JP3852659B2 - 導光板、面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板、面光源装置及び液晶表示装置に関し、例えば携帯電話の液晶表示装置に適用することができる。本発明は、導光板の裏面側より入射した照明光の光路を光路折り曲げ面により折り曲げて伝搬する構成において、この光路折り曲げ面の少なくとも一次光源の発光点の直上に、出射面と裏面とを連結する方向（ 以下、厚み方向と呼ぶ）に延長する１対の斜面による突起を形成することにより、従来に比して照明光の利用効率を向上することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話等に使用される液晶表示装置においては、例えば導光板の裏面側より照明光を入射するように構成された面光源装置が使用されるようになされている。
【０００３】
図８は、この種の液晶表示装置を示す分解斜視図である。この液晶表示装置１においては、液晶表示パネル２の背面に面光源装置３が配置され、この面光源装置３より液晶表示パネル２が照明される。面光源装置３は、図示しないフレームに反射シート５、導光板６、発光ダイオード８が順次配置されて形成される。
【０００４】
ここで導光板６は、図９に断面を取って示すように、例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂等）を射出成形して断面楔型形状に形成された透明板状部材であり、裏面６Ａが平坦な鏡面により形成されるのに対し、この裏面６Ａと対向する面である出射面６Ｂにおいては、楔型根元部分のコーナーが斜めに切り落とされた形状に形成される。これにより導光板６は、根元側の縁に沿って、平坦な面による光路折り曲げ面６Ｃが形成され、この光路折り曲げ面６Ｃと対向する裏面６Ａ側の部位に入射面６Ｄが形成される。
【０００５】
面光源装置３においては、この入射面６Ｄに発光ダイオード８による点光源が配置され、この発光ダイオード８より出射される照明光Ｌを入射面６Ｄより導光板６の内部に導く。さらにこの導光板６の内部に入射した照明光Ｌをこの入射面６Ｄと対向する光路折り曲げ面６Ｃで反射して照明光Ｌの光路を約９０度折り曲げる。面光源装置３は、この光路折り曲げ面６Ｃで反射した照明光Ｌを出射面６Ｂと裏面６Ａとの間を繰り返し反射して伝搬し、この出射面６Ｂ及び裏面６Ａにおける反射の際に、臨界角以下の成分を出射面６Ｂ及び裏面６Ａより出射する。
【０００６】
反射シート５は、照明光を効率良く反射する白色ＰＥＴフィルム等による乱反射部材により構成され、導光板６の裏面６Ａより漏れ出す照明光を反射させることにより、この漏れ出した照明光を導光板６に再入射させて照明光の利用効率を向上させる。
【０００７】
これらにより面光源装置３は、導光板６の一部より入射した照明光Ｌを出射面６Ｂの全面より出射して面光源装置を構成するようになされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような面光源装置が適用される携帯電話等にあっては、携帯機器であることにより、面光源装置における照明光の利用効率を向上することができれば、その分消費電力を低減して電池の寿命を伸ばすことができる。またこれとは逆に従来のものに比べ低消費電力によっても明るい表示画像を表示できることにより、電池を小型化して従来と同等の電池寿命を得ることができるので使い勝手を向上することができる。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、導光板の裏面側より入射した照明光の光路を折り曲げて伝搬する構成において、従来に比して照明光の利用効率を向上することができる導光板と、この導光板を使用した面光源装置、この面光源装置を用いた液晶表示装置を提案しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、所定の一次光源から射出される照明光を裏面の縁に設定された入射面から入射し、縁に沿った光路折り曲げ面により照明光の光路を折り曲げ、光路折り曲げ面より遠ざかるように照明光を伝搬させながら、裏面と対向する出射面より出射する導光板において、光路折り曲げ面の少なくとも一次光源の発光点の直上に、出射面と裏面とを連結する方向に延長する１対の斜面による突起を形成し、前記突起が、前記一次光源の発光点より出射される前記照明光を、前記１対の斜面を構成する一方の斜面で他方の斜面に向けて反射した後、前記他方の斜面で前記裏面と前記出射面との間に形成される導光部に向けて反射するように形成されているようにする。
【００１１】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、突起が延長方向に対してほぼ直交する方向に沿って繰り返し形成されてなるようにする。
【００１２】
また請求項３の発明においては、請求項２の構成において、発光点より遠ざかるに従って、斜面の傾きが緩やかとなるようにする。
【００１３】
また請求項４の発明においては、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を用いて面光源装置を構成する。
【００１４】
また請求項５の発明においては、請求項４に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明して液晶表示装置を構成する。
【００１５】
請求項１の構成によれば、所定の一次光源から射出される照明光を裏面の縁に設定された入射面から入射し、縁に沿った光路折り曲げ面により照明光の光路を折り曲げ、光路折り曲げ面より遠ざかるように照明光を伝搬させながら、裏面と対向する出射面より出射する導光板において、光路折り曲げ面の少なくとも一次光源の発光点の直上に、出射面と裏面とを連結する方向に延長する１対の斜面による突起が形成されていることにより、一次光源から射出される照明光においては、光路折り曲げ面を平坦な面により構成してこの光路折り曲げ面に入射する場合に比して、大きな入射角により光路折り曲げ面を構成する斜面に入射し、臨界角よりも小さな角度で光路折り曲げ面に達する光の割合が少なくなる。従ってその分、光路折り曲げ面を平坦な面により構成した場合に、光路折り曲げ面を透過して無駄に消費されていた照明光を反射して有効に利用することができる。
【００１６】
また請求項２の構成によれば、請求項１の構成において、突起が延長方向に対してほぼ直交する方向に沿って繰り返し形成されてなることにより、例えば発光点が直線状に延長するような棒状光源に適用して、さらには発光点に対して位置ずれした場合でも、照明光を有効に利用して利用効率を向上することができる。
