JP2002090549A - フロントライト導光板 - Google Patents
フロントライト導光板Info
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- JP2002090549A JP2002090549A JP2000278456A JP2000278456A JP2002090549A JP 2002090549 A JP2002090549 A JP 2002090549A JP 2000278456 A JP2000278456 A JP 2000278456A JP 2000278456 A JP2000278456 A JP 2000278456A JP 2002090549 A JP2002090549 A JP 2002090549A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 均一かつ高輝度で反射型液晶ディスプレイを
照明し、省電力による電池の長寿命化、軽量化・薄型化
を図ることができるフロントライト導光板を提供する。 【解決手段】 一端面１cから光源の光Ｉが入射する透
明板状体の鏡面からなるフロントライト導光板１の表面
１aに、ピッチＰiで一定幅の格子部２を設け、各格子部
２に一定格子間隔ｄで複数本の回折格子３を設ける。フ
ロントライト導光板の表面１aにおける輝度が増大、均一
化され、かつ下部の液晶ディスプレイ３３に表示される
文字、図形、画像の視認性が向上するように、例えば格子
部２のピッチＰiを、格子部が一端面１cから遠ざかるほ
ど短くなるように設定する。
照明し、省電力による電池の長寿命化、軽量化・薄型化
を図ることができるフロントライト導光板を提供する。 【解決手段】 一端面１cから光源の光Ｉが入射する透
明板状体の鏡面からなるフロントライト導光板１の表面
１aに、ピッチＰiで一定幅の格子部２を設け、各格子部
２に一定格子間隔ｄで複数本の回折格子３を設ける。フ
ロントライト導光板の表面１aにおける輝度が増大、均一
化され、かつ下部の液晶ディスプレイ３３に表示される
文字、図形、画像の視認性が向上するように、例えば格子
部２のピッチＰiを、格子部が一端面１cから遠ざかるほ
ど短くなるように設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型の液晶の表
示側に照明のために配置されるフロントライト導光板、
より詳しくは、高輝度な表示画面を得るために表面に回
折格子を設けたフロントライト導光板に関する。
示側に照明のために配置されるフロントライト導光板、
より詳しくは、高輝度な表示画面を得るために表面に回
折格子を設けたフロントライト導光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ装置は、コンピュータ
の表示部や家電製品の制御パネルの表示部の他、小型化
して携帯電話の表示部に用いられ、これに伴なって消費
電力の低減と軽量化・薄型化の要求が高まっている。こ
の要求に応えるべく、液晶ディスプレイ装置を反射型に
して、バックライトをフロントライトに置き換え、昼間
の表示部の照明に自然光を用いる傾向が顕著になりつつ
ある。
の表示部や家電製品の制御パネルの表示部の他、小型化
して携帯電話の表示部に用いられ、これに伴なって消費
電力の低減と軽量化・薄型化の要求が高まっている。こ
の要求に応えるべく、液晶ディスプレイ装置を反射型に
して、バックライトをフロントライトに置き換え、昼間
の表示部の照明に自然光を用いる傾向が顕著になりつつ
ある。
【０００３】従来、このような反射型の液晶ディスプレ
イ装置として、例えば図７に示すようなものが知られて
いる(特開平１１−２１８７５７号公報)。この液晶ディ
スプレイ装置３１は、裏面に反射板３２をもつ反射型の
液晶３３と、この液晶の表示側に配置され、水平な裏面
３４aと裏面に対して角度αで傾斜する表面３４bをもつ
透明樹脂製の導光板３４と、この導光板３４の厚肉側の
端面に沿って配置されたランプ３５と、内面が反射ミラ
ーになっていてランプを半円状に覆うランプホルダ３６
とからなる光源部３７とで構成され、導光板３４と光源
部３７でフロントライトユニット３８を構成している。
イ装置として、例えば図７に示すようなものが知られて
いる(特開平１１−２１８７５７号公報)。この液晶ディ
スプレイ装置３１は、裏面に反射板３２をもつ反射型の
液晶３３と、この液晶の表示側に配置され、水平な裏面
３４aと裏面に対して角度αで傾斜する表面３４bをもつ
透明樹脂製の導光板３４と、この導光板３４の厚肉側の
端面に沿って配置されたランプ３５と、内面が反射ミラ
ーになっていてランプを半円状に覆うランプホルダ３６
とからなる光源部３７とで構成され、導光板３４と光源
部３７でフロントライトユニット３８を構成している。
【０００４】上記液晶ディスプレイ装置３１における液
晶３３の表示画面の照明は、次のようにして行なわれ
る。即ち、光源部３７のランプ３５から出た光は、破線
矢印で示すように、厚肉側端面から導光板３４に入射
し、端面における入射角φの大きい光が表面３４bで屈
折して上方へ出射する一方、入射角φの小さい光が全反
射により裏面３４aに向かい、裏面に向かった光は、屈
折しつつ裏面３４aから下方へ出射して液晶３３に入っ
てこれを貫き、さらに下方の反射板３２で反射された
後、液晶３３を逆に上方へ貫き、続いて導光板３４を上
方へ貫いて、液晶ディスプレイ装置３１の上方に位置す
るユーザの目に達する。
晶３３の表示画面の照明は、次のようにして行なわれ
る。即ち、光源部３７のランプ３５から出た光は、破線
矢印で示すように、厚肉側端面から導光板３４に入射
し、端面における入射角φの大きい光が表面３４bで屈
折して上方へ出射する一方、入射角φの小さい光が全反
射により裏面３４aに向かい、裏面に向かった光は、屈
折しつつ裏面３４aから下方へ出射して液晶３３に入っ
てこれを貫き、さらに下方の反射板３２で反射された
後、液晶３３を逆に上方へ貫き、続いて導光板３４を上
方へ貫いて、液晶ディスプレイ装置３１の上方に位置す
るユーザの目に達する。
【０００５】この液晶ディスプレイ装置３１では、導光
板端面での入射角φ、表面での出射角η、裏面での出射角
σと導光板３４の傾斜角αとの相互関係をスネルの法則
に基づいて計算し、液晶側への最大の導光量および表面
での最小の漏れ光量が得られる導光板３４の傾斜角αを
２０°と確定して、液晶３３の画素アレイの階調表示で
現わされる文字、図形、画像を、ランプ３５から導光板３
４を通って導かれた光で上方から照らし、その反射光に
よってユーザが明瞭に視認できるようにしている。
板端面での入射角φ、表面での出射角η、裏面での出射角
σと導光板３４の傾斜角αとの相互関係をスネルの法則
に基づいて計算し、液晶側への最大の導光量および表面
での最小の漏れ光量が得られる導光板３４の傾斜角αを
２０°と確定して、液晶３３の画素アレイの階調表示で
現わされる文字、図形、画像を、ランプ３５から導光板３
４を通って導かれた光で上方から照らし、その反射光に
よってユーザが明瞭に視認できるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
導光板３４は、スネルの法則という純光学的な屈折の法
則を用いて幾何光学的に裏面３４aへの導光量が最大に
なるような傾斜角αを持つように形成され、かつ、表面
３４bおよび裏面３４aが、光を単に幾何光学的に屈折ま
たは全反射する鏡面であるため、ランプ３５から出射さ
れる光を多量かつ効率的に液晶３３に導くことができ
ず、さらに反射板３２で反射した光の多くをユーザの目
のある略鉛直上方へ向けることができないため、ランプ
３５の輝度が低かったり周囲が明るかったりすると、液
晶３３が照明不足になって表示文字等が明瞭に視認でき
ないという問題がある。また、導光板３４の薄肉側の端
部に近づくほどランプ３５から届く光量は当然減るが、
この光量の減少を補う手段が何ら設けられていないた
め、液晶３３、したがって導光板３４が長くなると、液
晶３３の表示画面の照度が不均一になって、表示文字等
が明瞭に視認できないという問題が生じる。
