(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、該導光板の一側端面に沿って配置された導光体と、該導光体の両端に配設された光源とを備え、
前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射させるために凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が、前記反射面により反射された光を出射させるための出射面とされており、
前記導光板の反射面側の側端部を覆う反射面カバー部と、前記導光体を覆う導光体カバー部と、前記導光板の出射面側の側端部を覆う出射面カバー部と、前記光源の前記導光体と対向する面と反対側の面と対向するように形成された外面カバー部と、前記光源の前記導光板側の側面と対向するように形成された側面カバー部とを有するカバー部材が、少なくとも前記導光体と、前記導光板の側端部とを覆うように被着され、
前記反射面カバー部が、前記出射面カバー部よりも導光方向先方側へ長く突出して形成され、
前記導光体の前記導光板の側端面と対向する側面が、前記光源の光を前記導光板に照射するための出射面とされ、該出射面と反対側の側面が、内部を伝搬する光を反射させるための対になる斜面を有する凹状の溝が所定のピッチで周期的に形成された反射面とされており、前記凹状の溝の深さが、前記光源側の溝よりも導光体の中央部の溝ほど徐々に深く形成されたことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記反射面カバー部が、前記出射面カバー部よりも導光方向へ０．５ｍｍ以上長く突出して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記反射面カバー部が、前記出射面カバー部よりも導光方向へ０．８ｍｍ以上長く突出して形成されたことを特徴とする請求項２に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記カバー部材の内面側に、金属薄膜からなる反射層が形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項５】
少なくとも前記導光体と、前記導光板の側端部に、導光体及び導光板の内部を伝搬する光を反射させるための金属薄膜からなる反射膜が形成され、前記導光体が配設された導光板の側端面側からの反射膜の長さにおいて、前記導光板の反射面側の長さが前記導光板の出射面側の長さよりも長く形成されたことを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項６】
前記導光板と導光体とが対向する導光板側端面及び導光体側面のいずれか若しくは両方に、反射防止層が形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項７】
前記溝を構成する２つの斜面の成す角度が、１０５度以上１１５度以下とされたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項８】
前記凹状の溝を構成する２つの斜面の成す角度が、１０８度以上１１２度以下とされたことを特徴とする請求項７に記載の面発光装置。
【請求項９】
前記導光体の出射面と反射面との距離が、３．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とされたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項１０】
前記光源の発光部の中心が、前記導光体の厚さ方向のほぼ中心に配置されたことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の面発光装置を、液晶表示ユニットの前面に備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光装置及び液晶表示装置に関するものであり、特に、光源から出射された光のうちより多くを照明光として利用するための面発光装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周囲光を光源として表示を行う反射型液晶表示装置においては、その輝度が周囲光の光量に左右されるために、暗所での使用時など十分な周囲光が得られない環境では、表示の視認性が極端に低下するという問題があった。そこで、反射型の液晶表示ユニット（液晶表示素子）の前面側にフロントライト（面発光装置）を配設して補助光源として用いるタイプの液晶表示装置が提案されている。このフロントライトを備える液晶表示装置は、昼間の屋外などの周囲光が十分に得られる環境では通常の反射型液晶表示装置として動作し、必要に応じて上記フロントライトを点灯させて光源とするものである。このようなフロントライトの構成例を図１１〜図１３を参照して以下に説明する。
【０００３】
図１１に示すフロントライト１１０は、透明なアクリル樹脂などを射出成形して作製された平板状の導光板１１２と、この導光板１１２の側端面１１２ａ側に複数（図示では２個）配設された光源１１１とを備えて構成されている。前記導光板１１２の図示下面側は、液晶表示ユニットを照明する光が出射される出射面とされ、この出射面と反対側の面（導光板１１２の上面）には、導光板１１２の内部を伝搬する光の方向を変えるための側面視くさび状の凸部１１４が、互いに平行に連続して形成されたプリズム形状を有するプリズム面１１２ｃとされている。光源１１１は、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）や有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子などの点光源であり、その光の出射方向を導光板１１２の側端面１１２ａに向けて配設されている。
