JP2002251910A

JP2002251910A - 照明装置及びこれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002251910A
Application number: JP2001046743A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Miyata; 裕安宮田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、導光体から出射される光量を多く
して、表示画面に文字等の画像を明るく鮮明に表示する
ことができる照明装置およびこれを用いた液晶表示装置
を提供すること。【解決手段】第２導光体４の一端面４ａ、及びこの一端
面４ａと対向する側の他端面４ｂの両面に沿って第１導
光体３をそれぞれ配設し、光源２の光りは、第１導光体
３を介して一端面４ａ、及び他端面４ｂから第２導光体
４に入射可能とし、第２導光体４は、一端面４ａ、及び
他端面４ｂに挟まれた部分に互いに対向する上部面６と
下部面４ｃを有し、上部面６は、一端面４ａから他端面
４ｂに向かうに従って第２導光体４の厚さが漸次薄くな
る階段状の第１階段面６ｂと、その後前記第２導光体の
厚さが漸次厚くなる階段状の第２階段面６ｃとを有し、
一端面４ａに配設した第１導光体３から第２導光体４に
入射する光源２の光は、第１階段面６ｂにより下部面４
ｃ方向に屈折され、他端面４ｂに配設した第１導光体３
から第２導光体４に入射する光源２の光は、第２階段面
６ｃにより下部面４ｃ方向に屈折されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は照明装置およびこれ
を用いた液晶表示装置に係わり、特にフロントライト用
として用いたときに好適な照明装置およびこの照明装置
を用いた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の照明装置及びこれを用いた液晶表
示装置を図６に基づいて説明すると、従来の液晶表示装
置に用いられている照明装置３１は、ＬＥＤ等からなる
光源３２を有し、この光源３２はホルダー部材３３に支
持されている。前記ホルダー部材３３は、金属板をプレ
ス等でコ字状に折り曲げて壁部３３ａが形成され、この
壁部３３ａは、内面が鏡面状に形成され、一方側が開放
されて開口部３３ｂが形成されている。

【０００３】前記ホルダー部材３３の開口部３３ｂ側に
は、透明樹脂材料からなる導光体３４が配設されてい
る。この導光体３４は、平板状で矩形状に形成され、ホ
ルダー部材３３の開口部２３ｂに入射端面３４ａが位置
し、この入射端面３４ａから、ホルダー部材３３の壁部
３３ａで反射する光源３２の光が導光体３４内に入射可
能になっている。前記導光体３４は、入射端面３４ａと
対向する側に他方の端面３４ｂを有すると共に、入射端
面３４ａと他方の端面３４ｂとに挟まれた部分の上下
に、互いに対向して上部面３４ｃと下部面３４ｄとが形
成されている。

【０００４】前記入射端面３４ａから導光体３４内に入
射する光源３２の光は、壁部２３ａで乱反射して、光束
が一定でないために、導光体３４内に入射した光は四方
に散乱し、他方の端面３４ｂ、あるいは上部面３４ｃか
ら透過、または導光体３４内部に乱反射される。そし
て、上部面３４ｃに対して一定範囲の入射角で入射した
光だけが、下部面３４ｂ方向に屈折され、下部面３４ｄ
から図示下方に向かって出射されるようになっている。

【０００５】このような照明装置３１を用いた液晶表示
装置の概略構造は、図６に示すように、液晶素子３５が
ガラスからなる一対の絶縁基板３６、３７との間に液晶
（図示せず）を封入し、この一対の絶縁基板３６、３７
の上下に偏光板３８、３９が貼着されている。また、下
方の偏光板３９の下部には反射部材４０が配設されてい
る。この反射部材４０は、透明樹脂材料からなる介在層
４０ａを有し、この介在層４０ａの下面には、平坦状で
鏡面状に仕上げ加工された反射板４０ｂが配設されてい
る。

【０００６】このような構成の液晶表示装置は、導光体
３４の上部面３４ｃに対して一定範囲の入射角で入射し
た光だけが、下部面３４ｂ方向に屈折されて、導光体３
４の下部面３４ｄから液晶素子３５側に出射される。そ
して、この光は液晶素子３５を透過して下部の反射部材
４０で図示上方に反射され、その反射光が再度液晶素子
３５から導光体３４に入射され、上部面３４ｃを透過し
て上方に出射される。この時、液晶素子３５により形成
された文字等の画像が上部面３４ｃに表示されて視認で
きるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
な従来の照明装置３１は、光源３２の光がホルダー部材
３３の壁部３３ａの内面で乱反射するために、入射端面
３４ａから導光体３４内に導かれる光量が少なくなり、
光の利用効率が悪かった。また、入射端面３４ａから導
光体３４内に入射する光は、光束が一定でないために、
導光体３４内部で反射を繰り返しながら、入射端面３４
ａ以外の端面、例えば他方の端面３４ｂ、あるいは上部
面３４ｃから外部に出射される漏れ光となり、光の利用
効率が更に悪くなる問題があった。

