JP2003255139A - 表示装置および導光板 - Google Patents
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Abstract
14内に入射された光は、各々の溝18を形成する壁面
18aによって反射されて、液晶パネルユニット16に
照射される。また、壁面18aに対して臨界角以下の入
射角で当たる光は、当該壁面18aを透過するが、この
透過光の一部は他方の壁面18bを介して再度導光板1
4内に入射され、他の一部は壁面18bに当たらずにそ
のまま外方に向かって直進する。 【効果】 一旦外方に漏れた光を、壁面18bを介して
再度導光板14内に取り込むことで、画面の輝度を向上
させる。また、この壁面18bの高さHbを低くするこ
とで、当該壁面18bによって不本意な方向に反射され
る光の量を低減し、ひいては当該反射光によるコントラ
ストの低下を抑制する。
Description
板に関し、特にたとえば、上面に溝が形成された導光板
を備えるフロントライト方式の表示装置および当該導光
板に関する。
ば図6に示すような液晶表示装置1がある。同図に示す
ように、この液晶表示装置1は、線状光源2、この線状
光源2の長さ方向に一側面3aを沿わせた状態で配置さ
れた導光板3、および導光板3の下面3b側に配置され
た反射型の液晶パネル4を含む。
5が、側面3aと平行に多数形成されている。各プリズ
ム5,5,・・・の長さ方向断面は山状であり、側面3
aに対峙する側の斜面5a,5a,・・・は反射面とし
て作用する。すなわち、線状光源2から側面3aを経て
導光板3内に入射された光は、同図に点線の矢印6で示
すように各々の反射面5aによって反射され、下面3b
から出射される。そして、この出射光は、液晶パネル4
に照射され、当該液晶パネル4の底部に設けられた反射
層4aによって上方に反射された後、導光板3を通って
上面3cから出射される。
リズム5,5,・・・に代えて、図7に示すような長さ
方向断面が概略V字状の細長い溝7を複数形成した導光
板8を用いるもの1aがある。この導光板8では、各々
の溝7がプリズムとして作用する。すなわち、線状光源
2から側面8aを経て導光板8内に入射された光は、同
図に点線の矢印9で示すように各々の溝7の側面8aに
対峙する側の斜面7aによって反射され、下面8bから
出射される。そして、この出射光は、上述と同様に、液
晶パネル4に照射され、反射層4aによって上方に反射
された後、導光板8を通って上面8cから出射される。
示す従来技術では、図8に一点鎖線の矢印6aで示すよ
うに、各々の反射面5aに対して臨界角以下の入射角度
θで当たる光が当該反射面5aを透過して外方に漏れる
ため、導光板3の出射効率(側面3aから入射される光
の量に対する下面3bから出射される光の量の比率)が
低下し、ひいては画面の輝度が低下するという問題があ
る。
に、各々の反射面7aから光が漏れるが、この漏れた光
は、図9に一点鎖線の矢印9aで示すように、当該反射
面7aとともに溝7を構成する他の面7bを介して導光
板8内に再入射され、改めて点線の矢印9で示す光と同
様の方向に向けて照射されるべく再利用される。したが
って、図7の従来技術によれば、図6の従来技術よりも
画面の輝度を向上させることができる。しかし、反射面
7aを透過して面7bに当たる光の全部が当該面7bを
介して導光板8内に再入射される訳ではなく、この光の
一部は、図9に二点鎖線の矢印9bで示すように、当該
面7bで反射(表面反射)され、さらに反射面7aで反
射された後、画面の正面方向(同図の上方)に向かって
進行する。このようにフロントライト方式の液晶表示装
置1aにおいて画面の正面方向に向かって光が漏れる
と、この漏れた光が、これと同じ方向に向かって出射さ
れる本来の光(図7において矢印9で示す軌跡をたどる
光)と重なって、画面のコントラストが低下する。
面の輝度を向上させつつコントラストの低下を抑制でき
る、表示装置または導光板を提供することである。
が形成された導光板を備えるフロントライト方式の表示
装置において、当該溝は、導光板の側面から入射された
光を受ける第1面、および第1面を透過した光を受ける
