バックライトユニット及びそれを備えた表示装置
【課題】 少なくとも２つの方角に光指向性が現れるバックライトユニットを提供する。
【解決手段】 バックライトユニット３９を光学部材３５と面状光源部材３０とで構成し、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行にプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材３５を、面状光源部材３０と表示装置２０の間に配設する。また、光学部材３５のプリズム３６の面が面状光源部材３０側に向くように配置する。そして、プリズム３６の頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させる。また、プリズム３６の頂角は６０°〜１１５°の範囲に設定する。
【解決手段】 バックライトユニット３９を光学部材３５と面状光源部材３０とで構成し、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行にプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材３５を、面状光源部材３０と表示装置２０の間に配設する。また、光学部材３５のプリズム３６の面が面状光源部材３０側に向くように配置する。そして、プリズム３６の頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させる。また、プリズム３６の頂角は６０°〜１１５°の範囲に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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の構造の一つとして図１８に示す構造のものがある。尚、図１８は従来技術における液晶表示装置の要部断面図を示している。
【０００３】
図１８に示すバックライトユニット８は液晶表示パネル１の下面側に配設されて用いられ、バックライトユニット８と液晶表示パネル１とで液晶表示装置１０を構成している。また、バックライトユニット８は、導光板２と、導光板２の一側面に配設したＬＥＤなる光源３と、導光板２の上面側に配設した光拡散シート４と、この光拡散シート４上に設けた２枚の第１のプリズムシート５及び第２のプリズムシート６と、導光板２の下面側に設けた反射板７とから構成している。ここでの第１のプリズムシート５と第２のプリズムシート６は三角形のプリズム稜線を平行に連ねて形成したストライプ状のプリズムシートで、第１のプリズムシート５と第２のプリズムシート６は双方のプリズム稜線が液晶表示パネル１側に向かって互いに直交する状態で積層されて用いられている。
【０００４】
上記の構成を取るバックライトユニット８の働きは次のようになっている。ＬＥＤなる光源３から放射された光を導光板２の側面から導光板２内に取り入れ、導光板２の下面に設けた反射手段（図示していない）の働きを受けて導光板２の上面から拡散シート４に向かって出射する。光拡散シート４はその入射した光を拡散して均一な光量分布状態にして第１のプリズムシート５、並びに、第２のプリズムシート６に向けて放射する。第１のプリズムシート５、及び第２のプリズムシート６では拡散された光を垂直光にして液晶表示パネル１に向けて出射する。また、導光板２の下面に設けた反射手段を通り抜けて導光板２の下方に出射した光は反射板７によって反射され、再び導光板２内に入射する。このようにして、光源３の光の多くの光量を効果的に液晶表示パネルに均一になるように出射して、液晶表示パネル１の表示画像を明るく照明する構造をなしている。
【０００５】
また、バックライトユニットの従来技術の一つとして、下記特許文献１に開示された構造も見ることができる。特許文献１に示された構造は、図１９に示すように、光源１２aや導光板１２ｂ、反射シート１２ｃなどからなるバックライトユニット１１と液晶表示ユニット１３との間に光指向性調整シート１２を設けた構造をなしている。そして、光指向性調整シート１２は、図２０に示すように、四角錐の錐状体１２ｂを設けた構成をなしている。この特許文献１のバックライトユニットの構造はプリズムシートを２枚重ねて用いる代わりに、四角錐の錐状体１２ｂを設けた光指向性調整シート１２を１枚用いてバックライトユニットの厚みを薄くした技術になっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１７２００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記で説明した液晶表示パネルのバックライト構造は、表示パネルの正面の位置から表示パネルを見た時に明るいパネル表示が得られると云う技術思想の下で、表示パネル面に対して垂直光が入射するような構成を取っている。
【０００８】
図２１は液晶表示パネルを見る位置によってパネル表示がどのように見えるかを模式的に示した説明図である。図２１において、バックライトユニット１５から出射する光（照明光）Ｐは液晶表示パネル１６の表示パネル面に対して垂直になる指向性を持って出射され、液晶表示パネル１６の表示パネル面を照明すると共に表示パネル面を透過して表示パネル面の図中真上方向に出射する。液晶表示パネル１６の正面の位置Ａから液晶表示パネル１６の表示パネル面を見ると明るく照明された表示パネル面の鮮明になった表示画像が視認される。
【０００９】
しかしながら、液晶表示パネル１６から少し離れた両側方の位置Ｂ、Ｃから表示パネル面を見ると、表示パネル面からの直接出射光が目に入らないために表示パネル面の表示画像が少し暗っぽくなって鮮明さに欠けた表示画像が視認されるようになる。このことは、車載のカーナビゲーションなどを見るとこの現象が顕著に現れてくる。車載のカーナビゲーションは車内前方のほぼ中央部位置近傍に搭載されており、運転席や助手席から見ると少し離れた斜め前方の位置に来る。そして、運転席や助手席からこのカーナビゲーションの表示画面を見ると表示画像に鮮明さが欠けて、少し暗っぽくなって視認される。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、運転席や助手席などの両サイドからカーナビゲーションの如くの表示装置を見ても、両サイドから明るく鮮明な表示画像が見えるバックライトユニット構成や表示装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するための手段として、本発明のバックライトユニットの特徴は、面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行にプリズムの稜線が並ぶ光学部材を配設したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記光学部材を前記面状光源部材と前記表示装置の間に配設すると共に、前記光学部材のプリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行に台形プリズムの稜線が並ぶ光学部材を前記面状光源部材と前記表示装置の間に配設すると共に、前記光学部材の台形プリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記台形プリズムの２つの傾斜角面を延長して交差する公差角を台形プリズムの頂角とすると、前記台形プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させ、且つ、前記台形プリズムの先端フラット面の幅の大きさを調整することによって正面方向への出射光量を調整することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、前記面状光源部材と前記表示装置の間に平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に前記プリズムの稜線を平行に並べて配設すると共に、前記光学部材のプリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材のプリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させ、且つ、前記平坦部の幅の大きさを調整することによって正面方向への出射光量を調整することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記プリズムの頂角及び前記台形プリズムの頂角の角度は６０°〜１１５°であることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記光学部材から出射される光指向性がハート形であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記光学部材から出射される光指向性が方角の異なる少なくとも２つの方角の指向特性を有することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記面状光源部材は少なくとも光源と導光板を有し、前記光源は前記導光板の端部に設けていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記面状光源部材は少なくとも光源と拡散シートを有し、前記光源は前記拡散シートの直下に設けていることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記光源はＬＥＤ又は冷陰極管であることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記面状光源部材はエレクトロルミネッセンスであることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記の表示装置は液晶表示装置であることを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の表示装置の特徴は、バックライトを備えた表示装置であって、前記バックライトユニットは方角の異なる少なくとも２つの方角の指向特性を有していることにより、前記表示装置の表示画像は前記２つの方角で明るく鮮明に視認されることを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明の表示装置の特徴は、前記の表示装置が車載用のカーナビゲーション又は車載用のテレビに用いられることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
発明の効果として、プリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を用いるとプリズムの稜線と直交する方角の方向に光指向性を持たせることができる。そして、光学部材の配置方向で所望の光指向方向を設定することができる。
【００２９】
また、光学部材を面状光源部材と表示装置の間に配設し、光学部材のプリズムの頂角を面状光源部材側に向けて配置すると、面状光源部材から出射した光が真直ぐに光学部材に入射し、光学部材によって指向性を持った光に変換されて表示装置に入射する。そして、その指向性を持った状態での光が表示装置から出射する。従って、その指向方角から表示装置の表示画像を見ると、目には表示装置からの出射光が入って来るので明るくて鮮明な表示画像が視認されるようになる。
【００３０】
光学部材である平行に稜線が並ぶプリズムは三角形の形状をなし、頂角を挟んで２つの傾斜角面を持つ。この頂角を変えることによって頂角を挟んでの２つの傾斜角面の傾斜角が変わる。これによって、面状光源部材からの傾斜角面への入射光の入射角が変わり、屈折によっての光学部材からの出射光の方角が変わる。即ち、光指向の方角が変わる。従って、頂角の角度を変えることによって光の指向方角を自由に変えることができるので任意な方角に指向方向を決めることができる。
【００３１】
また、本発明においては、台形プリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を用いて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に台形プリズムの稜線が並ぶように配置し、更に、台形プリズムの面が面状光源部材側に向けて配置する。台形プリズムは対向する２つの傾斜角面と１つの先端フラット面からなることから、面状光源部材から出射した光は真直ぐに台形プリズムの２つの傾斜角面と１つのフラット面に入射する。２つの傾斜角面は異なった方向に向いていることから、２つの傾斜角面に入射した光は屈折を起こしながら２つの異なった方角に向かって出射していく。一方、先端のフラット面に入射した光は大きな屈折もせずに入射した光の方向と同じ方向を向いて出射していく。従って、台形プリズムを持った光学部材からは３つの方角に光指向特性を持った光が出射する。このことは、光指向のある３つの方角からそれぞれ表示装置を見ると、何れの方角も表示装置からの出射光が直接目に入り、表示画像が明るく鮮明に視認されるようになる。
【００３２】
また、台形プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変えることができる。台形プリズムの頂角の角度を変えて光指向の方角を任意に設定できる。
【００３３】
また、本発明においては、平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を用い、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向にプリズムの稜線を平行に並べて、プリズムの面を面状光源部材側に向けて配置する。これは、上記の台形プリズムと同じ作用・効果をもたらす。即ち、三角形の対向する２つの傾斜角面から２つの方角に指向する光が得られ、プリズムに挟まれた平坦部から１つの方角に指向する光が得られ、合わせて３つの方角に光指向特性を持った光が出射する。従って、光が指向する３つの方角から表示装置を見ると明るく鮮明な表示画像が視認されるようになる。また、三角形のプリズムの頂角の角度を変えると指向の方角が変わる。これによって、頂角の角度調整で指向の方角を調整することができる。また、プリズムに挟まれた平坦部の幅を大きさを変えるとその平坦部を透過する光量が変わる。幅を広くすると透過光量が多くなって明るさが増し、幅を狭くすると透過光量が少なくなって暗さが現れてくる。このように、平坦部の幅の調整で平坦部から現れる方角の指向特性を調整することができる。このことは、台形プリズムの場合と同じ結果をもたらす。
