JP2003167132A - フロントライト用楔型導光板 - Google Patents
フロントライト用楔型導光板Info
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- G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer
Abstract
ライト用楔型導光板を提供する。 【解決手段】 導光板4は、入射面4aと直交する断面
形状がほぼ楔型に形成されている。溝7は出射面4cに
対しβの角度をなす傾斜面5と出射面4cに対してαの
角度をなす光採取面6とにより構成される。傾斜面5と
光採取面6とにより、溝の山8と谷9とが形成され、谷
9の底部間のピッチPは一定に設定されている。溝深さ
dmは、入射面4a側端から入射面と対向する面4b側
端の間にある溝7をみたときに、入射面4a側から非減
少であれば良く、好ましくは入射面4a側から単調増加
していれば良い。さらに、隣り合う溝7の溝深さdmを
比較したとき、溝深さdmの変化量は非減少であれば良
く、好ましくは溝深さdmが小さい側と比較して最大2
%未満の変化量であることが良い。
Description
楔型導光板に関するものである。
に、外部が明るいときは太陽光や室内光等の外光を使用
し、外部が暗いときは表示装置に搭載された照明装置を
使用するものがある。このような表示装置にフロントラ
イトを備えた反射型表示装置がある。その反射型表示装
置に搭載されたフロントライト用の導光板には、平板と
楔型の導光板がある。
た反射型液晶表示装置50は、光源51と、導光板52
と、導光板52の下面(出射面)53側に配置された反
射型液晶パネル60とを備えている。また、導光板52
の上面55には鋸歯型の溝57が多数形成されている。
導光板52は光源51からの光を入射面54から取り入
れ、溝57の光採取面57aにより光を反射させて下面
53から照明光を出射する。
光が溝57により反射されて反射型液晶パネル60に向
かい、反射型液晶パネル60を均一に照射すること、つ
まり、輝度分布の均一化が望まれる。
り、輝度ムラは導光板52を上面から見たときに、導光
板52上にある特定の点でそれぞれ輝度の値を測定し、
その最大値と最小値とから求められる。詳しくは、図7
に示すように、導光板52を16分割する線の9つの交
点における輝度の値をL1〜L9とし、L1〜L9それ
ぞれの輝度の値の中で最小値を最大値で除算した値が輝
度ムラの値である。即ち、輝度ムラの値が1に近いほど
輝度の最小値と最大値の差が少なく輝度分布が均一であ
ることを示す。
領域に到達する光量が少ないため、光採取面57aで反
射される光量が少なく下面53から出射される光量が少
ない。従って、輝度にばらつきがでて均一な輝度分布に
ならない。その輝度分布の不均一性を改善する導光板と
して楔型導光板(例えば、特開平11−242220号
公報及び特開2000−21224号公報)がある。
対向する入射面54の位置の厚みをd1、入射面54と
対向する側面の位置の厚みをd2としたとき、d1>d
2となる導光板をいう。従って上面55は、下面53に
対して光源51から遠くなるにつれて下降傾斜してい
る。平板と比べ楔型にすると、光源51から離れた溝5
7においても、光源からの光を多く受けて反射すること
ができる。従って、輝度分布をより均一化することがで
きる。
5を下降傾斜させた楔型の導光板52を用いて輝度分布
を均一化しようとして厚みd2をさらに薄くすると、厚
みd1と厚みd2との差が大きくなり上面55の傾斜角
度が大きくなる。そのため、視差が生じて視認性が低下
するという問題がある。
て、溝57間のピッチを変化させる方法もあるが、この
ピッチが液晶パネル60の画素ピッチと合わないと干渉
縞が発生する問題がある。
これらの問題に対する配慮がない。本発明は、かかる事
情に鑑みなされたものであり、その目的は、視認性の低
下と干渉縞の発生を防止しつつ、輝度分布を均一化する