【００１７】
また請求項３の構成によれば、請求項２の構成において、発光点より遠ざかるに従って、斜面の傾きが緩やかとなることにより、発光点より遠ざかって光路折り曲げ面に入射する照明光の傾きが大きくなる部位では、この傾きに応じた斜面の傾きとすることができ、その分効率良く照明光を利用することが可能となる。
【００１８】
これらにより請求項４の構成によれば、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を用いて面光源装置を構成することにより、効率良く照明光を利用して面光源装置を構成することができる。
【００１９】
また請求項５の構成によれば、請求項４に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明して液晶表示装置を構成することにより、効率良く照明光を利用して所望の画像を表示することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。なお図面は、理解が容易となるように一部を極端に誇張して示す。
【００２１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。この液晶表示装置１１は、面光源装置１３により液晶表示パネル２を照明する。なおこの図１に示す構成において、図８について上述した液晶表示装置と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００２２】
ここで面光源装置１３は、導光板６に代えて導光板１６が適用される点を除いて、図８について上述した面光源装置３と同一に構成される。また導光板１６は、光路折り曲げ面１６Ｃを除いて、導光板６と同一に構成される。
【００２３】
ここで導光板１６において、光路折り曲げ面１６Ｃは、符号Ｂにより部分的に拡大して示すように、導光板１６の厚み方向に延長する１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊによる突起１６Ｋが入射面１６Ｄの長手方向に沿って５０〔μｍ〕の繰り返しピッチにより繰り返し形成される。ここで第１の斜面１６Ｉは、光路折り曲げ面１６Ｃの一般面（１対の斜面を形成していないと仮定したときの平坦面、以下同じ）に対して傾いて、導光板１６の内側より見て一方の側面１６Ｇの方向を向くように形成され、第２の斜面１６Ｊは、この第１の斜面１６Ｉと同様に光路折り曲げ面１６Ｃの一般面に対して傾いて、第１の斜面１６Ｉとは逆側の側面１６Ｈの方向を向くように形成される。これにより導光板１６は、平坦な面により光路折り曲げ面１６Ｃを構成する場合に比して、光路折り曲げ面１６Ｃの各部位に入射する照明光が大きな入射角により光路折り曲げ面１６Ｃを構成する斜面１６Ｉ、１６Ｊに入射するようになされている。
【００２４】
導光板１６は、これら斜面１６Ｉ及び１６Ｊが直接接続されて、突起１６Ｋが断面三角形形状に形成され、この断面形状が入射面１６Ｄ側から出射面１６Ｂ側まで一様に作成される。導光板１６は、この突起１６Ｋの頂角（斜面１６Ｉ及び１６Ｊに垂直な面により突起１６Ｋを切り取って見たときの斜面１６Ｉ及び１６Ｊが成す角度）が約９０度に設定され、これにより光路折り曲げ面１６Ｃを透過して照明に寄与しなくなってしまう光の光量を従来に比して格段的に低減できるようになされている。
【００２５】
なお導光板１６は、図２（Ｂ）に示すように、このように突起１６Ｋが作成されてなる光路折り曲げ面１６Ｃと裏面１６Ａとの成す角度θを１０度〜７０度の範囲で所望の角度に設定した場合に、突起１６Ｋの頂角を角度６０度〜１２０度の範囲で所望の角度に設定して、従来に比して光路折り曲げ面１６Ｃの透過光量を低減することができ、またこのように光路折り曲げ面１６Ｃで反射される照明光の指向性を適切な指向性とすることができる。
【００２６】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、この液晶表示装置１１においては（図１）、発光ダイオード８により一次光源が構成され、この発光ダイオード８より出射される照明光が入射面１６Ｄより導光板１６に入射する。さらにこのようにして入射した照明光が、導光板１６の光路折り曲げ面１６Ｃで反射して光路が折り曲げられ、出射面１６Ｂ、裏面１６Ａとの間を繰り返し反射しながら楔型先端方向に伝搬する。照明光は、この伝搬の際に臨界角以下の入射角により出射面１６Ｂ、裏面１６Ａに入射する成分がそれぞれ出射面１６Ｂ、裏面１６Ａより出射される。このうち裏面１６Ａより出射される照明光は、反射シート５で反射されて導光板１６に再入射し、これにより結局、出射面１６Ｂより出射される。液晶表示装置１１では、この出射面１６Ｂより出射される照明光により液晶表示パネル２は照明され、液晶表示パネル２に形成された画像を目視することが可能となる。
【００２７】
このように入射面１６Ｄより入射した照明光の光路を光路折り曲げ面１６Ｃで折り曲げるにつき、面光源装置１３においては、１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊによる突起１６Ｋが入射面１６Ｄに沿って繰り返し形成されて光路折り曲げ面１６Ｃが構成され、この１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊが光路折り曲げ面１６Ｃの一般面に対して斜めに傾いていることになる。従って入射面１６Ｄより入射した照明光は、光路折り曲げ面１６Ｃを平坦な面により構成した場合にこの平坦な光路折り曲げ面１６Ｃに入射する入射角に比して、多くの成分が臨界角より大きな入射角により突起１６Ｋの斜面１６Ｉ及び１６Ｊに入射することになる。従って従来は光路折り曲げ面１６Ｃを透過して何ら画像の表示に利用されていない照明光を画像の表示に振り分けることができ、その分照明光の利用効率を向上することができる。
【００２８】
すなわち図２に示すように、発光ダイオード８の発光点Ｐより出射された照明光Ｌは、１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊで繰り返し反射（主として２回反射）して、又はこれら１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊの何れかで反射して楔型先端側に向けて出射されることになる。
【００２９】
