JP2004171870A - Lighting system and liquid crystal display device - Google Patents
Lighting system and liquid crystal display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004171870A JP2004171870A JP2002334993A JP2002334993A JP2004171870A JP 2004171870 A JP2004171870 A JP 2004171870A JP 2002334993 A JP2002334993 A JP 2002334993A JP 2002334993 A JP2002334993 A JP 2002334993A JP 2004171870 A JP2004171870 A JP 2004171870A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light guide
- guide plate
- lighting device
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置及び液晶表示装置に係り、特に、1灯の光源でも導光板の輝度分布の均一性を向上できる照明装置、及びそれを用いた液晶表示装置の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、反射型液晶表示装置のフロントライトには、光源、中間導光体、導光板及びこれらを一体保持する内面を反射性にしたケース体などから構成されたユニットが用いられている。
図16Aは、従来の液晶表示装置を示す斜視構成図であり、図16Bは、図16Aに示す液晶表示装置に備えられたフロントライトを観察側から見たときの平面図である。これらの図に示す液晶表示装置は、液晶表示ユニット120と、この液晶表示ユニット120の前面側に配設されたフロントライト110とから構成されている(例えば、特許文献1参照)。液晶表示ユニット120は、詳細は図示を省略したが、その前面側から入射した光を反射させて表示を行う反射型の液晶表示ユニットとされ、互いに対向して配置された上基板121、下基板122との間に液晶層を挟持しており、この液晶層の配向状態を制御することで、光の透過状態を変化させて表示を行うようになっている。
【0003】
フロントライト110は、平板状の導光板112と、この導光板112の側端面(入光面)112aに配設された棒状の中間導光体113と、この中間導光体113の一端面(図示左側端面)113gに配設された白色LED(Light Emitting Diode;発光ダイオード)などの点光源からなる発光素子115とを備えて構成されている。導光板112の上面側に、断面視くさび状の複数のプリズム溝114が互いに平行に平面視ストライプ状に形成された反射面112cとされており、下面は、液晶表示ユニット120を照明するための照明光が出射される出射面112bとされている。各プリズム溝114は、緩斜面部114aと、該緩斜面部114aよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部114bとからなる。
これらのプリズム溝114は、モアレ防止を目的として導光板側端面112aに対して若干傾斜して形成されている。
中間導光体113は、発光素子115からの光を導光板112の入光面に沿って均一に効率良く導光板112側に出射させるために設けられたもので、その外側面(導光板112側と反対側の側面)113aには、外側面113aの長さ方向に沿って(発光素子115側の端面113g側からこれの反対側の端面113h側にかけて)、プリズム面113fが形成されている。
プリズム面113fは、複数の平面視(横断面)くさび状の溝113bが互いに平行に形成されてなるものであり、これらくさび状の溝113bはピッチ及び深さが均一になるように設けられている。
【0004】
このような構成のフロントライト110では、発光素子115から出射された光は、中間導光体113内部に導入され、プリズム面113fによりその伝搬方向を変化され、導光板112の入光面112aから導光板112内へ導入され、この光をプリズム溝が形成された導光板112上面の反射面(内面)側で反射させることにより光の伝搬方向を変え、導光板112の出射面(下面)から液晶表示ユニット120へ向けて照射するようになっている。
【0005】
【特許文献1】
特願平10−19213号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
携帯情報端末や携帯用ゲーム機などの携帯電子機器では、バッテリ駆動時間がその使い勝手に大きく影響するために、これらの表示部として用いられる液晶表示装置ではフロントライトの低消費電力化を目的として、図16に示すフロントライト110のように、1灯の発光素子115のみを備えた1灯型のフロントライトが用いられるようになってきている。すなわち、発光素子の省略により低消費電力化を実現しようとするものである。また、携帯電子機器の小型化に伴い、フロントライト110の板厚を1mm程度にまで薄型化することも求められている。
【0007】
しかしながら、このような1灯型のフロントライトでは、対角数インチ以上の広い面積を有する表示領域(被照射領域)を、薄型の導光板と1灯の発光素子との組み合わせにより均一かつ明るく照明することはほとんど不可能であった。つまり、図16に示すフロントライト110において、発光素子115が片側に設けられた構成とした場合には、この発光素子115からの光を導光板112に均一に導くために、まず、中間導光体113により導光板112の入光面長さ方向で入射光を均一化する必要があるが、この中間導光体113により導光板112への入射光を均一化させること自体が困難であるため、出射面112bの全面に渡って均一な出射光を得ることが困難で、液晶表示ユニット120の表示領域を輝度ムラなく均一に照射することが困難で、表示の視認性を低下させることがあった。そのために、特に顕著な場合には、図16Bに示すような平面視三角形状の暗部128が、導光板112の発光素子115側の辺端面112g(図示左側辺端部)付近に生じてしまうため出射光のバラツキの問題が生じ、液晶表示装置の視認性を低下させることがあった。
また、上記のように複数のくさび状の溝113bを規則的に形成したプリズム面113fを有する中間導光体113が備えられたフロントライト110においては、出射面112bの全面に渡って均一な出射光を得ることが困難で、くさび状の溝113bを構成する二つの斜面やその頂角で光分散によりプリズム効果が発現し、輝線や虹状のモアレがでてしまうことがあった。
【0008】
なお、中間導光体113の他方の端面113h側(図示右側)にも発光素子を設けた2灯式のフロントライトでは、端面113h側の発光素子から出射された光により導光板112の左側辺端面112g付近の光量が補われて明るくなるが、1灯式に比べて消費電力がかかってしまう。
このように、1灯の発光素子を光源として使用するフロントライトへの要求は高まっているものの、薄型でありながら、大きな面積を均一に、かつ明るく照明することができるフロントライトは実現されていなかった。
【0009】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源から出射された光の利用効率が良好で、光源側の導光板辺端面近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止でき、被照明領域を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置を提供することを目的の一つとする。
また本発明は、上記照明装置を備え、高輝度で表示品質に優れた液晶表示装置を提供することを目的の一つとする。
【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。
本発明に係わる照明装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面に配設された光源とを備え、
上記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、上記光源から出射された光を上記中間導光体を介して上記導光板の入光面から導光板内部に導入し、該導光板内部を伝搬する光を上記導光板の一面側から出射させる照明装置であって、
上記導光板の一側端面と対向する上記中間導光体の側面が導光板に光を出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の外側面に上記光源から出射されて上記中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部が形成され、該微小凹凸部は上記光源からの距離に応じて上記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が制御されていることを特徴とする。
【0011】
かかる構成の照明装置によれば、上記中間導光体の外側面に形成する微小凹凸部の形成条件を上記光源からの距離に応じて変更することにより上記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が上記光源からの距離に応じて制御されていることとなり、平面視したときの導光板の輝度分布を均一化することができ、導光板の一面側(出射面)から均一に出射光を出射することができる。
また、複数のくさび状の溝を規則的に形成したプリズム面が設けられた中間導光体が備えられた従来の照明装置では、各くさび状の溝を構成する二つの斜面の界面の不連続面が規則的に存在することとなり、これら不連続面に起因して輝線や虹状のモアレが生じてしまうが、本発明では中間導光体の外側面に形成する微小凹凸部の形成条件が上記光源からの距離に応じて変更されているので、微小凹凸部の凸部と凸部との間又は凹部と凹部との間の不連続面は不規則に存在することとなり、しかも中間導光体の外側面に形成される凹凸部は微小であるので連続拡散面として機能するので、輝線や虹状のモアレが生じるのを防止できる。
従って、本発明によれば、中間導光体の一方の端面に光源を設けた1灯型であっても、光源から出射された光の利用効率が良好であり、光源側の導光板辺端面近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止できるので、導光板の輝度分布の均一性を向上でき、これによって導光板の一面(出射面)から出射される出射光の均一性を向上でき、被照明領域を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置の提供が可能である。
【0012】
また、本発明に係わる照明装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面に配設された光源とを備え、
上記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、上記光源から出射された光を上記中間導光体を介して上記導光板の入光面から導光板内部に導入し、該導光板内部を伝搬する光を上記導光板の一面側から出射させる照明装置であって、上記導光板の一側端面と対向する上記中間導光体の側面が導光板に光を出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の外側面に複数の断面くさび状の溝からなるプリズム面が形成され、該プリズム面の表面に上記光源から出射されて上記中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部が形成され、該微小凹凸部は上記光源からの距離に応じて上記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が制御されていることを特徴とするものであってもよい。
【0013】
かかる構成の照明装置によれば、特に、中間導光体の外側面に形成されたプリズム面の表面に上記のような微小凹凸部が形成されたことにより、このプリズム面による光の分散作用によって中間導光体から出射される光の輝度分布を概ね均一化でき、さらに上記微小凹凸部の拡散反射作用によってこの微小凹凸部で光が反射する際、拡散させることができる。
【0014】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、中間導光体の長さ方向の端面のうち光源が設けられる端面と反対側の端面にも上記のような微小凹凸部が形成されていることが、光源から出射された光のロス防止効果がある。
【0015】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記微小凹凸部は複数の凹部を有し、上記複数の凹部は各々が凹部の最深点を通過する特定縦断面を有し、上記各凹部は光源からの距離に応じて上記特定縦断面の断面曲線の傾斜角が制御されているものであってもよい。
