| 【発明の名称】 |
照明装置及び表示装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】後藤 陽一郎
|
| 【要約】 |
【課題】点光源と線状の導光体からなる線状光源を用いるフロントライトにおいて、点光源から光が洩れても導光板上に輝線が発生することを抑え、製造歩留まりの向上が可能なフロントライトを提供し、また、輝線が発生することを抑えたフロントライトを備えて表示性能の良い表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】導光板の裏面４２に所定の方向に傾斜する第１傾斜面４４と第１傾斜面４４が傾斜する方向とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面４５を交互に形成して、第１傾斜面４４と第２傾斜面４５により夫々平行な頂線と谷線を構成し、頂線と谷線は入射面４１に対してある角度で傾斜して設け、線状光源３をＬＥＤ３１と線状導光体３２から構成する。そして、ＬＥＤ３１は頂線あるいは谷線と入射面との成す角が鈍角である側の、導光板の入射面４１の長さ方向における端部付近に配置された構成とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】線状光源と、線状光源からの光を入射する入射面と入射した光を出射する出射面と出射面と対向し入射面から入射した光を反射すると共に外部からの光を透過する対向面とを有する導光板を備える照明装置において、線状光源は、点光源手段と、点光源手段からの光を入射し導光板の入射面へと出射する線状の導光体とを具備し、導光板の対向面には所定の方向に傾斜する第１傾斜面と第１傾斜面が傾斜する方向とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面が交互に形成されて第１傾斜面と第２傾斜面により夫々平行な頂線と谷線が構成され、頂線と谷線は入射面に対してある角度で傾斜して設けられ、点光源手段は、頂線あるいは谷線と入射面との成す角が鈍角である側の、導光板の入射面の長さ方向における端部付近に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】 線状の導光体は、点光源手段からの光を出射する出射面と、出射面と対向する対向面を有し、対向面には、出射面から出射される光を点光源手段寄りの傾きを有して出射させる出射方向制御手段を備え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】 請求項１または２に記載の照明装置と、導光板の出射面側に設けられた非発光型表示手段を備え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、表示面側に設けられて表示面を照明する照明装置（所謂フロントライト）に関し、特に点光源と線状の導光体からなる線状光源を備えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置に代表される非発光表示装置は、低消費電力であり小型・薄型化が可能であることから電子機器のディスプレイ手段として欠くことのできないものとなっている。そして、液晶表示装置は、透過型と反射型に大別され、透過型の液晶表示装置には背面側に設けられ背面から表示画面を照明するバックライトが組込まれ、反射型の液晶表示装置には表示面側に設けられ前方から表示画面を照明する所謂フロントライトが組込まれる。このフロントライトは、外光による照明が可能なことから低消費電力化という点でバックライトに比べて優位性を有しており、実用化に向けて種々の構成のものが開発されている（例えば特開平１０−３１１９１５号公報や特開平１０−１５３７７７号公報参照）。
【０００３】また、これらの照明装置には線状光源が用いられ通常冷陰極蛍光管が使用されるが、線状光源として、点光源と線状（棒状）の導光体から構成されるものを用いるものも開発されている（例えば、特開平１１−１９１３０７号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】さて、図５にフロントライトを備える表示装置の概略構成図を示す。５１は画像表示が行なわれる反射型の液晶表示パネル、５２は液晶表示パネル５１の表示面側に設けられたフロントライトで、フロントライト５２は、冷陰極蛍光管等の線状光源５３、線状光源５３からの光を側方から入射すると共に外光を通過させて液晶表示パネル５１の表示画面を照明する導光板５４、視認性向上のために導光板５４の液晶表示パネル５１の表示画面と対向する面に貼着された反射防止膜５５から構成される。
