(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外光を取り入れる外光取入部と光を反射する光反射面と前記光反射面に対向し光を出射する光出射面と３つの側面とが形成された導光板であって、
前記光反射面上または前記光出射面上の前記外光取入部側に内部光源を取り付ける為の断面半円形状の内部光源取付部が形成されていること、
を特徴とする導光板。
【請求項２】
外光を取り入れる外光取入部と光を反射する光反射面と前記光反射面に対向し光を出射する光出射面と３つの側面とが形成された導光板であって、
前記光反射面上および前記光出射面上の前記外光取入部側に内部光源を取り付ける為の断面半円形状の内部光源取付部がそれぞれ形成されていること、
を特徴とする導光板。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の導光板において、
導光板内部に蛍光物質を添加して光を波長変換する波長変換手段を備えること、
を特徴とする導光板。
【請求項４】
内部光源としての発光ダイオードと、
外光を取り入れる外光取入部と光を反射する光反射面と前記光反射面に対向し光を出射する光出射面と３つの側面とが形成された導光板とを備え、
前記導光板には、前記光反射面上または前記光出射面上の前記外光取入部側に前記発光ダイオードを取り付ける為の断面半円形状の内部光源取付部が形成されていること、
を特徴とする面光源。
【請求項５】
内部光源としての複数の発光ダイオードと、
外光を取り入れる外光取入部と光を反射する光反射面と前記光反射面に対向し光を出射する光出射面と３つの側面とが形成された導光板とを備え、
前記導光板には、前記光反射面上および前記光出射面上の前記外光取入部側に前記発光ダイオードを取り付ける為の断面半円形状の内部光源取付部がそれぞれ形成されていること、
を特徴とする面光源。
【請求項６】
請求項４または請求項５のいずれかに記載の面光源において、
前記発光ダイオードは、非自発光型表示器の前記外光取入部側の側面の延長面よりも前記外光取入部側の前記導光板に配置されていること、
を特徴とする面光源。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の面光源において、
前記発光ダイオードは、白色光を発光すること、
を特徴とする面光源。
【請求項８】
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の面光源において、
前記導光板は、前記発光ダイオードが発光する光を波長変換する波長変換手段、
を具備することを特徴とする面光源。
【請求項９】
請求項８に記載の面光源において、
前記波長変換手段は、前記導光板内部に添加された蛍光物質であること、
を特徴とする面光源。
【請求項１０】
請求項８に記載の面光源において、
前記波長変換手段は、前記導光板の光出射面または光反射面に設けられた蛍光物質層であること、
を特徴とする面光源。
【請求項１１】
請求項４乃至請求項１０のいずれかに記載の面光源において、
前記導光板の外光取入部を除く３つの側面に光反射手段、
を具備することを特徴とする面光源。
【請求項１２】
請求項４乃至請求項１１のいずれかに記載の面光源と、
前記導光板の光出射面上に非自発光型表示器と、
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の表示装置において、
前記非自発光型表示器は、液晶パネルであること、
を特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【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及び表示装置に係り、更に詳しくは、太陽光や蛍光燈などからの外光や内部光源からの光を取り入れて光出射面から単独光または合成光を出射する導光板、その導光板を用いた液晶表示装置などの非自発光型表示器のバックライトとしての面光源及び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表示装置に関する。
【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）。
【０００３】
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）。
【０００４】
図１は、従来の液晶表示装置を示す模式図である。
【０００５】
従来の液晶表示装置は、液晶パネル９、蛍光管などの内部光源３と導光板１とを具備しており、液晶表示装置を例えば電子スチルカメラの液晶モニターとして用いる場合には、導光板１の左側にカメラ本体が来ることになり、撮影者は、光出射面１ｅからの出射光によって液晶パネル９の右側から被写体を見る。
【０００６】
