(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の導光素子からなる導光体と、この導光体の入射面側に配置された表示体と、前記導光素子の出射面に接着された屈折体とを具備し、前記導光素子は、入射面から出射面まで連続して形成され、且つ、出射面の横方向の長さを入射面の横方向の長さよりも大きくされていると共に、出射面は入射面に対して傾斜し、前記屈折体が前記導光素子の出射面に接着剤によって接着されて入射面からの入射光を全反射することなく透過する傾斜面とされ、且つ、前記各出射面は互いに連続する一平面を形成し、前記導光素子は、アクリル系樹脂からなるコアを含み、前記屈折体及び前記接着剤は前記コアと同じ材料またはコアと近似する屈折率を有する材料によって形成され、前記屈折体は、前記導光体の各導光素子の光軸に垂直な複数の出射面とこの出射面に垂直な面とを有する複数のプリズム部を有するシートからなり、前記各プリズム部は、前記各出射面と該各出射面に垂直な面との交線に平行な線状またはマトリクス状に配列された点状に形成されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、前記導光体は多数の線状導光素子からなり、前記導光体を構成する各線状導光素子の光軸に垂直方向における断面は、出射面側でほぼ円形またはほぼ正多角形であり、入射面側で横方向を短軸とするほぼ楕円形またはほぼ多角形であることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の発明において、前記導光体は、側面直角三角形状の上部と正面ほぼ逆台形状部を有する下部とを備え、前記下部の下面が入射面となっており、前記上部の斜面が出射面となっていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記導光体による縦方向の拡大率と横方向の拡大率とは同じであることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４記載の発明において、前記表示体は単体で１枚の画像を通常に表示するものからなってい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】
この発明は液晶表示装置等の表示装置に関し、特に、画像の拡大を図ることのできる表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表示装置には、液晶表示パネル等からなる表示体とスクリーンとの間に画像拡大用の導光体を設けたものがある。図６は従来のこのような表示装置の一例の一部を切り欠いた斜視図を示したものである（特開平９−２６５２６４号公報参照）。この表示装置は、適宜に傾斜して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は、基本的には、一対の基板２、３間に液晶（図示せず）が封入された構造となっている。液晶表示パネル１の下面側にはエッジライト型のバックライトユニット４が設けられている。バックライトユニット４は、面光源化用導光板５、蛍光管６等を備えた構造となっている。液晶表示パネル１の表示領域の上面側には、多数の光ファイバ７によって側面直角三角形状に形成された導光体８が設けられている。導光体８の下面は入射面９となっており、斜面は入射面９に対して所定の角度で傾斜する出射面１０となっている。導光体８の出射面１０側には屈折体１１及びスクリーン１２が設けられている。
【０００３】
この表示装置では、バックライトユニット４の面光源化用導光板５の上面から光が出射されると、液晶表示パネル１の表示駆動に応じた画像光が液晶表示パネル１の表示領域の上面から出射されて導光体８の入射面９に入射される。この入射された画像光は、導光体８の出射面１０から出射され、次いで屈折体１１によって所定の方向に屈折され、スクリーン１２に表示される。この場合、液晶表示パネル１の表示領域の上面から出射された画像光は、導光体８の側面形状に応じて所定の一方向（縦方向）に拡大される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような表示装置では、液晶表示パネル１の画像を導光体８の側面形状に応じて所定の一方向（縦方向）のみに拡大するものであるので、液晶表示パネル１の構造が通常のもの（つまり単体で１枚の画像を通常に表示するもの）と同じである場合、画像を横方向に拡大することができず、縦方向にワイドな画像となってしまうという問題がある。なお、画像の横方向への拡大を液晶表示パネル１自体によって行う方法もあるが、この場合、液晶表示パネル１の構造が通常のものと異なり、特殊なものとなってしまう。
