| 【発明の名称】 |
導光板 |
| 【発明者】 |
【氏名】仁井田 英紀
【氏名】磯谷 文一
【氏名】三田 泰哉
【氏名】竹内 範仁
【氏名】竹田 康彦
【氏名】深野 達雄
【氏名】元廣 友美
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| 【要約】 |
【課題】面光源としての輝度が大きく，輝度ムラの小さい導光板を提供すること。
【解決手段】一方の側面に配置された光源２から出射した光４を液晶表示部３へ導くと共に，略均一の厚みを有する導光板１。導光板１は，光源２と反対側の側面に形成された側面反射部１１と，液晶表示部３と対向する平面状の一方の面１２と，その反対側に配される他方の面１３とを備えている。他方の面１３には，光源２側から導かれた光４を一方の面１２から出射させる往光採取面１５と，光源２から側面反射部１１を介して導かれた光４を一方の面１２から出射させる復光採取面１６とを有する凹部１７が所望の間隔で複数形成されている。各凹部１７の間には一方の面１２に対して傾斜角度を有する傾斜面１４が設けてある。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一方の側面に配置された光源から出射した光を被照明体へ導くと共に，略均一の厚みを有する導光板であって，上記光源と反対側の側面に形成された側面反射部と，上記被照明体と対向する平面状の一方の面と，該一方の面と反対側に配される他方の面とを備え，上記他方の面には，上記光源側から導かれた光を反射して上記一方の面から出射させる往光採取面と，上記光源から上記側面反射部を介して導かれた光を反射して上記一方の面から出射させる復光採取面とを有する凹部が所望の間隔で複数形成されており，上記各凹部の間には，上記一方の面に対して傾斜角度を有する傾斜面が設けてあることを特徴とする導光板。
【請求項２】 請求項１において，上記往光採取面と上記傾斜面との境界である第１境界部は，上記復光採取面と上記傾斜面との境界である第２境界部と比較して，上記一方の面から遠い位置に形成されていることを特徴とする導光板。
【請求項３】 請求項１において，上記往光採取面と上記傾斜面との境界である第１境界部は，上記復光採取面と上記傾斜面との境界である第２境界部と比較して，上記一方の面から近い位置に形成されていることを特徴とする。
【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項において，上記被照明体は反射型液晶の液晶表示部であり，上記導光板は上記液晶表示部の表示側に配置されるフロントライト用であることを特徴とする導光板。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【技術分野】本発明は，光源からの光を液晶表示部に照射するために導く導光板に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より，液晶表示装置には，光源からの光を導いて，液晶表示部の全面に照射するための導光板が設けてあるものがある。該導光板は，例えば，液晶表示部の表示側に配置して，光を上記液晶表示部の表示側から照射するフロントライト用として用いられる。
【０００３】図７（Ａ），（Ｂ），図８（Ａ），（Ｂ）に示すごとく，上記導光板９，９０は，側面に配置した光源２から出射した光４を導入して，この光４を液晶表示部３に対向する平面状の一方の面９２から出射させて上記液晶表示部３を照射する。即ち，上記光源２からの光４を導光板９，９０に導入し，該導光板９，９０を面光源として上記液晶表示部３を面照射する。そのために，上記一方の面９２と反対側の他方の面９３は，適当な断面形状に形成されており，該他方の面９３に特定条件で当った光４が，上記一方の面９２から出射し液晶表示部３へ導かれる。
【０００４】具体的な導光板９の形状としては，従来より，図７（Ａ）に示すごとく，上記他方の面９３に，断面鋸歯状の鋸歯型溝９５を形成したものがある。即ち，上記他方の面９３は，光源２側から導かれてきた光４を反射して光源２とは反対側の側面９９側へ導く傾斜面９５１と，光源２側から導かれてきた光４を反射して上記一方の面９２から出射させる往光採取面９５２とが連続して形成されている。
【０００５】上記導光板９に導入された光４は，上記一方の面９２及び上記傾斜面９５１で全反射しながら導光板９内を伝播する。伝播する過程において上記往光採取面９５２に入射した光４はここで反射して上記一方の面９２から出射して液晶表示部３を照射する。
【０００６】上記導光板９は，導入した光４が上記傾斜面９５１で全反射するときその伝播角度が変わるため，光源２から遠い部分にも光４を導くことができる。これにより，光源２から遠い部分からも光４を出射させることができる。なお，上記伝播角度とは，上記一方の面９２と伝播する光の方向ベクトルとの成す鋭角をいう。
