JP2003107465A - フロントライト - Google Patents
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- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射型の液晶を含む表示装置の表示面側に配
設されるフロントライトにおいて、入射角度の異なる光
束からなる光源からの光量を照明のために十分に使用で
き、かつ表示コントラストを表示面の全面に渡り均一に
確保できるフロントライトの提供。 【解決手段】 反射型の液晶を含む表示装置の表示面側
に配設される光透過性を有する板状の導光板と光源とを
備えるフロントライトであって、導光板１は平面状の第
１の面８と、略Ｖ字形状の複数のプリズム溝７を形成し
た第２の面６と、光源からの光を内部に導入する第３の
面５と有し、プリズム溝７は第１の面８の法線Ｈから光
源側に向かう３０度以上４５度以下の角度αをなすＡ面
１０と、Ａ面１０の角度より小さい角度をなすＢ面１２
を形成し、Ａ頂上部９は、Ｂ頂上部１３より低く設定さ
れ平面で連続するように一体成型する。
設されるフロントライトにおいて、入射角度の異なる光
束からなる光源からの光量を照明のために十分に使用で
き、かつ表示コントラストを表示面の全面に渡り均一に
確保できるフロントライトの提供。 【解決手段】 反射型の液晶を含む表示装置の表示面側
に配設される光透過性を有する板状の導光板と光源とを
備えるフロントライトであって、導光板１は平面状の第
１の面８と、略Ｖ字形状の複数のプリズム溝７を形成し
た第２の面６と、光源からの光を内部に導入する第３の
面５と有し、プリズム溝７は第１の面８の法線Ｈから光
源側に向かう３０度以上４５度以下の角度αをなすＡ面
１０と、Ａ面１０の角度より小さい角度をなすＢ面１２
を形成し、Ａ頂上部９は、Ｂ頂上部１３より低く設定さ
れ平面で連続するように一体成型する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明装置に係り、特
に反射型の液晶を含む各種の反射型表示装置等の表示面
側に設置されて照明を行ういわゆるフロントライトとも
呼ばれる装置に関するものである。
に反射型の液晶を含む各種の反射型表示装置等の表示面
側に設置されて照明を行ういわゆるフロントライトとも
呼ばれる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年になり、透過型の液晶を背面側から
照明するバックライトに変えて、反射型の液晶の表示面
側に配設されることで液晶の表示面を直に照明するフロ
ントライトが主流となりつつある。反射型の液晶とフロ
ントライトとから構成される表示装置によれば、視野角
度が大きくでき、かつ消費電力も少なくできる等の利点
がある。このフロントライトとして、特許第２９２５５
３０号や特開２００１−１１０２２３号、特開平１１−
２４２２２号の各公報が知られている。
照明するバックライトに変えて、反射型の液晶の表示面
側に配設されることで液晶の表示面を直に照明するフロ
ントライトが主流となりつつある。反射型の液晶とフロ
ントライトとから構成される表示装置によれば、視野角
度が大きくでき、かつ消費電力も少なくできる等の利点
がある。このフロントライトとして、特許第２９２５５
３０号や特開２００１−１１０２２３号、特開平１１−
２４２２２号の各公報が知られている。
【０００３】上記の各公報によれば、導光板の液晶に対
向する面を平面とし、反対側の面に断面が鋸状のプリズ
ム形状や三角プリズム形状の半円形状の凹部や凸部を形
成し、これらのプリズム形状の面において導光板の端面
から入射した光を全反射することで、液晶に指向させる
ことで照明を行い、出光面から出光することで全面に渡
る均一な照明を行う様に構成されていた。また、特開２
０００−２２１５０１号公報によれば、導光板の屈折率
よりも小さい屈折率を有する屈折層を介して液晶と貼り
合わすことが開示されている。
向する面を平面とし、反対側の面に断面が鋸状のプリズ
ム形状や三角プリズム形状の半円形状の凹部や凸部を形
成し、これらのプリズム形状の面において導光板の端面
から入射した光を全反射することで、液晶に指向させる
ことで照明を行い、出光面から出光することで全面に渡
る均一な照明を行う様に構成されていた。また、特開２
０００−２２１５０１号公報によれば、導光板の屈折率
よりも小さい屈折率を有する屈折層を介して液晶と貼り
合わすことが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各公報に示されるような単純な鋸状や三角形、半円形の
プリズム溝形状によれば、光源から導光板に入射した様
々な入射角の光の内で一部の角度の光束についてはプリ
ズム溝で全反射して、効果的に液晶面を照射できるよう
になるが、残りの入射角度の光束についてはそのまま導
光板の外に射出されることになる。
各公報に示されるような単純な鋸状や三角形、半円形の
プリズム溝形状によれば、光源から導光板に入射した様
々な入射角の光の内で一部の角度の光束についてはプリ
ズム溝で全反射して、効果的に液晶面を照射できるよう
になるが、残りの入射角度の光束についてはそのまま導
光板の外に射出されることになる。
【０００５】これは、光源の射出方向から斜めに液晶装
置を見た場合に導光板の表面が光ることから裏付けられ
る。このように、従来のフロントライトによれば、光源