【0016】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記微小凹凸部は複数の凸部を有し、上記複数の凸部は各々が凸部の最頂部を通過する特定縦断面を有し、上記各凸部は光源からの距離に応じて上記特定縦断面の断面曲線の傾斜角が制御されているものであってもよい。
【0017】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記微小凹凸部は複数の凸部又は凹部を有し、上記凸部又は凹部のピッチは、上記光源に遠い側の方が上記光源に近い側よりも小さくされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、また中間導光体から出射される光の均一性を高めることができ、これによって導光板の出射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点で好ましい。
【0018】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記微小凹凸部は複数の凸部又は凹部を有し、上記凸部の高さ又は凹部の深さは、上記光源に遠い側の方が上記光源に近い側よりも大きくされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、また中間導光体から出射される光の均一性を高めることができ、これによって導光板の出射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点で好ましい。
【0019】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の出射面から上記導光板の入光面に向けて出射される光の出光角度は、上記照明装置を平面視した場合、上記入光面と直交する方向に対し±10度以内とされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射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点で好ましい。
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の出射面から上記導光板の入光面に向けて出射される光の出光角度は、上記照明装置を断面視した場合、上記入光面と直交する方向に対し±20度以内とされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射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点で好ましい。
【0020】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の出射面から上記導光板の入光面に向けて出射される光の出射方向は、上記照明装置を平面視した場合、上記光源の近傍側では上記入光面と直交する方向よりも光源側の方向、上記光源から遠い側では上記入光面と直交する方向に対して上記光源と反対側の方向、好ましくは後述する導光板のプリズム溝の延在方向と略直交する方向、上記光源の近傍側と遠い側の中間部分は上記入光面と略直交する方向とされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射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点で好ましい。
【0021】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の上記出射面と該出射面と反対側の面(外側面)との間の厚みは、上記光源に遠い側の方が上記光源に近い側よりも小さくされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射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点で好ましい。
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の微小凹凸部と上記導光板の入光面の距離は、上記光源に遠い側の方が上記光源に近い側よりも小さくされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射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点で好ましい。
【0022】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の微小凹凸部の表面に金属反射膜が形成されていることが、微小凹凸面における反射率を高め、中間導光体の出射面方向へ反射する光量を増加させることができる点で好ましい。
【0023】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の長さ方向の端面に配設された光源は、発光素子等の略点状光源であってもよい。
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記導光板の他の一面側には、緩斜面部と、該緩斜面部より急な傾斜角度を有する急斜面部とで形成される複数のプリズム溝が平面視ストライプ状に形成されていることが、導光板面内で出射光量が均一であり、かつ光源の利用効率が高く高輝度の照明装置が得られる点で好ましい。
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記導光板のプリズム溝の延在方向が、上記入光面と交差する向きとされていてもよい。なお、当該照明装置により照明される被照明物が所定の間隔の周期的な形状又は模様(規則的パターン)を有している場合に、導光板のプリズム溝と上記被照明物の形状又は模様とが光学的に干渉してモアレ模様が生じるのを防止するために、被照明物における所定の間隔の周期的な形状又は模様(規則的パターン)のピッチに依存してプリズム溝の延在方向と入光面との交差角を設定し、プリズム溝の延在方向と被照明物の規則パターンの繰り返し方向とが平行にならないようにすることが好ましい。
【0024】
次に、本発明の液晶表示装置は、上記のいずれの構成の本発明の照明装置と、該照明装置により照明される液晶表示ユニットとを備えたことを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、本発明の照明装置を備えたことで、照明装置の発光素子を1灯とした場合にも、表示領域(被照明領域)を均一に、かつ明るく照明できるので、表示の視認性が良好であり、従って高輝度で表示品質に優れ、低消費電力の液晶表示装置が得られる。
【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。
(第1の実施形態)
[液晶表示装置の全体構成]
図1は、本発明の第1の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図であり、図2は、図1に示す液晶表示装置の平面構成図、図3は、図2に示す液晶表示装置のIII−III線断面図である。また、図4は、図2に示す液晶表示装置に備えられたフロントライト(照明装置)を拡大して示す平面構成図、図5は図2に示す液晶表示装置に備えられたフロントライトのIII−III線断面図である。
本実施形態の液晶表示装置は、図1から図3に示すように、フロントライト(照明装置)10と、その背面側(図示下面側)に配置された反射型の液晶表示ユニット20とを備えて構成されている。
【0026】
フロントライト10は、図1に示すように、略平板状の透明の導光板12と、その側端面(一側端面)12aに沿って配設された中間導光体13と、この中間導光体13の長さ方向の一方の端面13gに配設された発光素子(光源)15と、中間導光体13、発光素子15及び導光板12の一側端部を覆うように中間導光体13側から被着されたケース体(遮光及び反射体)19とを備えて構成されている。
すなわち、本実施形態に係るフロントライト10では、導光板12の側端面12aが導光板の入光面とされている。また、図2に示すように、導光板12の上面側(他の一面側)には、中間導光体13が配設された入光面12aに対して傾斜角αだけ傾斜して複数のプリズム溝14が配列形成されている。なお、図1と図2において符号12dは、導光板12の入光面12aと反対側の側端面(他の側端面)である。
【0027】
液晶表示ユニット20は、対向して配置された上基板21と下基板22とを備えて構成され、図1に点線で示す矩形状の領域20Dが液晶表示ユニット20の表示領域とされ、また図2に示すように、表示領域20D内に画素20cがマトリクス状に形成されている。
上記構成の液晶表示装置は、液晶表示ユニット20の表示領域20D上に導光板12が配置され、この導光板12を透過して液晶表示ユニット20の表示を視認できるようになっている。また、外光が得られない暗所では、発光素子15を点灯させ、この発光素子15から出射された光を中間導光体13を介して導光板12の入光面12aから導光板内部へ導入し、この光を該導光板内部を伝搬させ導光板12の図示下面(一面)12b側から液晶表示ユニット20へ向けて出射させ、表示領域(被照明領域)20Dを照明するようになっている。
【0028】
次に、本実施形態の液晶表示装置の各部の構成について図面を参照して詳細に説明する。
[フロントライト]
フロントライト10の導光板12は、液晶表示ユニット20の表示領域20D上に配置されて発光素子15から出射された光を下面12b側から液晶表示ユニット20に出射する平板状の部材であり、透明なアクリル樹脂などから構成されている。図3の部分断面図に示すように、導光板12の図示上面(他の一面、言い換えれば液晶表示ユニット20側と反対側の面)は、複数のプリズム溝14が互いに平行に平面視ストライプ状に形成された反射面12cとされており、図示下面(液晶表示ユニット20側の面)12bは、液晶表示ユニット20を照明するための照明光が出射される出射面とされている。
【0029】
プリズム溝14は、反射面12cの基準面Saに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成された縦断面くさび状のもので、これらの斜面部の一方が緩斜面部14aとされ、他方がこの緩斜面部14aよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部14bとされている。また、プリズム溝14は、図1及び図2に示すように、その延在方向と、導光板12の入光面12aとが交差する向きとなるように、傾斜して形成されている。そして、導光板12内部を図3では右側から左側へ伝搬する光(入光面12a側から他の側端面12d側へ伝搬する光)を、反射面12cの急斜面部14bにより出射面12b側へ反射して導光板12の下面側に配置された液晶表示ユニット20に向けて出射させるようになっている。
【0030】
また、このフロントライト10では、図3に示す緩斜面部14aの傾斜角度θ1は、反射面12cの基準面Saに対して1°以上5°以下の範囲とされ、急斜面部14bの傾斜角度θ2が41°以上45°以下の範囲とされている。このような範囲とされていることで、導光板12面内を伝搬する光を効率よく液晶表示ユニット20へ出射させることができ、明るい表示が可能な液晶表示装置を構成することができる。
反射面12cの基準面Saとは、導光板12の隣接するプリズム溝14、14間の頂部14dを含む面である。
【0031】
また、本実施形態のフロントライト10ではプリズム溝14のピッチP(プリズム溝14の頂部14dの間隔あるいは底頂部の間隔)は、導光板の反射面12c面内で一定とされている。さらに、本実施形態のフロントライト10の場合はプリズム溝14の深さd(基準面Saと、プリズム溝14の底頂部との距離)も一定とされている。
尚、プリズム溝14のピッチP及び深さdは、必ずしも一定とする必要はなく、これらを変化させてプリズム溝14を形成しても本発明の技術範囲を超えるものではない。また、それぞれのプリズム溝14の傾斜角度θ1及びθ2を変化させてプリズム溝14を形成しても本発明の技術範囲を超えるものではない。
【0032】
また、プリズム溝14は、図2に示すように、プリズム溝14と入光面12aとが成す角度により与えられるプリズム溝14の傾斜角αが、0°を越えて15°以下の範囲となるように形成されることが好ましい。また上記傾斜角αは、6.5°以上8.5°以下とされることがより好ましく、このような範囲とすることで、モアレ模様が生じにくく、かつ出射光の均一性に優れるフロントライトとすることができる。
【0033】
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、導光板12は、その板厚を大きくするほど導光板全体として出射光量を均一化することができるので、0.8mm以上の板厚とすることが好ましく、1.0mm以上とすることがより好ましい。また、板厚1.2mm以上では、1.0mm〜1.5mmの板厚のものと輝度が大きく変わらないため、フロントライト10の薄型化の点からも、板厚の上限は1.5mmとするのがよい。
