JPH0854517A

JPH0854517A - 導光板及びこれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0854517A
Application number: JP7130336A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Shono; 裕夫庄野; Yasoji Suzuki; 八十二鈴木; Yoshinori Higuchi; 義則樋口; Naoto Ide; 直人居出
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】光利用効率が高い面光源装置を実現できる。
そしてその面光源装置を用いた本発明に係る表示装置
は、光利用効率の向上に加えて、その表示パネルとして
の狭額縁化をも達成する。【構成】導光板１の一方の主面である光出射主面３に
は、複数の突起４が所定の配列で形成されている。この
突起４は、光出射主面３と連続した複数の斜面を有して
おり、導光板１の基体と屈折率が一致した光学的に同一
な材料から形成されている。また光入射端面３に最も遠
い斜面は出射面４２、即ち入射光を全反射する条件を破
るような面として形成されている。一方、光入射端面３
に最も近い斜面即ち全反射面４１は、入射光を全反射す
るように形成されている。

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などの背面
光源として用いられる導光板及びこれを用いた液晶表示
装置に係り、特にいわゆるサイドライト（エッジライ
ト）方式の導光板及びこれを用いた液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置などの受光型の表示装置に
用いられる背面光源手段としては、液晶パネルの背面に
直管状の蛍光灯を複数本並べて配置した照明あるいはＥ
Ｌ（エレクトロルミネッセンス）発光素子のような面状
発光素子の照明手段を配する、いわゆる直下型方式と、
液晶パネルに重ねて配置された導光板の側面に１本又は
２本程度配置された直管状の小型蛍光灯あるいはアレイ
状のＬＥＤ（発光ダイオード）のような照明手段を配す
る、いわゆるサイドライト（エッジライト）方式が用い
られている。

【０００３】サイドライト方式では、前記の如く、液晶
パネル背面に導光板を配置し、この導光板の端面に光源
を配置する構造が一般的である。この導光板の内向主面
には拡散ドットや乱反射面が設けられ、光源からの照明
光を液晶パネルに向かって拡散出射あるいは乱反射させ
ることによって、液晶パネルの光透過制御作用による表
示を行うための光源光を、液晶パネルに供給していた。

【０００４】しかしながら、従来の導光板を用いた液晶
表示装置では、拡散光を液晶パネルに入射させるため、
液晶パネル内部を斜めに横切る光成分の制御は行なわれ
ていなかった。このため、液晶パネルに入射する光成分
の方向に依存してリタデーション値Δｎｄ（ｎ：液晶層
の光屈折率、ｄ：光路長）が異なったものとなり、その
結果としてコントラストが低下するという悪影響があっ
た。

【０００５】また、従来の導光板を用いた液晶表示装置
では、導光板内部での光損失が大きいので、液晶表示装
置の輝度を向上するためには光源の出力を大きくする必
要があり、これは消費電力の増大につながる。従って、
液晶表示装置全体としての消費電力を低減することが困
難であるという問題があった。

【０００６】また、従来の液晶表示装置においては、導
光板内部での光損失等により光源からの到達距離に応じ
て光出力が小さくなって、表示パネルの位置に依存した
輝度むらが生じると言う問題があった。

【０００７】また、液晶パネルを用いた従来の液晶表示
装置においては、液晶パネル自体に固有の視野角特性を
有しており、一般には、例えばＣＲＴのような他の液晶
表示装置と比べて視野角が狭くしかも偏りがあるという
問題があり、その用途に応じて視野角を制御することが
必要であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題を解決して、入射光に対する出射光の利用効率が
高くかつ出射光の出射角度を好適な角度に制御して揃え
ることを可能とした導光板と、この導光板を用いて、画
面の輝度が高くかつ画面内輝度均一性が良好で、さらに
は視野角が広く視野角特性の良い液晶表示装置を提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の導光板は、平板
状の基体の少なくとも一つの側面を光入射面とし、これ
に交わる前記基体の一主面を光出射主面として備えた導
光板であって、前記光出射主面内には、前記基体と光学
的に同一の材料から形成される複数の突起が配設され、
前記突起は、該突起を構成する複数の斜面のうち光入射
面から最遠の主斜面が入射光を透過する光出射面からな
り、かつ該主斜面以外の斜面が入射光を全反射する条件
を満たす面からなることを特徴としている。

【００１０】また、上記の導光板において、前記光出射
主面のうち前記突起の光出射面以外の全ての面が入射光
を全反射する条件を満たす面である導光板である。

【００１１】また、上記の導光板において、前記光出射
主面以外の全ての面が、入射光を全反射する条件を満た
す面である導光板である。

【００１２】また、上記の導光板において、前記複数の
突起が、前記光入射面から遠くなるにしたがって大きな
体積を有するように配設されている導光板である。

【００１３】また、上記の導光板において、前記複数の
突起が互いに同一体積であり、かつ該突起の前記光出射
主面上に占める密度が前記光入射面から遠くなるにした
がって大きくなるように前記突起が形成されている導光
板である。

【００１４】また、本発明の液晶表示装置は、 2枚の平
行基板間に液晶層が挟持された液晶パネル及び前記パネ
ルの背面に設けられた導光板を有する液晶表示装置であ
って、前記導光板に請求項１記載の導光板を用い、かつ
前記液晶パネルと前記導光板の光出射面との間に前記導
光板からの出射光の光路を制御する光学素子が介挿され
ていることを特徴としている。

【００１５】また、上記の液晶表示装置において、前記
導光板の突起のピッチは、前記液晶パネルを構成する画
素のピッチよりも小さいことを特徴としている。

【００１６】また、上記の液晶表示装置において、前記
光学素子はプリズムシ−トであることを特徴としてい
る。

【００１７】また、上記の液晶表示装置において、前記
プリズムシ−トを構成するプリズムのピッチは前記液晶
パネルを構成する画素のピッチよりも小さいことを特徴
としている。

【００１８】また、上記の液晶表示装置において、前記
プリズムシ−トを構成するプリズムのピッチは前記液晶
パネルを構成する画素のピッチよりも大きいことを特徴
としている。

【００１９】また、上記の液晶表示装置において、前記
光学素子は、導光板からの出射光を透過するモードと該
出射光を拡散するモードを切り換えられることを特徴と
している。

【００２０】また、上記の液晶表示装置において、前記
光学素子は、高分子分散型液晶セルであることを特徴と
している。

【００２１】また、上記の液晶表示装置において、前記
高分子分散型液晶セルの一方の基板は偏光能を有するこ
とを特徴としている。

【００２２】また、上記第６番目に記載の液晶表示装置
において、前記 2枚の平行基板のうち前記液晶パネルの
観測側から見て前面側に位置する基板の前面に、前記液
晶パネルの出射光の光路を制御する光学素子が配設され
たことを特徴とする液晶表示装置である。

【００２３】また、上記第６番目に記載の液晶表示装置
において、前記導光板の光入射主面と光源との間に光源
光を偏光させる素子が介挿されたことを特徴とする液晶
表示装置である。

【００２４】また、本発明に係る面光源装置は、管状光
源と、該管状光源からの光を伝播する導光板とを備えた
面光源装置において、前記導光板は、前記導光板内を伝
播する前記光源光を前記導光板の一主表面側から選択的
に出射するよう前記導光板の前記一主表面側に配置され
る前記導光板と一体の複数の突起と、前記導光板内を伝
播する前記光源光を前記導光板の前記一主表面側から選
択的に出射するよう前記導光板の前記一主表面と相対す
る他の主表面側に配置される前記導光板と一体の光路変
更手段とを含むことを特徴としている。

【００２５】また、上記の突起は、前記導光板内を伝播
する前記管状光源からの前記光源光を前記導光板外に射
出する第１出射面と、前記導光板内を伝播する前記管状
光源からの前記光源光を前記第１出射面に導くまたは前
記導光板内に反射する第１反射面とを含む断面三角形状
であることを特徴としている。

【００２６】また、上記の光路変更手段は前記他の主表
面に形成され前記光源光を前記導光板の前記一主表面に
反射する複数の第２反射面であることを特徴としてい
る。

【００２７】また、上記の第１反射面は、平面的に前記
第２反射面間に配置されることを特徴としている。

【００２８】また、本発明の表示装置は、複数の表示画
素から成る有効表示領域を含む表示パネルと、管状光源
および前記管状光源からの光源光を伝播する導光板とを
備えた面光源装置とを含む表示装置において、前記導光
板は、該導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の
一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の前記
一主表面側に配置される前記導光板と一体の複数の突起
と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の
前記一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の
前記一主表面と相対する他の主表面側に配置される前記
導光板と一体の光路変更手段とを含むことを特徴として
いる。

【００２９】また、管状光源と、該管状光源からの光を
選択的に出射する複数の突起を一主表面に含む導光板と
を備えた面光源装置において、前記導光板は、前記管状
光源を前記導光板の厚さ方向に収納し、且つ前記管状光
源からの前記光源光を前記導光板に導くよう前記厚さ方
向に形成された光導入平面を含む収納部を備えたことを
特徴としている。

