(57)【要約】【課題】導光体裏面側の反射シートと光源部のプリント基板との間に設けた間隙からの光漏れを低減する等し、光エネルギの損失が少なくして画面輝度向上を図った液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示パネル２背面側のバックライト３に設けられた小型面光源６と、光源６の発光面６ａに入光側面５ａが対向し、出光主面５ｂから液晶表示パネル２に向けて光源６からの光を放射するバックライト３に設けられた略方形平板状の導光体５とを備える液晶表示装置１で、導光体５は、入光側面５ａから対向側面５ｄ方向に漸次薄厚となるように辺縁部を傾斜角度αで傾斜させた表面側傾斜面１０を有し、かつ対向主面５ｃ側に表面側傾斜面１０に対向して、これに平行な裏面側傾斜面１１を有し、導光体５の屈折率をｎ、光源６から入光側面５ａに向け放射角度βで放射された光の表面側傾斜面１０への入射角度をγとしたとき、    α＜γ−β      γ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）    である。【選択図】図２
2007256697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面側に配置した面光源装置とを備え、この面光源装置は、光源と、この光源に入光側面が対向し前記光源からの光を出光主面から前記液晶表示パネルに向けて放射する略方形平板状の導光体とを備える構成とした液晶表示装置であって、
前記導光体は、前記入光側面からこの側面に対向する対向側面方向に漸次薄厚となるように、前記出光主面の辺縁部を所定傾斜角度αで傾斜させた表面側傾斜面を有し、かつ前記出光主面に対向する対向主面側に前記表面側傾斜面に対向して、これに平行な裏面側傾斜面を有すると共に、前記導光体の屈折率をｎ、前記光源から前記入光側面に向け放射角度βで放射された光の前記表面側傾斜面への入射角度をγとしたとき、
α＜γ−β
γ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）
であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記裏面側傾斜面が複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面側に配置した面光源装置とを備え、この面光源装置は、光源と、この光源に入光側面が対向し前記光源からの光を平坦な出光主面から前記液晶表示パネルに向けて放射する略方形平板状の導光体とを備える構成とした液晶表示装置であって、
前記導光体は、前記入光側面から前記出光面にかけて漸次薄厚となるように、所定傾斜角度αで傾斜させた表面側傾斜面を有し、かつ前記導光体の前記出光主面に対向する対向主面に、プリズムパターンを有し、前記出光主面の厚さをｔ、前記入光側面の厚さと前記出光主面の厚さｔとの差をｄ、前記光源から前記表面側傾斜面方向に放射される光の放射角度をβとしたとき、
前記入光側面から前記プリズムパターンの設置位置までの距離Lが、
Ｌ≧ｄ／ｔａｎα＋ｔ/ｔａｎ｛α＋β｝
であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
前記放射角度βを略７０°としたことを特徴とする請求項１または請求項３記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置を液晶表示パネルの背面側に配置してなる透過型あるいは半透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＡ機器や情報端末機器、パーソナルコンピュータなどにおける透過型あるいは半透過型の液晶表示装置では、液晶表示パネルの背面側に、明瞭な表示を行うために面光源装置（バックライト）が配置されている。こうしたバックライトの光源には、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の小型面光源を用いたものがあり、発光面積の小さいＬＥＤ等の小型面光源からの光を、導光体、反射シート、プリズムシートなどを光経路に設けることによって、表示装置の画面サイズにあった大きさの所要性能を有する面光源が得られるようにしている。
【０００３】
この導光体における光については、ＬＣＤ駆動部領域やその近傍領域での光は、その小型面光源の発光面法線に平行な方向の成分は、画面輝度を向上させることに寄与するが、これに直交する発光面法線に垂直な方向の成分は、導光体外への拡散や吸収により光エネルギの損失分となるため、画面輝度の低下要因となっている。
【０００４】
そのため、導光体での入光側面側における表面（出光主面）の辺縁部を、入光側面に対向する対向側面方向に薄厚となるよう傾斜させた傾斜面とすることで、入光側面から入光した光が、導光体外部へ屈折して損失光となってしまうのを、界面となる傾斜面で全反射させ、これにより画面輝度が劣化するのを防止するようにしている。（例えば、特許文献1参照）
