JP2005011689A - 導光板及び面発光装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コントラストを向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネル２０と液晶表示パネル２０の表示面２０ａ側に配置された面発光装置１０とを具備してなり、面発光装置１０には、光源１３及び光源１３からの光を内部に導入するとともに当該光を出射面１２ｂから出射させる導光板１２が備えられ、少なくとも導光板１２の出射面１２ｂが弾性部材で形成され、弾性部材からなる出射面１２ｂが液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されていることを特徴とする液晶表示装置１を採用する。
【選択図】 図２
【解決手段】液晶表示パネル２０と液晶表示パネル２０の表示面２０ａ側に配置された面発光装置１０とを具備してなり、面発光装置１０には、光源１３及び光源１３からの光を内部に導入するとともに当該光を出射面１２ｂから出射させる導光板１２が備えられ、少なくとも導光板１２の出射面１２ｂが弾性部材で形成され、弾性部材からなる出射面１２ｂが液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されていることを特徴とする液晶表示装置１を採用する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板及び面発光装置及び液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フロントライトは照明能力に優れた効率的な面発光光源であり、従来から液晶表示パネルの照明手段として好適に用いられている。一般的にフロントライト（面発光装置）は、光源と導光板とから構成されており、このフロントライトを液晶表示パネルの照明に用いる場合には、導光板を液晶表示パネルの表示面側に空気層を介して配置させるのが通常の手段である。
【０００３】
しかしながら、導光板と液晶表示パネルの間に介在する空気層にて反射光が発生し、この反射光によってコントラストの低下を招いて視認性が大きく低下する問題があった。即ち、光源から発した光は、導光板内部を伝搬して導光板の出射面から空気層に出射され、この出射光が液晶表示パネルに照射されるが、光の一部が出射面と空気層の界面で反射され、この反射光によって黒表示の輝度が高くなり、白表示と黒表示の輝度比で表されるコントラストが低下してしまうという問題があった。
【０００４】
また、導光板を液晶表示パネルに密着させようとしても、導光板や液晶表示パネルのガラス基板に僅かな反りがあるため、完全に密着させるのは困難であった。
【０００５】
そこで、特許文献１には、導光板と液晶表示パネルとの間に接着層を介在させることにより、コントラストを改善させた液晶表示装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３２６９０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された液晶表示装置では、導光板と接着層との界面、または接着層と液晶表示パネルとの界面の双方で反射光が生じる可能性があり、必ずしもコントラストを向上させる手段として最適なものではなかった。
また、特許文献１に記載された液晶表示装置では、接着層の内部に気泡が生じる場合があり、たとえ接着層を用いたとしても導光板と液晶表示パネルを完全に密着させるのは困難な状況であった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、コントラストを向上させることが可能な導光板、面発光装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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。
本発明の導光板は、板状の本体の一面側に、該本体内部を伝搬する光を反射させる反射面が設けられ、前記本体の他面側には前記反射面により反射された光を出射させる出射面が設けられ、少なくとも前記出射面が弾性部材で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、出射面が弾性部材で形成されているので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させることができ、導光板と液晶表示パネルとの界面で反射光が生じるおそれがなく、コントラストを向上させることができる。
【００１１】
本発明の導光板においては、前記本体の全体が弾性部材で形成されていることが好ましい。
また、本発明の導光板においては、弾性部材及び硬質部材が積層されて前記本体が構成され、前記弾性部材に前記出射面が設けられ、前記硬質部材に前記反射面が設けられていてもよい。
【００１２】
上記のいずれの場合も、出射面が弾性部材で形成されるので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させ、導光板と液晶表示パネルとの界面での反射光の発生を防止して、コントラストを向上させることができる。
また、弾性部材と硬質部材を積層させて形成した導光板は、硬質部材が補強材として機能するので、導光板の取り扱いが容易になり、液晶表示パネルに容易に密着させることができる。
【００１３】
また、本発明の導光板は先に記載の導光板であり、前記反射面には、前記光の伝搬方向に傾斜された緩斜面部と前記光の伝搬方向の反対方向に傾斜されて前記緩斜面部よりも急な傾斜角度を有する急斜面部とから構成される複数の溝が、前記光の伝搬方向に沿って連続して設けられ、前記緩斜面部の傾斜角度θ１が１°以上５°以下の範囲とされ、前記急斜面部の傾斜角度θ２が４０°以上４５°以下の範囲とされ、前記溝のピッチが５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とされていることを特徴とする。
【００１４】
傾斜角度θ１、θ２及びピッチの範囲を上記のようにすることで、コントラストをより高めることが可能になる。
【００１５】
次に、本発明の面発光装置は、先のいずれかに記載の導光板と、該導光板の側端面側に配置されて該側端面から導光板内部に光を照射させる光源とを具備してなることを特徴とする。この構成によれば、出射面が弾性部材で形成されているので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させることができ、導光板と液晶表示パネルとの界面で反射光が生じるおそれがなく、コントラストを向上させることができる。
