JPH09281340A - 導光装置及びその製造方法並びにそれを用いた光源構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置のバックライトの一部を構成す
る導光体と屈折体とからなる導光装置の構成を簡単にす
る。 【解決手段】 導光体２１は、アクリル樹脂からなり、
出射面２３を入射面２２に対して所定の角度θ₁傾斜さ
れた側面直角三角形状となっている。導光体２１の出射
面２３には平板状の屈折体１１が接着されている。屈折
体１１は、屈折面を形成するための屈折層以外をアクリ
ル樹脂によって形成されている。そして、導光体２１の
入射面２２に垂直に入射された光は屈折体１１によって
導光体２１の出射面２３に対して垂直な方向に屈折さ
れ、この屈折された光が液晶表示パネル１の裏面に垂直
に入射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は導光装置及びその
製造方法並びにそれを用いた光源構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶表示装置には、液晶表示パ
ネル自体が自己発光能力を有していないので、液晶表示
パネルの裏面側にエッジライト方式のバックライトを設
けたものがある。このようなバックライトには、アクリ
ル樹脂からなる平板状の導光体の表面にきわめて小さな
断面逆台形状の導光要素を多数設け、各導光要素の表面
にマイクロレンズを設け、導光体の一端側に蛍光管及び
反射フィルムを設けたものがある。この場合、導光体と
導光要素とマイクロレンズとによって導光装置が構成さ
れている。そして、蛍光管から出た光及び反射フィルム
によって反射された光は導光体の所定の一端面から導光
体の内部に入射される。この入射された光は導光体の裏
面で全反射されて導光体の表面全体から散乱光として出
射される。この散乱光は多数の導光要素によって導光体
の表面に対して垂直な方向に向くように修正される。こ
の修正光は多数のマイクロレンズによって導光体の表面
に対してより一層垂直で互いにほぼ平行な光とされる。
このほぼ平行な光は液晶表示パネルの裏面にほぼ垂直に
入射される。そして、液晶表示パネルの表示駆動に応じ
た画像光が液晶表示パネルの表面からこの表面に対して
ほぼ垂直に出射され、この出射された画像光が視認され
ることになる。この場合、液晶表示パネルの裏面に入射
される光をこの裏面に対してより一層垂直で互いにほぼ
平行な光とするのは、液晶表示パネルの表面から出射さ
れる画像光によって表示される画像の正面から見た輝度
を高くするためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなバックライトにおける導光装置では、導光要
素及びマイクロレンズのサイズがきわめて小さく、しか
も光利用率を良くするには各マイクロレンズを各導光要
素の表面に密着させなければならず、したがって構成が
きわめて複雑となり、製造もきわめて困難であるという
問題があった。この発明の課題は、導光装置の構成を簡
単にすることである。また、この発明の他の課題は、導
光装置を容易に製造することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る導光装置は、入射面とこの入射面に対して傾斜する出
射面とを有する導光体と、この導光体の出射面側に設け
られ、前記導光体の出射面から出射される光を所定の方
向に屈折させる屈折体とを具備したものである。請求項
１８記載の発明に係る導光装置の製造方法は、入射面と
この入射面に対して傾斜する出射面とを有する導光体
と、この導光体の出射面側に設けられ、平板状であって
内部に設けられた空気層との界面からなる屈折面で前記
導光体の出射面から出射される光を所定の方向に屈折さ
せる屈折体とを具備する導光装置の製造方法であって、
前記屈折体をその厚さ方向に分割してなる形状の屈折体
半体を成形し、次いでこれらの屈折体半体を接着して前
記屈折体を形成するようにしたものである。請求項１９
記載の発明に係る導光装置の製造方法は、請求項１８記
載の発明において、前記屈折体を形成した後、この屈折
体の入射面を前記導光体の出射面に接着するようにした
ものである。請求項２０記載の発明に係る光源構造は、
入射面とこの入射面に対して傾斜する出射面とを有する
導光体と、この導光体の出射面側に設けられ、前記導光
体の出射面から出射される光を所定の方向に屈折させる
屈折体と、前記導光体の入射面側に設けられた光源とを
具備したものである。

