JP2003132724A - 面発光装置及び液晶表示装置 - Google Patents

面発光装置及び液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源の利用効率が高く、高輝度で出射光の均
一性に優れた面発光装置及びこれを備えた液晶表示装置
を提供する。 【解決手段】 本発明に係るフロントライト10は、導
光板12と、該導光板12の一側端面12aに沿って配
置されたバー導光体13と、該バー導光体13の両端に
配設された発光素子15とを備え、前記導光板12の反
射面12c側の側端部を覆う反射面カバー部18aと、
前記導光体13を覆う導光体カバー部18cと、前記導
光板12の出射面12b側の側端部を覆う出射面カバー
部18bとを有するカバー部材18が、少なくとも前記
導光体13と、前記導光板12の側端部とを覆うように
被着され、前記反射面カバー部18aが、前記出射面カ
バー部18bよりも導光方向先方側へ長く突出して形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光装置及び液
晶表示装置に関するものであり、特に、光源から出射さ
れた光のうちより多くを照明光として利用するための面
発光装置の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、周囲光を光源として表示を行う反
射型液晶表示装置においては、その輝度が周囲光の光量
に左右されるために、暗所での使用時など十分な周囲光
が得られない環境では、表示の視認性が極端に低下する
という問題があった。そこで、反射型の液晶表示ユニッ
ト(液晶表示素子)の前面側にフロントライト(面発光
装置)を配設して補助光源として用いるタイプの液晶表
示装置が提案されている。このフロントライトを備える
液晶表示装置は、昼間の屋外などの周囲光が十分に得ら
れる環境では通常の反射型液晶表示装置として動作し、
必要に応じて上記フロントライトを点灯させて光源とす
るものである。このようなフロントライトの構成例を図
11〜図13を参照して以下に説明する。
【0003】図11に示すフロントライト110は、透
明なアクリル樹脂などを射出成形して作製された平板状
の導光板112と、この導光板112の側端面112a
側に複数(図示では2個)配設された光源111とを備
えて構成されている。前記導光板112の図示下面側
は、液晶表示ユニットを照明する光が出射される出射面
とされ、この出射面と反対側の面(導光板112の上
面)には、導光板112の内部を伝搬する光の方向を変
えるための側面視くさび状の凸部114が、互いに平行
に連続して形成されたプリズム形状を有するプリズム面
112cとされている。光源111は、白色LED(Li
ght Emitting Diode;発光ダイオード)や有機EL(Ele
ctro Luminescence)素子などの点光源であり、その光の
出射方向を導光板112の側端面112aに向けて配設
されている。
【0004】上記構成の図11に示すフロントライト1
10は、光源111から出射された光を導光板112の
側端面112aを介して内部に導入し、内部を伝搬する
光をプリズム面112cで反射させ、その伝搬方向を変
化させて導光板112の出射面(下面)から光を出射さ
せるようになっている。そして、この出射された光によ
りフロントライト110の背面側に配置される液晶表示
ユニットなどを照明するようになっている。
【0005】しかしながら、上記フロントライト110
は、導光板112の側端面112aに点光源111を配
した構造であるため、導光板112内部へ導入される光
の強度が不均一にならざるを得ず、結果として出射面か
ら出射される光の均一性にも乏しいものであった。そこ
で、この出射光の均一性を高めるために、図12に示す
フロントライト120のように、導光板112と、光源
115との間にバー導光体113を設けた構成のものが
実用に供されている。このフロントライト120では、
図12に示すように、導光板112の一側端面に沿っ
て、棒状のバー導光体113を配設し、このバー導光体
113の長さ方向の両端部にそれぞれ発光素子であるL
EDなどからなる光源115,115を配設して構成さ
れている。また、バー導光体113の外側面(導光板1
12と反対側の側面)113aには、図示されないプリ
ズム形状が形成されており、バー導光体113内部を伝
搬する光を反射させてその伝搬方向を変化させることが
できるようになっている。
【0006】従って、図12に示すフロントライト12
0では、光源115から出射された光は、バー導光体1
13の両端面を介して導光体113内部へ導入され、バ
ー導光体113の外側面113aに形成されたプリズム
面によりその伝搬方向を変化され、導光板112の側端
面から導光板112内へ導入されるようになっている。
このように、フロントライト120においては、バー導
光体113を備えたことで、導光板112とバー導光体
113の接続面全体から導光板112内へ光が導入され
るようになり、導光板112の出射面における出射光の
均一性が改善されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記構成のフロントラ
イト120は、出射光の分布は比較的均一であるもの
の、液晶表示ユニットを照明するための輝度の不足が問
題となっていた。さらには、導光板112内に導入され
た光が、導光板112の表面(上面)から観察者側へ直
接到達し、導光板112の表面が白く見える現象(白化
現象)が生じ、これによる視認性の低下も問題となって
