【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光を実現する照明装置、及びこれを用いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶表示パネルを背面から照らし出す照明装置は、液晶表示パネル全体の視認性を良好に保つために、広い照射面を輝度ムラがないように均一に照明することが求められる。このような面発光を実現する照明装置として、例えば、表面に多数の溝や突条を形成した略平板状の導光板を用いて、この導光板の一面を均一な照度で面発光させる照明装置が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４３８２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のような導光板を備えた照明装置は、導光板の出射面全体を均一な輝度で発光させるために、導光板の入射面全域に光源からの光をムラなく入射させる必要がある。このため、従来の導光板を備えた照明装置は、導光板の入射面に向き合い、点光源であるＬＥＤ素子の光を導光板の入射面の幅まで均一に広げる棒状の導光体などを設ける必要があった。
【０００５】
しかしながら、このような点光源と導光板との間に、光源の光を広げる別な導光体を設ける従来の照明装置は、構成部材が多く複雑になるため製造コストがかかり、照明装置のローコスト化の妨げになっていた。また、導光板を備えた照明装置の小型軽量化の障害にもなっていた。
【０００６】
一方、導光板を備えた照明装置をサイズの大きな液晶表示パネルのバックライトとして適用する場合、透明な樹脂等で形成される導光板を大画面サイズの液晶表示パネルに合わせて大型化すると、反りや歪みが発生しやすい。導光板にこうした反りや歪みが生じると、均一な輝度でムラなく液晶表示パネルを照明することができなくなり、視認性が大きく低下する。また、このような大型の導光板を成型するための大型の金型は非常にコストが高く、さらに成型する大型の導光板の歩留まりを一定レベルに維持することも困難である。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で広い範囲を均一な輝度で照明することが可能な照明装置および液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、１つ以上の光源を有し、上面または下面に前記光源の光を出射および反射させる微細な突条を多数配列した凹凸面と、一方の側端面が前記光源の光を内部に導入する入射面を成すとともに、前記入射面と向き合う他方の側端面にフレネルレンズ面を備えた略平板状の導光板からなる照明ユニットを、表面に微細な凹凸を形成した１枚の拡散反射板上に複数個密着して配列したことを特徴とする照明装置が提供される。
【０００９】
このような照明装置によれば、導光板の側端面にフレネルレンズ面を形成することによって、導光板の入射面に入射する光の光源として点光源を用いても、フレネルレンズ面によって点光源の光は導光板の全域に渡って均一な輝度で広げられる。従って、入射面に入射する光を予め入射面全体に均一に広げておく必要がないので、点光源を入射面の幅まで均一に広げるための棒状の導光体など、導光板とは別な導光体が不要になる。
【００１０】
そして、１枚の大きな拡散反射板上にこれらの導光板を複数枚並べることによって、大画面の液晶表示パネル等を均一な輝度でムラなく照明することが可能になる。導光板は大画面の液晶表示パネルを分割したサイズの小型のものを用いることができる。このような小型の導光板は反りや歪みのないものが得やすく、容易に大画面の液晶表示パネルを均一な輝度でムラなく照明することができる。小型の導光板を用いることで、導光板を形成する際の歩留まりが向上するとともに、金型のコストも低く抑えることが可能になり、照明装置のローコスト化に大いに寄与する。
【００１１】
前記フレネルレンズ面は、前記導光板の他方の側端面に一体成型されていてもよく、また、前記フレネルレンズ面は、フレネルレンズ形状を備えたレンズシートを前記導光板の他方の側端面に貼り付けて形成してもよい。こうしたフレネルレンズ形状を前記導光板の他方の側端面に一体成型したり、前記導光板の他方の側端面に貼り付けて形成することによって、導光板にフレネルレンズ面を容易に形成することが可能になる。
【００１２】
前記フレネルレンズ面を構成するフレネルレンズの焦点距離を前記光源と前記フレネルレンズ面との間の距離は略同じに設定されればよい。フレネルレンズの焦点距離と前記光源と前記フレネルレンズ面との間の距離とをほぼ同じに設定することで、光源から照射された略点光源の光を、最も効率よく導光板の全体に渡って均一な輝度で広げることが可能になる。
【００１３】
前記フレネルレンズ面に対面して更に反射層を形成してもよい。この時、前記光源と前記フレネルレンズ面との間の距離を前記フレネルレンズ面を構成するフレネルレンズの焦点距離の略２倍に設定することが好ましい。フレネルレンズ面に更に反射層を備えることで導光板の光利用効率が更によくなり、また、前記光源と前記フレネルレンズ面との間の距離を前記フレネルレンズ面を構成するフレネルレンズの焦点距離の略２倍に設定することで、前記フレネルレンズ面に対面して更に反射層を形成した場合において、光源から照射された略点光源の光を、最も効率よく導光板の全体に渡って均一な輝度で広げることが可能になる。
【００１４】
前記照明ユニットおよび前記拡散反射板は、内面が拡散反射性の筐体に収納されていてもよい。こうした内面が拡散反射性の筐体は、照明光として寄与しない漏れ光を低減し、輝度を高めることができる。
【００１５】
前記凹凸面の表面には更に防反射層を更に備えていてもよく、こうした防反射層は前記導光板に入射する光や前記導光板から入射する光の乱反射を防止して、光の利用効率を高めることができる。
【００１６】
以上のような照明装置と、液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置によれば、大画面の液晶表示パネルであっても、均一な輝度でムラのない視認性に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の照明装置を備えた液晶表示装置を示す断面図であり、図２は上面から見た一部破断図である。また、図３は照明装置の要部を示す外観斜視図である。液晶表示装置９は、バックライト（照明装置）１０と、その上面側（観察側）に配設された液晶表示パネル２０と、これら各部を収容する筐体４０とを備えて構成されている。
【００１８】
バックライト（照明装置）１０は、図１および図２に示すように、略平板状の透明の導光板１２と、その一方の側端面（以下、入射面と称する）１２ａの中央部分に接して設けられた点状の光源１３とからなる複数の（本実施形態では３個）照明ユニット１０ａと、これら複数の照明ユニット１０ａの下面側に配設された１枚の拡散反射板３０とを備えて構成されている。
【００１９】
それぞれの照明ユニット１０ａを構成する導光板１２の拡散反射板３０側の面は、導光板１２の入射面１２ａと略平行に延在する複数の突条１４が配列形成された、断面略鋸刃状の凹凸面１９とされている。また、導光板１２の他方の側端面（以下、フレネルレンズ面と称する）１２ｃは、表面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズ面１２ｃとされている。導光板１２の液晶表示パネル２０側の面は、平面に形成された出射面１２ｂとされている。
