JP5514009B2 - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話やモバイルコンピュータなどの携帯情報機器に用いられる表示装置や、その表示装置に用いられる照明装置に関する。

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。液晶パネルは非自発光型であるために、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。この種の表示装置では、日中に屋外でも見ることができるように、照明光の強度を高くする必要がある。また、表示される画像を明るくするために、ムラのない均一な発光が要求される。

従来、このような照明装置には、ＬＥＤ等を用いた光源からの光を導光し、出射面全体から液晶パネルに向けて出射させる導光板が用いられている。この導光板の光入光面となる側端面には、例えば、図６に示すように、連続した三角形状の拡散体が形成され、入射光をこれら拡散体で広げて輝度を均一化させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。図６の入光部ではプリズム面Ｐ１により偏向された光が拡散され導光板前面に広がるため、ホットスポットや目玉が解消される。

特開２００８−２５７９００号公報

従来の照明装置では、光源から出射した出射光が入光面に形成された拡散体により拡散されて入光するため、光源からの光を有効に利用することができず、輝度が低下してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、光源付近に発生する目玉やホットスポットを解消し、光の利用効率がよく、薄型で輝度が均一な照明装置および表示装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の照明装置は、導光板の光源に対応する位置に、光源の幅と同じかそれより大きな幅をもつ入光部を設ける。そして、この入光部に、光源からの光の方向を変換するための凸部と、凸部によって様々な方向に変換された光を入光部に対して垂直方向へ集光するための凹部とを交互に形成する。さらに、凸部は、少なくとも入光部の中央と両端に配置される。入光部の中央に配置された凸部は、その中心が光源の中心と同一線上に位置するように配置される。

また、凸部の表面は円弧状に形成され、凹部はテーパー状の２つの側面とその間の平面から形成される。
また、本発明の表示装置は、上述の照明装置の上方に非自発光型の表示素子が設けられる。

本発明の照明装置の構成によれば、プリズムシートを用いることなく、光源付近の光を様々な方向へ広げて拡散させ、目玉やホットスポットを解消できる。また、光源からの光の利用効率を上げ、高輝度かつ薄型で、ムラのない照明装置および表示装置を実現できる。

本発明の照明装置の構成を模式的に示す正面図である。 本発明の照明装置の入光部を模式的に示す正面図である。 本発明の照明装置の入光部を模式的に示す正面図である。 本発明の照明装置の入光部を模式的に示す正面図である。 本発明の表示装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 従来の照明装置の入光部を模式的に示す図である。

本発明の照明装置は、光源と、光源に対向して配置された導光板を備える。導光板には、光源に対応して入光部が設けられる。すなわち、複数の光源が設けられる場合には、それぞれの光源に対応した入光部が形成される。この入光部には光源からの光を様々な方向へ変換するための凸部と、この凸部からの光を入光部に対して垂直方向に変換し集光するための凹部とが交互に隣接して形成される。入光部の幅は光源の幅と同じかそれ以上になるように形成される。

凹部はテーパー状の２つの側面と、これら側面の間の平面により形成される。凸部は、入光面が円弧状に形成される。このような形状により、光源からの光は、凸部に入光すると円弧状の面により方向が変換される。変換される光の方向は一定方向ではなく、凸部内では、様々な方向に変換された光が存在する。この方向転換された光が、凹部の側面にあたり入光部に対して垂直方向へ集光される。

さらに、凸部は入光部の両端に配置される。これにより、光源付近の強度の高い光が導光板の側方へ方向転換されて広がり、入光部近傍に発生する目玉やホットスポットを低減させることができる。

さらに、凸部は入光部の中央にも設けられるとともに、凸部の中心が光源の中心と同一直線上に配置される。これにより、光源からの光を効率よく導光板に入光させて照明装置の輝度を向上させることができる。