【０００５】請求項１または２０記載の発明によれば、
導光体の入射面に入射した光が導光体の出射面の入射面
に対する傾斜角度に応じて面光源化されることになる。
例えば、導光体の出射面の入射面に対する傾斜角度を約
７８．５°〜約８４．３°とすると、導光体の出射面の
面積が入射面の面積の５〜１０倍となり、この面積の拡
大に応じて面光源化することができる。そして、この面
光源化された光は、屈折体によって所定の方向に屈折さ
れることにより、所定の方向にほぼ平行な光として出射
される。この場合、屈折体としては導光体の出射面から
出射される光を所定の方向に屈折させる構造であればよ
いので、構造を簡単とすることができ、ひいては導光装
置の構成を簡単にすることができる。また、請求項１８
記載の発明によれば、平板状であって内部に設けられた
空気層との界面からなる屈折面を有する屈折体をその厚
さ方向に分割してなる形状の屈折体半体を成形し、次い
でこれらの屈折体半体を接着して屈折体を形成している
ので、屈折体を容易に形成することができ、ひいては導
光装置を容易に製造することができる。この場合、屈折
体は平板状であるので、請求項１９記載の発明のよう
に、屈折体を形成した後、この屈折体の入射面を導光体
の出射面に接着すればよく、ひいては導光装置をより一
層容易に製造することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１実施形態を
適用した液晶表示装置の要部の斜視図を示したものであ
る。この液晶表示装置は、鉛直に配置された液晶表示パ
ネル１を備えている。液晶表示パネル１の裏面側には、
屈折体１１と導光体２１とからなる導光装置が設けられ
ている。このうち導光体２１は、アクリル系樹脂などに
よって形成され、入射面２２に対して所定の角度θ₁傾
斜した出射面２３を有する側面直角三角形状となってい
る。この場合、導光体２１の出射面２３は鉛直となって
いる。導光体２１の入射面２２側には蛍光管（光源）３
１が設けられている。蛍光管３１の所定の外周側には反
射シート３２が設けられている。なお、図１では反射シ
ート３２の幅方向両端部を導光体２１から離間させてい
るが、導光体２１の入射面２２両側の側面に接着する方
が望ましい（例えば図１６参照）。

【０００７】次に、屈折体１１について、図２を参照し
ながら説明する。屈折体１１は、導光体２１と同じ材料
または導光体２１と近似する屈折率を有する材料によっ
て形成された平板状の屈折体本体１２を備えている。こ
の屈折体本体１２の一方の面は入射面１３で、他方の面
は入射面１３と平行な出射面１４となっている。そし
て、屈折体本体１２の内部には、入射面１３に対して所
定の角度θ₂（この角度θ₂については後で説明する。）
で傾斜する複数の板状の屈折層１５が所定の配列ピッチ
で形成されている。屈折層１５は屈折層本体１２と屈折
率が大きく相違する空気などからなるものである。屈折
層１５が空気層からなる場合には、屈折層１５の幅方向
両端部（屈折体本体１２の厚さ方向両端部）は閉塞され
ているが、長手方向両端部は大気中に開放されている。
屈折層１５は屈折体本体１２の材料（例えばアクリル系
樹脂）と屈折率が大きく異なるため、屈折体本体１２と
の所定の界面が反射面（屈折面）１６となる。そして、
屈折体１１の入射面１３は、導光体２１の出射面２３に
図示しないアクリル系樹脂からなる接着剤を介して接着
されている。この状態では、屈折体１１の出射面１４は
導光体２１の出射面２３と平行となっている。なお、屈
折体１１の形成方法としては、一体成形でもよいが、例
えば図３に示すように、屈折体１１をその厚さ方向に分
割してなる形状の屈折体半体１１ａ、１１ｂを成形し、
次いでこれらの屈折体半体１１ａ、１１ｂを図示しない
アクリル系樹脂からなる接着剤を介して接着するように
してもよい。また、屈折体半体１１ａまたは１１ｂの厚
さを２倍とし、これのみによって屈折体１１を形成する
ようにしてもよい。

【０００８】ここで、屈折体１１の屈折体本体１２を導
光体２１と同じ材料または導光体２１と近似する屈折率
を有する材料によって形成する理由について説明する。
導光体２１の材料であるアクリル系樹脂は、導光体２１
の入射面２２と出射面２３とのなす角度θ₁が４７°程
度以上であると、導光体２１の入射面２２に垂直に入射
された光が導光体２１の出射面２３で全反射されること
になる。そこで、屈折体１１の屈折体本体１２を例えば
アクリル系樹脂によって形成し、これの入射面１３を導
光体２１の出射面２３にアクリル系樹脂からなる接着剤
を介して接着すると、導光体２１の入射面２２と出射面
２３とのなす角度θ₁が４７°程度以上であっても、導
光体２１の入射面２２に垂直に入射された光が導光体２
１の出射面２３で全反射されることなくそのまま直進し
て屈折体１１の入射面１３に入射されることになる。こ
のようにすることがその理由である。

