JP3706559B2

JP3706559B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP3706559B2
Application number: JP2001256369A
Authority: JP
Inventors: 良昭前納; 正士落岩; 後藤　　陽一郎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP2003066237A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、表示装置に関し、特にたとえば、プリズム若しくは溝が上面に形成された導光板を備えるフロントライト方式の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の表示装置として、たとえば図７に示すような液晶表示装置１がある。同図に示すように、この液晶表示装置１は、線状光源２、この線状光源２の長さ方向に一側面３ａを沿わせた状態で配置された導光板３、および導光板３の下方に配置された反射型の液晶パネルユニット４を含む。
【０００３】
導光板３の上面３ｂには、線状のプリズム５が、側面３ａと平行に多数形成されている。各プリズム５，５，・・・の長さ方向断面は山状であり、側面３ａに対峙する側の斜面５ａ，５ａ，・・・は反射面として作用する（なお、ここで言う対峙とは、側面３ａとそれぞれの斜面５ａとが導光板３の内側に向いた状態で対峙することを言う）。すなわち、線状光源２から側面３ａを経て導光板３内に入射された光は、同図に点線の矢印６で示すように各反射面５ａ，５ａ，・・・によって反射され、下面３ｃから出射される。そして、この出射光は、液晶パネルユニット４に照射され、当該液晶パネルユニット４の底部にある反射板４ａによって上方に反射された後、導光板３を通って上面３ｂから出射される。
【０００４】
また、別の従来技術として、図８に示すように、長さ方向断面がＶ字状の細長い溝７を複数形成し、これらの溝７，７，・・・を有する導光板８を用いるものがある。この場合も、線状光源２から側面８ａを経て導光板８内に入射された光は、同図に点線の矢印９で示すように各溝７，７，・・・の側面８ａに対峙する側の斜面７ａ，７ａ，・・・によって反射され、下面８ｂから出射される。そして、この出射光は、液晶パネルユニット４に照射され、反射板４ａによって上方に反射された後、導光板８を通って上面８ｃから出射される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の図７に示す従来技術では、図９に一点鎖線の矢印６ａで示すように、臨界角以下の入射角度θで各反射面５ａ，５ａ，・・・に当たる光が当該各反射面５ａ，５ａ，・・・を透過して外方に漏れてしまい、これによって出射面である下面３ｃの輝度、ひいては画面の輝度が低下するという問題がある。
【０００６】
また、図８に示す従来技術においても、同様に、各反射面７ａ，７ａ，・・・で光の漏れが生じる。しかも、それぞれの反射面７ａと、この反射面７ａとともに溝７を構成する他の斜面７ｂとの距離が近いために、それぞれの反射面７ａから外方に漏れた光の一部が、図１０に一点鎖線の矢印９ａで示すように当該他の斜面７ｂで反射（表面反射）して、画面の正面方向（同図の上方）に向かって進行する。このようにフロントライト方式の液晶表示装置１ａにおいて画面の正面方向に向かって光が漏れると、その漏れた光が、それと同じ方向に向かって出射される本来の光（矢印９で示す軌跡をたどる光）と重なるため、画像のコントラストが低下する。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、画面の輝度を向上させることができる、表示装置を提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、プリズム若しくは溝から漏れた光が画面に悪影響を及ぼすのを防止できる、表示装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、プリズムが上面に形成された導光板を備えるフロントライト方式の表示装置において、プリズムは導光板の側面から入射された光を受ける第１面および側面と正対する側面に対峙する第２面を有し、光を反射する反射膜を第１面に形成し、光の反射を防止する反射防止膜を第２面に形成したことを特徴とする、表示装置である。
【００１０】
第２の発明は、溝が上面に形成された導光板を備えるフロントライト方式の表示装置において、溝は導光板の側面から入射された光を受ける第１面および第１面を透過した光を受ける第２面を有し、第１面または前記第２面のいずれか一面のみに光の反射を防止する反射防止膜を形成したことを特徴とする、表示装置である。