【０００４】
上記構成の図１１に示すフロントライト１１０は、光源１１１から出射された光を導光板１１２の側端面１１２ａを介して内部に導入し、内部を伝搬する光をプリズム面１１２ｃで反射させ、その伝搬方向を変化させて導光板１１２の出射面（下面）から光を出射させるようになっている。そして、この出射された光によりフロントライト１１０の背面側に配置される液晶表示ユニットなどを照明するようになっている。
【０００５】
しかしながら、上記フロントライト１１０は、導光板１１２の側端面１１２ａに点光源１１１を配した構造であるため、導光板１１２内部へ導入される光の強度が不均一にならざるを得ず、結果として出射面から出射される光の均一性にも乏しいものであった。そこで、この出射光の均一性を高めるために、図１２に示すフロントライト１２０のように、導光板１１２と、光源１１５との間にバー導光体１１３を設けた構成のものが実用に供されている。
このフロントライト１２０では、図１２に示すように、導光板１１２の一側端面に沿って、棒状のバー導光体１１３を配設し、このバー導光体１１３の長さ方向の両端部にそれぞれ発光素子であるＬＥＤなどからなる光源１１５，１１５を配設して構成されている。また、バー導光体１１３の外側面（導光板１１２と反対側の側面）１１３ａには、図示されないプリズム形状が形成されており、バー導光体１１３内部を伝搬する光を反射させてその伝搬方向を変化させることができるようになっている。
【０００６】
従って、図１２に示すフロントライト１２０では、光源１１５から出射された光は、バー導光体１１３の両端面を介して導光体１１３内部へ導入され、バー導光体１１３の外側面１１３ａに形成されたプリズム面によりその伝搬方向を変化され、導光板１１２の側端面から導光板１１２内へ導入されるようになっている。
このように、フロントライト１２０においては、バー導光体１１３を備えたことで、導光板１１２とバー導光体１１３の接続面全体から導光板１１２内へ光が導入されるようになり、導光板１１２の出射面における出射光の均一性が改善されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のフロントライト１２０は、出射光の分布は比較的均一であるものの、液晶表示ユニットを照明するための輝度の不足が問題となっていた。さらには、導光板１１２内に導入された光が、導光板１１２の表面（上面）から観察者側へ直接到達し、導光板１１２の表面が白く見える現象（白化現象）が生じ、これによる視認性の低下も問題となっていた。この問題を解決するために、図１３に示す構成のフロントライトが提案されている。このフロントライト１３０は、図１２に示すフロントライト１２０のバー導光体１１３側から、断面コ字型の金属製のカバー部材１１８を被着したものであり、このカバー部材１１８は、導光板１１２の反射面１１２ｃ側へ配置される反射面カバー部１１８ａと、バー導光体１１３の外側に配置される導光体カバー部１１８ｃと、導光板１１２の出射面（下面）に配置される出射面カバー部とからなり、これらのカバー部により導光体１１３及び導光板１１２内を伝搬する光が、導光方向（導光体１１３から導光板１１２へ向かう方向）以外の方向へ出射されないようになっている。
【０００８】
このような構成のフロントライト１３０によれば、導光方向以外への光の漏洩による損失に起因する輝度低下を抑えることができるので、図１２に示すフロントライト１２０よりも高輝度の照明が可能である。しかしながら、近年の液晶表示装置の高精細化、高コントラスト化に伴う表示品質の向上により、フロントライトにはより一層の輝度の向上と、出射光の均一性のさらなる向上が求められるようになり、より高輝度で均一な照明が可能なフロントライトの開発が望まれていた。
【０００９】
従って本発明の目的は、光源の利用効率が高く、高輝度で出射光の均一性に優れた面発光装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、上記優れた特性を備え、視認性に優れた面発光装置を備えた液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の面発光装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配置された導光体と、該導光体の両端に配設された光源とを備え、前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射させるために凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が、前記反射面により反射された光を出射させるための出射面とされており、前記導光板の反射面側の側端部を覆う反射面カバー部と、前記導光体を覆う導光体カバー部と、前記導光板の出射面側の側端部を覆う出射面カバー部と、前記光源の前記導光体と対向する面と反対側の面と対向するように形成された外面カバー部と、前記光源の前記導光板側の側面と対向するように形成された側面カバー部とを有するカバー部材が、少なくとも前記導光体と、前記導光板の側端部とを覆うように被着され、前記反射面カバー部が、前記出射面カバー部よりも導光方向先方側へ長く突出して形成され、前記導光体の前記導光板の側端面と対向する側面が、前記光源の光を前記導光板に照射するための出射面とされ、該出射面と反対側の側面が、内部を伝搬する光を反射させるための対になる斜面を有する凹状の溝が所定のピッチで周期的に形成された反射面とされており、前記凹状の溝の深さが、前記光源側の溝よりも導光体の中央部の溝ほど徐々に深く形成されたことを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる面発光装置は、導光体及び導光板の側端部とを覆うカバー部材の反射面カバー部の長さを、出射面カバー部よりも大きくすることで、導光板内部において導光板の出射面側へより多くの光を伝搬させるようにしたものである。