JP4940079B2

JP4940079B2 - 照明装置及び表示装置

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Publication number: JP4940079B2
Application number: JP2007247534A
Authority: JP
Inventors: 直忠岡田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-09-25
Also published as: JP2009080953A

Description

本発明は、照明装置及び表示装置に関し、特に、ＬＥＤ等の光源と導光板とを備えた照明装置及びこの照明装置を用いる表示装置に関する。

ＬＥＤ等の光源と導光板とを備えた照明装置が、液晶表示装置のバックライト等として使用されている。このような照明装置の一例としては、下記特許文献１に記載されたものが知られている。

下記特許文献１に記載された照明装置１００は、図５に示すように、扁平な透明基板１０１と、透明基板１０１の一側端面に近接させて配置された光源部１０２とを有している。光源部１０２は、棒状の導光体１０３と、導光体１０３の長手方向の両端に配置されたＬＥＤ１０４とにより構成されている。導光体１０３における透明基板１０１に対向する面の反対側の面には、断面形状が略三角形となる多数条の凹凸である凹凸パターン１０５が形成されている。透明基板１０１における扁平方向の一方の面には、断面形状が略三角形となる多数条の凹凸である凹凸パターン１０６が形成されている。なお、凹凸パターン１０５は光を反射させる形状に形成され、凹凸パターン１０６は光を外部に出射させる形状に形成されている。

この照明装置１００によれば、ＬＥＤ１０４から出射された光が導光体１０３内に入射され、導光体１０３内を進行する。導光体１０３内を進行する光が凹凸パターン１０５に当たって反射されると、その光は透明基板１０１側に進行し、導光体１０３から出射されて透明基板１０１内に入射される。透明基板１０１内に入射された光は透明基板１０１内を進行し、透明基板１０１内を進行する光が凹凸パターン１０６に当たると、その光は透明基板１０１の外部に出射される。透明基板１０１の外部に出射された光は、透明基板１０１の上面側に配置される図示しない液晶パネルを照射し、照明装置１００は液晶パネルのバックライトとして機能する。
特開２００３−７７３２４号公報

しかしながら、上述した照明装置１００においては、以下の点について配慮がなされていない。

照明装置１００において表示に寄与する明るさの照明が行われる照明領域は“Ａ”であり、導光体１０３が位置する領域は、表示に寄与しない明るさとなる額縁領域となり、この額縁領域が大きくなっている。

また、照明装置１００は、光が入射されて進行する部材として、透明基板１０１と導光体１０３との２部材が必要であり、照明装置１００の製造コストがアップする要因となっている。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、額縁領域を小さくすることができ、及び、部品点数を減らすことができる照明装置及びこの照明装置を用いる表示装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、表示装置において、照明装置と表示器とを備え、前記照明装置は、連続面で形成される第１主面と、前記第１主面と所定の平行度で対向して配置される連続面で形成される第２主面と、前記第１主面と所定の平行度で対向して配置される前記第２主面とは別の連続面で形成される第３主面と、前記第１主面と前記第２主面と前記第３主面とを連絡する側面とにより構成され、前記第１主面と前記第２主面との間および前記第１主面と前記第３主面との間で光を反射させながら前記光を進行させる導光板と、前記第１主面と前記第３主面との間に位置する前記側面に、前記光を出射する光出射面を対向させて前記導光板と接合されている光源と、を具備し、前記導光板は前記光に対して透光性を有する中実な板状部材で構成され、前記第２主面と前記第３主面とは、前記導光板に前記光を透過可能に形成されたスリットにより区画されており、前記スリットの最深部は前記第１主面に到達しておらず、前記スリットと対向する前記側面のうち前記第１主面と前記第３主面とを連絡する部位は、前記光源から出射され前記導光板に入射した光のうち前記スリットと対向する前記導光板の前記側面に入射した光を反射させる形状に形成されており、前記第１主面には、入射した光が当たった場合にその光を前記導光板の外部に出射させる凸状パターンが全面に亘って形成され、前記表示器の表示面は、前記照明装置の前記第１主面に対向配置されていることである。

本発明によれば、照明装置における必要な明るさの照明が行われる照明領域を広くすることができ、及び、部品点数を減らすことができる照明装置及びこの照明装置を用いる表示装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。

本実施の形態に係る照明装置１は、図１乃至図３に示すように、直方体形状の導光板２と、点状の光源である一対のＬＥＤ３とを備えている。

導光板２は、連続面として形成される第１主面４と、第１主面４に対して所定の平行度で対向して配置されるとともに連続面として形成される第２主面５と、第１主面４に対して所定の平行度で対向して配置される第３主面６と、第１主面４と第２主面５と第３主面６とを連絡する側面７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとにより構成されている。第２主面５と第３主面６とは、後述するスリット８により区画されている。

