JPH11174439A - 導光板、その導光板を用いた面光源、液晶表示装置及び導光板の製造方法 - Google Patents
導光板、その導光板を用いた面光源、液晶表示装置及び導光板の製造方法Info
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- JPH11174439A JPH11174439A JP9341236A JP34123697A JPH11174439A JP H11174439 A JPH11174439 A JP H11174439A JP 9341236 A JP9341236 A JP 9341236A JP 34123697 A JP34123697 A JP 34123697A JP H11174439 A JPH11174439 A JP H11174439A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レンチキュラーレンズシートの使用枚数を削
減又は不要とすることにより、部品コスト及び製造コス
トを低減すると共に、主光源での消費電力を低減させ、
また主光源を不要とすることが可能な導光板などを提供
することにある。 【解決手段】 導光体１には、金型を用いた樹脂成形に
より導光板１が作製されると同時に、外光取入部１ａが
導光板１の上部一端に形成され、また複数のレンチキュ
ラー単位レンズ１ｆからなる第１レンズ部１ｅが形成さ
れる。レンチキュラー単位レンズは、凹又は凸形状の三
角柱のプリズムであって、それらの稜線方向が互いに略
平行で且つ外光取入部１ａの長手方向と略直行するよう
に配列されている。特に、三角柱のプリズムの頂角が１
２５度乃至１６５度に形成されている。外光取入部１ａ
は、太陽光や室内光などの外光を主たる光として取り込
み、光が透過しないように光不透過処理が為されている
光反射面などで反射して入射光の殆どが最終的に第１レ
ンズ部１ｅから均一な指向性を有する合成光として出射
される。
減又は不要とすることにより、部品コスト及び製造コス
トを低減すると共に、主光源での消費電力を低減させ、
また主光源を不要とすることが可能な導光板などを提供
することにある。 【解決手段】 導光体１には、金型を用いた樹脂成形に
より導光板１が作製されると同時に、外光取入部１ａが
導光板１の上部一端に形成され、また複数のレンチキュ
ラー単位レンズ１ｆからなる第１レンズ部１ｅが形成さ
れる。レンチキュラー単位レンズは、凹又は凸形状の三
角柱のプリズムであって、それらの稜線方向が互いに略
平行で且つ外光取入部１ａの長手方向と略直行するよう
に配列されている。特に、三角柱のプリズムの頂角が１
２５度乃至１６５度に形成されている。外光取入部１ａ
は、太陽光や室内光などの外光を主たる光として取り込
み、光が透過しないように光不透過処理が為されている
光反射面などで反射して入射光の殆どが最終的に第１レ
ンズ部１ｅから均一な指向性を有する合成光として出射
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、導光板、その導
光板を用いた面光源、液晶表示装置及び導光板の製造方
法に係り、更に詳しくは、太陽光や蛍光燈などからの外
光を取り入れる外光取入部が形成された導光板、その導
光板を用いた液晶表示装置のバックライト用面光源、デ
ジタルスチルカメラやビデオカメラで被写体を映し出す
液晶モニターなどのバックライト方式の液晶表示装置及
びその導光板の製造方法に関する。
光板を用いた面光源、液晶表示装置及び導光板の製造方
法に係り、更に詳しくは、太陽光や蛍光燈などからの外
光を取り入れる外光取入部が形成された導光板、その導
光板を用いた液晶表示装置のバックライト用面光源、デ
ジタルスチルカメラやビデオカメラで被写体を映し出す
液晶モニターなどのバックライト方式の液晶表示装置及
びその導光板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 液晶表示装置のバックライト用面光源
として、透光性平板を導光板としたサイドライト方式の
ものが知られている。このような面光源では、透明な平
行平板や断面楔形平板からなる導光板の側端面の一方か
ら、蛍光燈などの光源からの光を入射させ、透光性平板
内部の全反射を利用して光を導光板の全域に遍く伝播さ
せ、その伝播した光の一部を導光板裏面の光散乱反射板
で臨界角未満の拡散反射光となし、導光板表面から拡散
光を放出する（実開昭５５−１６２２０１）。
として、透光性平板を導光板としたサイドライト方式の
ものが知られている。このような面光源では、透明な平
行平板や断面楔形平板からなる導光板の側端面の一方か
ら、蛍光燈などの光源からの光を入射させ、透光性平板
内部の全反射を利用して光を導光板の全域に遍く伝播さ
せ、その伝播した光の一部を導光板裏面の光散乱反射板
で臨界角未満の拡散反射光となし、導光板表面から拡散
光を放出する（実開昭５５−１６２２０１）。
【０００３】また、一方の面に三角プリズム型レンチキ
ュラーレンズの突起を有し、もう一方の面を平滑面とし
たレンズシートを、上述した面光源の導光板表面上に突
起面を上にして重ね、レンズの光集束作用を利用して、
その拡散放射光を所望の角度範囲内に均一等方的に拡散
させることができるものも知られている（実開平４−１
０７２０１）。
ュラーレンズの突起を有し、もう一方の面を平滑面とし
たレンズシートを、上述した面光源の導光板表面上に突
起面を上にして重ね、レンズの光集束作用を利用して、
その拡散放射光を所望の角度範囲内に均一等方的に拡散
させることができるものも知られている（実開平４−１
０７２０１）。
【０００４】このレンズシートは艶消透明拡散板（艶消
透明シート）と組合せて使用する場合には、単に艶消透
明拡散板のみを用いたもの（米国特許第４７２９０６７
号）よりも、光源の光エネルギーを所望の限られた角度
範囲内に重点的に分配し、かつ、その角度範囲内では均
一等方性の高い拡散光を得ることができる。更に最近で
は、液晶表示装置に用いるバックライトの高輝度対策と
して、図１に示す様に、レンチキュラーレンズシートを