【０００８】そのために、従来の照明装置３１を用いた
液晶表示装置は、導光体３４の下部面３４ｂから出射さ
れる光の光量が少なくなり、導光体２４の上部面３４ｃ
に表示される文字等の画像の明るさが低下して視認しに
くくなるという問題があった。本発明は、前述のような
課題を解決して、導光体から明るい光を出射することが
できる照明装置、及びこの照明装置を用いて文字等の画
像を明るく鮮明に表示することができる液晶表示装置を
提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の解決手段として本発明の照明装置は、光源と、
この光源の光を入射可能な入射端面を有する第１導光体
とを備え、この第１導光体は、前記入射端面から入射す
る前記光源の光を屈折可能とし、前記第１導光体で屈折
させた前記光源の光が入射する第２導光体を有し、この
第２導光体の一端面、及びこの一端面と対向する側の他
端面の両面に沿って前記第１導光体をそれぞれ配設し、
前記光源の光りは前記それぞれの第１導光体を介して前
記一端面、及び他端面から前記第２導光体に入射可能と
し、前記第２導光体は、前記一端面、及び前記他端面に
挟まれた部分に互いに対向する上部面と下部面を有し、
前記上部面は、前記一端面から前記他端面に向かうに従
って前記第２導光体の厚さが漸次薄くなる階段状の第１
階段面と、その後前記第２導光体の厚さが漸次厚くなる
階段状の第２階段面とからなり、前記一端面に配設した
前記第１導光体から入射する前記光源の光は、前記第１
階段面により前記下部面方向に屈折され、前記他端面に
配設した前記第１導光体から前記第２導光体に入射する
前記光源の光は、前記第２階段面により前記下部面方向
に屈折されるような構成とした。

【００１０】また、前記課題を解決するための第２の解
決手段として、前記第１階段面は、前記一端面から前記
一端面と他端面との間の略中央部に向かって前記第２導
光体の厚さが漸次薄くなり、前記第２階段面は、前記略
中央部から前記他端面に向かうに従って前記第２導光体
の厚さが漸次厚くなるような構成とした。

【００１１】また、前記課題を解決するための第３の解
決手段として、前記第１、第２階段面は、前記下部面と
平行な平坦部と、この平坦部に対して所定角度で傾斜さ
せた傾斜部とを交互に配して階段状に形成され、前記第
２導光体に入射する前記光源の光を前記傾斜部で前記下
部面方向に屈折させ、また、前記平坦部で前記下部面か
ら入射した前記光を透過させて出射するような構成とし
た。

【００１２】また、前記課題を解決するための第４の解
決手段として、前記それぞれの第１導光体は、前記入射
端面から入射した前記光源の光を前記第２導光体方向に
屈折させる光屈折面を有する構成とした。

【００１３】また、前記課題を解決するための第５の解
決手段として、前記入射端面は、前記第１導光体の一方
の端面に形成し、前記光屈折面は、前記入射端面から遠
のくに従って前記一端面、及び前記他端面からの寸法が
漸次小さくなる階段状に形成した構成とした。

【００１４】また、前記課題を解決するための第６の解
決手段として、前記入射端面は、前記第１導光体の互い
に対向する一方と他方の端面にそれぞれ形成し、前記光
屈折面は、前記一方と他方の端面から、前記一方と他方
の端面の間の略中央部に向かうに従って、前記第２導光
体の前記一端面、及び他端面からの寸法が漸次小さくな
る階段状に形成した構成とした。

【００１５】また、前記課題を解決するための第７の解
決手段として、前記光屈折面は、前記第２導光体の一端
面と平行な平坦部と、この平坦部に対して所定角度で傾
斜させた傾斜部とを交互に配して階段状に形成し、前記
入射端面から入射した前記光源の光を前記傾斜部で前記
第２導光体方向に屈折させるような構成とした。

【００１６】また、前記課題を解決するための第８の解
決手段として、前記第１導光体は、少なくとも前記光屈
折面を反射物で覆った構成とした。

【００１７】また、前記課題を解決するための第９の解
決手段として、前記光源は、発光ダイオード素子（ＬＥ
Ｄ）からなる構成とした。

【００１８】また、前記課題を解決するための第１０の
解決手段として、前記光源近傍には、前記光源の光を散
乱させないで平行光束にする平行光束手段を有し、この
平行光束手段で平行光束にした前記光源の光を前記入射
端面から前記第１導光体内に入射させるような構成とし
た。