【００１１】
第１の発明では、導光板の上面にプリズムが形成されている。プリズムは、導光板の側面から入射された光を受ける第１面を有している。この第１面には、反射膜が形成されているので、当該第１面は側面から受けた光を反射する。
【００１２】
なお、導光板の上面には、線状に延びる複数のプリズムを幅方向において互いに接するように形成してもよい。この場合、各々のプリズムの長さ方向断面を山状に形成するのが望ましい。
【００１３】
第２の発明では、導光板の上面に溝が形成されている。溝は、導光板の側面から入射された光を受ける第１面と、この第１面を透過した光を受ける第２面を有している。ここで、第２面には、反射防止膜が形成されているので、当該第２面は第１面を透過して受けた光の殆どを導光板内に透過させる。
【００１４】
なお、長さ方向断面が略Ｖ字状に形成された線状の溝を、幅方向に間隔をおいて複数形成してもよい。
【００１５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、プリズムの傾斜面によって受光された光は反射膜によって全反射されるので、この反射された光によって映し出される画面の輝度を向上させることができるという効果がある。
【００１６】
第２の発明によれば、溝を構成する第１面を透過して第２面に受光された光は反射防止膜を介して導光板内に透過するので、当該第１面を透過して漏れた光が第２面で反射して画面に悪影響を及ぼすのを防止できるという効果がある。
【００１７】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１８】
【実施例】
図１を参照して、この発明の第１実施例のフロントライト方式の液晶表示装置１０は、線状光源１２、この線状光源１２の長さ方向に一側面１４ａを沿わせた状態で配置された導光板１４、および導光板１４の下方に配置された板状の液晶パネルユニット１６を含む。ここで、線状光源１２は、冷陰極管である。そして、導光板１４は、透光性を有するアクリル（ＰＭＭＡ）樹脂製であり、その上面１４ｂには、後述する線状のプリズム１８が側面１４ａに対して平行に延びるように多数形成されている。液晶パネルユニット１６は、底部に反射板１６ａを有する反射型のものであり、図には詳しく示さないが、当該反射板１６ａ上にガラス基板，液晶層，カラーフィルタ，ガラス板および偏光板をこの順番で積層したものである。
【００１９】
各プリズム１８，１８，・・・の長さ方向断面は山状であり、各プリズム１８，１８，・・・は幅方向において互いに隣り合うもの同士が接するように連続的に形成されている。そして、それぞれのプリズム１８を構成する２つの斜面２０および２２のうち、側面１４ａに対峙する側の斜面２２の表面には、アルミニウム（Ａｌ）を原料とする金属膜２４が形成されている。なお、斜面２２の幅寸法（各プリズム１８，１８，・・・の並び方向における寸法）Ｄは、プリズム１８のピッチ幅（各プリズム１８，１８，・・・間に形成された各谷の間隔）Ｐに比べて、極めて小さい。たとえば、プリズム１８のピッチ幅Ｐが数百[μm]であるとすると、斜面２２の幅寸法Ｄは数[μm]〜十数[μm]程度である。さらに、導光板１４の下面１４ｃには、二酸化珪素（SiO₂）を原料とする反射防止膜２６が形成されている。
【００２０】
この構成によれば、線状光源１２から側面１４ａを経て導光板１４内に入射された光（厳密にはこの光の一部）は、図１に点線の矢印２８で示すように、各プリズム１８，１８，・・・を構成する各斜面２２，２２，・・・に入射される。ここで、各斜面２２，２２，・・・の表面には、上述したように反射率の高いアルミニウム製の金属膜２４が形成されている。したがって、各斜面２２，２２，・・・に入射された光は、金属膜２４，２４，・・・によって略全て反射され、導光板１４の下面１４ｃから出射される。そして、この出射光は、液晶パネルユニット１６に照射され、上述した液晶層などを透過して反射板１６ａによって上方に反射された後、再度液晶層を透過する。そして、この液晶層を透過した光が、導光板１４を通って上面１４ｂから出射される。
【００２１】
このように第１実施例の液晶表示装置１０によれば、反射面として作用する各斜面２２，２２，・・・に入射した光は、出射面である下面１４ｃに向けて全て反射される。したがって、たとえば上述の図７（図９）に示す従来技術にこの第１実施例を適用すれば、図９に矢印６ａで示したように各斜面５ａ，５ａ，・・・から漏れていた光を有効利用することができる。よって、その分、下面１４ｃの輝度、ひいては表示画面の輝度を向上させることができる。また、下面１４ｃには、反射防止膜２６が形成されているので、当該下面１４ｃにおける光の透過率が上がり、これも輝度の向上に貢献する。
