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JP4044308B2 - Surface light emitting device, liquid crystal display device including the same, and portable electronic device - Google Patents
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JP4044308B2 - Surface light emitting device, liquid crystal display device including the same, and portable electronic device - Google Patents

Surface light emitting device, liquid crystal display device including the same, and portable electronic device Download PDF

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface light emitting device enabled to reduce the light reflected by an emitting surface of a light guide plate mounted to the surface light emitting device, getting into the visual field of an observer when the surface light emitting device is lit. SOLUTION: A surface light emitting derive 10 comprises a light source, and a light guide plate 12 with a structure of making the light from the light source get into the end side surface and get out from an emitting surface 12b. A surface at the opposite side of the emitting surface 12b of the light guide plate 12 is designated as a reflection surface 12c changing the direction of the light traveling inside the light guide plate 12, to which, indentations for changing the direction of the light traveling inside the light guide plate 12, are repeatedly formed, and indentations for restricting the reflecting direction of the light when a part of the light traveling inside the light guide plate 12 is reflected at the emitting surface 12b, are repeatedly formed to the emitting surface 12b. The pitch P2 of a convex part 32f formed to the reflection surface 12b, and the horizontal distance x between a vertex of the convex part 12f formed to the reflection surface 12c, and a vertex of the convex part 32f formed to the emitting surface 12b fulfills the relation: x<=P2 /8.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光装置と面発光装置が備えられた液晶表示装置及び携帯電子機器に関するものであり、特に面発光装置を備えた液晶表示装置や携帯電子機器の表示面に対する法線方向に近い方向から表示を観察したときに、面発光装置の点灯時にこの面発光装置に備えられた導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを低減することにより、表示を見やすくするとともに黒表示のボケやにじみを防止し、コントラスト比を向上させる技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、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、上記の問題を解決するために、反射型の液晶表示ユニットの前面側に面発光装置(フロントライト)を配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。
【0003】
上記のようにフロントライトを備えた反射型の液晶表示装置の断面図の一例を図7に示す。この図において、液晶表示装置200は、液晶表示ユニット220と、この液晶表示ユニット220の前面(図7上面)に配置されたフロントライト210とから構成されている。フロントライト210は、導光板212とこの導光板212の側端面212aに配された光源213とから構成されており、導光板212が、液晶表示ユニット220の表示領域の前面(図7上面)に配置されている。
導光板212は、射出成形された透明なアクリル系樹脂などから構成されており、その側端面212aに配された光源213からの光を内部に導入して、この内部を伝搬する光を導光板212の下面(液晶表示ユニット220側の面)である出射面212bから出射させるようになっている。一方、導光板212の上面(外面)は反射面212cとされており、この反射面212cには出射面212bに対して傾斜して形成された第1の斜面部216とこの第1の斜面部216に続く第2の斜面部217が周期的に連続して形成された凹凸212dが設けられている。この凹凸212dは、凸部212fと、くさび状の溝212gが交互にストライプ状に設けられた形状とされている。
また、導光板212の出射面212bは、平坦面とされている。この出射面212dに、反射防止フィルム215が貼り付けられている。
【0004】
液晶表示ユニット220は、液晶層223を挟持して対向する第1の基板221と第2の基板222をシール材224で接合一体化した構成であり、第1の基板221の液晶層223側には液晶表示ユニット220に入射した光を反射させるための反射膜を含む反射層225と、液晶層223を駆動、制御する表示回路226とが順に積層されており、第2の基板222の液晶層223側には表示回路227が設けられている。
【0005】
以上の構成の液晶表示装置200において、フロントライト210の点灯時に光源213から出射された光R1は、導光板212の側端面212aから導光板212の内部に導入されて導光板212の内部を伝搬するとともに、反射面212cに形成された第1の斜面部216で反射されて出射面212bへ向かう方向にその伝搬方向を変えられて出射面212bから出射される。
この出射面212bから出射された光が照明光R2として液晶表示ユニット220に入射して第2の基板222、表示回路227、液晶層223、表示回路226を通過して反射層225に到達し、反射層225で反射されて液晶表示ユニット220の外側に戻り、導光板212の出射面212bおよび反射面212cの第2の斜面部217を通過して観察者(使用者)obに到達する。このようにして液晶表示ユニット220の表示が観察者obに視認される。
【0006】
ところで、液晶表示装置の表示性能としては、通常、▲1▼解像度、▲2▼コントラスト、▲3▼画面の明るさ、▲4▼色の鮮やかさ、▲5▼視野角範囲が広い等の視認性、などが良好であることが要求される。
また、液晶表示装置が、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ(PC)等の携帯情報端末のように、表示を見るときに表示面を斜めにして使用する装置に組み込まれた場合、一般的に表示面に対する法線方向に近い方向、具体的には法線方向から±10度の範囲内の方向から見られる場合が多い。
図8は、上記の構成の液晶表示装置200からなる表示部1000が本体1050に備えられた携帯電話を使用する状態の説明図である。図8において、Hは表示部1000の表示面に対する法線、obは観察者(使用者)、αは観察者obの観察方向、βは法線方向Hから±10°の範囲、R2は導光板221の出射面212bから出射された光R1が液晶表示ユニット220の反射層225で反射した反射光、R3は光源213から出射された光R1の一部が導光板212の出射面212bで反射した反射光である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図7に示した構造の従来の液晶表示装置200においては、フロントライト210の点灯時に光源213から出射された光R1が導光板212の内部を伝搬し、第1の斜面部216で反射されて出射面212bに至ったとき、光R1の一部は出射面212bから液晶表示ユニット220側に出射されずに反射し、さらにこの反射光R3は導光板212の反射面212cを通過して液晶表示装置200の外側に出射される。また、導光板212の内部を伝搬する光R1が直接出射面212bに至ったときも、この光R1の一部は出射面212bから液晶表示ユニット220側に出射されずに反射し、さらにこの反射光R3は導光板212の反射面212cを通過して液晶表示装置200の外側に出射される。
これら反射光R3も通常液晶表示装置200の表示面に対する法線方向Hに近い方向、より具体的には法線方向Hから±10度までの範囲内の方向βに集中してしまうため、観察者obが通常の視点(法線方向Hに近い方向、より具体的には法線方向Hから±10度までの範囲内の方向)で表示を観察したときに、反射光R3が観察者の視野内に入射するため、表示が見づらく、また、黒表示をしてもボケやにじみが生じ、コントラスト比が低い表示になってしまうという問題があった。
【0008】
このような問題はこの液晶表示装置200を図8に示す携帯電話の表示部1000に用いた場合も同様に生じてしまう。図8中のR3は表示部1000に用いた液晶表示装置200のフロントライト210を点灯させて動作させたときに光源213から出射された光R1が導光板212の出射面212bで反射した反射光R3が導光板212の反射面212cを通過して表示部1000の外側に出射されたものである。
【0009】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、面発光装置の点灯時にこの面発光装置に備えられた導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを低減できる面発光装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明はこのような面発光装置を備えることにより、表示を見やすくするとともに黒表示のボケやにじみを防止してコントラスト比を向上でき、表示性能を向上できる液晶表示装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明はこのような面発光装置を備えた液晶表示装置を表示部に用いることにより、表示を見やすくするとともに黒表示のボケやにじみを防止してコントラスト比を向上でき、表示性能を向上できる携帯電子機器を提供することを目的の一つとする。
【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、光源と、該光源の光を側端面から入射して該光を出射面から出射させる構造を有する導光板とを備え、上記導光板の出射面と反対側の面が、該導光板の内部を伝搬する光の方向を変えるための反射面とされ、該反射面に、上記導光板の内部を伝搬する光を反射させて、該光の伝搬方向を変えるための凹凸が周期的に設けられ、上記出射面に、上記導光板の内部を伝搬する光の一部が上記出射面で反射するときの光の反射方向を制御するための凹凸が周期的に設けられており、前記反射面に設けられた凸部ピッチをP 1 、前記出射面に設けられた凸部ピッチをP としたとき、P =P の関係を満たすとともに、前記反射面に設けられた凸部の頂部と前記出射面に設けられた凸部の頂部の水平方向における位置ずれが距離xとされており、前記導光板の反射面に設けられた凹凸は、傾斜して形成された第1の斜面部とこの第1の斜面部に続く第2の斜面部が周期的に連続して形成されるとともに、前記導光板の出射面に設けられた凹凸は、傾斜して形成された第3の斜面部とこの第3の斜面部に続く第4の斜面部が周期的に連続して形成されてなり、前記第1の斜面部の傾斜角度をθ 、前記第2の斜面部の傾斜角度をθ 、前記第3の斜面部の傾斜角度をθ 、前記第4の斜面部の傾斜角度をθ としたとき、これらの各傾斜角度を、θ =θ >θ <θ で表される関係とすることにより、前記出射面における反射光が低減するように制御されることを特徴とする。
なお、本発明において上記出射面に設けられた凹凸で反射方向が制御される光とは、この面発光装置の点灯時に導光板の内部を伝搬する光が上記反射面で反射されて上記出射面に至った光のうちこの出射面から外部(この面発光装置が液晶表示装置に備えられている場合は液晶表示ユニット側)に出射されないで、この出射面で反射された光であり、また、この面発光装置の点灯時に導光板の内部を伝搬する光で直接上記出射面に至った光のうち出射面から外部に(この面発光装置が液晶表示装置に備えられている場合は液晶表示ユニット側に)出射されないで、この出射面で反射された光である。
【0011】
かかる構成の面発光装置によれば、上記導光板の反射面に設ける凹凸の条件と、上記導光板の出射面に設ける凹凸の条件を調整すること、より具体的には上記反射面に設けられた凸部ピッチ、上記出射面に設けられた凸部ピッチ、上記反射面に設けられた凸部の頂部と上記出射面に設けられた凸部の頂部の水平方向の距離、上記導光板の出射面に設けられた凹凸を構成する複数の斜面部の傾斜角度等を調整することにより、この面発光装置の点灯時に上記光源から出射された光が導光板の内部を伝搬し、上記反射面で反射されて出射面に至ったとき、この光の一部がこの出射面で反射した際に、この反射光の出射方向をこの面発光装置の法線方向(この面発光装置が液晶表示装置に備えられたときに、この液晶表示装置の表示面に対する法線方向)に近い方向から外すことが可能で、より具体的には法線方向から±10度までの範囲外の方向にすることが可能である。
また、この面発光装置の点灯時に上記導光板の内部を伝搬する光が反射面で反射されることなく直接出射面に至ったときも、この光の一部が上記出射面で反射した際に、この反射光の出射方向をこの面発光装置の法線方向(この面発光装置が液晶表示装置に備えられたときに、この液晶表示装置の表示面の法線方向)に近い方向から外すことが可能で、より具体的には法線方向から±10度までの範囲外の方向にすることが可能である。
【0012】
従って、本発明の面発光装置によれば、この面発光装置の点灯時に観察者(使用者)が通常の視点(法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で面発光装置を見たときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを低減することが可能である。
【0013】
また、かかる構成の面発光装置によれば、この面発光装置の点灯時に上記導光板の内部を伝搬する光が上記反射面で反射されて出射面に至った場合であっても、あるいは上記導光板の内部を伝搬する光が直接出射面に至った場合であっても、この光の一部がこの出射面で反射した際に、この反射光の出射方向をこの面発光装置の法線方向(この面発光装置が液晶表示装置に備えられたときに、この液晶表示装置の表示面の法線方向)に近い方向から外すことができ、より具体的には法線方向から±10度までの範囲外の方向にすることができ、言い換えれば、上記反射光が面発光装置の法線方向から近い方向に出射されにくくなり、より具体的には上記反射光が法線方向から±10度までの範囲内に出射されにくくなる。
従って、この面発光装置によれば、この面発光装置の点灯時に観察者(使用者)が通常の視点(法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で面発光装置を見たときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを防止することができる。
【0016】
