JP2004227956A - 面照明装置と液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体発光素子を導光板に直付けしても、均一な面照明が可能な面照明装置とその面照明装置によって照明される液晶表示装置を提供する。
【解決手段】光源１は、半導体発光素子からなり、第一の導光板２１は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイ２１１と、背面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された裏反射プリズムアレイ２１２と、表面側に、かまぼこ型に並設されたレンズアレイ２１３とを有し、光源１から発した光は、入射プリズムアレイ２１１で散乱して第一の導光板２１に入射し、裏反射プリズムアレイ２１２で内面反射し、レンズアレイ２１３で散乱して第一の導光板２１の外部に出射して照明光となるように構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】光源１は、半導体発光素子からなり、第一の導光板２１は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイ２１１と、背面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された裏反射プリズムアレイ２１２と、表面側に、かまぼこ型に並設されたレンズアレイ２１３とを有し、光源１から発した光は、入射プリズムアレイ２１１で散乱して第一の導光板２１に入射し、裏反射プリズムアレイ２１２で内面反射し、レンズアレイ２１３で散乱して第一の導光板２１の外部に出射して照明光となるように構成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットディスプレイ装置などを照明する面照明装置と、該面照明装置によって照明される液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットな平面の対向する一対の基板上にいろいろな表示機能が集積されたいわゆるフラットディスプレイ装置が、かつてのＣＲＴディスプレイ装置に置き変わって発展している。その代表的なものとしては、液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬ）などがよく知られており、それぞれの表示機能に応じて実用されている。
【０００３】
ところで、ＰＤＰやＥＬは、自らが発光する能動型のディスプレイ装置であるのに対して、液晶表示装置だけは自ら発光しない受動型のディスプレイ装置である。そのために表示に際しては何らかの照明が不可欠であり、照明の仕方は液晶表示装置の主要素である液晶表示パネルの構成によって異なる。
例えば、反射型の液晶表示装置の場合には、少なくとも照明光が入射する一方の基板には、照明が透過するようにＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜などの透明電極が用いられ、他方の基板には反射鏡が設けられている。
【０００４】
反射型の液晶表示装置は大画面のものがパソコンなどに用いられており、照明を外部の自然光のみに頼る場合には昼間は使えるが暗い夜間では使えない。そこで、最近ではフロントライト式と呼ばれる面照明装置を用いて液晶表示装置の目視する前面（フロント側）から照明し、夜間でも使えるようにしている。
一方、透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルの厚さ方向全体に光が透過できる構成になっており、小画面の携帯電話や大画面のパソコン、液晶ＴＶなどに多用されている。照明にはバックライトと呼ばれる面照明装置を用いて液晶表示パネルの背面（バック側）から照明できるように、面照明装置が液晶表示パネルの背面に配置された構成になっている。
【０００５】
ただし、携帯電話などでは、電池を長持ちさせる目的もあって、バックライトの面照明装置を点灯してないときには液晶表示パネルの前面からの外光によって反射型の液晶表示装置と同様に表示が視認できるように、半透過型の液晶表示装置が用いられるようになっている。
図９は面照明装置の光源装置の一例の概念図である。面照明装置１０としては、例えば、液晶表示パネルに対してバックライト式かフロントライト式かによって導光板の構成に異なる部分もあるが、光源装置としては共用できる。
【０００６】
光源装置３０では、光源１には発光ダイオードなどの半導体発光素子が用いられている。光源１から出た光は一般にビーム光なので、例えば、透明なアクリル系の樹脂からなる光ガイトパイプ１１を介し光ガイトパイププリズムアレイ１２によって順次反射させ、線状に拡大してから導光板２の側端面に入射するようになっている。
【０００７】
導光板２は、例えば、透明なアクリル系の樹脂からなる。光ガイトパイプ１１に対面した導光板２の内部には、光ガイトパイプ１１から線状に拡大して導光された矢印線で示す光が、導光板２の幅一杯に広がって導光する。そして、例えば、導光板２の背面側に並設された裏反射プリズムアレイ２１２の急斜面で散々に反射して面状に拡大されて照明光７となり、例えば、図示してない液晶表示パネルの背面側からバックライト式に照明する。
【０００８】
このような構成からなる光源装置３０を装備した面照明装置１０は、厚さ：Ｄを高々１．５ｍｍ程度に構成できる。従って、光ガイトパイプ１１を用いた光源装置３０と裏反射プリズムアレイ２１２とによって構成された面照明装置１０は、液晶表示パネルの照明に用いれば液晶表示装置２０の全体の厚さを非常に薄くすることができる大きな利点を持っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
ところが、光源１に光ガイトパイプ１１を用いる面照明装置１０は、光源１が光ガイトパイプ１１の端面に付設されるため、導光板２の幅方向から片側だけでも、長さ：Ｌ分だけ突出したものとなる。そのため、面照明装置１０の薄型の特長は活かせても、小型の特長が十分に活かせず、幅広の構成になってしまう不具合がある。
【００１０】
また、光ガイトパイプ１１の端面に付設する光源１は、光ガイトパイプ１１の両端面のそれぞれに１個ずつ、計２個までしか付設できない。そのため、さらに高輝度の面照明装置を実現しようとしても光源を増やすことができない不具合があった。
そこで、光源に光ガイトパイプを用いず、例えば、複数の半導体発光素子などの点光源を導光板の側端面に配置し、光源から発したビーム状の光を直接導光板の中に導光する構成が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２０８５３０号公報（従来の技術、図１）
【００１２】
【特許文献２】
実開平５−８５４１号公報（請求項１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は半導体発光素子直付け導光板の模式図である。図において、導光板２の側端面に直付けした発光ダイオードなどの光源１から発した光は、ビーム状の点光源１２なので導光板２の中に入射すると指向性をもって広がる。そのため、明所１３と暗所１４とがはっきり偏在してしまい、例えば、裏反射プリズムアレイ２１２で反射しても、導光板２の全面に均一に拡散させることができない重大な不具合が生じる。
【００１４】