【００３０】また、第１６番目に記載の表示装置の突起
は、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光
源光を前記導光板に導くまたは前記導光板内に反射する
反射面とを含む断面三角形状であることを特徴としてい
る。

【００３１】また、本発明の表示装置は、複数の表示画
素からなる有効表示領域を含む表示パネルと、前記表示
パネルに面光源光を照射する管状光源及び該管状光源か
らの光源光を選択的に出射する複数の突起を一主表面に
含む導光板とを備えた面光源装置とを含む表示装置にお
いて、前記導光板は、前記管状光源を前記導光板の厚さ
方向に収納し、かつ前記管状光源からの前記光源光を前
記導光板に導くよう前記厚さ方向に形成される光導入平
面を含む収納部を備えたことを特徴とする表示装置であ
る。

【００３２】また、上記第１８番目に記載の表示装置に
おいて、前記管状光源が、前記表示パネルの前記有効表
示領域内に対応して配置されることを特徴としている。

【００３３】また、本発明の表示装置は、複数の表示画
素からなる表示領域を含む表示パネルと、前記表示パネ
ルを駆動する駆動回路部と、管状光源と、該管状光源か
らの光源光を導入する、前記管状光源に近接配置される
光導入面を含む導光板と、前記導光板内を伝播する前記
光源光を前記導光板の一主表面側から選択的に出射する
前記導光板の前記一主表面上に配置された複数の突起と
を有する面光源装置と、を備えた表示装置であって、前
記導光板は、前記光導入面の導光板厚よりも肉薄の肉薄
の領域を含み、前記駆動回路部は前記肉薄部に近接して
配置されることを特徴としている。

【００３４】また、第２５番目に記載の表示装置の突起
が、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光
源光を前記導光板外に出射する第１出射面と、前記導光
板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記第
１出射面に導く又は前記導光板内に反射する第１反射面
とを含む断面三角形であることを特徴としている。

【００３５】また、第２５番目に記載の表示装置におい
て、前記表示パネルと前記駆動回路部とは、フレキシブ
ル配線基板で電気的に接続されたことを特徴としてい
る。

【００３６】また、第２７番目に記載の表示装置におい
て、前記フレキシブル配線基板が、駆動用ＩＣを具備し
ていることを特徴としている。

【００３７】また、第２７番目に記載の表示装置におい
て、前記表示パネルに、駆動用ＩＣが搭載されたことを
特徴としている。

【００３８】

【実施例】以下に、本発明の導光板およびそれを用いた
液晶表示装置の実施例を、図面に基づいて詳細に説明す
る。

【００３９】（実施例１）図１は本実施例の導光板の斜
視図を示す図である。図２は、図１における線Ｗ−Ｗ´
に沿った断面を示す図である。

【００４０】この第１の実施例の導光板１は、その一方
の端面を光入射端面２とする。またこの光入射端面２に
隣接して、この面に略平行となるように図示しない蛍光
管等を用いた光源が配置される。そして導光板１の一方
の主面である光出射主面３には、複数の突起４が所定配
列で形成されている。ここで、「略平行」とは、「理論
的には全く平行であることが望ましいが、実際には製造
上の誤差は許容できる」という意味である。以下、
「略」（ほぼ）とは、このような意味の言葉として用い
る。

【００４１】この突起４は、光出射主面３と連続した複
数の斜面４１、４２を有しており、導光板１の基体と屈
折率が一致した光学的に同一な材料から形成されてい
る。また光入射端面２に最も遠い斜面は出射面４２即ち
入射光を全反射する条件を破るように形成され、一方、
光入射端面２に最も近い斜面即ち全反射面４１は、入射
光を全反射する条件で形成されている。この突起４の上
記の面４１、４２以外の面Ｃ及びＤは、導光板１の側面
に対してほぼ平行（つまり本実施例では、光出射光主面
３に対して垂直に崖状に切り立った状態）となるように
形成されている。さらに光出射主面３の突起４形成部以
外の全ての面は、後述するように入射光を全反射する条
件となるように形成されている。

【００４２】さて、導光板１の基体は通常、アクリル樹
脂などを成型して形成され、その光屈折率ｎは概ね 1.5
程度である。導光体内部に入射した光はその光軸に対し
て、 θ₁≦±ｓｉｎ^-1（ 1／ｎ）の角度分布を有する成分となる。従って、この導光体１
の内部に入射した光は、図２に示す通り概ね±42°の広
がりをもったコーンとなる。

【００４３】このコーン状の光成分の中で突起４部分に
入った光のうち直接に出射面４２に到達した光は、図２
中の実線矢印で示すように、導光板１外部に取り出され
る。一方、それ以上の仰角を有する光成分は、図２中の
点線矢印で示すように、出射面４２に到達する前に突起
部分の全反射面４１に到達しその面で反射することによ
って進路を曲げられて出射面４２に到達し、角度を変え
て導光体から出射される。突起４部分に入らなかった光
は、図２中の一点鎖線で示すように、導光板１内部で反
射を繰り返しつつ進行して行き、複数の突起４のうちの
いずれかの出射面４２から導光板１外部に取り出され
る。

【００４４】その結果、出射面４２から取り出される光
は、所定の仰角以下の成分のみとなり、その角度は導光
板１に入射された際の光源光の方向分布のコーンよりも
小さくなって、導光板１出射光の指向性が高められる。

【００４５】次に、上記実施例における導光板１の構造
について、さらに詳細に説明する。光入射端面２の長辺
と短辺との２辺をそれぞれｙ軸、ｚ軸とし、ｚ軸に直交
する光出射主面の１辺をｘ軸としたとき、ｙ軸成分を持
つ光のｚ軸成分は、ｙ軸成分を持たない光のｚ軸成分に
比べて小さくなる。即ち、ｙ軸成分を持つ光は、ｙ軸成
分を持たない光に比べて全反射面４１に対し大きな入射
角（ここで、入射角とは全反射面４１の法線と入射光と
のなす角のことである）で入射することとなる。従っ
て、少なくともｙ軸成分を持たない光が全反射面４１で
全反射されるように設定すれば、この成分よりも大きな
入射角で全反射面４１に到達する光、即ちｙ軸成分を持
った光は全て全反射される条件となる。

【００４６】本実施例の導光板においては、光源光の導
光板１入射時つまり光入射端面２における入射光の角度
分布のコーンは±42°の範囲内にあるから、ｙ軸成分を
持たない光はｚ軸方向に最大42°の角度で広がって伝播
する。従って、この光を全反射するように、全反射面４
１の角度を設定すれば良い。

【００４７】そこで、突起の全反射面４１と基体の光出
射主面３との成す角θと、導光板１の材質の屈折率ｎと
の関係を求めたところ、０≦θ≦ｓｉｎ^-1（１／ｎ）＝42° の関係を持つとき、この面で入射光は全反射される条件
となるが、導光板からの出射光量は出射面４２の面積に
依存するので、要求される光量に応じて角度θを設定す
ればよい。

【００４８】また、導光板１からの出射光のコーンは、
ｓｉｎ^-1（ 1／ｎ）／ 2のときに理論上最適であるの
で、このときに出射光の指向性を最も高めることができ
る。なお本実施例の導光板では角度θ＝25°に設定して
おり、従って全反射面４１で入射光は全反射される。

【００４９】また同時に、導光板１の側面（つまり光出
射主面３とこれに対向するもう一方の主面と光出射端面
とこれに対向するもう一方の端面とを除いた、残りの互
いに対向する２つの側面）及び光出射主面３は、光入射
端面２と直交するので、やはりこの条件を満たし、これ
らの面では入射光は全反射される。

【００５０】なお、図２中の一点鎖線矢印で示すよう
な、全反射面４１で反射された光は、光反射主面３に対
向する対向主面５で反射されて再び光反射主面３側に向
かうが、そのときの仰角が導光板１入射時に比べて小さ
くなっているため、全反射面４１の全反射条件を破るこ
とはなく、従って導光板からの出射光の指向性が乱され
ることは無い。また本実施例の導光板においては、光の
屈折、反射現象を利用しているので、従来のような散乱
ドットを形成した場合と比べて、光のエネルギロスを極
めて少なくでき、光源光の利用効率を高めることができ
る。

【００５１】なお、本実施例の導光板は、アクリル樹脂
などの平板を加工することによって製作することができ
る。ただし、入射光を全反射させるためには、この面の
表面粗さを、（入射光の波長／導光板の屈折率）で得ら
れる値以下とするとことが好ましい。入射光の波長は一
般に 400ｎｍ〜 700ｎｍに分布しているので、表面粗さ
を約 470ｎｍ以下、さらに好ましくは 270ｎｍ以下とす
ればよい。