従来の液晶表示装置が具備する導光板１の上部一端には、主たる光として外光を取り入れる為に、断面円弧状のシリンドリカルレンズからなる外光取入部１ａが設けられており、真上や横から来る外光を効率良く取り入れることができる。また、外光取入部１ａの対向面である内光取入面１ｃの下側近傍には内部光源３が設けられており、内部光源３は曇りや雨天時または室内での使用時など外光を十分に取入れることができない状況において補助光を内光取入面１ｃに出射する。この内光取入面１ｃから入射した光は導光板１の内部で反射を繰り返し、最終的に殆どの入射光は光出射面１ｅから出射される。
【０００７】
【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では、上述のように、外光取入部１ａと内部光源３はお互いに対向する位置に設けられており、また外光及び内部光源からの光を取入れる関係上、外光取入部１ａ及び内光取入面１ｃに光反射処理を施すことができないので、外光取入部１ａから取入れた外光の一部が内光取入面１ｃから装置内部に漏出したり、内光取入面１ｃから入射した内部光源からの光の一部が外光取入部１ａから放出され、外光及び内部光源からの光の利用効率が極端に悪くなるという問題点があった。
【０００８】
また、従来の液晶表示装置では、図１から明らかな様に、導光板１と内部光源３からなる面光源の厚みは、導光板１の厚みを薄くできるにも拘わらず、内光取り入れ効率や内部光源３の機械的な寸法制限により内部光源３の厚みでほぼ決定されてしまい、薄型化が困難という問題点があった。
【０００９】
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、外光及び内部光源からの光の利用効率を向上するとともに、薄型化を図ることが可能な導光板、その導光板を用いた面光源及び表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、外光を取り入れる外光取入部と光を反射する光反射面と前記光反射面に対向し光を出射する光出射面と３つの側面とが形成された導光板であって、前記光反射面上または前記光出射面上の前記外光取入部側に内部光源を取り付ける為の断面半円形状の内部光源取付部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る本発明の導光板は、外光を取り入れる外光取入部と光を反射する光反射面と前記光反射面に対向し光を出射する光出射面と３つの側面とが形成された導光板であって、前記光反射面上および前記光出射面上の前記外光取入部側に内部光源を取り付ける為の断面半円形状の内部光源取付部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る本発明の導光板は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の導光板において、導光板内部に蛍光物質を添加して光を波長変換する波長変換手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る本発明の面光源は、内部光源としての発光ダイオードと、外光を取り入れる外光取入部と光を反射する光反射面と前記光反射面に対向し光を出射する光出射面と３つの側面とが形成された導光板とを備え、前記導光板には、前記光反射面上または前記光出射面上の前記外光取入部側に前記発光ダイオードを取り付ける為の断面半円形状の内部光源取付部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る本発明の面光源は、内部光源としての複数の発光ダイオードと、外光を取り入れる外光取入部と光を反射する光反射面と前記光反射面に対向し光を出射する光出射面と３つの側面とが形成された導光板とを備え、前記導光板には、前記光反射面上および前記光出射面上の前記外光取入部側に前記発光ダイオードを取り付ける為の断面半円形状の内部光源取付部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に係る本発明の面光源は、請求項４または請求項５のいずれかに記載の面光源において、前記発光ダイオードは、非自発光型表示器の前記外光取入部側の側面の延長面よりも前記外光取入部側の前記導光板に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に係る本発明の面光源は、請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の面光源において、前記発光ダイオードは、白色光を発光することを特徴とする。
【００１７】
請求項８に係る本発明の面光源は、請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の面光源において、前記導光板は、前記発光ダイオードが発光する光を波長変換する波長変換手段を具備することを特徴とする。
【００１８】
請求項９に係る本発明の面光源は、請求項８に記載の面光源において、前記波長変換手段は、前記導光板内部に添加された蛍光物質であることを特徴とする。