【００１９】また、前記課題を解決するための第１１の
解決手段として、前記平行光束手段は、前記光源の前方
である前記光源と前記入射端面との間に配設した凸レン
ズ、または前記光源の後方に配設した反射部材からなる
構成とした。

【００２０】また、前記課題を解決するための第１２の
解決手段として、前記第１、第２導光体は、同じ材料で
一体形成した構成とした。

【００２１】また、前記課題を解決するための第１３の
解決手段として、前記請求項１乃至請求項１１のいずれ
かに記載の照明装置を液晶素子の一面側に積層すると共
に、前記液晶素子の他面側に反射部材を配設した構成と
した。

【００２２】また、前記課題を解決するための第１４の
解決手段として、前記反射部材は、表面に光反射性を
有する複数の凹部を形成し、前記第１、第２導光体を介
して前記液晶素子を透過した前記光を前記凹部で前記液
晶素子側に乱反射させるような構成とした。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の照明装置および
この照明装置を用いた液晶表示装置の１実施の形態につ
いて図面を用いて説明する。まず、図１は本発明の第１
の実施の形態の照明装置の平面図であり、図２は図１の
側面図であり、図３は本発明の第２の実施の形態の種名
装置の平面図であり、図４は図３の側面図であり、図５
は本発明の照明装置を用いた液晶表示装置の要部断面図
である。

【００２４】本発明の第１の実施の形態の照明装置１
は、図１に示すように、左右両端部上方に発光ダイオー
ド素子（ＬＥＤ）等の点光源からなる光源２がそれぞれ
配設されている。このそれぞれの光源２の前方（図示下
方）には、図示縦長状の第１導光体３、３が配設されて
いる。この第１導光体３、３は、第２導光体４の一端面
４ａ、及び他端面４ｂに沿ってそれぞれ配設されてい
る。前記一対の第１導光体３は、材質が透明の例えばア
クリル樹脂からなり、第１導光体３に入射する光源２の
光の輝度のバラツキを均等化させる等の性質がある。こ
のような一対の第１導光体３は、図示左右のそれぞれの
形状が同じに形成されて、第２導光体４への取り付け位
置が異なるのみなので、図示左側の第１導光体３のみを
説明して、図示右側の第１導光体３は、図示左側と同じ
番号を付して説明は省略する。まず、第１導光体３は、
光源２が位置する側の図示上方の一方の端面を入射端面
３ａとし、この入射端面３ａから入射した光源２の光を
第２導光体４方向に屈折させる光屈折面５が、第２導光
体４の一端面４ａと対向する外面に形成されている。前
記光屈折面５は、入射端面３ａから図示下方に遠のくに
従って、一端面４ａからの寸法が漸次小さくなる階段状
に形成されている。

【００２５】また、光屈折面５は、第１導光体３に入射
する光源２の光を、第２導光体４方向に屈折させる複数
の傾斜部５ａと、第２導光体４の一端面４ａと平行に形
成した複数の平坦部５ｂとを交互に配して階段状に形成
されている。前記傾斜部５ａは、平坦部５ｂに対して略
４５゜の角度で傾斜すると共に、幅寸法Ａでそれぞれ形
成されている。そして、第１導光体３は、光屈折面５
と、この光屈折面５と接する図２に示す上下面３ｂ、３
ｃを、例えば金属メッキ等により形成した光沢のある金
属膜からなる反射物（図示せず）で覆って、入射端面３
ａから入射した光源２の光が外部に漏れないようになっ
ている。前記反射物は、少なくとも光屈折面５を覆うこ
とにより、入射端面３ａから入射する光源２の光を、傾
斜部５ａで入射方向と略直交する方向である第２導光体
方向に強制的に屈折させることができ、光の利用効率を
高めることができる。また、反射物によって、外部から
第１導光体３に光源２以外の光が入射しないようになっ
ている。

【００２６】このような図示左側の第１導光体３は、第
２導光体４の一端面４ａに沿って配設され、第２導光体
４の一端面４ａに当接、または透明接着剤（図示せず）
等により接着して、第２導光体４に取り付けられてい
る。また、図示右側の第２導光体４の他端面４ｂに沿っ
て配設された第１導光体３も同様に、第２導光体４の取
り付けされている。また、第２導光体４は、例えば第１
導光体３と同じ材料の透明なアクリル樹脂等で形成さ
れ、図１に示すように、左側端面を一端面４ａとし、こ
の一端面４ａから所定寸法離れて対向する図示右側端面
を他端面４ｂとして略矩形状に形成されている。また、
第２導光体４は、図２に示すように、一端面４ａと他端
面４ｂとに挟まれた部分に、互いに対向する下部面４ｃ
と上部面６とが形成されている。前記下部面４ｃは平坦
状に形成されている。