【0034】
中間導光体13は、導光板12の入光面12aに沿う四角柱状とされた透明部材である。中間導光体13の一方の端面13gに発光素子15が配設されている。
この中間導光体13は、図1及び図4に示すように、導光板12の入光面12と対向する中間導光体13の側端面が、発光素子15から出射された光を導光板12に出射するための出射面13kとされている。
また、図4に示すように中間導光体13の出射面13kと反対側の外側面13jには、発光素子15から出射されてこの中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部40が形成されている。微小凹凸部40は複数の凸部41を有している。これら複数の凸部41は、中間導光体13の内側に凸になるに設けられている。複数の凸部41は各々が凸部41の最頂部41aを通過する特定縦断面を有している。本実施形態の微小凹凸部40に採用可能な凸部の形状について後で詳しく述べる。また、この中間導光体13の発光素子15が設けられる端面13gと反対側の端面13hにも先に述べた理由により微小凹凸部40が形成されている。
中間導光体13の外側面13j及び端面13hに形成された微小凹凸部40の外側の表面には、先に述べた理由により、AlやAg等の高反射率の金属薄膜からなる金属反射膜47が形成されていても良い。
【0035】
外側面13jに形成された微小凹凸部40を構成する凸部41のピッチP2(隣接する凸部41と凸部41の頂部の間隔、あるいは隣接する凸部41と凸部の中心の間隔)は、先に述べた理由により、発光素子15から離れるにしたがって小さくされており、すなわち、凸部41のピッチP2は発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも小さくされている。また、凸部41の高さd2は、先に述べた理由により、発光素子15から離れるにしたがって高くなっており、すなわち、凸部41の高さd2は、発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも大きくされている。また、中間導光体13の微小凹凸部40と導光板12の入光面12aの距離(本実施形態では凸部41の頂部と入光面12aの距離)は、発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも小さくなっていてもよい。
【0036】
外側面13jに形成された微小凹凸部40は発光素子15からの距離に応じて導光板12の入光面12aに向けて反射する光の反射角度が制御されており、具体例については以下に述べる。
図4の点線aで囲まれた領域は中間導光体13の発光素子近傍側の領域、点線cで囲まれた領域は中間導光体13の発光素子から遠い側の領域、点線bで囲まれた領域は中間導光体13の発光素子近傍側の領域と遠い側の領域の中間領域である。また、図6は、中間導光体13の外側面13jの位置と、各位置に到達する発光素子からの光の角度の例を示す説明図である。なお、図6では微小凹凸部40の図示は略した。
【0037】
図6Aに示すように外側面13jの発光素子近傍側部分(図4の領域a内の外側面13j)に到達する光Lは、発光素子15から出射された光が初期の段階で出射面13kで反射したものが多い。これらの光Lは外側面13jに90度に近い角度θ5で入射するため、図4の領域a内の凸部41の最頂部41aを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、出射面13kに向けて反射する光R(導光板12の入光面12aに向けて反射する光)の反射角度を制御し、出射面13kから入光面12aに出射される光Rの出光角度θ6は、図4に示すようにフロントライト10を平面視した場合、入光面12aと直交する方向Mに対し±10度以内とされており、しかも光Rの出光角度θ6は、図5に示すようにフロントライト10を断面視した場合、入光面12aと直交する方向Mに対し±20度以内とされている。
【0038】
また、図6Cに示すように外側面13jの発光素子から遠い側部分(図4の領域c内の外側面13j)に到達する光Lは、発光素子15から出射された光のうち水平方向のものが多い。これらの光Lは外側面13jに小さな角度θ5で入射するため、図4の領域c内の凸部41の最頂部41aを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、出射面13kに向けて反射する光R(導光板12の入光面12aに向けて反射する光)の反射角度を制御し、出射面13kから入光面12aに出射される光Rの出光角度θ6は、図4に示すようにフロントライト10を平面視した場合、入光面12aと直交する方向Mに対し±10度以内とされており、しかも光Rの出光角度θ6は、図5に示すようにフロントライト10を断面視した場合、入光面12aと直交する方向Mに対し±20度以内とされている。
【0039】
また、図6Bに示すように外側面13jの発光素子近傍側と遠い側の中間部分(図4の領域b内の外側面13j)に到達する光Lは、発光素子15から出射された光がこの中間導光体13内で繰り返し反射してくるものが多い。これらの光Lは外側面13jに様々な角度(広い角度範囲)θ5で入射するため、図4の領域b内の凸部41の最頂部41aを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、出射面13kに向けて反射する光R(導光板12の入光面12aに向けて反射する光)の反射角度を制御し、出射面13kから入光面12aに出射される光Rの出光角度θ6は、図4に示すようにフロントライト10を平面視した場合、入光面12aと直交する方向Mに対し±10度以内とされており、しかも光Rの出光角度θ6は、図5に示すようにフロントライト10を断面視した場合、入光面12aと直交する方向Mに対し±20度以内とされている。
【0040】
次に、発光素子15からの距離に応じて微小凹凸部40から出射から入光面に向けて反射する光の反射角度が制御された他の例について説明する。
図4の領域a内の凸部41の最頂部41aを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、導光板12の入光面12aに向けて反射する光Rの反射角度を制御し、図7Aに示すように光Rの出光角度θ7を上記方向Mよりも発光素子15側の方向とされていてもよい。
また、図4の領域c内の凸部41の最頂部41aを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、導光板12の入光面12aに向けて反射する光Rの反射角度を制御し、図7Cに示すように光Rの出光角度θ7を上記方向Mよりも発光素子15側と反対側の方向、好ましくは導光板12のプリズム溝14の延在方向と略直交する方向とされていてもよい。
また、図4の領域b内の凸部41の最頂部41aを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、導光板12の入光面12aに向けて反射する光Rの反射角度を制御し、図7Bに示すように光Rの出光角度θ7を略方向M(入光面12aと略直交する方向)とされている。
【0041】
中間導光体13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。また発光素子(点光源)15は、中間導光体13の端面部に配設可能であれば、特に限定されず、白色LED(Light Emitting Diode)や有機EL素子等を用いることができる。
なお、中間導光体13の端面13hに形成された微小凹凸部40は、中間導光体内を反射せず、断面視水平方向に伝搬する光成分が端面13hから漏れるのを防止するようにされている。
【0042】
本実施形態のフロントライト10では、発光素子15から出射された光は、中間導光体13内部を、中間導光体13の長さ方向に伝搬され、微小凹凸部40の表面で拡散、反射するが、このとき微小凹凸部40の表面で反射する光は、発光素子15からの距離に応じて反射角度が制御されて導光板12の入光面12aに向けて出射されるようになっている。
【0043】
また、図1に示すように、フロントライト10の中間導光体13側には、ケース体19が被着されている。このケース体19の内面側には、AlやAg等の高反射率の金属薄膜からなる反射膜(図示略)が形成されており、中間導光体13及び導光板12から外側に漏洩する光があった場合、この光をこの反射膜で反射させることで、再度中間導光体13に入射させ、照明光として利用することができるようになっている。
【0044】
本実施形態のフロントライト10では、中間導光体13の外側面13jに形成する微小凹凸部40の形成条件を発光素子15からの距離に応じて変更することにより、導光板12の入光面12aに向けて反射する光の反射角度が発光素子15からの距離に応じて制御されていることとなり、平面視したときの導光板12の輝度分布を均一化することができ、導光板12の出射面12bから均一に出射光を出射することができる。また、微小凹凸部40の凸部41と凸部41との間の不連続面は不規則に存在しており、しかも中間導光体13の外側面13jに形成される凹凸部は微小であるので連続拡散面として機能するので、輝線や虹状のモアレが生じるのを防止できる。
従って、本実施形態のフロントライト10によれば、発光素子15から出射された光の利用効率が良好で、発光素子15側の導光板辺端面12gの近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止でき、液晶表示ユニット20の表示領域20Dを均一に、かつ明るく照明することができ、しかも低消費電力とすることができる。
【0045】
尚、この本実施形態では、中間導光体13の長さ方向の一方の端面に発光素子15を設けた1灯型のフロントライトについて説明したが、中間導光体13の両端部に発光素子15が設けられていても良いのは勿論である。
また、中間導光体13の外側面13j(微小凹凸部が形成されていない面、即ち、外側面13jの基準面S)と出射面13kとの間の厚みが均一である場合について説明したが、外側面13jと出射面13kとの間の厚み(距離)は、発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも小さくされていてもよく、その場合、微小凹凸部40の凸部41のピッチP2 や高さd2は一定であってもよい。
【0046】
[液晶表示ユニット]
液晶表示ユニット20は、カラー表示が可能な反射型のパッシブマトリクス型液晶表示ユニットであり、図3に示すように、対向して配置された上基板21と下基板22との間に、液晶層23を挟持して構成され、上基板21の内面側(液晶層23側)に、図示左右方向に延在する平面視短冊状の複数の透明電極26a、配向膜26bが順次形成され、下基板22の内面側(液晶層23側)には、反射層25、カラーフィルタ層29、複数の平面視短冊状の透明電極28a、及び配向膜28bが順次形成されている。
上基板21の透明電極26aと、下基板22の透明電極28aは、いずれも短冊状の平面形状に形成されており、平面視ストライプ状に配列されている。そして、透明電極26aの延在方向と、透明電極28aの延在方向とは平面視において互いに直交するように配置されている。従って、一つの透明電極26aと一つの透明電極28aとが交差する位置に液晶表示ユニット20の1ドットが形成され、それぞれのドットに対応して後述する3色(赤、緑、青)のカラーフィルタのうち1色のカラーフィルタが配置されるようになっている。そして、R(赤)、G(緑)、B(青)に発色する3ドットが、図3に示すように、液晶表示ユニット20の1画素20cを構成している。また図2に示すように、その平面視においては、表示領域20D内に多数の画素20cがマトリクス状に配置された構成とされている。
【0047】
カラーフィルタ層29は、赤、緑、青のそれぞれのカラーフィルタ29R,29G,29Bが、周期的に配列された構成とされており、各カラーフィルタは、それぞれ対応する透明電極28aの下側に形成され、各画素20c毎にカラーフィルタ29R,29G,29Bの組が配置されている。そして、それぞれのカラーフィルタ29R,29G,29Bと対応する電極を駆動制御することで、画素20cの表示色が制御されるようになっている。
【0048】
本実施形態の液晶表示装置においては、フロントライト10の導光板12に形成されたプリズム溝14の延在方向と、液晶表示ユニット20の画素の配列方向とが交差する向きとされている。つまり、液晶表示ユニット20に周期的な模様を与えるカラーフィルタ層29のRGBの繰り返し方向と、プリズム溝14の延在方向とが平行とならないようにすることで、両者の光学的干渉によるモアレ模様の発生を防ぐようになっている。
【0049】
図8は、図2に示す液晶表示ユニット20の隣接する画素群を拡大して示す平面構成図である。この図に示すように、液晶表示ユニット20には、平面視においてマトリクス状に複数の画素20cが形成されており、それぞれの画素20cは、一組の赤、緑、青のカラーフィルタ29R,29G,29Bを備えている。
