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【発明の名称】 照明パネルおよびそれを用いた表示装置
【発明者】 【氏名】代工 康宏
【要約】 【課題】外光を利用する表示と、照明パネルの光を利用する表示との両方が充分に明るい２ウエイ表示を行なう表示装置を提供する。

【解決手段】液晶表示素子1 の背後に、光源部１７からの光を取り込む入射端面１２と、複数の段面１４および前記入射端面１２から取り込まれた光を出射する複数の段差面１５とからなり且つ前記段差面１５のピッチＰが一定で各段差面１５の高さｓがほぼ等しい階段形状面１３に形成され、前記複数の段面１４上にそれぞれ反射膜１６が設けられた前面とを有する第1 の導光体１１と、前記段差面１５から出射する光を取り込んでその光を前方に出射するとともに、前方からの入射光を背面から出射し、前記第１の導光体の前記段面１４上の反射膜１６により反射されて前記背面から入射する光を前方に出射する第２の導光体２０とからなる照明パネル１０を配置した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】側方から入射する光を取り込む入射端面と、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなり、且つ前記複数の段差面のピッチが一定で、これらの段差面の高さがほぼ等しい階段形状面に形成され、前記複数の段面上にそれぞれそのほぼ全面にわたって反射膜が設けられた前面とを有し、前記入射端面から取り込まれた光を前記複数の段差面から出射し、前方から入射する光を前記複数の段面上の前記反射膜により前方に反射する第1 の導光体と、前記第１の導光体の前記入射端面の側方に配置された光源部と、前記第１の導光体の前面側に配置され、前記第１の導光体の前記複数の段差面から出射する光を取り込んでその光を前方に出射するとともに、前方からの入射光を背面から出射し、前記第１の導光体の前記複数の段面上の反射膜により反射されて前記背面から入射する光を前方に出射する第２の導光体とからなることを特徴とする照明パネル。
【請求項２】前記第1 の導光体の背面は平坦面であり、且つ、前記複数の段面がそれぞれ互いに平行で、前記前記複数の段差面がそれぞれ互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル。
【請求項３】前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面とほぼ平行であり、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面に対してほぼ垂直であることを特徴とする請求項２に記載の照明パネル。
【請求項４】前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面とほぼ平行であり、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面の法線に対して所定角度傾いていることを特徴とする請求項２に記載の照明パネル。
【請求項５】前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面に対して、前記段面の基端から先端に向かって前記背面との間隔を広げる方向に傾斜しており、前記複数の段差面が、前記第１の導光体の背面に対してほぼ垂直であることを特徴とする請求項２に記載の照明パネル。
【請求項６】前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面に対して、前記段面の基端から先端に向かって前記背面との間隔を広げる方向に傾斜しており、前記複数の段差面が、前記第１の導光体の背面の法線に対して所定角度傾いていることを特徴とする請求項２に記載の照明パネル。
【請求項７】前記第1 の導光体の背面の法線に対する前記段差面の傾き角度が、前記段面と前記段差面とのなす角度が大きくなる方向を正の角度、前記段面と前記段差面とのなす角度が小さくなる方向を負の角度としたとき、−５°〜６０°の範囲であることを特徴とする請求項４または６に記載の照明パネル。
【請求項８】前記第1 の導光体の背面に対する前記段面の傾き角度が１０°以下であることを特徴とする請求項５または６に記載の照明パネル。
【請求項９】前記第1 の導光体の前記入射端面が、前記第1 の導光体の背面の法線に対して所定角度傾いていることを特徴とする請求項２に記載の照明パネル。
【請求項１０】前記第1 の導光体の背面の法線に対する前記入射端面の傾き角度が６０°以下であることを特徴とする請求項９に記載の照明パネル。
【請求項１１】前記第２の導光体は、その背面に、前記第1 の導光体の前記複数の段差面から出射する光を取り込む入射面および前記入射面から入射した光を前方に向けて屈折させる屈折面とを有する突起状の複数の入射部を有していることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル。
【請求項１２】光の透過を制御して表示する透過型表示手段と、この表示手段の背面側に対向させて配置された照明パネルとを備え、前記照明パネルが、側方から入射する光を取り込む入射端面と、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなり、且つ前記複数の段差面のピッチが一定で、これらの段差面の高さがほぼ等しい階段形状面に形成され、前記複数の段面上にそれぞれそのほぼ全面にわたって反射膜が設けられた前面とを有し、前記入射端面から取り込まれた光を前記複数の段差面から出射し、前方から入射する光を前記複数の段面上の前記反射膜により前方に反射する第1 の導光体と、前記第１の導光体の前記入射端面の側方に配置された光源部と、前記第１の導光体の前面側に配置され、前記第１の導光体の前記複数の段差面から出射する光を取り込んでその光を前方に出射するとともに、前方からの入射光を背面から出射し、前記第１の導光体の前記複数の段面上の反射膜により反射されて前記背面から入射する光を前方に出射する第２の導光体とからなってい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】この発明は、サイドライト型の照明パネルおよびそれを用いた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】前面から光を出射する照明パネルとして、サイドライト型と呼ばれるものがある。従来、このサイドライト型の照明パネルは、端面から光を取り込んでその光を前面側に出射する導光体と、この導光体の前記端面の側方に配置された光源部とから構成されている。なお、前記光源部には、直管状の蛍光ランプ、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を整列したＬＥＤアレイ等が用いられている。
【０００３】前記導光体には、一般に、アクリル系樹脂等からなる平板状の透明板が用いられており、その少なくとも一端面が、前記光源部からの光を取り込む入射端面とされ、前面が、前記入射端面から取り込んだ光の出射面とされている。
【０００４】この導光体は、前記光源部からの光を前記入射端面から取り込み、その光を導光体の前面および背面（外気との界面）により屈折させながら導光体長さ方向に導いて、その前面のほぼ全域から出射する。
【０００５】前記照明パネルは、液晶表示素子のような光の透過を制御して表示する透過型の表示手段を用いる表示装置のバックライトなどに用いられており、例えば液晶表示素子を用いる液晶表示装置は、前記液晶表示素子の背後に対向させて前記照明パネルを配置した構成となっている。
【０００６】この照明パネルを備えた表示装置には、前記照明パネルが出射する照明光（光源部からの光）を利用する透過型表示だけを行なうものと、前記照明光を利用する透過型表示と自然光や室内光等の外光を利用する表示との両方を行なう、いわゆる２ウエイ表示型のものがあり、従来の２ウエイ表示装置は、上記表示手段とその背後に配置した前記照明パネルとの間に、半透過反射板を配置した構成となっている。
【０００７】この２ウエイ表示装置は、充分な明るさの外光が得られるときは外光を利用する反射型表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときは、前記照明パネルの光源部を点灯させて、この照明パネルが出射する照明光（光源部からの光）を利用する透過型表示を行なうものであり、外光を利用する反射型表示のときは、表示手段の前方から入射し、前記表示手段を透過した外光のうちの前記半透過反射板により反射された光が再度表示手段を透過して前方に出射することにより表示が行われる。
