JPH10161123A - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光利用効率の向上を図るとともに、全体形状
の小型化を実現することができ、しかも、フロントライ
ト方式の表示装置に対しても適用可能な照明装置と、こ
の照明装置を用いて構成された表示装置とを提供する。 【解決手段】 本発明に係る照明装置１は、全反射角以
上の入射角で入射した光Ｌが全反射を繰り返して伝搬す
る透明状の導光板２と、この導光板２の内部を伝搬して
いる光Ｌを導光板２の外部へと出射させる透明状の光導
出体３とを具備しており、この光導出体３は導光板２と
異なる屈折率を有し、かつ、導光板２の表面に密着して
配置されたものであることを特徴としている。本発明に
係る表示装置は上記照明装置１を用いて構成されたもの
であり、照明装置１が具備した光導出体３の表面側に
は、光反射型表示パネル２１もしくは光透過型表示パネ
ル２２のいずれかが配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は照明装置及び表示装
置に係り、詳しくは、光の全反射を利用してなる照明装
置と、これを用いて構成された表示装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光透過型の液晶パネルなどを
具備して構成された表示装置にあっては、バックライト
方式といわれる照明方式、つまり、液晶パネルの裏面側
に設けられた照明装置から照射される光でもってパネル
表示を行わせる照明方式が採用されており、この際にお
いては、図示省略しているが、液晶パネルの裏面側に並
列して配置された複数の蛍光管を光源としたうえ、これ
ら蛍光管の裏面側をさらに不透明な反射板でもって覆っ
た構成を有する直下型の照明装置や、図１５で簡略化し
て示すようなエッジライト型といわれる照明装置５１を
用いるのが一般的となっている。

【０００３】そして、エッジライト型の照明装置５１
は、アクリル製などの透明板５２の少なくとも一端面に
沿うようにして配置されたうえで光源となる蛍光管５３
から照射された光Ｌを透明板５２内へと入射させ、か
つ、この透明板５２内を伝搬する光Ｌを透明板５２の表
面から液晶パネル５４へと向かって出射させる構成を有
しており、蛍光管５３からの離間距離が異なる透明板５
２の裏面上における所定位置ごとには光散乱体５５、つ
まり、光Ｌを無方向に散乱させることによって均一化す
るための光散乱体５５が配置されている。なお、この
際、光散乱体５５が印刷された透明板５２の裏面側には
直下型の照明装置と同様の不透明な反射板５６が配置さ
れており、また、液晶パネル５４の光入射側には偏光板
５７が設けられているのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
形態に係る直下型の照明装置やエッジライト型の照明装
置５１にあっては、透明板５２内を伝搬している光Ｌが
減衰することになりやすいため、光利用効率の向上を図
りにくいのが実情であった。そして、これらの照明装置
では、透明板５２や蛍光管５３の裏面側を反射板５６で
覆っておく必要があり、これらの各部品を位置決め支持
している筐体（図示省略）の大型化が避けられないた
め、照明装置のみならず、液晶パネル５４などを具備し
て構成された表示装置の全体形状までもが大型化するこ
とになりやすいという不都合が生じていた。

【０００５】また、従来の形態に係る照明装置それぞれ
は、透明板５２や蛍光管５３の裏面側が不透明な反射板
５６でもって覆われた構成を有しており、あくまでもバ
ックライト方式の表示装置に適合しているに過ぎないた
め、これらの照明装置をフロントライト方式、つまり、
看板やポスターなどの表示物もしくは光反射型素子を用
いて構成された光反射型表示パネルを人が視認する方向
から照明する方式の表示装置に対しては適用できず、フ
ロントライト方式の表示装置に対しても適用可能な照明
装置を実現することが要望されていた。

【０００６】さらに、表示装置を構成する液晶パネル５
４にあってはその光入射側に偏光板５７を設けておく必
要があり、液晶パネル５４が大型化するに連れて大きな
偏光板５７が必要となるにも拘わらず、大きな偏光板５
７を使用するのでは均一な特性が得にくいため、表示装
置の構成が困難となっていた。さらにまた、このような
表示装置でもってカラー表示を実現する際には、液晶パ
ネル５４と対面する位置に吸収型カラーフィルタを配置
しておく必要があるにも拘わらず、吸収型カラーフィル
タを用いた場合には光の利用効率が低下するという不都
合を生じることになっていた。

【０００７】本発明は、これらの不都合及び要望に鑑み
て創案されたものであり、光利用効率の向上を図るとと
もに、全体形状の小型化を実現することができ、しか
も、フロントライト方式の表示装置に対しても適用可能
な照明装置と、この照明装置を用いて構成された表示装
置との提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る照明装置
は、全反射角以上の入射角で入射した光が全反射を繰り
返して伝搬する透明状の導光板と、この導光板の内部を
伝搬している光を導光板の外部へと出射させる透明状の
光導出体とを具備しており、この光導出体は導光板と異
なる屈折率を有し、かつ、導光板の表面に密着して配置
されたものであることを特徴としている。そして、この
照明装置によれば、導光板内を伝搬している光が減衰し
にくくなって光利用効率の向上を図りやすくなるととも
に、全体形状の小型化を実現することが可能となる。