例えば図５に示すような放射角度に対する相対光度特性を示すＬＥＤを小型面光源とする場合には、光エネルギの多くが発光面法線方向から放射角度７０°の範囲内の出射光となっている。そのため、放射角度７０°の範囲内の出射光に対して全反射するような傾斜面とすることで、傾斜面に向かった光は発光面法線方向に変換されることになり、画面輝度は向上することになる。
【０００５】
しかしながら、上記の傾斜面が設けられた導光体においては、導光体の対向主面の外方に配置された反射シートと導光体の界面とにおける吸収や拡散を経るため、光エネルギの損失が発生する。
【０００６】
一方、傾斜面が設けられた導光体に対し、その裏面（対向主面）に凹凸レンズ状の微細加工を施し、導光体の対向主面側から外方に出光する光のエネルギ損失を軽減すると共に、画面全体の輝度むら品位を良好なものとすることが行われている。ところが、このように形成された導光体では、小型面光源から入光側面に入光した光が、導光体の傾斜面で全反射され、凹凸レンズ状の微細加工が施されている部分に直接伝播された場合、画面上で指向性の強い局所的なむらとして認識されてしまうことになり、画面品位を低下させてしまう要因となっていた。
【特許文献１】特開２００４−１８６１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、１つは、
全反射によって導光体内部を伝播する光の吸収や拡散によって光源部のプリント基板と反射シートが干渉し、それに伴い生じる反射シートのうねりを回避させるために設けたプリント基板と反射シートの間の間隙からの光漏れを低減し、光エネルギの損失を少なくして画面輝度の向上を図った液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
また、１つは、
入光側面側の傾斜面で入射光を全反射し、また対向主面に形成した凹凸レンズ状の微細加工によって光のエネルギ損失を軽減し、画面全体の輝度むら品位を良好なものとした導光体で生じる、全反射光が微細加工部分に直接伝播されて生じる指向性の強い局所的なむらを軽減し、画面輝度品位を良好なものとした液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液晶表示装置は、
液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面側に配置した面光源装置とを備え、この面光源装置は、光源と、この光源に入光側面が対向し光源からの光を出光主面から液晶表示パネルに向けて放射する略方形平板状の導光体とを備える構成とした液晶表示装置であって、
導光体は、入光側面からこの側面に対向する対向側面方向に漸次薄厚となるように、出光主面の辺縁部を所定傾斜角度αで傾斜させた表面側傾斜面を有し、かつ出光主面に対向する対向主面側に表面側傾斜面に対向して、これに平行な裏面側傾斜面を有すると共に、導光体の屈折率をｎ、光源から入光側面に向け放射角度βで放射された光の表面側傾斜面への入射角度をγとしたとき、
α＜γ−β
γ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）
であることを特徴とする装置であり、
また、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面側に配置した面光源装置とを備え、この面光源装置は、光源と、この光源に入光側面が対向し光源からの光を平坦な出光主面から液晶表示パネルに向けて放射する略方形平板状の導光体とを備える構成とした液晶表示装置であって、
導光体は、入光側面から出光面にかけて漸次薄厚となるように、所定傾斜角度αで傾斜させた表面側傾斜面を有し、かつ導光体の出光主面に対向する対向主面に、プリズムパターンを有し、出光主面の厚さをｔ、入光側面の厚さと出光主面の厚さｔとの差をｄ、光源から表面側傾斜面方向に放射される光の放射角度をβとしたとき、
入光側面からプリズムパターンの設置位置までの距離Lが、
Ｌ≧ｄ／ｔａｎα＋ｔ/ｔａｎ｛α＋β｝
であることを特徴とする装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、
導光体裏面側に設けた反射シートと光源部のプリント基板との間に、熱膨張に伴う干渉を回避するよう設けた間隙からの光漏れを低減することができ、光エネルギの損失が少なくなって画面輝度の向上を図ることができ、
また、入光側面側の傾斜面で入射光を全反射させ、対向主面に形成した微細加工の凹凸による光のエネルギ損失を軽減すると共に、指向性の強い局所的な輝度むらを軽減することができ、画面輝度品位を良好なものとすることができる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
