JPH0829623A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】拡散板と共に高価なプリズム板を用いることな
く、低価格で高輝度の均一な面光源を備えた液晶表示装
置を提供する。 【構成】透明な導光体１、反射板２、拡散板３、および
導光体の少なくとも１つの側面に沿って配置した線状光
源４とからなる面光源と、拡散板３側に積層した液晶表
示素子とを少なくとも備え、導光体１の液晶表示素子と
反対側の面に微小な凹または凸からなる反射手段１１の
当該凹または凸が光源からの光を液晶表示素子方向に全
反射させる傾斜面１２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係り、
特に薄型、高輝度の背面照明用光源（所謂、バックライ
ト）を備えた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置は２枚の電極基板間
に正の誘電率異方性を有するネマチック液晶による９０
度ねじれた螺旋構造を有し、かつ両電極基板の外側には
偏光板をその偏光軸（あるいは吸収軸）が電極基板に隣
接する液晶分子に対し直交あるいは平行になるように配
置すると共に、背面にバックライトを配置して、上記電
極に電位差を与えることで液晶分子の配向方向を変化さ
せてバックライトからの光の透過を制御することによっ
て画像等の表示を行うようにしている（例えば、特公昭
５１−１３６６６号公報参照）。

【０００３】このような捩じれ角（α）が９０度の液晶
表示素子では、液晶層に印加される電圧対液晶層の透過
率の変化の急峻性（γ），視角特性の点で問題があり、
時分割数（走査電極の数に相当）は６４が実用的限界で
あった。

【０００４】しかし、近年の液晶表示素子に対する画質
改善と表示情報量増大要求に対処するため、液晶分子の
捩じれ角αを１８０度より大に、かつ複屈折効果を利用
することにより時分割駆動特性を改善して時分割数を増
大させることがアプライドフィジクス レター４５，N
o.10,1021 1984(Applied Physics Letter,T.J.Scheffe
r,J.Nehring:"A new,highly multiplexable liquidcrys
tal display") に論じられ、スーパーツイステッド複屈
折効果型(SBE) 液晶表示装置が提案されている。

【０００５】この種の液晶表示装置に用いられる面光源
（バックライト）は、透明板からなる導光体、反射板、
拡散板、および前記導光体の少なくとも１つの側面近傍
に沿って配置した線状光源とからなる面光源から構成さ
れ、線状光源からの光を導光体に伝播させ、導光体の下
面（背面）に設置した反射板（あるいは、反射シート）
と上面に設置した拡散板（あるいは、拡散シート）によ
り一様な面光源として上記拡散シートの上方に積層した
液晶表示素子を照明するものである。

【０００６】図１８は従来の液晶表示装置に用いられる
面光源の概略構造を説明する断面模式図であって、１は
導光体、２は反射板、３は拡散板、４は冷陰極蛍光灯を
可とする線状光源、５はランプカバー、６は端面反射
器、７はプリズム板、１５は印刷ドットである。

【０００７】同図において、導光体１の側面近傍に沿っ
て配置した線状光源４から発せられる光は、当該線状光
源４から透明の合成樹脂板から成る導光体１に導入され
る。反射板２は導光体の下面に配置されて導光体１から
下面へ洩れた光を上面方向へ乱反射させ、導光体１の上
面に配置された拡散板３で導光体１からの光を液晶表示
素子方向に拡散することにより、液晶表示素子を均一に
照明するように構成される。

【０００８】また、導光体１では、線状光源４から導光
体１内に入射した光の量が光源から離れるに従って減少
し暗くなる。この光量の減少を補正し、導光体１の面輝
度を均一にするために、導光体１の乱反射特性が光源か
ら離れるに従って増加するような工夫がなされている。

【０００９】なお、乱反射特性の補正量、すなわち、乱
反射特性の最小値と最大値との差の量は、導光体１の線
状光源４からの距離が長くなる程（つまり、導光体１の
長さが長くなる程）、あるいは導光体１が薄くなる程大
きくしなければならない。

