WO2000060280A1 - Illuminateur et affichage a cristaux liquides comprenant cet illuminateur - Google Patents

Description

明 細 照明装置およびその照明装置を用 いた液晶表示装置 技術分野

本発明は、 液晶表示装置のバッ ク ライ ト と して使用される照 明装置およびその照明装置を用いた液晶表示装置に関し、 特に 照明装置の簡便化を図る と と もに、 高光効率の照明装置および それを用いた液晶表示装置に関する ものである。 背景技術

近年、 液晶表示装置は、 パ ソ コ ン ， ワープロ， ビデオカ メ ラ等 の画像表示に多用されてお り 、 その用途は多岐におよび益々拡 大傾向にある。

第 1 5 図に従来の液晶表示装置を示す。 図において、 5 1 は 導光体、 5 2 は導光体の裏面に白色ィ ンキで印刷 した複数個の ド ッ トパターンゃ凸部が複数個施された光拡散面， 5 3 は例え ば冷陰極蛍光管の光源， 5 4 は冷陰極蛍光管の発光を反射する 光反射体， 5 5 は光反射シー ト， 5 6 は導光体 5 1 の上面に近 接配置される光拡散板， 5 7 はさ ら にその上面に配置されるプ リ ズムシー ト， 7 はプリ ズムシー ト 5 7 の上面に配置される液 晶表示素子である。

かかる液晶表示装置は、 光源 5 3 を点灯させる と光源 5 3 の 直接光と光反射体 5 4 による反射光とが導光体 5 1 に光入射さ れ、 その入射光は導光体 5 1 内を伝播し光拡散面 5 2 で光拡散 される と と も に導光体 5 1 の外部に放射さ れ、 導光体 5 1 の下 面よ り の放出光は光反射シー ト 5 5 によ り 光反射さ れ、 再び導 光体 5 1 に光入射 し、 導光体 5 1 の上面よ り 放出 される。

導光体 5 1 上面の放出光は光拡散板 5 6 によ り 光拡散さ れ、 導光体 5 1 の光拡散面のた と えば ド ッ 卜ノ\°ター ン を見えな く す る。 光拡散板 5 6 によ り 拡散された光は、 プリ ズム シー ト 5 7 によ り 正面方向に規正され、 液晶表示素子 7 を背面よ り 光照射 する。 その と き、 液晶表示素子 7 が図示 しない駆動回路によ つ て駆動さ れていれば、 表示画面上に画像を視認する こ とができ る。

また、 他の従来例装置と して図示 しないが、 上面 と下面とは ほぼ平行な直方体形状の導光体で、 他の構成は前述 した もの と ほぼ同様に した もの も ある。

しか し従来の液晶表示装置はい く つかの問題点を有 している た とえば導光体 5 1 の背面の光拡散面 5 2 ，光反射シー ト 5 5 ， 導光体 5 1 の上面に配置の光拡散板 5 6 およびプ リ ズム シー ト 5 7 等によ る光吸収のため に光効率が低下する。

また、 導光体 5 1 の背面の光反射シー ト 5 5 、 導光体 5 1 の 上面の光拡散板 5 6 ， プリ ズム シー ト 5 7 と、 シー ト を多数使 用するため に各シー 卜 の位置合せが必要であ る し 、 シー ト 間の 異物混入によ る品質劣化、 コ ス トがア ッ プする等の問題を有 し てい る。 こ う した問題点を解決する ため には上記シ一 ト類の使 用 を減 らす こ とが望まれている。

さ ら に従来の液晶表示装置は、 視野角 の問題いわゆる 目視す る角度が異なっ て く る と画像を認識する こ とが困難であ る。 そ のために、 最近では、 1 4 0 度， 1 6 0 度といっ た広視野角の 液晶表示素子が実用化されているがそれでも充分と いえる状態 ではない。

本発明は、 かかる問題点を改善したものであ り 、 光の利用効 率を高める こ と によっ て視野角の問題点を克服しプリ ズムシ一 卜の装着を不要に した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。 発明の開示

本発明の 目的を達成するために本発明の照明装置は、 光源か らの発光を導光する導光体の水平な上面に対して下面を傾斜さ せ、 導光体の厚みの大きい一方の側面側に光源を配置し、 導光 体の下面側に光反射シー ト を配置してなる。 前記導光体の傾斜 させた下面には、 複数個の溝群を設けてな り 、 これら個々 の溝 群と相隣接した溝群の間は平坦面で接続してなる。 複数個の溝 群は、 前記下面に前記導光体の一方の側面か ら遠ざかる につれ て、 溝群の溝個々 の深さが漸増するよ う形成し、 導光体の上面 側には光拡散板を配置したものである。

本発明の他の照明装置は、 第 1 の発明の照明装置に使用 した 導光体を 2 個用 いた形状で導光体の厚みの小さ い側面を中央部 で貼 り 合わせたよ う な形状の導光体を採用 し、 厚みの大きい両 側面側に光源を対向配置し、 この導光体の下面側に沿つ て光反 射シー ト を配置し、 導光体の上面側に光拡散板を配置し、 導光 体の下面には複数個の溝群を設ける もその溝群の溝の深さ は導 光体の両側面よ り 中央部に向かう につれて漸増させる ものであ る。

本発明の さ ら に他の照明装置は、 上面 と下面が平行な導光体 と、 こ の導光体の一方の側面に配置さ れる光源と 、 導光体の下 面側に配置される光反射シー ト と 、 前記導光体の上面に設け ら れる光拡散板とか らな り 、 前記導光体の下面に、 前記一方の側 面 と平行な複数の溝群を設け、 その複数個の溝群の個々 の溝の 深さ が前記一方の側面か ら遠ざかる につれて漸増さ せる も ので あ る。