先ず第１の実施形態を図１及び図２により説明する。図１は透過型または半透過型の液晶表示装置の概略構成を示す断面図であり、図２は導光体の入光側面部分を示す断面図である。
【００１３】
図１及び図２において、透過型または半透過型の液晶表示装置１は、対向するアレイ基板と対向基板間に液晶層を介在させた液晶表示パネル２の背面側にバックライト（面光源装置）３を配置すると共に、液晶表示パネル２とバックライト３とを外フレーム４と背面板４ａからなるケース内に収納するように構成されている。
【００１４】
また、バックライト３は、透明な合成樹脂材料等で形成された略方形平板状の導光体５と、この導光体５の入光側面５ａに対して発光面６ａを所定の間隙を間に設けて対向配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）等の小型面光源６を備えている。なお、小型面光源６は、プリント基板７上に実装されることによって、光源部を構成している。
【００１５】
さらにバックライト３は、導光体５の入光側面５ａに略直交する出光主面５ｂと液晶表示パネル２の背面との間に設けられた拡散シートやプリズムシートなどの光学シート８と、導光体５の出光主面５ｂに対向する対向主面５ｃの外方に配置された反射シート９とを備えている。
【００１６】
また、導光体５は、その入光側面５ａ側の辺縁部に、入光側面５ａからこれに対向する対向側面５ｄ方向中間部にかけて漸次薄厚となるように、出光主面５ｂの辺縁部分を対向主面５ｃ方向に下向きに所定傾斜角度αで傾斜させた表面側傾斜面１０が形成されている。さらに、入光側面５ａ側の表面側傾斜面１０と対向する対向主面５ｃ側辺縁部には、表面側傾斜面１０に平行な裏面側傾斜面１１を有する光学プリズム形状部１２が設けられている。
【００１７】
また、導光体５は、例えば入光側面５ａでの導光体５の厚さと対向配置される小型面光源６の発光面６ａの高さ寸法とが略等寸法となるように形成されており、出光主面５ｂは表面側傾斜面１０を経て、その中間部分から対向側面５ｄにかけては液晶表示パネル２面と平行となるように平坦に形成されている。この平坦な出光主面５ｂ面が液晶表示パネル２の表示有効面に略対向するように配置され、表面側傾斜面１０部分は液晶表示パネル２の非表示面部分側に位置するようになされる。
【００１８】
一方、対向主面５ｃは略平坦面となるように形成されると共に表面側傾斜面１０と対向する部分には、表面側傾斜面１０と略平行で且つ対向側面５ｄの側面と同方向となるように形成した複数の裏面側傾斜面１１を対向主面５ｃの面上に形成し、この各裏面側傾斜面１１は逆傾斜面１３によって連結され、全体として連続した複数の楔形の光学プリズムを形成している。
【００１９】
さらに、表面側傾斜面１０と裏面側傾斜面１１の出光主面５ｂと対向主面５ｃとの平坦面とのなす傾斜角度αについては、導光体５の屈折率をｎ、小型面光源６の発光面６ａから放射される光の導光体５の出光主面５ｂに直交する面内での放射範囲角度を２β、小型面光源６の発光面６ａから導光体５の入光側面５ａに向け放射角度βで放射された光の表面側傾斜面１０への入射角度を臨界角のγとしたとき、
α＜γ−β
γ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）
の関係を有するものとなっている。
【００２０】
すなわち、上記のように導光体５を形成し、導光体５の入光側面５ａ側辺縁部に光源６を配置した構成とされているので、小型面光源６の発光面６ａから放射範囲角度２βで放射された光のうち、放射角度βで出光主面５ｂの裏面側傾斜面１１に向かった光については、表面側傾斜面１０に入射角度γで入射する。ここで、放射範囲角度２βは、小型面光源６から供給する光エネルギが画面品位や画面輝度に大きな影響を及ぼすことのない範囲内に設定された放射範囲角度であり、例えば、小型面光源６がＬＥＤで、その相対光度特性が図５に示す特性である場合には、放射範囲角度２βは２×８０°以下、特に実用的には２×７０°程度となる。
【００２１】
そして、入射角度γの光は、表面側傾斜面１０の界面で入射角度γが臨界角であるから全反射し、さらに表面側傾斜面１０に平行な裏面側傾斜面１１でも全反射するなどして、導光体５の出光主面５ｂと対向主面５ｃとが平行に対している部分内部を対向側面５ｄ方向に伝播されるので、光の損失を大幅に軽減することが可能となる。
【００２２】
また、小型面光源６から放射された光のうちの放射角度βの面内の光で、導光体５の入光側面５ａに入光し裏面側傾斜面１１に向かった光についても、裏面側傾斜面１１で全反射しながら、同様に、導光体５の出光主面５ｂと対向主面５ｃとが平行面となっている部分内部を、対向側面５ｄ方向に伝播される。
【００２３】
