JP2011187399A - 照明装置および電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板から背面側への出射光を有効に利用できる照明装置の製造工程を簡素化する。
【解決手段】照明装置２０は、導光板２２と収容体３０とを含む。導光板２２は、表示体１０に対向する出射面２２１と、出射面２２１とは反対側の後背面２２３と、光源２８に対向する入射面２２５とを含む光透過性の板状部材である。収容体３０は、光反射性の材料で形成され、導光板２２を収容する。収容体３０のうち導光板２２の後背面２２３との対向面は、後背面２２３からの出射光を反射する反射面３６である。反射面３６は適宜に粗面化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶装置等の電気光学装置に好適な照明装置の構造に関する。

図１１に示すように、側端面からの入射光を出射面９２２に導く導光板９２を収容体（筐体）９４に収容した平板型の照明装置（面光源装置）が例えば特許文献１に開示されている。収容体９４のうち導光板９２との対向面には、導光板９２から出射面９２２とは反対側に出射した光を反射する反射膜９６が、例えば光反射性の金属材料の蒸着で形成される。図１１の構成によれば、導光板９２や収容体９４とは別個の反射板が不要であるから、照明装置の部品点数が削減されるという利点がある。

特開２００４−２１３９９８号公報

しかし、特許文献１の技術では、収容体９４に反射膜９６を形成する工程が必要であるから、照明装置の製造工程が充分に簡素化されないという問題がある。また、導光板９２から背面側への出射光は、反射膜９６の平坦な表面で正反射するから、反射膜９６での反射光を充分に有効に利用できない場合がある。以上の事情を考慮して、本発明は、導光板から背面側への出射光を有効に利用できる照明装置の製造工程を簡素化することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の電気光学装置は、入射面と第１面（例えば図１の出射面２２１）と第１面の反対側の第２面（例えば図１の後背面２２３）とを含み、入射面に対する入射光を第１面に導く導光板と、入射面に光を照射する光源と、光反射性の材料で形成されて導光板を収容する収容体とを具備し、収容体のうち導光板の第２面との対向面は、粗面化された領域を含み、第２面からの出射光を反射する反射面である。以上の構成によれば、光反射性の材料で形成された収容体の反射面にて導光板の後背面からの出射光が反射されるから、導光板の背面側に反射板を配置した構成や、収容体の表面に例えば蒸着で反射膜を形成した構成（特許文献１）は不要である。したがって、照明装置の製造工程が簡素化されるという利点がある。また、反射光が適度に散乱するように反射面が粗面化されるから、反射面の全域が鏡面である構成と比較して導光板から背面側への出射光を有効に利用することが可能である。

なお、反射面のうち粗面化される領域は任意である。例えば、反射面の全域を粗面化した構成や、反射面を部分的に粗面化した構成が採用され得る。また、粗面化された領域（粗面領域）の表面粗さは適宜に選定される。例えば、粗面領域の表面粗さを反射面の面内で均一化した構成や、粗面領域の表面粗さを反射面の面内で相違させた構成が採用される。

本発明の好適な態様において、収容体は、反射面を含む平板状の底面部と、導光板の側端面に対向するように底面部の周縁から突出する側面部とを含み、側面部の内周面は、粗面化された領域を含む。以上の態様においては、導光板の側端面からの出射光が適度に散乱した状態で側面部の内周面にて反射されるから、導光板からの出射光を有効に利用するという効果は格別に顕著となる。

本発明に係る電気光学装置は、以上の各態様に係る照明装置と、照明装置の第１面からの出射光の透過率が変化する複数の電気光学素子が面状に配列された表示体とを具備する。以上の電気光学装置によれば、本発明の照明装置と同様の作用および効果が実現される。本発明の電気光学装置は、例えば携帯型情報端末（例えば携帯電話機）等の各種の電子機器に表示機器として採用され得る。