【００１６】
更に、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと該液晶表示パネルの表示面側に配置された面発光装置とを具備してなり、前記面発光装置には、光源及び該光源からの光を内部に導入するとともに当該光を出射面から出射させる導光板が備えられ、少なくとも前記導光板の出射面が弾性部材で形成され、弾性部材からなる前記出射面が前記液晶表示パネルの表示面に密着されていることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、出射面が弾性部材で形成されているので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させることができ、導光板と液晶表示パネルとの界面で反射光が生じるおそれがなく、コントラストを向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記導光板の一面側に導光板内部を伝搬する光を反射させる反射面が設けられ、他面側に前記反射面により反射された光を出射させる前記出射面が設けられていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記導光板全体が弾性部材で形成されていることが好ましい。
また、本発明の液晶表示装置においては、弾性部材及び硬質部材が積層されて前記導光板が構成され、前記弾性部材に前記出射面が設けられ、前記硬質部材に前記反射面が設けられていてもよい。
【００２０】
上記のいずれの場合も、出射面が弾性部材で形成されるので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させ、導光板と液晶表示パネルとの界面での反射光の発生を防止して、コントラストを向上させることができる。
【００２１】
また、本発明の液晶表示装置は先に記載の液晶表示装置であり、前記反射面には、前記光の伝搬方向に傾斜された緩斜面部と前記光の伝搬方向の反対方向に傾斜されて前記緩斜面部よりも急な傾斜角度を有する急斜面部とから構成される複数の溝が、前記光の伝搬方向に沿って連続して設けられ、前記緩斜面部の傾斜角度θ１が１°以上５°以下の範囲とされ、前記急斜面部の傾斜角度θ２が４０°以上４５°以下の範囲とされ、前記溝のピッチが５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とされていることを特徴とする。
【００２２】
傾斜角度θ１、θ２及びピッチの範囲を上記のようにすることで、コントラストをより高めることが可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。図１には本実施形態の液晶表示装置の斜視図を示し、図２には図１のＡ−Ａ線に対応する断面模式図を示し、図３には図２に示した液晶表示装置の要部の拡大断面模式図を示す。尚、図１〜図３は液晶表示装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の液晶表示装置の寸法関係とは異なっている。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、液晶表示パネル２０と、この液晶表示パネル２０の表示面２０ａ側に配置された、液晶表示パネル２０を照明するためのフロントライト（面発光装置）１０とから概略構成されている。フロントライト１０は透明な導光板１２と光源１３とから構成されており、光源１３は、導光板１２に光を導入する側端面１２ａに配設されている。また、導光板１２は弾性部材で形成されており、導光板１２の出射面１２ｂが液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されている。
【００２５】
液晶表示パネル２０は、液晶層２３を挟持して対向するガラスなどからなる第１基板２１と、第２基板２２をシール材２４で接合一体化した構成である。第１基板２１の液晶層２３側の面には、有機膜２８とこの有機膜２８上に形成されて入射した光を反射させるための金属の反射膜２９とからなる反射層（反射体）２５と、表示回路２６が順に積層されている。また、第２基板２２の液晶層２３側の面には、表示回路２７が形成されている。このように、液晶表示パネル２０は、外部から入射した光を反射させるための反射層２５を備えた反射型の液晶表示パネルとされている。
【００２６】
表示回路２６および２７は、図示されていないが液晶層２３を駆動するための透明導電膜等からなる電極層や液晶層２３の配向を制御するための配向膜等を含むものである。また、場合によってはカラー表示を行うためのカラーフィルタなどを有する構成であってもよい。
【００２７】
反射層２５は、表面に凹凸形状が形成されたアクリル系樹脂等からなる有機膜２８上に、アルミニウムや銀などの高反射率の金属膜からなる反射膜２９がスパッタ法などにより形成されている。あるいは、この反射膜２９と有機膜２８を覆うようにシリコーン系樹脂などからなる平坦化膜を形成して構成してもよい。
【００２８】
反射層２５はカラーフィルタを含む構成としても良く、その場合には、前記反射膜２９の直上にカラーフィルタを形成することが好ましい。このような構成とするならば、光の反射面にカラーフィルタを配置することができるので、色ずれや視差を低減して高品位のカラー表示が可能である。
【００２９】
フロントライト１０は、導光板１２と光源１３とから構成されている。光源１３は、導光板１２に光を導入する側端面１２ａに配設されている。光源１３は、導光板１２の側端面１２ａに取り付けられた棒状のバー導光体１３ａと、バー導光体１３ａの両端に取り付けられた発光素子１３ｂ、１３ｂから構成されている。バー導光体１３ａは、発光素子１３ｂ、１３ｂから照射された光を伝搬させて、導光板１２の側端面１２ａに向けて出射できるようになっている。尚、発光素子１３ｂ、１３ｂとしては、発光ダイオード、冷陰極管、有機ＥＬ素子等を例示できる。また、バー導光体１３ａ自体を発光ダイオード、冷陰極管、有機ＥＬ素子等に置き換えることで、発光素子１３ｂ、１３ｂを省略することもできる。
【００３０】