からの光量が照明のために十分に使用されず、液晶の表
示コントラスト（濃淡）が著しく損なわれてしまう等の
欠点があった。
置を見た場合に導光板の表面が光ることから裏付けられ
る。このように、従来のフロントライトによれば、光源
からの光量が照明のために十分に使用されず、液晶の表
示コントラスト（濃淡）が著しく損なわれてしまう等の
欠点があった。
【０００６】したがって、本発明は上記の問題点に鑑み
て成されたものであり、反射型の液晶を含む表示装置の
表示面側に配設されるフロントライトにおいて、入射角
度の異なる光束からなる光源からの光量を照明のために
十分に使用でき、かつ表示コントラストを表示面の全面
に渡り均一に確保できるフロントライトの提供を目的と
している。
て成されたものであり、反射型の液晶を含む表示装置の
表示面側に配設されるフロントライトにおいて、入射角
度の異なる光束からなる光源からの光量を照明のために
十分に使用でき、かつ表示コントラストを表示面の全面
に渡り均一に確保できるフロントライトの提供を目的と
している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明によれば、反射型の液晶
を含む表示装置の表示面側に配設される光透過性を有す
る板状の導光板と光源とを備えるフロントライトであっ
て、前記導光板は、前記表示装置の表示面側に対向配置
される平面状の第１の面と、前記第１の面の裏面側にお
いて前記光源からの光軸方向に直交する略Ｖ字形状の複
数のプリズム溝を形成した第２の面と、前記第１の面と
前記第２の面に挟まれるように形成され、前記光源から
の光を内部に導入する第３の面と有し、前記プリズム溝
は、前記第１の面の法線から前記光源側に向かう３０度
以上４５度以下の角度をなすＡ面と、前記Ａ面に対向
し、前記法線から前記光源とは反対側に向かう０度以上
で前記Ａ面の角度より小さい角度をなすＢ面とを形成
し、さらに、前記Ａ面側のＡ頂上部は、前記Ｂ面側のＢ
頂上部より低く設定し、続く前記Ｂ頂上部と前記Ａ頂上
部との間を、一つの平面または上に凹状となる曲面で連
続するように所定樹脂材料を用いて一体成型したことを
特徴としている。
目的を達成するために、本発明によれば、反射型の液晶
を含む表示装置の表示面側に配設される光透過性を有す
る板状の導光板と光源とを備えるフロントライトであっ
て、前記導光板は、前記表示装置の表示面側に対向配置
される平面状の第１の面と、前記第１の面の裏面側にお
いて前記光源からの光軸方向に直交する略Ｖ字形状の複
数のプリズム溝を形成した第２の面と、前記第１の面と
前記第２の面に挟まれるように形成され、前記光源から
の光を内部に導入する第３の面と有し、前記プリズム溝
は、前記第１の面の法線から前記光源側に向かう３０度
以上４５度以下の角度をなすＡ面と、前記Ａ面に対向
し、前記法線から前記光源とは反対側に向かう０度以上
で前記Ａ面の角度より小さい角度をなすＢ面とを形成
し、さらに、前記Ａ面側のＡ頂上部は、前記Ｂ面側のＢ
頂上部より低く設定し、続く前記Ｂ頂上部と前記Ａ頂上
部との間を、一つの平面または上に凹状となる曲面で連
続するように所定樹脂材料を用いて一体成型したことを
特徴としている。
【０００８】また、前記プリズム溝における前記Ａ頂上
部と前記Ｂ頂上部との間の前記第１の面に沿う距離を
Ｌ、前記Ａ頂上部と前記Ｂ頂上部との間の前記法線方向
に沿う距離をｈ、前記Ａ面の角度をα、前記導光板の臨
界角をθc、前記導光板の空気に対する相対屈折率をｎ
として、ｈ＞Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎ
（π／２−α−θｃ）））または、前記ｈは約１０％の
誤差範囲のｈ≒Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎ
（π／２−α−θｃ）））、ただし、臨界角θｃ＝ｓｉ
ｎ-1（１／ｎ）の関係であることを特徴としている。
部と前記Ｂ頂上部との間の前記第１の面に沿う距離を
Ｌ、前記Ａ頂上部と前記Ｂ頂上部との間の前記法線方向
に沿う距離をｈ、前記Ａ面の角度をα、前記導光板の臨
界角をθc、前記導光板の空気に対する相対屈折率をｎ
として、ｈ＞Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎ
（π／２−α−θｃ）））または、前記ｈは約１０％の
誤差範囲のｈ≒Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎ
（π／２−α−θｃ）））、ただし、臨界角θｃ＝ｓｉ
ｎ-1（１／ｎ）の関係であることを特徴としている。
【０００９】また、前記光源は、前記第３の面に対向配
置されるとともに前記第３の面に光を導入するための第
２のプリズム溝を有した副導光板と、前記副導光板の両
端に配置される少なくとも一対の発光ダイオードまたは
片側に配置される少なくとも１個の発光ダイオードとか
ら構成されることを特徴としている。
置されるとともに前記第３の面に光を導入するための第
２のプリズム溝を有した副導光板と、前記副導光板の両
端に配置される少なくとも一対の発光ダイオードまたは
片側に配置される少なくとも１個の発光ダイオードとか
ら構成されることを特徴としている。
【００１０】また、前記光源は、前記第３の面に対向配
置されるとともに前記光源からの光を拡散して前記第３
の面から導入するためのプリズム面または拡散面を前記
第３の面に形成したことを特徴としている。