【０００９】本発明に係る表示装置は上記照明装置を用
いて構成されたものであり、照明装置が具備した光導出
体の表面側には、光反射型表示パネルもしくは光透過型
表示パネルのいずれかが配置されている。そして、この
際、照明装置を構成する光導出体の表面側に光反射型表
示パネルを配置しておけば、フロントライト方式の表示
装置が得られることになり、また、光透過型表示パネル
を配置した際にはバックライト方式を採用してなる表示
装置が得られることになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に係る照明装置
は、全反射角以上の入射角で入射した光が全反射を繰り
返して伝搬する透明状の導光板と、この導光板の内部を
伝搬している光を導光板の外部へと出射させる透明状の
光導出体とを具備しており、この光導出体は導光板と異
なる屈折率を有し、かつ、導光板の表面に密着して配置
されたものであることを特徴としている。そこで、この
照明装置を構成する導光板内へと入射した光は導光板内
に閉じ込められながら伝搬していることになり、導光板
内を伝搬している光の一部は導光板の表面に密着して配
置された光導出体を通じたうえで導光板外へと向かって
出射することになる。

【００１１】本発明の請求項２に係る照明装置は、請求
項１に記載されたものであって、光源から照射された光
を全反射角以上の入射角でもって導光板内に入射させる
透明状の光導入体を具備しており、この光導入体は導光
板の表面もしくは裏面に密着して配置されている。そし
て、このような構成を採用した際には、光源からの光を
光導入体でもって導光板内へと有効に入射させうること
となる。

【００１２】本発明の請求項３に係る照明装置は、請求
項２に記載されたものであって、光源と光導入体との間
に、偏光素子もしくは偏光変換素子を配置していること
を特徴とする。そして、この構成によれば、光源から照
射された光は偏光素子もしくは偏光変換素子を通過する
ことによって偏光されたうえで光導入体から導光板内へ
と入射することになり、偏光済みの光が導光板内を伝搬
している結果として導光板からは偏光された光が光導出
体を通じたうえで出射することとなる。したがって、こ
の照明装置と組み合わされる表示パネルの光入射側に偏
光板を設けておく必要はなくなり、表示装置の小型化及
び低コスト化が可能となる。

【００１３】本発明の請求項４に係る照明装置は、請求
項２もしくは請求項３に記載されたものであって、光源
と光導入体との間には入射する光を色分離する色分離用
素子を配置しており、導光板は色分離用素子の各色ごと
に対応して分割された複数の光伝搬領域を有するもので
あることを特徴としている。そして、この構成を採用し
た際には、光源から出射してきた光は色分離用素子でも
って色分離されたうえで導光板へと入射することにな
り、入射した光は色分離されたまま導光板の光伝搬領域
内に閉じ込められて伝搬したうえ、光導出体を通じて導
光板外へと出射されることになる。

【００１４】本発明の請求項５に係る表示装置は、請求
項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置を用い
て構成された表示装置であり、照明装置が具備した光導
出体の表面側には光反射型表示パネルが配置されている
ことを特徴とする。そして、このような構成によれば、
フロントライト方式の表示装置を実現することが可能と
なる。また、本発明の請求項６に係る表示装置は、光透
過型表示パネルが光導出体の表面側に配置された構成を
有しており、この構成を採用することによってはバック
ライト方式の表示装置が実現されたことになる。

【００１５】本発明の請求項７に係る表示装置は、請求
項６に記載の表示装置を構成する光透過型表示パネルが
光透過型の液晶パネルであることを特徴としており、光
透過型の液晶パネルを具備して構成された表示装置が得
られる。さらに、本発明の請求項８に係る表示装置は、
請求項７に記載の表示装置を構成する照明装置の具備し
た導光板が液晶パネルの具備する透明状のパネル基板と
兼用されていることを特徴とするものであり、この際に
おいては、表示装置全体の薄型化及び小型化を図ること
が可能となる。

【００１６】本発明の請求項９に係る表示装置は、全反
射角以上の入射角で入射した光が全反射を繰り返して伝
搬する透明状の第１パネル基板と、この第１パネル基板
の内部を伝搬している光を出射させる液晶体と、この液
晶体を介して第１パネル基板と対向配置された第２パネ
ル基板とを具備しており、液晶体は電界印加の有無に基
づいて透過及び散乱が制御されるものであることを特徴
としている。そして、このような構成によれば、上記照
明装置が具備している光導出体の機能を液晶体でもって
実現しうるため、全体構成の簡素化を図ることが可能と
なる。

【００１７】さらにまた、本発明の請求項１０に係る表
示装置は、請求項９記載の表示装置における第１もしく
は第２パネル基板の外部に光吸収体が配置されているこ
とを特徴とするものであり、この構成によれば、黒色表
示の向上を図ることが可能となる。