この発明の課題は、表示体の画像を縦方向及び横方向に拡大することができるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、多数の導光素子からなる導光体と、この導光体の入射面側に配置された表示体と、前記導光素子の出射面に接着された屈折体とを具備し、前記導光素子は、入射面から出射面まで連続して形成され、且つ、出射面の横方向の長さを入射面の横方向の長さよりも大きくされていると共に、出射面は入射面に対して傾斜し、前記屈折体が前記導光素子の出射面に接着剤によって接着されて入射面からの入射光を全反射することなく透過する傾斜面とされ、且つ、前記各出射面は互いに連続する一平面を形成し、前記導光素子は、アクリル系樹脂からなるコアを含み、前記屈折体及び前記接着剤は前記コアと同じ材料またはコアと近似する屈折率を有する材料によって形成され、前記屈折体は、前記導光体の各導光素子の光軸に垂直な複数の出射面とこの出射面に垂直な面とを有する複数のプリズム部を有するシートからなり、前記各プリズム部は、前記各出射面と該各出射面に垂直な面との交線に平行な線状またはマトリクス状に配列された点状に形成されることを特徴とするものである。この発明によれば、導光体の出射面が入射面に対して傾斜する傾斜面とされていることにより、表示体の画像が縦方向に拡大され、導光体の出射面の横方向の長さが入射面の横方向の長さよりも大きくなっていることにより、表示体の画像が横方向に拡大され、したがって表示体の画像を縦方向及び横方向に拡大することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態における表示装置の要部の一部を切り欠いた斜視図を示したものである。この表示装置は、水平に配置された液晶表示パネル２１を備えている。液晶表示パネル２１は、基本的には、一対の基板２２、２３間に液晶（図示せず）が封入された構造であって、単体で１枚の画像を通常に表示するものからなっている。例えば、液晶表示パネル２１の表示領域の縦・横の長さの比は、通常のテレビ画像表示装置の場合と同様に、ほぼ３：４またはほぼ９：１６となっている。
【０００７】
液晶表示パネル２１の下面側にはエッジライト型のバックライトユニット２４が設けられている。バックライトユニット２４は、面光源化用導光板２５、蛍光管２６等を備えた構造となっている。
【０００８】
液晶表示パネル２１の表示領域の上面側には導光体３１が設けられている。導光体３１は、多数の光ファイバ（線状導光素子）３２を密集したものによって連続して形成された、側面直角三角形状部３３からなる上部と正面ほぼ逆台形状部３４ａを有する下部３４とを備えている。この場合、下部３４は、正面ほぼ逆台形状部３４ａの下側及び上側に平板状部３４ｂ、３４ｃが連続して設けられた構造となっている。そして、下部３４の下面は入射面３５となっており、側面直角三角形状部３３の斜面は入射面３５に対して所定の角度で傾斜する出射面３６となっている。この場合、正面ほぼ逆台形状部３４ａの出射面側の横方向の長さが入射面側の横方向の長さよりも所定の倍率で大きくなっていることにより、出射面３６の横方向の長さは入射面３５の横方向の長さよりも同じ倍率で大きくなっている。なお、導光体３１の形成方法については後で説明する。
【０００９】
導光体３１の出射面３６側には、第１の屈折体４１、第２の屈折体４２及びスクリーン４３が設けられている。スクリーン４３は、詳細には図示していないが、樹脂シートの一方の面の全体に極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からなっている。
【００１０】
次に、導光体３１と第１及び第２の屈折体４１、４２について、図２を参照して説明する。導光体３１は、高屈折率のアクリル系樹脂からなるコア５１を低屈折率のフッ素系樹脂からなるクラッド５２で被覆してなる多数の光ファイバ３２を密集したものからなっている。この場合、導光体３１の入射面３５と出射面３６とのなす角度θは約６０゜となっている。したがって、導光体３１の側面における出射面３６の長さは入射面３５の長さの２倍となっている。また、これに対応して、導光体３１の正面における出射面３６の横方向の長さは入射面３５の横方向の長さの２倍となっている。
【００１１】
