WO2013154038A1 - 照明装置及びそれを備えた表示装置 - Google Patents

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WO2013154038A1
WO2013154038A1 PCT/JP2013/060428 JP2013060428W WO2013154038A1 WO 2013154038 A1 WO2013154038 A1 WO 2013154038A1 JP 2013060428 W JP2013060428 W JP 2013060428W WO 2013154038 A1 WO2013154038 A1 WO 2013154038A1
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light
incident
light guide
refractive index
index layer
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PCT/JP2013/060428
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一郎 梅川
壮史 石田
龍三 結城
昌紀 景山
秀悟 八木
和哉 八田
透 稲田
正憲 江原
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
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    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
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    • G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device having a light guide plate and a display device including the same.
  • Patent Document 1 A conventional display device is disclosed in Patent Document 1.
  • This display device includes an illumination device and a liquid crystal display panel. An image is displayed by irradiating the liquid crystal display panel with illumination light emitted from the illumination device.
  • the lighting device has a light source, a light guide plate, and a reflection sheet.
  • the light source is an LED (Light Emitting Diode) mounted on the mounting surface of the substrate, and is a side emitter type LED that emits light strongly in a direction parallel to the mounting surface.
  • the light source is disposed in a recess provided in the side end surface of the light guide plate, and the mounting surface is disposed in parallel with the side end surface of the light guide plate.
  • the light guide plate is made of a resin molded product having a substantially rectangular shape in plan view with the front and back surfaces formed flat, and has incident surfaces facing the light source on the bottom surface and both side surfaces of the recess.
  • An illumination light exit surface is formed on the front surface of the light guide plate. Light emitted from the light source enters from the incident surface of the light guide plate and is guided, and illumination light is emitted from the output surface of the light guide plate.
  • the front surface and the back surface of the light guide plate are formed by parallel planes and have inclined surfaces that are inclined in a direction approaching each other in the vicinity of the recess.
  • the reflection sheet is disposed to face the back surface of the light guide plate, reflects light emitted from the back surface of the light guide plate, and returns the light to the light guide plate.
  • the inclined surface on the front surface of the light guide plate is provided only at a position facing the side surface of the recess. For this reason, a part of the light incident obliquely into the light guide plate from the side surface of the concave portion is directly incident on a plane parallel to the back surface of the front surface of the light guide plate without entering the inclined surface of the front surface of the light guide plate. A part of the light directly incident on a plane parallel to the back surface of the front surface of the light guide plate is emitted from the plane to the outside of the lighting device. For this reason, the luminance is higher than necessary on the exit surface in the vicinity of the entrance surface, and the light that enters from the entrance surface and guides through the light guide plate is reduced. Therefore, there has been a problem that the luminance of the entire exit surface of the illumination device is reduced.
  • An object of the present invention is to provide an illuminating device capable of improving the luminance of the entire emission surface and a display device including the illuminating device.
  • the present invention has a light source and an incident surface facing the light source at a side end surface, and guides light incident from the incident surface to emit illumination light from an exit surface arranged on the front surface.
  • the light guide plate includes a first prism that includes the incident surface and the light exit surface and includes a first inclined surface in the optical axis direction of the light source.
  • a low refractive index layer having a refractive index smaller than that of the light guide portion adjacent to the back surface of the light guide portion, and a surface opposite to the exit surface with respect to the low refractive index layer.
  • a condensing part in which second prisms including two inclined surfaces are arranged in parallel in the optical axis direction, and the first and second inclined surfaces are inclined in a direction approaching the low refractive index layer as they are separated from the incident surface. And away from the low refractive index layer as the distance from the incident surface increases. It is characterized in that a third inclined surface inclined in a direction to the exit surface of the incident surface vicinity.
  • the light emitted from the light source enters the light guide portion of the light guide plate from the incident surface.
  • the light incident on the light guide unit is reflected and guided by the front exit surface and the back surface.
  • the incident angles on the exit surface and the back surface gradually increase due to reflection on the first inclined surface.
  • Light incident on the back surface of the light guide unit at an incident angle smaller than the critical angle enters the low refractive index layer.
  • light reflected by the first inclined surface and having an incident angle smaller than the critical angle is incident on the low refractive index layer, and light larger than the critical angle is reflected again by the first inclined surface and the incident angle is reduced.
  • the light When the angle is smaller than the critical angle, the light enters the low refractive index layer. Thereby, the incident angle of the light incident on the low refractive index layer is reduced to a predetermined range according to the inclination angle of the first inclined surface.
  • Light incident on the low refractive index layer and incident on the second inclined surface at an incident angle larger than the critical angle is reflected in the direction of the exit surface, passes through the light guide, and exits from the exit surface.
  • light incident on the second inclined surface with an incident angle smaller than the critical angle is refracted by the second inclined surface when exiting from the condensing unit, and is incident on the condensing unit again.
  • the present invention is provided with a plurality of third inclined surfaces and arranged in parallel in the optical axis direction.
  • the third inclined surface has an inclination angle of 1 ° or more.
  • the display device of the present invention is characterized by including the illumination device having the above-described configuration and a display panel disposed to face the emission surface of the light guide plate.
  • the light guide plate includes a first prism having an entrance surface and an exit surface and including a first inclined surface, a low refractive index layer adjacent to the back surface of the light guide portion, and a second inclined surface. And a condensing part having a second prism including a surface, and the first and second inclined surfaces are inclined in a direction approaching the low refractive index layer as they are separated from the incident surface, and the low refractive index layer is separated from the incident surface.
  • a third inclined surface inclined in a direction away from the light is provided on the exit surface in the vicinity of the entrance surface.
  • Side surface sectional drawing which shows the display apparatus of 1st Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which expands the entrance plane vicinity of the light-guide plate of the illuminating device of the display apparatus of 1st Embodiment of this invention, and shows a cross section perpendicular
  • Sectional drawing which expands the entrance plane vicinity of the light-guide plate of the comparative example of 1st Embodiment of this invention, and shows a cross section perpendicular
  • the related figure which showed the relationship between the inclination-angle of the 3rd inclined surface of the light-guide plate of the illuminating device of the display apparatus of 1st Embodiment of this invention, and the brightness
  • Sectional drawing which expands the entrance plane vicinity of the light-guide plate of the illuminating device of the display apparatus of 2nd Embodiment of this invention, and shows a cross section perpendicular
  • the display device 1 includes a display panel 10 and a lighting device 20.
  • the display panel 10 includes a liquid crystal display panel, and includes an active matrix substrate 11 including a switching element such as a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor), and a counter substrate 12 facing the active matrix substrate 11.
  • TFT Thin Film Transistor
  • Liquid crystal 14 is injected between the active matrix substrate 11 and the counter substrate 12.
  • a polarizing film 13 is disposed on each of the light receiving surface side of the active matrix substrate 11 and the light emitting surface side of the counter substrate 12.
  • the liquid crystal display panel 10 has a display area A and a non-display area NA.
  • the display area A is an area for displaying an image
  • the non-display area NA is an area for not displaying an image.
  • the non-display area NA is formed around the display area A.
  • the lighting device 20 includes a housing 25, a light source 21, and a light guide plate 30.