本発明の第１実施形態に係る電気光学装置の分解斜視図である。 収容体の底面部の断面図である。 反射面の粗面化の効果を説明する図表である。 第２実施形態における反射面の平面図である。 第３実施形態における反射面の平面図である。 第４実施形態における収容体の斜視図である。 集光板の内部での光路を説明するための断面図である。 電子機器の形態（パーソナルコンピュータ）を示す斜視図である。 電子機器の形態（携帯電話機）を示す斜視図である。 電子機器の形態（携帯情報端末）を示す斜視図である。 特許文献１に開示された電気光学装置の分解斜視図である。

＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気光学装置１００の分解斜視図である。電気光学装置１００は、画像を表示する平板型の表示機器であり、図１に示すように、表示体１０と照明装置２０とを含んで構成される。なお、以下の説明では、電気光学装置１００を構成する板状または層状の各要素の板面（主面）に平行で相互に直交するＸ方向およびＹ方向と、Ｘ-Ｙ平面に垂直なＺ方向とを便宜的に想定する。電気光学装置１００の内部の任意の位置からみてＺ方向の正側が前面側（電気光学装置１００の表示画像を視認する利用者にとって手前側）に相当し、当該位置からみてＺ方向の負側が背面側（利用者にとって奥側）に相当する。

表示体１０は、相対向する状態で接合された第１基板１２と第２基板１４との間隙内に液晶（図示略）を封止した構造の液晶パネルである。第１基板１２および第２基板１４は、例えば光透過性を有する硝子製の板状部材である。電極間に液晶を介在させた複数の液晶素子（画素）Ｅが、図１に示すようにＸ方向およびＹ方向にわたって表示領域Ｄ内に行列状に配列される。なお、表示体１０の両面に貼付される偏光板等の要素の図示は便宜的に省略されている。

照明装置２０は、表示体１０の背面側に配置されて表示領域Ｄに光を照射する平板型の面光源（バックライト）である。図１に示すように、照明装置２０は、導光板２２と拡散板２４と集光板２６と複数の光源２８とを収容体３０に収容した構造である。照明装置２０からの出射光の透過率を液晶素子Ｅ毎に可変に制御することで表示領域Ｄに所望の画像が表示される。

導光板２２は、表示体１０の第２基板１４に対向する前面側の表面（以下「出射面」という）２２１と、出射面２２１とは反対側に位置する背面側の表面（以下「後背面」という）２２３とをＸ-Ｙ平面に平行な主面とする板状部材である。複数の光源２８の各々は、導光板２２のひとつの側端面（以下「入射面」という）２２５に対向するように配置されて入射面２２５に光を照射する。例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子が光源として採用され得る。導光板２２は、光透過性の材料（例えばアクリル樹脂）で形成され、各光源２８から入射面２２５に入射する光を出射面２２１の全域に導いて表示領域Ｄに略均等に出射する。

拡散板２４は、導光板２２の出射面２２１に設置され、出射面２２１からの出射光を適度に散乱させる。集光板（プリズムシート）２６は、拡散板２４の前面側に配置され、拡散板２４からの出射光を表示体１０に向けて集光する。図１に示すように、表示体１０は、両面テープ等の接着層５０を利用して照明装置２０（集光板２６の前面側の表面）に接合される。接着層５０は、表示領域Ｄに対応して開口する矩形枠状に形成された遮光性の膜体である。

図１に示すように、収容体３０は、略矩形の平板状の底面部３２と、底面部３２の周縁から前面側に突出する矩形枠状の側面部３４とを含んで構成される。導光板２２が収容体３０に収容された状態では、導光板２２の後背面２２３と底面部３２の前面側の表面（以下「反射面」という）３６とが対向（接触）し、かつ、導光板２２の側端面（入射面２２５を含む）と側面部３４の内周面とが導光板２２の全周にわたって対向する。以上のように導光板２２の後背面２２３と底面部３２の反射面３６とは直接に対向する。すなわち、例えば反射板等の要素は導光板２２と底面部３２との間に介在しない。