【００１８】以下、本発明に係る照明装置の実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００１９】（実施の形態１）図１は第１の照明装置を
簡略化して例示する側断面図、図２はその変形例を示す
側断面図であり、これらの図における符号１は第１の照
明装置を示している。本実施の形態に係る照明装置１
は、図１で例示するように、全反射角（ガラスと空気と
の界面では約４１度）以上の入射角で入射した光Ｌが全
反射を繰り返して伝搬する透明状のガラスやアクリルか
らなる導光板２と、この導光板２の内部を伝搬している
光Ｌを導光板２の外部へと向かって出射させる透明状の
光導出体３とを具備しており、この際における光導出体
３は導光板２と異なる屈折率を有し、かつ、導光板２の
表面に密着して配置されたものとなっている。すなわ
ち、この光導出体３は、フッ化マグネシウムや酸化シリ
コンなどの低屈折率材料からなる低屈折率膜や、これら
の低屈折率膜と高屈折率膜とを互いに組み合わせた誘電
体多層膜などであり、これらの反射防止用としても一般
的な膜は導光板２の表面を覆うことによって出射する光
Ｌを一方向に揃って出射させる機能を発揮している。

【００２０】ところで、光導出体３が導光板２の表面を
全面的に覆っている必要はないのであり、例えば、図２
の変形例で例示するように、ガラスよりも屈折率の低い
フッ化マグネシウムを蒸着して形成された光導出体３が
導光板２の表面上における所定位置ごとに離間したうえ
で配置されていてもよく、この際においては、導光板２
の少なくとも一端側近くに光源として配置された蛍光管
４から遠ざかるに従って各光導出体３の占有面積を大き
く設定しておくことによって出射される光Ｌの均一化を
図ることが行われる。なお、光導出体３が低屈折率膜な
どに限定されることはなく、拡散板などとして知られて
いる従来の形態と同様の光錯乱体、つまり、光Ｌを無方
向に散乱させる光錯乱体であってもよいことは勿論であ
る。

【００２１】その結果、導光板２の内部に入射してきた
光Ｌは導光板２内に閉じ込められた状態下で伝搬してい
ることになり、光Ｌを導光板２内に閉じ込めておく必要
上、導光板２の端面には鏡面処理が施されており、ある
いはまた、鏡面処理に代えて反射板５を設置しておくこ
とが行われている。なお、図１では、導光板２の一端側
近くのみに蛍光管４を配置しているが、必要によっては
導光板２の端部周辺を囲むようにして蛍光管４を配置す
ることも当然に行われる。

【００２２】さらに、本実施の形態に係る照明装置１
は、集光板６で取り囲まれていることによって線光源と
なる蛍光管４から拡散しながら照射され、かつ、半円形
断面を有する平行化レンズ７でもって平行化された光Ｌ
を全反射角以上の入射角でもって導光板２の内部へと向
かって入射させる透明状の光導入体８を具備しており、
周知のプリズムであるところの光導入体８は導光板２の
裏面に密着して配置されたものとなっている。そして、
この際におけるプリズムの角度は、界面反射に伴う入射
損失を低減する必要上、平行化レンズ７を通って平行化
された光Ｌに対してほぼ垂直の向きとなるよう調整され
ている。

【００２３】ところで、光導入体８としてのプリズムが
導光板２の裏面ではなくて導光板２の表面に密着されて
いてもよく、また、この光導入体８がプリズムのみには
限定されず、いわゆるマイクロレンズシートやプリズム
レンズシート、例えば、住友３Ｍ（株）製のプリズムレ
ンズシートＢＥＦ２などであってもよいことは勿論であ
る。なお、図１においては、蛍光管４から照射された光
Ｌを導光板２内に入射させるための光導入体８を導光板
２の裏面もしくは表面に密着させているが、図２の変形
例で示すように、光源となる蛍光管４が配置された導光
板２の一端面を入射する光Ｌに対してほぼ垂直となる向
きに沿って傾斜させておいてもよく、このような構成に
よっても導光板２に対する光Ｌの入射を確保しうること
となる。

【００２４】ところで、全反射角θをガラスと空気の界
面の法線に対する角度とし、ガラスの屈折率をｎ１、空
気の屈折率をｎ２とすると、ガラスから空気へ光が進む
とき、屈折率と全反射角θとの関係は、ｎ２／ｎ１＝ｓ
ｉｎθで表現される。本実施の形態においては、ｎ１＝
１、ｎ２＝１．５であり、全反射角θは４１．８度とな
る。すなわち、ｎ１とｎ２との差が大きいほど全反射角
θは小さくなる。

【００２５】（実施の形態２）図３は第２の照明装置を
簡略化して例示する側断面図であり、この図における符
号１１は第２の照明装置を示している。なお、実施の形
態２に係る照明装置の構成は第１の照明装置と基本的に
異ならないので、図３において図１及び図２と互いに同
一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付し、こ
こでの詳しい説明は省略する。