【００１０】さらに、導光体１の面輝度の均一性を良く
するには、乱反射特性の変化による面輝度の調節をより
細かく行なうことが必要になる。

【００１１】従来の液晶表示装置では、例えば実開昭６
１−１４５９０２号公報に記載してあるように、導光体
に多数の孔または溝を形成するとともに、光源から離れ
るに従ってこれらの孔または溝の形成密度を大きくした
り、導光体１の下面にドット１５を印刷する等により、
あるいは導光体の下面に階段状加工を施す（特開昭６２
−７３２０６号公報等により、そして特願平４−９８１
９号に開示の微細長パターンなどで導光体における均一
な面輝度を得ている。

【００１２】更には、目視範囲方向である正面方向輝度
を上げる目的で、拡散板面での広い輝度方向分布を正面
方向近くに集光させるストライプ状の三角山レンズを形
成したプリズム板１５を追加使用しているものもある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】近年の装置の薄型化、
液晶表示画面の大型化に伴い、面輝度均一性に加えて、
輝度の向上と低価格の要求に応える必要がある。このた
めには輝度特性を犠牲にすることなく、部品数の削減、
特に高価なプリズムを使わない液晶表示装置を得ること
が要求されている。

【００１４】上記従来の技術で説明した目視範囲方向で
ある正面方向輝度を上げるために、拡散板面での広い輝
度方向分布を正面方向近くに集光させるストライプ状の
三角山レンズを形成したプリズム板を追加使用すること
は、当該プリズム板が高価であると共に、部品点数を増
加させるのみに限らず、組み立て工程が複雑となって低
コストで高輝度の液晶表示装置を得ることが困難である
という問題がある。

【００１５】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
消し、拡散板と共に高価なプリズム板を用いることな
く、低価格で高輝度の均一な面光源を備えた液晶表示装
置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、プリズム板の集光を導光体自身に光反射
機能を具備させて目視範囲（視野角方向）方向へ光の方
向性を持たせるようにしたことを特徴とする。

【００１７】すなわち、請求項１に記載の第１の発明
は、透明板からなる導光体、反射板、拡散板、および前
記導光体の少なくとも１つの側面近傍に沿って配置した
線状光源とからなる面光源と、前記拡散板側に積層した
液晶表示素子とを少なくとも備えた液晶表示装置におい
て、前記導光体の前記液晶表示素子と反対側の面に微小
な凹または凸からなる反射手段を有し、前記反射手段を
構成する凹または凸が前記光源からの光を前記液晶表示
素子の目視方向に全反射させる傾斜面を有することを特
徴とする。

【００１８】また、請求項２に記載の第２の発明は、前
記導光体の厚みが前記線状光源からの光が入射する入射
端面から入射対向端面に向けて徐々に低減してなること
を特徴とする。

【００１９】そして、請求項３に記載の第３の発明は、
前記線状光源の長手方向が目視方向と異なる場合に、前
記微小な凹または凸の反射面からの反射光が前記線状光
源方向と前記視野角方向との２方向の中間部へ指向する
ごとく前記微小な凹または凸を形成してなることを特徴
とする。

【００２０】

【作用】上記構成とした本発明の液晶表示装置によれ
ば、導光体に施す微小傾斜面で側端面から入射した光を
目視範囲方向（視野角方向）へ全反射させる。このこと
は目視方向以外への光の分散反射が少なくなることでも
あり、従来用いられているような集光のためのプリズム
板は不用となる。

【００２１】また、表示領域の全面の輝度方向性を劣化
させずに輝度効率を上げるために、光源対向端部（すな
わち入射対向端面）に沿って導光体の厚みを除々に薄く
し、光源方向からの光を有効に利用するようにして、光
源対向端部から光源方向へ戻る光を減らしたことで、表
示領域の全面について高効率、均一輝度指向性の光源を
構成できる。

【００２２】更には、反射手段を導光体の下面フラット
部へ施すことで、拡散板との間隔を一定に保つことがで
きるので一様なぼけ効果が得られ、輝点の目立たない良
好な面光源となる。

【００２３】従来、導光体内における光の挙動について
は、概念的なイメージだけでの説明で、明確な解説がな
されていなかった。本発明者等は、アクリル板へレーザ
ビームスポットを当て、光線の動きを調べるなどの実験
により基本動作の確認を行なった。

【００２４】以下、上記実験の結果と考察に基づいて本
発明の作用を解説する。

【００２５】図１３は本発明による液晶表示装置を構成
する面光源の作用を透明長方体に光を当てたときの入射
光，透過光，反射光の進行を説明する模式図である。

【００２６】図１４は透明体としてのアクリルの透過
率，反射率の説明図であって、（ａ）はアクリルへの光
の入射角に対する透過率、（ｂ）はアクリル中の光の入
射角と反射率を示す。