上記構成の本発明の面発光装置においては、前記第3の斜面部の傾斜角度θ 及び前記第4の斜面部の傾斜角度θ 、1°≦θ≦7°、1°≦θ≦7°なる関係を満たすようにすることがより好ましい。かかる構成の面発光装置によれば、この面発光装置の点灯時に上記導光板の内部を伝搬する光が上記反射面で反射されて出射面に至った場合であっても、あるいは上記導光板の内部を伝搬する光が直接出射面に至った場合であっても、この光の一部がこの出射面で反射した際に、この反射光の出射方向をこの面発光装置の法線方向に近い方向から外すことができ、より具体的には法線方向から±10度までの範囲外の方向にすることができ、言い換えれば、上記反射光が面発光装置の法線方向から近い方向に出射されにくくなり、より具体的には上記反射光が法線方向から±10度までの範囲内に出射されにくくなる。従って、この面発光装置によれば、この面発光装置の点灯時に観察者が通常の視点で面発光装置を見たときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを防止することができる。
【0017】
本発明の液晶表示装置は、上記のいずれかの構成の本発明の面発光装置を備えたことを特徴とする。
かかる構成の液晶表示装置によれば、上記のいずれかの構成の本発明の面発光装置が備えられたことにより、この面発光装置の点灯時に観察者が通常の視点(液晶表示装置の表示面の法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で表示を観察したときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを防止することができるので、表示が見やすくなるとともに黒表示のボケやにじみを防止でき、コントラスト比を向上でき、表示性能を向上できる。
【0018】
本発明の携帯電子機器は、上記のいずれかの構成の本発明の面発光装置を備えた液晶表示装置が表示部に備えられたことを特徴とする。
かかる構成の携帯電子機器によれば、表示部に備えられた液晶表示装置の面発光装置の点灯時に観察者が通常の視点(表示部の表示面の法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で表示を観察したときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを防止することができるので、表示が見やすくなるとともに黒表示のボケやにじみを防止でき、コントラスト比を向上でき、表示性能を向上できる。
【0019】
【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。また、本実施の形態において参照される各図面は、導光板や面発光装置、液晶表示装置、携帯電子機器の構成や動作を説明するためのものであり、各部の大きさや厚さや寸法などは実際の導光板や面発光装置、液晶表示装置、携帯電子機器とは異ならしめてある。
(面発光装置と液晶表示装置の実施形態)
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)を備えた液晶表示装置の概略構成を示す斜視図であり、図2は図1の液晶表示装置を示す断面図である。
【0020】
本実施形態の液晶表示装置1は、液晶表示ユニット20と、この液晶表示ユニット20の前面側(図示上面側)に配置されて液晶表示ユニット20を照明するフロントライト10とから概略構成される。フロントライト10は、透明な導光板12と、バー光源(長尺光源)13とを備える構成であり、バー光源13は、導光板12に光を導入する側端面12aに配設されている。
導光板12は、上記液晶表示ユニット20の表示領域の前面側(図示上面側)に配置されて光源13から導入された光を液晶表示ユニット20に照射するものであり、透明なアクリル系樹脂などから構成されている。図1に示すように、導光板12の下面(液晶表示ユニット20と対向する面)は、液晶表示ユニット20を照明するための光が出射される出射面12bとされており、この出射面12bと反対側の上面(導光板12の外面)は、導光板12の内部を伝搬する光の方向を変えるための反射面12cとされている。
【0021】
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)などを好適なものとして挙げることができる。
図2に示すように、本実施の形態のフロントライト10においては、バー光源13の光を導光板12の内部に導入する側端面12aに反射防止膜11が設けられている。出射面12bは、液晶表示ユニット20と対向して配置されて液晶表示ユニット20を照明するための光が出射される面である。この出射面12b上に光の反射を防止するための反射防止膜15が設けられている。
【0022】
反射面12cには、導光板12内部を伝搬する光を反射させて伝搬方向を変えるために、凸部12fと、くさび状の溝(凹部)12gを交互にストライプ状に形成した凹凸12dが設けられている。ここでは液晶表示ユニット220と反対側に突出している方を凸部12fといい、液晶表示ユニット220と反対側に対して凹んでいる方(液晶表示ユニット220側に突出している方)を溝(凹部)12gと呼んでいる。この凹凸12dは、傾斜して形成された第1の斜面部16とこの第1の斜面部16に続く第2の斜面部17とが交互に形成されてなるものである。第1の斜面部16と第2の斜面部17のうち、第1の斜面部16はより急な傾斜角度を有して形成されている。また、この反射面12c上に光の反射を防止するための反射防止膜18が設けられている。
【0023】
反射面12cに設けられた隣り合う凸部12f、12fのピッチ(凸部ピッチ)P1は、140μm≦P1≦240μmなる関係を満たすこと好ましく、より好ましくは160μm≦P1≦180μmなる関係を満たすことが望ましい。凸部ピッチP1が140μmより小さいと、面発光装置の輝度が低下するため、この面発光装置が備えられた液晶表示装置の画面の輝度やコントラスト比等の表示性能が低下してしまい、P1が240μmを越えると、この面発光装置が備えられた液晶表示装置の表示を見たときに、輝線が視認され、表示が見づらくなってしまう。
【0024】
第1の斜面部16の傾斜角度θ1は、43°≦θ1≦47°なる関係を満たすことが好ましく、より好ましくは43°≦θ1≦45°なる関係を満たすことが望ましい。第1の斜面部16の傾斜角度θ1が上記の範囲外(θ1<43°又は47°<θ1)の場合、反射型液晶表示装置の特性に合致せず、この面発光装置が備えられた反射型液晶表示装置の画面の輝度が低下してしまう。
第2の斜面部17の傾斜角度θ2は、1.8°≦θ2≦2.5°なる関係を満たすことが好ましく、より好ましくは2.0°≦θ2≦2.4°なる関係を満たすことが望ましい。第2の斜面部17の傾斜角度θ2が1.8°未満であると、面発光装置の輝度が低下してしまい、この面発光装置が備えられた液晶表示装置のコントラスト比等の表示性能が低下してしまい、θ2が2.5°を越えると、面発光装置の導光板12の面内の輝度分布が低下してしまい、この面発光装置が備えられた液晶表示装置の表示性能が低下してしまう。
【0025】
出射面12bには、導光板12の内部を伝搬する光の一部が出射面で反射するときの光の反射方向を制御するために、凸部32fと、くさび状の溝(凹部)32gを交互にストライプ状に形成した凹凸32dが周期的に設けられている。ここでは液晶表示ユニット220と反対側に突出している方を凸部32fといい、液晶表示ユニット220と反対側に対して凹んでいる方(液晶表示ユニット220側に突出している方)を溝(凹部)32gと呼んでいる。この凹凸32で反射方向が制御される光とは、面発光装置10の点灯時に導光板12の内部を伝搬する光が反射面12cで反射されてこの出射面12bに至った光のうち出射面12bから外部に(液晶表示ユニット20側に)出射されないで、この出射面12bで反射された光であり、また、面発光装置10の点灯時に導光板12の内部を伝搬する光で直接出射面12bに至った光のうち出射面12bから外部に(液晶表示ユニット20側に)出射されないで、この出射面12bで反射された光である。
【0026】
この凹凸32dは、傾斜して形成された第3の斜面部36とこの第3の斜面部36に続く第4の斜面部37とが交互に形成されてなるものである。
出射面12bに設けられた隣り合う凸部32f、32fのピッチ(凸部ピッチ)P2は、P1−30μm≦P2≦P1+30μmなる関係を満たすこと好ましく、より好ましくはP1−10μm≦P2≦P1+10μmなる関係を満たすことが望ましい。凸部ピッチP2がP1−30μmより小さいと、導光板12の内部を伝搬する光量が減少するとともに観察者側に光が直接出射されてしまい、P2がP1+30μmを越えると導光板12の内部を伝搬する光量が減少するとともに観察者側に光が直接出射されてしまう。
【0027】
図3は、本実施形態のフロントライト10の反射面12cに設けられた凸部12fの頂部と出射面12bに設けられた凸部32fの頂部の水平方向の距離(水平方向の位置ずれ、言い換えれば、後述する液晶表示ユニット20の基板22の基板面に沿った方向)xの説明図である。
本実施形態のフロントライト10では、P1=P2又はP1≠P2のいずれの場合においても、上記凸部12fの頂部と上記凸部32fの頂部の水平方向の距離(水平方向の位置ずれ)xは、x≦P2/8なる関係を満たすようにすることが好ましく、より好ましくはx≦P2/24なる関係を満たすようにすることが望ましく、さらに好ましくはP1=P2で、かつx=0(水平方向の位置ずれがない場合)なる関係を満たすようにすることが望ましい。
【0028】
フロントライト10の点灯時に導光板12の内部を伝搬する光R1が反射面12cで反射されて出射面12bに至った場合であっても、あるいは導光板12の内部を伝搬する光R1が直接出射面12bに至った場合であっても、この光R1の一部がこの出射面12bで反射した反射光R3がフロントライト10の外側(液晶表示装置1の外側)に出射されるが、上記距離xがP2/8より大きいと、上記反射光R3がこのフロントライト10の法線方向H(液晶表示装置1の表示面に対する法線方向H)に近い方向、より具体的には法線方向Hから±10度までの範囲内の方向βに集中してしまう。
【0029】
第3の斜面部36の傾斜角度θ3は、1°≦θ3≦7°なる関係を満たすようにすることがより好ましく、さらに好ましくは5°≦θ3≦6°なる関係を満たすことが望ましい。
第4の斜面部37の傾斜角度θ4は、1°≦θ4≦7°なる関係を満たすようにすることがより好ましく、さらに好ましくは5°≦θ4≦6°なる関係を満たすことが望ましい。
第3の斜面部36の傾斜角度θ3と第4の斜面部37の傾斜角度θ4は、同じ大きさであっても、異なる角度であってもよい。
【0030】
フロントライト10の点灯時に導光板12の内部を伝搬する光R1が反射面12cで反射されて出射面12bに至った場合であっても、あるいは導光板12の内部を伝搬する光R1が直接出射面12bに至った場合であっても、この光R1の一部がこの出射面12bで反射した反射光R3がフロントライト10の外側(液晶表示装置1の外側)に出射されるが、第3の斜面部36の傾斜角度θ3及び/または第4の斜面部37の傾斜角度θ4 が上記の範囲外(1°より小さい角度か、あるいは7°より大きい角度)であると、上記反射光R3がこのフロントライト10の法線方向H(液晶表示装置1の表示面に対する法線方向H)に近い方向、より具体的には法線方向Hから±10度までの範囲内の方向βに集中してしまう。
【0031】
バー光源13としては、冷陰極管や有機EL素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)、LED(発光ダイオード)あるいはLEDと棒状導光体を組み合わせたもの等、導光板12の側端面12aに光を均一に照射することができるものであればいずれのものも好適に用いることができる。図1乃至図2では、バー光源13を、棒状導光体13aとこれの両端に配設されたLED13b、13bとを組み合わせたものから構成した場合を図示した。
【0032】
液晶表示ユニット20は、液晶層23を挟持して対向するガラスなどからなる第1の基板21と、第2の基板22をシール材24で接合一体化して構成されている。第1の基板21の液晶層23側の面に金属の反射膜を含む反射層25と、表示回路26が順に積層されており、上記第2の基板22の液晶層23側の面には、それぞれ表示回路27が形成されている。このように液晶表示ユニット20は、外部から入射した光を反射させるための反射層25を備えた反射型の液晶表示ユニットとされている。
表示回路26および27は、図示されていないが液晶層23を駆動するための透明導電膜等からなる電極層や液晶層23の配向を制御するための配向膜等を含むものである。また、場合によってはカラー表示を行うためのカラーフィルタなどを有する構成であってもよい。
【0033】
反射層25は例えば表面に凹凸形状が形成されたアクリル系樹脂等からなる有機膜上に、アルミニウムや銀などからなる金属の反射膜をスパッタ法などにより形成し、この反射膜と有機膜を覆うようにアクリル系樹脂などからなる平坦化膜を形成して構成される。この反射層25はカラーフィルタを含む構成としても良く、その場合には、上記反射膜の直上にカラーフィルタを形成することが好ましい。このような構成とするならば、光の反射面にカラーフィルタを配置することができるので、色ずれや視差を低減して高品位のカラー表示が可能である。
【0034】
ここで、上記の液晶表示ユニット20の反射層25を構成する有機膜の表面およびこの有機膜上に形成される反射膜の形状について図4を参照して以下に説明する。
図4は、液晶表示ユニット20の反射層25に形成された有機膜と反射膜とを拡大して示す斜視図である。この図において、有機膜28の表面には内面が球面の一部を成す多数の凹部28aが重なり合うように連続して形成されており、この有機膜28上に反射膜29が成膜されている。上記のような多数の凹部28aが形成された有機膜28上に成膜された反射膜29の表面には内面が球面の一部を成す多数の凹部29aが重なり合うように連続して形成されている。
【0035】
有機膜28は、基板上に感光性樹脂などからなる樹脂層を平面形状に形成した後、図4に示す有機膜28の表面とは逆凹凸の表面形状を有するシリコーン系樹脂などからなる転写型を上記樹脂層の表面に圧着した後、樹脂層を硬化させることにより形成される。反射膜29は、有機膜28の表面に形成されて液晶表示ユニット20に入射する光を反射するものであり、アルミニウムや銀などの高い反射率を有する金属材料をスパッタ法や真空蒸着などの成膜法により形成したものである。
【0036】
図4に示す凹部29aは、その深さを0.1μm〜3μmの範囲でランダムに形成し、隣接する凹部29aのピッチを5μm〜100μmの範囲でランダムに配置し、上記凹部29a内面の傾斜角を−30度〜+30度の範囲に設定することが望ましい。
特に、凹部29a内面の傾斜角分布を−30度〜+30度の範囲に設定する点、隣接する凹部29aのピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が特に重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部29aのピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、凹部29a内面の傾斜角分布が−30度〜+30度の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい表示が得られない(反射光の拡散角が空気中で36度以上になり、液晶表示装置内部の反射強度ピークが低下し、全反射ロスが大きくなるからである。)からである。
【0037】
また、凹部29aの深さが3μmを超えると、後工程で凹部29aを平坦化する場合に凸部の頂上が平坦化膜で埋めきれず、所望の平坦性が得られなくなる。隣接する凹部29aのピッチが5μm未満の場合、有機膜28を形成するために用いる転写型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、有機膜28の表面形状を形成するための上記転写型は、ダイヤモンド圧子をステンレス鋼などの基材に多数押圧して作製された転写型用母型の表面形状を、シリコーン樹脂などに転写することによって作製されるが、このダイヤモンド圧子の先端径は実用上30μm〜200μmであることが望ましいので、隣接する凹部29aのピッチは5μm〜100μmとすることが望ましい。
【0038】
液晶表示ユニット20は、反射層25を構成する反射膜29が上記のような形状とされているので、外部から入射する光を効率よく反射、散乱することが可能であり、明るい反射表示と広い視野角を実現することができる。これは、図4に示す凹部29aの深さやピッチが上記に示す範囲に制御されていることと、凹部29aの内面が球面であることによる。
すなわち、凹部29aの深さとピッチが制御されて形成されていることにより、光の反射角を支配する凹部29aの内面の傾斜角が一定の範囲に制御されるので、反射膜29の反射効率を一定の範囲に制御することが可能になる。また、凹部29aの内面が全ての方向に対して対称な球面であることから反射膜29の全ての方向に対して上記の反射効率を得ることができる。つまりは、どの方向から見てもより明るい表示を行うことができる。
【0039】
本実施の形態の導光板12は、その側端面12aに設けられた反射防止膜11により、光源13の光を側端面12で反射させることなく導光板12内部に導入することが可能である。すなわち、本発明によれば導光板12の内部を伝搬する光量を大幅に増加させることができるので、導光板12の出射面12bから出射されて液晶表示ユニット20を照明する光量を増加させることができる。