  • the housing 25 is formed in a frame shape with an open center, and houses the light source 21 and the light guide plate 30.
  • the opening on the lower surface of the housing 25 is covered with a sheet-like reflecting member 24.
  • the housing 25 is formed of a light absorbing material such as a resin molded product containing a black pigment.
  • the housing 25 may be formed by applying a light absorbing material such as a black paint on a base material such as resin or metal.
  • the light source 21 is composed of an LED (Light Emitting Diode), and a plurality of light sources 21 are arranged in one direction (X direction).
  • the light guide plate 30 is formed in a rectangular shape in plan view with a transparent resin or the like.
  • the side surface of the light guide plate 30 faces the light source 21 to form an incident surface 30a on which light emitted from the light source 21 enters, and the front surface facing the display panel 10 forms an output surface 30b that emits illumination light.
  • the longitudinal direction of the incident surface 30a is the X direction
  • the optical axis direction of the light source 21 orthogonal to the X direction is the Y direction
  • the emission direction of the light guide plate 30 orthogonal to the X direction and the Y direction is the Z direction.
  • the reflection member 24 reflects the light emitted from the back surface of the light guide plate 30 and returns it to the light guide plate 30.
  • the light utilization efficiency can be improved by the reflecting member 24.
  • the light guide plate 30 includes a light guide part 35, a low refractive index layer 36, and a light collecting part 37 stacked in the Z direction.
  • the light guide 35 is formed of a transparent resin such as acrylic or polycarbonate, and has an incident surface 30a and an output surface 30b, and guides light incident from the light source 21.
  • the refractive index n1 of the light guide 35 is preferably 1.42 or more, more preferably 1.59 to 1.65.
  • the refractive index n1 can be about 1.49.
  • the refractive index n1 can be about 1.59. If the light guide part 35 is formed of acrylic, the translucency can be further improved as compared with the case where it is formed of polycarbonate.
  • a plurality of prisms 32 (fourth prisms) extending in the Y direction are arranged in parallel in the X direction on the exit surface 30 b of the light guide 35.
  • the prism 32 is recessed on the exit surface 30b and has a cross-sectional shape such as an arc, an elliptical arc, other curves, or a triangle.
  • the light emitted from the light source 21 and incident from the incident surface 30a is diffused and reflected by the prism 32 in the longitudinal direction (X direction) of the incident surface 30a.
  • the incident light can be made uniform by diffusing the light incident from the plurality of light sources 21 composed of LEDs that emit point light in the X direction.
  • the prism 32 may be omitted.
  • a plurality of prisms 33 (first prisms) arranged in the Y direction are provided between the adjacent prisms 32 on the light exit surface 30 b of the light guide plate 30.
  • a horizontal plane 34 parallel to the XY plane is provided between the prisms 33 adjacent in the Y direction.
  • the prism 33 may be formed continuously and the horizontal plane 34 may be omitted.
  • the prism 33 has a vertical surface 33a perpendicular to the XY plane and an inclined surface 33b (first inclined surface) inclined in the YZ plane.
  • the inclined surface 33b is inclined in a direction approaching the low refractive index layer 36 as it is away from the incident surface 30a, and has a predetermined inclination angle ⁇ with respect to a direction (Y direction) orthogonal to the incident surface 30a.
  • the inclination angle ⁇ is preferably an angle of 5 ° or less, more preferably an angle of 0.1 ° to 3 °.
  • the length of the inclined surface 33b in the Y direction is preferably 0.25 mm or less, and more preferably 0.01 mm to 0.10 mm.
  • An inclined surface 39 (third inclined surface) is provided on the exit surface 30b in the vicinity of the incident surface 30a.
  • the inclined surface 39 is inclined in a direction away from the low refractive index layer 36 as it is away from the incident surface 30a, and has a predetermined inclination angle ⁇ with respect to a direction (Y direction) orthogonal to the incident surface 30a.
  • the inclined surface 39 is disposed to face the non-display area NA (see FIG. 2).
  • the low refractive index layer 36 is adjacent to the back surface 35a of the light guide 35 and has a lower refractive index than the light guide 35.
  • the low refractive index layer 36 is formed of a resin containing hollow particles such as a fluorine-based acrylate or a nano-sized inorganic filler.
  • the refractive index n2 of the low refractive index layer 36 is preferably less than 1.42, more preferably 1.10 to 1.35. Further, it is preferable that a relationship of n1 / n2> 1.18 is established between the refractive index n1 of the light guide 35 and the refractive index n2 of the low refractive index layer 36.
  • the refractive index n2 can be about 1.35.
  • the refractive index n2 can be made 1.30 or less.
  • the condensing part 37 is adjacent to the low refractive index layer 36 and has the same or larger refractive index than the low refractive index layer 36. Therefore, the condensing part 37 may be formed of the same member as the low refractive index layer 36.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view perpendicular to the incident surface 30 a of the light collecting portion 37.
  • the prism 38 has a vertical surface 38a perpendicular to the XY plane and an inclined surface 38b (second inclined surface) inclined in the YZ plane.
  • the inclined surface 38b is inclined in a direction approaching the low refractive index layer 36 as the distance from the incident surface 30a increases, and has a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the Z direction.
  • the length of the inclined surface 38b in the Y direction is about 0.1 mm or less, preferably about 0.01 mm to about 0.025 mm.
  • the inclination angle ⁇ is the apex angle of the prism 38, and is preferably 40 ° to 50 °.
  • the vertical surface 38a may be formed inclined with respect to the Y direction. At this time, the apex angle of the prism 38 may be set to 40 ° to 50 °.
  • the light emitted from the light source 21 has the highest intensity in the front direction (Y direction) of the light source 21 and spreads in the X direction and the Z direction with respect to the front direction (Y direction).
  • Light emitted from the light source 21 is refracted when entering the incident surface 30 a of the light guide 35. If the refraction angle at this time is ⁇ 0 and the critical angle between the light guide 35 and the air is ⁇ 1, ⁇ 0 ⁇ 1.
  • the light incident from the incident surface 30a of the light guide part 35 is reflected and guided between the exit surface 30b and the back surface 35a.
  • Light traveling from the incident surface 30 a toward the exit surface 30 b is incident on the inclined surface 39.
  • the incident angle ⁇ 1 of the light Q1 incident on the inclined surface 39 is 90 ° ⁇ 1 + ⁇ or more.
  • the light Q3 reflected by the back surface 35a is incident on the exit surface 30b.
  • the incident angle of light incident on the horizontal plane 34 is ⁇ 2
  • the incident angle ⁇ 3 of light incident on the inclined surface 33b is 90 ° ⁇ 1 + 2 ⁇ ⁇ or more.
  • light incident on the emission surface 30b at an incident angle smaller than the critical angle ⁇ 1 is emitted from the emission surface 30b, and light incident at an incident angle larger than the critical angle ⁇ 1 is totally reflected.
  • the light Q4 reflected by the inclined surface 33b enters the back surface 35a at an incident angle ⁇ 4.
  • the incident angle ⁇ 4 is 90 ° ⁇ 1 + 2 ⁇ ⁇ 2 ⁇ ⁇ or more.
  • the light incident on the back surface 35a with an incident angle smaller than the critical angle ⁇ 2 enters the low refractive index layer 36, and the light incident on the back surface 35a with an incident angle larger than the critical angle ⁇ 2 is totally reflected.
