JP2008077946A - バックライトユニット及びそれを備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２方向に出射方向が得られるバックライトユニット及び表示装置を得る。
【解決手段】 エッジライトタイプのバックライトユニットにおいて、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂの２つの導光板を用い、第１の導光板２１Ａの出射面２１Ａｃと第２の導光板２１Ｂの出射面２１Ｂｃを同一方向に向けると共に第１の導光板２１Ａの入射面２１Ａａと第２の導光板２１Ｂの入射面２１Ｂａを対向させて重ね合わせ、第１の導光板２１Ａの入射面２１Ａａと第２の導光板２１Ｂの入射面２１Ｂａに接近してそれぞれ光源２２を配置する。また、積み重ねた導光板の出射面側に指向性を調整する指向性調整シート２５を配設してバックライトユニット２０を構成する。また、このバックライトユニット２０を液晶表示パネル３０の背面に備えて表示装置４０を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は表示装置のバックライトユニット、あるいは、バックライトを備えた表示装置に関し、特に、光指向性に関するものである。

液晶表示装置はパーソナルコンピュータ、液晶テレビ、電子手帳、携帯電話、その他装置の端末表示機器などに広く用いられてきている。この液晶表示装置の表示画像を明るく鮮明に映し出すためにバックライトユニットを液晶表示パネルの下面側に配設して用いられる。このバックライトユニットの従来技術の一つに、出射方向を制御する光学シートが提案されている。

下記の特許文献１に記載された光学シートは図１８に示した形状をなしている。図１８は特許文献１に示された光学シートの拡大断面図である。図１８において、拡散光制御用光学シート１０Ｄは受光面１２の対向する反対側の面に傾斜角θの傾斜面１４を有しての傾斜をなした凸状部１３を平行四辺形状に設けている。また、この凸状部１３内には微粒子なる拡散剤が分散している。特許文献１によれば、この拡散光制御用光学シート１０Ｄを導光板の出射面側に配置することにより、導光板からの出射光が拡散光制御用光学シート１０Ｄの受光面１２に入射し、そして、拡散光が矢印Ｃの方向に出射して矢印Ｃの方向に出射方向を制御できるとされている。

特開平１０−２４６８０５号公報

しかしながら、図１８に示された特許文献１に記載のバックライトユニットの構成は、出射方向を１つの方向に決めることはできるにしても、２つの方向に出射方向を持たせる構成にはなっていない。例えば、車載用のカーナビゲーションや液晶テレビなどのように、運転席と助手席の２方向から同時に表示画像が鮮明に視認できる構成にはなっていない。更にまた、図１８に示された拡散光制御用光学シート１０Ｄは凸状部１３が傾斜をなしているので、シート状のものを作るとなると製作が大変難しい。

本発明は、上記の課題に鑑みて成されたもので、製作が容易で、且つ、２つの方向に指向性が現れて、しかも、その出射方向が自由に変えられるバックライトユニット、並びに、表示装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的を達成するための手段として、本発明の請求項１に記載のバックライトユニットの特徴は、入射面と出射面を有する導光板の入射面に接近して光源を設けてなるエッジライトタイプのバックライトユニットにおいて、前記導光板は第１の導光板と第２の導光板の２つの導光板からなって、前記第１の導光板の出射面と前記第２の導光板の出射面を同一方向に向けると共に前記第１の導光板の入射面と前記第２の導光板の入射面を対向させて重ね合わせ、前記光源を前記第１の導光板の入射面と前記第２の導光板の入射面に接近してそれぞれ配置したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載のバックライトユニットの特徴は、前記積み重ねた導光板の前記出射面側に指向性を調整する指向性調整シートを配設したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載のバックライトユニットの特徴は、前記指向性調整シートは凸形状をなして該凸部の稜線が平行をなした光学シートからなり、該光学シートの前記凸部が液晶表示パネル側に向けられて、前記平行なる稜線が前記第１の導光板の入射面と前記第２の導光板の入射面に接近してそれぞれ配置した前記光源の配置軸と平行に配置したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載のバックライトユニットの特徴は、前記指向性調整シートは凸形状をなして該凸部の稜線が平行をなした光学シートからなり、該光学シートの前記凸部が導光板側に向けられて、前記平行なる稜線が前記第１の導光板の入射面と前記第２の導光板の入射面に接近してそれぞれ配置した前記光源の配置軸と平行に配置したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載のバックライトユニットの特徴は、前記光学シートは、前記凸形状が三角形をなしたプリズムシートであることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載のバックライトユニットの特徴は、前記光学シートは、前記凸形状が台形をなしたプリズムシートであることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項７に記載のバックライトユニットの特徴は、前記光学シートは、前記凸形状が三角形の山をなして谷が平坦面をなしたプリズムシートであることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８に記載のバックライトユニットの特徴は、前記指向性調整シートは出射方向を調整できることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項９に記載のバックライトユニットの特徴は、前記出射方向の調整は三角形の頂角の角度又は台形の斜面の角度を変えることによって行うことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１０に記載のバックライトユニットの特徴は、前記指向性調整シートと前記積み重ねた導光板の前記出射面との間に拡散シートを配設したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１１に記載のバックライトユニットの特徴は、前記光源はＬＥＤであることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１２に記載のバックライトユニットの特徴は、バックライトユニットから出射される光の指向性はハート形をなすことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１３に記載の表示装置の特徴は、液晶表示パネルの背面側にバックライトユニットを備える表示装置において、前記バックライトユニットは前記請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のバックライトユニットを用いていることを特徴とするものである。

