(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの前面に配置された照明装置において、
前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、
前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、
前記複数の突起は、前記導光体より屈折率の高い材料で構成し、
前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体を透過して射出されることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記凹凸形状は、前記出光側平面、該出光側平面から凸部の幅が先端に向かって狭くなる方向に傾きを有した面を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
表示パネルと、該表示パネルの前面に配置された照明装置とを有する表示装置において、
前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、
前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、
前記複数の突起は、前記導光体より屈折率の高い材料で構成し、
前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体を透過して射出されることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
前記凹凸形状は、前記出光側平面、該出光側平面から凸部の幅が先端に向かって狭くなる方向に傾きを有した面を有することを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
表示パネルの前面に配置された照明装置において、
前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、
前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、
前記複数の突起の大きさは、５μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体を透過して射出されることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
前記凹凸形状は、前記出光側平面、該出光側平面から凸部の幅が先端に向かって狭くなる方向に傾きを有した面を有することを特徴とする請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
表示パネルと、該表示パネルの前面に配置された照明装置とを有する表示装置において、
前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、
前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、前記複数の突起の大きさは、５μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体を透過して射出されることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記凹凸形状は、前記出光側平面、該出光側平面から凸部の幅が先端に向かって狭くなる方向に傾きを有した面を有することを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項９】
前記導光体を前記表示パネルと上側偏光板との間に配置したことを特徴とする請求項３、又は４、若しくは７、若しくは８に記載の表示装置。
【請求項１０】
表示パネルと、該表示パネルの前面に配置された照明装置とを有する表示装置において、
前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、
前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、
前記導光体を前記表示パネルと上側偏光板の間に配置し、
前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体及び前記上側偏光板を透過して射出されることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明機能を有する照明装置及び表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、照明機能を有する液晶表示装置は図９（ａ）に示すように、液晶表示パネル２の背面に面状の照明装置１を配置し、通常は常時照明を点灯して使用していたか、あるいは図９（ｂ）に示すように液晶表示パネル２と照明装置１の間に半透過半反射のシート４を配置して、照明点灯、非点灯の両方で使用できるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の照明機能を有する液晶表示装置は、常時照明を点灯して使用した場合、電力消費が大きい、半透過半反射のシートを使用した場合、照明装置点灯時、非点灯時ともに表示が暗く、コントラストが低いという問題点を有していた。
【０００４】
そこで、本発明は従来のこのような問題点を解決するため、照明装置を表示パネルの前面に配置することにより、照明装置の点灯時、非点灯時ともにコントラストが高く視認性の高い表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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の照明装置によれば、表示パネルの前面に配置された照明装置において、前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、前記複数の突起は、前記導光体より屈折率の高い材料で構成し、前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体を透過して射出されることを特徴とする。