この構造により導光板の反射面から光の漏洩を防止することができるので、光源の利用効率を高め、面発光装置の輝度を向上させることができる。また、導光板の反射面側への光の漏洩が抑制されることで、前記白化現象も効果的に抑制することができる。
【００１２】
次に、本発明の面発光装置においては、前記反射面カバー部が、前記出射面カバー部よりも導光方向へ０．５ｍｍ以上長く突出して形成されることが好ましく、０．７ｍｍ以上突出して形成されることがより好ましい。
【００１３】
前記突出長さの差を上記範囲とすることで、導光板の出射面側へ伝搬する光量をより増大させることができるので、面発光装置の輝度をさらに高めることができる。尚、本発明者は、上記範囲が適切であることを後述の実施例において検証している。
【００１４】
次に、本発明の面発光装置は、前記カバー部材の内面側に、金属薄膜からなる反射層が形成された構成とすることができる。このような構成とすることで、導光体あるいは導光板からカバー部材へ入射した光を、その損失を抑えながら導光体あるいは導光板側へ反射させて戻すことができるので、光源の利用効率を高めることができる。
【００１５】
次に、本発明の面発光装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配置された導光体と、該導光体の両端に配設された光源とを備え、前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射させるために凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が、前記反射面により反射された光を出射させるための出射面とされており、少なくとも前記導光体と、前記導光板の側端部に、導光体及び導光板の内部を伝搬する光を反射させるための金属薄膜からなる反射膜が形成され、前記導光体が配設された導光板の側端面側からの反射膜の長さにおいて、前記導光板の反射面側の長さが前記導光板の出射面側の長さよりも長く形成されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る面発光装置においては、上記の構成も適用可能である。すなわち、導光体や光源、あるいは導光板の側端部における光の漏洩を防止するために、これらの表面に金属薄膜からなる反射膜を形成した構成である。このような構成とすれば、上記光の漏洩の防止とともに、反射膜表面での反射時における光の損失も抑えることができるので、光源の光を効率よく利用することができる。
【００１７】
次に、本発明の面発光装置は、前記導光板と導光体とが対向する導光板側端面及び導光体側面のいずれか若しくは両方に、防反射層が形成された構成とすることができる。このような構成とすることで、導光体から導光板へ光が導入される際に、導光板の側端面で光が反射されて導光体側へ戻るのを防ぐことができ、より高輝度の面発光装置を実現することができる。つまり、導光板の側端面で光が反射されると、導光体側へ戻った光が導光体の反射面で反射されて再度導光板へ入射することになる。このような光は導光体の設計上意図しない方向への光であるため、この光が導光板から出射されると、出射光量の均一性が低下するおそれがあり、可能な限り排除しておくことが好ましいが、係る構成によればこのような反射光を排除することができる。
【００１８】
次に、本発明の面発光装置は、前記導光体の導光板の側端面と対向する側面が、前記光源の光を導光板に照射するための出射面とされ、該出射面と反対側の側面が、内部を伝搬する光を反射させるための対になる斜面を有する凹状の溝が所定のピッチで周期的に形成された反射面とされており、前記凹状の溝の深さが、前記光源側の溝よりも導光体の中央部の溝ほど深く形成され、前記溝を構成する２つの斜面の成す角度が、１０５度以上１１５度以下とされた構成とすることが好ましい。
【００１９】
本構成の面発光装置は、導光体から導光板の側端面に照射される光の均一性を高めるために、導光体から出射される光の均一性に影響する前記凹状の溝の形状を、上記のように規定することで、導光体から出射される光を効率よく導光板に供給し、また導光体から出射される光の均一性を高めて、導光板の主面から出射される光量と、その均一性を高めたものである。また、本構成の面発光装置においては、前記凹状の溝の深さは、導光体の中央部に近い溝ほど深く形成される。このような構成とすることで、導光体の長さ方向での出射光量の分布を均一化することができる。
【００２０】
また、凹状の溝を構成する２つの斜面の成す角度は、１０５度以上１１５度以下とされる。このような範囲とすることで、導光板方向へ出射される光量を増大させることができ、より光源の利用効率を高めて、輝度の高い面発光装置を実現することができる。前記角度が１０５度未満であると、望ましい方向への出射光が得られず、結果として輝度が低下し、１１５度を超えると出射光量の均一性が保てない結果となり好ましくない。
