JP2006024368A - 照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の光源12aから導入される光を反射する第1のV字形の溝より成る第1の光反射部20aと、第2の光源12bから導入される光を反射する第2のV字形の溝より成る第2の光反射部20bとが、それぞれ複数形成されており、第1のV字形の溝の面の交角と第2のV字形の溝の面の交角とは互いにほぼ等しい角度θpとなっており、複数の第1の光反射部の面及び複数の第2の光反射部の面は、光が線状導光体14の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾斜しており、複数の第1の光反射部は、線状導光体の第1の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成され、複数の第2の光反射部は、線状導光体の第2の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成されている。
【選択図】 図2
Description
本発明は、照明装置及び液晶表示装置に係り、特に、均一な光強度で照明しうる照明装置及びその照明装置を用いた液晶表示装置に関する。
【従来の技術】
液晶パネルは、薄型かつ軽量であるため、携帯型の情報端末の表示画面として広く用いられている。
液晶パネルには、透過型液晶パネルと反射型液晶パネルとがある。
図15(a)は、透過型液晶パネルを示す断面図である。図15(a)に示すように、ガラス基板210とガラス基板212との間には、偏向子214が挟み込まれている。ガラス基板212上には、バスライン216等が形成されている。ガラス基板212とガラス基板218との間には、液晶220が封入されている。ガラス基板218とガラス基板222との間には、カラーフィルタ224a、224b、224cが挟み込まれている。ガラス基板222とガラス基板226との間には、偏向子228が挟み込まれている。
図15(b)は、反射型液晶パネルを示す断面図である。図15(b)に示すように、反射型液晶パネルでは、ガラス基板210とガラス基板212との間には、ミラー230が挟み込まれている。ミラー230は、反射型液晶パネルの上面から導入される光を、反射するためのものである。
液晶自体は発光しないため、液晶パネルに表示される情報を視認するためには、照明が必要である。
透過型液晶パネルでは、照明装置は、液晶パネルの下面側に設けられる。
反射型液晶パネルでは、太陽光や室内灯の照明が存在する環境下で表示画面を視認する際には、照明装置を必ずしも設けることを要しない。しかし、照明の存在しない環境下での視認をも可能とするためには、照明装置を設けることが必要となる。反射型液晶パネルにおいては、照明装置は、液晶パネルの上面側に設けられる。
図16は、提案されている照明装置を示す斜視図である。図16に示すように、提案されている照明装置110は、光を発するLED112a、112bと、LED112a、112bからの光を線状の光に変換して出射する線状導光体114と、線状導光体114から出射される線状の光を平面状の光に変換して出射する面状導光体116とを有している。線状導光体114の背面側、即ち、反射側には、複数の光反射部120がストライプ状に形成されている。また、線状導光体114の反射側には、反射コート膜118が形成されている。
図17は、提案されている照明装置の線状導光体を示す斜視図及び平面図である。図17に示すように、LED112a、112bから出射される光は、線状導光体114の背面側、即ち反射側に形成された光反射部120の面で反射され、線状導光体114の前面側、即ち出射側から出射される。線状導光体114の出射側から線状に出射される光は、面状導光体116により平面状の光に変換され、面状導光体116の平面から出射される。
このような提案されている照明装置では、液晶パネルを平面状に照明することができる。なお、このような照明装置は、例えば、特開平10−260405号公報に記載されている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した提案されている照明装置は、以下に示すように、均一な強度で液晶パネルを照明することができなかった。
図18は、提案されている照明装置の線状導光体から出射される光の強度分布を示すグラフである。横軸は、線状導光体114の中心からの位置を示しており、縦軸は光強度を示している。
図18に示すように、提案されている照明装置では、線状導光体114から出射される光の強度分布が均一ではなく、光強度の強い部分と弱い部分とが存在していた。線状導光体114から出射される光の強度分布は、面状導光体116から出射される光の強度分布に反映される。このため、面状導光体116から出射される光の強度分布も均一にはならず、面内において光強度の強い部分と弱い部分とが存在していた。従って、提案されている照明装置を用いて液晶表示装置を構成した場合には、良好な表示特性を得ることはできなかった。
本発明の目的は、均一な光強度で照明し得る照明装置及びその照明装置を用いた良好な表示特性を有する液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第1の光源と、前記第1の光源から離間して設けられた第2の光源と、前記第1の光源と前記第2の光源との間に設けられ、前記第1の光源と前記第2の光源から導入される光を出射側から線状に出射する線状導光体とを有する照明装置であって、前記線状導光体の前記出射側に対向する反射側には、前記第1の光源から導入される光を反射する第1のV字形の溝より成る第1の光反射部と、前記第2の光源から導入される光を反射する第2のV字形の溝より成る第2の光反射部とが、それぞれ複数形成されており、前記第1のV字形の溝の面の交角と、前記第2のV字形の溝の面の交角とは、互いにほぼ等しい角度となっており、前記複数の第1の光反射部の面は、前記第1の光源から導入される光が前記線状導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾斜し、前記複数の第2の光反射部の面は、前記第2の光源から導入される光が前記線状導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾斜しており、前記複数の第1の光反射部は、前記線状導光体の前記第1の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成され、前記複数の第2の光反射部は、前記線状導光体の前記第2の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成されていることを特徴とする照明装置により達成される。