【０００６】
さらに、前記凹凸形状は、前記出光側平面、該出光側平面から凸部の幅が先端に向かって狭くなる方向に傾きを有した面を有することを特徴とする。
【０００７】
また、表示パネルと、該表示パネルの前面に配置された照明装置とを有する表示装置において、
前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、
前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、
前記複数の突起は、前記導光体より屈折率の高い材料で構成し、
前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体を透過して射出される
ことを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記凹凸形状は、前記出光側平面、該出光側平面から凸部の幅が先端に向かって狭くなる方向に傾きを有した面を有することを特徴とする。
【０００９】
また、表示パネルの前面に配置された照明装置において、
前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、
前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、
前記複数の突起の大きさは、５μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体を透過して射出される
ことを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記凹凸形状は、前記出光側平面、該出光側平面から凸部の幅が先端に向かって狭くなる方向に傾きを有した面を有することを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するために本発明の表示装置によれば、表示パネルと、該表示パネルの前面に配置された照明装置とを有する表示装置において、前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、前記複数の突起の大きさは、５μｍ以上１００μｍ以下であり、前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体を透過して射出されることを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記凹凸形状は、前記出光側平面、該出光側平面から凸部の幅が先端に向かって狭くなる方向に傾きを有した面を有することを特徴とする。
【００１３】
また、上記において、前記導光体を前記表示パネルと上側偏光板の間に配置したことを特徴とする。
【００１４】
また、表示パネルと、該表示パネルの前面に配置された照明装置とを有する表示装置において、
前記照明装置は、導光体と該導光体の端面側に配置された光源とを有し、
前記導光体の前記表示パネルに対する面には、出光側平面から突出した複数の突起を有する凹凸形状を設け、
前記導光体を前記表示パネルと上側偏光板の間に配置し、
前記光源からの光線は、前記導光体の中を伝搬するとともに、前記凹凸形状の部分から射出して、前記表示パネルを照明し、反射され該導光体及び前記上側偏光板を透過して射出される
ことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、照明装置１は液晶表示パネル２の前面に配置される。液晶表示パネル２の背面には反射板３を配置し、反射型液晶表示装置を構成している。照明装置１は液晶表示パネル２側に光線を投射するとともに反射板３によって反射した光線をほとんど分散することなく、透過する機能を有する。これは外光が充分にあるときには照明装置１を消灯して使用し、この場合、照明装置１は単なる透明板として作用して視認性を落とさず、表示品質に影響を与えないことに有効である。また外光が充分でない暗い所では点灯して使用した場合、照明装置１は液晶表示パネル２を照明し、反射板３による反射光は照明装置１が前記の消灯時と同様に単なる透明板として機能してそのまま透過するため高い視認性を保持するために有効である。
【００１６】
また照明装置１を液晶表示パネル２の背面に配置した透過型液晶表示装置は照明装置１からの光線が液晶表示パネル２を１回のみ透過して明部暗部のコントラストを発生しているのに対し、本発明のような照明装置１を液晶表示パネル２の前面に配置した反射型液晶表示装置は照明装置１からの光線が１回液晶表示パネル２を透過したのち反射板によって反射してもう１回透過するため、よりコントラストが高くなることにより高い視認性を得るために有効になっている。
【００１７】
以上のような照明装置を実現するために一実施例を図２（ａ）に示す。光源１２が導光体１１の少なくとも１つの端面側に配置される。導光体１１は図２（ｂ）に示すように透明板の片面に光源１２と概ね平行にリブ上の突起１３を設けており、突起１３の各面はすべて出光側平面１４に対して略平行な面と略垂直な面のみで構成される。即ち、導光体１１の出光側の面には、出光側平面１４、該出光側平面１４に略平行な面、及び出光側平面１４に対して略垂直な面とにより凹凸形状が形成されている。導光体１１は屈折率１.４以上の透明材料で形成される。光源１２からの光線は光線１６ａや光線１６ｂに示すように端面１５から入射したのち、導光体１１の中で全反射を繰り返し突起１３の側面からのみ射出するため照明装置の背面からの出光が多く、液晶表示パネル２を照明することができる。導光体１１の液晶表示パネル２側、またその反対側面に保護シート等重ねる場合には必ずわずかな空気層が設けられており、これは導光体１１の内部で光線が全反射を繰り返すために必要である。