【００２６】本実施の形態に係る照明装置１１は、第１
の照明装置１と同様、全反射角以上の入射角で入射した
光Ｌが全反射を繰り返して伝搬する透明状の導光板２
と、この導光板２の内部を伝搬している光Ｌを導光板２
の外部へと出射させる透明状の光導出体３と、導光板２
の一端面側に設けられている光源から照射された光Ｌを
全反射角以上の入射角でもって導光板２内に入射させる
透明状の光導入体８とを具備している。そして、ここで
の光源は集光板６で取り囲まれた蛍光管４と平行化レン
ズ７とから構成されており、この光源、つまり、集光板
６で取り囲まれた蛍光管４と光導入体８との間には、三
角形柱状を有するプリズムアレイのような偏光変換素子
１２が配置されている。

【００２７】したがって、この実施の形態に係る照明装
置１１においては、その光源となる蛍光管４から照射さ
れた光Ｌが偏光変換素子１２を通過することによって偏
光されたうえで光導入体８から導光板２の内部へと入射
し、かつ、偏光済みとなって入射した光Ｌが全反射を繰
り返しながら導光板２内を伝搬していることになり、こ
の導光板２内を伝搬している光Ｌが光導出体３を通過し
たうえで導光板２の外部へと出射してくることになる。
そして、このような構成とされた照明装置１１の導光板
２からは前以て偏光済みとなった光Ｌが出射してくるの
で、照明装置１１と表示パネル（図示省略）とを互いに
組み合わせて表示装置を構成する場合であっても表示パ
ネルの光入射側に偏光板を設けておく必要はなくなり、
偏光板を設けておかなくても従来と比較して１．５倍程
度明るい表示が得られる。

【００２８】なお、照明装置１１の具備する偏光変換素
子１２がプリズムアレイに限定されることはなく、偏光
変換ホログラムやコレステリック偏光変換素子、異方性
散乱素子などであってもよいことは勿論であり、また、
一般的な偏光素子を偏光変換素子１２に代えて用いるこ
とも可能である。さらに、この照明装置１１が具備する
導光板２はガラスやアクリルなどを用いたうえで作製さ
れているのが一般的であるが、偏光済みとなって入射し
た光Ｌを伝搬するためには複屈折を有さず、しかも、光
Ｌを散乱させない導光板２であることが重要となる。し
たがって、アクリルなどの樹脂からなる導光板２の場合
には複屈折を生じないよう樹脂分子（高分子）の配列を
工夫しておくことが行われており、また、表面研磨によ
って導光板２の表面を偏光が壊れない程度に傷つけてお
くことによって散乱を防止するというような手立てが採
用されている。

【００２９】ところで、この照明装置１１では導光板２
の一端面側に設けられた光源の蛍光管４から照射されて
偏光済みとなった光Ｌが導光板２内を伝搬していくので
あるが、従来の場合と同じく、導光板２の入射端面から
遠ざかるほど伝搬する光量が少なくなり、照明の均一化
が低下することは避けられない。そのため、このような
不都合を回避すべく、本実施の形態に係る照明装置１１
では、図４で例示する第１の変形例のように、導光板２
の裏面上における所定位置ごとにプリズム形状などの突
起物１３を密着配置して光Ｌの反射角を変えることによ
って照明の均一化を図ることが行われている。なお、こ
れら突起物１３のそれぞれは、導光板２の光入射端面か
ら遠ざかるほど互いに近接配置されているのが一般的で
ある。また、図５で例示する第２の変形例のように、導
光板２そのものの厚みを入射端面から遠ざかるほど薄く
することによって照明の均一化を図ることも実行されて
おり、図４及び図５で示すような変形例を採用した場合
には偏光済みの光Ｌが保存されるので、好都合となる。

【００３０】（実施の形態３）図６は第３の照明装置を
簡略化して例示する側断面図、図７は第３の照明装置が
具備している導光板を簡略化して例示する一部破断斜視
図であり、図６における符号１５は第３の照明装置を示
している。なお、第３の照明装置を示す図６において図
１及び図２と互いに同一もしくは相当する部品、部分に
は同一符号を付しており、ここでの詳しい説明は省略す
る。

【００３１】本実施の形態に係る照明装置１５は、アク
リルなどを用いて作製され、かつ、全反射角以上の入射
角で入射した光Ｌが全反射を繰り返して伝搬する透明状
の導光板１６と、この導光板１６の内部を伝搬している
光Ｌを導光板１６の外部へと出射させる透明状の光導出
体３と、導光板１６の一端面側に設けられている光源か
ら照射された光Ｌを全反射角以上の入射角でもって導光
板１６内に入射させる透明状の光導入体８とを具備して
いる。そして、ここでの光源も集光板６で取り囲まれた
蛍光管４と平行化レンズ７とから構成されたものであ
り、蛍光管４と光導入体８との間には色分離用素子とし
て機能する干渉フィルタアレイ１７が配置されている。
なお、図示省略しているが、この干渉フィルタアレイ１
７は導光板１６の幅寸法と同程度の長さを有し、その長
さ方向に沿っては赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）
の三原色部分が繰り返して並列されたものとなってい
る。