そこで、本発明は、光源の発光に指向性をもった発光ダイオードを導光板に直付けしても、均一な面照明が可能な面照明装置とその面照明装置によって照明される液晶表示装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上で述べた課題は、請求項１において、光源と、第一の導光板とを有し、該光源は、半導体発光素子からなり、該第一の導光板は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイと、背面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された裏反射プリズムアレイと、表面側に、該裏反射プリズムアレイと交差してかまぼこ型に並設されたレンズアレイとを有し、該光源から発した光は、該入射プリズムアレイで散乱して該第一の導光板に入射し、該裏反射プリズムアレイで内面反射し、該レンズアレイで散乱して該第一の導光板の外部に出射して照明光となるように構成された面照明装置によって解決される。
【００１６】
つまり、光源は半導体発光素子で、できるだけ小形であることが求められるのでチップ状のものを用いるようにしている。第一の導光板の一方の側端面には、光源から指向性をもって発した光が散乱して第一の導光板の内部に入射できるように厚さ方向にかまぼこ型に並列した入射プリズムアレイを設けるようにしている。
【００１７】
第一の導光板の背面側には、入射した光が内面反射するように側端面に平行な方向に鋸歯状の裏反射プリズムアレイを設けるようにしている。また、第一の導光板の表面側には、裏反射プリズムアレイで反射した光が第一の導光板から効率よく照明光として外部に出射するように、裏プリズムアレイに交差する方向にかまぼこ型のレンズアレイを設けるようにしている。
【００１８】
こうして、チップ状の半導体発光素子から指向性をもって発したビーム状の光は、第一の導光板に設けられた入射プリズムアレイと裏反射プリズムアレイとレンズアレイとの三つの光学手段を介することによって、均一な面照明光にすることができる。
また、光源となる半導体発光素子を、第一の導光板の側端面に任意に複数配設することができるので、要求される照明光の明るさに応じて、何個でも半導体発光素子を配設することができる。
【００１９】
次いで、請求項２において、光源と、第二の導光板と、反射シートと、拡散シートとを有し、該光源は、半導体発光素子からなり、該第二の導光板は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイと、表面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された表反射プリズムアレイを有し、該反射シートは、表面に反射膜を有して該第二の導光板の背面側に近設されているものであり、該拡散シートは、透明な基材の背面に三角波状の拡散プリズムアレイを有して該第二の導光板の表面側に近設されているものであり、該光源から発した光は、該入射プリズムアレイで散乱して該第二の導光板に入射し、該表反射プリズムアレイで内面反射して該第二の導光板の外部に出射し、該反射シートで反射して該第二の導光板の中に再入射して該表反射プリズムアレイを透過して外部に出射し、該拡散シートで拡散して照明光となるように構成された面照明装置によって解決される。
【００２０】
つまり、光源は半導体発光素子で、小形であることが欠かせないのでチップ状のものを用いるようにしている。第二の導光板の一方の側端面には、光源からビーム状に発した光が散乱して第二の導光板の内部に入射できるように厚さ方向にかまぼこ型に並列した入射プリズムアレイを設けるようにしている。
第二の導光板の表面側には、入射した光が内面反射するように側端面に平行な方向に鋸歯状の表反射プリズムアレイを設けるようにしている。また、第二の導光板の背面側には、表面に反射膜が設けられた反射シートを近設するようにしている。さらに、第二の導光板の表面側には、透明な基材の背面に三角波状の拡散プリズムアレイが設けられた拡散シートを設けるようにしている。
【００２１】
このような構成にすることによって、チップ状の半導体発光素子から指向性をもって発したビーム状の光は、第二の導光板に設けた入射プリズムアレイと表反射プリズムアレイと、背面側に近設する反射シートと、表面側に近設する拡散シートとの四つの光学手段を介することによって、面を均一に照明する照明光にすることができる。
【００２２】
また、光源となる半導体発光素子を、第二の導光板の側端面に任意に複数配設することができるので、要求される照明光の明るさに応じて、所望の個数の半導体発光素子を配設することができる。
次いで、請求項３において、光源と、第二の導光板と、反射シートと、輝き増強シートとを有し、該光源は、半導体発光素子からなり、該第二の導光板は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイと、表面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された表反射プリズムアレイを有し、該反射シートは、表面に反射膜を有して該第二の導光板の背面側に近設されているものであり、該輝き増強シートは、透明な基材の一面に並設された三角波状の輝きプリズムアレイが対面した一対のシートであって、該第二の導光板の表面側に近設されているものであり、該光源から発した光は、該入射プリズムアレイで散乱して該第二の導光板に入射し、該表反射プリズムアレイで内面反射して該第二の導光板の外部に出射し、該反射シートで反射して該第二の導光板の中に再入射して該表反射プリズムアレイを透過して外部に出射し、該輝き増強シートで拡散して照明光となるように構成された面照明装置によって解決される。
【００２３】
つまり、請求項３と同様の第二の導光板の表面側には、拡散シートに代わって一対の輝き増強シートを設けるようにしている。この輝き増強シートは、透明なフィルムの表面に微細な三角波状の凹凸が設けられたものであり、ブリリアンカットした金剛石の表面のように透過する光を種々の方向に屈折して輝かせる働きをするものである。
【００２４】
このような構成にすることによって、チップ状の半導体発光素子から指向性をもって発したビーム状の光は、第二の導光板に設けた入射プリズムアレイと表反射プリズムアレイと、背面側に近設する反射シートと、表面側に近設する輝き増強シートとの四つの光学手段を介することによって、面を均一に照明する照明光にすることができる。
【００２５】
また、光源となる半導体発光素子を、第二の導光板の側端面に任意に複数配設することができるので、要求される照明光の明るさに応じて、所望の個数の半導体発光素子を配設することができる。
次いで、請求項４において、入射プリズムアレイが、複数の該光源のそれぞれに対応して匚の字形に切欠かれた光源ハウジングの奥壁面に設けられているように構成された請求項１または２記載の面照明装置によって解決される。
【００２６】
つまり、入射プリズムアレイを平面の側端面に設けるのではなく、複数の光源となる半導体発光素子のそれぞれが収納できるように匚の字形の切欠いた光源ハウジングを設けるようにしている。そして、光源ハウジングの奥壁面に入射プリズムアレイを設けるようにしている。
この構成によれば、光源となる半導体発光素子から発する光が指向性があるといっても、反射プリズムアレイから側端面の横方向に散乱することを抑えることができる。その結果、より効率的に光源を第一または第二の導光板の中に導光することができる。
【００２７】
最後に、請求項５において、請求項１、２または３記載の面照明装置によって液晶表示パネルの背面側から照明されるように構成された液晶表示装置によって解決される。