【００２７】一般に、アクリルなど透明物質１Ａに入射
した入射光Ｉは図１３に示される透過光Ｒと反射光Ｉ’
に分かれて進むことが知られている。また、アクリル１
Ａにおける入射角ｉと透過光Ｒの関係は図１４（ａ）に
示される。

【００２８】上記図１３と図１４（ａ）に示した関係で
気付き難いこと、勘違いし易い点として次の三点を挙げ
ることができる。

【００２９】（１）反射光Ｉ’には、１００％反射する
ところの全反射である臨界角は無い。従ってアクリル１
Ａの入射端面１Ａｉとほぼ平行（入射角ｉが約９０°）
でも反射光は１００％にはならず、従ってわずかながら
も透過光は生じる。

【００３０】（２）透過角ｒは物質で決まる屈折率より
大きくならない（屈折率＝sin ｉ/sinｒ、アクリルの場
合は１．４９）。従って、アクリルの場合は入射角ｉが
最も大きい９０°でも透過角ｒは４２°であり、透過光
Ｒには透過角ｒが４２°より大きい光線は生じない。

【００３１】（３）一方、アクリル１Ａに入った透過光
Ｒの反射特性は図１４（ｂ）に示したようになる。

【００３２】この透過光Ｒにはアクリル１Ａの上面１Ａ
ｕへの入射角ｓが４２°以上で反射率が１００％の全反
射が起こる。この全反射の起こり始めの４２°がアクリ
ルでの臨界角といわれる。

【００３３】導光体の場合図１３の入射端面１Ａｉと直
角をなす上面１Ａｕに透過光Ｒがあたると、上面１Ａｕ
での入射角ｓは上面１Ａｕに当る全ての光が透過光Ｒの
透過角ｒが上記したように全て４２゜以下であるため、
ｓ＝１８０−９０−ｒ（直角三角形の残りの角度）で臨
界角の４２°より大きい４８°以上である。即ち、アク
リル１Ａに入った透過光Ｒは上，下面１Ａｕ，１Ａｄに
対して全て全反射する光線のみであり、上，下面１Ａ
ｕ，１Ａｄで全反射をくり返して対向端面１Ａｏへ抜け
る。

【００３４】当初、透過光Ｒは半球上（透過角ｒが９０
°まで広がること）で、この中で臨界角以上の分が全反
射すると考えられたが、これは誤りである。

【００３５】以上の確認結果を基に導光体での光の動作
の解析を行なう。

【００３６】図１５は本発明による液晶表示装置に備え
る面光源の説明のための模式図であって、導光体として
用いるアクリル（以下、アクリル導光体）における光学
上の透過、反射の関係を示すもので、光の強度と方向性
を示すベクトルの、全ての先端を包絡線で表し、上面へ
の集光性を説明するものである。

【００３７】同図において、光源からアクリル導光体１
の入射端面１Ａｉに入射した入射光Ｉが当該入射端面１
Ａｉに透過した光の強度と方向をベクトルＲとして、各
方向のベクトルＲを包絡線で表すと同図に示す８４°の
広がりをもつビーム状になる。このビームの中心から上
記広がりを２分したそれぞれをビーム光αとビーム光β
で示す。なお、図１５のαとβは図１４（ａ）の値から
sin ｒ＝sin ｉ／1.49により求めたものである。

【００３８】図１５において、ビーム光αのそれぞれの
角度でのベクトルＲがアクリル導光体１の上面１Ａｕに
当たり、ここで全反射した後のビーム形状はα’とな
る。同様に、ビーム光βは下面１Ａｄに当たり、全反射
ビーム光β’になる。

【００３９】ここで、上，下面１Ａｕ，１Ａｄでの全反
射光の強さと方向性を比較すると、α’＝β、β’＝α
である。

【００４０】α’とβ’が更に進んで次の上，下面１Ａ
ｕ，１Ａｄに当たってからの全反射光は元のビーム形状
に戻り、これを交互にくり返して光は進行する。

【００４１】下面１Ａｄに従来技術で説明したような印
刷もしくは粗面加工が施されている場合には、β，α’
の下方向のビームで加工面が照射されて乱反射が生じ、
この乱反射光で臨界角以内の光が上面１Ａｕを抜けて利
用光（すなわち、液晶表示素子の照明光）になる。