さ ら に本発明は、 上記照明装置の光拡散板の上方に液晶表示 素子を配置 した液晶表示装置を提供する も のであ る。 図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の実施形態 1 であ る照明装置を使用 してなる 液晶表示装置の要部断面図、 第 2 図は第 1 図の導光体の上面か ら見た概略平面図、 第 3 図は第 2 図における B — B 線で切断し た断面図、 第 4 図は第 3 図の部分拡大図、 第 5 図は第 1 図に示 した導光体下面側か ら見た概略平面図、 第 6 図は第 1 図の実施 形態における導光体下面に設けた溝群の部分拡大図、第 7 図は、 第 1 図に示 した実施形態 1 にお ける導光体の厚み と 、 導光体下 面の溝群の溝の深さ と、 溝群の幅 と の関係を示 した本願発明の 導光体の特徴を端的に表 した構成関係図、 第 8 図は第 7 図の構 成関係図 に基づ く 導光体を使用 した本発明の実施形態 1 によ る 液晶表示装置 と従来の液晶表示装置の表示画面の垂直方向の輝 度分布図、 第 9 図は第 7 図の構成関係図に基づく 導光体を使用 した本発明の実施形態 1 によ る液晶表示装置と従来の液晶表示 装置の表示画面の水平方向の輝度分布図であ る。

第 1 0 図は、 実施形態 1 にお ける導光体の厚み と 、 導光体下 面の溝群の溝の深さ と、 溝群の幅 と の関係を示 した他の実施形 態であ る導光体の構成関係図であ る。

第 1 1 図は本発明の実施形態 2 であ る 照明装置を使用 してな る液晶表示装置の要部断面図であ る。

第 1 2 図は、 本発明の実施形態 3 であ る 照明装置を使用 して なる液晶表示装置の要部断面図、 第 1 3 図は第 1 2 図 に示 した 実施形態における導光体の下面の溝の部分拡大図であ る。

第 1 4 図は、 本発明の実施形態 4 であ る照明装置における導 光体の下面に施される溝の部分拡大図であ る。

第 1 5 図は、 従来の液晶表示装置の構成断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明を図面 と と も に説明する。

(実施形態 1 )

第 1 図は、 本発明の実施形態 1 であ る照明装置を使用 してな る液晶表示装置の要部断面図であ り 、 図中 1 は導光体であ り ァ ク リ ル樹脂， ポ リ カーボネー ト等の透明樹脂の合成材料で製作 され、 導光体 1 の上面 8 はほぼ水平で下面 9 が傾斜 し た楔の形 状を してい る。 2 は導光体 1 の下面 9 に設け られる複数個の溝 群であ り 個々 の溝群は少な く と も 2 個の溝を有 している。 3 は 導光体 1 の厚みが大き い一方の側面 1 0 に近接 して配置さ れる 光源であ り 、 例えば細長の直管形状の冷陰極や熱陰極の蛍光管 が使用 さ れる。 4 は光反射体であ り 、 光源 3 を取 り 囲むよ う に して設け られ光源 3 の発光を導光体 1 の一方の側面 1 0 方向に 光反射させる も のであ り 、 例えば樹脂のシ一 卜 に銀やアルミ 二 ゥム等の光反射率の高い材料を蒸着したもので形成した り 、 ま たは薄いアルミ ニウムの金属板で光反射体 4 を形成したもので ある。 5 は光反射シー トであ り 、 導光体 1 の下面 9 および他方 の側面 （光源 3 よ り 最も離れた導光体 1 の端部） を覆う よ う に して配置され、 導光体 1 の下面 9 の対向面側の光反射率を高め るよ う に形成されてお り 、 光反射体 4 と同様の材料を使用 して もよい し、 透明な樹脂シー ト内に極めて微小な気泡を密に分散 させたものを用いてもよい。 6 は導光体 1 の上面 8 に近接配置 される光拡散板であ り 、 透明な樹脂のシー ト 内部に屈折率の異 なる材料を分散させたものや透明シー ト表面に凹凸を形成した ものが使用 される。

第 2 図は導光体 1 の上面か ら見た概略平面図である。 第 2 図 に示すよ う に導光体 1 の上面には、 光源 3 の長手方向と直交す る方向、 すなわち導光体 1 の一方の側面 1 0 と直交する方向に 複数の溝 1 1 を施した。 なお、 導光体 1 に符号で示さずに破線 で示した領域が存在するがこの破線領域にも溝 1 1 が形成され ている こ と を理解されたい。 またこの複数の溝は、 第 2 図の平 面図を B ― B線で切断した第 3 図およびその部分拡大図である 第 4 図に示すよ う に、 例えば、 同一形状で連続して設け られて いる。 第 4 図に示した溝の山 と山 との間、 または溝の谷と谷と の間の ピ ッ チは約 5 0 mで、 溝の深さ は約 2 0 μ mである。

本発明の照明装置を構成する導光体 1 にはその下面 9 だけで はな く その上面 8 にも溝を形成させたが、 その理由は導光体 1 か らの放出光を液晶表示素子 7 に集光させるためである。 しか し導光体 1 の上面 8 への溝形成は必ずし も必須の要件ではない。

また本発明の液晶表示装置は、 光拡散板 6 の上方に液晶表示 素子 7 を備える。 周知のよ う に、 透明導電膜の表示用電極と配 向膜等を積層 した面が対向するよ う に間隔を置いて 2 枚の透明 ガラス基板を重ね合わせ、 シール材で こ の両基板を貼 り合わせ てシール材の内側に液晶を封入し、 両基板の外側に偏向板を設 けて構成される。

