| 【発明の名称】 |
導光板、面光源装置及び表示装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】後藤 陽一郎
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| 【要約】 |
【課題】１つの線状光源からの光を入射して、２つの方向に集中した視野角特性を有する光を得ることのできる面光源装置、その面光源装置に用いられる導光板、更には面光源装置を備えた車載用のディスプレイに用いて好適な表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】導光板２に拡散剤を含有させ、裏面２３に入射面２１と対向し裏面２３から離れるに連れて入射面２１から遠ざかる向きに傾斜する傾斜面２５ａを有する溝２５を設け、この傾斜面２５ａで反射した光は入射面寄りの傾きを有する光として出射面から出射する。そして、拡散剤の散乱作用と共に、出射面２２からは２つの方向に集中した視野角特性を有する光が出射する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光拡散剤を含有する透光性材料からなり、光源が対向配置され光源からの光が入射される入射面と、入射面から入射された光が出射される出射面と、出射面と対向する対向面とを備え、対向面には、入射面と対向し対向面から離れるに連れて入射面から遠ざかる向きに傾斜する傾斜面を有する出射方向制御手段が設けられていることを特徴とする導光板。
【請求項２】 傾斜面は出射面に対して４５°以上９０°未満の角度を有していることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】 出射面に対して垂直方向における出射面と対向面との距離は、入射面付近よりも入射面とは反対の面付近の方が短いことを特徴とする請求項１または２に記載の導光板。
【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の導光板と、導光板の入射面と対向して設けられた線状光源とを備えることを特徴とする面光源装置。
【請求項５】 請求項４に記載の面光源装置と、導光板の出射面側に設けられた非発光型表示手段とを備えることを特徴とする表示装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特定の方向に集中した視野角特性を有する光を出射する面光源装置、及びその面光源装置に用いられる導光板、更にはその面光源装置を備えた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置に代表される非発光表示装置においては、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、あるいは液晶テレビ等の製品に組み込まれる際に、その照明のために装置背面には面光源装置であるバックライトユニットが設けられる。このバックライトユニットの一構造として、線状の光源と、光源からの光を側方から入射し出射面から出射する導光板と、光源からの光を効率よく導光板に入射させるためのリフレクタと、導光板表面から出射される光（出射光）を視野角内に集光し輝度を向上させるためのレンズシート、導光板裏面側に設けられ裏面から抜けた光を再び導光板内に戻すための反射板から構成されるものが知られている。
【０００３】通常、バックライトには、出射面からできるだけ全方向に均一な光が出射することが望まれるが、使用目的によっては、例えば、視野角の小さいパーソナルユースの液晶カラーＴＶなどには、ある方向に集中した視野角特性を有し、出射面全体で均一な光量の出射光が得られる性能が要求される。そこで特許第２７３９７３０号では、導光板の出射面から、入射面と出射面の双方に直交する面方向において出射面の法線方向に対して傾きを持った光を出射するようにし、その出射光をレンズシートで更に法線方向寄りに偏向させることにより、特定の方向に集中した視野角特性を有する光を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】さて、車載用の液晶ディスプレイ、例えば液晶カラーＴＶやカーナビゲーションシステムのディスプレイにおいては、運転席側からと助手席側からの２つの方向から観察されることが多く、従って液晶ディスプレイに組込まれるバックライトユニットには、その２つの方向に集中した視野角特性の光を出射することが要求される。
【０００５】しかしながら、通常、特定の方向に集中した視野角特性の光を得る構成のものは、前述の特許第２７３９７３０号のように集中させる方向は一つだけであるので、２つの方向に集中した視野角特性の光を得ることはできなかった。また、線状光源を２つ設けて、夫々の線状光源からの光に対して別の方向に集中する視野角特性の光を得るように構成することにより、２つの方向に集中した視野角特性の出射光を得ることが考えられるが、この場合、２つの線状光源が必要になってしまう。バックライトユニットにおいては、線状光源がコストに占める割合は比較的大きいので、２つの線状光源を備えるとコストアップを招いてしまう。