【００４２】上記の乱反射光は加工面の反射特性により
違いがあり、下面１Ａｄに白色印刷がなされている場合
では完全乱反射的な半円球のγ、粗面加工では当たる光
がビーム状のβ，αであることから概ねδのように片寄
った半円球状になる。従来では 、このγ、δを拡散シ
ートとプリズム板を通して、導光体面の法線方向へ集光
して液晶表示素子の正面輝度を上げている。

【００４３】また、従来技術において、アクリル導光体
の下面加工方法として、縦もしくは横方向のＶ溝を形成
した事例も見かけるが、その形状の明確な意味付けと設
定はなされておらず、究極の有効利用には至っていな
い。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。

【００４５】「実施例１」図１は本発明による液晶表示
装置の１実施例を説明する面光源の要部展開下斜視図で
あって、１は導光体、２は反射板、３は拡散板、４は冷
陰極蛍光灯を好適とする線状光源（ランプ）、５はラン
プカバー、６は端面反射器、８は傾斜曲面、１１は微細
加工による凹みパターン部、１１ｉは入射端面、１１ｏ
は入射対向端面、１１ｕは上面、１１ｄは下面である。

【００４６】また、図２は図１における導光体の光反射
手段の説明図であって、（ａ）は光反射手段を構成する
微小な凹みパターン部の拡大上斜視図、（ｂ）は実施例
における矢頭の立体図で表した視野方向の説明図であっ
て、１２は凹み斜面である有効反射面である。

【００４７】図１において、導光体１はアクリル等から
成る透明な長方形の平板状部材であり、線状ランプ４か
ら発せられる光を拡散板３方向全体に均一に照射させる
ものである。

【００４８】導光体１の一側面近傍（入射端面１１ｉ）
には冷陰極蛍光灯を好適とする線状ランプ４が配置され
る。導光体１の下面には反射手段である凹みパターン部
１１が形成され、入射端面１１ｉから入射した光は導光
体１を伝播しながら凹みパターン部１１の傾斜面１２
（図２参照）により拡散板３方向に反射指向され、一部
は入光対向端面１１ｏの外側に貼り付けた白色または銀
色の反射テープからなる端面反射器６で反射されて再び
導光体１内部に戻される。

【００４９】なお、導光体１の下面に反射板２が、また
その上面に拡散板３が設置されて拡散板３は導光体１の
微小な傾斜面１２からの光を拡散させて輝点として見え
ずに面発光とし、反射板２は導光体１の下面方向に漏れ
る光を拡散板３方向に反射させて線状ランプ４からの光
を有効に利用する。

【００５０】ランプカバー５は内側に反射面を有し、線
状ランプ４の光を有効利用するための部材である。

【００５１】本実施例では、導光体１の下面（表示画面
・液晶セルと反対側）には、図２（ａ）に示すような微
小加工した三角錐から成る多数の凹みパターン１１が形
成されている。この凹みパターン１１のハッチングで示
した面が光源からの光を反射する鏡面（有効反射面）１
２である。

【００５２】図１５に示したように、光源からの光のう
ちの入射端面１１ｉを透過する光は三角錐のビーム状で
進行する。この三角錘状ビームのうちαとβ’で示す上
方向成分が導光体１面の凹み傾斜１２に当たる。

【００５３】凹み傾斜１２に当たった光は図１４（ｂ）
の反射特性に従って図１５に示したαＡのベクトル包絡
線形状となり、導光体１の上面１Ａｕから抜け出て利用
光となる。

【００５４】一方、本発明の代表的な適用製品である液
晶表示素子を用いたワープロやパソコンの例では、目視
範囲方向は、表示面の法線から時計方向で言うところの
１２時方向の傾きで１０度近辺が多い。

【００５５】図１５の中央のビームαＡは、有効反射面
１２の向きが入射方向と直角である図４の凹みパターン
による反射ビームを含めた断面図である。

【００５６】凹みパターン１１の深さＨは導光体１の厚
みに比べて極めて小さく設定するため、入射端面１Ａｉ
からの上向きの直接光αではわずかな水平成分のみが凹
み傾斜（１２）に当たり、この凹み傾斜へ当たる主な光
は凹みパターン１１の手前直近の下面からの反射光β’
である。