ことができるフロントライト用楔型導光板を提供するこ
とにある。
め、請求項1に記載の発明は、反射型表示装置に搭載さ
れるフロントライト用楔型導光板である。前記導光板
は、出射面と対向する面に入射面と略平行でピッチが等
しく形成された多数の溝を有し、前記溝の溝深さは、前
記入射面に近い溝の溝深さが入射面に対向する面に近い
溝の溝深さよりも浅い。また、前記入射面に近い溝から
入射面と対向する面に近い溝に向かって非減少となるよ
うに設定されているフロントライト用楔型導光板とし
た。なお、本発明でいう非減少とは、減少しないことを
意味し、増加するだけでなく一部が一定である場合も含
む。
定に保ちながら溝深さが非減少に変化する。ただし、溝
深さが全て一定の場合は含まず、入射面に近い溝の溝深
さは入射面に対向する面に近い溝の溝深さよりも浅い。
光源から遠いところではその領域に到達する光量が光源
に近い領域と比べて少ないが、溝深さを増加させること
で光を出射面に対して垂直に近い角度で出射面に向けて
反射する光採取面の面積が増加して、出射面に向かって
出射面に対して垂直に近い角度で反射する光量を多くす
ることができる。そのため、視差が視認できるほど導光
板の厚さを変化させることなく、光源から遠いところで
も輝度が十分に確保され輝度分布を均一化することがで
きる。また、ピッチが一定であるため干渉縞が発生しな
い。
の発明において、溝深さが単調増加する。従って、この
発明においては、溝深さが一定である部分がなく光源か
ら遠くなるに従って増加する。光源から遠くなるに従っ
てその領域に到達する光量が光源に近い領域と比べて少
なくなるが、溝深さが光源から遠くなるに従って増加す
るため、さらに輝度分布を均一化することができる。
請求項2に記載の発明において、隣接する前記溝の溝深
さの変化量が、前記入射面から入射面に対向する面に向
かって非減少である。従って、この発明においては、光
量の減少分に応じて溝深さが増加するので、さらに輝度
分布を均一化することができる。
項3のうちいずれか一項に記載の発明において、隣接す
る前記溝の溝深さの変化量が最大2%未満である。従っ
て、この発明においては、溝深さの急激な変化がなく、
輝度の急激な変化が抑えられるため、輝度分布を均一化
することができるとともに溝の境界線を見えにくくする
ことができる。
置に具体化した一実施の形態を図1〜図5に従って説明
する。
(以下、表示装置と称する)1は、光源2と、光源2を
覆うリフレクタ3と、フロントライト用の楔型導光板
(以下、導光板と称する)4と、液晶パネル20とを備
えている。光源2には冷陰極管が使用される。リフレク
タ3は、光源2からの光を導光板4の方向に反射させる
ために、内面は反射率が高い材料で形成されている。光
源2は導光板4の入射面4aと対向する位置に配置され
ている。
クリルを材料として形成される。導光板4の出射面4c
に向かい合うように液晶パネル20が設けられている。
導光板4は、入射面4aと直交する断面形状がほぼ楔型
に形成されている。詳しくは、入射面4aと出射面4c
とはほぼ直角をなし、導光板4の入射面4aにおける厚
みをd1、入射面4aと対向する面4bにおける厚みを
d2としたとき、d1>d2となる。従って、光源2と
対向する面(入射面4a)側から入射面4aと対向する
面4b側に向かって、出射面4cに対し、出射面4cと
対向する面4dが近づくように傾斜している。
きさは1〜10インチ程度の大きさで、導光板4も同程
度の大きさである。なお、出射面4cに対し、出射面4
cと対向する面4dの傾斜角度は小さいが、図1では、
傾斜をわかりやすくするために傾斜角度を大きく示して
いる。
る。図2に示すように、出射面と対向する面4d上に
は、鋸歯型の溝7が多数形成されている。溝7は出射面
4cに対しβの角度をなす傾斜面5と、出射面4cに対
してαの角度をなす光採取面6とにより構成される。傾
斜面5は出射面4cに対してほぼ平行であり、光源2か
ら遠ざかるにつれて上昇傾斜し、角度βは約1度〜約5
