JP4341276B2

JP4341276B2 - 照明装置

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Publication number: JP4341276B2
Application number: JP2003100461A
Authority: JP
Inventors: ルイス・マヌエル・ムリジョーモラ
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP2004311100A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光体を用いた照明装置に係り、更に詳しくは、導光路からの光損失が少なく導光効率に優れた導光体を用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
照明装置を備えるディスプレイのうち、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）の普及が顕著であり、表示光を生成するための光源（バックライトやエッジライト）からの照明光を、表示画面に導く導光体を備えるタイプのものの普及も著しい。
【０００３】
このようなディスプレイを照明する照明装置には、様々なタイプのものがある。１つは、表示画面の背面（観察者と反対側）から、直接表示画面を照明するバックライト方式の照明装置である。また、表示画面の外（側面など）に配置された光源からの照明光を、表示画面の背面に配置された導光体を経由させた上で表示画面を照明するエッジライト方式の照明装置もある。
【０００４】
液晶ディスプレイの照明装置としては、エッジライト方式の照明装置が多く用いられている。また、導光体としては、本明細書の出願人が提案しているように、図２０に示すように、基板６０上に配置されポリマー等の透光性材料からなる導光路６２と、基板６０の側面端部に設けられた冷陰極管等からなる光源６４と、導光路６２を保護するために導光路６２を基板６０と一体化して固定するポリマー等からなるクラッド材６６とによって構成された導光体６８が用いられている（特許文献１参照）。
【０００５】
導光路６２の表面には、複数の光射出口７０が設けられており、光源６４から発せられ導光路６２によって導かれた光は、この光射出口７０から射出されることによって、導光体６８の上方に備えられる図示していない表示画面を照明するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１５５４３１号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−２１０１２２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の導光体およびそれを用いた照明装置では、以下のような問題がある。
【０００９】
すなわち、上述したような導光体６８は、図２０にその構成を示すように、導光路６２はその周囲がクラッド材６６によって覆われている。このため、導光体６８の製造に手間を要し、コストアップをもたらしてしまうという問題がある。また、導光体６８の厚みの増加をももたらしてしまうという問題がある。
【００１０】
更に、導光路６２，クラッド材６６ともにポリマーで製造されていることから、以下のような問題がある。
【００１１】
すなわち、導光路６２内における光の伝搬を示す図２１のように、光源６４から発せられた光を導光路６２に沿って導く場合、導光路６２の屈折率ｎ_１がその周囲の屈折率ｎ_２よりも大きいほど導光時における光の損失は小さい。しかしながら、図２０に示すような従来技術における導光体６８では、導光路６２およびクラッド材６６ともにポリマーであることから、導光路６２の屈折率ｎ_１とクラッド材６６との屈折率ｎ_２とにはさほど差がない。なお、図２０に示すように、実際には導光路６２の下面にはクラッド材６６ではなく基板６０が存在するが、導光路６２の周囲３面はクラッド材６６によって覆われているために、図２１では、簡略化して導光路６２の周囲は全てクラッド材６６によって覆われている状態を示している。
【００１２】
典型的な導光路６２の屈折率ｎ_１は１．６程度、クラッド材６６の屈折率ｎ_２は１．５程度である。この場合、図２１に示す臨界角θ_ｃは、６９．６°となる。導光路６２内を導光される光は、導光路６２の境界に対して臨界角θ_ｃ以上の角度で入射した場合にのみ全反射条件が保たれる。逆に言うと、導光路６２内を導光される光は、導光路６２の境界に対して臨界角θ_ｃ未満の角度で入射した場合には、導光路６２の外部へと漏れてしまい、光損失が生じる。
【００１３】
従来技術による導光体６８は、臨界角θ_ｃが約７０°もあるために、光損失が多く、導光効率が低いという問題がある。特に、図２０に示すように、矩形状に配置された導光路６２の場合、直角に折り曲げた部分での光損失が極めて大きくなってしまう。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、クラッド材を廃し、導光路の周囲を屈折率の小さい空気で覆うようにすることによって臨界角を小さくし、製造コストの低減化と、薄膜化と、光の導光効率の向上とを図ることが可能な導光体を用いた照明装置を提供することにある。