【００２１】
次に、本発明の面発光装置においては、前記凹状の溝を構成する２つの斜面の成す角度が、１０８度以上１１２度以下とされることが好ましい。前記角度をこのような範囲とすることで、導光板方向へ出射される光量をより増加させることができ、面発光装置の輝度を高めることができる。
【００２２】
次に、本発明の面発光装置においては、前記導光体の出射面と反射面との距離が、３．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とされることが好ましい。前記導光体の出射面と反射面との距離をこのような範囲とすることで、導光体から導光板へ導入された光が、導光板の主面から漏洩するのを防止して面発光装置の輝度を高めることができる。
【００２３】
次に、本発明の面発光装置においては、前記光源の発光部の中心が、前記導光体の厚さ方向のほぼ中心に配置された構成とすることが好ましい。前記導光体の厚さ方向のほぼ中心に配置されることが好ましい。このような構成とすることで、導光体から出射される光の均一性を高めることができ、大面積の導光板を用いた場合でも出射光量の均一性を損なうことがない。
【００２４】
次に、本発明の液晶表示装置は、先のいずれかに記載の面発光装置を、液晶表示ユニットの前面に備えたことを特徴とする。係る構成によれば、上記面発光装置により液晶表示ユニットを均一、かつ高輝度で照明することができるので、優れた視認性を備えた液晶表示装置を提供することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施の形態であるフロントライト（面発光装置）の構成を示す部分斜視図である。また、図２は、図１に示すフロントライト１０から、カバー部材１８を取り外した状態を示す部分斜視図である。これらの図に示すフロントライト１０は、透明な樹脂材料からなる平板状の導光板１２と、この導光板１２の側端面１２ａ側の側端部（長方形状の導光板１２の短辺側の一端部）に配された棒状のバー導光体（導光体）１３と、バー導光体１３の長さ方向の両端部に配設された発光素子（光源）１５，１５と、前記バー導光体１３及び発光素子１５，１５並びに導光板１２のバー導光体１３側の側端部を覆うように被着されたカバー部材１８とを備えて構成されている。
【００２６】
導光板１２は、図１に示すように透明な平板状の部材であり、バー導光体１３と対向する側端面１２ａを入光面とし、上面が側端面１２ａとほぼ平行な側面視くさび型の凸部１４がストライプ状互いに平行に形成された反射面１２ｃとされている。この導光板１２は、側端面１２ａから内部に導入された光を、反射面１２ｃで反射させてその伝搬方向を変え、反射面１２ｃの反対側の面（図示下面）から出射させる構造とされている。
また、導光板１２は、透明なアクリル樹脂などの樹脂材料を平板状に射出成形する方法などにより作製することができる。また、導光板１２を構成する材料としてはアクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。また、具体的な例を挙げるならば、特に限定されるものではないが、アートン（商品名：ＪＳＲ社製）や、ゼオノア（商品名：日本ゼオン社製）などを好適なものとして挙げることができる。
【００２７】
バー導光体１３は、図１及び図２に示すように、アクリル系樹脂やポリカーボート系樹脂などからなる四角柱状の透明の部材であり、このバー導光体１３の長さ方向両端部にＬＥＤ（白色ＬＥＤ）からなる発光素子１５，１５が配設されている。この導光体１３の側面のうち、導光板１２と反対側の側面は、図２に示すように、複数（図示では７本）のくさび状の溝１６がストライプ状に形成された反射面１３ｂとされており、溝１６の方向は発光素子１５が設けられた端面と平行とされている。そして、バー導光体１３は、発光素子１５，１５から出射されて内部に導入された光を、この溝１６を構成する面で反射させることで、導光板１２側へ光の伝搬方向を変え、導光板１２の側端面１２ａに光を照射するようになっている。バー導光体１３から導光板１２内へ導入された光は、導光板１２の内部を伝搬し、反射面１２ｃに形成された凸部１４を構成する面で反射されて、その伝搬方向を変えられ、導光板１２の出射面（図示下面）から出射されるようになっている。
【００２８】
発光素子１５は、本実施形態のフロントライト１０ではＬＥＤからなるものとしたが、これに限定されるものではなく、バー導光体１３の両端部に実装可能な発光素子であれば問題なく適用することができ、例えばＥＬ（Electro Luminescence）素子等の発光素子も適用することができる。また、この発光素子１５は、バー導光体１３の厚さ方向のほぼ中心に発光素子１５の発光領域の中心が位置するようにバー導光体１３の端面に配置することが好ましい。このような位置に配置することで、バー導光体１３の反射面１３ｂ以外の側面へ入射する光量を低減することができ、バー導光体１３から出射される光の均一性を高めることができる。
【００２９】
カバー部材１８は、図１に示すようにバー導光体１３と、その両端の発光素子１５，１５と、導光板１２のバー導光体１３側の側端部を覆って配設された断面コ字型の金属製の部材である。このカバー部材１８は、導光板１２の反射面側（図示上面側）に配置された部位である反射面カバー部１８ａと、導光板１２の出射面側（図示下面側）に配置された部位である出射面カバー部１８ｂと、これらの基端部に接続されるとともにバー導光体１３の反射面１３ｂと対向して配置された導光体カバー部１８とを備えて構成されている。