収容体３０は、光反射性の材料で一体に形成される。具体的には、収容体３０は、白色の樹脂材料（例えばポリカーボネート）の射出成形で作成される。したがって、導光板２２の後背面２２３から背面側に出射する光は、収容体３０の底面部３２の反射面３６にて反射して後背面２２３から導光板２２に入射する。以上の構成によれば、導光板２２から背面側に出射した光も画像の表示に有効に利用できるという利点がある。

図２は、反射面３６の断面図である。図２に示すように、反射面３６は、その全域にわたって、多数の微細な凹凸が形成された粗面となっている。図１では粗面が便宜的に網掛で表現されている。粗面の表面粗さは、反射面３６の面内で略一定である。反射面３６の粗面化の方法は任意であるが、例えば、反射面３６の形成面が研磨材やヤスリで研磨（研削）された金型を使用して収容体３０を成形する方法が好適に採用され得る。以上のように反射面３６を粗面化した構成によれば、図２に矢印で図示したように、反射面３６の表面における反射光が適度に散乱する。したがって、反射面３６を鏡面状とした構成（図２に破線の矢印で示すように導光板２２の後背面２２３からの出射光が反射面３６にて正反射する構成）と比較すると、導光板２２の後背面２２３に対する入射光（反射光）について、後背面２２３に対する入射角が小さい成分（後背面２２３に対して垂直に近い角度で入射する成分）を増加させることが可能である。すなわち、出射面２２１から表示体１０に供給される光量（照明装置２０の輝度）を充分に確保することが可能である。

図３は、算術平均粗さＲa（JIS B0601-1994）が1.0〜1.2の範囲内に収まるように反射面３６を粗面化した場合の照明装置２０の輝度を示す図表である。図３では、反射面３６を粗面化しない場合（算術平均粗さＲa＝0.1）の輝度を基準（100）として正規化した輝度の測定値が、拡散板２４の積層枚数を変化させた複数の場合の各々について図示されている。反射面３６を粗面化することで輝度が１〜３％ほど増加することが図３から把握される。具体的には、照明装置２０の輝度を増加させるには、算術平均粗さＲaが0.5以上となるように反射面３６を粗面化した構成が好適であり、更に好適には、算術平均粗さＲaが1.0以上（更には1.2以上）となるように反射面３６が粗面化される。

以上に説明したように、本実施形態においては、光反射性の材料で形成された収容体３０の反射面３６にて導光板２２の後背面２２３からの出射光が反射されるから、導光板２２の背面側に反射板を配置した構成や、収容体９４の表面に例えば蒸着で反射膜９６を形成した特許文献１の構成（図１１）は不要である。したがって、照明装置２０の製造工程が簡素化されるという利点がある。また、反射光が適度に散乱するように反射面３６が粗面化されるから、反射面３６が鏡面状である構成と比較して導光板２２から背面側への出射光を有効に利用する（照明装置２０の輝度を増加させる）ことが可能である。しかも、第１実施形態では、反射面３６の全域が均一に粗面化されるから、Ｘ-Ｙ平面内における輝度の相違（輝度斑）を抑制しながら照明装置２０の輝度を充分に確保できるという利点がある。

＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下の各例示において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上と同じ符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図４は、第２実施形態の収容体３０の平面図である。図４では、反射面３６のうち粗面化された領域に斜線が付され、反射面３６の表面粗さが斜線の粗密で便宜的に表現されている。すなわち、図面内の斜線が密であるほど表面粗さが大きい（表面が粗い）。また、斜線が付されていない領域は、粗面化されていない平坦面を意味する。

図４に示すように、反射面３６は部分的に粗面化される。図４では、反射面３６内の複数の領域Ａ1と領域Ａ2とを粗面化した場合が例示されている。各領域Ａ1は、相隣接する各光源２８の間に位置する。各光源２８の間隙は輝度が不足し易いから、第１実施形態の反射面３６の全域にわたって表面粗さを均一化した構成では、出射面２２１のうち光源２８に近接する領域と各光源２８の間隙とで輝度の差異（輝度斑）が発生する可能性がある。図４のように各光源２８の間の領域Ａ1を粗面化した構成によれば、各光源２８の間隙の輝度が増加するから、照明装置２０の輝度斑を抑制することが可能である。