２枚直角に重ねた構成を採用する傾向にある（月刊ディ
スプレイ１９９６年５月号Ｐ３５〜Ｐ３９）。
透明シート）と組合せて使用する場合には、単に艶消透
明拡散板のみを用いたもの（米国特許第４７２９０６７
号）よりも、光源の光エネルギーを所望の限られた角度
範囲内に重点的に分配し、かつ、その角度範囲内では均
一等方性の高い拡散光を得ることができる。更に最近で
は、液晶表示装置に用いるバックライトの高輝度対策と
して、図１に示す様に、レンチキュラーレンズシートを
２枚直角に重ねた構成を採用する傾向にある（月刊ディ
スプレイ１９９６年５月号Ｐ３５〜Ｐ３９）。
【０００５】また、太陽光や室内光などの外光を補助光
源とする為に、導光板の側端面に外光取入部を設けたバ
ックライト用面光源も知られており、その外光取入部の
形状は断面円弧状となって一つのシリンドリカルレンズ
を構成している（特開平５−１１２４９）。
源とする為に、導光板の側端面に外光取入部を設けたバ
ックライト用面光源も知られており、その外光取入部の
形状は断面円弧状となって一つのシリンドリカルレンズ
を構成している（特開平５−１１２４９）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、従来
の液晶表示装置の面光源では、視覚特性が比較的狭いと
いう問題点があるばかりでなく、レンチキュラーレンズ
シートを２枚使用するため、その分だけ部品コストが発
生すると共に、レンチキュラーレンズシート２枚を直角
に位置合わせして取り付ける必要があるので、多大な製
造コストが発生し、バックライトそのものが大変高価な
ものになるという問題点があった。また、デジタルスチ
ルカメラやビデオカメラで被写体を映し出す液晶表示装
置自身の消費電力が非常に大きいため、その他の回路系
の消費電力を押さえたとしても、カメラ装置全体として
効果的に消費電力の低減を図ることが困難になってお
り、その結果、カメラ装置の使用時間の長時間化ができ
ないという問題点があった。
の液晶表示装置の面光源では、視覚特性が比較的狭いと
いう問題点があるばかりでなく、レンチキュラーレンズ
シートを２枚使用するため、その分だけ部品コストが発
生すると共に、レンチキュラーレンズシート２枚を直角
に位置合わせして取り付ける必要があるので、多大な製
造コストが発生し、バックライトそのものが大変高価な
ものになるという問題点があった。また、デジタルスチ
ルカメラやビデオカメラで被写体を映し出す液晶表示装
置自身の消費電力が非常に大きいため、その他の回路系
の消費電力を押さえたとしても、カメラ装置全体として
効果的に消費電力の低減を図ることが困難になってお
り、その結果、カメラ装置の使用時間の長時間化ができ
ないという問題点があった。
【０００７】本発明は、上記の問題点を解決する為にな
されたものであり、レンチキュラーレンズシートの使用
枚数を１枚にしたり、また不要とすることにより、部品
コスト及び製造コストを低減するとともに、主光源での
消費電力を低減させ、また主光源を不要とすることが可
能な液晶表示装置及びバックライト用面光源、その面光
源が具備する導光板、その導光板の製造方法を提供する
ことを目的とする。
されたものであり、レンチキュラーレンズシートの使用
枚数を１枚にしたり、また不要とすることにより、部品
コスト及び製造コストを低減するとともに、主光源での
消費電力を低減させ、また主光源を不要とすることが可
能な液晶表示装置及びバックライト用面光源、その面光
源が具備する導光板、その導光板の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 請求項１に係る本発明
の導光板は、上記の目的を達成する為に、樹脂で一体に
成形された導光板であって、外光を取り入れる外光取入
部と、前記外光取入部から取り入れた外光を出射する光
出射面とを具備し、前記光出射面には、複数の凹又は凸
形状のレンチキュラー単位レンズからなる第１レンズ部
が形成され、前記第１レンズ部の複数のレンチキュラー
単位レンズは、それらの稜線方向が互いに略平行に配列
されていると共に、前記外光取入部の長手方向と略直行
していることを特徴とする。
の導光板は、上記の目的を達成する為に、樹脂で一体に
成形された導光板であって、外光を取り入れる外光取入
部と、前記外光取入部から取り入れた外光を出射する光
出射面とを具備し、前記光出射面には、複数の凹又は凸
形状のレンチキュラー単位レンズからなる第１レンズ部
が形成され、前記第１レンズ部の複数のレンチキュラー
単位レンズは、それらの稜線方向が互いに略平行に配列
されていると共に、前記外光取入部の長手方向と略直行
していることを特徴とする。
【０００９】請求項２に係る本発明の導光板は、請求項
１に記載の導光板において、前記第１レンズ部の複数の
レンチキュラー単位レンズの頂部の角度が１２５度乃至
１６５度であることを特徴とする。請求項３に係る本発
明の導光板は、請求項１に記載の導光板において、前記
第１レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの頂部
の角度が１５０度前後であることを特徴とする。
１に記載の導光板において、前記第１レンズ部の複数の
レンチキュラー単位レンズの頂部の角度が１２５度乃至
１６５度であることを特徴とする。請求項３に係る本発
明の導光板は、請求項１に記載の導光板において、前記
第１レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの頂部
の角度が１５０度前後であることを特徴とする。
【００１０】請求項４に係る本発明の導光板は、請求項
１ないし請求項３のいずれかに記載の導光板において、
前記光出射面に対向する光反射面に、前記導光板と同一
樹脂で成形された複数の凹又は凸形状のレンチキュラー
単位レンズからなる第２レンズ部を具備し、前記第２レ
ンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズは、それらの
稜線方向が互いに略平行に配列されていると共に、前記
第１レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの稜線