本発明によれば、以下の発明効果が得られる。本発明のバックライトユニットは、導光板を第１の導光板と第２の導光板で構成し、第１の導光板の出射面と第２の導光板の出射面を同一方向に向けて、第１の導光板の入射面と第２の導光板の入射面を対向させて重ね合わせ、第１の導光板の入射面と第２の導光板の入射面に接近してそれぞれ光源を配置する。一般に、プリズムなどの反射手段を有する導光板は、導光板の材料や形状にも依存するが導光板の出射面の法線とおおむね６０°〜７０°をなす角度方向に光を出射する。従って、第１の導光板の入射面と第２の導光板の入射面を対向させて重ね合わせると、導光板の出射面の法線方向となす角度が６０°〜７０°であり、それぞれ反対方向に向いた出射光が得られる。このように構成した導光板を用いることにより、２方向の出射方向を持つバックライトが得られる。

次に、上記の構成をなす導光板の出射面側に指向性を調整する指向性調整シートを配設する。指向性調整シートは光の出射方向を調整するシートで、導光板から出射した光を所望の出射方向に調整する。この指向性調整シートには、凸形状をなした凸部の稜線が、複数、平行に形成されている。具体的には、プリズムシートやレンチキュラーレンズシートなどが好適なものとして挙げられる。取り分け、三角形の凸形状をなしたプリズムシートは形状がシンプルであり、はっきりとした２方向の指向性が現れる。また、製作が容易であることより、より好ましい光学シートとして選択することができる。このような光学シートからなる指向性調整シートを、凸部が液晶表示パネル側に向けられて、或いは、凸部が導光板側に向けられて、稜線が第１の導光板の入射面と第２の導光板の入射面に配設した光源の配置軸と平行になるように配置すると、導光板からの出射方向を変えることができる。そして、例えば、プリズムシートの頂角の角度を変えることによって出射方向（角度）の調整などができ、所望の２方向の出射光を得ることができる。また、台形をなしたプリズムシートや、山が三角形をなして谷が平坦面をなすプリズムシートは４方向の出射方向を得ることができる。この４方向の出射光は、頂角の角度を調整することによって各方向の２つの出射光を合成して、左右に出射する２つのブロードの出射光とすることもできる。

また、導光板の出射面と指向性調整シートとの間に拡散シートを配設すると、拡散シートの働きで出射出力半値幅が広がると同時に出射方向が僅かに変わる。これは、拡散シートの光拡散作用によって導光板から２方向に出射した出射光が拡散される中で、出射角の小さい角度のものが多く出射すると推量される。これにより、出射出力半値幅を広くすることができる。

また、光源はＬＥＤを使用する。低電圧駆動できることから消費電力が少なく経済的であり、また、小型であることから携帯用の表示装置や小型の表示装置などには効果的に適用できる。

以上述べたことから、２方向、或いは４方向の出射方向、出射出力を持つバックライトユニットを得ることができる。

このようなバックライトユニットを備えた表示装置は、例えば、車載用の液晶テレビ、カーナビゲーションなどに適用すれば、運転席と助手席の両側から表示画像を見ることができる。また、導光板は第１の導光板と第２の導光板の２つを用いているので、片方のみの導光板を使用すれば１方向だけの出射出力を得ることができる。第１の導光板と第２の導光板の両方点灯、片方の点灯の切り換えによって２方向から、或いは１方向からと見ることが可能になる。

（第１実施形態）以下、本発明を実施するための最良の形態（以降、実施形態と云う）を図を用いながら説明する。最初に、本発明の第１実施形態に係るバックライトユニットと表示装置について図１〜図９を用いて説明する。ここで、図の説明を行う。図１は本発明の第１実施形態に係る表示装置の側面図を示している。また、図２は図１における指向性調整シートの平面図で、光源との配置関係も示した図になっている。図３は図１における導光板からの出射光の指向性を説明する模式図で、図３の（ａ）は導光板からの出射光の指向特性を示した模式図、図３の（ｂ）は導光板からの出射方向を示した模式図を示している。また、図４は図１における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図４の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図４の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図を示している。また、図５は図４における指向性調整シートのＣ部における出射光の説明図を示している。また、図６は図１における導光板の指向特性を示すグラフ、図７は図１におけるバックライトユニットの指向特性を示すグラフを示している。また、図８は指向性調整シートの他の配置形態を模式的に示した説明図、図９は図１における導光板の他の形状や他の配置形態を示した側面図を示している。

本発明の第１実施形態に係る表示装置４０は、図１に示すように、液晶表示パネル３０の背面側にバックライトユニット２０を備えたものからなる。液晶表示パネル３０はＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリックス型の液晶表示パネルになっていて、ＴＦＴ素子を設けた各画素にはＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルターを設けてあって、バックライトユニット２０からの照明光でカラー画像が表示されるようになっている。

バックライトユニット２０は、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂによって導光板２１を構成している。第１の導光板２１Ａの入射面２１Ａａと第２の導光板２１Ｂの入射面２１Ｂａとが１８０°反対向きになって対向した状態になって、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂが重なり合って導光板２１をなしている。また、各入射面２１Ａａ、２１Ｂａには接近して光源２２が配設されている。

バックライトユニット２０は、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂが重なり合ってなる導光板２１と、導光板２１の側面両側に配設した光源２２と、導光板２１の下部側に配設した反射シート２３と、導光板２１の上部側に配設した指向性調整シート２５とから構成している。

