JP2006308690A - 液晶表示装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板背面を走る光を出射面から出射させることにより、導光板の出射面から出射される光の輝度を効果的に向上させることが可能な液晶表示装置および照明装置を提供すること。
【解決手段】液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１と、拡散板２と、導光板３と、光源４と、反射板５とを備えている。反射板５は、正面に導光板３の背面を走る光を反射させるための複数の直線状の凸部５１が設けられている。導光板３背面上を走る光は、反射板５の正面上に凸部５１が設けられているため、これらの凸部５１に向かった後、外部には漏れずに凸部５１の頂辺部分に対する進行方向の角度に応じてこの側面を反射し、導光板３側に進んで導光板３内部を透過し出射面から出射する。導光板３の背面を走る光が出射光に加わり従来の液晶表示装置よりも強い光が出射面から出射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源が発光した光が、導光板内部に入射し導光板の背部に取り付けられた反射板を反射して、出射面から出射する液晶表示装置および照明装置に関する。

従来より、コンピュータ等においてユーザーがキーボードやマウス等の操作手段を操作したり、アプリケーション等のプログラムが実行されてハードディスクやＣＤ−ＲＯＭに格納された画像情報に基づいて生成された画像を液晶表示する液晶表示装置においては、光源が発光した光が導光板内部に入射されこの入射された光が導光板内部を透過する。導光板内部を透過した光は、導光板背面側に設けられた反射板を反射して導光板出射面から出射され、導光板正面側に設けられた拡散板を介して画像情報に基づいて生成された画像を表示する液晶表示パネルに供給されて、画像がユーザーに視認できるようになっていた。また、例えば、液晶表示パネルに光源が発光した光をより多く供給してユーザーがより画像を見易くするようにした液晶表示装置として、導光板の裏面に光源から遠ざかるに従って溝深さが漸減する第１の微細溝および溝深さが漸減しその後溝が切り上がり突起に変形する第２の微細溝が形成され集光機能が向上し導光板の出射面から出射される光の輝度がアップしたものが従来技術として提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−２７１８７１号公報（第４−８頁、第１図）

しかしながら、上述のような従来の液晶表示装置では、光源から発光された光が導光板に入射し、入射した光は導光板背面側に設けられた反射板を反射して導光板の出射面側に集められ、この出射面から出射され、この出射された光が拡散板内部を経て液晶表示パネルに供給されるようになってるが、導光板背面に臨界角または臨界角近くの角度で到達した光は、導光板背面を走るまたは背面近傍を透過していたため、反射板を反射して導光板の出射面から出射せず導光板および反射板の隙間から外部に漏れる等となり、液晶表示パネルに供給されない状態となっていた。このため、導光板の出射面から出射される光全体の明るさ、即ち輝度には限界があった。

また、特許文献１に記載された液晶表示装置においても、光源から発光された光のうち、導光板背面を走る光以外に対して、出射面から出射される光の割合を増加させて集光機能の向上を図っているため、導光板背面を走るまたは背面近傍を透過する光を反射させる等を行わず、導光板の出射面から出射される光全体の明るさ、即ち輝度には限界があり、同様の問題が発生していた。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、導光板背面を走る光を出射面から出射させることにより、導光板の出射面から出射される光の輝度を効果的に向上させることが可能な液晶表示装置および照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、画像を液晶表示する液晶表示パネルと、
内部に入射した光を出射面から出射し前記液晶表示パネルに供給する導光板と、
前記導光板内部に入射する光を発光する光源と、
前記導光板が出射した光を当該背面から入射し当該正面から出射する拡散板と、
前記導光板の背部に取り付けられ、前記導光板に対向する正面に前記導光板の背面を走る光を反射させるための複数の凸部が設けられた反射板と、を備えたことを特徴とするようにした。

このような発明によれば、導光板内部において背面に対して臨界角の角度で達した光は、導光板背面を走り、反射板に設けられた凸部の側面に向かい、この凸部の側面を反射して導光板背面方向から方向を変えられ導光板内部を透過して出射面から出射するため、導光板の出射面から出射される光の輝度を効果的に向上させることが可能である。