【００２７】また、上部面６は、一端面４ａから他端面
４ｂに向かうに従って第２導光体４の厚さが漸次薄くな
る階段状の第１階段面６ｂと、その後第２導光体４の厚
さが漸次厚くなる階段状の第２階段面６ｃとが形成され
ている。そして、第１階段面６ｂは、一端面４ａから、
一端面４ａと他端面４ｂとの間の略中央部の平坦面６ａ
に向かって第２導光体４の厚さが漸次薄くなり、第２階
段面６ｃは、略中央部の平坦面６ａから他端面４ｂに向
かうに従って第２導光体４の厚さが漸次厚くなってい
る。即ち、前記第２導光体４は、略中央部の平坦面６ａ
が形成された部分の厚さが一番薄く、略中央部の平坦面
６ａから図示左右の一端面４ａと他端面４ｂとに向かっ
て厚さが階段状に漸次厚くなり、一端面４ａ、及び他端
面４ｂの厚さが寸法Ｃとなって一番厚くなっている。ま
た、第１、第２階段面６ｂ、６ｃは、略中央部の平坦面
６ａを境として左右対称に形成されて、それぞれの表面
積が略同じになっている。

【００２８】また、第１、第２階段面６ｂ、６ｃは、一
端面４ａから入射した平行光束の光源２の光を下部面４
ｃ方向に屈折させるための幅寸法Ｂの複数の傾斜部６ｄ
と、複数の平坦部６ｅとを交互に配して階段状になって
いる。そして、平坦部６ｅは、下方から下部面４ｃを透
過して第２導光体４に入射した光が上方に透過して出射
するようになっている。また、傾斜部６ｄは、傾斜角度
が第１導光体３から第２導光体４に入射する光源２の光
がぶつかると下部面４ｃ方向に全反射されるような所定
の角度で形成されている。

【００２９】また、左右２個の光源２の近傍には、光源
２の光を散乱させないで平行光束にするための平行光束
手段８が、光源２の前方である、光源２と入射端面３ａ
との間にそれぞれ配設されている。前記平行光束手段８
は、凸レンズからなり、平行光束手段８で平行光束にし
た光源２の光が、第１導光体３の入射端面３ａから第１
導光体３内に入射するようになっている。

【００３０】前記平行光束手段８は、凸レンズに限定さ
れず、光源２の後方に反射部材（図示せず）を配設した
ものでも良い。前記反射部材は、所定の曲率半径で凹状
に形成することにより、反射部材から反射する光源２の
光が平行光束になるようになっている。

【００３１】このような本発明の第１の実施の形態の照
明装置１は、ＬＥＤ等からなる光源２の光が、平行光束
手段８で平行光束にされ、この平行光束の光が入射端面
３ａから第１導光体３に入射する。そして、入射端面３
ａから第１導光体３に入射した光源２の光は、幅寸法Ａ
の傾斜部５ａで入射方向と略直交する方向である、第２
導光体４方向に屈折されて、一端面４ａから第２導光体
４に入射される。

【００３２】前記傾斜部５ａで屈折された屈折光は、幅
寸法Ａの平行光束となって、図２に示す高さ方向が寸法
Ｃとなり、その断面形状がＡ×Ｃの寸法の帯状の平行光
束状態の光線となって第２導光体４に入射される。そし
て、一端面４ａから第２導光体４に入射した光は、他端
面４ｂに向かって直進し、他端面４ｂから第２導光体４
に入射した光は、一端面４ａに向かって直進する。

【００３３】この一端面４ａ、及び他端面４ｂに向かっ
て直進する光は、第１階段面６ｂの傾斜部６ｄ、及び第
２階段面６ｃの傾斜部６ｄで全反射されて下部面４ｃ方
向に屈折される。そして、第１、第２階段面６ｂ、６ｃ
の傾斜部６ｄが幅寸法Ｂに形成されているので、下部面
４ｃ方向に屈折される光の口径寸法は、Ａ×Ｂのスポッ
ト状の光となって下部面４ｃから図示下方の被照射物
（図示せず）に向かって出射され、被照射物を照射する
ようになっている。