また、上記目的は、第1の光源と、前記第1の光源から離間して設けられた第2の光源と、前記第1の光源と前記第2の光源との間に設けられ、前記第1の光源と前記第2の光源から導入される光を出射側から線状に出射する線状導光体と、前記線状導光体と光学的に結合され、前記線状導光体から導入される光を平面状に出射する面状導光体を有する照明装置と、前記照明装置により照明される液晶パネルとを有する液晶表示装置であって、前記線状導光体の前記出射側に対向する反射側には、前記第1の光源から導入される光を反射する第1のV字形の溝より成る第1の光反射部と、前記第2の光源から導入される光を反射する第2のV字形の溝より成る第2の光反射部とが、それぞれ複数形成されており、前記第1のV字形の溝の面の交角と、前記第2のV字形の溝の面の交角とは、互いにほぼ等しい角度となっており、前記複数の第1の光反射部の面は、前記第1の光源から導入される光が前記線状導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾斜し、前記複数の第2の光反射部の面は、前記第2の光源から導入される光が前記線状導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾斜しており、前記複数の第1の光反射部は、前記線状導光体の前記第1の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成され、前記複数の第2の光反射部は、前記線状導光体の前記第2の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成されていることを特徴とする液晶表示装置により達成される。
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による照明装置を図1乃至図5を用いて説明する。図1は、本実施形態による照明装置を示す斜視図及び平面図である。図1(a)は、本実施形態による照明装置を示す斜視図である。図1(b)は、本実施形態による照明装置を示す平面図である。図2は、本実施形態による照明装置を示す平面図である。図3は、本実施形態による照明装置の光反射部の傾斜角を示すグラフである。図4は、人間の目と表示画面との関係を示す概略図である。図5は、本実施形態による照明装置の光強度分布を示すグラフである。
図1に示すように、本実施形態による照明装置10は、光を発するLED12a、12bと、LED12a、12bから導入される光を線状の光に変換して出射する線状導光体14と、線状導光体14と光学的に結合され、線状の光を面状の光に変換して出射する面状導光体16とを有している。線状導光体14の反射側には、反射コート膜18が形成されている。
LED12aは、線状導光体14の紙面左側の端部に設けられている。LED12bは、線状導光体14の紙面右側の端部に設けられている。LED12a、12bと線状導光体14との間の距離ΔL(図2参照)は、例えばそれぞれ0mmに設定されている。
線状導光体14は、全体として四角柱状に形成されている。線状導光体14の材料としては、例えばガラスやプラスチックが用いられている。線状導光体14の屈折率Ngは、例えば1.51となっている。線状導光体14の厚さtは、例えば3mmに設定されている。線状導光体14の長さLは、例えば2インチの液晶表示装置に用いる照明装置の場合には、例えば37mmに設定されている。2インチの液晶表示装置の表示画面の幅は35mm程度であるが、線状導光体14の長さLを37mmに設定すれば、2mmのマージンが確保される。
線状導光体14の反射側には、複数の光反射部20a、20bがストライプ状に形成されている。光反射部20a、20bは、V字形の溝により構成されている。図2に示すように、光反射部20a、20bを構成するV字形の溝の面の交角θpは、いずれも等しい角度となっている。光反射部20a、20bを構成するV字形の溝の面の交角θpが互いに等しくなっているのは、線状導光体を形成するための型等を形成する際に用いられる切削工具を一種類で足りるようにするためである。これにより、線状導光体を成形するための型等を低コストで作製することが可能となり、ひいては、線状導光体の低コスト化を実現することが可能となる。
光反射部20aは、紙面左側に設けられたLED12aから線状導光体14に導入される光を反射し、線状導光体14の出射側から光を出射するためのものである。光反射部20aは、線状導光体14の中心より紙面左側においては、線状導光体14の紙面左側から数えて、例えば偶数番目に形成されている。光反射部20aは、線状導光体14の中心より紙面右側においては、線状導光体14の紙面左側から数えて、例えば奇数番目に形成されている。
光反射部20bは、紙面右側に設けられたLED12bから線状導光体14に導入される光を反射し、線状導光体14の出射側から光を出射するためのものである。光反射部20bは、線状導光体14の中心より紙面左側においては、線状導光体14の紙面左側から数えて、例えば奇数番目に形成されている。光反射部20bは、線状導光体14の中心より紙面右側においては、線状導光体14の紙面左側から数えて、例えば偶数番目に形成されている。
光反射部20a、20bは、線状導光体14の反射側にそれぞれ多数形成されているが、図2においては、省略されている。
光反射部20a、20bは、例えば0.23mmのピッチで、交互に形成されておいる。光反射部20a、20bは、例えば合計で150個形成されている。光反射部20aのうち光反射部20a1は、紙面左側に設けられたLED12aから線状導光体14に導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射して光反射部20aに導入され得る箇所、即ち全反射条件を満たす箇所に形成されている。
一方、光反射部20aのうち光反射部20a2は、紙面左側に設けられたLED12aから線状導光体14に導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射して光反射部20aに導入され得ない箇所、即ち上記の全反射条件を満たさない箇所に形成されている。
光反射部20a1は、紙面左側に設けられたLED12aから導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射され、更に光反射部20a1の紙面左側の面で全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、光反射部20a1の紙面左側の面の傾斜角θL(n)がそれぞれ設定されているものである。
換言すれば、光反射部20a1は、紙面左側に設けられたLED12aから導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射され、更に光反射部20a1の紙面左側の面で全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、それぞれ傾斜角θa(n)で傾斜しているものである。
なお、光反射部20a1の傾斜角θa(n)は、光反射部20a1自体の傾斜角であり、具体的には、光反射部20a1を構成するV字形の溝の面の交角θpの二等分線が、線状導光体14の長手方向に対する法線方向に対して、傾いている角度である。
