(57)【要約】【課題】  照明装置の厚みを薄くするとともに、導光体から出射される光がプリズムシートを通過する際の光の減衰を抑え、光の利用効率を向上させる。【解決手段】  導光体２の対向面に、光源１からの光を反射し、出射面の法線に対して斜め方向に指向性をもつ光へ変換させる反射構造体を形成する。さらに、導光体２の出射面の上方に、プリズムシートを１枚のみ配置し、導光体２から出射した斜め方向の光を出射面の法線方向へ集束させる。【選択図】  図１
2012049037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を反射し出射面の法線に対して斜め方向の光に変換する反射構造体が形成された導光体と、
前記出射面の上方に１枚のみ配置され、前記出射面から出射された斜め方向の光を法線方向へ集束させるプリズムシートを備える照明装置。
【請求項２】
前記反射構造体には、２つの反射面が設けられ、
前記反射面の底辺の延長線と、前記入射面の底辺とが形成する角度が１５〜４５度で、
前記反射面の傾斜角が３０〜６０度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】
前記反射構造体は、前記出射面とは反対側の対向面に凹形状で形成され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】
前記プリズムシートは、前記入光面に垂直な方向にプリズムの稜線を持ち、プリズムの頂角が６０°〜１１０°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記出射面に、前記入光面に直交する方向に複数の上プリズムが形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源からの光を反射し出射面の法線に対して斜め方向の光に変換する反射構造体が形成された導光体と、
前記出射面の上方に１枚のみ配置され、前記出射面から出射された斜め方向の光を法線方向へ集束させるプリズムシートと、
前記プリズムシートの上方に配置された非自発光型の表示素子を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、及び、電子機器に用いられる表示装置に関する。特に、カーナビゲーションシステム、液晶テレビ等に用いられる液晶表示装置、及び非自発光型の表示素子を照明するフロントライトやバックライト等の照明装置に関する。また、住居やオフィス等の設備照明用装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バックライトおよび面状照明装置では、導光体の出射面から光を正面方向に出射させるために、導光体にプリズムや印刷などの加工を施し、この導光体の出射面上に、光の配光を正面に向けるためのプリズムシートを２枚設ける構成が知られている。（例えば、特許文献１参照）。これらのプリズムシートは、プリズム面が発光方向を向いており、それぞれのプリズムの稜線が直行するように配置される。このような構成により、従来の照明装置では、導光体から出射した光を正面方向に集束している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２９７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の照明装置では、プリズムシートを２枚使用しているために照明装置の厚みが厚くなり、また、出射光が２枚のプリズムシートを通過するため光の減衰が大きくなるという課題があった。
【０００５】
また、プリズムシートは、プリズムシートに対して垂直に入射した光を内部で全反射する機能をもつ。そのため、導光体からの出射光に垂直な光成分が含まれる場合には、１枚目のプリズムシートにより出射光が反射され、導光体へ戻されていた。さらに、１枚目を通過したときに垂直な光成分へ変換された出射光も、同様に２枚目のプリズムシートで反射され、１枚目のプリズムシートへと戻されていた。このように従来の照明装置の構成では、導光体から出射された光のうち、垂直な光成分が阻害され、プリズムシートを通過する際に導光体からの出射光が減衰していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、導光体の出射面とは反対側の対向面に反射構造体を形成し、光源からの光を出射面の法線方向に対して斜め方向へと出射させる。そして、導光体の出射面上にプリズムシートを１枚のみ設け、出射面から出射した斜め方向の光を、導光体の出射面に対して法線方向の光へと集束させる。
【０００７】
また、反射構造体には、光源からの光を反射する反射面を２つ設けても良い。反射面は、反射面の底辺の延長線と、入射面の底辺とが形成する角度が１５〜４５度で、反射面の傾斜角が３０〜６０度となるように形成されてもよい。
【０００８】
また、プリズムシートは、プリズムの稜線が入光面に垂直となるように配置されてもよい。さらに、プリズムの頂角は６０°〜１１０°でもよい。