導光板３４は、スネルの法則という純光学的な屈折の法
則を用いて幾何光学的に裏面３４aへの導光量が最大に
なるような傾斜角αを持つように形成され、かつ、表面
３４bおよび裏面３４aが、光を単に幾何光学的に屈折ま
たは全反射する鏡面であるため、ランプ３５から出射さ
れる光を多量かつ効率的に液晶３３に導くことができ
ず、さらに反射板３２で反射した光の多くをユーザの目
のある略鉛直上方へ向けることができないため、ランプ
３５の輝度が低かったり周囲が明るかったりすると、液
晶３３が照明不足になって表示文字等が明瞭に視認でき
ないという問題がある。また、導光板３４の薄肉側の端
部に近づくほどランプ３５から届く光量は当然減るが、
この光量の減少を補う手段が何ら設けられていないた
め、液晶３３、したがって導光板３４が長くなると、液
晶３３の表示画面の照度が不均一になって、表示文字等
が明瞭に視認できないという問題が生じる。
【０００７】そこで、本発明の目的は、表裏面が互いに
所定角度なす鏡面で、光を単に幾何光学的に屈折および
全反射する従来の導光板に代えて、微細加工の難しさな
どから用いられることがなかった回折格子による光の波
動的性質に基づく回折現象を利用して、従来より遥かに
高く,かつ均一な輝度を液晶の表示面全体に亘って得る
ことができ、ひいては光源の電力消費の低減による電池
の長寿命化も図ることができるフロントライト導光板を
提供することにある。
所定角度なす鏡面で、光を単に幾何光学的に屈折および
全反射する従来の導光板に代えて、微細加工の難しさな
どから用いられることがなかった回折格子による光の波
動的性質に基づく回折現象を利用して、従来より遥かに
高く,かつ均一な輝度を液晶の表示面全体に亘って得る
ことができ、ひいては光源の電力消費の低減による電池
の長寿命化も図ることができるフロントライト導光板を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、液晶の表示側にフロントライトとして配
置され得るフロントライト導光板において、上記フロン
トライト導光板は、少なくとも一端面から光源の光が入
射する透明な板状体からなり、この板状体の表面に、上
記光源から入射した光を、上記板状体の裏面から上記液
晶に向けて出射するように回折させる回折格子が設けら
れていることを特徴とする。
め、本発明は、液晶の表示側にフロントライトとして配
置され得るフロントライト導光板において、上記フロン
トライト導光板は、少なくとも一端面から光源の光が入
射する透明な板状体からなり、この板状体の表面に、上
記光源から入射した光を、上記板状体の裏面から上記液
晶に向けて出射するように回折させる回折格子が設けら
れていることを特徴とする。
【０００９】図１に例示するように、透明な板状体から
なる導光板１の鏡面をなす表面１aに、一例としてピッ
チＰ毎に設けられた格子部２に格子間隔ｄを隔てて複数
本で回折格子３(刻線溝)が加工されている場合、導光板
１の一端面１cから表面１aに向けて入射した光Ｉは、上
記回折格子３によって矢印の如く裏面１bに向かって回
折されるが、入射光Ｉと回折光Ｄの間には、入射角を
ｉ,回折角をθ,光の波長をλ,ｍを整数として、次式(1)
が成立する。 (sinｉ−sinθ)＝±ｍ(λ／ｄ) …(1) 図中のＤ1,Ｄ2,Ｄ3は、上式(1)中のｍを夫々１,２,３と
したときの回折光の方向を示している。表面１aの格子
部３に対する入射光Ｉの入射角は、臨界角φ(例えばア
クリル製導光板の場合,φ＝42゜)よりも大きいので、１
次の回折光Ｄ1は入射角ｉに近い回折角θ1で、２次の回
折光Ｄ2はθ1よりも狭い回折角θ2で、３次の回折光Ｄ3
はθ2よりも狭い回折角θ3で、表面１aにおいて夫々反
射型の回折をして裏面１bに向かう。裏面１bに対する
１,２次の回折光の入射角は臨界角φよりも大きいの
で、１,２次の回折光Ｄ1,Ｄ2は裏面１bで全反射されて
導光板１内を更に遠方へ導かれるが、３次以上の高次の
回折光Ｄ3,…は、その入射角よりも大きい出射角で屈折
して裏面１bから下方へ出ていき、最下部の反射板３２
(図７参照)で反射されることで液晶３３を往復貫通し、
導光板１を上方へ貫いた後にユーザの目に達する。
なる導光板１の鏡面をなす表面１aに、一例としてピッ
チＰ毎に設けられた格子部２に格子間隔ｄを隔てて複数
本で回折格子３(刻線溝)が加工されている場合、導光板
１の一端面１cから表面１aに向けて入射した光Ｉは、上
記回折格子３によって矢印の如く裏面１bに向かって回
折されるが、入射光Ｉと回折光Ｄの間には、入射角を
ｉ,回折角をθ,光の波長をλ,ｍを整数として、次式(1)
が成立する。 (sinｉ−sinθ)＝±ｍ(λ／ｄ) …(1) 図中のＤ1,Ｄ2,Ｄ3は、上式(1)中のｍを夫々１,２,３と
したときの回折光の方向を示している。表面１aの格子
部３に対する入射光Ｉの入射角は、臨界角φ(例えばア
クリル製導光板の場合,φ＝42゜)よりも大きいので、１
次の回折光Ｄ1は入射角ｉに近い回折角θ1で、２次の回
折光Ｄ2はθ1よりも狭い回折角θ2で、３次の回折光Ｄ3
はθ2よりも狭い回折角θ3で、表面１aにおいて夫々反
射型の回折をして裏面１bに向かう。裏面１bに対する
１,２次の回折光の入射角は臨界角φよりも大きいの
で、１,２次の回折光Ｄ1,Ｄ2は裏面１bで全反射されて
導光板１内を更に遠方へ導かれるが、３次以上の高次の
回折光Ｄ3,…は、その入射角よりも大きい出射角で屈折
して裏面１bから下方へ出ていき、最下部の反射板３２
(図７参照)で反射されることで液晶３３を往復貫通し、
導光板１を上方へ貫いた後にユーザの目に達する。
【００１０】そこで、請求項１のフロントライト導光板
において、反射型の液晶の照明に寄与する高次の回折光
Ｄ3,…の全回折光に占める割合が多くなるように、光源
の波長λに対してピッチＰおよび格子間隔ｄを適切に設
定すれば、液晶の表示画面が反射板の反射光によって極
めて明るく照らされ、表示文字等を明瞭に視認すること
ができる。本発明の回折格子による配光手法が、従来の
鏡面の表裏面をもつ楔形の導光板や表裏面に光学的プリ
ズムアレイを設けた導光板と本質的に異なる点は、光学
的プリズムの寸法に比して、回折格子の格子間隔ｄがサ
ブミクロンから数十ミクロン(0.1〜10μｍ)までと1／10
0のオーダであり、多数の微細刻線溝間の隣接する平滑
面が協同,相乗して波動としての光を格段に強く回折し
て下方へ出射でき、格段に高輝度の反射型の面光源が得
られることである。なお、このような回折格子をもつ導
光板は、例えば、刻線溝を内面に機械加工したり回折格
子のホログラム電鋳膜を内張りした金型による成形、あ
るいは導光板の裏面に刻線溝を直接機械加工または印刷
したり、印刷やホログラムによる膜を張り付けて作るこ
とができる。
において、反射型の液晶の照明に寄与する高次の回折光
Ｄ3,…の全回折光に占める割合が多くなるように、光源
の波長λに対してピッチＰおよび格子間隔ｄを適切に設
定すれば、液晶の表示画面が反射板の反射光によって極
めて明るく照らされ、表示文字等を明瞭に視認すること
ができる。本発明の回折格子による配光手法が、従来の
鏡面の表裏面をもつ楔形の導光板や表裏面に光学的プリ
ズムアレイを設けた導光板と本質的に異なる点は、光学
的プリズムの寸法に比して、回折格子の格子間隔ｄがサ
ブミクロンから数十ミクロン(0.1〜10μｍ)までと1／10
0のオーダであり、多数の微細刻線溝間の隣接する平滑
面が協同,相乗して波動としての光を格段に強く回折し
て下方へ出射でき、格段に高輝度の反射型の面光源が得
られることである。なお、このような回折格子をもつ導
光板は、例えば、刻線溝を内面に機械加工したり回折格
子のホログラム電鋳膜を内張りした金型による成形、あ
るいは導光板の裏面に刻線溝を直接機械加工または印刷
したり、印刷やホログラムによる膜を張り付けて作るこ
とができる。
【００１１】請求項２のフロントライト導光板は、上記
回折格子が、板状体の鏡面をなす上記表面に所定ピッチ
毎に設けられた格子部に所定格子間隔を隔てて複数本設
けられ、上記回折格子の断面形状、所定ピッチに占める
回折格子部の割合および所定格子間隔の少なくとも１つ