光反射部20a1の面の傾斜角θL(n)は、以下のような式で表される。
【数1】
なお、nは、n番目の光反射部に関するものであることを意味する。また、θL(n)は、n番目の光反射部20a1の紙面左側の面の傾斜角である。また、X(n)は、線状導光体14の紙面左側の端面からn番目の光反射部までの距離である。
また、式(1)は、線状導光体14の中心より紙面左側に形成される光反射部20a1の面の傾斜角θL(n)について表したものである。線状導光体14の中心より紙面右側に形成される光反射部20a1の面の傾斜角θL(n)を表す式については、ここでは省略している。
式(1)を変形すると、光反射部20a1の傾斜角θa(n)は、以下のような式で表される。
【数2】
なお、θ0は、線状導光体14の中心に光反射部20を形成した場合に、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に光が出射されるような、光反射部20の面の傾斜角である。θ0は、以下のような式により表すことができる。
【数3】
光反射部20a2は、紙面左側に設けられたLED12Lから線状導光体14に導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射されることなく、光反射部20a2の紙面左側の面に直接入射され、光反射部20a2の紙面左側の面で全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、光反射部20a2の紙面左側の面の傾斜角θL(n)がそれぞれ設定されているものである。
換言すれば、光反射部20a2は、紙面左側に設けられたLED12Lから線状導光体14に導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射されることなく、光反射部20a2の紙面左側の面に直接入射され、光反射部20a2の紙面左側の面で全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、それぞれ傾斜角θa(n)で傾斜しているものである。
なお、光反射部20a2の傾斜角θa(n)は、光反射部20a2自体の傾斜角であり、具体的には、光反射部20a2を構成するV字形の溝の面の交角θpの二等分線が、線状導光体14の長手方向に対する法線方向に対して、傾いている角度である。
光反射部20a2の傾斜角θL(n)は、以下のような式で表される。
【数4】
なお、式(4)は、線状導光体14の中心より紙面左側に形成される光反射部20a2の面の傾斜角θL(n)について表したものである。線状導光体14の中心より紙面右側に形成される光反射部20a2の面の傾斜角θL(n)を表す式については、ここでは省略している。
式(4)を変形すると、光反射部20a2の傾斜角θa(n)は、以下のような式で表される。
【数5】
光反射部20bのうち光反射部20b1は、紙面左側に設けられたLED12bから線状導光体14に導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射して光反射部20bに導入され得る箇所、即ち全反射条件を満たす箇所に形成されている。
一方、光反射部20bのうち光反射部20b2は、紙面左側に設けられたLED12bから線状導光体14に導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射して光反射部20bに導入され得ない箇所、即ち上記の全反射条件を満たさない箇所に形成されている。
光反射部20b1は、紙面右側に設けられたLED12bから光反射部20b1の紙面右側の面に直接導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射され、更に光反射部20b1の紙面右側の面により全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、光反射部20b1の紙面右側の面の傾斜角θR(n)がそれぞれ設定されているものである。
換言すれば、光反射部20b1は、紙面右側に設けられたLED12bから光反射部20b1の紙面右側の面に直接導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射され、更に光反射部20b1の紙面右側の面により全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、それぞれ傾斜角θb(n)で傾斜しているものである。
なお、光反射部20b1の傾斜角θb(n)は、光反射部20b1自体の傾斜角であり、具体的には、光反射部20b1を構成するV字形の溝の面の交角θpの二等分線が、線状導光体14の長手方向に対する法線方向に対して、傾いている角度である。
光反射部20b1の面の傾斜角θR(n)は、以下のような式で表される。
【数6】
なお、式(6)は、線状導光体14の中心より紙面左側に形成される光反射部20b1の面の傾斜角θR(n)について表したものである。線状導光体14の中心より紙面右側に形成される光反射部20b1の面の傾斜角θR(n)を表す式については、ここでは省略している。
式(6)を変形すると、光反射部20b1の傾斜角θb(n)は、以下のような式で表される。
【数7】
光反射部20b2は、紙面左側に設けられたLED12bから線状導光体14に導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射されることなく、光反射部20b2の紙面右側の面に直接入射され、光反射部20b2の紙面右側の面で全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、光反射部20b2の紙面右側の面の傾斜角θR(n)がそれぞれ設定されているものである。
換言すれば、光反射部20b2は、紙面左側に設けられたLED12bから線状導光体14に導入される光が、線状導光体14の出射側の面で全反射されることなく、光反射部20b2の紙面右側の面に直接入射され、光反射部20b2の紙面右側の面で全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、それぞれ傾斜角θR(n)で傾斜しているものである。
なお、光反射部20b2の傾斜角θb(n)は、光反射部20b2自体の傾斜角であり、具体的には、光反射部20b2を構成するV字形の溝の面の交角θpの二等分線が、線状導光体14の長手方向に対する法線方向に対して、傾いている角度である。
光反射部20b2の面の傾斜角θR(n)を表す式については、ここでは省略している。また、光反射部20b2の傾斜角θR(n)を表す式についても、ここでは省略している。
次に、本実施形態の光反射部20a、20bの傾斜角θa(n)、θb(n)の具体的な設定値の例について図3を用いて説明する。図3は、本実施形態による照明装置の光反射部の傾斜角θa(n)、θb(n)の例を示すグラフである。横軸は、線状導光体14の端面から光反射部20a、20bまでの距離X(n)を示しており、縦軸は、光反射部20a、20bの傾斜角θa(n)、θb(n)を示している。