この反射防止膜11は、反射防止フィルムを導光板12の側端面12aに貼り付けて形成することができる。このような構成とするならば、市販の反射防止フィルムを利用することができるので、導光板12の構造、あるいは製造工程を大きく変更することなく、フロントライト10の出射光量を増加させて液晶表示装置1の輝度を向上させることができる。
【0040】
あるいは反射防止膜11は、ディップコーティング法によって形成することができる。また、ディップコーティング法によれば図2に示す出射面12b、および反射面12c上の反射防止膜15および18を、反射防止膜11と同時に形成することができるので、製造工程を簡素化して製造コストの低減を図ることができる。
【0041】
以上の構成の液晶表示装置1は、太陽の光や照明等の周囲光が十分得られる環境では周囲光を利用した反射表示のほか、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フロントライト10を点灯させてその光を利用した反射表示を行うことができる。
まず、図1乃至図2に示す液晶表示装置1によって周囲光を利用した反射表示を行う場合について説明する。液晶表示装置1の最外面となる導光板12の反射面12c上には、反射防止膜18が設けられているので、この反射面12cに入射した光の反射率を低く抑えることができる。すなわち反射面12cにおいて特定の方向の光が強く反射して液晶表示装置1の視認性が著しく低下することを防ぐことができる。
また、外部から反射面12cを介して導光板12に入射した光は出射面12bを通過して液晶表示ユニット20に入射するが、この出射面12bにも反射防止膜15が設けられているので、この反射防止膜15によって反射率を1%以下とすることができる。従って、出射面12bで反射されて外部に戻り液晶表示装置1の視認性を低下させる光を低減することができる。
【0042】
そして、液晶表示ユニット20に入射した光は、第2の基板22、表示回路27、液晶層23、表示回路26を通過して反射層25に到達し、さらにこの光はこの反射層25で反射されて、表示回路26、液晶層23、表示回路27、第2の基板22を通過して液晶表示ユニット20の外側に出射され、さらに出射面12bを介して再び導光板12に入射した後、反射面12cを通過して観察者obに到達する。ここで反射層25で反射した光が出射面12bを通過する際においても、反射防止膜15が設けられているために出射面12bにおける反射率を1%以下とすることができ、出射面12bで反射する反射光が生じるのを低減できので、この反射光が液晶表示ユニット20に戻る光が生じるのを低減することができる。そして、導光板12に再度入射した光が反射面12cを通過する際においても、反射面12cに反射防止膜18が形成されているので、上記光が反射面12cで反射して導光板12の内部に戻る光が生じるのを低減することができ、表示に寄与しない光が、フロントライト10あるいは液晶表示ユニット20の内部に残って視認性低下の原因となることを防ぐことができる。
このように本実施形態の液晶表示装置1は、光が通過する面に反射防止膜15、18を設けることにより、各面で反射する光を低減することができる導光板12を有するフロントライト10を備えているので、周囲光を効率的に利用して良好な視認性の反射表示を行うことができる。
【0043】
次に、フロントライト10を点灯させて表示を行う場合を説明する。この場合において、図1乃至図2に示すバー光源13から出射された光R1は、導光板12の側端面12aを介して導光板12内部に導入される。この側端面12aには、上述のように反射防止膜11が設けられているために、側端面12aの反射率を低減して、この側端面12aで反射されて損失されるバー光源13の光を大幅に低減することができるので、バー光源13の光はほとんど減衰することなく導光板12の内部に導入される。
【0044】
次に、導光板12の内部を伝搬する光R1は、第1の斜面部16にて反射されてその伝搬方向を変えられ、出射面12bに至る。この出射面12bに至った光R1の殆ど(大部分)は出射面12bを通過して液晶表示ユニット20へ入射するが、光R1の一部は出射面12bで反射し、さらにこの反射光R3は導光板12の反射面12cを通過して液晶表示装置1の外側に出射される。また、導光板12の内部を伝搬する光R1は、第1の斜面部16で反射されることなく直接出射面12bに至る場合もあるが、この場合も出射面12bに至った光R1の殆ど(大部分)は出射面12bを通過して液晶表示ユニット20へ入射するが、光R1の一部は出射面12bで反射し、さらにこの反射光R3は導光板12の反射面12cを通過して液晶表示装置1の外側に出射される。ここで出射面12bには、反射防止膜15が設けられているために出射面12bにおける反射率を1%以下とすることができるので、出射面12bで反射された光が反射面12cを通過し、液晶表示装置1の外部に出射されて観察者Obに到達する光量を大幅に小さくすることができる。さらに本実施形態では特に出射面12bに、導光板の内部を伝搬する光R1の一部が出射面12bで反射するときの光の反射方向を制御するための上記のような凹凸32dが周期的に設けられているので、出射面12bで反射した反射光R3の出射方向をこのフロントライト10の法線方向H(液晶表示装置1の表示面に対する法線方向H)に近い方向から外すことができ、より具体的には法線方向Hから±10度までの範囲外の方向にすることができる。
【0045】
また、導光板12の反射面12cに設ける凹凸12dの条件と、出射面12bに設ける凹凸32dの条件を調整することにより、特に、反射面12cに設けられた凸部12fの頂部と出射面12bに設けられた凸部32fの頂部の水平方向の距離xがx≦P2/8なる関係を満たすようにし、および/または出射面12bに設けられた凹凸32dを構成する第3の斜面部36の傾斜角度θ3 と、第4の斜面部37の傾斜角度θ4が、1°≦θ3≦7°、1°≦θ4≦7°なる関係を満たすようにしたものにあっては、このフロントライト10の点灯時に導光板12の内部を伝搬する光R1が反射面12cで反射されて出射面12bに至った場合であっても、あるいは導光板12の内部を伝搬する光R1が直接出射面12bに至った場合であっても、この光R1の一部がこの出射面12bで反射した際に、この反射光R3の出射方向をこのフロントライト10の法線方向H(液晶表示装置1の表示面の法線方向H)に近い方向から外すことができ、より具体的には法線方向Hから±10度までの範囲外の方向にすることができ、言い換えれば、反射光R3がフロントライト10の法線方向Hから近い方向に出射されにくくなり、より具体的には反射光R3が法線方向Hから±10度までの範囲内に出射されにくくなる。特に、P1=P2で、かつx=0なる関係を満たすようにしたものにあっては、上記効果を大とすることができる。
【0046】
次に、フロントライト10の出射面10bから出射された光R1は液晶表示ユニット20に照明光R2として入射して第2の基板22、表示回路27、液晶層23、表示回路26を通過して反射層25に到達し、さらにこの光R2はこの反射層25で反射されて、表示回路26、液晶層23、表示回路27、第2の基板22を通過して液晶表示ユニット20の外側に出射され、さらに出射面12bを介して再び導光板12に入射する。この出射面12bを通過する照明光R2においても、反射防止膜15により反射率を1%以下とされるため、出射面12bで反射されて液晶表示ユニット20に戻る光を低減することができる。従って、表示に寄与しない光が液晶表示ユニット20に入射して表示の白ぼけ等の原因となることを防ぐことができる。
【0047】
そして、出射面12bを介して液晶表示ユニット20側から導光板12に入射した照明光R2は、反射面12cを通過して観察者obに到達する。照明光R2が反射面12cを通過する際においても、反射面12cに反射防止膜18が形成されているので、照明光R2が反射面12cで反射して導光板12の内部に戻る光が生じるのを低減することができ、表示に寄与しない光が、フロントライト10あるいは液晶表示ユニット20の内部に残って視認性低下の原因となることを防ぐことができる。
本実施形態のフロントライト10によれば、特に、反射面12cに上記のような凹凸12dが周期的に設けられ、出射面12bに上記のような凹凸32dが周期的に設けられたフロントライト10が備えられたことにより、このフロントライト10の点灯時(バー光源13から光R2を出射させ、この光R2を側端面12aから導光板12内に入射させて伝搬させた時)に観察者(使用者)obが通常の視点(法線方向Hに近い方向、より具体的には法線方向Hから±10度までの範囲内の方向)でフロントライト10を見たときに、導光板12の出射面12bで反射した反射光R3が観察者obの視野内に入射するのを防止することができる。
【0048】
本実施形態の液晶表示装置1は、導光板12に上記のような反射防止膜11、15、18が設けられたフロントライト10が備えられたことにより、周囲光を利用して反射表示を行う場合と、フロントライト10を点灯させて反射表示を行う場合のいずれにおいても視認性に優れた高品位の表示を行うことができる。
特に、本実施形態の液晶表示装置1では、、このフロントライト10の点灯時に観察者obが通常の視点(液晶表示装置1の表示面の法線方向Hに近い方向、より具体的には法線方向Hから±10度までの範囲内の方向)で表示を観察したときに、導光板12の出射面12bで反射した反射光R3が観察者obの視野内に入射するのを防止することができるので、表示が見やすくなるとともに黒表示のボケやにじみを防止でき、コントラスト比を向上でき、表示性能を向上できる。
このため本実施形態の液晶表示装置1を携帯電話やノート型PCなどの携帯電子機器の表示部に用いると、この表示部に備えられた液晶表示装置1のフロントライト10の点灯時に観察者が通常の視点(表示部の表示面の法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で表示を観察したときに、導光板12の出射面12bで反射した反射光R3が観察者obの視野内に入射するのを防止することができるので、表示が見やすくなるとともに黒表示のボケやにじみを防止でき、コントラスト比を向上でき、表示性能を向上できる。
【0049】
尚、図1乃至図2に示す本実施形態のフロントライト10に備えられた導光板12では反射面12cの形状を第1の斜面部16とこの第1の斜面部16に続く第2の斜面部17とが交互に形成した場合について説明しているが、この他にも、隣接する凸部12f、12f間に平坦部を設けた台形状が連続した形状とすることもできる。また、本実施形態の導光板12では出射面12bの形状を第3の斜面部36とこの第3の斜面部36に続く第4の斜面部37とが交互に形成した場合について説明しているが、この他にも、隣接する凸部32f、32f間に平坦部を設けた台形状が連続した形状とすることもできる。
【0050】
【実施例】
(実験例1)
まず、アクリル樹脂デルペット80NH(商品名:旭化成社製)を材料として射出成形を行うことにより、一方の面(上面)に凸部とくさび状の溝(凹部)を交互にストライプ状に形成した凹凸を設け、他方の面(下面)に凸部とくさび状の溝(凹部)を交互にストライプ状を形成した凹凸を設けた種々の導光板を作製した。各導光板において一方の面(上面)が反射面であり、この反射面と反対側の面が出射面である。この導光板の反射面に形成した凸部ピッチP1は240μm、出射面に設けられた凸部ピッチP2は240μmとし、上記反射面に設けられた凸部の頂部と上記出射面に設けられた凸部の頂部の水平方向の距離xは5〜180μmの範囲で変更した。上記反射面に設けられた凹凸は、第1の斜面部とこの第1の斜面部に続く第2の斜面部とが交互に形成したものであり、第1の斜面部の傾斜角度θ1を43°、第2の斜面部の傾斜角度θ2を2.2°とした。上記出射面に設けられた凹凸は、第3の斜面部とこの第3の斜面部に続く第4の斜面部とが交互に形成したものであり、第3の斜面部の傾斜角度θ3を5°、第4の斜面部の傾斜角度θ4を5°とした。
【0051】
次に、各導光板の出射面及び反射面に反射防止フィルムARP4T(商品名:大日本印刷社製)を貼り付けた。続いて、各導光板の側端面に反射防止フィルムARP4Tを貼り付けた。
次に、作製した各導光板の上記反射防止フィルムが貼り付けられた側端面に、棒状導光体の両端に白色LEDを設けたバー光源を配設して各種のフロントライトを構成した。
【0052】
次に、作製した各種のフロントライトの特性についてBM5(商品名:トプコン社製)によって視野角と輝度の関係を調べた。その結果を図5に示す。図5において視野角が0degは、フロントライト(液晶表示装置に備えられたときの表示面の法線方向)の法線方向である。
【0053】
図5に示した結果からx=40μm、60μm、180μmにしたフロントライトは、視野角が−10°〜+10°の範囲内(法線方向から±10度までの範囲内)の輝度(cd・m-2)が大きいことから導光板の出射面で反射した反射光量が多いことがわかる。
これに比べてx=0、5、30μmにしたフロントライトは視野角が−10°〜+10°の範囲内(法線方向から±10度までの範囲内)の輝度(cd・m-2)が小さく、特に、x=0、5μmにしたものは視野角が−5°〜+5°の範囲内(法線方向から±5度までの範囲内)の輝度(cd・m-2)が小さいことから導光板の出射面で反射した反射光量が多いことがわかる。このことからx≦P2/8なる関係を満たすフロントライトを液晶表示装置の表示部に備えるようにすると、このフロントライトの点灯時に観察者が通常の視点(液晶表示装置の表示面の法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で表示を観察したときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを防止することができるので、表示が見やすくなるとともに黒表示のボケやにじみを防止でき、コントラスト比を向上でき、表示性能を向上できると考えられる。
【0054】
(実験例2)
まず、アクリル樹脂デルペット80NH(商品名:旭化成社製)を材料として射出成形を行うことにより、一方の面(上面)に凸部とくさび状の溝(凹部)を交互にストライプ状に形成した凹凸を設け、他方の面(下面)に凸部とくさび状の溝(凹部)を交互にストライプ状を形成した凹凸を設けた種々の導光板を作製した。各導光板において一方の面(上面)が反射面であり、この反射面と反対側の面が出射面である。この導光板の反射面に形成した凸部ピッチP1は240μm、出射面に設けられた凸部ピッチP2は240μmとし、上記反射面に設けられた凸部の頂部と上記出射面に設けられた凸部の頂部の水平方向の距離xは10μmとした。上記反射面に設けられた凹凸は、第1の斜面部とこの第1の斜面部に続く第2の斜面部とが交互に形成したものであり、第1の斜面部の傾斜角度θ1を43°、第2の斜面部の傾斜角度θ2を2.2°とした。上記出射面に設けられた凹凸は、第3の斜面部とこの第3の斜面部に続く第4の斜面部とが交互に形成したものであり、第3の斜面部の傾斜角度θ3、第4の斜面部の傾斜角度θ4を0°〜7°の範囲で変更した。なお、θ3とθ4は同じ大きさとした。また、θ3、θ4=0°の場合は、導光板の出射面に凹凸が形成されていない平坦面の場合である。
【0055】
次に、各導光板の出射面及び反射面に反射防止フィルムARP4T(商品名:大日本印刷社製)を貼り付けた。続いて、各導光板の側端面に反射防止フィルムARP4Tを貼り付けた。
次に、作製した各導光板の上記反射防止フィルムが貼り付けられた側端面に、棒状導光体の両端に白色LEDを設けたバー光源を配設して各種のフロントライトを構成した。
【0056】
次に、作製した各種のフロントライトの特性についてBM5(商品名:トプコン社製)によって視野角と輝度の関係を調べた。その結果を図6に示す。図6において視野角が0degは、フロントライト(液晶表示装置に備えられたときの表示面の法線方向)の法線方向である。
【0057】
図6に示した結果からθ3、θ4=0°、0.5°にしたフロントライトは、視野角が−10°〜+10°の範囲内(法線方向から±10度までの範囲内)の輝度(cd・m-2)が大きいことから導光板の出射面で反射した反射光量が多いことがわかる。
これに比べてθ3、θ4=1°、5°、7°にしたフロントライトは視野角が−10°〜+10°の範囲内(法線方向から±10度までの範囲内)の輝度(cd・m-2)が小さいことから導光板の出射面で反射した反射光量が多いことがわかる。θ3、θ4 が7°より大きい時は、反射光量は小さくなるが、フロントライトの出射面からの光量も小さくなってしまい、暗い表示となるため好ましくない。このことから1°≦θ3≦7°、1°≦θ4≦7°なる関係を満たすフロントライトを液晶表示装置の表示部に備えるようにすると、このフロントライトの点灯時に観察者が通常の視点(液晶表示装置の表示面の法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で表示を観察したときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを防止することができるので、表示が見やすくなるとともに黒表示のボケやにじみを防止でき、コントラスト比を向上でき、表示性能を向上できると考えられる。