【０００６】本発明は、斯様な点に鑑みてなされたもので、１つの線状光源からの光を入射して、２つの方向に集中した視野角特性を有する光を得ることのできる面光源装置、その面光源装置に用いられる導光板、更には面光源装置を備えた車載用のディスプレイに用いて好適な表示装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の導光板は、光拡散剤を含有する透光性材料からなり、光源が対向配置され光源からの光が入射される入射面と、入射面から入射された光が出射される出射面と、出射面と対向する対向面とを備え、対向面には、入射面と対向し対向面から離れるに連れて入射面から遠ざかる向きに傾斜する傾斜面を有する出射方向制御手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】請求項２に係る本発明の導光板は、請求項１に記載の発明において、傾斜面は出射面に対して４５°以上９０°未満の角度を有していることを特徴とする。
【０００９】請求項３に係る本発明の導光板は、請求項１または２に記載の発明において、出射面に対して垂直方向における出射面と対向面との距離は、入射面付近よりも入射面とは反対の面付近の方が短いことを特徴とする。
【００１０】請求項４に係る本発明の面光源装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の導光板と、導光板の入射面と対向して設けられた線状光源とを備えることを特徴とする。
【００１１】請求項５に係る本発明の表示装置は、請求項４に記載の面光源装置と、導光板の出射面側に設けられた非発光型表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【実施の形態】図1は本発明に係る導光板、面光源装置及び表示装置の一実施例を示す概略構成図である。
【００１３】１は冷陰極蛍光灯等の線状光源で、線状光源１の長さ方向の軸は後述する導光板の出射面の一辺（入射面側の一辺）と平行に設けられている。線状光源としては、蛍光灯に限らず、ＬＥＤ等の点光源を適当な間隔を有して線状に配置され実質的に線状光源として機能するものであってもよい。
【００１４】２はアクリル樹脂等の透光性材料から成る導光板で、導光板２には、ほぼ全体に均一に拡散剤が含有されて成形されており、例えば散乱粒子径０．５μｍの拡散剤を０．３重量%の割合で含有されている（拡散剤を含有させるものについては、例えば、特開平７−１９８９５６参照）。そして、導光板２は、線状光源１が対向配置されて光源１からの光が入射される入射面２１と、入射面２１から入射された光を出射する出射面２２と、出射面と対向する対向面としての裏面２３と、入射面２１とは出射面２２を介して反対側の面である対向側面２４を備えている。
【００１５】裏面２３には、出射方向制御手段としての複数の溝２５が形成されており、この溝２５には入射面２１と対向し裏面２３から離れるに従って入射面２１から離れる向きに傾斜している傾斜面２５ａを有している。傾斜面２５ａは、導光板２内を進行してきた光のうち傾斜面２５ａで反射されて出射面２２から出射される光を、入射面２１寄りの傾きを有するものとして出射するように、出射面２２に対して４５°の角度αで傾斜している。但し、角度αは、４５°以上で９０°未満、望ましくは４５°以上７０°程度の範囲、であっても傾斜面２５ａで反射されて出射面２２から出射される光を、入射面２１寄りの傾きを有するものとして出射することが可能である。尚、溝２５が形成される深さや間隔は、入射面２１からの距離とは関係無く一定であって良いし、あるいは、入射面２１から離れるに従って深さを大きくしたり（例えば、５〜１００μｍ）、間隔を狭めたり（例えば、１０〜２００μｍ）してもよく（深さと間隔のいすれか一方あるいは両方を変化させてもよい）、面光源装置として求められる寸法や光量に応じて適宜決定される。
【００１６】また、導光板２は、出射面２２に対して垂直方向における出射面２２と裏面２３との距離、即ち導光板２の厚さは、光の出射効率の向上のために、入射面２１付近よりも入射面とは反対の面である対向側面２４付近の方が短く形成されており、出射面２２は後述するレンズシートや液晶表示パネルと平行な面を呈するように、そして、裏面２３が出射面２２に対し傾斜する（あるいは階段状の）面に形成される。
【００１７】斯様な導光板は、通常、アクリル樹脂やポリカーボネート等の熱可塑性樹脂を用いた射出成形により形成されるので、例えば裏面に溝を備えるものであっても、金型を用いた一般的な成形工程により一体的に且つ容易に形成される。
【００１８】３は線状光源１からの光を効率よく入射面２１に入射させるためのリフレクタで、内面が白色あるいは銀箔の反射面に構成されており、内面が線状光源１を覆い光源からの光が入射面２１へと向くように設けられている。４は対向面である裏面２３に対向して設けられ、裏面２３から洩れた光を再度導光板２内に戻すための反射部材としての反射板で、裏面２３全体と対向し、裏面２３との対向面は白色の拡散反射面が形成されている。尚、入射面２１、出射面２２、裏面２３以外の３面の各々の面についても、必要に応じて、反射板４のような反射部材が各面と対向するように設けられる。