【００３４】
本発明においては、頂角の角度を６０°〜１１５°に設定する。この角度の範囲であると光指向の方角の異なる２つの方角の指向特性が現れる。ここで、１１５°より大きいと指向方角が１つの方角しか現れず、それも、表示装置の正面に向いた指向方向になる。また、６０°より小さいとプリズム成形型制作上の問題が現れ、光学部材の製作が難しくなる。
【００３５】
また、光の指向特性は２つの方角に指向し、概ねハート形をなす。このことより、表示装置の明るくて鮮明な表示画像が方角の異なる２つの方角から視認できるようになる。
【００３６】
また、本発明のバックライトユニットの面状光源部材は光源と導光板を有する。そして、光源をＬＥＤから構成して導光板の端部に設ける。ＬＥＤは部品として非常に小さいものであるのでバックライトユニットを小型化できる。特に、導光板の角部に配設するとＬＥＤの指向領域を有効に利用できて、最少の数で効果的に照明する構成をなすことができる。コスト低減の効果を生む。また、本発明のバックライトユニットの面状光源部材は光源と拡散シートを有する。そして、光源を拡散シートの真下に設ける。光源を真下に配設した場合は導光板を用いないで照明構造を構成することができる。光源を真下に配設すると、光源の光を無駄なく有効に利用できるので明るい照明輝度が得られる。また、光源として冷陰極管を用いるとＬＥＤの如く指向性を持たないので均一な明るさに照明することができる。
【００３７】
また、光源にＬＥＤを用いると、低い電圧で駆動できるので電力消費量が少なくて済み、経済的である。また、光源にエレクトロルミネッセンスを用いると、導光板等が不要になり薄型のバックライトユニットを構成することができる。
【００３８】
次に、表示装置として液晶表示装置を用いる。液晶表示装置は低電圧駆動ができるので消費電力が少なくて済み、経済的である。また、液晶表示装置は光を透過するので本発明には好適に適用できる。
【００３９】
以上の作用・効果を持つバックライトユニットを表示装置に備えると、少なくとも２つの方角に指向特性を持っていることから、表示装置は２つの方角で明るくて鮮明な表示画像を視認することができる。即ち、車載用のカーナビゲーションや車載用のテレビなどに本発明の表示装置を用いると運転席や助手席から見ても明るくて鮮明な表示画像を視認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図８を用いて説明する。尚、図１は本発明の実施形態に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図を示しており、図２は図１における光学部材の働きを説明する説明図で、図２の（ａ）は模式的に表した断面図、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のＤ部拡大図を示している。また、図３は光の指向する方向と光学部材の配置関係を示した平面図で、図４はプリズム頂角の角度を変えての指向特性をシミュレーションしたグラフ、図５は図４における角度を説明する説明図である。また、図６は図４に示された指向特性を模式的に表した斜視図を示している。また、図７はプリズム頂角を変えての指向特性を実測したグラフである。また、図８は表示装置から出射される照明光の指向性を説明する斜視図を示している。
【００４１】
最初に、本実施形態に係るバックライトユニットは、図１に示すように、表示装置２０と面状光源部材３０の間にプリズム３６を有した光学部材３５を配設した構成をなす。そして、面状光源部材３０と光学部材３５とでもってバックライトユニット３９を構成している。
【００４２】
本実施形態における表示装置２０は液晶表示装置を用いている。この液晶表示装置は上基板２１Ａと下基板２１Ｂとの間隙に液晶２５をシール材２６で封止して、その下面側に光透過性と光反射性の両機能を持った半透過反射板２９を設けた構成をなしている。ここでの液晶はＴＮ液晶やＳＴＮ液晶などが用いられる。また、半透過反射板２９は透過性を持たせて形成したアルミ金属蒸着膜シートや反射型偏光板などが用いられる。尚、図示はしていないが、上基板２１Ａと下基板２１Ｂとの間隙にシリカボールやプラスチックボールなどからなるスペーサを分散させて設けており、所要の間隙（ギャップ）量を確保している。また、上基板２１Ａはガラスなどからなる上透明基板２１ａの下面にＩＴＯ膜からなる上透明電極２２ａと透明なポリイミド樹脂膜などに配向処理を施した上配向膜２３ａを設け、上透明基板２１ａの上面に上偏光板２４ａを設けた構成をなしている。また、下基板２１Ｂはガラスなどからなる下透明基板２１ｂの上面にＩＴＯ膜からなる下透明電極２２ｂと透明なポリイミド樹脂膜などに配向処理を施した下配向膜２３ｂを設け、下透明基板２１ｂの下面に下偏光板２４ｂを設けた構成をなしている。
【００４３】
光学部材３５はプリズム３６を有した透明シート状の部材からなり、プリズム３６は三角形状をなしてプリズムの稜線が平行に並んだプリズムである。そして、プリズム３６の面を面状光源部材３０側に向けた配置をなしている。
【００４４】
面状光源部材３０は、本実施形態においては、導光板３１とＬＥＤなる光源３２と導光板３１の下面に設けた反射板３３とで構成している。導光板３１は透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂などで形成し、その下面３１ａには、図示はしていないが、プリズムなどの凹凸加工を施して光源３２からの入射光を光学部材３５に向かって反射する反射手段を設けている。光源３２はＬＥＤや冷陰極管などが用いられるが、本実施形態においてはＬＥＤを用いている。導光板３１の端面３１ｄに近接して、導光板３１の大きさに応じて必要な個数分配設している。反射板３３は光反射機能を持った金属板やフィルム、箔などが用いられる。本実施形態においては、アルミ金属蒸着膜を設けたフィルムを用いている。光源３２の発光した光を導光板３１の奥方へと下面３１ａに設けてある反射手段を介して導き、そして、導光板の３１の下面３１ａに設けてある反射手段や反射板３３を介して光学部材３５に向かって光を出射する。この面状光源部材３０は表示装置２０を照明する面状の照明光源としての役割をなしている。この面状光源部材３０と上記した光学部材３５とでバックライトユニット３９を構成している。
【００４５】
次に、図２は光学部材３５の働きを説明する説明図で、模式的に描いてある。図２の（ａ）において、面状光源部材３０から出射した光Ｐは、光学部材３５のプリズム３６に入射する。そして、光学部材３５を透過して出射するときには方角の異なるＰ１とＰ２の出射光が出射される。これは、光学部材３５によって２つの方角に指向した光に変換されている。図２の（ｂ）において、プリズム３６はプリズムの頂角αを挟んで２つの傾斜角面３６ｍ、３６ｎを持っている。そして、傾斜角面３６ｍ側に入射した光は屈折を起こしながら図中Ｑ１で示したＱ１の方角に向かって出射する。一方、傾斜角面３６ｎ側に入射した光はＱ２の方角に向かって出射する。このように、プリズムの頂角αを挟んで傾斜角面３６ｍと傾斜角面３６ｎとに入射する光によってＱ１方角とＱ２方角とに指向して進む。
【００４６】
ここで、図３は光の指向する方角の方向と光学部材の配置関係を示した平面図を示している。図３において、矢印Ｑ１、Ｑ２は前述の図２の（ｂ）で示した光の指向の方角を表している。この指向の方角Ｑ１、Ｑ２はプリズム３６の平行に並んだ稜線３６ａ（図３において、稜線３６ａは鎖線で表している）と直交する方向に向かって現れてくる。従って、指向の方角Ｑ１、Ｑ２の方向と直交する方向にプリズム３６の稜線３６ａが来るように光学部材３５を配置すると方角Ｑ１、Ｑ２の方向に光指向が得られる。
【００４７】
この光指向の方角はプリズムの頂角αの値によって変化する。図４はプリズムの頂角と指向特性を示したグラフで、ａ．プリズム無しのもの、プリズムの頂角がｂ．１２０°、ｃ．１０５°、ｄ．９０°、ｅ．７５°、ｆ．６０°の場合について、指向の方角を横軸に取り、光の強度を縦軸に取って指向の方角と光の強度の関係をシミュレーション（計算値）によって示したものである。図４から、ａ．プリズム無しのものは０°の所で光の強度がピークに達し、角度が＋側、或いは−側にずれていくに従って光り強度が低くなって正規分布をなすような形の指向特性を示す。これは、０°の所が一番明るく、０°から離れるに従って暗くなることを表している。これに対して、プリズムの頂角がｆ．６０°のものはラクダのこぶのように＋４２°前後と−４２°前後の２箇所の方角で光の強度のピークが現れている。このことは、２つの方角に指向しており、その方角が±４２°前後の所になっていることを表している。また、プリズムの頂角ｅ．７５°のものとプリズムの頂角ｄ．９０°のものは±３０°前後の２箇所の方角で光の強度ピークをなしており、プリズムの頂角ｃ．１０５°のものは±１８°前後の２箇所の方角で光の強度ピークをなしている。このグラフからプリズム頂角が鋭角になるに従って光のピーク強度の発生する方角の角度が大きくなることが分かる。
【００４８】
ここで、図４に示す横軸の角度について図５を用いて説明する。図５において、面状光源部材３０の手前側に光学部材３５が設けられている。この光学部材３５からの光出射位置Ｏを原点位置Ｏとした時におけるｘ軸とｚ軸を示していて、原点位置Ｏの所のｚ軸を０°としている。Ｑ１及びＱ２は原点位置Ｏからのｚ軸方向に出射した出射光の方角を示しており、ｚ軸の０°に対して＋θ°、−θ°ずれた方角を指している。この＋θ°、−θ°が図４に示す横軸の角度になっている。
【００４９】
次に、図４に示されたある頂角（α）の指向特性を３次元的に見ると図６に示すような絵が現れる。ｚ軸は光の強度を示している。斜線で示したＲの部分は指向特性を示すもので、角度と光の強度の関係を示している。方角Ｑ３、Ｑ４が光の強度が一番ピーク（強く）なる所の方角を示し、その位置が０°からずれた＋γ°、−γ°の角度になっていることを示している。このことから、２つの指向の方角Ｑ３、Ｑ４に向かって光の強度が大きくなったハート形状を示す指向特性が現れる。このように、２つの指向の方角を持つプリズムの頂角を取るものはハート形状をなす指向特性が現れる。
【００５０】
尚、図６におけるハート形状は２つの指向の方角Ｑ３、Ｑ４が＋γ°、−γ°なる等角でピーク強度に達したものを描いてある。これは、三角形状をなすプリズム３６の対向する２つの傾斜角面３６ｍと３６ｎの傾斜角が等角である場合は図６に示すような対称の形状のハート形状が得られる。しかしながら、２つの傾斜角面３６ｍ、３６ｎのそれぞれの傾斜角が異なってくると光の指向の方角がそれぞれ変わってきて、その場合には非対称的なハート形状となって現れてくる。このように、２つの傾斜角面３６ｍ、３６ｎのそれぞれの傾斜角が変わっても光の指向の方角が変わってくる。
【００５１】
次に、図７はａ．プリズム無しのもの、ｂ．プリズムの頂角の角度が１００°のもの、ｃ．プリズムの頂角９０°のもの、ｄ．プリズムの頂角６５°のものについての指向特性の実測値をグラフにしたものである。図７に示された指向特性のカーブは前述の図４でのシミュレーションによって描いたカーブと非常に近いカーブが得られている。例えば、ｄ．プリズムの頂角６５°のものは±４０°位でピーク強度になっている。これに対して、前述の図４のシミュレーションでのプリズムの頂角６０°では±４２°近くでピーク強度になっている。頂角に５°の違いはあるものの非常に近いカーブが得られている。そして、図７のグラフからもプリズムの頂角が鋭角になるに従い光のピーク強度の発生する方角の角度が大きくなることが分かる。
【００５２】
以上のことより、プリズムの頂角αの角度は光指向の方角を決める上で重要な要素になる。本発明においては、プリズムの頂角αの角度は６０°〜１１５°の範囲に設定する。１１５°の角度は指向の方角が２箇所に現れる範囲で、これより角度が大きくなると指向の方角が正面の位置に１箇所となる。正面から表示装置を見るぶんには明るく鮮明な表示画像が視認されるが、前方斜め方角側から表示装置を見ると表示画像の明るさと鮮明さが欠けたものとなって視認されてくる。また、プリズム頂角の角度が６０°より小さいとピッチも小さくなり、プリズム３６の成形型の製作が困難になる。
【００５３】
プリズム３６を持った光学部材３５は透明なポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などを用いて形成する。これらの樹脂は耐熱性、耐湿性、耐衝撃性、耐光性、耐薬品性などに優れている。光学部材３５の厚みは６０〜１３０μｍの厚みのものを用いており、プリズム３６のピッチはプリズムの頂角が９０°のもので約５０μｍのピッチに設定している。この光学部材３５はシート成形方法やホットプレス方法などで形成することができる。また、プリズム３６の面は光沢面に仕上げられる。
【００５４】
以上の構成をなした光学部材３５を表示装置２０と面状光源部材３０との間に配設する。面状光学部材３０から出射した光が直接光学部材３５に入射する。そして、光学部材３５によって光の光路変換がなされて２つの方角に指向の方向をもって光学部材３５から出射する。そして、表示装置２０に入射して、２つの光指向の方向を持った状態で表示装置２０を透過して表示装置２０から出射される。即ち、表示装置２０からは図８に示すような指向性を持った照明光が出射する。図８において、表示装置２０からの出射光Ｔ１、Ｔ２は表示装置２０の両側２箇所に大きく別れて指向性を持った照明光で、プリズムの頂角の角度が小さい光学部材を用いた場合にこの状態が得られる。一方、表示装置２０からの出射光Ｖ１、Ｖ２は表示装置２０の両側２箇所に小さく別れて指向性を持った照明光で、プリズムの頂角の角度が大きい光学部材を用いた場合にこの状態が得られる。表示装置２０と面状光源部材３０との間に光学部材３５を配設すると、面状光源部材３０から出射した光が直接光学部材３５入射する。そして、光学部材３５から光指向性が２つの方角に持って現れ、その光指向性を持った状態で表示装置２０を透過して表示装置２０から出射する。光学部材３５と表示装置２０との間には光指向性に影響を与える部材が無いので光学部材３５で得られた光指向性がそのままの状態で表示装置２０から得られる。