ここでは、画面サイズを2インチ、表示画面の幅を35mm、光反射部20a、20bの合計数を150個、光反射部20a、20bのピッチを0.23mm、光反射部を構成するV字形の溝の面の交角θpを103.8度、線状導光体14の厚さtを3mm、線状導光体14の長さLを37mm、LED12a、12bと線状導光体14との間の距離ΔLを0mm、線状導光体14の屈折率を1.51、視認する人間の目と表示画面との距離(図4参照)を350mmとして計算した。
光反射部20a、20bの傾斜角θa(n)、θb(n)を図3のように設定すると、図5で示すような光強度分布が得られる。図5は、本実施形態による照明装置の光強度分布を示すグラフである。横軸は、線状導光体における位置を示しており、縦軸は、光強度を示している。
図5から分かるように、本実施形態による照明装置では、ほぼ均一な光強度分布が得られている。
このように本実施形態による照明装置は、交角θpが互いに等しいV字型の溝により光反射部20a、20bが構成されており、LED12aから導入される光を線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射するための光反射部20aと、LED12bから導入される光を線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射するための光反射部20bとが交互に形成されていることに主な特徴がある。
特願2001−263922号明細書には、図19に示すような照明装置が提案されている。図19に示す提案されている照明装置では、LED12aが設けられている側にはLED12aから導入される光を線状導光体14の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射するための光反射部20mが形成されており、LED12bが設けられている側にはLED12bから導入される光を線状導光体14の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射するための光反射部20nが形成されている。図19に示す照明装置では、LED12aに近い位置に形成された光反射部20mにはLED12aからの光が到達せず、また、LED12bに近い位置に形成された光反射部20nにはLED12bからの光が到達しないため、線状導光体14の端部近傍から出射される光の強度が弱くなってしまう。なお、LED12aに近い位置に形成された光反射部20mにLED12aからの光が到達せず、また、LED12bに近い位置に形成された光反射部20nにLED12bからの光が到達しないのは、図19に点線で示すように、線状導光体14の端部で光が全反射してしまうためである。
これに対し、本実施形態では、LED12aから導入される光を線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射するための光反射部20aと、LED12bから導入される光を線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射するための光反射部20bとが、交互に形成されている。このため、本実施形態では、LED12aに近い位置においては、LED12bから導入される光を光反射部20bを用いて反射することができ、LED12bに近い位置においては、LED12aから導入される光を光反射部20aを用いて反射することができる。このため、本実施形態によれば、交角θpが互いに等しいV字形の溝により光反射部20a、20bを形成した場合であっても、線状導光体14の端部近傍領域において光強度が弱くなるのを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、光強度分布の更なる均一化を図ることができ、良好な表示特性を実現することができる。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による照明装置を図6乃至図8を用いて説明する。図6は、本実施形態による照明装置を示す平面図である。図7は、本実施形態による照明装置の光反射部の傾斜角を示すグラフである。図8は、本実施形態による照明装置の光強度分布を示すグラフである。図1乃至図5に示す第1実施形態による照明装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による照明装置は、光反射部20a2、20b2のみが線状導光体14の反射側に形成されており、光反射部20a1、20b1(図2参照)が形成されていないことに主な特徴がある。
図6に示すように、線状導光体14の反射側には、複数の光反射部20a2、20b2がストライプ状に形成されている。
なお、光反射部20a2、20b2は、線状導光体14の反射側にそれぞれ多数形成されているが、図6においては、省略されている。
光反射部20a2は、上述したように、紙面左側に設けられたLED12aから光反射部20a2の紙面左側の面に直接導入される光が、光反射部20a2の紙面左側の面で全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、光反射部20a2の紙面左側の面の傾斜角θL(n)がそれぞれ設定されているものである。
光反射部20a2の面の傾斜角θL(n)は、上記の式(4)により表すことができる。
また、光反射部20a2の傾斜角θa(n)は、上記の式(5)により表すことができる。
光反射部20b2は、上述したように、紙面右側に設けられたLED12bから光反射部20b2の紙面右側の面に直接導入される光が、光反射部20b2の紙面右側の面で全反射されて、線状導光体14の長手方向に対して垂直な方向に出射されるように、光反射部20b2の紙面右側の面の傾斜角θR(n)がそれぞれ設定されているものである。
光反射部20b2の面の傾斜角θR(n)は、以下のような式で表される。
【数8】
なお、式(8)は、線状導光体14の中心より紙面左側に形成される光反射部20b2の面の傾斜角θR(n)について表したものである。線状導光体14の中心より紙面右側に形成される光反射部20b2の面の傾斜角θR(n)を表す式については、ここでは省略している。
式(8)を変形すると、光反射部20b2の傾斜角θb(n)は、以下のような式で表される。
【数9】
次に、本実施形態の光反射部20a2、20b2の傾斜角θa(n)、θb(n)の具体的な設定値の例について図7を用いて説明する。図7は、本実施形態による照明装置の光反射部の傾斜角θa(n)、θb(n)の例を示すグラフである。横軸は、線状導光体14の端面から光反射部20a2、20b2までの距離X(n)を示しており、縦軸は、光反射部20a2、20b2の傾斜角θa、θb(n)を示している。