つまり、本発明の面照明装置は、液晶表示装置のバックライトとして大いに有用である。従って、本発明になる面照明装置を、液晶表示パネルを背面側から照明するバックライトとして用いれば、均一で明るい液晶表示装置を得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第一の実施例の一部切欠き斜視図、図２は第一の実施例の光の振る舞いを示す模式図、図３は本発明の第二の実施例の一部切欠き斜視図、図４は本発明の第三の実施例の一部切欠き斜視図、図５は本発明の第二・三の実施例の光の振る舞いを示す模式図、図６は本発明の第四の実施例の要部の一部切欠き斜視図、図７は本発明の効果を例示する図、図８は本発明の第五の実施例の模式図である。
【００２９】
図中、１は光源、２は導光板、２１は第一の導光板、２２は第二の導光板、２１１は入射プリズムアレイ、２１２は裏反射プリズムアレイ、２１３はレンズアレイ、２１４は表反射プリズムアレイ、３は反射シート、４は拡散シート、５は輝き増強シート、６は光源ハウジング、７は照明光、８は液晶表示パネル、１０は面照明装置、２０は液晶表示装置である。
〔実施例１〕
図１と図２において、面照明装置１０は、光源１と第一の導光板２１とで構成されている。光源１は、こゝでは３個例示しているが、何れも、例えばＬＥＤなどのチップ状の半導体発光素子などである。
【００３０】
第一の導光板２１は、例えば、厚さが１ｍｍ程度のＰＭＭＡやＰＣなどの樹脂成形可能な透明なプラスチックス製で、光源１と直面する側端面には厚さ方向に入射プリズムアレイ２１１を設けている。この入射プリズムアレイ２１１は、点光源に近い光源１から出射した光を拡散して第一の導光板２１の中に入射するためのもので、こゝではかまぼこ型様のプリズムを並設した構成にしている。
【００３１】
第一の導光板２１の背面側には、入射プリズムアレイ２１１を設けた側端面に平行に鋸歯状に裏反射プリズムアレイ２１２を設けている。この裏反射プリズムアレイ２１２は、光源１から側端面を通して入射した光を、図２（Ｂ）に示したように急斜面で表面側の方向に内面反射するものである。
第一の導光板２１の表面側には、裏反射プリズムアレイ２１２の並ぶ方向と交差する方向にかまぼこ型のレンズアレイ２１３を設けている。このレンズアレイ２１３は、裏反射プリズムアレイ２１２で反射してきた光を、図２（Ａ）に示したように、異方的に屈折して散乱出射するものである。
【００３２】
レンズアレイ２１３は、レンズの断面形状をかまぼこ型に図示したが、光を効率よく散乱出射させるためには、かまぼこ型の形状効果が大きく影響することが分かっている。こゝでは、図２（Ａ）において、かまぼこの裾広がりの裾野の角度：θ＝１４０°のときが最も効率が良かった。
こうして、点状の光源１から発した光は、まず、第一の導光板２１に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第一の導光板２１の背面側に設けられた裏反射プリズムアレイ２１２の急斜面で内面反射して対向する表面側に向かう。次いで、表面側に設けられたレンズアレイ２１３によって更に拡散されて均一な照明光７として第一の導光板２１から出射する。
〔実施例２〕
図３において、面照明装置１０は、光源１と第二の導光板２２と反射シート３と拡散シート４とで構成されている。光源１は、こゝでは３個例示しているが、何れも、例えばＬＥＤなどのチップ状の半導体発光素子などである。
【００３３】
第二の導光板２２の背面側に近接して反射シート３を設け、表面側に近接して拡散シート４を設けた構成になっている。
第二の導光板２２は、第一の導光板２１と同様に、例えば、厚さが１ｍｍ程度のＰＭＭＡやＰＣなどの樹脂成形可能な透明なプラスチックス製で、光源１と直面する側端面には厚さ方向に入射プリズムアレイ２１１を設けている。この入射プリズムアレイ２１１は、点光源に近い光源１から出射した光を拡散して第二の導光板２２の中に入射するためのもので、こゝではかまぼこ型に類似のプリズムを並設した構成にしている。
【００３４】
第二の導光板２２の表面側には、入射プリズムアレイ２１１を設けた側端面に平行に鋸歯状に表反射プリズムアレイ２１４を設けている。この表反射プリズムアレイ２１４は、光源１から側端面を通して入射した光を、プリズムの急斜面で背面側の方向に内面反射して第二の導光板２２の背面外に出射する。
反射シート３は、例えば、透明なポリエステルシートの表面をアルミニウムでメタライズしたもので、鏡になっている。第二の導光板２２の背面外に出射した光は、この反射シート３で反射して再度第二の導光板２２の中に入射し、第二の導光板２２を透過して表面外に出射する。
【００３５】
拡散シート４は、例えば、透明なＰＭＭＡ薄板の表面が断面視三角形の波形に加工されたもので、入射した光を異方的に散乱して出射するものである。第二の導光板２２の表面側に近設しており、第二の導光板２２から出射した光は、拡散シート４によって拡散され、均一な照明光として出射する。
こうして、点状の光源１から発した光は、まず、第二の導光板２２に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第二の導光板２２の表面側に設けられた表反射プリズムアレイ２１４の急斜面で内面反射して対向する背面側から出射する。次いで、背面側に近接して設けられた反射シート３によって反射して再び第二の導光板２２の中に入射し表面側から出射する。次いで、拡散シート４に入射して拡散され、均一な照明光として第二の導光板２２から 出射する。
〔実施例３〕
図４において、面照明装置１０は、光源１と第二の導光板２２と反射シート３と輝き増強シート５とで構成されている。光源１と第二の導光板２２と反射シート３の構成は、実施例２と同様である。
【００３６】
第二の導光板２２の表面側には、２枚の対面した輝き増強シート５が近設されている。この輝き増強シート５は、ＢＥＦ（Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ Ｅｎｈａｎｃｅ Ｆｉｌｍ、住友３Ｍ社製）と呼ばれるもので、透明なプラスチックスフィルムに断面形状が三角形の微細な波状の山谷がアレイ状に設けられたものである。
通常に散乱シートが表面の不規則な凹凸によって光を散乱させるためにかなりの損失があるのに対して、ＢＥＦは入射した光を異方的に散乱させて煌めかせるものである。こゝでは、輝き増強シート５を、山谷の凹凸が対面するように２枚重ねた構成にして、光の散乱を一層強化している。
【００３７】
図５において、実施例２および実施例３における面照明装置１０の第二の導光板２２は、いわゆるフロントライト式の導光板の構成に類似している。フロントライト式の面照明装置の場合には、光源１から発した破線に示した光は、第二の導光板２２の中に入射した後、表反射プリズムアレイ２１４によって背面側に反射して出射し、被照明物を照明する構成になっている。こゝでは被照明物に代わる反射シート３によって反射し、再び第二の導光板２２の中に戻ってから表面側外に出射する。この光が、実施例２においては拡散シート４によって、実施例３においては、輝き増強シート５によって異方的に散乱し、点状に発した光源１の光を均一な照明光７に変換する。
〔実施例４〕
図６において、第一の導光板２１あるいは第二の導光板２２の光源１が近設される側端面に光源ハウジング６を設けて、光源ハウジング６の奥壁に入射プリズムアレイ２１１を設ける。
【００３８】
こうすると、点状の光源１の発する光を散逸させずに効率よく第一または第二の導光板２１、２２の中に入射できるとともに、光源１が第一または第二の導光板２１、２２の側端面から突出しないので、面照明装置の形状の小形化にも効果的がある。