また、上述の液晶表示装置において、前記導光板は、背面に複数の凹部が所定の配列パターンに従って設けられていることとしても良い。このような構成により、導光板内部に入射した光は、導光板の背面に所定の配列パターンに従って設けられた複数の凹部の形成面内側を反射して拡散され導光板の出射面から出射されて、光を一方向のみだけでなく、その周囲に拡散させて出射させることができる。

上述の液晶表示装置において、前記凸部は、直線状に形成することも可能である。このような構成により、導光板背面を走る光を効率的に、凸部の側面に向かわせ導光板の出射面から出射させることができる。

上述の液晶表示装置において、前記複数の凸部は、前記反射板の正面にマトリクス状に配列されて設けられていても良い。このような構成により、導光板背面を走る光を効率的に、凸部の側面に向かわせ導光板の出射面から出射させることができる。

また、上述の液晶表示装置において、前記複数の凹部は、前記導光板の背面にマトリクス状に配列されて設けられていても良い。このような構成により、導光板の内部全体から均一に光を複数の凹部の形成面内側を反射させて拡散させ、導光板の出射面から出射させることができる。

上述の液晶表示装置において、前記凸部は、三角形状若しくは半円形状の断面を有することとしても良い。このような構成により、凸部の三角形状若しくは半円形状の側部の斜面に向かわせ導光板背面を走る光を確実に、導光板の出射面から出射させることができる。

本発明に係る照明装置は、内部に入射した光を出射面から出射する導光板と、前記導光板内部に入射する光を発光する光源と、前記導光板が出射した光を当該背面から入射し当該正面から出射する拡散板と、前記導光板の背部に取り付けられ、前記導光板に対向する正面に前記導光板の背面を走る光を反射させるための複数の凸部が設けられた反射板と、を備えたことを特徴とする。

このような発明によれば、上述の反射板を用いて照明装置を実現することもでき、導光板背面を走る光が導光板の出射面から出射するため、導光板の出射面から出射される光の輝度を効果的に向上させることが可能である。

以上のように本発明の液晶表示装置および照明装置は、導光板背面を走る光を出射面から出射させることにより、導光板の出射面から出射される光の輝度を効果的に向上させることが可能であるという効果を有する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る液晶表示装置１００の構成を示す説明図である。本発明に係る液晶表示装置１００は、図示しない情報処理装置本体のＣＰＵがハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等に格納された画像情報に基づいて生成された画像を液晶により表示する液晶表示パネル１と、後述する導光板３が出射した光を背面から入射し正面から出射する拡散板２と、内部に入射した光を出射面から液晶表示パネル１に出射する導光板３と、導光板３内部に入射する光を発光する光源４と、導光板３の背部に設けられた反射板５とを備えている。

液晶表示パネル１は、ＴＦＴ基板、カラーフィルタ基板、これらの両基板の間に位置した液晶により構成されている。そして、液晶を微小面積単位に精密に制御して画像を液晶表示する機能を有する。

拡散板２は、乳白色の合成樹脂を用いた矩形状板部材であって、例えば表面上に光拡散材として細孔径が２〜３０ｎｍであり且つ細孔容積が０．３〜３ｍｌ／ｇであるシリカ系材料から成るビーズを一定の分布率で印刷したものである。背面から光が入射するとそのまま直進して透過せずに、ビーズに向かい方向が変えられ白色の光となって拡散されるようになっている。拡散板２は、光拡散性の向上を更に図るために乳白色の合成樹脂に、光拡散材として上述のビーズを乳白色の合成樹脂に練りこみ、矩形状板部材として成形させたものであっても良い。

導光板３は、出射面積が液晶表示パネル１の背面に対応した平面形状を有し、透明な厚板状のアクリル等の素材から成る板部材であり、側部から入射した光が導光板３内部を透過して反射板５を反射し出射面、即ち正面から出射するようになっている。導光板３の背面には、図２に示すように、複数の凹部３１が、所定の配列パターンに従って設けられている。これらの凹部３１は、例えば四角錐状に形成されている。即ち、導光板３の背面において所定の配列パターンに該当する箇所を、導光板３の背面の所定の箇所を４方向から導光板３の背面に対して傾斜させて傾斜面を成すように削り取り、それらの傾斜面が背面から一定の深さの位置で角度Ａで収束するように穿設して四角錐形状が形成されている。角度Ａとしては、６０度等が挙げられる。