第 5 図は、 第 1 図において導光体 1 の下面 9 側か ら見た概略 平面図であ り 、 光源 3 は導光体 1 の一方の側面 1 0 に沿っ て近 接して配置される。 そして、 溝群 2 は導光体 1 の一方の側面 1 0 とほぼ平行に形成されている。

本発明においては、 下面 9 に形成する溝の方向は一方の側面 1 0 とほぼ平行に配設するが、 その理由は光の反射効率を高め るためであ り仮に平行に配設せずに直交させる と溝における光 の反射効率は低下する。

なお導光体 1 の一方の側面 1 0 よ り側面近接部 Mまでの導光 体 1 の領域には図示しないが、 溝群 2 の溝の深さ よ り も小さ く かつ溝の深さがほぼ均一の溝を形成してもよい。 これによつ て 導光体 1 での光の利用効率はさ ら に高め られる こ と を知見した。

第 6 図は、 第 1 図において部分枠 Aで示した複数個の溝群の 一部拡大断面図であ り 、 溝群 2 — 1 の溝 1 2 , 1 3 は同 じ深さ h 1 で同一形状に形成され、 同様に溝群 2 — 2 の溝 1 4 ， 1 5 はほぼ同 じ深さ h 2 で同一形状に形成され、 相隣接する溝群 2 一 1 と溝群 2 — 2 との間は、 導光体 1 の上面 8 上の平坦面 1 6 で接続さ れている。 また平坦面 1 6 および溝の一部に も相当す る接続部 1 7 ， 1 8 と を介 して接続さ れる 。 溝群 2 — 1 , 2 — 2 の中の溝 1 2 , 1 3 および 1 4 , 1 5 は相似形状であ り 、 こ れ ら の形状は山形または鋸の刃の形に似た V字状の溝に形成さ れている。 V字状の溝の傾斜角度は 5 5 度前後で、 平坦面 1 6 と溝 1 4 を構成する一部の線で作 られる傾斜角度は 1 3 0 度前 後に設定さ れている。

また溝の深さ h 2 は h 1 よ り も大き く 、 これ ら溝群の深さ は 光源 3 が配置さ れる導光体 1 の一方の側面 1 0 か ら他方の側面 . すなわち光源 3 か ら遠ざかる につれて漸増する よ う 形成 してい る。

以上の構成よ り なる本発明の照明装置は図示 しない電源装置 によ り 光源 3 を点灯させる と、 光源 3 の発光は、 光反射体 4 に よ り 光反射さ れた反射光と直接光とがー方の側面 1 0 を介して 導光体 1 に入射さ れる。 導光体 1 に入射 した光は、 導光体 1 の 上面 8 と下面 9 で全反射 しなが ら導光体 1 の内部を伝播 してゆ く が、 導光体 1 の下面 9 の溝群 2 — 1 ， 2 — 2 の溝 1 2 ， 1 3 および 1 4 , 1 5 の斜面への入射光は、 斜面で反射 し再度導光 体 1 内 に戻された り 、 斜面を通過 した光は光反射シー ト 5 で光 反射さ れ再度導光体内部に光入射さ れる。 そ して、 上面 8 への 入射光が全反射角以下の入射角 になっ た光の大部分は上面 8 を 通過 し 、 導光体 1 よ り 放出さ れる。

こ の様に導光体 1 への入射光は、 導光体 1 の内部を伝播し 、 複数個の溝群 2 によ る光反射， 光通過、 光反射シー ト 5 によ る 反射光の導光体 1 への再入射等によ り 導光体 1 の上面 8 を通過 して導光体 1 の外部に放出される。

さて、 導光体 1 の下面 9 の溝群 2 の個々 の溝の深さ を、 光源 3 が配置される導光体 1 の一方の側面 1 0 か ら遠ざかるにつれ て大き く しているがこれは導光体 1 内の光量は、 光源 3 に近い ほど大き く 、 光源 3 か ら遠ざかる につれて小さ く なるので、 導 光体 1 の上面 8 における明る さのばらつき を小さ く するためで ある。

照明装置の導光体 1 の上面 8 への放出光は、 上面 8 の溝 1 1 によ り集光効率が高め られ、 さ ら にその光は、 光拡散板 6 で光 拡散され、 液晶表示素子 7 を背面か ら照らす。 この とき図示し ない駆動装置によって液晶表示素子 7 が駆動されていれば、 そ の前面の表示画面上に画像を見る こ とができる。

第 7 図において、 横軸に示した符号 S は光源 3 が近接配置さ れる導光体 1 の一方の側面 1 0 の位置を示し、 E は導光体 1 の 他方の側面位置である終端位置を示す。 縦軸に は導光体 1 の厚 み t 、 溝群 2 の ピッチ p 、 溝群 2 の深さ h をそれぞれ表してい る。 なお、 溝群の ピッチ p は、 第 6 図に示した溝群 2— 2 で説 明する と、 平坦面 1 6 の幅 a と、 溝群 2 — 2 の溝 1 4 ， 1 5 の 個々 の幅の加算幅 b と、 次の溝群と を接続する平坦面への接続 部 1 8 の幅 c と を合わせたものである。 すなわち p は、 p = a + b + c で表わされる。

なお接続部 1 8 は溝群 2 — 1 ， 2 — 2 の一部でも ある。 して みればピッ チ p は、 p = a + b と見な して もよい。

また導光体 1 は、 光源 3 が配置される一方の側面 1 0 の位置 S よ り他方の側面位置 E に向かっ て、 その厚み t を漸減させ、 逆に溝群の個々 の溝の深さ h を漸増させる も 、 溝群の ピ ッ チ p は導光体 1 の長さ の位置に関わ らず一定であ る。