が、フロントライト導光板の表面における輝度が増大
し、かつ均一化されるとともに、液晶に表示される文
字、図形または画像の視認性が向上するように設定され
ていることを特徴とする。
回折格子が、板状体の鏡面をなす上記表面に所定ピッチ
毎に設けられた格子部に所定格子間隔を隔てて複数本設
けられ、上記回折格子の断面形状、所定ピッチに占める
回折格子部の割合および所定格子間隔の少なくとも１つ
が、フロントライト導光板の表面における輝度が増大
し、かつ均一化されるとともに、液晶に表示される文
字、図形または画像の視認性が向上するように設定され
ていることを特徴とする。
【００１２】請求項２のフロントライト導光板では、回
折格子の断面形状、所定ピッチに占める回折格子部の割
合および所定格子間隔の少なくとも１つが、フロントラ
イト導光板の表面における輝度が増大し、かつ均一化さ
れるとともに、液晶に表示される文字、図形または画像
の視認性が向上するように設定されている。即ち、導光
板の回折格子は、例えば、光源側の一端面１cから離れ
る,つまり光源から届く光量が減じるにしたがって、例
えば、断面形状が正弦波から鋸歯状に、格子部間のピッ
チＰiに占める回折格子部の割合が次第に大きく、また
は格子間隔ｄが次第に短くなっている。従って、光源か
らの光は、光量の多い一端面１c側で弱く回折され、光
量が少ない遠方側になるほど強く回折されるので、導光
板の裏面１bから非常に均一な輝度の照明光が液晶に向
けて出射され、表示文字等を全画面に亘って明瞭に視認
することができる。
折格子の断面形状、所定ピッチに占める回折格子部の割
合および所定格子間隔の少なくとも１つが、フロントラ
イト導光板の表面における輝度が増大し、かつ均一化さ
れるとともに、液晶に表示される文字、図形または画像
の視認性が向上するように設定されている。即ち、導光
板の回折格子は、例えば、光源側の一端面１cから離れ
る,つまり光源から届く光量が減じるにしたがって、例
えば、断面形状が正弦波から鋸歯状に、格子部間のピッ
チＰiに占める回折格子部の割合が次第に大きく、また
は格子間隔ｄが次第に短くなっている。従って、光源か
らの光は、光量の多い一端面１c側で弱く回折され、光
量が少ない遠方側になるほど強く回折されるので、導光
板の裏面１bから非常に均一な輝度の照明光が液晶に向
けて出射され、表示文字等を全画面に亘って明瞭に視認
することができる。
【００１３】請求項３のフロントライト導光板は、上記
板状体の裏面に上記表面の回折格子によって回折された
光を上記液晶に向けて回折させる回折格子が設けられて
いることを特徴とする。
板状体の裏面に上記表面の回折格子によって回折された
光を上記液晶に向けて回折させる回折格子が設けられて
いることを特徴とする。
【００１４】請求項３のフロントライト導光板では、板
状体の裏面にも透過型の回折格子が設けられているの
で、表面の反射型の回折格子で反射された高次のみなら
ず低次の回折光をも、裏面の回折格子が再度回折して下
方の液晶に向けて出射するのに加えて、光源から一端面
を通って裏面へ直接入射する光も、裏面の回折格子が回
折して下方の液晶に向けて出射する。従って、光源から
出る光が一層有効に液晶の照明に用いられ、より明るい
フロントライトによって表示文字等をより明瞭に視認す
ることができる。
状体の裏面にも透過型の回折格子が設けられているの
で、表面の反射型の回折格子で反射された高次のみなら
ず低次の回折光をも、裏面の回折格子が再度回折して下
方の液晶に向けて出射するのに加えて、光源から一端面
を通って裏面へ直接入射する光も、裏面の回折格子が回
折して下方の液晶に向けて出射する。従って、光源から
出る光が一層有効に液晶の照明に用いられ、より明るい
フロントライトによって表示文字等をより明瞭に視認す
ることができる。
【００１５】請求項４のフロントライト導光板は、上記
板状体の裏面に、鋸歯状の断面をもつプリズムアレイが
形成されていることを特徴とする。
板状体の裏面に、鋸歯状の断面をもつプリズムアレイが
形成されていることを特徴とする。
【００１６】請求項４のフロントライト導光板では、板
状体の裏面に設けられた鋸歯状のプリズムアレイの各鉛
直壁が、表面の回折格子で回折された出射角の大きい低
次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射し、プリズムア
レイの各傾斜壁が、表面の回折格子で回折された出射角
の小さい高次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射す
る。従って、プリズムアレイがなければ有効利用できな
い低次の回折光も液晶の照明に用いることができ、より
明るいフロントライトによって表示文字等をより明瞭に
視認することができる。
状体の裏面に設けられた鋸歯状のプリズムアレイの各鉛
直壁が、表面の回折格子で回折された出射角の大きい低
次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射し、プリズムア
レイの各傾斜壁が、表面の回折格子で回折された出射角
の小さい高次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射す
る。従って、プリズムアレイがなければ有効利用できな
い低次の回折光も液晶の照明に用いることができ、より
明るいフロントライトによって表示文字等をより明瞭に
視認することができる。
【００１７】請求項５のフロントライト導光板は、上記
板状体の裏面に、矩形断面をもつ凹凸アレイが形成され
ていることを特徴とする。
板状体の裏面に、矩形断面をもつ凹凸アレイが形成され
ていることを特徴とする。
【００１８】請求項５のフロントライト導光板では、板
状体の裏面に設けられた矩形断面をもつ凹凸アレイの各
鉛直壁が、表面の回折格子で回折された出射角の大きい
低次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射し、凹凸アレ
イの各水平壁が、表面の回折格子で回折された出射角の
小さい高次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射する。
従って、凹凸アレイがなければ有効利用できない低次の
回折光も液晶の照明に用いることができ、より明るいフ
ロントライトによって表示文字等をより明瞭に視認する
ことができる。
状体の裏面に設けられた矩形断面をもつ凹凸アレイの各
鉛直壁が、表面の回折格子で回折された出射角の大きい
低次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射し、凹凸アレ
イの各水平壁が、表面の回折格子で回折された出射角の
小さい高次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射する。
従って、凹凸アレイがなければ有効利用できない低次の
回折光も液晶の照明に用いることができ、より明るいフ
ロントライトによって表示文字等をより明瞭に視認する
ことができる。
【００１９】請求項６のフロントライト導光板は、上記
格子部の所定ピッチが、２００乃至３００μｍであるこ
とを特徴とする。
格子部の所定ピッチが、２００乃至３００μｍであるこ
とを特徴とする。
【００２０】反射型の液晶では、回折格子が設けられた
格子部は、下方からの光を上方へ通さないので視認に寄
与しない部分であるため、そのピッチが余り小さい照明
輝度を向上できても表示文字等を視認しにくくなる。請
求項６のフロントライト導光板では、格子部の所定ピッ
チが液晶の画素アレイを区画する配線ラインのピッチに
近い２００乃至３００μｍになっているので、照明輝度
を高く維持しつつ良好な視認性を確保することができ
る。
格子部は、下方からの光を上方へ通さないので視認に寄
与しない部分であるため、そのピッチが余り小さい照明
輝度を向上できても表示文字等を視認しにくくなる。請
求項６のフロントライト導光板では、格子部の所定ピッ
チが液晶の画素アレイを区画する配線ラインのピッチに
近い２００乃至３００μｍになっているので、照明輝度
を高く維持しつつ良好な視認性を確保することができ