いた。この問題を解決するために、図13に示す構成の
フロントライトが提案されている。このフロントライト
130は、図12に示すフロントライト120のバー導
光体113側から、断面コ字型の金属製のカバー部材1
18を被着したものであり、このカバー部材118は、
導光板112の反射面112c側へ配置される反射面カ
バー部118aと、バー導光体113の外側に配置され
る導光体カバー部118cと、導光板112の出射面
(下面)に配置される出射面カバー部とからなり、これ
らのカバー部により導光体113及び導光板112内を
伝搬する光が、導光方向(導光体113から導光板11
2へ向かう方向)以外の方向へ出射されないようになっ
ている。
【0008】このような構成のフロントライト130に
よれば、導光方向以外への光の漏洩による損失に起因す
る輝度低下を抑えることができるので、図12に示すフ
ロントライト120よりも高輝度の照明が可能である。
しかしながら、近年の液晶表示装置の高精細化、高コン
トラスト化に伴う表示品質の向上により、フロントライ
トにはより一層の輝度の向上と、出射光の均一性のさら
なる向上が求められるようになり、より高輝度で均一な
照明が可能なフロントライトの開発が望まれていた。
【0009】従って本発明の目的は、光源の利用効率が
高く、高輝度で出射光の均一性に優れた面発光装置を提
供することにある。また本発明の他の目的は、上記優れ
た特性を備え、視認性に優れた面発光装置を備えた液晶
表示装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明の面発光
装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配置さ
れた導光体と、該導光体の両端に配設された光源とを備
え、前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射さ
せるために凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記
導光板の他面側が、前記反射面により反射された光を出
射させるための出射面とされており、前記導光板の反射
面側の側端部を覆う反射面カバー部と、前記導光体を覆
う導光体カバー部と、前記導光板の出射面側の側端部を
覆う出射面カバー部とを少なくとも有するカバー部材
が、少なくとも前記導光体と、前記導光板の側端部とを
覆うように被着され、前記反射面カバー部が、前記出射
面カバー部よりも導光方向先方側へ長く突出して形成さ
れたことを特徴とする。
【0011】本発明にかかる面発光装置は、導光体及び
導光板の側端部とを覆うカバー部材の反射面カバー部の
長さを、出射面カバー部よりも大きくすることで、導光
板内部において導光板の出射面側へより多くの光を伝搬
させるようにしたものである。この構造により導光板の
反射面から光の漏洩を防止することができるので、光源
の利用効率を高め、面発光装置の輝度を向上させること
ができる。また、導光板の反射面側への光の漏洩が抑制
されることで、前記白化現象も効果的に抑制することが
できる。
【0012】次に、本発明の面発光装置においては、前
記反射面カバー部が、前記出射面カバー部よりも導光方
向へ0.5mm以上長く突出して形成されることが好ま
しく、0.7mm以上突出して形成されることがより好
ましい。
【0013】前記突出長さの差を上記範囲とすること
で、導光板の出射面側へ伝搬する光量をより増大させる
ことができるので、面発光装置の輝度をさらに高めるこ
とができる。尚、本発明者は、上記範囲が適切であるこ
とを後述の実施例において検証している。
【0014】次に、本発明の面発光装置は、前記カバー
部材の内面側に、金属薄膜からなる反射層が形成された
構成とすることができる。このような構成とすること
で、導光体あるいは導光板からカバー部材へ入射した光
を、その損失を抑えながら導光体あるいは導光板側へ反
射させて戻すことができるので、光源の利用効率を高め
ることができる。
【0015】次に、本発明の面発光装置は、導光板と、
該導光板の一側端面に沿って配置された導光体と、該導
光体の両端に配設された光源とを備え、前記導光板の一
面側が、内部を伝搬する光を反射させるために凹凸の形
状が形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が、
前記反射面により反射された光を出射させるための出射
面とされており、少なくとも前記導光体と、前記導光板
の側端部に、導光体及び導光板の内部を伝搬する光を反
射させるための金属薄膜からなる反射膜が形成され、前
記導光体が配設された導光板の側端面側からの反射膜の
長さにおいて、前記導光板の反射面側の長さが前記導光
板の出射面側の長さよりも長く形成されたことを特徴と
する。
【0016】本発明に係る面発光装置においては、上記
の構成も適用可能である。すなわち、導光体や光源、あ
るいは導光板の側端部における光の漏洩を防止するため
に、これらの表面に金属薄膜からなる反射膜を形成した
構成である。このような構成とすれば、上記光の漏洩の
防止とともに、反射膜表面での反射時における光の損失
も抑えることができるので、光源の光を効率よく利用す
ることができる。
【0017】次に、本発明の面発光装置は、前記導光板
と導光体とが対向する導光板側端面及び導光体側面のい
ずれか若しくは両方に、防反射層が形成された構成とす
ることができる。このような構成とすることで、導光体
から導光板へ光が導入される際に、導光板の側端面で光