【００２２】
なお、この第１実施例では、各斜面２２，２２，・・・に金属膜２４，２４，・・・を形成するので、実際に画面を見るときに各金属膜２４，２４，・・・が視覚的に邪魔になるのではないかと思われる。しかし、上述したように各斜面２２，２２，・・・の幅Ｄは、各プリズム１８，１８，・・・のピッチ幅Ｐよりも極めて小さいので、実際上は何ら邪魔にならない。たとえば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）の画面にもシャドウマスクという網目状の金属膜が設けられていることを鑑みると、かかる幅Ｄの狭い金属膜２４，２４，・・・が画面上に形成されていても視覚的に何ら問題にならないことは容易に予想できる。
【００２３】
また、今回、図７の従来技術における導光板３において、各プリズム５，５，・・・（反射面５ａ，５ａ，・・・）からどれくらいの光が外方に漏れるのかをシミュレーションしたので、その結果を説明する。
【００２４】
図２（ａ）を参照して、矢印▲１▼で示すように入射面としての側面３ａに所定の光線数の光を入射する。そして、この状態で、矢印▲２▼で示すように出射面としての下面３ｃから出射される光の光線数と、矢印▲３▼で示すように各プリズム５，５，・・・から漏れる光の光線数とを計算する。また、同図に矢印▲４▼で示すように、入射面３ａに対向する側面（先端面）３ｄから出射される光についても、その光線数を計算する。さらに、図２（ｂ）に矢印▲５▼および▲６▼で示すように、入射面３ａと隣り合う２つの側面３ｅおよび３ｆからそれぞれ出射される光の光線数をも計算する。その計算結果を、表１に示す。ただし、ここでは、導光板３自体の光の吸収率、すなわち導光板３内を透過することによって減衰される光の光線数は考慮していない。
【００２５】
【表１】

【００２６】
この表１から、入射光▲１▼の光線数を４０００００本とすると、出射光▲２▼の光線数は２１６９１０本となる。これをパーセンテージに換算すると、入射光▲１▼のうちの約５４．２％の光が、出射光▲２▼として利用されることになる。一方、プリズム５，５，・・・から漏れる光▲３▼の光線数は、７４２４２本である。つまり、入射光▲１▼のうちの１８．６％に相当する光が、無駄な光としてプリズム５，５，・・・から漏れることになる。換言すれば、図７の従来技術に第１実施例を適用することによって、単純には輝度を１８．６％も上げることができる。なお、入射面３ａ以外の各側面３ｄ〜３ｆから出射される（漏れる）光の光線数は、合わせて１０８８４８本（全体の２７．２％）となる。
【００２７】
ところで、この第１実施例における導光板１４は、次のようにして製造する。
【００２８】
すなわち、導光板１４の外形を中空部に模った金属ブロックをマスタとし、これにアクリル樹脂を射出する。これによって、図３（ａ）に示すような導光板１４の本体を成形する。そして、真空蒸着処理またはスパッタ処理によって、図３（ｂ）に示すように、導光板１４の下面１４ｃに二酸化珪素を原料とする反射防止膜２６を形成する。
【００２９】
次に、図３（ｃ）に示すように、導光板１４の上面１４ｂに、各斜面２２，２２，・・・のみを露出させるための線状の露出孔３０，３０，・・・が穿設されたマスク板３２を設ける。そして、この状態で、同図に矢印３４，３４，・・・で示すように真空蒸着処理またはスパッタ処理を行うことによって、図３（ｄ）に示すように、各斜面２２，２２，・・・の表面にアルミニウムを原料とする金属膜２４，２４，・・・を形成する。この金属膜２４，２４，・・・の形成後、マスク板３２を取り外すことで、図３（ｅ）に示すような完成品が出来上がる。
【００３０】
なお、各金属膜２４，２４，・・・を形成する手段として、真空蒸着処理またはスパッタ処理以外に、高指向性のコリメートスパッタ処理を用いてもよい。すなわち、極めて精度の高いコリメートスパッタ処理を用いれば、上述のマスク板３２を用いることなく金属膜２４，２４，・・・を形成することが可能となる。
【００３１】
また、図には示さないが、各金属膜２４，２４，・・・を含むプリズム１８，１８，・・・の表面を保護するために、導光板１４の上面１４ｂに硬質樹脂製の保護膜を形成してもよい。さらに、この保護膜として導電性膜を用いることによって、タッチパネルを構成してもよい。
【００３２】
そして、導光板１４をアクリル樹脂製としたが、ポリカーボネート（ＰＣ）などの他の透光性を有する樹脂によって形成してもよい。また、線状光源１２として、冷陰極管を用いたが、これに限らず、たとえば熱陰極管等の他の蛍光灯、或いは発光ダイオードを線状に配列したもの、さらには白熱灯または有機発光材料を線状に形成したものを用いてもよい。