【０００８】また、前記照明光を利用する透過型表示は、前記照明パネルの光源部を点灯させ、前記光源部からの光を前記導光体により導いてその前面から出射することにより行なわれ、このときは、前記照明パネルが出射する照明光のうちの半透過反射板を透過した光が、表示手段への入射光となり、その光が前記表示手段を透過して前方に出射することにより表示が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の２ウエイ表示装置は、外光を利用するときも、前記照明パネルが出射する照明光を利用するときも、明るい表示が得られないという問題をもっている。
【００１０】これは、従来の照明パネルには、前方から入射する外光を反射させて前方に出射する機能が無く、したがって、表示装置を２ウエイ表示型とするには、半透過反射板が必要不可欠であるためである。
【００１１】そして、前記半透過反射板は、その反射／透過率特性に応じて入射光を反射および透過させるため、外光を利用する反射型表示では、入射した外光のうちの半透過反射板の透過率に対応した量の光が半透過反射板を透過してロス光となり、また、照明光を利用する透過型表示では、前記照明パネルを出射した照明光のうちの半透過反射板の反射率に対応した量の光が半透過反射板で反射されてロス光となる。
【００１２】そのため、従来の２ウエイ表示装置は、外光を利用する反射型表示のときも、照明光を利用する透過型表示のときも、光の利用効率が低く、したがって、いずれの表示も暗くなってしまう。
【００１３】この発明は、側方に配置された光源部からの光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができ、また、前記光源部からの光を出射するときも、前方から入射する外光を反射して出射するときも、高輝度でしかも均一な輝度分布の出射光を得ることができる照明パネルを提供することを目的としたものである。
【００１４】また、この発明は、外光を利用する反射型表示と、光源部からの光を利用する透過型表示との両方の表示を充分に明るくし、しかも、いずれの表示においても、輝度むらのない良好な画像を表示することができる２ウエイ表示型の表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明の照明パネルは、側方から入射する光を取り込む入射端面と、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなり、且つ前記複数の段差面のピッチが一定で、これらの段差面の高さがほぼ等しい階段形状面に形成され、前記複数の段面上にそれぞれそのほぼ全面にわたって反射膜が設けられた前面とを有し、前記入射端面から取り込まれた光を前記複数の段差面から出射し、前方から入射する光を前記複数の段面上の前記反射膜により前方に反射する第1 の導光体と、前記第１の導光体の前記入射端面の側方に配置された光源部と、前記第１の導光体の前面側に配置され、前記第１の導光体の前記複数の段差面から出射する光を取り込んでその光を前方に出射するとともに、前方からの入射光を背面から出射し、前記第１の導光体の前記複数の段面上の反射膜により反射されて前記背面から入射する光を前方に出射する第２の導光体とからなることを特徴とするものである。
【００１６】この照明パネルは、前記第１の導光体の入射端面の側方に配置された光源部からの光を前記第１の導光体にその入射端面から取り込み、その光を、導光体前面つまり階段形状面の複数の段面および導光体背面により屈折させながら導光体長さ方向に導いて、前記階段形状面の複数の段差面から出射し、その光を前記第２の導光体にその背面から取り込んで、この第２の導光体の前面から前方に出射する。
【００１７】また、この照明パネルは、その前方から入射する外光を、前記第２の導光体のの前面から取り込んでこの第２の導光体の背面側に出射し、その光を前記第１の導光体の前記複数の段面上に設けられた反射膜により反射し、その反射光を前記第２の導光体にその背面から取り込んで、この第２の導光体の前面から前方に出射する。
【００１８】すなわち、この照明パネルは、側方に配置された光源部からの光を前方に出射する機能と、前方から入射する外光を反射して前方に出射する機能とを有している。
【００１９】そして、この照明パネルにおいては、前記第1 の導光体の前面が、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、この第1 の導光体にその入射端面から取り込まれてこの導光体内を導かれる光が、前記複数の段差面のいずれかから出射して前記第２の導光体にその背面から取り込まれ、この第２の導光体の前面から前方に出射するため、前記光源部からの光を効率良く前方に出射させ、高輝度の出射光を得ることができる。
【００２０】しかも、前記第１の導光体の前記階段形状面の複数の段差面のピッチが一定であるため、これらの段差面から出射する光の間隔がほぼ一定であり、また、前記複数の段差面の高さがほぼ等しく、したがって、これらの段差面の面積、つまり光の出射面積がほぼ等しいため、前記複数の段差面から出射する光の量がほぼ等しい。そのため、前記第１の導光体の複数の段差面から出射して前記第２の導光体にその背面から取り込まれ、この第２の導光体の前面から前方に出射する光は、均一な輝度分布の光である。
【００２１】さらに、前記第1 の導光体は、その前面を階段形状面に形成したものであるが、その複数の段面上にそれぞれそのほぼ全面にわたって反射膜が設けられているため、この第１の導光体をその前方から見た形状は、前記複数の段面上にそれぞれ設けられた複数の反射膜が、前記複数の段差面に対応する極く幅の狭い領域をはさんで並んでいる形状である。また、前記複数の段差面のピッチが一定であり、したがって、これらの段差面の間の前記複数の段面の幅（導光体の長さ方向の幅）が等しいため、前記複数の反射膜の幅および間隔も一定である。
【００２２】そのため、前記第1 の導光体は、前方から入射する外光に対して、平板状の反射板とほとんど変わらない反射特性を有しており、前方から入射する外光を効率良く反射し、均一な輝度分布の反射光を前方に出射する。
【００２３】したがって、この発明の照明パネルによれば、側方に配置された光源部からの光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができ、また、前記光源部からの光を出射するときも、前方から入射する外光を反射して出射するときも、高輝度でしかも均一な輝度分布の出射光を得ることができる。
【００２４】また、この発明の表示装置は、光の透過を制御して表示する透過型表示手段と、この表示手段の背面側に対向させて配置された照明パネルとを備え、前記照明パネルが、側方から入射する光を取り込む入射端面と、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなり且つ前記複数の段差面のピッチが一定で前記複数の段差面の高さがほぼ等しい階段形状面に形成され、前記複数の段面上にそれぞれそのほぼ全面にわたって反射膜が設けられた前面とを有し、前記入射端面から取り込まれた光を前記複数の段差面から出射し、前方から入射する光を前記複数の段面上の前記反射膜により前方に反射する第1 の導光体と、前記第１の導光体の前記入射端面の側方に配置された光源部と、前記第１の導光体の前面側に配置され、前記第１の導光体の前記複数の段差面から出射する光を取り込んでその光を前方に出射するとともに、前方からの入射光を背面から出射し、前記第１の導光体の前記複数の段面上の反射膜により反射されて前記背面から入射する光を前方に出射する第２の導光体とからなることを特徴とするものである。
【００２５】すなわち、この表示装置は、透過型表示手段の背面側に上述したこの発明の照明パネルを配置したものである。この表示装置によれば、前記照明パネルが、側方に配置された光源部からの光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射するため、半透過反射板を用いずに２ウエイ表示を行なうことができる。
【００２６】しかも、前記照明パネルが、前記光源部からの光を出射するときも、前方から入射する外光を反射して出射するときも、高輝度でしかも均一な輝度分布の光を出射するため、外光を利用する反射型表示と、光源部からの光を利用する透過型表示との両方の表示を充分に明るくし、しかも、いずれの表示においても、輝度むらのない良好な画像を表示することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】この発明の照明パネルは、上記のように、側方から入射する光を取り込む入射端面と、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなり且つ前記複数の段差面のピッチが一定で前記複数の段差面の高さがほぼ等しい階段形状面に形成され、前記複数の段面上にそれぞれそのほぼ全面にわたって反射膜が設けられた前面とを有し、前記入射端面から取り込まれた光を前記複数の段差面から出射し、前方から入射する光を前記複数の段面上の前記反射膜により前方に反射する第1 の導光体を備え、この第1 の導光体の前記入射端面の側方に光源部を配置し、前記第１の導光体の前面側に、前記複数の段差面から出射する光を取り込んでその光を前方に出射するとともに、前方からの入射光を背面から出射し、前記複数の段面上の反射膜により反射されて前記背面から入射する光を前方に出射する第２の導光体を配置することにより、側方に配置された前記光源部からの光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができ、また、前記光源部からの光を出射するときも、前方から入射する外光を反射して出射するときも、高輝度でしかも均一な輝度分布の出射光を得ることができるようにしたものである。