が反射されて導光体側へ戻るのを防ぐことができ、より
高輝度の面発光装置を実現することができる。つまり、
導光板の側端面で光が反射されると、導光体側へ戻った
光が導光体の反射面で反射されて再度導光板へ入射する
ことになる。このような光は導光体の設計上意図しない
方向への光であるため、この光が導光板から出射される
と、出射光量の均一性が低下するおそれがあり、可能な
限り排除しておくことが好ましいが、係る構成によれば
このような反射光を排除することができる。
【0018】次に、本発明の面発光装置は、前記導光体
の導光板の側端面と対向する側面が、前記光源の光を導
光板に照射するための出射面とされ、該出射面と反対側
の側面が、内部を伝搬する光を反射させるための対にな
る斜面を有する凹状の溝が所定のピッチで周期的に形成
された反射面とされており、前記凹状の溝の深さが、前
記光源側の溝よりも導光体の中央部の溝ほど深く形成さ
れ、前記溝を構成する2つの斜面の成す角度が、105
度以上115度以下とされた構成とすることが好まし
い。
【0019】本構成の面発光装置は、導光体から導光板
の側端面に照射される光の均一性を高めるために、導光
体から出射される光の均一性に影響する前記凹状の溝の
形状を、上記のように規定することで、導光体から出射
される光を効率よく導光板に供給し、また導光体から出
射される光の均一性を高めて、導光板の主面から出射さ
れる光量と、その均一性を高めたものである。また、本
構成の面発光装置においては、前記凹状の溝の深さは、
導光体の中央部に近い溝ほど深く形成される。このよう
な構成とすることで、導光体の長さ方向での出射光量の
分布を均一化することができる。
【0020】また、凹状の溝を構成する2つの斜面の成
す角度は、105度以上115度以下とされる。このよ
うな範囲とすることで、導光板方向へ出射される光量を
増大させることができ、より光源の利用効率を高めて、
輝度の高い面発光装置を実現することができる。前記角
度が105度未満であると、望ましい方向への出射光が
得られず、結果として輝度が低下し、115度を超える
と出射光量の均一性が保てない結果となり好ましくな
い。
【0021】次に、本発明の面発光装置においては、前
記凹状の溝を構成する2つの斜面の成す角度が、108
度以上112度以下とされることが好ましい。前記角度
をこのような範囲とすることで、導光板方向へ出射され
る光量をより増加させることができ、面発光装置の輝度
を高めることができる。
【0022】次に、本発明の面発光装置においては、前
記導光体の出射面と反射面との距離が、3.2mm以上
5.0mm以下とされることが好ましい。前記導光体の
出射面と反射面との距離をこのような範囲とすること
で、導光体から導光板へ導入された光が、導光板の主面
から漏洩するのを防止して面発光装置の輝度を高めるこ
とができる。
【0023】次に、本発明の面発光装置においては、前
記光源の発光部の中心が、前記導光体の厚さ方向のほぼ
中心に配置された構成とすることが好ましい。前記導光
体の厚さ方向のほぼ中心に配置されることが好ましい。
このような構成とすることで、導光体から出射される光
の均一性を高めることができ、大面積の導光板を用いた
場合でも出射光量の均一性を損なうことがない。
【0024】次に、本発明の液晶表示装置は、先のいず
れかに記載の面発光装置を、液晶表示ユニットの前面に
備えたことを特徴とする。係る構成によれば、上記面発
光装置により液晶表示ユニットを均一、かつ高輝度で照
明することができるので、優れた視認性を備えた液晶表
示装置を提供することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明するが、本発明は以下の実施の形態に限
定されるものではない。図1は、本発明の一実施の形態
であるフロントライト(面発光装置)の構成を示す部分
斜視図である。また、図2は、図1に示すフロントライ
ト10から、カバー部材18を取り外した状態を示す部
分斜視図である。これらの図に示すフロントライト10
は、透明な樹脂材料からなる平板状の導光板12と、こ
の導光板12の側端面12a側の側端部(長方形状の導
光板12の短辺側の一端部)に配された棒状のバー導光
体(導光体)13と、バー導光体13の長さ方向の両端
部に配設された発光素子(光源)15,15と、前記バ
ー導光体13及び発光素子15,15並びに導光板12
のバー導光体13側の側端部を覆うように被着されたカ
バー部材18とを備えて構成されている。
【0026】導光板12は、図1に示すように透明な平
板状の部材であり、バー導光体13と対向する側端面1
2aを入光面とし、上面が側端面12aとほぼ平行な側
面視くさび型の凸部14がストライプ状互いに平行に形
成された反射面12cとされている。この導光板12
は、側端面12aから内部に導入された光を、反射面1
2cで反射させてその伝搬方向を変え、反射面12cの
反対側の面(図示下面)から出射させる構造とされてい
る。また、導光板12は、透明なアクリル樹脂などの樹
脂材料を平板状に射出成形する方法などにより作製する
ことができる。また、導光板12を構成する材料として
はアクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エ
ポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用い
ることができる。また、具体的な例を挙げるならば、特
に限定されるものではないが、アートン(商品名:JS
R社製)や、ゼオノア(商品名:日本ゼオン社製)など
を好適なものとして挙げることができる。