【０００７】また，別の具体的な導光板９０の形状として，図７（Ｂ），図８（Ｂ）に示すごとく，上記他方の面９３に，断面Ｖ字状のＶ字型溝９６を形成し，更に光源２と反対側の側面に側面反射部９１を設けたものがある。即ち，上記他方の面９３に形成されたＶ字型溝９６は，上記光源２側から導かれてきた光４を反射して上記一方の面９２側から出射させるための往光採取面９６２と，上記側面反射部９１側から導かれてきた光４１を反射して上記一方の面９２から出射させるための復光採取面９６１とから構成されている。
【０００８】また，上記他方の面９３におけるＶ字型溝９６が形成されていない部分には平坦面９６３が形成されている。そして，上記導光板９０に導入された光４は，上記一方の面９２及び上記平坦面９６３で全反射しながら導光板９０内を伝播する。伝播する過程において上記往光採取面９６２或いは復光採取面９６１に入射した光４はここで反射して上記一方の面９２から出射して液晶表示部３を照射する。
【０００９】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の導光板９，９０には，それぞれ以下の問題がある。図７（Ａ），図８（Ａ）に示すごとく，上記鋸歯型溝９５を有する導光板９は，光源２と反対側の側面９９には側面反射部を有しないため，該側面９９にまで達した光４はそのまま透過する。その結果，この光４は液晶表示部３の照射に使われることがなく，上記導光板９は，面光源としての輝度を充分に得ることができない。
【００１０】上記導光板９に上記側面反射部を設けていないのは，光源２と反対側からの光を一方の面９２側へ出射する復光採取面を，上記他方の面９３に設けていないからである。即ち，例え側面反射部を設けても，そこで反射して他方の面９３に導かれた光は，一方の面９２から出射しないからである。
【００１１】その点，図７（Ｂ），図８（Ｂ）に示すごとく，上記Ｖ字型溝９６を形成した導光板９０は，側面反射部９１を有し，該側面反射部９１で反射して返ってくる光４１を反射して一方の面９２から出射させる復光採取面９６１をも有するため，無駄になる光量は少ない。ところが，上記導光板９０の場合，光源２から遠い領域での上記一方の面９２から出射する光量が少なくなり，面光源としての輝度ムラが生ずることともなる。
【００１２】これは，下記の理由によるものと考えられる。即ち，上記導光板９０に入射した光４は伝播角度が略一定であり，また，往光採取面９６２や復光採取面９６１に当った光４，４１が一方の面９２から出射するような伝播角度の条件は限定されている。そのため，この条件に該当する光は，光源２から近い領域で多く出射されるので，光源２から遠い領域まで伝播する量が減少し，その結果，輝度ムラが生ずるものと考えられる。
【００１３】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，面光源としての輝度が大きく，輝度ムラの小さい導光板を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，一方の側面に配置された光源から出射した光を被照明体へ導くと共に，略均一の厚みを有する導光板であって，上記光源と反対側の側面に形成された側面反射部と，上記被照明体と対向する平面状の一方の面と，該一方の面と反対側に配される他方の面とを備え，上記他方の面には，上記光源側から導かれた光を反射して上記一方の面から出射させる往光採取面と，上記光源から上記側面反射部を介して導かれた光を反射して上記一方の面から出射させる復光採取面とを有する凹部が所望の間隔で複数形成されており，上記各凹部の間には，上記一方の面に対して傾斜角度を有する傾斜面が設けてあることを特徴とする導光板にある。
【００１５】本発明において最も注目すべきことは，上記他方の面に，上記往光採取面と復光採取面とを有する凹部を備え，各凹部の間に上記傾斜面が設けてあることである。また，上記側面反射部は，例えば，導光板の側面に銀やアルミニウム等を蒸着して形成することができる。
【００１６】次に，本発明の作用効果につき説明する。上記導光板は，上述のごとく，上記傾斜面を有するため，上記光源から出射した光のうち充分な量の光が，伝播角度を変えながら，上記光源から遠い部分まで達する。
【００１７】即ち，上記一方の面から出射し難い条件の伝播角度であった光を，上記傾斜面において全反射させることにより伝播角度を変え，上記光源から遠い上記一方の面から出射させることができる。或いは，上記一方の面から出射しやすい条件の伝播角度であった光を，上記傾斜面において全反射することにより伝播角度を変え，上記光源から近い部分からの出射を抑制して遠い部分まで導き，遠い部分から多く出射させることもできる。それ故，光源から遠い上記一方の面からも充分な量の光を出射させることができる。
【００１８】また，上記光源側からの光は，伝播する間に，その一部ずつが各往光採取面に採取される。即ち，上記光の一部ずつが，各往光採取面において反射し，上記一方の面から出射する。