【０００９】次に、この液晶表示装置による画像の表示
について、図１及び図２を参照しながら説明する。蛍光
管３１から出た光及び反射フィルム３２によって反射さ
れた光は導光体２１の入射面２２に垂直に入射される。
この場合、特に反射フィルム３２によって反射された光
を導光体２１の入射面２２に垂直に入射させるために、
反射シート３２は蛍光管３１の中心軸を焦点とする放物
面状に設ける方が望ましい（例えば図１６参照）。導光
体２１の入射面２２に垂直に入射された光は、図２にお
いて矢印で示すように、導光体２１内を直進し、導光体
２１の出射面２３からそのまま出射して屈折体１１の入
射面１３にそのまま入射される。この場合、屈折体１１
の入射面１３全体は導光体２１の出射面２３全体に密着
されているので、透過率を高くすることができる。屈折
体１１の入射面１３に入射された光は、屈折体１１の反
射面１６で反射（屈折）され、後で説明するように、屈
折体１１の出射面１４（つまり導光体２１の出射面２
３）に対して垂直な光とされる。この垂直とされた光は
屈折体１１の出射面１４からこの出射面１４に対して垂
直な方向に平行光として出射される。この場合、屈折体
１１の反射面１６の配列ピッチを例えば５０〜５００μ
ｍ程度と微細にすると、各反射面１６で反射された光は
出射面１４からムラなく出射されることになる。屈折体
１１の出射面１４から出射された平行光は液晶表示パネ
ル１の裏面に垂直に入射される。すると、液晶表示パネ
ル１の表示駆動に応じた画像光が表面からこの表面に対
して垂直な方向に出射され、この出射された画像光が視
認されることになる。

【００１０】ここで、屈折体１１の反射面１６で反射さ
れた光が屈折体１１の出射面１４に対して垂直な光とさ
れることについて、図４を参照しながら説明する。ま
ず、図４において矢印で示すように、屈折体１１の反射
面１６で反射された光が屈折体１１の出射面１４に対し
て垂直な光となるとする。すると、反射面１６とこの反
射面１６で反射される光とのなす角度ｘ₁は次の式
（１）で表わされる。 ｘ₁＝９０−θ₂ ……（１） また、反射面１６とこの反射面１６に入射される光との
なす角度ｘ₂は次の式（２）で表わされる。 ｘ₂＝９０−ｘ₃ ……（２） この場合、ｘ₃＝１８０−θ₁−θ₂であるので、これを
式（２）に代入すると、ｘ₂は次の式（３）に示すよう
になる。 ｘ₂＝θ₁＋θ₂−９０ ……（３） ところで、ｘ₁とｘ₂は同じ値であるので、式（１）と式
（３）とから次の式（４）が求められる。 θ₂＝９０−θ₁／２ ……（４） したがって、屈折体１１の入射面１３と反射面１６との
なす角度θ₂を（９０−θ₁／２）とすると、屈折体１１
の反射面１６で反射された光を屈折体１１の出射面１４
に対して垂直な光とすることができることになる。

【００１１】次に、屈折体１１の反射面１６で反射され
た光が面光源化されることについて、図２を参照しなが
ら説明する。導光体２１の入射面２２に垂直に入射した
後導光体２１内を直進してきた光は、屈折体１１の反射
面１６で反射され、屈折体１１の出射面１４に対して垂
直な光とされる。この場合、屈折体１１の各反射面１６
で反射された後屈折体１１の出射面１４から出射される
各光は、屈折体１の反射面１６の配列ピッチに応じて同
配列方向に相互に離間されることになる。この離間率
は、導光体２１の側面における入射面２２の長さに対す
る出射面２３の長さで表わされる。そこで、導光体２１
の入射面２２と出射面２３とのなす角度θ₁を例えば約
７８．５°〜約８４．３°とすると、導光体２１の側面
における入射面２２の長さに対して出射面２３の長さが
５〜１０倍となり、この場合の離間率も５〜１０倍とな
る。換言すれば、導光体２１の出射面２３の面積は入射
面２２の面積の５〜１０倍となる。そして、この面積の
拡大に応じて、屈折体１１の出射面１４から出射された
光が面光源化されることになる。なお、図２ではθ₁＝
７８．５°程度としており、この場合には導光体２１の
出射面２３の面積は入射面２２の面積の５倍となる。

【００１２】このように、この液晶表示装置では、導光
体２１の入射面２２に入射した光が導光体２１の出射面
２３の入射面２２に対する傾斜角度θ₁に応じて面光源
化されることになる。そして、この面光源化された光
は、屈折体１１によって所定の方向に屈折されることに
より、所定の方向に平行な光として出射される。この場
合、屈折体１１としては、導光体２１の出射面２３から
出射される光を所定の方向に屈折させる構造であればよ
く、図２に示すように、アクリル系樹脂などからなる屈
折体本体１２の内部に複数の板状の屈折層１５が所定の
配列ピッチで形成された、簡単な構造とすることがで
き、ひいてはこの屈折体１１と導光体２１とからなる導
光装置の構成を簡単にすることができる。また、例えば
図３に示すように、屈折体１１をその厚さ方向に分割し
てなる形状の屈折体半体１１ａ、１１ｂを成形し、次い
でこれらの屈折体半体１１ａ、１１ｂを接着して屈折体
１１を形成しているので、屈折体１１を容易に形成する
ことができ、ひいてはこの屈折体１１と導光体２１とか
らなる導光装置を容易に製造することができる。しか
も、屈折体１１の入射面１３を導光体２１の出射面２３
にアクリル系樹脂などからなる接着剤を介して接着すれ
ばよいので、導光装置をより一層容易に製造することが
できる。