【００３０】
また、図３は本実施形態に係るカバー部材１８がバー導光体１３と発光素子１５に被着されている状態を説明するための拡大説明図である。この図に示すように、本実施形態に係るカバー部材１８では、導光板１２の側面から突出されている発光素子１５を覆うために、発光素子１５の外面側（バー導光体１３と対向する面と反対側の面）と対向するように外面カバー部１８ｄと、発光素子１５の導光板１２側の側面と対向するように側面カバー部１８ｅが形成されている。これら外面カバー部１８ｄと側面カバー部１８ｅは、それぞれ反射面カバー部１８ａ、出射面カバー部１８ｂ、導光体カバー部１８との間に間隙が形成されないようにすることが好ましい。尚、外面カバー部１８ｄは、発光素子１５の外面側が遮光されており、カバー部材１８の外側に光が漏洩しないようにされている場合には設けなくともよい。
【００３１】
また、前記側面カバー部１８ｅは、本実施形態のフロントライト１０においては、導光板１２とバー導光体１３との配置の位置決め機構を兼ねるように構成されており、２つの側面カバー部１８ｅ，１８ｅの間に導光板１２を挿入するのみで、バー導光体１３の側面へ正確に位置決めできるようになっている。
【００３２】
本実施形態に係るカバー部材１８の特徴的な点は、図１に示すように反射面カバー部１８ａの導光方向（バー導光体１３から導光板１２へ向かう方向）への長さが、出射面カバー部１８ｂの導光方向への長さよりも導光方向へ突出されて形成されており、この突出長さＬが、０．５ｍｍ以上とされている点である。このような構成とすることで、本実施形態のフロントライト１０は、大幅な輝度の向上を実現している。また、前記突出長さＬは、０．７ｍｍ以上とすることが好ましく、０．８ｍｍ以上とすることがより好ましい。このような範囲とすることで、さらなる輝度の向上を実現することができる。この作用について図４及び図５を参照して以下に詳細に説明する。
【００３３】
図４は、図１〜図３に示すフロントライト１０のＢ−Ｂ線に沿う部分側断面図であり、図５は、図１３に示すフロントライトのＣ−Ｃ線に沿う部分側断面図である。
まず、図５に示す従来の構成においては、断面コ字型のカバー部材１１８が、バー導光体１１３を内側に収納して導光板１１２の側端部を上下から把持して構成されており、カバー部材１１８の導光方向への長さは、導光板１１２の反射面１１２ｃ側と、出射面１１２ｂ側でほぼ同等の長さとされている。この構造では、図５に示すように出射面カバー部１１８ｂの先端部内面側で反射された導光板１２内を伝搬する光は、導光板１１２の反射面１１２ｃからフロントライトの上方へ出射される。この光は、仮にフロントライトの下面側に液晶表示ユニット２００が配置されているとするならば、液晶表示ユニット２０を経由せずに使用者に至る光であり、液晶表示ユニット２００の表示に寄与しないのは勿論のこと、導光板１１２の反射面１１２ｃに白化現象を生じさせて視認性低下の原因となる。
【００３４】
一方、図４に示す本実施形態のフロントライト１０では、断面コ字型のカバー部材１８はバー導光体１３を内側に収納するとともに、その先端部で導光板１２を図示上下方向に把持している。そして、導光板１２の反射面１２ｃ側（図示上側）の反射面カバー部１８ａの導光方向への長さが、導光板１２の出射面１２ｂ側の出射面カバー部１８ｂの導光方向への長さよりも突出長さＬだけ長くなるように形成されている。このような構成のフロントライト１０においては、バー導光体１３から出射された光は、導光板１２の内面あるいはカバー部材１８の内面側で反射を繰り返しながら、導光体１３側から導光板１２側へ向かう方向へ伝搬する。本実施形態のフロントライト１０では、図４に示すように、このカバー部材１８の内面側で反射される光のうち、出射面カバー部１８ｂの先端部内面側で反射された光が、反射面カバー部１８ａの先端部の内面側でさらに反射され、導光板１２ｂの出射面１２ｂからフロントライト１０の下方へ出射されるので、例えば図４に示すようにフロントライト１０の下面側に液晶表示ユニット２０を配置するならば、この反射面カバー部１８ａの先端部で反射された光も液晶表示ユニット２０の表示に寄与する光として利用される。このように、本実施形態のフロントライト１０は、導光板１２の出射面１２ｂからの出射光量を増加させることができるとともに、導光板１２の反射面１２ｃからの光の漏洩を抑制することができるので、図５に示す従来のフロントライトに比して大幅な輝度を実現し、かつ白化現象が生じ難い、視認性に優れるフロントライトとされている。
【００３５】
本実施形態のフロントライト１０においては、図４に示すカバー部材１８の内面側に、ＡｌやＡｇなどの光反射性に優れた金属薄膜からなる反射層を形成することができる。このような反射層を形成すれば、導光体１３や導光板１２の内部からカバー部材１８へ入射する光をほとんど減衰させることなくバー導光体１３、導光板１２へ反射させて戻すことができる。このようにしてバー導光体１３、導光板１２内へ戻された光は、導光板１２の出射面１２ｂから出射される照明光として利用することができ、その結果、フロントライト１０の輝度を高めることができる。
【００３６】
また、本実施形態のフロントライト１０においては、バー導光体１３の構成を適切なものとすることにより、出射光量の均一化を実現している。このバー導光体１３の構成について図６〜図８を参照して以下に詳細に説明する。