【００１９】また，上記導光板は上記側面反射部及び上記復光採取面を有するため，上記側面反射部において反射して上記光源側へ向かう光を，上記復光採取面において採取することができる。即ち，上記側面反射部側からの光を，上記復光採取面において反射し，上記一方の面から出射させることができる。それ故，上記側面反射部において反射した光をも出射させることができ，導光板の輝度を向上させることができる。
【００２０】このように，上記導光板は，上記他方の面に，上記傾斜面と復光採取面との両方を有することにより，上記光源から遠い上記一方の面からも充分に光を出射させることができると共に，上記側面反射部において反射した光をも有効に出射させることができる。
【００２１】そのため，上記光源から導光板に導入された光は，該導光板における一方の面の全面から，満遍なく，充分な光量で出射する。従って，上記導光板は，面光源としての輝度を充分に有し，輝度ムラが生じない。
【００２２】また，上記導光板は，上記光源側から上記側面反射部側まで略均一の厚みを有する。そのため，上記導光板の薄型化を図ることができ，ひいては製品の薄型化を可能とする。
【００２３】以上のごとく，本発明によれば，面光源としての輝度が大きく，輝度ムラの小さい導光板を提供することができる。
【００２４】次に，請求項２に記載の発明のように，上記往光採取面と上記傾斜面との境界である第１境界部を，上記復光採取面と上記傾斜面との境界である第２境界部と比較して，上記一方の面から遠い位置に形成することもできる。この場合には，上記傾斜面において全反射した光の伝播角度を，小さくすることができる。そのため，上記光源から出射した光のうち充分な光量の光が，上記光源から遠い部分にまで達する。それ故，上記光源から遠い部分の輝度が充分に大きい導光板を得ることができる。
【００２５】次に，請求項３に記載の発明のように，上記往光採取面と上記傾斜面との境界である第１境界部を，上記復光採取面と上記傾斜面との境界である第２境界部と比較して，上記一方の面から近い位置に形成することもできる。この場合には，上記復光採取面の面積を大きくすることができる。そのため，上記側面反射部を介して上記他方の面に達した光を，上記復光採取面において充分に反射して上記一方の面から出射させることができる。即ち，上記側面反射部において反射して光源側へ向かう光をも充分に利用することができる。
【００２６】また，上記一方の面から出射し難い条件の伝播角度であった光を，上記傾斜面において全反射させることにより伝播角度を変え，上記光源から遠い上記一方の面から出射させることができる。これにより，導光板における，光源から遠い部分の輝度を大きくすることができる。従って，輝度の充分に大きい導光板を得ることができる。
【００２７】次に，請求項４に記載の発明のように，上記被照明体を反射型液晶の液晶表示部とし，上記導光板を上記液晶表示部の表示側に配置されるフロントライト用とすることができる。即ち，上記導光板は，例えば液晶表示装置に組み込まれ，上記導光板から出射した光は，上記液晶表示部を表示側から照射する。この場合には，面光源としての輝度が大きく，輝度ムラの小さいフロントライト用の導光板を得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】実施形態例１本発明の実施形態例にかかる導光板につき，図１〜図３を用いて説明する。本例の導光板１は，図１に示すごとく，一方の側面に配置された光源２から出射した光４を被照明体としての液晶表示部３へ導く。そして，上記導光板１は，略均一の厚みを有する。
【００２９】上記導光板１は，図１に示すごとく，上記光源２と反対側の側面に形成された側面反射部１１と，上記液晶表示部３と対向する平面状の一方の面１２と，該一方の面１２と反対側に配される他方の面１３とを備えている。上記他方の面１３には，凹部１７が所望の間隔で複数形成されている。該凹部１７は，図１，図２に示すごとく，上記光源２側から導かれた光４を反射して上記一方の面１２から出射させる往光採取面１５と，上記光源２から上記側面反射部１１を介して導かれた光４を反射して上記一方の面１２から出射させる復光採取面１６とを有する。また，上記各凹部１７の間には，上記一方の面１２に対して傾斜角度を有する傾斜面１４が設けてある。
【００３０】上記光源２としては，図３に示すごとく，上記導光板１の一辺の長さと略同等の長さを有する線光源を用いる。該線光源は，その略全長にわたる部分から上記導光板１に向かって光４を出射するものであればよい。例えば，冷陰極管であってもよいし，両端部にＬＥＤ等の点光源を配置した棒状の導光体であって，該点光源の光を導入し，これを線光源化して上記導光板１へ向かって光を出射するものでもよい。
【００３１】また，図１，図２に示すごとく，上記往光採取面１５と上記傾斜面１４との境界である第１境界部１４５は，上記復光採取面１６と上記傾斜面１４との境界である第２境界部１４６と比較して，上記一方の面１２から遠い位置に形成されている。即ち，上記傾斜面１４は，上記一方の面１２との間隔が光源２側が狭く側面反射部１１側が広くなるように傾斜している。