そして、図8に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、図8に二点鎖線で示されるフロントライト10のプリズム溝14の延在方向が、液晶表示ユニット20の画素20cの配列方向(図示左右方向)に対して傾斜角βだけ傾斜して配置されている。
このプリズム溝14の画素20cの配列方向(図示左右方向)に対する傾斜角βは、0°を越えて15°以下の範囲とされることが好ましく、より好ましくは6.5°以上8.5°以下の範囲である。このような範囲とすることで、液晶表示ユニット20の画素の周期構造と光学的に干渉してモアレ模様が生じるのを防ぐことができる。上記範囲外ではモアレ模様を低減する効果が小さくなる傾向にある。また、上記傾斜角βは、6.5°以上8.5°以下の範囲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、よりモアレ模様を防止する効果が高くなる。なお、モアレ模様が生じる恐れがない場合、上記傾斜角βは0°であってもよい。
【0050】
本実施形態の液晶表示装置では、図2に示すように、フロントライト10の導光板側端面12aと、液晶表示ユニット20の画素配列方向とが平行となるように配置されているため、上述のプリズム溝14の延在方向と導光板側端面12aとの成す角度αと、プリズム溝14の延在方向と画素20cの配列方向との成す角度βとは一致しているが、導光板側端面12cと画素20cの配列方向とが平行とならない場合には、傾斜角αとβは異なる角度となる。この場合、モアレ模様を低減するために傾斜角βを傾斜角αよりも優先して上記範囲とするのがよい。傾斜角βを決定すると、プリズム溝14の延在方向が決定されるので、導光板12の出射光量分布を均一化するためにはプリズム溝14の角度に対して導光板側端面12cの角度を、傾斜角αの範囲となるように調整すればよい。
【0051】
反射層25は、アクリル樹脂材料などからなる有機膜と、この有機膜上に形成されたAlやAg等の高反射率の金属反射膜とからなり、この反射層25の表面には、光反射性を有する複数の凹部が複数設けられている。上記有機膜は、上記金属反射膜に所定の表面形状を与えるためのものである。
【0052】
本実施形態の液晶表示装置は、大面積を均一に、かつ明るく照明することができるフロントライト10を備えたことで、表示領域20Dの全面にわたって高輝度で均一な明るさで照射されるので、優れた表示品質を得ることができる。また、フロントライト10の発光素子15を1灯とした場合にも、明るさの均一性が低下することがないため、表示の視認性が良好であり、従って優れた表示品質でかつ低消費電力の液晶表示装置が得られる。
【0053】
[アクティブマトリクス型液晶表示ユニット]
上述の実施形態では、液晶表示ユニット20をパッシブマトリクス型としたが、本発明に係る液晶表示装置には、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットも適用することができる。この場合にも、液晶表示ユニットの平面構成は、図2に示す先の実施形態の液晶表示ユニット20と同様であるので、以下の説明には図2も併用することとする。つまり、本構成の液晶表示ユニットは平面視マトリクス状に配列形成された複数の画素20cを備えている。
【0054】
本構成の液晶表示ユニットに形成された画素20cの平面構成図を図9に示し、図9のIX−IX線に沿う断面構成図を図10に示す。図9、10に示す液晶表示ユニットは、対向して配置された上基板31と、下基板32との間に液晶層33を挟持して構成されており、上基板31の内面側(液晶層33側)に、平面視マトリクス状に配列形成された複数の略長方形状の透明電極36と、これら透明電極36毎に形成された画素スイッチング用のトランジスタ素子Tとを備えており、下基板32の内面側(液晶層33側)に、反射層35と、この反射層35上に形成されたカラーフィルタ層39と、このカラーフィルタ層39上の全面に形成された透明電極38とを備えている。そして、R,G,Bに対応する3つの透明電極36が形成された領域が、1画素20cに対応している。尚、図9では、図面を見易くするためにトランジスタ素子Tを等価回路図とした。
【0055】
上記透明電極36をスイッチングするためのトランジスタ素子Tの一端側は、透明電極36に接続され、トランジスタ素子Tの他の二端は、透明電極36の間の図示左右方向に延在する走査線G1〜G3及び、図示上下方向に延在する信号線S1〜S2に接続されている。また、下基板32の透明電極36と対応する位置のカラーフィルタ層39には、それぞれカラーフィルタ39R,39G,39Bが配置され、隣接するカラーフィルタ39R,39G,39B間には、ブラックマトリクス39Mが平面視格子状に形成されている。また、図示は省略したが、上基板31の内面側にも、透明電極36の周囲を取り囲むように平面視格子状のブラックマトリクスが形成されており、上面側から入射する光がトランジスタ素子Tや、これに接続された走査線や信号線に入射しないようになっている。
また、本例の液晶表示ユニットの反射層35としては、先の実施形態で説明した構成と同様の反射層25を適用することができる。
【0056】
上記構成の液晶表示ユニットは、トランジスタ素子Tにより透明電極36の電位を制御し、透明電極36と下基板32の透明電極38との間の液晶層33の光透過状態を制御することで、表示を行うようになっている。
【0057】
アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットでは、透明電極36を取り囲むように遮光性のブラックマトリクスが平面視格子状に形成され、また表示のコントラストを高くすることができるため、パッシブマトリクス型の液晶表示ユニットよりも、画素20cの周期的な模様が明瞭になる傾向がある。すなわち、画素20cの周期的配列と、フロントライト10のプリズム溝14との光学的干渉が生じやすくなる傾向となるが、本実施形態の液晶表示装置では、プリズム溝14が画素20cの配列方向と交差する向きに延在するように形成されていることで、上記干渉を抑制し、モアレ模様により視認性が低下するのを効果的に防止することができる。このように、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットを用いて本発明に係る液晶表示装置を構成した場合にも、その表示領域においてモアレ模様が生じることが無く、また均一で明るい表示が可能な表示品質に優れた液晶表示装置とすることができる。
【0058】
尚、図10には、反射層35側にカラーフィルタ層39を形成した場合を示したが、下基板32側に画素スイッチング用の電極を形成するとともに、この電極が反射層を兼ねる構成とし、上基板31側にカラーフィルタ層を形成して構成することもできる。
【0059】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態の液晶表示装置について図11を参照して説明する。図11は、第2の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライト(照明装置)を拡大して示す平面構成図である。
第2の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライト50が、第1の実施形態で用いられたフロントライト10と異なるところは、中間導光体13の外側面13jに形成される微小凹凸部の形状が異なる点であり、即ち、本実施形態で中間導光体13の外側面13jに形成される微小凹凸部80は複数の凹部81を有する点であるので、上記以外の構成については、図1乃至図3に示すフロントライト10と同様の構成であるため、以下ではその詳細な説明は省略することとする。また、液晶表示ユニットの基本構造は、図1及び図3に示す液晶表示ユニットと同等のものであるので、その詳細な説明は省略する。
【0060】
上記微小凹凸部80を構成する複数の凹部81は、凹部が中間導光体13の内側を向くように設けられている。上記微小凹凸部80は、複数の凹部81は各々が凹部81の最深点81aを通過する特定縦断面を有している。本実施形態の微小凹凸部80に採用可能な凹部の形状について後で詳しく述べる。また、この中間導光体13の発光素子15が設けられる端面13gと反対側の端面13hにも先に述べた理由により微小凹凸部80が形成されている。
中間導光体13の外側面13j及び端面13hに形成された微小凹凸部80の外側の表面には、先に述べた理由により、金属反射膜47が形成されている。
【0061】
外側面13jに形成された微小凹凸部80を構成する凹部81のピッチP3(隣接する凹部81と凹部81の頂部の間隔)は、先に述べた理由により、発光素子15から離れるにしたがって小さくされており、すなわち、凹部81のピッチP3は発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも小さくされている。 また、凹部81の深さd3は、先に述べた理由により、発光素子15から離れるにしたがって高くなっており、すなわち、凹部81の深さd3は、発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも大きくされている。
また、中間導光体13の微小凹凸部80と導光板12の入光面12aの距離(本実施形態では凹部81の底部と入光面12aの距離)は、発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも小さくなっていてもよい。
【0062】
外側面13jに形成された微小凹凸部80は発光素子15からの距離に応じて導光板12の入光面12aに向けて反射する光の反射角度が制御されている。
本実施形態のフロントライト50では、発光素子15から出射された光は、中間導光体13内部を、中間導光体13の長さ方向に伝搬され、微小凹凸部80の表面で拡散、反射するが、このとき微小凹凸部80の表面で反射する光は、発光素子15からの距離に応じて反射角度が制御されて導光板12の入光面12aに向けて出射されるようになっている。
本実施形態のフロントライト50においても、第1の実施形態のフロントライト10と同様の効果が得られる。
【0063】
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態の液晶表示装置について説明する。
図12は、第3の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライトの要部を拡大して示す平面構成図である。
第3の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライト60が、第1の実施形態で用いられたフロントライト10と異なるところは、中間導光体13の外側面13jにプリズム面13aが形成され、このプリズム面13aの表面に微小凹凸部40が形成され、さらにこの微小凹凸部40の外側の表面に、AlやAg等の高反射率の金属薄膜からなる金属反射膜(図示略)が形成されている点であるので、上記以外の構成については、図1乃至図3に示すフロントライト10と同様の構成であるため、以下ではその詳細な説明は省略することとする。また、液晶表示ユニットは、図1及び図3に示す液晶表示ユニットと同等のものであるので、その詳細な説明は省略する。
【0064】
プリズム面13aは、複数の平面視(横断面)くさび状の溝13bが互いに平行に形成されてなるものである。くさび状の溝13bは光を反射させるための対になる斜面13b1、13b2を有している。
くさび状の溝13bの深さd4は、発光素子側と反対側に向かって指数関数的又は三次関数的に増加するように形成されており、本実施形態では、発光素子15から離れて形成されたものほど深い溝(発光素子から離れた溝13bほど中間導光体13の内側に突出)に形成されており、導光板12の側端面12aに均一に光を照射できるようになっている。
また、このくさび状の溝13bのピッチP4(あるいは溝13の底頂部間の間隔)は、発光素子側と反対側に向かって指数関数的又は二次関数的に減少するように形成されているのが、導光板12の出射面13k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点で好ましく、例えば、発光素子15から離れるほどピッチP4が小さく形成されていてもよい。
【0065】
また、くさび状の溝13bを構成する2つの斜面13b1、13b2のなす角度θaは105度以上115度以下とされていることが好ましい。斜面13b1の角度θb、斜面13b2の角度θcは、それぞれ37.5度以上32.5度以下とされていることが好ましい。また、これら斜面13b1の角度θbと斜面13b2の角度θcとは同じ大きさであっても異なる大きさであってもよい。
【0066】
本実施形態の微小凹凸部40は、プリズム面13aの表面に設けられている以外は、第1の実施形態の微小凹凸部40と同様であり、発光素子15からの距離に応じて導光板12の入光面12aに向けて反射する光の反射角度が制御されている。
【0067】