導光板１２は、液晶表示パネル２０の表示領域の前面側（表示面２０ａ）に配置されて光源１３から出射された光を液晶表示パネル２０に照射するものであり、平板状の透明な本体１２ｄから構成されている。図２に示すように、本体１２ｄの側端面１２ａには光源１３が配設されており、この側端面１２ａを介して光源１３から出射された光が本体１２ｄ内部に導入されるようになっている。本体１２ｄの他面（液晶表示パネル２０側の面）は、液晶表示パネル２０を照明するための光が出射される出射面１２ｂとされており、この出射面１２ｂと反対側の一面（導光板１２の外面）は、本体１２ｄの内部を伝搬する光の方向を変えるための反射面１２ｃとされている。また、出射面１２ｂの全面が液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されている。
【００３１】
出射面１２ｂは、液晶表示パネル２０に密着して液晶表示パネル２０を照明するための光が出射される面であり、表面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下の平滑な面とされている。また反射面１２ｃには、本体１２ｄ内部を伝搬する光を反射させて伝搬方向を変えるために、くさび状の溝１４が、所定のピッチでストライプ状に複数形成されている。この溝１４は、出射面１２ｂに対して傾斜して形成された緩斜面部１４ａと、この緩斜面部１４ａに連続して形成され、緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度で形成された急斜面部１４ｂとからなり、それぞれの溝１４の形成方向は、導光板１２の側端面１２ａに平行となるように揃えられている。
【００３２】
導光板の本体１２ｄを構成する弾性部材としては、例えばゴム状、ゼリー状のような柔らかいものが好ましく、シリコーン系樹脂やアクリル系樹脂を用いることができる。また、弾性部材は、屈折率が１．４〜１．６程度のものが好ましい。屈折率をこの範囲にすることで、出射面１２ｂと液晶表示パネル２０の表示面２０ａとの界面における反射光の発生を防止することができる。
【００３３】
導光板の本体１２ｄを上記のような弾性部材で構成することにより、導光板１２を液晶表示パネル２０に押し付けるだけで、出射面１２ｂを軟らかく変形させて表示面２０ａに追従させながら密着させることができる。これにより、導光板１２と液晶表示パネル２０との間に空気層が介在することがなく、導光板１２の出射面１２ｂを反射する反射光が発生することがない。これにより、液晶表示パネル２０の黒表示の輝度が低くなり、白表示と黒表示の輝度比で表されるコントラストを高めることができる。
【００３４】
即ち、図３に示すように、本体１２ｄの内部を伝搬する光１６は、図示左側に配置された図示略の光源から出射されて本体１２ｄの内面で反射されながら本体１２ｄの内部を伝搬する。図３に示す反射面１２ｃに形成された溝１４は、緩斜面部１４ａと急斜面部１４ｂとから構成されている。緩斜面部１４ａは光の伝搬方向（光源から離れる方向）に傾斜されており、一方、急斜面部１４ｂは緩斜面部１４ａの傾斜方向と反対方向に傾斜している。
【００３５】
この構成により、本体１２ｄ内部を伝搬してきた光は、急斜面部１４ｂによって液晶表示パネル２０側に反射され、出射面１２ｂ及び表示面２０ａからなる界面を通過して液晶表示パネル２０内部に照射される。照射された光は液晶層２３を透過して反射体２５により反射され、液晶層２３を再度透過し、更に導光板１２を透過して出射される。このとき、導光板１２の出射面１２ｂを反射する反射光が発生しないため、液晶表示パネル２０の黒表示の輝度が低くなり、白表示と黒表示の輝度比で表されるコントラストを高めることができる。
【００３６】
尚、緩斜面部１４ａの傾斜角θ１は、１°以上５°以下とされ、急斜面部１４ｂの傾斜角θ２は、４０°以上４５°以下とされている。また、溝１４のピッチＰＴは、５０μｍ以上３００μｍ以下とされている。傾斜角θ１，θ２及びピッチＰＴが上記の範囲とされることにより、液晶表示装置のコントラストをより高めることができる。また、傾斜角θ１，θ２およびピッチＰＴがこのような範囲に設定されていることにより、出射面１２ｂから出射される光量を、出射面１２ｂの面内において均一とすることができ、また導光板１２の反射面１２ｃ側に輝線を生じることの無いフロントライトを実現できる。
【００３７】
更に、上述したように、本体１２ｄ内部を伝搬してきた光は急斜面部１４ｂによって液晶表示パネル２０側に反射されるが、この光は本体１２ｄ内部を伝搬するに従って徐々に減衰する。従って、導光板１２全体から均一な輝度の光を出射させるためには、光源１３から離れた側における急斜面部１４ｂの反射面積を、光源１３に近い急斜面部１４ｂの反射面積よりも大きくすることが好ましい。具体的には、溝１４の長手方向と直交する方向に沿う急斜面部１４ｂの長さを、光源１３に近い側で短くし、光源から離れた側で長くすることが好ましい。より具体的には、光源１３に隣接する急斜面部１４ｂの長さを、他の急斜面部１４ｂの長さの半分程度にすることが好ましい。導光板１２をこのように構成することで、導光板１２全体から均一な輝度の光を出射させることができ、コントラストを均一にすることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明する。図４には本実施形態の液晶表示装置の断面模式図を示し、図５には図４に示した液晶表示装置の要部の拡大断面模式図を示す。尚、図４及び図５は液晶表示装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の液晶表示装置の寸法関係とは異なっている。また、図４及び図５に示す構成要素のうち、図１〜図３に示す構成要素と同一の構成要素には、図１〜図３と同一の符号を付してその説明を省略、若しくは簡単に説明する。
【００３９】
図４及び図５に示すように、本実施形態の液晶表示装置５１は、液晶表示パネル２０と、この液晶表示パネル２０の表示面２０ａ側に配置された、液晶表示パネル２０を照明するためのフロントライト（面発光装置）６０とから概略構成されている。フロントライト６０は透明な導光板６２と光源１３とから構成されており、光源１３は、導光板６２に光を導入する側端面６２ａに配設されている。
【００４０】
また、導光板６２は弾性部材６３及び硬質部材６４で形成されている。弾性部材６３に出射面６２ｂが設けられ、硬質部材６４に反射面６２ｃが設けられている。そして、導光板６２の出射面６２ｂが液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されている。
【００４１】
