照明装置及びこれを用いた表示装置

【課題】光源４と、平板状の導光板２、その裏面に設けた反射体３を備える照明装置１の照明輝度を上昇させ、均一化させる。
【解決手段】導光板２は、光源４から導いた光を外部に出射させる表面又は裏面に形成した凹部である複数の反射部５を備え、複数の反射部５は、光源４側の側面に曲面で構成される反射面６を備えている。さらに、凹部の断面形状が、表面又は裏面が作る直線を底辺とする略直角三角形又は略二等辺三角形であり、反射面と底辺との角度が０°と９０°を含まない０°〜９０°の範囲にした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光面が平面型の照明装置及びこれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ、電子辞書等の携帯機器等には液晶表示装置が広く利用されている。液晶表示装置に用いられる液晶パネルは自発光型ではないために、液晶パネルの背面に平面型の照明装置を組み込む必要がある。携帯機器用の照明装置は薄型化が求められるので、液晶パネルの背面に厚さの厚い発光源を使用することができない。一方、この種の表示装置は日中に屋外でも見ることができるように、照明光の強度は高くする必要がある。また、表示される画像に明るさのむらのない均一な発光が望まれる。そこで、サイドライト型の照明装置が検討されてきている。サイドライト型の照明装置は、光源を発光面の側面に設置できることから、全体の厚さを薄く形成することができる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このような従来公知の照明装置５０の構成を図８、図９に模式的に示す。図８（ａ）、図８（ｂ）は縦断面図であり、図９は平面図である。照明装置５０は、光源５３と、導光板５１と、反射板５４から構成されている。光源５３は導光板５１の側面に配置され、光源５３から出射した光が導光板５１内に導入される。導光板５１の裏面には、図８（ａ）に示すようなＶ字状の溝、または、図８（ｂ）に示すような半球状の窪みからなる複数の反射部５２が形成されている。導光板５１の表面と裏面との間に閉じ込められた光は、反射部５２に反射して、導光板５１の表面から出射される。従って、反射部５２を適宜設定することにより、導光板５１に閉じ込められた光を、導光板５１の表面から取り出すことができる。また、反射板５４は、導光板５１の裏面から漏れ出した光を再び導光板５１に向けて反射させ、導光板５１の上面から取り出す照明光の強度低下を防いでいる。
【０００４】
図９に示すように、反射部５２は光源５３を中心とする円弧上に多数形成されている。反射部５２は、上面から見て長方形の形状を有し、この長方形の長手方向は光源５３の方向に対して略直角方向となるように形成されている。反射部５２をこのように配置することにより、反射部５２で反射した反射光は、導光板５１の表面の垂直方向に集中させることができ、例えば液晶表示装置に適用した場合に明るい表示を得ることができる。
【特許文献１】特開平１１−２５０７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の反射部５２の形状では、表示パネルを照明する場合に最適な照明光の指向性を得ることができなかった。
【０００６】
例えば、図８（ａ）に示したＶ字状の溝で反射部５２を構成する場合を説明する。図１０（ａ）は導光板５１の裏面に形成されたＶ字溝の反射部５２を拡大した断面図であり、図１０（ｂ）にこのときの出射光の分布特性を示す。Ｖ字溝の反射部５２により反射された光は導光板５１の裏面に対する垂線とほぼ平行に出射される。従って、図１０（ｂ）に示すように出射光の分布は非常に狭い範囲に集約され、指向性の強い照明装置となる。出射光の範囲が非常に狭いため、照明装置の正面での見栄えと、傾斜した角度からの見栄えが大きく異なる。このため、導光板５１に拡散効果を付与したり、導光板５１の上部に拡散板を配置したりする必要がある。
【０００７】
また、図８（ｂ）に示した半球状の窪みで反射部５２を構成する場合を説明する。図１１（ａ）は導光板５１の裏面に形成された半球状の窪みからなる反射部５２を拡大して示す断面図であり、この構成による出射光の分布特性を図１１（ｂ）に示す。反射部５２により反射された光は導光板５１の表面の垂線から大きく傾斜して出射される。従って、図１１（ｂ）に示すように出射光の分布は非常に広い範囲に分散され、拡散性の強い照明装置となる。出射光が分散されているため、照明装置の正面で高い輝度は得られない。そのため、出射光を導光板５１の表面の垂線方向へ補正するプリズムシートを導光板５１の上部に配置する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上記の課題を解決するために以下のような構成とした。
【０００９】