また、導光板２は、光に対して透光性を有するアクリルやその他の樹脂などを用い、中実な板状部材として構成されている。

ＬＥＤ３は、第１主面４と第３主面６との間に位置する側面７ｂに、光を出射する光出射面を対向させて接合されている。ＬＥＤ３は基板（図示せず）に実装され、この基板が導光板２又は導光板２の周囲に位置する取付部材（図示せず）に接着又はネジ止めされている。

スリット８は、導光板２の側面７ｃ、７ｄと平行な位置であって、側面７ｃ側に寄った位置に形成されている。側面７ｃとスリット８との間の寸法は、ＬＥＤ３を配置するために必要な幅寸法を確保できるように設定されている。また、スリット８は、断面形状が楔形に形成され、第２主面５側が開口され、スリット８の最深部が第１主面４に到達しないように形成されている。スリット８の最深部の深さ寸法やスリット８の形状は、導光板２全体の厚さ寸法や幅寸法や長さ寸法により最適な値が変化するものであり、例えば、導光板２の第１主面４と第２主面５、第３主面６との間の幅寸法“ａ”が２ｍｍの場合には、第２主面５からスリット８の最深部までの深さ寸法“ｂ”が１．２ｍｍとされ、スリット８の角度“θ”が１５°とされている。また、スリット８の最深部の先端形状は円弧状に形成されている。

スリット８と対向する一方の側面７ｃであって第１主面４と第３主面６とを連絡する部位には、ＬＥＤ３から出射されて導光板２内に入射した光のうち、スリット８と対向する側面７ｃに入射した光をスリット８側に向けて反射させる形状の凹凸パターン９が形成されている。凹凸パターン９は、断面形状が略三角形となる多数条の凹凸として形成されている。凸部の稜線の向きは、第１主面４と第３主面６とに対して直交する向きとされている。

導光板２の第１主面４の全面には、円形に盛り上がった複数のドットをマトリクス状に配置した凸状パターン１０が形成されている。凸状パターン１０は、第１主面４に入射した光がこの凸状部分に当たった場合に、その光を導光板２の外部に出射させる形状に形成されている。凸状パターン１０を構成するドットは、単位面積当りの個数は同じで、凹凸パターン９が形成された側面７ｃから離れるにつれて直径が次第に大きくなるように形成されている。なお、凸状パターン１０のドットは必ずしもマトリクス状に配置する必要はなく、第１主面４の全面に亘って離散的に配置されていればよい。本実施の形態で示しているマトリクス状の配置は、離散的な配置の一形態に含まれている。

図４は、図１ないし図３に示した照明装置１を用いた表示装置の一例として液晶表示装置１１を示す側面図である。液晶表示装置１１は、照明装置１と、導光板２における凸状パターン１０が形成された第１主面４に表示面を対向配置された表示器である液晶パネル１２とを備えている。導光板２と液晶パネル１２との間に、拡散シート１３とプリズムシート１４とが配置されている。さらに、第２主面５及び第３主面６に対向させて反射シート１５が配置されている。

拡散シート１３は、導光板２の第１主面４から出射された光を拡散させ、光のムラを目立たなくする。プリズムシート１４は、拡散シート１３を透過して進行する光を液晶パネル１２に向けて集光する。反射シート１５は、導光板２における第２主面５及び第３主面６から漏れ出した光を反射して導光板２内に戻す。液晶パネル１２には、表示対象となる文字や画像が表示される。なお、液晶表示装置１１においては、拡散シート１３やプリズムシート１４を使用するか否かは任意であり、場合によっては、反射シート１５を省略してもよい。

このような構成において、ＬＥＤ３を点灯させることによりＬＥＤ３から光が出射され、出射された光が導光板２における凹凸パターン９が形成された側面７ｃとスリット８とに挟まれた領域（以下、この領域を「サブ導光板２ａ」という。）に入射される。ＬＥＤ３から出射されてサブ導光板２ａ内に入射された光は、サブ導光板２ａ内を進行し、サブ導光板２ａ内を進行する間に凹凸パターン９に当たった光は、スリット８側に向けて反射し、スリット８を通過して導光板２におけるスリット８と側面７ｄとに挟まれた領域（以下、この領域を「メイン導光板２ｂ」という。）に入射する。なお、サブ導光板２ａ内を進行する光の一部は、スリット８を通過せずに、サブ導光板２ａとメイン導光板２ｂとが繋がっている部分からメイン導光板２ｂ内に入射する。

メイン導光板２ｂ内に入射した光は、メイン導光板２ｂ内を進行し、メイン導光板２ｂ内を進行する間に凸状パターン１０に当たった光は、液晶パネル１２側に向けてメイン導光板２ｂ外に出射される。

また、サブ導光板２ａ内を進行する光がサブ導光板２ａに形成されている凸状パターン１０に当たると、その光は液晶パネル１２側に向けてサブ導光板２ａ外に出射される。

そして、液晶パネル１２側に向けて導光板２外に出射された光は、拡散シート１３とプリズムシート１４とを通過して液晶パネル１２に入射され、液晶パネル１２における文字や図形が表示される領域を照明する。