ここで、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂは指向性調整シート２５に面している面が出射面になっており、第１の導光板２１Ａの出射面は２１Ａｃ、第２の導光板２１Ｂの出射面は２１Ｂｃになっている。第１の導光板２１Ａにあっては入射面２１Ａａから光源２２の光を採光し、出射面２１Ａｃから光を出射する。同様に、第２の導光板２１Ｂにあっては入射面２１Ｂａから光源２２の光を採光し、出射面２１Ｂｃから出射する。尚、第２の導光板２１Ｂの出射面２１Ｂｃから出射した光は、一旦第１の導光板２１Ａに入射し、そして、第１の導光板２１Ａの出射面２１Ａｃから指向性調整シート２５に向かって出射する。

上記バックライトユニット２０を構成する構成部品の仕様について簡単に説明する。第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂは透明なアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの樹脂を用いて形成していて、形状などの仕様はほぼ同一仕様をなしている。つまり、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂは矩形なる略板状の形状をなしている。第１の導光板２１Ａは入射面２１Ａａと対向する反対側の面側は入射面２１Ａａ側より厚みが薄くなっている。出射面２１Ａｃと対向する反対側の面は（この反対側の面は第２の導光板２１Ｂの出射面２１Ｂｃと対面している）傾斜面をなしており、所謂、僅かに楔形をなした導光板形状をなしている。そして、その傾斜面にプリズムなどの反射手段（図示はしていない）を設けている。

第２の導光板２１Ｂは第１の導光板２１Ａと同じ形状をなしており、この第２の導光板２１Ｂの傾斜面側を第１の導光板２１Ａの傾斜面と対面させて、そして、第２の導光板２１Ｂの入射面２１Ｂａを第１の導光板２１Ａの入射面２１Ａａと対向させて重ね合わせた配置形態を取っている。従って、第２の導光板２１Ｂの出射面２１Ｂｃは傾斜面をなしており、プリズムなどの反射手段が設けられている。なお、第１の導光板２１Ａ、第２の導光板２１Ｂに設けた反射手段は、出射面２１Ａｃ、２１Ｂｃと対向する面又は両面に設けても構わない。

次に、光源２２は、白色ＬＥＤを用いている。この白色ＬＥＤは第１の導光板２１Ａの入射面２１Ａａに沿って接近して必要個数（第１実施形態においては、図２に示す如く３個）配設している。また、第２の導光板２１Ｂの入射面に沿って接近して必要個数（第１実施形態においては、図２に示す如く３個）配設している。本実施形態のように、各導光板２１Ａ、２１Ｂに同数の白色ＬＥＤを配設すると、第２の導光板２１Ｂから出射される光は、第１の導光板２１Ａを通過することによって光が拡散され、明るさが減少する。そこで、減少量を加味して、各導光板２１Ａ、２１Ｂに配設する白色ＬＥＤの個数を変えたり、電流を調整することによって、出射強度を同等の出力にすることもできる。ＬＥＤは駆動電圧が低いので非常に経済的である。また、小型であることからバックライトユニットの大きさを大きくせずに小さくまとめることができる。小型表示機器や携帯機器にあっては好適な光源として利用できる。尚、光源２２はＬＥＤに限るものではなく、冷陰極管なども使用することができる。

反射シート２３は、導光板２１下方側に逃げて出射した光を反射させて、液晶表示パネル３０側に戻すために設けている。また、反射した光は液晶表示パネル３０側に戻る際、導光板２１を通過するため、屈折が生じるので光の拡散効果も生んでいる。この反射シート２３は、例えば、反射率の高いアルミ金属薄板、アルミ金属膜あるいは銀金属薄膜を設けた樹脂シート、白色塗膜を設けた樹脂シート、白色樹脂で形成した成形薄板などが反射シートとして用いることができる。

導光板２１の上部に配置する指向性調整シート２５は導光板２１から出射した光の出射方向を調整する目的で設けている。この指向性調整シート２５は凸形状をなして、凸部の稜線が平行をなした光学シートが用いられる。第１実施形態においては、三角形のプリズム２５ａを設けた光学シートを用いており、その三角形のプリズム２５ａの頂角の稜線が平行になって連設されたプリズムシートになっている。また、三角形のプリズム２５ａのピッチは数１０μｍの大きさであるが、図においては分かり易くするために誇張して大きく描いている。このプリズムシートは、図２に示すように、平行な稜線２５ｂが第１の導光板２１Ａの入射面２４Ａａ側に並べて配設した光源２２の配置軸Ａ１、及び、第２の導光板２１Ｂの入射面２１Ｂａ側に並べて配設した光源２２の配置軸Ｂ１と平行になる位置に配置している。また、プリズム２５ａの凸部が液晶表示パネル３０側に向けて配置している。尚、光源２２にＬＥＤを左右それぞれ１個、Ａ１、Ｂ１線上に配置した場合もこの配置軸Ａ１、Ｂ１と平行になるようにブリズムシートの稜線２５ｂを配置する。また、光源２２に冷陰極管を左右それぞれ１個配置した場合も冷陰極管の配置軸と平行になるようにプリズムシートの稜線２５ｂを配置する。また、プリズムシートはその頂角が液晶表示パネル３０側に向けて配置する。