（１）光源と、表面及び裏面を有する平板状の導光板と、導光板の裏面の側に設置された反射体とを備える照明装置において、導光板の表面又は裏面の少なくとも一方に複数の反射部を備え、反射部の光源側の側面に反射面を備え、反射面が表面又は裏面と交わる交線を有するとともに、反射面が曲面であるようにした。
【００１０】
（２）上記（１）の照明装置において、前記交線が直線から成り、前記交線が光源の位置する方向に対して略直角に配置されるようにした。
【００１１】
（３）上記（１）又は（２）の照明装置において、前記反射部は、光源を中心とした円周方向に直交する平面により切り出した断面が、前記表面又は前記裏面が作る直線を底辺とする略直角三角形又は略二等辺三角形の形状を有しており、前記反射面と前記底辺との角度が３０°〜６０°の範囲で変化するようにした。
【００１２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの構成を有する照明装置の照射面（発光面）側に非自発光型の表示パネルを配置して表示装置を構成した。
【発明の効果】
【００１３】
光源と、導光板と、反射体からなる照明装置であり、導光板の表面若しくは裏面の少なくとも一方に複数の反射部を備え、当該反射部の光源側の側面に反射面を備え、当該反射面を曲面とした。輝度が高く、輝度むらの少ない均一な照明光を照明装置正面へ出射できるようにした。即ち、指向性と拡散性を兼ね備えた照明装置を実現した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の照明装置は、光源と、表面及び裏面を有する平板状の導光板と、導光板の裏面の側に設置された反射体を備える照明装置であって、導光板の表面と裏面の少なくとも一方の面には複数の反射部が形成され、また反射部は凹部で構成されており、この凹部の光源側の側面が、曲面状の反射面である。これにより、反射面で反射される光の方向や光量が制御できるので、照明装置正面へ出射する光の指向性と拡散性をコントロールできるようになる。
【００１５】
さらに、凹部の断面形状を、表面又は裏面が作る直線を底辺とする略直角三角形又は略二等辺三角形とし、反射面と底辺との角度が０°と９０°を含まない０°〜９０°の範囲で変化することとしてもよい。特に、反射面と前記底辺との角度が３０°〜６０°の範囲で変化するように曲面を形成した。これにより、指向性と拡散性を兼ね備えた照明装置が実現でき、例えば非自発光型の表示素子の照明装置に適した特性となる。
【００１６】
また、前記導光板の表面又は裏面と反射面の交わる交線が直線であり、この交線は光源の位置する方向に対して略直角をなすように構成した。
【００１７】
また、反射面の面積が、反射部と光源の距離が増加するにつれて大きくなるように構成した。あるいは、表面又は裏面の単位面積当たりの反射面の総面積が、反射部と光源との距離が増加するにつれて増加するように構成した。また、凹部の深さが、反射部と光源の距離が増加するにつれて深くなるように構成してもよい。
【００１８】
さらに、反射面の円周方向の長さが、反射部と光源の距離が増加するにつれて長くなるように構成した。また、反射部を、光源を中心にして径方向に周期的に配置し、反射部の径方向のピッチは、反射部と光源との距離が増加するにつれて狭くなるように構成した。
【００１９】
また、本発明の表示装置は、前述のいずれかに記載された構成を有する照明装置と、照明装置の照射面側に配置された非自発光型の表示パネルを備えている。
【００２０】
以下、本発明について、図面を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
図１は、本実施例の照明装置１を模式的に表す図である。図１（ａ）は照明装置１の縦断面図であり、図１（ｂ）は反射部５の拡大断面図であり、図１（ｃ）は照明装置１の斜視図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、導光板２は表面と裏面を有する平板状の形状を有し、その裏面の側に反射体３が設置され、その側面に光源４が設置されている。光源４から出射した光は、導光板２に導入される。
【００２２】
反射部５は導光板２の裏面に形成した凹部から成る。図１（ｂ）に示すように、本実施例では凹部の断面形状は略二等辺三角形である。この断面は、光源と反射部の中心点とを結ぶ直線を含んだ平面のうち、導光板裏面に垂直な平面で反射部を切断したときの断面である。ここで、光源４が位置する側に近いほうの傾斜面が反射面６として機能する。反射面６と導光板２の裏面とが交差する交線１０と反射部５の頂点１１を結ぶ線は図中に点線で示した直線ではなく、光源４側へ膨らんだ曲線である。すなわち、反射面６は曲面となっている。図１（ｂ）を用いて、反射部５の効果を説明する。光源４から出射した光Ａ１は反射面６に反射され導光板２の表面の垂線から光源４の位置する方向と反対側へ傾斜して出射する。光源４から出射した光Ａ２は反射面６に反射され導光板２の表面の垂線方向へ出射する。光源４から出射した光Ａ３は反射面６により反射されて導光板２の表面の垂線から光源４の位置する方向へ傾斜して出射する。