このように、小型面光源６からの放射角度βの光であっても、その大部分が対向側面５ｄ方向に全反射しながら導光体５内部に伝播され、導光体５の入光側面５ａ辺縁部における外に屈折光として出てしまう光が少なくなるので、光エネルギの損失は非常に少ないものとすることができ、画面輝度を向上させることができる。
【００２４】
また、小型面光源６を実装する光源部のプリント基板７と反射シート９とは、導光体５の外に出る光が少ないことから温度上昇が非常に低減される。そのため、熱膨張による互いの干渉の虞が少なくなり、両者間の間隙を狭めることができる。これにより、プリント基板７と反射シート９との間の間隙からの光漏れを少なくすることができ、ここでの光エネルギの損失も低減することができ、画面輝度低下を抑制することができる。
【実施例２】
【００２５】
次に、第２の実施形態を図３及び図４により説明する。図３は透過型または半透過型の液晶表示装置の概略構成を示す断面図であり、図４は導光体を示す断面図である。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる本実施形態の構成について説明する。
【００２６】
図３及び図４において、透過型または半透過型の液晶表示装置２１は、液晶表示パネル２の背面側にバックライト（面光源装置）２２を配置して構成されている。バックライト２２は、透明な合成樹脂材料等で形成された略方形平板状の導光体２３を有し、その導光体２３の入光側面２３ａに対し、ＬＥＤを直線状に配置した小型面光源６が、その発光面６ａを所定の間隙を設けて対向配置されている。
【００２７】
また、導光体２３は、その入光側面２３ａ側の辺縁部に、入光側面２３ａからこれに対向する対向側面２３ｄ方向中間部にかけて漸次薄厚となるように、上記第１の実施形態で説明した所定傾斜角度αで傾斜させた、高低差ｄの表面側傾斜面１０が形成されている出光主面２３ｂは、表面側傾斜面１０を経てその中間部分から対向側面２３ｂにかけては液晶表示パネル２面と平行となるように平坦に形成されて平板部２４としている。この平坦な平板部２４で形成されている出光主面２３ｂ面が液晶表示パネル２の表示有効面に略対向するように配置され、表面側傾斜面１０部分は液晶表示パネル２の非表示面部分側に位置するようになされる。一方、対向主面２３ｃは略平坦面となるように形成される。これによって、導光体２３は、液晶表示パネル２の表示領域背面に対向する薄厚の平板部２４の厚さがｔとなり、入光側面２３ａの厚さが（ｔ＋ｄ）となっている。
【００２８】
さらに、導光体２３の対向主面２３ｃに、入光側面２３ａから距離Ｌの位置に、例えば微小凸レンズ形状に微細加工された所定の分布パターンをなす、微小凹凸形状のプリズムパターン２５が形成されている。
【００２９】
この距離Ｌは、
Ｌ≧ｄ／ｔａｎα＋ｔ/ｔａｎ｛α＋β｝
に設定されている。ここで、βは、上記第１の実施形態で説明したβに相当している。小型面光源６が、例えば相対光度特性が図５に示す特性のＬＥＤである場合には、放射角度βは８０°以下、特に実用的には７０°程度となる。
【００３０】
上記の通り構成されているので、小型面光源６からの放射角度βの表面側傾斜面１０に向かった光は、表面側傾斜面１０の界面で臨界角をとるように傾斜角αが設定されているため全反射する。さらに表面側傾斜面１０で反射した光は、この表面傾斜面１０の傾斜角α及びプリズムパターン２５までの距離が所定値Ｌに設定されていることから、直接プリズムパターン２５に入射せずに導光体２３内部に伝播される。
【００３１】
この結果、小型面光源６の発光面６ａから放射された指向性の強い光が、表面側傾斜面１０で反射した後、直接プリズムパターン２５に入射しないために画面上での輝度むらが低減され、画面輝度品位が向上したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における導光体の入光側面部分を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態である液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における導光体を示す断面図である。
【図５】小型面光源のＬＥＤにおける放射角度に対する相対光度特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，２１…液晶表示装置
２…液晶表示パネル
３，２２…バックライト
５，２３…導光体
５ａ，２３ａ…入光側面
５ｂ，２３ｂ…出光主面
５ｃ，２３ｃ…対向主面
５ｄ，２３ｄ…対向側面
６…小型面光源
６ａ…発光面
１０…表面側傾斜面
１１…裏面側傾斜面
２４…平板部
２５…プリズムパターン
【図１】
2007256697.tif 000003
【図２】
2007256697.tif 000004
【図３】
2007256697.tif 000005
【図４】
2007256697.tif 000006
【図５】
2007256697.tif 000007