【０００５】導光板５４の反射防止膜５５が貼着される面とは反対側の面は、線状光源５３からの光が入射される入射面ａ側に傾斜する第１傾斜面５６と、入射面ａと対向する面側に傾斜する第２傾斜面５７が交互に形成され、複数の第１傾斜面５６と複数の第２傾斜面５７は各々長さ方向において平行であるため、第１傾斜面５６と第２傾斜面５７の面が接する辺にて形成される頂線と谷線も平行状態となる。
【０００６】ここで、複数の谷線が含まれる平面を仮想平面（図５における破線）とした場合、仮想平面に対する第１傾斜面５６の傾斜角度βは、仮想平面に対する第２傾斜面５７の傾斜角度αよりも非常に大きく形成されており、例えば、角度βは４３°、角度αは２°に形成されている。このため、仮想平面に対する第１傾斜面５６の投影面積は、仮想平面に対する第２傾斜面５７の投影面積に比べ非常に小さく（この場合およそ１：２７）なっている。また、導光板５４は、入射面ａから離れるに従って厚み（仮想平面と反射防止膜５５が貼着される面との距離）が薄くなっていく、所謂楔型の断面形状となるように形成されている。
【０００７】図５では、説明を簡略化するために、頂線や谷線が導光板５４の入射面と平行となるように第１傾斜面５６及び第２傾斜面５７が形成されている構造を示しているが、多くの場合、図６に示すように、導光板５４は頂線や谷線が入射面ａに対して所定の角度θ（θは５〜２５°程度、この例では２２°とする）を有するように形成され、液晶表示パネル５１上に設置される。これは、液晶表示パネル５１において画素がマトリクス状に配置されていることから、導光板５４の頂線や谷線との関係でモアレ縞が発生するのを防止するためである。
【０００８】ところで、図６は、線状光源としてＬＥＤ等の点光源６１と線状の導光体６２から構成される光源を用いた場合のフロントライトの上面図を示している。斯様な構成において、導光板５４に対する線状光源からの光の供給は、点光源６１からの光が導光体６２に入射し、その光が導光体６２の導光板５４の入射面ａに対向する面から出射されて導光板５４の入射面ａに入射することでなされる。このとき、点光源６１からの光が全て導光体６２に入射されればよいが、点光源６１の出光部分と導光体６２の入光部分との接続の関係で、多くは組立てあるいは設計の不備あるいは点光源の大きさと導光体６２に要求される大きさの関係により、点光源６１からの光の一部が導光体６２に入らず、洩れて直接導光板５４に入射されることがある。点光源６１から直接導光板５４に入射した光は、頂線や谷線が入射面ａに対して所定の角度θ傾斜することと第１傾斜面５６と第２傾斜面５７の面の傾斜角が原因と考えられるが、頂線や谷線とほぼ直交する方向の輝線Ｌ（図６参照）を導光板５４上に発生させる。
【０００９】このような輝線Ｌが発生するフロントライトは、表示画面の表示品質を劣化させてしまうので、照明装置として実用に供されない。そして、このような輝線Ｌは、点光源６１からの僅かに洩れる光によっても発生してしまうので、フロントライトとしての製造歩留まりを著しく低下させてしまう。
【００１０】本発明は、斯様な点に鑑みてなされたもので、点光源と線状の導光体からなる線状光源を用いるフロントライトにおいて、点光源から光が洩れても導光板上に輝線が発生することを抑え、製造歩留まりの向上が可能なフロントライトを提供することを目的とするものである。また、輝線が発生することを抑えたフロントライトを備えて表示性能の良い表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の照明装置は、線状光源と、線状光源からの光を入射する入射面と入射した光を出射する出射面と出射面と対向し入射面から入射した光を反射すると共に外部からの光を透過する対向面とを有する導光板を備える照明装置であって、線状光源は、点光源手段と、点光源手段からの光を入射し導光板の入射面へと出射する線状の導光体とを具備し、導光板の対向面には所定の方向に傾斜する第１傾斜面と第１傾斜面が傾斜する方向とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面が交互に形成されて第１傾斜面と第２傾斜面により夫々平行な頂線と谷線が構成され、頂線と谷線は入射面に対してある角度で傾斜して設けられ、点光源手段は、頂線あるいは谷線と入射面との成す角が鈍角である側の、導光板の入射面の長さ方向における端部付近に配置されていることを特徴とする。