【0058】
【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によれば、上記導光板の反射面に設ける凹凸の条件と、上記導光板の出射面に設ける凹凸の条件を調整すること、より具体的には上記反射面に設けられた凸部ピッチ、上記出射面に設けられた凸部ピッチ、上記反射面に設けられた凸部の頂部と上記出射面に設けられた凸部の頂部の水平方向の距離、上記導光板の出射面に設けられた凹凸を構成する複数の斜面部の傾斜角度等を調整することにより、この面発光装置の点灯時に上記導光板の内部を伝搬する光が上記反射面で反射されて出射面に至った場合であっても、あるいは上記導光板の内部を伝搬する光が直接出射面に至った場合であっても、この光の一部がこの出射面で反射した際に、この反射光の出射方向をこの面発光装置の法線方向(この面発光装置が液晶表示装置に備えられたときに、この液晶表示装置の表示面に対する法線方向)に近い方向から外すことが可能で、より具体的には法線方向から±10度までの範囲外の方向にすることが可能である。従って、本発明の面発光装置によれば、この面発光装置の点灯時に観察者(使用者)が通常の視点(法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で面発光装置を見たときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを低減することが可能である。
【0059】
また、本発明の液晶表示装置によれば、本発明の面発光装置が備えられたことにより、この面発光装置の点灯時に観察者が通常の視点(液晶表示装置の表示面の法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で表示を観察したときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを防止することができるので、表示が見やすくなるとともに黒表示のボケやにじみを防止でき、コントラスト比を向上でき、表示性能を向上できる。
また、本発明の携帯電子機器によれば、表示部に備えられた液晶表示装置の面発光装置の点灯時に観察者が通常の視点(表示部の表示面の法線方向に近い方向、より具体的には法線方向から±10度までの範囲内の方向)で表示を観察したときに、上記導光板の出射面で反射した反射光が観察者の視野内に入射するのを防止することができるので、表示が見やすくなるとともに黒表示のボケやにじみを防止でき、コントラスト比を向上でき、表示性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 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)を備えた液晶表示装置の概略構成を示す斜視図。
【図2】 図1の液晶表示装置を示す断面図。
【図3】 図1乃至図2のフロントライト(面発光装置)の反射面に設けられた凸部の頂部と出射面に設けられた凸部の頂部の水平方向の距離xを説明するための説明図。
【図4】 本発明の液晶表示装置に備えられた液晶表示ユニットの反射層の一部を拡大して示す斜視図。
【図5】 導光板の反射面に設けられた凸部の頂部と出射面に設けられた凸部の頂部の水平方向の距離xを変更したときの視野角と輝度の関係を示す図。
【図6】 導光板の反射面に設けられた凹凸を構成する第3の斜面部と第4の斜面部の傾斜角度を変更したときの視野角と輝度の関係を示す図。
【図7】 従来の面発光装置を備える液晶表示装置の一例を示す断面図。
【図8】 図7の液晶表示装置を表示部に備えた携帯電子機器の一例を示す図。
【符号の説明】
1 液晶表示装置
10 フロントライト(面発光装置)
11、15、18 反射防止膜
12 導光板
12a 側端面
12b 出射面
12c 反射面
13 バー光源(長尺光源)
13a 棒状導光体
13b LED
12d、32d 凹凸
12f、32f 凸部
12g、32g 溝(凹部)
16 第1の斜面部
17 第2の斜面部
20 液晶表示ユニット
36 第3の斜面部
37 第4の斜面部
1 凸部ピッチ
2 凸部ピッチ
R1 光
R2 照明光
R3 反射光
x 水平方向の距離
θ1 傾斜角度
θ2 傾斜角度
θ3 傾斜角度
θ4 傾斜角度
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface light emitting device, a liquid crystal display device including the surface light emitting device, and a portable electronic device, and particularly close to a normal direction to a display surface of the liquid crystal display device including the surface light emitting device and the portable electronic device. When the display is observed from the direction, it is possible to reduce the incidence of reflected light reflected on the exit surface of the light guide plate provided in the surface light-emitting device when the surface light-emitting device is turned on. The present invention relates to a technique for improving the contrast ratio by making it easy to see and preventing blurring and blurring of black display.
[0002]
[Prior art]
In general, in a reflective liquid crystal display device that displays using ambient light as a light source, the brightness depends on the amount of ambient light, so in an environment where sufficient ambient light cannot be obtained, such as when used in a dark place, There has been a problem that the visibility of the display is extremely lowered.
In order to solve the above problem, a liquid crystal display device of a type in which a surface light emitting device (front light) is arranged on the front side of a reflective liquid crystal display unit and used as an auxiliary light source has been proposed. The liquid crystal display device equipped with this front light operates as a normal reflection type liquid crystal display device in an environment where sufficient ambient light can be obtained such as outdoors in the daytime, and the front light is turned on as a light source if necessary. It is.
[0003]
An example of a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device provided with a front light as described above is shown in FIG. In this figure, the liquid crystal display device 200 includes a liquid crystal display unit 220 and a front light 210 disposed on the front surface (upper surface in FIG. 7) of the liquid crystal display unit 220. The front light 210 includes a light guide plate 212 and a light source 213 disposed on a side end surface 212a of the light guide plate 212. The light guide plate 212 is disposed on the front surface (upper surface in FIG. 7) of the liquid crystal display unit 220. Has been placed.
The light guide plate 212 is made of an injection-molded transparent acrylic resin or the like. The light guide plate 212 introduces light from the light source 213 disposed on the side end surface 212a therein, and transmits the light propagating through the light guide plate 212 to the light guide plate. The light is emitted from an emission surface 212b which is the lower surface of 212 (the surface on the liquid crystal display unit 220 side). On the other hand, the upper surface (outer surface) of the light guide plate 212 is a reflective surface 212c. The first inclined surface portion 216 formed on the reflecting surface 212c is inclined with respect to the emission surface 212b, and the first inclined surface portion. Concavities and convexities 212 d are formed in which second slope portions 217 following 216 are periodically formed. The unevenness 212d has a shape in which convex portions 212f and wedge-shaped grooves 212g are alternately provided in a stripe shape.
The light exit surface 212b of the light guide plate 212 is a flat surface. An antireflection film 215 is attached to the emission surface 212d.
[0004]
The liquid crystal display unit 220 has a configuration in which a first substrate 221 and a second substrate 222 which are opposed to each other with a liquid crystal layer 223 interposed therebetween are joined and integrated with a sealant 224, and the liquid crystal layer 223 side of the first substrate 221 is disposed on the liquid crystal layer 223 side. Includes a reflective layer 225 including a reflective film for reflecting light incident on the liquid crystal display unit 220, and a display circuit 226 for driving and controlling the liquid crystal layer 223, which are sequentially stacked. A display circuit 227 is provided on the 223 side.
[0005]
In the liquid crystal display device 200 having the above configuration, the light R1 emitted from the light source 213 when the front light 210 is turned on is introduced into the light guide plate 212 from the side end surface 212a of the light guide plate 212 and propagates through the light guide plate 212. At the same time, the light is reflected by the first inclined surface portion 216 formed on the reflection surface 212c and the propagation direction is changed to the direction toward the emission surface 212b, and the light is emitted from the emission surface 212b.
The light emitted from the emission surface 212b enters the liquid crystal display unit 220 as illumination light R2, passes through the second substrate 222, the display circuit 227, the liquid crystal layer 223, and the display circuit 226, and reaches the reflection layer 225. The light is reflected by the reflective layer 225, returns to the outside of the liquid crystal display unit 220, passes through the exit surface 212b of the light guide plate 212 and the second inclined surface portion 217 of the reflective surface 212c, and reaches the observer (user) ob. In this way, the display of the liquid crystal display unit 220 is visually recognized by the observer ob.
[0006]
By the way, as the display performance of the liquid crystal display device, the visual recognition such as (1) resolution, (2) contrast, (3) screen brightness, (4) vividness of color, (5) wide viewing angle range, etc. The property is required to be good.