【００５２】（実施例２）図３は、第２の実施例の導光
板１を示す図である。即ち同図に示すように、突起４の
形状を導光板１のｙ軸に長手方向が沿った土手状とする
ことも可能である。つまり、上記の第１の実施例の導光
板１は突起４が個々に島状に分離形成されていたが、第
２の実施例の導光板１は、ｙ軸に沿って一繋がりの形状
に形成することによって、導光板の加工が容易になると
いう利点がある。しかもこのような形状の突起４は、上
記の第１の実施例の場合と同様に出射光の角度分布を整
える効果を有することは言うまでもない。

【００５３】（実施例３）図４は、上記第１または第２
の実施例の導光板１を用いた液晶表示装置の一例を示す
概略断面図である。

【００５４】即ち、液晶パネル２０の観測対象となる面
とは反対側である背面には、液晶パネル２０と略平行に
本実施例の導光板２１が配置され、この導光板２１の一
方の端面には、蛍光管のような線状の光源２２が端面と
平行に配置されている。なお、図示は省略したが、この
線状光源２２の後部を覆うように断面がパラボラ状のリ
フレクタなどを設けて、光源光の前方利用効率を高めて
もよいことは言うまでもない。

【００５５】そして、液晶パネル２０と導光板２１との
間には、プリズムレンズシ−トからなる光学素子２３が
介挿されている。この光学素子２３は、光の屈折効果に
よって、導光板２１から出射された光を、液晶パネル２
０に対してほぼ垂直になるようにその光路を曲げる機能
を備えている。

【００５６】このような構造の本発明に係る液晶表示装
置においては、光源２２からの光が導光板２１によって
指向性を持つように変換されて出射された後、プリズム
レンズシ−ト２３に導かれて角度分布の揃えられた光
（バックライト）として液晶パネル２０へと出力される
ので、液晶パネル２０内部を斜めに横切る光成分を減少
させることができる。その結果、導光板１から出射され
る光は、液晶パネル２０の画面前面に亙ってその内部で
はほぼ均一な光路長ｄを有することとなり、そのΔｎｄ
（リタデーション値）が均一化される。また、液晶パネ
ル２０の正面方向から見た場合の輝度、コントラストを
大幅に向上することができた。

【００５７】なお、上記導光板２１の突起間のピッチ
は、液晶パネル２０を構成する単位画素間のピッチ（例
えば 100μｍ）よりも小さいことが好ましく、例えば10
〜30μｍ程度が好ましい。これにより、観察者が均一な
光を感じることができ、ムラの無い良好な表示画像が得
られる。

【００５８】さらに、プリズムレンズシート２３のプリ
ズム間のピッチは、導光板２１の突起のピッチよりも大
きく、液晶パネル２０を構成する単位画素間のピッチよ
りも小さいことが好ましい。これにより、突起およびプ
リズムの周期を目で感じなくなり、ムラのない良好な表
示画像を得ることができる。

【００５９】また、図２３に示すように、導光板２１と
液晶パネル２０との間に、導光板からの出射功を透過す
るモードと拡散するモードとを切り換えるための素子２
３０１を配置してもよい。このような素子としては、例
えば高分子分散型液晶素子を用いることができる。高分
子分散型液晶素子に対して、その素子の光学的状態を透
過状態とする電圧を印加することによって、導光板から
出射された光は一定角度内に集束されたまま液晶パネル
２０に入射される。一方、高分子分散型液晶素子を散乱
状態とする電圧を印加すると、導光板から出力された光
はこの素子内で散乱されて出力され、液晶パネル２０に
入射される。

【００６０】これを利用して、例えば正面方向の輝度、
コントラストが要求される場合、あるいはリタデーショ
ン値を均一化したい場合には、高分子分散型液晶素子を
散乱状態にして、用途に応じて切り換えることができ
る。

【００６１】また、高分子分散型液晶を構成する基板の
うち、一方を偏光能を有するプラスチック基板とし、液
晶パネル２０の偏光板と兼用させることにより、表示装
置の軽量化が可能となる。

【００６２】また、図２２に示すように、導光板２１と
光源２２との間に、ビームスプリッタ２２０１などの偏
光素子を配置してもよい。即ち、導光板２１は、光の屈
折、反射現象を利用しているので、入射光の偏光状態を
保存したままで出射することが可能である。

【００６３】従って、ビームスプリッタ２２０１によっ
て予め偏光された光は、導光板からその偏光状態を保っ
たまま出力されて液晶パネル２０に入射する。これによ
り、液晶パネル２０の外面に装着された偏光板における
光のロスを低減することが可能となる。

【００６４】（実施例４）この第４の実施例の液晶表示
装置は、第３の実施例で示した液晶表示装置に加えて、
液晶表示装置の視野角の制御を行なう光学要素としてマ
イクロレンズユニットを用いたことを特徴としている。
即ち図５に示すように、液晶パネル２０の前面に図４の
構造に加えてマイクロレンズユニット２４を配してい
る。こうすることによって、液晶パネル２０を通過した
光の出射方向を拡散させて、観測される画面の視野角を
広げることが可能となる。しかもこのとき、液晶パネル
２０に入射する光は上記各実施例と同じく一定の指向性
を有するので、表示のコントラストは大幅に向上されて
いる。

【００６５】なお、図５に示す構造は、マイクロレンズ
ユニット２４を配することによって広視野角を実現する
ものであるが、液晶表示装置の用途によっては特定方向
に限った視野角が要求される場合もある（例えば、光軸
が一定に設定された頭部搭載型液晶表示装置の場合な
ど）。この場合には、光学素子２４として液晶パネルの
出射光を所定方向に屈折させる機能をもったプリズムレ
ンズユニットを配しても良い。

【００６６】（実施例５）上記各実施例においては、突
起４を導光板１の前面に亙って同一形状、均一密度で配
置したが、以下の実施例は突起の形状を異ならしめるこ
とにより導光板出射光出力の均一化を図ったものであ
る。

【００６７】即ち、この第５の実施例の導光板５１にお
いては、図６に示すように、突起５４の体積を光入射端
面５３からの距離に応じて異なる値としたものである。
即ち、光入射端面５３に近い側の突起５４の出射面５２
の面積は小さくし、光入射端面５３から離れるに従って
この面積を大きくする。

【００６８】こうすることによって、光源から入射した
光が導光板５３内部で光入射端面５３からの距離に応じ
て多少の損失が生じた場合であっても、これを補償すべ
く出射面５２の面積を加減すればよい。

【００６９】（実施例６）上記実施例においては、出射
面５２の面積を変更したが、本実施例においては、同一
形状の突起を配置しつつその配置密度を変えたものであ
る。

【００７０】即ち、図７に示すように、本実施例の導光
板６１においては光入射端面側６２の突起６３の配置密
度を小さくし、光入射端面６２から離れるにしたがって
この密度を大きくする。その結果、光出射主面の単位面
積あたりの出射面６４の面積は光入射端面６２から離れ
るにしたがって大きくなり、光源から入射した光が光入
射端面６２からの距離に応じて多少の損失が生じた場合
であっても、これを補償すべく突起の配置密度を加減す
ればよい。そして、本実施例では、図６に示した第５の
実施例の導光板５１の場合と比べて突起の高さが同じで
あるため、液晶パネルとともに液晶表示装置内における
実装がより容易になるという利点も得られる。

【００７１】このように、上記各実施例においては、拡
散光源からの光に指向性を持たせることができ、また光
の損失も極めて少ないという利点を備えている。なお、
本発明は、上記各実施例の構造に限定されることなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々の変形が可能
であることは言うまでもない。

【００７２】上記各実施例の構造に加えて、例えば導光
板の光入射主面と光源との間に、光源光の出射方向を制
御するプリズムレンズアレイなどの光学系を導入しても
良い。すなわち、この光学系を用いて、光源光の導光板
入射時の光成分のコーンの広がりを制限したり、あるい
はそのコーンを上下方向に２分割し、入射されてきた光
源からの入射光の導光板内部での進行方向を最適化し
て、光源光の利用効率をさらに向上することができる。

【００７３】また、上記の各実施例の導光板は、光の屈
折効果を利用しているので、従来の光散乱方式の導光板
とは異なり、入射光の偏光特性を保存しつつ出射すると
いう特長を備えている。従って、例えば偏光を利用する
ＴＮ型液晶表示装置に本発明の導光板を組み込む場合な
どには、導光板の光入射端面と光源との間に、変更機能
を備えた光学系を導入することにより、光源光の入射時
点で偏光を持たせることができる。従って、偏光板を光
入射端面程度の小面積のものとすることができ、従来の
液晶パネルに貼設されていた大きな偏光板の少なくとも
１枚を省略することが可能となる。