【００５５】
車載などのカーナビゲーションや車載のテレビなどに上記の構成をなすバックライトユニットを備えた表示装置を用いると、表示装置から出射される照明光が運転席や助手席の人の目に直接届くようになる。従って、運転席や助手席側から表示画像を見ても表示装置からの照明光が直接目に入ってくるので、明るくて鮮明な表示画像が視認されるようになる。運転席や助手席の２箇所の指向の方角はプリズムの頂角を許容できる範囲の中で適宜に選択して設定すると良い。
【００５６】
尚、本実施形態においては、面状光源部材３０と光学部材３５とでバックライトユニット３９を構成したが、更に、従来技術で用いられていた拡散シートやプリズムシートを用いてバックライトユニットを構成することも可能である。
【００５７】
また、本実施形態においては、面状光源部材３０を導光板３１と光源３２などで構成したが、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）で構成することも可能である。
【００５８】
また、本実施形態においては、光学部材３５のプリズム３６を三角形状のもので構成したが、台形形状の台形プリズムや、三角プリズムの間に平坦部を設けたプリズムなどで構成することも可能である。台形プリズムや平坦部を設けたプリズムを用いると３つの方角での光指向が得られる。
【実施例１】
【００５９】
以下、実施例を述べる中で更に詳しい本発明の内容を説明する。最初に、実施例１に係るバックライトユニットを備えた表示装置について図９〜図１３を用いて説明する。図９は本発明の実施例１に係るバックライトユニットを備えた表示装置の平面図、図１０は図９における表示装置の要部断面図、図１１は図１０におけるＥ部の拡大図、図１２は図１０における導光板と光源の配置関係を示す配置図を示している。また、図１３は図１０における光学部材の台形プリズムから得られる指向特性を模式的に示した斜視図を示している。尚、前述の実施形態での構成部品と同じ構成をなす部品は同一符号を付してある。
【００６０】
実施例１の表示装置は、図９に示すように、車載用のカーナビゲーション用の表示装置になっている。行先地の地図が表示装置上に表示されていて、行き先設定や経由地設定などの情報指示入力部などが設けられている。情報入力などはタッチパネルで行うようになっており、タッチパネル付表示装置になっている。このタッチパネル付表示装置６０は、図１０に示すように、表示装置２０の上面側にタッチパネル５０を設けた構成をなし、更に、このタッチパネル付表示装置６０はその下面側に面状光源部材４０と光学部材４５から構成されるバックライトユニット４９を備えている。
【００６１】
タッチパネル付表示装置６０の表示装置２０は液晶表示装置で、前述の実施形態で用いた表示装置の構成と同じ構成のものを用いている。即ち、表示装置２０は上基板２１Ａと下基板２１Ｂとの間隙に液晶をシール材（図中、間隙、液晶、シール材は省略）で封止して、下基板２１Ｂの下面側に光透過性と光反射性の両機能を持った半透過反射板を設けた構成をなしている。また、上基板２１Ａはガラスなどからなる上透明基板の下面にＩＴＯ膜からなる上透明電極と透明なポリイミド樹脂膜などに配向処理を施した上配向膜を設け、更に、上透明基板の上面に上偏光板を設けた構成をなしている。また、下基板２１Ｂはガラスなどからなる下透明基板の上面にＩＴＯ膜からなる下透明電極と透明なポリイミド樹脂膜などに配向処理を施した下配向膜を設け、更に、下透明基板の下面に下偏光板を設けた構成をなしている。
【００６２】
次に、タッチパネル５０は可撓性を有する上基板５１Ａと下基板５１Ｂとを一定の間隙を設けてシール材５６で貼付けたものから構成している。また、ここでの上基板５１Ａは透明な０．２ｍｍ厚みの可撓性のあるガラスからなる上透明基板５１ａの下面にＩＴＯ膜からなる上透明電極５２ａを設け、上透明基板５１ａの上面に上偏光板５４ａを設けた構成をなしている。また、下基板５１Ｂは透明なガラスなどからなる下透明基板５１ｂの上面にＩＴＯ膜からなる下透明電極５２ｂを設け、この下透明電極５２ｂ上にドットマトリックス状にドットスペーサ５３を設け、更に、下透明基板５１ｂの下面に位相差板５４ｂを設けた構成をなしている。
【００６３】
このタッチパネル付表示装置６０は、タッチパネル５０から表示装置２０で表示される指示画像を透視して、所要の指示画像の位置のタッチパネル５０の上基板５１Ａを押圧すると上基板５１Ａが撓み、上基板５１Ａの上透明電極５２ａと下基板５１Ｂの下透明電極５２ｂが接触して電流が流れ、その指示画像に対応した指示作業が行われるようになっている。例えば、図９において、行き先設定の表示画像の部位を押圧すると行き先設定用の表示画面が現れて、行き先の情報入力を行うようになっている。車載用のカーナビゲーションに使われるタッチパネルは熱変形の少ない材料が選ばれる。このため、上基板５１Ａは０．２ｍｍ厚のマイクロガラスを用いている。また、ガラス材であることからその撓み量も小さいため上基板５１Ａと下基板５１Ｂとの間隙（ギャップ）量は概ね１０μｍ位の値に設定している。この間隙量はシール材５６に間隙量の大きさのシリカ粒子を配合することで間隙量を設定している。
【００６４】
以上の構成をなすタッチパネル付表示装置６０と面状光源部材４０との間に、図１０に示すように、台形プリズム４６を持った光学部材４５を配設する。このとき、光学部材４５の台形プリズム４６の面が面状光源部材４０に向くように配置する。台形プリズム４６は、図１１に示すように、台形の形状をなしたプリズムで、２つの対向した傾斜角面４６ｍ、４６ｎと先端のフラット面４６ｃから構成されるプリズムである。本発明においては、台形の形状をなしたプリズムを台形プリズムと定義付けることにする。
【００６５】
面状光源部材４０は、実施例１においては、導光板４１と、導光板４１の角部に配設した光源４２と、導光板４１の下面に配設した反射板４３と、導光板４１の上面に配設した拡散シート４４、更にその上に配設した２枚のブリズムシート４８ａ、４８ｂとから構成している。２枚のブリズムシート４８ａ、４８ｂは稜線が平行に並んだストライプ状のプリズムシートであるが、ブリズムシート４８ａとプリズムシート４８ｂはそれぞれの稜線が直交する状態に配設されている。そして、ブリズムシート４８ａ、４８ｂのプリズム面は何れも上側、即ち、光学部材４５側に向けて配置している。また、導光板４１の下面４１ａにはサーキュラープリズム４１ｂなる反射手段を設けており、このプリズム４１ｂでもって光源４２からの光を導光板４１の奥深くに導くと共に導光板４１の上面側に光を反射する働きをさせている。反射板４３はアルミ金属蒸着膜を設けたフィルムで構成している。光源４２はＬＥＤで構成しており、導光板４１の角部の切欠けを設けた端部に配設している。
【００６６】
導光板４１とＬＥＤなる光源４２との配置は図１２に示す配置を取っている。導光板４１の角部を切欠けして、その切欠けの端面４１ｃに近接して光源４２を配置している。ＬＥＤは光指向性を持っているため、指向範囲の領域に導光板４１が納まるように角部にＬＥＤを配置している。このような配置構造を取るとＬＥＤを最小限の個数に抑えることができ、コスト削減の効果を得る。導光板４１の下面４１ａには光源４２なるＬＥＤを中心にして同心円なるサーキュラープリズム４１ｂを設けている。このような構成をなすとサーキュラープリズム４１ｂで反射する反射光はサーキュラープリズム４１ｂに入射する入射光の方向と同一方向に向いて反射するので、反射光量の均一性が得られる。そして、照明の明るさのムラが少なくなる。導光板４１は耐熱性、耐湿性、耐衝撃性、耐光性、耐薬品性などに優れた透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂などで形成する。
【００６７】
以上の構成をなす面状光源部材４０は光源４２からの光を導光板４１のサーキュラープリズム４１ｂの働きを受けて導光板４１の奥深くまで導光し、更に、導光板４１のサーキュラープリズム４１ｂの働ききと反射板４３の働きを受けて導光板４１の上面から光を出射する。その出射光は拡散シート４４によって拡散されて拡散シート４４から出射する。拡散シート４４により光拡散することで放射光量はムラなく均一化される。更に、その拡散した放射光はプリズムシート４８ａ、４８ｂらよって垂直光になって光学部材４５に入射する。
【００６８】
光学部材４５の台形プリズム４６に多くの垂直光が入射する。台形プリズム４６に入射した光は、図１１に示すように、台形プリズム４６の傾斜角面４６ｍに入射した光は屈折を起こしながらＱ１の方角に出射する。また、傾斜角面４６ｎに入射した光は屈折を起こしながらＱ２の方角に出射する。また、先端のフラット面４６ｃに入射した光はそのまま上面側のＱ５の方角に出射する。このことから、台形プリズム４６を用いると３つの方角に光を指向させることができる。
【００６９】
この３つの方角への指向特性を模式的に現すと図１３の絵を描くことができる。Ｑ１の方角に指向する光、Ｑ２の方角に指向する光、そして、Ｑ５の方角に指向する光で、Ｑ５の方角は光学部材４５の正面に位置する方向になっている。ここで、台形プリズム４６の２つの傾斜角面４６ｍ、４６ｎを延長して交差する交差点を４６ｂとし、この交差点４６ｂの交差角を台形プリズム４６の頂角αと呼ぶことにすると、この頂角αを変化させることによって前述の実施形態で説明したように光の指向特性の方角を変化させることができる。また、この頂角αを６０°〜１１５°の範囲に規制する。１１５°の角度は指向の方角が２箇所に現れる範囲で、これより角度が大きくなると指向の方角が正面の位置に１箇所となる。また、プリズム頂角の角度が６０°より小さいとピッチも小さくなり、プリズム３６の成形型の製作が困難になる。また、台形プリズム４６の先端のフラット面４６ｃを透過する光は光学部材４５の正面の方向に向かって出射する。そして、このフラット面４６ｃの幅が大きければフラット面４６ｃからの出射光量が多くなり、光の強度も強くなる。逆に、このフラット面４６ｃの幅が小さければフラット面４６ｃからの出射光量が少なくなり、光の強度も弱くなる。このように、光の指向の方角は頂角αの角度によって設定し、正面方向の光量はフラット面４６ｃの幅の大きさによって設定する。
【００７０】
以上の構成をなすバックライトユニット４９をタッチパネル付表示装置６０の背面側に備なえてカーナビゲーションを形成すると、カーナビゲーションの表示画面には３つの方角に光指向の方向を持ったものが得られる。１つ目の方角は助手席に向いた指向の方向であり、２つ目の方角は運転席に向いた指向の方向であり、３つ目の方角はカーナビゲーションの正面に向いた指向の方向である。この３つの方角からカーナビゲーションの表示画像を見るとカーナビゲーションから出射する光が直接目に入るので明るく鮮明な表示画像が視認される。カーナビゲーションの正面からも明るく鮮明な表示画像が視認できるので、カーナビゲーションへの情報入力は車の停止中に正面からタッチパネル５０を操作して行える。特に、夜間時における情報入力操作には明るい画像照明の中で行うことができる。また、台形プリズム４６は先端がフラット面をなすため、この台形プリズム４６の下に配設される面状光源部材４０と接触してもキズが付くといった心配は軽減される。
【００７１】
実施例１ではカーナビゲーションを取り上げて説明したが、車載用の液晶テレビなどにも実施例１のバックライトユニット構成は適用できる。実施例１の構成のバックライトユニットを備えた車載用の液晶テレビにあっては、助手席や運転席、更には、後部座席からも明るく鮮明なテレビ画像を見ることができる。
【００７２】
尚、実施例１のバックライトユニット４９は台形プリズム４６なる光学部材４５を用いて構成したが、台形プリズム以外の形状として図１４に示すプリズムを用いても同じ効果を得ることができる。図１４は光学部材の他の形状として平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材の斜視図を示したものである。図１４に示すように、この光学部材９５は平坦部９７を挟んで三角形のプリズム９６があり、そのプリズム９６の稜線９６ａが平行に並んでいる。そして、このプリズム９６の面が面状光源部材側に向けられて、平行に並んだ稜線９６ａが光指向を持たせる方角の方向と直交する方向になるように配置する。
【００７３】
図１５は図１４に示す光学部材の作用を説明する模式的に示した要部断面の説明図を示している。三角形のプリズム９６は、図１５に示すように、２つの傾斜角面９６ｍ、９６ｎを持っており、傾斜角面９６ｍに入射した光は屈折を起こしてＱ１の方角に指向して出射する。また、傾斜角面９６ｎに入射した光は屈折を起こしてＱ２の方角に指向して出射する。これは、どのプリズム９６においてもＱ１とＱ２の２つの方角に指向する光が出射する。また、平坦部９７に入射した光は余り屈折を起こさずにＱ５の方角に指向して出射する。光学部材９５に入射する光は面状光源部材の２枚の重ね合わせたプリズムシートによって垂直光に近い光が入射する。このため、平坦部９７に入射した光は余り屈折を起こさずにＱ５の方角に出射する。以上のことによって、Ｑ１の方角と、Ｑ２の方角と、Ｑ５の方角の３つの方角に指向する光が出射する。これは、前述の台形プリズムなる光学部材４５と同じ作用が得られる。
【００７４】
この光学部材９５は、プリズム９６の頂点９６ｂの頂角αを変えることによってＱ１の方角とＱ２の方角を変えることができる。また、平坦部９７の幅ｌの大きさを変えることによってＱ５の方角に指向する光の強度を変えることができる。幅ｌを広くするとＱ５の方角に進む光量が多くなり光強度は高くなり、幅ｌを狭くするとＱ５の方角に進む光量が少なくなって光強度は低くなる。これらの作用・効果は台形プリズムの場合と同じである。また、頂角αの角度は、台形プリズムの場合と同様に、６０°〜１１５°の範囲に規制する。
【００７５】
以上のことから、平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材９５を用いた場合でも、図１３に示す指向特性と同じ指向特性が得られる。
【実施例２】
【００７６】