また、本発明の表示装置は、上述の照明装置の導光板の上方に非自発光型の表示素子が設置される。

本実施例の照明装置の構成を、図１を用いて説明する。図１は、本実施例の照明装置の構成を模式的に示す正面図である。導光板２の側方には光源１が配置される。本実施例では光源１を２つ設けたが、光源１の数は１つでも複数でもよい。導光板２には、光源１に対向するように入光部４が設けられる。なお入光部４は光源１に対して１対１になるように設けられる。光源１から出射された光は、入光部４へ入光すると、様々な方向に変換された光３ａまたは一定方向に集光された光３ｂとなって導光板２の内部を導光する。

図２と図３は、本実施例の照明装置の入光部を模式的に示す正面図である。図示するように、入光部には、凸部４ａと凹部４ｂが交互に配置されて形成される。凸部４ａは少なくとも入光部の両端部と光源１の中心に対向する位置に配置される。入光部の幅は光源１の幅と同等以上である。

凹部４ｂは台形をくりぬいたような形状で、光源１からの光を入光部に対して垂直方向へ集光する機能をもつ。ここで垂直方向とは、光源１の中心から入光部に対して垂直に伸びる線を中心線８とすると、中心線８と平行な方向を意味する。凹部４ｂの２つの側面はテーパー状で、光源１に近づくにつれ凹部の幅が広くなっている。凹部４ｂはこの側面で光を反射し、一定方向へ集光する。凸部４ａは光源１からの光を様々な方向へ方向変換する機能をもち、導光板２の外側へ突出した円弧形状である。円弧の端部はそれぞれ隣接する凹部４ｂの端部に接している。

さらに、中心線８は、入光部の中央近辺に配置される凸部４ａのほぼ中心を通る。図２と図３に示すように、中心線８を軸に凸部と凹部が対称に形成される場合は、入光部の中央に配置される凸部４ａの中心が中心線８上に配置されることとなる。このように凸部４ａの中心が光源１の中心と同一直線上に配置されることにより、光源１の中心から出光される強度の高い光を集光して、光の利用効率を上げることができる。

次に、図３をもとに、入光部に入光する光の挙動について説明する。光源１から出光された光は、まず、入光部の凸部４ａに入光する。ここで、入光部の端部に配置された凸部４ａから入光した光３ａは、凸部４ａの表面で屈折し方向を変換される。すなわち、光源付近の光の一部が、導光板の側方へ向かって方向変換される。これにより他の部位よりも強度が強い光源付近に発生する目玉やホットスポットを低減させることができる。

また、入光部の端部以外に配置された凸部４ａから入光した光３ｂは、凸部４ａの表面で屈折し、方向を変換された後、凹部４ｂの側面にあたって反射され、入光部に対し垂直方向へ進むように集光される。これにより、光源からの光を効率よく導光板へ入光させ、照明装置の輝度を向上させることができる。なお、図３には説明上、ひとつの光束３ｂしか記載されていないが、実際には、凸部４ａ内には、円弧状の表面で方向転換された様々な方向の光が存在する。

このように、光源１からの光のうち、入光部の端部に配置された凸部４ａから入光した光は導光板の側辺方向へ広がって進み、端部以外に配置された凸部４ａから入光した光は入光部に対し垂直方向へ集光される。そのため、本実施例の照明装置は、目玉を解消するとともに、光源からの光の利用効率を上げ、輝度の高い照明装置を実現することができる。また、入光部が光源に対して１対１となるように形成されるため、一度、導光板内部に入光した光は、入光部に再度入光することがなく、照明装置の光学設計が容易になる。

なお、光源１からの光の一部は、凸部４ａから入光されずに凹部４ｂから導光板２を透過する。このとき、凹部４ｂの２つの側面の間には平面が設けられているため、光は側面で反射されずにそのままこの平面から入光し導光板２を透過することができる。

図４は、本実施例の別の実施形態を示す図である。図２と図３では、凸部４ａと凹部４ｂとの接点は、導光板２の入光側の端辺と同じ線上に位置していた。すなわち、凸部４ａが入光側の端辺よりも外側に配置されていた。本実施形態では、図示するように、凸部４ａと凹部４ｂとの各接点を結ぶ線９は導光板２の入光側端辺よりも導光板２の内側にある。すなわち、凸部４ａと凹部４ｂとは、導光板の端辺よりも内側で接しており、入光部の外側に角部が形成される。この角部と光源１の端部とを位置あわせすることにより、光源と円弧部の中心とを容易にあわせることができる。