【００７４】（実施例７）以下に、本発明の第７実施例
の液晶表示装置について図面を参照して説明する。こ
の実施例の液晶表示装置１は、図８、図９に示すよう
に、ノーマリ・ホワイト・モードで動作する光透過型の
液晶パネル１０１、液晶パネル１０１の一端辺に配置さ
れる４個ののＸ−ＴＡＢ８０１，８０２，８０３，８０
４、液晶パネル１０１の他の一端辺に配置される２個の
Ｙ−ＴＡＢ８２１，８２２、４個のＸ−ＴＡＢ８０１，
…８０４に接続されるＸ駆動回路基板８１１、２個のＹ
−ＴＡＢ８２１，８２３に接続されるＹ駆動回路基板８
３１、液晶パネル１０１の裏面側に配置される面光源装
置９０１とを含む。

【００７５】Ｘ−ＴＡＢ８０１，…８０４のそれぞれ
は、液晶表示装置１の外形寸法を小さくするよう、面光
源装置９０１の裏面側に折り曲げられ、面光源装置９０
１の裏面側に配置されるＸ駆動回路基板８１１に接続さ
れている。

【００７６】液晶パネル１０１は、対角14インチの表示
領域１０３を備えており、図１１に示すように、アレイ
基板２００と対向基板３００とがシール材（図示せず）
を介して 5ミクロンの間隙を保持して配置され、この間
隙に、互いに直交する方向にラビング処理が施されて配
向性が付与されて成る配向膜２９１，３９１を介して正
の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を主体とし
た液晶層４０１が保持されている。

【００７７】アレイ基板２００は、図１０、図１１に示
すように、ガラス基板２０１の一主表面側に複数本の走
査線Ｙｊ（ｊ＝１，２，…ｎ）と複数本の信号線Ｘｉ
（ｉ＝１，２，…ｍ）とがマトリクス状に配置され、走
査線Ｙｊと信号線Ｘｉとによって囲まれる領域にＩＴＯ
（Indium-Tin-Oxide）から成る透明な画素電極２５１が
配置されている。走査線Ｙｊと信号線Ｘｉとの各交点近
傍には、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称す
る。）２３１が配置されている。このＴＦＴ２３１は、
走査線Ｙｊ自体をゲート電極２１１とし、ゲート電極２
１１上に配置される絶縁膜２１３、絶縁膜を介して配置
される島状の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜２１
５、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５上に配置されるチャネル保
護膜２１７、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５に信号線Ｘｉから
延在されて電気的に接続されるドレイン電極２２１、画
素電極２５１とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５とを電気的に接
続するソース電極２２３とを備えている。また、ドレイ
ン電極２２１及びソース電極２２３とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜
２１７との間には、良好なオーミック接合が得られるよ
う低抵抗半導体膜として不純物としてリンを含有するｎ
⁺型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２２２，２２４がそれぞれ配置さ
れている。

【００７８】また、走査線Ｙｊと同一材料からなり、走
査線Ｙｊと略平行に配線される補助容量線Ｃｊガラス基
板２０１上に配置され、画素電極２５１と補助容量線Ｃ
ｊとによって補助容量（Ｃｓ）が形成されている。

【００７９】対向基板３００は、アレイ基板２００と対
向するガラス基板３０１上に、アレイ基板２００のＴＦ
Ｔ２３１、信号線Ｘｉと画素電極２５１との隙間および
走査線Ｙｊと画素電極２５１との隙間を遮光するよう配
置される遮光膜３１１、遮光膜３１１間に配置される赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色部から成るカラーフィ
ルタ層３２１、カラーフィルタ層３２１上に配置される
ＩＴＯから成る対向電極３３１とを含む。

【００８０】そして、アレイ基板２００および対向基板
３００の外表面には、それぞれ偏光板４１１，４２１が
貼付され、このようにして複数の表示画素を備えた液晶
パネル１０１は構成される。

【００８１】次に、面光源装置９０１について説明す
る。この面光源装置９０１は、図９に示すように、アク
リル樹脂から成る成形体であって、液晶パネル１０１の
有効表示領域１０３よりも若干大きい略長方形状の導光
板９１１、導光板９１１の一端面を光導入面９２１とし
て近傍配置される管状光源９５１、管状光源９５１から
の光源光を効率良く導光板９１１に導く反射フィルム９
６１、導光板９１１と液晶パネル１０１との間に配置さ
れるプリズムシ−ト９９１とを含む。

【００８２】導光板９１１の主表面には、光導入面９２
１から導入される光源光を選択的に、且つ導光板９１１
から出射される光源光の広がりを抑えるよう、断面三角
形状の第１突起列９１３が光導入面９２１と略平行に複
数列配列されている。また、導光板９１１の他主表面上
にも、光導入面９２１から導入される光源光を選択的に
一主面側から出射するよう、断面三角形状の第２突起列
９１５が光導入面９２１と略平行に複数列配列される。
尚、これら第１突起列９１３および第２突起列９１５
は、平面的に交互に配列され、また管状光源９５１から
遠ざかるにつれてその配列ピッチが密になるように配列
されている。

【００８３】第１突起列９１３のそれぞれは、図１１に
示すように、光導入面９２１側に反射面９１３ａ、導光
板９１１の端辺側に出射面９１３ｈを含む。また、第２
突起列９１５のそれぞれは、導光板９１１の端辺側に反
射面９１５ａを含む。

【００８４】管状光源９５１の光導入平面９２１から入
射される光源光は、導光板９１１がアクリル樹脂製であ
ることから、光導入面９２１の垂線に対して略42°の集
光角（Ω１）をもって導光板９１１内に入射される。

【００８５】このようなことから、光導入面９２１の垂
線に対する第１突起列９１３の反射面９１３ａの成す角
度（θ１）は40°に設定され、また突起列９１３の出射
面９１３ｂ、９１５ｂの成す角度（θ２）は略90°に設
定されている。ここでは、角度（θ１）を40°に設定し
たが、角度（θ１）はこれに限定されるものではなく、
光導入面９２１から入射される光源光を概ね突起列９１
３の出射面９１３ｂに導くよう設定されるものであれば
良い。しかしながら、角度（θ１）が小さすぎると、突
起列９１３を多数配列させることができなくなり、輝度
むらを招く恐れがあることから、20〜40°の範囲内に設
定することが望ましい。

【００８６】また、ここでは角度（θ２）をほぼ90°に
設定したが、出射光の広がりを小さくする上で80°以上
であることが望ましく、90°を越える鈍角であっても良
い。このような構成により、第１突起列９１３の出射面
９１３ｂからは導光板９１１の一端辺に向かって略90°
の広がり角（Ω２）に集光された光源光が出射されるこ
ととなる。

【００８７】また、導光板９１１の光導入面９２１から
入射される光源光が、光導入面９２１の垂線に対して略
42°の集光角（Ω１）をもって導光板９１１内に入射さ
れることから、光導入面９２１の垂線に対する第２突起
列９１５の反射面９１５ａの成す角度（θ３）は20°に
設定されている。ここでは、角度（θ３）を20°に設定
したが、角度（θ３）はこれに限定されるものではな
く、光導入面９２１から入射される光源光を概ね一主表
面側に導くよう設定されるものであれば良い。しかしな
がら、角度（θ３）が小さすぎると、突起列９１５を多
数配列させることができなくなり、輝度むらを招く恐れ
があることから、10〜25°の範囲内に設定することが望
ましい。

【００８８】また、第２突起列９１５の他の面９１５ｂ
は、導光板９１１内を伝播する光源光が反射されないよ
うに形成されていれば良く、従ってここでは角度（θ
４）を略90°に設定したが、 132°を越えないように設
定されていれば良い。

【００８９】このような構成により、第２突起列９１５
の反射面９１５ａにより反射された光源光は導光板９１
１の一主表面から出射されることとなる。

【００９０】液晶パネル１０１と導光板９１１との間に
配置されるプリズムシ−ト９９１は、導光板９１１側に
向かって突出し、導光板９１１の突起列９１３と略平行
に配列された複数の突起列９９３を含む。これら突起列
９９３は、導光板９９１からの出射光を液晶パネル１０
１側に導く屈折面９９３ａを含み、プリズムシ−ト９９
１の主表面と屈折面９９３ａとの成す角度（θ５）はほ
ぼ40°に設定されている。これにより、導光板９１１
上あるいは端辺に向かって出射される光源光は、液晶パ
ネル１０１側に向かう光源光に制御される。

【００９１】以上の構成により、この液晶表示装置は、
次のように動作する。

【００９２】管状光源９５１から導光板９１１の光導入
面９２１に入射される光源光は、導光板９１１内を伝播
し、その一部が第１突起列９１３の出射面９１３ｂから
出射される。同様に、導光板９１１内を伝播する光源光
は、その一部が第２突起列９１５の反射面９１３ａによ
って反射され、そして導光板９１１の一主表面側から出
射される。

【００９３】このようにして導光板９１１から出射され
る出射光は、プリズムシ−ト９９１により液晶パネル１
０１に向かって集光された均一な画光源光に制御され
る。

【００９４】以上のように、この実施例の液晶表示装置
によれば、導光板から液晶パネルに向かって出射される
光源光は、導光板の一主表面上に、導光板と一体成形さ
れた第１突起列のみならず、導光板の他の主表面に導光
板と一体に成形された第２突起列によっても液晶パネル
側に向かう面光源光に変換されるので、各突起の成形ピ
ッチに制約を受けても、均一な面光源光が得られ、よっ
て輝度むらのない良好な表示画像が得られる。

