JP2004319253A - 導光体、照明装置、および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の導光体10によれば、外部からの光を取り込む光導入口14に、光導入口14から取り込まれた光を導光する複数の導光路16がそれぞれ平行になるように接続されてなり、各導光路16によって導光された光を各導光路16の内部から外部へと射出させる複数の光射出口18を各導光路16に備えた導光部12を複数備えている。そして、各導光部12の光導入口14はそれぞれ異なる波長の光を取り込み、各導光部12に備えられている全ての導光路16が同一平面上に、かつ各導光部12に対して予め定められた順序にしたがって導光部12に備えられた各導光路16が繰り返し並列配置されるように各導光部12を配置している。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光体、この導光体を用いた照明装置、およびこの照明装置を用いた表示装置に係り、更に詳しくは、複数の導光路の配置パターンであっても1面に配置することができ、厚みの増加をもたらすことのない導光体、およびこの導光体を用いた照明装置、更にはこの照明装置を用いた表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
既に本出願人が特願2002−155431号で提案しているカラー表示用の表示装置について説明する。
【0003】
すなわち、例えば図19に示すように、例えばRGBのようにカラー表示を実現するための複数の光源60が備えられている。図19において60(#R)は赤色の光源、60(#G)は緑色の光源、60(#B)は青色の光源である。
【0004】
更に、各光源60(#R,#G,#B)から発せられたそれぞれの光を導光する導光路64(#R,#G,#B)が表面に配置された導光体62(#R,#G,#B)が設けられている。
【0005】
そして、各導光路64(#R,#G,#B)の表面には、各導光路64(#R,#G,#B)によって導光された光を各導光路64(#R,#G,#B)の内部から外部へと射出させる複数の光射出口66がそれぞれ設けられている。
【0006】
そして、各光射出口66から射出された光が、液晶ディスプレイ68の各ピクセルpを照明することによって、予め定められた画像が表示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−122864号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のカラー表示用の表示装置では、以下のような問題がある。
【0009】
すなわち、図19に示すような表示装置では、カラー表示用の光源60が複数必要であり、更に、各光源60に対応する導光体62を重ねて構成しているために、厚みの増加をもたらすという問題がある。
【0010】
また、導光体62が複数層になることから、下層側の導光体62の光射出口66から発せられる光は、上層側の導光体62の光射出口66から発せられる光よりも、上層側の導光体62を透過してから液晶ディスプレイ68へと到達する。このため、導光体62を透過する際には、光が減衰するために、この分だけ画像が暗くなってしまうという問題がある。
【0011】
更に、導光体62が複数層になることから、所謂クロスリンクが生じてしまう。このクロスリンクについて、図20を用いて説明する。
【0012】
すなわち、液晶ディスプレイ68に設けられたあるピクセルp(#1)を真正面から見る観察者72は、このピクセルp(#1)を照明する赤色光R(#1)によって照明されたピクセルp(#1)を観察することができる。
【0013】
しかしながら、あるピクセルp(#2)を斜めから見た場合、この観察者74は、このピクセルp(#2)を照明する赤色光R(#2)、緑色光G(#2)、および青色光B(#2)が見えてしまう。これによって、画像がボケてしまうという問題がある。
【0014】
なお、これらの問題は、表示装置をできる限り薄膜化することによって解決することができる。表示装置を薄膜化することによって、これら問題の解決を図った技術としては、上記特許文献1に示すものがある。上記特許文献1では、導光体62の代わりにカラーフィルタが用いられ、これによってカラー表示がなされている。
【0015】
しかしながらカラーフィルタは非常に高価であり、コストアップをもたらしてしまう。更に、カラーフィルタでは、光源60から発せられた光の約70%が吸収されてしまう。このように、光の導光効率が低いために、導光体62に用いる光源60と同程度の強度の光源を用いても、画像が明るく表示されない。このため、導光体62を用いた表示装置程度に明るく画像を表示するためには、強度の高い光源を用いる必要があり、これもまたコストアップをもたらしてしまう。
【0016】
このように、カラーフィルタを用いても根本的な問題の解決にはならない。
【0017】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その第1の目的は、複数の配置パターンからなる導光路を一層に配置することによって、薄膜化を実現することが可能な導光板を提供することにある。