次に、本発明の実施例２に係るバックライトユニット及びバックライトユニットを備えた表示装置について図１６を用いて説明する。尚、図１６は実施例２に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図を示している。また、実施例２の表示装置はカーナビゲーション用のタッチパネル付表示装置をなしている。ここで、前述の実施例１のカーナビゲーション用のタッチパネル付表示装置の構成と同じ構成をなす部品は同一符号を付しある。
【００７７】
実施例２のバックライトユニットを備えたタッチパネル付表示装置６０は、図１６に示すように、表示装置２０の上面側にタッチパネル５０を設けた構成をなしている。また、タッチパネル付表示装置６０と面状光源部材７０の間に台形プリズム４６を持った光学部材４５を設けている。また、光学部材４５の台形プリズム４６の面を面状光源部材７０側に向けて配置しており、光学部材４５と面状光源部材７０でバックライトユニット７９を構成している。
【００７８】
実施例２のタッチパネル付表示装置６０を構成する表示装置２０とタッチパネル５０は前述の実施例１の表示装置、タッチパネルの仕様と同じ仕様のものを用いている。従って、タッチパネル付表示装置６０も前述の実施例１のタッチパネル付表示装置と同じ仕様になっている。また、実施例２で用いている台形プリズム４６を設けた光学部材４５も前述の実施例１で用いた光学部材の仕様と同じ仕様のものを用いている。前述の実施例１の構成の仕様と同じ仕様をなす構成部品についてはここでの説明は省略する。
【００７９】
実施例２の面状光源部材７０は、ＬＥＤからなる光源７２と、光源７２の下側に配設した反射板７３と、光源７２の上側に配設した拡散シート４４と、更にその上に配設した２枚のプリズムシート４８ａ、４８ｂとから構成している。尚、拡散シート４４、２枚のプリズムシート４８ａ、４８ｂは前述の実施例１で用いた拡散シート、２枚のプリズムシートの仕様と同じ仕様のものを用いている。そして、２枚のブリズムシート４８ａ、４８ｂはそれぞれの稜線が直交する状態に配置しており、ブリズムシート４８ａ、４８ｂのプリズム面は何れも上側、即ち、光学部材４５側に向けて配置している。
【００８０】
光源７２はＬＥＤで構成する。複数のＬＥＤを用い、照明の明るさのムラが小さくなる間隔に配置する。このＬＥＤからは直接上側の拡散シート４４に向けて光を出射する。
【００８１】
反射板７３は、実施例２においては、アルミ金属の０．１〜０．１５ｍｍの薄板を鏡面仕様にして用いている。尚、この反射板７３は反射シートや白色のプラスチック支持枠などに代えることも可能で、バックライトユニット及び表示装置の構造などに応じて適宜に選択すると良い。
【００８２】
以上の構成をなす面状光源部材７０の照明明るさは非常に明るい。ＬＥＤの光を直接照明に利用する構造を取るため光の利用効率が非常に高く、効果的な照明が行える。尚、実施例２においては光源７２にＬＥＤを用いたが冷陰極管を必要とする本数を並べて用いても同様な効果を奏する。
【００８３】
尚、台形プリズム４６を設けた光学部材４５による作用は、前述の実施例１で説明した作用と同じ作用が得られる。即ち、３つの方角への光指向特性を得る。そして、実施例２のバックライトユニットの構成もカーナビゲーションには好適に適用でき、更に、上記したバックライトユニット構造の効果も加わって非常に明るくて鮮明な表示画像が得られる。
【実施例３】
【００８４】
次に、本発明の実施例３に係るバックライトユニットについて図１７を用いて説明する。ここで、図１７は本発明の実施例３に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図を示している。
【００８５】
実施例３に係るバックライトユニット８９は、図１７に示すように、光学部材３５と面状光源部材８０とから構成しており、表示装置２０の下面側に配設して用いられる。ここで、実施例３における表示装置２０と光学部材３５は前述の実施形態での表示装置、光学部材の仕様と同じ仕様のものを用いている。従って、同一符号を付している。
【００８６】
実施例３における光学部材３５は表示装置２０と面状光源部材８０との間に配設している。そして、光学部材３５のプリズム３６の面を面状光源部材８０の方に向けて配置している。実施例３の面状光源部材８０は分散型のエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと呼ぶ）で構成している。
【００８７】
面状光源部材８０であるＥＬは透明基体８１の下面側に透明電極８２、発光層８３、誘電体層８４、背面電極８５を積層し、更にこれを覆う形で防湿性を有する絶縁膜８６を設けた構成をなす。そして、透明電極８２と背面電極８５に所要の電圧を印加すると発光体層８３が発光して、その発光した光が矢印で示した如く光学部材３５の三角形状をなすプリズム３６に向かって出射する。
【００８８】
ここで、透明基体８１は透明なガラスやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどが用いられ、透明電極８２は酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に酸化錫（ＳｎＯ２）をドーピングして得られたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）粉末を蒸着などの方法で形成したＩＴＯ膜からなる。発光層８３は硫化亜鉛（ＺｎＳ）を発光母体として微量の附活剤（金属やハロゲン元素）をドーピングして得られた発光体粉末を、例えば、シアノエチル化合物などの高誘電樹脂バインダーに分散してスクリーン印刷などの印刷方法で形成する。誘電体層８４は、例えば、チタン酸バリウムなどの高誘電物質を高誘電樹脂バインダーに分散してスクリーン印刷などの印刷方法で形成する。また、背面電極８５は銀ペースト、或いは黒鉛ペーストの導電性ペーストをスクリーン印刷などの印刷方法で形成する。絶縁膜８６は絶縁性、耐湿性に優れた樹脂やＰＥＴフィルムなどを用いて形成する。
【００８９】
このＥＬは０．２ｍｍ前後の厚みであることから面状光源部材８０を薄型にできると云う効果を生む。また、発光輝度に均一なものが得られることから明るさにムラが出ないと云う効果を得る。
【００９０】
以上の構成をなしたバックライトユニットはムラのない均一な照明明るさが得られ、且つ、薄型にできる。また、光学部材３５のプリズム３６の作用により、前述の実施形態で説明した如く、２つの方角への光指向特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図である。
【図２】図１における光学部材の働きを説明する説明図で、図２の（ａ）は模式的に表した断面図、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のＤ部拡大図である。
【図３】光の指向する方向と光学部材の配置関係を示した平面図である。
【図４】プリズムの頂角の角度を変えての指向特性をシミュレーションしたグラフである。
【図５】図４における角度を説明する説明図である。
【図６】図４に示された指向特性を模式的に表した斜視図である。
【図７】プリズムの頂角を変えての指向特性を実測したグラフである。
【図８】表示装置から出射される照明光の指向性を説明する斜視図である。
【図９】本発明の実施例１に係るバックライトユニットを備えた表示装置の平面図である。
【図１０】図９における表示装置の要部断面図である。
【図１１】図１０におけるＥ部の拡大図である。
【図１２】図１０における導光板と光源の配置関係を示す配置図である。
【図１３】図１０における光学部材の台形プリズムから得られる指向特性を模式的に示した斜視図である。
【図１４】光学部材の他の形状として平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材の斜視図である。
【図１５】図１４に示す光学部材の作用を説明する模式的に示した要部断面の説明図である。
【図１６】本発明の実施例２に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図である。
【図１７】本発明の実施例３に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図を示している。
【図１８】従来技術における液晶表示装置の要部断面図を示している。
【図１９】特許文献１に記載された液晶表示装置の断面構成図である。
【図２０】図１９における光指向性調整シートの拡大斜視図である。
【図２１】液晶表示パネルを見る位置によってパネル表示がどのように見えるかを模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００９２】
２０ 表示装置
２１Ａ、５１Ａ 上基板
２１Ｂ、５１Ｂ 下基板
２１ａ、５１ａ 上透明基板
２１ｂ、５１ｂ 下透明基板
２２ａ、５２ａ 上透明電極
２２ｂ、５２ｂ 下透明電極
２３ａ 上配向膜
２３ｂ 下配向膜
２４ａ、５４ａ 上偏光板
２４ｂ 下偏光板
２５ 液晶
２６、５６ シール材
２９ 半透過反射板
３０、４０、７０、８０ 面状光源部材
３１、４１ 導光板
３１ａ、４１ａ 下面
３１ｄ、４１ｃ 端面
３２、４２、７２ 光源
３３、４３、７３ 反射板
３５、４５、９５ 光学部材
３６、９６ プリズム
３６ａ、９６ａ 稜線
３６ｍ、３６ｎ、９６ｍ、９６ｎ 傾斜角面
４４ 拡散シート
４６ 台形プリズム
４８a、４８ｂ プリズムシート
３９、４９、７９、８９ バックライトユニット
５０ タッチパネル
５３ ドットスペーサ
５４ｂ 位相差板
６０ タッチパネル付表示装置
８１ 透明基体
８２ 透明電極
８３ 発光層
８４ 誘電体層
８５ 背面電極
８６ 絶縁膜
α 頂角
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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の構造の一つとして図１８に示す構造のものがある。尚、図１８は従来技術における液晶表示装置の要部断面図を示している。
【０００３】
図１８に示すバックライトユニット８は液晶表示パネル１の下面側に配設されて用いられ、バックライトユニット８と液晶表示パネル１とで液晶表示装置１０を構成している。また、バックライトユニット８は、導光板２と、導光板２の一側面に配設したＬＥＤなる光源３と、導光板２の上面側に配設した光拡散シート４と、この光拡散シート４上に設けた２枚の第１のプリズムシート５及び第２のプリズムシート６と、導光板２の下面側に設けた反射板７とから構成している。ここでの第１のプリズムシート５と第２のプリズムシート６は三角形のプリズム稜線を平行に連ねて形成したストライプ状のプリズムシートで、第１のプリズムシート５と第２のプリズムシート６は双方のプリズム稜線が液晶表示パネル１側に向かって互いに直交する状態で積層されて用いられている。
【０００４】
上記の構成を取るバックライトユニット８の働きは次のようになっている。ＬＥＤなる光源３から放射された光を導光板２の側面から導光板２内に取り入れ、導光板２の下面に設けた反射手段（図示していない）の働きを受けて導光板２の上面から拡散シート４に向かって出射する。光拡散シート４はその入射した光を拡散して均一な光量分布状態にして第１のプリズムシート５、並びに、第２のプリズムシート６に向けて放射する。第１のプリズムシート５、及び第２のプリズムシート６では拡散された光を垂直光にして液晶表示パネル１に向けて出射する。また、導光板２の下面に設けた反射手段を通り抜けて導光板２の下方に出射した光は反射板７によって反射され、再び導光板２内に入射する。このようにして、光源３の光の多くの光量を効果的に液晶表示パネルに均一になるように出射して、液晶表示パネル１の表示画像を明るく照明する構造をなしている。
【０００５】
また、バックライトユニットの従来技術の一つとして、下記特許文献１に開示された構造も見ることができる。特許文献１に示された構造は、図１９に示すように、光源１２aや導光板１２ｂ、反射シート１２ｃなどからなるバックライトユニット１１と液晶表示ユニット１３との間に光指向性調整シート１２を設けた構造をなしている。そして、光指向性調整シート１２は、図２０に示すように、四角錐の錐状体１２ｂを設けた構成をなしている。この特許文献１のバックライトユニットの構造はプリズムシートを２枚重ねて用いる代わりに、四角錐の錐状体１２ｂを設けた光指向性調整シート１２を１枚用いてバックライトユニットの厚みを薄くした技術になっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１７２００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記で説明した液晶表示パネルのバックライト構造は、表示パネルの正面の位置から表示パネルを見た時に明るいパネル表示が得られると云う技術思想の下で、表示パネル面に対して垂直光が入射するような構成を取っている。
【０００８】
図２１は液晶表示パネルを見る位置によってパネル表示がどのように見えるかを模式的に示した説明図である。図２１において、バックライトユニット１５から出射する光（照明光）Ｐは液晶表示パネル１６の表示パネル面に対して垂直になる指向性を持って出射され、液晶表示パネル１６の表示パネル面を照明すると共に表示パネル面を透過して表示パネル面の図中真上方向に出射する。液晶表示パネル１６の正面の位置Ａから液晶表示パネル１６の表示パネル面を見ると明るく照明された表示パネル面の鮮明になった表示画像が視認される。
【０００９】
