JP2007066701A - 面発光装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 出射面全体から光を均一に出射することが可能な面発光装置と、これを用いて画面全体を鮮明かつ均一な輝度で表示可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 厚み方向の５つの側面のうち、前述した矩形部分Ａを区画する３つの側面以外の２面は、入射面１６（１６ａ，１６ｂ）とされる。この入射面１６ａと入射面１６ｂとは、互いに一端で１８０°未満、９０°以上の内角θで交差し、導光板１２の三角形部分Ｂを成している。入射面１６ａおよび入射面１６ｂには、光源を成すＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂがそれぞれ対面するように配されている。ＬＥＤ（光源）１３ａから照射される光の光軸Ｒ１と、ＬＥＤ（光源）１３ｂから照射される光の光軸Ｒ２とが、出射面１５の略中央付近Ｃで互いに交差するような角度で、ＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂは配されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、面発光装置およびこれを備えた液晶表示装置に関する。

近年、携帯電話、携帯テレビ、携帯ゲーム機等の小型携帯機器において、小型の液晶表示装置の利用が拡大している。これらの小型携帯機器に組み込まれる液晶表示装置は、暗所や夜間でも液晶表示パネルが鮮明に観察できるように、面発光装置を備えているものが多い。このような小型携帯機器向けの面発光装置では、光源としてＬＥＤを用い、導光板（ライトガイド）と称される透明な板に光を伝播させて面状に発光させるものが多い（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３５４７２７号公報

上述したような小型携帯機器向けの面発光装置では、矩形の導光板内に光を均一に入射させるために、光源となるＬＥＤを複数個用い、これらを１つの入射面に対して平行に並べて発光させている。しかしながら、複数のＬＥＤを平行に並べて１つの入射面から矩形の導光板に入射させると、ＬＥＤの光は直進性が高いために、矩形の導光板における入射面の両端付近に光が届きにくい死角ができ、導光板の出射面全体から光が均一に出射されず、端部が暗くなってしまうという課題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、出射面全体から光を均一に出射することが可能な面発光装置と、これを用いて画面全体を鮮明かつ均一な輝度で表示可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、入射面から入射された光を内部で伝播し出射面から出射させる導光板と、前記導光板の厚み方向に広がる側面に設定された入射面に向けて光を照射する光源とを有する面発光装置であって、前記光源を少なくとも２つ以上有するとともに、前記導光板には、それぞれの光源に対面する複数の前記入射面を有し、それぞれの光源は、その光軸が前記導光板内で互いに交差するように配されるとともに、前記入射面どうしは、直接あるいはその延長面が、互いに１８０°未満、９０°以上の内角で交差するように形成されていることを特徴とする面発光装置が提供される。

前記導光板は、前記側面のうちの隣接する３面が互いに略９０°の内角で交わって矩形部分を成し、２つの前記入射面が１８０°未満、９０°以上の内角で交差して三角形部分を成し、これらが一体に５角形に形成されていてもよい。

前記導光板は、前記側面のうちの隣接する３面が互いに略９０°で交わり矩形部分を成し、２つの前記入射面が、間に１面を挟んでその延長面どうしが１８０°未満、９０°以上の内角で交差して台形部分を成し、これらが一体に６角形に形成されていてもよい。

前記矩形部分に前記出射面が形成されていてもよい。１つの前記入射面に対して前記光源が複数配されていてもよい。前記入射面に対して前記光源の光軸が直角以外の角度で交差するように、前記光源が配されていてもよい。前記入射面は湾曲面であってもよい。前記光源はＬＥＤであればよい。

また、本発明によれば、前記面発光装置と、液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。前記液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは、対角線長さが２インチ以下であればよい。

本発明の面発光装置によれば、導光板には出射面に対応する矩形部分Ａの外側に、入射面どうしが互いに一端で１８０°未満、９０°以上の内角θで交差して区画された三角形部分が形成され、かつ、これら入射面に対面して光源が配されているので、出射面からは四隅の角までムラ無く均一な光を出射することが可能になる。また、光源どうしの光軸が、出射面の略中央付近で交差するように配されているので、出射面から出射される光は、出射面全体にわたってムラ無く均一な明るさとすることができる。これにより、液晶表示パネルを裏面側から照明した際に、液晶表示パネルの表示領域全体を隅々までムラなく鮮明に表示させることが可能になる。