方向と略直行していることを特徴とする。
１ないし請求項３のいずれかに記載の導光板において、
前記光出射面に対向する光反射面に、前記導光板と同一
樹脂で成形された複数の凹又は凸形状のレンチキュラー
単位レンズからなる第２レンズ部を具備し、前記第２レ
ンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズは、それらの
稜線方向が互いに略平行に配列されていると共に、前記
第１レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの稜線
方向と略直行していることを特徴とする。
【００１１】請求項５に係る本発明の導光板は、請求項
４に記載の導光板において、前記第２レンズ部の複数の
レンチキュラー単位レンズの頂部の角度が１２５度乃至
１６５度であることを特徴とする。請求項６に係る本発
明の導光板は、請求項４に記載の導光板において、前記
第２レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの頂部
の角度が１５０度前後であることを特徴とする。
４に記載の導光板において、前記第２レンズ部の複数の
レンチキュラー単位レンズの頂部の角度が１２５度乃至
１６５度であることを特徴とする。請求項６に係る本発
明の導光板は、請求項４に記載の導光板において、前記
第２レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの頂部
の角度が１５０度前後であることを特徴とする。
【００１２】請求項７に係る本発明の面光源は、請求項
１ないし請求項６のいずれかに記載の導光板と、前記導
光板の外光取入部、前記光出射面及び前記光反射面以外
の少なくとも一面に取り付けられた光源とを具備するこ
とを特徴とする。請求項８に係る本発明の液晶表示装置
は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の導光板
または請求項７に記載の面光源のいずれか一つと、前記
導光板の光出射面に近接して取り付けられた液晶パネル
とを具備することを特徴とする。
１ないし請求項６のいずれかに記載の導光板と、前記導
光板の外光取入部、前記光出射面及び前記光反射面以外
の少なくとも一面に取り付けられた光源とを具備するこ
とを特徴とする。請求項８に係る本発明の液晶表示装置
は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の導光板
または請求項７に記載の面光源のいずれか一つと、前記
導光板の光出射面に近接して取り付けられた液晶パネル
とを具備することを特徴とする。
【００１３】請求項９に係る本発明の導光板の製造方法
は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の導光板
の製造方法であって、前記導光板を金型で成形する工程
を含むことを特徴とする。
は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の導光板
の製造方法であって、前記導光板を金型で成形する工程
を含むことを特徴とする。
【００１４】
【実施の形態】 本発明の実施の形態を、図面と共に詳
細に説明する。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、導光板を示す
斜視図であり、この図を用いて以下の用語を定義する。
レンチキュラー単位レンズとは、図７（Ａ）において
は、頂点ＡＢＣで形成される三角形を底面とする三角柱
のプリズム、また図７（Ｂ）においては、頂点ＡＢＤＥ
Ｃで形成される五角形を底面とする五角柱のプリズムを
いう。但し、ここで示したレンチキュラー単位レンズ１
ｆは、単なる例示にすぎず、これらに限定されるもので
はなく、その外に円柱、楕円柱や多角柱でもよい。ま
た、この図においてレンチキュラー単位レンズ１ｆは凸
形状のみを示しているが、図示はしないが凹形状であっ
てもよい。
細に説明する。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、導光板を示す
斜視図であり、この図を用いて以下の用語を定義する。
レンチキュラー単位レンズとは、図７（Ａ）において
は、頂点ＡＢＣで形成される三角形を底面とする三角柱
のプリズム、また図７（Ｂ）においては、頂点ＡＢＤＥ
Ｃで形成される五角形を底面とする五角柱のプリズムを
いう。但し、ここで示したレンチキュラー単位レンズ１
ｆは、単なる例示にすぎず、これらに限定されるもので
はなく、その外に円柱、楕円柱や多角柱でもよい。ま
た、この図においてレンチキュラー単位レンズ１ｆは凸
形状のみを示しているが、図示はしないが凹形状であっ
てもよい。
【００１５】レンチキュラー単位レンズの三角柱のプリ
ズム部とは、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）共に、頂点ＡＢ
Ｃで形成される三角形を底面とする三角柱のプリズムを
いう。三角柱のプリズム部の頂部とは、図７（Ａ）及び
図７（Ｂ）共に、頂点Ａをいう。
ズム部とは、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）共に、頂点ＡＢ
Ｃで形成される三角形を底面とする三角柱のプリズムを
いう。三角柱のプリズム部の頂部とは、図７（Ａ）及び
図７（Ｂ）共に、頂点Ａをいう。
【００１６】三角柱のプリズム部の頂部の角度とは、図
７（Ａ）及び図７（Ｂ）共に、点ＢＡＣのなす角度をい
う。図８は、三角柱のプリズム部の断面形状を示す模式
図である。三角柱のプリズム部は、図８（Ａ）に示す通
り、２等辺三角形の形状が望ましい訳であるが、例えば
図８（Ｂ）の様に頂部Ａが少し欠けて台形状になった
り、また図８（Ｃ）の様に頂部Ａが滑らかに湾曲した形
状になっても導光板の性能には殆ど影響を及ぼさないの
で、これらの形状のプリズムは全て本願発明の三角柱の
プリズム部に含まれる。
７（Ａ）及び図７（Ｂ）共に、点ＢＡＣのなす角度をい
う。図８は、三角柱のプリズム部の断面形状を示す模式