【００１５】
なお、類似した発明に上記特許文献２がある。上記特許文献２では、プリズムに空気層を設ける構成が開示されている。ただし、臨界角θ_ｃを小さくすることを目的にしたものではない。
【００１６】
【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、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１７】
すなわち、請求項１の発明は、第１の導光体と第１の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる赤色光を発する赤色光源とからなる赤色導光装置と、第２の導光体と第２の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる青色光を発する青色光源とからなる青色導光装置と、第３の導光体と第３の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる緑色光を発する緑色光源とからなる緑色導光装置とを備え、各導光装置の各光射出口から射出される光が、照明対象であるディスプレイを構成している各ピクセルを照明するように、各導光装置を配置するようにした照明装置である。そして、第１乃至３の導光体はそれぞれ、基板と、それぞれの光源からの光を取り込む上流側端部導光口、上流側端部導光口から取り込まれた光をそれぞれ下流側へと導く複数の導光路、各導光路の表面にそれぞれ配置され、各導光路によって導かれた光を各導光路の内部から外部へと射出させる複数の光射出口を備えた導光部と、基板の一方の表面上に底部が固定され、頂部に導光部が基板に接触しないように配置されることによって、導光部の周囲が実質的に空気で覆われるようにした支持体とを備えてなる。
【００１８】
従って、請求項１の発明の照明装置においては、以上のような手段を講じることにより、クラッド材を廃することによって、導光体の製造コストの低減化と薄膜化とを実現することができる。また、導光路の周囲を屈折率の低い空気によって覆うことができるので、導光路によって導光される光の損失割合を低減し、導光効率を高めることが可能となる。更に、効率良くカラー表示することが可能となる。
【００１９】
請求項２の発明は、第１乃至３それぞれの導光体において、複数の導光路を互いにほぼ平行に配置するようにした請求項１に記載の照明装置である。
【００２０】
従って、請求項２の発明の照明装置においては、以上のような手段を講じることにより、照明装置の全域に亘って導光路を配置することができる。これによって、サイズの大きな照明装置であっても明るく表示することが可能となる。
【００２１】
請求項３の発明は、第１乃至３それぞれの導光体において、支持体の頂部を底部よりも少なくとも小さくするようにした請求項１または請求項２に記載の照明装置である。
【００２２】
従って、請求項３の発明の照明装置においては、以上のような手段を講じることにより、導光路の周囲を空気によってより覆うことができるようになり、光の導光効率をより高めることが可能となる。
【００２３】
請求項４の発明は、第１乃至３それぞれの導光体において、頂部の表面積を最も小さくなるようにした請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の照明装置である。
【００２４】
従って、請求項４の発明の照明装置においては、以上のような手段を講じることにより、導光路の周囲を可能な限り空気によって覆うことができるようになり、光の導光効率を更により高めることが可能となる。
【００２５】
請求項５の発明は、第１乃至３それぞれの導光体において、支持体として、複数の導光路の長さ方向とほぼ直交するように所定間隔でそれぞれほぼ平行に配置された複数のワイヤーを用いた請求項１または請求項２に記載の照明装置である。
【００２６】
従って、請求項５の発明の照明装置においては、以上のような手段を講じることにより、導光体を簡易に製造することができ、導光体の製造コストを削減することが可能となる。
【００２７】
請求項６の発明は、第１乃至３それぞれの導光体において、支持体の頂部と導光部とを接着するようにした請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の照明装置である。
【００２８】
従って、請求項６の発明の導光体においては、以上のような手段を講じることにより、導光体において、導光部を基板側に固定することができる。
【００２９】