本実施形態において導光体 1 の具体的な厚み t は導光体 1 の 一方の側面側、 すなわち光源 3 が配置さ れる側の厚みは 2 . 5mm , 光源 3 よ り も最も遠ざかっ た他方の側面側では 0 . 5 m mに設定 している 。 溝群 2 — 1 ， 2 — 2 の溝の深さ h は導光体 1 全体において 5 〜 2 O ii mの範囲であ る。 ピ ッ チ p は導光体 1 の位置に関 らずほぼ 1 1 0 mで固定 してい る。

また平坦面 a の幅 も大き さ は導光体 1 全体において 5 0 〜 1 O O mの範 fflであ り 、 溝の幅 b は 1 0 m〜 5 0 m、 接続 部 c は 5 μ m前後であ る。

上記の説明か ら 明 らかになる よ う に、 本発明はピ ッ チ p に占 める平坦面 a の割合を大き く 選ぶこ と に特徴を有する。 これら の関係を さ ら に詳し く 説明する と次の とお り であ る。 まず、 導 光体 1 の一方の側面側に配設され、 溝群の 中で最 も溝の深さ h が小さ い溝においては、 h = 6 . 3 m , a = 9 1 、 b = 1 4 . l ^ m， c = 4 . 9 m , p = 1 1 0 /i mに設定 した。 し たがっ て、 平坦面 a がピ ッ チ p に 占め る割合 a Z p は 8 0 % を 越える。 ちなみに溝幅 b が占める割合 b Z p は上記の数値か ら 簡単に求め られる よ う に 1 3 %程度であ る 。

また、 溝群の溝の深さ h が最も大き い溝においては、 h = 1 9 . 6 m , a = 6 1 . m , b == 4 3 . 6 m , c = 4 . 9 w m , p = 1 1 O ^ mに設定 し たので、 a Z p の割合は 5 0 % を越え る こ と になる。 同様に溝幅 b が占め る割合 b Z p は、 4 0 %程度になるが、 平坦面が占め る割合に比べて小さ い。 上記の説明か ら明 らかなよ う に、 本発明の特徴は導光体 1 の 下面 9 に溝群 2 ， 2 — 1 ， 2 — 2 を形成する ものではあるが、 これらの溝群が導光体 1 に占める割合は平坦面 1 6 が占める割 合に比べて小さ い こ とにある。 こ う した特徴は本発明の導光体 1 は一瞥する と、 ほとんど溝のない平坦面か ら構成されたもの に見え、 また手に とってみても凹凸の存在を感じさせない もの であろ う 。

さて第 1 図〜第 7 図に示した本発明の実施形態 1 の導光体 1 の平面形状の縦および横の大きさ はそれぞれ約 4 0 m , 3 0 m mの直方形である。 すなわち、 第 2 図を正視して導光体 1 の縦 方向の長さ は約 4 0 m mで、横方向の長さ は約 3 0 m mである。 また一方の側面 1 0 の厚みは前にも述べたよ う に約 2 . 5 m m であ り 、 一方の側面 1 0 よ り最も離れた他方の側面の厚みは約 0 . 5 m mである。

また、 直管形状の冷陰極蛍光管で構成された光源 3 の径はー 方の側面 1 0 の厚みよ り 小さな約 1 . 8 m mである。

以上の構成よ り なる本発明の照明装置における導光体 1 の長 さ， 厚み， 下面の溝群の個々 の複数個の溝の深さおよび溝群の ピッチの関係が第 7 図に示すよ う なものを用い、 さ ら に導光体 1 の上面 8 には第 4 図に示すよ う な溝を形成した液晶表示装置 を製作してみた。

また本発明のものと比較するために第 1 5 図に示した液晶表 示装置を本発明の導光体 1 と同 じよ う にその外形寸法， 光源の 寸法および明る さ を同一に製作してみた。

第 8 図および第 9 図はこれら の比較結果を示し、 液晶表示素 子 7 における垂直方向および水平方向の輝度分布の測定結果で ある。

第 8 図は、 液晶表示素子 7 の垂直方向の輝度分布を示し、 す なわち液晶表示装置の表示画面に正対して、 その表示画面を前 後方向に回動した ときの画面上の測定点における輝度を示す。

第 9 図は、 水平方向の輝度分布を示し、 正対した表示画面を 左右方向に回動したときの画面上の測定点における輝度分布を 示す。 図において符号 Qで示した実線は本発明の液晶表示装置 の輝度分布を示し、 符号 Rで示した破線は従来装置での輝度分 布を示す。

第 8 図および第 9 図の縦軸に表示した 「輝度比」 とは、 表示 画面を前後左右に回動させる放射角度が 0 度のときの明る さ を 基準（絶対値 1 . 0 )と し、 表示画面を前後左右に回動させたと きの個々 の回動角度における明る さ を上記基準値と比較した相 対的な輝度比を示す。

また第 8 図および第 9 図の横軸に表示した 「放射角度」 とは 表示画面を前後左右に回動させた時の角度そのものを表わす。

こ の輝度分布の結果を見る と、 従来装置 （破線 R ) は、 水平 方向では左右の放射角度が 2 0 度近辺か ら輝度が大き く 低下し —方垂直方向では前後の放射角度 3 0 度近辺よ り 輝度が大き く 低下し輝度分布その ものが大き く 変動している こ とがわかる。 このこ とは、 水平方向では、 左右 2 0 度、 垂直方向では前後 3 0 度程度で画像の識別が悪化する こ と を表している。

一方、 本発明装置 （実線 Q ) のものは、 水平方向、 垂直方向 の放射角度が大き く なるにつれて、 輝度が低下する傾向がある も のの従来装置のよ う に大き く 低下する こ と はな く 、 水平， 垂 直方向 と も輝度分布が著 し く 改善さ れてい る こ とがわかる。