  • the light that is guided through the light guide 35 is gradually reduced in the incident angle of the exit surface 30b and the back surface 35a due to the reflection of the inclined surface 33b.
  • the incident angle at the interface between the light guide 35 and the low refractive index layer 36 decreases by 2 ⁇ ⁇ , and enters the low refractive index layer 36 when it becomes smaller than the critical angle ⁇ 2. For this reason, the range of incident angles of light incident on the low refractive index layer 36 from the light guide 35 is ⁇ 2 to ⁇ 2-2 ⁇ ⁇ .
  • the light incident on the low refractive index layer 36 passes through the low refractive index layer 36 and enters the light collecting portion 37.
  • the refractive index n3 of the light condensing part 37 is the same as or larger than the refractive index n2 of the low refractive index layer 36, total reflection at the interface between the low refractive index layer 36 and the light converging part 37 does not occur.
  • the light incident on the condensing unit 37 enters the inclined surface 38b (see FIG. 5) of the prism 38.
  • Light incident on the inclined surface 38b at an incident angle larger than the critical angle ⁇ 3 between the light collecting portion 37 and air is totally reflected in the direction of the exit surface 30b.
  • the light incident on the inclined surface 38b at an incident angle smaller than the critical angle ⁇ 3 is refracted and emitted from the condensing unit 37, and is refracted and incident again from the vertical surface 38a to the condensing unit 37.
  • the light is refracted and the incident angle of the inclined surface 38b gradually increases, so that the light is totally reflected by the inclined surface 38b.
  • the light reflected by the inclined surface 38b is emitted from the emission surface 30b.
  • the directivity angle of the light emitted from the emission surface 30b can be narrowed down to the direction (Y direction) orthogonal to the ridgelines of the prisms 33 and 38. Accordingly, it is not necessary to provide a prism sheet or the like on the emission surface 30b, and the number of parts and the number of manufacturing steps can be reduced. As a result, the manufacturing cost of the lighting device 20 can be reduced.
  • the light Q5 traveling from the incident surface 30a toward the back surface 35a of the light guide 35 is repeatedly reflected between the light exit surface 30b and the back surface 35a and enters the low refractive index layer 36. . Then, the light is reflected by the inclined surface 38b of the prism 38 and is emitted from the emission surface 30b.
  • the incident angle of the light guide portion 35 with respect to the light guiding low refractive index layer 36 is decreased by 2 ⁇ ⁇ , and sequentially enters the low refractive index layer 36 and is emitted from the emission surface 30b.
  • emitted from the end surface 30c (refer FIG. 4) facing the entrance plane 30a can be decreased.
  • the casing 25 can be thinned to narrow the frame of the lighting device 20, and the lighting device 20 and the display device 1 can be downsized.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view in which the vicinity of the incident surface 30a of the light guide plate 30 is enlarged and perpendicular to the incident surface 30a.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view perpendicular to the incident surface 30a by enlarging the vicinity of the incident surface 30a of the light guide plate 30 of the comparative example of the present embodiment.
  • the horizontal surface 50 is parallel to the back surface 35 a of the light guide 35.
  • the light emitted from the light source 21 is refracted at the refraction angle ⁇ 0 when entering the incident surface 30a.
  • Lights P1 and P4 having a large refraction angle ⁇ 0 are included in the vicinity of the incident surface 30a.
  • the light P ⁇ b> 4 traveling from the incident surface 30 a to the emitting surface 30 b is incident on the horizontal plane 50.
  • the incident angle ⁇ 11 of the light P4 incident on the horizontal plane 50 is smaller than the critical angle ⁇ 1
  • a part P5 of the light P4 incident on the horizontal plane 50 is emitted from the horizontal plane 50.
  • the light P6 reflected by the horizontal plane 50 is incident on the back surface 35a of the light guide 35 at an incident angle ⁇ 11 in the vicinity of the incident surface 30a.
  • the incident angle ⁇ 11 is smaller than the critical angle ⁇ 2
  • a part of the light P6 enters the low refractive index layer 36.
  • a part P7 of the light incident on the low refractive index layer 36 is totally reflected by the inclined surface 38b of the prism 38 and is emitted from the exit surface 30b near the entrance surface 30a.
  • the luminance is higher than necessary at the exit surface 30b in the vicinity of the entrance surface 30a, and the amount of light guided through the light guide plate 30 is reduced.
  • the luminance of the entire emission surface 30b is reduced.
  • the light P2 reflected by the inclined surface 39 enters the back surface 35a of the light guide 35 at an incident angle ⁇ 2.
  • the inclined surface 39 is inclined in a direction away from the low refractive index layer 36 as the distance from the incident surface 30a increases.
  • the incident angle ⁇ 2 of the light P2 incident on the back surface 35a is larger by 2 ⁇ ⁇ than the incident angle ⁇ 11 of the light P6 reflected on the horizontal surface 50 and incident on the back surface 35a, and tends to be larger than the critical angle ⁇ 2. . Therefore, the light P2 incident on the back surface 35a is more likely to be totally reflected on the back surface 35a without entering the low refractive index layer 36, as compared with the case of the light P6.
  • the light P3 reflected by the back surface 35a is guided through the light guide 35 in a direction away from the vicinity of the incident surface 30a (Y direction). Thereby, the light P3 is emitted from the exit surface 30b other than the vicinity of the entrance surface 30a. Accordingly, it is possible to improve the luminance of the entire emission surface 30b.
  • the incident angle ⁇ 1 of the light P1 incident on the inclined surface 39 from the entrance surface 30a tends to be larger than the critical angle ⁇ 1. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the light emitted from the exit surface 30b near the entrance surface 30a. As a result, it is possible to prevent the brightness on the exit surface 30b near the entrance surface 30a from becoming higher than necessary, and to increase the light guided through the light guide plate 30 to improve the brightness of the entire exit surface 30b.
  • the light P2 incident on the inclined surface 39 from the incident surface 30a and reflected by the inclined surface 39 is guided near the incident surface 30a at a larger incident angle ⁇ 2 than when the exit surface 30b near the incident surface 30a is the horizontal plane 50.
  • the light can enter the back surface 35 a of the optical unit 35.
  • the light P2 reflected by the inclined surface 39 is more easily reflected by the back surface 35a than when the horizontal surface 50 is provided. Accordingly, it is possible to reduce the light that is incident on the light condensing unit 37 in the vicinity of the incident surface 30a and then totally reflected by the inclined surface 38b and travels toward the exit surface 30b in the vicinity of the incident surface 30a.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface 39 was set to 0.5 ° and 1 °, and the average luminance of the emission surface 30b from the incident surface 30a up to 3 mm in the optical axis direction (Y direction) of the light source 21 was measured.
  • the average luminance of the emission surface 30b up to 3 mm was measured.
  • FIG. 8 shows the relationship between the inclination angle ⁇ of the inclined surface 39 and the luminance of the exit surface 30b in the vicinity of the incident surface 30a.
  • the horizontal axis indicates the inclination angle ⁇ (unit: °) of the inclined surface 39.