【0027】バー導光体13は、図1及び図2に示すよ
うに、アクリル系樹脂やポリカーボート系樹脂などから
なる四角柱状の透明の部材であり、このバー導光体13
の長さ方向両端部にLED(白色LED)からなる発光
素子15,15が配設されている。この導光体13の側
面のうち、導光板12と反対側の側面は、図2に示すよ
うに、複数(図示では7本)のくさび状の溝16がスト
ライプ状に形成された反射面13bとされており、溝1
6の方向は発光素子15が設けられた端面と平行とされ
ている。そして、バー導光体13は、発光素子15,1
5から出射されて内部に導入された光を、この溝16を
構成する面で反射させることで、導光板12側へ光の伝
搬方向を変え、導光板12の側端面12aに光を照射す
るようになっている。バー導光体13から導光板12内
へ導入された光は、導光板12の内部を伝搬し、反射面
12cに形成された凸部14を構成する面で反射され
て、その伝搬方向を変えられ、導光板12の出射面(図
示下面)から出射されるようになっている。
【0028】発光素子15は、本実施形態のフロントラ
イト10ではLEDからなるものとしたが、これに限定
されるものではなく、バー導光体13の両端部に実装可
能な発光素子であれば問題なく適用することができ、例
えばEL(Electro Luminescence)素子等の発光素子も
適用することができる。また、この発光素子15は、バ
ー導光体13の厚さ方向のほぼ中心に発光素子15の発
光領域の中心が位置するようにバー導光体13の端面に
配置することが好ましい。このような位置に配置するこ
とで、バー導光体13の反射面13b以外の側面へ入射
する光量を低減することができ、バー導光体13から出
射される光の均一性を高めることができる。
【0029】カバー部材18は、図1に示すようにバー
導光体13と、その両端の発光素子15,15と、導光
板12のバー導光体13側の側端部を覆って配設された
断面コ字型の金属製の部材である。このカバー部材18
は、導光板12の反射面側(図示上面側)に配置された
部位である反射面カバー部18aと、導光板12の出射
面側(図示下面側)に配置された部位である出射面カバ
ー部18bと、これらの基端部に接続されるとともにバ
ー導光体13の反射面13bと対向して配置された導光
体カバー部18とを備えて構成されている。
【0030】また、図3は本実施形態に係るカバー部材
18がバー導光体13と発光素子15に被着されている
状態を説明するための拡大説明図である。この図に示す
ように、本実施形態に係るカバー部材18では、導光板
12の側面から突出されている発光素子15を覆うため
に、発光素子15の外面側(バー導光体13と対向する
面と反対側の面)と対向するように外面カバー部18d
と、発光素子15の導光板12側の側面と対向するよう
に側面カバー部18eが形成されている。これら外面カ
バー部18dと側面カバー部18eは、それぞれ反射面
カバー部18a、出射面カバー部18b、導光体カバー
部18との間に間隙が形成されないようにすることが好
ましい。尚、外面カバー部18dは、発光素子15の外
面側が遮光されており、カバー部材18の外側に光が漏
洩しないようにされている場合には設けなくともよい。
【0031】また、前記側面カバー部18eは、本実施
形態のフロントライト10においては、導光板12とバ
ー導光体13との配置の位置決め機構を兼ねるように構
成されており、2つの側面カバー部18e,18eの間
に導光板12を挿入するのみで、バー導光体13の側面
へ正確に位置決めできるようになっている。
【0032】本実施形態に係るカバー部材18の特徴的
な点は、図1に示すように反射面カバー部18aの導光
方向(バー導光体13から導光板12へ向かう方向)へ
の長さが、出射面カバー部18bの導光方向への長さよ
りも導光方向へ突出されて形成されており、この突出長
さLが、0.5mm以上とされている点である。このよ
うな構成とすることで、本実施形態のフロントライト1
0は、大幅な輝度の向上を実現している。また、前記突
出長さLは、0.7mm以上とすることが好ましく、
0.8mm以上とすることがより好ましい。このような
範囲とすることで、さらなる輝度の向上を実現すること
ができる。この作用について図4及び図5を参照して以
下に詳細に説明する。
【0033】図4は、図1〜図3に示すフロントライト
10のB−B線に沿う部分側断面図であり、図5は、図
13に示すフロントライトのC−C線に沿う部分側断面
図である。まず、図5に示す従来の構成においては、断
面コ字型のカバー部材118が、バー導光体113を内
側に収納して導光板112の側端部を上下から把持して
構成されており、カバー部材118の導光方向への長さ
は、導光板112の反射面112c側と、出射面112
b側でほぼ同等の長さとされている。この構造では、図
5に示すように出射面カバー部118bの先端部内面側
で反射された導光板12内を伝搬する光は、導光板11
2の反射面112cからフロントライトの上方へ出射さ
れる。この光は、仮にフロントライトの下面側に液晶表
示ユニット200が配置されているとするならば、液晶
表示ユニット20を経由せずに使用者に至る光であり、
液晶表示ユニット200の表示に寄与しないのは勿論の
こと、導光板112の反射面112cに白化現象を生じ
させて視認性低下の原因となる。
【0034】一方、図4に示す本実施形態のフロントラ
イト10では、断面コ字型のカバー部材18はバー導光
体13を内側に収納するとともに、その先端部で導光板
12を図示上下方向に把持している。そして、導光板1