【００３４】このような第１の実施の形態の照明装置１
は、第２導光体４の左右端部に第１導光体３を配設し、
この一対の第１導光体３のそれぞれの入射端面３ａに光
源を配置しているので、少なくとも２個の光源２、２の
光を第２導光体４に入射させて下部面４ｃから、口径寸
法がＡ×Ｂのスポット状にして出射させることができ、
下部面４ｃから出射する光の輝度を大きくすることがで
きる。

【００３５】また、本発明の説明では、第２導光体４と
一対の第１導光体３とを別体のもので説明したが、第
１、第２導光体３、４を一体形成（図示せず）したもの
でも良い。このような、第１、第２導光体３、４を一体
形成することにより、成形加工等で第１、第２導光体
３、４を同時に製造することができ、製造が容易になる
と共に、部品点数を削減して組立も容易になる。また、
第１、第２導光体３、４を一体形成することにより、接
続面を透過するときの光の減衰をなくすることができ、
下部面４ｃから明るい光を出射することができるように
なる。

【００３６】また、本発明の第２の実施の形態の照明装
置１１を、図３、図４で説明する。まず、第１の実施の
形態で説明した第２導光体４の一端面４ａと他端面４ｂ
に沿って、第１導光体１３がそれぞれ配設されている。
このような一対の第１導光体１３は、形状が同じなの
で、図示左側の第１導光体１３のみを説明して、図示左
側の第１導光体１３は同じ番号を付して説明は省略す
る。まず、第１導光体１３は、図３に示すように、互い
に対向する図示上下の一方と他方の端面をそれぞれ入射
端面１３ａ、１３ｂとし、この入射端面１３ａ、１３ｂ
に、それぞれ少なくとも１個の光源２を配設している。

【００３７】また、第２導光体４の一端面４ａと対向す
る外面に形成した光屈折面１５は、一方と他方の入射端
面１３ａ、１３ｂから、一方と他方の入射端面１３ａ、
１３ｂの間の略中央部の平坦面１５ａに向かうに従っ
て、第２導光体４の一端面４ａからの寸法が漸次小さく
なる階段状に形成されている。この階段状の光屈折面１
５は、第１導光体１３に入射する光源２の光を第２導光
体４方向に屈折させる傾斜部１５ｂと、第２導光体４の
一端面４ａと平行に形成した平坦部１５ｃとを交互に配
して階段状に形成されている。

【００３８】即ち、第２導光体４の一端面４ａに沿って
配設した第１導光体１３は、略中央部である平坦面１５
ａにおいて、第２導光体４の一端面４ａからの寸法が一
番小さくなっており、略中央部の平坦面１５ａからそれ
ぞれ外側の一方と他方の入射端面１３ａ、１３ｂに向か
うに従って、一端面４ａからの寸法が漸次大きくなる階
段状になっている。

【００３９】また、それぞれの光源２と、一方と他方の
入射端面１３ａ、１３ｂとの間で、光源２の前方には、
第１の実施の形態と同じ平行光束手段８を配設してい
る。このような第２の実施の形態の照明装置１１は、第
２導光体４の一端面４ａと他端面４ｂの両面に、それぞ
れ少なくとも２個の光源２を有する第１導光体１３を配
設しているので、第２導光体４には、少なくとも４個の
光源２の光を入射させることができるようになってい
る。そのために、第２導光体４の下部面４ｃから出射す
る光は、少なくとも４個の光源２の光が合算されて、非
常に明るい光を被照射物（図示せず）に照射することが
できる。

【００４０】前述のような照明装置を用いた液晶表示装
置を、第１の実施の形態の照明装置１を用いたもので、
図５に基づいて説明すると、まず、照明装置１を一面側
である図示上部に配設した液晶素子２１が配設されてい
る。この液晶素子２１は、上下２枚の矩形状のガラス板
からなる一対の絶縁基板２２、２３を互いに対向させて
配設され、この一対の絶縁基板２２、２３の間に液晶
（図示せず）が封入されている。また、液晶を封入した
状態の一対の絶縁基板２２、２３の上面には、偏光板２
４を貼付して液晶素子２１が概略構成されている。

【００４１】また、液晶素子２１の他面側である図示下
面には、反射部材２５が貼付されており、この反射部材
２５は、透明材料からなる基材２６の下面に、例えばア
ルミニウム等からなる平板状の反射板２７が積層形成さ
れている。そして、反射板２７の表面には、光反射性を
有する、例えば微細な球面状に彫り込みされた複数の凹
部２７ａが形成されている。このような凹部２７ａは、
凹部２７ａで上方に反射される、より多くの反射光Ｈを
偏って集めて、所定の視野範囲Ｗ内に有効に絞り込みで
きるようになっている。