置されるとともに前記光源からの光を拡散して前記第３
の面から導入するためのプリズム面または拡散面を前記
第３の面に形成したことを特徴としている。
【００１１】また、前記プリズム溝は、点光源を中心と
して前記点光源からの光軸方向に直交する波紋状に形成
されることを特徴としている。
して前記点光源からの光軸方向に直交する波紋状に形成
されることを特徴としている。
【００１２】また、前記プリズム溝は、前記第１の面か
ら射出する光量密度を均一にするために、前記点光源ま
たは前記線光源から離隔するにつれてその問隔が小さく
なるグラデーションを有して形成されることを特徴とし
ている。
ら射出する光量密度を均一にするために、前記点光源ま
たは前記線光源から離隔するにつれてその問隔が小さく
なるグラデーションを有して形成されることを特徴とし
ている。
【００１３】また、前記プリズム溝は、前記第１の面か
ら射出する光量密度を均一にするために、前記光源から
の距離が遠ざかるにつれてその深さが深くなるようにグ
ラデーションを有して形成されることを特徴としてい
る。
ら射出する光量密度を均一にするために、前記光源から
の距離が遠ざかるにつれてその深さが深くなるようにグ
ラデーションを有して形成されることを特徴としてい
る。
【００１４】そして、前記導光板において、前記第１の
面または前記第２の面の少なくとも一方に反射防止膜処
理を施すことを特徴としている。
面または前記第２の面の少なくとも一方に反射防止膜処
理を施すことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な各実施形
態につき、添付の図面を参照して説明する。図１は後述
する各実施形態に共通するフロントライトの外観斜視図
である。本図において、液晶２は反射型ＴＦＴ液晶であ
ってその表示面２ａを上にしており、その上に導光板１
を対向配置している。そして、導光板１の出光面には平
行なプリズム溝７が図示のように光源から離れるにつれ
て密状態となるグラデーション状に線光源に対して平行
になるように透明または良光透過性のアクリル樹脂やポ
リカーボネイト樹脂を用いて射出成型で一体成型されて
いる。このほかに、導光板を加熱しておき、雌形状の金
型を押し付けるように成型してもよい。
態につき、添付の図面を参照して説明する。図１は後述
する各実施形態に共通するフロントライトの外観斜視図
である。本図において、液晶２は反射型ＴＦＴ液晶であ
ってその表示面２ａを上にしており、その上に導光板１
を対向配置している。そして、導光板１の出光面には平
行なプリズム溝７が図示のように光源から離れるにつれ
て密状態となるグラデーション状に線光源に対して平行
になるように透明または良光透過性のアクリル樹脂やポ
リカーボネイト樹脂を用いて射出成型で一体成型されて
いる。このほかに、導光板を加熱しておき、雌形状の金
型を押し付けるように成型してもよい。
【００１６】また、導光板１の側面には第３の面５が形
成されており、この第３の面５に対して平行となるよう
に副導光板４が配置されている。この副導光板４には第
３の面５に対向して第２のプリズム溝４ａが一体成型さ
れており、副導光板４の両端に配置された二対の４個の
高輝度の発光ダイオード３から出光される光を第２のプ
リズム溝４ａにおいて全反射することで、破線図示の方
向に指向する線光源を構成している。
成されており、この第３の面５に対して平行となるよう
に副導光板４が配置されている。この副導光板４には第
３の面５に対向して第２のプリズム溝４ａが一体成型さ
れており、副導光板４の両端に配置された二対の４個の
高輝度の発光ダイオード３から出光される光を第２のプ
リズム溝４ａにおいて全反射することで、破線図示の方
向に指向する線光源を構成している。
【００１７】このように構成される線光源としては、上
記の構成のほかに２個の発光ダイオード３を副導光板４
の片側のみに配置する場合や、発光ダイオード３を副導
光板４の両側または片側に１個づつ配置する場合など種
々あり、照明に必要となる光量により適宜設定されるこ
とになる。また、冷陰極管や発光ダイオードを直接光源
に使用する場合には、導光板１の側面である第３の面５
に対向して配置される。ここで、第３の面には光を拡散
して導入するためのプリズム面または拡散面（ブラスト
面）が形成されているとより効果的である。
記の構成のほかに２個の発光ダイオード３を副導光板４
の片側のみに配置する場合や、発光ダイオード３を副導
光板４の両側または片側に１個づつ配置する場合など種
々あり、照明に必要となる光量により適宜設定されるこ
とになる。また、冷陰極管や発光ダイオードを直接光源
に使用する場合には、導光板１の側面である第３の面５
に対向して配置される。ここで、第３の面には光を拡散
して導入するためのプリズム面または拡散面（ブラスト
面）が形成されているとより効果的である。
【００１８】また、図１は、携帯電話の液晶表示用に用
いる場合を示しているが、この他にパームトップコンピ
ュータやデスクトップコンピュータ用の液晶の照明用と
しても適用可能である。このためには、必要に応じて光
源の光量を増加したり、光源の配置位置も導光板１の第
３の面５のみでなく、対向する側面や直交する側面に配
置する構成としてもよい。
いる場合を示しているが、この他にパームトップコンピ
ュータやデスクトップコンピュータ用の液晶の照明用と
しても適用可能である。このためには、必要に応じて光
源の光量を増加したり、光源の配置位置も導光板１の第