図である。三角柱のプリズム部は、図８（Ａ）に示す通
り、２等辺三角形の形状が望ましい訳であるが、例えば
図８（Ｂ）の様に頂部Ａが少し欠けて台形状になった
り、また図８（Ｃ）の様に頂部Ａが滑らかに湾曲した形
状になっても導光板の性能には殆ど影響を及ぼさないの
で、これらの形状のプリズムは全て本願発明の三角柱の
プリズム部に含まれる。
【００１７】図２は、本発明に係る導光板を示す斜視図
である。１は、導光板であり、金型を用いた樹脂成形に
より導光板１が作製されると同時に、外光取入部１ａが
導光板１の上部一端に形成され、また複数のレンチキュ
ラー単位レンズ１ｆからなる第１レンズ部１ｅが形成さ
れる。第１レンズ部１ｅのレンチキュラー単位レンズ１
ｆは、三角柱のプリズムであり、それらの稜線方向が互
いに略平行であって、外光取入部１ａの長手方向と略直
行するように配列されている。特に、三角柱のプリズム
の頂角は、後述する計算結果に基づいて、１２５度から
１６５度の範囲になるように製造される。また、三角柱
のプリズムの頂角が１２５度から１６５度の範囲であれ
ば、三角柱のプリズムの大きさ、ピッチ、高さ及び頂角
の振れやバラツキ等を生じさせても導光板の性能に影響
を与えない。特に、図９に示すように、プリズムのピッ
チを１０μｍから１０００μｍの範囲で変化させても、
輝度分布特性は大きく変化しない事が分かる。
である。１は、導光板であり、金型を用いた樹脂成形に
より導光板１が作製されると同時に、外光取入部１ａが
導光板１の上部一端に形成され、また複数のレンチキュ
ラー単位レンズ１ｆからなる第１レンズ部１ｅが形成さ
れる。第１レンズ部１ｅのレンチキュラー単位レンズ１
ｆは、三角柱のプリズムであり、それらの稜線方向が互
いに略平行であって、外光取入部１ａの長手方向と略直
行するように配列されている。特に、三角柱のプリズム
の頂角は、後述する計算結果に基づいて、１２５度から
１６５度の範囲になるように製造される。また、三角柱
のプリズムの頂角が１２５度から１６５度の範囲であれ
ば、三角柱のプリズムの大きさ、ピッチ、高さ及び頂角
の振れやバラツキ等を生じさせても導光板の性能に影響
を与えない。特に、図９に示すように、プリズムのピッ
チを１０μｍから１０００μｍの範囲で変化させても、
輝度分布特性は大きく変化しない事が分かる。
【００１８】外光取入部１ａは、太陽光や室内光などの
外光を主たる光として取り込む。この外光取入部１ａ
は、第１レンズ部１ｅよりも図の上方向に突き出してお
り、その結果、従来の導光板に比較して外光取入れ面の
表面積が大きくなっている。外光取入部１ａの形状は、
断面略扇形状でその先端が円弧状のシリンドリカルレン
ズであり、そのレンズ効果によって、真上だけでなく真
横や斜め上下方からの外光を効率よく取り込む。但し、
外光取入部１ａは、扇形状のシリンドリカルレンズに限
定されず、例えばレンズが形成されないフラット形状で
あってもよい。
外光を主たる光として取り込む。この外光取入部１ａ
は、第１レンズ部１ｅよりも図の上方向に突き出してお
り、その結果、従来の導光板に比較して外光取入れ面の
表面積が大きくなっている。外光取入部１ａの形状は、
断面略扇形状でその先端が円弧状のシリンドリカルレン
ズであり、そのレンズ効果によって、真上だけでなく真
横や斜め上下方からの外光を効率よく取り込む。但し、
外光取入部１ａは、扇形状のシリンドリカルレンズに限
定されず、例えばレンズが形成されないフラット形状で
あってもよい。
【００１９】１ｃは、光入射面であり、以下で説明する
ように、光入射面１ｃに略平行に近設された光源（図示
せず）から照射された光が入射する。但し、２つの側面
１ｂの一方又は両方に光源を配置して光入射面とするこ
とも可能である。１ｄは、光反射面であり、光が漏洩す
るのを防ぎ反射効率を高める為に、樹脂成形と同時に略
円錐凹状の複数のコーンが形成されたり、樹脂成形の後
にドット印刷を行なってから、アルミなどの反射板が取
り付けられる（図示せず）。
ように、光入射面１ｃに略平行に近設された光源（図示
せず）から照射された光が入射する。但し、２つの側面
１ｂの一方又は両方に光源を配置して光入射面とするこ
とも可能である。１ｄは、光反射面であり、光が漏洩す
るのを防ぎ反射効率を高める為に、樹脂成形と同時に略
円錐凹状の複数のコーンが形成されたり、樹脂成形の後
にドット印刷を行なってから、アルミなどの反射板が取
り付けられる（図示せず）。
【００２０】上述の導光板とすることにより、第１レン
ズ部１ｅからは、外光取入部１ａおよび光入射面１ｃか
ら入射した光が光反射面１ｄや導光板１の２つの側面１
ｂで反射して、入射光の殆どが最終的に第１レンズ部１
ｅから均一な指向性を有する合成光として出射される。
尚、この側面１ｂには、光の漏洩を防止する為に、白色
テープなどの漏洩防止部材が取り付けられる。
ズ部１ｅからは、外光取入部１ａおよび光入射面１ｃか
ら入射した光が光反射面１ｄや導光板１の２つの側面１
ｂで反射して、入射光の殆どが最終的に第１レンズ部１
ｅから均一な指向性を有する合成光として出射される。
尚、この側面１ｂには、光の漏洩を防止する為に、白色
テープなどの漏洩防止部材が取り付けられる。
【００２１】導光板１の材料としては、透光性材料の中
から選択され、通常はアクリル又はポリカーボネートの
樹脂が用いられる。導光板の形状は平行平板や断面楔形
平板で、その厚みは、通常１〜１０ｍｍ程度のものが用
いられる。また、その他の透光性材料としては、ポリメ
タアクリル酸メチル，ポリアクリル酸メチル等のアクリ
ル酸エステル又はメタアクリル酸エステルの単独若しく
は共重合体，ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレ
ンテレフタレート等のポリエステル，ポリカーボネー
ト，ポリスチレン、ポリメチルペンテン等熱可塑性樹
脂、或いは紫外線又は電子線で架橋した、多官能のウレ
タンアクリレート、ポリエステルアクリレート等のアク
リレート、不飽和ポリエステル等透明な樹脂，透明な硝
子等、透明なセラミックス等が用いられる。
から選択され、通常はアクリル又はポリカーボネートの
樹脂が用いられる。導光板の形状は平行平板や断面楔形