ところで、従来のライトパイプガイド式とも呼ばれる電源装置においては、多くとも両端に１個ずつ、２個の光源までした装備できなかった。それに対して、チップ状を半導体発光素子を直接導光板の側端面に付設すれば、何個でも光源を増やせる。しかし、図１０で示したように、導光板に入射したビーム状の光は、そのまま広がって減光してしまい、面照明としては適用できない。
【００３９】
図７において、面照明装置１０から出射する照明光７の相対的な照明光量を調べてみる。図において、模式的に示した導光板２に３個の光源１を配置し、光源１から遠ざかる方向をＸ、光源１が近設された導光板２の側端面に平行な方向をＹとし、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれを３分割して９ケ所から出射する光量（ｃｄ／ｃｍ２ ）を測定し、最高光量を１００％として相対的に図示した。
【００４０】
白印と破線は、光源１から発した光に何らの均一化処理を施してない場合を示したものである。光源１の近傍では最高の光量を示し、遠ざかるに従って急激に減光し、全く照明光７としては不適であることが分かる。
それに対して、黒印と実線は、本発明になる均一化処理を施した場合を示したもので、中央部が光量１００％に対して、周囲が６０〜９０％に分布している。この光量分布は、例えば、液晶表示パネルのような被照明物を照明した場合には、パネル内での光の散乱も加味されるので、十分に面照明として実用に適うものであることが分かっている。
（実施例５〕
図８は本発明になる面照明装置を用いた液晶表示装置を模式的に示したもので、図８（Ａ）は実施例１の面照明装置１０によって晶表示パネル８を照明する液晶表示装置２０を示し、図８（Ｂ）は実施例２または３の面照明装置１０によって晶表示パネル８を照明する液晶表示装置２０を示す。
【００４１】
図８（Ａ）に示した液晶表示装置２０における面照明装置１０では、点状の光源１から発した光は、第一の導光板２１に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第一の導光板２１の背面側に設けられた裏反射プリズムアレイ２１２の急斜面で内面反射して対向する表面側に向かう。次いで、表面側に設けられたレンズアレイ２１３によって更に拡散されて均一な照明光７として第一の導光板２１から出射し、液晶表示パネル８を照明する構成になっている。
【００４２】
図８（Ｂ）に示した液晶表示装置２０における面照明装置１０では、点状の光源１から発した光は、第二の導光板２２に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第一の導光板２１の背面側に設けられた裏反射プリズムアレイ２１２の急斜面で内面反射して対向する表面側に向かう。次いで、表面側に設けられたレンズアレイ２１３によって更に拡散されて均一な照明光７として第一の導光板２１から出射し、晶表示パネル８を背面から照明する構成になっている。
【００４３】
こうして、点状の光源１から発した光は、まず、第二の導光板２２に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第二の導光板２２の表面側に設けられた表反射プリズムアレイ２１４の急斜面で内面反射して対向する背面側から出射する。次いで、背面側に近接して設けられた反射シート３によって反射して再び第二の導光板２２の中に入射し表面側から出射する。
【００４４】
実施例２においては、第二の導光板２２の表面側に近設された拡散シート４に入射して拡散され、均一な照明光７として液晶表示パネル８を背面かち照明する構成になっている。
実施例３においては、第二の導光板２２の表面側に近設された輝き増強シート５に入射して拡散され、均一な照明光７として液晶表示パネル８を背面から照明する構成になっている。
【００４５】
こゝでは、３個の光源を配置した構成を例示したが、導光板の大きさが必要とする照明光量などによって光源の個数に種々の変形が可能である。また、入射プリズムアレイの形状は、かまぼこ型に限らず山型に突出した形状でも、谷型に凹んだ形状でもよく、光源からの出射光を散乱して導光板の中に導光する目的が達成できればよく、種々の変形が可能である。
【００４６】
また、模式的に図示したので、表反射プリズムアレイやレンズアレイを拡大して示したが、アレイのピッチや山谷の寸法などは数十〜数百μｍの微細なものまで含まれる。
さらに、模式的に示した拡散シートや輝き増強シートの山谷の凹凸のアレイの大きさは、プリズムアレイに比較して細かく図示したが、相対的な寸法の比率は関係なく、何れも数十〜数百μｍの微細なものまで含まれ、種々の変形が可能である。
【００４７】
さらに、反射シートは、例えば、プラスチックスシート上へのアルミニウムのメタライズを、金属箔のラミネートや無電解めっきで行うことも可能であり、種々の変形が可能である。
さらに、導光板は、生産性を考慮すれば樹脂モールド成形によって製造することが好ましい。しかし、プリズムアレイなどは非常に微細なので、モールド成形による製造方法に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明になる面照明装置によれば、光源となるＬＥＤなどの半導体発光素子を導光板に直付けしても均一な面照明光を得ることができる。従って、光源部分を小型にできるばかりでなく、光源の個数を増減して所望の光量を得ることもできる。
【００４９】
その結果、本発明は、携帯電話やＰＤＡなどのようなディスプレイが必携のデジタル電子機器に対して、今後ますます要請されるの小型化と表示画像の高品質化の実現に寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の一部切欠き斜視図である。
【図２】第一の実施例の光の振る舞いを示す模式図である。
【図３】本発明の第二の実施例の一部切欠き斜視図である。
【図４】本発明の第三の実施例の一部切欠き斜視図である。
【図５】本発明の第二・三の実施例の光の振る舞いを示す模式図である。
【図６】本発明の第四の実施例の要部の一部切欠き斜視図である。
【図７】本発明の効果を例示する図である。
【図８】本発明の第五の実施例の模式図である。
【図９】面照明装置の光源装置の一例の概念図である。
【図１０】半導体発光素子直付け導光板の模式図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 導光板
２１ 第一の導光板 ２２ 第二の導光板
２１１ 入射プリズムアレイ ２１２ 裏反射プリズムアレイ
２１３ レンズアレイ ２１４ 表反射プリズムアレイ
３ 反射シート
４ 拡散シート
５ 輝き増強シート
６ 光源ハウジング
７ 照明光
８ 液晶表示パネル
１０ 面照明装置
２０ 液晶表示装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットディスプレイ装置などを照明する面照明装置と、該面照明装置によって照明される液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットな平面の対向する一対の基板上にいろいろな表示機能が集積されたいわゆるフラットディスプレイ装置が、かつてのＣＲＴディスプレイ装置に置き変わって発展している。その代表的なものとしては、液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬ）などがよく知られており、それぞれの表示機能に応じて実用されている。