【００２３】
図２（ａ）は、照明装置１の平面図であり、図２（ｂ）は照明装置１を光源４側から見た正面図である。交線１０が光源４に対して略直角に配置された反射部５により反射される光線Ｂ１は導光板２の表面の垂線に対して平行に出射される。ただし、交線１０が光源４に対して略直角に配置されていない反射部５により反射される光線Ｂ２は導光板２の表面の垂線から大きく傾斜して出射される。このように、反射部５の交線１０が光源４に対して略直角に配置されることにより、導光板２の表面から出射される輝度が上昇する。
【００２４】
図３は、反射部５の拡大断面図である。図３（ａ）と図３（ｂ）は従来の反射部５を表しており、図３（ｃ）は本発明の反射部５を表している。図３（ａ）で示す従来の反射部５は反射面６が平面であり、反射面６と導光板２の裏面との成す角度θ１からθ３は一定である。従って、光源４から出射された光は反射部５により導光板表面に対する垂線の方向へ反射される。図３（ｂ）で示す従来の反射部５は半球状であり、半球表面全体が反射面６である。反射面６と導光板２の裏面の成す角度θ１からθ３は０°から９０°まで変化する。従って、光源４から出射された光は反射部５により導光板表面の垂線から大きく傾斜した方向へ反射される。図３（ｃ）は、本発明の反射部５であり、反射面６が曲面で構成されている。また、凹部の断面は導光板裏面が作る直線を底辺とする略直角三角形または略二等辺三角形であり、反射面と底辺のなす角度は３０°〜６０°の範囲で変化している。すなわち、図３（ｃ）のθ１からθ３は、３０°≦θ≦６０°という式を満たしている。この様な構成により、光源４から出射された光は反射部５により反射され、導光板２の表面の垂線と平行な方向へ出射されるものと、垂線から傾斜した方向へ出射されるものに分離される。その結果、導光板２の表面から出射される輝度が上昇するとともに、輝度分布の制御性が向上し、均一な照明光を設計することが容易となる。また、照明装置１の正面での見栄えと、傾斜した角度からの見栄えも同様となる。
（実施例２）
本実施例の照明装置１の縦断面図を図４（ａ）に示す。同一の部分又は同一の機能を有する部分には前述の実施例と同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。反射部５は導光板２の裏面に形成された凹部であり、反射部５の光源４側の側面が反射面６である。反射部５の導光板２の裏面からの深さＨは、光源４から遠ざかるにつれて、深くなっている。これにより、導光板２の表面から出射される照明光の制御が容易になり、均一な輝度を得ることができる。
（実施例３）
本実施例の照明装置１の縦断面図を図４（ｂ）に示す。同一の部分又は同一の機能を有する部分には前述の実施例と同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。反射部５は導光板２の裏面に形成された凹部であり、反射部５の光源４側の側面が反射面６である。反射部５と隣接する別の反射部５との距離Ｐは、光源４から遠ざかるにつれて、短くなっている。これにより、導光板２の表面から出射される照明光の制御が容易になり、均一な輝度を得ることができる。
（実施例４）
図４（ｃ）は、本実施例に係る照明装置１の平面図である。同一の部分や同一機能を有する部分には同一の符号を付している。反射部５は導光板２の裏面に形成された凹部であり、反射部５の光源４側の側面が反射面６である。反射部５と導光板２の裏面が交差する交線１０は、光源４から遠ざかるにつれて、長くなっている。これにより、導光板２の表面から出射される照明光の制御が容易になり、均一な輝度を得ることができる。その他の構成は実施例１と同じのため省略する。
【００２５】
図６は、反射部５を拡大して示す斜視図である。上述の各実施例では、反射部５を図６（ａ）に示したような光源４から見た場合に長方形に見える凹部としたが、これに限定されることなく、図６（ｂ）に示したような光源４から見た場合に台形に見える凹部でも良いし、図６（ｃ）に示したような光源４から見た場合に三角形に見える凹部でも良い。さらに、これ以外の形状でも良い。
【００２６】
なお、上述した各実施例において、光源４としてＬＥＤを用いることができる。また、導光板２の材料として、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の透光性プラスチック材料やガラスが例示できる。反射部５は導光板２の裏面ではなく表面に形成してもよいし、導光板２の表面と裏面の両面に形成してもよい。要は、導光板２の表面に対して垂直方向に光を反射できる反射構造を備えていればよい。反射体３は、板状の反射板でも、フィルム状の反射シートでもよい。また、反射体３は、導光板２の裏面にＡｇやＡｌの金属膜を堆積させた反射膜でもよい。
【００２７】
（実施例５）