続いて、図３、図４を用いて、本実施形態の作用・効果を説明する。図３に示す第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂを重ねた場合の作用について説明する。最初に、図３の（ｂ）において、第２の導光板２１Ｂは光源２２（図中、左側にある光源）の光を採光し、出射面２１Ｂｃから矢印で示したＲ１の方向に出射する。尚、矢印で示した出射光は一部だけを表示している。このＲ１の方向は概ね出射角が６０°の方向を示す。一方、第１の導光板２１Ａは光源２２の光（図中、右側にある光源）を採光し、出射面２１Ａｃから矢印で示したＬ１の方向に出射する。このＬ１の方向は概ね出射角が−６０°の方向を示す。従って、第１の導光板２１Ａからの出射光と第２の導光板２１Ｂからの出射光はそれぞれほぼ６０°反対側を向いて、Ｌ１方向とＲ１方向の２方向の出射方向を持って出射する。

この２方向の指向性は、出射面上のある出射位置をＯとしたときの、出射位置Ｏにおける指向特性は図３の（ａ）に示された如くになる。ここで、図３の（ａ）の見方について簡単に説明する。Ｘ−Ｘは光導波方向での出射面を示していて、Ｏは出射面上のある出射位置を示している。Ｚ軸は位置Ｏでの垂直軸を示していて、このＺ軸を０°にして方向を決めている。長さｍは光強度を表している。光強度のピークが現れる角度を＋γ°、−γ°で表している。ｗは出射出力半値幅（以降、出力の幅と呼んで説明する）を表している。図３の（ａ）において、位置Ｏでの出射光にはＱＲ１とＱＬ１の２つの指向特性が現れる。ＱＲ１の出射方向は＋γ°の方向で強度ｍのピークが現れる。この＋γ°の方向は図３の（ｂ）においてのＲ１の方向を指しており、前述したように概ね６０°の方向になる。これに対して、ＱＬ１の出射方向は−γ°の方向で強度のピークが現れる。この−γ°の方向は図３の（ｂ）においてのＬ１の方向を指しており、前述したように概ね−６０°の方向になる。このように、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂを重ねることによって２つの方向に指向特性を持った出射光が現れる。

次に、三角形のプリズムシートなる指向性調整シート２５を用いた場合の指向特性について図４を用いて説明する。図４の（ｂ）において、第２の導光板２１Ｂから出射したＲ１（図３の（ｂ）参照）の方向の光は指向性調整シート２５なるプリズムシートによって屈折を起こしてＲ２の方向に光路は変わる。これは、図５に示すように、指向性調整シート２５下面に入射したＲ１方向の光は指向性調整シート２５下面の入射境界面で屈折を起こし、更に、プリズム２５ａの斜面２５ｄから出射する光は屈折を起こしてＲ２の方向に出射する。このＲ２方向の出射角は２度の屈折によってＲ１方向の出射角より小さくなり、出射角が小さくなる方向に変化する。同様に、第１の導光板２１Ａから出射したＬ１（図３の（ｂ）参照）の方向の光は指向性調整シート２５下面とプリズム２５ａの斜面２５ｅの作用を受けてＬ２の方向に光路は変わる。

次に、指向性調整シート２５からＲ２の方向やＬ２の方向に出射する光の指向特性は図４の（ａ）に示すように、出射位置Ｏにおいて２つの指向特性を持った光に変化する。図３の（ａ）で示したＱＲ１とＱＬ１の指向特性は指向性調整シート２５によって＋δ°と−δ°の方向で光強度がピークとなるＱＲ２とＱＬ２の指向特性に変化する。この指向特性ＱＲ２とＱＬ２によって形成された形状はハート形の形状をなしていると云える。また、δ°の角度は図３の（ａ）で示したγ°の角度より小さいものである。この２つの方向の指向特性を持った出射光の２つの方向に挟まれた角度β°は図５に示す三角形のプリズム２５ａの頂点２５ｃの頂角α°によって決まってくる。即ち、頂角α°が変われば２つの方向に挟まれた角度β°は変わってくる。これにより、角度β°は頂角α°によって自由に調整することができる。

ここで、図６、図７を用いて、更に詳細に説明する。図６は第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂを重ね合わせて導光板２１を構成したときの導光板２１における指向特性を示す。図７は指向性調整シートを設けたときの指向特性を示している。尚、図６と図７での導光板とＬＥＤの配置は今まで図１〜図４を用いて説明してきた配置と左右逆の配置になっている。図６において、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂの両方を点灯した場合には実線で示すように＋６０°〜＋７０°と−６０°の近辺で強度が最大となる。これを、第１の導光板２１Ａのみを点灯した場合には鎖線で示すように＋６０°〜＋７０°の近辺で強度が最大になる指向特性を持つ。第２の導光板２１Ｂのみを点灯した場合には一点鎖線で示すよう−６０°の近辺で強度が最大になる指向特性を持つ。頂角１００°のプリズムシートを配設した場合には、図７に示すように、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂの両方を点灯した場合には実線で示すように＋３０°と−３０°の近辺で強度は最大になる。また、第１の導光板２１Ａのみを点灯した場合には鎖線で示すように＋３０°の近辺で強度が最大になる指向特性を持ち、第２の導光板２１Ｂのみを点灯した場合には一点鎖線で示すよう−３０°の近辺で強度が最大になる指向特性を持つ。以上のことから、出射方向が＋３０°と−３０°の２つの方向に光強度がピークとなる指向特性が現れる

上記の構成をなすバックライトユニット２０を液晶表示パネル３０の背面に備えると、例えば、車載用のカーナビゲーションや液晶テレビなどに用いると運転席と助手席の両方から良く見えるようになる。