In addition, when a liquid crystal display device is incorporated into a device that is used with an inclined display surface when a display is viewed, such as a portable information terminal such as a mobile phone or a notebook personal computer (PC), the display is generally performed. It is often seen from a direction close to the normal direction with respect to the surface, specifically, a direction within a range of ± 10 degrees from the normal direction.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state in which the display unit 1000 including the liquid crystal display device 200 having the above-described configuration uses a mobile phone provided in the main body 1050. In FIG. 8, H is a normal to the display surface of the display unit 1000, ob is an observer (user), α is an observation direction of the observer ob, β is a range of ± 10 ° from the normal direction H, and R2 is a guide. The light R1 emitted from the emission surface 212b of the light plate 221 is reflected by the reflection layer 225 of the liquid crystal display unit 220, and R3 is a part of the light R1 emitted from the light source 213 reflected by the emission surface 212b of the light guide plate 212. Reflected light.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional liquid crystal display device 200 having the structure shown in FIG. 7, the light R <b> 1 emitted from the light source 213 when the front light 210 is turned on propagates through the light guide plate 212 and is reflected by the first inclined surface portion 216. When the light reaches the emission surface 212b, part of the light R1 is reflected from the emission surface 212b without being emitted toward the liquid crystal display unit 220, and the reflected light R3 passes through the reflection surface 212c of the light guide plate 212 to be liquid crystal. The light is emitted to the outside of the display device 200. Also, when the light R1 propagating through the light guide plate 212 reaches the light exit surface 212b, a part of the light R1 is reflected without being emitted from the light exit surface 212b toward the liquid crystal display unit 220, and this reflection is further performed. The light R3 passes through the reflection surface 212c of the light guide plate 212 and is emitted to the outside of the liquid crystal display device 200.
These reflected lights R3 are also normally concentrated in a direction close to the normal direction H with respect to the display surface of the liquid crystal display device 200, more specifically in a direction β within the range of ± 10 degrees from the normal direction H. When the observer ob observes the display from a normal viewpoint (a direction close to the normal direction H, more specifically, a direction within ± 10 degrees from the normal direction H), the reflected light R3 is reflected by the observer. Since the light is incident in the field of view, it is difficult to see the display, and even if black is displayed, blurring and blurring occur, resulting in a display with a low contrast ratio.
[0008]
Such a problem also occurs when the liquid crystal display device 200 is used in the display unit 1000 of the mobile phone shown in FIG. R3 in FIG. 8 is reflected light that is reflected from the light exit surface 212b of the light guide plate 212 when the light R1 emitted from the light source 213 is operated by turning on the front light 210 of the liquid crystal display device 200 used in the display unit 1000. R3 passes through the reflection surface 212c of the light guide plate 212 and is emitted to the outside of the display unit 1000.
[0009]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and the reflected light reflected by the exit surface of the light guide plate provided in the surface light-emitting device when the surface light-emitting device is turned on is within the visual field of the observer. An object is to provide a surface light-emitting device that can reduce incidence. In addition, the present invention provides a liquid crystal display device that can improve display performance by providing such a surface light emitting device so that the display can be easily seen and the contrast ratio can be improved by preventing blurring and blurring of black display. One of the purposes. In addition, the present invention uses a liquid crystal display device having such a surface light emitting device as a display unit, thereby making it easy to see the display and preventing blurring and blurring of black display to improve the contrast ratio and improve display performance. An object is to provide portable electronic devices that can be used.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
  The surface light-emitting device of the present invention includes a light source and a light guide plate having a structure in which light from the light source is incident from a side end surface and is emitted from the output surface, and is a surface opposite to the output surface of the light guide plate. Is a reflection surface for changing the direction of the light propagating through the light guide plate, and the light propagating through the light guide plate is reflected on the reflection surface to change the light propagation direction. Concavities and convexities are periodically provided, and concavities and convexities for periodically controlling the light reflection direction when a part of the light propagating inside the light guide plate is reflected by the light exit surface are provided on the light exit surface. TheAnd the convex pitch provided on the reflecting surface is P 1 , P is the pitch of the protrusions provided on the exit surface 2 P 1 = P 2 And the horizontal displacement between the top of the convex portion provided on the reflecting surface and the top of the convex portion provided on the exit surface is a distance x, and the reflective surface of the light guide plate The provided unevenness is formed by periodically and continuously forming a first slope part formed in an inclined manner and a second slope part following the first slope part, and on the exit surface of the light guide plate. The unevenness provided is formed by periodically and continuously forming a third inclined surface portion formed in an inclined manner and a fourth inclined surface portion following the third inclined surface portion. Tilt angle θ 1 , And the inclination angle of the second slope portion is θ 2 , The angle of inclination of the third slope portion is θ 3 , And the inclination angle of the fourth slope portion is θ 4 When these inclination angles are 3 = Θ 4 > Θ 2 1 By using the relationship expressed by, the reflected light on the exit surface is controlled to be reduced.It is characterized by that.
  In the present invention, the light whose reflection direction is controlled by the projections and depressions provided on the exit surface means that the light propagating through the light guide plate when the surface light emitting device is turned on is reflected by the reflection surface. The light that has been reflected from the light exit surface without being emitted from the light exit surface to the outside (the liquid crystal display unit side when the surface light emitting device is provided in the liquid crystal display device). Of the light that has directly propagated through the light guide plate when the surface light-emitting device is turned on and reaches the light-emitting surface directly, the light is emitted from the light-emitting surface to the outside. The light that is not emitted (to the side) and is reflected by this exit surface.
[0011]
According to the surface light emitting device having such a configuration, the condition of the unevenness provided on the reflection surface of the light guide plate and the condition of the unevenness provided on the exit surface of the light guide plate are adjusted, more specifically, provided on the reflection surface. The convex pitch, the convex pitch provided on the output surface, the horizontal distance between the top of the convex provided on the reflective surface and the top of the convex provided on the output surface, the output of the light guide plate The light emitted from the light source propagates through the inside of the light guide plate when the surface light-emitting device is turned on by adjusting the inclination angles of the plurality of slope portions constituting the unevenness provided on the surface, and is reflected on the reflection surface. When a part of this light is reflected by the exit surface after being reflected, the exit direction of the reflected light is set to the normal direction of the surface light emitting device (this surface light emitting device is connected to the liquid crystal display device). When equipped, the normal to the display surface of the liquid crystal display device It can be removed from the direction close to direction), and more specifically can be the direction out of the range from the normal direction to 10 degrees ±.
In addition, when the light propagating inside the light guide plate reaches the light exit surface directly without being reflected by the reflection surface when the surface light emitting device is turned on, when a part of the light is reflected by the light exit surface, The outgoing direction of the reflected light is removed from a direction close to the normal direction of the surface light emitting device (when the surface light emitting device is provided in the liquid crystal display device, the normal direction of the display surface of the liquid crystal display device). More specifically, the direction can be outside the range of ± 10 degrees from the normal direction.
[0012]
Therefore, according to the surface light-emitting device of the present invention, when the surface light-emitting device is turned on, the observer (user) can perform a normal viewpoint (a direction close to the normal direction, more specifically, ± 10 degrees from the normal direction). When the surface light-emitting device is viewed in a direction within a range of (2), it is possible to reduce the incidence of the reflected light reflected by the light exit surface of the light guide plate into the observer's visual field.
[0013]
  Also,According to the surface light emitting device having such a configuration, even when the light propagating through the light guide plate when the surface light emitting device is turned on is reflected by the reflection surface and reaches the emission surface, Even when light propagating inside reaches the exit surface directly, when a part of this light is reflected by the exit surface, the exit direction of the reflected light is changed to the normal direction of the surface emitting device (this When the surface light emitting device is provided in the liquid crystal display device, it can be removed from a direction close to the normal direction of the display surface of the liquid crystal display device, and more specifically, a range of ± 10 degrees from the normal direction. In other words, the reflected light is less likely to be emitted in a direction near the normal direction of the surface light emitting device, and more specifically, the reflected light is up to ± 10 degrees from the normal direction. It becomes difficult to be emitted within the range.
  Therefore, according to this surface light-emitting device, when this surface light-emitting device is turned on, the observer (user) is in a normal viewpoint (direction close to the normal direction, more specifically, a range of ± 10 degrees from the normal direction). When the surface light emitting device is viewed in the inner direction), it is possible to prevent the reflected light reflected by the exit surface of the light guide plate from entering the observer's field of view.
[0016]
  In the surface light emitting device of the present invention having the above configuration,Inclination angle θ of the third slope portion 3 And the inclination angle θ of the fourth slope portion 4 But1 ° ≦ θ3≦ 7 °, 1 ° ≦ θ4It is more preferable to satisfy the relationship of ≦ 7 °. According to the surface light emitting device having such a configuration, even when the light propagating through the light guide plate when the surface light emitting device is turned on is reflected by the reflection surface and reaches the emission surface, Even when light propagating inside reaches the exit surface directly, when a part of this light is reflected by the exit surface, the exit direction of the reflected light is close to the normal direction of the surface light emitting device. Can be removed from the direction, more specifically, can be outside the range of ± 10 degrees from the normal direction, in other words, the reflected light is emitted in a direction closer to the normal direction of the surface emitting device. More specifically, the reflected light is less likely to be emitted within a range of ± 10 degrees from the normal direction. Therefore, according to the surface light-emitting device, when the observer views the surface light-emitting device from a normal viewpoint when the surface light-emitting device is turned on, the reflected light reflected by the exit surface of the light guide plate is within the viewer's visual field. Can be prevented.
[0017]
A liquid crystal display device according to the present invention includes the surface light-emitting device according to the present invention having any one of the above-described configurations.
According to the liquid crystal display device having such a configuration, since the surface light-emitting device of the present invention having any one of the above-described configurations is provided, an observer can have a normal viewpoint (display surface of the liquid crystal display device) when the surface light-emitting device is turned on. When the display is observed in a direction close to the normal line direction, more specifically, a direction within ± 10 degrees from the normal line direction), the reflected light reflected by the light exit surface of the light guide plate Since it can be prevented from entering the field of view, the display can be easily seen, the blur and blur of black display can be prevented, the contrast ratio can be improved, and the display performance can be improved.
[0018]
The portable electronic device of the present invention is characterized in that a liquid crystal display device including the surface light emitting device of the present invention having any one of the above-described configurations is provided in a display unit.
According to the portable electronic device having such a configuration, when the surface light emitting device of the liquid crystal display device provided in the display unit is turned on, the observer can observe the normal viewpoint (the direction close to the normal direction of the display surface of the display unit, more specifically, When the display is observed in a direction within a range of ± 10 degrees from the normal direction), it is possible to prevent the reflected light reflected by the exit surface of the light guide plate from entering the observer's visual field. As a result, the display becomes easy to see and the blur and blur of black display can be prevented, the contrast ratio can be improved, and the display performance can be improved.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. Each drawing referred to in this embodiment is for explaining the configuration and operation of a light guide plate, a surface light emitting device, a liquid crystal display device, and a portable electronic device. The size, thickness, dimensions, etc. of each part are as follows. They are different from actual light guide plates, surface light emitting devices, liquid crystal display devices, and portable electronic devices.
(Embodiments of surface light emitting device and liquid crystal display device)
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display device including a front light (surface light emitting device) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the liquid crystal display device of FIG. is there.
[0020]
The liquid crystal display device 1 of the present embodiment is generally configured by a liquid crystal display unit 20 and a front light 10 that is disposed on the front side (the upper surface side in the drawing) of the liquid crystal display unit 20 and illuminates the liquid crystal display unit 20. The front light 10 includes a transparent light guide plate 12 and a bar light source (long light source) 13. The bar light source 13 is disposed on a side end surface 12 a that introduces light into the light guide plate 12.
The light guide plate 12 is disposed on the front surface side (the upper surface side in the drawing) of the display area of the liquid crystal display unit 20 and irradiates the liquid crystal display unit 20 with light introduced from the light source 13, such as a transparent acrylic resin. It is composed of As shown in FIG. 1, the lower surface (surface facing the liquid crystal display unit 20) of the light guide plate 12 is an emission surface 12b from which light for illuminating the liquid crystal display unit 20 is emitted, and this emission surface 12b. The upper surface on the opposite side (the outer surface of the light guide plate 12) is a reflective surface 12c for changing the direction of light propagating through the light guide plate 12.
[0021]
As a material constituting the light guide plate 12, transparent resin materials such as polycarbonate resin and epoxy resin, glass, and the like can be used in addition to acrylic resin. Moreover, if a specific example is given, it is not particularly limited, but Arton (trade name: manufactured by JSR) and the like can be mentioned as suitable ones.
As shown in FIG. 2, in the front light 10 of the present embodiment, the antireflection film 11 is provided on the side end face 12 a that introduces the light from the bar light source 13 into the light guide plate 12. The emission surface 12 b is a surface on which the light for illuminating the liquid crystal display unit 20 is emitted by being disposed to face the liquid crystal display unit 20. An antireflection film 15 for preventing light reflection is provided on the emission surface 12b.