【００９５】この実施例では、液晶パネルの他主表面側
に突起列を設け、これにより光源光を一主表面側に導い
たが、断面三角形状であって、管状光源側に反射面を備
えた溝であっても良いことは言うまでもない。また、導
光板の他主表面側には反射フィルムを配する。あるいは
金属材料を被着させる等して反射性を向上させても良
い。

【００９６】また、この実施例では、導光板としてアク
リル樹脂製のものを用いたが、他の材料であっても良
い。この場合、光導入面から入射される光源光の立体角
は若干異なるため、各突起もしくは溝の成す角度は上述
した事情を考慮して適宜変更すれば良い。

【００９７】更に、この実施例では、導光板の一端面を
光導入面とし、この一端面に管状光源を近接して配置し
たが、管状光源は表示領域に相当する導光板に溝等を形
成して配置しても良い。このようにすれば、表示領域に
対する面光源装置の外形寸法を十分に小型に構成でき、
よって表示装置の狭額縁化が達成される。

【００９８】この発明の面光源装置によれば、生産性を
損なうことなく、光利用効率が高く、しかも表示輝度の
面内ばらつきを十分に軽減することができる。また、こ
の面光源装置を用いた表示装置によれば、表示むらのな
い良好な表示画像を得ることが可能となる。

【００９９】（実施例８）以下に、本願発明の第８実施
例のアクティブマトリックス型の液晶表示装置について
図面を参照して説明する。なお、上記各実施例と同様の
部位には、図１〜図１１と同じ符号を付して、以下に説
明する。

【０１００】この実施例の液晶表示装置は、図１２、図
１３に示すように、ノーマリ・ホワイト・モードで動作
する光透過型の液晶パネル１０１、液晶パネル１０１の
一端辺に沿って搭載されシリアル画像データをパラレル
画像データに直並列変換しアナログ画像データと成して
出力する４個の信号線駆動用ＩＣ８０１，８０２，１８
０３，８０４、液晶パネル１０１の他の一端辺に沿って
搭載され順次走査パルスを出力する２個の走査線駆動用
ＩＣ８２１，８２２、４個の信号線駆動用ＩＣ８０１，
８０２，８０３，８０４にシリアル画像データ並びに制
御信号を出力すると共に２個の走査線駆動用ＩＣ８２
１，８２２にスタート信号並びに制御信号を出力する液
晶パネル１０１の裏面側に配置される駆動回路基板８４
１（図１３参照）、駆動回路基板８４１と信号線駆動用
ＩＣ８０１，８０２，８０３，８０４とを接続するため
のフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）８１１、駆動回路基
板８４１と２個の走査線駆動用ＩＣ８２１，８２２とを
接続するためのフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）８３
１、更に液晶パネル１０１の裏面側に配置される面光源
装置９０１とを含む。

【０１０１】また、図１３に示すように、画光源装置９
０１は樹脂製のフレーム１１５に保持され、また駆動回
路基板８４１も面光源装置９０１の裏面側にフレーム１
１５によって保持される。更に、このフレーム１１５と
表示領域１０３を露出する開口を備えた金属製のベゼル
１１１とによって液晶パネル１０１は挟持されている。
液晶パネル１０１は、図１２に示すように対角14イン
チの表示領域１０３を備えて構成される。詳しくは、図
１５に示すように、アレイ基板２００と対向基板３００
とがシール材（図示せず）を介して 5ミクロンの間隙を
保持して配置され、この間隙に、互いに直交する方向に
ラビング処理が施されて配向性が付与された配向膜２９
１，３９１を介して正の誘電率異方性を有するネマチッ
ク液晶材料を主体とした液晶層４０１が保持されてい
る。

【０１０２】アレイ基板２００は、図１４、１５に示す
ように、ガラス基板２０１の一主表面側に複数本の走査
線Ｙｊ（ｊ＝１，２，…ｎ）と複数本の信号線Ｘｉ（ｉ
＝１，２，…ｍ）とがマトリクス状に配置され、走査線
Ｙｊと信号線Ｘｉとによって囲まれる領域にＩＴＯ（In
dium Tin-Oxide）から成る透明な画素電極２５１が配置
されている。走査線Ｙｊと信号線Ｘｉとの各交点近傍に
は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する。）２
３１が配置されている。このＴＦＴ２３１は、走査線Ｙ
ｊ自体をゲート電極２１１とし、ゲート電極２１１上に
配置される絶縁膜２１３、絶縁膜を介して配置される島
状の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜２１５、ａ−
Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５上に配置されるチャネル保護膜２１
７、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５に信号線Ｘｉから延在され
て電気的に接続されるドレイン電極２２１、画素電極２
５１とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５とを電気的に接続するソ
ース電極２２３とを備えている。また、ドレイン電極２
２１及びソース電極２２３とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１７と
の間には、良好なオーミック接合が得られるよう低抵抗
半導体膜として不純物としてリンを含有するｎ⁺型ａ−
Ｓｉ：Ｈ薄膜２２２，２２４がそれぞれ配置されてい
る。

【０１０３】また、走査線Ｙｊと同一材料からなり、走
査線Ｙｊと略平行に配線される補助容量線Ｃｊがガラス
基板２０１上に配置され、画素電極２５１と補助容量線
Ｃｊとによって補助容量（Ｃｓ）が形成されている。

【０１０４】対向基板３００は、アレイ基板２００と対
向するガラス基板３０１上に、アレイ基板２００のＴＦ
Ｔ２３１、信号線Ｘｉと画素電極２５１との隙間および
走査線Ｙｊと画素電極２５１との隙間を遮光するよう配
置される遮光膜３１１、遮光膜３１１間に配置される赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色部から成るカラーフィ
ルタ層３２１、カラーフィルタ層３２１上に配置される
ＩＴＯから成る対向電極３３１とを含む。

【０１０５】そして、アレイ基板２００および対向基板
３００の外表面には、それぞれ偏光板４１１，４２１が
貼付され、このようにして複数の表示画素を備えた液晶
パネル１０１は構成される。

【０１０６】次に、面光源装置９０１について説明す
る。この面光源装置９０１は、図２に示すように、アク
リル樹脂から成る成形体であって、液晶パネル１０１の
有効表示領域１０３よりも若干大きい略長方形状の導光
板９１１、導光板９１１の一端面を光導入面９２１とし
て近傍配置される管状光源９５１、管状光源９５１から
の光源光を効率良く導光板９１１に導く反射フィルム９
６１、導光板９１１と液晶パネル１０１との間に配置さ
れるプリズムシ−ト９９１とを含む。

【０１０７】導光板９１１は、光導入面９２１から遠ざ
かるにつれて肉厚が連続的に減少するよう構成されてい
る。更に詳しくは、光導入面９２１の垂線に対して、導
光板９１１の裏面側主表面の成す角度（θ）がほぼ 0.5
°に設定されている。

【０１０８】そして、導光板９１１の一主表面上には、
光導入面９２１から導入される光源光を選択的に、且つ
導光板９１１から出射される光源光の広がりを抑えるよ
う、断面三角形状の突起列９１３が光導入面９２１と略
平行に複数列配列されている。尚、この突起列９１３
は、平面的に交互に配列され、また管状光源９５１から
遠ざかるにつれてその配列ピッチが密になるように配列
されている。また、突起列９１３のそれぞれは、図１５
に示すように、光導入面９２１側に反射面９１３ａ、導
光板９１１の端辺側に出射面９１３ｂを含む。

【０１０９】ところで、光導入平面９２１から入射され
る管状光源９５１の光源光は、導光板９１１がアクリル
樹脂製であることから、光導入面９２１の垂線に対して
略42°の集光角（Ω１）をもって導光板９１１内に入射
される。

【０１１０】このようなことから、光導入面９２１の垂
線に対する突起列９１３の反射面９１３ａの成す角度
（θ１）は40°に設定され、また突起列９１３の出射面
９１３ｂ、９１５ｂの成す角度（θ２）は略90°に設定
されている。ここでは角度（θ１）を40°に設定した
が、角度（θ１）はこれに限定されるものではなく、光
導入面９２１から入射される光源光を概ね突起列９１３
の出射面９１３ｂに導くよう設定されるものであれば良
い。しかしながら、角度（θ１）が小さすぎると、突起
列９１３を多数配列させることができなくなり、輝度む
らを招く恐れがあることから、20〜40°の範囲内に設定
することが望ましい。

【０１１１】特にこの実施例の如く、導光板９１１の裏
面側の主表面は、光導入面９２１と所定の角度（θ）を
持って形成されているので、角度（θ１）を大きく設定
することが可能となり、これにより突起列９１３の配列
ピッチを小さく設定でき、よって輝度の面内ばらつきを
軽減することができる。