【0018】
またその第2の目的は、この導光体を用いることによって、高価なカラーフィルタを用いることなく、光源からの光を高い導光効率で導光し、かつ廉価にカラー表示することが可能な照明装置および、この照明装置を用いた表示装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【0020】
すなわち、請求項1の発明の導光体は、上記第1の目的を達成するために、外部からの光を取り込む光導入口に、光導入口から取り込まれた光を導光する複数の導光路がそれぞれ平行になるように接続されてなり、各導光路によって導光された光を各導光路の内部から外部へと射出させる複数の光射出口を各導光路に備えた導光部を複数備えている。そして、各導光部の光導入口はそれぞれ異なる波長の光を取り込み、各導光部に備えられている全ての導光路が同一平面上に、かつ各導光部に対して予め定められた順序にしたがって導光部に備えられた各導光路が繰り返し並列配置されるように各導光部を配置している。
【0021】
従って、請求項1の発明の導光体においては、以上のような手段を講じることにより、全ての導光路を同一平面上、すなわち一層に配置することができ、薄膜化を実現することが可能な導光体を提供することが可能となる。
【0022】
請求項2の発明は、上記第1の目的を達成するために、請求項1の発明の導光体において、各導光部に備えられた各光導入口の同一平面に対する傾斜角度を、それぞれ異なるようにしている。
【0023】
従って、請求項2の発明の導光体においては、以上のような手段を講じることにより、全ての導光路を同一平面上、すなわち一層に配置してなお、波長の異なる光を発する複数の光源からの光を効率良く光導出口から取り込むことができる。
【0024】
請求項3の発明の導光体は、上記第1の目的を達成するために、外部からそれぞれ異なる波長の光を取り込む複数の光導入口と、それぞれほぼ平行になるように同一平面上に並列配置され、複数の光導入口のうちの何れかから取り込まれた光を導光し、導光された光を光射出口から外部へと射出させる複数の導光路とを備えている。そして、各光導入口に対して予め定められた順序にしたがって並列配置された各導光路を異なる波長の光が繰り返し導入されるように、各導光路を複数の光導入口の何れかと接続している。
【0025】
従って、請求項3の発明の導光体においては、例えば基板上に予め導光路を作成することによっても、全ての導光路を同一平面上に配置し、波長の異なる光を発する複数の光源からの光を効率良く光導出口から取り込むことができる。
【0026】
請求項4の発明の導光体は、上記第1の目的を達成するために、外部からの光を取り込む光導入口に、光導入口から取り込まれた光を導光し光射出口から外部へと射出させる複数の導光路がそれぞれ平行になるように接続されることによって、導光路からなる凸部と、互いに隣接する導光路に挟まれてなる凹部とからなり、光導入口の導光路が配置された面に対する傾斜角度がそれぞれ異なる所定数の導光部のうちの何れか1つの導光部の凹部に、隣接する凸部に相当する導光路に別の導光部の導光路が隣接配置されるように配置している。更に、配置された別の導光部の導光路に更に別の導光部の導光路が隣接配置されるように配置することを規則的に繰り返すことによって、凹部に別の導光部の凸部を嵌め合わせ、各導光部に備えられている全ての導光路を同一平面上に互いに平行に配置している。
【0027】
従って、請求項4の発明の導光体においては、以上のような手段を講じることにより、全ての導光路を同一平面上、すなわち一層に配置することができ、薄膜化を実現することが可能な導光体を提供することが可能となる。
【0028】
請求項5の発明の導光体は、上記第1の目的を達成するために、互いに平行に配置され、導入された光を導光して光射出口から外部へと射出させる複数の導光路を同一平面上に配置し、各導光路の同一側の端部をそれぞれ折り曲げることによって光導入端を形成し、各導光路をその配置順に1つずつ、予め定められた順序にしたがって所定数の各グループのうちの何れかに分類し、同一グループに分類された導光路の光導入端の同一平面に対する角度を、他のグループに分類された導光路の光導入端の同一平面に対する角度とは異なるような角度で折り曲げ、同一グループに分類された各光導入端を導光材によって互いにそれぞれ接続することによって光導入口を各グループ毎に形成し、各光導入口は、それぞれ異なる波長の光を取り込み、この取り込んだ光を自己が接続されている光導入端を介して導光路へと導入するようにしている。
【0029】
従って、請求項5の発明の導光体においては、例えば基板上に予め導光路を作成することによっても、全ての導光路を同一平面上に配置し、波長の異なる光を発する複数の光源からの光を効率良く光導出口から取り込むことができる。
【0030】
請求項6の発明の導光体は、上記第1の目的を達成するために、導入された光を光射出口から射出させる互いに平行に配置された複数の導光路を同一平面上に配置し、各導光路をその配置順に1つずつ、予め定められた順序にしたがって所定数の各グループのうちの何れかに分類し、同一グループに分類された各導光路を導光材によって互いに接続することによって光導入口を各グループ毎に形成し、各光導入口は、それぞれ異なる波長の光を取り込み、この取り込んだ光を自己が接続されている導光材を介して導光路へと導入するようにしている。