図４に示すように、反射面３６には凹凸３６２が形成される。例えば、射出形成時に可動式の中子または入子が挿入される貫通孔や配線基板（図示略）を収容する段差が、凹凸３６２として反射面３６に形成される。反射面３６のうち粗面化された領域Ａ2は、平面視で凹凸３６２を含むように形成される。反射面３６のうち凹凸３６２が形成された領域は他の領域と比較して輝度が不足する可能性があるが、図４のように凹凸３６２を含む領域Ａ2を粗面化した構成によれば、凹凸３６２に起因した輝度斑を抑制することが可能である。

図４に示すように、領域Ａ1および領域Ａ2の各々の表面粗さは面内で連続的（または段階的）に変化する。例えば、各領域Ａ1は、当該領域Ａ1の周縁に近い位置ほど表面粗さが小さくなる（すなわち、領域Ａ1の周囲の平坦面の表面粗さに近づく）ように粗面化される。同様に、領域Ａ2は、当該領域Ａ2の周縁に近い位置ほど表面粗さが小さくなるように粗面化されている。以上の構成によれば、領域Ａ1および領域Ａ2の各々にて表面粗さが一定である構成と比較して、領域Ａ1および領域Ａ2の各々とその外側の領域との輝度の差異を目立たなくすることが可能である。もっとも、領域Ａ1および領域Ａ2の各々において表面粗さを一定とした構成も採用され得る。

＜Ｃ：第３実施形態＞
図５は、第３実施形態の収容体３０の平面図である。図５に示すように、第３実施形態の収容体３０の反射面３６は、表面粗さが面内で変化するように全域にわたって粗面化される。図５では、入射面２２５から遠い位置ほど表面粗さが大きくなるように反射面３６の全域を粗面化した場合が例示されている。

以上の構成においても第１実施形態と同様の効果が実現される。なお、反射面３６内の全域にわたって表面粗さが均一化された第１実施形態では、入射面２２５から遠い位置ほど輝度が不足する可能性があるが、第３実施形態によれば、反射面３６のうち入射面２２５から遠い位置ほど表面粗さが大きいから、入射面２２５からの遠近に関わらず反射面３６の面内の輝度を有効に均一化することが可能である。

＜Ｄ：第４実施形態＞
図６は、第４実施形態の収容体３０の斜視図である。以上の各形態では、収容体３０のうち底面部３２の反射面３６を粗面化した。第４実施形態では、収容体３０の反射面３６に加えて側面部３４の内周面３８も粗面化される。以上の構成によれば、導光板２２の側端面から出射した光が側面部３４の内周面３８で適度に散乱した状態で反射して再び導光板２２の側端面に入射する。したがって、側面部３４の内周面３８が平坦面（鏡面）とされた構成と比較して導光板２２の周縁の近傍での輝度斑を低減することが可能である。

＜Ｅ：変形例＞
以上の形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は適宜に併合され得る。

（１）変形例１
以上の各形態では、反射面３６の表面粗さが大きいほど輝度が増加する場合を例示したが、拡散板２４や集光板２６の光学特性によっては、反射面３６の表面粗さが大きいほど輝度が減少する場合もある。例えば、図７に示すように、垂直に近い角度（Ｚ方向に近い角度）で背面側から集光板２６に入射した光が集光面（プリズム構造が形成された前面側の表面）２６２にて背面側に反射する構成では、反射面３６での反射光のうちＺ方向に近い成分を反射面３６の粗面化で増加させた領域ほど、表示体１０に対する出射光の輝度が低下する可能性がある。以上の構成では、各実施形態での例示とは逆に、反射面３６のうち輝度が不足し易い領域以外の領域ほど表面粗さが大きくなるように反射面３６を粗面化した構成が好適である。例えば、図４に例示した領域Ａ1および領域Ａ2を平坦面として他の領域を粗面とした構成や、図５とは逆に、反射面３６のうち入射面２２５から遠い位置ほど表面粗さを小さくした（平坦面に近づけた）構成が採用され得る。