図６は、図２に示すバー導光体１３と発光素子１５とを拡大して示す部分平面図であり、図７は図６に示す領域Ａを拡大して示す構成図である。
【００３７】
本実施形態に係るバー導光体１３の反射面１３ｂには、図２に示すように複数のくさび状の溝１６が形成されており、これらの溝１６は、図７に示すようにバー導光体１３の出射面１３ａに対して傾斜して形成された２つの斜面部１６ａ、１６ｂから構成され、これらの斜面部１６ａ、１６ｂどうしが成す角度αは、１０５度以上１１５度以下とされている。これは、角度αが１０５度未満の場合には、望ましい方向への出射光が得られず、結果として輝度が低下するので好ましくなく、αが１１５度を超える場合には、出射光量の分布の均一性が保てない結果となり好ましくないからである。また、前記角度αは、１０８度以上１１２度以下とすることがより好ましい。このような範囲とするならば、導光板１２方向へ出射される光量をより増加させることができ、フロントライト１０の輝度をさらに高めることができる。
【００３８】
また、図６及び図７に示すように、本実施形態に係るバー導光体１３の反射面１３ｂには、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属薄膜からなる反射層１９が形成されている。この反射層１９が形成されていることで、反射面１３ｂからの光の漏洩を防止できるとともに、溝１６の斜面部１６ａ、１６ｂにおける光の反射率を高めることができ、導光板１２へ出射される光量を増加させることができる。この反射層１９の膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とされることが好ましく、前記反射層の膜厚が、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とされることがより好ましい。反射層の膜厚が３０ｎｍ未満であると、反射層を透過して光が漏洩して面発光装置の輝度低下の原因となり、２００ｎｍを越える場合には、反射層の成膜に時間がかかるために生産性が低下することとなる。また、５０ｎｍ以上１５０ｎｍの範囲とすれば、良好な光反射性を備えた反射層を容易に形成することができ、高輝度の面発光装置を容易に製造することができる。
【００３９】
本実施形態のフロントライト１０においては、反射面１３ｂに形成されている溝１６は、斜面部１６ａ、１６ｂの成す角度が前記範囲とされているが、図７に示すその溝深さＤも所定の深さに制御されて構成されている。この溝１６の深さＤについて図８を参照して以下に詳細に説明する。図８は、導光体１３の反射面１３ｂに形成された溝１６の深さＤと、発光素子１５とそれぞれの溝１６との距離との関係を示すグラフである。図８では、導光体１３の中央から一方の発光素子１５までの溝１６の深さを示したが、他方の発光素子１５までの距離と溝深さＤとの関係は、導光体１３の中央に対して対象となっている。すなわち、導光体１３の中央からの距離が等しい二つの溝１６の深さＤは、同一とされている。
【００４０】
本実施形態の面発光装置１０における溝１６の深さＤは、図８に示すように、導光体１３の中央部の近傍である領域１と、この領域１の外側から発光素子１５までの領域２とで異なるように形成されている。すなわち、導光体１３の中央部側の領域２では、溝１６の深さＤは深さｄ2で一定になるように形成されており、領域１では、発光素子１５に最も近い溝１６では深さｄ1とされ、導光体１３の中央に近い溝１６ほど深くなるように形成されている。そして、この領域１における発光素子１５から溝１６までの距離と、溝１６の深さＤとの関係が、二次関数または指数関数となるように形成されている。つまり、ある一つの溝１６の深さＤは、発光素子１５からの距離ｔを用いて、Ｄ＝ａｔ2＋ｂｔ＋ｄ1（ａ、ｂは定数）またはＤ＝ｃｅt＋ｄ1（ｃは定数）なる関係式で表すことができ、これらの関係式に含まれる定数は、導光体１３の長さ等の寸法により適宜最適な値に調整すればよい。より具体的には、導光体１３の長さが４０ｍｍ〜１００ｍｍ程度であれば、図４に示す溝深さｄ1を２０μｍ程度、ｄ2を５０μｍ程度とし、領域１において、発光素子１５側から導光体１３の中央へ溝深さＤが２０μｍから順次二次関数的又は指数関数的に増加するように形成すればよい。
【００４１】
また、図６に示す導光体１３の反射面１３ｂから出射面１３ａまでの距離Ｗは、３．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすることが好ましい。この距離Ｗが３．２ｍｍ未満では、導光体の両端部が明るく、中央部が暗くなり、５．０ｍｍを越えると、フロントライト１０としての出射光量が低下し、輝度が全体として低下するためである。
【００４２】
このように本実施形態のフロントライト１０は、バー導光体１３が上記のように制御されて構成されていることで、バー導光体１３から導光板１２内へ導入される光量を増加させることができるとともに、その均一性も向上されている。これにより、導光板１２の出射面から出射される光量の増加と、出射光の均一性の向上を実現することができる。そして、上述の構成のカバー部材１８が設けられていることで、導光板１２の上面（反射面１２ｃ）から光が漏洩するのを抑制するとともに、従来上面へ漏洩していた光を導光板１２の下面側へ出射させることで、フロントライトの輝度の向上を実現している。
【００４３】
（液晶表示装置）
次に、上記実施の形態のフロントライト１０を備えた液晶表示装置について説明する。図９は、図１に示すフロントライト１０を備えた液晶表示装置の一例を示す斜視図であり、図１０は、図９に示すＤ−Ｄ線に沿う模式断面図である。これらの図に示す液晶表示装置は、本実施形態のフロントライト１０と、その背面側に配置された液晶表示ユニット２０とから概略構成されている。
