された成形型で圧力を印加する方法を用いることができる。
【００１９】
透明フィルム３と４の内部を導波する光がこれらのフィルム表面で反射される回数は、通常の５〜１０ｍｍ程度の厚みを有する導光板に比較しておよそ１０倍程度以上多くなるために、上記微細反射構造体の形成密度は前記通常の導光板のおよそ１／１０程度以下で良い。
【００２０】
図２は他の構成の照明装置を模式的に示す断面図である。ここでは、透明フィルム４の微細反射構造体が形成されている表面に光反射層６が形成されている。このように、透明フィルム６の表面に光反射層６を形成することによって、透明フィルム４の裏面に抜けようとする光を効率良く光照射面すなわち透明フィルム３の表面側である光照射面に戻すことができる。このような、構造とすることで、薄さとフレキシビリティを保持したまま、照明効率を良くすることができる。
【００２１】
もちろん、図２に示す構造以外にも、図１に示す構成において透明フィルム４に対向して反射板を配しても良い。
【００２２】
図３は、本発明の照明装置に用いた楔形入光部を模式的に示す斜視図である。ここで示す楔形入光部は、上下両面に段が形成されており、入射端１０から出射端１３に向かうに従って細くなった楔形をしている。出射端１３に隣接した段１２の高さは、透明フィルムの厚みとほぼ同じに形成されている。それ以外の段、例えば段１１の高さには制限がないが、段の高さはできる限り低くするのが望ましい。具体的には、出射端１３に隣接した段１２を除き、各段の高さは５０〜１０００μｍの範囲で任意に設定できる。
【００２３】
図４に照明装置に用いる楔形入光部の他の構成を示す。この構成では、楔形入光部に形成されている段は片面だけである。このような、構成にすることによって、入射端１０から出射端１３までの長さが図３で示したものよりも長くなるが、楔形入光部と透明フィルム４の底面とを一致させることができるために、照明配置がし易くなるという長所を持っている。
【００２４】
図４で示した楔形入光部２の内部における光の挙動を図５に示す。ここでは、楔形入光部２の表面に形成された光反射層を１３で示してある。図５において、光源から出た光は楔形入光部の入射端面から楔形入光部２に入る。まず、光路２０で示されている光は光入光部の上面に形成された光反射層１３で反射されて光出射面１２に達し、透明フィルム３と４とで形成されたフィルム導光板側に達する。一方、光路２１で示される光は、段部に形成された光反射層１３で反射されて一度光入射端面側に戻るが、再び光入射端面で反射されて光出射端面１２に達する。ここに示したように、本発明に用いられている楔形入光部２は、垂直な段部で形成されているために、内部で繰り返し光反射を受けても楔形入光部２の側面や上下面への入射角は変化しない。すなわち、光源１からの出射角を実質的に変更させることなく、光出射端面に到達させることができる。
【００２５】
もし、通常の滑らかなテーパを持った楔形入光部やテーパを持った段部を持った楔形入光部を用いたとすると、そのテーパで反射された光は結果的に光源からの出射角よりも大きな出射角を持った光と同等となり、フィルム導光板内部に入った後、直ちに外部に漏れ出してしまうために微細反射構造体の形成密度は光源から遠ざかるにつれてより高次の関数で変化するようにして照明輝度分布が光源側に偏らないようにすることが重要である。
【００２６】
光出射端面１２は、側面から見て円形で凸形状に形成されている。従って、光出射端面１２から出射される光は、図５における上下方向に集光されて出射される。このようにすることによって、フィルム導光板内部表面への光入射角を大きくすることができるため、フィルム導光板による輝度分布をより向上させることができる。
【００２７】
もちろん、光出射端面１２を平面で構成しても、上記したように、光源からの出射角が保存されて光出射されるために、フィルム導光板内部では導波光は全反射によって伝達させることができる。
【００２８】
また、光出射端面１２に隣接する段部１１ａと１１ｂとは、各々透明フィルム３と４との厚みとほぼ等しい高さとなっている。そのため、この段部１１ａと１１ｂから外部に出た光は、透明フィルム３と４にその端面から直接入射する。
【００２９】