【００２０】
照明ユニット１０ａは、例えば３つ同じものが隙間なく並べて配列されている。この３つの照明ユニット１０ａを構成する３枚の導光板１２が隙間なく接することによって、３つの出射面１２ｂで１つの大きな照明面１８を構成する。
【００２１】
液晶表示パネル２０は透過型または半透過型の液晶表示パネルであり、表示領域内に図示略の画素がマトリクス状に形成されている。液晶表示パネル２０は、例えば１０インチなどの大画面サイズであり、３つ並べた照明ユニット１０ａによって全体が裏面側２０ａから照明され、外光が得られない暗所でも鮮明に液晶表示パネル２０を観察することができる。
【００２２】
拡散反射板３０は、導光板１２の凹凸面１９から出射された光を再び導光板１２に向けて反射させるためのアルミニウムや銀などの高反射率の金属薄膜からなる反射膜を備えるものである。この拡散反射板３０は、特定の方向で反射光が強くなり液晶表示装置の視認性が低下するのを防止するための光散乱手段である微細な凹凸３０ａが多数形成されている。なお、この光散乱手段としては、反射膜に凹凸形状を付与したもの以外にも、樹脂膜中に樹脂膜を構成する材料と異なる屈折率の樹脂ビーズを分散させた散乱膜等を用いることもできる。筐体４０は、例えば金属板から形成され、その内面全体が拡散反射性を備えた反射面に仕上げられている。
【００２３】
拡散反射板３０は、３つ並べられた導光板１２と少なくとも同じサイズであり、この１枚の拡散反射板３０の上に導光板１２が３つ隙間なく並べて配置された構成となっている。このような１枚の拡散反射板３０と３つの照明ユニット１０ａから大サイズのバックライト（照明装置）１０が構成されている。
【００２４】
各照明ユニット１０ａを構成する導光板１２は、液晶表示パネル２０の裏面側２０ａに配置されて光源１３から出射された光を出射面１２ｂ側から液晶表示パネル２０に向けて出射する平板状の部材であり、例えば透明なアクリル樹脂などから構成されている。導光板１２の出射面１２ｂの反対下面には、複数の突条１４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成されてプリズム形状を成している。
【００２５】
図４は突条１４の部分拡大図である。図４に示すように、凹凸面１９を構成する突条１４は、凹凸面１９の水平基準面ｚに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成された縦断面くさび状のもので、これらの斜面部の一方が緩斜面部１４ａとされ、他方がこの緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部（斜面部）１４ｂとされている。
【００２６】
前記緩斜面部１４ａは、水平基準面ｚに対して傾斜角θ１を有して形成され、急斜面部１４ｂは傾斜角θ２を有して形成されており、両者の傾斜方向は水平基準面ｚの法線に対して同一方向とされている。そして、導光板１２内部を図３では左側（光源１３側）から右側へ伝搬する光を、凹凸面１９の急斜面部１４ｂにより凹凸面１９の外側へ反射する。
【００２７】
ここで、図４及び図５を参照して前記急斜面部１４ｂによる伝搬光の反射作用について説明する。図５は、図４に示す急斜面部１４ｂを拡大して示す部分断面構成図である。本実施形態に係る照明ユニット１０ａでは、図５に示すように、導光板１２内部から急斜面部１４ｂに入射する伝搬光Ｌｉｎと、急斜面部１４ｂによる前記伝搬光Ｌｉｎの反射光Ｌｏｕｔとの成す角度θ４が、鈍角となるように、傾斜角θ２を有して前記急斜面部１４ｂが形成されている。すなわち、この急斜面部１４ｂ（突条１４）が形成された位置において伝搬光Ｌｉｎが急斜面部１４ｂに対して４５°を越える入射角で入射するようしている。これにより、急斜面部１４ｂに入射した伝搬光Ｌｉｎが透過されるのを最大限防止することが可能になり、その結果急斜面部１４ｂで反射される光量が増加し、バックライト１０の輝度が向上する。
【００２８】
バックライト１０では、図４に示す緩斜面部１４ａの傾斜角θ１は、水平基準面ｚに対して０．５°以上５°以下の範囲とされ、急斜面部１４ｂの傾斜角θ２は４０°以上６０°以下の範囲とされることが好ましい。このような範囲とするならば、導光板１２面内を伝搬する光を効率よく拡散反射板３０に向けて出射させることができる。
【００２９】
緩斜面部１４ａの傾斜角θ１の範囲が、０．５°未満では、バックライト１０の平均輝度が低下し、５°を越える場合には、導光板１２面内での出射光量を均一化することができなくなる。また、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ２が、４０°未満の場合、及び４５°を越える場合には、急斜面部１４ｂを透過して漏れ出る光量が多くなり出射面１２ｂからの出射光量（すなわちバックライト１０の輝度）が低下するため好ましくない。
【００３０】
また、本実施形態のバックライト１０では突条１４のピッチＰ（突条１４の頂点部の間隔、あるいは底頂部の間隔）は、導光板１２の凹凸面１９面内で一定とされており、液晶表示パネル２０の画素ピッチをｐとすると、Ｐ＝０．６ｐ〜０．８ｐの範囲に設定されるのが好ましい。さらに、本実施形態のバックライト１０の場合は突条１４の高さｈ（水平基準面ｚと、突条１４の底頂部との距離）も出射面１２ｂの面内で一定とされている。尚、突条１４のピッチＰ及び高さｈは、必ずしも凹凸面１９の面内で一定とする必要はなく、これらを変化させて突条１４を形成しても本発明の技術範囲を超えるものではない。また、それぞれの突条１４の傾斜角度θ１及びθ２を変化させて突条１４を形成しても本発明の技術範囲を超えるものではない。
【００３１】
本実施形態においては、導光板１２の凹凸面１９を拡散反射板３０と対向する下面側向けて形成されているので、取り付け作業時に突条１４が破損するおそれが無い。また、液晶表示パネル２０側の上面がフラットな面となっているため、液晶表示パネル２０の安定な設置が可能になるというメリットもある。
【００３２】
なお、凹凸面１９を構成する突条１４の表面には、更に防反射層が形成されていてもよい。突条１４の表面に防反射層を形成することで、凹凸面１９から出射する光や凹凸面１９に入射する光が突条１４の表面で乱反射することを防止する。こうした防反射層は、突条１４の表面に例えば多層膜や微細な凹凸などを形成すればよい。
【００３３】
導光板１２の入射面１２ａの中央部分に設けられた光源１３は略点光源であるＬＥＤ素子からなる。光源１３を構成するＬＥＤ素子は例えば白色ＬＥＤ素子を用いればよく、また、１つ以上複数個あってもよく、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの三色のＬＥＤから白色光が得られるようにしてもよい。
【００３４】
導光板１２のフレネルレンズ面１２ｃは、フレネルレンズが導光板１２の表面に一体に形成されている。フレネルレンズは、小レンズを輪帯状に配列した略平面状のレンズであり、導光板１２の他方の側端面に設定された焦点距離に応じて所定の角度で細かい輪帯状の溝を形成したものであり、フレネルレンズ面１２ｃ全体で１つのレンズを構成する。
【００３５】
このようなフレネルレンズ面１２ｃの焦点距離Ｆ１と、光源１３の発光面とフレネルレンズ面１２ｃとの距離Ｌ１は、ほぼ同じに設定するのが好ましく、最大でも±１５％程度の範囲内に収めるのがよい。