以下、本発明に係る表示装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の面発光装置を備えた液晶表示装置の一実施形態である、液晶表示装置を示す側面断面図である。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の背面側（下面側）に配置され、液晶表示パネル２０を背面側から照明するためのバックライト（面発光装置）１０とから概略構成されている。

液晶表示パネル２０は透過型もしくは半透過型であり、液晶層２３を挟持して対向するガラスなどからなる第１の基板２１および第２の基板２２をシール材２４で接合一体化して概略構成されている。第１の基板２１および第２の基板２２の液晶層２３側には、表示回路２６，２７がそれぞれ形成されている。

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、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。

バックライト（面発光装置）１０は、略平板状の導光板１２と、この導光板１２に光を入射させる光源１３と、導光板１２の内部を伝播する光を液晶表示パネル２０方向に反射させる反射体（反射膜）１４と、これらを保持する保持部材１８とから概略構成されている。

図２（ａ）はバックライト（面発光装置）を示す外観斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すバックライトを上面から見た時の平面図である。導光板１２は、全体が平板状に形成された透明なアクリル樹脂などからなり、上面から見たときに五角形を成している。厚み方向の５つの側面のうち、３面は互いに直角に交差して導光板１２の矩形部分Ａを成している。この矩形部分Ａの液晶表示パネル２０と対面する側（図１参照）は矩形の出射面１５とされる。また、液晶表示パネル２０とは反対側の面には反射体（反射膜）１４が形成されている。出射面１５は、図１に示す液晶表示パネル２０の表示範囲Ｗとほぼ一致する範囲とされる。

厚み方向の５つの側面のうち、前述した矩形部分Ａを区画する３つの側面以外の２面は、入射面１６（１６ａ，１６ｂ）とされる。この入射面１６ａと入射面１６ｂとは、互いに一端で１８０°未満、９０°以上の内角θで交差し、導光板１２の三角形部分Ｂを成している。この三角形部分Ｂは、液晶表示パネル２０の表示範囲Ｗの外側に位置する。

入射面１６ａおよび入射面１６ｂには、光源を成すＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂがそれぞれ対面するように配されている。ＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂは、それぞれ入射面１６ａ，１６ｂから導光板１２の内部に向けて光（照明光）を照射する。こうしたＬＥＤ（光源）１３ａから照射される光の光軸Ｒ１と、ＬＥＤ（光源）１３ｂから照射される光の光軸Ｒ２とが、出射面１５の略中央付近Ｃで互いに交差するような角度で、ＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂは配されている。

以上のような構成のバックライトを備えた液晶表示装置の作用を説明する。液晶表示パネル２０を照明するバックライト（面発光装置）１０は、ＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂの点灯によって、ＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂとそれぞれ対面する入射面１６ａ，１６ｂから導光板１２の内部に向けて光（照明光）が導入される。導光板１２の内部を伝播する光は、導光板１２の内部で拡散されつつ反射体（反射膜）１５で液晶表示パネル２０方向に反射され、出射面１５から出射される。

この時、導光板１２には出射面１５に対応する矩形部分Ａの外側に、入射面１６ａと入射面１６ｂとが互いに一端で１８０°未満、９０°以上の内角θで交差して区画された三角形部分Ｂが形成され、かつ、これら入射面１６ａ，１６ｂに対面してＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂが配されているので、出射面１５は四隅の角までムラ無く均一な光を出射することが可能になる（図２（ａ）ドット領域、および図２（ｂ）斜線領域を参照）。