【００４２】そして、第２導光体４の下部面４ｃから出
射する光は、断面寸法がＡ×Ｂのスポット状となり所定
の出射角度で出射されることにより、反射板２７からの
反射光Ｈは、所定の視野範囲Ｗ内に有効に絞り込みさ
れ、視野範囲Ｗ内に観察者の視点Ｍを置くことにより、
他の方向から観察する場合に比べて、液晶素子２１に形
成した画像をより明るく鮮明に観察することができる。
前記凹部２７ａの形成方法は、例えば凹部２７ａの形状
を凸部に変換した先端形状を有するポンチ（図示せず）
を用いて、反射板２７の表面を打刻して、例えば深さを
所定範囲内でばらつかせて形成している。そして、凹部
２７ａの形状と配列方向を調整することにより、視野範
囲Ｗの広がり、あるいは方向を制御できるようになって
いる。また、反射部材２５の下部には、樹脂材料からな
る保護部材（図示せず）が配設され、この保護部材で液
晶素子２１の下面全体を保護している。

【００４３】このような構成の液晶表示装置を、外周が
明るい、例えば昼間に使用する場合は、光源２を点灯し
なくとも、昼間の明るい光が、第２導光体４の上部面６
の複数の平坦部６ｅから第２導光体４内に入射する。す
ると、この入射光が下部面４ｃから下方の液晶素子２１
を透過して、反射部材２５によって図示上方に反射され
る。この図示上方に反射される反射光Ｈにより、液晶素
子２１に形成した文字等の画像を所定の視野範囲Ｗで鮮
明に観察することができる。

【００４４】また、本発明の照明装置１を用いた液晶表
示装置を、外周が暗い例えば夜間等で使用する場合は、
光源２を点灯することにより、光源２の光が、平行光束
手段８で平行光束にされて、図１に示す第１導光体３に
入射して直進する。この入射光は、第１導光体３の階段
状の光屈折面５で入射方向と略直交する方向に屈折され
て、第２導光体４内に入射され、この光が第１、第２階
段面６ｂ、６ｃで複数のスポット状となって、下方の液
晶素子２１側に出射される。そして、反射部材２５で上
方に反射される。この図示上方に反射される反射光Ｈに
より、液晶素子２１に形成した文字等の画像を所定の視
野範囲Ｗで、周囲が暗い夜等でも、鮮明に観察すること
ができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明の照明装置は、一端面に配設した
第１導光体から入射する光源の光は、第１階段面により
下部面方向に屈折され、他端面に配設した第１導光体か
ら入射する光源の光は、第２階段面により下部面方向に
屈折されるようにしたので、複数の光源の光りを、一端
面と他端面との両面から第２導光体に入射させて下部面
方向に屈折させることができ、輝度が大きくて明るい光
を被照射物に向けて照射することができる高性能な照明
装置を提供できる。

【００４６】また、第１階段面は、一端面から、一端面
と他端面との間の略中央部に向かって第２導光体の厚さ
が漸次薄くなり、第２階段面は、略中央部から他端面に
向かうに従って第２導光体の厚さが漸次厚くなるように
したので、第１、第２階段面の表面積を略同じにするこ
とができ、第１、第２階段面で下部面方向に屈折される
光量をほぼ同じすることができる。そのために、第２導
光体の下部面から出射される光の輝度バラツキをなくす
ることができる。

【００４７】また、第２導光体に入射する光源の光を第
１、第２階段面の傾斜部で下部面方向に屈折させ、ま
た、平坦部で下部面から入射した光を透過させて出射さ
せるようにしたので、傾斜部で被照射物に向けて明るい
光を照射して、再度第２導光体に入射する被照射物から
反射される光を、平坦部で乱反射させないで出射するこ
とができる、第２導光体内部で減衰しない明るい光を出
射することができる。

【００４８】また、第１導光体は、入射端面から入射し
た光源の光を第２導体方向に屈折させる光屈折面を有す
るので、入射端面から第１導光体に入射する光源の光
を、光屈折面で第２導光体方向に屈折させて第２導光体
に確実に入射させることができる。そのために、第２導
光体に明るい光を入射させることができる。

【００４９】また、入射端面は、第１導光体の一方の端
面に形成し、光屈折面は、入射端面から遠のくに従って
第２導光体の一端面からの寸法が漸次小さくなる階段状
に形成しているので、入射端面から入射する光源の光
を、階段状の光屈折面で効率よく第２導光体方向に屈折
させることができ、光の利用効率を高めることができ
る。