【００３６】
図２に示すように、略点光源である光源１３から照射された光は、入射面１２ａ付近では導光板１２の略中央部分しか照らさない。そして、入射面１２ａの中央部分から入射した光はフレネルレンズ面１２ｃに向けて徐々に幅を広げていく。フレネルレンズ面１２ｃは光源１３から略三角形状に広がる光を導光板１２の全幅に渡って均一な平行光となるように、入射面１２ａに向けて反射させる。その結果、略点光源である光源１３から照射された光は、図２の如く、それぞれの導光板１２の全体に渡って均一な輝度で広がることができる。この時、前述した焦点距離Ｆ１と距離Ｌ１とをほぼ同じに設定することで、光源１３から照射された略点光源の光を、最も効率よく導光板１２の全体に渡って均一な輝度で広げることができる。
【００３７】
こうして、フレネルレンズ面１２ｃによって、それぞれの導光板１２の全体に渡って均一な輝度で広げられた光は、図４に示すように凹凸面１９を構成する突条１４によって拡散反射板３０に向けて出射する。そして、拡散反射板３０で再び導光板１２に向けて反射された光は、導光板１２内を透過して出射面１２ｂ全体から均一な輝度で出射する。
【００３８】
３つの照明ユニット１０ａのそれぞれの導光板１２から出射した光は、３つ並べた照明ユニット１０ａと同じサイズの大画面の液晶表示パネル２０全体を裏面側２０ａから均一な輝度でムラなく照明する。これにより、外光が得られない暗所でも大画面の液晶表示パネル２０を鮮明に観察することができる。そして、これら３つの照明ユニット１０ａは１枚の大きな拡散反射板３０に並べられているため、各照明ユニット１０ａの隣接する導光板１２同士の境目は目立つことがなく、大画面の液晶表示パネル２０と同じ大きさの１枚の導光板を用いた場合と全く同様の効果が発揮される。
【００３９】
以上のように、本発明のバックライト（照明装置）１０では、導光板１２の側端面にフレネルレンズ面１２ｃを形成することによって、導光板１２の入射面１２ａに入射する光として点光源を光源１３として用いても、フレネルレンズ面１２ｃによって点光源の光は導光板１２の全域に渡って均一な輝度で広げられる。従って、入射面１２ａに入射する光を予め入射面１２ａ全体に均一に広げておく必要がないので、点光源であるＬＥＤ素子などの光を導光板の入射面の幅まで均一に広げるための棒状の導光体など、導光板１２とは別な導光体が不要になる。
【００４０】
そして、１枚の大きな拡散反射板３０上にこれらの導光板１２を複数枚並べることによって、大画面の液晶表示パネル２０を均一な輝度でムラなく照明することが可能になる。導光板１２は大画面の液晶表示パネル２０を分割したサイズの小型のものを用いることができる。このような小型の導光板１２は反りや歪みのないものが得やすく、容易に大画面の液晶表示パネル２０を均一な輝度でムラなく照明することができる。小型の導光板１２を用いることで、導光板を形成する際の歩留まりが向上するとともに、金型のコストも低く抑えることが可能になり、バックライト１０のローコスト化に大いに寄与する。
【００４１】
なお、各照明ユニットを構成する導光板は、図６に示すように、液晶表示パネル５３に対面する上面側に凹凸面５４が形成されていてもよい。この実施形態におけるバックライト（照明装置）を構成する照明ユニット５０の導光板５２の凹凸面５４は、多数の突条５５が配列された縦断面略三角形状のもので、これらの斜面部の一方が緩斜面部５５ａとされ、他方がこの緩斜面部５５ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部（斜面部）５５ｂとされている。
【００４２】
また、前記緩斜面部５５ａは水平基準面ｚに対して傾斜角θ７を有して形成され、急斜面部５５ｂは傾斜角θ８を有して形成されており、両者の傾斜方向は水平基準面ｚの法線に対して互いに逆方向に傾斜している。このうち、緩斜面部５５ａは導光板５２内の光の伝搬に寄与し、急斜面部５５ｂは光の反射に寄与する反射面としての役割を果たす。このような緩斜面部５５ａの傾斜角θ７は、水平基準面ｚに対して１．０°以上２．５°以下、好ましくは１．０°以上２．０°以下の範囲とされ、急斜面部５５ｂの傾斜角θ８は４１°以上４６°以下、好ましくは４２°以上４５°以下の範囲とされる。
【００４３】
緩斜面部５５ａの傾斜角θ７の範囲が、１．０°未満では、バックライト（照明装置）５０の平均輝度が低下し、２．５°を越える場合には、導光板５２面内での出射光量を均一化することができなくなる。また、急斜面部５５ｂの傾斜角度θ２が、４１°未満の場合、及び４６°を越える場合には、急斜面部５５ｂを透過して漏れ出る光量が多くなり、輝度ムラの原因となるため好ましくない。
【００４４】
図７に示すように、この実施形態における導光板５２の一方の側端部（以下、入射面と称する）５２ａは入射面とされ、中央部分に略点光源であるＬＥＤ素子を備えた光源５９が取り付けられる。導光板５２の他方の側端部５２ｂには、フレネルレンズ面５６ａが形成されたフレネルレンズシート５６が貼り付けられる。さらに、このフレネルレンズシート５６の表面には反射層５７ａを備えた反射シート５７が貼り付けられる。
【００４５】
このように、導光板５２の一方の側端部５２ａにフレネルレンズシート５６を貼り付けることで、導光板５２の側端部に容易にフレネルレンズ面５６ａを形成することが可能になる。このようなフレネルレンズ面５６ａは、第１の実施形態と同様に、略点光源である光源５９から照射された光を導光板５２の全幅に渡って均一な平行光となるように、入射面５２ａに向けて反射させる。これにより、略点光源である光源５９から照射された光は、導光板５２の全体に渡って均一な輝度で広がることができる。
【００４６】
この第２実施形態では、フレネルレンズ面５６ａの裏面側に更に反射シート５７を備えることによって、フレネルレンズ面５６ａでの光源５９から照射された光の反射率を更に高めている。これにより、フレネルレンズ面５６ａでの漏れ光を極めて低く抑えることが可能になり、照明ユニット５０の輝度を更に高めることできる。なお、こうした反射シート５７は、アルミニウムシートなど鏡面状の金属膜から構成されれば良い。
【００４７】
この第２実施形態の如く、フレネルレンズ面５６ａの裏面側に反射シート５７を備える場合には、光源５９の発光面とフレネルレンズ面５６ａとの距離Ｌ２をフレネルレンズ面５６ａの焦点距離Ｆ２の２倍程度に設定するのが好ましい。 距離Ｌ２を焦点距離Ｆ２のほぼ２倍に設定することで、光源５９から照射された略点光源の光を、最も効率よく導光板５２の全体に渡って均一な輝度で広げることができる。反射シート５７を設けることでフレネルレンズ面５６ａを構成する溝の深さを浅くすることができ、フレネルレンズシート５６の成型を容易にする。
【００４８】
再び図６を参照して、導光板５２の下面５２ｃには、表面に微細な凹凸６１ａが多数形成された拡散反射板６１が形成され、導光板５２の下面５２ｃから出射された光を拡散させつつ再び導光板５２に向けて反射させる。そして、導光板５２を透過した光は大画面の液晶表示パネル５３を裏面側から均一な輝度でムラなく照明する。なお、液晶表示パネル５３の裏面側には低拡散性シート６２が貼着されている。このような低拡散性シート６２は、導光板５２の凹凸面５４から出射された光を効率よく液晶表示パネル５３に導入する役割を果たす。
【００４９】