しかしながら、液晶表示パネル１６から少し離れた両側方の位置Ｂ、Ｃから表示パネル面を見ると、表示パネル面からの直接出射光が目に入らないために表示パネル面の表示画像が少し暗っぽくなって鮮明さに欠けた表示画像が視認されるようになる。このことは、車載のカーナビゲーションなどを見るとこの現象が顕著に現れてくる。車載のカーナビゲーションは車内前方のほぼ中央部位置近傍に搭載されており、運転席や助手席から見ると少し離れた斜め前方の位置に来る。そして、運転席や助手席からこのカーナビゲーションの表示画面を見ると表示画像に鮮明さが欠けて、少し暗っぽくなって視認される。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、運転席や助手席などの両サイドからカーナビゲーションの如くの表示装置を見ても、両サイドから明るく鮮明な表示画像が見えるバックライトユニット構成や表示装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するための手段として、本発明のバックライトユニットの特徴は、面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行にプリズムの稜線が並ぶ光学部材を配設したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記光学部材を前記面状光源部材と前記表示装置の間に配設すると共に、前記光学部材のプリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行に台形プリズムの稜線が並ぶ光学部材を前記面状光源部材と前記表示装置の間に配設すると共に、前記光学部材の台形プリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記台形プリズムの２つの傾斜角面を延長して交差する公差角を台形プリズムの頂角とすると、前記台形プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させ、且つ、前記台形プリズムの先端フラット面の幅の大きさを調整することによって正面方向への出射光量を調整することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、前記面状光源部材と前記表示装置の間に平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に前記プリズムの稜線を平行に並べて配設すると共に、前記光学部材のプリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材のプリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させ、且つ、前記平坦部の幅の大きさを調整することによって正面方向への出射光量を調整することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記プリズムの頂角及び前記台形プリズムの頂角の角度は６０°〜１１５°であることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記光学部材から出射される光指向性がハート形であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記光学部材から出射される光指向性が方角の異なる少なくとも２つの方角の指向特性を有することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記面状光源部材は少なくとも光源と導光板を有し、前記光源は前記導光板の端部に設けていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記面状光源部材は少なくとも光源と拡散シートを有し、前記光源は前記拡散シートの直下に設けていることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記光源はＬＥＤ又は冷陰極管であることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記面状光源部材はエレクトロルミネッセンスであることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明のバックライトユニットの特徴は、前記の表示装置は液晶表示装置であることを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の表示装置の特徴は、バックライトを備えた表示装置であって、前記バックライトユニットは方角の異なる少なくとも２つの方角の指向特性を有していることにより、前記表示装置の表示画像は前記２つの方角で明るく鮮明に視認されることを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明の表示装置の特徴は、前記の表示装置が車載用のカーナビゲーション又は車載用のテレビに用いられることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
発明の効果として、プリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を用いるとプリズムの稜線と直交する方角の方向に光指向性を持たせることができる。そして、光学部材の配置方向で所望の光指向方向を設定することができる。
【００２９】
また、光学部材を面状光源部材と表示装置の間に配設し、光学部材のプリズムの頂角を面状光源部材側に向けて配置すると、面状光源部材から出射した光が真直ぐに光学部材に入射し、光学部材によって指向性を持った光に変換されて表示装置に入射する。そして、その指向性を持った状態での光が表示装置から出射する。従って、その指向方角から表示装置の表示画像を見ると、目には表示装置からの出射光が入って来るので明るくて鮮明な表示画像が視認されるようになる。
【００３０】
光学部材である平行に稜線が並ぶプリズムは三角形の形状をなし、頂角を挟んで２つの傾斜角面を持つ。この頂角を変えることによって頂角を挟んでの２つの傾斜角面の傾斜角が変わる。これによって、面状光源部材からの傾斜角面への入射光の入射角が変わり、屈折によっての光学部材からの出射光の方角が変わる。即ち、光指向の方角が変わる。従って、頂角の角度を変えることによって光の指向方角を自由に変えることができるので任意な方角に指向方向を決めることができる。
【００３１】
また、本発明においては、台形プリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を用いて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に台形プリズムの稜線が並ぶように配置し、更に、台形プリズムの面が面状光源部材側に向けて配置する。台形プリズムは対向する２つの傾斜角面と１つの先端フラット面からなることから、面状光源部材から出射した光は真直ぐに台形プリズムの２つの傾斜角面と１つのフラット面に入射する。２つの傾斜角面は異なった方向に向いていることから、２つの傾斜角面に入射した光は屈折を起こしながら２つの異なった方角に向かって出射していく。一方、先端のフラット面に入射した光は大きな屈折もせずに入射した光の方向と同じ方向を向いて出射していく。従って、台形プリズムを持った光学部材からは３つの方角に光指向特性を持った光が出射する。このことは、光指向のある３つの方角からそれぞれ表示装置を見ると、何れの方角も表示装置からの出射光が直接目に入り、表示画像が明るく鮮明に視認されるようになる。
【００３２】
また、台形プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変えることができる。台形プリズムの頂角の角度を変えて光指向の方角を任意に設定できる。
【００３３】
また、本発明においては、平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を用い、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向にプリズムの稜線を平行に並べて、プリズムの面を面状光源部材側に向けて配置する。これは、上記の台形プリズムと同じ作用・効果をもたらす。即ち、三角形の対向する２つの傾斜角面から２つの方角に指向する光が得られ、プリズムに挟まれた平坦部から１つの方角に指向する光が得られ、合わせて３つの方角に光指向特性を持った光が出射する。従って、光が指向する３つの方角から表示装置を見ると明るく鮮明な表示画像が視認されるようになる。また、三角形のプリズムの頂角の角度を変えると指向の方角が変わる。これによって、頂角の角度調整で指向の方角を調整することができる。また、プリズムに挟まれた平坦部の幅を大きさを変えるとその平坦部を透過する光量が変わる。幅を広くすると透過光量が多くなって明るさが増し、幅を狭くすると透過光量が少なくなって暗さが現れてくる。このように、平坦部の幅の調整で平坦部から現れる方角の指向特性を調整することができる。このことは、台形プリズムの場合と同じ結果をもたらす。
【００３４】
本発明においては、頂角の角度を６０°〜１１５°に設定する。この角度の範囲であると光指向の方角の異なる２つの方角の指向特性が現れる。ここで、１１５°より大きいと指向方角が１つの方角しか現れず、それも、表示装置の正面に向いた指向方向になる。また、６０°より小さいとプリズム成形型制作上の問題が現れ、光学部材の製作が難しくなる。
【００３５】
また、光の指向特性は２つの方角に指向し、概ねハート形をなす。このことより、表示装置の明るくて鮮明な表示画像が方角の異なる２つの方角から視認できるようになる。
【００３６】
また、本発明のバックライトユニットの面状光源部材は光源と導光板を有する。そして、光源をＬＥＤから構成して導光板の端部に設ける。ＬＥＤは部品として非常に小さいものであるのでバックライトユニットを小型化できる。特に、導光板の角部に配設するとＬＥＤの指向領域を有効に利用できて、最少の数で効果的に照明する構成をなすことができる。コスト低減の効果を生む。また、本発明のバックライトユニットの面状光源部材は光源と拡散シートを有する。そして、光源を拡散シートの真下に設ける。光源を真下に配設した場合は導光板を用いないで照明構造を構成することができる。光源を真下に配設すると、光源の光を無駄なく有効に利用できるので明るい照明輝度が得られる。また、光源として冷陰極管を用いるとＬＥＤの如く指向性を持たないので均一な明るさに照明することができる。
【００３７】
また、光源にＬＥＤを用いると、低い電圧で駆動できるので電力消費量が少なくて済み、経済的である。また、光源にエレクトロルミネッセンスを用いると、導光板等が不要になり薄型のバックライトユニットを構成することができる。
【００３８】
次に、表示装置として液晶表示装置を用いる。液晶表示装置は低電圧駆動ができるので消費電力が少なくて済み、経済的である。また、液晶表示装置は光を透過するので本発明には好適に適用できる。
【００３９】
以上の作用・効果を持つバックライトユニットを表示装置に備えると、少なくとも２つの方角に指向特性を持っていることから、表示装置は２つの方角で明るくて鮮明な表示画像を視認することができる。即ち、車載用のカーナビゲーションや車載用のテレビなどに本発明の表示装置を用いると運転席や助手席から見ても明るくて鮮明な表示画像を視認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図８を用いて説明する。尚、図１は本発明の実施形態に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図を示しており、図２は図１における光学部材の働きを説明する説明図で、図２の（ａ）は模式的に表した断面図、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のＤ部拡大図を示している。また、図３は光の指向する方向と光学部材の配置関係を示した平面図で、図４はプリズム頂角の角度を変えての指向特性をシミュレーションしたグラフ、図５は図４における角度を説明する説明図である。また、図６は図４に示された指向特性を模式的に表した斜視図を示している。また、図７はプリズム頂角を変えての指向特性を実測したグラフである。また、図８は表示装置から出射される照明光の指向性を説明する斜視図を示している。
【００４１】
最初に、本実施形態に係るバックライトユニットは、図１に示すように、表示装置２０と面状光源部材３０の間にプリズム３６を有した光学部材３５を配設した構成をなす。そして、面状光源部材３０と光学部材３５とでもってバックライトユニット３９を構成している。
【００４２】
本実施形態における表示装置２０は液晶表示装置を用いている。この液晶表示装置は上基板２１Ａと下基板２１Ｂとの間隙に液晶２５をシール材２６で封止して、その下面側に光透過性と光反射性の両機能を持った半透過反射板２９を設けた構成をなしている。ここでの液晶はＴＮ液晶やＳＴＮ液晶などが用いられる。また、半透過反射板２９は透過性を持たせて形成したアルミ金属蒸着膜シートや反射型偏光板などが用いられる。尚、図示はしていないが、上基板２１Ａと下基板２１Ｂとの間隙にシリカボールやプラスチックボールなどからなるスペーサを分散させて設けており、所要の間隙（ギャップ）量を確保している。また、上基板２１Ａはガラスなどからなる上透明基板２１ａの下面にＩＴＯ膜からなる上透明電極２２ａと透明なポリイミド樹脂膜などに配向処理を施した上配向膜２３ａを設け、上透明基板２１ａの上面に上偏光板２４ａを設けた構成をなしている。また、下基板２１Ｂはガラスなどからなる下透明基板２１ｂの上面にＩＴＯ膜からなる下透明電極２２ｂと透明なポリイミド樹脂膜などに配向処理を施した下配向膜２３ｂを設け、下透明基板２１ｂの下面に下偏光板２４ｂを設けた構成をなしている。
【００４３】
光学部材３５はプリズム３６を有した透明シート状の部材からなり、プリズム３６は三角形状をなしてプリズムの稜線が平行に並んだプリズムである。そして、プリズム３６の面を面状光源部材３０側に向けた配置をなしている。
【００４４】
面状光源部材３０は、本実施形態においては、導光板３１とＬＥＤなる光源３２と導光板３１の下面に設けた反射板３３とで構成している。導光板３１は透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂などで形成し、その下面３１ａには、図示はしていないが、プリズムなどの凹凸加工を施して光源３２からの入射光を光学部材３５に向かって反射する反射手段を設けている。光源３２はＬＥＤや冷陰極管などが用いられるが、本実施形態においてはＬＥＤを用いている。導光板３１の端面３１ｄに近接して、導光板３１の大きさに応じて必要な個数分配設している。反射板３３は光反射機能を持った金属板やフィルム、箔などが用いられる。本実施形態においては、アルミ金属蒸着膜を設けたフィルムを用いている。光源３２の発光した光を導光板３１の奥方へと下面３１ａに設けてある反射手段を介して導き、そして、導光板の３１の下面３１ａに設けてある反射手段や反射板３３を介して光学部材３５に向かって光を出射する。この面状光源部材３０は表示装置２０を照明する面状の照明光源としての役割をなしている。この面状光源部材３０と上記した光学部材３５とでバックライトユニット３９を構成している。