【００１３】ところで、蛍光管３１から出た光のすべて
が導光体２１の入射面２２に垂直に入射されるとは限ら
ない。すなわち、例えば図５に示すように、アパーチャ
３３を有する蛍光管３１であっても、実線の矢印で示す
ように、アパーチャ３３の中心から出る光のほかに、点
線の矢印で示すように、アパーチャ３３の端部から出る
光が生じることになる。後者のアパーチャ３３の端部か
ら出る光の場合には、図２に示す屈折体１１の反射面１
６で反射させても、屈折体１１の出射面１４に対して垂
直な光とすることはできない。この結果、液晶表示パネ
ル１の正面から見た場合、輝度が低下することになる。

【００１４】次に、液晶表示パネル１の正面から見た場
合の輝度を高めることのできるこの発明の第２実施形態
について、図６を参照しながら説明する。この液晶表示
装置における屈折体１１は、屈折層１５の形状が所定の
三角柱状であって、入射面１３に対して図２に示す反射
面１６の場合と同様の角度θ₂で傾斜した第１の反射面
１６ａと、入射面１３に対して所定の角度θ₃（この角
度θ₃については後で説明する。）で傾斜した第２の反
射面１６ｂとを備えた構造となっている。この屈折体１
１の形成方法としては、上記第１実施形態の場合と同様
に、一体成形でもよいが、例えば図７に示すように、屈
折体１１をその厚さ方向に分割してなる形状の屈折体半
体１１ａ、１１ｂを成形により形成し、次いでこれらの
屈折体半体１１ａ、１１ｂを図示しないアクリル系樹脂
からなる接着剤を介して接着するようにしてもよい。そ
して、図５において点線の矢印で示すように、アパーチ
ャ３３の端部から出た光は、図６に示す導光体２１の入
射面２２に斜めに入射され、次いで図６において点線の
矢印で示すように、この入射された光の一部は、まず、
屈折体１１の下側の屈折層１５との界面からなる第２の
反射面１６ｂで反射され、次いで屈折体１１の上隣の屈
折層１５との界面からなる第１の反射面１６ａで反射さ
れ、後で説明するように、屈折体１１の出射面１４（つ
まり導光体２１の出射面２３）に対して垂直な光とさ
れ、この光が屈折体１１の出射面１４からこの出射面１
４に対して垂直な方向に出射されることになる。図６に
おいて点線の矢印で示す光の残りは、屈折体１１の第１
の反射面１６ａで反射され、屈折体１１の出射面１４か
らこの出射面１４に対して斜め方向に出射されることに
なる。

【００１５】次に、角度θ₃について説明する。まず、
図５において点線の矢印で示す光と実線で示す光との角
度（蛍光管３１のアパーチャ３３の半分の角度）をθ₄
とする。図６に示すように、屈折体１１の下側の屈折層
３５の第２の反射面１６ｂで反射された後上隣の屈折層
３５の第１の反射面１６ａで反射された光が屈折体１１
の出射面１４に対して垂直な光となる。換言すれば、屈
折体１１の下側の屈折層３５の第２の反射面１６ｂで反
射されて屈折体１１の上隣の屈折層３５の第１の反射面
１６ａに入射される光は、導光体２１の入射面２２に垂
直に入射された光と平行な光となる。つまり、屈折体１
１の下側の屈折層３５の第２の反射面１６ｂと導光体２
１の入射面２２に垂直に入射された光と平行な光とのな
す角度ｘ₄（図８参照）は、図５に示す角度θ₄の半分と
なり、次の式（５）で表わされる。 ｘ₄＝θ₄／２ ……（５） また、屈折体１１の下側の屈折層３５の第２の反射面１
６ｂで反射されて屈折体１１の上隣の屈折層３５の第１
の反射面１６ａに入射される光と屈折体１１の入射面１
３とのなす角度ｘ₅（図８参照）は、次の式（６）で表
わされる。 ｘ₅＝９０−θ₁ ……（６） この場合、図１４に示すように、θ₃はｘ₄とｘ₅との和
であるので、式（５）と式（６）とから次の式（７）が
求められる。 θ₃＝９０−θ₁＋θ₄／２ ……（７） したがって、屈折体１１の入射面１３と第２の反射面１
６ｂとのなす角度θ₃を（９０−θ₁＋θ₄／２）とする
と、図６において点線の矢印で示す光の一部を屈折体１
１の出射面１４に対して垂直な光とすることができるこ
とになる。この結果、液晶表示パネルの正面から見た場
合の輝度を高めることができる。ところで、図６におい
て点線の矢印で示す光のうち屈折体１１の出射面１４か
ら斜め方向に出射される光の出射角は、角度θ₁を７
８．５°程度とし、角度θ₄を４０°とすると、２０°
程度となる。