なお、このような第２実施形態の液晶表示装置６５においても、バックライト（照明装置）５０を構成する照明ユニット５０と液晶表示パネル５３は、内面全体が拡散反射性を備えた反射面に仕上げられている筐体６４に収納されればよい。これによって、液晶表示パネル５３以外からの漏れ光を防止して、液晶表示装置６５の視認性を高めることができる。
【００５０】
第１実施形態や第２実施形態における拡散反射板３０，６１を構成する微細な凹凸３０ａ，６１ａは、左右対称の凹み以外にも、例えば、図８に示すような形状のものが採用されても良い。拡散反射板７１を構成する凹部７２は、縦断面Ｘにおける内面形状が凹部７２の中心Ｏに対して非対称に形成されている。一方、凹部７２の縦断面Ｙにおける内面形状は、凹部７２の中心Ｏに対してほぼ左右均等の形状を成している。
【００５１】
上述した形状の凹部７２を持つ拡散反射板７１によれば、図８に示すように、縦断面Ｘにおける総合的な反射特性としては、正反射方向の反射率を十分に確保しつつ、特定の方向に反射光を適度に集中させた反射特性とすることができる。図９は、上記のような凹部７２が複数形成された拡散反射板７１に、基材表面の法線方向よりも上記ｘ方向寄りの方向から入射角３０°で光を照射し、視角を基材表面に対する正反射の方向である３０°を中心として、垂線位置（０°）から６０°まで連続的に変化させた場合の視角（θ°）と明るさ（反射率高さ）との関係を示したものである。このグラフで表される反射特性は、正反射の角度３０゜より小さい反射角度範囲の反射率の積分値が、正反射の角度より大きい反射角度範囲の反射率の積分値より大きくなっており、反射方向が正反射方向よりも法線側にシフトする傾向にある。
【００５２】
上述した形状の凹部７２を持つ拡散反射板７１を液晶表示装置９，６５に採用すれば、拡散反射板７１で反射される反射光は、特定の方向において反射率が高くなるという指向性を有しているので、特定の出射角度において出射効率を高くすることができる。また、上述したように特定方向への反射率が高いという指向性が得られるので、これにより、特定の視角範囲において液晶表示面の輝度がより高くなるように制御することが可能である。
【００５３】
なお、上記各実施の形態では、照明装置を構成する照明ユニットを３つ並べて配置しているが、照明ユニットの数はもちろんこれに限定されるものではなく、照明する大画面の液晶表示パネル等のサイズに合わせて、適宜必要な個数の照明ユニットを並べて配置して、大画面の液晶表示パネルを照明するようにすればよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の照明装置によれば、導光板の側端面にフレネルレンズ面を形成することによって、導光板の入射面に入射する光の光源として点光源を用いても、フレネルレンズ面によって点光源の光は導光板の全域に渡って均一な輝度で広げられる。従って、入射面に入射する光を予め入射面全体に均一に広げておく必要がないので、点光源を入射面の幅まで均一に広げるための棒状の導光体など、導光板とは別な導光体が不要になる。
【００５５】
そして、１枚の大きな拡散反射板上にこれらの導光板を複数枚並べることによって、大画面の液晶表示パネル等を均一な輝度でムラなく照明することが可能になる。導光板は大画面の液晶表示パネルを分割したサイズの小型のものを用いることができる。このような小型の導光板は反りや歪みのないものが得やすく、容易に大画面の液晶表示パネルを均一な輝度でムラなく照明することができる。小型の導光板を用いることで、導光板を形成する際の歩留まりが向上するとともに、金型のコストも低く抑えることが可能になり、照明装置のローコスト化に大いに寄与する。
【００５６】
前記フレネルレンズ面は、前記導光板の他方の側端面に一体成型されていてもよく、また、前記フレネルレンズ面は、フレネルレンズ形状を備えたレンズシートを前記導光板の他方の側端面に貼り付けて形成してもよい。こうしたフレネルレンズ形状を前記導光板の他方の側端面に一体成型したり、前記導光板の他方の側端面に貼り付けて形成することによって、導光板にフレネルレンズ面を容易に形成することが可能になる。
【００５７】
前記フレネルレンズ面を構成するフレネルレンズの焦点距離を前記光源と前記フレネルレンズ面との間の距離は略同じに設定されればよい。フレネルレンズの焦点距離と前記光源と前記フレネルレンズ面との間の距離とをほぼ同じに設定することで、光源から照射された略点光源の光を、最も効率よく導光板の全体に渡って均一な輝度で広げることが可能になる。
【００５８】
前記フレネルレンズ面に対面して更に反射層を形成してもよい。この時、前記光源と前記フレネルレンズ面との間の距離を前記フレネルレンズ面を構成するフレネルレンズの焦点距離の略２倍に設定することが好ましい。フレネルレンズ面に更に反射層を備えることで導光板の光利用効率が更によくなり、また、前記光源と前記フレネルレンズ面との間の距離を前記フレネルレンズ面を構成するフレネルレンズの焦点距離の略２倍に設定することで、前記フレネルレンズ面に対面して更に反射層を形成した場合において、光源から照射された略点光源の光を、最も効率よく導光板の全体に渡って均一な輝度で広げることが可能になる。
【００５９】
前記照明ユニットおよび前記拡散反射板は、内面が拡散反射性の筐体に収納されていてもよい。こうした内面が拡散反射性の筐体は、照明光として寄与しない漏れ光を低減し、輝度を高めることができる。
【００６０】
前記凹凸面の表面には更に防反射層を更に備えていてもよく、こうした防反射層は前記導光板に入射する光や前記導光板から入射する光の乱反射を防止して、光の利用効率を高めることができる。
【００６１】
以上のような照明装置と、液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置によれば、大画面の液晶表示パネルであっても、均一な輝度でムラのない視認性に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の照明装置を備えた液晶表示装置を示す断面図である。
【図２】図２は、図１の照明装置を上面から見たときの一部破断図である。
【図３】図３は、図１に示す照明装置の斜視図である。
【図４】図４は、導光板の突条の様子を拡大して示す部分斜視図である。
【図５】図５は、導光板の導光状態を説明するための部分断面図である。
【図６】図６は、第２の実施形態における照明装置を備えた液晶表示装置を示す断面図である。
【図７】図７は、図６に示す照明装置の分解斜視図である。
【図８】図８は、拡散反射板の他の実施形態を示す拡大斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す拡散反射板の反射特性を示すグラフである。
【符号の説明】
９ 液晶表示装置
１０ バックライト（照明装置）
１０ａ 照明ユニット
１２ 導光板
１２ａ 入射面（一方の側端面）
１２ｂ 出射面
１２ｃ フレネルレンズ面（他方の側端面）
１３ バー導光体（光源）
１４ 突条
１４ａ 第１斜面（緩斜面部）
１４ｂ 第２斜面（急斜面部）
１９ 凹凸面
２０ 液晶表示パネル
３０ 拡散反射板
３０ａ 凹凸
４０ 筐体
５７ａ 反射層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lighting device for realizing surface light emission and a liquid crystal display device using the same.