本発明 に改善さ れた理由 は前に も述べたよ う に、 溝群と相隣 接する溝群 と の間に平坦面 1 6 を形成する も 、 こ の平坦面 1 6 がピ ッ チ p に対 して占め る割合を大き く 設定する こ と によ っ て 光が反射さ れる面を拡大さ せて広い放射角度で も輝度比が低下 しないよ う に した も のであ る。

第 1 0 図は、 導光体 1 の他の実施形態であ り 、 光源 3 が配置 される一方の側面 1 0 の位置 S にお いては、 その近接 した部分 の溝群 2 の溝の深さ h を比較的小さ く かつ均一に形成 し、 溝群 の ピ ッ チ P を側面 1 0 の位置 S か ら近接部分の端部 Mに向かつ て漸減させ、 側面位置近接部の端部 Mか ら他方の側面位置 E に おいては溝群の深さ h を漸増させ溝群の幅 p は溝間に差を もた さずにほぼ一定に した ものである。

なお第 1 0 図に示 した導光体 1 は第 2 図， 第 5 図および第 7 図を用 いて説明 した ものよ り 大き く 、 平面形状の縦および横の 大き さ はそれぞれ 6 0 m m , 5 0 m m程度 と した。 また一方の 側面 1 0 の位置か ら近接部分の端部 Mまでは約 1 5 m mと した こ のよ う な導光体 1 を使用する こ と によ り 、 第 7 図に示 し た 大き さ を備えた導光体 1 を使用 した も のに比べて、 液晶表示素 子 7 での垂直および水平方向においてはと も に僅かではあ るが 大きい放射角度での輝度低下が改善さ れた こ とが確認さ れた。 こ の こ と は一方の側面 1 0 の位置 S か ら近接部分の端部までの 溝の深さ を他の溝よ り も小さ く 形成 し、 しか も これ ら の領域に おいてはその深さ を一定に し 、 かつ溝群の ピ ッ チ p を漸減させ る こ と によ り 、 光源 3 か ら の入射光は光源 3 の近接部分では多 く 反射さ れずに導光体 1 の一方の側面か ら 最 も離れた他方の側 面 E側への光入射が促進さ れた こ と によ る。

第 1 0 図に示 した導光体 1 の厚さ t 、 溝群の溝の深さ h およ びピ ッ チ p の大き さ は、 一方の側面 1 0 ( S ) の位置において は、 導光体 1 の厚さ t = 2 . 5 m m、 溝の深さ h = 4 . 5 m , ピ ッ チ P = 2 9 6 z mであ る。 ちなみに ピ ッ チ p の内訳は平坦 面 （ a ) の大き さ が 2 8 0 m , 溝群の溝の幅 （ b ) は 1 0 m、 接続部 （ c ) は 6 mであ る。

また一方の側面の近接部 （ M ) の近傍にお ける 上記の大きさ は h = 7 . 8 m , p = 1 3 2 ^ mでその内訳は a = 1 1 0 m , b = 1 7 . 3 μ, m , c = 4 . であ る。

すなわち本発明の導光体 1 の他の実施形態にお いて、 ピ ッ チ p は、 一方の側面 （ S ) の位置よ り その近接部 （ M ) までの間 においては第 1 0 図に示すよ う に漸減させる も のであ る。

また、 他方の側面 （ E ) における上記の大き さ は、 h = 1 9 . 8 m , p = 1 3 2 t mであ り 、 その内訳は a = 8 3 . 2 m , b = 4 4 . 1 , m , c = 4 . 7 mであ り 、 導光体 1 の厚さ t は前述のよ う に 0 . 5 m mである。

したがっ て、 近接部 （ M ) か ら他方の側面 （ E ) までにおい ての溝の深さ h の大き さ は 7 . 8 ΠΙ力、 ら 1 9 . 8 /x mまで漸 増させるが、 ピ ッ チ p は導光体 1 の位置に関 らず、 1 3 2 m に固定させている。

こ こ で ピ ッ チ p に 占める平坦面 a の割合、 a Z p に着目する と、 導光体 1 の一方の側面 （ S ) において は、 a Z p = 2 8 0 m / 2 9 6 mであ る力ゝ ら 、 その値は 9 0 % を越え る。 また、 近接部 （ M ) においては、 a Z p = 1 1 0 m / 1 3 2 mで あるか ら 8 0 % を越える。 さ ら に導光体 1 の他方の側面 （ E ) における a Z pの値は、 8 3 . 2 t m Z l 3 2 w mである力、 ら 6 0 % を越える こ と になる。

以上の説明か ら 明 ら かなよ う に本発明の導光体 1 の他の実施 形態において も、 ピ ッ チ ！ の平坦面 a が導光体 1 の下面 9 を 占 める割合を溝群 2 の溝が占め る割合よ り も大き く なるよ う に設 定 した も のであ る。

すなわち本発明によれば、 導光体 1 に形成する溝の凹凸が占 める割合に比べて平坦面が占める割合を大き く する こ と によ つ て照明装置の性能を高めよ う と い う ものであ る。

(実施形態 2 )

第 1 1 図は、 本発明の実施形態 2 であ る 照明装置を使用 して なる液晶表示装置の要部断面図であ り 、 実施形態 1 における導 光体を 2 個厚みの薄い他方の側面を 中央部で貼 り 合わせたよ う な形状の導光体 と してみた。

図において、 1 9 は水平な上面に対 して下面が図示形状の導 光体， 2 0 は導光体 1 9 の下面に形成される複数個の溝群であ り 、 溝群 2 0 を 中央部 2 6 の右側部分 と左側部分 と を対称的に 形成 し、 それ ら の溝群 2 0 は実施形態 1 と 同様に形成 した。