第2面を有し、第1面の高さよりも第2面の高さを低く
したことを特徴とする、表示装置である。
一側面から光が入射される導光板において、当該溝は、
入射された光を受ける第1面、および第1面を透過した
光を受ける第2面を有し、第1面の高さよりも第2面の
高さを低くしたことを特徴とする、導光板である。
光は、第1面によって反射される。なお、第1面に対し
て臨界角以下の入射角度で当たる光は、当該第1面を透
過して外方に漏れるが、この外方に漏れた光は、第2面
を介して再度導光板内に入射され、改めて本来出射させ
たい方向に向けて出射されるべく再利用される。ただ
し、第2面に当たる光の全部が当該第2面を介して導光
板内に再入射されるのではなく、その光の一部は当該第
2面で反射される。そして、この反射光の影響によっ
て、画面のコントラストが低下する場合がある。しか
し、第2面の高さは第1面の高さよりも低いので、第1
面を透過する光のうち当該第1面の上側部分を透過する
光は、第2面に当たらずに直進する。つまり、第2面に
当たる光の量が制限されるので、当該第2面によって不
本意な方向に向けて反射される光の量が低減される。し
かし、第2面の高さは第1面の高さよりも低いので、当
該第1面を透過して第2面に当たる光の量は制限され
る。したがって、この第2面によって不本意な方向に向
けて反射される光の量が低減される。
状の溝を幅方向に間隔をおいて複数形成してもよい。こ
の場合、各々の溝を形成する第1面および第2面の少な
くとも一方の高さを、入射面としての側面から離れるに
つれて高くするのが望ましい。このようにすれば、入射
面から離れた場所、つまり入射光の強度が低い場所にお
いて、第1面で反射される光の量または第2面を介して
導光板内に再入射される光の量を増大することができ、
これによって当該入射面から離れた場所でも入射面に近
い場所と同等の輝度を得ることができる。
に、導光板の一側面から入射された光は、第1面によっ
て反射される。そして、第1面に対して臨界角以下の入
射角度で当たる光は、当該第1面を透過して外方に漏れ
るが、この漏れた光は、第2面を介して導光板内に再入
射される。なお、第2面に当たる光の一部は、当該第2
面によって反射される。しかし、第2面の高さは第1面
の高さよりも低いので、当該第2面によって反射される
光の量は制限される。
に漏れた光は、第2面を介して導光板内に再入射され、
改めて本来出射させたい方向に向けて出射されるべく再
利用される。その一方で、第1面を透過した光の一部は
第2面によって反射されるが、第2面の高さは第1面の
高さに比べて低いので、当該第2面によって反射される
光の量は低減される。つまり、第1面を透過した光を再
利用することで画面の輝度を向上させることができ、し
かも当該第1面を透過した光が第2面で反射されること
に起因するコントラストの低下を抑制できる、という効
果がある。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
ト方式の液晶表示装置10は、線状光源12、この線状
光源12の長さ方向に一側面14aを沿わせた状態で配
置された導光板14、および導光板14の下面14b側
に配置された板状の液晶パネル16を含む。
る。そして、導光板14は、透光性を有するアクリル
(PMMA)樹脂製であり、その上面14cには、後述
する線状の溝18が側面14aに対して平行に延びるよ
うに、かつ幅方向(同図の左右方向)に一定の間隔(ピ
ッチ)Pをおいて多数形成されている(ただし、図1で
は、説明の便宜上、各々の溝18を拡大して示している
ので、図示している溝18の数は実際よりも少ない)。
液晶パネル16は、底部に反射層16aを有する反射型
のものであり、図には詳しく示さないが、ガラス基板上
に当該反射層16a,液晶層,カラーフィルタ,ガラス
板および偏光板をこの順番で積層したものである。
状である。そして、各々の溝18を形成する2つの壁面
18aおよび18bのうち導光板14の側面14aに対
峙する側の壁面18aは、導光板14の下面14bに対
して一定の角度αを成している。他方の壁面18bは、
導光板14の下面14bに対して略直角(後述する樹脂