【００５７】図１５の導光体１の上に設置する液晶表示
素子を正面から３時方向へ１０度（上面１Ａｕを右上の
角度１０度方向から目視）の場合にαまたはβ’が傾斜
面１２の角度変化で反射するビームαＡの方向性を説明
する。

【００５８】図５は下面１Ａｄと平行な入射光線が傾斜
面１２で全反射するための最小入射角度４２度（このと
きの最大傾斜角は４８度）となる場合の全反射ビーム光
αＡとの角度関係の説明図である。

【００５９】図示の条件では、全反射ビーム光αＡの方
向は垂直線に対して９時方向に６度から３時方向に３６
度の広がりで反射することになる。

【００６０】なお、下向きのビームβ，α’は傾斜面で
は、当該傾斜面に対して臨界角化であるため反射できず
に透過して下側の反射板へ当たる。

【００６１】図６は９時方向へ６度より更に大きな角度
で光を反射させた場合の全反射ビーム光αＡとの角度関
係の説明図である。

【００６２】この場合は、傾斜面に対する臨界角の入射
光は上記図５から１０度下向きとなり、この１０度から
下面１Ａｄと平行な光線となり、βまたはα’の光は傾
斜面を透過してしまい、上面１Ａｕへ全反射するのは図
（ａ）より１０度、幅の狭い、この分、光量の少なくな
った３２度幅のビーム光である。

【００６３】図７は図６とは逆に傾斜角が小さい場合の
全反射ビーム光αＡとの角度関係の説明図である。

【００６４】同図において、傾斜面の臨界角が上方向へ
移動して下向きのビーム光β，α’の分も全反射するよ
うになり、傾斜面からの全反射ビーム光αＡの幅は広が
る。しかし、αＡの方向は３時方向（図では右側）へ寝
てくるので、上面１Ａｕで全反射して下面へ戻ってしま
う部分（図７のαＡの点線領域）が生じてしまう。

【００６５】このため、傾斜角が小さくなり過ぎても上
面１Ａｕの外に出る有効反射光のビーム幅は狭くなって
効率は落ちる。

【００６６】図８は上記図５〜７で説明した全反射ビー
ム光αＡとの角度関係の説明図であって、傾斜面１２の
透過分と上面１Ａｕの全反射、そして傾斜面に入射する
上下全ビームを合わせて上面１Ａｕの外へ出るビーム幅
の最大は４５度で、この場合の傾斜角も４５度となる。

【００６７】一方、凹み１１の幅との関係は図４の２点
鎖線を含む傾斜面１２の裏側の３面が４８度以下の角度
であれば、光は傾斜面１２に遮られて裏側の３面には当
たらず、これら３面による光の損失は生じない。

【００６８】図９と図１０は反射ビーム光αＡを、効率
を落とさずに絞り込む方法の１例の説明図であって、図
９は複数の傾斜面を組み合わせたもの、図１０は曲面を
用いたものである。

【００６９】下面の全反射には、上述した屈折率差を利
用する以外に、傾斜面だけ、または傾斜面と下面をアル
ミニウムまたは銀などを例えば真空蒸着等で付着させて
も同様の効果がある。この場合、加工費は高くなるが反
射板は省略できる。そして、傾斜面での透過光は生じな
いので傾斜角が大きい領域での効率低下が少なくでき
る。

【００７０】さらに、有効反射面１２からの反射光は指
向性のあるビーム状のため輝点となるため、従来品の乱
反射でのぼけスポットより目立つ。この輝点見えを少な
くするためには輝点間のピッチは細かくすればよい。こ
のピッチは、従来技術では導光体１の平坦部の厚みの約
１／２であるが、本実施例ではさらに細かく約１／３以
下が望ましい。

【００７１】輝点間ピッチは細かくするほど拡散板３の
拡散性を少なくすることができるので、拡散性と相反す
る透過率を上げることができ、これとは別に導光体１の
上面１Ａｕへゆるい粗面加工を施すことにより拡散板の
代用とすることも可能となって、拡散板による透過損と
指向性の広がりを防ぐことになる。

【００７２】一方、従来の手段では、光源からはなれた
入射対向端面１１ｏ付近の下面で、端面反射器６（テー
プ状の反射材）からの反射光が無視できない。この反射
光の進行方向は入射光と逆方向である。