なお、本実施形態でも、第1実施形態と同様に、画面サイズを2インチ、表示画面の幅を35mm、光反射部20a、20bの合計数を150個、光反射部20a、20bのピッチを0.23mm、光反射部を構成するV字形の溝の面の交角を103.8度、線状導光体14の厚さtを3mm、線状導光体14の長さLを37mm、LED12a、12bと線状導光体14との間の距離ΔLを0mm、線状導光体14の屈折率を1.51、視認する人間の目と表示画面との距離を350mmとして計算した。
光反射部20a2、20b2の傾斜角θ(n)を図7のように設定すると、図8のような光強度分布が得られる。図8は、本実施形態による照明装置の光強度分布を示すグラフである。横軸は、線状導光体における位置を示しており、縦軸は、光強度を示している。
図8から分かるように、本実施形態による照明装置では、更に均一な光強度分布が得られている。
第1実施形態による照明装置では、光反射部20a1が形成されている領域と光反射部20a2が形成されている領域との境界の近傍、及び光反射部20b1が形成されている領域と光反射部20b2が形成されている領域との境界の近傍において、図3に示すように、光反射部20a、20bの傾斜角θa(n)、θb(n)が急激に変化していた。これに対応して、図5に示すように、光強度が若干不均一となる領域が生じていた。
これに対し、本実施形態では、線状導光体14の反射側に、光反射部20a1、20b1を形成することなく、光反射部20a2、20b2のみを形成しているため、図7に示すように、光反射部の傾斜角θa(n)、θb(n)が急激に変化する箇所をなくすることができる。このため、本実施形態によれば、図8に示すように、極めて均一な光強度分布を得ることができる。
(変形例)
次に、本実施形態による照明装置の変形例について図6及び図9を用いて説明する。図9は、本変形例による照明装置の光反射部の傾斜角の例を示すグラフである。
まず、本変形例による照明装置の構造の概要については、図6に示す照明装置の構造と同様であるので説明を省略する。
本変形例による照明装置は、光反射部20a、20bの傾斜角θa(n)、θa(n)を表す式を直線近似により求め、こうして求められた式に基づいて、光反射部20a、20bの傾斜角θa(n)、θb(n)がそれぞれ設定されていることに主な特徴がある。
図6に示す照明装置では、図7に示すように、線状導光体14の中心より紙面左側に形成される光反射部20bにおいては、距離X(n)の変化に対する傾斜角θb(n)の変化が直線的となっている。
また、図6に示す照明装置では、図7に示すように、線状導光体14の中心より紙面右側に形成される光反射部20aにおいては、距離X(n)の変化に対する傾斜角θa(n)の変化が直線的となっている。
このため、線上導光体14の紙面左側に形成される光反射部20bの傾斜角θb(n)、及び、線状導光体14の紙面右側に形成される光反射部20aの傾斜角θa(n)は、以下のような近似式で表すことが可能である。
【数10】
式(10)において、Aの値は例えば0.065とすることができ、Cの値は例えば−1.127とすることができる。
なお、線状導光体14の紙面右側に形成される光反射部20bの傾斜角θb(n)、及び、線状導光体14の紙面左側に形成される光反射部20aの傾斜角θa(n)については、図7に示すように、位置X(n)の変化に対する傾斜角θa(n)、θb(n)の変化が曲線的であるため、直線近似を行うのには適していない。従って、線状導光体14の紙面右側に形成される光反射部20bの傾斜角θb(n)、及び、線状導光体14の紙面左側に形成される光反射部20aの傾斜角θa(n)については、図6に示す照明装置と同様にして、傾斜角θa(n)、θb(n)をそれぞれ設定すればよい。
次に、本実施形態の光反射部20a2、20b2の面の傾斜角θa(n)、θb(n)の具体的な設定値の例について図9を用いて説明する。図9は、上記のようにして求められた光反射部の面の傾斜角θa(n)、θb(n)の例を示すグラフである。横軸は、線状導光体14の端面から光反射部20a2、20b2までの距離X(n)を示しており、縦軸は、光反射部20a2、20b2の傾斜角θa、θb(n)を示している。
図9から分かるように、線上導光体14の紙面左側に形成される光反射部20bの傾斜角θb(n)、及び、線状導光体14の紙面右側に形成される光反射部20aの傾斜角θa(n)については、距離X(n)の変化に対する光反射部20a、20bの傾斜角θa(n)、θb(n)の変化がリニアになっている。
このように、本実施形態によれば、直線近似により求められた式に基づいて、光反射部20a、20bの傾斜角θa(n)、θb(n)を設定するため、距離X(n)の変化に対する光反射部20a、20bの傾斜角θa(n)、θb(n)の変化をリニアにすることができる。このため、本実施形態によれば、線状導光体14を成形するための型等を作製する際の切削等をより容易化することが可能となり、ひいては、照明装置をより低コストで提供することが可能となる。
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態による照明装置を図10及び図11を用いて説明する。図10は、本実施形態による照明装置を示す平面図である。図11は、本実施形態による照明装置の光反射部の傾斜角を示すグラフである。図1乃至図9に示す第1又は第2実施形態による照明装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による照明装置は、光反射部20a2、20b2の傾斜角θa(n)、θb(n)の変化が緩やかになるように、傾斜角θa(n)、θb(n)がそれぞれ設定されていることに主な特徴の一つがある。
上述した第2実施形態による照明装置では、図7から分かるように、線状導光体14の紙面左側においては光反射部20a2の傾斜角θa(n)が大きく変化しており、線状導光体14の紙面右側においては光反射部20b2の傾斜角θb(n)が大きく変化している。
光反射部20a2、20b2の傾斜角θa(n)、θb(n)の変化をより緩やかに設定すれば、光強度分布のより一層の均一化を図ることが可能となる。
そこで、本実施形態では、以下のようにして、光反射部20a2、20b2の傾斜角θa(n)、θb(n)の変化を緩やかに設定している。
具体的には、線状導光体14の紙面左側から数えて20番目以内の光反射部20については、光反射部20a2の傾斜角θa(n)を、最小二乗法を用いた以下のような式に基づいて設定している。
【数11】
なお、式(11)において、A0の値は例えば20.8898392176628とすることができ、A1の値は例えば−0.933058715510982とすることができ、A2の値は例えば0.175935868714104とすることができ、A3の値は例えば0.0597356140982439とすることができ、A4の値は例えば−0.00616284917042891とすることができる。
そして、光反射部20a2の傾斜角θa(n)は、以下のような条件をも満たすように、それぞれ設定されている。