【００１６】なお、上記実施形態では、導光体２１全体
をアクリル系樹脂などの単一の材料によって形成した場
合について説明したが、これに限定されるものではな
い。例えば、図９に示す第３実施形態のようにしてもよ
い。次に、図９に示す導光体２１について、図１０〜図
１３を順に参照しながら、その形成方法と併せ説明す
る。まず、図１０に示すように、所定の長さの光ファイ
バ２４を多数用意する。光ファイバ２４は、高屈折率の
アクリル系樹脂からなるコア２５を低屈折率のフッ素系
樹脂からなるクラッド２６で被覆したものからなってい
る。この場合、一例として、コア２５の直径は１０〜６
０μｍ程度、クラッド２６の膜厚は５〜２０μｍ程度で
ある。そして、図１１に示すように、例えば１５００〜
２５００本程度の光ファイバ２４を束にして、直径６〜
１０ｍｍ程度の光ファイバ束２７を形成する。

【００１７】次に、図１２に示すように、内部が直方体
形状の下金型２８内に複数の光ファイバ束２７を密集さ
せて収納する。次に、下金型２８内を図示しない上金型
で密封し、次いで加熱すると、光ファイバ２４のクラッ
ド２６が溶融して膨張することにより、複数の光ファイ
バ束２７の各間の隙間が埋められ、下金型２８と上金型
内に多数のコア２５がクラッド２６によって相互に接合
されて充満される。これにより、図１３（Ａ）に示すよ
うな直方体形状の光ファイバブロック２９が得られる。
この場合、光ファイバブロック２９の外周部を除く部分
における各光ファイバ束２７は、金型内において相互に
押圧し合うことにより、図１３（Ｂ）に示すように、平
面正六角形状となる。なお、下金型２８内を上金型で密
封する前に、複数の光ファイバ束２７の各間の隙間にク
ラッド２６と同じ材料または異なる材料を充填するよう
にしてもよい。次に、図１３（Ａ）において一点鎖線で
示すように、光ファイバブロック２９の所定の側面の対
角線に沿って切断すると、図９に示す側面直角三角形状
の導光体２１が得られる。このようにして得られた導光
体２１では、多数のコア（線状導光路）２５が密集さ
れ、かつ各コア２５がクラッド２６により被覆されてい
るとともに相互に接合され、さらに出射面２３を入射面
２２に対して所定の角度θ₁で傾斜する傾斜面とされた
構造となっている。

【００１８】なお、導光体２１の他の形成方法として
は、図１０に示す光ファイバ２４として所定の長さより
も数倍長いものを用意し、これによって図１３（Ａ）に
示すようなファイバブロック２９を形成した後、これを
切断して図１３（Ａ）に示すファイバブロック２９を複
数得るようにしてもよい。また、コア２５を押出成形に
より形成した後、例えば１５００〜２５００本程度のコ
ア２５の束をクラッド材の溶融した槽中を通過させ、付
着したクラッド材が固化することにより、図１１に示す
光ファイバ束２７を得るようにしてもよい。上述のいず
れの形成方法でも、多数のコア２５を密集してなる導光
体２１を容易に形成することができる。一方、屈折体１
１の屈折体本体１２は、導光体２１のコア２５と同じ材
料またはコア２５と近似する屈折率を有する材料によっ
て形成されている。

【００１９】そして、導光体２１の入射面２２に垂直に
入射された光は、図９において矢印で示すように、導光
体２１の各コア２５内をコア中心軸に沿って直進し、導
光体２１の出射面２３からそのまま出射して屈折体１１
の入射面１３にそのまま入射される。この入射された光
は、屈折体１１の反射面１６で反射（屈折）され、屈折
体１１の出射面１４（つまり導光体２１の出射面２３）
に対して垂直な光とされる。この垂直とされた光は屈折
体１１の出射面１４からこの出射面１４に対して垂直な
方向に平行光として出射される。