  • the luminance ratio when the inclination angle ⁇ was 0.5 ° was 88%, and the luminance ratio when the inclination angle ⁇ was 1 ° was 79%.
  • the tilt angle ⁇ of the tilted surface 39 is preferably 0.5 ° or more, and if it is 1 ° or more. More preferred.
  • the light guide plate 30 has the incident surface 30a and the exit surface 30b and the prism 33 (first prism) including the inclined surface 33b (first inclined surface), and the light guide unit. 35 has a low-refractive index layer 36 adjacent to the back surface and a condensing part 37 having a prism 38 (second prism) including an inclined surface 38b (second inclined surface).
  • the inclined surfaces 33b and 38b are incident surfaces. As the distance from 30a increases, the inclination is closer to the low refractive index layer 36.
  • the directivity angle of the light emitted from the emission surface 30b can be narrowed down to the direction (Y direction) orthogonal to the ridgelines of the prisms 33 and 38. Accordingly, it is not necessary to provide a prism sheet or the like on the emission surface 30b, and the number of parts and the number of manufacturing steps can be reduced. As a result, the manufacturing cost of the lighting device 20 can be reduced.
  • the inclined surface 39 (third inclined surface) that is inclined in the direction away from the low refractive index layer 36 as the distance from the incident surface 30a is provided on the exit surface 30b in the vicinity of the incident surface 30a.
  • the light P2 incident on the inclined surface 39 from the incident surface 30a and reflected by the inclined surface 39 is guided near the incident surface 30a at a larger incident angle ⁇ 2 than when the exit surface 30b near the incident surface 30a is the horizontal plane 50.
  • the light can enter the back surface 35 a of the optical unit 35.
  • the light P2 reflected by the inclined surface 39 is more easily reflected by the back surface 35a than when the horizontal surface 50 is provided. Accordingly, it is possible to reduce the light that is incident on the light condensing unit 37 in the vicinity of the incident surface 30a and then totally reflected by the inclined surface 38b and travels toward the exit surface 30b in the vicinity of the incident surface 30a.
  • the brightness on the exit surface 30b near the entrance surface 30a can be further prevented from becoming higher than necessary, and the light guided through the light guide plate 30 can be increased to further improve the brightness of the entire exit surface 30b. Can do.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view perpendicular to the incident surface 30a by enlarging the vicinity of the incident surface 30a of the light guide plate 30 of the lighting device 20 of the present embodiment.
  • the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the inclined surface 39 is omitted and a prism 40 (third prism) is provided on the exit surface 30b near the entrance surface 30a.
  • Other parts are the same as those in the first embodiment.
  • the prism 40 has a vertical surface 40a perpendicular to the XY plane and an inclined surface 40b (third inclined surface) inclined in the YZ plane. Three inclined surfaces 40 b are provided, and the three inclined surfaces 40 b are arranged in parallel in the optical axis direction of the light source 21.
  • the number of inclined surfaces 40b is not particularly limited, and may be two or four or more.
  • the inclined surface 40b is inclined in a direction away from the low refractive index layer 36 as it is away from the incident surface 30a, and has a predetermined inclination angle ⁇ with respect to a direction (Y direction) orthogonal to the incident surface 30a.
  • the inclination angle ⁇ is preferably 0.5 ° or more, and more preferably 1 ° or more.
  • the length of the inclined surface 40b in the Y direction is preferably 0.25 mm or less, and more preferably 0.01 mm to 0.10 mm.
  • the prism 40 is preferably arranged to face the non-display area NA (see FIG. 2).