即ち、図10に示すように、例えば線状導光体14の紙面左側から数えてr番目の光反射部20a2(r)とr+1番目の光反射部20a2(r+1)との間の距離をΔX、r番目の光反射部20a2(r+1)の傾斜角θa(n)とr+1番目の光反射部20a2(r+1)の傾斜角θa(n)との差をΔθaとすると、Δθa/ΔXの絶対値が2.71度/mm以下となるように、光反射部20a2の傾斜角θa(n)がそれぞれ設定されている。
換言すれば、例えば線状導光体14の紙面左側から数えてr番目の光反射部20a2(r)とr+1番目の光反射部20a2(r+1)との間の距離をΔX、r番目の光反射部20a2(r+1)の傾斜角θa(n)とr+1番目の光反射部20a2(r+1)の傾斜角θa(n)との差をΔθaとすると、Δθa/ΔXの絶対値が2.71度/mm以下となるように、光反射部20a2の面の傾斜角θL(n)がそれぞれ設定されている。
また、線状導光体14の紙面右側から数えて20番目以内の光反射部20b2については、光反射部20b2の傾斜角θb(n)を、上記と同様に、最小二乗法を用いた式に基づいて設定している。
そして、光反射部20b2の傾斜角θb(n)は、以下のような条件をも満たすように、それぞれ設定されている。
即ち、例えば線状導光体14の紙面右側から数えてs番目の光反射部20b2(s)とs+1番目の光反射部20b2(s+1)との間の距離をΔX、s番目の光反射部20b2(s)の傾斜角θb(n)とs+1番目の光反射部20b2(s+1)の傾斜角θb(n)との差をΔθbとすると、Δθb/ΔXの絶対値が2.71度/mm以下となるように、光反射部20b2の傾斜角θb(n)がそれぞれ設定されている。
換言すれば、例えば線状導光体14の紙面右側から数えてs番目の光反射部20b2(s)とs+1番目の光反射部20b2(s+1)との間の距離をΔX、s番目の光反射部20b2(s)の傾斜角θb(n)とs+1番目の光反射部20b2(s+1)の傾斜角θb(n)との差をΔθbとすると、Δθb/ΔXの絶対値が2.71度/mm以下となるように、光反射部20b2の面の傾斜角θR(n)がそれぞれ設定されている。
なお、上記以外の光反射部20a2、20b2については、第2実施形態の場合と同様にして、傾斜角θa(n)、θb(n)が設定されている。
更に、本実施形態では、Δθa/ΔX、Δθb/ΔXを小さく設定するのみならず、Δθa/ΔXの変動量やΔθb/ΔXの変動量も小さくなるように、傾斜角θa(n)、θb(n)がそれぞれ設定されている。
即ち、r番目の光反射部20a2(r)とr+1番目の光反射部20a2(r+1)との間の距離をΔX(r)、r+1番目の光反射部20a2(r+1)とr+2番目の光反射部20a2(r+2)との間の距離をΔX(r+1)、r番目の光反射部20a2(r)の傾斜角θa(n)とr+1番目の光反射部20a2(r+1)の傾斜角θaとの差をΔθa(r)、r+1番目の光反射部20a2(r+1)の傾斜角θa(n)とr+2番目の光反射部20a2(r+2)の傾斜角θa(n)との差をΔθa(r+1)すると、Δθa(r)/ΔX(r)とΔθa(r+1)/ΔX(r+1)との差の絶対値、即ち、線状導光体14の長手方向に沿った距離に対するΔθa/ΔXの変動量の絶対値が、0.70度/mm以下となるように、光反射部20aの傾斜角θa(n)がそれぞれ設定されている。換言すれば、r番目の光反射部20a2(r)とr+1番目の光反射部20a2(r+1)との間の距離をΔX(r)、r+1番目の光反射部20a2(r+1)とr+2番目の光反射部20a2(r+2)との間の距離をΔX(r+1)、r番目の光反射部20a2(r)の傾斜角θa(n)とr+1番目の光反射部20a2(r+1)の傾斜角θaとの差をΔθa(r)、r+1番目の光反射部20a2(r+1)の傾斜角θa(n)とr+2番目の光反射部20a2(r+2)の傾斜角θa(n)との差をΔθa(r+1)すると、Δθa(r)/ΔX(r)とΔθa(r+1)/ΔX(r+1)との差の絶対値、即ち、線状導光体14の長手方向に沿った距離に対するΔθa/ΔXの変動量の絶対値が、0.70度/mm以下となるように、光反射部20aの面の傾斜角θL(n)がそれぞれ設定されている。
また、s番目の光反射部20b2(s)とs+1番目の光反射部20b2(s+1)との間の距離をΔX(s)、s+1番目の光反射部20b2(s+1)とs+2番目の光反射部20b2(s+2)との間の距離をΔX(s+1)、s番目の光反射部20b2(s)の傾斜角θb(n)とs+1番目の光反射部20b2(s+1)の傾斜角θbとの差をΔθb(s)、s+1番目の光反射部20b2(s+1)の傾斜角θb(n)とs+2番目の光反射部20b2(s+2)の傾斜角θb(n)との差をΔθb(s+1)すると、Δθb(s)/ΔX(s)とΔθb(s+1)/ΔX(s+1)との差の絶対値、即ち、線状導光体14の長手方向に沿った距離に対するΔθb/ΔXの変動量の絶対値が、0.70度/mm以下となるように、光反射部20bの傾斜角θb(n)がそれぞれ設定されている。換言すれば、s番目の光反射部20b2(s)とs+1番目の光反射部20b2(s+1)との間の距離をΔX(s)、s+1番目の光反射部20b2(s+1)とs+2番目の光反射部20b2(s+2)との間の距離をΔX(s+1)、s番目の光反射部20b2(s)の傾斜角θb(n)とs+1番目の光反射部20b2(s+1)の傾斜角θbとの差をΔθb(s)、s+1番目の光反射部20b2(s+1)の傾斜角θb(n)とs+2番目の光反射部20b2(s+2)の傾斜角θb(n)との差をΔθb(s+1)すると、Δθb(s)/ΔX(s)とΔθb(s+1)/ΔX(s+1)との差の絶対値、即ち、線状導光体14の長手方向に沿った距離に対するΔθb/ΔXの変動量の絶対値が、0.70度/mm以下となるように、光反射部20bの面の傾斜角θR(n)がそれぞれ設定されている。
次に、本実施形態の光反射部20a2、20b2の傾斜角θa(n)、θb(n)の具体的な設定値の例について図11を用いて説明する。図11は、本実施形態による照明装置の光反射部の傾斜角θa(n)、θb(n)の例を示すグラフである。横軸は、線状導光体14の端面から光反射部20a2、20b2までの距離X(n)を示しており、縦軸は、光反射部20a2、20b2の傾斜角θa(n)、θb(n)を示している。
図11から分かるように、本実施形態では、距離X(n)の変化に対する光反射部20a2、20b2の傾斜角θa(n)、θb(n)の変化が第2実施形態と比較して緩やかになっている。
このように、本実施形態によれば、距離X(n)の変化に対する光反射部20a2、20b2の傾斜角θa(n)、θb(n)の変化が緩やかになるように傾斜角θa(n)、θb(n)がそれぞれ設定されているため、光強度分布をより均一化することができる。