度の範囲内である。光採取面6は光源2から遠ざかるに
つれて下降傾斜し、角度αは約41度〜約47度の範囲
内である。光採取面6は光源2からの光を出射面4cか
ら出射させる方向へ反射する部分である。
の山8と谷9とが形成され、谷9の底部間のピッチPは
一定に設定されている。ピッチPは液晶パネル20の液
晶の画素ピッチに合わせるのが好ましい。山8の頂部を
通り出射面4cと平行な線と谷9の底部を通り出射面4
cと平行な線との距離である溝深さdmは、入射面4a
側から入射面と対向する面4b側に向かって徐々に増加
するように形成されている。この場合、それぞれの山8
の頂部を結んでできる線は、光源2から遠ざかるにつれ
て出射面4cとの距離が短くなるように下降する曲線と
なる。
と対向する面4b側端の間にある溝7をみたときに、入
射面4a側から非減少であれば良く、好ましくは入射面
4a側から単調増加していれば良い。さらに好ましくは
2次関数〜5次関数的に増加していることが良く、最も
好ましくは3次関数的に増加していることが良い。
するとは、入射面4a側端の溝7を基準点としたとき
に、基準点での溝深さdmと比較した他の溝7の溝深さ
dmの増加分が基準点からの距離のn乗に比例すること
をいう。即ち、入射面4a側端の溝7からの距離をx、
入射面4a側端の溝7の溝深さをbとするときの溝深さ
dmと距離xとの間には、dm=axn +bという式が
成立する。aは正の係数である。また、nは整数に限ら
ず小数でもよい。
したとき、溝深さdmの変化量は非減少であれば良く、
好ましくは溝深さdmが小さい側と比較して最大2%未
満の変化量であることが良く、さらに好ましくは0.4
%以下が良い。なお、本発明でいう溝深さdmの変化量
とは、隣り合う溝7の溝深さdmを比較したときに、溝
深さdmの小さい側(入射面4a側)を基準にして大き
い側の溝深さdmの変化の割合をいう。
2では溝7をわかりやすくするため幅を大きく示してい
る。従って、実際は導光板4には多数の溝7が形成され
ている。また、溝深さdmをわかりやすくするために、
入射面4aの厚みに対して深く示し、溝深さdmの変化
量もわかりやすくするため、隣り合う溝7と比較して大
きな変化で示している。
の表示装置1の作用について説明する。表示装置1は、
外部が明るいときは太陽光や室内光等の外光を使用し、
外部が暗いときは光源2からの光を使用する。図1に示
すように、外光は導光板4に出射面と対向する面4d側
から入射し、出射面4cから出射し、液晶パネル20を
照射する。
面4aから入射する場合は、入射した光は導光板4内を
導波する。そのうち、光採取面6に到達した光は、出射
面4cに対して垂直に近い角度で出射面4cの方向に全
反射し、出射面4cから出射する。光採取面6で全反射
した光には、光源2から直接光採取面6に進むものに限
らず、導光板4内において出射面4cで全反射されて光
採取面6に進むものや、導光板4内において傾斜面5で
全反射されて光採取面6に進むものほかに、光源2から
直接入射面4aに入射せずにリフレクタ3から反射され
て入射面4aに入射するもの等も含まれる。
20で反射し、再び導光板4に入射して導光板4内を伝
播し、出射面と対向する面4dから出射し、目で視認さ
れる。
板4内を導波する光量が少なくなるが、溝深さdmが減
少しないように形成されているため、光源2から遠い光
採取面6の面積が大きくなる。そのため、光採取面6か
ら反射される光量を十分に確保できる。
く説明する。本実施例では、縦:65mm、横:80m
m、厚みd1:1mm、厚みd2:0.7mmの楔型導
光板4を使用し、ピッチP:0.24mm、角度α:約
44度、角度β:約1.5度の鋸歯型の溝7を形成し
た。溝深さdmは5.5μm〜11μmと徐々に増加す
るように形成し、隣り合う溝7の溝深さdmの変化量の
最大値を0.4%とした。
みたが、実験の結果、最大2%未満では溝7の境界線が
見えなかった。最大値0.4%ではもちろん見えなかっ
た。このとき、入射面4a側端から入射面に対向する面