面光源装置１３においては、この１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊによる突起１６Ｋが繰り返しピッチ５０〔μｍ〕により繰り返される微小な突起であることにより、このような突起１６Ｋの稜線、突起１６Ｋ間の谷線が照明光により明るく照らし出され、この稜線、谷線が出射面１６Ｂから見て取られてなる輝線を知覚困難とすることができ、その分高品位の照明光を出射することができる。
【００３０】
またこの突起１６Ｋが発光ダイオード８の発光点の直上だけでなく、光路折り曲げ面１６Ｃの全面に形成されていることにより、発光点にして導光板１６の位置が位置ずれした場合でも、何ら位置ずれしない場合と同様に、発光点Ｐより出射される照明光を楔型先端側に反射することができ、これにより照明光を有効に利用して利用効率を向上することができる。
【００３１】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、光路折り曲げ面１６Ｃに、厚み方向に延長する１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊによる突起１６Ｋを形成することにより、従来に比して照明光の利用効率を向上することができる。
【００３２】
またこの突起１６Ｋを入射面１６Ｄに沿って繰り返し形成したことにより、導光板が位置ずれした場合でも、照明光を有効に利用して利用効率を向上することができる。
【００３３】
（２）第２の実施の形態
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の光路折り曲げ面を出射面側より見て拡大して示す平面図である。この実施の形態においては、導光板２６の光路折り曲げ面２６Ｃは、発光ダイオード８の発光点Ｐを中心とした所定範囲にのみ、導光板２６の厚み方向に延長する１対の斜面２６Ｉ及び２６Ｊによる突起２６Ｋが形成される。
【００３４】
さらに導光板２６は、発光点Ｐより遠ざかるに従って、発光点Ｐより遠い側の斜面の傾きが緩やになるように突起２６Ｋが形成される。これによりこの実施の形態では、発光点Ｐより遠ざかって光路折り曲げ面２６Ｃに入射する照明光の傾きが大きくなる部位では、この傾きに対応するように突起２６Ｋを構成する斜面２６Ｉ及び２６Ｊの傾きを設定し、その分効率良く照明光を利用することができるようになされている。
【００３５】
図３に示すように、発光ダイオード８の発光点Ｐを中心とした所定範囲にのみ、導光板２６の厚み方向に延長する１対の斜面２６Ｉ及び２６Ｊによる突起２６Ｋを形成するようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また発光点Ｐより遠ざかるに従って、斜面２６Ｉ、２６Ｊの傾きが緩やかとなるように設定したことにより、第１の実施の形態に比してさらに一段と照明光の利用効率を向上することができる。
【００３７】
（３）第３の実施の形態
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の光路折り曲げ面を拡大して示す平面図及び側面図である。この実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に導光板の厚み方向に延長する一対の斜面３６Ｉ及び３６Ｊによる突起３６Ｋが形成される。この導光板においては、この突起３６Ｋの繰り返しにより形成される谷線の深さが発光点Ｐより遠ざかるに従って徐々に浅くなるように形成され、この谷の深さに対応するように、斜面３６Ｉ及び３６Ｊの傾きが発光点Ｐより遠ざかるに従って徐々に緩やかになるように形成される。
【００３８】
さらにこの導光板においては、このようにして谷の深さが浅くなって、出射面３６Ｂ側では光路折り曲げ面３６Ｃが平坦な鏡面となるように構成される。導光板は、このように光路折り曲げ面３６Ｃが平坦な面となる境界において、発光点Ｐより出射した照明光が臨界角より大きな角度θ１により入射するように、この境界の位置が設定される。なお突起３６Ｋは、最も入射面３６Ｄ側の頂角が約９０度となるように形成される。
【００３９】
図４に示すように、導光板の厚み方向について、発光点Ｐより遠ざかるに従って徐々に斜面３６Ｉ及び３６Ｊの傾きが緩やかになるようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（４）第４の実施の形態
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板について、発光ダイオード８に対応する部位を拡大して示す斜視図である。この導光板は、発光ダイオード８に対応する部位にのみ突起が形成される。さらにこの突起においては、図４について上述した突起３６Ｋと同様に、発光点より遠ざかるに従って徐々に斜面の傾きが緩やかになるように形成される。
【００４１】
図５に示すように、光源に対応する部位に限って突起を形成し、さらにこの突起が発光点より遠ざかるに従って徐々に斜面の傾きが緩やかになるようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
（５）第５の実施の形態
図６は、図５との対比により本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板について、発光ダイオード８に対応する部位を拡大して示す斜視図である。この導光板は、発光ダイオード８に対応する部位にのみ突起が形成される。さらにこの突起においては、斜面をえぐり取るようにして形成され、さらに発光点より遠ざかるに従って徐々に斜面の傾きが緩やかになるように形成される。
【００４３】
図６に示すように、斜面をえぐり取るようにして突起を形成しても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（６）第６の実施の形態
図７は、本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の光路折り曲げ面を拡大して示す側面図である。この実施の形態においては、光路折り曲げ面４６Ｃ自体の傾きが発光点Ｐより遠ざかるに従って徐々に緩やかになるように、光路折り曲げ面４６Ｃが曲面により構成される。
【００４５】
導光板においては、突起４６Ｋによる稜線がこの光路折り曲げ面４６Ｃの外形形状となるように、さらに厚み方向の各部位で突起４６Ｋの頂角が一定となるように光路折り曲げ面４６が作成される。
【００４６】
図７に示すように、光路折り曲げ面４６Ｃを曲面により構成するようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