請求項７の発明は、第１の導光体と第１の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる赤色光を発する赤色光源とからなる赤色導光装置と、第２の導光体と第２の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる青色光を発する青色光源とからなる青色導光装置と、第３の導光体と第３の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる緑色光を発する緑色光源とからなる緑色導光装置とを備え、各導光装置の各光射出口から射出される光が、照明対象であるディスプレイを構成している各ピクセルを照明するように、各導光装置を配置するようにした照明装置である。そして、第1乃至３の導光体はそれぞれ、基板と、それぞれの光源からの光を取り込む上流側端部導光口、上流側端部導光口から取り込まれた光をそれぞれ下流側へと導く複数の導光路を備えた導光部と、基板の一方の表面上に底部が固定され、頭部に設けられたクリップによって導光路の側面を挟み込んで固定することにより、導光部を基板に接触しないように配置することによって、導光部の周囲が実質的に空気で覆われるようにした複数の支持部材とを備えてなる。
【００３０】
従って、請求項７の発明の照明装置においては、以上のような手段を講じることにより、導光路と支持部材との接触面を小さくすることができる。その結果、導光路の周囲を空気でより覆うことができるようになり、光の導光効率を更により高めることが可能となる。更に、効率良くカラー表示することが可能となる。
【００３１】
請求項８の発明は、第１の導光体と第１の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる赤色光を発する赤色光源とからなる赤色導光装置と、第２の導光体と第２の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる青色光を発する青色光源とからなる青色導光装置と、第３の導光体と第３の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる緑色光を発する緑色光源とからなる緑色導光装置とを備え、各導光装置の各光射出口から射出される光が、照明対象であるディスプレイを構成している各ピクセルを照明するように、各導光装置を配置するようにした照明装置である。そして、第1乃至３の導光体はそれぞれ、基板と、それぞれの光源からの光を取り込む上流側端部導光口、上流側端部導光口から取り込まれた光をそれぞれ下流側へと導き、導かれた光を外部へと射出させる複数の光射出口を備えた導光板と、基板の一方の表面上に底部が固定され、頂部に導光板が基板に接触しないように配置されることによって、導光板の周囲が実質的に空気で覆われるようにした支持体とを備えてなる。
【００３２】
従って、請求項８の発明の照明装置においては、以上のような手段を講じることにより、クラッド材を廃することによって、導光体の製造コストの低減化および薄膜化を実現することができる。また、導光板の周囲を屈折率の低い空気によって覆うことができるので、導光体によって導光される光の損失割合を低減し、導光効率を高めることが可能となる。更に、効率良くカラー表示することが可能となる。
【００３７】
請求項９の発明は、ディスプレイを液晶ディスプレイとし、ピクセルを液晶表示素子とした請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の照明装置である。
【００３８】
従って、請求項９の発明の照明装置においては、以上のような手段を講じることにより、効率良くカラー液晶表示することが可能な照明装置を実現することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１から図８を用いて説明する。
【００４１】
図１は、第１の実施の形態に係る導光体の構成例を示す斜視図および立面図である。
【００４２】
すなわち、本実施の形態に係る導光体１０は、基板１２と、基板１２の表面にそれぞれ平行になるようにかつ一定ピッチに配置された複数の支持体１４（＃１〜＃ｎ）と、支持体１４の上部に配置された導光部１６とから構成してなる。
【００４３】
基板１２は、例えばガラスまたはプラスチックなどの物質によって製造されてなるものであって、導光体１０全体の強度を維持している。
【００４４】
導光部１６は、例えばフォトポリマー、放射線硬化型樹脂液、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機樹脂によって堅牢に形成されており、図１（ａ）に示すような櫛状形状をしている。そして、外部からの光を取り込む導光口１８と、導光口１８から取り込まれた光をそれぞれ下流側へと導く複数の導光路２０（＃１〜＃ｍ）（ｎ≠ｍ）とを備えている。
【００４５】
支持体１４は例えばポリマー、プラスチック、あるいは金属によって製造されてなる。支持体１４の上部に配置された導光部１６は、支持体１４の上部に接着剤を用いて接着することによって固定するが、導光部１６は上述したように堅牢に形成されているために、全ての支持体１４と導光部１６とを接着剤によって接着する必要は必ずしもなく、例えば、両端の支持体１４（＃１）および支持体１４（＃ｍ）のみにおいて導光部１６を接着固定するようにしてもよい。これによって、製造の容易化を図るようにしている。
【００４６】