（２）変形例２
収容体３０の反射面３６を粗面化する方法は適宜に変更される。例えば、微細な粒子状の研磨材を反射面３０に衝突させるブラスト処理（例えばサンドブラスト）や、表面に凹凸が形成された加工体で反射面３６を押圧するプレス加工、反射面３６の微細な部分を除去するエッチング処理等が、反射面３６の粗面化に利用され得る。また、反射面３６の形成面が以上の各処理で粗面化された金型を利用した射出成形でも、反射面３６が粗面化された収容体３０を作成することが可能である。なお、収容体３０の素材は樹脂材料に限定されない。例えば、光反射性の金属材料の加工（例えば曲げ加工や絞り加工）でも収容体３０は形成され得る。

（３）変形例３
以上の各形態における表示体１０は液晶パネルに限定されない。例えば、電気泳動素子を行列状に配列した表示体１０も採用され得る。以上の説明から理解されるように、以上の各例示における表示体１０は、電界の印加等の電気的な作用に応じて階調（例えば透過率）が変化する電気光学素子（液晶素子Ｅや電気泳動素子）を利用して画像を表示する要素として包括される。

＜Ｆ：応用例＞
以上に例示した電気光学装置１００は、各種の電子機器に利用され得る。図８から図１０には、電気光学装置１００を採用した電子機器の具体的な形態が例示されている。

図８は、電気光学装置１００を採用した可搬型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、電源スイッチ２００１やキーボード２００２が設置された本体部２０１０とを具備する。

図９は、電気光学装置１００を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２と、各種の画像を表示する電気光学装置１００とを備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１００に表示される画面がスクロールされる。

図１０は、電気光学装置１００を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す斜視図である。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２と、各種の画像を表示する電気光学装置１００とを備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった様々な情報が電気光学装置１００に表示される。

なお、本発明に係る電気光学装置１００が適用される電子機器としては、図８から図１０に例示した機器のほか、プロジェクタ，デジタルスチルカメラ，テレビ，ビデオカメラ，カーナビゲーション装置，車載用の表示器（インパネ），電子手帳，電子ペーパー，電卓，ワードプロセッサ，ワークステーション，テレビ電話，ＰＯＳ端末，プリンタ，スキャナ，複写機，ビデオプレーヤ，タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。

１００……電気光学装置、１０……表示体、１２……第１基板、１４……第２基板、Ｅ……液晶素子、２０……照明装置、２２……導光板、２２１……出射面、２２３……後背面、２４……拡散板、２６……集光板、２８……光源、３０……収容体、３２……底面部、３４……側面部、３６……反射面。

Claims (7)

1. 入射面と第１面と前記第１面の反対側の第２面とを含み、前記入射面に対する入射光を前記第１面に導く導光板と、
   前記入射面に光を照射する光源と、
   光反射性の材料で形成されて前記導光板を収容する収容体とを具備し、
   前記収容体のうち前記導光板の前記第２面との対向面は、粗面化された領域を含み、前記第２面からの出射光を反射する反射面である
   ことを特徴とする照明装置。
2. 前記反射面は、その全域にわたって粗面化されている
   ことを特徴とする請求項１の照明装置。
3. 前記反射面は、部分的に粗面化されている
   ことを特徴とする請求項１の照明装置。
4. 前記反射面のうち前記粗面化された領域の表面粗さは前記反射面の面内で均一である
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかの照明装置。
5. 前記反射面のうち前記粗面化された領域の表面粗さは前記反射面の面内で相違する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかの照明装置。
6. 前記収容体は、
   前記反射面を含む平板状の底面部と、
   前記導光板の側端面に対向するように前記底面部の周縁から突出する側面部とを含み、
   前記側面部の内周面は、粗面化された領域を含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかの照明装置。
7. 請求項１から請求項６の何れかの照明装置と、
   前記照明装置の前記第１面からの出射光の透過率が変化する複数の電気光学素子が面状に配列された表示体と
   を具備することを特徴とする電気光学装置。
   

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