  • a plurality of inclined surfaces 40 b are provided and are arranged in parallel in the optical axis direction of the light source 21. Accordingly, for example, the inclination angles ⁇ of the inclined surfaces 40b can be set to be different from each other. Accordingly, it is possible to more reliably prevent the luminance from becoming higher than necessary at the exit surface 30b in the vicinity of the entrance surface 30a and further improve the brightness of the entire exit surface 30b.
  • the inclined surfaces 39 and 40b are formed by flat surfaces, but the inclined surfaces 39 and 40b may be formed by curved surfaces. Even in this case, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
  • the prism 33 may be provided at the interface between the light guide 35 and the low refractive index layer 36. Further, the prism 32 may be provided so as to protrude from the light exit surface 30 b of the light guide plate 30.
  • the illuminating device 20 may be used as a lighting fixture which illuminates indoor or the outdoors.
  • a lighting device such as a lighting device or a lighting fixture provided with a light guide plate
  • a display device such as a liquid crystal display device using the lighting device.

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Abstract

　出射面全体の輝度を向上できる照明装置及びそれを用いた表示装置を提供する。光源２１と、光源２１に対向する入射面３０ａを側端面に有するとともに入射面３０ａから入射した光を導光して前面に配される出射面３０ｂから照明光を出射する導光板３０とを備えた照明装置において、導光板３０が、入射面３０ａ及び出射面３０ｂを有するとともに傾斜面３３ｂを含むプリズム３３を光源２１の光軸方向に並設した導光部３５と、導光部３５の背面に隣接して導光部３５よりも屈折率の小さい低屈折率層３６と、低屈折率層３６に対して出射面３０ｂと反対側の面に形成されるとともに傾斜面３８ｂを含むプリズム３８を光源２１の光軸方向に並設した集光部３７とを有し、傾斜面３３ｂ、３８ｂが入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６に近づく方向に傾斜するとともに、入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６から離れる方向に傾斜する傾斜面３９を入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂに設けた。

Description

照明装置及びそれを備えた表示装置
　本発明は、導光板を有する照明装置及びそれを備えた表示装置に関する。
　従来の表示装置は特許文献１に開示されている。この表示装置は照明装置と液晶表示パネルとを備える。照明装置から出射された照明光により液晶表示パネルを照射して画像が表示される。
　照明装置は、光源、導光板及び反射シートを有する。光源は基板の実装面に実装されたＬＥＤ（発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）から成り、実装面に平行な方向に光が強く出射されるサイドエミッタ型のＬＥＤから成る。光源は導光板の側端面に凹設された凹部内に配され、実装面が導光板の側端面と平行になるように配されている。
　導光板は前面及び背面が平面に形成された平面視略矩形の樹脂成形品から成り、光源に対向する入射面を凹部の底面及び両側面に有する。また、導光板の前面には照明光の出射面が形成される。光源から出射された光が導光板の入射面から入射して導光し、導光板の出射面から照明光が出射される。
　導光板の前面と背面とは平行な平面により形成され、凹部の近傍で互いに近づく方向に傾斜する傾斜面を有している。反射シートは導光板の背面に対向して配され、導光板の背面から出射される光を反射して導光板に戻す。
　上記構成の照明装置を駆動させると、光源から出射された光は導光板の入射面から導光板内に入射する。この時、凹部の両側面から入射した光の一部は導光板の端部の傾斜面で全反射して凹部から離れる方向へ導光する。これにより、凹部の両側面から導光板内に入射した光の一部を照明光として有効利用できる。
特開２００７－２５０４５８号公報（第６頁～第８頁、第２図）
　しかしながら、上記従来の表示装置の照明装置によると、導光板の前面の傾斜面は凹部の側面に対向する位置にのみ設けられている。このため、凹部の側面から導光板内に斜めに入射した光の一部は導光板の前面の傾斜面に入射することなく導光板の前面のうち背面と平行な平面に直接入射する。そして、導光板の前面のうち背面と平行な平面に直接入射した光の一部はこの平面から照明装置の外部に出射される。このため、入射面近傍の出射面において輝度が必要以上に高くなり、入射面から入射して導光板内を導光する光が減少する。従って、照明装置の出射面全体の輝度が低下するという問題があった。
　本発明は、出射面全体の輝度を向上できる照明装置及びそれを備えた表示装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明は、光源と、前記光源に対向する入射面を側端面に有するとともに前記入射面から入射した光を導光して前面に配される出射面から照明光を出射する導光板とを備えた照明装置において、前記導光板が、前記入射面及び前記出射面を有するとともに第１傾斜面を含む第１プリズムを前記光源の光軸方向に並設した導光部と、前記導光部の背面に隣接して前記導光部よりも屈折率の小さい低屈折率層と、前記低屈折率層に対して前記出射面と反対側の面に形成されるとともに第２傾斜面を含む第２プリズムを前記光軸方向に並設した集光部とを有し、第１、第２傾斜面が前記入射面から離れるに従って前記低屈折率層に近づく方向に傾斜するとともに、前記入射面から離れるに従って前記低屈折率層から離れる方向に傾斜する第３傾斜面を前記入射面近傍の前記出射面に設けたことを特徴としている。
　この構成によると、光源から出射された光は入射面から導光板の導光部に入射する。導光部に入射した光は前面の出射面及び背面で反射して導光する。導光部の導光は第１傾斜面での反射によって出射面及び背面の入射角が徐々に大きくなる。導光部の背面に臨界角よりも小さい入射角で入射した光は低屈折率層に入射する。この時、第１傾斜面で反射して入射角が臨界角よりも小さくなった光が低屈折率層に入射し、臨界角よりも大きい光は第１傾斜面で再度反射して入射角が臨界角よりも小さくなると低屈折率層に入射する。これにより、低屈折率層に入射する光の入射角は第１傾斜面の傾斜角に応じて所定範囲に絞られる。低屈折率層に入射して第２傾斜面に臨界角よりも大きい入射角で入射した光は出射面の方向に反射し、導光部を透過して出射面から出射される。また、第２傾斜面に臨界角よりも小さい入射角で入射した光は集光部から出射する際に第２傾斜面で屈折し、集光部に再度入射する。そして、第２傾斜面の入射角が臨界角よりも大きくなると出射面の方向に反射する。この時、入射面近傍の出射面に設けられた第３傾斜面で反射した光の一部は入射面から離れる方向に導光する。
　また本発明は、上記構成の照明装置において、第３傾斜面を複数設け、前記光軸方向に並設したことが好ましい。
　また本発明は、上記構成の照明装置において、第３傾斜面の傾斜角が１°以上であることが好ましい。
　また本発明の表示装置は、上記各構成の照明装置と、前記導光板の前記出射面に対向して配置される表示パネルとを備えたことを特徴としている。