【０１１２】また、ここでは角度（θ２）をほぼ略90°
に設定したが、出射光の広がりを小さくする上で80°以
上であることが望ましく、90°を越える鈍角であっても
良い。このような構成により、突起列９１３の出射面
９１３ｂからは導光板９１１の一端辺に向かって略90°
の広がり角（Ω２）に集光された光源光が出射されるこ
ととなる。

【０１１３】液晶パネル１０１と導光板９１１との間に
配置されるプリズムシ−ト９９１は、導光板９１１側に
向かって突出し、導光板９１１の突起列９１３と略平行
に配列された複数の突起列９９３を含む。これら突起列
９９３は、導光板９９１からの出射光を液晶パネル１０
１側に導く屈折面９９３ａを含み、プリズムシ−ト９９
１の主表面と屈折面９９３ａとの成す角度（θ３）は略
30°に設定されている。これにより、導光板９１１の
端辺に向かって出射される光源光は、液晶パネル１０１
側に向かう面光源光に制御される。

【０１１４】以上の構成により、この液晶表示装置は、
次のように動作する。

【０１１５】管状光源９５１から導光板９１１の光導入
面９２１に入射される光源光は、導光板９１１内を伝播
し、その一部が突起列９１３の出射面９１３ｂから出射
される。そして、導光板９１１から出射される出射光
は、プリズムシ−ト９９１によって液晶パネル１０１に
向かって集光された均一な面光源光に制御される。

【０１１６】以上のように、この実施例の液晶表示装置
によれば、導光板から液晶パネルに向かって出射される
光源光は、導光板の一主表面上に、導光板と一体形成さ
れた突起列によって液晶パネル側に向かう面光源光に交
換されるので、光源光の光利用効率が高く、これにより
高コントラストを達成することができる。コントラスト
が従来程度でよいのであれば、管状光源の消費電力が低
減できる。また、このような導光板は一体形成できるの
で、装置の低廉化が達成される。

【０１１７】更に、この実施例では、導光板の裏面側主
表面が導光板の光導入面と所定の角度を持って連続的に
肉薄に形成されているので、突起列ピッチを小さく設定
することができ、これにより面内輝度ばらつきを十分に
抑えることができる。

【０１１８】また、この実施例では、導光板の裏面側、
特に導光板の肉薄部分に駆動回路基板が収納されるの
で、液晶表示装置の厚さ寸法を損なうことなく、狭額縁
化を達成することができた。

【０１１９】この実施例では、導光板の裏面側に何等処
理を施していないが、例えば突起や溝等を配列させて導
光板内を伝播する光源光の一部を一主表面側から出射さ
せるよう制御することで、より面内輝度ばらつきが軽減
される。

【０１２０】ところで、この実施例では、導光板として
アクリル樹脂製のものを用いたが、他の材料であっても
良い。この場合、光導入面から入射される光源光の立体
角は若干異なるため、各突起列の成す角度は上述した事
情を考慮して適宜変更すれば良い。

【０１２１】また、この実施例では、面光源装置から出
射される光源光は、その集光角が小さく制御されるの
で、液晶パネルの観察者側に散乱フィルム等を配すれ
ば、表示装置の視角を改善することができ、種々の角度
の観察者に対して表示を行う場合等には好適である。

【０１２２】更に、この実施例では、アレイ基板の一端
側にのみ信号線を、また他の一端側にのみ走査線をそれ
ぞれ引き出し、しかもアレイ基板上に駆動用ＩＣを搭載
し、更にアレイ基板と駆動回路基板とをＦＰＣにより電
気的に接続して狭額縁化を達成したが、駆動回路基板と
アレイ基板とをフレキシブル配線基板上に駆動ＩＣが搭
載されたＴＡＢ−ＩＣ等によってアレイ基板と駆動回路
基板とを電気的に接続したものであっても良い。

【０１２３】また、この実施例では、導光板の一端面を
光導入面としたが、導光板に光導入面を含む溝あるいは
貫通孔等を設けて管状光源を配するようにしても良い。

【０１２４】この発明の表示装置によれば、光源光の光
利用効率が高く、しかも生産性に優れた面光源装置を備
えているので、表示装置の低廉化、更には高コントラス
ト化または低消費電力化が達成できる。

【０１２５】更にこの発明によれば、厚さ寸法を大幅に
変更することなく狭額縁化を達成することができる。

【０１２６】（実施例９）以下に、本願発明の第９実施
例の液晶表示装置について図面を参照して説明する。

【０１２７】この実施例の液晶表示装置は、図１６、図
１７に示すように、ノーマリ・ホワイト・モードで動作
する光透過型の液晶パネル１０１、液晶パネル１０１の
一端辺に配置される４個のＸ−ＴＡＢ８０１，８０２，
８０３，８０４、対向する一端辺に配置される４個のＹ
−ＴＡＢ８０６、液晶パネル１０１の他の一端辺に配置
される２個のＹ−ＴＡＢ８２１，８２２、４個のＸ−Ｔ
ＡＢ８０１、…８０４に接続されるＸ駆動回路基板８１
１、他の４個のＸ−ＴＡＢ８０６に接続されるＸ駆動回
路基板８１３、２個のＹ−ＴＡＢ８２１，８２３に接続
されるＹ駆動回路基板８３１、液晶パネル１０１の裏面
側に配置される面光源装置９０１とを含む。

【０１２８】Ｘ−ＴＡＢ８０１、…８０４，８０６のそ
れぞれは、液晶表示装置１の外形寸法を小さくするよ
う、面光源装置９０１の裏面側に折り曲げられ、面光源
装置９０１の裏面側に配置されるＸ駆動回路基板８１
１，８０６に接続されている。

【０１２９】液晶パネル１０１は、対角14インチの表示
領域１０３を備えており、図１９に示すようにアレイ基
板２００と対向基板３００とがシール材（図示せず）を
介して 5ミクロンの間隙を保持して配置され、この間隙
に、互いに直交する方向にラビング処理が施されて配向
性が付与されて成る配向膜２９１，３９１を介して正の
誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を主体とした
液晶層４０１が保持されて成る。

【０１３０】アレイ基板２００は、図１８、図１９に示
すように、ガラス基板２０１の一主表面に複数本の走査
線Ｙｊ（ｊ＝１，２，…ｎ）と複数本の信号線Ｘｉ（ｉ
＝１，２，…ｍ）とがマトリクス状に配置され、走査線
Ｙｊと信号線Ｘｉとによって囲まれる領域にＩＴＯ（In
dium Tin-Oxide）から成る透明な画素電極２５１が配置
されている。走査線Ｙｊと信号線Ｘｉとの各交点近傍に
は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する。）２
３１が配置されている。このＴＦＴ２３１は、走査線Ｙ
ｊ自体をゲート電極２１１とし、ゲート電極２１１上に
配置される絶縁膜２１３、絶縁膜を介して配置される島
状の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜２１５、ａ−
Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５上に配置されるチャネル保護膜２１
７、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５に信号線Ｘｉから延在され
て電気的に接続されるドレイン電極２２１、画素電極２
５１とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５とを電気的に接続するソ
ース電極２２３とを備えている。また、ドレイン電極２
２１及びソース電極２２３とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１７と
の間には、良好なオーミック接合が得られるよう低抵抗
半導体膜として不純物としてリンを含有するｎ⁺型ａ−
Ｓｉ：Ｈ薄膜２２２，２２４がそれぞれ配置されてい
る。

【０１３１】また、走査線Ｙｊと同一材料からなり、走
査線Ｙｊと略平行に配線される補助容量線Ｃｊがガラス
基板２０１上に配置され、画素電極２５１と補助容量線
Ｃｊとによって補助容量（Ｃｓ）が形成されている。

【０１３２】対向基板３００は、アレイ基板２００と対
向するガラス基板３０１上に、アレイ基板２００のＴＦ
Ｔ２３１、信号線Ｘｉと画素電極２５１との隙間および
走査線Ｙｊと画素電極２５１との隙間を遮光するよう配
置される遮光膜３１１、遮光膜３１１間に配置される赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色部から成るカラーフィ
ルタ層３２１、カラーフィルタ層３２１上に配置される
ＩＴＯから成る対向電極３３１とを含む。

【０１３３】そして、アレイ基板２００および対向基板
３００の外表面には、それぞれ偏光板４１１，４２１が
貼付され、このようにして複数の表示画素を備えた液晶
パネル１０１は構成される。

【０１３４】次に、面光源装置９０１について説明す
る。この面光源装置９０１は、図２に示すように、アク
リル樹脂から成り、液晶パネル１０１の有効表示領域１
０３よりも若干大きい略長方形状の導光板９１１、導光
板９１１のランプ収納溝９２１内に配置される管状光源
９５１、ランプ収納溝９２１を覆う反射フィルム９６
１、導光板９１１と液晶パネル１０１との間に配置され
るプリズムシ−ト９９１とを含む。