また、第１実施形態の表示装置は２つの方向に同時に指向するが、何れかの方向に指向させるかを選択することも可能である。例えば、バックライトユニット２０の第１の導光板２１Ａ側の点灯のみで行えば出射方向は１方向のみになる。これは、第２の導光板２１Ｂ側についても同じで、選択的に出射方向を変えて利用することも可能になる。

尚、第１実施形態においては、指向性調整シート２５に三角形のプリズムシートを用いた。指向性調整シート２５はプリズムシートに限るものではなく、凸形状をなしたレンチキュラーレンズシートを用いても似たような効果を得る。また、レンチキュラーレンズの曲率半径を変化させることにより２方向の出射方向の間隔を調整することができる。三角形のプリズムレンズやレンチキュラーレンズは形状がシンプルであるので、シートの押し出し成形法やホットプレス成形法などで容易に製作することができる。

以上述べた第１実施形態のバックライトユニット２０は、指向性調整シート２５のプリズム２５ａの凸部を液晶表示パネル３０側に向けて配置した構成を取っているが、プリズムの凸部を導光板側に向けて配置した構成を取っても同様な結果を得ることができる。図８は指向性調整シート３５を他の配置形態を取った説明図で、指向性調整シート３５の三角形状をなすプリズム３５ａの頂点３５ｃを第１の導光板２１Ａ側に向けた配置になっている。そして、プリズム３５ａの平行な稜線が光源の配置軸と平行な配置になっている。

第１の導光板２１ａから出射した出射光Ｌ１は指向性調整シート３５のプリズム３５ａに入射し、プリズム３５ａの斜面３５ｅで全反射をおこして、Ｌ７の出射光となって指向性調整シート３５から出射する。出射光Ｌ７はＬ１の光よりも出射方向が角度的に立ち上がった方向に出射する。同様に、第１の導光板２１ａから出射した出射光Ｒ１はプリズム３５ａの斜面３５ｄで全反射をおこして、Ｒ７の出射光となって指向性調整シート３５から出射する。この出射光Ｒ７もＲ１の光よりも出射方向が角度的に立ち上がった方向に出射する。かくして、指向性調整シート３５からは２つの出射方向を持った出射光が得られる。プリズム３５ａの斜面３５ｄと斜面３５ｅは傾斜角が同じの二等辺三角形の斜面をなしているので、２つの出射方向は正反対を向いた出射方向になり、図４に示したと同じ様な指向特性が得られる。

第１実施形態においては、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂは片面に傾斜面を有しての、所謂、僅かに楔形の形状をなした導光板を重ね合わせた配置形態をなした。しかしながら、導光板は色々な形状のものが使用されていることから、第１実施形態で用いた導光板形状や配置形態に限るものではなく、例えば、図９に示すように、他の導光板形状や他の配置形態などを取っても良い。

図９の（ａ）に示す導光板３１は、同一大きさの矩形なる平板状の形状をなした第１の導光板３１Ａと第２の導光板３１Ｂを重ね合わせたものから構成している。そして、第１の導光板３１Ａの出射面３１Ａｃと第２の導光板３１Ｂの出射面３１Ｂｃは同一方向に向いている。また、第１の導光板３１Ａの入射面３１Ａａに接近して光源２２を配置し、第２の導光板３１Ｂの入射面３１Ｂａにも光源２２を配置している。また、図示はしていないが、第１の導光板３１Ａ、第２の導光板３１Ｂには、導光板２１Ａ、導光板２１Ｂと同様に、反射手段が設けられている。

図９の（ｂ）に示す導光板４１は、片面に傾斜面を持った、所謂、僅かに楔形の形状をなした第１の導光板４１Ａと第２の導光板４１Ｂを重ね合わせて構成している。この導光板４１で導光板２１と異なる点は、導光板２１は傾斜面同士を対面させて重ね合わせたのに対し、導光板４１は傾斜面と対面する面同士を重ね合わせた点にある。なお、反射手段を設けた点等は、導光板２１と同様である。

（第２実施形態）次に、本発明の第２実施形態に係るバックライトユニットと表示装置について図１０〜図１３を用いて説明する。ここで、図１０は本発明の第２実施形態に係る表示装置の側面図を示している。また、図１１は図１０における拡散シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１１の（ａ）は拡散シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１１の（ｂ）は拡散シートからの出射方向を示した模式図を示している。また、図１２は図１０における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１２の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１２の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図を示している。また、図１３は図１０における表示装置の出射方向を示した斜視図を示している。尚、前述の第１実施形態で用いた構成部品と同じ仕様の構成部品は同一符号を付して説明するが、説明は必要限度に留めることにする。

第２実施形態の表示装置６０は、図１０に示すように、液晶表示パネル３０の背面にバックライトユニット５０を備えたものからなる。液晶表示装置３０は前述の第１実施形態での液晶表示パネルと同じ仕様のものを用いているので、ここでの仕様説明は省略する。バックライトユニット５０は第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂを重ねて構成した導光板２１の下部側に反射シート２３を配設し、導光板２１の上部側に拡散シート５４と指向性調整シート２５を積層した構成をなしている。また、第１の導光板２１Ａの入射面２１Ａａと第２の導光板２１Ｂの入射面２１Ｂａのそれぞれに接近して光源２２を配設したものから構成している。

ここで、第２実施形態のバックライトユニット５０の構成は、前述の第１実施形態でのバックライトユニットの構成と対比すると、拡散シート５４を導光板２１と指向性調整シート２５の間に配設した構成のみが異なっている。また、使用している導光板２１と指向性調整シート２５は前述の第１実施形態の仕様のものと同じ仕様のものを使用している。従って、第２実施形態では、拡散シートを設けたことによる作用、効果を主体にして説明することにする。