【００３２】上記他方の面１３における各部の具体的な寸法等は，以下の通りである。即ち，図２に示すごとく，上記傾斜面１４の上記一方の面１２に対する傾斜角度α1は，約２°である。また，上記往光採取面１５の上記一方の面１２に対する傾斜角度β1は，約４６°である。また，上記復光採取面１６の上記一方の面１２に対する傾斜角度γ1は，約５０°である。
【００３３】また，上記往光採取面１５の幅，即ち上記凹部１７の低部１７１と上記第１境界部１４５との距離Ａ1は，約７μｍである。また，上記復光採取面１６の幅，即ち上記凹部１７の低部１７１と上記第２境界部１４６との距離Ｂ1は，約２μｍである。なお，図２に示した一点鎖線は，上記一方の面１２に平行な直線である。
【００３４】また，上記凹部１７は，上記往光採取面１５と上記復光採取面１６とにより形成される略Ｖ字状断面形状のＶ字型溝である。該凹部１７のピッチＰ1は，約２００μｍである。そして，図３に示すごとく，上記凹部１７は，上記光源２が配置されている側面，及び上記側面反射部１１に平行に形成してある。
【００３５】上記導光板１は，約１ｍｍの略均一厚みのアクリル板を加工して形成されており，該アクリル板の側面に銀を蒸着することにより上記側面反射部１１が形成されている。また，図１に示すごとく，上記導光板１は，反射型液晶の液晶表示部３の表示側３１に配置されるフロントライト用の導光板である。即ち，図１に示すごとく，上記導光板１から出射した光４は，上記液晶表示部３の表示側３１に照射され，その反射光４２は上記導光板１を透過して観察者の目Ｅに到達する。これにより，上記他の面１３側から，上記液晶表示部３の表示を観察することができる。
【００３６】次に，本例の作用効果につき説明する。上記導光板１は，上述のごとく，上記傾斜面１４を有するため，図１に示すごとく，上記光源２から出射した光４のうち充分な量の光が，伝播角度を変えながら，上記光源２から遠い部分まで達する。それ故，光源２から遠い一方の面１２からも充分な量の光４が出射する。それ故，光源２から遠い上記一方の面１２からも充分な量の光４を出射させることができる。
【００３７】また，上記光源２からの光４は，伝播する間に，その一部ずつが各往光採取面１５に採取される。即ち，上記光４の一部ずつが，各往光採取面１５において反射し，上記一方の面１２から出射する。
【００３８】また，上記導光板１は，上記側面反射部１１及び上記復光採取面１６を有するため，図１に示すごとく，上記側面反射部１１において反射して上記光源２側へ向かう光４１を，上記復光採取面１６において採取することができる。即ち，上記側面反射部１１からの光４１を，上記復光採取面１６において反射し，上記一方の面１２から出射させることができる。それ故，図１に示すごとく，上記側面反射部１１において反射した光４１をも出射させることができ，導光板１の輝度を向上させることができる。
【００３９】このように，上記導光板１は，上記他方の面１３に，上記傾斜面１４と復光採取面１６との両方を有することにより，上記光源２から遠い上記一方の面１２からも充分に光４を出射させることができると共に，上記側面反射部１１において反射した光４１をも有効に出射させることができる。
【００４０】そのため，上記光源２から導光板１に導入された光４は，該導光板１における一方の面１２の全面から，満遍なく，充分な光量で出射する。従って，上記導光板１は，面光源としての輝度を充分に有し，輝度ムラが生じない。
【００４１】また，上記導光板１は，上記光源２側から上記側面反射部１１側まで略均一の厚みを有する。そのため，上記導光板１の薄型化を図ることができ，ひいては製品の薄型化を可能とする。
【００４２】また，図１に示すごとく，上記第１境界部１４５を，上記第２境界部１４６と比較して，上記一方の面１２から遠い位置に形成してあため，上記傾斜面１４において全反射した光４の伝播角度を小さくすることができる。そのため，上記光源２から出射した光４のうち充分な光量の光４が，上記光源２から遠い部分にまで達する。
【００４３】即ち，上記一方の面１２から出射しやすい条件の伝播角度であった光４を，上記傾斜面１４において全反射することにより伝播角度を変え，上記光源２から近い部分からの出射を抑制して遠い部分まで導き，遠い部分から多く出射させることができる。それ故，上記導光板１における，光源２から遠い部分においても，充分な輝度を得ることができる。
【００４４】以上のごとく，本例によれば，面光源としての輝度が大きく，輝度ムラの小さい導光板を提供することができる。
【００４５】実施形態例２本例は，図４（Ａ）に示すごとく，光源２から遠ざかるに従い凹部１７の深さを深くした導光板１ａ，及び，図４（Ｂ）に示すごとく，光源２から遠ざかるに従い凹部１７の形成間隔を小さくした導光板１ｂの例である。その他は，実施形態例１と同様である。