[0022]
The reflecting surface 12c is provided with irregularities 12d in which convex portions 12f and wedge-shaped grooves (concave portions) 12g are alternately formed in a stripe shape in order to reflect light propagating through the light guide plate 12 and change the propagation direction. It has been. Here, the direction protruding to the opposite side of the liquid crystal display unit 220 is referred to as a convex portion 12f, and the direction recessed toward the side opposite to the liquid crystal display unit 220 (the direction protruding to the liquid crystal display unit 220 side) is a groove ( (Concave part) called 12 g. The unevenness 12d is formed by alternately forming inclined first slopes 16 and second slopes 17 following the first slopes 16. Of the first slope portion 16 and the second slope portion 17, the first slope portion 16 is formed with a steeper inclination angle. Further, an antireflection film 18 for preventing light reflection is provided on the reflection surface 12c.
[0023]
Pitch (convex pitch) P between adjacent convex portions 12f and 12f provided on the reflective surface 12c1Is 140 μm ≦ P1≦ 240 μm is preferably satisfied, more preferably 160 μm ≦ P1It is desirable to satisfy the relationship of ≦ 180 μm. Convex pitch P1Is smaller than 140 μm, the luminance of the surface light emitting device is lowered, so that the display performance such as the luminance and contrast ratio of the screen of the liquid crystal display device provided with the surface light emitting device is lowered.1If it exceeds 240 μm, bright lines will be visible when viewing the display of a liquid crystal display device equipped with this surface light emitting device, making it difficult to see the display.
[0024]
Inclination angle θ of first slope 161Is 43 ° ≦ θ1It is preferable to satisfy the relationship of ≦ 47 °, more preferably 43 ° ≦ θ.1It is desirable to satisfy the relationship of ≦ 45 °. Inclination angle θ of first slope 161Is outside the above range (θ1<43 ° or 47 ° <θ1) Does not match the characteristics of the reflective liquid crystal display device, and the brightness of the screen of the reflective liquid crystal display device provided with the surface light emitting device is lowered.
Inclination angle θ of second slope portion 172Is 1.8 ° ≦ θ2≦ 2.5 ° is preferably satisfied, more preferably 2.0 ° ≦ θ2It is desirable to satisfy the relationship of ≦ 2.4 °. Inclination angle θ of second slope portion 172Is less than 1.8 °, the luminance of the surface light emitting device is lowered, the display performance such as the contrast ratio of the liquid crystal display device provided with the surface light emitting device is lowered, and θ2If the angle exceeds 2.5 °, the luminance distribution in the surface of the light guide plate 12 of the surface light emitting device is lowered, and the display performance of the liquid crystal display device provided with the surface light emitting device is lowered.
[0025]
The exit surface 12b is provided with a convex portion 32f and a wedge-shaped groove (concave portion) 32g in order to control the light reflection direction when a part of the light propagating inside the light guide plate 12 is reflected by the exit surface. Irregularities 32d formed alternately in stripes are provided periodically. Here, the direction protruding to the side opposite to the liquid crystal display unit 220 is referred to as a convex portion 32f, and the direction recessed toward the side opposite to the liquid crystal display unit 220 (the direction protruding to the liquid crystal display unit 220 side) is a groove ( (Recess) 32g. The light whose reflection direction is controlled by the irregularities 32 means that the light that propagates in the light guide plate 12 when the surface light emitting device 10 is turned on is reflected by the reflection surface 12c and reaches the emission surface 12b. Light that is not emitted from 12b to the outside (to the liquid crystal display unit 20 side) but reflected by the emission surface 12b, and is directly emitted by light propagating through the light guide plate 12 when the surface light emitting device 10 is turned on. Of the light reaching 12b, the light is not emitted from the emission surface 12b to the outside (to the liquid crystal display unit 20 side) but is reflected by the emission surface 12b.
[0026]
The unevenness 32d is formed by alternately forming the third inclined surface portion 36 formed in an inclined manner and the fourth inclined surface portion 37 following the third inclined surface portion 36.
Pitch (convex portion pitch) P between adjacent convex portions 32f and 32f provided on the emission surface 12b2Is P1−30 μm ≦ P2≦ P1+30 μm is preferably satisfied, more preferably P1−10 μm ≦ P2≦ P1It is desirable to satisfy the relationship of +10 μm. Convex pitch P2Is P1If it is smaller than −30 μm, the amount of light propagating inside the light guide plate 12 is reduced and light is directly emitted to the viewer side.2Is P1If it exceeds +30 μm, the amount of light propagating inside the light guide plate 12 is reduced and light is directly emitted to the viewer.
[0027]
FIG. 3 shows the horizontal distance (horizontal misalignment, in other words, the top of the projection 12f provided on the reflection surface 12c of the front light 10 of the present embodiment and the top of the projection 32f provided on the exit surface 12b. For example, it is an explanatory diagram of a direction x along the substrate surface of the substrate 22 of the liquid crystal display unit 20 described later.
In the front light 10 of the present embodiment, P1= P2Or P1≠ P2In either case, the horizontal distance (horizontal displacement) x between the top of the convex portion 12f and the top of the convex portion 32f is x ≦ P.2/ 8 is preferably satisfied, and more preferably x ≦ P.2It is desirable to satisfy the relationship / 24, and more preferably P1= P2And x = 0 (when there is no horizontal displacement), it is desirable to satisfy the relationship.
[0028]
Even when the light R1 propagating through the light guide plate 12 when the front light 10 is turned on is reflected by the reflecting surface 12c and reaches the output surface 12b, the light R1 propagating through the light guide plate 12 is directly emitted. Even when the light reaches the surface 12b, the reflected light R3 in which a part of the light R1 is reflected by the light emission surface 12b is emitted to the outside of the front light 10 (outside of the liquid crystal display device 1). x is P2Is greater than / 8, the reflected light R3 is close to the normal direction H of the front light 10 (normal direction H to the display surface of the liquid crystal display device 1), more specifically ± 10 from the normal direction H. Concentrate in the direction β within the range up to degrees.
[0029]
Inclination angle θ of the third slope portion 36ThreeIs 1 ° ≦ θThreeMore preferably, the relationship of ≦ 7 ° is satisfied, and more preferably 5 ° ≦ θ.ThreeIt is desirable to satisfy the relationship of ≦ 6 °.
Inclination angle θ of the fourth slope portion 37FourIs 1 ° ≦ θFourMore preferably, the relationship of ≦ 7 ° is satisfied, and more preferably 5 ° ≦ θ.FourIt is desirable to satisfy the relationship of ≦ 6 °.
Inclination angle θ of the third slope portion 36ThreeAnd the inclination angle θ of the fourth inclined surface portion 37FourMay be the same size or different angles.
[0030]
Even when the light R1 propagating through the light guide plate 12 when the front light 10 is turned on is reflected by the reflecting surface 12c and reaches the output surface 12b, the light R1 propagating through the light guide plate 12 is directly emitted. Even when the light reaches the surface 12b, the reflected light R3 in which a part of the light R1 is reflected by the light emission surface 12b is emitted to the outside of the front light 10 (outside of the liquid crystal display device 1). The inclination angle θ of the slope portion 36 ofThreeAnd / or the inclination angle θ of the fourth inclined surface portion 37.Four Is outside the above range (an angle smaller than 1 ° or an angle larger than 7 °), the reflected light R3 has a normal direction H of the front light 10 (a normal direction with respect to the display surface of the liquid crystal display device 1). H), more specifically, in the direction β within the range of ± 10 degrees from the normal direction H.
[0031]
The bar light source 13 is a cold cathode tube, an organic EL element (organic electroluminescence element), an LED (light emitting diode), or a combination of an LED and a rod-shaped light guide. Any material that can be irradiated can be suitably used. 1 to 2 show a case where the bar light source 13 is configured by combining the bar-shaped light guide 13a and the LEDs 13b and 13b disposed at both ends thereof.
[0032]
The liquid crystal display unit 20 is configured by joining and integrating a first substrate 21 made of glass or the like and a second substrate 22 facing each other with a liquid crystal layer 23 interposed therebetween. A reflective layer 25 including a metal reflective film and a display circuit 26 are sequentially laminated on the surface of the first substrate 21 on the liquid crystal layer 23 side, and on the surface of the second substrate 22 on the liquid crystal layer 23 side, Each of the display circuits 27 is formed. Thus, the liquid crystal display unit 20 is a reflective liquid crystal display unit including the reflective layer 25 for reflecting light incident from the outside.
Although not shown, the display circuits 26 and 27 include an electrode layer made of a transparent conductive film for driving the liquid crystal layer 23, an alignment film for controlling the alignment of the liquid crystal layer 23, and the like. In some cases, a configuration including a color filter for performing color display may be used.
[0033]
The reflective layer 25 is formed by, for example, forming a metal reflective film made of aluminum, silver, or the like on an organic film made of acrylic resin or the like having a concavo-convex shape formed on the surface, and covering the reflective film and the organic film. In this way, a flattening film made of an acrylic resin or the like is formed. The reflective layer 25 may include a color filter. In that case, it is preferable to form a color filter immediately above the reflective film. With such a configuration, a color filter can be disposed on the light reflecting surface, so that high-quality color display is possible with reduced color shift and parallax.
[0034]
Here, the surface of the organic film constituting the reflective layer 25 of the liquid crystal display unit 20 and the shape of the reflective film formed on the organic film will be described below with reference to FIG.
FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the organic film and the reflective film formed on the reflective layer 25 of the liquid crystal display unit 20. In this figure, the surface of the organic film 28 is continuously formed so that a large number of recesses 28 a whose inner surface forms a part of a spherical surface overlap each other, and a reflective film 29 is formed on the organic film 28. . On the surface of the reflective film 29 formed on the organic film 28 having a large number of concave portions 28a as described above, a large number of concave portions 29a whose inner surface forms part of a spherical surface are continuously formed. Yes.
[0035]
The organic film 28 is formed by forming a resin layer made of a photosensitive resin or the like on a substrate in a planar shape, and then transferring a transfer mold made of a silicone resin or the like having a surface shape opposite to the surface of the organic film 28 shown in FIG. Is pressed onto the surface of the resin layer, and then the resin layer is cured. The reflective film 29 is formed on the surface of the organic film 28 and reflects light incident on the liquid crystal display unit 20, and a metal material having a high reflectance such as aluminum or silver is formed by sputtering or vacuum deposition. It is formed by a film method.
[0036]
The recesses 29a shown in FIG. 4 are randomly formed with a depth in the range of 0.1 μm to 3 μm, and the pitches of the adjacent recesses 29a are randomly arranged in the range of 5 μm to 100 μm. Is preferably set in the range of −30 degrees to +30 degrees.
In particular, it is particularly important that the inclination angle distribution of the inner surface of the recess 29a is set in the range of −30 degrees to +30 degrees, and the pitch of the adjacent recesses 29a is randomly arranged in all directions in the plane. This is because if there is regularity in the pitch of the adjacent recesses 29a, there is a problem that the interference color of light comes out and the reflected light is colored. On the other hand, if the inclination angle distribution on the inner surface of the recess 29a exceeds the range of −30 ° to + 30 °, the diffusion angle of the reflected light is excessively widened, the reflection intensity is lowered, and a bright display cannot be obtained (the diffusion angle of the reflected light is This is because it becomes 36 degrees or more in the air, the reflection intensity peak inside the liquid crystal display device decreases, and the total reflection loss increases.
[0037]
On the other hand, if the depth of the concave portion 29a exceeds 3 μm, when the concave portion 29a is flattened in a later step, the top of the convex portion cannot be filled with the flattening film, and desired flatness cannot be obtained. When the pitch of the adjacent recesses 29a is less than 5 μm, there is a restriction on the production of the transfer mold used to form the organic film 28, and the processing time is extremely long, and a shape capable of obtaining desired reflection characteristics is formed. Inability to generate interference light occurs. In addition, the transfer mold for forming the surface shape of the organic film 28 transfers the surface shape of a transfer mold mother die produced by pressing a large number of diamond indenters against a base material such as stainless steel to a silicone resin or the like. However, since it is desirable that the tip diameter of the diamond indenter is practically 30 μm to 200 μm, the pitch of the adjacent concave portions 29 a is desirably 5 μm to 100 μm.
[0038]
In the liquid crystal display unit 20, the reflective film 29 constituting the reflective layer 25 has the shape as described above. Therefore, light incident from the outside can be efficiently reflected and scattered, and a bright reflective display and a wide range can be obtained. A viewing angle can be realized. This is because the depth and pitch of the recesses 29a shown in FIG. 4 are controlled within the above ranges, and the inner surface of the recesses 29a is spherical.
That is, since the depth and pitch of the recess 29a are controlled, the inclination angle of the inner surface of the recess 29a that governs the light reflection angle is controlled within a certain range. It becomes possible to control within a certain range. In addition, since the inner surface of the recess 29a is a spherical surface that is symmetrical with respect to all directions, the above reflection efficiency can be obtained with respect to all directions of the reflective film 29. That is, a brighter display can be performed from any direction.
[0039]
The light guide plate 12 of the present embodiment can be introduced into the light guide plate 12 without reflecting the light of the light source 13 by the side end surface 12 by the antireflection film 11 provided on the side end surface 12a. That is, according to the present invention, the amount of light propagating through the light guide plate 12 can be greatly increased, so that the amount of light emitted from the exit surface 12b of the light guide plate 12 and illuminating the liquid crystal display unit 20 can be increased. it can.