本実施形態のフロントライト60では、プリズム面13aによる光の分散作用によって中間導光体13から出射される光の輝度分布を概ね均一化でき、さらに上記微小凹凸部40の拡散反射作用によってこの微小凹凸部40で光が反射する際、拡散させることができ、このとき微小凹凸部40の表面で反射する光は、発光素子15からの距離に応じて反射角度が制御されて導光板12の入光面12aに向けて出射されるようになっている。
本実施形態のフロントライト60においても、発光素子15から出射された光の利用効率が良好で、発光素子側の導光板辺端面12gの近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止でき、液晶表示ユニットの表示領域を均一に、かつ明るく照明することができ、低消費電力のフロントライトとすることができる。
【0068】
(微細凹凸部の凸部の実施形態)
第1又は第3の実施形態に係わる微細凹凸部に採用される多数の凸部41の例について説明する。
図13Aは、上記多数の凸部41として採用される第1の例の凸部119の一つを拡大して示す斜視図であり、凸部119の表面は、曲率の小さい第1曲面と曲率の大きい第2曲面とから構成されている。これらの第1曲面,第2曲面は、それぞれ図13Bに示す特定縦断面Xにおいて、凸部119の一方の周辺部S1から頂部119aに至る第1曲線Aと、第1曲線Aになだらかに連続して頂部119aから他方の周辺部S2に至る第2曲線Bとで示される形状を有している。
【0069】
この頂部119aは平面視で凸部119の中心Oからx方向側にずれた位置にあり、第1曲線(第1断面曲線)Aの基準面S(第1実施形態では中間導光体13の外側面13jで、微小凹凸部が形成されていない面、即ち中間導光体の基準面Sであり、第3実施形態ではプリズム面13aの表面で、微小凹凸部が形成されていない面)に対する傾斜角θh及び第2曲線(第2断面曲線)Bの傾斜角θhの絶対値の平均値は例えばそれぞれ1°〜89°,0.5°〜88°の角範囲でばらついて設定され、第1曲線Aの傾斜角θhの平均値は第2曲線Bのものに比べて大きくなっている。また、最大傾斜角を示す第1曲線Aの周辺部S1における傾斜角δaは、各凸部119において例えば概ね4°〜35°の範囲内でにばらついている。これにより、各凸部119の高さd2(第1実施形態の中間導光体13の基準面Sから凸部41の頂部41aまでの高さ、第3実施形態のプリズム面13aの表面で微小凹凸部が形成されていない面から凸部41の頂部41aまでの高さ)は例えば0.25μm〜3μmの範囲内でばらついて構成されている。
【0070】
また、第1曲面,第2曲面は、図13Cに示すY断面において共に略左右対称な形状を有しており、外周面の傾斜角θgは例えば−18°〜+18°の範囲でばらついて設定されている。
なお、曲線や曲面の「傾斜角」とは、この曲線や曲面上の任意の箇所において例えば0.5μm幅の微小な範囲をとったときに、その微小範囲内における曲線又は曲面の基準面Sに対する角度のことをいう。
図4及び図5に示すように中間導光体13の外側面13jに複数の凸部41として上記のような凸部119が複数形成されるが、その際、これらの凸部119は発光素子15からの距離に応じて上記特定縦断面Xで断面したときの断面曲線A及びBの傾斜角が制御されている。
【0071】
さらに、凸部119のピッチ(隣接する凸部119の中心Oの間隔)は図4に示すように発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも小さくされていてもよく、また、凸部119の高さd2は、図4に示すようにフロントライト10に発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも大きくされていてもよい。
【0072】
図14Aは、上記多数の凸部41として採用される第2の例の凸部219の一つを拡大して示す斜視図であり、本例は、図13に示した凸部119の表面形状を変形し、指向性を変化させたものである。
この凸部219は先に述べた凸部119と同様に、曲率の小さい第1曲面と曲率の大きい第2曲面とから構成され、第1曲面及び第2曲面はそれぞれ図14Bに示す特定縦断面Xにおいて、凸部219の一方の周辺部S1から頂部219aに至る第1曲線(第1断面曲線)A′と、第1曲線A′になだらかに連続して凸部219の頂部219aから他方の周辺部S2に至る第2曲線(第2断面曲線)B′とで示される形状を有している。
【0073】
この頂部219aは凸部219の中心Oからx方向側にずれた位置にあり、基準面Sに対する第1曲線A′の傾斜角θh及び第2曲線B′の傾斜角θhの絶対値の平均値は例えばそれぞれ2°〜90°,1°〜89°の各範囲でばらついて設定され、第1曲線A′の傾斜角θhの平均値は第2曲線B′のものに比べて大きくなっている。また、最大傾斜角を示す第1曲線A′の周辺部S1における傾斜角δaは、各凸部219において例えば概ね4°〜35°の範囲内でばらついている。これにより、各凸部219の高さd2は例えば0.25μm〜3μmの範囲内でばらついて構成されている。
【0074】
一方、第1曲面及び第2曲面はいずれも図14Cに示すY断面において中心Oに対して略左右対称な形状をなしている。このY断面の形状は、頂部219aの周辺において曲率の大きい(即ち、直線に近いなだらかな)曲線Eとなっており、その基準面Sに対する傾斜角θgの絶対値は例えば概ね10°以下に構成されている。また、深型の曲線F,Gの基準面Sに対する傾斜角θgの絶対値は、例えば2°〜9°の範囲内でばらついて構成されている。さらに、頂部219aの高さd2は例えば0.1μm〜3μmの範囲内でばらついて構成されている。
図4及び図5に示すように中間導光体13の外側面13jに複数の凸部41として上記のような凸部219が複数形成されるが、その際、これらの凸部219は発光素子15からの距離に応じて上記特定縦断面Xで断面したときの断面曲線A’及びB’の傾斜角が制御されている。
さらに、凸部219のピッチ(隣接する凸部219の中心Oの間隔)は図4に示すように発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも小さくされていてもよく、また、凸部219の高さd2は、図4に示すようにフロントライト10に発光素子15に遠い側の方が発光素子15に近い側よりも大きくされていてもよい。
【0075】
図15は、上記多数の凸部41として採用される第3の例の凸部319の一つを特定縦断面Xで断面したときの拡大断面図である。
この凸部319の表面は、一つの曲面から構成されており、この曲面は特定縦断面Xにおいて、凸部319の一方の周辺部S1から頂部319aを通って他方の周辺部S2に至るなだらかな曲線Aで示される形状を有している。凸部は、その深さを0.1μm〜3μmの範囲でばらついて設定され、隣接する凹部319のピッチ(隣接する凸部319の中心Oの間隔)を5μm〜100μmの範囲でばらついて設定され、上記凹部319内面の傾斜角θhの分布を−18°〜+18°の範囲に設定されている。
図4及び図5に示すように中間導光体13の外側面13jに複数の凸部41として上記のような凸部319が複数形成されるが、その際、これらの凸部319は発光素子15からの距離に応じて上記特定縦断面Xで断面したときの断面曲線Aの傾斜角が制御されている。
【0076】
なお、図4及び図5に示すように中間導光体13の外側面13jに複数の凸部41として採用される凸部としては、上記第1〜第3の例の凸部のうちの1種類に限らず、第1〜第3の凸部のうちの2種以上を採用してもよく、その際、これらの凸部は発光素子15からの距離に応じて異なる種類のものを配置し、さらに発光素子15からの距離に応じて上記特定縦断面Xで断面したときの断面曲線の傾斜角を制御するようにしてもよい。
また、上記の実施形態においては第1又は第3の実施形態に係わる微細凹凸部を構成する多数の凸部41として第1〜第3の例の凸部119、219、319の1種以上を採用する場合について説明したが、第1〜第3の例の凸部119、219、319の1種以上をその凹部側が中間導光体13の内側になるように外側面13jに形成すれば、第2の実施形態に係わる微細凹凸部80を構成する多数の凹部81として採用することが可能である。その場合、第1〜第3の例の凸部の各最頂部は、最深点になる。
【0077】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、光源から出射された光の利用効率が良好で、光源側の導光板辺端面近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止でき、被照明領域を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図。
【図2】図2は、図1に示す液晶表示装置の平面構成図。
【図3】図2に示す液晶表示装置をIII−III線で断面したときの部分断面図。
【図4】図2に示す液晶表示装置に備えられたフロントライト(照明装置)を拡大して示す平面構成図。
【図5】図2に示す液晶表示装置に備えられたフロントライトのIII−III線断面図。
【図6】図2に示す中間導光体の外側面の位置と、各位置に到達する発光素子からの光の角度の例を示す説明図。
【図7】図2に示す中間導光体の微小凹凸部の位置と、各位置の微小凹凸部で反射した光の入光面への出光方向の例を示す説明図。
【図8】図8は、図2に示す液晶表示ユニットの画素群を拡大して示す平面構成図。
【図9】図9は、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットの画素を拡大して示す平面構成図。
【図10】図10は、図9のIX−IX線に沿う断面図。
【図11】第2の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライトを拡大して示す平面構成図。
【図12】第3の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライトを拡大して示す平面構成図。
【図13】第1の実施形態に係わるフロントライトに備えられる中間導光体の微細凹凸部の凸部の第1の例を示す模式図であり、Aはその斜視図、BはそのX断面図であり、CはそのY断面図。
【図14】第1の実施形態に係わるフロントライトに備えられる中間導光体の微細凹凸部の凸部の第2の例を示す模式図であり、Aはその斜視図、BはそのX断面図であり、CはそのY断面図。
【図15】第1の実施形態に係わるフロントライトに備えられる中間導光体の微細凹凸部の第3の例の凸部を特定縦断面Xで断面したときの拡大断面図。
【図16】Aは、従来の構成の液晶表示装置の斜視図であり、Bは、Aに示すフロントライトの平面図である。
【符号の説明】
10,50,60…フロントライト(照明装置)、20…液晶表示ユニット、12…導光板、12a…側端面(入光面、一側端面)、 12b…下面(出射面、一面)、12c…上面(反射面、他の一面)、12d…側端面(他の側端面)、 12g…辺端面、12h…辺端面、13…中間導光体、13a…プリズム面、 13b…さび状の溝、13b1、13b2…斜面、13g…端面、13h…端面、13k…出射面、13j…外側面、14…プリズム溝、14a…緩斜面部、14b…急斜面部、15…発光素子(光源)、20D…表示領域(被照明領域)、40、80…微小凹凸部、41、119、219、319…凸部、41a、119a、219a、319a…最頂部、47…金属反射膜、81…凹部、81a…最深点、d2…高さ、d3…深さ、L…光、M…入光面と直交する方向、R…反射光、P2、P3…ピッチ、θh…傾斜角[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an illuminating device and a liquid crystal display device, and more particularly to an illuminating device capable of improving the uniformity of the luminance distribution of a light guide plate even with a single light source, and a configuration of a liquid crystal display device using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a unit including a light source, an intermediate light guide, a light guide plate, and a case body having an inner surface that reflects the light source, an intermediate light guide, and an inner surface thereof, has been used as a front light of a reflective liquid crystal display device.