図７は、非自発光型の表示素子に液晶表示パネルを用いた本実施例の液晶表示装置２０の模式的な縦断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。図示するように、液晶表示装置２０は、液晶表示パネル１５が照明装置１の照射面側に配置された構成である。液晶表示パネル１５は、２枚のガラス基板がシール材により間隙を設けて貼り合わされ、その間隙に（図示しない）液晶層を設けた液晶パネル１７と、その外面に貼り付けられた上偏光板１６と下偏光板１８を備えている。照明装置１は、導光板２と、その側面に設置した光源４と、その背面に設置した反射体３から構成されており、既に上述したいずれかの照明装置の構成を備えている。照明装置１と液晶表示パネル１５の間に、光拡散板を設けても良い。さらに、必要に応じて、光拡散板と液晶表示パネル１５との間にプリズムシートを挿入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係る照明装置を説明するための説明図である。
【図２】本発明の実施例に係る照明装置を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施例に係る照明装置を構成する反射部の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る照明装置を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施例に係る照明装置を構成する反射部の拡大断面図である。
【図６】本発明の実施例に係る照明装置を構成する反射部の拡大断面図である。。
【図７】本発明の実施例に係る液晶表示装置の模式的な断面図である。
【図８】従来公知の照明装置の模式的な縦断面図である。
【図９】従来公知の照明装置の模式的な平面図である。
【図１０】従来公知の照明装置を構成する反射部の拡大断面図である。
【図１１】従来公知の照明装置を構成する反射部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１照明装置
２導光板
３反射体
４光源
５反射部
６反射面
１０交線
１１頂点
１５液晶表示パネル
１６上偏光板
１７液晶パネル
１８下偏光板
１９光拡散板
２０液晶表示装置
５０照明装置
５１導光板
５２反射部
５３光源
５４反射体

【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、表面及び裏面を有する平板状の導光板と、前記導光板の裏面の側に設置された反射体を備える照明装置において、
前記導光板の表面と裏面の少なくとも一方の面に形成された複数の反射部を備えるとともに、
前記反射部は凹部で構成され、該凹部の前記光源側の側面が、曲面状の反射面であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記凹部の断面形状が、前記表面又は前記裏面が作る直線を底辺とする略直角三角形又は略二等辺三角形であり、前記反射面と前記底辺との角度が０°と９０°を含まない０°〜９０°の範囲で変化す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】
前記反射面と前記底辺との角度が３０°〜６０°の範囲で変化することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記反射面が前記表面又は前記裏面と交わる交線が直線であり、前記交線は前記光源の位置する方向に対して略直角をなすように前記反射面が配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記反射面の面積は、前記反射部と前記光源との距離が増加するにつれて大きくなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記表面又は前記裏面の単位面積当たりの前記反射面の総面積は、前記反射部と前記光源との距離が増加するにつれて増加することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記凹部の深さが、前記距離が増加するにつれて深くなることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記反射面の円周方向の長さが、前記距離が増加するにつれて長くなることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記反射部は、前記光源を中心にして径方向に周期的に配置されており、
前記反射部の前記径方向のピッチは、前記反射部と前記光源との距離が増加するにつれて狭くなることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記請求項１〜９のいずれか１項に記載の構成を有する照明装置と、前記照明装置の照射面側に配置された非自発光型の表示パネルを備える表示装置。

【図１】