（５）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、光路折り曲げ面の全面、又は発光点を中心とした所定範囲について、光路折り曲げ面に突起を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、発光点の直上に１つだけ突起を作成するようにしてもよい。なおこの場合、必要に応じて突起を大きくすることが考えられる。
【００４８】
また上述の第２及び第３の実施の形態においては、それぞれ入射面に沿った方向、導光板の厚み方向について、発光点より遠ざかるに従って徐々に斜面の傾きが緩やかになるように突起を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらを組み合わせて突起を構成するようにしても良く、また第３の実施の形態について上述したように光路折り曲げ面を曲面により構成する場合に、徐々に斜面の傾きが緩やかになるようにしてもよい。
【００４９】
また上述の実施の形態においては、１対の斜面を直接接続して断面三角形形状に突起を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、曲面により１対の斜面を接続してもよく、また突起間を曲面により接続してもよく、さらには斜面自体を曲面により構成してもよい。
【００５０】
また上述の実施の形態においては、導光板の出射面及び裏面を平坦な面により構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらの面に種々の加工を施す場合にも広く適用することができる。なおこのような加工としては、出射光の指向性を補正する微小な突起を出射面又は裏面に形成する場合、照明光の出射を促す粗面化等の処理を出射面又は裏面に施す場合等が考えられる。
【００５１】
また上述の実施の形態においては、導光板の出射面に直接液晶表示パネルを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、出射光の特性を補正する種々のシート材を導光板と液晶表示パネルの間に配置する場合等にも広く適用することができる。
【００５２】
また上述の実施の形態においては、透明樹脂により導光板を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、導光板を構成する透明樹脂に、それとは屈折率の異なる樹脂材料からなる微粒子を混入させて導光板を構成する場合にも広く適用することができる。
【００５３】
さらに上述の実施の形態においては、断面楔型形状の板状部材でなる導光板を用いた面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、平板形状の板状部材により導光板を構成する方式の面光源装置にも広く適用することができる。
【００５４】
さらに上述の実施の形態では、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成の面光源装置にも広く適用することができる。
【００５５】
また上述の実施の形態では、点光源である発光ダイオードにより一次光源を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、蛍光ランプ等の棒状光源により一次光源を構成する場合にも広く適用することができる。
【００５６】
さらに上述の実施の形態では、バックライト方式の液晶表示装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フロントライト型の液晶表示装置、種々の照明機器、表示装置等の面光源装置に広く適用することができる。
【００５７】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、導光板の裏面側より入射した照明光の光路を光路折り曲げ面により折り曲げて伝搬する構成において、この光路折り曲げ面の少なくとも一次光源の発光点の直上に、厚み方向に延長する１対の斜面による突起を形成することにより、従来に比して照明光の利用効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の液晶表示装置の面光源装置における導光板の光路折り曲げ面を示す平面図及び側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の光路折り曲げ面を示す平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の光路折り曲げ面を示す平面図及び側面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板について、光源と対応する部位を拡大して示す斜視図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板について、光源と対応する部位を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の光路折り曲げ面を示す側面図である。
【図８】従来の液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図９】図７の液晶表示装置に適用される面光源装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１……液晶表示装置、２……液晶表示パネル、３、１３……面光源装置、３……液晶表示パネル、６、１６、２６、３６、４６……導光板、６Ａ、１６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４６Ａ……裏面、６Ｂ、１６Ｂ、２６Ｂ、３６Ｂ、４６Ｂ……出射面、６Ｃ、１６Ｃ、２６Ｃ、３６Ｃ、４６Ｃ……光路折り曲げ面、６Ｄ、１６Ｄ、２６Ｄ、３６Ｄ、４６Ｄ……入射面、１６Ｋ、２６Ｋ、３６Ｋ、４６Ｋ……突起、１６Ｉ、１６Ｊ、２６Ｉ、２６Ｊ、３６Ｉ、３６Ｊ……斜面
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板、面光源装置及び液晶表示装置に関し、例えば携帯電話の液晶表示装置に適用することができる。本発明は、導光板の裏面側より入射した照明光の光路を光路折り曲げ面により折り曲げて伝搬する構成において、この光路折り曲げ面の少なくとも一次光源の発光点の直上に、出射面と裏面とを連結する方向（ 以下、厚み方向と呼ぶ）に延長する１対の斜面による突起を形成することにより、従来に比して照明光の利用効率を向上することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話等に使用される液晶表示装置においては、例えば導光板の裏面側より照明光を入射するように構成された面光源装置が使用されるようになされている。