【００２０】ところで、図９に示す場合には、導光体２
１を多数のコア２５を密集してなるものによって形成し
ているので、図１に示す単一の材料からなる導光体２１
と比較して、各コア２５内を進行する光の平行度を高め
ることができ、ひいては液晶表示パネルの正面から見た
輝度を高めることができる。しかしながら、図９に示す
場合も、例えば図１に示す蛍光管３１から出た光のすべ
てが導光体２１の入射面に垂直に入射されるとは限らな
い。ただし、この場合、図１４に示すように、導光体２
１の各コア２５の光取り込み角が小さくても、実線で示
すように、コア２５内をコア中心軸に沿って直進する光
のほかに、点線で示すように、コア２５内を全反射を繰
り返しながら進行する光が生じることになる。後者のコ
ア２５内を全反射を繰り返しながら進行する光の場合に
は、図９に示す屈折体１１の反射面１６で反射させて
も、屈折体１１の出射面１４に対して垂直な光とするこ
とはできない。したがって、この場合も、液晶表示パネ
ルの正面から見た輝度が低下することになる。

【００２１】そこで、次に、図６に示す場合とほぼ同様
の屈折体１１を備えたこの発明の第４実施形態につい
て、図１５を参照しながら説明する。ただし、ここで
は、この場合の屈折体１１の第２の反射面１６ｂの入射
面１３に対する傾斜角度θ₃のみについて説明する。ま
ず、図１４において点線の矢印で示すように、導光体２
１のコア２５内を全反射しながら進行する光の最大全反
射角度をθ₅とする。この最大全反射角度θ₅はコア２５
及びクラッド２６の材料によって決まる。図１５に示す
ように、屈折体１１の下側の屈折層１５の第２の反射面
１６ｂで反射された後上隣の屈折層１５の第１の反射面
１６ａで反射された光が屈折体１１の出射面１４に対し
て垂直な光となる。換言すると、屈折体１１の下側の屈
折層１５の第２の反射面１６ｂで反射されて屈折体１１
の上隣の屈折層１５の第１の反射面１６ａに入射される
光は、導光体２１のコア２５のコア中心軸と平行な光と
なる。つまり、屈折体１１の下側の屈折層１５の第２の
反射面１６ｂとコア中心軸と平行な光とのなす角度ｘ₄
（図８の場合と同じであるので、図８参照）は、導光体
２１のコア２５の最大全反射角度θ₅の半分（ｘ₄＝θ₅
／２）となる。したがって、上記式（７）に示す場合と
同様に、屈折体１１の入射面１３と第２の反射面１６ｂ
とのなす角度θ₃を（９０−θ₁＋θ₅／２）とすると、
図１５において点線の矢印で示すように、導光体２１の
コア２５内を全反射を繰り返しながら進行してきた光の
一部を屈折体１１の出射面１４に対して垂直な光とする
ことができることになる。この結果、液晶表示パネルの
正面から見た場合の輝度を高めることができる。

【００２２】次に、図１６はこの発明の第５実施形態を
適用した液晶表示装置の要部の側面図及びその一部の拡
大断面図を示したものである。この液晶表示装置では、
導光体２１の出射面２３が階段状に傾斜する傾斜面とさ
れ、その実質的な出射面２３を導光体２１の入射面２２
と平行とされ、この出射面２３と液晶表示パネル１との
間に屈折体１１が配置されている。この場合の導光体２
１の形成方法としては、例えば図９に示す導光体２１を
形成した後に、図９に示す出射面２３を階段状に切削す
る方法がある。なお、階段状の部分のピッチはなるべく
小さい方が望ましい。例えば、上記切削による形成方法
の場合には、実質的な出射面２３の幅を０．０５〜０．
５ｍｍ程度とすると、この幅内に数本〜数十本のコア２
５が配置されることになる。ところで、この場合の屈折
体１１としては、図９や図１５に示すようなものであっ
てもよく、また図１７に示すようなものであってもよ
い。図１７に示す屈折体１１では、ポリカーボネイトな
どからなる樹脂フィルムの一方の面の全体に横長のプリ
ズム部４１が５０μｍ程度のきわめて小さい配列ピッチ
で平行に形成された構造となっている。この場合、図１
７において矢印で示すように、導光体２１の各コア２５
内をコア中心軸に沿って直進した光は、屈折体１１のプ
リズム部４１の下面からなる入射面４１ａに入射され、
プリズム部４１の上面からなる反射面４１ｂで反射（屈
折）され、屈折体１１の出射面１４に対して垂直な光と
され、プリズム部４１の配列方向に離間されることにな
る。ところで、図１７に示す屈折体１１の場合には、樹
脂フィルムの一方の面の全体に横長のプリズム部４１を
有する簡単な構造であるので、図９及び図１５に示す屈
折体１１と比較して、容易に形成することができる。な
お、この場合の導光体２１の他の形成方法としては、図
１８に示す第６実施形態のように、一の面が平面で他の
面側を階段状とされたシート部材４２を導光体２１のコ
ア２５と同じ材料またはコア２５と近似する屈折率を有
する材料によって形成し、このシート部材４２の平面を
導光体２１の出射面２３に図示しないアクリル系樹脂か
らなる接着剤を介して接着するようにしてもよい。ま
た、図１６に示す形状の導光体２１をアクリル系樹脂な
どの単一の材料によって形成するようにしてもよい。