FIG. 16A is a perspective configuration diagram showing a conventional liquid crystal display device, and FIG. 16B is a plan view when a front light provided in the liquid crystal display device shown in FIG. 16A is viewed from an observation side. The liquid crystal display device shown in these figures includes a liquid
[0003]
The
These
The
The
[0004]
In the
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 10-19213
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In portable electronic devices such as portable information terminals and portable game machines, the battery drive time greatly affects the usability, and the liquid crystal display device used as these display units aims to reduce the power consumption of the front light. As in the case of a
[0007]
However, in such a single-lamp front light, a display area (illuminated area) having a wide area of several inches or more on a diagonal is uniformly and brightly illuminated by a combination of a thin light guide plate and a single light-emitting element. It was almost impossible to do. That is, in the case where the
Further, in the
[0008]
In a two-lamp type front light in which a light emitting element is also provided on the
As described above, although the demand for a front light using one light emitting element as a light source is increasing, a front light capable of illuminating a large area uniformly and brightly while being thin has not been realized. Was.
[0009]
The present invention has been made in order to solve the above problems, the use efficiency of the light emitted from the light source is good, it is possible to prevent the occurrence of a dark portion near the light guide side edge of the light source side, In addition, it is an object to provide a low-power-consumption lighting device that can prevent the occurrence of a bright line or a rainbow-like moiré, and can uniformly and brightly illuminate an illuminated area.
Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device including the above lighting device and having high luminance and excellent display quality.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configurations.
A lighting device according to the present invention includes a light guide plate, an intermediate light guide disposed along one end surface of the light guide plate, and a light source disposed on a longitudinal end surface of the intermediate light guide. With
The light guide plate has a side end surface into which light is introduced as a light incident surface, and introduces light emitted from the light source from the light incident surface of the light guide plate into the light guide plate through the intermediate light guide. An illumination device that emits light propagating inside the light guide plate from one surface side of the light guide plate,
A side surface of the intermediate light guide opposed to one end surface of the light guide plate is an emission surface for emitting light to the light guide plate, and the intermediate surface is emitted from the light source to an outer surface opposite to the emission surface. A minute uneven portion for diffusing and reflecting light propagating inside the light guide is formed, and the minute uneven portion reflects a reflection angle of light reflected toward a light incident surface of the light guide plate according to a distance from the light source. Is controlled.
[0011]
According to the illumination device having such a configuration, the light is reflected toward the light incident surface of the light guide plate by changing the formation conditions of the minute uneven portion formed on the outer surface of the intermediate light guide according to the distance from the light source. The reflection angle of the generated light is controlled in accordance with the distance from the light source, so that the brightness distribution of the light guide plate when viewed in a plan view can be made uniform, and the light guide plate can be made uniform from one surface side (emission surface). Outgoing light can be emitted.
Further, in a conventional illumination device provided with an intermediate light guide provided with a prism surface in which a plurality of wedge-shaped grooves are regularly formed, a discontinuity at an interface between two slopes forming each wedge-shaped groove is provided. The surfaces are regularly present, and bright lines and rainbow-like moire are generated due to these discontinuous surfaces. However, in the present invention, the conditions for forming the minute uneven portions formed on the outer surface of the intermediate light guide are limited. Since it is changed according to the distance from the light source, the discontinuous surface between the convex portions of the minute concave / convex portions or between the concave portions and the concave portions is irregularly present, and furthermore, the intermediate light guide. Since the uneven portion formed on the outer surface of the body is very small and functions as a continuous diffusion surface, it is possible to prevent the occurrence of bright lines and rainbow-like moire.
Therefore, according to the present invention, even if the light source is provided on one end face of the intermediate light guide, the use efficiency of the light emitted from the light source is good, and the light guide plate side end face on the light source side is good. Since it is possible to prevent the generation of a dark portion in the vicinity and to prevent the occurrence of a bright line or a rainbow-like moiré, the uniformity of the luminance distribution of the light guide plate can be improved. It is possible to provide a low-power-consumption illuminating device capable of improving the uniformity of the emitted light and illuminating the illuminated area uniformly and brightly.
[0012]
Further, the lighting device according to the present invention is provided with a light guide plate, an intermediate light guide disposed along one end face of the light guide plate, and an end face in a longitudinal direction of the intermediate light guide. With a light source,
The light guide plate has a side end surface into which light is introduced as a light incident surface, and introduces light emitted from the light source from the light incident surface of the light guide plate into the light guide plate through the intermediate light guide. A lighting device for emitting light propagating inside the light guide plate from one surface side of the light guide plate, wherein a side surface of the intermediate light guide facing one end surface of the light guide plate emits light to the light guide plate. An exit surface is formed, and a prism surface including a plurality of wedge-shaped grooves is formed on an outer surface opposite to the exit surface, and emitted from the light source on the surface of the prism surface and propagates inside the intermediate light guide. Micro-irregularities for diffusing and reflecting light to be emitted are formed, and the angle of reflection of the light reflected toward the light-incident surface of the light guide plate is controlled in accordance with the distance from the light source. May be characterized.
[0013]
According to the illuminating device having such a configuration, in particular, since the above-described minute irregularities are formed on the surface of the prism surface formed on the outer surface of the intermediate light guide, the light is dispersed by the prism surface. The luminance distribution of the light emitted from the intermediate light guide can be made substantially uniform, and the light can be diffused when reflected by the minute unevenness due to the diffuse reflection action of the minute unevenness.
[0014]
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above-described structures, the fine unevenness as described above is also formed on the end surface of the intermediate light guide in the longitudinal direction opposite to the end surface on which the light source is provided. This has the effect of preventing loss of light emitted from the light source.
[0015]
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the minute concave-convex portion has a plurality of concave portions, and the plurality of concave portions each have a specific vertical cross section passing through the deepest point of the concave portion. Each of the concave portions may be such that the inclination angle of the cross section curve of the specific vertical cross section is controlled according to the distance from the light source.
[0016]
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the minute uneven portion has a plurality of convex portions, and each of the plurality of convex portions has a specific vertical cross section passing through the top of the convex portion. Each of the projections may be such that the inclination angle of the sectional curve of the specific longitudinal section is controlled in accordance with the distance from the light source.
[0017]
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the minute uneven portion has a plurality of convex portions or concave portions, and the pitch of the convex portions or concave portions is such that the side farther from the light source is the light source. Being smaller than the side closer to the light source, the light emitted from the intermediate light guide can be efficiently supplied to the light guide plate, and the uniformity of the light emitted from the intermediate light guide can be improved. This is preferable in that the amount of light emitted from the emission surface of the light guide plate and its uniformity can be improved.
[0018]
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the minute uneven portion has a plurality of convex portions or concave portions, and the height of the convex portions or the depth of the concave portions is farther from the light source. The light emitting device is configured to be larger than the light source closer to the light source, so that the light emitted from the intermediate light guide can be efficiently supplied to the light guide plate, and the uniformity of the light emitted from the intermediate light guide is improved. This is preferable in that the amount of light emitted from the emission surface of the light guide plate and its uniformity can be improved.
[0019]
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the light emitting angle of light emitted from the light emitting surface of the intermediate light guide toward the light input surface of the light guide plate is such that the lighting device is viewed in a plan view. In this case, the angle within ± 10 degrees with respect to the direction perpendicular to the light incident surface can efficiently supply the light emitted from the intermediate light guide to the light guide plate, and is emitted from the light emission surface of the light guide plate. This is preferable in that the amount of light and the uniformity can be improved.