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態による照明装置を図12を用いて説明する。図12は、本実施形態による照明装置を示す平面図である。図1乃至図10に示す第1乃至第3実施形態による照明装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による照明装置は、線状導光体14の反射側、即ち光反射部20が形成されている側に、線状導光体14と別個に反射手段24が設けられていることに主な特徴がある。
図12に示すように、本実施形態では、線状導光体14の反射側に線状導光体14と別個に反射手段24が設けられている。反射手段24としては、線状導光体14の少なくとも反射側を覆うアルミ製のホルダ等を用いることができる。
第1乃至第3実施形態では、線状導光体14の反射側に反射コート膜20を形成することにより、線状導光体14の反射側から光が外部に漏れるのを防止していたが、本実施形態では、線状導光体14と別個に設けられた反射手段24により、線状導光体14の反射側から漏れる光が線状導光体14内に戻されるようになっている。
このように反射コート膜20の代わりに反射手段24を設けた場合であっても、線状導光体14の反射側から漏れる光を線状導光体14内に戻すことができるので、照明が全体として暗くなってしまうのを防止することができる。
このように、線状導光体14の反射側に必ずしもに反射コート膜20を形成する必要はなく、本実施形態のように線状導光体14と別個に反射手段24を設けてもよい。
[第5実施形態]
本発明の第5実施形態による液晶表示装置を図13を用いて説明する。図13は、本実施形態による液晶表示装置を示す斜視図である。図1乃至図12に示す第1乃至第4実施形態による照明装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による液晶表示装置は、第1乃至第4実施形態のいずれかによる照明装置と反射型液晶パネルとが組み合わされて構成されている。
図13に示すように、反射型液晶パネル26上には、第1乃至第4実施形態のいずれかによる照明装置10が設けられている。
照明装置10の線状導光体14から出射される光は、面状導光体16を介して反射型液晶パネル26に入射され、反射型液晶パネル26に設けられたミラー(図示せず)により反射され、人間の目により視認される。本実施形態では、照明装置10は、フロントライトとして機能する。
本実施形態によれば、第1乃至第4実施形態のいずれかによる照明装置を用いて構成されているため、反射型液晶パネルを均一な光強度で照明することができる。従って、本実施形態によれば、表示特性の良好な液晶表示装置を提供することができる。
[第6実施形態]
本発明の第6実施形態による液晶表示装置を図14を用いて説明する。図14は、本実施形態による液晶表示装置を示す斜視図である。図1乃至図13に示す第1乃至第5実施形態による照明装置等と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による液晶表示装置は、第1乃至第5実施形態のいずれかの照明装置と透過型液晶パネルとが組み合わされて構成されている。
図14に示すように、第1乃至第4実施形態のいずれかによる照明装置10上には、透過型液晶パネル28が設けられている。
線状導光体14から出射される光は、面状導光体16を介して、透過型液晶パネル28に入射され、透過型液晶パネル28を透過して、人間の目により視認される。
このように本実施形態によれば、透過型液晶パネルを用いた場合であっても、表示特性の良好な液晶表示装置を提供することができる。
[変形実施形態]
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、線状導光体の長手方向に対して垂直な方向に光が出射されるように光反射部の傾斜角を設定したが、必ずしも線状導光体の長手方向に対して垂直でなくてもよい。例えば、視認する者の目に出射光が収束されるように光反射部の傾斜角の角度を設定してもよい。また、光が若干発散するように光反射部の傾斜角の角度を設定してもよい。要するに、線状導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるように光反射部の傾斜角を設定すれば、良好な表示特性が得られる。
また、上記実施形態では、LED12aから導入される光を反射するための光反射部20aとLED12bから導入される光を反射するための光反射部20bとを交互に形成したが、必ずしも正確に交互に形成しなくてもよい。例えば、光反射部20aを隣接して2つ形成し、その隣りに光反射部20bを1つ形成し、更にその隣りに光反射部20aを1つ形成し、更にその隣りに光反射部20bを2つ形成してもよい。また、光反射部20aと光反射部20bとを2つずつ交互に形成するようにしてもよい。即ち、光反射部20aと光反射部20bとをほぼ交互に形成するようにしてもよい。
また、LED12aに近い位置においては、LED12aから導入される光を反射するための光反射部20aを設けることなく、LED12bから導入される光を反射するための光反射部20bを設け、LED12bに近い位置においては、LED12bから導入される光を反射するための光反射部20bを設けることなく、LED12aから導入される光を反射するための光反射部20aを設けるようにしてもよい。LED12bから導入される光を反射するための光反射部20bが少なくともLED12aに近い位置に形成され、LED12aから導入される光を反射するための光反射部20aが少なくともLED12bに近い位置に形成されていれば、線状導光体14の端部近傍領域において光強度が低くなってしまうのを防止することができる。
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、第1の光源から導入される光を線状導光体の長手方向に対して垂直な方向に出射するための第1の光反射部が、線状導光体の第1の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成されており、第2の光源から導入される光を線状導光体の長手方向に対して垂直な方向に出射するための第2の光反射部が、線状導光体の第2の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成されている。このため、本発明によれば、第1の光源に近い位置においては、第2の光源から導入される光を第2の光反射部を用いて反射することができ、第2の光源に近い位置においては、第1の光源から導入される光を第1の光反射部を用いて反射することができる。このため、本発明によれば、交角θpが互いに等しいV字形の溝により第1の光反射部及び第2の光反射部を構成した場合であっても、線状導光体の端部近傍領域において光強度が弱くなるのを抑制することができる。従って、本発明によれば、光強度分布の更なる均一化を図ることができ、良好な表示特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態による照明装置を示す斜視図及び平面図である。
【図2】本発明の第1実施形態による照明装置を示す平面図である。