ここで、拡散シート５４はシリカ微粒子を透明な樹脂に分散してシート形状に仕上げたものを使用している。しかしながら、拡散シート５４はこれに限るものではなく、樹脂シートの表面に微小な凹凸を設けたもの、その他公知のものを用いても構わない。

第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂとを重ね合わせた導光板２１から出射する光の指向特性は、前述の第１実施形態で図３をもって説明した如く、概ね＋６０°と−６０°の２つの方向に出射方向を持った光が出射する。この出射光が拡散シート５４を透過したときの指向特性は図１１の（ａ）に示す指向特性が現れる。ここで、図３の（ａ）と図１１の（ａ）を比較しながら拡散シート５４の作用、効果を説明する。

拡散シート５４を透過した光は拡散されるため、光強度は導光板２１を出射した光よりも弱くなる。また、拡散によって出力の幅に広がりが現れる。図３の（ａ）において、斜線で示した領域を指向特性ＱＬ１、ＱＲ１の出力の幅ｗとすると、出力の幅が狭くなっている。これに対して、図１１の（ａ）では、２つの指向特性ＱＬ３、ＱＲ３の領域は、図３の（ａ）と比較して出力の幅は大分広がっている。このように、拡散した出射光は指向特性の出力の幅を広げる作用をなす。更にまた、出射光の出射方向であるが、図１１の（ａ）での±ε°の方向は、図３の（ａ）での±γ°の方向と比較するとＺ軸の０度に近づいて起きあがった方向に変化している。これは、光が拡散される中で出射角の小さい角度のものが多く出射するものと推量される。以上述べたように、拡散シート５４を設けることにより出力の幅が広がり、且つ、出射方向が立ち上がっての２つの出射方向が近づいた指向特性が現れる。

次に、このような指向特性を持った拡散シート５４からの出射光は指向性調整シート２５を透過すると図１２の（ａ）に示す指向特性が現れる。拡散シートを設けていない前述の第１実施形態での図４の（ａ）で示した指向特性Ｑｌ２、ＱＲ２と比較すると、斜線で示した指向特性ＱＬ４とＱＲ４は出力の幅が広がり、また、±θ°の角度も図４の（ａ）での±δ°より小さくなって、２つの指向特性ＱＬ４とＱＲ４は接近してきて整ったハート形の形状をなす指向特性が得られる。

以上の構成をなしたバックライトユニット５０を備えた表示装置の指向特性を３次元的に見ると図１３に示すようになる。第１の導光板２１Ａの入射面２１Ａａと第２の導光板２１Ｂの入射面２１Ｂａにそれぞれ配設したＬＥＤなる光源２２と平行になるように指向性調整シートなるプリズムシートの稜線を配置してある。そして、液晶表示パネル３０の表示画面からはＸ軸の方向に２つに分かれた指向特性が現れる。これは、前述した如く、バックライトユニット５０に現れた出射方向とほぼ同じ方向に現れる。今、図１３において、表示画面位置Ｏからの出射光は、Ｚ軸を０°とすると、Ｚ軸方向に＋θ°離れたＱ３の方向と、−θ°離れたＱ４の方向の２つの方向に指向特性が現れる。そして、拡散シート５４を設けていることによりそれぞれの出力の幅が広くなって、途中で２つの方向の出力が重なり合い、図で示した如く、ハート形なる形状の指向特性（Ｓ）が得られる。

従って、Ｑ３の方向とＱ４の方向に強い光が出射しているので、Ｑ３の方向とＱ４の方向からは表示画像が良く見えるようになる。また、Ｑ３の方向、及びＱ４の方向での出力の幅は共に広くなっているので、Ｑ３の方向やＱ４の方向で見る位置が多少ずれた位置で見ても十分に表示画像が視認されるようになる。

また、バックライトユニット５０からは拡散光が出射していることから出射光に強弱が少なく、均一な明るさの表示画像が得られる。

尚、Ｑ３の方向やＱ４の方向は、前述の第１実施形態で説明したことではあるが、指向性調整シート２５であるプリズムシートのプリズム頂角の角度を変えることによって指向の方向は自由に変えることができる。

第２実施形態のバックライトユニット５０を車載用のカーナビゲーションや液晶テレビなどに搭載することによって、運転席と助手席から同時に表示画像が明るく鮮明に視認することができる。

（第３実施形態）次に、本発明の第３実施形態に係るバックライトユニット及び表示装置について図１４〜図１７を用いて説明する。ここで、図１４は本発明の第３実施形態に係る表示装置の側面図を示している。また、図１５は図１４における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１５の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１５の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図を示している。また、図１６は図１４における指向性調整シートの作用を説明する説明図を示している。また、図１６は指向性調整シートの他の形状を示した側面図を示している。

図１４に示すように、第３実施形態における表示装置８０は液晶表示パネル３０の背面にバックライトユニット７０を備えたものから構成している。ここでのバックライトユニット７０は、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂを重ね合わせて構成した導光板２１の下部側に反射シート２３を配設し、導光板２１の上部側に拡散シート５４と指向性調整シート７５を積層し、第１の導光板２１Ａの入射面２１Ａａと第２の導光板２１Ｂの入射面２１Ｂａに接近してそれぞれ光源２２を配置した構成をなしている。第３実施形態でのバックライトユニット７０は前述の第２実施形態でのバックライトユニットと対比すると、指向性調整シートの仕様のみが異なっていて、他の構成部品は前述の第２実施形態での構成部品と同じ仕様の部品を使用している。従って、ここでは指向性調整シート７５を主体にして説明し、他の構成部品の説明は必要限度に留めることにする。

