| 【発明の名称】 |
バックライト装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】清水 悦司
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】側面から入射された光線を上面から出射する導光板、および長さ方向断面が逆Ｖ字状となる斜面を持つ線状のプリズムが形成されたプリズムシートを備えるバックライト装置において、前記プリズムが上を向きかつ前記プリズムの長さ方向が前記側面と平行となるように前記プリズムシートを前記導光板の上方に配置し、光強度が最大の前記光線を前記斜面に対する法線よりも前記プリズムの頂角側から入射するようにしたことを特徴とする、バックライト装置。
【請求項２】前記導光板は前記光線の伝播方向を修正する修正素子を含み、前記導光板の厚みは均等に形成される、請求項１記載のバックライト装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、バックライト装置に関し、特にたとえば、導光板の上面にプリズムシートが配置された、バックライト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の液晶ディスプレイの一例を図７に示す。図７によれば、厚みが均一な導光板１の一方側面１ａに線状光源２が設けられ、線状光源２の周囲は、一方側面１ａを除いて反射板３によって覆われる。反射シート４は導光板１の他方側面１ｂおよび下面１ｄを覆うように設けられ、プリズムシート５および液晶パネル６は導光板１の上面１ｃに積層される。
【０００３】導光板１としては、光出射方向修正素子Ｓがアクリル樹脂に配合された散乱導光板が用いられる。上面１ｃから出射される光の輝度分布は光出射方向修正素子Ｓの粒径および割合によって制御される。このような散乱導光板を用いることで、下面１ｄに溝などを形成することなく、導光板の上面１ｃから均一に光を出射させることができる。ただし、光は斜め方向に出射されるため、出射方向を上面１ｃの法線方向と一致させるために、プリズムシート５が上面１ｃに積層される。
【０００４】プリズムシート５は複数のプリズム５ａが形成された面が導光板１と対向するように配置され、各々のプリズム５ａは線状光源２と平行に延び、そしてプリズム５ａの頂角はいずれも６０°〜７０°をなす。このようなプリズムシート５を用いることで、導光板１の上面１ｄから出射された光の出射角（導光板１の上面１ｃに対する法線と光の出射方向とがなす角度）は、図８に示す要領で０°付近に変換される。このため、線状光源２に直交する方向の視野角特性は図９に示すように変化し、出射角＝０°において最大輝度が得られる。なお、図９に示す横軸の正方向は他方側面１ｂ側であり、負方向は一方側面１ａ側である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、たとえばカーナビゲーションシステムの液晶ディスプレイは、乗用車の運転席と助手席との間に設置され、ドライバおよび同乗者のいずれも斜め方向から画面を覗くことになる。このような液晶ディスプレイに従来技術を適用すると、ドライバおよび同乗者のいずれにとっても画面が見にくいという問題が生じる。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、斜め方向からの視認性を向上させることができる、バックライト装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、側面から入射された光線を上面から出射する導光板、および長さ方向断面が逆Ｖ字状となる斜面を持つ線状のプリズムが形成されたプリズムシートを備え、プリズムが上を向きかつプリズムの長さ方向が側面と平行となるようにプリズムシートを前記導光板の上方に配置し、光強度が最大の光線を斜面に対する法線よりもプリズムの頂角側から入射するようにした、バックライト装置である。
【０００８】
【作用】導光板は、側面から入射された光線を上面から出射する。導光板の上方には、長さ方向断面が逆Ｖ字状となる斜面を持つ線状のプリズムが形成されたプリズムシートが配置される。このとき、プリズムは上を向き、プリズムの長さ方向は導光板の側面と平行とされる。光強度が最大の光線は、プリズムの斜面に対する法線よりもプリズムの頂角側から入射される。これによって、斜面からの出射光は、斜面に対する法線よりも導光板側に屈折する。
【０００９】好ましくは、導光板は光線の伝播方向を修正する修正素子を含み、導光板の厚みは均等に形成される。
【００１０】