る。
【００２１】請求項７のフロントライト導光板は、上記
回折格子が、上記光源の光が入射する端面に対して０乃
至２５°の角度をなして傾いていることを特徴とする。
回折格子が、上記光源の光が入射する端面に対して０乃
至２５°の角度をなして傾いていることを特徴とする。
【００２２】反射型の液晶では、フロントライト導光板
の格子部のピッチが液晶の配線ラインのピッチに近くて
格子部幅が一定かつ一定格子間隔である場合、回折格子
の規則的配列が液晶の配線ラインの規則的配列と干渉し
てモアレ縞が生じる。請求項７のフロントライト導光板
では、回折格子が、上記光源の光が入射する端面に対し
て０乃至２５°の角度をなして傾いているので、規則的
配列相互の干渉が緩和されて、モアレ縞の発生が抑えら
れて表示文字等の良好な視認性を確保することができ
る。
の格子部のピッチが液晶の配線ラインのピッチに近くて
格子部幅が一定かつ一定格子間隔である場合、回折格子
の規則的配列が液晶の配線ラインの規則的配列と干渉し
てモアレ縞が生じる。請求項７のフロントライト導光板
では、回折格子が、上記光源の光が入射する端面に対し
て０乃至２５°の角度をなして傾いているので、規則的
配列相互の干渉が緩和されて、モアレ縞の発生が抑えら
れて表示文字等の良好な視認性を確保することができ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。図２は、液晶の照明に用いられ
た請求項２,５のフロントライト導光板の一実施形態を
示す断面図である。このフロントライト導光板１は、透
明樹脂製の板状体からなり、図７で述べたと同じ裏面に
反射板３２をもつ液晶３３の表面、つまり表示側に隙間
をあけて平行に配置されている。フロントライト導光板
１には、一端面１cから図示しない光源の光Ｉが略平行
に入射し、この入射光Ｉを裏面１bから液晶３３に向け
て矢印の如く出射するように回折させる反射型の回折格
子３が表面１aに設けられている。
により詳細に説明する。図２は、液晶の照明に用いられ
た請求項２,５のフロントライト導光板の一実施形態を
示す断面図である。このフロントライト導光板１は、透
明樹脂製の板状体からなり、図７で述べたと同じ裏面に
反射板３２をもつ液晶３３の表面、つまり表示側に隙間
をあけて平行に配置されている。フロントライト導光板
１には、一端面１cから図示しない光源の光Ｉが略平行
に入射し、この入射光Ｉを裏面１bから液晶３３に向け
て矢印の如く出射するように回折させる反射型の回折格
子３が表面１aに設けられている。
【００２４】回折格子３は、鏡面をなす表面１aにピッ
チＰi毎に設けられた格子部２に格子間隔ｄで複数本設
けられ、回折格子３による回折光は、回折の関係式(１)
で既に述べたように、低次のものが全反射の繰り返しで
フロントライト導光板１内を他端面１dに向かって導か
れ、高次のものが裏面１bから下方へ出射されるが、上
記ピッチＰiおよび格子間隔ｄは、光源の波長λに対し
て反射型の液晶３３の照明に寄与する高次の回折光の全
回折光に占める割合が多くなるように設定され、格子間
隔ｄは一定値に、ピッチＰiに占める回折格子部の割合
は、光源から離れる、つまり他端面１dに近づくにしたが
って次第に大く設定されていて、光源から届く光量の減
少を回折格子の密度増加で補償して、裏面１bからの出
射光によって全面に亘って均一な液晶３３に対する照明
輝度が得られるようになっている。具体的には、例えば
格子部２のピッチＰiは、200〜300μｍであり、各格子
部２の回折格子３は、ｄ＝２μｍの格子間隔で１０本設
けられていて、各格子部２の幅は２０μｍとなる。
チＰi毎に設けられた格子部２に格子間隔ｄで複数本設
けられ、回折格子３による回折光は、回折の関係式(１)
で既に述べたように、低次のものが全反射の繰り返しで
フロントライト導光板１内を他端面１dに向かって導か
れ、高次のものが裏面１bから下方へ出射されるが、上
記ピッチＰiおよび格子間隔ｄは、光源の波長λに対し
て反射型の液晶３３の照明に寄与する高次の回折光の全
回折光に占める割合が多くなるように設定され、格子間
隔ｄは一定値に、ピッチＰiに占める回折格子部の割合
は、光源から離れる、つまり他端面１dに近づくにしたが
って次第に大く設定されていて、光源から届く光量の減
少を回折格子の密度増加で補償して、裏面１bからの出
射光によって全面に亘って均一な液晶３３に対する照明
輝度が得られるようになっている。具体的には、例えば
格子部２のピッチＰiは、200〜300μｍであり、各格子
部２の回折格子３は、ｄ＝２μｍの格子間隔で１０本設
けられていて、各格子部２の幅は２０μｍとなる。
【００２５】上記格子部のピッチＰi＝200〜300μｍ
は、液晶３３の画素アレイを区画する配線ラインのピッ
チに略等しい。ピッチＰiをこのように設定した理由
は、回折格子３が存在する格子部２は、液晶３３の反射
板３２で反射した下方からの光を散乱して上方へ通さな
いため、液晶３３に表示される文字、図形、画像のユーザ
による視認には不利なため、ピッチＰiが余り小さくな
ると、表面輝度は向上しても視認非寄与部分の占める割
合が増えて良好な視認性を確保できないので、このピッ
チＰiを表示に本来寄与しない液晶３３の配線ラインの
ピッチに略等しくしたのである。
は、液晶３３の画素アレイを区画する配線ラインのピッ
チに略等しい。ピッチＰiをこのように設定した理由
は、回折格子３が存在する格子部２は、液晶３３の反射
板３２で反射した下方からの光を散乱して上方へ通さな
いため、液晶３３に表示される文字、図形、画像のユーザ
による視認には不利なため、ピッチＰiが余り小さくな
ると、表面輝度は向上しても視認非寄与部分の占める割
合が増えて良好な視認性を確保できないので、このピッ
チＰiを表示に本来寄与しない液晶３３の配線ラインの
ピッチに略等しくしたのである。
【００２６】本実施形態では、格子部２間のピッチＰi
を他端面１dに向かうほど短くしたが、ピッチを一定に
し、回折格子の断面形状を正弦波から鋸歯状に次第に変
化させたり、格子間隔ｄを次第に短くしたり、回折格子
部の幅と鏡面部の幅の割合を小から大に変化させたりし
て、回折光の強度を増して、光源からの光量減少を補償
することもできる。また、フロントライト導光板の寸法
が光源に比して小さい場合は、請求項１に記載のよう
に、フロントライト導光板１の表面に一定ピッチ、一定
格子間隔の回折格子を設けるだけでも、回折光により液
晶を従来以上に明るく均一に照らすことができ、表示文
字等を明瞭に視認することができる。
を他端面１dに向かうほど短くしたが、ピッチを一定に
し、回折格子の断面形状を正弦波から鋸歯状に次第に変
化させたり、格子間隔ｄを次第に短くしたり、回折格子
部の幅と鏡面部の幅の割合を小から大に変化させたりし
て、回折光の強度を増して、光源からの光量減少を補償
することもできる。また、フロントライト導光板の寸法
が光源に比して小さい場合は、請求項１に記載のよう
に、フロントライト導光板１の表面に一定ピッチ、一定
格子間隔の回折格子を設けるだけでも、回折光により液
晶を従来以上に明るく均一に照らすことができ、表示文
字等を明瞭に視認することができる。
【００２７】本実施形態では、回折格子３は、格子間隔
ｄが数μｍで、内面に刻線溝を機械加工した金型を用い
て導光板と同時に成形されるが、本発明の回折格子は、
間隔ｄが0.1〜10μｍ、回折格子のホログラム膜を内挿
したインモールド成形、導光板裏面への刻線溝の機械加
工、または導光板裏面への印刷やホログラムによる回折
格子膜の張付けによっても作成することができる。
ｄが数μｍで、内面に刻線溝を機械加工した金型を用い
て導光板と同時に成形されるが、本発明の回折格子は、
間隔ｄが0.1〜10μｍ、回折格子のホログラム膜を内挿
したインモールド成形、導光板裏面への刻線溝の機械加
工、または導光板裏面への印刷やホログラムによる回折
格子膜の張付けによっても作成することができる。
【００２８】上記構成のフロントライト導光板１は、液
晶３３を次のように照明する。光源からフロントライト
導光板１の一端面１cに略水平上向きに入射した光Ｉ
は、表面にピッチＰiで設けられた格子部２にある回折