【0031】
従って、請求項6の発明の導光体においては、以上のような手段を講じることにより、全ての導光路を同一平面上、すなわち一層に配置することができ、薄膜化を実現することが可能な導光体を提供することが可能となる。
【0032】
請求項7の発明は、上記第1の目的を達成するために、請求項1乃至6のうち何れか1項の発明の導光体において、光導入口は、主に赤色をなすような波長の光を取り込む第1の光導入口と、主に青色をなすような波長の光を取り込む第2の光導入口と、主に緑色をなすような光を取り込む第3の光導入口とからなる。
【0033】
従って、請求項7の発明の導光体においては、以上のような手段を講じることにより、RGBの各色の光を取り込むことができる。
【0034】
請求項8の発明の照明装置は、上記第2の目的を達成するために、請求項1乃至7のうち何れか1項の発明の導光体と、導光体の光導入口から取り込まれる所定波長の光を発する複数の光源とを備えている。そして、各光射出口から射出される互いに異なる波長の光がそれぞれ、照明対象であるディスプレイを構成している各ピクセルを照明するようにしている。
【0035】
従って、請求項8の発明の照明装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数の導光路が一層に配置され、薄膜化が図られた導光板を用いることによって、高価なカラーフィルタを用いることなく、光源からの光を効率良く導光することができる。その結果、低廉化と、クロスリンクのない照明装置を実現することが可能となる。
【0036】
請求項9の発明の表示装置は、上記第2の目的を達成するために、請求項8の発明の照明装置と、照明装置に備えられた導光体の光射出口を覆うように配置され、光射出口から射出された光を透過させることによって画像を表示する透過型表示素子とを備えている。
【0037】
従って、請求項9の発明の表示装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数の導光路を一層に配置し、薄膜化が図られた導光板を用いることによって、高価なカラーフィルタを用いることなく、光源からの光を効率良く導光することができる。その結果、低廉化と、クロスリンクのない表示装置を実現することが可能となる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0039】
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態を図1から図7を用いて説明する。
【0040】
すなわち、図1にその斜視図を示すような本実施の形態に係る導光体10は、図2の斜視図に示すような櫛形形状からなる導光部12を、複数嵌め合わせて構成してなる。図1は、3つの導光部12(導光部12(#R)、導光部12(#G)、および導光部12(#B))を嵌め合わせて構成した導光体10の一例を示している。
【0041】
つまり、導光部12は、図2に示すように、外部からの光を取り込む光導入口14と、光導入口14から取り込まれた光を導光する複数の導光路16とを備えている。そして、各導光路16がそれぞれ平行になるように接続されることによって導光路16からなる凸部と、互いに隣接する導光路16に挟まれてなる凹部とからなる櫛刃形状をなしている。このような導光部12は、例えばフォトポリマー、放射線硬化型樹脂液、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機樹脂によって堅牢に形成してなる。
【0042】
そして、導光部12(#R)の凹部に、導光部12(#G)の凸部を配置し、更に別の導光部12(#B)の凸部を配置することによって、3つの導光部12(#R,#G,#B)をそれぞれ嵌め合わせ、各導光部12に備えられている全ての導光路16が同一平面上に配置され、かつ互いに隣接する導光路16が平行であるように構成している。更に、各導光路16の表面には、導光された光を外部へと射出させる複数の光射出口18をそれぞれ備えている。
【0043】
導光路16に沿って導光される光の強度は、光導入口14から離れるほど弱くなるので、光射出口18は、図3(a)に示すように、同一径の穴の配置ピッチを光導入口14から離れるほど狭くすることによって、あるいは図3(b)に示すように、同一の配置ピッチで穴径を光導入口14から離れるほど大きくすることによって密度を高める。これによって、導光体10の全域に亘って均一な強度の光が射出されるようにしている。
【0044】
また、光導入口14は、導光路16が配置されている平面に対して所定の傾斜角度を有している。この傾斜角度は、導光部12毎に固有の値としており、図1に示すように、3つの導光部12(導光部12(#R)、導光部12(#G)、および導光部12(#B))を嵌め合わせて構成してなる導光体10においては、図4に示すように、導光部12(#R)、導光部12(#G)、および導光部12(#B)においてそれぞれ導光路16が配置されている平面に対する傾斜角度θが異なる。これによって、異なる導光部12(#R,#G,#B)に備えられている光導入口14(#R,#G,#B)が干渉しないようにしている。