2 1 , 2 2 は導光体 1 9 の両側面に沿っ て近接 して配置され る細長の直管形状の冷陰極または熱陰極の蛍光管で構成された 光源であ る 。 光源 2 1 は導光体 1 9 の第 1 の側面側に、 光源 2 2 は導光体 1 9 の第 2 の側面側にそれぞれ配置さ れてい る。 ま た、 溝群 2 0 は第 1 の側面および第 2 の側面か ら 直ち に形成さ れる のではな く 、 実施形態 1 で も説明 したよ う に第 1 および第 2 の側面の近接部までの間に他の溝が形成さ れ、 近接部か ら他 方の側面側に向かっ て、 その深さ が漸増する溝群を形成する。

図中 2 3 , 2 4 は実施形態 1 と 同様の光反射体、 2 5 は導光 体 1 9 の下面に沿っ て配置さ れる光反射シー ト であ り 、 実施形 態 1 と 同様のア ク リ ル樹脂， ポ リ カ ーボネー ト等の材料を使用 した。 なお必須の構成要件ではないが集光効率を高めるために 導光体 1 9 の上面 2 7 には、 実施形態 1 と 同様の溝、 すなわち 光源 2 1 ， 2 2 と直交する方向に同一形状の溝を連続 して施し てもよ い。

こ の実施形態は、 上面 2 7 よ り 光放射さ れる面積が大き い導 光体 1 9 に適 した ものであ り 、 光源 2 1 ， 2 2 を導光体 1 9 の 両側面に近接配置 したので光放射面積が大き い導光体で も高輝 度で高光効率の も のにする こ とができ る し 、 図示 しない液晶表 示素子の水平および垂直方向の輝度分布も実施形態 1 と 同様に 良好な もの にする こ とができ る。

(実施形態 3 )

第 1 2 図は、 本発明の実施形態 3 であ る液晶表示装置の要部 断面図を示 し、 2 8 は上面 と下面 とが平行な導光体， 2 9 と 3 0 は前述 した と 同様の光源と光反射体をそれぞれ示 し、 3 1 は 光反射シ一 卜 であ る。 導光体 2 8 の下面の溝 3 2 は、 第 1 2 図 の部分枠 F を拡大 した第 1 3 図に示さ れる形状を してい る。 溝 群 3 2 — 1 の溝 3 3 ， 3 4 は同一形状であ り 、 溝群 3 2 — 2 の 溝 3 5 , 3 6 は同一形状で構成さ れ、 また溝群 3 2 — 3 の溝 3 7 ， 3 8 は同一形状で構成さ れてお り 、 また溝群 3 2 — 1 ， 3 2 一 2 および 3 2 - 3 のそれぞれの溝は相似形状にな されてい る。 これ ら 溝群の溝の深さ h 3 ， h 4 および h 5 は光源 2 9 が 配置さ れる導光体 2 8 の一方の側面に近い ほ ど小さ く 、 こ の一 方の側面よ り 遠ざかる につれて溝の深さ は大き く なる よ う に形 成さ れて い る。 すなわち溝群 3 2 — 1 の溝の深さ h 3 , 溝群 3

2— 2 の溝の深さ h 4 ， 溝群 3 2 — 3 の溝の深さ h 5 は、 h 3 < h 4 < 5 の関係に選ばれている。

こ の実施形態の場合導光体 2 8 が直方体形状であ り 、 実施形 態 1 に示 した楔形状の もの と は多少輝度分布が異なっ て く るが た とえば、 溝群 3 2 — 2 の接続平坦面 3 9 の幅 a 1 と 、 溝 3 5 ,

3 6 の溝幅 b 1 と を合わせた ピ ッ チ p 1 、 溝群 3 2 — 3 の接続 平坦面 4 0 の幅 a 2 と、 溝 3 7 ， 3 8 の溝幅 b 2 と を合わせた ピ ッ チ p 2 、 それぞれの溝の深さ h 4 ， h 5 を適宜に調整する よ う に して、 導光体 2 8 の下面 9 の溝群の深さ . 溝群の幅等を 調整 し最適な輝度分布が得 られる よ う にすればよ い。

また本実施形態において も導光体 2 8 の上面 8 に も溝を形成 して もよ い。 これによ つ て、 導光体 2 8 の集光効率はさ ら に高 め られる 。

(実施形態 4 )

第 1 4 図は、 本発明の照明装置の第 4 の実施形態であ り 、 照 明装置に使用する導光体を部分拡大 した断面図であ る。 実施形 態 1 における楔形状の導光体 1 の下面 9 に施さ れる溝群を単一 の溝で形成 し た点で上記実施形態 1 〜実施形態 3 の も の と は相 違する。 溝 4 1 ， 4 2 および 4 3 は相似形状で形成され、 個々 の溝の 深さ h 6 , h 7 および h 8 は、 光源が配置される導光体 1 の一 方の側面 （図示せず） か ら遠ざかる につれて漸増するよ う 形成 している。 こ の実施形態と同様に、 溝 4 1 ， 4 2 および 4 3 を 接続する平坦面 4 4 , 4 5 および 4 6 の幅 a 3 , a 4 および a 5 、 それぞれの溝の幅 b 3 ， b 4 および b 5 の個々 を合わせた ピッチ p 3 ， p 4 および p 5 、 および溝の深さ h 6 , h 7 およ び h 8 を適宜調整して最適な輝度分布が得られるよ う にすれば よレ 。 なお 4 7 ， 4 8 および 4 9 は、 溝 4 1 , 4 2 および 4 3 を平坦面 4 5 . 4 6 および 5 0 に接続するための接続部分であ り 、 平坦面に向かう接続部分の勾配を出来るだけ急峻にすれば 溝 4 1 ， 4 2 および 4 3 の一部である と見なすこ とが出来る。 してみればこ う した接続部分 4 7 〜 4 9 は本発明において必須 の構成要件ではな く なる。