格子３に当たると、格子間隔ｄで隣接する多数の刻線溝
の協同によって回折され、低次の回折光が図１の矢印Ｄ
1の如く全反射の繰り返しでフロントライト導光板１内
を他端面１dに向かって導かれ、高次の回折光が図２の
矢印で示すように裏面１bから屈折しつつ下方の液晶３
３へ出射される。出射された光は、液晶３３を斜め下方
に貫いて最下部の反射板３２で反射され、次いで液晶３
３を再び斜め上方に貫いた後、フロントライト導光板１
に入ってこれを上方へ貫き、表面１aから出て上方に位
置するユーザの目に達する。
晶３３を次のように照明する。光源からフロントライト
導光板１の一端面１cに略水平上向きに入射した光Ｉ
は、表面にピッチＰiで設けられた格子部２にある回折
格子３に当たると、格子間隔ｄで隣接する多数の刻線溝
の協同によって回折され、低次の回折光が図１の矢印Ｄ
1の如く全反射の繰り返しでフロントライト導光板１内
を他端面１dに向かって導かれ、高次の回折光が図２の
矢印で示すように裏面１bから屈折しつつ下方の液晶３
３へ出射される。出射された光は、液晶３３を斜め下方
に貫いて最下部の反射板３２で反射され、次いで液晶３
３を再び斜め上方に貫いた後、フロントライト導光板１
に入ってこれを上方へ貫き、表面１aから出て上方に位
置するユーザの目に達する。
【００２９】回折格子３は、図７の従来例で述べた表裏
面が鏡面で楔形の導光板３４や、一辺が0.16mm程度で光
を個別に幾何光学的に全反射する従来のプリズムアレイ
に比して、寸法が1/100のオーダで多数の刻線溝が協同、
相乗して波動としての光を特定方向へ集中的に回折する
ので、従来例に比して格段に高強度の回折光が得られ
る。しかも、回折格子３のピッチＰiおよび格子間隔ｄ
は、照明に寄与する高次の回折光の全回折光に占める割
合が多くなるように設定され、ピッチＰiは、他端面１d
に近づくほど短く設定されている。従って、回折光を有
効に液晶３３の照明に利用できるうえ、光源から離れる
に伴なう光量の減少を回折格子の密度増加で補償でき、
裏面１bからの出射光によって液晶３３を全面に亘って
高輝度で非常に均一に照明することができる。また、格
子部２間のピッチＰiを、本来表示に寄与しない液晶３
３の配線ラインのピッチに略等しい200〜300μｍにした
ので、ユーザの視認に直接には寄与しない格子部２の全
表面１aに占める割合を抑えることができ、液晶３３に
表示される文字、図形、画像をユーザが良好に認識するこ
とができる。
面が鏡面で楔形の導光板３４や、一辺が0.16mm程度で光
を個別に幾何光学的に全反射する従来のプリズムアレイ
に比して、寸法が1/100のオーダで多数の刻線溝が協同、
相乗して波動としての光を特定方向へ集中的に回折する
ので、従来例に比して格段に高強度の回折光が得られ
る。しかも、回折格子３のピッチＰiおよび格子間隔ｄ
は、照明に寄与する高次の回折光の全回折光に占める割
合が多くなるように設定され、ピッチＰiは、他端面１d
に近づくほど短く設定されている。従って、回折光を有
効に液晶３３の照明に利用できるうえ、光源から離れる
に伴なう光量の減少を回折格子の密度増加で補償でき、
裏面１bからの出射光によって液晶３３を全面に亘って
高輝度で非常に均一に照明することができる。また、格
子部２間のピッチＰiを、本来表示に寄与しない液晶３
３の配線ラインのピッチに略等しい200〜300μｍにした
ので、ユーザの視認に直接には寄与しない格子部２の全
表面１aに占める割合を抑えることができ、液晶３３に
表示される文字、図形、画像をユーザが良好に認識するこ
とができる。
【００３０】ところで、光源からの光Ｉは、赤(R)、緑
(G)、青(B)にピークをもつスペクトル分布を有する白色
光であるため、回折の関係式(１)にλがあることから判
るように、白色光は回折によってＲ,Ｇ,Ｂに分光する。
そのため、仮にフロントライト導光板１を透過型の液晶
のバックライトとして用いたなら、照明光が分光したま
まなので、液晶のカラー表示を適正に見ることができな
くなる。しかし、本発明のフロントライト導光板１は、
反射型の液晶３３の表面側に配置され、光源からの光
は、最下部の反射板３２で反射された後にユーザの目に
達するから、分光したＲ,Ｇ,Ｂが途中の光路で混じり合
い、結果的に白色光に戻るので、常に適正なカラー表示
を見ることができる。
(G)、青(B)にピークをもつスペクトル分布を有する白色
光であるため、回折の関係式(１)にλがあることから判
るように、白色光は回折によってＲ,Ｇ,Ｂに分光する。
そのため、仮にフロントライト導光板１を透過型の液晶
のバックライトとして用いたなら、照明光が分光したま
まなので、液晶のカラー表示を適正に見ることができな
くなる。しかし、本発明のフロントライト導光板１は、
反射型の液晶３３の表面側に配置され、光源からの光
は、最下部の反射板３２で反射された後にユーザの目に
達するから、分光したＲ,Ｇ,Ｂが途中の光路で混じり合
い、結果的に白色光に戻るので、常に適正なカラー表示
を見ることができる。
【００３１】本実施形態によるフロントライト導光板１
の表面輝度の改善を確認するため、同一材料、同一寸法
(縦40.8mm×横60mm)の板状体の表面に250μｍピッチで
Ｖ字状の溝を刻んだ従来の導光板を比較対象として、フ
ロントライト導光板の裏面に反射板を置き、同一光源か
らの光を一端面に入射させて、導光板表面における輝度
分布を測定した。その結果、本実施形態のフロントライ
ト導光板１は、比較対象のものよりも１.５〜２倍も明
るいことが判明した。従って、上記フロントライト導光
板１を、軽量化・薄型化が要求される家電製品や携帯電
話の反射型液晶表示部等のフロントライトに適用すれ
ば、従来より遥かに高くかつ均一な輝度を表示画面全体
に亘って得ることができ、ひいては光源の省電力で電池
の長寿命化を図ることができる。
の表面輝度の改善を確認するため、同一材料、同一寸法
(縦40.8mm×横60mm)の板状体の表面に250μｍピッチで
Ｖ字状の溝を刻んだ従来の導光板を比較対象として、フ
ロントライト導光板の裏面に反射板を置き、同一光源か
らの光を一端面に入射させて、導光板表面における輝度
分布を測定した。その結果、本実施形態のフロントライ
ト導光板１は、比較対象のものよりも１.５〜２倍も明
るいことが判明した。従って、上記フロントライト導光
板１を、軽量化・薄型化が要求される家電製品や携帯電
話の反射型液晶表示部等のフロントライトに適用すれ
ば、従来より遥かに高くかつ均一な輝度を表示画面全体
に亘って得ることができ、ひいては光源の省電力で電池
の長寿命化を図ることができる。
【００３２】さて、回折格子３は、請求項３に記載のよ
うに、図示しないがフロントライト導光板１の裏面１b
にも透過型の回折格子として設けることができる。反射
型と透過型の回折格子のレリーフ形状は、Maxwellの方
程式から導かれる回折の理論式に基づき、所望の回折を
起こさせるような計算をコンピュータを用いて行なうこ
とにより求めることができ、その際、反射率を変化させ
ることができる。なお、裏面の回折格子は、視認性の関
係上、表面の回折格子３と同じ長手方向位置に同じ格子
部幅で設けられる。この構成により、表面１aの反射型
の回折格子３で回折されただけでは裏面１bから出射し
ない低次の回折光(図１のＤ1,Ｄ2参照)が、裏面１bの透
過型の回折格子に当たって回折され、そのうちの大部分
が裏面１bから液晶３３へ出射される。また、フロント
ライト導光板１の一端面１cを通って裏面の回折格子に
直接入射する光も、同様に回折されて裏面１bから出射
される。従って、光源から出た光が無駄なく一層有効に
液晶３３の照明に用いられ、より明るいフロントライト
によって表示文字等をより明瞭に視認することができ
る。
うに、図示しないがフロントライト導光板１の裏面１b
にも透過型の回折格子として設けることができる。反射
型と透過型の回折格子のレリーフ形状は、Maxwellの方
程式から導かれる回折の理論式に基づき、所望の回折を
起こさせるような計算をコンピュータを用いて行なうこ
とにより求めることができ、その際、反射率を変化させ
ることができる。なお、裏面の回折格子は、視認性の関