導光板３内部に入射した光が、凹部３１の傾斜面内側を反射すると、拡散する方向に進み導光板３の出射面の法線方向、即ち正面方向とは異なる方向に出射するようになっている。また、凹部３１が設けられる所定の配列パターンとしては、マトリクス状の配列パターン等が挙げられる。

光源４は、導光板３の対向する両側部に設けられ、光を発光するＬＥＤや半導体レーザ、電球、または、複数のＬＥＤを配列したＬＥＤアレイ等の光源であり、発光した光が導光板３の側部から内部に入射するように発光部分が導光板３の側部に対向するようにして取り付けられている。

反射板５は、導光板３の背部に対応した形状を有しており、白色の顔料が塗布され光反射性が優れており、または、アルミニウム等の光反射性に優れた金属を蒸着したフィルム等により構成されている。導光板３内部に入射した光を反射させて出射面、即ち正面から出射させるようになっている。

また、反射板５は、図２、図３に示すように、導光板３に対向する対向面である正面に導光板３の背面を走る光を反射させるための複数の凸部５１が設けられている。これら複数の凸部５１は、三角形状の断面を連続して延設されており、それぞれが反射板５の正面上の１つの側辺からこの側辺に対向する側辺までを接続する直線状に形成され、互いに一定の間隔をおいて平行となるように設けられている。そして、これらの複数の凸部５１は、導光板３の背部に反射板５を配置して設けたときに導光板３の背面を支持するように接触する、または、背面に近接した状態で僅かな間隙をおいて反射板５が配置されるようになっている。これらの凸部５１は、反射板５の正面上に、例えば三角形状等の断面を有する高さ０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの凸部５１を紫外線硬化性樹脂を用いてスクリーン印刷により印刷して形成し、これらを紫外線照射してその形状で硬化させて実現される。

反射板５正面上に設けられた複数の凸部５１の形成面には、これら凸部５１が設けられた後、正面上と同様に白色の顔料が塗布される、または、アルミニウム等の金属を蒸着させる等により光反射性に優れた構成としても良い。

以上のような構成を有する液晶表示装置１００は、図示しないケーシングにより図１に示す構成状態のまま一体的に形成されて、実際の液晶表示装置１００が実現される。

続いて本発明に係る液晶表示装置における光の反射等について詳細に説明する。まず、ユーザーが液晶表示装置１００に接続された図示しない情報処理装置本体のマウスやキーボード等の操作手段を操作し、情報処理装置に内蔵されたＣＰＵがプログラム等に基づいて画像表示処理を実行し、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等に格納された画像情報に基づいて画像を生成し、液晶表示装置１００に表示させると液晶表示パネル１に液晶により画像が表示される。すると、光源４が発光し、この発光した光が導光板３に入射して反射板５を反射し、導光板３の出射面から出射されて、拡散板２の背面から拡散板２内部に入射する。

このとき、導光板３に入射した光は、まず、導光板３の出射面に達すると出射面に対する角度が臨界角以下である時は導光板３および空気の屈折率に応じて屈折し出射面から出射する。そして、拡散板２を介して液晶表示パネル１に供給される。

出射面に対する角度が臨界角以上であり出射面を反射して導光板３背面に到達した、または、光源４から直接背面に到達した光は、背面に対する角度が臨界角以上の時は背面を反射し、出射面側に向かって進む。

背面に対する角度が臨界角である角度Ａと同角度またはそれに近い角度である時は、光は背面を反射も透過もせず、背面上を走ることになるが、ここで、背面上の点Ｑに角度Ａまたはそれに近い角度で到達し背面上を走る光は、従来の液晶表示装置においては、図５に示すように、背面上をそのまま走り導光板３５および光源４５、反射板５５との間の僅かな間隙を抜けて外部に漏れていたが、本発明に係る液晶表示装置１００においては、図４に示すように、反射板５の正面上に凸部５１が設けられているため、背面上の点Ｐに角度Ａまたはそれに近い角度で到達し背面上を走る光は、これらの凸部５１の頂辺部分に向かう。凸部５１の頂辺部分に向かった後、外部には漏れずに凸部５１の頂辺部分に対する進行方向の角度に応じてこの頂辺部分を反射し、導光板３側に進んで導光板３内部を透過し出射面から出射する。凸部５１は、反射板５正面上に直線状に形成され、互いに一定の間隔をおいて平行となるように、反射板５正面上の全体に設けられているため、背面上を走る光はこれら凸部５１のいずれかの頂辺部分に向かって反射し、導光板３の出射面から出射する。