【００４５】
次に、図２は光学部材３５の働きを説明する説明図で、模式的に描いてある。図２の（ａ）において、面状光源部材３０から出射した光Ｐは、光学部材３５のプリズム３６に入射する。そして、光学部材３５を透過して出射するときには方角の異なるＰ１とＰ２の出射光が出射される。これは、光学部材３５によって２つの方角に指向した光に変換されている。図２の（ｂ）において、プリズム３６はプリズムの頂角αを挟んで２つの傾斜角面３６ｍ、３６ｎを持っている。そして、傾斜角面３６ｍ側に入射した光は屈折を起こしながら図中Ｑ１で示したＱ１の方角に向かって出射する。一方、傾斜角面３６ｎ側に入射した光はＱ２の方角に向かって出射する。このように、プリズムの頂角αを挟んで傾斜角面３６ｍと傾斜角面３６ｎとに入射する光によってＱ１方角とＱ２方角とに指向して進む。
【００４６】
ここで、図３は光の指向する方角の方向と光学部材の配置関係を示した平面図を示している。図３において、矢印Ｑ１、Ｑ２は前述の図２の（ｂ）で示した光の指向の方角を表している。この指向の方角Ｑ１、Ｑ２はプリズム３６の平行に並んだ稜線３６ａ（図３において、稜線３６ａは鎖線で表している）と直交する方向に向かって現れてくる。従って、指向の方角Ｑ１、Ｑ２の方向と直交する方向にプリズム３６の稜線３６ａが来るように光学部材３５を配置すると方角Ｑ１、Ｑ２の方向に光指向が得られる。
【００４７】
この光指向の方角はプリズムの頂角αの値によって変化する。図４はプリズムの頂角と指向特性を示したグラフで、ａ．プリズム無しのもの、プリズムの頂角がｂ．１２０°、ｃ．１０５°、ｄ．９０°、ｅ．７５°、ｆ．６０°の場合について、指向の方角を横軸に取り、光の強度を縦軸に取って指向の方角と光の強度の関係をシミュレーション（計算値）によって示したものである。図４から、ａ．プリズム無しのものは０°の所で光の強度がピークに達し、角度が＋側、或いは−側にずれていくに従って光り強度が低くなって正規分布をなすような形の指向特性を示す。これは、０°の所が一番明るく、０°から離れるに従って暗くなることを表している。これに対して、プリズムの頂角がｆ．６０°のものはラクダのこぶのように＋４２°前後と−４２°前後の２箇所の方角で光の強度のピークが現れている。このことは、２つの方角に指向しており、その方角が±４２°前後の所になっていることを表している。また、プリズムの頂角ｅ．７５°のものとプリズムの頂角ｄ．９０°のものは±３０°前後の２箇所の方角で光の強度ピークをなしており、プリズムの頂角ｃ．１０５°のものは±１８°前後の２箇所の方角で光の強度ピークをなしている。このグラフからプリズム頂角が鋭角になるに従って光のピーク強度の発生する方角の角度が大きくなることが分かる。
【００４８】
ここで、図４に示す横軸の角度について図５を用いて説明する。図５において、面状光源部材３０の手前側に光学部材３５が設けられている。この光学部材３５からの光出射位置Ｏを原点位置Ｏとした時におけるｘ軸とｚ軸を示していて、原点位置Ｏの所のｚ軸を０°としている。Ｑ１及びＱ２は原点位置Ｏからのｚ軸方向に出射した出射光の方角を示しており、ｚ軸の０°に対して＋θ°、−θ°ずれた方角を指している。この＋θ°、−θ°が図４に示す横軸の角度になっている。
【００４９】
次に、図４に示されたある頂角（α）の指向特性を３次元的に見ると図６に示すような絵が現れる。ｚ軸は光の強度を示している。斜線で示したＲの部分は指向特性を示すもので、角度と光の強度の関係を示している。方角Ｑ３、Ｑ４が光の強度が一番ピーク（強く）なる所の方角を示し、その位置が０°からずれた＋γ°、−γ°の角度になっていることを示している。このことから、２つの指向の方角Ｑ３、Ｑ４に向かって光の強度が大きくなったハート形状を示す指向特性が現れる。このように、２つの指向の方角を持つプリズムの頂角を取るものはハート形状をなす指向特性が現れる。
【００５０】
尚、図６におけるハート形状は２つの指向の方角Ｑ３、Ｑ４が＋γ°、−γ°なる等角でピーク強度に達したものを描いてある。これは、三角形状をなすプリズム３６の対向する２つの傾斜角面３６ｍと３６ｎの傾斜角が等角である場合は図６に示すような対称の形状のハート形状が得られる。しかしながら、２つの傾斜角面３６ｍ、３６ｎのそれぞれの傾斜角が異なってくると光の指向の方角がそれぞれ変わってきて、その場合には非対称的なハート形状となって現れてくる。このように、２つの傾斜角面３６ｍ、３６ｎのそれぞれの傾斜角が変わっても光の指向の方角が変わってくる。
【００５１】
次に、図７はａ．プリズム無しのもの、ｂ．プリズムの頂角の角度が１００°のもの、ｃ．プリズムの頂角９０°のもの、ｄ．プリズムの頂角６５°のものについての指向特性の実測値をグラフにしたものである。図７に示された指向特性のカーブは前述の図４でのシミュレーションによって描いたカーブと非常に近いカーブが得られている。例えば、ｄ．プリズムの頂角６５°のものは±４０°位でピーク強度になっている。これに対して、前述の図４のシミュレーションでのプリズムの頂角６０°では±４２°近くでピーク強度になっている。頂角に５°の違いはあるものの非常に近いカーブが得られている。そして、図７のグラフからもプリズムの頂角が鋭角になるに従い光のピーク強度の発生する方角の角度が大きくなることが分かる。
【００５２】
以上のことより、プリズムの頂角αの角度は光指向の方角を決める上で重要な要素になる。本発明においては、プリズムの頂角αの角度は６０°〜１１５°の範囲に設定する。１１５°の角度は指向の方角が２箇所に現れる範囲で、これより角度が大きくなると指向の方角が正面の位置に１箇所となる。正面から表示装置を見るぶんには明るく鮮明な表示画像が視認されるが、前方斜め方角側から表示装置を見ると表示画像の明るさと鮮明さが欠けたものとなって視認されてくる。また、プリズム頂角の角度が６０°より小さいとピッチも小さくなり、プリズム３６の成形型の製作が困難になる。
【００５３】
プリズム３６を持った光学部材３５は透明なポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などを用いて形成する。これらの樹脂は耐熱性、耐湿性、耐衝撃性、耐光性、耐薬品性などに優れている。光学部材３５の厚みは６０〜１３０μｍの厚みのものを用いており、プリズム３６のピッチはプリズムの頂角が９０°のもので約５０μｍのピッチに設定している。この光学部材３５はシート成形方法やホットプレス方法などで形成することができる。また、プリズム３６の面は光沢面に仕上げられる。
【００５４】
以上の構成をなした光学部材３５を表示装置２０と面状光源部材３０との間に配設する。面状光学部材３０から出射した光が直接光学部材３５に入射する。そして、光学部材３５によって光の光路変換がなされて２つの方角に指向の方向をもって光学部材３５から出射する。そして、表示装置２０に入射して、２つの光指向の方向を持った状態で表示装置２０を透過して表示装置２０から出射される。即ち、表示装置２０からは図８に示すような指向性を持った照明光が出射する。図８において、表示装置２０からの出射光Ｔ１、Ｔ２は表示装置２０の両側２箇所に大きく別れて指向性を持った照明光で、プリズムの頂角の角度が小さい光学部材を用いた場合にこの状態が得られる。一方、表示装置２０からの出射光Ｖ１、Ｖ２は表示装置２０の両側２箇所に小さく別れて指向性を持った照明光で、プリズムの頂角の角度が大きい光学部材を用いた場合にこの状態が得られる。表示装置２０と面状光源部材３０との間に光学部材３５を配設すると、面状光源部材３０から出射した光が直接光学部材３５入射する。そして、光学部材３５から光指向性が２つの方角に持って現れ、その光指向性を持った状態で表示装置２０を透過して表示装置２０から出射する。光学部材３５と表示装置２０との間には光指向性に影響を与える部材が無いので光学部材３５で得られた光指向性がそのままの状態で表示装置２０から得られる。
【００５５】
車載などのカーナビゲーションや車載のテレビなどに上記の構成をなすバックライトユニットを備えた表示装置を用いると、表示装置から出射される照明光が運転席や助手席の人の目に直接届くようになる。従って、運転席や助手席側から表示画像を見ても表示装置からの照明光が直接目に入ってくるので、明るくて鮮明な表示画像が視認されるようになる。運転席や助手席の２箇所の指向の方角はプリズムの頂角を許容できる範囲の中で適宜に選択して設定すると良い。
【００５６】
尚、本実施形態においては、面状光源部材３０と光学部材３５とでバックライトユニット３９を構成したが、更に、従来技術で用いられていた拡散シートやプリズムシートを用いてバックライトユニットを構成することも可能である。
【００５７】
また、本実施形態においては、面状光源部材３０を導光板３１と光源３２などで構成したが、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）で構成することも可能である。
【００５８】
また、本実施形態においては、光学部材３５のプリズム３６を三角形状のもので構成したが、台形形状の台形プリズムや、三角プリズムの間に平坦部を設けたプリズムなどで構成することも可能である。台形プリズムや平坦部を設けたプリズムを用いると３つの方角での光指向が得られる。
【実施例１】
【００５９】
以下、実施例を述べる中で更に詳しい本発明の内容を説明する。最初に、実施例１に係るバックライトユニットを備えた表示装置について図９〜図１３を用いて説明する。図９は本発明の実施例１に係るバックライトユニットを備えた表示装置の平面図、図１０は図９における表示装置の要部断面図、図１１は図１０におけるＥ部の拡大図、図１２は図１０における導光板と光源の配置関係を示す配置図を示している。また、図１３は図１０における光学部材の台形プリズムから得られる指向特性を模式的に示した斜視図を示している。尚、前述の実施形態での構成部品と同じ構成をなす部品は同一符号を付してある。
【００６０】
実施例１の表示装置は、図９に示すように、車載用のカーナビゲーション用の表示装置になっている。行先地の地図が表示装置上に表示されていて、行き先設定や経由地設定などの情報指示入力部などが設けられている。情報入力などはタッチパネルで行うようになっており、タッチパネル付表示装置になっている。このタッチパネル付表示装置６０は、図１０に示すように、表示装置２０の上面側にタッチパネル５０を設けた構成をなし、更に、このタッチパネル付表示装置６０はその下面側に面状光源部材４０と光学部材４５から構成されるバックライトユニット４９を備えている。
【００６１】
タッチパネル付表示装置６０の表示装置２０は液晶表示装置で、前述の実施形態で用いた表示装置の構成と同じ構成のものを用いている。即ち、表示装置２０は上基板２１Ａと下基板２１Ｂとの間隙に液晶をシール材（図中、間隙、液晶、シール材は省略）で封止して、下基板２１Ｂの下面側に光透過性と光反射性の両機能を持った半透過反射板を設けた構成をなしている。また、上基板２１Ａはガラスなどからなる上透明基板の下面にＩＴＯ膜からなる上透明電極と透明なポリイミド樹脂膜などに配向処理を施した上配向膜を設け、更に、上透明基板の上面に上偏光板を設けた構成をなしている。また、下基板２１Ｂはガラスなどからなる下透明基板の上面にＩＴＯ膜からなる下透明電極と透明なポリイミド樹脂膜などに配向処理を施した下配向膜を設け、更に、下透明基板の下面に下偏光板を設けた構成をなしている。
【００６２】
次に、タッチパネル５０は可撓性を有する上基板５１Ａと下基板５１Ｂとを一定の間隙を設けてシール材５６で貼付けたものから構成している。また、ここでの上基板５１Ａは透明な０．２ｍｍ厚みの可撓性のあるガラスからなる上透明基板５１ａの下面にＩＴＯ膜からなる上透明電極５２ａを設け、上透明基板５１ａの上面に上偏光板５４ａを設けた構成をなしている。また、下基板５１Ｂは透明なガラスなどからなる下透明基板５１ｂの上面にＩＴＯ膜からなる下透明電極５２ｂを設け、この下透明電極５２ｂ上にドットマトリックス状にドットスペーサ５３を設け、更に、下透明基板５１ｂの下面に位相差板５４ｂを設けた構成をなしている。
【００６３】
このタッチパネル付表示装置６０は、タッチパネル５０から表示装置２０で表示される指示画像を透視して、所要の指示画像の位置のタッチパネル５０の上基板５１Ａを押圧すると上基板５１Ａが撓み、上基板５１Ａの上透明電極５２ａと下基板５１Ｂの下透明電極５２ｂが接触して電流が流れ、その指示画像に対応した指示作業が行われるようになっている。例えば、図９において、行き先設定の表示画像の部位を押圧すると行き先設定用の表示画面が現れて、行き先の情報入力を行うようになっている。車載用のカーナビゲーションに使われるタッチパネルは熱変形の少ない材料が選ばれる。このため、上基板５１Ａは０．２ｍｍ厚のマイクロガラスを用いている。また、ガラス材であることからその撓み量も小さいため上基板５１Ａと下基板５１Ｂとの間隙（ギャップ）量は概ね１０μｍ位の値に設定している。この間隙量はシール材５６に間隙量の大きさのシリカ粒子を配合することで間隙量を設定している。
【００６４】
以上の構成をなすタッチパネル付表示装置６０と面状光源部材４０との間に、図１０に示すように、台形プリズム４６を持った光学部材４５を配設する。このとき、光学部材４５の台形プリズム４６の面が面状光源部材４０に向くように配置する。台形プリズム４６は、図１１に示すように、台形の形状をなしたプリズムで、２つの対向した傾斜角面４６ｍ、４６ｎと先端のフラット面４６ｃから構成されるプリズムである。本発明においては、台形の形状をなしたプリズムを台形プリズムと定義付けることにする。
【００６５】