３の面５のみでなく、対向する側面や直交する側面に配
置する構成としてもよい。
【００１９】次に、図２(ａ)は図１のＸ−Ｘ線矢視断面
図であり、図２(ｂ)はプリズム溝７の拡大図である。先
ず、図２(ａ)において、既に説明済みの構成部品につい
ては同様の符号を附して説明を割愛すると、導光板１は
液晶２の表示面２ａ側に対向配置される平面状の第１の
面８と、この第１の面８の裏面側において上記の線光源
３，４からの光軸の方向に直交する略Ｖ字形状の複数の
プリズム溝７を形成した第２の面６と線光源からの光を
内部に導入する第３の面５と有して板状に一体成型され
る。
図であり、図２(ｂ)はプリズム溝７の拡大図である。先
ず、図２(ａ)において、既に説明済みの構成部品につい
ては同様の符号を附して説明を割愛すると、導光板１は
液晶２の表示面２ａ側に対向配置される平面状の第１の
面８と、この第１の面８の裏面側において上記の線光源
３，４からの光軸の方向に直交する略Ｖ字形状の複数の
プリズム溝７を形成した第２の面６と線光源からの光を
内部に導入する第３の面５と有して板状に一体成型され
る。
【００２０】また、図２(ｂ)において、各プリズム溝７
は、第１の面８の法線Ｈから線光源３、４側に谷部１１
から向かう３０度以上４５度以下の角度αをなすＡ面１
０と、このＡ面１０に対向して上記の法線Ｈから線光源
３，４と反対側に向かう０度以上でありＡ面１０の角度
より小さい角度をなすＢ面１２とを形成している。さら
に、Ａ面１０側のＡ頂上部９は、Ｂ面１２側のＢ頂上部
１３より低くなるように設定されており、かつＡ頂上部
９とＢ頂上部１３との間が、一つの平面または上に凹状
の曲面で連続するように所定樹脂材料を用いて一体成型
されており、上記のプリズム溝７を形成した第２の面６
を形成している。
は、第１の面８の法線Ｈから線光源３、４側に谷部１１
から向かう３０度以上４５度以下の角度αをなすＡ面１
０と、このＡ面１０に対向して上記の法線Ｈから線光源
３，４と反対側に向かう０度以上でありＡ面１０の角度
より小さい角度をなすＢ面１２とを形成している。さら
に、Ａ面１０側のＡ頂上部９は、Ｂ面１２側のＢ頂上部
１３より低くなるように設定されており、かつＡ頂上部
９とＢ頂上部１３との間が、一つの平面または上に凹状
の曲面で連続するように所定樹脂材料を用いて一体成型
されており、上記のプリズム溝７を形成した第２の面６
を形成している。
【００２１】さらに、このプリズム溝７におけるＡ頂上
部９とＢ頂上部１３との間の法線Ｈに直交する第１の面
８に沿う距離をＬとし、Ａ頂上部９とＢ頂上部１３との
間の法線Ｈ方向に沿う距離をｈとなるように成型されて
いる。導光板１の側面である第３の面５から導光板１に
図示の方向の角度で入射した光束は、上記の樹脂製の導
光板２の屈折率ｎである１．５から求まる臨界角θｃで
屈折を繰り返して図示のように遠くまで到達する。
部９とＢ頂上部１３との間の法線Ｈに直交する第１の面
８に沿う距離をＬとし、Ａ頂上部９とＢ頂上部１３との
間の法線Ｈ方向に沿う距離をｈとなるように成型されて
いる。導光板１の側面である第３の面５から導光板１に
図示の方向の角度で入射した光束は、上記の樹脂製の導
光板２の屈折率ｎである１．５から求まる臨界角θｃで
屈折を繰り返して図示のように遠くまで到達する。
【００２２】このように、第１の面８と第２の面６の間
で全反射をすることから外には射出しないこととなる。
一方、導光板１の第２面６にはプリズム溝７が形成され
ていることから、光源側の斜面となるＡ面１０に入射し
た光の内でその入射角が臨界角θｃより大きい光はＡ面
１０で全反射する。また入射角が臨界角θｃより小さい
光は屈折して導光板１の外部に射出するが、このように
射出された光はＢ面１２で捕捉される。
で全反射をすることから外には射出しないこととなる。
一方、導光板１の第２面６にはプリズム溝７が形成され
ていることから、光源側の斜面となるＡ面１０に入射し
た光の内でその入射角が臨界角θｃより大きい光はＡ面
１０で全反射する。また入射角が臨界角θｃより小さい
光は屈折して導光板１の外部に射出するが、このように
射出された光はＢ面１２で捕捉される。
【００２３】図３(ａ)は、導光板１の外部における射出
角度とプリズム溝７の角度αの関係図であり、Ｄ１は第
１の面８の法線Ｈからマイナス側(−）とプラス側
（＋）の角度を有する光φｏ(−）とφｏ（＋）の差か
ら求まる角度幅Ｄ２は、法線Ｈからマイナス側(−）と
プラス側（＋）の角度を有する光φｏ(−）とφｏ
（＋）の平均を示している。また、図３(ｂ)は、プリズ
ム溝７の角度αをなすＡ面１０に入光した光が反射し、
導光板の第１面側から出射する様子を示している。
角度とプリズム溝７の角度αの関係図であり、Ｄ１は第
１の面８の法線Ｈからマイナス側(−）とプラス側
（＋）の角度を有する光φｏ(−）とφｏ（＋）の差か
ら求まる角度幅Ｄ２は、法線Ｈからマイナス側(−）と
プラス側（＋）の角度を有する光φｏ(−）とφｏ
（＋）の平均を示している。また、図３(ｂ)は、プリズ
ム溝７の角度αをなすＡ面１０に入光した光が反射し、
導光板の第１面側から出射する様子を示している。
【００２４】図３(ｂ)の左側の図において、プリズム溝
７の傾斜角度αのＡ面１０で反射した光で第１の面８か
ら射出する光のマイナス側の角度φｏ（−）はＡ面１０
に臨界角θｃで入射したときが最も小さくなり、φｉ
（−）＝α＋θｃ−９０度、φｏ(−）＝ａｒcｓｉｎ
（ｎ・ｓｉｎ（α＋θｃ−９０度））となる。ただしｎ