【００５０】また、入射端面は、第１導光体の互いに対
向する一方と他方の端面にそれぞれ形成し、光屈折面
は、一方と他方の両面に形成した入射端面から、一方と
他方の端面の間の略中央部に向かうに従って、第２導光
体の一端面、及び他端面からの寸法が漸次小さくなる階
段状に形成したので、一対の第１導光体の一方と他方の
入射端面に、それぞれ光源を配置することができ、少な
くとも４個の光源の光を光屈折面で第１導光体に入射さ
せることができ、更に明るい光を、第２導光体方向に屈
折させて入射させることができる。

【００５１】また、第１導光体の光屈折面は、平坦部と
傾斜部とを交互に配して階段状に形成し、入射端面から
入射した光源の光を傾斜部で第２導光体方向に屈折させ
るようにしたので、光源の光を傾斜部で確実に第２導光
体方向に屈折させて、効率よく第２導光体に入射させる
ことができる。

【００５２】また、第１導光体は、少なくとも光屈折面
を反射物で覆っているので、入射端面から入射する光源
の光を、反射物で強制的に第２導光体方向に屈折させる
ことができ、光の利用効率を高めることができる。

【００５３】また、光源は、発光ダイオード素子（ＬＥ
Ｄ）からなるので、光源を点光源とすることができ、点
光源から出射される光は、平行光束手段で容易に平行光
束にすることができる。また、光源をＬＥＤにすること
により低コストの照明装置を提供できる。

【００５４】また、光源近傍には光源の光を散乱させな
いで平行光束にする平行光束手段を有し、この平行光束
手段で平行光束にした光源の光を、入射端面から第１導
光体内に入射させるようにしたので、第１導光体に入射
する平行光束の光源の光は、傾斜部で第２導光体方向に
屈折されて、平行光束の状態で第２導光体に入射させる
ことができる。そのために、第２導光体方向に屈折する
光源の光は散乱しないので、明るさが減衰せず、明るい
光を第２導光体に入射させることができる。

【００５５】また、平行光束手段は、光源の前方である
光源と入射端面との間に配設した凸レンズ、または光源
の後方に配設した反射部材からなるので、光源の光を確
実に平行光束にして第１導光体に入射させることができ
る。

【００５６】また、第１、第２導光体は同じ材料で一体
形成したので、第１、第２導光体を同時に成形加工等で
形成することができ、製造が容易になると共に、２つの
部材が一体化されるので組立も容易である。また、第
１、第２導光体を接続する接続面がなくなり、第２導光
体に入射する光の明るさが減衰することがない。そのた
めに、第２導光体の下部面から出射して被照射物を照射
する光を明るくすることができる。

【００５７】また、本発明の液晶表示装置は、請求項１
乃至請求項１２のいずれかに記載の照明装置を液晶素子
の一面側に積層すると共に、液晶表示素子の他面側に反
射部材を配設したので、第１、第２導光体により、明る
い光を液晶素子に照射することができ、この照射光を反
射部材で再度液晶素子に入射させることにより、液晶素
子に形成した文字等の画像を、所定の視野範囲で、周囲
が暗い夜等でも、明るく鮮明に観察することができる高
性能な液晶表示装置を提供できる。

【００５８】また、反射部材は、表面に光反射性を有す
る複数の凹部を形成し、第１、第２導光体を介して液晶
素子を透過する光が凹部で液晶素子側に反射するように
したので、第１、第２導光体から液晶素子に照射される
明るい照射光を、凹部で反射させて、液晶素子に形成し
た文字等の画像を、所定の視野範囲で、周囲が暗い夜等
でも、鮮明に観察することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の照明装置の平面図
である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の照明装置の平面図
である。