成形における抜き勾配のために直角よりも若干大き目の
角度)を成している。
aよりも壁面18bの高さHbが低くなっている。具体
的には、導光板14の上面14cを各溝18,18,・
・・で挟まれた区間毎に側面14a側に傾斜させる(つ
まり側面14a側が低くなるように傾斜させる)ことに
よって、溝18毎に壁面18bの高さHbを壁面18a
の高さHaよりも低くしている。なお、導光板14の下
面14bに対する上面14cの傾斜角度βは、各溝1
8,18,・・・間で一定である。換言すれば、上面1
4cと各々の溝18の壁面18aとが成す角γは、一定
である。
ら離れるにつれて深くすることによって、当該溝18の
深さに相当する壁面18aの高さHaを、側面14aか
ら離れるにつれて徐々に高くしている。これに伴い、壁
面18bの高さHbも、側面14aから離れるにつれて
徐々に高くなっている。図2に、側面14aからの距離
Lに対する各壁面18aおよび壁面18bの高さHaお
よびHbの変化をグラフで示す。
垂直な方向(図1における左右方向)の寸法が56.5
6[mm]、側面14a(線状光源12)の長手方向に沿う
方向(図1における紙面の表裏方向)の寸法が74.2
3[mm]、および厚さ寸法tが1[mm]というものを用いる
場合の一例である。そして、同図の曲線Xが、距離Lに
対する壁面18aの高さHaの変化を示し、曲線Yが、
距離Lに対する壁面18bの高さHbの変化を示す。こ
れらの曲線XおよびYから判るように、壁面18aの高
さHaは、側面14aからの距離Lが大きくなるにつれ
て3.5[μm]〜6.9[μm]の範囲で指数関数的に大き
くなる。一方、壁面18bの高さHbは、各々の距離L
において壁面18aの高さHaよりも3.4[μm]程度
低く、つまり当該距離Lに応じて0.1[μm]〜3.5
[μm]の範囲で指数関数的に変化する。なお、各溝1
8,18,・・・間のピッチPは、百数十[μm]〜数百
[μm]程度とされる。
れば、それぞれの溝18がプリズムとして作用する。す
なわち、線状光源12から側面14aを経て導光板14
内に入射された光は、図1に点線の矢印20で示すよう
に、当該側面14aに対峙する側の各壁面18a,18
a,・・・に直接当たって反射され、導光板14の下面
14bから出射される。そして、この出射光は、液晶パ
ネル16に照射され、上述した液晶層などを透過して反
射層16aによって上方に反射された後、再度液晶層を
透過する。そして、この液晶層を透過した光が、導光板
14を通って上面14cから出射される。
以下の入射角度θで当たる光は、当該壁面18aを透過
して外方に漏れる。そして、この漏れた光のうち壁面1
8aの下側部分(概ね他方の壁面18bの高さHbと同
程度の高さまでの部分)から漏れた光は、図3に一点鎖
線の矢印20aで示すように、壁面18bを介して再度
導光板16内に入射される。この導光板16に再入射さ
れた光は、改めて点線の矢印20で示す光と同様の方向
に向けて照射されるべく(つまり別の溝18の壁面18
aによって反射されるべく)再利用される。このよう
に、一旦導光板16の外方に漏れた光を再度導光板16
内に取り込んで再利用することによって、画面の輝度を
向上させることができる。
壁面18bを介して導光板16内に再入射される訳では
なく、その光の一部は、図3に二点鎖線の矢印20bで
示すように、当該壁面18bで反射され、さらに壁面1
8aで反射された後、画面の正面方向(同図の上方)に
向かって進行する。上面16cに略沿う方向に向かって
直線的に進行する。このように画面の正面方向に向かっ
て光が漏れると、この漏れた光が、これと同じ方向に向
かって出射される本来の光(17において矢印20で示
す軌跡をたどる光)と重なって、画面のコントラストが
低下する。
aの高さHaよりも低くいので、壁面18aを透過する
光のうち当該壁面18aの上側部分(概ね壁面18bの
高さHbよりも高い部分)を透過する光は、図4に一点
鎖線の矢印20cで示すように、他方の壁面18bに当
たらずに、導光板14の上面14aに沿って外方に向か
って直進する。つまり、壁面18bに当たる光の量が制
限されるので、当該壁面18bによって不本意な方向に