【００４４】
フロントライト１０の構成の説明は、図１に示すフロントライト１０と同様なので省略するが、図１０に示すように導光板１２の下面（液晶表示ユニット２０側）は光が出射される出射面１２ｂとされている。この出射面１２ｂと反対側の面（導光板１２の上面）は、導光板１２の内部にて光の方向を変えるために出射面１２ｂに対して傾斜して形成された第１の斜面部１４ａと、これに続く第２の斜面部１４ｂとからなる側面くさび状の凸部１４が、周期的に配置された反射面１２ｃとされている。
【００４５】
液晶表示ユニット２０は、図１０に示すように、液晶層２３を挟持して対向する第１の基板２１と第２の基板２２をシール材２４で接合一体化した構成であり、第１の基板２１の液晶層２３側には、電極層や配向膜を含み、液晶層２３を駆動制御するための表示回路２７が形成され、第２の基板２２の液晶層２３側には、液晶表示ユニット２０に入射した光を反射させるための反射膜２５と、電極層や配向膜を含み液晶層２３を駆動制御するための表示回路２６とが順に積層形成されている。また、反射膜２５は、反射した光を拡散させるために表面に凹凸形状を付して構成することができる。
【００４６】
上記構成の液晶表示装置において、発光素子１５から出射された光は、まず導光体１３の内部に導入され、導光体１３の反射面１３ｂで反射されてその伝搬方向を変えられ、導光板１３の出射面と対向して配置された導光板１２の側端面から導光板１２内へ導入される。そして、導光板１２内部を伝搬する光が、導光板の反射面１２ｃの斜面部１４ａで反射されることで、その伝搬方向を変えられ、導光板１２の出射面１２ｂから液晶表示ユニット２０を照明する光が出射されるようになっている。
【００４７】
次に、液晶表示ユニット２０に入射した光は、第１の基板２１、表示回路２７、液晶層２３、表示回路２６を透過して反射膜２５へ到達し、反射膜２５により反射されて再び液晶層２３側へ戻される。そして、この反射された光が、液晶表示ユニット２０の上面側から出射され、導光板１２を透過して使用者へ到達するようになっている。このように、本発明の液晶表示装置は、反射型の液晶表示ユニット２０の光源として本発明に係るフロントライト１０を用いることで、十分な外光が得られない暗所などにおいても表示を視認することができるようになっている。また、本発明に係るフロントライト１０を備えていることで、液晶表示ユニット２０へ照射される光量を多くすることができるので、高輝度の表示を得ることができる。また、フロントライト１０の上面側への光の漏洩が押さえられているので、白化現象による視認性の低下が抑制されている。
【００４８】
【実施例】
以下実施例を参照して本発明をより詳細に説明し、本発明の効果をより明らかにするが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４９】
本例では、図１に示すフロントライト１０を基本構成とし、カバー部材１８の導光板１２上面側における突出長さＬを種々に変えたフロントライトを作製した。これらのフロントライトの構成を表１に示す。本例で作製したフロントライトでは、発光素子１５として白色ＬＥＤを用い、導光板１２は、アクリル樹脂を成型して作製した５０ｍｍ×４０ｍｍ×０．７ｍｍの平板状のものを用いた。また、バー導光体１３の反射面１３ｂに形成された溝１６の深さは、発光素子１５に最も近い溝の深さを２０μｍとし、バー導光体１３の中央部からの距離が３ｍｍ以下の溝１６については、その深さを５０ミクロンで一定とした。そして、発光素子１５側の溝からバー導光体１３の中央部に向かって、指数関数的に溝１６の深さが深くなるように形成した。
【００５０】
【表１】
0004001736.tif 000002
【００５１】
次に、上記にて作製したフロントライトを動作させ、導光板１２の出射面（図示下面）から出射された光が液晶表示ユニット２０に入射し、反射膜２５で反射されて使用者に到達する際の出射光量（すなわち、液晶表示装置の表示輝度）とその分布を測定した。測定には、色彩輝度計ＢＭ５Ａ（商品名：トプコン社製）を用いた。その測定結果を表１に併記する。
表１に示すように、バー導光体１３の形状が本発明の要件を満たす試料１〜５のフロントライトは、バー導光体１３の形状が本発明の要件を満たさない比較試料１のフロントライトと比較して、輝度が大幅に改善されており、また輝度の分布も小さくなっており、高輝度で均一な照明が可能なフロントライトであることがわかる。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の面発光装置は本発明の面発光装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配置された導光体と、該導光体の両端に配設された光源とを備え、前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射させるために凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が、前記反射面により反射された光を出射させるための出射面とされており、前記導光板の反射面側の側端部を覆う反射面カバー部と、前記導光体を覆う導光体カバー部と、前記導光板の出射面側の側端部を覆う出射面カバー部と、前記光源の前記導光体と対向する面と反対側の面と対向するように形成された外面カバー部と、前記光源の前記導光板側の側面と対向するように形成された側面カバー部とを有するカバー部材が、少なくとも前記導光体と、前記導光板の側端部とを覆うように被着され、前記反射面カバー部の、導光体側から導光板側への突出長さが、前記出射面カバー部の導光体側から導光板側への突出長さより０．５ｍｍ以上長く形成されたことで、導光板の反射面から光の漏洩を防止することができるので、光源の利用効率を高め、面発光装置の輝度を向上させることができる。また、導光板の反射面側への光の漏洩が抑制されることで、前記白化現象も効果的に抑制することができる。