導光路２０の径、および隣接する導光路２０同士の間隔は、例えば２００μｍとする。この場合、支持体１４の高さは１０μｍ程度とする。
【００４７】
このような構成とすることによって、導光部１６は基板１２と接触しないようにして固定され、かつ導光部１６の周囲を実質的に空気で覆うようにしている。従来技術で説明したようにクラッド材の屈折率は１．５程度である一方、空気の屈折率は１．０とそれに比べてかなり低いために、導光部１６の周囲を実質的に空気層で覆うようにすることによって臨界角θ_ｃを小さくし、導光時における光の損失割合を低減するようにしている。導光路２０の屈折率が従来技術と同程度の１．６であって、その周囲を屈折率１．０の空気によって実質的に覆った場合の導光路２０の臨界角θ_ｃは３８．７°となる。
【００４８】
すなわち、同じ屈折率１．６の導光部１６であっても、周囲を屈折率１．５のクラッド材で覆った従来技術による導光体に比べて、周囲を屈折率１．０の空気で実質的に覆った本実施の形態に係る導光体にすることによって、臨界角θ_ｃを６９．６°から３８．７°へと大幅に改善することができる。
【００４９】
つまり、図２（ａ）に示すように、従来技術による導光体では、導光路の境界面に対して、６９．６°以上の角度（図中斜線で示す領域）で入射した光のみしか全反射されないのに対して、図２（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る導光体では、導光路の境界面に対して、３８．７°以上の角度（図中斜線で示す領域）で入射した光であれば、６９．６°未満の角度で入射した光であっても全反射されるようになり光の導光効率が高められる。
【００５０】
導光部１６は、支持体１４の上部に配置されるために、導光部１６の周囲を完全に空気層で覆うことは不可能である。しかしながら、図３の拡大立面図に示すように、支持体１４の立断面形状を台形状とし、頂部を底部よりも狭くすることによって空気層によって覆われる割合を少しでも高めるようにする。更に、図４の拡大立面図に示すように、支持体１４の立断面形状を三角状とし、頂部の上に導光部１６を配置することによって、導光部１６と支持体１４との接触面積を可能な限り小さくするようにしてもよい。
【００５１】
各導光路２０（＃１〜＃ｍ）は直線状であってそれぞれ平行になるように配置している。なお、図５に示すように、各導光路２０は曲線状であってもよい。
【００５２】
また、各導光路２０（＃１〜＃ｍ）の表面には、導光口１８から導入された光を各導光路２０（＃１〜＃ｍ）の内部から外部へと射出させる複数の光射出口２２を備えている。
【００５３】
導光口１８から導光部１６の内部へ光を導入するためには、図６に示すように、導光口１８の近傍に光源２４を配置し、この光源２４が発する光を導光口１８から導光部１６の内部へと導入するようにするのが望ましい。
【００５４】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る導光体の作用について説明する。
【００５５】
すなわち、本実施の形態に係る導光体では、光源２４から発せされた光、あるいは自然光が導光口１８より導光部１６の内部へと導入される。この導入された光は、導光口１８から各導光路２０（＃１〜＃ｍ）へと導かれ、更に各導光路２０（＃１〜＃ｍ）の内部を、長さ方向に沿って終端側へと導かれる。
【００５６】
導光部１６は、導光路２０が部分的に支持体１４と接触しているだけであり、むき出しになっており、実質的に空気によって覆われる。すなわち、従来技術において導光部１６を覆っていたクラッド材６６を無くした構成としている。これによって、導光体１０の製造時における省力化と、薄膜化とが図られる。
【００５７】
なお、上述したように本実施の形態に係る導光体は、その表面がクラッド材６６によって保護されていないが、本実施の形態に係る導光体は、例えば携帯電話のディスプレイを照明する照明装置等特定用途の部品として主に用いられる。このように装置の部品として用いられる場合には、保護された状態で装置内に装着されるので、クラッド材６６が無いことによる強度の低下を懸念する必要はない。
【００５８】
そして、導光部１６は、例えばフォトポリマー、放射線硬化型樹脂液、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機樹脂によって堅牢に形成されているので、一部の支持体１４にのみ接着剤等によって固定されるだけでよい。これによって、製造の容易化が図られる。
【００５９】
導光部１６、とりわけ導光路２０（＃１〜＃ｍ）が実質的に空気層によって覆われることによって、臨界角θ_ｃが大幅に改善される。すなわち、同じ屈折率１．６の導光部１６であっても、周囲を屈折率１．５のクラッド材で覆った従来技術による導光体に比べて、周囲を屈折率１．０の空気で実質的に覆った本実施の形態に係る導光体にすることによって、臨界角θ_ｃは６９．６°から３８．７°へと大幅に改善される。これによって、図２（ａ）に示すように、従来技術による導光体では、導光路の境界面に対して、６９．６°以上の角度で入射した光のみしか全反射されないのに対して、図２（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る導光体では、導光路の境界面に対して、３８．７°以上の角度で入射しさえすれば、６９．６°未満の角度で入射した光であっても全反射されるようになり光の導光効率が大幅に高められる。