【０００３】
図８は、この種の液晶表示装置を示す分解斜視図である。この液晶表示装置１においては、液晶表示パネル２の背面に面光源装置３が配置され、この面光源装置３より液晶表示パネル２が照明される。面光源装置３は、図示しないフレームに反射シート５、導光板６、発光ダイオード８が順次配置されて形成される。
【０００４】
ここで導光板６は、図９に断面を取って示すように、例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂等）を射出成形して断面楔型形状に形成された透明板状部材であり、裏面６Ａが平坦な鏡面により形成されるのに対し、この裏面６Ａと対向する面である出射面６Ｂにおいては、楔型根元部分のコーナーが斜めに切り落とされた形状に形成される。これにより導光板６は、根元側の縁に沿って、平坦な面による光路折り曲げ面６Ｃが形成され、この光路折り曲げ面６Ｃと対向する裏面６Ａ側の部位に入射面６Ｄが形成される。
【０００５】
面光源装置３においては、この入射面６Ｄに発光ダイオード８による点光源が配置され、この発光ダイオード８より出射される照明光Ｌを入射面６Ｄより導光板６の内部に導く。さらにこの導光板６の内部に入射した照明光Ｌをこの入射面６Ｄと対向する光路折り曲げ面６Ｃで反射して照明光Ｌの光路を約９０度折り曲げる。面光源装置３は、この光路折り曲げ面６Ｃで反射した照明光Ｌを出射面６Ｂと裏面６Ａとの間を繰り返し反射して伝搬し、この出射面６Ｂ及び裏面６Ａにおける反射の際に、臨界角以下の成分を出射面６Ｂ及び裏面６Ａより出射する。
【０００６】
反射シート５は、照明光を効率良く反射する白色ＰＥＴフィルム等による乱反射部材により構成され、導光板６の裏面６Ａより漏れ出す照明光を反射させることにより、この漏れ出した照明光を導光板６に再入射させて照明光の利用効率を向上させる。
【０００７】
これらにより面光源装置３は、導光板６の一部より入射した照明光Ｌを出射面６Ｂの全面より出射して面光源装置を構成するようになされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような面光源装置が適用される携帯電話等にあっては、携帯機器であることにより、面光源装置における照明光の利用効率を向上することができれば、その分消費電力を低減して電池の寿命を伸ばすことができる。またこれとは逆に従来のものに比べ低消費電力によっても明るい表示画像を表示できることにより、電池を小型化して従来と同等の電池寿命を得ることができるので使い勝手を向上することができる。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、導光板の裏面側より入射した照明光の光路を折り曲げて伝搬する構成において、従来に比して照明光の利用効率を向上することができる導光板と、この導光板を使用した面光源装置、この面光源装置を用いた液晶表示装置を提案しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、所定の一次光源から射出される照明光を裏面の縁に設定された入射面から入射し、縁に沿った光路折り曲げ面により照明光の光路を折り曲げ、光路折り曲げ面より遠ざかるように照明光を伝搬させながら、裏面と対向する出射面より出射する導光板において、光路折り曲げ面の少なくとも一次光源の発光点の直上に、出射面と裏面とを連結する方向に延長する１対の斜面による突起を形成し、前記突起が、前記一次光源の発光点より出射される前記照明光を、前記１対の斜面を構成する一方の斜面で他方の斜面に向けて反射した後、前記他方の斜面で前記裏面と前記出射面との間に形成される導光部に向けて反射するように形成されているようにする。
【００１１】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、突起が延長方向に対してほぼ直交する方向に沿って繰り返し形成されてなるようにする。
【００１２】
また請求項３の発明においては、請求項２の構成において、発光点より遠ざかるに従って、斜面の傾きが緩やかとなるようにする。
【００１３】
また請求項４の発明においては、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を用いて面光源装置を構成する。
【００１４】
また請求項５の発明においては、請求項４に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明して液晶表示装置を構成する。
【００１５】
請求項１の構成によれば、所定の一次光源から射出される照明光を裏面の縁に設定された入射面から入射し、縁に沿った光路折り曲げ面により照明光の光路を折り曲げ、光路折り曲げ面より遠ざかるように照明光を伝搬させながら、裏面と対向する出射面より出射する導光板において、光路折り曲げ面の少なくとも一次光源の発光点の直上に、出射面と裏面とを連結する方向に延長する１対の斜面による突起が形成されていることにより、一次光源から射出される照明光においては、光路折り曲げ面を平坦な面により構成してこの光路折り曲げ面に入射する場合に比して、大きな入射角により光路折り曲げ面を構成する斜面に入射し、臨界角よりも小さな角度で光路折り曲げ面に達する光の割合が少なくなる。従ってその分、光路折り曲げ面を平坦な面により構成した場合に、光路折り曲げ面を透過して無駄に消費されていた照明光を反射して有効に利用することができる。
【００１６】
また請求項２の構成によれば、請求項１の構成において、突起が延長方向に対してほぼ直交する方向に沿って繰り返し形成されてなることにより、例えば発光点が直線状に延長するような棒状光源に適用して、さらには発光点に対して位置ずれした場合でも、照明光を有効に利用して利用効率を向上することができる。
【００１７】
また請求項３の構成によれば、請求項２の構成において、発光点より遠ざかるに従って、斜面の傾きが緩やかとなることにより、発光点より遠ざかって光路折り曲げ面に入射する照明光の傾きが大きくなる部位では、この傾きに応じた斜面の傾きとすることができ、その分効率良く照明光を利用することが可能となる。
【００１８】
これらにより請求項４の構成によれば、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を用いて面光源装置を構成することにより、効率良く照明光を利用して面光源装置を構成することができる。
【００１９】