2の反射面12c側(図示上側)の反射面カバー部18
aの導光方向への長さが、導光板12の出射面12b側
の出射面カバー部18bの導光方向への長さよりも突出
長さLだけ長くなるように形成されている。このような
構成のフロントライト10においては、バー導光体13
から出射された光は、導光板12の内面あるいはカバー
部材18の内面側で反射を繰り返しながら、導光体13
側から導光板12側へ向かう方向へ伝搬する。本実施形
態のフロントライト10では、図4に示すように、この
カバー部材18の内面側で反射される光のうち、出射面
カバー部18bの先端部内面側で反射された光が、反射
面カバー部18aの先端部の内面側でさらに反射され、
導光板12bの出射面12bからフロントライト10の
下方へ出射されるので、例えば図4に示すようにフロン
トライト10の下面側に液晶表示ユニット20を配置す
るならば、この反射面カバー部18aの先端部で反射さ
れた光も液晶表示ユニット20の表示に寄与する光とし
て利用される。このように、本実施形態のフロントライ
ト10は、導光板12の出射面12bからの出射光量を
増加させることができるとともに、導光板12の反射面
12cからの光の漏洩を抑制することができるので、図
5に示す従来のフロントライトに比して大幅な輝度を実
現し、かつ白化現象が生じ難い、視認性に優れるフロン
トライトとされている。
【0035】本実施形態のフロントライト10において
は、図4に示すカバー部材18の内面側に、AlやAg
などの光反射性に優れた金属薄膜からなる反射層を形成
することができる。このような反射層を形成すれば、導
光体13や導光板12の内部からカバー部材18へ入射
する光をほとんど減衰させることなくバー導光体13、
導光板12へ反射させて戻すことができる。このように
してバー導光体13、導光板12内へ戻された光は、導
光板12の出射面12bから出射される照明光として利
用することができ、その結果、フロントライト10の輝
度を高めることができる。
【0036】また、本実施形態のフロントライト10に
おいては、バー導光体13の構成を適切なものとするこ
とにより、出射光量の均一化を実現している。このバー
導光体13の構成について図6〜図8を参照して以下に
詳細に説明する。図6は、図2に示すバー導光体13と
発光素子15とを拡大して示す部分平面図であり、図7
は図6に示す領域Aを拡大して示す構成図である。
【0037】本実施形態に係るバー導光体13の反射面
13bには、図2に示すように複数のくさび状の溝16
が形成されており、これらの溝16は、図7に示すよう
にバー導光体13の出射面13aに対して傾斜して形成
された2つの斜面部16a、16bから構成され、これ
らの斜面部16a、16bどうしが成す角度αは、10
5度以上115度以下とされている。これは、角度αが
105度未満の場合には、望ましい方向への出射光が得
られず、結果として輝度が低下するので好ましくなく、
αが115度を超える場合には、出射光量の分布の均一
性が保てない結果となり好ましくないからである。ま
た、前記角度αは、108度以上112度以下とするこ
とがより好ましい。このような範囲とするならば、導光
板12方向へ出射される光量をより増加させることがで
き、フロントライト10の輝度をさらに高めることがで
きる。
【0038】また、図6及び図7に示すように、本実施
形態に係るバー導光体13の反射面13bには、Alや
Ag等の高反射率の金属薄膜からなる反射層19が形成
されている。この反射層19が形成されていることで、
反射面13bからの光の漏洩を防止できるとともに、溝
16の斜面部16a、16bにおける光の反射率を高め
ることができ、導光板12へ出射される光量を増加させ
ることができる。この反射層19の膜厚は、30nm以
上200nm以下とされることが好ましく、前記反射層
の膜厚が、50nm以上150nm以下とされることが
より好ましい。反射層の膜厚が30nm未満であると、
反射層を透過して光が漏洩して面発光装置の輝度低下の
原因となり、200nmを越える場合には、反射層の成
膜に時間がかかるために生産性が低下することとなる。
また、50nm以上150nmの範囲とすれば、良好な
光反射性を備えた反射層を容易に形成することができ、
高輝度の面発光装置を容易に製造することができる。
【0039】本実施形態のフロントライト10において
は、反射面13bに形成されている溝16は、斜面部1
6a、16bの成す角度が前記範囲とされているが、図
7に示すその溝深さDも所定の深さに制御されて構成さ
れている。この溝16の深さDについて図8を参照して
以下に詳細に説明する。図8は、導光体13の反射面1
3bに形成された溝16の深さDと、発光素子15とそ
れぞれの溝16との距離との関係を示すグラフである。
図8では、導光体13の中央から一方の発光素子15ま
での溝16の深さを示したが、他方の発光素子15まで
の距離と溝深さDとの関係は、導光体13の中央に対し
て対象となっている。すなわち、導光体13の中央から
の距離が等しい二つの溝16の深さDは、同一とされて
いる。
【0040】本実施形態の面発光装置10における溝1
6の深さDは、図8に示すように、導光体13の中央部
の近傍である領域1と、この領域1の外側から発光素子
15までの領域2とで異なるように形成されている。す
なわち、導光体13の中央部側の領域1では、溝16の
深さDは深さd2で一定になるように形成されており、
領域2では、発光素子15に最も近い溝16では深さd
1とされ、導光体13の中央に近い溝16ほど深くなる