[0002]
[Prior art]
For example, an illumination device that illuminates a liquid crystal display panel from the back needs to uniformly illuminate a wide irradiation surface without luminance unevenness in order to maintain good visibility of the entire liquid crystal display panel. As an illumination device that realizes such surface emission, for example, an illumination device that emits surface light with uniform illuminance on one surface of this light guide plate by using a substantially flat light guide plate having a large number of grooves and protrusions formed on the surface. It has been known. (For example, refer to Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-243822 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the lighting device provided with the light guide plate as described in Patent Document 1, it is necessary to make the light from the light source uniformly enter the entire light incident surface of the light guide plate so that the entire light exit surface of the light guide plate emits light with uniform luminance. is there. For this reason, a lighting device having a conventional light guide plate is provided with a rod-shaped light guide or the like that faces the incident surface of the light guide plate and spreads the light of the LED element, which is a point light source, uniformly to the width of the incident surface of the light guide plate. Needed.
[0005]
However, the conventional lighting device in which another light guide for expanding the light of the light source is provided between the point light source and the light guide plate has a large number of components and is complicated, so that the manufacturing cost is high, and the low cost of the lighting device is low. Had been hindered. Further, this has been an obstacle to downsizing and reducing the size of the lighting device provided with the light guide plate.
[0006]
On the other hand, when a lighting device equipped with a light guide plate is applied as a backlight for a large-sized liquid crystal display panel, if the light guide plate formed of a transparent resin or the like is enlarged to fit a large-screen size liquid crystal display panel, warpage may occur. And distortion are likely to occur. When such a warp or distortion occurs in the light guide plate, it becomes impossible to illuminate the liquid crystal display panel with uniform brightness and without unevenness, and visibility is greatly reduced. In addition, a large mold for molding such a large light guide plate is very expensive, and it is also difficult to maintain the yield of the large light guide plate to be molded at a constant level.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a lighting device and a liquid crystal display device capable of illuminating a wide range with uniform luminance with a simple configuration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has one or more light sources, and an uneven surface in which a number of fine protrusions are arranged on an upper surface or a lower surface to emit and reflect light from the light source, A side end surface forms an incident surface for introducing the light of the light source into the inside, and an illumination unit including a substantially flat light guide plate having a Fresnel lens surface on the other side end surface facing the incident surface has a fine surface. A lighting device is provided, in which a plurality of unevenly formed diffuse reflectors are arranged in close contact with each other.
[0009]
According to such an illuminating device, by forming a Fresnel lens surface on the side end surface of the light guide plate, even if a point light source is used as a light source for light incident on the incident surface of the light guide plate, the point light source can be formed by the Fresnel lens surface. Light is spread with uniform luminance over the entire area of the light guide plate. Therefore, since it is not necessary to spread the light incident on the incident surface uniformly in advance over the entire incident surface, a rod-shaped light guide for uniformly spreading the point light source to the width of the incident surface is different from the light guide plate. The need for a light guide is eliminated.
[0010]
By arranging a plurality of these light guide plates on one large diffuse reflection plate, it becomes possible to illuminate a large-screen liquid crystal display panel or the like with uniform luminance and without unevenness. As the light guide plate, a small light guide plate having a size obtained by dividing a large-screen liquid crystal display panel can be used. Such a small light guide plate can be easily obtained without warpage or distortion, and can easily illuminate a large-screen liquid crystal display panel with uniform luminance without unevenness. By using a small light guide plate, the yield at the time of forming the light guide plate is improved, and the cost of the mold can be kept low, which greatly contributes to lowering the cost of the lighting device.
[0011]
The Fresnel lens surface may be integrally molded with the other side end surface of the light guide plate, and the Fresnel lens surface may be formed by attaching a lens sheet having a Fresnel lens shape to the other side end surface of the light guide plate. It may be formed by attaching. The Fresnel lens surface can be easily formed on the light guide plate by integrally molding such a Fresnel lens shape on the other side end surface of the light guide plate, or by pasting the Fresnel lens shape on the other side end surface of the light guide plate. become.
[0012]
The focal length of the Fresnel lens forming the Fresnel lens surface may be set to be substantially the same as the distance between the light source and the Fresnel lens surface. By setting the focal length of the Fresnel lens and the distance between the light source and the Fresnel lens surface to be substantially the same, the light of the substantially point light source emitted from the light source can be transmitted most efficiently over the entire light guide plate. It is possible to spread with uniform brightness.
[0013]
A reflection layer may be further formed to face the Fresnel lens surface. At this time, it is preferable that the distance between the light source and the Fresnel lens surface is set to approximately twice the focal length of the Fresnel lens constituting the Fresnel lens surface. By further providing a reflection layer on the Fresnel lens surface, the light use efficiency of the light guide plate is further improved, and the distance between the light source and the Fresnel lens surface is determined by the focal length of the Fresnel lens constituting the Fresnel lens surface. By setting it to approximately twice, when a reflective layer is further formed facing the Fresnel lens surface, the light of the substantially point light source emitted from the light source can be distributed most efficiently over the entire light guide plate. It becomes possible to widen with brightness.
[0014]
The illumination unit and the diffuse reflection plate may be housed in a casing whose inner surface is diffusely reflective. Such a casing whose inner surface is diffusely reflective can reduce leakage light that does not contribute as illumination light and increase luminance.
[0015]
The surface of the uneven surface may further include an anti-reflection layer. Such an anti-reflection layer prevents diffused reflection of light incident on the light guide plate and light incident from the light guide plate, and improves light use efficiency. Can be increased.
[0016]
According to the liquid crystal display device including the lighting device and the liquid crystal display panel as described above, a liquid crystal display device having uniform luminance and excellent visibility without unevenness is provided even for a large-screen liquid crystal display panel. can do.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device provided with the illumination device of the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway view seen from above. FIG. 3 is an external perspective view showing a main part of the lighting device. The liquid crystal display device 9 includes a backlight (illumination device) 10, a liquid crystal display panel 20 disposed on the upper surface side (observation side), and a housing 40 that accommodates these components.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, the backlight (illumination device) 10 is in contact with a substantially flat transparent light guide plate 12 and a central portion of one side end surface (hereinafter, referred to as an incident surface) 12a. A plurality of (three in this embodiment) lighting units 10a including the provided point light sources 13 and one diffuse reflection plate 30 disposed on the lower surface side of the plurality of lighting units 10a are provided. It is configured.
[0019]
The surface of the light guide plate 12 that constitutes each of the lighting units 10a on the side of the diffuse reflection plate 30 has a substantially saw-tooth cross-section in which a plurality of ridges 14 that extend substantially parallel to the incident surface 12a of the light guide plate 12 are arranged and formed. An uneven surface 19 is formed. The other side end surface (hereinafter, referred to as a Fresnel lens surface) 12c of the light guide plate 12 is a Fresnel lens surface 12c having a Fresnel lens formed on the surface. The surface of the light guide plate 12 on the side of the liquid crystal display panel 20 is an emission surface 12b formed in a plane.
[0020]
For example, the same three lighting units 10a are arranged side by side without any gap. When the three light guide plates 12 constituting the three illumination units 10a are in contact with each other without any gap, one large illumination surface 18 is configured by the three emission surfaces 12b.
[0021]
The liquid crystal display panel 20 is a transmissive or transflective liquid crystal display panel in which pixels (not shown) are formed in a matrix in a display area. The liquid crystal display panel 20 has a large screen size of, for example, 10 inches. The whole of the liquid crystal display panel 20 is illuminated from the back side 20a by the three illuminating units 10a, and the liquid crystal display panel 20 can be clearly displayed even in a dark place where external light cannot be obtained. Can be observed.