フロントライト６０を構成する導光板６２は、液晶表示パネル２０の表示領域の前面側（表示面２０ａ）に配置されて光源１３から出射された光を液晶表示パネル２０に照射するものであり、平板状の透明な本体６２ｄから構成されている。図４に示すように、本体６２ｄの側端面６２ａには光源１３が配設されており、この側端面６２ａを介して光源１３から出射された光が本体６２ｄ内部に導入されるようになっている。本体６２ｄの他面（液晶表示パネル２０側の面）は、液晶表示パネル２０を照明するための光が出射される出射面６２ｂとされており、この出射面６２ｂと反対側の一面（導光板６２の外面）は、本体６２ｄの内部を伝搬する光の方向を変えるための反射面６２ｃとされている。また、出射面６２ｂの全面が液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されている。
【００４２】
導光板６２の出射面６２ｂは、液晶表示パネル２０に密着して液晶表示パネル２０を照明するための光が出射される面であり、表面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下の平滑な面とされている。また反射面６２ｃには、本体６２ｄ内部を伝搬する光を反射させて伝搬方向を変えるために、くさび状の溝１４が、所定のピッチでストライプ状に複数形成されている。この溝１４は、出射面６２ｂに対して傾斜して形成された緩斜面部１４ａと、この緩斜面部１４ａに連続して形成され、緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度で形成された急斜面部１４ｂとからなり、それぞれの溝１４の形成方向は、導光板６２の側端面６２ａに平行となるように揃えられている。
【００４３】
導光板の本体６２ｄは、出射面６２ｂを構成する弾性部材６３と、弾性部材６３上に積層されて反射面６２ｃを構成する硬質部材６４から構成されている。弾性部材６３としては、第１の実施形態と同様に、シリコーン系樹脂やアクリル系樹脂などの透明樹脂を用いることができる。本実施形態では弾性部材６３に硬質部材６４を積層するため、硬質部材６４が補強材に役割を果たす。
【００４４】
次に硬質部材４３としては、例えば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樹脂や、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：ＪＳＲ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。
【００４５】
また、弾性部材６３の弾性率と硬質性部材６４の弾性率の関係については、弾性部材６３の弾性率を硬質性部材より小さくすることが好ましい。更に、弾性部材６３の屈折率は１．４〜１．６程度のものが好ましく、硬質部材６４の屈折率は１．４〜１．６程度のものが好ましく、弾性部材６３及び硬質性部材６４の屈折率は同じであることが好ましい。弾性部材６３の屈折率を上記の範囲にすることで、出射面６２ｂと液晶表示パネル２０の表示面２０ａとの界面における反射光の発生を防止することができる。また、弾性部材６３及び硬質性部材６４の屈折率を同じにすることで、弾性部材６３と硬質性部材６４との境界面における反射光の発生を防止できる。
【００４６】
また、図５に示すように、弾性部材６３の厚みｔ１と硬質性部材６４の厚みｔ２の関係については、弾性部材６３を硬質性部材より厚くすること（ｔ１＞ｔ２）が好ましい。弾性部材６３を硬質部材６４よりも厚くすることで、導光板６２を液晶表示パネル２０に密着させる際の作業性を高めることができる。
【００４７】
導光板６２の出射面６２ｂを弾性部材６３で構成することにより、導光板６２を液晶表示パネル２０に押し付けるだけで、出射面６２ｂを軟らかく変形させて表示面２０ａに追従させながら密着させることができる。これにより、導光板６２と液晶表示パネル２０との間に空気層が介在することがなく、導光板６２の出射面６２ｂを反射する反射光が発生することがない。これにより、液晶表示パネル２０の黒表示の輝度が低くなり、白表示と黒表示の輝度比で表されるコントラストを高めることができる。
【００４８】
また、弾性部材６３に硬質部材６４を積層することで、硬質部材６４が補強材として機能し、これにより導光板６２の取り扱いが容易になり、液晶表示パネル２０に容易に密着させることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、導光板の出射面が弾性部材で形成されているので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させることができ、導光板と液晶表示パネルとの界面で反射光が生じるおそれがなく、コントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である液晶表示装置を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に対応する断面模式図。
【図３】図２に示した液晶表示装置の要部を示す拡大断面模式図。
【図４】本発明の第２の実施形態である液晶表示装置を示す断面模式図。
【図５】図４に示した液晶表示装置の要部を示す拡大断面模式図。
【符号の説明】
１、５１…液晶表示装置、１０…フロントライト（面発光装置）、１２、６２…導光板、１２ａ、６２ａ…側端面、１２ｂ、６２ｂ…出射面（他面）、１２ｃ、６２ｃ…反射面（一面）、１２ｄ…本体（弾性部材）、１３…光源、１４…溝、１４ａ…緩斜面部、１４ｂ…急斜面部、２０…液晶表示パネル、２０ａ…表示面、６２ｄ…本体、６３…弾性部材、６４…硬質部材、θ１、θ２…傾斜角度
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板及び面発光装置及び液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フロントライトは照明能力に優れた効率的な面発光光源であり、従来から液晶表示パネルの照明手段として好適に用いられている。一般的にフロントライト（面発光装置）は、光源と導光板とから構成されており、このフロントライトを液晶表示パネルの照明に用いる場合には、導光板を液晶表示パネルの表示面側に空気層を介して配置させるのが通常の手段である。
【０００３】
しかしながら、導光板と液晶表示パネルの間に介在する空気層にて反射光が発生し、この反射光によってコントラストの低下を招いて視認性が大きく低下する問題があった。即ち、光源から発した光は、導光板内部を伝搬して導光板の出射面から空気層に出射され、この出射光が液晶表示パネルに照射されるが、光の一部が出射面と空気層の界面で反射され、この反射光によって黒表示の輝度が高くなり、白表示と黒表示の輝度比で表されるコントラストが低下してしまうという問題があった。