4b側端の間にある溝7の溝深さdmを1次関数的に増
加させた場合、及び2次関数〜6次関数それぞれで増加
させた場合の輝度ムラの値を比較した。その結果を図4
に示す。図4のグラフは、横軸に次数、縦軸に輝度ムラ
の値を表す。
に増加させた場合に最も高い輝度ムラの値を示した。ま
た、輝度ムラの値は0.6以上であればよく、2次関数
〜5次関数的に増加する範囲内が好ましいことがわか
る。つまり、入射面4aから入射面と対向する面4bま
での溝7の溝深さdmは、2次関数〜5時関数的に増加
させた場合が好ましく、さらに好ましくは3次関数的に
増加させた場合が最も均一化された輝度分布が得られ、
視認性が良いことがわかる。
つ、溝深さdmが減少しないように形成されているた
め、光源2から遠いところでも出射面4cから出射する
光量を十分に確保することができる。従って、輝度の低
下を防ぎ、輝度分布を均一化することができる。また、
ピッチPが一定であるため、輝度分布を均一化しても液
晶パネル20からの反射光と出射面4cからの反射光と
の干渉縞の発生を抑えることができる。
成されているため、光源2から遠くなるにつれて溝深さ
dmが一定である部分がなく必ず増加する。光源2から
遠くなるに従ってその領域に到達する光量が光源2に近
い領域と比べて少なくなるが、溝深さdmが光源から遠
くなるに従って増加するため、さらに輝度分布を均一化
することができる。
から入射面に対向する面に向かって非減少となるように
形成されているため、光源2から遠くなるにつれて溝深
さdmが深くなる。従って、光量の減少分に応じて溝深
さが増加するので、さらに輝度分布を均一化することが
できる。
に変化させたことにより輝度分布を均一化することがで
き、視認性を向上させることができる。 (5)溝深さdmを3次関数的に変化させた場合に、輝
度分布を最も均一化することができる。従って、視認性
が最も向上される。
を2%未満とすることで、輝度の急激な変化がなくな
る。従って、輝度の急激な変化により生じる溝7の境界
線がほとんど視認されなくなる。好ましくは0.4%以
下とすることで、さらに境界線が視認されにくくなる。
に限らず、例えば下記のように変更してもよい。 ○光源2は冷陰極管に限らない。例えば、熱陰極管の蛍
光灯、白熱灯、あるいは発光ダイオードを複数配列した
ものでもよい。また、発光ダイオードは、点状に配置さ
れた発光ダイオードから導光体を使用して線状光源に変
換して使用するものでもよい。ただし、光源2には発熱
の少ない冷陰極管や発光ダイオードの方が好ましい。
透明板であればよく、例えば、その他透明樹脂やガラス
等も使用できる。 ○出射面と対向する面4dに平坦部があってもよい。つ
まり、山8の部位に平坦面が形成されていてもよい。
の頂部間のピッチを一定にしてもよい。 ○ピッチPの間隔は0.24mmに限らない。液晶パネ
ル20の画素ピッチは0.24mmに限られないため、
液晶パネル20の画素ピッチに対応してピッチPを変更
してもよい。ピッチPは、厳密に画素ピッチと同一にす
る必要はなく、干渉縞が視認されない程度に少しずれて
いても良い。
図5(a)に示すように、下降傾斜している出射面と対
向する面4d上にV字状の溝7が多数形成されていても
よい。V字状の溝7は光採取面6と第二光採取面6’と
から形成され、出射面4cに対して光採取面6がなす角
度αと第二光採取面6’がなす角度α’とはともに約4
1度〜約47度の範囲内である。また、図5(b)に示
すように、出射面4cと対向する面4dを階段状に下降
傾斜させるとともに、面4d上にV字状の溝7を多数形
成してもよい。角度αと角度α’はともに同じ角度であ
ることが好ましいが、特に限定されない。
bで反射した光が、第二光採取面6’で反射され出射面
4cに向かうことで輝度がさらに向上される。さらに、
入射面4aと対向する面4bを、光源2からの光を反射
する反射部としてもよい。反射部とすることで、さらに
反射する光量が多くなり輝度が向上される。反射部はア