従来の面発光装置のように、複数のＬＥＤ（光源）の光軸が互いに平行になるように配置されていると、出射面のうちの特に入射面寄りの角部に光が行き渡らずに、出射面の隅が暗くなってしまうという課題があった。しかし、本発明のバックライト（面発光装置）１０では、上述したように、ＬＥＤ（光源）１３ａの光軸Ｒ１と、ＬＥＤ（光源）１３ｂの光軸Ｒ２とが、出射面１５の略中央付近Ｃで互いに交差するように配されているので、出射面１５から出射される光は、出射面１５全体にわたってムラ無く均一な明るさとすることができる。これにより、液晶表示パネル２０を裏面側から照明した際に、液晶表示パネル２０の表示領域全体を隅々までムラなく鮮明に表示させることが可能になる。

なお、このような構成のバックライト（面発光装置）１０の出射面１５は、例えば、縦横の幅が２０ｍｍ×８．６ｍｍ程度に形成され、対角線長さが２インチ程度のサブ液晶表示パネルを持つ小型携帯機器向けとして好適に利用できる。

図３は、本発明の面発光装置の第２の実施形態を示す平面図である。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一の番号を付し、詳細な説明を略す。この実施形態では、バックライト（面発光装置）３０を構成する導光板３２が６角形に形成されている。 この導光板３２の厚み方向の６つの側面のうち、３面は互いに直角に交差して導光板３２の矩形部分Ａを成している。この矩形部分Ａの液晶表示パネルと対面する側が出射面１５とされる。

そして、厚み方向の６つの側面のうちの２面は、入射面３６（３６ａ，３６ｂ）とされる。この入射面３６ａと入射面３６ｂとは、間に１面３５を挟んで、その延長面（図３中の点線Ｔ１参照）が互いに一端で１８０°未満、９０°以上の内角θで交差し、導光板３２の台形部分Ｃを成している。この台形部分Ｃは、液晶表示パネルの表示範囲Ｗの外側に位置する。

入射面３６ａおよび入射面３６ｂには、光源を成すＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂがそれぞれ対面するように配されている。ＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂは、それぞれ入射面１６ａ，１６ｂから導光板３２の内部に向けて光（照明光）を照射する。こうしたＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂは、互いの光軸が出射面１５の略中央付近で交差するような角度で配されていればよい。導光板３２の入射面１６ａ，１６ｂが形成される部分を、このような台形部分Ｃとすることにより、導光板３２のサイズを小型化でき、バックライト（面発光装置）３０全体の省スペース化に寄与する。

図４は、本発明の面発光装置の第３の実施形態を示す平面図である。この実施形態では、バックライト（面発光装置）４０を構成する導光板４２の厚み方向の３面を互いに直角に交差させて導光板４２の出射面１５を区画する矩形部分Ａを成すとともに、間に１面４５を挟んで、湾曲させた入射面４６（４６ａ，４６ｂ）を形成したものである。入射面４６（４６ａ，４６ｂ）を湾曲させることによって、ＬＥＤ（光源）１３ａ，１３ｂから照射された光を導光板４２内に幅広く拡散させるという作用も得られ、出射面１５から出射される光の明るさをより一層均一化するのに寄与する。こうした湾曲した入射面４６（４６ａ，４６ｂ）も、その湾曲の腹の延長線（図４中の点線Ｔ２参照）が、互いに一端で１８０°未満、９０°以上の内角θで交差するように形成されていれば良い。

導光板の１つの入射面に２つ以上の光源が配されていても良い。図５は、本発明の面発光装置の第４の実施形態を示す平面図である。この実施形態では、バックライト（面発光装置）５０を構成する導光板５２は上面から見たときに五角形を成しており、厚み方向の５つの側面のうち、３面は互いに直角に交差して導光板５２の出射面１５を区画する矩形部分Ａを成している。また、厚み方向の５つの側面のうち、前述した矩形部分Ａを区画する３つの側面以外の２面は、入射面５６（５６ａ，５６ｂ）とされる。この入射面５６ａと入射面５６ｂとは、互いに一端で１８０°未満、９０°以上の内角θで交差し、導光板５２の三角形部分Ｂを成している。