次に、フィルム導光板内部における光の挙動に関して図６を用いて説明する。光路２３は、透明フィルム３の端面から入射した光の光路の１例である。図６において、楔形入光部２の出射端面１２に隣接する段部１１ａから出射した光は、透明フィルム３の端面からフィルム内に入射する。そして、透明フィルム３の内部を導波した後、透明フィルム３と４との接合部以降の部分では、透明フィルム３と４との表面間を繰り返し反射して導波する。透明フィルム４の表面には微細反射構造体が形成されており、その微細反射構造体に入射した導波光は光路に偏向を受けて臨界角よりも小さな入射角で透明フィルム３の表面に入射し、その結果２３で示されるように透明フィルム３の表面から出射し、被照明体を照射する。一方、出射端１２から出た光は光路２２で示されるように、透明フィルム３と４の対向する面から透明フィルム内に入る。図６で示す例では、透明フィルム４に入射する。この光は、２３で示した光路と同様に透明フィルム３と４との表面間で繰り返し反射した後、透明フィルム４の表面に形成された微細反射構造体に入射すると、光路を偏向されて透明フィルム３の表面から出射される。
【００３０】
透明フィルム４の表面に形成されている微細反射構造体は、透明フィルム３の表面から州謝する輝度が均一になるように、光源側から遠ざかるにつれて密に形成されている。また、以上の説明では微細反射構造体を透明フィルム４の裏面に形成した例を説明したが、透明フィルム３の上面に形成しても良いことは言うまでもない。
【００３１】
以下に、本発明のより具体的な実施例を以下に説明する。
【実施例２】
【００３２】
図１で示される構造のフィルム型照明装置を作製した。楔形入光部２の光源側の厚みは７ｍｍで幅は３５ｍｍのものをアクリル樹脂で成形して用いた。楔形入光部の光出射端部の厚みは７０μｍとした。この楔形入光部の光入射端面と光出射端面とを除く表面にはアルミニウムを約１μｍの厚さで蒸着した。また、楔形入光部の各段部の高さは全て８０μｍとし、段数は上下合わせて７６段とした。
【００３３】
また、透明フィルム３と４としては、幅３５ｍｍで長さ４０ｍｍ、厚み９０μｍのアクリルフィルムを用いた。これらの透明フィルムの光源側を除く３側面にはアルミニウム光反射層を約１μｍだけ蒸着で形成した。透明フィルム４の裏面には高さ５μｍで光源側の底角が３０度、光源と反対側の底角が８０度のフィルム内に凸の微細三角柱を散在して形成した。その形成密度は、その微細三角柱の底面積が光源からの距離の約二乗に比例するようにした。そして、この透明フィルム３と４とを熱圧着して接合し、片側の端面を楔形入光部にアクリル系接着剤で接合した。
【００３４】
光源としては、白色ＬＥＤ光源を３個用いた。
【００３５】
このようにして作製した照明装置の輝度を測定したところ、１８００〜２２００ｃｄ／ｍ２  の値が得られ、通常のサイドライト型照明装置と同等の性能が得られた。
【００３６】
また、照明装置の照明部の厚みを１８０μｍと薄くすることができ、また曲率が小さければ折り曲げても性能を落とさないことが確認できた。
【実施例３】
【００３７】
図２に示すフィルム型照明装置を作製した。ただし、楔形入光部２としては、図４で示す形状のものを用いた。透明フィルム３と４としては、実施例１と同様のものを用いた。ただし、透明フィルム４の裏面には、稜線が光入射端と同方向の微細プリズムを形成した。このプリズムの高さは、５〜５０μｍであり、頂角は９０度とした。また、プリズムのピッチと高さは、プリズム表面積が光源側からの距離の二乗に比例するように増加させた。
【００３８】
光反射層６の代わりに、反射面を鏡面にしたアルミニウム板を用いた。さらに、光源としては、白色ＬＥＤ光源を３個用いた。
【００３９】
このフィルム型照明装置の輝度を測定したところ、１５００〜１８００Ｃｄ／ｍ２  の輝度が得られた。
【００４０】
また、作製したフィルム型照明装置を折り曲げても、曲率が小さい限り折り曲げない場合と同等の輝度が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるフィルム型照明装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明によるフィルム型照明装置を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明によるフィルム型照明装置に用いた楔形入光部を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明によるフィルム型照明装置に用いた楔形入光部を模式的に示す斜視図である。
【図５】楔形入光部内の光路の１例を模式的に示す断面図である。
【図６】透明フィルム内の光路の１例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ＬＥＤ光源
２  楔形入光部
３、４  透明フィルム
５、６  光反射層
１０  光入射端面
１１  光出射端面
【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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