【０１３５】導光板９１１は、液晶パネル１０１の有効
表示領域１０３に対応する領域内、更に詳しくは裏面中
央部分に導光板９１１の長辺と略平行に形成されたラン
プ収納溝９２１を備え、このランプ収納溝９２１に管状
光源９５１は格納される。そして、ランプ収納溝９２１
から導光板９１１端に向かって板厚が薄くなるようテー
パー状に整形されている。

【０１３６】そして、導光板９１１は、図２０に示すよ
うに、ランプ収納溝９２１に対応する領域を第３領域、
この第３領域を挟む第１及び第２領域とに機能的に区分
される。

【０１３７】このランプ収納溝９２１は、導光板９１１
の第１領域に管状光源９５１からの光源光を導くよう導
光板９１１の厚さ方向に形成される第１光導入平面９２
１ａ、導光板９１１の第２領域に光源光を導くよう導光
板９１１の厚さ方向に形成される第２の光導入平面９２
１ｂ、導光板９１１の第３領域に光源光を導くよう導光
板９１１の主表面に略平行に形成される第３光導入平面
９２１ｃとを含む。

【０１３８】導光板９１１の主表面上の第１領域には、
第１光導入平面９２１ａから導入される光源光を選択的
に、且つ導光板９１１から出射される光源光の広がりを
抑えるよう、断面三角形状の第１突起列９１３が第１光
導入平面９２１ａと略平行に複数列配列されている。ま
た、導光板９１１の主表面上の第２領域にも、第２光導
入平面９２１ｂから導入される光源光を選択的に、且つ
導光板から出射される光源光の広がりを抑えるよう、断
面三角形状の第２突起列９１５が第２光導入平面９２１
ｂと略平行に複数列配列される。これら第１、第２突起
列９１３，９１５は、管状光源９５１から遠ざかるにつ
れてその間隙が密になっており、これによって表示輝度
の均一性を確保している。

【０１３９】第１突起列９１３のそれぞれは、図１９に
示すように、第１光導入平面９２１ａ側に反射面９１３
ａ、導光板９１１の端辺側に出射面９１３ｂを含む。ま
た、第２突起列９１５のそれぞれも、第２光導入平面９
２１ｂ側に反射面９１５ａ、導光板９１１の端辺側に出
射面９１５ｂを含む。即ち、導光板９１１は、第３領域
を介して第１領域と第２領域とは対称である。

【０１４０】管状光源９５１から第１光導入平面側９２
１ａ及び第２光導入平面側９２１ｂを介して入射される
光源光のそれぞれは、導光板９１１がアクリル樹脂製で
あることから、第１光導入平面９２１ａの垂線に対して
略42°の集光角（Ω１）を、また第２光導入平面９２１
ｂの垂線に対して略42°の集光角（Ω１）をもってそれ
ぞれ入射される。

【０１４１】このようなことから、第１光導入平面９２
１ａ及び第２光導入平面９２１ｂの垂線に対して各突起
列９１３，９１５の反射面９１３ａ，９１５ａとの成す
角度（θ１）は40°に設定され、また各突起列９１３，
９１５の出射面９１３ｂ、９１５ｂの成す角度（θ２）
は略90°に設定されている。ここでは、角度（θ１）を
40°に設定したが、角度（θ１）はこれに限定されるも
のではなく、第１、第２光導入平面９２１ａ，９２１ｂ
から入射される光源光を概ね各突起列９１３，９１５の
出射面９１３ｂ，９１５ｂに導くよう設定されるもので
あれば良い。しかしながら、角度（θ１）が小さすぎる
と、各突起列９１３，９１５を多数配列させることがで
きなくなり、輝度むらを招く恐れがあることから、20〜
40°の範囲内に設定することが望ましい。特にこの実施
例では、導光板９１１の板厚が管状光源９５１から導光
板９１１端に向かって薄くなるようにテーパー状に整形
されているため、各突起列９１３，９１５の反射面９１
３ａ，９１５ａとの成す角度（θ１）、例えば42°を越
えて大きく設定することができ、これにより多数の突起
列９１３，９１５を配列させることが可能となり、これ
により輝度むらをより一層抑えることが可能となる。

【０１４２】また、ここでは角度（θ２）をほぼ90°に
設定したが、出射光の広がりを小さくする上で80°以上
であることが望ましく、90°を越える鈍角であっても良
い。このような構成により、第１突起列９１３の出射面
９１３ｂからは導光板９１１の一端辺に向かって略90°
の広がり角（Ω２）に集光された光源光が出射され、ま
た第２突起列９１５の出射面９１５ｂからは導光板９１
１の他端辺に向かってやはり略90°の広がり角（Ω２）
に集光された光源光が出射される。

【０１４３】液晶パネル１０１と導光板９１１との間に
配置されるプリズムシ−ト９９１は、導光板９１１側に
向かって突出し、導光板９１１の突起列９１３，９１５
と略平行に配列された複数の突起列９９３，９９５を含
む。これら突起列９９３，９９５は、導光板９９１から
の出射光を液晶パネル１０１側に導く屈折面９９３ａ，
９９５ａを含み、プリズムシ−ト９９１の主表面と屈折
面９９３ａ，９９５ａとの成す角度（θ３）は略35°に
設定されている。

【０１４４】これにより、導光板９１１の端辺に向かっ
て出射される光源光は、液晶パネル１０１側に向かう集
光角（Ω３）22°の光源光に制御される。

【０１４５】また、導光板９１１の第３光入射平面９２
１ｃから入射される光源光は、導光板９１１から光拡散
シ−ト９８１を介して出射される。導光板９１１の第３
領域に光拡散シ−ト９８１を配したのは、第３領域が第
１及び第２領域に比べて光源輝度が極端に大きくなるこ
とを防止するためであって、光拡散シ−ト９８１は第３
光導入平面９２１ｃと管状光源９５１との間に配置して
も良く、また第３領域の導光板９１１主表面あるいは第
３光導入平面９２１ｃを梨地状に荒らす等してもかまわ
ない。

【０１４６】以上の構成により、この液晶表示装置１
は、次のように動作する。

【０１４７】管状光源９５１から導光板９１１の第３光
導入平面９２１ｃに入射される光源光は、第３光導入平
面９２１ｃから導光板９１１内に入射され、光拡散シ−
ト９８１を介し、更にプリズムシ−ト９９１を介して、
液晶パネル１０１に入射される。

【０１４８】導光板９１１の第１光導入平面９２１ａに
入射される光源光は、導光板９１１内を伝播し、その一
部が第１突起列９１３の出射面９１３ｂから出射され
る。同様に、導光板９１１の第２光導入平面９２１ｂに
入射される光源光も、導光板９１１内を伝播し、その一
部が第２突起列９１５の出射面９１５ｂから出射され
る。このようにして導光板９１１から出射される出射
光は、略90°の拡散光に制御される。そして、導光板９
１１から出射される出射光はプリズムシ−ト９９１によ
って液晶パネル１０１に向かう集光角（Ω３）22°の光
源光に制御される。

【０１４９】以上説明したように、この実施例の液晶表
示装置１によれば、管状光源９５１が、有効表示領域１
０３に対応する導光板９１１の厚さ方向に収納されるの
で、液晶表示装置１の外形寸法が管状光源９５１に制約
を受けることがなく、よって装置の小型化を達成するこ
とができる。しかも、導光板９１１はテーパー状であっ
て、その板厚の薄い領域にＸ駆動回路基板８１１，８０
６が配置されているので、液晶表示装置１の一層の狭額
縁化を達成することができた。

【０１５０】また、管状光源９５１は、液晶表示装置１
の裏面もしくは側面から容易に着脱できるので、メンテ
ナンスが容易である。例えば、管状光源９５１と反射フ
ィルム９６１とをユニット化して導光板９１１に着脱可
能にすれば、光源の交換がより簡易なものとなる。

【０１５１】また、この面光源装置９０１からの光源光
は、その集光角が小さく制御されているので、光利用効
率が高く、よって装置の低消費電力化を達成することが
できる。

【０１５２】例えば、導光板裏面に散乱パターンが配さ
れた従来の面光源装置に比べて、この実施例によれば、
液晶表示装置における表示輝度を十分に向上させること
ができた。

【０１５３】上述した実施例では、管状光源９５１を導
光板９１１の中央部分に配置した場合を例にとり説明し
たが、この発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば図２１に示すように、導光板９１１の端辺近傍に配置
されるものであっても良い。また、上述した実施例で
は、導光板９１１の中央部分にランプ収納溝９２１を配
置した場合を例にとり説明したが、これは導光板９１１
を貫通するものであってもかまわない。

【０１５４】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、光利用効率が高い面光源装置を実現でき
る。そしてその面光源装置を用いた本発明に係る表示装
置は、光利用効率の向上に加えて、その表示パネルとし
ての狭額縁化をも達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の導光板を示す図である。