【００７３】上記反射光を有効利用するには有効反射面
１２に図３に示した反射面１２’を追加形成すればよい
が反射光の方向が有効反射面１２と異なるので、導光体
１の全面輝度均一指向性は劣る。

【００７４】均一指向性を維持する方法として、図１の
導光体１を入射端面１１ｉから入射対向端面１１ｏにか
けて除々に薄くなる傾斜面８とした。導光体１にこの傾
斜面８をつけることにより、入射方向からの光を導光体
１の下面で有効に利用できるので、端面反射器６からの
反射光量も少なくなることと相まって、均一な輝度指向
特性が得られる。上記の厚み変化は、例えば特開平１−
５７２４０号公報に開示された発明に準拠した指数曲線
とすることにより、光源から離れるに伴う光量低下補正
が素直で作り易い。

【００７５】明るさの全面性には、上記指向性とは別に
輝度の絶対値を合わせる必要がある。導光体１の厚みと
奥行きの比が実験結果から約０．０６以上とれれば、凹
みパターン１１の反射面の有効傾斜面１２の深さ，面積
は全て同じで最適な傾斜曲面が見つけられるが、厚み，
奥行き比が約０．０６より小さくなると、傾斜面１２の
面積を一定のままでは、傾斜曲面８の厚み変化だけで補
正しきれず、凹みパターン１１の反射面有効反射面１２
の面積も合わせて変化させ、補正する必要が生じる。

【００７６】本実施例の導光体１はアクリルの射出成型
によって形成される。射出成型用の金型の平坦部側に凹
みパターン部を形成するための微小三角錐突起を作成し
ておく。

【００７７】これは全面輝度均一性の調整のための微小
突起の変更を金型曲面部側で行うよりも平坦部側で行う
方が容易なこと、微小突起と導光体１の上面側に載置す
る拡散板３との間隔を一定にとることができるので輝点
のぼけ効果が一様になり、輝点の目立たない良好な面光
源が得られることによる。

【００７８】上記した傾斜面構成における光の動作は、
アクリルの導光体１の上側曲面（傾斜面８）での全反射
ベクトルは少しづつ下方向に変化するが、図３に１２’
で示したような入射光と逆方向となる端面反射器からの
反射光は利用しないので輝度指向特性の違和感は無い。

【００７９】また、導光体１の曲面部（傾斜面８）を下
面側（反射板２側）にして、そこに微小三角錐を施して
も、輝度効率向上の効果は変わらない。しかし、導光体
薄肉部の拡散板との間隔が狭くなり、ぼけ効果が少なく
なって輝点が見えやすく、微小突起の金型変更も難し
く、製造コストが高くなる。

【００８０】なお、導光体１の上記薄肉化を、入射端面
１１ｉから入射対向端面１１ｏにかけて直線とした楔形
とすることで行なっても初期の目的は達成するが、薄肉
先端部へ行く光量が少なくなるため、微小突起の面積増
加の形状を、曲線的に変化させる必要がある。

【００８１】以上の実施例によれば、拡散板と共に高価
なプリズム板を用いることなく、目視方向へ指向性を持
たせることができるので、低価格で高輝度の均一な面光
源を備えた液晶表示装置を提供することができる。

【００８２】次に、線状光源が製品設計の制約で導光体
への取付けが目視方向の側面になる場合についての実施
例を説明する。

【００８３】図２は本発明による液晶表示装置における
微小凹みの反射手段を三角錐で構成する他の例の斜視図
である。

【００８４】前記図７で目視方向を時計方向で６時もし
くは１２時方向にした場合、面光源の上下方向の輝度指
向性は広くなるものの、面光源輝度の左右の指向性が液
晶表示素子の左右の視野角より狭くなるため不十分であ
る。この狹指向性を広げる目的で、辺イ、ロを光源方向
に対して約４５゜に傾ける。これは、図１５では、有効
反射面１２の動作説明を上下面で行なっているが、この
上下面を左右面に置き換えても動作は変わらず、同様の
手法が適用できるからである。従って、本実施例では、
辺ロ−ハの傾きは前記と同理として、さらに辺イ−ロの
傾きを加えたものである。

【００８５】このようにすることで、入射光が目視の対
向方向、例えば１２時方向から来ないような線状光源の
配置でも液晶表示素子の視野角方向に合わせた指向性の
全反射光を得ることができる。

