JPH08271886A - 面光源装置およびそれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 この発明は、管状光源と、管状光源からの光
源光を選択的に出射する複数の突起を一主表主表面に含
む導光板とを備えた面光源装置であって、導光板は、管
状光源を導光板の厚さ方向に収納し、且つ管状光源から
の光源光を導光板に導くよう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している。 【効果】 本発明によれば、光利用効率が高く、しかも
装置の狭額縁化を達成することができる。

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、よりいっそ
うの装置の薄型、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
ンによる光損失の他、導光板からの出射光は導光板の主
表面に対して略１８０゜の出射角（Ω）を有しているた
め、表示に寄与しない光源光も多く、このため光利用効
率が悪い。従って、十分な表示輝度を確保するために
は、面光源装置の消費電力を大きくせざるを得ない。

【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、光利用効率を向上することができ
る。

【０００９】以上のような技術背景の中、近年の表示装
置では、より一層の小型化が要求され、特に表示領域に
対する装置の外形寸法を小さくすること、即ち狭額縁化
の要求が高まっている。

【００１０】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、導光板の光入射面に対向して
管状光源を配置する都合上、管状光源は表示領域外に配
置せざるを得ない。このため、管状光源の配置領域に額
縁サイズは制約を受けてしまう。

【００１１】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、しかも装置
の狭額縁化が達成できる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。

【００１２】

【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
れる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。

【００１３】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
記出射面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。

【００１４】請求項３に記載される発明は、複数の表示
画素から成る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前記管状光源か
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、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る光導入平
面を含む収納部を備えたことを特徴としている。請求項
４に記載される発明は、請求項３記載の管状光源は、前
記表示パネルの前記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。

【００１５】

【作用】この発明によれば、管状光源は導光板の厚さ方
向に収納されるので、面光源装置の外形寸法が管状光源
に制約を受けることがない。よって、小型の面光源装
置、更には額縁サイズの小さい表示装置の提供が可能と
なる。

【００１６】しかも、この発明によれば、導光板の光導
入平面から入射される光源光を、導光板の主表面に配置
される突起によって制御するため、従来のような散乱パ
ターンによる光損失も軽減され、よって光利用効率を高
めることができる。

【００１７】また、この突起を、導光板内を伝播する管
状光源からの光源光を導光板内に反射する反射面と、導
光板内を伝播する管状光源からの光源光を導光板外に出
射する出射面とを含む断面三角形状とすることにより、
導光板からの出射光の広がりを十分に抑え、よって光利
用効率をより一層向上させることができる。

【００１８】

【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) 、対向する一端辺に
配置される４個のＸ−ＴＡＢ(806) 、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) 、他の４個のＸ−ＴＡＢ(806) に接
続されるＸ駆動回路基板(813) 、２個のＹ−ＴＡＢ(82
1),(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。

【００１９】Ｘ−ＴＡＢ(801),…,(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(811),(80
6) に接続されている。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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
るプリズムシート(991) とを含む。

【００２６】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。

【００２７】そして、導光板(911) は、図５（ａ）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。

【００２８】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(921
a)、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光導入平面(921b)、
導光板(911) の第３領域に光源光を導くよう導光板(91
1) の主表面に略平行に形成される第３光導入平面(921
c)とを含む。

【００２９】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(921b)と
略平行に複数列配列される。これら第１、第２突起列(9
13),(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。

【００３０】第１突起列(913) のそれぞれは、図４に示
すように、第１光導入平面(921a)側に反射面(913a)、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(921b)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。

【００３１】管状光源(951) から第１光導入平面側(921
a)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(921b)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。

【００３２】このようなことから、第１光導入平面(921
a)及び第２光導入平面(921b)の垂線に対して各突起列(9
13),(915) の反射面(913a),(915a) との成す角度（θ
１）は４０゜に設定され、また各突起列(913),(915) の
出射面(913b),(915b) との成す角度（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(913
b),(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(9
13),(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(913a),(915a) との
成す角度（θ１）を、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。

【００３３】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。

【００３４】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(911) 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。

【００３５】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ート(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、プリズムシート(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。

【００３６】これにより、導光板(911) 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。また、導光板
(911) の第３光入射平面(921c)から入射される光源光
は、導光板(911) から光拡散シート(981) を介して出射
される。導光板(911) の第３領域に光拡散シート(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、光拡散シート(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。

【００３７】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。管状光源(951) から導光板(9
11) 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
拡散シート(981)を介し、更にプリズムシート(991) を
介して液晶パネル(101) に入射される。

【００３８】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。

【００３９】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(911) から出射される出射光は、プリズムシート
(991) によって液晶パネル(101) に向かう集光角（Ω
３）２２゜の光源光に制御される。

【００４０】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
(103) 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),(8
06) 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。

【００４１】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、光源の交換がより容易となる。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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５（ｂ）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。

【００４５】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。

【００４６】

【発明の効果】この発明の面光源装置によれば、光利用
効率が高く、しかもこの面光源装置を用いた表示装置に
よれば装置の狭額縁化を達成することができる。

【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表
示装置の概略断面図である。

【図３】図３は、本発明の一実施例の液晶表示装置のア
レイ基板の一部概略正面図である。

【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。

【図５】図４は、本発明の一実施例における面光源装置
の機能を説明するための図である。

【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),(915b) …出射面 (951) …管状光源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状光源と、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る光導入平面を含
   む収納部を備えたことを特徴とした面光源装置。
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出射面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
   とを特徴とした面光源装置。
3. 【請求項３】 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、前記表示パネルに面光源光を照射す
   る管状光源及び前記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、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る光導入平面を含
   む収納部を備えたことを特徴とした表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３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。