　本発明によると、導光板が、入射面及び出射面を有するとともに第１傾斜面を含む第１プリズムを有する導光部と、導光部の背面に隣接する低屈折率層と、第２傾斜面を含む第２プリズムを有する集光部とを有し、第１、第２傾斜面が入射面から離れるに従って低屈折率層に近づく方向に傾斜するとともに、入射面から離れるに従って低屈折率層から離れる方向に傾斜する第３傾斜面を入射面近傍の出射面に設けている。これにより、入射面から導光板内に入射して入射面近傍の出射面に向かう光は第３傾斜面に入射する。従って、入射面から導光板内に入射した光が入射面近傍の出射面から出射されることを低減できる。また、第３傾斜面で反射した光の一部は導光板内を入射面から離れる方向に導光して入射面近傍以外の出射面から出射される。その結果、入射面近傍の出射面の輝度が必要以上に高くなることを防止して出射面全体の輝度を向上させることができる。
本発明の第１実施形態の表示装置を示す斜視図 本発明の第１実施形態の表示装置を示す側面断面図 本発明の第１実施形態の表示装置の照明装置の導光板を示す斜視図 本発明の第１実施形態の表示装置の照明装置の導光板の入射面に垂直な断面を示す断面図 本発明の第１実施形態の表示装置の照明装置の導光板の集光部の入射面に垂直な断面を示す断面図 本発明の第１実施形態の表示装置の照明装置の導光板の入射面近傍を拡大して入射面に垂直な断面を示す断面図 本発明の第１実施形態の比較例の導光板の入射面近傍を拡大して入射面に垂直な断面を示す断面図 本発明の第１実施形態の表示装置の照明装置の導光板の第３傾斜面の傾斜角と入射面近傍の出射面の輝度との関係を示した関係図 本発明の第２実施形態の表示装置の照明装置の導光板の入射面近傍を拡大して入射面に垂直な断面を示す断面図
　以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１、図２は第１実施形態の表示装置を示す斜視図及び側面断面図である。表示装置１は表示パネル１０と照明装置２０とを備えている。表示パネル１０は液晶表示パネルから成り、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子を含むアクティブマトリックス基板１１と、アクティブマトリックス基板１１に対向する対向基板１２とを有する。アクティブマトリックス基板１１と対向基板１２との間には液晶１４が注入される。アクティブマトリックス基板１１の受光面側及び対向基板１２の出射面側にはそれぞれ偏光フィルム１３が配される。
　液晶表示パネル１０は表示領域Ａと非表示領域ＮＡとを有する。表示領域Ａは画像を表示する領域であり、非表示領域ＮＡは画像を表示しない領域である。非表示領域ＮＡは表示領域Ａの周囲に形成される。
　照明装置２０は筐体２５、光源２１及び導光板３０を備える。筐体２５は中央部が開口した枠状に形成され、光源２１及び導光板３０を収納する。筐体２５の下面の開口部はシート状の反射部材２４により覆われる。筐体２５は黒色顔料を含有した樹脂成形品等の光吸収材により形成される。樹脂や金属等の基材上に黒色塗料等の光吸収材を塗布して筐体２５を形成してもよい。光源２１はＬＥＤ（発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）から成り、複数の光源２１が一方向（Ｘ方向）に並設される。
　導光板３０は透明樹脂等によって平面視矩形形状に形成される。導光板３０の側面は光源２１に対向して光源２１の出射光が入射する入射面３０ａを形成し、表示パネル１０に対向する前面は照明光を出射する出射面３０ｂを形成する。
　以下の説明において、入射面３０ａの長手方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する光源２１の光軸方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する導光板３０の出射方向をＺ方向とする。
　反射部材２４は導光板３０の背面から出射される光を反射して導光板３０内に戻す。反射部材２４によって光の利用効率を向上させることができる。
　図３、図４は照明装置２０の導光板３０の斜視図及び側面断面図を示している。導光板３０はＺ方向に積層された導光部３５、低屈折率層３６及び集光部３７を有している。導光部３５はアクリルやポリカーボネート等の透明樹脂等により形成され、入射面３０ａ及び出射面３０ｂを有して光源２１から入射した光を導光する。
　導光部３５の屈折率ｎ１は１．４２以上であるのが好ましく、１．５９～１．６５であればより好ましい。導光部３５をアクリルにより形成すると、屈折率ｎ１を約１．４９にすることができる。また、導光部３５をポリカーボネートにより形成すると、屈折率ｎ１を約１．５９にすることができる。導光部３５をアクリルにより形成すると、ポリカーボネートにより形成した場合に比して透光性をより向上させることができる。
　導光部３５の出射面３０ｂにはＹ方向に延びる複数のプリズム３２（第４プリズム）がＸ方向に並設される。プリズム３２は出射面３０ｂ上に凹設され、円弧、楕円弧その他の曲線や三角形等の断面形状を有している。
　光源２１から出射して入射面３０ａから入射した光はプリズム３２によって入射面３０ａの長手方向（Ｘ方向）に拡散して反射される。これにより、点発光するＬＥＤから成る複数の光源２１から入射した光をＸ方向に拡散して照明光を均一化することができる。なお、光源２１が入射面３０ａの長手方向に延びる線状に形成される場合はプリズム３２を省いてもよい。
　導光板３０の出射面３０ｂの隣接するプリズム３２間には、Ｙ方向に並設される複数のプリズム３３（第１プリズム）が設けられる。Ｙ方向に隣接するプリズム３３間にはＸ－Ｙ面に平行な水平面３４が設けられる。なお、プリズム３３を連続して形成して水平面３４を省いてもよい。
　プリズム３３はＸ－Ｙ面に垂直な垂直面３３ａとＹ－Ｚ面内で傾斜した傾斜面３３ｂ（第１傾斜面）とを有している。傾斜面３３ｂは入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６に近づく方向に傾斜し、入射面３０ａに直交する方向（Ｙ方向）に対して所定の傾斜角βを有する。傾斜角βは５°以下の角度であるのが好ましく、０．１°～３°の角度であればより好ましい。また、傾斜面３３ｂのＹ方向の長さは０．２５ｍｍ以下であるのが好ましく、０．０１ｍｍ～０．１０ｍｍであればより好ましい。
　入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂには傾斜面３９（第３傾斜面）が設けられる。傾斜面３９は入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６から離れる方向に傾斜し、入射面３０ａに直交する方向（Ｙ方向）に対して所定の傾斜角αを有する。傾斜面３９は非表示領域ＮＡ（図２参照）に対向して配置される。
　低屈折率層３６は導光部３５の背面３５ａに隣接し、導光部３５よりも低い屈折率を有している。低屈折率層３６はフッ素系のアクリレートや、ナノサイズの無機フィラー等の中空粒子が含有された樹脂等により形成される。低屈折率層３６の屈折率ｎ２は１．４２未満であるのが好ましく、１．１０～１．３５であればより好ましい。また、導光部３５の屈折率ｎ１と低屈折率層３６の屈折率ｎ２との間には、ｎ１／ｎ２＞１．１８の関係が成り立つことが好ましい。
　低屈折率層３６をフッ素系のアクリレートにより形成すると、屈折率ｎ２を約１．３５にすることができる。低屈折率層３６を中空粒子を含有した樹脂により形成すると、屈折率ｎ２を１．３０以下にすることができる。
　集光部３７は低屈折率層３６に隣接し、低屈折率層３６に対して同じまたは大きい屈折率を有している。従って、集光部３７を低屈折率層３６と同一部材により形成してもよい。
　集光部３７の背面にはＸ方向に延びてＹ方向に並設される複数のプリズム３８（第２プリズム）が設けられる。図５は集光部３７の入射面３０ａに垂直な断面図を示している。プリズム３８はＸ－Ｙ面に垂直な垂直面３８ａとＹ－Ｚ面内で傾斜した傾斜面３８ｂ（第２傾斜面）とを有している。傾斜面３８ｂは入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６に近づく方向に傾斜し、Ｚ方向に対して所定の傾斜角γを有する。
　傾斜面３８ｂのＹ方向の長さは約０．１ｍｍ以下であり、約０．０１ｍｍ～約０．０２５ｍｍであることが好ましい。傾斜角γはプリズム３８の頂角となり、４０°～５０゜であるのが好ましい。なお、垂直面３８ａをＹ方向に対して傾斜して形成してもよい。この時、プリズム３８の頂角を４０°～５０゜にするとよい。
　上記構成の表示装置１において、光源２１から出射された光は光源２１の正面方向（Ｙ方向）に最も高い強度を有し、正面方向（Ｙ方向）に対してＸ方向及びＺ方向に広がる。光源２１の出射光は導光部３５の入射面３０ａに入射する際に屈折する。この時の屈折角をθ０とし、導光部３５と空気との臨界角をφ１とすると、θ０＜φ１となる。φ１はａｒｃｓｉｎ（１／ｎ１）であり、例えば、ｎ１＝１．５９とすると、φ１＝３９゜である。すなわち、入射面３０ａから入射した光のＹ方向に対するＸ方向及びＺ方向の広がり角が±φ１になる。
　導光部３５の入射面３０ａから入射した光は出射面３０ｂと背面３５ａとの間で反射して導光する。入射面３０ａから出射面３０ｂに向かう光は傾斜面３９に入射する。傾斜面３９に入射する光Ｑ１の入射角θ１は９０°－φ１＋α以上である。