【０００４】
また、導光板を液晶表示パネルに密着させようとしても、導光板や液晶表示パネルのガラス基板に僅かな反りがあるため、完全に密着させるのは困難であった。
【０００５】
そこで、特許文献１には、導光板と液晶表示パネルとの間に接着層を介在させることにより、コントラストを改善させた液晶表示装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３２６９０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された液晶表示装置では、導光板と接着層との界面、または接着層と液晶表示パネルとの界面の双方で反射光が生じる可能性があり、必ずしもコントラストを向上させる手段として最適なものではなかった。
また、特許文献１に記載された液晶表示装置では、接着層の内部に気泡が生じる場合があり、たとえ接着層を用いたとしても導光板と液晶表示パネルを完全に密着させるのは困難な状況であった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、コントラストを向上させることが可能な導光板、面発光装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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。
本発明の導光板は、板状の本体の一面側に、該本体内部を伝搬する光を反射させる反射面が設けられ、前記本体の他面側には前記反射面により反射された光を出射させる出射面が設けられ、少なくとも前記出射面が弾性部材で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、出射面が弾性部材で形成されているので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させることができ、導光板と液晶表示パネルとの界面で反射光が生じるおそれがなく、コントラストを向上させることができる。
【００１１】
本発明の導光板においては、前記本体の全体が弾性部材で形成されていることが好ましい。
また、本発明の導光板においては、弾性部材及び硬質部材が積層されて前記本体が構成され、前記弾性部材に前記出射面が設けられ、前記硬質部材に前記反射面が設けられていてもよい。
【００１２】
上記のいずれの場合も、出射面が弾性部材で形成されるので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させ、導光板と液晶表示パネルとの界面での反射光の発生を防止して、コントラストを向上させることができる。
また、弾性部材と硬質部材を積層させて形成した導光板は、硬質部材が補強材として機能するので、導光板の取り扱いが容易になり、液晶表示パネルに容易に密着させることができる。
【００１３】
また、本発明の導光板は先に記載の導光板であり、前記反射面には、前記光の伝搬方向に傾斜された緩斜面部と前記光の伝搬方向の反対方向に傾斜されて前記緩斜面部よりも急な傾斜角度を有する急斜面部とから構成される複数の溝が、前記光の伝搬方向に沿って連続して設けられ、前記緩斜面部の傾斜角度θ１が１°以上５°以下の範囲とされ、前記急斜面部の傾斜角度θ２が４０°以上４５°以下の範囲とされ、前記溝のピッチが５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とされていることを特徴とする。
【００１４】
傾斜角度θ１、θ２及びピッチの範囲を上記のようにすることで、コントラストをより高めることが可能になる。
【００１５】
次に、本発明の面発光装置は、先のいずれかに記載の導光板と、該導光板の側端面側に配置されて該側端面から導光板内部に光を照射させる光源とを具備してなることを特徴とする。この構成によれば、出射面が弾性部材で形成されているので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させることができ、導光板と液晶表示パネルとの界面で反射光が生じるおそれがなく、コントラストを向上させることができる。
【００１６】
更に、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと該液晶表示パネルの表示面側に配置された面発光装置とを具備してなり、前記面発光装置には、光源及び該光源からの光を内部に導入するとともに当該光を出射面から出射させる導光板が備えられ、少なくとも前記導光板の出射面が弾性部材で形成され、弾性部材からなる前記出射面が前記液晶表示パネルの表示面に密着されていることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、出射面が弾性部材で形成されているので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させることができ、導光板と液晶表示パネルとの界面で反射光が生じるおそれがなく、コントラストを向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記導光板の一面側に導光板内部を伝搬する光を反射させる反射面が設けられ、他面側に前記反射面により反射された光を出射させる前記出射面が設けられていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記導光板全体が弾性部材で形成されていることが好ましい。
また、本発明の液晶表示装置においては、弾性部材及び硬質部材が積層されて前記導光板が構成され、前記弾性部材に前記出射面が設けられ、前記硬質部材に前記反射面が設けられていてもよい。
【００２０】
上記のいずれの場合も、出射面が弾性部材で形成されるので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させ、導光板と液晶表示パネルとの界面での反射光の発生を防止して、コントラストを向上させることができる。
【００２１】