【００２８】また、この発明の表示装置は、透過型表示手段の背後に上記この発明の照明パネルを配置することにより、外光を利用する反射型表示と、光源部からの照明光を利用する透過型表示との両方の表示を充分に明るくし、しかも、いずれの表示においても、輝度むらのない良好な画像を表示することができるようにしたものである。
【００２９】この発明の照明パネルにおいて、前記第1 の導光体の背面は平坦面であり、且つ、前記複数の段面がそれぞれ互いに平行で、前記前記複数の段差面がそれぞれ互いに平行であるのが好ましく、このようにすることにより、より均一な輝度分布の出射光を得ることができる。
【００３０】また、前記第1 の導光体の前記階段形状面は、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなり、且つ、前記複数の段差面のピッチが一定で、前記複数の段差面の高さがほぼ等しい形状であれば、次のいずれの形状に形成してもよい。
【００３１】すなわち、前記階段形状面は、前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面とほぼ平行であり、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面に対してほぼ垂直である形状に形成してもよく、その場合は、前記複数の段面上に設けた反射膜により前記第1 の導光体の背面とほぼ平行な反射面を形成することができ、また、第1 の導光体をその前方から見たときに前記段差面がほとんど見えないようにして、前記第1 の導光体に、より平板状の反射板に近い反射特性をもたせることができる。
【００３２】また、前記階段形状面は、前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面とほぼ平行であり、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面の法線に対して所定角度傾いている形状に形成してもよく、その場合は、前記複数の段面上に設けた反射膜により前記第１の導光体の背面とほぼ平行な反射面を形成するとともに、前記段差面を導光体背面に対して垂直に形成する場合に比べて前記段差面の面積を大きくし、前記複数の段差面からより多くの光を出射させて、その強度を高くすることができる。
【００３３】さらに、前記階段形状面は、前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面に対して、前記段面の基端から先端に向かって前記背面との間隔を広げる方向に傾斜しており、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面に対してほぼ垂直である形状に形成してもよく、その場合は、前記段面を導光体背面に対して平行に形成する場合に比べて前記段差面の面積を大きくし、前記複数の段差面からより多くの光を出射させて、その強度を高くするとともに、前記第1 の導光体をその前方から見たときに前記段差面がほとんど見えないようにして、前記第1 の導光体に、より平板状の反射板に近い反射特性をもたせることができる。
【００３４】さらにまた、前記階段形状面は、前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面に対して、前記段面の基端から先端に向かって前記背面との間隔を広げる方向に傾斜しており、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面の法線に対して所定角度傾いている形状に形成してもよく、その場合は、前記段差面の面積をさらに大きくし、前記複数の段差面からさらに多くの光を出射させて、その強度をより高くすることができる。
【００３５】上記のように、前記複数の段差面を傾斜面とする場合、前記第1 の導光体の背面の法線に対する前記段差面の傾き角度は、前記段面と前記段差面とのなす角度が大きくなる方向を正の角度、前記段面と前記段差面とのなす角度が小さくなる方向を負の角度としたとき、−５°〜６０°の範囲にするのが望ましく、このように前記段差面の傾き角度を設定することにより、第1 の導光体内を導かれて前記複数の段差面から出射する光を、前記段差面で全反射させることなく、効率良く出射させることができる。
【００３６】また、上記のように、前記複数の段面を傾斜面とする場合、前記第1 の導光体の背面に対する前記段面の傾き角度は、１０°以下にするのが望ましく、前記段面の傾き角度がこの程度であれば、前方から入射する外光を、前記複数の段面上に設けられた反射膜により前方に向けて反射することができる。
【００３７】さらに、前記第1 の導光体の入射端面は、前記第1 の導光体の背面に対して垂直な面でもよいが、前記第1 の導光体の背面の法線に対して所定角度傾いた傾斜面とするのが好ましい。
【００３８】前記入射端面が傾斜面であれば、前記光源部からの光のうちの前記第1 の導光体の背面とほぼ平行な方向から前記入射端面に入射する光も、前記入射端面において屈折して第１の導光体に入射するため、前記入射端面から第１の導光体に取り込んだ光のほとんどを、前記複数の段面および導光体背面により屈折させながら導光体内を導いて、前記複数の段差面から、より強度の高い光を出射することができ、したがって、前記光源部からの光をより効率良く前方に出射させ、高輝度の出射光を得ることができる。
【００３９】前記第1 の導光体の入射端面を傾斜面とする場合、この入射端面の傾き角度は、前記第1 の導光体の背面の法線に対して６０°以下にするのが望ましく、このように前記入射端面の傾き角度を設定することにより、前記光源部からの光を、前記入射端面で全反射させることなく、効率良く第1 の導光体に取り込むことができる。
【００４０】また、この発明の照明パネルにおいて、前記第２の導光体は、その背面に、前記第１の導光体の前記複数の段差面から出射する光を取り込む入射面および前記入射面から入射した光を前方に向けて屈折させる屈折面とを有する突起状の複数の入射部を有している構成のものが好ましく、前記第２の導光体をこのような構成とすることにより、前記第1 の導光体の複数の段差面から出射する光のほとんどを、ロス無く前記第２の導光体に取り込んで前方に出射することができるとともに、その出射光を所定方向に高い輝度で出射する指向性をもった輝度分布の光とすることができる。
【００４１】
【実施例】図１〜図３はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は照明パネルを備えた２ウエイ表示装置の側面図、図２は前記照明パネルの一部分の拡大側面図、図３は前記照明パネルの第1 の導光体の側面図である。
【００４２】この実施例の表示装置は、光の透過を制御して表示する透過型表示手段として、液晶表示素子を用いたものであり、図１に示すように、液晶表示素子１と、この液晶表示素子１の背面に対向させて配置された照明パネル１０とからなっている。
【００４３】なお、前記液晶表示素子１は、その内部構造は図示しないが、電圧の印加により光の透過を制御する複数の画素部をマトリックス状に配列形成した、アクティブマトリックス型または単純マトリックス型のものである。
【００４４】前記照明パネル１０について説明すると、この照明パネル１０は、図１および図２に示すように、第１の導光体１１と、この第１の導光体１１の側方に配置された光源部１７と、前記第１の導光体１１の前面側に配置された第２の導光体２０とからなっている。
【００４５】前記第１の導光体１１は、アクリル系樹脂等からなる透明板であり、図３に示したように、その背面１１ａは平坦面となっており、一端面が、側方から入射する光（光源部１４からの光）を取り込む入射端面１２となっている。
【００４６】また、この第１の導光体１１の前面は、互いにほぼ平行で前記入射端面１２から遠ざかる方向に向かって前記背面１１ａとの間隔を狭めるように高さを変える複数の段面１４と、これらの段面１４をつなぐ極く小さい高さの複数の段差面１５とからなる階段形状面１３に形成されている。