請求項１０に係る本発明の面光源は、請求項８に記載の面光源において、前記波長変換手段は、前記導光板の光出射面または光反射面に設けられた蛍光物質層であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に係る本発明の面光源は、請求項４乃至請求項１０のいずれかに記載の面光源において、前記導光板の外光取入部を除く３つの側面に光反射手段を具備することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に係る本発明の表示装置は、請求項４乃至請求項１１のいずれかに記載の面光源と、前記導光板の光出射面上に非自発光型表示器とを具備することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に係る本発明の表示装置は、請求項１２に記載の表示装置において、前記非自発光型表示器は、液晶パネルであることを特徴とする。
【００２２】
【実施の形態】
まず、以下の用語を定義する。
【００２３】
光入射面とは、導光板に形成された面であって、従来のような蛍光管や本実施例の発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という）などの内部光源からの光を取り入れる内光取入面及び太陽光や室内光などの外光を取り入れる面（外光取入部）をいう。
【００２４】
非自発光型表示器とは、表示器自身が発光しない表示器であって、例えばバックライトなどの光源を必要とする液晶パネルなどである。
【００２５】
導光板の光出射面側に配置されているという内部光源３が取り付けられる面は、図６に示す液晶パネル９の上方矢印Ａ側の面である。
【００２６】
導光板の光出射面と対向する光反射面であって、非自発光型表示器の外光取入部側の側面の延長面よりも外光取入部側の導光板に配置されているという内部光源３が取り付けられる面は、図６に示す液晶パネル９が取り付けられる側面の延長面よりも上方矢印Ｂ側の面である。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態を、図面と共に詳細に説明する。
【００２８】
図２は、本発明に係る導光板の斜視図である。
【００２９】
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、後述する外光取入部１ａが導光板１の上部一端に形成される。
【００３０】
１ａは、外光取入部であり、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、通常は透明で断面円弧状のシリンドリカルレンズであるが、装置内部を見えない様にするために、その外光取入面に梨地処理が施され不透明な状態となったり、光散乱材が充填されることもある。通常この梨地処理は、金型の外光取入部の表面全体をショットブラスト加工して梨地面とし、この金型を用いて樹脂成形することにより外光取入部１ａの表面に施される。但し、外光取入部１ａの表面に梨地処理を施すには、透明に仕上がった外光取入部１ａの表面をエッチング液などによって面腐食させたり、直接ショットブラスト加工してもよい。
【００３１】
１ｆは、内部光源取付部であり、以下で説明するように、ＬＥＤ、マイクロランプや蛍光管などの内部光源が取り付けられ、内部光源からの光が入射する。
【００３２】
１ｄは、光反射面であり、樹脂成形の後に、光が漏洩するのを防ぎ反射効率を高める為に、ドット印刷を行なったりコーン状の窪みが形成されてからフィルムやアルミなどの反射板が取り付けられる（図示せず）。
【００３３】
１ｅは、光出射面であり、外光取入部１ａから入射した光および内部光源取付部１ｆに取り付けられる内部光源（図示せず）からの光が、光反射面１ｄや導光板１の３つの側面１ｂで反射して、入射光の殆どが最終的に光出射面１ｅ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。
【００３４】
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が、本発明にあっては、ＬＥＤやマイクロランプを用いることで蛍光管を用いる場合に比較して更に薄型化が可能となる。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
導光板１の外光取入部１ａには、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の外光が効率よく入射するので、内部光源取付部１ｆに取り付けられる内部光源（図示せず）を点灯させる必要がない程に十分な照明を行なえ、消費電力の低減が図れる。また、内部光源を点灯させた場合には、内部光源から入射した内光（図示せず）及び外光取入部１ａから取り込んだ外光が光反射面１ｄや導光板１の３つの側面１ｂで反射して、光出射面１ｅから均一な指向性を有する合成光として出射される。
【００３８】