面状光源部材４０は、実施例１においては、導光板４１と、導光板４１の角部に配設した光源４２と、導光板４１の下面に配設した反射板４３と、導光板４１の上面に配設した拡散シート４４、更にその上に配設した２枚のブリズムシート４８ａ、４８ｂとから構成している。２枚のブリズムシート４８ａ、４８ｂは稜線が平行に並んだストライプ状のプリズムシートであるが、ブリズムシート４８ａとプリズムシート４８ｂはそれぞれの稜線が直交する状態に配設されている。そして、ブリズムシート４８ａ、４８ｂのプリズム面は何れも上側、即ち、光学部材４５側に向けて配置している。また、導光板４１の下面４１ａにはサーキュラープリズム４１ｂなる反射手段を設けており、このプリズム４１ｂでもって光源４２からの光を導光板４１の奥深くに導くと共に導光板４１の上面側に光を反射する働きをさせている。反射板４３はアルミ金属蒸着膜を設けたフィルムで構成している。光源４２はＬＥＤで構成しており、導光板４１の角部の切欠けを設けた端部に配設している。
【００６６】
導光板４１とＬＥＤなる光源４２との配置は図１２に示す配置を取っている。導光板４１の角部を切欠けして、その切欠けの端面４１ｃに近接して光源４２を配置している。ＬＥＤは光指向性を持っているため、指向範囲の領域に導光板４１が納まるように角部にＬＥＤを配置している。このような配置構造を取るとＬＥＤを最小限の個数に抑えることができ、コスト削減の効果を得る。導光板４１の下面４１ａには光源４２なるＬＥＤを中心にして同心円なるサーキュラープリズム４１ｂを設けている。このような構成をなすとサーキュラープリズム４１ｂで反射する反射光はサーキュラープリズム４１ｂに入射する入射光の方向と同一方向に向いて反射するので、反射光量の均一性が得られる。そして、照明の明るさのムラが少なくなる。導光板４１は耐熱性、耐湿性、耐衝撃性、耐光性、耐薬品性などに優れた透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂などで形成する。
【００６７】
以上の構成をなす面状光源部材４０は光源４２からの光を導光板４１のサーキュラープリズム４１ｂの働きを受けて導光板４１の奥深くまで導光し、更に、導光板４１のサーキュラープリズム４１ｂの働ききと反射板４３の働きを受けて導光板４１の上面から光を出射する。その出射光は拡散シート４４によって拡散されて拡散シート４４から出射する。拡散シート４４により光拡散することで放射光量はムラなく均一化される。更に、その拡散した放射光はプリズムシート４８ａ、４８ｂらよって垂直光になって光学部材４５に入射する。
【００６８】
光学部材４５の台形プリズム４６に多くの垂直光が入射する。台形プリズム４６に入射した光は、図１１に示すように、台形プリズム４６の傾斜角面４６ｍに入射した光は屈折を起こしながらＱ１の方角に出射する。また、傾斜角面４６ｎに入射した光は屈折を起こしながらＱ２の方角に出射する。また、先端のフラット面４６ｃに入射した光はそのまま上面側のＱ５の方角に出射する。このことから、台形プリズム４６を用いると３つの方角に光を指向させることができる。
【００６９】
この３つの方角への指向特性を模式的に現すと図１３の絵を描くことができる。Ｑ１の方角に指向する光、Ｑ２の方角に指向する光、そして、Ｑ５の方角に指向する光で、Ｑ５の方角は光学部材４５の正面に位置する方向になっている。ここで、台形プリズム４６の２つの傾斜角面４６ｍ、４６ｎを延長して交差する交差点を４６ｂとし、この交差点４６ｂの交差角を台形プリズム４６の頂角αと呼ぶことにすると、この頂角αを変化させることによって前述の実施形態で説明したように光の指向特性の方角を変化させることができる。また、この頂角αを６０°〜１１５°の範囲に規制する。１１５°の角度は指向の方角が２箇所に現れる範囲で、これより角度が大きくなると指向の方角が正面の位置に１箇所となる。また、プリズム頂角の角度が６０°より小さいとピッチも小さくなり、プリズム３６の成形型の製作が困難になる。また、台形プリズム４６の先端のフラット面４６ｃを透過する光は光学部材４５の正面の方向に向かって出射する。そして、このフラット面４６ｃの幅が大きければフラット面４６ｃからの出射光量が多くなり、光の強度も強くなる。逆に、このフラット面４６ｃの幅が小さければフラット面４６ｃからの出射光量が少なくなり、光の強度も弱くなる。このように、光の指向の方角は頂角αの角度によって設定し、正面方向の光量はフラット面４６ｃの幅の大きさによって設定する。
【００７０】
以上の構成をなすバックライトユニット４９をタッチパネル付表示装置６０の背面側に備なえてカーナビゲーションを形成すると、カーナビゲーションの表示画面には３つの方角に光指向の方向を持ったものが得られる。１つ目の方角は助手席に向いた指向の方向であり、２つ目の方角は運転席に向いた指向の方向であり、３つ目の方角はカーナビゲーションの正面に向いた指向の方向である。この３つの方角からカーナビゲーションの表示画像を見るとカーナビゲーションから出射する光が直接目に入るので明るく鮮明な表示画像が視認される。カーナビゲーションの正面からも明るく鮮明な表示画像が視認できるので、カーナビゲーションへの情報入力は車の停止中に正面からタッチパネル５０を操作して行える。特に、夜間時における情報入力操作には明るい画像照明の中で行うことができる。また、台形プリズム４６は先端がフラット面をなすため、この台形プリズム４６の下に配設される面状光源部材４０と接触してもキズが付くといった心配は軽減される。
【００７１】
実施例１ではカーナビゲーションを取り上げて説明したが、車載用の液晶テレビなどにも実施例１のバックライトユニット構成は適用できる。実施例１の構成のバックライトユニットを備えた車載用の液晶テレビにあっては、助手席や運転席、更には、後部座席からも明るく鮮明なテレビ画像を見ることができる。
【００７２】
尚、実施例１のバックライトユニット４９は台形プリズム４６なる光学部材４５を用いて構成したが、台形プリズム以外の形状として図１４に示すプリズムを用いても同じ効果を得ることができる。図１４は光学部材の他の形状として平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材の斜視図を示したものである。図１４に示すように、この光学部材９５は平坦部９７を挟んで三角形のプリズム９６があり、そのプリズム９６の稜線９６ａが平行に並んでいる。そして、このプリズム９６の面が面状光源部材側に向けられて、平行に並んだ稜線９６ａが光指向を持たせる方角の方向と直交する方向になるように配置する。
【００７３】
図１５は図１４に示す光学部材の作用を説明する模式的に示した要部断面の説明図を示している。三角形のプリズム９６は、図１５に示すように、２つの傾斜角面９６ｍ、９６ｎを持っており、傾斜角面９６ｍに入射した光は屈折を起こしてＱ１の方角に指向して出射する。また、傾斜角面９６ｎに入射した光は屈折を起こしてＱ２の方角に指向して出射する。これは、どのプリズム９６においてもＱ１とＱ２の２つの方角に指向する光が出射する。また、平坦部９７に入射した光は余り屈折を起こさずにＱ５の方角に指向して出射する。光学部材９５に入射する光は面状光源部材の２枚の重ね合わせたプリズムシートによって垂直光に近い光が入射する。このため、平坦部９７に入射した光は余り屈折を起こさずにＱ５の方角に出射する。以上のことによって、Ｑ１の方角と、Ｑ２の方角と、Ｑ５の方角の３つの方角に指向する光が出射する。これは、前述の台形プリズムなる光学部材４５と同じ作用が得られる。
【００７４】
この光学部材９５は、プリズム９６の頂点９６ｂの頂角αを変えることによってＱ１の方角とＱ２の方角を変えることができる。また、平坦部９７の幅ｌの大きさを変えることによってＱ５の方角に指向する光の強度を変えることができる。幅ｌを広くするとＱ５の方角に進む光量が多くなり光強度は高くなり、幅ｌを狭くするとＱ５の方角に進む光量が少なくなって光強度は低くなる。これらの作用・効果は台形プリズムの場合と同じである。また、頂角αの角度は、台形プリズムの場合と同様に、６０°〜１１５°の範囲に規制する。
【００７５】
以上のことから、平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材９５を用いた場合でも、図１３に示す指向特性と同じ指向特性が得られる。
【実施例２】
【００７６】
次に、本発明の実施例２に係るバックライトユニット及びバックライトユニットを備えた表示装置について図１６を用いて説明する。尚、図１６は実施例２に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図を示している。また、実施例２の表示装置はカーナビゲーション用のタッチパネル付表示装置をなしている。ここで、前述の実施例１のカーナビゲーション用のタッチパネル付表示装置の構成と同じ構成をなす部品は同一符号を付しある。
【００７７】
実施例２のバックライトユニットを備えたタッチパネル付表示装置６０は、図１６に示すように、表示装置２０の上面側にタッチパネル５０を設けた構成をなしている。また、タッチパネル付表示装置６０と面状光源部材７０の間に台形プリズム４６を持った光学部材４５を設けている。また、光学部材４５の台形プリズム４６の面を面状光源部材７０側に向けて配置しており、光学部材４５と面状光源部材７０でバックライトユニット７９を構成している。
【００７８】
実施例２のタッチパネル付表示装置６０を構成する表示装置２０とタッチパネル５０は前述の実施例１の表示装置、タッチパネルの仕様と同じ仕様のものを用いている。従って、タッチパネル付表示装置６０も前述の実施例１のタッチパネル付表示装置と同じ仕様になっている。また、実施例２で用いている台形プリズム４６を設けた光学部材４５も前述の実施例１で用いた光学部材の仕様と同じ仕様のものを用いている。前述の実施例１の構成の仕様と同じ仕様をなす構成部品についてはここでの説明は省略する。
【００７９】
実施例２の面状光源部材７０は、ＬＥＤからなる光源７２と、光源７２の下側に配設した反射板７３と、光源７２の上側に配設した拡散シート４４と、更にその上に配設した２枚のプリズムシート４８ａ、４８ｂとから構成している。尚、拡散シート４４、２枚のプリズムシート４８ａ、４８ｂは前述の実施例１で用いた拡散シート、２枚のプリズムシートの仕様と同じ仕様のものを用いている。そして、２枚のブリズムシート４８ａ、４８ｂはそれぞれの稜線が直交する状態に配置しており、ブリズムシート４８ａ、４８ｂのプリズム面は何れも上側、即ち、光学部材４５側に向けて配置している。
【００８０】
光源７２はＬＥＤで構成する。複数のＬＥＤを用い、照明の明るさのムラが小さくなる間隔に配置する。このＬＥＤからは直接上側の拡散シート４４に向けて光を出射する。
【００８１】
反射板７３は、実施例２においては、アルミ金属の０．１〜０．１５ｍｍの薄板を鏡面仕様にして用いている。尚、この反射板７３は反射シートや白色のプラスチック支持枠などに代えることも可能で、バックライトユニット及び表示装置の構造などに応じて適宜に選択すると良い。
【００８２】
以上の構成をなす面状光源部材７０の照明明るさは非常に明るい。ＬＥＤの光を直接照明に利用する構造を取るため光の利用効率が非常に高く、効果的な照明が行える。尚、実施例２においては光源７２にＬＥＤを用いたが冷陰極管を必要とする本数を並べて用いても同様な効果を奏する。
【００８３】
尚、台形プリズム４６を設けた光学部材４５による作用は、前述の実施例１で説明した作用と同じ作用が得られる。即ち、３つの方角への光指向特性を得る。そして、実施例２のバックライトユニットの構成もカーナビゲーションには好適に適用でき、更に、上記したバックライトユニット構造の効果も加わって非常に明るくて鮮明な表示画像が得られる。
【実施例３】
【００８４】
次に、本発明の実施例３に係るバックライトユニットについて図１７を用いて説明する。ここで、図１７は本発明の実施例３に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図を示している。
【００８５】
実施例３に係るバックライトユニット８９は、図１７に示すように、光学部材３５と面状光源部材８０とから構成しており、表示装置２０の下面側に配設して用いられる。ここで、実施例３における表示装置２０と光学部材３５は前述の実施形態での表示装置、光学部材の仕様と同じ仕様のものを用いている。従って、同一符号を付している。
【００８６】
実施例３における光学部材３５は表示装置２０と面状光源部材８０との間に配設している。そして、光学部材３５のプリズム３６の面を面状光源部材８０の方に向けて配置している。実施例３の面状光源部材８０は分散型のエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと呼ぶ）で構成している。
【００８７】
面状光源部材８０であるＥＬは透明基体８１の下面側に透明電極８２、発光層８３、誘電体層８４、背面電極８５を積層し、更にこれを覆う形で防湿性を有する絶縁膜８６を設けた構成をなす。そして、透明電極８２と背面電極８５に所要の電圧を印加すると発光体層８３が発光して、その発光した光が矢印で示した如く光学部材３５の三角形状をなすプリズム３６に向かって出射する。
【００８８】
ここで、透明基体８１は透明なガラスやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどが用いられ、透明電極８２は酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に酸化錫（ＳｎＯ２）をドーピングして得られたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）粉末を蒸着などの方法で形成したＩＴＯ膜からなる。発光層８３は硫化亜鉛（ＺｎＳ）を発光母体として微量の附活剤（金属やハロゲン元素）をドーピングして得られた発光体粉末を、例えば、シアノエチル化合物などの高誘電樹脂バインダーに分散してスクリーン印刷などの印刷方法で形成する。誘電体層８４は、例えば、チタン酸バリウムなどの高誘電物質を高誘電樹脂バインダーに分散してスクリーン印刷などの印刷方法で形成する。また、背面電極８５は銀ペースト、或いは黒鉛ペーストの導電性ペーストをスクリーン印刷などの印刷方法で形成する。絶縁膜８６は絶縁性、耐湿性に優れた樹脂やＰＥＴフィルムなどを用いて形成する。
【００８９】
このＥＬは０．２ｍｍ前後の厚みであることから面状光源部材８０を薄型にできると云う効果を生む。また、発光輝度に均一なものが得られることから明るさにムラが出ないと云う効果を得る。
【００９０】
以上の構成をなしたバックライトユニットはムラのない均一な照明明るさが得られ、且つ、薄型にできる。また、光学部材３５のプリズム３６の作用により、前述の実施形態で説明した如く、２つの方角への光指向特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図である。