背面に対する角度が角度Ａ以下の時は、背面を透過し反射板５正面を反射して導光板３内部を透過し出射面から出射する。また、反射板５正面に到達する前に凸部５１の側面を反射した光は、凸部５１の側面に対する角度に応じて導光板３の出射面の法線方向、即ち導光板３の正面方向とは異なる方向に拡散され、導光板３の出射面から正面方向の周囲に出射する。

ここで、導光板３に入射しその背面に達する前に、導光板３の背面に設けられた凹部３１の形成面に到達した光は、図６に示すように、凹部３１の形成面の内側を反射して方向修正され、導光板３の正面方向とは異なる方向に拡散され、導光板３の出射面から正面方向の周囲に出射する。

そして、導光板３の正面から正面方向およびその周囲方向に出射した光は、導光板３の背面を走る光が出射光に加わり従来の液晶表示装置よりも輝度が高い強い光となって、拡散板２を介して液晶表示パネル１に供給される。液晶表示パネル１は、強い光によって背面側から照明され、ユーザーが液晶表示装置１００に表示された画像をより見易くなる。

このように、導光板３の背面に対する角度が臨界角と同角度またはそれに近い角度で背面に到達した光は、背面上を走って反射板５の正面上に設けられている凸部５１の頂点部分に向かう。そして、凸部５１の頂点部分に対する進行方向の角度に応じてこの側面を反射し、導光板３内部を透過し出射面から出射するため、背面上を走る光が外部に漏れず、導光板３の出射面から出射される光に加えられて従来よりも強い光を出射させることができ、液晶表示パネル１に供給することができる。

また、凹部３１の形成面および凸部５１の側面に到達した光は、凹部３１の形成面および凸部５１の側面を反射して方向修正され、導光板３の正面方向とは異なる方向に拡散されて、導光板３の出射面から正面方向の周囲に出射する。このため、従来の液晶表示装置において拡散板のみを用いて、光を拡散させていた構成と比較して、拡散板２のみではなく凹部３１の形成面および凸部５１の側面を用いて光を拡散させることができ、より効果的に光を拡散させることができる。

（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図８は、他の実施の形態に係る液晶表示装置１００ａの構成を示す説明図である。液晶表示装置１００ａは、液晶表示パネル１ａと、拡散板２ａと、導光板３ａと、光源４ａと、反射板５ａとを備えている。

この実施の形態に係る液晶表示装置１００ａの反射板５ａは、図８に示すように、導光板３ａの背面に対向する対向面である正面に導光板３ａの背面を走る光を反射させるための複数の凸部５２が例えばマトリクス状に配列されて設けられている。これら複数の凸部５２は、三角形状の断面を有して形成されており、例えばマトリクス状に配列されて設けられている。これら複数の凸部５２の形成面には、これら凸部５２が設けられた後、白色の顔料が塗布される、または、アルミニウム等の金属を蒸着させる等されており、光反射性に優れた構成となっている。その他の液晶表示装置１００ａの構成である液晶表示パネル１ａ、拡散板２ａ、導光板３ａ、光源４ａ、反射板５ａの構成は、上述の実施の形態における液晶表示装置１００の液晶表示パネル１、拡散板２、導光板３、光源４、反射板５と同様であり、説明を省略する。

以上のような構成を有する液晶表示装置１００ａにおいても、導光板３ａ内部に入射し導光板３ａ背面に到達した光は、導光板３ａの背面に対する角度が臨界角と同角度またはそれに近い角度で背面に到達した時は、背面上を走って反射板５ａの正面上に設けられている凸部５２の頂点部分に向かった後、凸部５２の頂点部分に対する進行方向の角度に応じてこの側面を反射し、導光板３ａ内部を透過し出射面から出射するため、従来よりも強い光を出射させることができ、液晶表示パネル1ａに供給することができる。