【０００３】
ところで、ＰＤＰやＥＬは、自らが発光する能動型のディスプレイ装置であるのに対して、液晶表示装置だけは自ら発光しない受動型のディスプレイ装置である。そのために表示に際しては何らかの照明が不可欠であり、照明の仕方は液晶表示装置の主要素である液晶表示パネルの構成によって異なる。
例えば、反射型の液晶表示装置の場合には、少なくとも照明光が入射する一方の基板には、照明が透過するようにＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜などの透明電極が用いられ、他方の基板には反射鏡が設けられている。
【０００４】
反射型の液晶表示装置は大画面のものがパソコンなどに用いられており、照明を外部の自然光のみに頼る場合には昼間は使えるが暗い夜間では使えない。そこで、最近ではフロントライト式と呼ばれる面照明装置を用いて液晶表示装置の目視する前面（フロント側）から照明し、夜間でも使えるようにしている。
一方、透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルの厚さ方向全体に光が透過できる構成になっており、小画面の携帯電話や大画面のパソコン、液晶ＴＶなどに多用されている。照明にはバックライトと呼ばれる面照明装置を用いて液晶表示パネルの背面（バック側）から照明できるように、面照明装置が液晶表示パネルの背面に配置された構成になっている。
【０００５】
ただし、携帯電話などでは、電池を長持ちさせる目的もあって、バックライトの面照明装置を点灯してないときには液晶表示パネルの前面からの外光によって反射型の液晶表示装置と同様に表示が視認できるように、半透過型の液晶表示装置が用いられるようになっている。
図９は面照明装置の光源装置の一例の概念図である。面照明装置１０としては、例えば、液晶表示パネルに対してバックライト式かフロントライト式かによって導光板の構成に異なる部分もあるが、光源装置としては共用できる。
【０００６】
光源装置３０では、光源１には発光ダイオードなどの半導体発光素子が用いられている。光源１から出た光は一般にビーム光なので、例えば、透明なアクリル系の樹脂からなる光ガイトパイプ１１を介し光ガイトパイププリズムアレイ１２によって順次反射させ、線状に拡大してから導光板２の側端面に入射するようになっている。
【０００７】
導光板２は、例えば、透明なアクリル系の樹脂からなる。光ガイトパイプ１１に対面した導光板２の内部には、光ガイトパイプ１１から線状に拡大して導光された矢印線で示す光が、導光板２の幅一杯に広がって導光する。そして、例えば、導光板２の背面側に並設された裏反射プリズムアレイ２１２の急斜面で散々に反射して面状に拡大されて照明光７となり、例えば、図示してない液晶表示パネルの背面側からバックライト式に照明する。
【０００８】
このような構成からなる光源装置３０を装備した面照明装置１０は、厚さ：Ｄを高々１．５ｍｍ程度に構成できる。従って、光ガイトパイプ１１を用いた光源装置３０と裏反射プリズムアレイ２１２とによって構成された面照明装置１０は、液晶表示パネルの照明に用いれば液晶表示装置２０の全体の厚さを非常に薄くすることができる大きな利点を持っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
ところが、光源１に光ガイトパイプ１１を用いる面照明装置１０は、光源１が光ガイトパイプ１１の端面に付設されるため、導光板２の幅方向から片側だけでも、長さ：Ｌ分だけ突出したものとなる。そのため、面照明装置１０の薄型の特長は活かせても、小型の特長が十分に活かせず、幅広の構成になってしまう不具合がある。
【００１０】
また、光ガイトパイプ１１の端面に付設する光源１は、光ガイトパイプ１１の両端面のそれぞれに１個ずつ、計２個までしか付設できない。そのため、さらに高輝度の面照明装置を実現しようとしても光源を増やすことができない不具合があった。
そこで、光源に光ガイトパイプを用いず、例えば、複数の半導体発光素子などの点光源を導光板の側端面に配置し、光源から発したビーム状の光を直接導光板の中に導光する構成が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２０８５３０号公報（従来の技術、図１）
【００１２】
【特許文献２】
実開平５−８５４１号公報（請求項１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は半導体発光素子直付け導光板の模式図である。図において、導光板２の側端面に直付けした発光ダイオードなどの光源１から発した光は、ビーム状の点光源１２なので導光板２の中に入射すると指向性をもって広がる。そのため、明所１３と暗所１４とがはっきり偏在してしまい、例えば、裏反射プリズムアレイ２１２で反射しても、導光板２の全面に均一に拡散させることができない重大な不具合が生じる。
【００１４】
そこで、本発明は、光源の発光に指向性をもった発光ダイオードを導光板に直付けしても、均一な面照明が可能な面照明装置とその面照明装置によって照明される液晶表示装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上で述べた課題は、請求項１において、光源と、第一の導光板とを有し、該光源は、半導体発光素子からなり、該第一の導光板は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイと、背面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された裏反射プリズムアレイと、表面側に、該裏反射プリズムアレイと交差してかまぼこ型に並設されたレンズアレイとを有し、該光源から発した光は、該入射プリズムアレイで散乱して該第一の導光板に入射し、該裏反射プリズムアレイで内面反射し、該レンズアレイで散乱して該第一の導光板の外部に出射して照明光となるように構成された面照明装置によって解決される。
【００１６】
つまり、光源は半導体発光素子で、できるだけ小形であることが求められるのでチップ状のものを用いるようにしている。第一の導光板の一方の側端面には、光源から指向性をもって発した光が散乱して第一の導光板の内部に入射できるように厚さ方向にかまぼこ型に並列した入射プリズムアレイを設けるようにしている。
【００１７】
第一の導光板の背面側には、入射した光が内面反射するように側端面に平行な方向に鋸歯状の裏反射プリズムアレイを設けるようにしている。また、第一の導光板の表面側には、裏反射プリズムアレイで反射した光が第一の導光板から効率よく照明光として外部に出射するように、裏プリズムアレイに交差する方向にかまぼこ型のレンズアレイを設けるようにしている。
【００１８】
こうして、チップ状の半導体発光素子から指向性をもって発したビーム状の光は、第一の導光板に設けられた入射プリズムアレイと裏反射プリズムアレイとレンズアレイとの三つの光学手段を介することによって、均一な面照明光にすることができる。
また、光源となる半導体発光素子を、第一の導光板の側端面に任意に複数配設することができるので、要求される照明光の明るさに応じて、何個でも半導体発光素子を配設することができる。
【００１９】