また、本発明の液晶表示装置は先に記載の液晶表示装置であり、前記反射面には、前記光の伝搬方向に傾斜された緩斜面部と前記光の伝搬方向の反対方向に傾斜されて前記緩斜面部よりも急な傾斜角度を有する急斜面部とから構成される複数の溝が、前記光の伝搬方向に沿って連続して設けられ、前記緩斜面部の傾斜角度θ１が１°以上５°以下の範囲とされ、前記急斜面部の傾斜角度θ２が４０°以上４５°以下の範囲とされ、前記溝のピッチが５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とされていることを特徴とする。
【００２２】
傾斜角度θ１、θ２及びピッチの範囲を上記のようにすることで、コントラストをより高めることが可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。図１には本実施形態の液晶表示装置の斜視図を示し、図２には図１のＡ−Ａ線に対応する断面模式図を示し、図３には図２に示した液晶表示装置の要部の拡大断面模式図を示す。尚、図１〜図３は液晶表示装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の液晶表示装置の寸法関係とは異なっている。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、液晶表示パネル２０と、この液晶表示パネル２０の表示面２０ａ側に配置された、液晶表示パネル２０を照明するためのフロントライト（面発光装置）１０とから概略構成されている。フロントライト１０は透明な導光板１２と光源１３とから構成されており、光源１３は、導光板１２に光を導入する側端面１２ａに配設されている。また、導光板１２は弾性部材で形成されており、導光板１２の出射面１２ｂが液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されている。
【００２５】
液晶表示パネル２０は、液晶層２３を挟持して対向するガラスなどからなる第１基板２１と、第２基板２２をシール材２４で接合一体化した構成である。第１基板２１の液晶層２３側の面には、有機膜２８とこの有機膜２８上に形成されて入射した光を反射させるための金属の反射膜２９とからなる反射層（反射体）２５と、表示回路２６が順に積層されている。また、第２基板２２の液晶層２３側の面には、表示回路２７が形成されている。このように、液晶表示パネル２０は、外部から入射した光を反射させるための反射層２５を備えた反射型の液晶表示パネルとされている。
【００２６】
表示回路２６および２７は、図示されていないが液晶層２３を駆動するための透明導電膜等からなる電極層や液晶層２３の配向を制御するための配向膜等を含むものである。また、場合によってはカラー表示を行うためのカラーフィルタなどを有する構成であってもよい。
【００２７】
反射層２５は、表面に凹凸形状が形成されたアクリル系樹脂等からなる有機膜２８上に、アルミニウムや銀などの高反射率の金属膜からなる反射膜２９がスパッタ法などにより形成されている。あるいは、この反射膜２９と有機膜２８を覆うようにシリコーン系樹脂などからなる平坦化膜を形成して構成してもよい。
【００２８】
反射層２５はカラーフィルタを含む構成としても良く、その場合には、前記反射膜２９の直上にカラーフィルタを形成することが好ましい。このような構成とするならば、光の反射面にカラーフィルタを配置することができるので、色ずれや視差を低減して高品位のカラー表示が可能である。
【００２９】
フロントライト１０は、導光板１２と光源１３とから構成されている。光源１３は、導光板１２に光を導入する側端面１２ａに配設されている。光源１３は、導光板１２の側端面１２ａに取り付けられた棒状のバー導光体１３ａと、バー導光体１３ａの両端に取り付けられた発光素子１３ｂ、１３ｂから構成されている。バー導光体１３ａは、発光素子１３ｂ、１３ｂから照射された光を伝搬させて、導光板１２の側端面１２ａに向けて出射できるようになっている。尚、発光素子１３ｂ、１３ｂとしては、発光ダイオード、冷陰極管、有機ＥＬ素子等を例示できる。また、バー導光体１３ａ自体を発光ダイオード、冷陰極管、有機ＥＬ素子等に置き換えることで、発光素子１３ｂ、１３ｂを省略することもできる。
【００３０】
導光板１２は、液晶表示パネル２０の表示領域の前面側（表示面２０ａ）に配置されて光源１３から出射された光を液晶表示パネル２０に照射するものであり、平板状の透明な本体１２ｄから構成されている。図２に示すように、本体１２ｄの側端面１２ａには光源１３が配設されており、この側端面１２ａを介して光源１３から出射された光が本体１２ｄ内部に導入されるようになっている。本体１２ｄの他面（液晶表示パネル２０側の面）は、液晶表示パネル２０を照明するための光が出射される出射面１２ｂとされており、この出射面１２ｂと反対側の一面（導光板１２の外面）は、本体１２ｄの内部を伝搬する光の方向を変えるための反射面１２ｃとされている。また、出射面１２ｂの全面が液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されている。
【００３１】
出射面１２ｂは、液晶表示パネル２０に密着して液晶表示パネル２０を照明するための光が出射される面であり、表面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下の平滑な面とされている。また反射面１２ｃには、本体１２ｄ内部を伝搬する光を反射させて伝搬方向を変えるために、くさび状の溝１４が、所定のピッチでストライプ状に複数形成されている。この溝１４は、出射面１２ｂに対して傾斜して形成された緩斜面部１４ａと、この緩斜面部１４ａに連続して形成され、緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度で形成された急斜面部１４ｂとからなり、それぞれの溝１４の形成方向は、導光板１２の側端面１２ａに平行となるように揃えられている。
【００３２】
導光板の本体１２ｄを構成する弾性部材としては、例えばゴム状、ゼリー状のような柔らかいものが好ましく、シリコーン系樹脂やアクリル系樹脂を用いることができる。また、弾性部材は、屈折率が１．４〜１．６程度のものが好ましい。屈折率をこの範囲にすることで、出射面１２ｂと液晶表示パネル２０の表示面２０ａとの界面における反射光の発生を防止することができる。
【００３３】
導光板の本体１２ｄを上記のような弾性部材で構成することにより、導光板１２を液晶表示パネル２０に押し付けるだけで、出射面１２ｂを軟らかく変形させて表示面２０ａに追従させながら密着させることができる。これにより、導光板１２と液晶表示パネル２０との間に空気層が介在することがなく、導光板１２の出射面１２ｂを反射する反射光が発生することがない。これにより、液晶表示パネル２０の黒表示の輝度が低くなり、白表示と黒表示の輝度比で表されるコントラストを高めることができる。