　この時、出射面３０ｂに臨界角φ１よりも小さい入射角で入射した光が出射面３０ｂから出射され、臨界角φ１よりも大きい入射角で入射した光は全反射する。傾斜面３９で反射した光Ｑ２は背面３５ａに入射角θ２で入射する。入射角θ２は９０°－φ１＋２・α以上である。この時、導光部３５と低屈折率層３６との臨界角φ２よりも小さい入射角で背面３５ａに入射した光は低屈折率層３６に入射する。また、臨界角φ２よりも大きい入射角で背面３５ａに入射した光は全反射する。臨界角φ２＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）であり、例えば、ｎ１＝１．５９、ｎ２＝１．３５とすると、φ２＝５８゜である。
　背面３５ａで反射した光Ｑ３は出射面３０ｂに入射する。この時、水平面３４に入射する光の入射角はθ２であり、傾斜面３３ｂに入射する光の入射角θ３は９０°－φ１＋２・α－β以上である。上記と同様に、出射面３０ｂに臨界角φ１よりも小さい入射角で入射した光が出射面３０ｂから出射され、臨界角φ１よりも大きい入射角で入射した光は全反射する。
　この時、傾斜面３３ｂで反射した光Ｑ４は背面３５ａに入射角θ４で入射する。入射角θ４は９０°－φ１＋２・α－２・β以上である。そして、臨界角φ２よりも小さい入射角で背面３５ａに入射した光は低屈折率層３６に入射し、臨界角φ２よりも大きい入射角で背面３５ａに入射した光は全反射する。
　すなわち、導光部３５を導光する光は傾斜面３３ｂの反射によって出射面３０ｂ及び背面３５ａの入射角が徐々に小さくなる。そして、導光部３５と低屈折率層３６との界面の入射角は２・βずつ小さくなり、臨界角φ２よりも小さくなると低屈折率層３６に入射する。このため、導光部３５から低屈折率層３６に入射する光の入射角の範囲はφ２～φ２－２・βになる。
　低屈折率層３６に入射した光は低屈折率層３６を透過し、集光部３７に入射する。この時、集光部３７の屈折率ｎ３は低屈折率層３６の屈折率ｎ２に対して同じまたは大きいので、低屈折率層３６と集光部３７との界面での全反射は生じない。
　集光部３７に入射した光はプリズム３８の傾斜面３８ｂ（図５参照）に入射する。傾斜面３８ｂに集光部３７と空気との臨界角φ３よりも大きい入射角で入射した光は出射面３０ｂの方向に全反射する。臨界角φ３＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ３）である。例えば、ｎ１＝ｎ３＝１．５９とすると、φ３＝３９゜であり、ｎ１＝１．５９、ｎ２＝ｎ３＝１．３５とすると、φ３＝４８゜である。
　傾斜面３８ｂに臨界角φ３よりも小さい入射角で入射した光は集光部３７から屈折して出射され、垂直面３８ａから集光部３７に屈折して再度入射する。これにより、集光部３７に対して出射と入射を繰り返すと、光が屈折して傾斜面３８ｂの入射角が徐々に大きくなるため傾斜面３８ｂで全反射する。
　傾斜面３８ｂで反射した光は出射面３０ｂから出射される。これにより、出射面３０ｂから出射された光の指向角をプリズム３３、３８の稜線に直交する方向（Ｙ方向）に絞り込むことができる。従って、出射面３０ｂにプリズムシート等を設ける必要がなく、部品点数及び製造工数を削減することができる。その結果、照明装置２０の製造コストを削減することができる。
　また、図４において、入射面３０ａから導光部３５の背面３５ａに向かって進行する光Ｑ５も同様に、出射面３０ｂと背面３５ａとの間で反射を繰り返して低屈折率層３６に入射する。そして、プリズム３８の傾斜面３８ｂで反射して出射面３０ｂから出射される。
　上記により、導光部３５の導光の低屈折率層３６に対する入射角が２・βずつ小さくなり、順に低屈折率層３６に入射して出射面３０ｂから出射される。これにより、入射面３０ａに対向する端面３０ｃ（図４参照）から出射される光を少なくすることができる。
　このため、筐体２５を光吸収材により形成しても吸収される光が少なく、筐体２５の近傍における照明光の輝度低下を防止することができる。従って、筐体２５を薄型化して照明装置２０の狭額縁化を図り、照明装置２０及び表示装置１を小型化することができる。
　図６は導光板３０の入射面３０ａ近傍を拡大して入射面３０ａに垂直な断面図を示している。図７は本実施形態の比較例の導光板３０の入射面３０ａ近傍を拡大して入射面３０ａに垂直な断面図を示している。比較例の導光板３０には傾斜面３９のかわりに水平面５０（傾斜角α＝０°）を入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂに設けている。水平面５０は導光部３５の背面３５ａと平行になっている。光源２１から出射された光は入射面３０ａに入射する際に屈折角θ０で屈折する。入射面３０ａ近傍では屈折角θ０が大きい光Ｐ１、Ｐ４が含まれる。
　図７において、入射面３０ａから出射面３０ｂに向かう光Ｐ４は水平面５０に入射する。水平面５０に入射する光Ｐ４の入射角θ１１が臨界角φ１よりも小さい場合、水平面５０に入射した光Ｐ４の一部Ｐ５は水平面５０から出射される。また、水平面５０で反射した光Ｐ６は入射面３０ａ近傍において入射角θ１１で導光部３５の背面３５ａに入射する。入射角θ１１が臨界角φ２よりも小さい場合、光Ｐ６の一部は低屈折率層３６に入射する。そして、低屈折率層３６に入射した光の一部Ｐ７はプリズム３８の傾斜面３８ｂで全反射して入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂから出射される。これにより、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂにおいて輝度が必要以上に高くなって導光板３０内を導光する光の量が少なくなる。その結果、出射面３０ｂ全体の輝度が低下する。
　一方、図６において、入射面３０ａから出射面３０ｂに向かう光Ｐ１は傾斜面３９に入射する。この時、傾斜面３９は入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６から離れる方向に傾斜している。このため、傾斜面３９に入射する光Ｐ１の入射角θ１は水平面５０に入射する光Ｐ４の入射角θ１１よりもαだけ大きくなり、臨界角φ１よりも大きくなり易い。従って、水平面５０を設けた場合に比して傾斜面３９に入射した光Ｐ１は傾斜面３９で全反射し易くなる。
　傾斜面３９で反射した光Ｐ２は導光部３５の背面３５ａに入射角θ２で入射する。この時、傾斜面３９は入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６から離れる方向に傾斜している。このため、背面３５ａに入射する光Ｐ２の入射角θ２は水平面５０で反射して背面３５ａに入射する光Ｐ６の入射角θ１１よりも２・αだけ大きくなり、臨界角φ２よりも大きくなり易くなる。従って、光Ｐ６の場合よりも、背面３５ａに入射した光Ｐ２は低屈折率層３６に入射することなく背面３５ａで全反射し易くなる。
　背面３５ａで反射した光Ｐ３は入射面３０ａ近傍から離れる方向（Ｙ方向）に導光部３５内を導光する。これにより、光Ｐ３は入射面３０ａ近傍以外の出射面３０ｂから出射される。従って、出射面３０ｂ全体の輝度を向上できる。
　入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂが水平面５０である場合（図７参照）と比較し、入射面３０ａから傾斜面３９に入射する光Ｐ１の入射角θ１は臨界角φ１よりも大きくなりやすい。従って、本実施形態によれば、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂから出射される光を少なくすることができる。その結果、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂにおいて輝度が必要以上に高くなることを防止し、導光板３０内を導光する光を多くして出射面３０ｂ全体の輝度を向上させることができる。
　また、入射面３０ａから傾斜面３９に入射して傾斜面３９で反射した光Ｐ２は、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂが水平面５０である場合よりも大きい入射角θ２で入射面３０ａ近傍の導光部３５の背面３５ａに入射できる。これにより、傾斜面３９で反射した光Ｐ２は水平面５０を設けた場合よりも背面３５ａで全反射しやすくなる。従って、入射面３０ａ近傍で集光部３７に入射した後に傾斜面３８ｂで全反射して入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂに向かう光を少なくすることができる。その結果、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂにおいて輝度が必要以上に高くなることを防止し、導光板３０内を導光する光を多くして出射面３０ｂ全体の輝度を向上させることができる。
　ここで、傾斜面３９の傾斜角αと入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂの輝度との関係を調べる実験を行った。傾斜面３９の傾斜角αを０．５°、１°に設定し、入射面３０ａから光源２１の光軸方向（Ｙ方向）の長さが３ｍｍまでの出射面３０ｂの平均輝度を測定した。また、対照として入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂに傾斜面３９のかわりに水平面５０（傾斜角α＝０°）を設け、入射面３０ａから光源２１の光軸方向（Ｙ方向）の長さが３ｍｍまでの出射面３０ｂの平均輝度を測定した。