【００６０】
なお、導光部１６は、支持体１４の上部に配置されるために、導光部１６の周囲を完全に空気層で覆うことは不可能であるが、例えば図３に示すように、支持体１４の立断面形状を台形状とすることによって、あるいは図４に示すように、支持体１４の立断面形状を三角状とし、頂部の上に導光部１６を配置することによって、導光部１６と支持体１４との接触面積が可能な限り小さくなるように対処されている。
【００６１】
上述したように、本実施の形態に係る導光体においては、上記のような作用により、クラッド材６６を不要とし、かつ一部の支持体１４にのみ導光部１６を接着しているために製造プロセスの簡素化を図り、もってコストダウンを図ることが可能となる。
【００６２】
また、クラッド材６６を不要とすることにより、薄膜化を図ることも可能となる。
【００６３】
更に、臨界角θ_ｃを大幅に改善することができるので、光の損失を少なくし、効率良く導光し、各導光路２０（＃１〜＃ｍ）に設けられた複数の光射出口２２から各導光路２０（＃１〜＃ｍ）の外部へと射出することができる。
【００６４】
これによって、導光路２０は必ずしも直線状ではなく、図５に示すように曲線状であっても効率良く光を導光することが可能となる。そのため、導光路２０の設計上の制約を取り除き、柔軟性を高めることが可能となる。
【００６５】
また、図１（ａ）に示すように櫛形形状に配置された複数の導光路２０（＃１〜＃ｍ）の場合、端側に配置された導光路２０（＃１，＃ｍ）ほど、導光口１８から導入された光は小さな角度で入射することになる。たとえば、図７（ａ）に示すように、導光口１８に近い導光路２０（＃３）に入射する光は、比較的大きな角度（例えば７０°）で導光路２０（＃３）に入射する一方、図７（ｂ）に示すように、導光口１８から遠い導光路２０（＃１）に入射する光は、それよりも小さな角度（例えば５０°）で導光路２０（＃１）に入射することになる。
【００６６】
このため、クラッド材を用いた導光体では、導光路２０（＃１）に入射する光の入射角度を臨界角θ_ｃ（６９．６°）以上にするために、例えば図８（ａ）に示すような曲線部が緩やかとなるような形状としなければならない。これでは導光体の全長Ｌ_１が長くなってしまう。
【００６７】
しかしながら、本実施の形態に係る導光体１０では、臨界角θ_ｃが大幅に改善されたので、図８（ａ）ほど曲線部を緩やかにする必要は無い。このため、図８（ｂ）に示すように、光の損失の増加をもたらすことなくクラッド材を用いた導光体よりも急な、すなわち曲率半径がより小さい曲線部を設けることができるようになる。これによって、導光体１０の全長Ｌ_２を、全長Ｌ_１よりも短くすることができ、コンパクト化を図ることができる。
【００６８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図９から図１０を用いて説明する。
【００６９】
本実施の形態は、第１の実施の形態の変形例であるので、図９では、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７０】
すなわち、本実施の形態に係る導光体２６は、支持体としてワイヤー２８を用いている。そして、このワイヤー２８を、図９（ａ）の斜視図および図９（ｂ）の立面図に示すように、複数の導光路２０（＃１〜＃ｍ）とほぼ直交するように所定間隔で互いにほぼ平行に配置している。
【００７１】
また、図１０は、ワイヤー２８と導光路２０との詳細な位置関係を示す拡大立面図である。図１０を見て分かるように、ワイヤー２８は、断面がほぼ円形状であるので、ワイヤー２８と導光路２０とが接触する箇所は接点Ｓのみに限定される。
【００７２】
したがって、支持体であるワイヤー２８と、導光路２０との接触面積を可能な限り小さくすることができ、導光路２０と空気との接触面積を可能な限り大きくすることができ、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することが可能となる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を図１１から図１２を用いて説明する。
【００７４】
本実施の形態は、第１の実施の形態の変形例であるので、図１１および図１２では、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７５】
すなわち、図１１（ａ）に示す導光体では、各導光路２０（＃１〜＃ｍ）を複数の支持部材３０によって、図１２（ａ）に示す導光体では、各導光路２０（＃１〜＃ｍ）を複数の支持部材３２によってそれぞれ固定している。
【００７６】