【００４７】前記階段形状面１３は、前記複数の段差面１５のピッチが一定で、これらの段差面１５の高さがほぼ等しい形状に形成されており、したがって、前記入射端面１２に最も近い最初の段差面１５と、導光体１１の他端に最も近い最後の段差面１５の間の各段面１４は、その全てが同じ幅（導光体長さ方向の幅）に形成されている。
【００４８】なお、前記複数の段面１４のうち、前記最初の段差面１５と前記入射端面１２との間の最も高い段面（以下、最初の段面という）と、前記最後の段差面１５と導光体１１の他端との間の最も低い段面（以下、最後の段面という）の幅は、それぞれ任意に設定されている。
【００４９】また、この実施例では、前記階段形状面１３を、前記複数の段面１４の全てが、前記第１の導光体１１の背面１１ａとほぼ平行であり、前記複数の段差面１５がそれぞれ前記第１の導光体１１の背面１１ａに対してほぼ垂直である形状に形成している。
【００５０】この第1 の導光体１１は、図３のように、導光体長さをＬ、入射端面１２の高さをｄ1 、他端面の高さをｄ2 、前記最初の段差面１５から導光体１１の入射端面１２側の端縁までの距離をａ、前記最後の段差面１５から導光体１１の他端縁までの距離をｂ、前記複数の段差面１５のピッチをＰ、これらの段差面１５の高さをｓとすると、次の (1)式ｓ＝Ｐ（ｄ1 −ｄ2 ）／｛Ｌ−（ａ＋ｂ）｝ …(1)に基づいて設計することができる。ただし、前記複数の段差面１５のピッチＰは、５〜５００μｍの範囲が好ましい。
【００５１】そして、この第１の導光体１１の前記階段形状面１３の前記複数の段面１４，１４ａ，１４ｂの上にはそれぞれ、そのほぼ全面にわたって、アルミニウムまたは銀等の高い光反射率を有する金属の蒸着膜からなる反射膜１６が設けられており、前記複数の段差面１５はそれぞれ、前記反射膜１６を形成しない光出射面とされている。
【００５２】前記第１の導光体１１は、その側方に配置された光源部１７からの光を前記入射端面１２から取り込み、この入射端面１２から取り込まれた光を前記階段形状面１３の複数の段差面１５から出射し、前方から入射する光を前記複数の段面１４上の反射膜１６により前方に反射する。
【００５３】前記光源部１７は、第１の導光体１１の入射端面１２の全長にわたる長さの直管状蛍光ランプ１８と、この蛍光ランプ１８からの放射光を反射させるリフレクタ１９とからなっており、この光源部１７は、第１の導光体１１の入射端面１２の側方に、前記入射端面１２に対向させて配置されている。なお、前記光源部１７は、蛍光ランプを用いるものに限らず、例えば、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を整列させたＬＥＤアレイ等を用いるものでもよい。
【００５４】一方、前記第１の導光体１１の前面側に配置された第２の導光体２０は、前記第１の導光体１１複数の段差面１５から出射する光を取り込んでその光を前方に出射するとともに、前方からの入射光を背面から出射し、前記第１の導光体１１の複数の段面１４上の反射膜１６により反射されて前記背面から入射する光を前方に出射する機能をもっている。
【００５５】この第２の導光体２０は、前記第1 の導光体１１とほぼ同じ横幅を有するアクリル系樹脂等からなる透明板であり、図１および図２に示すように、その前面は平坦面とされ、背面に、前記第1 の導光体１１の複数の段差面１５から出射する光を取り込むための突起状の複数の入射部２１が、一定ピッチで一体に形成されている。
【００５６】前記複数の入射部２１はそれぞれ、断面形状が三角形状で、前記第２の導光体２０の横幅全長にわたる長さの横長の突起状をなしており、その一方の側面が、前記第1 の導光体１１の段差面１５から出射する光を取り込む入射面２１ａとされ、他方の側面が、前記入射面２１ａから入射した光を前方に向けて屈折させる屈折面２１ｂとされている。
【００５７】なお、前記入射部２１の入射面２１ａと屈折面２１ｂは、図２のように、第２の導光体２０の前面の法線Ｈ2 に対する角度α，βが互いに異なる面であり、前記法線Ｈ2 に対する前記入射面２１ａの角度αは例えば５°〜２５°の範囲に設定され、前記法線Ｈ2 に対する前記屈折面２１ｂの角度βは例えば２０°〜５０°の範囲に設定されている。
【００５８】そして、前記第２の導光体２０は、その背面の複数の入射部２１の長さ方向を第1 の導光体１１の複数の段差面１５の長さ方向と平行にするとともに、前記入射部２１の一方の側面である入射面２１ａを第1 の導光体１１の段差面１５に向き合う方向に向けた状態で、前記複数の入射部２１の先端を第1 の導光体１１の複数の段面１４上の反射膜１６の表面またはその延長面に近接または一致させて前記第１の導光体１１の前面側に配置されている。
【００５９】なお、前記第１の導光体１１は、その複数の段面１４の先端縁を通る仮想線が、前記第２の導光体２０の複数の入射部２１の頂部を通る仮想線とほぼ平行になるように、長さ方向に傾けて配置されている。
【００６０】そのため、前記導光体１１の複数の段面１４上の反射膜１６と、前記第２の導光体２０の複数の入射部２１の頂部との間隔は、前記段面１４に対する前記入射部２１の対向位置によって異なり、前記入射部２１の対向位置が前記段面１４の基端側（図において左側）に近づくほど前記間隔が大きくなり、前記入射部２１の対向位置が前記段面１４の先端側（図において右側）に近づくほど前記間隔が小さくなっている。
【００６１】また、前記第１の導光体１１と第２の導光体２０との間の隙間は空気層となっており、これらの導光体１１，２０は、それぞれの周縁部において図示しないスペーサを介して接合されている。
【００６２】さらに、前記第２の導光体２０の前記複数の入射部２１は、前記第1 の導光体１１の複数の段差面１５のピッチＰよりも小さいピッチで設けられており、したがって、前記第1 の導光体１１の各段差面１５に対してそれぞれ、前記第２の導光体２０の前記入射部２１が少なくとも１つ以上対向している。
【００６３】なお、図１では、便宜上、第２の導光体２０の入射部２１を大きく拡大して示しているが、前記入射部２１のピッチは、上記液晶表示素子１の画素ピッチ（複数の画素部の配列ピッチ）とほぼ同じか、あるいは前記画素ピッチよりも小さく設定されている。
【００６４】そして、図１に示した液晶表示装置では、上記照明パネル１０を、その光源部１７の配置側を外光の主な取り込み方向に向けて、液晶表示素子１の背後に配置している。
【００６５】すなわち、２ウエイ表示型の液晶表示装置は、外光を利用するときは通常の反射型液晶表示装置と同様に、画面の法線に対して画面の上縁側に傾いた方向（明るい外光が得られる方向）から主に外光を取り込むように画面を向けて使用されるため、この実施例では、上記照明パネル１０を、光源部１７の配置側を外光の主な取り込み方向である画面の上縁側、つまり液晶表示素子１の上縁側（図１において左側）に向けて配置している。
【００６６】上記液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られるときは外光を利用する反射型表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときは、前記照明パネル１０の光源部１７を点灯させて、この照明パネル１０が出射する照明光（光源部１７からの光）を利用する透過型表示を行なう２ウエイ表示型のものであり、前記照明パネル１１が出射する照明光を利用する透過型表示のときは、この照明パネル１０からの出射光が液晶表示素子１に入射し、その光が液晶表示素子１を透過して前方に出射する。
【００６７】また、外光を利用する反射型表示のときは、液晶表示素子１にその前方から入射する外光が、液晶表示素子１を透過して照明パネル１０により反射され、その反射光が再び液晶表示素子１を透過して前方に出射する。
【００６８】まず、前記照明パネル１０からの照明光を利用する透過型表示について説明すると、前記照明パネル１０は、第１の導光体１１の入射端面１２の側方に配置された光源部１７からの光を前記第１の導光体１１にその入射端面１２から取り込み、その光を、図１および図２に実線で示した経路のように、導光体前面つまり階段形状面１３の複数の段面１４および導光体背面１１ａにより屈折させながら導光体長さ方向に導いて、前記階段形状面１３の複数の段差面１５から出射し、その光を第２の導光体２０にその背面から取り込んで、この第２の導光体２０の前面から前方に出射する。
【００６９】すなわち、前記光源部１７からの光は、第１の導光体１１にその入射端面１１ａから様々な入射角で入射し、そのうちの前記階段形状面１３の複数の段面１４に向かう光が前記段面１４上の反射膜１６で反射されて屈折し、また、導光体背面１１ａに向かう光が前記背面１１ａと外気（空気）との界面で全反射されて屈折して、その繰り返しにより第１の導光体１１内をその長さ方向に導かれながら、前記階段形状面１３のいずれかの段差面１５に入射し、その段差面１５から出射する。