ように形成されている。そして、この領域2における発
光素子15から溝16までの距離と、溝16の深さDと
の関係が、二次関数または指数関数となるように形成さ
れている。つまり、ある一つの溝16の深さDは、発光
素子15からの距離tを用いて、D=at2+bt+d1
(a、bは定数)またはD=cet+d1(cは定数)な
る関係式で表すことができ、これらの関係式に含まれる
定数は、導光体13の長さ等の寸法により適宜最適な値
に調整すればよい。より具体的には、導光体13の長さ
が40mm〜100mm程度であれば、図4に示す溝深
さd1を20μm程度、d2を50μm程度とし、領域2
において、発光素子15側から導光体13の中央へ溝深
さDが20μmから順次二次関数的又は指数関数的に増
加するように形成すればよい。
【0041】また、図6に示す導光体13の反射面13
bから出射面13aまでの距離Wは、3.2mm以上
5.0mm以下とすることが好ましい。この距離Wが
3.2mm未満では、導光体の両端部が明るく、中央部
が暗くなり、5.0mmを越えると、フロントライト1
0としての出射光量が低下し、輝度が全体として低下す
るためである。
【0042】このように本実施形態のフロントライト1
0は、バー導光体13が上記のように制御されて構成さ
れていることで、バー導光体13から導光板12内へ導
入される光量を増加させることができるとともに、その
均一性も向上されている。これにより、導光板12の出
射面から出射される光量の増加と、出射光の均一性の向
上を実現することができる。そして、上述の構成のカバ
ー部材18が設けられていることで、導光板12の上面
(反射面12c)から光が漏洩するのを抑制するととも
に、従来上面へ漏洩していた光を導光板12の下面側へ
出射させることで、フロントライトの輝度の向上を実現
している。
【0043】(液晶表示装置)次に、上記実施の形態の
フロントライト10を備えた液晶表示装置について説明
する。図9は、図1に示すフロントライト10を備えた
液晶表示装置の一例を示す斜視図であり、図10は、図
9に示すD−D線に沿う模式断面図である。これらの図
に示す液晶表示装置は、本実施形態のフロントライト1
0と、その背面側に配置された液晶表示ユニット20と
から概略構成されている。
【0044】フロントライト10の構成の説明は、図1
に示すフロントライト10と同様なので省略するが、図
10に示すように導光板12の下面(液晶表示ユニット
20側)は光が出射される出射面12bとされている。
この出射面12bと反対側の面(導光板12の上面)
は、導光板12の内部にて光の方向を変えるために出射
面12bに対して傾斜して形成された第1の斜面部14
aと、これに続く第2の斜面部14bとからなる側面く
さび状の凸部14が、周期的に配置された反射面12c
とされている。
【0045】液晶表示ユニット20は、図10に示すよ
うに、液晶層23を挟持して対向する第1の基板21と
第2の基板22をシール材24で接合一体化した構成で
あり、第1の基板21の液晶層23側には、電極層や配
向膜を含み、液晶層23を駆動制御するための表示回路
27が形成され、第2の基板22の液晶層23側には、
液晶表示ユニット20に入射した光を反射させるための
反射膜25と、電極層や配向膜を含み液晶層23を駆動
制御するための表示回路26とが順に積層形成されてい
る。また、反射膜25は、反射した光を拡散させるため
に表面に凹凸形状を付して構成することができる。
【0046】上記構成の液晶表示装置において、発光素
子15から出射された光は、まず導光体13の内部に導
入され、導光体13の反射面13bで反射されてその伝
搬方向を変えられ、導光板13の出射面と対向して配置
された導光板12の側端面から導光板12内へ導入され
る。そして、導光板12内部を伝搬する光が、導光板の
反射面12cの斜面部14aで反射されることで、その
伝搬方向を変えられ、導光板12の出射面12bから液
晶表示ユニット20を照明する光が出射されるようにな
っている。
【0047】次に、液晶表示ユニット20に入射した光
は、第1の基板21、表示回路27、液晶層23、表示
回路26を透過して反射膜25へ到達し、反射膜25に
より反射されて再び液晶層23側へ戻される。そして、
この反射された光が、液晶表示ユニット20の上面側か
ら出射され、導光板12を透過して使用者へ到達するよ
うになっている。このように、本発明の液晶表示装置
は、反射型の液晶表示ユニット20の光源として本発明
に係るフロントライト10を用いることで、十分な外光
が得られない暗所などにおいても表示を視認することが
できるようになっている。また、本発明に係るフロント
ライト10を備えていることで、液晶表示ユニット20
へ照射される光量を多くすることができるので、高輝度
の表示を得ることができる。また、フロントライト10
の上面側への光の漏洩が押さえられているので、白化現
象による視認性の低下が抑制されている。
【0048】
【実施例】以下実施例を参照して本発明をより詳細に説
明し、本発明の効果をより明らかにするが、本発明は以
下の実施例に限定されるものではない。
【0049】本例では、図1に示すフロントライト10
を基本構成とし、カバー部材18の導光板12上面側に
おける突出長さLを種々に変えたフロントライトを作製
した。これらのフロントライトの構成を表1に示す。本
例で作製したフロントライトでは、発光素子15として
白色LEDを用い、導光板12は、アクリル樹脂を成型
して作製した50mm×40mm×0.7mmの平板状
のものを用いた。また、バー導光体13の反射面13b