【0045】
そして、光導入口14(#R)は光源20(#R)から主に赤色をなすような波長の光を、光導入口14(#G)は光源20(#G)から主に緑色をなすような波長の光を、光導入口14(#B)は光源20(#B)から主に青色をなすような波長の光をそれぞれ取り込み、それぞれ同一の導光部12の導光路16へと導入する。
【0046】
なお、導光路16は、図2に示すような直線状のものに限定されるものではなく、図5に示すような曲線状のものであってもよい。
【0047】
図6は、このような導光体10を照明装置として用いている表示装置の構成を示す図であり、図6(a)は斜視図、図6(b)は断面図である。
【0048】
すなわち、本実施の形態に係る導光体10を照明装置として用いている表示装置は、導光体10の表面に液晶ディスプレイ22を配置している。そして、図7に示すように、液晶ディスプレイ22の各ピクセルpが、導光部12(#R)に備えられた光射出口18から射出された光と、導光部12(#G)に備えられた光射出口18から射出された光と、導光部12(#B)に備えられた光射出口18から射出された光とによって照明されるようにしている。これによって、予め定められた画像をカラー表示するようにしている。
【0049】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る導光体、およびそれを照明装置として用いている表示装置の作用について説明する。
【0050】
すなわち、本実施の形態に係る導光体10は、図2に示すように、外部からの光を取り込む光導入口14が設けられている。また、光導入口14から取り込まれた光を導光する複数の導光路16が互いに平行に配置されている。そして、この導光部12からなる凸部と、互いに隣接する導光路16に挟まれてなる凹部とからなる櫛刃形状をなしている。
【0051】
そして、導光部12(#R)の凹部に、導光部12(#G)の凸部が配置され、更に別の導光部12(#B)の凸部が配置されることによって、3つの導光部12(#R,#G,#B)がそれぞれ嵌め合わされる。これによって、各導光部12に備えられている全ての導光路16が同一平面上に、かつ互いに隣接する導光路16が平行であるように配置される。更に、導光部12(#R)に属する導光路16、導光部12(#G)に属する導光路16、導光部12(#B)に属する導光路12の順に規則的に配置される。
【0052】
なお、光導入口14は、導光路16が配置されている平面に対して所定の傾斜角度を有して設けられている。図4に示すようにこの傾斜角度θは、導光部12毎に固有の値としており、導光部12(#R)、導光部12(#G)、および導光部12(#B)毎にそれぞれ異なる。これによって、異なる導光部12(#R,#G,#B)に備えられている光導入口14(#R,#G,#B)が干渉することはない。
【0053】
したがって、図4に示すように、光導入口14(#R)の近傍に、主に赤色をなすような波長の光を発する光源20(#R)を、光導入口14(#G)の近傍に、主に緑色をなすような波長の光を発する光源20(#G)を、光導入口14(#B)の近傍に、主に青色をなすような波長の光を発する光源20(#B)をそれぞれ配置することによって、導光部12(#R)の導光路16には赤色の光が、導光部12(#G)の導光路16には緑色の光が、導光部12(#B)の導光路16には青色の光がそれぞれ導光される。
【0054】
このような構成とすることによって、複数の光源20を備えた場合であっても、各光源20に対応する導光部12の導光路16を全て同一平面上に配置することができるので、導光体10は一層で形成され、厚みの増加をもたらすことはなく、薄膜化が実現される。なお、本実施の形態では、3つの光源20(#R,#G,#B)からの光をそれぞれ導光する3つの導光部12(#R,#G,#B)を嵌め合わせてなる導光体10を例に説明しているが、本発明の導光体は、3つの導光部12を嵌め合わせてなるものに限られるものではなく、4つ以上の導光部12を嵌め合わせてなるものに対しても適用可能である。
【0055】
各導光路16の表面には、導光された光を外部へと射出させる複数の光射出口18がそれぞれ備えられている。なお、導光路16に沿って導光される光の強度は、光導入口14から離れるほど弱くなるので、光射出口18は、図3(a)に示すように、同一径の穴の配置ピッチを光導入口14から離れるほど狭くすることによって、あるいは図3(b)に示すように、同一の配置ピッチで穴径を光導入口14から離れるほど大きくすることによって、光導入口14から離れるほどその面積の割合が高められている。これによって、導光体10の全域に亘って均一な強度の光が射出される。
【0056】
また、このような導光体10を照明装置として表示装置を構成する場合、図7に示すように、液晶ディスプレイ22の各ピクセルpが、導光部12(#R)に備えられた光射出口18から射出された光と、導光部12(#G)に備えられた光射出口18から射出された光と、導光部12(#B)に備えられた光射出口18から射出された光とによって照明されるように液晶ディスプレイ22が導光体10の表面に配置されることによってなされる。