【００８６】この実施例によっても、拡散板と共に高価
なプリズム板を用いることなく、低価格で高輝度の均一
な面光源を備えた液晶表示装置を提供することができ
る。

【００８７】本発明における有効反射面（傾斜面）１２
の効率最大条件は、全反射光が目視方向に反射させるこ
とである。

【００８８】しかし、要求される視野角範囲が広い場合
や、微小輝点のぼけを優先させるなどの場合には図１１
に示したように有効反射面（反射面）１２の丸み付け、
または図１２に示したような複数傾斜面とすること、あ
るいは鏡面の度合いを全面均一にし、もしくは凹みパタ
ーンの高さに応じて減らすこと、そして拡散板の拡散率
を増やすこと、厚みに余裕があれば拡散板と凹みパター
ンとの間隔を大きく採ることなど、それぞれ単独もしく
は組合せで対応できる。

【００８９】このように、微小加工部である凹みパター
ンで形成される反射手段の形状は、図３，４，９，１
０，１１，１２に示したように種々の形状を採用するこ
とができる。特に、図３は入射光と入射光の逆方向から
のそれぞれの光を利用する場合の例を、図４は入射側と
視野方向が反対方向の場合の傾斜面の向きおよび傾斜面
積を広くした場合の例を、図１１は反射ビームの指向性
を広げるために丸みを付けた例を示す。

【００９０】なお、上記図１１に示した楕円形状とした
凹みパターンでは、楕円の縦Ｍと横Ｎの比は大きい程、
光の水平方向振動成分が有効反射面に当たるようになる
ので効率は良くなる。

【００９１】円錐と楕円の凹みパターンから目視で差が
分かるのは、図１１で楕円の長軸と短軸の比（Ｍ／Ｎ）
が約１．１以上、好ましくは１．５以上とするのが望ま
しい。

【００９２】なお、図１１の凹みを形成するための成型
金型の微細加工はエッチング加工で行なったので、丸み
が入射面の反対側にも付いているが、この側はビーム形
状βまたはα’（図１５）で見るところの４２゜以上な
らば光は当たらず、効率低下は生じない。

【００９３】反射傾斜面を凹みとせずに、図１２に示し
た導光体下面へ微細加工による突起１１’を付けた例で
は、この突起１１’による有効傾斜面１２は入射側の傾
斜面ではなく対向端面側となる。しかし、傾斜面の角
度、形状は、突起平坦部が突起高さの１．４倍以上の幅
であれば、前述とほぼ同様の考え方で適用できる。

【００９４】なお、入射光が複数端面から入射するよう
に構成した場合でも、前記の構成は有効である。ただ
し、図３に示したものではそれぞれの反射面はそれぞれ
の入射方向となり、他の図に示したものでは水平方向の
傾きはほぼ中間方向が最良となる。

【００９５】図１６は本発明による液晶表示装置の具体
例の構成を説明する展開斜視図であって、３４は駆動用
ＩＣ、３５はプリント基板、４１はフレーム、４２は枠
状体、４３は爪、４４は切込み、４５は凹所、４６は舌
片、４７は小口、６０は液晶表示素子、６２は液晶表示
装置である。

【００９６】そして、１は導光体、２は反射板、３は拡
散板、４は線状光源を構成する冷陰極蛍光灯である。

【００９７】同図において、液晶表示装置６２を駆動す
るＩＣ３４は中央に液晶表示素子６０を嵌め込むための
窓部を備えた枠状体のプリント基板３５に搭載される。

【００９８】液晶表示素子６０を嵌め込んだプリント基
板３５はプラスチックモールドで形成された枠状体４２
の窓部に嵌め込まれ、これに金属製のフレーム４１を重
ねて、その爪４３を枠状体４２に形成された切込み４４
内に折り曲げることによりフレーム４１を枠状体４２に
固定する。

【００９９】液晶表示素子６０を背面から照明する光源
は、アクリル板からなる導光体１とこの上端に沿って配
置される線状光源を構成する冷陰極蛍光灯４、金属板に
白色塗料を塗布して形成された反射板３、導光体１から
の光を拡散する乳白色の拡散板３が図示の順序で枠状体
４２の裏側からその窓部に嵌め込まれる。