[0022]
The diffuse reflection plate 30 includes a reflection film made of a high-reflectance metal thin film such as aluminum or silver for reflecting light emitted from the uneven surface 19 of the light guide plate 12 toward the light guide plate 12 again. . The diffuse reflection plate 30 has a large number of fine irregularities 30a serving as light scattering means for preventing the reflected light from becoming strong in a specific direction and preventing the visibility of the liquid crystal display device from being lowered. In addition, as the light scattering means, in addition to the reflection film having a concave and convex shape, a scattering film or the like in which resin beads having a different refractive index from the material forming the resin film in the resin film may be used. it can. The housing 40 is formed of, for example, a metal plate, and the entire inner surface thereof is finished to a reflective surface having diffuse reflection properties.
[0023]
The diffuse reflection plate 30 has at least the same size as the three light guide plates 12 arranged, and has a configuration in which three light guide plates 12 are arranged on this one diffuse reflection plate 30 without any gap. A large-sized backlight (illumination device) 10 is constituted by such one diffuse reflection plate 30 and three illumination units 10a.
[0024]
The light guide plate 12 that constitutes each lighting unit 10a is a flat member that is disposed on the back surface 20a of the liquid crystal display panel 20 and emits light emitted from the light source 13 toward the liquid crystal display panel 20 from the emission surface 12b side. And is made of, for example, a transparent acrylic resin. On the lower surface of the light guide plate 12 opposite to the emission surface 12b, a plurality of protrusions 14 are formed in a stripe shape in a plan view in parallel with each other to form a prism shape.
[0025]
FIG. 4 is a partially enlarged view of the ridge 14. As shown in FIG. 4, the ridge 14 forming the uneven surface 19 is a wedge-shaped vertical section formed by a pair of slopes formed to be inclined with respect to the horizontal reference plane z of the uneven surface 19. One of these slope portions is a gentle slope portion 14a, and the other is a steep slope portion (slope portion) 14b formed at a steeper inclination angle than the gentle slope portion 14a.
[0026]
The gentle slope portion 14a is formed to have an inclination angle θ1 with respect to the horizontal reference plane z, and the steep slope portion 14b is formed to have an inclination angle θ2. The direction is the same as the normal. In FIG. 3, the light propagating from the left side (the light source 13 side) to the right side in the light guide plate 12 is reflected to the outside of the uneven surface 19 by the steep slope portion 14 b of the uneven surface 19.
[0027]
Here, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the reflection effect of the propagation light by the steep slope portion 14b will be described. FIG. 5 is a partial cross-sectional configuration diagram showing the steep slope portion 14b shown in FIG. 4 in an enlarged manner. In the lighting unit 10a according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the angle θ4 formed by the propagation light Lin that enters the steep slope 14b from the inside of the light guide plate 12 and the reflected light Lout of the propagation light Lin by the steep slope 14b. However, the steep slope portion 14b is formed so as to have an inclination angle θ2 so as to form an obtuse angle. That is, at the position where the steep slope 14b (the ridge 14) is formed, the propagation light Lin is incident on the steep slope 14b at an incident angle exceeding 45 °. Accordingly, it is possible to prevent the propagation light Lin that has entered the steep slope portion 14b from being transmitted to the maximum, and as a result, the amount of light reflected by the steep slope portion 14b increases, and the brightness of the backlight 10 improves. .
[0028]
In the backlight 10, the inclination angle θ1 of the gentle slope portion 14a shown in FIG. 4 is in the range of 0.5 ° to 5 ° with respect to the horizontal reference plane z, and the inclination angle θ2 of the steep slope portion 14b is 40 ° or more. It is preferable that the angle be in the range of 60 ° or less. Within such a range, light propagating in the plane of the light guide plate 12 can be efficiently emitted toward the diffuse reflection plate 30.
[0029]
If the range of the inclination angle θ1 of the gentle slope portion 14a is less than 0.5 °, the average brightness of the backlight 10 decreases, and if it exceeds 5 °, the amount of light emitted from the light guide plate 12 is made uniform. You can't do that. When the inclination angle θ2 of the steep slope portion 14b is less than 40 ° or more than 45 °, the amount of light passing through the steep slope portion 14b and leaking increases, and the amount of light emitted from the emission surface 12b (ie, the backlight) 10) is not preferred.
[0030]
Further, in the backlight 10 of the present embodiment, the pitch P of the protrusions 14 (the interval between the apexes of the protrusions 14 or the interval between the bottoms of the protrusions 14) is constant within the uneven surface 19 of the light guide plate 12, and Assuming that the pixel pitch of the liquid crystal display panel 20 is p, it is preferable that P = 0.6p to 0.8p. Further, in the case of the backlight 10 of the present embodiment, the height h (the distance between the horizontal reference plane z and the bottom top of the ridge 14) of the ridge 14 is also constant in the plane of the emission surface 12b. Note that the pitch P and the height h of the ridges 14 do not necessarily need to be constant in the surface of the uneven surface 19, and even if these are changed to form the ridges 14, they exceed the technical scope of the present invention. is not. Further, even if the ridges 14 are formed by changing the inclination angles θ1 and θ2 of the respective ridges 14, they do not exceed the technical scope of the present invention.
[0031]
In the present embodiment, since the uneven surface 19 of the light guide plate 12 is formed so as to face the lower surface side facing the diffuse reflection plate 30, there is no possibility that the ridge 14 is damaged during the mounting operation. Further, since the upper surface on the liquid crystal display panel 20 side is a flat surface, there is an advantage that the liquid crystal display panel 20 can be stably installed.
[0032]
In addition, an antireflection layer may be further formed on the surface of the protrusions 14 that form the uneven surface 19. By forming the anti-reflection layer on the surface of the ridge 14, light emitted from the uneven surface 19 and light incident on the uneven surface 19 are prevented from being irregularly reflected on the surface of the ridge 14. Such an antireflection layer may be formed, for example, with a multilayer film or fine irregularities on the surface of the ridge 14.
[0033]
The light source 13 provided at the center of the light incident surface 12a of the light guide plate 12 is formed of an LED element which is a substantially point light source. As the LED element constituting the light source 13, for example, a white LED element may be used, or one or more LED elements may be provided. For example, white light can be obtained from LEDs of three colors of R, G, and B. Is also good.
[0034]
The Fresnel lens surface 12 c of the light guide plate 12 has a Fresnel lens formed integrally with the surface of the light guide plate 12. The Fresnel lens is a substantially planar lens in which small lenses are arranged in an annular shape, and has fine annular annular grooves formed at a predetermined angle according to the focal length set on the other side end surface of the light guide plate 12. And the entire Fresnel lens surface 12c constitutes one lens.
[0035]
It is preferable that such a focal length F1 of the Fresnel lens surface 12c and a distance L1 between the light emitting surface of the light source 13 and the Fresnel lens surface 12c be set to be substantially the same, and within a range of about ± 15% at the maximum. Is good.