【００１８】
また、導光体１１を形成する透明材料はアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂、ガラス等の無機透明材料またはそれらの複合体が用いられ、射出成形、光硬化樹脂、エッチング、透明樹脂またはガラス平坂上にフィルムを接合する等の方法によって形成される。
【００１９】
図３に示すように、突起１３を導光体１１より屈折率の高い材料で構成することにより光線１６のように導光体１１内を進行する光線は突起１３に入光するときに屈折し、突起１３の側面から出光するときにさらに屈折するため、最終的な出射光の角度を出光側平面１４に対してより大きくすることができる。この場合、前述の透明樹脂またはガラス平板上に屈折率の高い透明フィルムを接合する方法にて形成して製造することが適している。
【００２０】
図６（ａ）に示すように端面１５から入射した光線は導光体１１の長辺方向の軸に対し屈折により４５度以下の光軸を持つため、突起１３の側面に照射されるためには突起１３の幅に対してそれ以上の高さを必要とする。それ以下の場合、図６（ｂ）に示すような経路により光線は導光体１１の前面に出光し、大きく視認性を低下させる。しかしー対ーを大きく超えた場合には光学的に無意味であるばかりでなく、製造が困難になるという問題が生じる。以上により、突起１３は幅と高さの比がちょうどー対ー程度であることが望ましい。
【００２１】
突起１３の幅、高さといった大きさは、可視光の波長がおよそ３８０ｎｍから７００ｎｍ程度であることから、回折による干渉により分光の縞模様が発生しないために５μｍ程度以上は必要であり、また液晶表示パネルの画素の大きさが２００μｍから３００μｍであることから、この画素との干渉による縞模様の発生を防ぐために１００μｍ以下にすべきである。以上の内容に加え、製造上の利便性から突起１３の大きさはおよそ１０μｍ以上５０μｍ以下が望ましい。
【００２２】
導光体１１上の突起１３の密度を加減することにより、照射輝度の均一性を高めることができる。実際には光源１２の近傍では突起１３を疎に配置し、離れるに従い連続的に密に配置していく。この場合、突起１３の大きさをー定にして密度を可変する方法、密度を一定にして大きさを可変する方法、両方を可変する方法等が取られる。
【００２３】
他の実施例を図７（ａ）に示す。突起１３を角柱状に形成した場合もリブと同等の効果が得られる。突起１３の光源１２と垂直をなす側面は光線が臨界角以上で照射されるため、全反射され出光にはいっさい関係しない。図７（ｂ）に示すように概長方形の導光体１１上に正方形の底面を持った角柱を形成した場合、隣合う二辺に光源１２を配置し、二辺から入射した光線を突起１３の各側面から出光させることができる。
【００２４】
他の実施例として突起１３を円柱状に形成した場合を図８（ａ）に示す。突起１３の円柱面に臨界角以下で照射された光線は出光し、臨界角以上で照射された光線は円柱面で反射を繰り返した後、突起１３の底面で反転し、さらに円柱面で反射を繰り返して、再び導光体内を進行する経路をたどる。円柱面から出光した光線は図８（ｃ）に示す角柱のときの場合に比べ図８（ｂ）に示すように照射範囲を広くすることができる。
【００２５】
他の実施例を図４に示す。液晶表示パネルの直上に導光体１１を重ね、偏光板１７を導光体１１のさらに上に重ねている。液晶表示パネルの下側にはもうー枚の偏光板１８を配置し、さらに下側には反射板３を配置する。この構成により視認性が向上することがわかっている。
【００２６】
図５に突起１３の側面に突起１３の先端の幅が狭くなる方向に、即ち、凹凸形状の出光側平面１４と垂直な面に対して１０度以下の範囲で凹凸形状の凸部の幅が先端に向かって狭くなる方向に１０度以下の範囲で傾斜角度を設けた例を示す。この傾斜角度を大きくとった場合には、上下方向の光線の透過に影響するため視認性を下げ、また出射光の傾斜が大きくなるため照明性能が低下し品質的に問題となるが、１０度以下の範囲である場合にはその影響が小さく、射出成形等で製造する際には抜きテーパとして有効である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によると、以上説明したように、照明装置を表示装置の前面に配置し、導光体の表示パネル側に凹凸形状を設けたので、液晶表示携帯用電算機端末のような用途において、省電力のため明るいところでは照明を消して使用しても表示品質を落とさず、点灯時でもコントラストの高い表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のー実施例を示す断面図。
【図２】本発明の他の実施例を示す図。
【図３】本発明の他の実施例を示す図。
【図４】本発明の他の実施例を示す図。
【図５】本発明の他の実施例を示す図。
【図６】本発明の他の実施例を示す図。
【図７】本発明の他の実施例を示す図。
【図８】本発明の他の実施例を示す図。
【図９】従来の技術を示す断面図。
【符号の説明】
１    照明装置
２    液晶表示パネル
３    反射板
１１  導光体
１２  光源
１３  突起
１４  出光側平面
１５  端面
１６  光線
【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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【図８】
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【図９】
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