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the light output angle of the light emitted from the output surface of the intermediate light guide toward the light input surface of the light guide plate is such that the lighting device has a cross-sectional view. In this case, the angle within ± 20 degrees with respect to the direction perpendicular to the light incident surface can efficiently supply the light emitted from the intermediate light guide to the light guide plate, and is emitted from the light emission surface of the light guide plate. This is preferable in that the amount of light and the uniformity can be improved.
[0020]
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above configurations, the emission direction of light emitted from the emission surface of the intermediate light guide toward the light incidence surface of the light guide plate is such that the illumination device is viewed in a plan view. In this case, the direction closer to the light source than the direction orthogonal to the light incident surface on the side near the light source, the direction opposite to the light source relative to the direction orthogonal to the light incident surface on the side farther from the light source, preferably Is a direction substantially perpendicular to an extending direction of a prism groove of a light guide plate to be described later, and an intermediate portion between a side near and far from the light source is a direction substantially perpendicular to the light incident surface. This is preferable because the light emitted from the light guide plate can be efficiently supplied to the light guide plate, and the amount of light emitted from the emission surface of the light guide plate and its uniformity can be improved.
[0021]
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the thickness of the intermediate light guide between the light exit surface and a surface (outer surface) opposite to the light exit surface is farther from the light source. Is smaller than the side closer to the light source, the light emitted from the intermediate light guide can be efficiently supplied to the light guide plate, and the amount of light emitted from the emission surface of the light guide plate and its uniformity Is preferred in that it can increase the
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the distance between the minute uneven portion of the intermediate light guide and the light incident surface of the light guide plate is such that the side farther from the light source is closer to the light source. It is preferable that the width is smaller than that in that the light emitted from the intermediate light guide can be efficiently supplied to the light guide plate, and the amount of light emitted from the emission surface of the light guide plate and its uniformity can be improved. .
[0022]
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the fact that the metal reflection film is formed on the surface of the minute uneven portion of the intermediate light guide increases the reflectance on the minute uneven surface, This is preferable in that the amount of light reflected toward the exit surface of the light body can be increased.
[0023]
In the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the light source disposed on the longitudinal end face of the intermediate light guide may be a substantially point light source such as a light emitting element.
In the lighting device of the present invention having any one of the above structures, the other surface of the light guide plate is formed of a gentle slope portion and a sharp slope portion having a steeper inclination angle than the gentle slope portion. It is preferable that the plurality of prism grooves are formed in a stripe shape in a plan view, since the amount of emitted light is uniform in the light guide plate surface, and the use efficiency of the light source is high and a high-luminance illuminating device can be obtained.
Further, in the lighting device of the present invention having any one of the above configurations, the extending direction of the prism groove of the light guide plate may be set to a direction intersecting the light incident surface. When the illuminated object illuminated by the illuminating device has a periodic shape or pattern (regular pattern) at predetermined intervals, the prism groove of the light guide plate and the shape or pattern of the illuminated object are used. Direction of the prism groove depending on the pitch of the periodic shape or pattern (regular pattern) at predetermined intervals on the illuminated object in order to prevent the occurrence of a moiré pattern due to optical interference with the prism groove. It is preferable to set the intersection angle between the light source and the light incident surface so that the direction in which the prism groove extends and the direction in which the regular pattern of the illuminated object is repeated are not parallel.
[0024]
Next, a liquid crystal display device of the present invention includes the lighting device of the present invention having any one of the above-described structures, and a liquid crystal display unit illuminated by the lighting device.
Since the liquid crystal display device of the present invention includes the lighting device of the present invention, the display region (illuminated region) can be uniformly and brightly illuminated even when the lighting device has one light emitting element. A liquid crystal display device with good display visibility, high luminance and excellent display quality, and low power consumption can be obtained.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
[Overall configuration of liquid crystal display device]
FIG. 1 is a perspective configuration diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan configuration diagram of the liquid crystal display device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a liquid crystal display device shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of the device. 4 is an enlarged plan view showing a front light (illumination device) provided in the liquid crystal display device shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a front view III of the front light provided in the liquid crystal display device shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line III.
As shown in FIGS. 1 to 3, the liquid crystal display device of the present embodiment includes a front light (illumination device) 10 and a reflective liquid
[0026]
As shown in FIG. 1, the
That is, in the front light 10 according to the present embodiment, the
[0027]
The liquid
In the liquid crystal display device having the above configuration, the
[0028]
Next, the configuration of each part of the liquid crystal display device of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
[Front light]
The
[0029]
The
[0030]
In the
The reference surface Sa of the
[0031]
In the
Note that the pitch P and the depth d of the
[0032]
2, the inclination angle α of the
[0033]
The
Further, the
[0034]
The intermediate
As shown in FIGS. 1 and 4, the intermediate
Further, as shown in FIG. 4, an
On the outer surface of the minute
[0035]
Pitch P of
[0036]
The reflection angle of the light reflected toward the
In FIG. 4, a region surrounded by a dotted line a is a region of the intermediate
[0037]
As shown in FIG. 6A, the light L reaching the portion of the
[0038]
Further, as shown in FIG. 6C, the light L arriving at a portion of the
[0039]
Further, as shown in FIG. 6B, light L arriving at an intermediate portion (
[0040]
Next, another example in which the reflection angle of light reflected from the minute
The reflection angle of the light R reflected toward the
Further, by controlling the inclination angle of the cross-sectional curve of the specific vertical cross section passing through the top 41a of the
Further, by controlling the inclination angle of the cross-sectional curve of the specific longitudinal section passing through the top 41a of the
[0041]
The intermediate
In addition, the minute
[0042]
In the
[0043]
As shown in FIG. 1, a
[0044]
In the
Therefore, according to the
[0045]
In the present embodiment, a single-lamp front light in which the
Also, a case has been described where the thickness between the
[0046]
[Liquid crystal display unit]
The liquid
The
[0047]
The
[0048]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, the direction in which the
[0049]
FIG. 8 is an enlarged plan view showing an adjacent pixel group of the liquid
As shown in FIG. 8, in the liquid crystal display device of the present embodiment, the extending direction of the
The inclination angle β of the
[0050]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, as shown in FIG. 2, since the light guide plate
[0051]
The
[0052]
Since the liquid crystal display device of the present embodiment includes the front light 10 that can illuminate a large area uniformly and brightly, the entire area of the
[0053]
[Active matrix liquid crystal display unit]
In the above embodiment, the liquid
[0054]
FIG. 9 shows a plan view of a
[0055]
One end of the transistor element T for switching the
Further, as the
[0056]
The liquid crystal display unit having the above configuration controls the electric potential of the
[0057]
In the active matrix type liquid crystal display unit, a light-shielding black matrix is formed in a lattice shape in plan view so as to surround the
[0058]
Although FIG. 10 shows a case where the
[0059]
(Second embodiment)
Next, a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an enlarged plan view illustrating a front light (illumination device) provided in the liquid crystal display device according to the second embodiment.
The difference between the front light 50 provided in the liquid crystal display device of the second embodiment and the front light 10 used in the first embodiment is that the unevenness formed on the
[0060]
The plurality of
The
[0061]
Pitch P of
Further, the distance between the minute
[0062]
The reflection angle of the light reflected toward the
In the
In the
[0063]
(Third embodiment)
Next, a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 12 is an enlarged plan view illustrating a main part of a front light provided in the liquid crystal display device according to the third embodiment.
The difference between the front light 60 provided in the liquid crystal display device of the third embodiment and the front light 10 used in the first embodiment is that a
[0064]
The
Depth d of wedge-shaped
Also, the pitch P of the wedge-shaped
[0065]
Further, it is preferable that the angle θa formed by the two slopes 13b1 and 13b2 forming the wedge-shaped
[0066]
The micro
[0067]
In the
Also in the
[0068]
(Embodiment of convex part of fine uneven part)
An example of a large number of
FIG. 13A is an enlarged perspective view showing one of the
[0069]
The
[0070]
In addition, the first curved surface and the second curved surface both have substantially symmetrical shapes in the Y section shown in FIG. 13C, and the inclination angle θ of the outer peripheral surface. g Is set, for example, in the range of −18 ° to + 18 °.
Note that the “inclination angle” of a curve or a curved surface is defined as a reference surface S of a curve or a curved surface within a minute range, for example, when a minute range of 0.5 μm width is taken at an arbitrary position on the curve or the curved surface. Means the angle with respect to
As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of the above-mentioned
[0071]
Further, the pitch of the protrusions 119 (the interval between the centers O of the adjacent protrusions 119) may be smaller on the side farther from the
[0072]
FIG. 14A is an enlarged perspective view showing one of the
The
[0073]
The top 219 a is located at a position shifted in the x direction from the center O of the
[0074]
On the other hand, both the first curved surface and the second curved surface are substantially symmetrical with respect to the center O in the Y section shown in FIG. 14C. The shape of this Y section is a curve E having a large curvature (that is, a gentle curve close to a straight line) around the top 219a, and its inclination angle θ with respect to the reference plane S. g Is configured to be, for example, approximately 10 ° or less. Further, the inclination angle θ of the deep curves F and G with respect to the reference plane S g Are varied within a range of, for example, 2 ° to 9 °. Further, the height d of the top 219a 2 Are configured to vary within a range of, for example, 0.1 μm to 3 μm.
As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of the above-described
Further, the pitch of the protrusions 219 (the interval between the centers O of the adjacent protrusions 219) may be smaller on the side farther from the
[0075]
FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view when one of the
The surface of the
As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of the above-described
[0076]
In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, one of the protrusions of the first to third examples is one of the protrusions employed as the plurality of
Further, in the above embodiment, at least one of the
[0077]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the efficiency of use of light emitted from a light source is good, and it is possible to prevent a dark portion from being generated near a side end surface of a light guide plate on a light source side, and to further obtain a bright line or a rainbow-like shape. And a low-power illuminating device capable of uniformly and brightly illuminating the illuminated area.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective configuration diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the liquid crystal display device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the liquid crystal display device shown in FIG. 2 taken along line III-III.