支持部材３０は、図１１（ａ）中に示す矢印Ａ方向から見た図１１（ｂ）に示すように、基板１２上に底部が固定されている一方、導光路２０を挟み込むための凹部を備えており、その凹部の中に導光路２０を挟み込んだ状態で配置するようにしている。このような構成とすることによって、導光路２０は、支持部材３０によって支持される箇所においても、側面、上面の一部、および下面の一部のみが支持部材３０と接触するものの、上面の大部分および下面の大部分は空気と接触する。
【００７７】
一方、支持部材３２は、図１２（ａ）中に示す矢印Ａ方向から見た図１２（ｂ）に示すように、基板１２上に底部が固定された一対のクリップ３３（＃ａ，＃ｂ）からなっている。そして、この一対のクリップ３３（＃ａ，＃ｂ）によって導光路２０の側面を挟んで固定することにより、導光部１６を基板１２に接触しないように配置している。このような構成とすることによって、導光路２０は、支持部材３２によって支持される箇所においても、クリップ３３によって押さえられている箇所以外は、空気と接触する。
【００７８】
以上のような構成とすることによっても、支持部材と、導光路２０との接触面積を可能な限り小さくすることができる。
【００７９】
このような構成とすることによっても、導光路２０と空気との接触面積を可能な限り大きくすることができ、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することが可能となる。
【００８０】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態を図１３から図１６を用いて説明する。
【００８１】
本実施の形態は、第１の実施の形態の変形例であるので、ここでは、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８２】
図１３に示す導光体は、図１に示す導光体における櫛型形状の導光部１６に代えて、板状の導光部３４とした点のみが異なる。すなわち、この板状の導光部３４もまた支持体１４によって基板１２に接触しないように支持され、導光部３４の周囲を実質的に空気で覆われるようにしている。
【００８３】
このような導光部３４にもその表面には複数の光射出口２２を備えており、例えば図１４の平面図に示すように、一端側に単数あるいは複数の光源２４を配置し、そこから発せられる光を導入し、図１５の立面図に示すようにして導光部３４内を導光させ、光射出口２２から光を射出するようにしている。
【００８４】
以上のような構成とすることによっても、導光部３４と空気との接触面積を可能な限り大きくすることができ、導光部３４からの光の損失を少なくし、光射出口２２から外部へと効率良く光を射出することができる。
【００８５】
なお、板状の導光部３４は、櫛形形状の導光部１６よりもきめ細かく光の射出を制御することはできないものの、より容易に製造することができる。したがって、きめ細かな光の射出を要求されない場合には、櫛型形状の導光部１６に代えて板状の導光部３４を用いた導光体を製造することによって製造コストの削減を図ることが可能となる。
【００８６】
また、本実施の形態に係る導光体の変形例として、図１６に示すように、粗面状あるいは曲面状に加工された基板１３状に板状の導光部３４を配置するようにしてもよい。
【００８７】
このような構成とすることによっても、導光部３４と基板１３との間に空気層を設けることができ、導光部３４からの光の損失を少なくし、光射出口２２から外部へと効率良く光を射出することができる。
【００８８】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態を図１７から図１９を用いて説明する。
【００８９】
図１７は、本実施の形態に係る照明装置の一例を示す斜視図である。
【００９０】
すなわち、本実施の形態に係る照明装置は、図１に示すような導光部１６を複数備え、各導光部１６に対する光源２４を備えた構成としている。つまり、図１７に示す照明装置は、櫛形形状の複数の導光路２０を備えた導光部１６（＃Ｒ）と、同じく櫛形形状の複数の導光路２０を備えた導光部１６（＃Ｇ）と、曲線形状の単数の導光路２０を備えた導光部１６（＃Ｂ）とを備えている。そして、導光部１６（＃Ｒ）の櫛形形状の導光路２０と、導光部１６（＃Ｇ）の櫛形形状の導光路２０とを噛み合うように配置させ、噛み合うように配置された部分の隙間をぬうように導光部１６（＃Ｂ）の導光路２０を配置している。
【００９１】
このようにして配置した３つの導光部１６（＃Ｒ，＃Ｇ，＃Ｂ）は、いずれも基板１２の表面にそれぞれ平行になるようにかつ一定ピッチに配置された複数の支持体１４（＃１〜＃ｎ）に配置されてなる。そして、第１の実施の形態と同様に、任意の支持体１４の上部に接着剤を用いて接着することによって固定する。これによって、各導光部１６（＃Ｒ，＃Ｇ，＃Ｂ）の周囲を実質的に空気で覆うようにしている。なお、支持体１４に代えて、図９に示すようなワイヤー２８や、図１１に示すような支持部材３０や、図１２に示すような支持部材３２を用いても良い。
【００９２】
更に、各導光部１６（＃Ｒ，＃Ｇ，＃Ｂ）には、それぞれ異なる色の光を発する光源２４（＃Ｒ，＃Ｇ，＃Ｂ）をそれぞれ備える。すなわち、導光部１６（＃Ｒ）に対しては導光口１８（＃Ｒ）に赤色の光を導光させる赤色光源２４（＃Ｒ）を、導光部１６（＃Ｇ）に対しては導光口１８（＃Ｇ）に緑色の光を導光させる緑色光源２４（＃Ｇ）を、導光部１６（＃Ｂ）に対しては導光口１８（＃Ｂ）に青色の光を導光させる青色光源２４（＃Ｂ）をそれぞれ備えている。