【図４】図３の側面図である。

【図５】本発明の照明装置を用いた液晶表示装置の要部
断面図である。

【図６】従来の照明装置を用いた液晶表示装置の要部断
面図である。

【符号の説明】

１照明装置２光源３第１導光体３ａ入射端面４第２導光体４ａ一端面４ｂ他端面４ｃ下部面５光屈折面５ａ傾斜部５ｂ平坦部６上部面６ａ平坦面６ｂ第１階段面６ｃ第２階段面６ｄ傾斜部６ｅ平坦部７反射体７ａ下面７ｂ上面８平行光束手段２１液晶素子２５反射部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ 1/13357 1/13357 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｂ３３６Ｊ // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、この光源の光を入射可能な入射
端面を有する第１導光体とを備え、この第１導光体は、
前記入射端面から入射する前記光源の光を屈折可能と
し、前記第１導光体で屈折させた前記光源の光が入射す
る第２導光体を有し、この第２導光体の一端面、及びこ
の一端面と対向する側の他端面の両面に沿って前記第１
導光体をそれぞれ配設し、前記光源の光りは、前記それ
ぞれの第１導光体を介して前記一端面、及び他端面から
前記第２導光体に入射可能とし、前記第２導光体は、前
記一端面、及び前記他端面に挟まれた部分に互いに対向
する上部面と下部面を有し、前記上部面は、前記一端面
から前記他端面に向かうに従って前記第２導光体の厚さ
が漸次薄くなる階段状の第１階段面と、その後前記第２
導光体の厚さが漸次厚くなる階段状の第２階段面とを有
し、前記一端面に配設した前記第１導光体から前記第２
導光体に入射する前記光源の光は、前記第１階段面によ
り前記下部面方向に屈折され、前記他端面に配設した前
記第１導光体から前記第２導光体に入射する前記光源の
光は、前記第２階段面により前記下部面方向に屈折され
るようにしたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記第１階段面は、前記一端面から、前
記一端面と他端面との間の略中央部に向かって前記第２
導光体の厚さが漸次薄くなり、前記第２階段面は、前記
略中央部から前記他端面に向かうに従って前記第２導光
体の厚さが漸次厚くなるようにしたことを特徴とする請
求項１記載の照明装置。
【請求項３】前記第１、第２階段面は、前記下部面と
平行な平坦部と、この平坦部に対して所定角度で傾斜さ
せた傾斜部とを交互に配して階段状に形成され、前記第
２導光体に入射する前記光源の光を前記傾斜部で前記下
部面方向に屈折させ、また、前記平坦部で前記下部面か
ら入射した前記光を透過させて出射するようにしたこと
を特徴とする請求項１、または２記載の照明装置。
【請求項４】前記それぞれの第１導光体は、前記入射
端面から入射した前記光源の光を前記第２導光体方向に
屈折させる光屈折面を有することを特徴とする請求項１
乃至３記載の照明装置。
【請求項５】前記入射端面は、前記第１導光体の一方
の端面に形成し、前記光屈折面は、前記入射端面から遠
のくに従って前記一端面、及び前記他端面からの寸法が
漸次小さくなる階段状に形成したことを特徴とする請求
項４記載の照明装置。
【請求項６】前記入射端面は、前記第１導光体の互い
に対向する一方と他方の端面にそれぞれ形成し、前記光
屈折面は、前記一方と他方の端面から、前記一方と他方
の端面の間の略中央部に向かうに従って、前記第２導光
体の前記一端面、及び他端面からの寸法が漸次小さくな
る階段状に形成したことを特徴とする請求項４記載の照
明装置。
【請求項７】前記光屈折面は、前記第２導光体の一端
面、または前記他端面と平行な平坦部と、この平坦部に
対して所定角度で傾斜させた傾斜部とを交互に配して階
段状に形成し、前記入射端面から入射した前記光源の光
を前記傾斜部で前記第２導光体方向に屈折させるように
したことを特徴とする請求項４乃至６記載の照明装置。
【請求項８】前記第１導光体は、少なくとも前記光屈
折面を反射物で覆ったことを特徴とする請求項４乃至７
記載の照明装置。
【請求項９】前記光源は、発光ダイオード素子（ＬＥ
Ｄ）からなるこを特徴とする請求項１乃至８記載の照明
装置。
【請求項１０】前記光源近傍には、前記光源の光を散
乱させないで平行光束にする平行光束手段を有し、この
平行光束手段で平行光束にした前記光源の光を前記入射
端面から前記第１導光体内に入射させるようにしたこと
を特徴とする請求項１乃至９記載の照明装置。
【請求項１１】前記平行光束手段は、前記光源の前方
である前記光源と前記入射端面との間に配設した凸レン
ズ、または前記光源の後方に配設した反射部材からなる
ことを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
【請求項１２】前記第１、第２導光体は、同じ材料で
一体形成したことを特徴とする請求項１乃至１１記載の
照明装置。
【請求項１３】前記請求項１乃至請求項１２のいずれ
かに記載の照明装置を液晶素子の一面側に積層すると共
に、前記液晶素子の他面側に反射部材を配設したことを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】前記反射部材は、表面に光反射性を有
する複数の凹部を形成し、前記第１、第２導光体を介し
て前記液晶素子を透過した前記光を前記凹部で前記液晶
素子側に乱反射させるようにしたことを特徴とする請求
項１３記載の液晶表示装置。