次いで、請求項２において、光源と、第二の導光板と、反射シートと、拡散シートとを有し、該光源は、半導体発光素子からなり、該第二の導光板は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイと、表面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された表反射プリズムアレイを有し、該反射シートは、表面に反射膜を有して該第二の導光板の背面側に近設されているものであり、該拡散シートは、透明な基材の背面に三角波状の拡散プリズムアレイを有して該第二の導光板の表面側に近設されているものであり、該光源から発した光は、該入射プリズムアレイで散乱して該第二の導光板に入射し、該表反射プリズムアレイで内面反射して該第二の導光板の外部に出射し、該反射シートで反射して該第二の導光板の中に再入射して該表反射プリズムアレイを透過して外部に出射し、該拡散シートで拡散して照明光となるように構成された面照明装置によって解決される。
【００２０】
つまり、光源は半導体発光素子で、小形であることが欠かせないのでチップ状のものを用いるようにしている。第二の導光板の一方の側端面には、光源からビーム状に発した光が散乱して第二の導光板の内部に入射できるように厚さ方向にかまぼこ型に並列した入射プリズムアレイを設けるようにしている。
第二の導光板の表面側には、入射した光が内面反射するように側端面に平行な方向に鋸歯状の表反射プリズムアレイを設けるようにしている。また、第二の導光板の背面側には、表面に反射膜が設けられた反射シートを近設するようにしている。さらに、第二の導光板の表面側には、透明な基材の背面に三角波状の拡散プリズムアレイが設けられた拡散シートを設けるようにしている。
【００２１】
このような構成にすることによって、チップ状の半導体発光素子から指向性をもって発したビーム状の光は、第二の導光板に設けた入射プリズムアレイと表反射プリズムアレイと、背面側に近設する反射シートと、表面側に近設する拡散シートとの四つの光学手段を介することによって、面を均一に照明する照明光にすることができる。
【００２２】
また、光源となる半導体発光素子を、第二の導光板の側端面に任意に複数配設することができるので、要求される照明光の明るさに応じて、所望の個数の半導体発光素子を配設することができる。
次いで、請求項３において、光源と、第二の導光板と、反射シートと、輝き増強シートとを有し、該光源は、半導体発光素子からなり、該第二の導光板は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイと、表面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された表反射プリズムアレイを有し、該反射シートは、表面に反射膜を有して該第二の導光板の背面側に近設されているものであり、該輝き増強シートは、透明な基材の一面に並設された三角波状の輝きプリズムアレイが対面した一対のシートであって、該第二の導光板の表面側に近設されているものであり、該光源から発した光は、該入射プリズムアレイで散乱して該第二の導光板に入射し、該表反射プリズムアレイで内面反射して該第二の導光板の外部に出射し、該反射シートで反射して該第二の導光板の中に再入射して該表反射プリズムアレイを透過して外部に出射し、該輝き増強シートで拡散して照明光となるように構成された面照明装置によって解決される。
【００２３】
つまり、請求項３と同様の第二の導光板の表面側には、拡散シートに代わって一対の輝き増強シートを設けるようにしている。この輝き増強シートは、透明なフィルムの表面に微細な三角波状の凹凸が設けられたものであり、ブリリアンカットした金剛石の表面のように透過する光を種々の方向に屈折して輝かせる働きをするものである。
【００２４】
このような構成にすることによって、チップ状の半導体発光素子から指向性をもって発したビーム状の光は、第二の導光板に設けた入射プリズムアレイと表反射プリズムアレイと、背面側に近設する反射シートと、表面側に近設する輝き増強シートとの四つの光学手段を介することによって、面を均一に照明する照明光にすることができる。
【００２５】
また、光源となる半導体発光素子を、第二の導光板の側端面に任意に複数配設することができるので、要求される照明光の明るさに応じて、所望の個数の半導体発光素子を配設することができる。
次いで、請求項４において、入射プリズムアレイが、複数の該光源のそれぞれに対応して匚の字形に切欠かれた光源ハウジングの奥壁面に設けられているように構成された請求項１または２記載の面照明装置によって解決される。
【００２６】
つまり、入射プリズムアレイを平面の側端面に設けるのではなく、複数の光源となる半導体発光素子のそれぞれが収納できるように匚の字形の切欠いた光源ハウジングを設けるようにしている。そして、光源ハウジングの奥壁面に入射プリズムアレイを設けるようにしている。
この構成によれば、光源となる半導体発光素子から発する光が指向性があるといっても、反射プリズムアレイから側端面の横方向に散乱することを抑えることができる。その結果、より効率的に光源を第一または第二の導光板の中に導光することができる。
【００２７】
最後に、請求項５において、請求項１、２または３記載の面照明装置によって液晶表示パネルの背面側から照明されるように構成された液晶表示装置によって解決される。
つまり、本発明の面照明装置は、液晶表示装置のバックライトとして大いに有用である。従って、本発明になる面照明装置を、液晶表示パネルを背面側から照明するバックライトとして用いれば、均一で明るい液晶表示装置を得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第一の実施例の一部切欠き斜視図、図２は第一の実施例の光の振る舞いを示す模式図、図３は本発明の第二の実施例の一部切欠き斜視図、図４は本発明の第三の実施例の一部切欠き斜視図、図５は本発明の第二・三の実施例の光の振る舞いを示す模式図、図６は本発明の第四の実施例の要部の一部切欠き斜視図、図７は本発明の効果を例示する図、図８は本発明の第五の実施例の模式図である。
【００２９】
図中、１は光源、２は導光板、２１は第一の導光板、２２は第二の導光板、２１１は入射プリズムアレイ、２１２は裏反射プリズムアレイ、２１３はレンズアレイ、２１４は表反射プリズムアレイ、３は反射シート、４は拡散シート、５は輝き増強シート、６は光源ハウジング、７は照明光、８は液晶表示パネル、１０は面照明装置、２０は液晶表示装置である。
〔実施例１〕
図１と図２において、面照明装置１０は、光源１と第一の導光板２１とで構成されている。光源１は、こゝでは３個例示しているが、何れも、例えばＬＥＤなどのチップ状の半導体発光素子などである。
【００３０】
第一の導光板２１は、例えば、厚さが１ｍｍ程度のＰＭＭＡやＰＣなどの樹脂成形可能な透明なプラスチックス製で、光源１と直面する側端面には厚さ方向に入射プリズムアレイ２１１を設けている。この入射プリズムアレイ２１１は、点光源に近い光源１から出射した光を拡散して第一の導光板２１の中に入射するためのもので、こゝではかまぼこ型様のプリズムを並設した構成にしている。
【００３１】
第一の導光板２１の背面側には、入射プリズムアレイ２１１を設けた側端面に平行に鋸歯状に裏反射プリズムアレイ２１２を設けている。この裏反射プリズムアレイ２１２は、光源１から側端面を通して入射した光を、図２（Ｂ）に示したように急斜面で表面側の方向に内面反射するものである。
第一の導光板２１の表面側には、裏反射プリズムアレイ２１２の並ぶ方向と交差する方向にかまぼこ型のレンズアレイ２１３を設けている。このレンズアレイ２１３は、裏反射プリズムアレイ２１２で反射してきた光を、図２（Ａ）に示したように、異方的に屈折して散乱出射するものである。
【００３２】