第３実施形態においては、指向性調整シート７５は凸形状が台形のプリズム７５ａをなしたプリズムシートなる光学シートを用いている。この台形プリズム７５ａのプリズムシートは、図１６に示すように、斜面角ψの等しい２つの傾斜面７５ｄ、７５ｅを持ち、先端は平坦面７５ｆを持った形状の二等辺なる台形プリズムをなしている。台形のピッチや高さは何れも数１０μｍの大きさであるが、図１４、図１５においては誇張して大きく描いている。

指向性調整シート７５に上記のような台形プリズム７５ａのプリズムシートを用いると、図１４の（ｂ）に示すように、第１の導光板２１Ａからの出射光は、指向性調整シート７５を透過したときにＬ６ａとＬ６ｂの２つの方向に指向する出射光が現れる。同じように、第２の導光板２１Ｂからの出射光は、指向性調整シート７５を透過したときにＲ６ａとＲ６ｂの２つの方向に指向する出射光が現れる。そして、それらの出射光の指向特性は図１４の（ａ）に示す指向特性が現れる。

図１５の（ａ）において、指向性調整シート７５の位置Ｏからは０°のＺ軸に対して＋側の方向には、＋θ°の方向に光強度が最大を示す指向特性ＱＲ６ｂのものと＋χ°の方向に光強度が最大を示す指向特性ＱＲ６ａの２つの指向特性を持つ出射光が現れる。＋θ°方向の指向特性ＱＲ６ｂを示す出射光は図１５の（ｂ）においてＲ６ｂの方向に出射する出射光で、これは、台形プリズム７５ａの傾斜面から出射する出射光によって示される。また、＋χ°方向の指向特性ＱＲ６ａを示す出射光は図１５の（ｂ）においてＲ６ａの方向に出射する出射光で、これは、台形プリズム７５ａの先端の平坦面７５ｆから出射する出射光によって示される。この指向特性ＱＲ６ｂと指向特性ＱＲ６ａは何れも第２の導光板２１Ｂからの出射光によって得られる。これに対して、０°のＺ軸に対して−側の方向には、−θ°の方向に光強度が最大を示す指向特性ＱＬ６ｂのものと−χ°の方向に光強度が最大を示す指向特性ＱＬ６ａの２つの指向特性を持つ出射光が現れる。−θ°方向の指向特性ＱＬ６ｂを示す出射光は図１５の（ｂ）においてＬ６ｂの方向に出射する出射光で、これは、台形プリズム７５ａの傾斜面から出射する出射光によって示される。また、−χ°方向の指向特性ＱＬ６ａを示す出射光は図１５の（ｂ）においてＬ６ａの方向に出射する出射光で、これは、台形プリズム７５ａの先端の平坦面７５ｆから出射する出射光によって示される。この指向特性ＱＬ６ｂと指向特性ＱＬ６ａは何れも第１の導光板２１Ａからの出射光によって得られる。

次に、４方向に出射方向が現れる理由について図１６を用いて説明する。図１６において、出射光Ｒ５ａ、Ｒ５ｂは第２の導光板２１Ｂからの出射光を示している。また、出射光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは第１の導光板２１Ａからの出射光を示している。出射光Ｒ５ａは台形プリズム７５ａの先端の平坦面７５ｆの境界面で屈折を起こしてＲ６ａ方向に出射する。また、出射光Ｒ５ｂは台形プリズム７５ａの傾斜面７５ｄの境界面で屈折を起こしてＲ６ｂの方向に出射する。ここで、平坦面７５ｆに入射する入射角と傾斜面７５ｄに入射する入射角が異なっているので屈折を起こしての出射する出射方向が異なってきて、図１６に示すＲ６ａの方向とＲ６ｂの方向の２方向に分かれて出射する。同様にして、出射光Ｌ５ａは台形プリズム７５ａの先端の平坦面７５ｆの境界面で屈折を起こしてＬ６ａ方向に出射する。また、出射光Ｌ５ｂは台形プリズム７５ａの傾斜面７５ｅの境界面で屈折を起こしてＬ６ｂの方向に出射する。ここで、平坦面７５ｆに入射する入射角と傾斜面７５ｅに入射する入射角が異なっているので屈折を起こしての出射する出射方向が異なってきて、図１６に示すＬ６ａの方向とＬ６ｂの方向の２方向に分かれて出射する。

以上のことによって、指向性調整シート７５に台形のプリズムシートを用いると４方向に分かれての出射方向が現れる。このように４方向に光は進むが、プリズムの頂角を調整することによって、Ｌ６ａ方向の光とＬ６ｂ方向の光を合成した光、Ｒ６ａ方向とＲ６ｂ方向の光を合成した光にすることができる。これにより、２方向に出射する幅の広いブロードな光とすることもできる。また、拡散シートを用いていることよりそれぞれの出力の幅も広くなって現れる。また、出射方向の角度などは台形プリズム７５ａの傾斜面の傾斜角ψ°を変えることによって調整することができる。

尚、第３実施形態では台形のプリズムシートを用いたが、図１７に示す形状のプリズムシートを用いても４方向または広い出射幅である２方向に出射方向を持ったバックライトユニットが得られ、同様な効果を奏する。

