JPH08271885A - 面光源装置およびそれを用いた表示装置 - Google Patents

面光源装置およびそれを用いた表示装置

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JPH08271885A
JPH08271885A JP7070287A JP7028795A JPH08271885A JP H08271885 A JPH08271885 A JP H08271885A JP 7070287 A JP7070287 A JP 7070287A JP 7028795 A JP7028795 A JP 7028795A JP H08271885 A JPH08271885 A JP H08271885A
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light
guide plate
light source
light guide
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JP7070287A
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Naoto Ide
直人 居出
Yasoji Suzuki
八十二 鈴木
Yoshinori Higuchi
義則 樋口
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 この発明は、管状光源と、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であって、
導光板は、導光板内を伝播する光源光を導光板の一主表
面側から選択的に出射するよう導光板の一主表面側に配
置される導光板と一体の複数の突起と、導光板内を伝播
する光源光を導光板の一主表面側から選択的に出射する
よう導光板の一主表面と相対する他の主表面側に配置さ
れる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。 【効果】 本発明の面光源装置によれば、生産性に優
れ、しかも均一な面光源が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、面光源装置およびそれ
を用いた表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置に代表される表示装置は、
薄型、軽量、低消費電力といった特徴を生かして、テレ
ビ、コンピュータあるいはカーナビゲーション用等の各
種表示装置として利用されるようになってきた。
【0003】例えば、光透過型の液晶表示装置は、一対
の電極基板間に液晶層が保持されて成る液晶パネルと、
この液晶パネルの一主面上に配置され、この液晶パネル
に光源光を導く面光源装置とを含む。
【0004】このような表示装置において、一層の装置
の薄型、小型化には、面光源装置の薄型化を達成する必
要があり、バックライト方式からエッジライト方式の面
光源装置が用いられるようになってきた。
【0005】エッジライト方式の面光源装置は、実開昭
63−24529号公報等に開示されるように、管状光
源と、裏面側に乳白色の散乱パターンが印刷されたアク
リル樹脂などの薄板形状の導光板とを含み、この管状光
源に導光板の一端面が近接配置されて成っている。そし
て、管状光源からの光源光は、導光板中を伝搬し、導光
板裏面の散乱パターンによって散乱され、導光板主表面
に出射される。
【0006】上記したエッジライト方式の面光源装置に
よれば、装置の薄型化を達成できるものの、散乱パター
ンによる光損失があり、また散乱パターンの印刷を別途
行う必要があることから、生産性の向上が望まれてい
た。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した問題点を解決
するものとして、例えば特開平5−313163号公報
や特開平6−75123号公報等に開示されるエッジラ
イト方式の面光源装置が知られている。
【0008】これは、導光板の表示パネルと対向する主
表面側に複数の突起部を配列し、この突起によって導光
板からの出射光を制御するというもので、従来の散乱パ
ターンを不要にでき、しかも光利用効率を向上すること
ができる。
【0009】しかしながら、上記したエッジライト方式
の面光源装置にあっては、突起部の成形に制約を受け、
十分に狭ピッチに突起部を配列させることができない。
このため、面光源装置からの面光源光には、面内ばらつ
きが生じ、このため均一な表示品位を確保することがで
きない。
【0010】この発明は、上記した技術課題に対処して
成されたものであって、光利用効率が高く、しかも生産
性に優れた面光源装置およびそれを用いた表示装置を提
供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載される発
明は、管状光源と、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。
【0012】請求項2に記載される発明は、請求項1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状であることを特徴とし
ている。
【0013】請求項3に記載される発明は、請求項1記
載の光路変更手段は、前記他の主表面に成形され前記光
源光を前記導光板の前記一主表面側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。
【0014】請求項4に記載される発明は、請求項3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している。請求項5に記載される
発明は、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、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。
【0015】
【作用】この発明によれば、導光板内を伝播する光源光
は、導光板の一主表面側に成形される複数の突起のみな
らず、導光板の一主表面と相対する他の主表面側に配置
される光路変更手段とにより、それぞれ導光板の一主表
面側から出射される。
【0016】従って、導光板の一主面側に配置される突
起のピッチに制約を受けても、光路変更手段によって、
光源光の面内ばらつきを補うことができ、これにより均
一な面光源光、更には優れた表示品位が確保される。更
に、導光板の一主面側に配置される突起並びに光路変更
手段のそれぞれは、導光板と一体に成形されて成るの
で、優れた生産性を確保することができる。
【0017】
【実施例】以下に、本発明の一実施例の液晶表示装置
(1) 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1乃至2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(1
01) 、液晶パネル(101) の一端辺に配置される4個のX
−TAB(801),(802),(803),(804) 、液晶パネル(101)
の他の一端辺に配置される2個のY−TAB(821),(82
2) 、4個のX−TAB(801),…,(804)に接続されるX
駆動回路基板(811) 、2個のY−TAB(821),(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。
【0018】X−TAB(801),…,(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(901)
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。
【0019】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4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。
【0020】アレイ基板(200) は、図3乃至4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-Oxi
de)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TFT(231) は、走査線Yj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(217) 、a−S
i: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(2
23) 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。
【0021】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。
【0022】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
T(231) ,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。
【0023】そして、アレイ基板(200) 及び対向基板(3
00) 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。
【0024】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
て近接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
れるプリズムシート(991) とを含む。
【0025】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(91
5) 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。
【0026】第1突起列(913) のそれぞれは、図4に示
すように、光導入面(921) 側に反射面(913a)、導光板(9
11) の端辺側に出射面(913b)を含む。また、第2突起列
(915) のそれぞれは、導光板(911) の端辺側に反射面(9
15a)を含む。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】また、ここでは角度(θ2)を略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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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(911)
の一主表面から出射されることとなる。液晶パネル(10
1) と導光板(911) との間に配置されるプリズムシート
(991) は、導光板(911) 側に向かって突出し、導光板(9
11) 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(101) 側に導く屈折面(993a)を
含み、プリズムシート(991) の主表面と屈折面(993a)と
の成す角度(θ5)は略40゜に設定されている。
【0034】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。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。
【0035】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。
【0036】このようにして導光板(911) から出射され
る出射光は、プリズムシート(991)により液晶パネル(10
1) に向かって集光された均一な面光源光に制御され
る。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。
【0037】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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】
【発明の効果】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。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例の液晶表示装置の概
略斜視図である。
【図2】図2は、図1中A−A’線に沿って切断した液
晶表示装置の一部概略断面図である。
【図3】図3は、図1の液晶表示装置のアレイ基板の概
略正面図である。
【図4】図4は、本発明の一実施例の液晶表示装置の一
部概略断面斜視図である。
【符号の説明】
(1) …液晶表示装置 (100) …アレイ基板 (300) …対向基板 (901) …面光源装置 (913),(915) …突起列 (913a),(915a) …反射面 (913b)…出射面 (951) …管状光源

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管状光源と、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。
  2. 【請求項2】 請求項1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
    形状であることを特徴とした面光源装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の光路変更手段は、前記他
    の主表面に成形され前記光源光を前記導光板の前記一主
    表面側に反射する複数の第2反射面であることを特徴と
    した面光源装置。
  4. 【請求項4】 請求項3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した面
    光源装置。
  5. 【請求項5】 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、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
    特徴とする表示装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003533724A (ja) * 2000-05-15 2003-11-11 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 画像表示装置
US6854857B2 (en) 2002-06-11 2005-02-15 Fujitsu Limited Electronic apparatus, liquid crystal display device and light guide plate

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