【００７０】なお、この実施例では、前記導光体背面１１ａに向かう光を、前記背面１１ａと外気との界面での全反射により屈折させるようにしているが、前記第１の導光体の背面１１ａに反射板または反射膜）を設け、前記背面１１ａに向かう光を、前記反射板または反射膜により反射して屈折させるようにしてもよく、このようにすれば、第１の導光体１１内を導かれる光がその背面側に漏れるのを、より確実に防ぐことができる。
【００７１】前記第１の導光体１１の複数の段差面１５から出射した光は、第２の導光体２０の背面に形成された突起状の複数の入射部２１に、その入射面２１ａから取り込まれる。
【００７２】なお、前記複数の段差面１５からの出射光のなかには、図２に示したように、次の段面１４に向かって出射する光もあるが、その光は、次の段面１４上の反射膜１６で反射されて、その段面１４に対向する入射部２１に入射する。
【００７３】この場合、この実施例では上述したように、前記第２の導光体２０の複数の入射部２１を、第1 の導光体１１の複数の段差面１５のピッチＰよりも小さいピッチで設けることにより、前記第1 の導光体１１の各段差面１５に対してそれぞれ、前記第２の導光体２０の前記入射部２１を少なくとも１つ以上対向させているため、第1 の導光体１１の複数の段差面１５から出射する光のほとんどを、ロス無く前記複数の入射部２１から第２の導光体２０に取り込んで、その前面から前方に出射することができる。
【００７４】前記第２の導光体２０の複数の入射部２１にその入射面２１ａから取り込まれた光はそれぞれ、前記入射面２１ａとは反対側の屈折面２１ｂと導光体１１，２０間の空気層との界面で全反射して第２の導光体２０の前面に向かう方向に屈折され、この第２の導光体２０をその厚さ方向に透過して、その前面から前方に出射する。
【００７５】この第２の導光体２０の前面から出射する光の主な出射方向は、前記入射部１８の屈折面２１の傾き角度βに応じて決まり、前記屈折面２１の傾き角度βを選択することにより、所定方向の輝度が高い指向性をもった輝度分布の光を出射することができる。
【００７６】なお、この実施例では、上述したように、前記第２の光学界面１８ｂの傾き角度βを２０°〜５０°の範囲にし、前記入射面２１ａからの入射光を第２の導光体２０の前面の法線Ｈ2 に沿った方向の付近（正面方向）に向けて屈折させるようにして、前記第２の導光体１７の前面から、正面方向の輝度が高い指向性をもった輝度分布の光を出射するようにしている。
【００７７】そして、前記第２の導光体２０の前面から前方に出射した光、つまり照明パネル１０からの出射光は、液晶表示素子１にその背面から入射し、この液晶表示素子１を透過してその前方に出射する。
【００７８】次に、外光を利用する表示について説明すると、このときは、液晶表示素子１の前方から入射した外光が、前記液晶表示素子１を透過して前記照明パネル１０の第２の導光体２０にその前方から入射する。
【００７９】この実施例では、上述したように、照明パネル１０を、その光源部１７の配置側を液晶表示装置の外光の主な取り込み方向である画面の上縁側（液晶表示素子１の上縁側）に向けて配置しているため、前記第２の導光体２０に入射する外光は、主に光源部１７の配置側から入射する。
【００８０】前記第２の導光体２０にその前方から入射した外光は、図１および図２に破線で示した経路のように、この第２の導光体２０をその厚さ方向に透過してその背面の複数の入射部２１の入射面２１ａおよび屈折面２１ｂから出射し、第１の導光体１１の複数の段面１４上の反射膜１６により反射される。
【００８１】なお、外光は様々な入射角で入射するため、前記第２の導光体２０にその前面から入射した光が、その背面の複数の入射部２１の入射面２１ａおよび屈折面２１ｂに対して様々な角度で入射するが、その光のうち、前記入射面２１ａおよび屈折面２１ｂに対して全反射臨界角より小さい（垂直に近い）角度で入射する光は、前記入射面２１ａおよび屈折面２１ｂと導光体１１，２０間の空気層との界面を透過し、この界面への入射角度に応じた屈折角度で屈折して背面側に出射する。
【００８２】一方、前記入射面２１ａおよび屈折面２１ｂに対して全反射臨界角より大きい角度で入射する光は、前記入射面２１ａおよび屈折面２１ｂと前記空気層との界面で全反射するが、前記入射面２１ａと前記空気層との界面で全反射した光は、その反射側の傾き角度の異なる屈折面２１ｂに入射してこの屈折面２１ｂと前記空気層との界面を透過し、この界面への入射角度に応じた屈折角度で屈折して背面側に出射する。
【００８３】また、前記屈折面２１ｂと前記空気層との界面で全反射した光は、その反射側の傾き角度の異なる入射面２１ａに入射してこの入射面２１ａと前記空気層との界面を透過し、この界面への入射角度に応じた屈折角度で屈折して背面側に出射する。
【００８４】そのため、前記第２の導光体２０にその前面から入射した外光のほとんどが、ロス無くその背面側に出射して、前記第１の導光体１１の複数の段面１４上の反射膜１６により反射される。
【００８５】前記第１の導光体１１の複数の段面１４の反射膜１６により反射された反射光は、前記第２の導光体２０にその背面から取り込まれ、この導光体２０内を厚さ方向に透過してその前方から前方に出射する。
【００８６】このとき、第１の導光体１１の複数の段面１４上の反射膜１６で反射された光は、前記第２の導光体２０に、その背面の複数の入射部２１から取り込まれるが、その光のうち、前記入射部２１の入射面２１ａおよび屈折面２１ｂに対して全反射臨界角より小さい角度で入射する光は、前記入射面２１ａおよび屈折面２１ｂと導光体１１，２０間の空気層との界面を透過して第２の導光体２０内に入射し、前記界面への入射角度に応じた屈折角度で第２の導光体２０の前面方向に屈折して、この導光体２０の前面から出射する。
【００８７】また、前記入射面２１ａおよび屈折面２１ｂに対して全反射臨界角より大きい角度で入射する光は、前記入射面２１ａおよび屈折面２１ｂと前記空気層との界面で全反射するが、これらの界面で全反射した光は、隣接する他の入射部２１の入射面２１ａまたは屈折面２１ｂに入射し、この入射面２１ａまたは屈折面２１ｂと前記空気層との界面を透過して第２の導光体２０内に入射し、前記界面への入射角度に応じた屈折角度で第２の導光体２０の前面方向に屈折して、この導光体２０の前面から出射する。
【００８８】そのため、第１の導光体１１の複数の段面１４上の反射膜１６で反射された光のほとんどが、ロス無く前記第２の導光体２０にその背面から取り込まれて、その前面から前方に出射する。
【００８９】この第２の導光体２０の前面から出射する反射光は、前記第２の導光体２０にその前方から入射した光が集光された高輝度の光であり、また、この出射光も、導光体１７の正面方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光である。
【００９０】そして、前記第２の導光体２０の前面から前方に出射した反射光は、前記液晶表示素子１にその背面から入射し、この液晶表示素子１を透過してその前方に出射する。
【００９１】すなわち、上記照明パネル１０は、その側方に配置された光源部１７からの光を前方に出射する機能と、前方から入射する外光を反射して前方に出射する機能とを有している。
【００９２】そして、この照明パネル１０においては、前記第1 の導光体１１の前面が、複数の段面１４およびこれらの段面１４をつなぐ複数の段差面１５とからなる階段形状面１３に形成されており、この第1 の導光体１１にその入射端面１２から取り込まれてこの導光体１１内を導かれる光が、前記複数の段差面１５のいずれかから出射して前記第２の導光体２０にその背面から取り込まれ、この第２の導光体２０の前面から前方に出射するため、前記光源部１７からの光を効率良く前方に出射させ、高輝度の出射光を得ることができる。
【００９３】しかも、前記第１の導光体１１の前記階段形状面１３の複数の段差面１５のピッチが一定であるため、これらの段差面１５から出射する光の間隔がほぼ一定であり、また、前記複数の段差面１５の高さｓがほぼ等しく、したがって、これらの段差面１５の面積、つまり光の出射面積がほぼ等しいため、前記複数の段差面１５から出射する光の量がほぼ等しい。
【００９４】そのため、前記第1 の導光体１１の複数の段差面１５から出射して前記第２の導光体２０にその背面から取り込まれ、この第２の導光体２０の前面から前方に出射する光は、均一な輝度分布の光である。
【００９５】さらに、前記第1 の導光体１１は、その前面を階段形状面１３に形成したものであるが、その複数の段面１４上にそれぞれそのほぼ全面にわたって反射膜１６が設けられているため、この第1 の導光体１１をその前方から見た形状は、前記複数の段面１４上にそれぞれ設けられた複数の反射膜１６が、前記複数の段差面１５に対応する極く幅の狭い領域をはさんで並んでいる形状である。また、前記複数の段差面１５のピッチが一定であり、したがって、これらの段差面１５の間の前記複数の段面１４の幅（導光体１１の長さ方向の幅）が等しいため、前記複数の反射膜１６の幅および間隔も一定である。