また本実施形態では、 実施形態 1 の楔形状の導光体 1 に単一 の溝を施したが、 第 1 2 図の実施形態の直方体形状の導光体 2 8 に施してもよい こ とは言う までもないが、 前述 したよ う に溝 の深さ， 溝部分の幅等を調整して最適の輝度分布に設定すれば よい。

なお本実施形態においては図示しないが導光体 1 の上面 8 に 溝を施してもよい。

以上の照明装置が使用 される液晶表示装置において、 使用す る液晶表示素子までは特定 していないが、 できるだけ視野角の 広い例えば 1 4 0 度， 1 6 0 度といっ たも のを使用すれば、 水 平および垂直の輝度分布がよ り 一層改善される こ とはいう まで もない。

(その他の実施形態）

さて上記実施形態 1 〜 3 にお ける導光体の下面の溝群内の溝 は 2 個で示 したが、 3 個あ る いは 4 個 と、 使用する対象物や液 晶表示の画面の大き さ等によ り 、 輝度分布の様子を見なが ら適 宜調整すればよ い。 また各実施形態における導光体下面の複数 個の溝群内の複数個の溝および複数個の単一の溝の光源に対向 する面は斜面であ る こ とが必要であ るが、 その勾配は輝度分布 の様子を見なが ら調整すればよ い。

また、 実施形態 1 で述べたよ う に、 実施形態 2 〜実施形態 4 において も一方の側面よ り 側面近接部までにほぼ同 じ深さ の溝 を形成 し、 その側面近接部よ り 他方の側面部に向かっ てその深 さが漸増する溝部を複数個 ¾成 して もよい。

また導光体上面の複数の溝も 同一形状で連続した も ので説明 したが、 これも輝度分布を確認 しなが ら 、 溝の形状， 溝の幅を 調整すればよ い。

さ ら に、 使用する光源と しては、 冷陰極型または熱陰極型の 蛍光管いずれでも よいが、 熱陰極型に比べて冷陰極型の方が電 極の構成か ら して小型化が図れる ので、 冷陰極型の蛍光管が好 ま し い。 また L E D を用 いて も よ い。 産業上の利用可能性

以上のよ う に本発明の照明装置は、 光源か ら の発光を導光す る導光体の水平な上面に対 して下面を傾斜さ せ、 導光体の厚み の大き い一方の側面側に光源を配置 し 、 導光体の下面側に光反 射シー ト を配置 してなる。 前記導光体の下面には、 溝群を複数 個設けてな り 、 個々 の溝群 と相隣接 した溝群の間は平坦面で接 続 してなる 。 複数個の溝群は、 前記導光体の一方の側面か ら遠 ざかる に したがっ て、 溝群の溝個々 の深さ が大き く なるよ う 形 成 し た も のであ る。

これによ つ て、 導光体内部での光の反射効率と導光体か ら の 光の放出効果は向上する ので、 導光体の上面側に配置される プ リ ズム シ一 ト の装着を不要にする こ とができ る。

また本発明の照明装置は、 導光体の中央部の厚みはその両側 面よ り も薄い導光体を採用 し 、 厚みの大き い両側面側に光源を 対向配置 し、 こ の導光体の下面に沿っ て光反射シー ト を配置し、 導光体の上面に光拡散シ一 ト を配置 した も のであ る。

上記によ っ て本発明の照明装置はさ ら に、 高光効率の導光体 が奏される ので従来必須の構成要件 と されていた導光体上面に 配置される プ リ ズム シー ト を不要にする こ とができ る。 また、 プ リ ズム シー ト が不要となる ので、 他の光拡散板や光反射シ一 卜 と の位置合せが比較的容易 になる し、 シー ト 間の異物混入の 危険性も少な く 、 品質劣化が改善さ れコ ス ト 的に も有利な照明 装置を提供する こ とが出来る。

さ ら に本発明の照明装置は、 上面 と下面が平行な導光体と 、 こ の導光体の一方の側面に配置さ れる光源 と 、 導光体の下面側 に配置される光反射シー ト と 、 前記導光体の上面に設け ら れる 光拡散板とか ら な り 、 前記導光体の下面に、 溝群を複数個設け、 その複数個の溝群の溝の深さ は前記一方の側面か ら離れる に し たがっ て大き く なる よ う に した も のであ る 。 また本発明の照明装置は、 導光体の下面の一方の側面か ら 側 面近接部までにお いては、 ほぼ同 じ深さ の溝を前記一方の側面 と ほぼ平行に形成する。 これによ つ て、 光の反射効率がさ ら に 高 ま り 光を有効に利用でき る。

さ ら に本発明の照明装置は導光体の上面に、 前記一方の側面 と直交する方向、 すなわち光が進行する方向 に溝を形成する。 これによ つ て、 本発明の照明装置はさ ら に、 高光効率の導光体 が奏される ので従来装置において必要と さ れていた導光体上面 に配置さ れる プ リ ズム シー ト を不要にする こ とができ る。また、 プ リ ズム シー ト が不要となる ので、 他の光拡散板や光反射シ一 ト と の位置合せが比較的容易 になる し 、 シー ト 間の異物混入の 危険性も少な く 、 品質劣化が改善さ れコ ス ト 的に も有利な照明 装置を提供する こ とが出来る。

さ ら にその照明装置を用 いた液晶表示装置においては、 液晶 表示素子の水平および垂直方向の輝度分布 も従来装置に比べて 改善 した も のにする こ とが出来る。