【００３３】
さらに、各プリズム１８，１８，・・・を側面１４ａに対して平行に設けたが、当該側面１４ａに対して斜め方向に延びるように、換言すれば液晶パネルユニット１６内の図示しない液晶パターンの配列方向に対して斜め方向に延びるように設けてもよい。このように液晶パターンの配列方向に対して各プリズム１８，１８，・・・の長さ方向を斜めに傾けることで、これら両者の干渉によるモアレ縞の発生を防止することができる。
【００３４】
また、各斜面２２，２２，・・・に形成する金属膜２４，２４，・・・をアルミニウム膜としたが、銀（Ａｇ）などの他の高反射率金属原料によって当該金属膜２４，２４，・・・を形成してもよい。さらに、導光板１４の下面１４ｃに形成する反射防止膜２６を二酸化珪素膜としたが、これ以外のたとえば二酸化ジルコニウム（ZrO₂）や二酸化チタニウム（TiO₂）を原料として当該反射防止膜２６を形成してもよい。
【００３５】
図４を参照して、この発明の第２実施例の液晶表示装置４０は、上述の第１実施例における導光板１４に代えて、長さ方向断面がＶ字状に形成された細長い溝４２を有する導光板４４を用いたものである。これ以外については、第１実施例と同様であるので、これら同様な部分については図１と同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３６】
すなわち、導光板４４は、その一側面４４ａを線状光源１２の長さ方向に沿わせた状態で配置されており、この導光板４４の下方に液晶パネルユニット１６が配置されている。そして、導光板４４の上面４４ｂに、溝４２が、当該導光板４４の側面４４ａに対して平行に、かつ幅方向に間隔をおいて多数形成されている。なお、各溝４２，４２，・・・のピッチ幅（各谷の間隔）Ｐ’は、第１実施例におけるピッチ幅Ｐと同等である。
【００３７】
そして、それぞれの溝４２を構成する２つの斜面４６および４８のうち、側面４４ａに対峙する側の斜面４６の表面に、金属膜５０が形成されている。なお、この金属膜５０が形成されている斜面４６の幅寸法（各溝４２，４２，・・・の並び方向における寸法）Ｄ’は、第１実施例における斜面２２の幅寸法Ｐと同等である。さらに、導光板４４の下面４４ｃには、反射防止膜５２が形成されている。
【００３８】
この構成によれば、第１実施例と同様に、線状光源１２から側面４４ａを経て導光板４４内に入射された光は、図４に点線の矢印５４で示すように、各溝４２，４２，・・・を構成する各斜面４６，４６，・・・に入射され、ここで金属膜５０，５０，・・・によって全て反射されて、導光板４４の下面４４ｃから出射される。そして、この出射光は、液晶パネルユニット１６に照射され、当該液晶パネルユニット１６内にある液層層などを透過して反射板１６ａによって上方に反射された後、再度液晶層を透過する。そして、この液晶層を透過した光が、導光板１４を通って上面１４ｂから出射される。
【００３９】
このように第２実施例によっても、第１実施例と同様に、反射面として作用する各斜面４６，４６，・・・に入射した光が、出射面である下面４４ｃに向けて全反射されるので、当該下面４４ｃの輝度が向上する。また、下面４４ｃには、反射防止膜５２が形成されているので、これも輝度の向上に貢献する。
【００４０】
しかも、各斜面４６，４６，・・・を通過して外方に漏れる光が存在しないので、この漏れた光が反対側の斜面４８，４８，・・・に入射することもない。従って、上述した図８に示す従来技術とは異なり、漏れた光によって画像のコントラストが低下するなどの不都合も生じない。
【００４１】
図５を参照して、この発明の第３実施例の液晶表示装置６０は、上述の第２実施例における導光板４４と同じ寸法・形状で、かつ同じ材質の導光板６２を用いるとともに、それぞれの溝６４を構成する２つの斜面６６および６８のうちの一方に反射防止膜７０を形成したものである。これ以外については、第２実施例と同様であるので、これら同様な部分については図４と同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
すなわち、導光板６２は、一側面６２ａを線状光源１２の長さ方向に沿わせた状態で配置されており、この導光板６２の下方に液晶パネルユニット１６が配置されている。そして、導光板６２の上面６２ｂに、多数の溝６４，６４，・・・が、当該導光板６２の側面６２ａに対して平行に、かつ幅方向に間隔をおいて形成されている。
【００４３】