平板で、その厚みは、通常１〜１０ｍｍ程度のものが用
いられる。また、その他の透光性材料としては、ポリメ
タアクリル酸メチル，ポリアクリル酸メチル等のアクリ
ル酸エステル又はメタアクリル酸エステルの単独若しく
は共重合体，ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレ
ンテレフタレート等のポリエステル，ポリカーボネー
ト，ポリスチレン、ポリメチルペンテン等熱可塑性樹
脂、或いは紫外線又は電子線で架橋した、多官能のウレ
タンアクリレート、ポリエステルアクリレート等のアク
リレート、不飽和ポリエステル等透明な樹脂，透明な硝
子等、透明なセラミックス等が用いられる。
【００２２】つぎに、図２を用いて本発明に係る導光板
の動作について説明する。導光板１の外光取入部１ａか
らは、室外においては太陽光が、また室内においては蛍
光燈などからの外光が効率よく入射する。また、光源を
点灯させた場合には、光入射面１ｃから入射した光源か
らの光及び外光取入部１ａから取り入れられた外光が光
反射面１ｄや導光板１の２つの側面１ｂで反射して、光
を集束させる作用を有する第１レンズ部１ｅの方向へ導
かれた拡散放射光は、第１レンズ部１ｅから所望の角度
範囲内で均一な指向性を有する合成光として出射され
る。従って、本発明に係る導光板を具備する液晶表示装
置をデジタルスチルカメラやビデオカメラで被写体を映
し出す液晶モニターなどに使用する場合には、光源を点
灯させる必要がない程に十分な照明を行なうことがで
き、その結果、各種カメラ装置自身の消費電力の低減を
図ることが可能となる。
の動作について説明する。導光板１の外光取入部１ａか
らは、室外においては太陽光が、また室内においては蛍
光燈などからの外光が効率よく入射する。また、光源を
点灯させた場合には、光入射面１ｃから入射した光源か
らの光及び外光取入部１ａから取り入れられた外光が光
反射面１ｄや導光板１の２つの側面１ｂで反射して、光
を集束させる作用を有する第１レンズ部１ｅの方向へ導
かれた拡散放射光は、第１レンズ部１ｅから所望の角度
範囲内で均一な指向性を有する合成光として出射され
る。従って、本発明に係る導光板を具備する液晶表示装
置をデジタルスチルカメラやビデオカメラで被写体を映
し出す液晶モニターなどに使用する場合には、光源を点
灯させる必要がない程に十分な照明を行なうことがで
き、その結果、各種カメラ装置自身の消費電力の低減を
図ることが可能となる。
【００２３】図３は、本発明に係る導光板の輝度分布特
性を示すグラフである。横軸は、導光板の長さを１００
パーセントとし、ランプからの導光板の位置をパーセン
トで表示しており、値０の位置がランプに最も近い導光
板の端面位置であり、一方、値１００の位置がランプに
最も遠い導光板の端面位置である。縦軸は、単位を示し
てはいないが、輝度であって、値が大きいほど明るいこ
とを意味する。
性を示すグラフである。横軸は、導光板の長さを１００
パーセントとし、ランプからの導光板の位置をパーセン
トで表示しており、値０の位置がランプに最も近い導光
板の端面位置であり、一方、値１００の位置がランプに
最も遠い導光板の端面位置である。縦軸は、単位を示し
てはいないが、輝度であって、値が大きいほど明るいこ
とを意味する。
【００２４】図３の輝度分布特性を示すグラフは、アメ
リカＯＲＡ社が開発した光学設計評価ソフトウェアであ
るＣＯＤＥＶを用いて導光板の輝度分布特性を解析した
ものであり、評価パラメータとして、ランプから照射さ
れる光の波長を６００ｎｍ、導光板の材料として代表的
なＰＭＭＡの屈折率１．４９を用い、三角柱のプリズム
の頂角を９０°、１２０°、１３５°、１５０°、１６
５°及びフラット（即ち、三角柱のプリズムなし）に変
化させた場合の、輝度分布特性のシミュレーション結果
を示している。
リカＯＲＡ社が開発した光学設計評価ソフトウェアであ
るＣＯＤＥＶを用いて導光板の輝度分布特性を解析した
ものであり、評価パラメータとして、ランプから照射さ
れる光の波長を６００ｎｍ、導光板の材料として代表的
なＰＭＭＡの屈折率１．４９を用い、三角柱のプリズム
の頂角を９０°、１２０°、１３５°、１５０°、１６
５°及びフラット（即ち、三角柱のプリズムなし）に変
化させた場合の、輝度分布特性のシミュレーション結果
を示している。
【００２５】同図から歴然と判明するように、従来の導
光板と共に用いられているレンズシートの頂角である９
０°から１２０°までの輝度分布特性は、フラットであ
るものに比較しても劣っているばかりでなく、１３５°
から１６５°までの輝度分布特性は、従来の９０°から
１２０°までの輝度分布特性に比較して大幅に改善され
ている。更に１３５°から１６５°までの特性改善は顕
著であって、特に１５０°近辺では、輝度分布特性にピ
ーク的効果が現れていることが容易に理解できる。但
し、光の波長や導光板の材料の屈折率を多少変化させて
も、ここで判明した輝度分布特性に大きな影響はない。
光板と共に用いられているレンズシートの頂角である９
０°から１２０°までの輝度分布特性は、フラットであ
るものに比較しても劣っているばかりでなく、１３５°
から１６５°までの輝度分布特性は、従来の９０°から
１２０°までの輝度分布特性に比較して大幅に改善され
ている。更に１３５°から１６５°までの特性改善は顕
著であって、特に１５０°近辺では、輝度分布特性にピ
ーク的効果が現れていることが容易に理解できる。但
し、光の波長や導光板の材料の屈折率を多少変化させて
も、ここで判明した輝度分布特性に大きな影響はない。
【００２６】図４は、視野角特性を示すグラフである。
横軸は、導光板に対する視野角度を表示しており、値０
（図示せず）は導光板に対して垂直の方向、また値−９
０は導光板に対して水平の方向を意味する。縦軸は、単
位を示してはいないが、輝度であって、値が大きいほど
明るいことを意味する。
横軸は、導光板に対する視野角度を表示しており、値０
（図示せず）は導光板に対して垂直の方向、また値−９
０は導光板に対して水平の方向を意味する。縦軸は、単
位を示してはいないが、輝度であって、値が大きいほど
明るいことを意味する。