[0036]
As shown in FIG. 2, the light emitted from the light source 13, which is a substantially point light source, illuminates only a substantially central portion of the light guide plate 12 near the incident surface 12a. The light incident from the central portion of the incident surface 12a gradually widens toward the Fresnel lens surface 12c. The Fresnel lens surface 12c reflects the light spread from the light source 13 in a substantially triangular shape toward the incident surface 12a so as to be uniform parallel light over the entire width of the light guide plate 12. As a result, the light emitted from the light source 13, which is a substantially point light source, can spread with uniform luminance over the entire light guide plate 12, as shown in FIG. At this time, by setting the focal length F1 and the distance L1 to be substantially the same, the light of the substantially point light source emitted from the light source 13 is spread most efficiently with uniform brightness over the entire light guide plate 12. be able to.
[0037]
In this manner, the light spread with uniform brightness over the entire light guide plate 12 by the Fresnel lens surface 12c is directed to the diffuse reflection plate 30 by the ridges 14 constituting the uneven surface 19 as shown in FIG. Out. Then, the light reflected by the diffuse reflection plate 30 again toward the light guide plate 12 passes through the light guide plate 12 and exits with uniform brightness from the entire exit surface 12b.
[0038]
The light emitted from each of the light guide plates 12 of the three lighting units 10a illuminates the entire large-sized liquid crystal display panel 20 having the same size as the three lighting units 10a arranged in a uniform manner from the back side 20a with uniform brightness. Thus, the large-screen liquid crystal display panel 20 can be clearly observed even in a dark place where external light cannot be obtained. Since these three lighting units 10a are arranged on one large diffuse reflection plate 30, the boundary between the adjacent light guide plates 12 of each lighting unit 10a is not conspicuous, and the large-screen liquid crystal display panel 20 The same effect as when one light guide plate having the same size as that described above is used is exhibited.
[0039]
As described above, in the backlight (illumination device) 10 of the present invention, by forming the Fresnel lens surface 12c on the side end surface of the light guide plate 12, a point light source is used as the light incident on the incident surface 12a of the light guide plate 12. Even when used as 13, the light of the point light source is spread with uniform brightness over the entire area of the light guide plate 12 by the Fresnel lens surface 12c. Therefore, since it is not necessary to spread the light incident on the incident surface 12a uniformly over the entire incident surface 12a in advance, a rod-shaped light source for uniformly spreading light from an LED element or the like, which is a point light source, to the width of the incident surface of the light guide plate. A light guide different from the light guide plate 12, such as the light guide of the above, becomes unnecessary.
[0040]
By arranging a plurality of these light guide plates 12 on one large diffuse reflection plate 30, it becomes possible to uniformly illuminate the large-screen liquid crystal display panel 20 with uniform luminance. As the light guide plate 12, a small one having a size obtained by dividing the large-screen liquid crystal display panel 20 can be used. Such a small light guide plate 12 can be easily obtained without warpage or distortion, and can easily illuminate a large-screen liquid crystal display panel 20 with uniform luminance and without unevenness. By using the small light guide plate 12, the yield when forming the light guide plate is improved, and the cost of the mold can be reduced.
[0041]
As shown in FIG. 6, the light guide plate constituting each lighting unit may have an uneven surface 54 on the upper surface side facing the liquid crystal display panel 53. The uneven surface 54 of the light guide plate 52 of the illumination unit 50 that constitutes the backlight (illumination device) in this embodiment has a substantially triangular longitudinal cross section in which a number of ridges 55 are arranged. Is a gentle slope portion 55a, and the other is a steep slope portion (slope portion) 55b formed at a steeper inclination angle than the gentle slope portion 55a.
[0042]
The gentle slope portion 55a has an inclination angle θ7 with respect to the horizontal reference plane z, and the steep slope portion 55b has an inclination angle θ8. Are inclined in opposite directions to each other. Of these, the gentle slope portion 55a contributes to the propagation of light in the light guide plate 52, and the steep slope portion 55b serves as a reflection surface that contributes to light reflection. The inclination angle θ7 of such a gentle slope portion 55a is in the range of 1.0 ° or more and 2.5 ° or less, preferably 1.0 ° or more and 2.0 ° or less with respect to the horizontal reference plane z. The inclination angle θ8 of 55b is in the range of 41 ° to 46 °, preferably 42 ° to 45 °.
[0043]
When the range of the inclination angle θ7 of the gentle slope portion 55a is less than 1.0 °, the average luminance of the backlight (illumination device) 50 decreases, and when it exceeds 2.5 °, the average brightness in the plane of the light guide plate 52 is reduced. The amount of emitted light cannot be made uniform. Further, when the inclination angle θ2 of the steep slope portion 55b is less than 41 ° or more than 46 °, the amount of light that leaks through the steep slope portion 55b increases, which is not preferable because it causes brightness unevenness.
[0044]
As shown in FIG. 7, one side end (hereinafter, referred to as an incident surface) 52a of the light guide plate 52 in this embodiment is an incident surface, and a light source 59 having an LED element which is a substantially point light source in the center. Is attached. A Fresnel lens sheet 56 on which a Fresnel lens surface 56a is formed is attached to the other side end 52b of the light guide plate 52. Further, a reflection sheet 57 having a reflection layer 57a is attached to the surface of the Fresnel lens sheet 56.
[0045]
Thus, by attaching the Fresnel lens sheet 56 to one side end 52a of the light guide plate 52, the Fresnel lens surface 56a can be easily formed at the side end of the light guide plate 52. Like the first embodiment, the Fresnel lens surface 56a has an incident surface such that the light emitted from the light source 59, which is a substantially point light source, becomes uniform parallel light over the entire width of the light guide plate 52. The light is reflected toward 52a. Thus, light emitted from the light source 59, which is a substantially point light source, can spread with uniform luminance over the entire light guide plate 52.
[0046]
In the second embodiment, the reflectance of the light emitted from the light source 59 on the Fresnel lens surface 56a is further increased by further providing the reflection sheet 57 on the back surface side of the Fresnel lens surface 56a. This makes it possible to suppress light leaking from the Fresnel lens surface 56a to an extremely low level, and further increase the luminance of the illumination unit 50. The reflection sheet 57 may be formed of a mirror-like metal film such as an aluminum sheet.
[0047]
When the reflection sheet 57 is provided on the back surface side of the Fresnel lens surface 56a as in the second embodiment, the distance L2 between the light emitting surface of the light source 59 and the Fresnel lens surface 56a is set to the focal length F2 of the Fresnel lens surface 56a. It is preferable to set about twice. By setting the distance L2 to be approximately twice the focal length F2, the light of the substantially point light source emitted from the light source 59 can be spread most efficiently with uniform luminance over the entire light guide plate 52. By providing the reflection sheet 57, the depth of the groove constituting the Fresnel lens surface 56a can be reduced, and the molding of the Fresnel lens sheet 56 is facilitated.
[0048]
Referring again to FIG. 6, on lower surface 52 c of light guide plate 52, diffuse reflection plate 61 having a large number of fine irregularities 61 a formed on the surface is formed to diffuse light emitted from lower surface 52 c of light guide plate 52. The light is reflected again toward the light guide plate 52. The light transmitted through the light guide plate 52 illuminates the liquid crystal display panel 53 with a large screen from the back side with uniform luminance and without unevenness. Note that a low-diffusion sheet 62 is adhered to the back surface of the liquid crystal display panel 53. Such a low diffusion sheet 62 plays a role in efficiently introducing the light emitted from the uneven surface 54 of the light guide plate 52 into the liquid crystal display panel 53.