レンズアレイ２１３は、レンズの断面形状をかまぼこ型に図示したが、光を効率よく散乱出射させるためには、かまぼこ型の形状効果が大きく影響することが分かっている。こゝでは、図２（Ａ）において、かまぼこの裾広がりの裾野の角度：θ＝１４０°のときが最も効率が良かった。
こうして、点状の光源１から発した光は、まず、第一の導光板２１に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第一の導光板２１の背面側に設けられた裏反射プリズムアレイ２１２の急斜面で内面反射して対向する表面側に向かう。次いで、表面側に設けられたレンズアレイ２１３によって更に拡散されて均一な照明光７として第一の導光板２１から出射する。
〔実施例２〕
図３において、面照明装置１０は、光源１と第二の導光板２２と反射シート３と拡散シート４とで構成されている。光源１は、こゝでは３個例示しているが、何れも、例えばＬＥＤなどのチップ状の半導体発光素子などである。
【００３３】
第二の導光板２２の背面側に近接して反射シート３を設け、表面側に近接して拡散シート４を設けた構成になっている。
第二の導光板２２は、第一の導光板２１と同様に、例えば、厚さが１ｍｍ程度のＰＭＭＡやＰＣなどの樹脂成形可能な透明なプラスチックス製で、光源１と直面する側端面には厚さ方向に入射プリズムアレイ２１１を設けている。この入射プリズムアレイ２１１は、点光源に近い光源１から出射した光を拡散して第二の導光板２２の中に入射するためのもので、こゝではかまぼこ型に類似のプリズムを並設した構成にしている。
【００３４】
第二の導光板２２の表面側には、入射プリズムアレイ２１１を設けた側端面に平行に鋸歯状に表反射プリズムアレイ２１４を設けている。この表反射プリズムアレイ２１４は、光源１から側端面を通して入射した光を、プリズムの急斜面で背面側の方向に内面反射して第二の導光板２２の背面外に出射する。
反射シート３は、例えば、透明なポリエステルシートの表面をアルミニウムでメタライズしたもので、鏡になっている。第二の導光板２２の背面外に出射した光は、この反射シート３で反射して再度第二の導光板２２の中に入射し、第二の導光板２２を透過して表面外に出射する。
【００３５】
拡散シート４は、例えば、透明なＰＭＭＡ薄板の表面が断面視三角形の波形に加工されたもので、入射した光を異方的に散乱して出射するものである。第二の導光板２２の表面側に近設しており、第二の導光板２２から出射した光は、拡散シート４によって拡散され、均一な照明光として出射する。
こうして、点状の光源１から発した光は、まず、第二の導光板２２に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第二の導光板２２の表面側に設けられた表反射プリズムアレイ２１４の急斜面で内面反射して対向する背面側から出射する。次いで、背面側に近接して設けられた反射シート３によって反射して再び第二の導光板２２の中に入射し表面側から出射する。次いで、拡散シート４に入射して拡散され、均一な照明光として第二の導光板２２から 出射する。
〔実施例３〕
図４において、面照明装置１０は、光源１と第二の導光板２２と反射シート３と輝き増強シート５とで構成されている。光源１と第二の導光板２２と反射シート３の構成は、実施例２と同様である。
【００３６】
第二の導光板２２の表面側には、２枚の対面した輝き増強シート５が近設されている。この輝き増強シート５は、ＢＥＦ（Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ Ｅｎｈａｎｃｅ Ｆｉｌｍ、住友３Ｍ社製）と呼ばれるもので、透明なプラスチックスフィルムに断面形状が三角形の微細な波状の山谷がアレイ状に設けられたものである。
通常に散乱シートが表面の不規則な凹凸によって光を散乱させるためにかなりの損失があるのに対して、ＢＥＦは入射した光を異方的に散乱させて煌めかせるものである。こゝでは、輝き増強シート５を、山谷の凹凸が対面するように２枚重ねた構成にして、光の散乱を一層強化している。
【００３７】
図５において、実施例２および実施例３における面照明装置１０の第二の導光板２２は、いわゆるフロントライト式の導光板の構成に類似している。フロントライト式の面照明装置の場合には、光源１から発した破線に示した光は、第二の導光板２２の中に入射した後、表反射プリズムアレイ２１４によって背面側に反射して出射し、被照明物を照明する構成になっている。こゝでは被照明物に代わる反射シート３によって反射し、再び第二の導光板２２の中に戻ってから表面側外に出射する。この光が、実施例２においては拡散シート４によって、実施例３においては、輝き増強シート５によって異方的に散乱し、点状に発した光源１の光を均一な照明光７に変換する。
〔実施例４〕
図６において、第一の導光板２１あるいは第二の導光板２２の光源１が近設される側端面に光源ハウジング６を設けて、光源ハウジング６の奥壁に入射プリズムアレイ２１１を設ける。
【００３８】
こうすると、点状の光源１の発する光を散逸させずに効率よく第一または第二の導光板２１、２２の中に入射できるとともに、光源１が第一または第二の導光板２１、２２の側端面から突出しないので、面照明装置の形状の小形化にも効果的がある。
ところで、従来のライトパイプガイド式とも呼ばれる電源装置においては、多くとも両端に１個ずつ、２個の光源までした装備できなかった。それに対して、チップ状を半導体発光素子を直接導光板の側端面に付設すれば、何個でも光源を増やせる。しかし、図１０で示したように、導光板に入射したビーム状の光は、そのまま広がって減光してしまい、面照明としては適用できない。
【００３９】
図７において、面照明装置１０から出射する照明光７の相対的な照明光量を調べてみる。図において、模式的に示した導光板２に３個の光源１を配置し、光源１から遠ざかる方向をＸ、光源１が近設された導光板２の側端面に平行な方向をＹとし、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれを３分割して９ケ所から出射する光量（ｃｄ／ｃｍ２ ）を測定し、最高光量を１００％として相対的に図示した。
【００４０】
白印と破線は、光源１から発した光に何らの均一化処理を施してない場合を示したものである。光源１の近傍では最高の光量を示し、遠ざかるに従って急激に減光し、全く照明光７としては不適であることが分かる。
それに対して、黒印と実線は、本発明になる均一化処理を施した場合を示したもので、中央部が光量１００％に対して、周囲が６０〜９０％に分布している。この光量分布は、例えば、液晶表示パネルのような被照明物を照明した場合には、パネル内での光の散乱も加味されるので、十分に面照明として実用に適うものであることが分かっている。
（実施例５〕
図８は本発明になる面照明装置を用いた液晶表示装置を模式的に示したもので、図８（Ａ）は実施例１の面照明装置１０によって晶表示パネル８を照明する液晶表示装置２０を示し、図８（Ｂ）は実施例２または３の面照明装置１０によって晶表示パネル８を照明する液晶表示装置２０を示す。
【００４１】
図８（Ａ）に示した液晶表示装置２０における面照明装置１０では、点状の光源１から発した光は、第一の導光板２１に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第一の導光板２１の背面側に設けられた裏反射プリズムアレイ２１２の急斜面で内面反射して対向する表面側に向かう。次いで、表面側に設けられたレンズアレイ２１３によって更に拡散されて均一な照明光７として第一の導光板２１から出射し、液晶表示パネル８を照明する構成になっている。