【００３２】さらに、この際における導光板１６は、図
７で例示するように、干渉フィルタアレイ１７によって
分離される各色ごとに対応して分割された複数の光伝搬
領域１６ａ，…からなる多層構造を有したものであり、
干渉フィルタアレイ１７における三原色部分の幅寸法と
対応した厚みを有する光伝搬領域１６ａの相互間には光
を反射するアルミニウム層１６ｂ，…が介装されてい
る。なお、図示省略しているが、この導光板１６は、片
面上にアルミニウムが蒸着されたアクリルシートの多数
枚を積層したうえで接合することによって積層体を得た
後、得られた積層体をアクリルシートの積層方向とは直
交する方向に沿って切断し、かつ、切断して得られた平
板体の切断面を研磨するというような手順に従って作製
されたものである。

【００３３】そこで、このような導光板１６を具備した
照明装置１５にあっては、干渉フィルタアレイ１７を通
過したうえで導光板１６内に入射してきた光が、Ｒ，
Ｇ，Ｂと色分離された状態のままで対応する光伝搬領域
１６ａ，…それぞれの内部に閉じ込められながら伝搬し
ていることになり、色分離されたうえで各光伝搬領域１
６ａの内部を伝搬した光は、導光板１６の表面上に密着
して配置された透明状の光導出体３から導光板１６外へ
と出射されることになる。すなわち、このような構成と
された導光板１６からは予め色分離された光が出射して
くるので、従来のカラー表示可能な表示装置を構成する
際には必須であった吸収型カラーフィルタなどを用いる
必要がなくなり、この照明装置１５と表示パネル（図示
省略）との組み合わせによってカラー表示可能な表示装
置を容易に構成しうることとなる。なお、本実施の形態
においては、蛍光管４と光導入体８との間に干渉フィル
タアレイ１７を配置しているが、この干渉フィルタアレ
イ１７と実施の形態２で説明した偏光変換素子１２との
両方を蛍光管４及び光導入体８間に配置してもよいこと
は勿論である。

【００３４】つぎに、本発明に係る表示装置の実施の形
態を図面に基づいて説明する。

【００３５】（実施の形態４）図８は第１の表示装置を
簡略化して例示する側断面図であり、この第１の表示装
置は、第１の照明装置１を用いて構成されたものとなっ
ている。なお、第１の表示装置を示す図８において、図
１及び図２と互いに同一となる部品、部分には同一符号
を付し、ここでの詳しい説明は省略する。

【００３６】本実施の形態に係る第１の表示装置は、照
明装置１が具備した光導出体３、つまり、導光板２の表
面に密着して配置された光導出体３の表面側に対して光
反射型素子からなるエレクトロクロミックディスプレイ
などのような光反射型表示パネル２１が配置されたもの
であり、このような構成を採用した際には、導光板２及
び光導出体３を具備してなる透明状の照明装置１を介し
たうえで図中における導光板２の下側位置から光反射型
表示パネル２１のパネル表示を視認しうることとなる結
果、フロントライト方式の表示装置が構成されたことに
なる。なお、この際における光反射型表示パネル２１が
エレクトロクロミックディスプレイには限られず、電気
泳動素子を用いて構成されたディスプレイや、偏光を利
用した光反射型の液晶パネルなどであってもよく、ま
た、看板やポスターあるいは写真などであっても何ら差
し支えないことは勿論である。

【００３７】ところで、本実施の形態では、第１の表示
装置が第１の照明装置１を用いて構成されたものである
としているが、この表示装置を構成する際に第２の照明
装置１１もしくは第３の照明装置１５を用いてもよいこ
とは勿論である。そして、第２の照明装置１１を用いた
場合には、照明装置１１から偏光済みとなった光Ｌが出
射してくるので、光反射型表示パネル２１などの光入射
側に偏光板を設けておく必要がなくなるという利点が得
られる。また、第３の照明装置１５を用いて表示装置を
構成した場合には、従来のような吸収型カラーフィルタ
などを用いずともカラー表示可能な表示装置を構成しう
ることとなる。なお、以下に説明する実施の形態５及び
実施の形態６においても、第２の照明装置１１もしくは
第３の照明装置１５を用いた構成が採用可能となること
は勿論である。

【００３８】（実施の形態５）図９は第２の表示装置を
例示する側断面図、図１０は第３の表示装置を例示する
側断面図、図１１は第４の表示装置を例示する側断面図
であり、実施の形態４と同じく、これらの表示装置は第
１の照明装置１（または第２の照明装置１１、あるいは
また、第３の照明装置１５）を用いて構成されたものと
なっている。なお、図９ないし図１１において、図１及
び図２と互いに同一の部品、部分については同一符号を
付している。