図１７に示す指向性調整シート９５のプリズムシートは凸形状が三角形の山を持ったプリズム９５ａを複数有し、隣り合うプリズム９５ａの間の谷９５ｇは平坦面をなしているプリズムシートである。尚、９５ｂは稜線を示している。谷９５ｇの平坦面は前述の台形プリズムの先端の平坦面と同じ作用をなす。

第３実施形態のバックライトユニット７０は、第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂの両方の点灯によって４方向に指向方向を持つが、第１の導光板２１Ａのみを点灯することによってＱＬ６ｂとＱＬ６ａの指向特性を持った２方向の出射方向を得ることができる。同様に、第２の導光板２１Ｂのみを点灯することによってＱＲ６ｂとＱＲ６ａの指向特性を持った２方向の出射方向を得ることができる。第１の導光板２１Ａと第２の導光板２１Ｂの同時点灯、或いは切り換え点灯によって４方向の出射方向や２方向の出射方向を得ることもできる。

本発明の第１実施形態に係る表示装置の側面図である。 図１における指向性調整シートの平面図で、光源との配置関係も示した図である。 図１における導光板からの出射光の指向性を説明する模式図で、図３の（ａ）は導光板からの出射光の指向特性を示した模式図、図３の（ｂ）は導光板からの出射方向を示した模式図である。 図１における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図４の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図４の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図である。 図４における指向性調整シートのＣ部における出射光の説明図である。 図１における導光板の指向特性を示すグラフである。 図１におけるバックライトユニットの指向特性を示すグラフである。 指向性調整シートの他の配置形態を模式的に示した説明図である。 図１における導光板の他の形状や他の配置形態を示した側面図である。 本発明の第２実施形態に係る表示装置の側面図である。 図１０における拡散シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１１の（ａ）は拡散シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１１の（ｂ）は拡散シートからの出射方向を示した模式図である。 図１０における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１２の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１２の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図である。 図１０における表示装置の出射方向を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る表示装置の側面図である。 図１４における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１５の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１５の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図である。 図１４における指向性調整シートの作用を説明する説明図である。 指向性調整シートの他の形状を示した側面図である。 特許文献１に示された所の光学シートの拡大断面図である。

符号の説明

２０、５０、７０ バックライトユニット
２１、３１、４１ 導光板
２１Ａ、３１Ａ、４１Ａ 第１の導光板
２１Ａａ、２１Ｂａ、３１Ａａ、３１Ｂａ、４１Ａａ、４１Ｂａ 入射面
２１Ａｃ、２１Ｂｃ、３１Ａｃ、３１Ｂｃ、４１Ａｃ、４１Ｂｃ 出射面
２１Ｂ、３１Ｂ、４１Ｂ 第２の導光板
２２ 光源
２３ 反射シート
２５、３５、７５、９５ 指向性調整シート
２５ａ、３５ａ、７５ａ、９５ａ プリズム
２５ｂ、９５ｂ 稜線
２５ｃ、３５ｃ 頂点
３０ 液晶表示パネル
４０、６０、８０ 表示装置
５４ 拡散シート

Claims (13)

1. 入射面と出射面を有する導光板の入射面に接近して光源を設けてなるエッジライトタイプのバックライトユニットにおいて、前記導光板は第１の導光板と第２の導光板の２つの導光板からなって、前記第１の導光板の出射面と前記第２の導光板の出射面を同一方向に向けると共に前記第１の導光板の入射面と前記第２の導光板の入射面を対向させて重ね合わせ、前記光源を前記第１の導光板の入射面と前記第２の導光板の入射面に接近してそれぞれ配置したことを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記積み重ねた導光板の前記出射面側に指向性を調整する指向性調整シートを配設したことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記指向性調整シートは凸形状をなして該凸部の稜線が平行をなした光学シートからなり、該光学シートの前記凸部が液晶表示パネル側に向けられて、前記平行なる稜線が前記第１の導光板の入射面と前記第２の導光板の入射面に接近してそれぞれ配置した前記光源の配置軸と平行に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライトユニット。
4. 前記指向性調整シートは凸形状をなして該凸部の稜線が平行をなした光学シートからなり、該光学シートの前記凸部が導光板側に向けられて、前記平行なる稜線が前記第１の導光板の入射面と前記第２の導光板の入射面に接近してそれぞれ配置した前記光源の配置軸と平行に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライトユニット。
5. 前記光学シートは、前記凸形状が三角形をなしたプリズムシートであることを特徴とする請求項３又は４に記載のバックライトユニット。
6. 前記光学シートは、前記凸形状は台形をなしたプリズムシートであることを特徴とする請求項３又は４に記載のバックライトユニット。
7. 前記光学シートは、前記凸形状が三角形の山をなして谷が平坦面をなしたプリズムシートであることを特徴とする請求項３又は４に記載のバックライトユニット。
8. 前記指向性調整シートは出射方向を調整できることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
9. 前記出射方向の調整は三角形の頂角の角度又は台形の斜面の角度を変えることによって行うことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
10. 前記指向性調整シートと前記積み重ねた導光板の前記出射面との間に拡散シートを配設したことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
11. 前記光源はＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
12. 前記請求項１乃至５、及び前記請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のバックライトユニットから出射される光の指向性はハート形をなすことを特徴とするバックライトユニット。
13. 液晶表示パネルの背面側にバックライトユニットを備える表示装置において、前記バックライトユニットは前記請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のバックライトユニットを用いていることを特徴とする表示装置。

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