反射される光の量が低減され、ひいてはこの不本意な反
射光による画面のコントラストの低下を抑制できる。
さ寸法HaおよびHbは、側面14aから離れるにつれ
て徐々に高くなっているので、当該側面14aから離れ
た場所においても側面14aに近い場所と同程度の輝度
を得ることができる。これについて詳しく説明すると、
線状光源12から発射された光は、伝播距離が長くなる
につれて減衰する。したがって、入射面である側面14
aから離れた位置にある壁面18aほど、線状光源12
から受ける光の強度が低い。これと同様に、当該壁面1
8aを透過して外方に漏れる光の強度、つまり壁面18
bが受ける光の強度も、側面14aから離れるほど低く
なる。そこで、この実施例のように、側面14aから離
れた位置にある壁面18aおよび18bほど、各々の高
さ寸法HaおよびHb、つまり光の反射面積および取り
込み面積を大きくすることで、当該側面14aからの距
離Lに応じた光の減衰分を補う。これによって、入射面
である側面14aから離れた場所でも当該側面14aに
近い場所と同程度の輝度が得られ、ひいては画面全体に
わたって均一な輝度分布が得られるようになる。
は、樹脂成形(たとえば射出成形)によって形成するこ
とができるが、この樹脂成形に用いる成形用金型は、図
5に示すような工程によって製造できる。すなわち、図
5(a)に示すように、金型の材料となる直方形の金属
体30を用意する。
先32,第2刃先34および第3刃先36を有するバイ
ト38によって、金属体30の一面30aを、当該一面
30aの一側縁30bと平行な方向(同図において紙面
の表裏方向)に沿って切削する。このとき、第1刃先3
2による切削によって、導光板14の壁面18aに対応
する部分40が成形され、第2刃先34による切削によ
って、導光板14の上面14cに対応する部分42が成
形される。そして、同図に矢印44で示すように、バイ
ト38の位置を一側縁30bと直角な方向に上述したピ
ッチPと同じ距離だけ移動させた状態で、同様の切削作
業を繰り返す。
て、この深さDは、最も深い溝18の深さ、つまり最も
高い壁面18aの高さHaと同等とする。また、バイト
38の第2刃先34の幅寸法Wは、導光板14cの上面
14cの各溝18,18,・・・で挟まれた区間のうち
最も幅の狭い区間(図1において右端の区間)の幅寸法
W’と同等である。さらに、第1刃先32と第2刃先3
4とは、導光板14の上面14cと壁面18aとが成す
角γと同じ角度を成して設けられている。
作業を繰り返すだけでは、図5(b)に斜線46で示す
ように、いわゆる削り残しの部分が生じる。そこで、当
該一定間隔P毎の切削作業を一通り(つまり必要回数)
終えた後、削り残し部分46を除去するべく、2回目の
切削作業を行う。
目の切削作業で切削された凹状の部分48毎に、矢印5
0で示す方向に所定量だけバイト38の位置を移動させ
るとともに、この移動量に応じて矢印52で示す方向に
バイト38の位置を下げる。そして、この状態で切削を
行うことによって、(1回目の切削作業で切削し残され
た)残りの上面14cに対応する部分42、および壁面
18bに対応する部分54を成形する。そして、全ての
削り残し部分46を切削し終えると、図5(d)に示す
ような成形用金型56が完成する。
液晶表示装置10によれば、線状光源12から側面14
aを経て導光板14内に入射された光は、反射面として
の壁面18aによって反射され、液晶パネル16に照射
される。また、この壁面18aに対して臨界角以下の入
射角度θで当たる光は、当該壁面18aを透過して外方
に漏れるが、この漏れた光の一部は、他方の壁面18b
を介して再度導光板16内に入射され、輝度向上のため
に再利用される。その一方で、この壁面18bに当たる
光の一部は、当該壁面18bによって不本意な方向に向
けて反射されるが、この壁面18bの高さHbは壁面1
8aの高さHaに比べて低いので、当該壁面18bによ
る反射光の量は低減される。よって、この反射光による
コントラストの低下が抑制される。
7の各従来技術と対比して纏めたものを、表1に示す。
来技術によれば、高いコントラストを得ることはできる