係上、表面の回折格子３と同じ長手方向位置に同じ格子
部幅で設けられる。この構成により、表面１aの反射型
の回折格子３で回折されただけでは裏面１bから出射し
ない低次の回折光(図１のＤ1,Ｄ2参照)が、裏面１bの透
過型の回折格子に当たって回折され、そのうちの大部分
が裏面１bから液晶３３へ出射される。また、フロント
ライト導光板１の一端面１cを通って裏面の回折格子に
直接入射する光も、同様に回折されて裏面１bから出射
される。従って、光源から出た光が無駄なく一層有効に
液晶３３の照明に用いられ、より明るいフロントライト
によって表示文字等をより明瞭に視認することができ
る。
【００３３】図３は、請求項４に記載のフロントライト
導光板の一例を示す斜視図である。このフロントライト
導光板１１は、透明樹脂製の板状体の鏡面をなす表面１
１aに、図２と同様、格子間隔ｄの回折格子(図４の３参
照)が存在する格子部２をピッチＰiで設ける一方、裏面
１１bに、鋸歯状の断面をもつプリズムアレイ１２を形
成している。各鋸歯は、視認性の関係上、表面の格子部
２と同じ長手方向位置に設けられた鉛直壁１２aと、こ
の鉛直壁の基部と隣接する鉛直壁の頂部を結ぶ傾斜壁１
２bからなり、各鉛直壁１２aの頂部は板状体の裏面１１
a内にあり、各鉛直壁１２aの基部は裏面１１aと平行な
同一平面内にある。上記プリズムアレイ１２は、表面の
格子部２と同じピッチＰi＝200〜300μｍをもつので、
従来からこの分野で配光に用いられている光学的プリズ
ムと形状は同じである。
導光板の一例を示す斜視図である。このフロントライト
導光板１１は、透明樹脂製の板状体の鏡面をなす表面１
１aに、図２と同様、格子間隔ｄの回折格子(図４の３参
照)が存在する格子部２をピッチＰiで設ける一方、裏面
１１bに、鋸歯状の断面をもつプリズムアレイ１２を形
成している。各鋸歯は、視認性の関係上、表面の格子部
２と同じ長手方向位置に設けられた鉛直壁１２aと、こ
の鉛直壁の基部と隣接する鉛直壁の頂部を結ぶ傾斜壁１
２bからなり、各鉛直壁１２aの頂部は板状体の裏面１１
a内にあり、各鉛直壁１２aの基部は裏面１１aと平行な
同一平面内にある。上記プリズムアレイ１２は、表面の
格子部２と同じピッチＰi＝200〜300μｍをもつので、
従来からこの分野で配光に用いられている光学的プリズ
ムと形状は同じである。
【００３４】光源からの光Ｉは、図４に示すように、フ
ロントライト導光板１１の一端面１１cに略水平に入射
する。入射光のうち上向きのものは、表面１１aにピッ
チＰiで設けられた格子部２の回折格子３で回折され、
例えば０〜３次の低次の回折光Ｄlは、矢印の如く緩く
回折されて裏面のプリズムアレイ１２の鉛直壁１２aに
捕らえられ、屈折しつつ液晶３３に向けて出射され、例
えば４次以上の高次の回折光Ｄhは、矢印の如く鋭く回
折されて裏面のプリズムアレイ１２の傾斜壁１２bに捕
らえられ、屈折しつつ液晶３３に向けて出射される。一
方、入射光のうちで下向きのものは、矢印Ｄdで示すよ
うに、直接裏面に向かい、鉛直壁１２aで捕らえられ、
屈折しつつ液晶３３に向けて出射される。なお、これら
の出射光による液晶３３の照明は、実際には図２に示し
たように液晶３３の最下部の反射板３２で反射された光
が、フロントライト導光板１１を上方へ貫いて表示され
た文字等をユーザに視認させるものであるが、図４では
この照明光路を省略して液晶３３の表面で直ちに反射さ
れるように描いている。
ロントライト導光板１１の一端面１１cに略水平に入射
する。入射光のうち上向きのものは、表面１１aにピッ
チＰiで設けられた格子部２の回折格子３で回折され、
例えば０〜３次の低次の回折光Ｄlは、矢印の如く緩く
回折されて裏面のプリズムアレイ１２の鉛直壁１２aに
捕らえられ、屈折しつつ液晶３３に向けて出射され、例
えば４次以上の高次の回折光Ｄhは、矢印の如く鋭く回
折されて裏面のプリズムアレイ１２の傾斜壁１２bに捕
らえられ、屈折しつつ液晶３３に向けて出射される。一
方、入射光のうちで下向きのものは、矢印Ｄdで示すよ
うに、直接裏面に向かい、鉛直壁１２aで捕らえられ、
屈折しつつ液晶３３に向けて出射される。なお、これら
の出射光による液晶３３の照明は、実際には図２に示し
たように液晶３３の最下部の反射板３２で反射された光
が、フロントライト導光板１１を上方へ貫いて表示され
た文字等をユーザに視認させるものであるが、図４では
この照明光路を省略して液晶３３の表面で直ちに反射さ
れるように描いている。
【００３５】本実施形態のフロントライト導光板１１に
よれば、裏面１１bが鏡面なら全反射して出射できなか
った表面の回折格子３による低次の回折光Ｄlおよび裏
面への直接入射光Ｄdを、プリズムアレイ１２の各鉛直
壁１２aで捕らえて液晶３３に向けて出射できる。従っ
て、より明るいフロントライトによって液晶３３に表示
された文字、図形、画像をより明瞭に視認することができ
る。
よれば、裏面１１bが鏡面なら全反射して出射できなか
った表面の回折格子３による低次の回折光Ｄlおよび裏
面への直接入射光Ｄdを、プリズムアレイ１２の各鉛直
壁１２aで捕らえて液晶３３に向けて出射できる。従っ
て、より明るいフロントライトによって液晶３３に表示
された文字、図形、画像をより明瞭に視認することができ
る。
【００３６】図５は、請求項５に記載のフロントライト
導光板の一例を示す断面図である。このフロントライト
導光板２１は、透明樹脂製の板状体の鏡面をなす表面２
１aに、図３と同様、格子間隔ｄで回折格子３が存在す
る格子部２をピッチＰiで設ける一方、裏面２１bに、矩
形断面をもつ凹凸アレイ２２を形成している。各矩形溝
は、視認性の関係上、表面の格子部２と同じ長手方向位
置に設けられた鉛直壁２２aと、この鉛直壁の基部と隣
接する鉛直壁の基部を結ぶ水平壁２２bからなり、各鉛
直壁２２aの頂部は板状体の裏面２１a内にあり、各水平
壁２２bは裏面１１aと平行な同一平面内にある。上記凹
凸アレイ２２は、表面の格子部２と同じピッチＰi＝200
〜300μｍである。
導光板の一例を示す断面図である。このフロントライト
導光板２１は、透明樹脂製の板状体の鏡面をなす表面２
１aに、図３と同様、格子間隔ｄで回折格子３が存在す
る格子部２をピッチＰiで設ける一方、裏面２１bに、矩
形断面をもつ凹凸アレイ２２を形成している。各矩形溝
は、視認性の関係上、表面の格子部２と同じ長手方向位
置に設けられた鉛直壁２２aと、この鉛直壁の基部と隣
接する鉛直壁の基部を結ぶ水平壁２２bからなり、各鉛
直壁２２aの頂部は板状体の裏面２１a内にあり、各水平
壁２２bは裏面１１aと平行な同一平面内にある。上記凹
凸アレイ２２は、表面の格子部２と同じピッチＰi＝200
〜300μｍである。
【００３７】図５に示すように、フロントライト導光板
１１の一端面から略水平上向きに入射した光源からの光
Ｉは、表面２１aにピッチＰiで設けられた格子部２の回
折格子３で回折され、例えば０〜３次の低次の回折光Ｄ
lは、矢印の如く緩く回折されて裏面のプリズムアレイ
２２の鉛直壁２２aに捕らえられ、屈折しつつ液晶３３
に向けて出射され、例えば４次以上の高次の回折光Ｄh
は、矢印の如く鋭く回折されて裏面のプリズムアレイ１
２の水平壁２２bに捕らえられ、屈折しつつ液晶３３に
向けて出射される。一方、入射光のうちで下向きのもの
は、図示しないが、直接裏面に向かって鉛直壁２２aで
捕らえられ、屈折しつつ液晶３３に向けて出射される。
なお、図５でも図４と同様、これらの出射光による照明
光路は、液晶３３の表面で直ちに反射されるように省略
して描かれている。
１１の一端面から略水平上向きに入射した光源からの光
Ｉは、表面２１aにピッチＰiで設けられた格子部２の回
折格子３で回折され、例えば０〜３次の低次の回折光Ｄ
lは、矢印の如く緩く回折されて裏面のプリズムアレイ
２２の鉛直壁２２aに捕らえられ、屈折しつつ液晶３３
に向けて出射され、例えば４次以上の高次の回折光Ｄh
は、矢印の如く鋭く回折されて裏面のプリズムアレイ１
２の水平壁２２bに捕らえられ、屈折しつつ液晶３３に
向けて出射される。一方、入射光のうちで下向きのもの
は、図示しないが、直接裏面に向かって鉛直壁２２aで