【００２３】なお、上記実施形態では、プラスチック光
ファイバを用いているが、高屈折率のガラスからなるコ
アを低屈折率のガラスからなるクラッドで被覆してなる
ガラス光ファイバを用いてもよい。また、上述のような
ステップ形光ファイバではなく、グレーデッド形光ファ
イバを用いてもよい。また、上記実施形態では、例えば
図２に示すように、屈折体１１の出射面１４からこの出
射面１４に対してほぼ垂直な方向に光を出射させる場合
について説明したが、反射面１６の入射面１３に対する
角度θ₂を例えばプラス方向またはマイナス方向に若干
変えれば、液晶表示パネルの正面側のある視点での輝度
を高めることができる。また、上記実施形態では、例え
ば図２に示すように、導光体２１の入射面２２に垂直に
入射された光を屈折体１１の出射面１４からこの出射面
１４に対してほぼ垂直な方向に出射させる場合について
説明したが、この光の進行方向を逆方向としてもよい。
すなわち、屈折体１１の出射面１４に垂直に入射された
光を導光体２１の入射面２２からこの入射面２２に対し
て垂直な方向に出射させるようにしてもよい。さらに、
上記実施形態では、ほぼ平行な光を出射する場合につい
て説明したが、散乱光を出射する場合には、例えば図１
９に示す第７実施形態のように、屈折体１１の出射面１
４の全体に、きわめて微小なレンズ部（図示せず）を多
数密接させてなる拡散層４３を直接成形して一体に形成
するようにしてもよい。また、このような拡散層４３の
代わりに、図示していないが、樹脂シートの一方の面の
全体にきわめて微小なレンズ部を多数密接させて形成し
てなる拡散板を用い、この拡散板を屈折体１１の出射面
１４に接着し、あるいは密接させてまたは所定の間隔を
おいて配置するようにしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
０記載の発明によれば、屈折体を導光体の出射面から出
射される光を所定の方向に屈折させる構造とすればよい
ので、構造を簡単とすることができ、ひいては導光装置
の構成を簡単にすることができる。また、請求項１８記
載の発明によれば、平板状であって内部に設けられた空
気層との界面からなる屈折面を有する屈折体をその厚さ
方向に分割してなる形状の屈折体半体を成形し、次いで
これらの屈折体半体を接着して屈折体を形成しているの
で、屈折体を容易に形成することができ、ひいては導光
装置を容易に製造することができる。この場合、屈折体
は平板状であるので、請求項１９記載の発明のように、
屈折体を形成した後、この屈折体の入射面を導光体の出
射面に接着すればよく、ひいては導光装置をより一層容
易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態を適用した液晶表示装
置の要部の斜視図。