【００４２】
図８（Ｂ）に示した液晶表示装置２０における面照明装置１０では、点状の光源１から発した光は、第二の導光板２２に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第一の導光板２１の背面側に設けられた裏反射プリズムアレイ２１２の急斜面で内面反射して対向する表面側に向かう。次いで、表面側に設けられたレンズアレイ２１３によって更に拡散されて均一な照明光７として第一の導光板２１から出射し、晶表示パネル８を背面から照明する構成になっている。
【００４３】
こうして、点状の光源１から発した光は、まず、第二の導光板２２に入射する際に入射プリズムアレイ２１１によって散乱する。次いで、第二の導光板２２の表面側に設けられた表反射プリズムアレイ２１４の急斜面で内面反射して対向する背面側から出射する。次いで、背面側に近接して設けられた反射シート３によって反射して再び第二の導光板２２の中に入射し表面側から出射する。
【００４４】
実施例２においては、第二の導光板２２の表面側に近設された拡散シート４に入射して拡散され、均一な照明光７として液晶表示パネル８を背面かち照明する構成になっている。
実施例３においては、第二の導光板２２の表面側に近設された輝き増強シート５に入射して拡散され、均一な照明光７として液晶表示パネル８を背面から照明する構成になっている。
【００４５】
こゝでは、３個の光源を配置した構成を例示したが、導光板の大きさが必要とする照明光量などによって光源の個数に種々の変形が可能である。また、入射プリズムアレイの形状は、かまぼこ型に限らず山型に突出した形状でも、谷型に凹んだ形状でもよく、光源からの出射光を散乱して導光板の中に導光する目的が達成できればよく、種々の変形が可能である。
【００４６】
また、模式的に図示したので、表反射プリズムアレイやレンズアレイを拡大して示したが、アレイのピッチや山谷の寸法などは数十〜数百μｍの微細なものまで含まれる。
さらに、模式的に示した拡散シートや輝き増強シートの山谷の凹凸のアレイの大きさは、プリズムアレイに比較して細かく図示したが、相対的な寸法の比率は関係なく、何れも数十〜数百μｍの微細なものまで含まれ、種々の変形が可能である。
【００４７】
さらに、反射シートは、例えば、プラスチックスシート上へのアルミニウムのメタライズを、金属箔のラミネートや無電解めっきで行うことも可能であり、種々の変形が可能である。
さらに、導光板は、生産性を考慮すれば樹脂モールド成形によって製造することが好ましい。しかし、プリズムアレイなどは非常に微細なので、モールド成形による製造方法に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明になる面照明装置によれば、光源となるＬＥＤなどの半導体発光素子を導光板に直付けしても均一な面照明光を得ることができる。従って、光源部分を小型にできるばかりでなく、光源の個数を増減して所望の光量を得ることもできる。
【００４９】
その結果、本発明は、携帯電話やＰＤＡなどのようなディスプレイが必携のデジタル電子機器に対して、今後ますます要請されるの小型化と表示画像の高品質化の実現に寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の一部切欠き斜視図である。
【図２】第一の実施例の光の振る舞いを示す模式図である。
【図３】本発明の第二の実施例の一部切欠き斜視図である。
【図４】本発明の第三の実施例の一部切欠き斜視図である。
【図５】本発明の第二・三の実施例の光の振る舞いを示す模式図である。
【図６】本発明の第四の実施例の要部の一部切欠き斜視図である。
【図７】本発明の効果を例示する図である。
【図８】本発明の第五の実施例の模式図である。
【図９】面照明装置の光源装置の一例の概念図である。
【図１０】半導体発光素子直付け導光板の模式図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 導光板
２１ 第一の導光板 ２２ 第二の導光板
２１１ 入射プリズムアレイ ２１２ 裏反射プリズムアレイ
２１３ レンズアレイ ２１４ 表反射プリズムアレイ
３ 反射シート
４ 拡散シート
５ 輝き増強シート
６ 光源ハウジング
７ 照明光
８ 液晶表示パネル
１０ 面照明装置
２０ 液晶表示装置
Claims (5)
- 光源と、第一の導光板とを有し、
該光源は、半導体発光素子からなり、
該第一の導光板は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイと、背面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された裏反射プリズムアレイと、表面側に、該裏反射プリズムアレイと交差してかまぼこ型に並設されたレンズアレイとを有し、
該光源から発した光は、該入射プリズムアレイで散乱して該第一の導光板に入射し、該裏反射プリズムアレイで内面反射し、該レンズアレイで散乱して該第一の導光板の外部に出射して照明光となる
ことを特徴とする面照明装置。 - 光源と、第二の導光板と、反射シートと、拡散シートとを有し、
該光源は、半導体発光素子からなり、
該第二の導光板は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイと、表面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された表反射プリズムアレイを有し、
該反射シートは、表面に反射膜を有して該第二の導光板の背面側に近設されているものであり、
該拡散シートは、透明な基材の背面に三角波状の拡散プリズムアレイを有して該第二の導光板の表面側に近設されているものであり、
該光源から発した光は、該入射プリズムアレイで散乱して該第二の導光板に入射し、該表反射プリズムアレイで内面反射して該第二の導光板の外部に出射し、該反射シートで反射して該第二の導光板の中に再入射して該表反射プリズムアレイを透過して外部に出射し、該拡散シートで拡散して照明光となる
ことを特徴とする面照明装置。 - 光源と、第二の導光板と、反射シートと、輝き増強シートとを有し、
該光源は、半導体発光素子からなり、
該第二の導光板は、一方の側端面に、厚さ方向にかまぼこ型に並設された入射プリズムアレイと、表面側に、該側端面に平行に鋸歯状に並設された表反射プリズムアレイを有し、
該反射シートは、表面に反射膜を有して該第二の導光板の背面側に近設されているものであり、
該輝き増強シートは、透明な基材の一面に並設された三角波状の輝きプリズムアレイが対面した一対のシートであって、該第二の導光板の表面側に近設されているものであり、
該光源から発した光は、該入射プリズムアレイで散乱して該第二の導光板に入射し、該表反射プリズムアレイで内面反射して該第二の導光板の外部に出射し、該反射シートで反射して該第二の導光板の中に再入射して該表反射プリズムアレイを透過して外部に出射し、該輝き増強シートで拡散して照明光となる
ことを特徴とする面照明装置。 - 該入射プリズムアレイが、複数の該光源のそれぞれに対応して匚の字形に切欠かれた光源ハウジングの奥壁面に設けられている
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の面照明装置。 - 請求項１、２または３記載の面照明装置によって液晶表示パネルの背面側から照明される
ことを特徴とする液晶表示装置。
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