また、前記導光体の前記導光板の側端面と対向する側面が、前記光源の光を前記導光板に照射するための出射面とされ、該出射面と反対側の側面が、内部を伝搬する光を反射させるための対になる斜面を有する凹状の溝が所定のピッチで周期的に形成された反射面とされており、前記凹状の溝の深さが、前記光源側の溝よりも導光体の中央部の溝ほど徐々に深く形成されているので、導光体から出射される光を効率よく導光板に供給し、また導光体から出射される光の均一性を高めて、導光板の主面から出射される光量と、その均一性を高めることができる。
【００５３】
また、本発明の面発光装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配置された導光体と、該導光体の両端に配設された光源とを備え、前記導光板の一面側が、内部を伝搬する光を反射させるために凹凸の形状が形成された反射面とされ、前記導光板の他面側が、前記反射面により反射された光を出射させるための出射面とされており、少なくとも前記導光体と、前記導光板の側端部に、導光体及び導光板の内部を伝搬する光を反射させるための金属薄膜からなる反射膜が形成され、前記導光体が配設された導光板の側端面側からの反射膜の長さが、前記導光板の反射面側の方が前記導光板の出射面側よりも０．５ｍｍ以上長く形成された構成も適用することができ、この構成によっても上記カバー部材を備えた面発光装置と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
次に、本発明の面発光装置において、前記導光体の導光板の側端面と対向する側面が、前記光源の光を導光板に照射するための出射面とされ、該出射面と反対側の側面が、内部を伝搬する光を反射させるための対になる斜面を有する凹状の溝が所定のピッチで周期的に形成された反射面とされており、前記凹状の溝の深さが、前記光源側の溝よりも導光体の中央部の溝ほど深く形成され、前記溝を構成する２つの斜面の成す角度が、１０５度以上１１５度以下とされた構成とするならば、導光体から出射される光を効率よく導光板に供給し、また導光体から出射される光の均一性を高めて、導光板の主面から出射される光量と、その均一性を高めることができる。
【００５５】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、本発明に係る面発光装置を、液晶表示ユニットの前面に備えたことで、上記面発光装置により液晶表示ユニットを均一、かつ高輝度で照明することができるので、優れた視認性を備えた液晶表示装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施の形態であるフロントライトの部分斜視図である。
【図２】  図２は、図１に示すフロントライトのカバー部材を取り外した状態を示す部分斜視図である。
【図３】  図３は、図１に示すフロントライトのカバー部材周辺を拡大して示す部分斜視図である。
【図４】  図４は、図１に示すフロントライトのＢ−Ｂ線に沿う部分断面図である。
【図５】  図５は、従来の構成のフロントライトの部分断面図である。
【図６】  図６は、図１に示すバー導光体の部分平面図である。
【図７】  図７は、図６に示す領域Ａを拡大して示す部分平面図である。
【図８】  図８は、図１，２に示すバー導光体に形成された溝の深さと、光源からの距離との関係を示すグラフである。
【図９】  図９は、図１に示す本実施形態のフロントライトを備えた液晶表示装置の一例を示す斜視図である。
【図１０】  図１０は、図１０に示す液晶表示装置のＢ−Ｂ線に沿う模式断面図である。
【図１１】  図１１は、従来のフロントライトの構成の一例を示す斜視図である。
【図１２】  図１２は、従来のフロントライトの構成の他の例を示す斜視図である。
【図１３】  図１３は、従来のフロントライトの構成のさらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  フロントライト（面発光装置）
１２  導光板
１３  バー導光体（導光体）
１３ａ  （導光体の）出射面
１３ｂ  （導光体の）反射面
１５  発光素子（光源）
１６  溝
１８  カバー部材
１８ａ  反射面カバー部
１８ｂ  出射面カバー部
１８ｃ  導光体カバー部
１９  反射層
２０  液晶表示ユニット
【図１】
0004001736.tif 000003
【図２】
0004001736.tif 000004
【図３】
0004001736.tif 000005
【図４】
0004001736.tif 000006
【図５】
0004001736.tif 000007
【図６】
0004001736.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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