【0057】
このように構成された表示装置では、照明装置として用いている導光体10は、一層で形成されているために、薄膜化を実現することができる。
【0058】
このように導光体10を一層で形成することによって、光射出口18から射出された光は、全て直接的に液晶ディスプレイ22の所定のピクセルpを照明することができるようになる、つまり光の導光効率を高めることができるために、光の減衰を少なくし、明るいカラー表示を実現することが可能となる。また、導光体10を一層で形成することによって、複数層の導光体62で問題となっていたクロスリンクの発生を阻止することが可能となる。
【0059】
上述したように、本実施の形態に係る導光体10においては、上記のような作用により、全ての導光路16を同一平面上に配置することができるので、一層で形成され、厚みの増加をもたらすことはなく、薄膜化を実現することができる。
【0060】
更に、このような導光体10を照明装置として用いた表示装置においては、高価なカラーフィルタを用いることなくコストダウンを図ることができる。更に、この導光体10は、一層で形成されるので、複数層の導光体62で問題となっていたような余分な光損失や、クロスリンクの発生を阻止することによって、廉価であってかつ鮮明にカラー表示を行うことが可能となる。
【0061】
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態を図8から図12を用いて説明する。
【0062】
本実施の形態に係る導光体24は例えば図8の斜視図に示すような構成をしている。
【0063】
すなわち、本実施の形態に係る導光体24は、それぞれ平行になるように設けられた複数の導光路28(#1〜#n)を基板26内に設けている。これら各導光路28(#1〜#n)の表面には、第1の実施の形態で説明したのと同様にして複数の光射出口18を備えている。
【0064】
複数の導光路28(#1〜#n)は、それぞれ予め定められた順序に従って異なる波長の光が繰り返し導入されるように、複数ある光導入口30のうちの何れかと順に接続している。例えば、図8に示すように、本実施の形態に係る導光体24が3つの光導入口30(#R,#G,#B)を備えており、光導入口30(#R)が光源20(#R)から主に赤色をなすような波長の光を、光導入口30(#G)が光源20(#G)から主に緑色をなすような波長の光を、光導入口30(#B)が光源20(#B)から主に青色をなすような波長の光をそれぞれ取り込む場合、各導光路28(#1〜#n)は3つおきに同一の光導入口30と接続する。これによって、赤色の光が導光される導光路28の隣に緑色の光が導光される導光路28が配置され、更に緑色の光が導光される導光路28の隣に青色の光が導光される導光路28が配置され、更にまた青色の光が導光される導光路28の隣に赤色の光が導光される導光路28が配置されるようにしている。
【0065】
このような本実施の形態に係る導光体24を製造する場合には、まず、図9に示すような基板26の表面を直線状に削り取ることによって、複数の溝部32(#1〜#n)を設ける。これら複数の溝部32(#1〜#n)はそれぞれ平行であり、深さおよび幅ともに皆それぞれ等しい。次に、これら溝部32(#1〜#n)に、例えば放射線硬化型樹脂(フォトポリマー、有機樹脂)を流し込み、UV照射などの放射線照射で硬化させることによって導光路28(#1〜#n)を形成する。溝部32(#1〜#n)に流し込む材料は、基板26を形成している材料よりも屈折率の大きいものを用いる。また、熱可塑性樹脂(ポリカーボネート、アクリル樹脂)を使用することもできる。
【0066】
次に、図10に示すように、隣接する導光路28同士の中間点を通るようにして、基板26をその端部から所定長さに亘って導光路28と平行な切り込みLを入れる。
【0067】
その後、図11に示すように、各導光路28の端部29を、切り込まれた基板26もろとも折り曲げる。この場合、同一の波長の光が導入される導光路28については、基板26の表面に対する傾斜角度が同一になるように折り曲げる。かつ、異なる波長の光が導入される導光路28の端部29とは、傾斜角度が異なるように折り曲げる。更に、各導光路28(#1〜#n)は、それぞれ予め定められた順序に従って異なる波長の光が繰り返し導入されるようにする。
【0068】
例えば、本実施の形態に係る導光体24が異なる3種類の波長の光(例えばRGB)をそれぞれ取り込む場合、図11に示すように、各導光路28(#1〜#n)の端部29を、3つおきに同一の傾斜角度で折り曲げる。
【0069】
次に、図8に示すように、同一の傾斜角度で折り曲げられた端部29同士を光導入口30によって接続する。光導入口30は、導光路28を形成している材料と同一の材料を用い、UV照射あるいは放射線照射で硬化させることによって端部29と接続する。
【0070】
このようにして製造した本実施の形態に係る導光体24は、全ての導光路28(#1〜#n)が同一平面上に配置され、かつ互いに隣接する導光路28(#1〜#n)と平行に配置される。また、異なる波長の光を導入する各光導入口30の干渉も回避される。
【0071】