は導光板の材料の屈折率である。また、図３(ｂ)の右側
の図に示す通り、プラス側は第２面６に対して臨界角θ
ｃで入射した光が最も大きくなり、φｉ（＋）＝２α−
θｃ度、φｏ（＋）＝ａｒcｓｉｎ（ｎ・ｓｉｎ（２α
＋θｃ））となる。α≧θｃの場合は、φｉ（＋）＝θ
c、φｏ（＋）＝９０度となる。
７の傾斜角度αのＡ面１０で反射した光で第１の面８か
ら射出する光のマイナス側の角度φｏ（−）はＡ面１０
に臨界角θｃで入射したときが最も小さくなり、φｉ
（−）＝α＋θｃ−９０度、φｏ(−）＝ａｒcｓｉｎ
（ｎ・ｓｉｎ（α＋θｃ−９０度））となる。ただしｎ
は導光板の材料の屈折率である。また、図３(ｂ)の右側
の図に示す通り、プラス側は第２面６に対して臨界角θ
ｃで入射した光が最も大きくなり、φｉ（＋）＝２α−
θｃ度、φｏ（＋）＝ａｒcｓｉｎ（ｎ・ｓｉｎ（２α
＋θｃ））となる。α≧θｃの場合は、φｉ（＋）＝θ
c、φｏ（＋）＝９０度となる。
【００２５】以上から、液晶２に指向するように射出す
るＡ面１０の傾斜角αは３０度〜４５度の範囲が良いこ
とが判明した。また、上記の樹脂材料を用いて射出成型
するときに、傾斜角αが３０度〜４５度の範囲となって
いるので溶融樹脂をプリズム溝７の内部に十分に回り込
ませることが可能となり良い結果を得ることができる。
さらに、射出成型金型のキャビティ加工にも都合が良
い。
るＡ面１０の傾斜角αは３０度〜４５度の範囲が良いこ
とが判明した。また、上記の樹脂材料を用いて射出成型
するときに、傾斜角αが３０度〜４５度の範囲となって
いるので溶融樹脂をプリズム溝７の内部に十分に回り込
ませることが可能となり良い結果を得ることができる。
さらに、射出成型金型のキャビティ加工にも都合が良
い。
【００２６】一方、導光板１の外部に射出してしまう光
の角度範囲はＡ面１０の傾斜角αに対して、プリズム射
出角０から９０度の範囲になり、傾斜角αにあまり関係
なく、４０度程度から導光板１の平行方向に射出する。
ここで従来の導光板１はいずれもこの様な傾斜面を持っ
ており、ここからの導光板表面側への射出光は避けられ
ず、液晶のコントラスト低下を招いていた。
の角度範囲はＡ面１０の傾斜角αに対して、プリズム射
出角０から９０度の範囲になり、傾斜角αにあまり関係
なく、４０度程度から導光板１の平行方向に射出する。
ここで従来の導光板１はいずれもこの様な傾斜面を持っ
ており、ここからの導光板表面側への射出光は避けられ
ず、液晶のコントラスト低下を招いていた。
【００２７】そこで、Ａ面１０からの射出光を再び導光
板１内に入射させるようにＢ面１２のＢ頂上部１３の高
さをＡ面１０のＡ頂上部９より高さｈ分高くすること
で、導光板１の表面からの射出光を捕捉するように構成
されている。
板１内に入射させるようにＢ面１２のＢ頂上部１３の高
さをＡ面１０のＡ頂上部９より高さｈ分高くすること
で、導光板１の表面からの射出光を捕捉するように構成
されている。
【００２８】図４(ａ)はプリズム溝７の拡大図、図４
(ｂ)は動作説明図である。先ず（ａ）に図示のようにＢ
頂上部１３のＡ頂上部９に対する高さｈは各頂上部の幅
をＬとし、全反射の臨界角をθc、導光板１の空気に対
する相対屈折率をｎとして、ｈ＝Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉ
ｎ-1（ｎ×ｓｉｎ（π／２−α−θｃ）））の関係から
求まり、Ｂ頂上部１３の高さｈがこれ以上有れば良いこ
とになる。または、ｈ≒Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉｎ-1（ｎ
×ｓｉｎ（π／２−α−θｃ）））でも光を捕捉できる
ようになり、図４（ｂ）に図示のように捕捉された光を
Ｂ面１２から導光板１の内部に入光でき、第２の面６で
全反射することで第１の面８に向けて指向できるように
なる。ただし、臨界角θｃ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）の関係
である。
(ｂ)は動作説明図である。先ず（ａ）に図示のようにＢ
頂上部１３のＡ頂上部９に対する高さｈは各頂上部の幅
をＬとし、全反射の臨界角をθc、導光板１の空気に対
する相対屈折率をｎとして、ｈ＝Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉ
ｎ-1（ｎ×ｓｉｎ（π／２−α−θｃ）））の関係から
求まり、Ｂ頂上部１３の高さｈがこれ以上有れば良いこ
とになる。または、ｈ≒Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉｎ-1（ｎ
×ｓｉｎ（π／２−α−θｃ）））でも光を捕捉できる
ようになり、図４（ｂ）に図示のように捕捉された光を
Ｂ面１２から導光板１の内部に入光でき、第２の面６で
全反射することで第１の面８に向けて指向できるように
なる。ただし、臨界角θｃ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）の関係
である。
【００２９】次に、図５は第２の実施形態の平面図であ
る。図６は導光板の第３の面から入射光を拡散して導入
する断面模式図である。先ず図５において、既に説明済
みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛
すると、導光板１のプリズム溝７は、点光源となる発光
ダイオード３を中心として光軸方向に直交する波紋状に
形成されており、さらに点光源から離隔するにつれてプ