導光体３１の出射面３６には第１の屈折体４１が接着されている。第１の屈折体４１は、導光体３１のコア５１と同じ材料またはコア５１と近似する屈折率を有する材料によって形成され、導光体３１の各光ファイバ３２の光軸（長軸）に垂直な多数の出射面５３とこの出射面５３に垂直な面とを有する多数のプリズム部５４を有するシートからなっている。この場合、各プリズム部５４は、紙面に垂直な線状またはマトリクス状に配列された点状に形成されている。そして、第１の屈折体４１は、各プリズム部５４の出射面５３を導光体３１の各光ファイバ３２の光軸に垂直とされた状態で、導光体３１のコア５１と同じ材料またはコア５１と近似する屈折率を有する材料からなる接着剤（図示せず）によって、導光体３１の出射面３６に接着されている。第１の屈折体４１の機能は、光ファイバ３２に導かれて進行してきた光が、導光体３１の傾斜された出射面３６で全反射されてコア５１内部に戻るのを防止し、当該第１の屈折体４１に入射するようにすることである。
【００１２】
第１の屈折体４１の出射面５３側には第２の屈折体４２が密着して配置されている。第２の屈折体４２も、導光体３１のコア５１と同じ材料またはコア５１と近似する屈折率を有する材料によって形成され、入射面側に紙面に垂直な線状またはマトリクス状に配列された点状に形成されたプリズム部５５を有するシートからなっている。各プリズム部５５は入射面５６及び反射（屈折）面５７を有し、各プリズム部５５の入射面５６は第１の屈折体４１の各プリズム部５４の出射面５３に対向して配置されている。この状態では、第２の屈折体４２の平面からなる出射面５８は導光体３１の出射面３６と平行とされている。
【００１３】
次に、導光体３１の形成方法の一例について説明する。まず、図３に示すように、全長に亘り径が等しい多数の光ファイバ３２を密集してなる直方体形状の光ファイバブロック６１を用意し、この光ファイバブロック６１を一点鎖線に沿って切断すると、導光体形成用ブロック６２が２つ得られる。
【００１４】
次に、図示していないが、例えば図３の下側の導光体形成用ブロック６２の各面に前面加熱部材、後面加熱部材、下面加熱部材、上面（傾斜面）加熱部材、左側面加熱部材及び右側面加熱部材をそれぞれ接触させ、１００〜１２０℃程度の温度で３０分間程度加熱する。次に、両側面加熱部材及び下面加熱部材を取り除き、次いで図４に示すように、対向面に所定の傾斜面６３を有する左右対称な形状の一対の加熱加圧部材６４を１２０〜１５０℃程度の温度に保持して、導光体形成用ブロック６２の両側面の各所定の箇所を横方向に所定の距離だけ左右均等に（つまり導光体形成用ブロック６２の横方向の長さの１／４ずつ）圧縮する（図５参照）。
【００１５】
すると、導光体形成用ブロック６２の上部は変形されずに側面直角三角形状部６２ａ及び平板状部６２ｂとなり、中央部は変形されて正面ほぼ逆台形状部６２ｃとなり、下部は延ばされて直方体形状部６２ｄとなる。この場合、側面直角三角形状部６２ａ及び平板状部６２ｂを構成する各光ファイバ３２の光軸に垂直方向における断面は、全体に亘ってほぼ円形またはほぼ正多角形となる。正面ほぼ逆台形状部６２ｃを構成する各光ファイバ３２の光軸に垂直方向における断面は、出射面側でほぼ円形またはほぼ正多角形であるが、入射面側で横方向を短軸とするほぼ楕円形またはほぼ多角形となる。直方体形状部６２ｄを構成する各光ファイバ３２の光軸に垂直方向における断面は、全体に亘って横方向を短軸とするほぼ楕円形またはほぼ多角形となる。次に、直方体形状部６２ｄを所定の箇所で切断すると、図１に示す導光体３１が得られる。
【００１６】
このように、この導光体３１の形成方法では、導光体形成用ブロック６２の上部を変形させずに側面直角三角形状部６２ａ及び平板状部６２ｂとし、下部を変形させて正面ほぼ逆台形状部６２ｃ及び直方体形状部６２ｄとしているので、導光体形成用ブロック６２の下部を横方向のみに圧縮整形すればよく、したがって導光体３１を比較的容易に形成することができる。
【００１７】
次に、図１に示す表示装置による画像の拡大表示について説明する。バックライトユニット２４の面光源化用導光板２５の上面から光が出射されると、液晶表示パネル２１の表示駆動に応じた画像光が液晶表示パネル２１の表示領域の上面から出射されて導光体３１の入射面３５に入射される。この入射された画像光は、導光体３１の光ファイバ３２を通った後、導光体３１の出射面３６から出射される。
【００１８】
この場合、液晶表示パネル２１の表示領域の上面から出射された画像光は、導光体３１の出射面３６の横方向の長さが入射面３５の横方向の長さの２倍となっていることにより、横方向に２倍に拡大される。また、当該画像光は、導光体３１の光ファイバ３２を通るとき、例えば図２において矢印で示すように、導光体３１の各コア５１内を光軸に沿って直進し、導光体３１の出射面３６から第１の屈折体４１を進行して第１の屈折体４１の各プリズム部５４の出射面５３から出射され、第２の屈折体４２の各プリズム部５５の入射面５６に入射される。この入射された画像光は、第２の屈折体４２の各プリズム部５５の反射面５７で反射（屈折）され、第２の屈折体４２の出射面５８（つまり導光体３１の出射面３６）に対してほぼ垂直な画像光とされると共に縦方向に拡大される。この場合、導光体３１の入射面３５と出射面３６とのなす角度θは約６０゜であるので、当該画像光は縦方向に２倍に拡大される。