なお、本実施例では、光源１の中心を通る中心線８に対して凸部４ａと凹部４ｂを左右対称になるように設けたが、凸部４ａと凹部４ｂは非対称に設けられてもよい。すなわち、中心線８の左と右で、凸部４ａと凹部４ｂの数が異なっていても良い。但し、その場合も、入光部は、その両端には凸部４ａが配置され、中心線８上には凸部４ａの中心が重なるように形成される。このように入光部が中心線８に対して非対称に形成されると、両端部に配置された凸部４ａのうち、どちらか一端の凸部４ａは光源１からより遠くに配置される。これにより、遠い方の凸部４ａに届く光が弱くなり、側方へ広がる光を減らすことができる。複数の光源を用いる場合、他の光源と隣接する側により多くの凹部と凸部を形成することにより、集光されずに側方へ広がる光を調節することができる。

図５は、本実施例の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。本実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子１３と、この液晶表示素子１３を背面から照明する照明装置１２を備える。液晶表示素子１３には、液晶パネル１１の外表面にそれぞれ偏光板１０が貼り付けられる。液晶パネル１１は、図示しないが、２枚のガラス基板の間隙に液晶層がシール材により封入される。液晶表示素子１３の背面には、照明装置１２が設置される。照明装置１２は、光源１と、光源１の側方に配置された導光板２を備える。導光板２の入光部の構成、および光源１と入光部の位置関係については実施例１と同様なので説明を省略する。導光板２の背面には反射板６が、導光板２の出斜面上には拡散板５が配置される。さらに、液晶表示素子１３と拡散板５の間にはリムシート７が設けられる。

なお、上述の各実施例で用いる光源１は点光源であり、サイドビュータイプの白色ＬＥＤを想定しているが、トップビューでも砲弾型でも白色以外の色であってもかまわない。また、照明装置の光源として青色ＬＥＤに黄色の蛍光体をポッティングした白色ＬＥＤパッケージを用いることができる。また、導光板２は透明樹脂の成形品であり、透明樹脂の材料として、ゼオノア（シクロオレフィンポリマー）、ＰＭＭＡ、ＰＣ等が例示できる。

１ 光源
２ 導光板
３ 光路
４ 入光部
５ 拡散板
６ 反射板
７ リムシート
８ 中心線
９ 凸部４ａと凹部４ｂの各接点を結ぶ線
１０ 偏光板
１１ 液晶パネル
１２ 照明装置
１３ 液晶表示素子

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源に対応して入光部が設けられた導光板を備え、
   前記入光部には、凸部と凹部が交互に隣接して形成され、
   前記凸部は前記光源からの光の方向を様々な方向へ変換し、
   前記凸部の表面は円弧形状であり、
   前記凹部は前記凸部が方向変換した光を前記入光部に対してほぼ垂直方向へ集光し、前記導光板の前記入光部側の端辺よりも前記導光板の内側に位置することを特徴とする照明装置。
2. 光源と、
   前記光源に対応して入光部が設けられた導光板を備え、
   前記入光部には、凸部と凹部が交互に隣接して形成され、
   前記凸部は前記光源からの光の方向を様々な方向へ変換し、前記入光部の中央と両端に配置され、
   前記凸部の表面は円弧形状であり、
   前記凹部は前記凸部が方向変換した光を前記入光部に対してほぼ垂直方向へ集光し、
   前記入光部は前記光源と同等以上の幅で形成され、
   前記光源の中心線は、前記入光部の中央近辺に配置された凸部のほぼ中心を通ることを特徴とする照明装置。
3. 前記凹部はテーパー状の２つの側面とその間の平面から形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記凸部と前記凹部との接点は、前記導光板の前記入光部側の端辺と同じ線上に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記凸部と前記凹部との接点は、前記導光板の前記入光部側の端辺より内側に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置と、
   前記導光板の上方に設置された非自発光型の表示素子を備えることを特徴とする表示装置。

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