【００４６】これらの場合には，上記光源２から遠い部分から，光４をより多く出射させることができる。それ故，上記光源２から遠い部分の輝度を向上させることができる。その他，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００４７】実施形態例３本例は，図５，図６に示すごとく，第１境界部１４５を，第２境界部１４６と比較して，一方の面１２から近い位置に形成した導光板１０の例である。即ち，上記傾斜面１４は，上記一方の面１２との間隔が，光源２側が広く側面反射部１１側が狭くなるように傾斜している。
【００４８】図６に示すごとく，上記傾斜面１４の上記一方の面１２に対する傾斜角度α2は，約２°である。また，上記往光採取面１５の上記一方の面１２に対する傾斜角度β2は，約４４°である。また，上記復光採取面１６の上記一方の面１２に対する傾斜角度γ2は，約４４°である。
【００４９】また，上記往光採取面１５の幅，即ち上記凹部１７の低部１７１と上記第１境界部１４５との距離Ａ2は，約３μｍである。また，上記復光採取面１６の幅，即ち上記凹部１７の低部１７１と上記第２境界部１４６との距離Ｂ2は，約７μｍである。また，上記凹部１７のピッチＰ2は，約２００μｍである。なお，図６に示した一点鎖線は，上記一方の面１２に平行な直線である。その他は，実施形態例１と同様である。
【００５０】この場合には，上記復光採取面１６の面積を大きくすることができる。そのため，上記側面反射部１１を介して上記他方の面１３に達した光４１を，上記復光採取面１６において充分に反射して上記一方の面１２から出射させることができる。即ち，上記側面反射部１１において反射して光源２側へ向かう光４１をも充分に利用することができる。
【００５１】また，上記一方の面１２から出射し難い条件の伝播角度であった光４を，上記傾斜面１４において全反射させることにより伝播角度を変え，上記光源２から遠い上記一方の面１２から出射させることができる。これにより，導光板１０における，光源２から遠い部分の輝度を大きくすることができる。従って，本例の導光板１０は，充分に輝度を大きくすることができる。その他，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００５２】上記実施形態例１〜３において，上記凹部１７や傾斜面１４の形状等を表すパラメータである溝深さ，ピッチ（Ｐ1，Ｐ2），傾斜角度（α1，β1，γ1，α2，β2，γ2），往光採取面１５や復光採取面１６の幅（Ａ1，Ｂ1，Ａ2，Ｂ2）等（図２，図６参照）を適切に変化させることにより，更に，輝度を大きくし，輝度ムラを小さくすることができる。また，上記凹部として，略円錐形状を上下逆さにした形状の円錐型凹部を形成することもできるが，この場合にも上記と同様に，各パラメータを適切に変化させることにより，輝度を大きくし，輝度ムラを小さくすることが可能である。
【００５３】また，上記各実施形態例においては，傾斜面１４，往光採取面１５，復光採取面１６を順次連続して形成した例を示したが，例えば，傾斜面１４と往光採取面１５との間に，上記一方の面１２と平行な平坦面を有していてもよい。
【００５４】また，本発明の導光板を用いて光を照射する被照明体は，液晶表示部でなくても，例えば写真のネガであってもよい。更に，本発明の導光板は，液晶表示部の表示側と反対側に配置されるバックライト用であってもよい。
【００５５】
【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，面光源としての輝度が大きく，輝度ムラの小さい導光板を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
【識別番号】０００００３６０９
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
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| 【出願日】 |
平成１２年９月２８日（２０００．９．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９１４２
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 祥泰 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１０９９２４（Ｐ２００２−１０９９２４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年４月１２日（２００２．４．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２９７２０５（Ｐ２０００−２９７２０５） |
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