また請求項５の構成によれば、請求項４に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明して液晶表示装置を構成することにより、効率良く照明光を利用して所望の画像を表示することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。なお図面は、理解が容易となるように一部を極端に誇張して示す。
【００２１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。この液晶表示装置１１は、面光源装置１３により液晶表示パネル２を照明する。なおこの図１に示す構成において、図８について上述した液晶表示装置と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００２２】
ここで面光源装置１３は、導光板６に代えて導光板１６が適用される点を除いて、図８について上述した面光源装置３と同一に構成される。また導光板１６は、光路折り曲げ面１６Ｃを除いて、導光板６と同一に構成される。
【００２３】
ここで導光板１６において、光路折り曲げ面１６Ｃは、符号Ｂにより部分的に拡大して示すように、導光板１６の厚み方向に延長する１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊによる突起１６Ｋが入射面１６Ｄの長手方向に沿って５０〔μｍ〕の繰り返しピッチにより繰り返し形成される。ここで第１の斜面１６Ｉは、光路折り曲げ面１６Ｃの一般面（１対の斜面を形成していないと仮定したときの平坦面、以下同じ）に対して傾いて、導光板１６の内側より見て一方の側面１６Ｇの方向を向くように形成され、第２の斜面１６Ｊは、この第１の斜面１６Ｉと同様に光路折り曲げ面１６Ｃの一般面に対して傾いて、第１の斜面１６Ｉとは逆側の側面１６Ｈの方向を向くように形成される。これにより導光板１６は、平坦な面により光路折り曲げ面１６Ｃを構成する場合に比して、光路折り曲げ面１６Ｃの各部位に入射する照明光が大きな入射角により光路折り曲げ面１６Ｃを構成する斜面１６Ｉ、１６Ｊに入射するようになされている。
【００２４】
導光板１６は、これら斜面１６Ｉ及び１６Ｊが直接接続されて、突起１６Ｋが断面三角形形状に形成され、この断面形状が入射面１６Ｄ側から出射面１６Ｂ側まで一様に作成される。導光板１６は、この突起１６Ｋの頂角（斜面１６Ｉ及び１６Ｊに垂直な面により突起１６Ｋを切り取って見たときの斜面１６Ｉ及び１６Ｊが成す角度）が約９０度に設定され、これにより光路折り曲げ面１６Ｃを透過して照明に寄与しなくなってしまう光の光量を従来に比して格段的に低減できるようになされている。
【００２５】
なお導光板１６は、図２（Ｂ）に示すように、このように突起１６Ｋが作成されてなる光路折り曲げ面１６Ｃと裏面１６Ａとの成す角度θを１０度〜７０度の範囲で所望の角度に設定した場合に、突起１６Ｋの頂角を角度６０度〜１２０度の範囲で所望の角度に設定して、従来に比して光路折り曲げ面１６Ｃの透過光量を低減することができ、またこのように光路折り曲げ面１６Ｃで反射される照明光の指向性を適切な指向性とすることができる。
【００２６】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、この液晶表示装置１１においては（図１）、発光ダイオード８により一次光源が構成され、この発光ダイオード８より出射される照明光が入射面１６Ｄより導光板１６に入射する。さらにこのようにして入射した照明光が、導光板１６の光路折り曲げ面１６Ｃで反射して光路が折り曲げられ、出射面１６Ｂ、裏面１６Ａとの間を繰り返し反射しながら楔型先端方向に伝搬する。照明光は、この伝搬の際に臨界角以下の入射角により出射面１６Ｂ、裏面１６Ａに入射する成分がそれぞれ出射面１６Ｂ、裏面１６Ａより出射される。このうち裏面１６Ａより出射される照明光は、反射シート５で反射されて導光板１６に再入射し、これにより結局、出射面１６Ｂより出射される。液晶表示装置１１では、この出射面１６Ｂより出射される照明光により液晶表示パネル２は照明され、液晶表示パネル２に形成された画像を目視することが可能となる。
【００２７】
このように入射面１６Ｄより入射した照明光の光路を光路折り曲げ面１６Ｃで折り曲げるにつき、面光源装置１３においては、１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊによる突起１６Ｋが入射面１６Ｄに沿って繰り返し形成されて光路折り曲げ面１６Ｃが構成され、この１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊが光路折り曲げ面１６Ｃの一般面に対して斜めに傾いていることになる。従って入射面１６Ｄより入射した照明光は、光路折り曲げ面１６Ｃを平坦な面により構成した場合にこの平坦な光路折り曲げ面１６Ｃに入射する入射角に比して、多くの成分が臨界角より大きな入射角により突起１６Ｋの斜面１６Ｉ及び１６Ｊに入射することになる。従って従来は光路折り曲げ面１６Ｃを透過して何ら画像の表示に利用されていない照明光を画像の表示に振り分けることができ、その分照明光の利用効率を向上することができる。
【００２８】
すなわち図２に示すように、発光ダイオード８の発光点Ｐより出射された照明光Ｌは、１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊで繰り返し反射（主として２回反射）して、又はこれら１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊの何れかで反射して楔型先端側に向けて出射されることになる。
【００２９】
面光源装置１３においては、この１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊによる突起１６Ｋが繰り返しピッチ５０〔μｍ〕により繰り返される微小な突起であることにより、このような突起１６Ｋの稜線、突起１６Ｋ間の谷線が照明光により明るく照らし出され、この稜線、谷線が出射面１６Ｂから見て取られてなる輝線を知覚困難とすることができ、その分高品位の照明光を出射することができる。
【００３０】
またこの突起１６Ｋが発光ダイオード８の発光点の直上だけでなく、光路折り曲げ面１６Ｃの全面に形成されていることにより、発光点にして導光板１６の位置が位置ずれした場合でも、何ら位置ずれしない場合と同様に、発光点Ｐより出射される照明光を楔型先端側に反射することができ、これにより照明光を有効に利用して利用効率を向上することができる。
【００３１】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、光路折り曲げ面１６Ｃに、厚み方向に延長する１対の斜面１６Ｉ及び１６Ｊによる突起１６Ｋを形成することにより、従来に比して照明光の利用効率を向上することができる。