以上の説明か ら 明 ら かになる よ う に、 本発明の照明装置およ び液晶表示装置は、第 1 に導光体の形状に特徴を もたせる こ と、 第 2 に導光体の下面、 すなわち光を反射さ せる側に溝を形成す る も、 その溝の深さ を光の進行方向に対 して漸増さ せる こ と、 第 3 に導光体の上面に も溝を形成する 、 と い う これ ら の組み合 わせによ っ て光の反射効率を高め る こ とができ る ので、 従来必 須の構成要件であ っ たプリ ズム シ一 卜 を不要にする こ とができ た も のであ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 光源 と 、 水平な上面に対 し下面が傾斜し 、 厚みの大き い 一方の側面に近接 して前記光源が配置さ れる導光体と 、 前記光 源の発光を前記一方の側面の方向に光反射さ せる光反射体と 、 前記導光体の下面に近接 して配置さ れる光反射シー ト と、 前記 導光体の上面側に配置さ れる光拡散板とか ら な り 、 前記導光体 の下面に、 前記一方の側面 と ほぼ平行に形成 した溝群を複数個 備え、 前記複数の溝群の溝の深さ は前記一方の側面よ り 遠ざか る につれて漸増さ れてなる照明装置。

2 . 請求の範囲第 1 項において、 漸増する前記複数個の溝群 は、 前記導光体の一方の側面側か ら 前記導光体の他方の側面に 至る までほぼ同一 ピ ッ チで配置さ れてなる照明装置。

3 . 請求の範囲第 1 項において、 導光体の下面であ っ て前記 一方の側面か ら前記一方の側面近接部までにほぼ同 じ深さ の溝 を形成 し 、 前記側面近接部か ら前記導光体の他方の側面に向か つ てその深さ が漸増する溝を形成 してなる照明装置。

4 . 第 1 の側面 と第 2 の側面の厚みに対 して中央部の厚みが 薄く 、 上面が水平で下面が前記第 1 の側面 と第 2 の側面か ら前 記中央部に対 して同 じ角度で傾斜した第 1 の傾斜面と第 2 の傾 斜面を有 した導光体と、 前記第 1 の側面に近接配置される第 1 の光源と 、 前記第 2 の側面に近接配置さ れる第 2 の光源と 、 前 記第 1 の光源の発光を前記第 1 の側面方向に光反射させる第 1 の光反射体と 、 前記第 2 の光源の発光を前記第 2 の側面方向に 光反射さ せる第 2 の光反射体と 、 前記導光体の下面に沿っ て近 接配置さ れる光反射シー ト と 、 前記導光体の上面に近接配置さ れる光拡散板 とか ら な り 、 前記第 1 の傾斜面に、 前記第 1 の側 面と平行に形成 した第 1 の溝群の複数個 と 、 前記第 1 の複数個 の溝群の溝の深さ を、 第 1 の側面よ り 前記導光体の中央部に向 かっ て漸増 させ、 前記第 2 の傾斜面に、 前記第 2 の側面 と平行 に形成 した第 2 の溝群の複数個 と 、 前記第 2 の複数個の溝の深 さ を、 前記第 2 の側面よ り 前記導光体の中央部に向かっ て漸増 させてな る 照明装置。

5 . 請求の範囲第 4 項において、 漸増する前記第 1 の複数個 の溝群はほぼ同一 ピ ッ チで前記導光体の第 1 の側面か ら前記導 光体の中央部に至る まで配置 してな り 、 漸増する前記第 2 の複 数個の溝群はほぼ同一 ピ ッ チで前記第 2 の側面か ら前記導光体 の中央部に至る まで配置 レてなる照明装置。

6 . 請求の範囲第 4 項において、 前記第 1 の複数個の溝群の 深さ は、 前記第 1 の側面か ら 前記第 1 の側面近接部まではほぼ 同一であ り 、 前記第 2 の複数個の溝群の深さ は、 前記第 2 の側 面か ら 前記第 2 の側面近接部までがほぼ同 じであ る照明装置。

7 . 光源 と、 上面と下面とがほぼ平行で前記上面が水平で前 記光源が一方の側面に配置される導光体と 、 前記光源の発光を 前記一方の側面方向に光反射させる光反射体と 、 前記導光体の 上面に配置さ れる光拡散板 とか ら な り 、 前記導光体の下面に前 記一方の側面 と ほぼ平行に形成 し た溝群の複数個 と、 前記複数 個の溝群の溝の深さ は前記一方の側面か遠ざかる につれて漸増 している照明装置。

8 . 請求の範囲第 7 項において、 漸増する前記溝群は、 前記 導光体の一方の側面か ら 前記導光体の他方の側面 に至る までほ ぼ同一 ピ ッ チで配置さ れてなる照明装置。

9 . 請求の範囲第 1 項または第 4 項また は第 7 項にお いて、 複数個の溝群の個々 は少な く と も 2 個の溝を有 し 、 前記溝群 と 相隣接 した他の溝群は前記導光体に設けた平坦面で接続さ れて なる照明装置。

1 0 . 請求の範囲第 2 項、 第 5 項、 第 8 項に記載の ピ ッ チは 導光体に形成 した少な く と も溝群の溝の幅お よび平坦面の幅を 含んだも のであ る照明装置

1 1 . 請求の範囲第 1 0 項に記載の平坦面は溝群の溝が導光 体の下面を 占める割合よ り も大き い と される照明装置

1 2 . 請求の範囲第 1 項または第 4 項または第 7 項において、 導光体の上面であ っ て前記一方の側面または第 1 の側面と ほぼ 直交する方向に複数の溝を設けた照明装置。

1 3 . 請求の範囲第 1 項〜第 1 2 項のいずれか 1 項において、 照明装置の光拡散板の上方部に液晶表示素子を配置 してなる液 晶表示装置。