【００３９】この実施の形態５に係る第２の表示装置
は、図９で示すように、照明装置１が具備した導光板２
の表面に密着して配置された光導出体３の表面側に対
し、光透過型表示パネル、例えば、偏光を利用したツイ
スティッドネマティック（ＴＮ）型やスーパーツイステ
ィッドネマティック（ＳＴＮ）型などの液晶パネル２２
が配置された構成を有するものであり、光透過型として
一般的な液晶パネル２２であることによって図中におけ
る液晶パネル２２の上側位置からパネル表示を視認しう
るバックライト方式の表示装置が構成されたことにな
る。なお、ここでの光透過型表示パネルが光透過型の液
晶パネル２２のみに限定されることはなく、分散粒子回
転型ディスプレイや電気浸透型ディスプレイなどであっ
てもよいことは勿論である。

【００４０】また、本実施の形態に係る表示装置は、図
９で示すように、液晶パネル２２の有する２つのパネル
基板に設けられた透明電極（不図示）に電源を接続し、
スイッチを介して液晶に任意の電圧を印加する構造を有
している。上記電源及びスイッチは、以降の図面におい
ても共通であるので、以降は図示及び説明を省く。

【００４１】ところで、図９で例示する第２の表示装置
では、照明装置１と液晶パネル２２とを離間配置してい
るが、例えば、液晶パネル２２が具備した透明状のパネ
ル基板２３と屈折率が合致する光学接着剤２４を用意し
たうえ、光導出体３が配置された照明装置１の導光板２
とパネル基板２３との間に塗布された光学接着剤２４を
紫外線照射で硬化させることにより、図１０で示すよう
に、照明装置１の導光板２と液晶パネル２２のパネル基
板２３とを互いに接合したうえで一体化された第３の表
示装置を構成することも可能である。さらには、図１１
で例示する第４の表示装置のように、照明装置１が具備
した導光板２を液晶パネル２２が具備するパネル基板２
３として兼用することも可能であり、この際には、導光
板２及びパネル基板２３として兼用されるガラス平板２
５の液晶体２６と接する内面上に光導出体３と液晶体駆
動用の透明電極（図示省略）とが順次積層され、かつ、
例えば、光導出体３及び透明電極間に偏光板（図示省
略）が設けられた構成を採用することが行われる。

【００４２】さらにまた、ＴＦＴなどのアクティブマト
リクスパネルはソース線やゲート線などからなる金属面
を有しており、カラーフィルタを具備した液晶パネルは
ブラックマトリクスなどの金属面を有しているのが通常
であることから、これらの金属面を有する液晶パネル２
２を用いて表示装置を構成するに際しては、その金属面
２２ａを照明装置１側に対して配置することが実行され
る。そして、このような構成を採用した場合には照明装
置１を構成する導光板２から出射してきた光Ｌが液晶パ
ネル２２の金属面２２ａでもって反射されることにな
り、反射されて導光板２内に戻った光Ｌが再び伝搬しな
がら出射したうえで液晶パネル２２の画素部分に入射す
ることが起こるため、光Ｌを無駄なく有効利用でき、開
口率低下を軽減しうることになる。なお、このような利
点を確保するうえでは、ソース線やゲート線などがアル
ミニウムや銀、クロム、あるいはまた、これらの合金を
用いて作製されたものであることが望ましい。

【００４３】（実施の形態６）図１２は第５の表示装置
を簡略化して例示する側断面図、図１３は表示装置にお
ける液晶体の透過状態を簡略化して例示する説明図であ
り、図１４は液晶体の散乱状態を簡略化して例示する説
明図である。

【００４４】第５の表示装置は、全反射角以上の入射角
で入射した光Ｌが全反射を繰り返して伝搬する透明状の
ガラスからなる第１パネル基板３１と、この第１パネル
基板３１の内部を伝搬している光Ｌを出射させる機能を
発揮する液晶体３２と、この液晶体３２を介して第１パ
ネル基板３１と対向配置された透明状のガラスなどから
なる第２パネル基板３３とを具備したものであり、この
際における液晶体３２は電界印加の有無に基づいて透過
（透明状態）及び散乱（白濁状態）が制御されるもの、
例えば、高分子中に液晶を滴状として分散させた高分子
分散液晶となっている。なお、ここでは、液晶体３２を
高分子分散液晶としているが、高分子分散液晶のみに限
られることはなく、透過及び散乱が切り換え可能な液晶
体であればよいのであり、例えば、従来から周知の動的
散乱モードを有するものや、熱書き込み散乱モードのス
メチック液晶などを利用することも可能である。

【００４５】また、第１のパネル基板は、当然ながら全
反射を繰り返す導光板を後からパネル基板に密着させる
ことでも、同様の効果が得られる。

【００４６】そして、この表示装置は、実施の形態１で
説明した照明装置１と同様、集光板３４で囲まれて線光
源となる蛍光管３５から拡散しながら照射され、かつ、
半円形断面を有する平行化レンズ３６でもって平行化さ
れた光Ｌを全反射角以上の入射角でもって第１パネル基
板３１の内部へと向かって入射させるプリズムなどの光
導入体３７が第１パネル基板３１の表面もしくは裏面に
密着して配置された構成を有しており、この第１パネル
基板３１の端面に沿っては反射板３８が設置される一
方、第２パネル基板３３の端面に沿っても反射板（図示
省略）が設置されている。さらに、この際、第１パネル
基板３１の外部には空気層を介したうえで光吸収体、例
えば、（株）光洋製の黒色無反射ラシャ板のような光吸
収体３９が配置されている。