【００９３】
また、図示していないが各導光路２０の表面には、複数の光射出口２２を設けている。各色の光を導光する導光路２０に設けられた光射出口２２は、１セットとなって、図１８に示すようにマトリクス状に構成された多数のピクセルｐを液晶表示素子とする液晶表示パネル４０の各ピクセルｐを照明するように設けている。すなわち、液晶表示パネル４０のそれぞれのピクセルｐを照明することができるように、赤色の光を導光する導光路２０に設けられた光射出口２２と、青色の光を導光する導光路２０に設けられた光射出口２２と、緑色の光を導光する導光路２０に設けられた光射出口２２とが配置されるようにしている。
【００９４】
したがって、図１９に示すように、照明装置３８に液晶表示パネル４０を重ねて配置することによって構成される液晶表示装置４２では、各ピクセルｐが赤色の光、青色の光、緑色の光それぞれによって照明される。これらの光は、図１に示すような導光部１６によって効率良く導光されるので、明るいカラー表示が実現される。
【００９５】
カラー表示を実現するには、カラーフィルタを用いてなされるのが一般的である。しかしながら、カラーフィルタは、単一波長の光しか透過しないので、光源２４から発せられた光の７０％近くが吸収されてしまう。このため、カラーフィルタを用いてカラー表示を行う場合、照明装置から供給される光の利用効率が低いというデメリットがある。また、カラーフィルタは製造が容易ではなく高価であるというデメリットもある。
【００９６】
しかしながら、本実施の形態に係る照明装置を適用した液晶表示装置４２では、高価なカラーフィルタを用いることなく、光源２４から発せられた各色の光を照明装置３８によって効率良く導光することによって明るいカラー表示を実現することができる。そのため、コスト的にも優れている。
【００９７】
また、複数の色の光を導光するための導光部１６をすべて一面上に配置することができることから、導光する光の色数が増えても、厚みの増大をもたらすことなく製作することが可能である。また、複数層に配置した場合には、下層側からの光は弱くなるが、一面上に配置することによって、そのようなことを阻止し、効率的に光を導光することが可能となる。
【００９８】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クラッド材を廃し、導光路の周囲を屈折率の小さい空気で覆うようにすることによって臨界角を小さくし、製造コストの低減化と、薄膜化と、光の導光効率の向上とを図ることが可能な導光体を用いた照明装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る導光体の構成例を示す斜視図および立面図。
【図２】従来技術における導光路の臨界角（ａ）と、第１の実施の形態に係る導光体の導光路における臨界角（ｂ）とを比較して示す模式図。
【図３】支持体の立断面形状の一例を示す立面図。
【図４】支持体の立断面形状の別の一例を示す立面図。
【図５】第１の実施の形態に係る導光体の別の構成例を示す平面図。
【図６】光源を備えた第１の実施の形態に係る導光体の構成例を示す斜視図。
【図７】導光路の曲線部における導光状態を説明するための概念図。
【図８】第１の実施の形態に係る導光体における導光路の配置状態を説明するための概念図。
【図９】第２の実施の形態に係る導光体の構成例を示す斜視図および立面図。
【図１０】ワイヤーによって支持された導光路を示す拡大立面図。
【図１１】第３の実施の形態に係る導光体の構成例を示す斜視図および部分立面図。
【図１２】第３の実施の形態に係る導光体の変形例を示す斜視図および部分立面図。
【図１３】第４の実施の形態に係る導光体の構成例を示す斜視図。
【図１４】第４の実施の形態に係る導光体に光源を配置した例を示す平面図。
【図１５】第４の実施の形態に係る導光体の断面における光の導光状態を示す概念図。
【図１６】第４の実施の形態に係る導光体の変形例を示す立面図。
【図１７】第５の実施の形態に係る照明装置の一例を示す斜視図。
【図１８】第５の実施の形態に係る照明装置を適用した液晶表示装置の概念図。
【図１９】第５の実施の形態に係る照明装置を適用した液晶表示装置の構成例を示す立面図。
【図２０】従来技術による導光体の構成例を示す斜視図。
【図２１】導光路内を伝搬する光の状態と臨界角との関係を説明するための概念図。
【符号の説明】
ｎ_１，ｎ_２…屈折率、θ_ｃ…臨界角、Ｌ_１，Ｌ_２…全長、Ｓ…接点、ｐ…ピクセル、１０，２６，６８…導光体、１２，１３，６０…基板、１４…支持体、１６，３４…導光部、１８…導光口、２０，６２…導光路、２２，７０…光射出口、２４，６４…光源、２８…ワイヤー、３０，３２…支持部材、３３…クリップ、３８…照明装置、４０…液晶表示パネル、４２…液晶表示装置、６６…クラッド材

Claims