【００１９】５は光の出射面が断面三角形状でその各頂稜が平行に配されたプリズム列からなるレンズシートで、頂稜が入射面２１とほぼ直交する向きで出射面２２上に設けられて、入射面２１と平行な面内に関し、出射面２２から出射された光が有する線状光源１の軸方向と同じ方向に広がる光成分を所定の方向に集光させる。
【００２０】６は出射面２２側にレンズシート５を介して設けられた非発光表示手段としての透過型の液晶表示パネルである。
【００２１】本実施例では、線状光源１、導光板２、リフレクタ３、反射板４及びレンズシート５により面光源装置としてのバックライトが構成される。
【００２２】さて、図１に示す装置において、線状光源１を点灯させると、線状光源１からの光は直接あるいはリフレクタ３で反射されて入射面２１から導光板２内に入射される。入射面２１から入射した光は、導光板２内を進行しながら、拡散剤で散乱されて、あるいは裏面２３や反射板４で反射された後に出射面２２から出射される。
【００２３】ここで、図２を参照して、まず裏面２３の傾斜面２５ａで反射することなく拡散剤による散乱作用を受けて出射面２２から出射される光について説明する。拡散剤による散乱はミー散乱であるので指向性を有した散乱がされ、拡散剤Ｓでの散乱光は光の進行方向に沿った方向、即ち入射面２１側から進行してくる光に対して対向側面２４側へと散乱する。従って、裏面２３の傾斜面２５ａで反射することなく拡散剤Ｓによる散乱作用を受けて出射面２２から出射する光の多くは、対向側面２４寄りの傾き（図３のＡ）を有したものとなる。尚、対向側面２４寄りの傾きを有するというのは、入射面２１と出射面２２とに直交するような平面内において、出射面２２から対向側面２４の延長線上に向かう方向に指向性を有することを意味する。
【００２４】次に裏面２３の傾斜面２５ａで反射した後に出射面２２から出射される光について説明する。傾斜面２５ａで反射した光の多くは、途中拡散剤Ｓによる散乱作用を受けたとしても、傾斜面２５ａの傾斜角度（角度α）により、入射面２１寄りの傾き（図３のＢ）を有した状態で出射面２２から出射される。入射面２１寄りの傾きというのは、上述と同様に、入射面２１と出射面２２とに直交するような平面内において、出射面２２から入射面２１の延長線上に向かう方向に指向性を有することを意味する。
【００２５】従って、線状光源１の点灯により出射面２２からは、図２及び図３に示すように、対向側面２４寄りの傾きを有した光と入射面２１寄りの傾きを有した光が、即ち、２つの方向に集中した視野角特性を有する光が出射される。
【００２６】そして、出射面２２から出射した光は、レンズシート５を通過することで線状光源１の軸方向に関しての集光がされ、輝度が向上した状態で液晶表示パネル６を背面から照明する。このとき、液晶表示パネル６を照明する照明光は、対向側面２４寄りの傾きと入射面２１寄りの傾きの２つの方向に集中した視野角特性を有するので、例えば車載用の液晶ディスプレイとして用いたとしても、運転席側からと助手席側からのいずれの方向からの観察に対しも、高輝度の表示画面を提供することができる。
【００２７】また、一つの線状光源で、２つの方向に集中した視野角特性を有する光を得ることができるので、面光源装置として更には表示装置としてのコストダウンにも寄与できる。
【００２８】尚、本発明は、車載用の液晶ディスプレイに限定して使用されるものではなく、一つの表示画面を対照的な（線対称のような）位置から観察されるものに好適に用いられるものである。
【００２９】また、本実施例では、導光板２上に、別体のレンズシート５を備えるものであったが、導光板の出射面にレンズシートと同様な断面三角形状のプリズム列を加工形成して、レンズシートの機能を導光板が一体的に備えるものであってもよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなように、導光板に拡散剤を含有させ、裏面に入射面と対向し裏面から離れるに連れて入射面から遠ざかる向きに傾斜する傾斜面を有する溝を設け、この傾斜面で反射した光は入射面寄りの傾きを有する光として出射面から出射するので、拡散剤の散乱作用と共に、出射面からは２つの方向に集中した視野角特性を有する光を出射させることができる。これにより、車載用のディスプレイに用いて好適な面光源装置及び表示装置を提供することが可能となる。
【００３１】また、２つの方向に集中した視野角特性を有する光を１つの線状光源により得ることができるので、装置のコストダウンにも寄与できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月２２日（１９９９．９．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１１３８３
【弁理士】
【氏名又は名称】芝野 正雅
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| 【公開番号】 |
特開２００１−９３３１８（Ｐ２００１−９３３１８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２６９０７３ |
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