また、導光板３ａの背面に設けられた凹部３１ａの形成面および凸部５２の側面に到達した光も同様に、凹部３１ａの形成面および凸部５２の側面を反射して方向修正され、導光板３ａの正面方向とは異なる方向に拡散されて、導光板３ａの出射面から正面方向の周囲に出射する。このため、従来の液晶表示装置と比較してより効果的に光を拡散させることができる。

上述の実施の形態において、凸部５１および凸部５２は、三角形状の断面となっていたが、これに限られず半円状の断面を有していても良い。

凸部５１は、第１の配列パターンとして、マトリクス状に配列されていたが、これに限られず複数の同心円状の配列パターンに従って設けられていても良い。

また、凸部５１の代わりに反射板５の正面に、図７に示すように、三角形状の断面を有して導光板３の背面全体の外縁部分を囲むようにして延設した土手部５３が設けられていても良い。このような構成によっても、導光板３背面を走る光をより確実に向かわせて反射させ、出射面から出射させることができる。

また、上述の実施の形態においては、反射板５正面に導光板３の背面を走る光を反射させるための複数の直線状の凸部５１またはマトリクス状に配列された凸部５２が設けられた構成を液晶表示装置１００に用いたが、これに限られずこの拡散板２および導光板３、光源４、反射板５を用いて、これらの前面を覆うカバー等を備えることにより照明装置を構成することも可能である。本明細書では、この照明装置を広く捉えるものとし、照明装置の例としては、室内灯、街灯等のみでなく信号機、サインボード、案内板、広告板等をも広く含むものとする。

光源が発光した光が、導光板内部に入射し導光板の背部に取り付けられた反射板を反射して、画像を液晶表示する液晶表示パネルに対して出射する液晶表示装置および照明装置において利用することが可能である。

本発明に係る液晶表示装置の構成を示す説明図である。 本発明に係る液晶表示装置の導光板および反射板の構成を示す説明図である。 本発明に係る液晶表示装置の反射板正面上の凸部の構成を示す説明図である。 本発明に係る液晶表示装置の導光板背面を走る光の様子を示す説明図である。 従来の液晶表示装置の導光板背面を走る光の様子を示す説明図である。 本発明に係る液晶表示装置の導光板内部を透過する光の様子を示す説明図である。 本発明に係る液晶表示装置の反射板正面上の土手部の構成を示す説明図である。 本発明に係る液晶表示装置の構成を示す説明図である。

符号の説明

１、１ａ 液晶表示パネル
２、２ａ 拡散板
３、３ａ、３５ 導光板
４、４ａ、４５ 光源
５、５ａ、５５ 反射板
３１ 凹部
５１、５２ 凸部
５３ 土手部
１００、１００ａ 液晶表示装置

Claims (7)

1. 画像を液晶表示する液晶表示パネルと、
   内部に入射した光を出射面から前記液晶表示パネルに出射する導光板と、
   前記導光板内部に入射する光を発光する光源と、
   前記導光板が出射した光を当該背面から入射し当該正面から出射する拡散板と、
   前記導光板の背部に取り付けられ、前記導光板に対向する正面に前記導光板の背面を走る光を反射させるための複数の凸部が設けられた反射板と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記導光板は、背面に複数の凹部が所定の配列パターンに従って設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記凸部は、直線状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記複数の凸部は、前記反射板の正面にマトリクス状に配列されて設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記複数の凹部は、前記導光板の背面にマトリクス状に配列されて設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記凸部は、三角形状若しくは半円形状の断面を有することを特徴とする液晶表示装置。
7. 内部に入射した光を出射面から出射する導光板と、
   前記導光板内部に入射する光を発光する光源と、
   前記導光板が出射した光を当該背面から入射し当該正面から出射する拡散板と、
   前記導光板の背部に取り付けられ、前記導光板に対向する正面に前記導光板の背面を走る光を反射させるための複数の凸部が設けられた反射板と、を備えたことを特徴とする照明装置。