そして、それぞれの溝６４を構成する２つの斜面６６および６８のうち、線状光源１２に沿う側面６２ａと正対する側面６２ｃに対峙する側の斜面６８に、二酸化珪素を原料とする反射防止膜７０が形成されている。この場合、斜面６６が導光板６２の側面６２ａから入射された光を受ける第１面となり、斜面６８が第１面である斜面６６を透過した光を受ける第２面になる。なお、二酸化珪素に代えて、たとえば二酸化ジルコニウムや二酸化チタニウムによって反射防止膜７０を形成してもよい。さらに、導光板６２の下面６２ｄにも、同様の反射防止膜７２が形成されている。
【００４４】
この構成によれば、第２実施例と同様に、線状光源１２から側面６２ａを経て導光板６２内に入射された光は、図５に点線の矢印７４で示すように、各溝６４，６４，・・・を構成する各斜面６６，６６，・・・によって反射され、下面６２ｄから出射される。そして、この出射光は、液晶パネルユニット１６に照射され、当該液晶パネルユニット１６内の反射板１６ａによって上方に反射された後、導光板６２を通って上面６２ｂから出射される。
【００４５】
ところで、反射面として作用する各斜面６６，６６，・・・に入射された光は、ここで全て反射されずに、その一部（詳しくは、臨界角以下の入射角度θで各斜面６６，６６，・・・に入射される光）が当該各斜面６６，６６，・・・を通過して外方に漏れる。そして、この漏れた光が、図６に一点鎖線の矢印７６で示すように、それぞれの斜面６６とともに溝６４を構成する他の斜面６８に入射して一部の光が表面反射によって反射し、画面の正面方向（同図の上方）に向かって進行する。しかし、上述したようにそれぞれの斜面６８には反射防止膜７０が形成されているので、当該斜面６８に入射した光の殆どは、同図に二点鎖線の矢印７８で示すように反射防止膜７０を介して再度導光板６２内に取り込まれる。よって、その分、それぞれの斜面６６から漏れた光が矢印７６で示すように画面の正面方向に向かうのを抑制することができ、画面のコントラストを低下させるなどの不都合を解消できる。
【００４６】
なお、反射防止膜７０は、成膜対象である各斜面６８，６８，・・・のみを除く他の部分をマスク板で覆った状態で、真空蒸着処理またはスパッタ処理を行うことによって形成できる。また、上述したコリメートスパッタ処理によっても、反射防止膜７０を形成できる。
【００４７】
さらに、上述した第１実施例における導光板１４にも、この第３実施例の技術を適用してもよい。すなわち、それぞれのプリズム１８を構成する２つの斜面２０および２２のうち、入射面である側面１４ａと正対する他方の側面１４ｄに対峙する斜面２０の表面に、反射防止膜を形成することによって、この第３実施例と同様の作用および効果を得られるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例の概略構成を側面から見た図である。
【図２】図１の実施例に係るシミュレーションの概略を説明するための図解図で、(ａ)は側面から見た図、（ｂ）は上面から見た図である。
【図３】図１の実施例における導光板の製造過程を示す図解図である。
【図４】この発明の第２実施例の概略構成を側面から見た図である。
【図５】この発明の第３実施例の概略構成を側面から見た図である。
【図６】図５の一部拡大図である。
【図７】従来の液晶表示装置の概略構成を側面から見た図である。
【図８】図７の一部拡大図である。
【図９】図７とは別の従来技術を示す図である。
【図１０】図９の一部拡大図である。
【符号の説明】
１０…液晶表示装置
１２…線状光源
１４…導光板
１４ａ…側面（入射面）
１４ｂ…上面
１４ｃ…下面（出射面）
１８…プリズム
２２…斜面（反射面）

Claims

プリズムが上面に形成された導光板を備えるフロントライト方式の表示装置において、
前記プリズムは前記導光板の側面から入射された光を受ける第１面および前記側面と正対する側面に対峙する第２面を有し、
前記光を反射する反射膜を前記第１面に形成し、
前記光の反射を防止する反射防止膜を前記第２面に形成したことを特徴とする、表示装置。
線状に延びる複数の前記プリズムが幅方向において互いに接するように形成され、
各々の前記プリズムの長さ方向断面は山状に形成される、請求項１記載の表示装置。
溝が上面に形成された導光板を備えるフロントライト方式の表示装置において、
前記溝は前記導光板の側面から入射された光を受ける第１面および前記第１面を透過した光を受ける第２面を有し、
前記第１面または前記第２面のいずれか一面のみに前記光の反射を防止する反射防止膜を形成したことを特徴とする、表示装置。
溝が上面に形成された導光板を備えるフロントライト方式の表示装置において、
前記溝は前記導光板の側面から入射された光を受ける第１面および前記第１面を透過した光を受ける第２面を有し、
前記第１面および前記第２面を含む前記溝のみに前記光の反射を防止する反射防止膜を形成したことを特徴とする、表示装置。