ルミ等の蒸着や反射フィルム等により形成可能である。
ピッチPを一定にし、溝深さが非減少であれば、角度β
は約1度〜約5度、角度αは41度〜47度の範囲のい
ずれをとってもよい。
加させる場合、2次〜5次のうちいずれか1つの次数で
増加させるに限らず、2次〜5次の組み合わせでもよ
い。即ち、溝深さdmと前記xとが、dm=axn +b
x(n-1) +cx(n-2) +dx(n -3) +ex(n-4) +fの
関係式を満たすようにしてもよい。ただし、入射面4a
側端から入射面と対向する面4b側端の間で溝深さdm
が減少せず、かつ、定数でない関数に限る。この場合、
溝深さdmの変化量をみたとき、極小点が存在して単調
増加しなくなる場合もあるが、定数を除くため溝深さd
mが光源2から遠くなるにつれ増加する。従って、実施
形態と同様の作用効果を奏する。
加させる場合、入射面4a側端から入射面に対向する面
4b側端の全範囲において2次〜5次のうちいずれか1
つの次数で増加させるに限らない。範囲を複数に分割
し、分割された範囲ごとに異なる次数の関数的に変化し
ながら増加させるものでもよい。例えば、入射面4a側
端から、2次関数的に増加させ、途中から3次関数的に
増加させ、さらに途中から4次関数的に増加させてもよ
い。
数的に変化しない値が含まれていてもよく、全体とし
て、入射面4a側端から対向する面4b側端の間にある
溝7の溝深さdmが2次関数〜5次関数的に増加させた
範囲内にあればよい。
dmは実施例に記載された数値に限定されない。 ○反射型表示装置は反射型液晶表示装置1に限らない。
例えば、写真等を被照射体とする反射型表示装置でもよ
い。
dが傾斜するのではなく、出射面4cが傾斜していても
よい。即ち、出射面4cに対向する面4dが液晶パネル
20と平行になり、入射面4aと、面4dとがほぼ直角
をなす。そして、光源2と対向する面(入射面4a)側
から入射面4aと対向する面4b側に向かって、出射面
4cと対向する面4dに対し、出射面4cが近づくよう
に傾斜する。
ついて、以下に記載する。 (1)前記溝深さが2次関数〜5次関数的に増加する請
求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載のフロント
ライト用楔型導光板。
からの距離をx、入射面側端の溝の溝深さをbとしたと
き、dmとxとの間には、dm=axn +b(ただし、
aは正の係数、nは2〜5の数)の関係となるように溝
深さdmが変化する請求項1〜請求項3のうちいずれか
一項に記載のフロントライト用楔型導光板。
ロントライト用楔型導光板。
ば、輝度分布を均一化し、視認性を向上することができ
るとともに、干渉縞の発生を防止できる。
特性を示すグラフ。
面図、(b)はV字状溝を形成した導光板の模式断面
図。
式断面図。
(楔型)導光板、4a…入射面、4b…入射面4aと対
向する面、7…溝、dm…溝深さ、P…ピッチ
Claims (4)
- 【請求項1】 反射型表示装置に搭載されるフロントラ
イト用楔型導光板であって、出射面と対向する面に入射
面と略平行でピッチが等しく形成された多数の溝を有
し、前記溝の溝深さは、前記入射面に近いの溝の溝深さ
が入射面に対向する面に近い溝の溝深さよりも浅く、前
記入射面に近い溝から入射面と対向する面に近い溝に向
かって非減少となるように設定されているフロントライ
ト用楔型導光板。 - 【請求項2】 前記溝深さが単調増加する請求項1に記
載のフロントライト用楔型導光板。 - 【請求項3】 隣接する前記溝の溝深さの変化量が、前
記入射面から入射面に対向する面に向かって非減少であ
る請求項1または請求項2に記載のフロントライト用楔
型導光板。 - 【請求項4】 隣接する前記溝の溝深さの変化量が最大
2%未満である請求項1〜請求項3のうちいずれか一項
に記載のフロントライト用楔型導光板。
Priority Applications (4)
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