また、複数の光源20を備えた場合であっても、全ての導光路28(#1〜#n)が一層に形成され、厚みの増加をもたらすことなく薄膜化が実現される。
【0072】
更に図12に示すように、光導入口30(#R)の近傍に、主に赤色をなすような波長の光を発する光源20(#R)が、光導入口30(#G)の近傍に、主に緑色をなすような波長の光を発する光源20(#G)が、光導入口30(#B)の近傍に、主に青色をなすような波長の光を発する光源20(#B)がそれぞれ配置されることによって、それぞれ基板26に設けられた複数の導光路28に対して、例えば導光路28(#1,#4,#7,・・・)に対して赤色の光、導光路28(#2,#5,#8,・・・)に対して緑色の光、導光路28(#3,#6,#9,・・・)に対して青色の光といったように順に規則的に導光される。
【0073】
したがって、第1の実施の形態で説明したように、液晶ディスプレイ22の各ピクセルpが、光導入口30(#R)から導光された光と、光導入口30(#G)から導光された光と、光導入口30(#B)から導光された光とによって照明されるように、導光体24の表面に液晶ディスプレイ22を配置することによって、本実施の形態に係る導光体24を、表示装置の照明装置として用いることができる。
【0074】
もちろん、本実施の形態に係る導光体24は、3つの光源20(#R,#G,#B)からの光をそれぞれ導光するものに限られるものではなく、4つ以上の光源からの光をそれぞれ同様に導光するようにすることも可能である。更に、このような導光体24を表示装置を照明するための照明装置として使用することももちろん可能である。
【0075】
上述したように、本実施の形態に係る導光体10においては、上記のような作用により、全ての導光路16を同一平面上に配置することができるので、導光体10は一層で形成され、薄膜化を実現することができる。
【0076】
更に、このような導光体24を照明装置として用いた表示装置においては、高価なカラーフィルタを用いることなくコストダウンを図ることができる。更に、この導光体24は、一層で形成されるので、複数層の導光体62で問題となっていたような余分な光損失や、クロスリンクの発生を阻止することによって、廉価であってかつ鮮明なカラー表示を行うことが可能となる。
【0077】
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態を図13から図18を用いて説明する。
【0078】
本実施の形態は、第2の実施の形態の変形例であるので、図8から図12と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0079】
本実施の形態に係る導光体34は例えば図13の斜視図に示すような構成をしている。
【0080】
すなわち、本実施の形態に係る導光体34は、図8に示す光導入口30に代えて、光導入スラブ36を備えた点が異なっている。この光導入スラブ36は、光導入口30と同様に、導光路28と同種の材料、例えばフォトポリマー、放射線硬化型樹脂液、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等によって作成され、複数の導光路28(#1〜#n)に対して導入する光の種類の数だけ備える。つまり、複数の導光路28(#1〜#n)に対してRGBのように3種類の波長の光を導入する場合には、3つの光導入スラブ36(#R,#G,#B)を備える。4種類の波長の光を導入する場合には、4つの光導入スラブ36を備える。
【0081】
この光導入スラブ36は、図14に示すように、導光路28の配置ピッチの整数倍のピッチで設けられた凸部37を備えている。つまり、複数の導光路28(#1〜#n)に対してRGBのように3種類の波長の光を導入する場合には、導光路28の配置ピッチの3倍のピッチで凸部37を備えている。これによって、各光導入スラブ36(#R,#G,#B)は、その凸部37を、3つおきの導光路28と接続できるようにしている。
【0082】
そして、光導入スラブ36(#R)の凸部37を導光路28(#1,#4,#7,・・・)に、光導入スラブ36(#G)の凸部37を導光路28(#2,#5,#8,・・・)に、光導入スラブ36(#B)の凸部37を導光路28(#3,#6,#9,・・・)にそれぞれ接続することによって、図15に示すように、光導入スラブ36(#R)の近傍に、主に赤色をなすような波長の光を発する光源20(#R)が、光導入スラブ36(#G)の近傍に、主に緑色をなすような波長の光を発する光源20(#G)が、光導入スラブ36(#B)の近傍に、主に青色をなすような波長の光を発する光源20(#B)がそれぞれ配置されることによって、導光路28(#1,#4,#7,・・・)に対して赤色の光、導光路28(#2,#5,#8,・・・)に対して緑色の光、導光路28(#3,#6,#9,・・・)に対して青色の光といったように順に規則的に導光される。
【0083】
このような本実施の形態に係る導光体34を製造する場合には、まず、図16(a)の立面図に示すように凸部39を規則的に備えた平板形状の基板作成用金型38を作成し、この基板作成用金型38に放射線硬化型樹脂(フォトポリマー、有機樹脂)を流し込み、UV照射あるいは放射線照射で硬化させることによって、図16(b)に示すように基板26を形成する。この凸部39は、基板26における導光路28に対応して設けている。また、熱可塑性樹脂(ポリカーボネート、アクリル樹脂)を使用することもできる。