【発明の効果】この発明によれば、プリズムの斜面からの出射光は斜面に対する法線よりも導光板側に屈折するため、出射光の輝度は、導光体の上面に対して斜め方向で最大となる。このため、斜め方向における視野角特性を向上させることができる。
【００１１】この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１２】
【実施例】図１を参照して、この実施例のバックライト装置１０は、導光板１２を含む。導光板１２は、アクリル樹脂を材料として形成され、アクリル樹脂の中には光の伝播方向を修正する修正素子（光出射方向修正素子）Ｓが配合されている。上面１２ｃ側から見ると導光板１２の形状はほぼ長方形であり、上面１２ｃと下面１２ｄとの間の厚みはほぼ均一である。また、一方側面１２ａおよび他方側面１２ｂと上面１２ｃとがなす角度はほぼ９０°である。さらに、修正素子Ｓの粒径は、５μｍである。
【００１３】反射シート１４は、導光板１２の下面１２ｄを覆うようにして配置される。反射シート１４は、例えば、透明な樹脂シートの内部に数μｍ〜数１０μｍ程度の気泡を密に分散させるか、樹脂シートや金属板などに銀やアルミなどの反射率の高い材料を蒸着することによって構成されている。これによって、反射シート１４の反射率は、少なくとも導光板１２と対向する面で高くなっている。
【００１４】線状光源１６ａは一方側面１２ａ近傍に配置され、線状光源１６ｂは他方側面１２ｂの近傍に配置されている。この線状光源１６ａおよび１６ｂとしては、例えば、白熱灯、熱陰極管や冷陰極管等の蛍光灯、あるいは発光ダイオードまたは有機発光材料を線状に形成したものが用いられる。リフレクタ１８ａは、一方側面１２ａを除いて線状光源１６ａを覆うようにして配置され、リフレクタ１８ｂは、他方側面１２ｂを除いて線状光源１６ｂを覆うようにして配置されている。リフレクタ１８ａおよび１８ｂは、内面で反射率が高く、かつ拡散性が小さくなるように構成されており、このような特性は、例えば、樹脂シートに銀やアルミなどの反射率の高い材料を蒸着し、このシートを薄い金属板あるいは樹脂シートに接着することによって得られる。
【００１５】導光板１２の上面の上方にはプリズムシート２０が積層され、プリズムシート２０の上面の上方には液晶パネル２２が積層されている。プリズムシート２０は、ポリエステルフィルムを材料とするシート２０ａとアクリル樹脂を材料とする複数のプリズム２０ｂとからなる。各々のプリズム２０ｂは、シート２０ａの上面において線状光源１６ａに平行して延び、長さ方向断面は逆Ｖ字状に形成されている。さらに、プリズム２０ｂの頂角は１００°であり、各々のプリズム２０ｂを形成する２つの斜面とシート２０ａとがなす角度（鋭角）はいずれも４０°である。なお、シート２０ａは、導光板１２の上面１２ｃと平行とされる。
【００１６】図２を参照して、導光板１２内での光線の伝播を説明する。上述のように導光板１２はアクリル樹脂を材料としているため、導光板１２の屈折率ｎ１は“１．４９”である。したがって、導光板１２の上面１２ｃに入射する光線の入射角（上面１２ｃの法線と入射方向とがなす角度）θ１が４２°以上であれば、その入射光は全反射され、導光板１２内に戻される。このため、光出射方向修正素子Ｓが配合されていなければ、かかる入射光は、上面１２ｃおよび下面１２ｄで全反射されながら、導光板１２内を伝播する。
【００１７】しかし、この実施例の導光板１２には光出射方向修正素子Ｓが配合されているため、導光板１２内を伝播する光線が光出射方向修正素子Ｓに当たると、ミー散乱が生じる。このミー散乱の特徴は、光線を主として前方へ散乱するが、光出射方向修正素子Ｓの粒径が大きくなると、散乱角（前方と散乱方向とがなす角度）が小さくなることである。このようなミー散乱が生じることで上面１２ｃに対する入射角が４２°を下回ると、入射光は上面１２ｃから出射される。したがって、上面１２ｃから出射される光線の多くは、θ１＝４２°程度の入射角で上面１２ｃに入射する。スネルの法則に従う数１を演算すると、入射角θ１が４２°のとき、上面１２ｃから出射される光線の出射角（上面１２ｃの法線と出射方向とがなす角度）θ２は約８５．６°となる。
【００１８】
【数１】ｎ１・ｓｉｎθ１＝ｎ２・ｓｉｎθ２ｎ２：空気中の屈折率（＝１）
なお、図２では導光板１２の一方側面１２ａから入射された光線の伝播状態のみを説明しており、他方側面１２ａから入射された光線は、これとは逆方向に伝播する。この場合、入射角θ１が−４２°よりも大きい光線が上面１２ｃから出射され、出射角θ２は約−８５．６°となる。