リズム溝７の間隔を狭くしたグラデーション状に形成さ
れている。
る。図６は導光板の第３の面から入射光を拡散して導入
する断面模式図である。先ず図５において、既に説明済
みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛
すると、導光板１のプリズム溝７は、点光源となる発光
ダイオード３を中心として光軸方向に直交する波紋状に
形成されており、さらに点光源から離隔するにつれてプ
リズム溝７の間隔を狭くしたグラデーション状に形成さ
れている。
【００３０】以上の構成により、第１の面６から射出す
る光量密度が全面に渡り均一にするようにできる。ま
た、導光板の第３の面には光源からの入射光を拡散して
導入するためのプリズム面または拡散面（ブラスト面）
が形成されているとより効果的である。
る光量密度が全面に渡り均一にするようにできる。ま
た、導光板の第３の面には光源からの入射光を拡散して
導入するためのプリズム面または拡散面（ブラスト面）
が形成されているとより効果的である。
【００３１】また、図７（ａ）は、図１のＸ-Ｘ線矢視
断面図に該当する断面図であって、図示のように線光源
または点光源から離隔するにつれてその問隔Ｐが次第に
小さくなるグラデーションを有するようにプリズム溝７
が一体成型されている。
断面図に該当する断面図であって、図示のように線光源
または点光源から離隔するにつれてその問隔Ｐが次第に
小さくなるグラデーションを有するようにプリズム溝７
が一体成型されている。
【００３２】さらに、図７（ｂ）は、図１のＸ-Ｘ線矢
視断面図に該当する断面図であって、図示のように線光
源または点光源から離隔するにつれてプリズム溝７の深
さＫが深くなるようにグラデーションを有して形成され
ている。
視断面図に該当する断面図であって、図示のように線光
源または点光源から離隔するにつれてプリズム溝７の深
さＫが深くなるようにグラデーションを有して形成され
ている。
【００３３】そして、図７（ｃ）は図１のＸ-Ｘ線矢視
断面図に該当する断面図であって、導光板１の第１の面
６と第２の面８に反射防止膜２１、２２が形成されてい
る。この反射防止膜は真空蒸着処理により形成されるフ
ッ化マグネシウムの単層膜、もしくは酸化ケイ素、酸化
タンタル、酸化チタンなどの多層膜であり、界面での反
射防止を有効に行うことで可視光である５００ｎｍ前後
の波長の光の乱反射防止を図るようにできるので、コン
トラストの低下防止に効果的である。この反射防止膜は
導光板１の第１の面６と第２の面８の一方に形成しても
良い。
断面図に該当する断面図であって、導光板１の第１の面
６と第２の面８に反射防止膜２１、２２が形成されてい
る。この反射防止膜は真空蒸着処理により形成されるフ
ッ化マグネシウムの単層膜、もしくは酸化ケイ素、酸化
タンタル、酸化チタンなどの多層膜であり、界面での反
射防止を有効に行うことで可視光である５００ｎｍ前後
の波長の光の乱反射防止を図るようにできるので、コン
トラストの低下防止に効果的である。この反射防止膜は
導光板１の第１の面６と第２の面８の一方に形成しても
良い。
【００３４】また、再度図２（ａ）において、Ｂ頂上部
１３とＡ頂上部９との間を、一つの平面となる第２の面
６として一体成型するほかに、上に凹状となる曲面で連
続成型しても良い。
１３とＡ頂上部９との間を、一つの平面となる第２の面
６として一体成型するほかに、上に凹状となる曲面で連
続成型しても良い。
【００３５】以上のように、略Ｖ字形状のプリズム溝７
を導光板１に成型することで、Ａ面１０から直接射出し
た一部の光がＢ面１３で捕捉されて再び導光板１内に入
射するようにできるので、液晶のコントラストを損なわ
ない様にできるとともに、輝度を全面に渡り均一にでき
液晶の表示コントラストが高い状態で照明することが可
能になった。
を導光板１に成型することで、Ａ面１０から直接射出し
た一部の光がＢ面１３で捕捉されて再び導光板１内に入
射するようにできるので、液晶のコントラストを損なわ
ない様にできるとともに、輝度を全面に渡り均一にでき
液晶の表示コントラストが高い状態で照明することが可
能になった。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反射型の液晶を含む表示装置の表示面側に配設されるフ
ロントライトにおいて、入射角度の異なる光束からなる
光源からの光量を照明のために十分に使用でき、かつ表
示コントラストを表示面の全面に渡り均一に確保できる
フロントライトを提供できる。
反射型の液晶を含む表示装置の表示面側に配設されるフ
ロントライトにおいて、入射角度の異なる光束からなる
光源からの光量を照明のために十分に使用でき、かつ表
示コントラストを表示面の全面に渡り均一に確保できる
フロントライトを提供できる。
【図１】図１は各実施形態に共通するフロントライトの
外観斜視図である
外観斜視図である
【図２】（ａ）は図１のＸ−Ｘ線矢視断面図、(ｂ)はプ
リズム溝７の拡大図である。
リズム溝７の拡大図である。
【図３】(ａ)は、導光板１の内部における射出角度とプ
リズム溝７の角度αの関係図、(ｂ)は、プリズム溝７の
角度αをなすＡ面１０に入光した光が反射する様子を示
した図である。
リズム溝７の角度αの関係図、(ｂ)は、プリズム溝７の
角度αをなすＡ面１０に入光した光が反射する様子を示
した図である。
【図４】（ａ)はプリズム溝７の拡大図、(ｂ)は動作説
明図である。
明図である。
【図５】第２の実施形態の平面図である。