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a front light (illumination device) provided in the liquid crystal display device shown in FIG. 2;
FIG. 5 is a sectional view taken along line III-III of a front light provided in the liquid crystal display device shown in FIG. 2;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the position of the outer surface of the intermediate light guide shown in FIG. 2 and the angle of light from the light emitting element reaching each position.
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of the positions of the minute uneven portions of the intermediate light guide shown in FIG. 2 and the direction in which light reflected by the minute uneven portions at each position exits to the light incident surface.
FIG. 8 is an enlarged plan view showing a pixel group of the liquid crystal display unit shown in FIG. 2;
FIG. 9 is an enlarged plan view showing pixels of an active matrix liquid crystal display unit.
FIG. 10 is a sectional view taken along the line IX-IX of FIG. 9;
FIG. 11 is an enlarged plan view showing a front light provided in a liquid crystal display device according to a second embodiment.
FIG. 12 is an enlarged plan view illustrating a front light provided in a liquid crystal display device according to a third embodiment.
FIG. 13 is a schematic view showing a first example of a convex portion of a fine concave-convex portion of an intermediate light guide provided in the front light according to the first embodiment, where A is a perspective view thereof and B is an X sectional view thereof. It is a figure and C is the Y sectional drawing.
FIG. 14 is a schematic view showing a second example of a convex portion of the fine concave-convex portion of the intermediate light guide provided in the front light according to the first embodiment, where A is a perspective view and B is an X section thereof. It is a figure and C is the Y sectional drawing.
FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of the third example of the fine irregularities of the intermediate light guide provided in the front light according to the first embodiment, taken along a specific vertical section X.
16A is a perspective view of a liquid crystal display device having a conventional configuration, and FIG. 16B is a plan view of a front light shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10, 50, 60: front light (illumination device), 20: liquid crystal display unit, 12: light guide plate, 12a: side end surface (light entrance surface, one side end surface), 12b: lower surface (exit surface, one surface), 12c ... Top surface (reflection surface, other one surface), 12d ... side end surface (other side end surface), 12g ... side end surface, 12h ... side end surface, 13 ... intermediate light guide, 13a ... prism surface, 13b ... rust-shaped groove, 13b1, 13b2 ... slope, 13g ... end face, 13h ... end face, 13k ... emission face, 13j ... outer face, 14 ... prism groove, 14a ... gentle slope part, 14b ... steep slope part, 15 ... light emitting element (light source), 20D ... Display area (illuminated area), 40, 80 ... minute unevenness, 41, 119, 219, 319 ... convex, 41a, 119a, 219a, 319a ... top, 47 ... metal reflective film, 81 ... concave, 81a ... Deepest point, d 2 … Height, d 3 ... depth, L ... light, M ... direction perpendicular to the light incident surface, R ... reflected light, P 2 , P 3 … Pitch, θ h … Inclination angle
Claims (15)
前記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、前記光源から出射された光を前記中間導光体を介して前記導光板の入光面から導光板内部に導入し、該導光板内部を伝搬する光を前記導光板の一面側から出射させる照明装置であって、前記導光板の一側端面と対向する前記中間導光体の側面が導光板に光を出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の外側面に前記光源から出射されて前記中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部が形成され、該微小凹凸部は前記光源からの距離に応じて前記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が制御されていることを特徴とする照明装置。A light guide plate, an intermediate light guide disposed along one end surface of the light guide plate, and a light source disposed on a longitudinal end surface of the intermediate light guide,
The light guide plate has a light incident surface at a side end surface into which light is introduced, and introduces light emitted from the light source from the light incident surface of the light guide plate into the light guide plate through the intermediate light guide. A lighting device for emitting light propagating inside the light guide plate from one surface side of the light guide plate, wherein a side surface of the intermediate light guide opposed to one end surface of the light guide plate emits light to the light guide plate. An emission surface is formed on the outer surface on the opposite side to the emission surface, and minute uneven portions for diffusing and reflecting light emitted from the light source and propagated inside the intermediate light guide are formed. A lighting device, wherein a reflection angle of light reflected toward a light incident surface of the light guide plate is controlled according to a distance from a light source.
前記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、前記光源から出射された光を前記中間導光体を介して前記導光板の入光面から導光板内部に導入し、該導光板内部を伝搬する光を前記導光板の一面側から出射させる照明装置であって、前記導光板の一側端面と対向する前記中間導光体の側面が導光板に光を出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の外側面に複数の断面くさび状の溝からなるプリズム面が形成され、該プリズム面の表面に前記光源から出射されて前記中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部が形成され、該微小凹凸部は前記光源からの距離に応じて前記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が制御されていることを特徴とする照明装置。A light guide plate, an intermediate light guide disposed along one end surface of the light guide plate, and a light source disposed on a longitudinal end surface of the intermediate light guide,
The light guide plate has a light incident surface at a side end surface into which light is introduced, and introduces light emitted from the light source from the light incident surface of the light guide plate into the light guide plate through the intermediate light guide. A lighting device for emitting light propagating inside the light guide plate from one surface side of the light guide plate, wherein a side surface of the intermediate light guide opposed to one end surface of the light guide plate emits light to the light guide plate. An exit surface is formed, and a prism surface including a plurality of wedge-shaped grooves is formed on an outer surface opposite to the exit surface, and the prism surface is emitted from the light source and propagates inside the intermediate light guide. Micro-irregularities for diffusing and reflecting light to be emitted are formed, and the angle of reflection of light reflected toward the light incident surface of the light guide plate is controlled in accordance with the distance from the light source. A lighting device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002334993A JP2004171870A (en) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | Lighting system and liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002334993A JP2004171870A (en) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | Lighting system and liquid crystal display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004171870A true JP2004171870A (en) | 2004-06-17 |
Family
ID=32699231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002334993A Withdrawn JP2004171870A (en) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | Lighting system and liquid crystal display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004171870A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007149665A (en) * | 2005-10-17 | 2007-06-14 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | Lighting system using fluorescent material distant from light source |
JP2007157540A (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Hitachi Displays Ltd | Display device and surface light source device |
JP2009026708A (en) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Hitachi Lighting Ltd | Light source device |
JP2009043708A (en) * | 2007-08-07 | 2009-02-26 | Visiontech | Pattern-formed backlight unit light guide plate |
JP2009099447A (en) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Radiant Opt-Electronics Corp | Wedge type light guide plate structure |
JP2010103034A (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Ushio Inc | Linear light source device |
JP2011146238A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Toppan Printing Co Ltd | Light guide plate, backlight unit, and display device |
JP2013196877A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Fujitsu Ltd | Illumination device and electronic apparatus |
JP2013200490A (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Fujitsu Ltd | Illumination device and electronic apparatus |
JP2016095482A (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-26 | 立景光電股▲ふん▼有限公司 | Projection display apparatus |
-
2002
- 2002-11-19 JP JP2002334993A patent/JP2004171870A/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007149665A (en) * | 2005-10-17 | 2007-06-14 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | Lighting system using fluorescent material distant from light source |
JP2007157540A (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Hitachi Displays Ltd | Display device and surface light source device |
JP4579146B2 (en) * | 2005-12-06 | 2010-11-10 | 株式会社 日立ディスプレイズ | Display device and planar light source device |
JP2009026708A (en) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Hitachi Lighting Ltd | Light source device |
JP2009043708A (en) * | 2007-08-07 | 2009-02-26 | Visiontech | Pattern-formed backlight unit light guide plate |
JP2009099447A (en) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Radiant Opt-Electronics Corp | Wedge type light guide plate structure |
JP2010103034A (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Ushio Inc | Linear light source device |
JP2011146238A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Toppan Printing Co Ltd | Light guide plate, backlight unit, and display device |
JP2013196877A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Fujitsu Ltd | Illumination device and electronic apparatus |
JP2013200490A (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Fujitsu Ltd | Illumination device and electronic apparatus |
JP2016095482A (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-26 | 立景光電股▲ふん▼有限公司 | Projection display apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4185721B2 (en) | Illumination device and liquid crystal display device | |
JP4162900B2 (en) | Illumination device and liquid crystal display device | |
JP3931070B2 (en) | Planar light source device and liquid crystal display device including the same | |
JP5085864B2 (en) | Backlight system and liquid crystal display device employing the same | |
JP4125016B2 (en) | Illumination device and liquid crystal display device | |
JP5409901B2 (en) | Planar light source device and display device using the same | |
US20060092663A1 (en) | Side light-emitting device, backlight unit having the side light-emitting device, and liquid crystal display apparatus employing the backlight unit | |
JP2006120594A (en) | Backlight device reduced in thickness | |
JP2006086075A (en) | Surface-emitting device, back surface-lighting system and liquid crystal display | |
JP2007179875A (en) | Surface light source device and display device using same | |
JP2004179116A (en) | Back illumination device and liquid crystal display | |
JP2004311353A (en) | Surface light source device and liquid crystal display device using this device | |
JP2006119569A (en) | Large screen backlight device having reduced thickness | |
KR100578772B1 (en) | Lighting device, light guide body and liquid crystal display device | |
JP2006054088A (en) | Surface light-emitting device and liquid crystal display device | |
KR20130046042A (en) | Backlight unit and display apparatus having the same | |
JP2005285702A (en) | Translucent member and lighting system using it | |
WO2017170017A1 (en) | Illumination device and display device | |
JP2004171870A (en) | Lighting system and liquid crystal display device | |
JP5174685B2 (en) | Planar light source device and display device using the same | |
JP2006134661A (en) | Planar light source and liquid crystal display device using this | |
KR20080028684A (en) | Light guide plate, back light unit and lcd using the same | |
KR20030043257A (en) | Light guide panel having lenticular lens and Back light apparatus using thereof | |
KR20060131243A (en) | Back light assembly and display apparatus having the same | |
JP2004325505A (en) | Back-lighting device and liquid crystal display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050428 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060106 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071002 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20071129 |