[0049]
In the liquid crystal display device 65 according to the second embodiment, the illumination unit 50 and the liquid crystal display panel 53 that constitute the backlight (illumination device) 50 have the entire inner surface finished to have a reflective surface having diffuse reflectivity. What is necessary is just to be accommodated in the housing | casing 64 provided. Accordingly, it is possible to prevent light leaking from a portion other than the liquid crystal display panel 53, and to enhance the visibility of the liquid crystal display device 65.
[0050]
The fine irregularities 30a and 61a constituting the diffuse reflection plates 30 and 61 in the first and second embodiments have, for example, a shape as shown in FIG. Is also good. The recess 72 constituting the diffuse reflection plate 71 has an inner surface shape in the longitudinal section X that is asymmetric with respect to the center O of the recess 72. On the other hand, the inner surface shape of the concave section 72 in the longitudinal section Y is substantially equal to the center O of the concave section 72.
[0051]
According to the diffuse reflection plate 71 having the concave portion 72 having the above-described shape, as shown in FIG. 8, as a total reflection characteristic in the longitudinal section X, a specific reflectance while sufficiently securing the reflectance in the regular reflection direction is obtained. Reflection characteristics in which reflected light is appropriately concentrated in the direction can be obtained. FIG. 9 shows that the diffuse reflection plate 71 in which a plurality of the concave portions 72 are formed is irradiated with light at an incident angle of 30 ° from the direction closer to the x direction than the normal direction of the surface of the base material, and based on the visual angle. Relationship between viewing angle (θ °) and brightness (reflectance height) when continuously changing from perpendicular position (0 °) to 60 ° centering on 30 ° which is the direction of regular reflection on the material surface It is shown. In the reflection characteristic represented by this graph, the integral value of the reflectance in the reflection angle range smaller than the regular reflection angle of 30 ° is larger than the integral value of the reflectance in the reflection angle range larger than the regular reflection angle. The reflection direction tends to shift to the normal side from the regular reflection direction.
[0052]
When the diffuse reflection plate 71 having the concave portion 72 having the above-described shape is employed in the liquid crystal display devices 9 and 65, the light reflected by the diffusion reflection plate 71 has a directivity of increasing the reflectance in a specific direction. As a result, the emission efficiency can be increased at a specific emission angle. In addition, since the directivity of high reflectance in a specific direction is obtained as described above, it is possible to control the luminance of the liquid crystal display surface to be higher in a specific viewing angle range.
[0053]
In each of the above embodiments, three lighting units constituting the lighting device are arranged side by side. However, the number of lighting units is not limited to this, and a large-screen liquid crystal display panel to be illuminated or the like is used. In this case, a necessary number of lighting units may be arranged and arranged as appropriate in accordance with the size of the liquid crystal display panel to illuminate a large-screen liquid crystal display panel.
[0054]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the lighting device of the present invention, by forming the Fresnel lens surface on the side end surface of the light guide plate, a point light source is used as a light source for light incident on the light incident surface of the light guide plate. However, the light of the point light source is spread with uniform luminance over the entire area of the light guide plate by the Fresnel lens surface. Therefore, since it is not necessary to spread the light incident on the incident surface uniformly in advance over the entire incident surface, a rod-shaped light guide for uniformly spreading the point light source to the width of the incident surface is different from the light guide plate. The need for a light guide is eliminated.
[0055]
By arranging a plurality of these light guide plates on one large diffuse reflection plate, it becomes possible to illuminate a large-screen liquid crystal display panel or the like with uniform luminance and without unevenness. As the light guide plate, a small light guide plate having a size obtained by dividing a large-screen liquid crystal display panel can be used. Such a small light guide plate can be easily obtained without warpage or distortion, and can easily illuminate a large-screen liquid crystal display panel with uniform luminance without unevenness. By using a small light guide plate, the yield at the time of forming the light guide plate is improved, and the cost of the mold can be kept low, which greatly contributes to lowering the cost of the lighting device.
[0056]
The Fresnel lens surface may be integrally molded with the other side end surface of the light guide plate, and the Fresnel lens surface may be formed by attaching a lens sheet having a Fresnel lens shape to the other side end surface of the light guide plate. It may be formed by attaching. The Fresnel lens surface can be easily formed on the light guide plate by integrally molding such a Fresnel lens shape on the other side end surface of the light guide plate, or by pasting the Fresnel lens shape on the other side end surface of the light guide plate. become.
[0057]
The focal length of the Fresnel lens forming the Fresnel lens surface may be set to be substantially the same as the distance between the light source and the Fresnel lens surface. By setting the focal length of the Fresnel lens and the distance between the light source and the Fresnel lens surface to be substantially the same, the light of the substantially point light source emitted from the light source can be transmitted most efficiently over the entire light guide plate. It is possible to spread with uniform brightness.
[0058]
A reflection layer may be further formed to face the Fresnel lens surface. At this time, it is preferable that the distance between the light source and the Fresnel lens surface is set to approximately twice the focal length of the Fresnel lens constituting the Fresnel lens surface. By further providing a reflection layer on the Fresnel lens surface, the light use efficiency of the light guide plate is further improved, and the distance between the light source and the Fresnel lens surface is determined by the focal length of the Fresnel lens constituting the Fresnel lens surface. By setting it to approximately twice, when a reflective layer is further formed facing the Fresnel lens surface, the light of the substantially point light source emitted from the light source can be distributed most efficiently over the entire light guide plate. It becomes possible to widen with brightness.
[0059]
The illumination unit and the diffuse reflection plate may be housed in a casing whose inner surface is diffusely reflective. Such a casing whose inner surface is diffusely reflective can reduce leakage light that does not contribute as illumination light and increase luminance.
[0060]
The surface of the uneven surface may further include an anti-reflection layer. Such an anti-reflection layer prevents diffused reflection of light incident on the light guide plate and light incident from the light guide plate, and improves light use efficiency. Can be increased.
[0061]
According to the liquid crystal display device including the lighting device and the liquid crystal display panel as described above, a liquid crystal display device having uniform luminance and excellent visibility without unevenness is provided even for a large-screen liquid crystal display panel. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device provided with the lighting device of the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway view of the lighting device of FIG. 1 when viewed from above.
FIG. 3 is a perspective view of the lighting device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a partial perspective view showing, in an enlarged manner, a state of a ridge of a light guide plate.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view for explaining a light guiding state of the light guide plate.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display device including a lighting device according to a second embodiment.
FIG. 7 is an exploded perspective view of the lighting device shown in FIG. 6;
FIG. 8 is an enlarged perspective view showing another embodiment of the diffuse reflection plate.
FIG. 9 is a graph showing reflection characteristics of the diffuse reflection plate shown in FIG.
[Explanation of symbols]
9 Liquid crystal display
10. Backlight (lighting device)
10a Lighting unit
12 Light guide plate
12a Incident surface (one side end surface)
12b Outgoing surface
12c Fresnel lens surface (the other side end surface)
13 Bar light guide (light source)
14 Ridge
14a 1st slope (slow slope)
14b 2nd slope (steep slope)
19 Uneven surface
20 LCD panel
30 Diffuse reflector
30a unevenness
40 case
57a reflective layer