【００９６】そのため、前記第1 の導光体１１は、前方から入射する外光に対して、平板状の反射板とほとんど変わらない反射特性を有しており、前方から入射する外光を効率良く反射し、均一な輝度分布の反射光を前方に出射する。
【００９７】なお、この実施例では、前記第１の導光体１１の階段形状面１３を、前記複数の段面１４が導光体背面１１ａとほぼ平行であり、前記複数の段差面１５が、導光体背面１１ａに対してほぼ垂直である形状に形成しているため、前記複数の段面１４上に設けた反射膜１６により前記第1 の導光体１１の背面とほぼ平行な反射面を形成することができ、また、第1 の導光体をその前方から見たときに前記段差面がほとんど見えないため、前記第1 の導光体１１に、より平板状の反射板に近い反射特性をもたせることができる。
【００９８】したがって、この発明の照明パネルによれば、側方に配置された光源部からの光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができ、また、前記光源部からの光を出射するときも、前方から入射する外光を反射して出射するときも、高輝度でしかも均一な輝度分布の出射光を得ることができる。
【００９９】また、上記照明パネル１０は、前記第１の導光体１１の前面側に配置する第２の導光体２０を、その背面に、前記第1 の導光体１１の複数の段差面１５から出射する光を取り込む入射面２１ａおよび前記入射面２１ａから入射した光を前方に向けて屈折させる屈折面２１ｂとを有する突起状の複数の入射部２１を形成した構成としているため、前記第1 の導光体１１の複数の段差面１５から出射する光のほとんどを、ロス無く前記第２の導光体２０に取り込んで前方に出射することができるとともに、その出射光を所定方向に高い輝度で出射する指向性をもった輝度分布の光とすることができる。
【０１００】そして、上記表示装置は、液晶表示素子１の背面側に、上述した照明パネル１０を配置したものであり、この表示装置によれば、前記照明パネル１０が、側方に配置された光源部１７からの光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射するため、半透過反射板を用いずに２ウエイ表示を行なうことができる。
【０１０１】しかも、前記照明パネル１０が、前記光源部１７からの光を出射するときも、前方から入射する外光を反射して出射するときも、高輝度でしかも均一な輝度分布の光を出射するため、外光を利用する反射型表示と、光源部からの光を利用する透過型表示との両方の表示を充分に明るくし、しかも、いずれの表示においても、輝度むらのない良好な画像を表示することができる。
【０１０２】さらに、上記照明パネル１０は、上述したように、所定方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光を出射するため、この照明パネル１０を、正面方向に出射する光の輝度が高い輝度分布の光を出射するように設計（第２の導光体２０の入射部２１の入射面２１ａおよび屈折面２１ｂの傾き角度を設計）することにより、正面輝度の高い画像を表示することができる。
【０１０３】なお、上記第１の実施例の照明パネル１０は、第１の導光体１１の前面の階段形状面１３を、複数の段面１４の全てが導光体背面１１ａとほぼ平行であり、複数の段差面１５がそれぞれ前記導光体背面１１ａに対してほぼ垂直である形状に形成しているが、前記階段形状面１３は、複数の段面１４およびこれらの段面１４をつなぐ複数の段差面１５とからなり、且つ、前記複数の段差面１５のピッチＰが一定で、前記複数の段差面１５の高さｓがほぼ等しい形状であれば、他の形状に形成してもよい。
【０１０４】さらに、前記第1 の導光体１１の入射端面１２は、上記第１の実施例のように前記第1 の導光体１１の背面１１ａに対して垂直な面としてもよいが、前記入射端面１２を、前記第1 の導光体１１の背面の法線に対して所定角度傾いた傾斜面としてもよい。
【０１０５】図４はこの発明の第２の実施例を示す第１の導光体１１の側面図、図５はその一部分の拡大図である。この実施例は、前記第１の導光体１１の前面の階段形状面１３を、前記複数の段面１４が、第1 の導光体１１の背面１１ａとほぼ平行であり、前記複数の段差面１５が、第1 の導光体の背面１１ａの法線Ｈ1 に対して所定角度θｓ傾いている形状に形成したものである。
【０１０６】なお、この実施例の導光体１１は、その階段形状面１３の形状が異なるが、他の構成は第１の実施例のものと同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１０７】この導光体１１によれば、前記複数の段面１５上に設けた反射膜１６により前記第1 の導光体１１の背面１１ａとほぼ平行な反射面を形成するとともに、上述した第１の実施例のように前記段差面１５を導光体背面１１ａに対して垂直に形成する場合に比べて、前記段差面１５の面積を大きくし、前記複数の段差面１５からより多くの光を出射させて、その強度を高くすることができる。
【０１０８】このように前記複数の段差面１５を傾斜面とする場合、前記第1 の導光体１１の背面１１ａの法線Ｈ1 に対する前記段差面１５の傾き角度θｓは、図５に示すように、前記段面１４と前記段差面１５とのなす角度が大きくなる方向を正の角度、前記段面１４と前記段差面１５とのなす角度が小さくなる方向を負の角度としたとき、−５°〜６０°の範囲、より好ましくは２５°〜３０°の範囲（図５ではθｓ＝約２７°）にするのが望ましく、このように前記段差面１５の傾き角度θｓを設定することにより、第1 の導光体１１内を導かれて前記複数の段差面１５から出射する光を、前記段差面１５（段差面１５と導光体１１，２０間の空気層との界面）で全反射させることなく、効率良く出射させることができる。
【０１０９】この実施例の導光体１１は、図５のように、複数の段差面１５のピッチをＰ、段面１４の幅（隣り合う一方の段差面１５の下端と他方の段差面１５の上端との間の距離）をＰ′とすると、上述した (1)式「ｓ＝Ｐ（ｄ1 −ｄ2 ）／｛Ｌ−（ａ＋ｂ）｝」のＰを、Ｐ＝Ｐ′＋ｓ tanθｓ（ただし、θｓ＝−５°〜６０°）
と置き換えた式に基づいて設計することができる。
【０１１０】図６はこの発明の第３の実施例を示す第１の導光体１１の側面図であり、この実施例は、前記第１の導光体１１の前面の階段形状面１３を、上記第２の実施例と同様に、前記複数の段面１４が、第1 の導光体１１の背面１１ａとほぼ平行であり、前記複数の段差面１５が、第1 の導光体の背面１１ａの法線Ｈ1 に対して所定角度θｓ傾いている形状に形成するとともに、前記第1 の導光体１１の入射端面１２を、この導光体１１の背面１１ａの法線Ｈ1 に対して所定角度θａ傾いた傾斜面としたものである。
【０１１１】なお、この実施例の導光体１１は、その階段形状面１３の形状が異なるが、他の構成は第１の実施例のものと同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１１２】この導光体１１によれば、前記複数の段面１５上に設けた反射膜１６により前記第1 の導光体１１の背面１１ａとほぼ平行な反射面を形成するとともに、上記第２の実施例と同様に、前記複数の段差面１５からより多くの光を出射させて、その強度を高くすることができ、さらに、前記入射端面１２の側方に配置される光源部１７（図１参照）からの光を、より効率良く前方に出射させて、高輝度の出射光を得ることができる。
【０１１３】すなわち、前記第1 の導光体１１の入射端面１２が導光体背面１１ａに対して垂直な面である場合は、前記光源部１７からの光のうちの前記第1 の導光体１１の背面１１ａとほぼ平行な方向から入射する光が、前記入射端面１２と外気（空気）との界面をほとんど屈折することなく透過して導光体１１に入射し、その光が導光体１１内をその背面１１ａとほぼ平行に導かれる。
【０１１４】そして、その光のうち、前記複数の段差面１５に向かって進む光は、その段差面１５から出射するが、導光体１１の他端に最も近い最後の段差面１５の高さよりも低い領域、つまり導光体背面１１ａ付近の領域を進む光は、その過程で導光体背面１１ａに入射したとしても極く僅かな角度でしか屈折しないため、その光のほとんどが、いずれの段差面１５にも入射せずに導光体１１の他端まで導かれてしまう。
【０１１５】しかし、この実施例の第1 の導光体１１は、その入射端面１２を導光体背面１１ａの法線Ｈ2 に対して所定角度θａ傾いた傾斜面としているため、前記光源部１７からの光のうちの前記第1 の導光体１１の背面１１ａとほぼ平行な方向から前記入射端面１２に入射する光も、図６に実線で示した経路のように、前記入射端面１２において屈折して第１の導光体１１に入射する。