The antireflection film 11 can be formed by attaching an antireflection film to the side end face 12 a of the light guide plate 12. With such a configuration, since a commercially available antireflection film can be used, the amount of light emitted from the front light 10 can be increased without greatly changing the structure of the light guide plate 12 or the manufacturing process. The brightness of the device 1 can be improved.
[0040]
Alternatively, the antireflection film 11 can be formed by a dip coating method. Further, according to the dip coating method, the emission surface 12b and the antireflection films 15 and 18 on the reflection surface 12c shown in FIG. 2 can be formed simultaneously with the antireflection film 11, so that the production process can be simplified. Cost can be reduced.
[0041]
The liquid crystal display device 1 having the above configuration cannot provide sufficient ambient light such as when used in a dark place in addition to reflective display using ambient light in an environment where sufficient ambient light such as sunlight or illumination is obtained. In the environment, the front light 10 can be turned on to perform reflection display using the light.
First, the case where reflective display using ambient light is performed by the liquid crystal display device 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described. Since the antireflection film 18 is provided on the reflection surface 12c of the light guide plate 12 which is the outermost surface of the liquid crystal display device 1, the reflectance of light incident on the reflection surface 12c can be kept low. That is, it is possible to prevent the visibility of the liquid crystal display device 1 from being significantly reduced due to strong reflection of light in a specific direction on the reflecting surface 12c.
In addition, light incident on the light guide plate 12 from the outside through the reflection surface 12c passes through the emission surface 12b and enters the liquid crystal display unit 20, and since the reflection surface 15 is also provided on the emission surface 12b. The antireflection film 15 can reduce the reflectance to 1% or less. Therefore, it is possible to reduce the light that is reflected by the emission surface 12b and returns to the outside to reduce the visibility of the liquid crystal display device 1.
[0042]
The light incident on the liquid crystal display unit 20 passes through the second substrate 22, the display circuit 27, the liquid crystal layer 23, and the display circuit 26 and reaches the reflection layer 25, and this light is reflected by the reflection layer 25. Then, after passing through the display circuit 26, the liquid crystal layer 23, the display circuit 27, the second substrate 22 and being emitted to the outside of the liquid crystal display unit 20, and further entering the light guide plate 12 again through the emission surface 12b, It passes through the reflecting surface 12c and reaches the observer ob. Here, even when the light reflected by the reflection layer 25 passes through the emission surface 12b, the antireflection film 15 is provided, so that the reflectance at the emission surface 12b can be 1% or less, and the emission surface 12b. As a result, it is possible to reduce the occurrence of reflected light that is reflected by the liquid crystal display unit 20. Even when the light incident on the light guide plate 12 again passes through the reflection surface 12c, the antireflection film 18 is formed on the reflection surface 12c. Generation of light returning to the inside can be reduced, and light that does not contribute to display can be prevented from remaining inside the front light 10 or the liquid crystal display unit 20 and causing a decrease in visibility.
As described above, the liquid crystal display device 1 according to this embodiment includes the light guide plate 12 that can reduce the light reflected on each surface by providing the antireflection films 15 and 18 on the surface through which the light passes. Therefore, it is possible to perform reflective display with good visibility by efficiently using ambient light.
[0043]
Next, a case where display is performed by turning on the front light 10 will be described. In this case, the light R <b> 1 emitted from the bar light source 13 shown in FIGS. 1 to 2 is introduced into the light guide plate 12 through the side end face 12 a of the light guide plate 12. Since the antireflection film 11 is provided on the side end face 12a as described above, the reflectance of the side end face 12a is reduced, and the light of the bar light source 13 that is reflected and lost by the side end face 12a. Thus, the light from the bar light source 13 is introduced into the light guide plate 12 with almost no attenuation.
[0044]
Next, the light R1 propagating through the light guide plate 12 is reflected by the first inclined surface portion 16 to change its propagation direction, and reaches the emission surface 12b. Most (most) of the light R1 reaching the emission surface 12b passes through the emission surface 12b and enters the liquid crystal display unit 20, but a part of the light R1 is reflected by the emission surface 12b, and this reflected light R3 is further reflected. Passes through the reflection surface 12 c of the light guide plate 12 and is emitted to the outside of the liquid crystal display device 1. Further, the light R1 propagating through the light guide plate 12 may reach the light exit surface 12b directly without being reflected by the first inclined surface portion 16, but in this case also, most of the light R1 reaching the light exit surface 12b is reached. (Most) passes through the exit surface 12b and enters the liquid crystal display unit 20, but part of the light R1 is reflected by the exit surface 12b, and this reflected light R3 passes through the reflective surface 12c of the light guide plate 12. Is emitted to the outside of the liquid crystal display device 1. Here, since the antireflection film 15 is provided on the emission surface 12b, the reflectance at the emission surface 12b can be reduced to 1% or less, so that the light reflected by the emission surface 12b passes through the reflection surface 12c. In addition, the amount of light emitted to the outside of the liquid crystal display device 1 and reaching the observer Ob can be significantly reduced. Further, in the present embodiment, the unevenness 32d as described above for controlling the light reflection direction when a part of the light R1 propagating inside the light guide plate is reflected by the output surface 12b is periodically formed on the output surface 12b. Therefore, the emission direction of the reflected light R3 reflected by the emission surface 12b can be removed from a direction close to the normal direction H of the front light 10 (normal direction H to the display surface of the liquid crystal display device 1). More specifically, the direction can be outside the range of ± 10 degrees from the normal direction H.
[0045]
Further, by adjusting the condition of the unevenness 12d provided on the reflecting surface 12c of the light guide plate 12 and the condition of the unevenness 32d provided on the emitting surface 12b, in particular, the top of the convex portion 12f provided on the reflecting surface 12c and the emitting surface 12b. The distance x in the horizontal direction of the top of the convex portion 32f provided at x is P ≦ P2The inclination angle θ of the third inclined surface portion 36 that satisfies the relationship of / 8 and / or constitutes the unevenness 32d provided on the emission surface 12b.Three  And the inclination angle θ of the fourth inclined surface portion 37FourIs 1 ° ≦ θThree≦ 7 °, 1 ° ≦ θFourWhen the front light 10 is turned on, the light R1 propagating through the light guide plate 12 is reflected by the reflecting surface 12c and reaches the emitting surface 12b. However, even when the light R1 propagating through the light guide plate 12 reaches the output surface 12b directly, when a part of the light R1 is reflected by the output surface 12b, the reflected light R3 The emission direction can be removed from a direction close to the normal direction H of the front light 10 (the normal direction H of the display surface of the liquid crystal display device 1), more specifically, from the normal direction H to ± 10 degrees. In other words, the reflected light R3 is less likely to be emitted in a direction near the normal direction H of the front light 10, and more specifically, the reflected light R3 is ± 10 from the normal direction H. To be emitted within the range of degrees Kunar. In particular, P1= P2In the case where the relationship x = 0 is satisfied, the above effect can be increased.
[0046]
Next, the light R1 emitted from the emission surface 10b of the front light 10 enters the liquid crystal display unit 20 as illumination light R2, passes through the second substrate 22, the display circuit 27, the liquid crystal layer 23, and the display circuit 26. The light R2 reaches the reflection layer 25, and is reflected by the reflection layer 25. The light R2 passes through the display circuit 26, the liquid crystal layer 23, the display circuit 27, and the second substrate 22, and is emitted to the outside of the liquid crystal display unit 20. Further, the light enters the light guide plate 12 again through the emission surface 12b. Even in the illumination light R2 that passes through the emission surface 12b, the reflectance is reduced to 1% or less by the antireflection film 15, so that the light reflected by the emission surface 12b and returning to the liquid crystal display unit 20 can be reduced. Therefore, it is possible to prevent light that does not contribute to display from entering the liquid crystal display unit 20 and causing display blurring.
[0047]
Then, the illumination light R2 incident on the light guide plate 12 from the liquid crystal display unit 20 side through the emission surface 12b passes through the reflection surface 12c and reaches the observer ob. Even when the illumination light R2 passes through the reflection surface 12c, the antireflection film 18 is formed on the reflection surface 12c, so that the illumination light R2 is reflected by the reflection surface 12c and returns to the inside of the light guide plate 12. Therefore, it is possible to prevent light that does not contribute to the display from remaining in the front light 10 or the liquid crystal display unit 20 and causing a decrease in visibility.
According to the front light 10 of the present embodiment, in particular, the front light 10 in which the unevenness 12d as described above is periodically provided on the reflection surface 12c and the unevenness 32d as described above is periodically provided on the emission surface 12b. When the front light 10 is turned on (when the light R2 is emitted from the bar light source 13 and is incident on the light guide plate 12 through the side end face 12a and propagated), the observer ( When the user sees the front light 10 from a normal viewpoint (a direction close to the normal direction H, more specifically, a direction within ± 10 degrees from the normal direction H), the light guide plate 12 It is possible to prevent the reflected light R3 reflected by the exit surface 12b from entering the observer ob's field of view.
[0048]
The liquid crystal display device 1 according to the present embodiment performs reflection display using ambient light by providing the light guide plate 12 with the front light 10 provided with the antireflection films 11, 15, and 18 as described above. In both the case and the case where the reflective display is performed by turning on the front light 10, high-quality display with excellent visibility can be performed.
In particular, in the liquid crystal display device 1 of the present embodiment, when the front light 10 is turned on, the observer ob has a normal viewpoint (a direction close to the normal direction H of the display surface of the liquid crystal display device 1, more specifically, the legal Preventing the reflected light R3 reflected by the exit surface 12b of the light guide plate 12 from entering the field of view of the observer ob when the display is observed in a direction within a range of ± 10 degrees from the line direction H). Therefore, the display is easy to see and the blur and blur of black display can be prevented, the contrast ratio can be improved, and the display performance can be improved.
For this reason, when the liquid crystal display device 1 of the present embodiment is used in a display unit of a portable electronic device such as a mobile phone or a notebook PC, an observer can turn on the front light 10 of the liquid crystal display device 1 provided in the display unit. When the display is observed from a normal viewpoint (a direction close to the normal direction of the display surface of the display unit, more specifically, a direction within ± 10 degrees from the normal direction), the output surface of the light guide plate 12 Since the reflected light R3 reflected by 12b can be prevented from entering the field of view of the observer ob, the display can be easily seen, and the blurring and blurring of black display can be prevented, the contrast ratio can be improved, and the display performance can be improved. It can be improved.
[0049]
In the light guide plate 12 provided in the front light 10 of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the shape of the reflection surface 12 c is changed to the first inclined surface portion 16 and the second inclined surface following the first inclined surface portion 16. Although the case where the portions 17 are alternately formed has been described, a trapezoidal shape in which a flat portion is provided between the adjacent convex portions 12f and 12f can also be formed. Further, in the light guide plate 12 of the present embodiment, the case where the third inclined surface portion 36 and the fourth inclined surface portion 37 following the third inclined surface portion 36 are alternately formed in the shape of the emission surface 12b is described. However, in addition to this, a trapezoidal shape in which a flat portion is provided between adjacent convex portions 32f and 32f may be a continuous shape.
[0050]
【Example】
(Experimental example 1)
First, by performing injection molding using acrylic resin Delpet 80NH (trade name: manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) as a material, convex portions and wedge-shaped grooves (concave portions) are alternately formed in a stripe shape on one surface (upper surface). Various light guide plates were prepared in which unevenness was provided, and the other surface (lower surface) was provided with unevenness in which protrusions and wedge-shaped grooves (recesses) were alternately formed in a stripe shape. In each light guide plate, one surface (upper surface) is a reflection surface, and the surface opposite to the reflection surface is an emission surface. Convex pitch P formed on the reflective surface of this light guide plate1Is 240 μm, and the convex pitch P provided on the exit surface2The horizontal distance x between the top of the convex portion provided on the reflecting surface and the top of the convex portion provided on the exit surface was changed within a range of 5 to 180 μm. The unevenness provided on the reflection surface is formed by alternately forming the first slope portion and the second slope portion following the first slope portion, and the inclination angle θ of the first slope portion is143 °, the inclination angle θ of the second slope2Was set to 2.2 °. The unevenness provided on the emission surface is formed by alternately forming a third slope portion and a fourth slope portion following the third slope portion, and an inclination angle θ of the third slope portion.Three5 °, the inclination angle θ of the fourth slope partFourWas 5 °.
[0051]
Next, an antireflection film ARP4T (trade name: manufactured by Dai Nippon Printing Co., Ltd.) was attached to the exit surface and the reflection surface of each light guide plate. Subsequently, an antireflection film ARP4T was attached to the side end face of each light guide plate.
Next, a bar light source provided with white LEDs at both ends of the rod-shaped light guide was disposed on the side end surface of each light guide plate to which the antireflection film was attached to form various front lights.
[0052]
Next, the relationship between the viewing angle and the luminance was examined with BM5 (trade name: manufactured by Topcon) for the characteristics of the various front lights produced. The result is shown in FIG. In FIG. 5, the viewing angle of 0 deg is the normal direction of the front light (the normal direction of the display surface when the liquid crystal display device is provided).