【0084】
基板26が十分硬化した後に、基板作成用金型38を取り外す。更に、凸部39によって基板26の表面に形成された凹部に、例えば放射線硬化型樹脂(フォトポリマー、有機樹脂)を流し込み、UV照射あるいは放射線照射で硬化させることによって、図16(c)に示すように、基板26に導光路28(#1〜#n)を作成する。また熱可塑性樹脂(ポリカーボネート、アクリル樹脂)も使用することができる。なお、導光路28は、基板26よりも屈折率の大きな材料を用いる。
【0085】
次に、図17(a)の立面図に示すように凹部40を規則的に備えた平板形状の光導入スラブ用金型42を作成し、この光導入スラブ用金型42に例えば放射線硬化型樹脂(フォトポリマー、有機樹脂)等の導光路28と同様の材料からなる有機樹脂を流し込み、UV照射あるいは放射線照射で硬化させることによって、図17(b)に示すように光導入スラブ36を形成する。すなわち、光導入スラブ用金型42の凹部40は、光導入スラブ36における凸部37に対応して設けている。また、熱可塑性樹脂(ポリカーボネート、アクリル樹脂)も使用することができる。
【0086】
そして、光導入スラブ36が十分硬化した後に、光導入スラブ用金型42を取り外すことによって、図17(c)に示すように、凸部37を備えた光導入スラブ36を作成する。
【0087】
更に、図18に示すように、基板26の導光路28と、光導入スラブ36の凸部37とをUV照射あるいは放射線照射等によって接続する。図18は、導光路28(#1,#4,#7,・・・)に、光導入スラブ36(#R)の凸部37を接続する例を示している。光導入スラブ36(#R)の他にも例えば光導入スラブ36(#G)や、光導入スラブ36(#B)を設ける場合には、図13に示すように、各光導入スラブ36(#R,#G,#B)が干渉しないように互いにズラして設けるようにする。
【0088】
上述したような構成の本実施の形態に係る導光体34もまた、全ての導光路28を同一平面上に配置することができるので、一層で形成され、厚みの増加をもたらすことはなく、薄膜化を実現することができる。
【0089】
また、第1および第2の実施の形態で説明したように、液晶ディスプレイ22の各ピクセルが、光導入口30(#R)から導光された光と、光導入口30(#G)から導光された光と、光導入口30(#B)から導光された光とによって照明されるように、導光体34の表面に液晶ディスプレイ22を配置することによって、本実施の形態に係る導光体34を、表示装置の照明装置として用いることも可能である。
【0090】
もちろん、本実施の形態に係る導光体34は、3つの光源20(#R,#G,#B)からの光をそれぞれ導光するものに限られるものではなく、4つ以上の光源からの光をそれぞれ同様に導光するようにすることも可能である。このような導光体34を表示装置を照明するための照明装置として使用することももちろん可能である。
【0091】
このような導光体34を照明装置として用いた表示装置においては、高価なカラーフィルタを用いることなくコストダウンを図ることができる。更に、この導光体34は、一層で形成されるので、複数層の導光体62で問題となっていたような余分な光損失や、クロスリンクの発生を阻止することができる。これによって、廉価であってかつ鮮明なカラー表示を行うことが可能となる。
【0092】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の配置パターンからなる導光路を一層に配置することによって、薄膜化を図ることが可能な導光板を実現することができる。
【0094】
また、この導光体を用いることによって、高価なカラーフィルタを用いることなく、光源からの光を高い導光効率で導光し、かつ廉価にカラー表示することが可能な照明装置および、この照明装置を用いた表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る導光体の構成例を示す斜視図。
【図2】導光部の構成例を示す斜視図。
【図3】光射出口の配置例を示す詳細平面図。
【図4】第1の実施の形態に係る導光体の構成例を示す立断面図。
【図5】導光部の別の構成例を示す斜視図。
【図6】第1の実施の形態に係る導光体を照明装置として用いた表示装置の構成を示す斜視図と断面図。
【図7】第1の実施の形態に係る導光体を照明装置として用いた液晶表示装置の概念図。
【図8】第2の実施の形態に係る導光体の構成例を示す斜視図。
【図9】基板の表面に設けられた導光路を示す平面図。
【図10】基板の表面に設けられた導光路を示す平面図。
【図11】端部が折り曲げられた基板を示す斜視図。
【図12】第2の実施の形態に係る導光体の構成例を示す立面図。
【図13】第3の実施の形態に係る導光体の構成例を示す斜視図。
【図14】光導入スラブの構成例および導光路との接続状態を示す立面図。
【図15】第3の実施の形態に係る導光体の構成例を示す立面図。
【図16】第3の実施の形態に係る導光体(基板)の製造方法を説明するための立面図。