【００４７】なお、この光吸収体３９はパネル表示にお
ける黒色表示の向上を図るために設けられたものであ
り、必ずしも必須部品ではないが、図示したように、こ
の光吸収体３９を第１パネル基板３１の外部に配置して
おけば、図中における第２パネル基板３３の上側位置か
らパネル表示を視認しうるバックライト方式の表示装置
が得られることになる。また、図示省略しているが、光
吸収体３９を第２パネル基板３３の外部に配置しておけ
ば、図中における第１パネル基板３１の下側位置からパ
ネル表示を視認しうるフロントライト方式の表示装置が
実現されることになる。

【００４８】すなわち、この表示装置においては、第１
パネル基板３１及び第２パネル基板３３それぞれの透明
電極（図示省略）を通電することによって液晶体３２に
対して電界を印加すると、高分子分散液晶である液晶体
３２を構成している高分子と液晶滴との屈折率が一致す
ることとなる結果、図１３で示すように、全反射を繰り
返しながら第１パネル基板３１内を伝搬していた光Ｌは
全反射角以上のままで透過状態にある液晶体３２内へと
入射することになる。そして、この液晶体３２内を通過
した光Ｌは第２パネル基板３３へと入射し、かつ、第２
パネル基板３３と空気との界面でもって全反射された
後、再び液晶体３２を通過したうえで第１パネル基板３
１へと戻ることを繰り返す結果、パネル表示は暗くな
る。なお、この際には、第１パネル基板３１の外部に光
吸収体３９を配置しているため、黒色表示が良好とな
る。

【００４９】一方、第１パネル基板３１及び第２パネル
基板３３の透明電極への通電停止に伴って液晶体３２に
対する電界が無印加になると、液晶分子の配列が乱れて
液晶滴の屈折率が変化し、高分子と液晶滴との屈折率が
相違することになる結果、液晶体３２でもって光Ｌが散
乱させられることになり、図１４で示すように、液晶体
３２でもって散乱させられた光Ｌのうち、対向側の第２
パネル基板３３へと全反射角以上の入射角でもって入射
した光Ｌは第２パネル基板３３と空気との界面で全反射
させられた後、再び液晶体３２内へと入射したうえで散
乱させられる。また、この際、第２パネル基板３３へと
全反射角未満の入射角でもって入射した光Ｌは第２パネ
ル基板３３を通過することになり、第２パネル基板３３
を通過した光Ｌによってパネル表示が明るくなる結果、
第２パネル基板３３の上側位置からパネル表示を視認す
ることが可能となる。

【００５０】さらに、この表示装置においては、図示省
略しているが、液晶体３２における所要の部分ごとを独
立した透過状態及び散乱状態とすることも可能であり、
このような動作を行わせると、第１パネル基板３１内に
閉じ込められながら伝搬している光Ｌが液晶体３２の散
乱状態となった部分に集中することが起こるため、従来
タイプの液晶ディスプレイでは困難とされていた白色の
ピーク輝度、つまり、全面白色表示する時の輝度よりも
一部分のみを白色表示する時の輝度を大幅に高めうるこ
とになる。なお、本実施の形態に係る表示装置において
も、ソース線やゲート線などからなる金属面（図示省
略）を第１パネル基板３１側に配置しておくことが行わ
れている。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る照明
装置は、入射した光が全反射を繰り返しながら伝搬する
透明状の導光板と、この導光板と異なる屈折率を有し、
導光板の表面に密着して配置されたうえで導光板内を伝
搬している光を出射させる透明状の光導出体とを具備し
ているので、導光板内を伝搬している光の減衰を有効に
抑制しながら光導出体を通じて外部へと光を出射させう
ることとなり、光利用効率の大幅な向上を図ることがで
きるという効果が得られる。そして、透明状の光導入体
を設けておいた際には、光源からの光を光導入体でもっ
て導光板内へと有効に入射させうることになる。

【００５２】また、この照明装置が具備する光源と光導
入体との間に、偏光素子もしくは偏光変換素子を配置し
ておいた際には、光源から照射された光が偏光素子もし
くは偏光変換素子を通過して偏光されたうえで光導入体
から導光板内へと入射し、偏光済みの光が導光板内を伝
搬したうえで光導出体から出射することとなるため、照
明装置と組み合わされる表示パネルの光入射側に偏光板
を設けておく必要がなくなり、表示装置の小型化及び低
コスト化が可能になる。