【００２７】図４の視野角特性を示すグラフは、上述と
同様にＣＯＤＥＶを用いて導光板の視野角特性を解析し
たものであり、評価パラメータとして、ランプから照射
される光の波長を６００ｎｍ、導光板の材料として代表
的なＰＭＭＡの屈折率１．４９を用い、三角柱のプリズ
ムの頂角を９０°、１２０°、１２５°、１３５°、１
５０°、１６５°及びフラット（即ち、三角柱のプリズ
ムなし）に変化させた場合の、輝度分布特性のシミュレ
ーション結果を示している。
同様にＣＯＤＥＶを用いて導光板の視野角特性を解析し
たものであり、評価パラメータとして、ランプから照射
される光の波長を６００ｎｍ、導光板の材料として代表
的なＰＭＭＡの屈折率１．４９を用い、三角柱のプリズ
ムの頂角を９０°、１２０°、１２５°、１３５°、１
５０°、１６５°及びフラット（即ち、三角柱のプリズ
ムなし）に変化させた場合の、輝度分布特性のシミュレ
ーション結果を示している。
【００２８】同図から歴然と判明するように、従来の導
光板と共に用いられているレンズシートの頂角である９
０°の視野角特性と１２０°の視野角特性を比較する
と、９０°よりも１２０°の方が遙かに悪い結果となっ
ているが、一方、１２５°から１６５°までの視野角特
性は、従来の９０°の視野角特性に比較して遙かに改善
され、ピーク的効果が現れていることが容易に理解でき
る。
光板と共に用いられているレンズシートの頂角である９
０°の視野角特性と１２０°の視野角特性を比較する
と、９０°よりも１２０°の方が遙かに悪い結果となっ
ているが、一方、１２５°から１６５°までの視野角特
性は、従来の９０°の視野角特性に比較して遙かに改善
され、ピーク的効果が現れていることが容易に理解でき
る。
【００２９】本願出願人は、従来のレンズシートの頂角
の範囲である９０°から１２０°という固定観念から脱
却し、導光板の基礎的光学設計シミュレーションを独自
に行った結果、視野角特性が１２５°から１６５°まで
の範囲で大幅に改善されることを見出し、その結果に基
づいて全く新規な導光板を提案するものである。図５
は、本発明に係る導光板を示す斜視図である。但し、既
に説明した構成要素については同一番号を付し説明を省
略する。
の範囲である９０°から１２０°という固定観念から脱
却し、導光板の基礎的光学設計シミュレーションを独自
に行った結果、視野角特性が１２５°から１６５°まで
の範囲で大幅に改善されることを見出し、その結果に基
づいて全く新規な導光板を提案するものである。図５
は、本発明に係る導光板を示す斜視図である。但し、既
に説明した構成要素については同一番号を付し説明を省
略する。
【００３０】導光板１には、金型を用いた樹脂成形によ
り導光板１が作製されると同時に、導光板１と同一樹脂
で成形された複数のレンチキュラー単位レンズ１ｆから
なる第１レンズ部１ｅ及び第２レンズ部１ｇが形成され
る。第２レンズ部１ｇのレンチキュラー単位レンズ１ｆ
は、第１レンズ部１ｅと同様に三角柱のプリズムであ
り、それらの稜線方向が互いに略平行であって、外光取
入部１ａの長手方向と略平行（即ち、第１レンズ部１ｅ
のレンチキュラー単位レンズ１ｆの稜線方向と略直行）
になるように配列されており、三角柱のプリズムの頂角
は、１２５度から１６５度の範囲になるように製造され
る。また、三角柱のプリズムの頂角が１２５度から１６
５度の範囲であれば、三角柱のプリズムの大きさ、ピッ
チ、高さ及び頂角の振れやバラツキ等を生じさせても導
光板の性能に影響を与えない。
り導光板１が作製されると同時に、導光板１と同一樹脂
で成形された複数のレンチキュラー単位レンズ１ｆから
なる第１レンズ部１ｅ及び第２レンズ部１ｇが形成され
る。第２レンズ部１ｇのレンチキュラー単位レンズ１ｆ
は、第１レンズ部１ｅと同様に三角柱のプリズムであ
り、それらの稜線方向が互いに略平行であって、外光取
入部１ａの長手方向と略平行（即ち、第１レンズ部１ｅ
のレンチキュラー単位レンズ１ｆの稜線方向と略直行）
になるように配列されており、三角柱のプリズムの頂角
は、１２５度から１６５度の範囲になるように製造され
る。また、三角柱のプリズムの頂角が１２５度から１６
５度の範囲であれば、三角柱のプリズムの大きさ、ピッ
チ、高さ及び頂角の振れやバラツキ等を生じさせても導
光板の性能に影響を与えない。
【００３１】また、第２レンズ部１ｇの下面には、光が
透過しないようにアルミ蒸着等による反射面処理が為さ
れている（図示せず）。つぎに、本発明に係る導光板の
作用を図５を用いて説明する。導光板１の外光取入部１
ａからは、室外においては太陽光が、また室内において
は蛍光燈などからの外光が効率よく入射する。また、光
源を点灯させた場合には、光入射面１ｃから入射した光
源からの光及び外光取入部１ａから取り入れられた外光
が第２レンズ部１ｇの下面や導光板１の２つの側面１ｂ
で反射する。この時、第２レンズ部１ｇは、導光板１内
で光を均一化させる作用を有しており、拡散された光を
第１レンズ部１ｅの方向へ導く。
透過しないようにアルミ蒸着等による反射面処理が為さ
れている（図示せず）。つぎに、本発明に係る導光板の
作用を図５を用いて説明する。導光板１の外光取入部１
ａからは、室外においては太陽光が、また室内において
は蛍光燈などからの外光が効率よく入射する。また、光
源を点灯させた場合には、光入射面１ｃから入射した光
源からの光及び外光取入部１ａから取り入れられた外光
が第２レンズ部１ｇの下面や導光板１の２つの側面１ｂ
で反射する。この時、第２レンズ部１ｇは、導光板１内
で光を均一化させる作用を有しており、拡散された光を
第１レンズ部１ｅの方向へ導く。
【００３２】そして、第２レンズ部１ｇによって光を集
束させる作用を有する第１レンズ部１ｅの方向へ導かれ
た拡散放射光は、第１レンズ部１ｅから所望の角度範囲
内で均一な指向性を有する合成光として出射される。従
って、本発明に係る導光板を具備する液晶表示装置をデ
ジタルスチルカメラやビデオカメラで被写体を映し出す
液晶モニターなどに使用する場合には、光源を点灯させ
る必要がない程に十分な照明を行なうことができ、その
結果、各種カメラ装置自身の消費電力の低減を図ること
が可能となる。