【図17】第3の実施の形態に係る導光体(光導入スラブ)の製造方法を説明するための立面図。
【図18】第3の実施の形態に係る導光体(基板と光導入スラブとの接続)の製造方法を説明するための立面図。
【図19】従来技術による導光体の構成例を示す概念図。
【図20】クロスリンクを説明するための概念図。
【符号の説明】
10,24,34,62…導光体、12…導光部、14,30…光導入口、16,28,64…導光路、18,66…光射出口、20,60…光源、22,68…液晶ディスプレイ、26…基板、29…端部、32…溝部、36…光導入スラブ、37,39…凸部、38…基板作成用金型、40…凹部、42…光導入スラブ用金型、72,74…観察者
Claims (9)
- 外部からの光を取り込む光導入口に、前記光導入口から取り込まれた光を導光する複数の導光路がそれぞれ平行になるように接続されてなり、前記各導光路によって導光された光を前記各導光路の内部から外部へと射出させる複数の光射出口を前記各導光路に備えた導光部を複数備えており、
前記各導光部の光導入口はそれぞれ異なる波長の光を取り込み、
前記各導光部に備えられている全ての導光路が同一平面上に、かつ前記各導光部に対して予め定められた順序にしたがって前記導光部に備えられた各導光路が繰り返し並列配置されるように前記各導光部を配置した導光体。 - 請求項1に記載の導光体において、
前記各導光部に備えられた各光導入口の前記同一平面に対する傾斜角度を、それぞれ異なるようにした導光体。 - 外部からそれぞれ異なる波長の光を取り込む複数の光導入口と、
それぞれほぼ平行になるように同一平面上に並列配置され、前記複数の光導入口のうちの何れかから取り込まれた光を導光し、前記導光された光を光射出口から外部へと射出させる複数の導光路とを備え、
前記各光導入口に対して予め定められた順序にしたがって前記並列配置された各導光路を前記異なる波長の光が繰り返し導入されるように、前記各導光路を前記複数の光導入口の何れかと接続した導光体。 - 外部からの光を取り込む光導入口に、前記光導入口から取り込まれた光を導光し光射出口から外部へと射出させる複数の導光路がそれぞれ平行になるように接続されることによって、前記導光路からなる凸部と、互いに隣接する導光路に挟まれてなる凹部とからなり、前記光導入口の前記導光路が配置された面に対する傾斜角度がそれぞれ異なる所定数の導光部のうちの何れか1つの導光部の凹部に、隣接する凸部に相当する導光路に別の導光部の導光路が隣接配置されるように配置し、前記配置された別の導光部の導光路に更に別の導光部の導光路が隣接配置されるように配置することを規則的に繰り返すことによって、前記凹部に別の導光部の凸部を嵌め合わせ、前記各導光部に備えられている全ての導光路を同一平面上に互いに平行に配置した導光体。
- 互いに平行に配置され、導入された光を導光して光射出口から外部へと射出させる複数の導光路を同一平面上に配置し、前記各導光路の同一側の端部をそれぞれ折り曲げることによって光導入端を形成し、前記各導光路をその配置順に1つずつ、予め定められた順序にしたがって所定数の各グループのうちの何れかに分類し、同一グループに分類された導光路の光導入端の前記同一平面に対する角度を、他のグループに分類された導光路の光導入端の前記同一平面に対する角度とは異なるような角度で折り曲げ、同一グループに分類された各光導入端を導光材によって互いにそれぞれ接続することによって光導入口を各グループ毎に形成し、前記各光導入口は、それぞれ異なる波長の光を取り込み、この取り込んだ光を自己が接続されている前記光導入端を介して前記導光路へと導入するようにした導光体。
- 導入された光を光射出口から射出させる互いに平行に配置された複数の導光路を同一平面上に配置し、前記各導光路をその配置順に1つずつ、予め定められた順序にしたがって所定数の各グループのうちの何れかに分類し、同一グループに分類された各導光路を導光材によって互いに接続することによって光導入口を各グループ毎に形成し、前記各光導入口は、それぞれ異なる波長の光を取り込み、この取り込んだ光を自己が接続されている前記導光材を介して前記導光路へと導入するようにした導光体。
- 請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の導光体において、
前記光導入口は、主に赤色をなすような波長の光を取り込む第1の光導入口と、主に青色をなすような波長の光を取り込む第2の光導入口と、主に緑色をなすような光を取り込む第3の光導入口とからなる導光体。 - 請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の導光体と、
前記導光体の光導入口から取り込まれる所定波長の光を発する複数の光源とを備え、
前記各光射出口から射出される互いに異なる波長の光がそれぞれ、照明対象であるディスプレイを構成している各ピクセルを照明するようにした照明装置。 - 請求項8に記載の照明装置と、
前記照明装置に備えられた導光体の光射出口を覆うように配置され、前記光射出口から射出された光を透過させることによって画像を表示する透過型表示素子と
を備えた表示装置。
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