【図２】図１における光学部材の働きを説明する説明図で、図２の（ａ）は模式的に表した断面図、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のＤ部拡大図である。
【図３】光の指向する方向と光学部材の配置関係を示した平面図である。
【図４】プリズムの頂角の角度を変えての指向特性をシミュレーションしたグラフである。
【図５】図４における角度を説明する説明図である。
【図６】図４に示された指向特性を模式的に表した斜視図である。
【図７】プリズムの頂角を変えての指向特性を実測したグラフである。
【図８】表示装置から出射される照明光の指向性を説明する斜視図である。
【図９】本発明の実施例１に係るバックライトユニットを備えた表示装置の平面図である。
【図１０】図９における表示装置の要部断面図である。
【図１１】図１０におけるＥ部の拡大図である。
【図１２】図１０における導光板と光源の配置関係を示す配置図である。
【図１３】図１０における光学部材の台形プリズムから得られる指向特性を模式的に示した斜視図である。
【図１４】光学部材の他の形状として平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材の斜視図である。
【図１５】図１４に示す光学部材の作用を説明する模式的に示した要部断面の説明図である。
【図１６】本発明の実施例２に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図である。
【図１７】本発明の実施例３に係るバックライトユニットを備えた表示装置の要部断面図を示している。
【図１８】従来技術における液晶表示装置の要部断面図を示している。
【図１９】特許文献１に記載された液晶表示装置の断面構成図である。
【図２０】図１９における光指向性調整シートの拡大斜視図である。
【図２１】液晶表示パネルを見る位置によってパネル表示がどのように見えるかを模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００９２】
２０ 表示装置
２１Ａ、５１Ａ 上基板
２１Ｂ、５１Ｂ 下基板
２１ａ、５１ａ 上透明基板
２１ｂ、５１ｂ 下透明基板
２２ａ、５２ａ 上透明電極
２２ｂ、５２ｂ 下透明電極
２３ａ 上配向膜
２３ｂ 下配向膜
２４ａ、５４ａ 上偏光板
２４ｂ 下偏光板
２５ 液晶
２６、５６ シール材
２９ 半透過反射板
３０、４０、７０、８０ 面状光源部材
３１、４１ 導光板
３１ａ、４１ａ 下面
３１ｄ、４１ｃ 端面
３２、４２、７２ 光源
３３、４３、７３ 反射板
３５、４５、９５ 光学部材
３６、９６ プリズム
３６ａ、９６ａ 稜線
３６ｍ、３６ｎ、９６ｍ、９６ｎ 傾斜角面
４４ 拡散シート
４６ 台形プリズム
４８a、４８ｂ プリズムシート
３９、４９、７９、８９ バックライトユニット
５０ タッチパネル
５３ ドットスペーサ
５４ｂ 位相差板
６０ タッチパネル付表示装置
８１ 透明基体
８２ 透明電極
８３ 発光層
８４ 誘電体層
８５ 背面電極
８６ 絶縁膜
α 頂角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行にプリズムの稜線が並ぶ光学部材を配設したことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記光学部材を前記面状光源部材と前記表示装置の間に配設すると共に、前記光学部材のプリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置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。
【請求項３】
前記プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させる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。
【請求項４】
面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行に台形プリズムの稜線が並ぶ光学部材を前記面状光源部材と前記表示装置の間に配設すると共に、前記光学部材の台形プリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項５】
前記台形プリズムの２つの傾斜角面を延長して交差する交差角を台形プリズムの頂角とすると、前記台形プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させ、且つ、前記台形プリズムの先端フラット面の幅の大きさを調整することによって正面方向への出射光量を調整することを特徴とする請求項４に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、前記面状光源部材と前記表示装置の間に平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に前記プリズムの稜線を平行に並べて配設すると共に、前記光学部材のプリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項７】
前記プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させ、且つ、前記平坦部の幅の大きさを調整することによって正面方向への出射光量を調整することを特徴とする請求項６記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記プリズムの頂角及び前記台形プリズムの頂角の角度は６０°〜１１５°であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
前記光学部材から出射される光指向特性がハート形であることを特徴とする請求項１乃至３、８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１０】
前記光学部材から出射される光指向性が方角の異なる少なくとも２つの方角の指向特性を有する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。
【請求項１１】
前記面状光源部材は少なくとも光源と導光板を有し、前記光源は前記導光板の端部に設けていることを特徴とする請求項１、２、４、６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１２】
前記面状光源部材は少なくとも光源と拡散シートを有し、前記光源は前記拡散シートの直下に設けていることを特徴とする請求項１、２、４、６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１３】
前記光源はＬＥＤ又は冷陰極管であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のバックライトユニット。
【請求項１４】
前記面状光源部材はエレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項１、２、４、６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１５】
前記表示装置は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１、２、４、６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１６】
バックライトを備えた表示装置であって、前記バックライトは前記請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のバックライトを備えており、前記バックライトユニットは方角の異なる少なくとも２つの方角の指向特性を有していることにより、前記表示装置の表示画像は前記少なくとも２つの方角で明るく鮮明に視認されることを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
前記請求項１６に記載の表示装置は車載用のカーナビゲーション又は車載用のテレビに用いられることを特徴とする表示装置。
【請求項１】
面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行にプリズムの稜線が並ぶ光学部材を配設したことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記光学部材を前記面状光源部材と前記表示装置の間に配設すると共に、前記光学部材のプリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置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。
【請求項３】
前記プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させる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。
【請求項４】
面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に平行に台形プリズムの稜線が並ぶ光学部材を前記面状光源部材と前記表示装置の間に配設すると共に、前記光学部材の台形プリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項５】
前記台形プリズムの２つの傾斜角面を延長して交差する交差角を台形プリズムの頂角とすると、前記台形プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させ、且つ、前記台形プリズムの先端フラット面の幅の大きさを調整することによって正面方向への出射光量を調整することを特徴とする請求項４に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
面状光源部材を備えて表示装置を照明するバックライトユニットにおいて、前記面状光源部材と前記表示装置の間に平坦部を挟んでプリズムの稜線が平行に並ぶ光学部材を、光指向を持たせる方角の方向と直交する方向に前記プリズムの稜線を平行に並べて配設すると共に、前記光学部材のプリズムの面が前記面状光源部材側に向くように配置したことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項７】
前記プリズムの頂角の角度を変えることによって光指向の方角を変化させ、且つ、前記平坦部の幅の大きさを調整することによって正面方向への出射光量を調整することを特徴とする請求項６記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記プリズムの頂角及び前記台形プリズムの頂角の角度は６０°〜１１５°であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
前記光学部材から出射される光指向特性がハート形であることを特徴とする請求項１乃至３、８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１０】
前記光学部材から出射される光指向性が方角の異なる少なくとも２つの方角の指向特性を有する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。
【請求項１１】
前記面状光源部材は少なくとも光源と導光板を有し、前記光源は前記導光板の端部に設けていることを特徴とする請求項１、２、４、６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１２】
前記面状光源部材は少なくとも光源と拡散シートを有し、前記光源は前記拡散シートの直下に設けていることを特徴とする請求項１、２、４、６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１３】
前記光源はＬＥＤ又は冷陰極管であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のバックライトユニット。
【請求項１４】
前記面状光源部材はエレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項１、２、４、６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１５】
前記表示装置は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１、２、４、６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１６】
バックライトを備えた表示装置であって、前記バックライトは前記請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のバックライトを備えており、前記バックライトユニットは方角の異なる少なくとも２つの方角の指向特性を有していることにより、前記表示装置の表示画像は前記少なくとも２つの方角で明るく鮮明に視認されることを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
前記請求項１６に記載の表示装置は車載用のカーナビゲーション又は車載用のテレビに用いられることを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−２５８１５２（Ｐ２００７−２５８１５２Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３０３０７（Ｐ２００６−３３０３０７）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
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