【図６】入射光を拡散して導入する断面模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、図１のＸ-Ｘ線矢視断面図
に該当する断面図である。
に該当する断面図である。
１ 導光板
２ 液晶
３ 発光ダイオード
４ 副導光板
５ 第３の面
６ 第２の面
７ プリズム溝
８ 第１の面
９ Ａ頂上部
１０ Ａ面
１１ 谷部
１２ Ｂ面
１３ Ｂ頂上部
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｇ０２Ｂ 6/00 ３３１ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３３１
Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｂ
Ｆターム(参考） 2H038 AA52 AA55 BA06
2H091 FA23Z FA41Z FD05 LA17
5G435 AA02 BB12 BB16 DD09 DD14
EE22 FF03 FF06 FF08 GG03
GG23 GG26
Claims (8)
- 【請求項１】 反射型の液晶を含む表示装置の表示面側
に配設される光透過性を有する板状の導光板と光源とを
備えるフロントライトであって、 前記導光板は、 前記表示装置の表示面側に対向配置される平面状の第１
の面と、 前記第１の面の裏面側において前記光源からの光軸方向
に直交する略Ｖ字形状の複数のプリズム溝を形成した第
２の面と、 前記第１の面と前記第２の面に挟まれるように形成さ
れ、前記光源からの光を内部に導入する第３の面と有
し、 前記プリズム溝は、前記第１の面の法線から前記光源側
に向かう３０度以上４５度以下の角度をなすＡ面と、 前記Ａ面に対向し、前記法線から前記光源とは反対側に
向かう０度以上で前記Ａ面の角度より小さい角度をなす
Ｂ面とを形成し、 さらに、前記Ａ面側のＡ頂上部は、前記Ｂ面側のＢ頂上
部より低く設定し、続く前記Ｂ頂上部と前記Ａ頂上部と
の間を、一つの平面または上に凹状となる曲面で連続す
るように所定樹脂材料を用いて一体成型したことを特徴
とするフロントライト。 - 【請求項２】 前記プリズム溝における前記Ａ頂上部と
前記Ｂ頂上部との間の前記第１の面に沿う距離をＬ、前
記Ａ頂上部と前記Ｂ頂上部との間の前記法線方向に沿う
距離をｈ、前記Ａ面の角度をα、前記導光板の臨界角を
θc、前記導光板の空気に対する相対屈折率をｎとし
て、 ｈ＞Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎ（π／２−
α−θｃ）））または、前記ｈは約１０％の誤差範囲の
ｈ≒Ｌ×ｔａｎ（α＋ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎ（π／２−
α−θｃ）））、ただし、臨界角θｃ＝ｓｉｎ-1（１／
ｎ）の関係であることを特徴とする請求項１に記載のフ
ロントライト。 - 【請求項３】 前記光源は、前記第３の面に対向配置さ
れるとともに前記第３の面に光を導入するための第２の
プリズム溝を有した副導光板と、 前記副導光板の両端に配置される少なくとも一対の発光
ダイオードまたは片側に配置される少なくとも１個の発
光ダイオードとから構成されることを特徴とする請求項
１または２に記載のフロントライト。 - 【請求項４】 前記光源は、前記第３の面に対向配置さ
れるとともに前記光源からの光を拡散して前記第３の面
から導入するためのプリズム面または拡散面を前記第３
の面に形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか１項に記載のフロントライト。 - 【請求項５】 前記プリズム溝は、点光源を中心として
前記点光源からの光軸方向に直交する波紋状に形成され
ることを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項
４のいずれか１項に記載のフロントライト。 - 【請求項６】 前記プリズム溝は、前記第１の面から射
出する光量密度を均一にするために、前記点光源または
前記線光源から離隔するにつれてその問隔が小さくなる
グラデーションを有して形成されることを特徴とする請
求項１乃至５のいずれか１項に記載のフロントライト。 - 【請求項７】 前記プリズム溝は、前記第１の面から射
出する光量密度を均一にするために、前記光源からの距
離が遠ざかるにつれてその深さが深くなるようにグラデ
ーションを有して形成されることを特徴とする請求項１
乃至６のいずれか１項に記載のフロントライト。 - 【請求項８】 前記導光板において、前記第１の面また
は前記第２の面の少なくとも一方に反射防止膜処理を施
すことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記
載のフロントライト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001295027A JP2003107465A (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | フロントライト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001295027A JP2003107465A (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | フロントライト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003107465A true JP2003107465A (ja) | 2003-04-09 |