【０１１６】そのため、この導光体１１によれば、前記入射端面１２から導光体１１内に取り込んだ光のほとんどを、前記複数の段面１４上の反射膜１６および導光体背面１１ａにより屈折させながら導光体１１内を導いて、前記複数の段差面１５から、より強度の高い光を出射することができ、したがって、前記光源部からの光をより効率良く前方に出射させ、高輝度の出射光を得ることができる。
【０１１７】前記入射端面１２を傾斜面とする場合、前記入射端面の傾き角度θａは、前記第1 の導光体１１の背面１１ａの法線Ｈ1 に対して６０°以下にするのが望ましく、このように前記入射端面１２の傾き角度θａを設定することにより、前記光源部１７からの光を、前記入射端面１２（外気との界面）で全反射させることなく、効率良く第1 の導光体１１に取り込むことができる。
【０１１８】このように前記入射端面１２を傾斜面とした第１の導光体１１は、図６のように、前記入射端面１２に最も近い最初の段差面１５から導光体１１の入射端面１２側の端縁までの距離をａ、前記最初の段差面１５と前記入射端面１２の上端までの距離をａ′とすると、上述した (1)式「ｓ＝Ｐ（ｄ1 −ｄ2 ）／｛Ｌ−（ａ＋ｂ）｝」のａを、ａ＝ａ′＋ｄ1 tan θａ（ただし、θａ≦６０°）
と置き換えた式に基づいて設計することができる。
【０１１９】図６に示した導光体１１は、入射端面１２と複数の段差面１５とをそれぞれ導光体背面１１ａの法線Ｈ1 に対してθａおよびθｓの傾き角度で傾斜させたものであるため、この導光体１１の設計式は、前記 (1)式のａとＰとを、ａ＝ａ′＋ｄ1 tan θａ（ただし、θａ≦６０°）、Ｐ＝Ｐ′＋ｓ tanθｓ（ただし、θｓ＝−５°〜６０°）と置き換えた式である。
【０１２０】なお、この実施例では、前記入射端面１２を、図６に示したように、上端に向かって導光板１１の他端方向に後退するように傾斜する傾斜面としたが、前記入射端面１２は、図６と逆に、下端に向かって導光板１１の他端方向に後退するように傾斜する傾斜面としてもよく、その場合も、前記入射端面の傾き角度は、前記第1 の導光体１１の背面１１ａの法線Ｈ1 に対して６０°以下にするのが望ましい。
【０１２１】図７はこの発明の第４の実施例を示す第１の導光体１１の側面図、図８はその一部分の拡大図である。この実施例は、前記第１の導光体１１の前面の階段形状面１３を、各段差面１５の間の複数の段面１４が、前記第1 の導光体１１の背面１１ａに対して、前記段面１４の基端から先端に向かって前記背面１１ａとの間隔を広げる方向に傾斜しており、前記複数の段差面１５が、前記第1 の導光体１１の背面１１ａに対してほぼ垂直である形状に形成したものである。
【０１２２】なお、この実施例では、最初の段差面１５と入射端面１２との間の最も高い最初の段面１４と、最後の段差面１５と導光体１１の他端との間の最も低い最後の段面１４は、導光体背面１１ａとほぼ平行な面に形成している。
【０１２３】この実施例の導光体１１は、その階段形状面１３の形状が異なるが、他の構成は第１の実施例のものと同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１２４】この導光体１１によれば、各段差面１５の間の複数の段面１４が、導光体背面１１ａに対して、前記段面１４の基端から先端に向かって前記背面１１ａとの間隔を広げる方向に傾斜しているため、上述した第１の実施例のように前記段面１４を導光体背面ａに対して平行に形成する場合に比べて、前記段差面１５の面積を大きくし、前記複数の段差面からより多くの光を出射させて、その強度を高くすることができる。
【０１２５】また、前記複数の段差面１５が、導光体背面１１ａに対してほぼ垂直であるため、前記第1 の導光体１１をその前方から見たときに前記段差面１５がほとんど見えないようにして、前記第1 の導光体１１に、より平板状の反射板に近い反射特性をもたせることができる。
【０１２６】このように、前記複数の段面１４を傾斜面とする場合、第1 の導光体１１の背面１１ａに対する前記段面１４の傾き角度は、１０°以下にするのが望ましく、前記段面１４の傾き角度がこの程度であれば、前方から入射する外光を、前記複数の段面１４上に設けられた反射膜１６により前方に向けて反射することができる。
【０１２７】この実施例の導光体１１は、図６のように、導光体長さをＬ、入射端面１２の高さをｄ1 、他端面の高さをｄ2 、前記最初の段差面１５から導光体１１の入射端面１２側の端縁までの距離をａ、前記最後の段差面１５から導光体１１の他端縁までの距離をｂ、前記複数の段差面１５のピッチをＰ、これらの段差面１５の高さをｓ、導光体背面１１ａに対する前記段面１４の傾き角度θｐとすると、次の (2)式 ｓ＝〔｛（ｄ1 −ｄ2 ）／［Ｌ−（ａ＋ｂ）］｝＋ tanθｐ〕Ｐ …(2) に基づいて設計することができる。ただし、前記複数の段差面１５のピッチＰは、５〜５００μｍの範囲が好ましく、前記段面１４の傾き角度θｐは、１０°以下が望ましい。
【０１２８】図９はこの発明の第５の実施例を示す第１の導光体１１の側面図、図１０はその一部分の拡大図である。この実施例は、前記第１の導光体１１の前面の階段形状面１３を、各段差面１５の間の複数の段面１４が、前記第1 の導光体１１の背面１１ａに対して、前記段面１４の基端から先端に向かって前記背面１１ａとの間隔を広げる方向に所定角度で傾斜しており、前記複数の段差面１５が、前記第1 の導光体１１の背面１１ａの法線に対して所定角度傾いている形状に形成したものである。
【０１２９】なお、この実施例では、最初の段差面１５と入射端面１２との間の最も高い最初の段面１４と、最後の段差面１５と導光体１１の他端との間の最も低い最後の段面１４は、導光体背面１１ａとほぼ平行な面に形成している。
【０１３０】この実施例の導光体１１は、その階段形状面１３の形状が異なるが、他の構成は第１の実施例のものと同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１３１】この導光体１１によれば、各段差面１５の間の複数の段面１４が、導光体背面１１ａに対して、前記段面１４の基端から先端に向かって前記背面１１ａとの間隔を広げる方向に傾斜しており、しかも前記複数の段差面１５が、導光体背面１１ａの法線Ｈ1 に対して傾斜しているため、前記段差面１５の面積をさらに大きくし、前記複数の段差面１５からさらに多くの光を出射させて、その強度をより高くすることができる。
【０１３２】この実施例において、第1 の導光体１１の背面１１ａに対する前記段面１４の傾き角度θｐは、上記第４の実施例と同様に１０°以下にするのが望ましく、前記段面１４の傾き角度がこの程度であれば、前方から入射する外光を、前記複数の段面１４上に設けられた反射膜１６により前方に向けて反射することができる。
【０１３３】また、前記第1 の導光体１１の背面１１ａの法線Ｈ1 に対する前記段差面１５の傾き角度θｓは、上記第２または第３の実施例と同様に、−５°〜６０°の範囲、より好ましくは２５°〜３０°の範囲（図１０ではθｓ＝約２７°）にするのが望ましく、このように前記段差面１５の傾き角度θｓを設定することにより、第1 の導光体１１内を導かれて前記複数の段差面１５から出射する光を、前記段差面１５で全反射させることなく、効率良く出射させることができる。
【０１３４】この実施例の導光体１１は、図１０のように、複数の段差面１５のピッチをＰ、段面１４の幅（隣り合う一方の段差面１５の下端と他方の段差面１５の上端との間の距離）をＰ′とすると、上述した (2)式「ｓ＝〔｛（ｄ1 −ｄ2 ）／［Ｌ−（ａ＋ｂ）］｝＋ tanθｐ〕Ｐ」のＰを、Ｐ＝Ｐ′＋ｓ tanθｓ（ただし、θｓ＝−５°〜６０°）
と置き換えた式に基づいて設計することができる。
【０１３５】図１１は、上述した第１の実施例と上記第５の実施例の第１の導光板１１の段差面１５からの出射光の強度分布を示しており、（ａ）は第１の実施例の導光板における段差面１５からの出射光の強度分布、（ｂ）は第５の実施例の導光板における段差面１５からの出射光の強度分布である。
【０１３６】この強度分布は、前記段差面１５からの出射光の強度を、種々の角度方向から測定して求めたものであり、図１１の（ａ），（ｂ）において、０°は導光体１１の入射端面方向、９０°は導光板１１の背面１１ａの法線Ｈ1 に沿った方向、１８０°は導光板１１の他端方向である。
【０１３７】上記２つの強度分布を比較して見れば分かるように、（ｂ）に示した第５の実施例の導光板における段差面１５からの出射光の強度分布は、（ａ）に示した第１の実施例の導光板における段差面１５からの出射光の強度分布に比べて、導光板１１の他端方向（１８０°の方向）に出射する光強度がはるかに強い強度分布である。
【０１３８】なお、上記図７および図８に示した第４の実施例と、図９および図１０に示した第５の実施例の導光体１１は、いずれも、その入射端面１２を導光体背面ａに対して垂直に形成したものであるが、これらの導光体１１においても、前記入射端面１２を、図６に示した第３の実施例のように、導光体背面１１ａの法線Ｈ1に対して所定角度θａ（好ましくは１０°以下）傾いた傾斜面とすれば、前記入射端面１２から第１の導光体１１に取り込んだ光のほとんどを、複数の段面１４および導光体背面１１ａにより屈折させながら導光体１１内を導いて、前記複数の段差面１５から、より強度の高い光を出射することができる。