さらに、出射面に、入光面と直交するように複数の上プリズムが形成されてもよい。
【０００９】
また、本発明の表示装置は、上述の照明装置のプリズムシートの上方に非自発光型の表示素子を設ける構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プリズムシートを１枚に減らすことができるため、バックライトの厚みを薄くできる。また、導光体から出射する光は斜め方向の光成分を多く含むため、プリズムシートを通過する際に、減衰する光の量を抑え、光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の照明装置の構成を模式的に示す俯瞰図である。
【図２】本発明の照明装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の照明装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の照明装置の反射構造体を説明する模式図である
【図５】本発明の照明装置の光の挙動を説明する図である。
【図６】本発明の表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の照明装置は、導光体の出射面とは反対側の対向面に反射構造体が形成される。この反射構造体は、導光体の入光面から入射した光源からの光を出射面の法線方向に対して斜め方向へと出射させる。さらに、導光体の出射面上にはプリズムシートが１枚のみ配置されており、プリズムシートは出射面から出射した斜め方向の光を、導光体の出射面に対して法線方向の光へと集束させる。これにより、プリズムシートには斜め方向の光成分を多くもつ光があたり、プリズムシートを通過する際に減衰する光を減らすことができる。
【００１３】
反射構造体には、反射面が２つ設けられてもよい。ただし、反射面は、導光体の入光面に対して斜めになるように形成される。具体的には、反射面の底辺の延長線と、導光体の入光面の底辺とが形成する角度が１５〜４５度で、反射面の傾斜角が３０〜６０度となるように形成されてもよい。また、反射構造体は導光体の対向面に凹形状で形成されてもよい。このように反射面を形成することにより、光源からの光は反射面によって反射され、出射面の法線方向に対して斜め方向に指向性を持つ光へ変換される。
【００１４】
また、プリズムシートは、プリズムの稜線が入光面に垂直となるように配置されてもよい。さらに、プリズムの頂角は６０°〜１１０°でもよい。
【００１５】
また、本発明の表示装置は、上述の照明装置のプリズムシートの上方に配置された非自発光型の表示素子を備える構成とした。
【実施例１】
【００１６】
本実施例の照明装置を図１〜図５に基づいて説明する。
図１はこの照明装置を模式的に示す俯瞰図である。本実施例の照明装置は、光源１と導光体２とプリズムシート３を有する。導光体２の側端部には、光源１に対向して入光面２ａが設けられる。導光体２の上面、すなわち出射面の上方には、プリズムシート３が配置される。
【００１７】
図２は、図１の照明装置を光源１の後方から見た側面図である。図示するように、導光体２の出射面２ｃに相対するようにプリズムシート３が配置される。プリズムシート３は、平坦面３ａとプリズム面３ｂを有し、プリズムの稜線が導光体２の入光面と垂直な角をなすように設置される。
【００１８】
図３は本実施例の照明装置の構成を模式的に示す断面図である。導光体２は、光源１からの光を入射する入光面２aと、入光面２ａから入射した光を出射する出射面２ｃと、出射面２ｃの反対側の対向面２ｂを有する。対向面２ｂには反射構造体５が凹形状に形成される。反射構造体５は光源１からの光を反射し、出射面２ｃの法線に対して斜め方向に指向性を持つ光を出射面方向へ出射させる。導光体２の上方には、出射面２ｃと平坦面３ａが対向するようにプリズムシート３が配置される。
【００１９】
次に、図４（ａ）〜図４（ｃ）をもとに反射構造体５について詳細を説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、導光体２の対向面２ｂに形成された反射構造体５の形状を拡大した図である。図４（ａ）は、反射構造体５を上方から見た図である。矢印は、入光面から入射された光を示す。図４（ｂ）は導光体の入光面方向から反射構造体５を見た図であり、図４（ｃ）は側方から反射構造体５を見た図である。
【００２０】
図４（ａ）に示すように、反射構造体５は３つの側面をもち、導光体２の入光面２ａ側に２つの反射面５ａ、反射面５ｂが設けられる。図示するように、反射構造体５は、反射構造体５の反射面５ａと反射面５ｂが導光体２の入光面２ａに対して正面ではなく、斜め方向に配置される。反射構造体５は、導光体２の入光面２ａ側の端辺、すなわち入光面の底辺（Ｌ１）と反射面５ａと反射面５ｂの各底辺の延長線（Ｌ２、Ｌ２'）とがなす角度（θ、θ'）がそれぞれ１５度〜４５度になるように形成される。
【００２１】