捕らえられ、屈折しつつ液晶３３に向けて出射される。
なお、図５でも図４と同様、これらの出射光による照明
光路は、液晶３３の表面で直ちに反射されるように省略
して描かれている。
【００３８】本実施形態のフロントライト導光板２１に
よれば、裏面２１bが鏡面なら全反射して出射できなか
った表面の回折格子３による低次の回折光Ｄlおよび裏
面への直接入射光を、凹凸アレイ２２の鉛直壁２２aで
捕らえて液晶３３に向けて出射できる。従って、より明
るいフロントライトによって液晶３３に表示された文
字、図形、画像をより明瞭に視認することができる。
よれば、裏面２１bが鏡面なら全反射して出射できなか
った表面の回折格子３による低次の回折光Ｄlおよび裏
面への直接入射光を、凹凸アレイ２２の鉛直壁２２aで
捕らえて液晶３３に向けて出射できる。従って、より明
るいフロントライトによって液晶３３に表示された文
字、図形、画像をより明瞭に視認することができる。
【００３９】図６は、請求項７に記載のフロントライト
導光板の一例を示す平面図である。このフロントライト
導光板１は、表面１aに一定ピッチＰで設けられた格子
部４が、光源の光が入射する一端面１cに対してβ°の
角度をなして傾いている点のみが図２の実施形態と異な
る。従って、回折格子(図示省略)の格子部幅および格子
間隔ｄは、図２で述べたフロントライト導光板と同じで
ある。本実施形態で格子部４をβ°傾斜させたのは、モ
アレ縞の発生を防止するためである。即ち、液晶３３
は、多数の画素を縦横マトリックス状に並べ、これらの
画素をソースバス・ゲートバスが一定間隔で格子状に区
画するものであるため、この液晶上に一定ピッチＰで格
子部が並ぶフロントライト導光板１を特定の角度ずらせ
て重ねると、配線ラインの規則的配列が格子部の規則的
配列と干渉して、フロントライト導光板１を上方から見
たときモアレ縞が観察される。発明者らは、配線ライン
と格子部のずれ角βが０〜２５°のとき、モアレ縞の発
生が抑えられ、特にβ＝２２.５°のときモアレ縞が殆
どなくなることを見つけ出した。なお、格子部４のピッ
チを図２の実施形態のＰiのように変化させれば、配列
の規則性が弱まってモアレ縞は発生しなくなる。
導光板の一例を示す平面図である。このフロントライト
導光板１は、表面１aに一定ピッチＰで設けられた格子
部４が、光源の光が入射する一端面１cに対してβ°の
角度をなして傾いている点のみが図２の実施形態と異な
る。従って、回折格子(図示省略)の格子部幅および格子
間隔ｄは、図２で述べたフロントライト導光板と同じで
ある。本実施形態で格子部４をβ°傾斜させたのは、モ
アレ縞の発生を防止するためである。即ち、液晶３３
は、多数の画素を縦横マトリックス状に並べ、これらの
画素をソースバス・ゲートバスが一定間隔で格子状に区
画するものであるため、この液晶上に一定ピッチＰで格
子部が並ぶフロントライト導光板１を特定の角度ずらせ
て重ねると、配線ラインの規則的配列が格子部の規則的
配列と干渉して、フロントライト導光板１を上方から見
たときモアレ縞が観察される。発明者らは、配線ライン
と格子部のずれ角βが０〜２５°のとき、モアレ縞の発
生が抑えられ、特にβ＝２２.５°のときモアレ縞が殆
どなくなることを見つけ出した。なお、格子部４のピッ
チを図２の実施形態のＰiのように変化させれば、配列
の規則性が弱まってモアレ縞は発生しなくなる。
【００４０】本実施形態では、フロントライト導光板１
の格子部４が液晶の配線ラインに対して角度βだけ傾い
て配置されるように構成したので、格子部４が一定ピッ
チＰで設けられていてもモアレ縞の発生が抑えられ、液
晶に表示される文字、図形、画像を明瞭に認識することが
できる。
の格子部４が液晶の配線ラインに対して角度βだけ傾い
て配置されるように構成したので、格子部４が一定ピッ
チＰで設けられていてもモアレ縞の発生が抑えられ、液
晶に表示される文字、図形、画像を明瞭に認識することが
できる。
【００４１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
請求項１に記載のフロントライト導光板は、少なくとも
一端面から光源の光が入射する透明な板状体の表面に、
入射光を回折して裏面から下方の反射型の液晶に出射さ
せる回折格子を設けているので、高強度の回折光で液晶
が下方から極めて明るく照らされ、液晶の軽量化・薄型
化および光源の省電力と電池の長寿命化を図りつつ、従
来より遥かに均一で高輝度な表示画面を得ることができ
る。
請求項１に記載のフロントライト導光板は、少なくとも
一端面から光源の光が入射する透明な板状体の表面に、
入射光を回折して裏面から下方の反射型の液晶に出射さ
せる回折格子を設けているので、高強度の回折光で液晶
が下方から極めて明るく照らされ、液晶の軽量化・薄型
化および光源の省電力と電池の長寿命化を図りつつ、従
来より遥かに均一で高輝度な表示画面を得ることができ
る。
【００４２】本発明の請求項２に記載のフロントライト
導光板は、回折格子が、鏡面をなす表面に所定ピッチで
設けた格子部に所定格子間隔で複数本設けられ、回折格
子の断面形状、所定ピッチに占める回折格子部の割合お
よび所定格子間隔の少なくとも１つが、フロントライト
導光板の表面における輝度が増大し、かつ均一化される
とともに、液晶に表示される文字、図形または画像の視
認性が向上するように設定されているので、フロントラ
イト導光板の光源から遠い部分も近い部分と同等に回折
光によって照らされ、非常に均一で高輝度な照明により
表示文字等を全画面に亘って明瞭に視認することができ
る。
導光板は、回折格子が、鏡面をなす表面に所定ピッチで
設けた格子部に所定格子間隔で複数本設けられ、回折格
子の断面形状、所定ピッチに占める回折格子部の割合お
よび所定格子間隔の少なくとも１つが、フロントライト
導光板の表面における輝度が増大し、かつ均一化される
とともに、液晶に表示される文字、図形または画像の視
認性が向上するように設定されているので、フロントラ
イト導光板の光源から遠い部分も近い部分と同等に回折
光によって照らされ、非常に均一で高輝度な照明により
表示文字等を全画面に亘って明瞭に視認することができ
る。
【００４３】本発明の請求項３に記載のフロントライト
導光板は、板状体の裏面に、表面の回折格子によって回
折された光を液晶に向けて回折させる回折格子が設けら
れているので、表面の回折格子で回折された高次のみな
らず低次の回折光、更には直接入射する光源光も裏面の
回折格子によって回折され、液晶に向けて出射されるの
で、光源からの光を一層有効に液晶の照明に用いること
ができ、より明るいフロントライトによって表示文字等
をより明瞭に視認できるとともに、光源の省電力を図る
ことができる。
導光板は、板状体の裏面に、表面の回折格子によって回
折された光を液晶に向けて回折させる回折格子が設けら
れているので、表面の回折格子で回折された高次のみな
らず低次の回折光、更には直接入射する光源光も裏面の
回折格子によって回折され、液晶に向けて出射されるの
で、光源からの光を一層有効に液晶の照明に用いること
ができ、より明るいフロントライトによって表示文字等
をより明瞭に視認できるとともに、光源の省電力を図る
ことができる。
【００４４】本発明の請求項４に記載のフロントライト
導光板は、板状体の裏面に、鋸歯状の断面をもつプリズ
ムアレイが形成されているので、鋸歯状のプリズムアレ
イの各鉛直壁および各傾斜壁が、表面の回折格子で回折
された夫々低次および高次の回折光を捕らえて液晶に向
けて出射するから、プリズムアレイがなければ利用でき
ない低次の回折光も照明に用いることができ、より明る
いフロントライトによって表示文字等をより明瞭に視認
できるとともに、光源の省電力を図ることができる。
導光板は、板状体の裏面に、鋸歯状の断面をもつプリズ
ムアレイが形成されているので、鋸歯状のプリズムアレ
イの各鉛直壁および各傾斜壁が、表面の回折格子で回折
された夫々低次および高次の回折光を捕らえて液晶に向
けて出射するから、プリズムアレイがなければ利用でき
ない低次の回折光も照明に用いることができ、より明る
いフロントライトによって表示文字等をより明瞭に視認