【０１３９】また、上記第２〜第５の実施例の第１の導光体１１を用いる照明パネルも、図１に示したように、前記第１の導光体１１の入射端面１２の側方に光源部１７を配置し、前記第１の導光体１１の前面側に第２の導光体２０を配置して構成するが、前記第２の導光体２０は、図１に示した構成のものに限らない。
【０１４０】例えば、前記第２の導光体２０は、その背面の複数の入射部２１を間隔をおいて形成し、これらの入射部２１の間の導光体背面を、前記第１の導光体１１の各段面１４上の反射膜１６に対してほぼ平行またはそれに近い傾き角度で対向する入出射面とした構成のものでもよい。
【０１４１】また、図１に示した表示装置は、表示手段に液晶表示素子１を用いたものであるが、この発明は、他の電気光学表示素子や、透光性の画像印刷フィルムなどを表示手段とする表示装置にも適用することができるし、また、この発明の照明パネルは、表示装置に限らず、各種用途に広く用いることができる。
【０１４２】
【発明の効果】この発明の照明パネルは、側方から入射する光を取り込む入射端面と、複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなり且つ前記複数の段差面のピッチが一定で前記複数の段差面の高さがほぼ等しい階段形状面に形成され、前記複数の段面上にそれぞれそのほぼ全面にわたって反射膜が設けられた前面とを有し、前記入射端面から取り込まれた光を前記複数の段差面から出射し、前方から入射する光を前記複数の段面上の前記反射膜により前方に反射する第1 の導光体を備え、この第1 の導光体の前記入射端面の側方に光源部を配置し、前記第１の導光体の前面側に、前記複数の段差面から出射する光を取り込んでその光を前方に出射するとともに、前方からの入射光を背面から出射し、前記複数の段面上の反射膜により反射されて前記背面から入射する光を前方に出射する第２の導光体を配置したものであるから、側方に配置された前記光源部からの光を前方に出射するとともに、前方から入射する外光を反射して前方に出射することができ、また、前記光源部からの光を出射するときも、前方から入射する外光を反射して出射するときも、高輝度でしかも均一な輝度分布の出射光を得ることができる。
【０１４３】また、この発明の表示装置は、透過型表示手段の背後に上記この発明の照明パネルを配置したものであるから、外光を利用する反射型表示と、光源部からの照明光を利用する透過型表示との両方の表示を充分に明るくし、しかも、いずれの表示においても、輝度むらのない良好な画像を表示することができる。
【０１４４】この発明の照明パネルにおいて、前記第1 の導光体の背面は平坦面であり、且つ、前記複数の段面がそれぞれ互いに平行で、前記前記複数の段差面がそれぞれ互いに平行であるのが好ましく、このようにすることにより、より均一な輝度分布の出射光を得ることができる。
【０１４５】また、この照明パネルにおいて、前記第1 の導光体の前記階段形状面を、前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面とほぼ平行であり、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面に対してほぼ垂直である形状に形成すれば、前記複数の段面上に設けた反射膜により前記第1 の導光体の背面とほぼ平行な反射面を形成することができ、また、第1 の導光体をその前方から見たときに前記段差面がほとんど見えないようにして、前記第1 の導光体に、より平板状の反射板に近い反射特性をもたせることができる。
【０１４６】また、前記階段形状面を、前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面とほぼ平行であり、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面の法線に対して所定角度傾いている形状に形成すれば、前記複数の段面上に設けた反射膜により前記第1 の導光体の背面とほぼ平行な反射面を形成するとともに、前記段差面を導光体背面に対して垂直に形成する場合に比べて前記段差面の面積を大きくし、前記複数の段差面からより多くの光を出射させて、その強度を高くすることができる。
【０１４７】さらに、前記階段形状面を、前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面に対して、前記段面の基端から先端に向かって前記背面との間隔を広げる方向に傾斜しており、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面に対してほぼ垂直である形状に形成すれば、前記段面を導光体背面に対して平行に形成する場合に比べて前記段差面の面積を大きくし、前記複数の段差面からより多くの光を出射させて、その強度を高くするとともに、前記第1 の導光体をその前方から見たときに前記段差面がほとんど見えないようにして、前記第1 の導光体に、より平板状の反射板に近い反射特性をもたせることができる。
【０１４８】さらにまた、前記階段形状面を、前記複数の段面が、前記第1 の導光体の背面に対して、前記段面の基端から先端に向かって前記背面との間隔を広げる方向に傾斜しており、前記複数の段差面が、前記第1 の導光体の背面の法線に対して所定角度傾いている形状に形成すれば、前記段差面の面積をさらに大きくし、前記複数の段差面からさらに多くの光を出射させて、その強度をより高くすることができる。
【０１４９】上記のように、前記複数の段差面を傾斜面とする場合、前記第1 の導光体の背面の法線に対する前記段差面の傾き角度は、前記段面と前記段差面とのなす角度が大きくなる方向を正の角度、前記段面と前記段差面とのなす角度が小さくなる方向を負の角度としたとき、−５°〜６０°の範囲にするのが望ましく、このように前記段差面の傾き角度を設定することにより、第1 の導光体内を導かれて前記複数の段差面から出射する光を、前記段差面で全反射させることなく、効率良く出射させることができる。
【０１５０】また、上記のように、前記複数の段面を傾斜面とする場合、前記第1 の導光体の背面に対する前記段面の傾き角度は、１０°以下にするのが望ましく、前記段面の傾き角度がこの程度であれば、前方から入射する外光を、前記複数の段面上に設けられた反射膜により前方に向けて反射することができる。
【０１５１】さらに、前記第1 の導光体の入射端面は、前記第1 の導光体の背面に対して垂直な面でもよいが、前記第1 の導光体の背面の法線に対して所定角度傾いた傾斜面とすれば、前記光源部からの光のうちの前記第1 の導光体の背面とほぼ平行な方向から前記入射端面に入射する光も、前記入射端面において屈折して第１の導光体に入射するため、前記入射端面から第１の導光体に取り込んだ光のほとんどを、前記複数の段面および導光体背面により屈折させながら導光体内を導いて、前記複数の段差面から、より強度の高い光を出射することができ、したがって、前記光源部からの光をより効率良く前方に出射させ、高輝度の出射光を得ることができる。
【０１５２】前記第1 の導光体の入射端面を傾斜面とする場合、この入射端面の傾き角度は、前記第1 の導光体の背面の法線に対して６０°以下にするのが望ましく、このように前記入射端面の傾き角度を設定することにより、前記光源部からの光を、前記入射端面で全反射させることなく、効率良く第1 の導光体に取り込むことができる。
【０１５３】また、この発明の照明パネルにおいて、前記第２の導光体は、その背面に、前記第1 の導光体の前記複数の段差面から出射する光を取り込む入射面および前記入射面から入射した光を前方に向けて屈折させる屈折面とを有する突起状の複数の入射部を有している構成のものが好ましく、前記第２の導光体をこのような構成とすることにより、前記第1 の導光体の複数の段差面から出射する光のほとんどを、ロス無く前記第２の導光体に取り込んで前方に出射することができるとともに、その出射光を所定方向に高い輝度で出射する指向性をもった輝度分布の光とすることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００１４４３
【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社
【出願日】 平成１０年７月２９日（１９９８．７．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外５名）
【公開番号】 特開２０００−４８６１８（Ｐ２０００−４８６１８Ａ）
【公開日】 平成１２年２月１８日（２０００．２．１８）
【出願番号】 特願平１０−２１３９６５