導光板２内を進行する光の量は、ＬＥＤ３が設置されている側である側面７ｃから離れるにつれて少なくなる。しかし、凸状パターン１０を構成するドットは、単位面積当りの個数が同じで、その直径が凹凸パターン９が形成されている側面７ｃから離れるにつれて次第に大きくなるように形成されている。このため、第１主面４における凸状パターン１０が占める割合が、側面７ｃから離れるにつれて次第に大きくなる。したがって、凸状パターン１０の部位から導光板２外に出射される光の量は、第１主面４のにおける表示に寄与する明るさの照明が行われる照明領域“Ｂ”の全域で略均等になり、導光板２から照明光として出射される光のムラを防止することができる。

また、この照明装置１によれば、照明領域が“Ｂ”が占める割合を大きくすることができ、照明装置１における表示に寄与しない明るさの領域である額縁領域を狭くすることができる。

さらに、この照明装置１によれば、ＬＥＤ３から出射された光が進行する部材として、導光板２を１つ設ければよく、部品点数を減らすことができ、製造コストを下げることができる。

なお、本実施の形態では、凸状パターン１０として、円形に盛り上がった複数のドットをマトリクス状に配置したものを例に挙げて説明したが、凸状パターン１０の形状はこのドットを用いたものに限定されない。凸状パターンとしては、導光板２内を進行する光を導光板２の外部に出射させることが可能な形状であればよく、例えば、図５に示した従来例で説明したような断面形状が略三角形となる多数条の凹凸からなる凹凸パターンでもよい。この場合、凹凸パターンの稜線の向きを、スリット８と平行な向きとする。また、隣り合う凹凸の間隔を、ＬＥＤ３側が疎で、ＬＥＤ３側から離れるにつれて次第に密になるようにする。第１主面４から導光板２の外部に出射される光を第１主面４の照明領域の全域で略均等にするためである。

また、本実施の形態では、導光板２の一側にサブ導光板２ａを形成した場合を例に挙げて説明したが、メイン導光板２ｂを挟んだサブ導光板２ａの反対側に２つ目のスリットとサブ導光板とを形成してもよい。

また、本実施の形態では、導光板２の形状は、直方体形状であって第１主面４と第２主面５及び第３主面６とが平行に対向する場合を例に挙げて説明したが、第１主面４と第２主面５及び第３主面６とは必ずしも平行でなくてもよい。例えば、側面７ｃから側面７ｄに向けて、第１主面４と第２主面５及び第３主面６との間が幅寸法が、次第に狭くなる向きにテーパを付けた形状としてもよい。

また、本実施の形態では、第１主面４、第２主面５、第３主面６の夫々が平面である場合を例に挙げて説明しているが、これらの主面は必ずしも平面でなくてもよい。

また、本実施の形態では、照明装置１を用いた表示装置の一例として、表示器として液晶パネル１２を用いた液晶表示装置１１を例に挙げて説明したが、この照明装置１を用いることができる表示装置としては液晶表示装置１１に限定されるものではない。例えば、表示器として文字や絵柄が記載された表示パネルを使用した非常灯などの表示装置においてもこの照明装置１を用いることができる。

本発明の一実施の形態の照明装置を示す斜視図である。その側面図である。その平面図である。照明装置を用いた液晶表示装置を示す側面図である。従来例の照明装置を示す斜視図である。

符号の説明

１…照明装置、２…導光板、３…光源、４…第１主面、５…第２主面、６…第３主面、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ…側面、８…スリット、１２…表示器

Claims

照明装置と表示器とを備え、
前記照明装置は、
連続面で形成される第１主面と、前記第１主面と所定の平行度で対向して配置される連続面で形成される第２主面と、前記第１主面と所定の平行度で対向して配置される前記第２主面とは別の連続面で形成される第３主面と、前記第１主面と前記第２主面と前記第３主面とを連絡する側面とにより構成され、前記第１主面と前記第２主面との間および前記第１主面と前記第３主面との間で光を反射させながら前記光を進行させる導光板と、
前記第１主面と前記第３主面との間に位置する前記側面に、前記光を出射する光出射面を対向させて前記導光板と接合されている光源と、を具備し、
前記導光板は前記光に対して透光性を有する中実な板状部材で構成され、前記第２主面と前記第３主面とは、前記導光板に前記光を透過可能に形成されたスリットにより区画されており、前記スリットの最深部は前記第１主面に到達しておらず、
前記スリットと対向する前記側面のうち前記第１主面と前記第３主面とを連絡する部位は、前記光源から出射され前記導光板に入射した光のうち前記スリットと対向する前記導光板の前記側面に入射した光を反射させる形状に形成されており、
前記第１主面には、入射した光が当たった場合にその光を前記導光板の外部に出射させる凸状パターンが全面に亘って形成され、
前記表示器の表示面は、前記照明装置の前記第１主面に対向配置されている、
ことを特徴とする表示装置。