【００１９】図３を参照して、プリズムシート２０内での光線の伝播を説明する。導光板１２の上面１２ｃから出射された光は、シート２０ａの下面２０１ａに入射する。このときの入射角は、上面１２ｃからの出射角と同じθ２である。シート２０ａの屈折率をｎ３とし、シート２０ａの下面２０１ａでの屈折角（下面２０１ａの法線と屈折方向とがなす角度）をθ３とすると、下面２０１ａでは数２が成り立つ。
【００２０】
【数２】ｎ２・ｓｉｎθ２＝ｎ３・ｓｉｎθ３シート２０ａの材料はポリエステルフィルムであるため、屈折率ｎ３は“１．６”である。このため、入射角θ２が８５．６°であれば、屈折角θ３は約３８．５°となる。
【００２１】シート２０ｂの下面２０１ａで屈折した光が上面２０２ａに入射するときの入射角は、屈折角と同じθ３である。プリズム２０ｂの屈折率をｎ４とし、プリズム２０ｂの下面２０１ｂでの屈折角（下面２０１ｂの法線と屈折方向とがなす角度）をθ４とすると、下面２０１ｂでは数３が成り立つ。
【００２２】
【数３】ｎ３・ｓｉｎθ３＝ｎ４・ｓｉｎθ４プリズム２０ｂの材料はアクリル樹脂であるため、屈折率ｎ４は“１．４９”である。このため、入射角θ３が３８．５°であれば、屈折角θ４は約４２°となる。
【００２３】プリズム２０ｂの下面２０１ｂで屈折した光が斜面２０２ｂに入射するときの入射角をθ５とし、この斜面２０２ｂからの出射角（下面２０１ｂの法線と出射方向とがなす角度）をθ６とすると、斜面２０２ｂでは数４が成り立つ。
【００２４】
【数４】ｎ４・ｓｉｎθ５＝ｎ５・ｓｉｎθ６ｎ５：空気中の屈折率（＝１）
プリズム２０ｂの斜面２０２ｂが下面２０１ａに対してなす角度（斜面角度）は４０°であるため、出射角θ４が４２°であれば、入射角θ５は２°となる。数３によれば、入射角θ５が２°のときの出射角θ６は、３°となる。このとき、シート２０ａの法線方向と斜面２０２ｂからの出射方向とがなす角度θ７は４３°となる。
【００２５】したがって、液晶パネル２２の下面に入射される光の輝度は、４３°付近の入射角で最大となる。液晶パネル２２の上面から出射される光の輝度を実際に測定したところ、図４に示すような視野角特性が得られた。このグラフの横軸の正方向は導光板１２の他方側面１２ｂ側であり、負方向は一方側面１２ａ側である。図４によれば、視野角＝±４３°付近で輝度が最大となり、上述の説明とほぼ合致することが分かる。
【００２６】上述のように、ミー散乱では、光出射方向修正素子Ｓの粒径が大きくなるにつれて散乱角が小さくなる。散乱角が小さければ、光の伝播方向は少しずつ修正され、導光板１２の上面１２ｃへの入射角θ１（図２参照）が４２°を下回った時点で上面１２ｃから出射される。つまり、散乱角が小さいほど、上述の視野角＝±４３°付近で輝度が大きく立ち上がり、斜め方向からの視野角特性が向上する。
【００２７】また、輝度が最大となる視野角は、プリズム２０ｂの斜面２０２ｂが下面２０１ｂに対してなす斜面角度が小さくなるにつれて大きくなる。つまり、図３では、シート２０ａの上面２０２ａから出射された光は、斜面２０２ｂに対する法線よりもプリズム２０ｂの頂角側から斜面２０２ｂに入射するが、斜面角度が大きくなるほど、この入射角θ５も大きくなる。この結果、数３から分かるように出射角θ６が大きくなり、輝度が最大となる視野角が大きくなる。
【００２８】なお、この実施例では、導光板の両側面に線状光源を配置するようにしたが、図５に示すように一方側面にのみ線状光源を配置したり、図６に示すように導光板の両側面および背面に線状光源を配置するようにしてもよい。
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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１２年８月３１日（２０００．８．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０１８１
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 義人
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| 【公開番号】 |
特開２００２−７５０３２（Ｐ２００２−７５０３２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年３月１５日（２００２．３．１５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２６２１１７（Ｐ２０００−２６２１１７） |
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