に形成された溝16の深さは、発光素子15に最も近い
溝の深さを20μmとし、バー導光体13の中央部から
の距離が3mm以下の溝16については、その深さを5
0ミクロンで一定とした。そして、発光素子15側の溝
からバー導光体13の中央部に向かって、指数関数的に
溝16の深さが深くなるように形成した。
【0050】
【表1】
【0051】次に、上記にて作製したフロントライトを
動作させ、導光板12の出射面(図示下面)から出射さ
れた光が液晶表示ユニット20に入射し、反射膜25で
反射されて使用者に到達する際の出射光量(すなわち、
液晶表示装置の表示輝度)とその分布を測定した。測定
には、色彩輝度計BM5A(商品名:トプコン社製)を
用いた。その測定結果を表1に併記する。表1に示すよ
うに、バー導光体13の形状が本発明の要件を満たす試
料1〜5のフロントライトは、バー導光体13の形状が
本発明の要件を満たさない比較試料1のフロントライト
と比較して、輝度が大幅に改善されており、また輝度の
分布も小さくなっており、高輝度で均一な照明が可能な
フロントライトであることがわかる。
【0052】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
面発光装置は本発明の面発光装置は、導光板と、該導光
板の一側端面に沿って配置された導光体と、該導光体の
両端に配設された光源とを備え、前記導光板の一面側
が、内部を伝搬する光を反射させるために凹凸の形状が
形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が、前記
反射面により反射された光を出射させるための出射面と
されており、前記導光板の反射面側の側端部を覆う反射
面カバー部と、前記導光体を覆う導光体カバー部と、前
記導光板の出射面側の側端部を覆う出射面カバー部とを
有するカバー部材が、少なくとも前記導光体と、前記導
光板の側端部とを覆うように被着され、前記反射面カバ
ー部の、導光体側から導光板側への突出長さが、前記出
射面カバー部の導光体側から導光板側への突出長さより
0.5mm以上長く形成されたことで、導光板の反射面
から光の漏洩を防止することができるので、光源の利用
効率を高め、面発光装置の輝度を向上させることができ
る。また、導光板の反射面側への光の漏洩が抑制される
ことで、前記白化現象も効果的に抑制することができ
る。
【0053】また、本発明の面発光装置は、導光板と、
該導光板の一側端面に沿って配置された導光体と、該導
光体の両端に配設された光源とを備え、前記導光板の一
面側が、内部を伝搬する光を反射させるために凹凸の形
状が形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が、
前記反射面により反射された光を出射させるための出射
面とされており、少なくとも前記導光体と、前記導光板
の側端部に、導光体及び導光板の内部を伝搬する光を反
射させるための金属薄膜からなる反射膜が形成され、前
記導光体が配設された導光板の側端面側からの反射膜の
長さが、前記導光板の反射面側の方が前記導光板の出射
面側よりも0.5mm以上長く形成された構成も適用す
ることができ、この構成によっても上記カバー部材を備
えた面発光装置と同様の効果を得ることができる。
【0054】次に、本発明の面発光装置において、前記
導光体の導光板の側端面と対向する側面が、前記光源の
光を導光板に照射するための出射面とされ、該出射面と
反対側の側面が、内部を伝搬する光を反射させるための
対になる斜面を有する凹状の溝が所定のピッチで周期的
に形成された反射面とされており、前記凹状の溝の深さ
が、前記光源側の溝よりも導光体の中央部の溝ほど深く
形成され、前記溝を構成する2つの斜面の成す角度が、
105度以上115度以下とされた構成とするならば、
導光体から出射される光を効率よく導光板に供給し、ま
た導光体から出射される光の均一性を高めて、導光板の
主面から出射される光量と、その均一性を高めることが
できる。
【0055】次に、本発明に係る液晶表示装置は、本発
明に係る面発光装置を、液晶表示ユニットの前面に備え
たことで、上記面発光装置により液晶表示ユニットを均
一、かつ高輝度で照明することができるので、優れた視
認性を備えた液晶表示装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の一実施の形態であるフロン
トライトの部分斜視図である。
【図2】 図2は、図1に示すフロントライトのカバー
部材を取り外した状態を示す部分斜視図である。
【図3】 図3は、図1に示すフロントライトのカバー
部材周辺を拡大して示す部分斜視図である。
【図4】 図4は、図1に示すフロントライトのB−B
線に沿う部分断面図である。
【図5】 図5は、従来の構成のフロントライトの部分
断面図である。
【図6】 図6は、図1に示すバー導光体の部分平面図
である。
【図7】 図7は、図6に示す領域Aを拡大して示す部
分平面図である。
【図8】 図8は、図1,2に示すバー導光体に形成さ
れた溝の深さと、光源からの距離との関係を示すグラフ
である。
【図9】 図9は、図1に示す本実施形態のフロントラ
イトを備えた液晶表示装置の一例を示す斜視図である。
【図10】 図10は、図10に示す液晶表示装置のB
−B線に沿う模式断面図である。
【図11】 図11は、従来のフロントライトの構成の
一例を示す斜視図である。
【図12】 図12は、従来のフロントライトの構成の
他の例を示す斜視図である。
【図13】 図13は、従来のフロントライトの構成の
さらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 フロントライト(面発光装置) 12 導光板 13 バー導光体(導光体) 13a (導光体の)出射面 13b (導光体の)反射面 15 発光素子(光源) 16 溝 18 カバー部材 18a 反射面カバー部 18b 出射面カバー部 18c 導光体カバー部 19 反射層 20 液晶表示ユニット
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/13357 // F21Y 101:02 F21Y 101:02 Fターム(参考) 2H038 AA55 BA06 2H091 FA14Z FA23Z FA45Z FB02 LA16 LA18

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導光板と、該導光板の一側端面に沿って
    配置された導光体と、該導光体の両端に配設された光源
    とを備え、 前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射させる
    ために凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記導光
    板の他面側が、前記反射面により反射された光を出射さ
    せるための出射面とされており、 前記導光板の反射面側の側端部を覆う反射面カバー部
    と、前記導光体を覆う導光体カバー部と、前記導光板の
    出射面側の側端部を覆う出射面カバー部とを少なくとも
    有するカバー部材が、少なくとも前記導光体と、前記導
    光板の側端部とを覆うように被着され、 前記反射面カバー部が、前記出射面カバー部よりも導光
    方向先方側へ長く突出して形成されたことを特徴とする
    面発光装置。
  2. 【請求項2】 前記反射面カバー部が、前記出射面カバ
    ー部よりも導光方向へ0.5mm以上長く突出して形成
    されたことを特徴とする請求項1に記載の面発光装置。
  3. 【請求項3】 前記反射面カバー部が、前記出射面カバ
    ー部よりも導光方向へ0.8mm以上長く突出して形成
    されたことを特徴とする請求項2に記載の面発光装置。
  4. 【請求項4】 前記カバー部材の内面側に、金属薄膜か
    らなる反射層が形成されたことを特徴とする請求項1か
    ら3のいずれか1項に記載の面発光装置。
  5. 【請求項5】 導光板と、該導光板の一側端面に沿って
    配置された導光体と、該導光体の両端に配設された光源
    とを備え、 前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射させる
    ために凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記導光
    板の他面側が、前記反射面により反射された光を出射さ
    せるための出射面とされており、 少なくとも前記導光体と、前記導光板の側端部に、導光
    体及び導光板の内部を伝搬する光を反射させるための金
    属薄膜からなる反射膜が形成され、 前記導光体が配設された導光板の側端面側からの反射膜
    の長さにおいて、前記導光板の反射面側の長さが前記導
    光板の出射面側の長さよりも長く形成されたことを特徴
    とする面発光装置。
  6. 【請求項6】 前記導光板と導光体とが対向する導光板
    側端面及び導光体側面のいずれか若しくは両方に、反射
    防止層が形成されたことを特徴とする請求項1から4の
    いずれか1項に記載の面発光装置。
  7. 【請求項7】 前記導光体の導光板の側端面と対向する
    側面が、前記光源の光を導光板に照射するための出射面
    とされ、該出射面と反対側の側面が、内部を伝搬する光
    を反射させるための対になる斜面を有する凹状の溝が所
    定のピッチで周期的に形成された反射面とされており、 前記凹状の溝の深さが、前記光源側の溝よりも導光体の
    中央部の溝ほど深く形成され、前記溝を構成する2つの
    斜面の成す角度が、105度以上115度以下とされた
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載
    の面発光装置。
  8. 【請求項8】 前記凹状の溝を構成する2つの斜面の成
    す角度が、108度以上112度以下とされたことを特
    徴とする請求項7に記載の面発光装置。
  9. 【請求項9】 前記凹状の溝が、0.1μm以上0.3
    μm以下のピッチで形成されたことを特徴とする請求項
    5から8のいずれか1項に記載の面発光装置。
  10. 【請求項10】 前記導光体の出射面と反射面との距離
    が、3.2mm以上5.0mm以下とされたことを特徴
    とする請求項1から9のいずれか1項に記載の面発光装
    置。
  11. 【請求項11】 前記光源の発光部の中心が、前記導光
    体の厚さ方向のほぼ中心に配置されたことを特徴とする
    請求項1から10のいずれか1項に記載の面発光装置。
  12. 【請求項12】 請求項1から11のいずれか1項に記
    載の面発光装置を、液晶表示ユニットの前面に備えたこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
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