束させる作用を有する第１レンズ部１ｅの方向へ導かれ
た拡散放射光は、第１レンズ部１ｅから所望の角度範囲
内で均一な指向性を有する合成光として出射される。従
って、本発明に係る導光板を具備する液晶表示装置をデ
ジタルスチルカメラやビデオカメラで被写体を映し出す
液晶モニターなどに使用する場合には、光源を点灯させ
る必要がない程に十分な照明を行なうことができ、その
結果、各種カメラ装置自身の消費電力の低減を図ること
が可能となる。
【００３３】図６は、本発明に係る面光源を示す模式図
である。２は、面光源であり、本発明に係る導光板１、
蛍光管などの光源３及び各種制御回路（図示せず）など
で構成されいる。この制御回路には、例えば導光板１の
光出射面から出射される光の総量を検知して、出射光量
が最適になるように光源３に電力を調整して供給する回
路も含まれる。
である。２は、面光源であり、本発明に係る導光板１、
蛍光管などの光源３及び各種制御回路（図示せず）など
で構成されいる。この制御回路には、例えば導光板１の
光出射面から出射される光の総量を検知して、出射光量
が最適になるように光源３に電力を調整して供給する回
路も含まれる。
【００３４】光源３から出射された光はリフレクタ４で
反射され導光板１の光入射面１ｃから、また自然光など
の外光は外光取入部１ａから導光板１の内部に入り、光
反射面１ｄの下部に取り付けられた反射板５または第２
レンズ部１ｇや側端面１ｂで反射され集束を繰り返し、
導光板１の第１レンズ部１ｅから拡散板６に出射され
る。更に、拡散板６に入射した光は、拡散板６及びレン
ズシート７によって所望の角度範囲内に均一等方的に拡
散されてレンズシート７から出射される。但し、用途に
よっては、本面光源２から蛍光管や制御回路（図示せ
ず）などを取り除いて、外光だけを取り入れるタイプの
面光源とすることや、拡散板６及びレンズシート７を除
去することも可能である。
反射され導光板１の光入射面１ｃから、また自然光など
の外光は外光取入部１ａから導光板１の内部に入り、光
反射面１ｄの下部に取り付けられた反射板５または第２
レンズ部１ｇや側端面１ｂで反射され集束を繰り返し、
導光板１の第１レンズ部１ｅから拡散板６に出射され
る。更に、拡散板６に入射した光は、拡散板６及びレン
ズシート７によって所望の角度範囲内に均一等方的に拡
散されてレンズシート７から出射される。但し、用途に
よっては、本面光源２から蛍光管や制御回路（図示せ
ず）などを取り除いて、外光だけを取り入れるタイプの
面光源とすることや、拡散板６及びレンズシート７を除
去することも可能である。
【００３５】図１０は、本発明に係る面光源を具備する
液晶表示装置を示す模式図である。図１０（Ａ）の液晶
表示装置では、外光取入部が液晶パネル９の表示面より
も光出射方向に突出しており、一方、図１０（Ｂ）の液
晶表示装置では、外光取入部が液晶パネル９の表示面よ
りも光出射方向に突出していないことを示している。こ
れら２種類の液晶表示装置は、共に外光取入れ効果に優
れているが、図１０（Ｂ）の液晶表示装置は外光取入部
が液晶パネル９の表示面よりも突出していないことか
ら、当該外光取入部自身の損傷や使用者の怪我などを防
止し得るばかりかデザイン的な自由度を損なうこともな
い。
液晶表示装置を示す模式図である。図１０（Ａ）の液晶
表示装置では、外光取入部が液晶パネル９の表示面より
も光出射方向に突出しており、一方、図１０（Ｂ）の液
晶表示装置では、外光取入部が液晶パネル９の表示面よ
りも光出射方向に突出していないことを示している。こ
れら２種類の液晶表示装置は、共に外光取入れ効果に優
れているが、図１０（Ｂ）の液晶表示装置は外光取入部
が液晶パネル９の表示面よりも突出していないことか
ら、当該外光取入部自身の損傷や使用者の怪我などを防
止し得るばかりかデザイン的な自由度を損なうこともな
い。
【００３６】８は、液晶表示装置であり、液晶パネル９
及び本発明に係る面光源２で構成される。上述した面光
源２から均一等方的に拡散されて出射した光は、液晶パ
ネル９に導かれる。但し、面光源２から光源３を取り除
き、導光板１からの外光だけを利用する液晶表示装置で
あってもよい。また、本発明に係る導光板の製造方法に
おいては、第１レンズ部１ｅの微細パターンを加工した
金型や、第１レンズ部１ｅ及び第２レンズ部１ｇの微細
パターンを加工した金型を用いて、上記の導光板を成形
する工程を含んでおり、導光板と同一樹脂で成形された
複数のレンチキュラー単位レンズを成形と同時に形成す
る。
及び本発明に係る面光源２で構成される。上述した面光
源２から均一等方的に拡散されて出射した光は、液晶パ
ネル９に導かれる。但し、面光源２から光源３を取り除
き、導光板１からの外光だけを利用する液晶表示装置で
あってもよい。また、本発明に係る導光板の製造方法に
おいては、第１レンズ部１ｅの微細パターンを加工した
金型や、第１レンズ部１ｅ及び第２レンズ部１ｇの微細
パターンを加工した金型を用いて、上記の導光板を成形
する工程を含んでおり、導光板と同一樹脂で成形された
複数のレンチキュラー単位レンズを成形と同時に形成す
る。
【００３７】
【発明の効果】 以上説明した様に、本発明に係る導光
板の製造方法によれば、導光板を金型で成形する工程を
経ると同時に、外光取入部及び従来のレンチキュラーレ
ンズシートを不要とする複数のレンチキュラー単位レン
ズからなる第１レンズ部が導光板に形成されるので、製
造コストを大幅に削減することが可能となる。
板の製造方法によれば、導光板を金型で成形する工程を
経ると同時に、外光取入部及び従来のレンチキュラーレ
ンズシートを不要とする複数のレンチキュラー単位レン
ズからなる第１レンズ部が導光板に形成されるので、製
造コストを大幅に削減することが可能となる。
【００３８】本発明に係る導光板によれば、既に複数の
レンチキュラー単位レンズからなる第１レンズ部及び外
光取入部が形成されているので、従来必要であったレン
チキュラーレンズシートの使用枚数を削減または不要と
し、その結果製造コストを大幅に削減することが可能と
なり、更には、外光取入部から太陽光や室内光などの外
光を主たる光として効率よく取り込むことが可能とな
る。