【０１００】冷陰極蛍光灯４を点灯するためのインバー
タ電源回路（図示せず）は枠状体４２の右側裏部に設け
られた凹部（図示せず。反射板３の凹所４５に対向する
位置にある）に収納される。

【０１０１】導光体１、反射板２、拡散板３および冷陰
極蛍光灯４は、反射板３に設けられている舌片４６を枠
状体４２に設けられている小口４７内に折り曲げること
により固定される。

【０１０２】この構成の液晶表示装置６２に用いられる
導光体１は前記実施例で説明した構成を有している。な
お、同図にはランプカバーや端面反射器等は図示を省略
してある。

【０１０３】図１７は本発明による液晶表示装置を実装
したラップトップパソコンの斜視図であって、ラップト
ップパソコン６３の表示部に液晶表示装置６２を実装し
てある。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プリズム板を用いることなく集光性のある高輝度の面光
源をもつ液晶表示装置を容易にかつ安価に提供すること
ができる。なお、集光性をさらに高めるために、プリズ
ム板を追加使用することを制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の第１実施例を説明
する面光源の要部展開下斜視図である。

【図２】図１における導光体の光反射手段の説明図であ
る。

【図３】本発明による液晶表示装置における導光体に形
成する反射手段の他の例を説明する斜視図である。

【図４】本発明による液晶表示装置における導光体に形
成する反射手段の他の例の斜視図である。

【図５】導光体の下面と平行な入射光線が反射手段の傾
斜面で全反射するための最小入射角度となる場合の全反
射ビーム光との角度関係の説明図である。

【図６】９時方向へ６度より更に大きな角度で光を反射
させた場合の全反射ビーム光との角度関係の説明図であ
る。

【図７】傾斜角が小さい場合の全反射ビーム光との角度
関係の説明図である。

【図８】全反射ビーム光αＡとの角度関係の包括的な説
明図である。

【図９】反射ビーム光を、効率を落とさずに絞り込む方
法の１例の説明図である。

【図１０】反射ビーム光を、効率を落とさずに絞り込む
方法の他の例の説明図である。

【図１１】本発明による液晶表示装置における導光体に
形成する反射手段の他の例の斜視図である。

【図１２】本発明による液晶表示装置における導光体に
形成する反射手段の他の例の斜視図である。

【図１３】本発明による液晶表示装置を構成する面光源
の作用を透明長方体に光を当てたときの入射光，透過
光，反射光の進行を説明する模式図である。

【図１４】透明体としてのアクリルの透過率，反射率の
説明図である。

【図１５】本発明による液晶表示装置に備える面光源の
説明のための模式図である。

【図１６】本発明による液晶表示装置の具体例の構成を
説明する展開斜視図である。

【図１７】本発明による液晶表示装置を実装したラップ
トップパソコンの斜視図である。

【図１８】従来の液晶表示装置に用いられる面光源の概
略構造を説明する断面模式図である。

【符号の説明】 １ 導光体 ２ 反射板 ３ 拡散板 ４ 線状光源（ランプ） ５ ランプカバー ６ 端面反射器 ７ プリズム板 ８ 薄肉化のための傾斜曲面 １１ 微小加工部 １１ｉ 入射端面 １１ｏ 入射対向端面 １２ 有効反射面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明板からなる導光体、反射板、拡散板、
   および前記導光体の少なくとも１つの側面近傍に沿って
   配置した線状光源とからなる面光源と、前記拡散板側に
   積層した液晶表示素子とを少なくとも備えた液晶表示装
   置において、 前記導光体の前記液晶表示素子と反対側の面に微小な凹
   または凸からなる反射手段を有し、 前記導光体の端面に配置する前記線状光源の位置は前記
   液晶表示素子の目視方向の反対側として、前記反射手段
   を構成する凹または凸が前記光源からの光を前記液晶表
   示素子の目視方向に全反射させる傾斜面を有することを
   特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記導光体の厚みが前
   記線状光源からの光が入射する入射端面から入射対向端
   面に向けて徐々に低減してなることを特徴とする液晶表
   示装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記線状光源
   の取付け長手方向が目視対向方向と異なる場合に、前記
   微小な凹または凸の反射面の反射光が前記線状光源方向
   と前目視方向との２方向の中間部から指向するごとく形
   成してなることを特徴とする液晶表示装置。