【００３２】
またこの突起１６Ｋを入射面１６Ｄに沿って繰り返し形成したことにより、導光板が位置ずれした場合でも、照明光を有効に利用して利用効率を向上することができる。
【００３３】
（２）第２の実施の形態
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の光路折り曲げ面を出射面側より見て拡大して示す平面図である。この実施の形態においては、導光板２６の光路折り曲げ面２６Ｃは、発光ダイオード８の発光点Ｐを中心とした所定範囲にのみ、導光板２６の厚み方向に延長する１対の斜面２６Ｉ及び２６Ｊによる突起２６Ｋが形成される。
【００３４】
さらに導光板２６は、発光点Ｐより遠ざかるに従って、発光点Ｐより遠い側の斜面の傾きが緩やになるように突起２６Ｋが形成される。これによりこの実施の形態では、発光点Ｐより遠ざかって光路折り曲げ面２６Ｃに入射する照明光の傾きが大きくなる部位では、この傾きに対応するように突起２６Ｋを構成する斜面２６Ｉ及び２６Ｊの傾きを設定し、その分効率良く照明光を利用することができるようになされている。
【００３５】
図３に示すように、発光ダイオード８の発光点Ｐを中心とした所定範囲にのみ、導光板２６の厚み方向に延長する１対の斜面２６Ｉ及び２６Ｊによる突起２６Ｋを形成するようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また発光点Ｐより遠ざかるに従って、斜面２６Ｉ、２６Ｊの傾きが緩やかとなるように設定したことにより、第１の実施の形態に比してさらに一段と照明光の利用効率を向上することができる。
【００３７】
（３）第３の実施の形態
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の光路折り曲げ面を拡大して示す平面図及び側面図である。この実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に導光板の厚み方向に延長する一対の斜面３６Ｉ及び３６Ｊによる突起３６Ｋが形成される。この導光板においては、この突起３６Ｋの繰り返しにより形成される谷線の深さが発光点Ｐより遠ざかるに従って徐々に浅くなるように形成され、この谷の深さに対応するように、斜面３６Ｉ及び３６Ｊの傾きが発光点Ｐより遠ざかるに従って徐々に緩やかになるように形成される。
【００３８】
さらにこの導光板においては、このようにして谷の深さが浅くなって、出射面３６Ｂ側では光路折り曲げ面３６Ｃが平坦な鏡面となるように構成される。導光板は、このように光路折り曲げ面３６Ｃが平坦な面となる境界において、発光点Ｐより出射した照明光が臨界角より大きな角度θ１により入射するように、この境界の位置が設定される。なお突起３６Ｋは、最も入射面３６Ｄ側の頂角が約９０度となるように形成される。
【００３９】
図４に示すように、導光板の厚み方向について、発光点Ｐより遠ざかるに従って徐々に斜面３６Ｉ及び３６Ｊの傾きが緩やかになるようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（４）第４の実施の形態
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板について、発光ダイオード８に対応する部位を拡大して示す斜視図である。この導光板は、発光ダイオード８に対応する部位にのみ突起が形成される。さらにこの突起においては、図４について上述した突起３６Ｋと同様に、発光点より遠ざかるに従って徐々に斜面の傾きが緩やかになるように形成される。
【００４１】
図５に示すように、光源に対応する部位に限って突起を形成し、さらにこの突起が発光点より遠ざかるに従って徐々に斜面の傾きが緩やかになるようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
（５）第５の実施の形態
図６は、図５との対比により本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板について、発光ダイオード８に対応する部位を拡大して示す斜視図である。この導光板は、発光ダイオード８に対応する部位にのみ突起が形成される。さらにこの突起においては、斜面をえぐり取るようにして形成され、さらに発光点より遠ざかるに従って徐々に斜面の傾きが緩やかになるように形成される。
【００４３】
図６に示すように、斜面をえぐり取るようにして突起を形成しても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（６）第６の実施の形態
図７は、本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の光路折り曲げ面を拡大して示す側面図である。この実施の形態においては、光路折り曲げ面４６Ｃ自体の傾きが発光点Ｐより遠ざかるに従って徐々に緩やかになるように、光路折り曲げ面４６Ｃが曲面により構成される。
【００４５】
導光板においては、突起４６Ｋによる稜線がこの光路折り曲げ面４６Ｃの外形形状となるように、さらに厚み方向の各部位で突起４６Ｋの頂角が一定となるように光路折り曲げ面４６が作成される。
【００４６】
図７に示すように、光路折り曲げ面４６Ｃを曲面により構成するようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
（５）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、光路折り曲げ面の全面、又は発光点を中心とした所定範囲について、光路折り曲げ面に突起を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、発光点の直上に１つだけ突起を作成するようにしてもよい。なおこの場合、必要に応じて突起を大きくすることが考えられる。
【００４８】
また上述の第２及び第３の実施の形態においては、それぞれ入射面に沿った方向、導光板の厚み方向について、発光点より遠ざかるに従って徐々に斜面の傾きが緩やかになるように突起を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらを組み合わせて突起を構成するようにしても良く、また第３の実施の形態について上述したように光路折り曲げ面を曲面により構成する場合に、徐々に斜面の傾きが緩やかになるようにしてもよい。
【００４９】