【００５３】さらに、照明装置が具備する光源と光導入
体との間に入射する光を色分離する色分離用素子を配置
しておき、かつ、導光板が色分離用素子の各色ごとに対
応して分割された複数の光伝搬領域を有するものとして
おいてもよく、このような構成を採用した場合には、光
源から出射した光は色分離用素子でもって色分離された
うえで導光板へと入射することになり、入射した光は色
分離されたまま導光板の光伝搬領域内に閉じ込められて
伝搬したうえ、光導出体を通じて導光板外へと出射され
る。そのため、従来の表示装置では必須であった吸収型
カラーフィルタなどを用いずとも容易にカラー表示可能
な表示装置を構成しうることとなる。

【００５４】さらにまた、本発明に係る表示装置におい
ては、照明装置と光透過型表示パネルとを互いに組み合
わせたうえでバックライト方式の表示装置を得ることが
可能であるばかりか、照明装置を光反射型表示パネルと
組み合わせるとによってフロントライト方式とすること
も可能となり、従来は困難であったフロントライト方式
の表示装置を容易に実現できることになる。そして、こ
の際においては、照明装置のみならず、表示装置全体の
薄型化及び小型化をも図れるという利点が得られる。そ
して、光源と光導入体との間に偏光素子もしくは偏光変
換素子を配置した照明装置を用いたうえで表示装置を構
成する際においては、液晶パネル側に対して偏光板を設
けておく必要がなくなる結果、コストの低減を図ること
が可能となるばかりか、表示画面の明るさ向上を実現で
きるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の照明装置を簡略化して例示する側断面図
である。

【図２】その変形例を例示する側断面図である。

【図３】第２の照明装置を簡略化して例示する側断面図
である。

【図４】その第１の変形例を例示する側断面図である。

【図５】その第２の変形例を例示する側断面図である。

【図６】第３の照明装置を簡略化して例示する側断面図
である。

【図７】第３の照明装置が具備している導光板を簡略化
して例示する一部破断斜視図である。

【図８】第１の表示装置を簡略化して例示する側断面図
である。

【図９】第２の表示装置を例示する側断面図である。

【図１０】第３の表示装置を例示する側断面図である。

【図１１】第４の表示装置を例示する側断面図である。

【図１２】第５の表示装置を例示する側断面図である。

【図１３】第５の表示装置における液晶体の透過状態を
簡略化して示す説明図である。

【図１４】第５の表示装置における液晶体の散乱状態を
簡略化して示す説明図である。

【図１５】従来の形態に係る照明装置及び表示装置を簡
略化して示す側断面図である。

【符号の説明】

１ 照明装置 ２ 導光板 ３ 光導出体 ２１ 光反射型表示パネル ２２ 液晶パネル（光透過型表示パネル） Ｌ 光

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全反射角以上の入射角で入射した光が全
   反射を繰り返して伝搬する透明状の導光板と、この導光
   板の内部を伝搬している光を導光板の外部へと出射させ
   る透明状の光導出体とを具備しており、この光導出体は
   導光板と異なる屈折率を有し、かつ、導光板の表面に密
   着して配置されたものであることを特徴とする照明装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の照明装置であって、 光源から照射された光を全反射角以上の入射角でもって
   導光板内に入射させる透明状の光導入体を具備してお
   り、この光導入体は導光板の表面もしくは裏面に密着し
   て配置されたものであることを特徴とする照明装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の照明装置であって、 光源と光導入体との間には、偏光素子もしくは偏光変換
   素子を配置していることを特徴とする照明装置。
4. 【請求項４】 請求項２もしくは請求項３に記載の照明
   装置であって、 光源と光導入体との間には入射する光を色分離する色分
   離用素子を配置しており、導光板は色分離用素子の各色
   ごとに対応して分割された複数の光伝搬領域を有するも
   のであることを特徴とする照明装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の照明装置を用いて構成された表示装置であって、 照明装置が具備した光導出体の表面側には、光反射型表
   示パネルが配置されていることを特徴とする表示装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の照明装置を用いて構成された表示装置であって、 照明装置が具備した光導出体の表面側には、光透過型表
   示パネルが配置されていることを特徴とする表示装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の表示装置であって、 光透過型表示パネルは、光透過型の液晶パネルであるこ
   とを特徴とする表示装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の表示装置であって、 照明装置が具備した導光板は、液晶パネルが具備する透
   明状のパネル基板と兼用されていることを特徴とする表
   示装置。
9. 【請求項９】 全反射角以上の入射角で入射した光が全
   反射を繰り返して伝搬する透明状の第１パネル基板と、
   この第１パネル基板の内部を伝搬している光を出射させ
   る液晶体と、この液晶体を介して第１パネル基板と対向
   配置された第２パネル基板とを具備しており、液晶体は
   電界印加の有無に基づいて透過及び散乱が制御されるも
   のであることを特徴とする表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の表示装置であって、
    第１のパネル基板が全反射を繰り返して伝播する導光板
    を、パネル基板に密着して配置したことを特徴とする表
    示装置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の表示装置であって、 第１もしくは第２パネル基板の外部には、光吸収体が配
    置されていることを特徴とする表示装置。