Family
ID=19116530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001295027A Withdrawn JP2003107465A (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | フロントライト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003107465A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003255139A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 表示装置および導光板 |
| WO2004079258A1 (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-16 | Enplas Corporation | 導光板、面光源装置及び画像表示装置 |
| US7537372B2 (en) * | 2003-12-19 | 2009-05-26 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Back light device and liquid crystal display device |
| JP2012501482A (ja) * | 2008-09-02 | 2012-01-19 | クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | プリズム状の光転向特徴体を有する光転向装置 |
| US8979349B2 (en) | 2009-05-29 | 2015-03-17 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Illumination devices and methods of fabrication thereof |
| WO2019146543A1 (ja) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | 日東電工株式会社 | 液晶表示装置ならびに該液晶表示装置に用いられる光学部材および光学部材のセット |
-
2001
- 2001-09-26 JP JP2001295027A patent/JP2003107465A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003255139A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 表示装置および導光板 |
| WO2004079258A1 (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-16 | Enplas Corporation | 導光板、面光源装置及び画像表示装置 |
| US7465083B2 (en) | 2003-03-07 | 2008-12-16 | Enplas Corporation | Focusing plate, surface light source device, and image display device |
| US7537372B2 (en) * | 2003-12-19 | 2009-05-26 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Back light device and liquid crystal display device |
| JP2012501482A (ja) * | 2008-09-02 | 2012-01-19 | クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | プリズム状の光転向特徴体を有する光転向装置 |
| US8979349B2 (en) | 2009-05-29 | 2015-03-17 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Illumination devices and methods of fabrication thereof |
| US9121979B2 (en) | 2009-05-29 | 2015-09-01 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Illumination devices and methods of fabrication thereof |
| WO2019146543A1 (ja) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | 日東電工株式会社 | 液晶表示装置ならびに該液晶表示装置に用いられる光学部材および光学部材のセット |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081202 |