【００１２】請求項２に係る本発明の照明装置は、請求項１に記載の発明において、線状の導光体は、点光源手段からの光を出射する出射面と、出射面と対向する対向面を有し、対向面には、出射面から出射される光を点光源手段寄りの傾きを有して出射させる出射方向制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】請求項３に係る発明の表示装置は、請求項１または２に記載の照明装置と、導光板の出射面側に設けられた非発光型表示手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
【実施の形態】図１は本発明に係る照明装置及び表示装置の一実施例を示す概略構成図である。尚、いずれの図も理解を容易にするために模式的に描かれ実際の寸法及び縮尺割合とは異なっている。
【００１５】１は画像表示が行なわれる非発光型表示手段としての反射型の液晶表示パネル、２は液晶表示パネル２の表示画面側に設けられた照明装置としてのフロントライトである。
【００１６】フロントライト２は、点光源手段としてのＬＥＤ３１及びＬＥＤ３１からの光を入射して線状に光を出射する線状導光体３２から構成される線状光源３、線状光源３からの光を後述する入射面から入射すると共に外部からの光を通過させて液晶表示パネル１の表示画面を照明する導光板４、視認性向上のために導光板４の液晶表示パネル１の表示画面と対向する面（後述する裏面）に貼着された反射防止膜５、内面が反射面となっており後述する出射面を除いた線状光源３（特に線状導光体３２）の周囲に巻回されるリフレクタ６から構成される。
【００１７】導光板４は、アクリル樹脂等の透光性材料から成り、線状光源３と対向し線状光源３からの光が入射される入射面４１、平坦な面であり液晶表示パネル１と対向し反射防止膜５が貼着される出射面としての裏面４２、裏面４２と対向し入射面４１から入射した線状光源３からの光を反射しまた外部からの光を透過する対向面４３を有している。
【００１８】対向面４３は、やや入射面４１を向くように所定の方向に傾斜する第１傾斜面４４と第１傾斜面４４とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面４５とからなり、複数の平行な第１傾斜面４４と複数の平行な第２傾斜面４５が交互に形成され、第１傾斜面４４と第２傾斜面４５が接する辺にて頂線と谷線が形成されている。このとき、頂線や谷線は交互に存在し、また夫々平行状態にある。そして、図２に示すように、これら頂線や谷線が入射面４１に対してある所定の角度θ（θは５〜２５°程度、本実施例では２２°とする）で傾斜するように、第１傾斜面４４及び第２傾斜面４５が設けられている。
【００１９】ここで、複数の谷線が含まれる平面を仮想平面（図１における破線）とした場合、頂線及び谷線と直交する面において、仮想平面に対する第１傾斜面４４の傾斜角度βは、仮想平面に対する第２傾斜面４５の傾斜角度αよりも非常に大きく形成されており、例えば、角度βは４３°、角度αは２°に形成されている（但し、図１は頂線及び谷線と直交する面での断面ではないので、概略的に図示している）。このため、仮想平面に対する第１傾斜面４４の投影面積は、仮想平面に対する第２傾斜面４５の投影面積に比べ非常に小さく（本実施例ではおよそ１：２７）なっている。
【００２０】また、導光板４は、入射面４１から離れるに従って、裏面４２と対向面４３における仮想平面との距離が小さくなる、即ち厚みが薄くなっていく所謂楔型の断面形状となるように形成されている。例えば、導光板４の入射面４１側の厚みはおよそ１．２mm、入射面４１と対向する面側の厚みはおよそ１mm、仮想平面への投影状態における谷線と頂線との距離はおよそ１３μmである。