[0053]
From the results shown in FIG. 5, the front light with x = 40 μm, 60 μm, and 180 μm has a luminance (cd ···) within a viewing angle range of −10 ° to + 10 ° (within ± 10 degrees from the normal direction). m-2) Is large, it can be seen that there is a large amount of reflected light reflected from the exit surface of the light guide plate.
In contrast, the front light with x = 0, 5, and 30 μm has a luminance (cd · m) within a viewing angle range of −10 ° to + 10 ° (within ± 10 degrees from the normal direction).-2), Especially when x = 0 and 5 μm, the luminance (cd · m) within the range of viewing angle of −5 ° to + 5 ° (within ± 5 degrees from the normal direction).-2) Is small, it can be seen that there is a large amount of reflected light reflected from the exit surface of the light guide plate. From this, x ≦ P2If the front light satisfying the relationship of / 8 is provided in the display unit of the liquid crystal display device, the observer can observe the normal viewpoint (a direction closer to the normal direction of the display surface of the liquid crystal display device, more specifically, when the front light is turned on. To prevent the reflected light reflected by the exit surface of the light guide plate from entering the observer's field of view when the display is observed in a direction within a range of ± 10 degrees from the normal direction). Therefore, it is considered that the display is easy to see, the black display blur and blur can be prevented, the contrast ratio can be improved, and the display performance can be improved.
[0054]
(Experimental example 2)
First, by performing injection molding using acrylic resin Delpet 80NH (trade name: manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) as a material, convex portions and wedge-shaped grooves (concave portions) are alternately formed in a stripe shape on one surface (upper surface). Various light guide plates were prepared in which unevenness was provided, and the other surface (lower surface) was provided with unevenness in which protrusions and wedge-shaped grooves (recesses) were alternately formed in a stripe shape. In each light guide plate, one surface (upper surface) is a reflection surface, and the surface opposite to the reflection surface is an emission surface. Convex pitch P formed on the reflective surface of this light guide plate1Is 240 μm, and the convex pitch P provided on the exit surface2Was 240 μm, and the horizontal distance x between the top of the convex portion provided on the reflecting surface and the top of the convex portion provided on the exit surface was 10 μm. The unevenness provided on the reflection surface is formed by alternately forming the first slope portion and the second slope portion following the first slope portion, and the inclination angle θ of the first slope portion is143 °, the inclination angle θ of the second slope2Was set to 2.2 °. The projections and depressions provided on the emission surface are formed by alternately forming a third slope portion and a fourth slope portion following the third slope portion, and the inclination angle θ of the third slope portion.Three, Inclination angle θ of the fourth slope portionFourWas changed in the range of 0 ° to 7 °. ΘThreeAnd θFourWere the same size. And θThree, ΘFourIn the case of = 0 °, it is a case of a flat surface on which the unevenness is not formed on the exit surface of the light guide plate.
[0055]
Next, an antireflection film ARP4T (trade name: manufactured by Dai Nippon Printing Co., Ltd.) was attached to the exit surface and the reflection surface of each light guide plate. Subsequently, an antireflection film ARP4T was attached to the side end face of each light guide plate.
Next, a bar light source provided with white LEDs at both ends of the rod-shaped light guide was disposed on the side end surface of each light guide plate to which the antireflection film was attached to form various front lights.
[0056]
Next, the relationship between the viewing angle and the luminance was examined with BM5 (trade name: manufactured by Topcon) for the characteristics of the various front lights produced. The result is shown in FIG. In FIG. 6, the viewing angle of 0 deg is the normal direction of the front light (the normal direction of the display surface when the liquid crystal display device is provided).
[0057]
From the results shown in FIG.Three, ΘFour= 0 °, 0.5 ° front light has a luminance (cd · m) within a viewing angle range of −10 ° to + 10 ° (within ± 10 degrees from the normal direction).-2) Is large, it can be seen that there is a large amount of reflected light reflected from the exit surface of the light guide plate.
Compared to thisThree, ΘFour= 1 °, 5 °, and 7 ° front light with a viewing angle in the range of −10 ° to + 10 ° (within ± 10 ° from the normal direction) (cd · m)-2) Is small, it can be seen that there is a large amount of reflected light reflected from the exit surface of the light guide plate. θThree, ΘFour  Is greater than 7 °, the amount of reflected light is small, but the amount of light from the exit surface of the front light is also small, which is not preferable because the display becomes dark. From this, 1 ° ≦ θThree≦ 7 °, 1 ° ≦ θFourWhen a front light satisfying the relationship of ≦ 7 ° is provided in the display unit of the liquid crystal display device, the observer can observe a normal viewpoint (a direction closer to the normal direction of the display surface of the liquid crystal display device, when the front light is turned on). Specifically, when the display is observed in a direction within a range of ± 10 degrees from the normal direction), the reflected light reflected by the exit surface of the light guide plate is prevented from entering the observer's field of view. Therefore, it is considered that the display is easy to see, the blur and blur of black display can be prevented, the contrast ratio can be improved, and the display performance can be improved.
[0058]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the surface light-emitting device of the present invention, the condition of the unevenness provided on the reflection surface of the light guide plate and the condition of the unevenness provided on the exit surface of the light guide plate are adjusted more specifically. Is the convex pitch provided on the reflective surface, the convex pitch provided on the output surface, the top of the convex portion provided on the reflective surface and the top of the convex portion provided on the output surface. By adjusting the distance, the inclination angle of a plurality of inclined surfaces constituting the unevenness provided on the exit surface of the light guide plate, the light propagating through the light guide plate when the surface light emitting device is turned on is reflected on the reflective surface. Even when the light is reflected by the light and reaches the light exit surface, or even when the light propagating through the light guide plate reaches the light output surface directly, a part of the light is reflected by the light exit surface. In this case, the emission direction of the reflected light is set to the normal direction of the surface light emitting device ( When the surface light emitting device is provided in a liquid crystal display device, it can be removed from a direction close to the normal direction to the display surface of the liquid crystal display device, and more specifically, ± 10 degrees from the normal direction. It is possible to make the direction out of the range. Therefore, according to the surface light-emitting device of the present invention, when the surface light-emitting device is turned on, the observer (user) can perform a normal viewpoint (a direction close to the normal direction, more specifically, ± 10 degrees from the normal direction). When the surface light-emitting device is viewed in a direction within a range of (2), it is possible to reduce the incidence of the reflected light reflected by the light exit surface of the light guide plate into the observer's visual field.
[0059]
Further, according to the liquid crystal display device of the present invention, since the surface light emitting device of the present invention is provided, an observer can view the normal viewpoint (in the normal direction of the display surface of the liquid crystal display device) when the surface light emitting device is turned on. When the display is observed in a near direction, more specifically, a direction within a range of ± 10 degrees from the normal direction), the reflected light reflected by the exit surface of the light guide plate enters the observer's field of view. Therefore, it is easy to see the display, blurring and blurring of black display can be prevented, contrast ratio can be improved, and display performance can be improved.
Further, according to the portable electronic device of the present invention, when the surface light-emitting device of the liquid crystal display device provided in the display unit is turned on, the observer can observe a normal viewpoint (a direction closer to the normal direction of the display surface of the display unit, more specifically, To prevent the reflected light reflected by the exit surface of the light guide plate from entering the observer's field of view when the display is observed in a direction within a range of ± 10 degrees from the normal direction). Therefore, the display is easy to see and the blur and blur of black display can be prevented, the contrast ratio can be improved, and the display performance can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display device including a front light (surface light emitting device) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the liquid crystal display device of FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining a horizontal distance x between a top of a convex portion provided on the reflecting surface of the front light (surface light emitting device) of FIGS. 1 to 2 and a top of the convex portion provided on an exit surface; Illustration.
FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a part of a reflective layer of a liquid crystal display unit provided in the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the viewing angle and the luminance when the horizontal distance x between the top of the convex portion provided on the reflecting surface of the light guide plate and the top of the convex portion provided on the exit surface is changed.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the viewing angle and the luminance when the inclination angles of the third slope part and the fourth slope part constituting the unevenness provided on the reflection surface of the light guide plate are changed.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of a liquid crystal display device including a conventional surface light emitting device.
8 is a diagram illustrating an example of a portable electronic device including the liquid crystal display device of FIG. 7 in a display unit.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal display device
10 Front light (surface emitting device)
11, 15, 18 Antireflection film
12 Light guide plate
12a End face
12b Outgoing surface
12c Reflective surface
13 Bar light source (long light source)
13a Bar light guide
13b LED
12d, 32d uneven
12f, 32f Convex part
12g, 32g groove (concave)
16 1st slope part
17 Second slope
20 Liquid crystal display unit
36 Third slope
37 4th slope
P1 Convex pitch
P2Convex pitch
R1 light
R2 illumination light
R3 reflected light
x Horizontal distance
θ1   Inclination angle
θ2   Inclination angle
θThree   Inclination angle
θFour   Inclination angle

Claims (5)

光源と、該光源の光を側端面から入射して該光を出射面から出射させる構造を有する導光板とを備え、前記導光板の出射面と反対側の面が、該導光板の内部を伝搬する光の方向を変えるための反射面とされ、該反射面に、前記導光板の内部を伝搬する光を反射させて、該光の伝搬方向を変えるための凹凸が周期的に設けられ、前記出射面に、前記導光板の内部を伝搬する光の一部が前記出射面で反射するときの光の反射方向を制御するための凹凸が周期的に設けられており、
前記反射面に設けられた凸部ピッチをP 1 、前記出射面に設けられた凸部ピッチをP としたとき、P =P の関係を満たすとともに、前記反射面に設けられた凸部の頂部と前記出射面に設けられた凸部の頂部の水平方向における位置ずれが距離xとされており、
前記導光板の反射面に設けられた凹凸は、傾斜して形成された第1の斜面部とこの第1の斜面部に続く第2の斜面部が周期的に連続して形成されるとともに、前記導光板の出射面に設けられた凹凸は、傾斜して形成された第3の斜面部とこの第3の斜面部に続く第4の斜面部が周期的に連続して形成されてなり、
前記第1の斜面部の傾斜角度をθ 、前記第2の斜面部の傾斜角度をθ 、前記第3の斜面部の傾斜角度をθ 、前記第4の斜面部の傾斜角度をθ としたとき、これらの各傾斜角度を、θ =θ >θ <θ で表される関係とすることにより、前記出射面における反射光が低減するように制御されることを特徴とする面発光装置。
A light source and a light guide plate having a structure in which light from the light source is incident from a side end surface and is emitted from the output surface, and a surface opposite to the output surface of the light guide plate is disposed inside the light guide plate. It is a reflection surface for changing the direction of propagating light, and the reflection surface is provided with irregularities for periodically reflecting the light propagating through the light guide plate and changing the propagation direction of the light, Irregularities for controlling the reflection direction of light when a part of the light propagating inside the light guide plate is reflected by the emission surface are periodically provided on the emission surface ,
P 1 a projecting portion pitch provided in the reflecting surface, when the protrusion pitch provided on the exit surface was set to P 2, fulfills the relation P 1 = P 2, the convex provided in the reflecting surface The displacement in the horizontal direction between the top of the projection and the top of the projection provided on the exit surface is the distance x,
The unevenness provided on the reflection surface of the light guide plate is formed such that a first slope portion formed in an inclined manner and a second slope portion following the first slope portion are periodically and continuously formed, The unevenness provided on the exit surface of the light guide plate is formed by periodically and continuously forming a third slope portion formed to be inclined and a fourth slope portion following the third slope portion,
The inclination angle of the first slope portion is θ 1 , the inclination angle of the second slope portion is θ 2 , the inclination angle of the third slope portion is θ 3 , and the inclination angle of the fourth slope portion is θ 4 and the time, each of these inclination angles of, by a relationship represented by θ 3 = θ 4> θ 2 <θ 1, characterized in that the light reflection at the exit surface is controlled so as to reduce A surface light emitting device.
前記反射面に設けられた凸部の頂部と前記出射面に設けられた凸部の頂部の水平方向における位置ずれの距離xが5〜180μmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の面発光装置。 The distance x of the positional deviation in the horizontal direction between the top of the convex portion provided on the reflecting surface and the top of the convex portion provided on the exit surface is in the range of 5 to 180 μm. Surface light emitting device. 前記第3の斜面部の傾斜角度θ 及び前記第4の斜面部の傾斜角度θ 、1°≦θ≦7°、1°≦θ≦7°なる関係を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の面発光装置。 Said third inclined surface portion inclined angle theta 3 and the fourth inclined surface portion inclined angle theta 4 of, and satisfy the 1 ° ≦ θ 3 ≦ 7 ° , 1 ° ≦ θ 4 ≦ 7 ° the relationship The surface emitting device according to claim 1 or 2 . 請求項1乃至のいずれか一項に記載の面発光装置を備えたことを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device comprising the surface light-emitting device according to any one of claims 1 to 3. 請求項記載の液晶表示装置が表示部に備えられたことを特徴とする携帯電子機器。A portable electronic device comprising the liquid crystal display device according to claim 4 in a display portion.
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