ものの、十分な輝度を得ることはできない。一方、図7
の従来技術によれば、高い輝度を得ることはできるが、
コントラストは低い。これに対して、この実施例によれ
ば、高い輝度を得ることができ、しかも高いコントラス
トを得ることもできる。つまり、図6および図7の各従
来技術の利点を兼ね備えた液晶表示装置10を実現でき
る。
各壁面18aおよび18bの高さ寸法HaおよびHbを
側面14aから離れるにつれて徐々に高くすることによ
って、画面全体で均一な輝度分布を得られるようにして
いる。これと同様に、図6の従来技術においても、各プ
リズム5(斜面5a)の高さ寸法を側面3aから離れる
につれて高くすれば、画面全体で均一な輝度分布を得る
ことができる(図6ではそのような構成としている)。
しかし、かかる構成を図6の従来技術に適用すると、同
図に誇張して示すように、必然的に導光板3の上面3c
が盛り上がり、その分、当該導光板3自体の厚み(板
厚)が増大し、ひいては液晶表示装置1全体の厚みが増
大する。これに対し、この実施例では、溝18でプリズ
ムを形成しているので、当該溝18の深さである各壁面
18aおよび18bの高さHaおよびHbを高くして
も、導光板14自体の厚みtが増大することはない。つ
まり、表1の右端の欄に示すように、液晶表示装置10
を薄型化するのにこの実施例は非常に有効である。この
ことは、溝7でプリズムを形成するという図7の従来技
術においても同様である。
としての壁面18bを導光板14の下面14cに対して
略直角に形成したが、これに限らない。すなわち、導光
板14の下面14cに対して、当該壁面18bを斜めに
形成してもよい。
壁面18aおよび18bの各高さ寸法HaおよびHbの
数値は、飽くまで一例であって、これに限定されるもの
ではない。
脂成形で形成することとしたが、他の方法で形成しても
よい。
たが、ポリカーボネート(PC)などの他の透光性を有
する樹脂によって形成してもよい。また、線状光源12
として、冷陰極管を用いたが、これに限らず、たとえば
熱陰極管等の他の蛍光灯、或いは発光ダイオードを線状
に配列したもの、さらには白熱灯または有機発光材料を
線状に形成したものを用いてもよい。
各溝18,18,・・・を平行に設けたが、当該側面1
4aに対して斜め方向に延びるように、換言すれば液晶
パネル16内の図示しない液晶パターンの配列方向に対
して斜め方向に延びるように各溝18,18,・・・を
設けてもよい。このように液晶パターンの配列方向に対
して各溝18,18,・・・の長さ方向を斜めに傾ける
ことで、これら両者の干渉によるモアレ縞の発生を防止
することができる。
見た概略構成図である。
離に対する各壁面の高さ寸法をグラフで表した図解図で
ある。
軌跡を示す図解図である。
成形用金型の製造過程を示す図解図である。
である。
の軌跡を示す図解図である。
の軌跡を示す図解図である。
Claims (3)
- 【請求項1】上面に溝が形成された導光板を備えるフロ
ントライト方式の表示装置において、 前記溝は前記導光板の側面から入射された光を受ける第
1面および前記第1面を透過した光を受ける第2面を有
し、 前記第2面の高さを前記第1面の高さよりも低くしたこ
とを特徴とする、表示装置。 - 【請求項2】前記溝は線状に延びかつその幅方向に間隔
をおいて複数形成され、 各々の前記溝を形成する前記第1面および前記第2面の
少なくとも一方の高さを前記側面から離れるにつれて高
くするようにした、請求項1記載の表示装置。 - 【請求項3】上面に溝が形成されかつ一側面から光が入
射される導光板において、 前記溝は前記光を受ける第1面および前記第1面を透過
した光を受ける第2面を有し、 前記第2面の高さを前記第1面の高さよりも低くしたこ
とを特徴とする、導光板。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002054190A JP2003255139A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 表示装置および導光板 |
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