さらに、反射構造体５の反射面５ａと反射面５ｂの傾斜角は、３０度〜６０度になるように形成される。ここで、傾斜角とは、反射面５ａと反射面５ｂのそれぞれと導光体の対向面とが形成する角度とする。なお、これらの角度の最適値は、導光体２の材質・屈折率、またプリズムシート３の材質・プリズム角３ａの角度などによっても異なるため、適宜、最適化するとよい。
【００２２】
入光面から入光した光はこの反射構造体５の反射面５ａと反射面５ｂで反射される。このとき、反射構造体５の反射面５ａと反射面５ｂが入光面と平行でなく、入光面の底辺と反射面５ａと反射面５ｂの各底辺の延長線とがなす角度がそれぞれ１５〜４５°の角度をもって形成されている。そのため、入光面から入射した光は反射構造体５により反射され、出射面の法線方向に対して斜め方向の２つの光成分を持つ光へと変換される。
【００２３】
次に本実施例の照明装置の光の挙動について説明する。図５は図２の一部を拡大した図で、本実施例の照明装置の光の挙動を表す。光源１から出光した光は導光体２へ入射し、反射構造体によって光の方向が変換され、導光体２の出射面２ｃの法線に対して斜めに２方向の光成分を持って出射すると、プリズムシート３に入射する。
【００２４】
プリズムシート３のプリズムは導光体２で２方向に配光された光を導光体２の出射面２ｃに垂直な方向に集光する機能をもつ。そのため、導光体２から出射された斜め方向の成分を持った光６は、プリズムシート３に入光し、プリズムを構成するプリズム面３ｂにあたると屈折し、導光体２の出射面２ｃと垂直な出射光７となり、プリズムシートより出射する。
【００２５】
また、プリズムシート３のプリズムの頂角は６０度〜１１０度が望ましい。プリズムシート３のプリズムの頂角は、導光体２からの出射光の角度ごとに最適角があり、最適角から離れるほどに、プリズムシートから出光する光の配光が広くなる。また、プリズムの頂角が６０度を下回る場合、導光体２から出光した光の多くがプリズムを形成する斜面で反射するため、正面方向に出射する光の強度が弱まる。また、プリズム頂角が１１０度以上の場合は、プリズムシートから光が出射される際に、屈折量が小さくなり、正面方向に収束する事が困難である。
【００２６】
図６は本実施例の表示装置の構成を模式的に示す断面図である。本実施例の表示装置は、上述の照明装置のプリズムシート３の上方に非自発光方型の表示素子４が配置される。
【００２７】
なお、本実施例では反射構造体の底面の形状を三角形としたが、底面の形状を四角形としてもよい。また、反射構造体の底辺のうち、反射面５ａ、反射面５ｂと接しない辺を曲面とし、入光側とは反対側が円弧状の扇形となった形状としてもよい。また、反射構造体の頂部を平坦にしてもよい。本実施例では、反射構造体５の高さを一定とし、ピッチを変化させるように設定した。すなわち、光源１に近いほど反射構造体５のピッチは広く、遠くなるほど狭くした。また、導光体２の厚みやサイズよって反射構造体５の高さに制限が無い場合は、逆に、反射構造体の高さを可変とし、ピッチを一定とすることで同等の効果を得ることができる。反射構造体が形成された導光体と液晶パネルと組み合わせて使用する場合、液晶パネルのドットピッチと干渉しやすいプリズムのピッチが存在する場合があるが、この場合、干渉を回避しやすいというメリットがある。
【００２８】
また、導光体の出射面上に上プリズムを形成してもよい。その場合、上プリズムは、プリズムの稜線が入光面と直交するように形成される。上プリズムを形成することにより、出射面から出射する光のムラを解消させることができる。
【００２９】
また、照明装置の導光体の対向面の下方に、反射シートが設置されてもよい。反射シートはＰＥＴ等の透明フィルムに銀やアルミニウムを蒸着したようなタイプや、白色ＰＥＴや住友３Ｍ社製のＥＳＲ等が使用されることが多い。また、光源、導光体、反射シートを機構的に支持し、かつ漏れ光を防止し光の利用効率を向上するためにフレームを用いてもよい。すなわち、フレームの上に反射シートを配置し、反射シートの反射面と対向面が向かい合うように導光体を配置する。フレームは白色ポリカーボネート等の樹脂成形品の場合が多い。フレームを更にアルミニウム等のメタルフレームで覆うこともある。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係る照明装置、及び、表示装置は、例えば、携帯電話、ＰＤＡ、カーナビゲーション、テレビ等の表示機器に適用できる。また、住居やオフィス等の設備照明用装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  光源
２  導光体
２ａ  入光面
２ｂ  対向面
２ｃ  出射面
３  プリズム
４  表示素子
５  反射構造体
６、７  出射光
【図１】
2012049037.tif 000003
【図２】
2012049037.tif 000004
【図３】
2012049037.tif 000005
【図４】
2012049037.tif 000006
【図５】
2012049037.tif 000007
【図６】
2012049037.tif 000008