そして、入射面５６ａに対面して光源を成すＬＥＤ（光源）５３ａ，５３ｂが配され、また、入射面５６ｂに対面して光源を成すＬＥＤ（光源）５３ｃ，５３ｄが配されている。これらＬＥＤ（光源）５３ａ〜５３ｄは、それぞれ入射面５６ａ，５６ｂから導光板５２の内部に向けて光（照明光）を照射する。ＬＥＤ（光源）の数を増加させることによって、液晶表示パネルの明るさを更に上げることもできる。

導光板に入射面を３つ以上形成しても良い。図６は、本発明の面発光装置の第５の実施形態を示す平面図である。この実施形態では、バックライト（面発光装置）６０を構成する導光板６２の厚み方向の３面を互いに直角に交差させて導光板６２の出射面１５を区画する矩形部分Ａを成すとともに、４面の入射面６６（６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ）を形成したものである。入射面６６ａと入射面６６ｂ、および入射面６６ｃと入射面６６ｄとは、互いに一端で１８０°未満、９０°以上の内角θで交差し、導光板６２に２つの三角形部分Ｂを成している。それぞれの入射面６６ａ〜６６ｄに対面して光源を成すＬＥＤ（光源）５３ａ〜５３ｄがそれぞれ配されている。このように、ＬＥＤ（光源）の数を増加させるとともに、入射面の数を増加させることによって、出射面１５から出射される照明光の明るさを更に上げるとともに、出射面１５内での光の照度ムラを更に軽減することができる。

なお、上述した各実施形態では、光源としてＬＥＤを挙げたが、もちろん光源の種類はこれに限定されるものではなく、電球など各種発光具を採用可能である。また、上述した各実施形態では、入射面に対して光源の光軸が直角に交差するように対面させていたが、入射面に対して光源の光軸が直角以外の角度で交差するように入射面に対して傾けて光源を配置しても良い。

本発明の液晶表示装置の一例を示す側面断面図である。 本発明の面発光装置を示す外観斜視図および平面図である。 本発明の面発光装置の第２実施形態を示す平面図である。 本発明の面発光装置の第３実施形態を示す平面図である。 本発明の面発光装置の第４実施形態を示す平面図である。 本発明の面発光装置の第５実施形態を示す平面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１０…バックライト（面発光装置）、１２…導光板、１３ａ，１３ｂ…ＬＥＤ（光源）、１５…出射面、１６…入射面１６（１６ａ，１６ｂ）、２０…液晶表示パネル。

Claims (10)

1. 入射面から入射された光を内部で伝播し出射面から出射させる導光板と、前記導光板の厚み方向に広がる側面に設定された入射面に向けて光を照射する光源とを有する面発光装置であって、
   前記光源を少なくとも２つ以上有するとともに、前記導光板には、それぞれの光源に対面する複数の前記入射面を有し、それぞれの光源は、その光軸が前記導光板内で互いに交差するように配されるとともに、前記入射面どうしは、直接あるいはその延長面が、互いに１８０°未満、９０°以上の内角で交差するように形成されていることを特徴とする面発光装置。
2. 前記導光板は、前記側面のうちの隣接する３面が互いに略９０°の内角で交わって矩形部分を成し、２つの前記入射面が１８０°未満、９０°以上の内角で交差して三角形部分を成し、これらが一体に５角形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
3. 前記導光板は、前記側面のうちの隣接する３面が互いに略９０°で交わり矩形部分を成し、２つの前記入射面が、間に１面を挟んでその延長面どうしが１８０°未満、９０°以上の内角で交差して台形部分を成し、これらが一体に６角形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
4. 前記矩形部分に前記出射面が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の面発光装置。
5. １つの前記入射面に対して前記光源が複数配されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の面発光装置。
6. 前記入射面に対して前記光源の光軸が直角以外の角度で交差するように、前記光源が配されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の面発光装置。
7. 前記入射面は湾曲面であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の面発光装置。
8. 前記光源はＬＥＤであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の面発光装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載された面発光装置と、液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
10. 前記液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは、対角線長さが２インチ以下であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
    
    

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