　図８は傾斜面３９の傾斜角αと入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂの輝度との関係図を示している。縦軸は水平面５０（傾斜角α＝０°）の場合の平均輝度を１００％とした輝度比率を示している。横軸は傾斜面３９の傾斜角α（単位：°）を示している。傾斜角αが０．５°の時の輝度比率は８８％であり、傾斜角αが１°の時の輝度比率は７９％であった。
　傾斜面３９の傾斜角αを０．５°にすると水平面５０の場合よりも入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂの輝度を１２％低減でき、傾斜面３９の傾斜角αを１°にすると水平面５０の場合よりも入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂの輝度を２１％低減できることが判明した。この結果より、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂにおいて輝度が必要以上に高くなることを防止するためには、傾斜面３９の傾斜角αは０．５°以上が好ましく、１°以上であればより好ましい。
　本実施形態によると、導光板３０が、入射面３０ａ及び出射面３０ｂを有するとともに傾斜面３３ｂ（第１傾斜面）を含むプリズム３３（第１プリズム）を有する導光部３５と、導光部３５の背面に隣接する低屈折率層３６と、傾斜面３８ｂ（第２傾斜面）を含むプリズム３８（第２プリズム）を有する集光部３７とを有し、傾斜面３３ｂ、３８ｂは入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６に近づく方向に傾斜している。
　これにより、出射面３０ｂから出射された光の指向角をプリズム３３、３８の稜線に直交する方向（Ｙ方向）に絞り込むことができる。従って、出射面３０ｂにプリズムシート等を設ける必要がなく、部品点数及び製造工数を削減することができる。その結果、照明装置２０の製造コストを削減することができる。
　また本実施形態によれば、入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６から離れる方向に傾斜する傾斜面３９（第３傾斜面）を入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂに設けている。これにより、入射面３０ａから水平面５０（傾斜角α＝０°）に入射する光Ｐ４の入射角θ１１よりも、入射面３０ａから傾斜面３９に入射する光Ｐ１の入射角θ１を大きくすることができる。従って、入射面３０ａから導光板３０内に入射した光が入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂから出射されることを低減できる。その結果、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂにおいて輝度が必要以上に高くなることを防止し、導光板３０内を導光する光を多くして出射面３０ｂ全体の輝度を向上させることができる。
　また、入射面３０ａから傾斜面３９に入射して傾斜面３９で反射した光Ｐ２は、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂが水平面５０である場合よりも大きい入射角θ２で入射面３０ａ近傍の導光部３５の背面３５ａに入射できる。これにより、傾斜面３９で反射した光Ｐ２は水平面５０を設けた場合よりも背面３５ａで全反射しやすくなる。従って、入射面３０ａ近傍で集光部３７に入射した後に傾斜面３８ｂで全反射して入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂに向かう光を少なくすることができる。その結果、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂにおいて輝度が必要以上に高くなることをより防止し、導光板３０内を導光する光をより多くして出射面３０ｂ全体の輝度を一層向上させることができる。
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９は本実施形態の照明装置２０の導光板３０の入射面３０ａ近傍を拡大して入射面３０ａに垂直な断面図を示している。説明の便宜上、前述の図１～図６に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では傾斜面３９を省き、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂにプリズム４０（第３プリズム）を設けている点で第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
　プリズム４０はＸ－Ｙ面に垂直な垂直面４０ａとＹ－Ｚ面内で傾斜した傾斜面４０ｂ（第３傾斜面）とを有している。傾斜面４０ｂは３つ設けられ、３つの傾斜面４０ｂは光源２１の光軸方向に並設されている。なお、傾斜面４０ｂの数に特に限定はなく、２つまたは４つ以上でもよい。
　傾斜面４０ｂは入射面３０ａから離れるに従って低屈折率層３６から離れる方向に傾斜し、入射面３０ａに直交する方向（Ｙ方向）に対して所定の傾斜角αを有する。傾斜角αは０．５°以上が好ましく、１°以上であればより好ましい。また、傾斜面４０ｂのＹ方向の長さは０．２５ｍｍ以下であるのが好ましく、０．０１ｍｍ～０．１０ｍｍであればより好ましい。また、プリズム４０は非表示領域ＮＡ（図２参照）に対向して配置されると好ましい。
　本実施形態によると、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。また、傾斜面４０ｂ（第３傾斜面）を複数設け、光源２１の光軸方向に並設している。これにより、例えば各々の傾斜面４０ｂの傾斜角αをそれぞれ互いに異なるように設定することもできる。従って、入射面３０ａ近傍の出射面３０ｂにおいて輝度が必要以上に高くなることをより確実に防止することができるとともに出射面３０ｂ全体の輝度を一層向上させることができる。
　第１、第２実施形態において、傾斜面３９、４０ｂは平面により形成されているが、傾斜面３９、４０ｂを曲面により形成してもよい。この場合でも第１、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。
　また、プリズム３３を導光部３５と低屈折率層３６との界面に設けてもよい。また、プリズム３２を導光板３０の出射面３０ｂに突設してもよい。
　また、照明装置２０を屋内や屋外を照明する照明器具として用いてもよい。
　本発明によると、導光板を備えた照明装置や照明器具等の照明装置及び照明装置を用いた液晶表示装置等の表示装置に利用することができる。
　　　１　　表示装置
　　１０　　表示パネル
　　１１　　アクティブマトリックス基板
　　１２　　対向基板
　　１３　　偏光フィルム
　　２０　　照明装置
　　２１　　光源
　　２４　　反射部材
　　２５　　筐体
　　３０　　導光板
　　３０ａ　入射面
　　３０ｂ　出射面
　　３２　　プリズム（第４プリズム）
　　３３　　プリズム（第１プリズム）
　　３３ａ　垂直面
　　３３ｂ　傾斜面（第１傾斜面）
　　３４　　水平面
　　３５　　導光部
　　３６　　低屈折率層
　　３７　　集光部
　　３８　　プリズム（第２プリズム）
　　３８ａ　垂直面
　　３８ｂ　傾斜面（第２傾斜面）
　　３９　　傾斜面（第３傾斜面）
　　４０　　プリズム（第３プリズム）
　　４０ａ　垂直面
　　４０ｂ　傾斜面（第３傾斜面）
　　５０　　水平面

Claims (4)

  1. 　光源と、前記光源に対向する入射面を側端面に有するとともに前記入射面から入射した光を導光して前面に配される出射面から照明光を出射する導光板とを備えた照明装置において、
    　前記導光板が、前記入射面及び前記出射面を有するとともに第１傾斜面を含む第１プリズムを前記光源の光軸方向に並設した導光部と、前記導光部の背面に隣接して前記導光部よりも屈折率の小さい低屈折率層と、前記低屈折率層に対して前記出射面と反対側の面に形成されるとともに第２傾斜面を含む第２プリズムを前記光軸方向に並設した集光部とを有し、
    　第１、第２傾斜面が前記入射面から離れるに従って前記低屈折率層に近づく方向に傾斜するとともに、
    　前記入射面から離れるに従って前記低屈折率層から離れる方向に傾斜する第３傾斜面を前記入射面近傍の前記出射面に設けたことを特徴とする照明装置。
  2. 　第３傾斜面を複数設け、前記光軸方向に並設したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  3. 　第３傾斜面の傾斜角が１°以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
  4. 　請求項１～請求項３のいずれかに記載の照明装置と、前記導光板の前記出射面に対向して配置される表示パネルとを備えたことを特徴とする表示装置。
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