【００３４】
即ち、図３に示すように、本体１２ｄの内部を伝搬する光１６は、図示左側に配置された図示略の光源から出射されて本体１２ｄの内面で反射されながら本体１２ｄの内部を伝搬する。図３に示す反射面１２ｃに形成された溝１４は、緩斜面部１４ａと急斜面部１４ｂとから構成されている。緩斜面部１４ａは光の伝搬方向（光源から離れる方向）に傾斜されており、一方、急斜面部１４ｂは緩斜面部１４ａの傾斜方向と反対方向に傾斜している。
【００３５】
この構成により、本体１２ｄ内部を伝搬してきた光は、急斜面部１４ｂによって液晶表示パネル２０側に反射され、出射面１２ｂ及び表示面２０ａからなる界面を通過して液晶表示パネル２０内部に照射される。照射された光は液晶層２３を透過して反射体２５により反射され、液晶層２３を再度透過し、更に導光板１２を透過して出射される。このとき、導光板１２の出射面１２ｂを反射する反射光が発生しないため、液晶表示パネル２０の黒表示の輝度が低くなり、白表示と黒表示の輝度比で表されるコントラストを高めることができる。
【００３６】
尚、緩斜面部１４ａの傾斜角θ１は、１°以上５°以下とされ、急斜面部１４ｂの傾斜角θ２は、４０°以上４５°以下とされている。また、溝１４のピッチＰＴは、５０μｍ以上３００μｍ以下とされている。傾斜角θ１，θ２及びピッチＰＴが上記の範囲とされることにより、液晶表示装置のコントラストをより高めることができる。また、傾斜角θ１，θ２およびピッチＰＴがこのような範囲に設定されていることにより、出射面１２ｂから出射される光量を、出射面１２ｂの面内において均一とすることができ、また導光板１２の反射面１２ｃ側に輝線を生じることの無いフロントライトを実現できる。
【００３７】
更に、上述したように、本体１２ｄ内部を伝搬してきた光は急斜面部１４ｂによって液晶表示パネル２０側に反射されるが、この光は本体１２ｄ内部を伝搬するに従って徐々に減衰する。従って、導光板１２全体から均一な輝度の光を出射させるためには、光源１３から離れた側における急斜面部１４ｂの反射面積を、光源１３に近い急斜面部１４ｂの反射面積よりも大きくすることが好ましい。具体的には、溝１４の長手方向と直交する方向に沿う急斜面部１４ｂの長さを、光源１３に近い側で短くし、光源から離れた側で長くすることが好ましい。より具体的には、光源１３に隣接する急斜面部１４ｂの長さを、他の急斜面部１４ｂの長さの半分程度にすることが好ましい。導光板１２をこのように構成することで、導光板１２全体から均一な輝度の光を出射させることができ、コントラストを均一にすることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明する。図４には本実施形態の液晶表示装置の断面模式図を示し、図５には図４に示した液晶表示装置の要部の拡大断面模式図を示す。尚、図４及び図５は液晶表示装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の液晶表示装置の寸法関係とは異なっている。また、図４及び図５に示す構成要素のうち、図１〜図３に示す構成要素と同一の構成要素には、図１〜図３と同一の符号を付してその説明を省略、若しくは簡単に説明する。
【００３９】
図４及び図５に示すように、本実施形態の液晶表示装置５１は、液晶表示パネル２０と、この液晶表示パネル２０の表示面２０ａ側に配置された、液晶表示パネル２０を照明するためのフロントライト（面発光装置）６０とから概略構成されている。フロントライト６０は透明な導光板６２と光源１３とから構成されており、光源１３は、導光板６２に光を導入する側端面６２ａに配設されている。
【００４０】
また、導光板６２は弾性部材６３及び硬質部材６４で形成されている。弾性部材６３に出射面６２ｂが設けられ、硬質部材６４に反射面６２ｃが設けられている。そして、導光板６２の出射面６２ｂが液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されている。
【００４１】
フロントライト６０を構成する導光板６２は、液晶表示パネル２０の表示領域の前面側（表示面２０ａ）に配置されて光源１３から出射された光を液晶表示パネル２０に照射するものであり、平板状の透明な本体６２ｄから構成されている。図４に示すように、本体６２ｄの側端面６２ａには光源１３が配設されており、この側端面６２ａを介して光源１３から出射された光が本体６２ｄ内部に導入されるようになっている。本体６２ｄの他面（液晶表示パネル２０側の面）は、液晶表示パネル２０を照明するための光が出射される出射面６２ｂとされており、この出射面６２ｂと反対側の一面（導光板６２の外面）は、本体６２ｄの内部を伝搬する光の方向を変えるための反射面６２ｃとされている。また、出射面６２ｂの全面が液晶表示パネル２０の表示面２０ａに密着されている。
【００４２】
導光板６２の出射面６２ｂは、液晶表示パネル２０に密着して液晶表示パネル２０を照明するための光が出射される面であり、表面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下の平滑な面とされている。また反射面６２ｃには、本体６２ｄ内部を伝搬する光を反射させて伝搬方向を変えるために、くさび状の溝１４が、所定のピッチでストライプ状に複数形成されている。この溝１４は、出射面６２ｂに対して傾斜して形成された緩斜面部１４ａと、この緩斜面部１４ａに連続して形成され、緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度で形成された急斜面部１４ｂとからなり、それぞれの溝１４の形成方向は、導光板６２の側端面６２ａに平行となるように揃えられている。
【００４３】
導光板の本体６２ｄは、出射面６２ｂを構成する弾性部材６３と、弾性部材６３上に積層されて反射面６２ｃを構成する硬質部材６４から構成されている。弾性部材６３としては、第１の実施形態と同様に、シリコーン系樹脂やアクリル系樹脂などの透明樹脂を用いることができる。本実施形態では弾性部材６３に硬質部材６４を積層するため、硬質部材６４が補強材に役割を果たす。
【００４４】
次に硬質部材４３としては、例えば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樹脂や、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：ＪＳＲ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。