尚、この外光取入部１ａの外光取入面を梨地処理することにより、従来の導光板では外光取入部１ａから内部光源を直視できていたものが直視不能となり、デザイン的な違和感を与えるという問題点が解消される。
【００３９】
図３は、本発明に係る面光源を示す模式図である。
【００４０】
２は、面光源であり、本発明に係る導光板１、ＬＥＤや蛍光管などの内部光源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内部光源３に電力を調整して供給する回路も含まれる。
【００４１】
内部光源３は、本発明に係る導光板１にネジ止めまたは透明な接着剤などで固定されるが、導光板１を成形する際、導光板の成形金型に内部光源３（例えば、ＬＥＤペレットをリードフレームに載置しボンディングした光源）を取り付けた後、樹脂を充填することにより成形と同時に一体で本発明に係る面光源を作製することが可能である。尚、内部光源３は、非自発光型表示器が取り付けられる面の延長面よりも外光取入部側に配置することにより薄型化を図っている。
【００４２】
内部光源３から出射された内光（図示せず）は、導光板１の内光取入面１ｃから、また自然光などの外光は導光板１の外光取入部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や３つの側端面１ｂで反射され集束を繰り返し、導光板１の光出射面１ｅから拡散板６に出射される。また、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から合成光として出射される。尚、導光板１は、内部光源３が単色ＬＥＤ（例えば、青色）の場合に、その出射光を白色光に変換する波長変換手段を備えており、例えばその波長変換手段は、導光板１の内部に添加された蛍光物質であったり、導光板１の光出射面１ｅや光反射面１ｄに設けられた蛍光物質層である。
【００４３】
図４は、本発明に係る面光源を具備する表示装置を示す模式図である。
【００４４】
８は、表示装置であり、例えば非自発光型表示器である液晶パネル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から均一等方向に拡散されて出射した光は、液晶パネル９に導かれる。
【００４５】
図５は、本発明に係る面光源を具備する表示装置を示す模式図である。
【００４６】
導光板の外光取入部１ａは入射面積を大きくするために湾曲した庇状をなし液晶パネル９方向に突出している。またその庇の突出長は液晶パネル９の幅とほぼ等しくなっており、その形状を利用して液晶パネル９を巧みに配置している。
【００４７】
面光源２が具備する内部光源３は、図４の表示装置に比較して、液晶パネル９側上部に取り付けられているので表示装置全体として薄型化が図られる。また内部光源３は、図５では描画の関係上可成大きく描かれているが、実際には非常に小さいものであって外光取入部１ａからの外光入射の妨げとはならない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明に係る導光板、面光源及び表示装置によれば、光反射面上、光出射面上の外光取入部側に内部光源を取り付ける為の断面半円形状の内部光源取付部が形成されているため、外光取入部の対向面である１つの側面にも光反射処理を施せるので、外光取入部や内光取入面から取入れた光が漏出するのを防ぐことができ、光の利用効率を向上させることが可能となり、省エネ設計に寄与できる。
【００４９】
また、本発明に係る面光源及び表示装置によれば、内部光源が導光板の光出射面側に配置されたり、非自発光型表示器の外光取入部側の側面の延長面よりも外光取入部側の導光板に配置されるので薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【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の斜視図である。
【図３】本発明に係る面光源を示す模式図である。
【図４】本発明に係る面光源を具備する表示装置を示す模式図である。
【図５】本発明に係る面光源を具備する表示装置を示す模式図である。
【図６】本発明に係る面光源を具備する表示装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１      導光板
１ａ    外光取入部
１ｂ    側面
１ｃ    内光取入面
１ｄ    光反射面
１ｅ    光出射面
１ｆ    内部光源取付部
２      面光源
３      内部光源
５      反射板
６      拡散板
７      レンズシート
８      表示装置
９      液晶パネル
【図１】
0003604908.tif 000002
【図２】
0003604908.tif 000003
【図３】
0003604908.tif 000004
【図４】
0003604908.tif 000005
【図５】
0003604908.tif 000006
【図６】
0003604908.tif 000007