【図２】図１に示す導光体及び屈折体の一部の縦断側面
図。

【図３】図２に示す屈折体の形成方法の一例を説明する
ために示す図。

【図４】図２に示す屈折体の反射面の入射面に対する角
度θ₂を説明するために示す図。

【図５】アパーチャを有する蛍光管を説明するために示
す図。

【図６】この発明の第２実施形態の図２同様の縦断側面
図。

【図７】図６に示す屈折体の形成方法の一例を説明する
ために示す図。

【図８】図６に示す屈折体の第２の反射面の入射面に対
する角度θ₃を説明するために示す図。

【図９】この発明の第３実施形態の図２同様の縦断側面
図。

【図１０】図９に示す導光体の形成に際し、当初用意し
た光ファイバを示す斜視図。

【図１１】図１０に続く形成工程であって、光ファイバ
束を形成した状態を示す斜視図。

【図１２】図１１に続く形成工程であって、複数の光フ
ァイバ束を下金型内に収納した状態を示す斜視図。

【図１３】（Ａ）は図１２に続く形成工程であって、光
ファイバブロックを形成した状態を示す斜視図、（Ｂ）
はその一部の平面図。

【図１４】導光体のコアの特性を説明するために示す
図。

【図１５】この発明の第４実施形態の図２同様の縦断側
面図。

【図１６】この発明の第５実施形態を適用した液晶表示
装置の要部の側面図及びその一部の拡大断面図。

【図１７】図１６に示す屈折体を説明するために示す
図。

【図１８】この発明の第６実施形態の要部の側面図。

【図１９】この発明の第７実施形態の図２同様の縦断側
面図。

【符号の説明】

１ 液晶表示パネル １１ 屈折体 ２１ 導光体 ３１ 蛍光管（光源）

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射面とこの入射面に対して傾斜する出
   射面とを有する導光体と、この導光体の出射面側に設け
   られ、前記導光体の出射面から出射される光を所定の方
   向に屈折させる屈折体とを具備することを特徴とする導
   光装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明において、前記屈折
   体は前記導光体の入射面に垂直に入射された光を前記導
   光体の出射面に対してほぼ垂直な方向に屈折する屈折面
   を有することを特徴とする導光装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の発明において、前記屈折
   体は前記導光体の入射面に垂直に入射された光を前記導
   光体の出射面に対してほぼ垂直な方向に屈折するととも
   に、前記導光体の入射面に斜めに入射された光の一部を
   前記導光体の出射面に対してほぼ垂直な方向に屈折する
   屈折面を有することを特徴とする導光装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の発明に
   おいて、前記導光体はアクリル系樹脂などの単一の材料
   からなることを特徴とする導光装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の発明において、前記屈折
   体は屈折面を形成するための屈折層を有し、該屈折層以
   外を前記導光体と同じ材料またはこの導光体と近似する
   屈折率を有する材料によって形成されていることを特徴
   とする導光装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の発明において、前記屈折
   体の入射面は前記導光体の出射面に密着されていること
   を特徴とする導光装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の発明において、
   前記屈折体の屈折面は空気層との界面であることを特徴
   とする導光装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜３のいずれかに記載の発明に
   おいて、前記導光体は密集された多数の線状導光路を有
   するものからなることを特徴とする導光装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の発明において、前記屈折
   体は屈折面を形成するための屈折層を有し、該屈折層以
   外を前記導光体の線状導光路と同じ材料またはこの線状
   導光路と近似する屈折率を有する材料によって形成され
   ていることを特徴とする導光装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の発明において、前記屈
    折体の入射面は前記導光体の出射面に密着されているこ
    とを特徴とする導光装置。
11. 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれかに記載の発
    明において、前記導光体の線状導光路は光ファイバのコ
    アからなることを特徴とする導光装置。
12. 【請求項１２】 請求項８〜１１のいずれかに記載の発
    明において、前記屈折体の屈折面は空気層との界面であ
    ることを特徴とする導光装置。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれかに記載の発
    明において、前記導光体は側面直角三角形状であり、前
    記屈折体は平板状であることを特徴とする導光装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれかに記載の発
    明において、前記導光体の入射面と出射面とのなす角度
    は約７８．５°〜約８４．３°であることを特徴とする
    導光装置。
15. 【請求項１５】 請求項４または８記載の発明におい
    て、前記導光体の出射面は階段状に傾斜する傾斜面から
    なり、その実質的な出射面が前記導光体の入射面と平行
    となっていることを特徴とする導光装置。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１４のいずれかに記載の発
    明において、前記屈折体の出射面に拡散層が一体に形成
    されていることを特徴とする導光装置。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１５のいずれかに記載の発
    明において、前記屈折体の出射面側に拡散板が設けられ
    ていることを特徴とする導光装置。
18. 【請求項１８】 入射面とこの入射面に対して傾斜する
    出射面とを有する導光体と、この導光体の出射面側に設
    けられ、平板状であって内部に設けられた空気層との界
    面からなる屈折面で前記導光体の出射面から出射される
    光を所定の方向に屈折させる屈折体とを具備する導光装
    置の製造方法であって、 前記屈折体をその厚さ方向に分割してなる形状の屈折体
    半体を成形し、次いでこれらの屈折体半体を接着して前
    記屈折体を形成することを特徴とする導光装置の製造方
    法。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載の発明において、前記
    屈折体を形成した後、この屈折体の入射面を前記導光体
    の出射面に接着することを特徴とする導光装置の製造方
    法。
20. 【請求項２０】 入射面とこの入射面に対して傾斜する
    出射面とを有する導光体と、この導光体の出射面側に設
    けられ、前記導光体の出射面から出射される光を所定の
    方向に屈折させる屈折体と、前記導光体の入射面側に設
    けられた光源とを具備することを特徴とする光源構造。
21. 【請求項２１】 請求項２〜１７のいずれかに記載の導
    光装置の導光体の入射面側に光源が設けられていること
    を特徴とする光源構造。
22. 【請求項２２】 請求項２０または２１記載の発明にお
    いて、前記光源は所定のアパーチャを有することを特徴
    とする光源構造。
23. 【請求項２３】 請求項２０または２１記載の発明にお
    いて、前記光源の外周側に反射シートが前記光源の中心
    軸を焦点とする放物面状に設けられていることを特徴と
    する光源構造。