【００２１】線状光源３の線状導光体３２は、導光板４と同様にアクリル樹脂等の透光性材料から成り、ＬＥＤ３１からの光が入射される入射面３３と、導光板４の入射面４１と対向し入射面３３から入射された光を出射する出射面３４と、出射面３４と対向する対向面としての平坦な反射面３５を有している。出射面３４の大きさは、導光板４の入射面４１の大きさとほぼ同じかそれ以上の大きさに形成され、線状導光体３２の形状は入射面３３側から入射面３３と対向する面側に向かうに従い、出射面３４と反射面３５との距離（厚さ）が小さく（薄く）なる楔型の断面形状に形成されている。例えば、入射面３３側の出射面３４と反射面３５との距離（厚さ）は２．８ｍｍ、入射面３３と対向する面側の出射面３４と反射面３５との距離（厚さ）は０．５ｍｍに形成されるが、これらの距離は、フロントライト２に要求される照明能力や寸法等の仕様により適宜変更決定される。
【００２２】尚、導光板４あるいは線状導光体３２の形状のものは、アクリル樹脂を含めポリカーボネート等の熱可塑性樹脂を用いた射出成形により形成され、第１傾斜面及び第２傾斜面を有するものであっても、金型を用いた一般的な成形工程により一体的に且つ容易に形成される。
【００２３】そして、フロントライトの組立てに際し、線状導光体３２の出射面３４と導光板４の入射面４１を対向させて（本実施例では出射面３４と入射面４１の間に間隙を持たせて図示しているが、出射面３４と入射面４１は接触していてもよい）、線状光源３と導光板４は設けられる。更にその際、図２に示すように、線状光源３のＬＥＤ３１が、頂線や谷線が入射面４１と成す角度θとは反対側、即ち、頂線あるいは谷線の一方と入射面４１との成す角が鈍角である側の、導光板４の入射面４１の長さ方向における端部付近に配置して設けられる。
【００２４】さて、斯様な装置において、まず、液晶表示パネル１の表示画面の照明を外部からの光（外光）により行なう場合について説明する。太陽光や室内光といった外光は、対向面４３の上方から到来し第２傾斜面４５及び第１傾斜面４４（面積的な割合からほとんど第２傾斜面４５）から導光板４内に入射される。導光板４に入射した外光は、導光板４を通過して裏面４２から出光し、反射防止膜５を介して液晶表示パネル１の表示画面を照明する。照明による液晶表示パネル１の表示画面からの反射光は、反射防止膜５を介して裏面４２から導光板４内に入光し、第２傾斜面４５から外部に出光して観察者に認識される。
【００２５】液晶表示パネル１の表示画面の照明をフロントライト２により行なう場合は、ＬＥＤ３１が点灯される。ＬＥＤ３１を点灯させると、ＬＥＤ３１の光は線状導光体３２の入射面３３から入射して、線状導光体３２の内部を進行しながら直接あるいは反射面３５や他の側面で反射されて出射面３４から出射される。出射面３４からは面に沿って、即ち線状に光が出射される。尚、反射面３４や他の側面で反射されずに線状導光体３２を通過した光は、リフレクタ６で反射されて再び線状導光体３２に入射されて出射面３４からの出射光として利用される。
【００２６】線状光源３（線状導光体３２の出射面３４）から出射された光は、導光板４の入射面４１から入射し、第１傾斜面４４にて反射され裏面４２から出射される。導光板４の面にて光が反射したり通過したりするのは、導光板４が空気に対する導光板の材質（例えばアクリル樹脂）の臨界角を有するためで、各面に対し、臨界角より小さい角度で進行してきた光は屈折を伴って通過し、臨界角より大きい角度で進行してきた光は反射される。裏面４２から出射された光は、反射防止膜５を介して液晶表示パネル１の表示画面を照明する。照明による液晶表示パネル１の表示画面からの反射光は、反射防止膜５を介して裏面４２から導光板４内に入射し、第２傾斜面４５から外部に出光して観察者に認識される。
【００２７】そして、ＬＥＤ３１を点灯したとき、ＬＥＤ３１からの光の一部が線状導光体３２の入射面３３に入らず、直接入射面４１から導光板４内に入射されたとしても、その様な光は、ＬＥＤ３１の設置位置と頂線及び谷線との関係から、導光板４の頂線や谷線と直交する角度で導光板４内に入射することはない。このため、ＬＥＤ３１からの光の一部が直接導光板４内に入射されたとしても、図６に示すような輝線Ｌが発生することはなく、液晶表示パネル１の表示画面の表示品質を劣化させてしまうことが防止される。従って、輝線Ｌの発生が抑えられるので、フロントライトとしての製造歩留まりの向上に可能となる。