【図２】第１の実施例の導光板の断面を示す図である。

【図３】第２の実施例の導光板を示す図である。

【図４】第３の実施例の液晶表示装置の断面を示す図で
ある。

【図５】第４の実施例の液晶表示装置の断面を示す図で
ある。

【図６】第５の実施例の導光板を示す図である。

【図７】第６の実施例の導光板を示す図である。

【図８】第７の実施例の液晶表示装置を示す図である。

【図９】第７の実施例の液晶表示装置の断面を示す図で
ある。

【図１０】第７の実施例の液晶表示装置の画素部を拡大
して示す図である。

【図１１】第７の実施例の液晶表示装置の断面を示す図
である。

【図１２】第８の実施例の液晶表示装置を示す図であ
る。

【図１３】第８の実施例の液晶表示装置の断面を示す図
である。

【図１４】第８の実施例の液晶表示装置の画素部を拡大
して示す図である。

【図１５】第８の実施例の液晶表示装置の断面を示す図
である。

【図１６】第９の実施例の液晶表示装置を示す図であ
る。

【図１７】第９の実施例の液晶表示装置の断面を示す図
である。

【図１８】第９の実施例の液晶表示装置の画素部を拡大
して示す図である。

【図１９】第９の実施例の液晶表示装置の断面を示す図
である。

【図２０】第９の実施例の導光板と光源との平面的な位
置関係を示す図である。

【図２１】導光板と光源との平面的な位置関係の、第９
の実施例とは別の一例を示す図である。

【図２２】ビームスプリッタ２２０１を用いた場合を示
す図である。

【図２３】モード切り換え用の素子２３０１を用いた場
合を示す図である。

【符号の説明】

１…導光板、２…光入射端面、３…光出射主面、４…突
起、４１…全反射面、４２…出射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者居出直人兵庫県姫路市余部区上余部50番地株式会社東芝姫路工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状の基体の少なくとも一つの側面を
光入射面とし、これに交わる前記基体の一主面を光出射
主面として備えた導光板であって、前記光出射主面内には、前記基体と光学的に同一の材料
から形成される複数の突起が配設され、前記突起は、該
突起を構成する複数の斜面のうち光入射面から最遠の主
斜面が入射光を透過する光出射面からなり、かつ該主斜
面以外の斜面が入射光を全反射する条件を満たす面から
なることを特徴とする導光板。
【請求項２】請求項１の導光板において、前記光出射
主面のうち前記突起の光出射面以外の全ての面が入射光
を全反射する条件を満たす面であることを特徴とする導
光板。
【請求項３】請求項１の導光板において、前記光出射
主面以外の全ての面が、入射光を全反射する条件を満た
す面であることを特徴とする導光板。
【請求項４】請求項１の導光板において、前記複数の
突起が、前記光入射面から遠くなるにしたがって大きな
体積を有するように配設されていることを特徴とする導
光板。
【請求項５】請求項１の導光板において、前記複数の
突起が互いに同一体積であり、かつ該突起の前記光出射
主面上に占める密度が前記光入射面から遠くなるにした
がって大きくなるように前記突起が形成されていること
を特徴とする導光板。
【請求項６】２枚の平行基板間に液晶層が挟持された
液晶パネル及び前記パネルの背面に設けられた導光板を
有する液晶表示装置であって、前記導光板に請求項１記載の導光板を用い、かつ前記液
晶パネルと前記導光板の光出射面との間に前記導光板か
らの出射光の光路を制御する光学素子が介挿されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】請求項６の液晶表示装置において、前記
導光板の突起のピッチは、前記液晶パネルを構成する画
素のピッチよりも小さいことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項８】請求項６の液晶表示装置において、前記
光学素子はプリズムシ−トである液晶表示装置。
【請求項９】請求項８の液晶表示装置において、前記
プリズムシ−トを構成するプリズムのピッチは前記液晶
パネルを構成する画素のピッチよりも小さいことを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項１０】請求項８の液晶表示装置において、前
記プリズムシ−トを構成するプリズムのピッチは前記液
晶パネルを構成する画素のピッチよりも大きいことを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】請求項６の液晶表示装置において、前
記光学素子は、導光板からの出射光を透過するモードと
該出射光を拡散するモードを切り換えられることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項１２】請求項１１の液晶表示装置において、
前記光学素子は、高分子分散型液晶セルである液晶表示
装置。
【請求項１３】請求項１１の液晶表示装置において、
前記高分子分散型液晶セルの一方の基板は偏光能を有す
ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】請求項６の液晶表示装置において、前
記２枚の平行基板のうち前記液晶パネルの観測側から見
て前面側に位置する基板の前面に、前記液晶パネルの出
射光の光路を制御する光学素子が配設されたことを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項１５】請求項６の液晶表示装置において、前
記導光板の光入射主面と光源との間に光源光を偏光させ
る素子が介挿されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】管状光源と、該管状光源からの光を伝
播する導光板とを備えた面光源装置において、前記導光板は、前記導光板内を伝播する前記光源光を前
記導光板の一主表面側から選択的に出射するよう前記導
光板の前記一主表面側に配置される前記導光板と一体の
複数の突起と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前
記導光板の前記一主表面側から選択的に出射するよう前
記導光板の前記一主表面と相対する他の主表面側に配置
される前記導光板と一体の光路変更手段とを含むことを
特徴とする面光源装置。
【請求項１７】請求項１６記載の突起は、前記導光板
内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記導光
板外に射出する第１出射面と、前記導光板内を伝播する
前記管状光源からの前記光源光を前記第１出射面に導く
または前記導光板内に反射する第１反射面とを含む断面
三角形状であることを特徴とする面光源装置。
【請求項１８】請求項１６記載の光路変更手段は、前
記他の主表面に形成され前記光源光を前記導光板の前記
一主表面に反射する複数の第２反射面であることを特徴
とする面光源装置。
【請求項１９】請求項１８記載の前記第１反射面は、
平面的に前記第２反射面間に配置されることを特徴とす
る面光源装置。
【請求項２０】複数の表示画素から成る有効表示領域
を含む表示パネルと、管状光源および前記管状光源から
の光源光を伝播する導光板とを備えた面光源装置とを含
む表示装置において、前記導光板は、該導光板内を伝播する前記光源光を前記
導光板の一主表面側から選択的に出射するよう前記導光
板の前記一主表面側に配置される前記導光板と一体の複
数の突起と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記
導光板の前記一主表面側から選択的に出射するよう前記
導光板の前記一主表面と相対する他の主表面側に配置さ
れる前記導光板と一体の光路変更手段とを含むことを特
徴とする表示装置。
【請求項２１】管状光源と、該管状光源からの光を選
択的に出射する複数の突起を一主表面に含む導光板とを
備えた面光源装置において、前記導光板は、前記管状光源を前記導光板の厚さ方向に
収納し、且つ前記管状光源からの前記光源光を前記導光
板に導くよう前記厚さ方向に形成された光導入平面を含
む収納部を備えたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２２】請求項１６記載の突起は、前記導光板
内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記導光
板に導くまたは前記導光板内に反射する反射面とを含む
断面三角形状であることを特徴とする面光源装置。
【請求項２３】複数の表示画素からなる有効表示領域
を含む表示パネルと、前記表示パネルに面光源光を照射
する管状光源及び該管状光源からの光源光を選択的に出
射する複数の突起を一主表面に含む導光板とを備えた面
光源装置とを含む表示装置において、前記導光板は、前記管状光源を前記導光板の厚さ方向に
収納し、かつ前記管状光源からの前記光源光を前記導光
板に導くよう前記厚さ方向に形成される光導入平面を含
む収納部を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２４】請求項１８記載の管状光源は、前記表
示パネルの前記有効表示領域内に対応して配置されるこ
とを特徴とする表示装置。
【請求項２５】複数の表示画素からなる表示領域を含
む表示パネルと、前記表示パネルを駆動する駆動回路部
と、管状光源と、該管状光源からの光源光を導入する、
前記管状光源に近接配置される光導入面を含む導光板
と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の
一主表面側から選択的に出射する前記導光板の前記一主
表面上に配置された複数の突起とを有する面光源装置
と、を備えた表示装置であって、前記導光板は、前記光導入面の導光板厚よりも肉薄の肉
薄の領域を含み、前記駆動回路部は前記肉薄部に近接し
て配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項２６】請求項２５記載の突起は、前記導光板
内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記導光
板外に出射する第１出射面と、前記導光板内を伝播する
前記管状光源からの前記光源光を前記第１出射面に導く
または前記導光板内に反射する第１反射面とを含む断面
三角形であることを特徴とする表示装置。
【請求項２７】請求項２５記載の前記表示パネルと前
記駆動回路部とは、フレキシブル配線基板で電気的に接
続されたことを特徴とする表示装置。
【請求項２８】請求項２７記載の前記フレキシブル配
線基板が、駆動用ＩＣを具備していることを特徴とする
表示装置。
【請求項２９】請求項２７記載の前記表示パネルに、
駆動用ＩＣが搭載されたことを特徴とする表示装置。