また上述の実施の形態においては、１対の斜面を直接接続して断面三角形形状に突起を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、曲面により１対の斜面を接続してもよく、また突起間を曲面により接続してもよく、さらには斜面自体を曲面により構成してもよい。
【００５０】
また上述の実施の形態においては、導光板の出射面及び裏面を平坦な面により構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらの面に種々の加工を施す場合にも広く適用することができる。なおこのような加工としては、出射光の指向性を補正する微小な突起を出射面又は裏面に形成する場合、照明光の出射を促す粗面化等の処理を出射面又は裏面に施す場合等が考えられる。
【００５１】
また上述の実施の形態においては、導光板の出射面に直接液晶表示パネルを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、出射光の特性を補正する種々のシート材を導光板と液晶表示パネルの間に配置する場合等にも広く適用することができる。
【００５２】
また上述の実施の形態においては、透明樹脂により導光板を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、導光板を構成する透明樹脂に、それとは屈折率の異なる樹脂材料からなる微粒子を混入させて導光板を構成する場合にも広く適用することができる。
【００５３】
さらに上述の実施の形態においては、断面楔型形状の板状部材でなる導光板を用いた面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、平板形状の板状部材により導光板を構成する方式の面光源装置にも広く適用することができる。
【００５４】
さらに上述の実施の形態では、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成の面光源装置にも広く適用することができる。
【００５５】
また上述の実施の形態では、点光源である発光ダイオードにより一次光源を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、蛍光ランプ等の棒状光源により一次光源を構成する場合にも広く適用することができる。
【００５６】
さらに上述の実施の形態では、バックライト方式の液晶表示装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フロントライト型の液晶表示装置、種々の照明機器、表示装置等の面光源装置に広く適用することができる。
【００５７】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、導光板の裏面側より入射した照明光の光路を光路折り曲げ面により折り曲げて伝搬する構成において、この光路折り曲げ面の少なくとも一次光源の発光点の直上に、厚み方向に延長する１対の斜面による突起を形成することにより、従来に比して照明光の利用効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の液晶表示装置の面光源装置における導光板の光路折り曲げ面を示す平面図及び側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の光路折り曲げ面を示す平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の光路折り曲げ面を示す平面図及び側面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板について、光源と対応する部位を拡大して示す斜視図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板について、光源と対応する部位を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の光路折り曲げ面を示す側面図である。
【図８】従来の液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図９】図７の液晶表示装置に適用される面光源装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１……液晶表示装置、２……液晶表示パネル、３、１３……面光源装置、３……液晶表示パネル、６、１６、２６、３６、４６……導光板、６Ａ、１６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４６Ａ……裏面、６Ｂ、１６Ｂ、２６Ｂ、３６Ｂ、４６Ｂ……出射面、６Ｃ、１６Ｃ、２６Ｃ、３６Ｃ、４６Ｃ……光路折り曲げ面、６Ｄ、１６Ｄ、２６Ｄ、３６Ｄ、４６Ｄ……入射面、１６Ｋ、２６Ｋ、３６Ｋ、４６Ｋ……突起、１６Ｉ、１６Ｊ、２６Ｉ、２６Ｊ、３６Ｉ、３６Ｊ……斜面
Claims (5)
- 所定の一次光源から射出される照明光を裏面の縁に設定された入射面から入射し、前記縁に沿った光路折り曲げ面により前記照明光の光路を折り曲げ、前記光路折り曲げ面より遠ざかるように前記照明光を伝搬させながら、前記裏面と対向する出射面より出射する導光板において、
前記光路折り曲げ面の少なくとも前記一次光源の発光点の直上に、前記出射面と前記裏面とを連結する方向に延長する１対の斜面による突起を形成し、
前記突起が、
前記一次光源の発光点より出射される前記照明光を、前記１対の斜面を構成する一方の斜面で他方の斜面に向けて反射した後、前記他方の斜面で前記裏面と前記出射面との間に形成される導光部に向けて反射するように形成されている
ことを特徴とする導光板。 - 前記突起が延長方向に対してほぼ直交する方向に繰り返し形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の導光板。 - 前記発光点より遠ざかるに従って、前記斜面の傾きが緩やかとなるように設定された
ことを特徴とする請求項２に記載の導光板。 - 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を用いた
ことを特徴とする面光源装置。 - 請求項４に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明する
ことを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (3)
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