【００２８】ところで、図２に示すように、フロントライト２により液晶表示パネル１の表示画面の照明を行なう際には、線状光源３からは導光板４の入射面４１に対してＬＥＤ３１から離れる向きの傾きを有した光が入射される。これは、反射面３５が出射面３４に対して、入射面３３から離れるに従って出射面３４に近づく形状に形成されているためである。斯様な向きで導光板４に光が入射した場合、第１傾斜面４４で反射される光の量が少なくなり、液晶表示パネル１の表示画面の照明に寄与する光は上述の通り第１傾斜面４４で反射される光であるので、照明光量が少なくなって十分な輝度を得られない虞がある。
【００２９】そこで、そのような場合には、線状導光体３２の反射面３５に、出射面３４から出射される光をＬＥＤ３１寄りの傾きを有して出射させる出射方向制御手段を形成することで、フロントライトの輝度を上げることが可能となる。
【００３０】図４は出射方向制御手段としての複数の溝３６を有する線状導光体３２’の一例を示す外観図である。この線状導光体３２’は、図１あるいは図２示す線状導光体３２とほぼ同じ構成であるが、反射面３５’に複数の溝３６が形成されている点が異なっている。
【００３１】この溝３６は図４に示すように、入射面３３’と対向する傾斜面３７を有し、この傾斜面３７は出射面３４’に対して４５°の角度γで傾斜している。そしてこの溝３６を備えることにより、ＬＥＤ３１からの光は入射面３３’から入射した後、出射面３４’あるいは反射面３５’で反射しながら線状導光体３２’内を進行して、傾斜面３７にて反射されると出射面３４’からＬＥＤ３１寄りの傾きを有した光となって出射される。このため、導光板４には第１傾斜面４４で反射される光の量が多くなるような向きで光が入射される。従って、液晶表示パネル１の表示画面の照明に寄与する光が多くなるので、照明光量が多くなり輝度の向上が図れる。
【００３２】尚、本実施例では出射方向制御手段としての溝３６の傾斜面３７の出射面３４’に対する角度γは４５°であったが、この角度γは４５°以上で９０°未満、望ましくは４５°以上７０°程度の範囲、であっても同様の効果を得ることができる。また、溝３６が形成される深さや間隔は、入射面３３’からの距離とは関係無く一定であって良いし、また、入射面３３’から離れるに従って深さを大きくしたり（例えば、５〜１００μｍ）、間隔を狭めたり（例えば、１０〜２００μｍ）してもよく（深さと間隔のいすれか一方あるいは両方を変化させてもよい）、線状光源に求められる寸法や光量に応じて適宜決定される。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなように、フロントライトに点光源と線状導光体からなる線状光源と、出射面と対向する対向面に、所定の方向に傾斜する第１傾斜面と第１傾斜面が傾斜する方向とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面が交互に形成されて第１傾斜面と第２傾斜面により夫々平行な頂線と谷線が構成され、頂線と谷線は入射面に対してある角度で傾斜して設けられた導光板を用いる場合、点光源を頂線あるいは谷線と入射面との成す角が鈍角である側の、導光板の入射面の長さ方向における端部付近に配置することにより、点光源から光が洩れても導光板上に輝線が発生することを防止できる。而して、フロントライトとしての製造歩留まりの向上に可能となる。
【００３４】また、線状導光体の反射面に、出射面から出射される光を点光源寄りの傾きを有して出射させる溝（出射方向制御手段）を設けることにより輝度の向上が可能となる。
【００３５】そして、輝線が発生することを抑えたフロントライトを備えて、更には高い輝度で明るい表示画面を実現できる表示性能の良い表示装置が提供される。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年９月２２日（１９９９．９．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１１３８３
【弁理士】
【氏名又は名称】芝野 正雅
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−９３３１５（Ｐ２００１−９３３１５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２６９０７４ |
|