できるとともに、光源の省電力を図ることができる。
【００４５】本発明の請求項５に記載のフロントライト
導光板は、板状体の裏面に、矩形断面をもつ凹凸アレイ
が形成されているので、矩形断面の凹凸アレイの各鉛直
壁および各水平壁が、表面の回折格子で回折された夫々
低次および高次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射す
るから、凹凸アレイがなければ利用できない低次の回折
光も照明に用いることができ、より明るいフロントライ
トによって表示文字等をより明瞭に視認できるととも
に、光源の省電力を図ることができる。
導光板は、板状体の裏面に、矩形断面をもつ凹凸アレイ
が形成されているので、矩形断面の凹凸アレイの各鉛直
壁および各水平壁が、表面の回折格子で回折された夫々
低次および高次の回折光を捕らえて液晶に向けて出射す
るから、凹凸アレイがなければ利用できない低次の回折
光も照明に用いることができ、より明るいフロントライ
トによって表示文字等をより明瞭に視認できるととも
に、光源の省電力を図ることができる。
【００４６】本発明の請求項６に記載のフロントライト
導光板は、格子部の所定ピッチが、液晶の画素アレイを
区画する配線ラインのピッチに近い２００乃至３００μ
ｍであるので、視認に不利な液晶からの光を散乱させる
格子部が表示に本来寄与しない配線ラインに合わせて配
置されているから、照明輝度を高く維持しつつ良好な視
認性を確保することができる。
導光板は、格子部の所定ピッチが、液晶の画素アレイを
区画する配線ラインのピッチに近い２００乃至３００μ
ｍであるので、視認に不利な液晶からの光を散乱させる
格子部が表示に本来寄与しない配線ラインに合わせて配
置されているから、照明輝度を高く維持しつつ良好な視
認性を確保することができる。
【００４７】本発明の請求項７に記載のフロントライト
導光板は、回折格子が、上記光源の光が入射する端面に
対して０乃至２５°の角度をなして傾いているので、格
子部が一定ピッチまたは格子間隔が一定であっても、こ
の規則的配列と液晶の配線ラインの規則的配列との干渉
が緩和され、モアレ縞の発生が抑えられて表示文字等の
良好な視認性を確保することができる。
導光板は、回折格子が、上記光源の光が入射する端面に
対して０乃至２５°の角度をなして傾いているので、格
子部が一定ピッチまたは格子間隔が一定であっても、こ
の規則的配列と液晶の配線ラインの規則的配列との干渉
が緩和され、モアレ縞の発生が抑えられて表示文字等の
良好な視認性を確保することができる。
【図１】 フロントライト導光板の表面に設けられた回
折格子による光の回折を原理的に示す模式図である。
折格子による光の回折を原理的に示す模式図である。
【図２】 反射型液晶の照明に用いられた本発明による
フロントライト導光板の一例を示す断面図である。
フロントライト導光板の一例を示す断面図である。
【図３】 本発明のフロントライト導光板の他の実施形
態を示す斜視図である。
態を示す斜視図である。
【図４】 図３のフロントライト導光板による照明光路
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】 本発明のフロントライト導光板の他の実施形
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図６】 本発明のフロントライト導光板の他の実施形
態を示す平面図である。
態を示す平面図である。
【図７】 従来のフロントライト導光板を用いた反射型
液晶を示す断面図である。
液晶を示す断面図である。
１,１１,２１ フロントライト導光板 １a,１１a,２１a 表面 １b,１１b,２１b 裏面 １c,１１c,２１c 一端面 １d,１１d,２１d 他端面 ２,４ 格子部 ３ 回折格子 １２ プリズムアレイ １２a,２２a 鉛直壁 １２b 傾斜壁 ２２b 水平壁 Ｐ,Ｐi 格子部のピッチ Ｄl 低次の回折光 Ｄh 高次の回折光 Ｉ 光源からの光
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０
Claims (7)
- 【請求項１】 液晶の表示側にフロントライトとして配
置され得るフロントライト導光板において、 上記フロントライト導光板は、少なくとも一端面から光
源の光が入射する透明な板状体からなり、この板状体の
表面に、上記光源から入射した光を、上記板状体の裏面
から上記液晶に向けて出射するように回折させる回折格
子が設けられていることを特徴とするフロントライト導
光板。 - 【請求項２】 請求項１に記載のフロントライト導光板
において、上記回折格子は、板状体の鏡面をなす上記表
面に所定ピッチ毎に設けられた格子部に所定格子間隔を
隔てて複数本設けられ、上記回折格子の断面形状、所定
ピッチに占める回折格子部の割合および所定格子間隔の
少なくとも１つは、フロントライト導光板の表面におけ
る輝度が増大し、かつ均一化されるとともに、液晶に表
示される文字、図形または画像の視認性が向上するよう
に設定されていることを特徴とするフロントライト導光
板。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のフロントライ
ト導光板において、上記板状体の裏面に、上記表面の回
折格子によって回折された光を上記液晶に向けて回折さ
せる回折格子が設けられていることを特徴とするフロン
トライト導光板。 - 【請求項４】 請求項１または２に記載のフロントライ
ト導光板において、上記板状体の裏面に、鋸歯状の断面
をもつプリズムアレイが形成されていることを特徴とす
るフロントライト導光板。 - 【請求項５】 請求項１または２に記載のフロントライ
ト導光板において、上記板状体の裏面に、矩形断面をも
つ凹凸アレイが形成されていることを特徴とするフロン
トライト導光板。 - 【請求項６】 請求項２乃至５のいずれか１つに記載の
フロントライト導光板において、上記格子部の所定ピッ
チは、２００乃至３００μｍであることを特徴とするフ
ロントライト導光板。 - 【請求項７】 請求項２乃至６のいずれか１つに記載の
フロントライト導光板において、上記回折格子は、上記
光源の光が入射する端面に対して０乃至２５°の角度を
なして傾いていることを特徴とするフロントライト導光
板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000278456A JP3394025B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | フロントライト導光板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000278456A JP3394025B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | フロントライト導光板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090549A true JP2002090549A (ja) | 2002-03-27 |
| JP3394025B2 JP3394025B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=18763621
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000278456A Expired - Fee Related JP3394025B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | フロントライト導光板 |
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- 2000-09-13 JP JP2000278456A patent/JP3394025B2/ja not_active Expired - Fee Related
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