レンチキュラー単位レンズからなる第１レンズ部及び外
光取入部が形成されているので、従来必要であったレン
チキュラーレンズシートの使用枚数を削減または不要と
し、その結果製造コストを大幅に削減することが可能と
なり、更には、外光取入部から太陽光や室内光などの外
光を主たる光として効率よく取り込むことが可能とな
る。
【００３９】本発明に係る面光源及び液晶表示装置によ
れば、上記導光板を使用するので、部品コストが大幅に
削減され、また、外光取入部から外光を効率よく取り込
むので、一定の出射光量を得る場合には、光源に供給す
る電力を低減させることが可能となるばかりでなく、用
途に応じて光源を不要とすることが可能となる。また、
本発明に係る液晶表示装置によれば、導光板の外光取入
部が液晶パネルの表示面よりも突出していないので、装
置の使用者が怪我を引き起こす要因が少なく安全性を確
保でき、更には、当該外光取入部自身の損傷防止やデザ
イン的な自由度を保持できる。
れば、上記導光板を使用するので、部品コストが大幅に
削減され、また、外光取入部から外光を効率よく取り込
むので、一定の出射光量を得る場合には、光源に供給す
る電力を低減させることが可能となるばかりでなく、用
途に応じて光源を不要とすることが可能となる。また、
本発明に係る液晶表示装置によれば、導光板の外光取入
部が液晶パネルの表示面よりも突出していないので、装
置の使用者が怪我を引き起こす要因が少なく安全性を確
保でき、更には、当該外光取入部自身の損傷防止やデザ
イン的な自由度を保持できる。
【図１】従来の液晶表示装置の模式図である。
【図２】本発明に係る導光板を示す斜視図である。
【図３】輝度分布特性を示すグラフである。
【図４】視野角特性を示すグラフである。
【図５】本発明に係る導光板を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る面光源を示す模式図である。
【図７】導光板を示す斜視図であ
【図８】三角柱のプリズム部の断面形状を示す模式図で
ある。
ある。
【図９】プリズムピッチに対する輝度分布特性の変化を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１０】本発明に係る面光源を具備する液晶表示装置
を示す模式図である。
を示す模式図である。
１ 導光板 １ａ 外光取入部 １ｂ 側面 １ｃ 光入射面 １ｄ 光反射面 １ｅ 第１レンズ部 １ｆ レンチキュラー単位レンズ １ｇ 第２レンズ部 ２ 面光源 ３ 光源 ５ 反射板 ６ 拡散板 ７ レンズシート ８ 液晶表示装置 ９ 液晶パネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 政廣 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 草深 孝也 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 樹脂で一体に成形された導光板であっ
て、 外光を取り入れる外光取入部と、 前記外光取入部から取り入れた外光を出射する光出射面
とを具備し、 前記光出射面には、複数の凹又は凸形状のレンチキュラ
ー単位レンズからなる第１レンズ部が形成され、 前記第１レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズ
は、それらの稜線方向が互いに略平行に配列されている
と共に、前記外光取入部の長手方向と略直行しているこ
と、 を特徴とする導光板。 - 【請求項２】 請求項１に記載の導光板において、 前記第１レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの
頂部の角度が１２５度乃至１６５度であること、 を特徴とする導光板。 - 【請求項３】 請求項１に記載の導光板において、 前記第１レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの
頂部の角度が１５０度前後であること、 を特徴とする導光板。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の導光板において、 前記光出射面に対向する光反射面に、前記導光板と同一
樹脂で成形された複数の凹又は凸形状のレンチキュラー
単位レンズからなる第２レンズ部を具備し、 前記第２レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズ
は、それらの稜線方向が互いに略平行に配列されている
と共に、前記第１レンズ部の複数のレンチキュラー単位
レンズの稜線方向と略直行していること、 を特徴とする導光板。 - 【請求項５】 請求項４に記載の導光板において、 前記第２レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの
頂部の角度が１２５度乃至１６５度であること、 を特徴とする導光板。 - 【請求項６】 請求項４に記載の導光板において、 前記第２レンズ部の複数のレンチキュラー単位レンズの
頂部の角度が１５０度前後であること、 を特徴とする導光板。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれかに記
載の導光板と、 前記導光板の外光取入部、前記光出射面及び前記光反射
面以外の少なくとも一面に取り付けられた光源と、 を具備することを特徴とする面光源。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項６のいずれかに記
載の導光板または請求項７に記載の面光源のいずれか一
つと、 前記導光板の光出射面に近接して取り付けられた液晶パ
ネルと、 を具備することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項９】 請求項１ないし請求項６のいずれかに記
載の導光板の製造方法であって、 前記導光板を金型で成形する工程を含むこと、 を特徴とする導光板の製造方法。
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