第１の導光体と、前記第１の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる赤色光を発する赤色光源とからなる赤色導光装置と、
第２の導光体と、前記第２の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる青色光を発する青色光源とからなる青色導光装置と、
第３の導光体と、前記第３の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる緑色光を発する緑色光源とからなる緑色導光装置とを備え、
前記各導光装置の各光射出口から射出される光が、照明対象であるディスプレイを構成している各ピクセルを照明するように、前記各導光装置を配置するようにした照明装置であって、
前記第1乃至３の導光体はそれぞれ、
基板と、
それぞれの光源からの光を取り込む前記上流側端部導光口と、前記上流側端部導光口から取り込まれた光をそれぞれ下流側へと導く複数の導光路と、前記各導光路の表面にそれぞれ配置され、前記各導光路によって導かれた光を前記各導光路の内部から外部へと射出させる複数の光射出口とを備えた導光部と、
前記基板の一方の表面上に底部が固定され、頂部に前記導光部が前記基板に接触しないように配置されることによって、前記導光部の周囲が実質的に空気で覆われるようにした支持体と
を備えた照明装置。
前記第１乃至３それぞれの導光体において、前記複数の導光路を互いにほぼ平行に配置するようにした請求項１に記載の照明装置。
前記第１乃至３それぞれの導光体において、前記支持体の頂部を底部よりも少なくとも小さくするようにした請求項１または請求項２に記載の照明装置。
前記第１乃至３それぞれの導光体において、前記頂部の表面積を最も小さくなるようにした請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の照明装置。
前記第１乃至３それぞれの導光体において、前記支持体として、前記複数の導光路の長さ方向とほぼ直交するように所定間隔でそれぞれほぼ平行に配置された複数のワイヤーを用いた請求項１または請求項２に記載の照明装置。
前記第１乃至３それぞれの導光体において、前記支持体の頂部と前記導光部とを接着するようにした請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の照明装置。
第１の導光体と、前記第1の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる赤色光を発する赤色光源とからなる赤色導光装置と、
第２の導光体と、前記第２の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる青色光を発する青色光源とからなる青色導光装置と、
第３の導光体と、前記第３の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる緑色光を発する緑色光源とからなる緑色導光装置とを備え、
前記各導光装置の各光射出口から射出される光が、照明対象であるディスプレイを構成している各ピクセルを照明するように、前記各導光装置を配置するようにした照明装置であって、
前記第1乃至３の導光体はそれぞれ、
基板と、
それぞれの光源からの光を取り込む上流側端部導光口と、前記上流側端部導光口から取り込まれた光をそれぞれ下流側へと導く複数の導光路とを備えた導光部と、
前記基板の一方の表面上に底部が固定され、頭部に設けられたクリップによって前記導光路の側面を挟み込んで固定することにより、前記導光部を前記基板に接触しないように配置することによって、前記導光部の周囲が実質的に空気で覆われるようにした複数の支持部材と
を備えた照明装置。
第１の導光体と、前記第1の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる赤色光を発する赤色光源とからなる赤色導光装置と、
第２の導光体と、前記第２の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる青色光を発する青色光源とからなる青色導光装置と、
第３の導光体と、前記第３の導光体の上流側端部導光口から取り込まれる緑色光を発する緑色光源とからなる緑色導光装置とを備え、
前記各導光装置の各光射出口から射出される光が、照明対象であるディスプレイを構成している各ピクセルを照明するように、前記各導光装置を配置するようにした照明装置であって、
前記第1乃至３の導光体はそれぞれ、
基板と、
それぞれの光源からの光を取り込む上流側端部導光口と、前記上流側端部導光口から取り込まれた光をそれぞれ下流側へと導き、前記導かれた光を外部へと射出させる複数の光射出口とを備えた導光板と、
前記基板の一方の表面上に底部が固定され、頂部に前記導光板が前記基板に接触しないように配置されることによって、前記導光板の周囲が実質的に空気で覆われるようにした支持体と
を備えた照明装置。
前記ディスプレイを液晶ディスプレイとし、前記ピクセルを液晶表示素子とした請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の照明装置。