【図3】本発明の第1実施形態による照明装置の光反射部の面の傾斜角の例を示すグラフである。
【図4】人間の目と表示画面との関係を示す概略図である。
【図5】本発明の第1実施形態による照明装置の光強度分布を示すグラフである。
【図6】本発明の第2実施形態による照明装置を示す平面図である。
【図7】本発明の第2実施形態による照明装置の光反射部の面の傾斜角の例を示すグラフである。
【図8】本発明の第2実施形態による照明装置の光強度分布を示すグラフである。
【図9】本発明の第2実施形態の変形例による照明装置の光反射部の傾斜角の例を示すグラフである。
【図10】本発明の第3実施形態による照明装置を示す平面図である。
【図11】本発明の第3実施形態による照明装置の光反射部の面の傾斜角の例を示すグラフである。
【図12】本発明の第4実施形態による照明装置を示す平面図である。
【図13】本発明の第5実施形態による液晶表示装置を示す斜視図である。
【図14】本発明の第6実施形態による液晶表示装置を示す斜視図である。
【図15】透過型液晶パネル及び反射型液晶パネルを示す断面図である。
【図16】提案されている照明装置を示す斜視図である。
【図17】提案されている照明装置の線状導光体を示す斜視図及び平面図である。
【図18】提案されている照明装置の線状導光体から出射される光の強度分布を示すグラフである。
【図19】提案されている照明装置を示す平面図である。
【符号の説明】
10…照明装置
12a、12b…LED
14…線状導光体
16…面状導光体
18…反射コート膜
20、20a、20b…光反射部
24…反射手段
110…照明装置
112a、112b…LED
114…線状導光体
116…面状導光体
118…反射コート膜
120…光反射部
210…ガラス基板
212…ガラス基板
214…偏向子
216…バスライン
218…ガラス基板
220…液晶
222…ガラス基板
224a、224b、224c…カラーフィルタ
226…ガラス基板
228…偏向子
230…ミラー
Claims (8)
- 第1の光源と、前記第1の光源から離間して設けられた第2の光源と、前記第1の光源と前記第2の光源との間に設けられ、前記第1の光源と前記第2の光源から導入される光を出射側から線状に出射する線状導光体とを有する照明装置であって、
前記線状導光体の前記出射側に対向する反射側には、前記第1の光源から導入される光を反射する第1のV字形の溝より成る第1の光反射部と、前記第2の光源から導入される光を反射する第2のV字形の溝より成る第2の光反射部とが、それぞれ複数形成されており、前記第1のV字形の溝の面の交角と、前記第2のV字形の溝の面の交角とは、互いにほぼ等しい角度となっており、
前記複数の第1の光反射部の面は、前記第1の光源から導入される光が前記線状導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾斜し、前記複数の第2の光反射部の面は、前記第2の光源から導入される光が前記線状導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾斜しており、
前記複数の第1の光反射部は、前記線状導光体の前記第1の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成され、前記複数の第2の光反射部は、前記線状導光体の前記第2の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成されている
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1記載の照明装置において、
前記第1の光反射部と前記第2の光反射部とがほぼ交互に形成されている
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1又は2記載の照明装置において、
互いに近接する前記第1の光反射部の間隔をΔX、傾斜角の変化をΔθとすると、Δθ/ΔXの絶対値が2.71度/mm以下となるように、前記複数の第1の光反射部の面がそれぞれ傾斜している
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項3記載の照明装置において、
前記線状導光体の長手方向に沿った距離に対するΔθ/ΔXの変動量の絶対値が0.70度/mm以下となるように、前記複数の第1の光反射部の面がそれぞれ傾斜している
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の照明装置において、
前記線状導光体と光学的に結合され、前記線状導光体から導入される光を平面状に出射する面状導光体を更に有する
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の照明装置において、
前記線状導光体の前記反射側に、反射コート膜が更に形成されている
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の照明装置において、
前記線状導光体の前記反射側に、前記線状導光体と別個に反射手段が設けられている
ことを特徴とする照明装置。 - 第1の光源と、前記第1の光源から離間して設けられた第2の光源と、前記第1の光源と前記第2の光源との間に設けられ、前記第1の光源と前記第2の光源から導入される光を出射側から線状に出射する線状導光体と、前記線状導光体と光学的に結合され、前記線状導光体から導入される光を平面状に出射する面状導光体を有する照明装置と、前記照明装置により照明される液晶パネルとを有する液晶表示装置であって、
前記線状導光体の前記出射側に対向する反射側には、前記第1の光源から導入される光を反射する第1のV字形の溝より成る第1の光反射部と、前記第2の光源から導入される光を反射する第2のV字形の溝より成る第2の光反射部とが、それぞれ複数形成されており、前記第1のV字形の溝の面の交角と、前記第2のV字形の溝の面の交角とは、互いにほぼ等しい角度となっており、
前記複数の第1の光反射部の面は、前記第1の光源から導入される光が前記線状導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾斜し、前記複数の第2の光反射部の面は、前記第2の光源から導入される光が前記線状導光体の長手方向に対してほぼ垂直な方向に出射されるような角度で、それぞれ傾斜しており、
前記複数の第1の光反射部は、前記線状導光体の前記第1の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成され、前記複数の第2の光反射部は、前記線状導光体の前記第2の光源が設けられている側と反対側の端部近傍領域に少なくとも形成されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
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