【００４５】
また、弾性部材６３の弾性率と硬質性部材６４の弾性率の関係については、弾性部材６３の弾性率を硬質性部材より小さくすることが好ましい。更に、弾性部材６３の屈折率は１．４〜１．６程度のものが好ましく、硬質部材６４の屈折率は１．４〜１．６程度のものが好ましく、弾性部材６３及び硬質性部材６４の屈折率は同じであることが好ましい。弾性部材６３の屈折率を上記の範囲にすることで、出射面６２ｂと液晶表示パネル２０の表示面２０ａとの界面における反射光の発生を防止することができる。また、弾性部材６３及び硬質性部材６４の屈折率を同じにすることで、弾性部材６３と硬質性部材６４との境界面における反射光の発生を防止できる。
【００４６】
また、図５に示すように、弾性部材６３の厚みｔ１と硬質性部材６４の厚みｔ２の関係については、弾性部材６３を硬質性部材より厚くすること（ｔ１＞ｔ２）が好ましい。弾性部材６３を硬質部材６４よりも厚くすることで、導光板６２を液晶表示パネル２０に密着させる際の作業性を高めることができる。
【００４７】
導光板６２の出射面６２ｂを弾性部材６３で構成することにより、導光板６２を液晶表示パネル２０に押し付けるだけで、出射面６２ｂを軟らかく変形させて表示面２０ａに追従させながら密着させることができる。これにより、導光板６２と液晶表示パネル２０との間に空気層が介在することがなく、導光板６２の出射面６２ｂを反射する反射光が発生することがない。これにより、液晶表示パネル２０の黒表示の輝度が低くなり、白表示と黒表示の輝度比で表されるコントラストを高めることができる。
【００４８】
また、弾性部材６３に硬質部材６４を積層することで、硬質部材６４が補強材として機能し、これにより導光板６２の取り扱いが容易になり、液晶表示パネル２０に容易に密着させることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、導光板の出射面が弾性部材で形成されているので、出射面を液晶表示パネルに隙間なく密着させることができ、導光板と液晶表示パネルとの界面で反射光が生じるおそれがなく、コントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である液晶表示装置を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に対応する断面模式図。
【図３】図２に示した液晶表示装置の要部を示す拡大断面模式図。
【図４】本発明の第２の実施形態である液晶表示装置を示す断面模式図。
【図５】図４に示した液晶表示装置の要部を示す拡大断面模式図。
【符号の説明】
１、５１…液晶表示装置、１０…フロントライト（面発光装置）、１２、６２…導光板、１２ａ、６２ａ…側端面、１２ｂ、６２ｂ…出射面（他面）、１２ｃ、６２ｃ…反射面（一面）、１２ｄ…本体（弾性部材）、１３…光源、１４…溝、１４ａ…緩斜面部、１４ｂ…急斜面部、２０…液晶表示パネル、２０ａ…表示面、６２ｄ…本体、６３…弾性部材、６４…硬質部材、θ１、θ２…傾斜角度
Claims (10)
- 板状の本体の一面側に、該本体内部を伝搬する光を反射させる反射面が設けられ、前記本体の他面側には前記反射面により反射された光を出射させる出射面が設けられ、少なくとも前記出射面が弾性部材で形成されていることを特徴とする導光板。
- 前記本体の全体が弾性部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
- 弾性部材及び硬質部材が積層されて前記本体が構成され、前記弾性部材に前記出射面が設けられ、前記硬質部材に前記反射面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
- 前記反射面には、前記光の伝搬方向に傾斜された緩斜面部と前記光の伝搬方向の反対方向に傾斜されて前記緩斜面部よりも急な傾斜角度を有する急斜面部とから構成される複数の溝が、前記光の伝搬方向に沿って連続して設けられ、前記緩斜面部の傾斜角度θ１が１°以上５°以下の範囲とされ、前記急斜面部の傾斜角度θ２が４０°以上４５°以下の範囲とされ、前記溝のピッチが５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の導光板。
- 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の導光板と、該導光板の側端面側に配置されて該側端面から導光板内部に光を照射させる光源とを具備してなることを特徴とする面発光装置。
- 液晶表示パネルと該液晶表示パネルの表示面側に配置された面発光装置とを具備してなり、前記面発光装置には、光源及び該光源からの光を内部に導入するとともに当該光を出射面から出射させる導光板が備えられ、少なくとも前記導光板の出射面が弾性部材で形成され、弾性部材からなる前記出射面が前記液晶表示パネルの表示面に密着されていることを特徴とする液晶表示装置。
- 前記導光板の一面側には導光板内部を伝搬する光を反射させる反射面が設けられ、他面側には前記反射面により反射された光を出射させる前記出射面が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
- 前記導光板全体が弾性部材で形成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の液晶表示装置。
- 弾性部材及び硬質部材が積層されて前記導光板が構成され、前記弾性部材に前記出射面が設けられ、前記硬質部材に前記反射面が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
- 前記反射面には、前記光の伝搬方向に傾斜された緩斜面部と前記光の伝搬方向の反対方向に傾斜されて前記緩斜面部よりも急な傾斜角度を有する急斜面部とから構成される複数の溝が、前記光の伝搬方向に沿って連続して設けられ、前記緩斜面部の傾斜角度θ１が１°以上５°以下の範囲とされ、前記急斜面部の傾斜角度θ２が４０°以上４５°以下の範囲とされ、前記溝のピッチが５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とされていることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の液晶表示装置。
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