【００１９】
そして、この拡大された画像光は、第２の屈折体４２の出射面５８からこの出射面５８に対してほぼ垂直な方向に出射される。この出射された画像光は、スクリーン４３を透過すると共にこのスクリーン４３の微小なレンズ部で拡散される。そして、この拡散された画像光が視認されることになる。このように、この表示装置では、液晶表示パネル２１として通常のものを用いても、液晶表示パネル２１の画像を縦方向及び横方向にそれぞれ２倍に拡大することができる。
【００２０】
なお、上記実施形態では、液晶表示パネル２１の表示画像を縦方向及び横方向に２倍に拡大しているが、３〜１０倍にすることもできる。この場合、導光体３１と第１及び第２の屈折体４１、４２による縦方向への拡大は比較的容易であるが、導光体３１による横方向への拡大については、各光ファイバ３２の圧縮率が大きくなるに伴い、その変形を均一とすることが困難になるが、その場合には、液晶表示パネル２１としてその表示画像を縦方向のみに縮小したものを用いればよい。例えば、表示画像を縦方向に１／５に縮小された液晶表示パネルを用いれば、その表示画像は縦方向に１／５に縮小されているから、導光体３１により横方向に２倍に拡大すると、導光体３１の出射面３６から出射される画像は横方向に１０倍拡大される。したがって、導光体３１と第１及び第２の屈折体４１、４２により縦方向に１０倍に拡大すれば、スクリーン４３には縦方向及び横方向に１０倍拡大された画像が投影される。
【００２１】
また、上記実施形態では、導光体３１を多数の光ファイバ３２を密集して形成した場合について説明したが、これに限らず、前後面にクラッドまたは反射膜を有する多数の薄板状導光素子を厚さ方向に積層し、その下部を積層方向（横方向）に圧縮整形してなるものによって形成するようにしてもよい。
【００２２】
また、上記実施形態では、導光体３１を左右対称な形状とした場合について説明したが、左右対称な形状でなくてもよく、要は、出射面３６の横方向の長さが入射面３５の横方向の長さよりも大きくなっていればよい。
【００２３】
また、上記実施形態では、１個の液晶表示パネル２１を用い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１に示すもののうちスクリーン４３を除いたものを２組左右に配置し、１つのスクリーンによって１枚の画像を表示するようにしてもよい。また、図１に示すもののうちスクリーン４３を除いたものを２組左右に配置すると共に、その上側に、図１に示すものの上下を反転したもののうちスクリーン４３を除いたものを２組左右に配置し、１つのスクリーンによって１枚の画像を表示するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、表示体としては、液晶表示パネルの他に、ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等を用いてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、表示体の画像を導光体によって縦方向及び横方向に拡大しているので、表示体として通常のものを用いることができ、また、導光体の製造工程が大幅に簡略化され、ひいては、導光体を具備する表示装置の製造に係る歩留まりが上がり、導光体を具備する表示装置の製造コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態における表示装置の要部の一部を切り欠いた斜視図。
【図２】図１に示す導光体と第１及び第２の屈折体の一部の縦断側面図。
【図３】図１に示す導光体の形成に際し、当初用意した光ファイバブロックを示す斜視図。
【図４】図３に続く形成工程を説明するために示す斜視図。
【図５】図４に続く形成工程を説明するために示す斜視図。
【図６】従来の表示装置の一例の一部を切り欠いた斜視図。
【符号の説明】
２１  液晶表示パネル
２４  バックライトユニット
３１  導光体
３２  光ファイバ
３３  側面直角三角形状部
３４ａ  正面ほぼ逆台形状部
４１  第１の屈折体
４２  第２の屈折体
４３  スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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